JP2005139921A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、排気通路に設けられたＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘやＳＯｘを放出させるに際して、エミッションの悪化を抑制するとともに、ＮＯｘ触媒の下流側に設ける酸化触媒を小容量化する。
【解決手段】内燃機関の排気浄化システムにおいて、酸素吸蔵能力を有するＮＯｘ触媒と、ＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力の程度を推定する酸素吸蔵能力推定手段と、を備え、ＮＯｘ触媒における吸蔵ＮＯｘの還元、放出時に又は吸蔵ＳＯｘの放出時に、ＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比Ｌ１をストイキ近傍の空燃比とすべく、酸素吸蔵能力推定手段によって推定されるＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力に基づいて決定されるストイキ近傍ＡＦ０の所定空燃比幅（ＡＦＴ〜ＡＦＢ）において、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比Ｌ２をリッチ側空燃比とリーン側空燃比とに交互に変動させる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関における燃料の燃焼によって生成されるＮＯｘを浄化するために、いわゆるＮＯｘ吸蔵還元型触媒（以下、「ＮＯｘ触媒」という）が用いられる。ＮＯｘ触媒は、排気の空燃比がリーン状態であるときは排気中のＮＯｘを触媒内へ吸蔵し、排気の空燃比がストイキ又はリッチ状態となると吸蔵されていたＮＯｘを放出する性質を有している。そこで、排気の酸素濃度がリーン状態のときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、その後排気中に還元剤である燃料を供給し排気中の酸素濃度を低下させて吸蔵されていたＮＯｘを放出させて、且つ燃料によってＮＯｘを浄化する技術が公開されている（例えば、特許文献１を参照。）。

また、ＮＯｘ触媒には、ＮＯｘと同様に排気中のＳＯｘをも吸蔵する性質を有し、吸蔵ＳＯｘ量が増加するとＮＯｘの吸蔵能力が低下し排気中のＮＯｘを十分に浄化することが困難となる。そこで、ＮＯｘ触媒温度を約６００度から７００度の高温状態とするとともに、排気への燃料供給量を調整して排気の空燃比を基準のリッチ空燃比を中心として変動させることで、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘを徐々にＮＯｘ触媒から放出させてＮＯｘ吸蔵能力を回復させ、且つ、ＳＯｘを放出させることで発生する硫化水素の発生量を抑制する技術が公開されている（例えば、特許文献２を参照。）。
特許第２８４５０５６号公報 特開２０００−２７４２３２号公報 特開２００３−６５０４２号公報 特開２００３−１６６４１５号公報 特開２００１−８２１３７号公報

内燃機関における燃料の燃焼によって生成されるＮＯｘを浄化するために、内燃機関の排気通路にＮＯｘ触媒を配置する。そのとき、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘをＮＯｘ触媒から放出させて還元、浄化する場合や、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを放出させる場合に、排気の空燃比をストイキ若しくはリッチ空燃比に調整すると、ＮＯｘやＳＯｘの還元、放出に供された燃料以外の余剰燃料やＮＯｘ触媒からＳＯｘが放出されることで発生する有毒な硫化水素が大気へ放出され、エミッションが悪化する虞がある。

また、余剰燃料や硫化水素が大気へ放出されるのを抑制するためには、ＮＯｘ触媒の下流側に更に酸化触媒を設けて、余剰燃料を酸化させて水や二酸化炭素として、若しくは硫化水素を酸化させてＳＯｘとして大気中へ放出する必要がある。そのため、内燃機関の排気系を構成するにあたりこれらの酸化能力を発揮し得るために酸化触媒の容量を大きくする必要があり、以て内燃機関の排気系構成のためのコストが高くなる。

本発明では、上記した問題に鑑み、排気通路に設けられたＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘやＳＯｘを放出させるに際して、エミッションの悪化を抑制するとともに、ＮＯｘ触媒の下流側に設ける酸化触媒を小容量化することを目的とする。

本発明は、上記した課題を解決するために、ＮＯｘ触媒の有する酸素吸蔵能力に着目し
た。ＮＯｘ触媒の有する酸素吸蔵能力とは、ＮＯｘ触媒に流入する排気中の酸素濃度に応じて、ＮＯｘ触媒に排気中の酸素を吸蔵したり、または吸蔵している酸素を排気中へ放出したりする能力をいう。具体的には、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比がストイキよりリーン側の空燃比であれば排気中の酸素をＮＯｘ触媒に吸蔵し、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比がストイキよりリッチ側の空燃比であればＮＯｘ触媒に吸蔵されている酸素を排気中に放出する。従って、ＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力を利用することで、ＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比をストイキ近傍に維持し、排気中の酸素量を確保することが可能となる。その結果、ＮＯｘ触媒の下流側に酸化触媒を置かずともエミッションの悪化を回避することが可能となり、若しくはエミッションの悪化を招かない範囲において該酸化触媒の容量を可及的に小さくすることが可能となる。

そこで、内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを吸蔵する触媒であって且つ排気中の酸素濃度に応じて該排気中の酸素を吸蔵、放出する酸素吸蔵能力を有するＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒が吸蔵、放出可能とする酸素吸蔵能力の程度を推定する酸素吸蔵能力推定手段と、前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元、放出するために該ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を制御するとき、又は該ＮＯｘ触媒が排気中のＳＯｘも吸蔵する場合に該ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを放出するために該ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を制御するとき、該ＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比をストイキ近傍の空燃比とすべく、前記酸素吸蔵能力推定手段によって推定される該ＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力に基づいて決定されるストイキ近傍の所定空燃比幅において、該ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ側空燃比とリーン側空燃比とに交互に変動させる排気空燃比制御手段と、を備える。

