WO2008108499A1 - ＮＯｘ触媒の劣化診断装置 - Google Patents

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WO2008108499A1
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deterioration
sensor
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Hiroshi Sawada
Yasushi Iwazaki
Toru Kidokoro
Shinichiro Imamura
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Denso Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a NOx catalyst deterioration diagnosis apparatus, and more particularly to an apparatus for diagnosing deterioration of a NOx storage reduction catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine.
  • NOx catalysts for purifying NOx (nitrogen oxides) contained in exhaust gas are known as exhaust purification devices that are installed in exhaust systems of internal combustion engines such as diesel engines and lean burn gasoline engines. .
  • NOx storage reduction (NSR) which stores and removes NOx in exhaust gas, is known. is there.
  • the NOx storage reduction catalyst stores and supplies NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the supplied exhaust gas is leaner than the predetermined value (typically the stoichiometric air-fuel ratio) (ie, oxygen-excess atmosphere).
  • a typical method for detecting NOx catalyst deterioration is to measure the NOX storage capacity of a NOX catalyst and compare this with a predetermined deterioration judgment value.
  • a NO X concentration sensor is provided at a downstream position of the NO X catalyst, and the NOx emission amount due to the actual NO X concentration of this NO X concentration sensor is integrated for a predetermined time. It is disclosed that the presence or absence of a failure of the NOX catalyst is diagnosed based on the integrated value.
  • Patent No. 35891 79 describes that when a reducing agent is supplied to release NO X from a NOx catalyst (N0x absorbent), excess reducing agent that was not used for releasing NOx. It is disclosed that the degree of deterioration of the NOx catalyst is detected by utilizing the fact that NO is discharged downstream of the NO X catalyst in the form of ammonia.
  • the ammonia concentration downstream of the NOx catalyst is detected, and a representative value representing the amount of excess reducing agent is obtained from the change in ammonia concentration. Based on this representative value, the degree of deterioration of the NOx catalyst is detected. .
  • the ammonia concentration downstream of the N0x catalyst is detected by a sensor that can detect both NOx concentration and ammonia concentration in the exhaust gas.
  • the NOx emission regulation value is very small
  • the NO X emission value that is, the OBD value that should be judged as NOx catalyst should be judged
  • the regulation value is also very small.
  • US SULEV Super Ultra Low Emission Vehicle
  • US SULEV Super Ultra Low Emission Vehicle
  • Europe STE PIV etc.
  • OBD regulation values 1.75 times the emission regulation values.
  • the difference in emission level and catalyst degradation from the emission regulation value to the OBD regulation value is small, and the small difference must be discerned. For this reason, higher diagnostic accuracy is required for NOx catalyst deterioration diagnosis.
  • the NOx emission based on the output value of the NOx concentration sensor downstream of the NOx catalyst is integrated, and the presence or absence of a NOx catalyst failure is diagnosed using this integrated value.
  • the NOx emissions referred to here are the NO x emissions that were simply passed through the NO X catalyst without any treatment with the NOx catalyst (referred to as “NOX”), and the output value of the NOx concentration sensor itself is very small. It is.
  • sensor output value is small As the error rate increases, the sensor error may be taken into account, and a value that includes a large amount of error may be integrated and used for fault diagnosis. Not always enough.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a NOX catalyst deterioration diagnosis device capable of detecting deterioration of a NOx storage reduction catalyst with high accuracy and without causing deterioration of fuel consumption. It is to provide.
  • An NOx storage reduction catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine
  • Rich spike means for performing a rich spike for supplying a reducing agent for releasing the stored NOx into the NOx catalyst
  • a NOx sensor provided downstream of the NOx catalyst
  • NOx that can be stored in the NOx catalyst by the catalyst that is the boundary between deterioration and normality deterioration determining means for determining deterioration of the NOX catalyst based on the output of the NOX sensor when an amount of reducing agent corresponding to the amount x is supplied;
  • An apparatus for diagnosing deterioration of an N O X catalyst is provided.
  • the NOX catalyst based on the output of the NOX sensor when the NOX catalyst is supplied with an amount of reducing agent corresponding to the amount of NOX that can be stored by the criteria catalyst, Deterioration is determined. In the case of a normal catalyst, even if such a reducing agent amount is supplied, only a small NOX sensor output can be obtained. On the other hand, in the case of a deteriorated catalyst, when such a reducing agent amount is supplied, the N0x sensor Output increases. Using this characteristic, it is possible to determine the deterioration of the NOX catalyst only with the magnitude of the NOx sensor output.
  • the first form of the present invention further integrates a minute N O X sensor output value containing many error differences as in the technology described in Japanese Patent No. 3 3 1 6 6 6 6 to expand the error.
  • deterioration diagnosis is performed using a relatively large sensor output value. Therefore, it is possible to reduce the influence of sensor errors, ensure high diagnostic accuracy, and distinguish small differences in catalyst degradation.
  • the deterioration diagnosis on the vehicle is performed in the direction in which the NOX catalyst gradually deteriorates from a new (normal) state, but in the case of a normal catalyst, the degree of degradation that is less than the NOX occlusion capacity of the catalyst itself is obtained each time the deterioration diagnosis is made.
  • the N O X sensor can detect ammonia in exhaust gas
  • Computation means for calculating the amount of NOx supplied to the NOx catalyst is provided, and when the amount of supply NOX equal to the amount of NOX that can be stored by the criterion catalyst is calculated by the calculation means, the rich spike The means supplies a reducing agent in an amount corresponding to the amount of NOX that can be stored by the criterion catalyst.
  • the deterioration determination unit is configured to switch the NOX catalyst when the output value of the NOX sensor becomes equal to or higher than a predetermined deterioration determination value.
  • a NOx storage reduction catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine
  • Rich spike means for performing a rich spike for supplying a reducing agent for releasing the stored NOx into the NOx catalyst
  • a NOx sensor provided downstream of the NOx catalyst
  • Deterioration determining means for determining deterioration of the NOx catalyst
  • the rich spike means supplies an amount of reducing agent corresponding to the supplied NOX amount, and supplies the supplied NOx amount and the supplied reducing agent amount.
  • the maximum output value of the NOX sensor is acquired each time, and the deterioration is determined based on the supply NOX amount corresponding to at least one of the acquired NOX sensor maximum output values.
  • Judgment means determines the deterioration of the NOX catalyst
  • An apparatus for diagnosing deterioration of an N O X catalyst is provided.
  • the deterioration determining means determines a regression line representing the relationship with the supply N0 X amount for the maximum output value of the NO x sensor that is equal to or greater than a predetermined threshold value, and sets the threshold value on the regression line. A corresponding supply Nx amount is determined, and the determined supply NOx amount is compared with a predetermined deterioration determination value to determine deterioration of the NOx catalyst.
  • the predetermined deterioration judgment value is a value equal to the amount of NOx that can be occluded by the criterion catalyst at the boundary between deterioration and normality.
  • FIG. 1 is a schematic system diagram of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a change in the output of the NOx sensor after the catalyst when the lean burn operation and the rich spike are alternately repeated.
  • FIG. 3 is a time chart for explaining a specific example of the first form of NOX catalyst deterioration diagnosis.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the processing contents of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a graph for explaining a second form of N O X catalyst deterioration diagnosis.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the processing contents of the second embodiment.
  • Figure 7 is a time chart for explaining the third form of NOX catalyst deterioration diagnosis.
  • the BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a schematic system diagram of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
  • the internal combustion engine 1 burns a mixture of fuel and air in a combustion chamber 3 formed in a cylinder block 2 and reciprocates a piston 4 in the combustion chamber 3. Generate power.
  • the internal combustion engine 1 is a vehicular multi-cylinder engine (only one cylinder is shown), and is a spark ignition type internal combustion engine, more specifically, a gasoline engine.
  • the internal combustion engine to which the present invention is applied is not limited to a spark ignition type internal combustion engine, and may be, for example, a compression ignition type internal combustion engine, that is, a diesel engine.
  • an intake valve V i that opens and closes an intake port and an exhaust valve V e that opens and closes an exhaust port are provided for each cylinder.
  • Each intake valve V i and each exhaust valve V e are opened and closed by a camshaft (not shown).
  • An ignition brag 7 for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber 3 is attached to the top of the cylinder head for each cylinder.
  • an indicator (fuel injection valve) 1 2 is disposed in the cylinder head for each cylinder so that fuel is directly injected into the combustion chamber 3.
  • the bin 4 is configured as a so-called deep dish top surface type, and a concave portion 4a is formed on the top surface thereof.
  • the intake port of each cylinder is connected to a surge tank 8 which is an intake air collecting chamber through a branch pipe for each cylinder.
  • An intake pipe 13 that forms an intake manifold is connected to the upstream side of the surge tank 8, and an air cleaner 9 is provided at the upstream end of the intake pipe 13.
  • the air intake pipes 13 are connected to the air flow meter for detecting the intake air amount in order from the upstream side. 5 and an electronically controlled throttle valve 10 are incorporated.
  • An intake passage is formed by the intake port, the surge tank 8 and the intake pipe 13.
  • the exhaust port of each cylinder is connected to an exhaust pipe 6 forming an exhaust collecting passage through a branch pipe for each cylinder.
  • the exhaust pipe 6 is provided with a three-way catalyst 11 that can simultaneously purify CO, HC, and NO X in the exhaust gas upstream, and NO X in the exhaust gas can be purified downstream.
  • NOx catalyst 16 is provided.
  • a CCL catalyst unit CCL: Catalytic Converter Lean
  • the three-way catalyst 1 1 and NOx catalyst 16 can be placed in separate casings and placed separately.
  • the three-way catalyst 1 1 is not absolutely necessary and can be omitted. For example, in the case of a diesel engine, there are many cases where a ternary catalyst is not provided.
  • An air-fuel ratio sensor 17 for detecting the air-fuel ratio (AZF) of the exhaust gas is installed on the upper side of the three-way catalyst 1 1.
  • a NOx sensor for detecting the NOx concentration of the exhaust gas that is, a post-catalyst NOx sensor 18 is installed downstream of the NOx catalyst 16.
  • the air-fuel ratio sensor 17 is a so-called wide-area air-fuel ratio sensor, can continuously detect an air-fuel ratio over a relatively wide area, and outputs a current signal proportional to the air-fuel ratio.
  • the present invention is not limited to this, and the air-fuel ratio sensor 17 may be a so-called o 2 sensor in which the output voltage changes suddenly at the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric).
  • the post-catalyst NOx sensor 18 outputs a current signal proportional to the Nx concentration of the exhaust gas.
  • the post-catalyst NOx sensor 18 can detect not only NOx in the exhaust gas but also ammonia (NH 3 ) in the exhaust gas, and is a so-called limit current type Nx sensor. This type of NOx sensor is disclosed in Patent Document 2 and the like.
  • the post-catalyst NOx sensor 18 decomposes NO X (especially NO) in the exhaust gas into N 2 and 0 2 inside, and is proportional to the amount of oxygen ions due to the movement of oxygen ions between the electrodes based on the 0 2 . Generates current output.
  • the post-catalyst NOx sensor 18 contains N in the exhaust gas. H 3 is decomposed into NO and H 2 O, the NO is further decomposed into N 2 and 0 2 , and the current output is generated on the same principle as NO X.
  • the post-catalyst NO X sensor 18 outputs an output proportional to the total concentration of NOx concentration and ammonia concentration, and cannot output NOx concentration and ammonia concentration separately.
  • the spark plug 7, the throttle valve 10, the injector 12 and the like described above are electrically connected to an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 20 as a control means.
  • the ECU 20 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, and a storage device, all not shown.
  • the ECU 20 includes the air flow meter 5, the air-fuel ratio sensor 17, the power of the post-catalyst NOx sensor 18, the crank angle sensor 14 that detects the crank angle of the internal combustion engine 1, and the accelerator opening degree.
  • Exhaust temperature sensor 15 for detecting engine exhaust temperature sensor installed upstream and downstream of NOx catalyst 1 6, that is, exhaust gas temperature sensor 21 before catalyst, exhaust gas temperature sensor 22 after catalyst, and other various sensors are shown in the figure Not electrically connected via an AZD converter or the like.
  • the ECU 20 controls the ignition plug 7, the throttle valve 10, the injector 12 and the like so as to obtain a desired output based on the detection values of various sensors, etc., and the ignition timing, fuel injection amount, fuel injection timing, etc. Control the throttle opening.
  • the pre-catalyst exhaust temperature sensor 21 is installed at a position between the ternary catalyst 11 and the NOx catalyst 16.
