JP4193808B2 - 内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化用の触媒の熱劣化推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化用の触媒の熱劣化推定方法に関するものである。

近年、一部の内燃機関の排気通路には、ＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するＮＯｘ浄化触媒が配設されるようになってきている。また、ＰＭ（Particulate Matter:粒子状物質）を捕集するＰＭフィルタ及びＮＯｘ浄化触媒として機能するＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx Reduction system）触媒等も配設されるようになってきている。

このような各種触媒には、その排気浄化機能の回復・維持等を図るために添加剤が供給されることがある。例えば、ＮＯｘ浄化触媒にあっては、これに吸蔵されたＮＯｘを還元・放出するための添加剤として、エンジンの燃料などが供給される。

また、上記ＰＭフィルタ内に捕集されたＰＭが堆積すると、同ＰＭフィルタでの圧力損失が増大してしまう。そこで、同ＰＭフィルタに添加剤として燃料を供給することにより捕集されたＰＭを焼失させ、このＰＭフィルタを再生させるといったことも行われる。

ところで、触媒は、高温の排気や添加剤の酸化反応熱及び添加剤の燃焼熱等によって昇温されるのであるが、同触媒は高温雰囲気下において熱劣化が進行するため、その排気浄化機能は徐々に低下していく。

そこで、そのような触媒の熱劣化を推定する装置が、従来、種々提案されている。例えば特許文献１に記載の装置では、触媒が受熱した温度履歴に基づいて同触媒の熱劣化を検出するようにしている。より具体的には、触媒の温度（以下、床温という）に基づいた該触媒の熱劣化進行度を所定時間毎に算出する。そして、同熱劣化進行度が算出されるたびにその値を順次積算して熱劣化度を求めることにより、触媒の熱劣化を推定するようにしている。
特開平７−１１９４４７号公報

ところで、上記従来の装置では、熱劣化進行度の算出及び熱劣化進行度の積算を予め設定された時間毎に行うようにしており、その算出や積算は固定値とされた所定の時間間隔で行われる。

ここで、そのような時間間隔が長すぎると、次のような不具合の発生が懸念される。すなわち、時間間隔内において触媒の過昇温が一時的に生じたとしても、過昇温後の低い温度によって床温はなまされてしまう。従って、熱劣化進行度の算出時に参照される床温には、そのような過昇温が反映されにくくなり、触媒の熱劣化を適切に推定することが困難になる。

一方、時間間隔を短くすれば、過度に高温となった触媒の温度が低下する前に床温を参照することができるようになる。従って、熱劣化進行度の算出時に参照される床温には、そのような過昇温が反映されやすくなり、触媒の熱劣化を適切に推定することができるようになる。

ところが、このように時間間隔を短くすると次のような新たな不具合の発生が懸念される。すなわち、前記熱劣化進行度の積算値は、一般にＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ：Random Access Memory）等の記憶装置に記憶される。ここで、同記憶装置内では数値が二進法で処理されるため、処理可能な数値は整数となる。従って、前記熱劣化進行度の積算値の増大幅についてその最小値は「１」となる。また、数値を処理するビット数によって処理可能な数値の最大値は制限され、例えば数値を１６ビットで処理する場合には、「０」以上「６３５３５（＝２＾１６）」以下の整数が処理可能な数値となる。なお、このように記憶装置にて処理することのできる数値の容量を、以下、数値処理容量という。

ここで、前記時間間隔が短くなると、同時間間隔が長い場合と比較して、前記積算値の算出回数が多くなるため、同積算値はより早い段階で上記数値処理容量の最大値に達してしまうようになる。従って、熱劣化がそれほど進行していない段階で数値処理容量を使い果たしてしまう可能性があり、熱劣化の推定限界量が小さくなってしまう。なお、このような不具合の発生は、前記積算値の増大幅を小さくする、換言すれば前記最小値をより小さくすれば回避することはできる。しかし、上述したように増大幅の最小値は「１」に制限されているため、この最小値を小さくするにしても実際には限界があり、時間間隔の短縮化に対応した最小値を設定することはできない可能性がある。

このように、触媒の床温に基づいて所定の時間間隔内における熱劣化進行度を算出し、その熱劣化進行度を積算して触媒の熱劣化を推定する場合には、その推定態様の設定に際して種々の制約があり、場合によっては熱劣化の推定を適切に行うことができない可能性がある。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、触媒の熱劣化を推定するに際して、その推定態様の設定に関する自由度を高めることにより、熱劣化の推定を好適に行うことのできる内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化用の触媒の熱劣化推定方法を提供することにある。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記時間間隔が短くされる場合には、前記推定手段は前記時間間隔内での前記床温の平均値に基づいて前記熱劣化進行度を算出することをその要旨とする。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、排気浄化用の触媒を備える内燃機関に適用されて、所定の時間間隔内における前記触媒の熱劣化進行度を同触媒の床温に基づいて算出するとともに、その算出される熱劣化進行度の積算値に基づいて前記触媒の熱劣化を推定する推定手段を備える内燃機関の排気浄化装置において、前記推定手段は、前記床温の変化率が小さい場合には前記時間間隔内での前記床温の平均値に基づいて前記熱劣化進行度を算出する一方、前記床温の変化率が大きい場合には前記時間間隔内での前記床温の最大値に基づいて前記熱劣化進行度を算出することをその要旨とする。

同構成によれば、床温の変化率が小さく、触媒の過昇温が生じにくい状況では、前記時間間隔内での床温の平均値に基づいて上記熱劣化進行度が算出される。従って、同時間間隔内における床温の変動が上記熱劣化進行度の算出に与える影響を極力抑えることができるようになり、もって触媒の熱劣化を精度よく推定することができるようになる。

また、同構成によれば、床温の変化率が大きく、触媒の過昇温が生じやすい状況では、前記時間間隔内での床温の最大値に基づいて上記熱劣化進行度が算出される。従って、同時間間隔内で触媒の過昇温が生じた場合には、その過昇温時の床温に基づいて熱劣化進行度が算出されるようになる。そのため、触媒の過昇温が生じた場合でも、該触媒の熱劣化を精度よく推定することができるようになる。

このように同構成では、熱劣化進行度算出用の床温について、前記時間間隔内における平均値または最大値のいずれかを選択するようにしている。すなわち、触媒の熱劣化を推定するに際して、その推定態様における熱劣化進行度算出用の床温の設定に関する自由度を高めるようにしており、これにより熱劣化の推定を好適に行うことができるようになる。

なお、触媒に過昇温が生じた場合の該触媒の熱劣化を精度よく推定するために、上記時間間隔を短く設定するといった一態様も考えられる。しかし、このように時間間隔を短くすると、前述したように熱劣化の推定限界量の不足が生じやすくなるため、その不足を補うために前記数値処理容量を大きくしなければならないといった不具合が生じる。この点、同構成では、上記時間間隔内の床温の最大値に基づいて熱劣化進行度を算出することにより、過昇温発生時の触媒の熱劣化を精度よく推定するようにしている。従って、上記数値処理容量を特に増量する必要はなく、仮に増量する場合であってもその増量幅を小さくすることができる。

請求項２に記載の発明は、排気浄化用の触媒を備える内燃機関に適用されて、所定の時間間隔内における前記触媒の熱劣化進行度を同触媒の床温に基づいて算出するとともに、その算出される熱劣化進行度の積算値に基づいて前記触媒の熱劣化を推定する方法において、前記熱劣化進行度の積算値を記憶する記憶装置の数値処理容量が少ない場合には、前記時間間隔を長くするとともに、該時間間隔内での前記床温の最大値に基づいて前記熱劣化進行度を算出し、前記記憶装置の数値処理容量が多い場合には、前記数値処理容量が少ない場合と比較して前記時間間隔を短くするとともに、該時間間隔内での前記床温の平均値に基づいて前記熱劣化進行度を算出することをその要旨とする。なお、数値処理容量とは、上述したように、熱劣化進行度の積算値を記憶する記憶装置にて処理することのできる数値の容量のことをいう。

同方法では、熱劣化進行度の積算値を記憶する記憶装置の数値処理容量が少ない場合には、前記時間間隔が長くされる。従って、時間間隔が短い場合と比較して、熱劣化進行度の積算回数が少なくなり、もって熱劣化の推定限界量を大きくすることができる。また、このように時間間隔が長くされる場合には、該時間間隔内での床温の最大値に基づいて前記熱劣化進行度が算出される。従って、そのように時間間隔が長くされた場合にあって、同時間間隔内で触媒の過昇温が生じた場合には、その過昇温時の床温に基づいて熱劣化進行度が算出されるようになる。そのため、触媒の過昇温が生じた場合でも、該触媒の熱劣化を精度よく推定することができるようになる。

