JP3237440B2 - 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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JP3237440B2
JP3237440B2 JP04065295A JP4065295A JP3237440B2 JP 3237440 B2 JP3237440 B2 JP 3237440B2 JP 04065295 A JP04065295 A JP 04065295A JP 4065295 A JP4065295 A JP 4065295A JP 3237440 B2 JP3237440 B2 JP 3237440B2
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air
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健治 加藤
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哲郎 木原
哲 井口
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Toyota Motor Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】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】流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにＮＯX を吸収し、流入する排気ガスの空燃比がリッ
チになると吸収したＮＯX を放出するＮＯX 吸収剤を機
関排気通路内に配置し、通常はリーン混合気を燃焼せし
めると共にこのとき発生するＮＯX をＮＯX 吸収剤に吸
収するようにした内燃機関が公知である。この内燃機関
ではＮＯX 吸収剤へのＮＯX 吸収量が一定量を越えると
ＮＯX 吸収剤からＮＯXを放出すべくＮＯX 吸収剤に流
入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチにされる。Ｎ
ＯX 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされ
るとＮＯX 吸収剤からのＮＯX 放出作用が開始される。
【０００３】ところがこのようなＮＯX 吸収剤は使用す
るうちに次第に劣化し、劣化すればするほどＮＯX の吸
収能力が低下してついにはＮＯX を吸収しえなくなって
しまう。従ってこのようなＮＯX 吸収剤を用いた場合に
はＮＯX 吸収剤がどの程度劣化しているかを検出するこ
とが必要となる。ところでＮＯX 吸収剤に流入する排気
ガスの空燃比をリッチにした場合、ＮＯ X 吸収剤からの
ＮＯX 放出作用が行われている間はＮＯX 吸収剤から流
出する排気ガスの空燃比がわずかばかりリーンとなって
おり、ＮＯX 吸収剤からのＮＯXの放出作用が完了する
とＮＯX 吸収剤から流出する排気ガスの空燃比がリッチ
になることが判明している。この場合、ＮＯX 吸収剤に
吸収されているＮＯX 量が少なくなるほどＮＯX 吸収剤
に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされた後ＮＯX
吸収剤から流出する排気ガスの空燃比がリッチになるま
での時間が短かくなり、従ってこの時間からＮＯX 吸収
剤の劣化の度合を検出できることになる。
【０００４】そこでＮＯX 吸収剤下流の機関排気通路内
に排気ガスの空燃比がリッチであるかリーンであるかを
検出しうる空燃比センサを配置し、ＮＯX 吸収剤からＮ
ＯXを放出すべくＮＯX 吸収剤に流入する排気ガスの空
燃比をリーンからリッチに切換えた後、ＮＯX 吸収剤か
ら流出する排気ガスの空燃比がリッチになるまでの時間
を計測してこの時間からＮＯX 吸収剤の劣化の度合を検
出するようにした内燃機関が公知である（ＰＣＴ国際公
開ＷＯ９４／１７２９１号参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところでＮＯX 吸収剤
の劣化の度合、即ちＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収能力を検
出するためには排気ガスの空燃比をリーンからリッチに
切換えるときにＮＯX 吸収剤が吸収しうる最大量のＮＯ
X を吸収している必要がある。ところが上述の内燃機関
ではＮＯX 吸収剤の吸収量が最大ＮＯX 吸収量を越えて
いるか否かは判断しておらず、ＮＯX 吸収剤に吸収され
ているＮＯX 量がどの程度かわからない状態でＮＯX 吸
収剤に流入する排気ガスの空燃比をリーンからリッチに
切換えるようにしている。しかしながらこのようにＮＯ
X 吸収剤のＮＯX 吸収量がわからない状態のときにＮＯ
X 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比をリッチからリー
ンに切換えてこの切換後、ＮＯX 吸収剤から流出する排
気ガスの空燃比がリッチになる時間を計測してもこの時
間は必ずしもＮＯX 吸収剤の劣化の度合を表わしていな
い。従って上述の公知の内燃機関ではＮＯX 吸収剤の劣
化の度合を正確に検出するのが困難であるという問題が
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】１番目の発明によれば上
記問題点を解決するために、流入する排気ガスの空燃比
がリーンのときにＮＯX を吸収し、流入する排気ガスの
空燃比がリッチになると吸収したＮＯX を放出するＮＯ
X 吸収剤を機関排気通路内に配置し、排気ガスの空燃比
に比例したレベルの出力を発生する空燃比センサをＮＯ
X 吸収剤下流の排気通路内に配置した内燃機関におい
て、ＮＯX 吸収剤に吸収されていると推定される推定Ｎ
ＯX 量を求めるＮＯX 量推定手段と、推定ＮＯ X 量が劣
化判定用の判定レベルを越えたか否かを判別する判別手
段と、推定ＮＯX 量が判定レベルを越えたときにＮＯX
吸収剤からＮＯX を放出すべくＮＯX 吸収剤に流入する
排気ガスの空燃比をリーンからリッチに切換える空燃比
切換手段とを具備し、排気ガスの空燃比がリーンからリ
ッチに切換えられたときに空燃比センサの出力レベルが
ＮＯX 吸収剤に吸収されているＮＯX 量に応じた異なる
出力レベルの変化過程を経てリーン空燃比に対応する出
力レベルからリッチ空燃比に対応する出力レベルまで変
化し、更に出力レベルの変化過程の差異に基づいてＮＯ
X 吸収剤の劣化の度合を判断する劣化判断手段と、出力
レベルの変化過程の差異に基づいてＮＯ X 吸収剤の最大
ＮＯ X 吸収量を算出する算出手段とを具備し、劣化判断
手段によるＮＯ X 吸収剤の劣化判断が行われた後、再び
ＮＯ X 吸収剤の劣化判断が行われるときの判定レベルを
算出手段により算出された最大ＮＯ X 吸収量よりも大き
くするようにしている。
【０００７】２番目の発明では１番目の発明においてＮ
ＯX 吸収剤の劣化の度合が大きいほどリーン空燃比に対
応する出力レベルからリッチ空燃比に対応する出力レベ
ルまで変化する時間が短かくなり、劣化判断手段はＮＯ
X 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比のリーンからリッ
チへの切換時から空燃比センサの出力レベルがリッチ空
燃比に対応する出力レベルとなるまでの期間のうちの予
め定められた期間の経過時間が短かくなるほどＮＯX 吸
収剤の劣化の度合が大きいと判断し、予め定められた期
間の経過時間が短かくなるほど最大ＮＯ X 吸収量が小さ
くされる。
【０００８】３番目の発明では２番目の発明において、
予め定められた期間がＮＯX 吸収剤に流入する排気ガス
の空燃比のリーンからリッチへの切換時から空燃比セン
サの出力レベルがリッチ空燃比に対応する出力レベルに
ほぼ一致するまでの期間とされる。４番目の発明では２
番目の発明において、予め定められた期間がＮＯX 吸収
剤に流入する排気ガスの空燃比のリーンからリッチへの
切換後一定期間経過した後から空燃比センサの出力レベ
ルがリッチ空燃比に対応する出力レベルにほぼ一致する
までの期間とされる。
【０００９】５番目の発明では２番目の発明において、
ＮＯX 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリーンから
リッチに切換えられた後においてＮＯX 吸収剤から流出
する排気ガスの空燃比がリーンからリッチに変化する直
前に出力レベルが急激に変化し、上述の予め定められた
期間がＮＯX 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比のリー
ンからリッチへの切換後一定期間経過した後から出力レ
ベルが急激に変化するまでの期間とされる。
【００１０】６番目の発明では１番目の発明において、
ＮＯX 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリーンから
リッチに切換えられたときの出力レベルの変化率がＮＯ
X 吸収剤の劣化の度合が大きくなるほど大きくなり、劣
化判断手段は出力レベルの変化率が大きくなるほどＮＯ
X 吸収剤の劣化の度合が大きいと判断し、出力レベルの
変化率が大きくなるほど最大ＮＯ X 吸収量が小さくされ
る。７番目の発明では１番目の発明において、ＮＯX 吸
収剤に流入する排気ガスの空燃比のリーンからリッチへ
の切換後空燃比センサの出力レベルがリッチ空燃比に対
応する出力レベルとなるまでの期間における出力レベル
の時間積分値がＮＯX 吸収剤の劣化の度合が大きくなる
ほど小さくなり、劣化判断手段は出力レベルの時間積分
値が小さくなるほどＮＯX 吸収剤の劣化の度合が大きい
と判断し、出力レベルの時間積分値が小さくなるほど最
大ＮＯ X 吸収量が小さくされる。
【００１１】８番目の発明では１番目の発明において、
劣化判断手段によるＮＯX 吸収剤の劣化判断が行われた
後、再び劣化判断手段によるＮＯX 吸収剤の劣化判断が
行われるまでの間においてＮＯX 吸収剤からのＮＯX の
放出作用が行われ、このＮＯ X の放出作用が行われると
きの空燃比のリッチの度合に比べて劣化判断手段による
ＮＯX 吸収剤の劣化判断が行われるときの空燃比のリッ
チの度合を小さくするようにしている。
【００１２】９番目の発明では１番目の発明において、
ＮＯX 吸収剤上流の機関排気通路内に別の空燃比センサ
を配置し、劣化判断手段によるＮＯX 吸収剤の劣化判断
を行うときに空燃比のリッチの度合が予め定められた度
合となるようにこの別の空燃比センサの出力信号に基い
て空燃比がフィードバック制御される。１０番目の発明
では１番目の発明において、劣化判断手段によるＮＯX
吸収剤の劣化判断が行われた後、再び劣化判断手段によ
るＮＯX 吸収剤の劣化判断が行われるまでの間において
