(57)【要約】【課題】ＮＯｘパージ実行時の内燃機関の空燃比および継続時間を適切に設定して、燃費を改善することができるエンジン制御装置を提供する。【解決手段】空燃比がリーンの場合に、ＮＯｘを吸蔵し、空燃比が理論空燃比またはリッチの場合に、吸蔵ＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ触媒１８と、ＮＯｘ触媒１８の下流側のＮＯｘ排出量を検出するＮＯｘセンサ１９と、運転状態を検出する運転状態検出手段と、吸蔵ＮＯｘを放出するＮＯｘパージを実行すると判定した場合に、空燃比を理論空燃比またはリッチに切り替えるＮＯｘパージ制御実行判定手段２２と、ＮＯｘパージ実行時の空燃比をパージ時空燃比として設定して、ＮＯｘ排出量からパージ時空燃比を補正するＮＯｘパージ空燃比設定手段２３と、ＮＯｘパージ実行時の継続時間を設定して、ＮＯｘ排出量から継続時間を補正するＮＯｘパージ継続時間設定手段２４とを備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられ、前記内燃機関の空燃比がリーンの場合に、燃焼によって生じた排出ガス中のＮＯｘを吸蔵ＮＯｘとして吸蔵し、前記内燃機関の空燃比が理論空燃比またはリッチの場合に、燃焼によって生じた排出ガスに対して前記吸蔵ＮＯｘを放出して還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒と、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側に設けられ、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側における排出ガス中のＮＯｘ排出量を検出するＮＯｘセンサと、
少なくとも前記内燃機関の回転速度および負荷を含む運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記吸蔵ＮＯｘを放出するためのＮＯｘパージを実行するか否かを判定し、前記ＮＯｘパージを実行すると判定した場合に、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比またはリッチに切り替えるＮＯｘパージ制御実行判定手段と、
前記運転状態に応じて、前記ＮＯｘパージ実行時の前記内燃機関の空燃比をパージ時空燃比として設定するとともに、前記ＮＯｘセンサの検出値に基づいて前記パージ時空燃比を補正するＮＯｘパージ空燃比設定手段と、
前記運転状態に応じて、前記ＮＯｘパージ実行時の継続時間を設定するとともに、前記ＮＯｘセンサの検出値に基づいて前記継続時間を補正するＮＯｘパージ継続時間設定手段と
を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
前記ＮＯｘパージ制御実行判定手段は、前記ＮＯｘセンサの検出値が所定のＮＯｘパージ実行排出量よりも大きくなった場合に、前記ＮＯｘパージを実行することを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記ＮＯｘパージ実行排出量は、前記運転状態毎に設定されることを特徴とする請求項２に記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記ＮＯｘパージ空燃比設定手段は、前記ＮＯｘパージの実行後から所定時間が経過した後に前記ＮＯｘセンサの検出値と所定のＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量とを比較し、比較結果に基づいて前記パージ時空燃比を補正することを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
前記パージ時空燃比は、前記運転状態毎に設定されることを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項６】
前記ＮＯｘパージ継続時間設定手段は、前記ＮＯｘパージの実行後から所定時間が経過した後に前記ＮＯｘセンサの検出値と所定のＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量とを比較し、比較結果に基づいて前記継続時間を補正することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項７】
前記継続時間は、前記運転状態毎に設定されることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項８】
前記ＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の前記吸蔵ＮＯｘを完全に放出した際のＮＯｘ排出量であることを特徴とする請求項４から請求項７までの何れか１項に記載のエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の燃焼室で生成される可燃混合気の空燃比（以下「内燃機関の空燃比」と略称する）がリーン（空気過剰状態）の場合に窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵し、空燃比が理論空燃比またはリッチ（燃料過剰状態）の場合に吸蔵したＮＯｘを放出して還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えたエンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、空燃比がリーンのときには窒素酸化物を吸蔵し、空燃比が理論空燃比、またはリッチのときには窒素酸化物を放出する窒素酸化物吸蔵物質と貴金属触媒とを有する窒素酸化物吸蔵還元型触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）と、エンジン負荷とエンジン回転数と吸入空気量とからＮＯｘの積算値を算定し、このＮＯｘの積算値が所定の第１判定値より大きくなった場合にリッチスパイクを行う制御装置とを備え、窒素酸化物吸蔵還元型触媒の下流側にＮＯｘセンサを設けるとともに、制御装置は、リッチスパイクを行った直後のＮＯｘセンサの検出値が所定の第２判定値より大きい場合に、所定の第１判定値を修正している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記従来装置では、エンジン負荷、エンジン回転数および吸入空気量から算定されるＮＯｘ積算値が第１判定値よりも大きくなった場合に、あらかじめ設定された内燃機関の空燃比および継続時間に基づいてリッチスパイクを行い、ＮＯｘパージを実行している。
