JPH08260948A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JPH08260948A
JPH08260948A JP7065947A JP6594795A JPH08260948A JP H08260948 A JPH08260948 A JP H08260948A JP 7065947 A JP7065947 A JP 7065947A JP 6594795 A JP6594795 A JP 6594795A JP H08260948 A JPH08260948 A JP H08260948A
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俊明 田中
Kenji Kato
健治 加藤
Satoru Iguchi
哲 井口
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 NOx 吸収剤の実際のNOx 量を検出し、こ
れに基づいてNOx 吸収剤からのNOx 放出制御を行
う。 【構成】 機関排気通路内にNOx 吸収剤18を配置す
る。NOx 吸収剤18下流の機関排気通路内に空燃比に
比例した電流が発生するO2 センサ22を配置し、この
2 センサ22の出力信号に基づいてNOx 放出時にN
x 吸収剤18に実際に吸収されているNOx 量を算出
する。この算出されたNOx 量に基づいて推定NOx
が実際のNOx 吸収量を表わすように補正され、この補
正された推定NOx 量が設定値に達したときにNOx
収剤18からのNOx の放出作用が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の排気浄化装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにNOx を吸収し、流入する排気ガスの空燃比がリッ
チになると吸収したNOx を放出するNOx 吸収剤を機
関排気通路内に配置し、機関の運転状態からNOx 吸収
剤に吸収されるNOx 量を推定し、NOx 吸収剤に吸収
されていると推定される推定NOx 吸収量が予め定めら
れた設定値を越えたときにNOx 吸収剤に流入する排気
ガスの空燃比をリーンからリッチに切換えてNOx 吸収
剤からNOx を放出させるようにした内燃機関が本出願
により既に提案されている(特願平5−334325号
参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの推定
NOx 吸収量は実際のNOx 吸収量と必ずしも一致せ
ず、実際のNOx 吸収量よりも少ない場合もあれば多い
場合もある。従って推定NOx 吸収量が予め定められた
設定値を越えたときにNOx 吸収剤に流入する排気ガス
の空燃比をリーンからリッチに切換えるようにした場合
には推定NOx 吸収量が実際のNOx 吸収量よりも少な
いときには推定NOx 量が設定値に達する前にNOx
収剤の吸収能力が飽和してしまうためにNOx がNOx
吸収剤に吸収されることなく大気中に放出されるという
問題を生じ、これに対して推定NOx吸収量が実際のN
x 吸収量よりも多いときにはNOx 吸収剤に吸収され
ているNOx 量が少ないうちに空燃比がリッチとされる
ために空燃比がリッチとされる頻度が高くなり、斯くし
て燃料消費量が増大するという問題を生ずる。
【0004】
【課題を解決するための手段】1番目の発明によれば、
上記問題点を解決するために、流入する排気ガスの空燃
比がリーンのときにNOx を吸収し、流入する排気ガス
の空燃比がリッチになると吸収したNOx を放出するN
x 吸収剤を機関排気通路内に配置し、NOx吸収剤に
吸収されているNOx 量を推定するNOx 吸収量推定手
段を具備し、NOx 吸収剤に吸収されていると推定され
る推定NOx 吸収量が予め定められた設定値を越えたと
きにNOx 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比をリーン
からリッチに切換えてNOx 吸収剤からNOx を放出さ
せるようにした内燃機関の排気浄化装置において、NO
x 吸収剤下流の排気通路内に配置した空燃比検出手段
と、NOx 吸収剤からNOx を放出すべくNOx 吸収剤
に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされたときに空
燃比検出手段の検出結果に基づいてNOx 吸収剤に吸収
されていた全NOx 量を算出するNOx 吸収量算出手段
と、NOx 吸収量算出手段により算出されたNOx 量に
基づいて推定NOx 吸収量が実際のNOx 吸収量を表わ
すように推定NOx 吸収量を補正する補正手段とを具備
し、補正手段により補正された推定NOx 吸収量が予め
定められた設定値を越えたときにNOx吸収剤に流入す
る排気ガスの空燃比をリーンからリッチに切換えてNO
x 吸収剤からNOx を放出させるようにしている。
【0005】また、2番目の発明によれば1番目の発明
において、NOx 吸収量算出手段により算出されたNO
x 量に基づいてNOx 吸収剤の劣化の度合を判断する劣
化判断手段を具備している。
【0006】
【作用】1番目の発明では、空燃比検出手段の検出結果
に基づいてNOx 吸収剤に吸収されていた全NOx 量が
算出され、この算出されたNOx 量に基づいて推定NO
x 吸収量が実際のNOx 吸収量を表わすように補正され
る。従って補正された推定NOx 吸収量は実際のNOx
吸収量を表わすことになり、この補正された推定NOx
吸収量が予め定められた設定値を越えたときにNOx
収剤に流入する排気ガスの空燃比がリーンからリッチに
切換えられてNOx 吸収剤からNOx が放出される。
【0007】2番目の発明では、NOx 吸収量算出手段
により算出された実際のNOx 吸収量からNOx 吸収能
力、即ちNOx 吸収剤の劣化の度合が判断される。
【0008】
【実施例】図1を参照すると、1は機関本体、2はピス
トン、3は燃焼室、4は点火栓、5は吸気弁、6は吸気
ポート、7は排気弁、8は排気ポートを夫々示す。吸気
ポート6は対応する枝管9を介してサージタンク10に
連結され、各枝管9には夫々吸気ポート6内に向けて燃
料を噴射する燃料噴射弁11が取付けられる。サージタ
ンク10は吸気ダクト12を介してエアクリーナ13に
連結され、吸気ダクト12内にはスロットル弁14が配
置される。一方、排気ポート8は排気マニホルド15お
よび排気管16を介してNOx 吸収剤18を内蔵したケ
ーシング17に接続される。
【0009】電子制御ユニット30はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス31によって相互に接続
されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ラ
ンダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセ
ッサ)34、常時電源に接続されたバックアップRAM
35、入力ポート36および出力ポート37を具備す
る。サージタンク10内にはサージタンク10内の絶対
圧に比例した出力電圧を発生する圧力センサ19が配置
され、この圧力センサ19の出力電圧は対応するAD変
換器38を介して入力ポート36に入力される。排気マ
ニホルド15内には空燃比センサ(以下、O2 センサと
称する)20が配置され、このO2 センサ20は対応す
るAD変換器38を介して入力ポート36に入力され
る。NOx 吸収剤18下流の排気管21内には別の空燃
比センサ(以下、O2 センサと称する)22が配置さ
れ、このO2 センサ22は対応するAD変換器38を介
して入力ポート36に接続される。また、入力ポート3
6には機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数
センサ23および車速を表わす出力パルスを発生する車
速センサ24が接続される。一方、出力ポート37は対
応する駆動回路39を介して夫々点火栓4、燃料噴射弁
11および警告ランプ25に接続される。
【0010】図1に示す内燃機関では例えば次式に基づ
いて燃料噴射時間TAUが算出される。 TAU=TP・K・FAF ここでTPは基本燃料噴射時間、Kは補正係数、FAF
はフィードバック補正係数を夫々示す。基本燃料噴射時
間TPは機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比を
理論空燃比とするのに必要な燃料噴射時間を示してい
る。この基本燃料噴射時間TPは予め実験により求めら
れ、サージタンク10内の絶対圧PMおよび機関回転数
Nの関数として図2に示すようなマップの形で予めRO
M32内に記憶されている。補正係数Kは機関シリンダ
内に供給される混合気の空燃比を制御するための係数で
あってK=1.0であれば機関シリンダ内に供給される
混合気は理論空燃比となる。これに対してK<1.0に
なれば機関シリンダ内に供給さ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>
1.0になれば機関シリンダ内に供給される混合気の空
燃比は理論空燃比よりも小さくなる、即ちリッチとな
る。
【0011】フィードバック補正係数FAFはK=1.
