(57)【要約】【課題】ＮＯｘ吸蔵還元触媒が低温のときにもＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを確実に放出させる。【解決手段】流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中の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ているＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵還元触媒２４を機関排気通路内に配置し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒上流の機関排気通路内に燃料添加弁２８を配置する。ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させるべきときには燃料添加弁から燃料を添加してＮＯｘ吸蔵還元触媒内に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチになるようにする。ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度があらかじめ定められた設定温度よりも低いときには、燃料添加弁からの燃料添加期間の前期に多量の酸素存在下でＮＯｘ吸蔵還元触媒を昇温する第１の昇温制御を行い、燃料添加期間の後期に少量の酸素存在下でＮＯｘ吸蔵還元触媒を昇温する第２の昇温制御を行う。【選択図】図１
2008121562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中の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ているＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵還元触媒を機関排気通路内に配置すると共に該ＮＯｘ吸蔵還元触媒上流の機関排気通路内に燃料添加弁を配置し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させるべきときには燃料添加弁から燃料を添加してＮＯｘ吸蔵還元触媒内に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチになるようにした内燃機関において、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度があらかじめ定められた設定温度よりも低いときには、燃料添加弁からの燃料添加期間の前期に多量の酸素存在下でＮＯｘ吸蔵還元触媒を昇温する第１の昇温制御を行うと共に燃料添加期間の後期に少量の酸素存在下でＮＯｘ吸蔵還元触媒を昇温する第２の昇温制御を行うようにした排気浄化装置。
【請求項２】
ＮＯｘ吸蔵還元触媒の劣化度合いを検出する手段を具備し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の劣化度合いが大きいときには小さいときに比べて第１の昇温制御における印加エネルギ量を多くするようにした請求項１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】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中の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ているＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵還元触媒を機関排気通路内に配置すると共にＮＯｘ吸蔵還元触媒上流の機関排気通路内に燃料添加装置を配置し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させるべきときには燃料添加装置から燃料を添加してＮＯｘ吸蔵還元触媒内に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチになるようにした内燃機関が公知である。この内燃機関ではリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときに発生するＮＯｘがＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸収される。一方、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸収能力が飽和に近づくと排気ガスの空燃比が一時的にリッチにされ、排気ガス中の酸素濃度が低下され、それによってＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘが放出され還元される。
【０００３】
