(57)【要約】【課題】  ＮＯx吸蔵触媒の再生時間を適切に定める。【解決手段】  機関排気通路内に改質触媒１３を配置し、改質触媒１３下流に空燃比がリーンのときＮＯxを吸蔵し空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯxを放出するＮＯx吸蔵触媒１５を配置する。ＮＯx吸蔵触媒１５を再生するのに必要な再生時間と排気ガス量との関係が予め定められており、この関係から求まる再生期間中、ＮＯx吸蔵触媒１５からのＳＯx放出処理が行われる。【選択図】      図５
2005113801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路内に炭化水素を改質することのできる改質触媒を配置し、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吸蔵触媒を該改質触媒下流の機関排気通路内に配置し、該ＮＯx吸蔵触媒に吸蔵されたＳＯx量が予め定められた許容値を越えたときにＮＯx吸蔵触媒からＳＯxを放出させてＮＯx吸蔵触媒を再生させるのに必要な再生期間中、ＮＯx吸蔵触媒の温度をＳＯx放出温度に維持すると共に排気ガスの空燃比をリッチに維持するようにした内燃機関の排気浄化装置において、排気ガス量を推定する排気ガス量推定手段と、排気ガス量と再生期間との関係を記憶している記憶手段とを具備し、該関係から求められた再生期間中、ＮＯx吸蔵触媒の温度をＳＯx放出温度に維持すると共に排気ガスの空燃比をリッチに維持するようにした内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
再生期間中に上記関係に基づいて各排気ガス量におけるＮＯx吸蔵触媒の再生割合を求め、求められた再生割合を順次積算して再生割合の積算合計が１．０になったときに再生期間が完了したと判断される請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
排気ガス量を最小排気ガス量から増大させると、上記再生期間は減少して最小値に達した後に増大する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
排気ガス温が高いほど再生期間は短かくなる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
排気ガスの空燃比のリッチの度合が大きいほど再生期間は短かくなる請求項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トラップ触媒を機関排気通路内に配置し、ＮＯxトラップ触媒上流の排気通路から排気ガスを取込んでこの排気ガス中に燃料を供給することにより燃料を改質するようにした改質装置を具備し、ＮＯxトラップ触媒にトラップされているＮＯx量を推定し、ＮＯxトラップ触媒にトラップされているＮＯxを還元すべきときにはＮＯxトラップ触媒にトラップされていると推定されるＮＯxを還元するのに必要な量の改質燃料をＮＯxトラップ触媒に送り込むようにした内燃機関が公知である（特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００２−１６１７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで機関排気通路内に炭化水素を改質することのできる改質触媒を配置し、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吸蔵触媒を改質触媒下流の機関排気通路内に配置し、ＮＯx吸蔵触媒に吸蔵されたＳＯxを放出すべきときには排気ガスの空燃比がリッチにされ、このとき排気ガス中に含まれる炭化水素が改質触媒により改質されるようにした場合には、機関の運転状態に応じて炭化水素の改質の程度が異なるために上述の公知の内燃機関におけるＮＯxの還元と同様な方法でもってＳＯxをＮＯx吸蔵触媒から放出させることはできない。
【０００４】
即ち、改質触媒における炭化水素の改質率が高いほどＮＯx吸蔵触媒からのＳＯxの放出量が増大し、ＳＯxの放出に要する時間、即ちＮＯx吸蔵触媒の再生期間が短かくなる。ところで、排気ガス量が少なくなるほど炭化水素と改質触媒との接触時間が長くなるため炭化水素の改質率が高くなり、従ってこの点からみるとＮＯx吸蔵触媒の再生期間は排気ガス量が少なくなるにつれて短かくなる。
【０００５】