ＮＯX 吸収剤からのＮＯX の放出作用が行われ、このＮ
ＯX の放出作用の行われる周期をＮＯX 吸収剤の劣化の
度合が大きくなるほど短かくするようにしている。
【００１３】１１番目の発明では１番目の発明におい
て、劣化判断手段はＮＯX 吸収剤の劣化の判断を劣化の
判断に適した予め定められた機関の運転状態のときに行
うようにしている。１２番目の発明では１番目の発明に
おいて、空燃比センサの出力レベルの変化過程の差異を
表わしている代表値が機関の運転状態にかかわらずにＮ
ＯX 吸収剤の同一ＮＯX 吸収量に対してほぼ同一となる
ように代表値を機関の運転状態に応じて補正する補正手
段を具備している。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【実施例】図１を参照すると、１は機関本体、２はピス
トン、３は燃焼室、４は点火栓、５は吸気弁、６は吸気
ポート、７は排気弁、８は排気ポートを夫々示す。吸気
ポート６は対応する枝管９を介してサージタンク１０に
連結され、各枝管９には夫々吸気ポート６内に向けて燃
料を噴射する燃料噴射弁１１が取付けられる。サージタ
ンク１０は吸気ダクト１２を介してエアクリーナ１３に
連結され、吸気ダクト１２内にはスロットル弁１４が配
置される。一方、排気ポート８は排気マニホルド１５お
よび排気管１６を介してＮＯX 吸収剤１８を内蔵したケ
ーシング１７に接続される。
【００２２】電子制御ユニット３０はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス３１によって相互に接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）３４、常時電源に接続されたバックアップＲＡＭ
３５、入力ポート３６および出力ポート３７を具備す
る。サージタンク１０内にはサージタンク１０内の絶対
圧に比例した出力電圧を発生する圧力センサ１９が配置
され、この圧力センサ１９の出力電圧は対応するＡＤ変
換器３８を介して入力ポート３５に入力される。排気マ
ニホルド１５内には空燃比センサ（以下、Ｏ2 センサと
称する）２０が配置され、このＯ2 センサ２０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。ＮＯX 吸収剤１８下流の排気管２１内には別の空燃
比センサ（以下、Ｏ2 センサと称する）２２が配置さ
れ、このＯ2 センサ２２は対応するＡＤ変換器３８を介
して入力ポート３６に接続される。また、入力ポート３
６には機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数
センサ２３および車速を表わす出力パルスを発生する車
速センサ２４が接続される。一方、出力ポート３７は対
応する駆動回路３９を介して夫々点火栓４および燃料噴
射弁１１に接続される。
【００２３】図１に示す内燃機関では例えば次式に基い
て燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。 ＴＡＵ＝ＴＰ・Ｋ・ＦＡＦ ここでＴＰは基本燃料噴射時間、Ｋは補正係数、ＦＡＦ
はフィードバック補正係数を夫々示す。基本燃料噴射時
間ＴＰは機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比を
理論空燃比とするのに必要な燃料噴射時間を示してい
る。この基本燃料噴射時間ＴＰは予め実験により求めら
れ、サージタンク１０内の絶対圧ＰＭおよび機関回転数
Ｎの関数として図２に示すようなマップの形で予めＲＯ
Ｍ３２内に記憶されている。補正係数Ｋは機関シリンダ
内に供給される混合気の空燃比を制御するための係数で
あってＫ＝１．０であれば機関シリンダ内に供給される
混合気は理論空燃比となる。これに対してＫ＜１．０に
なれば機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比は理
論空燃比よりも大きくなり、即ちリーンとなり、Ｋ＞
１．０になれば機関シリンダ内に供給される混合気の空
燃比は理論空燃比よりも小さくなる、即ちリッチとな
る。
【００２４】フィードバック補正係数ＦＡＦは基本的に
はＫ＝１．０のとき、即ち機関シリンダ内に供給される
混合気の空燃比を理論空燃比とすべきときにＯ2 センサ
２０の出力信号に基いて空燃比を理論空燃比に正確に一
致させるための係数である。このフィードバック補正係
数ＦＡＦはほぼ１．０を中心として上下動しており、こ
のＦＡＦは混合気がリッチになると減少し、混合気がリ
ーンになると増大する。なお、Ｋ＜１．０又はＫ＞１．
０のときには通常ＦＡＦは１．０に固定される。
【００２５】機関シリンダ内に供給すべき混合気の目標
空燃比、即ち補正係数Ｋの値は機関の運転状態に応じて
変化せしめられ、本発明による実施例では基本的には図
３に示されるようにサージタンク１０内の絶対圧ＰＭお
よび機関回転数Ｎの関数として予め定められている。即
ち、図３に示されるように実線Ｒよりも低負荷側の低負
荷運転領域ではＫ＜１．０、即ち混合気がリーンとさ
れ、実線Ｒと実線Ｓの間の高負荷運転領域ではＫ＝１．
０、即ち混合気の空燃比が理論空燃比とされ、実線Ｓよ
りも高負荷側の全負荷運転領域ではＫ＞１．０、即ち混
合気がリッチとされる。
【００２６】図４は燃焼室３から排出される排気ガス中
の代表的な成分の濃度を概略的に示している。図４から
わかるように燃焼室３から排出される排気ガス中の未燃
ＨＣ，ＣＯの濃度は燃焼室３内に供給される混合気の空
燃比がリッチになるほど増大し、燃焼室３から排出され
る排気ガス中の酸素Ｏ2 の濃度は燃焼室３内に供給され
る混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。
【００２７】ケーシング１７内に収容されているＮＯX
吸収剤１８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、カリ
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。機関
吸気通路およびＮＯX 吸収剤１８上流の排気通路内に供
給された空気および燃料（炭化水素）の比をＮＯ X 吸収
剤１８への流入排気ガスの空燃比と称するとこのＮＯX
吸収剤１８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、流入排気ガス中の酸素濃度が低下する
と吸収したＮＯX を放出するＮＯX の吸放出作用を行
う。なお、ＮＯX 吸収剤１８上流の排気通路内に燃料
（炭化水素）或いは空気が供給されない場合には流入排
気ガスの空燃比は燃焼室３内に供給される混合気の空燃
比に一致し、従ってこの場合にはＮＯX 吸収剤１８は燃
焼室３内に供給される混合気の空燃比がリーンのときに
はＮＯX を吸収し、燃焼室３内に供給される混合気中の
酸素濃度が低下すると吸収したＮＯX を放出することに
なる。
【００２８】上述のＮＯX 吸収剤１８を機関排気通路内
に配置すればこのＮＯX 吸収剤１８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５に示す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。
【００２９】即ち、流入排気ガスがかなりリーンになる
と流入排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、図５
（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ
2-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 - 又はＯ2-と反応
し、ＮＯ2 となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）。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５（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ3 - 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１８内に吸収される。
【００３０】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。これに対して流入排気ガ
ス中の酸素濃度が低下してＮＯ2 の生成量が低下すると
反応が逆方向（ＮＯ3 - →ＮＯ2 ）に進み、斯くして吸
収剤内の硝酸イオンＮＯ3 - がＮＯ2 の形で吸収剤から
放出される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下す
るとＮＯX 吸収剤１８からＮＯX が放出されることにな
る。図４に示されるように流入排気ガスのリーンの度合
が低くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、従っ
て流入排気ガスのリーンの度合を低くすればたとえ流入
排気ガスの空燃比がリーンであってもＮＯX 吸収剤１８
からＮＯ X が放出されることになる。
【００３１】一方、このとき燃焼室３内に供給される混
合気がリッチにされて流入排気ガスの空燃比がリッチに
なると図４に示されるように機関からは多量の未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯが排出され、これら未燃ＨＣ，ＣＯは白金Ｐｔ
上の酸素Ｏ2 - 又はＯ2-と反応して酸化せしめられる。
また、流入排気ガスの空燃比がリッチになると流入排気
ガス中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤からＮ
Ｏ2 が放出され、このＮＯ2 は図５（Ｂ）に示されるよ
うに未燃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。従って
流入排気ガスの空燃比をリッチにすると短時間のうちに
ＮＯX 吸収剤１８からＮＯX が放出されることになる。
【００３２】即ち、流入排気ガスの空燃比をリッチにす
るとまず始めに未燃ＨＣ，ＣＯが白金Ｐｔ上のＯ2 - 又
はＯ2-とただちに反応して酸化せしめられ、次いで白金
Ｐｔ上のＯ2 - 又はＯ2-が消費されてもまだ未燃ＨＣ，
ＣＯが残っていればこの未燃ＨＣ，ＣＯによって吸収剤
から放出されたＮＯX および機関から排出されたＮＯ X
が還元せしめられる。従って流入排気ガスの空燃比をリ
ッチにすれば短時間のうちにＮＯX 吸収剤１８に吸収さ
れているＮＯX が放出され、しかもこの放出されたＮＯ
X が還元されるために大気中にＮＯX が排出されるのを
阻止することができることになる。
【００３３】上述したようにリーン混合気が燃焼せしめ
られるとＮＯX がＮＯX 吸収剤１８に吸収される。しか
