JP2005330848A - Catalyst degradation estimating device - Google Patents

Catalyst degradation estimating device Download PDF

Info

Publication number
JP2005330848A
JP2005330848A JP2004148265A JP2004148265A JP2005330848A JP 2005330848 A JP2005330848 A JP 2005330848A JP 2004148265 A JP2004148265 A JP 2004148265A JP 2004148265 A JP2004148265 A JP 2004148265A JP 2005330848 A JP2005330848 A JP 2005330848A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
fuel ratio
deterioration
air
nox trap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004148265A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kojiro Okada
公二郎 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
Priority to JP2004148265A priority Critical patent/JP2005330848A/en
Publication of JP2005330848A publication Critical patent/JP2005330848A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalyst degradation estimating device for estimating whether NOx emission control performance of an NOx trap catalyst is degraded or not by sulfur poisoning at low cost. <P>SOLUTION: A catalyst 25 for OBD of which oxygen storage performance is varied in accordance with SOx occlusion state is arranged on the downstream side of the NOx trap catalyst 24, and whether the NOx trap catalyst is degraded or not is estimated by ECU 30 based on the difference of the output amplitude of O<SB>2</SB>sensors 27 and 28 on the upstream side and the downstream side. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒による劣化の有無を推定する触媒劣化推定装置に関する。   The present invention relates to a catalyst deterioration estimation device that estimates the presence or absence of deterioration due to sulfur poisoning of a NOx trap catalyst.

内燃機関のリーン運転時に排出されるＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するため一般にＮＯｘトラップ触媒が用いられる。ＮＯｘトラップ触媒は、リーン運転時に排出される排ガス中のＮＯｘを吸蔵し、また、一旦吸蔵したＮＯｘを理論空燃比（ストイキオ）またはリッチ空燃比での運転中に放出、還元するようになっている。但し、リーン運転中には、燃料に含まれる硫黄（Ｓ）成分と排ガス中の酸素との反応により硫黄酸化物（ＳＯｘ）も生成され、ＳＯｘがＮＯｘと同様にＮＯｘトラップ触媒に吸蔵される。しかも、ＳＯｘはＮＯｘよりも安定であってストイキオまたはリッチ運転としただけでは放出されずにＮＯｘトラップ触媒に蓄積してＮＯｘ浄化性能を低下させることが知られている。   In general, a NOx trap catalyst is used to purify NOx (nitrogen oxides) discharged during the lean operation of the internal combustion engine. The NOx trap catalyst occludes NOx in exhaust gas discharged during lean operation, and releases and reduces the NOx once occluded during operation at the stoichiometric or rich air-fuel ratio. . However, during the lean operation, sulfur oxide (SOx) is also generated by the reaction between the sulfur (S) component contained in the fuel and oxygen in the exhaust gas, and SOx is stored in the NOx trap catalyst in the same manner as NOx. In addition, it is known that SOx is more stable than NOx, and is not released only by stoichiometric or rich operation, but accumulates in the NOx trap catalyst and reduces NOx purification performance.

そこで、従来、その様なＳ被毒もしくはＳ劣化が検出されたときに、ストイキオまたはリッチ空燃比での機関運転を行うと共に触媒温度を上昇させて、ＮＯｘトラップ触媒に蓄積したＳＯｘを放出するようにしている。 例えば、特許文献１記載の排気浄化装置では、ＮＯｘセンサを用いてＮＯｘ触媒の劣化を判断するようにしている。
特開２０００-２６５８２４号公報 Therefore, conventionally, when such S poisoning or S deterioration is detected, the engine operation is performed at stoichiometric or rich air-fuel ratio, and the catalyst temperature is increased to release the SOx accumulated in the NOx trap catalyst. I have to. For example, in the exhaust gas purification apparatus described in Patent Document 1, the deterioration of the NOx catalyst is determined using a NOx sensor.
JP 2000-265824 A

特許文献１記載の排気浄化装置では、ＮＯｘ触媒の劣化判定にＮＯｘセンサを用いており、ＮＯｘセンサを劣化判定に用いるには高精度が要求され、それに伴ってコスト高になるおそれがある。
本発明の目的は、ＮＯｘトラップ触媒のＳ被毒によるＮＯｘ浄化性能の劣化が生じたか否かを推定する触媒劣化推定装置を低廉に提供することにある。 In the exhaust emission control device described in Patent Document 1, a NOx sensor is used for determining the deterioration of the NOx catalyst, and high accuracy is required to use the NOx sensor for determining the deterioration, which may increase the cost.
An object of the present invention is to provide a low-cost catalyst deterioration estimation device that estimates whether or not the NOx purification performance has deteriorated due to S poisoning of the NOx trap catalyst.

ＮＯｘトラップ触媒の劣化を推定する触媒劣化推定装置において、請求項１記載の発明は、ＳＯｘ吸蔵状態に応じて酸素ストレージ能力が変化する劣化判定用触媒を内燃機関の排気通路内においてＮＯｘトラップ触媒の上流側または下流側に配置し、下流側空燃比検出手段により検出される劣化判定用触媒の下流側の排気空燃比に基づいてＮＯｘトラップ触媒の劣化の有無をＮＯｘトラップ触媒劣化推定手段により推定することを特徴とする。   In the catalyst deterioration estimation device for estimating the deterioration of the NOx trap catalyst, the invention according to claim 1 is characterized in that the deterioration determination catalyst whose oxygen storage capacity changes according to the SOx occlusion state is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine. The NOx trap catalyst deterioration estimation means estimates whether or not the NOx trap catalyst has deteriorated based on the exhaust air fuel ratio downstream of the deterioration determination catalyst that is arranged upstream or downstream and detected by the downstream air fuel ratio detection means. It is characterized by that.

請求項１記載の触媒劣化推定装置によれば、内燃機関の運転中、ＮＯｘトラップ触媒およびその上流側または下流側に配置された劣化判定用触媒のそれぞれにＳＯｘが徐々に吸蔵され、劣化判定用触媒ではＳＯｘ吸蔵状態に応じてその酸素ストレージ能力が変化していく。そして、劣化判定用触媒の酸素ストレージ能力の変化に伴って、劣化判定用触媒の下流側の排気空燃比が変化する。この様に、劣化判定用触媒の下流側の排気空燃比は、劣化判定用触媒の酸素ストレージ能力およびＳＯｘ吸蔵状態を反映している。また、劣化判定用触媒は排気通路内においてＮＯｘトラップ触媒と直列に配置されており、Ｓ成分を含む排ガスが劣化判定用触媒およびＮＯｘトラップ触媒に流入するようになっているため、劣化判定用触媒の下流側の排気空燃比はＮＯｘトラップ触媒でのＳＯｘ吸蔵状態をも反映することになる。従って、劣化判定用触媒の下流側の排気空燃比に基づいてＮＯｘトラップ触媒の劣化の有無が精度良く推定される。   According to the catalyst deterioration estimation apparatus of claim 1, during operation of the internal combustion engine, the SOx is gradually occluded in each of the NOx trap catalyst and the deterioration determination catalyst disposed upstream or downstream thereof, and the deterioration determination device is used. In the catalyst, the oxygen storage capacity changes according to the SOx occlusion state. As the oxygen storage capacity of the deterioration determination catalyst changes, the exhaust air-fuel ratio downstream of the deterioration determination catalyst changes. As described above, the exhaust air-fuel ratio on the downstream side of the deterioration determination catalyst reflects the oxygen storage capacity and the SOx occlusion state of the deterioration determination catalyst. Further, the deterioration determination catalyst is arranged in series with the NOx trap catalyst in the exhaust passage, and the exhaust gas containing S component flows into the deterioration determination catalyst and the NOx trap catalyst. The exhaust air-fuel ratio on the downstream side also reflects the SOx occlusion state in the NOx trap catalyst. Therefore, the presence or absence of deterioration of the NOx trap catalyst is accurately estimated based on the exhaust air-fuel ratio on the downstream side of the deterioration determination catalyst.

請求項２記載の触媒劣化推定装置は、ＮＯｘトラップ触媒劣化推定手段が、上流側空燃比検出手段および下流側空燃比検出手段によりそれぞれ検出された劣化判定用触媒の上流側の排気空燃比とその下流側の排気空燃比との比較結果に基づいてＮＯｘトラップ触媒の劣化を推定することを特徴とする。
請求項３記載の触媒劣化推定装置は、劣化判定用触媒の上流側の排気空燃比を強制的に変調する空燃比変調手段を備え、ＮＯｘトラップ触媒劣化推定手段が、劣化判定用触媒の上流側の強制変調された排気空燃比と劣化判定用触媒の下流側の排気空燃比との比較結果に基づきＮＯｘトラップ触媒の劣化を推定することを特徴とする。 The catalyst deterioration estimating apparatus according to claim 2 is characterized in that the NOx trap catalyst deterioration estimating means detects the exhaust air / fuel ratio upstream of the deterioration determination catalyst detected by the upstream air / fuel ratio detecting means and the downstream air / fuel ratio detecting means, respectively. The deterioration of the NOx trap catalyst is estimated based on the comparison result with the downstream exhaust air-fuel ratio.
The catalyst deterioration estimation device according to claim 3 comprises air-fuel ratio modulation means for forcibly modulating the exhaust air-fuel ratio upstream of the deterioration determination catalyst, and the NOx trap catalyst deterioration estimation means is upstream of the deterioration determination catalyst. The deterioration of the NOx trap catalyst is estimated on the basis of the result of comparison between the forcedly modulated exhaust air / fuel ratio and the exhaust air / fuel ratio downstream of the deterioration determination catalyst.

