JP4089201B2 - 内燃機関の排気浄化管理方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気系に排気浄化触媒としてＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えた内燃機関の排気浄化管理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
成層燃焼あるいは均質であるが理論空燃比よりも希薄なリーン燃焼が可能な内燃機関において、成層燃焼あるいはリーン燃焼の実行中には排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を吸蔵し、理論空燃比あるいは更に高燃料濃度（リッチ）の燃焼が開始されて排気中の酸素濃度が低下すると吸蔵したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いた排気浄化システムが知られている（特開平１１−２００８５３号、特開２０００−１８０６２号、特開２０００−２７６７７号、特開２０００−２７４２２９号、特許第２７４５９８５号）。このようなシステムでは、成層燃焼あるいはリーン燃焼の継続によりＮＯｘ吸蔵量が吸蔵限界であるＮＯｘ吸蔵容量に達した時には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒はこれ以上のＮＯｘを吸蔵できなくなる。したがって内燃機関を短時間理論空燃比またはリッチ空燃比で運転する、いわゆるリッチスパイク処理を行うことにより、ＨＣやＣＯといった燃料の未燃成分を還元剤としてＮＯｘ吸蔵還元触媒に導入し、このことによりＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させてＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるとともに放出されたＮＯｘを還元浄化している。
【０００３】
このＮＯｘ吸蔵容量は一定でなく熱劣化や排気中の硫黄酸化物による被毒劣化（以下、イオウ被毒と称する）を生じて、ＮＯｘ吸蔵容量は減少する。又、イオウ被毒した分については、内燃機関の運転状態によっては硫黄酸化物が離脱してＮＯｘ吸蔵容量が回復する場合もある。
【０００４】
このようなＮＯｘ吸蔵容量の変化を捉えていないと、例えば、既にＮＯｘ吸蔵容量分をＮＯｘ吸蔵量が満たしているにもかかわらずＮＯｘ吸蔵容量に余裕があると誤判断してしまう場合がある。このような場合には、成層燃焼あるいはリーン燃焼を継続することにより吸蔵しきれないＮＯｘを排出してしまうおそれがある。更にＮＯｘ吸蔵還元触媒を還元する場合も過剰な燃料を噴射してしまい、燃費やエミッションを悪化させるおそれもある。
【０００５】
又、ＮＯｘ吸蔵容量を満たすまでには十分にＮＯｘ吸蔵量に余裕があるにもかかわらず余裕がないと誤判断した場合には、還元のために高頻度に燃料濃度を高める状況となり、空燃比や燃焼形態が頻繁に切り替わって内燃機関運転上のショックを生じる可能性がある。
【０００６】
したがってＮＯｘ吸蔵容量を正確に捉えて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒による内燃機関の排気浄化管理を実行することが重要である。
このため経時によりＮＯｘ吸蔵還元触媒の熱劣化やイオウ被毒が進むことを考慮して、内燃機関の運転継続時間に応じてＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵容量を低下させる手法が考えられる（特許第２７４５９８５号）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにＮＯｘ吸蔵還元触媒に対して一律に設定されたＮＯｘ吸蔵容量では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに十分に対応できず、ＮＯｘ吸蔵還元触媒による内燃機関の排気浄化を十分に管理できないことが判った。
【０００８】
本発明は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応して内燃機関の排気浄化管理が可能な排気浄化管理方法及び装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１記載の内燃機関の排気浄化管理方法は、内燃機関の排気系にて排気浄化触媒として用いられているＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温を複数の領域に分け、該床温領域毎にＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵容量を設定し、前記床温領域毎にイオウ被毒量を求めるとともに、前記床温及び排気中の還元成分濃度に応じてイオウ被毒からの回復を示すイオウ被毒再生量を求め、同イオウ被毒再生量に全床温領域の内で低温側の領域ほど大きい係数を乗算した値を前記イオウ被毒量から減算して同イオウ被毒量を減量補正し、同補正されたイオウ被毒量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するとともに、前記床温領域毎に熱劣化量を求め、該熱劣化量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正することにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒による内燃機関の排気浄化を管理することを特徴とする。
【００１０】
ＮＯｘ吸蔵容量はＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温領域毎に異なることが判明した。このため従来のごとく全床温領域に一つのＮＯｘ吸蔵容量を設定していたのでは、排気浄化管理のためには不十分であり、床温領域毎に個々に管理する必要がある。したがって床温領域が異なればＮＯｘ吸蔵容量を床温に応じて切り替えることにより、適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
【００１２】
また、このようにイオウ被毒量についてもＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温領域毎に異なり、床温領域毎に個々にイオウ被毒を考慮する必要があることが判明した。したがって床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を、床温領域毎のイオウ被毒量により減量補正することにより適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
尚、イオウ被毒量は、床温の高温の程度や、排気中の還元成分の濃度によってはイオウ成分がＮＯｘ吸蔵還元触媒から除去される。このため床温及び排気中の還元成分濃度に応じてＮＯｘ吸蔵還元触媒のイオウ被毒量を低減する。このイオウ被毒量の低減は全床温領域に作用することから、全床温領域のイオウ被毒量を減量補正する。このことにより適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
特に床温及び排気中の還元成分濃度に応じたイオウ被毒量の低減程度は、全床温領域の内で低温側の領域にて被毒した場合に大きく寄与する。したがって全床温領域のイオウ被毒量を減量補正する場合においても、床温及び排気中の還元成分濃度に応じてイオウ被毒からの回復を示すイオウ被毒再生量を求め、このイオウ被毒再生量に全床温領域の内で低温側の領域ほど大きい係数を乗算した値をイオウ被毒量から減算してイオウ被毒量を減量補正することにより、適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
さらに、このように熱劣化量についてもＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温領域毎に異なり、床温領域毎に個々に熱劣化を考慮する必要があることが判明した。したがって床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を、床温領域毎の熱劣化量により減量補正することにより適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
【００１９】
請求項２記載の内燃機関の排気浄化管理方法では、内燃機関の排気系にて排気浄化触媒として用いられているＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温を複数の領域に分け、該床温領域毎にＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵容量を設定し、前記床温領域毎にイオウ被毒量を求め、該イオウ被毒量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するとともに、前記床温領域毎に熱劣化量を求め、該熱劣化量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正し、同補正されたＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温領域とＮＯｘ吸蔵容量との関係から、ＮＯｘ吸蔵還元触媒における床温に応じて、該当する床温でのＮＯｘ吸蔵容量を求め、該ＮＯｘ吸蔵容量と実際のＮＯｘ吸蔵量との比較から、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に対する還元剤の供給タイミングを設定し、該供給タイミングに前記ＮＯｘ吸蔵容量に基づいて設定される量の還元剤をＮＯｘ吸蔵還元触媒に供給することにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒による内燃機関の排気浄化を管理することを特徴とする。
【００２０】
このように床温をパラメータとして、床温領域とＮＯｘ吸蔵容量との関係からＮＯｘ吸蔵容量を求めて、床温領域毎のイオウ被毒量及び熱劣化量に基づいて床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正することで適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、さらにこれと実際のＮＯｘ吸蔵量と比較することにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を還元すべき状態となったか否かを判断することができる。還元すべき状態であればＮＯｘ吸蔵還元触媒に対する還元剤の供給タイミングを設定することができ、この供給タイミングに上述のごとく適切に求められたＮＯｘ吸蔵容量に基づいて設定される量の還元剤をＮＯｘ吸蔵還元触媒に供給することにより、適切な量の還元剤を供給でき、排気エミッションや燃費の悪化を防止し、内燃機関の運転上のショックを抑制することができる。
【００２１】
請求項３記載の内燃機関の排気浄化管理方法では、請求項２において、前記還元剤の供給終了タイミングとＮＯｘ吸蔵還元触媒から排出される排気成分変化タイミングとの関係に基づいて、該当する床温領域におけるＮＯｘ吸蔵容量を補正するための補正量を求めることを特徴とする。
【００２２】
もし標準とするＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵容量と実際のＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵容量とが異なっていたり、あるいは熱劣化量やイオウ被毒量の推定がずれることにより、算出されているＮＯｘ吸蔵容量と実際のＮＯｘ吸蔵容量とがずれた場合には、還元剤の供給終了タイミングから予想される排気成分変化タイミングと実際にＮＯｘ吸蔵還元触媒から排出される排気成分変化タイミングとはずれる。このように２つのタイミングの関係は、ＮＯｘ吸蔵容量のずれに関係している。
【００２３】
したがって、両タイミングの関係に基づいて、該当する床温領域におけるＮＯｘ吸蔵容量を補正するための補正量を求めることにより、この補正量にて補正したＮＯｘ吸蔵容量は、より適切な値を示すことになる。このことにより、より適切な量の還元剤を供給でき、排気エミッションや燃費の悪化を防止し、内燃機関の運転上のショックを抑制することができる。
【００２４】
請求項４記載の内燃機関の排気浄化管理方法は、内燃機関が、それぞれＮＯｘ吸蔵還元触媒を有する複数バンクを備えるとともに該複数バンクにおいて前記管理のためにＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流において排気成分を検出するセンサを共用する構成であり、内燃機関の低負荷時に順次バンクを選択して燃焼させて前記請求項２又は３を実行することで各バンクにおける正確な管理データを求めることを特徴とする。
【００２５】
尚、複数バンクを備えた内燃機関では、排気浄化管理のためにＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流において排気成分を検出するセンサが複数バンクに共用されている場合がある。この場合には内燃機関の低負荷時に１バンクずつ順次燃焼させて、前記請求項２又は３の方法を実行する。このことで、各バンクのＮＯｘ吸蔵還元触媒に対して床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を適切に得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
【００２６】
請求項５記載の内燃機関の排気浄化管理方法は、内燃機関の排気系にて排気浄化触媒として用いられているＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温を複数の領域に分け、該床温領域毎にＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵容量を設定し、前記床温領域毎にイオウ被毒量を求め、該イオウ被毒量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するとともに、前記床温領域毎に熱劣化量を求め、該熱劣化量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正することにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒による内燃機関の排気浄化を管理し、内燃機関が、それぞれＮＯｘ吸蔵還元触媒を有する複数バンクを備えるとともに該複数バンクにおいて前記管理のためにＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流において排気成分を検出するセンサを共用する構成であり、内燃機関の低負荷時に順次バンクを選択して燃焼させて前記管理を実行することで各バンクにおける正確な管理データを求めることを特徴とする。
上記構成によれば、床温領域が異なればＮＯｘ吸蔵容量を床温に応じて切り替えることにより、適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。また、床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を、床温領域毎のイオウ被毒量及び熱劣化量により減量補正することにより適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
尚、複数バンクを備えた内燃機関では、排気浄化管理のためにＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流において排気成分を検出するセンサが複数バンクに共用されている場合がある。この場合には内燃機関の低負荷時に１バンクずつ順次燃焼させて、前記排気浄化管理を実行する。このことで、各バンクのＮＯｘ吸蔵還元触媒に対して床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を適切に得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
請求項６の内燃機関の排気浄化管理方法では、請求項２〜５のいずれかにおいて、前記床温及び排気中の還元成分濃度に応じて、全床温領域の前記イオウ被毒量を減量補正することを特徴とする。
尚、イオウ被毒量は、床温の高温の程度や、排気中の還元成分の濃度によってはイオウ成分がＮＯｘ吸蔵還元触媒から除去される。このため床温及び排気中の還元成分濃度に応じてＮＯｘ吸蔵還元触媒のイオウ被毒量を低減する。このイオウ被毒量の低減は全床温領域に作用することから、全床温領域のイオウ被毒量を減量補正する。このことにより適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
請求項７記載の内燃機関の排気浄化管理方法では、請求項６において、前記床温及び排気中の還元成分濃度に応じてイオウ被毒からの回復を示すイオウ被毒再生量を求め、同イオウ被毒再生量に全床温領域の内で低温側の領域ほど大きい係数を乗算した値を前記イオウ被毒量から減算して同イオウ被毒量を減量補正することを特徴とする。
特に床温及び排気中の還元成分濃度に応じたイオウ被毒量の低減程度は、全床温領域の内で低温側の領域にて被毒した場合に大きく寄与する。したがって全床温領域のイオウ被毒量を減量補正する場合においても、床温及び排気中の還元成分濃度に応じてイオウ被毒からの回復を示すイオウ被毒再生量を求め、このイオウ被毒再生量に全床温領域の内で低温側の領域ほど大きい係数を乗算した値をイオウ被毒量から減算してイオウ被毒量を減量補正することにより、適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
請求項８記載の内燃機関の排気浄化管理装置は、排気系に排気浄化触媒としてＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えた内燃機関の排気浄化管理装置であって、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温を検出するＮＯｘ吸蔵還元触媒床温検出手段と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温を複数の領域に分け、各領域毎にＮＯｘ吸蔵容量を保持するＮＯｘ吸蔵容量保持手段と、該ＮＯｘ吸蔵容量保持手段が保持している床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒床温検出手段にて検出された床温に対応するＮＯｘ吸蔵容量を床温対応ＮＯｘ吸蔵容量として設定する床温対応ＮＯｘ吸蔵容量設定手段と、内燃機関の運転状態に基づいてＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量を求めてＮＯｘ吸蔵量推定値として設定するＮＯｘ吸蔵量推定手段と、該ＮＯｘ吸蔵量推定手段にて求められたＮＯｘ吸蔵量推定値が上昇して、前記床温対応ＮＯｘ吸蔵容量設定手段にて求められた床温対応ＮＯｘ吸蔵容量に到達した場合には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に対して前記床温対応ＮＯｘ吸蔵容量に対応する量の還元剤を導入するＮＯｘ吸蔵還元触媒還元手段と、該ＮＯｘ吸蔵還元触媒還元手段による還元剤の導入によりＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量がなくなるタイミングを推定するＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング推定手段と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒下流での排気成分変化からＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量が実際になくなるタイミングを検出するＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング実測手段と、該ＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング実測手段にて実測されたタイミングとＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング推定手段にて推定されたタイミングとの比較に基づいて、前記床温対応ＮＯｘ吸蔵容量設定手段にて対象とした床温領域において前記ＮＯｘ吸蔵容量保持手段が保持するＮＯｘ吸蔵容量を補正するＮＯｘ吸蔵容量補正手段と、前記床温領域毎にＮＯｘ吸蔵還元触媒のイオウ被毒量を検出するイオウ被毒量検出手段と、該イオウ被毒量検出手段にて検出された該当床温領域のイオウ被毒量に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵容量保持手段が保持する該当床温領域のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するＮＯｘ吸蔵容量被毒補正手段と、前記床温領域毎にＮＯｘ吸蔵還元触媒の熱劣化量を検出する熱劣化量検出手段と、該熱劣化量検出手段にて検出された該当床温領域の熱劣化量に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵容量保持手段が保持する該当床温領域のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するＮＯｘ吸蔵容量熱劣化補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００２７】
ＮＯｘ吸蔵容量保持手段にて保持されている床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量が正確なもので有れば、ＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング推定手段で推定されるタイミングと、ＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング実測手段にて実測されるタイミングとではずれはないはずである。ＮＯｘ吸蔵容量保持手段に保持されているＮＯｘ吸蔵容量が実際のＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵容量に適合していない場合には、前記タイミング間に差が発生する。したがってＮＯｘ吸蔵容量補正手段は前記タイミング間の比較に基づいて床温対応ＮＯｘ吸蔵容量設定手段にて対象とした床温領域においてＮＯｘ吸蔵容量保持手段が保持するＮＯｘ吸蔵容量を補正している。このことにより、ＮＯｘ吸蔵容量保持手段にて保持されている床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量は適切な値を示すことになるので、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに十分正確に対応でき、ＮＯｘ吸蔵還元触媒による内燃機関の排気浄化を十分に管理できるようになる。
また、ＮＯｘ吸蔵容量被毒補正手段がイオウ被毒量検出手段にて検出されたイオウ被毒量を考慮して該当床温領域のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するので、床温領域毎に適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