  • the post-catalyst Nx sensor 18 is equipped with a heater, and the post-catalyst Nx sensor 18 temperature control (heater control) is executed by the ECU 20.
  • the output of the crank angle sensor 14 is also used for detecting the engine speed Ne.
  • the air-fuel ratio range (window) that can simultaneously purify these three with high efficiency is relatively narrow. Therefore, in order for the three-way catalyst 11 to function effectively, as one aspect of the air-fuel ratio control, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 11 is close to the theoretical air-fuel ratio. Be controlled. This can be used for stoichiometric control and engine operation when stoichiometric control is being executed. The aspect is stoichi operation.
  • the target air-fuel ratio is set equal to the stoichiometric air-fuel ratio, and the fuel injection amount that is injected from the indicator 12 so that the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 17 becomes equal to the target air-fuel ratio.
  • the air-fuel ratio is feedback controlled.
  • the target air-fuel ratio may be set to a value higher than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, a lean value.
  • This is called lean burn control
  • the operation mode of the engine when lean burn control is executed is called lean burn operation.
  • the fuel injection amount and the air-fuel ratio are feedback-controlled so that the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 17 becomes equal to the target air-fuel ratio.
  • the air-fuel ratio of exhaust gas exhausted from the engine may be set to a lean value that makes NO X purification with the three-way catalyst 11 virtually impossible.
  • a NO X catalyst 16 is provided on the downstream side of the three-way catalyst 11 1 in order to purify the NO X that has passed through the three-way catalyst 11.
  • the NOx catalyst 16 uses an NOx storage reduction (NSR) catalyst.
  • NSR NOx storage reduction
  • the NOx storage reduction catalyst, the alumina A 1 2 0 oxide such as 3 or Ranaru substrate surface, a noble metal such as platinum P t as a catalyst component, and a NOx absorbing component is composed is carried Yes.
  • NOx absorption components include, for example, potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium C s, strontium metal, strontium B a, aluminum selenium such as calcium C a, lanthanum L a , Consisting of at least one selected from rare earths such as Yyttrium Y.
  • the NOx storage reduction catalyst 16 stores NOx in the exhaust gas in the form of nitrate when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into it is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 16 When the stoichiometric air-fuel ratio or higher, the NOx stored and released is released.
  • the exhaust air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio
  • the N0x catalyst 16 absorbs NO X in the exhaust.
  • NOx catalyst 1 6 occludes NOx to saturation, that is, full
  • a rich spike for supplying the reducing agent to the NOx catalyst 16 is executed to release the stored NOx from the NOx catalyst.
  • NOx regeneration the NOx occlusion ability of the NOx catalyst 16 is recovered by releasing the occluded NO X from the NOx catalyst 16 in this manner is referred to as NOx regeneration.
  • NOx released (desorbed) from the NOx catalyst reacts with the surrounding reducing agents (eg, H 2 , CO) and is reduced to N 2 and discharged downstream from the catalyst.
  • the rich spike is realized by the following rich spike control. That is, the target air-fuel ratio is temporarily set to the stoichiometric air-fuel ratio or a richer value, and the air-fuel ratio, and thus the air-fuel ratio of the exhaust gas, is controlled to a rich value lower than the stoichiometric air-fuel ratio.
  • the difference between the actual air-fuel ratio and the stoichiometric air-fuel ratio of the exhaust gas corresponds to the instantaneous amount of reducing agent.
  • a reducing agent supply valve is separately provided upstream of the NO X catalyst, and the reducing agent supply valve is controlled to open to supply the reducing agent into the exhaust.
  • boost injection is possible in which fuel is injected from the injector 12 into the combustion chamber 3 in the late stage of the expansion stroke or in the exhaust stroke, and a large amount of unburned fuel is contained in the exhaust.
  • the reducing agent eg, H 2 , CO
  • N 2 in the exhaust gas react in the NOx catalyst 16 to produce ammonia NH 3 .
  • This ammonia reacts with N Ox desorbed from the NH 3 power NOx catalyst 16, and as a result, NO X is reduced to N 2 .
  • an excessive reducing agent is supplied, all of the NOx stored in the NOx catalyst 16 is released and reduced, but from the reducing agent (H 2 , CO) that was not used for NO X release reduction. Ammonia NH 3 is generated and discharged downstream of the N0x catalyst 16.
  • the temperature (catalyst bed temperature) of the NOx catalyst 16 is detected or estimated.
  • the temperature of the NOx catalyst 16 is the temperature sensor embedded in the NOx catalyst. Force that can also be detected directly by the device In the present embodiment, this is estimated.
  • the ECU 20 estimates the catalyst temperature based on the pre-catalyst exhaust temperature and the post-catalyst exhaust temperature detected by the pre-catalyst exhaust temperature sensor 21 and the post-catalyst exhaust temperature sensor 22, respectively. Note that the estimation method is not limited to such an example.
  • the feature of the first form of the deterioration diagnosis described here is that the NOx catalyst 16 is supplied with a reducing agent in an amount corresponding to the amount of NO X that can be stored in the criterion catalyst, which is the boundary between deterioration and normality. This is because the deterioration of the NOx catalyst 16 is judged based on the output of the post-catalyst NOx sensor 18.
  • the “criteria catalyst” is explained. As the NOx catalyst degrades, the NOx storage capacity, that is, the NOx storage capacity, decreases. When the storable NOx amount falls below a predetermined value (typically equivalent to the above-mentioned OBD regulation value), the NOx catalyst must be judged as degraded.
  • the NOx catalyst having NOx storage capacity equal to this predetermined value is the criterion catalyst. NOx catalysts with NOx storage capacity equal to or higher than the criterion catalyst must be judged as normal, and conversely, NOx catalysts with NOx storage capacity lower than the criteria catalyst must be judged as degraded.
  • the amount of NOx that can be occluded by such a criteria catalyst (referred to as the “criteria NOx amount”) is ascertained in advance through actual equipment tests.
  • the amount of reducing agent corresponding to the amount of criteria NOx (referred to as the amount of criteria reducing agent), that is, the reduction without excess and deficiency that is necessary and sufficient to release and reduce the amount of NOx stored in the NOx catalyst.
  • the dosage is also determined in advance through actual machine tests.
  • NOx catalyst 16 stores more than the NOx amount of Criteria NOx, and if a critical reducing agent amount is supplied to NOX catalyst 16 by a rich spike, the amount of reducing agent will be insufficient or appropriate. Ammonia produced from excess reducing agent is not discharged. Therefore, the NOx sensor 18 on the downstream side of the NOx catalyst As a result, ammonia is not detected, and it can be determined that the NOx catalyst 16 is normal.
  • the NOx catalyst 16 cannot store the NOx amount of the criteria NOx, and if it is full and only stores NO X that is less than the criterion NO X amount, even if the criteria reducing agent amount is supplied to the N0 X catalyst 16, The amount of reducing agent becomes excessive, and ammonia generated from the excess reducing agent is discharged downstream of the NOx catalyst 16. Therefore, by detecting this ammonia by the post-catalyst NOx sensor 18, it can be determined that the NOx catalyst 16 is deteriorated.
  • FIG. 2 shows a change in the output of the NOx sensor 18 after the catalyst when the lean burn operation and the rich spike are alternately repeated.
  • A is the output of the air-fuel ratio sensor 17 (converted value to the air-fuel ratio AZF) and indicates the air-fuel ratio of the exhaust gas supplied to the NOx catalyst 16.
  • B Output of post-catalyst NOx sensor 18 when NOx catalyst 16 is a normal catalyst (converted value to NOx concentration Cr, the same applies hereinafter),
  • C Force when NOx catalyst 16 is a criteria catalyst
  • the NOx amount of the criteria NOx is supplied to the NOx catalyst 16 during the lean burn operation, and the reducing agent amount of the criteria reducing agent is supplied to the NOx catalyst 16 at the time of the spike spike.
  • the maximum output value (peak value) C rmax of the post-catalyst NOx sensor 18 near the end of the rich spike gradually increases accordingly.
  • the increase in NO x sensor maximum output value C r max after this catalyst This is probably because more mona is being discharged. Therefore, using this characteristic, the maximum output value of the NOx sensor after the catalyst in the criteria catalyst is grasped in advance through an actual machine test, etc., and this is set as the deterioration judgment value C rs so that the post-catalyst detected actually
  • the NO X sensor maximum output value C r max is compared with the degradation judgment value C rs.
  • the NOx catalyst 16 is normal, and if the post-catalyst NOx sensor maximum output value C r max is greater than the degradation judgment value C rs, the NOX catalyst 16 Is determined to be degraded.
  • the post-catalyst NOx sensor output value C r itself is compared with the deterioration judgment value C rs instead. There is a way. That is, if the output value C r of the post-catalyst NO sensor reaches the maximum output value C r ma X and the output value C r of the post-catalyst NO sensor exceeds the deterioration judgment value C rs, the NOX catalyst 1 6 Is determined to be deteriorated.
  • the deterioration of NO x catalyst 16 can be judged only by the magnitude of the post-catalyst NOX sensor output value C r, more specifically, the post-catalyst NO x sensor output value C r And the predetermined deterioration judgment value C rs can determine the deterioration of the NO x catalyst 16. Therefore, unlike the technique described in Patent Document 1, originally a minute N O X sensor output value that contains a large amount of error is further integrated, and deterioration diagnosis is performed using the integrated value with the error increased. In this method, deterioration diagnosis is performed for a relatively large sensor output value. Therefore, the influence of sensor error can be reduced and high diagnostic accuracy can be ensured. And it becomes possible to distinguish small differences in catalyst degradation.
  • the deterioration diagnosis on the vehicle is a force S in which the NOX catalyst gradually deteriorates from a new state, and only the supply of the criteria NOx amount and the supply of the criteria reducing agent is performed at each deterioration diagnosis, and at least NOX Until the catalyst reaches the critical state, the NOx catalyst is supplied with less NOx and reducing agent than its capacity. Therefore, there is no excess ammonia emission at the time of deterioration diagnosis. Only when the NO X catalyst deteriorates beyond the criteria state, excess reducing agent is supplied and excess ammonia is generated. The However, if it is detected that the NOx catalyst has deteriorated, the user will be warned and the catalyst will be replaced.
  • FIG. 3 shows the change in each value after the engine starts.
  • (A) is the catalyst temperature T c estimated by ECU20
  • (B) is the post-catalyst NO X sensor 18 temperature T s (hereinafter also referred to simply as the sensor temperature)
  • (C) is the supplied NOx amount G
  • ( D) shows the output of air-fuel ratio sensor 17 (converted value to air-fuel ratio AZF)
  • (E) shows the output of NOx sensor 18 after catalyst (converted value to NOx concentration Cr).
  • Time t 0 is the engine start completion time.
  • the temperature T s of the post-catalyst NOx sensor 18 is detected and controlled by the ECU 20.
  • the element impedance of the post-catalyst NOx sensor 18 is detected by the ECU 20, and the heater of the post-catalyst NOx sensor 18 is controlled so that the element impedance becomes a predetermined value corresponding to the sensor activation.
  • the catalyst temperature T c and the sensor temperature T s gradually increase, and the catalyst temperature T c eventually reaches the lower limit temperature T cm in (for example, about 300 cm
  • the sensor temperature T s is then maintained at a value slightly higher than the lower limit temperature T s m i n.
  • the upper limit temperature T cm a X of the catalyst operating temperature range is, for example, about 550 ° C.
  • the air-fuel ratio control is shifted from the sticky control to the lean burn control around these times t 1 and t 2, and the air-fuel ratio is higher than the stoichiometric air-fuel ratio (stoky) (for example, 16 to 18).
  • the air-fuel ratio at this time is such a high air-fuel ratio that N 3 X cannot be purified by the three-way catalyst 11. Therefore, the NO X discharged from the engine passes through the three-way catalyst 11 and is trapped and occluded by the NOx catalyst 16 at the subsequent stage. Therefore, as shown in (E), NOx is not detected downstream of the NOx catalyst 16. On the other hand, as shown in (C), it is supplied to Nx catalyst 16 during lean burn operation.
  • the amount of NOx to be added is sequentially accumulated, and the amount of NOx to be supplied G is calculated.
  • the NOx concentration of exhaust gas exhausted from the engine 10 (referred to as the pre-catalyst NOx concentration) C e is estimated based on the operating state of the engine 10, and this pre-catalyst NOx
  • the concentration Ce is multiplied by the intake air amount G a as a substitute value for the exhaust gas amount, and as a result, the supply NOx amount dG is calculated as an instantaneous value.