しながらＮＯX 吸収剤１８のＮＯX 吸収能力には限度が
あり、ＮＯX 吸収剤１８のＮＯX 吸収能力が飽和すれば
ＮＯX 吸収剤１８はもはやＮＯX を吸収しえなくなる。
従ってＮＯX 吸収剤１８のＮＯX 吸収能力が飽和する前
にＮＯX 吸収剤１８からＮＯX を放出させる必要があ
り、そのためにはＮＯX吸収剤１８にどの程度のＮＯX
が吸収されているかを推定する必要がある。次にこのＮ
ＯX 吸収量の推定方法について説明する。
【００３４】リーン混合気が燃焼せしめられているとき
には機関負荷が高くなるほど単位時間当り機関から排出
されるＮＯX 量が増大するために単位時間当りＮＯX 吸
収剤１８に吸収されるＮＯX 量が増大し、また機関回転
数が高くなるほど単位時間当り機関から排出されるＮＯ
X 量が増大するために単位時間当りＮＯX 吸収剤１８に
吸収されるＮＯX が増大する。従って単位時間当りＮＯ
X 吸収剤１８に吸収されるＮＯX 量は機関負荷と機関回
転数の関数となる。この場合、機関負荷はサージタンク
１０内の絶対圧でもって代表することができるので単位
時間当りＮＯX吸収剤１８に吸収されるＮＯX 量はサー
ジタンク１０内の絶対圧ＰＭと機関回転数Ｎの関数とな
る。従って本発明による実施例では単位時間当りＮＯX
吸収剤１８に吸収されるＮＯX 量ＮＯＸＡを絶対圧ＰＭ
および機関回転数Ｎの関数として予め実験により求め、
このＮＯX 吸収量ＮＯＸＡがＰＭおよびＮの関数として
図６（Ａ）に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶
されている。
【００３５】一方、機関シリンダ内に供給される混合気
の空燃比が理論空燃比又はリッチになるとＮＯX 吸収剤
１８からＮＯX が放出されるがこのときのＮＯX 放出量
は主に排気ガス量と空燃比の影響を受ける。即ち、排気
ガス量が増大するほど単位時間当りＮＯX 吸収剤１８か
ら放出されるＮＯX 量が増大し、空燃比がリッチとなる
ほど単位時間当りＮＯX 吸収剤１８から放出されるＮＯ
X 量が増大する。この場合、排気ガス量、即ち吸入空気
量は機関回転数Ｎとサージタンク１０内の絶対圧ＰＭと
の積でもって代表することができ、従って図７（Ａ）に
示されるように単位時間当りＮＯX 吸収剤１８から放出
されるＮＯX 量ＮＯＸＤはＮ・ＰＭが大きくなるほど増
大する。また、空燃比は補正係数Ｋの値に対応している
ので図７（Ｂ）に示されるように単位時間当りＮＯX 吸
収剤１８から放出されるＮＯX 量ＮＯＸＤはＫの値が大
きくなるほど増大する。この単位時間当りＮＯX 吸収剤
１８から放出されるＮＯX 量ＮＯＸＤはＮ・ＰＭとＫの
関数として図６（Ｂ）に示すマップの形で予めＲＯＭ３
２内に記憶されている。
【００３６】上述したようにリーン混合気が燃焼せしめ
られたときには単位時間当りのＮＯ X 吸収量がＮＯＸＡ
で表わされ、理論空燃比の混合気又はリッチ混合気が燃
焼せしめられたときには単位時間当りのＮＯX 放出量は
ＮＯＸＤで表わされるのでＮＯX 吸収剤１８に吸収され
ていると推定されるＮＯX 量ΣＮＯＸは次式で表わされ
ることになる。
【００３７】ΣＮＯＸ＝ΣＮＯＸ＋ＮＯＸＡ−ＮＯＸＤ そこで本発明による実施例では図８に示されるようにＮ
ＯX 吸収剤１８に吸収されていると推定されるＮＯX 量
ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸに達したときには混合気の
空燃比を一時的にリッチにし、それによってＮＯX 吸収
剤１８からＮＯ X を放出させるようにしている。
【００３８】ところが排気ガス中にはＳＯX が含まれて
おり、ＮＯX 吸収剤１８にはＮＯXばかりでなくＳＯX
も吸収される。このＮＯX 吸収剤１８へのＳＯX の吸収
メカニズムはＮＯX の吸収メカニズムと同じであると考
えられる。即ち、ＮＯX の吸収メカニズムを説明したと
きと同様に担体上に白金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と、前述したように流
入排気ガスの空燃比がリーンのときには酸素Ｏ2 がＯ2
- 又はＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、流入
排気ガス中のＳＯ2 は白金Ｐｔの表面でＯ2 - 又はＯ2-
と反応してＳＯ3 となる。次いで生成されたＳＯ3 の一
部は白金Ｐｔ上で更に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、硫酸イオンＳＯ
4 2- の形で吸収剤内に拡散し、安定した硫酸塩ＢａＳＯ
4 を生成する。
【００３９】しかしながらこの硫酸塩ＢａＳＯ4 は安定
していて分解しづらく、図８に示されるような短時間だ
け混合気の空燃比をリッチにしてもほとんど全ての硫酸
塩ＢａＳＯ4 は分解されずにそのまま残る。従ってＮＯ
X 吸収剤１８内には時間が経過するにつれて硫酸塩Ｂａ
ＳＯ4 が増大することになり、斯くして時間が経過する
につれてＮＯX 吸収剤１８が吸収しうる最大ＮＯX 吸収
量が次第に低下することになる。即ち、云い換えると時
間が経過するにつれてＮＯX 吸収剤１８が次第に劣化す
ることになる。ＮＯX 吸収剤１８が吸収しうる最大ＮＯ
X 吸収量が低下するとＮＯX 吸収剤１８へのＮＯX 吸収
量が少ないうちにＮＯX 吸収剤１８からＮＯX を放出さ
せる必要があり、そのためにはまずＮＯX 吸収剤１８が
吸収しうる最大ＮＯX 吸収量、即ちＮＯX 吸収剤１８の
劣化の度合を正確に検出することが必要となる。
【００４０】本発明ではＮＯX 吸収剤１８が吸収しうる
最大ＮＯX 吸収量、即ちＮＯX 吸収剤１８の劣化の度合
をＯ2 センサ２２により検出された空燃比から検出する
ようにしており、以下このことについて説明する。即
ち、燃焼室３内に供給される混合気がリッチになると図
５に示されるように燃焼室３からは酸素Ｏ2 および未燃
ＨＣ，ＣＯを含んだ排気ガスが排出されるがこの酸素Ｏ
2 と未燃ＨＣ，ＣＯとはほとんど反応せず、斯くしてこ
の酸素Ｏ2 はＮＯX 吸収剤１８を通り過ぎてＮＯX 吸収
剤１８から排出されることになる。一方、燃焼室３内に
供給される混合気がリッチになるとＮＯX 吸収剤１８か
らＮＯ X が放出される。このとき排気ガス中に含まれる
未燃ＨＣ，ＣＯは放出されたＮＯX を還元するために使
用されるのでＮＯX 吸収剤１８からＮＯX が放出されて
いる間はＮＯX 吸収剤１８から全く未燃ＨＣ，ＣＯが排
出されないことになる。従ってＮＯX 吸収剤１８からＮ
ＯX が放出され続けている間はＮＯX 吸収剤１８から排
出される排気ガス中には酸素Ｏ2 が含まれているが未燃
ＨＣ，ＣＯが全く含まれておらず、従ってこの間はＮＯ
X 吸収剤１８から排出される排気ガスの空燃比はわずか
ばかりリーンとなっている。次いでＮＯX 吸収剤１８に
吸収されている全ＮＯX が放出されると排気ガス中に含
まれている未燃ＨＣ，ＣＯはＮＯX 吸収剤１８内でＮＯ
X の還元のために使用されることなくそのままＮＯX 吸
収剤１８から排出される。従ってこのときＮＯX 吸収剤
１８から排出される排気ガスの空燃比がリッチとなる。
即ち、ＮＯX吸収剤１８に吸収されている全ＮＯX が放
出されるとＮＯX 吸収剤１８から排出される排気ガスが
リーンからリッチに変化することになる。この場合、Ｎ
ＯX 吸収剤１８に吸収されていたＮＯX 量はＮＯX 吸収
剤１８に流入する排気ガスの空燃比がリーンからリッチ
に切換えられ後、ＮＯX 吸収剤１８から排出される排気
ガスの空燃比がリッチになるまでの経過時間におおよそ
比例しており、従ってこの経過時間からＮＯX 吸収剤１
８に吸収されているＮＯX 量がわかることになる。次に
このことについてもう少し詳しく説明する。
【００４１】図１に示すＯ2 センサ２２は排気通路内に
配置されたジルコニアからなるカップ状の筒状体からな
り、この筒状体の内側面上には白金薄膜からなる陽極
が、この筒状体の外側面上には白金薄膜からなる陰極が
夫々形成されている。陰極は多孔質層により覆われてお
り、陰極と陽極間には一定電圧が印加される。このＯ2
センサ２２では図９に示されるように空燃比Ａ／Ｆに比
例した電流Ｉ（mA）が陰極と陽極間に流れる。なお、図
９においてＩO は空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比（＝１４．
６）のときの電流値を示している。図９からわかるよう
に空燃比Ａ／Ｆがリーンのときには電流値ＩはＩ＞ＩO
の範囲で空燃比Ａ／Ｆが大きくなるほど増大し、空燃比
Ａ／Ｆがほぼ１３．０以下のリッチになれば電流値Ｉは
零となる。
【００４２】図１０はＮＯX 吸収剤１８に流入する排気
ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｉｎの変化と、Ｏ2 センサ２２
の陰極と陽極間を流れる電流Ｉの変化と、ＮＯX 吸収剤
１８から流出した排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｏｕｔの
変化とを示している。図１０に示されるようにＮＯX 吸
収剤１８に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｉｎが
リーンからリッチに切換えられてＮＯX 吸収剤１８から
のＮＯX 放出作用が開始されるとＮＯX 吸収剤１８から
流出した排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｏｕｔは理論空燃
比近くまで急速に小さくなり、従って電流値ＩはＩO 近
くまで急速に減少する。次いでＮＯX 吸収剤１８からの
ＮＯX 放出作用が行われている間、ＮＯ X 吸収剤１８か
ら流出した排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｏｕｔはわずか
ばかりリーンの状態に保持され、従って電流値ＩはＩO
よりもわずかばかり大きな値に保持される。次いでＮＯ
X 吸収剤１８に吸収されている全ＮＯX が放出されると
ＮＯX 吸収剤１８から流出した排気ガスの空燃比（Ａ／
Ｆ）ｏｕｔは急速に小さくなってリッチとなり、従って
電流値Ｉは急速に零まで下降する。
【００４３】図１１はＮＯX 吸収剤１８に吸収されてい
るＮＯX 量が異なる場合の電流値Ｉの変化を示してい
る。なお、図１１において各数値はＮＯX 吸収剤１８に
吸収されているＮＯX 量を示している。図１１に示され
るようにＮＯX 吸収剤１８に吸収されているＮＯX 量が
異なるとそれに伴なって電流値Ｉの変化過程が異なり、
従ってこの変化過程の差異からＮＯX 吸収剤１８に吸収
されているＮＯX 量がわかることになる。この変化過程
の差異を代表している代表値の一つとしてＮＯX吸収剤
１８から排出された排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｉｎが
