JP3621312B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【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（いわゆるリーン運転を実行する）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】
ＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力は、ＮＯｘ吸収剤の劣化によって低下するだけでなく、燃料成分に含まれる硫黄の酸化物（ＳＯｘ）を吸収すること、すなわち硫黄被毒によっても低下する。ところが上記従来の劣化判定手法では、この点を考慮していないため、硫黄被毒によってＮＯｘ吸収能力が低下した場合でも、ＮＯｘ吸収剤自体が劣化したと誤判定するおそれがあった。硫黄被毒によって低下したＮＯｘ吸収能力は、再生処理によって向上させることが可能であり、そのような場合までＮＯｘ吸収剤が再生不能の劣化状態にあると判定することは好ましくない。
【０００５】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、ＮＯｘ浄化装置の劣化を正確に判定するとともに、再生可能な場合には確実に再生させることができる機能を備えた排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、排気リーン状態において排気中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ浄化手段を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯｘ浄化手段の上流側に設けられ、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、前記第１及び第２の酸素濃度センサの出力に応じて前記ＮＯｘ浄化手段が正常か、劣化しているかの判定またはその判定を保留するとの決定を行う劣化判定手段と、該劣化判定手段により前記ＮＯｘ浄化手段が劣化していると判定されたときに警告を発する警告手段と、前記劣化判定手段により判定保留の決定が行われたときに、前記ＮＯｘ浄化手段の再生処理を実行する劣化再生手段とを有し、前記劣化判定手段は、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た後に、前記第１の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した時点から、前記ＮＯｘ浄化手段に流入する排気量の積算値を算出し、前記第２の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した時点において、前記積算値がＮＧ判定閾値より小さいとき劣化と判定し、前記積算値がＯＫ判定閾値より大きいとき正常と判定し、前記積算値が前記ＮＧ判定閾値と前記ＯＫ判定閾値との間にあるとき、判定保留の決定を行うことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、ＮＯｘ浄化手段の上流側及び下流側に設けらた第１及び第２の酸素濃度センサの出力に応じて、ＮＯｘ浄化手段が正常か、劣化しているかの判定またはその判定を保留するとの決定が行われる。具体的には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リッチ空燃比を示す値に変化した時点から、ＮＯｘ浄化手段に流入する排気量の積算値が算出され、第２の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した時点において、前記積算値がＮＧ判定閾値より小さいとき劣化と判定され、前記積算値がＯＫ判定閾値より大きいとき正常と判定され、前記積算値が前記ＮＧ判定閾値と前記ＯＫ判定閾値との間にあるとき、判定保留の決定が行われる。そして、ＮＯｘ浄化手段が劣化していると判定されたときに警告が発せられる一方、判定保留の決定が行われたときに、ＮＯｘ浄化手段の再生処理が実行されるので、明らかな劣化については運転者が直ちに対応可能とし、また硫黄被毒によりＮＯｘ吸収剤の吸収能力が低下したような場合には判定保留決定が行われて確実に再生させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、内燃機関の排気系に設けられ、排気リーン状態において排気中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ浄化手段を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯｘ浄化手段の上流側に設けられ、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、前記第１及び第２の酸素濃度センサの出力に応じて前記ＮＯｘ浄化手段が正常か、劣化しているかの判定またはその判定を保留するとの決定を行う劣化判定手段と、該劣化判定手段により前記ＮＯｘ浄化手段が劣化していると判定されたときに警告を発する警告手段と、前記劣化判定手段により判定保留の決定が行われたときに、前記ＮＯｘ浄化手段の再生処理を実行する劣化再生手段とを有し、前記劣化判定手段は、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た後に、前記第１の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した時点から、前記ＮＯｘ浄化手段に流入する排気量の積算値を算出し、該積算値がＮＧ判定閾値以上となった時点において、前記第２の酸素濃度センサの出力値がリッチ空燃比を示すとき前記ＮＯｘ浄化手段は劣化していると判定し、前記積算値が前記ＮＧ判定閾値より大きいＯＫ判定閾値以上となった時点において、前記第２の酸素濃度センサの出力値がリーン空燃比を示すとき前記ＮＯｘ浄化手段は正常と判定し、前記第２の酸素濃度センサの出力値がリッチ空燃比を示すとき、判定保留の決定を行うことを特徴とする。
この構成によれば、ＮＯｘ浄化手段の上流側及び下流側に設けらた第１及び第２の酸素濃度センサの出力に応じて、ＮＯｘ浄化手段が正常か、劣化しているかの判定またはその判定を保留するとの決定が行われる。具体的には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リッチ空燃比を示す値に変化した時点から、ＮＯｘ浄化手段に流入する排気量の積算値が算出され、該積算値がＮＧ判定閾値以上となった時点において、第２の酸素濃度センサの出力値がリッチ空燃比を示すときＮＯｘ浄化手段は劣化していると判定され、前記積算値がＮＧ判定閾値より大きいＯＫ判定閾値以上となった時点において、第２の酸素濃度センサの出力値がリーン空燃比を示すときＮＯｘ浄化手段は正常と判定され、第２の酸素濃度センサの出力値がリッチ空燃比を示すとき、判定保留の決定が行なわれる。その結果、請求項１の発明と同様の効果を奏する。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯｘ浄化手段に吸収されたＮＯｘを還元するために、前記空燃比を間欠的にリッチ化する還元リッチ化手段を備え、前記劣化判定手段は、前記還元リッチ化手段によるリッチ化の度合より小さいリッチ化度合で、かつ前記還元リッチ化手段によるリッチ化実行時間より長い時間に亘って空燃比リッチ化を実行することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、劣化判定を行うときは、ＮＯｘ浄化手段に吸収されたＮＯｘを還元するために行われる空燃比リッチ化のリッチ化度合より小さいリッチ化度合で、かつより長い時間に亘って空燃比リッチ化が実行されるので、劣化判定の精度を向上させることができる。
【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。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の一実施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）に関し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、排気中の酸素濃度が比較的高い（ＮＯｘが多い）排気リーン状態においては、ＮＯｘを吸蔵する一方、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近傍または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排気リッチ状態においては、吸蔵したＮＯｘを放出する特性を有する吸蔵式のもの、あるいは排気リーン状態においてはＮＯｘを吸着し、排気リッチ状態において還元する吸着式のものを使用する。ＮＯｘ浄化装置１５は、排気リーン状態においては、ＮＯｘ吸収剤にＮＯｘを吸収させる一方、排気リッチ状態においては、ＮＯｘ吸収剤から放出される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。吸蔵式のＮＯｘ吸収剤としては、例えば酸化バリウム（Ｂａ０）が使用され、吸着式のＮＯｘ吸収剤としては、例えばナトリウム（Ｎａ）とチタン（Ｔｉ）またはストロンチウム（Ｓｒ）とチタン（Ｔｉ）が使用され、触媒としては吸蔵式及び吸着式のいずれにおいても、例えばロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）などの貴金属が使用される。
【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。
【００２０】
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。
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、中央演算処理回路（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）
【００２２】
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。
【００２３】
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、ＮＯｘ浄化装置１５の劣化判定、あるいはＮＯｘ浄化装置１５の再生処理を実行するときは、空燃比をリッチ化するリッチ化所定値ＫＣＭＤＲＲ、ＫＣＭＤＲＭまたはＫＣＭＤＳＲＭに設定される。