  • the supply NOX amount d G as an instantaneous value is integrated every calculation cycle, and the supply NOX amount G is calculated.
  • the NOx sensor provided upstream of the NOx catalyst 16 that is, the detection value of the pre-catalyst NOx sensor (not shown) (referred to as the pre-catalyst NOx concentration) is used directly. Also good.
  • the supply NOx amount G gradually increases.
  • this supply NO X amount G reaches a predetermined criterion NOx amount G s (for example, 200 mg)
  • a rich spike as shown by symbol a in (D) is used to release and reduce the stored NOx. Is executed.
  • the air-fuel ratio of the air-fuel mixture and the exhaust gas is controlled to a rich value lower than the stoichiometric air-fuel ratio.
  • the air-fuel ratio at this time is low and the air-fuel ratio is such that reducing components (particularly H C) such as HC and CO are not purified by the three-way catalyst 11.
  • the reducing component discharged from the engine passes through the three-way catalyst 11 and is supplied to the subsequent NOx catalyst 16.
  • the supply NO X amount G is held at the criteria NOx amount G s until the next lean burn operation is started, and is reset to zero when the next lean burn operation is started.
  • the amount of reducing component supplied during the rich spike that is, the amount of reducing agent can be calculated, for example, as follows. First, the reducing agent amount dH as an instantaneous value in one calculation cycle is calculated by the following equation.
  • d H (1 / (A / F)-1/14. 6)
  • a / F is the actual air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 17
  • 14.6 is the stoichiometric air-fuel ratio in the present embodiment
  • Ga is the intake air amount detected by the air flow meter 5.
  • the reducing agent amount dH as an instantaneous value is integrated every calculation cycle, and the reducing agent amount H supplied from the start of the rich spike to a certain time is calculated.
  • the rich spike is terminated.
  • the area of the area shown by hatching in (D) represents the criteria reducing agent amount Hs.
  • the output value C r of the post-catalyst N0x sensor 18 is almost zero except near the end of the rich spike.
  • the reason for this is that during the lean burn operation, NOX supplied to the NOX catalyst 16 is occluded by the NOX catalyst 16, and during the rich spike, NOX desorbed from the NOX catalyst 16 is excluded except near the end of the NOx catalyst 16. This is because it is reduced by the reducing agent and there is no NOX emission or ammonia emission.
  • the NOx sensor output value Cr after the catalyst only slightly increases when the catalyst is normal (shown by a broken line), but after the catalyst is deteriorated (shown by a solid line). The NOX sensor output value Cr increases significantly.
  • the reason why the post-catalyst NOX sensor output value C r significantly increases when the catalyst deteriorates is that N 0 of the criterion NOX amount G s was supplied to the ⁇ 0 catalyst 16 during lean burn operation, but the entire amount was not occluded. Therefore, even when the reducing agent amount H s is supplied, the total amount of the reducing agent is not consumed, and the excess reducing agent is discharged in the form of ammonia downstream of the catalyst. This is because it has been detected.
  • the NOx catalyst 16 deteriorates depending on whether the post-catalyst N0x sensor output value C r, preferably the post-catalyst NOX sensor maximum output value C rmax force, or the deterioration judgment value C rs equivalent to the criteria catalyst, is greater or smaller. It can be determined whether it is normal or normal.
  • the above process is repeated and the deterioration detection is performed a plurality of times.
  • This can improve the accuracy and reliability of deterioration diagnosis.
  • the reason why the post-catalyst NO x sensor output value Cr increases near the end of the rich spike can be considered as follows.
  • the storage NOX is desorbed from the NOX catalyst by the supply of the reducing agent, the desorbing NO X does not sufficiently react with the reducing agent as the catalyst active point decreases and the desorbing NO X remains unreacted.
  • NOx the catalyst is discharged downstream (this is called NOx), and this NOx is detected by the NOx sensor 18 after the catalyst.
  • the output value also increases due to discharge NO X.
  • the post-catalyst NO X sensor output value near the end of the rich spike reflects the amount of surplus ammonia rather than exhaled NO X.
  • the behavior of the NOX sensor output value related to the degree of catalyst deterioration is the same as that described above obtained in actual machine tests. . Therefore, it is possible to suitably perform the deterioration diagnosis by the above-described method without having to dare to distinguish between exhaled NO x and surplus ammonia.
  • the estimated catalyst temperature T c is in the aforementioned operating temperature range ⁇ i.e. Whether the estimated catalyst temperature T c is not less than the lower limit temperature T cmin and not more than the upper limit temperature T cma ⁇ It is determined whether or not.
  • the catalyst temperature T c may be controlled so that the catalyst temperature T c falls within the operating temperature range. For example, if the air-fuel ratio is changed to the rich side, the catalyst temperature Tc increases, and if the air-fuel ratio is changed to the lean side, the catalyst temperature Tc decreases.
  • step S 1 0 2 It is determined whether s is higher than the lower limit temperature T smin of the active temperature range.
  • step S 1 0 3 whether the lean burn operation is in progress. Is done. Specifically, it is determined whether the air-fuel ratio AZF detected by the air-fuel ratio sensor 17 is greater than a predetermined lean air-fuel ratio.
  • step S 104 If the lean burn operation is not in progress, 'this process is terminated. On the other hand, if the lean burn operation is being performed, the current NO x amount dG is calculated as described above in step S 104, and the supplied NO x amount G is accumulated as described above in step S 1 0 5.
  • step S 1 06 whether or not the supply NOx amount G has reached the predetermined criterion N0x amount G s, specifically, whether or not the supply NO X amount G is greater than or equal to the criterion NOx amount G s Is judged. If the supply NOx amount G has not reached the criterion NOx amount Gs, this process is terminated. If the supply NOx amount G has reached the criteria NOx amount Gs, the process proceeds to step S 1 0 7.
  • step S 1 0 7 a rich spike is executed. As described above, this rich spike is executed until the reducing agent amount H as the integrated value reaches a predetermined criterion reducing agent amount Hs.
  • step S 1 08 it is determined whether or not the post-catalyst NOx sensor maximum output value C r max is acquired. If the NO X sensor maximum output value C r ma X after the catalyst is not acquired, this process ends. On the other hand, if the post-catalyst NOx sensor maximum output value C rmax is acquired, the post-catalyst NO x sensor maximum output value C rma X is compared with a predetermined deterioration judgment value C rs corresponding to the criteria in step S109.
  • step S 1 1 1 If the NOx sensor maximum output value C r max after the catalyst is smaller than the deterioration judgment value C rs, the NOx catalyst 16 is determined to be normal in step S 1 1 0, while the NOx sensor maximum output value C r max after the catalyst Is equal to or greater than the deterioration judgment value C rs, the NOx catalyst 16 is judged to be deteriorated in step S 1 1 1. This process is completed.
  • the second embodiment when the amount of NOx supplied to the NOx catalyst 16 reaches a predetermined value, an amount of reducing agent corresponding to the amount of NOx supplied is supplied. Then, the supplied NOx amount and the supplied reducing agent amount are increased step by step, and the maximum output value of the post-catalyst NOx sensor 18 is acquired each time. The deterioration of the NOx catalyst is determined based on the supplied NOx amount corresponding to at least one of the acquired post-catalyst NOx sensor maximum output values.
  • the figure shows the amount of NOx supplied to the NOx catalyst 16, that is, the supplied NOx amount G (rag), and the amount of reducing agent corresponding to this supplied NOx amount after the catalyst obtained when the reducing agent is supplied to the NOX catalyst 16.
  • This is a test result showing the relationship with the NOX sensor maximum output value C rma x (p pm).
  • the white circle is for the normal catalyst and the black circle is for the degraded catalyst.
  • the post-catalyst N ⁇ x sensor maximum output value C rma x is almost zero. It is.
  • the reason for this is that when the amount of NOx that can be stored in the normal catalyst is greater than 3 O Omg and less than 30 Omg of NOx is supplied, the total amount is stored in the NOx catalyst, and the reducing agent corresponds to the amount of NOx supplied. This is because when the amount is supplied, the total amount of reducing agent is used to reduce the stored NO X without excess or deficiency.
  • the post-catalyst NOx sensor maximum output value Cr max is greater than zero.
  • the supply NO x amount G is further increased to 5 O Omg, a larger post-catalyst NO X sensor maximum output value C rmax is obtained.
  • the reason for this is that the amount of NOx that can be stored by the NOx catalyst is less than 40 Omg, and even if 4 O Omg or more is supplied, the entire amount cannot be stored, and the amount of reducing agent corresponding to the supplied NOX amount. This is because everything is not used for the reduction of occluded NO x even if is supplied, the amount of reducing agent becomes excessive, and excess ammonia is detected by the NOX sensor 18 after the catalyst.
  • N0x catalyst can store only a certain amount of NOx less than 40 Omg, naturally, if the amount of reducing agent is increased from the equivalent of 40 Omg, the amount of excess reducing agent also increases.
  • the NO x sensor maximum output value C r max after the catalyst also increases.
  • the amount of NO X that can be stored by the normal catalyst in the illustrated example is more than 300 mg and less than 40 Omg.
  • the NOx sensor maximum output value C r max after the catalyst is almost closed only when the supply NO X amount G is 10 Omg, and the supply NO X amount G is 200 As mg, 30 Omg, 400 mg, and 500 mg increase, the NO x sensor maximum output value C r max after the catalyst also increases proportionally. From this tendency, it can be seen that the amount of NO X that can be stored by the deteriorated catalyst in the illustrated example is greater than 10 Omg but less than 20 Omg.
  • the deterioration diagnosis of Nx catalyst is executed using such a relationship.
  • the NO X amount that can be stored by the criterion catalyst is previously determined by an actual machine test or the like, and this criterion NO X amount is set as the deterioration determination value G s. Then, the NO X amount G supplied to the NOx catalyst 16 is gradually increased from a value smaller than the deterioration judgment value G s to a larger value, and the reducing agent amount H corresponding to each supplied NOX amount G Each time the is supplied, NOx sensor maximum output value C r max is obtained after each catalyst.
  • the post-catalyst NOx sensor maximum output value C r max exceeds the criterion value C rs equivalent to the criteria (here, a value slightly larger than zero, but can be considered to be zero for convenience).
  • a sample point sample data, white circle or black circle in the figure
  • the minimum value Gmin in the supply NOx amount G corresponding to the sample point is compared with the deterioration judgment value Gs.
  • the NOx catalyst is determined to be normal, and when the supply NOx amount minimum value Gmin is less than the deterioration determination value Gs, the NOX catalyst is determined. Is determined to be deteriorated.
  • the degradation judgment value G s is set to 320 mg.
  • the post-catalyst NOx sensor maximum output value C r max exceeds the specified value C rs
  • the minimum value Gmin in the supply NOx amount G is 40 Omg. 40 Om Since g> 3 20 mg, the NO x catalyst is judged normal.
  • the minimum value Gmin in the supply NO X amount G corresponding to these sample points is 20 Omg. Since 20 Omg is 3 2 Omg, the NO x catalyst is judged to be deteriorated.
  • the supply N0x amount minimum value Gmin that is to be compared with the deterioration judgment value Gs can be obtained only in steps of 100 mg. There is a problem that lacks accuracy. Therefore, in the second mode described below, a more accurate method is adopted.
  • the NO x sensor maximum output value C r ma X after the catalyst and the supply NOX for the sample point where the post-catalyst N 0 x sensor maximum output value C r ma X exceeds the predetermined value C rs Determine the regression line L that represents the relationship with the quantity G.
  • This regression line L is a straight line with a certain slope as shown in the figure. Then, on this regression line L, a point where the post-catalyst NO X sensor maximum output value C rmax is a predetermined value C rs is determined, that is, a determination point x, and a supply NO X corresponding to the determination point X Get the amount GX.
  • the obtained supply NOX amount GX is compared with the deterioration judgment value G s. If the supply NOX amount GX is greater than or equal to the deterioration judgment value G s, the NO X catalyst is judged to be normal, and the supply NO X amount GX deteriorates. When the judgment value is less than G s, the NO X catalyst is judged to be deteriorated.
  • the supply NO X amount G x to be compared with the deterioration judgment value G s is obtained continuously, not in increments of 1 O Omg, and therefore higher accuracy than the first aspect. Can be obtained.
  • specific processing performed in the ECU 20 will be described with reference to FIG.
  • the initial value of the post-catalyst NO x sensor maximum output value C rmax acquisition number n is 0, and the initial value of the supply NO x amount target value G t (n) (G t (0)) is 0. It is determined.
