JP3799770B2

JP3799770B2 - 内燃機関の触媒劣化診断装置

Info

Publication number: JP3799770B2
Application number: JP25369197A
Authority: JP
Inventors: 達司水野; 雅人後藤; 一哉木部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2017-09-18
Also published as: JPH1193647A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多気筒内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関から排出される窒素酸化物（以下、ＮＯ_X）を浄化するための排気浄化装置が公知である。例えば、特開平７−５４６４１号公報にはＮＯ_Xを浄化するために、排気ガス中の酸素濃度が非常に高い状態において、炭化水素（以下、ＨＣ）を触媒表面に吸着させてＨＣの活性種を生成し、このＨＣの活性種とＮＯ_Xとを反応させることによりＮＯ_Xを浄化するＮＯ_X選択還元触媒（以下、ＮＯ_X触媒）を具備する排気浄化装置が開示されている。
通常、ＮＯ_X触媒を備えた排気浄化装置では、酸素を多量に含んだ排気ガス中にはＨＣがほとんど含まれていないため、別途、ＨＣを触媒に供給している。
また、上記排気浄化装置ではＮＯ_X触媒の上流側と下流側とにおける排気ガス中のＮＯ_X濃度を検出し、これら触媒上流側ＮＯ_X濃度と触媒下流側ＮＯ_X濃度とに基づきＮＯ_X浄化率を算出し、このＮＯ_X浄化率が予め定められた浄化率以下となったときにＮＯ_X触媒が劣化したと判定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで内燃機関では機関駆動用に気筒内に噴射されたＨＣが機関燃焼時に完全に燃焼せずに残ることがある。したがって排気ガスによりＮＯ_X触媒に到達せしめられた残余ＨＣによりＮＯ_Xが浄化されることがある。このため、ＨＣが別途供給されるまえに残余ＨＣによりＮＯ_Xが浄化されているので、ＮＯ_X浄化率が予め定められた浄化率より高くても実際には触媒が劣化していることがある。すなわち上記排気浄化装置では正確に触媒の劣化を診断することができない。したがって本発明の目的は機関駆動用に供給されたが燃焼せずに残るＨＣ量にかかわらず、正確に触媒劣化を診断することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために一番目の発明によれば、排気通路に配置された触媒と、該触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記触媒下流におけるＮＯ_X 濃度を検出するＮＯ_X 濃度検出手段とを具備する内燃機関の触媒劣化診断装置であって、前記ＮＯ_X 濃度検出手段が前記還元剤供給手段により還元剤が供給されたときの還元剤供給時ＮＯ_X 濃度と還元剤が供給されていないときの還元剤非供給時ＮＯ_X 濃度とを検出し、これらＮＯ_X 濃度に基づいて触媒の劣化を診断する内燃機関の触媒劣化診断装置において、前記ＮＯ _X 濃度検出手段は還元剤の供給が停止されてから予め定められた時間が経過したときに前記還元剤非供給時ＮＯ _X 濃度を検出し、該予め定められた時間は触媒温度が高いほど短い。
【０００５】