0のとき、即ち機関シリンダ内に供給される混合気の空
燃比を理論空燃比とすべきときにO2 センサ20の出力
信号に基づいて空燃比を理論空燃比に正確に一致させる
ための係数である。このフィードバック補正係数FAF
はほぼ1.0を中心として上下動しており、このFAF
は混合気がリッチになると減少し、混合気がリーンにな
ると増大する。なお、K<1.0又はK>1.0のとき
にはFAFは1.0に固定される。
【0012】機関シリンダ内に供給すべき混合気の目標
空燃比、即ち補正係数Kの値は機関の運転状態に応じて
変化せしめられ、本発明による実施例では基本的には図
3に示されるようにサージタンク10内の絶対圧PMお
よび機関回転数Nの関数として予め定められている。即
ち、図3に示されるように実線Rよりも低負荷側の低負
荷運転領域ではK<1.0、即ち混合気がリーンとさ
れ、実線Rと実線Sの間の高負荷運転領域ではK=1.
0、即ち混合気の空燃比が理論空燃比とされ、実線Sよ
りも高負荷側の全負荷運転領域ではK>1.0、即ち混
合気がリッチとされる。
【0013】図4は燃焼室3から排出される排気ガス中
の代表的な成分の濃度を概略的に示している。図4から
わかるように燃焼室3から排出される排気ガス中の未燃
HC,COの濃度は燃焼室3内に供給される混合気の空
燃比がリッチになるほど増大し、燃焼室3から排出され
る排気ガス中の酸素O2 の濃度は燃焼室3内に供給され
る混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。
【0014】ケーシング17内に収容されているNOx
吸収剤18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くとも一つ
と、白金Ptのような貴金属とが担持されている。機関
吸気通路およびNOx 吸収剤18上流の排気通路内に供
給された空気および燃料(炭化水素)の比をNO x 吸収
剤18への流入排気ガスの空燃比と称するとこのNOx
吸収剤18は流入排気ガスの空燃比がリーンのときには
NOx を吸収し、流入排気ガス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18上流の排気通路内に燃料
(炭化水素)或いは空気が供給されない場合には流入排
気ガスの空燃比は燃焼室3内に供給される混合気の空燃
比に一致し、従ってこの場合にはNOx 吸収剤18は燃
焼室3内に供給される混合気の空燃比がリーンのときに
はNOx を吸収し、燃焼室3内に供給される混合気中の
酸素濃度が低下すると吸収したNOx を放出することに
なる。
【0015】上述のNOx 吸収剤18を機関排気通路内
に配置すれはこのNOx 吸収剤18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。
【0016】即ち、流入排気ガスがかなりリーンになる
と流入排気ガス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 - 又はO
2-の形で白金Ptの表面に付着する。一方、流入排気ガ
ス中のNOは白金Ptの表面上でO2 - 又は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
収剤18内に吸収される。
【0017】流入排気ガス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た硝酸
イオンNO3 - が生成される。これに対して流入排気ガ
ス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。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下す
るとNOx 吸収剤18からNOx が放出されることにな
る。図4に示されるように流入排気ガスのリーンの度合
が低くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、従っ
て流入排気ガスのリーンの度合を低くすればたとえ流入
排気ガスの空燃比がリーンであってもNOx 吸収剤18
からNO x が放出されることになる。
【0018】一方、このとき燃焼室3内に供給される混
合気がリッチにされて流入排気ガスの空燃比がリッチに
なると図4に示されるように機関からは多量の未燃H
C,COが排出され、これら未燃HC,COは白金Pt
上の酸素O2 - 又はO2-と反応して酸化せしめられる。
また、流入排気ガスの空燃比がリッチになると流入排気
ガス中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤からN
2 が放出され、このNO2 は図5(B)に示されるよ
うに未燃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。従って
流入排気ガスの空燃比をリッチにすると短時間のうちに
NOx 吸収剤18からNOx が放出されることになる。
【0019】即ち、流入排気ガスの空燃比をリッチにす
るとまず始めに未燃HC,COが白金Pt上のO2 -
はO2-とただちに反応して酸化せしめられ、次いで白金
Pt上のO2 - 又はO2-が消費されてもまだ未燃HC,
COが残っていればこの未燃HC,COによって吸収剤
から放出されたNOx および機関から排出されたNO x
が還元せしめられる。従って流入排気ガスの空燃比をリ
ッチにすれば短時間のうちにNOx 吸収剤18に吸収さ
れているNOx が放出され、しかもこの放出されたNO
x が還元されるために大気中にNOx が排出されるのを
阻止することができることになる。
【0020】上述したようにリーン混合気が燃焼せしめ
られるとNOx がNOx 吸収剤18に吸収される。しか
しながらNOx 吸収剤18のNOx 吸収能力には限度が
あり、NOx 吸収剤18のNOx 吸収能力が飽和すれば
NOx 吸収剤18はもはやNOx を吸収しえなくなる。
従ってNOx 吸収剤18のNOx 吸収能力が飽和する前
にNOx 吸収剤18からNOx を放出させる必要があ
り、そのためにはNOx吸収剤18にどの程度のNOx
が吸収されているかを推定する必要がある。次にこのN
x 吸収量の推定方法について説明する。
【0021】リーン混合気が燃焼せしめられているとき
には機関負荷が高くなるほど単位時間当り機関から排出
されるNOx 量が増大するために単位時間当りNOx
収剤18に吸収されるNOx 量が増大し、また機関回転
数が高くなるほど単位時間当り機関から排出されるNO
x 量が増大するために単位時間当りNOx 吸収剤18に
吸収されるNOx が増大する。従って単位時間当りNO
x 吸収剤18に吸収されるNOx 量は機関負荷と機関回
転数の関数となる。この場合、機関負荷はサージタンク