  • step S 2 0 the NO X sensor maximum output value C r max is obtained after the catalyst.
  • the number n is incremented by 1.
  • step S 202 a predetermined step amount ⁇ G is added to the current supply N 0 amount target value 01 (n) and the previous supply NO X amount target value G t (n ⁇ 1).
  • the step amount ⁇ G is, for example, 10 Omg following the example of FIG.
  • step S 203 whether the supply NO X amount G during lean burn operation has reached the target value G t (n), that is, whether the supply NOx amount G has exceeded the target value G t (n). Is judged. If the supply N0x amount G has not reached the target value G t (n), step S 203 is executed until it is reached. On the other hand, if the supply NOx amount G reaches the target value G t (n), in step S204, a rich spike that supplies an amount of reducing agent corresponding to the supply NOx amount target value G t (n). Is executed.
  • step S205 the post-catalyst NOx sensor maximum output value C r ma X (n) is acquired. Thereafter, in step S206, it is determined whether or not the number of times n of obtaining the post-catalyst NOx sensor maximum output value C r max is equal to or greater than a predetermined value m.
  • the predetermined value m is 5, for example, following the example of FIG.
  • steps S201 to S205 are repeatedly executed.
  • the process proceeds to step S207.
  • NOx from 100 mg to 500 mg is sequentially supplied to the NOx catalyst 16 in increments of 10 Omg, and the corresponding reducing agent amount is supplied for each supplied NOx amount.
  • N0x sensor maximum output value C rma x is obtained. In other words, five sample points as shown in Fig. 5 are obtained.
  • step S207 the relationship between the post-catalyst NO X sensor maximum output value C rma X and the supply NOx amount G is obtained using the sample point where the post-catalyst NO X sensor maximum output value C rma x exceeds the predetermined value C rs.
  • a regression line L representing is determined.
  • step S 208 a point X on the regression line L where the post-catalyst NOx sensor maximum output value C rmax is the predetermined value C r s is determined.
  • step S209 when the supply NOx amount Gx corresponding to the point X is acquired, Further, the obtained supply NO x amount Gx is compared with a predetermined deterioration judgment value G s. If the supply NO X amount GX is greater than or equal to the deterioration judgment value G s, the NOx catalyst is determined to be normal in step S210, and if the supply NOX amount GX is less than the deterioration determination value G s, the step S 21 1 NO X catalyst is judged to be deteriorated.
  • the supply NOx amount G is increased stepwise from a value smaller than the deterioration determination value G s corresponding to the criterion.
  • the supplied NOx amount G is less than the NOx amount that can be stored in the catalyst, so even if the corresponding reducing agent is supplied, the reducing agent does not become excessive, and fuel consumption deterioration is suppressed. Is done. Excess reducing agent is supplied only several times when more NO X is supplied than the amount of NO X that can be stored in the catalyst. Therefore, deterioration of fuel consumption can be suppressed to a minimum even if deterioration diagnosis is performed for normal catalysts.
  • the NOx amount equal to the criterion NOx amount Gs is supplied to the NOx catalyst 16 during the lean burn operation as in the first embodiment described above.
  • a Rich Spike is executed, and a reducing agent amount H s corresponding to the criteria NOx amount G s is supplied.
  • the value of the post-catalyst NO X sensor output value C r is integrated from the start point of the rich spike t 1 1 to the predetermined time point t 1 2 after the elapse of a predetermined time (for example, 10 seconds). C r is determined.
  • the predetermined time t 1 2 is determined to be at least after the end of the rich spike.
  • the actual post-catalyst NOx sensor output integrated value ⁇ C rs in the case of a critical catalyst is obtained in advance through actual machine tests, etc., and set as a deterioration judgment value.
  • the actual post-catalyst NOx sensor output integrated value ⁇ C r is compared with the deterioration judgment value ⁇ C rs. If ⁇ C r is less than ⁇ C rs, the catalyst is normal, and ⁇ 1: is If it is above, it determines with catalyst deterioration. In other words, this method is This is a method of determining deterioration based on the output value, but using the integrated value instead of the magnitude or maximum value.
  • the converted value to the NOx concentration is used as the value related to the post-catalyst NOx sensor output value, but the current value itself output from the postcatalyst NOx sensor may be used.
  • the present invention is applicable to an occlusion reduction type NOx catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine.

Abstract

吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に、劣化と正常の境目であるクライテリア触媒が吸蔵し得るＮＯｘ量を供給し、その後このＮＯｘ量に相応した還元剤量をリッチスパイクによって供給し、このときのＮＯｘセンサの出力に基づいてＮＯｘ触媒の劣化を判定する。ＮＯｘセンサ出力の大小のみでＮＯｘ触媒の劣化を判定するので高精度な劣化診断を実行でき、触媒が正常である間は過剰な還元剤が供給されないので燃費の悪化を防止できる。

Description

明細書
NO x触媒の劣化診断装置 技術分野
本発明は NOx触媒の劣化診断装置に係り、特に、 内燃機関の排気通路に設けら れた吸蔵還元型 NO X触媒の劣化を診断するための装置に関する。 背景技術
一般に、ディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジン等の内燃機関の排 気系に配置される排気浄化装置として、 排気ガスに含まれる NOx (窒素酸化物） を浄化するための NO X触媒が知られている。この NO X触媒としては様々なタイ プのものが知られているが、 その中で、排気ガス中の NOxを吸蔵して除去する吸 蔵還元型 NOx触媒 （NSR: NOx Storage Reduction) が公知である。 吸蔵還元型 NOx触媒は、 供給される排気ガスの空燃比が所定値 （典型的には理論空燃比） よ りリーン （即ち、 酸素過剰雰囲気） のときには排気ガス中の NOxを吸蔵し、 供給 される排気ガスの空燃比が所定値よりリツチ （即ち、 酸素不足雰囲気） のときには 吸蔵した NOxを放出し N2 に還元するという、 N〇xの吸放出作用を有する。 一方、例えば自動車に搭載されたエンジンの場合、排ガスが悪化した状態での走 行を未然に防止するため、 車載状態 （オンボード） で触媒の劣化を診断すること (OBD; On Board Diagnosis) が各国法規等からも要請されている。 そのため、 吸蔵還元型 NO X触媒についてもその劣化を診断するための様々な従来技術が存 在する。
吸蔵還元型 NO X触媒が劣化すると触媒が NO Xを吸蔵する能力、即ち触媒が吸 蔵し得る NOx量が低下する。 よって NOx触媒劣化検出の代表的手法として、 N O X触媒の N O X吸蔵能を計測してこれを所定の劣化判定値と比較する方法があ る。
