JP2001234790A - エンジン排気浄化装置 - Google Patents

エンジン排気浄化装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】ＮＯｘ捕捉剤のＮＯｘ捕捉量に余裕があるかど
うかを精度良く判定し、ＮＯｘパージ制御のタイミング
を最適化、さらにＮＯｘ捕捉剤の劣化を診断するエンジ
ン排気浄化装置を提供する。 【解決手段】ＮＯｘ捕捉剤のＮＯｘ捕捉量を変化させる
べく運転パラメータを変更する運転制御パラメータ変更
手段と、ＮＯｘ捕捉剤の下流における排気ガス中の特定
成分濃度を検出する濃度検出手段と、一時的に排気ガス
の空燃比を理論空燃比またはリッチに変化させる空燃比
変化手段と、運転パラメータを変更した後に空燃比を変
化させた時の濃度検出手段の検出結果の変化から前記Ｎ
Ｏｘ捕捉剤のＮＯｘ捕捉量の変化を検出するＮＯｘ捕捉
量変化検出手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気浄
化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの燃費を向上させるために理論
空燃比（以下ストイキと記す）よりも空気を過多（以下
リーンと記す）にして、燃料をリーン燃焼させる技術が
公知である。
【０００３】例えば、吸気管部の吸気ポート付近で燃料
を噴射する方式（ポート噴射）で空燃比２０〜２５程度
のリーン燃焼を実現するものや、筒内に直接燃料を噴射
する方式（筒内噴射）で層状混合気を形成して空燃比４
０〜５０といった極めてリーンな燃焼を実現させるもの
も広まりつつある。これらの技術では、リーンな燃焼、
すなわち吸入空気量を増やすことによって、ポンピング
損失や熱損失を少なくして燃費の向上を実現できる。
【０００４】しかし、ストイキでの燃焼の場合には三元
触媒によって排気ガス中のＨＣ，ＣＯとＮＯｘを同時に
酸化還元して浄化できるが、リーン燃焼では排気ガスが
酸素過剰状態のためＮＯｘの還元が困難である。このた
め、排気ガスの空燃比がリーンであるとき排気ガスのＮ
Ｏｘを吸収し、空燃比がリッチ（燃料過多）であるとき
ＮＯｘを放出するＮＯｘ捕捉剤を排気通路内に配置し、
排気ガスの空燃比を所定の周期でリーンから理論空燃比
またはリッチに一時的に変化させてＮＯｘ捕捉剤に吸収
されたＮＯｘを放出し還元させるようにしたエンジンの
排気浄化装置が知られている。
【０００５】このような排気浄化装置においては、吸収
されたＮＯｘ量に見合うだけの期間だけ空燃比を理論空
燃比またはリッチに一時的に変化させるようにすること
が燃費や、排出ガス中のＨＣ等の排気成分を低減する意
味で望ましい。
【０００６】空燃比を理論空燃比またはリッチに一時的
に変化させたときにＮＯｘの放出完了を判断する技術と
して第2692380 号特許（ＷＯ９４／１７２９１）が提案
されている。空燃比をリーンから理論空燃比またはリッ
チに切り換えた後、ＮＯｘ捕捉剤下流に装着された空燃
比センサによって検出された空燃比がリーンからリッチ
に切り換わった時にＮＯｘの放出が完了したと判断する
ようにしている。このことは、ＮＯｘ捕捉剤の上流の空
燃比が理論空燃比またはリッチになっても、ＮＯｘ捕捉
剤に吸収されたＮＯｘが放出，還元されるまでの間は、
上流から流入した排気ガス中のＨＣやＣＯがＮＯｘの還
元に消費されるためにＮＯｘ捕捉剤下流に装着された空
燃比センサによって検出される空燃比は若干リーンとな
り、ＮＯｘ捕捉剤に吸収されたＮＯｘの放出，還元が完
了した後に同空燃比センサによって検出される空燃比が
リッチとなることに基づいている。
【０００７】同様の技術として、平10−128058号公開公
報（USP5771685）には、空燃比をリーンから理論空燃比
またはリッチに切り換えた後、ＮＯｘ捕捉剤下流に装着
された空燃比センサによって検出された空燃比がリーン
からリッチに切り換わるまでの時間差で捕捉されたＮＯ
ｘ量を推定し、ＮＯｘ捕捉剤の性能を監視する技術が開
示されている。
【０００８】さらに、ＮＯｘ捕捉剤下流に装着された空
燃比センサによって検出された空燃比に基づいてＮＯｘ
捕捉剤の性能を監視する場合、空燃比センサの出力がＮ
Ｏｘ捕捉剤や近接した上下流の触媒に備わっている酸素
貯蔵能力の影響を受けるため、ＮＯｘ捕捉剤のＮＯｘ捕
捉剤の性能と酸素貯蔵能力とを分離する技術が特開平8
−260949 号公開公報に開示されている。この技術は、
ＮＯｘ捕捉量がほぼ０であるときのＮＯｘ捕捉剤下流空
燃比センサの出力によって酸素貯蔵能力を検出するもの
である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＮＯｘ
捕捉剤下流に装着された空燃比センサの出力波形は、Ｎ
Ｏｘ捕捉剤に捕捉されたＮＯｘの量が同じであっても、
ＮＯｘ捕捉剤に流入するＨＣ，ＣＯ等の還元剤の量等の
影響を受ける。従来技術においても、還元剤の量を空燃
比から推定する方法について開示しているが、制御空燃
比のばらつきや、捕捉されたＮＯｘ還元にＮＯｘ捕捉剤
に流入したＨＣ，ＣＯ等の還元剤の内どの程度が実際に
使われるかについては考慮していない。実際には、エン
ジンから放出された還元剤の全てが、ＮＯｘ捕捉剤に捕
捉されたＮＯｘの還元に使われるわけではなく、一部
は、ＮＯｘ捕捉剤やそれより上流の触媒において酸化さ
れてしまう。従って、エンジンから放出された還元剤の
内、ＮＯｘ捕捉剤に捕捉されたＮＯｘの還元に使われる
還元剤の割合は、ＮＯｘ捕捉剤やそれより上流の触媒の
触媒性能（酸素貯蔵能力も影響する）等によって異なる
ので、運転状態や劣化による触媒性能のばらつき等の影
響を受ける。
【００１０】また、ＮＯｘ捕捉剤の性能は排気温度（Ｎ
Ｏｘ捕捉剤自体の温度）の影響を強く受けるため、例え
ば、排気温度が高すぎると、ＮＯｘ捕捉剤自体は劣化し
ていなくともＮＯｘ捕捉量が減少するためＮＯｘ捕捉剤
が劣化していると誤って判定してしまう可能性がある。
さらに、例えば筒内噴射方式の場合、燃料噴射時期や吸
気流動強化等の微妙な制御で希薄燃焼を成立させるため
に、同じような運転状態（回転速度，負荷）であっても
排気温度がばらつくことがある。しかるに上記従来技術
では、温度のばらつきに関しても考慮がなされていな
い。温度センサを装着することによって直接ＮＯｘ捕捉
剤の温度を測定し影響度を補正すれば、上記のばらつき
の影響を低減することが可能であるが、比較的高精度の
温度センサを用いる必要がありコスト高となる。さら
に、温度センサ自身の診断も必要となり、システムとし
て複雑かつコスト高となる方向である。
【００１１】また、ＮＯｘ捕捉剤下流に装着された空燃
比センサの出力波形は、ＮＯｘ捕捉剤に吸収されたＮＯ
ｘの量が同じであっても、ＮＯx捕捉剤自身や、または
ＮＯx捕捉剤に近接した上下流の触媒の酸素貯蔵能力の
影響も受ける。
【００１２】例えば、ＮＯｘ捕捉剤自身が酸素貯蔵能力
を持っているか、またはＮＯｘ捕捉剤に近接した上下流
に酸素貯蔵能力を持った触媒等が配置されていると、リ
ーン運転中に酸素が貯蔵され、空燃比がリーンから理論
空燃比またはリッチに切り換わった時にその酸素が放出
される。したがって酸素貯蔵能力を持った触媒等の下流
に装着された空燃比センサの出力はそれらから放出され
る酸素の影響を受ける。
【００１３】したがって、これらの空燃比センサでＮＯ
ｘ捕捉剤に捕捉されたＮＯｘ捕捉量や捕捉性能を推定す
る場合、大きな誤差要因となる可能性がある。例えば、
酸素貯蔵量が多いと、空燃比をリーンから理論空燃比ま
たはリッチに一時的に変化させたときにＮＯｘ捕捉剤下
流に装着された空燃比センサの出力がリーンを示す時間
が長くなる。このためＮＯｘ捕捉量が多い側に誤判定さ
れてしまう。逆に酸素貯蔵量が少ないと、空燃比をリー
ンから理論空燃比またはリッチに一時的に変化させたと
きにＮＯｘ捕捉剤下流に装着された空燃比センサの出力
が早めにリッチを示す。このためＮＯｘ捕捉量が少ない
側に誤判定されてしまう。
【００１４】酸素貯蔵量はリーン運転を行えば短時間で
酸素貯蔵能力まで到達するが、酸素貯蔵能力そのものが
劣化等によりばらつくので上述のようなＮＯｘ捕捉量の
誤判定が起こりうる。このため酸素貯蔵能力とＮＯｘ捕
捉量との分離についてが必要となる。
【００１５】しかるに特開平8−260949 号公開公報に開
示された従来技術によると、酸素貯蔵能力を検出するた
めにＮＯｘ貯蔵量をほぼ０にするというプロセスを必要
とする。したがって酸素貯蔵能力を検出するときとＮＯ
ｘ捕捉量を検出するときで運転状態が必ずしも同じでな
く、排気温度差により酸素貯蔵能力が変化する。また、
前述同様の空燃比等のばらつき等により酸素貯蔵能力の
検出誤差が増えてしまう。
【００１６】本発明は、コスト上昇を発生することな
く、ばらつきや検出誤差の影響を低減し正確にＮＯｘ捕
捉剤のＮＯｘ捕捉性能を検出するエンジン排気浄化装置
を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のエンジン排気浄化装置は、エンジンの排
気通路内に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーン
であるとき排気ガスのＮＯｘを吸着又は吸収など捕捉
し、排気ガス中の酸素濃度を低下せしめたときＮＯｘを
放出するなど脱離するＮＯｘ捕捉剤と、排気ガスの空燃
比を所定の周期でリーンから理論空燃比またはリッチに
一時的に変化させる空燃比変更手段とを備えたエンジン
の排気浄化装置において、排気通路の前記ＮＯｘ捕捉剤
の下流における排気ガス中の特定成分の濃度を検出する
濃度検出手段と、前記ＮＯｘ捕捉剤に捕捉されるＮＯｘ
の量を変化させるべく前記エンジンの運転制御パラメー
タを変更する運転制御パラメータ変更手段と、前記運転
