(57)【要約】【課題】ＮＯｘ吸蔵触媒の熱劣化を考慮し、硫黄成分を離脱するための制御の開始タイミングを適切に設定でき、排気浄化性能の悪化、燃費悪化を抑制することを目的とする。【解決手段】ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されるＮＯｘ量を算出するＮＯｘ量算出手段と、算出されたＮＯｘ量が目標吸蔵量に達した時空燃比をリッチ化する空燃比制御手段と、空燃比のリッチ化中ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合に関連するパラメータに基づき劣化度合を判定する劣化度合判定手段と、判定された劣化度合が所定値以上の時ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着された硫黄を離脱すべくＮＯｘ吸蔵触媒の温度を上昇させる硫黄離脱手段とを備え、空燃比制御手段及び劣化度合判定手段は、硫黄離脱手段の作動後再度各々作動して劣化度合に関連するパラメータを検出し、当該パラメータに基づき熱劣化度合を判定するよう構成され、かつ判定された熱劣化度合に基づいて硫黄離脱手段の所定値を補正する補正手段を備える。【選択図】 図１６
2005113763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設され、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンの時にＮＯｘを吸蔵し、流入される排気ガスの空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチの時吸蔵されているＮＯｘを放出して還元するＮＯｘ吸蔵触媒と、
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
該運転状態検出手段により検出された内燃機関の運転状態に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されるＮＯｘ量を算出するＮＯｘ量算出手段と、
該ＮＯｘ量算出手段により算出されたＮＯｘ量が目標吸蔵量に達した時、空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチに制御する空燃比制御手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、
上記空燃比制御手段による空燃比制御中に上記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合に関連するパラメータを検出し、検出された当該パラメータに基づいて上記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合を判定する劣化度合判定手段と、
該劣化度合判定手段により判定された劣化度合が所定値以上になった時、上記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着された硫黄成分を離脱すべく空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチに制御するとともに、上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を上昇させる硫黄離脱手段とを備えるとともに、
上記空燃比制御手段、および上記劣化度合判定手段は、上記硫黄離脱手段の作動後、上記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯｘ量に拘わらず再度各々作動して上記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合に関連するパラメータを検出し、検出された当該パラメータに基づいて上記ＮＯｘ吸蔵触媒の熱劣化に起因する熱劣化度合を判定するように構成され、かつ
該劣化度合判定手段により判定された熱劣化度合に基づいて上記硫黄離脱手段の所定値を増大方向に補正する補正手段を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
上記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘ量が目標吸蔵量に達した時、当該目標吸蔵量のＮＯｘを還元するために必要な目標ＣＯ量を算出する目標ＣＯ量算出手段と、
上記ＮＯｘ吸蔵触媒下流の排気通路に配設され、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
該酸素濃度検出手段の検出結果に基づいて、上記空燃比制御手段による空燃比制御によって上記ＮＯｘ吸蔵触媒から離脱したＮＯｘの還元に実際に使用された使用ＣＯ量を算出する使用ＣＯ量算出手段とを備え、
上記劣化度合判定手段は、上記目標ＣＯ量算出手段により算出された目標ＣＯ量と、上記使用ＣＯ量算出手段により算出された使用ＣＯ量との偏差に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合に関連するパラメータを算出し、算出された当該パラメータに基づいて劣化度合を判定するよう構成されてい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】
上記劣化度合判定手段により判定された熱劣化度合に基づいて上記目標吸蔵量を補正する目標吸蔵量補正手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記ＮＯｘ吸蔵触媒は、当該ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が所定の活性温度範囲内にある時、所定以上のＮＯｘ吸蔵能力を発揮する温度特性を有するものであって、
上記硫黄離脱手段は、上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を上記所定の活性温度範囲よりも高い温度まで上昇するよう構成され、
上記空燃比制御手段、および劣化度合判定手段は、上記硫黄離脱手段の作動後、上記ＮＯｘ吸蔵の触媒が上記所定の活性温度範囲内に低下した時、再度各々作動するよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
上記硫黄離脱手段の作動後、上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が上記所定の活性温度範囲内に低下するまでの時間を検出する低下時間検出手段を備え、
上記劣化度合検出手段は、上記低下時間検出手段により検出された時間が長い程算出された熱劣化度合を減少方向に補正するよう構成されていることを特徴とする請求項４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し、特に、排気通路にＮＯｘ吸蔵触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
尚、本発明における「吸蔵」とは、ＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒上で化学変化を起して蓄積されている状態を示しており、同様の主旨で使用される「吸着」、「吸収」も含むものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定される、所謂リーンバーンにおいては、ＮＯｘ排出量が増加するため、排気ガス中の空燃比が理論空燃比よりもリーンの時ＮＯｘを吸蔵し、排気ガス中の空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチになった時ＮＯｘを放出・還元するＮＯｘ吸蔵触媒を排気通路に設け、ＮＯｘ排出量の増加を抑制することが知られている。
そして、このＮＯｘ吸蔵触媒は、その劣化によって吸蔵可能なＮＯｘ量が減少することが知られており、例えば、ＮＯｘ吸蔵触媒の硫黄の吸着によって吸蔵可能なＮＯｘ量が減少する。
つまり、内燃機関に供給される燃料に硫黄成分が含まれていると、内燃機関から排出される排気ガスにも硫黄成分が含まれることになるが、この硫黄成分は、ＮＯｘと同様にＮＯｘ吸蔵触媒に吸着されてしまうため、この硫黄成分の吸着分、ＮＯｘ吸蔵触媒における吸蔵可能なＮＯｘ量が減少することになる。
そこで、下記特許文献１には、リーン運転時における燃料噴射パルス幅を積算し、その積算された値が所定値以上になった時、ＮＯｘ吸蔵触媒に所定量以上の硫黄成分が吸着されたことを推定し、燃焼行程または排気行程において燃料を追加噴射してＮＯｘ吸蔵触媒の温度を上昇させ、硫黄成分を離脱することが開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化の要因として、上述した硫黄成分の吸着以外、長期の使用に伴う熱劣化の影響があり、この熱劣化の影響によっても硫黄成分の吸着と同様、吸蔵可能なＮＯｘ量が減少してしまう。
ところが、上述の特許文献１では、硫黄成分の吸着状態を燃料噴射量の積算値に基づいて間接的に推定するようにしているだけであって、熱劣化の影響が考慮されていないため、硫黄成分を離脱するための制御タイミングが適切に行われず、排気浄化性能が低下する虞がある。
