JP2017044146A - 被毒判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気浄化触媒が被毒状態であるか否かを適切に判定することができる被毒判定装置を提供する。
【解決手段】排気浄化触媒に流入する排気の温度を検出する第１の排気温検出部７４と、排気浄化触媒から流出する排気の温度を検出する第２の排気温検出部７５と、第１の排気温検出部７４による検出温度と第２の排気温検出部７５による検出温度との温度差を所定の計測期間に亘って積算した温度差積算値を求める積算値演算部７６と、温度差積算値が判定閾値よりも小さい場合に、排気浄化触媒が被毒状態であると判定する触媒判定部７９と、を備える構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載されるエンジンの排気通路に設けられた排気浄化触媒の硫黄酸化物による被毒状態であるか否かを判定する被毒判定装置に関する。

自動車等の車両に搭載されるエンジンから排出される排気ガス中には、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）や、微粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）等の排気ガス成分が含まれている。このため、エンジンの排気通路には、上記のような物質を分解（還元等）するための三元触媒や、ＰＭを捕捉するためのパティキュレートフィルタ等が設けられている。

また、例えば、ディーゼルエンジン等のように、空燃比を理論空燃比（ストイキ）よりリーン空燃比側に制御して酸化雰囲気で燃焼を行うエンジンの場合、三元触媒では排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を充分に浄化できない。このため、この種のエンジンの排気通路には、排気浄化触媒としてのＮＯｘ吸蔵触媒が設けられているものがある。ＮＯｘ吸蔵触媒は、排気ガスの空燃比がリーンであると排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気ガスの空燃比がリッチであると吸蔵されているＮＯｘを放出還元する。ディーゼルエンジン等においては、通常、排気ガスの空燃比がリーンであるため、窒素酸化物はＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵される。このため、所定のタイミングで排気ガスの空燃比をリッチ化させてＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘを分解（還元）する再生処理（ＮＯｘパージ）を行う必要がある。

また燃料中に含まれる硫黄成分が酸素と反応して硫黄酸化物（ＳＯｘ）となってＮＯｘの代わりにＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵される（Ｓ被毒）。このため、所定のタイミング、すなわちＮＯｘ吸蔵触媒にある程度の量の硫黄酸化物が吸蔵されたタイミングで、その硫黄酸化物を除去する再生処理（Ｓパージ）を行う必要がある。Ｓパージは、例えば、ＮＯｘパージの場合と同様に排気ガスの空燃比をリッチ化させると共に、ＮＯｘ吸蔵触媒を所定温度以上の高温にすることで行われる。

Ｓパージを実施するタイミングは、様々であるが、例えば、ディーゼルエンジンの場合、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter：以下、ＤＰＦと称する）の再生処理と共に実施されるのが一般的である。このＤＰＦの再生は、ＤＰＦを高温にすることにより行われるため、その際に、Ｓパージも同時に行っている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１７３４６５号公報（段落［００３７］等参照）

しかしながら、Ｓパージを実行すべきタイミングは、必ずしもＤＰＦの再生処理を実行すべきタイミングと一致しているとは限らない。ＤＰＦの再生処理と共にＳパージを実行することで、例えば、硫黄が所定濃度の燃料を使用している場合には、Ｓパージを適切なタイミングで実行することができるかもしれない。ただし、硫黄の濃度が異なる燃料を使用する場合には、Ｓパージを適切なタイミングで実行することができない虞がある。例えば、硫黄の濃度が上記所定濃度よりも低い燃料を使用している場合等には、排気浄化触媒に窒素酸化物があまり吸蔵されていない状態でＳパージが実行されてしまい、燃料を無駄に消費して燃費の悪化を招く虞がある。

このようなＳパージによる燃費の悪化を抑制するためには、排気浄化触媒の硫黄酸化物による被毒状態であるか否か、つまり排気浄化触媒に所定量の硫黄酸化物が吸蔵されたか否かを的確に判定し、排気浄化触媒が被毒状態であると判定された場合にＳパージを行うことが好ましい。しかしながら、排気浄化触媒が被毒状態であるか否かを適切に判定することができていないのが現状である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、排気浄化触媒が硫黄酸化物等による被毒状態であるか否かを適切に判定することができる被毒判定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、車両に搭載されるエンジンの排気通路に設けられた排気浄化触媒が被毒状態であるか否かを判定する被毒判定装置であって、前記排気浄化触媒に流入する排気の温度を検出する第１の排気温検出部と、前記排気浄化触媒から流出する排気の温度を検出する第２の排気温検出部と、前記第１の排気温検出部による検出温度と前記第２の排気温検出部による検出温度との温度差を所定の計測期間に亘って積算した温度差積算値を求める積算値演算部と、前記温度差積算値が判定閾値よりも小さい場合に、前記排気浄化触媒が前記被毒状態であると判定する触媒判定部と、を備えることを特徴とする被毒判定装置にある。

本発明の第２の態様は、第１の態様の被毒判定装置において、前記車両の速度領域が、速度の速い領域であるほど、前記計測期間を短い期間に変更する期間変更部を備えることを特徴とする被毒判定装置にある。