一方、単位時間当りにＮＯx吸蔵触媒に送り込まれる炭化水素の量が少なくなるほどＮＯx吸蔵触媒からのＳＯx放出量は減少し、ＮＯx吸蔵触媒の再生期間が長くなる。この場合、排気ガス量が少なくなるほどＮＯx吸蔵触媒に送り込まれる炭化水素の量が少なくなり、この点からみるとＮＯx吸蔵触媒の再生期間は排気ガス量が少なくなるにつれて長くなる。このようにＳＯxの再生期間は排気ガス量に依存しており、従ってＮＯx吸蔵触媒からＳＯxを放出させるに当っては排気ガス量を考慮しなければならないことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って１番目の発明では、機関排気通路内に炭化水素を改質することのできる改質触媒を配置し、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吸蔵触媒を改質触媒下流の機関排気通路内に配置し、ＮＯx吸蔵触媒に吸蔵されたＳＯx量が予め定められた許容値を越えたときにＮＯx吸蔵触媒からＳＯxを放出させてＮＯx吸蔵触媒を再生させるのに必要な再生期間中、ＮＯx吸蔵触媒の温度をＳＯx放出温度に維持すると共に排気ガスの空燃比をリッチに維持するようにした内燃機関の排気浄化装置において、排気ガス量を推定する排気ガス量推定手段と、排気ガス量と再生期間との関係を記憶している記憶手段とを具備し、この関係から求められた再生期間中、ＮＯx吸蔵触媒の温度をＳＯx放出温度に維持すると共に排気ガスの空燃比をリッチに維持するようにしている。
２番目の発明では１番目の発明において、再生期間中に上述の関係に基づいて各排気ガス量におけるＮＯx吸蔵触媒の再生割合を求め、求められた再生割合を順次積算して再生割合の積算合計が１．０になったときに再生期間が完了したと判断される。
３番目の発明では１番目の発明において、排気ガス量を最小排気ガス量から増大させると、再生期間は減少して最小値に達した後に増大する。
４番目の発明では１番目の発明において、排気ガス温が高いほど再生期間は短かくなる。
５番目の発明では１番目の発明において、排気ガスの空燃比のリッチの度合が大きいほど再生期間は短かくなる。
【発明の効果】
【０００７】
ＮＯx吸蔵触媒の再生期間を適切に定めることができる。
【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。
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の集合部は排気通路１２を介して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、この排気通路１２内に排気ガス中に含まれる炭化水素を軽質のＨＣや、ＣＯや、Ｈ2に改質することができる改質触媒１３が配置される。この改質触媒１３は例えば金属薄板からなる担体上に白金Ｐｔのような貴金属触媒を担持した酸化触媒からなる。また、排気タービン７ｂ下流の排気通路１４内には改質触媒１３よりも容量の大きい第２の触媒１５が配置されている。
【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１６を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１６内には電子制御式ＥＧＲ制御弁１７が配置される。また、ＥＧＲ通路１６周りにはＥＧＲ通路１６内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１８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１８内に導びかれ、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１９を介してコモンレール２０に連結される。このコモンレール２０内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２１から燃料が供給され、コモンレール２０内に供給された燃料は各燃料供給管１９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。吸入空気量検出器８は吸入空気量を表す出力信号を発生し、この出力信号が対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。改質触媒１３には改質触媒１３の温度を検出するための温度センサ２２が取付けられ、この温度センサ２２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。また、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、スロットル弁駆動用ステップモータ１０、ＥＧＲ制御弁１７、および燃料ポンプ２１に接続される。
