(57)【要約】【課題】  Ｏ2ストレージ能力を有するＮＯX吸蔵還元触媒装置を具備する内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯX吸蔵量を簡単に算出可能とすることである。【解決手段】  ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比をリーンからリッチへ反転させた時からＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比がリーンからリッチへ反転するまでの第一時間（ステップ１０６）と、ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比をリッチからリーンへ反転させた時からＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比がリッチからリーンへ反転するまでの第二時間（ステップ１１１）とに基づきＮＯX吸蔵還元触媒装置のＮＯX吸蔵量を算出する（ステップ１１３）。【選択図】      図２
2006046290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｏ2ストレージ能力を有するＮＯX吸蔵還元触媒装置を具備し、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比をリーンからリッチへ反転させた時から前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比がリーンからリッチへ反転するまでの第一時間と、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比をリッチからリーンへ反転させた時から前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比がリッチからリーンへ反転するまでの第二時間とに基づき前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置のＮＯX吸蔵量を算出することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置の直上流側に配置された上流側酸素センサの出力に基づき前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比がリーンからリッチへ及びリッチからリーンへ反転したことを検出し、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置の直下流側に配置された下流側酸素センサの出力に基づき前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比がリーンからリッチへ及びリッチからリーンへ反転したことを検出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記第一時間及び前記第二時間は、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置にＳＯXが吸蔵されていない時に検出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
希薄燃焼内燃機関の機関排気系には、一般的にＮＯX吸蔵還元触媒装置が配置されている。このＮＯX吸蔵還元触媒装置は、排気ガスの空燃比がリーンである時に排気ガス中のＮＯXを吸蔵し、排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチ空燃比である時に吸蔵したＮＯXを放出し、こうして放出されたＮＯXを排気ガス中の還元成分により還元浄化するものである。
【０００３】
このようなＮＯX吸蔵還元触媒装置において、ＮＯXの放出及び還元浄化に際して、ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比を監視していれば、ＮＯX吸蔵量を算出することができる。例えば、ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比をリーンからリッチへ反転させても、吸蔵されている全てのＮＯXの放出及び還元浄化が完了するまでは、ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比は理論空燃比近傍となってリッチに反転しないために、ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比をリッチへ反転させてからＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比がリッチへ反転するまでの時間がＮＯX吸蔵量に対応することとなる。こうして、この時間に基づきＮＯX吸蔵量を算出することができる。
【０００４】
ところで、ＮＯX吸蔵還元触媒装置にＯ2ストレージ能力を持たせることが提案されている。Ｏ2ストレージ能力は、排気ガスの空燃比がリーンである時に余剰酸素を吸蔵し、排気ガスの空燃比がリッチとなる時に吸蔵した酸素を放出して排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍にするものであり、それにより、燃焼空燃比がリッチとなって比較的多くのＨＣ及びＣＯを含むリッチ空燃比の排気ガスがＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入しても、Ｏ2ストレージ能力によって酸素が放出されるために、これらＨＣ及びＣＯを放出された酸素によって良好に酸化浄化することができる。
