JP4779563B2 - 内燃機関の触媒劣化診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関から排出される排気中のＮＯｘを吸蔵還元するＮＯｘ触媒の劣化を診断する内燃機関の触媒劣化診断装置に関する。

内燃機関の排気通路に配置されたＮＯｘ触媒を有し、当該ＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度を検出してＮＯｘ触媒の劣化診断を行う技術が知られている（特許文献１参照）。
特開２０００−２８２９４２号公報 特開２００２−１５５７３７号公報 特許２８８４７９８号公報 特開平１１−１１７７２６号公報

ところで、近年の排気規制の影響を受け、ＮＯｘ触媒を通過した排気のＮＯｘ濃度は低下している。このため、ＮＯｘ触媒の正常状態と劣化状態とでのＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度差が小さくなっている。よって、低濃度のＮＯｘ濃度を検出してＮＯｘ触媒の劣化診断を行うことが困難になってきている。また、小さいＮＯｘ濃度差を判別しようとすれば、高分解能のＮＯｘ濃度センサを必要とし、高コストとなる。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、ＮＯｘ触媒の劣化診断をより容易に行う技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気通路に配置され、排気中のＮＯｘを吸蔵還元する吸蔵還元型のＮＯｘ触媒と、該ＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサと、を備え、前記ＮＯｘ濃度センサが検出するＮＯｘ濃度を判定値と比較することによって、前記ＮＯｘ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ＮＯｘ触媒の劣化診断を、前記ＮＯｘ触媒の昇温処理開始から所定期間経過後に行うことを特徴とする。

本発明によると、まず、前記ＮＯｘ触媒の昇温処理によって前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出させ、その後、所定時間経過してから前記ＮＯｘ触媒の劣化診断を行う。このため、前記ＮＯｘ触媒の劣化診断時には、ＮＯｘ放出直後の前記ＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度を前記ＮＯｘ濃度センサで検出することになる。

このＮＯｘ放出直後の前記ＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度は、前記ＮＯｘ触媒が正常にＮＯｘを還元することができるか、劣化してＮＯｘを還元できなくなっているか、で明らかな違いが生じる。つまり、前記ＮＯｘ触媒の正常状態と劣化状態とでの前記ＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度差が大きくなる。

したがって、本発明においては、前記ＮＯｘ触媒の正常状態と劣化状態とでの前記ＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度差が大きいので、前記ＮＯｘ触媒の劣化の判別がし易く、前記ＮＯｘ濃度センサでＮＯｘ濃度を検出して前記ＮＯｘ触媒の劣化診断をより容易に行うことができる。

また、大きなＮＯｘ濃度差が生じるので、高分解能のＮＯｘ濃度センサは必要なく、従前の低分解能のＮＯｘ濃度センサで前記ＮＯｘ触媒の劣化診断をより容易に行うことができる。

ここで、所定期間は、例えば前記ＮＯｘ触媒の昇温処理によって正常状態の前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの放出が完了した状態に落ち着くまでの時間、すなわち正常状態の前記ＮＯｘ触媒がＮＯｘ未吸蔵状態に近づくまでの時間である。また、ＮＯｘ触媒の劣化診断時期は、未だ前記ＮＯｘ触媒の昇温処理の継続中である。

本発明の触媒劣化診断装置は、ＮＯｘ触媒が排気中の微粒子を捕集するフィルタに担持されている場合にも好適である。尚、ＮＯｘ触媒がフィルタに担持されている場合は、ＮＯｘ触媒の劣化診断が前記フィルタの再生処理開始から所定期間経過後に行われることが好ましい。

本発明によると、まず、前記フィルタの再生処理によって前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出させ、その後、所定時間経過してから前記ＮＯｘ触媒の劣化診断を行う。このため、前記ＮＯｘ触媒の劣化診断時には、ＮＯｘ放出直後の前記ＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度を前記ＮＯｘ濃度センサで検出することになる。

