(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路にリーンＮＯｘトラップ触媒装置を備えると共に、該リーンＮＯｘトラップ触媒装置のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのリッチ制御を行う制御装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、
前記制御装置が、
前記内燃機関から排出される単位時間当たりのＮＯｘ排出量を算出するＮＯｘ排出量算出手段と、
前記ＮＯｘ排出量算出手段で算出された単位時間あたりのＮＯｘ排出量に基づいてリッチ待ち時間閾値を設定するリッチ待ち時間閾値設定手段と、
前記リーンＮＯｘトラップ触媒装置に対する前回のリッチ制御後からのエンジン運転経過時間、若しくはエンジン始動後のエンジン運転経過時間である経過時間が、前記リッチ待ち時間閾値設定手段で設定されたリッチ待ち時間閾値以上になったときに、リッチ制御を開始すると判定する経過時間判定手段と、
リッチ制御を開始するとの指令によりリッチ制御を開始するリッチ制御手段を備えると共に、
前記リッチ制御手段にリッチ制御を開始するとの指令を出すリッチ制御指令手段を備え、前記リッチ制御指令手段は、前記経過時間判定手段におけるリッチ制御の開始の判定を前記指令を出すための必須条件としたことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化システム。
【請求項２】
前記制御装置が、
前記リーンＮＯｘトラップ触媒装置に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量を算定して、このＮＯｘ吸蔵量が予め設定されたＮＯｘ吸蔵量閾値以上になったときに、リッチ制御を開始すると判定するＮＯｘ吸蔵量判定手段と、
前記リーンＮＯｘトラップ触媒装置で浄化されているＮＯｘ浄化率を算定して、このＮＯｘ浄化率が予め設定されたＮＯｘ浄化率閾値以下になったときに、リッチ制御を開始すると判定するＮＯｘ浄化率判定手段を備えると共に、
前記リッチ制御指令手段が、前記ＮＯｘ吸蔵量判定手段におけるリッチ制御の開始の判定と、前記ＮＯｘ浄化率判定手段におけるリッチ制御の開始の判定と、前記経過時間判定手段におけるリッチ制御の開始の判定との３つの開始の判定が揃ったときに、リッチ制御を開始する指令を出すように構成された請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
【請求項３】
前記リッチ待ち時間閾値設定手段が、前記ＮＯｘ排出量算出手段で算出された単位時間あたりのＮＯｘ排出量が増加するに伴い、前記リッチ待ち時間閾値を減少させて設定するように構成された請求項１又は２に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気ガス浄化システムを備えて構成される内燃機関。
【請求項５】
内燃機関の排気通路にリーンＮＯｘトラップ触媒装置を備え、該リーンＮＯｘトラップ触媒装置のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのリッチ制御を行う内燃機関の排気ガス浄化方法において、
リッチ制御の開始の判定に際して、
前記内燃機関から排出される単位時間あたりのＮＯｘ排出量に基づいてリッチ待ち時間閾値を設定し、前記リーンＮＯｘトラップ触媒装置に対する前回のリッチ制御後からのエンジン運転経過時間、若しくはエンジン始動後のエンジン運転経過時間である経過時間が、前記リッチ待ち時間閾値以上になったときにリッチ制御を開始すると判定して、このリッチ制御の開始の判定を、リッチ制御を開始する必要条件としたことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化方法。
【請求項６】
前記リーンＮＯｘトラップ触媒装置に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量を算定して、このＮＯｘ吸蔵量が予め設定されたＮＯｘ吸蔵量閾値以上になったときと、前記リーンＮＯｘトラップ触媒装置で浄化されているＮＯｘ浄化率を算定して、このＮＯｘ浄化率が予め設定されたＮＯｘ浄化率閾値以下になったときと、前記経過時間が、前記リッチ待ち時間閾値以上になったときの３つが揃った場合に、リッチ制御を開始する請求項５に記載の内燃機関の排気ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に、リーンＮＯｘトラップ触媒装置を備えた排気ガス浄化装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化システムに関し、特に、リーンＮＯｘトラップ触媒装置のリッチ還元の実施時期を最適化する内燃機関の排気ガス浄化システム、内燃機関及び内燃機関の排気ガス浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）及び微粒子状物質（ＰＭ）等の浄化対象成分を浄化するために、酸化触媒装置（ＤＯＣ）、微粒子捕集装置（ＣＳＦ、ＳＣＲＦ等）、選択還元型触媒装置（ＳＣＲ）、リーンＮＯｘトラップ触媒装置（ＬＮＴ）等の各触媒装置を担持して構成される排気ガス浄化装置を備えた排気ガス浄化システムが使用されている。
