JP3552584B2 - 内燃機関の触媒昇温装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の触媒昇温装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機関排気通路内の或る位置よりも上流の排気通路内、燃焼室内、および吸気通路内に供給された全燃料量および全還元剤量に対する全空気量の比をその位置を流通する排気の空燃比と称すると、従来より、リーン混合気を燃焼せしめるようにした内燃機関において、流入する排気の空燃比がリーンのときにはＮＯＸ を吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯＸ を放出するＮＯＸ 吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関が知られている。
【０００３】
ところが燃料および機関の潤滑油内にはイオウ分が含まれているので排気中にはイオウ分例えばＳＯＸ が含まれており、このＳＯＸ も例えばＳＯ４ ２− の形でＮＯＸ と共にＮＯＸ 吸収剤に吸収される。しかしながらこのＳＯＸ はＮＯＸ 吸収剤への流入する排気の空燃比をただ単にリッチにしてもＮＯＸ 吸収剤から放出されず、したがってＮＯＸ 吸収剤内のＳＯＸ の量は次第に増大することになる。ところがＮＯＸ 吸収剤内のＳＯＸ の量が増大するとＮＯＸ 吸収剤が吸収しうるＮＯＸ の量が次第に低下し、ついにはＮＯＸ 吸収剤がＮＯＸ をほとんど吸収できなくなる。
【０００４】
ところが、ＮＯＸ 吸収剤の温度が高いときにＮＯＸ 吸収剤内に流入する排気中の酸素濃度を低くすると吸収されているＳＯＸ が例えばＳＯ２ の形で放出される。一方、自動変速機の変速比を増大すると機関回転数が高められるために機関から排出される排気の温度が上昇し、その結果ＮＯＸ 吸収剤を昇温することができる。そこで、自動変速機の変速比を一時的に通常運転時よりも増大しつつＮＯＸ 吸収剤に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにすることによりＮＯＸ 吸収剤からＳＯＸ を放出させるようにした内燃機関の排気浄化装置が公知である（特開平７−１８６７８５号公報参照）。
【０００５】
一方、ＮＯＸ 吸収剤に流入する排気中にある程度の量のＨＣと酸素とが含まれているとこれらＨＣおよび酸素がＮＯＸ 吸収剤で反応して発熱し、その結果ＮＯＸ 吸収剤が昇温される。そこで、内燃機関の気筒を第１の気筒群と第２の気筒群とに分割し、第１の気筒群で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリッチにしてＮＯＸ 吸収剤にＨＣを供給しかつ第２の気筒群で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリーンにしてＮＯＸ 吸収剤に酸素を供給すると共に、ＮＯＸ 吸収剤に流入する排気の平均空燃比を理論空燃比にすることによりＮＯＸ 吸収剤からＳＯＸ を放出させるようにした内燃機関の排気浄化装置も公知である（特開平８−６１０５２号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平７−１８６７８５号公報に記載の排気浄化装置では自動変速機の変速比をさらに増大するとＮＯＸ 吸収剤をさらに昇温することができる。しかしながら、変速比をただ単に増大すると機関回転数が許容最大回転数を越えて増大する恐れがあり、或いは機関から排出される排気の温度がかなり高くなるために機関自体または機関とＮＯＸ 吸収剤間の排気系部品の温度が過度に高くなって機関自体または排気系部品が劣化する恐れがあるという問題点がある。
【０００７】
一方、特開平８−６１０５２号公報に記載の排気浄化装置では第１の気筒群で燃焼せしめられる混合気の空燃比のリッチ度合いを大きくしかつ第２の気筒群で燃焼せしめられる混合気の空燃比のリーン度合いを大きくすればＮＯＸ 吸収剤に供給されるＨＣ量および酸素量が増大されるのでＮＯＸ 吸収剤をさらに昇温することができる。しかしながら、気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比が過度にリッチまたはリーンになると失火する恐れがあるという問題点がある。
【０００８】
いずれにしても、ＮＯＸ 吸収剤を昇温するための手段が唯一つである限り、昇温手段により制御される物理量がその限界値を越えるのを阻止しつつ排気浄化触媒を確実に昇温することができない。
そこで本発明の目的は昇温手段により制御される物理量がその限界値を越えるのを阻止しつつ排気浄化触媒を確実に昇温することができる内燃機関の触媒昇温装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために１番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、このとき第１の昇温手段による昇温作用を徐々に増大させ、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えてもなお排気浄化触媒を昇温すべきときには、該物理量がその限界値を越えないように第１の昇温手段の昇温作用を低下せしめると共に、第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにしている。すなわち１番目の発明では、昇温手段が複数設けられ、これら昇温手段から選択された昇温手段により排気浄化触媒が昇温される。したがって、昇温手段の昇温作用により変動せしめられる例えば変速比、空燃比、温度、圧力のような物理量がその限界値を越えるのが阻止されつつ排気浄化触媒が確実に昇温される。しかも、或る昇温手段による昇温作用が不適当と判断されたとしても別の昇温手段による昇温作用が開始されるので、排気浄化触媒が確実に昇温される。
【００１０】
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するときには第１の昇温手段による昇温作用を停止するようにしている。
【００１１】
また、３番目の発明によれば１番目の発明において、第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するときには、第１の昇温手段による昇温作用を継続すると共に第１の昇温手段による昇温作用を前記物理量がその限界値を越える前の昇温作用まで戻すようにしている。すなわち３番目の発明では、第１の昇温手段と、第２の昇温手段との両方により排気浄化触媒が昇温されるので、物理量の変動が低減される。
【００１２】
また、４番目の発明によれば１番目の発明において、前記内燃機関が自動変速機を有しており、第１の昇温手段群が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備し、第２の昇温手段群が排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備している。すなわち４番目の発明では、まず変速比昇温手段による昇温作用が行われ、次いで必要であれば空燃比昇温手段による昇温作用が開始される。
【００１３】
また、５番目の発明によれば１番目の発明において、前記内燃機関が自動変速機を有しており、第１の昇温手段群が排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する空燃比昇温手段を具備し、第２の昇温手段群が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備している。すなわち５番目の発明では、まず空燃比昇温手段による昇温作用が行われ、次いで必要であれば変速比昇温手段による昇温作用が開始される。
【００１４】
また、６番目の発明によれば１番目の発明において、第１の昇温手段群が機関で燃焼せしめられる混合気の空燃比を制御して排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する混合気空燃比昇温手段を具備し、第２の昇温手段群が点火時期を通常運転時よりも遅角せしめることにより排気浄化触媒を昇温する点火時期昇温手段と、排気浄化触媒に昇温用燃料を２次的に供給することにより排気浄化触媒を昇温する２次燃料昇温手段と、排気浄化触媒に酸素を２次的に供給することにより排気浄化触媒を昇温する２次酸素昇温手段と、排気浄化触媒上流の排気通路内に配置されて該排気通路内を流通する排気を加熱する排気加熱用電気ヒータと、排気浄化触媒内に配置された排気浄化触媒加熱用電気ヒータとのうちの少なくとも一つを具備している。
【００１５】
また、７番目の発明によれば１番目の発明において、前記物理量が機関本体または排気系部品の温度であり、前記限界値が機関本体または排気系部品の許容最高温度である。排気系部品としては例えば排気マニホルドまたは排気管、排気管間の接続部、あるいは排気通路内に配置された触媒またはセンサが挙げられる。また、８番目の発明によれば１番目の発明において、前記内燃機関が自動変速機を有しており、前記昇温手段が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備し、前記物理量が自動変速機の変速比であり、前記限界値が変速比の許容最大変速比である。
【００１６】
また、９番目の発明によれば１番目の発明において、前記物理量が機関の燃焼の安定度合いを代表する代表値であり、前記限界値が該代表値の許容最低値である。機関の燃焼の安定度合いを代表する代表値として例えば機関回転数、機関出力変動、または燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比が挙げられる。また、１０番目の発明によれば１番目の発明において、前記物理量が機関の振動を代表する代表値であり、前記限界値が該代表値の許容最大値である。機関の振動を代表する代表値として例えば機関回転数または機関出力変動が挙げられる。
【００１７】
また、１１番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えたときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにし、前記内燃機関が自動変速機を有しており、第１の昇温手段が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備し、第２の昇温手段が排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する空燃比昇温手段を具備している。
また、１２番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えたときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにし、前記内燃機関が自動変速機を有しており、第１の昇温手段が排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する空燃比昇温手段を具備し、第２の昇温手段が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備している。
また、１３番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えたときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにし、前記内燃機関が自動変速機を有しており、前記第１の昇温手段が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備し、前記物理量が自動変速機の変速比であり、前記限界値が変速比の許容最大変速比である。
また、１４番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えたときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにし、前記物理量が機関の燃焼の安定度合いを代表する代表値であり、前記限界値が該代表値の許容最低値である。
また、１５番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えたときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにし、前記物理量が機関の振動を代表する代表値であり、前記限界値が該代表値の許容最大値である。
また、１６番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する昇温手段を具備し、機関回転数が予め定められた下限回転数よりも低いかまたは機関負荷が予め定められた下限負荷よりも低いときには昇温手段による排気浄化触媒の昇温作用を禁止するようにしている。
また、１７番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する昇温手段を具備し、機関回転数が予め定められた上限回転数よりも高いかまたは機関負荷が予め定められた上限負荷よりも高いときには昇温手段による排気浄化触媒の昇温作用を禁止するようにしている。
また、１８番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、第１の昇温手段が機関で燃焼せしめられる混合気の空燃比を制御して排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する混合気空燃比昇温手段を具備し、第２の昇温手段が点火時期を通常運転時よりも遅角せしめることにより排気浄 化触媒を昇温する点火時期昇温手段と、排気浄化触媒に昇温用燃料を２次的に供給することにより排気浄化触媒を昇温する２次燃料昇温手段と、排気浄化触媒に酸素を２次的に供給することにより排気浄化触媒を昇温する２次酸素昇温手段と、排気浄化触媒上流の排気通路内に配置されて該排気通路内を流通する排気を加熱する排気加熱用電気ヒータと、排気浄化触媒内に配置された排気浄化触媒加熱用電気ヒータとのうちの少なくとも一つを具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときに機関回転数が予め定められた設定回転数よりも低いときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、機関回転数が該設定回転数よりも高いときには第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにしている。
【００１８】
また、１９番目の発明によれば１番目の発明から１８番目の発明のうちの一つにおいて、前記排気浄化触媒を流入する排気の空燃比がリーンのときにＮＯＸを吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸収しているＮＯＸを放出するＮＯＸ吸収剤から形成し、前記昇温手段はＮＯＸ吸収剤からＳＯＸを放出させるためにＮＯＸ吸収剤を昇温する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。
図１を参照すると、機関本体１は例えば四つの気筒を具備する。各気筒は対応する吸気枝管２を介してサージタンク３に接続され、サージタンク３は吸気ダクト４を介してエアクリーナ５に接続される。吸気ダクト４内にはスロットル弁６が配置される。また、各気筒には燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁７が取り付けられる。一方、機関本体１の気筒は１番気筒＃１および４番気筒＃４からなる第１の気筒群１ａと、２番気筒＃２および３番気筒＃３からなる第２の気筒群１ｂとに分割されている。機関本体１の排気行程順序は＃１−＃３−＃４−＃２であるので機関の気筒が第１の気筒群と、第１の気筒群と排気行程が重ならない第２の気筒群とに分割されていることになる。第１の気筒群１ａは排気マニホルド８ａを介して始動時触媒９ａを収容したケーシング１０ａに接続され、第２の気筒群１ｂは排気マニホルド８ｂを介して始動時触媒９ｂを収容したケーシング１０ｂに接続される。これらケーシング１０ａ，１０ｂは共通の合流排気管１１を介してＮＯＸ 吸収剤１２を収容したケーシング１３に接続され、ケーシング１３は排気管１４に接続される。
【００２０】
図１に示されるように機関本体１のクランクシャフト１５は自動変速機２０に連結され、自動変速機２０の出力軸２１が駆動輪に連結される。この自動変速機２０は互いに直列に接続されたロックアップクラッチ付きトルクコンバータ２２と、無段変速機構２３と、前後進切り替え機構（図示しない）と、終減速機構２４とを具備する。
【００２１】
無段変速機構２３は無段変速機構２３の入力軸２５を備えた入力側プーリ２６と、無段変速機構２３の出力軸２７を備えた出力側プーリ２８と、これら入力側プーリ２６と出力側プーリ２８間に張架されたベルト２９とを具備する。入力側プーリ２６は入力軸２５と一体的に回転する固定プーリ半体３０ａと、入力軸２５の軸線方向に移動可能な可動プーリ半体３１ａとを具備し、これら一対のプーリ半体３０ａ，３１ａ間に形成されるＶ字状溝内にベルト２９が配置される。また、出力側プーリ２８は出力軸２７と一体的に回転する固定プーリ半体３０ｂと、出力軸２７の軸線方向に移動可能な可動プーリ半体３１ｂとを具備し、これら一対のプーリ半体３０ｂ，３１ｂ間に形成されるＶ字状溝内にベルト２９が配置される。可動プーリ半体３１ａ，３１ｂの背面にはそれぞれ油圧室３２ａ，３２ｂが形成されており、これら油圧室３２ａ，３２ｂはそれぞれ対応する油圧制御弁３４ａ，３４ｂを介してオイルポンプ３５または戻し通路３６に接続される。可動プーリ半体３１ａ，３１ｂはそれぞれ対応する油圧室３２ａ，３２ｂ内の圧力に応じて移動せしめられる。
【００２２】
油圧室３２ａに加圧オイルが流入せしめられると共に油圧室３２ｂから加圧オイルが流出せしめられると入力側プーリ２６のプーリ半体３０ａ，３１ａ間の距離が小さくなるので入力側プーリ２６のプーリ径が大きくなり、出力側プーリ２８のプーリ半体３０ｂ，３１ｂ間の距離が大きくなるので出力側プーリ２８のプーリ径が小さくなり、斯くして変速比が減少せしめられる。一方、油圧室３２ａから加圧オイルが流出せしめられると共に油圧室３２ｂに加圧オイルが流入せしめられると入力側プーリ２６のプーリ半体３０ａ，３１ａ間の距離が大きくなるので入力側プーリ２６のプーリ径が小さくなり、出力側プーリ２８のプーリ半体３０ｂ，３１ｂ間の距離が小さくなるので出力側プーリ２８のプーリ径が大きくなり、斯くして変速比が増大せしめられる。このように変速比を連続的に変更することができる。
【００２３】
電子制御ユニット４０はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、常時電力が供給されているＢ−ＲＡＭ（バックアップＲＡＭ）４５、入力ポート４６および出力ポート４７を具備する。サージタンク３にはサージタンク３内の絶対圧に比例した出力電圧を発生する圧力センサ４８が取り付けられる。例えば４番気筒＃４直下流に位置する排気マニホルド８ａには排気マニホルド８ａの温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ４９が取り付けられ、始動時触媒９ａ直下流の合流排気管１１には始動時触媒９ａから流出した排気の温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ５０が取り付けられる。この排気温度は始動時触媒９ａの温度ＴＳＣを表している。排気管１４にはＮＯＸ 吸収剤１２から流出した排気の温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ５１が取り付けられる。この排気温度はＮＯＸ 吸収剤１２の温度ＴＮＡを表している。また、無段変速機構２３の油圧室３２ｂ内に接続されたオイル通路内には油圧室３２ｂ内のオイル圧に比例した出力電圧を発生する圧力センサ５２が取り付けられる。さらに、スロットル弁６にはスロットル開度ＴＡに比例した出力電圧を発生するスロットル開度センサ５３が取り付けられる。これらセンサ４８，４９，５０，５１，５２，５３の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器５４を介して入力ポート４６に入力される。ＣＰＵ４４では圧力センサ４８の出力電圧に基づいて吸入空気量Ｇａが算出され、圧力センサ５２の出力電圧に基づいて変速比ＴＲが算出される。また、入力ポート４６には車速を表す出力パルスを発生する車速センサ５７と、機関回転数Ｎを表す出力パルスを発生する回転数センサ５５とが接続される。一方、出力ポート４７はそれぞれ対応する駆動回路５６を介して燃料噴射弁７、トルクコンバータ２２、および油圧制御弁３４ａ，３４ｂに接続される。
【００２４】
本実施態様では、ｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）（ｉ＝１，２，３，４）は次式に基づいて算出される。
ＴＡＵ（ｉ）＝ＴＢ・（１＋Ｋ（ｉ））
ここでＴＢは基本燃料噴射時間、Ｋ（ｉ）はｉ番気筒の補正係数をそれぞれ表している。
【００２５】
基本燃料噴射時間ＴＢは各気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比を理論空燃比にするのに必要な燃料噴射時間であって予め実験により求められている。この基本燃料噴射時間ＴＢは機関負荷を表すサージタンク３内の絶対圧ＰＭおよび機関回転数Ｎの関数として図２に示すマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００２６】
補正係数Ｋ（ｉ）はｉ番気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比を制御するための係数であってＫ（ｉ）＝０であればｉ番気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比は理論空燃比となる。これに対してＫ（ｉ）＜０になればｉ番気筒で燃焼せしめら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（ｉ）＞０になればｉ番気筒で燃焼せしめら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。
【００２７】
本実施態様では通常運転時、全ての気筒において補正係数Ｋ（ｉ）は−ＫＬ（１＞ＫＬ＞０）に維持されており、したがって全気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比はリーンに維持されている。
一方、本実施態様において自動変速機２０の変速比ＴＲは次式に基づいて算出される。
【００２８】
ＴＲ＝ＴＲＢ＋ＩＲ
ここでＴＲＢは基本変速比、ＩＲは増大補正値をそれぞれ表している。
基本変速比ＴＲＢは例えばスロットル開度ＴＡおよび車速ＳＰＤにより定まる運転状態に対し最適な変速比であって予め実験により求められている。この基本変速比ＴＲＢはスロットル開度ＴＡおよび車速ＳＰＤの関数として図３に示すマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００２９】
増大補正値ＩＲは変速比ＴＲを増大補正するためのものであり、通常零に維持されている。
図４は気筒から排出される排気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、気筒から排出される排気中の未燃ＨＣ，ＣＯの量は気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリッチになるほど増大し、気筒から排出される排気中の酸素Ｏ２ の量は気筒で燃料せしめられる混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。
【００３０】
始動時触媒９ａ，９ｂはＮＯＸ 吸収剤１２が活性化していない機関始動時に排気を浄化するためのものであり、例えばアルミナ担体上に白金Ｐｔのような貴金属が担持された三元触媒から形成される。
一方、ＮＯＸ 吸収剤１２は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ，ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ，セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ，カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ，イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ、イリジウムＩｒのような貴金属とが担持されている。このＮＯＸ 吸収剤１２は流入する排気の空燃比がリーンのときにはＮＯＸ を吸収し、流入する排気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１２上流の排気通路内に燃料或いは空気が供給されない場合には流入する排気の空燃比は各気筒に供給される全燃料量に対する全空気量の比に一致する。
【００３１】
上述のＮＯＸ 吸収剤１２を機関排気通路内に配置すればこのＮＯＸ 吸収剤１２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（Ａ），５（Ｂ）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。
【００３２】
すなわち、流入する排気がかなりリーンになると流入する排気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 − またはＯ２−の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入する排気中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ２ − または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上でさらに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、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１２内に吸収される。
【００３３】
流入する排気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。これに対して流入する排気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。すなわち、流入する排気中の酸素濃度が低下するとＮＯＸ 吸収剤１２からＮＯＸ が放出されることになる。流入する排気のリーンの度合が低くなれば流入する排気中の酸素濃度が低下し、したがって流入する排気のリーンの度合を低くすればＮＯＸ 吸収剤１２からＮＯＸ が放出されることになる。
【００３４】
一方、このときＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比をリッチにすると図４に示されるようにこの排気中には多量のＨＣ，ＣＯが含まれ、これらＨＣ，ＣＯは白金Ｐｔ上の酸素Ｏ２ − またはＯ２−と反応して酸化せしめられる。また、流入する排気の空燃比をリッチにすると流入する排気中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤からＮＯ２ が放出され、このＮＯ２ は図５（Ｂ）に示されるようにＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ２ が存在しなくなると吸収剤から次から次へとＮＯ２ が放出される。したがって流入する排気の空燃比をリッチにすると短時間のうちにＮＯＸ 吸収剤１２からＮＯＸ が放出されることになる。なお、ＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の平均空燃比がリーンであっても流入排気中にＨＣ，ＣＯが含まれていると白金Ｐｔ周りの酸素濃度が局所的に低下するために吸収剤からＮＯ２ が放出され、還元されうる。
【００３５】
本実施態様では通常運転時に各気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比はリーンに維持されており、したがって通常運転時に各気筒から排出される排気中のＮＯＸ はＮＯＸ 吸収剤１２に吸収される。ところが、ＮＯＸ 吸収剤１２のＮＯＸ 吸収能力には限界があるのでＮＯＸ 吸収剤１２のＮＯＸ 吸収能力が飽和する前にＮＯＸ 吸収剤１２からＮＯＸ を放出させる必要がある。そこで本実施態様では、ＮＯＸ 吸収剤１２のＮＯＸ 吸収量を求め、このＮＯＸ 吸収量が予め定められた設定量よりも多くなったときに各気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比を一時的にリッチにしてＮＯＸ 吸収剤１２内のＮＯＸ を放出、還元するようにしている。すなわち、各気筒の補正係数Ｋ（ｉ）がＫＮ（＞０）に一時的に切り換えられる。
【００３６】
ところが、燃料および機関の潤滑油内にはイオウ分が含まれているのでＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気中にはイオウ分例えばＳＯＸ が含まれており、ＮＯＸ 吸収剤１２にはＮＯＸ ばかりでなくＳＯＸ も吸収される。このＮＯＸ 吸収剤１２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。
【００３７】
すなわち、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する排気の空燃比がリーンのときには酸素Ｏ２ がＯ２ − またはＯ２−の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、流入する排気中のＳＯＸ 例えばＳＯ２ は白金Ｐｔの表面でＯ２ − またはＯ２−と反応してＳＯ３ となる。次いで生成されたＳＯ３ 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ＳＯ４ ２− の形で吸収剤内に拡散する。次いでこの硫酸イオンＳＯ４ ２− はバリウムイオンＢａ２＋と結合して硫酸塩ＢａＳＯ４ を生成する。
【００３８】
しかしながらこの硫酸塩ＢａＳＯ４ は分解しずらく、流入する排気の空燃比を単にリッチにしても硫酸塩ＢａＳＯ４ は分解されずにそのまま残る。したがってＮＯＸ 吸収剤１２内には時間が経過するにつれて硫酸塩ＢａＳＯ４ 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１２が吸収しうるＮＯＸ 量が低下することになる。
【００３９】
