(57)【要約】【課題】吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を速やかに且つ正確に行なう。【解決手段】吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量が所定量以下のときに、排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ還元剤を供給する第一の還元剤供給を行った後に、該第一の還元剤供給のときよりも排気の空燃比をさらにリッチにする第二の還元剤供給を行い、第一の還元剤供給時のＮＨ３検出装置による検出値と、第二の還元剤供給時のＮＨ３検出装置による検出値と、の双方に基づいて吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行う。【選択図】図７
2013011202.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てＮＯxを吸蔵し、吸蔵していたＮＯxを還元剤の供給により還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化を判定する触媒劣化判定システムにおいて、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給することで該吸蔵還元型ＮＯx触媒を通過する排気の空燃比を変化させる供給装置と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流の排気中のＮＨ３を検出するＮＨ３検出装置と、
前記供給装置から還元剤を供給するときに排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節する制御装置と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量が所定量以下のときに、前記制御装置により排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ前記供給装置から還元剤を供給する第一の還元剤供給を行った後に、該第一の還元剤供給のときよりも排気の空燃比をさらにリッチにする第二の還元剤供給を行い、前記第一の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値と、前記第二の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値と、の双方に基づいて前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行う判定装置と、
を備える触媒劣化判定システム。
【請求項２】
前記判定装置は、前記第一の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値が第一所定値以上で、且つ、前記第二の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値が第二所定値以上のときに、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常であると判定する請求項１に記載の
触媒劣化判定システム。
【請求項３】
前記判定装置は、前記第一の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値が第三所定値未満で、且つ、前記第二の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値が第四所定値未満のときに、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定する請求項１または
２に記載の触媒劣化判定システム。
【請求項４】
前記判定装置は、前記第二の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値と、前記第一の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値と、の差が閾値未満のときに、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定する請求項１または２に記載の触媒劣化判
定システム。
【請求項５】
前記検出値は、ＮＨ３の濃度の最大値である請求項１から４の何れか１項に記載の触媒劣化判定システム。
【請求項６】
前記検出値は、ＮＨ３の濃度の積算値である請求項１から４の何れか１項に記載の触媒劣化判定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒劣化判定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単にＮＯx触媒ともいう。）に吸蔵されているＮＯxの還
元制御を実行し、その後、ＮＯx触媒でのＮＯxの吸蔵量の推定値が基準値に達した時点で、ＮＯx触媒よりも下流側のＮＯxセンサによって検出されるＮＯx濃度が所定濃度以上で
あるときは、ＮＯx触媒が劣化していると判定する技術が知られている（例えば、特許文
献１参照。）。
【０００３】
しかし、ＮＯx触媒に多くのＮＯxが吸蔵されるまで待たなくてはならず、ＮＯx触媒の
