JP3899658B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、詳しくは、排気通路にＮＯｘ吸蔵触媒を備えた内燃機関において、ＮＯｘの浄化に必要な最適空燃比に制御するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、排気空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比（ストイキ）又はリッチであるときに前記吸蔵したＮＯｘを放出して還元処理するＮＯｘ吸蔵触媒（ＮＯｘ吸蔵型三元触媒）を備えた機関が知られている。
【０００３】
前記ＮＯｘ吸蔵触媒は、リーン燃焼中においてＮＯｘを吸蔵して大気中に排出されるＮＯｘ量を低減するが、吸蔵量が最大量を越えてしまうと、機関から排出されたＮＯｘが触媒に吸蔵されずにそのまま大気中に排出されることになってしまう。
そこで、ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵量が最大量になる前に、燃焼混合気の目標空燃比を強制的に一時的にリッチに切り換えて（以下リッチスパイクという) 、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯｘの放出，還元処理を行わせるようにしている。
【０００４】
ここで、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ脱離特性について説明すると、リッチスパイクによりリッチな排気が供給されると、吸蔵されていたＮＯｘが初期に多量に脱離し、その後は徐々に脱離されていくという特性を有する。このため、上記脱離特性に合わせて制御開始当初のリッチレベルを大きくし、その後リッチレベルを減少して所定時間リッチ状態を継続するという制御を行っている。
【０００５】
ところで、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ脱離特性は、該触媒の温度によって変化し、高温時にはリッチスパイク開始直後の初期脱離量が大きく短時間で脱離を終了し、低温時には前記初期脱離量が減少して脱離終了時間が長引く特性となる。
そこで、触媒温度に応じて異なるＮＯｘ脱離特性に適合するように、リッチスパイクのリッチレベル，リッチ継続時間を制御する技術が提案されている（特開平６−１０７２５号公報参照) 。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＮＯｘ脱離特性は、触媒温度のみでなく、触媒の劣化状態やバラツキ、機関の運転状態等によっても変化し、前記触媒温度のみに対応した制御では、これらの変化に対応できなかった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化，バラツキや機関の運転状態によりＮＯｘ脱離特性が変化しても、該特性の変化に応じて常にＮＯｘ浄化に最適なリッチスパイク特性に制御でき、以て、ＮＯｘを効率良く浄化しつつ、ＨＣ，ＣＯの排出を抑制できる排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１に係る発明は、
排気空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又はリッチであるときに前記吸蔵したＮＯｘを放出して還元処理するＮＯｘ吸蔵触媒を備え、燃焼混合気の空燃比を一時的にリッチとしてＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元処理する制御を行う内燃機関の排気浄化装置において、
前記ＮＯｘ還元処理制御前後のＮＯｘ吸蔵触媒下流のＮＯｘ濃度を検出し、該検出されたＮＯｘ濃度に基づいて、ＮＯｘ還元処理制御時における燃焼混合気の空燃比のリッチレベルの学習と、燃焼混合気のリッチ継続時間の学習とを行って補正することを特徴とする（図１参照）。