つまり、ＮＯｘ吸蔵触媒が熱劣化している場合、その熱劣化によって既に吸蔵可能なＮＯｘ量が減少しているにも拘わらず、硫黄吸着状態のみに基づいて硫黄成分を離脱するための制御が行われるため、熱劣化分を加味するとＮＯｘ吸蔵量は既に飽和状態に達している場合であっても、硫黄吸着量自体が飽和状態に達するまでは硫黄成分を離脱するための制御が開始されないため、ＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されないまま放出され、排気浄化性能が悪化する。
【０００４】
また、下記特許文献２には、ＮＯｘ吸蔵触媒の前後に空燃比センサをそれぞれ備え、空燃比のリッチ開始後、前段の空燃比センサがリッチ出力を示した後、後段の空燃比センサがリッチ出力を示すまでの遅れ時間に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒の劣化を検出することが開示されている。
このような特許文献２によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化検出に際し、硫黄成分の吸着以外、熱劣化の影響も考慮して検出することができる。
そして、このような劣化検出に基づいて硫黄成分を離脱するための制御を開始することも考えられるが、この検出された劣化には、熱劣化分も加味されるため、硫黄成分を離脱するための制御頻度が増加し、燃費悪化を招くという問題がある。
【特許文献１】特開２００３−９７３３２号公報
【特許文献２】特開平１０−２９９４６０号公報
【０００５】
本発明は、以上のような課題に勘案してなされたもので、その目的は、ＮＯｘ吸蔵触媒の熱劣化の影響を考慮して、硫黄成分を離脱するための制御の開始タイミングを適切に設定でき、排気浄化性能の悪化や燃費悪化を抑制可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明にあってはその解決手法として次のようにしてある。すなわち、本発明の第１の構成において、内燃機関の排気通路に配設され、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンの時にＮＯｘを吸蔵し、流入される排気ガスの空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチの時吸蔵されているＮＯｘを放出して還元するＮＯｘ吸蔵触媒と、
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
該運転状態検出手段により検出された内燃機関の運転状態に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されるＮＯｘ量を算出するＮＯｘ量算出手段と、
該ＮＯｘ量算出手段により算出されたＮＯｘ量が目標吸蔵量に達した時、空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチに制御する空燃比制御手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、
上記空燃比制御手段による空燃比制御中に上記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合に関連するパラメータを検出し、検出された当該パラメータに基づいて上記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合を判定する劣化度合判定手段と、
該劣化度合判定手段により判定された劣化度合が所定値以上になった時、上記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着された硫黄成分を離脱すべく空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチに制御するとともに、上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を上昇させる硫黄離脱手段とを備えるとともに、
上記空燃比制御手段、および上記劣化度合判定手段は、上記硫黄離脱手段の作動後、上記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯｘ量に拘わらず再度各々作動して上記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合に関連するパラメータを検出し、検出された当該パラメータに基づいて上記ＮＯｘ吸蔵触媒の熱劣化に起因する熱劣化度合を判定するように構成され、かつ
該劣化度合判定手段により判定された熱劣化度合に基づいて上記硫黄離脱手段の所定値を増大方向に補正する補正手段とを備えるよう構成してある。
【０００７】
ここで、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化が硫黄の吸着のみによるものであれば、硫黄離脱手段の作動後、再度劣化検出しても劣化は検出されないはずである。
しかしながら、ＮＯｘ吸蔵触媒が熱劣化している場合、硫黄離脱手段の作動後、再度劣化検出すると熱劣化分の劣化が検出されることになる。
このように、硫黄離脱手段の作動後に再度劣化検出することによって、この劣化を熱劣化として識別することができるものである。
本発明の第１の構成によれば、硫黄離脱手段の作動後、再度空燃比制御手段、および劣化度合判定手段が作動されて熱劣化度合が判定され、その判定された熱劣化度合に基づいて硫黄離脱手段の作動を開始する所定値が増大方向に補正されるため、熱劣化度合が進む程硫黄離脱手段の作動頻度が低下する方向に硫黄離脱手段の作動開始タイミングを補正され、排気浄化性能の悪化や燃費悪化を抑制することができる。
【０００８】
本発明の第２の構成において、上記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘ量が目標吸蔵量に達した時、当該目標吸蔵量のＮＯｘを還元するために必要な目標ＣＯ量を算出する目標ＣＯ量算出手段と、
上記ＮＯｘ吸蔵触媒下流の排気通路に配設され、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
該酸素濃度検出手段の検出結果に基づいて、上記空燃比制御手段による空燃比制御によって上記ＮＯｘ吸蔵触媒から離脱したＮＯｘの還元に実際に使用された使用ＣＯ量を算出する使用ＣＯ量算出手段とを備え、
上記劣化度合判定手段は、上記目標ＣＯ量算出手段により算出された目標ＣＯ量と、上記使用ＣＯ量算出手段により算出された使用ＣＯ量との偏差に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合に関連するパラメータを算出し、算出された当該パラメータに基づいて劣化度合を判定するよう構成してある。
【０００９】
ところで、上述の特許文献１では、燃料噴射量の積算値に基づいて硫黄の吸着量を推定するようにしているが、実際に使用される燃料の違いによって硫黄含有量も異なり、この影響によって硫黄の吸着量の推定精度が低下するため、燃費悪化や排気浄化性能が低下するという問題がある。
ここで、本発明者等は、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元に使用されるＣＯ量は、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されるＮＯｘ量と相関が高いことから、このＣＯ量に着目してＮＯｘ吸蔵触媒の劣化を検出すれば、精度の高い劣化判定が行えることを見出した。
つまり、ＮＯｘ吸蔵触媒が劣化していない時、ＮＯｘ吸蔵触媒には吸蔵可能な最大ＮＯｘ吸蔵量までＮＯｘが吸蔵されるため、その最大ＮＯｘ吸蔵量を還元するために必要な目標ＣＯ量と、実際に還元に使用されたＣＯ量とは一致する。
ところが、ＮＯｘ吸蔵触媒が劣化すると、吸蔵可能な最大ＮＯｘ吸蔵量が低下するため、当初の最大ＮＯｘ吸蔵量までＮＯｘを吸蔵することができなくなり、実際に還元に使用されるＣＯ量は、目標ＣＯ量よりも少なくなる。
本発明の第２の構成によれば、目標ＣＯ量と使用ＣＯ量との偏差に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合が精度良く判定され、その精度良く判定された劣化度合に基づいて硫黄離脱制手段の作動開始時期が設定されるため、硫黄離脱手段の作動開始タイミングを適切に設定でき、排気浄化性能の悪化や、燃費悪化を抑制できる。
また、同様に精度良く判定されたＮＯｘ吸蔵触媒の熱劣化度合に応じて硫黄離脱手段の作動開始タイミングが補正されるため、排気浄化性能の悪化や燃費悪化を抑制することができる。
【００１０】
本発明の第３の構成において、上記劣化度合判定手段により判定された熱劣化度合に基づいて上記目標吸蔵量を補正する目標吸蔵量補正手段を備えるよう構成してある。
【００１１】
本発明の第３の構成によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒の熱劣化度合に応じて目標吸蔵量が補正されるため、熱劣化度合に応じてＮＯｘを離脱するための空燃比制御の開始タイミングが適切に設定され、排気浄化性能の悪化や、燃費悪化を抑制することができる。
【００１２】
本発明の第４の構成において、上記ＮＯｘ吸蔵触媒は、当該ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が所定の活性温度範囲内にある時、所定以上のＮＯｘ吸蔵能力を発揮する温度特性を有するものであって、