【００１２】
図１に示す実施例では第２の触媒１５がＮＯx吸蔵触媒からなる。このＮＯx吸蔵触媒１５は三次元網目構造のモノリス担体或いはペレット状担体上に担持されているか、又はハニカム構造をなすパティキュレートフィルタ上に担持されている。
【００１３】
モノリス担体、ペレット状担体、或いはパティキュレートフィルタ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）および（Ｂ）はこの触媒担体４５の表面部分の断面を図解的に示している。図２（Ａ）および（Ｂ）に示されるように触媒担体４５の表面上には貴金属触媒４６が分散して担持されており、更に触媒担体４５の表面上にはＮＯx吸収剤４７の層が形成されている。
【００１４】
本発明による実施例では貴金属触媒４６として白金Ｐｔが用いられており、ＮＯx吸収剤４７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。
【００１５】
機関吸気通路、燃焼室２およびＮＯx吸蔵触媒１５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ＮＯx吸収剤４７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。なお、ＮＯx吸蔵触媒１５上流の排気通路内に燃料（炭化水素）或いは空気が供給されない場合には排気ガスの空燃比は燃焼室２内における空燃比に一致し、従ってこの場合にはＮＯx吸収剤４７は燃焼室２内における空燃比がリーンのときにはＮＯxを吸収し、燃焼室２内における酸素濃度が低下すると吸収したＮＯxを放出することになる。
【００１６】
即ち、ＮＯx吸収剤４７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、即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Ｐｔ４６上において酸化されてＮＯ2となり、次いでＮＯx吸収剤４７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４７内に拡散する。このようにしてＮＯxがＮＯx吸収剤４７内に吸収される。排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔ４６の表面でＮＯ2が生成され、ＮＯx吸収剤４７のＮＯx吸収能力が飽和しない限りＮＯ2がＮＯx吸収剤４７内に吸収されて硝酸イオンＮＯ3-が生成される。
【００１７】
これに対し、燃焼室２内における空燃比をリッチ或いは理論空燃比にすることによって、又は排気マニホルド５内に還元剤を供給することによって排気ガスの空燃比をリッチ或いは理論空燃比にすると排気ガス中の酸素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４７内の硝酸イオンＮＯ3-がＮＯ2の形でＮＯx吸収剤４７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。
【００１８】
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吸収剤４７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４７のＮＯx吸収能力が飽和してしまい、斯くしてＮＯx吸収剤４７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４７の吸収能力が飽和する前に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４７からＮＯxを放出させるようにしている。
【００１９】
一方、排気ガス中にはＳＯ2も含まれており、このＳＯ2は白金Ｐｔ４６において酸化されてＳＯ3となる。次いでこのＳＯ3はＮＯx吸収剤４７内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硫酸イオンＳＯ42-の形でＮＯx吸収剤４７内に拡散し、安定した硫酸塩ＢａＳＯ4を生成する。しかしながらＮＯx吸収剤４７が強い塩基性を有するためにこの硫酸塩ＢａＳＯ4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硫酸塩ＢａＳＯ4は分解されずにそのまま残る。従ってＮＯx吸収剤４７内には時間が経過するにつれて硫酸塩ＢａＳＯ4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吸収剤４７が吸収しうるＮＯx量が低下することになる。
