JP2003148198A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JP2003148198A JP2001347718A JP2001347718A JP2003148198A JP 2003148198 A JP2003148198 A JP 2003148198A JP 2001347718 A JP2001347718 A JP 2001347718A JP 2001347718 A JP2001347718 A JP 2001347718A JP 2003148198 A JP2003148198 A JP 2003148198A
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比呂志 田中
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泰之 入澤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＮＯｘ触媒から流出する排気ガス中のＮＯｘ
濃度から、ＮＯｘ触媒に吸収されているトータルのＮＯ
ｘ量をより正確に推定する。 【解決手段】 内燃機関から排出される排気ガスを浄化
するためのＮＯｘ触媒２３と、該ＮＯｘ触媒から流出す
る排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するためのＮＯ ｘセン
サ２９とを具備する。内燃機関および当該排気浄化装置
が車両に搭載される。車両が一定走行距離だけ走行する
間にＮＯｘ触媒から流出したＮＯｘのトータルＮＯｘ流
出量を上記ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘ濃度に
基づいて算出し、該トータルＮＯｘ流出量に基づいて単
位走行距離当たりのＮＯｘ流出量を算出し、該単位走行
距離当たりのＮＯｘ流出量が予め定められた量よりも多
くなったときに、ＮＯｘ触媒にリッチ空燃比の排気ガス
を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気浄化
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関から排出される排気ガス中の窒
素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するためのＮＯｘ触媒とし
て、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると
きには排気ガス中のＮＯｘを吸収し、そこに流入する排
気ガスの空燃比がリッチになると、吸収しているＮＯｘ
を放出し、この放出されたＮＯｘを排気ガス中の炭化水
素（ＨＣ）により還元浄化する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が
知られている。
【０００３】この吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、主に、大部
分の機関運転領域において、リーン空燃比にて燃焼が行
われる内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯｘを浄
化するために使用される。大部分の機関運転領域におい
て、リーン空燃比にて燃焼が行われると、ＮＯｘ触媒に
流入する排気ガスの空燃比もリーンであり、このように
流入する排気ガスの空燃比がリーンである間は、ＮＯｘ
触媒はＮＯｘを吸収し続ける。
【０００４】ところでＮＯｘ触媒には吸収可能なＮＯｘ
の量に限界がある。ＮＯｘ触媒に吸収されているＮＯｘ
の量がその限界値に達すると、もはや、ＮＯｘ触媒はＮ
Ｏｘを吸収することができないので、その後、ＮＯｘ触
媒に流入したＮＯｘは、ＮＯ ｘ触媒に吸収されることな
く、ＮＯｘ触媒から流出し、全体として、排気エミッシ
ョンが悪化する。
【０００５】こうした理由による排気エミッションの悪
化を抑制するためには、ＮＯｘ触媒が吸収しているトー
タルのＮＯｘの量（以下、トータルＮＯｘ吸収量と称
す）がその限界値に達したことを検出し、或いは、トー
タルＮＯｘ吸収量が限界値に近づいたことを検出し、Ｎ
Ｏｘ触媒から下流へＮＯｘが流出してしまう前に、ＮＯ
ｘ触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給し、ＮＯｘ触媒
からＮＯｘを放出させ、そしてこの放出されたＮＯｘを
還元浄化する必要がある。
【０００６】そこで特開平７−１６６８５１号公報で
は、ＮＯｘ触媒から流出する排気ガス中のＮＯｘ濃度を
検出するためのＮＯｘセンサをＮＯｘ触媒下流に配置
し、ＮＯ ｘ触媒から流出する排気ガス中のＮＯｘ濃度が
所定濃度よりも高くなったときに、ＮＯｘ触媒にリッチ
空燃比の排気ガスを供給するようにしている。すなわ
ち、ＮＯｘ触媒に吸収されているトータルのＮＯｘの量
（トータルＮＯｘ吸収量）が限界値に近づいてくると、
排気ガス中のＮＯｘのうちＮＯｘ触媒に吸収されるＮＯ
ｘの割合が低下するので、ＮＯｘ触媒から流出する排気
ガス中のＮＯｘ濃度が徐々に高くなる。
【０００７】上記公報では、こうした現象を踏まえて、
ＮＯｘ触媒から流出する排気ガス中のＮＯｘ濃度が所定
濃度よりも高くなったときには、トータルＮＯｘ吸収量
が限界値に近いと判断し、リッチ空燃比の排気ガスをＮ
Ｏｘ触媒に供給し、ＮＯｘ触媒からＮＯｘを放出させ、
この放出されたＮＯｘを排気ガス中のＨＣにより還元浄
化し、全体として、排気エミッションの悪化を抑制して
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところでＮＯｘ触媒か
ら流出する排気ガス中のＮＯｘ濃度は、例えば排気ガス
の流量などによっては、瞬間的に高くなったりすること
がある。上記公報では、リッチ空燃比の排気ガスをＮＯ
ｘ触媒に供給するタイミングをＮＯｘ濃度に基づいて決
定しているが、このＮＯｘ濃度はＮＯｘセンサから得ら
れるデータのみに基づいて算出される。すなわち上記公
報において算出されるＮＯｘ濃度は、或る瞬間における
排気ガス中のＮＯｘ濃度である。したがって、ＮＯｘ触
媒から流出する排気ガス中のＮＯｘ濃度が、瞬間的に高
くなったときにも、トータルＮＯｘ吸収量が限界値に近
いと判断されてしまう。したがって、過剰な回数、リッ
チ空燃比の排気ガスをＮＯｘ触媒に供給することとな
り、全体として、燃費が悪化する。
【０００９】そこで本発明の目的は、ＮＯｘ触媒から流
出する排気ガス中のＮＯｘ濃度から、ＮＯｘ触媒に吸収
されているトータルのＮＯｘ量をより正確に推定するこ
とにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の１番目の発明では、内燃機関から排出される排気ガス
を浄化するためのＮＯｘ触媒と、該ＮＯｘ触媒から流出
する排気ガス中のＮＯ ｘ濃度を検出するためのＮＯｘセ
ンサとを具備し、上記ＮＯｘ触媒が流入する排気ガスの
空燃比がリーンであるときに排気ガス中のＮＯｘを吸収
し且つ流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸収
しているＮＯｘを放出し該放出されたＮＯｘを排気ガス
中の炭化水素により還元浄化する内燃機関の排気浄化装
置において、内燃機関および当該排気浄化装置が車両に
搭載され、該車両が一定走行距離だけ走行する間にＮＯ
