(57)【要約】【課題】酸化能力を有する触媒の劣化をより高精度に判定する。【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられ酸化能力を有する触媒と、該触媒よりも下流側に設けられ排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサと、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、所定期間におけるＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さが閾値以上の場合には、触媒が劣化していると判定する判定手段を備える。【選択図】図９
2013199913.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酸化能力を有する触媒と、該触媒よりも下流側に設けられ排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサと、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
所定期間における前記ＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さが閾値以上の場合には、前記触媒が劣化していると判定する判定手段を備える内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記判定手段は、所定期間における前記ＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さが閾値未満の場合には、前記触媒が正常であると判定する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記判定手段は、所定期間における前記ＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さが閾値未満で、且つ、所定期間における前記ＮＯｘセンサの検出値の積算値が閾値以上の場合には、前記触媒が正常であると判定する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記閾値を、前記内燃機関から排出されるガス中のＮＯｘ濃度の推定値または検出値に基づいて設定する請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
内燃機関の排気通路に設けられ酸化能力を有する触媒と、該触媒よりも下流側に設けられ排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサと、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
所定期間における前記ＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さに基づいて、前記触媒から流出するＮＯｘ中のＮＯ２の比率を推定する比率推定手段を備え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】
特許文献１には、触媒よりも上流側と下流側とにＮＯｘセンサを設け、ＮＯｘセンサの検出値に基づいて触媒の劣化を判定することが記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、酸化触媒の温度に基づいてＮＯ２比率を推定し、センサ値を補正することが記載されている。
【０００４】
しかし、ＮＯｘセンサを触媒よりも上流側と下流側とに夫々設けるとなると、コストアップとなる。また、ＮＯｘセンサが故障する場合もあるので、触媒が劣化しているのか、又はＮＯｘセンサが故障しているのか判定する必要もある。
【０００５】
また、ＮＯｘセンサよりも上流に酸化触媒を備え、且つ、ＮＯｘセンサよりも下流側に選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒ともいう。）を備えている場合には、酸化触媒の劣化の度合いにより、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘ中のＮＯ２の比率が変化する。そして、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘ中のＮＯ２の比率に応じて、ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘの反応速度も変化するので、ＮＯｘの浄化率が変化する。
【０００６】