制御パラメータ変更手段によって運転制御パラメータを
変更してＮＯｘ捕捉量を変化させたときの、前記空燃比
変化手段が一時的に排気ガスの空燃比を理論空燃比また
はリッチに変化させたときの前記濃度検出手段の検出結
果の変化に基づいて、前記ＮＯｘ捕捉剤のＮＯｘ捕捉量
の変化を検出するＮＯｘ捕捉量変化検出手段とを備えた
ことを特徴とする。
【００１８】好ましくは、本発明のエンジン排気浄化装
置は、前記運転制御パラメータ変更手段は、排気ガスの
空燃比がリーンである時間を変更することを特徴とす
る。
【００１９】好ましくは、本発明のエンジン排気浄化装
置は、前記運転制御パラメータ変更手段は、排気ガスの
空燃比がリーンである期間の前記エンジンからのＮＯｘ
排出量を変更することを特徴とする。
【００２０】好ましくは、本発明のエンジン排気浄化装
置は、前記運転制御パラメータ変更手段は、排気ガスの
空燃比がリーンである期間の前記エンジンからのＮＯｘ
排出量を変更するために点火時期，燃料噴射時期，ＥＧ
Ｒ率，空燃比のいずれかを変更することを特徴とする。
【００２１】好ましくは、本発明のエンジン排気浄化装
置は、前記濃度検出手段は排気ガス中の酸素濃度を測定
することを特徴とする。
【００２２】好ましくは、本発明のエンジン排気浄化装
置は、前記運転制御パラメータ変更手段は、ＮＯｘ捕捉
量を所定量増量または減量すべく運転状態パラメータを
変更し、さらに前記ＮＯｘ捕捉量変化検出手段の検出結
果に基づいて前記ＮＯｘ捕捉剤のＮＯｘ捕捉性能を判定
するＮＯｘ捕捉剤性能判定手段を備えたことを特徴とす
る。
【００２３】好ましくは、本発明のエンジン排気浄化装
置は、前記ＮＯｘ捕捉剤性能判定手段は、前記ＮＯｘ捕
捉量変化検出手段の検出結果が所定値以上ない場合には
前記ＮＯｘ捕捉剤のＮＯｘ捕捉性能が劣化したと判定す
ることを特徴とする。
【００２４】好ましくは、本発明のエンジン排気浄化装
置は、前記運転制御パラメータ変更手段は、ＮＯｘ捕捉
量を所定量増量または減量すべく運転状態パラメータを
変更し、さらに前記ＮＯｘ捕捉量変化検出手段の検出結
果に基づいて排気ガスの空燃比がリーンである期間を変
更するリーン運転期間変更手段を備えたことを特徴とす
る。
【００２５】好ましくは、本発明のエンジン排気浄化装
置は、前記リーン運転期間変更手段により変更されたリ
ーン運転期間が所定の値以下となった場合に前記ＮＯｘ
捕捉剤のＮＯｘ捕捉性能が劣化したと判定するＮＯｘ捕
捉性能判定手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】好ましくは、本発明のエンジン排気浄化装
置は、前記ＮＯｘ捕捉性能判定手段によって前記ＮＯｘ
捕捉剤が劣化したと判定された場合にリーン運転を制限
するリーン運転制限手段を備えたことを特徴とする。
【００２７】好ましくは、本発明のエンジン排気浄化装
置は、前記ＮＯｘ捕捉性能判定手段によって前記ＮＯｘ
捕捉剤が劣化したと判定された場合に前記ＮＯｘ捕捉剤
の劣化を表すコードを記憶、およびまたは、警告を発生
することを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。
【００２９】図１は本発明の一実施例に係わるエンジン
の空燃比制御装置の構成図である。なお、本実施例は筒
内噴射方式の例である。エンジン１の吸気系２３には、
エアクリーナ２，吸入空気量を検出するエアフローセン
サ３，吸入空気量を調整するスロットル弁４，スロット
ル弁駆動手段５およびスロットル開度センサ５ａ，スワ
ール制御弁６，スワール制御弁駆動手段７および吸気弁
８を備えている。スワール制御弁６はそれぞれの気筒に
対して吸気弁８の直前に設けられており、一体的に作動
するように構成されている。エンジン１の燃焼室９に
は、燃料を直接燃焼室９内に噴射する燃量噴射弁１０，
点火プラグ１１，筒内圧センサ１２を備えている。エン
ジン１の排気系２３には排気弁１３，第１の空燃比セン
サ１４，ＮＯｘ捕捉剤１５，第２の空燃比センサ２５を
備えている。さらにエンジン１のクランク軸に取り付け
られたセンシングプレート１６とその突起部を検出する
ことにより回転速度やクランク角度を検出するクランク
角センサ１７，アクセルペダル１８の踏み込み量を検出
するアクセルセンサ１９とを備えている。
【００３０】それぞれセンサの検出値は電子制御回路
（以下、ＥＣＵと記す）２０に入力され、ＥＣＵ２０は
アクセル踏み込み量，吸入空気量，回転速度，クランク
角度，筒内圧，スロットル開度等を検出または計算す
る。そして、その結果に基づいてエンジン１に供給する
燃料の量とタイミングとを計算し燃料噴射弁１０に駆動
パルスを出力したり、スロットル弁４開度を計算し絞り
弁駆動手段５に制御信号を出力したり、点火時期等を計
算し点火プラグ１１に点火信号を出力したりする。さら
に、例えば、ＮＯｘ捕捉剤１５が劣化したと判定した場
合に、運転者に警告するための警告灯２６への信号を出
力する。
【００３１】燃料は、図示しない燃料タンクから燃料ポ
ンプで圧送され燃圧レギュレータにて所定の圧力（５〜
１５ＭＰａ程度）に保持され、燃料噴射弁１０に供給さ
れる。ＥＣＵ２０により出力される駆動パルスにより所
定のタイミングに所定量が燃焼室９に直接噴射される。
エンジン１の運転モードとしては、ストイキ運転，均質
リーン運転と成層リーン運転等がある。均質リーン運転
時には吸気行程で燃料を噴射して空気との混合を行い均
質な混合気を燃焼させる。成層リーン運転時には圧縮行
程で燃料を噴射して混合気中に層状に燃料を分布させ、
点火プラグ１１近傍に燃料を集める（濃い混合気とす
る）ようにしている。
【００３２】スロットル弁４にて調整された吸入空気
は、吸気弁８を通って燃焼室内に流入する。この際、ス
ワール制御弁６によってスワール強度が制御される。通
常、成層リーン運転時や均質リーン運転時にはスワール
強度を高く、それ以外ではスワール強度を低くするよう
に設定されている。特に成層運転時には、前述の燃料噴
射タイミングとスワールによる空気流動およびピストン
２１の上面に設けたキャビティ２２の形状により燃料を
燃焼室９全体に広げることなく、点火プラグ１１の近傍
に集めている。
【００３３】燃料と吸入空気との混合気は点火プラグ９
にて点火され燃焼する。燃焼後の排気ガスは排気弁１３
を通って排気系２４に排出される。排気ガスは排気系２
４に配置されたＮＯｘ捕捉剤１５に流入する。
【００３４】第１の空燃比センサ１４は、ＮＯｘ捕捉剤
１５上流部の排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力
し、その出力から実際の空燃比を検出することができ
る。第１の空燃比センサ１４にて検出した実空燃比に基
づいて、目標空燃比となるように供給する混合気の空燃
比をフィードバック制御している。
【００３５】第２の空燃比センサ２４は、ＮＯｘ捕捉剤
１５下流部の排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力
し、その出力から実際の空燃比を検出することができ
る。第２の空燃比センサ２４にて検出した実空燃比に基
づいてＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉されたＮＯｘ量を判定す
る。
【００３６】本実施例では、第２の空燃比センサ２４と
して図２に示すように空燃比がストイキ近辺において急
変し２値的な値を出力するいわゆるＯ2 センサを用いて
いるが、これに限定するものではない。例えば、排気ガ
ス中の酸素濃度に基づき空燃比に応じてほぼリニアな出
力を発生するいわゆる広域空燃比センサであってもよ
い。
【００３７】なお、排気系２４から吸気系２３には図示
しない通路およびＥＧＲバルブが設けられている。特に
成層運転時には、ＮＯｘの発生を抑えるためと、燃焼速
度を抑えるために多量のＥＧＲを導入している。
【００３８】図３にＥＣＵ２０の構成を示す。前述のエ
アフローセンサ３，スロットル弁開度センサ５ａ，筒内
圧センサ１２，第１の空燃比センサ１４，第２の空燃比
センサ２５，クランク角センサ１７，アクセルセンサ１
９の信号３ｓ，５ｓ，１２ｓ，１４ｓ，２５ｓ，１７
ｓ，１９ｓおよび図示しない気筒判別センサ２７の信号
が入力回路３１に入力される。ＣＰＵ３０はＲＯＭ３７
に記憶されたプログラムや定数に基づいて、これらの入
力信号を入出力ポート３２を介して読み込み、演算処理
を行う。
【００３９】さらに、演算処理の結果としてＣＰＵ３０
から、点火時期，インジェクタ駆動パルス幅およびタイ
ミング，スロットル弁開度指令，スワール制御弁開度指
令が入出力ポート３２を介して点火出力回路３３，燃料
噴射弁駆動回路３４，スロットル弁駆動回路３５，スワ
ール制御弁駆動回路３６に出力され、点火，燃料噴射，
スロットル弁開度制御，スワール制御弁開度制御が実行
される。さらに、例えばＮＯｘ捕捉剤１５が劣化したと
判定した場合には、警告灯駆動回路３７によって警告灯
２６を点灯する。ＲＡＭ３８は、入力信号の値や演算結
果等の記憶に用いられる。
【００４０】ＲＯＭ３７に記憶されたプログラムや定数
に基づいて、例えば次式に基づいて燃料噴射時間Ｔｉが
算出され、燃料噴射弁１０から燃料が噴射され、エンジ
ン１に供給される。
【００４１】Ｔｉ＝Ｋ・(Ｑａ／Ｎｅ)・ＴＧＦＢＡ・Ａ
ＬＰＨＡ・Ｋｒ ここで、Ｋは燃料噴射弁１０等の特性に基づく係数、Ｑ
ａは吸入空気量、Ｎｅはエンジン回転速度、ＴＧＦＢＡ
はエンジン１に供給すべき混合気の目標当量比、ＡＬＰ
ＨＡはフィードバック補正係数である。Ｋｒは排気ガス
の空燃比を所定の周期でリーンから理論空燃比またはリ
ッチに一時的に変化させる空燃比変更制御（以下、ＮＯ
ｘパージ制御と記す）時の空燃比補正係数である。
【００４２】目標当量比ＴＧＦＢＡ＝１であればエンジ
ン１に供給される混合気はストイキとなる。これに対し
