(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられ、排気を浄化する触媒と、該触媒の下流側に設けられ、排気リーン状態において排気中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ浄化手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒とＮＯｘ浄化手段との間に設けられ、排気中の酸素濃度を検出する第１の酸素濃度センサと、
前記ＮＯｘ浄化手段の下流側に設けられ、排気中の酸素濃度を検出する第２の酸素濃度センサと、
前記機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側からリッチ側に切り換える空燃比切換手段と、
該空燃比切換手段により、空燃比を切り換えた後に、前記第１の酸素濃度センサの出力値が第１の基準値に達した時点から前記第２の酸素濃度センサの出力値が前記第１の基準値に達するまでの第１の遅れ時間を計測する第１の計測手段と、
前記第１の酸素濃度センサの出力値が、前記第１の基準値よりリッチ側の空燃比に対応する第２の基準値に達した時点から前記第２の酸素濃度センサの出力値が前記第２の基準値に達するまでの第２の遅れ時間を計測する第２の計測手段と、
前記第１及び第２の遅れ時間に基づいて前記ＮＯｘ浄化手段の劣化を判定する劣化判定手段とを有す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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特にＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するＮＯｘ浄化装置を備え、そのＮＯｘ浄化装置の劣化判定機能を有するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定すると、ＮＯｘの排出量が増加する傾向があるため、機関の排気系にＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤を内蔵するＮＯｘ浄化装置を設け、排気の浄化を行う技術が従来より知られている。このＮＯｘ吸収剤は、空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され、排気中の酸素濃度が比較的高い（ＮＯｘが多い）状態（以下「排気リーン状態」という）においては、ＮＯｘを吸収する一方、逆に空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気中の酸素濃度が比較的低い状態（以下「排気リッチ状態」という）においては、吸収したＮＯｘを放出する特性を有する。このＮＯｘ吸収剤を内蔵するＮＯｘ浄化装置は、排気リッチ状態においては、ＮＯｘ吸収剤から放出されるＮＯｘはＨＣ、ＣＯにより還元されて、窒素ガスとして排出され、またＨＣ、ＣＯは酸化されて水蒸気及び二酸化炭素として排出されるように構成されている。
【０００３】
上記ＮＯｘ吸収剤が、吸収できるＮＯｘ量には当然限界があり、この限界値は、ＮＯｘ吸収剤が劣化すると小さくなる傾向を示す。そのため、ＮＯｘ浄化装置の上流側及び下流側に酸素濃度センサを配置し、ＮＯｘ吸収剤に吸収されたＮＯｘを放出させるための空燃比リッチ化を実行し、前記上流側酸素濃度センサがリッチ空燃比を示す値に変化した時点から、前記下流側酸素濃度センサの出力値がリッチ空燃比を示す値に変化する時点までの遅れ時間により、ＮＯｘ吸収剤の劣化度合を判定する手法が、従来より知られている（特開平１０−２９９４６０号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上流側酸素濃度センサの上流側に排気浄化用の触媒が設けられている場合には、その触媒の劣化度合により、空燃比をリッチ化したときにおける上流側酸素濃度センサ出力値の過渡特性が変化する（換言すれば、触媒下流側の酸素濃度の過渡特性が変化する）ため、上記従来の手法をそのまま適用したのでは、劣化判定の精度が低下するという問題がある。
【０００５】
すなわち、空燃比リッチ化を実行した場合における上流側酸素濃度センサの出力値の変化勾配は、上流側の触媒が古くなる（劣化が進行する）ほど大きくなる。また上流側酸素濃度センサ出力値が所定閾値を越えた時点から、下流側酸素濃度センサ出力値が所定閾値を越える時点までの遅れ時間は、上流側の触媒が古くなるほど（劣化が進行するほど）短くなる傾向を示す。そのため、劣化したＮＯｘ浄化装置の上流側に新品の触媒が配置されている場合の遅れ時間と、正常なＮＯｘ浄化装置の上流側に古くなった触媒が配置されている場合の遅れ時間とがほぼ同程度となってしまい、両者を区別して判定することが困難な場合があった。
【０００６】
本発明は、この点に着目してなされたものであり、ＮＯｘ浄化装置の上流側に設けられる触媒の劣化度合に拘わらず、ＮＯｘ浄化装置の正確な劣化判定を行うことができる排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気系に設けられ、排気を浄化する触媒と、該触媒の下流側に設けられ、排気リーン状態において排気中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ浄化手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒とＮＯｘ浄化手段との間に設けられ、排気中の酸素濃度を検出する第１の酸素濃度センサと、前記ＮＯｘ浄化手段の下流側に設けられ、排気中の酸素濃度を検出する第２の酸素濃度センサと、前記機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側からリッチ側に切り換える空燃比切換手段と、該空燃比切換手段により、空燃比を切り換えた後に、前記第１の酸素濃度センサの出力値が第１の基準値に達した時点から前記第２の酸素濃度センサの出力値が前記第１の基準値に達するまでの第１の遅れ時間を計測する第１の計測手段と、前記第１の酸素濃度センサの出力値が、前記第１の基準値よりリッチ側の空燃比に対応する第２の基準値に達した時点から前記第２の酸素濃度センサの出力値が前記第２の基準値に達するまでの第２の遅れ時間を計測する第２の計測手段と、前記第１及び第２の遅れ時間に基づいて前記ＮＯｘ浄化手段の劣化を判定する劣化判定手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、空燃比切換手段により、空燃比を理論空燃比よりリーン側からリッチ側に切り換えた後に、第１の酸素濃度センサの出力値が第１の基準値に達した時点から第２の酸素濃度センサの出力値が第１の基準値に達するまでの第１の遅れ時間が計測されるとともに、第１の酸素濃度センサの出力値が第２の基準値に達した時点から第２の酸素濃度センサの出力値が第２の基準値に達するまでの第２の遅れ時間が計測され、該計測された第１及び第２の遅れ時間に基づいてＮＯｘ浄化手段の劣化が判定される。第２の遅れ時間は、ＮＯｘ浄化手段の上流側に設けられた触媒の劣化度合の影響を受けにくい一方、第１の遅れ時間は、酸素濃度センサの応答特性のばらつきの影響を受けにくいので、第１の遅れ時間及び第２の遅れ時間をともに考慮に入れることにより、正確な劣化判定を行うことが可能となる。
