(57)【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であるときに排気ガス中のＮＯx を吸収し且つ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 を排気ガス中の還元剤により還元浄化することができるＮＯx 触媒を具備する排気浄化装置において、
ＮＯx 触媒内の領域を複数の領域に分割し、前記分割された各領域における初期ＮＯx 放出速度定数と、前記分割された各領域に流入する単位時間当たりの排気ガス中の還元剤の量とに基づいて、ＮＯx 触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチであるときに、前記分割された各領域ごとに単位時間当たりに放出されるＮＯx の量を算出し、該分割された各領域ごとの単位時間当たりに放出されるＮＯx の量に基づいて、ＮＯx 触媒に吸収されているトータルのＮＯx 量を算出するトータルＮＯx 量算出手段を具備し、
前記分割された各領域に流入する単位時間当たりの排気ガス中の還元剤の量の算出は、算出したい一つの領域となる対象領域よりも上流側にあるそれぞれの領域における単位時間当たりに消費された還元剤の量の総和を算出し、該総和を最上流の領域に単位時間当たりに流入する還元剤の量から引き算することにより行われる、
ことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
ＮＯx 触媒に吸収されているトータルのＮＯx 量が許容値よりも小さくなったときに、ＮＯx 触媒へのリッチ空燃比の排気ガスの供給が停止されることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【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】
内燃機関から排出される排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯx ）を浄化するためのＮＯx 触媒が知られている。ＮＯx 触媒としては、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときに排気ガス中のＮＯx を吸収し、そこに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 を放出し、この放出したＮＯx を排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，Ｈ2 などの還元剤により還元して浄化するタイプのＮＯx 触媒が公知である。
【０００３】
このタイプのＮＯx 触媒は、主に、大部分の機関運転領域でリーン空燃比にて機関燃焼が行われるタイプの内燃機関において使用される。この場合、内燃機関からリーン空燃比の排気ガスが排出されている間は、排気ガス中のＮＯx はＮＯx 触媒に吸収され続ける。ここで大部分の機関運転領域において内燃機関からはリーン空燃比の排気ガスが排出されるので、ＮＯx 触媒に吸収されているトータルのＮＯx の量（以下、トータルＮＯx 吸収量と称す）が、やがては、ＮＯx 触媒が最大限に吸収することができるＮＯx の量（以下、最大ＮＯx 吸収可能量と称す）を超えてしまう。この場合、もはやＮＯx 触媒にＮＯx が吸収されずに、ＮＯx 触媒から下流にＮＯx が流出し、排気エミッションが悪化してしまう。
【０００４】
そこで、上述したタイプの内燃機関において上述したタイプのＮＯx 触媒を使用する場合には、トータルＮＯx 吸収量が最大ＮＯx 吸収可能量を超える前に、ＮＯx 触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給し、ＮＯx を還元浄化するようにしなければならない。
【０００５】