本発明の第３の態様は、第２の態様の被毒判定装置において、前記期間変更部は、前記車両の速度が最も遅い領域である第１の速度領域と、前記車両の速度が前記第１の速度領域よりも速い領域である第２の速度領域と、前記車両の速度が前記第２の速度領域よりも速い領域である第３の速度領域と、でそれぞれ前記計測期間を変更することを特徴とする被毒判定装置にある。

本発明の第４の態様は、第３の態様の被毒判定装置において、前記車両の速度領域が、速度の速い領域であるほど、前記判定閾値を高い値に設定する閾値設定部を備え、該閾値設定部が、前記第１の速度領域と、前記第２の速度領域と、前記第３の速度領域とで、前記判定閾値を設定することを特徴とする被毒判定装置にある。

本発明の第５の態様は、第１から４の何れか一つの態様の被毒判定装置において、前記排気浄化触媒の劣化度合いを判定する劣化判定部と、前記劣化判定部の判定結果に応じて、前記排気浄化触媒の劣化度合いが高いほど前記判定閾値を小さい値に補正する閾値補正部と、を備えることを特徴とする被毒判定装置にある。

本発明の第６の態様は、第１から５の何れか一つの態様の被毒判定装置において、前記排気浄化触媒の劣化度合いを判定する劣化判定部と、前記劣化判定部の判定結果に応じて、前記排気浄化触媒の劣化度合いが高いほど前記計測期間を長い期間に補正する期間補正部と、を備えることを特徴とする被毒判定装置にある。

かかる本発明の被毒判定装置によれば、排気浄化触媒が硫黄酸化物等による被毒状態であるか否かを適切に判定することができ、誤判定を抑制することができる。したがって、被毒判定装置の判定結果に基づいて排気浄化触媒の再生処理（Ｓパージ）を実行することで、適切なタイミングでＳパージを実行することができる。よって、Ｓパージによる燃料の消費を抑制することができ、燃費の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの全体構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る被毒判定装置を説明するブロック図である。 車両の速度領域と計測期間との関係を示す図である。 車両の速度領域と判定閾値との関係を示す図である。 車両の各速度領域での温度差積算値と判定閾値との関係を示す図である。 本発明の一実施形態に係る被毒判定方法を示すフローチャートである。 車両の走行距離と触媒の劣化度合いとの関係を示す図である。 本発明の一実施形態に係る被毒判定装置の変形例を説明するブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
まずは本発明の一実施形態に係るエンジン１０の全体構成について説明する。図１に示すエンジン１０は、ディーゼルエンジンであり、エンジン本体１１は、シリンダヘッド１２とシリンダブロック１３とを有し、シリンダブロック１３の各シリンダボア１４内には、ピストン１５が収容されている。ピストン１５は、コンロッド１６を介してクランクシャフト１７に接続されている。このピストン１５とシリンダボア１４とシリンダヘッド１２とで燃焼室１８が形成されている。

シリンダヘッド１２には吸気ポート１９が形成され、吸気ポート１９には吸気マニホールド２０を含む吸気管（吸気通路）２１が接続されている。吸気ポート１９内には吸気弁２２が設けられ、この吸気弁２２によって吸気ポート１９が開閉されるようになっている。またシリンダヘッド１２には排気ポート２３が形成され、排気ポート２３内には、排気マニホールド２４を含む排気管（排気通路）２５が接続されている。排気ポート２３には排気弁２６が設けられており、吸気ポート１９と同様に、排気ポート２３はこの排気弁２６によって開閉されるようになっている。

これら吸気管２１及び排気管２５の途中には、ターボチャージャ２７が設けられている。ターボチャージャ２７の下流側の吸気管２１には、インタークーラ２８が配されている。インタークーラ２８の下流側の吸気管２１には、吸気管（吸気通路）２１を開閉するスロットルバルブ２９が設けられている。スロットルバルブ２９の下流側の吸気管２１には、ターボチャージャ２７の上流側の排気管２５に連通するＥＧＲ管（ＥＧＲ通路）３０が接続されている。ＥＧＲ管３０にはＥＧＲクーラ３１が設けられ、ＥＧＲ管３０の吸気管２１との接続部分にはＥＧＲ弁３２が設けられている。

なおシリンダヘッド１２には、各気筒の燃焼室１８内に燃料を直噴射する燃料噴射弁３３が設けられている。燃料噴射弁３３にはコモンレール３４から燃料が供給される。コモンレール３４にはサプライポンプ３５により燃料タンク（図示なし）の燃料が供給され、エンジン本体１１の回転速度に応じてサプライポンプ３５から所定圧で燃料がコモンレール３４に供給される。コモンレール３４では燃料が所定の燃圧に調整され、コモンレール３４から所定の燃圧に制御された高圧燃料が燃料噴射弁３３に供給される。

ターボチャージャ２７の下流側の排気管２５には、ディーゼル酸化触媒（以下、単に酸化触媒と称する）５１及びディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）５２と、本実施形態に係る排気浄化触媒であるＮＯｘ吸蔵触媒５３と、が上流側から順に設けられている。