リーンからリッチに切換えられた後、電流値Ｉがほぼ零
となるまでの経過時間ｔがあり、図１１からわかるよう
にＮＯX 吸収剤１８に吸収されているＮＯX 量が少なく
なるほどこの経過時間ｔが短かくなる。従ってこの経過
時間ｔからＮＯX 吸収剤１８に吸収されているＮＯX 量
を知ることができる。
【００４４】ところでＮＯX 吸収剤１８が吸収しうる最
大ＮＯX 吸収量、即ちＮＯX 吸収剤１８の劣化の度合を
検出するためにはＮＯX 吸収剤１８のＮＯX 吸収量が最
大ＮＯX 吸収量となっているときに排気ガスの空燃比
（Ａ／Ｆ）ｉｎをリーンからリッチに切換え、このとき
の経過時間ｔを求める必要がある。図８においてＳＡＴ
はＮＯX 吸収剤１８のＮＯX 吸収量が最大ＮＯX 吸収量
となっていると推定される判定レベルを示しており、本
発明による実施例ではＮＯX 吸収剤１８に吸収されてい
ると推定されるＮＯX 量ΣＮＯＸがこの判定レベルＳＡ
Ｔを越えたときにＮＯX 吸収剤１８の劣化を判定するた
めに空燃比が一時的にリッチとされ、このときの電流値
Ｉの経過時間ｔからＮＯX 吸収剤１８が吸収しうる最大
ＮＯX 吸収量、即ちＮＯX 吸収剤１８の劣化の度合を求
めるようにしている。
【００４５】なお、図８に示されるようにＮＯX 量ΣＮ
ＯＸに対する許容最大値ＭＡＸは判定レベルＳＡＴより
も小さな値に設定されており、ΣＮＯX が許容最大値Ｍ
ＡＸに達したときにはＮＯX 吸収剤１８の劣化判断は行
わずにＮＯX 吸収剤１８からのＮＯX 放出作用のみが行
われる。ＮＯX 吸収剤１８からのＮＯX 放出作用のみが
行われる頻度はＮＯX 吸収剤１８の劣化判断が行われる
頻度に比べて高く、従ってＮＯX 吸収剤１８の劣化判断
が行われた後、次のＮＯX 吸収剤１８の劣化判断が行わ
れるまでに複数回のＮＯX 放出作用が行われる。
【００４６】Ｏ2 センサ２２の陰極と陽極間を流れる電
流Ｉは電圧に変換されて入力ポート３６内に入力され、
電子制御ユニット３０内ではこの電圧を再び対応する電
流値Ｉに変換してこの電流値Ｉに基づき空燃比の制御が
行われる。図１２および図１３は図１１に示す電流値Ｉ
の経過時間ｔからＮＯX 吸収剤１８の劣化の度合を判断
する空燃比制御ルーチンを示しており、このルーチンは
一定時間毎の割込みによって実行される。
【００４７】図１２および図１３を参照すると、まず初
めにステップ１００において図２に示す関係から基本燃
料噴射時間ＴＰが算出される。次いでステップ１０１で
はＮＯX 吸収剤１８の劣化の度合を判断すべきであるこ
とを示す劣化判定フラグがセットされているか否かが判
別される。劣化判定フラグがセットされていないときに
はステップ１０２に進んでＮＯX 吸収剤１８からＮＯX
を放出すべきであることを示すＮＯX 放出フラグがセッ
トされているか否かが判別される。ＮＯX 放出フラグが
セットされていないときにはステップ１０３に進む。
【００４８】ステップ１０３では図３に基づき補正係数
Ｋが算出される。次いでステップ１０４では補正係数Ｋ
が１．０であるか否かが判別される。Ｋ＝１．０のと
き、即ち混合気の空燃比を理論空燃比とすべきときには
ステップ１２５に進んで空燃比のフィードバック制御Ｉ
が行われる。このフィードバック制御Ｉは図１４に示さ
れている。一方、Ｋ＝１．０でないときにはステップ１
０５に進んで補正係数Ｋが１．０よりも小さいか否かが
判別される。Ｋ＜１．０のとき、即ち混合気の空燃比を
リーンとすべきときにはステップ１２６に進んで空燃比
のフィードバック制御IIが行われる。このフィードバッ
ク制御IIは図１６に示されている。一方、Ｋ＜１．０で
ないときにはステップ１０６に進んでＦＡＦが１．０に
固定され、次いでステップ１０７に進む。ステップ１０
７では次式に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵが算出され
る。
【００４９】ＴＡＵ＝ＴＰ・Ｋ・ＦＡＦ 次いでステップ１０８では補正係数Ｋが１．０よりも小
さいか否かが判別される。Ｋ＜１．０のとき、即ちリー
ン混合気を燃焼すべきときにはステップ１０９に進んで
図６（Ａ）からＮＯX 吸収量ＮＯＸＡが算出される。次
いでステップ１１０ではＮＯX 放出量ＮＯＸＤが零とさ
れ、次いでステップ１１３に進む。これに対してステッ
プ１０８においてＫ≧１．０であると判別されたとき、
即ち理論空燃比の混合気又はリッチ混合気を燃焼すべき
ときにはステップ１１１に進んで図６（Ｂ）からＮＯX
放出量ＮＯＸＤが算出される。次いでステップ１１２で
はＮＯX 吸収量ＮＯＸＡが零とされ、次いでステップ１
１３に進む。ステップ１１３では次第に基づいてＮＯX
吸収剤１８に吸収されていると推定されるＮＯX 量ΣＮ
ＯＸが算出される。
【００５０】 ΣＮＯＸ＝ΣＮＯＸ＋ＮＯＸＡ−ＮＯＸＤ 次いでステップ１１４ではΣＮＯＸが負になったか否か
が判別され、ΣＮＯＸ＜０になったときにはステップ１
１５に進んでΣＮＯＸが零とされる。次いでステップ１
１６では現在の車速ＳＰがΣＳＰに加算される。このΣ
ＳＰは車両の累積走行距離を示している。次いでステッ
プ１１７では累積走行距離ΣＳＰが設定値ＳＰO よりも
大きいか否かが判別される。ΣＳＰ≦ＳＰO のときには
ステップ１１８に進んでΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸ
（図８）を越えたか否かが判別される。ΣＮＯＸ＞ＭＡ
Ｘになったときにはステップ１１９に進んでＮＯX 放出
フラグがセットされる。
【００５１】一方、ステップ１１７でΣＳＰ＞ＳＰO で
あると判別されたときにはステップ１２０に進んでＮＯ
X 吸収剤１８に吸収されていると推定されるＮＯX 量Σ
ＮＯＸが判定レベルＳＡＴ（図８）よりも大きくなった
か否かが判別される。ΣＮＯＸ＞ＳＡＴになったときに
はステップ１２１に進んで劣化判定フラグがセットさ
れ、次いでステップ１２２においてΣＳＰが零とされ
る。
【００５２】劣化判定フラグがセットされるとステップ
１０１からステップ１２３に進んで劣化判定が行われ
る。この劣化判定は図１８に示されている。一方、ＮＯ
X 放出フラグがセットされるとステップ１０２からステ
ップ１２４に進んでＮＯX 放出処理が行われる。このＮ
ＯX 放出処理は図１７に示されている。次に図１２のス
テップ１２５において行われるフィードバック制御Ｉ、
即ちＯ 2 センサ２０の出力信号に基づいて空燃比を理論
空燃比に維持するためのフィードバック制御について図
１４および図１５を参照しつつ説明する。
【００５３】図１５に示されるようにＯ2 センサ２０は
混合気がリッチのときには０．９（Ｖ）程度の出力電圧
Ｖを発生し、混合気がリーンのときには０．１（Ｖ）程
度の出力電圧Ｖを発生する。図１４に示すフィードバッ
ク制御ＩはこのＯ2 センサ２０の出力信号に基いて行わ
れる。図１４を参照するとまず初めにステップ１３０に
おいてＯ2 センサ２０の出力電圧Ｖが０．４５（Ｖ）程
度の基準電圧Ｖｒよりも小さいか否かが判別される。Ｖ
≦Ｖｒのとき、即ち空燃比がリーンのときにはステップ
１３１に進んでディレイカウント値ＣＤＬが１だけディ
クリメントされる。次いでステップ１３２ではディレイ
カウント値ＣＤＬが最小値ＴＤＲよりも小さくなったか
否かが判別され、ＣＤＬ＜ＴＤＲになったときにはステ
ップ１３３に進んでＣＤＬをＴＤＲとした後ステップ１
３７に進む。従って図１５に示されるようにＶ≦Ｖｒに
なるとディレイカウント値ＣＤＬが徐々に減少せしめら
れ、次いでＣＤＬは最小値ＴＤＲに維持される。
【００５４】一方、ステップ１３０においてＶ＞Ｖｒで
あると判別されたとき、即ち空燃比がリッチのときには
ステップ１３４に進んでディレイカウント値ＣＤＬが１
だけインクリメントされる。次いでステップ１３５では
ディレイカウント値ＣＤＬが最大値ＴＤＬよりも大きく
なったか否かが判別され、ＣＤＬ＞ＴＤＬになったとき
にはステップ１３６に進んでＣＤＬをＴＤＬとした後ス
テップ１３７に進む。従って図１５に示されるようにＶ
＞Ｖｒになるとディレイカウント値ＣＤＬが徐々に増大
せしめられ、次いでＣＤＬは最大値ＴＤＬに維持され
る。
【００５５】ステップ１３７では前回の処理サイクルか
ら今回の処理サイクルの間にディレイカウント値ＣＤＬ
の符号が正から負へ又は負から正へ反転したか否かが判
別される。ディレイカウント値ＣＤＬの符号が反転した
ときにはステップ１３８に進んで正から負への反転か否
か、即ちリッチからリーンへの反転であるか否かが判別
される。リッチからリーンへの反転のときにはステップ
１３９に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦにリッチ
スキップ値ＲＳＲが加算され、斯くして図１５に示され
るようにＦＡＦはリッチスキップ値ＲＳＲだけ急激に増
大せしめられる。これに対してリーンからリッチへの反
転のときにはステップ１４０に進んでＦＡＦからリーン
スキップ値ＲＳＬが減算され、斯くして図１５に示され
るようにＦＡＦはリーンスキップ値ＲＳＬだけ急激に減
少せしめられる。
【００５６】一方、ステップ１３７においてディレイカ
ウント値ＣＤＬの符号が反転していないと判別されたと
きにはステップ１４１に進んでディレイカウント値ＣＤ
Ｌが負であるか否かが判別される。ＣＤＬ≦０のときに
はステップ１４２に進んでフィードバック補正係数ＦＡ
Ｆにリッチ積分値ＫＩＲ（ＫＩＲ＜ＲＳＲ）が加算さ
れ、斯くして図１５に示されるようにＦＡＦは徐々に増
大せしめられる。一方、ＣＤＬ＞０のときにはステップ
１４３に進んでＦＡＦからリーン積分値ＫＩＬが減算さ
れ、斯くして図１５に示されるようにＦＡＦは徐々に減
少せしめられる。このようにして空燃比が理論空燃比に
制御される。
【００５７】次に図１２のステップ１２６において行わ
れるフィードバック制御II、即ちＯ 2 センサ２２の電流
値Ｉに基いて空燃比を補正係数Ｋに対応した目標リーン
空燃比に維持するためのフィードバック制御について図
１６を参照しつつ説明する。図１６を参照するとまず初
めにステップ１５０において図９に示す関係から目標リ
ーン空燃比に対応した目標電流値ＩO が算出される。次
いでステップ１５１ではＯ2 センサ２２の電流値Ｉが目
標電流値ＩO よりも大きいか否かが判別される。Ｉ＞Ｉ
O のときにはステップ１５２に進んでフィードバック補
正係数ＦＡＦに一定値ΔＦが加算され、Ｉ≦ＩO のとき
にはステップ１５３に進んでフィードバック補正係数Ｆ
ＡＦから一定値ΔＦが減算される。このようにして空燃
比が目標リーン空燃比に維持される。
【００５８】次に図１２のステップ１２４において行わ
れるＮＯX 放出制御について図１７を参照しつつ説明す
る。図１７を参照するとまず初めにステップ１６０にお
いて補正係数Ｋが例えば１．３程度の一定値ＫＫとされ
る。次いでステップ１６１ではフィードバック補正係数
ＦＡＦが１．０に固定される。従って図１７のＮＯX 放
出処理が開始されると混合気の空燃比がリッチとされ
る。次いでステップ１６２ではＯ2 センサ２２の電流値