請求項２および３記載の触媒劣化推定装置では、劣化判定用触媒の酸素ストレージ能力が高いほど、同触媒の酸素ストレージ作用によって劣化判定用触媒の下流側の排気空燃比と上流側の排気空燃比の挙動に大きな差異が生じる。従って、劣化判定用触媒でのＳＯｘ吸蔵量の増大によって酸素ストレージ機能が低下するにつれて、つまり、ＮＯｘトラップ触媒でのＳＯｘ吸蔵量ひいては同触媒の劣化度合いが高くなるにつれて、劣化判定用触媒の下流側の排気空燃比の挙動が上流側の排気空燃比の挙動に近づいていく。そこで、劣化判定用触媒の上流側および下流側の排気空燃比の比較結果に基づき下流側の排気空燃比が上流側の排気空燃比に近づいたことが判別されると、ＮＯｘトラップ触媒が劣化したとの推定がなされる。   4. The catalyst deterioration estimation apparatus according to claim 2 and 3, wherein the higher the oxygen storage capacity of the deterioration determination catalyst, the lower the exhaust air-fuel ratio on the downstream side of the deterioration determination catalyst and the upstream exhaust air-fuel ratio due to the oxygen storage action of the catalyst. There is a big difference in the behavior. Accordingly, as the oxygen storage function decreases due to the increase in the SOx storage amount in the deterioration determination catalyst, that is, as the SOx storage amount in the NOx trap catalyst and thus the deterioration degree of the catalyst increases, the downstream side of the deterioration determination catalyst. The behavior of the exhaust air / fuel ratio approaches that of the upstream exhaust air / fuel ratio. Therefore, when it is determined that the downstream exhaust air-fuel ratio has approached the upstream exhaust air-fuel ratio based on the comparison result of the upstream and downstream exhaust air-fuel ratios of the deterioration determination catalyst, the NOx trap catalyst has deteriorated. Is estimated.

請求項３の触媒劣化推定装置では、劣化判定用触媒の上流側の排気空燃比を強制的に変調するので、劣化判定用触媒の上流側の排気空燃比と下流側の排気空燃比との関係が、劣化判定用触媒の酸素ストレージ能力の低下に伴って大きく変化し、ＮＯｘトラップ触媒の劣化の推定感度が向上する。   In the catalyst deterioration estimation device according to claim 3, since the exhaust air-fuel ratio upstream of the deterioration determination catalyst is forcibly modulated, the relationship between the upstream exhaust air-fuel ratio and the downstream exhaust air-fuel ratio of the deterioration determination catalyst. However, it greatly changes as the oxygen storage capacity of the deterioration determination catalyst decreases, and the estimated sensitivity of deterioration of the NOx trap catalyst is improved.

請求項１の発明によれば、ＳＯｘ吸蔵状態に応じて酸素ストレージ能力が変化する劣化判定用触媒をＮＯｘトラップ触媒の上流側または下流側に配置し、劣化判定用触媒およびＮＯｘトラップ触媒の双方のＳＯｘ吸蔵状態を表す劣化判定用触媒の下流側の排気空燃比に基づいてＮＯｘトラップ触媒の劣化の有無を推定するので、高精度なＮＯｘセンサを使用せずにＮＯｘトラップ触媒の劣化の有無を推定することができ、低廉な触媒劣化推定装置を提供することができる。   According to the first aspect of the present invention, the deterioration determination catalyst whose oxygen storage capacity changes according to the SOx occlusion state is arranged upstream or downstream of the NOx trap catalyst, and both the deterioration determination catalyst and the NOx trap catalyst are arranged. Presence or absence of NOx trap catalyst deterioration is estimated based on the exhaust air-fuel ratio downstream of the deterioration determination catalyst representing the SOx occlusion state. Therefore, the presence or absence of NOx trap catalyst deterioration is estimated without using a highly accurate NOx sensor. Therefore, an inexpensive catalyst deterioration estimation device can be provided.

請求項２の発明によれば、劣化判定用触媒の上流側の空燃比と下流側の排気空燃比との比較結果から、劣化判定用触媒でのＳＯｘ吸蔵量の増大に伴う同触媒の酸素ストレージ能力の低下を判別することにより、ＮＯｘトラップ触媒の劣化を推定することができる。
請求項３の発明によれば、劣化判定用触媒の上流側の排気空燃比を強制的に変調することにより、同触媒の上流側の排気空燃比と下流側の排気空燃比との比較結果に基づくＮＯｘトラップ触媒の劣化の推定感度を向上することができる。 According to the invention of claim 2, from the comparison result between the upstream air-fuel ratio and the downstream exhaust air-fuel ratio of the deterioration determination catalyst, the oxygen storage of the catalyst accompanying the increase in the SOx occlusion amount in the deterioration determination catalyst. By determining the decrease in capacity, it is possible to estimate the deterioration of the NOx trap catalyst.
According to the invention of claim 3, by forcibly modulating the exhaust air-fuel ratio upstream of the deterioration determination catalyst, the comparison result between the exhaust air-fuel ratio upstream of the catalyst and the exhaust air-fuel ratio downstream is obtained. The estimated sensitivity of deterioration of the NOx trap catalyst based on it can be improved.

［第１実施形態］
以下、図面に基づいて、本発明の第１実施形態によるＮＯｘトラップ触媒劣化推定装置を説明する。
本実施形態のＮＯｘトラップ触媒劣化推定装置が装備される内燃機関（以下、エンジンと称する）は、例えば、吸気行程噴射モードまたは圧縮行程噴射モードでの燃料噴射を選択的に実施可能な筒内噴射型火花点火式直列４気筒ガソリンエンジンであって、理論空燃比、リッチ空燃比またはリーン空燃比での運転を選択的に行うようになっている。筒内噴射型エンジンは従来公知のものであり、その構成を図１を参照して簡単に説明する。 [First Embodiment]
Hereinafter, a NOx trap catalyst deterioration estimating apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
An internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) equipped with the NOx trap catalyst deterioration estimation device of the present embodiment is, for example, in-cylinder injection capable of selectively performing fuel injection in an intake stroke injection mode or a compression stroke injection mode. This is a spark ignition type in-line four-cylinder gasoline engine that is selectively operated at a stoichiometric air-fuel ratio, rich air-fuel ratio, or lean air-fuel ratio. The in-cylinder injection type engine is conventionally known, and its configuration will be briefly described with reference to FIG.

筒内噴射型エンジン１１のシリンダヘッド１２には各気筒毎に点火プラグ１３と共に電磁式の燃料噴射弁１４が取付けられ、燃料噴射弁１４は、図示しない燃料パイプを介して、燃料タンク及び燃料ポンプを有した燃料供給装置に接続され、燃料タンク内の燃料を燃料噴射弁１４から燃焼室１５内に直接噴射可能になっている。
シリンダヘッド１２には各気筒毎に略直立方向に吸気ポートが形成され、各吸気ポートと連通可能に吸気マニホールド１６の一端がそれぞれ接続されている。吸気マニホールド１６の他端にはドライブバイワイヤ（ＤＢＷ）方式の電動スロットル弁１７が接続され、スロットル弁１７にはスロットル開度θthを検出するスロットルセンサ１８が設けられている。また、シリンダヘッド１２には各気筒毎に略水平方向に排気ポートが形成され、各排気ポートと連通可能に排気マニホールド１９の一端がそれぞれ接続されている。そして、エンジン１１にはクランク角を検出するクランク角センサ２０が設けられ、エンジン回転速度Ｎｅを検出可能となっている。 The cylinder head 12 of the direct injection engine 11 is provided with an electromagnetic fuel injection valve 14 together with a spark plug 13 for each cylinder. The fuel injection valve 14 is connected to a fuel tank and a fuel pump via a fuel pipe (not shown). The fuel in the fuel tank can be directly injected from the fuel injection valve 14 into the combustion chamber 15.
An intake port is formed in the cylinder head 12 in a substantially upright direction for each cylinder, and one end of an intake manifold 16 is connected to be able to communicate with each intake port. A drive-by-wire (DBW) type electric throttle valve 17 is connected to the other end of the intake manifold 16, and the throttle valve 17 is provided with a throttle sensor 18 for detecting the throttle opening θth. Further, an exhaust port is formed in the cylinder head 12 in a substantially horizontal direction for each cylinder, and one end of an exhaust manifold 19 is connected to be able to communicate with each exhaust port. The engine 11 is provided with a crank angle sensor 20 that detects the crank angle, and can detect the engine rotational speed Ne.

排気マニホールド１９に接続された排気管（排気通路）２１には、エンジン１１に近接した小型の三元触媒２２と排気浄化触媒装置２３とを介して図示しないマフラーが接続されている。排気浄化触媒装置２３は、ＮＯｘトラップ触媒２４とその下流側に配置された劣化判定用触媒２５とから構成されている。
近接三元触媒２２は、エンジン１１の冷態始動時に排ガスによって早期に活性化されるものであり、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属を含み、排気空燃比が理論空燃比近傍のときに排ガス中の有害物質を浄化するものになっている。なお、近接三元触媒２２は、酸素ストレージ機能を有する材料の添加量を抑制して、ＮＯｘトラップ触媒２４でのＮＯｘの放出還元時にＣＯなどの還元剤が酸化されることを防止するようにしている。 A muffler (not shown) is connected to an exhaust pipe (exhaust passage) 21 connected to the exhaust manifold 19 via a small three-way catalyst 22 and an exhaust purification catalyst device 23 close to the engine 11. The exhaust purification catalyst device 23 includes a NOx trap catalyst 24 and a deterioration determination catalyst 25 arranged on the downstream side thereof.
The proximity three-way catalyst 22 is activated early by the exhaust gas when the engine 11 is cold-started, contains precious metals such as platinum (Pt) and rhodium (Rh), and the exhaust air-fuel ratio is close to the theoretical air-fuel ratio. Sometimes it purifies harmful substances in the exhaust gas. The proximity three-way catalyst 22 suppresses the addition amount of the material having an oxygen storage function to prevent the reducing agent such as CO from being oxidized during NOx release reduction in the NOx trap catalyst 24. Yes.