またＮＯｘ吸蔵触媒５３の入り口近傍の排気管２５には、ＮＯｘ吸蔵触媒５３に流入する排気ガスの温度を検出する第１の排気温センサ５４が設けられ、ＮＯｘ吸蔵触媒５３の出口付近の排気管２５には、ＮＯｘ吸蔵触媒５３から流出する排気ガスの温度を検出する第２の排気温センサ５５が設けられている。なお本実施形態では、第２の排気温センサ５５は、ＮＯｘ吸蔵触媒５３の出口付近における排気ガスの温度を検出しているが、勿論、ＮＯｘ吸蔵触媒５３内の排気ガスの温度を検出するものであってもよい。さらにＮＯｘ吸蔵触媒５３の出口近傍には、排気ガスの空燃比を検出するＬＡＦＳ等の空燃比センサ５６が設けられている。この空燃比センサ５６は、排気ガス中の酸素濃度を検出するものであってもよい。

酸化触媒５１は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造の担体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属が担持されてなる。酸化触媒５１では、排気ガスが流入すると、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）が酸化されて二酸化窒素（ＮＯ_２）が生成される。

ＤＰＦ５２は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造のフィルタである。ＤＰＦ５２の内部には、複数の排気ガス通路が形成され、これら複数の排気ガス通路の間は多数の微細孔を有する壁部材によって仕切られている。ＤＰＦ５２の上流側から内部に流入した排気ガスは、壁部材の微細孔を通過しながら排気ガス通路を進み、ＤＰＦ５２の下流側に流出する。その際、排気ガス中の微粒子状物質（ＰＭ）が壁部材の表面や微細孔の内部に捕捉される。

ＮＯｘ吸蔵触媒５３は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造の担体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属が担持されると共に、吸蔵剤としてバリウム（Ｂａ）等のアルカリ金属、あるいはアルカリ土類金属が担持されてなる。ＮＯｘ吸蔵触媒５３は、酸化雰囲気において排気ガス成分であるＮＯｘを一旦吸蔵し、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を含む還元雰囲気中において、ＮＯｘを放出して窒素（Ｎ_２）等に分解（還元）する。通常は、ＮＯｘ吸蔵触媒５３ではＮＯｘが吸着されるのみで、吸着されたＮＯｘが分解されることはない。このため、ＮＯｘ吸蔵触媒５３に所定量のＮＯｘが吸着されると、所定のタイミングで再生処理（ＮＯｘパージ）を実行する必要がある。ＮＯｘパージの方法は、特に限定されないが、本実施形態では、燃料噴射弁３３から還元剤としての燃料（軽油）を追加噴射する。これにより、燃料が混合されてリッチ化された排気ガスがＮＯｘ吸蔵触媒５３に供給され、ＮＯｘ吸蔵触媒５３内が還元雰囲気となり、吸蔵されたＮＯｘを分解（還元）する。

またＮＯｘ吸蔵触媒５３は、窒素酸化物（ＮＯｘ）と同様、排気ガス成分である硫黄酸化物（ＳＯｘ）を吸蔵する。このため、ＮＯｘ吸蔵触媒５３に所定量以上の硫黄酸化物が吸蔵された段階となると、すなわちＮＯｘ吸蔵触媒５３が硫黄酸化物による被毒状態となると、ＮＯｘ吸蔵触媒５３から硫黄酸化物を除去するための再生処理（Ｓパージ）を実行する必要がある。Ｓパージでは、燃料噴射弁３３から還元剤としての燃料（軽油）を追加噴射させ、リッチ化された排気ガスをＮＯｘ吸蔵触媒５３に供給すると共に、ＮＯｘ吸蔵触媒５３を所定温度（例えば、６５０℃程度）以上に昇温させることで、吸蔵された硫黄酸化物（ＳＯｘ）を分解（還元）する。

なお上述したＤＰＦ５２についても、所定量以上のＰＭが捕捉された段階で、ＰＭを強制的に燃焼させる再生処理（ＤＰＦ再生）を実行する必要がある。このＤＰＦ再生では、例えば、燃料噴射弁３３から燃料を追加噴射し、ＤＰＦ５２を所定温度（例えば、６００℃程度）以上に昇温させることで、ＰＭを強制的に燃焼させる。

またエンジン１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）７０を備えている。ＥＣＵ７０は、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類で構成されており、各種センサ類からの情報に基づいてエンジン１０の総合的な制御を行う。

このＥＣＵ７０は、例えば、エンジン１０が備える排気浄化触媒としてのＮＯｘ吸蔵触媒５３の再生処理（ＮＯｘパージ、Ｓパージ）や、ＤＰＦ５２の再生処理（ＤＰＦ再生）の制御も行っている。具体的には、ＥＣＵ７０は、再生処理部（再生処理装置）７１を備え、この再生処理部７１が、例えば、第１の排気温センサ５４及び第２の排気温センサ５５、空燃比センサ５６等の各種センサ類からの情報に基づいて、ＮＯｘ吸蔵触媒５３やＤＰＦ５２等の再生処理を適宜実行する。