【０００３】
排気ガス浄化装置のひとつに、リーンＮＯｘトラップ触媒装置を備えて、排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化処理する排気ガス浄化システムがある。このＮＯｘ低減用の排気ガス浄化システムでは、リーンバーンエンジンやディーゼルエンジンの様に排気ガス中に酸素が過多の状態（リーン状態）の時に、ＮＯｘをリーンＮＯｘトラップ触媒装置に一時的に吸蔵し、ＮＯｘ吸蔵量が多くなり、リーンＮＯｘトラップ触媒装置で吸蔵しきれずに下流側にスリップする量が増えそうなときに、定期的に排気ガスをリッチ空燃比にして、リーンＮＯｘトラップ触媒装置に吸蔵したＮＯｘを放出させると共に還元する。この吸蔵、及び、放出・還元の動作を繰り返して、リーンＮＯｘトラップ触媒装置によるＮＯｘ浄化率を維持する機構となっている。
【０００４】
リーンＮＯｘトラップ触媒装置に吸蔵したＮＯｘをリッチ還元するＮＯｘ再生処理では、このリッチ制御に移行するトリガーとしては、通常、リーンＮＯｘトラップ触媒装置におけるＮＯｘの吸蔵量閾値や、排気通路にＮＯｘ濃度センサを設けている場合はＮＯｘ濃度閾値（またはＮＯｘ浄化率閾値）の２つのみを使用している。すなわち、リーンＮＯｘトラップ触媒装置に吸蔵したＮＯｘ吸蔵量が予め設定したＮＯｘ吸蔵量閾値以上となった場合、かつ、ＮＯｘ濃度センサで検出したＮＯｘ濃度が予め設定したＮＯｘ濃度閾値以上（言い換えれば、ＮＯｘ浄化率が予め設定したＮＯｘ浄化率閾値以下）となった場合に、リッチ制御に移行している。
【０００５】
しかしながら、この場合、エンジンの運転パターンに関係なくリッチ制御へ移行するため、ＮＯｘ浄化率や燃費向上のためには、必ずしも最適ではないタイミングで、排気ガスのリッチ制御へ移行してしまう場合があり、ＮＯｘ浄化率や燃費が安定しないという問題がある。
【０００６】
例えば、ＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵量閾値以上であって、かつ、浄化率がＮＯｘ浄化率閾値より低くなっていても、エンジンの運転状態が低速低負荷状態である場合には、ＮＯｘ排出量が低くリッチ制御に移行しなくてもよい場合であるが、現行の制御ではリッチ制御に移行してしまう。
【０００７】
これに関連して、ＮＯｘ排出規制による規制値が所定走行距離に対する総ＮＯｘ排出量となっていることに配慮して、ＮＯｘ総排出量と車両の走行期間との関係が所定の関係より総排出量増加側になると機関加速運転時におけるリーン空燃比での運転領域を狭くする機能を備えて、ＮＯｘ総排出量を効率よく抑制すると同時にＮＯｘの還元機会を増やしてＮＯｘ吸蔵性能を効率よく回復させる内燃機関の排気浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
この内燃機関の排気浄化装置では、機関加速運転時にＮＯｘ排出量が多くなるリーン運転を許可するか否かを制御することで、ＮＯｘ総排出量と車両の走行期間との関係により総排出量に余裕があるときには加速運転時であってもリーン空燃比での運転を許可し、燃費の向上とＮＯｘ総排出量の管理とを両立させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−８１３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者らは、例えば、車両の走行パターンとして、低速走行後に加速を行う場合、低負荷走行時で、エンジンからの単位時間当たりのＮＯｘ排出量が少ない間は、リーンＮＯｘトラップ触媒装置に対してのリーンリッチ制御を極力行わず、ＮＯｘ吸蔵のみを行い、その後、車両が加速して、排気ガスの温度が上昇した時に合わせてリッチ制御を行うと、ＮＯｘの還元効率が良く、また、短時間のリッチ制御で燃費の悪化が少ない状態で、ＮＯｘ還元が行えるとの知見を得た。
【００１１】
また、この排気ガスの温度が上昇するときには、エンジンからの単位時間当たりのＮＯｘ排出量が増加するので、この排気ガスの上昇のタイミングを単位時間当たりのＮＯｘ排出量の増加減少で捉える事ができるとの知見も得た。