上記課題を解決するために二番目の発明によれば、一番目の発明において、前記ＮＯ_X濃度検出手段は機関運転状態が定常運転状態であるときに前記還元剤供給時ＮＯ_X濃度および還元剤非供給時ＮＯ_X濃度を検出する。これによれば略等しい機関運転状態において還元剤供給時ＮＯ_X濃度および還元剤非供給時ＮＯ_X濃度が検出される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態の内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。図１において、１は機関本体、♯１、♯２、♯３および♯４はそれぞれ機関本体１内に形成された第一気筒、第二気筒、第三気筒および第四気筒、２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄはそれぞれ対応する気筒♯１〜♯４内に機関駆動用燃料および排気ガス浄化用燃料を供給するための第一燃料噴射弁、第二燃料噴射弁、第三燃料噴射弁および第四燃料噴射弁、３は機関本体１に接続された吸気通路、４は吸気通路３に接続されたインテークマニホルドである。インテークマニホルド４には吸入空気量を算出するために吸入空気圧を検出する吸気圧センサ５が取り付けられる。また、本発明の内燃機関はクランク角を検出するクランク角センサ６を具備する。各燃料噴射弁２ａ〜２ｄはこれら燃料噴射弁２ａ〜２ｄに共通の燃料分配手段、すなわちコモンレール３０に接続される。コモンレール３０はポンプＰを介して燃料タンク３１に接続される。コモンレール３０内には燃料タンク３１により予め定められた圧力に加圧された燃料が蓄積される。また、コモンレール３０にはコモンレール３０内の燃料の圧力を検出するための圧力検出手段として燃圧センサ３２が取り付けられる。
【０００８】
第一気筒♯１、第二気筒♯２、第三気筒♯３および第四気筒♯４にはそれぞれ対応して第一排気枝管７ａ、第二排気枝管７ｂ、第三排気枝管７ｃおよび第四排気枝管７ｄが接続される。第一排気枝管７ａと第二排気枝管７ｂと第四排気枝管７ｄとは機関本体１の下流側の上流側合流部８において合流せしめられ、集合管９に接続される。集合管９と第三排気枝管７ｃとは上流側合流部８のさらに下流側の下流側合流部１０において合流せしめられる。なお、本明細書において『上流』および『下流』とは排気ガスの流れに沿った方向について用いられる用語である。
【０００９】
本発明の内燃機関は吸入される空気量を増大するために吸入空気を過給する過給機１１を具備する。過給機１１はインテークマニホルド４の上流側の吸気通路３に配置された吸気側タービンホイール１１ａと、下流側合流部１０の下流側の排気通路２０内に配置された排気側タービンホイール１１ｂとを具備する。本発明では各気筒から排出された排気ガスが合流する位置に排気側タービンホイール１１ｂが配置されているため、排気側タービンホイール１１ｂを通過する排気ガス量が多く、過給機１１の過給効果を最大限に維持することができる。
【００１０】
吸気側タービンホイール１１ａと排気側タービンホイール１１ｂとは一つのシャフト１１ｃにより互いに連結される。排気側タービンホイール１１ｂはこの排気側タービンホイール１１ｂの回転面と平行な方向から排気ガスを受けて回転せしめられ、回転面に対して垂直な方向へ向けて排気ガスを排出する。一方、吸気側タービンホイール１１ａは排気側タービンホイール１１ｂの回転に伴い回転せしめられ、この吸気側タービンホイール１１ａの回転面に対して垂直な方向から空気を引き込み、回転面と平行な方向へ向けて吸入空気を送りだす。
【００１１】