【００２４】
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。
【００２５】
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Ｓ２０では、後述する図７の処理で設定され、ＮＯｘ浄化装置１５のＮＯｘ吸収剤に吸収されたＳＯｘ（硫黄酸化物）を除去するための空燃比リッチ化を実行することを「１」で示すＳＯｘ除去フラグＦＳＲＭＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別し、ＦＳＲＭＲＩＣＨ＝１であってＳＯｘ除去のための空燃比リッチ化を実行するときは、目標空燃比係数ＫＣＭＤをＳＯｘ除去処理用リッチ化所定値ＫＣＭＤＳＲＭ（例えば空燃比１２．５程度に相当する値）に設定して（ステップＳ３９）、本処理を終了する。
【００２６】
ステップＳ２０でＦＳＲＭＲＩＣＨ＝０であるときは、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（ステップＳ２１）。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て目標空燃比係数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。
【００２７】
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。
【００２８】
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
【００２９】
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、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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（＜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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。またＳＯｘ除去処理を実行するときは、目標空燃比係数ＫＣＭＤは、ＳＯｘ除去処理用リッチ化所定値ＫＣＭＤＳＲＭに設定される（ステップＳ３９）。
【００３４】
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が活性化したか否かを判別し、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「１」であるか否かを判別する（ステップＳ５３）。
【００３５】
ステップＳ５１若しくはＳ５２の答が否定（ＮＯ）であるときまたはステップＳ５３の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、後述する図５の処理で算出、使用する排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣを「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。
【００３６】
ステップＳ５１及びＳ５２の答が肯定（ＹＥＳ）であり且つステップＳ５３の答が否定（ＮＯ）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）。
【００３７】
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が理論空燃比に対応する基準電圧ＳＶＲＥＦ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ＳＶＲＥＦ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に進んで前記排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣ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Ｓ６０）、本処理を終了する。
【００３８】
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が基準電圧ＳＶＲＥＦを越えると、ステップＳ５９を実行することなくステップＳ６０に進む処理に移行する。
【００３９】
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、直ちに本処理を終了する。ＦＭＣＮＤ６７Ｂ＝１であるときは、下流側Ｏ２センサ１９の出力電圧ＴＶＯ２が理論空燃比に対応する基準電圧ＴＶＲＥＦ以下か否かを判別する（ステップＳ７２）。実施条件フラグＦＭＣＮＤ６７Ｂが「１」となった直後は、ＴＶＯ２≦ＴＶＲＥＦであり、ステップＳ７３に進んで、下記式（２）により排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣを算出する。
ＧＡＩＲＬＮＣ＝ＧＡＩＲＬＮＣ＋ＴＩＭ （２）
【００４０】
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ＧＡＩＲＬＮＣは、図４の処理により、ＳＶＯ２≦ＳＶＲＥＦである間は「０」に保持されるので、ステップＳ７３の演算により、上流側Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２が基準電圧ＳＶＲＥＦ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排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣ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ＧＡＩＲＬＮＣ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。
【００４１】
続くステップＳ７４では、排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＯＫ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＯＫ以上か否かを判別する。最初はＧＡＩＲＬＮＣ＜ＧＡＩＲＬＮＣＯＫであるので、直ちに本処理を終了する。その後、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が基準電圧ＴＶＲＥＦ以下の状態でＧＡＩＲＬＮＣ≧ＧＡＩＲＬＮＣＯＫとなると、ステップＳ７４からステップＳ７５に進み、ＮＯｘ浄化装置１５は正常であると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、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Ｓ８０）、本処理を終了する。
【００４２】
一方、排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＯＫ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＯＫ以上となる前に、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が基準電圧ＴＶＲＥＦを越えたときは、ステップＳ７２からステップＳ７６に進んで、排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＯＫ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＯＫより小さいＮＧ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＮＧ以上か否かを判別する。そして、ＧＡＩＲＬＮＣ＜ＧＡＩＲＬＮＣＮＧであって上流側Ｏ２センサ出力がリッチ空燃比を示す値に変化した時点からの排気量が少ないにもかかわらず下流側Ｏ２センサ出力がリッチ空燃比を示す値に変化したときは、ＮＯｘ浄化装置１５が劣化していると判定し、劣化していることを「１」で示す劣化フラグＦＦＳＤ６７Ｂを「１」に設定して音声あるいは警告ランプなどの表示によって運転者に警告を発し（ステップＳ７９）、前記ステップＳ８０に進む。
【００４３】
またステップＳ７６でＧＡＩＲＬＮＣ≧ＧＡＩＲＬＮＣＮＧであるときは、ＮＯｘ浄化装置１５が劣化している場合と、ＮＯｘ吸収剤にＳＯｘが吸収されてＮＯｘ吸収能力が低下している場合とがあるため、正常か劣化しているかの判定を保留することとして保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂを「１」に設定し（ステップＳ７７）、次いで図７の処理で使用され、ＳＯｘ除去処理の継続時間を制御するためのダウンカウンタＣＳＲＭに所定値ＣＳＲＭ０をセットして（ステップＳ７８）、前記ステップＳ８０に進む。
【００４４】
下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２がリッチ空燃比を示す値（＞ＴＶＲＥＦ）に変化する時点での排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣの値（以下「リッチ反転パラメータ値」という）ＧＡＩＲＬＮＣＲ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判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＯＫ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ほぼ確実に正常な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ＧＡＩＲＬＮＣＯＫが設定されている）が、ＳＯｘの吸収量が大きくなった（硫黄被毒した）ためにＮＯｘ吸収能力が低下したＮＯｘ浄化装置の場合には、リッチ反転パラメータ値ＧＡＩＲＬＮＣＲがＯＫ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＯＫより小さいものも存在する。そこで、本実施形態では、装置のばらつきを考慮してもほぼ確実に劣化した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ＧＡＩＲＬＮＣＮＧを設定し、リッチ反転パラメータ値ＧＡＩＲＬＮＣＲが、ＧＡＩＲＬＮＣＮＧ≦ＧＡＩＲＬＮＣＲ≦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することとして、保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂを「１」に設定し、ＳＯｘ除去処理（ＮＯｘ浄化装置の再生処理）を実行することとしている。これにより、硫黄被毒によりＮＯｘ吸収能力が低下したＮＯｘ浄化装置については、ＮＯｘ吸収能力を確実に回復させることができる。