てＴＧＦＢＡ＜１であればエンジン１に供給される混合
気はリーンとなり、ＴＧＦＢＡ＞１であればエンジン１
に供給される混合気はリッチとなる。目標当量比ＴＧＦ
ＢＡは、例えば図４に示すように、エンジン回転速度Ｎ
ｅと負荷（例えば、アクセルペダル１８の踏み込み量を
検出するアクセルセンサ１９の信号に基づいて算出され
る目標トルク）とのマップとして予めＲＯＭ37に記憶し
てある。すなわち、実線Ｌより低負荷の運転領域ではＴ
ＧＡＦはリーン、実線Ｌと実線Ｒの間の運転領域ではＴ
ＧＦＢＡ＝１、すなわちストイキ，実線Ｒより高負荷の
運転領域ではＴＧＦＢＡ＞１、すなわちリッチとされ
る。さらに、実線Ｌより低負荷の運転領域内では、点線
Ｓより低負荷の運転領域では層状混合気を形成して空燃
比４０〜５０の極めてリーンな混合気による燃焼が実現
される（成層リーン運転）。実線Ｒと点線Ｓの間の運転
領域では、均質かつ空燃比２０〜２５程度のリーンな混
合気燃焼が実現される（均質リーン運転）。
【００４３】ストイキ運転（ＴＧＦＢＡ＝１，Ｋｒ＝
１）においては、第１の空燃比センサ１４によって検出
された実空燃比に基づき、空燃比が正確にストイキとな
るようにフィードバック制御がなされ、フィードバック
補正係数ＡＬＰＨＡが演算され、燃料噴射時間Ｔｉに反
映される。ＡＬＰＨＡは実空燃比がリッチになると減少
し、実空燃比がリーンになると増大し、通常１.０を中
心に上下動する。ALPHAはストイキ運転以外のときは所
定の値または、学習値に固定される。
【００４４】リーン運転時（ＴＧＦＢＡ＜１，Ｋｒ＝１
には、ＮＯｘ捕捉剤１５に排気ガス中のＮＯｘが捕捉さ
れる。ＮＯｘ捕捉量が所定量になると（所定の周期
で）、TGAFBA＝１，Ｋｒ≧１、すなわち空燃比がストイ
キまたはリッチの酸素濃度の低い状態に切り替えられ
（ＮＯｘパージ制御）、ＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉された
ＮＯｘが脱離しつつ、排気ガス中のＨＣやＣＯによって
還元される。なお、本実施例の筒内噴射方式エンジンの
場合には、空燃比をストイキまたはリッチに切り替える
ときに、主にスロットル弁駆動手段５によってスロット
ル弁６を閉方向に作動させて吸入空気量を減らすととも
に供給燃料量を制御して空燃比を変更しているが、この
ような方法に限定するものではない。
【００４５】ＮＯｘ捕捉剤１５は、リーン時のＮＯｘ捕
捉と、ストイキ時の排気浄化性能を確保するためにいわ
ゆる三元触媒性能を併せ持つように構成されている。例
えば、アルミナを担体とし、ナトリウムＮａ，バリウム
Ｂａ等のようなアルカリ金属やアルカリ土類と、プラチ
ナＰｔ，ロジウムＲｈのような貴金属とが担持されてい
る。さらにストイキでのいわゆる三元性能を向上させる
ために酸素貯蔵能力を持ったセリウムＣｅが担持されて
いる物もある。ＮＯｘ捕捉剤１５は流入してくる排気ガ
スの空燃比がリーンのときにはＮＯｘを捕捉し、排気ガ
ス中の酸素濃度が低下する(例えばストイキやリッチと
なった場合)と捕捉したＮＯｘは離脱しつつ、例えばプ
ラチナＰｔの触媒作用で排気ガス中のＨＣやＣＯ等の還
元剤と反応して還元される。このようにして大気中に放
出されるＮＯｘの量を低減することができる。さらにス
トイキ運転中では、例えばプラチナＰｔの触媒作用で排
気ガス中のＨＣ，ＣＯは酸化され、ＮＯｘは還元される
ので、これらの有害性分を低減することができる。な
お、ＮＯｘ捕捉剤の種類にもよるが、流入してくる排気
ガスの空燃比がリーンであっても排気ガス中のＨＣやＣ
Ｏ等でＮＯｘの一部を還元する効果を持つ物もある。
【００４６】さらに捕捉したＮＯｘを直接、排気ガス中
のＨＣやＣＯ等で還元する物もあるが、結果としては捕
捉したＮＯｘを脱離したことになる。
【００４７】上述したように、排気ガスの空燃比がリー
ンのときには、ＮＯｘはＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉され
る。しかしながらＮＯｘ捕捉剤１５のＮＯｘ捕捉能力に
は限界があり、捕捉能力が飽和するまでＮＯｘを捕捉す
ればもはやＮＯｘを捕捉しえなくなり、ＮＯｘがＮＯｘ
捕捉剤１５を素通りして大気に放出されてしまうことに
なる。従って、ＮＯｘ捕捉剤１５のＮＯｘ捕捉能力が飽
和する前に、ＮＯｘ捕捉剤１５からＮＯｘを放出させる
必要がある。このため、ＮＯｘ捕捉剤１５にどの程度の
ＮＯｘが捕捉されているかを推定することが必要とな
る。次に、ＮＯｘ捕捉剤１５のＮＯｘ捕捉量の推定方法
について説明する。
【００４８】エンジン１から排出される排気ガス中のＮ
Ｏｘの量（単位時間あたり）が増大すればＮＯｘ捕捉剤
１５に捕捉されるＮＯｘの量（単位時間あたり）も増大
する。エンジン１から排出される排気ガス中のＮＯｘの
量（単位時間あたり）は、エンジン１の回転速度と負荷
とでほぼ決まるため、ＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉されるＮ
Ｏｘの量（単位時間あたり）はエンジン１の回転速度と
負荷との関数となる。したがって、ＮＯｘ捕捉剤１５に
捕捉されるＮＯｘの量（単位時間あたり）NOASを予めエ
ンジン１の回転速度と負荷との関数として測定して、マ
ップの形で予めＲＯＭ３７に記憶しておく。
【００４９】リーン運転が継続する間は、ＮＯｘ捕捉剤
１５に捕捉されていると推定されるＮＯｘの量ＴＮＯＡ
は、次式のように所定時間毎にＮＯＡＳを累積すること
によって求めることができる。
【００５０】ＴＮＯＡ(new)＝ＴＮＯＡ(old)＋ＮＯＡＳ 本実施例では、ＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉されていると推
定されるＮＯｘの量ＴＮＯＡが飽和捕捉量ＴＮＯＡＭＸ
に達する以前に排気ガスの空燃比を一時的にストイキま
たはリッチにし、ＮＯｘ捕捉剤１５からＮＯｘを脱離さ
せるようにしている。
【００５１】なお、ＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉されるＮＯ
ｘの量（単位時間あたり）ＮＯＡＳは、点火時期や燃料
噴射時期を代えた場合には影響を受けるので、これらの
パラメータで補正することがさらに好ましい。また、Ｎ
Ｏｘ捕捉剤１５に捕捉されるＮＯｘの量（単位時間あた
り）は、すでにＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉されているＮＯ
ｘの量によっても影響を受ける。したがって、ＮＯｘ捕
捉剤１５のＮＯｘ捕捉量がほとんどない状態でのＮＯｘ
捕捉剤１５に捕捉されるＮＯｘの量（単位時間あたり）
をＮＯＡＳとして、例えば、下式によってＮＯｘ捕捉剤
１５に捕捉されていると推定されるＮＯｘの量ＴＮＯＡ
を求めるようにしてもよい。
【００５２】ＴＮＯＡ(new)＝ＴＮＯＡ(old）＋(１−Ｔ
ＮＯＡ(old)／ＴＮＯＡＭＸ)×ＮＯＡＳ すなわち、ＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉されるＮＯｘの量
（単位時間あたり）は、飽和捕捉量からすでに捕捉され
た分を減算した値にほぼ比例するものとしている。
【００５３】ところで、燃料やエンジン１の潤滑油中に
は硫黄が含まれているので、わずかではあるがエンジン
１の排気ガス中にはＳＯｘが含まれている。このＳＯｘ
もＮＯｘと共にＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉される。ところ
がＳＯｘはいったん捕捉されると放出されにくく、ＳＯ
ｘの捕捉量が増大するにしたがって、ＮＯｘ捕捉剤１５
に捕捉しうるＮＯｘの量が次第に減少してしまう。この
ことは、ＮＯｘ捕捉剤１５のＮＯｘ捕捉能力が劣化した
ことを意味する。これ以外にも使用過程での熱や各種の
物質(鉛Ｐｄ，シリコンＳｉ等)によってもＮＯｘ捕捉剤
１５のＮＯｘ捕捉能力が劣化しうる。したがって、ＮＯ
ｘ捕捉剤１５にどの程度のＮＯｘが捕捉しうるか、すな
わちＮＯｘ捕捉剤１５のＮＯｘ飽和捕捉量TNOAMXを検出
することが好ましい。飽和捕捉量TNOAMXの検出方法につ
いては、すでにＳＳ９８−042にて提案している。本発
明との差異を明確にするため以下この従来技術について
簡単に説明する。
【００５４】従来技術を要約すると以下のようになる。
【００５５】（１）エンジン１の運転状態に基づいて、
リーン運転中にＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉されていると推
定されるＮＯｘの量ＴＮＯＡを求める。
【００５６】（２）飽和捕捉量TNOAMXを検出する際に
は、ＮＯｘ捕捉剤１５の飽和捕捉量まで十分ＮＯｘを捕
捉させるように、ＴＮＯＴがTNOAMXより若干多めになる
までリーン運転時間を延長設定する。
【００５７】（３）飽和捕捉量までＮＯｘを吸収させた
後のＮＯxパージ制御時に、ＮＯx捕捉剤下流の第２の空
燃比センサ２５の出力から酸素をパージしている時期と
ＮＯｘをパージしている時期とを分離する。
【００５８】（４）ＮＯｘがパージされている期間にＮ
Ｏｘ捕捉剤１５に流入した未燃ＨＣ，ＣＯがＮＯｘ捕捉
剤１５に捕捉されていたＮＯｘの還元に使用される。さ
らに余剰の燃料量と未燃ＨＣ，ＣＯとがほぼ比例する。
このことから、ＮＯｘがパージされている期間の供給燃
料量に基づいてＮＯｘ捕捉１５に捕捉されていたＮＯｘ
量を求める。
【００５９】上記の従来技術の課題としては、第１にＮ
Ｏxがパージされている期間にＮＯx捕捉剤１５に流入し
た未燃ＨＣ，ＣＯがＮＯx捕捉剤１５に捕捉されていた
ＮＯxの還元に使用されるとの仮定の誤差がある。実際
には、流入したＨＣ，ＣＯのかなりの部分（ＮＯｘ捕捉