このＮＯｘ放出直後の前記ＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度は、前記ＮＯｘ触媒が正常にＮＯｘを還元することができるか、劣化してＮＯｘを還元できなくなっているか、で明らかな違いが生じる。つまり、前記ＮＯｘ触媒の正常状態と劣化状態とでの前記ＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度差を大きくすることができる。

したがって、本発明においては、前記ＮＯｘ触媒の正常状態と劣化状態とでの前記ＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度差が大きいので、前記ＮＯｘ触媒の劣化の判別がし易く、前記ＮＯｘ濃度センサでＮＯｘ濃度を検出して前記ＮＯｘ触媒の劣化診断をより容易に行うことができる。

また、大きなＮＯｘ濃度差が生じるので、高分解能のＮＯｘ濃度センサは必要なく、従前の低分解能のＮＯｘ濃度センサで前記ＮＯｘ触媒の劣化診断をより容易に行うことができる。

ここで、所定期間は、例えば前記フィルタの再生処理によって正常状態の前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの放出が完了した状態に落ち着くまでの時間、すなわち正常状態の前記ＮＯｘ触媒がＮＯｘ未吸蔵状態に近づくまでの時間である。また、ＮＯｘ触媒の劣化診断時期は、未だ前記フィルタの再生処理の継続中である。

前記ＮＯｘ触媒の劣化診断を行う前記フィルタの再生処理では、前記排気通路の排気中の未燃燃料成分を増加させることがよい。

フィルタの再生処理中は、排気中のＮＯｘと未燃燃料成分がＮＯｘ触媒において酸化還元反応を起こすようになる。その際、ＮＯｘ触媒が正常であり且つ排気中の未燃燃料成分が多量であれば、排気中に含まれるＮＯｘの大部分がＮＯｘ触媒において還元される。一方、排気中に多量の未燃量成分が含まれている場合であっても、ＮＯｘ触媒が劣化していれば排気中のＮＯｘがＮＯｘ触媒において還元され難くなる。

依って、ＮＯｘ触媒の劣化診断を行うフィルタの再生処理において排気中の未燃燃料成分量が増加させられると、ＮＯｘ触媒の正常時と劣化時にＮＯｘ濃度センサによって検出されるＮＯｘ濃度差がより顕著となる。

前記ＮＯｘ触媒の劣化診断を行う前記フィルタの再生処理では、前記排気通路の排気中のＮＯｘを増加させることがよい。

この構成によると、前記ＮＯｘ触媒の劣化診断時に排気中のＮＯｘが増加すると、前記ＮＯｘ触媒が劣化してＮＯｘを還元できなくなっている場合には前記ＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度が高まる。よって、前記ＮＯｘ触媒の正常状態と劣化状態とで前記ＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度差がより大きくなる。

前記ＮＯｘ触媒の劣化診断を行う前記フィルタの再生処理では、前回診断時に前記ＮＯｘ濃度センサが検出したＮＯｘ濃度が判定値から離れている場合には、前記排気通路の排気中のＮＯｘを増加させず、前回診断時に前記ＮＯｘ濃度センサが検出したＮＯｘ濃度が判定値に近い場合には、前記排気通路の排気中のＮＯｘを増加させることがよい。

この構成によると、前記ＮＯｘ触媒の正常状態と劣化状態とでの前記ＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度差をより大きくすると共に、前記ＮＯｘ触媒の劣化診断時においても、ＮＯｘ濃度が判定値から離れている場合には、前記排気通路の排気中のＮＯｘを増加させず、なるべく排気中のＮＯｘを増加させないので、多量のＮＯｘが外部へ排出されてしまうというエミッションの悪化を抑制することができる。

前回診断時の前記ＮＯｘ濃度センサが検出したＮＯｘ濃度が判定値に近づくに従い、前記ＮＯｘ触媒の劣化診断を行う前記フィルタの再生処理の実施頻度を高めることがよい。

この構成によると、前記ＮＯｘ触媒が劣化と診断される状態に近づくに従って、前記ＮＯｘ触媒の劣化診断の実行頻度が増加するため、劣化時期をより早期に判断することができる。また、前記ＮＯｘ触媒の劣化診断を行う前記フィルタの再生処理における一回あたりの処理負担が軽減され、処理を効率的に行うことができる。