Ｉが予め定められた一定値α（図１１）よりも低下した
か否かが判別される。Ｉ＜αになるとステップ１６３に
進んでＮＯX 放出フラグがリセットされ、斯くして混合
気の空燃比がリッチからそのときの運転状態により定ま
る空燃比に、通常はリーンに切換えられる。次いでステ
ップ１６４ではΣＮＯＸが零とされる。
【００５９】次に図１２のステップ１２３において行わ
れる劣化判定について図１８を参照しつつ説明する。図
１８を参照するとまず初めにステップ１７０において補
正係数Ｋが例えば１．３程度の一定値ＫＫとされる。次
いでステップ１７１ではフィードバック補正係数ＦＡＦ
が１．０に固定される。従って図１８の劣化判定が開始
されると混合気の空燃比がリッチとされる。次いでステ
ップ１７２では経過時間ｔが１だけインクリメントされ
る。次いでステップ１７５ではＯ2 センサ２２の電流値
Ｉが予め定められた一定値α（図１１）よりも低下した
か否かが判別される。Ｉ＜αになるとステップ１７４に
進んで図１９（Ａ）に示す関係から経過時間ｔに基づい
てＮＯX 吸収剤１８の劣化度が算出される。図１９
（Ａ）に示されるように経過時間ｔが短かいほどＮＯX
吸収剤１８の劣化度が大きくなる。このＮＯX 吸収剤１
８の劣化度が予め定められた値を越えると例えば警告灯
が点灯せしめられる。
【００６０】次いでステップ１７５では図１９（Ｂ）に
示す関係から経過時間ｔに基いてＮＯX 吸収剤１８の最
大ＮＯX 吸収量Ｗmax が算出される。図１９（Ｂ）に示
されるように最大ＮＯX 吸収量Ｗmax は経過時間ｔが長
くなるほど大きくなる。次いでステップ１７６では最大
ＮＯX 吸収量Ｗmax に一定値、例えば１．１を乗算する
ことによって判定レベルＳＡＴ（＝１．１・Ｗmax ）が
算出される。即ち、ＮＯX 吸収剤１８の劣化の度合に応
じて判定レベルＳＡＴが更新される。ＮＯX 吸収剤１８
の劣化が時間の経過と共に進行するものとすれば次にＮ
ＯX 量ΣＮＯＸが判定レベルＳＡＴを越えたときにはＮ
ＯX 吸収剤１８のＮＯX 吸収量は必ず最大ＮＯX 吸収量
となっており、従ってこの判定レベルＳＡＴはＮＯX 吸
収剤１８のＮＯX 吸収量が最大ＮＯX 吸収量になってい
ると推定しうるＮＯX 量ΣＮＯＸを表わしている。
【００６１】判定レベルＳＡＴを求めるには無論のこと
１．１以外の別の数値を最大ＮＯX吸収量Ｗmax に乗算
してもよく、１．０以上の任意の数字を最大ＮＯX 吸収
量Ｗ max に乗算することによって判定レベルＳＡＴを求
めることができる。ただし、最大ＮＯX 吸収量Ｗmax に
乗算する数値を大きくしすぎるとＮＯX 吸収剤１８のＮ
ＯX 吸収量が最大ＮＯX 吸収量となった後、ＮＯX の放
出作用が行われるまでの時間が長くなるので大気中への
ＮＯX の排出量が増大してしまう。従って最大ＮＯX 吸
収量Ｗmax に乗算する数値はあまり大きくすることは好
ましくなく、この数値は１．３程度以下が好ましい。
【００６２】ステップ１７６において判定レベルＳＡＴ
が算出されるとステップ１７７に進み、ＮＯX 吸収量Ｗ
max に１．０以下の正数値、例えば０．７を乗算するこ
とによって許容最大値ＭＡＸが算出される。即ち、許容
最大値ＭＡＸもＮＯX 吸収剤１８の劣化の度合に応じて
更新されることになる。次いでステップ１７８では劣化
判定フラグがリセットされる。劣化判定フラグがリセッ
トされると混合気の空燃比がリッチからそのときの運転
状態に応じた空燃比に、通常はリーンに切換えられる。
次いでステップ１７９ではｔおよびΣＮＯＸが零とされ
る。
【００６３】図２０から図２２に第２実施例を示す。図
２０に示されるようにＮＯX 吸収剤１８に流入する排気
ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｉｎがリーンからリッチに切換
えられるとＯ2 センサ２２の電流値ＩはＩO 付近まで急
速に低下するが電流値ＩがＩ O 付近まで低下するのに要
する時間はリッチに切換えられる前の空燃比（Ａ／Ｆ）
ｉｎのリーンの度合が大きいほど長くなる。この場合、
電流値ＩがＩO 付近まで低下するのに要する時間はＮＯ
X 吸収剤１８内に吸収されているＮＯX 量に直接関係し
ない。従ってＮＯX 吸収剤１８の最大ＮＯX 吸収量を正
確に検出するためには電流値ＩがＩO 付近まで低下する
のに要する時間を経過時間ｔに入れないことが好まし
い。従ってこの第２実施例では電流値ＩがＩO よりもわ
ずかに高いβに達したときからＩ＝αとなるまでの経過
時間ｔを求め、この経過時間ｔからＮＯX 吸収剤１８の
劣化の度合を算出するようにしている。
【００６４】この第２実施例においても空燃比制御につ
いては図１２および図１３に示すルーチンが用いられる
が図１２のステップ１２３において行われる劣化処理に
ついては図２１に示すルーチンが用いられる。図２１を
参照するとまず初めにステップ２００において補正係数
Ｋが例えば１．３程度の一定値ＫＫとされる。次いでス
テップ２０１ではフィードバック補正係数ＦＡＦが１．
０に固定される。従って劣化判定が開始されると混合気
の空燃比がリッチとされる。次いでステップ２０２では
Ｏ2 センサ２２の電流値Ｉが設定値β（図２０）よりも
低下したか否かが判別される。Ｉ＜βになるとステップ
２０３に進んで経過時間ｔが１だけインクリメントされ
る。次いでステップ２０４ではＯ2 センサ２２の電流値
Ｉが設定値α（図２０）よりも低下したか否かが判別さ
れ、Ｉ＜αになるとステップ２０５に進む。
【００６５】ステップ２０５では経過時間ｔから図２２
（Ａ）に基いてＮＯX 吸収剤１８の劣化度が算出され
る。次いでステップ２０６では経過時間ｔから図２２
（Ｂ）に基いてＮＯX 吸収剤１８の最大ＮＯX 吸収量Ｗ
max が算出される。次いでステップ２０７では最大ＮＯ
X 吸収量Ｗmax に一定値、例えば１．１を乗算すること
によって判定レベルＳＡＴが算出される。次いでステッ
プ２０８では最大ＮＯX 吸収量Ｗmax に一定値、例えば
０．７を乗算することによって許容最大値ＭＡＸが算出
される。次いでステップ２０９では劣化判定フラグがリ
セットされる。劣化判定フラグがリセットされると混合
気の空燃比がリッチからそのときの運転状態で定まる空
燃比に、通常はリーンに切換えられる。次いでステップ
２１０ではｔおよびΣＮＯＸが零とされる。
【００６６】図２３から図２６に第３実施例を示す。図
２３に示されるようにＮＯX 吸収剤１８に流入する排気
ガスの空燃比がリーンからリッチに切換えられ、次いで
ＮＯ X 吸収剤１８に吸収されている全ＮＯX の放出作用
が完了すると空燃比（Ａ／Ｆ）ｏｕｔがリーンからリッ
チに変化する直前に電流値Ｉには電流値Ｉが急変する電
流値急変点Ｐが表われる。この電流値急変点ＰはＮＯX
放出作用の完了点を表わしているので空燃比（Ａ／Ｆ）
ｉｎがリーンからリッチに切換えられた後、電流値Ｉが
電流値急変点Ｐに到達するまでの経過時間ｔはＮＯX 吸
収剤１８の最大ＮＯX 吸収量を表わしていることにな
る。また、この第３実施例においてもＮＯ X 吸収剤１８
の最大ＮＯX 吸収量を正確に検出するために空燃比（Ａ
／Ｆ）ｉｎがリーンからリッチに切換えられた後の一定
時間ｔ1 は経過時間ｔに算入しないようにしている。
【００６７】また、図２３に示されるように電流値急変
点Ｐにおいては空燃比（Ａ／Ｆ）ｏｕｔはまだリッチと
なっておらず、従って電流値Ｉが電流値急変点Ｐに達し
たときに混合気の空燃比をリッチからリーンに切換えれ
ばＮＯX 吸収剤１８から流出する排気ガスの空燃比（Ａ
／Ｆ）ｏｕｔを全くリッチにさせることなくＮＯX 吸収
剤１８に吸収されている全ＮＯX を放出することができ
る。即ち、電流値Ｉが電流値急変点Ｐに達したときに混
合気の空燃比をリッチからリーンに切換えればＮＯX 吸
収剤１８からの全吸収ＮＯX の放出作用を完了させるこ
とができ、しかもＮＯX 吸収剤１８から流出する排気ガ
スの空燃比（Ａ／Ｆ）ｏｕｔがリッチとなることがない
ので多量の未燃ＨＣやＣＯが大気中に放出するのを阻止
することができる。従ってこの第３実施例では電流値Ｉ
が電流値急変点Ｐに達したときに混合気の空燃比をリッ
チからリーンに切換えるようにしている。
【００６８】この第３実施例においても空燃比制御につ
いては図１２および図１３に示すルーチンが用いられる
が図１２のステップ１２４において行われるＮＯX 放出
処理については図２４に示すルーチンが用いられ、図１
２のステップ１２３において行われる劣化処理について
は図２５に示すルーチンが用いられる。ＮＯX 放出処理
を示す図２４を参照するとまず初めにステップ３００に
おいて補正係数Ｋが例えば１．３程度の一定値ＫＫとさ
れる。次いでステップ３０１ではフィードバック補正係
数ＦＡＦが１．０に固定される。従ってＮＯX 放出処理
が開始されると混合気の空燃比がリッチとされる。次い
でステップ３０２では混合気の空燃比がリッチにされて
から一定時間ｔ1 （図２３）が経過したか否かが判別さ
れる。一定時間ｔ1 が経過するとステップ３０３に進ん
で前回の割込み時における電流値Ｉ1 から今回の割込み
時における電流値Ｉに減算することによって電流値Ｉの
変化率ΔＩ（＝Ｉ1 −Ｉ）が算出される。次いでステッ
プ３０４では電流値Ｉの変化率ΔＩが予め定められた設
定値Ｘを越えたか否かが判別される。ΔＩ＞Ｘになる
と、即ち電流値Ｉが電流値急変点Ｐに達するとステップ
３０５に進んでＮＯX 放出フラグがリセットされ、斯く
して混合気の空燃比がリッチからそのときの運転状態に
より定まる空燃比に、通常はリーンに切換えられる。次
いでステップ３０６ではΣＮＯＸが零とされる。
【００６９】次に第３実施例における劣化判定ルーチン
について図２５を参照しつつ説明する。図２５を参照す
るとまず初めにステップ３１０において補正係数Ｋが例
えば１．３程度の一定値ＫＫとされる。次いでステップ
３１１ではフィードバック補正係数ＦＡＦが１．０に固
定される。従って劣化判定が開始されると混合気の空燃
比がリッチとされる。次いでステップ３１２では経過時
間ｔが１だけインクリメントされる。次いでステップ３
１３では経過時間ｔが一定時間ｔ1 （図２３）よりも大
きくなったか否かが判別される。ｔ≦ｔ1 のときにはス
テップ３２２に進んでｔが零とされる。これに対してｔ
＞ｔ1 になるとステップ３１４に進んで前回の割込み時
における電流値Ｉ1 から今回の割込み時における電流値
Ｉを減算することによって電流値Ｉの変化率ΔＩ（＝Ｉ
1 −Ｉ）が算出される。次いでステップ３１５では電流
値Ｉの変化率ΔＩが予め定められた設定値Ｘを越えたか
否かが判別される。ΔＩ＞Ｘになると、即ち電流値Ｉが
電流値急変点Ｐに達するとステップ３１６に進む。
【００７０】ステップ３１６では経過時間ｔから図２６
（Ａ）に基いてＮＯX 吸収剤１８の劣化度が算出され
る。次いでステップ３１７では経過時間ｔから図２６
（Ｂ）に基いてＮＯX 吸収剤１８の最大ＮＯX 吸収量Ｗ
max が算出される。次いでステップ３１８では最大ＮＯ