劣化判定に要する時間が長くなる。このため、ＮＯx触媒が劣化している場合には、劣化
判定が完了するまでの間はＮＯxが流出する虞がある。
【０００４】
また、還元雰囲気としたときのＮＯx触媒よりも下流側のＮＯxセンサの出力値に基づいてＮＯx 触媒の劣化状態を判定する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。このＮＯx触媒の劣化は、ＮＯx触媒の硫黄被毒を指している。この判定は、ＮＯx濃度が
安定するまで待ってから行われるため、劣化判定に要する時間が長くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６２４６８号公報
【特許文献２】特開平１１−２２９８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、吸蔵還元型ＮＯx触媒
の劣化判定を速やかに且つ正確に行なうことができる技術の提供を目的とする。
【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触媒劣化判定システムは、
内燃機関の排気通路に設けられてＮＯxを吸蔵し、吸蔵していたＮＯxを還元剤の供給により還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化を判定する触媒劣化判定システムにおいて、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給することで該吸蔵還元型ＮＯx触媒を通過する排気の空燃比を変化させる供給装置と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流の排気中のＮＨ３を検出するＮＨ３検出装置と、
前記供給装置から還元剤を供給するときに排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節する制御装置と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量が所定量以下のときに、前記制御装置により排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ前記供給装置から還元剤を供給する第一の還元剤供給を行った後に、該第一の還元剤供給のときよりも排気の空燃比をさらにリッチにする第二の還元剤供給を行い、前記第一の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値と、前記第二の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値と、の双方に基づいて前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行う判定装置と、
を備える。
【０００８】
吸蔵還元型ＮＯx触媒は、リーン空燃比のときにＮＯxを吸蔵し、吸蔵していたＮＯxを
還元剤が存在するときに還元する。供給装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給す
ることができる。還元剤は、排気通路を流通する排気中に供給してもよく、内燃機関から排出させるようにしてもよい。そして、還元剤を供給することで、排気の空燃比が低下する。
【０００９】
ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤を供給すると、Ｈ２やＨＣがＮＯと反応してＮ
Ｈ３が生成されることがある。そして、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化すると、該吸蔵還元
型ＮＯx触媒における還元効率が低下する。このため、吸蔵還元型ＮＯx触媒で生成されるＮＨ３量も少なくなる。したがって、リッチ空燃比を目標として還元剤を供給したときのＮＨ３検出装置の検出値が、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いに応じて小さくなる。
【００１０】
また、吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されていない状態で排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤を供給すると、該吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入するＮＯxと還元剤とが反応してＮＨ３が生成される。このＮＨ３の生成量が、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化
の度合いに応じて変化する。すなわち、吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常な場合には、吸蔵還
元型ＮＯx触媒に流入するＮＯxと還元剤とが反応して、ＮＨ３が多く生成されるが、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化している場合には、劣化の度合いに応じてＮＨ３の生成量が少な
くなる。
【００１１】
