JP3684854B2 - 内燃機関の触媒劣化診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の触媒劣化診断装置に関し、特に、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチであるときに前記吸蔵したＮＯｘを脱離して還元処理するＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵性能の劣化を診断する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵性能の劣化を診断する技術として、特許番号２５８６７３９号に開示された技術が知られている。
この技術は、触媒のＮＯｘの吸蔵量を推定し、この推定したＮＯｘの吸蔵量が所定値（例えば最大吸蔵量の７０％）を超えたときに、触媒出口部のＮＯｘ濃度を検出して、触媒の劣化判定を行うものである。
【０００３】
即ち、触媒におけるＮＯｘの取りこぼし量（ＮＯｘ排出量）を、所定のしきい値を基に判断して、触媒の劣化の有無を判断するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の触媒劣化判定手法にあっては、触媒の劣化度合いの診断を行っていないので、触媒劣化に対して迅速に対応できない。
又、触媒のＮＯｘの吸蔵量を機関から排出されるＮＯｘの推定値の積算値として求めており、この積算値は積算された推定誤差を含むため、正確な値を求めるのが困難であり、例えば、この触媒のＮＯｘの吸蔵量を推定誤差によって少なく見積もった場合、劣化診断時にＮＯｘの取りこぼし量が多いと診断してしまい、実際には劣化していない触媒も、劣化していると誤診断する等、診断精度が劣るという問題点もある。
【０００５】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、触媒劣化判定手法の改良によって、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いの診断を精度良く行い得る内燃機関の触媒劣化診断装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、図１に示すように、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチであるときに前記吸蔵したＮＯｘを脱離して還元処理するＮＯｘ吸蔵触媒を備えた内燃機関の触媒劣化診断装置であって、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部のＮＯｘ濃度を推定する入口部ＮＯｘ濃度推定手段と、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の出口部のＮＯｘ濃度を検出する出口部ＮＯｘ濃度検出手段と、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチとなる機関運転が行われてから次に排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチとなる機関運転が行われるまでの期間における出口部ＮＯｘ濃度検出値の最低値と該最低値が検出されたときの入口部ＮＯｘ濃度推定値とのＮＯｘ濃度比および該入口部濃度推定値に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いを判定する劣化度合い判定手段と、を含んで構成した。
【０００７】
ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵能力（単位時間当たりに吸蔵することが可能なＮＯｘ量）は、触媒の劣化度合いの影響を受けると共にその時点でのＮＯｘ吸蔵量（触媒に実際に吸蔵されているＮＯｘ量）の影響も受ける。即ち、劣化度合いが大きくなると、ＮＯｘ吸蔵能力が低下し、又、ＮＯｘ吸蔵量が触媒の最大吸蔵量に近づいてもＮＯｘ吸蔵能力が低下することになる。
【０００８】
ここで、出口部ＮＯｘ濃度が最低値となっているときには、ＮＯｘ吸蔵触媒がほとんどＮＯｘを吸蔵しておらず、現在の劣化度合いの条件下では最大のＮＯｘ吸蔵能力、即ち、ＮＯｘ吸蔵量による吸蔵能力低下の影響を受けていない状態でのＮＯｘ吸蔵能力を発揮していると判断できる。
請求項１に係る発明の構成によれば、ＮＯｘ吸蔵量による吸蔵能力低下の影響を受けていない状態でのＮＯｘ吸蔵能力を、出口部ＮＯｘ濃度検出値の最低値と該最低値が検出されたときの入口部ＮＯｘ濃度推定値とのＮＯｘ濃度比として求め、このＮＯｘ濃度比から触媒の劣化度合いを診断しているので、正確な診断を行うことができる。
【０００９】
又、出口部ＮＯｘ濃度が最低値となるときは、入口と出口のＮＯｘ濃度差が最大となるときでもあるから、このときのＮＯｘ濃度比は、入口部ＮＯｘ濃度の推定誤差や出口部ＮＯｘ濃度の検出誤差の影響を受けないという利点もある。
請求項２に係る発明は、前記劣化度合い判定手段が、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる機関運転中の出口部ＮＯｘ濃度検出値の最低値と該最低値が検出されたときの入口部ＮＯｘ濃度推定値とのＮＯｘ濃度比および該入口部ＮＯｘ濃度推定値に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いを判定するように構成した。
【００１０】
かかる構成は、ＮＯｘ吸蔵触媒がＮＯｘを吸蔵する空燃比条件下で劣化度合いの診断を行わせるものである。
請求項３に係る発明は、前記劣化度合い判定手段が、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチとなる機関運転が行われた後に出口部ＮＯｘ濃度検出値が減少から増加に転じたときの出口部ＮＯｘ濃度検出値とそのときの入口部ＮＯｘ濃度推定値とのＮＯｘ濃度比および該入口部ＮＯｘ濃度推定値に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いを判定するように構成した。
【００１１】
かかる構成によれば、出口部ＮＯｘ濃度検出値が減少から増加に転じた後すぐに劣化診断を行うことができるので、診断に要する時間を短縮できる。