関連技術として、例えば特許第 3316066号明細書には、 NO X触媒の下流 位置に NO X濃度センサを設け、この NO X濃度センサの実際の NO X濃度による NOx排出量を所定時間積分し、この積分値により N O X触媒の故障の有無を診断 することが開示されている。 また、 特許第 35891 79号明細書には、 NOx触 媒 （N〇x吸収剤） から NO Xを放出すべく還元剤を供給したときに、 NOxの放 出に使用されなかつた余剰の還元剤がアンモニアの形で NO X触媒下流に排出さ れるのを利用して、 NOx触媒の劣化度合を検出することが開示されている。 これ において、 NOx触媒下流のアンモニア濃度が検出されると共に、 このアンモニア 濃度の変化から余剰の還元剤量を表す代表値が求められ、この代表値に基づいて N Ox触媒の劣化度合が検出される。 N〇x触媒下流のアンモニア濃度は、排気ガス 中の NOx濃度及びアンモニア濃度を両方検出可能なセンサで検出される。
ところで、 自動車の排ガス規制が非常に厳しくなりつつある現在、 NOxェミツ シヨン規制値が非常に小さな値となっている一方で、 N〇 X触媒を劣化と判定すベ き NO Xエミッシヨンの値即ち OBD規制値も非常に小さな値となっている。特に、 米国 S U L E V (Super Ultra Low Emission Vehicle) では、 欧州 S T E PIV等 と比べ、エミッション規制値が厳しいだけでなく、 O B D規制値がェミツション規 制値の 1. 75倍と非常に厳しい。 つまり、 ェミッション規制値から OBD規制値 までのエミッションレベル及び触媒劣化度の差が小さく、その小さい差を見分けな ければならない。 そのため、 NOx触媒の劣化診断についてもより高い診断精度が 求められてきている。
例えば特許第 33 1 6066号明細書に記載の技術だと、 NOx触媒下流の NO X濃度センサの出力値に基づく NOx排出量を積分し、この積分値により NOx触 媒の故障の有無を診断する。 しかし、 ここでいう NOx排出量とは、 NOx触媒で 何等処理されずに NO X触媒を単に通過した NO X (すり抜け NO Xと称す） の排 出量であり、 NOx濃度センサの出力値自体微小である。 一般にセンサ出力値が小 さいほど誤差割合が大きくなるので、センサの誤差をも考慮すると、誤差分を多く 含んだ値が積分されて故障診断に用いられている可能性があり、高い診断精度を確 保するという点では必ずしも十分ではない。
また、特許第 3 5 8 9 1 7 9号明細書に記載の技術では、 N O X触媒に供給され た還元剤量のうち余剰の還元剤量が減じられ、 N O X触媒からの N O X放出に必要 十分な過不足の無い還元剤量が計算される。そしてこの適量の還元剤量が所定値を 下回ったとき、 N O X触媒の N O X吸蔵能が十分低下したとみなして、 N O x触媒 が劣化と判定される （段落 0 0 6 5〜0 0 6 8、 図 9参照）。 つまり特許第 3 5 8 9 1 7 9号明細書に記載の技術は、 N〇x触媒の N O x吸蔵能を計測してこれを所 定の劣化判定値と比較していることになる。
この技術の場合、適量の還元剤量の計算に余剰の還元剤量が用いられ、適量の還 元剤量が多い場合であっても少ない場合であっても （即ち、 N O x吸蔵能が高い場 合であっても低い場合であっても）、 常に還元剤量が適量になるようにフィードバ ック制御される。 よって必然的に、余剰の還元剤量が比較的頻繁に発生することに なるが、 還元剤量が過剰になることは即ち燃費の悪化に繋がる。 発明の開示
本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸蔵還元型 N O X触媒の劣化を高精度でしかも燃費悪化を引き起こすことなく検出することがで きる N O X触媒の劣化診断装置を提供することにある。
本発明の第 1の形態によれば、
内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型 N〇 X触媒と、
前記 N〇 X触媒に吸蔵 N O Xを放出させるための還元剤を供給するリツチスパ イクを実行するリッチスパイク手段と、
前記 N O X触媒の下流側に設けられた N O xセンサと、
前記 N O X触媒に、劣化と正常の境目であるクライテリァ触媒が吸蔵し得る N O x量に相応した量の還元剤が供給されたときの前記 N O Xセンサの出力に基づい て、 前記 N O X触媒の劣化を判定する劣化判定手段と
を備えたことを特徴とする N O X触媒の劣化診断装置が提供される。
この本発明の第 1の形態によれば、 N O X触媒に、 クライテリア触媒が吸蔵し得 る N O X量に相応した量の還元剤が供給されたときの N O Xセンサの出力に基づ いて、 N O X触媒の劣化が判定される。 正常触媒の場合、 かかる還元剤量が供給さ れても小さな N O Xセンサ出力しか得られないが、逆に劣化触媒の場合だと、 かか る還元剤量が供給されたときに N〇xセンサの出力が大きくなる。この特性を利用 して、 N O Xセンサ出力の大小のみで N〇 X触媒の劣化を判定できる。
本発明の第 1の形態は、特許第 3 3 1 6 0 6 6号明細書に記載の技術のように誤 差分を多く含む微小な N〇 Xセンサ出力値をさらに積分し、誤差分が拡大された積 分値を用いて劣化診断をするのではなく、比較的大きいセンサ出力値でもつて劣化 診断を行う。 よってセンサ誤差の影響を少なく し、高い診断精度を確保することが でき、 触媒劣化度の小さい差を見分けることが可能になる。 また、 車両上における 劣化診断は N O X触媒が新品（正常）の状態から徐々に劣化する方向で行われるが、 正常触媒の場合だと劣化診断の度に、触媒自身の持つ N O X吸蔵能より少ないクラ ィテリァ相当の N O X量しか吸蔵されず、またこれに相応したクライテリァ相当の 還元剤量しか供給されない。よつて劣化診断時に過剰に還元剤が供給されることが なレ、。過剰に還元剤が供給されるのは触媒が劣化したときだけである。 しかも触媒 が劣化したことが検知されれば、ユーザに警告がなされ、触媒は交換されるであろ う。 よって通常は触媒のライフサイクルを通して、劣化診断時における過剰な還元 剤の供給が防止され、 燃費の悪化を防止することができる。
本発明の第 2の形態は、 前記第 1の形態において、
前記 N O Xセンサが、 排気ガス中のアンモニアを検出可能である
ことを特徴とする。
本発明の第 3の形態は、 前記第 1又は第 2の形態において、 前記 N O x触媒に供給された N O x量を算出する算出手段が備えられ、 前記算出手段により前記クライテリア触媒が吸蔵し得る N O X量と等しい量の 供給 N O X量が算出されたときに、前記リツチスパイク手段が、前記クライテリア 触媒が吸蔵し得る N O X量に相応した量の還元剤を供給する
ことを特徴とする。
本発明の第 4の形態は、 前記第 1乃至第 3のいずれかの形態において、 前記劣化判定手段が、前記 N O Xセンサの出力値が所定の劣化判定値以上となつ たときに前記 N O X触媒を劣化と判定する
ことを特徴とする。
本発明の第 5の形態によれば、
内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型 N O X触媒と、
前記 N O X触媒に吸蔵 N O Xを放出させるための還元剤を供給するリッチスパ イクを実行するリツチスパイク手段と、
前記 N O X触媒の下流側に設けられた N O Xセンサと、
前記 N〇x触媒に供給された N O X量を算出する算出手段と、
前記 N O X触媒の劣化を判定する劣化判定手段と
を備え、
前記算出手段によって算出された供給 N O X量が所定値に達したときに前記リ ツチスパイク手段によりその供給 N O X量に相応した量の還元剤を供給し、これら 供給 N〇 X量と供給還元剤量とを段階的に増加させていってその都度前記 N O X センサの最大出力値を取得し、この取得された N O Xセンサ最大出力値の少なくと も一つに対応する供給 N O X量に基づいて、前記劣化判定手段により前記 N O X触 媒の劣化を判定する
ことを特徴とする N O X触媒の劣化診断装置が提供される。
本発明の第 6の形態は、 前記第 5の形態において、
前記劣化判定手段が、所定のしきレ、値以上となっている N O xセンサ最大出力値 に対応する供給 N〇 x量の最小値を所定の劣化判定値と比較して前記 N O x触媒 の劣化を判定する
ことを特徴とする。
本発明の第 7の形態は、 前記第 5の形態において、
前記劣化判定手段が、所定のしきレ、値以上となっている N O xセンサ最大出力値 について供給 N〇 X量との関係を表す回帰直線を決定し、該回帰直線上で前記しき い値に対応する供給 N〇x量を決定すると共に、この決定された供給 N O x量を所 定の劣化判定値と比較して前記 N O X触媒の劣化を判定する ことを特徴とする。
本発明の第 8の形態は、 前記第 6又は第 7の形態において、
前記所定の劣化判定値が、劣化と正常の境目であるクライテリァ触媒が吸蔵し得 る N O X量に等しい値である
ことを特徴とする。
本発明によれば、吸蔵還元型 N O X触媒の劣化を高精度でしかも燃費悪化を引き 起こすことなく検出することができるという、 優れた効果が発揮される。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施形態に係る内燃機関の概略的なシステム図である。
図 2は、リーンバーン運転とリツチスパイクとを交互に繰り返したときの触媒後 N O xセンサの出力変化の様子を示す図である。
図 3は、 N O X触媒劣化診断の第 1の形態の具体例を説明するためのタイムチヤ ートである。
図 4は、 第 1の形態の処理内容を示すフローチャートである。
図 5は、 N O X触媒劣化診断の第 2の形態を説明するためのグラフである。 図 6は、 第 2の形態の処理内容を示すフローチャートである。
図 7は、 N O X触媒劣化診断の第 3の形態を説明するためのタイムチヤ一トであ る。 発明を実施するための最良の形態
以下、 添付図面を参照して、 本発明を実施するための最良の形態を説明する。 図 1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の概略的なシステム図である。 図示 されるように、 内燃機関 1は、 シリンダブ口ック 2に形成された燃焼室 3の内部で 燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室 3内でビストン 4を往復移動させるこ とにより動力を発生する。 内燃機関 1は車両用多気筒エンジン （ 1気筒のみ図示） であり、 火花点火式内燃機関、 より具体的にはガソリンエンジンである。 但し、 本 発明が適用される内燃機関は火花点火式内燃機関に限られず、例えば圧縮着火式内 燃機関即ちディーゼルエンジンであってもよい。
内燃機関 1のシリンダへッドには、 吸気ポートを開閉する吸気弁 V i と、排気ポ ートを開閉する排気弁 V eとが気筒ごとに配設されている。各吸気弁 V iおよび各 排気弁 V eは図示しないカムシャフ トによって開閉させられる。 また、 シリンダへ ッドの頂部には、燃焼室 3内の混合気に点火するための点火ブラグ 7が気筒ごとに 取り付けられている。 さらにシリンダヘッドにはインジヱクタ （燃料噴射弁） 1 2 が気筒ごとに配設され、燃焼室 3内に直接燃料噴射するようになっている。 ビスト ン 4はいわゆる深皿頂面型に構成されており、その上面には凹部 4 aが形成されて いる。 そして内燃機関 1では、 燃焼室 3内に空気を吸入させた状態で、 インジェク タ 1 2からビストン 4の凹部 4 aに向けて燃料が直接噴射される。これにより点火 ブラグ 7の近傍に、燃料と空気との混合気の層が周囲の空気層と分離された状態で 形成 （成層化） され、 安定した成層燃焼が実行される。
各気筒の吸気ポートは気筒毎の枝管を介して吸気集合室であるサージタンク 8 に接続されている。サージタンク 8の上流側には吸気集合通路をなす吸気管 1 3が 接続されており、吸気管 1 3の上流端にはエアクリーナ 9が設けられている。 そし て吸気管 1 3には、上流側から順に、 吸入空気量を検出するためのエアフローメー タ 5と、電子制御式ス口ットルバルブ 10とが組み込まれている。なお吸気ポート、 サージタンク 8及び吸気管 1 3により吸気通路が形成さ.れる。
一方、各気筒の排気ポートは気筒毎の枝管を介して排気集合通路をなす排気管 6 に接続されている。 これら排気ポート、枝管及び排気管 6により排気通路が形成さ れる。 排気管 6には、 その上流側に、 排気ガス中の CO, HC, NO Xを同時に浄 化可能な三元触媒 1 1が設けられ、 その下流側に、排気ガス中の NO Xを浄化可能 な NOx触媒 16が設けられている。本実施形態では、三元触媒 1 1と NO X触媒 1 6を同一のケ一シングに収容してなる C C L触媒ュニッ ト （CCL: Catalytic Converter Lean) が用いられているが、 これに限らず、 三元触媒 1 1と NOx触 媒 16を別々のケーシングに収容して個別に配置してもよレ、。三元触媒 1 1は必ず しも必須ではなく、 省略も可能である。 例えばディーゼルエンジンの場合、 三元触 媒を設けない例が多い。
三元触媒 1 1の上^ g側に、 排気ガスの空燃比 （AZF) を検出するための空燃比 センサ 1 7が設置されている。 また、 NOx触媒 1 6の下流側に、排気ガスの NO X濃度を検出するための NOxセンサ、即ち触媒後 NOxセンサ 18が設置されて レ、る。空燃比センサ 1 7は所謂広域空燃比センサからなり、比較的広範囲に亘る空 燃比を連続的に検出可能で、 その空燃比に比例した電流信号を出力する。但しこれ に限らず、 空燃比センサ 1 7は、 理論空燃比 （ストイキ） を境に出力電圧が急変す る所謂 o2センサからなってもよい。