さらにＥＣＵ７０は、ＮＯｘ吸蔵触媒５３が、例えば、硫黄酸化物（ＳＯｘ）による被毒状態であるか否かを判定する被毒判定部（被毒判定装置）７２を備えている。再生処理部７１は、この被毒判定部７２の判定結果に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒５３の再生処理（Ｓパージ）を実行する。すなわち被毒判定部７２によってＮＯｘ吸蔵触媒５３が硫黄酸化物による被毒状態であると判定されると、再生処理部７１がＮＯｘ吸蔵触媒５３の再生処理として、ＮＯｘ吸蔵触媒５３に吸蔵された硫黄酸化物（ＳＯｘ）を分解（還元）するＳパージを所定のタイミングで実行する。

本発明は、このようにＮＯｘ吸蔵触媒５３が硫黄酸化物（ＳＯｘ）による被毒状態であるか否かを判定する被毒判定部７２に特徴がある。以下では、この被毒判定部７２についてより詳細に説明する。

被毒判定部７２は、図２に示すように、車速検出部７３と、第１の排気温検出部７４と、第２の排気温検出部７５と、積算値演算部７６と、期間変更部７７と、閾値設定部７８と、触媒判定部７９と、を備える。

車速検出部７３は、車速センサ５８による検出情報に基づいて車両１の速度を検出する。第１の排気温検出部７４は、第１の排気温センサ５４による検出情報に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒５３に流入する排ガスの温度を検出する。第２の排気温検出部７５は、第２の排気温センサ５５による検出情報に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒５３から下流側に流出する排ガスの温度を検出する。

積算値演算部７６は、第１の排気温検出部７４による検出温度Ｔｅ１と第２の排気温検出部７５による検出温度Ｔｅ２との温度差ΔＴｅを所定の計測期間（本実施形態では計測時間Ｔ）に亘って積算した温度差積算値ΣΔＴｅを求める。また積算値演算部７６は、車速検出部７３によって検出される車両１の速度（車速）Ｖが所定の速度領域内にある状態で、計測時間Ｔに亘って温度差ΔＴｅを積算することで温度差積算値ΣΔＴｅを求める。

したがって、積算値演算部７６は、例えば、温度差ΔＴｅの積算を所定のタイミングで開始してから計測時間Ｔを経過するまでに、車速Ｖが所定の速度領域から他の速度領域に移行した場合には、移行時点で温度差ΔＴｅの積算を中止し、移行した速度領域において温度差ΔＴｅの積算を改めて開始することになる。つまり積算値演算部７６が温度差積算値ΣΔＴｅを演算することができるのは、車速Ｖが所定の速度領域内に計測時間Ｔ以上維持されている場合に限られる。

本実施形態では、図３に示すように、車両の速度領域としては、車速Ｖが最も遅い領域（Ｖ１以下）である第１の速度領域Ａ１と、車速Ｖが第１の速度領域Ａ１よりも速い領域（Ｖ１−Ｖ２）である第２の速度領域Ａ２と、車速Ｖが第２の速度領域Ａ２よりも速い領域（Ｖ２以上）、つまり車速Ｖが最も速い領域である第３の速度領域Ａ３と、が設定されている。そして車速Ｖが第１から第３の速度領域Ａ１〜Ａ３の何れかの領域内に計測時間Ｔ以上、維持されている場合に、積算値演算部７６によって温度差積算値ΣΔＴが求められる。

ここで温度差ΔＴｅを積算する計測時間Ｔは、車速Ｖが第１から第３の速度領域Ａ１〜Ａ３の何れの領域であるかに拘わらず一定時間としてもよいが、本実施形態では、期間変更部７７が、車速Ｖが第１から第３の速度領域Ａ１〜Ａ３の何れの領域であるかに応じて計測時間Ｔを適宜変更する。

期間変更部７７は、車両１の速度領域が、速度の速い領域であるほど、計測時間Ｔを短い時間に変更する。上述のように第１から第３の速度領域Ａ１〜Ａ３が設定されている場合、期間変更部７７は、図３に示すように、車速Ｖが第１の速度領域Ａ１である場合に計測時間Ｔを最も長い計測時間Ｔ３に設定（変更）し、車速Ｖが第２の速度領域Ａ２である場合に計測時間Ｔを時間Ｔ３よりも短い計測時間Ｔ２に設定し、車速Ｖが第３の速度領域Ａ３である場合に計測時間Ｔを最も短い計測時間Ｔ１に設定する。

そして積算値演算部７６は、車速Ｖが第１の速度領域Ａ１内にある状態では、計測時間Ｔ３に亘って温度差ΔＴｅを積算することで温度差積算値ΣΔＴｅ１を求める。また車速Ｖが第２の速度領域Ａ２内にある状態では、計測時間Ｔ２に亘って温度差ΔＴｅを積算することで温度差積算値ΣΔＴｅ２を求める。さらに車速Ｖが第３の速度領域Ａ３内にある状態では、計測時間Ｔ１に亘って温度差ΔＴｅを積算することで温度差積算値ΣΔＴｅ３を求める。