【００４５】
図６は図４，５の処理を説明するためのタイムチャートであり、時刻ｔ１１において劣化判定リッチ化フラグＦＲＭＯＫが「１」に設定された場合の上流側Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２及び下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２の推移を示している。この図の時刻ｔ１３より前に（すなわちＴＤＬＹで示す期間中に）排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＯＫ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＯＫを越えれば（ＧＡＩＲＬＮＣＲ＞ＧＡＩＲＬＮＣＯＫのとき）、ＮＯｘ浄化装置１５が必要とするＮＯｘ蓄積能力を有することを示すので、正常と判定される一方、時刻ｔ１３より前に排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＮＧ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＮＧに達しないとき（ＧＡＩＲＬＮＣＲ＜ＧＡＩＲＬＮＣＮＧのとき）は、ＮＯｘ蓄積能力が不十分であるため劣化と判定される。また、正常と劣化の中間的な状態、すなわちＧＡＩＲＬＮＣＮＧ≦ＧＡＩＲＬＮＣＲ≦ＧＡＲＩＬＮＣＯＫであるときは、正常または劣化しているとの判定を保留する決定が行われる。
【００４６】
図７はＳＯｘ除去モード、すなわちＮＯｘ浄化装置１５に吸収されたＳＯｘを除去するための処理を実行する制御モードを判別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。
ＮＯｘ吸収剤に吸収されたＳＯｘは、ＮＯｘ吸収剤の温度が６００℃程度より高い状態で空燃比をリッチ化することより除去することができるので、図７の処理はＮＯｘ吸収剤が高温となる車両運転状態を判別して、ＳＯｘ除去処理の開始及び終了の制御を行う。
【００４７】
先ずステップＳ９１では、保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂが「１」であるか否かを判別し、ＦＧＲＡＹ６７Ｂ＝１であって判定保留の決定がなされているときは、エンジン１が燃料供給遮断運転中であることを「１」で示すフュエルカットフラグＦＦＣが「１」であるか否かを判別し（ステップＳ９２）、ＦＦＣ＝０であって燃料供給遮断運転中でなければ、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Ｓ９３）、ＦＬＢ＝０であってリーン運転中でないときは、ＳＯｘ除去フラグＦＳＲＭＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ９４）。
【００４８】
その結果、ＦＧＲＡＹ６７Ｂ＝０であって判定保留の決定がなされていないとき、ＦＦＣ＝１であって燃料供給遮断運転中であるとき、またはＦＬＢ＝０且つＦＳＲＭＲＩＣＨ＝０であってリーン運転中でなく且つＳＯｘ除去処理の実行中でないときは、後述するステップＳ９９で参照するダウンカウントタイマｔｍＳＲＭＤＬＹに図８の処理により設定される遅延時間ＴＭＳＲＭＤＬＹをセットしてスタートし（ステップＳ９６）、ＳＯｘ除去フラグＦＳＲＭＲＩＣＨを「０」に設定して（ステップＳ９７）、本処理を終了する。
【００４９】
一方、保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂが「１」に設定され、燃料供給遮断運転を実行しておらず、リーン運転中であるときまたは既にＳＯｘ除去処理を開始しているときは、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ及び車速ＶＰが所定の範囲内にあるか否かを判別する（ステップＳ９５）。すなわち、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥＳＲＭＬ（例えば２５００ｒｐｍ）以上且つ吸気管内絶対圧ＰＢＡが所定圧ＰＢＳＲＭＬ（例えば７５ｋＰａ）以上且つ車速ＶＰが所定車速ＶＰＳＲＭＬ（例えば１００ｋｍ／ｈ）以上であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）のときは前記ステップＳ９６に進み、肯定（ＹＥＳ）であるときは、ＳＯｘ除去フラグＦＳＲＭＲＩＣＨを「１」に設定し（ステップＳ９８）、ステップＳ９６でスタートしたタイマｔｍＳＲＭＤＬＹの値が「０」か否かを判別する（ステップＳ９９）。ｔｍＳＲＭＤＬＹ＞０である間は、ダウンカウンタＣＳＲＭに所定値ＣＳＲＭ０をセットして（ステップＳ１００）、本処理を終了する。
【００５０】
ｔｍＳＲＭＤＬＹ＝０となると、ステップＳ９９からステップＳ１０１に進み、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて図９（ａ）に示すＤＣＳＲＭマップを検索してステップＳ１０２で使用するカウンタＣＳＲＭの減算値ＤＣＳＲＭを算出する。ＤＣＳＲＭマップは、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが高くなるほど減算値ＤＣＳＲＭが大きくなるように設定されている。減算値ＤＣＳＲＭは、排気流量にほぼ比例し、単位時間当たりにＮＯｘ吸収剤から除去されるＳＯｘ量に比例するように設定される。
【００５１】
続くステップＳ１０２では、カウンタＣＳＲＭの値を減算値ＤＣＳＲＭだけデクリメントし、次いでそのカウンタＣＳＲＭの値が「０」となったか否かを判別する（ステップＳ１０３）。ＣＳＲＭ＞０である間は直ちに本処理を終了し、ＣＳＲＭ＝０となると、ＮＯｘ吸収剤のＳＯｘ除去が完了したと判定し、保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂを「０」に戻して（ステップＳ１０４）、本処理を終了する。保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂが「０」となると、以後はステップＳ９１からステップＳ９６、Ｓ９７に進み、ＳＯｘ除去モードを終了する。
【００５２】
図８は、ステップＳ９６でタイマｔｍＳＲＭＤＬＹに設定される遅延時間ＴＭＳＲＭＤＬＹの設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Ｓ１１１では、フュエルカットフラグＦＦＣが「１」であるか否かを判別し、ＦＦＣ＝０であって燃料供給遮断運転を実行していないときは、遅延時間ＴＭＳＲＭＤＬＹを通常の遅延時間ＴＭＳＲＭＤＶＰ（例えば５秒）に設定して（ステップＳ１１２）、本処理を終了する。
【００５３】
一方ＦＦＣ＝１であって燃料供給遮断運転を実行しているときは、燃料供給遮断運転開始直前の車速ＶＰＦＣＢ及び燃料供給遮断運転の継続時間ＴＦＣに応じて図９（ｂ）に示すＴＭＳＲＭＤＦＣマップを検索し、燃料供給遮断運転終了直後、すなわち燃料供給再開直後用の遅延時間ＴＭＳＲＭＤＦＣを算出する（ステップＳ１１３）。ＴＭＳＲＭＤＦＣマップは、燃料供給遮断運転開始直前の車速ＶＰＦＣＢが低いほど、また燃料供給遮断運転継続時間ＴＦＣが長いほど、遅延時間ＴＭＳＲＭＤＦＣが長くなるように設定されている。
続くステップＳ１１４では、遅延時間ＴＭＳＲＭＤＬＹを、ステップＳ１１３で算出した燃料供給再開直後に適用される遅延時間ＴＭＳＲＭＤＦＣに設定して、本処理を終了する。
【００５４】
図１０は、図７の処理による制御を説明するためのタイムチャートであり、図１０（ａ）〜（ｈ）は、それぞれ車速ＶＰ，ＮＯｘ浄化装置１５のＮＯｘ吸収剤（触媒）の温度（以下「触媒温度」という）ＴＬＮＣ，実施条件フラグＦＭＣＮＤ６７Ｂ，保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂ，ＳＯｘ除去フラグＦＳＲＭＲＩＣＨ，ダウンカウントタイマｔｍＳＲＭＤＬＹの値，ダウンカウンタＣＳＲＭの値及び目標空燃比係数ＫＣＭＤの推移を示す。
【００５５】
時刻ｔ２１に故障判定実施条件が成立し、実施条件フラグＦＭＣＮＤ６７Ｂ（同図（ｃ））が「１」に設定されると、目標空燃比係数ＫＣＭＤが劣化判定リッチ化所定値ＫＣＭＤＲＭに設定され、故障判定が実行される。その結果時刻ｔ２２に判定保留の決定がなされると、保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂ（同図（ｄ））が「１」に設定されるとともに、ダウンカウンタＣＳＲＭに所定値ＣＳＲＭ０がセットされる。時刻ｔ２３において車速ＶＰが所定車速ＶＰＳＲＭＬを越えたとき、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡも図７のステップＳ９５の条件を満たしており、ＳＯｘ除去フラグＦＳＲＭＲＩＣＨが「１」に設定されてＳＯｘ除去モードに移行する。そしてダウンカウントタイマｔｍＳＲＭＤＬＹのダウンカウントが開始されるとともに、目標空燃比係数ＫＣＭＤがＳＯｘ除去処理用リッチ化所定値ＫＣＭＤＳＲＭに設定される。
【００５６】
タイマｔｍＳＲＭＤＬＹの値が「０」となる時刻ｔ２４には、触媒温度ＴＬＮＣがほぼ再生可能温度ＴＬＮＣＡ（例えば６００℃程度）に達するので、ＮＯｘ吸収剤からのＳＯｘの除去が始まり、カウンタＣＳＲＭのダウンカウントが開始される。そしてカウンタＣＳＲＭの値が「０」となると（時刻ｔ２５）、ＳＯｘ除去モードを終了する。
【００５７】
以上のように本実施形態では、ＮＯｘ浄化装置の特性ばらつきを考慮し、明らかに劣化していると判定できる場合（ＧＡＩＲＬＮＣＲ＜ＧＡＩＲＬＮＣＮＧ）は、劣化と判定して運転者に警告を発するようにし、明らかに劣化しているとは判定はできないが、正常とも判定できない場合（ＧＡＲＩＬＮＣＮＧ≦ＧＡＩＲＬＮＣＲ≦ＧＡＩＲＬＮＣＯＫ）には、正常か劣化しているかの判定を保留してＳＯｘ除去処理（ＮＯｘ浄化装置の再生処理）を行うようにしたので、明らかな劣化については運転者等が直ちに対応でき、また硫黄被毒によりＮＯｘ吸収剤の吸収能力が低下したような場合には正常または劣化の判定が保留されて、ＮＯｘ吸収剤を確実に再生させることができる。その結果、良好な排気特性を長期間に亘って維持することが可能となる。