ＮＯｘパージ実行時のあらかじめ設定された内燃機関の空燃比および継続時間は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の劣化程度等によらず、ＮＯｘパージが十分に行われる値に設定されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３５５４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の排気ガス浄化装置では、ＮＯｘパージ実行時の内燃機関の空燃比および継続時間は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒が劣化して浄化能力が低下している場合であっても、ＮＯｘパージが十分に行われる値に設定されている。
そのため、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の劣化程度によっては、ＮＯｘパージが過剰に実行されて燃費が悪化するという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、ＮＯｘパージ実行時の内燃機関の空燃比および継続時間を適切に設定して、燃費を改善することができるエンジン制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るエンジン制御装置は、内燃機関の排気系に設けられ、内燃機関の空燃比がリーンの場合に、燃焼によって生じた排出ガス中のＮＯｘを吸蔵ＮＯｘとして吸蔵し、内燃機関の空燃比が理論空燃比またはリッチの場合に、燃焼によって生じた排出ガスに対して吸蔵ＮＯｘを放出して還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側に設けられ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側における排出ガス中のＮＯｘ排出量を検出するＮＯｘセンサと、少なくとも内燃機関の回転速度および負荷を含む運転状態を検出する運転状態検出手段と、吸蔵ＮＯｘを放出するためのＮＯｘパージを実行するか否かを判定し、ＮＯｘパージを実行すると判定した場合に、内燃機関の空燃比を理論空燃比またはリッチに切り替えるＮＯｘパージ制御実行判定手段と、運転状態に応じて、ＮＯｘパージ実行時の内燃機関の空燃比をパージ時空燃比として設定するとともに、ＮＯｘセンサの検出値に基づいてパージ時空燃比を補正するＮＯｘパージ空燃比設定手段と、運転状態に応じて、ＮＯｘパージ実行時の継続時間を設定するとともに、ＮＯｘセンサの検出値に基づいて継続時間を補正するＮＯｘパージ継続時間設定手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のエンジン制御装置によれば、ＮＯｘパージ空燃比設定手段は、運転状態に応じてＮＯｘパージ実行時の内燃機関の空燃比をパージ時空燃比として設定するとともに、ＮＯｘセンサの検出値に基づいてパージ時空燃比を補正する。また、ＮＯｘパージ継続時間設定手段は、運転状態に応じてＮＯｘパージ実行時の継続時間を設定するとともに、ＮＯｘセンサの検出値に基づいて継続時間を補正する。
そのため、ＮＯｘセンサで直接ＮＯｘ排出量を検出し、検出値に基づいて、ＮＯｘパージ実行時の内燃機関の空燃比および継続時間を適切に設定することができるので、燃費を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置を含むシステム全体を示す構成図である。なお、一般的なエンジン１（内燃機関）には、複数のシリンダ２が設けられているが、以下の実施の形態では、そのうちの１つのシリンダ２について説明する。
【００１１】
図１において、エンジン１には、筒状のシリンダ２と、コネクティングロッド３を介してクランクシャフト４に接続されたピストン５とによって、燃料と吸入空気とが混合した可燃混合気が燃焼する燃焼室６が形成されている。
ここで、ピストン５は、シリンダ２の軸線方向に往復摺動自在に設けられている。ピストン５は、燃焼室６内に吸入空気を吸引するとともに、燃焼室６内での可燃混合気の燃焼によって生じた燃焼圧力を運動エネルギーに変換し、可燃混合気が燃焼して生成された排出ガスを排出する。
また、クランクシャフト４には、エンジン回転速度に対応するクランクシャフト４の回転速度を検出し、検出信号を出力するエンジン回転速度センサ７（運転状態検出手段）が設けられている。
【００１２】
シリンダ２には、大気中からの吸入空気を燃焼室６内に導入する吸気管８と、排出ガスを大気に放出する排気管９とが接続されている。
また、シリンダ２には、燃焼室６と吸気管８との間を開閉する吸気弁１０と、燃焼室６と排気管９との間を開閉する排気弁１１とが取り付けられている。
また、シリンダ２の頂部には、燃焼室６内に燃料を噴射する燃料噴射弁１２と、燃焼室６内に導入された吸入空気と燃料噴射弁１２から噴射された燃料とが混合して生成される可燃混合気に点火する点火プラグ１３とが取り付けられている。
【００１３】
吸気弁１０は、クランクシャフト４と同期してベルト駆動されるカム（図示せず）によって駆動され、エンジン１の吸気行程、圧縮行程、爆発行程および排気行程のそれぞれに応じて開閉され、燃焼室６への吸入空気の導入を制御する。
排気弁１１は、吸気弁１０と同様に駆動され、燃焼室６からの排出ガスの排出を制御する。
【００１４】
また、吸気管８の上流側には、吸入空気量を調節するスロットルバルブ１４と、スロットルバルブ１４を駆動するスロットルアクチュエータ１５とが設けられている。スロットルバルブ１４は、スロットルアクチュエータ１５によって開閉駆動され、吸気管８内の吸入空気量を調節する。スロットルアクチュエータ１５は、例えばＤＣモータやステッピングモータによって構成され、スロットルバルブ１４の開閉量を制御する。