ところがＮＯＸ 吸収剤１２内で生成された硫酸塩ＢａＳＯ４ はＮＯＸ 吸収剤１２の温度が高いときに流入する排気の空燃比をリッチまたは理論空燃比にすると分解して硫酸イオンＳＯ４ ２− がＳＯ３ の形で吸収剤から放出される。図６は単位時間当たりＮＯＸ 吸収剤１２から放出されるＳＯＸ 量ｑ（ＳＯＸ ）を示す実験結果であり、図６において実線はＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比がリッチのときを、破線はＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比が理論空燃比の場合を示している。図６からわかるようにＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＴＮ１よりも高くなるとＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用が実質的に開始される。そこで、このＴＮ１をＳＯＸ 放出温度と称すると、本実施態様ではＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 吸収量を求め、このＳＯＸ 吸収量が予め定められた設定量よりも多くなったときにＮＯＸ 吸収剤１２をＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高く昇温すると共にＮＯＸ 吸収剤１２内に流入する排気の空燃比を一時的にわずかばかりリッチにし、それによってＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ を放出させるようにしている。このとき放出されたＳＯ３ は流入する排気中のＨＣ，ＣＯによってただちにＳＯ２ に還元せしめられる。なお、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡをＴＮ１よりも高く昇温すると共にＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比を理論空燃比にしてもＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ を放出させることができる。
【００４０】
単位時間当たりＮＯＸ 吸収剤１２に吸収されるＳＯＸ 量は単位時間当たり機関から排出されるＳＯＸ 量が増大するにつれて増大し、単位時間当たり機関から排出されるＳＯＸ 量は単位時間当たりの車両走行距離ｄＤが増大するにつれて増大する。したがって、ＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 吸収量は車両走行距離ｄＤの積算値ＳＤが増大するにつれて増大することになる。そこで本実施態様では車両走行距離積算値ＳＤが予め定められた設定値ＳＤ１よりも大きくなったときにＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 吸収量が設定量よりも多くなったと判断するようにしている。
【００４１】
次に図７のタイムチャートを参照して本実施態様によるＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用について詳細に説明する。
時間ａにおいて車両走行距離積算値ＳＤが設定値ＳＤ１よりも大きくなったときにＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いときにはＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用が行われる。本実施態様ではまず、増大補正値ＩＲが増大せしめられ、それにより変速比ＴＲが通常運転時よりも増大せしめられる。すなわち、変速比ＴＲが増大せしめられると機関回転数Ｎが上昇せしめられて機関から排出される排気の温度が上昇せしめられ、斯くしてＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが昇温される。
【００４２】
ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるまで増大補正値ＩＲが増分ｄｒずつ増大せしめられ、変速比ＴＲがｄｒずつ増大せしめられる。したがって増大補正値ＩＲは増分ｄｒの積算値（ＩＲ＝ＩＲ＋ｄｒ）ということになる。
増大補正値ＩＲの増分ｄｒは図８に示されるようにＳＯＸ 放出温度ＴＮ１と現在のＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡとの差ＤＬＴ（＝ＴＮ１−ＴＮＡ）が大きくなるにつれて大きくなるように予め定められている。したがってＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが速やかに昇温される。この増分ｄｒは図８に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。なお、変速比ＴＲが急激に変動するとトルク変動が大きくなる恐れがある。そこで図８に示される増分ｄｒはトルク変動が許容値よりも小さくなるように予め定められている。
【００４３】
一方、このとき全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が小さな正値ａとされ、したがってＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比がわずかばかりリッチとされる。ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いときにはＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比をリッチにしてもＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ が実質的に放出されない。しかしながら、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが高くなると流入する排気の空燃比がリーンであってもＮＯＸ 吸収剤１２からＮＯＸ が放出されうる。そこで本実施態様ではＮＯＸ 吸収剤１２を昇温するときにはＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比をわずかばかりリッチにしてこのとき放出されうるＮＯＸ を還元するようにしている。
【００４４】
次いで時間ｂにおいてＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなると増大補正値ＩＲが一定に保持され、したがってＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高く維持される。一方、ＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比はわずかばかりリッチに保持され、斯くしてＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用が開始される。
【００４５】
ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなってから一定時間だけ経過するとＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用が完了したと判断され、時間ｃにおいて増大補正値ＩＲが零に戻される。したがってＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用が停止される。
一方、このとき全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が零にされ、それによりＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比が理論空燃比にされる。すなわち、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが高いときに流入する排気の空燃比がリーンに切り替えられるとＮＯＸ 吸収剤１２にシンタリングが生ずる恐れがある。そこで本実施態様では、ＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用が完了した後ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがシンタリングが生じない許容最高温度ＴＮ２よりも低くなるまでの間、ＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比がリーンになるのを一時的に禁止し、理論空燃比に維持するようにしている。なお、このようにＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用が完了した後ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが許容最高温度ＴＮ２よりも低くなるまでの間を冷却期間と称する。
【００４６】
次いで時間ｄにおいてＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが許容最高温度ＴＮ２よりも低くなると、すなわち冷却期間が終了すると全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が−ＫＬに戻され、すなわちＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比がリーンに戻される。
同様に、時間ｅにおいて車両走行距離積算値ＳＤが設定値ＳＤ１よりも大きくなったときにＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いときには増大補正値ＩＲが増分ｄｒずつ増大せしめられ、それにより変速比ＴＲが増大せしめられる。
【００４７】
次いで時間ｆにおいて排気マニホルド８ａの温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも高くなると増大補正値ＩＲが更新される前の値に戻される。すなわち、変速比ＴＲが増大せしめられると機関から排出される排気の温度が高められるので例えば排気マニホルド８ａの温度ＴＥＭが高められ、その結果排気マニホルド８ａが熱により劣化しない許容最高温度ＴＥ１よりも高くなる恐れがある。そこで本実施態様では、排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも高くなったときには増大補正値ＩＲの増大作用を停止して変速比ＴＲの増大作用を停止すると共に、増大補正値ＩＲを排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも高くなる前の値に戻して変速比ＴＲを排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１を越えないようにしている。すなわち、変速比制御による昇温作用が低下せしめられ、その結果排気マニホルド８ａが熱により劣化するのが阻止される。
【００４８】
一方、このときＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いのでＮＯＸ 吸収剤１２をさらに昇温する必要がある。そこで本実施態様では第２のすなわち追加の昇温制御を行うようにしている。すなわち、ＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気中に多量の酸素と多量の還元剤、例えばＨＣとが同時に含まれていると、これら酸素およびＨＣがＮＯＸ 吸収剤１２において反応するためにこの反応熱でもってＮＯＸ 吸収剤１２を昇温することができる。一方、図４に示されるように気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリッチにすれば排気中に多量のＨＣが含まれ、リーンにすれば排気中に多量の酸素が含まれる。そこで本実施態様では、追加の昇温作用を行うべきときには第１の気筒群１ａで燃焼せしめられる混合気の空燃比をリッチにして多量のＨＣが含まれる排気を形成し、第２の気筒群１ｂで燃焼せしめられる混合気の空燃比をリーンにして多量の酸素が含まれる排気を形成し、これら排気を同時にＮＯＸ 吸収剤１２に導入することによりＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すると共に、ＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の平均空燃比がわずかばかりリッチになるように第１の気筒群１ａおよび第２の気筒群１ｂで燃焼せしめられる混合気の空燃比を定めている。
【００４９】
すなわち、一般的にいうと、ＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の平均空燃比の目標値を理論空燃比またはわずかばかりリッチに設定し、第１の気筒群１ａの排気の空燃比の目標空燃比を平均空燃比の目標値に対しリッチに設定しかつ第２の気筒群１ｂの排気の空燃比の目標空燃比を平均空燃比の目標値に対しリーンに設定すると共に、第１の気筒群１ａの排気の空燃比および第２の気筒群１ｂの排気の空燃比がそれぞれ対応する目標空燃比のときにＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の平均空燃比がその目標値となるように第１の気筒群１ａの排気の目標空燃比と第２の気筒群１ｂの排気の目標空燃比とを設定しているということになる。
【００５０】
あるいは、昇温用燃料を含むガスおよび酸素を含むガスをＮＯＸ 吸収剤１２に供給することによりＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すると共に、機関で燃焼せしめられる混合気の空燃比を制御することにより昇温用燃料を含むガスおよび酸素を含むガスを内燃機関の排気から形成しているということになる。なお、このような昇温作用を空燃比制御による昇温作用と称する。
【００５１】
このような空燃比制御による昇温作用を行うべき場合、本実施態様では第１の気筒群１ａすなわち１番気筒および４番気筒の補正係数Ｋ（１），Ｋ（４）がＫＳ＋ａ（ＫＳ，ａ＞０）とされ、第２の気筒群１ｂすなわち２番気筒および３番気筒の補正係数Ｋ（２），Ｋ（３）が−ＫＳとされる。したがって、ＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の平均空燃比は小さな正値ａに相当する分だけリッチにせしめられる。なお、ａ＝０とすればＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比が理論空燃比になる。
【００５２】
ＫＳは第１の気筒群１ａで燃焼せしめられる混合気の空燃比リッチ度合いを表すと共に、第２の気筒群で燃焼せしめられる混合気の空燃比のリーン度合いを表している。このＫＳをリッチ度合い係数と称すると、このリッチ度合い係数ＫＳはＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるまで初期値ＫＳ０から増分ｄｋずつ増大せしめられる。したがってＫＳは増分ｄｋの積算値（ＫＳ＝ＫＳ＋ｄｋ）ということになる。リッチ度合い係数ＫＳが増大せしめられるとＮＯＸ 吸収剤１２に供給される燃料量および酸素量が増大され、したがってＮＯＸ 吸収剤１２でＮＯＸ 吸収剤１２がさらに昇温される。
【００５３】
リッチ度合い係数ＫＳの増分ｄｋは図９に示されるように温度差ＤＬＴが大きくなるにつれて大きくなるように予め定められている。したがってＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが速やかに昇温される。この増分ｄｋは図９に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。なお、気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比が急激に変動するとトルク変動が大きくなる恐れがある。そこで図９に示される増分ｄｋはトルク変動が許容値よりも小さくなるように予め定められている。
【００５４】
次いで時間ｇにおいてＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるとリッチ度合い係数ＫＳが一定に保持される。なお、このときＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが許容最高温度よりも高くなったときには増大補正値ＩＲを小さくするかあるいはリッチ度合い係数ＫＳを小さくすることによりＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡを下げるようにすることもできる。次いで時間ｈにおいてＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなってから一定時間だけ経過すると増大補正値ＩＲが零に戻され、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が零に切り替えられる。
【００５５】
ところで、変速比制御による昇温作用が行われると始動時触媒９ａ，９ｂの温度がその許容最高温度よりも高くなる恐れもある。また、変速比制御による昇温作用が行われると機関回転数Ｎが増大せしめられ、このとき機関回転数Ｎが許容最高回転数Ｎ１よりも高くなる恐れもある。そこで本実施態様では、変速比制御による昇温作用が行われたときに始動時触媒９ａの温度ＴＳＣが許容最高温度ＴＳ１よりも高くなったとき、または機関回転数Ｎが許容最高回転数Ｎ１よりも高くなったときにも変速比ＴＲを戻すと共に空燃比制御による昇温作用を開始するようにしている。なお、機関本体１の温度を表す機関冷却水温が許容最高温度よりも高くなったときにも変速比ＴＲを戻すと共に空燃比制御による昇温作用を開始するようにすることができる。
【００５６】
さらに、変速比ＴＲが最大変速比ＴＲＭよりも高くなったときには変速比ＴＲを最大変速比ＴＲＭに維持すると共に空燃比制御による昇温作用を開始するようにしている。
したがって一般的にいうと、機関本体、排気系部品、または自動変速機の状態量が熱耐久性、燃焼安定性、または耐振動性に基づく制限値を越えないように変速比制御による昇温作用と、空燃比制御による昇温作用とを制御しているということになる。
【００５７】
図１０は本実施態様を実行するために予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される割り込みルーチンを示している。
図１０を参照すると、まずステップ１００ではＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされているか否かが判別される。このＳＯＸ フラグＸＳＯＸはＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ を実質的に放出すべきときにセットされ（ＸＳＯＸ＝“１”）、それ以外はリセットされる（ＸＳＯＸ＝“０”）ものである。ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがリセットされているときには次いでステップ１０１に進み、昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。この昇温フラグＸＩＴはＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ を放出すべくＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すべきときにセットされ（ＸＩＴ＝“１”）、それ以外はリセットされる（ＸＩＴ＝“０”）ものである。昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ１０２に進み、フラグセット制御ルーチンが実行される。このフラグセット制御ルーチンは図１１に示されている。
【００５８】
図１１を参照すると、まずステップ２００では前回の処理サイクルから今回の処理サイクルまでの車両走行距離ｄＤが車速センサ５７の出力パルスに基づいて算出される。続くステップ２０１では車両走行距離積算値ＳＤが算出される（ＳＤ＝ＳＤ＋ｄＤ）。続くステップ２０２では車両走行距離積算値ＳＤが設定値ＳＤ１よりも大きいか否かが判別される。ＳＤ≦ＳＤ１のときにはステップ２０３に進み、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているか否かが判別される。このＮＯＸ フラグＸＮＯＸはＮＯＸ 吸収剤１２からＮＯＸ を放出すべきときにセットされ（ＸＮＯＸ＝“１”）、それ以外はリセットされる（ＸＮＯＸ＝“０”）ものである。ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされているときには次いでステップ２０４に進み、ＮＯＸ 吸収剤１２のＮＯＸ 吸収量ＳＮが算出される。すなわち、単位時間当たりにＮＯＸ 吸収剤１２に流入するＮＯＸ 量はサージタンク３内の絶対圧ＰＭが高くなるにつれて増大し、機関回転数Ｎが高くなるにつれて増大する。したがって、ｋ・ＰＭ・Ｎ（ｋは定数）は単位時間当たりＮＯＸ 吸収剤１２に吸収されるＮＯＸ 量を表していることになる。したがって、ｋ・ＰＭ・Ｎを積算することによりＮＯＸ 吸収量ＳＮを算出することができる（ＳＮ＝ＳＮ＋ｋ・ＰＭ・Ｎ）。
【００５９】
続くステップ２０５ではＮＯＸ 吸収量ＳＮが予め定められた設定値ＳＮ１よりも大きいか否かが判別される。ＳＮ≦ＳＮ１のときには次いで本ルーチンを終了し、ＳＮ＞ＳＮ１のときには次いでステップ２０６に進んでＮＯＸ フラグＸＮＯＸをセットした後に本ルーチンを終了する。
ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされたときにはステップ２０３からステップ２０７に進み、ＮＯＸ 吸収剤１２のＮＯＸ 放出、還元作用が行われている時間を表すカウント値ＣＮが１だけインクリメントされる。続くステップ２０８ではカウント値ＣＮが予め定められた設定値ＣＮ１よりも大きいか否かが判別される。ＣＮ≦ＣＮ１のときには処理サイクルを終了し、ＣＮ＞ＣＮ１となったときは次いでステップ２０９に進み、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされる。続くステップ２１０ではＮＯＸ 吸収量ＳＮおよびカウント値ＣＮがそれぞれクリアされる。次いで本ルーチンを終了する。なお、ＮＯＸ 吸収剤１２のＮＯＸ 吸収量ＳＮがほとんど零になるように設定値ＣＮ１が定められている。
【００６０】
一方、ステップ２０２においてＳＤ＞ＳＤ１のときには次いでステップ２０９に進み、昇温フラグＸＩＴがセットされる。次いで本ルーチンを終了する。
再び図１０を参照すると、昇温フラグＸＩＴがセットされたときにはステップ１０１からステップ１０３に進み、昇温制御ルーチンが実行される。この昇温制御ルーチンは図１２に示されている。
【００６１】
図１２を参照すると、まずステップ３００ではＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いか否かが判別される。ＴＮＡ＜ＴＮ１のときには次いでステップ３０１に進み、追加フラグＸＡＤＤがセットされているか否かが判別される。この追加フラグＸＡＤＤは追加の昇温制御、すなわち本実施態様では空燃比制御による昇温作用を実行すべきときにセットされ（ＸＡＤＤ＝“１”）、それ以外はリセットされる（ＸＡＤＤ＝“０”）ものである。追加フラグＸＡＤＤがリセットされているときには次いでステップ３０２に進み、排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも低いか否かが判別される。ＴＥＭ＜ＴＥ１のときには次いでステップ３０３に進み、始動時触媒温度ＴＳＣが許容最高温度ＴＳ１よりも低いか否かが判別される。ＴＳＣ＜ＴＳ１のときには次いでステップ３０４に進み、機関回転数Ｎが許容最高回転数Ｎ１よりも高いか否かが判別される。Ｎ＜Ｎ１のときには次いでステップ３０５に進み、変速比ＴＲの増分ｄｒが図８のマップから算出される。続くステップ３０６では現在の変速比ＴＲの増大補正値ＩＲに増分ｄｒが加算されることにより増大補正値ＩＲが算出される（ＩＲ＝ＩＲ＋ｄｒ）。次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００６２】
これに対し、ステップ３０２においてＴＥＭ≧ＴＥ１のとき、ステップ３０３においてＴＳＣ≧ＴＳ１のとき、またはステップ３０４においてＮ≧Ｎ１のときには次いでステップ３０７に進み、現在の増大補正値ＩＲから前回の処理サイクルにおける増分ｄｒが減算されることにより増大補正値ＩＲが算出される（ＩＲ＝ＩＲ−ｄｒ）。すなわち増大補正値ＩＲがＴＥＭ≧ＴＥ１またはＴＳＣ≧ＴＳ１またはＮ≧Ｎ１となる前の値に戻される。続くステップ３０８では追加フラグＸＡＤＤがセットされる。次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００６３】
追加フラグＸＡＤＤがセットされたときにはステップ３０１からステップ３０９に進み、リッチ度合い係数ＫＳの増分ｄｋが図９のマップから算出される。続くステップ３１０では現在のリッチ度合い係数ＫＳに増分ｄｋが加算されることによりリッチ度合い係数ＫＳが算出される（ＫＳ＝ＫＳ＋ｄｋ）。次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００６４】
一方、ステップ３００においてＴＮＡ≧ＴＮ１のときまたはＴＮＡ≧ＴＮ１になったときには次いでステップ３１１に進み、昇温フラグＸＩＴがリセットされ、続くステップ３１２ではＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされる。次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。
再び図１０を参照すると、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされたときにはステップ１００からステップ１０４に進み、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされている時間、すなわちＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ が実質的に放出されている時間を表すカウント値ＣＳが１だけインクリメントされる。続くステップ１０５ではカウント値ＣＳが予め定められた設定値ＣＳ１よりも大きいか否かが判別される。ＣＳ≦ＣＳ１のときには次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。これに対しＣＳ＞ＣＳ１のときには次いでステップ１０６に進み、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがリセットされると共に、追加フラグＸＡＤＤがリセットされまたはリセット状態に維持される。続くステップ１０７では車両走行距離積算値ＳＤ、カウント値ＣＳ、および変速比ＴＲの増大補正値ＩＲがそれぞれクリアされると共に、リッチ度合い係数ＫＳが初期値ＫＳ０に戻される。なお、ＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 吸収量がほとんど零になるように設定値ＣＳ１が定められている。
【００６５】
次いでステップ１０８に進んでＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされ、続くステップ１０９ではＮＯＸ 吸収量ＳＮおよびカウント値ＣＮがクリアされる。すなわち、ＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用が行われるとＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比がリッチにせしめられるのでこのときＮＯＸ 吸収剤１２内のＮＯＸ が放出、還元せしめられる。また、ＳＯＸ 放出作用に必要な時間はＮＯＸ 吸収剤１２内のすべてのＮＯＸ を放出、還元するのに十分長い。そこでＳＯＸ 放出作用が完了したときにはＮＯＸ フラグをリセットすると共に、ＮＯＸ 吸収量ＳＮおよびカウント値ＣＮをクリアするようにしている。次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００６６】
ステップ１１０のＴＲ算出ルーチンは図１３に示されている。図１３を参照すると、まずステップ４００では基本変速比ＴＲＢが図３のマップから算出される。続くステップ４０１では基本変速比ＴＲＢに増大補正値ＩＲを加算することにより変速比ＴＲが算出される（ＴＲ＝ＴＲＢ＋ＩＲ）。続くステップ４０２では変速比ＴＲが許容最大比ＴＲＭよりも大きいか否かが判別される。ＴＲ≦ＴＲＭのときには処理サイクルを終了する。これに対し、ＴＲ＞ＴＲＭのときには次いでステップ４０３に進み、変速比ＴＲが許容最大比ＴＲＭとされる。続くステップ４０４では追加フラグＸＡＤＤがセットされる。
【００６７】
図１４はｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）（ｉ＝１，２，３，４）を算出するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
図１４を参照すると、まずステップ５００では基本燃料噴射時間ＴＢが図２のマップから算出される。続くステップ５０１では追加フラグＸＡＤＤがセットされているか否かが判別される。追加フラグＸＡＤＤがリセットされているときには次いでステップ５０２に進み、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸまたは昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。ＳＯＸ フラグＸＳＯＸおよび昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ５０３に進み、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているか否かが判別される。ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされているときには次いでステップ５０４に進み、現在、冷却期間であるか否かが判別される。現在、冷却期間のときには次いでステップ５０５に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が零とされる。次いでステップ５１０に進む。これに対し現在、冷却期間でないときには次いでステップ５０６に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が−ＫＬとされる。次いでステップ５１０に進む。
【００６８】
一方、ＮＯＸ フラグがセットされているときにはステップ５０３からステップ５０７に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）がＫＮとされる。次いでステップ５１０に進む。一方、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸまたは昇温フラグＸＩＴがセットされているときにはステップ５０２からステップ５０８に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が一定値ａとされる。一方、追加フラグＸＡＤＤがセットされているときにはステップ５０１からステップ５０９に進み、１番気筒および４番気筒の補正係数Ｋ（１），Ｋ（４）がそれぞれＫＳ＋ａとされ、２番気筒および３番気筒の補正係数Ｋ（２），Ｋ（３）がそれぞれ−ＫＳとされる。次いでステップ５１０に進む。
【００６９】
ステップ５１０ではｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）が算出される（ＴＡＵ（ｉ）＝ＴＢ・（１＋Ｋ（ｉ）））。