一方、前記記憶装置の数値処理容量が多い場合には、前記時間間隔が短くされる。この場合には次のような作用効果が得られる。すなわち、前記熱劣化進行度は床温に基づいて算出されるのであるが、触媒の過昇温が生じた場合には、過度に高温となった触媒の温度が低下する前にその床温を参照することができるようになる。従って、熱劣化進行度の算出時に参照される床温にはそのような過昇温が反映されやすくなり、もって触媒の過昇温が生じた場合でも、該触媒の熱劣化を適切に推定することができるようになる。また、このように時間間隔が短くされる場合には、該時間間隔内での床温の平均値に基づいて前記熱劣化進行度が算出される。従って、同時間間隔内における床温の変動が上記熱劣化進行度の算出に与える影響を極力抑えることができるようになり、もって触媒の熱劣化を精度よく推定することができるようになる。

このように同構成では、触媒の熱劣化を推定するに際して、記憶装置の数値処理容量に応じて上記時間間隔を設定するようにしている。すなわち、熱劣化の推定態様における同時間間隔の設定に関してその自由度を高めるようにしており、これにより数値処理容量に応じた適切な時間間隔を設定することができ、もって熱劣化の推定を好適に行うことができるようになる。また、熱劣化進行度算出用の床温について、前記時間間隔内における平均値または最大値のいずれかを前記設定される時間間隔に対応させて選択するようにしている。そのため、触媒の熱劣化の推定に際し、その推定態様における熱劣化進行度算出用の床温が適切に選択され、もって熱劣化の推定を好適に行うことができるようになる。

なお、排気浄化用の触媒を備える内燃機関にあって、数値処理容量の多い記憶装置が配設される機関での触媒の劣化推定方法として、上述したような数値処理容量が多い場合の劣化推定方法を適用することで、触媒の熱劣化を精度よく、適切に推定することができる。また、数値処理容量の少ない記憶装置が配設される機関での触媒の劣化推定方法として、上述したような数値処理容量が少ない場合の劣化推定方法を適用することで、そのように数値処理容量が少ない場合であっても、触媒の熱劣化を精度よく、適切に推定することができる。すなわち、機関毎に異なる記憶装置の数値処理容量に応じて上記劣化推定方法を適宜選択することにより、同記憶装置の数値処理容量に応じた適切な熱劣化推定を行うことができるようになる。

（第１の実施形態）
以下、この発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した第１の実施形態について、図１〜図６を併せ参照して説明する。

図１は、本実施形態にかかる排気浄化装置を備えるディーゼル機関の制御装置、これが適用されるエンジン１、並びにそれらの周辺構成を示す概略構成図である。
エンジン１には複数の気筒＃１〜＃４が設けられている。シリンダヘッド２には複数の燃料噴射弁４ａ〜４ｄが取り付けられている。これら燃料噴射弁４ａ〜４ｄは各気筒＃１〜＃４の燃焼室に燃料を噴射する。また、シリンダヘッド２には外気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポート６ａ〜６ｄとが各気筒＃１〜＃４に対応して設けられている。

燃料噴射弁４ａ〜４ｄは、高圧燃料を蓄圧するコモンレール９に接続されている。コモンレール９はサプライポンプ１０に接続されている。サプライポンプ１０は燃料タンク内の燃料を吸入するとともにコモンレール９に高圧燃料を供給する。コモンレール９に供給された高圧燃料は、各燃料噴射弁４ａ〜４ｄの開弁時に同燃料噴射弁４ａ〜４ｄから気筒内に噴射される。

吸気ポートにはインテークマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド７は吸気通路３に接続されている。この吸気通路３内には吸入空気量を調整するためのスロットル弁１６が設けられている。

排気ポート６ａ〜６ｄにはエキゾーストマニホールド８が接続されている。エキゾーストマニホールド８は排気通路２６に接続されている。
排気通路２６の途中には、排気圧を利用して気筒に導入される吸入空気を過給するターボチャージャ１１が設けられている。同ターボチャージャ１１の吸気側コンプレッサとスロットル弁１６との間の吸気通路３にはインタークーラ１８が設けられている。このインタークーラ１８によって、ターボチャージャ１１の過給により温度上昇した吸入空気の冷却が図られる。

また、排気通路２６の途中にあって、ターボチャージャ１１の排気側タービンの下流側には、排気浄化装置を構成する部材であり、排気成分を浄化する排気浄化部材３０が設けられている。この排気浄化部材３０の内部には直列に２つの触媒が配設されている。

これら２つの触媒のうち、排気上流側に設けられた１つ目の触媒は、排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒（以下、ＮＳＲ（NOx storage-reduction）触媒という）が担持されたＮＳＲ触媒３１である。

また、そのＮＳＲ触媒３１の排気下流側に設けられた２つ目の触媒は、排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集するフィルタ機能付きのＮＯｘ浄化触媒、いわゆるＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx Reduction system）触媒３２である。このＤＰＮＲ触媒３２は多孔質セラミック構造体にＮＳＲ触媒を担持させたものであり、排気中のＰＭは多孔質の壁を通過する際に捕集される。また、排気の空燃比がリーンの場合、排気中のＮＯｘはＮＳＲ触媒に吸蔵され、同空燃比がリッチになると該ＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘは、ＨＣやＣＯ等によって還元・放出される。

この他、エンジン１にはＥＧＲ装置が備えられている。このＥＧＲ装置は、排気の一部を吸入空気に導入することで気筒内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの発生量を低減させる装置である。この装置は吸気通路３と排気通路（エキゾーストマニホールド８）とを連通するＥＧＲ通路１３、同ＥＧＲ通路１３に設けられたＥＧＲ弁１５、ＥＧＲクーラ１４等により構成されている。ＥＧＲ弁１５はその開度を調整することにより排気通路２６から吸気通路３に導入される排気還流量、すなわちＥＧＲ量を調整する。ＥＧＲクーラ１４はＥＧＲ通路１３内を流れる排気の温度を低下させる。またＥＧＲ弁１５にはＥＧＲ弁開度センサ２２が配設されており、このＥＧＲ弁開度センサ２２によりＥＧＲ弁１５の開度（ＥＧＲ弁開度ＥＡ）が検出される。

エンジン１には、機関運転状態を検出するための各種センサが取り付けられている。例えば、エアフロメータ１９は吸気通路３内の吸入空気量ＧＡを検出する。スロットル開度センサ２０はスロットル弁１６の開度（スロットル開度ＴＡ）を検出する。ＮＳＲ触媒３１の排気下流側に設けられた第１排気温度センサ３３は、同ＮＳＲ触媒３１を通過した直後の排気の温度である第１排気温度Ｔａを測定する。ＤＰＮＲ触媒３２の排気下流側に設けられた第２排気温度センサ３４は、ＤＰＮＲ触媒３２を通過した直後の排気の温度である第２排気温度Ｔｂを検出する。機関回転速度センサ２３はクランクシャフトの回転速度、すなわち機関回転速度ＮＥを検出する。アクセルセンサ２４はアクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル操作量ＡＣＣＰを検出する。空燃比センサ２１は排気の空燃比λを検出する。

これら各種センサの出力は制御装置２５に入力される。この制御装置２５は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。上記ＲＡＭ内では、数値が２進法で処理される。また、同ＲＡＭにおいて数値は１６ビットで処理される。従って、このＲＡＭで処理することのできる数値の容量、すなわち前記数値処理容量は「２＾１６＝６３５３５」となっている。

そして、この制御装置２５により、例えば、燃料噴射弁４ａ〜４ｄの燃料噴射量制御や燃料噴射時期制御、サプライポンプ１０の吐出圧力制御、スロットル弁１６を開閉するアクチュエータ１７の駆動量制御、ＥＧＲ弁１５の開度制御等、エンジン１の各種制御が行われる。また、上記排気浄化部材３０に配設された触媒の熱劣化推定や、後述する噴射ノズル５からの燃料添加制御などといった各種の排気浄化制御も同制御装置２５によって行われる。

上記噴射ノズル５はシリンダヘッド２に設けられており、排気浄化部材３０、すなわちＮＳＲ触媒３１やＤＰＮＲ触媒３２に添加剤としての燃料を供給する。噴射ノズル５と前記サプライポンプ１０とは燃料供給管２７によって接続されており、同噴射ノズル５からは第４気筒＃４の排気ポート６ｄ内に向けて燃料が噴射される。この噴射された燃料は、排気とともにＮＳＲ触媒３１やＤＰＮＲ触媒３２に到達する。なお、噴射ノズル５は燃料噴射弁４ａ〜４ｄと同様な構造を有しており、制御装置２５によってその噴射量及び噴射時期は制御される。また、噴射ノズル５の配設位置は、排気通路にあって排気浄化部材３０の排気上流側であれば適宜変更することができる。そして本実施形態においては、噴射ノズル５等も排気浄化装置を構成する部材となっている。