したがって、判定装置は、ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量が所定量以下のときに、ＮＯx触媒の劣化判定を行う。なお、ここでいう所定量とは、還元剤を供給してもＮＯx触媒からＮＯxが放出されないか又は放出されないに等しいときのＮＯx吸蔵量である。また、ＮＯxは放出されるものの、劣化判定に及ぼす影響が許容範囲内のときのＮＯx吸蔵量としてもよい。さらに、ＮＯx吸蔵量が０のときとしてもよい。なお、ＮＯx触媒に還元剤を供給してＮＯxを還元した直後であれば、ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量が所定量以
下になり得る。したがって、ＮＯx触媒に還元剤を供給してＮＯxを還元した後に劣化判定を行うこととしてもよい。
【００１２】
このように、ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量が所定量以下であれば、還元剤を供給したときにＮＯx触媒からＮＯxが放出されてＮＨ３が生成されることを抑制できる。すなわち、ＮＯx触媒に流入するＮＯxのみを還元剤と反応させることができるため、ＮＯx触
媒に吸蔵されているＮＯxの影響を排除することができる。
【００１３】
そして、劣化判定のために、リッチではあるが空燃比が比較的高い（リッチの度合いが低い）第一の還元剤供給と、第一の還元剤供給よりも空燃比の低い（リッチの度合いが高い）第二の還元剤供給とを行う。
【００１４】
ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常な場合には、排気の空燃比のリッチ度合いを高く
しても、ＮＯxの還元効率が高いために、排気中にＮＯxが存在すればＮＯxと還元剤とが
反応するので、ＮＨ３の生成量は増加する。一方、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化している
場合には、ＮＯxの還元効率が低下するため、反応可能なＮＯx量が少なくなる。すなわち、排気中にＮＯxと還元剤とが存在していても、触媒においてＮＯxを還元させることができなくなる。このため、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化している場合には、排気の空燃比の
リッチ度合いをある程度高くすると、反応するＮＯx量が限界に達してしまい、還元剤を
増加してもＮＨ３の生成量は増加しなくなる。
【００１５】
すなわち、吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常な場合と、劣化している場合とでは、第一の還
元剤供給においてＮＨ３検出装置による検出値および第二の還元剤供給においてのＮＨ３検出装置による検出値が異なるため、この双方の値に基づけば、吸蔵還元型ＮＯx触媒の
劣化判定を行うことができる。
【００１６】
なお、ＮＨ３検出装置による検出値は、還元剤を供給した後、該還元剤の影響が検出値に現れる間の検出値としてもよい。また、還元剤を供給した排気がＮＨ３検出装置を通過しているときの検出値としてもよい。
【００１７】
このように、ＮＯxの吸蔵量が所定量以下のときに劣化判定を行うことで判定精度を高
くすることができる。また、吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されるのを待つ必要がないため、速やかな劣化判定が可能となる。
【００１８】
また、本発明においては、前記判定装置は、前記第一の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値が第一所定値以上で、且つ、前記第二の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値が第二所定値以上のときに、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常であると
判定することができる。
【００１９】
第一の還元剤供給時及び第二の還元剤供給時の双方でＮＨ３検出装置による検出値が大きければ、ＮＯxの還元効率は十分に高いために、吸蔵還元型ＮＯx触媒は正常であると判定することができる。前述のとおり、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いが高くなるほ
ど、還元剤供給時に生成されるＮＨ３量が少なくなる。このため、ＮＨ３検出装置の検出値が劣化の進行と共に小さくなる。このＮＨ３検出装置の検出値の閾値として第一所定値及び第二所定値を設定する。第一所定値及び第二所定値は、吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常
なときの検出値の下限値としてもよい。この第一所定値及び第二所定値は、誤差などを考慮してある程度の余裕を持たせて決定してもよい。また、第一所定値及び第二所定値は、許容できる検出値としてもよい。第一所定値と第二所定値とは同じ値であってもよい。また、吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常な場合には、リッチ度合いを大きくするほどＮＨ３の生
成量が多くなるため、第一所定値よりも第二所定値を大きくしてもよい。
【００２０】