排気側タービンホイール１１ｂの下流側の排気通路２０には内燃機関から排出される窒素酸化物（以下、ＮＯ_X）を浄化するための排気浄化触媒１２が配置される。本発明の排気浄化触媒１２は、機関内で燃焼せしめられる混合気の空燃比が理論空燃比より非常に大きいために排気ガス中の酸素濃度が非常に高い状態において、炭化水素（以下、ＨＣ）を触媒表面に吸着させてＨＣの活性種を生成し、このＨＣの活性種とＮＯ_Xとを反応させることによりＮＯ_Xを浄化するＮＯ_X選択還元触媒（以下、ＮＯ_X触媒）である。ＮＯ_X触媒１２の上流端部分には該上流端部分の温度を検出する上流側温度センサ１３が配置され、ＮＯ_X触媒１２の下流端部分には該下流側部分の温度を検出する下流側温度センサ１４が配置される。さらにＮＯ_X触媒１２の上流側の排気通路２０にはＮＯ_X触媒１２の上流側における排気ガス中のＮＯ_X濃度を検出する上流側ＮＯ_X濃度センサ３３が配置され、ＮＯ_X触媒１２の下流側の排気通路２０にはＮＯ_X触媒１２の下流側における排気ガス中のＮＯ_X濃度を検出する下流側ＮＯ_X濃度センサ３４が配置される。
【００１２】
第四排気枝管７ｄには排気ガスを吸入空気中に導入するための排気循環管１５が接続される。排気循環管１５の他端はインテークマニホルド４に接続される。排気循環管１５には吸入空気中への排気ガスの導入の有無を制御するための排気循環弁１６が配置される。排気循環弁１６は三方弁１７を介して吸引ポンプ１８および大気に連通される。排気循環弁１６は機関運転状態に応じて開閉制御される。三方弁１７により排気循環弁１６と大気とが連通せしめられると排気循環弁１６内に大気圧がかかり排気循環弁１６は閉弁せしめられる。一方、三方弁１７により排気循環弁１６と吸引ポンプ１８とが連通せしめられると排気循環弁１６内に負圧がかかり排気循環弁１６が開弁せしめられる。これにより排気ガスが吸入空気中に導入される。内燃機関において生成されるＮＯ_X量は燃焼時の火炎伝播速度が大きいほど多くなる。また、ＮＯ_X生成量は燃焼時の燃焼温度が高いほど多くなる。一方、不活性ガスは燃焼時の火炎伝播を緩慢にするため、燃焼時の火炎伝播速度は吸入空気中の不活性ガス量が多いほど小さくなる。また、不活性ガスは燃焼時の熱を吸収するため、燃焼時の燃焼温度は吸入空気中の不活性ガス量が多いほど低くなる。したがって不活性ガスであるＣＯ₂ やＨ₂ Ｏを含んだ排気ガスが吸入空気に導入されると、燃焼時の火炎伝播速度が小さくなり且つ燃焼時の燃焼温度が低く抑制されるため、燃焼に伴うＮＯ_Xの生成が抑制される。
【００１３】
図１において制御装置（ＥＣＵ）４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１を介して相互に接続されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４２、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）４３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４４、Ｂ−ＲＡＭ（バックアップＲＡＭ）４５、入力ポート４６、出力ポート４７およびクロック発生器４８を具備する。吸気圧センサ５、上流側温度センサ１３、下流側温度センサ１４、燃圧センサ３２、上流側ＮＯ_X濃度センサ３３および下流側ＮＯ_X濃度センサ３４の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器４９を介して入力ポート４６に入力される。また、クランク角センサ６の出力電圧は直接入力ポート４６に入力される。一方、出力ポート４７はそれぞれ対応する駆動回路５０を介して各燃料噴射弁２ａ〜２ｄ、三方弁１７および警報装置３５に接続される。
【００１４】
次に本実施形態の内燃機関の作動について説明する。初めに各気筒♯１〜♯４の圧縮行程の予め定められたクランク角度においてコモンレール３０内の燃圧が燃圧センサ３２により検出される。次に各気筒♯１〜♯４の圧縮上死点の直前において予噴射が実行され、予め定められた量の燃料が各燃料噴射弁２ａ〜２ｄから噴射される。予噴射は気筒内において生成されるＮＯ_X量の低減および気筒において生じる騒音の低減のために実行される噴射である。