【０００８】
請求項１に係る発明によると、
燃焼混合気の空燃比を一時的にリッチとするＮＯｘ還元処理制御を行うと、ＮＯｘ吸蔵触媒からのＮＯｘ排出量は、制御の初期に急増し、制御後は制御前より減少する特性を有するが、燃焼混合気の空燃比制御特性によって前記制御初期や制御後のＮＯｘ排出量の特性は変化する。
【０００９】
そこで、ＮＯｘ還元処理制御前後のＮＯｘ濃度を検出し、該検出値に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒からのＮＯｘ排出量の特性に適合するように燃焼混合気の空燃比制御特性を学習補正することにより、ＨＣの排出量を抑制しつつ、十分なＮＯｘ還元処理を行うことができる。
【００１２】
また、例えば、燃焼混合気の空燃比のリッチレベルが低過ぎる場合は、排気中のＨＣ排出量が不足して前記制御初期に多量に脱離するＮＯｘを十分に処理しきれず、逆にリッチレベルが高過ぎるとＨＣ，ＣＯが過剰に放出されてしまう。そこで、ＮＯｘ還元処理制御の開始直後の排気中のＮＯｘ濃度に基づいて、リッチレベルを適切に学習補正することができる。
【００１３】
また、リッチ継続時間が短過ぎる場合は、制御終了後もＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘが脱離し続け、リッチ継続時間が長過ぎる場合は、ＮＯｘ吸蔵触媒からのＮＯｘの脱離が終了した後もリッチ空燃比での燃焼が継続することによりＨＣ，ＣＯの排出量が増大してしまう。そこで、ＮＯｘ還元処理制御終了後の排気中のＮＯｘ濃度に基づいて、リッチ継続時間を適切に学習補正することができる。
【００１４】
また、請求項２に係る発明は、
前記ＮＯｘの還元処理制御は、制御開始時に燃焼混合気の空燃比のリッチレベルを最大とし、その後徐々に減少していく制御であり、前記リッチレベルの学習補正は、前記制御開始時に与える最大リッチレベルの学習補正であり、前記リッチ継続時間の学習補正は、前記リッチレベルの減少速度の学習補正であることを特徴とする。
【００１５】
かかる構成によると、ＮＯｘ還元処理制御の開始時に与える最大のリッチレベルをリッチレベル学習によって学習補正し、その後リッチレベルを減少する速度をリッチ継続時間の学習によって学習補正する。
これにより、最大リッチレベルが適正値に学習補正されることによってリッチスパイク開始時のＮＯｘ排出量を抑制しつつＨＣ，ＣＯの排出量も抑制され、リッチレベルの減少速度の学習補正によりリッチ継続時間が適正値に学習補正されることによってＨＣ，ＣＯの排出を抑制しながらＮＯｘ吸蔵触媒全体に吸蔵されたＮＯｘ量を十分に還元処理することができる。
【００１６】
また、請求項３に係る発明は、
前記ＮＯｘ還元処理制御時における燃焼混合気の空燃比制御特性の学習は、機関の運転領域毎に行われることを特徴とする。
請求項３に係る発明によると、
機関の運転条件に応じてＮＯｘ還元処理制御前後のＮＯｘ濃度が変化しても、運転領域毎に学習することで運転条件に応じた最適な学習を行うことができる。
【００１７】
また、請求項４に係る発明は、
前記ＮＯｘ還元処理制御時における燃焼混合気の空燃比制御特性を、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度によっても補正することを特徴とする。
請求項４に係る発明によると、
ＮＯｘ吸蔵触媒の温度によってＮＯｘ還元処理制御前後のＮＯｘ濃度が変化しても、触媒の温度に応じた補正も行うことによって最適なＮＯｘ還元処理制御を行うことができる。
【００１８】
また、請求項５に係る発明は、
前記ＮＯｘ還元処理制御時における燃焼混合気の空燃比制御特性の学習は、機関の運転条件が切り換わるときには禁止することを特徴とする。
請求項５に係る発明によると、