さて、本実施形態では、ＮＳＲ触媒３１やＤＰＮＲ触媒３２に対して上述した燃料添加が行われる。以下、その理由を説明する。
Ａ．ディーゼルエンジンの場合、排気の空燃比は通常リーンであるため、ＮＳＲ触媒３１やＤＰＮＲ触媒３２のＮＯｘ吸蔵量が限界に達する前に、排気の空燃比をリッチにしてＮＳＲ触媒３１やＤＰＮＲ触媒３２に吸蔵されたＮＯｘを還元・放出させる必要がある。そこで、制御装置２５は機関運転状態等に基づいて推定されるＮＯｘ吸蔵量が所定の限界値に達したときに、上記噴射ノズル５による燃料添加を通じたＮＯｘ還元処理を実行する。このときに噴射される燃料はＮＳＲ触媒３１やＤＰＮＲ触媒３２に到達すると、ＮＯｘ還元剤として作用する。また、同燃料がＮＳＲ触媒３１やＤＰＮＲ触媒３２で燃焼することにより酸素が消費され、排気の空燃比はリッチになる。このようなＮＯｘ還元処理により、ＮＳＲ触媒３１やＤＰＮＲ触媒３２のＮＯｘ浄化機能は維持される。

Ｂ．ＤＰＮＲ触媒３２に捕集されたＰＭの堆積量が多くなると同ＤＰＮＲ触媒３２での圧力損失が増大する。そのため、機関運転状態等に悪影響を与えるほど圧力損失が増大する前に堆積したＰＭを減少させる、いわゆるＤＰＮＲ触媒の再生処理を行う必要がある。そこで、制御装置２５は機関運転状態やＤＰＮＲ触媒３２の上流側排気圧及び下流側排気圧の差等に基づいて推定されるＰＭ堆積量が所定の限界値に達したときに、上記噴射ノズル５による燃料添加を通じたＤＰＮＲ触媒再生処理を実行する。このとき噴射される燃料はＤＰＮＲ触媒３２に到達すると燃焼され、これによりＰＭは着火されて最終的には焼失される。すなわちこの噴射燃料は、ＰＭの燃焼促進剤として作用する。このようなＤＰＮＲ触媒の再生処理により、ＤＰＮＲ触媒３２に堆積したＰＭの量が減少される。

Ｃ．ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、燃料や潤滑油に由来する硫黄分から生成されるＳＯｘ（硫黄酸化物）も吸収してしまう性質がある。ここで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の吸蔵量には限界があるため、このＳＯｘ吸収量が増大すると吸蔵可能なＮＯｘ量が減少してしまうといった、いわゆるＳＯｘ被毒によるＮＯｘ浄化機能の低下現象が生じる。一方、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸収されたＳＯｘは、６００℃近い高温の還元雰囲気下において、同触媒から還元された状態で放出されることが知られており、このような条件下ではＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸収されたＳＯｘ量を減少させることができる。そこで制御装置２５は機関運転状態等に基づいて推定されるＳＯｘ吸収量が所定の限界値に達したときに、上記噴射ノズル５による燃料添加を通じたＳＯｘ被毒回復処理を実行する。このとき噴射される燃料はＮＳＲ触媒３１やＤＰＮＲ触媒３２において燃焼され、その熱より各触媒の温度は高められる。しかも燃料の燃焼によって各触媒の周りの酸素が消費され、ＮＳＲ触媒３１やＤＰＮＲ触媒３２の周りの酸素濃度も低くなり、高温及び還元雰囲気といった条件が満たされて、各触媒に堆積したＳＯｘは還元・放出される。またこの燃料はＳＯｘの還元剤としても機能する。

上記Ａ〜Ｃのような理由により、ＮＳＲ触媒３１やＤＰＮＲ触媒３２には燃料添加が行われる。
なお、ＮＳＲ触媒３１やＤＰＮＲ触媒３２は、その温度が過剰に高くなると破損してしまうおそれがある。特に、ＤＰＮＲ触媒３２にはＮＳＲ触媒３１で昇温された排気が流入するため、ＤＰＮＲ触媒３２の温度はＮＳＲ触媒３１よりも高くなる傾向がある。そこで、ＤＰＮＲ触媒３２の温度が所定の目標温度になるように、前記噴射ノズル５からの燃料供給量は調整される。

他方、添加供給される燃料の成分であるＨＣ（炭化水素）は、ＮＯｘの還元やＰＭの燃焼に際して浄化される。しかし、上記各触媒の熱劣化が進行するとＨＣの浄化率（触媒で浄化されたＨＣの量／触媒に流入したＨＣの量）は低下するようになり、これに伴ってＮＯｘの浄化率（触媒で浄化されたＮＯｘの量／触媒に流入したＮＯｘの量）も低下するようになる。このような各触媒での熱劣化の進行により、排気浄化部材３０全体としての排気浄化機能は徐々に低下していくようになる。

排気浄化部材３０の排気浄化機能に影響を与える上記熱劣化は、触媒が受熱した温度履歴、換言すれば触媒の温度である床温の積算値と相関関係にあり、同積算値が大きくなるほど熱劣化は進行していると判断することができる。そこで本実施形態では、制御装置２５を用いて、次のような態様で触媒の熱劣化を推定するようにしている。

まず、ＮＳＲ触媒３１及びＤＰＮＲ触媒３２を１つの触媒とみなした場合、いわば排気浄化部材３０を１つの触媒とみなした場合の床温Ｔが推定される。より詳細にはＮＳＲ触媒３１及びＤＰＮＲ触媒３２について複数箇所の床温が推定され、それら各推定床温の平均値が上記床温Ｔとされる。なお、床温Ｔの推定は適宜行えばよいが、例えば以下のような態様で推定可能である。

すなわち、図２に示すように、ＮＳＲ触媒３１内にあって排気上流部から排気下流部にかけて、順に第１床温Ｔ１、第２床温Ｔ２、及び第３床温Ｔ３といった３箇所の床温を推定する。これら各床温Ｔ１〜Ｔ３は、噴射ノズル５からの燃料添加量Ｑｈｃ、吸入空気量ＧＡ、ＮＳＲ触媒３１内の温度勾配、及び第１排気温度センサ３３にて実測される第１排気温度Ｔａに基づいて推定することができる。より詳細には、燃料添加量Ｑｈｃや吸入空気量ＧＡが多いほど、各床温Ｔ１〜Ｔ３の値が高くなるように、各床温Ｔ１〜Ｔ３を推定する。また、その推定に際しては、ＮＳＲ触媒３１内の温度勾配を考慮し、基本的に各床温Ｔ１〜Ｔ３の大小関係が「Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３」となるようにそれぞれ推定する。さらに、第１排気温度Ｔａに基づいて各床温Ｔ１〜Ｔ３を補正することにより、各床温の推定精度はさらに高められる。例えば、ＮＳＲ触媒３１を通過した直後の排気の温度を第３床温Ｔ３等に基づいて推定し、その推定された温度が第１排気温度Ｔａよりも低い場合には、その温度差に応じて各床温Ｔ１〜Ｔ３をそれぞれ高温側に補正する。このように各床温Ｔ１〜Ｔ３の推定に際して、排気温度センサの検出値、即ち排気温度の実測値を用いて各床温Ｔ１〜Ｔ３をフィードバック補正することにより、各床温の推定精度をさらに高められることが可能となる。

また、同図２に示すように、ＤＰＮＲ触媒３２内にあって排気上流部から排気下流部にかけて、順に第４床温Ｔ４、第５床温Ｔ５、第６床温Ｔ６、及び第７床温Ｔ７といった４箇所の床温を推定する。これら各床温Ｔ４〜Ｔ７も、噴射ノズル５からの燃料添加量Ｑｈｃ、吸入空気量ＧＡ、ＤＰＮＲ触媒３２内の温度勾配、及び第２排気温度センサ３４にて実測される第２排気温度Ｔｂに基づいて推定することができる。すなわち、各床温Ｔ４〜Ｔ７も、上述した各床温Ｔ１〜Ｔ３の推定と同様な態様で推定することができる。

