(57)【要約】【課題】ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ能力の再生を行う際に、トラップされているＮＯｘ量に応じた適切な量の還元剤を供給する。【解決手段】機関の排気通路に、流入する排気空燃比がリーンのときにＮＯｘをトラップし、流入する排気空燃比がストイキ又はリッチのときにトラップしたＮＯｘを脱離還元するＮＯｘトラップ触媒１７を備え、このＮＯｘトラップ触媒１７の下流側にＮＯｘセンサ１９を設ける。そして、機関の燃焼混合気を一時的にリッチ化してＮＯｘトラップ触媒１７におけるＮＯｘ脱離還元処理を行うときに、そのリッチ化制御量をＮＯｘセンサ１９の出力に応じて変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する排気の空燃比がリーンのときにＮＯｘをトラップし、流入する排気の空燃比がストイキ又はリッチのときにトラップしたＮＯｘを脱離還元するＮＯｘトラップ触媒を有し、燃焼混合気の空燃比を一時的にリッチとして前記ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ脱離還元処理を行う内燃機関の排気浄化装置であって、
前記ＮＯｘトラップ触媒の下流側に設けられ、排気中のＮＯｘ濃度に応じて出力が変化するＮＯｘセンサと、
前記ＮＯｘ脱離還元処理を行うに際し、前記燃焼混合気をリッチとするためのリッチ化制御量を前記ＮＯｘセンサの出力に応じて変更する制御量変更手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記制御量変更手段は、前記ＮＯｘセンサの出力に基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘトラップ量を算出し、算出したＮＯｘトラップ量に基づいて前記リッチ化制御量を算出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記ＮＯｘセンサの今回の出力と過去の出力とから前記ＮＯｘセンサの出力変化を算出する出力変化算出手段を備え、
前記制御量変更手段は、前記リッチ化制御量を前記出力変化に応じて変更することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記制御量変更手段は、前記出力変化に基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘトラップ量を算出し、算出したＮＯｘトラップ量に基づいて前記リッチ化制御量を算出することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記ＮＯｘトラップ触媒上流側の排気中のＮＯｘ濃度を計測又は推定する上流側ＮＯｘ濃度検出手段と、
検出したＮＯｘ濃度と前記ＮＯｘセンサの出力とに基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒へのＮＯｘトラップ率を算出するＮＯｘトラップ率算出手段と、を備え、前記制御量変更手段は、前記リッチ化制御量を前記ＮＯｘトラップ率に応じて変更することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記制御量変更手段は、前記ＮＯｘトラップ率に基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘトラップ量を算出し、算出したＮＯｘトラップ量に基づいて前記リッチ化制御量を算出することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記ＮＯｘトラップ率の今回の算出値と過去の算出値とからＮＯｘトラップ率変化を算出するＮＯｘトラップ率変化算出手段を備え、
前記制御量変更手段は、前記リッチ化制御量を前記ＮＯｘトラップ率変化に応じて変更することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記制御量変更手段は、前記ＮＯｘトラップ率変化に基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘトラップ量を算出し、算出したＮＯｘトラップ量に基づいて前記リッチ化制御量を算出することを特徴とする請求項７記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記制御量変更手段は、算出したＮＯｘトラップ量の脱離還元に必要な還元剤量を算出し、算出した還元剤量に基づいて前記リッチ化制御量を算出することを特徴とする請求項２、４、６、８のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記ＮＯｘトラップ触媒の温度を計測又は推定する触媒温度検出手段を備え、
前記制御量変更手段は、前記ＮＯｘトラップ触媒の温度に応じて前記リッチ化制御量を調整することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
前記ＮＯｘトラップ触媒に流入するガス流量を検出する流量検出手段を備え、前記制御量変更手段は、前記ガス流量に応じて前記リッチ化制御量を調整することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
前記ＮＯｘトラップ触媒の劣化度合を検出する劣化検出手段を備え、
前記制御量変更手段は、前記劣化度合に応じて前記リッチ化制御量を調整することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１３】
前記制御量変更手段は、前記ＮＯｘ脱離還元処理の開始から所定期間が経過した後に、前記ＮＯｘセンサ出力に応じたリッチ化制御量の変更を行うことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ能力を再生させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年普及しつつある筒内直噴エンジン等のリーンバーンエンジンにおけるＮＯｘ浄化手段としては、いわゆるＮＯｘトラップ触媒を利用したものが知られている。かかるＮＯｘトラップ触媒は、流入する排気がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、流入する排気がストイキ又はリッチで還元剤（ＨＣ、ＣＯ等）が存在するときにトラップしたＮＯｘを脱離還元することでＮＯｘを浄化するものである。
【０００３】
ここで、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ能力には限りがあることから、ＮＯｘトラップ量が飽和量に達する前に、適当なタイミングでトラップしたＮＯｘを放出させてＮＯｘトラップ能力を再生させる必要がある。