X 吸収量Ｗmax に一定値、例えば１．１を乗算すること
によって判定レベルＳＡＴが算出される。次いでステッ
プ３１９では最大ＮＯX 吸収量Ｗmax に一定値、例えば
０．７を乗算することによって許容最大値ＭＡＸが算出
される。次いでステップ３２０では劣化判定フラグがリ
セットされる。劣化判定フラグがリセットされると混合
気の空燃比がリッチからそのときの運転状態で定まる空
燃比に、通常はリーンに切換えられる。次いでステップ
３２１ではｔおよびΣＮＯＸが零とされる。
【００７１】図２７から図２９に第４実施例を示す。前
述したように図２７に示される如く電流値Ｉには電流値
急変点Ｐが存在し、電流値Ｉは電流値急変点Ｐに達した
後に零まで下降する。電流値Ｉが電流値急変点Ｐから下
降するときの電流値Ｉの変化過程はＮＯX 吸収剤１８に
含まれている金属の種類によって異なり、ＮＯX 吸収剤
１８によっては図２７に示されるように電流値Ｉが電流
値急変点Ｐから下降するときの電流値Ｉの変化率はＮＯ
X 吸収量が多いほど小さくなる。このような場合には電
流値Ｉが電流値急変点Ｐから下降するときの電流値Ｉの
変化率から最大ＮＯX 吸収量を求めることができる。そ
こで第４実施例では電流値ＩがＩ1 からＩ2 に変化する
までの経過時間ｔから最大ＮＯX 吸収量を求めるように
している。
【００７２】この第４実施例においても空燃比制御につ
いては図１２および図１３に示すルーチンが用いられる
が図１２のステップ１２３において行われる劣化処理に
ついては図２８に示すルーチンが用いられる。図２８を
参照するとまず初めにステップ４００において補正係数
Ｋが例えば１．３程度の一定値ＫＫとされる。次いでス
テップ４０１ではフィードバック補正係数ＦＡＦが１．
０に固定される。従って劣化判定が開始されると混合気
の空燃比がリッチとされる。次いでステップ４０２では
Ｏ2 センサ２２の電流値Ｉが設定値Ｉ1 （図２７）より
も低下したか否かが判別される。Ｉ＜Ｉ1 になるとステ
ップ４０３に進んで経過時間ｔが１だけインクリメント
される。次いでステップ４０４ではＯ2 センサ２２の電
流値Ｉが設定値Ｉ2 （図２７）と等しくなったか否かが
判別され、Ｉ＝Ｉ2 になるとステップ４０５に進む。
【００７３】ステップ４０５では経過時間ｔから図２９
（Ａ）に基いてＮＯX 吸収剤１８の劣化度が算出され
る。次いでステップ４０６では経過時間ｔから図２９
（Ｂ）に基いてＮＯX 吸収剤１８の最大ＮＯX 吸収量Ｗ
max が算出される。次いでステップ４０７では最大ＮＯ
X 吸収量Ｗmax に一定値、例えば１．１を乗算すること
によって判定レベルＳＡＴが算出される。次いでステッ
プ４０８では最大ＮＯX 吸収量Ｗmax に一定値、例えば
０．７を乗算することによって許容最大値ＭＡＸが算出
される。次いでステップ４０９では劣化判定フラグがリ
セットされる。劣化判定フラグがリセットされると混合
気の空燃比がリッチからそのときの運転状態で定まる空
燃比に、通常はリーンに切換えられる。次いでステップ
４１０ではｔおよびΣＮＯＸが零とされる。
【００７４】図３０から図３２に第５実施例を示す。Ｎ
ＯX 吸収剤１８からＮＯX が放出されている間、Ｏ2 セ
ンサ２２の電流値Ｉが或る値に維持されることを考える
と最大ＮＯX 吸収量は図３０においてハッチングの付さ
れた面積に比例するものと考えられる。この面積は電流
値Ｉの変化過程において外乱等により電流値Ｉがスパイ
ク状に変化したとしてもこのスパイク状の変化の影響を
ほとんど受けないので最大ＮＯX 吸収量を正確に検出で
きることになる。そこでこの第５実施例では電流値Ｉを
時間積分することによって図３０においてハッチングで
示される面積を求め、この面積、即ち電流値Ｉの積分値
から最大ＮＯX 吸収量を求めるようにしている。
【００７５】この第５実施例においても空燃比制御につ
いては図１２および図１３に示すルーチンが用いられる
が図１２のステップ１２３において行われる劣化処理に
ついては図３１に示すルーチンが用いられる。図３１を
参照するとまず初めにステップ５００において補正係数
Ｋが例えば１．３程度の一定値ＫＫとされる。次いでス
テップ５０１ではフィードバック補正係数ＦＡＦが１．
０に固定される。従って劣化判定が開始されると混合気
の空燃比がリッチとされる。次いでステップ５０２では
Ｏ2 センサ２２の電流値Ｉが設定値ＩS （図３０）より
も低下したか否かが判別される。Ｉ＜ＩS になるとステ
ップ５０３に進んで電流値Ｉと時間割込み間隔Δｔとの
乗算結果Ｉ・Δｔが積分値Ｓに加算される。次いでステ
ップ５０４ではＯ2 センサ２２の電流値Ｉが零になった
か否かが判別され、Ｉ＝０になるとステップ５０５に進
む。
【００７６】ステップ５０５では積分値Ｓから図３２
（Ａ）に基いてＮＯX 吸収剤１８の劣化度が算出され
る。次いでステップ５０６では積分値Ｓから図３２
（Ｂ）に基いてＮＯX 吸収剤１８の最大ＮＯX 吸収量Ｗ
max が算出される。次いでステップ５０７では最大ＮＯ
X 吸収量Ｗmax に一定値、例えば１．１を乗算すること
によって判定レベルＳＡＴが算出される。次いでステッ
プ５０８では最大ＮＯX 吸収量Ｗmax に一定値、例えば
０．７を乗算することによって許容最大値ＭＡＸが算出
される。次いでステップ５０９では劣化判定フラグがリ
セットされる。劣化判定フラグがリセットされると混合
気の空燃比がリッチからそのときの運転状態で定まる空
燃比に、通常はリーンに切換えられる。次いでステップ
５１０ではＳおよびΣＮＯＸが零とされる。
【００７７】図３３から図３６に第６実施例を示す。Ｎ
ＯX 吸収剤１８から単位時間当りに放出されるＮＯX 量
はＮＯX 吸収剤１８に流入する排気ガス中の未燃ＨＣ，
ＣＯの流入量に比例する。この場合、図４からわかるよ
うに排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量は混合気の空燃比
がリッチになればなるほど増大し、従ってＮＯX 吸収剤
１８から単位時間当り放出されるＮＯX 量は混合気の空
燃比がリッチになるほど増大する。従って混合気の空燃
比のリッチの度合を高くすると多量のＮＯX が短時間の
うちにＮＯX 吸収剤１８から放出されるために図３３
（Ａ）に示されるようにＯ2 センサ２２の電流値Ｉが急
速に零まで低下し、混合気の空燃比のリッチの度合が低
い場合には多量のＮＯX がＮＯX 吸収剤１８から徐々に
放出されるので図３３（Ｂ）に示されるようにＯ2 セン
サ２２の電流値Ｉが比較的ゆっくりと零まで低下する。
【００７８】ところでＮＯX 吸収剤１８からＮＯX を放
出させることを目的として混合気の空燃比をリッチにし
た場合には図３３（Ａ）および（Ｂ）を比較すればわか
るようにリッチの度合をできるだけ高くし、リッチとな
る時間をできるだけ短かくした方が燃料消費率が少なく
てすむ。従って本発明による実施例ではＮＯX 吸収剤１
８からＮＯX を放出させるときには図３３（Ａ）に示さ
れるように混合気の空燃比のリッチの度合を高くし、リ
ッチとなる時間を短かくするようにしている。しかしな
がらこの場合には図３３（Ａ）に示されるようにＮＯX
吸収量が異なっていても電流値Ｉの変化過程には小さな
差しか生じない。従ってこのような状態で電流値Ｉの変
化過程の差異から最大ＮＯX 吸収量を求めると大きな誤
差を生じることになる。
【００７９】これに対してリッチの度合を低くすると図
３３（Ｂ）に示されるようにＮＯX吸収量が異なれば電
流値Ｉの変化過程に大きな差異を生じ、従って最大ＮＯ
X 吸収量を正確に検出することができる。従ってこの第
６実施例ではＮＯX 吸収剤１８の劣化判断を行うときに
は図３３（Ｂ）に示されるようにリッチの度合を小さく
するようにしている。なお、このようにリッチの度合を
小さくしたときにはリッチの度合が電流値Ｉの変化過程
に大きな影響を与え、従ってこの場合にはリッチの度合
を予め定められた度合に維持する必要がある。そこで第
６実施例ではＯ 2 センサ２０の出力信号を用いてリッチ
の度合が予め定められた度合となるように空燃比をフィ
ードバック制御するようにしている。次にこのフィード
バック制御について説明する。
【００８０】図３４（Ａ）は図１４に示されるフィード
バック制御Ｉルーチンによって空燃比が理論空燃比に維
持されている場合を示している。このとき実際の空燃比
は理論空燃比１４．６を中心して上下動し、斯くしてこ
のときには実際の空燃比の平均値は理論空燃比１４．６
となる。これに対して図３４（Ｂ）はリッチ積分値ＫＩ
Ｒ′をリーン積分値ＫＩＬ′よりも大きくした場合を示
している。この場合には実際の空燃比は全体としてリッ
チ側に片寄りつつ変動し、リッチである時間およびこの
間のリッチの度合がリーンである時間およびこの間のリ
ーンの度合よりも大きくなる。従ってこのときには空燃
比の平均値は理論空燃比に対してすこしばかりリッチ側
となる。
【００８１】そこで第６実施例ではリッチ積分値ＫＩ
Ｒ′をリーン積分値ＫＩＬ′よりも大きくすることによ
って空燃比の平均値を理論空燃比に対してわずかばかり
リッチ側にずらすようにしている。なお、空燃比の平均
値を理論空燃比よりもすこしばかりリッチ側にするには
リッチスキップ値ＲＳＲをリーンスキップ値ＲＳＬ（図
１５）より大きくしてもよく、また最小値ＴＤＲの絶対
値を最大値ＴＤＬ（図１５）より大きくしてもよい。
【００８２】この第６実施例においても空燃比制御につ
いては図１２および図１３に示すルーチンが用いられる
が図１２のステップ１２３において行われる劣化処理に
ついては図３５および図３６に示すルーチンが用いられ
る。図３５および図３６を参照するとまず初めにステッ
プ６００においてＯ2 センサ２０の出力電圧Ｖが０．４
５（Ｖ）程度の基準電圧Ｖｒよりも小さいか否かが判別
される。Ｖ≦Ｖｒのとき、即ち空燃比がリーンのときに
はステップ６０１に進んでディレイカウント値ＣＤＬが
１だけディクリメントされる。次いでステップ６０２で
はディレイカウント値ＣＤＬが最小値ＴＤＲよりも小さ
くなったか否かが判別され、ＣＤＬ＜ＴＤＲになったと
きにはステップ６０３に進んでＣＤＬをＴＤＲとした後
ステップ６０７に進む。従ってＶ≦Ｖｒになるとディレ
イカウント値ＣＤＬが徐々に減少せしめられ、次いでＣ
ＤＬは最小値ＴＤＲに維持される。一方、ステップ６０
０においてＶ＞Ｖｒであると判別されたとき、即ち空燃
比がリッチのときにはステップ６０４に進んでディレイ
カウント値ＣＤＬが１だけインクリメントされる。次い
でステップ６０５ではディレイカウント値ＣＤＬが最大
値ＴＤＬよりも大きくなったか否かが判別され、ＣＤＬ
＞ＴＤＬになったときにはステップ６０６に進んでＣＤ
ＬをＴＤＬとした後ステップ６０７に進む。従ってＶ＞
Ｖｒになるとディレイカウント値ＣＤＬが徐々に増大せ
しめられ、次いでＣＤＬは最大値ＴＤＬに維持される。
【００８３】ステップ６０７では前回の処理サイクルか
ら今回の処理サイクルの間のディレイカウント値ＣＤＬ