そして、上記推定される各床温Ｔ１〜Ｔ７の平均値を算出することで、その算出値は上記床温Ｔとなる。
このような態様等で上記床温Ｔを所定時間毎に算出し、その算出間隔時間内における熱劣化進行度ｄＫを床温Ｔに基づいて算出する。この熱劣化進行度ｄＫの算出に際しては、床温Ｔが高いほど、より大きい値が算出されるようにしておく。そして、所定時間毎に求められる熱劣化進行度ｄＫを順次積算して、その積算値を熱劣化カウンタＫとし、同積算値を制御装置２５内の記憶装置であるＲＡＭに記憶しておく。このように所定の時間間隔内における熱劣化進行度ｄＫを算出し、同熱劣化進行度ｄＫを順次積算していけば、ＲＡＭに記憶されている最新の熱劣化カウンタＫの値は現状の熱劣化度を示す指標値となり、その値に基づいて排気浄化部材３０の熱劣化を推定することが可能となる。

ちなみに、熱劣化による触媒の排気浄化機能低下は、同熱劣化の進行につれて鈍化する傾向にある、逆にいえば、熱劣化による触媒の排気浄化機能低下は、熱劣化の進行初期において大きく低下する。そこで、床温Ｔの算出時における熱劣化カウンタＫの値が小さいときほど、床温Ｔに基づいて算出される熱劣化進行度ｄＫの値が大きくなるように、同熱劣化進行度ｄＫを設定するようにすれば、より正確に熱劣化度合を推定することができる。

ところで、熱劣化進行度ｄＫの算出や熱劣化進行度ｄＫの積算（熱劣化カウンタＫの更新）を所定の時間間隔にて行う場合には、その時間間隔の設定に関して上述したような種々の制約が存在する。

すなわち、上記ＲＡＭの数値処理容量は、熱劣化進行度ｄＫの積算値（熱劣化カウンタＫ）の増大により消費されるのであるが、上記時間間隔が固定値であってその間隔を長く設定する場合には、同時間間隔を短く設定する場合と比較して、熱劣化進行度ｄＫの積算回数が少なくなる。従って、この場合には数値処理容量の消費度合が低くなり、これにより熱劣化の推定限界量は大きくなる。すなわち、時間間隔を長く設定すると、熱劣化の推定限界量を適切に確保することができるといった長所がある。しかし、熱劣化進行度の算出時に参照される床温には排気浄化部材３０の過昇温が反映されにくくなり、同排気浄化部材３０の熱劣化を適切に推定することが困難になるといった短所がある。

他方、時間間隔が固定値であってその間隔を短く設定する場合には、熱劣化進行度の算出時に参照される床温に排気浄化部材３０の過昇温が反映されやすくなり、同排気浄化部材３０の熱劣化を適切に推定することができるようになるといった長所がある一方、熱劣化の推定限界量が小さくなるといった短所がある。

このように時間間隔が固定値とされる場合には、その設定時間に応じた長所が得られるものの、同設定時間に応じた短所による悪影響も生じてしまう。そのため、場合によっては、過昇温に起因する排気浄化部材３０の熱劣化を適切に推定することができなくなったり、熱劣化の推定限界量が小さくなったりする等、排気浄化部材３０の熱劣化推定を適切に行うことができなくなるおそれがある。

そこで、本実施形態では、ＮＳＲ触媒３１及びＤＰＮＲ触媒３２の熱劣化、いわば排気浄化部材３０の熱劣化を推定するに際して、熱劣化進行度ｄＫの算出及び熱劣化カウンタＫの積算が行われる上記時間間隔（以下、インターバルという）、いわばその算出及び積算が行われる周期時間を以下のような態様で可変設定するようにしている。さらに、その可変設定されるインターバルに応じて熱劣化進行度算出用の床温を切り替えるようにしている。そして、このように推定態様の設定に関する自由度を高めることで、排気浄化部材３０の熱劣化推定を適切に行うことができるようにしている。

まず、上記インターバルの可変設定について、図３及び図４を併せ参照して説明する。
図３は、制御装置２５によって実行されるインターバルの設定処理についてその手順を示している。なおこの処理は、前記設定手段を構成している。

本処理が開始されると、上記床温Ｔ（排気浄化部材３０の各部床温の平均値）の変化率Ｒが算出される（Ｓ１００）。この変化率Ｒとは、単位時間当たりの床温Ｔの変化量である。

次に、算出された変化率Ｒに基づいて上記インターバルＩＮＴｃが設定される（Ｓ１１０）。ここでは、図４に示すように、変化率Ｒが大きくなるほど、インターバルＩＮＴｃは長くなるように、逆にいえば変化率Ｒが小さくなるほど、インターバルＩＮＴｃは短くなるように、同変化率Ｒに基づいてインターバルＩＮＴｃは可変設定される。

このような態様でインターバルＩＮＴｃを可変設定する理由は以下による。
すなわち、床温Ｔの変化率Ｒが小さい場合には、排気浄化部材３０の過昇温が生じにくく、熱劣化進行度ｄＫの算出時に参照される床温には、インターバル内における排気浄化部材３０の受熱状態が適切に反映される。従って、このような状況ではインターバルＩＮＴｃを長くしても排気浄化部材３０の熱劣化を適切に推定することができる。さらに、インターバルＩＮＴｃを長くすると、同インターバルＩＮＴｃが短い場合と比較して、熱劣化進行度ｄＫの積算回数が少なくなる。従って、熱劣化カウンタＫの増大によって消費される上記ＲＡＭの数値処理容量についてその消費度合は低くなり、熱劣化の推定限界量は大きくなる。

一方、前記熱劣化進行度ｄＫは床温Ｔに基づいて算出されるのであるが、同床温Ｔの変化率Ｒが大きく、排気浄化部材３０の過昇温が生じやすい状況では、インターバルＩＮＴｃを短くすれば、過度に高温となった排気浄化部材３０の温度が低下する前に同床温Ｔを参照することができる。従って、熱劣化進行度ｄＫの算出時に参照される床温には、そのような過昇温が反映されやすくなり、排気浄化部材３０の過昇温が生じた場合でも、同排気浄化部材３０の熱劣化を適切に推定することができる。

このようにインターバルＩＮＴｃが設定されると、本処理は終了される。
そして、同インターバルＩＮＴｃが設定されると、床温Ｔに基づく熱劣化進行度ｄＫの算出が行われ、熱劣化カウンタＫの更新がなされる。ここで、本実施形態では、熱劣化進行度ｄＫの算出タイミングにおける前記床温Ｔをそのまま参照するのではなく、インターバルＩＮＴｃ内の床温Ｔの最大値、または平均値に基づいて上記熱劣化進行度ｄＫを算出するようにしている。

図４に、制御装置２５によって実行される熱劣化カウンタ算出処理についてその手順を示す。なお、この処理は所定周期毎に、例えば１秒毎に繰り返し実行される。
本処理が開始されるとまず、平均床温Ｔａｖ及び最大床温Ｔｍａｘが算出される（Ｓ２００）。この平均床温Ｔａｖは、インターバルＩＮＴｃ内の床温Ｔの平均値であり、次式（１）から算出される。また、その初期値は「０」である。

Ｔａｖ（ｉ）＝Ｔａｖ（ｉ−１）＋Ｔ／ＩＮＴｃ …（１）
Ｔａｖ（ｉ）：今回の実行周期における平均床温Ｔａｖ
Ｔａｖ（ｉ−１）：前回の実行周期における平均床温Ｔａｖ
Ｔ：ステップＳ２００実行時の床温Ｔ
ＩＮＴｃ：現在設定されているインターバルＩＮＴｃ

また、最大床温Ｔｍａｘは、インターバルＩＮＴｃ内の床温Ｔの最大値であり、次式（２）から算出される。また、その初期値は「０」である。

Ｔｍａｘ（ｉ）＝ＭＡＸ（Ｔｍａｘ（ｉ−１）、Ｔ） …（２）
Ｔｍａｘ（ｉ）：今回の実行周期における最大床温Ｔｍａｘ
Ｔｍａｘ（ｉ−１）：前回の実行周期における最大床温Ｔｍａｘ
Ｔ：ステップＳ２００実行時の床温Ｔ

上記式（２）の右辺「ＭＡＸ（Ｔｍａｘ（ｉ−１）、Ｔ）」によって、前回の実行周期における最大床温Ｔｍａｘ及びステップＳ２００実行時の床温Ｔのうち、より大きい方の値が今回の実行周期における最大床温Ｔｍａｘとして設定される。