上記内燃機関の排気浄化システムにおいては、ＮＯｘ触媒によって排気中のＮＯｘが吸蔵されることで大気中へＮＯｘが放出されるのを抑制する。しかし、ＮＯｘ触媒へのＮＯｘ吸蔵量が増加することでＮＯｘ触媒によるＮＯｘ吸蔵能力が低下するため、吸蔵されたＮＯｘを還元し大気中へ窒素として放出する。また、ＮＯｘと同様に排気中のＳＯｘがＮＯｘ触媒に吸蔵され、該ＳＯｘの吸蔵量が増加することでＮＯｘ触媒によるＮＯｘ吸蔵能力が低下するため、吸蔵されたＳＯｘをＮＯｘ触媒から放出する。

そのような場合、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を、酸素濃度が低い状態であって且つ還元剤が存在する状態、即ちストイキ空燃比またはリッチ空燃比とすることで、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元し、ＮＯｘ触媒から放出させ、又はＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘをＮＯｘ触媒から放出させることが可能となる。しかし、この際に排気の酸素濃度を低下させるために供給されたが、還元反応に還元剤として供されなかった余剰燃料や、ＳＯｘの放出に際して発生する硫化水素が大気中へ放出され、エミッションが悪化する虞が生じる。

そこで、ＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力を利用して、ＮＯｘの還元、放出やＳＯｘの放出時において、ＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比をストイキに保持することでエミッションの悪化を防止する。即ち、排気空燃比制御手段によって、ＮＯｘの還元、放出やＳＯｘの放出時におけるＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を、ストイキ近傍の所定空燃比幅においてリッチ側空燃比とリーン側空燃比とに交互に変動させる。ここで、ストイキ近傍の所定空燃比幅とは、ＮＯｘ触媒の有する酸素吸蔵能力によってＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比がストイキに保持され得る排気の空燃比の変動幅である。

従って、該所定空燃比幅において排気の空燃比がストイキよりリーン側空燃比となるとＮＯｘ触媒に酸素が吸蔵されることで、ＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比がストイキ状態へと移行し、また該所定空燃比幅において排気の空燃比がストイキよりリッチ側空燃比となるとＮＯｘ触媒に吸蔵されている酸素が放出されることで、ＮＯｘ触媒から流出す
る排気の空燃比がストイキ状態へと移行する。従って、ＮＯｘの還元、放出やＳＯｘの放出時において、ＮＯｘ触媒から放出される排気中に一定量の酸素量が確保されることになる。従って、排気中の酸素によって余剰燃料や硫化水素を酸化し、エミッションの悪化を抑制することが可能となる。

また、ＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力はＮＯｘ触媒における排気の状態、例えば排気の流量や排気の空燃比等に影響されるため、酸素吸蔵能力推定手段はこれらＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力に影響を及ぼす要素を考慮して、該酸素吸蔵能力を推定する。そして、この推定された酸素吸蔵能力に従い、上述のストイキ近傍の空燃比幅が決定される。例えば、酸素吸蔵能力推定手段によって推定された酸素吸蔵能力が比較的高い場合、ストイキ近傍の空燃比幅を広く設定することで、ＮＯｘ触媒によって吸蔵、放出される酸素量を多くし、より効率的に排気の空燃比をストイキに維持することが可能である。尚、ストイキ近傍の空燃比幅を可変とせず、ＮＯｘ触媒が平均的に発揮し得る酸素吸蔵能力に固定してもよい。

以上より、ＮＯｘの還元、放出やＳＯｘの放出時において、ＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力を利用することで、ＮＯｘ触媒の下流側に設ける酸化触媒の容量を小容量化し且つエミッションの悪化を抑制することが可能となる。

ここで、前記酸素吸蔵能力推定手段は、前記内燃機関の機関負荷および機関回転速度に基づいて前記ＮＯｘ触媒が吸蔵、放出可能とする酸素吸蔵能力の程度を推定するもとし、更に、前記排気空燃比制御手段は、前記酸素吸蔵能力推定手段によって推定された前記ＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力に基づいて、該ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ側空燃比およびリーン側空燃比へと変動するときの変動周期、又は該ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ側空燃比とする時間と該排気の空燃比をリーン側空燃比とする時間との時間割合を調整するようにしてもよい。

先述したように、ＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力は排気の流量や排気の空燃比に影響されるため、これらＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力に影響を及ぼす要素を内燃機関の機関負荷および機関回転速度に基づいて算出し、そして該要素からＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力を推定するものである。

また、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を、ストイキ近傍の所定空燃比幅においてリッチ側空燃比とリーン側空燃比とに変動させる場合、ＮＯｘ触媒の有する酸素吸蔵能力に応じてＮＯｘ触媒に吸蔵し得る酸素量が変動することを考慮に入れ、該変動周期又は該時間割合をＮＯｘ触媒の有する酸素吸蔵能力に基づいて調整する。例えば、ＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力が比較的低い場合、ＮＯｘ触媒に吸蔵し得る酸素量が少ないため、該変動周期を短くすることで、またはリッチ側空燃比時間に対するリーン側空燃比の時間割合を多くすることで、より効率的に排気中の酸素濃度をストイキに保持することが可能となる。

更には、前記排気空燃比制御手段は、前記内燃機関の機関出力の変動を所定の範囲内に収めるべく前記変動周期又は前記時間割合を調整する。所定の範囲とは、内燃機関の出力変動が大きいために内燃機関を備える車両の搭乗者等が操作性の低下を感じ得る内燃機関の出力変動の幅である。即ち、所定空燃比幅において排気の空燃比を変動させることで生じる内燃機関の機関出力の変動を所定の範囲内に収めることで、該搭乗者等が車両の操作性の低下を感じるのを回避する。

ここで、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＮＯｘの還元、放出やＳＯｘの放出時にＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比をストイキに保持するためには、ＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力をより正確に推定することが重要である。そこで、酸素吸蔵能力をより正確に推定するための手法について以下に説明する。

第一に、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＮＯｘ触媒の温度を推定又は検出する触媒温度検出手段を更に備える場合、前記酸素吸蔵能力推定手段は、更に、前記触媒温度検出手段によって推定又は検出された前記ＮＯｘ触媒の温度に基づいて該ＮＯｘ触媒が吸蔵、放出可能とする酸素吸蔵能力の程度を補正してもよい。