請求項４に係る発明は、前記劣化度合い判定手段が、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチとなる機関運転が行われてからの所定期間中に複数回検出した出口部ＮＯｘ濃度検出値のうちの最小値と該最小値が検出されたときの入口部ＮＯｘ濃度推定値とのＮＯｘ濃度比および該入口部ＮＯｘ濃度推定値に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いを判定するように構成した。
【００１２】
かかる構成によれば、出口部ＮＯｘ濃度検出値が外乱によって多少変動しても、確実に最低値を求めることができるので、診断の信頼性を高めることができる。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、ＮＯｘ吸蔵量による吸蔵能力低下の影響を受けていない状態でのＮＯｘ吸蔵能力を、出口部ＮＯｘ濃度検出値の最低値と該最低値が検出されたときの入口部ＮＯｘ濃度推定値とのＮＯｘ濃度比として求め、このＮＯｘ濃度比および該入口部ＮＯｘ濃度推定値から触媒の劣化度合いを診断するようにしたから、触媒の劣化度合いの正確な診断を行うことができると共に、特に、ＮＯｘ濃度比が、入口部ＮＯｘ濃度の推定誤差や出口部ＮＯｘ濃度の検出誤差の影響を受けないため、より高精度な診断が可能となる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒がＮＯｘを吸蔵する空燃比条件下で劣化度合いの診断を正確に行うことができる。
請求項３に係る発明によれば、出口部ＮＯｘ濃度検出値が減少から増加に転じた後すぐに劣化診断を行うことができるので、診断に要する時間の短縮化を図れる。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、出口部ＮＯｘ濃度検出値が外乱によって多少変動しても、確実に最低値を求めることができるので、診断の信頼性をより高めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
先ず、本発明のＮＯｘ吸蔵触媒の劣化判定の概念について説明する。
ＮＯｘ吸蔵触媒の許容吸蔵量（最大吸蔵量）は、熱、被毒等の影響によって減少する（ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化）。図７は、ＮＯｘ吸蔵触媒の許容吸蔵量（最大吸蔵量）とＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いＴｉｊとの関係、即ち、吸蔵量傾向を示している。
【００１７】
そして、単位時間当たりに吸蔵することが可能なＮＯｘ量（吸蔵能力）は、前記許容吸蔵量によって変化する。
従って、ある時点でのＮＯｘ吸蔵能力を検出することによって、劣化度合いが診断可能となる。
この場合、ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部と出口部のＮＯｘ濃度の比が分かれば、ＮＯｘ吸蔵能力を求めることができ、許容吸蔵量が判明するから、劣化度合いを診断することができ、本発明ではこの手法で劣化度合いを診断する。
【００１８】
又、ＮＯｘ吸蔵能力は上記のように許容吸蔵量の変化に応じて変化するが、現時点でどれだけＮＯｘを吸蔵しているか（吸蔵履歴）によっても変化する。
このため、現時点でどれだけＮＯｘを吸蔵しているか、即ち、吸蔵履歴を正確に把握していなければ、その時点におけるＮＯｘ吸蔵能力から劣化度合いを診断することができないが、実際には、吸蔵履歴を正確に把握することは困難である。
【００１９】
そこで、本発明では、機関運転状態のリッチ状態におけるＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵ＮＯｘ脱離浄化（リッチスパイク）後のＮＯｘ吸蔵触媒の出口部のＮＯｘ濃度の最低値（ピーク値）時に診断を行うようにして、吸蔵履歴による影響を受けずに済むようにして、劣化度合いを正確に診断する手法を採用する。
加えて、ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵速度は、吸蔵初期（ＮＯｘ吸蔵触媒にＮＯｘがまだない時）に最も速くなり、ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部と出口部のＮＯｘ濃度の比が劣化度合いに大きく反映したものとなり、劣化診断の精度向上につながる。
【００２０】
この場合、上記のＮＯｘ濃度の最低値（ピーク値）検出方法としては、ＮＯｘ吸蔵触媒の出口部のＮＯｘ濃度を検出し、一度マイナスの傾きを検出した後、プラスの傾きが出現したところで、ピーク値であると検出するのが好ましい。
又、劣化度合いの診断は、エンジンの運転状態がリーン領域になった後に実行するのが好ましい。
【００２１】
即ち、エンジンの運転状態がリッチ領域であると、ＮＯｘ吸蔵触媒でＮＯｘが浄化されてしまい、正確なＮＯｘの取りこぼし量（ＮＯｘ排出量）を検出することができない。このため、エンジンの運転状態がリーン領域になり、ＮＯｘ吸蔵触媒がＮＯｘを吸蔵している状態になっているときに、劣化度合いの診断を行う。
【００２２】
更に、上述の最低値時の判定は、一定時間ＮＯｘ吸蔵触媒の出口部のＮＯｘ濃度検出手段からの出力をモニタし、ＮＯｘ濃度の最低値をメモリし、該メモリされたＮＯｘ濃度の最低値に基づいて行うのが好ましい。
以上の概念に基づく本発明の具体的な実施形態を次に説明する。
図２は、本発明の触媒劣化診断装置が適用される内燃機関のシステム構成を示す図であり、内燃機関１の吸気系には、上流側から、吸気を浄化するエアクリーナ２、吸気量を計測するエアフローメータ３、吸気量をコントロールするスロットルチャンバ４が取り付けられ、前記スロットルチャンバ４の下流に、吸気マニホールド５とインジェクタ６とが取り付けられる。
【００２３】
一方、内燃機関１には、内燃機関の冷却水温度を検出する水温センサ７と機関回転速度を検出するクランク角センサ８が取り付けられ、これら水温センサ７、クランク角センサ８の出力は、前記エアフローメータ３の出力と共に、コントロールモジュール９に入力される。