ところで、リッチ度合い係数ＫＳが大きくなると第１の気筒群１ａと第２の気筒群との間のトルク変動が大きくなり、好ましくない。そこで本実施態様では、ＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すべきときにはまず変速比制御による昇温作用を行い、次いで追加の昇温作用を行うべきときには空燃比制御による昇温作用を行うようにしている。このようにすると、リッチ度合い係数ＫＳを小さく維持することができる。すなわち、変速比制御による昇温作用を行ったときにＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなれば空燃比制御による昇温作用を行う必要がなく、空燃比制御による昇温作用を行うべきときでも変速比制御による昇温作用が行われているのでリッチ度合い係数ＫＳを小さく維持することができる。
【００７０】
次に別の実施態様を説明する。
本実施態様ではＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ を放出させるべくＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すべきときにはまず、空燃比制御によるＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用が行われる。
【００７１】
この場合、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるまでリッチ度合い係数ＫＳが徐々に増大せしめられる。ところが、上述したようにリッチ度合い係数ＫＳを過度に大きくすることはできない。そこで本実施態様では、リッチ度合い係数ＫＳが予め定められた許容最大値ＫＳＭよりも大きくなったときにはリッチ度合い係数ＫＳを許容最大値ＫＳＭに維持すると共に、追加の昇温作用、すなわち変速比制御による昇温作用を開始するようにしている。
【００７２】
このように変速比制御による昇温作用と空燃比制御による昇温作用との両方が行われたときに、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１まで昇温されず、しかしながら排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも高くなったとき、または始動時触媒温度ＴＳＣが許容最高温度ＴＳ１よりも高くなったとき、または機関回転数Ｎが許容最高回転数Ｎ１よりも高くなったとき、または変速比ＴＲが最大変速比ＴＲＭよりも高くなったときにはＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用を停止するようにしている。したがって、排気系部品の耐久性が確保され、機関燃焼安定性および耐振動性が確保される。
【００７３】
さらにこのとき、ＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用を行うか否かを判断するための設定値ＳＤ１が一定値ｄＳＤだけ増大される。したがって車両走行距離積算値ＳＤがＳＤ１＋ｄＳＤになると再びＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用が開始される。
なお、本実施態様では第１の気筒群１ａの排気マニホルド８ａに温度センサ４９を取り付け、排気マニホルド温度ＴＥＭを検出するようにしている。もちろん、第２の気筒群１ｂの排気マニホルド８ｂに温度センサを取り付けてもよいが、気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリッチのときにはリーンのときに比べて排気マニホルド温度が高くなる場合がある。そこで本実施態様では第１の気筒群１ａの排気マニホルド８ａの温度を検出するようにしている。
【００７４】
本実施態様でも図１０に示す割り込みルーチンが実行される。この割り込みルーチンにおいて、ステップ１０２のフラグセット制御ルーチンは図１１に、ステップ１０３の昇温制御ルーチンは図１５に、ステップ１１０の変速比ＴＲ算出ルーチンは図１６にそれぞれ示される。
本実施態様における昇温制御ルーチンを示す図１５を参照すると、ステップ３２０ではＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いか否かが判別される。ＴＮＡ＜ＴＮ１のときには次いでステップ３２１に進み、追加フラグＸＡＤＤがセットされているか否かが判別される。本実施態様においてこの追加フラグＸＡＤＤは変速比制御による昇温作用を実行すべきときにセットされる。追加フラグＸＡＤＤがリセットされているときには次いでステップ３２２に進み、リッチ度合い係数ＫＳの増分ｄｋが図９のマップから算出される。続くステップ３２３ではリッチ度合い係数ＫＳが算出される（ＫＳ＝ＫＳ＋ｄｋ）。続くステップ３２４ではリッチ度合い係数ＫＳが許容最大値ＫＳＭよりも大きいか否かが判別される。ＫＳ≦ＫＳＭのときには次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。ＫＳ＞ＫＳＭのときには次いでステップ３２５に進み、リッチ度合い係数ＫＳが許容最大値ＫＳＭに維持される。続くステップ３２６では追加フラグＸＡＤＤがセットされる。次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００７５】
追加フラグＸＡＤＤがセットされたときにはステップ３２１からステップ３２７に進み、排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度温度ＴＥ１よりも低いか否かが判別される。ＴＥＭ＜ＴＥ１のときには次いでステップ３２８に進み、始動時触媒温度ＴＳＣが許容最高温度ＴＳ１よりも低いか否かが判別される。ＴＳＣ＜ＴＳ１のときには次いでステップ３２９に進み、機関回転数Ｎが許容最高回転数Ｎ１よりも高いか否かが判別される。Ｎ＜Ｎ１のときには次いでステップ３３０に進み、変速比ＴＲの増分ｄｒが図８のマップから算出される。続くステップ３３１では増大補正値ＩＲが算出される（ＩＲ＝ＩＲ＋ｄｒ）。次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００７６】
これに対し、ステップ３２７においてＴＥＭ≧ＴＥ１のとき、ステップ３２８においてＴＳＣ≧ＴＳ１のとき、またはステップ３２９においてＮ≧Ｎ１のときには次いでステップ３３２に進み、昇温フラグＸＩＴおよび追加フラグＸＡＤＤがリセットされる。続くステップ３３３では設定値ＳＤ１が一定値ｄＳＤだけ増大せしめられ（ＳＤ１＝ＳＤ１＋ｄＳＤ）、増大補正値ＩＲがクリアされ、リッチ度合い係数ＫＳが初期値ＫＳ０に戻される。したがってＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用が停止される。次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００７７】
本実施態様における変速比ＴＲの算出ルーチンを示す図１６を参照すると、まずステップ４２０では基本変速比ＴＲＢが図３のマップから算出され、続くステップ４２１では変速比ＴＲが算出される（ＴＲ＝ＴＲＢ＋ＩＲ）。続くステップ４２２では変速比ＴＲが許容最大比ＴＲＭよりも大きいか否かが判別される。ＴＲ≦ＴＲＭのときには処理サイクルを終了する。これに対し、ＴＲ＞ＴＲＭのときには次いでステップ４２３に進み、昇温フラグＸＩＴおよび追加フラグＸＡＤＤがリセットされる。続くステップ４２４では設定値ＳＤ１が一定値ｄＳＤだけ増大せしめられ（ＳＤ１＝ＳＤ１＋ｄＳＤ）、増大補正値ＩＲがクリアされ、リッチ度合い係数ＫＳが初期値ＫＳ０に戻される。したがってこの場合にも、ＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用が停止される。
【００７８】
図１７は本実施態様においてｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）（ｉ＝１，２，３，４）を算出するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
図１７を参照すると、まずステップ５２０では基本燃料噴射時間ＴＢが図２のマップから算出される。続くステップ５２１ではＳＯＸ フラグＸＳＯＸまたは昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。ＳＯＸ フラグＸＳＯＸおよび昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ５２２に進み、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているか否かが判別される。ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされているときには次いでステップ５２３に進み、現在、冷却期間であるか否かが判別される。現在、冷却期間のときには次いでステップ５２４に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が零とされる。次いでステップ５２８に進む。これに対し現在、冷却期間でないときには次いでステップ５２５に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が−ＫＬとされる。次いでステップ５２８に進む。
【００７９】
一方、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているときにはステップ５２２からステップ５２６に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）がＫＮとされる。次いでステップ５２８に進む。一方、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸまたは昇温フラグＸＩＴがセットされているときにはステップ５２１からステップ５２７に進み、１番気筒および４番気筒の補正係数Ｋ（１），Ｋ（４）がそれぞれＫＳ＋ａとされ、２番気筒および３番気筒の補正係数Ｋ（２），Ｋ（３）がそれぞれ−ＫＳとされる。次いでステップ５２８に進む。ステップ５２８ではｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）が算出される（ＴＡＵ（ｉ）＝ＴＢ・（１＋Ｋ（ｉ）））。
【００８０】
これまで述べてきた実施態様では気筒から排出される排気の空燃比をリッチにするために燃焼室で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリッチにしている。しかしながら、燃焼室で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリーンにしつつ機関爆発行程または排気行程に燃料噴射弁７から燃料を２次的に噴射することにより気筒から排出される排気の空燃比をリッチにすることもできる。
【００８１】
図１８に別の実施態様を示す。図１８は本発明をディーゼル機関に適用した場合を示している。
図１８を参照すると、各気筒は共通の排気マニホルド８ｃを介して始動時触媒９ｃを収容したケーシング１０ｃに接続され、ケーシング１０ｃは排気管１１ｃを介してＮＯＸ 吸収剤１２を収容したケーシング１３に接続される。排気マニホルド８ｃには排気マニホルド８ｃの温度ＴＥＭに比例した出力電圧を発生する温度センサ４９ｃが取り付けられ、排気管１１ｃには始動時触媒１１ｃの温度ＴＳＣを表す排気の温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ５０ｃが取り付けられる。これらセンサ４９ｃ，５０ｃの出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器５４を介して電子制御ユニット４０の入力ポート４６に入力される。一方、始動時触媒９ｃとＮＯＸ 吸収剤１２間の排気管１１ｃにはＮＯＸ 吸収剤１２にＨＣ（炭化水素）を供給するためのＨＣ供給装置１８が取り付けられる。このＨＣ供給装置１８は図示しない内燃機関の燃料タンクに連結されている。また、電子制御ユニット４０の出力ポート４７は駆動回路５６を介してＨＣ供給装置１８に接続される。
【００８２】
図１８に示すディーゼル機関では燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の平均空燃比はリーンに維持されており、したがってこのとき機関から排出されるＮＯＸ はＮＯＸ 吸収剤１２に吸収される。
一方、ＮＯＸ 吸収剤１２からＮＯＸ を放出させるべきときにはＨＣ供給装置１８からＨＣが供給され、それによりＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比が一時的にリッチにせしめられる。この場合、ＨＣ供給装置１８から単位時間当たりに供給されるＨＣ供給量ＱＨＣはＱＮとされる。このＱＮはＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比をＮＯＸ 放出、還元作用のための最適な空燃比にするのに必要なＨＣ量であって予め実験により求められている。ＱＮはサージタンク３内の絶対圧ＰＭおよび機関回転数Ｎの関数として図１９に示すマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００８３】
一方、ＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ を放出すべくＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すべきときにはまず、変速比制御による昇温作用が行われる。一方、このときＨＣ供給装置１８のＨＣ供給量ＱＨＣはＱＳに維持される。このＱＳはＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比をＳＯＸ 放出作用のための最適な空燃比にするのに必要なＨＣ量であって予め実験により求められている。ＱＳはサージタンク３内の絶対圧ＰＭおよび機関回転数Ｎの関数として図２０に示すマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００８４】
次いで、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるとＨＣ供給量ＱＨＣがＱＳに維持されつつ変速比ＴＲの増大補正値ＩＲが一定に維持され、したがって変速比ＴＲの増大作用が停止される。次いで、ＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用が完了すると増大補正値ＩＲが零に戻される。一方、ＨＣ供給量ＱＨＣは冷却期間の間だけＱＳＴとされる。このＱＳＴはＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比を理論空燃比にするのに必要なＨＣ量であって予め実験により求められている。ＱＳＴはサージタンク３内の絶対圧ＰＭおよび機関回転数Ｎの関数として図２１に示すマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００８５】
これに対し、変速比制御による昇温作用が行われたときに排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも高くなったとき、または始動時触媒温度ＴＳＣが許容最高温度ＴＳ１よりも高くなったとき、または機関回転数Ｎが許容最高回転数Ｎ１よりも高くなったときには増大補正値ＩＲを更新される前の値に戻すと共に追加の昇温作用を開始するようにしている。また、変速比ＴＲが最大変速比ＴＲＭよりも高くなったときには変速比ＴＲを最大変速比ＴＲＭに維持すると共に追加の昇温作用を開始するようにしている。
【００８６】
上述したように、ＮＯＸ 吸収剤１２に燃料および酸素を供給するとこれら燃料および酸素が反応することによりＮＯＸ 吸収剤１２を昇温することができる。一方、機関から排出される排気中には多量の酸素が含まれている。そこで本実施態様では、ＨＣ供給装置１８からＨＣを供給することにより追加の昇温作用を行うようにしている。
【００８７】
このようにＨＣ供給装置１８から供給されるＨＣはＮＯＸ 吸収剤１２内のＮＯＸ またはＳＯＸ を放出、還元させるための還元剤として作用するだけでなくＮＯＸ 吸収剤１２を昇温させるための昇温用燃料としても作用する。
具体的には、ＨＣ供給装置１８のＨＣ供給量ＱＨＣがＱＳに対し増量補正値ＩＱだけ増大せしめられる（ＱＨＣ＝ＱＳ＋ＩＱ）。この増量補正値ＩＱはＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるまで増分ｄｑずつ増大せしめられる（ＩＱ＝ＩＱ＋ｄｑ）。増分ｄｑは図２２に示されるように温度差ＤＬＴが大きくなるにつれて大きくなるように予め定められている。増分ｄｑは図２２に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００８８】
したがって一般的にいうと、昇温用燃料を含むガスおよび酸素を含むガスをＮＯＸ 吸収剤１２に供給することによりＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すると共に、昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとのうち少なくとも一方を内燃機関の排気から形成しているということになる。
すなわち、図２３のタイムチャートに示されるように、時間ａにおいて車両走行距離積算値ＳＤが設定値ＳＤ１よりも大きくなったときにＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いときには変速比制御による昇温作用が開始される。一方、このときＨＣ供給量ＱＨＣはＱＳに維持される。
【００８９】
次いで時間ｂにおいて排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも高くなると増大補正値ＩＲが更新される前の値に戻されると共に、空燃比制御による昇温作用が開始される。次いで時間ｃにおいてＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなると増量補正値ＩＱが一定に保持される。
次いで、時間ｄにおいてＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなってから一定時間だけ経過すると増大補正値ＩＲおよび増量補正値ＩＱが零に戻される。したがって、ＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用が停止される。一方、このときＨＣ供給量ＱＨＣはＱＳＴにされ、したがってＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比が理論空燃比にされる。次いで時間ｅにおいてＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが許容最高温度ＴＮ２よりも低くなるとＨＣ供給量ＱＨＣが零に戻され、すなわちＨＣ供給装置１８からのＨＣ供給作用が停止される。
【００９０】
図２４は本実施態様における割り込みルーチンを示している。
図２４を参照すると、まずステップ１４０ではＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされているか否かが判別される。ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがリセットされているときには次いでステップ１４１に進み、昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ１４２に進み、図１１に示されるフラグセット制御ルーチンが実行される。次いでステップ１５０の変速比ＴＲの算出ルーチンに進む。このＴＲ算出ルーチンは図１３に示されている。
【００９１】
昇温フラグＸＩＴがセットされたときにはステップ１４１からステップ１４３に進み、昇温制御ルーチンが実行される。この昇温制御ルーチンは図２５に示されている。
図２５を参照すると、まずステップ３４０ではＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いか否かが判別される。ＴＮＡ＜ＴＮ１のときには次いでステップ３４１に進み、追加フラグＸＡＤＤがセットされているか否かが判別される。本実施態様においてこの追加フラグＸＡＤＤは空燃比制御による昇温作用を実行すべきときにセットされる。追加フラグＸＡＤＤがリセットされているときには次いでステップ３４２に進み、排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度温度ＴＥ１よりも低いか否かが判別される。ＴＥＭ＜ＴＥ１のときには次いでステップ３４３に進み、始動時触媒温度ＴＳＣが許容最高温度ＴＳ１よりも低いか否かが判別される。ＴＳＣ＜ＴＳ１のときには次いでステップ３４４に進み、機関回転数Ｎが許容最高回転数Ｎ１よりも高いか否かが判別される。Ｎ＜Ｎ１のときには次いでステップ３４５に進み、変速比ＴＲの増分ｄｒが図８のマップから算出される。続くステップ３４６では増大補正値ＩＲが算出される（ＩＲ＝ＩＲ＋ｄｒ）。次いでステップ１５０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００９２】
これに対し、ステップ３４２においてＴＥＭ≧ＴＥ１のとき、ステップ３４３においてＴＳＣ≧ＴＳ１のとき、またはステップ３４４においてＮ≧Ｎ１のときには次いでステップ３４７に進み、増大補正値ＩＲが算出される（ＩＲ＝ＩＲ−ｄｒ）。続くステップ３４８では追加フラグＸＡＤＤがセットされる。次いでステップ１５０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００９３】
追加フラグＸＡＤＤがセットされたときにはステップ３４１からステップ３４９に進み、増量補正値ＩＱの増分ｄｑが図２２のマップから算出される。続くステップ３５０では増量補正値ＩＱが算出される（ＩＱ＝ＩＱ＋ｄｑ）。次いでステップ１５０のＴＲ算出ルーチンに進む。
一方、ステップ３４０においてＴＮＡ≧ＴＮ１のときまたはＴＮＡ≧ＴＮ１になったときには次いでステップ３５１に進み、昇温フラグＸＩＴがリセットされ、続くステップ３５２ではＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされる。次いでステップ１５０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００９４】
再び図２４を参照すると、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされたときにはステップ１４０からステップ１４４に進み、カウント値ＣＳが１だけインクリメントされる。続くステップ１０５ではカウント値ＣＳが設定値ＣＳ１よりも大きいか否かが判別される。ＣＳ≦ＣＳ１のときには次いでステップ１５０のＴＲ算出ルーチンに進む。これに対しＣＳ＞ＣＳ１のときには次いでステップ１４６に進み、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがリセットされると共に、追加フラグＸＡＤＤがリセットされまたはリセット状態に維持される。続くステップ１４７では車両走行距離積算値ＳＤ、カウント値ＣＳ、変速比ＴＲの増大補正値ＩＲ、およびＨＣ供給量ＱＨＣの増量補正値ＩＱがそれぞれクリアされる。次いでステップ１４８に進んでＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされ、続くステップ１４９ではＮＯＸ 吸収量ＳＮおよびカウント値ＣＮがクリアされる。次いでステップ１５０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００９５】
図２６はＨＣ供給装置１８のＨＣ供給量ＱＨＣを算出するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図２６を参照すると、まずステップ５４０ではＳＯＸ フラグＸＳＯＸまたは昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。ＳＯＸ フラグＸＳＯＸおよび昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ５４１に進み、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているか否かが判別される。ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされているときには次いでステップ５４２に進み、現在、冷却期間であるか否かが判別される。現在、冷却期間のときには次いでステップ５４３に進み、図２１のマップからＱＳＴが算出される。続くステップ５４４ではこのＱＳＴがＨＣ供給量ＱＨＣとされる。これに対し現在、冷却期間でないときには次いでステップ５４５に進み、ＨＣ供給量ＱＨＣが零とされる。
【００９６】
一方、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているときにはステップ５４１からステップ５４６に進み、図１９のマップからＱＮが算出される。続くステップ５４７ではこのＱＮがＨＣ供給量ＱＨＣとされる。一方、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸまたは昇温フラグＸＩＴがセットされているときにはステップ５４０からステップ５４８に進み、図２０のマップからＱＳが算出される。続くステップ５４９ではこのＱＳＴに増量補正値ＩＱを加算したものがＨＣ供給量ＱＨＣとされる（ＱＨＣ＝ＱＳ＋ＩＱ）。
【００９７】
これまで述べてきた実施態様では、ＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用を行うべきときにはまず、変速比制御による昇温作用と空燃比制御による昇温作用とのうちいずれか一方を行い、次いで追加の昇温作用を行うべきときには両方の昇温作用を行うようにしている。しかしながら、ＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用を行うべきときにはまず、変速比制御による昇温作用と空燃比制御による昇温作用との両方を行い、次いで例えば変速比ＴＲの増大補正値ＩＲを増大せしめ、例えば排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも高くなったときには排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも高くなる前の値に増大補正値ＩＲを戻すと共に、リッチ度合い係数ＫＳを増大するようにすることもできる。
【００９８】
図２７にさらに別の実施態様を示す。図２７は本発明を火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。また、本実施態様の内燃機関は自動変速機を備えていない。
図２７を参照すると、５８は各気筒の点火栓を示しており、これら点火栓５８はそれぞれ対応する駆動回路５６を介して電子制御ユニット４０の出力ポート４７に接続される。また、合流排気管１１には合流排気管１１内を流通する排気を加熱するための電気ヒータ５９が取り付けられ、ＮＯＸ 吸収剤１２にはＮＯＸ 吸収剤１２を直接加熱する電気ヒータ６０が取り付けられる。これら電気ヒータ５９，６０はそれぞれ対応するスイッチ６１，６２を介してバッテリ６３に接続され、スイッチ６１，６２はそれぞれ対応する駆動回路５６を介して出力ポート４７に接続される。スイッチ６１，６２は例えば機関始動時を除いて通常オフにされており、電子制御ユニット４０からの出力信号に基づいてオンオフ制御される。一方、入力ポート４６にはクランクシャフトが例えば３０度回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５９が接続される。ＣＰＵ４４ではクランク角センサ５９の出力パルスに基づいて機関回転数Ｎが算出されると共に、機関出力トルクの変動量ＴＲＱＦが算出される。
【００９９】
図２８は本実施態様における点火時期ＩＧの算出ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
図２８を参照すると、まずステップ６００では基本点火時期ＩＧＢが算出される。この基本点火時期ＩＧＢは例えばＭＢＴに一致する点火時期であり、例えばサージタンク３内の絶対圧ＰＭおよび機関回転数Ｎの関数として図２９に示すマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。続くステップ６０１では基本点火時期ＩＧＢに補正遅角量ＫＩＧを加算することにより点火時期ＩＧが算出される。この補正遅角量ＫＩＧは通常、零に維持されており、ＫＩＧ＞０となると点火時期が遅角される。
【０１００】
本実施態様において、ＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ を放出すべくＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すべきときにはまず空燃比制御による昇温作用が行われる。この場合、昇温作用を高めるべくリッチ度合い係数ＫＳが大きくなるとトルク変動量ＴＲＱＦが大きくなり、好ましくない。そこで、トルク変動量ＴＲＱＦが予め定められた許容最大値ＴＦ１よりも大きくなったときには空燃比制御による昇温作用を停止し、第２の昇温作用、すなわち点火時期を通常運転時におけるよりも遅角させる点火時期遅角制御による昇温作用を開始するようにしている。言い換えると、昇温作用が空燃比制御による昇温作用から点火時期制御による昇温作用に切り換えられる。このとき、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が小さな正値ａに切り換えられ、したがってＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比がわずかばかりリッチに維持される。
【０１０１】
点火時期遅角制御による昇温作用において、補正遅角量ＫＩＧはＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるまで初期値０から増分ｄｉｇずつ増大せしめられる。したがってＫＩＧは増分ｄｉｇの積算値（ＫＩＧ＝ＫＩＧ＋ｄｉｇ）ということになる。この増分ｄｉｇは図３３に示されるように温度差ＤＬＴが大きくなるにつれて大きくなるように予め定められており、図３３に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【０１０２】
図３０は本実施態様を実行するために予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される割り込みルーチンを示している。
図３０を参照すると、まずステップ１６０ではＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされているか否かが判別される。ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがリセットされているときには次いでステップ１６１に進み、昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ１６２に進み、図１１に示されるフラグセット制御ルーチンが実行される。