触媒後 NOxセンサ 18は、排気ガスの N〇x濃度に比例した電流信号を出力す る。 特に触媒後 NOxセンサ 18は、 排気ガス中の NOxだけでなく、 排気ガス中 のアンモニア （NH3 ) も検出可能なものであり、 所謂限界電流式 N〇xセンサで ある。 この種の NOxセンサは特許文献 2等に開示されている。触媒後 NOxセン サ 18は、 その内部で排気ガス中の NO X (特に NO) を N2 と 02 に分解し、 そ の 02 に基づく酸素イオンの電極間移動により酸素イオン量に比例した電流出力 を発生する。 その一方で、 触媒後 NOxセンサ 18は、 その内部で排気ガス中の N H3 を NOと H2 Oに分解し、 さらにその NOを N2 と 02 に分解し、 あとは NO Xの場合と同様の原理で電流出力を発生する。触媒後 NO Xセンサ 18は、 NOx 濃度とアンモニア濃度との合計濃度に比例した出力を発するものであり、 NOx濃 度とアンモニア濃度とを区別して出力を発することはできない。
上述の点火プラグ 7、 スロットルバルブ 10及びィンジェクタ 1 2等は、制御手 段としての電子制御ュニット（以下 ECUと称す） 20に電気的に接続されている。 ECU 20は、 何れも図示されない C PU、 ROM, RAM、 入出力ポート、 およ び記憶装置等を含むものである。 また ECU 20には、 図示されるように、 前述の エアフローメータ 5、 空燃比センサ 1 7、 触媒後 NOxセンサ 18のほ力、 内燃機 関 1のクランク角を検出するクランク角センサ 14、アクセル開度を検出するァク セル開度センサ 1 5、 NOx触媒 1 6の上下流側にそれぞれ設置された排気温セン サ即ち触媒前排気温センサ 21及び触媒後排気温センサ 22、その他の各種センサ が図示されない AZD変換器等を介して電気的に接続されている。 ECU 20は、 各種センサの検出値等に基づいて、 所望の出力が得られるように、 点火プラグ 7、 スロットルバルブ 10、 ィンジヱクタ 1 2等を制御し、 点火時期、 燃料噴射量、 燃 料噴射時期、 スロットル開度等を制御する。 なお触媒前排気温センサ 21は三元触 媒 1 1と NOx触媒 16の間の位置に設置される。触媒後 N〇 Xセンサ 18にはヒ ータ付きのものが採用され、 触媒後 N〇xセンサ 18の温度制御 （ヒータ制御） が ECU 20によって実行される。クランク角センサ 14の出力はエンジン回転速度 N eの検出にも用いられる。
三元触媒 1 1は、 これに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比 （例えば AZF = 14. 6) 付近のときに C〇， HC及び NOxを同時に浄化する。 この三者を同 時に高効率で浄化できる空燃比の幅 （ウィンドウ） は比較的狭い。 よって三元触媒 1 1を有効に機能させるため、空燃比制御の一態様として、 三元触媒 1 1に流入す る排気ガスの空燃比が理論空燃比付近となるように混合気の空燃比が制御される。 これをス トイキ制御とレ、い、ストイキ制御が実行されているときのェンジンの運転 態様をストィキ運転とレ、う。このストィキ制御では目標空燃比が理論空燃比と等し く設定され、空燃比センサ 1 7により検出された空燃比が目標空燃比と等しくなる ように、インジヱクタ 1 2から噴射される燃料噴射量ひいては空燃比がフィードバ ック制御される。
他方、燃費低減等の観点から、 空燃比制御の別の態様として、 目標空燃比が理論 空燃比より高い値即ちリーンな値に設定される場合がある。これをリーンバーン制 御といい、リーンバーン制御が実行されているときのエンジンの運転態様をリーン バーン運転という。 なおリーンバーン制御時もストイキ制御時と同様、空燃比セン サ 1 7により検出された空燃比が目標空燃比と等しくなるように燃料噴射量ひい ては空燃比がフィードバック制御される。 リーンバーン制御時には、エンジンから 排出される排気ガスの空燃比が、三元触媒 1 1での NO X浄化を実質的に不可能と するほどにリーンな値とされる場合がある。この場合に三元触媒 1 1をすり抜けた NO Xを浄化すべく、 三元触媒 1 1の下流側に NO X触媒 1 6が設けられている。
NOx触媒 16には吸蔵還元型 N O X触媒 （NSR: NOx Storage Reduction) が 用いられている。 この吸蔵還元型 NOx触媒は、 アルミナ A 12 03等の酸化物か らなる基材表面に、触媒成分としての白金 P tのような貴金属と、 NOx吸収成分 とが担持されて構成されている。 NOx吸収成分は、 例えばカリウム K、 ナトリウ ム Na， リチウム L i、 セシウム C sのようなアル力リ金属、 ノくリウム B a、 カル シゥム C aのようなアル力リ土類、 ランタン L a、イツトリゥム Yのような希土類 から選ばれた少なくとも一つから成る。
吸蔵還元型 NOx触媒 16は、これに流入される排気ガスの空燃比が理論空燃比 よりリーンのときには排気ガス中の NOxを硝酸塩の形で吸蔵し、これに流入され る排気ガスの空燃比が理論空燃比又はそれより リツチのときには吸蔵した NOx を放出するという、 NO Xの吸放出作用を行う。 リーンバーン運転中では、 排気空 燃比が理論空燃比よりリーンであり、 N〇x触媒 16は排気中の NO Xの吸収を行 う。 一方、 NOx触媒 1 6が NOxを飽和状態即ち満杯まで吸蔵すると、 N〇x触 媒 1 6がそれ以上 NOxを吸蔵できなくなることから、 NOx触媒から吸蔵 N O X を放出させるベく、 NOx触媒 16に還元剤を供給するリツチスパイクが実行され る。 なお、 このように NOx触媒 1 6から吸蔵 NO Xを放出して NOx触媒 16の NOx吸蔵能力を回復させることを NOx再生と称する。 NOx触媒から放出 （脱 離） された NOxは、 周囲の還元剤 （例、 H2 , CO) と反応して還元され、 N2 となって触媒下流に排出される。
リツチスパイクは本実施形態では以下のリツチスパイク制御によって実現され る。 即ち、 目標空燃比が一時的に理論空燃比又はそれよりリッチな値に設定され、 混合気ひいては排気ガスの空燃比が理論空燃比又はそれより低いリツチな値に制 御される。排気ガスの実際の空燃比と理論空燃比との差分が瞬時的な還元剤量に相 当する。
なお、 リッチスパイクについてはこれ以外にも様々な方法がある。 例えば、 NO X触媒上流側に還元剤供給弁を別途設け、還元剤供給弁を開弁制御して排気中に還 元剤を供給する方法がある。代替的に、インジェクタ 1 2から燃焼室 3に膨張行程 後期又は排気行程で燃料を噴射し、未燃燃料を排気中に多く含ませるいわゆるボス ト噴射が可能である。
リツチスパイクによって NOx触媒 16に還元剤を供給した場合、 NOx触媒 1 6内で還元剤 （例、 H2 , CO) と排気ガス中の N2 が反応してアンモニア NH3 が生成される。 そしてこのアンモニア NH3 力 NOx触媒 16から脱離された N 〇xと反応し、 この結果 NO Xが還元されて N2 となる。 その一方で、 過剰の還元 剤が供給されると、 NOx触媒 16に吸蔵された NOxは全て放出還元されるもの の、 NO Xの放出還元に使用されなかった還元剤 （H2 , CO) からアンモニア N H3 が生成され、 N〇x触媒 16の下流側に排出されることとなる。
NOx触媒 1 6の NOx吸放出作用は NO X触媒 1 6が所定の作動温度域にな いと実質的に行えない。 そこで本実施形態では NOx触媒 1 6の温度 （触媒床温） が検出又は推定される。 NOx触媒 16の温度は、 NOx触媒に埋設した温度セン サにより直接検出することもできる力 本実施形態ではそれを推定することとして いる。 具体的には、 ECU 20が、 触媒前排気温センサ 21及び触媒後排気温セン サ 22によりそれぞれ検出された触媒前排気温及び触媒後排気温に基づき、触媒温 度を推定する。 なお推定方法はこのような例に限られない。
次に、 NO X触媒 1 6の劣化診断について説明する。
概して、 ここで述べる劣化診断の第 1の形態の特徴は、 NOx触媒 16に、 劣化 と正常の境目であるクライテリァ触媒が吸蔵し得る NO X量に相応した量の還元 剤を供給し、 このときの触媒後 NOxセンサ 1 8の出力に基づいて、 NOx触媒 1 6の劣化を判定する点にある。
ここで 「クライテリア触媒」 について説明すると、 NOx触媒は、 それが劣化し ていくほど吸蔵可能な NOx量、即ち NOx吸蔵能が低下していく。 そして吸蔵可 能な NOx量が所定値（典型的には前述の OBD規制値相当） を下回った時点で N O X触媒は劣化と判定しなければならなレ、。この所定値に等しい N O X吸蔵能を有 する NOx触媒がクライテリァ触媒である。クライテリァ触媒と等しいかそれより 高い NOx吸蔵能を有する NOx触媒は正常と判定されなければならず、逆に、 ク ライテリア触媒より低い N O X吸蔵能を有する N O X触媒は劣化と判定されなけ ればならない。
このようなクライテリア触媒が吸蔵し得る NOx量（クライテリア NOx量と称 す） は、 予め実機試験等を通じて把握される。 また、 クライテリア NOx量に相応 した還元剤量 （クライテリア還元剤量と称す）、 即ち NOx触媒に吸蔵されたクラ ィテリァ NO X量の N〇 Xを放出還元するのに必要十分な過不足の無い還元剤量 も、 予め実機試験等を通じて把握される。
NOx触媒 16がクライテリア NOx量以上の N〇xを吸蔵しており、且つリッ チスパイクによって N O X触媒 16にクライテリァ還元剤量を供給した場合、還元 剤量は不足か適量となり、 NOx触媒下流側には余剰の還元剤から生成されるアン モニァが排出されない。よって NOx触媒下流側で触媒後 NOxセンサ 18によつ てアンモニアが検出されることが無く、このことを以て NOx触媒 1 6は正常と判 断できる。
他方、 NOx触媒 16がクライテリア NOx量の NOxを吸蔵できず、満杯状態 でクライテリァ NO X量より少ない NO Xしか吸蔵していないと、 N〇 X触媒 16 にクライテリア還元剤量を供給しても、還元剤量が過剰となり、余剰の還元剤から 生成されるアンモニアが NOx触媒 16の下流側に排出される。よってこのアンモ ニァを触媒後 NOxセンサ 18で検出することで、 NOx触媒 16が劣化であるこ とを判断できる。
図 2は、リーンバーン運転とリツチスパイクとを交互に繰り返したときの触媒後 NOxセンサ 18の出力変化の様子を示す。 （A) が空燃比センサ 1 7の出力 （空 燃比 AZFへの換算値） であり、 NOx触媒 16に供給される排気ガスの空燃比を 示す。 （B) 、 NOx触媒 16が正常触媒である場合の触媒後 NOxセンサ 18 の出力 （NOx濃度 C rへの換算値、 以下同様）、 (C) 力 NOx触媒 16がクラ ィテリア触媒である場合の触媒後 NOxセンサ 18の出力、 （D) 、 NOx触媒 1 6が劣化触媒である場合の触媒後 NOxセンサ 18の出力をそれぞれ示す。ここ で、 リーンバーン運転時に N〇x触媒 16にクライテリア NOx量の NOxが供給 され、リツチスパイク時にクライテリア還元剤量の還元剤が NOx触媒 16に供給 されているものとする。
(B) に示されるように、 NOx触媒 1 6が正常触媒である場合、 触媒後 NOx センサ 1 8の出力値は常にゼロ付近であり、 NOxもアンモニアも検出されていな レ、。 これは、 リーンバーン運転時には排気ガス中の NOxが NOx触媒 16に吸蔵 されており、リツチスパイク時には吸蔵 N〇 X量に対し過不足の無い還元剤が供給 され、 余剰のアンモニアが発生しないからである。
これに対し、 NOx触媒 16が劣化していくと、 これに応じてリッチスパイク終 了時付近の触媒後 NOxセンサ 18の最大出力値（ピーク値） C rma xが次第に 大きくなる。 この触媒後 NO Xセンサ最大出力値 C r ma xの上昇は、余剰のアン モニァが次第に多く排出されようになるからと考えられる。そこでこの特性を利用 し、クライテリア触媒における触媒後 NO Xセンサ最大出力値を予め実機試験等を 通じて把握しておき、 これを劣化判定値 C r sとして設定して、 実際に検出された 触媒後 NO Xセンサ最大出力値 C r ma xを劣化判定値 C r sと比較する。そして、 触媒後 NOxセンサ最大出力値 C r ma Xが劣化判定値 C r s未満なら NOx触 媒 16は正常、触媒後 NOxセンサ最大出力値 C r ma xが劣化判定値 C r s以上 なら N O X触媒 16は劣化と判定する。
一方、触媒後 NOxセンサ最大出力値 C r ma xを劣化判定値 C r sと比較する 方法のほかに、代替的に、触媒後 NOxセンサの出力値 C r自体を劣化判定値 C r sと比較する方法がある。即ち、触媒後 NO センサの出力値 C rが最大出力値 C r ma Xに達する前の時点で、触媒後 NO xセンサの出力値 C rが劣化判定値 C r s以上となったら N O X触媒 1 6を劣化と判定する。
この N O X触媒劣化診断の手法によれば、触媒後 N O Xセンサ出力値 C rの大小 のみで N〇 X触媒 1 6の劣化を判定でき、より具体的には触媒後 N〇 Xセンサ出力 値 C rと所定の劣化判定値 C r sとの比較により N O x触媒 1 6の劣化を判定で きる。 よって、 特許文献 1に記載の技術のように、 元々誤差分を多く含む微小な N O Xセンサ出力値をさらに積分し、誤差分が拡大された積分値を用いて劣化診断を するのではない。 本手法では比較的大きレ、センサ出力値でもつて劣化診断を行う。 よってセンサ誤差の影響を少なく し、高い診断精度を確保することができる。 そし て触媒劣化度の小さい差を見分けることが可能になる。
また、車両上における劣化診断は N O X触媒が新品の状態から徐々に劣化する方 向で行われる力 S、劣化診断の度にクライテリア NOx量の供給とクライテリア還元 剤量の供給しか行われず、少なくとも N O X触媒がクライテリァ状態に達するまで は、 NOx触媒にはその能力より少ない NOx量と還元剤量しか供給されない。 よ つて劣化診断時に余剰アンモニアの排出はない。 NO X触媒がクライテリア状態を 超えて劣化したときに初めて過剰に還元剤が供給され、余剰のアンモニアが発生す る。 もっとも NO x触媒が劣化したことが検知されれば、 ユーザに警告がなされ、 触媒は交換されるであろう。 よって通常は触媒のライフサイクルを通して、劣化診 断時における過剰な還元剤の供給が防止され、燃費の悪化を防止することができる。 次に、 この NO X触媒劣化診断の具体例を図 3を用いて説明する。