閾値設定部７８は、車両１の速度領域が、速度の速い領域であるほど、判定閾値ΣΔＴｅｂを高い値に設定する。本実施形態では、閾値設定部７８は、図４に示すように、車速Ｖが、車速の最も遅い第１の速度領域Ａ１にある場合に、判定閾値ΣΔＴｅｂを最も低い値ΣΔＴｅｂ１に設定し、車速Ｖが第２の速度領域Ａ２にある場合には判定閾値ΣΔＴｅｂ１よりも高い値ΣΔＴｅｂ２に設定し、車速Ｖが最も速い第３の速度領域Ａ３にある場合には、判定閾値ΣΔＴｅｂを最も高い値ΣΔＴｅｂ３に設定する。例えば、ＥＣＵ７０が備える記憶部（図示なし）に、第１の速度領域Ａ１、第２の速度領域Ａ２及び第３の速度領域Ａ３に対応する３つの判定閾値ΣΔＴｅｂ（ΣΔＴｅｂ１，ΣΔＴｅｂ２，ΣΔＴｅｂ３）が記憶されており、閾値設定部７８は、車両１の速度Ｖが何れの速度領域にあるかに応じて、記憶部から何れかの判定閾値ΣΔＴｅｂを読み出して適宜設定する。

そして触媒判定部７９は、積算値演算部７６によって求められた温度差積算値ΣΔＴｅと、閾値設定部７８によって設定された判定閾値ΣΔＴｅｂとに基づいて、ＮＯｘ吸蔵触媒５３がＳＯｘによる被毒状態であるか否かを判定する。詳しくは、温度差積算値ΣΔＴｅが判定閾値ΣΔＴｅｂよりも低い場合に、触媒判定部７９は、ＮＯｘ吸蔵触媒５３がＳＯｘによる被毒状態（ＮＯｘ吸蔵触媒５３が所定量のＳＯｘが吸蔵されている状態）であると判定する。

本実施形態では、触媒判定部７９は、閾値設定部７８によって車速Ｖが何れの速度領域にあるかに応じて設定された判定閾値ΣΔＴｅｂ（ΣΔＴｅｂ１，ΣΔＴｅｂ２，ΣΔＴｅｂ３）と、上述したように計測時間Ｔ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）に亘って温度差ΔＴｅを積算することで求められた温度差積算値ΣΔＴｅ（ΣΔＴｅ１，ΣΔＴｅ２，ΣΔＴｅ３）と、に基づいて、ＮＯｘ吸蔵触媒５３がＳＯｘによる被毒状態であるか否かを判定する。

詳しくは、車速Ｖが第１の速度領域Ａ１にある場合には、温度差積算値ΣΔＴｅ１が判定閾値ΣΔＴｅｂ１以下であれば、ＮＯｘ吸蔵触媒５３がＳＯｘによる被毒状態であると判定する。例えば、図５（ａ）中に実線で示すように、温度差積算値ΣΔＴｅが計測時間Ｔ３を経過した時点で判定閾値ΣΔＴｅｂ１以下である場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒５３がＳＯｘによる被毒状態であると判定する。一方、図５（ａ）中に点線で示すように、温度差積算値ΣΔＴｅが計測時間Ｔ３を経過した時点で判定閾値ΣΔＴｅｂ１よりも高い場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒５３がＳＯｘによる被毒状態ではないと判定する。

同様に、車速Ｖが第２の速度領域Ａ２にある場合には、温度差積算値ΣΔＴｅ２が判定閾値ΣΔＴｅｂ２以下である場合に、ＮＯｘ吸蔵触媒５３がＳＯｘによる被毒状態であると判定する。例えば、図５（ｂ）中に実線で示すように、温度差積算値ΣΔＴｅが計測時間Ｔ２を経過した時点で判定閾値ΣΔＴｅｂ２以下である場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒５３がＳＯｘによる被毒状態であると判定する。一方、図５（ｂ）中に点線で示すように、温度差積算値ΣΔＴｅが計測時間Ｔ２を経過した時点で判定閾値ΣΔＴｅｂ２よりも高い場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒５３がＳＯｘによる被毒状態ではないと判定する。

また車速Ｖが第３の速度領域Ａ３にある場合には、温度差積算値ΣΔＴｅ３が判定閾値ΣΔＴｅｂ３以下である場合に、ＮＯｘ吸蔵触媒５３がＳＯｘによる被毒状態であると判定する。例えば、図５（ｃ）中に実線で示すように、温度差積算値ΣΔＴｅが計測時間Ｔ３を経過した時点で判定閾値ΣΔＴｅｂ３以下である場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒５３がＳＯｘによる被毒状態であると判定する。一方、図５（ｃ）中に点線で示すように、温度差積算値ΣΔＴｅが計測時間Ｔ３を経過した時点で判定閾値ΣΔＴｅｂ３よりも高い場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒５３がＳＯｘによる被毒状態ではないと判定する。

以下、本発明に係る排気浄化触媒の被毒判定制御について、図６のフローチャートを参照してさらに説明する。
図６に示すように、エンジン１０を始動させると、まずステップＳ１で、エンジン１０が安定状態であるか否かを判定する。具体的には、エンジン１０の冷却水の温度（水温）ＷＴが所定温度（例えば、８０℃程度）よりも高いか否かを判定する。そして水温ＷＴが所定温度よりも高い場合には、エンジン１０が安定状態であると判定し（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２に進み、被毒判定制御を開始する。

