(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関で検出される種々のパラメータに基づき前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づき燃料噴射量を算出する燃料噴射量演算手段と、前記燃料噴射量に基づき前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関の排気通路途中に設置され、排気ガスを浄化する三元触媒と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記三元触媒の下流側に設置され、排気ガス中のＮＯx （窒素酸化物）を浄化するＮＯx 触媒と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記三元触媒の上流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第１の空燃比検出手段と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記ＮＯx 触媒の下流側に配設され、排気ガス中の空燃比または酸素濃度を検出する第２の空燃比検出手段と、
現在の前記ＮＯx 触媒に吸蔵されているＮＯx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量を前記第２の空燃比検出手段からの出力に基づいて算出する還元剤量演算手段と、
前記ＮＯx 触媒の吸蔵量と前記必要還元剤量との関係式を算出する関係式演算手段  と、前記関係式演算手段で算出された前記関係式を学習する関係式学習手段と、
現在の前記ＮＯx 触媒の吸蔵量に対する前記必要還元剤量と前記関係式とから前記ＮＯx 触媒の浄化率を算出する浄化率演算手段とを具備し、
前記関係式演算手段は、少なくとも２つ以上の異なる前記ＮＯx 触媒の前記ＮＯx 触媒がＮＯx を吸蔵しきれずに漏出することのない十分小さい領域に設定した吸蔵量と、それぞれの吸蔵量に必要な還元剤量とを表す点から直線を算出することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
内燃機関で検出される種々のパラメータに基づき前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づき燃料噴射量を算出する燃料噴射量演算手段と、前記燃料噴射量に基づき前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関の排気通路途中に設置され、排気ガスを浄化する三元触媒と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記三元触媒の下流側に設置され、排気ガス中のＮＯx を浄化するＮＯx 触媒と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記三元触媒の上流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第１の空燃比検出手段と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記ＮＯx 触媒の下流側に配設され、排気ガス中の空燃比または酸素濃度を検出する第２の空燃比検出手段と、
現在の前記ＮＯx 触媒に吸蔵されているＮＯx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量を前記第２の空燃比検出手段からの出力に基づいて算出する還元剤量演算手段と、
前記ＮＯx 触媒の吸蔵量と前記必要還元剤量との関係式を算出する関係式演算手段と、
前記関係式演算手段で算出された前記関係式を学習する関係式学習手段と、
現在の前記ＮＯx 触媒の吸蔵量に対する前記必要還元剤量と前記関係式とから前記ＮＯx 触媒の浄化率を算出する浄化率演算手段と、
前記浄化率演算手段で算出された前記浄化率に基づいて硫黄被毒回復制御の実施を判定する回復制御実施判定手段と、硫黄被毒回復制御の実施後、または実施前後の前記浄化率に基づいて前記ＮＯx 触媒の劣化を判定する劣化判定手段とを具備し、
前記関係式演算手段は、少なくとも２つ以上の異なる前記ＮＯx 触媒の前記ＮＯx 触媒がＮＯx を吸蔵しきれずに漏出することのない十分小さい領域に設定した吸蔵量と、それぞれの吸蔵量に必要な還元剤量とを表す点から直線を算出することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