さらに、ＮＯｘ吸蔵容量熱劣化補正手段が熱劣化量検出手段にて検出された熱劣化量を考慮して該当床温領域のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するので、床温領域毎に適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
【００２８】
請求項９記載の内燃機関の排気浄化管理装置では、請求項８において、排気系にはＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流に酸素貯蔵機能を有する排気浄化触媒と、該酸素貯蔵排気浄化触媒とＮＯｘ吸蔵還元触媒との間に排気成分に基づいて前記酸素貯蔵排気浄化触媒の酸素貯蔵量がなくなったことを検出する酸素貯蔵量消費検出手段とを備えるとともに、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒還元手段は、前記酸素貯蔵排気浄化触媒による還元剤の消費量を考慮して前記酸素貯蔵量消費検出手段の検出に基づいて還元剤の導入量を増量することを特徴とする。
【００２９】
ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流に酸素貯蔵機能を有する排気浄化触媒を配置する場合がある。このような場合には、還元剤はＮＯｘ吸蔵還元触媒に到達する前に前記排気浄化触媒にて消費され、しばらくの間、還元剤がＮＯｘ吸蔵還元触媒に到達しないおそれがある。このためＮＯｘ吸蔵還元触媒還元手段は前記酸素貯蔵量消費検出手段の検出に基づいて還元剤の導入量を増量する。このことにより完全に飽和したＮＯｘ吸蔵還元触媒が酸化雰囲気に置かれるのを防止でき、ＮＯｘ吸蔵還元触媒による内燃機関の排気浄化を十分に管理できるようになる。
【００３２】
請求項１０記載の内燃機関の排気浄化管理装置では、請求項８又は９において、前記床温及び排気中の還元成分濃度に応じて、イオウ被毒からの回復を示すイオウ被毒再生量を検出するイオウ被毒再生量検出手段と、該イオウ被毒再生量検出手段にて検出されたイオウ被毒再生量に基づいて、全床温領域の前記イオウ被毒量を減量補正するＮＯｘ吸蔵容量被毒再生補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００３３】
イオウ被毒量は、床温の高温の程度や、排気中の還元成分の濃度によってはイオウ成分がＮＯｘ吸蔵還元触媒から除去されることで全床温領域においてＮＯｘ吸蔵還元触媒は再生される。したがってイオウ被毒再生量検出手段にて検出されたイオウ被毒再生量に基づいて、ＮＯｘ吸蔵容量被毒再生補正手段が全床温領域の前記イオウ被毒量を減量補正することにより、適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
【００３４】
請求項１１記載の内燃機関の排気浄化管理装置では、請求項１０において、前記ＮＯｘ吸蔵容量被毒再生補正手段は、前記イオウ被毒再生量に全床温領域の内で低温側の領域ほど大きい係数を乗算した値を前記イオウ被毒量から減算して同イオウ被毒量を減量補正することを特徴とする。
【００３５】
特に床温及び排気中の還元成分濃度に応じたイオウ被毒量の低減は、全床温領域の内で低温側の床温領域でのイオウ被毒量に大きく寄与する。したがってＮＯｘ吸蔵容量被毒再生補正手段が全床温領域のイオウ被毒量を減量補正する場合において、イオウ被毒再生量に全床温領域の内で低温側の領域ほど大きい係数を乗算した値をイオウ被毒量から減算してイオウ被毒量を減量補正することにより、適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
【００３８】
請求項１２記載の内燃機関の排気浄化管理装置では、請求項８〜１１のいずれかにおいて、それぞれＮＯｘ吸蔵還元触媒を有する複数バンクを備えて該複数バンクにおいてＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング実測手段を共用する構成であるとともに、内燃機関の低負荷時に順次バンクを選択して燃焼させて前記各手段を起動することで各バンクにおけるＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を求めさせるバンク切り替え手段を備えたことを特徴とする。
【００３９】
尚、複数バンクを備えた内燃機関では、ＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング実測手段が複数バンクに共用されている場合がある。このような構成においては、バンク切り替え手段が、内燃機関の低負荷時に１バンクずつ順次燃焼させて、前記各手段を起動する。このことで、各バンクのＮＯｘ吸蔵還元触媒に対して床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を適切に得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、車両に搭載された直列６気筒の筒内噴射型ガソリンエンジン（以下「エンジン」と略す）２及びその電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）４の概略構成を示している。ただし図１では１つの気筒の構成を中心として示している。ここでエンジン２の出力は変速機（図示略）を介して最終的に車輪に走行駆動力として伝達される。エンジン２には燃焼室１０内に燃料を直接噴射する燃料噴射バルブ１２と、この噴射された燃料に点火する点火プラグ１４とがそれぞれ設けられている。燃焼室１０に接続している吸気ポート１６は吸気バルブ１８の駆動により開閉される。吸気ポート１６に接続された吸気通路２０の途中にはサージタンク２２が設けられ、サージタンク２２の上流側にはスロットルモータ２４によって開度が調節されるスロットルバルブ２６が設けられている。このスロットルバルブ２６の開度（スロットル開度ＴＡ）により吸入空気量が調整される。スロットル開度ＴＡはスロットル開度センサ２８により検出され、サージタンク２２内への吸入空気量ＧＡは吸入空気量センサ３０により検出されて、ＥＣＵ４に読み込まれている。
【００４１】
燃焼室１０に接続している排気ポート３２は排気バルブ３４の駆動により開閉される。排気ポート３２に接続された排気通路３６の途中には上流側にエンジン始動時に多量に放出されるＨＣやＣＯ成分を除去するための酸素貯蔵機能を有する三元触媒であるスタートキャタリスト３８が設けられ、下流にはＮＯｘ吸蔵還元触媒４０が設けられている。
【００４２】
スタートキャタリスト３８の上流側には排気成分から空燃比を検出する空燃比センサ４４、スタートキャタリスト３８とＮＯｘ吸蔵還元触媒４０との間には排気成分中の酸素を検出する第１酸素センサ４６、及びＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の下流には排気成分中の酸素を検出する第２酸素センサ４８がそれぞれ設けられている。
【００４３】
ＥＣＵ４はデジタルコンピュータを中心として構成されているエンジン制御回路である。このＥＣＵ４は、スロットル開度センサ２８及び吸入空気量センサ３０以外に、アクセルペダル５０の踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出するアクセル開度センサ５２からの信号を入力している。更に、ＥＣＵ４は、クランク軸５４の回転からエンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ５８、空燃比センサ４４、第１酸素センサ４６及び第２酸素センサ４８からそれぞれ信号を入力している。尚、このようなセンサ以外にも、図示省略しているが、車速センサなどのエンジン制御に必要なセンサが設けられている。
【００４４】
ＥＣＵ４は、上述した各種センサからの検出内容に基づいて、エンジン２の燃料噴射時期、燃料噴射量、点火時期及びスロットル開度ＴＡを適宜制御する。このことにより、燃焼形態については成層燃焼と均質燃焼との間で切り替えがなされている。本実施の形態１では、冷間時などの状態を除いた通常運転時においては、エンジン回転数ＮＥと負荷率ｅｋｌｑとのマップに基づいて、燃焼形態が決定されている。ここで負荷率ｅｋｌｑは、最大機関負荷に対する現在の負荷の割合を示すものとして、例えばアクセル開度ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップから求められる値である。
【００４５】
燃焼形態が成層燃焼に設定された場合には、スロットルバルブ２６は可成り開いた状態となり、吸入空気量に対して理論空燃比よりも可成り少ない量の燃料が、圧縮行程後期に噴射されるように制御される。この結果、点火時期においては点火プラグ１４近傍に層状に存在する点火可能な濃い混合気に点火がなされて成層燃焼が行われる。
【００４６】
一方、燃焼形態が均質燃焼に設定された場合には、アクセル開度ＡＣＣＰの程度に応じてスロットルバルブ２６の開度が調整され、理論空燃比となる量（場合により理論空燃比よりも濃くなる量）の燃料が吸気行程中に噴射されるように制御される。この結果、点火時期においては燃焼室１０内全体を占める理論空燃比（場合により理論空燃比より濃厚）でかつ均質な混合気に点火がなされて均質燃焼が行われる。
【００４７】
更に、ＥＣＵ４は、前述した成層燃焼を実行していることにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０のＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵容量に到達した場合には、一時的に高濃度の燃料を燃料噴射バルブ１２から供給することにより、未燃ガスを還元剤としてＮＯｘ吸蔵還元触媒４０に導入してＮＯｘ吸蔵還元触媒４０を再生する処理、いわゆるリッチスパイク処理を実行している。
【００４８】
次に本実施の形態において、ＥＣＵ４により実行される制御のうち、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０に対する排気浄化管理に関係する処理について説明する。図２はＮＯｘ吸蔵容量算出処理、図３はリッチスパイク処理、図４はＮＯｘ吸蔵容量マップ補正処理を表している。これらの処理は短時間周期で繰り返し実行される。尚、図５はＥＣＵ４内のスタティックＲＡＭ内に記憶されている床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を表すマップｆｎｏｘｍｘを表している。
【００４９】
ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）が開始されると、まずＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の現在の床温ｅｔｅｍｐｂｅｄが、床温推定処理ｆｔｅｍｐによりエンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとから推定される（Ｓ１１０）。この床温推定処理ｆｔｅｍｐは、エンジン２の安定運転時のエンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとから求められる排気温として推定されると共に、エンジン２の過渡時においては吸入空気量ＧＡによる時定数に基づいて排気温に追随するように繰り替えし算出されている値である。尚、推定する代わりに、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０内に温度センサを設けて、直接、床温ｅｔｅｍｐｂｅｄを測定して用いても良い。
【００５０】
次に上記床温ｅｔｅｍｐｂｅｄから次式１のごとく平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが算出される（Ｓ１２０）。
【００５１】
【数１】
ｅｔｅｍｐａｖｅ ← ｅｔｅｍｐａｖｅｏｌｄ ＋
（ｅｔｅｍｐｂｅｄ−ｅｔｅｍｐａｖｅｏｌｄ）／Ｎ … ［式１］
ここでｅｔｅｍｐａｖｅｏｌｄは前回の制御周期時に求められた平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅであり、Ｎは平均値における重み付けを設定するための定数である。
【００５２】
次に今回の平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅを用いて、図５に示したＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘから該当床温でのＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘを算出する（Ｓ１３０）。このＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘは、床温領域を複数（図５の例では７つ）に分けて、各床温領域毎にＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（１）〜ｍｘ（７）を備えている。ステップＳ１３０では、平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが各床温領域の代表温度ｔｍｐ（１）〜ｔｍｐ（７）に対していずれの位置関係にあるかを求め、この位置関係からＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（１）〜ｍｘ（７）を用いた補間計算により、ＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘを求めている。例えば図５に示したごとく平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが「ｔｍｐｘ」であった場合には、ＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（４）とＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（５）とを用いて補間計算し、ＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘとして「ｍｘｙ」を求める。
【００５３】
次に今回の平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅを、前回平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅｏｌｄとして設定して（Ｓ１４０）、一旦本処理を終了する。以後、上述した処理が周期的に繰り返されることにより、平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅ及び平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅに対応したＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘが継続的に求められる。
【００５４】
尚、以下説明するリッチスパイク処理（図３）では後述するステップＳ３２０にてリッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈに「ＯＦＦ」が設定された直後に、ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）にて求められた平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅ及びＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘの値をラッチして用いている。又、ＮＯｘ吸蔵容量マップ補正処理（図４）のステップＳ４３０では前回ラッチされた平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅ、すなわちリッチスパイク処理（図３）にて用いたものと同じ平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅを用いている。
【００５５】
次にリッチスパイク処理（図３）について説明する。本処理では、まずリッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈ＝「ＯＦＦ」か否かが判定される（Ｓ２１０）。リッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ２１０で「ＹＥＳ」）、次にＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔが、ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）にて算出されているＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘに到達したか否かが判定される（Ｓ２２０）。
【００５６】
到達していない場合、すなわちｅｑｎｏｘｃｎｔ＜ｅｎｏｘｍｘであれば（Ｓ２２０で「ＮＯ」）、ＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔの算出処理が実行される（Ｓ２３０）。ここで、ＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔの算出処理としては、成層燃焼が実行されている場合には、燃料噴射量制御処理により燃料噴射バルブ１２から供給される燃料噴射量と吸入空気量ＧＡとの関係から、燃焼により発生してＮＯｘ吸蔵還元触媒４０にに吸蔵される増加ＮＯｘ量を算出し、この増加ＮＯｘ量により、前回の制御周期において計算されているＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔを増加させることにより、新たなＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔを算出する。一方、理論空燃比あるいはリッチの均質燃焼が実行されている場合には、燃料噴射量と吸入空気量ＧＡとの関係から、発生する未燃ガスによりＮＯｘ吸蔵還元触媒４０に吸蔵されているＮＯｘの還元量を算出し、この還元ＮＯｘ量により、前回の制御周期において計算されているＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔを減少させることにより、新たなＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔを算出する。このことによりＮＯｘ吸蔵還元触媒４０のＮＯｘ吸蔵量が、ＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔとして求められる。この状態は図７に制御の一例を示すタイミングチャートにおいて時刻ｔ０前の状態に相当する。こうして一旦本処理を終了する。
【００５７】
成層燃焼の継続により、ＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔが増加してｅｑｎｏｘｃｎｔ≧ｅｎｏｘｍｘとなれば（Ｓ２２０で「ＹＥＳ」：図７の時刻ｔ０）、リッチスパイク時にスタートキャタリスト３８が排気中の未燃成分を酸化することによるＮＯｘ吸蔵還元触媒４０への未燃成分の到達遅れ時間であるリッチ到達遅延時間ｅｃｄｌｙｎｏｘｒｅｇに基づいてリッチスパイク係数ｅｋａｆｒの値を設定する処理ｆｒｉｃｈが行われる（Ｓ２４０）。ここではリッチ到達遅延時間ｅｃｄｌｙｎｏｘｒｅｇの値が大きくなるほどリッチスパイク係数ｅｋａｆｒを大きくすることにより、特にリッチスパイク初期にスタートキャタリスト３８からＮＯｘ吸蔵還元触媒４０へ排出される排気にわずかに未燃成分が存在するようにして、リッチスパイク初期においてＮＯｘ吸蔵還元触媒４０からＮＯｘが排出されないようにしている。尚、リッチスパイク係数ｅｋａｆｒは別途行われている燃料噴射量制御において吸入空気量ＧＡからリッチスパイクに必要な燃料噴射量を設定するために用いられる値である。リッチスパイク係数ｅｋａｆｒ＝１．０であれば燃焼室１０内は理論空燃比となるように計算されることから、ここではリッチスパイク係数ｅｋａｆｒ＞１．０の範囲で設定される。このことにより燃料噴射量制御では、空燃比センサ４４の出力値に基づいてリッチスパイク係数ｅｋａｆｒに対応する空燃比（理論空燃比よりも濃厚な燃料濃度）となるように燃料噴射バルブ１２から噴射される燃料噴射量をフィードバック制御する。
【００５８】
次にＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）にて求めたＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘ、吸入空気量ＧＡ及びリッチスパイク係数ｅｋａｆｒに基づいて必要リッチ保持時間マップｆｔｒｉｃｈから必要リッチ保持時間ｅｔｒｉｃｈｘを算出する（Ｓ２５０）。ここで必要リッチ保持時間ｅｔｒｉｃｈｘは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０にＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘの限界まで吸蔵されているＮＯｘを丁度全量還元するのに必要な未燃成分（還元剤）を供給するために、前記吸入空気量ＧＡとリッチスパイク係数ｅｋａｆｒとによる運転状態下にて必要とする時間を表している。
【００５９】
次に第１酸素センサ４６の出力がリッチ判定基準値ｒａ以上となったか否かが判定される（Ｓ２６０）。スタートキャタリスト３８の下流では、リッチスパイク時（時刻ｔ０）に直ちにスタートキャタリスト３８の上流側と同様なリッチ状態になるのではなく、図７に示したごとくスタートキャタリスト３８の貯蔵酸素が消費されるまではリッチ状態は低く抑えられている。貯蔵酸素が消費されるとリッチスパイクに該当するリッチ状態まで第１酸素センサ４６の出力は上昇する。したがってステップＳ２６０でのリッチ状態とは、リッチスパイクに該当するリッチ状態となったか否かを、第１酸素センサ４６の出力をリッチ判定基準値ｒａにて判断する処理である。
【００６０】
第１酸素センサ４６の出力がリッチ判定基準値ｒａ未満で有れば（Ｓ２６０で「ＮＯ」）、リッチ開始遅延時間カウンタｅｃｄｌｙｎｏｘには計時カウント値が設定される（Ｓ２７０）。この計時カウント値は最初にステップＳ２６０にて「ＮＯ」と判定された後にカウントを開始するタイマカウンタの値が設定される。そして、リッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈに「ＯＮ」が設定されて（Ｓ２８０）、本処理を一旦終了する。
【００６１】
次の制御周期では、Ｆｒｉｃｈ＝「ＯＮ」であることから（Ｓ２１０で「ＮＯ」）、前述したステップＳ２４０，Ｓ２５０の処理が行われ、第１酸素センサ４６の出力がリッチ判定基準値ｒａ以上か否かが判定される（Ｓ２６０）。以後、第１酸素センサ４６の出力がリッチ判定基準値ｒａ未満である限り（Ｓ２６０で「ＮＯ」）、前述したステップＳ２７０，Ｓ２８０が繰り返される。
【００６２】
そして第１酸素センサ４６の出力がリッチ判定基準値ｒａに到達すると（Ｓ２６０で「ＹＥＳ」：図７の時刻ｔ１）、ステップＳ２６０で「ＹＥＳ」と判定された後の最初の処理か否かが判定される（Ｓ２８５）。最初の処理で有れば（Ｓ２８５で「ＹＥＳ」）、次にリッチ到達遅延時間ｅｃｄｌｙｎｏｘｒｅｇにリッチ開始遅延時間カウンタｅｃｄｌｙｎｏｘの値が設定される（Ｓ２９０）。そしてリッチ開始遅延時間カウンタｅｃｄｌｙｎｏｘに「０」が設定される（Ｓ３００）。
【００６３】
