(57)【要約】【課題】ＮＯx吸蔵触媒への吸蔵ＳＯx量を推定する。【解決手段】排気ガス中に含まれるＳＯxを捕獲するセンサ部５３，６０を有すると共にこのセンサ部５３，６０に捕獲されたＳＯxの量をセンサ部５３，６０の物性変化から検出可能なＳＯxセンサ１６をＮＯx吸蔵触媒１４上流の機関排気通路内に配置する。センサ部５３，６０に捕獲されたＳＯxの量からＮＯx吸蔵触媒１４に吸蔵されたＳＯxの量を推定する際にセンサ部５３，６０のＳＯx捕獲率とＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx捕獲率の差異から生ずるＳＯx吸蔵量の推定値のずれを補正する。【選択図】図１
2008286061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路内に排気ガス中に含まれるＳＯxが捕獲され吸蔵される触媒を配置した内燃機関において、排気ガス中に含まれるＳＯxを捕獲するセンサ部を有すると共に該センサ部に捕獲されたＳＯxの量を該センサ部の物性変化から検出可能なＳＯxセンサを該触媒上流の機関排気通路内に配置し、該センサ部に捕獲されたＳＯxの量から上記触媒に吸蔵されたＳＯxの量を推定する際に該センサ部のＳＯx捕獲率と上記触媒のＳＯx捕獲率の差異から生ずるＳＯx吸蔵量の推定値のずれを補正するずれ補正手段を具備した内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
上記ずれ補正手段は、上記センサ部のＳＯx捕獲率と上記触媒のＳＯx捕獲率とが等しくなるよう該センサ部の温度を制御することによりずれを補正する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
上記センサ部を加熱するためのヒータを具備しており、該センサ部の温度が該センサ部および上記触媒のＳＯx捕獲率を等しくさせる温度よりも低下したときに該ヒータを発熱させる請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記ずれ補正手段は、ずれが生じないように該センサ部および上記触媒のＳＯx捕獲率に応じて該触媒のＳＯx吸蔵量の推定値を増大補正又は減少補正する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
上記センサ部および触媒のＳＯx捕獲率が等しい場合には上記触媒のＳＯx吸蔵量の推定値は該センサ部に捕獲されたＳＯxの量に予め定められている倍率を乗算することによって得られ、上記センサ部および触媒のＳＯx捕獲率が異なる場合には上記触媒のＳＯx吸蔵量の推定値は該センサ部に捕獲されたＳＯxの量に予め定められている倍率と、触媒のＳＯx捕獲率／センサ部のＳＯx捕獲率とを乗算することによって得られる請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
上記センサ部は、ＳＯxを捕獲したときに硫酸塩に変化する金属化合物からなる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
上記金属化合物はアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属又は貴金属の化合物からなる請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
捕獲されたＳＯxの量により変化する上記センサ部の物性が、電気抵抗で代表される電気的物性又は熱容量および熱伝導性で代表される熱的物性である請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
上記センサ部が、ＳＯxを捕獲したときに硫酸塩に変化する検出用センサ部と、もともと硫酸塩とされている参照用センサ部からなる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
上記触媒は、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に含まれるＮＯxを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯxを放出するＮＯx吸蔵触媒から構成されている請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