図 3には、 エンジン始動後における各値の変化を示す。 （A) が ECU20にて 推定される触媒温度 T c、 （B) が触媒後 NO Xセンサ 18の温度 T s (以下、 単 にセンサ温度ともいう）、 (C) が供給 NOx量 G、 (D) が空燃比センサ 1 7の出 力 （空燃比 AZFへの換算値）、 (E) が触媒後 NO Xセンサ 18の出力 （NOx濃 度 C r.への換算値） を示す。 時刻 t 0がエンジン始動完了時刻である。 （B) に関 して、触媒後 NOxセンサ 18の温度 T sは ECU20によって検出且つ制御され ている。 より具体的には、 ECU 20によって触媒後 NOxセンサ 18の素子イン ピーダンスが検出されており、この素子インピーダンスがセンサ活性時相当の所定 値になるように触媒後 NOxセンサ 1 8のヒータが制御される。
(A)、 (B) に示されるように、 エンジンが始動されると、 触媒温度 T c及びセ ンサ温度 T sが次第に上昇し、やがて触媒温度 T cが下限温度 T cm i n (例えば 約 300°C) を上回って作動温度域に入り （時刻 t 1)、 センサ温度 T sも下限温 度 T sm i n (例えば約 750°C) を上回って活性温度域に入る （時刻 t 2)。 セ ンサ温度 T sはその後下限温度 T s m i nより若干高い値に維持される。なお触媒 作動温度域の上限温度 T c ma Xは例えば約 550°Cである。
(D) に示されるように、 これら時刻 t 1 , t 2付近から空燃比制御がス トィキ 制御からリーンバーン制御に移行され、 空燃比が理論空燃比 （ス トィキ） より高い 値 （例えば 16〜18程度） に維持される。 このときの空燃比は三元触媒 1 1で N 〇 Xを浄化できないような高い空燃比である。よってエンジンから排出された NO Xは三元触媒 1 1を素通りし、 後段の NOx触媒 16でトラップ、 吸蔵される。 従 つて （E) に示されるように NOx触媒 16の下流側では NOxが検出されなレ、。 一方、 （C) に示されるように、 リーンバーン運転中に N〇x触媒 16に供給さ れる NO x量が順次積算され、 供給 NO X量 Gが計算されている。 具体的には、 1 演算周期において、 エンジン 10から排出される排気ガスの NOx濃度 （触媒前推 定 NO X濃度と称す） C eがエンジン 10の運転状態に基づき推定され、 この触媒 前推定 NOx濃度 C eに、排気ガス量の代用値としての吸入空気量 G aの値が乗じ られ、 その結果瞬時値としての供給 NOx量 dGが算出される。 そしてこの瞬時値 としての供給 N O X量 d Gが演算周期毎に積算され、供給 N O X量 Gが算出される, 触媒前推定 NO X濃度 C eは、例えば、エンジン回転速度 N e及び吸入空気量 G a の検出値から求められる負荷率 （=GaZNe) と、 空燃比センサ 1 7で検出され る空燃比 AZFとに基づき、 所定のマップ等に従って算出される。 なお、 触媒前推 定 NOx濃度の代わりに、 NOx触媒 16の上流側に設けられた NOxセンサ即ち 触媒前 NOxセンサ （図示せず） の検出値 （触媒前検出 NOx濃度と称す） を直接 用いてもよい。
リーンバーン運転を継続すると供給 NOx量 Gが次第に増加していく。そしてこ の供給 NO X量 Gが予め定められたクライテリア NOx量 G s (例えば 200m g) に達したと同時に、 吸蔵 NOxを放出還元すべく、 （D) に符号 aで示される ようにリツチスパイクが実行される。 具体的には、混合気ひいては排気ガスの空燃 比が理論空燃比より低いリツチな値に制御される。このときの空燃比は三元触媒 1 1で H C , C O等の還元成分（特に H C )が浄化されないほどの低レ、空燃比である。 よってエンジンから排出された還元成分は三元触媒 1 1を素通りして後段の NO X触媒 1 6に供給される。なお供給 NO X量 Gの値は次回リーンバーン運転が開始 されるまでクライテリア NOx量 G sにホールドされ、次回リーンバーン運転開始 と同時にゼロにリセットされる。
リツチスパイク時に供給される還元成分の量即ち還元剤量は、例えば次のように して算出することができる。 まず、 1演算周期における瞬時値としての還元剤量 d Hが次式により計算される。
d H= ( 1 / (A/F) - 1/14. 6) X G a A/ Fは空燃比センサ 1 7で検出される実際の空燃比、 1 4 . 6は本実施形態にお けるス トイキ空燃比、 G aはエアフローメータ 5で検出される吸入空気量である。 そしてこの瞬時値としての還元剤量 d Hが演算周期毎に積算され、リツチスパイク 開始時からある時点までに供給された還元剤量 Hが計算される。
こうして順次計算されていく還元剤量 H力 S、クライテリア N O X量 G sに相応す るクライテリア還元剤量 H sに達したら、 リツチスパイクが終了される。なお（D) にハッチングで示される領域の面積がクライテリア還元剤量 H sを表す。
( E ) に示されるように、 リッチスパイクの終了時付近を除けば、 触媒後 N〇x センサ 1 8の出力値 C rはほぼゼロである。 その理由は、 リーンバーン運転中には N O X触媒 1 6に供給される N O Xが N O X触媒 1 6に吸蔵され、リツチスパイク 中にはその終了時付近を除き、 N O X触媒 1 6から脱離した N O Xが還元剤によつ て還元され、 N O Xの排出もアンモニアの排出もないからである。 一方、 リッチス パイクの終了時付近では、 触媒正常時 （破線で示す） には触媒後 N O Xセンサ出力 値 C rが僅かに増加するだけであるが、 触媒劣化時 （実線で示す） には触媒後 N O Xセンサ出力値 C rが著しく増加する。触媒劣化時に触媒後 N O Xセンサ出力値 C rが著しく増加する理由は、リーンバーン運転中にクライテリア N O X量 G sの N 0 を^^ 0 触媒1 6に供給したものの、 その全量が吸蔵されておらず、 よってク ライテリァ還元剤量 H sの還元剤を供給してもその全量が消費されず、余剰の還元 剤がアンモニアの形で触媒下流に排出され、このアンモニアが触媒後 N O Xセンサ 1 8で検知されているからである。
そこで、 この触媒後 N〇xセンサ出力値 C r、好ましくは触媒後 N O Xセンサ最 大出力値 C r m a x力、クライテリア触媒相当の劣化判定値 C r sより大きいか小 さいかによって、 N O X触媒 1 6が劣化しているか正常であるかを判定することが できる。
図示例では、 以上の工程が繰り返されて劣化検出が複数回実行されている。 これ により劣化診断の精度と信頼性とを向上することが可能である。 なお、 とりわけ劣化触媒の場合において、 リッチスパイク終了時付近で触媒後 N O xセンサ出力値 C rが増加する理由として次のようなものも考えられる。還元剤 供給により吸蔵 N O Xが N O X触媒から脱離はするものの、触媒の活性点の減少劣 化に伴って、脱離 NO Xが還元剤と十分反応せず、脱離 NO Xが未反応のまま触媒 下流に排出され （これを吐き出し NO Xと称す）、 この吐き出し NO xが触媒後 N O xセンサ 1 8で検知されている、 という考え方がある。触媒後 NO xセンサ 1 8 は NO Xとアンモニアの区別ができないので、吐き出し NO Xによっても出力値が 増加する。 しかし、様々な研究結果から鑑みて、 リッチスパイク終了時付近の触媒 後 NO Xセンサ出力値は吐き出し NO Xよりもむしろ余剰アンモニアの量を反映 していると考えるのが妥当である。また検知されているのが吐き出し NO xである か余剰ァンモニァであるかによらず、触媒劣化度に関連した N O Xセンサ出力値の 挙動は予め実機試験等で得られた上述のようなものである。よって吐き出し NO x と余剰アンモニアの区別を敢えてしなくても、上述の方法で好適に劣化診断を実行 することが可能である。
次に、ここで説明した劣化診断を実行するための具体的処理を図 4を参照して説 明する。図示される処理は ECU 2 0により所定の演算周期毎に繰り返し実行され る。
最初のステップ S 1 0 1では、推定触媒温度 T cが前述の作動温度域にあるか否 力 \即ち、推定触媒温度 T cが下限温度 T c m i n以上で且つ上限温度 T c m a χ 以下であるか否かが判断される。
触媒温度 T cが作動温度域にない場合、 本処理が終了される。 なおこの場合に、 触媒温度 T cが作動温度域に入るように触媒温度 T cを制御してもよい。例えば空 燃比をよりリツチ側に変化させれば触媒温度 T cが上昇し、空燃比をよりリーン側 に変化させれば触媒温度 T cが下降する。
他方、触媒温度 T cが作動温度域にある場合、 ステップ S 1 0 2において触媒後 NO xセンサ 1 8が活性状態にあるか否力 \即ち触媒後 N〇 Xセンサ 1 8の温度 T sが活性温度域の下限温度 T s m i nより高いか否かが判断される。
触媒後 NO Xセンサ 1 8が活性状態にない場合、本処理が終了され、触媒後 NO Xセンサ 1 8が活性状態にある場合、ステップ S 1 0 3にてリーンバーン運転中か 否かが判断される。 具体的には、空燃比センサ 1 7で検出される空燃比 AZFが所 定のリーン空燃比より大きいか否かが判断される。
リーンバーン運転中でない場合、'本処理が終了される。 他方、 リーンバーン運転 中である場合、 ステップ S 1 04にて今回 NO X量 dGが前述の如く算出され、 ス テツプ S 1 0 5にて供給 NO X量 Gが前述の如く積算される。
次のステップ S 1 06では、供給 NOx量 Gが所定のクライテリア N〇x量 G s に達したか否か、具体的には供給 NO X量 Gがクライテリア NOx量 G s以上であ るか否かが判断される。供給 NOx量 Gがクライテリア NOx量 G sに達していな い場合、本処理が終了され、供給 NO X量 Gがクライテリア NO X量 G sに達して いる場合、 ステップ S 1 0 7に進む。
ステップ S 1 0 7ではリツチスパイクが実行される。 このリツチスパイクは、前 述したように、積算値としての還元剤量 Hが所定のクライテリア還元剤量 H sに達 するまで実行される。
次に、 ステップ S 1 08では、触媒後 NOxセンサ最大出力値 C r ma xが取得 されたか否かが判断される。触媒後 NO Xセンサ最大出力値 C r ma Xが取得され ていない場合は本処理が終了される。他方、触媒後 NOxセンサ最大出力値 C r m a xが取得された場合は、 ステップ S 1 09で、 この触媒後 NO xセンサ最大出力 値 C r m a Xがクライテリア相当の所定の劣化判定値 C r sと比較される。
触媒後 NOxセンサ最大出力値 C r ma xが劣化判定値 C r sより小さい場合、 ステップ S 1 1 0で NOx触媒 1 6は正常と判定され、他方、触媒後 NOxセンサ 最大出力値 C r ma xが劣化判定値 C r s以上の場合、ステップ S 1 1 1で NOx 触媒 1 6は劣化と判定される。 以上で本処理が終了される。
次に、 NO X触媒劣化診断の第 2の形態を説明する。 概して、 この第 2の形態では、 NOx触媒 16に供給された NO X量が所定値に 達したときにその供給 NOx量に相応した量の還元剤が供給される。 そして、 これ ら供給 NOx量と供給還元剤量とが段階的に増加され、その都度、触媒後 NOxセ ンサ 18の最大出力値が取得される。この取得された触媒後 NO Xセンサ最大出力 値の少なくとも一つに対応する供給 NOx量に基づいて、 NOx触媒の劣化が判定 される。
これを具体的に図 5を用いて説明する。 図は、 NOx触媒 16に供給した NOx 量即ち供給 NOx量 G (rag) と、 この供給 NOx量に ^応した過不足のない量の 還元剤を N O X触媒 16に供給したときに得られる触媒後 N O Xセンサ最大出力 値 C rma x (p pm) との関係を示す試験結果である。 白丸は正常触媒の場合、 黒丸は劣化触媒の場合である。
図示されるように、正常触媒の場合、 NOx触媒 16への供給 NOx量 Gを 10 Omg、 200mg、 300 m gと増加していっても触媒後 N〇 xセンサ最大出力 値 C rma xはほぼゼロである。 この理由は、正常触媒の吸蔵可能な N O x量が 3 O Omgよりも多く、 30 Omg以下の NOxを供給したときにその全量が NOx 触媒に吸蔵され、且つ供給 NO X量に相応する還元剤量を供給したとき全還元剤量 が過不足無く吸蔵 NO Xの還元に使用されるからである。
これに対し、供給 NOx量 Gを 40 Omgに増やした場合、触媒後 NOxセンサ 最大出力値 C.r ma xはゼロより大きくなる。供給 N O x量 Gをさらに 5 O Omg に増やすと、さらに大きい触媒後 NO Xセンサ最大出力値 C rma xが得られてい る。 この理由は、 NOx触媒の吸蔵可能な NOx量が 40 Omgよりも少なく、 4 O Omg以上の N O Xを供給してもその全量を吸蔵することができず、且つ供給 N O X量に相応する還元剤量を供給しても全てが吸蔵 N〇 Xの還元に使用されず、還 元剤量が過剰となり、余剰のアンモニアが触媒後 N O Xセンサ 1 8で検出されるか らである。 N〇x触媒が 40 Omgよりも少ない一定量の NOxしか吸蔵できない ので、 当然、 還元剤量を 40 Omg相当から増やしていけば、 余剰の還元剤量も増 えていき、 触媒後 NO xセンサ最大出力値 C r ma xも増加していく。