ＮＯｘ触媒に流入する排気の流量等のＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力に影響を及ぼすその他の要素の条件が同じであっても、ＮＯｘ触媒の温度が異なるとＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力は変動する。そこで、ＮＯｘ触媒の温度と酸素吸蔵能力との関連性を予め実験等で測定しておき、ＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力に影響を及ぼすその他の要素の条件の下推定される酸素吸蔵能力をＮＯｘ触媒の温度に基づいて補正することで、最終的にＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力をより正確に推定することが可能となる。

更に、前記酸素吸蔵能力推定手段は、前記触媒温度検出手段によって推定又は検出された前記ＮＯｘ触媒の温度の履歴に基づいて該ＮＯｘ触媒の熱劣化の程度を推定するとともに、更に推定された該ＮＯｘ触媒の熱劣化の程度に基づいて該ＮＯｘ触媒が吸蔵、放出可能とする酸素吸蔵能力の程度を補正してもよい。

ＮＯｘ触媒は、その使用とともに曝される排気の温度等によって熱劣化を起こす。ＮＯｘ触媒が熱劣化するとＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力は低下するため、ＮＯｘ触媒の熱劣化の程度に基づいて補正することで、最終的にＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力をより正確に推定することが可能となる。ここで、ＮＯｘ触媒の熱劣化の程度は、ＮＯｘ触媒がそれまでに曝されてきた温度環境、即ちそれまでのＮＯｘ触媒の温度の履歴に基づいて推定することが可能である。

第二に、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＮＯｘ触媒が排気中のＳＯｘを吸蔵する場合に該ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘ量を推定する吸蔵ＳＯｘ量推定手段を、更に備えるときは、前記酸素吸蔵能力推定手段は、更に、前記吸蔵ＳＯｘ量推定手段によって推定された前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘ量に基づいて該ＮＯｘ触媒が吸蔵、放出可能とする酸素吸蔵能力の程度を補正してもよい。

即ち、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘ量の増加に伴いＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力が低下することを考慮することで、ＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力をより正確に推定することを可能とする。

第三に、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記排気空燃比制御手段によって前記ＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比をストイキ近傍の空燃比とするときに該ＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比とストイキとのずれが所定ずれ量を越える場合、前記酸素吸蔵能力推定手段は、更に、該ずれ量に基づいて該ＮＯｘ触媒が吸蔵、放出可能とする酸素吸蔵能力の程度を補正してもよい。

ＮＯｘ触媒はその使用とともに経年的にその触媒機能が劣化し、一般的に経年劣化は緩やかに進行する。そして、ＮＯｘ触媒が経年劣化すると、排気空燃比制御手段によって前記変動周期や時間割合を同一の条件下で排気の空燃比を所定空燃比幅において変動させても、ＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比がストイキに保持されなくなる。更に、ＮＯｘ触媒の経年劣化が進行するに従い、ＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比のストイキからのずれ量が拡大し、エミッションが悪化する虞がある。また、本補正以外の補正が行われているとき、該補正において誤差が存在するときも同様にエミッションが悪化する虞がある。

そこで、ＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比のストイキからのずれ量に着目してＮＯｘ触媒の経年劣化を推定し、該ＮＯｘ触媒の経年劣化の程度に基づいて補正することで、最終的にＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力をより正確に推定することが可能となる。従って、上記の所定ずれ量とは、ＮＯｘ触媒の経年劣化が進行し吸蔵還元能力が低下することでエミッションの悪化の虞があるか否かを判断するための閾値である。

ここで、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおけるＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比の制御は以下のように実施してもよい。即ち、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記内燃機関への吸気量を調整する吸気絞り弁と、前記内燃機関から排出された排気の少なくとも一部を該内燃機関の吸気通路へ再循環させるＥＧＲ装置と、前記ＥＧＲ装置を介した前記吸気通路への再循環排気量を調整するＥＧＲ弁と、を更に備える場合、前記排気空燃比制御手段は、前記吸気絞り弁の開度を閉じ側へ移行して前記内燃機関への吸気量を減量するとともに前記ＥＧＲ弁の開度を開き側へ移行して再循環排気量を増量し且つ該内燃機関における燃料噴射量を繰り返し増減することで、前記所定空燃比幅において前記ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ側空燃比とリーン側空燃比とに交互に変動させる。

即ち、吸気絞り弁の開度を閉じ側へ移行して内燃機関への吸気量を減量するとともにＥＧＲ弁の開度を開き側へ移行して再循環排気量を増量することで、排気中の酸素濃度を低下させ、該排気の空燃比をストイキ近傍の空燃比に近づける。そして、内燃機関における燃料噴射量を繰り返し増減して排気の空燃比を周期的に変動させることで、所定空燃比幅においてＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ側空燃比とリーン側空燃比とに交互に変動させることが可能となる。これにより、ＮＯｘの還元、放出やＳＯｘの放出時において、ＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力を利用することで、ＮＯｘ触媒の下流側に設ける酸化触媒の容量を小容量化し且つエミッションの悪化を抑制することが可能となる。

排気通路に設けられたＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘやＳＯｘを放出させるに際して、エミッションの悪化を抑制するとともに、ＮＯｘ触媒の下流側に設ける酸化触媒を小容量化することが可能となる。

ここで、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの実施の形態について、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明が適用される内燃機関の吸排気系の概略構成を表すブロック図である。ここで、内燃機関１は、圧縮着火式の内燃機関である。内燃機関１の燃焼室には吸気通路２が接続されている。吸気通路２には、吸気の流量を調整する吸気絞り弁５が設けられている。また、内燃機関１において燃焼により生成された排気は、内燃機関１から排気通路３へと排出される。排気通路３の途中には、排気中のＮＯｘを吸蔵するいわゆる吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、「ＮＯｘ触媒」という）６が設けられている。