上記触媒上流の機関排気通路内に排気ガス中に含まれるＳＯxを捕獲しうるＳＯxトラップ触媒を配置した請求項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】
従来より排気ガス中にＳＯx濃度を検出するためのＳＯx濃度センサが公知である。これら公知のＳＯx濃度センサは通常固体電解質を用いており、ＳＯxが硫酸イオンに変化することにより生ずる起電力を計測して排気ガス中のＳＯx濃度を検出するようにしている（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−２３９７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながらこのようなＳＯx濃度センサを用いた従来の硫黄成分検出装置は高温のもとでしか作動せず、装置が大掛かりとなり、特にＳＯx濃度が低いときにはＳＯx濃度を検出しえないという大きな問題がある。このＳＯx濃度センサのように従来ではＳＯx濃度を瞬時に検出することばかりに目が向けられており、このようにＳＯx濃度を瞬時に検出しようとしている限りは上述した如き種々の問題が必然的に生ずる。
【０００４】
そこで本発明者は発想を転換し、瞬時のＳＯx濃度を検出するのではなくて、長い期間に亘って排出されたＳＯxの積算量を検出することに目を向けたのである。そしてこのような発想の転換を行うことにより長い期間に亘って排出されたＳＯxの積算量を容易に検出できるようになり、このＳＯxの積算量から機関排気通路内に配置された触媒へのＳＯx吸蔵量を推定しうるようになった。
【０００５】
ただし、このＳＯxの積算量から触媒へのＳＯx吸蔵量を推定する場合には、ＳＯxの積算量を検出する際のＳＯx捕獲率および触媒のＳＯx捕獲率を考慮に入れないとＳＯx吸蔵量の推定値が正規の値からずれてしまうことが判明した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで本発明では、機関排気通路内に排気ガス中に含まれるＳＯxが捕獲され吸蔵される触媒を配置した内燃機関において、排気ガス中に含まれるＳＯxを捕獲するセンサ部を有すると共にこのセンサ部に捕獲されたＳＯxの量をセンサ部の物性変化から検出可能なＳＯxセンサを触媒上流の機関排気通路内に配置し、センサ部に捕獲されたＳＯxの量から触媒に吸蔵されたＳＯxの量を推定する際にセンサ部のＳＯx捕獲率と触媒のＳＯx捕獲率の差異から生ずるＳＯx吸蔵量の推定値のずれを補正するずれ補正手段を具備している。
【発明の効果】
【０００７】
触媒に吸蔵されたＳＯxの量を容易に推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
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内に夫々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夫々示す。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の入口は吸入空気量検出器８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁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。
【０００９】
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ＳＯxトラップ触媒１２の入口に連結される。また、ＳＯxトラップ触媒１２の出口は排気管１３を介して排気ガス中に含まれるＳＯxが捕獲され吸蔵される触媒１４に連結される。図１に示される実施例ではこの触媒１４はＮＯx吸蔵触媒からなる。排気管１３には排気管１３内を流れる排気ガス中に例えば炭化水素からなる還元剤を供給するための還元剤供給弁１５が取付けられ、更に排気管１３内には排気ガス中のＳＯxを検出するためのＳＯxセンサ１６が配置される。
【００１０】