【００１５】
燃焼室６内には、吸気弁１０の開放によって吸気管８からの吸入空気が導入され、エンジン１の各行程に対応した所定のタイミングで燃料噴射弁１２から燃料が噴射される。
燃焼室６内に噴射された燃料と導入された吸入空気とは、互いに混合されて可燃混合気を生成し、エンジン１の各行程に対応した所定のタイミングで放電する点火プラグ１３によって点火されて燃焼する。
可燃混合気の燃焼によって生じた反応エネルギーは、燃焼圧力に変換され、ピストン５を軸線方向に摺動運動させる。
ピストン５の摺動運動は、コネクティングロッド３を介して接続されたクランクシャフト４の回転運動に変換される。
【００１６】
排気管９の上流側には、排出ガス中の有害物質である一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）を酸化還元浄化する三元触媒１６が設けられている。
三元触媒１６は、可燃混合気の空燃比が理論空燃比（完全燃焼する空燃比）である場合に、排出ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘの何れについても高い浄化率を示す。
また、三元触媒１６は、可燃混合気の空燃比がリーンの場合には、排出ガス中のＣＯおよびＨＣを酸化浄化する酸化触媒として作用し、可燃混合気の空燃比がリッチの場合には、排出ガス中のＮＯｘを還元浄化する還元触媒として作用する。
【００１７】
三元触媒１６の上流側には、燃焼室６から排出された直後の排出ガスの空燃比に応じた電圧を出力する空燃比センサ１７が設けられている。
図２は、図１の空燃比センサ１７の出力特性を示す説明図である。
図２において、横軸は空燃比Ａ／Ｆを示し、縦軸は空燃比センサ１７の出力電圧（検出信号）を示している。また、空燃比センサ１７は、空燃比Ａ／Ｆに対して線形出力特性を有している。
【００１８】
三元触媒１６の下流側には、排出ガス中のＮＯｘを吸蔵するとともに、吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒１８（以下「ＮＯｘ触媒１８」と略称する）が設けられている。
ＮＯｘ触媒１８は、可燃混合気の空燃比がリーンの場合、例えば筒内噴射エンジンにおいて成層燃焼（リーン燃焼）した場合に、三元触媒１６で浄化されない排出ガス中のＮＯｘを、反応化合物からなる吸蔵ＮＯｘとして吸蔵する。これにより、ＮＯｘ触媒１８は、ＮＯｘ吸蔵量の限界に達するまでＮＯｘを吸蔵し、ＮＯｘ触媒１８の下流側へのＮＯｘの排出を抑制する。
【００１９】
また、ＮＯｘ触媒１８に吸蔵された吸蔵ＮＯｘは、可燃混合気の空燃比がリーンからリッチに切り替えられることによって反応化合物が分解し、ＮＯｘとして放出される。
ＮＯｘ触媒１８から放出されたＮＯｘは、可燃混合気の空燃比がリッチの場合、例えば筒内噴射エンジンにおいて均質燃焼（リッチ燃焼）した場合に、三元触媒１６で浄化されない排出ガス（酸素が存在しない）中のＣＯおよびＨＣを還元剤として、ＮＯｘ触媒１８で還元浄化（ＮＯｘパージ）される。
このように、ＮＯｘ触媒１８は、ＮＯｘの吸蔵とＮＯｘパージとからなるサイクルを繰り返すことによって、排出ガス中のＮＯｘを浄化している。
【００２０】
ＮＯｘ触媒１８の下流側には、ＮＯｘ触媒１８の下流側における排出ガス中のＮＯｘ排出量をＮＯｘ濃度で検出し、ＮＯｘ濃度に応じた電圧を出力するＮＯｘセンサ１９が設けられている。
図３は、図１のＮＯｘセンサ１９の出力特性を示す説明図である。
図３において、横軸はＮＯｘ排出量（ＮＯｘ濃度）を示し、縦軸はＮＯｘセンサ１９の出力電圧（検出信号）を示している。また、ＮＯｘセンサ１９は、ＮＯｘ排出量に対して線形出力特性を有している。
【００２１】
ここで、燃料噴射弁１２の燃料噴射動作、点火プラグ１３の点火動作、およびスロットルバルブ１４の開閉動作は、エンジン制御装置の要部を構成する電子式エンジン制御ユニット２０（以下「ＥＣＵ２０（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）」と略称する）によって制御されている。
ＥＣＵ２０は、エンジン回転速度センサ７、空燃比センサ１７、ＮＯｘセンサ１９、および後述するアクセルポジションセンサ２１（運転状態検出手段）からの検出信号（運転状態）に基づいて、燃料噴射弁１２、点火プラグ１３、およびスロットルアクチュエータ１５を駆動させることにより、燃料噴射制御、点火制御、吸入空気量制御をそれぞれ実行している。
【００２２】
アクセルポジションセンサ２１は、運転者がアクセルペダル（図示せず）を踏み込んだ際のアクセル開度（エンジン負荷に対応する）を検出し、検出信号を出力する。
ＥＣＵ２０は、ＮＯｘパージ制御実行判定手段２２と、ＮＯｘパージ空燃比設定手段２３と、ＮＯｘパージ継続時間設定手段２４と、燃料制御手段２５とを含んでいる。
ここで、ＥＣＵ２０は、プログラムを格納したメモリとＣＰＵとを有するマイクロプロセッサ（図示せず）で構成されており、ＥＣＵ２０を構成する各ブロックは、メモリ内にソフトウェアとして記憶されている。
【００２３】
ＮＯｘパージ制御実行判定手段２２は、ＮＯｘセンサ１９で検出されたＮＯｘ排出量と所定のＮＯｘパージ実行排出量とを比較して、ＮＯｘ排出量がＮＯｘパージ実行排出量よりも大きくなった場合に、ＮＯｘ触媒１８に吸蔵された吸蔵ＮＯｘを放出するためのＮＯｘパージを実行すると判定し、可燃混合気の空燃比をリッチに切り替える。
ＮＯｘパージ実行排出量は、新品のＮＯｘ触媒１８において、エンジン回転速度センサ７で検出されるエンジン回転速度と、アクセルポジションセンサ２１で検出されるエンジン負荷とに応じて決まる複数の運転状態毎にそれぞれ設定された値である。
なお、新品のＮＯｘ触媒１８とは、初期の慣らし運転が完了し、そのＮＯｘ触媒１８の本来のＮＯｘ吸蔵能力および還元浄化能力が発揮される状態のものである。
【００２４】
以下、ＮＯｘパージ実行排出量の設定動作について説明する。
まず、新品のＮＯｘ触媒１８を三元触媒１６の下流側に設置する。
次に、エンジン１をリッチ燃焼で一定時間運転させて、ＮＯｘ触媒１８内の吸蔵ＮＯｘを完全に放出させる。