10内の絶対圧でもって代表することができるので単位
時間当りNOx吸収剤18に吸収されるNOx 量はサー
ジタンク10内の絶対圧PMと機関回転数Nの関数とな
る。従って本発明による実施例では単位時間当りNOx
吸収剤18に吸収されるNOx 量NOXAを絶対圧PM
および機関回転数Nの関数として予め実験により求め、
このNOx 吸収量NOXAがPMおよびNの関数として
図6に示すマップの形で予めROM32内に記憶されて
いる。
【0022】一方、前述したようにNOx 吸収剤18か
らNOx が放出されている間は排気ガス中に含まれる未
燃HC,CO、即ち余剰の燃料はNOx 吸収剤18から
放出されるNOx を還元するために使用され、従って単
位時間当りNOx 吸収剤18から放出されるNOx 量N
OXDは単位時間当り供給される余剰の燃料量に比例す
ることになる。ところで単位時間当り供給される余剰の
燃料量Qexは次式で表わすことができる。
【0023】Qex=f1 ・(K−1.0)・TP・N ここでf1 は比例定数、Kは補正係数、TPは基本燃料
噴射時間、Nは機関回転数を示している。一方、比例定
数をf2 とすると単位時間当りNOx 吸収剤18から放
出されるNOx 量NOXDはNOXD=f2 ・Qexで表
わすことができるのでf=f1 ・f2 とすると単位時間
当りNOx 吸収剤18から放出されるNOx 量NOXD
は次式で表わされることになる。
【0024】NOXD=f・(K−1.0)・TP・N 上述したようにリーン混合気が燃焼せしめられたときに
は単位時間当りのNO x 吸収量がNOXAで表わされ、
リッチ混合気が燃焼せしめられたときには単位時間当り
のNOx 放出量はNOXDで表わされるのでNOx 吸収
剤18に吸収されていると推定されるNOx 量ΣNOX
は次式で表わされることになる。
【0025】ΣNOX=ΣNOX+NOXA−NOXD そこで本発明による実施例では図7に示されるようにN
x 吸収剤18に吸収されていると推定されるNOx
ΣNOXが、実際には後述する補正された推定NOx
ΣNKXが許容最大値MAXに達したときには混合気の
空燃比を一時的にリッチにし、それによってNOx 吸収
剤18からNOx を放出させるようにしている。
【0026】ところが排気ガス中にはSOx が含まれて
おり、NOx 吸収剤18にはNOxばかりでなくSOx
も吸収される。このNOx 吸収剤18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。即ち、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
入排気ガスの空燃比がリーンのときには酸素O2 がO2
- 又はO2-の形で白金Ptの表面に付着しており、流入
排気ガス中のSO2 は白金Ptの表面でO2 - 又はO2-
と反応してSO3 となる。次いで生成されたSO3 の一
部は白金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SO
4 2- の形で吸収剤内に拡散し、安定した硫酸塩BaSO
4 を生成する。
【0027】しかしながらこの硫酸塩BaSO4 は安定
していて分解しづらく、図7に示されるような短時間だ
け混合気の空燃比をリッチにしてもほとんど全ての硫酸
塩BaSO4 は分解されずにそのまま残る。従ってNO
x 吸収剤18内には時間が経過するにつれて硫酸塩Ba
SO4 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18が吸収しうる最大NOx 吸収
量が次第に低下することになる。即ち、云い換えると時
間が経過するにつれてNOx 吸収剤18が次第に劣化す
ることになる。NOx 吸収剤18が吸収しうる最大NO
x 吸収量が低下するとNOx 吸収剤18へのNOx 吸収
量が少ないうちにNOx 吸収剤18からNOx を放出さ
せる必要があり、そのためにはまずNOx 吸収剤18が
吸収しうる最大NOx 吸収量、即ちNOx 吸収剤18の
劣化の度合を正確に検出することが必要となる。
【0028】本発明による実施例ではNOx 吸収剤18
が吸収しうる最大NOx 吸収量、即ちNOx 吸収剤18
の劣化の度合をO2 センサ22により検出された空燃比
から検出するようにしており、以下このことについて説
明する。即ち、燃焼室3内に供給される混合気がリッチ
になると図4に示されるように燃焼室3からは酸素O2
および未燃HC,COを含んだ排気ガスが排出されるが
この酸素O2 と未燃HC,COとはほとんど反応せず、
斯くしてこの酸素O2 はNOx 吸収剤18を通り過ぎて
NOx 吸収剤18から排出されることになる。一方、燃
焼室3内に供給される混合気がリッチになるとNOx
収剤18からNO x が放出される。このとき排気ガス中
に含まれる未燃HC,COは放出されたNOx を還元す
るために使用されるのでNOx 吸収剤18からNOx
放出されている間はNOx 吸収剤18から全く未燃H
C,COが排出されないことになる。従ってNOx 吸収
剤18からNOx が放出され続けている間はNOx 吸収
剤18から排出される排気ガス中には酸素O2 が含まれ
ているが未燃HC,COが全く含まれておらず、従って
この間はNOx 吸収剤18から排出される排気ガスの空
燃比はわずかばかりリーンとなっている。
【0029】次いでNOx 吸収剤18に吸収されている
全NOx が放出されると排気ガス中に含まれている未燃
HC,COはNOx 吸収剤18内でNOx の還元のため
に使用されることなくそのままNOx 吸収剤18から排
出される。従ってこのときNOx 吸収剤18から排出さ
れる排気ガスの空燃比がリッチとなる。即ち、NOx
収剤18に吸収されている全NOx が放出されるとNO
x 吸収剤18から排出される排気ガスがリーンからリッ
チに変化することになる。従って、NOx 吸収剤18が
吸収されていた全NOx はNOx 吸収剤18に流入する
排気ガスの空燃比がリーンからリッチに切換えられた
後、NOx 吸収剤18から排出される排気ガスの空燃比
がリッチになるまでの経過時間の間にNOx 吸収剤18
から放出されることになり、従ってこのことからNOx
吸収剤18に吸収されているNOx量がわかることにな
る。次にこのことについてもう少し詳しく説明する。
【0030】図1に示すO2 センサ22は排気通路内に
配置されたジルコニアからなるカップ状の筒状体からな
り、この筒状体の内側面上には白金薄膜からなる陽極
が、この筒状体の外側面上には白金薄膜からなる陰極が
夫々形成されている。陰極は多孔質層により覆われてお
り、陰極と陽極間には一定電圧が印加される。このO2
センサ22では図9に示されるように空燃比A/Fに比
例した電流I(mA) が陰極と陽極間に流れる。なお、図
9においてIO は空燃比A/Fが理論空燃比(=14.