【０００５】
また、ＮＯX吸蔵還元触媒装置において、ＮＯXを吸蔵する際には、ＮＯXの大部分を占めるＮＯの酸化（ＮＯ＋１／２Ｏ2→ＮＯ2）が必要であり、この酸化にＯ2ストレージ能力により吸蔵された酸素が使用可能である。それにより、ＮＯX吸蔵還元触媒装置にＯ2ストレージ能力を持たせればＮＯXを吸蔵し易くすることができる。
【０００６】
しかしながら、ＮＯX吸蔵還元触媒装置にＯ2ストレージ能力を持たせると、前述したＮＯX吸蔵量の算出において、ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比をリッチに反転させると、Ｏ2ストレージ能力により吸蔵された酸素が放出されて排気ガス中のＨＣ及びＣＯを酸化している間もＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比は理論空燃比近傍となり、ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比をリッチに反転させてからＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比がリッチへ反転するまでの時間は、Ｏ2ストレージ能力により吸蔵されている酸素量によって延長され、ＮＯX吸蔵量に対応しなくなる。それにより、そのままではＮＯX吸蔵量を算出することはできない。
【０００７】
Ｏ2ストレージ能力を有するＮＯX吸蔵還元触媒装置におけるＮＯX吸蔵量を算出するために、ＮＯX吸蔵還元触媒装置へリッチ空燃比の排気ガスを流入させると、先にＯ2ストレージ能力により吸蔵された酸素が放出され、次いで、ＮＯXが放出されるとして、ＮＯX吸蔵還元触媒装置の下流側に配置された酸素センサの出力がリーンを示す０Ｖから第一設定電圧となるまでの時間では酸素が放出され、その後、酸素センサの出力が流入させたとほぼ同じリッチ空燃比を示す第二設定電圧となるまでの時間でＮＯXが放出されるとし、酸素センサの出力が第一設定電圧から第二設定電圧となるまでの時間に基づきＮＯX吸蔵量を算出することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３５２３０９号公報
【特許文献２】特開平８−２６０９４８号公報
【特許文献３】特開平８−２６０９４９号公報
【特許文献４】特開平８−２６１０４１号公報
【特許文献５】特開２００１−２００７１８号公報
【特許文献６】特開２００３−９７３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の技術において、第一設定電圧はＯ2ストレージ能力によって変化するものであるために、劣化によってＯ2ストレージ能力が低下する毎に第一設定電圧を設定し直さなければならない。また、同形式のＮＯX吸蔵還元触媒装置であってもＯ2ストレージ能力は完全に同一ではなく、当初の第一設定電圧はＮＯX吸蔵還元触媒装置毎に設定しなければならない。このように、前述の技術では、第一設定電圧の設定が非常に複雑であり簡単にＮＯX吸蔵量を算出することができない。
【００１０】
従って、本発明の目的は、Ｏ2ストレージ能力を有するＮＯX吸蔵還元触媒装置を具備する内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯX吸蔵量を簡単に算出可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置は、Ｏ2ストレージ能力を有するＮＯX吸蔵還元触媒装置を具備し、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比をリーンからリッチへ反転させた時から前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比がリーンからリッチへ反転するまでの第一時間と、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比をリッチからリーンへ反転させた時から前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比がリッチからリーンへ反転するまでの第二時間とに基づき前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置のＮＯX吸蔵量を算出することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置の直上流側に配置された上流側酸素センサの出力に基づき前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比がリーンからリッチへ及びリッチからリーンへ反転したことを検出し、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置の直下流側に配置された下流側酸素センサの出力に基づき前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比がリーンからリッチへ及びリッチからリーンへ反転したことを検出することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明による請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記第一時間及び前記第二時間は、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置にＳＯXが吸蔵されていない時に検出されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比をリーンからリッチへ反転させた時からＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比がリーンからリッチへ反転するまでの第一時間は、この間でＮＯX吸蔵還元触媒装置に吸蔵されていた酸素及びＮＯXが全て放出されるために、吸蔵されていた酸素量とＮＯX量との合計量に対応し、また、ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比をリッチからリーンへ反転させた時からＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比がリッチからリーンへ反転するまでの第二時間は、この間でＮＯX吸蔵還元触媒装置へ酸素が吸蔵されるために、吸蔵された酸素量に対応しており、それにより、第一時間と第二時間とに基づき簡単にＮＯX吸蔵還元触媒装置のＮＯX吸蔵量を算出することができる。
【００１５】
また、本発明による請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯX吸蔵還元触媒装置の直上流側に配置された上流側酸素センサの出力に基づきＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比がリーンからリッチへ及びリッチからリーンへ反転したことを検出し、ＮＯX吸蔵還元触媒装置の直下流側に配置された下流側酸素センサの出力に基づきＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比がリーンからリッチへ及びリッチからリーンへ反転したことを検出するために、第一時間及び第二時間を正確に検出することができる。
【００１６】
また、本発明による請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、第一時間及び第二時間は、ＮＯX吸蔵還元触媒装置にＳＯXが吸蔵されていない時に検出されるようになっている。ＮＯX吸蔵還元触媒装置には、ＮＯXと同様なメカニズムによってＳＯXも吸蔵され、ＮＯXの吸蔵可能量を低下させる。それにより、ＳＯXが吸蔵されている時のＮＯX吸蔵量は、最大ＮＯX吸蔵可能量とはならない。請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置によってＳＯXが吸蔵されていない時に検出された第一時間及び第二時間に基づき最大ＮＯX吸蔵可能量を算出することにより、例えば、ＮＯX吸蔵還元触媒装置の劣化を正確に判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明による排気浄化装置が取り付けられた内燃機関を示す概略図である。同図において、１は希薄燃焼を実施可能な内燃機関本体であり、例えば、希薄燃焼として成層燃焼を実施する筒内噴射式火花点火内燃機関本体である。２はピストンであり、３は気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁であり、４は点火プラグである。ピストン２の頂面には、成層燃焼時において、燃料噴射弁３から圧縮行程後半に気筒内へ噴射された燃料を点火プラグ４近傍に導くためのキャビティ２ａが形成されている。
【００１８】
各気筒の燃料噴射弁３は、共通の蓄圧室５において所望圧力に昇圧された燃料を噴射する。６は蓄圧室５へ燃料を供給するための燃料タンクである。７は吸気弁８を介して気筒内へ通じる吸気通路であり、サージタンク７ａが各気筒への吸気分岐部の直上流側に位置し、サージタンク７ａの直上流側にはスロットル弁９が配置されている。１０は排気弁１１を介して気筒内へ通じる排気通路であり、各気筒からの排気合流部の直下流側には、小さな容量を有する三元触媒装置１２が配置され、この三元触媒装置１２の下流側には大きな容量を有するＮＯX吸蔵還元触媒装置１３が配置されている。
【００１９】
ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３の直上流側には上流側酸素センサ１４が配置され、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３の直下流側には下流側酸素センサ１５が配置されている。三元触媒装置１２は、小さな容量を有して機関本体近傍に位置するために、機関始動直後において活性化し、排気ガスの浄化を早期に開始するようになっている。
【００２０】
上流側酸素センサ１４及び１５は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリッチであるかリーンであるかを検出可能なステップ出力型としたが、排気ガスの空燃比に対応する電圧を出力するリニア出力型としても良い。
【００２１】
ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３は、排気ガス中の酸素濃度が高い時にＮＯXを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低くなると吸蔵したＮＯXを放出するものであり、排気ガスの空燃比がリーンとなる希薄燃焼時において、比較的多く生成されるＮＯXを良好に吸蔵する。しかしながら、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３の最大ＮＯX吸蔵可能量を超えてＮＯXを吸蔵することはできず、ＮＯX吸蔵量が最大ＮＯX吸蔵可能量に達する以前に、排気ガスの空燃比をリッチにしてＮＯX吸蔵還元触媒装置１３からＮＯXを放出させ、排気ガス中に含まれるＨＣ及びＣＯ等の還元成分によって放出させたＮＯXを還元浄化することが必要である。これはＮＯX吸蔵還元触媒装置のＮＯX再生処理と称される。