前記コントロールモジュール９では、エアフローメータ３で検出される吸入空気量と、クランク角センサ８で検出される機関回転速度はから、リーン、ストイキ（理論空燃比）燃焼時の各基本噴射量を演算し、更に水温センサ７で検出される水温データに応じた燃料増量値等を前記基本噴射量に加算して最終的な燃料噴射量を決定し、前記インジェクタ６から燃料を吸気マニホールド５の各ブランチ部に噴射させる。
【００２４】
尚、前記インジェクタ６が、各気筒の燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射式のガソリン内燃機関であっても良い。
内燃機関１の排気通路１０には、ＮＯｘ吸蔵性能を有するＮＯｘ吸蔵触媒１１と、該ＮＯｘ吸蔵触媒１１の上流側及び下流側に夫々配置される上流側酸素センサ１２，下流側酸素センサ１３が取り付けられている。
【００２５】
前記ＮＯｘ吸蔵触媒１１は、排気空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比（ストイキ）又はリッチであるときに前記吸蔵したＮＯｘを脱離（放出）して還元処理するＮＯｘ吸蔵型三元触媒であり、このＮＯｘ吸蔵触媒１１には、その出口部のＮＯｘ濃度を検出する出口部ＮＯｘ濃度検出手段としての出口部ＮＯｘ濃度センサ１４が取り付けられている。
【００２６】
前記コントロールモジュール９では、エアフローメータで検出される吸入空気量と、クランク角センサ８で検出される機関回転速度とから、リーン燃焼時の機関１からのＮＯｘ排出量を演算し、この演算されたＮＯｘ排出量からＮＯｘ吸蔵触媒１０に吸蔵されたＮＯｘが飽和状態であることを検出して場合、所定時間だけ燃料増量値を前記基本噴射量に加えることで、機関制御空燃比をリーンからリッチに一時的に反転させて、吸蔵されたＮＯｘの脱離・還元処理を行わせ、ＮＯｘ吸蔵性能を復活させる。
【００２７】
次に、図３〜図５のフローチャートに基づいて、本発明の第１の実施形態におけるコントロールモジュールによる触媒劣化診断処理内容を説明する。
図３のフローチャートに示す処理は、機関運転中所定時間毎に実行される。
図３において、ステップ９１（図ではＳ９１と略記する。以下同様）では、例えばＮＯｘ吸蔵時間を判定値と比較する等によりＮＯｘ吸蔵触媒においてのＮＯｘを離脱する条件になったか否かを判定し、ＮＯｘを離脱する条件になれば、ステップ９２に、そうでなければ、ステップ９６に進む。
【００２８】
ステップ９２では、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵したＮＯｘを脱離・還元するための前述した空燃比制御を実行し、ステップ９３に進む。このステップ９３では、ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵時間Ｔをカウントするタイマカウンタのカウント値をクリアする（Ｔ＝０）。
次のステップ９４では、ＩＮＯｏｌｄをｆとし( ＩＮＯｏｌｄ＝ｆ) 、ＤＮＯｏｌｄをｇとする( ＤＮＯｏｌｄ＝ｇ) ［ｆ，ｇは設定値］。
【００２９】
ステップ９５では、劣化診断終了フラグＤｉをクリアして（Ｄｉ＝０）、フローを終了する。尚、Ｄｉ＝０のとき劣化診断が未了であることを表す。
一方、ステップ９６では、劣化診断終了フラグＤｉが０であるか否かを判定し、Ｄｉ＝０であれば、図４のフローチャートのステップ１０１以降進み、Ｄｉ＝１であれば、フローを終了する。
【００３０】
図４のフローチャートにおいて、ステップ１０１では、運転条件を検出し、ステップ１０２では、ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部のＮＯｘ濃度（ＮＯｉｊ）を推定しする。この場合、機関回転速度Ｎと機関トルクとに基づいて、図８の推定マップを参照し、ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部のＮＯｘ濃度（ＮＯｉｊ）を求める。
ステップ１０３では、ＮＯｘ吸蔵触媒の出口部のＮＯｘ濃度（ＤＮＯ）を検出する。
【００３１】
ステップ１０４では、下り傾き検出フラグＤＷＮが１（ＤＷＮ＝１）であるか否かを判定し、ＤＷＮ＝１であれば、ステップ１０８に進み、ＤＷＮ＝０であれば、ステップ１０５に進む。
ステップ１０５では、下り傾きであるか否かを検出（判定）する。即ち、ＤＮＯｏｌｄ−ＤＮＯ≧Ｃであるか否かを検出し、ＤＮＯｏｌｄ−ＤＮＯ≧Ｃであれば、ステップ１０６に進んで、下り傾き検出フラグＤＷＮを１にセットし、ＤＮＯｏｌｄ−ＤＮＯ＜Ｃであれば、ステップ１０７に直接進む。
【００３２】
ステップ１０７では、ＤＮＯｏｌｄをＤＮＯとする（ＤＮＯｏｌｄ＝ＤＮＯ）。
一方、ステップ１０８では、上り傾き検出フラグＵＰが１（ＵＰ＝１）であるか否かを判定し、ＵＰ＝１であれば、図５のフローチャートのステップ１２１以降に進み、ＵＰ＝０であれば、ステップ１０９に進む。
【００３３】
ステップ１０９では、上り傾きであるか否かを検出（判定）する。即ち、ＤＮＯｏｌｄ−ＤＮＯ≦−Ｃであるか否かを検出し、ＤＮＯｏｌｄ−ＤＮＯ≦−Ｃであれば、ステップ１１０に進んで、上り傾き検出フラグＵＰを１にセットし、ＤＮＯｏｌｄ−ＤＮＯ＞−Ｃであれば、ステップ１１１に直接進む。
ステップ１１１では、ＤＮＯｏｌｄをＤＮＯとする（ＤＮＯｏｌｄ＝ＤＮＯ）と共に、ＩＮＯｏｌｄをＮＯｉｊとし（ＩＮＯｏｌｄ＝ＮＯｉｊ）、フローを終了する。
【００３４】
以上の処理により、ステップ１０８でＵＰ＝１が判定されたときには、出口部ＮＯｘ濃度が減少から増加に転じる直前の出口部ＮＯｘ濃度がＤＮＯｏｌｄに、そのときの入口部ＮＯｘ濃度がＩＮＯｏｌｄに、それぞれメモリされていることになる。
図５のフローチャートのステップ１２１において、ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部のＮＯｘ濃度と出口部のＮＯｘ濃度との比εを算出する（ε＝ＤＮＯｏｌｄ／ＩＮＯｏｌｄ）。
【００３５】
次のステップ１２２では、ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部のＮＯｘ濃度と出口部のＮＯｘ濃度との比εと入口部のＮＯｘ濃度の最小値ＩＮＯ（ＩＮＯ＝ＩＮＯｏｌｄ）とに基づいて、図９の劣化度合い検出マップを参照し、劣化度合いＴｉｊを検出する。そして、次のステップ１２３で、劣化度合いＴｉｊが所定値ａ未満（Ｔｉｊ＜ａ）であるか否かを判定し、Ｔｉｊ＜ａであれば、ステップ１２４に進み、Ｔｉｊ≧ａであれば、ステップ１２５に進む。