また、本発明においては、前記判定装置は、前記第一の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値が第三所定値未満で、且つ、前記第二の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値が第四所定値未満のときに、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化している
と判定することができる。
【００２１】
すなわち、第一の還元剤供給時及び第二の還元剤供給時の双方でＮＨ３検出装置による検出値が小さければ、ＮＯxの還元効率は低いと考えられるために、吸蔵還元型ＮＯx触媒は劣化していると判定することができる。前述のとおり、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化の
度合いが高くなるほど、還元剤供給時に生成されるＮＨ３量が少なくなる。このため、ＮＨ３検出装置による検出値が小さくなる。このＮＨ３検出装置の検出値が許容できなくなる閾値として第三所定値及び第四所定値を設定する。第三所定値及び第四所定値は、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化しているか否かの境にあるときの検出値としてもよい。また、第
三所定値及び第四所定値は、許容することのできない検出値としてもよい。第三所定値及び第四所定値は、誤差などを考慮してある程度の余裕を持たせて決定してもよい。第三所定値と第四所定値とは同じ値であってもよい。また、第三所定値よりも第四所定値を大きくしてもよい。また、第一所定値と第三所定値とは同じ値であってもよい。また、第一所定値よりも第三所定値を小さくしてもよい。さらに、第二所定値と第四所定値とは同じ値であってもよい。また、第二所定値よりも第四所定値を小さくしてもよい。
【００２２】
また、本発明においては、前記判定装置は、前記第二の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値と、前記第一の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値と、の差が閾値未満のときに、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定することができ
る。
【００２３】
ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常な場合には、排気の空燃比を変化させたときに、
還元剤量に応じてＮＨ３が生成されるため、リッチ度合いが高いほど、ＮＨ３の生成量が多くなる。したがって、第二の還元剤供給時のＮＨ３検出装置による検出値のほうが、第一の還元剤供給時のＮＨ３検出装置による検出値よりも大きくなり、両検出値の差は比較的大きくなる。一方、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化している場合には、ＮＯxの反応量に限りがあるため、リッチ度合いが変化しても、ＮＨ３の生成量が変化しなくなる。すなわち、第二の還元剤供給時のＮＨ３検出装置による検出値と、第一の還元剤供給時のＮＨ３検出装置による検出値と、の差が比較的小さくなる。したがって、この検出値の差に基づいて吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行うことができる。そして、吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常のときの検出値の差の下限値を閾値として設定しておけば、検出値の差と閾値とを比較することで劣化判定を行うことができる。なお、閾値は、吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常
と劣化との境にあるときの検出値の差としてもよい。
【００２４】
また、本発明においては、前記検出値は、ＮＨ３の濃度の最大値であってもよい。
【００２５】
ここで、ＮＯx触媒の劣化の度合いが高くなるほど、生成されるＮＨ３量が多くなる。
そうすると、ＮＨ３検出装置の検出値の最大値が大きくなる。このため、検出値の最大値に基づいて劣化判定が可能となる。このように、ＮＯx触媒の劣化の度合いと相関関係に
あるＮＨ３検出装置の検出値の最大値を用いて劣化判定を行うことで、劣化判定を容易且つ正確に行うことができる。
【００２６】
また、本発明においては、前記検出値は、ＮＨ３の濃度の積算値であってもよい。
【００２７】
ＮＨ３検出装置の検出値の最大値と同様に、ＮＨ３検出装置の検出値の積算値も吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いに応じて小さくなる。このため、検出値の積算値に基づい
て劣化判定が可能となる。積算値は、たとえばＮＨ３検出装置の検出値を所定時間毎に加算していくことで得る。このように、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いと相関関係に
あるＮＨ３検出装置の検出値の積算値を用いて劣化判定を行うことで、劣化判定を容易且つ正確に行うことができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を速やかに且つ正確に行なうことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例に係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】ＮＯx触媒におけるＮＯxの吸蔵作用を説明するための図である。