ＮＯｘ触媒６は触媒担体上にアルカリ金属および貴金属が担持されており、排気中のＮＯｘを吸蔵するとともに、排気中の酸素濃度に応じてＮＯｘ触媒６に酸素を吸蔵したり、ＮＯｘ触媒６に吸蔵された酸素を放出したりする酸素吸蔵能力を有する。具体的には、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の空燃比がストイキよりリーン側の空燃比であれば排気中の酸素を吸蔵し、該排気の空燃比がストイキよりリッチ側の空燃比であればＮＯｘ触媒６に吸蔵された酸素を排気へ放出する特性を示す。

また、ＮＯｘ触媒６の上流側の排気通路３には、排気通路３を流れる排気に燃料を添加する燃料添加弁８が設けられている。更に、内燃機関１から排出された排気の少なくとも一部を吸気通路２へ再循環する排気再循環装置（以下、「ＥＧＲ装置」という）４が設けられている。ＥＧＲ装置４は、内燃機関１の直下流の排気通路３から吸気絞り弁５の下流側の吸気通路２へつながり再循環排気（以下、「ＥＧＲガス」という）が流れるＥＧＲ通路４ａと、ＥＧＲ通路４ａにおけるＥＧＲガス流量を調整するＥＧＲ弁４ｂから構成される。

また、内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）９が併設されている。このＥＣＵ９は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。

ＥＣＵ９には、アクセル開度センサ１１、クランクポジションセンサ１２等の内燃機関１の運転状態を検出する種々のセンサが電気配線を介して接続され、それらの出力信号がＥＣＵ９に入力されるようになっている。更に、ＥＣＵ９には、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の温度を検出する排気温度センサ７と、ＮＯｘ触媒６から流出する排気の空燃比を検出する排気空燃比センサ１０が電気的に接続されている。

一方、ＥＣＵ９には、ＥＧＲ弁４ｂ、燃料添加弁８、吸気絞り弁５が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ９からの指令に従って吸気通路２へ再循環されるＥＧＲガス流量、燃料添加弁８から排気通路３を流れる排気に添加される燃料量等、吸気通路２を流れる吸気流量等が制御される。また、図１には図示されていないが内燃機関１に備えられている燃料噴射弁もＥＣＵ９と電気的に接続され、ＥＣＵ９からの指令に従って燃料噴射弁からの燃料の噴射時期や噴射量が制御される。

このように構成される内燃機関１の吸排気系においては、ＮＯｘ触媒６にＮＯｘが吸蔵されることで大気へのＮＯｘの放出が抑制される。そして、燃料添加弁８から排気中へ燃料を添加することで、または内燃機関１における燃料噴射時期や燃料噴射量を調整することで排気中の燃料濃度を上昇させて、排気の空燃比をストイキまたはリッチ状態としてＮＯｘ触媒６に吸蔵されたＮＯｘを還元し、浄化する。

また、ＮＯｘ触媒６には、ＮＯｘと同様に排気中のＳＯｘも吸蔵され、いわゆるＳＯｘ被毒状態となる。ＮＯｘ触媒６がＳＯｘ被毒状態となると、ＮＯｘ触媒６によるＮＯｘ吸蔵能力が低下し、エミッションが悪化する。そこで、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の空燃比をリッチ状態とすることでＮＯｘ触媒６に吸蔵されたＳＯｘをＮＯｘ触媒６から放出させて、ＮＯｘ触媒６のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるとともに、その際に発生する硫化水素や排気中の余剰燃料の大気中へ放出を抑制するＳＯｘ被毒解消制御を行う。以下に、該ＳＯｘ被毒解消制御について、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。尚、ＳＯｘ被毒解消制御は、一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。

先ず、Ｓ１０１では、ＮＯｘ触媒６におけるＳＯｘの吸蔵量Ｒｓを推定する。具体的には、内燃機関１における燃料の消費量等からＳＯｘ吸蔵量Ｒｓを推定する。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。

Ｓ１０２では、Ｓ１０１で推定したＳＯｘ吸蔵量ＲｓがＳＯｘ被毒基準量Ｒ０以上であるか否かが判断される。ＳＯｘ被毒基準量Ｒ０とは、ＮＯｘ触媒６におけるＳＯｘの吸蔵量が増加したためにＮＯｘ触媒６のＮＯｘ吸蔵能力が低下し、該吸蔵されたＳＯｘをＮＯｘ触媒６から放出する必要があると判断されるためのＳＯｘ吸蔵量の閾値である。ＳＯｘ吸蔵量ＲｓがＳＯｘ被毒基準量Ｒ０以上であると判断されるとＳ１０３へ進み、ＳＯｘ吸
蔵量ＲｓがＳＯｘ被毒基準量Ｒ０未満であると判断されるとＳ１０１以降の処理が再度行われる。

Ｓ１０３では、内燃機関１における燃料噴射弁からの燃料噴射時期を遅角側へ移行することで、内燃機関１から排出される排気の温度を上昇させる。これにより、ＮＯｘ触媒６に比較的高温の排気が流入することになり、以てＮＯｘ触媒６の温度も上昇される。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。

Ｓ１０４では、ＥＧＲ弁４ｂの開度を現時点の開度より更に開き側へと移行し、且つ吸気絞り弁５の開度を現時点での開度より閉じ側へと移行する。これにより、ＮＯｘ触媒６に流入する排気中の酸素濃度を低下させ、該排気の空燃比をストイキに準ずる空燃比とする。Ｓ１０３およびＳ１０４の処理により、ＮＯｘ触媒６に吸蔵されたＳＯｘがより放出されやすい環境が形成される。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。

Ｓ１０５では、ＮＯｘ触媒６の酸素吸蔵能力ＯＳＣを内燃機関の運転状態に基づいて推定する。ここで、酸素吸蔵能力ＯＳＣはＮＯｘ触媒６によって排気中の酸素を吸蔵する能力または触媒に吸蔵されている酸素を放出する能力である。そこで、本制御においては、その単位時間あたりの酸素吸蔵量もしくは酸素放出量を数値化したものを酸素吸蔵能力ＯＳＣとして扱う。例えば、単位時間あたりの酸素吸蔵量もしくは酸素放出量が高いほど、酸素吸蔵能力ＯＳＣの数値は高くなる。