本実施形態では、図５の処理が劣化判定手段に相当し、図５のステップＳ７９及び図示しない警告用ランプなどが警告手段に相当し、図２のステップＳ２０及びＳ３９並びに図７の処理が劣化再生手段に相当する。
【００５８】
（第２の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態における図５の処理を図１１の処理に代えたものであり、それ以外の点は第１の実施形態と同一である。
【００５９】
図１１のステップＳ１２１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、ＮＧ判定が終了したことを「１」で示すＮＧ判定終了フラグＦＣＨＫ６７Ｂを「０」に設定して（ステップＳ１２２）、本処理を終了する。
【００６０】
ＦＭＣＮＤ６７Ｂ＝１であるときは、前記式（２）により排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣを算出し（ステップＳ１２３）、その排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＯＫ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＯＫ以上か否かを判別する（ステップＳ１２４）。当初は、ＧＡＩＲＬＮＣ＜ＧＡＩＲＬＮＣＯＫであるので、ＮＧ判定終了フラグＦＣＨＫ６７Ｂが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１２５）。最初はＦＣＨＫ６７Ｂ＝０であるので、ステップＳ１２６に進んで排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＮＧ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＮＧ以上か否かを判別する。最初はＧＡＩＲＬＮＣ＜ＧＡＩＲＬＮＣＮＧであるので、直ちに本処理を終了する。
【００６１】
そしてＧＡＩＲＬＮＣ≧ＧＡＩＲＬＮＣＮＧとなると、ＮＧ判定終了フラグＦＣＨＫ６７Ｂを「１」に設定して（ステップＳ１２７）、その時点で下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が基準電圧ＴＶＲＥＦより高いか否かを判別し（ステップＳ１２８）、ＴＶＯ２≦ＴＶＲＥＦであれば直ちに本処理を終了する一方、ＴＶＯ２＞ＴＶＲＥＦであるときは、ＮＯｘ浄化装置１５が劣化していると判定して、劣化フラグＦＦＳＤ６７Ｂを「１」に設定し、警告を発する（ステップＳ１２９）。次いで終了フラグＦＤＯＮＥ６７Ｂを「１」に設定して（ステップＳ１３４）、本処理を終了する。
【００６２】
ステップＳ１２７でＮＧ判定終了フラグＦＣＨＫ６７Ｂが「１」に設定されたときにＴＶＯ２≦ＴＶＲＥＦであった場合は、ステップＳ１２１、Ｓ１２３、Ｓ１２４及びＳ１２５を実行して処理を終了するモードを継続し、ＧＡＩＲＬＮＣ≧ＧＡＩＲＬＮＣＯＫとなったときに、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が基準電圧ＴＶＲＥＦより高いか否かを判別する（ステップＳ１３０）。その結果ＴＶＯ２≦ＴＶＲＥＦであるときは、正常と判定して正常フラグＦＯＫ６７Ｂを「１」に設定する一方（ステップＳ１３３）、ＴＶＯ２＞ＴＶＲＥＦであるときは、保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂを「１」に設定し（ステップＳ１３１）、カウンタＣＳＲＭに所定値ＣＳＲＭ０をセットして（ステップＳ１３２）、本処理を終了する。
【００６３】
図１１の処理により、排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＮＧ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＮＧに達したときの下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が基準電圧ＴＶＲＥＦより高いとき、劣化と判定される。また劣化と判定されることなく、排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＯＫ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＮＧに達したときは、そのときの下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が基準電圧ＴＶＲＥＦ以下のとき、正常と判定され、ＴＶＯ２＞ＴＶＲＥＦであるときは、正常か劣化かの判定が保留されるので、図５の処理と同様に、正常または劣化の判定、あるいはその判定の保留の決定を行うことができる。
【００６４】
本実施形態では、図１１の処理が劣化判定手段に相当し、図１１のステップＳ１２９が警告手段に相当する。
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、上述した実施形態では、保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂが「１」に設定されたときは、車両運転状態が変化してＳＯｘ除去処理が可能な状態（ＴＬＮＣ＞ＴＬＮＣＡ）となったときに、ＳＯｘ除去処理を実行するようにしたが、これに限るものではなく、ＦＧＲＡＹ６７Ｂ＝１となったときは、ＮＯｘ浄化装置の昇温を促進する制御（例えば周期１秒程度で、空燃比をリッチ空燃比とリーン空燃比とに変動させる短周期空燃比変動制御）を実行することにより、ＮＯｘ浄化装置（ＮＯｘ吸収剤）の温度を高くして（ＴＬＮＣ＞ＴＬＮＣＡ）、ＳＯｘ除去処理を実行するようにしてもよい。
【００６５】
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。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ＮＯｘ浄化手段の上流側及び下流側に設けらた第１及び第２の酸素濃度センサの出力に応じて、ＮＯｘ浄化手段が正常か、劣化しているかの判定またはその判定を保留するとの決定が行われる。具体的には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リッチ空燃比を示す値に変化した時点から、ＮＯｘ浄化手段に流入する排気量の積算値が算出され、この積算値と、第２の酸素濃度センサの出力値との関係に基づいて、ＮＯｘ浄化手段が正常か、劣化しているかの判定またはその判定を保留するとの決定が行われる。そして、ＮＯｘ浄化手段が劣化していると判定されたときに警告が発せられる一方、判定保留の決定が行われたときに、ＮＯｘ浄化手段の再生処理が実行されるので、明らかな劣化については運転者が直ちに対応可能とし、また硫黄被毒によりＮＯｘ吸収剤の吸収能力が低下したような場合には判定保留決定が行われて確実に再生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる排気浄化装置を含む、内燃機関及びその制御装置の全体構成図である。
【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】図２の処理によ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別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処理のフローチャートである。
【図６】図５の処理により劣化判定を実行した場合における酸素濃度センサ出力の推移を示すタイムチャートである。
【図７】ＳＯｘ除去処理の実行モードを判別する処理のフローチャートである。
【図８】図７の処理で使用される遅延時間（ＴＭＳＲＭＤＬＹ）の設定を行う処理のフローチャートである。
【図９】図７または図８の処理で使用するマップを示す図である。
【図１０】劣化判定処理及びＳＯｘ除去処理を説明するためのタイムチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態にかかる劣化判定処理の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（劣化判定手段、警告手段、劣化再生手段）
１３ 排気管
１５ ＮＯｘ浄化装置（ＮＯｘ浄化手段）
１８ 酸素濃度センサ
１９ 酸素濃度センサ
【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（いわゆるリーン運転を実行する）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】
ＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力は、ＮＯｘ吸収剤の劣化によって低下するだけでなく、燃料成分に含まれる硫黄の酸化物（ＳＯｘ）を吸収すること、すなわち硫黄被毒によっても低下する。ところが上記従来の劣化判定手法では、この点を考慮していないため、硫黄被毒によってＮＯｘ吸収能力が低下した場合でも、ＮＯｘ吸収剤自体が劣化したと誤判定するおそれがあった。硫黄被毒によって低下したＮＯｘ吸収能力は、再生処理によって向上させることが可能であり、そのような場合までＮＯｘ吸収剤が再生不能の劣化状態にあると判定することは好ましくない。