【０００９】
前記第１及び第２の計測手段に代えて、前記空燃比切換手段により、空燃比を切り換えた後に、前記第１の酸素濃度センサの出力値が第１の基準値に達した時点から、前記ＮＯｘ浄化手段に流入する還元成分の量を算出する第１の還元成分量算出手段と、前記第１の酸素濃度センサの出力値が、前記第１の基準値よりリッチ側の空燃比に対応する第２の基準値に達した時点から、前記ＮＯｘ浄化手段に流入する還元成分の量を算出する第２の還元成分量算出手段とを設け、前記劣化判定手段に代えて、前記第１及び第２の還元成分量算出手段により算出される還元成分量、及び前記第２の酸素濃度センサの出力値に応じて、前記ＮＯｘ浄化手段の劣化を判定する劣化判定手段を設けるようにしてもよい。
前記第１及び第２の還元成分量算出手段は、前記ＮＯｘ浄化手段に流入する排気量を積算することにより、前記還元成分量を算出することが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の一形態にかかる排気浄化装置を含む、内燃機関（以下「エンジン」という）及びその制御装置の全体構成図であり、例えば４気筒のエンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力してエンジン制御用電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。
【００１１】
燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
【００１２】
一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ８が設けられており、この絶対圧センサ８により電気信号に変換された絶対圧信号は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気温（ＴＡ)センサ９が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１３】
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ１０はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
エンジン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲には、エンジン回転数（ＮＥ）センサ１１及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１２が取り付けられている。エンジン回転数センサ１１は、エンジン１の各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）より所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０゜毎に）ＴＤＣ信号パルスを出力し、気筒判別センサ１２は、特定の気筒の所定クランク角度位置で気筒判別信号パルスを出力するものであり、これらの各信号パルスはＥＣＵ５に供給される。
【００１４】
排気管１３には三元触媒１４と、ＮＯｘ浄化手段としてのＮＯｘ浄化装置１５とが上流側からこの順序で設けられている。
三元触媒は、酸素蓄積能力を有し、エンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され、排気中の酸素濃度が比較的高い排気リーン状態では、排気中の酸素を蓄積し、逆にエンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気中の酸素濃度が低く、ＨＣ、ＣＯ成分が多い排気リッチ状態では、蓄積した酸素により排気中のＨＣ，ＣＯを酸化する機能を有する。
【００１５】
ＮＯｘ浄化装置１５は、ＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤及び酸化、還元を促進するための触媒を内蔵する。ＮＯｘ吸収剤としては、エンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定された場合の排気リーン状態においては、ＮＯｘを吸収し、エンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比近傍または理論空燃比よりリッチ側に設定された場合の排気リッチ状態においては、吸収されたＮＯｘがＨＣ、ＣＯにより還元されて、窒素ガスとして排出され、またＨＣ、ＣＯは酸化されて水蒸気及び二酸化炭素として排出されるように構成されている。
【００１６】
ＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力の限界、すなわち最大ＮＯｘ吸収量まで、ＮＯｘを吸収すると、それ以上ＮＯｘを吸収できなくなるので、適時ＮＯｘを放出させて還元するために空燃比のリッチ化、すなわち還元リッチ化を実行する。
三元触媒１４の上流位置には、比例型空燃比センサ１７（以下「ＬＡＦセンサ１７」という）が装着されており、このＬＡＦセンサ１７は排気中の酸素濃度（空燃比）にほぼ比例した電気信号を出力し、ＥＣＵ５に供給する。
【００１７】
三元触媒１４とＮＯｘ浄化装置１５との間及びＮＯｘ浄化装置１５の下流位置には、それぞれ二値型酸素濃度センサ（以下「Ｏ２センサ」という）１８，１９が装着されており、これらのセンサの検出信号はＥＣＵ５に供給される。このＯ２センサ１８，１９は、その出力が理論空燃比の前後において急激に変化する特性を有し、その出力は理論空燃比よりリッチ側で高レベルとなり、リーン側で低レベルとなる。
【００１８】
エンジン１は、吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを、エンジンの高速回転領域に適した高速バルブタイミングと、低速回転領域に適した低速バルブタイミングとの２段階に切換可能なバルブタイミング切換機構３０を有する。このバルブタイミングの切換は、弁リフト量の切換も含み、さらに低速バルブタイミング選択時は２つに吸気弁のうちの一方を休止させて、空燃比を理論空燃比よりリーン化する場合においても安定した燃焼を確保するようにしている。
【００１９】
バルブタイミング切換機構３０は、バルブタイミングの切換を油圧を介して行うものであり、この油圧切換を行う電磁弁及び油圧センサがＥＣＵ５に接続されている。油圧センサの検出信号はＥＣＵ５に供給され、ＥＣＵ５は電磁弁を制御してエンジン１の運転状態に応じたバルブタイミングの切換制御を行う。