上記硫黄離脱手段は、上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を上記所定の活性温度範囲よりも高い温度まで上昇するよう構成され、
上記空燃比制御手段、および劣化度合判定手段は、上記硫黄離脱手段の作動後、上記ＮＯｘ吸蔵の触媒が上記所定の活性温度範囲内に低下した時、再度各々作動するよう構成してある。
【００１３】
ここで、ＮＯｘ吸蔵触媒は、所定の温度範囲、例えば、３００℃〜５００℃の範囲内にある時、高いＮＯｘ吸蔵能力を発揮する温度特性を有する。
そして、上述のＮＯｘ吸蔵触媒に吸着された硫黄の離脱制御は、通常、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を上記所定の温度範囲以上、例えば、６５０℃まで上昇させられる。
ところが、その硫黄の離脱制御後直ちに、熱劣化度合を検出すると、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が未だ高く、ＮＯｘ吸蔵能力が高い上記所定の温度範囲内まで低下していない温度状態で熱劣化度合の検出が行われるため、熱劣化度合の検出精度が低下する虞がある。
本発明の第４の構成によれば、空燃比制御手段、および劣化度合検出手段は、硫黄離脱制御後、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が上記所定の活性温度範囲内に低下した時各々作動されるため、ＮＯｘ吸蔵触媒の所定の活性温度範囲内で熱劣化度合を検出することができ、熱劣化度合の検出精度を向上することができる。
【００１４】
本発明の第５の構成によれば、上記硫黄離脱手段の作動後、上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が上記所定の活性温度範囲内に低下するまでの時間を検出する低下時間検出手段を備え、
上記劣化度合検出手段は、上記低下時間検出手段により検出された時間が長い程算出された熱劣化度合を減少方向に補正するよう構成してある。
【００１５】
ここで、上述の第４の構成において説明した通り、硫黄離脱手段作動後の熱劣化度合の検出に際し、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が上記所定の活性温度範囲内に低下するまで待つことになるが、その時間が長すぎると、その間に再び硫黄の吸着が進む虞がある。そして、その後熱劣化検出を検出する際、この間における硫黄の吸着の影響によって熱劣化度合の検出精度が低下する虞がある。
本発明の第５の構成によれば、硫黄離脱手段の作動後、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が上記活性温度範囲内に低下するまでの時間が長い程算出された熱劣化度合が減少方向に補正されるため、熱劣化度合の検出精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒の熱劣化の影響を考慮して、硫黄成分を離脱するための制御の開始タイミングを適切に設定でき、排気浄化性能の悪化や、燃費悪化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る排気浄化装置を適用した筒内直噴式ガソリンエンジン１（内燃機関）の全体的な構成を示す。同図においてエンジン１は、複数の気筒２，２，…（１つのみ図示する）が直列に設けられたシリンダブロック３と、このシリンダブロック３上に配置されたシリンダヘッド４とを有し、各気筒２内にはそれぞれピストン５が往復動可能に嵌挿されていて、そのピストン５の冠面とシリンダヘッド４の下面との間の気筒２内に燃焼室６が区画形成されている。ピストン５の往復動はコネクティングロッド７を介してクランク軸８の回転運動に変換され、このクランク軸８により出力される。また、前記シリンダブロック３には、クランク軸８の一端側においてその回転角度を検出する電磁式のクランク角センサ９と、各気筒２毎の燃焼圧の変動に基づいてノッキングを検出するためのノックセンサ１０と、図示しないウオータジャケットの内部に臨んで冷却水の温度（エンジン水温）を検出するエンジン水温センサ１１とがそれぞれ配設されている。
【００１９】
上記シリンダヘッド４には、各気筒２毎に燃焼室６の天井面に臨んで開口するように吸気ポート１２及び排気ポート１３が２つずつ開口していて、その各ポート開口部に吸気及び排気弁１４，１５が配置されている。これら吸気弁１４及び排気弁１５は、それぞれシリンダヘッド４の内部に軸支された吸気側及び排気側カム軸（図示せず）によって、上記クランク軸８の回転に同期して開作動されるようになっている。また、吸気側のカム軸には、その回転角度を検出するための電磁式のカム角センサ１６が付設されている。また、各気筒２毎に前記シリンダヘッド４を上下方向に貫通し且つ吸排気弁１４，１５に取り囲まれるようにして、点火プラグ１７が配設されている。この点火プラグ１７の先端の電極は燃焼室６の天井面から所定距離だけ下方に突出している。また、点火プラグ１７の基端部は、ヘッドカバーを貫通するように配設された点火回路１８（イグナイタ）に接続されている。
【００２０】
上記燃焼室６の底部となるピストン５の冠面は、外周側の部位が燃焼室６の天井面と略平行な形状とされる一方、ピストン５冠面の略中央部には平面視で概略レモン形状の凹部が設けられている。また、燃焼室６の吸気側の周縁部に噴口を臨ませてインジェクタ（燃料噴射弁）２０が配設されている。このインジェクタ２０は、例えば、燃焼室６に臨む先端部の噴口から燃料を旋回流として噴出させて、軸心の延びる方向に沿うようにホローコーン状に噴射する公知のスワールインジェクタとすればよいが、これに限るものではなく、スリットタイプや多噴口タイプのインジェクタとしてもよく、或いは芯弁を圧電素子によって動作させる構成のものを用いてもよい。
【００２１】
上記インジェクタ２０の基端側は全気筒２，２，…に共通の燃料分配管２１に接続されていて、この燃料分配管２１により高圧燃料ポンプ２２から吐出される燃料が各気筒２毎のインジェクタ２０に分配されるようになっている。そして、そのインジェクタ２０により気筒２の圧縮行程で燃料が噴射されると、この燃料噴霧は燃焼室６内の吸気流動によって減速されて、適度な濃度状態の混合気塊を点火プラグ１７周りに形成する。尚、上記燃料分配管２１には、インジェクタ２０から噴射される燃料の圧力状態（燃料噴射圧）を測定するための燃圧センサ２３が配設されている。
【００２２】
エンジン１の一側面（図の右側の側面）には、各気筒２毎の吸気ポート１２に連通するように吸気通路２５が接続されている。この吸気通路２５は、エンジン１の燃焼室６に対してエアクリーナ２６で濾過した吸気を供給するものであり、その上流側から下流側に向かって順に、エンジン１への吸入空気量を検出するホットワイヤ式エアフローセンサ２７と、吸気通路２５の断面積を変更する電気式スロットル弁２８及びその位置を検出するスロットルセンサ２９と、サージタンク３０とが配設されている。上記スロットル弁２８は、図外のアクセルペダルに対して機械的には連結されておらず、図示しない電動モータにより開閉されるようになっている。また、サージタンク３０には、スロットル弁２８よりも下流の吸気通路２５の圧力を検出するブーストセンサ３１が配設されている。
【００２３】
また、上記サージタンク３０よりも下流側の吸気通路２５は、各気筒２毎に分岐する独立通路とされ、該各独立通路の下流端部はさらに２つに分岐してそれぞれ吸気ポート１２に個別に連通する分岐路となっている。この分岐路乃至独立通路には、燃焼室６内の吸気流動の強さ調節するための絞り弁３２（Tunble Swirl Conrol Valve：以下、ＴＳＣＶという）が配設されていて、例えばステッピングモータ等によって開閉作動される。このＴＳＣＶ３２の弁体には一部に切り欠きが形成されており、全閉状態ではその切り欠き部のみから下流側に流れる吸気が燃焼室６において強い筒内流動を生成する。一方、ＴＳＣＶ３２が開かれるに従い、吸気は切り欠き部以外からも流通するようになって、筒内流動の強さは徐々に低下するようになる。
【００２４】
エンジン１の他側面（図の左側の側面）には、気筒２内の燃焼室６から既燃ガス（排気ガス）を排出するための排気通路３４が接続されている。この排気通路３４の上流端側は、各気筒２毎の排気ポート１３に繋がる排気マニホルド３５により構成され、該排気マニホルド３５よりも下流側の排気通路３４には、排気ガス中の有害成分である炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するための２つの触媒コンバータ３６，３７が直列に配設されている。
【００２５】
上記上流側の触媒コンバータ３６は、詳細は図示しないが、ケーシング内にハニカム構造の担体を収容したもので、この担体の各貫通孔の壁面にいわゆる三元触媒の触媒層が形成されている。この三元触媒３６は、従来より周知の通り、排気ガスの空燃比状態が略理論空燃比を含む所定の状態にあるときに、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを略完全に浄化可能なものである。
【００２６】