【０００４】
そのため、ＮＯｘトラップ触媒の下流側にＮＯｘセンサを設け、このＮＯｘセンサの出力が所定値に到達すると、燃焼混合気の空燃比を強制的にリッチとすることでＮＯｘトラップ触媒に還元剤（ＨＣ、ＣＯ）を供給し、トラップしたＮＯｘを脱離還元する、いわゆるリッチスパイク制御を実行するようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１０４５３５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、リーン走行時に上記リッチスパイク制御を実行する場合には、ストイキに対する不足分とＮＯｘトラップ触媒に供給する還元剤分との燃料増量が必要となるが、例えば、加速運転時等のストイキ要求の際にリッチスパイク制御を実行するようにすれば、必要な燃料増量はＮＯｘトラップ触媒に供給する還元剤分のみとなるから、その分リッチスパイク制御に伴う燃費の悪化を抑制できることなる。
【０００７】
従って、単にＮＯｘトラップ触媒下流側のＮＯｘセンサの出力のみに基づいてリッチスパイク制御を実行するタイミングを決定するだけではなく、運転状態等も考慮してリッチスパイク制御を実行するようにした方が望ましいと言える。
【０００８】
一方、運転状態等に応じてリッチスパイク制御を実行する場合には、その時点においてＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘトラップ量が一定量であるとは限らず、通常は、リッチスパイク制御毎にＮＯｘトラップ量が異なっている。かかる場合、ＮＯｘトラップ量に応じて適切に燃料増量（リッチ化）がなされないと、供給した還元剤（ＨＣ、ＣＯ）に過不足が生じてしまい、ＨＣ、ＣＯの排出が増大したり、ＮＯｘの脱離還元が不十分となったりして、排気及び燃費の悪化を招いてしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたものであり、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘ量に応じて適切な量の還元剤を供給することにより、排気浄化性能を確保しつつリッチスパイク制御に伴う燃費の悪化を抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、燃焼混合気の空燃比を一時的にリッチとしてＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ脱離還元処理を行うに際し、ＮＯｘトラップ触媒下流側のＮＯｘセンサの出力に応じて燃焼混合気をリッチとするためのリッチ化制御量を変更するようにした。
【００１１】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、ＮＯｘ脱離還元処理のためのリッチスパイク制御の際に、ＮＯｘトラップ触媒下流側のＮＯｘセンサの出力に応じてリッチ化制御量が変更、すなわち、ＮＯｘトラップ触媒に供給される還元剤量が変更されることになる。ここで、ＮＯｘトラップ触媒下流側の排気中のＮＯｘ濃度とＮＯｘトラップ触媒におけるＮＯｘトラップ量との間に相関があることが確認されており、ＮＯｘセンサの出力に応じてリッチ化制御量を変更することにより、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘを、脱離還元するために必要な量の還元剤を過不足なく供給できることになる。これにより、排気の悪化を招くことなく、例えば加速運転時等にＮＯｘ脱離還元処理を行うようにして燃費の悪化を抑制すると共に、ＮＯｘの脱離還元処理を確実に行える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関（エンジン）のシステム図である。図１において、エンジン１に吸入される空気は、エアクリーナ２を通過後、エアフローメータ３で流量ＱＭを計測され、電制スロットル弁４に導かれる。ここで、吸入空気量の制御が行われる。吸入空気は、その後、吸気通路（コレクタ）５、吸気マニホールド６を通り、吸気弁７を介してシリンダ８内に導入される。また、シリンダ８の内部には、往復運動を行うピストン９が配設されている。
【００１３】
燃料噴射弁１０は、シリンダ８内に吸入された空気に対して燃料を噴射して混合気（燃焼混合気）を形成し、この混合気を点火プラグ１１により着火燃焼させる。燃焼排気は、排気弁１２を介して排気通路１３に排出される。
【００１４】
排気通路１３には、排気の一部を吸気通路５に還流するＥＧＲ通路１４が連結されており、このＥＧＲ通路１４には、ＥＧＲ流量を制御するＥＧＲ弁１５が設けられている。
【００１５】
また、排気通路１３には、排気中の酸素濃度を検出するＯ２センサ１６が設けられており、エンジン１を理論空燃比で運転するときには、燃料噴射制御に際して、Ｏ２センサ１６の出力信号に基づく空燃比フィードバック制御を実行する。
【００１６】
更に、Ｏ２センサ１６の下流側には、排気浄化手段としてのＮＯｘトラップ触媒１７が設けられており、このＮＯｘトラップ触媒１７には、ＮＯｘトラップ触媒１７の温度ＴＣＡＴを検出する温度センサ１８が取り付けられている。また、ＮＯｘトラップ触媒１７の下流側には、排気中のＮＯｘ濃度（量）に応じて出力が変化するＮＯｘセンサ１９が設けられている。
【００１７】
前記ＮＯｘトラップ触媒１７は、例えば、白金（Ｐｔ）等の貴金属、ＮＯｘ吸収剤、セリア（ＣｅＯ２）等の助触媒及び担体で構成されており、ＮＯｘ吸収剤としては、例えば、セシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類及びランタン（Ｌａ）等の希土類の中から選ばれた少なくとも一つを含むものが使用される。
【００１８】
このＮＯｘトラップ触媒１７においては、エンジン１をリーン空燃比で運転しているとき（ＮＯｘトラップ触媒１７に流入する排気の空燃比がリーンのとき）には、排気中の酸素が白金（Ｐｔ）上に付着し、排気中のＮＯは、白金（Ｐｔ）上で酸化反応してＮＯ２（２ＮＯ＋Ｏ２→２ＮＯ２  ）となる。そして、ＮＯ２は、ＮＯｘ吸収剤と反応して硝酸イオン（ＮＯ３−）として吸収される。
【００１９】
一方、空燃比を一時的にリッチに切り替えると（ＮＯｘトラップ触媒１７に流入する排気の空燃比がリッチとなると）、排気中のＨＣ、ＣＯは、白金（Ｐｔ）上で酸化反応してＨ２Ｏ、ＣＯ２（ＨＣ＋ＣＯ＋Ｏ２→Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２）となる。また、このときＮＯｘ吸収剤からＮＯｘ（ＮＯ２又はＮＯ）が放出（脱離）される。ここで、排気中に含まれるＨＣ、ＣＯは、酸素との結合力が極めて強いことから、排気中に余剰ＨＣ、ＣＯが存在すれば、放出されたＮＯｘはこのＨＣ、ＣＯと反応して無害なＮ２に還元される。
【００２０】