例えば、ＳＣＲ触媒においては、ＮＯ及びＮＯ２が存在する場合には、「ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ」のような反応によって、Ｎ２に還元される。この反応速度は、比較的速い。一方、ＮＯ２が存在しない場合には、「４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ」のような反応によって、Ｎ２に還元される。この反応速度は、比較的遅い。したがって、排気中にＮＯ２が存在しているときのほうが、していないときよりも、ＮＯｘが還元される速度が速くなるので、ＮＯｘ浄化率が高くなる。
【０００７】
このため、ＳＣＲ触媒に供給する還元剤量、内燃機関に供給するＥＧＲガス量、ＳＣＲ触媒の故障判定時における閾値、などをＮＯ２の比率に応じて変更することがある。このため、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘ中のＮＯ２の比率を正確に求めたいという要求がある。ここで、排気が酸化触媒を通過するときにＮＯがＮＯ２に酸化されるが、この割合は、酸化触媒の劣化の度合いによって変わる。内燃機関から排出されるＮＯｘ中のＮＯ２の比率は、予め実験等により求めておくことができるので、ＳＣＲ触媒よりも上流側の酸化触媒の劣化の度合いを正確に求めることができれば、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘ中のＮＯ２の比率を求めることができる。また、逆に、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘ中のＮＯ２の比率（酸化触媒から流出するＮＯｘ中のＮＯ２の比率としてもよい。）が分かれば、酸化触媒の劣化の度合いも分かる。
【０００８】
なお、ＨＣの浄化率に基づいて酸化触媒の劣化を判定することも考えられるが、ＨＣの浄化率が低下するよりも、ＮＯがＮＯ２に酸化される能力が低下するほうが早く現れるため、ＮＯ２の比率を正確に求めようとするのならば、不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−０５８４１５号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３１７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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、酸化能力を有する触媒の劣化をより高精度に判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を達成するために本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ酸化能力を有する触媒と、該触媒よりも下流側に設けられ排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサと、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
所定期間における前記ＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さが閾値以上の場合には、前記触媒が劣化していると判定する判定手段を備える。
【００１２】
ＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さとは、例えば横軸を時間とし、縦軸を検出値として検出値の推移を図で表したときに、該検出値の推移を示す線の長さのことである。ＮＯｘセンサが時間を置いてＮＯｘを検出している場合には、前回検出値と今回検出値とを結ぶ線の長さを毎回積算した値が、検出値の軌跡の長さとなる。
【００１３】
この検出値の軌跡の長さ（以下、軌跡長ともいう。）は、ＮＯｘ濃度が同じであったとしても、触媒の劣化の状態によって変化する。すなわち、触媒の劣化の度合いが高くなるほど、触媒が吸着するＮＯｘ量が減少するので、ＮＯｘが触媒を通り抜けやすくなる。このため、ＮＯｘセンサの検出値は、触媒よりも上流側のＮＯｘ濃度に近くなる。一方、触媒が新品に近いほど、触媒において吸着及び脱着するＮＯｘ量が増加するため、ＮＯｘセンサにＮＯｘが到達するまでに時間がかかる。これにより、ＮＯｘ濃度の変動が触媒により吸収されるので、触媒よりも下流側のＮＯｘ濃度の変動が小さくなる。
【００１４】