ｘ触媒から流出したＮＯｘのトータルＮＯｘ流出量を上
記ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘ濃度に基づいて
算出し、該トータルＮＯｘ流出量に基づいて単位走行距
離当たりのＮＯｘ流出量を算出し、該単位走行距離当た
りのＮＯｘ流出量が予め定められた量よりも多くなった
ときに、上記ＮＯｘ触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供
給する。すなわち、これによれば、ＮＯｘ触媒に吸収さ
れているトータルのＮＯｘ量は車両が一定走行距離だけ
走行する間における平均ＮＯｘ流出量に基づいて推定さ
れることになる。
【００１１】２番目の発明では１番目の発明において、
内燃機関から排出されるＮＯｘの量を積算するためのＮ
Ｏｘ排出量積算手段を具備し、上記単位走行距離当たり
のＮＯｘ流出量が予め定められた量よりも多くなったと
しても、該ＮＯｘ排出量積算手段により算出されたＮＯ
ｘ排出量が予め定められた量よりも少ないときには、Ｎ
Ｏｘ触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給することを禁
止する。
【００１２】上記課題を解決するための３番目の発明で
は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化するための
ＮＯｘ触媒と、該ＮＯｘ触媒から流出する排気ガス中の
ＮＯ ｘ濃度を検出するためのＮＯｘセンサとを具備し、
上記ＮＯｘ触媒が流入する排気ガスの空燃比がリッチで
あるときに排気ガス中のＮＯｘを吸収し且つ流入する排
気ガスの空燃比がリッチになると吸収しているＮＯｘを
放出し該放出されたＮＯｘを排気ガス中の炭化水素によ
り還元浄化する内燃機関の排気浄化装置において、一定
時間が経過するまでにＮＯｘ触媒から流出したＮＯｘの
トータルＮＯｘ流出量を上記ＮＯｘセンサにより検出さ
れるＮＯｘ濃度に基づいて算出し、該トータルＮＯｘ流
出量に基づいて単位時間当たりのＮＯｘ流出量を算出
し、該単位時間当たりのＮＯｘ流出量が予め定められた
量よりも多くなったときに、上記ＮＯｘ触媒にリッチ空
燃比の排気ガスを供給する。すなわち、これによれば、
ＮＯ ｘ触媒に吸収されているトータルのＮＯｘ量は一定
時間における平均ＮＯｘ流出量に基づいて推定されるこ
とになる。
【００１３】４番目の発明では３番目の発明において、
内燃機関から排出されるＮＯｘの量を積算するためのＮ
Ｏｘ排出量積算手段を具備し、上記単位時間当たりのＮ
Ｏｘ流出量が予め定められた量よりも多くなったとして
も、該ＮＯｘ排出量積算手段により算出されたＮＯｘ排
出量が予め定められた量よりも少ないときには、ＮＯ ｘ
触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給することを禁止す
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明を筒内噴射式火花点火機関に適用した
場合を示している。しかしながら本発明は圧縮着火式内
燃機関に適用することもできる。図１を参照すると、１
は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダブロ
ック２内で往復動するピストン、４はシリンダブロック
２上に固定されたシリンダヘッド、５はピストン３とシ
リンダヘッド４との間に形成された燃焼室、６は吸気
弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排気ポートを夫
々示す。図１に示したように、シリンダヘッド４の内壁
面の中央部には点火栓１０が配置され、シリンダヘッド
４内壁面周辺部には燃料噴射弁１１が配置される。ま
た、ピストン３の頂面上には、燃料噴射弁１１の下方か
ら点火栓１０の下方まで延びるキャビティ１２が形成さ
れている。
【００１５】各気筒の吸気ポート７は夫々対応する吸気
枝管１３を介してサージタンク１４に連結され、サージ
タンク１４は吸気ダクト１５およびエアフロメータ１６
を介してエアクリーナ（図示せず）に連結される。吸気
ダクト１５内にはステップモータ１７によって駆動され
るスロットル弁１８が配置される。一方、各気筒の排気
ポート９は排気マニホルド１９に連結され、この排気マ
ニホルド１９は酸化触媒または三元触媒２０を内蔵した
触媒コンバータ２１および排気管２２を介してＮＯX 触
媒２３を内蔵したケーシング２４に連結される。排気マ
ニホルド１９とサージタンク１４とは再循環排気ガス
（以下、ＥＧＲガスという）導管２６を介して互いに連
結され、このＥＧＲガス導管２６内にはＥＧＲガス制御
弁２７が配置される。
【００１６】電子制御ユニット３１はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス３２を介して相互に接続
されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＲＯＭ
（リードオンリメモリ）３４、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）３５、入力ポート３６および出力ポート３７を具
備する。エアフロメータ１６は吸入空気量に比例した出
力電圧を発生し、この出力電圧が対応するＡＤ変換器３
８を介して入力ポート３６に入力される。排気マニホル
ド１９には空燃比を検出するための空燃比センサ２８が
取り付けられ、この空燃比センサ２８の出力信号が対応
するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力され
る。またＮＯX 触媒２３を内蔵したケーシング２４の出
口に接続された排気管２５内には排気ガス中のＮＯX 濃
度およびアンモニア濃度を共に検出可能なＮＯX アンモ
ニアセンサ２９と、空燃比センサ３０とが配置され、こ
れらＮＯX アンモニアセンサ２９および空燃比センサ３
０の出力信号が対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポ
ート３６に入力される。
【００１７】またアクセルペダル４０には、アクセルペ
ダル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷
センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対
応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力さ
れる。クランク角センサ４２は例えばクランクシャフト
が３０度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パ
ルスが入力ポート３６に入力される。ＣＰＵ３５ではこ
のクランク角センサ４２の出力パルスから機関回転数が
計算される。一方、出力ポート３７は対応する駆動回路
３９を介して点火栓１０、燃料噴射弁１１、ステップモ
ータ１７およびＥＧＲ制御弁２７に接続される。
【００１８】次に図２を参照しつつ図１に示したＮＯX
アンモニアセンサ２９のセンサ部の構造について簡単に
説明する。図２を参照すると、ＮＯX アンモニアセンサ
２９のセンサ部は互いに積層された６つの酸化ジルコニ
ア等の酸素イオン伝導性固体電解質層からなり、これら
６つの固体電解質層を以下、上から順に第１層Ｌ1 、第
２層Ｌ2 、第３層Ｌ3 、第４層Ｌ4 、第５層Ｌ5 、第６