【００２０】
ところが、ＮＯx吸蔵触媒１５の温度をＳＯx放出温度まで上昇させた状態で排気ガスの空燃比をリッチにするとＮＯx吸収剤４７からＳＯxが放出される。従って本発明による実施例ではＮＯx吸収剤４７に吸収されているＳＯx量が増大したときにはＮＯx吸蔵触媒１５の温度をＳＯx放出温度まで上昇させて排気ガスの空燃比をリッチにするようにしている。
【００２１】
図３はＮＯxおよびＳＯxの放出制御のタイムチャートを示している。図３に示されるようにＮＯx吸収剤４７に吸収されているＮＯx吸収量の積算値ΣＮＯＸが許容値ＮＸを越える毎にＮＯx吸蔵触媒１５に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆがリーンからリッチに一時的に切換えられる。このときＮＯxがＮＯx吸収剤４７から放出され、還元される。
【００２２】
一方、ＮＯx吸収剤４７に吸収されているＳＯx量の積算値ΣＳＯＸも算出されており、このＳＯx量の積算値ΣＳＯＸが許容値ＳＸを越えるとＮＯx吸収剤４７からのＳＯx放出作用が行われる。即ち、まず初めにＮＯx吸蔵触媒１５の温度ＴＣがＳＯx放出温度ＴＸに達するまで上昇せしめられる。このＳＯx放出温度ＴＸは６００℃以上である。
【００２３】
ＮＯx吸蔵触媒１５の温度ＴＣがＳＯx放出温度ＴＸに達するとＮＯx吸蔵触媒１５に流入する排気ガスの空燃比がリーンからリッチに切換えられ、ＮＯx吸収剤４７からのＳＯxの放出が開始される。ＳＯxが放出されている間、ＮＯx吸蔵触媒１５の温度ＴＣはＳＯx放出温度ＴＸに保持され、排気ガスの空燃比はリッチに維持される。次いでＳＯx放出作用が完了するとＮＯx吸蔵触媒１５の昇温作用は停止され、排気ガスの空燃比がリーンに戻される。
【００２４】
上述したようにＮＯx吸蔵触媒１５からＳＯxを放出すべきときにはＮＯx吸蔵触媒１５の温度がＳＯx放出温度ＴＸに達するまで上昇せしめられる。次にこのようにＮＯx吸蔵触媒１５の温度ＴＣを上昇させる方法について図４を参照しつつ説明する。
【００２５】
ＮＯx吸蔵触媒１５の温度ＴＣを上昇させるのに有効な方法の一つは燃料噴射時期を圧縮上死点以後まで遅角させる方法である。即ち、通常主燃料Ｑmは図４において、（Ｉ）に示されるように圧縮上死点付近で噴射される。この場合、図４の（II）に示されるように主燃料Ｑmの噴射時期が遅角されると後燃え期間が長くなり、斯くして排気ガス温が上昇する。排気ガス温が高くなるとそれに伴ってＮＯx吸蔵触媒１５の温度ＴＣが上昇する。
【００２６】
また、ＮＯx吸蔵触媒１５の温度ＴＣを上昇させるために図４の（III）に示されるように主燃料Ｑmに加え、吸気上死点付近において補助燃料Ｑvを噴射することもできる。このように補助燃料Ｑvを追加的に噴射すると補助燃料Ｑv分だけ燃焼せしめられる燃料が増えるために排気ガス温が上昇し、斯くしてＮＯx吸蔵触媒１５の温度ＴＣが上昇する。
一方、このように吸気上死点付近において補助燃料Ｑvを噴射すると圧縮行程中に圧縮熱によってこの補助燃料Ｑvからアルデヒド、ケトン、パーオキサイド、一酸化炭素等の中間生成物が生成され、これら中間生成物によって主燃料Ｑmの反応が加速される。従ってこの場合には図４の（III）に示されるように主燃料Ｑmの噴射時期を大巾に遅らせても失火を生ずることなく良好な燃焼が得られる。即ち、このように主燃料Ｑmの噴射時期を大巾に遅らせることができるので排気ガス温はかなり高くなり、斯くしてＮＯx吸蔵触媒１５の温度ＴＣをすみやかに上昇させることができる。
【００２７】
また、ＮＯx吸蔵触媒１５の温度ＴＣを上昇させるために図４の（IV）に示されるように主燃料Ｑmに加え、膨張行程中又は排気行程中に補助燃料Ｑpを噴射することもできる。即ち、この場合、大部分の補助燃料Ｑpは燃焼することなく未燃ＨＣの形で排気通路内に排出される。この未燃ＨＣはＮＯx吸蔵触媒１５上において過剰酸素により酸化され、このとき発生する酸化反応熱によってＮＯx吸蔵触媒１５の温度ＴＣが上昇せしめられる。
【００２８】
図５は、ＮＯx吸蔵触媒１５からＳＯxを放出させてＮＯx吸蔵触媒１５を再生させるのに必要な再生時期間Ｒtと空間速度ＳＶとの関係を示している。なお、図５において太い実線は改質触媒１３が基準温度である場合を示しており、細い実線は改質触媒１３の温度が基準温度よりも高い場合を示している。また、図５において各破線Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4は改質触媒１３における改質率が等しい等改質率曲線を表わしており、Ｒ1からＲ4に向けて改質率が次第に高くなる（Ｒ1＜Ｒ2＜Ｒ3＜Ｒ4）。