本発明によると、ＮＯｘ触媒の劣化診断をより容易に行うことができる。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る触媒劣化診断装置を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。

内燃機関１には、排気通路２が接続されている。排気通路２の途中には、内燃機関１の気筒から排出される排気を浄化するための排気浄化装置３が配置されている。なお、排気浄化装置３は、排気中のＮＯｘを吸蔵する吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が内燃機関１から排出される煤等のＰＭ（微粒子）を捕集するフィルタに担持されたものである。また、排気浄化装置３は、ＮＯｘ触媒とフィルタが直列に並んだものやそれらが交互に多重化されたものなどであってもよい。

排気通路２の排気浄化装置３の直下流には、排気浄化装置３を通過した排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサ４が配置されている。

以上の構成の内燃機関１には、内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）５が併設されている。このＥＣＵ５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、
ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどからなる制御コンピュータである。ＥＣＵ５には、ＮＯｘ濃度センサ４からの信号が入力されている。

そして、ＥＣＵ５は、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って動作し、本発明のフィルタの再生処理であるところのＰＭ酸化除去処理を実行する。ＰＭ酸化除去処理は、例えば排気通路２に配置された還元剤添加弁から排気中へ還元剤たる燃料を添加させることにより、それらの未燃燃料成分（ＣＯ、ＨＣ）を排気浄化装置３のＮＯｘ触媒において酸化させ、酸化の際に発生する熱によってフィルタの温度を高めフィルタに捕集されたＰＭを除去する処理である。なお、ＰＭ酸化除去処理においては、排気浄化装置３のＮＯｘ触媒は昇温され、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘが放出されるという現象が生じる。

そして、本実施例においては、このＰＭ酸化除去処理中においてＮＯｘ触媒がＮＯｘ放出を完了した後に、ＮＯｘ触媒の劣化診断を行う。ここで、ＰＭ酸化除去処理開始時点からＮＯｘ触媒がＮＯｘ放出を完了した時点までが、本発明の所定期間に相当する。

ＮＯｘ触媒の劣化診断は、ＮＯｘ濃度センサ４が検出するＮＯｘ濃度を判定値と比較することによって、ＮＯｘ触媒の劣化を診断するものである。判定値は、この判定値以上のＮＯｘ濃度であるとＮＯｘ触媒が劣化して使用不能になったと判断できる値である。また、判定値と当該判定値を下回るＮＯｘ濃度とのＮＯｘ濃度差が小さくなるほど、ＮＯｘ触媒の劣化が進んでいる。

すなわち、本実施例では、図２に示すように、ＰＭ酸化除去処理中において、まず、ＰＭ酸化除去処理によってＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出させ、ＮＯｘ触媒がＮＯｘ放出を完了した後にＮＯｘ触媒の劣化診断を行う。このため、ＮＯｘ触媒の劣化診断時には、ＮＯｘ放出直後で正常状態であればＮＯｘを未吸蔵状態のＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度をＮＯｘ濃度センサ４で検出することになる。

このＮＯｘ放出直後で正常状態であればＮＯｘを未吸蔵状態のＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度は、ＮＯｘ触媒が正常にＮＯｘを還元することができるか、劣化してＮＯｘを還元できなくなっているかにより、図２のように明らかな違いが生じる。つまり、ＮＯｘ触媒の正常状態と劣化状態とでのＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度差を大きくすることができる。正常状態では、図２の実線のように、ＮＯｘ触媒診断前にＮＯｘを一旦大量に放出し、その後のＮＯｘ触媒診断時にはＮＯｘ触媒の酸化還元作用によりＮＯｘ濃度が低減する。これに対し、劣化状態では、図２の点線のように、ＮＯｘ触媒診断前にＮＯｘをあまり放出できず、その後の還元効率も低くなるため、ＮＯｘ触媒診断時のＮＯｘ濃度が正常状態のようには低減しなくなる。