6)のときの電流値を示している。図9からわかるよう
に空燃比A/Fがリーンのときには電流値IはI>IO
の範囲で空燃比A/Fが大きくなるほど増大し、空燃比
A/Fがほぼ13.0以下のリッチになれば電流値Iは
零となる。
【0031】図10はNOx 吸収剤18に流入する排気
ガスの空燃比(A/F)inの変化と、O2 センサ22
の陰極と陽極間を流れる電流Iの変化と、NOx 吸収剤
18から流出した排気ガスの空燃比(A/F)outの
変化とを示している。図10に示されるようにNOx
収剤18に流入する排気ガスの空燃比(A/F)inが
リーンからリッチに切換えられてNOx 吸収剤18から
のNOx 放出作用が開始されるとNOx 吸収剤18から
流出した排気ガスの空燃比(A/F)outは理論空燃
比近くまで急速に小さくなり、従って電流値IはIO
くまで急速に減少する。次いでNOx 吸収剤18からの
NOx 放出作用が行われている間、NO x 吸収剤18か
ら流出した排気ガスの空燃比(A/F)outはわずか
ばかりリーンの状態に保持され、従って電流値IはIO
よりもわずかばかり大きな値に保持される。次いでNO
x 吸収剤18に吸収されている全NOx が放出されると
NOx 吸収剤18から流出した排気ガスの空燃比(A/
F)outは急速に小さくなってリッチとなり、従って
電流値Iは急速に零まで下降する。
【0032】図11はNOx 吸収剤18に吸収されてい
るNOx 量が異なる場合の電流値Iの変化を示してい
る。なお、図11において各数値はNOx 吸収剤18に
吸収されているNOx 量を示している。図11に示され
るようにNOx 吸収剤18に吸収されているNOx 量が
異なるとそれに伴なってNOx 吸収剤18から排出され
た排気ガスの空燃比(A/F)inがリーンからリッチ
に切換えられた後、電流値Iがほぼ零となるまでの経過
時間tが変化し、NOx 吸収剤18に吸収されているN
x 量が少ないほどこの経過時間tは短かくなる。NO
x 吸収剤18からはほぼこの経過時間tの間、NOx
放出され続け、この経過時間tの間に放出される全NO
x 量を求めればNOx 吸収剤18に吸収されていた全N
x 量がわかることになる。
【0033】ところで前述したように単位時間当りNO
x 吸収剤18から放出されるNOx放出量NOXDは次
式で表わされる。 NOXD=f・(K−1.0)・TP・N 従って経過時間tの間におけるNOx 放出量NOXDの
総和を求めればNOx吸収剤18に実際に吸収されてい
た全NOx 量を検出できることになる。
【0034】ところでNOx 吸収剤18が吸収しうる最
大NOx 吸収量、即ちNOx 吸収剤18の劣化の度合を
検出するためには検出時にNOx 吸収剤18のNOx
収量ΣNOXが最大NOx 吸収量となっていなければな
らない。即ち、図7において破線で示すVNOx が実際
に吸収しうる最大NOx 吸収量であるとするとNOx
収剤18のNOx 吸収量ΣNOXがこのVNOx よりも
少ないときにNOx 吸収剤18から全NOx を放出させ
ても最大NOx 吸収量VNOx を求めることができな
い。なぜならこのとき放出される全NOx 量は最大NO
x 吸収量より少ないからである。
【0035】これに対してNOx 吸収剤18の吸収能力
が飽和しているときにNOx 吸収剤18からNOx を放
出させればこのとき放出される全NOx 量は最大NOx
吸収量VNOx を表わしている。そこで本発明による実
施例では現在の最大NOx 吸収量VNOx に近い値より
も若干大きな判定レベルSATを設定し、図7に示され
るようにNOx 吸収剤18のNOx 吸収量ΣNOXがこ
の判定レベルSATに達したときにNOx 吸収剤18か
ら全NOx を放出させることによりこのときの実際の最
大NOx 吸収量VNOx 、即ちNOx 吸収剤18の劣化
の度合を求めるようにしている。
【0036】なお、図7に示されるようにNOx 量ΣN
OXに対する許容最大値MAXは最大NOx 吸収量VN
x よりも小さな値に設定されており、ΣNOXが許容
最大値MAXに達したときにはNOx 吸収剤18の劣化
判断は行わずにNOx 吸収剤18からのNOx 放出作用
のみが行われる。NOx 吸収剤18からのNOx 放出作
用のみが行われる頻度はNOx 吸収剤18の劣化判断が
行われる頻度に比べて高く、従ってNOx 吸収剤18の
劣化判断が行われた後、次のNOx 吸収剤18の劣化判
断が行われるまでに複数回のNOx 放出作用が行われ
る。
【0037】ところでNOx 吸収剤18のNOx 吸収量
ΣNOXは前述したように推定量であり、従ってこのN
x 吸収量ΣNOXは必ずしも実際のNOx 吸収量を表
わしていない。この場合、例えばNOx 吸収量ΣNOX
が実際のNOx 吸収量よりもかなり高い値を示していた
とするとNOx 吸収量ΣNOXが判定レベルSATに達
しても実際のNOx 吸収量は実際の最大NOx 吸収量V
NOx に達しておらず、斯くして実際の最大NOx 吸収
量VNOx を正確に検出できないという問題を生ずる。
【0038】そこで本発明による実施例ではNOx 吸収
量ΣNOXに対する補正値KXを導入し、NOx 吸収量
ΣNOXが許容最大値MAXに達してNOx 吸収剤18
からのNOx の放出が行れる毎にO2 センサ22の出力
信号に基づき実際のNOx 吸収量XNOx を算出して次
式に基づき補正値KXを更新するようにしている。 KX=KX・(XNOx /ΣNOX) この場合、補正された推定NOx 量はΣNKX(=KX
・ΣNOX)で表わされる。即ち、実際のNOx 吸収量
XNOx に対して例えば推定NOx 吸収量ΣNOXが小
さくなった場合にはΣNKX(=KX・ΣNOX)がX
NOx に一致するように補正値KXの値がそれまで使用
されてきた補正値KXの値に対して増大せしめられる。
従って本発明による実施例では実際には推定NOx 量Σ
NOXがMAXに達したときではなく、補正された推定
NOx 量ΣNKXが許容最大値MAXに達したときにN
x の放出作用が行われる。
【0039】最大NOx 吸収量VNOx が小さくなる
と、即ちNOx 吸収剤18の劣化の度合が高くなると許
容最大値MAXが小さくなり、斯くして図7からわかる
ようにNOx 放出のためにリッチにされる周期が短かく
なる。また、NOx 吸収剤18の劣化の度合が高くなっ
て許容最大値MAXが小さくなるとNOx の放出に要す
る時間が短かくなるためにリッチに維持される時間が短
かくなる。従ってNOx吸収剤18の劣化の度合が低い
ときには図8(A)に示されるようにリッチとされる周
期t1 およびリッチに維持される時間t2 が比較的長