【００１５】
次に予噴射により供給された燃料が筒内において着火した後の圧縮上死点付近の予め定められたクランク角度において主噴射が実行される。主噴射は機関駆動のために実行される噴射である。各燃料噴射弁２ａ〜２ｄから主噴射により噴射すべき主噴射燃料量はアクセルペダル（図示せず）の踏込量に基づいて決定される。なお、予噴射および主噴射により各燃料噴射弁２ａ〜２ｄから噴射すべき予噴射燃料量および主噴射燃料量を供給するために各燃料噴射弁２ａ〜２ｄを開弁する開弁時間はコモンレール３０内の燃圧に基づいて決定される。また、各気筒における予噴射および主噴射は第一気筒♯１、第三気筒♯３、第四気筒♯４、第二気筒♯２の順で実行される。
【００１６】
さらに本実施形態では第三気筒♯３において主噴射が実行された後に該主噴射とは別個に副噴射を実行し、ＮＯ_X触媒１２にＮＯ_X浄化用のＨＣを供給する。なお、ＮＯ_X触媒１２に供給すべき副噴射燃料量、すなわち浄化用ＨＣ量は吸気圧センサ５およびクランク角センサ６の出力から推定した機関からのＮＯ_X排出量と、上流側温度センサ１３および下流側温度センサ１４の出力とに基づいて決定される。また、副噴射の実行時期は上流側温度センサ１３の出力から推定した第三気筒♯３内の温度およびコモンレール３０内の燃圧に基づいて決定される。さらに、副噴射により第三燃料噴射弁２ｃから噴射すべき副噴射燃料量を供給するために第三燃料噴射弁２ｃを開弁する開弁時間はコモンレール３０内の燃圧に基づいて決定される。
【００１７】
次に図２のフローチャートを参照して本実施形態の予噴射・主噴射実行制御を説明する。なお、図２のフローチャートにおいてｎは気筒番号を示し、１、３、４、２の順で変化する。まず、ステップＳ１１０において現在のクランク角度ＣＡが第ｎ気筒において予噴射を実行すべき予め定められた予噴射クランク角度ＰＣＡｐｎである（ＣＡ＝ＰＣＡｐｎ）か否かが判別される。ステップＳ１１０においてＣＡ＝ＰＣＡｐｎである判別されると、ステップＳ１１２に進んで予め定められた予噴射用開弁時間ｔｐｎだけ第ｎ気筒の燃料噴射弁を開弁して予噴射を実行し、ステップＳ１１４に進む。一方、ステップＳ１１０においてＣＡ≠ＰＣＡｐｎであると判別されると、ＣＡ＝ＰＣＡｐｎと判別されるまでステップＳ１１０が繰り返される。
【００１８】
ステップＳ１１４では現在のクランク角度ＣＡが第ｎ気筒において主噴射を実行すべき予め定められた主噴射クランク角度ＰＣＡｍｎである（ＣＡ＝ＰＣＡｍｎ）か否かが判別される。ステップＳ１１４においてＣＡ＝ＰＣＡｍｎである判別されると、ステップＳ１１６に進んで予め定められた主噴射用開弁時間ｔｍｎだけ第ｎ気筒の燃料噴射弁を開弁して主噴射を実行し、処理を終了する。一方、ステップＳ１１４においてＣＡ≠ＰＣＡｍｎであると判別されると、ＣＡ＝ＰＣＡｍｎと判別されるまでステップＳ１１４が繰り返される。
【００１９】
次に図３のフローチャートを参照して本実施形態の主噴射燃料量算出制御を説明する。なお、図３のフローチャートにおいてｎは気筒番号を示し、１、３、４、２の順で変化する。まず、ステップＳ２１０においてアクセルペダルの踏込量Ｄａが読み込まれる。次にステップＳ２１２に進んでステップＳ２１０において読み込まれたアクセルペダルの踏込量Ｄａに基づいて主噴射により第ｎ気筒内に供給すべき主噴射燃料量を燃料噴射弁から噴射するのに必要な燃料噴射弁の開弁時間ｔｍｐｎを算出する。次にステップＳ２１４に進んでステップＳ２１２において算出した開弁時間ｔｍｐｎを主噴射用開弁時間ｔｍｎにセットし、処理を終了する。
【００２０】