一方、ＮＯx 触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給すべきか否かを判断するためには、トータルＮＯx 吸収量をできるだけ正確に把握しておく必要がある。トータルＮＯx 吸収量を算出するための手段としては、単にＮＯx 触媒に流入したＮＯx の濃度に、単位時間当たり且つＮＯx 触媒中の単位ＮＯx 濃度当たりにＮＯx 触媒に吸収可能なＮＯx の量（以下、ＮＯx 吸収速度定数と称す）を掛け、斯くして得られた単位時間当たりにＮＯx 触媒に吸収されたＮＯx の量（以下、単位ＮＯx 吸収量と称す）を積算するという手段がある。
【０００６】
しかしながら、ＮＯx 吸収速度定数は、ＮＯx 触媒の最大ＮＯx 吸収可能量と、時々刻々のトータルＮＯx 吸収量により変化する。したがって上述した手段では、必ずしもトータルＮＯx 吸収量を正確に把握しておくことができない。そこで、特許文献１では、ＮＯx 触媒の最大ＮＯx 吸収可能量とそのときのトータルＮＯx 吸収量とに応じたＮＯx 吸収速度定数を算出し、このＮＯx 吸収速度定数を用いてトータルＮＯx 吸収量を算出するようにしている。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２９６４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、ＮＯx 触媒のＮＯx 吸収速度定数に影響する要因としては、ＮＯx 触媒の最大ＮＯx 吸収可能量および時々刻々のトータルＮＯx 吸収量以外にも存在する。すなわち、より正確にトータルＮＯx 吸収量を把握するという観点では、上記公報に記載されているトータルＮＯx 吸収量算出方法に対しても、改善の余地が残されている。そこで本発明の目的は、より正確にＮＯx 触媒に吸収されているトータルのＮＯx の量を算出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための１番目の発明では、流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときに排気ガス中のＮＯx を吸収し且つ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 を排気ガス中の還元剤により還元浄化することができるＮＯx 触媒を具備する排気浄化装置において、ＮＯx 触媒内の領域を複数の領域に分割し、前記分割された各領域における初期ＮＯx 放出速度定数と、前記分割された各領域に流入する単位時間当たりの排気ガス中の還元剤の量とに基づいて、ＮＯx 触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチであるときに、前記分割された各領域ごとに単位時間当たりに放出されるＮＯx の量を算出し、該分割された各領域ごとの単位時間当たりに放出されるＮＯx の量に基づいて、ＮＯx 触媒に吸収されているトータルのＮＯx 量を算出するトータルＮＯx 量算出手段を具備し、前記分割された各領域に流入する単位時間当たりの排気ガス中の還元剤の量の算出は、算出したい一つの領域となる対象領域よりも上流側にあるそれぞれの領域における単位時間当たりに消費された還元剤の量の総和を算出し、該総和を最上流の領域に単位時間当たりに流入する還元剤の量から引き算することにより行われる。すなわちこれによれば、ＮＯx 触媒内の分割された各領域における初期ＮＯx 放出速度定数と、該分割された各領域に流入する単位時間当たりの排気ガス中の還元剤の量とに基づいて、該分割された各領域ごとに単位時間当たりに放出されるＮＯx の量が算出され、該分割された各領域ごとの単位時間当たりに放出されるＮＯx の量に基づいて、トータルＮＯx 量が算出される。
【００１０】