【図３】ＮＯx触媒におけるＮＯxの還元作用を説明するための図である。
【図４】ＮＯxが吸蔵されていない正常なＮＯx触媒に対してリッチスパイク制御を行ったときのリッチスパイク制御の継続時間と、下流側のＮＨ３濃度との関係を示した図である。
【図５】ＮＯxが吸蔵されていない劣化しているＮＯx触媒に対してリッチスパイク制御を行ったときのリッチスパイク制御の継続時間と、下流側のＮＨ３濃度との関係を示した図である。
【図６】実施例に係る劣化判定時の空燃比とＮＨ３濃度との推移を示したタイムチャートである。
【図７】ＮＯx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。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明に係る触媒劣化判定システムの具体的な実施態様について図面に基づいて
説明する。
【００３１】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関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、４つの気筒を有する水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【００３２】
内燃機関１には、排気通路２が接続されている。この排気通路２の途中には、吸蔵還元型ＮＯx触媒４（以下、ＮＯx触媒４という。）が備えられている。
【００３３】
ＮＯx触媒４は、たとえばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を担体とし、その担体上に、たとえ
ばバリウム（Ｂａ）及び白金（Ｐｔ）を担持して構成されている。
【００３４】
このＮＯx触媒４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。
【００３５】
また、ＮＯx触媒４よりも上流の排気通路２には、排気中に還元剤を噴射する噴射弁５
が取り付けられている。噴射弁５は、後述するＥＣＵ１０からの信号により開弁して排気中へ還元剤を噴射する。還元剤には、たとえば内燃機関１の燃料（軽油）が用いられるが、これに限らない。
【００３６】
噴射弁５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低下させる。そして、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxの還元時には、噴射弁５から燃料を噴射することにより、ＮＯx触媒４に流入する排気の空燃比を比較的に短
い周期で低下させる所謂リッチスパイク制御を実行する。噴射弁５から噴射させる還元剤量は、たとえば内燃機関１の運転状態（機関回転数及び燃料噴射量）に基づいて決定される。還元剤量と機関回転数と機関負荷との関係は予めマップ化しておくことができる。また、排気通路２に空燃比センサを取り付けて、該空燃比センサにより検出される空燃比が目標値となるように還元剤量をフィードバック制御してもよい。
【００３７】
なお、本実施例においては噴射弁５が、本発明における供給装置に相当する。また、内燃機関１から未燃燃料を排出させることで還元剤を供給することもできる。すなわち、気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁を備え、該筒内噴射弁から主噴射を行なった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（ポスト噴射）を行なったり、筒内噴射弁からの燃料噴射時期を遅らせたりすることにより、内燃機関１から還元剤を多く含むガスを排出させることもできる。
【００３８】
また、ＮＯx触媒４よりも下流の排気通路２には、排気中のＮＨ３濃度を測定するＮＨ
３センサ８及び排気の温度を測定する温度センサ９が取り付けられている。なお、本実施例においてはＮＨ３センサ８が、本発明におけるＮＨ３検出装置に相当する。また、ＮＨ３センサ８には、ＮＯxを検出するＮＯxセンサを用いてもよい。ＮＯxセンサは、ＮＯx及びＮＨ３をＮＯxとして検出する。
【００３９】
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。
【００４０】
また、ＥＣＵ１０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１１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１２、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１３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ＥＣＵ１０に入力されるようになっている。
【００４１】
一方、ＥＣＵ１０には、噴射弁５が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０により噴射弁５の開閉時期が制御される。なお、本実施例では噴射弁５から供給する還元量を調節するＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。