次に図４のフローチャートを参照して本実施形態の副噴射実行制御を説明する。まず、ステップＳ３１０において現在のクランク角度ＣＡが第三気筒において副噴射を実行すべき予め定められた副噴射クランク角度ＣＡｓ３である（ＣＡ＝ＣＡｓ３）か否かが判別される。ステップＳ３１０においてＣＡ＝ＣＡｓ３である判別されると、ステップＳ３１２に進んで予め定められた副噴射用開弁時間ｔｓ３だけ第三気筒の第三燃料噴射弁２ｃを開弁して副噴射を実行し、処理を終了する。一方、ステップＳ３１０においてＣＡ≠ＣＡｓ３であると判別されると、ＣＡ＝ＣＡｓ３と判別されるまでステップＳ３１０が繰り返される。
なお、本実施形態では主噴射と同じ燃料噴射弁から浄化用ＨＣを供給するが、排気循環管が接続されていない排気枝管にＨＣ供給手段を別途設けて、このＨＣ供給手段から浄化用ＨＣを供給してもよい。
【００２１】
次に図５のフローチャートを参照して本実施形態の副噴射燃料量算出制御を説明する。まず、ステップＳ４１０において上流側温度センサ１３により検出された触媒上流側温度Ｔｕ、下流側温度センサ１４により検出された触媒下流側温度Ｔｄ、吸気圧センサ５により検出された吸入空気圧Ｐｉ、クランク角度センサ６により検出されたクランク角度ＣＡおよび燃圧センサ３２により検出されたコモンレール３０内の燃圧Ｐｃを読み込む。
次にステップＳ４１２に進んでステップＳ４１０において読み込まれた各データに基づいて副噴射により第三気筒内に供給すべき副噴射燃料量を第三燃料噴射弁２ｃから噴射するのに必要な燃料噴射弁開弁時間ｔｓｐ３と、副噴射を実行すべき副噴射実行時期ＰＣＡｓ３を算出し、ステップＳ４１４に進む。
【００２２】
ステップＳ４１４ではステップＳ４１２において算出された開弁時間ｔｓｐ３を予め定められた副噴射用開弁時間ｔｓ３にセットするとともにステップＳ４１２において算出されたクランク角度ＣＡｓｐ３を予め定められた副噴射クランク角度ＣＡｓ３にセットし、処理を終了する。
【００２３】
次に本実施形態のＮＯ_X触媒劣化診断制御を説明する。本実施形態では副噴射が実行されているときであって機関運転状態が定常状態であるアイドル運転であるときに上流側ＮＯ_X濃度センサ３３および下流側ＮＯ_X濃度センサ３４の出力を検出する。これらＮＯ_X濃度センサ３３および３４の出力に基づきＨＣ供給時ＮＯ_X浄化率を算出する。さらに副噴射の実行を停止し、副噴射停止後から予め定められた副噴射停止時間だけ経過したときであって機関運転状態がアイドル運転であるときに上流側ＮＯ_X濃度センサ３３および下流側ＮＯ_X濃度センサ３４の出力を検出する。これらＮＯ_X濃度センサ３３および３４の出力に基づきＨＣ非供給時ＮＯ_X浄化率を算出する。なお、上記予め定められた副噴射停止時間は副噴射により供給されてＮＯ_X触媒１２内に吸着したＨＣが完全にＮＯ_X浄化に使用されるまでの時間に設定する。また、ＮＯ_X触媒１２内に吸着したＨＣが完全にＮＯ_X浄化に使用されるまでの時間はＮＯ_X触媒１２の温度が高いほど短くなるため、上記予め定められた副噴射停止時間はＮＯ_X触媒１２の温度が高いほど短くする。
【００２４】
上記ＨＣ供給時ＮＯ_X浄化率に対するＨＣ非供給時ＮＯ_X浄化率の浄化率割合が予め定められた割合以下であれば副噴射により供給されたＨＣがＮＯ_X触媒１２における浄化作用に十分に寄与していると判断し、ＮＯ_X触媒１２は正常であると判定する。一方、前記浄化率割合が予め定められた割合より大きいときには副噴射により供給されたＨＣがＮＯ_X触媒１２における浄化作用に寄与していないと判断し、ＮＯ_X触媒は劣化していると判定する。
したがって本実施形態によれば、機関駆動用に供給されたが燃焼されずに残るＨＣ量に係らず、ＮＯ_X触媒の劣化を正確に判定することができる。また、本実施形態によれば、副噴射により供給されたＨＣのＮＯ_X浄化寄与度合いを判定でき、したがって副噴射により供給されたＨＣに関するＮＯ_X触媒の劣化を判定することができる。さらにＮＯ_X浄化に寄与していないＨＣの供給が停止されるため、ＨＣを節約できる。さらに供給されたＨＣがＮＯ_X触媒を通過して外部に放出されることが防止される。