ところが、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が低いと、添加燃料がＮＯｘ吸蔵還元触媒で十分に酸化ないし燃焼せず、排気ガス中の酸素濃度を十分に低下させることができず、斯くしてＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを良好に放出させることができないおそれがある。ＮＯｘ吸蔵還元触媒上流の排気通路内に酸化触媒を配置し、酸化触媒上流から燃料を添加して酸化触媒で添加燃料を酸化させるようにした場合も同様である。
【０００４】
そこで、燃料添加期間の初期に低温酸化性の高い成分、例えば水素を酸化触媒上流の排気通路内に添加するようにした内燃機関が公知である（特許文献１参照）。すなわち、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が低いときであっても水素は酸化触媒で良好に酸化されるので酸化触媒が昇温され、この昇温された酸化触媒で添加燃料が良好に酸化され、斯くして排気ガス中の酸素濃度が十分に低下される。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３０４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、水素は酸化触媒で一気に反応するので、酸化触媒の温度が高いのはわずかな時間だけであり、したがって排気ガス中の酸素濃度が十分に低く維持されているのもわずかな時間だけである。ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを十分に放出させるためには排気ガス中の酸素濃度を長時間に亘って低く維持しなければならないのである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために本発明によれば、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中の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ているＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵還元触媒を機関排気通路内に配置すると共に該ＮＯｘ吸蔵還元触媒上流の機関排気通路内に燃料添加弁を配置し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させるべきときには燃料添加弁から燃料を添加してＮＯｘ吸蔵還元触媒内に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチになるようにした内燃機関において、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度があらかじめ定められた設定温度よりも低いときには、燃料添加弁からの燃料添加期間の前期に多量の酸素存在下でＮＯｘ吸蔵還元触媒を昇温する第１の昇温制御を行うと共に燃料添加期間の後期に少量の酸素存在下でＮＯｘ吸蔵還元触媒を昇温する第２の昇温制御を行うようにしている。
【発明の効果】
【０００８】
ＮＯｘ吸蔵還元触媒が低温のときにもＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを確実に放出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら本発明を火花点火式内燃機関に適用することもできる。
【００１０】
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドをそれぞれ示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口はエアフローメータ８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内には電気制御式スロットル弁１０が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１１が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１１内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口は排気後処理装置２０に連結される。
【００１１】
排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１２内には電気制御式ＥＧＲ制御弁１３が配置される。また、ＥＧＲ通路１２周りにはＥＧＲ通路１２内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１４が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１４内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管１５を介してコモンレール１６に連結される。このコモンレール１６内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１７から燃料が供給され、コモンレール１６内に供給された燃料は各燃料供給管１５を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００１２】