【００１２】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路に、リーンＮＯｘトラップ触媒装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、リーンＮＯｘトラップ触媒装置のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのリッチ制御の実施時期をより適切にすることができ、これにより、ＮＯｘの還元効率が良く、また、短時間のリッチ制御で燃費の悪化が少ない状態で、ＮＯｘ還元が行うことができる内燃機関の排気ガス浄化システム、内燃機関及び内燃機関の排気ガス浄化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路にリーンＮＯｘトラップ触媒装置を備えると共に、該リーンＮＯｘトラップ触媒装置のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのリッチ制御を行う制御装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記内燃機関から排出される単位時間当たりのＮＯｘ排出量を算出するＮＯｘ排出量算出手段と、前記ＮＯｘ排出量算出手段で算出された単位時間あたりのＮＯｘ排出量に基づいてリッチ待ち時間閾値を設定するリッチ待ち時間閾値設定手段と、前記リーンＮＯｘトラップ触媒装置に対する前回のリッチ制御後からのエンジン運転経過時間、若しくはエンジン始動後のエンジン運転経過時間である経過時間が、前記リッチ待ち時間閾値設定手段で設定されたリッチ待ち時間閾値以上になったときに、リッチ制御を開始すると判定する経過時間判定手段と、リッチ制御を開始するとの指令によりリッチ制御を開始するリッチ制御手段を備えると共に、前記リッチ制御手段にリッチ制御を開始するとの指令を出すリッチ制御指令手段を備え、前記リッチ制御指令手段は、前記経過時間判定手段におけるリッチ制御の開始の判定を前記指令を出すための必須条件として構成される。
【００１４】
この構成によれば、排気ガスの空燃比をリッチ状態にして、リーンＮＯｘトラップ触媒装置に吸蔵したＮＯｘを放出させて還元するリッチ制御を行うときに、このリッチ制御開始のトリガーとして、従来技術で用いられているいくつかのトリガーに、エンジンからの単位時間あたりのＮＯｘ排出量に基づいて算出されるリッチ待ち時間閾値によるトリガーを加えることで、従来のトリガーの条件を満たした状態であっても、制御時におけるＮＯｘ排出量によって、言い換えれば、エンジン運転状態、走行モードを考慮して、直ぐにリッチ制御する必要があるか、もう少しリッチ制御を延ばしてもよいかを判定することで、リーンＮＯｘトラップ触媒装置のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのリッチ制御の実施時期をより適切にすることができ、これにより、ＮＯｘの還元効率が良く、また、短時間のリッチ制御で燃費の悪化が少ない状態で、ＮＯｘ還元が行うことができるようになる。
【００１５】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記リーンＮＯｘトラップ触媒装置に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量を算定して、このＮＯｘ吸蔵量が予め設定されたＮＯｘ吸蔵量閾値以上になったときに、リッチ制御を開始すると判定するＮＯｘ吸蔵量判定手段と、前記リーンＮＯｘトラップ触媒装置で浄化されているＮＯｘ浄化率を算定して、このＮＯｘ浄化率が予め設定されたＮＯｘ浄化率閾値以下になったときに、リッチ制御を開始すると判定するＮＯｘ浄化率判定手段を備えると共に、前記リッチ制御指令手段が、前記ＮＯｘ吸蔵量判定手段におけるリッチ制御の開始の判定と、前記ＮＯｘ浄化率判定手段におけるリッチ制御の開始の判定と、前記経過時間判定手段におけるリッチ制御の開始の判定との３つの開始の判定が揃ったときに、リッチ制御を開始する指令を出すように構成されると、ＮＯｘ吸蔵量とＮＯｘ浄化率に加えてＮＯｘ排出量の３つのパラメータに基づいてリッチ制御の開始を行うので、リーンＮＯｘトラップ触媒装置のリッチ制御の実施時期をより最適化することができる。
【００１６】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記リッチ待ち時間閾値設定手段が、前記ＮＯｘ排出量算出手段で算出された単位時間あたりのＮＯｘ排出量が増加するに伴い、前記リッチ待ち時間閾値を減少させて設定するように構成されると、リーンＮＯｘトラップ触媒装置のリッチ制御に関するリッチ待ち時間閾値をより適切に設定できる。
【００１７】
また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムを備えて構成され、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムと同様の作用効果を奏することができる。
【００１８】