剤１５の種類による）は、ＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉され
ていたＮＯｘの還元に使われずに、ＮＯｘ捕捉剤１５に
貯蔵されていた酸素や、ＮＯｘ捕捉剤１５のパージ中に
流入してきたＮＯｘとの反応に使われる。この反応はＮ
Ｏｘ捕捉剤１５の触媒反応能力の影響を強く受ける。さ
らにＮＯｘ捕捉剤の触媒反応能力や酸素貯蔵能力は運転
状態や劣化等の影響でばらつく。したがって、これらの
影響で、ＮＯｘ捕捉剤１５に流入した未燃ＨＣ，ＣＯの
中でＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉されていたＮＯｘの還元に
使われる割合にばらつきが生じる。第２の課題は、余剰
の燃料量と未燃ＨＣ，ＣＯとがほぼ比例するとの仮定の
誤差にある。ＮＯｘパージ制御中の空燃比は通常理論空
燃比より１０から２０％リッチに制御される。理論空燃
比よりリッチな分が余剰な燃料量ということになる。し
かるに通常は理論空燃比でフィードバック制御したとき
のフィードバック補正値を学習しておいて、ＮＯｘパー
ジ制御中はその学習量に基づいてオープン制御により空
燃比を制御している。したがって、学習の誤差，学習し
たときの運転状態の差異等によりＮＯｘパーシ制御中の
空燃比には誤差が生じる。
【００６０】さらに、ＮＯｘ触媒１５の上流に酸素貯蔵
能力を有する触媒等が存在する場合、リーン運転からＮ
Ｏｘパージ制御に移行したときに貯蔵されていた酸素が
放出され、エンジン１から放出された未燃ＨＣ，ＣＯの
一部がその酸素と反応してしまう。すなわちＮＯｘ捕捉
剤１５に流入する前に使われてしまうことになる。ま
た、ＮＯｘ捕捉剤１５の上流にＨＣやＣＯを捕捉放出す
る部剤等が存在する場合、余剰の燃料量と未燃ＨＣ，Ｃ
Ｏとの関係が変化してしまう。これらの場合の酸素貯蔵
能力や、ＨＣやＣＯを捕捉放出する能力も運転状態やそ
れらの触媒，部剤等の劣化等の影響でばらつく。
【００６１】上記の理由により、余剰の燃料量と未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯとの関係にもばらつきが生じる。
【００６２】第３の課題は、ＮＯxパージ制御時におい
て、酸素を放出している時期とＮＯxを放出している時
期とを分離する精度である。上記従来技術では、ＮＯｘ
パージ制御の最初の部分に酸素の放出が行われ、酸素の
放出が完了した後にＮＯｘの放出が開始するとしてい
る。しかし、厳密には、酸素の放出の最中からＮＯｘの
放出は開始している。ＮＯｘの放出速度は、排気ガス中
の酸素濃度の影響を受けるため、酸素の放出の速度の影
響も受けることになるが、排気ガスの温度等により酸素
放出の速度が影響を受ける。さらに、ＮＯｘ捕捉剤１５
の上流に酸素貯蔵能力を有する触媒等が存在する場合、
リーン運転からＮＯｘパージ制御に移行したときに貯蔵
されていた酸素が放出される。この時の酸素放出速度や
放出量も排気温度等の運転状態の影響を受ける。すなわ
ち、排気ガスの温度等の運転状態の影響によって検出さ
れるＮＯｘ捕捉量ばがらつく可能性がある。また、ＮＯ
ｘ捕捉剤１５の下流に酸素貯蔵能力を有する触媒等が存
在し、その下流に備えられた空燃比センサによりＮＯｘ
の脱離完了を検出する場合には、ＮＯｘ捕捉剤１５の下
流の酸素貯蔵能力を有する触媒等から放出される酸素の
影響を空燃比センサの出力がうける。したがって、その
触媒等の酸素貯蔵能力の劣化等の影響で検出されるＮＯ
ｘ捕捉量がばらつく可能性がある。
【００６３】上記第３の課題は、上記従来技術に限ら
ず、他の従来技術でも課題となる。例えば、ＮＯx捕捉
量がほぼ０であるときのＮＯx捕捉剤の下流空燃比セン
サ２５の出力によって酸素貯蔵能力を検出する技術の場
合、運転状態が異なる状態での酸素貯蔵能力を別途検出
しているので、排気温度等の運転状態の影響によるＮＯ
ｘ捕捉量の検出ばらつきにはさらに大きくなる可能性が
ある。
【００６４】上記の１から３の課題の内、排気温度等の
運転状態によるばらつきに関しては、ＮＯｘ捕捉量を検
出する時の運転領域を限定したり、排気温度と検出して
限定することによってある程度抑えることが可能であ
る。しかし、ＮＯｘ捕捉剤１５の触媒としての性能や上
下流の触媒等の性能の劣化による影響や、ＮＯｘパージ
制御中の制御空燃比のばらつきによる影響については、
従来技術では排除することができない。
【００６５】ＮＯｘ捕捉量の絶対値を検出する従来技術
では、上記のばらつき要因がＮＯｘ捕捉量の検出値に直
接影響する。したがって、実際にはＮＯｘ捕捉剤１５の
飽和捕捉量が少なくなっているのに多いと判定された
り、多いのに少ない判定されたりする可能性がある。こ
の結果、ＮＯｘ捕捉剤の劣化判定を誤ってしまい、劣化
した状態でＮＯｘを大気に放出し続けたり、劣化してい
ないのに劣化していると判定し、警告を発生したりして
しまう可能性がある。
【００６６】さらに従来技術の第４の課題は、ＮＯｘ捕
捉剤１５の飽和捕捉量を検出するために、飽和するであ
ろうと推定される量よりも多めにＮＯｘを捕捉させる必
要があるということである。ＮＯｘ捕捉剤はその性質
上、ＮＯｘ捕捉量が飽和捕捉量に近づくにしたがって捕
捉しきれずに下流に流れてしまうＮＯｘ量が増えてい
く。さらに一旦飽和捕捉量まで捕捉してしまうと、流れ
込んできたＮＯｘのほとんどが下流に流れてしまうこと
になる。したがって、従来技術により飽和捕捉量を検出
する場合には、ＮＯｘの大気への放出量を増大させてし
まうことになる。
【００６７】本発明の目的は、これらのばらつき要因に
よるＮＯｘ捕捉量の検出ばらつきを抑えて、正確に飽和
捕捉量を検出（飽和捕捉量に対して余裕があるかどうか
を検出）することである。さらに、検出するためにＮＯ
ｘの大気への放出を増大させてしまうことは防止する。
【００６８】本発明の本質的な部分は、ＮＯｘ捕捉量の
絶対値を検出するものではなく、ＮＯｘ捕捉剤１５に捕
捉されるＮＯｘ量を変化させるべく運転パラメータ、例
えば、リーン運転時間を変化させ、その時のＮＯｘ捕捉
剤１５の下流の特定成分検出手段、例えば、第２の空燃
比センサ２５の出力の変化を検出し、ＮＯｘ捕捉量に関
係する特徴、例えば、ＮＯｘパージ制御を開始してから
第２の空燃比センサ２５の出力が所定の値となるまでに
かかる経過時間の変化を検出することにある。たとえ
ば、検出された経過時間に所定値以上の変化がない場合
には、ＮＯｘ捕捉剤１５にはすでに飽和捕捉量までＮＯ
ｘが捕捉されていると判定する。検出された経過時間に
所定値以上の変化がある場合には、飽和捕捉量までＮＯ
ｘが捕捉されていないと判定する。この場合、ＮＯｘ捕
捉剤１５に吸収されるＮＯｘ量を変化させるべく運転パ
ラメータを変化させた前後で、前記した従来技術の課題
であるばらつき要因の内、排気温度等の運転状態以外の
要因については最小限に抑えることが可能である。すな
わち、ＮＯｘ捕捉剤１５の触媒としての性能や上下流の
触媒等の性能の劣化による影響や、ＮＯｘパージ制御中
の制御空燃比のばらつきによる影響を最小限に抑えるこ
とが可能である。
【００６９】本発明では、ＮＯｘ捕捉量に余裕があるか
どうかを判定するようにしているので、飽和しているの
に飽和していないとか、飽和していないのに飽和してい
るとか判定してしまうことがない。
【００７０】さらに、ＮＯｘの飽和捕捉量に対する余裕
を検出する際に、飽和捕捉量までＮＯｘを捕捉させる必
要がないので、検出のためにＮＯｘの大気への放出を増
大させてしまうことがない。
【００７１】なお、排気温度のばらつきに関しても、従
来技術では飽和捕捉量の絶対値を検出しているので、直
接影響を受けるが、本発明では、ＮＯｘ捕捉量に余裕が
あるかどうかを判定するようにしているので、影響を受
け難い。
【００７２】また、ＮＯｘ捕捉剤下流の第２の空燃比セ
ンサ２５の出力のばらつきに関しても、同様に本発明で
は影響を受け難い。
【００７３】なお、ＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉されるＮＯ
ｘ量を変化させるべく変化させる運転パラメータとして
は、リーン運転時間の他、リーン運転中のエンジン１か
らのＮＯｘ排出量を変更することができる運転パラメー
タである点火時期，燃料噴射時期，ＥＧＲ率，空燃比等
がある。これらを単独または、複合で変更することでＮ
Ｏｘ捕捉剤１５に捕捉されるＮＯｘ量を変更可能であ
る。
【００７４】さらに、ＮＯｘ捕捉剤１５の下流の特定成
分検出手段としては、酸素濃度を測定する空燃比センサ
の他、ＮＯｘ,ＨＣまたはＣＯ濃度検出手段でも良い。
ＮＯx捕捉剤１５に捕捉されていたＮＯｘの放出還元が
完了すると、下流のＮＯｘは減少し、ＨＣはＣＯ増加す
る。したがって、これらの特徴を検出すれば良い。
【００７５】以下、本発明において、ＮＯｘ捕捉量に余
裕があるかどうかを判定する方法について説明する。
【００７６】まず、ＮＯｘ捕捉剤１５からＮＯｘを脱離
させた時の、ＮＯｘ捕捉剤１５の下流に配置された第２
の空燃比センサ２５の出力からＮＯｘ捕捉量に関係する
特徴を検出する方法について説明する。
【００７７】ＮＯｘ捕捉剤１５にはリーン運転中にエン
ジン１から放出されたＮＯｘが捕捉される。図５にリー
ン運転中のＮＯｘ捕捉剤１５内に吸収されているＮＯｘ
捕捉量の変化と、ＮＯｘ捕捉剤１５の上下流の排気ガス
中のＮＯｘの変化の例を示す。リーン運転が継続してＮ
Ｏｘが飽和捕捉量まで捕捉されてしまうと、その後はＮ
Ｏｘ捕捉剤１５に流入したＮＯｘがそのまま下流に流れ
てしまうので、所定のタイミングで捕捉されたＮＯｘを
放出，還元するために排気ガスの空燃比を一時的にスト
イキまたはリッチにする（ＮＯｘパージ制御）。ＮＯｘ
パージ制御が実行されると、エンジン１からは未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯを多く含み、酸素濃度の低い排気ガスが排出さ