次に、時間カウンタＣＮＴが上記設定されるインターバルＩＮＴｃ以上であるか否かが判定される（Ｓ２１０）。この時間カウンタＣＮＴは、別の処理において繰り返し算出される値であり、その値は１秒ごとに「１」づつインクリメントされる。そして、順次インクリメントされた値が上記インターバルＩＮＴｃに達すると、この時間カウンタＣＮＴはクリアされ、その値は「０」にされる。

このステップＳ２１０にて、時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴｃ未満である、すなわち時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴｃに達していないと判定される場合には（Ｓ２１０：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。

一方、時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴｃ以上である、即ち時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴｃに達したと判定される場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、上記ステップＳ２００にて平均床温Ｔａｖ及び最大床温Ｔｍａｘを算出していたときに設定されていたインターバルＩＮＴｃが選択判定値Ａ以上であるか否かが判定される（Ｓ２２０）。なお、時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴｃに達したと判定されたときの平均床温Ｔａｖ及び最大床温Ｔｍａｘの値は、同インターバルＩＮＴ内における最終的な値となっている。

そして、インターバルＩＮＴｃが選択判定値Ａ以上である場合には（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、インターバルＩＮＴｃ内における熱劣化進行度ｄＫが最大床温Ｔｍａｘに基づいて算出される（Ｓ２３０）。このように、インターバルＩＮＴｃが選択判定値Ａ以上である場合、すなわち、インターバルＩＮＴｃが長くされている場合には、最大床温Ｔｍａｘに基づいて熱劣化進行度ｄＫが算出されることにより、インターバルＩＮＴｃ内で排気浄化部材３０の過昇温が生じた場合には、その過昇温時の床温に基づいて熱劣化進行度ｄＫが算出される。従って、本実施形態では、変化率Ｒが小さい場合には過昇温が生じにくいとして、インターバルＩＮＴｃを長くするようにしているが、そのような変化率Ｒでは捉えきれない急激な温度上昇が排気浄化部材３０に生じたとしても、該排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく推定することが可能となる。

一方、インターバルＩＮＴｃが選択判定値Ａ未満である場合には（Ｓ２２０：ＮＯ）、インターバルＩＮＴｃ内における熱劣化進行度ｄＫが平均床温Ｔａｖに基づいて算出される（Ｓ２４０）。このように、インターバルＩＮＴｃが選択判定値Ａ未満である場合、即ちインターバルＩＮＴｃが短くされている場合には、平均床温Ｔａｖに基づいて熱劣化進行度ｄＫが算出されることにより、インターバルＩＮＴｃ内における床温Ｔの変動が熱劣化進行度ｄＫの算出に与える影響を極力抑えることができるようになる。そしてこれにより排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく推定することが可能となる。ちなみに、このようにインターバルＩＮＴｃが短くされている場合に、上述したように排気浄化部材３０の過昇温が生じた場合でも、該排気浄化部材３０の熱劣化は適切に推定される。

このようにステップＳ２３０またはステップＳ２４０にて、熱劣化進行度ｄＫが算出されると、熱劣化カウンタＫの更新が行われる（Ｓ２５０）。ここでは、次式（３）に基づいて熱劣化進行度ｄＫの積算が行われることにより、熱劣化カウンタＫの更新がなされる。

Ｋ（ｉ）＝Ｋ（ｉ−１）＋ｄＫ …（３）
Ｋ（ｉ）：更新後の熱劣化カウンタＫ
Ｋ（ｉ−１）：更新前の熱劣化カウンタＫ
ｄＫ：ステップＳ２３０またはステップＳ２４０にて算出された熱劣化進行度

なお、この熱劣化カウンタＫの更新は、時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴｃに達した場合に行われる。従って、同熱劣化カウンタＫは、インターバルＩＮＴｃが経過する毎に更新されることとなる。

そして、平均床温Ｔａｖが「０」にクリアされるとともに、最大床温Ｔｍａｘも「０」にクリアされて（Ｓ２６０）、本処理は一旦終了される。
図６に、上記インターバル設定処理の実行を通じて変更されるインターバルＩＮＴｃの変化、及び上記熱劣化カウンタ算出処理の実行を通じて行われる熱劣化進行度算出用の床温の選択についてその一例を示す。なお、同図６に示す一点鎖線は、各区間毎に算出される平均床温Ｔａｖについてその算出途中の値の変化を示している。

同図６に示すように、床温Ｔの変化率Ｒが小さい区間（区間Ａ、Ｂ、Ｊ、Ｐ）では、インターバルＩＮＴｃが長くされることにより、熱劣化カウンタＫの更新回数は少なくなる。従って、熱劣化カウンタＫの増大によって消費される上記ＲＡＭの数値処理容量についてその消費度合は低くなり、その分、熱劣化の推定限界量は大きくなる。

また、このようにインターバルＩＮＴｃが長くされる場合には、インターバルＩＮＴｃ内の最大床温Ｔｍａｘに基づいて熱劣化進行度ｄＫは算出される。従って、変化率Ｒでは捉えきれない急激な温度上昇が排気浄化部材３０に生じたとしても、該排気浄化部材３０の熱劣化は精度よく推定される。

他方、床温Ｔの変化率Ｒが大きい区間（区間Ｃ〜区間Ｈ、区間Ｋ〜区間Ｎ）では、インターバルＩＮＴｃが短くされることにより、排気浄化部材３０に過昇温が生じた場合でも、同排気浄化部材３０の熱劣化は適切に推定される。

また、このようにインターバルＩＮＴｃが短くされる場合には、インターバルＩＮＴｃ内の平均床温Ｔａｖに基づいて熱劣化進行度ｄＫは算出される。従って、インターバルＩＮＴｃ内における床温Ｔの変動が熱劣化進行度ｄＫの算出に与える影響を極力抑えることができ、排気浄化部材３０の熱劣化は精度よく推定される。

以上説明したように、本実施形態によれば次のような効果を得ることができる。
（１）所定の時間間隔内における排気浄化部材３０（ＮＳＲ触媒３１及びＤＰＮＲ触媒３２）の熱劣化進行度ｄＫをその床温に基づいて算出するとともに、その熱劣化進行度ｄＫの積算値（熱劣化カウンタＫ）に基づいて排気浄化部材３０の熱劣化を推定する際に、前記時間間隔（インターバルＩＮＴｃ）を可変設定するようにしている。そのため、その設定時間に応じた長所を得つつ、同設定時間に応じた短所による悪影響を抑えることができるようになる。このように、触媒の熱劣化を推定するに際して上記時間間隔を可変設定することにより、熱劣化の推定態様における同時間間隔の設定に関してその自由度を高めるようにしており、これにより熱劣化の推定を好適に行うことができるようになる。

（２）床温Ｔの変化率Ｒが小さい場合には、そうでない場合と比較してインターバルＩＮＴｃ（時間間隔）が長くなるように該インターバルＩＮＴｃを設定するようにしている。従って、排気浄化部材３０の熱劣化を適切に推定することができるとともに、熱劣化の推定限界量を適切に確保することもできるようになる。

（３）インターバルＩＮＴｃが長くされた場合には、インターバルＩＮＴｃ内での床温Ｔの最大値（最大床温Ｔｍａｘ）に基づいて熱劣化進行度ｄＫを算出するようにしている。従って、上記変化率Ｒでは捉えきれない急激な温度上昇が排気浄化部材３０に生じたとしても、該排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく推定することができるようになる。

（４）床温Ｔの変化率Ｒが大きい場合には、そうでない場合と比較してインターバルＩＮＴｃ（時間間隔）が短くなるように該インターバルＩＮＴｃを設定するようにしている。従って、排気浄化部材３０の過昇温が生じた場合でも、該排気浄化部材３０の熱劣化を適切に推定することができるようになる。

（５）インターバルＩＮＴｃが短くされた場合には、インターバルＩＮＴｃ内での床温Ｔの平均値（平均床温Ｔａｖ）に基づいて熱劣化進行度ｄＫを算出するようにしている。従って、インターバルＩＮＴｃ内における床温Ｔの変動が熱劣化進行度ｄＫの算出に与える影響を極力抑えることができるようになり、もって排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく推定することができるようになる。
（第２の実施形態）
次に、この発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した第２の実施形態について、図７及び図８を併せ参照して説明する。

本実施形態では、インターバルが適宜設定された固定値とされている。そして、熱劣化進行度ｄＫ算出用の床温について、インターバル内における平均値または最大値のいずれかを選択するようにしている。すなわち、排気浄化部材３０の熱劣化を推定するに際して、その推定態様における熱劣化進行度算出用の床温の設定に関する自由度を高めることにより、熱劣化推定を好適に行うようにしており、インターバル設定処理が省略されている点、及び熱劣化カウンタ算出処理の一部が異なる点以外は基本的に第１の実施形態と同様である。そこで、以下ではこれら相違点を中心に、本実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置を説明する。