続いて、リーン燃焼が可能な複数の運転状態毎に、エンジン１をリーン燃焼で定常（エンジン回転速度およびエンジン負荷が一定）運転させ、定常運転が開始してＮＯｘ触媒１８の吸蔵ＮＯｘが飽和した後、ＮＯｘセンサ１９の検出値が急激に増加し始めるＮＯｘ排出量をそれぞれ計測する。
次に、複数の運転状態毎に計測されたＮＯｘセンサ１９の検出値が急激に増加し始めるＮＯｘ排出量をマッピング設定し、新品のＮＯｘ触媒１８におけるＮＯｘパージ実行排出量としてメモリにマップを記憶させる。
【００２５】
ＮＯｘパージ空燃比設定手段２３は、運転状態に応じて、ＮＯｘパージ実行時の可燃混合気の空燃比をパージ時空燃比として設定する。
ＮＯｘパージ継続時間設定手段２４は、運転状態に応じて、ＮＯｘパージ実行時の継続時間を設定する。
ここで、パージ時空燃比および継続時間は、新品のＮＯｘ触媒１８において、複数の運転状態毎にそれぞれ設定された値である。
【００２６】
以下、パージ時空燃比および継続時間の設定動作について説明する。
まず、新品のＮＯｘ触媒１８を三元触媒１６の下流側に設置する。
次に、エンジン１をリッチ燃焼で一定時間運転させて、ＮＯｘ触媒１８内の吸蔵ＮＯｘを完全に放出させる。
続いて、リーン燃焼が可能な複数の運転状態毎に、エンジン１をリーン燃焼で定常運転させ、ＮＯｘセンサ１９で検出されるＮＯｘ排出量がＮＯｘパージ実行排出量よりも大きくなってＮＯｘパージによるリッチ燃焼が実行され、継続時間の経過後にリーン燃焼に切り替わったときのＮＯｘ排出量をそれぞれ計測する。
【００２７】
次に、複数の運転状態毎に計測されたＮＯｘ排出量が、それぞれリッチ燃焼によって新品のＮＯｘ触媒１８の吸蔵ＮＯｘを完全に放出したときのＮＯｘ排出量となるように、ＮＯｘパージ実行時の内燃機関の空燃比および継続時間を変更しながら繰り返し計測を実行する。
続いて、計測されたＮＯｘ排出量が、新品のＮＯｘ触媒１８の吸蔵ＮＯｘを完全に放出したときのＮＯｘ排出量となった際の内燃機関の空燃比および継続時間を、運転状態毎にマッピング設定し、新品のＮＯｘ触媒１８におけるパージ時空燃比および継続時間としてメモリにマップを記憶させる。
【００２８】
また、ＮＯｘパージ空燃比設定手段２３は、ＮＯｘパージの実行後から後述するＮＯｘセンサ出力電圧待機時間（所定時間）が経過した後に、ＮＯｘセンサ１９で検出されるＮＯｘ排出量と、所定のＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量とを比較する。ＮＯｘパージ空燃比設定手段２３は、検出されたＮＯｘ排出量がＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量よりも大きくなった場合に、ＮＯｘパージが十分に行われていないと判断し、運転状態に応じて上記のマップから設定されたパージ時空燃比を補正する。
【００２９】
また、ＮＯｘパージ継続時間設定手段２４は、ＮＯｘパージの実行後から上記ＮＯｘセンサ出力電圧待機時間が経過した後に、ＮＯｘセンサ１９で検出されるＮＯｘ排出量と、所定のＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量とを比較する。ＮＯｘパージ継続時間設定手段２４は、検出されたＮＯｘ排出量がＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量よりも大きくなった場合に、ＮＯｘパージが十分に行われていないと判断し、運転状態に応じて上記のマップから設定された継続時間を補正する。
【００３０】
ここで、ＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量は、新品のＮＯｘ触媒１８の吸蔵ＮＯｘを完全に放出したときのＮＯｘ排出量を示している。
また、ＮＯｘセンサ出力電圧待機時間は、ＮＯｘパージの実行が完了してからＮＯｘセンサ１９の出力が安定するまでに要する時間である。
燃料制御手段２５は、運転状態に応じて燃料噴射弁１２および点火プラグ１３の動作を制御している。
【００３１】
以下、図１〜図３とともに、図４のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置の動作について説明する。
図４において、ステップＳ３１〜ステップＳ３６の処理は、エンジン１をリーン燃焼で運転させた場合のＮＯｘ吸蔵制御のサブルーチンを示し、ステップＳ３８〜ステップＳ４７の処理は、エンジン１をリッチ燃焼で運転させた場合のＮＯｘパージ制御のサブルーチンを示している。
このフローチャートに示した動作は、ＥＣＵ２０内のメインプログラムにおいて、リーン燃焼が可能な運転状態であると判定された場合に、所定の周期で実行される。
【００３２】
まず、ＥＣＵ２０は、空燃比センサ１７の出力に基づいて、エンジン１がリーン燃焼で運転されているか否かを判定する（ステップＳ３１）。
ステップＳ３１において、エンジン１がリーン燃焼で運転されている（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ＥＣＵ２０は、エンジン回転速度センサ７で検出されるエンジン回転速度と、アクセルポジションセンサ２１で検出されるエンジン負荷とに基づいて、運転状態を検出する（ステップＳ３２）。
【００３３】
続いて、ＮＯｘパージ制御実行判定手段２２は、ＮＯｘパージの実行開始の判定条件となるＮＯｘパージ実行排出量ＣＮＯＸ＿ＬＩＭＩＴを、ステップＳ３２で検出された運転状態に基づいて、前述したＮＯｘパージ実行排出量のマップから設定する（ステップＳ３３）。
【００３４】
次に、ＮＯｘパージ空燃比設定手段２３は、上記ステップＳ３２で検出された運転状態に基づいて前述したパージ時空燃比および継続時間のマップから設定されるパージ時空燃比に、補正値（後述する）を乗算または加算することにより、ＮＯｘパージ実行時のリッチ燃焼の程度を示す可燃混合気のパージ時空燃比Ａ／Ｆ＿ＰＵＲＧＥを設定する（ステップＳ３４）。
【００３５】
また、ＮＯｘパージ継続時間設定手段２４は、上記ステップＳ３２で検出された運転状態に基づいて前述したパージ時空燃比および継続時間のマップから設定される継続時間に、補正値（後述する）を乗算または加算することにより、ＮＯｘパージ実行時のリッチ燃焼の程度を示す継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥを設定する（ステップＳ３５）。