排気浄化触媒装置２３のＮＯｘトラップ触媒２４は、例えば、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属と、バリウム（Ｂａ）、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）等のアルカリ金属、アルカリ土類金属のＮＯｘトラップ剤とを含み、排気空燃比がリーンのとき排ガス中のＮＯｘを吸蔵する一方、排気空燃比がリッチのときにＮＯｘを放出して窒素（Ｎ2）等に還元浄化する機能を持つものである。なお、ＮＯｘトラップ触媒２４は、排気空燃比が理論空燃比近傍のときに排ガス中の有害物質を浄化する三元機能を有するものが良い。 The NOx trap catalyst 24 of the exhaust purification catalyst device 23 includes, for example, noble metals such as platinum (Pt) and rhodium (Rh), alkali metals such as barium (Ba), potassium (K), and sodium (Na), and alkaline earths. A metal NOx trapping agent that stores NOx in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is lean, and releases NOx when the exhaust air-fuel ratio is rich to reduce and purify nitrogen (N 2 ) or the like It is what you have. Note that the NOx trap catalyst 24 preferably has a three-way function for purifying harmful substances in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is close to the stoichiometric air-fuel ratio.

劣化判定用触媒２５は、排ガス中のＳＯｘを吸収すると共にＳＯｘ吸蔵状態に応じて酸素ストレージ能力が変化するＯＢＤ（車載診断）用触媒であり、本実施形態では、セリウム（Ｃｅ）の酸化物であるセリアを含む酸素ストレージ剤をＳトラップ剤として添加した三元触媒により構成されている。この酸素ストレージ剤は、リーン運転中に吸着した酸素（Ｏ2）をリッチ運転中においても吸着した状態に維持する酸素ストレージ能力を有するが、Ｓが吸着すると酸素を吸着できなくなり、Ｓトラップ量の増加に伴い酸素ストレージ能力が低下するものになっている。なお、酸素ストレージ剤は三元触媒の作用に必要な量よりＯＢＤ用として多く担持する必要がある。また、セリアを含む酸素ストレージ剤に代えて、ランタン（Ｌａ）、ニッケル（Ｎｉ）などの酸素ストレージ機能を有する材料をＳトラップ剤として機能するために十分な量だけ添加しても良い。 The deterioration determination catalyst 25 is an OBD (vehicle diagnosis) catalyst that absorbs SOx in exhaust gas and changes its oxygen storage capacity in accordance with the SOx occlusion state. In this embodiment, the deterioration determination catalyst 25 is an oxide of cerium (Ce). It is composed of a three-way catalyst to which an oxygen storage agent containing some ceria is added as an S trap agent. This oxygen storage agent has an oxygen storage capacity that maintains oxygen (O 2 ) adsorbed during lean operation in an adsorbed state during rich operation. However, when S is adsorbed, oxygen cannot be adsorbed, and the amount of S traps is reduced. Oxygen storage capacity decreases with the increase. In addition, it is necessary to carry | support more oxygen storage agents for OBD than the quantity required for the effect | action of a three way catalyst. Instead of the oxygen storage agent containing ceria, a material having an oxygen storage function such as lanthanum (La) or nickel (Ni) may be added in an amount sufficient to function as an S trapping agent.

更に、セリウム（Ｃｅ）の酸化物であるセリアを含む酸素ストレージ剤を用いる場合において、近年の酸素ストレージ剤としてはセリアにジルコニアなどを複合させた複合酸化物が使用されることが多い。しかしながらこの場合、Ｓトラップ剤として機能するのは複合酸化物の中で主としてセリアであるため、複合酸化物中のセリアの比率が所定値であることが必要である。好適な複合酸化物中のセリアの重量比率としては、全体の５０％以上、より好ましくは８０％以上である。   Furthermore, in the case of using an oxygen storage agent containing ceria which is an oxide of cerium (Ce), a composite oxide in which zirconia or the like is compounded with ceria is often used as a recent oxygen storage agent. However, in this case, since it is mainly ceria in the composite oxide that functions as the S trap agent, it is necessary that the ratio of ceria in the composite oxide be a predetermined value. The weight ratio of ceria in a suitable composite oxide is 50% or more of the whole, more preferably 80% or more.

ここで、ＯＢＤ用触媒２５の酸素ストレージ能力は同触媒２５でのＳトラップ量に応じて変化し、また、ＯＢＤ用触媒２５のＳトラップ量はＮＯｘトラップ触媒２４のＳトラップ量と相関を有している。ＯＢＤ用触媒２５は、ＮＯｘトラップ触媒２４のＳ劣化の推定に主として用いられる点で、熱劣化判定に用いられる通常のＯＢＤ用三元触媒と異なる。すなわち、ＯＢＤ用触媒２５は、専らＮＯｘトラップ触媒２４のＳ劣化の推定に用いるものでも良く、その様なＯＢＤ用触媒２５の場合、貴金属を添加せずにＳトラップ剤のみを添加することになる。   Here, the oxygen storage capacity of the OBD catalyst 25 changes according to the S trap amount in the catalyst 25, and the S trap amount of the OBD catalyst 25 has a correlation with the S trap amount of the NOx trap catalyst 24. ing. The OBD catalyst 25 is different from a normal OBD three-way catalyst used for thermal degradation determination in that it is mainly used for estimating S degradation of the NOx trap catalyst 24. That is, the OBD catalyst 25 may be used exclusively for estimating the S deterioration of the NOx trap catalyst 24. In the case of such an OBD catalyst 25, only the S trap agent is added without adding the noble metal. .

そして、排気管２１においてＮＯｘトラップ触媒２４とＯＢＤ用触媒２５との間には上流側Ｏ２センサ２７が設けられ、また、ＯＢＤ用触媒２５の下流側には下流側Ｏ2センサ２８が設けられている。上流側Ｏ2センサ２７はＯＢＤ用触媒２５の上流側の排気空燃比を検出する上流側空燃比判定手段として機能し、一方、下流側Ｏ2センサ２８はＯＢＤ用触媒２５の下流側の排気空燃比を検出する下流側空燃比判定手段として機能する。参照符号２６は、三元触媒２２とＮＯｘトラップ触媒２４との間に設けられ触媒温度に対応する排気温度を検出する高温センサを表している。なお、高温センサ２６をＮＯｘトラップ触媒２４に近接して設けて触媒温度を検出するようにしても良い。 In the exhaust pipe 21, an upstream O2 sensor 27 is provided between the NOx trap catalyst 24 and the OBD catalyst 25, and a downstream O 2 sensor 28 is provided downstream of the OBD catalyst 25. Yes. The upstream O 2 sensor 27 functions as upstream air-fuel ratio determination means for detecting the exhaust air-fuel ratio upstream of the OBD catalyst 25, while the downstream O 2 sensor 28 is exhaust air downstream of the OBD catalyst 25. It functions as a downstream air-fuel ratio determining means for detecting the fuel ratio. Reference numeral 26 represents a high-temperature sensor that is provided between the three-way catalyst 22 and the NOx trap catalyst 24 and detects an exhaust gas temperature corresponding to the catalyst temperature. Note that the high temperature sensor 26 may be provided close to the NOx trap catalyst 24 to detect the catalyst temperature.

参照符号３０は、入出力装置、記憶装置、中央処理装置、タイマカウンタ等を有するＥＣＵ（電子コントロールユニット）を表し、このＥＣＵ３０は、総合的なエンジン制御を行うと共に、上流側Ｏ2センサ２７および下流側Ｏ2センサ２８の出力に基づきＮＯｘトラップ触媒２４の劣化を推定するＮＯｘトラップ触媒劣化推定手段として機能するようになっている。 Reference numeral 30 represents an ECU (Electronic Control Unit) having an input / output device, a storage device, a central processing unit, a timer counter, and the like. The ECU 30 performs overall engine control, and includes an upstream O 2 sensor 27 and It functions as NOx trap catalyst deterioration estimation means for estimating deterioration of the NOx trap catalyst 24 based on the output of the downstream O 2 sensor 28.

エンジン制御に関し、ＥＣＵ３０は、その入力側に接続された各種センサ類から入力した検出情報から燃料噴射量や点火時期を算出し、ＥＣＵ３０の出力側に接続された点火プラグ１３用の点火コイルや燃料噴射弁１４等を駆動して、適量の燃料を適正タイミングで噴射すると共に適正タイミングで点火を行うものになっている。
更に、ＥＣＵ３０は、スロットルセンサ１８からのスロットル開度情報θthとクランク角センサ２０からのエンジン回転速度情報Ｎｅとに基づいてエンジン負荷に対応する目標筒内圧（目標平均有効圧Ｐｅ）を求め、この目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転速度情報Ｎｅとに応じて燃料噴射モードを設定する。例えば、目標平均有効圧Ｐｅ及びエンジン回転速度Ｎｅが双方共に小さいときに圧縮行程噴射モードを選択する一方、目標平均有効圧Ｐｅあるいはエンジン回転速度Ｎｅが大きくなると吸気行程噴射モードを選択する。また、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転速度Ｎｅとから目標空燃比を設定し、目標空燃比に基づき燃料噴射量を決定する。 Regarding engine control, the ECU 30 calculates a fuel injection amount and ignition timing from detection information input from various sensors connected to the input side thereof, and an ignition coil and fuel for the spark plug 13 connected to the output side of the ECU 30. The injection valve 14 and the like are driven to inject an appropriate amount of fuel at an appropriate timing and ignite at an appropriate timing.
Further, the ECU 30 obtains a target in-cylinder pressure (target average effective pressure Pe) corresponding to the engine load based on the throttle opening degree information θth from the throttle sensor 18 and the engine rotational speed information Ne from the crank angle sensor 20. The fuel injection mode is set according to the target average effective pressure Pe and the engine rotational speed information Ne. For example, the compression stroke injection mode is selected when both the target average effective pressure Pe and the engine rotation speed Ne are small, while the intake stroke injection mode is selected when the target average effective pressure Pe or the engine rotation speed Ne increases. Further, a target air-fuel ratio is set from the target average effective pressure Pe and the engine speed Ne, and the fuel injection amount is determined based on the target air-fuel ratio.