次に第１酸素センサ４６の出力がリッチ判定基準値ｒａに到達した（Ｓ２６０で「ＹＥＳ」：図７の時刻ｔ１）タイミングから、前記ステップＳ２５０にて設定した必要リッチ保持時間ｅｔｒｉｃｈｘが経過したか否かが、時刻ｔ１からタイマカウンタの計時を開始させることにより判定される（Ｓ３１０）。初期においては未だ必要リッチ保持時間ｅｔｒｉｃｈｘは経過していないので（Ｓ３１０で「ＮＯ」）、リッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈに「ＯＮ」を設定して（Ｓ２８０）、本処理を一旦終了する。
【００６４】
次の制御周期では、ステップＳ２１０で「ＮＯ」、ステップＳ２４０，Ｓ２５０、ステップＳ２６０で「ＹＥＳ」と処理が進み、ステップＳ２８５にて「ＮＯ」と判定されるので、ステップＳ２９０，Ｓ３００は実行せずに、必要リッチ保持時間ｅｔｒｉｃｈｘが経過したか否かが判定される（Ｓ３１０）。
【００６５】
したがって必要リッチ保持時間ｅｔｒｉｃｈｘが経過しない間はＦｒｉｃｈ＝「ＯＮ」（Ｓ２８０）の状態が継続する。図７に示すごとく、この間（時刻ｔ１〜ｔ２）はリッチスパイクが継続する。
【００６６】
必要リッチ保持時間ｅｔｒｉｃｈｘが経過した場合には（Ｓ３１０で「ＹＥＳ」：時刻ｔ２）、ＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔに「０」が設定されて（Ｓ３１５）、次にリッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈに「ＯＦＦ」が設定されて（Ｓ３２０）、本処理を一旦終了する。
【００６７】
したがって次の制御周期では、Ｆｒｉｃｈ＝「ＯＦＦ」であるので（Ｓ２１０で「ＹＥＳ」）、次にＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔがＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘに到達したか否かが判定される（Ｓ２２０）。直前の制御周期にてＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔ＝０とされたことから、ｅｑｎｏｘｃｎｔ＜ｅｎｏｘｍｘであり（Ｓ２２０で「ＮＯ」）、再度、前述したごとくにＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔの算出処理が実行されるようになる（Ｓ２３０）。
【００６８】
次にＮＯｘ吸蔵容量マップ補正処理（図４）について説明する。本処理が開始されると、まずリッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わった直後であるか否かが判定される（Ｓ４１０）。リッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わった直後でなければ（Ｓ４１０で「ＮＯ」）、次に還元完了検出遅延時間計時フラグＦｄｌｙが「ＯＦＦ」か否かが判定される（Ｓ４２０）。ここでＦｄｌｙ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ４２０で「ＹＥＳ」）、このまま一旦本処理を終了する。
【００６９】
リッチスパイク処理（図３）のステップＳ３１０にて「ＹＥＳ」と判定されることによりリッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わった直後では（Ｓ４１０で「ＹＥＳ」：時刻ｔ２）、次に現在、ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）のステップＳ１２０にて求められている平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが属している床温領域ｉが演算ｆｔｒにより求められる（Ｓ４３０）。
【００７０】
次に吸入空気量ＧＡに基づいてマップｆｄｌｙから推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙが算出される（Ｓ４４０）。この処理は燃焼室１０から第２酸素センサ４８までの流動時間を推定するものである。
【００７１】
次に第２酸素センサ４８が実際に一時的なリッチ状態を検出したか否かが、センサ出力がリッチ判定基準値ｒｂ以上か否かにより判定される（Ｓ４５０）。第２酸素センサ４８は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０にリッチスパイク処理によるリッチ状態の排気が供給されてもＮＯｘが還元されている間はリーンの出力を示す。そしてＮＯｘ吸蔵容量の全量が還元された時にリッチ状態の排気供給が停止した場合には、第２酸素センサ４８は問題とならないほどの一時的なリッチ出力を、推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙ後に示す。又、ＮＯｘの全量が還元された時点以後もリッチ状態の排気供給が継続している場合には、第２酸素センサ４８は推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙよりも前にリッチ出力が生じ、かつ一時的なリッチ出力も比較的長く継続する。又、ＮＯｘの全量が還元されるよりも前にリッチ状態の排気供給が停止された場合には、第２酸素センサ４８は問題とならないほどの一時的なリッチ出力を推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙよりも遅れて出力し、あるいは全くリッチ出力を出さない。
【００７２】
したがってステップＳ４５０では、このような一時的なリッチ出力のタイミングを検出するためになされる判定である。
ここで第２酸素センサ４８がリッチ判定基準値ｒｂ未満で有れば（Ｓ４５０で「ＮＯ」）、遅延時間カウント値βに計時カウント値が設定される（Ｓ４６０）。ここでは最初にステップＳ４１０にて「ＹＥＳ」と判定された時から、タイマーカウンタがカウントを開始し、この値が遅延時間カウント値βに設定される処理が行われる。
【００７３】
次に遅延時間カウント値βが遅延時間測定許容範囲βｍａｘ以上か否かが判定される（Ｓ４７０）。この遅延時間測定許容範囲βｍａｘは推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙよりも十分に大きい値が設定されている。最初はβ＜βｍａｘであることから（Ｓ４７０で「ＮＯ」）、還元完了検出遅延時間計時フラグＦｄｌｙに「ＯＮ」が設定される（Ｓ４８０）。こうして一旦本処理を終了する。
【００７４】
次の制御周期では、リッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わった直後ではない（Ｓ４１０で「ＮＯ」）が、Ｆｄｌｙ＝「ＯＮ」であることから（Ｓ４２０で「ＮＯ」）、前述したごとく吸入空気量ＧＡに基づいてマップｆｄｌｙから推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙが算出される（Ｓ４４０）。そして、まだ第２酸素センサ４８がリッチ判定基準値ｒｂ未満で有れば（Ｓ４５０で「ＮＯ」）、遅延時間カウント値βに計時カウント値が設定され（Ｓ４６０）、遅延時間カウント値βが遅延時間測定許容範囲βｍａｘ以上か否かが判定される（Ｓ４７０）。β＜βｍａｘの状態が継続していれば（Ｓ４７０で「ＮＯ」）、還元完了検出遅延時間計時フラグＦｄｌｙに「ＯＮ」が設定される（Ｓ４８０）。こうして一旦本処理を終了する。
【００７５】
このような処理が繰り返された後、第２酸素センサ４８がリッチ判定基準値ｒｂ以上となると（Ｓ４５０で「ＹＥＳ」）、次にステップＳ４４０にて求められた推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙと実測値である遅延時間カウント値βとの差（ｅｔｄｌｙ−β）が計算されて、遅延時間差ｄｔとして設定される（Ｓ４９０）。
【００７６】
そして遅延時間差ｄｔに基づいて、図６に示す関係ｆｄｍｘからＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘを算出する（Ｓ５００）。図６の関係ｆｄｍｘは、図５に示したマップにおける床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（１）〜ｍｘ（７）の誤差を適切な値に補正するための値を示している。
【００７７】
例えば、図７に示した例では、推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙよりも遅延時間カウント値βの方が小さい場合を示している。この場合には、ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）のステップＳ１３０では、実際のＮＯｘ吸蔵容量よりも大きいＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘが求められていることを示している。このためリッチスパイク期間が必要以上に長くなることにより遅延時間差ｄｔ＞０となる。したがって図６の関係ｆｄｍｘからマイナスの値でＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘが求められる。
【００７８】
そしてこのＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘにより、ステップＳ４３０にて求められた床温領域ｉのＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）が次式２のごとく補正される（Ｓ５１０）。
【００７９】
【数２】
ｍｘ（ｉ） ← ｍｘ（ｉ） ＋ ｄｍｘ −ｄｄｘ … ［式２］
したがって図７の例では、床温領域ｉのＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）はＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘにより減少補正されることになる。尚、補正値ｄｄｘは全ての床温領域に共通に適用されるイオウ被毒量、熱劣化量等のＮＯｘ吸蔵容量の変動要因を他の処理により算出して設定したものである。
【００８０】
次にＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）の上下限ガード処理が行われる（Ｓ５２０）。すなわちステップＳ５１０の計算でＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）の値がマイナスとなった場合には、ＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）＝０に設定され、ＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）の値が予め定めたＮＯｘ吸蔵容量最大値よりも大きくなった場合にはＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）＝ＮＯｘ吸蔵容量最大値に設定する処理が行われる。
【００８１】
次に還元完了検出遅延時間計時フラグＦｄｌｙに「ＯＦＦ」が設定される（Ｓ５３０）。こうして一旦本処理を終了する。
次の制御周期では、ステップＳ４１０で「ＮＯ」及びステップＳ４２０で「ＹＥＳ」と判定されるので、実質的な処理はなされなくなる。
【００８２】
尚、遅延時間差ｄｔ＝０であった場合は、ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）のステップＳ１３０では、実際のＮＯｘ吸蔵容量と等しいＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘが求められていることを示している。このため図６の関係ｆｄｍｘからＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘ＝０が求められる。このため前記式２では床温領域ｉのＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）は、ＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘによっては変化しないことになる。
【００８３】
又、遅延時間差ｄｔ＜０であった場合は、ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）のステップＳ１３０では、実際のＮＯｘ吸蔵容量よりも小さいＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘが求められていることを示している。このため図６の関係ｆｄｍｘからブラスのＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘが求められる。そして床温領域ｉのＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）が前記式２のごとく補正されるので、床温領域ｉのＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）は増量補正されることになる。
【００８４】
又、第２酸素センサ４８がリッチ判定基準値ｒｂ以上となる前に（Ｓ４５０で「ＮＯ」）、遅延時間カウント値βが遅延時間測定許容範囲βｍａｘ以上となった場合には（Ｓ４７０で「ＹＥＳ」）、直ちに前述したステップＳ４９０〜Ｓ５３０の処理が行われる。この場合はＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）のステップＳ１３０では、実際のＮＯｘ吸蔵容量よりも可成り小さいＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘが求められていることを示している。そして遅延時間差ｄｔ＜０となるので、図６の関係ｆｄｍｘからプラスのＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘが求められる。このことにより床温領域ｉのＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）は前記式２にて増量補正されることになる。
【００８５】
上述した実施の形態１の構成において、ＮＯｘ吸蔵容量算出手段（図２）がＮＯｘ吸蔵還元触媒床温検出手段及び床温対応ＮＯｘ吸蔵容量設定手段としての処理に、リッチスパイク処理（図３）がＮＯｘ吸蔵量推定手段、ＮＯｘ吸蔵還元触媒還元手段及び酸素貯蔵量消費検出手段としての処理に、ＮＯｘ吸蔵容量マップ補正処理（図４）がＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング推定手段、ＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング実測手段及びＮＯｘ吸蔵容量補正手段としての処理に相当する。又、ＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘを記憶しているスタティックＲＡＭがＮＯｘ吸蔵容量保持手段に相当する。
【００８６】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．ＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘ（図５）に示したごとく、ＮＯｘ吸蔵容量は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の床温領域毎に設定されている。このためＮＯｘ吸蔵容量を床温に応じて切り替えることにより、適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応したエンジン２の排気浄化管理が可能となる。具体的には、ＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘから求めたＮＯｘ吸蔵容量と実際のＮＯｘ吸蔵量と比較することにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０を還元すべき状態となったか否かを、触媒床温に適合させて判断することができる。そして還元すべき状態であると判断されれば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０に対するリッチスパイク処理の実行タイミングを適切に設定することができる。このようにして排気エミッションや燃費の悪化を防止でき、更に空燃比や燃焼形態の頻繁な切り替わりを抑制してエンジン運転上でのショックを抑制することができる。
【００８７】
（ロ）．適切にＮＯｘ吸蔵容量が得られていれば、推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙと遅延時間カウント値βとは一致しているはずであるが、不一致の場合は不一致の内容に応じた誤差が、ＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘ（図５）のデータに存在していることになる。このため推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙと遅延時間カウント値βとの比較によりｅｔｄｌｙ＞βであれば該当する床温領域ｉのＮＯｘ吸蔵容量マップ値ｍｘ（ｉ）を減少させ、ｅｔｄｌｙ＜βであれば該当する床温領域ｉのＮＯｘ吸蔵容量マップ値ｍｘ（ｉ）を増加させている。このことによりＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘ（図５）は適切な値を示すことになるので、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の床温条件の違いに十分正確に対応でき、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０による排気浄化を十分に管理できるようになる。
【００８８】
（ハ）．ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の上流にあるスタートキャタリスト３８は、還元剤としての未燃成分を、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０に到達する前に消費するので、リッチスパイク開始から第１酸素センサ４６での検出までのリッチ到達遅延時間ｅｃｄｌｙｎｏｘｒｅｇに基づいて還元剤としての過剰燃料濃度を決定している。このことにより完全に飽和したＮＯｘ吸蔵還元触媒４０が酸化雰囲気に置かれるのを防止でき、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０によるエンジン２の排気浄化を十分に管理できるようになる。
【００８９】
［実施の形態２］
本実施の形態では図１に示した構成において、更に床温領域毎のＮＯｘ吸蔵還元触媒４０に対するイオウ被毒及び熱劣化を考慮して、ＮＯｘ貯蔵容量を設定することでエンジン２の排気浄化を管理するものである。ＥＣＵ４では、図２〜４の処理を実行しているが前述した図４の内のステップＳ５１０，Ｓ５２０の代わりに図８に示す処理を実行している。すなわち、ステップＳ５１５ではＮＯｘ吸蔵容量ｍｘｓｈ（ｉ）を次式３のごとく算出している。
【００９０】
【数３】
ｍｘｓｈ（ｉ） ← ｍｘ（ｉ） ＋ ｄｍｘ − ｅｐｔ（ｉ）
−［（ｅｓｏｘ（ｉ）−ｋｄｅｃ（ｉ）・ｅｓｏｘｄｅｃ）≧０］
… ［式３］
ここでＮＯｘ吸蔵容量ｍｘｓｈ（ｉ）は、イオウ被毒及び熱劣化を考慮した場合の床温領域ｉにおけるＮＯｘ吸蔵還元触媒４０のＮＯｘ吸蔵容量、ｅｐｔ（ｉ）は床温領域ｉにおける熱劣化量、ｅｓｏｘ（ｉ）は床温領域ｉにおけるイオウ被毒量、ｋｄｅｃ（ｉ）はイオウ被毒回復係数、ｅｓｏｘｄｅｃはイオウ被毒回復量、である。又、［（ｅｓｏｘ（ｉ）−ｋｄｅｃ（ｉ）・ｅｓｏｘｄｅｃ）≧０］の項は、（ｅｓｏｘ（ｉ）−ｋｄｅｃ（ｉ）・ｅｓｏｘｄｅｃ）の演算が「０」以上である場合にはそのまま式３にて演算させるが、マイナスの場合には［］内の値を「０」として演算することを示している。尚、ＮＯｘ吸蔵容量マップ値ｍｘ（ｉ）及びＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘは前記実施の形態１にて述べたごとくである。
【００９１】
そしてステップＳ５２５ではＮＯｘ吸蔵容量ｍｘｓｈ（ｉ）に対して前記ステップＳ５２０で述べたごとくの上下限のガード処理を実行している。
本実施の形態では、上述した構成に加えて、図９のイオウ被毒量算出処理、図１０の熱劣化量算出処理、図１１のイオウ被毒回復量算出処理、図１２のイオウ被毒回復係数算出処理を実行している。本処理も前記図２〜４と同周期で繰り返し実行されている。
【００９２】
尚、イオウ被毒量算出処理（図９）、熱劣化量算出処理（図１０）、イオウ被毒回復量算出処理（図１１）及びイオウ被毒回復係数算出処理（図１２）で用いられる平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅは、前記実施の形態１のステップＳ３２０にてリッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈが「ＯＦＦ」に切り替えられた直後に、ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）にて求められた平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅの値をラッチして用いている。
【００９３】
イオウ被毒量算出処理（図９）について説明する。本処理が開始されると、まず現在、ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）のステップＳ１２０にて求められている平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが属している床温領域ｉが演算ｆｔｒにより求められる（Ｓ６１０）。次にイオウ被毒係数ｋｓｏｘが、現在用いられている燃料の種類に基づいて、予め設定されている燃料の種類とイオウ被毒係数ｋｓｏｘとの関係ｆｋｓｏｘから算出される（Ｓ６２０）。例えば、ハイオクタンガソリンの場合にはレギュラーガソリンよりもイオウ含有量は少ないので、イオウ被毒係数ｋｓｏｘは低く設定され、レギュラーガソリンの場合には高く設定される。尚、このような燃料の種類の判定は、例えば、ハイオクタンガソリンの場合にはノッキングが発生しにくいので点火進角制御により点火進角が大きく設定され、レギュラーガソリンの場合は点火進角が小さく設定されることから、点火進角に基づいて種類を判定することができる。
【００９４】
次に平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅ、吸入空気量ＧＡ及び空燃比センサ４４にて検出されている空燃比Ａ／Ｆに基づいて、基本イオウ被毒量マップｆｄｓｏｘから基本イオウ被毒量ｄｓｏｘが算出される（Ｓ６３０）。基本イオウ被毒量マップｆｄｓｏｘは実験により適宜定めるが、一例を図１３に示す。図１３は吸入空気量ＧＡ及び空燃比Ａ／Ｆは一定の状態で平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅに応じた基本イオウ被毒量ｄｓｏｘの傾向を示している。又、他のパラメータについては、例えば吸入空気量ＧＡが大きくなれば基本イオウ被毒量ｄｓｏｘは大きくなる傾向にし、空燃比Ａ／Ｆは小さい（燃料濃度が高い）ほど基本イオウ被毒量ｄｓｏｘが大きくなる傾向にする。
【００９５】
次に現在の床温領域ｉの床温別イオウ被毒量ｅｓｏｘ（ｉ）が次式４に示すごとく求められる（Ｓ６４０）。
【００９６】
【数４】
ｅｓｏｘ（ｉ） ← ｅｓｏｘ（ｉ） ＋ ｋｓｏｘ・ｄｓｏｘ … ［式４］
ここで右辺のｅｓｏｘ（ｉ）は前回の制御周期で求められている床温別イオウ被毒量であり、左辺のｅｓｏｘ（ｉ）は今回新たに求められた床温別イオウ被毒量である。