【００３６】
ステップ１２４では、劣化度合いＴｉｊによるＮＯｘ吸蔵触媒の最大吸蔵量を補正する。即ち、劣化度合いＴｉｊにより、最大吸蔵量の補正を行って、リッチスパイクを入れるタイミング等の制御にフィードバックして、排気エミッションの悪化を防止する。
ステップ１２８では、Ｄｉを１にセットして（Ｄｉ＝１）、フローを終了する。
【００３７】
一方、ステップ１２５では、劣化度合いＴｉｊが所定値ｂ未満（Ｔｉｊ＜ｂ）であるか否かを判定し、Ｔｉｊ＜ｂであれば、ステップ１２６に進んで、１次劣化回復を実行する。即ち、１次劣化は、硫黄被毒等が考えられ、このときには、リーン（成層）運転を禁止して、排気温度が高くなるようにして、ＮＯｘ吸蔵触媒を加熱し、劣化回復を図る。
【００３８】
又、Ｔｉｊ≧ｂであれば、ステップ１２７に進んで、警告灯を点灯して、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いが大きいことを報知する。
尚、図１０は劣化傾向を示す特性図であり、劣化の大小と上記ステップ１２３，１２５で用いた劣化度合いＴｉｊの所定値ａ，ｂとの関係を示している。
次に、図６のフローチャートに基づいて、本発明の第２の実施形態におけるコントロールモジュールによる触媒劣化診断処理内容を説明する。
【００３９】
先ず、図３のフローチャートと同様のフローが実行され、ステップ９６後の図６のフローチャートのステップ７１にて、運転条件を検出し、ステップ７２では、空燃比がリーンになったか否かを判定、即ち、λ＞１．０であるか否かを判定する。
λ＞１．０であれば、ステップ７３に進み、λ≦１．０であれば、フローを終了する。
【００４０】
ステップ７３では、ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部のＮＯｘ濃度（ＮＯｉｊ）を推定し、ステップ７４では、ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵時間Ｔ（＝リーン空燃比運転時間）をカウントするタイマカウンタのカウント値がαより大であるか否かを判定する（Ｔ＞α）。
Ｔ＞αであれば、図５のフローチャートのステップ１２１以降に進む。尚、ステップ１２１でと、ＤＮ０ｍ／ＩＮ０ｍによってεを算出する。
【００４１】
Ｔ≦αであれば、ステップ７５に進んで、前記ＮＯｘ吸蔵時間Ｔをカウントするタイマカウンタのカウント値に１を加算し（Ｔ＝Ｔ＋１）、ステップ７６に進む。
このステップ７６では、ＮＯｘ吸蔵触媒の出口部のＮＯｘ濃度（ＤＮＯ）を検出する。
【００４２】
次のステップ７７では、検出したＮＯｘ吸蔵触媒の出口部のＮＯｘ濃度ＤＮＯとＮＯｘ吸蔵触媒の出口部のＮＯｘ濃度の最小値ＤＮＯｍとの差ＤＮＯ−ＤＮＯｍが、ＤＮＯ−ＤＮＯｍ＜０であるか否かを判定し、ＤＮＯ−ＤＮＯｍ＜０であれば、ステップ７８に進んで、入口部のＮＯｘ濃度と出口部のＮＯｘ濃度の最小値を更新して（ＩＮＯｍ＝ＮＯｉｊ，ＤＮＯｍ＝ＤＮＯ）、フローを終了する。ＤＮＯ−ＤＮＯｍ≧０であれば、フローを終了する。
【００４３】
以上の処理により、ステップ７４で所定のリーン空燃比運転時間αが経過したと判定されたときには、当該期間中に複数回検出した出口部ＮＯｘ濃度の最小値がＤＮＯｍに、そのときの入口部ＮＯｘ濃度がＩＮＯｍに、それぞれメモリされていることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る内燃機関の触媒劣化診断装置のクレーム対応図
【図２】 本発明の触媒劣化診断装置が適用される内燃機関のシステム構成を示す図
【図３】 本発明の第１の実施形態におけるコントロールモジュールによる触媒劣化診断処理内容を説明するフローチャート
【図４】 本発明の第１の実施形態におけるコントロールモジュールによる触媒劣化診断処理内容を説明するフローチャート
【図５】 本発明の第１の実施形態におけるコントロールモジュールによる触媒劣化診断処理内容を説明するフローチャート
【図６】 本発明の第２の実施形態におけるコントロールモジュールによる触媒劣化診断処理内容を説明するフローチャート
【図７】 ＮＯｘ吸蔵量傾向を示す特性図
【図８】 ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部のＮＯｘ濃度推定マップ
【図９】 劣化度合い検出マップ
【図１０】 劣化傾向を示す特性図
【符号の説明】
１ 内燃機関
６ インジェクタ
８ クランク角センサ
９ コントロールモジュール
１０ 排気通路
１１ ＮＯｘ吸蔵触媒
１２ 上流側酸素センサ
１３ 下流側酸素センサ
１４ 出口部ＮＯｘ濃度センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の触媒劣化診断装置に関し、特に、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチであるときに前記吸蔵したＮＯｘを脱離して還元処理するＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵性能の劣化を診断する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵性能の劣化を診断する技術として、特許番号２５８６７３９号に開示された技術が知られている。
この技術は、触媒のＮＯｘの吸蔵量を推定し、この推定したＮＯｘの吸蔵量が所定値（例えば最大吸蔵量の７０％）を超えたときに、触媒出口部のＮＯｘ濃度を検出して、触媒の劣化判定を行うものである。
【０００３】
即ち、触媒におけるＮＯｘの取りこぼし量（ＮＯｘ排出量）を、所定のしきい値を基に判断して、触媒の劣化の有無を判断するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の触媒劣化判定手法にあっては、触媒の劣化度合いの診断を行っていないので、触媒劣化に対して迅速に対応できない。
又、触媒のＮＯｘの吸蔵量を機関から排出されるＮＯｘの推定値の積算値として求めており、この積算値は積算された推定誤差を含むため、正確な値を求めるのが困難であり、例えば、この触媒のＮＯｘの吸蔵量を推定誤差によって少なく見積もった場合、劣化診断時にＮＯｘの取りこぼし量が多いと診断してしまい、実際には劣化していない触媒も、劣化していると誤診断する等、診断精度が劣るという問題点もある。