ＥＣＵ５には、エンジン１によって駆動される車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ２０が接続されており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。
【００２０】
ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路５ａ、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射弁６に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成される。
【００２１】
ＣＰＵ５ｂは、上述の各種エンジンパラメータ信号に基づいて、種々のエンジン運転状態を判別するとともに、該判別されたエンジン運転状態に応じて、次式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに同期して開弁作動する燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算する。
ＴＯＵＴ＝ＴＩＭ×ＫＣＭＤ×ＫＬＡＦ×Ｋ１＋Ｋ２…（１）
ここに、ＴＩＭは基本燃料量、具体的には燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間であり、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたＴＩマップを検索して決定される。ＴＩマップは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに対応する運転状態において、エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。すなわち、基本燃料量ＴＩＭは、エンジンの単位時間当たりの吸入空気量（重量流量）にほぼ比例する値を有する。
【００２２】
ＫＣＭＤは目標空燃比係数であり、エンジン回転数ＮＥ、スロットル弁開度θＴＨ、エンジン水温ＴＷ等のエンジン運転パラメータに応じて設定される。目標空燃比係数ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空比Ｆ／Ａに比例し、理論空燃比のとき値１．０をとるので、目標当量比ともいう。また目標空燃比係数ＫＣＭＤは、後述するように還元リッチ化あるいはＮＯｘ浄化装置１５の劣化判定を実行するときは、空燃比をリッチ化するリッチ化所定値ＫＣＭＤＲＲまたはＫＣＭＤＲＭに設定される。
【００２３】
ＫＬＡＦは、フィードバック制御の実行条件が成立するときは、ＬＡＦセンサ１７の検出値から算出される検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤに一致するようにＰＩＤ制御により算出される空燃比補正係数である。
Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数および補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決定される。
ＣＰＵ５ｂは上述のようにして求めた燃料噴射時間ＴＯＵＴに基づいて燃料噴射弁６を開弁させる駆動信号を出力回路５ｄを介して燃料噴射弁６に供給する。
【００２４】
図２は、前記式（１）に適用される目標空燃比係数ＫＣＭＤを算出する処理のフローチャートである。本処理は一定時間毎にＣＰＵ５ｂで実行される。
ステップＳ２１では、リーン運転中か否か、すなわち通常制御時に後述するステップＳ２８で記憶された目標空燃比係数ＫＣＭＤの記憶値ＫＣＭＤＢが「１．０」より小さいか否かを判別する。その結果、ＫＣＭＤＢ≧１．０であってリーン運転中でないときは、直ちにステップＳ２５に進み、還元リッチ化実行中であることを「１」で示す還元リッチ化フラグＦＲＲＯＫ及びＮＯｘ浄化装置１５の劣化判定のための空燃比リッチ化を実行中であることを「１」で示す劣化判定リッチ化フラグＦＲＭＯＫをともに「０」に設定し、さらに後述するステップＳ３３、Ｓ３７で参照されるダウンカウントタイマｔｍＲＲ及びｔｍＲＭに、それぞれ還元リッチ化時間ＴＲＲ（例えば５〜１０秒）及び還元リッチ化時間ＴＲＲより長い劣化判定リッチ化時間ＴＲＭ（＞ＴＲＲ）をセットしてスタートさせる（ステップＳ２６）。次いで、通常制御、すなわちエンジン運転状態に応じた目標空燃比係数ＫＣＭＤの設定を行う（ステップＳ２７）。目標空燃比係数ＫＣＭＤは、基本的には、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて算出し、エンジン水温ＴＷの低温状態や所定の高負荷運転状態では、それらの運転状態に応じた値に変更される。次いでステップＳ２７で算出した目標空燃比係数ＫＣＭＤを記憶値ＫＣＭＤＢとして記憶して（ステップＳ２８）、本処理を終了する。
【００２５】
ステップＳ２１でＫＣＭＤＢ＜１．０であってリーン運転中であるときは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて、次のステップＳ２３で使用する増分値ＡＤＤＮＯｘを決定する（ステップＳ２２）。増分値ＡＤＤＮＯｘは、リーン運転中に単位時間当たりに排出されるＮＯｘ量に対応するパラメータであり、エンジン回転数ＮＥが増加するほど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが増加するほど、増加するように設定されている。
【００２６】
ステップＳ２３では、下記式にステップＳ２２で決定した増分値ＡＤＤＮＯｘを適用し、ＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘをインクリメントする。これによりＮＯｘ排出量、すなわちＮＯｘ吸収剤に吸収されたＮＯｘ量に相当するカウント値が得られる。
ＣＮＯｘ＝ＣＮＯｘ＋ＡＤＤＮＯｘ
【００２７】
続くステップＳ２４では、ＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘの値が、許容値ＣＮＯｘＲＥＦを越えたか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは、前記ステップＳ２５に進み、通常制御、すなわちエンジン運転状態に応じた目標空燃比係数ＫＣＭＤの設定を行う。許容値ＣＮＯｘＲＥＦは、例えばＮＯｘ吸収剤の最大ＮＯｘ吸収量より若干小さいＮＯｘ量に対応する値に設定される。
【００２８】
ステップＳ２４で、ＣＮＯｘ＞ＣＮＯｘＲＥＦとなると、ＮＯｘ浄化装置１５の劣化判定の実行指令がなされていることを「１」で示す劣化判定指令フラグＦＭＣＭＤが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ３０）。