【０１０３】
昇温フラグＸＩＴがセットされたときにはステップ１６１からステップ１６３に進み、昇温制御ルーチンが実行される。この昇温制御ルーチンは図３１に示されている。
図３１を参照すると、まずステップ３６０ではＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いか否かが判別される。ＴＮＡ＜ＴＮ１のときには次いでステップ３６１に進み、第２昇温フラグＸＳＥＣがセットされているか否かが判別される。この第２昇温フラグＸＳＥＣは第２の昇温制御、すなわち本実施態様では点火時期制御による昇温作用を実行すべきときにセットされ（ＸＳＥＣ＝“１”）、それ以外はリセットされる（ＸＳＥＣ＝“０”）ものである。第２昇温フラグＸＳＥＣがリセットされているときには次いでステップ３６２に進んで空燃比制御による昇温作用が行われる。すなわちステップ３６２ではリッチ度合い係数ＫＳの増分ｄｋが図９のマップから算出され、続くステップ３６３ではリッチ度合い係数ＫＳが算出される（ＫＳ＝ＫＳ＋ｄｋ）。続くステップ３６４ではトルク変動量ＴＲＱＦが算出される。続くステップ３６５ではトルク変動量ＴＲＱＦが許容最大値ＴＦ１よりも大きいか否かが判別される。ＴＲＱＦ≦ＴＦ１のときには本ルーチンを終了し、ＴＲＱＦ＞ＴＦ１のときには次いでステップ３６６に進んで第２昇温フラグＸＳＥＣをセットした後に本ルーチンを終了する。
【０１０４】
第２昇温フラグＸＳＥＣがセットされたときにはステップ３６１からステップ３６７に進み、第２の昇温制御ルーチンが実行される。この第２の昇温制御ルーチンは図３２に示されている。
図３２を参照すると、ステップ７００では補正遅角量ＫＩＧの増分ｄｉｇが図３３のマップから算出される。続くステップ７０１では補正遅角量ＫＩＧが算出される（ＫＩＧ＝ＫＩＧ＋ｄｉｇ）。したがって、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるまで点火時期ＩＧが徐々に遅角せしめられる。続くステップ７０２ではＫＴが小さな正値ａとされる。後述するように、第２の昇温作用が行われるときには全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）がこのＫＴにされ、したがって本実施態様では第２の昇温作用が行われるときに全気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比がわずかばかりリッチにされる。なお、このＫＴを燃焼空燃比係数と称することにする。
【０１０５】
再び図３１を参照すると、ステップ３６０においてＴＮＡ≧ＴＮ１のときまたはＴＮＡ≧ＴＮ１になったときには次いでステップ３６８に進み、昇温フラグＸＩＴがリセットされ、続くステップ３６９ではＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされる。次いで本ルーチンを終了する。
再び図３０を参照すると、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされたときにはステップ１６０からステップ１６４に進み、カウント値ＣＳが１だけインクリメントされる。続くステップ１６５ではカウント値ＣＳが設定値ＣＳ１よりも大きいか否かが判別され、ＣＳ≦ＣＳ１のときには本ルーチンを終了する。これに対しＣＳ＞ＣＳ１のときには次いでステップ１６６に進み、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがリセットされると共に、第２昇温フラグＸＳＥＣがリセットされまたはリセット状態に維持される。続くステップ１６７では車両走行距離積算値ＳＤおよびカウント値ＣＳがそれぞれクリアされると共に、リッチ度合い係数ＫＳが初期値ＫＳ０に戻される。続くステップ１６８では昇温停止ルーチンが実行される。この昇温停止ルーチンは図３４に示されている。
【０１０６】
図３４を参照すると、ステップ８００では補正遅角量ＫＩＧがクリアされる。
再び図３０を参照すると、続くステップ１６９ではＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされ、続くステップ１７０ではＮＯＸ 吸収量ＳＮおよびカウント値ＣＮがクリアされる。
図３５は本実施態様においてｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）（ｉ＝１，２，３，４）を算出するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
【０１０７】
図３５を参照すると、まずステップ５６０では基本燃料噴射時間ＴＢが図２のマップから算出される。続くステップ５６１では第２昇温フラグＸＳＥＣがセットされているか否かが判別される。第２昇温フラグＸＳＥＣがリセットされているときには次いでステップ５６２に進み、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸまたは昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。ＳＯＸ フラグＸＳＯＸおよび昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ５６３に進み、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているか否かが判別される。ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされているときには次いでステップ５６４に進み、現在、冷却期間であるか否かが判別される。現在、冷却期間のときには次いでステップ５６５に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が零とされる。次いでステップ５７０に進む。これに対し現在、冷却期間でないときには次いでステップ５６６に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が−ＫＬとされる。次いでステップ５７０に進む。
【０１０８】
一方、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているときにはステップ５６３からステップ５６７に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）がＫＮとされる。次いでステップ５７０に進む。一方、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸまたは昇温フラグＸＩＴがセットされているときにはステップ５６２からステップ５６８に進み、１番気筒および４番気筒の補正係数Ｋ（１），Ｋ（４）がそれぞれＫＳ＋ａとされ、２番気筒および３番気筒の補正係数Ｋ（２），Ｋ（３）がそれぞれ−ＫＳとされる。次いでステップ５７０に進む。一方、第２昇温フラグＸＳＥＣがセットされているときにはステップ５６１からステップ５６９に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が燃焼空燃比係数ＫＴとされる。次いでステップ５７０に進む。ステップ５７０ではｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）が算出される（ＴＡＵ（ｉ）＝ＴＢ・（１＋Ｋ（ｉ）））。
【０１０９】
次に、図２７の内燃機関における第２の昇温作用の別の実施態様を説明する。
本実施態様では、第２の昇温作用を行うべきときに合流排気管１１に取り付けられた電気ヒータ５９による昇温作用が行われる。このようにすると、電気ヒータ５９のみにより昇温作用を行う場合に比べて消費電力を低減することができる。
【０１１０】
本実施態様でも図３０の割り込みルーチン、図１１のフラグ制御ルーチン、および図３１の昇温制御ルーチンが実行される。この場合の第２の昇温制御ルーチンは図３６（Ａ）に、昇温停止ルーチンは図３６（Ｂ）にそれぞれ示されている。図３６（Ａ）を参照すると、まずステップ７１０ではスイッチ６１がオンにされ、したがって電気ヒータ５９が付勢される。続くステップ７１１では燃焼空燃比係数ＫＴが小さな正値ａとされる。一方、図３６（Ｂ）を参照すると、スイッチ５９がオフにされ、したがって電気ヒータ５９が消勢される。
【０１１１】
電気ヒータ５９に換えて、ＮＯＸ 吸収剤１２に取り付けられた電気ヒータ６０により第２の昇温作用を行うこともできる。この場合も図３６（Ａ）の第２の昇温制御ルーチンおよび図３６（Ｂ）の昇温停止ルーチンが実行され、ステップ７１０ではスイッチ６２がオンにされ、ステップ８１０ではスイッチ６２がオフにされる。なお、電気ヒータ５９と電気ヒータ６０との両方により第２の昇温作用を行うこともできる。
【０１１２】
図３７に更に第２の昇温作用の別の実施態様を示す。図３７を参照すると、合流排気管１１には上述したようなＨＣ供給装置１８が取り付けられている。
本実施態様では第２の昇温作用を行うべきときに全気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンに切り換えられると共に、ＨＣ供給装置１８からの２次的なＨＣ供給が開始される。その結果、酸素とＨＣとがＮＯＸ 吸収剤１２で反応してＮＯＸ 吸収剤１２が昇温される。次に、図３８（Ａ）および図３８（Ｂ）を参照して本実施態様を詳細に説明する。
【０１１３】
第２の昇温制御ルーチンを示す図３８（Ａ）を参照すると、まずステップ７２０では燃焼空燃比係数ＫＴが負値である例えば−ＫＬとされる。続くステップ７２１では図２０のマップからＱＳが算出される。続くステップ７２２では図２２のマップから増分ｄｑが算出される。続くステップ７２３では増量補正値ＩＱが算出される（ＩＱ＋ｄｑ）。続くステップ７２４ではＨＣ供給装置１８からのＨＣ供給量ＱＨＣが算出される（ＱＨＣ＝ＱＳ＋ＩＱ）。したがって、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるまでＨＣ供給量ＱＨＣが徐々に増大せしめられる。一方、昇温停止ルーチンを示す図３８（Ｂ）を参照すると、ステップ８２０ではＨＣ供給量ＱＨＣが零にされ、したがって２次的なＨＣ供給作用が停止される。
【０１１４】
図３９に更に第２の昇温作用の別の実施態様を示す。図３９を参照すると、合流排気管１１にはＮＯＸ 吸収剤１２に２次空気を供給する２次空気供給装置１９が取り付けられている。この２次空気供給装置１９は対応する駆動回路５６を介し電子制御ユニット４０の出力ポート４７に接続される。なお、２次空気供給装置１９の２次空気供給作用は通常、停止されている。
【０１１５】
本実施態様では第２の昇温作用を行うべきときに全気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリッチに切り換えられると共に、２次空気供給装置１９からの２次空気供給作用が開始される。その結果、酸素とＨＣとがＮＯＸ 吸収剤１２で反応してＮＯＸ 吸収剤１２が昇温される。次に、図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）を参照して本実施態様を詳細に説明する。
【０１１６】
第２の昇温制御ルーチンを示す図４０（Ａ）を参照すると、まずステップ７３０では燃焼空燃比係数ＫＴが正値である例えばＫＳＳとされる。このＫＳＳはＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比がリッチとなり、かつ昇温作用のために十分なＨＣがＮＯＸ 吸収剤１２に供給されるように予め定められている。続くステップ７３１では図４１のマップから２次空気供給量ＱＳＡの増分ｄａが算出される。この増分ｄａは図４１に示されるように温度差ＤＬＴが大きくなるにつれて大きくなるように予め定められており、図４１に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。続くステップ７３２では２次空気供給装置１９からの２次空気供給量ＱＳＡが算出される（ＱＳＡ＝ＱＳＡ＋ｄａ）。したがって、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるまで２次空気供給量ＱＳＡが徐々に増大せしめられる。一方、昇温停止ルーチンを示す図４０（Ｂ）を参照すると、ステップ８３０では２次空気供給量ＱＳＡが零にされ、したがって２次空気供給作用が停止される。
【０１１７】
上述の実施態様では、トルク変動量を検出するトルク変動量センサをクランク角センサから形成している。しかしながらトルク変動量センサを筒内に配置された燃焼圧センサから形成することもできる。また、機関出力変動量を求め、機関出力変動量が許容値よりも大きくなったときに第２の昇温作用に切り換えるようにすることもできる。
【０１１８】
図３７および図３９に示す実施態様では、第２の昇温作用が行われるときに気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比は一定に維持されている。しかしながら、気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比を例えばＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡに応じて変更させるようにしてもよい。
次に、図２７の内燃機関のさらに別の実施態様を説明する。
【０１１９】
本実施態様では、例えば機関負荷を表すサージタンク３内の絶対圧ＰＭと機関回転数Ｎとにより定まる機関運転状態領域が図４２に示されるように複数例えば四つの領域に分割されている。機関運転状態が領域Ｉ及び領域ＩＶに属するときには昇温作用が禁止される。すなわち、低負荷低回転領域である領域Ｉでは燃焼温度がかなり低いのでこのときＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡをＳＯＸ 放出温度まで昇温するためには極めて多くのエネルギを必要とする。また、高負荷高回転領域である領域ＩＶでは燃焼温度がかなり高いのでこのとき昇温作用を行うと排気系部品やＮＯＸ 吸収剤１２が熱劣化する恐れがある。そこで、機関運転状態が領域Ｉ又は領域ＩＶに属するときには昇温作用を禁止するようにしている。
【０１２０】
これに対し、機関運転状態が領域ＩＩ又は領域ＩＩＩに属するときには昇温作用が行われる。すなわち、機関回転数が比較的低い領域ＩＩでは点火時期制御による昇温作用が行われ、機関回転数が比較的高い領域ＩＩＩでは空燃比制御による昇温作用が行われる。上述したように空燃比制御による昇温作用ではトルク変動が大きくなる恐れがある。一方、機関回転数が低いときよりも機関回転数が高いときのほうが耐振動性は高い。そこで、機関回転数が比較的高い領域ＩＩＩで空燃比制御による昇温作用を行い、機関回転数が比較的低い領域ＩＩで点火時期制御による昇温作用を行うようにしている。
【０１２１】
このように本実施態様では、機関運転状態に応じて昇温作用の実行および停止が制御されると共に、機関運転状態に応じて複数の昇温作用から実行すべき昇温作用が選択される。したがって、温度センサやトルク変動量センサを設ける必要がなくなる。
したがって一般的に言うと、機関運転状態領域が複数の領域に分割されており、複数の昇温作用を互いに異なる領域に対し設定し、ＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すべきときに機関運転状態が属する領域に対し設定された昇温作用によりＮＯＸ 吸収剤１２を昇温しているということになる。
【０１２２】
あるいは、ＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すべきときに機関回転数Ｎが予め定められた設定回転数よりも高いときには空燃比制御による昇温作用を行い、機関回転数が設定回転数よりも低いときには第２の昇温作用例えば点火時期制御による昇温作用を行っているという見方もできる。
図４３は本実施態様における割り込みルーチンを示している。図４３を参照すると、まずステップ１８０では昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ１８１に進み、図１１に示されるフラグセット制御ルーチンが実行される。
【０１２３】
昇温フラグＸＩＴがセットされたときにはステップ１８０からステップ１８２に進み、現在の機関運転状態が領域ＩＩに属するか否かが判別される。現在の機関運転状態が領域ＩＩに属するときには次いでステップ１８３に進み、点火時期制御による昇温作用が開始される。すなわちステップ１８３では補正遅角量ＫＩＧの増分ｄｉｇが図３３のマップから算出され、続くステップ１８４では補正遅角量ＫＩＧが算出される（ＫＩＧ＝ＫＩＧ＋ｄｉｇ）。次いでステップ１８８に進む。これに対し現在の機関運転状態が領域ＩＩに属さないときには次いでステップ１８５に進み、現在の機関運転状態が領域ＩＩＩに属するか否かが判別される。現在の機関運転状態が領域ＩＩＩに属するときには次いでステップ１８６に進み、空燃比制御による昇温作用が開始される。すなわちステップ１８６ではリッチ度合い係数ＫＳの増分ｄｋが図９のマップから算出され、続くステップ１８７ではリッチ度合い係数ＫＳが算出される（ＫＳ＝ＫＳ＋ｄｋ）。次いでステップ１８８に進む。
【０１２４】
ステップ１８８ではＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出量に応じて車両走行距離積算値ＳＤが減算される。すなわち、本実施態様ではＳＯＸ 放出作用が完了する前に機関運転状態が領域Ｉ又はＩＶに移行すると昇温作用が停止され、したがってＳＯＸ 放出作用が停止される。このため、昇温作用が停止されたということでＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 吸収量を表す車両走行距離積算値ＳＤをクリアすると、車両走行距離積算値ＳＤがＳＯＸ 吸収量を正確に表さなくなる。そこで本実施態様では、ＳＯＸ 放出量に応じて車両走行距離積算値ＳＤを減算することにより車両走行距離積算値ＳＤがＳＯＸ 吸収量を正確に表すようにしている。
【０１２５】
続くステップ１８９では車両走行距離積算値ＳＤが小さな一定値ｂよりも小さいか否かが判別される。ＳＤ≧ｂのときには処理サイクルを終了する。ＳＤ＜ｂのときには次いでステップ１９０に進み、昇温フラグＸＩＴがリセットされる。続くステップ１９１では遅角補正値ＫＩＧがクリアされると共にリッチ度合い係数ＫＳが初期値ＫＳ０に戻される。したがって、昇温作用が終了される。
【０１２６】
これに対しステップ１８５において、現在の機関運転状態が領域ＩＩＩに属さないとき、すなわち領域ＩまたはＩＶに属するときには次いでステップ１９０および１９１に進み、昇温作用が終了される。
図４４は本実施態様においてｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）（ｉ＝１，２，３，４）を算出するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
【０１２７】
図４４を参照すると、まずステップ５８０では基本燃料噴射時間ＴＢが図２のマップから算出される。続くステップ５８１では昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ５８２に進み、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているか否かが判別される。ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされているときには次いでステップ５８３に進み、現在、冷却期間であるか否かが判別される。現在、冷却期間のときには次いでステップ５８４に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が零とされる。次いでステップ５９１に進む。これに対し現在、冷却期間でないときには次いでステップ５８５に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が−ＫＬとされる。次いでステップ５９１に進む。
【０１２８】
一方、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているときにはステップ５８２からステップ５８６に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）がＫＮとされる。次いでステップ５９１に進む。一方、昇温フラグＸＩＴがセットされているときにはステップ５８１からステップ５８７に進み、現在の機関運転状態が領域ＩＩに属しているか否かが判別される。現在の機関運転状態が領域ＩＩに属しているときには次いでステップ５８８に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が小さな正値ａとされる。次いでステップ５９１に進む。これに対し現在の機関運転状態が領域ＩＩに属さないときには次いでステップ５８９に進み、現在の機関運転状態が領域ＩＩＩに属しているか否かが判別される。現在の機関運転状態が領域ＩＩＩに属しているときには次いでステップ５９０に進み、１番気筒および４番気筒の補正係数Ｋ（１），Ｋ（４）がそれぞれＫＳ＋ａとされ、２番気筒および３番気筒の補正係数Ｋ（２），Ｋ（３）がそれぞれ−ＫＳとされる。次いでステップ５９１に進む。一方、現在の機関運転状態が領域ＩＩＩに属さないときには次いでステップ５８５に進んでリーン運転が行われる。ステップ５９１ではｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）が算出される（ＴＡＵ（ｉ）＝ＴＢ・（１＋Ｋ（ｉ）））。
【０１２９】
なお、これまで述べてきた昇温作用の他に、ＥＧＲ量制御による昇温作用を用いることができる。さらに、これまで述べてきた実施態様ではＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ を放出させるべくＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すべきときに本発明を適用している。しかしながら、一般的な触媒をあらゆる目的で昇温すべきときに本発明を適用することができる。例えばＨＣ、有機可溶成分（ＳＯＦ）のような被毒物質により被毒した触媒を回復すべきときにも本発明を適用することができる。
【０１３０】
【発明の効果】
昇温手段により変動せしめられる物理量がその限界値を越えるのを阻止しつつ排気浄化触媒を昇温することができる。
【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ＴＢを示す線図である。
【図３】基本変速比ＴＲＢを示す線図である。
【図４】機関から排出される排気中の未燃ＨＣ、ＣＯおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
【図５】ＮＯＸ 吸収剤の吸放出作用を説明するための図である。
【図６】ＳＯＸ 放出量ｑ（ＳＯＸ ）を示す線図である。
【図７】ＮＯＸ 吸収剤のＳＯＸ 放出作用を説明するためのタイムチャートである。
【図８】増大補正値ＩＲの増分ｄｒを示す線図である。
【図９】リッチ度合い係数ＫＳの増分ｄｋを示す線図である。
【図１０】割り込みルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】フラグセット制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】昇温制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】変速比ＴＲの算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】別の実施態様による昇温制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１６】別の実施態様による変速比ＴＲの算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１７】別の実施態様による燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１８】さらに別の実施態様を示すディーゼル機関の全体図である。
【図１９】ＨＣ供給量ＱＮを示す線図である。
【図２０】ＨＣ供給量ＱＳを示す線図である。
【図２１】ＨＣ供給量ＱＳＴを示す線図である。
【図２２】増量補正値ＩＱの増分ｄｑを示す線図である。
【図２３】図１８の実施態様によるＮＯＸ 吸収剤のＳＯＸ 放出作用を説明するためのタイムチャートである。
【図２４】図１８の実施態様による割り込みルーチンを示すフローチャートである。
【図２５】図１８の実施態様による昇温制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図２６】図１８の実施態様によるＨＣ供給量ＱＨＣ算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図２７】さらに別の実施態様を示す内燃機関の全体図である。
【図２８】点火時期ＩＧの算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図２９】基本点火時期ＩＧＢを示す線図である。
【図３０】図２７の実施態様による割り込みルーチンを示すフローチャートである。
【図３１】図２７の実施態様による昇温制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３２】図２７の実施態様による第２の昇温制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３３】補正遅角量ＫＩＧの増分ｄｉｇを示す線図である。
【図３４】図２７の実施態様による昇温停止ルーチンを示すフローチャートである。
【図３５】図２７の実施態様による燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図３６】別の実施態様による第２の昇温制御ルーチンおよび停止制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３７】さらに別の実施態様を示す内燃機関の全体図である。
【図３８】図３７の実施態様による第２の昇温制御ルーチンおよび停止制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３９】さらに別の実施態様を示す内燃機関の全体図である。
【図４０】図３９の実施態様による第２の昇温制御ルーチンおよび停止制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４１】２次空気供給量ＱＳＡの増分ｄａを示す線図である。
【図４２】機関運転状態の領域を示す線図である。
【図４３】図４２の実施態様による割り込みルーチンを示すフローチャートである。
【図４４】図４２の実施態様による燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）算出ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ａ…第１の気筒群
１ｂ…第２の気筒群
７…燃料噴射弁
８ａ，８ｂ…排気マニホルド
１２…ＮＯＸ 吸収剤
２０…自動変速機
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の触媒昇温装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機関排気通路内の或る位置よりも上流の排気通路内、燃焼室内、および吸気通路内に供給された全燃料量および全還元剤量に対する全空気量の比をその位置を流通する排気の空燃比と称すると、従来より、リーン混合気を燃焼せしめるようにした内燃機関において、流入する排気の空燃比がリーンのときにはＮＯＸ を吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯＸ を放出するＮＯＸ 吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関が知られている。
【０００３】
ところが燃料および機関の潤滑油内にはイオウ分が含まれているので排気中にはイオウ分例えばＳＯＸ が含まれており、このＳＯＸ も例えばＳＯ４ ２− の形でＮＯＸ と共にＮＯＸ 吸収剤に吸収される。しかしながらこのＳＯＸ はＮＯＸ 吸収剤への流入する排気の空燃比をただ単にリッチにしてもＮＯＸ 吸収剤から放出されず、したがってＮＯＸ 吸収剤内のＳＯＸ の量は次第に増大することになる。ところがＮＯＸ 吸収剤内のＳＯＸ の量が増大するとＮＯＸ 吸収剤が吸収しうるＮＯＸ の量が次第に低下し、ついにはＮＯＸ 吸収剤がＮＯＸ をほとんど吸収できなくなる。
【０００４】
ところが、ＮＯＸ 吸収剤の温度が高いときにＮＯＸ 吸収剤内に流入する排気中の酸素濃度を低くすると吸収されているＳＯＸ が例えばＳＯ２ の形で放出される。一方、自動変速機の変速比を増大すると機関回転数が高められるために機関から排出される排気の温度が上昇し、その結果ＮＯＸ 吸収剤を昇温することができる。そこで、自動変速機の変速比を一時的に通常運転時よりも増大しつつＮＯＸ 吸収剤に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにすることによりＮＯＸ 吸収剤からＳＯＸ を放出させるようにした内燃機関の排気浄化装置が公知である（特開平７−１８６７８５号公報参照）。
【０００５】
一方、ＮＯＸ 吸収剤に流入する排気中にある程度の量のＨＣと酸素とが含まれているとこれらＨＣおよび酸素がＮＯＸ 吸収剤で反応して発熱し、その結果ＮＯＸ 吸収剤が昇温される。そこで、内燃機関の気筒を第１の気筒群と第２の気筒群とに分割し、第１の気筒群で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリッチにしてＮＯＸ 吸収剤にＨＣを供給しかつ第２の気筒群で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリーンにしてＮＯＸ 吸収剤に酸素を供給すると共に、ＮＯＸ 吸収剤に流入する排気の平均空燃比を理論空燃比にすることによりＮＯＸ 吸収剤からＳＯＸ を放出させるようにした内燃機関の排気浄化装置も公知である（特開平８−６１０５２号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平７−１８６７８５号公報に記載の排気浄化装置では自動変速機の変速比をさらに増大するとＮＯＸ 吸収剤をさらに昇温することができる。しかしながら、変速比をただ単に増大すると機関回転数が許容最大回転数を越えて増大する恐れがあり、或いは機関から排出される排気の温度がかなり高くなるために機関自体または機関とＮＯＸ 吸収剤間の排気系部品の温度が過度に高くなって機関自体または排気系部品が劣化する恐れがあるという問題点がある。
【０００７】
一方、特開平８−６１０５２号公報に記載の排気浄化装置では第１の気筒群で燃焼せしめられる混合気の空燃比のリッチ度合いを大きくしかつ第２の気筒群で燃焼せしめられる混合気の空燃比のリーン度合いを大きくすればＮＯＸ 吸収剤に供給されるＨＣ量および酸素量が増大されるのでＮＯＸ 吸収剤をさらに昇温することができる。しかしながら、気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比が過度にリッチまたはリーンになると失火する恐れがあるという問題点がある。