層Ｌ6 と称する。
【００１９】図２を参照すると、第１層Ｌ1 と第３層Ｌ
3 との間に例えば多孔質のまたは細孔が形成されている
第１の拡散律速部材５０と第２の拡散律速部材５１とが
配置されており、これら拡散律速部材５０，５１間には
第１室５２が形成され、第２の拡散律速部材５１と第２
層Ｌ2 との間には第２室５３が形成されている。また第
３層Ｌ3 と第５層Ｌ5 との間には外気に連通している大
気室５４が形成されている。一方、第１の拡散律速部材
５０の外端面は排気ガスと接触している。したがって排
気ガスは第１の拡散律速部材５０を介して第１室５２内
に流入し、斯くして第１室５２内は排気ガスで満たされ
ている。
【００２０】一方、第１室５２に面する第１層Ｌ1 の内
周面上には陰極側第１ポンプ電極５５が形成され、第１
層Ｌ1 の外周面上には陽極側第１ポンプ電極５６が形成
されており、これら第１ポンプ電極５５，５６間には第
１ポンプ電圧源５７により電圧が印加される。第１ポン
プ電極５５，５６間に電圧が印加されると第１室５２内
の排気ガス中に含まれる酸素が陰極側第１ポンプ電極５
５と接触して酸素イオンとなり、この酸素イオンは第１
層Ｌ1 内を陽極側第１ポンプ電極５６に向けて流れる。
したがって、第１室５２内の排気ガス中に含まれる酸素
は第１層Ｌ1 内を移動して外部に汲み出されることにな
り、このとき外部に汲み出される酸素量は第１ポンプ電
圧源５７の電圧が高くなるほど多くなる。
【００２１】一方、大気室５４に面する第３層Ｌ3 の内
周面上には基準電極５８が形成されている。ところで、
酸素イオン伝導性固体電解質では固体電解質層の両側に
おいて酸素濃度に差があると、酸素濃度の高い側から酸
素濃度の低い側に向けて固体電解質層内を酸素イオンが
移動する。図２に示した例では、大気室５４内の酸素濃
度の方が第１室５２内の酸素濃度よりも高いので、大気
室５４内の酸素は基準電極５８と接触することにより電
荷を受け取って酸素イオンとなり、この酸素イオンは第
３層Ｌ3 、第２層Ｌ2 および第１層Ｌ1 内を移動し、陰
極側第１ポンプ電極５５において電荷を放出する。その
結果、基準電極５８と陰極側第１ポンプ電極５５との間
に符号５９で示した電圧Ｖ0 が発生する。この電圧Ｖ0
は大気室５４内と第１室５２内との酸素濃度差に比例す
る。
【００２２】図２に示した例では、この電圧Ｖ0 が第１
室５２内の酸素濃度が１p.p.m.のときに生ずる電圧に一
致するように第１ポンプ電圧源５７の電圧がフィードバ
ック制御される。すなわち、第１室５２内の酸素は第１
室５２内の酸素濃度が１p.p.m.となるように第１層Ｌ1
を通って汲み出され、それによって第１室５２内の酸素
濃度が１p.p.m.に維持される。
【００２３】なお、陰極側第１ポンプ電極５５はＮＯX
に対しては還元性の低い材料、例えば金Ａｕと白金Ｐｔ
との合金から形成されており、したがって排気ガス中に
含まれるＮＯX は第１室５２内ではほとんど還元されな
い。したがってこのＮＯX は第２の拡散律速部材５１を
通って第２室５３内に流入する。
【００２４】一方、第２室５３に面する第１層Ｌ1 の内
周面上には陰極側第２ポンプ電極６０が形成されてお
り、この陰極側第２ポンプ電極６０と陽極側第１ポンプ
電極５５６との間には第２ポンプ電圧源６１により電圧
が印加される。これらポンプ電極６０，５６間に電圧が
印加されると、第２室５３内の排気ガス中に含まれる酸
素が陰極側第２ポンプ電極６０と接触して酸素イオンと
なり、この酸素イオンは第１層Ｌ1 内を陽極側第１ポン
プ電極５６に向けて流れる。したがって第２室５３内の
排気ガス中に含まれる酸素は第１層Ｌ1 内を移動して外
部に汲み出されることになり、このとき外部に汲み出さ
れる酸素量は第２ポンプ電圧源６１の電圧が高くなるほ
ど多くなる。
【００２５】一方、前述したように酸素イオン伝導性固
体電解質では、固体電解質層の両側において酸素濃度に
差があると、酸素濃度の高い側から酸素濃度の低い側に
向けて固体電解質層内を酸素イオンが移動する。図２に
示した例では、大気室５４内の酸素濃度の方が第２室５
３内の酸素濃度よりも高いので、大気室５４内の酸素は
基準電極５８と接触することにより電荷を受け取って酸
素イオンとなり、この酸素イオンは第３層Ｌ3 、第２層
Ｌ2 および第１層Ｌ1 内を移動し、陰極側第２ポンプ電
極６０において電荷を放出する。その結果、基準電極５
８と陰極側第２ポンプ電極６０との間に符号６２で示し
た電圧Ｖ1 が発生する。この電圧Ｖ1 は大気室５４内と
第２室５３内との酸素濃度差に比例する。
【００２６】図２に示した例では、この電圧Ｖ1 が第２
室５３内の酸素濃度が０．０１p.p.m.のときに生ずる電
圧に一致するように、第２ポンプ電圧源６１の電圧がフ
ィードバック制御される。すなわち、第２室５３内の酸
素は第２室５３内の酸素濃度が０．０１p.p.m.となるよ
うに第１層Ｌ1 を通って汲み出され、それによって、第
２室５３内の酸素濃度が０．０１p.p.m.に維持される。
【００２７】なお、陰極側第２ポンプ電極６０もＮＯX
に対しては還元性の低い材料、例えば金Ａｕと白金Ｐｔ
との合金から形成されており、したがって、排気ガス中
に含まれるＮＯX は陰極側第２ポンプ電極６０と接触し
てもほとんど還元されない。
【００２８】一方、第２室５３に面する第３層Ｌ3 の内
周面上にはＮＯX 検出用の陰極側ポンプ電極６３が形成
されている。この陰極側ポンプ電極６３はＮＯX に対し
て強い還元性を有する材料、例えばロジウムＲｈや白金
Ｐｔから形成されている。したがって、第２室５３内の
ＮＯX 、実際には大部分を占めるＮＯが陰極側ポンプ電
極６３上においてＮ2 とＯ2 とに分解される。図２に示
したように、この陰極側ポンプ電極６３と基準電極５８
との間には一定電圧６４が印加されており、したがっ
て、陰極側ポンプ電極６３上において分解生成されたＯ
2 は酸素イオンとなって第３層Ｌ3 内を基準電極５８に
向けて移動する。このとき陰極側ポンプ電極６３と基準
電極５８との間にはこの酸素イオン量に比例した符号６
５で示した電流Ｉ1 が流れる。
【００２９】前述したように、第１室５２内ではＮＯX
はほとんど還元されず、また第２室５３内には酸素はほ
とんど存在しない。したがって、電流Ｉ1 は排気ガス中
に含まれるＮＯX 濃度に比例することになり、斯くして
電流Ｉ1 から排気ガス中のＮＯX 濃度を検出できること
になる。
【００３０】一方、排気ガス中に含まれるアンモニアＮ
Ｈ3 は第１室５２内においてＮＯとＨ2 Ｏとに分解され
（４ＮＨ3 ＋５Ｏ2 →４ＮＯ＋６Ｈ2 Ｏ）、この分解さ
れたＮＯは第２の拡散律速部材５１を通って第２室５３
内に流入する。このＮＯは陰極側ポンプ電極６３上にお
いてＮ2 とＯ2 とに分解され、分解生成されたＯ2 は酸
素イオンとなって第３層Ｌ3 内を基準電極５８に向けて
移動する。このときにも電流Ｉ1 は排気ガス中に含まれ
るＮＨ3 濃度に比例し、斯くして電流Ｉ1 から排気ガス
中のＮＨ3 濃度を検出できることになる。
【００３１】図３は電流Ｉ1 と排気ガス中のＮＯX 濃度
およびＮＨ3 濃度との関係を示している。図３から電流
Ｉ1 は排気ガス中のＮＯX 濃度およびＮＨ3 濃度に比例
していることがわかる。
【００３２】一方、排気ガス中の酸素濃度が高いほど、
すなわち、空燃比がリーンであるほど第１室５２から外
部に汲み出される酸素量が多くなり、符号６６で示した
電流Ｉ2 が増大する。したがって、この電流Ｉ2 から排
気ガスの空燃比を検出することができる。