内燃機関で検出される種々のパラメータに基づき前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づき燃料噴射量を算出する燃料噴射量演算手段と、前記燃料噴射量に基づき前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関の排気通路途中に設置され、排気ガスを浄化する三元触媒と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記三元触媒の下流側に設置され、排気ガス中のＮＯx を浄化するＮＯx 触媒と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記三元触媒の上流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第１の空燃比検出手段と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記ＮＯx 触媒の下流側に配設され、排気ガス中の空燃比または酸素濃度を検出する第２の空燃比検出手段と、
現在の前記ＮＯx 触媒に吸蔵されているＮＯx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量を前記第２の空燃比検出手段からの出力に基づいて算出する還元剤量演算手段と、
前記ＮＯx 触媒の吸蔵量と前記必要還元剤量との関係式を算出する関係式演算手段と、
前記関係式演算手段で算出された前記関係式を学習する関係式学習手段と、
前記関係式の切片値の変化に基づいて前記三元触媒及び前記ＮＯx 触媒の劣化を判定する劣化判定手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記還元剤量演算手段は、１回目に前記第２の空燃比検出手段が所定範囲のリッチ信号を出力すると予測される還元剤量を供給し、２回目では前記第２の空燃比検出手段による１回目の空燃比挙動に基づいて適正還元剤量を逆算し、前記必要還元剤量を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記適正還元剤量は、前記ＮＯx 触媒の下流側における過剰な空燃比を積算した過剰空燃比積算値から算出す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。
【請求項６】
前記適正還元剤量は、前記第１の空燃比検出手段からの出力がリッチ側に変化開始した時点から前記第２の空燃比検出手段からの出力がリッチ側に変化し始めるまでの時間とガス輸送遅れ時間とに基づいて算出す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。
【請求項７】
前記関係式学習手段は、今回算出された直線の傾きが予め設定された基準傾きに対し所定範囲内にあるときのみ、更新学習することを特徴とする請求項１または請求項２、請求項４乃至請求項６の何れか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記浄化率演算手段は、前記関係式における切片値を前記必要還元剤量と前記関係式との両者から減算し、それらの比によって前記浄化率を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記回復制御実施判定手段は、現在の前記ＮＯx 触媒の吸蔵量に応じて予め設定された基準浄化率より前記浄化率が低下したときに硫黄被毒回復制御の実施を判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記劣化判定手段は、硫黄被毒回復制御の実施後の浄化率が予め設定された所定値以下のとき、前記ＮＯx 触媒の劣化と判定することを特徴とする請求項２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、内燃機関からの排気ガスを浄化するための内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の排気浄化装置に関連する先行技術文献としては、特許第２９８５６３８号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、ＮＯx 触媒の下流側の排気ガス中のＮＯx 濃度を検出するＮＯx センサを用いてＮＯx 触媒のＮＯx 吸蔵能力を判定する技術が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、高価なＮＯx センサが必要である。