まずは車両１の速度Ｖが何れの速度領域にあるかを判定する。本実施形態では、まずステップＳ２で車両１の速度Ｖが第１の速度領域Ａ１にあるか否かを判定する。ここで車両１の速度Ｖが第１の速度領域Ａ１内にあれば（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、第１の速度領域Ａ１に対応する計測時間Ｔ３に亘って温度差ΔＴｅを積算して温度差積算値ΣΔＴｅ１を求める。なお、上述したように車両１の速度Ｖが計測時間Ｔ３以上、第１の速度領域Ａ１内に維持されている場合に、温度差積算値ΣΔＴｅ１が求められる。温度差積算値ΣΔＴｅ１が求められると、その後、ステップＳ４で、この温度差積算値ΣΔＴｅ１が判定閾値ΣΔＴｅｂ１以下であるか否かを判定する。ここで温度差積算値ΣΔＴｅ１が判定閾値ΣΔＴｅｂ１以下である場合には（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、ＮＯｘ吸蔵触媒５３が被毒状態であると判定し、その後、所定のタイミングでＳパージを実行する（ステップＳ５）。本実施形態では、温度差積算値ΣΔＴｅ１が判定閾値ΣΔＴｅｂ１以下であると判定された後、次にＤＰＦ再生を実行する際に、Ｓパージを併せて実行している。勿論、Ｓパージを実行するタイミングは、特に限定されず、例えば、被毒状態であると判定された直後に、ＤＰＦ再生とは別途実行するようにしてもよい。

一方、ステップＳ４で、温度差積算値ΣΔＴｅ１が判定閾値ΣΔＴｅｂ１よりも大きい場合には（ステップＳ４：Ｎｏ）、ＮＯｘ吸蔵触媒５３は被毒状態ではないと判定し、Ｓパージを実行することなく、一連の処理を終了する。

またステップＳ２で、車両１の速度Ｖが第１の速度領域Ａ１にない場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、ステップＳ６で車両１の速度が第２の速度領域Ａ２にあるか否かをさらに判定する。ここで車両１の速度Ｖが第２の速度領域Ａ２にあれば（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、第２の速度領域Ａ２に対応する計測時間Ｔ２に亘って温度差ΔＴｅを積算して温度差積算値ΣΔＴｅ２を求める。このときも車両１の速度Ｖが計測時間Ｔ２以上、第２の速度領域Ａ２内に維持されている場合に、温度差積算値ΣΔＴｅ２が求められる。

温度差積算値ΣΔＴｅ２が求められると、その後、この温度差積算値ΣΔＴｅ２が判定閾値ΣΔＴｅｂ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ８）。ここで温度差積算値ΣΔＴｅ２が判定閾値ΣΔＴｅｂ２以下である場合には（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、ＮＯｘ吸蔵触媒５３が被毒状態であると判定し、ステップＳ５に進む。一方、ステップＳ８で、温度差積算値ΣΔＴｅ２が判定閾値ΣΔＴｅｂ２よりも大きい場合には（ステップＳ８：Ｎｏ）、ＮＯｘ吸蔵触媒５３は被毒状態ではないと判定し、Ｓパージを実行することなく、一連の処理を終了する。

さらにステップＳ６で車両１の速度Ｖが第２の速度領域Ａ２にない場合、つまり車両１の速度Ｖが第３の速度領域Ａ３にある場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、第３の速度領域Ａ３に対応する計測時間Ｔ１に亘って温度差ΔＴｅを積算して温度差積算値ΣΔＴｅ３を求める。このときも車両１の速度Ｖが計測時間Ｔ１以上、第３の速度領域Ａ３内に維持されている場合に、温度差積算値ΣΔＴｅ３が求められる。

温度差積算値ΣΔＴｅ３が求められると、その後、ステップＳ１０で、この温度差積算値ΣΔＴｅ３が判定閾値ΣΔＴｅｂ３以下であるか否かを判定する。ここで温度差積算値ΣΔＴｅ３が判定閾値ΣΔＴｅｂ３よりも大きい場合には（ステップＳ１０：Ｎｏ）、ＮＯｘ吸蔵触媒５３が被毒状態ではないと判定し、一連の処理を終了する。一方、ステップＳ１０で温度差積算値ΣΔＴｅ３が判定閾値ΣΔＴｅｂ３以下である場合には（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、ＮＯｘ吸蔵触媒５３が被毒状態であると判定し、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、温度差積算値ΣΔＴｅ３が、さらに故障判定閾値（例えば、零）よりも低いか否かを判定する。そして温度差積算値ΣΔＴｅ３が故障判定閾値以上であれば（ステップＳ１１：Ｎｏ）、ステップＳ５に進みＳパージを実行する。また温度差積算値ΣΔＴｅ３が故障判定閾値よりも低い場合には、つまり温度差積算値ΣＴｅ３が極端に小さい値である場合には（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２に進み、ＮＯｘ吸蔵触媒５３の異常（異常熱劣化）であると判定し、その異常を、例えば、警告灯を点灯させること等により運転者に報知し、一連の処理を終了する。