【００９７】
そして床温別イオウ被毒量ｅｓｏｘ（ｉ）に対して前記ステップＳ５２０で述べたごとくの上下限のガード処理を実行し（Ｓ６５０）、一旦本処理が終了する。このような処理が繰り返されることにより、図１５に示すごとく各床温領域でのｅｓｏｘ（１）〜ｅｓｏｘ（７）が算出される。
【００９８】
熱劣化量算出処理（図１０）について説明する。本処理が開始されると、まず平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが属している床温領域ｉが演算ｆｔｒにより求められる（Ｓ７１０）。次に平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅ及び吸入空気量ＧＡに基づいて、熱劣化量マップｆｄｐｔから熱劣化量ｄｐｔが算出される（Ｓ７２０）。熱劣化量マップｆｄｐｔは実験により適宜定めるが、一例を図１４に示す。図１４は吸入空気量ＧＡは一定の状態で平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅに応じた熱劣化量ｄｐｔの傾向を示している。又、吸入空気量ＧＡのパラメータについては、例えば吸入空気量ＧＡが大きくなれば熱劣化量ｄｐｔは大きくなる傾向にする。
【００９９】
次に現在の床温領域ｉの床温別熱劣化量ｅｐｔ（ｉ）が次式５に示すごとく求められる（Ｓ７３０）。
【０１００】
【数５】
ｅｐｔ（ｉ） ← ｅｐｔ（ｉ） ＋ ｄｐｔ … ［式５］
ここで右辺のｅｐｔ（ｉ）は前回の制御周期で求められている床温別熱劣化量であり、左辺のｅｐｔ（ｉ）は今回新たに求められた床温別熱劣化量である。
【０１０１】
そして床温別熱劣化量ｅｐｔ（ｉ）に対して前記ステップＳ５２０で述べたごとくの上下限のガード処理を実行し（Ｓ７４０）、一旦本処理が終了する。
このような処理が繰り返されることにより、図１６に示すごとく各床温領域でのｅｐｔ（１）〜ｅｐｔ（７）が算出される。
【０１０２】
次にイオウ被毒回復量算出処理（図１１）について説明する。本処理が開始されると、まず空燃比Ａ／Ｆと吸入空気量ＧＡとに基づいて第１被毒回復係数マップｆｋ１から第１被毒回復係数ｋ１が算出される（Ｓ８１０）。第１被毒回復係数マップｆｋ１は実験により設定するが、例えば図１７（Ａ）に示すごとくである。図１７（Ａ）は吸入空気量ＧＡは一定の状態で空燃比Ａ／Ｆに応じた第１被毒回復係数ｋ１の傾向を示している。又、吸入空気量ＧＡのパラメータについては、例えば吸入空気量ＧＡが大きくなれば第１被毒回復係数ｋ１は大きくなる傾向にする。
【０１０３】
次に平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅと吸入空気量ＧＡとに基づいて第２被毒回復係数マップｆｋ２から第２被毒回復係数ｋ２が算出される（Ｓ８２０）。第２被毒回復係数マップｆｋ２は実験により設定するが、例えば図１７（Ｂ）に示すごとくである。図１７（Ｂ）は吸入空気量ＧＡは一定の状態で平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅに応じた第２被毒回復係数ｋ２の傾向を示している。又、吸入空気量ＧＡのパラメータについては、例えば吸入空気量ＧＡが大きくなれば第２被毒回復係数ｋ２は大きくなる傾向にする。
【０１０４】
次にイオウ被毒回復量ｅｓｏｘｄｅｃが次式６のごとく算出される（Ｓ８３０）。
【０１０５】
【数６】
ｅｓｏｘｄｅｃ ← ｅｓｏｘｄｅｃ・ｋ１・ｋ２ … ［式６］
ここで右辺のｅｓｏｘｄｅｃは前回の制御周期で求められているイオウ被毒回復量であり、左辺のｅｓｏｘｄｅｃは今回新たに求められたイオウ被毒回復量である。
【０１０６】
そしてイオウ被毒回復量ｅｓｏｘｄｅｃに対して前記ステップＳ５２０で述べたごとくの上下限のガード処理を実行し（Ｓ８４０）、一旦本処理を終了する。このような処理が繰り返されることにより全ての床温領域で用いられるイオウ被毒回復量ｅｓｏｘｄｅｃが算出される。
【０１０７】
イオウ被毒回復係数算出処理（図１２）について説明する。本処理が開始されると、まず平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが属している床温領域ｉが演算ｆｔｒにより求められる（Ｓ９１０）。次に床温領域ｉに基づいて、イオウ被毒回復係数マップｆｋｄｅｃから、床温領域ｉにおけるイオウ被毒回復係数ｋｄｅｃ（ｉ）が算出される（Ｓ９２０）。このイオウ被毒回復係数マップｆｋｄｅｃは実験により適宜定めるが、一例を図１８に示す。低温側の床温領域ほどイオウの離脱が容易でありイオウ被毒回復が迅速であることから、低温側の床温領域ほどイオウ被毒回復係数ｋｄｅｃ（ｉ）が大きくされている。
【０１０８】
こうして一旦本処理が終了し、このような処理が繰り返されることにより、床温領域毎のイオウ被毒回復係数ｋｄｅｃ（ｉ）が算出される。
このようにして床温別イオウ被毒量ｅｓｏｘ（ｉ）、床温別熱劣化量ｅｐｔ（ｉ）、イオウ被毒回復量ｅｓｏｘｄｅｃ及びイオウ被毒回復係数ｋｄｅｃ（ｉ）が算出されることにより、前述した式３による計算にて、前記実施の形態１にて説明したＮＯｘ吸蔵容量マップ値ｍｘ（ｉ）及びＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘとともに、イオウ被毒、熱劣化及びイオウ被毒回復を考慮したＮＯｘ吸蔵容量ｍｘｓｈ（ｉ）を求めることができる。このことにより、図１９に四角印にて示すＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘを求めることができる。尚、図１９において丸印のマップはイオウ被毒、熱劣化、イオウ被毒回復を考慮していないマップであり、三角印はイオウ被毒のみを考慮したマップである。
【０１０９】
上述した実施の形態２の構成において、イオウ被毒量算出処理（図９）がイオウ被毒量検出手段としての処理に、イオウ被毒回復量算出処理（図１１）がイオウ被毒再生量検出手段としての処理に、熱劣化量算出処理（図１０）が熱劣化量検出手段としての処理に、イオウ被毒回復係数算出処理（図１２）及び図８のステップＳ５１５がＮＯｘ吸蔵容量被毒補正手段、ＮＯｘ吸蔵容量被毒再生補正手段及びＮＯｘ吸蔵容量熱劣化補正手段としての処理に相当する。
【０１１０】
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．ＮＯｘ吸蔵容量ばかりでなくイオウ被毒量及び熱劣化量についても、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の床温領域毎に異なることから、床温領域毎に個々にイオウ被毒と熱劣化とを考慮して床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を補正している。このことにより適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の床温条件の違いに対応したエンジン２の排気浄化管理が可能となる。
【０１１１】
（ロ）．イオウ被毒量は、床温の高温の程度や、排気中の還元成分の濃度によってはイオウ成分がＮＯｘ吸蔵還元触媒４０から除去されることから、床温及び排気中の還元成分濃度に応じてＮＯｘ吸蔵還元触媒４０のイオウ被毒量を低減している。このイオウ被毒量の低減は全床温領域に作用することから全床温領域のイオウ被毒量を減量補正している。更にこのイオウ被毒量の減量も全床温領域の内で低温側の床温領域の被毒量には大きく寄与する。したがって全床温領域のイオウ被毒量を減量補正する場合においても、低温側の床温領域ほどイオウ被毒量の減量補正の程度を大きくしている。
【０１１２】
このような処理により、一層適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の床温条件の違いに対応したエンジン２の排気浄化管理をより適切なものとすることができる。
【０１１３】
（ハ）．前記実施の形態１の（ロ）及び（ハ）の効果を生じる。
［実施の形態３］
本実施の形態では図２０の排気系概略図に示すごとく、エンジン１０２が２つのバンク１０２ａ，１０２ｂからなるＶ型６気筒の筒内噴射型ガソリンエンジンとして構成されている。各バンク１０２ａ，１０２ｂからそれぞれ異なる排気管１３２ａ，１３２ｂに沿って、空燃比センサ１４４ａ，１４４ｂ、スタートキャタリスト１３８ａ，１３８ｂ、第１酸素センサ１４６ａ，１４６ｂ及びＮＯｘ吸蔵還元触媒１４０ａ，１４０ｂが配列している。そしてＮＯｘ吸蔵還元触媒１４０ａ，１４０ｂの下流では２本の排気管１３２ａ，１３２ｂは１本に集合し、この集合部に２つのバンク１０２ａ，１０２ｂに共用されている第２酸素センサ１４８（ＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング実測手段相当）が１つ設けられている。そして第２酸素センサ１４８の下流では排気管１３２ａ，１３２ｂは再び２本に分かれて、排気は各マフラー１５０ａ，１５０ｂを介して外部に排出されている。
【０１１４】
この２つのＮＯｘ吸蔵還元触媒１４０ａ，１４０ｂの排気浄化管理をおこなう場合に、第２酸素センサ１４８が２つのバンク１０２ａ，１０２ｂに共用されているので、２つのバンク１０２ａ，１０２ｂの排気が混合されて第２酸素センサ１４８にて検出される。このため前記実施の形態１，２の処理をそのまま適用したのでは、各ＮＯｘ吸蔵還元触媒１４０ａ，１４０ｂのＮＯｘ吸蔵容量を正確に得ることはできない。
【０１１５】
本実施の形態では、ＥＣＵは、第２酸素センサ１４８が共用されている状況にて各ＮＯｘ吸蔵還元触媒１４０ａ，１４０ｂのそれぞれのＮＯｘ吸蔵容量を正確に得るために、図２１に示す排気浄化管理処理を実行している。本処理は前記実施の形態１，２の各処理と同一の周期で繰り返し実行されている。
【０１１６】
本処理が開始されると、まず負荷率ｅｋｌｑが低負荷状態を判定する判定値Ａ以下か否かが判定される（Ｓ１０１０）。ｅｋｌｑ＞Ａであれば（Ｓ１０１０で「ＮＯ」）、２つのバンク１０２ａ，１０２ｂを運転する状態にし（Ｓ１０２０）、一旦本処理を終了する。
【０１１７】
減速などにより、ｅｋｌｑ≦Ａとなれば（Ｓ１０１０で「ＹＥＳ」）、次にバンク切り替えフラグＦｂａｎｋが「ＯＦＦ」か否かが判定される（Ｓ１０３０）。初期設定ではＦｂａｎｋ＝「ＯＦＦ」であるので（Ｓ１０３０で「ＹＥＳ」）、次に左バンク１０２ａのみでエンジン１０２の運転を実行する（Ｓ１０４０）。すなわち右バンク１０２ｂについては燃料噴射バルブからの燃料噴射を停止する。したがって左バンク１０２ａからのみ燃焼室内にて燃焼した後の排気が排気管１３２ａに排出されるが、右バンク１０２ｂからは空気のみが排気管１３２ｂに排出される状態となる。
【０１１８】
そして次に左バンク１０２ａのみで前記実施の形態１又は実施の形態２の処理を実行する（Ｓ１０５０）。次に左バンク１０２ａのみの運転で基準回数のリッチスパイク処理が完了したか否かが判定される（Ｓ１０６０）。リッチスパイク処理が基準回数実行されていなければ（Ｓ１０６０で「ＮＯ」）、このまま一旦本処理を終了する。
【０１１９】
以後、リッチスパイク処理回数が基準回数を満たしていなければ（Ｓ１０６０で「ＮＯ」）、ステップＳ１０４０，Ｓ１０５０の処理が繰り返される。このことにより、左バンク１０２ａ用のＮＯｘ吸蔵還元触媒１４０ａについて、正確な図５または図１９に示したＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘを求めることができる。
【０１２０】
そして、リッチスパイク処理回数が基準回数を満たせば（Ｓ１０６０で「ＹＥＳ」）、次にバンク切り替えフラグＦｂａｎｋに「ＯＮ」が設定される（Ｓ１０７０）。したがって次の制御周期では、まだｅｋｌｑ≦Ａ（Ｓ１０１０で「ＹＥＳ」）が継続していれば、ステップＳ１０３０にて「ＮＯ」と判定される。このことにより次に右バンク１０２ｂのみでエンジン１０２の運転を実行する（Ｓ１０８０）。すなわち左バンク１０２ａについては燃料噴射バルブからの燃料噴射を停止する。したがって右バンク１０２ｂからのみ燃焼室内にて燃焼した後の排気が排気管１３２ｂに排出されるが、左バンク１０２ａからは空気のみが排気管１３２ａに排出される状態となる。
【０１２１】
そして次に右バンク１０２ｂのみで前記実施の形態１又は実施の形態２の処理を実行する（Ｓ１０９０）。そして右バンク１０２ｂのみの運転で基準回数のリッチスパイク処理が完了したか否かが判定される（Ｓ１１００）。リッチスパイク処理が基準回数実行されていなければ（Ｓ１１００で「ＮＯ」）、このまま一旦本処理を終了する。
【０１２２】
以後、リッチスパイク処理回数が基準回数を満たしていなければ（Ｓ１１００で「ＮＯ」）、ステップＳ１０８０，Ｓ１０９０の処理が繰り返される。このことにより、右バンク１０２ｂ用のＮＯｘ吸蔵還元触媒１４０ｂについて、正確な図５または図１９に示したＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘを求めることができる。
【０１２３】
そして、リッチスパイク処理回数が基準回数を満たせば（Ｓ１１００で「ＹＥＳ」）、次にバンク切り替えフラグＦｂａｎｋに「ＯＦＦ」が設定される（Ｓ１１１０）。したがって次の制御周期では、ｅｋｌｑ≦Ａであれば（Ｓ１０１０で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１０３０にて「ＹＥＳ」と判定される。このことにより再度前述した左バンク１０２ａの処理に切り替わる。
【０１２４】
上述した実施の形態３の構成において、排気浄化管理処理（図２１）がバンク切り替え手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
【０１２５】
（イ）．第２酸素センサ１４８が複数バンクに共用されていても、エンジン１０２の運転性に影響が少ない低負荷時に１バンクずつ順次燃焼させて、前記各処理を実行している。このため各バンクのＮＯｘ吸蔵還元触媒１４０ａ，１４０ｂに対して床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を適切に得ることができ、前記実施の形態１又は前記実施の形態２に示した効果を確実なものとできる。
【０１２６】
［その他の実施の形態］
・前記実施の形態１〜３においては、筒内噴射型エンジンを使用したが吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射型エンジンにも適用できる。この構成の場合には成層燃焼の代わりにリーン燃焼が行われ、このリーン燃焼時にＮＯｘ吸蔵還元触媒に対してＮＯｘが吸蔵される。
【０１２７】
・前記実施の形態１，２においては、図５又は図１９のＮＯｘ吸蔵容量マップ値の補正（Ｓ５１０，Ｓ５１５）は平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが属している床温領域のＮＯｘ吸蔵容量マップ値が補正されたが、平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが属している床温領域ばかりでなく、補間処理の対象とされる隣接する床温領域のＮＯｘ吸蔵容量マップ値についても同時に補正しても良い。例えば、図５に示したｔｍｐｘの位置では、代表温度ｔｍｐ（４）とｔｍｐ（５）との床温領域のＮＯｘ吸蔵容量マップ値ｍｘ（４），ｍｘ（５）の両方に対して補正しても良い。この場合の補正は各床温領域の代表温度ｔｍｐ（４），ｔｍｐ（５）との温度差の違いに基づいて温度差が小さいほど大きく補正するようにしても良い。
【０１２８】
・前記実施の形態３においては、バンク切り替えタイミングはリッチスパイク回数に基づいていたが、各バンクでの運転時間に基づいて、運転時間が基準時間を経過する毎にバンクを切り替えても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のエンジンの概略構成図。
【図２】実施の形態１のＥＣＵが実行するＮＯｘ吸蔵容量算出処理のフローチャート。
【図３】同じくリッチスパイク処理のフローチャート。
【図４】同じくＮＯｘ吸蔵容量マップ補正処理のフローチャート。
【図５】同ＥＣＵが記憶するＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘの構成説明図。
【図６】同ＥＣＵが記憶する遅延時間差ｄｔからＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘを算出するマップの構成説明図。
【図７】実施の形態１の処理の一例を示すタイミングチャート。
【図８】実施の形態２のＥＣＵが実行するＮＯｘ吸蔵容量マップ補正処理の一部のフローチャート。
【図９】同じくイオウ被毒量算出処理のフローチャート。
【図１０】同じく熱劣化量算出処理のフローチャート。
【図１１】同じくイオウ被毒回復量算出処理のフローチャート。
【図１２】同じくイオウ被毒回復係数算出処理のフローチャート。
【図１３】同ＥＣＵが記憶する基本イオウ被毒量マップｆｄｓｏｘの構成説明図。
【図１４】同ＥＣＵが記憶する熱劣化量マップｆｄｐｔの構成説明図。
【図１５】同ＥＣＵが記憶する床温領域毎の床温別イオウ被毒量のグラフ。
【図１６】同ＥＣＵが記憶する床温領域毎の床温別熱劣化量のグラフ。
【図１７】同ＥＣＵが記憶する第１被毒回復係数マップ及び第２被毒回復係数マップの構成説明図。
【図１８】同ＥＣＵが記憶するイオウ被毒回復係数マップの構成説明図。
【図１９】同ＥＣＵが記憶するＮＯｘ吸蔵容量マップの構成説明図。
【図２０】実施の形態３のエンジン排気系の概略構成図。
【図２１】実施の形態３のＥＣＵが実行する排気浄化管理処理のフローチャート。
【符号の説明】
２…エンジン、４…ＥＣＵ、１０…燃焼室、１１…（特開平、１２…燃料噴射バルブ、１４…点火プラグ、１６…吸気ポート、１８…吸気バルブ、２０…吸気通路、２２…サージタンク、２４…スロットルモータ、２６…スロットルバルブ、２８…スロットル開度センサ、３０…吸入空気量センサ、３２…排気ポート、３４…排気バルブ、３６…排気通路、３８…スタートキャタリスト、４０…ＮＯｘ吸蔵還元触媒、４４…空燃比センサ、４６…第１酸素センサ、４８…第２酸素センサ、５０… アクセルペダル、５２…アクセル開度センサ、５４…クランク軸、５８…エンジン回転数センサ、１０２…エンジン、１０２ａ… 左バンク、１０２ｂ…右バンク、１３２ａ，１３２ｂ…排気管、１３８ａ，１３８ｂ…スタートキャタリスト、１４０ａ，１４０ｂ…ＮＯｘ吸蔵還元触媒、１４４ａ，１４４ｂ…空燃比センサ、１４６ａ，１４６ｂ…第１酸素センサ、１４８…第２酸素センサ、１５０ａ，１５０ｂ…マフラー。
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気系に排気浄化触媒としてＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えた内燃機関の排気浄化管理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
成層燃焼あるいは均質であるが理論空燃比よりも希薄なリーン燃焼が可能な内燃機関において、成層燃焼あるいはリーン燃焼の実行中には排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を吸蔵し、理論空燃比あるいは更に高燃料濃度（リッチ）の燃焼が開始されて排気中の酸素濃度が低下すると吸蔵したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いた排気浄化システムが知られている（特開平１１−２００８５３号、特開２０００−１８０６２号、特開２０００−２７６７７号、特開２０００−２７４２２９号、特許第２７４５９８５号）。このようなシステムでは、成層燃焼あるいはリーン燃焼の継続によりＮＯｘ吸蔵量が吸蔵限界であるＮＯｘ吸蔵容量に達した時には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒はこれ以上のＮＯｘを吸蔵できなくなる。したがって内燃機関を短時間理論空燃比またはリッチ空燃比で運転する、いわゆるリッチスパイク処理を行うことにより、ＨＣやＣＯといった燃料の未燃成分を還元剤としてＮＯｘ吸蔵還元触媒に導入し、このことによりＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させてＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるとともに放出されたＮＯｘを還元浄化している。
【０００３】
このＮＯｘ吸蔵容量は一定でなく熱劣化や排気中の硫黄酸化物による被毒劣化（以下、イオウ被毒と称する）を生じて、ＮＯｘ吸蔵容量は減少する。又、イオウ被毒した分については、内燃機関の運転状態によっては硫黄酸化物が離脱してＮＯｘ吸蔵容量が回復する場合もある。
【０００４】
このようなＮＯｘ吸蔵容量の変化を捉えていないと、例えば、既にＮＯｘ吸蔵容量分をＮＯｘ吸蔵量が満たしているにもかかわらずＮＯｘ吸蔵容量に余裕があると誤判断してしまう場合がある。このような場合には、成層燃焼あるいはリーン燃焼を継続することにより吸蔵しきれないＮＯｘを排出してしまうおそれがある。更にＮＯｘ吸蔵還元触媒を還元する場合も過剰な燃料を噴射してしまい、燃費やエミッションを悪化させるおそれもある。
【０００５】
又、ＮＯｘ吸蔵容量を満たすまでには十分にＮＯｘ吸蔵量に余裕があるにもかかわらず余裕がないと誤判断した場合には、還元のために高頻度に燃料濃度を高める状況となり、空燃比や燃焼形態が頻繁に切り替わって内燃機関運転上のショックを生じる可能性がある。
【０００６】
したがってＮＯｘ吸蔵容量を正確に捉えて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒による内燃機関の排気浄化管理を実行することが重要である。
このため経時によりＮＯｘ吸蔵還元触媒の熱劣化やイオウ被毒が進むことを考慮して、内燃機関の運転継続時間に応じてＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵容量を低下させる手法が考えられる（特許第２７４５９８５号）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにＮＯｘ吸蔵還元触媒に対して一律に設定されたＮＯｘ吸蔵容量では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに十分に対応できず、ＮＯｘ吸蔵還元触媒による内燃機関の排気浄化を十分に管理できないことが判った。
【０００８】
本発明は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応して内燃機関の排気浄化管理が可能な排気浄化管理方法及び装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１記載の内燃機関の排気浄化管理方法は、内燃機関の排気系にて排気浄化触媒として用いられているＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温を複数の領域に分け、該床温領域毎にＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵容量を設定し、前記床温領域毎にイオウ被毒量を求めるとともに、前記床温及び排気中の還元成分濃度に応じてイオウ被毒からの回復を示すイオウ被毒再生量を求め、同イオウ被毒再生量に全床温領域の内で低温側の領域ほど大きい係数を乗算した値を前記イオウ被毒量から減算して同イオウ被毒量を減量補正し、同補正されたイオウ被毒量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するとともに、前記床温領域毎に熱劣化量を求め、該熱劣化量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正することにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒による内燃機関の排気浄化を管理することを特徴とする。