また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気通路にリーンＮＯｘトラップ触媒装置を備え、該リーンＮＯｘトラップ触媒装置のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのリッチ制御を行う内燃機関の排気ガス浄化方法において、リッチ制御の開始の判定に際して、前記内燃機関から排出される単位時間あたりのＮＯｘ排出量に基づいてリッチ待ち時間閾値を設定し、前記リーンＮＯｘトラップ触媒装置に対する前回のリッチ制御後からのエンジン運転経過時間、若しくはエンジン始動後のエンジン運転経過時間である経過時間が、前記リッチ待ち時間閾値以上になったときにリッチ制御を開始すると判定して、このリッチ制御の開始の判定を、リッチ制御を開始する必要条件としたことを特徴とする方法である。
【００１９】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化方法において、前記リーンＮＯｘトラップ触媒装置に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量を算定して、このＮＯｘ吸蔵量が予め設定されたＮＯｘ吸蔵量閾値以上になったときと、前記リーンＮＯｘトラップ触媒装置で浄化されているＮＯｘ浄化率を算定して、このＮＯｘ浄化率が予め設定されたＮＯｘ浄化率閾値以下になったときと、前記経過時間が、前記リッチ待ち時間閾値以上になったときの３つが揃った場合に、リッチ制御を開始する。
【００２０】
これらの方法によれば、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムと同様の作用効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム、内燃機関及び内燃機関の排気ガス浄化方法によれば、内燃機関の排気通路に、リーンＮＯｘトラップ触媒装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、リーンＮＯｘトラップ触媒装置のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのリッチ制御の実施時期をより適切にすることができ、これにより、ＮＯｘの還元効率が良く、また、短時間のリッチ制御で燃費の悪化が少ない状態で、ＮＯｘ還元を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システムを備えた内燃機関の構成を模式的に示す図である。
【図２】制御装置の構成を示す図である。
【図３】内燃機関からの単位時間あたりのＮＯｘ排出量とリッチ待ち時間閾値の関係を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システム、内燃機関及び内燃機関の排気ガス浄化方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明に係る実施の形態の内燃機関は、本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システムを備えて構成され、後述する内燃機関の排気ガス浄化システムが奏する作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
【００２４】
最初に、図１を参照しながら、本発明に係る実施の形態の内燃機関（以下エンジン）１０と内燃機関の排気ガス浄化システム２０について説明する。このエンジン１０には、気筒（シリンダ）１０ａに面して燃料噴射装置１１と吸気弁１２と排気弁１３が設けられ、更に、吸気弁１２に連通する吸気通路１４と、排気弁１３に連通する排気通路１５と、ＥＧＲ通路１６が設けられている。
【００２５】
この吸気通路１４には、上流側より順に、エアクリーナ１７、ターボチャージャ（ターボ式過給器）１８のコンプレッサ１８ｂ、インタークーラ１９ａ、インテークスロットルバルブ１９ｂが設けられ、また、排気通路１５には、上流側より順に、ターボチャージャ１８のタービン１８ａ、排気ガス浄化装置２１が設けられている。また、ＥＧＲ通路１６は、コンプレッサ１８ｂより下流の吸気通路１４とタービン１８ａより上流の排気通路１５を接続して設けられ、このＥＧＲ通路１６には、上流側より順に、ＥＧＲクーラ１６ａ、ＥＧＲバルブ１６ｂが設けられている。
【００２６】
そして、大気から導入される新気Ａは、必要に応じて、ＥＧＲ通路１６から吸気通路１４に流入する排気ガス（ＥＧＲガス）Ｇｅを伴って、吸気弁１２経由で気筒（シリンダ）１０ａに送られる。また、気筒１０ａで発生した排気ガスＧは、排気弁１３経由で排気通路１５に流出し、その一部はＥＧＲ通路１６にＥＧＲガスＧｅとして流れ、残りの排気ガスＧａ（＝Ｇ−Ｇｅ）は、タービン１８ａを経由して、排気ガス浄化装置２１に流入して、浄化された後、浄化された排気ガスＧｃとしてマフラー（図示しない）、テールパイプ（図示しない）を経由して大気中へ放出される。
【００２７】
