JP3858554B2 - エンジン排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【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４０〜５０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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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、
ＮＯｘ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（ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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て排気ガスの空燃比がリーンであるリーン運転時間を変更すると共に前記変更したリーン運転時間後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、前記濃度検出手段からの出力が予め定める所定値となるまでの到達時間を求め、前記変更されたリーン運転時間に対する前記到達時間と変更される前のリーン運転時間に対する到達時間との差異に基づいて、前記ＮＯｘ捕捉剤の性能判定を行うＮＯｘ捕捉剤性能判定手段を有することを特徴とするエンジン排気浄化装置により解決される。
【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２４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１９の信号３ｓ，５ｓ，１２ｓ，１４ｓ，２５ｓ，１７ｓ，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・ＡＬＰＨＡ・Ｋｒ
ここで、Ｋは燃料噴射弁１０等の特性に基づく係数、Ｑａ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、ＡＬＰＨＡ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、ＮＯｘ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ＴＧＦＢＡは、例えば図４に示すように、エンジン回転速度Ｎｅ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ＴＧＡＦはリーン、実線Ｌと実線Ｒの間の運転領域ではＴＧＦＢＡ＝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ＣＯ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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、ＮＯｘ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
ＮＯｘ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−ＴＮＯＡ(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、ＳＯｘ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、ＮＯｘ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。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ＮＯx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ＮＯｘ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、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，ＣＯ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ＨＣ，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、ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘが飽和捕捉量まで捕捉されてしまうと、その後はＮＯｘ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ＨＣ，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ＮＯｘ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。
【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、ＮＯｘ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ＴＤＡ１，ＴＤＢ１とし、リーン運転時間をＴＬ２(＝ＴＬ１＋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、ΔTDA≧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ΔＴＤ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，ＣＯ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ＮＯＤＳ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】
Ｑｆｅｘ＝ｋ１・Ｔｉ・(Ｋｒ−１)／Ｋｒ・Ｎｅ
＝ｋ１・Ｋ・Ｑａ・(Ｋｒ−１)
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ＮＯｘ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】
ＮＯＤＳ＝ｋ２・Ｑｆｅｘ
＝ｋ・Ｑａ・(Ｋｒ−１)
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ＮＯＤＳ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＴＮＯＡ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ＴＮＯＡＰ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、ＴＮＯＡ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。ΔＴＮＯＤ≦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。ＴＮＯＡＰ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、ＴＮＯＡＰ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
ＴＮＯＡＰ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ＴＮＯＡ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，ΔＴＮＯＤ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、ＴＮＡＯＰ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、ＮＯｘ捕捉量が少ない状態で）ので、ΔＴＮＯＤでΔＴＮＯＡ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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１５のＮＯｘ捕捉量の判定が必要と判断され、ステップ１１６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ＮＯｘ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。ＰＲＥＯＫ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ＣＮＯＰ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ＴＮＯＡ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ＫＮＯＰ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
ＴＯＮＡＰ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ＴＮＯＡ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１０６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ＣＮＯＰ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１１１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ＮＯｘ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、ＮＯｘ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ＮＯｘ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Ｑａｖｅが次式により算出される。
【０１２８】
Ｑａｖｅ＝ＳＱａ／ＣＱａ
次のステップ２０７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ＮＯｘ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TNOAold、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，ＴＮＯＡ，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ＮＯｘ捕捉量ＴＮＯＤｏｌｄと今回の検出ＮＯｘ捕捉量ＴＮＯＤ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、ＮＯｘ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３０２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ＴＮＯＡＰ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、ＮＯｘ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TNOAPSL 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、ＮＯｘ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。
【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４０〜５０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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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、