【００２２】
ところで、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３には、セリア等を担持させてＯ2ストレージ能力を持たせている。Ｏ2ストレージ能力は、排気ガスの空燃比がリーンであると余剰酸素を吸蔵し、排気ガスの空燃比がリッチとなると吸蔵した酸素を放出し、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍にするものである。ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３は酸化機能も有しており、それにより、機関加速時等において燃焼空燃比がリッチとされた時に、上流側の三元触媒装置１２によって十分に浄化されなかった排気ガスがＮＯX吸蔵還元触媒装置１３へ流入しても、この時にはＯ2ストレージ能力によって酸素が放出され、この酸素によって排気ガス中のＨＣ及びＣＯを十分に酸化浄化することが可能となる。
【００２３】
また、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３へＮＯXが吸蔵される際には、ＮＯXの大部分を占めるＮＯをＮＯ2へ酸化させることなり、この酸化にＯ2ストレージ能力により吸蔵された酸素を利用することができる。こうして、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３にＯ2ストレージ能力を持たせることによりＮＯXの吸蔵が容易となる。
【００２４】
ところで、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３には、ＮＯXと同様なメカニズムによって排気ガス中のＳＯXも吸蔵されてしまう。ＮＯXは硝酸塩の形で吸蔵されるのに対して、ＳＯXは硫酸塩の形で吸蔵され、硫酸塩は、非常に安定な物質であり、排気ガスの空燃比をリッチにしただけでは、ＳＯXは放出されない。こうしてＳＯXの吸蔵量は徐々に増加し、その分、ＮＯXを吸蔵することができなくなってしまう。これは、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３のＳ被毒と称される。
【００２５】
それにより、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３においては、吸蔵されたＳＯXを放出させるＳ被毒回復処理も必要である。例えば、燃料噴射量の積算値が設定値に達した時に、所定量のＳＯXがＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されているＳ被毒回復時期であると判断され、この時に、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３を約６００°Ｃまで昇温した後に排気ガスの空燃比をリッチにするＳ被毒回復処理が実施される。一般的に、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３の昇温には、比較的多量の未燃燃料と酸素とをＮＯX吸蔵還元触媒装置１３へ供給してこの燃料を燃焼させることとなる。ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３にＯ2ストレージ能力を持たせていれば、排気ガスの空燃比をリッチにするだけで酸素はＯ2ストレージ能力により放出されるために、酸素を供給するための二次空気供給等は必要ない。このようにＮＯX吸蔵還元触媒装置１３にＯ2ストレージ能力を持たせることは有利である。
【００２６】
ところで、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３の最大ＮＯX吸蔵可能量は、劣化により徐々に低下するために、これを監視していれば、ＮＯX再生処理の実施時期及びＮＯX吸蔵還元触媒装置１３の交換時期の判断に利用することができる。ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３がＯ2ストレージ能力を有していなければ、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３に最大にＮＯXを吸蔵させた時に、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３へ流入する排気ガスの空燃比をリーンからリッチへ反転させてＮＯXの放出及び還元浄化を開始し、この還元浄化が完了すると、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３から流出する排気ガスの空燃比がリッチへ反転するために、この間の時間が、ＮＯXの放出及び還元時間となって最大ＮＯX吸蔵可能量に対応しており、容易に最大ＮＯX吸蔵可能量を算出することができる。しかしながら、本実施形態のように、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３にＯ2ストレージ能力を持たせていると、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３へ流入する排気ガスの空燃比をリーンからリッチへ反転させてからＮＯX吸蔵還元触媒装置１３から流出する排気ガスの空燃比がリーンからリッチへ反転するまでの時間は、ＮＯXの放出及び還元浄化の時間とＯ2ストレージ能力により吸蔵された酸素が放出されて排気ガス中のＨＣ及びＣＯを酸化させる時間との合計となり、そのままでは最大ＮＯX吸蔵可能量を算出することができない。