【００１０】
ＮＯｘ吸蔵容量はＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温領域毎に異なることが判明した。このため従来のごとく全床温領域に一つのＮＯｘ吸蔵容量を設定していたのでは、排気浄化管理のためには不十分であり、床温領域毎に個々に管理する必要がある。したがって床温領域が異なればＮＯｘ吸蔵容量を床温に応じて切り替えることにより、適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
【００１２】
また、このようにイオウ被毒量についてもＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温領域毎に異なり、床温領域毎に個々にイオウ被毒を考慮する必要があることが判明した。したがって床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を、床温領域毎のイオウ被毒量により減量補正することにより適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
尚、イオウ被毒量は、床温の高温の程度や、排気中の還元成分の濃度によってはイオウ成分がＮＯｘ吸蔵還元触媒から除去される。このため床温及び排気中の還元成分濃度に応じてＮＯｘ吸蔵還元触媒のイオウ被毒量を低減する。このイオウ被毒量の低減は全床温領域に作用することから、全床温領域のイオウ被毒量を減量補正する。このことにより適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
特に床温及び排気中の還元成分濃度に応じたイオウ被毒量の低減程度は、全床温領域の内で低温側の領域にて被毒した場合に大きく寄与する。したがって全床温領域のイオウ被毒量を減量補正する場合においても、床温及び排気中の還元成分濃度に応じてイオウ被毒からの回復を示すイオウ被毒再生量を求め、このイオウ被毒再生量に全床温領域の内で低温側の領域ほど大きい係数を乗算した値をイオウ被毒量から減算してイオウ被毒量を減量補正することにより、適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
さらに、このように熱劣化量についてもＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温領域毎に異なり、床温領域毎に個々に熱劣化を考慮する必要があることが判明した。したがって床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を、床温領域毎の熱劣化量により減量補正することにより適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
【００１９】
請求項２記載の内燃機関の排気浄化管理方法では、内燃機関の排気系にて排気浄化触媒として用いられているＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温を複数の領域に分け、該床温領域毎にＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵容量を設定し、前記床温領域毎にイオウ被毒量を求め、該イオウ被毒量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するとともに、前記床温領域毎に熱劣化量を求め、該熱劣化量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正し、同補正されたＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温領域とＮＯｘ吸蔵容量との関係から、ＮＯｘ吸蔵還元触媒における床温に応じて、該当する床温でのＮＯｘ吸蔵容量を求め、該ＮＯｘ吸蔵容量と実際のＮＯｘ吸蔵量との比較から、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に対する還元剤の供給タイミングを設定し、該供給タイミングに前記ＮＯｘ吸蔵容量に基づいて設定される量の還元剤をＮＯｘ吸蔵還元触媒に供給することにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒による内燃機関の排気浄化を管理することを特徴とする。
【００２０】
このように床温をパラメータとして、床温領域とＮＯｘ吸蔵容量との関係からＮＯｘ吸蔵容量を求めて、床温領域毎のイオウ被毒量及び熱劣化量に基づいて床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正することで適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、さらにこれと実際のＮＯｘ吸蔵量と比較することにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を還元すべき状態となったか否かを判断することができる。還元すべき状態であればＮＯｘ吸蔵還元触媒に対する還元剤の供給タイミングを設定することができ、この供給タイミングに上述のごとく適切に求められたＮＯｘ吸蔵容量に基づいて設定される量の還元剤をＮＯｘ吸蔵還元触媒に供給することにより、適切な量の還元剤を供給でき、排気エミッションや燃費の悪化を防止し、内燃機関の運転上のショックを抑制することができる。
【００２１】
請求項３記載の内燃機関の排気浄化管理方法では、請求項２において、前記還元剤の供給終了タイミングとＮＯｘ吸蔵還元触媒から排出される排気成分変化タイミングとの関係に基づいて、該当する床温領域におけるＮＯｘ吸蔵容量を補正するための補正量を求めることを特徴とする。
【００２２】
もし標準とするＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵容量と実際のＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵容量とが異なっていたり、あるいは熱劣化量やイオウ被毒量の推定がずれることにより、算出されているＮＯｘ吸蔵容量と実際のＮＯｘ吸蔵容量とがずれた場合には、還元剤の供給終了タイミングから予想される排気成分変化タイミングと実際にＮＯｘ吸蔵還元触媒から排出される排気成分変化タイミングとはずれる。このように２つのタイミングの関係は、ＮＯｘ吸蔵容量のずれに関係している。
【００２３】
したがって、両タイミングの関係に基づいて、該当する床温領域におけるＮＯｘ吸蔵容量を補正するための補正量を求めることにより、この補正量にて補正したＮＯｘ吸蔵容量は、より適切な値を示すことになる。このことにより、より適切な量の還元剤を供給でき、排気エミッションや燃費の悪化を防止し、内燃機関の運転上のショックを抑制することができる。
【００２４】
請求項４記載の内燃機関の排気浄化管理方法は、内燃機関が、それぞれＮＯｘ吸蔵還元触媒を有する複数バンクを備えるとともに該複数バンクにおいて前記管理のためにＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流において排気成分を検出するセンサを共用する構成であり、内燃機関の低負荷時に順次バンクを選択して燃焼させて前記請求項２又は３を実行することで各バンクにおける正確な管理データを求めることを特徴とする。
【００２５】
尚、複数バンクを備えた内燃機関では、排気浄化管理のためにＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流において排気成分を検出するセンサが複数バンクに共用されている場合がある。この場合には内燃機関の低負荷時に１バンクずつ順次燃焼させて、前記請求項２又は３の方法を実行する。このことで、各バンクのＮＯｘ吸蔵還元触媒に対して床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を適切に得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
【００２６】
請求項５記載の内燃機関の排気浄化管理方法は、内燃機関の排気系にて排気浄化触媒として用いられているＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温を複数の領域に分け、該床温領域毎にＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵容量を設定し、前記床温領域毎にイオウ被毒量を求め、該イオウ被毒量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するとともに、前記床温領域毎に熱劣化量を求め、該熱劣化量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正することにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒による内燃機関の排気浄化を管理し、内燃機関が、それぞれＮＯｘ吸蔵還元触媒を有する複数バンクを備えるとともに該複数バンクにおいて前記管理のためにＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流において排気成分を検出するセンサを共用する構成であり、内燃機関の低負荷時に順次バンクを選択して燃焼させて前記管理を実行することで各バンクにおける正確な管理データを求めることを特徴とする。
上記構成によれば、床温領域が異なればＮＯｘ吸蔵容量を床温に応じて切り替えることにより、適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。また、床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を、床温領域毎のイオウ被毒量及び熱劣化量により減量補正することにより適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
尚、複数バンクを備えた内燃機関では、排気浄化管理のためにＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流において排気成分を検出するセンサが複数バンクに共用されている場合がある。この場合には内燃機関の低負荷時に１バンクずつ順次燃焼させて、前記排気浄化管理を実行する。このことで、各バンクのＮＯｘ吸蔵還元触媒に対して床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を適切に得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
請求項６の内燃機関の排気浄化管理方法では、請求項２〜５のいずれかにおいて、前記床温及び排気中の還元成分濃度に応じて、全床温領域の前記イオウ被毒量を減量補正することを特徴とする。
尚、イオウ被毒量は、床温の高温の程度や、排気中の還元成分の濃度によってはイオウ成分がＮＯｘ吸蔵還元触媒から除去される。このため床温及び排気中の還元成分濃度に応じてＮＯｘ吸蔵還元触媒のイオウ被毒量を低減する。このイオウ被毒量の低減は全床温領域に作用することから、全床温領域のイオウ被毒量を減量補正する。このことにより適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
請求項７記載の内燃機関の排気浄化管理方法では、請求項６において、前記床温及び排気中の還元成分濃度に応じてイオウ被毒からの回復を示すイオウ被毒再生量を求め、同イオウ被毒再生量に全床温領域の内で低温側の領域ほど大きい係数を乗算した値を前記イオウ被毒量から減算して同イオウ被毒量を減量補正することを特徴とする。
特に床温及び排気中の還元成分濃度に応じたイオウ被毒量の低減程度は、全床温領域の内で低温側の領域にて被毒した場合に大きく寄与する。したがって全床温領域のイオウ被毒量を減量補正する場合においても、床温及び排気中の還元成分濃度に応じてイオウ被毒からの回復を示すイオウ被毒再生量を求め、このイオウ被毒再生量に全床温領域の内で低温側の領域ほど大きい係数を乗算した値をイオウ被毒量から減算してイオウ被毒量を減量補正することにより、適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
請求項８記載の内燃機関の排気浄化管理装置は、排気系に排気浄化触媒としてＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えた内燃機関の排気浄化管理装置であって、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温を検出するＮＯｘ吸蔵還元触媒床温検出手段と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温を複数の領域に分け、各領域毎にＮＯｘ吸蔵容量を保持するＮＯｘ吸蔵容量保持手段と、該ＮＯｘ吸蔵容量保持手段が保持している床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒床温検出手段にて検出された床温に対応するＮＯｘ吸蔵容量を床温対応ＮＯｘ吸蔵容量として設定する床温対応ＮＯｘ吸蔵容量設定手段と、内燃機関の運転状態に基づいてＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量を求めてＮＯｘ吸蔵量推定値として設定するＮＯｘ吸蔵量推定手段と、該ＮＯｘ吸蔵量推定手段にて求められたＮＯｘ吸蔵量推定値が上昇して、前記床温対応ＮＯｘ吸蔵容量設定手段にて求められた床温対応ＮＯｘ吸蔵容量に到達した場合には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に対して前記床温対応ＮＯｘ吸蔵容量に対応する量の還元剤を導入するＮＯｘ吸蔵還元触媒還元手段と、該ＮＯｘ吸蔵還元触媒還元手段による還元剤の導入によりＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量がなくなるタイミングを推定するＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング推定手段と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒下流での排気成分変化からＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量が実際になくなるタイミングを検出するＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング実測手段と、該ＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング実測手段にて実測されたタイミングとＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング推定手段にて推定されたタイミングとの比較に基づいて、前記床温対応ＮＯｘ吸蔵容量設定手段にて対象とした床温領域において前記ＮＯｘ吸蔵容量保持手段が保持するＮＯｘ吸蔵容量を補正するＮＯｘ吸蔵容量補正手段と、前記床温領域毎にＮＯｘ吸蔵還元触媒のイオウ被毒量を検出するイオウ被毒量検出手段と、該イオウ被毒量検出手段にて検出された該当床温領域のイオウ被毒量に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵容量保持手段が保持する該当床温領域のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するＮＯｘ吸蔵容量被毒補正手段と、前記床温領域毎にＮＯｘ吸蔵還元触媒の熱劣化量を検出する熱劣化量検出手段と、該熱劣化量検出手段にて検出された該当床温領域の熱劣化量に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵容量保持手段が保持する該当床温領域のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するＮＯｘ吸蔵容量熱劣化補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００２７】
ＮＯｘ吸蔵容量保持手段にて保持されている床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量が正確なもので有れば、ＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング推定手段で推定されるタイミングと、ＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング実測手段にて実測されるタイミングとではずれはないはずである。ＮＯｘ吸蔵容量保持手段に保持されているＮＯｘ吸蔵容量が実際のＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵容量に適合していない場合には、前記タイミング間に差が発生する。したがってＮＯｘ吸蔵容量補正手段は前記タイミング間の比較に基づいて床温対応ＮＯｘ吸蔵容量設定手段にて対象とした床温領域においてＮＯｘ吸蔵容量保持手段が保持するＮＯｘ吸蔵容量を補正している。このことにより、ＮＯｘ吸蔵容量保持手段にて保持されている床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量は適切な値を示すことになるので、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに十分正確に対応でき、ＮＯｘ吸蔵還元触媒による内燃機関の排気浄化を十分に管理できるようになる。
また、ＮＯｘ吸蔵容量被毒補正手段がイオウ被毒量検出手段にて検出されたイオウ被毒量を考慮して該当床温領域のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するので、床温領域毎に適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
さらに、ＮＯｘ吸蔵容量熱劣化補正手段が熱劣化量検出手段にて検出された熱劣化量を考慮して該当床温領域のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するので、床温領域毎に適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
【００２８】
請求項９記載の内燃機関の排気浄化管理装置では、請求項８において、排気系にはＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流に酸素貯蔵機能を有する排気浄化触媒と、該酸素貯蔵排気浄化触媒とＮＯｘ吸蔵還元触媒との間に排気成分に基づいて前記酸素貯蔵排気浄化触媒の酸素貯蔵量がなくなったことを検出する酸素貯蔵量消費検出手段とを備えるとともに、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒還元手段は、前記酸素貯蔵排気浄化触媒による還元剤の消費量を考慮して前記酸素貯蔵量消費検出手段の検出に基づいて還元剤の導入量を増量することを特徴とする。
【００２９】
ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流に酸素貯蔵機能を有する排気浄化触媒を配置する場合がある。このような場合には、還元剤はＮＯｘ吸蔵還元触媒に到達する前に前記排気浄化触媒にて消費され、しばらくの間、還元剤がＮＯｘ吸蔵還元触媒に到達しないおそれがある。このためＮＯｘ吸蔵還元触媒還元手段は前記酸素貯蔵量消費検出手段の検出に基づいて還元剤の導入量を増量する。このことにより完全に飽和したＮＯｘ吸蔵還元触媒が酸化雰囲気に置かれるのを防止でき、ＮＯｘ吸蔵還元触媒による内燃機関の排気浄化を十分に管理できるようになる。
【００３２】
請求項１０記載の内燃機関の排気浄化管理装置では、請求項８又は９において、前記床温及び排気中の還元成分濃度に応じて、イオウ被毒からの回復を示すイオウ被毒再生量を検出するイオウ被毒再生量検出手段と、該イオウ被毒再生量検出手段にて検出されたイオウ被毒再生量に基づいて、全床温領域の前記イオウ被毒量を減量補正するＮＯｘ吸蔵容量被毒再生補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００３３】
イオウ被毒量は、床温の高温の程度や、排気中の還元成分の濃度によってはイオウ成分がＮＯｘ吸蔵還元触媒から除去されることで全床温領域においてＮＯｘ吸蔵還元触媒は再生される。したがってイオウ被毒再生量検出手段にて検出されたイオウ被毒再生量に基づいて、ＮＯｘ吸蔵容量被毒再生補正手段が全床温領域の前記イオウ被毒量を減量補正することにより、適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
【００３４】
請求項１１記載の内燃機関の排気浄化管理装置では、請求項１０において、前記ＮＯｘ吸蔵容量被毒再生補正手段は、前記イオウ被毒再生量に全床温領域の内で低温側の領域ほど大きい係数を乗算した値を前記イオウ被毒量から減算して同イオウ被毒量を減量補正することを特徴とする。
【００３５】
特に床温及び排気中の還元成分濃度に応じたイオウ被毒量の低減は、全床温領域の内で低温側の床温領域でのイオウ被毒量に大きく寄与する。したがってＮＯｘ吸蔵容量被毒再生補正手段が全床温領域のイオウ被毒量を減量補正する場合において、イオウ被毒再生量に全床温領域の内で低温側の領域ほど大きい係数を乗算した値をイオウ被毒量から減算してイオウ被毒量を減量補正することにより、適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
【００３８】
請求項１２記載の内燃機関の排気浄化管理装置では、請求項８〜１１のいずれかにおいて、それぞれＮＯｘ吸蔵還元触媒を有する複数バンクを備えて該複数バンクにおいてＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング実測手段を共用する構成であるとともに、内燃機関の低負荷時に順次バンクを選択して燃焼させて前記各手段を起動することで各バンクにおけるＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を求めさせるバンク切り替え手段を備えたことを特徴とする。
【００３９】
尚、複数バンクを備えた内燃機関では、ＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング実測手段が複数バンクに共用されている場合がある。このような構成においては、バンク切り替え手段が、内燃機関の低負荷時に１バンクずつ順次燃焼させて、前記各手段を起動する。このことで、各バンクのＮＯｘ吸蔵還元触媒に対して床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を適切に得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応した内燃機関の排気浄化管理が可能となる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、車両に搭載された直列６気筒の筒内噴射型ガソリンエンジン（以下「エンジン」と略す）２及びその電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）４の概略構成を示している。ただし図１では１つの気筒の構成を中心として示している。ここでエンジン２の出力は変速機（図示略）を介して最終的に車輪に走行駆動力として伝達される。エンジン２には燃焼室１０内に燃料を直接噴射する燃料噴射バルブ１２と、この噴射された燃料に点火する点火プラグ１４とがそれぞれ設けられている。燃焼室１０に接続している吸気ポート１６は吸気バルブ１８の駆動により開閉される。吸気ポート１６に接続された吸気通路２０の途中にはサージタンク２２が設けられ、サージタンク２２の上流側にはスロットルモータ２４によって開度が調節されるスロットルバルブ２６が設けられている。このスロットルバルブ２６の開度（スロットル開度ＴＡ）により吸入空気量が調整される。スロットル開度ＴＡはスロットル開度センサ２８により検出され、サージタンク２２内への吸入空気量ＧＡは吸入空気量センサ３０により検出されて、ＥＣＵ４に読み込まれている。