排気後処理装置２０は排気タービン７ｂの出口に連結された排気管２１と、排気管２１に連結された触媒コンバータ２２と、触媒コンバータ２２に連結された排気管２３とを具備する。触媒コンバータ２２内にはＮＯｘ吸蔵還元触媒２４が配置される。触媒コンバータ２２にはＮＯｘ吸蔵還元触媒２４の温度Ｔｃを検出するための温度センサ２５が取り付けられ、排気管２３には触媒コンバータ２２から排出された排気ガスの空燃比ＡＦを検出するための空燃比センサ２６が取り付けられる。更に、排気管２１には燃料添加弁２８が取り付けられる。この燃料添加弁２８にはコモンレール１６から燃料が供給され、燃料添加弁２８から排気管２１内に燃料が添加される。本発明による実施例ではこの燃料は軽油からなる。なお、燃料添加弁２８を排気マニホルド５に取り付けることもできる。
【００１３】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続された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、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。エアフローメータ８、温度センサ２５、及び空燃比センサ２６の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、アクセルペダル３９には要求トルクＴＱを表すアクセルペダル３９の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４０が接続され、負荷センサ４０の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４１が接続される。ＣＰＵ３４ではクランク角センサ４１からの出力パルスに基づいて機関回転数Ｎｅが算出される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁１０駆動装置、ＥＧＲ制御弁１３、燃料ポンプ１７、及び燃料添加弁２８に接続される。
【００１４】
本発明による実施例ではＮＯｘ吸蔵還元触媒２４はハニカム構造をなしており、薄肉の隔壁により互いに分離された複数個の排気ガス流通路を具備する。各隔壁の両側表面上には例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、図２（Ａ）及び（Ｂ）はこの触媒担体６５の表面部分の断面を図解的に示している。図２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように触媒担体６５の表面上には貴金属触媒６６が分散して担持されており、更に触媒担体６５の表面上にはＮＯｘ吸収剤６７の層が形成されている。なお、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４をパティキュレートフィルタ上に担持することもできる。
【００１５】
本発明による実施例では貴金属触媒６６として白金Ｐｔが用いられており、ＮＯｘ吸収剤６７を構成する成分としては例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。
【００１６】
機関吸気通路、燃焼室２及びＮＯｘ吸蔵還元触媒２４上流の排気通路内に供給された空気及び燃料（炭化水素）の比を排気ガスの空燃比と称すると、ＮＯｘ吸収剤６７は排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯｘを吸収し、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。
【００１７】
すなわち、ＮＯｘ吸収剤６７を構成する成分としてバリウムＢａを用いた場合を例にとって説明すると、排気ガスの空燃比がリーンのとき、すなわち排気ガス中の酸素濃度が高いときには排気ガス中に含まれるＮＯは図２（Ａ）に示されるように白金Ｐｔ６６上において酸化されてＮＯ２となり、次いでＮＯｘ吸収剤６７内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオンＮＯ３−の形でＮＯｘ吸収剤６７内に拡散する。このようにしてＮＯｘがＮＯｘ吸収剤６７内に吸収される。排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔ６６の表面でＮＯ２が生成され、ＮＯｘ吸収剤６７のＮＯｘ吸収能力が飽和しない限りＮＯ２がＮＯｘ吸収剤６７内に吸収されて硝酸イオンＮＯ３−が生成される。
【００１８】
これに対し、排気ガスの空燃比がリッチ又は理論空燃比にされると排気ガス中の酸化濃度が低下するために反応が逆方向（ＮＯ３−→ＮＯ２）に進み、斯くして図２（Ｂ）に示されるようにＮＯｘ吸収剤６７内の硝酸イオンＮＯ３−がＮＯ２の形でＮＯｘ吸収剤６７から放出される。次いで放出されたＮＯｘは排気ガス中に含まれる未燃ＨＣ，ＣＯによって還元される。