く、NOx 吸収剤18の劣化の度合が高くなると図8
(B)に示されるようにリッチとされる周期およびリッ
チに維持される時間が短かくなる。
【0040】上述したように本発明による実施例ではO
2 センサ22の陰極と陽極間を流れる電流Iに基づいて
実際のNOx 量VNOx ,XNOx が算出され、これら
VNOx ,XNOx の値に基づいてNOx 放出のための
空燃比制御が行われる。この場合、O2 センサ22の陰
極と陽極間を流れる電流Iは電圧に変換されて入力ポー
ト36内に入力され、電子制御ユニット30内ではこの
電圧を再び対応する電流値Iに変換してこの電流値Iに
基づき空燃比の制御が行われる。
【0041】図12および図13は空燃比制御ルーチン
を示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みによ
って実行される。図12および図13を参照すると、ま
ず初めにステップ100において図2に示す関係から基
本燃料噴射時間TPが算出される。次いでステップ10
1ではNOx 吸収剤18の劣化の度合を判断すべきであ
ることを示す劣化判定フラグがセットされているか否か
が判別される。劣化判定フラグがセットされていないと
きにはステップ102に進んでNOx 吸収剤18からN
x を放出すべきであることを示すNOx 放出フラグが
セットされているか否かが判別される。NOx 放出フラ
グがセットされていないときにはステップ103に進
む。
【0042】ステップ103では図3に基づき補正係数
Kが算出される。次いでステップ104では補正係数K
が1.0であるか否かが判別される。K=1.0のと
き、即ち混合気の空燃比を理論空燃比とすべきときには
ステップ126に進んで空燃比のフィードバック制御I
が行われる。このフィードバック制御Iは図14に示さ
れている。一方、K=1.0でないときにはステップ1
05に進んで補正係数Kが1.0よりも小さいか否かが
判別される。K<1.0のとき、即ちリーン混合気の空
燃比をリーンとすべきときにはステップ127に進んで
空燃比のフィードバック制御IIが行われる。このフィー
ドバック制御IIは図16に示されている。一方、K<
1.0でないときにはステップ106に進んでFAFが
1.0に固定され、次いでステップ107に進む。ステ
ップ107では次式に基づいて燃料噴射時間TAUが算
出される。
【0043】TAU=TP・K・FAF 次いでステップ108では補正係数Kが1.0よりも小
さいか否かが判別される。K<1.0のとき、即ちリー
ン混合気を燃焼すべきときにはステップ109に進んで
図6からNOx 吸収量NOXAが算出される。次いでス
テップ110ではNOx 放出量NOXDが零とされ、次
いでステップ113に進む。これに対してステップ10
8においてK≧1.0であると判別されたとき、即ち理
論空燃比の混合気又はリッチ混合気を燃焼すべきときに
はステップ111に進んで次式に基づきNOx 放出量N
OXDが算出される。
【0044】NOXD=f・(K−1)・TP・N 次いでステップ112ではNOx 吸収量NOXAが零と
され、次いでステップ113に進む。ステップ113で
は次式に基づいてNOx 吸収剤18に吸収されていると
推定されるNOx 量ΣNOXが算出される。 ΣNOX=ΣNOX+NOXA−NOXD 次いでステップ114では推定NOx 量ΣNOXに補正
値KXを乗算することによって補正された推定NO
x 量、即ち実際のNOx 量ΣNKXが算出される。次い
でステップ115ではΣNOXが負になったか否かが判
別され、ΣNOX<0になったときにはステップ116
に進んでΣNOXが零とされる。次いでステップ117
では現在の車速SPがΣSPに加算される。このΣSP
は車両の累積走行距離を示している。次いでステップ1
18では累積走行距離ΣSPが設定値SPO よりも大き
いか否かが判別される。ΣSP≦SPO のときにはステ
ップ119に進んでΣNKXが許容最大値MAX(図
7)を越えたか否かが判別される。ΣNKX>MAXに
なったときにはステップ120に進んでNOx 放出フラ
グがセットされる。
【0045】一方、ステップ118でΣSP>SPO
あると判別されたときにはステップ121に進んでNO
x 量ΣNKXが判定レベルSAT(図7)よりも大きく
なったか否かが判別される。ΣNKX>SATになった
ときにはステップ122に進んで劣化判定フラグがセッ
トされ、次いでステップ123においてΣSPが零とさ
れる。
【0046】劣化判定フラグがセットされるとステップ
101からステップ124に進んで劣化判定が行われ
る。この劣化判定は図18に示されている。一方、NO
x 放出フラグがセットされるとステップ102からステ
ップ125に進んでNOx 放出処理が行われる。このN
x 放出処理は図17に示されている。次に図12のス
テップ126において行われるフィードバック制御I、
即ちO 2 センサ20の出力信号に基づいて空燃比を理論
空燃比に維持するためのフィードバック制御について図
14および図15を参照しつつ説明する。
【0047】図15に示されるようにO2 センサ20は
混合気がリッチのときには0.9(V)程度の出力電圧
Vを発生し、混合気がリーンのときには0.1(V)程
度の出力電圧Vを発生する。図14に示すフィードバッ
ク制御IはこのO2 センサ20の出力信号に基づいて行
われる。図14を参照するとまず初めにステップ130
においてO2 センサ20の出力電圧Vが0.45(V)
程度の基準電圧Vrよりも小さいか否かが判別される。
V≦Vrのとき、即ち空燃比がリーンのときにはステッ
プ131に進んでディレイカウント値CDLが1だけデ
ィクリメントされる。次いでステップ132ではディレ
イカウント値CDLが最小値TDRよりも小さくなった
か否かが判別され、CDL<TDRになったときにはス
テップ133に進んでCDLをTDRとした後ステップ
137に進む。従って図15に示されるようにV≦Vr
になるとディレイカウント値CDLが徐々に減少せしめ
られ、次いでCDLは最小値TDRに維持される。
【0048】一方、ステップ130においてV>Vrで
あると判別されたとき、即ち空燃比がリッチのときには
ステップ134に進んでディレイカウント値CDLが1
だけインクリメントされる。次いでステップ135では
ディレイカウント値CDLが最大値TDLよりも大きく
なったか否かが判別され、CDL>TDLになったとき
にはステップ136に進んでCDLをTDLとした後ス
テップ137に進む。従って図15に示されるようにV
>Vrになるとディレイカウント値CDLが徐々に増大
せしめられ、次いでCDLは最大値TDLに維持され