このように、ＮＯｘトラップ触媒１７は、流入する排気空燃比がリーンのときには排気中のＮＯｘをトラップし、流入する排気空燃比がリッチ（又はストイキ）のときにはトラップしたＮＯｘを脱離還元することで排気中のＮＯｘを浄化する。また、ＮＯｘトラップ触媒１７は、助触媒（セリア）によって酸素を貯蔵する機能（酸素ストレージ機能）を有している。
【００２１】
ここにおいて、電制スロットル弁４のスロットル開度制御、燃料噴射弁１０の燃料噴射量及び噴射時期制御（燃料噴射制御）、点火プラグ１１の点火時期制御、ＥＧＲバルブ１５のＥＧＲ流量制御等の各種エンジン制御は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０にて行われる。また、ＥＣＵ２０は、ＮＯｘトラップ触媒１７にトラップされているＮＯｘを脱離還元してＮＯｘトラップ性能を再生するためにリッチスパイク制御を行う。
【００２２】
このため、ＥＣＵ２０には、前記エアフローメータ３、Ｏ２センサ１６、温度センサ１８、ＮＯｘセンサ１９のほか、クランク角及びエンジン回転速度ＮＥ検出用のクランク角センサ２１、エンジン冷却水温度ＴＷ検出用の水温センサ２２、アクセルペダル開度ＡＰＯ検出用のアクセル開度センサ２３等からの信号が入力されるようになっている。
【００２３】
ここで、ＥＣＵ２０により実行される燃料噴射制御について説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る燃料噴射制御のフローチャートを示し、例えば１０ｍｓ毎に実行される。この実施形態は、リッチスパイク制御直前のＮＯｘセンサ１９の出力に応じてリッチスパイク制御時の空燃比リッチ化制御量を変更することにより、トラップされているＮＯｘ量に対応した量の還元剤を供給するようにしたものである。
【００２４】
図２において、ステップ１（図中Ｓ１と記す。以下同じ）では、吸入空気量ＱＭ、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン冷却水温度ＴＷ、アクセル開度ＡＰＯ、ＮＯｘトラップ触媒１７の温度（触媒温度）ＴＣＡＴ、ＮＯｘセンサ出力ＳＮＯｘを読み込む。
【００２５】
ステップ２では、リッチ化フラグＦＲＳが０であるか否かを判定し、ＦＲＳ＝０であればステップ３に進む。このリッチ化フラグＦＲＳは、リッチスパイク制御の実行によってＮＯｘトラップ触媒１７に還元剤を供給してＮＯｘの脱離還元処理を行う必要があると判断された場合にセットされるもので（ステップ４参照）、ＦＲＳ＝１の期間は、目標空燃比がリッチに設定される（リッチ化制御量が算出される）。
【００２６】
従って、ＦＲＳ＝０のときは、リーン空燃比でエンジン１を運転してもよいことを示している。
ステップ３では、ＮＯｘセンサ１９の出力ＳＮＯｘが所定値ＨＳＮＯｘ＃以上であるか否かを判定する。所定値ＨＳＮＯｘ＃以上である場合には、そのままリーン運転を継続してもＮＯｘトラップ触媒１７にて排気中のＮＯｘが十分に吸収されず、排気エミッションの悪化を引き起こす可能性が高いと判断してステップ４に進む。なお、上記所定値ＨＳＮＯｘ＃は、ＮＯｘトラップ触媒１７のＮＯｘトラップ量が増加するとそれに対応してＮＯｘセンサ１９の出力も増加する関係にあることから、かかる相関（図３参照）に基づいて設定されるものであり、例えば、ＮＯｘトラップ量がその飽和量に近づいて、トラップ能力が低下し始めるときのＮＯｘトラップ量に対応するセンサ出力が設定される。
【００２７】
ステップ４では、リッチ化フラグＦＲＳを設定して（ＦＲＳ＝１として）ステップ５〜ステップ２１の空燃比リッチ化制御及び空燃比リッチ化制御終了判定ルーチンに進む。
【００２８】
ステップ５では、ＮＯｘトラップ触媒１７にトラップされているＮＯｘ量（以下、総ＮＯｘトラップ量という）ＴＮＯｘを算出する。かかる算出は、簡易には、前記図３に示す関係をＮＯｘセンサ出力ＳＮＯｘに割り付けたテーブルデータとして格納しておき、読み込んだＮＯｘセンサ出力ＳＮＯｘ（直前のＮＯｘセンサ出力）に応じて参照することで可能である。
【００２９】
また、ＮＯｘトラップ触媒１７は、ＮＯｘトラップ触媒１７の温度、ガス流量又はＮＯｘトラップ触媒１７の劣化度合に対して、図４（ａ）〜（ｃ）に示すような特性（ＮＯｘトラップ率）を有していることから、ＮＯｘセンサ出力ＳＮＯｘから算出した総ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘにこれらの特性を乗算して調整することでより高精度な総ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘの算出が可能となる。なお、かかる調整を適用する場合には、上記特性（傾向）をあらかじめ実験等により求めてマップデータ又はテーブルデータとして格納しておき、読み込んだＮＯｘトラップ触媒１７の温度ＴＣＡＴ、ガス流量（吸入空気量ＱＭ）又はＮＯｘトラップ触媒１７の劣化度合に応じて参照するようにすればよい。また、ＮＯｘトラップ触媒１７の劣化度合は、例えば、特開２０００−１０４５３５号公報に記載されているように、リッチスパイク制御終了後のリーン運転時において、ＮＯｘセンサ出力ＳＮＯｘ≧所定値ＨＳＮＯｘ＃となるまでの時間、すなわち、ＮＯｘトラップ触媒１７のＮＯｘトラップ量が０から所定量となるまでの時間から推定することが可能であり、かかる時間が短いほど劣化度合が大きいと判断できる。
【００３０】
次のステップ６では、総ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘの脱離還元に必要な還元剤量（ＴＮＯｘ分還元剤量、以下、ＮＯｘ用還元剤量という）ＴＮＯｘＲＴを算出する。具体的には、ＮＯｘトラップ触媒１７にトラップされたＮＯｘとこのＮＯｘを脱離還元するための還元剤量とは一義的な関係にあるため、図５に示すような両者の関係をあらかじめ実験等により求め、総ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘに割り付けたテーブルデータとして格納しておき、ステップ５で算出した総ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘに応じて参照してＮＯｘ用還元剤量ＴＮＯｘＲＴを算出する。
【００３１】
ステップ７では、ＮＯｘトラップ触媒１７にストレージされている総Ｏ２量ＴＯＳＣを算出する。一般に、酸素ストレージ量は、触媒内に含まれる助触媒（セリアＣｅＯ２）の量に依存しており、また、リーン運転下では数秒で飽和して一定量となる。従って、簡易には、あらかじめＮＯｘトラップ触媒１７の特性から算出した総Ｏ２量ＴＯＳＣ（すなわち、飽和ストレージ量）を格納しておき、その値を参照するようにすればよい。
【００３２】