機関の運転条件が切り換わるときは、それによってＮＯｘ濃度が変化するので、該切り換わり時にＮＯｘ濃度に基づく燃焼混合気の空燃比制御特性の学習を禁止することにより、誤学習を防止でき、学習の信頼性が向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図２は、第１の実施の形態における内燃機関のシステム構成を示す図であり、機関１には、スロットル弁２で計量された空気が供給され、燃焼室で燃料噴射弁３から噴射された燃料と混合し、該混合気は、点火栓４による火花点火によって着火燃焼し、燃焼排気は、排気通路９に介装されたＮＯｘ吸蔵触媒５で浄化された後に大気中に排出される。
【００２０】
前記ＮＯｘ吸蔵触媒５は、排気空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又はリッチであるときに前記吸蔵したＮＯｘを放出して三元触媒層で還元処理する触媒（ＮＯｘ吸蔵型三元触媒）である。
なお、前記のように燃焼室内に燃料を直接噴射することにより、空燃比を極限までリーン化した成層混合気燃焼が可能となるが、この場合、リーン空燃比のままＮＯｘを還元処理することが困難なので、ＮＯｘ吸蔵触媒５でＮＯｘを一時的に吸蔵すると共に、吸蔵したＮＯｘをリッチ空燃比下で還元処理するようにしている。但し、吸気ポート部分に燃料を噴射してリーン燃焼を行うものであってもよい。
【００２１】
前記燃料噴射弁３による噴射時期，噴射量、及び、点火栓４による点火時期等を制御するコントロールユニット６はマイクロコンピュータを含んで構成され、各種センサからの検出信号に基づく演算処理によって、前記燃料噴射弁３に対して燃料噴射信号（噴射パルス信号）を出力し、点火栓４（パワートランジスタ）に対しては点火信号を出力する。
【００２２】
前記燃料噴射信号の演算においては、運転条件に応じて目標空燃比を決定し、該目標空燃比の混合気が形成されるように燃料噴射量（噴射パルス幅）が演算されるが、通常は前記目標空燃比として理論空燃比よりもリーンである空燃比が設定される構成となっている。
前記各種センサとしては、機関１の吸入空気流量を検出するエアフローメータ７、前記スロットル弁２の開度を検出するスロットルセンサ８、前記ＮＯｘ吸蔵触媒５の上流側の排気通路９に配置されて排気空燃比を検出する空燃比センサ10、該ＮＯｘ吸蔵触媒５の下流側の排気通路９に配置されてＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサ11、該ＮＯｘ吸蔵触媒５に配置されて触媒温度を検出する触媒温度センサ12などが設けられる他、コントロールユニット６にはクランク角センサ13からの回転信号や水温センサ14からの水温信号などが入力される。
【００２３】
前記コントロールユニット６は、既述したように、通常は、リーン空燃比燃焼を行うように燃料噴射量を設定するが、ＮＯｘ還元処理制御時にはリッチスパイクを行いつつ、前記ＮＯｘ濃度センサ11を用いてＮＯｘ吸蔵触媒５下流のＮＯｘ濃度を検出しつつ該制御の学習補正（以下リッチスパイク学習という) を行う。
以下に本発明に係るＮＯｘ還元処理制御を図３〜図10に基づいて説明する。
【００２４】
図３は、ＮＯｘ還元処理制御実施の判断ルーチンを示す。
ステップ１（図中にはＳ１と記してある。以下同様）では、ＮＯｘ還元処理制御中であるか否かを、フラグＦＬＧＲＳによって判別する。
ＮＯｘ還元処理制御中でないと判別されたときは、ステップ２へ進み、前記クランク角センサ13からの信号に基づいて検出された機関回転速度Ｎｅと、該機関回転速度Ｎｅ及び前記エアフロメータ７で検出された吸入空気量Ｑに基づいて算出された機関負荷を表す基本燃料噴射量Ｔｐとを読み込む。
【００２５】
ステップ３では、前記機関回転速度Ｎｅと基本燃料噴射量Ｔｐとに基づいて、単位時間（このフローチャートの実行周期。例えば１秒) 当たりのＮＯｘ排出量ＮＯＧを、図示したような特性のマップから読み出す。
ステップ４では、前記ＮＯｘ排出量ＮＯＧをそれまでの積算値ＳＩＧＮＯに加算して積算値ＳＩＧＮＯを更新する。