【００３３】なお、第５層Ｌ5 と第６層Ｌ6 との間には
ＮＯX アンモニアセンサ２９のセンサ部を加熱するため
の電気ヒータ６７が配置されており、この電気ヒータ６
７によってＮＯX アンモニアセンサ２９のセンサ部は７
００℃から８００℃に加熱される。
【００３４】図４はＮＯX 吸収剤２３下流の排気管２５
内に配置された空燃比センサ３０の出力電圧Ｅ（Ｖ）、
すなわち、一般的な表現を用いると空燃比検出手段の出
力信号レベルを示している。図４から分かるように、空
燃比センサ３０は排気ガスの空燃比がリッチのときには
０．９（Ｖ）程度の出力電圧を発生し、排気ガスの空燃
比がリーンのときには０．１（Ｖ）程度の出力電圧を発
生する。すなわち、図４に示した例では、リッチである
ことを示す出力信号レベルは０．９（Ｖ）であり、リー
ンであることを示す出力信号レベルは０．１（Ｖ）であ
る。
【００３５】一方、前述したように、ＮＯX アンモニア
センサ２９の電流Ｉ2 から排気ガスの空燃比を検出する
ことができ、したがって、空燃比検出手段としてＮＯX
アンモニアセンサ２９を用いることもできる。この場合
には、空燃比センサ３０を設ける必要がない。
【００３６】次に、図５（Ａ）を参照しつつ図１に示し
た内燃機関の燃料噴射制御について説明する。なお、図
５（Ａ）において縦軸は機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ
／機関回転数Ｎ）を表しており、横軸は機関回転数Ｎを
表している。
【００３７】図５（Ａ）において実線Ｘ1 よりも低負荷
側の運転領域では成層燃焼が行われる。すなわち、この
ときには図１に示したように圧縮行程末期に燃料噴射弁
１１からキャビティ１２内に向けて燃料Ｆが噴射され
る。この燃料はキャビティ１２の内周面により案内され
て点火栓１０周りに混合気を形成し、この混合気が点火
栓１０によって着火燃焼せしめられる。このとき燃焼室
５内における平均空燃比はリーンとなっている。
【００３８】一方、図５（Ａ）において実線Ｘ1 よりも
高負荷側の領域では、吸気行程中に燃料噴射弁１１から
燃料が噴射され、このときには均一混合気燃焼が行われ
る。なお、実線Ｘ1 と鎖線Ｘ2 との間ではリーン空燃比
のもとで均一混合気燃焼が行われ、鎖線Ｘ2 と鎖線Ｘ3
との間では理論空燃比のもとで均一混合気燃焼が行わ
れ、鎖線Ｘ3 よりも高負荷側ではリッチ空燃比のもとで
均一混合気燃焼が行われる。
【００３９】本発明では、空燃比を理論空燃比とするの
に必要な基本燃料噴射量ＴＡＵが図５（Ｂ）に示したよ
うに機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転数Ｎの関数としてマ
ップの形で予めＲＯＭ３４内に記憶されており、基本的
にはこの基本燃料噴射量ＴＡＵに補正係数Ｋを乗算する
ことによって最終的な燃料噴射量ＴＡＵＯ（＝Ｋ・ＴＡ
Ｕ）が算出される。この補正係数Ｋは図５（Ｃ）に示し
たように機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転数Ｎの関数とし
てマップの形で予めＲＯＭ３４内に記憶されている。
【００４０】この補正係数Ｋの値はリーン空燃比のもと
で燃焼が行われる図５（Ａ）の鎖線Ｘ2 よりも低負荷側
の運転領域では１．０よりも小さく、リッチ空燃比のも
とで燃焼が行われる図５（Ａ）の鎖線Ｘ3 よりも高負荷
側の運転領域では１．０よりも大きくなる。またこの補
正係数Ｋは鎖線Ｘ2 と鎖線Ｘ3 との間の運転領域では
１．０とされ、このとき空燃比は理論空燃比となるよう
に空燃比センサ２８の出力信号に基づいてフィードバッ
ク制御される。
【００４１】機関排気通路内に配置されたＮＯX 触媒２
３はＮＯｘ吸収剤を具備し、このＮＯｘ吸収剤は例えば
アルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、
ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのような
アルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのような
アルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような
希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのよう
な貴金属とが担持されている。この場合、ケーシング２
４内に例えばコージライトからなるパティキュレートフ
ィルタを配置し、このパティキュレートフィルタ上にア
ルミナを担体とするＮＯX 吸収剤を担持させることもで
きる。
【００４２】いずれの場合であっても、機関吸気通路、
燃焼室５およびＮＯX 触媒２３上流の排気通路内に供給
された燃料（炭化水素）の量に対する空気の量の比をＮ
ＯX触媒２３への流入排気ガスの空燃比と称すると、こ
のＮＯX 触媒２３は流入排気ガスの空燃比がリーンのと
きにはＮＯX を吸収し、流入排気ガスの空燃比が理論空
燃比またはリッチになると吸収したＮＯX を放出するＮ
ＯX の吸放出作用を行う。
【００４３】このＮＯX 触媒２３を機関排気通路内に配
置すればＮＯX 触媒２３は実際にＮＯX の吸放出作用を
行うが、この吸放出作用の詳細なメカニズムについては
明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作用
は図６に示したようなメカニズムで行われているものと
考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白金
ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例にとって
説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、
希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【００４４】図１に示した内燃機関では使用頻度の高い
大部分の運転状態において空燃比がリーンの状態で燃焼
が行われる。このように空燃比がリーンの状態で燃焼が
行われている場合には排気ガス中の酸素濃度は高く、こ
のときには図６（Ａ）に示したようにこれら酸素Ｏ2 が
Ｏ2 -またはＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一
方、流入排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2 -ま
たはＯ2-と反応し、ＮＯ 2 となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２Ｎ
Ｏ2 ）。次いで生成されたＮＯ2 の一部は白金Ｐｔ上で
酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯ
と結合しながら図６（Ａ）に示したように硝酸イオンＮ
Ｏ3 -の形で吸収剤内に拡散する。このようにしてＮＯX
がＮＯX 吸収剤内に吸収される。流入排気ガス中の酸素
濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ2 が生成され、吸
収剤のＮＯX 吸収能力が飽和しない限りＮＯ2 が吸収剤
内に吸収されて硝酸イオンＮＯ3 -が生成される。
【００４５】一方、流入排気ガスの空燃比がリッチにさ