また、酸素ストレージ量は、ＮＯｘトラップ触媒１７の温度、ＮＯｘトラップ触媒１７の劣化度合に対して、例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示すような特性を有しているので、あらかじめ算出した総Ｏ２量ＴＯＳＣにこれらの特性を乗算して調整することでより高精度な総Ｏ２量の算出が可能となる。かかる調整を適用する場合には、上記特性（傾向）をあらかじめ実験等により求めてマップデータ又はテーブルデータとして格納しておき、読み込んだＮＯｘトラップ触媒１７の温度ＴＣＡＴ、推定したＮＯｘトラップ触媒１７の劣化度合に応じて参照するようにすればよい。
【００３３】
次のステップ８では、総Ｏ２量ＴＯＳＣの脱離還元に必要な還元剤量（ＴＯＳＣ分還元剤量、以下、Ｏ２用還元剤量という）ＴＯＳＣＲＴを算出する。具体的には、トラップされたＮＯｘと同様、ＮＯｘトラップ触媒１７にストレージされたＯ２とこのＯ２を脱離還元する還元剤量とは一義的な関係にあるため、図７に示すような両者の関係をあらかじめ求め、総Ｏ２量ＴＯＳＣに割り付けたテーブルデータとして格納しておき、ステップ７で算出した総Ｏ２量ＴＯＳＣに応じて参照することでＯ２用還元剤量ＴＯＳＣＲＴを算出する。
【００３４】
ステップ９では、Ｏ２用還元剤量ＴＯＳＣＲＴが０より多いか否かを判定し、０より多ければステップ１０に進み、前半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＯＳＣを算出する。この前半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＯＳＣは、例えば、図８に示すようにＯ２用還元剤量ＴＯＳＣＲＴの関数として算出されるものであり、具体的には、あらかじめＯ２用還元剤量ＴＯＳＣＲＴに割り付けたテーブルデータを格納しておき、ステップ８で算出したＯ２用還元剤量ＴＯＳＣＲＴに応じて参照することで算出する。
【００３５】
ステップ１１では、「１」と前半リッチ化制御量ＴＦＢＡＯＳＣとの和を目標空燃比ＴＦＢＹＡとして設定する（ＴＦＢＹＡ←１＋ＴＦＢＹＡＯＳＣ）。ここで、ＴＦＢＹＡは空気過剰率λの逆数を意味し、ＴＦＢＹＡ＝１は理論空燃比（ストイキ）、それより大きい値の場合は空燃比リッチを意味する。
【００３６】
ステップ１２では、前半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＯＳＣと吸入空気量ＱＭとの積から供給する還元剤量（供給還元剤量）ＴＯＳＣＲを算出し、ステップ１３では、前記Ｏ２用還元剤量ＴＯＳＣＲＴから供給還元剤量ＴＯＳＣＲを減算してＯ２用還元剤量ＴＯＳＣＲＴを更新する。
【００３７】
一方、上記ステップ２において、リッチ化フラグＦＲＳ＝１、すなわち、リッチ化制御実行中と判定された場合にはステップ９に進み、Ｏ２用還元剤量ＴＯＳＣＲＴが０より多いか否かを判定する。そして、Ｏ２用還元剤量ＴＯＳＣＲＴが０より多ければ再度上記ステップ１０〜ステップ１３に進む。
【００３８】
また、上記ステップ９において、Ｏ２用還元剤量ＴＯＳＣＲＴが０以下の場合には、すでにストレージＯ２の脱離還元が終了したと判断してステップ１４に進む。
【００３９】
ステップ１４では、ＮＯｘ用還元剤量ＴＮＯｘＲＴが０より多いか否かを判定し、０より多ければステップ１５に進み、後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘを算出する。この後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘは、例えば、図９に示すようにＮＯｘ用還元剤量ＴＮＯｘＲＴの関数として算出されるものであり、具体的には、あらかじめＮＯｘ用還元剤量ＴＮＯｘＲＴに割り付けたテーブルデータを格納しておき、ステップ６で算出したＮＯｘ用還元剤量ＴＮＯｘＲＴに応じて参照することで算出する。
【００４０】
また、ＮＯｘトラップ触媒１７は、ＮＯｘトラップ触媒１７の温度、ガス流量、ＮＯｘトラップ触媒１７の劣化度合に対して、図１０（ａ）〜（ｂ）に示すような特性（ＮＯｘ脱離特性）を有しているので、ＮＯｘ用還元剤量ＴＮＯｘＲＴに応じて算出した後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘに、これらの特性を乗算して調整することでより高精度な後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘの算出が可能となる。かかる調整を適用する場合には、上記特性（の傾向）をあらかじめ実験等により求めてマップデータ又はテーブルデータとして格納しておき、読み込んだＮＯｘトラップ触媒１７の温度ＴＣＡＴ、吸入空気量ＱＭ、推定したＮＯｘトラップ触媒１７の劣化度合に応じて参照するようにすればよい。なお、このステップ１５が本発明に係る制御量変更手段に相当する。
【００４１】
ステップ１６では、「１」と後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘとの和を目標空燃比ＴＦＢＹＡとして設定する（ＴＦＢＹＡ←１＋ＴＦＢＹＡＮＯｘ）。
ステップ１７では、後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘと吸入空気量ＱＭとの積から供給する還元剤量（供給還元剤量）ＴＮＯｘＲを算出し、ステップ１８では、前記ＮＯｘ用還元剤量ＴＮＯｘＲＴから供給還元剤量ＴＮＯｘＲを減算してＮＯｘ用還元剤量ＴＮＯｘＲＴを更新する。
【００４２】
また、上記ステップ１４において、ＮＯｘ用還元剤量ＴＮＯｘＲＴが０以下と判定された場合には、リッチ化制御終了と判断してステップ１９でリッチ化フラグＦＲＳをリセットし、ステップ２０で目標空燃比ＴＦＢＹＡを「１」とする。
【００４３】
そして、上記ステップ１１、１６、２０において設定（算出）された目標空燃比ＴＦＢＹＡは、ステップ２１において前回目標空燃比ＢＴＦＢＹＡに代入されて前回目標空燃比ＢＴＦＢＹＡが更新される。
【００４４】
また、上記ステップ３において、ＮＯｘセンサ出力ＳＮＯｘが所定値ＨＳＮＯｘ＃未満である場合は、ＮＯｘトラップ触媒１７が十分に機能しており、リーン運転を継続可能と判断してステップ２２に進む。
【００４５】
ステップ２２では、冷却水温度ＴＷが所定値ＬＴＷ未満であるか否かを判定する。所定値ＬＴＷ未満の場合はリーン運転を行うと燃焼が不安定となって運転性を損なう可能性があると判断してステップ２３に進み、目標空燃比ＴＦＢＹＡを「１」として理論空燃比での運転を行う。一方、所定値ＬＴＷ以上である場合はステップ２４に進み、読み込んだアクセル開度ＡＰＯから図１１に示すようなテーブルデータを参照して目標トルクＴＴＣを算出する。
【００４６】
次のステップ２５では、エンジン回転速度ＮＥ及び目標トルクＴＴＣから図１２に示すようなマップデータを参照して目標空燃比ＴＦＢＹＡを算出する。