上記構成の排気浄化装置を備えたエンジン１１の運転中、ＮＯｘトラップ触媒２４は排気空燃比がリーンであれば排気中のＮＯｘを吸蔵する一方、排気空燃比がリッチであればリーン運転中に吸蔵したＮＯｘを放出、還元し、これによりＮＯｘトラップ触媒２４のＮＯｘ浄化能力が再生される。この様なＮＯｘトラップ触媒２４の再生を積極的に行う場合には、従来公知のＮＯｘパージ制御を行う。例えば、排気空燃比がリッチあるいはストイキオになるように空燃比を制御する。   During operation of the engine 11 having the exhaust purification device having the above-described configuration, the NOx trap catalyst 24 stores NOx in the exhaust if the exhaust air-fuel ratio is lean, while it stores during the lean operation if the exhaust air-fuel ratio is rich. The released NOx is released and reduced, whereby the NOx purification ability of the NOx trap catalyst 24 is regenerated. When such regeneration of the NOx trap catalyst 24 is actively performed, conventionally known NOx purge control is performed. For example, the air-fuel ratio is controlled so that the exhaust air-fuel ratio becomes rich or stoichiometric.

また、燃料には硫黄成分が含まれており、従って、排ガス中にも硫黄成分が存在し、この硫黄成分は酸素と反応して硫黄酸化物（ＳＯｘ）となる。リーン雰囲気ではＮＯｘトラップ触媒２４は、ＮＯｘを硝酸塩として吸蔵すると共にＳＯｘを硫酸塩として吸蔵する。この様に本来ＮＯｘが吸蔵されるべきＮＯｘトラップ触媒２４にＳＯｘが吸蔵されると、ＮＯｘトラップ触媒２４のＮＯｘ浄化性能がその分低下する。   Further, the fuel contains a sulfur component. Therefore, the sulfur component is also present in the exhaust gas, and this sulfur component reacts with oxygen to become sulfur oxide (SOx). In a lean atmosphere, the NOx trap catalyst 24 occludes NOx as nitrate and occludes SOx as sulfate. As described above, when SOx is occluded in the NOx trap catalyst 24 that should originally occlude NOx, the NOx purification performance of the NOx trap catalyst 24 is lowered accordingly.

酸素濃度の低いストイキまたはリッチ雰囲気では、ＮＯｘトラップ触媒２４に硫酸塩として吸蔵されたＳＯｘは、硫酸塩は硝酸塩よりも塩としての安定度が高いので、酸素濃度が低下した雰囲気になっても一部しか分解されず、ＮＯｘトラップ触媒２４に残留する硫酸塩の量は時間が経過するにつれて増加する。この様なＳＯｘの吸蔵（Ｓ被毒）により、ＮＯｘトラップ触媒２４のＮＯｘ浄化能力が低下（Ｓ劣化）していく。そして、Ｓ劣化が生じた場合には、ＮＯｘトラップ触媒２４の温度を上昇させると共に排気空燃比をリッチ化するなどしてＳＯｘを放出、還元するＳパージ制御を行う必要がある。   In a stoichiometric or rich atmosphere with a low oxygen concentration, SOx occluded as a sulfate in the NOx trap catalyst 24 has a higher stability as a salt than a nitrate, so even if the atmosphere has a reduced oxygen concentration. Only the portion is decomposed, and the amount of sulfate remaining in the NOx trap catalyst 24 increases with time. Due to such SOx occlusion (S poisoning), the NOx purification ability of the NOx trap catalyst 24 decreases (S deterioration). When S deterioration occurs, it is necessary to perform S purge control for releasing and reducing SOx by increasing the temperature of the NOx trap catalyst 24 and enriching the exhaust air-fuel ratio.

以下、本実施形態におけるＮＯｘトラップ触媒２４のＳ劣化の推定につき説明する。
既述のように、ＯＢＤ用触媒２５は、排気管２１内でＮＯｘトラップ触媒２４の下流に配置されると共にＳトラップ剤を含有し、また、排気管２１内にはＳ成分を含む排ガスが多量に流れるので、Ｓ成分を含む排ガスはＮＯｘトラップ触媒２４およびＯＢＤ用触媒２５の双方に流入する。従って、リーン雰囲気では排ガス中のＳ成分がＯＢＤ用触媒２５のＳトラップ剤により吸蔵されることになる。 Hereinafter, estimation of S deterioration of the NOx trap catalyst 24 in the present embodiment will be described.
As described above, the OBD catalyst 25 is disposed in the exhaust pipe 21 downstream of the NOx trap catalyst 24 and contains an S trap agent, and the exhaust pipe 21 contains a large amount of exhaust gas containing S component. Therefore, the exhaust gas containing the S component flows into both the NOx trap catalyst 24 and the OBD catalyst 25. Therefore, in the lean atmosphere, the S component in the exhaust gas is occluded by the S trap agent of the OBD catalyst 25.

そして、ＯＢＤ用触媒２５におけるＳトラップ量は、ＮＯｘトラップ触媒２４でのＳトラップ量と同様、前回のＳパージ制御の完了時点からの時間経過につれて増大していく。つまり、ＯＢＤ用触媒２５のＳトラップ量は、ＮＯｘトラップ触媒２４のＳトラップ量が増大するにつれて増大するものとなっており、ＯＢＤ用触媒２５でのＳトラップ量とＮＯｘトラップ触媒２４でのＳトラップ量との間には相関がある。また、ＯＢＤ用触媒２５におけるＳトラップ量が増大するにつれてＯＢＤ用触媒２５の酸素ストレージ能力が低下していく。つまり、ＯＢＤ用触媒２５の酸素ストレージ能力とＮＯｘトラップ触媒２４におけるＳトラップ量との間にも相関がある。   Then, the amount of S traps in the OBD catalyst 25 increases as time elapses from the time when the previous S purge control is completed, like the amount of S traps in the NOx trap catalyst 24. That is, the S trap amount of the OBD catalyst 25 increases as the S trap amount of the NOx trap catalyst 24 increases, and the S trap amount of the OBD catalyst 25 and the S trap amount of the NOx trap catalyst 24 increase. There is a correlation between quantities. Further, as the S trap amount in the OBD catalyst 25 increases, the oxygen storage capacity of the OBD catalyst 25 decreases. That is, there is also a correlation between the oxygen storage capacity of the OBD catalyst 25 and the S trap amount in the NOx trap catalyst 24.

本実施形態では、ＯＢＤ用触媒２５の上流側及び下流側にＯ2センサ２７、２８が配置されており、上流側Ｏ2センサ２７および下流側Ｏ2センサ２８の出力電圧は、ＯＢＤ用触媒２５の上流側および下流側における排ガス中の酸素濃度を表す。ここで、空燃比を所定の振幅、周波数で変調させた場合には、Ｏ2センサ２７、２８の出力挙動の差は、ＯＢＤ用触媒２５の現時点における酸素ストレージ能力を表す。各Ｏ2センサ２７、２８は、図２に例示するように、その出力電圧がリッチ雰囲気で大きく、リーン雰囲気で小さくなるように構成され、また、理論空燃比（ストイキ空燃比）近傍での空燃比変化に伴って出力電圧が大きく変化するように構成されている。すなわち、各Ｏ2センサの酸素濃度検出感度はストイキ空燃比近傍で高くなる。 In the present embodiment, the O 2 sensors 27 and 28 are arranged on the upstream side and the downstream side of the OBD catalyst 25, and the output voltages of the upstream O 2 sensor 27 and the downstream O 2 sensor 28 are the OBD catalyst 25. Represents the oxygen concentration in the exhaust gas on the upstream side and the downstream side. Here, when the air-fuel ratio is modulated with a predetermined amplitude and frequency, the difference in the output behavior of the O 2 sensors 27 and 28 represents the current oxygen storage capacity of the OBD catalyst 25. As illustrated in FIG. 2, each of the O 2 sensors 27 and 28 is configured such that its output voltage is large in a rich atmosphere and small in a lean atmosphere, and an air near the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric air-fuel ratio). The output voltage is configured to change greatly as the fuel ratio changes. That is, the oxygen concentration detection sensitivity of each O 2 sensor becomes high near the stoichiometric air-fuel ratio.

以上の説明から明らかなように、空燃比を変調させたときのＯ2センサ２７、２８の出力挙動の差は、ＯＢＤ用触媒２５の酸素ストレージ能力ひいてはＮＯｘトラップ触媒２４におけるＳトラップ量つまりＳ劣化の度合いを表す。そこで、本実施形態では、Ｏ2センサ２７、２８の出力挙動の差に基づきＮＯｘトラップ触媒２４のＳ劣化を推定するようにしている。出力挙動を代表するものとしては、空燃比を変調させたときのリーン側ピークとリッチ側ピークの出力差、すなわち出力振幅を用いている。具体的には、ＥＣＵ（ＮＯｘトラップ触媒劣化推定手段）３０は、エンジン運転中、図３に示すＳ劣化推定ルーチンを所定周期で実施する。 As is apparent from the above description, the difference in the output behavior of the O 2 sensors 27 and 28 when the air-fuel ratio is modulated indicates that the oxygen storage capacity of the OBD catalyst 25 and thus the amount of S traps in the NOx trap catalyst 24, that is, S degradation. Represents the degree of. Therefore, in this embodiment, the S deterioration of the NOx trap catalyst 24 is estimated based on the difference in output behavior of the O 2 sensors 27 and 28. As representative of the output behavior, the output difference between the lean side peak and the rich side peak when the air-fuel ratio is modulated, that is, the output amplitude is used. Specifically, the ECU (NOx trap catalyst deterioration estimation means) 30 executes an S deterioration estimation routine shown in FIG. 3 at a predetermined period during engine operation.