【０００５】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、ＮＯｘ浄化装置の劣化を正確に判定するとともに、再生可能な場合には確実に再生させることができる機能を備えた排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、排気リーン状態において排気中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ浄化手段を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯｘ浄化手段の上流側に設けられ、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、前記第１及び第２の酸素濃度センサの出力に応じて前記ＮＯｘ浄化手段が正常か、劣化しているかの判定またはその判定を保留するとの決定を行う劣化判定手段と、該劣化判定手段により前記ＮＯｘ浄化手段が劣化していると判定されたときに警告を発する警告手段と、前記劣化判定手段により判定保留の決定が行われたときに、前記ＮＯｘ浄化手段の再生処理を実行する劣化再生手段とを有し、前記劣化判定手段は、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た後に、前記第１の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した時点から、前記ＮＯｘ浄化手段に流入する排気量の積算値を算出し、前記第２の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した時点において、前記積算値がＮＧ判定閾値より小さいとき劣化と判定し、前記積算値がＯＫ判定閾値より大きいとき正常と判定し、前記積算値が前記ＮＧ判定閾値と前記ＯＫ判定閾値との間にあるとき、判定保留の決定を行うことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、ＮＯｘ浄化手段の上流側及び下流側に設けらた第１及び第２の酸素濃度センサの出力に応じて、ＮＯｘ浄化手段が正常か、劣化しているかの判定またはその判定を保留するとの決定が行われる。具体的には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リッチ空燃比を示す値に変化した時点から、ＮＯｘ浄化手段に流入する排気量の積算値が算出され、第２の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した時点において、前記積算値がＮＧ判定閾値より小さいとき劣化と判定され、前記積算値がＯＫ判定閾値より大きいとき正常と判定され、前記積算値が前記ＮＧ判定閾値と前記ＯＫ判定閾値との間にあるとき、判定保留の決定が行われる。そして、ＮＯｘ浄化手段が劣化していると判定されたときに警告が発せられる一方、判定保留の決定が行われたときに、ＮＯｘ浄化手段の再生処理が実行されるので、明らかな劣化については運転者が直ちに対応可能とし、また硫黄被毒によりＮＯｘ吸収剤の吸収能力が低下したような場合には判定保留決定が行われて確実に再生させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、内燃機関の排気系に設けられ、排気リーン状態において排気中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ浄化手段を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯｘ浄化手段の上流側に設けられ、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、前記第１及び第２の酸素濃度センサの出力に応じて前記ＮＯｘ浄化手段が正常か、劣化しているかの判定またはその判定を保留するとの決定を行う劣化判定手段と、該劣化判定手段により前記ＮＯｘ浄化手段が劣化していると判定されたときに警告を発する警告手段と、前記劣化判定手段により判定保留の決定が行われたときに、前記ＮＯｘ浄化手段の再生処理を実行する劣化再生手段とを有し、前記劣化判定手段は、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た後に、前記第１の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した時点から、前記ＮＯｘ浄化手段に流入する排気量の積算値を算出し、該積算値がＮＧ判定閾値以上となった時点において、前記第２の酸素濃度センサの出力値がリッチ空燃比を示すとき前記ＮＯｘ浄化手段は劣化していると判定し、前記積算値が前記ＮＧ判定閾値より大きいＯＫ判定閾値以上となった時点において、前記第２の酸素濃度センサの出力値がリーン空燃比を示すとき前記ＮＯｘ浄化手段は正常と判定し、前記第２の酸素濃度センサの出力値がリッチ空燃比を示すとき、判定保留の決定を行うことを特徴とする。
この構成によれば、ＮＯｘ浄化手段の上流側及び下流側に設けらた第１及び第２の酸素濃度センサの出力に応じて、ＮＯｘ浄化手段が正常か、劣化しているかの判定またはその判定を保留するとの決定が行われる。具体的には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リッチ空燃比を示す値に変化した時点から、ＮＯｘ浄化手段に流入する排気量の積算値が算出され、該積算値がＮＧ判定閾値以上となった時点において、第２の酸素濃度センサの出力値がリッチ空燃比を示すときＮＯｘ浄化手段は劣化していると判定され、前記積算値がＮＧ判定閾値より大きいＯＫ判定閾値以上となった時点において、第２の酸素濃度センサの出力値がリーン空燃比を示すときＮＯｘ浄化手段は正常と判定され、第２の酸素濃度センサの出力値がリッチ空燃比を示すとき、判定保留の決定が行なわれる。その結果、請求項１の発明と同様の効果を奏する。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯｘ浄化手段に吸収されたＮＯｘを還元するために、前記空燃比を間欠的にリッチ化する還元リッチ化手段を備え、前記劣化判定手段は、前記還元リッチ化手段によるリッチ化の度合より小さいリッチ化度合で、かつ前記還元リッチ化手段によるリッチ化実行時間より長い時間に亘って空燃比リッチ化を実行することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、劣化判定を行うときは、ＮＯｘ浄化手段に吸収されたＮＯｘを還元するために行われる空燃比リッチ化のリッチ化度合より小さいリッチ化度合で、かつより長い時間に亘って空燃比リッチ化が実行されるので、劣化判定の精度を向上させることができる。
【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。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の一実施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）に関し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、排気中の酸素濃度が比較的高い（ＮＯｘが多い）排気リーン状態においては、ＮＯｘを吸蔵する一方、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近傍または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排気リッチ状態においては、吸蔵したＮＯｘを放出する特性を有する吸蔵式のもの、あるいは排気リーン状態においてはＮＯｘを吸着し、排気リッチ状態において還元する吸着式のものを使用する。ＮＯｘ浄化装置１５は、排気リーン状態においては、ＮＯｘ吸収剤にＮＯｘを吸収させる一方、排気リッチ状態においては、ＮＯｘ吸収剤から放出される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。吸蔵式のＮＯｘ吸収剤としては、例えば酸化バリウム（Ｂａ０）が使用され、吸着式のＮＯｘ吸収剤としては、例えばナトリウム（Ｎａ）とチタン（Ｔｉ）またはストロンチウム（Ｓｒ）とチタン（Ｔｉ）が使用され、触媒としては吸蔵式及び吸着式のいずれにおいても、例えばロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）などの貴金属が使用される。
【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。
【００２０】
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。
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、中央演算処理回路（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）
【００２２】
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。
【００２３】
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、ＮＯｘ浄化装置１５の劣化判定、あるいはＮＯｘ浄化装置１５の再生処理を実行するときは、空燃比をリッチ化するリッチ化所定値ＫＣＭＤＲＲ、ＫＣＭＤＲＭまたはＫＣＭＤＳＲＭに設定される。
【００２４】
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。
【００２５】
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Ｓ２０では、後述する図７の処理で設定され、ＮＯｘ浄化装置１５のＮＯｘ吸収剤に吸収されたＳＯｘ（硫黄酸化物）を除去するための空燃比リッチ化を実行することを「１」で示すＳＯｘ除去フラグＦＳＲＭＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別し、ＦＳＲＭＲＩＣＨ＝１であってＳＯｘ除去のための空燃比リッチ化を実行するときは、目標空燃比係数ＫＣＭＤをＳＯｘ除去処理用リッチ化所定値ＫＣＭＤＳＲＭ（例えば空燃比１２．５程度に相当する値）に設定して（ステップＳ３９）、本処理を終了する。
【００２６】
ステップＳ２０でＦＳＲＭＲＩＣＨ＝０であるときは、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（ステップＳ２１）。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て目標空燃比係数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。
【００２７】
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。
【００２８】
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
【００２９】