【００１９】
図１に示される内燃機関ではリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われ、したがって排気ガスの空燃比はリーンであるのでこのとき排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ吸収剤６７内に吸収される。しかしながらリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われるとその間にＮＯｘ吸収剤６７のＮＯｘ吸収能力が飽和してしまい、斯くしてＮＯｘ吸収剤６７によりＮＯｘを吸収できなくなってしまう。そこで本発明による実施例ではＮＯｘ吸収剤６７の吸収能力が飽和する前に燃料添加弁２８から燃料を添加することによって排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによってＮＯｘ吸収剤６７からＮＯｘを放出させるようにしている。
【００２０】
すなわち、本発明による実施例では図３にＸで示されるようにＮＯｘ量積算値ΣＮＯｘが許容値ＭＡＸを越える毎に燃料添加弁２８から燃料が添加され、ＮＯｘ吸収剤６７内に流入する排気ガスの空燃比がリッチに切り換えられる。この場合、燃料は燃料添加期間に亘り例えばパルス状に繰り返し添加される。一方、本発明による実施例ではＮＯｘ吸収剤６７に単位時間当り吸収されるＮＯｘ量ｄＮＯｘが要求トルクＴＱ及び機関回転数Ｎの関数として図４に示されるようなマップの形であらかじめＲＯＭ３２内に記憶されており、このＮＯｘ量ｄＮＯｘを積算することによってＮＯｘ吸収剤６７に吸収されているＮＯｘ量の積算値ΣＮＯｘが算出される。燃料添加弁２８からの燃料添加が行われるとＮＯｘ量積算値ΣＮＯｘがゼロに戻される。
【００２１】
さて、冒頭で述べたように、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４の温度Ｔｃが低いときには排気ガス中の酸素濃度を十分に低下させることができない。そこで本発明による実施例では、触媒温度Ｔｃがあらかじめ定められた設定温度よりも低いときにはＮＯｘ吸蔵還元触媒２４を昇温するようにしている。
【００２２】
具体的には、本発明による実施例では燃料添加弁２８からの燃料添加期間の前期に第１の昇温制御が行われ、燃料添加期間の後期に第２の昇温制御が行われる。すなわち、図５（Ａ）にＸで示されるように燃料添加弁２８からの燃料添加が開始されるとまず第１の昇温制御が行われ、次いでＹで示されるように第１の昇温制御が停止されると第２の昇温制御が開始され、次いでＺで示されるように燃料添加が完了されると第２の昇温制御も完了される。次に、これら第１の昇温制御及び第２の昇温制御について説明する。
【００２３】
第１の昇温制御では、比較的多量の酸素存在下でＮＯｘ吸蔵還元触媒２４が昇温される。すなわち、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４が昇温されると添加燃料の酸化反応が促進され、このとき発生する酸化熱でもってＮＯｘ吸蔵還元触媒２４が更に昇温され、添加燃料の酸化反応が更に促進される。この場合、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４への流入排気ガス中に多量の酸素が存在していると、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４への流入排気ガスの空燃比がリッチであっても、添加燃料の酸化反応が比較的容易に促進され、斯くして添加燃料の酸化反応速度が急激にかつ大幅に増大される。
【００２４】
図６（Ａ）は触媒温度Ｔｃが設定温度ＴＸよりも低いときに燃料添加を行った場合におけるＮＯｘ吸蔵還元触媒２４からの排出排気ガスの空燃比ＡＦの実験結果を示している。多量の酸素存在下でＮＯｘ吸蔵還元触媒２４を昇温させると図６（Ａ）に実線で示されるように、排気ガスの空燃比ＡＦは急激にかつ大幅に低下し、排気ガスの空燃比ＡＦの下向きのピーク値ＡＦＰは、理論空燃比よりもリッチに設定された設定空燃比ＡＦＸを越えてリッチになる。また、排気ガスの空燃比ＡＦはリッチ時間ｔＲだけ、設定空燃比ＡＦＸを越えてリッチになっている。したがって、排気ガス中の酸素濃度が十分に低下されていることがわかる。これに対し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４の昇温制御が行われないと図６（Ａ）に破線で示されるように、排気ガスの空燃比ピーク値ＡＦＰは設定空燃比ＡＦＸよりもリーンのままであり、排気ガス中の酸素濃度は十分に低下されない。
【００２５】
一方、第２の昇温制御では、比較的少量の酸素存在下でＮＯｘ吸蔵還元触媒２４が昇温される。このようにすると、昇温しない場合に比べて添加燃料の酸化反応速度が高められるけれども、第１の昇温制御が行われる場合に比べると酸化反応速度が抑制される。その結果、排気ガス中の酸素濃度は第１の昇温制御が行われる場合に比べて若干高くなるけれども、長時間に亘って比較的低く保持される。