【０００５】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、触媒劣化判定手法の改良によって、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いの診断を精度良く行い得る内燃機関の触媒劣化診断装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、図１に示すように、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチであるときに前記吸蔵したＮＯｘを脱離して還元処理するＮＯｘ吸蔵触媒を備えた内燃機関の触媒劣化診断装置であって、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部のＮＯｘ濃度を推定する入口部ＮＯｘ濃度推定手段と、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の出口部のＮＯｘ濃度を検出する出口部ＮＯｘ濃度検出手段と、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチとなる機関運転が行われてから次に排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチとなる機関運転が行われるまでの期間における出口部ＮＯｘ濃度検出値の最低値と該最低値が検出されたときの入口部ＮＯｘ濃度推定値とのＮＯｘ濃度比および該入口部濃度推定値に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いを判定する劣化度合い判定手段と、を含んで構成した。
【０００７】
ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵能力（単位時間当たりに吸蔵することが可能なＮＯｘ量）は、触媒の劣化度合いの影響を受けると共にその時点でのＮＯｘ吸蔵量（触媒に実際に吸蔵されているＮＯｘ量）の影響も受ける。即ち、劣化度合いが大きくなると、ＮＯｘ吸蔵能力が低下し、又、ＮＯｘ吸蔵量が触媒の最大吸蔵量に近づいてもＮＯｘ吸蔵能力が低下することになる。
【０００８】
ここで、出口部ＮＯｘ濃度が最低値となっているときには、ＮＯｘ吸蔵触媒がほとんどＮＯｘを吸蔵しておらず、現在の劣化度合いの条件下では最大のＮＯｘ吸蔵能力、即ち、ＮＯｘ吸蔵量による吸蔵能力低下の影響を受けていない状態でのＮＯｘ吸蔵能力を発揮していると判断できる。
請求項１に係る発明の構成によれば、ＮＯｘ吸蔵量による吸蔵能力低下の影響を受けていない状態でのＮＯｘ吸蔵能力を、出口部ＮＯｘ濃度検出値の最低値と該最低値が検出されたときの入口部ＮＯｘ濃度推定値とのＮＯｘ濃度比として求め、このＮＯｘ濃度比から触媒の劣化度合いを診断しているので、正確な診断を行うことができる。
【０００９】
又、出口部ＮＯｘ濃度が最低値となるときは、入口と出口のＮＯｘ濃度差が最大となるときでもあるから、このときのＮＯｘ濃度比は、入口部ＮＯｘ濃度の推定誤差や出口部ＮＯｘ濃度の検出誤差の影響を受けないという利点もある。
請求項２に係る発明は、前記劣化度合い判定手段が、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる機関運転中の出口部ＮＯｘ濃度検出値の最低値と該最低値が検出されたときの入口部ＮＯｘ濃度推定値とのＮＯｘ濃度比および該入口部ＮＯｘ濃度推定値に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いを判定するように構成した。
【００１０】
かかる構成は、ＮＯｘ吸蔵触媒がＮＯｘを吸蔵する空燃比条件下で劣化度合いの診断を行わせるものである。
請求項３に係る発明は、前記劣化度合い判定手段が、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチとなる機関運転が行われた後に出口部ＮＯｘ濃度検出値が減少から増加に転じたときの出口部ＮＯｘ濃度検出値とそのときの入口部ＮＯｘ濃度推定値とのＮＯｘ濃度比および該入口部ＮＯｘ濃度推定値に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いを判定するように構成した。
【００１１】
かかる構成によれば、出口部ＮＯｘ濃度検出値が減少から増加に転じた後すぐに劣化診断を行うことができるので、診断に要する時間を短縮できる。
請求項４に係る発明は、前記劣化度合い判定手段が、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチとなる機関運転が行われてからの所定期間中に複数回検出した出口部ＮＯｘ濃度検出値のうちの最小値と該最小値が検出されたときの入口部ＮＯｘ濃度推定値とのＮＯｘ濃度比および該入口部ＮＯｘ濃度推定値に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いを判定するように構成した。
【００１２】
かかる構成によれば、出口部ＮＯｘ濃度検出値が外乱によって多少変動しても、確実に最低値を求めることができるので、診断の信頼性を高めることができる。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、ＮＯｘ吸蔵量による吸蔵能力低下の影響を受けていない状態でのＮＯｘ吸蔵能力を、出口部ＮＯｘ濃度検出値の最低値と該最低値が検出されたときの入口部ＮＯｘ濃度推定値とのＮＯｘ濃度比として求め、このＮＯｘ濃度比および該入口部ＮＯｘ濃度推定値から触媒の劣化度合いを診断するようにしたから、触媒の劣化度合いの正確な診断を行うことができると共に、特に、ＮＯｘ濃度比が、入口部ＮＯｘ濃度の推定誤差や出口部ＮＯｘ濃度の検出誤差の影響を受けないため、より高精度な診断が可能となる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒がＮＯｘを吸蔵する空燃比条件下で劣化度合いの診断を正確に行うことができる。