【００３６】
ここで、補正値の初期値は、「１．０（乗算時）」または「０（加算時）」であり、補正を行うか否か（補正値が「１．０」または「０」以外の値を取る）は、後述するステップＳ４６で判定される。
すなわち、ＥＣＵ２０内のメインプログラムにおいて、リーン燃焼が可能な運転状態であると判定された後の最初の処理、およびステップＳ４６で補正を行わないと判定された場合には、上記補正値は「１．０」または「０」となる。
【００３７】
続いて、ＥＣＵ２０は、ＮＯｘセンサ１９の出力に基づいて、ＮＯｘパージの実行開始を判定するためのＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＳＡＭＰＬＥを計測する（ステップＳ３６）。
【００３８】
次に、ＮＯｘパージ制御実行判定手段２２は、ステップＳ３６で計測されたＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＳＡＭＰＬＥが、上記ステップＳ３３で設定されたＮＯｘパージ実行排出量ＣＮＯＸ＿ＬＩＭＩＴ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３７）。
【００３９】
ステップＳ３７において、ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＳＡＭＰＬＥが、ＮＯｘパージ実行排出量ＣＮＯＸ＿ＬＩＭＩＴ以上である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ＮＯｘパージ制御実行判定手段２２は、上記ステップＳ３４およびステップＳ３５で設定されたＮＯｘパージ実行時のパージ時空燃比Ａ／Ｆ＿ＰＵＲＧＥおよび継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥに基づいてＮＯｘパージの実行を開始し、継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥのカウントダウンを開始する（ステップＳ３８）。
【００４０】
続いて、ＮＯｘパージ制御実行判定手段２２は、ＮＯｘパージの実行開始からＮＯｘパージ実行時の継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥが経過したか、すなわちＮＯｘパージ実行時の継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥが「０」になったか否かを判定する（ステップＳ３９）。
ステップＳ３９において、ＮＯｘパージ実行時の継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥが「０」になっていない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ＮＯｘパージ制御実行判定手段２２は、ＮＯｘパージ実行時のパージ時空燃比Ａ／Ｆ＿ＰＵＲＧＥを継続する（ステップＳ４０）。
【００４１】
一方、ステップＳ３９において、ＮＯｘパージ実行時の継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥが「０」になった（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ＮＯｘパージ制御実行判定手段２２は、ＮＯｘパージの実行を完了し、エンジン１をリッチ燃焼による運転からリーン燃焼による運転に切り替える（ステップＳ４１）。
【００４２】
次に、ＥＣＵ２０は、ＮＯｘパージの実行が完了してからＮＯｘセンサ１９の出力が安定するまでに要するＮＯｘセンサ出力電圧待機時間ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥを設定して（ステップＳ４２）、ＮＯｘセンサ出力電圧待機時間ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥのカウントダウンを開始し（ステップＳ４３）、リーン燃焼によるエンジン１の運転を継続させる。
【００４３】
続いて、ＥＣＵ２０は、ＮＯｘセンサ出力電圧待機時間ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥが「０」になったか否かを判定する（ステップＳ４４）。
ステップＳ４４において、ＮＯｘセンサ出力電圧待機時間ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥが「０」になっていない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ステップＳ４４に移行して、再びＮＯｘセンサ出力電圧待機時間ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥが「０」になったか否かを判定する。
【００４４】
一方、ステップＳ４４において、ＮＯｘセンサ出力電圧待機時間ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥが「０」になった（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ＥＣＵ２０は、ＮＯｘセンサ１９の出力に基づいて、ＮＯｘパージの実行後からＮＯｘセンサ出力電圧待機時間ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥが経過した後のＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＲＥＡＬを計測する（ステップＳ４５）。
【００４５】
次に、ＮＯｘパージ空燃比設定手段２３およびＮＯｘパージ継続時間設定手段２４は、ステップＳ４５で計測されたＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＲＥＡＬが、新品のＮＯｘ触媒１８の吸蔵ＮＯｘを完全に放出したときのＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＢＡＳＥよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４６）。