る。
【0049】ステップ137では前回の処理サイクルか
ら今回の処理サイクルの間にディレイカウント値CDL
の符号が正から負へ又は負から正へ反転したか否かが判
別される。ディレイカウント値CDLの符号が反転した
ときにはステップ138に進んで正から負への反転か否
か、即ちリッチからリーンへの反転であるか否かが判別
される。リッチからリーンへの反転のときにはステップ
139へ進んでフィードバック補正係数FAFにリッチ
スキップ値RSRが加算され、斯くして図15に示され
るようにFAFはリッチスキップ値RSRだけ急激に増
大せしめられる。これに対してリーンからリッチへの反
転のときにはステップ140に進んでFAFからリーン
スキップ値RSLが減算され、斯くして図15に示され
るようにFAFはリーンスキップ値RSLだけ急激に減
少せしめられる。
【0050】一方、ステップ137においてディレイカ
ウント値CDLの符号が反転していないと判別されたと
きにはステップ141に進んでディレイカウント値CD
Lが負であるか否かが判別される。CDL≦0のときに
はステップ142に進んでフィードバック補正係数FA
Fにリッチ積分値KIR(KIR<RSR)が加算さ
れ、斯くして図15に示されるようにFAFは徐々に増
大せしめられる。一方、CDL>0のときにはステップ
143に進んでFAFからリッチ積分値KIL(KIL
<RSL)が減算され、斯くして図15に示されるよう
にFAFは徐々に減少せしめられる。このようにして空
燃比が理論空燃比に制御される。
【0051】次に図12のステップ127において行わ
れるフィードバック制御II、即ちO 2 センサ22の電流
値Iに基づいて空燃比を補正係数Kに対応した目標リー
ン空燃比に維持するためのフィードバック制御について
図16を参照しつつ説明する。図16を参照するとまず
初めにステップ150において図9に示す関係から目標
リーン空燃比に対応した目標電流値IO が算出される。
次いでステップ151ではO2 センサ22の電流値Iが
目標電流値IO よりも大きいか否かが判別される。I>
O のときにはステップ152に進んでフィードバック
補正係数FAFに一定値ΔFが加算され、I≦IO のと
きにはステップ153に進んでフィードバック補正係数
FAFから一定値ΔFが減算される。このようにして空
燃比が目標リーン空燃比に維持される。
【0052】次に図12のステップ125において行わ
れるNOx 放出制御について図17を参照しつつ説明す
る。図17を参照するとまず初めにステップ160にお
いて補正係数Kが例えば1.3程度の一定値KKとされ
る。次いでステップ161では次式に基づいて燃料噴射
時間TAUが算出される。
【0053】TAU=TP・K 従ってNOx 放出処理が開始されると空燃比のフィード
バック制御は停止され、混合気の空燃比がリッチとされ
る。次いでステップ162では次式に基づいて単位時間
当りNOx 吸収剤18から放出されるNOx 放出量NO
XDが算出される。
【0054】NOXD=f・(K−1.0)・TP・N 次いでステップ163では次式に基づいてNOx 吸収剤
18から実際に放出されるNOx 放出量XNOx が算出
される。なお、次式においてΔtは時間割込みの間隔を
表わしている。 XNOx =XNOx +NOXD・Δt 次いでステップ164ではO2 センサ22の電流値Iが
予め定められた一定値α(図11)よりも低下したか否
かが判別される。I<αになるとステップ165に進ん
で実際のNOx 放出量XNOx と補正された推定NOx
吸収量ΣNKXとの差の絶対値|XNOx −ΣNKX|
が一定値βよりも大きいか否かが判別される。|XNO
x −ΣNKX|≦βのときにはステップ167にジャン
プする。これに対して|XNOx −ΣNKX|>βのと
きにはステップ166に進んで次式に基づき補正値KX
が補正される。
【0055】KX=KX・XNOx /ΣNKX 次いでステップ167ではNOx 放出フラグがリセット
され、斯くして混合気の空燃比がリッチからそのときの
運転状態により定まる空燃比に、通常はリーンに切換え
られる。次いでステップ168ではXNOx およびΣN
OXが零とされる。
【0056】次に図12のステップ124において行わ
れる劣化判定について図18を参照しつつ説明する。図
18を参照するとまず初めにステップ170において補
正係数Kが例えば1.3程度の一定値KKとされる。次
いでステップ171では次式に基づいて燃料噴射時間T
AUが算出される。
【0057】TAU=TP・K 従って劣化判定が開始されると空燃比のフィードバック
制御は停止され、混合気の空燃比がリッチとされる。次
いでステップ172では次式に基づいて単位時間当りN
x 吸収剤18から放出されるNOx 放出量NOXDが
算出される。 NOXD=f・(K−1.0)・TP・N 次いでステップ173では次式に基づいてNOx 吸収剤
18から実際に放出されるNOx 放出量VNOx が算出
される。なお、次式においてΔtは時間割込みの間隔を
表わしている。
【0058】VNOx =VNOx +NOXD・Δt 次いでステップ174ではO2 センサ22の電流値Iが
予め定められた一定値α(図11)よりも低下したか否
かが判別される。I<αになるとステップ175に進ん
でVNOx に1.0よりも大きな一定値、例えば1.1
を乗算することによって判定レベルSAT(=1.1・
VNOx )が算出される。このように判定レベルSAT
がVNOx よりも大きな値とされるためにこのVNOx
はNOx吸収剤18が吸収しうる最大NOx 吸収量を表
わしていることになる。即ち、もしVNOx が最大NO
x 吸収量よりも小さなNOx 吸収量を表わしていた場合
には劣化判定が行われる毎に判定レベルSATが大きく
なり、斯くして最終的にはVNOx が最大NOx 吸収量
を、即ちNOx 吸収剤18の劣化の度合を表わすことに
なる。
【0059】判定レベルSATを求めるには無論のこと
1.1以外の別の数値をVNOx に乗算してもよく、
1.0以上の任意の数字をVNOx に乗算することによ
って判定レベルSATを求めることができる。ただし、
VNOx に乗算する数値を大きくしすぎるとNOx 吸収
剤18のNOx 吸収量が最大NOx 吸収量となった後、
NOx の放出作用が行われるまでの時間が長くなるので
大気中へのNOx の排出量が増大してしまう。従ってV
NOx に乗算する数値はあまり大きくすることは好まし
くなく、この数値は1.3程度以下が好ましい。
【0060】ステップ175において判定レベルSAT
が算出されるとステップ176に進み、VNOx に1.