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１７を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１５内には電子制御式ＥＧＲ制御弁１８が配置される。また、ＥＧＲ通路１７周りにはＥＧＲ通路１７内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１９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１９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２０を介してコモンレール２１に連結される。このコモンレール２１内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２２から燃料が供給され、コモンレール２１内に供給された燃料は各燃料供給管２０を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００１１】
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および出力ポート３６を具備する。ＳＯxトラップ触媒１２にはＳＯxトラップ触媒１２の温度を検出するための温度センサ２３が取付けられ、ＮＯx吸蔵触媒１４にはＮＯx吸蔵触媒１４の温度を検出するための温度センサ２４が取付けられる。これら温度センサ２３，２４および吸入空気量検出器８の出力信号は夫々対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、ＳＯxセンサ１６の温度を表す出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力され、ＳＯxセンサ１６のＳＯx捕獲量を表す出力信号は検出回路３９に入力される。この検出回路３９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。
【００１２】
アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１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４２が接続される。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の駆動用ステップモータ、還元剤供給弁１５、ＥＧＲ制御弁１８および燃料ポンプ２２に接続される。
【００１３】
まず初めに図１に示されるＮＯx吸蔵触媒１４について説明すると、このＮＯx吸蔵触媒１４では例えばアルミナからなる触媒担体上に例えば白金Ｐｔからなる貴金属触媒と、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、又はバリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、又はランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類からなるＮＯx吸収剤の層とが形成されており、機関吸気通路、燃焼室２およびＮＯx吸蔵触媒１４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）の比を排気ガスの空燃比と称すると、このＮＯx吸蔵触媒１４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。
【００１４】
このように排気ガスの空燃比がリーンであるとき、即ちリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときには排気ガス中のＮＯxがＮＯx吸蔵触媒１４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吸蔵触媒１４のＮＯx吸収能力が飽和してしまい、斯くしてＮＯx吸蔵触媒１４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吸蔵触媒１４の吸収能力が飽和する前に還元剤供給弁１６から還元剤を供給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吸蔵触媒１４からＮＯxを放出させるようにしている。
【００１５】
ところで排気ガス中にはＳＯxが含まれており、このＳＯxがＮＯx吸蔵触媒１４に流入するとこのＳＯxはＮＯx吸蔵触媒１４に吸収され、安定した硫酸塩を生成する。しかしながらこの硫酸塩は安定していて分解しづらく、排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけではこの硫酸塩は分解されずにそのまま残る。従ってＮＯx吸蔵触媒１４内には時間が経過するにつれて硫酸塩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吸蔵触媒１４が吸収しうるＮＯx量が低下することになる。即ち、ＮＯx吸蔵触媒１４がＳＯx被毒を生ずることになる。