【００４１】
燃焼室１０に接続している排気ポート３２は排気バルブ３４の駆動により開閉される。排気ポート３２に接続された排気通路３６の途中には上流側にエンジン始動時に多量に放出されるＨＣやＣＯ成分を除去するための酸素貯蔵機能を有する三元触媒であるスタートキャタリスト３８が設けられ、下流にはＮＯｘ吸蔵還元触媒４０が設けられている。
【００４２】
スタートキャタリスト３８の上流側には排気成分から空燃比を検出する空燃比センサ４４、スタートキャタリスト３８とＮＯｘ吸蔵還元触媒４０との間には排気成分中の酸素を検出する第１酸素センサ４６、及びＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の下流には排気成分中の酸素を検出する第２酸素センサ４８がそれぞれ設けられている。
【００４３】
ＥＣＵ４はデジタルコンピュータを中心として構成されているエンジン制御回路である。このＥＣＵ４は、スロットル開度センサ２８及び吸入空気量センサ３０以外に、アクセルペダル５０の踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出するアクセル開度センサ５２からの信号を入力している。更に、ＥＣＵ４は、クランク軸５４の回転からエンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ５８、空燃比センサ４４、第１酸素センサ４６及び第２酸素センサ４８からそれぞれ信号を入力している。尚、このようなセンサ以外にも、図示省略しているが、車速センサなどのエンジン制御に必要なセンサが設けられている。
【００４４】
ＥＣＵ４は、上述した各種センサからの検出内容に基づいて、エンジン２の燃料噴射時期、燃料噴射量、点火時期及びスロットル開度ＴＡを適宜制御する。このことにより、燃焼形態については成層燃焼と均質燃焼との間で切り替えがなされている。本実施の形態１では、冷間時などの状態を除いた通常運転時においては、エンジン回転数ＮＥと負荷率ｅｋｌｑとのマップに基づいて、燃焼形態が決定されている。ここで負荷率ｅｋｌｑは、最大機関負荷に対する現在の負荷の割合を示すものとして、例えばアクセル開度ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップから求められる値である。
【００４５】
燃焼形態が成層燃焼に設定された場合には、スロットルバルブ２６は可成り開いた状態となり、吸入空気量に対して理論空燃比よりも可成り少ない量の燃料が、圧縮行程後期に噴射されるように制御される。この結果、点火時期においては点火プラグ１４近傍に層状に存在する点火可能な濃い混合気に点火がなされて成層燃焼が行われる。
【００４６】
一方、燃焼形態が均質燃焼に設定された場合には、アクセル開度ＡＣＣＰの程度に応じてスロットルバルブ２６の開度が調整され、理論空燃比となる量（場合により理論空燃比よりも濃くなる量）の燃料が吸気行程中に噴射されるように制御される。この結果、点火時期においては燃焼室１０内全体を占める理論空燃比（場合により理論空燃比より濃厚）でかつ均質な混合気に点火がなされて均質燃焼が行われる。
【００４７】
更に、ＥＣＵ４は、前述した成層燃焼を実行していることにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０のＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵容量に到達した場合には、一時的に高濃度の燃料を燃料噴射バルブ１２から供給することにより、未燃ガスを還元剤としてＮＯｘ吸蔵還元触媒４０に導入してＮＯｘ吸蔵還元触媒４０を再生する処理、いわゆるリッチスパイク処理を実行している。
【００４８】
次に本実施の形態において、ＥＣＵ４により実行される制御のうち、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０に対する排気浄化管理に関係する処理について説明する。図２はＮＯｘ吸蔵容量算出処理、図３はリッチスパイク処理、図４はＮＯｘ吸蔵容量マップ補正処理を表している。これらの処理は短時間周期で繰り返し実行される。尚、図５はＥＣＵ４内のスタティックＲＡＭ内に記憶されている床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を表すマップｆｎｏｘｍｘを表している。
【００４９】
ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）が開始されると、まずＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の現在の床温ｅｔｅｍｐｂｅｄが、床温推定処理ｆｔｅｍｐによりエンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとから推定される（Ｓ１１０）。この床温推定処理ｆｔｅｍｐは、エンジン２の安定運転時のエンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとから求められる排気温として推定されると共に、エンジン２の過渡時においては吸入空気量ＧＡによる時定数に基づいて排気温に追随するように繰り替えし算出されている値である。尚、推定する代わりに、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０内に温度センサを設けて、直接、床温ｅｔｅｍｐｂｅｄを測定して用いても良い。
【００５０】
次に上記床温ｅｔｅｍｐｂｅｄから次式１のごとく平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが算出される（Ｓ１２０）。
【００５１】
【数１】
ｅｔｅｍｐａｖｅ ← ｅｔｅｍｐａｖｅｏｌｄ ＋
（ｅｔｅｍｐｂｅｄ−ｅｔｅｍｐａｖｅｏｌｄ）／Ｎ … ［式１］
ここでｅｔｅｍｐａｖｅｏｌｄは前回の制御周期時に求められた平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅであり、Ｎは平均値における重み付けを設定するための定数である。
【００５２】
次に今回の平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅを用いて、図５に示したＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘから該当床温でのＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘを算出する（Ｓ１３０）。このＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘは、床温領域を複数（図５の例では７つ）に分けて、各床温領域毎にＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（１）〜ｍｘ（７）を備えている。ステップＳ１３０では、平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが各床温領域の代表温度ｔｍｐ（１）〜ｔｍｐ（７）に対していずれの位置関係にあるかを求め、この位置関係からＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（１）〜ｍｘ（７）を用いた補間計算により、ＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘを求めている。例えば図５に示したごとく平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが「ｔｍｐｘ」であった場合には、ＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（４）とＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（５）とを用いて補間計算し、ＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘとして「ｍｘｙ」を求める。
【００５３】
次に今回の平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅを、前回平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅｏｌｄとして設定して（Ｓ１４０）、一旦本処理を終了する。以後、上述した処理が周期的に繰り返されることにより、平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅ及び平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅに対応したＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘが継続的に求められる。
【００５４】
尚、以下説明するリッチスパイク処理（図３）では後述するステップＳ３２０にてリッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈに「ＯＦＦ」が設定された直後に、ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）にて求められた平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅ及びＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘの値をラッチして用いている。又、ＮＯｘ吸蔵容量マップ補正処理（図４）のステップＳ４３０では前回ラッチされた平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅ、すなわちリッチスパイク処理（図３）にて用いたものと同じ平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅを用いている。
【００５５】
次にリッチスパイク処理（図３）について説明する。本処理では、まずリッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈ＝「ＯＦＦ」か否かが判定される（Ｓ２１０）。リッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ２１０で「ＹＥＳ」）、次にＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔが、ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）にて算出されているＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘに到達したか否かが判定される（Ｓ２２０）。
【００５６】
到達していない場合、すなわちｅｑｎｏｘｃｎｔ＜ｅｎｏｘｍｘであれば（Ｓ２２０で「ＮＯ」）、ＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔの算出処理が実行される（Ｓ２３０）。ここで、ＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔの算出処理としては、成層燃焼が実行されている場合には、燃料噴射量制御処理により燃料噴射バルブ１２から供給される燃料噴射量と吸入空気量ＧＡとの関係から、燃焼により発生してＮＯｘ吸蔵還元触媒４０にに吸蔵される増加ＮＯｘ量を算出し、この増加ＮＯｘ量により、前回の制御周期において計算されているＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔを増加させることにより、新たなＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔを算出する。一方、理論空燃比あるいはリッチの均質燃焼が実行されている場合には、燃料噴射量と吸入空気量ＧＡとの関係から、発生する未燃ガスによりＮＯｘ吸蔵還元触媒４０に吸蔵されているＮＯｘの還元量を算出し、この還元ＮＯｘ量により、前回の制御周期において計算されているＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔを減少させることにより、新たなＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔを算出する。このことによりＮＯｘ吸蔵還元触媒４０のＮＯｘ吸蔵量が、ＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔとして求められる。この状態は図７に制御の一例を示すタイミングチャートにおいて時刻ｔ０前の状態に相当する。こうして一旦本処理を終了する。
【００５７】
成層燃焼の継続により、ＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔが増加してｅｑｎｏｘｃｎｔ≧ｅｎｏｘｍｘとなれば（Ｓ２２０で「ＹＥＳ」：図７の時刻ｔ０）、リッチスパイク時にスタートキャタリスト３８が排気中の未燃成分を酸化することによるＮＯｘ吸蔵還元触媒４０への未燃成分の到達遅れ時間であるリッチ到達遅延時間ｅｃｄｌｙｎｏｘｒｅｇに基づいてリッチスパイク係数ｅｋａｆｒの値を設定する処理ｆｒｉｃｈが行われる（Ｓ２４０）。ここではリッチ到達遅延時間ｅｃｄｌｙｎｏｘｒｅｇの値が大きくなるほどリッチスパイク係数ｅｋａｆｒを大きくすることにより、特にリッチスパイク初期にスタートキャタリスト３８からＮＯｘ吸蔵還元触媒４０へ排出される排気にわずかに未燃成分が存在するようにして、リッチスパイク初期においてＮＯｘ吸蔵還元触媒４０からＮＯｘが排出されないようにしている。尚、リッチスパイク係数ｅｋａｆｒは別途行われている燃料噴射量制御において吸入空気量ＧＡからリッチスパイクに必要な燃料噴射量を設定するために用いられる値である。リッチスパイク係数ｅｋａｆｒ＝１．０であれば燃焼室１０内は理論空燃比となるように計算されることから、ここではリッチスパイク係数ｅｋａｆｒ＞１．０の範囲で設定される。このことにより燃料噴射量制御では、空燃比センサ４４の出力値に基づいてリッチスパイク係数ｅｋａｆｒに対応する空燃比（理論空燃比よりも濃厚な燃料濃度）となるように燃料噴射バルブ１２から噴射される燃料噴射量をフィードバック制御する。
【００５８】
次にＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）にて求めたＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘ、吸入空気量ＧＡ及びリッチスパイク係数ｅｋａｆｒに基づいて必要リッチ保持時間マップｆｔｒｉｃｈから必要リッチ保持時間ｅｔｒｉｃｈｘを算出する（Ｓ２５０）。ここで必要リッチ保持時間ｅｔｒｉｃｈｘは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０にＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘの限界まで吸蔵されているＮＯｘを丁度全量還元するのに必要な未燃成分（還元剤）を供給するために、前記吸入空気量ＧＡとリッチスパイク係数ｅｋａｆｒとによる運転状態下にて必要とする時間を表している。
【００５９】
次に第１酸素センサ４６の出力がリッチ判定基準値ｒａ以上となったか否かが判定される（Ｓ２６０）。スタートキャタリスト３８の下流では、リッチスパイク時（時刻ｔ０）に直ちにスタートキャタリスト３８の上流側と同様なリッチ状態になるのではなく、図７に示したごとくスタートキャタリスト３８の貯蔵酸素が消費されるまではリッチ状態は低く抑えられている。貯蔵酸素が消費されるとリッチスパイクに該当するリッチ状態まで第１酸素センサ４６の出力は上昇する。したがってステップＳ２６０でのリッチ状態とは、リッチスパイクに該当するリッチ状態となったか否かを、第１酸素センサ４６の出力をリッチ判定基準値ｒａにて判断する処理である。
【００６０】
第１酸素センサ４６の出力がリッチ判定基準値ｒａ未満で有れば（Ｓ２６０で「ＮＯ」）、リッチ開始遅延時間カウンタｅｃｄｌｙｎｏｘには計時カウント値が設定される（Ｓ２７０）。この計時カウント値は最初にステップＳ２６０にて「ＮＯ」と判定された後にカウントを開始するタイマカウンタの値が設定される。そして、リッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈに「ＯＮ」が設定されて（Ｓ２８０）、本処理を一旦終了する。
【００６１】
次の制御周期では、Ｆｒｉｃｈ＝「ＯＮ」であることから（Ｓ２１０で「ＮＯ」）、前述したステップＳ２４０，Ｓ２５０の処理が行われ、第１酸素センサ４６の出力がリッチ判定基準値ｒａ以上か否かが判定される（Ｓ２６０）。以後、第１酸素センサ４６の出力がリッチ判定基準値ｒａ未満である限り（Ｓ２６０で「ＮＯ」）、前述したステップＳ２７０，Ｓ２８０が繰り返される。
【００６２】
そして第１酸素センサ４６の出力がリッチ判定基準値ｒａに到達すると（Ｓ２６０で「ＹＥＳ」：図７の時刻ｔ１）、ステップＳ２６０で「ＹＥＳ」と判定された後の最初の処理か否かが判定される（Ｓ２８５）。最初の処理で有れば（Ｓ２８５で「ＹＥＳ」）、次にリッチ到達遅延時間ｅｃｄｌｙｎｏｘｒｅｇにリッチ開始遅延時間カウンタｅｃｄｌｙｎｏｘの値が設定される（Ｓ２９０）。そしてリッチ開始遅延時間カウンタｅｃｄｌｙｎｏｘに「０」が設定される（Ｓ３００）。
【００６３】
次に第１酸素センサ４６の出力がリッチ判定基準値ｒａに到達した（Ｓ２６０で「ＹＥＳ」：図７の時刻ｔ１）タイミングから、前記ステップＳ２５０にて設定した必要リッチ保持時間ｅｔｒｉｃｈｘが経過したか否かが、時刻ｔ１からタイマカウンタの計時を開始させることにより判定される（Ｓ３１０）。初期においては未だ必要リッチ保持時間ｅｔｒｉｃｈｘは経過していないので（Ｓ３１０で「ＮＯ」）、リッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈに「ＯＮ」を設定して（Ｓ２８０）、本処理を一旦終了する。
【００６４】
次の制御周期では、ステップＳ２１０で「ＮＯ」、ステップＳ２４０，Ｓ２５０、ステップＳ２６０で「ＹＥＳ」と処理が進み、ステップＳ２８５にて「ＮＯ」と判定されるので、ステップＳ２９０，Ｓ３００は実行せずに、必要リッチ保持時間ｅｔｒｉｃｈｘが経過したか否かが判定される（Ｓ３１０）。
【００６５】
したがって必要リッチ保持時間ｅｔｒｉｃｈｘが経過しない間はＦｒｉｃｈ＝「ＯＮ」（Ｓ２８０）の状態が継続する。図７に示すごとく、この間（時刻ｔ１〜ｔ２）はリッチスパイクが継続する。
【００６６】
必要リッチ保持時間ｅｔｒｉｃｈｘが経過した場合には（Ｓ３１０で「ＹＥＳ」：時刻ｔ２）、ＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔに「０」が設定されて（Ｓ３１５）、次にリッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈに「ＯＦＦ」が設定されて（Ｓ３２０）、本処理を一旦終了する。
【００６７】
したがって次の制御周期では、Ｆｒｉｃｈ＝「ＯＦＦ」であるので（Ｓ２１０で「ＹＥＳ」）、次にＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔがＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘに到達したか否かが判定される（Ｓ２２０）。直前の制御周期にてＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔ＝０とされたことから、ｅｑｎｏｘｃｎｔ＜ｅｎｏｘｍｘであり（Ｓ２２０で「ＮＯ」）、再度、前述したごとくにＮＯｘ吸蔵量カウント値ｅｑｎｏｘｃｎｔの算出処理が実行されるようになる（Ｓ２３０）。
【００６８】
次にＮＯｘ吸蔵容量マップ補正処理（図４）について説明する。本処理が開始されると、まずリッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わった直後であるか否かが判定される（Ｓ４１０）。リッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わった直後でなければ（Ｓ４１０で「ＮＯ」）、次に還元完了検出遅延時間計時フラグＦｄｌｙが「ＯＦＦ」か否かが判定される（Ｓ４２０）。ここでＦｄｌｙ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ４２０で「ＹＥＳ」）、このまま一旦本処理を終了する。
【００６９】
リッチスパイク処理（図３）のステップＳ３１０にて「ＹＥＳ」と判定されることによりリッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わった直後では（Ｓ４１０で「ＹＥＳ」：時刻ｔ２）、次に現在、ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）のステップＳ１２０にて求められている平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが属している床温領域ｉが演算ｆｔｒにより求められる（Ｓ４３０）。
【００７０】
次に吸入空気量ＧＡに基づいてマップｆｄｌｙから推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙが算出される（Ｓ４４０）。この処理は燃焼室１０から第２酸素センサ４８までの流動時間を推定するものである。
【００７１】
次に第２酸素センサ４８が実際に一時的なリッチ状態を検出したか否かが、センサ出力がリッチ判定基準値ｒｂ以上か否かにより判定される（Ｓ４５０）。第２酸素センサ４８は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０にリッチスパイク処理によるリッチ状態の排気が供給されてもＮＯｘが還元されている間はリーンの出力を示す。そしてＮＯｘ吸蔵容量の全量が還元された時にリッチ状態の排気供給が停止した場合には、第２酸素センサ４８は問題とならないほどの一時的なリッチ出力を、推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙ後に示す。又、ＮＯｘの全量が還元された時点以後もリッチ状態の排気供給が継続している場合には、第２酸素センサ４８は推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙよりも前にリッチ出力が生じ、かつ一時的なリッチ出力も比較的長く継続する。又、ＮＯｘの全量が還元されるよりも前にリッチ状態の排気供給が停止された場合には、第２酸素センサ４８は問題とならないほどの一時的なリッチ出力を推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙよりも遅れて出力し、あるいは全くリッチ出力を出さない。
【００７２】