【００２７】
本実施形態においては、制御装置１６が、上流側酸素センサ１４及び下流側酸素センサ１５の出力に基づき、図２に示すフローチャートに従って最大ＮＯX吸蔵可能量を算出するようになっている。先ず、ステップ１０１において、例えば前述したように、Ｓ被毒回復時期であるか否かが判断される。この判断が否定される時には、そのまま終了するが、肯定される時にはステップ１０２において、例えば前述したように、Ｓ被毒回復処理が実施される。
【００２８】
次いで、ステップ１０３において、下流側酸素センサ１５の出力Ｖ２がリッチを示す１Ｖより僅かに低い電圧ａ以上であるか否かが判断される。Ｓ被毒回復処理に置いては、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３へ流入する排気ガスの空燃比がリッチにされ、全てのＳＯXの放出が完了すると、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３から流出する排気ガスの空燃比がリーンからリッチへ反転する。それにより、ステップ１０３における判断が否定される時には、Ｓ被毒回復処理は完了しておらず、ステップ１０３の判断を繰り返す。ステップ１０３の判断が肯定されれば、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３から流出する排気ガスの空燃比はリッチであり、Ｓ被毒回復処理は完了したために、ステップ１０４へ進む。この時には、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３からは、ＳＯXだけでなくＮＯXも酸素も全て放出されている。
【００２９】
ステップ１０４において、リーン空燃比での運転が開始される。次いで、ステップ１０５において、上流側酸素センサ１４の出力Ｖ１がリーンを示す０Ｖより僅かに大きな電圧ｂ以下であるか否かが判断される。リーン空燃比での運転を開始してもＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比は直にはリーンとならない。これは、これまでのリッチ空燃比の排気ガスが排気通路内を満たしており、さらに、上流側の三元触媒装置１２のＯ2ストレージ能力により酸素が吸蔵されるためである。それにより、ステップ１０５の判断は肯定されるまで繰り返され、ステップ１０５の判断が肯定されれば、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３へ流入する排気ガスの空燃比がリッチからリーンに反転したこととなる。
【００３０】
この時に、ステップ１０６において第一時間Ｔ１のカウントが開始される。次いで、ステップ１０７において下流側酸素センサ１５の出力Ｖ２が電圧ｂ以下であるか否かが判断される。ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３へ流入する排気ガスの空燃比がリーンとなってもＯ2ストレージ能力によって酸素が吸蔵されている間は、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３から流出する排気ガスの空燃比はリッチからリーンへ反転せず、ステップ１０７の判断が否定される間は、第一時間Ｔ１のカウントが継続される。ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３から流出する排気ガスの空燃比がリッチからリーンへ反転すれば、ステップ１０７の判断が肯定され、第一時間Ｔ１のカウントを終了してステップ１０８へ進む。
【００３１】
図３は、上流側酸素センサ１４及び下流側酸素センサ１５の出力変化を示すタイムチャートであり、第一時間Ｔ１は、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３へ流入する排気ガスの空燃比がリッチからリーンへ反転した時刻ｔ１からＮＯX吸蔵還元触媒装置１３から流出する排気ガスの空燃比がリッチからリーンへ反転する時刻ｔ２までの時間となり、これは現在のＯ２ストレージ能力の限界まで酸素を吸蔵した時間であり、吸蔵された酸素量に対応している。次いで、ステップ１０８においては、暫くリーン空燃比での燃焼を継続し、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３の最大ＮＯX吸蔵可能量までＮＯXを吸蔵させる。次いで、ステップ１０９において、リッチ空燃比での運転を開始する。
【００３２】
ステップ１１０では、上流側酸素センサ１４の出力Ｖ１が電圧ａ以上であるか否かが判断される。リッチ空燃比での運転を開始してもＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比は直にはリッチとならない。これは、これまでのリーン空燃比の排気ガスが排気通路内を満たしており、さらに、上流側の三元触媒装置１２のＯ2ストレージ能力により酸素が放出されるためである。それにより、ステップ１１０の判断は肯定されるまで繰り返され、ステップ１１０の判断が肯定されれば、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３へ流入する排気ガスの空燃比がリーンからリッチに反転したこととなる。
【００３３】