【００４６】
ステップＳ４６において、ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＲＥＡＬが、ＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＢＡＳＥよりも大きい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ＮＯｘパージ空燃比設定手段２３およびＮＯｘパージ継続時間設定手段２４は、ＮＯｘ触媒１８のＮＯｘパージが不十分であると判断し、ＮＯｘパージ実行時のパージ時空燃比Ａ／Ｆ＿ＰＵＲＧＥおよび継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥを増量する補正量を演算する（ステップＳ４７）。
【００４７】
ここで、ＮＯｘパージ実行時のパージ時空燃比Ａ／Ｆ＿ＰＵＲＧＥおよび継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥに対する補正量は、ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＲＥＡＬとＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＢＡＳＥとの偏差を「０」にするようにそれぞれ設定される。
これらの補正量は、次回このフローチャートの処理を実施したときに、ステップＳ３４およびステップＳ３５で、パージ時空燃比Ａ／Ｆ＿ＰＵＲＧＥおよび継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥを設定する際に反映される。また、これらの補正量は、ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＲＥＡＬが、ＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＢＡＳＥ以下になるか、または制限値に達するまで累積更新され、エンジン１が停止した場合でも、バッテリバックアップにより保持される。
【００４８】
一方、ステップＳ３１において、エンジン１がリーン燃焼で運転されていない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合、ステップＳ３７において、ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＳＡＭＰＬＥが、ＮＯｘパージ実行排出量ＣＮＯＸ＿ＬＩＭＩＴよりも小さい（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合、およびステップＳ４６において、ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＲＥＡＬが、ＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＢＡＳＥ以下である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、直ちに図４の処理を終了する。
【００４９】
なお、上記のフローチャートでは、ＮＯｘパージの実行後からＮＯｘセンサ出力電圧待機時間ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥが経過した後に、ＮＯｘセンサ１９で検出されるＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＲＥＡＬと、ＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＢＡＳＥとを比較すると説明したが、これに限定されない。
ＮＯｘセンサ出力電圧待機時間ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥの代わりに、所定時間に相当する所定点火回数を設定して、ＮＯｘパージの実行後から所定点火回数待ってＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＲＥＡＬと、ＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＢＡＳＥとを比較してもよい。
また、ＮＯｘセンサ出力電圧待機時間ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥは、運転状態に応じて変更されてもよい。一般的に、高負荷時ほど排出ガスの流量が増加するので、待機時間は短くなる。
【００５０】
また、上記のフローチャートでは、ＮＯｘ触媒１８のＮＯｘパージが不十分である場合に、ＮＯｘパージ実行時のパージ時空燃比Ａ／Ｆ＿ＰＵＲＧＥおよび継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥを増量する場合について説明したが、これに限定されない。ＮＯｘパージ実行時のパージ時空燃比Ａ／Ｆ＿ＰＵＲＧＥおよび継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥは、ＮＯｘ触媒１８のＮＯｘパージが過剰である場合に減量されてもよい。
このとき、ＮＯｘパージ実行排出量ＣＮＯＸ＿ＬＩＭＩＴ、ＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＢＡＳＥ、パージ時空燃比Ａ／Ｆ＿ＰＵＲＧＥおよび継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥは、排出ガス規制値を最低限満足するＮＯｘ吸蔵能力および還元浄化能力を有するＮＯｘ触媒を用いて設定されてもよい。
また、パージ時空燃比Ａ／Ｆ＿ＰＵＲＧＥおよび継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥについて、増量側および減少側の両方の補正を行うようにしてもよい。