図３のＳ劣化推定ルーチンでは、ＥＣＵ３０はエンジン１１がストイキ空燃比で運転されているか否かを判別し（ステップＳ１）、ストイキフィードバック運転（Ｏ2センサを用いた空燃比の変調制御運転）中でなければ、今回周期のＳ劣化推定処理を終了する。一方、ストイキフィードバック運転中であると判定すると、ＥＣＵ３０は、排気空燃比がストイキ近傍にあって変調しておりＯ2センサ２７、２８を用いてＳ劣化推定を良好に行えるとの判断の下でＯ2センサ２７、２８のそれぞれの出力を読込み（ステップＳ２）、Ｏ2センサ２７、２８の出力振幅の差を算出し（ステップＳ３）、出力振幅の差と触媒劣化判定値とを比較する（ステップＳ４）。 In the S deterioration estimation routine of FIG. 3, the ECU 30 determines whether or not the engine 11 is operated at the stoichiometric air-fuel ratio (step S1), and during the stoichiometric feedback operation (air-fuel ratio modulation control operation using the O 2 sensor). If not, the S deterioration estimation process in the current cycle is terminated. On the other hand, if it is determined that the stoichiometric feedback operation is being performed, the ECU 30 determines that the exhaust air-fuel ratio is in the vicinity of the stoichiometry and is modulated and that the S deterioration estimation can be performed satisfactorily using the O 2 sensors 27 and 28. The respective outputs of the O 2 sensors 27 and 28 are read (step S2), the difference between the output amplitudes of the O 2 sensors 27 and 28 is calculated (step S3), and the difference between the output amplitudes is compared with the catalyst deterioration determination value (step S3). Step S4).

ＮＯｘトラップ触媒２４におけるＳトラップ量が少ない場合、ＯＢＤ用触媒２５のＳトラップ量も小さく、ＯＢＤ用触媒２５が酸素ストレージ能力を有しているので、ＯＢＤ用触媒２５に流入する排ガス中の酸素が同触媒２５中に貯蔵され、その分、ＯＢＤ用触媒２５の下流側での排ガス中の酸素濃度の挙動がその上流側における排ガス中の酸素濃度の挙動よりも小さくなる。この様に、排ガス中の酸素濃度の挙動がＯＢＤ用触媒２５の下流側で小さいと、上流側Ｏ2センサ２７の出力振幅と下流側Ｏ2センサ２８の出力振幅の差は大きく、出力振幅の差は触媒劣化判定値よりも大きくなる。従って、ＥＣＵ３０は、Ｏ2センサ２７、２８の出力振幅の差が判定値よりも大きい場合には、ＮＯｘトラップ触媒２４におけるＳトラップ量つまりＳ劣化の度合いが小さく、従って触媒２４がＳ劣化するに至っていないと判断して、今回周期でのＳ劣化判定処理を終了する。 When the amount of S traps in the NOx trap catalyst 24 is small, the amount of S traps in the OBD catalyst 25 is also small, and the OBD catalyst 25 has an oxygen storage capability. Therefore, oxygen in the exhaust gas flowing into the OBD catalyst 25 is reduced. The behavior of oxygen concentration in the exhaust gas on the downstream side of the OBD catalyst 25 becomes smaller than the behavior of oxygen concentration in the exhaust gas on the upstream side. Thus, if the behavior of the oxygen concentration in the exhaust gas is small downstream of the OBD catalyst 25, the difference between the output amplitude of the upstream O 2 sensor 27 and the output amplitude of the downstream O 2 sensor 28 is large, and the output amplitude The difference is larger than the catalyst deterioration judgment value. Therefore, when the difference between the output amplitudes of the O 2 sensors 27 and 28 is larger than the determination value, the ECU 30 reduces the S trap amount in the NOx trap catalyst 24, that is, the degree of S deterioration, and thus the catalyst 24 deteriorates to S. It is determined that it has not reached, and the S deterioration determination process in the current cycle is terminated.

一方、ＮＯｘトラップ触媒２４でのＳトラップ量が多い場合、ＯＢＤ用触媒２５におけるＳトラップ量も大きく、ＯＢＤ用触媒２５の酸素ストレージ能力は低下している。従って、ＯＢＤ用触媒２５に流入する排ガス中の酸素は触媒２５中に吸蔵されることなく、その下流側に流れ込む。このため、ＯＢＤ用触媒２５の下流側における排ガス中の酸素濃度の挙動はその上流側における排ガス中の酸素濃度の挙動と同程度になる。この様に、排ガス中の酸素濃度の挙動がＯＢＤ用触媒２５の上流側と下流側とで同程度であると、Ｏ2センサ２７、２８の出力振幅の差は小さく、出力振幅の差は判定値よりも小さくなる。従って、ＥＣＵ３０は、出力振幅の差が判定値よりも小さい場合には、ＮＯｘトラップ触媒２４におけるＳトラップ量つまりＳ劣化の度合いが大きいと判断して触媒２４がＳ劣化したと推定する（ステップＳ５）。以上のようにして、ＮＯｘトラップ触媒２４のＳ劣化の有無を精度良く推定することができる。 On the other hand, when the amount of S trap in the NOx trap catalyst 24 is large, the amount of S trap in the OBD catalyst 25 is also large, and the oxygen storage capacity of the OBD catalyst 25 is reduced. Therefore, oxygen in the exhaust gas flowing into the OBD catalyst 25 flows into the downstream side without being occluded in the catalyst 25. For this reason, the behavior of the oxygen concentration in the exhaust gas on the downstream side of the OBD catalyst 25 is comparable to the behavior of the oxygen concentration in the exhaust gas on the upstream side. As described above, when the behavior of the oxygen concentration in the exhaust gas is approximately the same between the upstream side and the downstream side of the OBD catalyst 25, the difference in output amplitude between the O 2 sensors 27 and 28 is small, and the difference in output amplitude is determined. Smaller than the value. Accordingly, when the difference in output amplitude is smaller than the determination value, the ECU 30 determines that the amount of S trap in the NOx trap catalyst 24, that is, the degree of S degradation is large, and estimates that the catalyst 24 has undergone S degradation (step S5). ). As described above, the presence or absence of S deterioration of the NOx trap catalyst 24 can be accurately estimated.

そして、ＮＯｘトラップ触媒２４がＳ劣化したとの推定が行われると、触媒２４に吸蔵されたＳＯｘを除去するためＳパージ制御を開始する（ステップＳ６）。Ｓパージ制御では、排気空燃比をリーンからリッチに変更すると共に、点火時期リタードや追加燃料噴射などを行うことによりＮＯｘトラップ触媒２４を所定温度まで昇温する。この結果、ＮＯｘトラップ触媒２４が再生され、そのＮＯｘ浄化性能が維持される。   Then, when it is estimated that the NOx trap catalyst 24 has undergone S degradation, S purge control is started in order to remove the SOx stored in the catalyst 24 (step S6). In the S purge control, the NOx trap catalyst 24 is heated to a predetermined temperature by changing the exhaust air-fuel ratio from lean to rich and performing ignition timing retard or additional fuel injection. As a result, the NOx trap catalyst 24 is regenerated and its NOx purification performance is maintained.

なお、Ｓパージ制御に代えて、例えば車両のインストルメントパネルに設けた警告灯（エンジンチェックランプ）３１を点灯して運転者にＮＯｘトラップ触媒２４がＳ劣化を来したことを通報するようにしても良い。或いは、Ｓパージ制御を実施したにもかかわらずＳ劣化が推定されたときに警告灯３１を点灯して運転者に警報を与えるようにしても良い。いずれの場合にも、警告灯３１の点灯による警報によって、運転者は整備工場等で劣化触媒の交換等の措置をとることができる。   Instead of the S purge control, for example, a warning lamp (engine check lamp) 31 provided on the instrument panel of the vehicle is turned on to notify the driver that the NOx trap catalyst 24 has undergone S deterioration. Also good. Alternatively, the warning lamp 31 may be turned on to give a warning to the driver when S deterioration is estimated despite the S purge control. In any case, the driver can take measures such as replacement of the deteriorated catalyst at a maintenance factory or the like by an alarm by turning on the warning lamp 31.

上述のように、本実施形態の触媒劣化推定装置は、ＯＢＤ用触媒２５の酸素ストレージ能力とＮＯｘトラップ触媒２４のＳ劣化の度合いとの間に高い相関性がある点に着目して創案されたものであり、ＯＢＤ用触媒２５の酸素ストレージ能力を同触媒２５の上流側および下流側にそれぞれ配置されたＯ2センサ出力から判定するものになっている。
この様なＳ劣化推定原理からして、上記実施形態のように上流側Ｏ2センサ２７及び下流側Ｏ2センサ２８の出力振幅の比較結果に基づいてＮＯｘトラップ触媒２４のＳ劣化の有無を推定することは必須ではなく、例えば、Ｏ2センサ２７、２８の出力の周波数の比較結果に基づいてＳ劣化の推定を行うこともできる。 As described above, the catalyst deterioration estimation device of the present embodiment was created by paying attention to the fact that there is a high correlation between the oxygen storage capacity of the OBD catalyst 25 and the degree of S deterioration of the NOx trap catalyst 24. Therefore, the oxygen storage capacity of the OBD catalyst 25 is determined from the O 2 sensor outputs respectively arranged on the upstream side and the downstream side of the catalyst 25.
Based on the principle of estimating S deterioration, the presence or absence of S deterioration of the NOx trap catalyst 24 is estimated based on the comparison result of the output amplitudes of the upstream O 2 sensor 27 and the downstream O 2 sensor 28 as in the above embodiment. It is not essential to perform the estimation, and for example, the S degradation can be estimated based on the comparison result of the frequencies of the outputs of the O 2 sensors 27 and 28.

そのため、例えば、上流側Ｏ2センサ２７の出力に基づく空燃比フィードバック制御を行うことにより、排気浄化触媒装置２３に流入する排気空燃比が所定周期且つ所定振幅でリーン空燃比とリッチ空燃比との間で変化するように、目標燃焼空燃比をたとえばストイキ空燃比である平均空燃比（変調中心空燃比）のまわりで変調する。そして、空燃比変調時の上流側Ｏ2センサ２７及び下流側Ｏ2センサ２８のそれぞれの出力の周波数を比較する。 Therefore, for example, by performing air-fuel ratio feedback control based on the output of the upstream O 2 sensor 27, the exhaust air-fuel ratio flowing into the exhaust purification catalyst device 23 becomes a predetermined cycle and a predetermined amplitude between the lean air-fuel ratio and the rich air-fuel ratio. For example, the target combustion air-fuel ratio is modulated around an average air-fuel ratio (modulation center air-fuel ratio) which is a stoichiometric air-fuel ratio. Then, the output frequencies of the upstream O 2 sensor 27 and the downstream O 2 sensor 28 at the time of air-fuel ratio modulation are compared.