また、下流側の触媒コンバータ３７は、１つのケーシング内に２つの担体を直列に収容し、そのうちの上流側の担体の各貫通孔壁面にいわゆるＮＯｘ吸蔵タイプの触媒層を形成して、上流側ＮＯｘ吸蔵触媒３８を構成するとともに、下流側の担体にも同様にＮＯｘ触媒の触媒層を形成して、下流側ＮＯｘ吸蔵触媒３９を構成したものである。ここで、上記ＮＯｘ吸蔵触媒３８，３９は、例えばゼオライト等のベースコートに酸化バリウム等のＮＯｘ吸蔵材と白金やパラジウム等の貴金属とを担持させてなり、排気ガスの空燃比状態が理論空燃比に対応する状態よりもリーンな状態のときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵する一方、そのようにして吸蔵したＮＯｘを空燃比状態のリッチ化に応じて放出し、且つ還元浄化するという機能を有する。
【００２７】
詳しくは、上記ＮＯｘ吸蔵タイプの触媒により排気ガス中のＮＯｘが吸蔵され、或いは放出されるメカニズムは、以下のようなものであると考えられている。すなわち、図２(a)に模式的に示すように、排気ガスの空燃比状態がリーンな状態のときには、酸素過剰雰囲気の排気ガス中のＮＯｘ（図例ではＮＯ）が触媒金属（図例ではＰｔ）上で酸素Ｏ2と反応して、その一部がバリウムと結合しながら、硝酸塩ＮＯ3として吸蔵される。一方、排気ガスの空燃比状態が略理論空燃比乃至それよりもリッチな状態であれば、上記とは反対の向きに反応が進行し、バリウムから離脱したＮＯ2が排気ガス中のＨＣ，ＣＯと反応して（還元反応）、窒素Ｎ2と酸素Ｏ2とに分解される。
【００２８】
上記エンジン１の排気マニホルド３５の集合部付近には排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ４０（λセンサ）が配設されており、主にこのセンサ４０からの信号に基づいてエンジン１の空燃比フィードバック制御が行われるようになっている。また、上記２つの触媒コンバータ３６，３７の中間には上流側三元触媒３６の劣化状態を判定するための第２の酸素濃度センサ４１（λセンサ）と、ＮＯｘ吸蔵触媒３８へ流入する排気ガスの温度を検出する排気温度センサ４２とが配設され、さらに、２つのＮＯｘ吸蔵触媒３８，３９の下流には第３の酸素濃度センサ４３が配設されている。（尚、第１乃至第３酸素濃度センサ４０、４１、４２は、λセンサ、リニアＯ２センサの何れでもよい）
【００２９】
また、上記排気マニホルド３５よりも下流側の排気通路３４には、そこから分岐するようにして排気ガスの一部を吸気通路２５に還流させる排気ガス還流通路４５（以下、ＥＧＲ通路という）の上流端が連通している。このＥＧＲ通路４５の下流端は上記サージタンク３０の内部に臨んで開口していて、該下流端近傍のＥＧＲ通路４５には、例えばステッピングモータやＤＣモータからなる排気ガス還流弁４６（以下、ＥＧＲ弁という）が配設されている。このＥＧＲ弁４６によってＥＧＲ通路４５における排気の還流量が調節されるようになっている。尚、符号４７は、各気筒２の燃焼室６から漏れ出るブローバイガスをサージタンク３０まで導くブローバイガス通路である。
【００３０】
（エンジンの運転制御の概要）
上述した点火回路１８、インジェクタ２０、高圧燃料ポンプ２２、スロットル弁２８、ＴＳＣＶ３２、ＥＧＲ弁４６等は、いずれもエンジンコントロールユニット５０（以下、ＥＣＵという）によって作動制御される。一方、このＥＣＵ５０には、少なくとも、上記クランク角センサ９、ノックセンサ１０、水温センサ１１、エアフローセンサ２７、スロットルセンサ２９，３つの酸素濃度センサ４０，４１，４３、排気温度センサ４２等からの出力信号がそれぞれ入力され、さらに、アクセルペダルの操作量（以下、アクセル開度という）を検出するアクセル開度センサ５１からの出力信号と、エンジン回転速度（クランク軸８の回転速度）を検出する回転速度センサ５２からの出力信号と、車速センサ５３からの出力信号とが入力されるようになっている。
【００３１】
すなわち、ＥＣＵ５０は、上記各センサから入力される信号に基づいてエンジン１への吸入空気量や各気筒２毎の燃料噴射量、噴射時期及び点火時期を制御し、さらに、気筒２内の吸気流動の強さや排気の還流割り合い等を制御する。具体的には、例えば図３に制御マップの一例を示すように、エンジン１の温間の全運転領域のうち低速低負荷側には予め成層燃焼領域（Ｓ）が設定されていて、ここでは、インジェクタ２０により気筒２の圧縮行程で燃料を噴射させて、点火プラグ１７の電極の周りに層状に偏在させた混合気を燃焼させる成層燃焼モードになる。この結果、各気筒２の燃焼室６における平均的な空燃比は理論空燃比よりも大幅にリーンな状態（例えばＡ／Ｆ＞３０）にできる。
【００３２】
一方、上記成層燃焼領域（Ｓ）以外はいわゆる均一燃焼領域（Ｈ）であり、ここではインジェクタ２０により主に気筒２の吸気行程で燃料を噴射させて、燃焼室６内で吸気と燃料とを十分に混合し、該燃焼室６全体に概ね均一な混合気を形成した上で燃焼させる均一燃焼モードになる。この均一燃焼領域（Ｈ）のうちの大部分の領域では、燃料噴射量やスロットル弁２８の開度等を、混合気の空燃比が略理論空燃比（Ａ/Ｆ≒１４．７）になるように制御するが、特に全負荷付近では理論空燃比よりもリッチな状態（例えばＡ/Ｆ＝１２〜１４）になるように制御して、高負荷に対応した大出力を得られるようにする。
【００３３】
つまり、この実施形態のエンジン１は、基本的に負荷状態（目標トルク）やエンジン回転速度に応じて、成層燃焼モード、即ち混合気の空燃比が理論空燃比よりも大幅にリーンな状態で運転するリーン運転の状態と、均一燃焼モード、即ち略理論空燃比乃至それよりもリッチな状態で運転するリッチ運転の状態とに切換えられるようになっている。
【００３４】
そのような基本的な運転制御の外に、本発明の特徴としてこの実施形態では、上記リーン運転がある程度以上、継続して、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９によるＮＯｘの吸蔵量が所定の境界値に達したときには、エンジン１の運転状態を強制的にリッチ運転に切換えて、上記ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９において吸蔵したＮＯｘを放出させて還元浄化するようにしている（いわゆるＮＯｘパージ）。
【００３５】
詳しくは、図４に模式的に示すように、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９は、吸蔵したＮＯｘの放出及び還元浄化を完了して、その後、リーンな排気ガス中のＮＯｘの吸蔵を再開したとき（ｔ＝ｔ0）、ＮＯｘ吸蔵量が所定の境界値に達するまでは（ｔ0〜ｔ1）ＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒３９の下流側に全く放出されない最高の吸蔵能力（図の例では、略１００％）を示すが、ＮＯｘ吸蔵量が上記境界値に達した後は、ＮＯｘ吸蔵量の増大に応じて徐々に吸蔵能力が低下するという特性を有する。従って、大気中へのＮＯｘの排出を極小化しようとすれば、ＮＯｘ吸蔵触媒３８のＮＯｘ吸蔵量を常に上記境界値以下に保つことが望ましい。
【００３６】
そこで、この実施形態では、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９におけるＮＯｘの吸蔵量を推定し、この推定した吸蔵量が上記境界値に達したときにＮＯｘパージを行って、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の吸蔵能力を回復させるようにしている。換言すれば、上記ＮＯｘ吸蔵量の境界値は、ＮＯｘパージ制御の開始閾値であるということができ、また、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９におけるＮＯｘ吸蔵量が上記境界値以下になるようにエンジン１の運転制御を行っているということもできる。その意味で、以下、上記境界値はＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の目標吸蔵量と呼ぶ。
【００３７】
また、本発明の特徴としてこの実施形態では、上記ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化度合が所定値以上になった時、その劣化要因であるＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９への硫黄の付着を解消すべく、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の温度を上昇させて、硫黄を離脱させるようにしている（以下、Ｓリジェネという）。具体的には、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化度合が所定値以上になった時、エンジン１の運転状態を強制的にリッチ運転に切換えるとともに、燃料の噴射時期を吸気行程と圧縮行程とに分割して噴射する分割噴射とし、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９に流入される排気ガス温度を上昇させる。これによって、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の温度が所定温度（例えば、６５０℃）以上の高温状態に維持され、リッチ雰囲気下でバリウムからＳＯｘが離脱して還元浄化される。
尚、分割噴射によって排気ガス温度が上昇する理由は、分割噴射に伴う弱成層化によって、燃焼が緩慢になり、混合気の一部が排気通路３４で後燃えするためである。