【００２６】
ステップ５では、前記ＮＯｘ排出量の積算値ＳＩＧＮＯが設定値ＳＬＳＮＯを超えているか否かを判別する。
設定値ＳＬＳＮＯを超えていると判別されたときは、ＮＯｘ吸蔵触媒５に吸蔵されたＮＯｘを還元処理すべき状態に達したと判断し、ステップ６でＮＯｘ還元処理制御開始のため、フラグＦＲＤ，ＦＬＧＲＳ，ＦＬＧＦＢをそれぞれ１にセットする。各フラグの機能については後述する。
【００２７】
ステップ７では、リッチ継続時間計測用のタイマＴＲＳを０にリセットする。また、ステップ１でＮＯｘ還元処理制御中と判別されたときは、ステップ８で前記タイマＴＲＳをインクリメントし、ステップ９で前記積算値ＳＩＧＮＯを０にリセットする。
次に、ＮＯｘ還元処理制御におけるリッチレベルとリッチ継続時間を設定するルーチンを、図４のフローチャートに従って説明する。
【００２８】
ステップ11では、前記フラグＦＲＤに基づいて、ＮＯｘ還元処理制御実行条件の成立直後であるか否かを判別する。
前記成立直後と判別されたときは、ステップ12で機関回転速度Ｎｅ，基本燃料噴射量Ｔｐ及び前記触媒温度センサ12により検出されたＮＯｘ吸蔵触媒５の触媒温度ＴＣＡＴを読み込む。
【００２９】
ステップ13では、後述するリッチスパイク学習のため、前記機関回転速度Ｎｅ，基本燃料噴射量Ｔｐ，触媒温度ＴＣＡＴをそれぞれＴＮｅ，ＴＴｐ，ＴＴＣＡＴとして記憶する。
ステップ14では、前記機関回転速度Ｎｅ，基本燃料噴射量Ｔｐ，触媒温度ＴＣＡＴに基づいて、ＮＯｘ還元処理制御におけるリッチレベル即ちリッチ空燃比の初期値ＡＦＲＲＳを図示のような温度別に用意した複数のマップから検索して読み込む。ここで、初期値ＡＦＲＲＳは、機関回転速度Ｎｅ，基本燃料噴射量Ｔｐがそれぞれ高くなるほど排気流量が増大して同一空燃比におけるＨＣ排出量が増大するため、空燃比を薄くし（理論空燃比よりはリッチ) 、また、触媒温度ＴＣＡＴが高いときほどリッチスパイク初期におけるＮＯｘ脱離量が増大するため、空燃比を濃くするように設定してある。なお、図示では触媒温度の低温時用と高温時用の２つのマップについて示したが、温度領域別に３個以上のマップを用意してもよい。
【００３０】
ステップ15では、前記機関回転速度Ｎｅ，基本燃料噴射量Ｔｐ，触媒温度ＴＣＡＴに基づいて、リッチ継続時間ＴＩＭＥＲＳを図示のような温度別に用意した複数のマップから検索して読み込む。ここで、機関回転速度Ｎｅ，基本燃料噴射量Ｔｐがそれぞれ高くなるほどＨＣ排出量が増大するため継続時間ＴＩＭＥＲＳを長くし、また、触媒温度ＴＣＡＴが高いときほどＮＯｘ脱離が短時間で終了するので、リッチ継続時間ＴＩＭＥＲＳを短く設定してある。なお、温度領域別に３個以上のマップを用意してもよいことはリッチ空燃比初期値のマップと同様である。
【００３１】
ステップ16では、前記フラグＦＲＤを０にリセットすると共に、前記ステップ14，ステップ15で検索したリッチ空燃比の初期値ＡＦＲＲＳをＴＡＦＲＲＳとして記憶し、リッチ継続時間ＴＩＭＥＲＳをＴＴＩＭＥＲＳとして記憶する。これらの値を後述するリッチスパイク学習に使用するためである。
図５は、ＮＯｘ還元処理制御つまりリッチスパイク特性の空燃比制御ルーチンを示す。
【００３２】
ステップ21では、制御中の空燃比ＡＦＲを次式により算出する。
ＡＦＲ＝ＡＦＲＲＳ＋（14.6−ＡＦＲＲＳ) ／ＴＩＭＥＲＳ×ＴＲＳ
ここで、ＴＲＳは制御開始後の経過時間である。
ステップ22では、前記経過時間ＴＲＳがリッチ継続時間ＴＩＭＥＲＳに達したか否かを判別し、達したとき、つまりＮＯｘ還元処理制御が終了したとき、ステップ23で前記フラグＦＬＧＲＳを０にリセットすると共に、後述する学習時用のタイマＴＩＭＥＲを起動する。
【００３３】
図６は、前記ＮＯｘ還元処理制御時の空燃比の変化を示す。図示のように、空燃比ＡＦＲは、前記ＡＦＲＲＳを初期値とし、前記リッチ継続時間ＴＩＭＥＲＳの経過後に理論空燃比となるように一定速度でリーン化されるように制御される。