以上より、触媒の劣化の度合いが高いほど、ＮＯｘセンサの検出値の軌跡が長くなる。したがって、所定期間のＮＯｘセンサの検出値の軌跡長を閾値と比較すれば、触媒が劣化しているか否か判定することができる。すなわち、所定期間におけるＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さが閾値以上であれば、触媒が劣化していると判定することができる。なお、ここでいう所定期間は、ＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さが、触媒の劣化判定に必要な大きさになるまでに要する期間とすることができる。そして、この所定期間によって閾値も変わる。ここでいう閾値は、触媒が劣化しているときのＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さの下限値である。また、ＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さが長いほど、触媒の劣化の度合いが高いと判定してもよい。なお、触媒が劣化しているとは、触媒の機能が新品時よりも劣っており、ＮＯｘセンサの検出値が触媒の新品時とは異なる状態のことをいう。また、触媒の劣化の度合いが許容範囲を超えたときに、触媒が劣化しているとしてもよい。また、触媒の劣化の度合いが所定値以上となっている場合に、触媒が劣化しているとしてもよい。これは、劣化の度合いが高いが、許容範囲内である場合を含むことができる。例えば、劣化の度合いが許容範囲を超える前に、触媒が劣化したと判定してもよい。また、新品には、まったく劣化していない状態の他に、劣化していたとしても浄化性能にほとんど影響がない場合も含むことができる。
【００１５】
また、本発明においては、前記判定手段は、所定期間における前記ＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さが閾値未満の場合には、前記触媒が正常であると判定することができる。
【００１６】
ここで、所定期間におけるＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さが閾値未満の場合には、触媒の酸化能力が高い場合と考えられる。すなわち、触媒がＮＯｘを吸着する能力が高いために、ＮＯｘセンサの検出値の変動が抑えられていると考えられる。この場合、触媒が劣化していないか又は劣化していたとしても許容範囲内であると判定することができる。
すなわち、触媒が正常であると判定することができる。なお、触媒が正常であるとは、触媒が新品状態であるか、または、新品に近い状態であるとしてもよい。
【００１７】
また、本発明においては、前記判定手段は、所定期間における前記ＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さが閾値未満で、且つ、所定期間における前記ＮＯｘセンサの検出値の積算値が閾値以上の場合には、前記触媒が正常であると判定することができる。
【００１８】
ここで、所定期間におけるＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さが閾値未満であるときには、触媒が正常であるとも考えられるが、ＮＯｘセンサが故障しているとも考えられる。したがって、ＮＯｘセンサが故障しているか否か判定する必要がある。ここで、触媒が吸着するＮＯｘ量は、微量であるので、触媒が正常のときには、触媒に流入するＮＯｘの総量と、触媒から流出するＮＯｘの総量と、にはあまり差がない。なお、触媒においてＮＯがＮＯ２に酸化されるが、ＮＯ及びＮＯ２はどちらもＮＯｘとして検出される。
【００１９】
すなわち、ＮＯｘセンサが正常であって触媒が正常の場合には、ＮＯｘセンサの検出値の積算値が比較的大きくなる。したがって、所定期間のＮＯｘセンサの検出値の積算値を閾値と比較すれば、触媒が正常であるか否か判定することができる。すなわち、所定期間におけるＮＯｘセンサの検出値の積算値が閾値以上であれば、触媒が劣化していない（正常である）と判定することができる。なお、ここでいう所定期間は、ＮＯｘセンサの検出値の積算値が、触媒の劣化判定に必要な大きさになるまでに要する期間とすることができる。そして、この所定期間によって閾値も変わる。ここでいう閾値は、触媒が正常であるときのＮＯｘセンサの検出値の積算値の下限値である。
【００２０】
一方、ＮＯｘセンサの検出値の積算値が閾値未満の場合には、ＮＯｘセンサが故障していると判定してもよい。
【００２１】
また、本発明においては、前記判定手段は、前記閾値を、前記内燃機関から排出されるガス中のＮＯｘ濃度の推定値または検出値に基づいて設定することができる。
【００２２】
内燃機関から排出されるガス中のＮＯｘ濃度は、内燃機関から触媒までの間の排気通路におけるＮＯｘ濃度としてもよく、触媒に流入するガス中のＮＯｘ濃度としてもよい。内燃機関から排出されるガス中のＮＯｘ濃度は、内燃機関の運転状態によって変化し、これにより、ＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さや積算値も変化する。この変化に応じて、閾値を変更することにより、判定精度を高めることができる。
【００２３】
また、上記課題を達成するために本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ酸化能力を有する触媒と、該触媒よりも下流側に設けられ排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサと、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