れる。
【００７８】このときＮＯｘ捕捉剤１５が酸素貯蔵能力
を持っているか、または、ＮＯｘ捕捉剤１５の上流に酸
素貯蔵能力を持った触媒等が配置されていると、まず、
貯蔵された酸素が放出される。放出が進みＮＯｘ捕捉剤
１５内の酸素濃度が低下してくると、吸収されたＮＯｘ
が放出され、同時に未燃ＨＣ，ＣＯ等により還元され
る。ＮＯｘパージ制御時の第２の空燃比センサ２５の出
力波形の例を図６に示す。曲線ａ１とａ２，ｂ１とｂ２
とは酸素貯蔵量（酸素貯蔵能力）が異なるＮＯｘ捕捉剤
１５を用いたときの第２の空燃比センサ２５の出力波形
を示し、曲線ａ１とａ２とが酸素貯蔵能力が小さいＮＯ
ｘ捕捉剤１５の場合、曲線ｂ１とｂ２とが酸素貯蔵能力
が大きいＮＯｘ捕捉剤１５を示している。なお、リーン
運転を行えば、短時間で酸素貯蔵能力いっぱいまで酸素
は貯蔵されるので、この場合には酸素貯蔵量と酸素貯蔵
能力は同一と考えて良い。曲線ａ１とｂ１とは、それぞ
れのＮＯｘ捕捉剤１５でＮＯｘ捕捉量が少ない場合、曲
線ａ２とｂ２とはそれぞれのＮＯｘ捕捉剤１５でＮＯｘ
捕捉量が少ない場合の第２の空燃比センサ２５の出力波
形を示している。
【００７９】図７に示すように、所定のしきい値ＶＳを
設定して、ＮＯｘパージ制御開始から第２の空燃比セン
サ２５の出力がＶＳをよぎるまでの時間をＴＤとする。
【００８０】なお、実験に用いたＮＯｘ捕捉剤の場合に
は、実験により、ＶＳを約０.８ Ｖとすることによっ
て、第２の空燃比センサ２５の出力がＶＳをよぎるタイ
ミングがＮＯｘ捕捉剤に捕捉されたＮＯｘの放出終了タ
イミングであることを実験により確認している。従っ
て、パージ制御は第２の空燃比センサ２５の出力がＶＳ
をよぎった後終了するようにしている。
【００８１】図８に同一の運転状態（排気温度，回転，
負荷）でＮＯｘ捕捉剤１５または、上流の触媒の浄化性
能のみが異なるときの、ＮＯｘ捕捉量とＴＤとの関係の
例を示す。図から分かるようにＴＤとＮＯｘ捕捉量との
間にはほぼ直線的な関係が認められる。酸素貯蔵能力と
直線の傾きとの関係は、触媒の種類によって変るが、酸
素貯蔵能力の大きい方が、傾きが小さくなる傾向がある
ようである。なお、実際には、酸素貯蔵能力のみが異な
ることは少なく、下記する浄化性能も同時に異なること
が多い。このように、酸素貯蔵能力の大小によってもＴ
Ｄは変化するので、ＴＤから一義的にＮＯｘ捕捉量を検
出することはできない。
【００８２】図９に同一の運転状態（排気温度，回転，
負荷）でＮＯｘ捕捉剤１５または、上流の触媒の浄化性
能のみが異なるときのＮＯｘ捕捉量とＴＤとの関係の例
を示す。図から分かるようにＴＤとＮＯｘ捕捉量との間
にはほぼ直線的な関係が認められる。しかし、上流の触
媒の浄化性能の良し悪しによってもＴＤは変化するの
で、ＴＤから一義的にＮＯｘ捕捉量を検出することはで
きない。
【００８３】本発明では、ＮＯｘ捕捉量を変化させるべ
く運転状態パラメータ、例えばリーン運転時間等を変化
させた時の、ＮＯｘ捕捉剤１５下流の第２の空燃比セン
サ２５の出力波形の変化、例えばＴＤの変化により、Ｎ
Ｏｘ捕捉剤１５に捕捉されたＮＯｘ捕捉量が飽和捕捉量
に対して余裕があるかどうかを検出しているので、図
８，図９で説明したようなばらつきの影響を受け難い。
【００８４】さらに、本発明では、第２の空燃比センサ
２５の出力に対するしきい値ＶＳを厳密に設定しなくと
も、ＴＤの差でＮＯｘ捕捉量の余裕を検出しているの
で、影響を受け難い。同様に、第２の空燃比センサ２５
の出力が劣化等により変化（レベル，応答性）しても影
響を受け難い。
【００８５】図１０にリーン運転時間とＴＤとの関係を
示す。曲線Ａは劣化していないNOx捕捉剤Ａ，曲線Ｂは
劣化しているＮＯｘ捕捉剤Ｂの例を示す。前述したよう
な酸素貯蔵能力，触媒の浄化性能等のばらつきでＴＤの
絶対値は変化する。ただし、これらのばらつき要因が発
生しても、飽和捕捉量に至らなければリーン運転時間と
共にＮＯx捕捉量は増加し、一旦飽和するとリーン運転
時間を延長してもＮＯx捕捉量は変化しなくなるという
ことは変らない。
【００８６】例えば、リーン運転時間をＴＬ１とした後
に実行したＮＯｘパージ制御時に検出されたＴＤをＴＤ
Ａ１，ＴＤＢ１とし、リーン運転時間をＴＬ２(＝ＴＬ
１＋ΔＴＬ)とした後に実行したＮＯｘパージ制御時に
検出されたＴＤをＴＤＡ２，ＴＤＢ２とする。
【００８７】ΔＴＤ＝ＴＤ２−ＴＤ１ とし、ＮＯｘ捕捉剤Ａ，Ｂに対応して添え字Ａ，Ｂを付
加している。さらに、ΔＴＬ，ＴＬ１及び運転状態に基
づいた判定値をΔＴＤＳＬとする。ＮＯｘ捕捉剤Ａはリ
ーン運転時間ＴＬ２でもまだ飽和していないので、ΔTD
A≧ΔTDSL となり、ＮＯｘ捕捉量が飽和捕捉量に対して
まだ余裕があると判定される。ＮＯｘ捕捉剤Ｂはリーン
運転時間ＴＬ１ですでに飽和しているので、ΔＴＤＡ
(≒０)≦ΔＴＤＳＬとなり、ＮＯｘ捕捉量が飽和捕捉量
に対して余裕がないと判定される。このようにしてΔＴ
ＤによってＮＯｘ捕捉剤１５が飽和捕捉量までＮＯｘを
捕捉しているかどうかを判定することができる。
【００８８】次にΔＴＤの間に吸収されたＮＯｘ捕捉量
を定量的に求める方法について説明する。
【００８９】ΔＴＬの間にＮＯｘ捕捉剤１５内に捕捉さ
れたＮＯｘは、ほぼΔＴＤの間に放出されたことになる
ので、その間に放出されたＮＯｘ量を求めればΔＴＬの
間にＮＯｘ捕捉剤１５内に捕捉されていたＮＯｘ量が分
かることになる。
【００９０】ところで、ＮＯｘ捕捉剤１５からＮＯｘが
放出されている間は排気ガス中に含まれる未燃ＨＣ，Ｃ
ＯがＮＯｘを還元するために使用される。従って単位時
間当たりＮＯｘ捕捉剤１５から放出されるＮＯｘの量Ｎ
ＯＤＳは単位時間当たり供給される未燃ＨＣ，ＣＯの量
すなわち余剰の燃料量に比例する。単位時間当たり供給
される余剰燃料量Ｑｆｅｘは次式で表される。
【００９１】 ここでｋ１は比例定数、他はＴｉの式で説明した値であ
る。単位時間当たりＮＯｘ捕捉剤１５から放出されるＮ
Ｏｘの量ＮＯＤＳはＱｆｅｘに比例するので、比例定数
をｋ２とすればＮＯＤＳは次式で表される。
【００９２】 ここでｋ＝ｋ１・ｋ２した。
【００９３】また、ＮＯｘ捕捉剤１５の種類にもよる
が、パージ制御時にＫｒが大き過ぎる（空燃比がリッチ
過ぎる）とＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉されたＮＯｘの還元
反応速度を超えて供給される可能性がある。この場合未
燃ＨＣ，ＣＯの一部がＮＯｘ捕捉剤１５を素通りするこ
とになり、ＮＯｘ捕捉量の算出誤差を生じる。一方、通
常のＮＯｘパージ制御時のＫｒはＮＯｘの脱離を速める
ためにＫｒを多少大き目の値(例えば、Ｋｒ＞１.１）と
することがある。このため、ＮＯｘ捕捉量を求めるとき
のＮＯｘパージ制御時のＫｒに関しては、通常のＮＯｘ
パージ制御とは異なった値(例えば、１＜Ｋｒ＜１.１）
とすることが好ましい。
【００９４】以上述べたように、ＮＯｘパージ制御時の
ΔＴＤの間のＮＯＤＳの総和ΔTNODを求めれば、ΔＴＤ
の間にＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉されたＮＯｘの量を求め
ることができる。すなわち次式となる。
【００９５】 ΔＴＮＯＤ＝ΣＮＯＤＳ（ΔＴＤの間の総和） ＝ｋ・Σ{Ｑａ・(Ｋｒ−１)}（ΔＴＤの間の総和） なお、ＮＯｘ捕捉剤１５から脱離されるＮＯｘの量ＮＯ
ＤＳの計算式 ＮＯＤＳ＝ｋ・Ｑａ・(Ｋｒ−１) において、実際的にはＫｒは固定値（例えば、運転モー
ド毎に複数の固定値を予め設定）であることが多い。従
って、ΔＴＤの間のＮＯＤＳの総和ΔＴＮＯＤはΔＴＤ
の間のＱａの総和に比例することになる。このことより
ＴＮＯＤを次式で求めても良い。
【００９６】 ΔＴＮＯＤ＝ｋ′・Ｑａｖｅ・Ｋｒ・ΔＴＤ ここに、ｋ′は比例定数。Ｑａｖｅは前記ΔＴＤの間の
Ｑａの平均値である。ところで、比例定数ｋ，ｋ′は、
前述したようにＮＯｘ捕捉剤１５や、その上流に配置さ
れた触媒の浄化性能の影響で変化する。さらにＫｒも前
述したように制御値と実際値との間に誤差がある。した
がって以上説明した方法で求めたΔＴＮＯＤの絶対値に
は誤差がある。しかし、ΔＴＮＯＤの絶対値は、運転状
態としてのＱａ、制御値としてのＫｒの影響を補正した
値であるので、ΔＴＤを用いてＮＯｘ捕捉剤１５のＮＯ
ｘ捕捉量を評価するよりは、ΔＴＮＯＤを用いた方が好
ましい。さらに、前記したばらつき要因で、別途検出可
能な要因については、検出値に応じて比例定数ｋ，ｋ′
を補正するようにすることが好ましい。
【００９７】次に、実際のエンジン運転状態におけるＮ
Ｏｘパージ制御および、ＮＯｘ捕捉量を検出するプロセ
スについて説明する。
【００９８】まず、実際の運転状態では、運転条件が刻
々と変化するので、リーン運転時間が所定の時間となっ
たらＮＯｘパージ制御を実行するのではなく、ＮＯｘ捕
捉剤１５内に捕捉されていると推定されるＮＯｘ量ＴＮ
ＯＡが飽和捕捉量TNOAMXよりも少ない値ＴＮＯＡＰとな
ったときに実行することが好ましい。このため、図１１
に示すように通常は推定ＮＯｘ捕捉量ＴＮＯＡがＴＮＯ
ＡＰとなるとＮＯｘパージ制御が実行され、ＮＯｘ捕捉
量ΔＴＮＯＤを検出するときだけＴＮＯＡがＴＮＡＯＰ
より若干大きい値ＴＮＯＡＰ＋ΔＴＮＯＡＰ（あるいは
若干小さな値ＴＮＯＡＰ−ΔＴＮＯＡＰ）となったとき
にＮＯｘパージ制御が実行される。
【００９９】なお、運転条件が変化していなければ、Ｔ
ＮＯＡが所定の値となるまでリーン運転するということ
は、リーン運転時間が一定ということと等価である。ま
た、ＴＮＯＡがＴＮＯＡＰとなってときにＮＯｘパージ
制御を行う代わりに、運転条件に応じてリーン運転時間
を可変とすることも可能である。
【０１００】ＮＯｘパージ制御が実行されると、上述の