【００２５】
次に図６のフローチャートを参照して本実施形態のＮＯ_X触媒劣化診断制御を説明する。まず、ステップＳ５１０において機関運転状態がアイドル運転であるか否かが判別される。ステップＳ５１０において機関運転状態がアイドル運転であると判別されると、ステップＳ５１２に進んで上流側ＮＯ_X濃度センサ３３により触媒上流側における排気ガス中のＮＯ_X濃度Ｄｉを検出するとともに下流側ＮＯ_X濃度センサ３４により触媒下流側における排気ガス中のＮＯ_X濃度Ｄｏを検出し、次にステップＳ５１４に進んでこれらＮＯ_X濃度ＤｉおよびＤｏに基づきＨＣ供給時ＮＯ_X浄化率Ｃ１が算出され、次にステップＳ５１６に進んで副噴射実行制御を停止して後のステップに備え、ステップＳ５１８に進む。なお、ＨＣ供給時ＮＯ_X浄化率Ｃ１はＣ１＝１−Ｄｏ／Ｄｉに基づき算出される。一方、ステップＳ５１０において機関運転状態がアイドル運転ではないと判別されたときにはＮＯ_X触媒劣化診断を実行すべきではないと判断し、ステップＳ５２８に進んで副噴射実行制御を開始し、処理を終了する。
【００２６】
ステップＳ５１８では副噴射実行制御を停止してからの時間ｔが予め定められた副噴射停止時間ｔ０より長い（ｔ＞ｔ０）か否かが判別される。ステップＳ５１８においてｔ＞ｔ０であると判別されると、ステップＳ５２０に進む。一方、ステップＳ５１８においてｔ≦ｔ０であると判別されると、ｔ＞ｔ０となるまでステップＳ５１８が繰り返される。
ステップＳ５２０では機関運転状態がアイドル運転であるか否かが判別される。ステップＳ５２０において機関運転状態がアイドル運転であると判別されると、ステップＳ５２２に進んで上流側ＮＯ_X濃度センサ３３により触媒上流側における排気ガス中のＮＯ_X濃度Ｄｉを検出するとともに下流側ＮＯ_X濃度センサ３４により触媒下流側における排気ガス中のＮＯ_X濃度Ｄｏを検出し、次にステップＳ５１４に進んでこれらＮＯ_X濃度ＤｉおよびＤｏに基づきＨＣ非供給時ＮＯ_X浄化率Ｃ２が算出され、次にステップＳ５２６に進む。なお、ＨＣ非供給時ＮＯ_X浄化率Ｃ２はＣ２＝１−Ｄｏ／Ｄｉに基づき算出される。一方、ステップＳ５２０において機関運転状態がアイドル運転ではないと判別されたときにはＮＯ_X触媒劣化診断を実行すべきではないと判断し、ステップＳ５２８に進んで副噴射実行制御が開始され、処理を終了する。
【００２７】
ステップＳ５２６ではＨＣ供給時ＮＯ_X浄化率Ｃ１に対するＨＣ非供給時ＮＯ_X浄化率Ｃ２の割合が予め定められた割合Ｒ以下（Ｃ２／Ｃ１≦Ｒ）であるか否かが判別される。Ｃ２／Ｃ１≦Ｒであると判別されたときにはＮＯ_X触媒１２は劣化していないと判断し、ステップＳ５２８に進んで副噴射実行制御が開始され、処理を終了する。なお、割合Ｒは零以上である。一方、ステップＳ５２６においてＣ２／Ｃ１＞Ｒであると判別されたときにはＮＯ_X触媒１２が劣化していると判断し、ステップＳ５３０に進んでＮＯ_X触媒１２が劣化していることを知らせる警報装置３５を作動し、処理を終了する。
【００２８】
次に図７のフローチャートを参照して本実施形態の副噴射停止時間算出制御を説明する。まず、ステップＳ６１０において上流側温度センサ１３により検出された触媒上流側温度Ｔｕを読み込む。次にステップＳ６１２に進んでステップＳ６１０において読み込んだ触媒上流側温度Ｔｕに対応する副噴射停止時間ｔｐ０を予め記憶されたマップから読み込む。なお、マップにおいては触媒上流側温度Ｔｕが高くなるほど副噴射停止時間は短くなる。次にステップＳ６１４に進んでステップＳ６１２において読み込んだ副噴射停止時間ｔｐ０を予め定められた副噴射停止時間ｔ０にセットし、処理を終了する。このようにＮＯ_X触媒１２の温度に基づいて副噴射停止時間を変えることにより、さらに正確な触媒劣化診断が可能となる。