【００１６】
そこで本発明による実施例ではＮＯx吸蔵触媒１４の上流にＳＯxトラップ触媒１２を配置してこのＳＯxトラップ触媒１２により排気ガス中に含まれるＳＯxを捕獲し、それによってＮＯx吸蔵触媒１４にＳＯxが流入しないようにしている。
【００１７】
このＳＯxトラップ触媒１２では基体上にコート層が形成されており、このコート層の表面上には貴金属触媒が分散して担持されている。図１に示される実施例では貴金属触媒として白金が用いられており、コート層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。
【００１８】
このＳＯxトラップ触媒１２はＳＯxの捕獲量が少ないうちは排気ガス中に含まれるＳＯx量をほぼ１００パーセント捕獲する。しかしながらＳＯxの捕獲量が多くなるとＳＯxトラップ触媒１２の温度が高くなったとき等にＳＯxトラップ触媒１２からＳＯxが放出され、放出されたＳＯxがＮＯx吸蔵触媒１４に流入するようになる。その結果、ＮＯx吸蔵触媒１４がＳＯx被毒を生じることになる。
【００１９】
この場合、ＮＯx吸蔵触媒１４がどの程度ＳＯx被毒を生じたかを検出する必要がある。しかしながらＮＯx吸蔵触媒１４に吸蔵されているＳＯx量を検出するのは不可能である。そこで本発明ではＳＯxセンサ１６を用いてＮＯx吸蔵触媒１４に吸蔵されているＳＯx量を推定するようにしている。
【００２０】
次に図２を参照しつつ本発明によるＳＯxの検出原理について説明する。ＳＯxセンサ１６のセンサ部は排気ガス中のＳＯxを捕獲しうる金属又は金属化合物から形成されており、このＳＯxセンサ１６のセンサ部を形成している金属又は金属化合物が図２（Ａ）において符号５０で模式的に示されている。図２（Ａ）に示される金属又は金属化合物５０は硫黄を含まない金属又は金属化合物からなる。本発明による実施例ではこの金属又は金属化合物５０はアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、貴金属又はそれら金属の化合物からなる。
【００２１】
次にこの金属又は金属化合物５０としてアルカリ土類金属の一つであるバリウムＢａ又はその化合物を用いた場合を例にとって硫黄成分の検出方法について説明する。
バリウムＢａは大気中では酸化バリウムＢａＯとなっており、特に水の存在下では水酸化バリウムＢａ（ＯＨ）2となっている。この酸化バリウムＢａＯや水酸化バリウムＢａ（ＯＨ）2は排気ガス中に置かれると排気ガス中に含まれるＣＯやＣＯ2によってただちに炭酸バリウムＢａＣＯ3に変化せしめられる。更にこの炭酸バリウムＢａＣＯ3は排気ガス中に含まれるＮＯxによって硝酸バリウムＢａ（ＮＯ3）2に変化せしめられる。
【００２２】
即ち、バリウムＢａが用いられた場合には図２（Ａ）に示される金属又は金属化合物５０は酸化バリウムＢａＯか水酸化バリウムＢａ（ＯＨ）2か炭酸バリウムＢａＣＯ3か又は硝酸バリウムＢａ（ＮＯ3）2であり、この金属又は金属化合物５０が排気ガス中に置かれた場合には硝酸バリウムＢａ（ＮＯ3）2となる。一般的に表現すると図２（Ａ）に示される金属又は金属化合物５０は酸化物か水酸化物か炭酸塩か又は硝酸塩からなり、この金属又は金属化合物５０が排気ガス中に置かれた場合には硝酸塩となる。
【００２３】
ＳＯxトラップ触媒１２のＳＯx捕獲量が多くなるとＳＯxトラップ触媒１２から流出する排気ガス中にはＳＯxが含まれるようになり、このＳＯxは金属又は金属化合物５０に捕獲されて図２（Ａ）に示されるようにＳＯxを含む金属化合物５１に変化する。バリウムＢａが用いられた場合にはこのＳＯxを含む金属化合物５１は硫酸バリウムＢａＳＯ4である。従って金属又は金属化合物５０が排気ガス中に置かれている場合には図２（Ｂ）に示されるように硝酸バリウムＢａ（ＮＯ3）2からなる金属化合物５０の一部の硝酸バリウムＢａ（ＮＯ3）2が硫酸バリウムＢａＳＯ4に変化する。一般的に表現すると硝酸塩の一部が硫酸塩に変化する。この場合、金属化合物５１における硫酸塩の割合は時間が経過するにつれて、即ち捕獲されるＳＯxの量が増大するほど高くなる。
【００２４】