ステップ２６では、算出した目標空燃比ＴＦＢＹＡが「１」であるか（理論空燃比であるか）否かを判定し、ステップ２７では、前回目標空燃比ＢＴＦＢＹＡが「１」未満であるか（リーン運転であったか）否かを判定する。そして、算出した（今回の）目標空燃比ＴＦＢＹＡが「１（理論空燃比）」であり、かつ、前回目標空燃比ＢＴＦＢＹＡが「１」未満（リーン空燃比）であった場合にはステップ４に進み、リッチ化フラグＦＲＳを設定してステップ５〜ステップ２１の空燃比リッチ化制御及び空燃比リッチ化制御終了判定ルーチンに進む。
【００４７】
一方、目標空燃比ＴＦＢＹＡが「１」でない場合又は前回目標空燃比が「１」未満でない場合はステップ２１に進み、ステップ２６で算出した目標空燃比ＴＦＢＹＡを前回目標空燃比ＢＴＦＹＡに代入して更新する。
【００４８】
以上のようにして、目標空燃比ＴＦＢＹＡが設定されると（ステップ１１、１６、２０、２６）、吸入空気量ＱＭとエンジン回転速度ＮＥとから定まる理論空燃比相当の基本燃料噴射量（＝Ｋ×ＱＭ／ＮＥ；Ｋは定数）に、目標空燃比ＴＦＢＹＡが乗算され、更に各種補正がなされて最終的な燃料噴射量が設定される。そして、この最終的な燃料噴射量に対応するパルス幅の燃料噴射パルスにより燃料噴射弁１０が駆動されて燃料が噴射されることになる。
【００４９】
この実施形態では、リッチスパイク制御を実行する際に、ＮＯｘセンサ１９の出力に基づいてＮＯｘトラップ触媒１７にトラップされているＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘを算出し、算出したＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘの脱離還元に必要な還元剤量ＴＮＯｘＲＴを算出し、算出した還元剤量ＴＮＯｘＲＴに基づいて後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘを算出するので、リッチスパイク制御時のＮＯｘトラップ量に応じた過不足ない還元剤を供給することができる。これにより、リッチスパイク制御の実行タイミングを調整でき、燃費及び排気の悪化を招くことなくＮＯｘの脱離還元処理を確実に行える。
【００５０】
なお、後述する他の実施形態のように、還元剤量ＴＮＯｘＲＴを算出することなく、ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘに基づいて後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘを算出するようにしてもよい。
【００５１】
また、Ｏ２ストレージ量ＴＯＳＣが０より多いときは、ＮＯｘトラップ触媒１７にＯ２ストレージ量ＴＳＯＣに応じて変更するようにし、Ｏ２ストレージ量ＴＯＳＣが０以下となった後に、後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘをＮＯｘセンサ１９の出力に応じて変更するので適切なタイミングで適切な還元剤量の供給を行うことができる。
【００５２】
また、後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘをＮＯｘトラップ触媒１７の温度ＴＣＡＴ、吸入空気量ＱＭ、ＮＯｘトラップ触媒１７の劣化度合に応じて調整するようにしたので、これらによって変化するＮＯｘトラップ能力を考慮しつつＮＯｘトラップ量に応じた過不足ない還元剤量をより精度よく供給できる。
【００５３】
次に本発明の第２実施形態に係る燃料噴射制御について説明する。
図１３は、第２実施形態に係る燃料噴射制御のフローチャートを示し、例えば１０ｍｓ毎に実行される。この実施形態は、リッチスパイク制御直前のＮＯｘトラップ触媒へのＮＯｘトラップ率に応じてリッチスパイク制御時の空燃比リッチ化制御量を変更することにより、トラップされているＮＯｘ量に対応した量の還元剤を供給するようにしたものである。
【００５４】
図１３において、ステップ３１、３２は前記第１実施形態（図２）におけるステップ１、２と同じであるので説明を省略する。
ステップ３３では、前記第１実施形態におけるステップ２４と同様に、アクセル開度ＡＰＯから図１１に示すようなテーブルデータを参照して目標トルクＴＴＣを算出する。
【００５５】
ステップ３４では、エンジン回転速度ＮＥ及び目標トルクＴＴＣから図１４に示すようなマップデータを参照してエンジン１からのＮＯｘ排出濃度（すなわち、ＮＯｘトラップ触媒１７の上流側ＮＯｘ濃度、以下、上流側ＮＯｘ濃度という）ＣＮＯｘを算出する。なお、ここで使用するマップデータは、あらかじめ実験等により求めておいたものである。このステップ３４が本発明に係る上流側ＮＯｘ濃度検出手段に相当する。
【００５６】
ステップ３５では、算出した上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘとＮＯｘセンサ出力ＳＮＯｘとに基づいてＮＯｘトラップ触媒１７へのＮＯｘトラップ率（通過したＮＯｘのうちトラップした割合）ＲＮＯｘを算出する。なお、本実施形態では、上流側ＮＯｘ排出濃度をエンジン回転速度ＮＥと目標トルクＴＴＣとから推定（算出）するようにしているが、ＮＯｘトラップ触媒１７の上流側にＮＯｘセンサを設けて直接計測するようにしてもよい。このステップ３５が本発明に係るＮＯｘトラップ率算出手段に相当する。
【００５７】
次のステップ３６では、ＮＯｘトラップ率ＲＮＯｘが所定値ＨＲＮＯｘ＃以上であるか否かを判定する。所定値ＨＲＮＯｘ＃以上である場合には、そのままリーン運転を継続してもＮＯｘトラップ触媒１７にて排気中のＮＯｘが十分にトラップされず、排気エミッションの悪化を引き起こす可能性が高いと判断してステップ３７に進む。なお、上記所定値ＨＲＮＯｘ＃は、図１５に示すように、ＮＯｘトラップ触媒１７のＮＯｘトラップ量が増加するとそれに対応してＮＯｘトラップ率が減少する関係にあることから、かかる相関に基づいて設定されるものであり、例えば、飽和ＮＯｘ量に近づいてＮＯｘトラップ率が低下し始める値が設定される。
【００５８】
ステップ３７では、リッチ化フラグＦＲＳを設定して（ＦＲＳ＝１として）ステップ３８〜ステップ５０の空燃比リッチ化制御及び空燃比リッチ化制御終了判定ルーチンに進む。
【００５９】
ステップ３８では、総ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘを算出する。かかる算出は、前記図１５に示す関係をＮＯｘトラップ率ＲＮＯｘに割り付けたテーブルデータとして格納しておき、ステップ３５で算出したＮＯｘトラップ率ＲＮＯｘに応じて参照することで可能である。
【００６０】