したがって、本実施例においては、ＮＯｘ触媒の正常状態と劣化状態とでのＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度差が大きいので、ＮＯｘ触媒の劣化の判別がし易く、ＮＯｘ濃度センサ４でＮＯｘ濃度を検出してＮＯｘ触媒の劣化診断をより容易に行うことができる。

また、ＮＯｘ触媒劣化診断時には、ＮＯｘ触媒の正常状態と劣化状態とで大きなＮＯｘ濃度差が生じるので、高分解能のＮＯｘ濃度センサ４は必要なく、従前の低分解能のＮＯｘ濃度センサ４でＮＯｘ触媒の劣化診断をより容易に行うことができる。

加えて、本実施例では、上記のＮＯｘ触媒の劣化診断を行うＰＭ酸化除去処理では、排気通路２の排気中の未燃燃料成分（ＣＯ、ＨＣ）を増加させる。

このように、ＮＯｘ触媒の劣化診断を行うＰＭ酸化除去処理で排気通路２の排気中のＣ
Ｏ、ＨＣを増加させると、ＮＯｘ触媒の劣化診断前にＮＯｘ触媒が略全てのＮＯｘを放出するとともに、その後の劣化診断時には排気中に含まれる大部分のＮＯｘがＮＯｘ触媒において還元されるようになる。このため、ＮＯｘ触媒の劣化診断時にＮＯｘ触媒を通過した排気のＮＯｘ濃度が低下する。よって、ＮＯｘ触媒の正常状態と劣化状態とでのＮＯｘ触媒を通過した排気のＮＯｘ濃度差をより大きくすることができる。

このような排気通路２の排気中のＣＯ、ＨＣを増加させる処理としては、
（Ａ１）内燃機関１の排気バルブを早開きし、内燃機関１から排出されるＣＯ、ＨＣの排出量を増加させる。
（Ａ２）吸排気通路に接続されたＥＧＲ通路のＥＧＲ量を増加し、内燃機関１での燃焼を不安定化させ、内燃機関１から排出されるＣＯ、ＨＣの排出量を増加させる。なお、本処理では、排出されるＮＯｘが減少するので、劣化判断のための判定値を変更する必要が生じる。
（Ａ３）内燃機関１の気筒内へのパイロット噴射量を増加し、内燃機関１から排出されるＣＯ、ＨＣの排出量を増加させる。
（Ａ４）内燃機関１の気筒内へのアフター噴射、ポスト噴射を行い、内燃機関１から排出されるＣＯ、ＨＣの排出量を増加させる。
（Ａ５）内燃機関１の気筒内へのメイン噴射時期を遅角し、内燃機関１から排出されるＣＯ、ＨＣの排出量を増加させる。
（Ａ６）排気通路２に配置された還元剤添加弁から排気中へ添加される燃料量を通常よりも増加し、排気通路２の排気中のＣＯ、ＨＣの量を増加させる。
という処理が挙げられる。

さらに加えて、本実施例では、上記のＮＯｘ触媒の劣化診断を行うＰＭ酸化除去処理では、排気通路２の排気に含まれるＮＯｘを増加させる。

このように、ＮＯｘ触媒の劣化診断を行うＰＭ酸化除去処理で排気通路２の排気に含まれるＮＯｘを増加させると、ＮＯｘ触媒の劣化診断時に、ＮＯｘ触媒が劣化してＮＯｘを還元できなくなっている場合にはＮＯｘ触媒を通過した排気のＮＯｘ濃度が一層高まる。よって、ＮＯｘ触媒の正常状態と劣化状態とでのＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度差をより大きくすることができる。