また、このときの判定内容は、ＮＯx 触媒の吸蔵量が増加したとき、回復制御実施の判定を実行している。しかし、ＮＯx 触媒は硫黄被毒によっても吸蔵量が徐々に少なくなり、また、熱劣化によっても吸蔵量が低下する。これらの吸蔵量の低下に合わせてＮＯx 触媒が吸蔵するＮＯx に対する還元剤量としての燃料噴射量による空燃比のリッチ側へのパージ周期を短くするような制御では燃費を悪化させるという不具合があった。
【０００４】
このような不具合に対処する先行技術文献として、特許第２６９２３８０号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、ＮＯx センサを用いることなくＮＯx 触媒のＮＯx 吸蔵能力を検出しＮＯx 触媒の劣化を判定する技術が示されている。しかし、ＮＯx 触媒の吸蔵量の低下は、前述のように、硫黄被毒によっても起こり、この硫黄被毒による吸蔵量の低下は、触媒温度の昇温、かつ、燃料噴射量のリッチ側へのパージ制御によって回復可能であり、熱劣化による回復不能な真のＮＯx 触媒の劣化とは異なっている。
【０００５】
そこで、特許第２６９２３８０号公報によれば、ＮＯx 触媒の吸蔵量を、空燃比をリッチ側への切換えたのち、ＮＯx 触媒の下流側の空燃比がリッチになるまでの経過時間に基づき算出しているが、この中には排気系の輸送遅れやＯ2 （酸素）ストレージ（貯蔵）量による消費分等が含まれており、更に、吸蔵量に換算する際には、機差ばらつき等もあり、真の吸蔵量を算出することは困難である。つまり、前述のものでは、排気系輸送遅れや機差ばらつき等の影響等を受けることなく高精度にＮＯx 触媒の吸蔵量を算出することができなかった。
【０００６】
また、内燃機関の排気通路途中に三元触媒とＮＯx 触媒を共に設置するシステムにおいて、それぞれの劣化判定を独立した手法で、独立した時期に実施すると、劣化判定の頻度が低下するという不具合があった。
【０００７】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、ＮＯx 触媒における現在のＮＯx 吸蔵能力及び三元触媒の劣化を的確に知ることによりエミッション悪化を防止し、ＮＯx 触媒の許容吸蔵量の回復によって燃費の悪化も防止可能な内燃機関の排気浄化装置の提供を課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関の排気浄化装置によれば、現在のＮＯx 触媒に吸蔵されているＮＯx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量が第２の空燃比検出手段からの出力に基づき還元剤量演算手段にて算出され、この必要還元剤量とＮＯx 触媒の吸蔵量とから関係式が関係式演算手段で算出され、この関係式が関係式学習手段で学習され更新される。そして、このＮＯx 触媒の必要還元剤量と関係式とから浄化率演算手段でＮＯx 触媒の浄化率が算出される。この算出された浄化率によって、ＮＯx 触媒における現在のＮＯx 吸蔵能力を的確に知ることができる。
更に、関係式演算手段では、リッチ側へパージ制御したときのＮＯx 触媒の吸蔵量に対する還元剤量を表す点が少なくとも２点以上求められる。これにより、ＮＯx 触媒の吸蔵量に対する必要還元剤量を示す関係式としての直線が簡単に求められる。そして、吸蔵量がＮＯx 触媒がＮＯx を吸蔵しきれずに漏出することのない十分小さい領域に設定されることで、関係式としての直線を正確に求めることができる。
【０００９】
請求項２の内燃機関の排気浄化装置によれば、現在のＮＯx 触媒に吸蔵されているＮＯx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量が第２の空燃比検出手段からの出力に基づき還元剤量演算手段にて算出され、この必要還元剤量とＮＯx 触媒の吸蔵量とから関係式が関係式演算手段で算出され、この関係式が関係式学習手段で学習され更新される。そして、このＮＯx 触媒の必要還元剤量と関係式とから浄化率演算手段で算出されたＮＯx 触媒の浄化率に基づき回復制御実施判定手段で硫黄被毒回復制御の実施が判定され、このときの浄化率が所定値未満と低くなっているときには硫黄被毒回復制御が実施され、その実施後または実施前後の浄化率に基づき劣化判定手段でＮＯx 触媒の劣化が判定される。これにより、ＮＯx 触媒における現在のＮＯx 吸蔵能力が低下しているときには、ＮＯx 触媒の浄化率が回復されることによってエミッション悪化が未然に防止され、燃費の悪化も防止される。