ＮＯｘ浄化装置１５の劣化判定は、１運転期間（エンジン始動から停止までの期間）に１回程度の割合で実行すればよいので、エンジン始動後、エンジン運転状態が安定した時点で劣化判定指令フラグＦＭＣＭＤが「１」に設定される。通常はＦＭＣＭＤ＝０であるので、ステップＳ３０からステップＳ３１に進み、還元リッチ化フラグＦＲＲＯＫを「１」に設定し、次いで目標空燃比係数ＫＣＭＤを空燃比１４．０相当程度の値に対応するリッチ化所定値ＫＣＭＤＲＲに設定して還元リッチ化を実行する（ステップＳ３２）。そして、タイマｔｍＲＲの値が「０」か否かを判別し（ステップＳ３３）、ｔｍＲＲ＞０である間は直ちに本処理を終了し、ｔｍＲＲ＝０となると還元リッチ化フラグＦＲＲＯＫを「０」に設定するとともにＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘの値を「０」にリセットする（ステップＳ３４）。これにより、次回からはステップＳ２４の答が否定（ＮＯ）となるので、通常制御に移行する。
【００２９】
劣化判定指令がなされた状態（ＦＭＣＭＤ＝１）において、ステップＳ２４でＣＮＯｘ＞ＣＮＯｘＲＥＦとなったときは、ステップＳ３０からステップＳ３５に進み、劣化判定リッチ化フラグＦＲＭＯＫを「１」に設定し、次いで目標空燃比係数ＫＣＭＤを空燃比１４．０相当程度の値より若干リーン側の値に対応する劣化判定リッチ化所定値ＫＣＭＤＲＭ（１＜ＫＣＭＤＲＭ＜ＫＣＭＤＲＲ）に設定して還元リッチ化を実行する（ステップＳ３６）。通常の還元リッチ化実行時よりリッチ化の度合を小さくするのは、リッチ化の度合が大きくリッチ化実行時間が短いと誤判定が発生し易いからであり、リッチ化の度合を小さくしてリッチ化実行時間（＝ＴＲＭ）を長くすることにより、劣化判定の精度を向上させることができる。
【００３０】
そして、タイマｔｍＲＭの値が「０」か否かを判別し（ステップＳ３７）、ｔｍＲＭ＞０である間は直ちに本処理を終了し、ｔｍＲＭ＝０となると劣化判定リッチ化フラグＦＲＭＯＫ及び劣化判定指令フラグＦＭＣＭＤをともに「０」に設定し、ＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘの値を「０」にリセットする（ステップＳ３８）。これにより、次回からはステップＳ２４の答が否定（ＮＯ）となるので、通常制御に移行する。
【００３１】
図２の処理によれば、リーン運転可能なエンジン運転状態においては、通常は図３に実線で示すように間欠的に（時刻ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４及びｔ５〜ｔ６の期間）還元リッチ化が実行され、ＮＯｘ浄化装置１５のＮＯｘ吸収剤に吸収されたＮＯｘが適宜放出される。また、例えば時刻ｔ３より前に劣化判定指令がなされたときは、図３に破線で示すように、還元リッチ化よりリッチ化の度合を小さくして、かつ還元リッチ化より長い時間ＴＲＭに亘って（時刻ｔ３からｔ４ａまで）劣化判定リッチ化が実行される。
【００３２】
図４は、ＮＯｘ浄化装置１５の劣化判定の実施条件を判定する処理のフローチャートであり、この処理はＴＤＣ信号パルスの発生に同期してＣＰＵ５ｂで実行される。
ステップＳ５１では、下流側Ｏ２センサ１９が活性化したことを「１」で示す活性化フラグＦＮＴＯ２が「１」であるか否かを判別し、ＦＮＴＯ２＝１であって活性化しているときは、空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定するリーン運転が許可されていることを「１」で示すリーン運転フラグＦＬＢが「１」であるか否かを判別し（ステップＳ５２）、ＦＬＢ＝１であるときは、還元リッチ化フラグＦＲＲＯＫが「０」であるか否かを判別する（ステップＳ５３）。
【００３３】
ステップＳ５１〜Ｓ５３のいずれかの答が否定（ＮＯ）であるときは、後述する図５の処理で算出、使用する第１の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬ及び第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＨをともに「０」に設定し（ステップＳ５６）、劣化判定実施条件が成立していることを「１」で示す実施条件フラグＦＭＣＮＤ６７Ｂを「０」に設定して（ステップＳ５７）、本処理を終了する。
【００３４】
ステップＳ５１〜Ｓ５３の答が全て肯定（ＹＥＳ）であるときは、エンジン運転状態が通常の状態にあるか否かを判別する（ステップＳ５４）。具体的には、エンジン回転数ＮＥが所定上下限値ＮＥＨ，ＮＥＬ（例えば３０００ｒｐｍ，１２００ｒｐｍ）の範囲内にあるか否か、吸気管内絶対圧ＰＢＡが所定上下限値ＰＢＡＨ，ＰＢＡＬ（例えば８８ｋＰａ，２１ｋＰａ）の範囲内にあるか否か、吸気温ＴＡが所定上下限値ＴＡＨ，ＴＡＬ（例えば１００℃，−７℃）の範囲内にあるか否か、エンジン水温ＴＷが所定上下限値ＴＷＨ，ＴＷＬ（例えば１００℃，７５℃）の範囲内にあるか否か、車速ＶＰが所定上下限値ＶＰＨ，ＶＰＬ（例えば１２０ｋｍ／ｈ，３５ｋｍ／ｈ）の範囲内にあるか否かを判別し、いずれかの答が否定（ＮＯ）であるときは、前記ステップＳ５６に進み、全て肯定（ＹＥＳ）であるときは、劣化判定リッチ化フラグＦＲＭＯＫが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ５５）。
【００３５】
ＮＯｘ浄化装置１５のＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収量がほぼ最大（飽和状態）となり、図２の処理で劣化判定リッチ化フラグＦＲＭＯＫが「１」に設定されるまでは、前記ステップＳ５６に進み、ＦＲＭＯＫ＝１となると、上流側Ｏ２センサ１８の出力電圧ＳＶＯ２が第１の上流側基準電圧ＳＶＲＥＦＬ（例えば０．３Ｖ）を越えたか否かを判別する。劣化判定リッチ化開始後しばらくは、三元触媒１４によりＨＣ、ＣＯが酸化されるため、出力電圧ＳＶＯ２は、基準電圧ＳＶＲＥＦＬより小さい状態が続く。したがって、ステップＳ５８からステップＳ５９に進んで第１の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬを「０」に設定し、次いで実施条件フラグＦＭＣＮＤ６７Ｂを「１」に設定して（ステップＳ６２）、本処理を終了する。
【００３６】
そして三元触媒１４に蓄積された酸素が無くなって、Ｏ２センサ１８近傍が排気リッチ状態となり、出力電圧ＳＶＯ２が第１の上流側基準電圧ＳＶＲＥＦＬを越えたときは、さらに出力電圧ＳＶＯ２が第１の上流側基準電圧ＳＶＲＥＦＬより高い第２の上流側基準電圧ＳＶＲＥＦＨ（例えば０．６Ｖ）を越えたか否かを判別する（ステップＳ６０）。最初はＳＶＯ２＜ＳＶＲＥＦＨであるので、第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＨを「０」に設定して（ステップＳ６１）、前記ステップＳ６２に進み、ＳＶＯ２＞ＳＶＲＥＦＨとなると、ステップＳ６１を実行することなくステップＳ６２に進む。
【００３７】
図５は、ＮＯｘ浄化装置１５の劣化判定を行う処理のフローチャートであり、この処理はＴＤＣ信号パルスの発生に同期してＣＰＵ５ｂで実行される。