所定期間における前記ＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さに基づいて、前記触媒から流出するＮＯｘ中のＮＯ２の比率を推定する比率推定手段を備える。
【００２４】
ここで、触媒の劣化の度合いが高くなるほど、該触媒においてＮＯからＮＯ２へ酸化される割合が低下するので、ＮＯｘ中のＮＯ２比率も低くなる。そして、ＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さと、触媒の劣化の度合いとには、相関関係がある。また、触媒の劣化の度合いと、ＮＯがＮＯ２に酸化される比率と、にも相関関係がある。さらに、内燃機関から排出されるＮＯｘ中のＮＯ２比率は、内燃機関の運転状態に基づいて推定することができる。以上より、ＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さに基づいて、触媒で酸化されるＮＯの比率を推定することができる。すなわち、ＮＯｘセンサの検出値の軌跡の長さに基づいて、ＮＯｘ中のＮＯ２比率を推定することができる。このＮＯ２比率は、触媒の劣化の度
合いに応じた値となるため、該ＮＯ２比率に基づいて触媒の劣化判定を行うこともできる。
【００２５】
また、このＮＯｘ中のＮＯ２比率によって、ＮＯｘの浄化率が変化するので、ＮＯｘ浄化率が高くなるように、還元剤量またはＥＧＲガス量を調整してもよい。また、ＮＯｘ中のＮＯ２比率によって、システムの故障を判定するときの閾値またはＮＯｘセンサの補正値などを変更してもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、酸化能力を有する触媒の劣化をより高精度に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例に係る内燃機関及びその排気系の概略構成を示す図である。
【図２】ＮＯｘセンサの検出値の推移を示したタイムチャートである。
【図３】ＮＯｘセンサの検出値の軌跡長の推移を示したタイムチャートである。
【図４】ＮＯｘセンサの検出値の積算値の推移を示したタイムチャートである。
【図５】ＮＯｘセンサの検出値の軌跡長の推移を示したタイムチャートである。
【図６】ＮＯｘセンサの検出値の積算値の推移を示したタイムチャートである。
【図７】ＮＯｘセンサの検出値の軌跡長と、推定軌跡長と、の関係を示した図である。
【図８】ＮＯｘセンサの検出値の積算値と、推定積算値と、の関係を示した図である。
【図９】実施例に係る酸化触媒の劣化判定のフローを示したフローチャートである。
【図１０】酸化触媒の温度と、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘ中のＮＯ２比率との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関１及び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、ディーゼルエンジンであっても、また、ガソリンエンジンであってもよい。
【００３０】
内燃機関１には、排気通路２が接続されている。排気通路２には、酸化触媒３１が設けられている。なお、酸化触媒３１に代えて、酸化能力を備える他の触媒（例えば、三元触媒）を設けていてもよい。
【００３１】
酸化触媒３１よりも下流の排気通路２には、排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ４が設けられている。なお、ＮＯｘセンサ４よりも下流側にＮＯｘを選択還元するＳＣＲ触媒３２を設けていてもよい。ただし、酸化触媒３１の劣化を判定するだけであれば、ＳＣＲ触媒３２を設ける必要はない。また、酸化触媒３１は、パティキュレートフィルタに担持されていてもよく、酸化触媒３１とＮＯｘセンサ４との間にパティキュレートフィルタを備えていてもよい。また、ＮＯｘセンサ４よりも上流側に複数の酸化触媒を備えていてもよい。
【００３２】
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ＥＣＵ５が併設されている。このＥＣＵ５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を制御する。
【００３３】
また、ＥＣＵ５には、ＮＯｘセンサ４の他、運転者がアクセルペダル６を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知するアクセル開度センサ７、および機関回転数を検知するクランクポジションセンサ８が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ５に入力される。