一方、図２（Ｃ）は金属又は金属化合物５０が貴金属又はその化合物からなる場合を示している。この貴金属としてはパラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ或いは白金Ｐｔを用いることができ、図２（Ｃ）は一例としてパラジウムＰｄを用いた場合を示している。この場合にはＳＯxが捕獲されると金属酸化物ＰｄＯが硫化物ＰｄＳに変化する。
【００２５】
硝酸塩が硫酸塩に変化すると、或いは金属酸化物が硫化物に変化すると物性が変化し、従ってこの物性の変化から捕獲されたＳＯxの量を検出することができる。そこで本発明では時間の経過に伴ない金属又は金属化合物５０に捕獲されたＳＯxの量が増大したときにこの捕獲ＳＯxの量の増大に伴ない変化する金属又は金属化合物５０の物性を計測し、計測された物性から捕獲されたＳＯx量を検出するようにしている。
【００２６】
次に図３から図６を参照しつつ計測すべき物性と、計測すべき物性に応じた代表的な検出方法について説明する。なお、これら図３から図６については図２（Ｂ）に示される如く硝酸塩が硫酸塩に変化する場合を例にとって説明する。
【００２７】
図３は計測される物性が電気的物性であり、この計測される電気的物性が電気抵抗である場合を示している。
図３（Ａ）はＳＯxの捕獲量と電気抵抗値Ｒとの関係を示している。図３（Ａ）に示されるようにＳＯxの捕獲量が増大するほど、即ち硝酸塩から硫酸塩への変化量が多いほど電気抵抗値Ｒが増大する。従って電気抵抗値ＲからＳＯxの捕獲量を求めることができる。
【００２８】
図３（Ｂ）は図１に示されるＳＯxセンサ１６の検出部を示している。図３（Ｂ）に示されるようにＳＯxセンサ１６の検出部は一対の端子１３により支持された金属化合物片からなる検出用センサ部５３と一対の端子５４により支持された金属化合物片からなる参照用センサ部５５とにより構成されており、更にこの検出部には温度センサ５６が配置されている。図３（Ｂ）に示される実施例では検出用センサ部５３は酸化物又は炭酸塩又は硝酸塩から形成されており、参照用センサ部５５は硫酸塩から形成されている。排気ガスが流通すると参照用センサ部５５は変化しないが検出用センサ部５３は硝酸塩でない場合には硝酸塩に変化し、次いで排気ガス中に含まれるＳＯxにより硝酸塩が少しずつ硫酸塩に変化する。斯くして検出用センサ部５３の電気抵抗値Ｒは次第に増大していくことになる。
【００２９】
検出用センサ部５３の電気抵抗値Ｒは周囲の温度が高くなると高くなる。従ってこのような温度変化が電気抵抗値Ｒに与える影響を除去するために参照用センサ５５が設けられており、例えば図３（Ｃ）に示されるようなホイーストンブリッジを用いて検出用センサ５３の電気抵抗値と参照用センサ部５５の電気抵抗値との差からＳＯxの捕獲量を求めるようにしている。このホイーストンブリッジは図１に示される検出回路３９内に設けられている。図３（Ｃ）に示すホイーストンブリッジを用いたときに電圧計５７に現われる電圧Ｖは図３（Ｄ）に示されるようにＳＯxの捕集量が増大するにつれて低下し、この電圧ＶがＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。
【００３０】
図４および図５は計測される物性が熱的物性であり、この計測される熱的物性が熱容量および熱伝導性である場合を示している。
図４（Ａ）に示されるようにＳＯxの捕獲量が増大するほどセンサ部を構成する金属化合物片の熱容量は減少する。従って図４（Ｂ）に示されるようにセンサ部の周囲の温度が上昇したときにセンサ部の中心温度の上昇率はＳＯxの捕獲量が増大するほど高くなる。
【００３１】
図５（Ａ）はＳＯxセンサ１６の検出部を示している。図５（Ａ）に示される例では一対のリード線５７を有するサーミスタ素子５８と、一対のリード線６１を有するサーミスタ素子６２とが設けられている。更にこの例ではサーミスタ素子５８の周囲を金属化合物５９によって包囲することにより検出用センサ部６０が形成されており、サーミスタ素子６２の周囲を金属化合物６３によって包囲することにより参照用センサ部６４が形成されている。
【００３２】
この例では検出用センサ部６０周りの温度が変化したときのサーミスタ素子５８の抵抗値の変化の応答性から金属化合物５９の熱容量が推定され、参照用センサ部６４周りの温度が変化したときのサーミスタ素子６２の抵抗値の変化の応答性から金属化合物６３の熱容量が推定され、これら熱容量の差からＳＯxの捕集量が求められる。
【００３３】