酸素吸蔵能力ＯＳＣは、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の流量と排気の空燃比に大きく影響される。そこで、内燃機関１の運転状態を示すパラメータであって、該排気流量と排気空燃比に大きく関連する内燃機関１の機関負荷および機関回転速度に基づいて、酸素吸蔵能力ＯＳＣを推定する。具体的には、内燃機関１の機関負荷をアクセル開度センサ１１等からの信号に基づいて算出し、内燃機関１の機関回転速度をクランクポジションセンサ１２等からの信号に基づいて算出する。そして、これらのパラメータから構成される酸素吸蔵能力推定マップをＥＣＵ９内のＲＯＭに格納しておき、各パラメータ値と該マップとを照合することで、ＮＯｘ触媒６の酸素吸蔵能力を推定する。Ｓ１０５の処理が終了すると、Ｓ１０６へ進む。

Ｓ１０６では、Ｓ１０５で推定されたＮＯｘ触媒６の酸素吸蔵能力ＯＳＣの補正を行う。酸素吸蔵能力ＯＳＣは、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の流量や該排気温度の他にも、様々な要因の影響を受ける。そこで、酸素吸蔵能力ＯＳＣをより正確に推定するために該補正が行われる。以下、その補正について説明する。

第一に、ＮＯｘ触媒６の温度に基づく補正を行う。ここで、図３に、ＮＯｘ触媒６の温度と酸素吸蔵能力ＯＳＣとの相関関係を示す。図３に示すグラフの横軸はＮＯｘ触媒６の温度を表し、該グラフの縦軸は酸素吸蔵能力ＯＳＣを表す。尚、ＮＯｘ触媒６の温度は、排気温度センサ７によって検出される排気温度に基づいて推定される。図３に示すように、本実施の形態においては、ＮＯｘ触媒６の温度上昇とともに酸素吸蔵能力ＯＳＣは上昇し、比較的高温となるとほぼ酸素吸蔵能力の推移は飽和状態となる。即ち、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の流量と該排気温度が同一の条件であっても、ＮＯｘ触媒６の温度が異なると酸素吸蔵能力ＯＳＣも変動する。そこで、図３に示されるＮＯｘ触媒６の温度と酸素吸蔵能力ＯＳＣとの相関関係に基づいて、Ｓ１０５で推定された酸素吸蔵能力ＯＳＣの値を補正する。例えば、ＮＯｘ触媒６の温度が基準となる温度より高い場合は、その基準温度との温度差に従って酸素吸蔵能力ＯＳＣを高い値へと補正する。

尚、図３に示すＮＯｘ触媒６の温度と酸素吸蔵能力ＯＳＣとの相関関係は一例であり、使用されるＮＯｘ触媒における触媒温度と酸素吸蔵能力との相関関係毎に、酸素吸蔵能力
を補正すればよい。

ここで、上述のＮＯｘ触媒６の温度に基づく補正は、現時点における触媒温度に基づく補正である。しかし、ＮＯｘ触媒６の現時点の触媒温度ではなく、現時点までの使用環境における触媒温度の履歴によって、ＮＯｘ触媒６の酸素吸蔵能力ＯＳＣが変動する場合がある。即ち、該触媒温度の履歴によってはＮＯｘ触媒６が熱劣化することが考えられ、その熱劣化の程度が進行するほど、酸素吸蔵能力ＯＳＣは低下すると考えられる。そこで、ＮＯｘ触媒６の温度の履歴において、比較的高温となる状態が長期間継続されている場合等ＮＯｘ触媒６の熱劣化の程度が進行していると推定されるときは、その熱劣化の進行の程度に基づいて、Ｓ１０５で推定された酸素吸蔵能力ＯＳＣの値を補正してもよい。例えば、該熱劣化の進行の程度が大きいと推定されると、酸素吸蔵能力ＯＳＣを低い値へと補正する。

第二に、ＮＯｘ触媒６におけるＳＯｘの吸蔵量に基づく補正を行う。ここで、図４に、ＮＯｘ触媒６におけるＳＯｘ吸蔵量と酸素吸蔵能力ＯＳＣとの相関関係を示す。図４に示すグラフの横軸はＮＯｘ触媒６におけるＳＯｘ吸蔵量を表し、該グラフの縦軸は酸素吸蔵能力ＯＳＣを表す。尚、ＮＯｘ触媒６におけるＳＯｘ吸蔵量とは、Ｓ１０１によって推定されたＳＯｘ吸蔵量や、本制御が行われることでＮＯｘ触媒６から放出されたＳＯｘ量が加味されたＳＯｘ吸蔵量である。図４に示すように、本実施の形態においては、ＮＯｘ触媒６におけるＳＯｘ吸蔵量の下降とともに酸素吸蔵能力ＯＳＣは上昇する。即ち、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の流量と該排気温度が同一の条件であっても、ＮＯｘ触媒６におけるＳＯｘ吸蔵量が異なると酸素吸蔵能力ＯＳＣも変動する。そこで、図４に示されるＮＯｘ触媒６におけるＳＯｘ吸蔵量と酸素吸蔵能力ＯＳＣとの相関関係に基づいて、Ｓ１０５で推定された酸素吸蔵能力ＯＳＣの値を補正する。例えば、本制御が行われることによりＮＯｘ触媒６におけるＳＯｘ吸蔵量が減少するほど、酸素吸蔵能力ＯＳＣを高い値へと補正する。

これらの補正を行うことで、酸素吸蔵能力ＯＳＣをより正確に推定することが可能となる。Ｓ１０６の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。

Ｓ１０７では、Ｓ１０５で推定された酸素吸蔵能力ＯＳＣまたはＳ１０６で補正された酸素吸蔵能力ＯＳＣに基づいて、内燃機関１の燃料噴射弁からの燃料噴射量が調整される。ここで、該燃料噴射量の調整について、図５に基づいて説明をする。図５は、本制御が行われるときのＮＯｘ触媒６に流入する排気の空燃比と、ＮＯｘ触媒６から流出する排気の空燃比の推移を示すグラフである。該グラフの横軸は時間を表し、縦軸は排気の空燃比を表す。グラフ中線Ｌ１で表されるのが、ＮＯｘ触媒６から流出する排気の空燃比の推移であり、グラフ中線Ｌ２で表されるのが、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の空燃比の推移である。