れると、流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、その結
果、白金Ｐｔの表面でのＮＯ2 の生成量が低下する。Ｎ
Ｏ2 の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ3 -→ＮＯ
2 ）に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオンＮＯ3 -がＮ
Ｏ2 の形で吸収剤から放出される。このときＮＯX 吸収
剤２３から放出されたＮＯX は図６（Ｂ）に示したよう
に流入排気ガス中に含まれる多量の未燃ＨＣ，ＣＯと反
応して還元せしめられる。このようにして白金Ｐｔの表
面上にＮＯ2 が存在しなくなると、吸収剤から次から次
へとＮＯ2 が放出される。したがって、流入排気ガスの
空燃比がリッチにされると、短時間のうちにＮＯX 吸収
剤からＮＯX が放出され、しかもこの放出されたＮＯX
が還元されるために大気中にＮＯX が排出されることは
ない。
【００４６】なおこの場合、流入排気ガスの空燃比を理
論空燃比にしてもＮＯX 吸収剤からＮＯX が放出され
る。しかしながら流入排気ガスの空燃比を理論空燃比に
した場合にはＮＯX 吸収剤からＮＯX が徐々にしか放出
されないためにＮＯX 吸収剤に吸収されている全ＮＯX
を放出させるには若干長い時間を要する。
【００４７】ところで、ＮＯX 触媒２３のＮＯX 吸収能
力には限界があり、すなわち、ＮＯ ｘ触媒２３がトータ
ルで吸収可能なＮＯｘの量には限界があり、したがって
ＮＯ X 触媒２３のＮＯX 吸収能力が飽和する前にＮＯX
触媒２３からＮＯX を放出させる必要がある。すなわ
ち、ＮＯX 触媒２３はＮＯX 吸収能力が十分なうちは排
気ガス中に含まれるほとんど全てのＮＯX を吸収する
が、ＮＯX 吸収能力の限界に近づくと一部のＮＯX を吸
収しえなくなり、斯くしてＮＯX 触媒２３がＮＯX吸収
能力の限界に近づくとＮＯX 触媒２３から下流へ流出す
るＮＯX 量が増大しはじめる。
【００４８】そして、ＮＯｘ触媒２３がトータルで吸収
しているＮＯｘの量（以下、トータルＮＯｘ吸収量）が
その限界値（以下、ＮＯｘ吸収限界値と称す）に達する
と、ＮＯｘ触媒２３はもはやＮＯｘを吸収することがで
きず、ＮＯｘ触媒２３に流入したＮＯｘはＮＯｘ触媒２
３に吸収されることなく、ＮＯｘ触媒２３から下流へと
流出し、このために、全体として、排気エミッションが
悪化する。
【００４９】そこで本実施例では、ＮＯｘ触媒２３にリ
ッチ空燃比の排気ガスを供給してＮＯｘ触媒２３に吸収
されているＮＯｘを処理すべきか否か、すなわち、トー
タルＮＯｘ吸収量がＮＯｘ吸収限界値に達するか否かを
判定し、ＮＯｘを処理すべきであると判定されたときに
は、ＮＯｘ触媒２３にリッチ空燃比の排気ガスを供給す
る。これによれば、ＮＯｘ触媒２３からＮＯｘが放出さ
れてこの放出されたＮＯｘが排気ガス中のＨＣにより還
元浄化されるので、その後、ＮＯｘ触媒２３にリーン空
燃比の排気ガスが流入したときに、ＮＯｘ触媒２３はＮ
Ｏｘを吸収することができるようになる。斯くして本実
施例によれば、排気エミッションの悪化が抑制される。
【００５０】ところで本実施例によれば、ＮＯｘ触媒２
３に吸収されているＮＯｘを処理すべきか否かを判断す
るためには、上述したように、トータルＮＯｘ吸収量が
ＮＯ ｘ吸収限界値に達するか否かを判定する。したがっ
て、リッチ空燃比の排気ガスをＮＯｘ触媒に供給する回
数を極力減らし、一方、トータルＮＯｘ吸収量がＮＯ ｘ
吸収限界値を超えないようにするためには、トータルＮ
Ｏｘ吸収量がＮＯｘ吸収限界値に近づいたことを正確に
把握することが極めて重要である。
【００５１】トータルＮＯｘ吸収量がＮＯｘ吸収限界値
に近づいたことをＮＯｘアンモニアセンサ２９の出力に
基づいて知ることもできる。すなわち、トータルＮＯｘ
吸収量がＮＯｘ吸収限界値に近づくと、ＮＯｘアンモニ
アセンサ２９の出力が徐々に大きくなるので、ＮＯｘア
ンモニアセンサ２９の出力が或る一定値を超えたことを
もって、トータルＮＯｘ吸収量がＮＯｘ吸収限界値に近
づいたと判断することもできる。
【００５２】ところが、ＮＯｘアンモニアセンサ２９が
検出するＮＯｘ濃度は、或る瞬間におけるＮＯｘ濃度で
あるので、例えば、ＮＯｘ触媒２３から流出する排気ガ
ス中のＮＯｘ濃度が瞬間的に高くなったときには、ＮＯ
ｘアンモニアセンサ２９はこの瞬間的に高くなったＮＯ
ｘ濃度を検出する。このときに検出されたＮＯｘ濃度が
或る一定値よりも大きかったとしても、このことがトー
タルＮＯｘ吸収量がＮＯｘ吸収限界値に近づいたことを
示していないことがある。すなわち、ＮＯｘアンモニア
センサ２９の出力のみに基づいてトータルＮＯｘ吸収量
がＮＯｘ吸収限界値に近づいたことを正確に判定するこ
とはできない。
【００５３】そこで、トータルＮＯｘ吸収量がＮＯｘ吸
収限界値に近づいたことをより正確に判定するために、
本実施例では、内燃機関および排気浄化装置を車両に搭
載した場合において、車両が一定の距離だけ走行する間
にＮＯｘ触媒から流出したトータルのＮＯｘ量の平均値
に基づいて、トータルＮＯｘ吸収量がＮＯｘ吸収限界値
に近づいたことを判定する。すなわち、車両が走行した
距離を車両走行距離と称し、ＮＯｘ触媒から流出するＮ
Ｏｘの量をＮＯｘ流出量と称すると、本実施例では、車
両が一定の距離だけ走行する間、ＮＯｘアンモニアセン
サ２９の出力を利用してトータルのＮＯｘ流出量を算出
し、このトータルのＮＯｘ流出量を上記一定の距離でわ
り算し、単位車両走行距離当たりのＮＯｘ流出量を算出
し、この単位車両走行距離当たりのＮＯｘ流出量が所定
の量を超えたことをもって、トータルＮＯｘ吸収量がＮ
Ｏｘ吸収限界値に近いと判定する。
【００５４】これによれば、ＮＯｘ触媒２３から流出す
る排気ガス中のＮＯｘ濃度が瞬間的に増大したとして
も、トータルＮＯｘ吸収量がＮＯｘ吸収限界値に近づい
たと判定されることはなく、結果として本実施例によれ
ば、トータルＮＯｘ吸収量がＮＯｘ吸収限界値に近づい
たことを正確に判定することができる。
【００５５】なお、本実施例において、内燃機関は運転
せしめられているが、車両が走行していないとき、すな
わち内燃機関がアイドリング運転せしめられているとき
には、車両は走行していないが、内燃機関がアイドリン
グ運転せしめられている間、一定の走行距離ずつ車両が
走行していると擬制し、車両走行距離を算出するように
する。
【００５６】また、本発明の第２の実施例では、トータ
ルＮＯｘ吸収量がＮＯｘ吸収限界値に近づいたことをよ
り正確に判定するために、一定時間が経過するまでにＮ
Ｏｘ触媒から流出したトータルのＮＯｘ量の平均値に基
づいて、トータルＮＯｘ吸収量がＮＯｘ吸収限界値に近
づいたことを判定する。すなわち、本実施例では、一定
時間の間、ＮＯｘアンモニアセンサ２９の出力を利用し
てトータルのＮＯｘ流出量を算出し、このトータルのＮ
Ｏｘ流出量を上記一定時間でわり算し、単位時間当たり
のＮＯｘ流出量を算出し、この単位時間当たりのＮＯｘ
流出量が所定の量を超えたことをもって、トータルＮＯ
ｘ吸収量がＮＯｘ吸収限界値に近いと判定する。
【００５７】これによっても、第１の実施例と同様に、
ＮＯｘ触媒２３から流出する排気ガス中のＮＯｘ濃度が
瞬間的に増大したとしても、トータルＮＯｘ吸収量がＮ
Ｏｘ吸収限界値に近づいたと判定されることはなく、結
果として本実施例によれば、トータルＮＯｘ吸収量がＮ
Ｏｘ吸収限界値に近づいたことを正確に判定することが