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、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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（＜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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。またＳＯｘ除去処理を実行するときは、目標空燃比係数ＫＣＭＤは、ＳＯｘ除去処理用リッチ化所定値ＫＣＭＤＳＲＭに設定される（ステップＳ３９）。
【００３４】
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が活性化したか否かを判別し、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「１」であるか否かを判別する（ステップＳ５３）。
【００３５】
ステップＳ５１若しくはＳ５２の答が否定（ＮＯ）であるときまたはステップＳ５３の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、後述する図５の処理で算出、使用する排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣを「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。
【００３６】
ステップＳ５１及びＳ５２の答が肯定（ＹＥＳ）であり且つステップＳ５３の答が否定（ＮＯ）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）。
【００３７】
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が理論空燃比に対応する基準電圧ＳＶＲＥＦ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ＳＶＲＥＦ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に進んで前記排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣ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Ｓ６０）、本処理を終了する。
【００３８】
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が基準電圧ＳＶＲＥＦを越えると、ステップＳ５９を実行することなくステップＳ６０に進む処理に移行する。
【００３９】
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、直ちに本処理を終了する。ＦＭＣＮＤ６７Ｂ＝１であるときは、下流側Ｏ２センサ１９の出力電圧ＴＶＯ２が理論空燃比に対応する基準電圧ＴＶＲＥＦ以下か否かを判別する（ステップＳ７２）。実施条件フラグＦＭＣＮＤ６７Ｂが「１」となった直後は、ＴＶＯ２≦ＴＶＲＥＦであり、ステップＳ７３に進んで、下記式（２）により排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣを算出する。
ＧＡＩＲＬＮＣ＝ＧＡＩＲＬＮＣ＋ＴＩＭ （２）
【００４０】
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ＧＡＩＲＬＮＣは、図４の処理により、ＳＶＯ２≦ＳＶＲＥＦである間は「０」に保持されるので、ステップＳ７３の演算により、上流側Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２が基準電圧ＳＶＲＥＦ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排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣ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ＧＡＩＲＬＮＣ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。
【００４１】
続くステップＳ７４では、排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＯＫ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＯＫ以上か否かを判別する。最初はＧＡＩＲＬＮＣ＜ＧＡＩＲＬＮＣＯＫであるので、直ちに本処理を終了する。その後、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が基準電圧ＴＶＲＥＦ以下の状態でＧＡＩＲＬＮＣ≧ＧＡＩＲＬＮＣＯＫとなると、ステップＳ７４からステップＳ７５に進み、ＮＯｘ浄化装置１５は正常であると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、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Ｓ８０）、本処理を終了する。
【００４２】
一方、排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＯＫ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＯＫ以上となる前に、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が基準電圧ＴＶＲＥＦを越えたときは、ステップＳ７２からステップＳ７６に進んで、排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＯＫ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＯＫより小さいＮＧ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＮＧ以上か否かを判別する。そして、ＧＡＩＲＬＮＣ＜ＧＡＩＲＬＮＣＮＧであって上流側Ｏ２センサ出力がリッチ空燃比を示す値に変化した時点からの排気量が少ないにもかかわらず下流側Ｏ２センサ出力がリッチ空燃比を示す値に変化したときは、ＮＯｘ浄化装置１５が劣化していると判定し、劣化していることを「１」で示す劣化フラグＦＦＳＤ６７Ｂを「１」に設定して音声あるいは警告ランプなどの表示によって運転者に警告を発し（ステップＳ７９）、前記ステップＳ８０に進む。
【００４３】
またステップＳ７６でＧＡＩＲＬＮＣ≧ＧＡＩＲＬＮＣＮＧであるときは、ＮＯｘ浄化装置１５が劣化している場合と、ＮＯｘ吸収剤にＳＯｘが吸収されてＮＯｘ吸収能力が低下している場合とがあるため、正常か劣化しているかの判定を保留することとして保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂを「１」に設定し（ステップＳ７７）、次いで図７の処理で使用され、ＳＯｘ除去処理の継続時間を制御するためのダウンカウンタＣＳＲＭに所定値ＣＳＲＭ０をセットして（ステップＳ７８）、前記ステップＳ８０に進む。
【００４４】
下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２がリッチ空燃比を示す値（＞ＴＶＲＥＦ）に変化する時点での排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣの値（以下「リッチ反転パラメータ値」という）ＧＡＩＲＬＮＣＲ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判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＯＫ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ほぼ確実に正常な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ＧＡＩＲＬＮＣＯＫが設定されている）が、ＳＯｘの吸収量が大きくなった（硫黄被毒した）ためにＮＯｘ吸収能力が低下したＮＯｘ浄化装置の場合には、リッチ反転パラメータ値ＧＡＩＲＬＮＣＲがＯＫ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＯＫより小さいものも存在する。そこで、本実施形態では、装置のばらつきを考慮してもほぼ確実に劣化した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ＧＡＩＲＬＮＣＮＧを設定し、リッチ反転パラメータ値ＧＡＩＲＬＮＣＲが、ＧＡＩＲＬＮＣＮＧ≦ＧＡＩＲＬＮＣＲ≦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することとして、保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂを「１」に設定し、ＳＯｘ除去処理（ＮＯｘ浄化装置の再生処理）を実行することとしている。これにより、硫黄被毒によりＮＯｘ吸収能力が低下したＮＯｘ浄化装置については、ＮＯｘ吸収能力を確実に回復させることができる。
【００４５】
図６は図４，５の処理を説明するためのタイムチャートであり、時刻ｔ１１において劣化判定リッチ化フラグＦＲＭＯＫが「１」に設定された場合の上流側Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２及び下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２の推移を示している。この図の時刻ｔ１３より前に（すなわちＴＤＬＹで示す期間中に）排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＯＫ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＯＫを越えれば（ＧＡＩＲＬＮＣＲ＞ＧＡＩＲＬＮＣＯＫのとき）、ＮＯｘ浄化装置１５が必要とするＮＯｘ蓄積能力を有することを示すので、正常と判定される一方、時刻ｔ１３より前に排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＮＧ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＮＧに達しないとき（ＧＡＩＲＬＮＣＲ＜ＧＡＩＲＬＮＣＮＧのとき）は、ＮＯｘ蓄積能力が不十分であるため劣化と判定される。また、正常と劣化の中間的な状態、すなわちＧＡＩＲＬＮＣＮＧ≦ＧＡＩＲＬＮＣＲ≦ＧＡＲＩＬＮＣＯＫであるときは、正常または劣化しているとの判定を保留する決定が行われる。