リーン空燃比ＡＦＬの排気がＮＯｘ触媒６に流入している状態から、先述したＳ１０４において排気中の酸素濃度を低下させることで、結果的に排気の空燃比がストイキ近傍に近づけられる。尚、図５のグラフ中、ストイキはＡＦ０で表される。その後、Ｓ１０７において、酸素吸蔵能力ＯＳＣに基づいて決定される空燃比幅であって、本制御においては図５のグラフ中にストイキの前後に設定される空燃比ＡＦＢからＡＦＴまでの空燃比幅（以下、「所定空燃比幅」という）において、線Ｌ２で示すように排気の空燃比がリッチ側空燃比ＡＦＢからリーン側空燃比ＡＦＴの間を交互に変動させて、線Ｌ１で示すようにＮＯｘ触媒６から流出する排気の空燃比をストイキに保持する。以下に、その詳細を説明する。

排気空燃比がストイキよりリーン側の空燃比であれば、即ち排気空燃比がＡＦ０からＡ
ＦＴまでの間である場合には、ＮＯｘ触媒６の酸素吸蔵能力ＯＳＣによって排気中の酸素がＮＯｘ触媒６に吸蔵される。これにより、排気中の酸素濃度が調整されて、ＮＯｘ触媒６から流出する排気の空燃比がストイキに保持され得る。そのとき、単位時間あたりのＮＯｘ触媒６に吸蔵される酸素量は酸素吸蔵能力ＯＳＣが高いほど多くなる。従って、ＮＯｘ触媒６に一定時間内に吸蔵し得る酸素吸蔵量も酸素吸蔵能力ＯＳＣが高いほど多くなる。また、排気空燃比がストイキよりリッチ側の空燃比であれば、即ち排気空燃比がＡＦ０からＡＦＢまでの間である場合には、ＮＯｘ触媒６の酸素吸蔵能力によってＮＯｘ触媒６に吸蔵されていた酸素が排気中へ放出される。これにより、排気中の酸素濃度が調整されて、ＮＯｘ触媒６から流出する排気の空燃比がストイキに保持され得る。そのとき、単位時間あたりのＮＯｘ触媒６からの酸素放出量は酸素吸蔵能力ＯＳＣが高いほど多くなる。従って、ＮＯｘ触媒６から一定時間内に放出し得る酸素放出量も酸素吸蔵能力ＯＳＣが高いほど多くなる。

そこで、酸素吸蔵能力ＯＳＣが高いほど、ストイキＡＦ０の前後に設定される所定空燃比幅を広くすることで、ＮＯｘ触媒６による酸素吸蔵能力を効率的に発揮し得る。換言すると、酸素吸蔵能力ＯＳＣが高いときは、所定空燃比幅を広く設定してＮＯｘ触媒６と排気との間の酸素の移動量を多くし、酸素吸蔵能力による排気空燃比のストイキ化をより効率的に行うことが可能となる。よって、本制御においては、Ｓ１０５で推定された酸素吸蔵能力ＯＳＣまたはＳ１０６で補正された酸素吸蔵能力ＯＳＣが高いほど、ストイキＡＦ０の前後に設定される所定空燃比幅ＡＦＢからＡＦＴの幅を広く設定する。

また、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の空燃比をリッチ側空燃比ＡＦＢとリーン側空燃比ＡＦＴの間で変動させるとき、内燃機関１の燃料噴射弁による燃料噴射量を調整する。即ち、該排気の空燃比をリッチ側空燃比ＡＦＢとするときは、リーン側空燃比ＡＦＴとするときと比べて燃料噴射量を増量する。

ここで、先述したように、酸素吸蔵能力ＯＳＣが低いときはＮＯｘ触媒６と排気との間の酸素の移動量が少なくなる。そこで、そのようなときは、所定空燃比幅におけるリーン側空燃比ＡＦＴとリッチ側空燃比ＡＦＢとの変動周期を短くし、即ちＮＯｘ触媒６と排気との間の酸素の移動頻度を高くすることで、ＮＯｘ触媒６の酸素吸蔵能力によって排気の空燃比をより安定的にストイキに維持することが可能となる。

また、ＮＯｘ触媒６の特性により、単位時間あたりにＮＯｘ触媒６に吸蔵される酸素量とＮＯｘ触媒６から放出される酸素量とが異なる場合には、所定空燃比幅において排気空燃比をリーン側空燃比ＡＦＴとする時間とリッチ側空燃比ＡＦＢとする時間の時間割合を違えてもよい。またＮＯｘ触媒６の酸素吸蔵能力ＯＳＣによって、その単位時間あたりにＮＯｘ触媒６に吸蔵される酸素量とＮＯｘ触媒６から放出される酸素量の差が変動する場合には、酸素吸蔵能力ＯＳＣに従って該時間割合を調整してもよい。

また、所定空燃比幅において排気空燃比をリーン側空燃比ＡＦＴとリッチ側空燃比ＡＦＢとに変動することによって、内燃機関１の機関出力の変動が拡大する虞がある。そしてその変動が拡大して所定量を越えると、内燃機関１を備える車両等の搭乗者等が、該車両等の操作性が低下したと感じる場合が考えられる。そこで、排気空燃比をリーン側空燃比ＡＦＴとリッチ側空燃比ＡＦＢとに変動するときに、内燃機関１の機関出力の変動が所定量を越えると予見される場合、または該変動が所定量を超えた場合には、該変動が所定量に収まるべく燃料噴射弁による燃料噴射量を調整し、所定空燃比幅におけるリーン側空燃比ＡＦＴとリッチ側空燃比ＡＦＢとの変動周期や所定空燃比幅において排気空燃比をリーン側空燃比ＡＦＴとする時間とリッチ側空燃比ＡＦＢとする時間の時間割合を調整する。