請求項３に係る発明によれば、出口部ＮＯｘ濃度検出値が減少から増加に転じた後すぐに劣化診断を行うことができるので、診断に要する時間の短縮化を図れる。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、出口部ＮＯｘ濃度検出値が外乱によって多少変動しても、確実に最低値を求めることができるので、診断の信頼性をより高めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
先ず、本発明のＮＯｘ吸蔵触媒の劣化判定の概念について説明する。
ＮＯｘ吸蔵触媒の許容吸蔵量（最大吸蔵量）は、熱、被毒等の影響によって減少する（ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化）。図７は、ＮＯｘ吸蔵触媒の許容吸蔵量（最大吸蔵量）とＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いＴｉｊとの関係、即ち、吸蔵量傾向を示している。
【００１７】
そして、単位時間当たりに吸蔵することが可能なＮＯｘ量（吸蔵能力）は、前記許容吸蔵量によって変化する。
従って、ある時点でのＮＯｘ吸蔵能力を検出することによって、劣化度合いが診断可能となる。
この場合、ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部と出口部のＮＯｘ濃度の比が分かれば、ＮＯｘ吸蔵能力を求めることができ、許容吸蔵量が判明するから、劣化度合いを診断することができ、本発明ではこの手法で劣化度合いを診断する。
【００１８】
又、ＮＯｘ吸蔵能力は上記のように許容吸蔵量の変化に応じて変化するが、現時点でどれだけＮＯｘを吸蔵しているか（吸蔵履歴）によっても変化する。
このため、現時点でどれだけＮＯｘを吸蔵しているか、即ち、吸蔵履歴を正確に把握していなければ、その時点におけるＮＯｘ吸蔵能力から劣化度合いを診断することができないが、実際には、吸蔵履歴を正確に把握することは困難である。
【００１９】
そこで、本発明では、機関運転状態のリッチ状態におけるＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵ＮＯｘ脱離浄化（リッチスパイク）後のＮＯｘ吸蔵触媒の出口部のＮＯｘ濃度の最低値（ピーク値）時に診断を行うようにして、吸蔵履歴による影響を受けずに済むようにして、劣化度合いを正確に診断する手法を採用する。
加えて、ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵速度は、吸蔵初期（ＮＯｘ吸蔵触媒にＮＯｘがまだない時）に最も速くなり、ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部と出口部のＮＯｘ濃度の比が劣化度合いに大きく反映したものとなり、劣化診断の精度向上につながる。
【００２０】
この場合、上記のＮＯｘ濃度の最低値（ピーク値）検出方法としては、ＮＯｘ吸蔵触媒の出口部のＮＯｘ濃度を検出し、一度マイナスの傾きを検出した後、プラスの傾きが出現したところで、ピーク値であると検出するのが好ましい。
又、劣化度合いの診断は、エンジンの運転状態がリーン領域になった後に実行するのが好ましい。
【００２１】
即ち、エンジンの運転状態がリッチ領域であると、ＮＯｘ吸蔵触媒でＮＯｘが浄化されてしまい、正確なＮＯｘの取りこぼし量（ＮＯｘ排出量）を検出することができない。このため、エンジンの運転状態がリーン領域になり、ＮＯｘ吸蔵触媒がＮＯｘを吸蔵している状態になっているときに、劣化度合いの診断を行う。
【００２２】
更に、上述の最低値時の判定は、一定時間ＮＯｘ吸蔵触媒の出口部のＮＯｘ濃度検出手段からの出力をモニタし、ＮＯｘ濃度の最低値をメモリし、該メモリされたＮＯｘ濃度の最低値に基づいて行うのが好ましい。
以上の概念に基づく本発明の具体的な実施形態を次に説明する。
図２は、本発明の触媒劣化診断装置が適用される内燃機関のシステム構成を示す図であり、内燃機関１の吸気系には、上流側から、吸気を浄化するエアクリーナ２、吸気量を計測するエアフローメータ３、吸気量をコントロールするスロットルチャンバ４が取り付けられ、前記スロットルチャンバ４の下流に、吸気マニホールド５とインジェクタ６とが取り付けられる。
【００２３】
一方、内燃機関１には、内燃機関の冷却水温度を検出する水温センサ７と機関回転速度を検出するクランク角センサ８が取り付けられ、これら水温センサ７、クランク角センサ８の出力は、前記エアフローメータ３の出力と共に、コントロールモジュール９に入力される。
前記コントロールモジュール９では、エアフローメータ３で検出される吸入空気量と、クランク角センサ８で検出される機関回転速度はから、リーン、ストイキ（理論空燃比）燃焼時の各基本噴射量を演算し、更に水温センサ７で検出される水温データに応じた燃料増量値等を前記基本噴射量に加算して最終的な燃料噴射量を決定し、前記インジェクタ６から燃料を吸気マニホールド５の各ブランチ部に噴射させる。
【００２４】
尚、前記インジェクタ６が、各気筒の燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射式のガソリン内燃機関であっても良い。
内燃機関１の排気通路１０には、ＮＯｘ吸蔵性能を有するＮＯｘ吸蔵触媒１１と、該ＮＯｘ吸蔵触媒１１の上流側及び下流側に夫々配置される上流側酸素センサ１２，下流側酸素センサ１３が取り付けられている。
【００２５】
前記ＮＯｘ吸蔵触媒１１は、排気空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比（ストイキ）又はリッチであるときに前記吸蔵したＮＯｘを脱離（放出）して還元処理するＮＯｘ吸蔵型三元触媒であり、このＮＯｘ吸蔵触媒１１には、その出口部のＮＯｘ濃度を検出する出口部ＮＯｘ濃度検出手段としての出口部ＮＯｘ濃度センサ１４が取り付けられている。
【００２６】
前記コントロールモジュール９では、エアフローメータで検出される吸入空気量と、クランク角センサ８で検出される機関回転速度とから、リーン燃焼時の機関１からのＮＯｘ排出量を演算し、この演算されたＮＯｘ排出量からＮＯｘ吸蔵触媒１０に吸蔵されたＮＯｘが飽和状態であることを検出して場合、所定時間だけ燃料増量値を前記基本噴射量に加えることで、機関制御空燃比をリーンからリッチに一時的に反転させて、吸蔵されたＮＯｘの脱離・還元処理を行わせ、ＮＯｘ吸蔵性能を復活させる。