【００４６】
図７はＳＯｘ除去モード、すなわちＮＯｘ浄化装置１５に吸収されたＳＯｘを除去するための処理を実行する制御モードを判別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。
ＮＯｘ吸収剤に吸収されたＳＯｘは、ＮＯｘ吸収剤の温度が６００℃程度より高い状態で空燃比をリッチ化することより除去することができるので、図７の処理はＮＯｘ吸収剤が高温となる車両運転状態を判別して、ＳＯｘ除去処理の開始及び終了の制御を行う。
【００４７】
先ずステップＳ９１では、保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂが「１」であるか否かを判別し、ＦＧＲＡＹ６７Ｂ＝１であって判定保留の決定がなされているときは、エンジン１が燃料供給遮断運転中であることを「１」で示すフュエルカットフラグＦＦＣが「１」であるか否かを判別し（ステップＳ９２）、ＦＦＣ＝０であって燃料供給遮断運転中でなければ、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Ｓ９３）、ＦＬＢ＝０であってリーン運転中でないときは、ＳＯｘ除去フラグＦＳＲＭＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ９４）。
【００４８】
その結果、ＦＧＲＡＹ６７Ｂ＝０であって判定保留の決定がなされていないとき、ＦＦＣ＝１であって燃料供給遮断運転中であるとき、またはＦＬＢ＝０且つＦＳＲＭＲＩＣＨ＝０であってリーン運転中でなく且つＳＯｘ除去処理の実行中でないときは、後述するステップＳ９９で参照するダウンカウントタイマｔｍＳＲＭＤＬＹに図８の処理により設定される遅延時間ＴＭＳＲＭＤＬＹをセットしてスタートし（ステップＳ９６）、ＳＯｘ除去フラグＦＳＲＭＲＩＣＨを「０」に設定して（ステップＳ９７）、本処理を終了する。
【００４９】
一方、保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂが「１」に設定され、燃料供給遮断運転を実行しておらず、リーン運転中であるときまたは既にＳＯｘ除去処理を開始しているときは、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ及び車速ＶＰが所定の範囲内にあるか否かを判別する（ステップＳ９５）。すなわち、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥＳＲＭＬ（例えば２５００ｒｐｍ）以上且つ吸気管内絶対圧ＰＢＡが所定圧ＰＢＳＲＭＬ（例えば７５ｋＰａ）以上且つ車速ＶＰが所定車速ＶＰＳＲＭＬ（例えば１００ｋｍ／ｈ）以上であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）のときは前記ステップＳ９６に進み、肯定（ＹＥＳ）であるときは、ＳＯｘ除去フラグＦＳＲＭＲＩＣＨを「１」に設定し（ステップＳ９８）、ステップＳ９６でスタートしたタイマｔｍＳＲＭＤＬＹの値が「０」か否かを判別する（ステップＳ９９）。ｔｍＳＲＭＤＬＹ＞０である間は、ダウンカウンタＣＳＲＭに所定値ＣＳＲＭ０をセットして（ステップＳ１００）、本処理を終了する。
【００５０】
ｔｍＳＲＭＤＬＹ＝０となると、ステップＳ９９からステップＳ１０１に進み、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて図９（ａ）に示すＤＣＳＲＭマップを検索してステップＳ１０２で使用するカウンタＣＳＲＭの減算値ＤＣＳＲＭを算出する。ＤＣＳＲＭマップは、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが高くなるほど減算値ＤＣＳＲＭが大きくなるように設定されている。減算値ＤＣＳＲＭは、排気流量にほぼ比例し、単位時間当たりにＮＯｘ吸収剤から除去されるＳＯｘ量に比例するように設定される。
【００５１】
続くステップＳ１０２では、カウンタＣＳＲＭの値を減算値ＤＣＳＲＭだけデクリメントし、次いでそのカウンタＣＳＲＭの値が「０」となったか否かを判別する（ステップＳ１０３）。ＣＳＲＭ＞０である間は直ちに本処理を終了し、ＣＳＲＭ＝０となると、ＮＯｘ吸収剤のＳＯｘ除去が完了したと判定し、保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂを「０」に戻して（ステップＳ１０４）、本処理を終了する。保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂが「０」となると、以後はステップＳ９１からステップＳ９６、Ｓ９７に進み、ＳＯｘ除去モードを終了する。
【００５２】
図８は、ステップＳ９６でタイマｔｍＳＲＭＤＬＹに設定される遅延時間ＴＭＳＲＭＤＬＹの設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Ｓ１１１では、フュエルカットフラグＦＦＣが「１」であるか否かを判別し、ＦＦＣ＝０であって燃料供給遮断運転を実行していないときは、遅延時間ＴＭＳＲＭＤＬＹを通常の遅延時間ＴＭＳＲＭＤＶＰ（例えば５秒）に設定して（ステップＳ１１２）、本処理を終了する。
【００５３】
一方ＦＦＣ＝１であって燃料供給遮断運転を実行しているときは、燃料供給遮断運転開始直前の車速ＶＰＦＣＢ及び燃料供給遮断運転の継続時間ＴＦＣに応じて図９（ｂ）に示すＴＭＳＲＭＤＦＣマップを検索し、燃料供給遮断運転終了直後、すなわち燃料供給再開直後用の遅延時間ＴＭＳＲＭＤＦＣを算出する（ステップＳ１１３）。ＴＭＳＲＭＤＦＣマップは、燃料供給遮断運転開始直前の車速ＶＰＦＣＢが低いほど、また燃料供給遮断運転継続時間ＴＦＣが長いほど、遅延時間ＴＭＳＲＭＤＦＣが長くなるように設定されている。
続くステップＳ１１４では、遅延時間ＴＭＳＲＭＤＬＹを、ステップＳ１１３で算出した燃料供給再開直後に適用される遅延時間ＴＭＳＲＭＤＦＣに設定して、本処理を終了する。
【００５４】
図１０は、図７の処理による制御を説明するためのタイムチャートであり、図１０（ａ）〜（ｈ）は、それぞれ車速ＶＰ，ＮＯｘ浄化装置１５のＮＯｘ吸収剤（触媒）の温度（以下「触媒温度」という）ＴＬＮＣ，実施条件フラグＦＭＣＮＤ６７Ｂ，保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂ，ＳＯｘ除去フラグＦＳＲＭＲＩＣＨ，ダウンカウントタイマｔｍＳＲＭＤＬＹの値，ダウンカウンタＣＳＲＭの値及び目標空燃比係数ＫＣＭＤの推移を示す。
【００５５】
時刻ｔ２１に故障判定実施条件が成立し、実施条件フラグＦＭＣＮＤ６７Ｂ（同図（ｃ））が「１」に設定されると、目標空燃比係数ＫＣＭＤが劣化判定リッチ化所定値ＫＣＭＤＲＭに設定され、故障判定が実行される。その結果時刻ｔ２２に判定保留の決定がなされると、保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂ（同図（ｄ））が「１」に設定されるとともに、ダウンカウンタＣＳＲＭに所定値ＣＳＲＭ０がセットされる。時刻ｔ２３において車速ＶＰが所定車速ＶＰＳＲＭＬを越えたとき、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡも図７のステップＳ９５の条件を満たしており、ＳＯｘ除去フラグＦＳＲＭＲＩＣＨが「１」に設定されてＳＯｘ除去モードに移行する。そしてダウンカウントタイマｔｍＳＲＭＤＬＹのダウンカウントが開始されるとともに、目標空燃比係数ＫＣＭＤがＳＯｘ除去処理用リッチ化所定値ＫＣＭＤＳＲＭに設定される。
【００５６】
タイマｔｍＳＲＭＤＬＹの値が「０」となる時刻ｔ２４には、触媒温度ＴＬＮＣがほぼ再生可能温度ＴＬＮＣＡ（例えば６００℃程度）に達するので、ＮＯｘ吸収剤からのＳＯｘの除去が始まり、カウンタＣＳＲＭのダウンカウントが開始される。そしてカウンタＣＳＲＭの値が「０」となると（時刻ｔ２５）、ＳＯｘ除去モードを終了する。
【００５７】
以上のように本実施形態では、ＮＯｘ浄化装置の特性ばらつきを考慮し、明らかに劣化していると判定できる場合（ＧＡＩＲＬＮＣＲ＜ＧＡＩＲＬＮＣＮＧ）は、劣化と判定して運転者に警告を発するようにし、明らかに劣化しているとは判定はできないが、正常とも判定できない場合（ＧＡＲＩＬＮＣＮＧ≦ＧＡＩＲＬＮＣＲ≦ＧＡＩＲＬＮＣＯＫ）には、正常か劣化しているかの判定を保留してＳＯｘ除去処理（ＮＯｘ浄化装置の再生処理）を行うようにしたので、明らかな劣化については運転者等が直ちに対応でき、また硫黄被毒によりＮＯｘ吸収剤の吸収能力が低下したような場合には正常または劣化の判定が保留されて、ＮＯｘ吸収剤を確実に再生させることができる。その結果、良好な排気特性を長期間に亘って維持することが可能となる。
本実施形態では、図５の処理が劣化判定手段に相当し、図５のステップＳ７９及び図示しない警告用ランプなどが警告手段に相当し、図２のステップＳ２０及びＳ３９並びに図７の処理が劣化再生手段に相当する。
【００５８】
（第２の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態における図５の処理を図１１の処理に代えたものであり、それ以外の点は第１の実施形態と同一である。
【００５９】
図１１のステップＳ１２１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、ＮＧ判定が終了したことを「１」で示すＮＧ判定終了フラグＦＣＨＫ６７Ｂを「０」に設定して（ステップＳ１２２）、本処理を終了する。
【００６０】
ＦＭＣＮＤ６７Ｂ＝１であるときは、前記式（２）により排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣを算出し（ステップＳ１２３）、その排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＯＫ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＯＫ以上か否かを判別する（ステップＳ１２４）。当初は、ＧＡＩＲＬＮＣ＜ＧＡＩＲＬＮＣＯＫであるので、ＮＧ判定終了フラグＦＣＨＫ６７Ｂが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１２５）。最初はＦＣＨＫ６７Ｂ＝０であるので、ステップＳ１２６に進んで排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＮＧ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＮＧ以上か否かを判別する。最初はＧＡＩＲＬＮＣ＜ＧＡＩＲＬＮＣＮＧであるので、直ちに本処理を終了する。