の符号が正から負へ又は負から正へ反転したか否かが判
別される。ディレイカウント値ＣＤＬの符号が反転した
ときにはステップ６０８に進んで正から負への反転か否
か、即ちリッチからリーンへの反転であるか否かが判別
される。リッチからリーンへの反転のときにはステップ
６０９に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦにリッチ
スキップ値ＲＳＲが加算され、斯くしてＦＡＦはリッチ
スキップ値ＲＳＲだけ急激に増大せしめられる。これに
対してリーンからリッチへの反転のときにはステップ６
１０に進んでＦＡＦからリーンスキップ値ＲＳＬが減算
され、斯くしてＦＡＦはリーンスキップ値ＲＳＬだけ急
激に減少せしめられる。
【００８４】一方、ステップ６０７においてディレイカ
ウント値ＣＤＬの符号が反転していないと判別されたと
きにはステップ６１１に進んでディレイカウント値ＣＤ
Ｌが負であるか否かが判別される。ＣＤＬ≦０のときに
はステップ６１２に進んでフィードバック補正係数ＦＡ
Ｆにリッチ積分値ＫＩＲ′（ＫＩＲ′＞ＫＩＬ′）が加
算され、斯くして図３４（Ｂ）に示されるようにＦＡＦ
は比較的急速に増大せしめられる。一方、ＣＤＬ＞０の
ときにはステップ６１３に進んでＦＡＦからリーン積分
値ＫＩＬ′が減算され、斯くして図３４（Ｂ）に示され
るようにＦＡＦは比較的ゆっくりと減少せしめられる。
次いでステップ６１４に進んで経過時間ｔが１だけイン
クリメントされる。次いでステップ６１５ではＯ2 セン
サ２２の電流値Ｉが設定値α（図３３）よりも低下した
か否かが判別され、Ｉ＜αになるとステップ６１６に進
む。
【００８５】ステップ６１６では経過時間ｔから図１９
（Ａ）に基いてＮＯX 吸収剤１８の劣化度が算出され
る。次いでステップ６１７では経過時間ｔから図１９
（Ｂ）に基いてＮＯX 吸収剤１８の最大ＮＯX 吸収量Ｗ
max が算出される。次いでステップ６１８では最大ＮＯ
X 吸収量Ｗmax に一定値、例えば１．１を乗算すること
によって判定レベルＳＡＴが算出される。次いでステッ
プ６１９では最大ＮＯX 吸収量Ｗmax に一定値、例えば
０．７を乗算することによって許容最大値ＭＡＸが算出
される。次いでステップ６２０では劣化判定フラグがリ
セットされる。劣化判定フラグがリセットされると混合
気の空燃比がリッチからそのときの運転状態で定まる空
燃比に、通常はリーンに切換えられる。次いでステップ
６２１ではｔおよびΣＮＯＸが零とされる。
【００８６】図３７から図４０に第７実施例を示す。Ｎ
ＯX 吸収剤１８からのＮＯX 放出速度は機関の運転状態
に応じて変化し、ＮＯX 吸収剤１８の温度に応じて変化
する。即ち混合気の空燃比のリッチの度合が同じであっ
ても吸入空気量が多いほど、即ち排気ガス量が多いほど
単位時間当りＮＯX 吸収剤１８に流入する未燃ＨＣ，Ｃ
Ｏの量が増大するためにＮＯX 吸収剤１８からのＮＯX
放出速度が速くなる。従ってこのとき例えば第１実施例
の図１１に示されるような経過時間ｔを検出している場
合にはこの経過時間ｔは吸入空気量が多くなるほど短か
くなる。また、ＮＯX 吸収剤１８の温度が高くなるほど
吸収剤中の硝酸イオンＮＯ3 - が分解してＮＯ2 になり
やすくなるのでＮＯX 吸収剤１８の温度が高くなるほど
ＮＯX 吸収剤１８からのＮＯX 放出速度が速くなる。従
ってこの場合にも経過時間ｔはＮＯX 吸収剤１８の温度
が高くなるほど短かくなる。
【００８７】ところでＮＯX 吸収剤１８の最大ＮＯX 吸
収量を正確に検出するためには吸入空気量やＮＯX 吸収
剤１８の温度によって経過時間ｔが影響を受けないよう
にすることが好ましい。そこでこの第７実施例では吸入
空気量やＮＯX 吸収剤１８の温度が変化しても経過時間
ｔが変化しないように経過時間ｔに補正係数ＫＱ，ＫＴ
を乗算するようにしている。ここで補正係数ＫＱは吸入
空気量に関する係数であってこの補正係数ＫＱは図３７
（Ａ）に示されるようにサージタンク１０内の絶対圧Ｐ
Ｍが高くなるほど大きくなり、機関回転数Ｎが高くなる
ほど大きくなる。この補正係数ＫＱはサージタンク１０
内の絶対圧ＰＭおよび機関回転数Ｎの関数として図３７
（Ｂ）に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶され
ている。
【００８８】一方、補正係数ＫＴはＮＯX 吸収剤１８の
温度に関する係数であってこの補正係数ＫＴは図３８
（Ａ）に示されるようにＮＯX 吸収剤１８の温度Ｔが高
くなるほど大きくなる。ここでＮＯX 吸収剤１８の温度
Ｔは機関の運転状態により定まるので第７実施例におい
ては機関の運転状態に応じて変化するＮＯX 吸収剤１８
の温度Ｔを予め実験により求めておき、この実験により
求められた温度Ｔがサージタンク１０内の絶対圧ＰＭお
よび機関回転数Ｎの関数として図３８（Ｂ）に示すマッ
プの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００８９】この第７実施例においても空燃比制御につ
いては図１２および図１３に示すルーチンが用いられる
が図１２のステップ１２３において行われる劣化処理に
ついては図３９に示すルーチンが用いられる。図３９を
参照するとまず初めにステップ７００において補正係数
Ｋが例えば１．３程度の一定値ＫＫとされる。次いでス
テップ７０１ではフィードバック補正係数ＦＡＦが１．
０に固定される。従って劣化判定が開始されると混合気
の空燃比がリッチとされる。次いでステップ７０２では
経過時間ｔが１だけインクリメントされる。次いでステ
ップ７０３ではＯ2 センサ２２の電流値Ｉが設定値α
（図１１）よりも低下したか否かが判別され、Ｉ＜αに
なるとステップ７０４に進む。ステップ７０４では図３
７（Ｂ）のマップから算出された補正係数ＫＱ、および
図３８（Ｂ）のマップから得られた温度Ｔを用いて図３
８（Ａ）のマップから算出された補正係数ＫＴを経過時
間ｔに乗算することによって最終的な経過時間ｔ（＝Ｋ
Ｑ・ＫＴ・ｔ）が算出される。
【００９０】次いでステップ７０５では最終的な経過時
間ｔから図４０（Ａ）に基いてＮＯ X 吸収剤１８の劣化
度が算出される。次いでステップ７０６では最終的な経
過時間ｔから図４０（Ｂ）に基いてＮＯX 吸収剤１８の
最大ＮＯX 吸収量Ｗmax が算出される。次いでステップ
７０７では最大ＮＯX 吸収量Ｗmax に一定値、例えば
１．１を乗算することによって判定レベルＳＡＴが算出
される。次いでステップ７０８では最大ＮＯX 吸収量Ｗ
max に一定値、例えば０．７を乗算することによって許
容最大値ＭＡＸが算出される。次いでステップ７０９で
は劣化判定フラグがリセットされる。劣化判定フラグが
リセットされると混合気の空燃比がリッチからそのとき
の運転状態で定まる空燃比に、通常はリーンに切換えら
れる。次いでステップ７１０ではｔおよびΣＮＯＸが零
とされる。
【００９１】図４１に第８実施例を示す。前述したよう
に吸入空気量が多いとＮＯX 吸収剤１８からのＮＯX 放
出速度が速くなり、ＮＯX 吸収剤１８の温度が高くなる
とＮＯX 吸収剤１８からのＮＯX 放出速度が速くなる。
ＮＯX 放出速度が速くなるとＮＯX 吸収剤１８のＮＯX
吸収量が異なっていても電流値Ｉの変化過程に大きな差
が生じなくなる。最大ＮＯX 吸収量を正確に検出するに
は電流値Ｉの変化過程に大きな差を生じさせることが好
ましく、そのためには吸入空気量が少なく、ＮＯX 吸収
剤１８の温度が低いときに最大ＮＯX 吸収量を検出する
ことが好ましい。そこでこの第８実施例では図３７
（Ｂ）に示されるマップおよび図３８（Ｂ）に示される
マップを利用して吸入空気量が少なくかつＮＯX 吸収剤
１８の温度が低いときにＮＯX 吸収剤１８の最大ＮＯX
吸収量を検出するようにしている。
【００９２】この第８実施例においても空燃比制御につ
いては図１２および図１３に示すルーチンが用いられる
が図１２のステップ１２３において行われる劣化処理に
ついては図４１に示すルーチンが用いられる。図４１を
参照するとまず初めにステップ８００において図３７
（Ｂ）に示されるマップから算出された補正係数ＫＱが
予め定められた設定値ＫＱO よりも小さいか否かが判別
される。即ち、ステップ８００では機関の運転状態が吸
入空気量の少ない低速低負荷運転時であるか否かが判別
される。ＫＱ≧ＫＱO のときには図１２のステップ１０
３に進む。これに対してＫＱ＜ＫＱO のときにはステッ
プ８０１に進んで図３８（Ｂ）に示すマップから算出さ
れたＮＯX 吸収剤１８の温度Ｔが予め定められた設定温
度ＴO よりも低いか否かが判別される。Ｔ≧ＴO のとき
には図１２のステップ１０３に進む。これに対してＴ＜
ＴO のときにはステップ８０２に進む。
【００９３】ステップ８０２では補正係数Ｋが例えば
１．３程度の一定値ＫＫとされる。次いでステップ８０
３ではフィードバック補正係数ＦＡＦが１．０に固定さ
れる。従ってこのとき混合気の空燃比がリッチとされ
る。次いでステップ８０４に進んで経過時間ｔが１だけ
インクリメントされる。次いでステップ８０５ではＯ2
センサ２２の電流値Ｉが設定値α（図１１）よりも低下
したか否かが判別され、Ｉ＜αになるとステップ８０６
に進む。
【００９４】ステップ８０６では経過時間ｔから図１９
（Ａ）に基いてＮＯX 吸収剤１８の劣化度が算出され
る。次いでステップ８０７では経過時間ｔから図１９
（Ｂ）に基いてＮＯX 吸収剤１８の最大ＮＯX 吸収量Ｗ
max が算出される。次いでステップ８０８では最大ＮＯ
X 吸収量Ｗmax に一定値、例えば１．１を乗算すること
によって判定レベルＳＡＴが算出される。次いでステッ
プ８０９では最大ＮＯX 吸収量Ｗmax に一定値、例えば
０．７を乗算することによって許容最大値ＭＡＸが算出
される。次いでステップ８１０では劣化判定フラグがリ
セットされる。劣化判定フラグがリセットされると混合
気の空燃比がリッチからそのときの運転状態で定まる空
燃比に、通常はリーンに切換えられる。次いでステップ
８１１ではｔおよびΣＮＯＸが零とされる。
【００９５】
【発明の効果】ＮＯX 吸収剤の劣化の度合を正確に検出
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】基本燃料噴射時間のマップを示す図である。
【図３】補正係数Ｋを示す図である。
【図４】機関から排出される排気ガス中の未燃ＨＣ，Ｃ
Ｏおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
【図５】ＮＯX の吸放出作用を説明するための図であ
る。
【図６】ＮＯX 吸収量ＮＯＸＡおよびＮＯX 放出量ＮＯ
ＸＤを示す図である。
【図７】ＮＯX 放出量ＮＯＸＤを示す図である。
【図８】空燃比制御のタイムチャートである。
【図９】Ｏ2 センサの陽極と陰極間を流れる電流値を示
す図である。
【図１０】Ｏ2 センサの陽極と陰極間を流れる電流値の
変化を示すタイムチャートである。
【図１１】Ｏ2 センサの陽極と陰極間を流れる電流値の