できる。
【００５８】なお上述した実施例においては、以下の式
に従ってトータルのＮＯｘ流出量が算出される。
【００５９】Ａｎｏｘｓｕｍ＝Ｓｍａｓｋ×Ｑｉｎｊ×
ＳＶ×Ｋ ここで、Ａｎｏｘｓｕｍは、第１の実施例では車両が一
定の距離だけ走行する間のトータルのＮＯｘ流出量であ
り、第２の実施例では一定時間が経過するまでのトータ
ルのＮＯｘ流出量である。
【００６０】また、Ｓｍａｓｋは、ＮＯｘアンモニアセ
ンサ２９の出力をマスキング処理して得られた値を第１
の実施例では車両が一定の距離だけ走行する間、第２の
実施例では一定時間が経過するまでの間、積算して得ら
れた値である。すなわち、ＮＯｘアンモニアセンサ２９
は排気ガス中のアンモニア濃度をも検出することがある
ので、ＮＯｘアンモニアセンサ２９にＮＯｘ触媒２３か
ら流出する排気ガス中のＮＯｘ濃度を正確に検出させる
ためには、ＮＯｘアンモニアセンサ２９の出力からアン
モニアの影響を取り除く必要がある。そこで、本実施例
では、ＮＯｘアンモニアセンサ２９の出力をそのまま利
用するのではなく、マスキング処理して得られた値を利
用することをしたのである。
【００６１】また、Ｑｉｎｊは、第１の実施例では車両
が一定の距離だけ走行する間、第２の実施例では一定時
間が経過するまでの間に燃焼室内に噴射された燃料の量
である。また、ＳＶは、第１の実施例では車両が一定の
距離だけ走行する間、第２の実施例では一定時間が経過
するまでの間にＮＯｘ触媒２３に流入した排気ガスの量
である。また、ＫはトータルのＮＯｘ流出量を算出する
に当たって、ＮＯｘアンモニアセンサ２９の出力、燃焼
室内に噴射された燃料の量、および、ＮＯｘ触媒２３に
流入した排気ガスの量以外に、トータルのＮＯｘ流出量
に影響を与えると考えられる要因によるトータルのＮＯ
ｘ流出量への影響を考慮するための補正係数である。
【００６２】次に図７および図８に示したタイムチャー
トを参照して、第１の実施例に従ってトータルＮＯｘ吸
収量がＮＯｘ吸収限界値に近づいたことを判定する場合
について詳細に説明する。図７および図８において、Ｓ
ｏｕｔはＮＯｘアンモニアセンサ２９の出力、Ｓｍａｓ
ｋはＳｏｕｔをマスキング処理して算出されるマスキン
グ出力値、ＡｎｏｘｓｕｍはトータルのＮＯｘ流出量、
Ｄは車両走行距離、ＣｎｏｘｏｕｔはトータルのＮＯｘ
流出量Ａｎｏｘｓｕｍを車両走行距離Ｄでわり算して算
出される平均ＮＯｘ流出量、Ｓｒｓはリッチ空燃比の排
気ガスをＮＯｘ触媒２３の供給するために出力されるリ
ッチスパイク信号、Ｃｏｕｎｔは内燃機関の運転状態か
ら理論的に算出されるトータルＮＯｘ吸収量を示すカウ
ンタ値である。
【００６３】図７を参照すると、実際にＮＯｘ触媒２３
に吸収されているトータルのＮＯｘ量が少ないうち、す
なわち図７において時刻ｔ１より前においては、ＮＯｘ
アンモニアセンサ２９の出力Ｓｏｕｔは非常に低く、し
たがってマスキング出力値Ｓｍａｓｋも非常に低い。そ
して、この間においては、トータルＮＯｘ流出量Ａｎｏ
ｘｓｕｍが徐々に多くなり、車両走行距離Ｄも徐々に大
きくなる。
【００６４】ところが平均ＮＯｘ流出量は判定値Ｂｒｓ
よりも小さい。ここでの判定値ＢｒｓはＮＯｘ触媒２３
にリッチ空燃比の排気ガスを供給すべきか否かを判定す
るための閾値である。したがって平均ＮＯｘ流出量が判
定値Ｂｒｓよりも小さいので、リッチスパイク信号Ｓｒ
ｓはオフ（０）である。一方、カウンタ値Ｃｏｕｎｔは
徐々に増大する。
【００６５】さて時刻ｔ１において、ＮＯｘアンモニア
センサ２９の出力Ｓｏｕｔが増大すると、マスキング出
力値Ｓｍａｓｋも増大する。すると平均ＮＯｘ流出量Ａ
ｎｏｘｓｕｍが判定値Ｂｒｓに達する。本実施例ではこ
のとき、リッチスパイク信号Ｓｒｓがオン（１）され、
ＮＯｘ触媒２３にリッチ空燃比の排気ガスが供給され
る。
【００６６】また、本実施例ではリッチスパイク信号Ｓ
ｒｓがオンとされたときには、カウンタ値Ｃｏｕｎｔが
第１の所定値Ａにまで増大される。そしてＮＯｘ触媒２
３にリッチ空燃比の排気ガスを供給している間に、ＮＯ
ｘ触媒２３から放出されて還元されたＮＯｘの量が算出
され、この量に相当する値がカウンタ値Ｃｏｕｎｔから
差し引かれる。カウンタ値Ｃｏｕｎｔが第１の所定値Ａ
よりも小さい第２の所定値Ｂに達すると、リッチスパイ
ク信号Ｓｒｓがオフとされる。
【００６７】ＮＯｘ触媒２３へのリッチ空燃比の排気ガ
スの供給が停止される頃になると、ＮＯｘアンモニアセ
ンサ２９の出力Ｓｏｕｔが急激に増大する。これはＮＯ
ｘ触媒２３から流出したアンモニアをＮＯｘアンモニア
センサ２９が検出しているからである。しかしながら、
ＮＯｘアンモニアセンサ２９の出力Ｓｏｕｔはマスキン
グ処理されるので、マスキング出力値Ｓｍａｓｋは増大
しない。
【００６８】また、ＮＯｘ触媒２３からアンモニアが流
出し、ＮＯｘアンモニアセンサ２９がこのアンモニアの
濃度を検出していると判断される期間は、トータルＮＯ
ｘ流出量Ａｎｏｘｓｕｍは算出されずに零のままとされ
る。一方、この期間においても、車両走行距離Ｄは積算
され続ける。もちろんこの期間においては、トータルＮ
Ｏｘ流出量Ａｎｏｘｓｕｍが零に維持されているので、
平均ＮＯｘ流出量Ｃｎｏｘｏｕｔも零のままである。
【００６９】ところで、図７の時刻ｔ２のところで示し
たように、トータルＮＯｘ流出量Ａｎｏｘｓｕｍが算出
され始まったときに、平均ＮＯｘ流出量Ｃｎｏｘｏｕｔ
が判定値Ｂｒｓよりも高いことがある。しかしながら本
実施例では、例えばカウンタ値Ｃｏｕｎｔが或る値Ｌよ
りも大きくなったときにおいても平均ＮＯｘ流出量Ｃｎ
ｏｘｏｕｔが判定値Ｂｒｓよりも高かった場合に限っ
て、リッチ空燃比の排気ガスをＮＯｘ触媒２３に供給す
るようにする。
【００７０】すなわち図７に示した時刻ｔ３においても
なお平均ＮＯｘ流出量Ｃｎｏｘｏｕｔが判定値Ｂｒｓよ
りも高い場合に限って、リッチ空燃比の排気ガスをＮＯ
ｘ触媒２３に供給する。図７に示した時刻ｔ３では、平
均ＮＯｘ流出量Ｃｎｏｘｏｕｔが判定値Ｂｒｓよりも低
いので、リッチ空燃比の排気ガスはＮＯｘ触媒２３に供
給されない。一方、図８に示した時刻ｔ３では、平均Ｎ
Ｏｘ流出量Ｃｎｏｘｏｕｔが判定値Ｂｒｓよりも高いの
で、リッチ空燃比の排気ガスがＮＯｘ触媒２３に供給さ
れる。
【００７１】なお本実施例では、ＮＯｘ触媒２３の劣化
を判定するための付加的な処理が実行される。すなわち
平均ＮＯｘ流出量Ｃｎｏｘｏｕｔが判定値Ｂｒｓに達
し、リッチ空燃比の排気ガスがＮＯｘ触媒２３に供給さ
れ始まったときのカウンタ値Ｃｏｕｎｔに基づいてＮＯ
ｘ触媒２３が劣化しているか否かが判定される。すなわ
ち、カウンタ値Ｃｏｕｎｔが非常に小さいうちに、平均
ＮＯｘ流出量Ｃｎｏｘｏｕｔが判定値Ｂｒｓに達すると
いうことは、ＮＯｘ触媒２３が最大限に吸収することが
できるＮＯｘの量が少なくなっていることを意味する。
そこで本実施例では、平均ＮＯｘ流出量Ｃｎｏｘｏｕｔ
が判定値Ｂｒｓに達したときに、カウンタ値Ｃｏｕｎｔ
が図７に示した或る値Ｂよりも小さい値Ｃよりも小さい
ときには、ＮＯｘ触媒２３が劣化していると判定する。
【００７２】このようにＮＯｘ触媒２３が最大限に吸収
することができるＮＯｘの量（以下、最大ＮＯｘ吸収量
と称す）を少なくしてしまう原因となるのが、ＮＯｘ触
媒２３への排気ガス中の硫黄成分の吸収である。ＮＯｘ
触媒２３に吸収された硫黄成分はＮＯｘ触媒２３の温度
が比較的高く且つリッチ空燃比の排気ガスがＮＯｘ触媒
２３に供給されたときにＮＯｘ触媒２３から放出され