ステップＳ７１では、実施条件フラグＦＭＣＮＤ６７Ｂが「１」であるか否かを判別し、ＦＭＣＮＤ６７Ｂ＝０であって実施条件が成立していないときは、後述するステップＳ７４で参照される判定保留フラグＦＥＸＴ６７Ｂを「０」に設定して（ステップＳ７８）、本処理を終了する。判定保留フラグＦＥＸＴ６７Ｂは、ステップＳＳ７５〜Ｓ７７及びＳ８０によって、正常または劣化と判定されない中間的な状態にある場合に「１」に設定される（ステップＳ８５）。
【００３８】
ステップＳ７１でＦＭＣＮＤ６７Ｂ＝１であるときは、上流側Ｏ２センサの出力電圧ＳＶＯ２が第２の上流側基準電圧ＳＶＲＥＦＨを越えたか否かを判別する（ステップＳ７２）。最初はＳＶＯ２＜ＳＶＲＥＦＨであるので、直ちにステップＳ７４に進み、判定保留フラグＦＥＸＴ６７Ｂが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ７４）。最初はＦＥＸＴ６７Ｂ＝０であるので、ステップＳ７５に進み、下流側Ｏ２センサ１９の出力電圧ＴＶＯ２が前記第１の上流側基準電圧ＳＶＲＥＦＬとほぼ等しい第１の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＬ（例えば０．３Ｖ）以上か否かを判別する。実施条件フラグＦＭＣＮＤ６７Ｂが「１」となった直後は、ＴＶＯ２＜ＴＶＲＥＦＬであり、ステップＳ７６に進んで、下記式（２）により第１の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬを算出し、前記ステップＳ７８に進む。
ＧＡＩＲＬＮＣＬ＝ＧＡＩＲＬＮＣＬ＋ＴＩＭ      （２）
【００３９】
ここでＴＩＭは基本燃料量、すなわちエンジン運転状態（エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡ）に応じて空燃比が理論空燃比となるように設定される燃料量であるので、エンジン１の単位時間当たりの吸入空気量、したがって排気量に比例するパラメータである。排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬは、図４の処理により、ＳＶＯ２≦ＳＶＲＥＦＬである間は「０」に保持されるので、ステップＳ７６の演算により、上流側Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２が第１の上流側基準電圧ＳＶＲＥＦＬを越えた時点から、ＮＯｘ浄化装置１５に流入する排気量の積算値を示す第１の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬが得られる。また、劣化判定実行中は空燃比は理論空燃比よりリッチ側の一定リッチ空燃比（ＫＣＭＤＲＭに対応する値）に維持されるので、この排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬは、排気中に含まれる還元成分（ＨＣ、ＣＯ）の積算量に比例する値を有する。
【００４０】
ステップＳ７５でＴＶＯ２≧ＴＶＲＥＦＬとなると、ステップＳ７７に進み、第１の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬがＯＫ判定閾値ＧＡＩＲＬＯＫ以上か否かを判別する。そして、ＧＡＩＲＬＮＣＬ≧ＧＡＩＲＬＯＫであるときは、ＮＯｘ浄化装置１５は正常である判定してそのことを「１」で示す正常フラグＦＯＫ６７Ｂを「１」に設定し（ステップＳ７９）、次いで劣化判定が終了したことを「１」で示す終了フラグＦＤＯＮＥ６７Ｂを「１」に設定して（ステップＳ８２）、本処理を終了する。
【００４１】
一方ステップＳ７７でＧＡＩＲＬＮＣＬ＜ＧＡＩＲＬＯＫであるときは、さらに第１の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬがＯＫ判定閾値ＧＡＩＲＬＯＫより小さいＮＧ判定閾値ＧＡＩＲＬＮＧ以上か否かを判別する（ステップＳ８０）。その結果ＧＡＩＲＬＮＣＬ＜ＧＡＩＲＬＮＧであるときは、ＮＯｘ浄化装置１５が劣化している（劣化度合が使用不能レベルにある）と判定し、そのことを「１」で示す劣化フラグＦＦＳＤ６７Ｂを「１」に設定し（ステップＳ８１）、前記ステップＳ８２に進む。
【００４２】
またステップＳ８０でＧＡＩＲＬＮＣＬ≧ＧＡＩＲＬＮＧであるときは、判定保留フラグＦＥＸＴ６７Ｂを「１」に設定して（ステップＳ８５）、本処理を終了する。ステップＳ８５実行後は、ステップＳ７４からステップＳ８３に進む処理に移行する。
【００４３】
下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第１の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＬに達した時点での第１の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬの値（以下「第１のリッチ反転パラメータ値」という）ＧＡＩＲＬＮＣＬＲは、正常なＮＯｘ浄化装置の場合には、装置のばらつきを考慮しても、ＯＫ判定閾値ＧＡＩＲＬＯＫより大きくなる。換言すれば、装置のばらつきを考慮しても確実に正常なＮＯｘ浄化装置を判定できるような閾値として、ＯＫ判定用閾値ＧＡＩＲＬＯＫが設定されている。また、装置のばらつきを考慮しても確実に劣化したＮＯｘ浄化装置を判定できるような閾値として、ＮＧ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＧを設定し、第１のリッチ反転パラメータ値ＧＡＩＲＬＮＣＬＲが、ＧＡＩＲＬＮＣＮＧ≦ＧＡＩＲＬＮＣＬＲ≦ＧＡＩＲＬＮＣＯＫの範囲内にあるときは、正常か、劣化しているかの判定を保留し、以下に述べるように第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＨを用いた判定を行う。
【００４４】
すなわち、ステップＳ７２において上流側Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２が第２の上流側基準電圧ＳＶＲＥＦＨを越えると、下記式（３）により、第２の排気量パラメータの算出を行う（ステップＳ７３）。式（３）は、式（２）の「ＧＡＲＩＬＮＣＬ」を「ＧＡＩＲＬＮＣＨ」に代えたものである。
ＧＡＩＲＬＮＣＨ＝ＧＡＩＲＬＮＣＨ＋ＴＩＭ      （３）
【００４５】
ステップＳ７２及びＳ７３により、上流側Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２が第２の上流側基準電圧ＳＶＲＥＦＨを越えた時点から、ＮＯｘ浄化装置１５に流入する排気量の積算値を示す第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＨが得られる。また、劣化判定実行中は空燃比は理論空燃比よりリッチ側の一定リッチ空燃比（ＫＣＭＤＲＭに対応する値）に維持されるので、この第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬも、排気中に含まれる還元成分（ＨＣ、ＣＯ）の積算量に比例する値を有する。