２番目の発明では１番目の発明において、ＮＯx 触媒に吸収されているトータルのＮＯx 量が許容値よりも小さくなったときに、ＮＯx 触媒へのリッチ空燃比の排気ガスの供給が停止される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＮＯx 触媒内の分割された各領域における初期ＮＯx 放出速度定数と、該分割された各領域に流入する単位時間当たりの排気ガス中の還元剤の量とに基づいて、該分割された各領域ごとに単位時間当たりに放出されるＮＯx の量が算出され、該分割された各領域ごとの単位時間当たりに放出されるＮＯx の量に基づいて、トータルＮＯx 量が算出される。したがって本発明によれば、トータルＮＯx 量が正確に算出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例の排気浄化装置は、図１に示したように、ＮＯx 触媒１を具備する。ＮＯx 触媒１は、機関吸気通路、燃焼室およびＮＯX 触媒１上流の排気通路内に供給された燃料（炭化水素）の量に対する空気の量の比を排気ガスの空燃比と称すると、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときに排気ガス中のＮＯx を吸収し、そこに流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると、吸収しているＮＯx を放出し、この放出したＮＯx を排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，Ｈ2 などの還元剤により還元浄化することができる。
【００１３】
ＮＯx 触媒１はＮＯx 吸蔵剤と触媒金属とを具備する。ＮＯX 吸蔵剤は、例えば、アルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、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と、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されている。
【００１４】
ＮＯX 吸蔵剤の吸放出作用の詳細なメカニズムについては、明らかでない部分もある。しかしながら、この吸放出作用は、図２に示したようなメカニズムで行われているものと考えられる。次に、このメカニズムについて担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【００１５】
本実施例のＮＯx 触媒が配置される内燃機関では、使用頻度の高い大部分の運転状態において空燃比がリーンの状態で燃焼が行われる。このように空燃比がリーンの状態で燃焼が行われている場合には、排気ガス中の酸素濃度は高く、このときには図２（Ａ）に示したように、これら酸素Ｏ2 がＯ2-またはＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入した排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2-またはＯ2-と反応し、ＮＯ2 となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）。次いで生成されたＮＯ2 の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ吸蔵剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図２（Ａ）に示したように硝酸イオンＮＯ3-の形で吸蔵剤内に拡散する。このようにしてＮＯX がＮＯX 吸蔵剤内に吸収される。流入した排気ガス中の酸素濃度が高い限り、白金Ｐｔの表面でＮＯ2 が生成され、吸蔵剤のＮＯX 吸収能力が飽和しない限り、ＮＯ2 が吸蔵剤内に吸収されて硝酸イオンＮＯ3-が生成される。
【００１６】
一方、流入した排気ガスの空燃比がリッチにされると、流入した排気ガス中の酸素濃度が低下し、その結果、白金Ｐｔの表面でのＮＯ2 の生成量が低下する。ＮＯ2 の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ3-→ＮＯ2 ）に進み、斯くして吸蔵剤内の硝酸イオンＮＯ3-がＮＯ2 の形で吸蔵剤から放出される。このときＮＯX 吸蔵剤から放出されたＮＯX は、図２（Ｂ）に示したように、流入した排気ガス中に含まれる多量の未燃ＨＣ，ＣＯ，Ｈ2 などの還元剤と反応して還元せしめられる。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ2 が存在しなくなると、吸蔵剤から次から次へとＮＯ2 が放出される。したがって流入した排気ガスの空燃比がリッチにされると、短時間のうちにＮＯX 吸蔵剤からＮＯX が放出され、しかも、この放出されたＮＯX が還元されるために、大気中にＮＯX が排出されることはない。