図７は、本発明に係るリッチスパイク学習の許否を判別するルーチンを示す。
【００３４】
即ち、ステップ31では前記スロットルセンサ８によって検出されるスロットル弁開度ＴＶＯの変化量ΔＴＶＯが基準値ＳＬＤＴＶＯより小さいか、ステップ32では機関回転速度Ｎｅの変化量ΔＮｅが基準値ＳＬＤＮｅより小さいか、ステップ33では前記水温センサ14で検出された機関冷却水温度ＴＷが基準値ＳＬＴＷより大きいか、をそれぞれ判定し、全ての条件がＹＥＳであるとき、つまり機関の負荷，回転変動が小さく、暖機が完了している安定状態では、学習を許可するが、それ以外のときは、精度良く学習を行える保証がないので、ステップ34でフラグＦＬＧＦＢを０にリセットして学習を禁止する。
【００３５】
図８は、リッチスパイク学習に用いられるＮＯｘ濃度を検出するルーチンを示す。ここで、前記ＮＯｘ濃度センサ11と図８のルーチンが、本発明に係るＮＯｘ濃度検出手段を構成する。
ステップ41では、前記フラグＦＬＧＦＢの値に基づいてリッチスパイク学習の許否を判別する。
【００３６】
学習が許可されている場合は、ステップ42で前記ＮＯｘセンサ11で検出されたＮＯｘ吸蔵触媒５下流のＮＯｘ濃度ＮＯを最大値検出用の判定値ＮＯＭＡＸと比較し、検出濃度ＮＯが判定値ＮＯＭＡＸより大きいときはステップ43で該検出濃度ＮＯを新たなＮＯＭＡＸとして更新し、検出濃度ＮＯが判定値ＮＯＭＡＸ以下のときはステップ43をジャンプする。この操作により、最終的に残されたＮＯＭＡＸがＮＯｘ検出期間中のＮＯｘ濃度の最大値となる。
【００３７】
ステップ44では、前記検出濃度ＮＯを最小値検出用の判定値と比較し、検出濃度ＮＯが判定値ＮＯＭＩＮより小さいときはステップ45で該検出濃度ＮＯを新たなＮＯＭＩＮとして更新し、検出濃度ＮＯが判定値ＮＯＭＡＸ以上のときはステップ45をジャンプする。この操作により、最終的に残されたＮＯＭＩＮがＮＯｘ検出期間中のＮＯｘ濃度の最小値となる。
【００３８】
ステップ46では、前記タイマＴＩＭＥＲにより計測されたＮＯｘ濃度検出時間が、検出終了判定用の値ＳＬＴＩＭＥより大きいかを判定し、ＳＬＴＩＭＥより大きいときはＮＯｘ濃度検出時間が終了したと判定して、ステップ47で前記最大値ＮＯＭＡＸ及び最小値ＮＯＭＩＮの、今回のＮＯｘ濃度検出開始直前のＮＯＰ（後述するようにステップ49で記憶される) に対する比率Ａ，Ｂを次式により算出する。
【００３９】
Ａ＝ＮＯＭＡＸ／ＮＯＰ
Ｂ＝ＮＯＭＩＮ／ＮＯＰ
ステップ48では、前記フラグＦＬＧＦＢの値を０にリセットする。
ステップ41でフラグＦＬＧＦＢの値が０、つまり学習が禁止されているときは、ステップ49で前記ＮＯＭＡＸ，ＮＯＭＩＮの値を０にリセットすると共に、ＮＯｘセンサ12で検出されたＮＯｘ濃度ＮＯをＮＯＰとして記憶更新する。これにより、前記したように次回の学習時に該学習直前に検出されたＮＯｘ濃度がＮＯＰとして用いられる。
【００４０】
ＮＯｘ還元処理制御開始後のＮＯｘ濃度の変化を様子を図９に示す。
図10は、リッチスパイク学習ルーチンを示す。この図10のルーチンが、本発明に係るＮＯｘ還元処理制御特性学習手段を構成する。
ステップ51では、前記フラグＦＬＧＦＢの値に基づいてリッチスパイク学習の許否を判別する。
【００４１】
ステップ52では、前記図８のステップ47で算出されたＮＯｘ濃度最大値ＮＯＭＡＸの直前値ＮＯＰに対する比率Ａが、設定範囲（ＳＬＡＨ＞Ａ＞ＳＬＡＬ) 内にあるか否かを判定する。比率Ａが設定範囲内にあると判定されたときは、リッチレベルを学習する必要がないと判断してステップ57へジャンプする。
比率Ａが設定範囲内に無いと判定されたときは、ステップ53で前記比率Ａの前記設定範囲の中心値［（ＳＬＡＨ＋ＳＬＡＬ) ／2 ］からの偏差に基づいて、図示のようなマップからリッチレベル学習用の補正値ＤＡＦＲを検索する。ここで前記補正値ＤＡＦＲは、前記偏差が正のときはリッチスパイク初期のＮＯｘ脱離量が大き過ぎるときであるから、偏差が大きいときほど、空燃比をリッチ化してＨＣ排出量を増大すべく補正値ＤＡＦＲを負の値で絶対値を大きくし、偏差が負のときは、逆にＨＣ排出量が過剰であるから、負の偏差の絶対値が大きいときほど、空燃比をリーン化してＨＣ排出量を減少すべく正の補正値ＤＡＦＲを大きくするように設定してある。