ここで、内燃機関１の機関出力の変動が所定量を越えると予見される場合とは、現時点
における内燃機関１の機関負荷や機関回転速度のもと、酸素吸蔵能力ＯＳＣに基づいて決定される所定空燃比幅において排気空燃比を変動すると内燃機関１の機関出力の変動が所定量を越えると推定される場合をいう。そして、そのように内燃機関１の機関出力の変動が所定量を越えると予見される場合、若しくは該変動が所定量を超えた場合には、例えば、内燃機関１における燃料噴射量の変動幅を意味する所定空燃比幅を狭めたり、所定空燃比幅における排気空燃比の変動周期を長くしたりすることで、内燃機関１の機関出力の変動を所定量以内に収める。

また、内燃機関１の機関出力の変動が所定量を越えると予見される場合、若しくは該変動が所定量を超えた場合には、内燃機関１における燃料噴射量を増減させることを中断するとともに、若しくは燃料噴射量の増減幅を小さくするとともに、燃料添加弁８から排気へ燃料を添加しその添加量を増減させることで、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の空燃比を所定空燃比幅において変動させてもよい。これにより、内燃機関１の機関出力の変動を所定量以内に収めることが可能となる。

そして、上述までのように、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の空燃比を所定空燃比幅においてリッチ側空燃比ＡＦＢとリーン側空燃比ＡＦＴとの間で交互に変動させることで、ＮＯｘ触媒６に空燃比の低い排気が流入し、以てＮＯｘ触媒６に吸蔵されたＳＯｘが放出される。更に、ＮＯｘ触媒６の酸素吸蔵能力によりＮＯｘ触媒６から流出する排気の空燃比はほぼストイキに保持される。そのため、ＮＯｘ触媒６からのＳＯｘ放出に要した燃料であって余剰状態にある燃料や、ＳＯｘ放出時に発生する硫化水素を酸化するための酸素が排気中に確保され得る。これにより、これら余剰燃料や硫化水素がそのままの状態で大気へ放出されるのが抑制される。Ｓ１０７の処理が終了すると、Ｓ１０８へ進む。

Ｓ１０８では、ＮＯｘ触媒６におけるＳＯｘ吸蔵量が減少し、ＮＯｘ触媒６のＳＯｘ被毒状態が解消したか否かが判断される。具体的には、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の空燃比が所定空燃比幅において変動されている時間等に基づいて判断される。その基準となる時間は、予め実験等で決定する。ＮＯｘ触媒６のＳＯｘ被毒状態が解消したと判断されると、本制御を終了する。また、ＮＯｘ触媒６のＳＯｘ被毒状態が解消していないと判断されると、Ｓ１０６以降の処理が再び行われる。その際に、Ｓ１０６においては、既に以前までのＳ１０７において放出されたＳＯｘ量を加味して酸素吸蔵能力ＯＳＣを補正することが好ましい。

本制御によると、ＮＯｘ触媒６に吸蔵されたＳＯｘを放出させるにあたって、ＮＯｘ触媒６から流出する排気の空燃比をストイキに保持することが可能となるため、ＮＯｘ触媒６の下流側の排気通路３に酸化触媒を配置しなくとも、若しくはより容量の小さい酸化触媒を配置しても、余剰燃料や硫化水素によるエミッションの悪化を抑制することが可能となる。

尚、酸素吸蔵能力ＯＳＣの補正について、上述した補正方法に加えて、ＮＯｘ触媒６の経年劣化による酸素吸蔵能力ＯＳＣの低下、または上述までの補正における誤差を吸収する補正を行ってもよく、該補正について図６に基づいて以下に説明する。図６は、本制御が行われるときのＮＯｘ触媒６に流入する排気の空燃比と、ＮＯｘ触媒６から流出する排気の空燃比の推移を示すグラフである。該グラフの横軸は時間を表し、縦軸は排気の空燃比を表す。グラフ中、点線Ｌ１は、図５に示す実線Ｌ１と同じであり、本来本制御によってＮＯｘ触媒６から流出する排気の空燃比の推移であり、実線Ｌ１’は、実際に本制御によってＮＯｘ触媒６から流出する排気の空燃比の推移である。尚、実際にＮＯｘ触媒６から流出する排気の空燃比は、排気空燃比センサ１０によって検出される。また、グラフ中線Ｌ２は、図５に示す実線Ｌ２と同じであり、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の空燃比の推移である。

ＮＯｘ触媒６において、経年劣化によって酸素吸蔵能力ＯＳＣが低下する場合、または上述までの補正において誤差が存在する場合には、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の空燃比を線Ｌ２で示すように調整しても、ＮＯｘ触媒６から流出する排気の空燃比は、点線Ｌ１で示す本来あるべき推移とならずに、排気空燃比がストイキからリッチ側にΔＡＦずれた実線Ｌ１’で示す推移となる。そこで、本制御を行い本来ＮＯｘ触媒６から流出する排気の空燃比であるストイキ空燃比と、実際にＮＯｘ触媒６から流出する排気の空燃比とのずれΔＡＦに基づいて、ＮＯｘ触媒６の酸素吸蔵能力ＯＳＣを補正してもよい。例えば、図６に示すように排気空燃比のずれΔＡＦがリッチ側に存在する場合には、推定若しくは補正された酸素吸蔵能力ＯＳＣは、実際のＮＯｘ触媒６の酸素吸蔵能力ＯＳＣより高い値となっていることを意味する。そこで、このような場合には、予め定められたずれ量の許容範囲を超えたずれ量に応じて酸素吸蔵能力ＯＳＣの値を低くする補正を行う。また、排気空燃比のずれΔＡＦがリーン側に存在する場合には、逆に酸素吸蔵能力ＯＳＣの値を、許容範囲を超えたずれ量ΔＡＦに応じて高くする補正を行う。これにより、酸素吸蔵量ＯＳＣの推定をより正確に行うことが可能となる。