方法によりＮＯｘ捕捉量検出値ΔＴＮＯＤを求める。判
定しきい値ΔTNODSLを例えば、ＴＮＯＡＰのテーブル検
索で求める。ΔＴＮＯＤ＞ΔTNODSLならば、ＮＯｘ捕捉
剤１５のＮＯｘ捕捉量に余裕があると判定する。ΔＴＮ
ＯＤ≦ΔTNODSLならば、ＮＯｘ捕捉剤１５のNOx捕捉量
に余裕がないと判定する。
【０１０１】ＮＯｘ捕捉量に余裕がないと判定された場
合には、例えば、ＮＯｘ捕捉剤１５が劣化したと判定す
る。あるいは、ＴＮＯＡＰを若干小さな値（リーン運転
時間を短くする側）に更新して、その後も更に余裕がな
いと判定されたらＴＮＯＡＰを徐々に更新する。ＴＮＯ
ＡＰが所定の値以下となったらＮＯｘ捕捉剤１５が劣化
したと判定する。
【０１０２】ＮＯｘ捕捉量に余裕があると判定された
ら、たとえば、ＴＮＯＡＰを更新しない。あるいは、Ｔ
ＮＯＡＰを若干大きな値（リーン運転時間を長くする
側）に更新するようにしても良い。
【０１０３】なお、ＴＮＯＡの代わりにリーン運転時間
を適用し、ＴＮＯＡＰの代わりに所定の時間を適用して
も実施可能であることは、すでに述べたことからも明ら
かである。
【０１０４】以上述べた方法によりＮＯｘ捕捉剤１５が
劣化したと判定された場合には、例えば、ＳＯｘ被毒再
生制御が実施され、その後もＮＯｘ捕捉剤１５が劣化し
たと判定された場合にはＮＯｘ捕捉剤１５が劣化したと
判定し、ＮＯｘ触媒の劣化を表すコードを記憶、および
または、運転者に対して警告灯の点灯による警告等を実
行する。あるいは、ＮＯｘ捕捉剤１５が劣化したと判定
された場合に、ＳＯｘ被毒再生制御を実行することな
く、ＮＯｘ触媒の劣化を表すコードを記憶、およびまた
は、運転者に対して警告灯の点灯による警告等を実行す
る様にしても良い。
【０１０５】さらに、ＮＯｘ捕捉剤１５が劣化したと判
定された場合に、ＮＯｘの大気への放出を防止するため
に、リーン運転を制限することが好ましい。
【０１０６】なお、ＳＯｘ被毒再生制御はＮＯｘ捕捉剤
１５の温度を予め設定した温度、例えば６００℃以上ま
で上昇させ、かつ空燃比をリッチとして所定時間運転を
継続することで達成される。
【０１０７】ところで、上記では、ＮＯｘ捕捉剤１５に
捕捉されるＮＯｘ量を積極的に変化させる方法について
説明した。これ以外の方法について説明する。実際の運
転状態では、加速等で空燃比をリッチにするタイミング
があり、これを利用してNOxパージ制御を実行する場合
がある。この場合には、推定ＮＯｘ量ＴＮＯＡがＴＮＯ
ＡＰとなる前にＮＯｘパージ制御が実行されることがあ
る。したがって、ＮＯｘパージ制御が実行された時のＴ
ＮＯＡとその前回(または、次回)のＮＯｘパージ制御実
行時のＴＮＯＡとの差がＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉された
ＮＯｘの変化を表すことになる。この時のΔＴＤ，ΔＴ
ＮＯＤに基づいてＮＯｘ捕捉量の余裕を検出することも
可能である。
【０１０８】なお、推定ＮＯｘ捕捉量ＴＮＯＡはあくま
でも推定値であるので、誤差を含んでいる。誤差の要因
としては、例えば、前述したＮＯｘ捕捉剤に捕捉される
（エンジン１から放出される）ＮＯｘ量を予め設定して
あるマップ値と実際の値とのずれやＮＯｘ捕捉剤１５の
ＮＯｘ捕捉性能（捕捉速度）の劣化等がある。
【０１０９】このため、上記でＮＯｘ捕捉量に余裕がな
いと判定されＴＮＡＯＰを徐々に更新して、ＴＮＡＯＰ
が所定の値以下となったらＮＯｘ捕捉剤１５が劣化した
と判定するようにした場合、エンジン１に異常があり、
ＮＯｘ排出量が増大した場合にもＮＯｘ捕捉剤１５が劣
化したと判定してしまう可能性がある。したがって、
（１）エンジン１または、その燃料点火系部品に異常が
ある場合には、ＮＯｘ捕捉剤１５の劣化判定は禁止す
る、（２）上記で、ＴＮＡＯＰを徐々に更新して、ＴＮ
ＡＯＰが所定の値以下となったら、ＮＯｘ捕捉剤１５ま
たは、エンジン１に異常があると判定して、対応するコ
ードを記憶、およびまたは、運転者に対して警告灯の点
灯による警告等を実行する、のいずれかまたは、両方を
実施することが好ましい。
【０１１０】さらに、推定ＮＯｘ捕捉量ＴＮＯＡの変化
ΔＴＮＯＡと検出ＮＯｘ捕捉量の変化ΔＴＮＯＤとで
は、ΔＴＮＯＤの方が一般的には精度が高い（特に、Ｎ
Ｏｘ捕捉量が少ない状態で）ので、ΔＴＮＯＤでΔＴＮ
ＯＡを補正するとか、ΔTNOAの割にはΔＴＮＯＤが大き
い場合には、エンジン１に異常があると判定するように
しても良い。
【０１１１】前記したＮＯｘ捕捉量の変化ΔＴＮＯＤの
検出およびＮＯｘ捕捉剤１５の劣化判定は、所定の条件
が成立したときだけ、例えば、ＮＯｘ捕捉剤１５の温度
や運転状態が所定範囲のときに実行することが好まし
い。その理由を以下説明する。ＮＯｘ捕捉剤１５のＮＯ
ｘ捕捉量はＮＯｘ捕捉剤１５の温度の影響を強く受ける
ので、ＮＯｘ捕捉剤１５の温度に関する条件を設定して
いる。ＮＯｘ捕捉剤１５は温度が低く過ぎても高過ぎて
もＮＯｘの飽和捕捉量TNOAMXが低下する。したがって、
このような状態ではＮＯｘ捕捉量の変化ΔＴＮＯＤが小
さな値となってしまい、ＮＯｘ捕捉剤１５が劣化してい
ると誤って判定してしまう可能性があるからである。さ
らにＮＯｘ捕捉量の変化ΔＴＮＯＤの検出精度を高める
ために温度の変化が大きいときには、ＮＯｘ捕捉量の変
化ΔＴＮＯＤの検出を中止、または禁止する様にするこ
とが好ましい。これらの温度に関する制限は、ＮＯｘ捕
捉剤または、排気ガスの温度を直接測定しても、運転状
態から推定した温度を用いても良い。
【０１１２】運転条件に関する制限は、例えば、上記の
温度に関する制限の代用として用いても良い。さらにＮ
Ｏｘ捕捉量の変化ΔＴＮＯＤの検出精度を高めるために
運転状態の変化が大きいときには、ＮＯｘ捕捉量の変化
ΔＴＮＯＤの検出を中止、または禁止する様にすること
が好ましい。さらにエンジン１の燃焼状態が安定してい
ない様な運転状態では、ＮＯｘ捕捉剤１５に流入するＮ
Ｏｘの量がばらつくので、燃焼が安定している運転領域
が条件として設定される。
【０１１３】さらに、前述したように、エンジン１また
は、その燃料点火系部品に異常がある場合には、ＮＯｘ
捕捉量の変化ΔＴＮＯＤの検出やＮＯｘ捕捉剤１５の劣
化判定は禁止することが好ましい。また、ＮＯx捕捉剤
１５の酸素貯蔵能力や、ＮＯｘ捕捉剤の上下流の触媒等
の部剤の酸素貯蔵能力や排気浄化性能が劣化した場合に
もＮＯｘ捕捉量の変化ΔＴＮＯＤの検出やＮＯｘ捕捉剤
１５の劣化判定は禁止することが好ましい。
【０１１４】以下、フローチャートを用いて実施例を説
明する。
【０１１５】図１２は実施例の空燃比制御プロセスを示
すフローチャートである。この制御は図示しないメイン
ルーチンから所定時間（例えば２０ｍｓ）毎に起動され
る。まずステップ１００においてリーン運転領域かどう
かを調べる。ここではエンジン１の負荷や回転速度，冷
却水温，車両の車速等が所定の範囲内かどうかが調べら
れる。リーン運転領域でないと判定された場合には、ス
テップ１１２に進み、ＴＧＦＢＡに１、Ｋｒにも１が設
定される。すなわちストイキ運転が行われる。次にステ
ップ１１３に進み第１の空燃比センサ１４の出力に基づ
いて空燃比のフィードバック制御が実行される。
【０１１６】ステップ１００においてリーン運転領域で
あると判定された場合には、ステップ１０１に進み目標
当量比ＴＧＦＢＡに、図４に示されるエンジン１の回転
速度と負荷のマップから該当する値（＜１）が検索され
設定される。次にステップ１０２へ進み、後述するＮＯ
ｘパージ要求判定フラグがセット（＝１）されていれば
ステップ１１４のＮＯｘパージ制御サブルーチン（後
述）を実行し、次にステップ１１５で通常のＮＯｘパー
ジ制御回数のカウンタＣＮＯＰを１だけカウントアップ
し、この制御フローを終了する。ＮＯｘパージ要求判定
フラグがセットされていなければ、ステップ１０３へ進
み、フィードバック係数ＡＬＰＨＡ＝１，ＮＯｘパージ
制御時の空燃比補正係数Ｋｒ＝１に設定される。次にス
テップ１０４に進み、燃料噴射時間Ｔｉが次式により算
出される。
【０１１７】 Ｔｉ＝Ｋ・（Ｑａ／Ｎｅ)・ＴＧＦＢＡ・ＡＬＰＨＡ・Ｋｒ ＝Ｋ・(Ｑａ／Ｎｅ)・ＴＧＦＢＡ すなわち目標当量比ＴＧＦＢＡに応じたリーン運転が実
行されることになる。次のステップ１０５では、リーン
運転が継続する間、推定ＮＯｘ捕捉量TNOAが次式により
累積されて求められる。
【０１１８】ＴＮＯＡ(new)＝ＴＮＯＡ(old)＋ＮＯＡＳ ここでＮＯＡＳはそのときのエンジン１の運転状態に応
じて予め設定されたマップ等から算出される。
【０１１９】次のステップ１０６では通常ＮＯｘパージ
制御回数カウンタＣＮＯＰが判定値ＫＮＯＰ以上かどう
かを調べる。ＫＮＯＰ以上の場合には、ＮＯｘ捕捉剤１
５のＮＯｘ捕捉量の判定が必要と判断され、ステップ１
１６へ進む。ここでは、推定ＮＯｘ捕捉量ＴＮＯＡが
（ＴＮＯＡＰ＋ΔＴＮＯＡＰ）を超えているかどうかが
調べられる。超えている場合にはステップ１１９でＮＯ
ｘ捕捉量判定要求フラグがセット （＝１)され、ステ
ップ１２０でＰＲＥＯＫがクリア(＝０）される。ＰＲ
ＥＯＫは、ＮＯｘ捕捉量判定を実施する際にその１回前
のＮＯｘパージ制御時にＮＯｘ捕捉量ＴＮＯＤの検出が
正常に行われたかどうかを示すフラグである。さらに、
ステップ１１０で通常ＮＯｘパージ制御回数カウンタＣ
ＮＯＰがクリアされ、ステップ１１１でＮＯｘパージ要
求フラグがセット(＝１)される。ステップ１１６でＴＮ
ＯＡが（ＴＮＯＡＰ＋ΔＴＮＯＡＰ）を超えていない場
合には、この制御フローを終了する。
【０１２０】ステップ１０６で、ＣＮＯＰが判定値ＫＮ
ＯＰ未満の場合には、ステップ107で空燃比を理論空燃
比または、リッチにするような加速要求等が発生してい
るかを調べる。このように加速要求やエバポカスのパー
ジ等運転条件の変化に基づいて空燃比を理論空燃比また