なお、排気ガス中の酸素濃度が非常に高い状態においてＮＯ_Xを吸収して貯蔵しておき、ＨＣを供給したときにＮＯ_Xを放出してＨＣと反応させる触媒に本発明を適用することもできる。
【００２９】
【発明の効果】
一番目および二番目の発明によれば、還元剤供給手段により供給された還元剤のみのＮＯ_X 浄化率に基づいて触媒劣化が診断される。したがって機関駆動用に供給したが燃焼せずに残った還元剤の量にかかわらず、触媒劣化診断をさらに正確に行うことができる。
また、一番目の発明によれば、還元剤供給手段により供給された還元剤が触媒において完全に消費された後に還元剤非供給時ＮＯ _X 濃度が検出される。このため還元剤供給手段により供給された還元剤のみのＮＯ _X 浄化率をさらに正確に検出できる。
さらに二番目の発明によれば、還元剤供給時ＮＯ_X 濃度を検出するときの機関運転状態と還元剤非供給時ＮＯ_X 濃度を検出するときの機関運転状態とが等しい状態で、すなわち同条件で検出されたＮＯ_X 濃度が比較されるため、触媒劣化診断がさらに正確に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の予噴射・主噴射実行制御を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態の主噴射燃料量算出制御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態の副噴射実行制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態の副噴射燃料量算出制御を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態のＮＯ_X触媒劣化診断制御を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態の副噴射停止時間算出制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
７ａ…第一排気枝管
７ｂ…第二排気枝管
７ｃ…第三排気枝管
７ｄ…第四排気枝管
９…集合管
１１…過給機
１１ａ…吸気側タービンホイール
１１ｂ…排気側タービンホイール
１２…ＮＯ_X触媒
１５…排気循環管
１６…排気循環弁
１７…三方弁
２０…排気通路
３０…コモンレール
３２…燃圧センサ
３３…上流側ＮＯ_X濃度センサ
３４…下流側ＮＯ_X濃度センサ

Claims

排気通路に配置された触媒と、該触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記触媒下流におけるＮＯ_X 濃度を検出するＮＯ_X 濃度検出手段とを具備する内燃機関の触媒劣化診断装置であって、前記ＮＯ_X 濃度検出手段が前記還元剤供給手段により還元剤が供給されたときの還元剤供給時ＮＯ_X 濃度と還元剤が供給されていないときの還元剤非供給時ＮＯ_X 濃度とを検出し、これらＮＯ_X 濃度に基づいて触媒の劣化を診断する内燃機関の触媒劣化診断装置において、前記ＮＯ _X 濃度検出手段は還元剤の供給が停止されてから予め定められた時間が経過したときに前記還元剤非供給時ＮＯ _X 濃度を検出し、該予め定められた時間は触媒温度が高いほど短いことを特徴とする内燃機関の触媒劣化診断装置。
前記ＮＯ_X 濃度検出手段は機関運転状態が定常運転状態であるときに前記還元剤供給時ＮＯ_X 濃度および還元剤非供給時ＮＯ_X 濃度を検出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。