る。すなわちＮＯｘ触媒２３の最大ＮＯｘ吸収量を高い
レベルに維持するためには、ＮＯｘ触媒２３の温度を高
くしてリッチ空燃比の排気ガスをＮＯｘ触媒２３に供給
することにより、ＮＯｘ触媒２３に吸収されている硫黄
成分をＮＯｘ触媒２３から放出する必要がある。
【００７３】本実施例によれば、このようにＮＯｘ触媒
２３の温度を高くしてリッチ空燃比の排気ガスをＮＯｘ
触媒２３に供給するか否かを、カウンタ値Ｃｏｕｎｔに
基づいて判定することができる。これによれば燃費の観
点から効率的にＮＯｘ触媒２３の最大ＮＯｘ吸収量が高
いレベルに維持される。
【００７４】なお、図７および図８を参照して説明した
事項については、第２の実施例にも等しく適用される。
【００７５】図９および図１０は第１の実施例に従って
リッチ空燃比の排気ガスをＮＯｘ触媒に供給するための
フローチャートである。図９に示したフローでは、初め
にステップ１０において、リッチ空燃比の排気ガスをＮ
Ｏｘ触媒２３に供給するために、内燃機関の運転を変更
可能である条件が成立しているか否かが判別される。ス
テップ１０において、条件が成立していないと判別され
たときには、ルーチンはステップ２１に進んで、後述に
て詳細に説明するフラグＦｒｓ１，Ｆｒｓ２がリセット
され、ルーチンが終了する。一方、ステップ１０におい
て、条件が成立していると判別されたときには、ルーチ
ンはステップ１１に進む。
【００７６】ステップ１１では、平均ＮＯｘ流出量Ｃｎ
ｏｘｏｕｔが判定値Ｂｒｓよりも大きいか否かが判別さ
れる。ステップ１１において、Ｃｎｏｘｏｕｔ≦Ｂｒｓ
であると判別されたときには、ルーチンはステップ２１
に進んで後述にて詳細に説明するフラグＦｒｓ１，Ｆｒ
ｓ２がリセットされ、ルーチンが終了する。
【００７７】一方、ステップ１１において、Ｃｎｏｘｏ
ｕｔ＞Ｂｒｓであると判別されたときには、ルーチンは
ステップ１２に進んで、ＮＯｘ触媒２３からＮＯｘを放
出させて還元するためにリッチ空燃比の排気ガスをＮＯ
ｘ触媒２３に供給すること、すなわちリッチスパイクを
実行することを指示するためのリッチスパイクフラグＦ
ｒｓ１がセットされる。すなわちリッチスパイクフラグ
Ｆｒｓ１がセットされると、ＮＯｘ触媒２３からＮＯｘ
を放出させて還元するためにリッチ空燃比の排気ガスを
ＮＯｘ触媒２３に供給するためのリッチスパイク処理が
実行される。そして、このリッチスパイク処理が終了し
たときに、リッチスパイクフラグＦｒｓ１はリセットさ
れる。
【００７８】次いでルーチンはステップ１３に進んで、
リッチスパイクの実行が開始されてから初めてルーチン
がステップ１３を実行するのか、或いはリッチスパイク
の実行が開始されてからルーチンがステップ１３を実行
するのが二回目以降であるかを判定するための判定フラ
グＦｒｓ２がセットされているか否かが判別される。
【００７９】ステップ１３において、Ｆｒｓ２＝０であ
ると判別されたとき、すなわち、リッチスパイクの実行
が開始されてから初めてルーチンがステップ１３を実行
すると判別されたときには、ルーチンはステップ１４に
進んで、判定フラグＦｒｓ２がセットされ、次いでステ
ップ１５において、内燃機関の運転状態から理論的に算
出されるトータルＮＯｘ吸収量に相当するカウンタ値Ｃ
ｏｕｎｔが保存される。すなわち、リッチスパイクの実
行が開始されたときのカウンタ値Ｃｏｕｎｔが保存され
る。
【００８０】次いでステップ１５ａにおいて、カウンタ
値Ｃｏｕｎｔが所定の値Ａとされ、次いでステップ１６
において、ステップ１５において保存されたカウンタ値
Ｃｏｕｎｔが所定の値Ｃよりも小さいか否かが判別され
る。ステップ１５において、Ｃｏｕｎｔ＜Ｃであると判
別されたとき、すなわち、ＮＯｘ触媒２３が硫黄成分の
吸収により劣化している可能性があると判別されたとき
には、ルーチンはステップ１７に進んで、ＮＯｘ触媒２
３が硫黄成分の吸収により劣化していると判定された回
数をカウントするための劣化カウンタＣｒｓがカウント
アップされる。
【００８１】次いでステップ１８において、劣化カウン
タＣｒｓが所定の値、本フローでは５よりも大きいか否
か、すなわち、ＮＯｘ触媒２３が硫黄成分の吸収により
劣化していると判定された回数が５回よりも多いか否か
が判別される。ステップ１８において、Ｃｒｓ＞５であ
ると判別されたときには、ルーチンはステップ２２に進
んで、ＮＯｘ触媒２３から硫黄成分を放出させるため
に、ＮＯｘ触媒２３の温度を高くし且つリッチ空燃比の
排気ガスをＮＯｘ触媒に供給したときに、確実にＮＯｘ
触媒２３から硫黄成分が放出されるか否か、すなわちＮ
Ｏｘ触媒２３の再生処理を実行したときにこの再生処理
が硫黄成分の吸収によるＮＯｘ触媒２３の劣化を再生す
るのに有効であるか否かが判別される。
【００８２】ステップ２２において、再生処理が有効で
あると判別されたときには、ルーチンはステップ２３に
進んで、ＮＯｘ触媒２３から硫黄成分を放出させるため
に、ＮＯｘ触媒２３の温度を高くし且つリッチ空燃比の
排気ガスをＮＯｘ触媒２３に供給するための再生フラグ
Ｆｒｓ３がセットされる。すなわち、再生フラグＦｒｓ
３がセットされると、ＮＯｘ触媒２３から硫黄成分を放
出させるために、ＮＯ ｘ触媒２３の温度を高くし且つリ
ッチ空燃比の排気ガスをＮＯｘ触媒２３に供給するの再
生処理が実行される。そして、この再生処理が終了した
ときに、再生フラグＦｒｓ３はリセットされる。
【００８３】一方、ステップ２２において、再生処理が
有効でないと判別されたときには、ルーチンはステップ
２４に進んで、内燃機関の燃焼室内での燃料の燃焼を理
論空燃比にて行わせることを指示するためのストイキフ
ラグＦｓｔがセットされる。すなわち、ストイキフラグ
Ｆｓｔがセットされると、燃焼室内での燃料の燃焼は理
論空燃比にて行われるように内燃機関の運転状態が変更
される。この処理は、ＮＯｘ触媒２３を有効に再生する
ことができないときには、ＮＯｘ触媒２３に流入するＮ
Ｏｘの量を極力少なくし、排気エミッションの悪化を抑
制すべきであることを考慮して行われる処理である。Ｎ
Ｏｘ触媒２３の劣化が再生されると、ストイキフラグＦ
ｓｔはリセットされ、通常の制御に従って内燃機関の運
転が制御される。
【００８４】ところでステップ１６において、Ｃｏｕｎ
ｔ≧Ｃであると判別されたときには、ルーチンはステッ
プ１９に進んで、劣化カウンタＣｒｓがクリアされ、ル
ーチンが終了する。
【００８５】また、ステップ１３において、Ｆｒｓ２＝
１であると判別されたとき、すなわち、リッチスパイク
の実行が開始されてからルーチンがステップ１３を実行
するのが二回目以降であると判別されたときには、ルー
チンはステップ２０に進んで、カウンタ値Ｃｏｕｎｔが
上記所定の値Ｃよりも大きいが上記所定の値Ａよりも小
さい所定の値Ｂよりも小さくなったか否かが判別され
る。
【００８６】ステップ２０において、Ｃｏｕｎｔ≧Ｂで
あると判別されたときには、ルーチンが終了する。この
場合には、リッチスパイク処理が継続される。一方、ス
テップ２０において、Ｃｏｕｎｔ＜Ｂであると判別され
たときには、フラグＦｒｓ１，Ｆｒｓ２がリセットされ
る。すなわち、リッチスパイク処理が終了せしめられ
る。次いでステップ２１ａにおいて、カウンタ値Ｃｏｕ
ｎｔがクリアされる。
【００８７】
【発明の効果】１番目および２番目の発明によれば、Ｎ
Ｏｘ触媒に吸収されているトータルのＮＯｘ量は車両が
一定走行距離だけ走行する間における平均ＮＯｘ流出量
に基づいて推定されることになる。また、３番目および
４番目の発明によれば、ＮＯｘ触媒に吸収されているト