【００１７】
本実施例のＮＯx 触媒１は、排気通路２の一部を構成するケーシング３内に配置される。
【００１８】
ＮＯx 触媒１には、最大限に吸収することができる限界値（以下、最大ＮＯx 吸収可能量と称す）がある。したがってＮＯx 触媒１を上述した内燃機関の排気通路２内に配置して使用すると、ＮＯx 触媒１には大部分の機関運転領域においてリーン空燃比の排気ガスが流入するので、ＮＯx 触媒１に吸収されているトータルのＮＯx の量（以下、トータルＮＯx 量と称す）が、最大ＮＯx 吸収可能量に達する。この場合において、引き続きＮＯx 触媒１にリーン空燃比の排気ガスが流入し続けると、ＮＯx 触媒１はもはや排気ガス中のＮＯx を吸収することができないので、ＮＯx がＮＯx 触媒１を通過してその下流へと流出し、したがって排気エミッションが悪化してしまう。
【００１９】
そこで本実施例では、刻々と変化するトータルＮＯx 量を算出し、トータルＮＯx 量が最大ＮＯx 吸収可能量を超える前に、ＮＯx 触媒１にリッチ空燃比の排気ガスを供給し、ＮＯx 触媒１に吸収されているＮＯx をＮＯx 触媒１から放出させるようにする。ここで、算出されたトータルＮＯx 量が真のトータルＮＯx 量に近ければ近いほど、ＮＯx 触媒１下流へのＮＯx の流出をより精度高く抑制することができる。すなわち、排気エミッションをより良好な状態に維持するためには、より真の値に近いトータルＮＯx 量を算出することが重要である。そこで本実施例では、以下の方法によりトータルＮＯx 量を算出する。
【００２０】
すなわち、そのときに単位時間当たりにＮＯx 触媒１が吸収可能なＮＯx の量（以下、ＮＯx 吸収速度定数と称す）が多いほど、単位時間当たりにＮＯx 触媒１が吸収するＮＯx の量（以下、単位ＮＯx 吸収量）も多くなる。すなわち単位ＮＯx 吸収量を正確に算出するためには、そのときのＮＯx 吸収速度定数を正確に把握している必要がある。
【００２１】
本実施例のＮＯx 触媒１は貴金属とＮＯx 吸蔵剤とを有しているが、ＮＯx 吸収速度定数は貴金属からＮＯx 吸蔵剤までの距離によって異なり、図３に示したように、貴金属からＮＯx 吸蔵剤までの距離Ｄが長いほど、ＮＯx 吸収速度定数Ｖｎｏｘは小さくなる。
【００２２】
また、ＮＯx 吸蔵剤は触媒担体壁面上にコーティングされたコート層内に担持されているが、ＮＯx 吸収速度定数はコート層の表面からＮＯx 吸蔵剤までの距離によって異なり、コート層の表面からＮＯx 吸蔵剤までの距離が長いほど、ＮＯx 吸収速度定数は小さくなる。
【００２３】
さらに、ＮＯx は上述したコート層内を拡散しながらＮＯx 吸蔵剤に到達するが、ＮＯx 吸収速度定数はこのコート層内におけるＮＯx の拡散速度定数によって異なり、コート層内におけるＮＯx の拡散速度定数が大きいほど、ＮＯx 吸収速度定数も大きい。
【００２４】
上述した３つのパラメータ、すなわち貴金属からＮＯx 吸蔵剤までの距離、コート層の表面からＮＯx 吸蔵剤までの距離、そして、コート層内におけるＮＯx の拡散速度定数といった３つのパラメータがＮＯx 吸収速度定数に与える影響は、ＮＯx 触媒の使用状況によって変化はなく、初期的に決まるので、ＮＯx 触媒１内の領域を複数の領域に分割し、これら分割された領域（以下、触媒領域と称す）毎にその使用前に実験によりＮＯx 吸収速度定数を求めれば、求められたＮＯx 吸収速度定数には、上述した３つのパラメータの影響が反映されている。なお、上述した３つのパラメータはＮＯx 触媒の劣化度合に応じて若干の変化があることもあるので、機関運転中にＮＯx 吸収速度定数を同定し、斯くして同定されたＮＯx 吸収速度定数を用いるようにすると好ましい。
【００２５】
このように使用前に実験により求められた各触媒領域のＮＯx 吸収速度定数は各触媒領域において初期的に達成可能な最大のＮＯx 吸収速度定数である。したがって以下の説明では、使用前に実験により求められた各触媒領域のＮＯx 吸収速度定数を初期ＮＯx 吸収速度定数と称す。