また、排気ガス浄化システム２０の排気ガス浄化装置２１は、この図１の構成では、酸化触媒装置（ＤＯＣ）２２、微粒子捕集装置（ＣＳＦ）２３、リーンＮＯｘトラップ触媒装置（ＬＮＴ）２４及び後段酸化触媒装置（ＤＯＣ）２５等の触媒装置を備えて構成される。なお、微粒子捕集装置２３とリーンＮＯｘトラップ触媒装置２４の配設順序を逆にして、すなわち、酸化触媒装置２２、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４、微粒子捕集装置２３、後段酸化触媒装置２５の順に、各触媒装置を排気ガス浄化装置２１に備える場合もある。
【００２８】
また、酸化触媒装置２２の上流側の排気通路１５には、未燃燃料を排気通路１５内に噴射する燃料噴射装置２６が配設され、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４に対するリッチ制御（ＮＯｘ再生制御）、酸化触媒装置２２とリーンＮＯｘトラップ触媒装置２４に対する硫黄パージ制御、微粒子捕集装置２３に対するＰＭ再生制御等の排気ガスの昇温制御の際に、排気通路１５内に未燃燃料を噴射する。
【００２９】
この噴射により、未燃燃料である炭化水素を酸化触媒装置２２等で酸化して、この酸化熱により排気ガスＧａを昇温する。この排気ガスＧａの昇温や各触媒装置２２、２３、２４での炭化水素の燃焼による昇温により、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４を吸蔵ＮＯｘの放出及び還元の温度域まで昇温させたり、微粒子捕集装置２３をＰＭ燃焼可能な温度域まで昇温させたり、あるいは、酸化触媒装置２２とリーンＮＯｘトラップ触媒装置２４を脱硫可能な温度域まで昇温させたりする。これにより、各触媒装置２２、２３、２４の排気ガス浄化能力を回復する。
【００３０】
また、酸化触媒装置２２の上流側（入口側）の排気通路１５には、酸化触媒装置２２に流入する排気ガスＧａの温度を検出する第１温度センサ３１が配置され、また、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４の上流側の排気通路１５には、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４に流入する排気ガスＧａの温度を検出する第２温度センサ３２が配置され、また、酸化触媒装置２２と微粒子捕集装置２３の間の排気通路１５には、酸化触媒装置２２から流出して微粒子捕集装置２３に流入する排気ガスＧａの温度を検出する第３温度センサ３３が配置される。
【００３１】
さらに、排気ガスＧａの空気過剰率λ若しくは酸素濃度を計測するλセンサ３４若しくは酸素濃度センサ（図示しない）が排気ガス浄化装置２１の下流側に配置される。このλセンサ若しくは酸素濃度センサは、排気ガス浄化装置２１の上流側に配置しても、また、排気マニホールドに配置してもよい。
【００３２】
また、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４の上流側の排気通路１５には、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４に流入する排気ガスＧａのＮＯｘ濃度Ｄを検出するＮＯｘ濃度センサ３５が配置される。なお、何等かの従来技術の方法で、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４に流入する排気ガスＧａのＮＯｘ濃度Ｄを推定することができる場合には、このＮＯｘ濃度センサ３５を必ずしも配置する必要はない。
【００３３】
また、本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム２０を制御する制御装置４０を設ける。この制御装置４０は、通常は、エンジン１０全般の運転状態を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）に組み込んで構成するが、独立して設けてもよい。
【００３４】
そして、本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システム２０では、この排気ガス浄化システム２０を制御する制御装置４０は、図２に示すように、ＮＯｘ吸蔵量判定手段４１、ＮＯｘ浄化率判定手段４２、ＮＯｘ排出量算出手段４３、リッチ待ち時間閾値設定手段４４、経過時間判定手段４５、リッチ制御手段４６、リッチ制御指令手段４７等を備えて構成され、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのリッチ制御を行う。
【００３５】
このＮＯｘ吸蔵量判定手段４１は、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量を算定して、このＮＯｘ吸蔵量が予め設定されたＮＯｘ吸蔵量閾値以上になったときに、リッチ制御を開始すると判定する手段である。また、ＮＯｘ浄化率判定手段４２は、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４で浄化されているＮＯｘ浄化率を算定して、このＮＯｘ浄化率が予め設定されたＮＯｘ浄化率閾値以下になったときに、リッチ制御を開始すると判定する手段であり、これらの手段は周知の手段である。