【００３４】
そして、ＥＣＵ５は、酸化触媒３１の劣化を判定する。ここで、ＮＯｘセンサ４の検出値は、酸化触媒３１の劣化の度合いに影響を受ける。
【００３５】
図２は、ＮＯｘセンサ４の検出値の推移を示したタイムチャートである。新品触媒とは、新品状態または新品に近い状態のときの酸化触媒３１であり、劣化していない触媒である。また、劣化触媒とは、劣化の度合いが比較的高い酸化触媒３１である。劣化触媒は、劣化の度合いが閾値以上となっているときの酸化触媒３１としてもよい。また、劣化触媒は、酸化能力が新品触媒よりも劣ってはいるが、正常といえる範囲内の触媒としてもよい。車速は、内燃機関１が搭載される車両の速度である。劣化触媒及び新品触媒におけるＮＯｘセンサ４の検出値は、同じ車速のときの検出値である。
【００３６】
酸化触媒３１が新品触媒の場合には、より多くのＮＯｘが酸化触媒３１に吸着され、その後に脱着する。このため、ＮＯｘセンサ４の検出値の極大値が比較的小さくなる。すなわち、内燃機関１からＮＯｘが排出されてから、ＮＯｘセンサ４に到達するまでの時間が長くなり（応答性が低くなり）、酸化触媒３１よりも下流側の排気中のＮＯｘ濃度が平均に近付く。これにより、酸化触媒３１が新品触媒のときには、ＮＯｘセンサ４の検出値の変動幅が小さい。このため、酸化触媒３１を通過するときに、ＮＯｘ濃度が変化しやすい。
【００３７】
一方、酸化触媒３１が劣化触媒の場合には、酸化触媒３１に吸着されるＮＯｘが少なくなるので、内燃機関１からＮＯｘが排出されてから、ＮＯｘセンサ４に到達するまでの時間が短くなる（応答性が高くなる）。このため、酸化触媒３１よりも下流側の排気中のＮＯｘ濃度が、内燃機関１から排出されるガス中のＮＯｘ濃度に近くなり、検出値の極大値も大きくなる。このため、ＮＯｘセンサ４の検出値の変動幅が大きい。このように、酸化触媒３１が劣化触媒の場合には、排気が酸化触媒３１を通過するときに、ＮＯｘ濃度が変化し難い。
【００３８】
ここで、図３は、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長の推移を示したタイムチャートである。また、図４は、ＮＯｘセンサ４の検出値の積算値の推移を示したタイムチャートである。ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長とは、図２に示したようなＮＯｘセンサ４の検出値の推移を示す線の長さである。また、ＮＯｘセンサ４の検出値の積算値とは、ＮＯｘセンサ４の検出値を例えば所定時間毎に積算した値であり、例えば図２に示したようなＮＯｘセンサ４の検出値の推移を示す線よりも下側の面積である。
【００３９】
新品触媒の場合には、劣化触媒の場合よりも、ＮＯｘセンサ４の検出値の変動幅が小さくなる。このため、新品触媒における軌跡長は、劣化触媒における軌跡長よりも短くなる。そして、劣化触媒の軌跡長に対する、新品触媒の軌跡長の比は、例えば４０％程度となる。
【００４０】
一方、図４に示されるＮＯｘセンサ４の検出値の積算値では、新品触媒と劣化触媒との差が小さい。ここで、酸化触媒３１が吸着するＮＯｘ量は微量であるため、ＮＯｘセンサ４に到達するＮＯｘ量は、新品触媒と劣化触媒とで、あまり差がない。そして、劣化触媒の積算値に対する、新品触媒の積算値の比は、例えば９０％程度となる。
【００４１】
以上より、内燃機関１から排出されるガス中のＮＯｘ濃度の軌跡長と、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長と、の差が大きく、且つ、内燃機関１から排出されるガス中のＮＯｘ濃度の積算値と、ＮＯｘセンサ４の検出値の積算値と、の差が小さい場合には、酸化触媒３１が新品触媒であり、且つ、ＮＯｘセンサ４は正常であると考えられる。また、所定期間におけるＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長と、閾値と、を比較することで、酸化触媒３１が新品触媒であるか否か判定することもできる。さらに、所定期間におけるＮＯｘセンサ４の検出値の積算値と、閾値と、を比較することで、酸化触媒３１が新品触媒であるか否か判定することもできる。
【００４２】
ここで、ＮＯｘセンサ４の故障には、ゲインずれ又はオフセットずれが考えられる。ゲインずれが発生している場合には、ＮＯｘ濃度に対するセンサ出力の比（傾き）が、正常なＮＯｘセンサ４と異なる。そして、ゲインずれのみが発生している場合には、実際のＮＯｘ濃度が０となれば、ＮＯｘセンサ４の検出値も０となる。
【００４３】
一方、オフセットずれが発生している場合には、ＮＯｘ濃度に対するセンサ検出値の比（傾き）は、正常なＮＯｘセンサ４と同じになるが、正常なＮＯｘセンサ４の検出値と一定量のずれが生じる。オフセットずれのみが発生している場合には、実際のＮＯｘ濃度が０となっても、ＮＯｘセンサ４の検出値は０とはならない。また、オフセットずれが発生しても、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長は変化しない。