変化を示すタイムチャートである。
【図１２】空燃比を制御するためのフローチャートであ
る。
【図１３】空燃比を制御するためのフローチャートであ
る。
【図１４】フィードバック制御Ｉを行うためのフローチ
ャートである。
【図１５】フィードバック補正係数ＦＡＦの変化を示す
タイムチャートである。
【図１６】フィードバック制御IIを行うためのフローチ
ャートである。
【図１７】ＮＯX 放出処理を行うためのフローチャート
である。
【図１８】劣化判定を行うためのフローチャートであ
る。
【図１９】ＮＯX 吸収剤の劣化度および最大ＮＯX 吸収
量を示す図である。
【図２０】第２実施例における劣化検出方法を説明する
ための電流値Ｉの変化を示すタイムチャートである。
【図２１】第２実施例において劣化判定を行うためのフ
ローチャートである。
【図２２】ＮＯX 吸収剤の劣化度と最大ＮＯX 吸収量を
示す図である。
【図２３】第３実施例における劣化検出方法を説明する
ための電流値Ｉの変化を示すタイムチャートである。
【図２４】第３実施例においてＮＯX 放出処理を行うた
めのフローチャートである。
【図２５】第３実施例において劣化判定を行うためのフ
ローチャートである。
【図２６】ＮＯX 吸収剤の劣化度と最大ＮＯX 吸収量を
示す図である。
【図２７】第４実施例における劣化検出方法を説明する
ための電流値Ｉの変化を示すタイムチャートである。
【図２８】第４実施例において劣化判定を行うためのフ
ローチャートである。
【図２９】ＮＯX 吸収剤の劣化度と最大ＮＯX 吸収量を
示す図である。
【図３０】第５実施例における劣化検出方法を説明する
ための電流値Ｉの変化を示すタイムチャートである。
【図３１】第５実施例において劣化判定を行うためのフ
ローチャートである。
【図３２】ＮＯX 吸収剤の劣化度と最大ＮＯX 吸収量を
示す図である。
【図３３】第６実施例における劣化検出方法を説明する
ための電流値Ｉの変化を示すタイムチャートである。
【図３４】フィードバック補正係数の変化を示すタイム
チャートである。
【図３５】第６実施例において劣化判定を行うためのフ
ローチャートである。
【図３６】第６実施例において劣化判定を行うためのフ
ローチャートである。
【図３７】補正係数ＫＱを示す図である。
【図３８】補正係数ＫＴを示す図である。
【図３９】第７実施例において劣化判定を行うためのフ
ローチャートである。
【図４０】ＮＯX 吸収剤の劣化度と最大ＮＯX 吸収量を
示す図である。
【図４１】第８実施例において劣化判定を行うためのフ
ローチャートである。
【符号の説明】
１５…排気マニホルド １８…ＮＯX 吸収剤 ２０，２２…Ｏ2 センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢ Ｆ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢＲ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ｚ (72)発明者 井口 哲 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 国際公開93／25806（ＷＯ，Ａ１) 国際公開94／17291（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/24 F02D 41/04 305

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
    きにＮＯX を吸収し、流入する排気ガスの空燃比がリッ
    チになると吸収したＮＯX を放出するＮＯX 吸収剤を機
    関排気通路内に配置し、排気ガスの空燃比に比例したレ
    ベルの出力を発生する空燃比センサをＮＯX 吸収剤下流
    の排気通路内に配置した内燃機関において、ＮＯX 吸収
    剤に吸収されていると推定される推定ＮＯX 量を求める
    ＮＯX 量推定手段と、該推定ＮＯ X 量が劣化判定用の判
    定レベルを越えたか否かを判別する判別手段と、上記推
    定ＮＯX 量が上記判定レベルを越えたときにＮＯX 吸収
    剤からＮＯX を放出すべくＮＯX 吸収剤に流入する排気
    ガスの空燃比をリーンからリッチに切換える空燃比切換
    手段とを具備し、排気ガスの空燃比がリーンからリッチ
    に切換えられたときに空燃比センサの出力レベルがＮＯ
    X 吸収剤に吸収されているＮＯX 量に応じた異なる出力
    レベルの変化過程を経てリーン空燃比に対応する出力レ
    ベルからリッチ空燃比に対応する出力レベルまで変化
    し、更に上記出力レベルの変化過程の差異に基づいてＮ
    ＯX 吸収剤の劣化の度合を判断する劣化判断手段と、上
    記出力レベルの変化過程の差異に基づいてＮＯ X 吸収剤
    の最大ＮＯ X 吸収量を算出する算出手段とを具備し、該
    劣化判断手段によるＮＯ X 吸収剤の劣化判断が行われた
    後、再びＮＯ X 吸収剤の劣化判断が行われるときの上記
    判定レベルを該算出手段により算出された最大ＮＯ X 吸
    収量よりも大きくするようにした内燃機関の排気浄化装
    置。
  2. 【請求項２】 ＮＯX 吸収剤の劣化の度合が大きいほど
    リーン空燃比に対応する出力レベルからリッチ空燃比に
    対応する出力レベルまで変化する時間が短かくなり、上
    記劣化判断手段はＮＯX 吸収剤に流入する排気ガスの空
    燃比のリーンからリッチへの切換時から空燃比センサの
    出力レベルがリッチ空燃比に対応する出力レベルとなる
    までの期間のうちの予め定められた期間の経過時間が短
    かくなるほどＮＯX 吸収剤の劣化の度合が大きいと判断
    し、該予め定められた期間の経過時間が短かくなるほど
    上記最大ＮＯ X 吸収量が小さくされる請求項１に記載の
    内燃機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項３】 上記予め定められた期間がＮＯX 吸収剤
    に流入する排気ガスの空燃比のリーンからリッチへの切
    換時から空燃比センサの出力レベルがリッチ空燃比に対
    応する出力レベルにほぼ一致するまでの期間である請求
    項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項４】 上記予め定められた期間がＮＯX 吸収剤
    に流入する排気ガスの空燃比のリーンからリッチへの切
    換後一定期間経過した後から空燃比センサの出力レベル
    がリッチ空燃比に対応する出力レベルとにほぼ一致する
    までの期間である請求項２に記載の内燃機関の排気浄化
    装置。
  5. 【請求項５】 ＮＯX 吸収剤に流入する排気ガスの空燃
    比がリーンからリッチに切換えられた後においてＮＯX
    吸収剤から流出する排気ガスの空燃比がリーンからリッ
    チに変化する直前に上記出力レベルが急激に変化し、上
    記予め定められた期間がＮＯX 吸収剤に流入する排気ガ
    スの空燃比のリーンからリッチへの切換後一定期間経過
    した後から上記出力レベルが急激に変化するまでの期間
    である請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  6. 【請求項６】 ＮＯX 吸収剤に流入する排気ガスの空燃
    比がリーンからリッチに切換えられたときの上記出力レ
    ベルの変化率がＮＯX 吸収剤の劣化の度合が大きくなる
    ほど大きくなり、上記劣化判断手段は上記出力レベルの
    変化率が大きくなるほどＮＯX 吸収剤の劣化の度合が大
    きいと判断し、該出力レベルの変化率が大きくなるほど
    上記最大ＮＯ X 吸収量が小さくされる請求項１に記載の
    内燃機関の排気浄化装置。
  7. 【請求項７】 ＮＯX 吸収剤に流入する排気ガスの空燃
    比のリーンからリッチへの切換後空燃比センサの出力レ
    ベルがリッチ空燃比に対応する出力レベルとなるまでの
    期間における上記出力レベルの時間積分値がＮＯX 吸収
    剤の劣化の度合が大きくなるほど小さくなり、上記劣化
    判断手段は上記出力レベルの時間積分値が小さくなるほ
    どＮＯX 吸収剤の劣化の度合が大きいと判断し、該出力
    レベルの時間積分値が小さくなるほど上記最大ＮＯ X 吸
    収量が小さくされる請求項１に記載の内燃機関の排気浄
    化装置。
  8. 【請求項８】 上記劣化判断手段によるＮＯX 吸収剤の
    劣化判断が行われた後、再び上記劣化判断手段によるＮ
    ＯX 吸収剤の劣化判断が行われるまでの間においてＮＯ
    X 吸収剤からのＮＯX の放出作用が行われ、このＮＯX
    の放出作用が行われるときの空燃比のリッチの度合に比
    べて上記劣化判断手段によるＮＯX 吸収剤の劣化判断が
    行われるときの空燃比のリッチの度合を小さくするよう
    にした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  9. 【請求項９】 ＮＯX 吸収剤上流の機関排気通路内に別
    の空燃比センサを配置し、上記劣化判断手段によるＮＯ
    X 吸収剤の劣化判断を行うときに空燃比のリッチの度合
    が予め定められた度合となるように該別の空燃比センサ
    の出力信号に基いて空燃比がフィードバック制御される
    請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  10. 【請求項１０】 上記劣化判断手段によるＮＯX 吸収剤
    の劣化判断が行われた後、再び上記劣化判断手段による
    ＮＯX 吸収剤の劣化判断が行われるまでの間においてＮ
    ＯX 吸収剤からのＮＯX の放出作用が行われ、このＮＯ
    X の放出作用の行われる周期をＮＯX 吸収剤の劣化の度
    合が大きくなるほど短かくするようにした請求項１に記
    載の内燃機関の排気浄化装置。
  11. 【請求項１１】 上記劣化判断手段はＮＯX 吸収剤の劣
    化の判断を劣化の判断に適した予め定められた機関の運
    転状態のときに行う請求項１に記載の内燃機関の排気浄
    化装置。
  12. 【請求項１２】 上記空燃比センサの出力レベルの変化
    過程の差異を表わしている代表値が機関の運転状態にか
    かわらずにＮＯX 吸収剤の同一ＮＯX 吸収量に対してほ
    ぼ同一となるように該代表値を機関の運転状態に応じて
    補正する補正手段を具備した請求項１に記載の内燃機関
    の排気浄化装置。
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