【００４６】
ステップＳ８５で判定保留フラグＦＥＸＴ６７Ｂが「１」に設定されると、ステップＳ７４からステップＳ８３に進み、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第２の上流側基準電圧ＳＶＲＥＦＨとほぼ等しい第２の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＨ（例えば０．６Ｖ）以上か否かを判別する。最初は、ＴＶＯ２＜ＴＶＲＥＦＨであるので、直ちに本処理を終了し、ＴＶＯ２≧ＴＶＲＥＦＨとなると、第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＨが所定判定閾値ＧＡＩＲＨＯＫ以上か否かを判別する（ステップＳ８４）。そして、第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＨが所定判定閾値ＧＡＩＲＨＯＫ以上であるときは、ＮＯｘ浄化装置１５は正常と判定して前記ステップＳ７９に進む。一方、ＧＡＩＲＬＮＣＨ＜ＧＡＲＩＨＯＫであるときは、ＮＯｘ浄化装置１５は劣化している（劣化度合が使用不能レベルにある）と判定して前記ステップＳ８１に進む。
【００４７】
図５の処理によれば、１）下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第１の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＬに達した時点において、第１の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬがＯＫ判定閾値ＧＡＩＲＬＯＫ以上であるときは、ＮＯｘ浄化装置１５は正常と判定され、２）下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第１の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＬに達した時点において、第１の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬがＮＧ判定閾値ＧＡＩＲＬＮＧより小さいときは、ＮＯｘ浄化装置１５は劣化していると判定され、３）下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第１の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＬに達した時点において、第１の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬがＮＧ判定閾値ＧＡＩＲＬＮＧ以上で且つＯＫ判定閾値ＧＡＩＲＬＯＫより小さいときは、正常あるいは劣化しているとの判定が保留され、さらに以下の判定が行われる。すなわち、３Ａ）下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第２の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＨに達した時点において、第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＨが所定判定閾値ＧＡＩＲＨＯＫ以上であるときは、ＮＯｘ浄化装置１５は正常と判定され、３Ｂ）下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第２の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＨに達した時点において、第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＨが所定判定閾値ＧＡＩＲＨＯＫより小さいときは、ＮＯｘ浄化装置１５は劣化していると判定される。
【００４８】
以上のように本実施形態では、上流側Ｏ２センサ１８の出力ＳＶＯ２が第１の上流側基準電圧ＳＶＲＥＦＬに達した時点から、ＮＯｘ浄化装置１５に流入する排気量（すなわち還元成分量）を示す第１の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬを算出するとともに、上流側Ｏ２センサ出力値ＳＶＯ２が、第２の上流側基準電圧ＳＶＲＥＦＨに達した時点から、ＮＯｘ浄化装置１５に流入する排気量（すわち還元成分量）を示す第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＨを算出し、これらの第１及び第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬ，ＧＡＩＲＬＮＣＨ及び下流側Ｏ２センサ出力値ＴＶＯ２に応じて、ＮＯｘ浄化装置１５の劣化を判定する。下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第２の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＨを越える時点での第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＨの値（以下「第２のリッチ反転パラメータ値」という）ＧＡＩＲＬＮＣＨＲは、前記第１のリッチ反転パラメータ値ＧＡＩＲＬＮＣＬＲに比べて、ＮＯｘ浄化装置１５の上流側に設けられた三元触媒１４の劣化度合の影響を受けにくいので、第１及び第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬ，ＧＡＩＲＬＮＣＨを用いて、判定を行うことにより、正確な劣化判定を行うことが可能となる。
【００４９】
なお、劣化判定実行中においてエンジン運転状態がほぼ一定であれば（すなわち劣化判定の実行を許可するエンジン運転状態を、比較的狭いエンジン回転数範囲かつ比較的狭い吸気管内絶対圧範囲内に限定すれば）、排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬ，ＧＡＩＲＬＮＣＨに代えて、上流側Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２が第１の上流側基準電圧ＳＶＲＥＦＬに達した時点から、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第１の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＬに達するまでの第１の遅れ時間ＴＤＬＹ１と、上流側Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２が第２の上流側基準電圧ＳＶＲＥＦＨに達した時点から、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第２の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＨに達するまで第２の遅れ時間ＴＤＬＹ２とに基づいて、ＮＯｘ浄化装置１５の劣化を判定するようにしてもよい。その場合には、第１及び第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬ，ＧＡＩＲＬＮＣＨを算出する式（２）（３）において、基本燃料量ＴＩＭを一定値ΔＴに変更すればよい。それにより、排気量パラメータが、エンジン運転状態を一定とした場合に対応したものとなり、経過時間に比例するパラメータとなるからである。また、劣化判定用閾値ＧＡＩＲＬＯＫ，ＧＡＩＲＬＮＧ及びＧＡＩＲＨＯＫは、検出する劣化の程度に応じて適宜設定すればよい。