【００４４】
ここで、図５は、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長の推移を示したタイムチャートである。また、図６は、ＮＯｘセンサ４の検出値の積算値の推移を示したタイムチャートである。「ゲイン５０％センサ」とは、酸化触媒３１が劣化触媒であって且つＮＯｘセンサ４にゲインずれが発生しており、ＮＯｘセンサ４の検出値が実際のＮＯｘ濃度の５０％になっている場合を示している。
【００４５】
図５，６によれば、「ゲイン５０％センサ」の場合には、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長及び積算値が、劣化触媒と比較して小さい。すなわち、ＮＯｘセンサ４にゲインずれが発生すると、軌跡長及び積算値が変化する。
【００４６】
そして、本実施例では、軌跡長及び積算値をこれらの推定値または閾値と比較することで、酸化触媒３１の劣化判定を実施する。
【００４７】
なお、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長の推定値（以下、推定軌跡長という。）は、内燃機関１の運転状態から推定される酸化触媒３１よりも上流側のガス中のＮＯｘ濃度の軌跡長である。この推定軌跡長は、酸化触媒３１を備えていないと仮定した場合であって、ＮＯｘセンサ４が正常の場合における、該ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長としてもよく、内燃機関１から排出されるガス中のＮＯｘ濃度を検出または推定した場合の該ＮＯｘ濃度の軌跡長としてもよい。
【００４８】
また、ＮＯｘセンサ４の検出値の積算値（以下、推定積算値という。）は、内燃機関１の運転状態から推定される酸化触媒３１よりも上流側のガス中のＮＯｘ濃度の積算値である。この推定積算値は、酸化触媒３１を備えていないと仮定した場合であって、ＮＯｘセンサ４が正常の場合における、該ＮＯｘセンサ４の検出値の積算値としてもよく、内燃機関１から排出されるガス中のＮＯｘ濃度を検出または推定した場合の該ＮＯｘ濃度の積算値としもよい。以下、特に断らない限り、軌跡長及び積算値、推定軌跡長、推定積算値は、所定期間における値とする。
【００４９】
そして、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長が推定軌跡長と略等しく、且つ、ＮＯｘセンサ４の検出値の積算値が推定積算値と略等しい場合には、ＮＯｘの吸着能及びＮＯの酸化
能の低下が大きいので、酸化触媒３１の劣化の度合いが大きいと判定できる。このような場合には、ＮＯｘ中のＮＯ２の比率が低くなる。
【００５０】
一方、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長が推定軌跡長よりも短く、且つ、ＮＯｘセンサ４の検出値の積算値が推定積算値と略等しい場合には、酸化触媒３１におけるＮＯｘの吸着能が高く且つＮＯの酸化能が高いので、酸化触媒３１の劣化の度合いが小さいか又は劣化していないと判定できる。すなわち、酸化触媒３１は、新品触媒である（正常であるとしてもよい。）と判定できる。このような場合には、ＮＯｘ中のＮＯ２の比率が高くなる。
【００５１】
また、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長が推定軌跡長と大きく違い、且つ、ＮＯｘセンサ４の検出値の積算値が推定積算値と大きく違う場合には、ＮＯｘセンサ４の故障と判定できる。
【００５２】
ここで、図７は、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長と、推定軌跡長と、の関係を示した図である。また、図８は、ＮＯｘセンサ４の検出値の積算値と、推定積算値と、の関係を示した図である。
【００５３】
「排出ＮＯｘ」は、ＮＯｘセンサ４の検出値が内燃機関１から排出されるＮＯｘ濃度と等しいと仮定したときの値を示している。すなわち、図７においては、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長が推定軌跡長と等しいときであり、図８においては、ＮＯｘセンサ４の検出値の積算値が推定積算値と等しいときである。「センサ故障」は、ＮＯｘセンサ４が故障している場合を示している。
【００５４】
図７における「閾値」は、劣化触媒における軌跡長の下限値である。この閾値は、「排出ＮＯｘ」の値と略等しい、または、「排出ＮＯｘ」の値に近いとすることのできる範囲の境界としてもよい。すなわち、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長が閾値以上（図７における閾値から上側の領域）であれば、劣化触媒であると判定できる。この閾値は、推定軌跡長に対して所定の割合となる値としてもよい。また、閾値を、推定軌跡長に基づいて設定してもよい。