また、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９を高温状態にする方法として、分割噴射の例を示したが、その他、点火時期を遅角して排気ガス温度を上昇させたり、或いはＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９にヒータ等の加熱手段を設け、直接ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の温度を上昇させるようにしてもよい。
【００３８】
以下、上記ＥＣＵ５０によるＮＯｘパージ、Ｓリジェネの具体的な制御手順について、図５乃至図 に基づいて説明する。
【００３９】
（ＮＯｘパージ条件の判定）
図５は、ＮＯｘパージ条件の判定フローチャートであって、図５のステップＳＡ１で、エンジン１がエンストモード以外にあるか否か判定する。エンストモードであるか否かの判定は、例えば、イグニッションスイッチがＯＮ状態でエンジン回転数がエンスト判定回転数（例えば、３００ｒｐｍ）以下である時、エンストモードであると判定する。
ステップＳＡ１でＹＥＳと判定された時、ステップＳＡ２に進み、エンジン１が始動モード以外にあるか否か判定する。始動モードであるか否かの判定は、例えば、スタータスイッチがＯＮ状態で、エンジン回転数が完爆判定回転数（例えば、５００ｒｐｍ）以下である時、始動モードであると判定する。
ステップＳＡ２の判定でＹＥＳと判定された時、ステップＳＡ３に進み、エンジン１が燃料カットモード以外にあるか否か判定する。燃料カットモードであるか否かの判定は、スロットル弁が全閉状態で、かつエンジン回転数がアイドル回転数よりも高い所定回転数以上にある時減速状態と判定し、燃料カットモードであると判定する。
ステップＳＡ３でＹＥＳと判定された時、つまり、エンストモード、始動モード、燃料カットモードのいずれでもなく、エンジン１が安定しているとみなせる場合、ステップＳＡ４に進み、後述の処理（図６に示すフローチャート）によって求められる目標吸蔵量を読込む。
また、ステップＳＡ５では、後述の処理（図７に示すフローチャート）によって求められる吸蔵積算量を読込む。
続く、ステップＳＡ６では、ステップＳＡ５で読込んだ吸蔵積算量が、ステップＳＡ４で読込んだ目標吸蔵量以上になっているか否か判定する。
ステップＳＡ６でＹＥＳと判定された時、つまり、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９に吸収されたＮＯｘ量が目標吸蔵量に達し、ＮＯｘパージ条件が成立したため、ステップＳＡ７に進み、ＮＯｘパージ実行フラグＦ１を１にセットする。
また、ステップＳＡ６でＮＯと判定された時は、ステップＳＡ８に進み、後述の処理（図１０に示すフローチャート）によって判定されるＮＯｘパージ継続条件が不成立であるか否か判定する。（ＮＯｘパージ継続フラグＦ２が０にリセットされているか否か判定。）
ステップＳＡ８でＹＥＳと判定された時、つまり、後述するＮＯｘパージ継続フラグＦ２が０にリセットされ、ＮＯｘパージを継続する必要がない時は、ステップＳＡ９に進み、ＮＯｘパージ実行フラグＦ１を０にリセットする。
また、ステップＳＡ８でＮＯと判定された時は、ステップＳＡ７に進み、引き続きＮＯｘパージフラグＦ１を１にセットする。
また、上記ステップＳＡ１乃至ＳＡ３のいずれかの判定において、ＮＯと判定された時は、ステップＳＡ９に進み、ＮＯｘパージ実行フラグＦ１を０にリセットする。  
【００４０】
（目標吸蔵量の演算）
次に、図５のステップＳＡ４で読込まれるＮＯｘの目標吸蔵量の具体的な演算を、図６のフローチャートに基づいて説明する。
図６のステップＳＢ１では、まず、基本吸蔵量を予め設定されたマップから読込む。このマップは、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷（目標トルク）とをパラメータとし、エンジン回転数、エンジン負荷に応じた基本目標吸蔵量が実験的によって予め求められ、記憶されている。
ステップＳＢ２では、後述の処理（図１２に示すフローチャート）によって求められるＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化係数を読込む。
ステップＳＢ３では、排気ガス温度に対する排気ガス温度補正係数、エンジン水温に対する水温補正係数等各種補正係数を読込む。
続く、ステップＳＢ４では、基本目標吸蔵量に対して、劣化係数、排気ガス温度補正係数、水温補正係数及び反映率を乗算して目標吸蔵量を演算する。
尚、反映率は、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９に吸蔵可能な最大量（つまり、目標吸蔵量）に対するばらつきを考慮した余裕代であって、ここでは一定値が設定されている。
そして、ステップＳＢ５では、目標吸蔵量をステップＳＢ４で演算された目標吸蔵量を最新の値として設定、更新する。
【００４１】
（吸蔵積算量の演算）
次に、図５のステップＳＡ５で読込まれるＮＯｘの吸蔵積算量の具体的な演算を、図７のフローチャートに基づいて説明する。
図７のステップＳＣ１では、エンジン１の運転状態が成層燃焼モードか否か判定する。
ステップＳＣ１でＹＥＳと判定された時、つまり、成層燃焼モードでＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９にＮＯｘが吸蔵されていく時は、ステップＳＣ２に進み、ＮＯｘ瞬時値を予め設定されたマップから読み込む。このマップは、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷（目標トルク）とをパラメータとし、エンジン回転数とエンジン負荷（目標トルク）に応じたＮＯｘ瞬時値が実験等によって予め求められ、記憶されている。
また、ステップＳＣ１でＮＯと判定された時は、ステップＳＣ３に進み、目標ＣＯ量を演算する。
ここで、目標ＣＯ量について説明すると、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９に吸蔵されたＮＯｘ量が目標吸蔵量にある時、その目標吸蔵量を放出、還元するめたに必要なＣＯ量であり、
この目標ＣＯ量は、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷（目標トルク）とをパラメータとしたマップに実験等によって予め求められ、記憶されている。
そして、このマップに記憶されている目標ＣＯ量は、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９が劣化していない新品の状態に対応させて設定されており、劣化の影響が考慮されないため、後述の処理（図１２に示すフローチャート）によって求められる劣化係数を、上記マップから読出した目標ＣＯ量に乗算して最終的な目標ＣＯ量を求める。
ステップＳＣ４では、後述の処理（図８に示すフローチャート）によって求められる実ＣＯ積算量を読込む。
続く、ステップＳＣ５では、実ＣＯ積算量に対する目標ＣＯ量の比率に基づいてリッチ運転状態におけるＮＯｘ離脱率を演算する。
そして、ステップＳＣ６では、前回の吸蔵積算量にステップＳＣ２で読込んだ今回のＮＯｘ瞬時値を加算した値に、ステップＳＣ５で演算したＮＯｘ離脱率を乗算して今回の吸蔵積算量を求める。
【００４２】
（実ＣＯ積算量の演算）
次に、図７のＳＣ３で読込まれる実ＣＯ積算量の具体的な演算を、図８のフローチャート、図９のタイムチャートに基づいて説明する。
図８のステップＳＤ１では、ＮＯｘパージモード条件が成立しているか否か判定する。具体的には、図５のフローチャートにおいて設定されたＮＯｘパージ実行フラグＦ１が１にセットされているか否か判定する。
ステップＳＤ１でＹＥＳと判定された時、つまり、ＮＯｘパージ実行フラグＦ１が１にセットされ、エンジン１がリッチ運転状態にされている時、ステップＳＤ２に進み、ＣＯ量瞬時値を演算する。
具体的には、リッチ運転時に設定された目標空燃比、エンジン回転数やエンジン負荷によって間接的に求められた排気ガス流量（ｇ／ｓ）、及び、図９に示すように、エンジン１がリッチ運転に制御開始された後、ＮＯx吸蔵触媒３８、３９下流の第３の酸素濃度センサ４３により検出される空燃比が上記目標空燃比に一致するまでの間において、所定の演算タイミング毎に求められる上記目標空燃比と検出空燃比との変化率（偏差）を乗算して求める。
そして、ステップＳＤ３では、前回まで積算された実ＣＯ積算量にステップＳＤ２で演算された今回のＣＯ量瞬時値を加算して、今回の実ＣＯ積算量（使用ＣＯ量）を演算する。
また、ステップＳＤ１でＮＯと判定された時、ステップＳＤ４に進み、ＮＯｘパージモードが成立状態から不成立に移行した直後か否か判定する。
ステップＳＤ４でＹＥＳと判定された時は、ステップＳＤ５に進み、図７のステップＳＣ３で演算された目標ＣＯ量を最新の目標ＣＯ量として設定、更新する。
具体的には、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９が劣化すると、ＮＯｘ吸蔵量が低下するため、目標吸蔵量と同じように減少方向に補正するものである。
続く、ステップＳＤ６では、ステップＳＤ３で求められた実ＣＯ積算量をリセットする。
また、ステップＳＤ４でＮＯと判定された時は、ステップＳＤ５の処理をバイパスしてＳＤ６に進み、実ＣＯ積算量をリセットする。
【００４３】
（ＮＯｘパージ継続条件の判定）