ＮＯｘ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（ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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て排気ガスの空燃比がリーンであるリーン運転時間を変更すると共に前記変更したリーン運転時間後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、前記濃度検出手段からの出力が予め定める所定値となるまでの到達時間を求め、前記変更されたリーン運転時間に対する前記到達時間と変更される前のリーン運転時間に対する到達時間との差異に基づいて、前記ＮＯｘ捕捉剤の性能判定を行うＮＯｘ捕捉剤性能判定手段を有することを特徴とするエンジン排気浄化装置により解決される。
【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２４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１９の信号３ｓ，５ｓ，１２ｓ，１４ｓ，２５ｓ，１７ｓ，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・ＡＬＰＨＡ・Ｋｒ
ここで、Ｋは燃料噴射弁１０等の特性に基づく係数、Ｑａ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、ＡＬＰＨＡ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、ＮＯｘ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ＴＧＦＢＡは、例えば図４に示すように、エンジン回転速度Ｎｅ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ＴＧＡＦはリーン、実線Ｌと実線Ｒの間の運転領域ではＴＧＦＢＡ＝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ＣＯ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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、ＮＯｘ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
ＮＯｘ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−ＴＮＯＡ(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、ＳＯｘ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、ＮＯｘ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。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ＮＯx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ＮＯｘ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、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，ＣＯ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ＨＣ，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、ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘが飽和捕捉量まで捕捉されてしまうと、その後はＮＯｘ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ＨＣ，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ＮＯｘ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。
【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、ＮＯｘ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ＴＤＡ１，ＴＤＢ１とし、リーン運転時間をＴＬ２(＝ＴＬ１＋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、ΔTDA≧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ΔＴＤ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，ＣＯ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ＮＯＤＳ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】
Ｑｆｅｘ＝ｋ１・Ｔｉ・(Ｋｒ−１)／Ｋｒ・Ｎｅ
＝ｋ１・Ｋ・Ｑａ・(Ｋｒ−１)
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ＮＯｘ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】
ＮＯＤＳ＝ｋ２・Ｑｆｅｘ
＝ｋ・Ｑａ・(Ｋｒ−１)
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ＮＯＤＳ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＴＮＯＡ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ＴＮＯＡＰ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、ＴＮＯＡ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。ΔＴＮＯＤ≦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。ＴＮＯＡＰ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、ＴＮＯＡＰ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
ＴＮＯＡＰ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ＴＮＯＡ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，ΔＴＮＯＤ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、ＴＮＡＯＰ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、ＮＯｘ捕捉量が少ない状態で）ので、ΔＴＮＯＤでΔＴＮＯＡ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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ＮＯｘ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１５のＮＯｘ捕捉量の判定が必要と判断され、ステップ１１６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ＮＯｘ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。ＰＲＥＯＫ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ＣＮＯＰ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ＴＮＯＡ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ＫＮＯＰ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
ＴＯＮＡＰ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ＴＮＯＡ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１０６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ＣＮＯＰ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１１１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ＮＯｘ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、ＮＯｘ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ＮＯｘ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Ｑａｖｅが次式により算出される。
【０１２８】
Ｑａｖｅ＝ＳＱａ／ＣＱａ
次のステップ２０７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ＮＯｘ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TNOAold、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，ＴＮＯＡ，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ＮＯｘ捕捉量ＴＮＯＤｏｌｄと今回の検出ＮＯｘ捕捉量ＴＮＯＤ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、ＮＯｘ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３０２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ＴＮＯＡＰ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、ＮＯｘ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TNOAPSL 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、ＮＯｘ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。
Claims (5)
- 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て排気ガスの空燃比がリーンであるリーン運転時間を変更すると共に前記変更したリーン運転時間後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、前記濃度検出手段からの出力が予め定める所定値となるまでの到達時間を求め、前記変更されたリーン運転時間に対する前記到達時間と変更される前のリーン運転時間に対する到達時間との差異に基づいて、前記ＮＯｘ捕捉剤の性能判定を行うＮＯｘ捕捉剤性能判定手段を有することを特徴とするエンジン排気浄化装置。 - 前記ＮＯｘ捕捉剤性能判定手段による判定結果にて、ＮＯｘ捕捉剤の劣化と判定されたとき、前記排気ガスの空燃比がリーンとなる運転期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。
- 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。
- 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。
- 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または、警告を発生の少なくともいずれかを行う手段を有することを特徴とする請求項第１〜４項のいずれかに記載のエンジン排気浄化装置。
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