【０００８】
いずれにしても、ＮＯＸ 吸収剤を昇温するための手段が唯一つである限り、昇温手段により制御される物理量がその限界値を越えるのを阻止しつつ排気浄化触媒を確実に昇温することができない。
そこで本発明の目的は昇温手段により制御される物理量がその限界値を越えるのを阻止しつつ排気浄化触媒を確実に昇温することができる内燃機関の触媒昇温装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために１番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、このとき第１の昇温手段による昇温作用を徐々に増大させ、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えてもなお排気浄化触媒を昇温すべきときには、該物理量がその限界値を越えないように第１の昇温手段の昇温作用を低下せしめると共に、第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにしている。すなわち１番目の発明では、昇温手段が複数設けられ、これら昇温手段から選択された昇温手段により排気浄化触媒が昇温される。したがって、昇温手段の昇温作用により変動せしめられる例えば変速比、空燃比、温度、圧力のような物理量がその限界値を越えるのが阻止されつつ排気浄化触媒が確実に昇温される。しかも、或る昇温手段による昇温作用が不適当と判断されたとしても別の昇温手段による昇温作用が開始されるので、排気浄化触媒が確実に昇温される。
【００１０】
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するときには第１の昇温手段による昇温作用を停止するようにしている。
【００１１】
また、３番目の発明によれば１番目の発明において、第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するときには、第１の昇温手段による昇温作用を継続すると共に第１の昇温手段による昇温作用を前記物理量がその限界値を越える前の昇温作用まで戻すようにしている。すなわち３番目の発明では、第１の昇温手段と、第２の昇温手段との両方により排気浄化触媒が昇温されるので、物理量の変動が低減される。
【００１２】
また、４番目の発明によれば１番目の発明において、前記内燃機関が自動変速機を有しており、第１の昇温手段群が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備し、第２の昇温手段群が排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備している。すなわち４番目の発明では、まず変速比昇温手段による昇温作用が行われ、次いで必要であれば空燃比昇温手段による昇温作用が開始される。
【００１３】
また、５番目の発明によれば１番目の発明において、前記内燃機関が自動変速機を有しており、第１の昇温手段群が排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する空燃比昇温手段を具備し、第２の昇温手段群が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備している。すなわち５番目の発明では、まず空燃比昇温手段による昇温作用が行われ、次いで必要であれば変速比昇温手段による昇温作用が開始される。
【００１４】
また、６番目の発明によれば１番目の発明において、第１の昇温手段群が機関で燃焼せしめられる混合気の空燃比を制御して排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する混合気空燃比昇温手段を具備し、第２の昇温手段群が点火時期を通常運転時よりも遅角せしめることにより排気浄化触媒を昇温する点火時期昇温手段と、排気浄化触媒に昇温用燃料を２次的に供給することにより排気浄化触媒を昇温する２次燃料昇温手段と、排気浄化触媒に酸素を２次的に供給することにより排気浄化触媒を昇温する２次酸素昇温手段と、排気浄化触媒上流の排気通路内に配置されて該排気通路内を流通する排気を加熱する排気加熱用電気ヒータと、排気浄化触媒内に配置された排気浄化触媒加熱用電気ヒータとのうちの少なくとも一つを具備している。
【００１５】
また、７番目の発明によれば１番目の発明において、前記物理量が機関本体または排気系部品の温度であり、前記限界値が機関本体または排気系部品の許容最高温度である。排気系部品としては例えば排気マニホルドまたは排気管、排気管間の接続部、あるいは排気通路内に配置された触媒またはセンサが挙げられる。また、８番目の発明によれば１番目の発明において、前記内燃機関が自動変速機を有しており、前記昇温手段が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備し、前記物理量が自動変速機の変速比であり、前記限界値が変速比の許容最大変速比である。
【００１６】
また、９番目の発明によれば１番目の発明において、前記物理量が機関の燃焼の安定度合いを代表する代表値であり、前記限界値が該代表値の許容最低値である。機関の燃焼の安定度合いを代表する代表値として例えば機関回転数、機関出力変動、または燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比が挙げられる。また、１０番目の発明によれば１番目の発明において、前記物理量が機関の振動を代表する代表値であり、前記限界値が該代表値の許容最大値である。機関の振動を代表する代表値として例えば機関回転数または機関出力変動が挙げられる。
【００１７】
また、１１番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えたときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにし、前記内燃機関が自動変速機を有しており、第１の昇温手段が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備し、第２の昇温手段が排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する空燃比昇温手段を具備している。
また、１２番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えたときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにし、前記内燃機関が自動変速機を有しており、第１の昇温手段が排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する空燃比昇温手段を具備し、第２の昇温手段が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備している。
また、１３番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えたときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにし、前記内燃機関が自動変速機を有しており、前記第１の昇温手段が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備し、前記物理量が自動変速機の変速比であり、前記限界値が変速比の許容最大変速比である。
また、１４番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えたときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにし、前記物理量が機関の燃焼の安定度合いを代表する代表値であり、前記限界値が該代表値の許容最低値である。
また、１５番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えたときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにし、前記物理量が機関の振動を代表する代表値であり、前記限界値が該代表値の許容最大値である。
また、１６番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する昇温手段を具備し、機関回転数が予め定められた下限回転数よりも低いかまたは機関負荷が予め定められた下限負荷よりも低いときには昇温手段による排気浄化触媒の昇温作用を禁止するようにしている。
また、１７番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する昇温手段を具備し、機関回転数が予め定められた上限回転数よりも高いかまたは機関負荷が予め定められた上限負荷よりも高いときには昇温手段による排気浄化触媒の昇温作用を禁止するようにしている。
また、１８番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、第１の昇温手段が機関で燃焼せしめられる混合気の空燃比を制御して排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する混合気空燃比昇温手段を具備し、第２の昇温手段が点火時期を通常運転時よりも遅角せしめることにより排気浄 化触媒を昇温する点火時期昇温手段と、排気浄化触媒に昇温用燃料を２次的に供給することにより排気浄化触媒を昇温する２次燃料昇温手段と、排気浄化触媒に酸素を２次的に供給することにより排気浄化触媒を昇温する２次酸素昇温手段と、排気浄化触媒上流の排気通路内に配置されて該排気通路内を流通する排気を加熱する排気加熱用電気ヒータと、排気浄化触媒内に配置された排気浄化触媒加熱用電気ヒータとのうちの少なくとも一つを具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときに機関回転数が予め定められた設定回転数よりも低いときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、機関回転数が該設定回転数よりも高いときには第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにしている。
【００１８】
また、１９番目の発明によれば１番目の発明から１８番目の発明のうちの一つにおいて、前記排気浄化触媒を流入する排気の空燃比がリーンのときにＮＯＸを吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸収しているＮＯＸを放出するＮＯＸ吸収剤から形成し、前記昇温手段はＮＯＸ吸収剤からＳＯＸを放出させるためにＮＯＸ吸収剤を昇温する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。
図１を参照すると、機関本体１は例えば四つの気筒を具備する。各気筒は対応する吸気枝管２を介してサージタンク３に接続され、サージタンク３は吸気ダクト４を介してエアクリーナ５に接続される。吸気ダクト４内にはスロットル弁６が配置される。また、各気筒には燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁７が取り付けられる。一方、機関本体１の気筒は１番気筒＃１および４番気筒＃４からなる第１の気筒群１ａと、２番気筒＃２および３番気筒＃３からなる第２の気筒群１ｂとに分割されている。機関本体１の排気行程順序は＃１−＃３−＃４−＃２であるので機関の気筒が第１の気筒群と、第１の気筒群と排気行程が重ならない第２の気筒群とに分割されていることになる。第１の気筒群１ａは排気マニホルド８ａを介して始動時触媒９ａを収容したケーシング１０ａに接続され、第２の気筒群１ｂは排気マニホルド８ｂを介して始動時触媒９ｂを収容したケーシング１０ｂに接続される。これらケーシング１０ａ，１０ｂは共通の合流排気管１１を介してＮＯＸ 吸収剤１２を収容したケーシング１３に接続され、ケーシング１３は排気管１４に接続される。
【００２０】
図１に示されるように機関本体１のクランクシャフト１５は自動変速機２０に連結され、自動変速機２０の出力軸２１が駆動輪に連結される。この自動変速機２０は互いに直列に接続されたロックアップクラッチ付きトルクコンバータ２２と、無段変速機構２３と、前後進切り替え機構（図示しない）と、終減速機構２４とを具備する。
【００２１】
無段変速機構２３は無段変速機構２３の入力軸２５を備えた入力側プーリ２６と、無段変速機構２３の出力軸２７を備えた出力側プーリ２８と、これら入力側プーリ２６と出力側プーリ２８間に張架されたベルト２９とを具備する。入力側プーリ２６は入力軸２５と一体的に回転する固定プーリ半体３０ａと、入力軸２５の軸線方向に移動可能な可動プーリ半体３１ａとを具備し、これら一対のプーリ半体３０ａ，３１ａ間に形成されるＶ字状溝内にベルト２９が配置される。また、出力側プーリ２８は出力軸２７と一体的に回転する固定プーリ半体３０ｂと、出力軸２７の軸線方向に移動可能な可動プーリ半体３１ｂとを具備し、これら一対のプーリ半体３０ｂ，３１ｂ間に形成されるＶ字状溝内にベルト２９が配置される。可動プーリ半体３１ａ，３１ｂの背面にはそれぞれ油圧室３２ａ，３２ｂが形成されており、これら油圧室３２ａ，３２ｂはそれぞれ対応する油圧制御弁３４ａ，３４ｂを介してオイルポンプ３５または戻し通路３６に接続される。可動プーリ半体３１ａ，３１ｂはそれぞれ対応する油圧室３２ａ，３２ｂ内の圧力に応じて移動せしめられる。
【００２２】
油圧室３２ａに加圧オイルが流入せしめられると共に油圧室３２ｂから加圧オイルが流出せしめられると入力側プーリ２６のプーリ半体３０ａ，３１ａ間の距離が小さくなるので入力側プーリ２６のプーリ径が大きくなり、出力側プーリ２８のプーリ半体３０ｂ，３１ｂ間の距離が大きくなるので出力側プーリ２８のプーリ径が小さくなり、斯くして変速比が減少せしめられる。一方、油圧室３２ａから加圧オイルが流出せしめられると共に油圧室３２ｂに加圧オイルが流入せしめられると入力側プーリ２６のプーリ半体３０ａ，３１ａ間の距離が大きくなるので入力側プーリ２６のプーリ径が小さくなり、出力側プーリ２８のプーリ半体３０ｂ，３１ｂ間の距離が小さくなるので出力側プーリ２８のプーリ径が大きくなり、斯くして変速比が増大せしめられる。このように変速比を連続的に変更することができる。
【００２３】
電子制御ユニット４０はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、常時電力が供給されているＢ−ＲＡＭ（バックアップＲＡＭ）４５、入力ポート４６および出力ポート４７を具備する。サージタンク３にはサージタンク３内の絶対圧に比例した出力電圧を発生する圧力センサ４８が取り付けられる。例えば４番気筒＃４直下流に位置する排気マニホルド８ａには排気マニホルド８ａの温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ４９が取り付けられ、始動時触媒９ａ直下流の合流排気管１１には始動時触媒９ａから流出した排気の温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ５０が取り付けられる。この排気温度は始動時触媒９ａの温度ＴＳＣを表している。排気管１４にはＮＯＸ 吸収剤１２から流出した排気の温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ５１が取り付けられる。この排気温度はＮＯＸ 吸収剤１２の温度ＴＮＡを表している。また、無段変速機構２３の油圧室３２ｂ内に接続されたオイル通路内には油圧室３２ｂ内のオイル圧に比例した出力電圧を発生する圧力センサ５２が取り付けられる。さらに、スロットル弁６にはスロットル開度ＴＡに比例した出力電圧を発生するスロットル開度センサ５３が取り付けられる。これらセンサ４８，４９，５０，５１，５２，５３の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器５４を介して入力ポート４６に入力される。ＣＰＵ４４では圧力センサ４８の出力電圧に基づいて吸入空気量Ｇａが算出され、圧力センサ５２の出力電圧に基づいて変速比ＴＲが算出される。また、入力ポート４６には車速を表す出力パルスを発生する車速センサ５７と、機関回転数Ｎを表す出力パルスを発生する回転数センサ５５とが接続される。一方、出力ポート４７はそれぞれ対応する駆動回路５６を介して燃料噴射弁７、トルクコンバータ２２、および油圧制御弁３４ａ，３４ｂに接続される。
【００２４】
本実施態様では、ｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）（ｉ＝１，２，３，４）は次式に基づいて算出される。
ＴＡＵ（ｉ）＝ＴＢ・（１＋Ｋ（ｉ））
ここでＴＢは基本燃料噴射時間、Ｋ（ｉ）はｉ番気筒の補正係数をそれぞれ表している。
【００２５】
基本燃料噴射時間ＴＢは各気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比を理論空燃比にするのに必要な燃料噴射時間であって予め実験により求められている。この基本燃料噴射時間ＴＢは機関負荷を表すサージタンク３内の絶対圧ＰＭおよび機関回転数Ｎの関数として図２に示すマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００２６】
補正係数Ｋ（ｉ）はｉ番気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比を制御するための係数であってＫ（ｉ）＝０であればｉ番気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比は理論空燃比となる。これに対してＫ（ｉ）＜０になればｉ番気筒で燃焼せしめら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（ｉ）＞０になればｉ番気筒で燃焼せしめら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。
【００２７】
本実施態様では通常運転時、全ての気筒において補正係数Ｋ（ｉ）は−ＫＬ（１＞ＫＬ＞０）に維持されており、したがって全気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比はリーンに維持されている。
一方、本実施態様において自動変速機２０の変速比ＴＲは次式に基づいて算出される。
【００２８】
ＴＲ＝ＴＲＢ＋ＩＲ
ここでＴＲＢは基本変速比、ＩＲは増大補正値をそれぞれ表している。
基本変速比ＴＲＢは例えばスロットル開度ＴＡおよび車速ＳＰＤにより定まる運転状態に対し最適な変速比であって予め実験により求められている。この基本変速比ＴＲＢはスロットル開度ＴＡおよび車速ＳＰＤの関数として図３に示すマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００２９】
増大補正値ＩＲは変速比ＴＲを増大補正するためのものであり、通常零に維持されている。
図４は気筒から排出される排気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、気筒から排出される排気中の未燃ＨＣ，ＣＯの量は気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリッチになるほど増大し、気筒から排出される排気中の酸素Ｏ２ の量は気筒で燃料せしめられる混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。
【００３０】
始動時触媒９ａ，９ｂはＮＯＸ 吸収剤１２が活性化していない機関始動時に排気を浄化するためのものであり、例えばアルミナ担体上に白金Ｐｔのような貴金属が担持された三元触媒から形成される。
一方、ＮＯＸ 吸収剤１２は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ，ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ，セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ，カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ，イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ、イリジウムＩｒのような貴金属とが担持されている。このＮＯＸ 吸収剤１２は流入する排気の空燃比がリーンのときにはＮＯＸ を吸収し、流入する排気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１２上流の排気通路内に燃料或いは空気が供給されない場合には流入する排気の空燃比は各気筒に供給される全燃料量に対する全空気量の比に一致する。
【００３１】
上述のＮＯＸ 吸収剤１２を機関排気通路内に配置すればこのＮＯＸ 吸収剤１２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（Ａ），５（Ｂ）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。
【００３２】
すなわち、流入する排気がかなりリーンになると流入する排気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 − またはＯ２−の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入する排気中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ２ − または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上でさらに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、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１２内に吸収される。
【００３３】
流入する排気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。これに対して流入する排気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。すなわち、流入する排気中の酸素濃度が低下するとＮＯＸ 吸収剤１２からＮＯＸ が放出されることになる。流入する排気のリーンの度合が低くなれば流入する排気中の酸素濃度が低下し、したがって流入する排気のリーンの度合を低くすればＮＯＸ 吸収剤１２からＮＯＸ が放出されることになる。
【００３４】
一方、このときＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比をリッチにすると図４に示されるようにこの排気中には多量のＨＣ，ＣＯが含まれ、これらＨＣ，ＣＯは白金Ｐｔ上の酸素Ｏ２ − またはＯ２−と反応して酸化せしめられる。また、流入する排気の空燃比をリッチにすると流入する排気中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤からＮＯ２ が放出され、このＮＯ２ は図５（Ｂ）に示されるようにＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ２ が存在しなくなると吸収剤から次から次へとＮＯ２ が放出される。したがって流入する排気の空燃比をリッチにすると短時間のうちにＮＯＸ 吸収剤１２からＮＯＸ が放出されることになる。なお、ＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の平均空燃比がリーンであっても流入排気中にＨＣ，ＣＯが含まれていると白金Ｐｔ周りの酸素濃度が局所的に低下するために吸収剤からＮＯ２ が放出され、還元されうる。
【００３５】
本実施態様では通常運転時に各気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比はリーンに維持されており、したがって通常運転時に各気筒から排出される排気中のＮＯＸ はＮＯＸ 吸収剤１２に吸収される。ところが、ＮＯＸ 吸収剤１２のＮＯＸ 吸収能力には限界があるのでＮＯＸ 吸収剤１２のＮＯＸ 吸収能力が飽和する前にＮＯＸ 吸収剤１２からＮＯＸ を放出させる必要がある。そこで本実施態様では、ＮＯＸ 吸収剤１２のＮＯＸ 吸収量を求め、このＮＯＸ 吸収量が予め定められた設定量よりも多くなったときに各気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比を一時的にリッチにしてＮＯＸ 吸収剤１２内のＮＯＸ を放出、還元するようにしている。すなわち、各気筒の補正係数Ｋ（ｉ）がＫＮ（＞０）に一時的に切り換えられる。
【００３６】
ところが、燃料および機関の潤滑油内にはイオウ分が含まれているのでＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気中にはイオウ分例えばＳＯＸ が含まれており、ＮＯＸ 吸収剤１２にはＮＯＸ ばかりでなくＳＯＸ も吸収される。このＮＯＸ 吸収剤１２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。
【００３７】
すなわち、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する排気の空燃比がリーンのときには酸素Ｏ２ がＯ２ − またはＯ２−の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、流入する排気中のＳＯＸ 例えばＳＯ２ は白金Ｐｔの表面でＯ２ − またはＯ２−と反応してＳＯ３ となる。次いで生成されたＳＯ３ 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ＳＯ４ ２− の形で吸収剤内に拡散する。次いでこの硫酸イオンＳＯ４ ２− はバリウムイオンＢａ２＋と結合して硫酸塩ＢａＳＯ４ を生成する。
【００３８】
しかしながらこの硫酸塩ＢａＳＯ４ は分解しずらく、流入する排気の空燃比を単にリッチにしても硫酸塩ＢａＳＯ４ は分解されずにそのまま残る。したがってＮＯＸ 吸収剤１２内には時間が経過するにつれて硫酸塩ＢａＳＯ４ 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１２が吸収しうるＮＯＸ 量が低下することになる。
【００３９】
ところがＮＯＸ 吸収剤１２内で生成された硫酸塩ＢａＳＯ４ はＮＯＸ 吸収剤１２の温度が高いときに流入する排気の空燃比をリッチまたは理論空燃比にすると分解して硫酸イオンＳＯ４ ２− がＳＯ３ の形で吸収剤から放出される。図６は単位時間当たりＮＯＸ 吸収剤１２から放出されるＳＯＸ 量ｑ（ＳＯＸ ）を示す実験結果であり、図６において実線はＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比がリッチのときを、破線はＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比が理論空燃比の場合を示している。図６からわかるようにＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＴＮ１よりも高くなるとＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用が実質的に開始される。そこで、このＴＮ１をＳＯＸ 放出温度と称すると、本実施態様ではＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 吸収量を求め、このＳＯＸ 吸収量が予め定められた設定量よりも多くなったときにＮＯＸ 吸収剤１２をＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高く昇温すると共にＮＯＸ 吸収剤１２内に流入する排気の空燃比を一時的にわずかばかりリッチにし、それによってＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ を放出させるようにしている。このとき放出されたＳＯ３ は流入する排気中のＨＣ，ＣＯによってただちにＳＯ２ に還元せしめられる。なお、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡをＴＮ１よりも高く昇温すると共にＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比を理論空燃比にしてもＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ を放出させることができる。
【００４０】
単位時間当たりＮＯＸ 吸収剤１２に吸収されるＳＯＸ 量は単位時間当たり機関から排出されるＳＯＸ 量が増大するにつれて増大し、単位時間当たり機関から排出されるＳＯＸ 量は単位時間当たりの車両走行距離ｄＤが増大するにつれて増大する。したがって、ＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 吸収量は車両走行距離ｄＤの積算値ＳＤが増大するにつれて増大することになる。そこで本実施態様では車両走行距離積算値ＳＤが予め定められた設定値ＳＤ１よりも大きくなったときにＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 吸収量が設定量よりも多くなったと判断するようにしている。
【００４１】
次に図７のタイムチャートを参照して本実施態様によるＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用について詳細に説明する。
時間ａにおいて車両走行距離積算値ＳＤが設定値ＳＤ１よりも大きくなったときにＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いときにはＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用が行われる。本実施態様ではまず、増大補正値ＩＲが増大せしめられ、それにより変速比ＴＲが通常運転時よりも増大せしめられる。すなわち、変速比ＴＲが増大せしめられると機関回転数Ｎが上昇せしめられて機関から排出される排気の温度が上昇せしめられ、斯くしてＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが昇温される。
【００４２】
ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるまで増大補正値ＩＲが増分ｄｒずつ増大せしめられ、変速比ＴＲがｄｒずつ増大せしめられる。したがって増大補正値ＩＲは増分ｄｒの積算値（ＩＲ＝ＩＲ＋ｄｒ）ということになる。
増大補正値ＩＲの増分ｄｒは図８に示されるようにＳＯＸ 放出温度ＴＮ１と現在のＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡとの差ＤＬＴ（＝ＴＮ１−ＴＮＡ）が大きくなるにつれて大きくなるように予め定められている。したがってＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが速やかに昇温される。この増分ｄｒは図８に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。なお、変速比ＴＲが急激に変動するとトルク変動が大きくなる恐れがある。そこで図８に示される増分ｄｒはトルク変動が許容値よりも小さくなるように予め定められている。