【００２９】
空間速度ＳＶは（単位時間当りに触媒を流通する排気ガスの容積流量／触媒の容積）で表される。本発明による実施例ではいずれの触媒１３，１５における空間速度ＳＶを用いても再生期間の変化パターンは同様の形状となるので図５の横軸としてはいずれの触媒１３，１５における空間速度ＳＶを用いてもよい。なお、触媒１３，１５の容積は一定であるので空間速度ＳＶは排気ガスの容積流量で代表することができ、従って図５は排気ガスの容積流量（以下、単に排気ガス量という）と再生期間Ｒtとの関係を示しているとも言える。なお、排気ガス量はほぼ吸入空気量に比例するので吸入空気量検出器８により検出された吸入空気量から排気ガス量を推定することができる。
【００３０】
太い実線上の白丸は改質率Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4は表す各破線との交点を示している。従って各白丸に注目すると空間速度ＳＶが低くなるほど、即ち排気ガス量が少なくなるほど改質率が高くなっていくことがわかる（Ｒ1→Ｒ2→Ｒ3→Ｒ4）。即ち、空間速度ＳＶが低くなるほど、即ち排気ガス量が少なくなるほど排気ガス中に含まれる炭化水素と改質触媒１３との接触時間が長くなり、従って空間速度ＳＶが低くなるほど改質率が高くなる。
【００３１】
このように空間速度ＳＶが低くなると改質率が高くなるが図５の白丸からわかるように改質率が高くなっても必ずしも再生時間Ｒtは短かくはならない。これはＮＯx吸蔵触媒１５に送り込まれる炭化水素の絶対量がＳＯxの放出量に大きな影響を与えるからである。即ち、ＮＯx吸蔵触媒１５に送り込まれる炭化水素の絶対量が多くなるほどＳＯxの放出量が多くなるからである。この場合、ＮＯx吸蔵触媒１５に送り込まれる炭化水素の量は空間速度ＳＶ、即ち排気ガス量に比例し、空間速度ＳＶが高くなるほど、即ち排気ガス量が増大するほどＳＯxの放出量が多くなる。
【００３２】
このように空間速度ＳＶが高くなるほど、即ち排気ガス量が増大するほどＳＯxの放出量が増大するので再生時間Ｒtは短かくなるはずである。しかしながら空間速度ＳＶが高くなると、即ち排気ガス量が増大すると改質率が低下するので図５に示されるように排気ガス量を最小排気ガス量から増大させると、再生期間Ｒtは減少して最小値に達した後に増大することになる。即ち、再生時間Ｒtの変化は下に凸の曲線で表されることになる。
【００３３】
また、図５において細い実線で示されるように改質触媒１３の温度が高い場合には再生時間Ｒtはあらゆる空間速度ＳＶに対して短かくなる。なお、本発明による実施例では改質触媒１５の種々の温度について再生時間Ｒtと排気ガス量との関係が予めＲＯＭ３２内に記憶されている。また、図５は排気ガスのリッチの度合が基準度合のとき、例えば排気ガスの空燃比が１４．０のときの再生時間Ｒtを示している。排気ガスの空燃比をリッチにしたときにはリッチの度合が大きくなるほど、即ち空燃比Ａ／Ｆが小さくなるほど再生時間Ｒtは短かくなり、実際の再生時間Ｒtは図５から求められた再生時間Ｒtに図６に示される補正係数Ｋを乗算した値となる。
【００３４】
図５および図６を用いて実際の再生時間Ｒtが求まると機関が定常運転をしているときであればこの再生時間ＲtだけＮＯx吸蔵触媒１５の温度をＳＯx放出温度ＴＸに保持しかつ排気ガスの空燃比をリッチに維持すればＮＯx吸蔵触媒１５を再生することができる。しかしながら実際には再生中に機関の運転状態が変化し、排気ガス量や改質触媒１３の温度が変化する。従って本発明による実施例では次のようにして再生が完了したか否かを判断するようにしている。
【００３５】
即ち、今或る運転状態が継続していてこの運転状態のときの再生時間をＲtとする。この運転状態がΔｔ時間継続すればこの間にΔｔ／Ｒtだけ再生が完了したことになる。従って順次行われる運転状態において夫々再生割合Δｔ／Ｒtを求め、この再生割合Δｔ／Ｒtを順次積算して再生割合Δｔ／Ｒtの積算合計を求め、この積算合計が１．０になると全てのＳＯxが放出されたことになる。従って再生割合Δｔ／Ｒtの積算合計が１．０になったときに再生期間が完了したと判断される。
【００３６】
図７にＮＯxおよびＳＯxの放出処理ルーチンを示す。
図７を参照するとまず初めにステップ５０においてＮＯx吸蔵触媒１５のＮＯx吸収剤４７に単位時間当り吸収されるＮＯx吸収量Ａが算出される。単位時間当りに機関から排出されるＮＯx量は要求トルクＴＱと機関回転数Ｎの関数であり、従って単位時間当りにＮＯx吸収剤４７に吸収されるＮＯx吸収量Ａは要求トルクＴＱと機関回転数Ｎの関数となる。本発明による実施例では要求トルクＴＱと機関回転数Ｎに応じた単位時間当りのＮＯx吸収量Ａが予め実験により求められており、このＮＯx吸収量Ａが要求トルクＴＱと機関回転数Ｎの関数として図８に示すようにマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００３７】