即ち、具体的に言うと図５（Ｂ）に示されるようなホイーストンブリッジを用いてサーミスタ素子５８の抵抗値とサーミスタ素子６２の抵抗値との差が電圧の形で求められる。この場合、この抵抗値の差を現わしている電圧計６５の電圧Ｖは図５（Ｃ）に示されるようにセンサ部６０に捕獲されるＳＯxが増大するほど低下する。なお、この例では図５（Ｂ）に示されるように電圧計６６によって検出用センサ部６０の温度が検出される。
【００３４】
一方、図６に示される例では検出用センサ部６０と参照用センサ部６４とを夫々加熱するためのヒータ６７，６８が設けられている。この例ではヒータ６７，６８を発熱させることによってセンサ部６０，６４の温度を任意の温度まで上昇させることができる。また、この例では周囲の温度が変化しない場合でもこれらヒータ６７，６８を発熱させることによって金属化合物５９と金属化合物６３との熱容量の差を求めることができる。
【００３５】
また、検出用センサ部６０を高温にすると検出用センサ部６０から捕獲されているＳＯxが放出され、検出用センサ部６０が再生される。従ってこの例ではヒータ６７を発熱することによって検出用センサ部６０の温度を上昇させ、それによって検出用センサ部６０を再生することができる。なお、この場合、排気ガスの空燃比を一時的にリッチにしても検出用センサ部６０を再生することができる。
【００３６】
さて、ＮＯx吸蔵触媒１４へのＳＯx捕獲率およびＳＯxセンサ１６のセンサ部５３，６０へのＳＯx捕獲率が共に等しいとすると、例えば共に１００パーセントであったとするとＮＯx吸蔵触媒１４に捕獲され吸蔵されたＳＯx量はＳＯxセンサ１６のセンサ部５３，６０に捕獲されたＳＯx量に比例する。従ってこの場合には、ＳＯxセンサ１６のセンサ部５３，６０に捕獲されたＳＯx量に実験により求められた予め定められた倍率Ｃを乗算することによってＮＯx吸蔵触媒１４に吸蔵されているＳＯx量を推定できることになる。
【００３７】
しかしながら実際には図７に示されるようにＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx捕獲率ＲＮはＮＯx吸蔵触媒１４の温度（図７の横軸）に応じて変化し、ＳＯxセンサ１６のセンサ部５３，６０のＳＯx捕獲率ＲＳはセンサ部５３，６０の温度（図７の横軸）に応じて変化する。また、ＳＯxセンサ１６はＮＯx吸蔵触媒１４に比べて熱容量が小さいために排気温の変化に対して早く変化し、またＮＯx放出のために還元剤供給弁１５から供給される還元剤の酸化反応熱によりＮＯx吸蔵触媒１４の方がＳＯxセンサ１６よりも若干温度が高くなるのでＮＯx吸蔵触媒１４の温度およびＳＯxセンサ１６の温度は図８に示されるように通常は互いに異なる温度となっている。
【００３８】
従って通常はＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx捕獲率ＲＮとＳＯxセンサ１６のセンサ部５３，６０のＳＯx捕獲率ＲＳとは異なっており、斯くしてこの場合にはＳＯxセンサ１６のセンサ部５３，６０に捕獲されたＳＯx量にＳＯx捕獲率の差異を考慮しないで予め定められた倍率Ｃを乗算したとしてもＮＯx吸蔵触媒１４への吸蔵ＳＯx量の推定値と実際に吸蔵されているＳＯx量との間でずれを生じることになる。
【００３９】
そこで本発明ではＳＯxセンサ１６のセンサ部５３，６０に捕獲されたＳＯxの量からＮＯx吸蔵触媒１４に吸蔵されたＳＯxの量を推定する際にセンサ部５３，６０のＳＯx捕獲率とＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx捕獲率の差異から生ずるＳＯx吸蔵量の推定値のずれを補正するずれ補正手段を具備している。
【００４０】
次にこのずれ補正手段の第１実施例について説明する。
前述したようにＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx捕獲率ＲＮとＳＯxセンサ１６のセンサ部５３，６０のＳＯx捕獲率ＲＳとが等しいとするとＮＯx吸蔵触媒１４に捕獲され吸蔵されたＳＯx量はＳＯxセンサ１６のセンサ部５３，６０に捕獲されたＳＯx量に比例し、従ってこの場合には、ＳＯxセンサ１６のセンサ部５３，６０に捕獲されたＳＯx量に予め定められた倍率Ｃを乗算することによってＮＯx吸蔵触媒１４に吸蔵されているＳＯx量を推定することができる。
【００４１】