【００５０】
図６は、劣化度合の異なる三元触媒及びＮＯｘ浄化装置について、エンジン運転状態を一定とし、時刻ｔ０において空燃比をリッチ空燃比に切り換えた場合における、上流側Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２及び下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２の推移を示す。この図において、遅延時間ＴＯＫＬ１，ＴＯＫＬ２，ＴＯＫＬ３，ＴＮＧＬ１，ＴＮＧＬ２及びＴＮＧＬ３が、上記第１の遅れ時間ＴＤＬＹ１に相当し、遅延時間ＴＯＫＨ１，ＴＯＫＨ２，ＴＯＫＨ３，ＴＮＧＨ１，ＴＮＧＨ２及びＴＮＧＨ３が、上記第２の遅れ時間ＴＤＬＹ２に相当する。また同図（ａ）は、正常なＮＯｘ浄化装置に対応するデータを示し、同図（ｂ）は劣化したＮＯｘ浄化装置に対応するデータを示す。また、同図（ａ）（ｂ）において実線Ｌ１Ｓ，Ｌ２Ｓ及びＬ３Ｓは、上流側Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２の推移を示し、破線Ｌ１Ｔ，Ｌ２Ｔ及びＬ３Ｔは、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２の推移を示す。また、実線Ｌ１Ｓ及び破線Ｌ１Ｔは、それぞれ新品の三元触媒を用いた場合のデータであり、実線Ｌ２Ｓ及び破線Ｌ２Ｔは、それぞれ８万ｋｍ走行後の三元触媒を用いた場合のデータであり、実線Ｌ３Ｓ及び破線Ｌ３Ｔは、それぞれさらに劣化が進行た三元触媒を用いた場合のデータである。
【００５１】
第１の遅延時間ＴＤＬＹ１についてみると、正常なＮＯｘ浄化装置の場合、三元触媒が劣化するほど遅延時間が短くなり（ＴＯＫＬ１＞ＴＯＫＬ２＞ＴＯＫＬ３）、最も短い遅延時間ＴＯＫＬ３は、劣化したＮＯｘ浄化装置の最も長い遅延時間ＴＮＧＬ１とかなり近くなる。そのため、第１の遅延時間ＴＤＬＹ１のみで判定を行うと、正常なＮＯｘ浄化装置と、劣化したＮＯｘ浄化装置とを正確に区別して判定することが困難である。
【００５２】
一方第２の遅延時間ＴＤＬＹ２についてみると、劣化したＮＯｘ浄化装置の場合、三元触媒の劣化度合が変化しても、第２の遅延時間ＴＤＬＹ２＝ＴＮＧＨ１，ＴＮＧＨ２，ＴＮＧＨ３は、大きく変化せず、正常なＮＯｘ浄化装置の最も短い遅延時間ＴＯＫＨ３と、明確に区別することが可能である。しかしながら、第２の遅延時間ＴＤＬＹ２は、第１の遅延時間ＴＤＬＹ１に比べて、上流側Ｏ２センサと、下流側Ｏ２センサの応答特性の違い（応答特性のばらつき）による影響を受け易いので、第２の遅延時間ＴＤＬＹ２と第１の遅延時間ＴＤＬＹ１をともに用いることにより、ＮＯｘ浄化装置の劣化を正確に判定することができる。
【００５３】
そこで本実施形態では、第１の遅延時間ＴＤＬＹ１が、時間ＴＯＫＬ３程度であるときには、第２の遅延時間ＴＤＬＹ２による判定を行うこと、すなわち図５の処理でいえば、判定保留フラグＦＥＸＴ６７Ｂが「１」に設定されたときは、第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＨによる判定を行うこと（ステップＳ８３，Ｓ８４）により、正確な劣化判定を可能としている。
【００５４】
本実施形態では、ＥＣＵ５により空燃比切換手段、第１の計測手段、第２の計測手段、及び劣化判定手段が構成される。より具体的には、図２のステップＳ３６が空燃比切換手段に相当し、図４のステップＳ５８，Ｓ５９及び図５のステップＳ７５，Ｓ７６が、第１の計測手段に相当し、図４のステップＳ６０，Ｓ６１及び図５のステップＳ７３，Ｓ８３が、第２の計測手段に相当し、図５のステップＳ７７，Ｓ８０，Ｓ８４が、劣化判定手段に相当する。
【００５５】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、図５の処理は、図７に示すように変形してもよい。
図７は、図５のステップＳ７５〜Ｓ７７，Ｓ７９〜Ｓ８１，Ｓ８３及びＳ８４の位置を変更するとともに、ステップＳ７５及びＳ８３をそれぞれステップＳ７５Ａ及び８３Ａに変更し、さらにステップＳ９１〜Ｓ９３を追加したものである。
【００５６】
先ずＦＭＣＮＤ６７Ｂ＝０であって劣化判定実行条件が不成立のときは、第１の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬと、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２とに基づいたＮＧ判定が終了したことを「１」で示すＮＧ判定終了フラグＦＧＡＩＲＬを「０」に設定して（ステップＳ９１）、ステップＳ７８に進む。
【００５７】
判定保留フラグＦＥＸＴ６７Ｂ＝０である間は、ステップＳ７４からステップＳ７６を経由してステップＳ９０に進み、ＮＧ判定終了フラグＦＧＡＩＲＬが「１」であるか否かを判別する。最初はＦＧＡＩＲＬ＝０であるので、第１の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬがＮＧ判定閾値ＧＡＩＲＬＮＧ以上か否かを判別し（ステップＳ８０）、ＧＡＩＲＬＮＣＬ＜ＧＡＩＲＬＮＧである間は、前記ステップＳ９１に進む。ＧＡＩＲＬＮＣＬ≧ＧＡＩＲＬＮＧとなると、ＮＧ判定終了フラグＦＧＡＩＲＬを「１」に設定し（ステップＳ９２）、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第１の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＬより高いか否かを判別する（ステップＳ９３）。そして、ＴＶＯ２≦ＴＶＲＥＦＬであるときは、ステップＳ７８に進み、ＴＶＯ２＞ＴＶＲＥＦＬであるときは、ＮＯｘ浄化装置１５が劣化している（劣化度合が使用不能レベルにある）と判定して、劣化フラグＦＦＳＤ６７Ｂを「１」に設定する（ステップＳ８１）。
【００５８】