次に、図５のステップＳＡ８の判定で使用されたＮＯｘパージ継続条件の具体的な判定を、図１０のフローチャート、図１１のタイムチャートに基づいて説明する。
図１０のステップＳＥ１でＮＯｘパージ条件が不成立から成立状態に移行したか否か判定する。具体的には、図５のフローチャートにおいて設定されるＮＯｘパージ実行フラグＦ１が０から１にセットされたか否か判定する。
ステップＳＥ１でＹＥＳと判定された時、ステップＳＥ２に進み、図７のステップＳＣ６で演算されたＮＯｘの吸蔵積算量が０より大きいか否か判定する。
ステップＳＥ２でＹＥＳと判定された時、ステップＳＥ３に進み、図７のステップＳＣ５で演算されたＮＯｘの離脱率が０又は所定値より大きいか否か判定する。
【００４４】
ここで、ＮＯｘの離脱率について、説明する。
ＮＯｘの離脱率は、要求ＣＯ量に対する実ＣＯ積算量（使用ＣＯ量）の比率であって、
この比率に基づいてリッチ運転によってＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９からどの程度ＮＯｘが離脱したか否か判定するための指標である。
このＮＯｘの離脱率が０よりも大きい時、つまり、図１１に示すように、エンジン１がリッチ運転状態に移行された後、目標ＣＯ量に対し、実ＣＯ積算量（使用ＣＯ量）が少ない時は、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９に吸蔵されたＮＯｘが全て放出、還元されていない状態であり、ＮＯｘ離脱率が０になった時は、実際の使用ＣＯ量が目標ＣＯ量に一致していることから、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９に吸蔵されたＮＯｘ全てが放出、還元された状態としてみなすことができる。  
【００４５】
そして、ステップＳＥ３でＹＥＳと判定された時、つまり、ＮＯｘパージ条件が設立し、ＮＯｘの吸蔵積算量が０以上でＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９に未だＮＯｘが吸蔵状態であって、実ＣＯ積算量（使用ＣＯ量）がＮＯｘ還元に必要な要求ＣＯ量に達していない時は、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９にＮＯｘが残っており、ＮＯｘパージを継続する必要があることから、ステップＳＥ４に進み、ＮＯｘパージ継続フラグＦ２を１にセットする。
また、上記ステップＳＥ１乃至ＳＥ３のいずれかの判定において、ＮＯと判定された時は、ステップＳＥ５に進み、ＮＯｘパージ継続フラグＦ２を０にリセットする。      
【００４６】
（劣化係数の演算）
次に、図６のステップＳＢ２、図７のステップＳＣ３、図８のステップＳＤ５において使用されるＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化度合を示す劣化係数の具体的な演算について、図１２のフローチャートに基づいて説明する。
図１２のステップＳＦ１において、後述する処理（図１３に示すフローチャート）によって判定されるＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化判定車両条件が成立しているか否か判定する。具体的には、図１３に示すフローチャートにおいて設定される劣化判定車両条件フラグＦ３が１にセットされているか否か判定する。
ステップＳＦ１でＹＥＳと判定された時、ステップＳＦ２に進み、図７のステップＳＣ３と同様、目標ＣＯ量をマップから読込む。
また、ステップＳＦ３では、図８のステップＳＤ３で求められた実ＣＯ積算量を読込む。
続く、ステップＳＦ４では、実ＣＯ積算量に対する目標ＣＯ量の比率に基づいて劣化判定偏差を演算する。
ステップＳＦ５では、ステップＳＦ４で演算された劣化判定偏差を所定回数積算し、その積算回数で除算して平均劣化偏差を演算する。
ステップＳＦ６では、ステップＳＦ５で求められた平均劣化偏差が所定値（例えば、１０％劣化相当の値）以上か否か判定する。
ステップＳＦ６でＹＥＳと判定された時、つまり、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化がある程度進んだと考えられる時、ステップＳＦ７に進み、前回の劣化係数からステップＳＦ５で求められた平均劣化偏差に反映係数を乗算した値を差し引いた値を今回の劣化係数として更新する。尚、反映係数は、平均劣化偏差の大きさが大きくなる程大きく設定される値で、バッテリー交換によってそれまで記憶されていた劣化係数が消去された時、平均劣化偏差が大きい程その反映度合を大きくして、速やかに適正な劣化判定偏差に収束させるためである。
また、ステップＳＦ８ではステップＳＦ７で求められた劣化係数が所定値α以下か否か判定する。
ステップＳＦ８でＹＥＳと判定された時、つまり、ＮＯ吸蔵触媒３８、３９の劣化が相当に進んだ状態であるため、ステップＳＦ９に進み、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化判定を行い、例えば、故障ランプの点灯等によって、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化をドライバーに報知する。
また、ステップＳＦ８でＮＯと判定された時は、ステップＳＦ１０に進み、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化判定をリセットする。
また、ステップＳＦ６でＮＯと判定された時、ステップＳＦ１１に進み、ステップＳＦ５で演算された平均劣化判定偏差が所定値（マイナス側に設定された値）よりも小さいか否か判定する。
ステップＳＦ１１でＹＥＳと判定された時、ステップＳＦ１２に進み、ＥＧＲの異常判定フラグをセットする。つまり、平均劣化判定偏差が所定値より小さい場合は、実ＣＯ積算量（使用ＣＯ量）が目標ＣＯ量よりも多く、ＥＧＲ弁４６が閉状態で固着した異常状態とみなせるため、ＥＧＲの異常判定を行い、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９劣化時と同様、ＥＧＲ弁４６の閉異常をドライバーに報知する。
また、ステップＳＦ１１でＮＯと判定された時は、ステップＳＦ１３に進み、ＥＧＲの異常判定をリセットする。
そして、続く、ステップＳＦ１４では、劣化係数を初期化、又は前回値に保持する。
また、ステップＳＦ１でＮＯと判定された時は、ステップＳＦ１４に進み、劣化係数を初期化、又は前回値に保持する。  
【００４７】
（劣化判定車両条件の判定）
次に、図１２のステップＳＦ１の判定で使用された劣化判定車両条件の具体的な判定を、図１３のフローチャートに基づいて説明する。
図１３のステップＳＧ１において、まず、ＮＯｘパージモードが成立しているか否か判定する。具体的には、図５のフローチャートにおいて設定されるＮＯｘパージ実行フラグＦ１が１にセットされているか否か判定する。
ステップＳＧ１でＹＥＳと判定された時、ステップＳＧ２に進み、エンジン回転数が所定値以下か否か判定する。これは、エンジン回転数が高いと、排気ガス流速が高く、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９におけるＣＯの還元反応時間が短くなるため、還元反応率が低下し、実ＣＯ積算量（使用ＣＯ量）がずれることによって劣化誤判定する虞があることから、この誤判定条件を排除するための条件判定である。
ステップＳＧ２でＹＥＳと判定された時、ステップＳＧ３に進み、目標トルクが所定値以下か否か判定する。これは、エンジン回転数と同様、誤判定の影響を排除するための条件判定である。
ステップＳＧ３でＹＥＳと判定された時、ステップＳＧ４に進み、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の温度が予め設定された上限値（例えば、５００℃）と下限値（例えば、３００℃）との間にあるか否か判定する。これは、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９は、上記上限値と下限値とで規定される所定の温度範囲で高いＮＯｘ吸蔵能力を発揮するものであり、この温度範囲外で劣化判定すると誤判定する虞があるためである。
ステップＳＧ４でＹＥＳと判定された時、ステップＳＧ５に進み、加速判定以外、つまり、定常状態にあるか否か判定する。これは上述したように、実ＣＯ積算量（使用ＣＯ量）に対する目標ＣＯ量の比率に基づいて劣化判定するようにしているが、実ＣＯ積算量（使用ＣＯ量）を空燃比に基づいて求めているため、その空燃比のずれに起因する誤判定と、加速性能から有効にＮＯｘパージを活用する際、目標吸蔵量に達していなくてもＮＯｘパージを実行するための影響を抑制するための条件判定である。
そして、ステップＳＧ５でＹＥＳと判定された時、つまり、全ての判定条件が成立していると判定された時、劣化判定に際し、誤判定への影響が低い状態とみなせることから、ステップＳＧ６に進み、劣化判定車両条件フラグＦ３を１にセットする。
また、ステップＳＧ１乃至ＳＧ５の内、いずれか一つでもＮＯと判定された時は、ステップＳＧ７に進み、劣化判定車両条件フラグＦ３を０にリセットする。   
【００４８】
（Ｓリジェネの実行）
次に、硫黄の離脱の具体的な処理について、図１４のフローチャートに基づき説明する。
図１４のステップＳＨ１において、図１２のステップＳＦ７において求められた劣化係数が所定値β以下（図１２のステップＳＦ８の判定において使用される所定値αより大きな値）になっているか否か判定する。