そこでずれ補正手段の第１実施例ではＳＯxセンサ１６として図６に示されるヒータ付きのＳＯxセンサを用い、ＳＯxセンサ１６のセンサ部６０のＳＯx捕獲率ＲＳとＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx捕獲率ＲＮとが等しくなるようセンサ部６０の温度を制御することによりずれを補正するようにしている。
【００４２】
具体的に言うと、ＳＯxセンサ１６のセンサ部６０の温度がセンサ部６０およびＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx捕獲率と等しくさせる目標温度よりも低下したときにヒータ６７，６８を発熱させるようにしている。次に図９および図１０を参照しつつこのヒータ６７，６８を発熱させる目標温度Ｔｏについて説明する。
【００４３】
図９はＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx捕獲率ＲＮがほぼ１００％であるピーク値である場合を示している。この場合にはＳＯxセンサ１６のセンサ部６０のＳＯx捕獲率ＲＳがピーク値となるセンサ部６０の温度のうちで最も低い温度が目標温度Ｔｏとされ、センサ部６０の温度がこの目標温度Ｔｏよりも低下するとヒータ６７，６８がオンとされてセンサ部６０の温度が目標温度Ｔｏまで上昇せしめられる。
【００４４】
図１０（Ａ）はＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx捕獲率ＲＮがピーク値よりも低いＡ点で示される場合を示しており、図１０（Ｂ）はＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx捕獲率ＲＮがピーク値よりも低いＢ点で示される場合を示している。いずれの場合も、ＮＯx吸蔵触媒１４の温度よりも高くかつＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx捕獲率ＲＮとＳＯx捕獲率ＲＳが等しくなるＣ点におけるセンサ部５３，６０の温度が目標温度Ｔｏとされ、センサ部６０の温度がこの目標温度Ｔｏよりも低下するとヒータ６７，６８がオンとされてセンサ部６０の温度が目標温度Ｔｏまで上昇せしめられる。
【００４５】
図１１にＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx吸蔵量の算出ルーチンを示す。
図１１を参照するとまず初めにステップ７０においてＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx捕獲率ＲＮがほぼ１００パーセントであるピーク値であるか否かが判別される。ＳＯx捕獲率ＲＮがピーク値のときにはステップ７１に進んで図９に示される目標温度Ｔｏが読込まれ、次いでステップ７３に進む。これに対し、ＳＯx捕獲率ＲＮがピーク値でないときにはステップ７２に進んでＳＯx捕獲率ＲＳがＳＯx捕獲率ＲＮと等しくなるときの図１０（Ａ），（Ｂ）のＣ点における目標温度Ｔｏが算出される。次いでステップ７３に進む。
【００４６】
ステップ７３ではＳＯxセンサ１６のセンサ部６０の温度Ｔｓが目標温度Ｔｏよりも低くなったか否かが判別される。Ｔｓ≧Ｔｏのときにはステップ７５に進んでヒータ６７，６８がオフとされ、次いでステップ７６に進む。これに対し、Ｔｓ＜Ｔｏのときにはステップ７４に進んでヒータ６７，６８がオンとされ、次いでステップ７６に進む。ステップ７６ではＳＯxセンサ１６の出力値Ｖが読込まれ、ステップ７７においてこの出力値ＶからＮＯx吸蔵触媒１４のＮＯx吸蔵量が算出される。
【００４７】
次に前述したずれ補正手段の第２実施例について説明する。
この実施例ではＮＯx吸蔵触媒１４におけるＳＯx吸蔵量の推定値と実際のＳＯx吸蔵量との間でずれが生じないようにセンサ部５３，６０およびＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx捕獲率に応じてＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx吸蔵量の推定値を増大補正又は減少補正するようにしている。
【００４８】
即ち、例えば図１２において今、ＳＯxセンサ１６のセンサ部５３，６０の温度が２００℃であってＳＯx捕獲率ＲＳがＲＳａであり、一方ＮＯx吸蔵触媒１４の温度が３００℃であってＳＯx捕獲率ＲＮがＲＮｂであったとする。このときセンサ部５３，６０に単位時間当り捕獲されるＳＯx量に基づいてＮＯx吸蔵触媒１４に単位時間当り吸蔵されるＳＯx量を推定する場合、ＳＯx捕獲率ＲＮ，ＲＳが等しいときの単位時間当りのＮＯx吸蔵触媒１４への吸蔵ＳＯx量に比べて吸蔵ＳＯx量はＲＮｂ／ＲＳａ倍になることがわかる。