【００４２】
ステップ54では、前記図４のステップ16で記憶されたリッチ空燃比の初期値ＴＡＦＲＲＳに前記ステップ54で検索した補正値ＤＡＦＲを加算して補正した値（ＤＡＦＲ＋ＴＡＦＲＲＳ) が上下限値で規制される設定範囲（ＳＬＬＡＦＲ＜ＤＡＦＲ＋ＴＡＦＲＲＳ＜ＳＬＨＡＦＲ) 内にあるか否かを判定し、設定範囲から外れているときには、リッチ空燃比の初期値ＴＡＦＲＲＳを学習することなく現状の値に維持する。
【００４３】
設定範囲内と判定されたときは、ステップ55で前記補正した値（ＤＡＦＲ＋ＴＡＦＲＲＳ) を、リッチ空燃比の初期値ＴＡＦＲＲＳとして更新する。
ステップ56では、図４のステップ13で記憶された現在の機関回転速度ＴＴＮｅ，基本燃料噴射量ＴＴｐ，触媒温度ＴＴＣＡＴに基づいて、前記更新した初期値ＴＡＦＲＲＳを、図４のステップ14で示したマップの対応する領域に更新記憶する。
【００４４】
ステップ57以降では同様にしてリッチ継続時間を所定の条件で学習する。即ち、ステップ57ではＮＯｘ濃度最小値ＮＯＭＩＮの直前値ＮＯＰに対する比率Ｂが、設定範囲（ＳＬＢＨ＞Ｂ＞ＳＬＢＬ) 内にあるか否かを判定する。比率Ｂが設定範囲内にあると判定されたときは、リッチ継続時間を学習する必要がないと判断してこのルーチンを終了する。
【００４５】
比率Ｂが設定範囲内に無いと判定されたときは、ステップ58で前記比率Ｂの前記設定範囲の中心値［（ＳＬＢＨ＋ＳＬＢＬ) ／2 ］からの偏差に基づいて、図示のようなマップからリッチ継続時間学習用の補正値ＤＴＩＭＥを検索する。ここで前記補正値ＤＴＩＭＥは、前記偏差が正のときはリッチ継続時間が短過ぎるためにリッチスパイク終了後もＮＯｘが脱離しているときであるから、偏差が大きいときほど、リッチ継続時間を増大すべく補正値ＤＴＩＭＥを大きくし、偏差が負のときは、逆にリッチ継続時間が長過ぎるときであるから、負の偏差の絶対値が大きいときほど、空燃比をリッチ継続時間を減少すべく負の補正値ＤＴＩＭＥの絶対値を大きくするように設定してある。
【００４６】
ステップ59では、前記図４のステップ16で記憶されたリッチ継続時間ＴＴＩＭＥＲに前記ステップ58で検索した補正値ＤＴＩＭＥを加算して補正した値（ＤＴＩＭＥ＋ＴＴＩＭＥＲ) が上下限値で規制される設定範囲（ＳＬＬＴＩＭＥ＜ＤＴＩＭＥ＋ＴＴＩＭＥＳ＜ＳＬＨＴＩＭＥ) 内にあるか否かを判定し、設定範囲から外れているときには、リッチ継続時間ＴＴＩＭＥＲを学習することなくこのルーチンを終了し、現状の値に維持する。
【００４７】
設定範囲内と判定されたときは、ステップ60で前記補正した値（ＤＴＩＭＥ＋ＴＴＩＭＥＲ) を、リッチ継続時間ＴＴＩＭＥＲとして更新する。
ステップ61では、前記現在の機関回転速度ＴＴＮｅ，基本燃料噴射量ＴＴｐ，触媒温度ＴＴＣＡＴに基づいて、前記更新したリッチ継続時間ＴＴＩＭＥＲを、図４のステップ15で示したマップの対応する領域に更新記憶する。
【００４８】
このようにしてＮＯｘ濃度の検出結果に基づいて、ＮＯｘ還元処理制御におけるリッチレベル，リッチ継続時間を学習補正することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒５のＮＯｘ脱離特性が触媒の劣化，バラツキ，運転状態によって変化しても、該ＮＯｘ脱離特性に適合した燃焼混合気の空燃比制御が行え、ＨＣ，ＣＯの排出を抑制しながらＮＯｘ吸蔵触媒全体に吸蔵されたＮＯｘ量を十分に還元処理することができる。
【００４９】