【００２６】
図６（Ａ）及び（Ｂ）は触媒温度Ｔｃが設定温度ＴＸよりも低いときに燃料添加を行った場合におけるＮＯｘ吸蔵還元触媒２４からの排出排気ガスの空燃比ＡＦの実験結果を示している。図６（Ａ）及び（Ｂ）において、点線はＮＯｘ吸蔵還元触媒２４の昇温制御を行わない場合を、破線は第１の昇温制御のみを定常的に行った場合を、実線は第２の昇温制御のみを定常的に行った場合を、それぞれ示している。第１の昇温制御が行われると図６（Ａ）及び（Ｂ）に破線で示されるように、排気ガスの空燃比ＡＦは急激にかつ大幅に低下し、排気ガスの空燃比ＡＦの下向きのピーク値ＡＦＰは設定空燃比ＡＦＸを越えてリッチになる。また、排気ガスの空燃比ＡＦはリッチ時間ｔＲだけ、設定空燃比ＡＦＸを越えてリッチになる。したがって、排気ガス中の酸素濃度が十分に低下されていることがわかる。これに対し、昇温制御が行われないと図６（Ａ）に点線で示されるように、排気ガスの空燃比ピーク値ＡＦＰは設定空燃比ＡＦＸよりもリーンのままであり、排気ガス中の酸素濃度は十分に低下されない。
【００２７】
また、第２の昇温制御が行われると図６（Ｂ）に実線で示されるように、第１の昇温制御が行われる場合に比べて排気ガスの空燃比のピーク値ＡＦＰが大きくなり、しかしながらリッチ時間ｔＲが長くなる。
【００２８】
そこで本発明による実施例では、燃料添加弁２８からの燃料添加期間の前期に第１の昇温制御を行い、排気ガス中の酸素濃度が速やかにかつ十分に低下されるようにしている。次いで、第２の昇温制御に切り換え、排気ガス中の酸素濃度が長時間に亘って低く維持されるようにしている。その結果、触媒温度Ｔｃが低いときにも排気ガス中の酸素濃度を長時間に亘って十分に低く維持することができ、したがってＮＯｘ吸蔵還元触媒２４からＮＯｘを確実にかつ十分に放出させることができるようになる。また、図５に示されるように燃料添加に同期してＮＯｘ吸蔵還元触媒２４の昇温を行うことによって、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４を継続的に昇温する場合に比べて、触媒昇温に必要なエネルギ量を大幅に低減することができる。
【００２９】
第１の昇温制御としては様々な方法がある。例えば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４に電気ヒータを取り付けてＮＯｘ吸蔵還元触媒２４を加熱する方法や、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４で補助燃料を燃焼させることによりＮＯｘ吸蔵還元触媒２４を昇温する方法や、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４への流入排気ガスを昇温する方法がある。ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４で補助燃料を燃焼させる方法としては、例えば図７（Ａ）に示されるように圧縮上死点（ＴＤＣ）周りで行われる主噴射Ｑｍに加えて機関膨張行程末期又は排気行程中に燃料噴射弁３から補助燃料Ｑａが噴射される。この補助燃料Ｑａは燃焼室２又はＮＯｘ吸蔵還元触媒２４上流の排気通路内で部分的に酸化され、その結果ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４に活性化された補助燃料が供給されるので、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４で比較的容易に燃焼される。一方、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４への流入排気ガスを昇温する方法としては、例えば図７（Ｂ）に示されるように膨張行程初期から中期に燃料噴射弁３から補助燃料Ｑａが噴射される。この補助燃料Ｑａは燃焼室２又はＮＯｘ吸蔵還元触媒２４上流の排気通路内で燃焼し、斯くして排気ガスが昇温される。
【００３０】
一方、第２の昇温制御としても様々な方法があり、例えばＥＧＲガスを増量補正することにより減量された酸素存在下でＮＯｘ吸蔵還元触媒２４を昇温する方法や、新気量を減量補正することにより減量された酸素存在下でＮＯｘ吸蔵還元触媒２４を昇温する方法がある。この場合、ＥＧＲ制御弁１３の開度を増大補正したり、スロットル弁１０の開度を減少制御したりすることができる。この点を考えると、第１の昇温制御ではＥＧＲガスの増量補正や新気量の減量補正を行うことなくＮＯｘ吸蔵還元触媒２４が昇温されるということができる。あるいは、第１の昇温制御では添加燃料の参加反応速度が抑制されることなくＮＯｘ吸蔵還元触媒２４が昇温され、第２の昇温制御では添加燃料の酸化反応速度が抑制されながらＮＯｘ吸蔵還元触媒２４が昇温されるという見方もできる。
【００３１】