【００５１】
以下、図１〜図４とともに、図５のタイミングチャートを参照しながら、図４のフローチャートに示したエンジン制御装置の動作について補足説明する。
図５は、この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置の動作を補足説明するタイミングチャートであり、横軸は時刻を示し、縦軸は空燃比センサ１７の出力電圧およびＮＯｘセンサ１９の出力電圧を示している。
また、図５は、エンジン１をリーン燃焼で運転させた場合のＮＯｘ吸蔵制御と、エンジン１をリッチ燃焼で運転させた場合のＮＯｘパージ制御とを繰り返したときの、空燃比センサ１７およびＮＯｘセンサ１９の各出力電圧の時間変化を示している。
【００５２】
図５において、ＮＯｘセンサ１９の出力電圧５１は、ＮＯｘ吸蔵制御において、時間の経過とともに上昇する。
また、空燃比センサ１７の出力電圧５２は、ＮＯｘ吸蔵制御においては「Ｈ」レベル（リーン）となり、ＮＯｘパージ制御においては「Ｌ」レベル（リッチ）となる。なお、空燃比センサ１７の出力電圧の「Ｈ」レベルと「Ｌ」レベルとの間に、理論空燃比（１４．７）が位置する。
【００５３】
図５において、ＮＯｘ吸蔵制御が開始される前に、ＮＯｘ触媒１８の吸蔵ＮＯｘは、リッチ燃焼によってあらかじめ放出されている。
まず、ＮＯｘパージ制御実行判定手段２２は、時刻ｔ１においてＮＯｘパージの完了を判定すると、燃料噴射弁１２の燃料噴射時間を減少させて、エンジン１をリッチ燃焼による運転からリーン燃焼による運転に切り替える。
このとき、空燃比センサ１７の出力電圧５２は、「Ｈ」レベルを示している。
【００５４】
ＮＯｘパージが完了した時刻ｔ１においては、ＮＯｘ触媒１８には、排出ガス中のＮＯｘを吸蔵する能力が十分にあるので、ＮＯｘセンサ１９の出力電圧５１は、低い値を維持している。
ここで、時間の経過とともにＮＯｘ触媒１８のＮＯｘ吸蔵量が増加して、空き容量が少なくなるにつれて、ＮＯｘ触媒１８に吸蔵しきれないＮＯｘがＮＯｘ触媒１８の下流側に流れ出し、ＮＯｘセンサ１９の出力電圧５１が増加する。
【００５５】
続いて、時刻ｔ２において、ＮＯｘ触媒１８のＮＯｘ吸蔵量が飽和し、ＮＯｘセンサ１９の出力電圧５１が、上記図４のステップＳ３３で設定されるＮＯｘパージ実行排出量ＣＮＯＸ＿ＬＩＭＩＴよりも大きくなる。
このとき、ＮＯｘパージ制御実行判定手段２２は、ＮＯｘ吸蔵制御をこれ以上継続すると、排出ガス規制値をオーバーすると判断し、エンジン１をリーン燃焼による運転からリッチ燃焼による運転に切り替えて、ＮＯｘ触媒１８に吸蔵された吸蔵ＮＯｘを放出するＮＯｘパージの実行を開始する。
【００５６】
ＮＯｘパージ制御は、具体的には、可燃混合気の空燃比をリーンからリッチに切り替えることによって実行される。
すなわち、ＮＯｘパージは、上記図４のステップＳ３４およびステップＳ３５で設定されたパージ時空燃比Ａ／Ｆ＿ＰＵＲＧＥおよび継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥに基づいて実行される。
【００５７】
次に、ＮＯｘパージの実行開始からＮＯｘパージ実行時の継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥが経過した時刻ｔ３において、ＮＯｘパージ制御実行判定手段２２は、ＮＯｘパージの実行を完了し、エンジン１をリッチ燃焼による運転からリーン燃焼による運転に切り替える。
【００５８】
続いて、ＮＯｘパージの実行後から上記図４のステップＳ４２で設定されたＮＯｘセンサ出力電圧待機時間ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥが経過した時刻ｔ４において、ＮＯｘパージ空燃比設定手段２３およびＮＯｘパージ継続時間設定手段２４は、上記図４のステップＳ４５で計測されたＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＲＥＡＬとＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＢＡＳＥとを比較する。
【００５９】
時刻ｔ４において、実線５３で示すように、ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＲＥＡＬがＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＢＡＳＥ以下である場合には、ＮＯｘ触媒１８の吸蔵ＮＯｘが完全に放出されたと判断して、今回のパージ時空燃比Ａ／Ｆ＿ＰＵＲＧＥおよび継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥを維持する。
【００６０】
また、時刻ｔ４において、破線５４で示すように、ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＲＥＡＬがＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＢＡＳＥよりも大きい場合には、ＮＯｘ触媒１８の吸蔵ＮＯｘが完全に放出されていないと判断して、ＮＯｘパージ空燃比設定手段２３は、例えばパージ時空燃比Ａ／Ｆ＿ＰＵＲＧＥをリッチ側に補正する。
なお、パージ時空燃比Ａ／Ｆ＿ＰＵＲＧＥをリッチ側に補正しても、ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＲＥＡＬがＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量ＣＮＯＸ＿ＢＡＳＥよりも大きい場合には、ＮＯｘパージ継続時間設定手段２４は、継続時間ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥを長めに補正する。
【００６１】
この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置によれば、ＮＯｘパージ空燃比設定手段２３は、運転状態に応じてＮＯｘパージ実行時の内燃機関の空燃比をパージ時空燃比として設定するとともに、ＮＯｘセンサ１９の検出値に基づいてパージ時空燃比を補正する。また、ＮＯｘパージ継続時間設定手段２４は、ＮＯｘパージ実行時の継続時間を設定するとともに、ＮＯｘセンサ１９の検出値に基づいて継続時間を補正する。