図７に、本実施形態において実行される熱劣化カウンタ算出処理の手順を示す。なお、この処理も制御装置２５によって所定周期毎に、例えば１秒毎に繰り返し実行される。
本処理が開始されるとまず、平均床温Ｔａｖ及び最大床温Ｔｍａｘが算出される（Ｓ３００）。ここでの平均床温Ｔａｖ及び最大床温Ｔｍａｘの算出態様は、第１の実施形態におけるステップＳ２００での算出態様と同様である。

次に、時間カウンタＣＮＴが、適宜設定された固定値であるインターバルＩＮＴ以上であるか否かが判定される（Ｓ３１０）。この時間カウンタＣＮＴは、第１の実施形態における時間カウンタＣＮＴと同一であり、その値が上記インターバルＩＮＴに達すると、この時間カウンタＣＮＴはクリアされる。

このステップＳ３１０にて、時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴ未満である、すなわち時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴに達していないと判定される場合には（Ｓ３１０：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。

一方、時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴ以上である、すなわち時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴに達したと判定される場合には（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、前記床温Ｔ（排気浄化部材３０の各部床温の平均値）の単位時間当たりの変化量である変化率Ｒが判定値Ｂ以上であるか否かが判定される（Ｓ３２０）。なお、時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴに達したと判定されたときの平均床温Ｔａｖ及び最大床温Ｔｍａｘの値は、同インターバルＩＮＴ内における最終的な値となっている。

そして、変化率Ｒが判定値Ｂ以上である、すなわち床温Ｔの変化が大きい場合には（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、インターバルＩＮＴ内における熱劣化進行度ｄＫが最大床温Ｔｍａｘに基づいて算出される（Ｓ３３０）。

このように変化率Ｒが大きく、排気浄化部材３０の過昇温が生じやすい状況では、インターバルＩＮＴ内での床温Ｔの最大値に基づいて上記熱劣化進行度ｄＫを算出することにより、インターバルＩＮＴ内で排気浄化部材３０に過昇温が生じた場合には、その過昇温時の床温Ｔに基づいて熱劣化進行度ｄＫは算出される。従って、排気浄化部材３０に過昇温が生じた場合でも、該排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく推定することが可能となる。

一方、変化率Ｒが判定値Ｂ未満である、すなわち床温Ｔの変化が小さい場合には（Ｓ３２０：ＮＯ）、インターバルＩＮＴ内における熱劣化進行度ｄＫが平均床温Ｔａｖに基づいて算出される（Ｓ３４０）。

このように変化率Ｒが小さく、排気浄化部材３０に過昇温が生じにくい状況では、インターバルＩＮＴ内での床温Ｔの平均値に基づいて上記熱劣化進行度ｄＫを算出することにより、同インターバルＩＮＴ内における床温Ｔの変動が上記熱劣化進行度ｄＫの算出に与える影響を極力抑えることができるようになる。そしてこれにより排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく推定することが可能となる。

このようにステップＳ３３０またはステップＳ３４０にて、熱劣化進行度ｄＫが算出されると、熱劣化カウンタＫの更新が行われる（Ｓ３５０）。ここでの熱劣化カウンタＫの更新態様は、第１の実施形態におけるステップＳ２５０での更新態様と同様である。

そして、平均床温Ｔａｖが「０」にクリアされるとともに、最大床温Ｔｍａｘも「０」にクリアされて（Ｓ３６０）、本処理は一旦終了される。
図８に、上記熱劣化カウンタ算出処理の実行を通じて行われる熱劣化進行度算出用の床温の選択についてその一例を示す。なお、同図８に示す一点鎖線は、各区間毎に算出される平均床温Ｔａｖについてその算出途中の値の変化を示している。

同図８に示すように、床温Ｔの変化率Ｒが小さい区間（区間Ａ、Ｂ、Ｆ、Ｊ）では、インターバルＩＮＴ内の平均床温Ｔａｖに基づいて熱劣化進行度ｄＫは算出される。従って、インターバルＩＮＴ内における床温Ｔの変動が熱劣化進行度ｄＫの算出に与える影響を極力抑えることができ、排気浄化部材３０の熱劣化は精度よく推定される。

他方、床温Ｔの変化率Ｒが大きい区間（区間Ｃ〜区間Ｅ、区間Ｇ、区間Ｈ）では、インターバルＩＮＴ内の最大床温Ｔｍａｘに基づいて熱劣化進行度ｄＫは算出される。従って、排気浄化部材３０の過昇温が生じた場合でも、該排気浄化部材３０の熱劣化は精度よく推定される。

なお、排気浄化部材３０に過昇温が生じた場合の該排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく推定するために、上記インターバルＩＮＴを短く設定するといった一態様も考えられる。しかし、このようにインターバルＩＮＴを短くすると、前述したように熱劣化の推定限界量の不足が生じやすくなる。そのため、その不足を補うべく前記ＲＡＭの数値処理容量を例えば３２ビットに変更する等、同数値処理容量を大きくしなければならないといった不具合が生じる。この点、上記熱劣化カウンタ算出処理を実行すれば、排気浄化部材３０に過昇温が生じやすい状況では、インターバルＩＮＴ内の最大床温Ｔｍａｘに基づいて熱劣化進行度ｄＫが算出され、これにより過昇温発生時の排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく推定することができる。従って、上記数値処理容量を特に増量する必要はなく、仮に増量する場合であってもその増量幅は小さくすることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば次のような効果を得ることができる。
（１）予め設定された時間間隔（インターバルＩＮＴ）内における排気浄化部材３０（ＮＳＲ触媒３１及びＤＰＮＲ触媒３２）の熱劣化進行度ｄＫをその床温に基づいて算出し、その熱劣化進行度ｄＫの積算値（熱劣化カウンタＫ）に基づいて排気浄化部材３０の熱劣化を推定する際に、以下のような態様で熱劣化進行度ｄＫを算出するようにしている。

すなわち、床温Ｔの変化率Ｒが小さい場合にはインターバルＩＮＴ内での床温Ｔの平均値（平均床温Ｔａｖ）に基づいて熱劣化進行度ｄＫを算出するようにしている。このように変化率Ｒが小さく、排気浄化部材３０の過昇温が生じにくい状況では、平均床温Ｔａｖに基づいて熱劣化進行度ｄＫが算出されることにより、インターバルＩＮＴ内における床温Ｔの変動が熱劣化進行度ｄＫの算出に与える影響を極力抑えることができるようになる。そしてこれにより排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく推定することができるようになる。

また、上記変化率Ｒが大きい場合にはインターバルＩＮＴ内での床温Ｔの最大値（最大床温Ｔｍａｘ）に基づいて熱劣化進行度ｄＫを算出するようにしている。このように変化率Ｒが大きく、排気浄化部材３０の過昇温が生じやすい状況では、最大床温Ｔｍａｘに基づいて熱劣化進行度ｄＫが算出されることにより、インターバルＩＮＴ内で排気浄化部材３０の過昇温が生じた場合には、その過昇温時の床温Ｔに基づいて熱劣化進行度ｄＫが算出されるようになる。そのため、排気浄化部材３０の過昇温が生じた場合でも、該排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく推定することができるようになる。

このように本実施形態では、熱劣化進行度ｄＫ算出用の床温について、インターバルＩＮＴ内における平均値または最大値のいずれかを選択するようにしている。すなわち、排気浄化部材３０の熱劣化を推定するに際して、その推定態様における熱劣化進行度算出用の床温の設定に関する自由度を高めるようにしており、これにより熱劣化の推定を好適に行うことができるようになる。

（２）また、インターバルＩＮＴ内の最大床温Ｔｍａｘに基づいて熱劣化進行度ｄＫを算出することにより、過昇温発生時の排気浄化部材３０の熱劣化は精度よく推定される。従って、上記ＲＡＭの数値処理容量を特に増量する必要はなく、仮に増量する場合であってもその増量幅は小さくすることができる。
（第３の実施形態）
次に、この発明にかかる排気浄化用の触媒の熱劣化推定方法を内燃機関の排気浄化装置に適用した第３の実施形態について、図９〜図１２を併せ参照して説明する。

本実施形態では、上記ＲＡＭの数値処理容量が異なる機関毎に別々の熱劣化推定方法を適用するようにしている。より具体的には、ＲＡＭの数値処理容量が異なる機関毎に、別々の前記インターバルを設定するとともに、その設定されたインターバルに応じた別々の熱劣化カウンタ算出処理を実行するようにしている。