0以下の正数値、例えば0.8を乗算することによって
許容最大値MAX(=0.8・VNOx )が算出され
る。即ち、許容最大値MAXもNOx 吸収剤18の劣化
の度合に応じて更新されることになる。次いでステップ
177では最大NOx 吸収量VNOx が予め定められた
最小値MINよりも低下したか否かが判別される。VN
x <MINになるとステップ178に進んで警告ラン
プ25が点灯される。次いでステップ179では劣化判
定フラグがリセットされる。劣化判定フラグがリセット
されると混合気の空燃比がリッチからそのときの運転状
態に応じた空燃比に、通常はリーンに切換えられる。次
いでステップ180ではVNOx およびΣNOXが零と
される。
【0061】図19から図23に別の実施例を示す。こ
の実施例においても補正されたNO x 吸収量ΣNKXが
判定レベルSATを越えたときにNOx 吸収剤18の劣
化判定が行われるが劣化判定から次の劣化判定が行われ
るまでの間のNOx 放出制御は第1実施例に比べて簡便
な方法で行れる。即ち、この実施例では図19(A)お
よび(B)に示されるようにNOx 吸収剤18からNO
x を放出すべく混合気がリッチにされる周期TLおよび
このときの混合気のリッチ時間TRが最大NO x 吸収量
VNOx に応じて、即ちNOx 吸収剤18の劣化の度合
に応じて定められる。即ち、図19(A)に示されるよ
うに混合気がリッチにされる周期TLは最大NOx 吸収
量VNOx が低下するほど、云い換えるとNOx 吸収剤
18の劣化の度合が大きくなるほど短かくされ、図19
(B)に示されるように混合気のリッチ時間TRは最大
NOx 吸収量VNOx が低下するほど、云い換えるとN
x 吸収剤18の劣化の度合が大きくなるほど短かくさ
れる。なお、図19(A)および(B)に示す関係は予
めROM32内に記憶されている。
【0062】図20および図21はこの第2実施例を実
行するための空燃比制御ルーチンを示しており、このル
ーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。図2
0および図21を参照すると、まず初めにステップ20
0において図2に示す関係から基本燃料噴射時間TPが
算出される。次いでステップ201ではNOx 吸収剤1
8の劣化の度合を判断すべきであることを示す劣化判定
フラグがセットされているか否かが判別される。劣化判
定フラグがセットされていないときにはステップ202
に進んでNOx 吸収剤18からNOx を放出すべきであ
ることを示すNOx 放出フラグがセットされているか否
かが判別される。NOx 放出フラグがセットされていな
いときにはステップ203に進む。
【0063】ステップ203では図3に基づき補正係数
Kが算出される。次いでステップ204では補正係数K
が1.0であるか否かが判別される。K=1.0のと
き、即ち混合気の空燃比を理論空燃比とすべきときには
ステップ228に進んで空燃比のフィードバック制御I
が行われる。このフィードバック制御Iは図14に示さ
れている。一方、K=1.0でないときにはステップ2
05に進んで補正係数Kが1.0よりも小さいか否かが
判別される。K<1.0のとき、即ちリーン混合気の空
燃比をリーンとすべきときにはステップ229に進んで
空燃比のフィードバック制御IIが行われる。このフィー
ドバック制御IIは図16に示されている。一方、K<
1.0でないときにはステップ206に進んでFAFが
1.0に固定され、次いでステップ207に進む。ステ
ップ207では次式に基づいて燃料噴射時間TAUが算
出される。
【0064】TAU=TP・K・FAF 次いでステップ208では補正係数Kが1.0よりも小
さいか否かが判別される。K<1.0のとき、即ちリー
ン混合気を燃焼すべきときにはステップ209に進んで
図6からNOx 吸収量NOXAが算出される。次いでス
テップ210ではNOx 放出量NOXDが零とされる。
次いでステップ211ではカウント値TCに時間割込み
の間隔Δtが加算される。従ってこのカウント値TCは
経過時間を表わしている。
【0065】ステップ211において経過時間TCが算
出されるとステップ215に進み、次式に基づいてNO
x 吸収剤18に吸収されていると推定されるNOx 量Σ
NOXが算出される。 ΣNOX=ΣNOX+NOXA−NOXD 一方、ステップ208においてK≧1.0であると判別
されたとき、即ち理論空燃比の混合気又はリッチ混合気
を燃焼すべきときにはステップ212に進んで次式に基
づきNOx 放出量NOXDが算出される。
【0066】 NOXD=f・(K−1.0)・TP・N 次いでステップ213ではNOx 吸収量NOXAが零と
され、次いでステップ214では経過時間TCが零とさ
れる。次いでステップ215に進んで推定NO x 量ΣN
OXが算出される。次いでステップ216では推定NO
x 量ΣNOXに補正値KXを乗算することによって補正
された推定NOx 量、即ち実際のNOx 量ΣNKXが算
出される。次いでステップ217ではΣNOXが負にな
ったか否かが判別され、ΣNOX<0になったときには
ステップ218に進んでΣNOXが零とされる。次いで
ステップ219では現在の車速SPがΣSPに加算され
る。このΣSPは車両の累積走行距離を示している。次
いでステップ220では累積走行距離ΣSPが設定値S
O よりも大きいか否かが判別される。ΣSP≦SPO
のときにはステップ221に進んで経過時間TCが最大
NOx 吸収量VNOx に応じた図19(A)に示される
周期TLを越えたか否かが判別される。TC>TLにな
ったときにはステップ222に進んでNOx 放出フラグ
がセットされる。
【0067】一方、ステップ220でΣSP>SPO
あると判別されたときにはステップ223に進んでΣN
KXが判定レベルSAT(図7)よりも大きくなったか
否かが判別される。ΣNKX>SATになったときには
ステップ224に進んで劣化判定フラグがセットされ、
次いでステップ225においてΣSPが零とされる。劣
化判定フラグがセットされるとステップ201からステ
ップ226に進んで劣化判定が行われる。この劣化判定
は図23に示されている。一方、NOx 放出フラグがセ
ットされるとステップ202からステップ227に進ん
でNOx 放出処理が行われる。このNOx 放出処理は図
22に示されている。
【0068】次に図20のステップ227において行わ
れるNOx 放出制御について図22を参照しつつ説明す
る。図22を参照するとまず初めにステップ230にお
いて補正係数Kが例えば1.3程度の一定値KKとされ
る。次いでステップ231では次式に基づいて燃料噴射
時間TAUが算出される。
【0069】TAU=TP・K 従ってNOx 放出処理が開始されると空燃比のフィード
バック制御は停止され、混合気の空燃比がリッチとされ
る。次いでステップ232では次式に基づいて単位時間
当りNOx 吸収剤18から放出されるNOx 放出量NO
XDが算出される。
【0070】 NOXD=f・(K−1.0)・TP・N 次いでステップ233では次式に基づいてNOx 吸収剤
18から実際に放出されるNOx 放出量XNOx が算出
される。なお、次式においてΔtは時間割込みの間隔を
表わしている。 XNOx =XNOx +NOXD・Δt 次いでステップ234ではNOx の放出処理が開始され
てから最大NOx 吸収量VNOx に応じた図19(B)
に示されるリッチ時間TRを経過したか否かが判別され
る。リッチ時間TRを経過するとステップ235に進ん
で実際のNOx放出量XNOx と補正された推定NOx
吸収量ΣNKXとの差の絶対値|XNO x −ΣNKX|
が一定値βよりも大きいか否かが判別される。|XNO
x −ΣNKX|≦βのときにはステップ237にジャン