したがってステップＳ４５０では、このような一時的なリッチ出力のタイミングを検出するためになされる判定である。
ここで第２酸素センサ４８がリッチ判定基準値ｒｂ未満で有れば（Ｓ４５０で「ＮＯ」）、遅延時間カウント値βに計時カウント値が設定される（Ｓ４６０）。ここでは最初にステップＳ４１０にて「ＹＥＳ」と判定された時から、タイマーカウンタがカウントを開始し、この値が遅延時間カウント値βに設定される処理が行われる。
【００７３】
次に遅延時間カウント値βが遅延時間測定許容範囲βｍａｘ以上か否かが判定される（Ｓ４７０）。この遅延時間測定許容範囲βｍａｘは推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙよりも十分に大きい値が設定されている。最初はβ＜βｍａｘであることから（Ｓ４７０で「ＮＯ」）、還元完了検出遅延時間計時フラグＦｄｌｙに「ＯＮ」が設定される（Ｓ４８０）。こうして一旦本処理を終了する。
【００７４】
次の制御周期では、リッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わった直後ではない（Ｓ４１０で「ＮＯ」）が、Ｆｄｌｙ＝「ＯＮ」であることから（Ｓ４２０で「ＮＯ」）、前述したごとく吸入空気量ＧＡに基づいてマップｆｄｌｙから推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙが算出される（Ｓ４４０）。そして、まだ第２酸素センサ４８がリッチ判定基準値ｒｂ未満で有れば（Ｓ４５０で「ＮＯ」）、遅延時間カウント値βに計時カウント値が設定され（Ｓ４６０）、遅延時間カウント値βが遅延時間測定許容範囲βｍａｘ以上か否かが判定される（Ｓ４７０）。β＜βｍａｘの状態が継続していれば（Ｓ４７０で「ＮＯ」）、還元完了検出遅延時間計時フラグＦｄｌｙに「ＯＮ」が設定される（Ｓ４８０）。こうして一旦本処理を終了する。
【００７５】
このような処理が繰り返された後、第２酸素センサ４８がリッチ判定基準値ｒｂ以上となると（Ｓ４５０で「ＹＥＳ」）、次にステップＳ４４０にて求められた推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙと実測値である遅延時間カウント値βとの差（ｅｔｄｌｙ−β）が計算されて、遅延時間差ｄｔとして設定される（Ｓ４９０）。
【００７６】
そして遅延時間差ｄｔに基づいて、図６に示す関係ｆｄｍｘからＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘを算出する（Ｓ５００）。図６の関係ｆｄｍｘは、図５に示したマップにおける床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（１）〜ｍｘ（７）の誤差を適切な値に補正するための値を示している。
【００７７】
例えば、図７に示した例では、推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙよりも遅延時間カウント値βの方が小さい場合を示している。この場合には、ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）のステップＳ１３０では、実際のＮＯｘ吸蔵容量よりも大きいＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘが求められていることを示している。このためリッチスパイク期間が必要以上に長くなることにより遅延時間差ｄｔ＞０となる。したがって図６の関係ｆｄｍｘからマイナスの値でＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘが求められる。
【００７８】
そしてこのＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘにより、ステップＳ４３０にて求められた床温領域ｉのＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）が次式２のごとく補正される（Ｓ５１０）。
【００７９】
【数２】
ｍｘ（ｉ） ← ｍｘ（ｉ） ＋ ｄｍｘ −ｄｄｘ … ［式２］
したがって図７の例では、床温領域ｉのＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）はＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘにより減少補正されることになる。尚、補正値ｄｄｘは全ての床温領域に共通に適用されるイオウ被毒量、熱劣化量等のＮＯｘ吸蔵容量の変動要因を他の処理により算出して設定したものである。
【００８０】
次にＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）の上下限ガード処理が行われる（Ｓ５２０）。すなわちステップＳ５１０の計算でＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）の値がマイナスとなった場合には、ＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）＝０に設定され、ＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）の値が予め定めたＮＯｘ吸蔵容量最大値よりも大きくなった場合にはＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）＝ＮＯｘ吸蔵容量最大値に設定する処理が行われる。
【００８１】
次に還元完了検出遅延時間計時フラグＦｄｌｙに「ＯＦＦ」が設定される（Ｓ５３０）。こうして一旦本処理を終了する。
次の制御周期では、ステップＳ４１０で「ＮＯ」及びステップＳ４２０で「ＹＥＳ」と判定されるので、実質的な処理はなされなくなる。
【００８２】
尚、遅延時間差ｄｔ＝０であった場合は、ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）のステップＳ１３０では、実際のＮＯｘ吸蔵容量と等しいＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘが求められていることを示している。このため図６の関係ｆｄｍｘからＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘ＝０が求められる。このため前記式２では床温領域ｉのＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）は、ＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘによっては変化しないことになる。
【００８３】
又、遅延時間差ｄｔ＜０であった場合は、ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）のステップＳ１３０では、実際のＮＯｘ吸蔵容量よりも小さいＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘが求められていることを示している。このため図６の関係ｆｄｍｘからブラスのＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘが求められる。そして床温領域ｉのＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）が前記式２のごとく補正されるので、床温領域ｉのＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）は増量補正されることになる。
【００８４】
又、第２酸素センサ４８がリッチ判定基準値ｒｂ以上となる前に（Ｓ４５０で「ＮＯ」）、遅延時間カウント値βが遅延時間測定許容範囲βｍａｘ以上となった場合には（Ｓ４７０で「ＹＥＳ」）、直ちに前述したステップＳ４９０〜Ｓ５３０の処理が行われる。この場合はＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）のステップＳ１３０では、実際のＮＯｘ吸蔵容量よりも可成り小さいＮＯｘ吸蔵容量ｅｎｏｘｍｘが求められていることを示している。そして遅延時間差ｄｔ＜０となるので、図６の関係ｆｄｍｘからプラスのＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘが求められる。このことにより床温領域ｉのＮＯｘ吸蔵容量ｍｘ（ｉ）は前記式２にて増量補正されることになる。
【００８５】
上述した実施の形態１の構成において、ＮＯｘ吸蔵容量算出手段（図２）がＮＯｘ吸蔵還元触媒床温検出手段及び床温対応ＮＯｘ吸蔵容量設定手段としての処理に、リッチスパイク処理（図３）がＮＯｘ吸蔵量推定手段、ＮＯｘ吸蔵還元触媒還元手段及び酸素貯蔵量消費検出手段としての処理に、ＮＯｘ吸蔵容量マップ補正処理（図４）がＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング推定手段、ＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング実測手段及びＮＯｘ吸蔵容量補正手段としての処理に相当する。又、ＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘを記憶しているスタティックＲＡＭがＮＯｘ吸蔵容量保持手段に相当する。
【００８６】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．ＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘ（図５）に示したごとく、ＮＯｘ吸蔵容量は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の床温領域毎に設定されている。このためＮＯｘ吸蔵容量を床温に応じて切り替えることにより、適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温条件の違いに対応したエンジン２の排気浄化管理が可能となる。具体的には、ＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘから求めたＮＯｘ吸蔵容量と実際のＮＯｘ吸蔵量と比較することにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０を還元すべき状態となったか否かを、触媒床温に適合させて判断することができる。そして還元すべき状態であると判断されれば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０に対するリッチスパイク処理の実行タイミングを適切に設定することができる。このようにして排気エミッションや燃費の悪化を防止でき、更に空燃比や燃焼形態の頻繁な切り替わりを抑制してエンジン運転上でのショックを抑制することができる。
【００８７】
（ロ）．適切にＮＯｘ吸蔵容量が得られていれば、推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙと遅延時間カウント値βとは一致しているはずであるが、不一致の場合は不一致の内容に応じた誤差が、ＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘ（図５）のデータに存在していることになる。このため推定還元完了検出遅延時間ｅｔｄｌｙと遅延時間カウント値βとの比較によりｅｔｄｌｙ＞βであれば該当する床温領域ｉのＮＯｘ吸蔵容量マップ値ｍｘ（ｉ）を減少させ、ｅｔｄｌｙ＜βであれば該当する床温領域ｉのＮＯｘ吸蔵容量マップ値ｍｘ（ｉ）を増加させている。このことによりＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘ（図５）は適切な値を示すことになるので、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の床温条件の違いに十分正確に対応でき、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０による排気浄化を十分に管理できるようになる。
【００８８】
（ハ）．ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の上流にあるスタートキャタリスト３８は、還元剤としての未燃成分を、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０に到達する前に消費するので、リッチスパイク開始から第１酸素センサ４６での検出までのリッチ到達遅延時間ｅｃｄｌｙｎｏｘｒｅｇに基づいて還元剤としての過剰燃料濃度を決定している。このことにより完全に飽和したＮＯｘ吸蔵還元触媒４０が酸化雰囲気に置かれるのを防止でき、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０によるエンジン２の排気浄化を十分に管理できるようになる。
【００８９】
［実施の形態２］
本実施の形態では図１に示した構成において、更に床温領域毎のＮＯｘ吸蔵還元触媒４０に対するイオウ被毒及び熱劣化を考慮して、ＮＯｘ貯蔵容量を設定することでエンジン２の排気浄化を管理するものである。ＥＣＵ４では、図２〜４の処理を実行しているが前述した図４の内のステップＳ５１０，Ｓ５２０の代わりに図８に示す処理を実行している。すなわち、ステップＳ５１５ではＮＯｘ吸蔵容量ｍｘｓｈ（ｉ）を次式３のごとく算出している。
【００９０】
【数３】
ｍｘｓｈ（ｉ） ← ｍｘ（ｉ） ＋ ｄｍｘ − ｅｐｔ（ｉ）
−［（ｅｓｏｘ（ｉ）−ｋｄｅｃ（ｉ）・ｅｓｏｘｄｅｃ）≧０］
… ［式３］
ここでＮＯｘ吸蔵容量ｍｘｓｈ（ｉ）は、イオウ被毒及び熱劣化を考慮した場合の床温領域ｉにおけるＮＯｘ吸蔵還元触媒４０のＮＯｘ吸蔵容量、ｅｐｔ（ｉ）は床温領域ｉにおける熱劣化量、ｅｓｏｘ（ｉ）は床温領域ｉにおけるイオウ被毒量、ｋｄｅｃ（ｉ）はイオウ被毒回復係数、ｅｓｏｘｄｅｃはイオウ被毒回復量、である。又、［（ｅｓｏｘ（ｉ）−ｋｄｅｃ（ｉ）・ｅｓｏｘｄｅｃ）≧０］の項は、（ｅｓｏｘ（ｉ）−ｋｄｅｃ（ｉ）・ｅｓｏｘｄｅｃ）の演算が「０」以上である場合にはそのまま式３にて演算させるが、マイナスの場合には［］内の値を「０」として演算することを示している。尚、ＮＯｘ吸蔵容量マップ値ｍｘ（ｉ）及びＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘは前記実施の形態１にて述べたごとくである。
【００９１】
そしてステップＳ５２５ではＮＯｘ吸蔵容量ｍｘｓｈ（ｉ）に対して前記ステップＳ５２０で述べたごとくの上下限のガード処理を実行している。
本実施の形態では、上述した構成に加えて、図９のイオウ被毒量算出処理、図１０の熱劣化量算出処理、図１１のイオウ被毒回復量算出処理、図１２のイオウ被毒回復係数算出処理を実行している。本処理も前記図２〜４と同周期で繰り返し実行されている。
【００９２】
尚、イオウ被毒量算出処理（図９）、熱劣化量算出処理（図１０）、イオウ被毒回復量算出処理（図１１）及びイオウ被毒回復係数算出処理（図１２）で用いられる平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅは、前記実施の形態１のステップＳ３２０にてリッチスパイク実行フラグＦｒｉｃｈが「ＯＦＦ」に切り替えられた直後に、ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）にて求められた平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅの値をラッチして用いている。
【００９３】
イオウ被毒量算出処理（図９）について説明する。本処理が開始されると、まず現在、ＮＯｘ吸蔵容量算出処理（図２）のステップＳ１２０にて求められている平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが属している床温領域ｉが演算ｆｔｒにより求められる（Ｓ６１０）。次にイオウ被毒係数ｋｓｏｘが、現在用いられている燃料の種類に基づいて、予め設定されている燃料の種類とイオウ被毒係数ｋｓｏｘとの関係ｆｋｓｏｘから算出される（Ｓ６２０）。例えば、ハイオクタンガソリンの場合にはレギュラーガソリンよりもイオウ含有量は少ないので、イオウ被毒係数ｋｓｏｘは低く設定され、レギュラーガソリンの場合には高く設定される。尚、このような燃料の種類の判定は、例えば、ハイオクタンガソリンの場合にはノッキングが発生しにくいので点火進角制御により点火進角が大きく設定され、レギュラーガソリンの場合は点火進角が小さく設定されることから、点火進角に基づいて種類を判定することができる。
【００９４】
次に平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅ、吸入空気量ＧＡ及び空燃比センサ４４にて検出されている空燃比Ａ／Ｆに基づいて、基本イオウ被毒量マップｆｄｓｏｘから基本イオウ被毒量ｄｓｏｘが算出される（Ｓ６３０）。基本イオウ被毒量マップｆｄｓｏｘは実験により適宜定めるが、一例を図１３に示す。図１３は吸入空気量ＧＡ及び空燃比Ａ／Ｆは一定の状態で平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅに応じた基本イオウ被毒量ｄｓｏｘの傾向を示している。又、他のパラメータについては、例えば吸入空気量ＧＡが大きくなれば基本イオウ被毒量ｄｓｏｘは大きくなる傾向にし、空燃比Ａ／Ｆは小さい（燃料濃度が高い）ほど基本イオウ被毒量ｄｓｏｘが大きくなる傾向にする。
【００９５】
次に現在の床温領域ｉの床温別イオウ被毒量ｅｓｏｘ（ｉ）が次式４に示すごとく求められる（Ｓ６４０）。
【００９６】
【数４】
ｅｓｏｘ（ｉ） ← ｅｓｏｘ（ｉ） ＋ ｋｓｏｘ・ｄｓｏｘ … ［式４］
ここで右辺のｅｓｏｘ（ｉ）は前回の制御周期で求められている床温別イオウ被毒量であり、左辺のｅｓｏｘ（ｉ）は今回新たに求められた床温別イオウ被毒量である。
【００９７】
そして床温別イオウ被毒量ｅｓｏｘ（ｉ）に対して前記ステップＳ５２０で述べたごとくの上下限のガード処理を実行し（Ｓ６５０）、一旦本処理が終了する。このような処理が繰り返されることにより、図１５に示すごとく各床温領域でのｅｓｏｘ（１）〜ｅｓｏｘ（７）が算出される。
【００９８】
熱劣化量算出処理（図１０）について説明する。本処理が開始されると、まず平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが属している床温領域ｉが演算ｆｔｒにより求められる（Ｓ７１０）。次に平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅ及び吸入空気量ＧＡに基づいて、熱劣化量マップｆｄｐｔから熱劣化量ｄｐｔが算出される（Ｓ７２０）。熱劣化量マップｆｄｐｔは実験により適宜定めるが、一例を図１４に示す。図１４は吸入空気量ＧＡは一定の状態で平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅに応じた熱劣化量ｄｐｔの傾向を示している。又、吸入空気量ＧＡのパラメータについては、例えば吸入空気量ＧＡが大きくなれば熱劣化量ｄｐｔは大きくなる傾向にする。
【００９９】
次に現在の床温領域ｉの床温別熱劣化量ｅｐｔ（ｉ）が次式５に示すごとく求められる（Ｓ７３０）。
【０１００】
【数５】
ｅｐｔ（ｉ） ← ｅｐｔ（ｉ） ＋ ｄｐｔ … ［式５］
ここで右辺のｅｐｔ（ｉ）は前回の制御周期で求められている床温別熱劣化量であり、左辺のｅｐｔ（ｉ）は今回新たに求められた床温別熱劣化量である。
【０１０１】
そして床温別熱劣化量ｅｐｔ（ｉ）に対して前記ステップＳ５２０で述べたごとくの上下限のガード処理を実行し（Ｓ７４０）、一旦本処理が終了する。
このような処理が繰り返されることにより、図１６に示すごとく各床温領域でのｅｐｔ（１）〜ｅｐｔ（７）が算出される。
【０１０２】
次にイオウ被毒回復量算出処理（図１１）について説明する。本処理が開始されると、まず空燃比Ａ／Ｆと吸入空気量ＧＡとに基づいて第１被毒回復係数マップｆｋ１から第１被毒回復係数ｋ１が算出される（Ｓ８１０）。第１被毒回復係数マップｆｋ１は実験により設定するが、例えば図１７（Ａ）に示すごとくである。図１７（Ａ）は吸入空気量ＧＡは一定の状態で空燃比Ａ／Ｆに応じた第１被毒回復係数ｋ１の傾向を示している。又、吸入空気量ＧＡのパラメータについては、例えば吸入空気量ＧＡが大きくなれば第１被毒回復係数ｋ１は大きくなる傾向にする。
【０１０３】
次に平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅと吸入空気量ＧＡとに基づいて第２被毒回復係数マップｆｋ２から第２被毒回復係数ｋ２が算出される（Ｓ８２０）。第２被毒回復係数マップｆｋ２は実験により設定するが、例えば図１７（Ｂ）に示すごとくである。図１７（Ｂ）は吸入空気量ＧＡは一定の状態で平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅに応じた第２被毒回復係数ｋ２の傾向を示している。又、吸入空気量ＧＡのパラメータについては、例えば吸入空気量ＧＡが大きくなれば第２被毒回復係数ｋ２は大きくなる傾向にする。
【０１０４】
次にイオウ被毒回復量ｅｓｏｘｄｅｃが次式６のごとく算出される（Ｓ８３０）。
【０１０５】
【数６】
ｅｓｏｘｄｅｃ ← ｅｓｏｘｄｅｃ・ｋ１・ｋ２ … ［式６］
ここで右辺のｅｓｏｘｄｅｃは前回の制御周期で求められているイオウ被毒回復量であり、左辺のｅｓｏｘｄｅｃは今回新たに求められたイオウ被毒回復量である。
【０１０６】
そしてイオウ被毒回復量ｅｓｏｘｄｅｃに対して前記ステップＳ５２０で述べたごとくの上下限のガード処理を実行し（Ｓ８４０）、一旦本処理を終了する。このような処理が繰り返されることにより全ての床温領域で用いられるイオウ被毒回復量ｅｓｏｘｄｅｃが算出される。
【０１０７】
イオウ被毒回復係数算出処理（図１２）について説明する。本処理が開始されると、まず平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが属している床温領域ｉが演算ｆｔｒにより求められる（Ｓ９１０）。次に床温領域ｉに基づいて、イオウ被毒回復係数マップｆｋｄｅｃから、床温領域ｉにおけるイオウ被毒回復係数ｋｄｅｃ（ｉ）が算出される（Ｓ９２０）。このイオウ被毒回復係数マップｆｋｄｅｃは実験により適宜定めるが、一例を図１８に示す。低温側の床温領域ほどイオウの離脱が容易でありイオウ被毒回復が迅速であることから、低温側の床温領域ほどイオウ被毒回復係数ｋｄｅｃ（ｉ）が大きくされている。
【０１０８】
こうして一旦本処理が終了し、このような処理が繰り返されることにより、床温領域毎のイオウ被毒回復係数ｋｄｅｃ（ｉ）が算出される。
このようにして床温別イオウ被毒量ｅｓｏｘ（ｉ）、床温別熱劣化量ｅｐｔ（ｉ）、イオウ被毒回復量ｅｓｏｘｄｅｃ及びイオウ被毒回復係数ｋｄｅｃ（ｉ）が算出されることにより、前述した式３による計算にて、前記実施の形態１にて説明したＮＯｘ吸蔵容量マップ値ｍｘ（ｉ）及びＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘとともに、イオウ被毒、熱劣化及びイオウ被毒回復を考慮したＮＯｘ吸蔵容量ｍｘｓｈ（ｉ）を求めることができる。このことにより、図１９に四角印にて示すＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘを求めることができる。尚、図１９において丸印のマップはイオウ被毒、熱劣化、イオウ被毒回復を考慮していないマップであり、三角印はイオウ被毒のみを考慮したマップである。
【０１０９】