【００２６】
さらに、ＮＯx 吸収速度定数はそのときに既にＮＯx 触媒１に吸収されているＮＯx の量（トータルＮＯx 吸収量）によって異なり、トータルＮＯx 吸収量が多いほど、ＮＯx 吸収速度定数は小さくなる。トータルＮＯx 吸収量はＮＯx 触媒１の使用中において刻々と変化するので、ＮＯx 触媒１の使用中においてトータルＮＯx 吸収量を算出するときには、このトータルＮＯx 吸収量についても考慮する必要がある。
【００２７】
さらに、ＮＯx 吸収速度定数はＮＯx 触媒１に流入する排気ガス中のＮＯx 濃度によっても異なり、排気ガス中のＮＯx 濃度が高いほど、ＮＯx 吸収速度定数は大きくなる。排気ガス中のＮＯx 濃度はＮＯx 触媒１の使用中において刻々と変化するので、ＮＯx 触媒１の使用中においてトータルＮＯx 吸収量を算出するときには、この排気ガス中のＮＯx 濃度についても考慮する必要がある。
【００２８】
さらに、ＮＯx 触媒１に流入した排気ガス中のＮＯx 濃度は、排気ガスがＮＯx 触媒１中を下流へ進むにつれて低くなる。なぜならば、排気ガス中のＮＯx はＮＯx 触媒１にその上流側から順に吸収されていき、排気ガス中のＮＯx が少なくなるからである。したがってＮＯx 触媒１の使用中においてトータルＮＯx 吸収量を算出するときに、排気ガス中のＮＯx 濃度を考慮する場合、このように排気ガス中のＮＯx 濃度がＮＯx 触媒１において下流側にいくほど低くなる点も考慮する必要がある。
【００２９】
以上説明した事項を考慮して、本実施例では、図１に示したように、排気ガスが流入する側から排気ガスが流出する側まで等間隔にＮＯx 触媒１をｎ個の複数の触媒領域に分割し、各触媒領域におけるＮＯx 吸収速度定数、各触媒領域におけるトータルＮＯx 吸収量、およびＮＯx 触媒１全体のトータルＮＯx 吸収量を図４に示した式に従って算出する。なお本実施例の触媒領域は、排気ガスが流入する側から排気ガスが流出する側まで等間隔に分割されたものであるが、触媒領域の分割の仕方には様々なものがあり、基本的には、分割された各触媒領域が結果的にＮＯx 吸収速度定数ごとに分割された領域となっていればよい。
【００３０】
さて本実施例では、まず初めに、ＮＯx 触媒１の分割された触媒領域のうち最も上流側の触媒領域を１番目として、ｋ番目の触媒領域におけるＮＯx 吸収速度定数Ｖｎｏｘ（ｋ）が、図４の式（１）に従って算出される。ここで、Ｃｎｏｘは１番目の触媒領域に流入したときの排気ガス中のＮＯx 濃度であり、Ｖｎｏｘ（ｋ−１）はｋ−１番目の触媒領域におけるＮＯx 吸収速度定数である。また、ＡはＮＯx 触媒入口の流路断面積であり、ｕはＮＯx 触媒入口のガス流速である。したがって、
【００３１】
【数１】
0004615001.tif 000002
【００３２】
がｋ番目の触媒領域に流入する単位時間当たりの排気ガス中のＮＯx の量である。
【００３３】
また、ｋｓ０はＮＯx 触媒１の使用前に実験により求められたＮＯx 触媒１の初期ＮＯx 吸収速度定数であり、ｋｓ（ｋ）は初期ＮＯx 吸収速度定数ｋｓ０をｋ番目の触媒領域の初期ＮＯx 吸収速度定数に変換するための変換係数である。したがって、ｋｓ０×ｋｓ（ｋ）がｋ番目の触媒領域における初期ＮＯx 吸収速度定数である。
【００３４】
また、Ａｎｏｘｍａｘ（ｋ）はｋ番目の触媒領域において最大限に吸収可能なＮＯx の量であり、Ａｎｏｘ（ｋ）はｋ番目の触媒領域におけるトータルＮＯx 吸収量である。すなわちＡｎｏｘｍａｘ（ｋ）−Ａｎｏｘ（ｋ）は、ｋ番目の触媒領域がさらに吸収可能なＮＯx 量の残量であり、この残量が多いほど、結果としては、ｋ番目の触媒領域のＮＯx 吸収速度定数は大きくなる。
【００３５】
次いで、ｋ番目の触媒領域におけるトータルＮＯx 吸収量Ａｎｏｘ（ｋ）が、図４の式（２）に従って算出される。すなわち、図４の式（１）に従って算出された各触媒領域におけるＮＯx 吸収速度定数Ｖｎｏｘ（ｋ）を時間で積分することによって、ｋ番目の触媒領域におけるトータルＮＯx 吸収量Ａｎｏｘ（ｋ）が算出される。
【００３６】