また、上記したようにＮＯｘトラップ率は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すような特性を有していることから、前記第１実施形態におけるステップ５と同様に、ＮＯｘトラップ率ＲＮＯｘから算出した総ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘにこれらの特性を乗算して調整することでより高精度な総ＮＯｘトラップ量の算出が可能となる。なお、本実施形態においては、リッチスパイク制御終了後のリーン運転時にＮＯｘトラップ率ＲＮＯｘ≧前記所定値ＨＲＮＯｘ＃となるまでの時間からＮＯｘトラップ触媒１７の劣化度合を推定できる。
【００６１】
ステップ３９では、前記第１実施形態におけるステップ７と同様に、ＮＯｘトラップ触媒１７にストレージされている総Ｏ２量ＴＯＳＣを算出する。
ステップ４０では、総Ｏ２量ＴＯＳＣが０より多いか否かを判定し、０より多ければステップ４１に進み、前半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＯＳＣを算出する。この前半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＯＳＣは、例えば、図１６に示すように総Ｏ２量ＴＯＳＣの関数として算出されるものであり、具体的には、あらかじめ総Ｏ２量ＴＯＳＣに割り付けたテーブルデータを格納しておき、ステップ３９で算出した総Ｏ２量ＴＯＳＣに応じて参照することで算出する。
【００６２】
ステップ４２では、「１」と前半リッチ化制御量ＴＦＢＡＯＳＣとの和を目標空燃比ＴＦＢＹＡとして設定する（ＴＦＢＹＡ←１＋ＴＦＢＹＡＯＳＣ）。
ステップ４３では、前半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＯＳＣと吸入空気量ＱＭとに基づいて脱離還元するＯ２量を算出し（ｋ１×ＴＦＢＹＡＯＳＣ×ＱＭ、ｋ１；単位変換定数）、総Ｏ２量ＴＯＳＣから脱離還元するＯ２量を減算して総Ｏ２量ＴＯＳＣを更新する。
【００６３】
一方、上記ステップ３２において、リッチ化フラグＦＲＳ＝１でリッチ化制御中と判定された場合にはステップ４０に進み、総Ｏ２量ＴＯＳＣが０より多いか否かを判定する。そして、総Ｏ２量ＴＯＳＣが０より多ければ再度上記ステップ４１〜ステップ４３に進む。
【００６４】
上記ステップ４０において、総Ｏ２量ＴＯＳＣが０以下の場合にはステップ４４に進む。
ステップ４４では、総ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘが０より多いか否かを判定し、０より多ければステップ４５に進み、後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘを算出する。この後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘは、例えば、図１７に示すように総ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘの関数として算出されるものであり、具体的には、あらかじめ総ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘに割り付けたテーブルデータを格納しておき、ステップ３８で算出した総ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘに応じて参照することで算出する。
【００６５】
また、上記したようにＮＯｘトラップ触媒１７は、図１０（ａ）〜（ｂ）に示すようなＮＯｘ脱離特性を有しているので、前記第１実施形態におけるステップ１５と同様に、総ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘに応じて算出した後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘにこれらの特性を乗算して調整することで、より高精度な後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘの算出が可能となる。
【００６６】
ステップ４６では、「１」と後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘとの和を目標空燃比ＴＦＢＹＡとして設定する（ＴＦＢＹＡ←１＋ＴＦＢＹＡＮＯｘ）。
ステップ４７では、後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘと吸入空気量ＱＭとに基づいて脱離還元するＮＯｘ量を算出し（ｋ２×ＴＦＢＹＡＮＯｘ×ＱＭ、ｋ２；単位変換定数）、総ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘから脱離還元するＮＯｘ量を減算して総ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘを更新する。
【００６７】
また、上記ステップ４４において、総ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘが０以下と判定された場合にはリッチ化制御終了と判断し、ステップ４８でリッチ化フラグＦＲＳをリセットし、ステップ４９で目標空燃比ＴＦＢＹＡを「１」とする。そして、上記ステップ４２、４６、４９において設定（算出）された目標空燃比ＴＦＢＹＡは、ステップ５０において前回目標空燃比ＢＴＦＢＹＡに代入されて前回目標空燃比ＢＴＦＢＹＡが更新される。
【００６８】
また、上記ステップ３６において、ＮＯｘトラップ率ＲＮＯｘが所定値ＨＲＮＯｘ＃未満である場合は、ＮＯｘトラップ触媒１７が十分に機能しており、リーン運転を継続可能と判断してステップ５１〜ステップ５５に進む。なお、かかるステップ５１〜ステップ５５は、前記第１実施形態におけるステップ２２〜ステップ２７と目標トルクＴＴＣの算出（ステップ２４）を除き同じであるので説明は省略する。
【００６９】
この実施形態では、推定又は計測したＮＯｘトラップ触媒上流側のＮＯｘ濃度とＮＯｘセンサ１９の出力とに基づいてＮＯｘトラップ触媒１７へのＮＯｘトラップ率ＲＮＯｘを算出し、このＮＯｘトラップ率ＲＮＯｘに応じて後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘを変更する。より具体的には、ＮＯｘトラップ率ＲＮＯｘに基づいてＮＯｘトラップ触媒１７にトラップされているＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘを算出するので、エンジン１からの排気中のＮＯｘ濃度が変化してもＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘを精度よく算出することができ、このようにして算出したＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘに基づいて後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘを算出するので、リッチスパイク制御時のＮＯｘトラップ量に応じた過不足ない還元剤をより精度よく供給することができる。これにより、燃費及び排気の悪化を招くことなく、ＮＯｘの脱離還元処理を確実に行える。