上述した実施の形態２の構成において、イオウ被毒量算出処理（図９）がイオウ被毒量検出手段としての処理に、イオウ被毒回復量算出処理（図１１）がイオウ被毒再生量検出手段としての処理に、熱劣化量算出処理（図１０）が熱劣化量検出手段としての処理に、イオウ被毒回復係数算出処理（図１２）及び図８のステップＳ５１５がＮＯｘ吸蔵容量被毒補正手段、ＮＯｘ吸蔵容量被毒再生補正手段及びＮＯｘ吸蔵容量熱劣化補正手段としての処理に相当する。
【０１１０】
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．ＮＯｘ吸蔵容量ばかりでなくイオウ被毒量及び熱劣化量についても、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の床温領域毎に異なることから、床温領域毎に個々にイオウ被毒と熱劣化とを考慮して床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を補正している。このことにより適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の床温条件の違いに対応したエンジン２の排気浄化管理が可能となる。
【０１１１】
（ロ）．イオウ被毒量は、床温の高温の程度や、排気中の還元成分の濃度によってはイオウ成分がＮＯｘ吸蔵還元触媒４０から除去されることから、床温及び排気中の還元成分濃度に応じてＮＯｘ吸蔵還元触媒４０のイオウ被毒量を低減している。このイオウ被毒量の低減は全床温領域に作用することから全床温領域のイオウ被毒量を減量補正している。更にこのイオウ被毒量の減量も全床温領域の内で低温側の床温領域の被毒量には大きく寄与する。したがって全床温領域のイオウ被毒量を減量補正する場合においても、低温側の床温領域ほどイオウ被毒量の減量補正の程度を大きくしている。
【０１１２】
このような処理により、一層適切なＮＯｘ吸蔵容量を得ることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の床温条件の違いに対応したエンジン２の排気浄化管理をより適切なものとすることができる。
【０１１３】
（ハ）．前記実施の形態１の（ロ）及び（ハ）の効果を生じる。
［実施の形態３］
本実施の形態では図２０の排気系概略図に示すごとく、エンジン１０２が２つのバンク１０２ａ，１０２ｂからなるＶ型６気筒の筒内噴射型ガソリンエンジンとして構成されている。各バンク１０２ａ，１０２ｂからそれぞれ異なる排気管１３２ａ，１３２ｂに沿って、空燃比センサ１４４ａ，１４４ｂ、スタートキャタリスト１３８ａ，１３８ｂ、第１酸素センサ１４６ａ，１４６ｂ及びＮＯｘ吸蔵還元触媒１４０ａ，１４０ｂが配列している。そしてＮＯｘ吸蔵還元触媒１４０ａ，１４０ｂの下流では２本の排気管１３２ａ，１３２ｂは１本に集合し、この集合部に２つのバンク１０２ａ，１０２ｂに共用されている第２酸素センサ１４８（ＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング実測手段相当）が１つ設けられている。そして第２酸素センサ１４８の下流では排気管１３２ａ，１３２ｂは再び２本に分かれて、排気は各マフラー１５０ａ，１５０ｂを介して外部に排出されている。
【０１１４】
この２つのＮＯｘ吸蔵還元触媒１４０ａ，１４０ｂの排気浄化管理をおこなう場合に、第２酸素センサ１４８が２つのバンク１０２ａ，１０２ｂに共用されているので、２つのバンク１０２ａ，１０２ｂの排気が混合されて第２酸素センサ１４８にて検出される。このため前記実施の形態１，２の処理をそのまま適用したのでは、各ＮＯｘ吸蔵還元触媒１４０ａ，１４０ｂのＮＯｘ吸蔵容量を正確に得ることはできない。
【０１１５】
本実施の形態では、ＥＣＵは、第２酸素センサ１４８が共用されている状況にて各ＮＯｘ吸蔵還元触媒１４０ａ，１４０ｂのそれぞれのＮＯｘ吸蔵容量を正確に得るために、図２１に示す排気浄化管理処理を実行している。本処理は前記実施の形態１，２の各処理と同一の周期で繰り返し実行されている。
【０１１６】
本処理が開始されると、まず負荷率ｅｋｌｑが低負荷状態を判定する判定値Ａ以下か否かが判定される（Ｓ１０１０）。ｅｋｌｑ＞Ａであれば（Ｓ１０１０で「ＮＯ」）、２つのバンク１０２ａ，１０２ｂを運転する状態にし（Ｓ１０２０）、一旦本処理を終了する。
【０１１７】
減速などにより、ｅｋｌｑ≦Ａとなれば（Ｓ１０１０で「ＹＥＳ」）、次にバンク切り替えフラグＦｂａｎｋが「ＯＦＦ」か否かが判定される（Ｓ１０３０）。初期設定ではＦｂａｎｋ＝「ＯＦＦ」であるので（Ｓ１０３０で「ＹＥＳ」）、次に左バンク１０２ａのみでエンジン１０２の運転を実行する（Ｓ１０４０）。すなわち右バンク１０２ｂについては燃料噴射バルブからの燃料噴射を停止する。したがって左バンク１０２ａからのみ燃焼室内にて燃焼した後の排気が排気管１３２ａに排出されるが、右バンク１０２ｂからは空気のみが排気管１３２ｂに排出される状態となる。
【０１１８】
そして次に左バンク１０２ａのみで前記実施の形態１又は実施の形態２の処理を実行する（Ｓ１０５０）。次に左バンク１０２ａのみの運転で基準回数のリッチスパイク処理が完了したか否かが判定される（Ｓ１０６０）。リッチスパイク処理が基準回数実行されていなければ（Ｓ１０６０で「ＮＯ」）、このまま一旦本処理を終了する。
【０１１９】
以後、リッチスパイク処理回数が基準回数を満たしていなければ（Ｓ１０６０で「ＮＯ」）、ステップＳ１０４０，Ｓ１０５０の処理が繰り返される。このことにより、左バンク１０２ａ用のＮＯｘ吸蔵還元触媒１４０ａについて、正確な図５または図１９に示したＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘを求めることができる。
【０１２０】
そして、リッチスパイク処理回数が基準回数を満たせば（Ｓ１０６０で「ＹＥＳ」）、次にバンク切り替えフラグＦｂａｎｋに「ＯＮ」が設定される（Ｓ１０７０）。したがって次の制御周期では、まだｅｋｌｑ≦Ａ（Ｓ１０１０で「ＹＥＳ」）が継続していれば、ステップＳ１０３０にて「ＮＯ」と判定される。このことにより次に右バンク１０２ｂのみでエンジン１０２の運転を実行する（Ｓ１０８０）。すなわち左バンク１０２ａについては燃料噴射バルブからの燃料噴射を停止する。したがって右バンク１０２ｂからのみ燃焼室内にて燃焼した後の排気が排気管１３２ｂに排出されるが、左バンク１０２ａからは空気のみが排気管１３２ａに排出される状態となる。
【０１２１】
そして次に右バンク１０２ｂのみで前記実施の形態１又は実施の形態２の処理を実行する（Ｓ１０９０）。そして右バンク１０２ｂのみの運転で基準回数のリッチスパイク処理が完了したか否かが判定される（Ｓ１１００）。リッチスパイク処理が基準回数実行されていなければ（Ｓ１１００で「ＮＯ」）、このまま一旦本処理を終了する。
【０１２２】
以後、リッチスパイク処理回数が基準回数を満たしていなければ（Ｓ１１００で「ＮＯ」）、ステップＳ１０８０，Ｓ１０９０の処理が繰り返される。このことにより、右バンク１０２ｂ用のＮＯｘ吸蔵還元触媒１４０ｂについて、正確な図５または図１９に示したＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘを求めることができる。
【０１２３】
そして、リッチスパイク処理回数が基準回数を満たせば（Ｓ１１００で「ＹＥＳ」）、次にバンク切り替えフラグＦｂａｎｋに「ＯＦＦ」が設定される（Ｓ１１１０）。したがって次の制御周期では、ｅｋｌｑ≦Ａであれば（Ｓ１０１０で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１０３０にて「ＹＥＳ」と判定される。このことにより再度前述した左バンク１０２ａの処理に切り替わる。
【０１２４】
上述した実施の形態３の構成において、排気浄化管理処理（図２１）がバンク切り替え手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
【０１２５】
（イ）．第２酸素センサ１４８が複数バンクに共用されていても、エンジン１０２の運転性に影響が少ない低負荷時に１バンクずつ順次燃焼させて、前記各処理を実行している。このため各バンクのＮＯｘ吸蔵還元触媒１４０ａ，１４０ｂに対して床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を適切に得ることができ、前記実施の形態１又は前記実施の形態２に示した効果を確実なものとできる。
【０１２６】
［その他の実施の形態］
・前記実施の形態１〜３においては、筒内噴射型エンジンを使用したが吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射型エンジンにも適用できる。この構成の場合には成層燃焼の代わりにリーン燃焼が行われ、このリーン燃焼時にＮＯｘ吸蔵還元触媒に対してＮＯｘが吸蔵される。
【０１２７】
・前記実施の形態１，２においては、図５又は図１９のＮＯｘ吸蔵容量マップ値の補正（Ｓ５１０，Ｓ５１５）は平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが属している床温領域のＮＯｘ吸蔵容量マップ値が補正されたが、平均床温ｅｔｅｍｐａｖｅが属している床温領域ばかりでなく、補間処理の対象とされる隣接する床温領域のＮＯｘ吸蔵容量マップ値についても同時に補正しても良い。例えば、図５に示したｔｍｐｘの位置では、代表温度ｔｍｐ（４）とｔｍｐ（５）との床温領域のＮＯｘ吸蔵容量マップ値ｍｘ（４），ｍｘ（５）の両方に対して補正しても良い。この場合の補正は各床温領域の代表温度ｔｍｐ（４），ｔｍｐ（５）との温度差の違いに基づいて温度差が小さいほど大きく補正するようにしても良い。
【０１２８】
・前記実施の形態３においては、バンク切り替えタイミングはリッチスパイク回数に基づいていたが、各バンクでの運転時間に基づいて、運転時間が基準時間を経過する毎にバンクを切り替えても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のエンジンの概略構成図。
【図２】実施の形態１のＥＣＵが実行するＮＯｘ吸蔵容量算出処理のフローチャート。
【図３】同じくリッチスパイク処理のフローチャート。
【図４】同じくＮＯｘ吸蔵容量マップ補正処理のフローチャート。
【図５】同ＥＣＵが記憶するＮＯｘ吸蔵容量マップｆｎｏｘｍｘの構成説明図。
【図６】同ＥＣＵが記憶する遅延時間差ｄｔからＮＯｘ吸蔵容量更新値ｄｍｘを算出するマップの構成説明図。
【図７】実施の形態１の処理の一例を示すタイミングチャート。
【図８】実施の形態２のＥＣＵが実行するＮＯｘ吸蔵容量マップ補正処理の一部のフローチャート。
【図９】同じくイオウ被毒量算出処理のフローチャート。
【図１０】同じく熱劣化量算出処理のフローチャート。
【図１１】同じくイオウ被毒回復量算出処理のフローチャート。
【図１２】同じくイオウ被毒回復係数算出処理のフローチャート。
【図１３】同ＥＣＵが記憶する基本イオウ被毒量マップｆｄｓｏｘの構成説明図。
【図１４】同ＥＣＵが記憶する熱劣化量マップｆｄｐｔの構成説明図。
【図１５】同ＥＣＵが記憶する床温領域毎の床温別イオウ被毒量のグラフ。
【図１６】同ＥＣＵが記憶する床温領域毎の床温別熱劣化量のグラフ。
【図１７】同ＥＣＵが記憶する第１被毒回復係数マップ及び第２被毒回復係数マップの構成説明図。
【図１８】同ＥＣＵが記憶するイオウ被毒回復係数マップの構成説明図。
【図１９】同ＥＣＵが記憶するＮＯｘ吸蔵容量マップの構成説明図。
【図２０】実施の形態３のエンジン排気系の概略構成図。
【図２１】実施の形態３のＥＣＵが実行する排気浄化管理処理のフローチャート。
【符号の説明】
２…エンジン、４…ＥＣＵ、１０…燃焼室、１１…（特開平、１２…燃料噴射バルブ、１４…点火プラグ、１６…吸気ポート、１８…吸気バルブ、２０…吸気通路、２２…サージタンク、２４…スロットルモータ、２６…スロットルバルブ、２８…スロットル開度センサ、３０…吸入空気量センサ、３２…排気ポート、３４…排気バルブ、３６…排気通路、３８…スタートキャタリスト、４０…ＮＯｘ吸蔵還元触媒、４４…空燃比センサ、４６…第１酸素センサ、４８…第２酸素センサ、５０… アクセルペダル、５２…アクセル開度センサ、５４…クランク軸、５８…エンジン回転数センサ、１０２…エンジン、１０２ａ… 左バンク、１０２ｂ…右バンク、１３２ａ，１３２ｂ…排気管、１３８ａ，１３８ｂ…スタートキャタリスト、１４０ａ，１４０ｂ…ＮＯｘ吸蔵還元触媒、１４４ａ，１４４ｂ…空燃比センサ、１４６ａ，１４６ｂ…第１酸素センサ、１４８…第２酸素センサ、１５０ａ，１５０ｂ…マフラー。
Claims (12)
- 内燃機関の排気系にて排気浄化触媒として用いられているＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温を複数の領域に分け、該床温領域毎にＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵容量を設定し、
前記床温領域毎にイオウ被毒量を求めるとともに、前記床温及び排気中の還元成分濃度に応じてイオウ被毒からの回復を示すイオウ被毒再生量を求め、同イオウ被毒再生量に全床温領域の内で低温側の領域ほど大きい係数を乗算した値を前記イオウ被毒量から減算して同イオウ被毒量を減量補正し、同補正されたイオウ被毒量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するとともに、
前記床温領域毎に熱劣化量を求め、該熱劣化量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正することにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒による内燃機関の排気浄化を管理することを特徴とする内燃機関の排気浄化管理方法。 - 内燃機関の排気系にて排気浄化触媒として用いられているＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温を複数の領域に分け、該床温領域毎にＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵容量を設定し、前記床温領域毎にイオウ被毒量を求め、該イオウ被毒量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するとともに、前記床温領域毎に熱劣化量を求め、該熱劣化量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正し、同補正されたＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温領域とＮＯｘ吸蔵容量との関係から、ＮＯｘ吸蔵還元触媒における床温に応じて、該当する床温でのＮＯｘ吸蔵容量を求め、該ＮＯｘ吸蔵容量と実際のＮＯｘ吸蔵量との比較から、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に対する還元剤の供給タイミングを設定し、該供給タイミングに前記ＮＯｘ吸蔵容量に基づいて設定される量の還元剤をＮＯｘ吸蔵還元触媒に供給することにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒による内燃機関の排気浄化を管理することを特徴とする内燃機関の排気浄化管理方法。
- 請求項２において、前記還元剤の供給終了タイミングとＮＯｘ吸蔵還元触媒から排出される排気成分変化タイミングとの関係に基づいて、該当する床温領域におけるＮＯｘ吸蔵容量を補正するための補正量を求めることを特徴とする内燃機関の排気浄化管理方法。
- 内燃機関が、それぞれＮＯｘ吸蔵還元触媒を有する複数バンクを備えるとともに該複数バンクにおいて前記管理のためにＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流において排気成分を検出するセンサを共用する構成であり、内燃機関の低負荷時に順次バンクを選択して燃焼させて前記請求項２又は３を実行することで各バンクにおける正確な管理データを求めることを特徴とする内燃機関の排気浄化管理方法。
- 内燃機関の排気系にて排気浄化触媒として用いられているＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温を複数の領域に分け、該床温領域毎にＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵容量を設定し、前記床温領域毎にイオウ被毒量を求め、該イオウ被毒量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するとともに、前記床温領域毎に熱劣化量を求め、該熱劣化量に基づいて前記床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正することにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒による内燃機関の排気浄化を管理し、
内燃機関が、それぞれＮＯｘ吸蔵還元触媒を有する複数バンクを備えるとともに該複数バンクにおいて前記管理のためにＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流において排気成分を検出するセンサを共用する構成であり、内燃機関の低負荷時に順次バンクを選択して燃焼させて前記管理を実行することで各バンクにおける正確な管理データを求めることを特徴とする内燃機関の排気浄化管理方法。 - 請求項２〜５のいずれかにおいて、前記床温及び排気中の還元成分濃度に応じて、全床温領域の前記イオウ被毒量を減量補正することを特徴とする内燃機関の排気浄化管理方法。
- 請求項６において、前記床温及び排気中の還元成分濃度に応じてイオウ被毒からの回復を示すイオウ被毒再生量を求め、同イオウ被毒再生量に全床温領域の内で低温側の領域ほど大きい係数を乗算した値を前記イオウ被毒量から減算して同イオウ被毒量を減量補正することを特徴とする内燃機関の排気浄化管理方法。
- 排気系に排気浄化触媒としてＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えた内燃機関の排気浄化管理装置であって、
ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温を検出するＮＯｘ吸蔵還元触媒床温検出手段と、
ＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温を複数の領域に分け、各領域毎にＮＯｘ吸蔵容量を保持するＮＯｘ吸蔵容量保持手段と、
該ＮＯｘ吸蔵容量保持手段が保持している床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒床温検出手段にて検出された床温に対応するＮＯｘ吸蔵容量を床温対応ＮＯｘ吸蔵容量として設定する床温対応ＮＯｘ吸蔵容量設定手段と、
内燃機関の運転状態に基づいてＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量を求めてＮＯｘ吸蔵量推定値として設定するＮＯｘ吸蔵量推定手段と、
該ＮＯｘ吸蔵量推定手段にて求められたＮＯｘ吸蔵量推定値が上昇して、前記床温対応ＮＯｘ吸蔵容量設定手段にて求められた床温対応ＮＯｘ吸蔵容量に到達した場合には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に対して前記床温対応ＮＯｘ吸蔵容量に対応する量の還元剤を導入するＮＯｘ吸蔵還元触媒還元手段と、
該ＮＯｘ吸蔵還元触媒還元手段による還元剤の導入によりＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量がなくなるタイミングを推定するＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング推定手段と、
ＮＯｘ吸蔵還元触媒下流での排気成分変化からＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量が実際になくなるタイミングを検出するＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング実測手段と、
該ＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング実測手段にて実測されたタイミングとＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング推定手段にて推定されたタイミングとの比較に基づいて、前記床温対応ＮＯｘ吸蔵容量設定手段にて対象とした床温領域において前記ＮＯｘ吸蔵容量保持手段が保持するＮＯｘ吸蔵容量を補正するＮＯｘ吸蔵容量補正手段と、
前記床温領域毎にＮＯｘ吸蔵還元触媒のイオウ被毒量を検出するイオウ被毒量検出手段と、
該イオウ被毒量検出手段にて検出された該当床温領域のイオウ被毒量に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵容量保持手段が保持する該当床温領域のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するＮＯｘ吸蔵容量被毒補正手段と、
前記床温領域毎にＮＯｘ吸蔵還元触媒の熱劣化量を検出する熱劣化量検出手段と、
該熱劣化量検出手段にて検出された該当床温領域の熱劣化量に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵容量保持手段が保持する該当床温領域のＮＯｘ吸蔵容量を減量補正するＮＯｘ吸蔵容量熱劣化補正手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化管理装置。 - 請求項８において、排気系にはＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流に酸素貯蔵機能を有する排気浄化触媒と、
該酸素貯蔵排気浄化触媒とＮＯｘ吸蔵還元触媒との間に排気成分に基づいて前記酸素貯蔵排気浄化触媒の酸素貯蔵量がなくなったことを検出する酸素貯蔵量消費検出手段と、
を備えるとともに、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒還元手段は、前記酸素貯蔵排気浄化触媒による還元剤の消費量を考慮して前記酸素貯蔵量消費検出手段の検出に基づいて還元剤の導入量を増量することを特徴とする内燃機関の排気浄化管理装置。 - 請求項８又は９において、前記床温及び排気中の還元成分濃度に応じて、イオウ被毒からの回復を示すイオウ被毒再生量を検出するイオウ被毒再生量検出手段と、
該イオウ被毒再生量検出手段にて検出されたイオウ被毒再生量に基づいて、全床温領域の前記イオウ被毒量を減量補正するＮＯｘ吸蔵容量被毒再生補正手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化管理装置。 - 請求項１０において、前記ＮＯｘ吸蔵容量被毒再生補正手段は、前記イオウ被毒再生量に全床温領域の内で低温側の領域ほど大きい係数を乗算した値を前記イオウ被毒量から減算して同イオウ被毒量を減量補正することを特徴とする内燃機関の排気浄化管理装置。
- 請求項８〜１１のいずれかにおいて、それぞれＮＯｘ吸蔵還元触媒を有する複数バンクを備えて該複数バンクにおいてＮＯｘ吸蔵量ゼロタイミング実測手段を共用する構成であるとともに、
内燃機関の低負荷時に順次バンクを選択して燃焼させて前記各手段を起動することで各バンクにおけるＮＯｘ吸蔵還元触媒の床温領域毎のＮＯｘ吸蔵容量を求めさせるバンク切り替え手段を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化管理装置。
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