【００４２】
そして、ＥＣＵ１０は、リッチスパイク制御を２回行い、このときにＮＨ３センサ８により検出されるＮＨ３濃度に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行う。劣化判定時のリッ
チスパイク制御では、まず排気の空燃比がリッチとなる範囲内で噴射弁５から還元剤を噴射させ、その後、さらに空燃比が低下するように噴射弁５から還元剤を噴射させる。最初に行うリッチスパイク制御を第一の還元剤供給といい、２回目に行うリッチスパイク制御を第二の還元剤供給という。そして、第一の還元剤供給及び第二の還元剤供給で夫々、ＮＨ３センサ８によりＮＨ３濃度を検出する。
【００４３】
ここで、図２は、ＮＯx触媒４におけるＮＯxの吸蔵作用を説明するための図である。また、図３は、ＮＯx触媒４におけるＮＯxの還元作用を説明するための図である。
【００４４】
ＮＯx触媒４は、排気の空燃比がリーンのときにＮＯをＰｔ上でＯ２と酸化させ、Ｂａ
へＢａ（ＮＯ３）２として吸蔵する。一方、還元剤を供給して排気の空燃比をリッチとすると、Ｂａ（ＮＯ３）２がＮＯ２となって放出され、さらにＰｔ上でＮ２に還元される。このときに、ＮＯx触媒４では、ＮＯとＨ２とが反応して、ＮＨ３とＨ２Ｏとが生成され
る。また、ＨＣとＮＯとが反応して、ＮＨ３とＨ２ＯとＣＯ２とが生成される。なお、ＮＯx触媒４に流入するＮＯxも、ＮＯx触媒４から放出されるＮＯxと同様に反応する。このようにして生成されたＮＨ３は、ＮＨ３センサ８において検出される。
【００４５】
ところで、ＮＯx触媒４にＮＯxが吸蔵されていないときに還元剤を供給すると、ＮＯx
触媒４からはＮＯxが放出されないが、排気中のＮＯxが還元剤と反応してＮＨ３が生成される。このＮＨ３の生成量は、ＮＯx触媒４の劣化の度合いに応じて変化する。
【００４６】
ここで、図４は、ＮＯxが吸蔵されていない正常なＮＯx触媒４に対してリッチスパイク制御を行ったときのリッチスパイク制御の継続時間と、下流側のＮＨ３濃度との関係を示した図である。また、図５は、ＮＯxが吸蔵されていない劣化しているＮＯx触媒４に対してリッチスパイク制御を行ったときのリッチスパイク制御の継続時間と、下流側のＮＨ３濃度との関係を示した図である。三角印（実線）は、空燃比が１４のときを示し、四角印（一点鎖線）は、空燃比が１３のときを示している。
【００４７】
なお、正常なＮＯx触媒４は、例えば、全く劣化していないＮＯx触媒４、または、劣化しているものの、劣化の度合いが許容範囲内のＮＯx触媒４である。また、劣化している
ＮＯx触媒４は、劣化の度合いが許容範囲を超えたＮＯx触媒４である。
【００４８】
正常なＮＯx触媒４では、ＮＯxの吸蔵量が０であっても、ＮＯx触媒４にＮＯxが流入すると、ＮＯxと還元剤とが反応し、比較的多くのＮＨ３が生成される。また、リッチ度合
いが高いほど、より多くのＮＨ３が生成される。
【００４９】
一方、劣化しているＮＯx触媒４では、ＮＯx触媒４にＮＯxが流入しても、還元効率が
低いために、Ｐｔ上でのＮＯxと還元剤との反応が緩慢となる。このため、ＮＨ３の生成
量は、正常なＮＯx触媒４よりも少なくなる。また、劣化しているＮＯx触媒４は、排気の空燃比をよりリッチとしても、触媒反応の限界に達しているため、ＮＨ３の生成量はあまり変化しない。
【００５０】
この現象をＮＨ３センサ８により検出することで、ＮＯx触媒４の劣化の度合いを判定
することができる。
【００５１】
図６は、本実施例に係る劣化判定時の空燃比とＮＨ３濃度との推移を示したタイムチャートである。ＮＨ３濃度において、実線は劣化しているＮＯx触媒４を示し、一点鎖線は
正常なＮＯx触媒４を示している。
【００５２】
本実施例では、第一の還元剤供給として、排気の空燃比が１４となるように還元剤を供給する。また、第二の還元剤供給として、排気の空燃比が１３となるように還元剤を供給する。
【００５３】
ＮＯx触媒４が正常であっても、劣化していても、還元剤の供給直後からＮＨ３濃度が
上昇する。そして、その上昇度合いは、劣化しているＮＯx触媒４よりも正常なＮＯx触媒４のほうが高い。
【００５４】
ここで、排気の空燃比がリッチ空燃比となると、ＮＯx触媒４から下流へＮＨ３が流れ
出る。ＮＯx触媒４が劣化すると、Ｐｔの表面積が小さくなるため、ＮＯx触媒４における還元効率が低下するので、図３で説明したＮＨ３の生成量も減少する。したがって、このＮＯx触媒４よりも下流へ流れ出るＮＨ３の量は、ＮＯx触媒４の劣化の度合いに応じて少なくなる。したがって、ＮＯx触媒４から流出するＮＨ３をＮＨ３センサ８で検出すれば
、ＮＯx触媒４の劣化を判定することができる。
【００５５】
すなわち、第一の還元剤供給及び第二の還元剤供給時のＮＨ３濃度の最大値は、正常なＮＯx触媒４のほうが高くなる。また、正常なＮＯx触媒４では、第一の還元剤供給時よりも第二の還元剤供給時のほうがＮＨ３濃度は高くなるが、劣化しているＮＯx触媒４では
、第一の還元剤供給時と第二の還元剤供給時とでＮＨ３濃度はほとんど変わらない。そして、正常なＮＯx触媒４であれば、空燃比がおよそ１３になるまでは、空燃比をリッチに
するほど、ＮＨ３の生成量が増加する。
【００５６】
したがって、ＥＣＵ１０は、第一の還元剤供給時のＮＨ３濃度の最大値が第一所定値以上で、且つ、第二の還元剤供給時のＮＨ３濃度の最大値が第二所定値以上のときに、ＮＯx触媒４が正常であると判定することができる。なお、第一所定値及び第二所定値を同じ