なお、それら各熱劣化カウンタ算出処理が実行される内燃機関及び排気浄化装置の構成は、上記ＲＡＭの数値処理容量が異なる点以外は基本的に第１の実施形態と同様である。そこで以下では、上記数値処理容量に応じて実行される各熱劣化カウンタ算出処理を中心に、本実施形態にかかる排気浄化用の触媒の熱劣化推定方法を説明する。
［ＲＡＭの数値処理容量が少ない場合の熱劣化カウンタ算出処理］
まずはじめに、制御装置２５が備えるＲＡＭの数値処理容量が少ない場合に実行される熱劣化カウンタ算出処理について、図９及び図１０を併せ参照して説明する。

図９に、ＲＡＭの数値処理容量が少ない場合に実行される熱劣化カウンタ推定処理の手順を示す。なお、この処理は制御装置２５によって所定周期毎に、例えば１秒毎に繰り返し実行される。

本処理が開始されるとまず、最大床温Ｔｍａｘが算出される（Ｓ４００）。ここでの最大床温Ｔｍａｘの算出態様は、第１の実施形態におけるステップＳ２００での算出態様と同様である。

次に、時間カウンタＣＮＴが、数値処理容量に応じて設定された固定値であるインターバルＩＮＴａ以上であるか否かが判定される（Ｓ４１０）。この時間カウンタＣＮＴは、第１の実施形態における時間カウンタＣＮＴと同一であり、その値が上記インターバルＩＮＴａに達すると、この時間カウンタＣＮＴはクリアされる。また、このときのインターバルＩＮＴａは、数値処理容量が多いＲＡＭを備える場合と比較して長くなるように、ＲＡＭの数値記憶容量に応じて予め設定されている。

このステップＳ４１０にて、時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴａ未満である、すなわち時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴａに達していないと判定される場合には（Ｓ４１０：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。

一方、時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴａ以上である、即ち時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴａに達したと判定される場合には（Ｓ４１０：ＹＥＳ）、最大床温Ｔｍａｘに基づいてインターバルＩＮＴａ内における熱劣化進行度ｄＫが算出される（Ｓ４３０）。なおこのときの最大床温Ｔｍａｘの値は、インターバルＩＮＴａ内における最終的な値となっている。

そして、熱劣化進行度ｄＫが算出されると、熱劣化カウンタＫの更新が行われる（Ｓ４３０）。ここでの熱劣化カウンタＫの更新態様は、第１の実施形態におけるステップＳ２５０での更新態様と同様である。

そして、最大床温Ｔｍａｘは「０」にクリアされて（Ｓ４４０）、本処理は一旦終了される。
図１０に、上記熱劣化カウンタ算出処理が実行されるときの熱劣化進行度算出用の床温についてその一態様を示す。

ＲＡＭの数値処理容量が少ない場合には、インターバルＩＮＴａが長く設定されており、図１０に示すように、各区間（区間Ａ〜区間Ｊ）においては、インターバルＩＮＴａ内の最大床温Ｔｍａｘに基づいて熱劣化進行度ｄＫは算出される。従って、そのようにインターバルＩＮＴａが長くされた場合にあって、同インターバルＩＮＴａ内で排気浄化部材３０の過昇温が生じた場合には、その過昇温時の床温Ｔに基づいて熱劣化進行度ｄＫが算出される。そのため、同図１０に一点鎖線にて示すように、各区間（区間Ａ〜区間Ｊ）における床温Ｔの平均値（平均床温Ｔａｖ）に基づいて熱劣化進行度ｄＫを算出する場合よりも、より的確に排気浄化部材３０の過昇温を把握することができ、もって排気浄化部材３０に過昇温が生じた場合でも、該排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく推定することができる。
［ＲＡＭの数値処理容量が多い場合の熱劣化カウンタ算出処理］
次に、制御装置２５が備えるＲＡＭの数値処理容量が多い場合に実行される熱劣化カウンタ算出処理について、図１１及び図１２を併せ参照して説明する。

図１１に、ＲＡＭの数値処理容量が多い場合に実行される熱劣化カウンタ推定処理の手順を示す。なお、この処理は制御装置２５によって所定周期毎に、例えば１秒毎に繰り返し実行される。

本処理が開始されるとまず、平均床温Ｔａｖが算出される（Ｓ５００）。ここでの平均床温Ｔａｖの算出態様は、第１の実施形態におけるステップＳ２００での算出態様と同様である。

次に、時間カウンタＣＮＴが、数値処理容量に応じて設定された固定値であるインターバルＩＮＴｂ以上であるか否かが判定される（Ｓ５１０）。この時間カウンタＣＮＴは、第１の実施形態における時間カウンタＣＮＴと同一であり、その値が上記インターバルＩＮＴｂに達すると、この時間カウンタＣＮＴはクリアされる。また、このときのインターバルＩＮＴｂは、数値処理容量が少ないＲＡＭを備える場合と比較して短くなるように、ＲＡＭの数値記憶容量に応じて予め設定されており、その値は上記インターバルＩＮＴａよりも短くされている。

このステップＳ５１０にて、時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴｂ未満である、すなわち時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴｂに達していないと判定される場合には（Ｓ５１０：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。

一方、時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴｂ以上である、即ち時間カウンタＣＮＴがインターバルＩＮＴｂに達したと判定される場合には（Ｓ５１０：ＹＥＳ）、平均床温Ｔａｖに基づいてインターバルＩＮＴｂ内における熱劣化進行度ｄＫが算出される（Ｓ５３０）。なお、このときの平均床温Ｔａｖの値は、インターバルＩＮＴｂ内における最終的な値となっている。

そして、熱劣化進行度ｄＫが算出されると、熱劣化カウンタＫの更新が行われる（Ｓ５３０）。ここでの熱劣化カウンタＫの更新態様は、第１の実施形態におけるステップＳ２５０での更新態様と同様である。

そして、平均床温Ｔａｖは「０」にクリアされて（Ｓ５４０）、本処理は一旦終了される。
図１２に、上記熱劣化カウンタ算出処理が実行されるときの熱劣化進行度算出用の床温についてその一態様を示す。なお、同図１２に示す一点鎖線は、各区間毎に算出される平均床温Ｔａｖについてその算出途中の値の変化を示している。

ＲＡＭの数値処理容量が多い場合には、インターバルＩＮＴｂが短く設定されており、図１２に示すように、各区間（区間Ａ〜区間Ｔ）においては、インターバルＩＮＴｂ内の平均床温Ｔａｖに基づいて熱劣化進行度ｄＫは算出される。従って、インターバルＩＮＴｂ内における床温Ｔの変動が熱劣化進行度ｄＫの算出に与える影響を極力抑えることができるようになり、もって排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく推定することができる。

このように本実施形態では、熱劣化カウンタＫを記憶するＲＡＭの数値処理容量が少ない場合、インターバルが長くなるように設定される。そのため、第１の実施形態で説明したように熱劣化進行度ｄＫの積算回数が少なくなり、もって熱劣化の推定限界量が大きくなる。さらに、このようにインターバルが長くされた場合には、インターバル内での床温Ｔの最大値（前記最大床温Ｔｍａｘ）に基づいて熱劣化進行度ｄＫが算出される。従って、インターバルが長くされた場合にあって、同インターバル内で排気浄化部材３０の過昇温が生じた場合には、その過昇温時の床温Ｔに基づいて熱劣化進行度ｄＫが算出される。そのため、排気浄化部材３０の過昇温が生じた場合でも、該排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく推定することができる。

一方、ＲＡＭの数値処理容量が多い場合、インターバルが短くなるように設定される。このようにインターバルを短く設定すると、次のような作用効果が得られる。すなわち、熱劣化進行度ｄＫは床温に基づいて算出されるのであるが、排気浄化部材３０に過昇温が生じた場合には、過度に高温となった排気浄化部材３０の温度が低下する前にその床温を参照することができる。従って、熱劣化進行度ｄＫの算出時に参照される床温にはそのような過昇温が反映されやすくなり、もって排気浄化部材３０の過昇温が生じた場合でも、該排気浄化部材３０の熱劣化を適切に推定することができる。さらに、このようにインターバルが短くされる場合には、インターバル内での床温Ｔの平均値（前記平均床温Ｔａｖ）に基づいて熱劣化進行度ｄＫが算出される。従って、インターバル内における床温Ｔの変動が熱劣化進行度ｄＫの算出に与える影響を極力抑えることができ、もって排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく推定することができる。