ステップＳＨ１でＹＥＳと判定された時、つまり、硫黄等の要因によってＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９が劣化し、硫黄の離脱を行う必要があると判定された時、ステップＳＨ２に進み、Ｓリジェネ実行フラグＦ４を１にセットする。尚、このＳリジェネ実行フラグＦ４が１にセットされた時は成層燃焼モードには移行させない。
続く、ステップＳＨ３では、後述する処理によって（図１４に示すフローチャート）Ｓリジェネ車両実行条件が成立しているか否か判定する。
ステップＳＨ３でＹＥＳと判定された時、ステップＳＨ４に進み、Ｓリジェネを実行する。尚、ここで、Ｓリジェネとは、上述したとおり、エンジン１の運転状態をリッチ運転に切換えるとともに、燃料の噴射時期を吸気行程と圧縮行程とに分割して噴射する分割噴射とし、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９に流入される排気ガス温度を上昇させ、これによって、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の温度を硫黄の離脱可能な所定温度（例えば、６５０℃）以上とし、リッチ雰囲気下でバリウムからＳＯｘが離脱して還元浄化することを言う。
ステップＳＨ５では、Ｓリジェネ継続時間を計測し、続く、ステップＳＨ６では、Ｓリジェネ率を演算する。Ｓリジェネ率とは、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９に吸着されている硫黄吸着量がＳリジェネによってどの程度離脱したかを示す指標であって、硫黄吸着量に対するＳリジェネによって離脱した硫黄離脱量との比率に基づいて求められ、具体的には、次のようにして求める。
まず、硫黄吸着量は、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９が劣化していない時、実験等によって求められる吸蔵可能なＮＯｘ吸蔵量に、劣化係数を乗算して求める。つまり、ＮＯｘ吸蔵量の劣化分が硫黄吸着量としてみなすようにしている。
また、実際の硫黄離脱量は、単位時間当たりの硫黄離脱量と、Ｓリジェネ継続時間、排気ガス温度補正と、空燃比補正とに基づいて演算される。
ここで、単位時間当たりの硫黄離脱量は、エンジン回転数とエンジン負荷（目標トルク）とをパラメータとするマップに記憶され、予め設定された空燃比（例えば、理論空燃比）で、かつ予め設定された排気ガス温度（例えば、６５０℃）の条件下で、実験等によって得られた硫黄離脱量が各運転領域毎に記憶されている。
また、排気ガス温度補正は、単位時間当たりの硫黄離脱量が記憶されたマップの排気ガス温度に対して、実際の排気ガス温度がずれている場合硫黄離脱量が変わるため、そのずれを補正するための補正項である。
また、空燃比補正は、単位時間当たりの硫黄離脱量が記憶されたマップの空燃比に対して、実際の空燃比がずれている場合硫黄離脱量が変わるため、そのずれを補正するための補正項である。  
そして、硫黄吸着量と硫黄離脱量との比率に基づいてＳリジェネ率が演算される。
また、ステップＳＨ３でＮＯと判定された時、つまり、Ｓリジェネ車両実行条件が不成立である時は、ステップＳＨ７に進み、Ｓリジェネを中止し、続く、ステップＳＨ８でＳリジェネ継続時間をリセットする。
また、ステップＳＨ１でＮＯと判定された時、つまり、Ｓリジェネによって硫黄が離脱されて劣化係数が大きくなると（ＮＯｘ吸蔵能力が回復すると）、ステップＳＨ９に進み、Ｓリジェネ実行フラグＦ４を０にリセットする。尚、このＳリジェネ実行フラグＦ４が０にリセットされると、エンジン１のリッチ運転を解除する。  
【００４９】
（熱劣化度合、Ｓリジェネ実行用の所定値の演算）
次に、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の熱劣化度合の演算、および図１４のステップＳＨ１の判定で使用されたＳリジェネ実行用の所定値βの熱劣化度合に基づく演算処理を、図１５のフローチャートに基づき説明する。
図１５のステップＳＩ１において、Ｓリジェネ直後で、かつそのＳリジェネによるＳリジェネ率（図１４のステップＳＨ６で演算されたＳリジェネ率）が所定値（例えば、硫黄の離脱率が略１００％相当の値）以上か否か判定する。  
ステップＳＩ１でＹＥＳと判定された時は、ステップＳＩ２に進み、、Ｓリジェネ後、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の温度が所定温度（例えば、５００℃）以下まで低下したか否か判定する。
ステップＳＩ２でＮＯと判定された時は、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の温度が所定温度まで低下していないことから、ステップＳＩ３に進み、Ｓリジェネ後、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の温度が所定温度よりも高い状態における経過時間Ｃを計測する。
また、ステップＳＩ２でＹＥＳと判定された時、ステップＳＩ４に進み、空燃比をリッチ化し、続く、ステップＳＩ５でＳリジェネ直後の劣化係数（ｉ）を演算する。尚、Ｓリジェネ直後の劣化係数（ｉ）は、図１２のステップＳＦ２乃至ＳＦ７の演算と同様の演算によって求める。
ステップＳＩ６では、ステップＳＩ５で演算されたＳリジェネ直後の劣化係数（ｉ）が、Ｓリジェネ前に演算された劣化係数（ｉ−１）よりも小さいか否か判定する。
ステップＳＩ６でＹＥＳと判定された時、つまり、ＳリジェネによってＳリジェネ率が所定値以上になり、本来であればＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９には、硫黄が吸着されていない状態であるにも拘わらず、Ｓリジェネ直後の劣化係数（ｉ）がＳリジェネ前よりも小さくなっている場合は、熱劣化の要因によって劣化係数が低下していると考えられることから、ステップＳＩ７に進み、熱劣化係数を演算する。
熱劣化係数は、前回の熱劣化係数に、Ｓリジェネ直後の劣化係数（ｉ）とＳリジェネ前の劣化係数（ｉ−１）との差分を加算し、その値に上記ＳＩ３で計測された経過時間Ｃを乗算して求める。尚、経過時間Ｃを乗算する理由は、Ｓリジェネ直後から上記所定温度以下になるまでの時間が長いと、その間にリーン運転が継続されてＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９に再び硫黄が吸蔵される虞があり、Ｓリジェネ直後の劣化係数（ｉ）とＳリジェネ前の劣化係数（ｉ−１）との差分に熱劣化係数以外、硫黄吸着分が含まれ、熱劣化の検出精度が低下するのを抑制するためである。
【００５０】
続く、ステップＳＩ８では、図１６に示すように、Ｓリジェネ実行用の所定値βを、ステップＳＩ７で演算された熱劣化係数分だけ低下させる。
ここで、劣化係数は、図１２のステップＳＦ４、ＳＦ７に示したように演算されることから、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９が劣化していない場合１となり、劣化が進むにつれて１より小さくなっていく。
また、Ｓリジェネは、劣化が進み、劣化係数がＳリジェネ実行用の所定値βよりも小さくなった時実行されることから、この所定値βを熱劣化度合分小さくすれば、それだけ劣化度合が進まないと、Ｓリジェネは実行されなくなる。つまり、この所定値βを小さくすることが、請求の範囲で記載の所定値βの増大方向への補正に該当し、これによってＳリジェネの実行頻度が低下されることになる。
また、上記ステップＳＩ６でＮＯと判定された時は、熱劣化の影響がないとみなせることから、ステップＳＩ９に進み、Ｓリジェネ実行用の所定値βを前前回値に設定する。
ステップＳＩ１０では、ステップＳＩ３で計測した経過時間Ｃをリセットする。
【００５１】
（Ｓリジェネ車両実行条件の判定）
次に、図１４のステップＳＨ３の判定で使用されたＳリジェネ車両実行条件の具体的な判定について、図１７のフローチャートに基づき説明する。
図１７のステップＳＪ１においてエンジン水温がエンジン１の暖機が完了した安定した状態とみなせる所定値（例えば、８０℃）以上か否か判定する。これは、Ｓリジェネ実行に際し、点火時期のリタードを併用する場合、エンジン水温が低いと燃焼が不安定となり、リタード量を十分確保できないため、排気ガス温度を硫黄離脱可能な温度にまで上昇せることができず、Ｓリジェネを実行することなによって反って燃費悪化を生じるため、エンジン水温が低い時は、Ｓリジェネを中止するようにしている。
ステップＳＪ１でＹＥＳと判定された時、ステップＳＪ２に進み、車速が所定値以上であるか否か判定する。これは、Ｓリジェネが分割噴射や点火時期のリタード等、エンジンの燃焼状態を悪化させるものであるため、このＳリジェネを車速が低い状態で行うと、走行性の低下を招くため、車速が低い時は、Ｓリジェネを中止している。
ステップＳＪ２でＹＥＳと判定された時、ステップＳＪ３に進み、排気ガス温度が上限値（例えば、８００℃）と下限値（例えば、３００℃）とで規定される所定温度範囲以内にあるか否か判定する。これは、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９が、ＮＯｘ放出作用が得られる安定した状態から、上昇させ過ぎによる熱劣化等を防止する範囲内でＳリジェネを実行するようにしている。