ＯＢＤ用触媒２５の酸素ストレージ能力が高ければ酸素が触媒２５に吸蔵されるので、図４に示すように、ＯＢＤ用触媒２５の上流における排気空燃比の変化に対する同触媒下流での排気空燃比の応答が遅くなる。触媒劣化推定手段としてのＥＣＵ３０は、空燃比変調時に上流側Ｏ2センサ２７及び下流側Ｏ2センサ２８の出力を読込み、両出力の周波数を判定し、下流側Ｏ2センサ２７の出力の周波数を上流側Ｏ2センサ２８の出力の周波数で除して周波数比を算出し、算出した周波数比と判定値とを比較する。図４の場合、周波数比が判定値よりも小さくなる。この様に周波数比が判定値より小さければ、ＥＣＵ３０は、ＯＢＤ用触媒２５の酸素ストレージ能力が高いので、同触媒２５でのＳトラップ量ひいてはＮＯｘトラップ触媒２４でのＳトラップ量がＳ劣化をきたすほどには大きくないと判断する。 If the oxygen storage capacity of the OBD catalyst 25 is high, oxygen is occluded in the catalyst 25. Therefore, as shown in FIG. 4, the exhaust air-fuel ratio downstream of the OBD catalyst 25 with respect to the change in the exhaust air-fuel ratio upstream of the OBD catalyst 25 is reduced. Response is slow. The ECU 30 serving as catalyst deterioration estimation means reads the outputs of the upstream O 2 sensor 27 and the downstream O 2 sensor 28 during air-fuel ratio modulation, determines the frequency of both outputs, and determines the frequency of the output of the downstream O 2 sensor 27. A frequency ratio is calculated by dividing by the frequency of the output of the upstream O 2 sensor 28, and the calculated frequency ratio is compared with the determination value. In the case of FIG. 4, the frequency ratio is smaller than the determination value. If the frequency ratio is smaller than the determination value in this way, the ECU 30 has a high oxygen storage capacity of the OBD catalyst 25, so that the S trap amount in the catalyst 25 and hence the S trap amount in the NOx trap catalyst 24 causes S deterioration. Judge that it is not so large.

一方、ＯＢＤ用触媒２５の酸素ストレージ能力が低くなると酸素が触媒２５にあまり吸蔵されることなくその下流側に排出されるため、図５に示すように触媒下流の排気空燃比の応答が速くなる。図５の場合、周波数比が判定値よりも大きくなる。この様に周波数比が判定値よりも大きければ、ＥＣＵ３０は、ＯＢＤ用触媒２５の酸素ストレージ能力が低下しており、従って、触媒２５ひいてはＮＯｘトラップ触媒２４でのＳトラップ量が多いと判断し、ＮＯｘトラップ触媒２４にＳ劣化が生じたとの推定を行い、Ｓパージ制御を実施し或いは警告灯を点灯させる。   On the other hand, when the oxygen storage capacity of the OBD catalyst 25 becomes low, oxygen is not stored in the catalyst 25 but is discharged to the downstream side, so that the response of the exhaust air / fuel ratio downstream of the catalyst becomes faster as shown in FIG. . In the case of FIG. 5, the frequency ratio is larger than the determination value. If the frequency ratio is larger than the determination value in this manner, the ECU 30 determines that the oxygen storage capacity of the OBD catalyst 25 has decreased, and accordingly, the amount of S traps in the catalyst 25 and thus the NOx trap catalyst 24 is large. It is estimated that S deterioration has occurred in the NOx trap catalyst 24, S purge control is performed, or a warning lamp is turned on.

更には、Ｏ2センサ２７、２８の出力の振幅および周波数を組み合わせてＳ劣化の有無を推定するようにしても良い。
上述のように、原理的には、上流側Ｏ2センサ２７および下流側Ｏ2センサ２８の出力振幅差、または両Ｏ2センサ２７、２８の出力の周波数比、あるいは、出力振幅差と周波数比との組み合わせに基づいてＯＢＤ用触媒２５の酸素ストレージ能力ひいてはＮＯｘトラップ触媒２４のＳ劣化の有無を推定することができるが、実用性の観点からは改良の余地がある。 Furthermore, the presence or absence of S degradation may be estimated by combining the amplitude and frequency of the outputs of the O 2 sensors 27 and 28.
As described above, in principle, the output amplitude difference between the upstream O 2 sensor 27 and the downstream O 2 sensor 28, the frequency ratio of the outputs of the O 2 sensors 27, 28, or the output amplitude difference and the frequency ratio. Based on the combination, it is possible to estimate the oxygen storage capacity of the OBD catalyst 25 and the presence or absence of S deterioration of the NOx trap catalyst 24, but there is room for improvement from the viewpoint of practicality.

すなわち、ＮＯｘトラップ触媒２４のＳトラップ剤を構成するアルカリ金属またはアルカリ土類金属にトラップされたＳに比べ、ＯＢＤ用触媒２５のＳトラップ剤として用いられるセリアにトラップされたＳは、一般には、より低温で容易に放出されることが知られている。但し、Ｓは種々の形態でセリアにトラップされるものとなっており、ＮＯｘトラップ触媒２４にトラップされるＳと同様、高温においてもセリアから放出され難い形態でトラップされるものもある。従って、ＯＢＤ用触媒２５でのＳトラップ量（酸素ストレージ能力）とＮＯｘトラップ触媒２４でのＳトラップ量（Ｓ劣化）との間には相関性があり、上記の実施形態および変形例はその様な相関を基にＳ劣化の推定を行うものになっている。   That is, compared with S trapped by the alkali metal or alkaline earth metal constituting the S trap agent of the NOx trap catalyst 24, S trapped in the ceria used as the S trap agent of the OBD catalyst 25 is generally It is known to be easily released at lower temperatures. However, S is trapped in ceria in various forms. Like S trapped in the NOx trap catalyst 24, S is trapped in a form that is difficult to be released from ceria even at high temperatures. Therefore, there is a correlation between the S trap amount (oxygen storage capability) in the OBD catalyst 25 and the S trap amount (S deterioration) in the NOx trap catalyst 24, and the above-described embodiments and modifications are like that. The S degradation is estimated based on a strong correlation.

但し、高温においてもセリアから放出され難い形態でトラップされるＳの量は多くないので、ＯＢＤ用触媒２５におけるＳトラップ量の変化に伴う触媒２５の酸素ストレージ能力の変化は必然的に小さくなる。そこで、本発明者は、その様な認識の下で、以下に説明する第２実施形態による触媒劣化推定装置を創案した。
［第２実施形態］
上記第１実施形態の変形例に係る触媒劣化推定装置は、上流側Ｏ2センサ２７の出力に基づく空燃比フィードバック制御により目標燃焼空燃比をストイキ空燃比まわりで変調して排気空燃比をリーン空燃比とリッチ空燃比との間で変化させつつ、ＯＢＤ用触媒２５の上流での排気空燃比の変化に対する同触媒下流での排気空燃比の応答の遅速を判別し、応答が速いときにＮＯｘトラップ触媒２４がＳ劣化したと推定するようにしている。 However, since the amount of S trapped in a form that is difficult to be released from ceria is not high even at high temperatures, the change in the oxygen storage capacity of the catalyst 25 accompanying the change in the amount of S trap in the OBD catalyst 25 is inevitably small. Accordingly, the present inventor has devised a catalyst deterioration estimation apparatus according to a second embodiment described below with such recognition.
[Second Embodiment]
The catalyst deterioration estimation device according to the modified example of the first embodiment modulates the target combustion air-fuel ratio around the stoichiometric air-fuel ratio by air-fuel ratio feedback control based on the output of the upstream O 2 sensor 27, thereby reducing the exhaust air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio. While changing between the fuel ratio and the rich air-fuel ratio, the exhaust air-fuel ratio downstream of the OBD catalyst 25 is determined to determine the slow response of the exhaust air-fuel ratio downstream of the catalyst. It is estimated that the catalyst 24 has deteriorated S.

第２実施形態の触媒劣化推定装置は、基本的には上記の推定原理に基づくものであるが、排気浄化触媒装置２３に流入する排気空燃比に対する変調の周波数を超低周波にした点が第１実施形態の変形例と異なる。すなわち、第２実施形態では、排気空燃比に対する変調の周波数を例えば０．５Ｈｚ以下、好ましくは０．３５Ｈｚ以下の超低周波にするようにしている。そして、この様な超低周波を用いて排気空燃比を変調すると、ＯＢＤ用触媒２５におけるＳトラップ量の変化に対する酸素ストレージ能力の変化が小さい場合にも、ＯＢＤ用触媒２５の上流での強制変調された排気空燃比（変調波形）の変化に対する同触媒下流での排気空燃比（下流側Ｏ2センサ出力波形）の応答の遅速が大きく変化するので、応答の遅速に基づくＮＯｘトラップ触媒２４のＳ劣化推定感度が向上する。 The catalyst deterioration estimation device of the second embodiment is basically based on the above-described estimation principle, but the first is that the frequency of modulation with respect to the exhaust air-fuel ratio flowing into the exhaust purification catalyst device 23 is set to an extremely low frequency. It differs from the modification of 1 embodiment. That is, in the second embodiment, the frequency of modulation with respect to the exhaust air / fuel ratio is set to an extremely low frequency of, for example, 0.5 Hz or less, preferably 0.35 Hz or less. When the exhaust air-fuel ratio is modulated using such an extremely low frequency, forced modulation upstream of the OBD catalyst 25 is performed even when the change in the oxygen storage capacity with respect to the change in the S trap amount in the OBD catalyst 25 is small. Since the slow response of the exhaust air / fuel ratio (downstream O 2 sensor output waveform) downstream of the catalyst with respect to the change in the exhaust air / fuel ratio (modulation waveform) is greatly changed, the S of the NOx trap catalyst 24 based on the slow response is changed. Degradation estimation sensitivity is improved.