は、リッチにする必要がある場合には、ＴＯＮＡがＴＯ
ＮＡＰに到達していない場合でもＮＯｘパージを実行す
る様にしている。加速要求等が発生している場合には、
ステップ１１７でＰＲＥＯＫ＝１、ステップ１１８でＴ
ＮＯＡが所定の値TNOAPtより大きいかを調べ、共に成立
している場合のみＮＯｘ捕捉量の判定を実行可能と判定
して、ステップ１１９へと進む。それ以降はステップ１
０６から１１６，１１９へと進んだ場合と同じ処理を行
う。ステップ１１７とステップ１１８の条件のいずれか
が成立していなかった場合には、ＮＯｘ捕捉量判定を実
行できないと判定して、ステップ１２０へ進み、ＮＯｘ
捕捉量判定要求フラグのセットを実行せずに、ステップ
１２０でＰＲＥＯＫのクリアと、ステップ１１０でＣＮ
ＯＰのクリアを行った後にステップ１１１でNOxパージ
要求フラグのセットを実行する。
【０１２１】ステップ１０７で加速要求等が発生してい
ない場合には、ステップ１０８へ進み、通常のＮＯｘパ
ージ制御の開始条件を調べる。ここでは、推定ＮＯｘ捕
捉量ＴＮＯＡがＮＯｘパージしきい値ＴＮＯＡＰを超え
ているかどうかが調べられる。超えている場合にはステ
ップ１０９でＰＲＥＯＫがセット（＝１）され、ステッ
プ１１０でＣＮＯＰがクリア（＝０）され、ステップ１
１１でＮＯｘパージ要求フラグがセット（＝１）され
る。ＴＮＯＡがＴＮＯＡＰを超えていない場合には、こ
の制御フローを終了する。
【０１２２】以上のプロセスにより、通常のＮＯｘパー
ジ制御をＫＮＯＰ回行う毎、または加速要求等が発生し
て、かつ今回のＮＯｘ捕捉量が所定値以上で前回のＮＯ
ｘパージ制御時にＮＯｘ捕捉量ＴＮＯＤの検出が正常に
行われた判定された時に、ＮＯｘ捕捉量判定を行うこと
になる。
【０１２３】図１３は実施例のＮＯｘパージ制御プロセ
スを示すフローチャートである。図１２に示したフロー
チャートのステップ１１４に対応し、ＮＯｘパージ制御
要求フラグがセットされているときにサブルーチンとし
て起動される。
【０１２４】まず、ステップ２００で、フィードバック
係数ＡＬＰＨＡ＝１，目標当量比ＴＧＦＢＡ＝１とさ
れ、ＮＯｘパージ制御時の空燃比補正係数Ｋｒが設定さ
れる。さらに、空燃比を変更することによるエンジン１
の発生トルクの変化に伴うショックを低減するために、
点火時期の補正等の制御も実行される。なお、ＮＯｘパ
ージ制御開始前の運転モードが成層運転モード（層状混
合を形成して空燃比４０〜５０程度の極めてリーンな燃
焼運転モード）の場合には、さらに、運転モードを均質
運転モード（燃料を均質に供給する運転モード）に切り
替える制御も実行される。このためにスワール制御弁６
の開度の制御，ＥＧＲ量の制御，燃料噴射時期の変更や
吸入空気量を減少させる等の制御が実行される。また、
加速要求等が発生して本制御が起動された時には、上記
の他、エンジン１へ供給する空気流量Ｑａの増加，加速
レベルに応じた空燃比の制御等も実行される。
【０１２５】次にステップ２０１で燃料噴射時間Ｔｉが
次式により算出される。
【０１２６】 Ｔｉ＝Ｋ・(Ｑａ／Ｎｅ)・ＴＧＦＢＡ・ＡＬＰＨＡ・Ｋｒ ＝Ｋ・(Ｑａ／Ｎｅ)・Ｋｒ 次のステップ２０２では、ＶｏがＶＳ１を超えているか
どうかが調べられる。ＶＳ超えていない場合には、ＮＯ
ｘ捕捉剤１５等に貯蔵されていた酸素やＮＯｘの放出，
脱離中なので、次のステップ２０３でＴＤがΔＴ（制御
起動周期）ずつ加算される（１ずつ加算するようにして
もしても良い）。次にステップ２０４にて空気流量Ｑａ
の累積値ＳＱａと累積回数カウンタＣＱａがそれぞれ更
新される。
【０１２７】ステップ２０２にてＶｏがＶＳ２を超えて
いる場合には、ＮＯｘの脱離が終了しているので、終了
処理のためステップ２０６に進む。この時点で、ＴＤ
は、ＮＯｘパージ制御が開始してからＶｏがＶＳとなる
までの時間を計測した値となる。ステップ２０５ではＮ
Ｏｘパージ要求フラグをクリア（＝０）し、次のステッ
プ２０６でＮＯｘ等を放出，脱離中の平均空気流量Ｑａ
ｖｅが次式により算出される。
【０１２８】Ｑａｖｅ＝ＳＱａ／ＣＱａ次のステップ２
０７ではＮＯｘ捕捉量検出値ＴＮＯＤを次式により算出
する。なお、この時点では、ＴＮＯＤは酸素貯蔵量の分
を含んでいる。
【０１２９】ＴＮＯＤ＝ｋ′・Ｑａｖｅ・Ｋｒ・ＴＤ 次のステップ２０８では、ＮＯｘパージ制御を開始した
時の推定ＮＯｘ捕捉量をTNOAPRとして記憶しておく。
【０１３０】次のステップ２０９でＳＱａ，ＣＱａの初
期化を行う。次のステップ２１０では、ＮＯｘ捕捉量判
定要求フラグがセットされているかを調べ、セットされ
ていなければステップ２１３へ、セットされていればス
テップ２１１へ進む。ステップ２１１では前回の推定Ｎ
Ｏｘ捕捉量TNOAPRold(後述）と今回の推定ＮＯｘ捕捉量
TNOAPRとの差としてΔTNOAPRを算出する。次のステップ
２１２へ進み、ＮＯｘ捕捉量判定サブルーチン（後述）
を実行し、その後ステップ２１３へ進む。
【０１３１】ステップ２１３では、ＴＮＯＡをTNOAol
d、TNOAPRをTNOAPold として次回の計算用に記憶してお
く。
【０１３２】次のステップ２１４では、ＴＮＯＤ，ＴＮ
ＯＡ，ＴＤの初期化を行い、この制御フローを終了す
る。なお、ＮＯｘパージ制御開始前の運転モードが成層
運転モードの場合には、さらに、運転モードを均質運転
モードから成層運転に切り替える制御も実行してから、
この制御フローを終了する。
【０１３３】図１４は実施例のＮＯｘ捕捉量判定のプロ
セスを示すフローチャートである。図１３に示したフロ
ーチャートのステップ２１２に対応し、ＮＯｘ捕捉量判
定要求フラグがセッとされているときにサブルーチンと
して起動される。
【０１３４】まず、ステップ３００で、前回の検出ＮＯ
ｘ捕捉量ＴＮＯＤｏｌｄと今回の検出ＮＯｘ捕捉量ＴＮ
ＯＤとの差としてΔＴＮＯＤを算出する。
【０１３５】次のステップ３０１でΔＴＮＯＤが判定値
ΔTNODSL2 より大きいかどうかを調べる。ΔTNODSL2 は
ΔTNOAPR（前回と今回の推定ＮＯｘ捕捉量）に応じてテ
ーブル検索によって求められる。大きい場合には、ＮＯ
ｘ捕捉量に十分余裕があると判定して、ステップ３０７
へ進み、劣化判定フラグをクリア（＝０）してこの制御
フローを終了する。大きくない場合には、ステップ３０
２へ進む。
【０１３６】ステップ３０２では、ΔＴＮＯＤが判定値
ΔTNODSL1(ΔTNODSL2より小さな値)より大きいかどうか
を調べる。ΔTNODSL1はΔTNOAPR に応じてテーブル検索
によって求めるか、ΔTNODSL1 に所定の係数(１未満の)
をかけて求められる。大きい場合には、ＮＯｘ捕捉量に
余裕が多少はあるがＮＯｘ捕捉量を減らす必要があると
判定して、ステップ３０５へ進み、ＮＯｘパージ制御開
始用のしきい値TNOAPを若干小さな値に更新する。
【０１３７】ＴＮＯＡＰ＝ＴＮＯＡＰ−TNOAPC 更新する際の変化量TNOAPCはΔＴＮＯＤとΔTNOAPRとに
応じて求められる。例えば、下式とする。
【０１３８】TNOAPC＝ｋｎｐ×(TNOAPR−ΔＴＮＯＤ） ｋｎｐは係数であり、１近傍の値である。
【０１３９】次のステップ３０６で、更新後のＴＮＯＡ
ＰがTNOAPSL より大きいかどうかを調べ、大きければス
テップ３０７で劣化判定フラグをクリア（＝０）する。
大きくない場合に、ＮＯｘ捕捉剤１５が劣化したと判定
してステップ３０３で劣化判定フラグをセット（＝１）
する。
【０１４０】前述のステップ３０２でΔＴＮＯＤが判定
値ΔTNODSL1 より大きくないと判定された場合にも、Ｎ
Ｏｘ捕捉量に全く余裕がないと判定されステップ３０３
で劣化判定フラグをセット（＝１）する。
【０１４１】ステップ３０７，３０３の処理が終了する
と、ステップ３０４でＮＯｘ捕捉量判定要求フラグをク
リア（＝０）し、この制御フローを終了する。
【０１４２】劣化判定フラグがセットされた場合には、
図示しない制御によってＮＯｘ捕捉剤１５の劣化を表す
コードを記憶したり、警告灯の点灯等、運転者への警告
を実行する。
【０１４３】本実施例では、ＴＮＯＡＰを少ない側に更
新する場合について説明したが、これに限定するもので
はなく、例えば、ΔＴＮＯＤが十分に大きい場合には、
ＮＯＡＰを大きい側に更新するようにしても良い。さら
に、本実施例では、ＴＮＯＡＰを更新して判定値TNOAPS
L 以下となるか、ΔＴＮＯＤが判定値ΔTNODSL1 以下と
なったら、ＮＯｘ捕捉剤１５が劣化したと判定するよう
にしているがこれに限定するものではない。例えば、い
ずれか一方のみで判定するようにしても良い。
【０１４４】なお、上流の触媒やＮＯｘ捕捉剤１５の浄
化性能や酸素貯蔵能力を別途検出するようにしている場
合には、それらの検出結果に応じて、各種判定値を可変
とすることが好ましい。
【０１４５】以上、実施例を説明してきたが、本発明の
形態をこれに限定するものではない。
【０１４６】例えば、本発明の形態を、筒内噴射方式の
ガソリンエンジンを例にとって、説明してきたが、これ
に限定するものではない。ポート噴射方式のガソリンエ
ンジンであっても、ディーゼルエンジンであっても本発
明の本質部分であるＮＯｘ捕捉剤下流の空燃比センサ等
によるＮＯｘ捕捉量の判定方法は適用可能である。
【０１４７】
【発明の効果】本発明によれば、ＮＯｘ捕捉剤の下流の
空燃比センサ出力から貯蔵された酸素の放出と捕捉され
たＮＯｘの放出タイミングを分離して検出するので、Ｎ
Ｏｘ捕捉量と酸素貯蔵能力とを分離して精度良く検出す
ることができるエンジン排気浄化装置を提供することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエンジン排気浄化装置。
【図２】空燃比センサの特性図。
【図３】ＥＣＵの構成図。
【図４】運転領域毎の目標当量比のマップ図。