そのため、ＮＯｘセンサ１９で直接ＮＯｘ排出量を検出し、検出値に基づいて、ＮＯｘパージ実行時の内燃機関の空燃比および継続時間を適切に設定することができるので、燃費を改善することができる。
【００６２】
また、ＮＯｘパージ制御実行判定手段２２は、ＮＯｘセンサ１９の検出値がＮＯｘパージ実行排出量よりも大きくなった場合にＮＯｘパージを実行する。
そのため、ＮＯｘセンサ１９で直接ＮＯｘ排出量を検出してＮＯｘパージを実行することにより、適切なタイミングでＮＯｘパージを実行することが可能となり、不必要なＮＯｘパージを実行しないので、燃費が改善される。また、ＮＯｘが多く排出されることが無くなるので、排出ガスの悪化を防止することができる。
【００６３】
また、ＮＯｘパージ実行排出量は、運転状態毎に設定される。なお、ＮＯｘセンサ１９で検出されるＮＯｘ排出量はＮＯｘ濃度であり、排出ガスの排出量として抑制されるのは排出質量である。
そのため、運転状態に応じてＮＯｘパージ実行排出量を設定することにより、適切なＮＯｘ排出質量になったときにＮＯｘパージを実行することができるので、ＮＯｘ触媒１８の浄化能力にばらつきまたは劣化があった場合でも、燃費を改善して排出ガスの悪化を防止することができる。
【００６４】
また、ＮＯｘパージ空燃比設定手段２３は、ＮＯｘパージの実行後から所定時間が経過した後にＮＯｘセンサ１９の検出値と所定のＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量とを比較し、比較結果に基づいてパージ時空燃比を補正する。
そのため、過不足のない適切な空燃比でＮＯｘパージを実行することができ、ＮＯｘ触媒１８の浄化能力にばらつきまたは劣化があった場合でも、燃費を改善して排出ガスの悪化を防止することができる。
すなわち、ＮＯｘパージが必要以上に実行されている場合には、パージ時空燃比をリーン側に補正することによって、燃費を改善することができる。また、ＮＯｘパージが不足している場合には、パージ時空燃比をリッチ側に補正することによって、ＮＯｘ排出量を低減し、排出ガスの悪化を防止することができる。
【００６５】
また、パージ時空燃比は、運転状態毎に設定される。なお、エンジン１がリーン燃焼による運転からＮＯｘパージによるリッチ燃焼による運転に切り替わる際に、リーン燃焼時の空燃比が運転状態毎に設定され、ＮＯｘパージによるリッチ燃焼時の空燃比が一定の場合には、切り替え時にショックが発生することがある。また、一般的に、リーン燃焼時の空燃比とリッチ燃焼時の空燃比との差が大きいほどショックは大きくなる。
そのため、運転状態に応じてパージ時空燃比を設定することにより、リーン燃焼からＮＯｘパージによるリッチ燃焼への切り替え時においても、ショックの発生を防止することができる。
【００６６】
また、ＮＯｘパージ継続時間設定手段２４は、ＮＯｘパージの実行後から所定時間が経過した後にＮＯｘセンサ１９の検出値と所定のＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量とを比較し、比較結果に基づいて継続時間を補正する。
そのため、過不足のない適切な継続時間でＮＯｘパージを実行することができ、ＮＯｘ触媒１８の浄化能力にばらつきまたは劣化があった場合でも、燃費を改善して排出ガスの悪化を防止することができる。
すなわち、ＮＯｘパージが必要以上に実行されている場合には、継続時間を短縮することによって、燃費を改善することができる。また、ＮＯｘパージが不足している場合には、継続時間を延長することによって、ＮＯｘ排出量を低減し、排出ガスの悪化を防止することができる。
【００６７】
また、継続時間は、運転状態毎に設定される。
そのため、上記のようにリーン燃焼からＮＯｘパージによるリッチ燃焼への切り替え時に、ショックを防止するためのパージ時空燃比を設定した場合であっても、ＮＯｘパージが過剰または不足とならないように継続時間を設定することができるので、燃費を改善して排出ガスの悪化を防止することができる。
【００６８】
また、ＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量は、ＮＯｘ触媒１８の吸蔵ＮＯｘを完全に放出したときのＮＯｘ排出量を示している。
そのため、ＮＯｘパージによって吸蔵ＮＯｘが十分放出されるようにパージ時空燃比および継続時間を設定することができるので、燃費を改善して排出ガスの悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置を含むシステム全体を示す構成図である。
【図２】図１の空燃比センサの出力特性を示す説明図である。
【図３】図１のＮＯｘセンサの出力特性を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置の動作を補足説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１  エンジン（内燃機関）、１８  ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）、１９  ＮＯｘセンサ、２２  ＮＯｘパージ制御実行判定手段、２３  ＮＯｘパージ空燃比設定手段、２４  ＮＯｘパージ継続時間設定手段、Ａ／Ｆ＿ＰＵＲＧＥ  パージ時空燃比、ＰＵＲＧＥ＿ＴＩＭＥ  継続時間、ＣＮＯＸ＿ＬＩＭＩＴ  ＮＯｘパージ実行排出量、ＣＮＯＸ＿ＲＥＡＬ、ＣＮＯＸ＿ＳＡＭＰＬＥ  ＮＯｘ排出量、ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥ  センサ出力電圧待機時間（所定時間）、ＣＮＯＸ＿ＢＡＳＥ  ＮＯｘパージ後ＮＯｘ排出量。
【図１】
2008075461.tif 000003
【図２】
2008075461.tif 000004
【図３】
2008075461.tif 000005
【図４】
2008075461.tif 000006
【図５】
2008075461.tif 000007