【００５５】
また、図８における「閾値」は、新品触媒における積算値の下限値である。この閾値は、「排出ＮＯｘ」の値と略等しい、または、「排出ＮＯｘ」の値に近いとすることのできる範囲の境界としてもよい。すなわち、ＮＯｘセンサ４の検出値の積算値が閾値以上（閾値から上側の領域）であれば、新品触媒または劣化触媒であって、ＮＯｘセンサ４は正常であると判定できる。この閾値は、推定積算値に対して所定の割合となる値としてもよい。また、閾値を、推定積算値に基づいて設定してもよい。
【００５６】
すなわち、図７に示すように、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長が推定軌跡長に近いのは、劣化触媒の場合であると分かる。また、図８に示すように、ＮＯｘセンサ４の検出値の積算値が推定積算値に近いのは、劣化触媒及び新品触媒の場合であると分かる。そして、軌跡長が推定軌跡長に近くなく、且つ、積算値が推定積算値に近くないのは、ＮＯｘセンサ４が故障している場合であると分かる。
【００５７】
図９は、本実施例に係る酸化触媒３１の劣化判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ５により所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、本実施例においては、図９に示すルーチンを処理するＥＣＵ５が、本発明における判定手段に相当する。
【００５８】
ステップＳ１０１では、酸化触媒３１の劣化判定の前提条件が成立しているか否か判定
される。例えば、内燃機関１の冷却水温度が、酸化触媒３１の劣化判定に適した温度となっており、且つ、ＮＯｘセンサ４が活性状態にあるときに前提条件が成立していると判定される。さらに、推定軌跡長が、劣化判定に必要となる所定値以上となっているときに前提条件が成立していると判定してもよい。
【００５９】
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劣化判定を行うことができないため本ルーチンを終了させる。
【００６０】
ステップＳ１０２では、推定軌跡長と、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長と、の差が大きいか否か判定される。
【００６１】
本ステップでは、酸化触媒３１が劣化触媒でないか否か判定している。そして、推定軌跡長と、軌跡長と、の差の絶対値が閾値以上であれば、推定軌跡長と、軌跡長と、の差が大きいと判定される。この閾値は、酸化触媒３１が劣化触媒のときの推定軌跡長と、軌跡長と、の差の絶対値の下限値である。また、本ステップでは、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長が、閾値未満であるか否か判定してもよい。この閾値は、酸化触媒３１が劣化触媒のときの軌跡長の下限値である。
【００６２】
なお、推定軌跡長は、酸化触媒３１よりも上流側の実際のＮＯｘ濃度の推移を示す線の長さとしてもよい。推定軌跡長は、酸化触媒３１よりも上流側にＮＯｘセンサを取り付けて、該ＮＯｘセンサの検出値の軌跡長としてもよい。また、内燃機関１の運転状態（機関回転数及び機関負荷）と、ＮＯｘ濃度と、には相関関係があるため、内燃機関１の運転状態とＮＯｘ濃度との関係を実験等により求めてマップ化しておいてもよい。そして、このマップと、検出される内燃機関１の運転状態とから、ＮＯｘ濃度を算出し、この値の推移を示す線の長さを推定軌跡長としてもよい。
【００６３】
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ステップＳ１０６へ進む。
【００６４】
次に、ステップＳ１０３では、推定積算値と、ＮＯｘセンサ４の検出値の積算値と、の差が大きいか否か判定される。
【００６５】
本ステップでは、ＮＯｘセンサ４が故障しているか否か判定している。そして、推定積算値と、積算値と、の差の絶対値が閾値以上であれば、推定積算値と、積算値と、の差が大きいと判定される。この閾値は、ＮＯｘセンサ４が故障しているときの推定積算値と、積算値と、の差の絶対値の下限値である。また、本ステップでは、ＮＯｘセンサ４の検出値の積算値が、閾値未満であるか否か判定してもよい。この閾値は、酸化触媒３１が新品触媒のときの積算値の下限値である。
【００６６】
なお、推定積算値は、酸化触媒３１よりも上流側の実際のＮＯｘ濃度の積算値としてもよい。推定積算値は、酸化触媒３１よりも上流側にＮＯｘセンサを取り付けて、該ＮＯｘセンサにより検出した値の積算値としてもよい。また、内燃機関１の運転状態とＮＯｘ濃度との関係を実験等により求めてマップ化しておき、このマップと、検出される内燃機関１の運転状態とから、ＮＯｘ濃度を算出し、この値を積算してもよい。
【００６７】