プする。これに対して|XNOx−ΣNKX|>βのと
きにはステップ236に進んで次式に基づき補正値KX
が補正される。
【0071】KX=KX・XNOx /ΣNKX 次いでステップ237ではNOx 放出フラグがリセット
され、斯くして混合気の空燃比がリッチからそのときの
運転状態により定まる空燃比に、通常はリーンに切換え
られる。次いでステップ238ではTC,ΣXNOx
よびΣNOXが零とされる。
【0072】次に図20のステップ226において行わ
れる劣化判定について図23を参照しつつ説明する。図
23を参照するとまず初めにステップ240において補
正係数Kが例えば1.3程度の一定値KKとされる。次
いでステップ241では次式に基づいて燃料噴射時間T
AUが算出される。
【0073】TAU=TP・K 従って劣化判定が開始されると空燃比のフィードバック
制御は停止され、混合気の空燃比がリッチとされる。次
いでステップ242では次式に基づいて単位時間当りN
x 吸収剤18から放出されるNOx 放出量NOXDが
算出される。 NOXD=f・(K−1.0)・TP・N 次いでステップ243では次式に基づいてNOx 吸収剤
18から実際に放出されるNOx 放出量VNOx が算出
される。なお、次式においてΔtは時間割込みの間隔を
表わしている。
【0074】VNOx =VNOx +NOXD・Δt 次いでステップ244ではO2 センサ22の電流値Iが
予め定められた一定値α(図11)よりも低下したか否
かが判別される。I<αになるとステップ245に進ん
でVNOx に1.0よりも大きな一定値、例えば1.1
を乗算することによって判定レベルSAT(=1.1・
VNOx )が算出される。この場合、前述したようにV
NOx は最大NOx 吸収量を、即ちNOx 吸収剤18の
劣化の度合を表わしている。次いでステップ246では
最大NOx 吸収量VNOx に基づいて図19(A)に示
す関係から混合気をリッチにする周期TLが算出され、
次いでステップ247では最大NOx 吸収量VNOx
基づいて図19(B)に示す関係から混合気のリッチ時
間TRが算出される。
【0075】次いでステップ248では最大NOx 吸収
量VNOx が予め定められた最小値MINよりも低下し
たか否かが判別される。VNOx <MINになるとステ
ップ249に進んで警告ランプ25が点灯される。次い
でステップ250では劣化判定フラグがリセットされ
る。劣化判定フラグがリセットされると混合気の空燃比
がリッチからそのときの運転状態に応じた空燃比に、通
常はリーンに切換えられる。次いでステップ251では
VNOx およびΣNOXが零とされる。
【0076】
【発明の効果】1番目の発明では、NOx 吸収剤に実際
吸収されているNOx 量が予め定められた設定値に達し
たときにNOx 吸収剤からのNOx の放出作用が行われ
る。従って従来のようにNOx がNOx 吸収剤に吸収さ
れることなく大気に放出されたり、燃料消費量が増大す
るといった問題が発生するのを阻止することができる。
【0077】また、2番目の発明では、NOx 吸収剤に
実際に吸収されていたNOx 量を検出し、これに基づい
てNOx 吸収剤の劣化の度合を判断するようにしている
のでNOx 吸収剤の劣化の度合を正確に判断できること
になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の全体図である。
【図2】基本燃料噴射時間のマップを示す図である。
【図3】補正係数Kを示す図である。
【図4】機関から排出される排気ガス中の未燃HC,C
Oおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
【図5】NOx の吸放出作用を説明するための図であ
る。
【図6】NOx 吸収量NOXAを示す図である。
【図7】空燃比制御のタイムチャートである。
【図8】NOx 放出のために混合気をリッチにする周期
とそのときのリッチ時間を示す図である。
【図9】O2 センサの陽極と陰極間を流れる電流値を示
す図である。
【図10】O2 センサの陽極と陰極間を流れる電流値の
変化を示すタイムチャートである。
【図11】O2 センサの陽極と陰極間を流れる電流値の
変化を示すタイムチャートである。
【図12】空燃比を制御するためのフローチャートであ
る。
【図13】空燃比を制御するためのフローチャートであ
る。
【図14】フィードバック制御Iを行うためのフローチ
ャートである。
【図15】フィードバック補正係数FAFの変化を示す
タイムチャートである。
【図16】フィードバック制御IIを行うためのフローチ
ャートである。
【図17】NOx 放出処理を行うためのフローチャート
である。
【図18】劣化判定を行うためのフローチャートであ
る。
【図19】NOx 放出のために混合気をリッチにする周
期TLとリッチ時間TRとを示す図である。
【図20】空燃比を制御するための別の実施例を示すフ
ローチャートである。
【図21】空燃比を制御するための別の実施例を示すフ
ローチャートである。
【図22】NOx 放出処理を行うためのフローチャート
である。
【図23】劣化判定を行うためのフローチャートであ
る。
【符号の説明】
15…排気マニホルド 18…NOx 吸収剤 20,22…O2 センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02D 41/04 305 F02D 41/04 305Z 41/14 310 41/14 310K (72)発明者 田中 俊明 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 加藤 健治 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 井口 哲 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
    きにNOx を吸収し、流入する排気ガスの空燃比がリッ
    チになると吸収したNOx を放出するNOx吸収剤を機
    関排気通路内に配置し、NOx 吸収剤に吸収されている
    NOx 量を推定するNOx 吸収量推定手段を具備し、N
    x 吸収剤に吸収されていると推定される推定NOx
    収量が予め定められた設定値を越えたときにNOx 吸収
    剤に流入する排気ガスの空燃比をリーンからリッチに切
    換えてNOx 吸収剤からNOxを放出させるようにした
    内燃機関の排気浄化装置において、NOx 吸収剤下流の
    排気通路内に配置した空燃比検出手段と、NOx 吸収剤
    からNOx を放出すべくNOx 吸収剤に流入する排気ガ
    スの空燃比がリッチにされたときに該空燃比検出手段の
    検出結果に基づいてNOx 吸収剤に吸収されていた全N
    x 量を算出するNOx 吸収量算出手段と、該NOx
    収量算出手段により算出されたNOx 量に基づいて推定
    NOx 吸収量が実際のNOx 吸収量を表わすように推定
    NOx 吸収量を補正する補正手段とを具備し、該補正手
    段により補正された推定NOx 吸収量が予め定められた
    設定値を越えたときにNOx 吸収剤に流入する排気ガス
    の空燃比をリーンからリッチに切換えてNOx 吸収剤か
    らNOx を放出させるようにした内燃機関の排気浄化装
    置。
  2. 【請求項2】 上記NOx 吸収量算出手段により算出さ
    れたNOx 量に基づいてNOx 吸収剤の劣化の度合を判
    断する劣化判断手段を具備した請求項1に記載の内燃機
    関の排気浄化装置。
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