次いで、ＮＯx 触媒１全体のトータルＮＯx 吸収量Ａｔｏｔａｌが、図４の式（３）に従って算出される。すなわち、図４の式（２）に従って算出された１番目の触媒領域におけるトータルＮＯx 吸収量Ａｎｏｘ（１）からｎ番目の触媒領域におけるトータルＮＯx 吸収量Ａｎｏｘ（ｎ）までを合計することによって、ＮＯx 触媒１全体のトータルＮＯx 吸収量Ａｔｏｔａｌが算出される。
【００３７】
ところでＮＯx 触媒１にリッチ空燃比の排気ガスが供給され、ＮＯx 触媒１からＮＯx が放出されると、トータルＮＯx 吸収量は少なくなる。このときトータルＮＯx 吸収量が零となるように、ＮＯx 触媒１にリッチ空燃比の排気ガスを供給することもできるが、こうすることは以下の理由により燃費の悪化につながる。すなわちＮＯx 触媒１にリッチ空燃比の排気ガスを供給したとしても、即座にＮＯx 触媒１から全てのＮＯx が放出されるわけではなく、実際には、ＮＯx 触媒１の各領域のうち幾つかの領域にはＮＯx が少なからず残る。このように残っているＮＯx は非常に少ないものの、こうしたＮＯx を各触媒領域から放出させるためには、同じようにしてリッチ空燃比の排気ガスを供給しなければならず、この場合、排気ガス中のＨＣの一部はＮＯx の放出・還元には消費されずに無駄となってしまう。
【００３８】
したがってＮＯx 触媒１に供給したＨＣが無駄とならない範囲で、ＮＯx 触媒１にリッチ空燃比の排気ガスを供給し、リッチ空燃比の排気ガスの供給を停止したときにＮＯx 触媒１に残っているＮＯx の量（すなわちトータルＮＯx 吸収量）を正確に把握しておき、このトータルＮＯx 吸収量を用いて次回のリッチ空燃比の排気ガスの供給のタイミングを決定すれば、全体としては、排気エミッションの悪化を抑制しつつ燃費の悪化を抑制することができる。
【００３９】
そこで本実施例では、ＮＯx 触媒１にリッチ空燃比の排気ガスが供給されている間は、図４の式（１）に代えて、図４の式（４）に従って、ｋ番目の触媒領域おけるＮＯx 吸収速度定数（実際にはＮＯx 放出速度定数）を算出する。
【００４０】
ここで、各触媒領域におけるＮＯx 放出速度定数は、そのときにＮＯx 触媒１に吸収されているＮＯx の量によって異なり、トータルＮＯx 吸収量が多いほど、ＮＯx 放出速度定数は大きくなる。上述したように、トータルＮＯx 吸収量はＮＯx 触媒１にリッチ空燃比の排気ガスを供給している間（すなわちＮＯx 触媒１の還元処理中）にも刻々と変化するので、ＮＯx 触媒１の還元処理中においてトータルＮＯx 吸収量を算出するときには、このトータルＮＯx 吸収量について考慮する必要がある。
【００４１】
さらに、ＮＯx 放出速度定数はＮＯx 触媒１に流入する排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，Ｈ2 などの還元剤の濃度によっても異なり、排気ガス中の還元剤の濃度が高いほど、ＮＯx 放出速度定数は大きくなる。排気ガス中の還元剤の濃度はＮＯx 触媒１の還元処理中において刻々と変化するので、ＮＯx 触媒１の還元処理中においてトータルＮＯx 吸収量を算出するときには、この排気ガス中の還元剤の濃度についても考慮する必要がある。
【００４２】
さらに、ＮＯx 触媒１に流入した排気ガス中の還元剤の濃度は、排気ガスがＮＯx 触媒１中を下流へ進むにつれて低くなる。なぜならば、排気ガス中の還元剤はＮＯx 触媒１においてその上流側から順に消費されていき、排気ガス中の還元剤が少なくなるからである。したがってＮＯx 触媒１の還元処理中においてトータルＮＯx 吸収量を算出するときに、排気ガス中の還元剤の濃度を考慮する場合、このように排気ガス中の還元剤の濃度がＮＯx 触媒１において下流側にいくほど低くなる点も考慮する必要がある。
【００４３】
以上説明した事項を考慮した式が図４の式（４）である。図４の式（４）において、Ｃｈｃは１番目の触媒領域に流入した排気ガス中の還元剤の濃度であり、αはｋ−１番目の触媒領域におけるＮＯx 放出速度定数をｋ−１番目の触媒領域におけるＮＯx 放出に消費された単位時間当たりの還元剤の量に変換するための変換係数である。
【００４４】