【００７０】
なお、前記第１実施形態と同様に、ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘの脱離還元に必要な還元剤量を算出し、算出した還元剤量に基づいて後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘを算出するようにしてもよい。
【００７１】
次に本発明の第３実施形態に係る燃料噴射制御について説明する。
図１８は、第３実施形態に係る燃料噴射制御のフローチャートを示し、例えば１０ｍｓ毎に実行される。この実施形態は、リッチスパイク制御直前のＮＯｘセンサ出力ＳＮＯｘの傾き（出力変化率）に応じて、リッチスパイク制御時の空燃比リッチ化制御量を変更することにより、吸収されているＮＯｘ量に対応した量の還元剤を供給するようにしたものである。なお、この実施形態では、ＮＯｘセンサ出力ＳＮＯｘの傾きに応じて空燃比リッチ化制御量を変更するようにしているが、これに限られず、出力変化に応じて空燃比リッチ化制御量を変更するものであればよい。
【００７２】
図１８において、ステップ６１、６２は、前記第１実施形態のステップ１、２と同じである。ステップ６３では、今回のＮＯｘセンサ出力ＳＮＯｘから前回のＮＯｘセンサ出力ＢＳＮＯｘを減算して出力変化量を求め、本ルーチンの前回実行から今回実行までの（１０ｍｓｅｃ当たりの）ＮＯｘセンサ出力の傾き（以下、出力変化率という）ＳＬＳＮＯｘを算出する。このステップ６３が本発明に係る出力変化算出手段に相当する。ステップ６４では、今回のセンサ出力ＳＮＯｘを前回のＮＯｘセンサ出力ＢＳＮＯｘに代入して前回のＮＯｘセンサ出力ＢＳＮＯｘを更新する。
【００７３】
ステップ６５では、出力変化率ＳＬＳＮＯｘが所定値ＨＳＬＳＮＯｘ＃以上であるか否かを判定する。所定値ＨＳＬＳＮＯｘ＃以上である場合には、そのままリーン運転を継続してもＮＯｘトラップ触媒１７にて排気中のＮＯｘが十分にトラップされず、排気エミッションの悪化を引き起こす可能性が高いと判断してステップ６６に進む。なお、上記所定値ＳＬＳＮＯｘ＃は、図１９に示すようなＮＯｘトラップ量と出力変化率との相関に基づいて設定されるものであり、例えば、飽和ＮＯｘ量に近づいてＮＯｘトラップ能力が低下し始めるＮＯｘトラップ量に対応する出力変化率が設定される。
【００７４】
ステップ６６では、リッチ化フラグＦＲＳを設定して（ＦＲＳ＝１として）ステップ６７〜ステップ８０の空燃比リッチ化制御及び空燃比リッチ化制御終了判定ルーチンに進む。
【００７５】
ステップ６７では、総ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘを算出する。かかる算出は、前記図１９に示す関係を出力変化率ＳＬＳＮＯｘに割り付けたテーブルデータとして格納しておき、ステップ６３で算出した出力変化率ＳＬＳＮＯｘに応じて参照することで可能である。また、前記第１実施形態（ステップ５）、前記第２実施形態（ステップ３８）と同様に、出力変化率ＳＬＳＮＯｘに応じて算出した総ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘに、各特性を乗算して調整するようにしてもよい（図４参照）。なお、本実施形態においては、リッチスパイク制御終了後のリーン運転時に出力変化率ＳＬＳＮＯｘ≧前記所定値ＨＳＬＳＮＯｘ＃となるまでの時間からＮＯｘトラップ触媒１７の劣化度合を推定できる。
【００７６】
ステップ６８では、前記第１実施形態（ステップ７）、第２実施形態（ステップ３９）と同様に、ＮＯｘトラップ触媒１７にストレージされている総Ｏ２量ＴＯＳＣを算出する。
【００７７】
ステップ６９、７０では、前記第２実施形態（ステップ４５、４１）と同様に、後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘ（初期値）、前半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＯＳＣ（初期値）を算出する。
【００７８】
ステップ７１では、リッチスパイク制御開始からの時間をカウントし、ステップ７２では、時間カウント値ｔが前半リッチ化制御期間（供給した還元剤が主としてＮＯｘトラップ触媒１７にストレージされたＯ２に消費される期間）ｔＯＳＣ以下であるか否かを判定する。なお、かかる前半リッチ化制御期間ｔＯＳＣは、触媒温度ＴＣＡＴや触媒劣化度合に応じて調整するようにしてもよい。そして、前半リッチ化制御期間ｔＯＳＣ以下の場合（すなわち、当該期間が経過していない場合）はステップ７３に進み、「１」と前半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＯＳＣとの和を目標空燃比ＴＦＢＹＡとして設定する。
【００７９】
一方、時間カウント値ｔが前半リッチ化制御期間ｔＯＳＣよりも大きくなった場合はステップ７４に進み、後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘが０より大きいか否かを判定する。
【００８０】
そして、後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘが０より大きい場合はステップ７５で「１」と後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘとの和を目標空燃比ＴＦＢＹＡとして設定し、ステップ７６で後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘから単位時間当たりの減少分ｄＴＦＢＹＡＮＯｘを減算して後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘを更新する。この操作によって後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘは時間経過と共に直線的に０まで減少することになるが、一般に、ＮＯｘトラップ触媒１７からのＮＯｘ脱離量は、時間経過と共に減少する特性を有しているので、単位時間当たりの減少分ｄＴＦＢＹＡＮＯｘを直線ではなく、脱離特性に応じた曲線で定義するようにしてもよい。
【００８１】
なお、上記ステップ７４で後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘが０以下と判定された場合はリッチ化制御終了と判断して、ステップ７７でリッチ化フラグＦＲＳをリセットし、ステップ７８で時間カウント値ｔをリセットし、ステップ７９で目標空燃比ＴＦＢＹＡを「１」とする。
【００８２】