更に、関係式演算手段では、リッチ側へパージ制御したときのＮＯx 触媒の吸蔵量に対する還元剤量を表す点が少なくとも２点以上求められる。これにより、ＮＯx 触媒の吸蔵量に対する必要還元剤量を示す関係式としての直線が簡単に求められる。そして、吸蔵量がＮＯx 触媒がＮＯx を吸蔵しきれずに漏出することのない十分小さい領域に設定されることで、関係式としての直線を正確に求めることができる。
【００１０】
請求項３の内燃機関の排気浄化装置によれば、現在のＮＯx 触媒に吸蔵されているＮＯx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量が第２の空燃比検出手段からの出力に基づき還元剤量演算手段にて算出され、この必要還元剤量とＮＯx 触媒の吸蔵量とから関係式が関係式演算手段で算出され、この関係式が関係式学習手段で学習され更新される。そして、この関係式の切片値の変化に基づき劣化判定手段によって三元触媒及びＮＯx 触媒の劣化が判定される。つまり、関係式の切片値が変化し所定値未満と小さくなると三元触媒の劣化、直線上より必要還元剤量が所定量または所定比率少なくなるとＮＯx 触媒の劣化であると的確に判定される。
【００１１】
請求項４の内燃機関の排気浄化装置における還元剤量演算手段では、１回目には第２の空燃比検出手段から所定範囲のリッチ信号が出力されると予測されるだけの還元剤量が供給され、２回目には第２の空燃比検出手段による１回目の空燃比挙動に基づき適正還元剤量が逆算される。即ち、第２の空燃比検出手段からの所定範囲のリッチ信号が出力された分が差引かれることで必要還元剤量が正確に算出される。
【００１２】
請求項５の内燃機関の排気浄化装置では、適正還元剤量がＮＯx 触媒の下流側で過剰な空燃比を積算した過剰空燃比積算値によって求められる。即ち、空燃比が理論空燃比を越えリッチ側となった空燃比が積算されることで過剰還元剤量が算出され、この過剰分が与えられた還元剤量から減算されることで正確に求められる。
【００１３】
請求項６の内燃機関の排気浄化装置では、適正還元剤量が第１の空燃比検出手段からの出力がリッチ側に変化開始した時点から第２の空燃比検出手段からの出力がリッチ側に変化し始めるまでの時間を求め、更に、排気ガスが第１の空燃比検出手段から第２の空燃比検出手段に至るまでのガス輸送遅れ時間を減算することで正確に求められる。
【００１６】
請求項９の内燃機関の排気浄化装置における関係式学習手段では、今回算出された直線の傾きと基準傾きとの偏差が所定範囲内であるときには、直線が更新され記憶される。これにより、求められた傾きを用いた直線に対する信頼性が向上される。
【００１７】
請求項１０の内燃機関の排気浄化装置における浄化率演算手段では、浄化率が関係式の切片値を必要還元剤量と関係式との両者から減算し、それらの比を求めることによって得られる。これにより、関係式の切片値が表す三元触媒及びＮＯx 触媒におけるＯ2 （酸素）ストレージ（貯蔵）量の影響をなくし、ＮＯx 触媒の浄化率を正確に算出することができる。
【００１８】
請求項１１の内燃機関の排気浄化装置における硫黄被毒回復制御実施判定手段では、現在のＮＯx 触媒の浄化率が予め設定されている基準浄化率より低下したときにはＮＯx 触媒の吸蔵量が少なくなっており硫黄被毒回復制御の実施が必要であると判定される。これにより、ＮＯx 触媒２４の吸蔵量が適切なタイミングにて硫黄被毒回復制御の実施によって回復されることとなりエミッションの悪化が防止され、燃費の悪化も防止することができる。
【００１９】
請求項１２の内燃機関の排気浄化装置における劣化判定手段では、硫黄被毒回復制御が実施されたにもかかわらず浄化率が予め設定されている所定値以下と低下したままであるときには、ＮＯx 触媒が熱劣化によるダメージを受けており、浄化率回復不能と適切に判定される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置が適用された内燃機関とその周辺機器を示す概略構成図である。