【００４３】
一方、このとき全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が小さな正値ａとされ、したがってＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比がわずかばかりリッチとされる。ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いときにはＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比をリッチにしてもＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ が実質的に放出されない。しかしながら、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが高くなると流入する排気の空燃比がリーンであってもＮＯＸ 吸収剤１２からＮＯＸ が放出されうる。そこで本実施態様ではＮＯＸ 吸収剤１２を昇温するときにはＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比をわずかばかりリッチにしてこのとき放出されうるＮＯＸ を還元するようにしている。
【００４４】
次いで時間ｂにおいてＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなると増大補正値ＩＲが一定に保持され、したがってＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高く維持される。一方、ＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比はわずかばかりリッチに保持され、斯くしてＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用が開始される。
【００４５】
ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなってから一定時間だけ経過するとＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用が完了したと判断され、時間ｃにおいて増大補正値ＩＲが零に戻される。したがってＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用が停止される。
一方、このとき全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が零にされ、それによりＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比が理論空燃比にされる。すなわち、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが高いときに流入する排気の空燃比がリーンに切り替えられるとＮＯＸ 吸収剤１２にシンタリングが生ずる恐れがある。そこで本実施態様では、ＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用が完了した後ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがシンタリングが生じない許容最高温度ＴＮ２よりも低くなるまでの間、ＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比がリーンになるのを一時的に禁止し、理論空燃比に維持するようにしている。なお、このようにＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用が完了した後ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが許容最高温度ＴＮ２よりも低くなるまでの間を冷却期間と称する。
【００４６】
次いで時間ｄにおいてＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが許容最高温度ＴＮ２よりも低くなると、すなわち冷却期間が終了すると全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が−ＫＬに戻され、すなわちＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比がリーンに戻される。
同様に、時間ｅにおいて車両走行距離積算値ＳＤが設定値ＳＤ１よりも大きくなったときにＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いときには増大補正値ＩＲが増分ｄｒずつ増大せしめられ、それにより変速比ＴＲが増大せしめられる。
【００４７】
次いで時間ｆにおいて排気マニホルド８ａの温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも高くなると増大補正値ＩＲが更新される前の値に戻される。すなわち、変速比ＴＲが増大せしめられると機関から排出される排気の温度が高められるので例えば排気マニホルド８ａの温度ＴＥＭが高められ、その結果排気マニホルド８ａが熱により劣化しない許容最高温度ＴＥ１よりも高くなる恐れがある。そこで本実施態様では、排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも高くなったときには増大補正値ＩＲの増大作用を停止して変速比ＴＲの増大作用を停止すると共に、増大補正値ＩＲを排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも高くなる前の値に戻して変速比ＴＲを排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１を越えないようにしている。すなわち、変速比制御による昇温作用が低下せしめられ、その結果排気マニホルド８ａが熱により劣化するのが阻止される。
【００４８】
一方、このときＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いのでＮＯＸ 吸収剤１２をさらに昇温する必要がある。そこで本実施態様では第２のすなわち追加の昇温制御を行うようにしている。すなわち、ＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気中に多量の酸素と多量の還元剤、例えばＨＣとが同時に含まれていると、これら酸素およびＨＣがＮＯＸ 吸収剤１２において反応するためにこの反応熱でもってＮＯＸ 吸収剤１２を昇温することができる。一方、図４に示されるように気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリッチにすれば排気中に多量のＨＣが含まれ、リーンにすれば排気中に多量の酸素が含まれる。そこで本実施態様では、追加の昇温作用を行うべきときには第１の気筒群１ａで燃焼せしめられる混合気の空燃比をリッチにして多量のＨＣが含まれる排気を形成し、第２の気筒群１ｂで燃焼せしめられる混合気の空燃比をリーンにして多量の酸素が含まれる排気を形成し、これら排気を同時にＮＯＸ 吸収剤１２に導入することによりＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すると共に、ＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の平均空燃比がわずかばかりリッチになるように第１の気筒群１ａおよび第２の気筒群１ｂで燃焼せしめられる混合気の空燃比を定めている。
【００４９】
すなわち、一般的にいうと、ＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の平均空燃比の目標値を理論空燃比またはわずかばかりリッチに設定し、第１の気筒群１ａの排気の空燃比の目標空燃比を平均空燃比の目標値に対しリッチに設定しかつ第２の気筒群１ｂの排気の空燃比の目標空燃比を平均空燃比の目標値に対しリーンに設定すると共に、第１の気筒群１ａの排気の空燃比および第２の気筒群１ｂの排気の空燃比がそれぞれ対応する目標空燃比のときにＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の平均空燃比がその目標値となるように第１の気筒群１ａの排気の目標空燃比と第２の気筒群１ｂの排気の目標空燃比とを設定しているということになる。
【００５０】
あるいは、昇温用燃料を含むガスおよび酸素を含むガスをＮＯＸ 吸収剤１２に供給することによりＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すると共に、機関で燃焼せしめられる混合気の空燃比を制御することにより昇温用燃料を含むガスおよび酸素を含むガスを内燃機関の排気から形成しているということになる。なお、このような昇温作用を空燃比制御による昇温作用と称する。
【００５１】
このような空燃比制御による昇温作用を行うべき場合、本実施態様では第１の気筒群１ａすなわち１番気筒および４番気筒の補正係数Ｋ（１），Ｋ（４）がＫＳ＋ａ（ＫＳ，ａ＞０）とされ、第２の気筒群１ｂすなわち２番気筒および３番気筒の補正係数Ｋ（２），Ｋ（３）が−ＫＳとされる。したがって、ＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の平均空燃比は小さな正値ａに相当する分だけリッチにせしめられる。なお、ａ＝０とすればＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比が理論空燃比になる。
【００５２】
ＫＳは第１の気筒群１ａで燃焼せしめられる混合気の空燃比リッチ度合いを表すと共に、第２の気筒群で燃焼せしめられる混合気の空燃比のリーン度合いを表している。このＫＳをリッチ度合い係数と称すると、このリッチ度合い係数ＫＳはＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるまで初期値ＫＳ０から増分ｄｋずつ増大せしめられる。したがってＫＳは増分ｄｋの積算値（ＫＳ＝ＫＳ＋ｄｋ）ということになる。リッチ度合い係数ＫＳが増大せしめられるとＮＯＸ 吸収剤１２に供給される燃料量および酸素量が増大され、したがってＮＯＸ 吸収剤１２でＮＯＸ 吸収剤１２がさらに昇温される。
【００５３】
リッチ度合い係数ＫＳの増分ｄｋは図９に示されるように温度差ＤＬＴが大きくなるにつれて大きくなるように予め定められている。したがってＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが速やかに昇温される。この増分ｄｋは図９に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。なお、気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比が急激に変動するとトルク変動が大きくなる恐れがある。そこで図９に示される増分ｄｋはトルク変動が許容値よりも小さくなるように予め定められている。
【００５４】
次いで時間ｇにおいてＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるとリッチ度合い係数ＫＳが一定に保持される。なお、このときＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが許容最高温度よりも高くなったときには増大補正値ＩＲを小さくするかあるいはリッチ度合い係数ＫＳを小さくすることによりＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡを下げるようにすることもできる。次いで時間ｈにおいてＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなってから一定時間だけ経過すると増大補正値ＩＲが零に戻され、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が零に切り替えられる。
【００５５】
ところで、変速比制御による昇温作用が行われると始動時触媒９ａ，９ｂの温度がその許容最高温度よりも高くなる恐れもある。また、変速比制御による昇温作用が行われると機関回転数Ｎが増大せしめられ、このとき機関回転数Ｎが許容最高回転数Ｎ１よりも高くなる恐れもある。そこで本実施態様では、変速比制御による昇温作用が行われたときに始動時触媒９ａの温度ＴＳＣが許容最高温度ＴＳ１よりも高くなったとき、または機関回転数Ｎが許容最高回転数Ｎ１よりも高くなったときにも変速比ＴＲを戻すと共に空燃比制御による昇温作用を開始するようにしている。なお、機関本体１の温度を表す機関冷却水温が許容最高温度よりも高くなったときにも変速比ＴＲを戻すと共に空燃比制御による昇温作用を開始するようにすることができる。
【００５６】
さらに、変速比ＴＲが最大変速比ＴＲＭよりも高くなったときには変速比ＴＲを最大変速比ＴＲＭに維持すると共に空燃比制御による昇温作用を開始するようにしている。
したがって一般的にいうと、機関本体、排気系部品、または自動変速機の状態量が熱耐久性、燃焼安定性、または耐振動性に基づく制限値を越えないように変速比制御による昇温作用と、空燃比制御による昇温作用とを制御しているということになる。
【００５７】
図１０は本実施態様を実行するために予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される割り込みルーチンを示している。
図１０を参照すると、まずステップ１００ではＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされているか否かが判別される。このＳＯＸ フラグＸＳＯＸはＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ を実質的に放出すべきときにセットされ（ＸＳＯＸ＝“１”）、それ以外はリセットされる（ＸＳＯＸ＝“０”）ものである。ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがリセットされているときには次いでステップ１０１に進み、昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。この昇温フラグＸＩＴはＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ を放出すべくＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すべきときにセットされ（ＸＩＴ＝“１”）、それ以外はリセットされる（ＸＩＴ＝“０”）ものである。昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ１０２に進み、フラグセット制御ルーチンが実行される。このフラグセット制御ルーチンは図１１に示されている。
【００５８】
図１１を参照すると、まずステップ２００では前回の処理サイクルから今回の処理サイクルまでの車両走行距離ｄＤが車速センサ５７の出力パルスに基づいて算出される。続くステップ２０１では車両走行距離積算値ＳＤが算出される（ＳＤ＝ＳＤ＋ｄＤ）。続くステップ２０２では車両走行距離積算値ＳＤが設定値ＳＤ１よりも大きいか否かが判別される。ＳＤ≦ＳＤ１のときにはステップ２０３に進み、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているか否かが判別される。このＮＯＸ フラグＸＮＯＸはＮＯＸ 吸収剤１２からＮＯＸ を放出すべきときにセットされ（ＸＮＯＸ＝“１”）、それ以外はリセットされる（ＸＮＯＸ＝“０”）ものである。ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされているときには次いでステップ２０４に進み、ＮＯＸ 吸収剤１２のＮＯＸ 吸収量ＳＮが算出される。すなわち、単位時間当たりにＮＯＸ 吸収剤１２に流入するＮＯＸ 量はサージタンク３内の絶対圧ＰＭが高くなるにつれて増大し、機関回転数Ｎが高くなるにつれて増大する。したがって、ｋ・ＰＭ・Ｎ（ｋは定数）は単位時間当たりＮＯＸ 吸収剤１２に吸収されるＮＯＸ 量を表していることになる。したがって、ｋ・ＰＭ・Ｎを積算することによりＮＯＸ 吸収量ＳＮを算出することができる（ＳＮ＝ＳＮ＋ｋ・ＰＭ・Ｎ）。
【００５９】
続くステップ２０５ではＮＯＸ 吸収量ＳＮが予め定められた設定値ＳＮ１よりも大きいか否かが判別される。ＳＮ≦ＳＮ１のときには次いで本ルーチンを終了し、ＳＮ＞ＳＮ１のときには次いでステップ２０６に進んでＮＯＸ フラグＸＮＯＸをセットした後に本ルーチンを終了する。
ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされたときにはステップ２０３からステップ２０７に進み、ＮＯＸ 吸収剤１２のＮＯＸ 放出、還元作用が行われている時間を表すカウント値ＣＮが１だけインクリメントされる。続くステップ２０８ではカウント値ＣＮが予め定められた設定値ＣＮ１よりも大きいか否かが判別される。ＣＮ≦ＣＮ１のときには処理サイクルを終了し、ＣＮ＞ＣＮ１となったときは次いでステップ２０９に進み、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされる。続くステップ２１０ではＮＯＸ 吸収量ＳＮおよびカウント値ＣＮがそれぞれクリアされる。次いで本ルーチンを終了する。なお、ＮＯＸ 吸収剤１２のＮＯＸ 吸収量ＳＮがほとんど零になるように設定値ＣＮ１が定められている。
【００６０】
一方、ステップ２０２においてＳＤ＞ＳＤ１のときには次いでステップ２０９に進み、昇温フラグＸＩＴがセットされる。次いで本ルーチンを終了する。
再び図１０を参照すると、昇温フラグＸＩＴがセットされたときにはステップ１０１からステップ１０３に進み、昇温制御ルーチンが実行される。この昇温制御ルーチンは図１２に示されている。
【００６１】
図１２を参照すると、まずステップ３００ではＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いか否かが判別される。ＴＮＡ＜ＴＮ１のときには次いでステップ３０１に進み、追加フラグＸＡＤＤがセットされているか否かが判別される。この追加フラグＸＡＤＤは追加の昇温制御、すなわち本実施態様では空燃比制御による昇温作用を実行すべきときにセットされ（ＸＡＤＤ＝“１”）、それ以外はリセットされる（ＸＡＤＤ＝“０”）ものである。追加フラグＸＡＤＤがリセットされているときには次いでステップ３０２に進み、排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも低いか否かが判別される。ＴＥＭ＜ＴＥ１のときには次いでステップ３０３に進み、始動時触媒温度ＴＳＣが許容最高温度ＴＳ１よりも低いか否かが判別される。ＴＳＣ＜ＴＳ１のときには次いでステップ３０４に進み、機関回転数Ｎが許容最高回転数Ｎ１よりも高いか否かが判別される。Ｎ＜Ｎ１のときには次いでステップ３０５に進み、変速比ＴＲの増分ｄｒが図８のマップから算出される。続くステップ３０６では現在の変速比ＴＲの増大補正値ＩＲに増分ｄｒが加算されることにより増大補正値ＩＲが算出される（ＩＲ＝ＩＲ＋ｄｒ）。次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００６２】
これに対し、ステップ３０２においてＴＥＭ≧ＴＥ１のとき、ステップ３０３においてＴＳＣ≧ＴＳ１のとき、またはステップ３０４においてＮ≧Ｎ１のときには次いでステップ３０７に進み、現在の増大補正値ＩＲから前回の処理サイクルにおける増分ｄｒが減算されることにより増大補正値ＩＲが算出される（ＩＲ＝ＩＲ−ｄｒ）。すなわち増大補正値ＩＲがＴＥＭ≧ＴＥ１またはＴＳＣ≧ＴＳ１またはＮ≧Ｎ１となる前の値に戻される。続くステップ３０８では追加フラグＸＡＤＤがセットされる。次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００６３】
追加フラグＸＡＤＤがセットされたときにはステップ３０１からステップ３０９に進み、リッチ度合い係数ＫＳの増分ｄｋが図９のマップから算出される。続くステップ３１０では現在のリッチ度合い係数ＫＳに増分ｄｋが加算されることによりリッチ度合い係数ＫＳが算出される（ＫＳ＝ＫＳ＋ｄｋ）。次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００６４】
一方、ステップ３００においてＴＮＡ≧ＴＮ１のときまたはＴＮＡ≧ＴＮ１になったときには次いでステップ３１１に進み、昇温フラグＸＩＴがリセットされ、続くステップ３１２ではＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされる。次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。
再び図１０を参照すると、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされたときにはステップ１００からステップ１０４に進み、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされている時間、すなわちＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ が実質的に放出されている時間を表すカウント値ＣＳが１だけインクリメントされる。続くステップ１０５ではカウント値ＣＳが予め定められた設定値ＣＳ１よりも大きいか否かが判別される。ＣＳ≦ＣＳ１のときには次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。これに対しＣＳ＞ＣＳ１のときには次いでステップ１０６に進み、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがリセットされると共に、追加フラグＸＡＤＤがリセットされまたはリセット状態に維持される。続くステップ１０７では車両走行距離積算値ＳＤ、カウント値ＣＳ、および変速比ＴＲの増大補正値ＩＲがそれぞれクリアされると共に、リッチ度合い係数ＫＳが初期値ＫＳ０に戻される。なお、ＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 吸収量がほとんど零になるように設定値ＣＳ１が定められている。
【００６５】
次いでステップ１０８に進んでＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされ、続くステップ１０９ではＮＯＸ 吸収量ＳＮおよびカウント値ＣＮがクリアされる。すなわち、ＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用が行われるとＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比がリッチにせしめられるのでこのときＮＯＸ 吸収剤１２内のＮＯＸ が放出、還元せしめられる。また、ＳＯＸ 放出作用に必要な時間はＮＯＸ 吸収剤１２内のすべてのＮＯＸ を放出、還元するのに十分長い。そこでＳＯＸ 放出作用が完了したときにはＮＯＸ フラグをリセットすると共に、ＮＯＸ 吸収量ＳＮおよびカウント値ＣＮをクリアするようにしている。次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００６６】
ステップ１１０のＴＲ算出ルーチンは図１３に示されている。図１３を参照すると、まずステップ４００では基本変速比ＴＲＢが図３のマップから算出される。続くステップ４０１では基本変速比ＴＲＢに増大補正値ＩＲを加算することにより変速比ＴＲが算出される（ＴＲ＝ＴＲＢ＋ＩＲ）。続くステップ４０２では変速比ＴＲが許容最大比ＴＲＭよりも大きいか否かが判別される。ＴＲ≦ＴＲＭのときには処理サイクルを終了する。これに対し、ＴＲ＞ＴＲＭのときには次いでステップ４０３に進み、変速比ＴＲが許容最大比ＴＲＭとされる。続くステップ４０４では追加フラグＸＡＤＤがセットされる。
【００６７】
図１４はｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）（ｉ＝１，２，３，４）を算出するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
図１４を参照すると、まずステップ５００では基本燃料噴射時間ＴＢが図２のマップから算出される。続くステップ５０１では追加フラグＸＡＤＤがセットされているか否かが判別される。追加フラグＸＡＤＤがリセットされているときには次いでステップ５０２に進み、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸまたは昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。ＳＯＸ フラグＸＳＯＸおよび昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ５０３に進み、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているか否かが判別される。ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされているときには次いでステップ５０４に進み、現在、冷却期間であるか否かが判別される。現在、冷却期間のときには次いでステップ５０５に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が零とされる。次いでステップ５１０に進む。これに対し現在、冷却期間でないときには次いでステップ５０６に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が−ＫＬとされる。次いでステップ５１０に進む。
【００６８】
一方、ＮＯＸ フラグがセットされているときにはステップ５０３からステップ５０７に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）がＫＮとされる。次いでステップ５１０に進む。一方、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸまたは昇温フラグＸＩＴがセットされているときにはステップ５０２からステップ５０８に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が一定値ａとされる。一方、追加フラグＸＡＤＤがセットされているときにはステップ５０１からステップ５０９に進み、１番気筒および４番気筒の補正係数Ｋ（１），Ｋ（４）がそれぞれＫＳ＋ａとされ、２番気筒および３番気筒の補正係数Ｋ（２），Ｋ（３）がそれぞれ−ＫＳとされる。次いでステップ５１０に進む。
【００６９】
ステップ５１０ではｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）が算出される（ＴＡＵ（ｉ）＝ＴＢ・（１＋Ｋ（ｉ）））。
ところで、リッチ度合い係数ＫＳが大きくなると第１の気筒群１ａと第２の気筒群との間のトルク変動が大きくなり、好ましくない。そこで本実施態様では、ＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すべきときにはまず変速比制御による昇温作用を行い、次いで追加の昇温作用を行うべきときには空燃比制御による昇温作用を行うようにしている。このようにすると、リッチ度合い係数ＫＳを小さく維持することができる。すなわち、変速比制御による昇温作用を行ったときにＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなれば空燃比制御による昇温作用を行う必要がなく、空燃比制御による昇温作用を行うべきときでも変速比制御による昇温作用が行われているのでリッチ度合い係数ＫＳを小さく維持することができる。
【００７０】
次に別の実施態様を説明する。
本実施態様ではＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ を放出させるべくＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すべきときにはまず、空燃比制御によるＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用が行われる。
【００７１】
この場合、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるまでリッチ度合い係数ＫＳが徐々に増大せしめられる。ところが、上述したようにリッチ度合い係数ＫＳを過度に大きくすることはできない。そこで本実施態様では、リッチ度合い係数ＫＳが予め定められた許容最大値ＫＳＭよりも大きくなったときにはリッチ度合い係数ＫＳを許容最大値ＫＳＭに維持すると共に、追加の昇温作用、すなわち変速比制御による昇温作用を開始するようにしている。
【００７２】
このように変速比制御による昇温作用と空燃比制御による昇温作用との両方が行われたときに、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１まで昇温されず、しかしながら排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも高くなったとき、または始動時触媒温度ＴＳＣが許容最高温度ＴＳ１よりも高くなったとき、または機関回転数Ｎが許容最高回転数Ｎ１よりも高くなったとき、または変速比ＴＲが最大変速比ＴＲＭよりも高くなったときにはＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用を停止するようにしている。したがって、排気系部品の耐久性が確保され、機関燃焼安定性および耐振動性が確保される。
【００７３】
さらにこのとき、ＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用を行うか否かを判断するための設定値ＳＤ１が一定値ｄＳＤだけ増大される。したがって車両走行距離積算値ＳＤがＳＤ１＋ｄＳＤになると再びＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用が開始される。
なお、本実施態様では第１の気筒群１ａの排気マニホルド８ａに温度センサ４９を取り付け、排気マニホルド温度ＴＥＭを検出するようにしている。もちろん、第２の気筒群１ｂの排気マニホルド８ｂに温度センサを取り付けてもよいが、気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリッチのときにはリーンのときに比べて排気マニホルド温度が高くなる場合がある。そこで本実施態様では第１の気筒群１ａの排気マニホルド８ａの温度を検出するようにしている。
【００７４】
本実施態様でも図１０に示す割り込みルーチンが実行される。この割り込みルーチンにおいて、ステップ１０２のフラグセット制御ルーチンは図１１に、ステップ１０３の昇温制御ルーチンは図１５に、ステップ１１０の変速比ＴＲ算出ルーチンは図１６にそれぞれ示される。