なお、前記図５において、リッチ空燃比の初期値ＡＦＲＲＳ及びリッチ継続時間ＴＩＭＥＲの代わりに、図10で学習の終了した初期値ＴＡＦＲＲＳ及びリッチ継続時間ＴＴＩＭＥＲを用いてＮＯｘ還元処理制御を実行してもよく、学習結果を１回分早く制御に反映させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項２記載の発明に係る排気浄化装置の基本構成を示すブロック図。
【図２】一実施の形態における内燃機関のシステム構成図。
【図３】同上の実施の形態におけるＮＯｘ還元処理制御実施の判断ルーチンを示すフローチャート。
【図４】同上の実施の形態におけるＮＯｘ還元処理制御におけるリッチレベルとリッチ継続時間を設定するルーチンを示すフローチャート。
【図５】同上の実施の形態におけるＮＯｘ還元処理制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】同上の実施の形態におけるリッチスパイク空燃比制御時の空燃比の変化を示す図。
【図７】同上の実施の形態におけるリッチスパイク学習の許否を判別するルーチンを示すフローチャート。
【図８】同上の実施の形態におけるリッチスパイク学習に用いられるＮＯｘ濃度を検出するルーチンを示すフローチャート。
【図９】同上の実施の形態におけるＮＯｘ還元処理制御開始後のＮＯｘ濃度の変化を様子を示すタイムチャート。
【図１０】同上の実施の形態におけるリッチスパイク学習ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
１ 内燃機関
２ スロットル弁
３ 燃料噴射弁
５ ＮＯｘ吸蔵触媒
６ コントロールユニット
７ エアフローメータ
８ スロットルセンサ
９ 排気通路
11 ＮＯｘ濃度センサ
12 触媒温度センサ
13 クランク角センサ
14 水温センサ

Claims (5)

1. 排気空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又はリッチであるときに前記吸蔵したＮＯｘを放出して還元処理するＮＯｘ吸蔵触媒を備え、燃焼混合気の空燃比を一時的にリッチとしてＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元処理する制御を行う内燃機関の排気浄化装置において、
   前記ＮＯｘ還元処理制御前後のＮＯｘ吸蔵触媒下流のＮＯｘ濃度を検出し、該検出されたＮＯｘ濃度に基づいて、ＮＯｘ還元処理制御時における燃焼混合気の空燃比のリッチレベルの学習と、燃焼混合気のリッチ継続時間の学習とを行って補正することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記ＮＯｘの還元処理制御は、制御開始時に燃焼混合気の空燃比のリッチレベルを最大とし、その後徐々に減少していく制御であり、前記リッチレベルの学習補正は、前記制御開始時に与える最大リッチレベルの学習補正であり、前記リッチ継続時間の学習補正は、前記リッチレベルの減少速度の学習補正であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記ＮＯｘ還元処理制御時における燃焼混合気の空燃比制御特性の学習は、機関の運転領域毎に行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記ＮＯｘ還元処理制御時における燃焼混合気の空燃比制御特性を、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度によっても補正することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記ＮＯｘ還元処理制御時における燃焼混合気の空燃比制御特性の学習は、機関の運転条件が切り換わるときには禁止することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。

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