【００２７】
次に、図３〜図５のフローチャートに基づいて、本発明の第１の実施形態におけるコントロールモジュールによる触媒劣化診断処理内容を説明する。
図３のフローチャートに示す処理は、機関運転中所定時間毎に実行される。
図３において、ステップ９１（図ではＳ９１と略記する。以下同様）では、例えばＮＯｘ吸蔵時間を判定値と比較する等によりＮＯｘ吸蔵触媒においてのＮＯｘを離脱する条件になったか否かを判定し、ＮＯｘを離脱する条件になれば、ステップ９２に、そうでなければ、ステップ９６に進む。
【００２８】
ステップ９２では、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵したＮＯｘを脱離・還元するための前述した空燃比制御を実行し、ステップ９３に進む。このステップ９３では、ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵時間Ｔをカウントするタイマカウンタのカウント値をクリアする（Ｔ＝０）。
次のステップ９４では、ＩＮＯｏｌｄをｆとし( ＩＮＯｏｌｄ＝ｆ) 、ＤＮＯｏｌｄをｇとする( ＤＮＯｏｌｄ＝ｇ) ［ｆ，ｇは設定値］。
【００２９】
ステップ９５では、劣化診断終了フラグＤｉをクリアして（Ｄｉ＝０）、フローを終了する。尚、Ｄｉ＝０のとき劣化診断が未了であることを表す。
一方、ステップ９６では、劣化診断終了フラグＤｉが０であるか否かを判定し、Ｄｉ＝０であれば、図４のフローチャートのステップ１０１以降進み、Ｄｉ＝１であれば、フローを終了する。
【００３０】
図４のフローチャートにおいて、ステップ１０１では、運転条件を検出し、ステップ１０２では、ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部のＮＯｘ濃度（ＮＯｉｊ）を推定しする。この場合、機関回転速度Ｎと機関トルクとに基づいて、図８の推定マップを参照し、ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部のＮＯｘ濃度（ＮＯｉｊ）を求める。
ステップ１０３では、ＮＯｘ吸蔵触媒の出口部のＮＯｘ濃度（ＤＮＯ）を検出する。
【００３１】
ステップ１０４では、下り傾き検出フラグＤＷＮが１（ＤＷＮ＝１）であるか否かを判定し、ＤＷＮ＝１であれば、ステップ１０８に進み、ＤＷＮ＝０であれば、ステップ１０５に進む。
ステップ１０５では、下り傾きであるか否かを検出（判定）する。即ち、ＤＮＯｏｌｄ−ＤＮＯ≧Ｃであるか否かを検出し、ＤＮＯｏｌｄ−ＤＮＯ≧Ｃであれば、ステップ１０６に進んで、下り傾き検出フラグＤＷＮを１にセットし、ＤＮＯｏｌｄ−ＤＮＯ＜Ｃであれば、ステップ１０７に直接進む。
【００３２】
ステップ１０７では、ＤＮＯｏｌｄをＤＮＯとする（ＤＮＯｏｌｄ＝ＤＮＯ）。
一方、ステップ１０８では、上り傾き検出フラグＵＰが１（ＵＰ＝１）であるか否かを判定し、ＵＰ＝１であれば、図５のフローチャートのステップ１２１以降に進み、ＵＰ＝０であれば、ステップ１０９に進む。
【００３３】
ステップ１０９では、上り傾きであるか否かを検出（判定）する。即ち、ＤＮＯｏｌｄ−ＤＮＯ≦−Ｃであるか否かを検出し、ＤＮＯｏｌｄ−ＤＮＯ≦−Ｃであれば、ステップ１１０に進んで、上り傾き検出フラグＵＰを１にセットし、ＤＮＯｏｌｄ−ＤＮＯ＞−Ｃであれば、ステップ１１１に直接進む。
ステップ１１１では、ＤＮＯｏｌｄをＤＮＯとする（ＤＮＯｏｌｄ＝ＤＮＯ）と共に、ＩＮＯｏｌｄをＮＯｉｊとし（ＩＮＯｏｌｄ＝ＮＯｉｊ）、フローを終了する。
【００３４】
以上の処理により、ステップ１０８でＵＰ＝１が判定されたときには、出口部ＮＯｘ濃度が減少から増加に転じる直前の出口部ＮＯｘ濃度がＤＮＯｏｌｄに、そのときの入口部ＮＯｘ濃度がＩＮＯｏｌｄに、それぞれメモリされていることになる。
図５のフローチャートのステップ１２１において、ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部のＮＯｘ濃度と出口部のＮＯｘ濃度との比εを算出する（ε＝ＤＮＯｏｌｄ／ＩＮＯｏｌｄ）。
【００３５】
次のステップ１２２では、ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部のＮＯｘ濃度と出口部のＮＯｘ濃度との比εと入口部のＮＯｘ濃度の最小値ＩＮＯ（ＩＮＯ＝ＩＮＯｏｌｄ）とに基づいて、図９の劣化度合い検出マップを参照し、劣化度合いＴｉｊを検出する。そして、次のステップ１２３で、劣化度合いＴｉｊが所定値ａ未満（Ｔｉｊ＜ａ）であるか否かを判定し、Ｔｉｊ＜ａであれば、ステップ１２４に進み、Ｔｉｊ≧ａであれば、ステップ１２５に進む。
【００３６】
ステップ１２４では、劣化度合いＴｉｊによるＮＯｘ吸蔵触媒の最大吸蔵量を補正する。即ち、劣化度合いＴｉｊにより、最大吸蔵量の補正を行って、リッチスパイクを入れるタイミング等の制御にフィードバックして、排気エミッションの悪化を防止する。
ステップ１２８では、Ｄｉを１にセットして（Ｄｉ＝１）、フローを終了する。
【００３７】
一方、ステップ１２５では、劣化度合いＴｉｊが所定値ｂ未満（Ｔｉｊ＜ｂ）であるか否かを判定し、Ｔｉｊ＜ｂであれば、ステップ１２６に進んで、１次劣化回復を実行する。即ち、１次劣化は、硫黄被毒等が考えられ、このときには、リーン（成層）運転を禁止して、排気温度が高くなるようにして、ＮＯｘ吸蔵触媒を加熱し、劣化回復を図る。
【００３８】
又、Ｔｉｊ≧ｂであれば、ステップ１２７に進んで、警告灯を点灯して、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いが大きいことを報知する。
尚、図１０は劣化傾向を示す特性図であり、劣化の大小と上記ステップ１２３，１２５で用いた劣化度合いＴｉｊの所定値ａ，ｂとの関係を示している。
次に、図６のフローチャートに基づいて、本発明の第２の実施形態におけるコントロールモジュールによる触媒劣化診断処理内容を説明する。
【００３９】
先ず、図３のフローチャートと同様のフローが実行され、ステップ９６後の図６のフローチャートのステップ７１にて、運転条件を検出し、ステップ７２では、空燃比がリーンになったか否かを判定、即ち、λ＞１．０であるか否かを判定する。