本実施態様における昇温制御ルーチンを示す図１５を参照すると、ステップ３２０ではＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いか否かが判別される。ＴＮＡ＜ＴＮ１のときには次いでステップ３２１に進み、追加フラグＸＡＤＤがセットされているか否かが判別される。本実施態様においてこの追加フラグＸＡＤＤは変速比制御による昇温作用を実行すべきときにセットされる。追加フラグＸＡＤＤがリセットされているときには次いでステップ３２２に進み、リッチ度合い係数ＫＳの増分ｄｋが図９のマップから算出される。続くステップ３２３ではリッチ度合い係数ＫＳが算出される（ＫＳ＝ＫＳ＋ｄｋ）。続くステップ３２４ではリッチ度合い係数ＫＳが許容最大値ＫＳＭよりも大きいか否かが判別される。ＫＳ≦ＫＳＭのときには次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。ＫＳ＞ＫＳＭのときには次いでステップ３２５に進み、リッチ度合い係数ＫＳが許容最大値ＫＳＭに維持される。続くステップ３２６では追加フラグＸＡＤＤがセットされる。次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００７５】
追加フラグＸＡＤＤがセットされたときにはステップ３２１からステップ３２７に進み、排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度温度ＴＥ１よりも低いか否かが判別される。ＴＥＭ＜ＴＥ１のときには次いでステップ３２８に進み、始動時触媒温度ＴＳＣが許容最高温度ＴＳ１よりも低いか否かが判別される。ＴＳＣ＜ＴＳ１のときには次いでステップ３２９に進み、機関回転数Ｎが許容最高回転数Ｎ１よりも高いか否かが判別される。Ｎ＜Ｎ１のときには次いでステップ３３０に進み、変速比ＴＲの増分ｄｒが図８のマップから算出される。続くステップ３３１では増大補正値ＩＲが算出される（ＩＲ＝ＩＲ＋ｄｒ）。次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００７６】
これに対し、ステップ３２７においてＴＥＭ≧ＴＥ１のとき、ステップ３２８においてＴＳＣ≧ＴＳ１のとき、またはステップ３２９においてＮ≧Ｎ１のときには次いでステップ３３２に進み、昇温フラグＸＩＴおよび追加フラグＸＡＤＤがリセットされる。続くステップ３３３では設定値ＳＤ１が一定値ｄＳＤだけ増大せしめられ（ＳＤ１＝ＳＤ１＋ｄＳＤ）、増大補正値ＩＲがクリアされ、リッチ度合い係数ＫＳが初期値ＫＳ０に戻される。したがってＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用が停止される。次いでステップ１１０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００７７】
本実施態様における変速比ＴＲの算出ルーチンを示す図１６を参照すると、まずステップ４２０では基本変速比ＴＲＢが図３のマップから算出され、続くステップ４２１では変速比ＴＲが算出される（ＴＲ＝ＴＲＢ＋ＩＲ）。続くステップ４２２では変速比ＴＲが許容最大比ＴＲＭよりも大きいか否かが判別される。ＴＲ≦ＴＲＭのときには処理サイクルを終了する。これに対し、ＴＲ＞ＴＲＭのときには次いでステップ４２３に進み、昇温フラグＸＩＴおよび追加フラグＸＡＤＤがリセットされる。続くステップ４２４では設定値ＳＤ１が一定値ｄＳＤだけ増大せしめられ（ＳＤ１＝ＳＤ１＋ｄＳＤ）、増大補正値ＩＲがクリアされ、リッチ度合い係数ＫＳが初期値ＫＳ０に戻される。したがってこの場合にも、ＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用が停止される。
【００７８】
図１７は本実施態様においてｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）（ｉ＝１，２，３，４）を算出するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
図１７を参照すると、まずステップ５２０では基本燃料噴射時間ＴＢが図２のマップから算出される。続くステップ５２１ではＳＯＸ フラグＸＳＯＸまたは昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。ＳＯＸ フラグＸＳＯＸおよび昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ５２２に進み、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているか否かが判別される。ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされているときには次いでステップ５２３に進み、現在、冷却期間であるか否かが判別される。現在、冷却期間のときには次いでステップ５２４に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が零とされる。次いでステップ５２８に進む。これに対し現在、冷却期間でないときには次いでステップ５２５に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が−ＫＬとされる。次いでステップ５２８に進む。
【００７９】
一方、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているときにはステップ５２２からステップ５２６に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）がＫＮとされる。次いでステップ５２８に進む。一方、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸまたは昇温フラグＸＩＴがセットされているときにはステップ５２１からステップ５２７に進み、１番気筒および４番気筒の補正係数Ｋ（１），Ｋ（４）がそれぞれＫＳ＋ａとされ、２番気筒および３番気筒の補正係数Ｋ（２），Ｋ（３）がそれぞれ−ＫＳとされる。次いでステップ５２８に進む。ステップ５２８ではｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）が算出される（ＴＡＵ（ｉ）＝ＴＢ・（１＋Ｋ（ｉ）））。
【００８０】
これまで述べてきた実施態様では気筒から排出される排気の空燃比をリッチにするために燃焼室で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリッチにしている。しかしながら、燃焼室で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリーンにしつつ機関爆発行程または排気行程に燃料噴射弁７から燃料を２次的に噴射することにより気筒から排出される排気の空燃比をリッチにすることもできる。
【００８１】
図１８に別の実施態様を示す。図１８は本発明をディーゼル機関に適用した場合を示している。
図１８を参照すると、各気筒は共通の排気マニホルド８ｃを介して始動時触媒９ｃを収容したケーシング１０ｃに接続され、ケーシング１０ｃは排気管１１ｃを介してＮＯＸ 吸収剤１２を収容したケーシング１３に接続される。排気マニホルド８ｃには排気マニホルド８ｃの温度ＴＥＭに比例した出力電圧を発生する温度センサ４９ｃが取り付けられ、排気管１１ｃには始動時触媒１１ｃの温度ＴＳＣを表す排気の温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ５０ｃが取り付けられる。これらセンサ４９ｃ，５０ｃの出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器５４を介して電子制御ユニット４０の入力ポート４６に入力される。一方、始動時触媒９ｃとＮＯＸ 吸収剤１２間の排気管１１ｃにはＮＯＸ 吸収剤１２にＨＣ（炭化水素）を供給するためのＨＣ供給装置１８が取り付けられる。このＨＣ供給装置１８は図示しない内燃機関の燃料タンクに連結されている。また、電子制御ユニット４０の出力ポート４７は駆動回路５６を介してＨＣ供給装置１８に接続される。
【００８２】
図１８に示すディーゼル機関では燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の平均空燃比はリーンに維持されており、したがってこのとき機関から排出されるＮＯＸ はＮＯＸ 吸収剤１２に吸収される。
一方、ＮＯＸ 吸収剤１２からＮＯＸ を放出させるべきときにはＨＣ供給装置１８からＨＣが供給され、それによりＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比が一時的にリッチにせしめられる。この場合、ＨＣ供給装置１８から単位時間当たりに供給されるＨＣ供給量ＱＨＣはＱＮとされる。このＱＮはＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比をＮＯＸ 放出、還元作用のための最適な空燃比にするのに必要なＨＣ量であって予め実験により求められている。ＱＮはサージタンク３内の絶対圧ＰＭおよび機関回転数Ｎの関数として図１９に示すマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００８３】
一方、ＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ を放出すべくＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すべきときにはまず、変速比制御による昇温作用が行われる。一方、このときＨＣ供給装置１８のＨＣ供給量ＱＨＣはＱＳに維持される。このＱＳはＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比をＳＯＸ 放出作用のための最適な空燃比にするのに必要なＨＣ量であって予め実験により求められている。ＱＳはサージタンク３内の絶対圧ＰＭおよび機関回転数Ｎの関数として図２０に示すマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００８４】
次いで、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるとＨＣ供給量ＱＨＣがＱＳに維持されつつ変速比ＴＲの増大補正値ＩＲが一定に維持され、したがって変速比ＴＲの増大作用が停止される。次いで、ＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出作用が完了すると増大補正値ＩＲが零に戻される。一方、ＨＣ供給量ＱＨＣは冷却期間の間だけＱＳＴとされる。このＱＳＴはＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比を理論空燃比にするのに必要なＨＣ量であって予め実験により求められている。ＱＳＴはサージタンク３内の絶対圧ＰＭおよび機関回転数Ｎの関数として図２１に示すマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００８５】
これに対し、変速比制御による昇温作用が行われたときに排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも高くなったとき、または始動時触媒温度ＴＳＣが許容最高温度ＴＳ１よりも高くなったとき、または機関回転数Ｎが許容最高回転数Ｎ１よりも高くなったときには増大補正値ＩＲを更新される前の値に戻すと共に追加の昇温作用を開始するようにしている。また、変速比ＴＲが最大変速比ＴＲＭよりも高くなったときには変速比ＴＲを最大変速比ＴＲＭに維持すると共に追加の昇温作用を開始するようにしている。
【００８６】
上述したように、ＮＯＸ 吸収剤１２に燃料および酸素を供給するとこれら燃料および酸素が反応することによりＮＯＸ 吸収剤１２を昇温することができる。一方、機関から排出される排気中には多量の酸素が含まれている。そこで本実施態様では、ＨＣ供給装置１８からＨＣを供給することにより追加の昇温作用を行うようにしている。
【００８７】
このようにＨＣ供給装置１８から供給されるＨＣはＮＯＸ 吸収剤１２内のＮＯＸ またはＳＯＸ を放出、還元させるための還元剤として作用するだけでなくＮＯＸ 吸収剤１２を昇温させるための昇温用燃料としても作用する。
具体的には、ＨＣ供給装置１８のＨＣ供給量ＱＨＣがＱＳに対し増量補正値ＩＱだけ増大せしめられる（ＱＨＣ＝ＱＳ＋ＩＱ）。この増量補正値ＩＱはＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるまで増分ｄｑずつ増大せしめられる（ＩＱ＝ＩＱ＋ｄｑ）。増分ｄｑは図２２に示されるように温度差ＤＬＴが大きくなるにつれて大きくなるように予め定められている。増分ｄｑは図２２に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００８８】
したがって一般的にいうと、昇温用燃料を含むガスおよび酸素を含むガスをＮＯＸ 吸収剤１２に供給することによりＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すると共に、昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとのうち少なくとも一方を内燃機関の排気から形成しているということになる。
すなわち、図２３のタイムチャートに示されるように、時間ａにおいて車両走行距離積算値ＳＤが設定値ＳＤ１よりも大きくなったときにＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いときには変速比制御による昇温作用が開始される。一方、このときＨＣ供給量ＱＨＣはＱＳに維持される。
【００８９】
次いで時間ｂにおいて排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも高くなると増大補正値ＩＲが更新される前の値に戻されると共に、空燃比制御による昇温作用が開始される。次いで時間ｃにおいてＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなると増量補正値ＩＱが一定に保持される。
次いで、時間ｄにおいてＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなってから一定時間だけ経過すると増大補正値ＩＲおよび増量補正値ＩＱが零に戻される。したがって、ＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用が停止される。一方、このときＨＣ供給量ＱＨＣはＱＳＴにされ、したがってＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比が理論空燃比にされる。次いで時間ｅにおいてＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡが許容最高温度ＴＮ２よりも低くなるとＨＣ供給量ＱＨＣが零に戻され、すなわちＨＣ供給装置１８からのＨＣ供給作用が停止される。
【００９０】
図２４は本実施態様における割り込みルーチンを示している。
図２４を参照すると、まずステップ１４０ではＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされているか否かが判別される。ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがリセットされているときには次いでステップ１４１に進み、昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ１４２に進み、図１１に示されるフラグセット制御ルーチンが実行される。次いでステップ１５０の変速比ＴＲの算出ルーチンに進む。このＴＲ算出ルーチンは図１３に示されている。
【００９１】
昇温フラグＸＩＴがセットされたときにはステップ１４１からステップ１４３に進み、昇温制御ルーチンが実行される。この昇温制御ルーチンは図２５に示されている。
図２５を参照すると、まずステップ３４０ではＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いか否かが判別される。ＴＮＡ＜ＴＮ１のときには次いでステップ３４１に進み、追加フラグＸＡＤＤがセットされているか否かが判別される。本実施態様においてこの追加フラグＸＡＤＤは空燃比制御による昇温作用を実行すべきときにセットされる。追加フラグＸＡＤＤがリセットされているときには次いでステップ３４２に進み、排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度温度ＴＥ１よりも低いか否かが判別される。ＴＥＭ＜ＴＥ１のときには次いでステップ３４３に進み、始動時触媒温度ＴＳＣが許容最高温度ＴＳ１よりも低いか否かが判別される。ＴＳＣ＜ＴＳ１のときには次いでステップ３４４に進み、機関回転数Ｎが許容最高回転数Ｎ１よりも高いか否かが判別される。Ｎ＜Ｎ１のときには次いでステップ３４５に進み、変速比ＴＲの増分ｄｒが図８のマップから算出される。続くステップ３４６では増大補正値ＩＲが算出される（ＩＲ＝ＩＲ＋ｄｒ）。次いでステップ１５０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００９２】
これに対し、ステップ３４２においてＴＥＭ≧ＴＥ１のとき、ステップ３４３においてＴＳＣ≧ＴＳ１のとき、またはステップ３４４においてＮ≧Ｎ１のときには次いでステップ３４７に進み、増大補正値ＩＲが算出される（ＩＲ＝ＩＲ−ｄｒ）。続くステップ３４８では追加フラグＸＡＤＤがセットされる。次いでステップ１５０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００９３】
追加フラグＸＡＤＤがセットされたときにはステップ３４１からステップ３４９に進み、増量補正値ＩＱの増分ｄｑが図２２のマップから算出される。続くステップ３５０では増量補正値ＩＱが算出される（ＩＱ＝ＩＱ＋ｄｑ）。次いでステップ１５０のＴＲ算出ルーチンに進む。
一方、ステップ３４０においてＴＮＡ≧ＴＮ１のときまたはＴＮＡ≧ＴＮ１になったときには次いでステップ３５１に進み、昇温フラグＸＩＴがリセットされ、続くステップ３５２ではＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされる。次いでステップ１５０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００９４】
再び図２４を参照すると、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされたときにはステップ１４０からステップ１４４に進み、カウント値ＣＳが１だけインクリメントされる。続くステップ１０５ではカウント値ＣＳが設定値ＣＳ１よりも大きいか否かが判別される。ＣＳ≦ＣＳ１のときには次いでステップ１５０のＴＲ算出ルーチンに進む。これに対しＣＳ＞ＣＳ１のときには次いでステップ１４６に進み、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがリセットされると共に、追加フラグＸＡＤＤがリセットされまたはリセット状態に維持される。続くステップ１４７では車両走行距離積算値ＳＤ、カウント値ＣＳ、変速比ＴＲの増大補正値ＩＲ、およびＨＣ供給量ＱＨＣの増量補正値ＩＱがそれぞれクリアされる。次いでステップ１４８に進んでＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされ、続くステップ１４９ではＮＯＸ 吸収量ＳＮおよびカウント値ＣＮがクリアされる。次いでステップ１５０のＴＲ算出ルーチンに進む。
【００９５】
図２６はＨＣ供給装置１８のＨＣ供給量ＱＨＣを算出するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図２６を参照すると、まずステップ５４０ではＳＯＸ フラグＸＳＯＸまたは昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。ＳＯＸ フラグＸＳＯＸおよび昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ５４１に進み、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているか否かが判別される。ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされているときには次いでステップ５４２に進み、現在、冷却期間であるか否かが判別される。現在、冷却期間のときには次いでステップ５４３に進み、図２１のマップからＱＳＴが算出される。続くステップ５４４ではこのＱＳＴがＨＣ供給量ＱＨＣとされる。これに対し現在、冷却期間でないときには次いでステップ５４５に進み、ＨＣ供給量ＱＨＣが零とされる。
【００９６】
一方、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているときにはステップ５４１からステップ５４６に進み、図１９のマップからＱＮが算出される。続くステップ５４７ではこのＱＮがＨＣ供給量ＱＨＣとされる。一方、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸまたは昇温フラグＸＩＴがセットされているときにはステップ５４０からステップ５４８に進み、図２０のマップからＱＳが算出される。続くステップ５４９ではこのＱＳＴに増量補正値ＩＱを加算したものがＨＣ供給量ＱＨＣとされる（ＱＨＣ＝ＱＳ＋ＩＱ）。
【００９７】
これまで述べてきた実施態様では、ＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用を行うべきときにはまず、変速比制御による昇温作用と空燃比制御による昇温作用とのうちいずれか一方を行い、次いで追加の昇温作用を行うべきときには両方の昇温作用を行うようにしている。しかしながら、ＮＯＸ 吸収剤１２の昇温作用を行うべきときにはまず、変速比制御による昇温作用と空燃比制御による昇温作用との両方を行い、次いで例えば変速比ＴＲの増大補正値ＩＲを増大せしめ、例えば排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも高くなったときには排気マニホルド温度ＴＥＭが許容最高温度ＴＥ１よりも高くなる前の値に増大補正値ＩＲを戻すと共に、リッチ度合い係数ＫＳを増大するようにすることもできる。
【００９８】
図２７にさらに別の実施態様を示す。図２７は本発明を火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。また、本実施態様の内燃機関は自動変速機を備えていない。
図２７を参照すると、５８は各気筒の点火栓を示しており、これら点火栓５８はそれぞれ対応する駆動回路５６を介して電子制御ユニット４０の出力ポート４７に接続される。また、合流排気管１１には合流排気管１１内を流通する排気を加熱するための電気ヒータ５９が取り付けられ、ＮＯＸ 吸収剤１２にはＮＯＸ 吸収剤１２を直接加熱する電気ヒータ６０が取り付けられる。これら電気ヒータ５９，６０はそれぞれ対応するスイッチ６１，６２を介してバッテリ６３に接続され、スイッチ６１，６２はそれぞれ対応する駆動回路５６を介して出力ポート４７に接続される。スイッチ６１，６２は例えば機関始動時を除いて通常オフにされており、電子制御ユニット４０からの出力信号に基づいてオンオフ制御される。一方、入力ポート４６にはクランクシャフトが例えば３０度回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５９が接続される。ＣＰＵ４４ではクランク角センサ５９の出力パルスに基づいて機関回転数Ｎが算出されると共に、機関出力トルクの変動量ＴＲＱＦが算出される。
【００９９】
図２８は本実施態様における点火時期ＩＧの算出ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
図２８を参照すると、まずステップ６００では基本点火時期ＩＧＢが算出される。この基本点火時期ＩＧＢは例えばＭＢＴに一致する点火時期であり、例えばサージタンク３内の絶対圧ＰＭおよび機関回転数Ｎの関数として図２９に示すマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。続くステップ６０１では基本点火時期ＩＧＢに補正遅角量ＫＩＧを加算することにより点火時期ＩＧが算出される。この補正遅角量ＫＩＧは通常、零に維持されており、ＫＩＧ＞０となると点火時期が遅角される。
【０１００】
本実施態様において、ＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ を放出すべくＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すべきときにはまず空燃比制御による昇温作用が行われる。この場合、昇温作用を高めるべくリッチ度合い係数ＫＳが大きくなるとトルク変動量ＴＲＱＦが大きくなり、好ましくない。そこで、トルク変動量ＴＲＱＦが予め定められた許容最大値ＴＦ１よりも大きくなったときには空燃比制御による昇温作用を停止し、第２の昇温作用、すなわち点火時期を通常運転時におけるよりも遅角させる点火時期遅角制御による昇温作用を開始するようにしている。言い換えると、昇温作用が空燃比制御による昇温作用から点火時期制御による昇温作用に切り換えられる。このとき、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が小さな正値ａに切り換えられ、したがってＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比がわずかばかりリッチに維持される。
【０１０１】
点火時期遅角制御による昇温作用において、補正遅角量ＫＩＧはＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるまで初期値０から増分ｄｉｇずつ増大せしめられる。したがってＫＩＧは増分ｄｉｇの積算値（ＫＩＧ＝ＫＩＧ＋ｄｉｇ）ということになる。この増分ｄｉｇは図３３に示されるように温度差ＤＬＴが大きくなるにつれて大きくなるように予め定められており、図３３に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【０１０２】
図３０は本実施態様を実行するために予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される割り込みルーチンを示している。
図３０を参照すると、まずステップ１６０ではＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされているか否かが判別される。ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがリセットされているときには次いでステップ１６１に進み、昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ１６２に進み、図１１に示されるフラグセット制御ルーチンが実行される。
【０１０３】
昇温フラグＸＩＴがセットされたときにはステップ１６１からステップ１６３に進み、昇温制御ルーチンが実行される。この昇温制御ルーチンは図３１に示されている。
図３１を参照すると、まずステップ３６０ではＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも低いか否かが判別される。ＴＮＡ＜ＴＮ１のときには次いでステップ３６１に進み、第２昇温フラグＸＳＥＣがセットされているか否かが判別される。この第２昇温フラグＸＳＥＣは第２の昇温制御、すなわち本実施態様では点火時期制御による昇温作用を実行すべきときにセットされ（ＸＳＥＣ＝“１”）、それ以外はリセットされる（ＸＳＥＣ＝“０”）ものである。第２昇温フラグＸＳＥＣがリセットされているときには次いでステップ３６２に進んで空燃比制御による昇温作用が行われる。すなわちステップ３６２ではリッチ度合い係数ＫＳの増分ｄｋが図９のマップから算出され、続くステップ３６３ではリッチ度合い係数ＫＳが算出される（ＫＳ＝ＫＳ＋ｄｋ）。続くステップ３６４ではトルク変動量ＴＲＱＦが算出される。続くステップ３６５ではトルク変動量ＴＲＱＦが許容最大値ＴＦ１よりも大きいか否かが判別される。ＴＲＱＦ≦ＴＦ１のときには本ルーチンを終了し、ＴＲＱＦ＞ＴＦ１のときには次いでステップ３６６に進んで第２昇温フラグＸＳＥＣをセットした後に本ルーチンを終了する。
【０１０４】
第２昇温フラグＸＳＥＣがセットされたときにはステップ３６１からステップ３６７に進み、第２の昇温制御ルーチンが実行される。この第２の昇温制御ルーチンは図３２に示されている。
図３２を参照すると、ステップ７００では補正遅角量ＫＩＧの増分ｄｉｇが図３３のマップから算出される。続くステップ７０１では補正遅角量ＫＩＧが算出される（ＫＩＧ＝ＫＩＧ＋ｄｉｇ）。したがって、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるまで点火時期ＩＧが徐々に遅角せしめられる。続くステップ７０２ではＫＴが小さな正値ａとされる。後述するように、第２の昇温作用が行われるときには全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）がこのＫＴにされ、したがって本実施態様では第２の昇温作用が行われるときに全気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比がわずかばかりリッチにされる。なお、このＫＴを燃焼空燃比係数と称することにする。
【０１０５】
再び図３１を参照すると、ステップ３６０においてＴＮＡ≧ＴＮ１のときまたはＴＮＡ≧ＴＮ１になったときには次いでステップ３６８に進み、昇温フラグＸＩＴがリセットされ、続くステップ３６９ではＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされる。次いで本ルーチンを終了する。
再び図３０を参照すると、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがセットされたときにはステップ１６０からステップ１６４に進み、カウント値ＣＳが１だけインクリメントされる。続くステップ１６５ではカウント値ＣＳが設定値ＣＳ１よりも大きいか否かが判別され、ＣＳ≦ＣＳ１のときには本ルーチンを終了する。これに対しＣＳ＞ＣＳ１のときには次いでステップ１６６に進み、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸがリセットされると共に、第２昇温フラグＸＳＥＣがリセットされまたはリセット状態に維持される。続くステップ１６７では車両走行距離積算値ＳＤおよびカウント値ＣＳがそれぞれクリアされると共に、リッチ度合い係数ＫＳが初期値ＫＳ０に戻される。続くステップ１６８では昇温停止ルーチンが実行される。この昇温停止ルーチンは図３４に示されている。
【０１０６】
図３４を参照すると、ステップ８００では補正遅角量ＫＩＧがクリアされる。
再び図３０を参照すると、続くステップ１６９ではＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされ、続くステップ１７０ではＮＯＸ 吸収量ＳＮおよびカウント値ＣＮがクリアされる。