このような排気通路２の排気中のＮＯｘを増加させる処理としては、
（Ｂ１）高負荷時には、可変ノズルをタービン室に有するターボチャージャ（過給機）の可変ノズルを、可変ノズル間に形成されるノズル通路断面積を小さくするように回動し、過給圧を上昇させ、内燃機関１へ導入される酸素量を多くし気筒内の燃焼温度を上昇させ、内燃機関１から排出されるＮＯｘの排出量を増加させる。
（Ｂ２）内燃機関１の吸気バルブの閉じ時期を吸気効率最大点にし、内燃機関１へ導入される酸素量を多くし気筒内の燃焼温度を上昇させ、内燃機関１から排出されるＮＯｘの排出量を増加させる。
（Ｂ３）軽負荷時には、ターボチャージャの可変ノズルを、可変ノズル間に形成されるノズル通路断面積を大きくするように回動し、背圧を低下させＥＧＲ通路のＥＧＲ量を減少させ、排気通路２の下流へ流れるＮＯｘの排出量の減少を抑制させる。
という処理が挙げられる。

しかしながら、上記（Ｂ１）〜（Ｂ３）のように排気通路２の排気に含まれるＮＯｘを増加させる処理が行われると、ＮＯｘ触媒の劣化時に該ＮＯｘ触媒で還元されずに外部へ排出されるＮＯｘ量が多くなり、エミッションの悪化を招いてしまう。そこで、ＮＯｘ触媒の劣化診断はＰＭ酸化除去処理ごとに繰り返されるので、ＮＯｘ触媒の劣化診断時に、前回診断時にＮＯｘ濃度センサ４が検出したＮＯｘ濃度が判定値から離れている場合には
、排気通路２の排気中のＮＯｘを増加させず、前回診断時にＮＯｘ濃度センサ４が検出したＮＯｘ濃度が判定値に近い場合には、排気通路２の排気中のＮＯｘを増加させるようにするとより好適である。

このようにすると、ＮＯｘ触媒の正常状態と劣化状態とでのＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度差をより大きくすると共に、ＮＯｘ触媒の劣化診断時においても、ＮＯｘ濃度が判定値から離れている場合には、排気通路２の排気中のＮＯｘが増加しないので、外部へ排出されるＮＯｘ量を最小限に抑制することができる。

ここで、ＮＯｘ濃度センサ４が検出したＮＯｘ濃度と判定値とが「近い」、「遠い」というのは、ＮＯｘ触媒がある程度劣化したと推定される際のＮＯｘ濃度である設定値から劣化判断の基準となる判定値へ近づく（ＮＯｘ濃度が設定値より高くなる）際に「近い」と判断される。また、当該設定値から判定値とは反対に遠ざかる（ＮＯｘ濃度が設定値より低くなる）際に「遠い」と判断される。

なお、本実施例での（Ａ１）〜（Ａ６）及び（Ｂ１）〜（Ｂ３）の処理は、上記のようにＮＯｘ触媒の劣化初期には排気中のＮＯｘを増加させないようにして実施される。すなわち、先ず、ＮＯｘ触媒の劣化初期では、排気通路２の排気中のＮＯｘを増加させない（Ａ１）〜（Ａ６）の処理が実施される。これにより、排気中のＣＯ、ＨＣを増加し、ＮＯｘ触媒の活性化、昇温性にも有効に働きかけ、効率をよくする。そして、エミッションが悪化しても仕方のないＮＯｘ触媒の劣化がかなり進んだ段階で、ＮＯｘを増加させる（Ｂ１）〜（Ｂ３）の処理が実施される。

また、本実施例においては、ＮＯｘ触媒の劣化度合いに応じて、（Ａ１）〜（Ａ６）及び（Ｂ１）〜（Ｂ３）の処理のうちＮＯｘ濃度が判定可能な必要最低限の処理を、適宜選択して実施するものである。

ところで、ＮＯｘ触媒の劣化診断はＰＭ酸化除去処理ごとに繰り返されるので、前回診断時にＮＯｘ濃度センサ４が検出したＮＯｘ濃度が判定値に近づくに従い、すなわちＮＯｘ触媒の劣化が進むに従い、ＮＯｘ触媒の劣化診断を伴うＰＭ酸化除去処理の実施頻度を高めている。