λ＞１．０であれば、ステップ７３に進み、λ≦１．０であれば、フローを終了する。
【００４０】
ステップ７３では、ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部のＮＯｘ濃度（ＮＯｉｊ）を推定し、ステップ７４では、ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵時間Ｔ（＝リーン空燃比運転時間）をカウントするタイマカウンタのカウント値がαより大であるか否かを判定する（Ｔ＞α）。
Ｔ＞αであれば、図５のフローチャートのステップ１２１以降に進む。尚、ステップ１２１でと、ＤＮ０ｍ／ＩＮ０ｍによってεを算出する。
【００４１】
Ｔ≦αであれば、ステップ７５に進んで、前記ＮＯｘ吸蔵時間Ｔをカウントするタイマカウンタのカウント値に１を加算し（Ｔ＝Ｔ＋１）、ステップ７６に進む。
このステップ７６では、ＮＯｘ吸蔵触媒の出口部のＮＯｘ濃度（ＤＮＯ）を検出する。
【００４２】
次のステップ７７では、検出したＮＯｘ吸蔵触媒の出口部のＮＯｘ濃度ＤＮＯとＮＯｘ吸蔵触媒の出口部のＮＯｘ濃度の最小値ＤＮＯｍとの差ＤＮＯ−ＤＮＯｍが、ＤＮＯ−ＤＮＯｍ＜０であるか否かを判定し、ＤＮＯ−ＤＮＯｍ＜０であれば、ステップ７８に進んで、入口部のＮＯｘ濃度と出口部のＮＯｘ濃度の最小値を更新して（ＩＮＯｍ＝ＮＯｉｊ，ＤＮＯｍ＝ＤＮＯ）、フローを終了する。ＤＮＯ−ＤＮＯｍ≧０であれば、フローを終了する。
【００４３】
以上の処理により、ステップ７４で所定のリーン空燃比運転時間αが経過したと判定されたときには、当該期間中に複数回検出した出口部ＮＯｘ濃度の最小値がＤＮＯｍに、そのときの入口部ＮＯｘ濃度がＩＮＯｍに、それぞれメモリされていることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る内燃機関の触媒劣化診断装置のクレーム対応図
【図２】 本発明の触媒劣化診断装置が適用される内燃機関のシステム構成を示す図
【図３】 本発明の第１の実施形態におけるコントロールモジュールによる触媒劣化診断処理内容を説明するフローチャート
【図４】 本発明の第１の実施形態におけるコントロールモジュールによる触媒劣化診断処理内容を説明するフローチャート
【図５】 本発明の第１の実施形態におけるコントロールモジュールによる触媒劣化診断処理内容を説明するフローチャート
【図６】 本発明の第２の実施形態におけるコントロールモジュールによる触媒劣化診断処理内容を説明するフローチャート
【図７】 ＮＯｘ吸蔵量傾向を示す特性図
【図８】 ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部のＮＯｘ濃度推定マップ
【図９】 劣化度合い検出マップ
【図１０】 劣化傾向を示す特性図
【符号の説明】
１ 内燃機関
６ インジェクタ
８ クランク角センサ
９ コントロールモジュール
１０ 排気通路
１１ ＮＯｘ吸蔵触媒
１２ 上流側酸素センサ
１３ 下流側酸素センサ
１４ 出口部ＮＯｘ濃度センサ
Claims (4)
- 排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチであるときに前記吸蔵したＮＯｘを脱離して還元処理するＮＯｘ吸蔵触媒を備えた内燃機関の触媒劣化診断装置であって、
前記ＮＯｘ吸蔵触媒の入口部のＮＯｘ濃度を推定する入口部ＮＯｘ濃度推定手段と、
前記ＮＯｘ吸蔵触媒の出口部のＮＯｘ濃度を検出する出口部ＮＯｘ濃度検出手段と、
排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチとなる機関運転が行われてから次に排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチとなる機関運転が行われるまでの期間における出口部ＮＯｘ濃度検出値の最低値と該最低値が検出されたときの入口部ＮＯｘ濃度推定値とのＮＯｘ濃度比および該入口部ＮＯｘ濃度推定値に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いを判定する劣化度合い判定手段と、
を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の触媒劣化診断装置。 - 前記劣化度合い判定手段は、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる機関運転中の出口部ＮＯｘ濃度検出値の最低値と該最低値が検出されたときの入口部ＮＯｘ濃度推定値とのＮＯｘ濃度比および該入口部ＮＯｘ濃度推定値に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いを判定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。
- 前記劣化度合い判定手段は、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチとなる機関運転が行われた後に出口部ＮＯｘ濃度検出値が減少から増加に転じたときの出口部ＮＯｘ濃度検出値とそのときの入口部ＮＯｘ濃度推定値とのＮＯｘ濃度比および該入口部ＮＯｘ濃度推定値に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いを判定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。
- 前記劣化度合い判定手段は、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチとなる機関運転が行われてからの所定期間中に複数回検出した出口部ＮＯｘ濃度検出値のうちの最小値と該最小値が検出されたときの入口部ＮＯｘ濃度推定値とのＮＯｘ濃度比および該入口部ＮＯｘ濃度推定値に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いを判定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。
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