以上説明したように、本発明では、温度差積算値ΣΔＴｅと、予め設定された判定閾値ΣΔＴｅｂとに基づいて、ＮＯｘ吸蔵触媒５３がＳＯｘによる被毒状態であるか否かを判定するようにした。すなわち温度差積算値ΣΔＴｅが、判定閾値ΣΔＴｅｂよりも低い場合に、ＮＯｘ吸蔵触媒５３がＳＯｘによる被毒状態であると判定するようにした。これにより、誤判定を抑制してＮＯｘ吸蔵触媒５３が被毒状態であるか否かを適切に判定することができる。したがって、この判定結果に基づいてＳパージを適宜実行することで、不要なＳパージを抑制することができ、燃料の使用を抑制して燃費の向上を図ることができる。

ＮＯｘ吸蔵触媒５３におけるＳＯｘの吸蔵量が増加すると、それに伴い、ＮＯｘ吸蔵触媒５３を通過する排気ガスの温度上昇は小さくなる。したがって、ＮＯｘ吸蔵触媒５３の前後での排気ガスの温度差ΔＴｅに基づいて、ＮＯｘ吸蔵触媒５３が被毒状態であるか否かを判定することができる。ここで、排気ガスの瞬間的な温度差ΔＴｅからＮＯｘ吸蔵触媒５３が被毒状態であるか否かを判定することはできても、判定精度が低くなる虞がある。

しかしながら、本発明では、温度差ΔＴｅを所定の計測時間Ｔに亘って積算した温度差積算値ΣΔＴｅから、ＮＯｘ吸蔵触媒５３が被毒状態であるか否かを判定するようにしているので、判定精度が向上する。すなわち、温度差ΔＴｅを積算した温度差積算値ΣΔＴｅは比較的大きい値となるため、判定閾値ΣΔＴｅｂとの比較が容易となり、ＮＯｘ吸蔵触媒５３が被毒状態であるか否かを正確に判定でき、誤判定を抑制することができる。

さらに、車速Ｖが何れの車速領域にあるかによって、計測時間Ｔを変更するようにしているため、車速Ｖが何れの速度領域にあるかに拘わらず、誤判定を抑制することができる。詳しくは、車両１の速度Ｖが遅いほど、ＮＯｘ吸蔵触媒５３での瞬間的な温度差ΔＴｅは小さくなるが、本実施形態では、車速Ｖが遅いほど、所定の計測時間Ｔを長い時間に変更している。このため、車速Ｖが何れの速度領域にあるかに拘わらず、温度差積算値ΣΔＴｅは比較的大きい値となる。したがって、車速Ｖが何れの速度領域にあるかに拘わらず、誤判定をより確実に抑制することができる。また、車速Ｖが速いほど計測時間Ｔが短くなるようにすることで、車速Ｖに拘わらず計測時間Ｔを一定としている場合に比べて、判定回数を増加させることができる。したがって、ＮＯｘ吸蔵触媒５３が被毒状態であるか否かをより適切に判定することができる。

また、車速Ｖの車速領域に応じて判定閾値ΣΔＴｅｂを設定するようにしているため、ＮＯｘ吸蔵触媒５３が被毒状態であるか否かをより正確に判定することができる。

ところで、ＮＯｘ吸蔵触媒５３における排気ガスの上昇温度は、ＮＯｘ吸蔵触媒５３の劣化度合いが進むにつれて低下する。また図７に示すように、車両１の走行距離が長くなるほど、ＮＯｘ吸蔵触媒５３の劣化度合いは高くなる。このため、車両１の走行距離に応じて（ＮＯｘ吸蔵触媒５３の劣化度合いに応じて）、判定閾値ΣΔＴｅｂを補正するようにしてもよい。具体的には、図８に示すように、被毒判定部７２が、劣化判定部８０、閾値補正部８１及び期間補正部８２をさらに備えるようにしてもよい。

劣化判定部８０は、ＮＯｘ吸蔵触媒５３の劣化度合いを判定する。例えば、本実施形態では、劣化判定部８０は、車両１の走行距離に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒５３の劣化状態を判定する（図７参照）。閾値補正部８１は、劣化判定部８０の判定結果に応じて、ＮＯｘ吸蔵触媒５３の劣化度合いが高いほど、上述した判定閾値ΣΔＴｅｂが小さい値となるように補正する。また期間補正部８２は、劣化判定部８０の判定結果に応じて、ＮＯｘ吸蔵触媒５３の劣化度合いが高いほど、上述した計測期間Ｔが長い期間となるように補正する。

これにより、ＮＯｘ吸蔵触媒５３が被毒状態であるか否かをより正確に判定することができる。また判定閾値ΣΔＴｅｂを小さい値とすることで、判定にかかる時間が短くなるため、判定回数も増加する。したがって、ＮＯｘ吸蔵触媒５３が被毒状態であるか否かをより適切に判定することができる。よって、この判定結果に基づいてＳパージを適宜実行することで、不要なＳパージをさらに抑制することができ、燃料の使用を抑制して、燃費の向上を図ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。
上述の実施形態では、温度差ΔＴｅを所定の計測時間Ｔだけ積算して温度差積算値ΣΔＴｅを求めたが、温度積算値ΣΔＴｅは車両の走行距離に基づいて求めるようにしてもよい。すなわち、車両１が所定の計測距離（計測期間）だけ走行する間、温度差ΔＴｅを積算することで温度差積算値ΣΔＴｅを求めるようにしてもよい。