値の閾値（正常閾値）として設定してもよい。また、ＥＣＵ１０は、第一の還元剤供給時のＮＨ３濃度の最大値が第三所定値未満で、且つ、第二の還元剤供給時のＮＨ３濃度の最大値が第四所定値未満のときに、ＮＯx触媒４が劣化していると判定することができる。
なお、第三所定値及び第四所定値を同じ値の閾値（劣化閾値）として設定してもよい。また、正常閾値と劣化閾値とを同じ値としてもよい。また、ＥＣＵ１０は、第二の還元剤供給時のＮＨ３濃度の最大値と、第一の還元剤供給時のＮＨ３濃度の最大値と、の差が閾値未満のときに、ＮＯx触媒４が劣化していると判定することができる。第一所定値、第二
所定値、第三所定値、第四所定値、閾値は、予め実験等により最適値を求めておくことができる。
【００５７】
なお、ＮＨ３濃度の最大値の代わりに、ＮＨ３濃度の積算値を用いることもできる。すなわち、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが大きくなるほど、ＮＨ３濃度の最大値が小さくな
り、且つ、ＮＨ３濃度の積算値が小さくなる。
【００５８】
また、ＮＯx触媒４の劣化判定を行う前に、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxを放出
させるためのリッチスパイク制御（通常のリッチスパイク制御ともいう。）を行ってＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxを還元してもよい。そうすると、ＮＯx触媒４の劣化判定
時にＮＯx触媒４からＮＯxが放出されることを抑制できる。
【００５９】
図７は、ＮＯx触媒４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、所定の期間毎に実行される。
【００６０】
ステップＳ１０１では、ＮＯx触媒４の劣化判定を行う前提条件が成立しているか否か
判定される。たとえばＮＨ３センサ８が正常であり、且つＮＯx触媒４の温度がＮＯxの還元に適した温度となっているときに前提条件が成立していると判定される。ＮＨ３センサ８が正常であるか否かは、周知の技術により行うことができる。また、ＮＯxの還元に適
した温度とは、たとえば、ＮＯx触媒４が活性化しているときの温度である。ＮＯx触媒４の温度は、温度センサ９により検出される。なお、リッチスパイク制御を行う条件が成立しているか否か判定してもよい。
【００６１】
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、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【００６２】
ステップＳ１０２では、ＮＯx触媒４のＮＯx吸蔵量が所定量以下であるか否か判定される。ここでいう所定量とは、ＮＯx触媒４にＮＯxが吸蔵されていないに等しい値として設定される。本ステップでは、ＮＯx触媒４にＮＯxが吸蔵されていないか否か判定してもよい。本ステップでは、ＮＯx触媒４からＮＯxを放出させるためのリッチスパイク制御（通常のリッチスパイク制御としてもよい。）を行う必要がないか否か判定している。ＮＯx
吸蔵量は、たとえば、内燃機関１の運転状態（機関回転数及び機関負荷）に基づいて推定されるＮＯx吸蔵量と、ＮＯx触媒４に吸蔵されるＮＯxの割合と、から推定することがで
きる。また、リッチスパイク制御を行ったときには、該リッチスパイク制御により減少するＮＯx吸蔵量を減算する。リッチスパイク制御により減少ＮＯx吸蔵量は、予め実験等により求めておくことができる。これらは、ＮＯx触媒４が正常であると仮定して求めても
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Ｓ１０５へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進む。
【００６４】
ステップＳ１０３では、通常のリッチスパイク制御が行われる。すなわち、ＮＯx触媒
４に吸蔵されているＮＯxを放出させるためのリッチスパイク制御が行われる。このとき
の排気の空燃比は、ＮＯxの放出・還元に適した空燃比とされる。
【００６５】
ステップＳ１０４では、ＮＯx触媒４のＮＯx吸蔵量が所定量以下であるか否か判定される。本ステップでは、ステップＳ１０２と同様の処理がなされる。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、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ戻る。すなわち、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯx量が所定量以下となるまで、通常のリッチスパイク制御が行われる。
【００６６】
ステップＳ１０５では、空燃比１４を目標として、リッチスパイク制御が行われる。すなわち、第一の還元剤供給が行われる。なお、本実施例においてはステップＳ１０５以降を処理するＥＣＵ１０が、本発明における判定装置に相当する。
【００６７】