次いでステップ５１ではＮＯx吸収量ΣＮＯＸにＡが加算される。次いでステップ５２ではＮＯx吸収量ΣＮＯＸが許容値ＮＸを越えたか否かが判別される。ΣＮＯＸ＞ＮＸになるとステップ５３に進み、排気ガスの空燃比を一時的にリッチにするリッチ処理が行われる。このときＮＯxがＮＯx吸蔵触媒１５から放出される。次いでステップ５４ではΣＮＯＸがクリアされる。
【００３８】
次いでステップ５５では燃料噴射量Ｑに定数ｋＫを乗算した値ｋＫ・ＱがΣＳＯＸに加算される。燃料中には一定量のイオウが含まれており、従って単位時間当りにＮＯx吸蔵触媒１５に吸蔵されるＳＯx量はｋＫ・Ｑで表わすことができる。従ってｋＫ・ＱにΣＳＯＸを加算することによって得られるΣＳＯＸはＮＯx吸蔵触媒１５に吸蔵されたＳＯx量の積算値を表わしている。次いでステップ５６ではＳＯx量の積算値ΣＳＯＸが許容値ＳＸを越えたか否かが判別される。ΣＳＯＸ≦ＳＸのときには処理サイクルを完了し、ΣＳＯＸ＞ＳＸになるとステップ５７に進んでＳＯx放出処理が行われる。このＳＯx放出処理を行うためのルーチンが図９に示されている。
【００３９】
図９を参照するとまず初めにステップ６０においてＮＯx吸蔵触媒１５の昇温制御が行われる。次いでステップ６１ではＮＯx吸蔵触媒１５の温度ＴＣがＳＯx放出温度ＴＸ以上であるか否かが判別される。ＴＣ＜ＴＸのときにはステップ６０に戻る。一方、ＴＣ≧ＴＸになると、即ちＮＯx吸蔵触媒１５の温度ＴＣがＳＯx放出温度ＴＸ以上になるとステップ６２に進んでＳＯxの放出作用が開始される。
【００４０】
即ち、ステップ６２では排気ガスの空燃比をリッチにするリッチ処理が行われ、それによってＳＯxの放出作用が開始される。次いでステップ６３では予め定められた一定時間Δｔが経過したか否かが判別される。一定時間Δｔが経過していないときにはステップ６３に戻り、一定時間Δｔが経過したときにはステップ６４に進む。即ち、Δｔ時間が経過する毎にステップ６４に進む。
【００４１】
ステップ６４では吸入空気量検出器８により検出された吸入空気量から空間速度ＳＶが算出される。次いでステップ６５ではこの空間速度ＳＶと温度センサ２２により検出された改質触媒１３の温度とに基づいて図５に示す関係から排気ガス量に応じた再生期間Ｒtが算出される。次いでステップ６６では図６から空燃比Ａ／Ｆに応じた補正係数Ｋが求められ、この補正係数Ｋを再生期間Ｒtに乗算することによって最終的な再生時間Ｒtが算出される。
【００４２】
次いでステップ６７では一定時間Δｔを再生時間Ｒtで除した値、即ちΔｔ時間経過する間にＮＯx吸蔵触媒１５を再生した割合（Δｔ／Ｒt）が算出され、この再生割合（Δｔ／Ｒt）がΣ（Δｔ／Ｒt）に加算される。従ってΣ（Δｔ／Ｒt）は再生割合（Δｔ／Ｒt）の積算合計を表している。次いでステップ６８において再生割合の積算合計Σ（Δｔ／Ｒt）が１．０に達したか否かが判別される。Σ（Δｔ／Ｒt）＜１．０のときにはステップ６３に戻り、Σ（Δｔ／Ｒt）≧１．０となるとステップ６９に進んでＳＯxの放出作用が停止される。即ち、ステップ６９において昇温制御およびリッチ処理が停止され、次いでステップ７０においてΣＳＯＸおよびΣ（Δｔ／Ｒt）がクリアされる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】ＮＯxの吸放出作用を説明するための図である。
【図３】ＮＯx吸収量ΣＮＯＸ、ＳＯx吸収量ΣＳＯＸ等を示すタイムチャートである。
【図４】噴射制御を示す図である。
【図５】再生時間Ｒtと空間速度ＳＶの関係を示す図である。
【図６】補正係数Ｋを示す図である。
【図７】ＮＯx、ＳＯx放出処理を行うためのフローチャートである。
【図８】ＮＯx吸収量のマップを示す図である。
【図９】ＳＯx放出処理を行うためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
５…排気マニホルド
１３…改質触媒
１５…ＮＯx吸蔵触媒
【図１】
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【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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