ステップＳＪ３でＹＥＳと判定された時、ステップＳＪ４に進み、エンジン回転数が所定回転範囲内にあるか否か判定する。これは、エンジン回転数が低すぎると、分割噴射を実行してもＮＯｘ吸蔵触媒温度が硫黄を離脱可能な所定温度にまで上昇しないことから、Ｓリジェネを実行しても硫黄の離脱を行うことはできず、反って燃費悪化を生じることから、この低回転領域ではＳリジェネを中止するようにしている。また、高回転領域は、もともと排気ガス温度が高く、分割噴射を実行するまでもなく硫黄が自然に離脱する自然再生状態になり、逆に、この高回転領域でＳリジェネを実行すると排気ガス温度が必要以上に上昇してしまうため、Ｓリジェネを中止するようにしている。
また、ステップＳＪ４でＹＥＳと判定された時、ステップＳＪ５に進み、エンジン負荷（目標トルク）が所定範囲内にあるか否か判定する。これは、ステップＳＪ４の判定と同様、低負荷領域における燃費悪化防止と、高回転領域における排気ガス温度上昇防止とを狙った条件である。
そして、ステップＳＪ５でＹＥＳと判定された時、ステップＳＪ６に進み、ＳリジェネモードフラグＦ５を１にセットする。
また、ステップＳＪ１乃至ＳＩ５のいずれか一つの判定でＮＯと判定された時は、ステップＳＪ７に進み、ＳリジェネモードフラグＦ５を０にリセットする。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、Ｓリジェネ後、再度空燃比がリッチ化されるとともに、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の熱劣化度合が判定され、その判定された熱劣化度合に基づいてＳリジェネ実行用の所定値βが熱劣化度合に応じて小さくされる（請求の範囲で記載の所定値の増大方向への補正に該当）ため、熱劣化度合が進む程Ｓリジェネ実行用の所定値βが作動頻度が低下する方向に補正され、ＮＯｘ浄化性能の悪化や燃費悪化を抑制することができる。
また、目標ＣＯ量と使用ＣＯ量との偏差に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化度合が精度良く判定され、その精度良く判定された劣化度合に基づいてＳリジェネ実行用の所定値βが設定されるため、Ｓリジェネの作動開始タイミングを適切に設定でき、ＮＯｘ浄化性能の悪化や、燃費悪化を抑制できる。
また、同様に精度良く判定されたＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の熱劣化度合に応じてＳリジェネの作動開始タイミングが補正されるため、ＮＯｘ浄化性能の悪化や、燃費悪化を抑制することができる。
また、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の熱劣化度合に応じて目標吸蔵量が補正されるため、熱劣化度合に応じてＮＯｘを離脱するための空燃比制御の開始タイミングが適切に設定され、ＮＯｘ浄化性能の悪化や、燃費悪化を抑制することができる。
また、空燃比のリッチ化、および劣化度合の検出は、Ｓリジェネ後、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の温度が上記所定温度以下に低下した時各々作動されるため、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の熱劣化度合の検出精度を向上することができる。
また、Ｓリジェネ後、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の温度が上記所定温以下に低下するまでの時間が長い程算出された熱劣化度合が減少方向に補正されるため、熱劣化度合の検出精度を向上することができる。
また、目標ＣＯ量と実ＣＯ積算量（使用ＣＯ量）との偏差に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化が判定されるため、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化判定精度を向上することができる。
また、目標ＣＯ量と実ＣＯ積算量（使用ＣＯ量）との偏差に基づいて精度良く判定されたＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化係数に応じてＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の目標吸蔵量が補正されるため、ＮＯｘを放出して還元するための空燃比のリッチ制御開始時期をＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化度合に応じて精度良く補正でき、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化に伴うＮＯｘ浄化性能の悪化を抑制することができる。
また、目標ＣＯ量を劣化係数に応じて補正されるため、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化状態に応じた目標ＣＯ量に補正することができ、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９に過不足なく還元剤としてのＣＯ量を供給することができ、燃費悪化を抑制しつつ、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化に伴うＮＯｘ浄化性能の悪化を抑制することができる。
また、目標ＣＯ量と実ＣＯ積算量（使用ＣＯ量）との偏差に基づいて求められた離脱率が０になり、ＮＯｘが略全て離脱されたことが判定された時、ＮＯｘパージ継続フラグＦ２が０にリセットされ、空燃比制御が終了されるため、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９に過不足なく還元剤としてのＣＯ量を供給することができ、燃費悪化を抑制しつつ、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化に伴うＮＯｘ浄化性能の悪化を抑制することができる。
また、目標ＣＯ量と実ＣＯ積算量（使用ＣＯ量）との偏差が所定値（マイナス側に設定された値）以下の時、つまり、実ＣＯ積算量（使用ＣＯ量）が目標ＣＯ量より所定量以上多い時、ＥＧＲ弁４６の閉異常が検出されるため、閉異常検出精度を向上することができる。
また、目標ＣＯ量と実ＣＯ積算量（使用ＣＯ量）との偏差に基づいて精度良く判定されたＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化係数に応じて、Ｓリジェネが実行されるため、ＮＯｘ吸蔵触媒３８、３９の劣化要因である硫黄の離脱制御開始タイミングを精度良く設定でき、燃費悪化を抑制しつつ、硫黄付着によるＮＯｘ浄化性能の悪化を抑制することができる。  
【００５３】
尚、本実施形態では、本発明を筒内直噴式ガソリンエンジンに適用する例を示したが、その他、吸気ポートに燃料を噴射供給するポート噴射式ガソリンエンジンや、ディーゼルエンジンに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態に係る全体構成図。
【図２】ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵、放出のメカニズムを説明した説明図。
【図３】本発明の実施形態に係る燃焼制御マップ。
【図４】ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵量とその下流のＮＯｘ濃度とを対応付けた説明図。
【図５】本発明の実施形態に係るＮＯｘパージ条件判定フローチャート。
【図６】本発明の実施形態に係る目標吸蔵量演算フローチャート。
【図７】本発明の実施形態に係る吸蔵量積算量演算フローチャート。
【図８】本発明の実施形態に係る実ＣＯ積算量演算フローチャート。
【図９】本発明の実施形態に係る実ＣＯ瞬時値の求め方を説明した説明図。
【図１０】本発明の実施形態に係るＮＯｘパージ継続判定フローチャート。
【図１１】本発明の実施形態に係るＮＯｘ離脱率を説明した説明図。
【図１２】本発明の実施形態に係る劣化係数演算フローチャート。
【図１３】本発明の実施形態に係る劣化判定車両条件判定フローチャート。
【図１４】本発明の実施形態に係るＳリジェネ実行フローチャート。
【図１５】本発明の実施形態に係る熱劣化係数、Ｓリジェネ実行用の所定値演算フローチャート。
【図１６】本発明の実施形態に係るＳリジェネ実行用の所定値変更を示すタイムチャート。
【図１７】本発明の実施形態に係るＳリジェネ車両実行条件判定フローチャート。
【符号の説明】
【００５５】
１：筒内直噴式ガソリンエンジン（内燃機関）
１７：点火プラグ
２０：インジェクタ
３４：排気通路
３８、３９：ＮＯｘ吸蔵触媒
４３：第３の酸素濃度センサ（酸素濃度検出手段）
５０：エンジンコントロールユニット
【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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【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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