ここで、ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合には、図７に示されるように、酸化触媒３１が新品触媒であるか又はＮＯｘセンサ４が故障していると考えられる。一方、図８によれば、ＮＯｘセンサ４が正常であり且つ酸化触媒３１が新品触媒であれば、推定積算値と、ＮＯｘセンサ４の検出値の積算値と、の差が小さくなる。したがって、推定積算値と、ＮＯｘセンサ４の検出値の積算値と、を比較することにより、酸化触媒３１が新
品触媒であるか、又はＮＯｘセンサ４が故障しているか判定することができる。
【００６８】
そして、ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０４へ進んで、ＮＯｘセンサ４が故障していると判定される。一方、ステップＳ１０３で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０５へ進んで、酸化触媒３１が新品触媒（正常な触媒）であると判定される。なお、他の周知技術によりＮＯｘセンサ４が故障していないと判定することができれば、ステップＳ１０２で肯定判定がなされたときに、ステップＳ１０５へ進んでもよい。すなわち、ステップＳ１０３及びステップＳ１０４は必要ない。
【００６９】
一方、ステップＳ１０２で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０６へ進んで、酸化触媒３１が劣化触媒であると判定される。すなわち、ステップＳ１０２で否定判定がなされた場合には、図７に示されるように、酸化触媒３１が劣化触媒であると考えられる。
【００７０】
このようにして、酸化触媒３１の劣化判定を実施することができる。なお、酸化触媒３１が新品触媒か又は劣化触媒かに応じて、ＳＣＲ触媒３２におけるＮＯｘ浄化率が変わるので、これに応じて、ＳＣＲ触媒３２へ供給する還元剤量、ＥＧＲガス量、ＳＣＲシステムの故障を判定するときの閾値、ＮＯｘセンサ４の補正値、などを変更してもよい。たとえば、新品触媒及び劣化触媒の夫々に対応した制御を予めＥＣＵ５に記憶させておいてもよい。
【００７１】
また、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長に基づいて、ＳＣＲ触媒３２に流入するＮＯｘ中のＮＯ２比率を推定してもよい。
【００７２】
ここで、図１０は、酸化触媒３１の温度と、ＳＣＲ触媒３２に流入するＮＯｘ中のＮＯ２比率との関係を示した図である。このように、新品触媒と比較すると、劣化触媒のＮＯ２比率は低い。すなわち、酸化触媒３１の劣化の度合いに応じて、ＮＯからＮＯ２へ酸化される割合が低下するので、ＮＯｘ中のＮＯ２比率も低くなる。そして、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長と、酸化触媒３１の劣化の度合いと、には相関関係がある。また、酸化触媒３１の劣化の度合いと、ＮＯがＮＯ２に酸化される比率と、にも相関関係がある。さらに、内燃機関１から排出されるＮＯｘ中のＮＯ２比率は、内燃機関１の運転状態に基づいて推定することができる。以上より、酸化触媒３１に流入するＮＯｘ中のＮＯ２の比率を推定し、さらに、該酸化触媒３１で酸化されるＮＯの比率を推定することができる。すなわち、ＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長に基づいて、ＳＣＲ触媒３２に流入するＮＯｘ中のＮＯ２比率を推定することができる。
【００７３】
そして、このＮＯｘ中のＮＯ２比率によって、ＮＯｘの浄化率が変化するので、ＮＯｘ浄化率が高くなるように、ＳＣＲ触媒３２へ供給する還元剤量またはＥＧＲガス量を調整してもよい。また、ＮＯｘ中のＮＯ２比率によって、ＳＣＲシステムの故障を判定するときの閾値またはＮＯｘセンサ４の補正値などを変更してもよい。さらに、推定されるＮＯ２比率に基づいて、酸化触媒３１の劣化の度合いを推定することもできる。すなわち、ＮＯ２比率が低いほど、酸化触媒３１の劣化の度合いが高いと推定できる。なお、本実施例においては、所定期間におけるＮＯｘセンサ４の検出値の軌跡長に基づいて酸化触媒３１から流出するＮＯｘ中のＮＯ２の比率を推定するＥＣＵ５が、本発明における比率推定手段に相当する。
【符号の説明】
【００７４】
１     内燃機関
２     排気通路
４     ＮＯｘセンサ
５     ＥＣＵ
６     アクセルペダル
７     アクセル開度センサ
８     クランクポジションセンサ
３１   酸化触媒
３２   選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）
【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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