この時に、ステップ１１１において第二時間Ｔ２のカウントが開始される。次いで、ステップ１１２において下流側酸素センサ１５の出力Ｖ２が電圧ａ以上であるか否かが判断される。ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３へ流入する排気ガスの空燃比がリッチとなってもＯ2ストレージ能力によって吸蔵された酸素及び吸蔵されたＮＯXが全て放出されるまでの間は、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３から流出する排気ガスの空燃比はリーンからリッチへ反転せず、ステップ１１２の判断が否定される間は、第二時間Ｔ２のカウントが継続される。ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３から流出する排気ガスの空燃比がリーンからリッチへ反転すれば、ステップ１１２の判断が肯定され、第二時間Ｔ２のカウントを終了してステップ１１３へ進む。
【００３４】
こうして、第二時間Ｔ２は、図３において、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３へ流入する排気ガスの空燃比がリーンからリッチへ反転した時刻ｔ３からＮＯX吸蔵還元触媒装置１３から流出する排気ガスの空燃比がリーンからリッチへ反転する時刻ｔ４までの時間となり、これは現在のＯ2ストレージ能力の限界まで吸蔵されている酸素を全て放出し、また、最大ＮＯX吸蔵可能量まで吸蔵されたＮＯXを全て放出した時間であり、吸蔵されていた酸素量とＮＯX量との合計に対応している。
【００３５】
ここで、ステップ１０４の運転におけるリーン空燃比ＡＦ１とステップ１０９の運転におけるリッチ空燃比ＡＦ２との関係は、同じ一定の吸入空気量Ｇにおいて、（ＡＦ１＋ＡＦ２）／２＝１４．６（理論空燃比）とされている。それにより、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３のＯ2ストレージ能力の限界値まで酸素を吸蔵する時間と、限界値まで吸蔵された酸素を全て放出する時間とは等しくなる。これは、Ｏ2ストレージ能力が劣化しても維持される。それにより、第二時間Ｔ２と第一時間Ｔ１との差は、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３の最大ＮＯX吸蔵可能量まで吸蔵されたＮＯXを放出する時間となる。
【００３６】
例えば、この間で放出されたＮＯXを還元浄化するのに使用された燃料量を算出すれば、この燃料量は、ＮＯX吸蔵還元触媒装置の最大ＮＯX吸蔵可能量を表す値として使用することができる。具体的には、各時刻においてＮＯXを還元浄化するのに使用された燃料量ｑは、次式により表され、各時刻の燃料量ｑを第一時間Ｔ２と第二時間Ｔ１との差だけ積算することにより最大ＮＯX吸蔵可能量を表す燃料量を算出することができる。
ｑ＝Ｇ／ＡＦ２−Ｇ／１４．６
ここで、Ｇは前述の一定とされた吸入空気量である。
【００３７】
このようにして、ステップ１１３において、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３の現在の最大ＮＯX吸蔵可能量を算出することができる。もちろん、簡単のために、ステップ１０４の運転におけるリーン空燃比ＡＦ１とステップ１０９の運転におけるリッチ空燃比ＡＦ２との関係は、いずれの運転においても一定とされた吸入空気量Ｇにおいて、（ＡＦ１＋ＡＦ２）／２＝１４．６（理論空燃比）としたが、これは本発明を限定するものではない。例えば、ステップ１０４の運転におけるリーン空燃比がＡＦ１’であり、吸入空気量がＧ’であり、ステップ１０９のリッチ空燃比の運転に対して前述の関係を満たすリーン空燃比ＡＦ１及びステップ１０９のリッチ空燃比の吸入空気量Ｇと異なっている場合には（又は、いずれか一方が異なっている場合には）、測定された第一時間Ｔ１’を、吸入空気量Ｇにおいてリーン空燃比ＡＦ１を実現した場合の第一時間Ｔ１に、理論空燃比に対して不足する燃料量が等しくなるように（この不足燃料量がＯ2ストレージ能力によって吸蔵される酸素量に対応する）換算すれば良い。すなわち、第一時間Ｔ１’は、次式のように補正され、こうして補正された第一時間Ｔを第二時間Ｔ２から減算すれば良い。
Ｔ１＝Ｔ１’（Ｇ’／１４．６−Ｇ’／ＡＦ１’）／（Ｇ／１４．６−Ｇ／ＡＦ１）
【００３８】
本実施形態において、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１３の最大ＮＯX吸蔵可能量を推定するために、Ｓ被毒回復処理を実施してＳＯXを放出された直後にＮＯXを最大に吸蔵させているが、これは本発明を限定するものではなく、例えば、ＳＯXが吸蔵されている残りのＮＯX吸蔵可能量を算出する場合には、そのためにＳ被毒回復処理を実施する必要はない。図２のフローチャートにおいて、リーン空燃比運転の第一時間の測定をリッチ空燃比運転の第二時間の測定より先に実施するようにしたが、もちろん、第二時間の測定を第一時間の測定より先に実施しても良い。また、リッチ空燃比の運転に代えて、理論空燃比又はリーン空燃比の運転において、膨張又は排気行程において気筒内へ燃料を噴射したり、又は、機関排気通路へ燃料を供給したりして、排気ガスの空燃比をリッチにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による排気浄化装置が取り付けられた内燃機関を示す概略図である。
【図２】最大ＮＯX吸蔵可能量を算出するためのフローチャートである。
【図３】上流側酸素センサ及び下流側酸素センサの出力変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１    機関本体
１０    排気通路
１３    ＮＯX吸蔵還元触媒装置
１４    上流側酸素センサ
１５    下流側酸素センサ
【図１】
2006046290.tif 000003
【図２】
2006046290.tif 000004
【図３】
2006046290.tif 000005