ータルのＮＯｘ量は一定時間における平均ＮＯｘ流出量
に基づいて推定されることになる。
【００８８】云い換えれば、これら発明によれば、ＮＯ
ｘ触媒に吸収されているトータルのＮＯｘ量はＮＯｘ触
媒からの瞬間的なＮＯｘ流出量に基づいて推定されるわ
けではない。したがってこれら発明によれば、ＮＯｘ触
媒から流出する排気ガス中のＮＯｘ濃度から、ＮＯｘ触
媒に吸収されているトータルのＮＯｘ量がより正確に推
定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関を示す
図である。
【図２】ＮＯｘアンモニアセンサの構造を説明するため
の図である。
【図３】ＮＯｘおよびアンモニアの濃度とＮＯｘアンモ
ニアセンサの出力との関係を示す図である。
【図４】空燃比と空燃比センサの出力との関係を示す図
である。
【図５】内燃機関の燃料噴射制御を説明するための図で
ある。
【図６】ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸放出作用を説明するため
の図である。
【図７】第１の実施例のリッチスパイク制御を説明する
ためのタイムチャートである。
【図８】第１の実施例のリッチスパイク制御を説明する
ためのタイムチャートである。
【図９】第１の実施例のリッチスパイク制御を実行する
ためのフローチャートの一部である。
【図１０】第１の実施例のリッチスパイク制御を実行す
るためのフローチャートの一部である。
【符号の説明】
１…機関本体 ２３…ＮＯｘ触媒 ２９…ＮＯｘアンモニアセンサ
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/28 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｔ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ 45/00 ３１４Ｈ ３６０Ｚ 45/00 ３１４ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ ３６０ ＺＡＢ １０１Ｂ Ｆターム(参考） 3G084 AA04 BA09 BA13 BA15 BA24 DA10 EA05 EA11 EB12 FA07 FA10 FA26 FA29 FA33 FA38 3G091 AA02 AA12 AA17 AB06 BA11 BA14 BA33 CA18 CB02 CB03 DA02 DC01 EA05 EA07 EA21 EA38 FB10 GA06 GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X HA10 3G301 HA01 HA15 JA21 JA25 LB04 LC01 MA01 MA12 MA19 MA26 MA27 ND01 NE02 PA01Z PA11Z PD02Z PE01Z PE03Z PF03Z 4D048 AA06 AB02 AB07 DA01 DA02 DA08 DA20 EA04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関から排出される排気ガスを浄化
    するためのＮＯｘ触媒と、該ＮＯｘ触媒から流出する排
    気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するためのＮＯ ｘセンサと
    を具備し、上記ＮＯｘ触媒が流入する排気ガスの空燃比
    がリーンであるときに排気ガス中のＮＯｘを吸収し且つ
    流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸収してい
    るＮＯｘを放出し該放出されたＮＯｘを排気ガス中の炭
    化水素により還元浄化する内燃機関の排気浄化装置にお
    いて、内燃機関および当該排気浄化装置が車両に搭載さ
    れ、該車両が一定走行距離だけ走行する間にＮＯｘ触媒
    から流出したＮＯｘのトータルＮＯｘ流出量を上記ＮＯ
    ｘセンサにより検出されるＮＯｘ濃度に基づいて算出
    し、該トータルＮＯｘ流出量に基づいて単位走行距離当
    たりのＮＯｘ流出量を算出し、該単位走行距離当たりの
    ＮＯｘ流出量が予め定められた量よりも多くなったとき
    に、上記ＮＯｘ触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給す
    るようにしたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装
    置。
  2. 【請求項２】 内燃機関から排出されるＮＯｘの量を積
    算するためのＮＯｘ排出量積算手段を具備し、上記単位
    走行距離当たりのＮＯｘ流出量が予め定められた量より
    も多くなったとしても、該ＮＯｘ排出量積算手段により
    算出されたＮＯｘ排出量が予め定められた量よりも少な
    いときには、ＮＯｘ触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供
    給することを禁止するようにしたことを特徴とする請求
    項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項３】 内燃機関から排出される排気ガスを浄化
    するためのＮＯｘ触媒と、該ＮＯｘ触媒から流出する排
    気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するためのＮＯ ｘセンサと
    を具備し、上記ＮＯｘ触媒が流入する排気ガスの空燃比
    がリッチであるときに排気ガス中のＮＯｘを吸収し且つ
    流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸収してい
    るＮＯｘを放出し該放出されたＮＯｘを排気ガス中の炭
    化水素により還元浄化する内燃機関の排気浄化装置にお
    いて、一定時間が経過するまでにＮＯｘ触媒から流出し
    たＮＯｘのトータルＮＯｘ流出量を上記ＮＯｘセンサに
    より検出されるＮＯｘ濃度に基づいて算出し、該トータ
    ルＮＯｘ流出量に基づいて単位時間当たりのＮＯｘ流出
    量を算出し、該単位時間当たりのＮＯｘ流出量が予め定
    められた量よりも多くなったときに、上記ＮＯｘ触媒に
    リッチ空燃比の排気ガスを供給するようにしたことを特
    徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項４】 内燃機関から排出されるＮＯｘの量を積
    算するためのＮＯｘ排出量積算手段を具備し、上記単位
    時間当たりのＮＯｘ流出量が予め定められた量よりも多
    くなったとしても、該ＮＯｘ排出量積算手段により算出
    されたＮＯｘ排出量が予め定められた量よりも少ないと
    きには、ＮＯｘ触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給す
    ることを禁止するようにしたことを特徴とする請求項３
    に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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