ところで、昇温制御を行わなくても添加燃料が行われたときの排気ガスの空燃比ＡＦが十分にリッチになっていれば第１の昇温制御を行う必要がない。また、このときのリッチ時間ｔＲが十分に長ければ第２の昇温制御を行う必要もなく、リッチ時間ｔＲが短ければ第２の昇温制御のみを行えば足りる。同様に、第１の昇温制御のみを行ったときのリッチ時間ｔＲが十分に長ければ第２の昇温制御を行う必要がない。
【００３２】
そこで本発明による実施例では、触媒温度Ｔｃが設定温度ＴＸよりも低いときには、まず昇温制御を行うことなく燃料添加が行われ、このときの排気ガスの空燃比のピーク値ＡＦＰが設定空燃比ＡＦＸよりもリーンのときには、次の燃料添加の際に図８（Ａ）に示されるように第１の昇温制御のみが行われる。その上で、燃料添加の際に第１の昇温制御のみが行われたときのリッチ時間ｔＲがあらかじめ定められた設定時間ｔＸよりも短いときには、図５に示されるように第１の昇温制御及び第２の昇温制御が行われる。
【００３３】
一方、昇温制御を行うことなく燃料添加が行われたときの排気ガスの空燃比のピーク値ＡＦＰが設定空燃比ＡＦＸよりもリッチであれば、次の燃料添加の際に第１の昇温制御は行われない。しかしながら、このときのリッチ時間ｔＲが設定時間ｔＸよりも短いときには、次の燃料添加の際に図８（Ｂ）に示されるように第２の昇温制御のみが行われる。
【００３４】
図９（Ａ）は第１の昇温制御の別の実施例を示しており、図９（Ｂ）は第２の昇温制御の別の実施例を示している。図９（Ａ）に示される例では燃料添加が開始されるのに先立って第１の昇温制御が開始される。一方、図９（Ｂ）に示される例では燃料添加が完了しても第２の昇温制御は継続され、その後完了される。
【００３５】
図１０にＮＯｘ放出制御ルーチンを示す。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【００３６】
図１０を参照するとまず初めにステップ１００ではＮＯｘ吸収剤６７に吸収されているＮＯｘ量ΣＮＯｘが算出される。本発明による実施例では、図４に示すマップから単位時間当り吸収されるＮＯｘ量ｄＮＯｘが算出され、このｄＮＯｘがＮＯｘ吸収剤６７に吸収されているＮＯｘ量ΣＮＯｘに加算される。次いでステップ１０１では吸収ＮＯｘ量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸを越えたか否かが判別され、ΣＮＯＸ＞ＭＡＸとなったときにはステップ１０２に進み、触媒温度Ｔｃが設定温度ＴＸよりも低いか否かが判別される。Ｔｃ≧ＴＸのときには次いでステップ１０３に進み、昇温制御を行うことなく燃料添加が行われる。次いでステップ１１０に進む。これに対しＴｃ＜ＴＸのときには次いでステップ１０４に進み、第２の昇温フラグＸ２がセットされているか否かが判別される。この第２の昇温フラグＸ２は第２の昇温制御を行うべきときにセットされ（Ｘ２＝１）、それ以外はリセットされるものである（Ｘ２＝０）。第２の昇温フラグＸ２がリセットされているときには次いでステップ１０４に進み、第１の昇温フラグＸ１がセットされているか否かが判別される。この第１の昇温フラグＸ１は第１の昇温制御を行うべきときにセットされ（Ｘ１＝１）、それ以外はリセットされるものである（Ｘ１＝０）。第１の昇温フラグＸ１がリセットされているときには次いでステップ１０３に進み、昇温制御を行うことなく燃料添加が行われる。次いでステップ１１０に進む。これに対し、第１の昇温フラグＸ１がセットされているときにはステップ１０５からステップ１０６に進み、燃料添加が行われると共に第１の昇温制御のみが行われる。次いでステップ１１０に進む。
【００３７】
一方、第２の昇温フラグＸ２がセットされているときにはステップ１０４からステップ１０７に進み、第１の昇温フラグＸ１がセットされているか否かが判別される。第１の昇温フラグＸ１がリセットされているときには次いでステップ１０８に進み、燃料添加が行われると共に第２の昇温制御のみが行われる。次いでステップ１１０に進む。これに対し、第１の昇温フラグＸ１がセットされているときにはステップ１０７からステップ１０９に進み、燃料添加が行われると共に第１の昇温制御及び第２の昇温制御が行われる。次いでステップ１１０に進む。
【００３８】
ステップ１１０ではＮＯｘ量積算値ΣＮＯｘがクリアされる（ΣＮＯｘ＝０）。
【００３９】
図１１にフラグ制御ルーチンを示す。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【００４０】
図１１を参照するとまず初めにステップ１２０では燃料添加弁２８から燃料添加が行われたか否かが判別される。燃料添加が行われたときにはステップ１２１に進み、第１の昇温フラグＸ１がセットされているか否かが判別される。第１の昇温フラグＸ１がリセットされているときには次いでステップ１２２に進み、排気ガスの空燃比のピーク値ＡＦＰが検出される。続くステップ１２３では、検出されたピーク値ＡＦＰが設定空燃比ＡＦＸよりも大きいか否かが判別される。ＡＦＰ＞ＡＦＸのときすなわちピーク値ＡＦＰが設定空燃比ＡＦＸよりもリーンのときには次いでステップ１２４に進み、第１の昇温フラグＸ１がセットされる。
【００４１】