このように、ＮＯｘ触媒の劣化が進むに従いＰＭ酸化除去処理の実施頻度を高めると、ＮＯｘ触媒が劣化と診断される状態に近づくに従い、ＰＭ酸化除去処理及び劣化診断の実行頻度が増加するため、劣化時期をより早期に判断することができる。また、ＮＯｘ触媒の劣化診断を伴うＰＭ酸化除去処理における一回あたりの処理負担、つまりはＰＭ処理量が軽減され、例えば過昇温が抑制されたり、処理時間が短縮されたり、ＰＭの堆積ムラが少ない間に次回の処理が実施されるのでＰＭの燃え残しが少なくなったりするなど、処理を効率的に行うことができる。

そして、本実施例では、上記のＮＯｘ触媒の劣化診断を行い、ＮＯｘ触媒の劣化の進み具合に応じて、以下の処理を適宜実施する。

具体的には、
（Ｃ１）排気通路２に配置された還元剤添加弁から排気中へ添加される燃料量を通常よりも増加する。
（Ｃ２）排気通路２に配置された還元剤添加弁から排気中へ燃料を添加するインターバルを短期化する。
（Ｃ３）排気通路２に配置された還元剤添加弁から排気中へ燃料を添加する開始タイミングを遅らせる。
（Ｃ４）排気通路２に配置された還元剤添加弁から排気中へ燃料を集中して添加する集中添加について、１回あたりの添加量を少量にし、インターバルを短期化し、実施期間を長くする。
（Ｃ５）昇温用の内燃機関１の燃焼制御（アフター噴射など）の実施期間を長くする。
（Ｃ６）ＮＯｘ排出量を抑制するために、ＥＧＲ通路のＥＧＲ量を増加する。
（Ｃ７）（Ｃ６）のＥＧＲ量増加に伴いＰＭ発生量が増加するため、ＰＭ酸化除去処理の実施頻度を高める。
（Ｃ８）ＰＭ酸化除去処理を確実に実施するために、ＰＭ酸化除去処理での排気浄化装置３の目標温度を高く変更する。
（Ｃ９）ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを放出及び還元させるＳＯｘ被毒解消処理での排気浄化装置３の目標温度を高く変更する。
という処理が挙げられる。

なお、（Ｃ１）〜（Ｃ９）の処理は、ＮＯｘ触媒の劣化度合いに応じて適時実施される。すなわち、エミッション悪化がない（Ｃ１）〜（Ｃ５）の処理がＮＯｘ触媒の劣化早期時に実施され、（Ｃ８）及び（Ｃ９）の処理がＰＭ堆積量推定と共に徐々に実施され、（Ｃ６）及び（Ｃ７）の処理が劣化判定直前の最後に行われる。

そして、上記（Ｃ１）〜（Ｃ９）の処理を実施してもエミッションが規制値内に入らない程度の劣化度合いになった場合、すなわちＮＯｘ触媒の劣化診断で検出するＮＯｘ濃度が判定値以上となった場合には、ＮＯｘ触媒が劣化したと判定し、故障出力を行う。

具体的に、本実施例においては、ＥＣＵ５が、図３のフローに従って、ＮＯｘ触媒の劣化診断を実施する。なお、このフローは、ＰＭ酸化除去処理開始をトリガとした割り込み処理としてＥＣＵ５が実行するルーチンである。以下、図３のフローチャートに沿って説明する。

先ず、ステップ（以下、単に「Ｓ」という。）１０１においては、ＥＣＵ５は、ＰＭ酸化除去処理開始からＮＯｘ触媒がＮＯｘ放出を完了した後に、ＮＯｘ濃度センサ４で排気浄化装置３の下流に排出されたＮＯｘ濃度を検出する。なお、本実施例においては、このＮＯｘ濃度検出の前に、上記（Ａ１）〜（Ａ６）及び（Ｂ１）〜（Ｂ３）の処理を適宜実施する。