【００４９】
即ち、前述したようにＳＯxセンサ１６のセンサ部５３，６０およびＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx捕獲率が等しい場合にはＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx吸蔵量の推定値はセンサ部５３，６０に捕獲されたＳＯxの量に予め定められている倍率Ｃを乗算することによって得ることができる。これに対し、センサ部５３，６０およびＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx捕獲率が異なる場合にはＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx吸蔵量の推定値はセンサ部５３，６０に捕獲されたＳＯxの量に予め定められている倍率Ｃと、ＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx捕獲率ＲＮ／センサ部５３，６０のＳＯx捕獲率ＲＳとを乗算することによって得られることになる。
【００５０】
図１３にＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx吸蔵量の算出ルーチンを示す。なお、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１３を算出するとまず初めにステップ８０においてＳＯxセンサ１６の出力値Ｖが読込まれる。次いでステップ８１では前回の処理サイクルにおけるＳＯxセンサ１６の出力値Ｖと今回の処理サイクルにおけるＳＯxセンサ１６の出力値Ｖとの差からセンサ部５３，６０に捕獲されたＳＯx量の単位時間当りの増大量ΔＱが算出される。
【００５１】
次いでステップ８２ではＮＯx吸蔵触媒１４の温度およびＳＯxセンサ１６のセンサ部５３，６０の温度に基づいて図７に示す関係からＮＯx吸蔵触媒１４のＳＯx捕獲率ＲＮとＳＯxセンサ１６のセンサ部５３，６０のＳＯx捕獲率ＲＳとが算出される。次いでステップ８３では捕獲ＳＯx増大量ΔＱに予め定められた倍率Ｃと、ＲＮ／ＲＳとを乗算することによって単位時間当りＮＯx吸蔵触媒１４に吸蔵されるＳＯx量ΔＳＯＸＺが算出される。次いでステップ８４ではこのＳＯx量ΔＳＯＸＺをΣＳＯＸＺに加算することによってＮＯx吸蔵触媒１４に吸蔵されているＳＯx量ΣＳＯＸＺが算出される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】圧縮着火式内燃機関を示す図である。
【図２】ＳＯxの検出原理を説明するための図である。
【図３】ＳＯxの検出方法を説明するための図である。
【図４】ＳＯxの検出方法を説明するための図である。
【図５】ＳＯxの検出方法を説明するための図である。
【図６】ＮＯxセンサの別の実施例を示す側面断面図である。
【図７】ＮＯx吸蔵触媒とＳＯxセンサのセンサ部のＳＯx捕獲率を示す図である。
【図８】ＮＯx吸蔵触媒とＳＯxセンサのセンサ部の温度変化を示す図である。
【図９】ＮＯx吸蔵触媒とＳＯxセンサのセンサ部のＳＯx捕獲率を示す図である。
【図１０】ＮＯx吸蔵触媒とＳＯxセンサのセンサ部のＳＯx捕獲率を示す図である。
【図１１】ＮＯx吸蔵触媒に吸蔵されるＳＯx量を算出するためのフローチャートである。
【図１２】ＮＯx吸蔵触媒とＳＯxセンサのセンサ部のＳＯx捕獲率を示す図である。
【図１３】ＮＯx吸蔵触媒に吸蔵されるＳＯx量を算出するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
５    排気マニホルド
１２    ＳＯxトラップ触媒
１４    ＮＯx吸蔵触媒
１５    還元剤供給弁
１６    ＳＯxセンサ
５３，６０    検出用センサ部
５５，６４    参照用センサ部
【図１】
2008286061.tif 000003
【図２】
2008286061.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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