ここで、０．５Ｈｚ以下といった超低周波の変調は、上記変形例のような上流側Ｏ2センサ出力に基づく通常の空燃比フィードバック制御によっては実現することは極めて難しい。そこで、第２実施形態では、ＥＣＵ３０により、ＯＢＤ用触媒２５の上流側の排気空燃比を強制的に変調するようにしている。すなわち、ＥＣＵ３０は、ＮＯｘトラップ触媒劣化推定手段としての機能に加えて空燃比変調手段としての機能を奏するものになっている。なお、第２実施形態では上流側Ｏ2センサ２７はＳ劣化の推定には不要である。 Here, it is extremely difficult to realize ultra-low frequency modulation of 0.5 Hz or less by normal air-fuel ratio feedback control based on the upstream O 2 sensor output as in the above modification. Therefore, in the second embodiment, the exhaust air / fuel ratio upstream of the OBD catalyst 25 is forcibly modulated by the ECU 30. That is, the ECU 30 has a function as an air-fuel ratio modulation unit in addition to a function as a NOx trap catalyst deterioration estimation unit. In the second embodiment, the upstream O 2 sensor 27 is not necessary for estimating the S deterioration.

以下、第２実施形態によるＮＯｘトラップ触媒２４のＳ劣化の推定について説明する。
Ｓ劣化推定のため、ＥＣＵ（ＮＯｘトラップ触媒劣化推定手段）３０は、エンジン運転中、図６に示すＳ劣化推定ルーチンを所定周期で実施する。
図６のＳ劣化推定ルーチンにおいて、ＥＣＵ３０はエンジン１１がストイキ空燃比で運転されているか否かを判別し（ステップＳ２１）、ストイキ運転中でなければ今回周期のＳ劣化推定処理を終了する。一方、ストイキ運転中であれば、ＥＣＵ（空燃比変調手段）３０は、排気浄化触媒装置２３に流入する排気空燃比が所定周期（例えば０．５Ｈｚ以下、好ましくは０．３５Ｈｚ以下）且つ所定振幅でリーン空燃比とリッチ空燃比との間で変化するよう、図７及び図８に示すように、目標燃焼空燃比を例えばストイキ空燃比である平均空燃比（変調中心空燃比）のまわりで強制的に変調する（ステップＳ２２）。そして、下流側Ｏ2センサ２８の出力を読み込む（ステップＳ２３）。 Hereinafter, estimation of S deterioration of the NOx trap catalyst 24 according to the second embodiment will be described.
In order to estimate S deterioration, the ECU (NOx trap catalyst deterioration estimation means) 30 executes an S deterioration estimation routine shown in FIG. 6 at a predetermined cycle during engine operation.
In the S deterioration estimation routine of FIG. 6, the ECU 30 determines whether or not the engine 11 is operated at the stoichiometric air-fuel ratio (step S21), and if not during the stoichiometric operation, ends the S deterioration estimation process of the current cycle. On the other hand, if the stoichiometric operation is being performed, the ECU (air-fuel ratio modulation means) 30 determines that the exhaust air-fuel ratio flowing into the exhaust purification catalyst device 23 has a predetermined period (for example, 0.5 Hz or less, preferably 0.35 Hz or less) and a predetermined amplitude. As shown in FIGS. 7 and 8, the target combustion air-fuel ratio is forced around an average air-fuel ratio (modulation center air-fuel ratio) that is, for example, a stoichiometric air-fuel ratio, so as to change between a lean air-fuel ratio and a rich air-fuel ratio. Modulation is performed (step S22). Then, the output of the downstream O 2 sensor 28 is read (step S23).

次に、ＥＣＵ３０は、目標燃焼空燃比の周波数および下流側Ｏ2センサ出力の周波数を判定し、下流側Ｏ2センサ２７の出力の周波数を目標燃焼空燃比の周波数で除して周波数比を算出し、算出した周波数比と触媒劣化判定値とを比較する（ステップＳ２５）。
図９に示すように、触媒劣化判定値（図９の下側のグラフに破線で示す）は、ＮＯｘトラップ触媒２４のＮＯｘ浄化効率の許容下限値（図９の上側のグラフに破線で示す）に対応している。なお、既述のようにＯＢＤ用触媒２５でのＳトラップ量はＮＯｘトラップ触媒２４でのＳトラップ量よりも相当に小さく、従って、図９の上側のグラフと下側のグラフとで横軸（Ｓトラップ量）の尺度は異なる。上述のように、目標燃焼空燃比に対する強制変調を約０．５Ｈｚ以下の超低周波で行うことにより、図９の下側のグラフに示すＳトラップ量・周波数比特性線に判定値付近で急峻な傾斜をもたせて、ＯＢＤ用触媒２５でのＳトラップ量ひいては酸素ストレージ能力の僅かな変化に対して周波数比を大きく変化させるようにしている。 Next, the ECU 30 determines the frequency of the target combustion air-fuel ratio and the frequency of the downstream O 2 sensor output, and calculates the frequency ratio by dividing the frequency of the output of the downstream O 2 sensor 27 by the frequency of the target combustion air-fuel ratio. Then, the calculated frequency ratio is compared with the catalyst deterioration determination value (step S25).
As shown in FIG. 9, the catalyst deterioration judgment value (indicated by a broken line in the lower graph of FIG. 9) is an allowable lower limit value of the NOx purification efficiency of the NOx trap catalyst 24 (indicated by a broken line in the upper graph of FIG. 9). It corresponds to. As described above, the S trap amount in the OBD catalyst 25 is considerably smaller than the S trap amount in the NOx trap catalyst 24. Therefore, the horizontal axis ( The scale of (S trap amount) is different. As described above, by performing forced modulation on the target combustion air-fuel ratio at an extremely low frequency of about 0.5 Hz or less, the S trap amount / frequency ratio characteristic line shown in the lower graph of FIG. Thus, the frequency ratio is greatly changed with a slight change in the amount of S traps in the OBD catalyst 25 and the oxygen storage capacity.

そして、ＯＢＤ用触媒２５の酸素ストレージ能力が高ければ酸素が触媒２５に吸蔵されるので、図７に示すように、目標燃焼空燃比の変化に対するＯＢＤ用触媒２５の下流における排気空燃比の応答が遅くなり、従って、周波数比が判定値よりも小さくなる。この場合、ＥＣＵ３０は、ＯＢＤ用触媒２５の酸素ストレージ能力が高いので、同触媒２５でのＳトラップ量ひいてはＮＯｘトラップ触媒２４でのＳトラップ量がＳ劣化をきたすほどには大きくない（図９の上側のグラフにおいて、現在のＮＯｘ浄化効率が許容下限浄化効率よりも高い）と判断する。   If the oxygen storage capacity of the OBD catalyst 25 is high, oxygen is stored in the catalyst 25. Therefore, as shown in FIG. 7, the response of the exhaust air-fuel ratio downstream of the OBD catalyst 25 to the change in the target combustion air-fuel ratio is Therefore, the frequency ratio becomes smaller than the judgment value. In this case, since the oxygen storage capacity of the OBD catalyst 25 is high, the ECU 30 is not so large that the S trap amount in the catalyst 25 and hence the S trap amount in the NOx trap catalyst 24 causes S deterioration (FIG. 9). In the upper graph, it is determined that the current NOx purification efficiency is higher than the allowable lower limit purification efficiency).

一方、ＯＢＤ用触媒２５の酸素ストレージ能力が低くなると酸素が触媒２５にあまり吸蔵されることなくその下流側に排出されるため、図８に示すように触媒下流の排気空燃比の応答が速くなり、周波数比が判定値よりも大きくなる。この場合、ＥＣＵ３０は、ＯＢＤ用触媒２５の酸素ストレージ能力が低下しており、従って、触媒２５ひいてはＮＯｘトラップ触媒２４でのＳトラップ量が多いと判断し、ＮＯｘトラップ触媒２４がＳ劣化したとの推定を行い（ステップＳ２６）、Ｓパージ制御を実施する（ステップＳ２７）。なお、Ｓパージ制御に代えて警告灯３１を点灯させても良い。   On the other hand, when the oxygen storage capacity of the OBD catalyst 25 is lowered, oxygen is not stored in the catalyst 25 but is discharged to the downstream side, so that the response of the exhaust air / fuel ratio downstream of the catalyst becomes faster as shown in FIG. The frequency ratio becomes larger than the determination value. In this case, the ECU 30 determines that the oxygen storage capacity of the OBD catalyst 25 has decreased, and accordingly, the amount of S traps in the catalyst 25 and thus the NOx trap catalyst 24 is large, and the NOx trap catalyst 24 has been deteriorated by S. Estimation is performed (step S26), and S purge control is performed (step S27). The warning lamp 31 may be turned on instead of the S purge control.

また、ここでは目標燃焼空燃比と下側Ｏ2センサ出力の両者の周波数を比較してＳ劣化を判定したが、第１実施形態のように両者の振幅を比較してもよい。
以上で本発明の実施形態および変形例についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態や変形例に限定されず、種々に変形可能である。
例えば、上記第１、第２実施形態および第１実施形態の変形例では、筒内噴射型火花点火式直列４気筒ガソリンエンジンに対して本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、それ以外のエンジン例えば吸気管噴射型のリーンバーンエンジンにも適用することができる。また、第１実施形態及びその変形例では、ＯＢＤ用触媒２５をＮＯｘトラップ触媒２４の下流側に配置したが、図１０に示すようにＮＯｘトラップ触媒２４の上流側に配置しても良い。図１０中、参照符号２９は三元触媒を示す。 Here, the S degradation is determined by comparing the frequencies of both the target combustion air-fuel ratio and the lower O 2 sensor output, but the amplitudes of the two may be compared as in the first embodiment.
This is the end of the description of the embodiment and the modification of the present invention. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment and modification, and various modifications can be made.
For example, in the first and second embodiments and the modification of the first embodiment, the case where the present invention is applied to an in-cylinder injection type spark ignition in-line four-cylinder gasoline engine has been described. The present invention can be applied to other engines such as an intake pipe injection type lean burn engine. In the first embodiment and its modification, the OBD catalyst 25 is arranged on the downstream side of the NOx trap catalyst 24, but may be arranged on the upstream side of the NOx trap catalyst 24 as shown in FIG. In FIG. 10, reference numeral 29 indicates a three-way catalyst.