【００３６】
また、ＮＯｘ排出量算出手段４３は、エンジン１０から排出される単位時間当たりのＮＯｘ排出量Ｗを算出する手段であり、リッチ待ち時間閾値設定手段４４は、ＮＯｘ排出量算出手段で算出された単位時間あたりのＮＯｘ排出量Ｗに基づいてリッチ待ち時間閾値ｔｃを設定する手段である。
【００３７】
このリッチ待ち時間閾値設定手段４４では、図３に示すように、ＮＯｘ排出量算出手段４３で算出された単位時間あたりのＮＯｘ排出量Ｗが増加するに伴い、リッチ待ち時間閾値ｔｃを減少させて設定する。つまり、リッチ待ち時間閾値ｔｃを単位時間あたりのＮＯｘ排出量Ｗをベースにしたマップデータ化したり、リッチ待ち時間閾値ｔｃを単位時間あたりのＮＯｘ排出量Ｗの関数にしたりして、例えば、図３に示すように、単位時間あたりのＮＯｘ排出量Ｗ１が入力されたときに、単位時間あたりのＮＯｘ排出量Ｗ１に対応したｔ１をリッチ待ち時間閾値ｔｃとして算出して出力する。
【００３８】
なお、この図３では、経過時間ｔｍ１が斜線部で示すリッチ制御実施領域Ｅに到達してｔｍ２になったとき、即ち、リッチ待ち時間閾値ｔ１以上となったときには、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４に対するリッチ還元制御を実施し、経過時間ｔｍ１が斜線部Ｅに到達していないとき、即ち、リッチ待ち時間閾値ｔ１未満であるときには、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４に対するリッチ還元制御を実施しないものとして示している。
【００３９】
なお、図３では、エンジン１０からの単位時間あたりのＮＯｘ排出量Ｗとリッチ待ち時間閾値ｔｃの相関関係は、予め実験などにより設定されるものであり、右下がりの直線関係としているが、この図３の直線関係は一例を示すもので、左下に凸の形状の曲線関係や右上に凸の形状の曲線関係の場合もあり得る。
【００４０】
また、このエンジン１０からの単位時間あたりのＮＯｘ排出量Ｗは、例えば、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）等の制御装置により、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４の前段に設けたＮＯｘ濃度センサ３５により検出されるＮＯｘ濃度Ｄ、または、何等かの従来技術の方法で推定されるＮＯｘ濃度Ｄと、吸気の流量と、ＥＧＲガスの循環量と、燃料消費量に基づいて、排気ガスの流量を算出して、排気ガスに含まれる瞬時のＮＯｘ量を算出し、この算出したＮＯｘ量を単位時間あたり（例えば、１時間あたり）に換算する。なお、このＮＯｘ排出量Ｗは制御時における瞬間値よりも、正常に至るまでのある程度時間の移動平均をとり、時々刻々このＮＯｘ排出量Ｗの平均値を算出していくことが好ましい。
【００４１】
そして、経過時間判定手段４５は、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４に対するリッチ制御後からのエンジン運転経過時間、若しくはエンジン始動後のエンジン運転経過時間である経過時間ｔが、リッチ待ち時間閾値設定手段４４で設定されたリッチ待ち時間閾値ｔｃ以上になったときに、リッチ制御を開始すると判定する手段である。
【００４２】
この経過時間ｔは、リッチ待ち時間閾値ｔｃに対応する時間であり、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４に対する前回のリッチ制御後、または、エンジン１０の始動時からＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）等の制御装置によりカウントされるカウント値である。
【００４３】
なお、通常は、エンジン１０の始動時から予め設定したリッチ還元禁止時間（例えば、１０〜３０分）が経過するまでは、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４に対するリッチ還元制御を行わないので、リッチ待ち時間閾値ｔｃをこのリッチ還元禁止時間を超えた値に設定する。
【００４４】
また、リッチ制御手段４６は、リッチ制御を開始するとの指令によりリッチ制御を開始する手段であり、リッチ制御指令手段４７は、リッチ制御手段４６にリッチ制御を開始するとの指令を出す手段である。
【００４５】
本発明においては、このリッチ制御指令手段４７は、経過時間判定手段４５におけるリッチ制御の開始の判定を指令を出すための必須条件として構成され、更には、ＮＯｘ吸蔵量判定手段４１におけるリッチ制御の開始の判定と、ＮＯｘ浄化率判定手段４２におけるリッチ制御の開始の判定と、経過時間判定手段４５におけるリッチ制御の開始の判定との３つの開始の判定が揃ったときに、リッチ制御を開始する指令を出すように構成される。
【００４６】