また、上記計測期間Ｔ及び判定閾値ΣΔＴｅｂは、前回のＳパージ実行からの走行距離や、車速領域の履歴（度差積算値ΣΔＴｅが求められる前の車両１の走行状態）を考慮して適宜補正するようにしてもよい。例えば、比較的高速の速度領域（例えば、第３の速度領域Ａ３）での走行が続いた後、車速Ｖが比較的遅い速度領域（例えば、第１の速度領域Ａ１）にあるときに被毒状態の判定を行う場合、比較的低速での走行が続いた場合に比べて、温度差ΔＴｅが大きくなり易い。そこで、この点を考慮して、計測期間Ｔを短くする、あるいは判定閾値ΣΔＴｅｂを低くする補正を行うようにしてもよい。これにより、判定回数を増加させることができ、ＮＯｘ吸蔵触媒５３が被毒状態であるか否かをより適切に判定することができる。

また上述の実施形態では、車両１の速度領域を３つ設定した例を説明したが、速度領域は４つ以上設定してもよいし、２つ設定するようにしてもよい。
また上述の実施形態では、燃料噴射弁から追加噴射を行うことで排気ガスの空燃比を調整するようにしたが、排気管の所定位置、例えば、酸化触媒５１の入口付近等に別途インジェクタを設け、このインジェクタから燃料を排気管内に噴射させるようにしてもよい。この場合には、インジェクタから燃料以外の還元剤（炭化水素）を噴射するようにしてもよい。
また、上述した実施形態ではディーゼルエンジンを例示したが、勿論、本発明は他のエンジンにも適用することができる。

１ 車両
１０ エンジン
１１ エンジン本体
１２ シリンダヘッド
１３ シリンダブロック
１４ シリンダボア
１５ ピストン
１６ コンロッド
１７ クランクシャフト
１８ 燃焼室
１９ 吸気ポート
２０ 吸気マニホールド
２１ 吸気管
２２ 吸気弁
２３ 排気ポート
２４ 排気マニホールド
２５ 排気管
２６ 排気弁
２７ ターボチャージャ
２８ インタークーラ
２９ スロットルバルブ
３０ ＥＧＲ管
３１ ＥＧＲクーラ
３２ ＥＧＲ弁
３３ 燃料噴射弁
３４ コモンレール
３５ サプライポンプ
５１ 酸化触媒
５２ ＤＰＦ
５３ ＮＯｘ吸蔵触媒
５４ 第１の排気温センサ
５５ 第２の排気温センサ
５６ 空燃比センサ
５８ 車速センサ
７０ ＥＣＵ

Claims (6)

1. 車両に搭載されるエンジンの排気通路に設けられた排気浄化触媒が被毒状態であるか否かを判定する被毒判定装置であって、
   前記排気浄化触媒に流入する排気の温度を検出する第１の排気温検出部と、
   前記排気浄化触媒から流出する排気の温度を検出する第２の排気温検出部と、
   前記第１の排気温検出部による検出温度と前記第２の排気温検出部による検出温度との温度差を所定の計測期間に亘って積算した温度差積算値を求める積算値演算部と、
   前記温度差積算値が判定閾値よりも小さい場合に、前記排気浄化触媒が前記被毒状態であると判定する触媒判定部と、を備える
   ことを特徴とする被毒判定装置。
2. 請求項１に記載の被毒判定装置において、
   前記車両の速度領域が、速度の速い領域であるほど、前記計測期間を短い期間に変更する期間変更部を備える
   ことを特徴とする被毒判定装置。
3. 請求項２に記載の被毒判定装置において、
   前記期間変更部は、前記車両の速度が最も遅い領域である第１の速度領域と、前記車両の速度が前記第１の速度領域よりも速い領域である第２の速度領域と、前記車両の速度が前記第２の速度領域よりも速い領域である第３の速度領域と、でそれぞれ前記計測期間を変更する
   ことを特徴とする被毒判定装置。
4. 請求項３に記載の被毒判定装置において、
   前記車両の速度領域が、速度の速い領域であるほど、前記判定閾値を高い値に設定する閾値設定部を備え、
   該閾値設定部が、前記第１の速度領域と、前記第２の速度領域と、前記第３の速度領域とで、前記判定閾値を設定する
   ことを特徴とする被毒判定装置。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載の被毒判定装置において、
   前記排気浄化触媒の劣化度合いを判定する劣化判定部と、
   前記劣化判定部の判定結果に応じて、前記排気浄化触媒の劣化度合いが高いほど前記判定閾値を小さい値に補正する閾値補正部と、を備える
   ことを特徴とする被毒判定装置。
6. 請求項１から５の何れか一項に記載の被毒判定装置において、
   前記排気浄化触媒の劣化度合いを判定する劣化判定部と、
   前記劣化判定部の判定結果に応じて、前記排気浄化触媒の劣化度合いが高いほど前記計測期間を長い期間に補正する期間補正部と、を備える
   ことを特徴とする被毒判定装置。

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