本発明の第１実施形態によるＮＯｘトラップ触媒劣化推定装置を、同装置が装備される内燃機関と共に示す概略図である。It is the schematic which shows the NOx trap catalyst degradation estimation apparatus by 1st Embodiment of this invention with the internal combustion engine with which the apparatus is equipped. 図１に示した上流側及び下流側Ｏ2センサの空燃比・出力振幅特性を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing air-fuel ratio / output amplitude characteristics of upstream and downstream O 2 sensors shown in FIG. 1. 第１実施形態におけるＳ劣化推定ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of S degradation estimation routine in 1st Embodiment. 図１に示したＯＢＤ用触媒の酸素ストレージ能力が高い場合における同触媒の上流における排気空燃比の変化に対する触媒下流での排気空燃比の応答を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a response of an exhaust air / fuel ratio downstream of the catalyst to a change in the exhaust air / fuel ratio upstream of the catalyst when the oxygen storage capacity of the OBD catalyst shown in FIG. 1 is high. ＯＢＤ用触媒の酸素ストレージ能力が低下した場合における図４と同様の図である。FIG. 5 is a view similar to FIG. 4 when the oxygen storage capacity of the OBD catalyst is lowered. 本発明の第２実施形態におけるＳ劣化推定ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of S degradation estimation routine in 2nd Embodiment of this invention. 第２実施形態においてＯＢＤ用触媒の酸素ストレージ能力が高い場合における目標空燃比の変化に対する触媒下流での排気空燃比の応答を示す図である。It is a figure which shows the response of the exhaust air-fuel ratio downstream of a catalyst with respect to the change of the target air-fuel ratio when the oxygen storage capability of the OBD catalyst is high in the second embodiment. ＯＢＤ用触媒の酸素ストレージ能力が低下した場合における図７と同様の図である。FIG. 8 is a view similar to FIG. 7 when the oxygen storage capacity of the OBD catalyst is lowered. ＮＯｘトラップ触媒でのＳトラップ量・ＮＯｘ浄化効率特性、および、ＯＢＤ用触媒でのＳトラップ量と周波数比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between S trap amount and NOx purification efficiency characteristic in a NOx trap catalyst, and S trap amount and frequency ratio in an OBD catalyst. 第１実施形態の変形例におけるＯＢＤ用触媒とＮＯｘトラップ触媒との配置関係を示す部分概略図である。FIG. 6 is a partial schematic diagram showing an arrangement relationship between an OBD catalyst and a NOx trap catalyst in a modification of the first embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１１ エンジン
２１ 排気管
２３ 排気浄化触媒装置
２４ ＮＯｘトラップ触媒
２５ 劣化判定用触媒（ＯＢＤ用触媒）
２７ 上流側Ｏ2センサ
２８ 下流側Ｏ2センサ
３０ ＥＣＵ
３１ 警告灯 11 Engine 21 Exhaust Pipe 23 Exhaust Purification Catalyst Device 24 NOx Trap Catalyst 25 Degradation Determination Catalyst (OBD Catalyst)
27 Upstream O 2 sensor 28 Downstream O 2 sensor 30 ECU
31 Warning light

Claims (3)

排気空燃比がリーンのとき排ガス中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比がリッチのとき前記吸蔵したＮＯｘを放出、還元するＮＯｘトラップ触媒の劣化を推定する触媒劣化推定装置において、
内燃機関の排気通路内で上記ＮＯｘトラップ触媒の上流側または下流側に配置されＳＯｘを吸蔵すると共にＳＯｘ吸蔵状態に応じて酸素ストレージ能力が変化する劣化判定用触媒と、
上記劣化判定用触媒の下流側の排気空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、
前記下流側空燃比検出手段にて検出された排気空燃比に基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒の劣化を推定するＮＯｘトラップ触媒劣化推定手段と
を備えたことを特徴とする触媒劣化推定装置。 In a catalyst deterioration estimation device that estimates the deterioration of a NOx trap catalyst that stores NOx in exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is lean, and releases and reduces the stored NOx when the exhaust air-fuel ratio is rich,
A deterioration determination catalyst that is disposed upstream or downstream of the NOx trap catalyst in the exhaust passage of the internal combustion engine and that stores SOx and whose oxygen storage capacity changes according to the SOx storage state;
Downstream air-fuel ratio detecting means for detecting an exhaust air-fuel ratio downstream of the deterioration determining catalyst;
A catalyst deterioration estimation device comprising: NOx trap catalyst deterioration estimation means for estimating deterioration of the NOx trap catalyst based on an exhaust air fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio detection means. 前記劣化判定用触媒の上流側の排気空燃比を検出する上流側空燃比検出手段を備え、
前記ＮＯｘトラップ触媒劣化推定手段は、前記上流側空燃比検出手段により検出された排気空燃比と前記下流側空燃比検出手段により検出された排気空燃比との比較結果に基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒の劣化を推定することを特徴とする請求項１の触媒劣化推定装置。 An upstream air-fuel ratio detecting means for detecting an exhaust air-fuel ratio upstream of the deterioration determining catalyst,
The NOx trap catalyst deterioration estimating means is configured to detect the NOx trap catalyst based on a comparison result between the exhaust air / fuel ratio detected by the upstream air / fuel ratio detecting means and the exhaust air / fuel ratio detected by the downstream air / fuel ratio detecting means. 2. The catalyst deterioration estimating apparatus according to claim 1, wherein the deterioration is estimated. 前記劣化判定用触媒の上流側の排気空燃比を強制的に変調する空燃比変調手段を備え、
前記ＮＯｘトラップ触媒劣化推定手段は、前記空燃比変調手段により強制的に変調された排気空燃比と前記下流側空燃比判定手段にて検出された排気空燃比とを比較し、比較結果に基づき前記ＮＯｘトラップ触媒の劣化を推定することを特徴とする請求項１の触媒劣化推定装置。 Air-fuel ratio modulation means for forcibly modulating the exhaust air-fuel ratio upstream of the deterioration determination catalyst,
The NOx trap catalyst deterioration estimating means compares the exhaust air / fuel ratio forcibly modulated by the air / fuel ratio modulating means and the exhaust air / fuel ratio detected by the downstream air / fuel ratio determining means, and based on the comparison result, 2. The catalyst deterioration estimation device according to claim 1, wherein the deterioration of the NOx trap catalyst is estimated.
JP2004148265A 2004-05-18 2004-05-18 Catalyst degradation estimating device Pending JP2005330848A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004148265A JP2005330848A (en) 2004-05-18 2004-05-18 Catalyst degradation estimating device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004148265A JP2005330848A (en) 2004-05-18 2004-05-18 Catalyst degradation estimating device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005330848A true JP2005330848A (en) 2005-12-02

Family

ID=35485701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004148265A Pending JP2005330848A (en) 2004-05-18 2004-05-18 Catalyst degradation estimating device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005330848A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008069737A (en) * 2006-09-15 2008-03-27 Toyota Motor Corp Exhaust emission control system for internal combustion engine
JP2012162994A (en) * 2011-02-03 2012-08-30 Toyota Motor Corp System for determining deterioration of exhaust emission control device
US10385753B2 (en) 2017-05-26 2019-08-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Apparatus for diagnosing deterioration of NOx storage-reduction catalyst
WO2022168507A1 (en) * 2021-02-08 2022-08-11 株式会社デンソー Internal combustion engine exhaust gas purifying device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008069737A (en) * 2006-09-15 2008-03-27 Toyota Motor Corp Exhaust emission control system for internal combustion engine
JP2012162994A (en) * 2011-02-03 2012-08-30 Toyota Motor Corp System for determining deterioration of exhaust emission control device
US10385753B2 (en) 2017-05-26 2019-08-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Apparatus for diagnosing deterioration of NOx storage-reduction catalyst
WO2022168507A1 (en) * 2021-02-08 2022-08-11 株式会社デンソー Internal combustion engine exhaust gas purifying device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4729518B2 (en) NOx catalyst deterioration diagnosis device
JP4485553B2 (en) NOx sensor abnormality diagnosis device
JP4537417B2 (en) NOx sensor abnormality diagnosis device
JP3858554B2 (en) Engine exhaust purification system
JP3570297B2 (en) Engine exhaust purification device
JP2008175173A (en) Air-fuel ratio control device
JP4363433B2 (en) Exhaust purification equipment
JP5229628B2 (en) Catalyst deterioration diagnosis device
JP5229400B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP3832550B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2010236458A (en) Deterioration diagnostic device for nox catalyst
JP4221125B2 (en) Exhaust gas purification device for lean combustion internal combustion engine
JP4867909B2 (en) NOx catalyst deterioration diagnosis device
JP2010138767A (en) Internal combustion engine control device
JP2005330848A (en) Catalyst degradation estimating device
JP2008255972A (en) Air-fuel ratio control device
JP2009150367A (en) Catalyst degradation diagnostic apparatus for internal combustion engine
JP2002097938A (en) Deterioration detector of catalyst for exhaust emission control
KR100529751B1 (en) Exhaust purification system of internal comb u stion engine
JP2009138605A (en) Deterioration diagnosing device of nox catalyst
JP2002364428A (en) Catalyst deterioration decision device
JP2009068341A (en) DETERIORATION DIAGNOSTIC DEVICE FOR NOx CATALYST
JP4089507B2 (en) Catalyst deterioration detection device for internal combustion engine
JP4635365B2 (en) Exhaust purification catalyst deterioration judgment device
JP2009046994A (en) Deterioration diagnostic system of nox catalyst

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060724

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090312

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090408

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090603

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090930