そして、本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化方法は、エンジン１０の排気通路１５にリーンＮＯｘトラップ触媒装置２４を備え、このリーンＮＯｘトラップ触媒装置２４のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのリッチ制御を行う内燃機関の排気ガス浄化方法であり、この方法において、リッチ制御の開始の判定に際して、エンジン１０から排出される単位時間当たりのＮＯｘ排出量Ｗに基づいてリッチ待ち時間閾値ｔｃを設定し、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４に対するリッチ制御からのエンジン運転経過時間、若しくはエンジン始動後のエンジン運転経過時間である経過時間ｔが、リッチ待ち時間閾値ｔｃ以上になったときにリッチ制御を開始するとの判定を追加して、このリッチ制御の開始の判定を、リッチ制御を開始する必要条件とする方法である。
【００４７】
そして、更には、この方法において、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量を算定して、このＮＯｘ吸蔵量が予め設定されたＮＯｘ吸蔵量閾値以上になったときと、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４で浄化されているＮＯｘ浄化率を算定して、このＮＯｘ浄化率が予め設定されたＮＯｘ浄化率閾値以下になったときと、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４に対するリッチ制御からのエンジン運転経過時間、若しくはエンジン始動後のエンジン運転経過時間である経過時間ｔが、リッチ待ち時間閾値ｔｃ以上になったときの３つが揃った場合に、リッチ制御を開始する。
【００４８】
上記の構成の内燃機関の排気ガス浄化システム２０、内燃機関１０及び内燃機関の排気ガス浄化方法によれば、排気ガスＧａの空燃比をリッチ状態にして、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４に吸蔵したＮＯｘを放出させて還元するリッチ制御を行うときに、このリッチ制御開始のトリガーとして、従来技術で用いられているいくつかのトリガーに、エンジンからの単位時間あたりのＮＯｘ排出量Ｗに基づいて算出されるリッチ待ち時間閾値ｔｃによるトリガーを加えることで、従来のトリガーの条件を満たした状態であっても、制御時におけるＮＯｘ排出量Ｗによって、言い換えれば、エンジン運転状態、走行モードを考慮して、直ぐにリッチ制御する必要があるか、もう少しリッチ制御を延ばしてもよいかを判定することで、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのリッチ制御の実施時期をより適切にすることができる。
【００４９】
また、ＮＯｘ吸蔵量とＮＯｘ浄化率に加えてＮＯｘ排出量の３つのパラメータに基づいてリッチ制御の開始を行うので、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４のリッチ制御の実施時期をより最適化することができる。
【００５０】
従って、エンジン１０の排気通路１５に、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４を備えた内燃機関の排気ガス浄化システム２０において、リーンＮＯｘトラップ触媒装置２４のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのリッチ制御の実施時期をより適切にすることができ、これにより、ＮＯｘの還元効率が良く、また、短時間のリッチ制御で燃費の悪化が少ない状態で、ＮＯｘ還元を行うことができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  エンジン（内燃機関）
１１  燃料噴射装置
１５  排気通路
２０  排気ガス浄化システム
２１  排気ガス浄化装置
２２  酸化触媒装置（ＤＯＣ）
２３  微粒子捕集装置
２４  選択還元型触媒装置（ＳＣＲ）
２５  後段酸化触媒装置（ＤＯＣ）
２６  燃料噴射装置
３１  第１温度センサ
３２  第２温度センサ
３３  第３温度センサ
３４  λセンサ
３５  ＮＯｘ濃度センサ
４０  制御装置
４１  ＮＯｘ吸蔵量判定手段
４２  ＮＯｘ浄化率判定手段
４３  ＮＯｘ排出量算出手段
４４  リッチ待ち時間閾値設定手段
４５  経過時間判定手段
４６  リッチ制御手段
４７  リッチ制御指令手段
Ａ  新気
Ｇ  発生した排気ガス
Ｇａ  排気ガス浄化装置を通過する排気ガス
Ｇｃ  浄化処理された排気ガス
Ｇｅ  ＥＧＲガス
【図１】
0006447214.tif 000002
【図２】
0006447214.tif 000003
【図３】
0006447214.tif 000004