【図５】リーン運転時間とＮＯｘ捕捉量、ＮＯｘ濃度と
の関係を説明する図。
【図６】ＮＯｘパージ制御時のＮＯｘ捕捉剤の下流の空
燃比センサ出力波形と酸素貯蔵量，ＮＯｘ捕捉量との関
係を説明する図。
【図７】ＮＯｘパージ制御時のＮＯx捕捉剤の下流の空
燃比センサ出力波形によるＮＯx捕捉量の判定方法を説
明する図。
【図８】ＴＤとＮＯｘ捕捉量との関係と酸素貯蔵量の影
響を示す図。
【図９】ＴＤとＮＯｘ捕捉量との関係と上流触媒の浄化
性能の影響を示す図。
【図１０】リーン運転時間を変化させたときのＴＤの変
化によるＮＯｘ捕捉性能の判定方法を説明する図。
【図１１】ＮＯｘパージ制御と劣化判定のタイミング等
を説明する図。
【図１２】燃料制御プロセスを説明するフローチャー
ト。
【図１３】ＮＯｘパージ制御プロセスを説明するフロー
チャート。
【図１４】ＮＯｘ捕捉量判定プロセスを説明するフロー
チャート。
【符号の説明】
１…エンジン、４…スロットル弁、１０…燃料噴射弁、
１４…第１の空燃比センサ、１５…ＮＯｘ捕捉剤、２０
…ＥＣＵ、２５…第２の空燃比センサ、２６…警告灯。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/20 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｒ ３Ｇ３０１ 3/24 3/28 ３０１Ｃ 3/28 ３０１ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｃ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１ ３０１Ｅ 41/02 ３０１Ｈ 41/02 ３０１ 43/00 ３０１Ｂ 43/00 ３０１ ３０１Ｎ ３０１Ｊ ３０１Ｅ 45/00 ３１４Ｚ 45/00 ３１４ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｇ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ ５５０Ｒ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｚ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｂ (72)発明者 川本 茂 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 中川 慎二 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 大須賀 稔 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 藤井 義久 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Ｆターム(参考） 3G022 AA07 BA01 EA06 GA02 GA05 GA06 GA08 GA10 3G062 AA06 BA02 BA05 BA08 GA05 GA06 GA17 3G084 AA04 BA05 BA09 BA13 BA15 BA17 BA20 BA21 CA03 DA10 DA11 DA25 EA07 EA11 EB08 EB12 EB17 EB24 EB25 EC01 EC03 FA07 FA10 FA18 FA27 FA28 FA30 FA33 FA39 3G091 AA02 AA11 AA12 AA13 AA17 AA18 AA23 AA24 AB06 AB08 AB09 BA11 BA14 BA15 BA19 BA33 BA34 CA18 CB02 CB03 CB05 CB07 DA01 DA02 DA06 DA08 DA10 DB06 DB07 DB08 DB09 DB11 DB13 DC01 DC02 DC03 EA01 EA05 EA07 EA12 EA30 EA31 EA33 EA34 EA39 FA17 FA18 FB10 FB11 FB12 FC02 GB01X GB02W GB03W GB04Y GB05W GB06W GB10X GB16X HA36 HA37 HA42 HB05 HB08 3G092 AA01 AA02 AA06 AA09 AA10 AA17 BA06 BA07 BA09 BB03 BB06 DC03 DC09 EA05 EA06 EA07 EA08 EA11 EA13 EA14 EA17 EB01 EB03 EB09 EC01 EC09 FA05 FA17 FB06 GA05 HA01Z HA06Z HA11Z HB01X HB02X HB03X HB03Z HC09X HD01Z HD04Z HD06X HD06Z HD07X HE01Z HE03Z HE05Z HE06X HF08Z HF21Z 3G301 HA02 HA04 HA13 HA16 HA17 HA18 JA04 JA25 JB09 JB10 KA08 LA00 LA03 LA05 LB04 MA01 MA11 MA18 NA01 NA04 NA08 NB02 NB11 NB15 NC01 NC02 NC08 ND02 ND21 NE13 NE14 NE15 NE16 NE23

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンの排気通路内に配置され流入する
    排気ガスの空燃比がリーンであるとき排気ガスのＮＯｘ
    を捕捉し、排気ガス中の酸素濃度を低下せしめたとき捕
    捉したＮＯｘを脱離するＮＯｘ捕捉剤と、排気ガスの空
    燃比を所定の周期でリーンから理論空燃比またはリッチ
    に一時的に変化させる空燃比変更手段とを備えたエンジ
    ンの排気浄化装置において、 排気通路の前記ＮＯｘ捕捉剤の下流における排気ガス中
    の特定成分の濃度を検出する濃度検出手段と、 前記ＮＯｘ捕捉剤に捕捉されるＮＯｘの量を変化させる
    べく前記エンジンの運転制御パラメータを変更する運転
    制御パラメータ変更手段と、 前記運転制御パラメータ変更手段によって運転制御パラ
    メータを変更してNOx捕捉量を変化させたときの、前記
    空燃比変化手段が一時的に排気ガスの空燃比を理論空燃
    比またはリッチに変化させたときの前記濃度検出手段の
    検出結果の変化に基づいて、前記ＮＯｘ捕捉剤のＮＯｘ
    捕捉量の変化を検出するＮＯｘ捕捉量変化検出手段と
    を、備えたことを特徴とするエンジン排気浄化装置。
  2. 【請求項２】前記運転制御パラメータ変更手段は、排気
    ガスの空燃比がリーンである時間を変更することを特徴
    とする請求項第１項記載のエンジン排気浄化装置。
  3. 【請求項３】前記運転制御パラメータ変更手段は、排気
    ガスの空燃比がリーンである期間の前記エンジンからの
    ＮＯｘ排出量を変更することを特徴とする請求項第１項
    記載のエンジン排気浄化装置。
  4. 【請求項４】前記運転制御パラメータ変更手段は、排気
    ガスの空燃比がリーンである期間の前記エンジンからの
    ＮＯｘ排出量を変更するために点火時期，燃料噴射時
    期，ＥＧＲ率，空燃比の少なくともいずれかを変更する
    ことを特徴とする請求項第１項記載のエンジン排気浄化
    装置。
  5. 【請求項５】前記濃度検出手段は排気ガス中の酸素濃
    度，ＮＯｘ濃度，ＨＣ濃度，ＣＯ濃度のいずれかを測定
    することを特徴とする請求項第１項記載のエンジン排気
    浄化装置。
  6. 【請求項６】前記運転制御パラメータ変更手段は、ＮＯ
    ｘ捕捉量を所定量増量または減量すべく運転状態パラメ
    ータを変更し、 さらに前記ＮＯｘ捕捉量変化検出手段の検出結果に基づ
    いて前記ＮＯｘ捕捉剤のＮＯｘ捕捉性能を判定するＮＯ
    ｘ捕捉剤性能判定手段を備えたことを特徴とする請求項
    第１項記載のエンジン排気浄化装置。
  7. 【請求項７】前記ＮＯｘ捕捉剤性能判定手段は、前記Ｎ
    Ｏｘ捕捉量変化検出手段の検出結果が所定値以上ない場
    合には前記ＮＯｘ捕捉剤のＮＯｘ捕捉性能が劣化したと
    判定することを特徴とする請求項第６項記載のエンジン
    排気浄化装置。
  8. 【請求項８】前記運転制御パラメータ変更手段は、ＮＯ
    ｘ捕捉量を所定量増量または減量すべく運転状態パラメ
    ータを変更し、 さらに前記ＮＯｘ捕捉量変化検出手段の検出結果に基づ
    いて排気ガスの空燃比がリーンである期間を変更するリ
    ーン運転期間変更手段を備えたことを特徴とする請求項
    第１項記載のエンジン排気浄化装置。
  9. 【請求項９】前記リーン運転期間変更手段により変更さ
    れたリーン運転期間が所定の値以下となった場合に前記
    ＮＯｘ捕捉剤のＮＯｘ捕捉性能が劣化したと判定するＮ
    Ｏｘ捕捉性能判定手段を備えたことを特徴とする請求項
    第８項記載のエンジン排気浄化装置。
  10. 【請求項１０】前記ＮＯｘ捕捉性能判定手段によって前
    記ＮＯｘ捕捉剤が劣化したと判定された場合にリーン運
    転を制限するリーン運転制限手段を備えたことを特徴と
    する請求項第６，７または９項のいずれかに記載のエン
    ジン排気浄化装置。
  11. 【請求項１１】前記ＮＯｘ捕捉性能判定手段によって前
    記ＮＯｘ捕捉剤が劣化したと判定された場合に前記ＮＯ
    ｘ捕捉剤の劣化を表すコードを記憶、およびまたは、警
    告を発生することを特徴とする請求項第６，７，９また
    は１０項のいずれかに記載のエンジン排気浄化装置。
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