このように本実施形態では、排気浄化部材３０の熱劣化を推定するに際して、ＲＡＭの数値処理容量に応じてインターバルを設定するようにしている。すなわち、熱劣化の推定態様における同インターバルの設定に関してその自由度を高めるようにしており、これにより数値処理容量に応じた適切なインターバルを設定することができ、もって熱劣化の推定を適切に行うことができる。また、熱劣化進行度ｄＫ算出用の床温について、インターバル内における平均値または最大値のいずれかを前記設定されるインターバルに対応させて選択するようにしている。そのため、排気浄化部材３０の熱劣化の推定に際し、その推定態様における熱劣化進行度ｄＫ算出用の床温が適切に選択され、もって熱劣化の推定を適切に行うことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば次のような効果を得ることができる。
（１）所定の時間間隔（インターバルＩＮＴ）内における排気浄化部材３０（ＮＳＲ触媒３１及びＤＰＮＲ触媒３２）の熱劣化進行度ｄＫをその床温に基づいて算出するとともに、その熱劣化進行度ｄＫの積算値（熱劣化カウンタＫ）に基づいて排気浄化部材３０の熱劣化を推定する際に、以下のような態様で熱劣化の推定を行うようにしている。

すなわち、熱劣化カウンタＫを記憶するＲＡＭの数値処理容量が少ない場合には、インターバルを長く設定するとともに、そのように設定されたインターバル内での最大床温Ｔｍａｘに基づいて熱劣化進行度ｄＫを算出するようにしている。そのため、熱劣化の推定限界量を大きくすることができるとともに、排気浄化部材３０に過昇温が生じた場合でも、該排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく推定することができる。

一方、熱劣化カウンタＫを記憶するＲＡＭの数値処理容量が多い場合には、インターバルを短く設定するとともに、そのように設定されたインターバル内での平均床温Ｔａｖに基づいて熱劣化進行度ｄＫを算出するようにしている。そのため、排気浄化部材３０の過昇温が生じた場合でも、該排気浄化部材３０の熱劣化を適切に推定することができるとともに、インターバル内における床温Ｔの変動が熱劣化進行度ｄＫの算出に与える影響を極力抑えることができるようになり、もって排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく推定することができるようになる。

このように本実施形態では、排気浄化部材３０の熱劣化を推定するに際して、熱劣化の推定態様におけるインターバルの設定に関してその自由度を高めるようにしている。さらに、熱劣化進行度ｄＫ算出用の床温について、インターバル内における平均値または最大値のいずれかを前記設定されるインターバルに対応させて選択するようにしている。そのため、排気浄化部材３０の熱劣化推定を好適に行うことができるようになる。

また、排気浄化部材３０を備える内燃機関にあって、数値処理容量の多いＲＡＭが配設される機関での触媒の劣化推定方法として、上述したような数値処理容量が多い場合の劣化推定方法を適用しているため、排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく、適切に推定することができる。また、数値処理容量の少ないＲＡＭが配設される機関での触媒の劣化推定方法として、上述したような数値処理容量が少ない場合の劣化推定方法を適用しているため、そのように数値処理容量が少ない場合であっても、排気浄化部材３０の熱劣化を精度よく、適切に推定することができる。すなわち、機関毎に異なるＲＡＭの数値処理容量に応じて上記劣化推定方法を適宜選択するようにしており、これによりＲＡＭの数値処理容量に応じた適切な熱劣化推定を行うことができるようになる。

なお、上記各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・第１の実施形態では、インターバルＩＮＴｃを可変設定するとともに、熱劣化進行度ｄＫ算出用の床温を切り替えるようにした。この他、インターバルＩＮＴｃの可変設定のみを実施し、熱劣化進行度ｄＫ算出用の床温については平均床温Ｔａｖ及び最大床温Ｔｍａｘのいずれか一方に固定するようにしてもよい。この場合にも、インターバルＩＮＴｃを可変設定することによる作用効果を得ることができる。

・ＮＳＲ触媒３１やＤＰＮＲ触媒３２の複数箇所の床温に関する推定態様は任意に変更することができる。
・上記添加剤はエンジン１の燃料であったが、これと同様な作用が得られる添加剤であればどのようなものでもよい。

・上記噴射ノズル５は、排気浄化部材の排気上流側であればその取り付け位置は任意である。
・各実施形態では、２つの触媒が配設された排気浄化部材３０を備える排気浄化装置に本発明を適用した場合について説明した。この他、１つの触媒が配設された排気浄化部材、あるいは３つ以上の触媒が配設された排気浄化部材を備える排気浄化装置にも本発明は同様に適用することができる。

・ＮＳＲ触媒３１は上述したようなＮＯｘ吸蔵還元型触媒に限定されない。要はＮＯｘを浄化することのできる触媒であればよい。また、各実施形態において、排気浄化部材に配設される触媒はＮＳＲ触媒３１やＤＰＮＲ触媒３２であり、添加剤が供給される触媒であったが、排気浄化部材に配設される触媒はそのようなものに限定されるものではなく、熱劣化が生じる触媒が配設された排気浄化部材であれば、本発明は同様に適用することができる。

・本発明の適用対象となる内燃機関はディーゼル機関に限らない。例えば、熱劣化する触媒を備えるガソリン機関にも本発明は同様に適用することができる。

本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の第１の実施形態について、これが適用される内燃機関及びその周辺構成を示す概略図。 同実施形態における床温の推定箇所を示す模式図。 同実施形態におけるインターバル設定処理の手順を示すフローチャート。 床温の変化率とインターバルとの対応関係を示すグラフ。 同実施形態における熱劣化カウンタ算出処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態におけるインターバルの変化、及び熱劣化進行度算出用の床温の選択についてその一例を示すタイムチャート。 第２の実施形態における熱劣化カウンタ算出処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態における熱劣化進行度算出用の床温の選択についてその一例を示すタイムチャート。 第３の実施形態において、数値処理容量が少ない場合に対応した熱劣化カウンタ算出処理の手順を示すフローチャート。 同熱劣化カウンタ算出処理が実行されるときの熱劣化進行度算出用の床温についてその一態様を示すタイムチャート。 第３の実施形態において、数値処理容量が多い場合に対応した熱劣化カウンタ算出処理の手順を示すフローチャート。 同熱劣化カウンタ算出処理が実行されるときの熱劣化進行度算出用の床温についてその一態様を示すタイムチャート。

符号の説明

１…エンジン、２…シリンダヘッド、３…吸気通路、４ａ〜４ｄ…燃料噴射弁、５…噴射ノズル、６ａ〜６ｄ…排気ポート、７…インテークマニホールド、８…エキゾーストマニホールド、９…コモンレール、１０…サプライポンプ、１１…ターボチャージャ、１３…ＥＧＲ通路、１４…ＥＧＲクーラ、１５…ＥＧＲ弁、１６…スロットル弁、１７…アクチュエータ、１８…インタークーラ、１９…エアフロメータ、２０…スロットル開度センサ、２１…空燃比センサ、２２…ＥＧＲ弁開度センサ、２３…機関回転速度センサ、２４…アクセルセンサ、２５…制御装置（推定手段）、２６…排気通路、２７…燃料供給管、３０…排気浄化部材、３１…ＮＳＲ触媒、３２…ＤＰＮＲ触媒、３３…第１排気温度センサ、３４…第２排気温度センサ。

Claims (2)

1. 排気浄化用の触媒を備える内燃機関に適用されて、所定の時間間隔内における前記触媒の熱劣化進行度を同触媒の床温に基づいて算出するとともに、その算出される熱劣化進行度の積算値に基づいて前記触媒の熱劣化を推定する推定手段を備える内燃機関の排気浄化装置において、
   前記推定手段は、前記床温の変化率が小さい場合には前記時間間隔内での前記床温の平均値に基づいて前記熱劣化進行度を算出する一方、前記床温の変化率が大きい場合には前記時間間隔内での前記床温の最大値に基づいて前記熱劣化進行度を算出する
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 排気浄化用の触媒を備える内燃機関に適用されて、所定の時間間隔内における前記触媒の熱劣化進行度を同触媒の床温に基づいて算出するとともに、その算出される熱劣化進行度の積算値に基づいて前記触媒の熱劣化を推定する方法において、
   前記熱劣化進行度の積算値を記憶する記憶装置の数値処理容量が少ない場合には、前記時間間隔を長くするとともに、該時間間隔内での前記床温の最大値に基づいて前記熱劣化進行度を算出し、
   前記記憶装置の数値処理容量が多い場合には、前記数値処理容量が少ない場合と比較して前記時間間隔を短くするとともに、該時間間隔内での前記床温の平均値に基づいて前記熱劣化進行度を算出する
   ことを特徴とする排気浄化用の触媒の熱劣化推定方法。

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