また、ｋｒ０はＮＯx 触媒１の使用前に実験により求められたＮＯx 触媒１の初期ＮＯx 放出速度定数であり、ｋｒ（ｋ）は初期ＮＯx 放出速度定数をｋ番目の触媒領域の初期ＮＯx 放出速度定数に変換するための変換係数である。したがって、ｋｒ０×ｋｒ（ｋ）がｋ番目の触媒領域における初期ＮＯx 放出速度定数である。
【００４５】
また、Ａｎｏｘ（ｋ）はｋ番目の触媒領域におけるトータルＮＯx 吸収量である。すなわち、Ａｎｏｘ（ｋ）が大きいほど、結果としては、ｋ番目の触媒領域のＮＯx 放出速度定数は大きくなる。
【００４６】
本実施例に従ってトータルＮＯx 吸収量を算出するためのフローの一例を図５に示した。図５のフローでは、初めにステップ１０において、ＮＯx 触媒１に流入する排気ガスの空燃比がリーンであるか否かが判別される。ステップ１０において、ＮＯx 触媒１に流入する排気ガスの空燃比がリーンであると判別されたときには、ルーチンはステップ１１に進んで、算出処理Ｉが実行される。算出処理Ｉでは、図４に示した式（１）に従ってＶｎｏｘ（ｋ）が算出され、このＶｎｏｘ（ｋ）を用いて図４に示した式（２）および式（３）に従ってトータルＮＯx 吸収量Ａｔｏｔａｌが算出される。
【００４７】
次いでステップ１２において、トータルＮＯx 吸収量Ａｔｏｔａｌが最大ＮＯx 吸収可能量に近い値であるがこれよりも小さい許容限界値Ａｍａｘを超えたか否かが判別される。ステップ１２において、Ａｔｏｔａｌ＞Ａｍａｘであると判別されたときには、ルーチンはステップ１３に進んでリッチ処理が実行される。リッチ処理では、ＮＯx 触媒１にリッチ空燃比の排気ガスが供給される。一方、ステップ１２において、Ａｔｏｔａｌ≦Ａｍａｘであると判別されたときには、ルーチンが終了する。
【００４８】
一方、ステップ１０において、ＮＯx 触媒１に流入する排気ガスの空燃比がリーンではないと判別されたときには、ルーチンはステップ１４に進んで、ＮＯx 触媒１に流入する排気ガスの空燃比がリッチであるか否かが判別される。ステップ１４において、ＮＯx 触媒１に流入する排気ガスの空燃比がリッチであると判別されたときには、ルーチンはステップ１５に進んで、算出処理IIが実行される。算出処理IIでは、図４の式（４）に従ってＶｎｏｘ（ｋ）が算出され、このＶｎｏｘ（ｋ）を用いて図４の式（２）および式（３）に従ってトータルＮＯx 吸収量Ａｔｏｔａｌが算出される。
【００４９】
次いでステップ１６において、トータルＮＯx 吸収量Ａｔｏｔａｌが上記許容限界値よりも小さく且つほぼ零に近い許容値Ａｍｉｎよりも小さくなったか否かが判別される。ステップ１６において、Ａｔｏｔａｌ＜Ａｍｉｎであると判別されたときには、ルーチンはステップ１７に進んで、リッチ処理が停止せしめられる。一方、ステップ１６において、Ａｔｏｔａｌ≧Ａｍｉｎであると判別されたときには、ルーチンが終了する。この場合には、ＮＯx 触媒１にリッチ空燃比の排気ガスが供給し続けられる。
【００５０】
なお、ステップ１４において、ＮＯx 触媒１に流入する排気ガスの空燃比がリッチではないと判別されたときには、ルーチンが終了する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】ＮＯx 触媒を示す図である。
【図２】ＮＯx 触媒のＮＯx 吸放出メカニズムを説明するための図である。
【図３】ＮＯx 触媒の貴金属からＮＯx 吸蔵剤までの距離Ｄと、ＮＯx 吸収速度Ｖｎｏｘとの関係を示す図である。
【図４】トータルＮＯx 吸収量を算出するための式を示す図である。
【図５】トータルＮＯx 吸収量を算出するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１    ＮＯx 触媒
２    排気通路
【図１】
0004615001.tif 000003
【図２】
0004615001.tif 000004
【図３】
0004615001.tif 000005
【図４】
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【図５】
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