ＮＧ判定終了フラグＦＧＡＩＲＬが「１」に設定されると、ステップＳ９０からステップＳ７７に進み、第１の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬが、ＯＫ判定閾値ＧＡＩＲＬＯＫ以上か否かを判別する。ＧＡＩＲＬＮＣＬ＜ＧＡＩＲＬＯＫである間は直ちに本処理を終了し、ＧＡＩＲＬＮＣＬ≧ＧＡＩＲＬＯＫとなると、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第１の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＬ以下か否かを判別する（ステップＳ７５Ａ）。そして、ＴＶＯ２≦ＴＶＲＥＦＬであれば、ＮＯｘ浄化装置１５は正常と判定してステップＳ７９に進み、ＴＶＯ２＞ＴＶＲＥＦＬであるときは、判定保留フラグＦＥＸＴ６７Ｂを「１」に設定する（ステップＳ８５）。
【００５９】
ＦＥＸＴ６７Ｂ＝１となると、ステップＳ７４からステップＳ８４に進み、第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＨが所定判定閾値ＧＡＩＲＨＯＫ以上か否かを判別する（ステップＳ８４）。ＧＡＩＲＬＮＣＨ＜ＧＡＩＲＨＯＫである間は、直ちに本処理を終了し、ＧＡＩＲＬＮＣＨ≧ＧＡＩＲＨＯＫとなると、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第２の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＨ以下か否かを判別する（ステップＳ８３Ａ）。そして、ＴＶＯ２≦ＴＶＲＥＦＨであるときは、ＮＯｘ浄化装置１５は正常と判定してステップＳ７９に進み、ＴＶＯ２＞ＴＶＲＥＦＨであるときは、ＮＯｘ浄化装置１５が劣化している（劣化度合が使用不能レベルにある）と判定して、前記ステップＳ８１に進む。
【００６０】
以上のように図７の処理によれば、１）第１の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬがＮＧ判定閾値ＧＡＩＲＬＮＧに達した時点において、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第１の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＬを越えているときは、ＮＯｘ浄化装置１５は劣化していると判定され、２）第１の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬがＯＫ判定閾値ＧＡＩＲＬＯＫに達した時点において、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第１の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＬ以下であるときは、ＮＯｘ浄化装置１５は正常と判定され、３）第１の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＬがＯＫ判定閾値ＧＡＩＲＬＯＫに達した時点において、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第１の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＬを越えているときは、正常あるいは劣化しているとの判定が保留され、さらに以下の判定が行われる。すなわち、３Ａ）第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＨが所定判定閾値ＧＡＩＲＨＯＫに達した時点において、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第２の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＨ以下であるときは、ＮＯｘ浄化装置１５は正常と判定され、３Ｂ）第２の排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣＨが所定判定閾値ＧＡＩＲＨＯＫに達した時点において、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が第２の下流側基準電圧ＴＶＲＥＦＨを越えているときは、ＮＯｘ浄化装置１５は劣化している判定される。
【００６１】
また上述した実施形態では、三元触媒１４の上流側に比例型空燃比センサ（酸素濃度センサ）１７を設け、ＮＯｘ浄化装置１５の上流側及び下流側に二値型の酸素濃度センサ１８及び１９を設けるようにしたが、酸素濃度センサのタイプ及び配置はどのような組み合わせを採用してもよい。例えばすべての酸素濃度センサを比例型あるいは二値型としてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、空燃比切換手段により、空燃比を理論空燃比よりリーン側からリッチ側に切り換えた後に、第１の酸素濃度センサの出力値が第１の基準値に達した時点から第２の酸素濃度センサの出力値が第１の基準値に達するまでの第１の遅れ時間が計測されるとともに、第１の酸素濃度センサの出力値が第２の基準値に達した時点から第２の酸素濃度センサの出力値が第２の基準値に達するまでの第２の遅れ時間が計測され、該計測された第１及び第２の遅れ時間に基づいてＮＯｘ浄化手段の劣化が判定される。第２の遅れ時間は、ＮＯｘ浄化手段の上流側に設けられた触媒の劣化度合の影響を受けにくい一方、第１の遅れ時間は、酸素濃度センサの応答特性のばらつきの影響を受けにくいので、第１の遅れ時間及び第２の遅れ時間をともに考慮に入れることにより、正確な劣化判定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその排気浄化装置の構成を示す図である。
【図２】目標空燃比係数（ＫＣＭＤ）を算出する処理のフローチャートである。
【図３】リーン運転中における目標空燃比係数の設定を説明するためのタイムチャートである。
【図４】ＮＯｘ浄化装置の劣化判定を実施する条件を判定する処理のフローチャートである。
【図５】ＮＯｘ浄化装置の劣化判定を実行する処理のフローチャートである。
【図６】酸素濃度センサの出力値の推移を示すタイムチャートである。
【図７】図５の変形例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  内燃機関
５  電子コントロールユニット（空燃比切換手段、第１及び第２の計測手段、劣化判定手段、還元成分量算出手段）
６  燃料噴射弁
１３  排気管
１４  三元触媒
１５  ＮＯｘ浄化装置（ＮＯｘ浄化手段）
１８  二値型酸素濃度センサ（第１の酸素濃度センサ）
１９  二値型酸素濃度センサ（第２の酸素濃度センサ）
【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】
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【図７】
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