また、本制御においては、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の空燃比を所定空燃比幅において変動させるために、基本的に内燃機関１における燃料噴射量を増減させているが、それに代わり燃料添加弁８による排気への燃料添加量を増減することで、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の空燃比を所定空燃比幅において変動させてもよい。

図２に示すＳＯｘ被毒解消制御におけるＳ１０４からＳ１０７までの処理は、図１に示すＮＯｘ触媒６に吸蔵されたＮＯｘを還元、除去する際にも適用することが可能である。即ち、ＮＯｘ触媒６に吸蔵されたＮＯｘを還元、除去するために、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の空燃比をストイキ近傍の空燃比とするとき、内燃機関１における燃料噴射量や燃料添加弁８による燃料添加量を増減することで、所定空燃比幅において排気空燃比を変動し、以てＮＯｘ触媒６から流出する排気の空燃比をストイキに維持することが可能となる。そして、その結果、ＮＯｘ触媒６の下流側の排気通路３に酸化触媒を配置しなくとも、若しくはより容量の小さい酸化触媒を配置しても、余剰燃料や硫化水素によるエミッションの悪化を抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化システムの吸排気系の概略構成を表すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒状態を回復させるための制御のフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ触媒の温度とＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力との相関関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ触媒におけるＳＯｘ吸蔵量とＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力との相関関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて、図２に示す制御が行われるときのＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比と、ＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比の推移を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて、図２に示す制御が行われるときのＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比と、ＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比の推移を示す第二のグラフである。

符号の説明

１・・・・内燃機関
２・・・・吸気通路
３・・・・排気通路
４・・・・排気再循環装置（ＥＧＲ装置）
４ｂ・・・・ＥＧＲ弁
５・・・・吸気絞り弁
６・・・・ＮＯｘ触媒
７・・・・排気温度センサ
８・・・・燃料添加弁
９・・・・ＥＣＵ
１０・・・・排気空燃比センサ
１１・・・・アクセル開度センサ
１２・・・・クランクポジションセンサ

Claims (8)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを吸蔵する触媒であって且つ排気中の酸素濃度に応じて該排気中の酸素を吸蔵、放出する酸素吸蔵能力を有するＮＯｘ触媒と、
   前記ＮＯｘ触媒が吸蔵、放出可能とする酸素吸蔵能力の程度を推定する酸素吸蔵能力推定手段と、
   前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元、放出するために該ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を制御するとき、又は該ＮＯｘ触媒が排気中のＳＯｘも吸蔵する場合に該ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを放出するために該ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を制御するとき、該ＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比をストイキ近傍の空燃比とすべく、前記酸素吸蔵能力推定手段によって推定される該ＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力に基づいて決定されるストイキ近傍の所定空燃比幅において、該ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ側空燃比とリーン側空燃比とに交互に変動させる排気空燃比制御手段と、
   を備える内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記酸素吸蔵能力推定手段は、前記内燃機関の機関負荷および機関回転速度に基づいて前記ＮＯｘ触媒が吸蔵、放出可能とする酸素吸蔵能力の程度を推定し、
   前記排気空燃比制御手段は、前記酸素吸蔵能力推定手段によって推定された前記ＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力に基づいて、該ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ側空燃比およびリーン側空燃比へと変動するときの変動周期、又は該ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ側空燃比とする時間と該排気の空燃比をリーン側空燃比とする時間との時間割合を調整す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システム。
3. 前記排気空燃比制御手段は、更に、前記内燃機関の機関出力の変動を所定の範囲内に収めるべく前記変動周期又は前記時間割合を調整することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
4. 前記ＮＯｘ触媒の温度を推定又は検出する触媒温度検出手段を更に備え、
   前記酸素吸蔵能力推定手段は、更に、前記触媒温度検出手段によって推定又は検出された前記ＮＯｘ触媒の温度に基づいて該ＮＯｘ触媒が吸蔵、放出可能とする酸素吸蔵能力の程度を補正することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
5. 前記酸素吸蔵能力推定手段は、更に、前記触媒温度検出手段によって推定又は検出された前記ＮＯｘ触媒の温度の履歴に基づいて該ＮＯｘ触媒の熱劣化の程度を推定するとともに、更に推定された該ＮＯｘ触媒の熱劣化の程度に基づいて該ＮＯｘ触媒が吸蔵、放出可能とする酸素吸蔵能力の程度を補正することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化システム。
6. 前記ＮＯｘ触媒が排気中のＳＯｘを吸蔵する場合に該ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘ量を推定する吸蔵ＳＯｘ量推定手段を、更に備え、
   前記酸素吸蔵能力推定手段は、更に、前記吸蔵ＳＯｘ量推定手段によって推定された前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘ量に基づいて該ＮＯｘ触媒が吸蔵、放出可能とする酸素吸蔵能力の程度を補正することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
7. 前記排気空燃比制御手段によって前記ＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比をストイキ近傍の空燃比とするときに該ＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比とストイキとのずれが所定ずれ量を越える場合、前記酸素吸蔵能力推定手段は、更に、該ずれ量に基づいて該ＮＯｘ触媒が吸蔵、放出可能とする酸素吸蔵能力の程度を補正することを特徴とする請求項１
   から請求項３の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
8. 前記内燃機関への吸気量を調整する吸気絞り弁と、
   前記内燃機関から排出された排気の少なくとも一部を該内燃機関の吸気通路へ再循環させるＥＧＲ装置と、
   前記ＥＧＲ装置を介した前記吸気通路への再循環排気量を調整するＥＧＲ弁と、を更に備え、
   前記排気空燃比制御手段は、前記吸気絞り弁の開度を閉じ側へ移行して前記内燃機関への吸気量を減量するとともに前記ＥＧＲ弁の開度を開き側へ移行して再循環排気量を増量し且つ該内燃機関における燃料噴射量を繰り返し増減することで、前記所定空燃比幅において前記ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ側空燃比とリーン側空燃比とに交互に変動させることを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。

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