この傾向から、 図示例の正常触媒の吸蔵可能な NO X量は、 300mgよりも多 く 40 Omgよりも少ないことが分かる。 , 一方、劣化触媒の場合だと、触媒後 NO Xセンサ最大出力値 C r ma xがほぼゼ 口となるのは供給 NO X量 Gが 10 Omgのときだけで、供給 NO X量 Gを 200 mg、 30 Omg, 400mg、 500 m gと増加するにつれ触媒後 N O xセンサ 最大出力値 C r ma xも比例的に増加していく。 この傾向から、 図示例の劣化触媒 の吸蔵可能な NO X量は、 10 Omgよりも多いが 20 Omgよりも少ないことが 分かる。
そこで、このような関係を利用して N〇 X触媒の劣化診断を実行する。具体的に、 第 1の態様としては、クライテリァ触媒が吸蔵し得る NO X量を予め実機試験等に よって把握しておき、このクライテリア NO X量を劣化判定値 G sとして設定する。 そして、 NOx触媒 16に供給する NO X量 Gを、劣化判定値 G sより小さい値か ら大きレ、値へと段階的に増加していき、各供給 N O X量 Gに相応する還元剤量 Hを 供給する度に、 その都度触媒後 NOxセンサ最大出力値 C r ma xを取得する。 そ してこのうち、触媒後 NOxセンサ最大出力値 C r ma xがクライテリア相当の所 定値 C r s (ここではゼロより若干大きい値、但し便宜上はゼロと考えて差し支え なレ、）を超えているサンプル点（サンプルデータ、図中の白丸又は黒丸）を取得し、 そのサンプル点に対応した供給 NOx量 Gのうち最小の値 Gm i nを劣化判定値 G sと比較する。 そして、供給 NOx量最小値 Gm i nが劣化判定値 G s以上のと きは NOx触媒を正常と判定し、供給 N〇x量最小値 Gm i nが劣化判定値 G s未 満のときは N O X触媒を劣化と判定する。
図 5に示す例では劣化判定値 G sが 320 m gに設定されている。そして正常触 媒の場合、触媒後 NOxセンサ最大出力値 C r ma xが所定値 C r sを超えている サンプル点は G= 400 m g、 500 m gのサンプル点であり、 これらのサンプノレ 点に対応した供給 NOx量 Gのうち最小値 Gm i nは 40 Omgである。 40 Om g〉 3 2 0m gなので、 NO x触媒は正常と判定される。 他方、 劣化触媒の場合、 触媒後 NO Xセンサ最大出力値 C r m a xが所定値 C r sを超えているサンプル 点は G= 2 0 0m g、 3 00m g、 4 0 0m g、 5 0 0 m gのサンプル点であり、 これらのサンプル点に対応した供給 NO X量 Gのうち最小値 Gm i nは 2 0 Om gである。 2 0 Omgく 3 2 Om gなので、 NO x触媒は劣化と判定される。 この第 1の態様によると、劣化判定値 G sとの比較対象である供給 N〇x量最小 値 Gm i nが 1 0 0 m g刻みで段階的にしか得られないため、簡便ではあるが、や や精度に欠ける問題がある。そこで以下に述べる第 2の態様ではより精度の高い手 法を採用する。
即ち、 図 5を参照して、触媒後 N〇xセンサ最大出力値 C r ma Xが所定値 C r sを超えているサンプル点について、触媒後 NO Xセンサ最大出力値 C r ma Xと 供給 N O X量 Gとの関係を表す回帰直線 Lを決定する。この回帰直線 Lは図示され るように一定の傾きを持つ直線となる。 そして、 この回帰直線 L上で、 触媒後 NO Xセンサ最大出力値 C r m a xが所定値 C r sとなっている点即ち被判定点 xを 決定すると共に、この被判定点 Xに対応する供給 NO X量 G Xを取得する。そして、 この取得された供給 N O X量 G Xを劣化判定値 G sと比較し、供給 N O X量 G Xが 劣化判定値 G s以上のときは NO X触媒を正常と判定し、供給 NO X量 G Xが劣化 判定値 G s未満のときは NO X触媒を劣化と判定する。
この第 2の態様によれば、劣化判定値 G sとの比較対象である供給 NO X量 G x が 1 O Om g刻みでなく、連続的に得られるため、第 1の態様よりも高い精度を得 ることができる。 以下、 この第 2の態様について、 E CU 2 0で行われる具体的処 理を図 6に基づいて説明する。
本処理の前提として、触媒後 NO xセンサ最大出力値 C r m a xの取得回数 nの 初期値は 0、 供給 NO x量の目標値 G t (n) の初期値 （G t (0)) は 0と定め られる。
まず、ステップ S 2 0 1では触媒後 NO Xセンサ最大出力値 C r ma xの取得回 数 nが 1だけカウントアップされる。 そしてステップ S 202では、今回の供給 N 0 量目標値01 (n) 、 前回の供給 NO X量目標値 G t (n— 1) に所定のス テツプ量 Δ Gを加算して求められる。ステップ量 Δ Gは例えば図 5の例に倣って 1 0 Omgである。
次いで、 ステップ S 203で、 リーンバーン運転中の供給 NO X量 Gが目標値 G t (n) に達したか否か、 即ち供給 NOx量 Gが目標値 G t (n) 以上になったか 否かが判断される。 供給 N〇x量 Gが目標値 G t (n) に達していなければ、 達す るまでステップ S 203が実行される。 他方、 供給 NOx量 Gが目標値 G t (n) に達したならば、 ステップ S 204にて、 その供給 NOx量目標値 G t (n) に相 応する量の還元剤を供給するリッチスパイクが実行される。
次いで、ステップ S 205にて、触媒後 NOxセンサ最大出力値 C r ma X (n) が取得される。 この後ステップ S 206にて、触媒後 NOxセンサ最大出力値 C r ma xの取得回数 nが所定値 m以上になつたか否かが判定される。所定値 mは例え ば図 5の例に倣って 5である。
取得回数 nが所定値 m未満の場合、ステップ S 201〜S 205が繰り返し実行 される。 他方、 取得回数 nが所定値 m以上の場合、 つまり ·η = 5に達した場合、 ス テツプ S 207に進む。 これにより、 NOx触媒 16に 100mg〜500mgま での NOxが 10 Omg刻みで順次供給され、各々の供給 NOx量に対し相応の還 元剤量が供給され、触媒後 N〇xセンサ最大出力値 C rma xが取得される。 つま り、 図 5に示されるような 5つのサンプル点がこれで得られることになる。
ステップ S 207では、触媒後 NO Xセンサ最大出力値 C rma xが所定値 C r sを超えているサンプル点を用いて、触媒後 NO Xセンサ最大出力値 C rma Xと 供給 NOx量 Gとの関係を表す回帰直線 Lが決定される。 そして、 ステップ S 20 8では、 この回帰直線 L上で、触媒後 NOxセンサ最大出力値 C rma xが所定値 C r sとなっている点 Xが決定される。
ステップ S 209では、その点 Xに対応する供給 NOx量 Gxが取得されると共 に、 この取得された供給 NO x量 Gxが所定の劣化判定値 G sと比較される。 そし て、供給 NO X量 G Xが劣化判定値 G s以上のときはステップ S 210で NOx触 媒が正常と判定され、供給 N O X量 G Xが劣化判定値 G s未満のときはステップ S 21 1で NO X触媒が劣化と判定される。
この NOx触媒劣化診断の第 2の形態によれば、供給 NOx量 Gが、 クライテリ ァ相当の劣化判定値 G sより少ない値から段階的に増加される。正常触媒の場合だ と、診断初期の段階では、供給 NOx量 Gが触媒の吸蔵可能な NOx量より少ない ので、 相応の還元剤を供給しても還元剤が過剰とならず、 燃費悪化が抑制される。 過剰な還元剤量が供給されるのは、触媒の吸蔵可能な NO X量より多くの NO Xが 供給されたときだけで、数回程度である。 よって正常触媒のうちは劣化診断を行つ ても燃費の悪化が最小限に抑制される。 他方、 劣化触媒の場合だと、 診断初期の段 階から還元剤が過剰となる力 この場合は触媒が劣化と判定されてユーザに警告が 発せられ、 触媒は交換されるであろう。 よって触媒のライフサイクルを通して、 劣 化診断時の燃費の悪化が防止される。
次に、劣化診断の第 3の形態を図 7を参照しつつ説明する。この第 3の形態では、 最初に述べた第 1の形態と同様に、リーンバーン運転中にクライテリア NOx量 G sと等しい NOx量が NOx触媒 16に供給される。そしてこの供給終了と同時に リツチスパイクが実行され、クライテリア NOx量 G sに相応する還元剤量 H sが 供給される。 その一方で、 リツチスパイク開始時点 t 1 1から所定時間 （例えば 1 0秒）経過後の所定時点 t 1 2まで、触媒後 NO Xセンサ出力値 C rの値が積算さ れ、 その積算値∑C rが求められる。所定時点 t 1 2は少なくともリツチスパイク 終了時点より後となるように定められる。 他方、 実機試験等を通じて、 クライテリ ァ触媒の場合における触媒後 NOxセンサ出力積算値∑C r sを予め把握してお き、 これを劣化判定値として設定する。 そして、 実際に得られた触媒後 NOxセン サ出力積算値∑C rを劣化判定値∑C r sと比較し、∑ C rが∑ C r s未満なら触 媒正常、 ∑〇 1：が∑じ s以上なら触媒劣化と判定する。 つまりこの手法は、 セン サ出力値に基づいて劣化判定を行うものの、その値の大きさや最大値ではなく積算 値を用いて劣化判定するやり方である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は他の実施形態を採ること も可能である。例えば、前記実施形態では触媒後 N O Xセンサ出力値に関する値と して N O X濃度への換算値を用いたが、触媒後 N O Xセンサから出力される電流値 そのものを用いてもよい。
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定 される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含ま れる。 従って本発明は、 限定的に解釈されるべきではなく、 本発明の思想の範囲内 に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 産業上の利用可能性
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型 N O X触媒に適用可能で ある。

Claims

請求の範囲
1 . 内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型 N O x触媒と、
前記 N O X触媒に吸蔵 N O Xを放出させるための還元剤を供給するリツチスパ イクを実行するリッチスパイク手段と、
前記 N O X触媒の下流側に設けられた N O Xセンサと、
前記 N O X触媒に、劣化と正常の境目であるクライテリァ触媒が吸蔵し得る N〇 量に相応した量の還元剤が供給されたときの前記 N O Xセンサの出力に基づレ、 て、 前記 N O X触媒の劣化を判定する劣化判定手段と
を備えたことを特徴とする N O X触媒の劣化診断装置。
2 . 前記 N〇xセンサが、 排気ガス中のアンモニアを検出可能である
ことを特徴とする請求項 1記載の N O X触媒の劣化診断装置。
3 . 前記 N O X触媒に供給された N O X量を算出する算出手段が備えられ、 前記算出手段により前記クライテリァ触媒が吸蔵し得る N O X量と等しい量の 供給 N O X量が算出されたときに、前記リツチスパイク手段が、前記クライテリア 触媒が吸蔵し得る N O X量に相応した量の還元剤を供給する
ことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の N O X触媒の劣化診断装置。
4 . 前記劣化判定手段が、前記 N O Xセンサの出力値が所定の劣化判定値以上と なったときに前記 N O X触媒を劣化と判定する
ことを特徴とする請求項 1乃至 3いずれかに記載の N O X触媒の劣化診断装置。
5. 内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型 NO x触媒と、 前記 N O X触媒に吸蔵 N O Xを放出させるための還元剤を供給するリッチスパ イクを実行するリツチスパイク手段と、
前記 N〇 X触媒の下流側に設けられた N〇 Xセンサと、
前記 NO X触媒に供給された NO X量を算出する算出手段と、
前記 N O X触媒の劣化を判定する劣化判定手段と
を備え、
前記算出手段によって算出された供給 N O X量が所定値に達したときに前記リ ツチスパイク手段によりその供給 NO X量に相応した量の還元剤を供給し、これら 供給 NO X量と供給還元剤量とを段階的に増加させていってその都度前記 NO X センサの最大出力値を取得し、この取得された NO Xセンサ最大出力値の少なくと も一つに対応する供給 N O X量に基づいて、前記劣化判定手段により前記 N O X触 媒の劣化を判定する
ことを特徴とする N O X触媒の劣化診断装置。
6. 前記劣化判定手段が、所定のしきい値以上となっている NOxセンサ最大出 力値に対応する供給 NO X量の最小値を所定の劣化判定値と比較して前記 N〇 X 触媒の劣化を判定する
ことを特徴とする請求項 5記載の N O X触媒の劣化診断装置。
7. 前記劣化判定手段が、所定のしきい値以上となっている NOxセンサ最大出 力値について供給 NO X量との関係を表す回帰直線を決定し、該回帰直線上で前記 しきい値に対応する供給 N O X量を決定すると共に、この決定された供給 N O X量 を所定の劣化判定値と比較して前記 N O X 媒の劣化を判定する
ことを特徴とする請求項 5記載の NOx触媒の劣化診断装置。
8 . 前記所定の劣化判定値が、劣化と正常の境目であるクライテリア触媒が吸蔵 し得る N〇 X量に等しい値である ―
ことを特徴とする請求項 6又は 7に記載の N O X触媒の劣化診断装置。
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