【００２２】
図１において、内燃機関１０は直列４気筒（＃１気筒〜＃４気筒）４サイクルの火花点火式として構成されている。内燃機関１０の上流側の図示しないエアクリーナから吸入された空気は吸気通路１１、サージタンク１２、吸気マニホルド１３を通過し、吸気マニホルド１３内で＃１気筒〜＃４気筒に対応する＃１インジェクタ１４ａ〜＃４インジェクタ１４ｄから噴射された燃料と混合され、所定の空燃比（Air-Fuel Ratio）の混合気として各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）に分配供給される。また、内燃機関１０の＃１気筒〜＃４気筒に設けられた点火プラグ１５ａ〜１５ｄには図示しない点火回路から逐次、高電圧が供給され、＃１気筒〜＃４気筒の混合気が所定タイミングで点火燃焼される。そして、燃焼後の排気ガスは排気マニホルド２１に接続された排気通路２３の上流側に設置された触媒コンバータとしての三元触媒２２を通過し、この排気通路２３の下流側に設置された触媒コンバータとしてのＮＯx 触媒２４を通過したのち大気中に排出される。
【００２３】
また、排気通路２３途中で三元触媒２２の上流側には、排気ガス中の空燃比を検出するＡ／Ｆセンサ３１が配設されている。そして、排気通路２３途中でＮＯx 触媒２４の下流側には排気ガス中の空燃比を検出するＡ／Ｆセンサ３２が配設されている。
【００２４】
ＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニット）４０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ、制御プログラムを格納したＲＯＭ、各種データを格納するＲＡＭ、入出力回路及びそれらを接続するバスライン等からなる論理演算回路として構成されている。ＥＣＵ４０によってＡ／Ｆセンサ３１からの空燃比信号やＡ／Ｆセンサ３２からの空燃比信号及び図示しない各種センサからの各種入力信号４１が読込まれ演算処理され、＃１インジェクタ１４ａ〜＃４インジェクタ１４ｄ、図示しない点火回路や各種アクチュエータに各種出力信号４２が出力され、内燃機関１０の運転状態が制御される。なお、ＥＣＵ４０によるＡ／Ｆセンサ３１からの空燃比信号に基づく空燃比フィードバック制御については周知であり、本実施例の説明中では省略されている。
【００２５】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているＥＣＵ４０による処理手順について各制御毎に説明する。
【００２６】
〈イニシャルルーチン：図２参照〉
なお、このイニシャルルーチンはイグニッションスイッチ（図示略）のＯＮ（オン）直後に１回だけ、学習値を除いてＥＣＵ４０にて実行される。
【００２７】
図２において、ステップＳ１０１で、各フラグや変数が「０」に初期設定されたのち、本ルーチンを終了する。
【００２８】
〈リーン制御ルーチン：図３参照〉
なお、このリーン制御ルーチンは所定時間毎にＥＣＵ４０にて繰返し実行される。
【００２９】
図３において、ステップＳ２０１で、Ａ／Ｆセンサ３１からの空燃比信号やＡ／Ｆセンサ３２からの空燃比信号及び図示しない各種センサからの各種入力信号４１が読込まれ運転条件検出処理が実行され、更に、ステップＳ２０２にて運転状態に見合った後述のＴＡＵ（燃料噴射量）演算処理が実行され、このときのＴＡＵが算出される。次にステップＳ２０３に移行して、許容吸蔵量が学習された許容吸蔵量学習値が許容吸蔵量に設定される。なお、許容吸蔵量学習値の初期値としては、ＮＯx 触媒２４における耐久後の低い値を予め入れておき、最初、許容吸蔵量を小さい方から大きい方へ探すことでエミッション悪化を防止することができる。
【００３０】
次にステップＳ２０４に移行して、後述の直線学習処理による直線上のポイント１が算出されポイント１終了フラグが「１」にセットされているかが判定される。ステップＳ２０４の判定条件が成立せず、ポイント１終了フラグが「０」のままであり、未だポイント１が未確定であるときにはステップＳ２０５に移行し、ステップＳ２０３で設定された許容吸蔵量がα1 、即ち、関係式である直線上のα1 （入ＮＯx 量）が横軸のＸ1 に設定される。一方、ステップＳ２０４の判定条件が成立するときにはステップＳ２０６に移行し、後述の直線学習処理による直線上のポイント２が算出されポイント２終了フラグが「１」にセットされているかが判定される。ステップＳ２０６の判定条件が成立せず、ポイント２終了フラグが「０」のままであり、未だポイント２が未確定であるときにはステップＳ２０７に移行し、ステップＳ２０３で設定された許容吸蔵量がα2 、即ち、関係式である直線上のα2 （入ＮＯx 量）が横軸のＸ2 に設定される。