Ｓ１０１に引き続くＳ１０２においては、ＥＣＵ５は、検出したＮＯｘ濃度が判定値以上であるか否かを判別する。否定判定であればＳ１０３へ進み、肯定判定であればＳ１０４へ進む。

Ｓ１０３においては、ＥＣＵ５は、（Ｃ１）〜（Ｃ９）のＮＯｘ濃度センサ４が検出したＮＯｘ濃度に応じる処理、すなわちＮＯｘ触媒の劣化の進み具合に応じた処理を実施する。そして、本ルーチンの実行を終了する。そしてこの時、ＮＯｘ触媒の劣化が進むに従い、ＰＭ酸化除去処理の実施頻度を高める。

Ｓ１０４においては、ＥＣＵ５は、ＮＯｘ濃度が判定値以上となったので、ＮＯｘ触媒が劣化したと判定し、故障出力を行う。そして、本ルーチンの実行を終了する。

このように、本実施例のＮＯｘ触媒の劣化診断では、ＮＯｘ触媒の正常状態と劣化状態とでのＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度差が大きいので、ＮＯｘ触媒の劣化の判別がし易く、ＮＯｘ濃度センサ４でＮＯｘ濃度を検出してＮＯｘ触媒の劣化診断をより容易に行うことができる。

なお、上記実施例では、ＰＭ酸化除去処理においてＮＯｘ触媒劣化診断を行う構成であった。しかし、本発明は、ＮＯｘ触媒昇温処理としてＮＯｘ触媒を昇温してＮＯｘを放出させることができれば、例えばＮＯｘ還元処理やＳＯｘ被毒解消処理などでもＮＯｘ触媒劣化診断を実施することができる。

実施例に係る触媒劣化診断装置を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。 実施例に係るＰＭ酸化除去処理中におけるＮＯｘ触媒が正常状態と劣化状態とでの触媒下流のＮＯｘ濃度を示す図である。 実施例に係るＮＯｘ触媒の劣化診断を実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 排気通路
３ 排気浄化装置
４ 濃度センサ
５ ＥＣＵ

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路に配置され、排気中のＮＯｘを吸蔵還元する吸蔵還元型のＮＯｘ触媒と、
   該ＮＯｘ触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサと、
   を備え、
   前記ＮＯｘ濃度センサが検出するＮＯｘ濃度を判定値と比較することによって、前記ＮＯｘ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ＮＯｘ触媒の劣化診断を、排気中へ還元剤を添加することで前記ＮＯｘ触媒が昇温され、前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘが放出されるという現象が生じる前記ＮＯｘ触媒の昇温処理開始から所定期間経過後に行い、
   前記ＮＯｘ触媒は、内燃機関から排出される微粒子を捕集するフィルタに担持され、前記ＮＯｘ触媒の劣化診断は、前記フィルタの再生処理開始から所定期間経過後に行われることを特徴とする内燃機関の触媒劣化診断装置。
2. 前記ＮＯｘ触媒の劣化診断を行う前記フィルタの再生処理では、前記排気通路の排気中に含まれる未燃燃料成分量を増加させ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。
3. 前記ＮＯｘ触媒の劣化診断を行う前記フィルタの再生処理では、前記排気通路の排気中に含まれるＮＯｘ量を増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。
4. 前記ＮＯｘ触媒の劣化診断を行う前記フィルタの再生処理では、前回診断時に前記ＮＯｘ濃度センサが検出したＮＯｘ濃度が判定値から離れている場合には、前記排気通路の排気中のＮＯｘを増加させず、前回診断時に前記ＮＯｘ濃度センサが検出したＮＯｘ濃度が判定値に近い場合には、前記排気通路の排気中のＮＯｘを増加させることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。
5. 前回の劣化診断時に前記ＮＯｘ濃度センサが検出したＮＯｘ濃度が判定値に近づくに従い、前記ＮＯｘ触媒の劣化診断を行う前記フィルタの再生処理の実施頻度を高めることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。

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