【００６１】
そしてＧＡＩＲＬＮＣ≧ＧＡＩＲＬＮＣＮＧとなると、ＮＧ判定終了フラグＦＣＨＫ６７Ｂを「１」に設定して（ステップＳ１２７）、その時点で下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が基準電圧ＴＶＲＥＦより高いか否かを判別し（ステップＳ１２８）、ＴＶＯ２≦ＴＶＲＥＦであれば直ちに本処理を終了する一方、ＴＶＯ２＞ＴＶＲＥＦであるときは、ＮＯｘ浄化装置１５が劣化していると判定して、劣化フラグＦＦＳＤ６７Ｂを「１」に設定し、警告を発する（ステップＳ１２９）。次いで終了フラグＦＤＯＮＥ６７Ｂを「１」に設定して（ステップＳ１３４）、本処理を終了する。
【００６２】
ステップＳ１２７でＮＧ判定終了フラグＦＣＨＫ６７Ｂが「１」に設定されたときにＴＶＯ２≦ＴＶＲＥＦであった場合は、ステップＳ１２１、Ｓ１２３、Ｓ１２４及びＳ１２５を実行して処理を終了するモードを継続し、ＧＡＩＲＬＮＣ≧ＧＡＩＲＬＮＣＯＫとなったときに、下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が基準電圧ＴＶＲＥＦより高いか否かを判別する（ステップＳ１３０）。その結果ＴＶＯ２≦ＴＶＲＥＦであるときは、正常と判定して正常フラグＦＯＫ６７Ｂを「１」に設定する一方（ステップＳ１３３）、ＴＶＯ２＞ＴＶＲＥＦであるときは、保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂを「１」に設定し（ステップＳ１３１）、カウンタＣＳＲＭに所定値ＣＳＲＭ０をセットして（ステップＳ１３２）、本処理を終了する。
【００６３】
図１１の処理により、排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＮＧ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＮＧに達したときの下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が基準電圧ＴＶＲＥＦより高いとき、劣化と判定される。また劣化と判定されることなく、排気量パラメータＧＡＩＲＬＮＣがＯＫ判定用閾値ＧＡＩＲＬＮＣＮＧに達したときは、そのときの下流側Ｏ２センサ出力ＴＶＯ２が基準電圧ＴＶＲＥＦ以下のとき、正常と判定され、ＴＶＯ２＞ＴＶＲＥＦであるときは、正常か劣化かの判定が保留されるので、図５の処理と同様に、正常または劣化の判定、あるいはその判定の保留の決定を行うことができる。
【００６４】
本実施形態では、図１１の処理が劣化判定手段に相当し、図１１のステップＳ１２９が警告手段に相当する。
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、上述した実施形態では、保留フラグＦＧＲＡＹ６７Ｂが「１」に設定されたときは、車両運転状態が変化してＳＯｘ除去処理が可能な状態（ＴＬＮＣ＞ＴＬＮＣＡ）となったときに、ＳＯｘ除去処理を実行するようにしたが、これに限るものではなく、ＦＧＲＡＹ６７Ｂ＝１となったときは、ＮＯｘ浄化装置の昇温を促進する制御（例えば周期１秒程度で、空燃比をリッチ空燃比とリーン空燃比とに変動させる短周期空燃比変動制御）を実行することにより、ＮＯｘ浄化装置（ＮＯｘ吸収剤）の温度を高くして（ＴＬＮＣ＞ＴＬＮＣＡ）、ＳＯｘ除去処理を実行するようにしてもよい。
【００６５】
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。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ＮＯｘ浄化手段の上流側及び下流側に設けらた第１及び第２の酸素濃度センサの出力に応じて、ＮＯｘ浄化手段が正常か、劣化しているかの判定またはその判定を保留するとの決定が行われる。具体的には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リッチ空燃比を示す値に変化した時点から、ＮＯｘ浄化手段に流入する排気量の積算値が算出され、この積算値と、第２の酸素濃度センサの出力値との関係に基づいて、ＮＯｘ浄化手段が正常か、劣化しているかの判定またはその判定を保留するとの決定が行われる。そして、ＮＯｘ浄化手段が劣化していると判定されたときに警告が発せられる一方、判定保留の決定が行われたときに、ＮＯｘ浄化手段の再生処理が実行されるので、明らかな劣化については運転者が直ちに対応可能とし、また硫黄被毒によりＮＯｘ吸収剤の吸収能力が低下したような場合には判定保留決定が行われて確実に再生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる排気浄化装置を含む、内燃機関及びその制御装置の全体構成図である。
【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】図２の処理によ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別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処理のフローチャートである。
【図６】図５の処理により劣化判定を実行した場合における酸素濃度センサ出力の推移を示すタイムチャートである。
【図７】ＳＯｘ除去処理の実行モードを判別する処理のフローチャートである。
【図８】図７の処理で使用される遅延時間（ＴＭＳＲＭＤＬＹ）の設定を行う処理のフローチャートである。
【図９】図７または図８の処理で使用するマップを示す図である。
【図１０】劣化判定処理及びＳＯｘ除去処理を説明するためのタイムチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態にかかる劣化判定処理の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（劣化判定手段、警告手段、劣化再生手段）
１３ 排気管
１５ ＮＯｘ浄化装置（ＮＯｘ浄化手段）
１８ 酸素濃度センサ
１９ 酸素濃度センサ
Claims (3)
- 内燃機関の排気系に設けられ、排気リーン状態において排気中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ浄化手段を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記ＮＯｘ浄化手段の上流側に設けられ、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、
前記第１及び第２の酸素濃度センサの出力に応じて前記ＮＯｘ浄化手段が正常か、劣化しているかの判定またはその判定を保留するとの決定を行う劣化判定手段と、
該劣化判定手段により前記ＮＯｘ浄化手段が劣化していると判定されたときに警告を発する警告手段と、
前記劣化判定手段により判定保留の決定が行われたときに、前記ＮＯｘ浄化手段の再生処理を実行する劣化再生手段とを有し、
前記劣化判定手段は、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た後に、前記第１の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した時点から、前記ＮＯｘ浄化手段に流入する排気量の積算値を算出し、前記第２の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した時点において、前記積算値がＮＧ判定閾値より小さいとき劣化と判定し、前記積算値がＯＫ判定閾値より大きいとき正常と判定し、前記積算値が前記ＮＧ判定閾値と前記ＯＫ判定閾値との間にあるとき、判定保留の決定を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 内燃機関の排気系に設けられ、排気リーン状態において排気中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ浄化手段を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記ＮＯｘ浄化手段の上流側に設けられ、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、
前記第１及び第２の酸素濃度センサの出力に応じて前記ＮＯｘ浄化手段が正常か、劣化しているかの判定またはその判定を保留するとの決定を行う劣化判定手段と、
該劣化判定手段により前記ＮＯｘ浄化手段が劣化していると判定されたときに警告を発する警告手段と、
前記劣化判定手段により判定保留の決定が行われたときに、前記ＮＯｘ浄化手段の再生処理を実行する劣化再生手段とを有し、
前記劣化判定手段は、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た後に、前記第１の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した時点から、前記ＮＯｘ浄化手段に流入する排気量の積算値を算出し、該積算値がＮＧ判定閾値以上となった時点において、前記第２の酸素濃度センサの出力値がリッチ空燃比を示すとき前記ＮＯｘ浄化手段は劣化していると判定し、前記積算値が前記ＮＧ判定閾値より大きいＯＫ判定閾値以上となった時点において、前記第２の酸素濃度センサの出力値がリーン空燃比を示すとき前記ＮＯｘ浄化手段は正常と判定し、前記第２の酸素濃度センサの出力値がリッチ空燃比を示すとき、判定保留の決定を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記ＮＯｘ浄化手段に吸収されたＮＯｘを還元するために、前記空燃比を間欠的にリッチ化する還元リッチ化手段を備え、前記劣化判定手段は、前記還元リッチ化手段によるリッチ化の度合より小さいリッチ化度合で、かつ前記還元リッチ化手段によるリッチ化実行時間より長い時間に亘って空燃比リッチ化を実行する請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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