そして、ステップ７３、７５、７９で設定された目標空燃比ＴＦＢＹＡは、ステップ８０において前回目標空燃比ＢＴＦＢＹＡに代入されて前回目標空燃比ＢＴＦＢＹＡが更新される。
【００８３】
また、上記ステップ６５において、出力変化率ＳＬＳＮＯｘが所定値ＨＳＬＳＮＯｘ＃未満である場合は、ＮＯｘトラップ触媒１７が十分に機能しており、リーン運転を継続可能と判断してステップ８１〜ステップ８６に進む。なお、かかるステップ８１〜ステップ８６は、前記第１実施形態におけるステップ２２〜ステップ２７と同じである。
【００８４】
なお、本実施形態において、出力変化率ＳＬＳＮＯｘに代えて前記第２実施形態で用いたＮＯｘトラップ率ＲＮＯｘの傾き（変化率）としてもよい。この場合には、ステップ６３（ＮＯｘトラップ率算出手段に相当する）において今回のＮＯｘトラップ率ＲＮＯｘから前回のＮＯｘトラップ率ＢＲＮＯｘを減算して変化量を算出することでＮＯｘトラップ率の傾きＳＬＲＮＯｘを算出し、ステップ６４で前回のＮＯｘトラップ率ＲＮＯｘを更新し、ステップ６５で算出したＮＯｘトラップ率の傾きＳＬＲＮＯｘが所定値ＨＳＬＲＮＯｘ＃以上であるか否かを判定するようにすればよい。ここで、所定値ＨＳＬＲＮＯｘ＃は、図１９において破線で示すように、ＮＯｘトラップ量とＮＯｘトラップ率の傾きとの相関関係に基づいて設定される。
【００８５】
この実施形態では、今回のＮＯｘセンサ出力ＳＮＯｘと前回のＮＯｘセンサ出力ＢＳＮＯｘとからＮＯｘセンサの出力変化（変化率ＳＬＳＮＯｘ）を算出し、この出力変化に応じて後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘを変更する。より具体的には、出力変化（出力変化率ＳＬＳＮＯｘ）に基づいてＮＯｘトラップ触媒１７にトラップされているＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘの初期値を算出するので、ＮＯｘセンサ１９の特性又は外乱によってセンサ出力のドリフト（０点ずれ）が生じたような場合であっても、ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘを精度よく算出することができ、このようにして算出したＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘに基づいて後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘを算出するので、リッチスパイク制御時のＮＯｘトラップ量に応じた過不足ない還元剤をより精度よく供給することができる。これにより、燃費及び排気の悪化を招くことなく、ＮＯｘを脱離還元処理できる。
【００８６】
なお、ＮＯｘセンサ１９の出力変化に代えてＮＯｘトラップ率ＲＮＯｘの変化としても同様の効果を得ることができる。また、第１実施形態と同様に、ＮＯｘトラップ量ＴＮＯｘの脱離還元に必要な還元剤量を算出し、算出した還元剤量に基づいて後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘを算出するようにしてもよい。
【００８７】
また、前半リッチ化制御期間ｔＯＳＣを経過したか否かで前半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＯＳＣを用いるか後半リッチ化制御量ＴＦＢＹＡＮＯｘを用いるかを切り替えるので、制御を容易化しつつ、リッチスパイク制御において適切なタイミングで適切な還元剤量の供給を行うことができる。
【００８８】
なお、以上説明した各実施形態の空燃比リッチ制御及び空燃比リッチ化制御終了ルーチン（図２のステップ５〜２１、図１３のステップ３８〜５０、図１８のステップ６７〜８０）は、それぞれ入れ替えて実施することももちろん可能である。更に、ＮＯｘトラップ触媒１７の温度を温度センサ１８によって検出する構成としたが、他の方法であってもよい。例えば目標トルクＴＴＣとエンジン回転速度ＮＥとに基づいてあらかじめ割り付けられた触媒温度マップを参照することで、温度センサ１８を用いることなく、ＮＯｘトラップ触媒１７の温度を検出できる。
【００８９】
また、筒内直噴式のエンジンによりリーン運転を行う例について示したが、これに限定されるものではなく、その他のリーン燃焼方式を採用するエンジンに対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシステム構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る燃料噴射制御のフローチャートである。
【図３】ＮＯｘセンサ出力とＮＯｘトラップ量との相関を示す図である。
【図４】ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ特性を示す図である。
【図５】ＮＯｘトラップ量とこれを脱離還元するための還元剤量（ＮＯｘ用還元剤量）との関係を示す図である。
【図６】ＮＯｘトラップ触媒の酸素ストレージ特性を示す図である。
【図７】酸素ストレージ量とこれを脱離還元するための還元剤量（Ｏ２用還元剤量）との関係を示す図である。
【図８】Ｏ２用還元剤量と前半リッチ化制御量との関係を示す図である。
【図９】ＮＯｘ用還元剤量と後半リッチ化制御量との関係を示す図である。
【図１０】ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ脱離特性を示す図である。
【図１１】目標トルク算出テーブルの一例を示す図である。
【図１２】目標空燃比算出マップの一例を示す図である。
【図１３】第２実施形態に係る燃料噴射制御のフローチャートである。
【図１４】ＮＯｘトラップ触媒上流側のＮＯｘ濃度算出マップの一例を示す図である。
【図１５】ＮＯｘトラップ率とＮＯｘトラップ量との相関を示す図である。
【図１６】酸素ストレージ量と前半リッチ化制御量との関係を示す図である。
【図１７】ＮＯｘトラップ量と後半リッチ化制御量との関係を示す図である。
【図１８】第３実施形態に係る燃料噴射制御のフローチャートである。
【図１９】ＮＯｘセンサの出力変化（ＮＯｘトラップ率の変化）とＮＯｘトラップ量との相関を示す図である。
【符号の説明】
１…エンジン、３…エアフローメータ、１０…燃料噴射弁、１１…点火プラグ、１６…Ｏ２センサ、１７…ＮＯｘトラップ触媒、１９…ＮＯｘセンサ、２０…エンジンコントロールユニット、２１…クランク角センサ、２２…水温センサ、２３…アクセル開度センサ
【図１】
2004285841.tif 000003
【図２】
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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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