【００３１】
一方、ステップＳ２０６の判定条件が成立、即ち、ポイント１終了フラグが「１」及びポイント２終了フラグが「１」にセットされているとき、またはステップＳ２０５またはステップＳ２０７における処理ののちステップＳ２０８に移行し、後述の吸蔵量演算処理が実行される。次にステップＳ２０９に移行して、後述の吸蔵量演算処理によって算出されたΣ吸蔵量がステップＳ２０３で設定された許容吸蔵量以上であるかが判定される。ステップＳ２０９の判定条件が成立せず、即ち、Σ吸蔵量が許容吸蔵量未満と少ないときにはＮＯx 触媒２４に未だ吸蔵余裕があるためステップＳ２０１に戻り、同様の処理が繰返し実行される。そして、ステップＳ２０９の判定条件が成立、即ち、Σ吸蔵量が許容吸蔵量以上となるとＮＯx 触媒２４に吸蔵余裕がないためリーン制御できないとして、本ルーチンを終了する。
【００３２】
〈ＴＡＵ（燃料噴射量）演算のサブルーチン：図４参照〉
なお、このＴＡＵ演算ルーチンは、図３のステップＳ２０２または後述の図６のステップＳ５０１または後述の図１０のステップＳ９０１または後述の図１３のステップＳ１２０１による割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００３３】
図４において、ステップＳ３０１で、そのときの運転条件に見合った基本噴射量ＴＰが算出される。次にステップＳ３０２に移行して、リーン制御中であるかが判定される。ステップＳ３０２の判定条件が成立、即ち、リーン制御中であるときにはステップＳ３０３に移行し、ＴＡＵが次式（１）にて算出されたのち、本ルーチンを終了する。ここで、ＬＦＡＦは空燃比フィードバック係数の学習値、ＫＡＦ1 は目標空燃比にするための係数である。
【００３４】
【数１】
ＴＡＵ＝ＴＰ×ＬＦＡＦ×ＫＡＦ1                         ・・・（１）
【００３５】
一方、ステップＳ３０２の判定条件が成立せず、即ち、リーン制御中でないときにはステップＳ３０４に移行し、ＴＡＵが次式（２）にて算出されたのち、本ルーチンを終了する。ここで、ＫＡＦ2 は目標空燃比にするための係数である。
【００３６】
【数２】
ＴＡＵ＝ＴＰ×ＬＦＡＦ×ＫＡＦ2                         ・・・（２）
【００３７】
〈吸蔵量演算のサブルーチン：図５参照〉
なお、この吸蔵量演算ルーチンは図３のステップＳ２０８による割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００３８】
図５において、ステップＳ４０１で、吸蔵量が次式（３）にて算出される。ここで、ＮＯx 濃度は内燃機関１０の機関回転数と負荷とをパラメータとするマップ（図示略）により算出される。ここで、計測時間とは前回吸蔵量算出から今回吸蔵量算出までに要した時間である。
【００３９】
【数３】
0004432259.tif 000002
【００４０】
次にステップＳ４０２に移行して、前回までのΣ吸蔵量にステップＳ４０１で算出された吸蔵量が加算されてΣ吸蔵量が算出されたのち、本ルーチンを終了する。
【００４１】
〈リッチパージ制御ルーチン：図６参照〉
なお、このリッチパージ制御ルーチンは、リッチパージ制御中、ＥＣＵ４０にて繰返し実行される。
【００４２】
図６において、まず、ステップＳ５０１で、上述の図４によるＴＡＵ演算処理が実行される。次にステップＳ５０２に移行して、直線学習フラグが「１」にセットされているかが判定される。ステップＳ５０２の判定条件が成立せず、即ち、直線学習フラグが「０」のままであり、未だ直線が学習済でないときにはステップＳ５０３に移行し、後述の直線学習処理が実行される。
【００４３】
一方、ステップＳ５０２の判定条件が成立、即ち、直線学習フラグが「１」にセットされており、直線が学習済であるときにはステップＳ５０４に移行し、許容吸蔵量学習フラグが「１」にセットされているかが判定される。ステップＳ５０４の判定条件が成立せず、即ち、許容吸蔵量学習フラグが「０」のままであり、未だ許容吸蔵量学習値が算出されていないときにはステップＳ５０５に移行し、このときの許容吸蔵量が図示しない許容吸蔵量学習処理によって求められる。
【００４４】