これに対し、ステップ１２１において第１の昇温フラグＸ１がセットされているとき、又はステップ１２３においてＡＦＰ≦ＡＦＸのときすなわちピーク値ＡＦＰが設定空燃比ＡＦＸよりもリッチのときには次いでステップ１２５に進み、リッチ時間ｔＲが検出される。続くステップ１２６ではリッチ時間ｔＲが設定時間ｔＲＸよりも短いか否かが判断される。ｔＲ＜ｔＲＸのときには次いでステップ１２７に進み、第２の昇温フラグＸ２がセットされる。すなわち、ステップ１２１からステップ１２５に進んだときには第１の昇温フラグＸ１及び第２の昇温フラグＸ２がセットされ、ステップ１２３からステップ１２５に進んだときには第２の昇温フラグのみがセットされる。一方、ｔＲ≧ｔＲＸのときにはステップ１２６からステップ１２８に進み、第１の昇温フラグＸ１及び第２の昇温フラグＸ２が共にリセットされる。
【００４２】
ところで、機関運転時間が長くなると、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４が次第に劣化し、その結果例えば第１の昇温制御をただ単に行っても、排気ガスの空燃比のピーク値ＡＦＰを設定空燃比ＡＦＸよりもリッチにすることができなくなるおそれがある。
【００４３】
そこで、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４の劣化度合いを検出し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４の劣化度合いが大きいときには小さいときに比べて、第１の昇温制御においてＮＯｘ吸蔵還元触媒２４に印加されるエネルギ量を多くするようにすることもできる。
【００４４】
すなわち、図１２（Ａ）に示される例では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４の劣化度合いＤＤが大きくなると第１の昇温制御における印加エネルギ量Ｅ１が直線的に大きくされる。図１２（Ｂ）に示される例では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４の劣化度合いＤＤが閾値ＤＤ１を越えるまでは印加エネルギ量Ｅ１は一定に維持され、劣化度合いＤＤが閾値ＤＤ１を越えると印加エネルギＥ１がステップ状に増大され、劣化度合いＤＤが更に大きくなると印加エネルギ量Ｅ１が直線的に大きくされる。図１２（Ｃ）に示される例では、劣化度合いＤＤが閾値を越えるまでは印加エネルギＥ１は一定に維持され、劣化度合いＤＤが閾値を越える毎に印加エネルギＥ１がステップ状に増大される。
【００４５】
ここで、第１の昇温制御における印加エネルギの増大補正は例えば電気ヒータにおける通電量、又は補助燃料Ｑａ（図７（Ａ），７（Ｂ）参照）の量を増大補正することによって行われる。また、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４の劣化度合いＤＤはどのように検出してもよく、例えば補助燃料Ｑａが供給され又は添加燃料が添加されたときの触媒温度Ｔｃの上昇幅や、排気ガスの空燃比ＡＦの挙動などに基づいて検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】触媒担体の表面部分の断面図である。
【図３】ＮＯｘ放出制御を説明するためのタイムチャートである。
【図４】単位時間当りのＮＯｘ吸収量ｄＮＯｘのマップを示す図である。
【図５】第１の昇温制御及び第２の昇温制御の実行パターンを説明するためのタイムチャートである。
【図６】第１の昇温制御及び第２の昇温制御を説明するためのタイムチャートである。
【図７】補助燃料Ｑａを説明するためのタイムチャートである。
【図８】第１の昇温制御及び第２の昇温制御の別の実行パターンを説明するためのタイムチャートである。
【図９】第１の昇温制御及び第２の昇温制御の別の実施例を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】ＮＯｘ放出制御を行うためのフローチャートである。
【図１１】フラグ制御を行うためのフローチャートである。
【図１２】本発明による別の実施例における第１の昇温制御の印加エネルギ量を示すマップである。
【符号の説明】
【００４７】
５    排気マニホルド
２０    排気後処理装置
２１，２３    排気管
２４    ＮＯｘ吸蔵還元触媒
２８    燃料添加弁
【図１】
2008121562.tif 000003
【図２】
2008121562.tif 000004
【図３】
2008121562.tif 000005
【図４】
2008121562.tif 000006
【図５】
2008121562.tif 000007
【図６】
2008121562.tif 000008
【図７】
2008121562.tif 000009
【図８】
2008121562.tif 000010
【図９】
2008121562.tif 000011
【図１０】
2008121562.tif 000012
【図１１】
2008121562.tif 000013
【図１２】
2008121562.tif 000014