ステップＳ１０６では、ＮＨ３センサ８の検出値が記憶される。なお、ＮＨ３センサ８の検出値の最大値または積算値を記憶してもよい。本ステップでは、第一の還元剤供給時におけるＮＨ３センサ８の検出値を記憶している。なお、積算値は、ＮＨ３センサ８でＮＨ３が検出されている間の積算値としてもよく、リッチスパイク制御が行われている間の積算値としてもよく、所定の時間の積算値としてもよい。積算値は、たとえば所定の周期で読み込まれるＮＨ３センサ８の検出値を順次加算していくことにより得てもよい。また
、積算値は、ＮＨ３濃度の時間積分値としてもよい。また、積算値は、図６におけるＮＨ３濃度を示す線よりも下側の面積としてもよい。
【００６８】
ステップＳ１０７では、空燃比１３を目標として、リッチスパイク制御が行われる。すなわち、第二の還元剤供給が行われる。
【００６９】
ステップＳ１０８では、ＮＨ３センサ８の検出値が記憶される。ステップＳ１０６と同様にして検出値が記憶される。本ステップでは、第二の還元剤供給時におけるＮＨ３センサ８の検出値を記憶している。
【００７０】
ステップＳ１０９では、ステップＳ１０６で記憶されるＮＨ３センサ８の検出値が閾値（正常閾値または第一所定値としてもよい。）以上で、且つ、ステップＳ１０８で記憶されるＮＨ３センサ８の検出値が閾値（正常閾値または第二所定値としてもよい。）以上であるか否か判定される。たとえば、夫々の還元剤供給時におけるＮＨ３センサ８の検出値の最大値が正常閾値以上であるか否か判定される。または、夫々の還元剤供給時におけるＮＨ３センサ８の検出値の積算値が正常閾値以上であるか否か判定される。正常閾値は、ＮＯx触媒４が正常のときの検出値の下限値、または正常と劣化との境にあるときの検出
値として設定される。なお、２つの正常閾値は同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。ステップＳ１０９で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１０へ進んで、ＮＯx触媒４は正常であると判定される。一方、ステップＳ１０９で否定判定がなされた場
合にはステップＳ１１１へ進んで、ＮＯx触媒４は劣化していると判定される。なお、正
常閾値（第一所定値、第二所定値）は、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶しておく。
【００７１】
なお、ステップＳ１０９では、ステップＳ１０６で記憶されるＮＨ３センサ８の検出値が閾値（劣化閾値または第三所定値としてもよい。）未満で、且つ、ステップＳ１０８で記憶されるＮＨ３センサ８の検出値が閾値（劣化閾値または第四所定値としてもよい。）未満のときに、ＮＯx触媒４が劣化していると判定してもよい。劣化閾値は、ＮＯx触媒４が正常のときの検出値の下限値、または正常と劣化との境にあるときの検出値として設定される。なお、２つの劣化閾値は同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。また、劣化閾値は、前記正常閾値より小さくてもよい。また、検出値が劣化閾値以上で且つ正常閾値未満の場合には、確認のため再度の劣化判定を行ってもよい。劣化閾値（第三所定値、第四所定値）は、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶しておく。
【００７２】
また、ステップＳ１０９では、ステップＳ１０８で記憶される検出値からステップＳ１０６で記憶される検出値を減算した値が、閾値以上であるか否か判定してもよい。すなわち、正常なＮＯx触媒４であれば、リッチの度合いがより高い第二の還元剤供給時におい
て、ＮＨ３濃度がより高くなるため、ステップＳ１０８で記憶される検出値からステップＳ１０６で記憶される検出値を減算した値がより大きくなる。この閾値は、ＮＯx触媒が
正常であるか否かの境にあるときの値として予め実験等により求めＥＣＵ１０に記憶させておく。
【００７３】
このようにして、第一の還元剤供給時及び第二の還元剤供給時におけるＮＨ３センサ８の検出値に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができる。このときには、ＮＨ３
センサ８の検出値の最大値または積算値が分かればすぐに劣化判定が可能であるため、検出値が安定するまで待ったり、ＮＯxが吸蔵されるまで待ったりする必要はない。すなわ
ち、劣化判定を速やかに行うことができる。
【００７４】
なお、本実施例では、第一の還元剤供給時及び第二の還元剤供給時におけるＮＨ３センサ８の検出値の最大値が小さいほど、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが高いと判定してもよ
い。同様に、ＮＨ３センサ８の検出値の積算値が小さいほど、ＮＯx触媒４の劣化の度合
いが高いと判定してもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１     内燃機関
２     排気通路
４     吸蔵還元型ＮＯx触媒
５     噴射弁
８     下流側ＮＯxセンサ
９     温度センサ
１０   ＥＣＵ
１１   アクセルペダル
１２   アクセル開度センサ
１３   クランクポジションセンサ
【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】
2013011202.tif 000008
【図７】
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