図３５は本実施態様においてｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）（ｉ＝１，２，３，４）を算出するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
【０１０７】
図３５を参照すると、まずステップ５６０では基本燃料噴射時間ＴＢが図２のマップから算出される。続くステップ５６１では第２昇温フラグＸＳＥＣがセットされているか否かが判別される。第２昇温フラグＸＳＥＣがリセットされているときには次いでステップ５６２に進み、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸまたは昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。ＳＯＸ フラグＸＳＯＸおよび昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ５６３に進み、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているか否かが判別される。ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされているときには次いでステップ５６４に進み、現在、冷却期間であるか否かが判別される。現在、冷却期間のときには次いでステップ５６５に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が零とされる。次いでステップ５７０に進む。これに対し現在、冷却期間でないときには次いでステップ５６６に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が−ＫＬとされる。次いでステップ５７０に進む。
【０１０８】
一方、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているときにはステップ５６３からステップ５６７に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）がＫＮとされる。次いでステップ５７０に進む。一方、ＳＯＸ フラグＸＳＯＸまたは昇温フラグＸＩＴがセットされているときにはステップ５６２からステップ５６８に進み、１番気筒および４番気筒の補正係数Ｋ（１），Ｋ（４）がそれぞれＫＳ＋ａとされ、２番気筒および３番気筒の補正係数Ｋ（２），Ｋ（３）がそれぞれ−ＫＳとされる。次いでステップ５７０に進む。一方、第２昇温フラグＸＳＥＣがセットされているときにはステップ５６１からステップ５６９に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が燃焼空燃比係数ＫＴとされる。次いでステップ５７０に進む。ステップ５７０ではｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）が算出される（ＴＡＵ（ｉ）＝ＴＢ・（１＋Ｋ（ｉ）））。
【０１０９】
次に、図２７の内燃機関における第２の昇温作用の別の実施態様を説明する。
本実施態様では、第２の昇温作用を行うべきときに合流排気管１１に取り付けられた電気ヒータ５９による昇温作用が行われる。このようにすると、電気ヒータ５９のみにより昇温作用を行う場合に比べて消費電力を低減することができる。
【０１１０】
本実施態様でも図３０の割り込みルーチン、図１１のフラグ制御ルーチン、および図３１の昇温制御ルーチンが実行される。この場合の第２の昇温制御ルーチンは図３６（Ａ）に、昇温停止ルーチンは図３６（Ｂ）にそれぞれ示されている。図３６（Ａ）を参照すると、まずステップ７１０ではスイッチ６１がオンにされ、したがって電気ヒータ５９が付勢される。続くステップ７１１では燃焼空燃比係数ＫＴが小さな正値ａとされる。一方、図３６（Ｂ）を参照すると、スイッチ５９がオフにされ、したがって電気ヒータ５９が消勢される。
【０１１１】
電気ヒータ５９に換えて、ＮＯＸ 吸収剤１２に取り付けられた電気ヒータ６０により第２の昇温作用を行うこともできる。この場合も図３６（Ａ）の第２の昇温制御ルーチンおよび図３６（Ｂ）の昇温停止ルーチンが実行され、ステップ７１０ではスイッチ６２がオンにされ、ステップ８１０ではスイッチ６２がオフにされる。なお、電気ヒータ５９と電気ヒータ６０との両方により第２の昇温作用を行うこともできる。
【０１１２】
図３７に更に第２の昇温作用の別の実施態様を示す。図３７を参照すると、合流排気管１１には上述したようなＨＣ供給装置１８が取り付けられている。
本実施態様では第２の昇温作用を行うべきときに全気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンに切り換えられると共に、ＨＣ供給装置１８からの２次的なＨＣ供給が開始される。その結果、酸素とＨＣとがＮＯＸ 吸収剤１２で反応してＮＯＸ 吸収剤１２が昇温される。次に、図３８（Ａ）および図３８（Ｂ）を参照して本実施態様を詳細に説明する。
【０１１３】
第２の昇温制御ルーチンを示す図３８（Ａ）を参照すると、まずステップ７２０では燃焼空燃比係数ＫＴが負値である例えば−ＫＬとされる。続くステップ７２１では図２０のマップからＱＳが算出される。続くステップ７２２では図２２のマップから増分ｄｑが算出される。続くステップ７２３では増量補正値ＩＱが算出される（ＩＱ＋ｄｑ）。続くステップ７２４ではＨＣ供給装置１８からのＨＣ供給量ＱＨＣが算出される（ＱＨＣ＝ＱＳ＋ＩＱ）。したがって、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるまでＨＣ供給量ＱＨＣが徐々に増大せしめられる。一方、昇温停止ルーチンを示す図３８（Ｂ）を参照すると、ステップ８２０ではＨＣ供給量ＱＨＣが零にされ、したがって２次的なＨＣ供給作用が停止される。
【０１１４】
図３９に更に第２の昇温作用の別の実施態様を示す。図３９を参照すると、合流排気管１１にはＮＯＸ 吸収剤１２に２次空気を供給する２次空気供給装置１９が取り付けられている。この２次空気供給装置１９は対応する駆動回路５６を介し電子制御ユニット４０の出力ポート４７に接続される。なお、２次空気供給装置１９の２次空気供給作用は通常、停止されている。
【０１１５】
本実施態様では第２の昇温作用を行うべきときに全気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリッチに切り換えられると共に、２次空気供給装置１９からの２次空気供給作用が開始される。その結果、酸素とＨＣとがＮＯＸ 吸収剤１２で反応してＮＯＸ 吸収剤１２が昇温される。次に、図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）を参照して本実施態様を詳細に説明する。
【０１１６】
第２の昇温制御ルーチンを示す図４０（Ａ）を参照すると、まずステップ７３０では燃焼空燃比係数ＫＴが正値である例えばＫＳＳとされる。このＫＳＳはＮＯＸ 吸収剤１２に流入する排気の空燃比がリッチとなり、かつ昇温作用のために十分なＨＣがＮＯＸ 吸収剤１２に供給されるように予め定められている。続くステップ７３１では図４１のマップから２次空気供給量ＱＳＡの増分ｄａが算出される。この増分ｄａは図４１に示されるように温度差ＤＬＴが大きくなるにつれて大きくなるように予め定められており、図４１に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。続くステップ７３２では２次空気供給装置１９からの２次空気供給量ＱＳＡが算出される（ＱＳＡ＝ＱＳＡ＋ｄａ）。したがって、ＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡがＳＯＸ 放出温度ＴＮ１よりも高くなるまで２次空気供給量ＱＳＡが徐々に増大せしめられる。一方、昇温停止ルーチンを示す図４０（Ｂ）を参照すると、ステップ８３０では２次空気供給量ＱＳＡが零にされ、したがって２次空気供給作用が停止される。
【０１１７】
上述の実施態様では、トルク変動量を検出するトルク変動量センサをクランク角センサから形成している。しかしながらトルク変動量センサを筒内に配置された燃焼圧センサから形成することもできる。また、機関出力変動量を求め、機関出力変動量が許容値よりも大きくなったときに第２の昇温作用に切り換えるようにすることもできる。
【０１１８】
図３７および図３９に示す実施態様では、第２の昇温作用が行われるときに気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比は一定に維持されている。しかしながら、気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比を例えばＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡに応じて変更させるようにしてもよい。
次に、図２７の内燃機関のさらに別の実施態様を説明する。
【０１１９】
本実施態様では、例えば機関負荷を表すサージタンク３内の絶対圧ＰＭと機関回転数Ｎとにより定まる機関運転状態領域が図４２に示されるように複数例えば四つの領域に分割されている。機関運転状態が領域Ｉ及び領域ＩＶに属するときには昇温作用が禁止される。すなわち、低負荷低回転領域である領域Ｉでは燃焼温度がかなり低いのでこのときＮＯＸ 吸収剤温度ＴＮＡをＳＯＸ 放出温度まで昇温するためには極めて多くのエネルギを必要とする。また、高負荷高回転領域である領域ＩＶでは燃焼温度がかなり高いのでこのとき昇温作用を行うと排気系部品やＮＯＸ 吸収剤１２が熱劣化する恐れがある。そこで、機関運転状態が領域Ｉ又は領域ＩＶに属するときには昇温作用を禁止するようにしている。
【０１２０】
これに対し、機関運転状態が領域ＩＩ又は領域ＩＩＩに属するときには昇温作用が行われる。すなわち、機関回転数が比較的低い領域ＩＩでは点火時期制御による昇温作用が行われ、機関回転数が比較的高い領域ＩＩＩでは空燃比制御による昇温作用が行われる。上述したように空燃比制御による昇温作用ではトルク変動が大きくなる恐れがある。一方、機関回転数が低いときよりも機関回転数が高いときのほうが耐振動性は高い。そこで、機関回転数が比較的高い領域ＩＩＩで空燃比制御による昇温作用を行い、機関回転数が比較的低い領域ＩＩで点火時期制御による昇温作用を行うようにしている。
【０１２１】
このように本実施態様では、機関運転状態に応じて昇温作用の実行および停止が制御されると共に、機関運転状態に応じて複数の昇温作用から実行すべき昇温作用が選択される。したがって、温度センサやトルク変動量センサを設ける必要がなくなる。
したがって一般的に言うと、機関運転状態領域が複数の領域に分割されており、複数の昇温作用を互いに異なる領域に対し設定し、ＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すべきときに機関運転状態が属する領域に対し設定された昇温作用によりＮＯＸ 吸収剤１２を昇温しているということになる。
【０１２２】
あるいは、ＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すべきときに機関回転数Ｎが予め定められた設定回転数よりも高いときには空燃比制御による昇温作用を行い、機関回転数が設定回転数よりも低いときには第２の昇温作用例えば点火時期制御による昇温作用を行っているという見方もできる。
図４３は本実施態様における割り込みルーチンを示している。図４３を参照すると、まずステップ１８０では昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ１８１に進み、図１１に示されるフラグセット制御ルーチンが実行される。
【０１２３】
昇温フラグＸＩＴがセットされたときにはステップ１８０からステップ１８２に進み、現在の機関運転状態が領域ＩＩに属するか否かが判別される。現在の機関運転状態が領域ＩＩに属するときには次いでステップ１８３に進み、点火時期制御による昇温作用が開始される。すなわちステップ１８３では補正遅角量ＫＩＧの増分ｄｉｇが図３３のマップから算出され、続くステップ１８４では補正遅角量ＫＩＧが算出される（ＫＩＧ＝ＫＩＧ＋ｄｉｇ）。次いでステップ１８８に進む。これに対し現在の機関運転状態が領域ＩＩに属さないときには次いでステップ１８５に進み、現在の機関運転状態が領域ＩＩＩに属するか否かが判別される。現在の機関運転状態が領域ＩＩＩに属するときには次いでステップ１８６に進み、空燃比制御による昇温作用が開始される。すなわちステップ１８６ではリッチ度合い係数ＫＳの増分ｄｋが図９のマップから算出され、続くステップ１８７ではリッチ度合い係数ＫＳが算出される（ＫＳ＝ＫＳ＋ｄｋ）。次いでステップ１８８に進む。
【０１２４】
ステップ１８８ではＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 放出量に応じて車両走行距離積算値ＳＤが減算される。すなわち、本実施態様ではＳＯＸ 放出作用が完了する前に機関運転状態が領域Ｉ又はＩＶに移行すると昇温作用が停止され、したがってＳＯＸ 放出作用が停止される。このため、昇温作用が停止されたということでＮＯＸ 吸収剤１２のＳＯＸ 吸収量を表す車両走行距離積算値ＳＤをクリアすると、車両走行距離積算値ＳＤがＳＯＸ 吸収量を正確に表さなくなる。そこで本実施態様では、ＳＯＸ 放出量に応じて車両走行距離積算値ＳＤを減算することにより車両走行距離積算値ＳＤがＳＯＸ 吸収量を正確に表すようにしている。
【０１２５】
続くステップ１８９では車両走行距離積算値ＳＤが小さな一定値ｂよりも小さいか否かが判別される。ＳＤ≧ｂのときには処理サイクルを終了する。ＳＤ＜ｂのときには次いでステップ１９０に進み、昇温フラグＸＩＴがリセットされる。続くステップ１９１では遅角補正値ＫＩＧがクリアされると共にリッチ度合い係数ＫＳが初期値ＫＳ０に戻される。したがって、昇温作用が終了される。
【０１２６】
これに対しステップ１８５において、現在の機関運転状態が領域ＩＩＩに属さないとき、すなわち領域ＩまたはＩＶに属するときには次いでステップ１９０および１９１に進み、昇温作用が終了される。
図４４は本実施態様においてｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）（ｉ＝１，２，３，４）を算出するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
【０１２７】
図４４を参照すると、まずステップ５８０では基本燃料噴射時間ＴＢが図２のマップから算出される。続くステップ５８１では昇温フラグＸＩＴがセットされているか否かが判別される。昇温フラグＸＩＴがリセットされているときには次いでステップ５８２に進み、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているか否かが判別される。ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがリセットされているときには次いでステップ５８３に進み、現在、冷却期間であるか否かが判別される。現在、冷却期間のときには次いでステップ５８４に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が零とされる。次いでステップ５９１に進む。これに対し現在、冷却期間でないときには次いでステップ５８５に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が−ＫＬとされる。次いでステップ５９１に進む。
【０１２８】
一方、ＮＯＸ フラグＸＮＯＸがセットされているときにはステップ５８２からステップ５８６に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）がＫＮとされる。次いでステップ５９１に進む。一方、昇温フラグＸＩＴがセットされているときにはステップ５８１からステップ５８７に進み、現在の機関運転状態が領域ＩＩに属しているか否かが判別される。現在の機関運転状態が領域ＩＩに属しているときには次いでステップ５８８に進み、全気筒の補正係数Ｋ（ｉ）が小さな正値ａとされる。次いでステップ５９１に進む。これに対し現在の機関運転状態が領域ＩＩに属さないときには次いでステップ５８９に進み、現在の機関運転状態が領域ＩＩＩに属しているか否かが判別される。現在の機関運転状態が領域ＩＩＩに属しているときには次いでステップ５９０に進み、１番気筒および４番気筒の補正係数Ｋ（１），Ｋ（４）がそれぞれＫＳ＋ａとされ、２番気筒および３番気筒の補正係数Ｋ（２），Ｋ（３）がそれぞれ−ＫＳとされる。次いでステップ５９１に進む。一方、現在の機関運転状態が領域ＩＩＩに属さないときには次いでステップ５８５に進んでリーン運転が行われる。ステップ５９１ではｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）が算出される（ＴＡＵ（ｉ）＝ＴＢ・（１＋Ｋ（ｉ）））。
【０１２９】
なお、これまで述べてきた昇温作用の他に、ＥＧＲ量制御による昇温作用を用いることができる。さらに、これまで述べてきた実施態様ではＮＯＸ 吸収剤１２からＳＯＸ を放出させるべくＮＯＸ 吸収剤１２を昇温すべきときに本発明を適用している。しかしながら、一般的な触媒をあらゆる目的で昇温すべきときに本発明を適用することができる。例えばＨＣ、有機可溶成分（ＳＯＦ）のような被毒物質により被毒した触媒を回復すべきときにも本発明を適用することができる。
【０１３０】
【発明の効果】
昇温手段により変動せしめられる物理量がその限界値を越えるのを阻止しつつ排気浄化触媒を昇温することができる。
【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ＴＢを示す線図である。
【図３】基本変速比ＴＲＢを示す線図である。
【図４】機関から排出される排気中の未燃ＨＣ、ＣＯおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
【図５】ＮＯＸ 吸収剤の吸放出作用を説明するための図である。
【図６】ＳＯＸ 放出量ｑ（ＳＯＸ ）を示す線図である。
【図７】ＮＯＸ 吸収剤のＳＯＸ 放出作用を説明するためのタイムチャートである。
【図８】増大補正値ＩＲの増分ｄｒを示す線図である。
【図９】リッチ度合い係数ＫＳの増分ｄｋを示す線図である。
【図１０】割り込みルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】フラグセット制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】昇温制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】変速比ＴＲの算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】別の実施態様による昇温制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１６】別の実施態様による変速比ＴＲの算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１７】別の実施態様による燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１８】さらに別の実施態様を示すディーゼル機関の全体図である。
【図１９】ＨＣ供給量ＱＮを示す線図である。
【図２０】ＨＣ供給量ＱＳを示す線図である。
【図２１】ＨＣ供給量ＱＳＴを示す線図である。
【図２２】増量補正値ＩＱの増分ｄｑを示す線図である。
【図２３】図１８の実施態様によるＮＯＸ 吸収剤のＳＯＸ 放出作用を説明するためのタイムチャートである。
【図２４】図１８の実施態様による割り込みルーチンを示すフローチャートである。
【図２５】図１８の実施態様による昇温制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図２６】図１８の実施態様によるＨＣ供給量ＱＨＣ算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図２７】さらに別の実施態様を示す内燃機関の全体図である。
【図２８】点火時期ＩＧの算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図２９】基本点火時期ＩＧＢを示す線図である。
【図３０】図２７の実施態様による割り込みルーチンを示すフローチャートである。
【図３１】図２７の実施態様による昇温制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３２】図２７の実施態様による第２の昇温制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３３】補正遅角量ＫＩＧの増分ｄｉｇを示す線図である。
【図３４】図２７の実施態様による昇温停止ルーチンを示すフローチャートである。
【図３５】図２７の実施態様による燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図３６】別の実施態様による第２の昇温制御ルーチンおよび停止制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３７】さらに別の実施態様を示す内燃機関の全体図である。
【図３８】図３７の実施態様による第２の昇温制御ルーチンおよび停止制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３９】さらに別の実施態様を示す内燃機関の全体図である。
【図４０】図３９の実施態様による第２の昇温制御ルーチンおよび停止制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４１】２次空気供給量ＱＳＡの増分ｄａを示す線図である。
【図４２】機関運転状態の領域を示す線図である。
【図４３】図４２の実施態様による割り込みルーチンを示すフローチャートである。
【図４４】図４２の実施態様による燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）算出ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ａ…第１の気筒群
１ｂ…第２の気筒群
７…燃料噴射弁
８ａ，８ｂ…排気マニホルド
１２…ＮＯＸ 吸収剤
２０…自動変速機
Claims (19)
- 機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、このとき第１の昇温手段による昇温作用を徐々に増大させ、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えてもなお排気浄化触媒を昇温すべきときには、該物理量がその限界値を越えないように第１の昇温手段の昇温作用を低下せしめると共に、第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにした内燃機関の触媒昇温装置。
- 第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するときには第１の昇温手段による昇温作用を停止するようにした請求項１に記載の内燃機関の触媒昇温装置。
- 第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するときには、第１の昇温手段による昇温作用を継続すると共に第１の昇温手段による昇温作用を前記物理量がその限界値を越える前の昇温作用まで戻すようにした請求項１に記載の内燃機関の触媒昇温装置。
- 前記内燃機関が自動変速機を有しており、第１の昇温手段が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備し、第２の昇温手段が排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する空燃比昇温手段を具備した請求項１に記載の内燃機関の触媒昇温装置。
- 前記内燃機関が自動変速機を有しており、第１の昇温手段が排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する空燃比昇温手段を具備し、第２の昇温手段が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備した請求項１に記載の内燃機関の触媒昇温装置。
- 第１の昇温手段が機関で燃焼せしめられる混合気の空燃比を制御して排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する混合気空燃比昇温手段を具備し、第２の昇温手段が点火時期を通常運転時よりも遅角せしめることにより排気浄化触媒を昇温する点火時期昇温手段と、排気浄化触媒に昇温用燃料を２次的に供給することにより排気浄化触媒を昇温する２次燃料昇温手段と、排気浄化触媒に酸素を２次的に供給することにより排気浄化触媒を昇温する２次酸素昇温手段と、排気浄化触媒上流の排気通路内に配置されて該排気通路内を流通する排気を加熱する排気加熱用電気ヒータと、排気浄化触媒内に配置された排気浄化触媒加熱用電気ヒータとのうちの少なくとも一つを具備した請求項１に記載の内燃機関の触媒昇温装置。
- 前記物理量が機関本体または排気系部品の温度であり、前記限界値が機関本体または排気系部品の許容最高温度である請求項１に記載の内燃機関の触媒昇温装置。
- 前記内燃機関が自動変速機を有しており、前記第１の昇温手段が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備し、前記物理量が自動変速機の変速比であり、前記限界値が変速比の許容最大変速比である請求項１に記載の内燃機関の触媒昇温装置。
- 前記物理量が機関の燃焼の安定度合いを代表する代表値であり、前記限界値が該代表値の許容最低値である請求項１に記載の内燃機関の触媒昇温装置。
- 前記物理量が機関の振動を代表する代表値であり、前記限界値が該代表値の許容最大値である請求項１に記載の内燃機関の触媒昇温装置。
- 機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えたときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにし、前記内燃機関が自動変速機を有しており、第１の昇温手段が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備し 、第２の昇温手段が排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する空燃比昇温手段を具備した内燃機関の触媒昇温装置。
- 機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えたときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにし、前記内燃機関が自動変速機を有しており、第１の昇温手段が排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する空燃比昇温手段を具備し、第２の昇温手段が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備した内燃機関の触媒昇温装置。
- 機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えたときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにし、前記内燃機関が自動変速機を有しており、前記第１の昇温手段が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備し、前記物理量が自動変速機の変速比であり、前記限界値が変速比の許容最大変速比である内燃機関の触媒昇温装置。
- 機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えたときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにし、前記物理量が機関の燃焼の安定度合いを代表する代表値であり、前記限界値が該代表値の許容最低値である内燃機関の触媒昇温装置。
- 機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、該第１の昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を越えたときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにし、前記物理量が機関の振動を代表する代表値であり、前記限界値が該代表値の許容最大値である内燃機関の触媒昇温装置。
- 機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する昇温手段を具備し、機関回転数が予め定められた下限回転数よりも低いかまたは機関負荷が予め定められた下限負荷よりも低いときには昇温手段による排気浄化触媒の昇温作用を禁止するようにした内燃機関の触媒昇温装置。
- 機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する昇温手段を具備し、機関回転数が予め定められた上限回転数よりも高いかまたは機関負荷が予め定められた上限負荷よりも高いときには昇温手段による排気浄化触媒の昇温作用を禁止するようにした内燃機関の触媒昇温装置。
- 機関排気通路内に排気浄化触媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する第１および第２の昇温手段を具備し、第１の昇温手段が機関で燃焼せしめられる混合気の空燃比を制御して排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒を昇温する混合気空燃比昇温手段を具備し、第２の昇温手段が点火時期を通常運転時よりも遅角せしめることにより排気浄化触媒を昇温する点火時期昇温手段と、排気浄化触媒に昇温用燃料を２次的に供給することにより排気浄化触媒を昇温する２次燃料昇温手段と、排気浄化触媒に酸素を２次的に供給することにより排気浄化触媒を昇温する２次酸素昇温手段と、排気浄化触媒上流の排気通路内に配置されて該排気通路内を流通する排気を加熱する排気加熱用電気ヒータと、排気浄化触媒内に配置された排気浄化触媒加熱用電気ヒータとのうちの少なくとも一つを具備し、排気浄化触媒を昇温すべきときに機関回転数が予め定められた設定回転数よりも低いときには第２の昇温手段により排気浄化触媒を昇温し、機関回転数が該設定回転数よりも高いときに は第１の昇温手段により排気浄化触媒を昇温するようにした内燃機関の触媒昇温装置。
- 前記排気浄化触媒を流入する排気の空燃比がリーンのときにＮＯ Ｘ を吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸収しているＮＯ Ｘ を放出するＮＯ Ｘ 吸収剤から形成し、前記昇温手段はＮＯ Ｘ 吸収剤からＳＯ Ｘ を放出させるためにＮＯ Ｘ 吸収剤を昇温する請求項１から１８までのいずれか一項に記載の内燃機関の触媒昇温装置。
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