一方、ステップＳ５０４の判定条件が成立、即ち、許容吸蔵量学習フラグが「１」にセットされているときにはステップＳ５０６に移行し、後述の適正還元剤量演算処理で算出された適正還元剤量が必要還元剤量として設定される。次にステップＳ５０７に移行して、１噴射当たり還元剤量ＦＱが次式（４）にて算出される。
【００４５】
【数４】
ＦＱ←ＴＡＵ×（単位時間当たり噴射量）×（還元剤密度）  ・・・（４）
【００４６】
次にステップＳ５０８に移行して、１噴射が終了するまで待ってステップＳ５０９に移行する。ステップＳ５０９では、前回の必要還元剤量からステップＳ５０７で算出された１噴射当たり還元剤量ＦＱが減算され今回の必要還元剤量とされる。次にステップＳ５１０に移行して、必要還元剤量が「０」となったかが判定される。ステップＳ５１０の判定条件が成立せず、即ち、必要還元剤量が「０」となっておらず、未だ必要還元剤量が必要であるときにはステップＳ５０７に戻り、同様の処理が繰返し実行される。そして、ステップＳ５１０の判定条件が成立、即ち、必要還元剤量が「０」となったとき、またはステップＳ５０３またはステップＳ５０５の処理ののちステップＳ５１１に移行し、Σ吸蔵量が「０」に戻されたのち、本ルーチンを終了する。
【００４７】
〈直線学習のサブルーチン：図７参照〉
なお、この直線学習ルーチンは、図６のステップＳ５０３の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００４８】
図７において、ステップＳ６０１では、ポイント１終了フラグが「１」にセットされているかが判定される。ステップＳ６０１の判定条件が成立せず、即ち、ポイント１終了フラグが「０」のままであり、未だポイント１が未確定であるときにはステップＳ６０２に移行し、後述のポイント１演算処理による直線上のポイント１が算出されたのち、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ６０１の判定条件が成立、即ち、ポイント１終了フラグが「１」にセットされているときにはステップＳ６０３に移行し、後述のポイント２演算処理による直線上のポイント２が算出される。次にステップＳ６０４に移行して、ステップＳ６０２で算出されたポイント１とステップＳ６０３で算出されたポイント２とから後述の直線演算処理によって直線が算出され、本ルーチンを終了する。
【００４９】
〈ポイント１及びポイント２演算のサブルーチン：図８参照〉
なお、このポイント１及びポイント２演算ルーチンは、図７のステップＳ６０２またはステップＳ６０３の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００５０】
図８において、ステップＳ７０１で、後述の適正還元剤量演算処理が実行される。次にステップＳ７０２に移行して、ポイント１終了フラグが「１」にセットされているかが判定される。ステップＳ７０２の判定条件が成立せず、即ち、ポイント１終了フラグが「０」のままであり、未だポイント１が未確定であるときにはステップＳ７０３に移行し、ステップＳ７０１で算出された適正還元剤量がＹ1 とされる。次にステップＳ７０４に移行して、ポイント１終了フラグが「１」にセットされたのち、本ルーチンを終了する。
【００５１】
一方、ステップＳ７０２の判定条件が成立、即ち、ポイント１終了フラグが「１」にセットされているときにはステップＳ７０５に移行し、ステップＳ７０１で算出された適正還元剤量がＹ2 とされる。次にステップＳ７０６に移行して、ポイント２終了フラグが「１」にセットされたのち、本ルーチンを終了する。
【００５２】
〈直線演算のサブルーチン：図９参照〉
なお、この直線演算ルーチンは図７のステップＳ６０４の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００５３】
図９において、まず、ステップＳ８０１で、直線の傾きａ1 が次式（５）にて算出される。
【００５４】
【数５】
ａ1 ＝（Ｙ2 −Ｙ1 ）／（Ｘ2 −Ｘ1 ）                    ・・・（５）
【００５５】
次にステップＳ８０２に移行して、ステップＳ８０１で算出された直線の傾きａ1 と予め格納されている直線の傾きａとの偏差の絶対値が所定値未満であるかが判定される。ステップＳ８０２の判定条件が成立するときにはＮＯx 触媒２４が正常であるとしてステップＳ８０３に移行し、ステップＳ８０１で算出された直線の傾きａ1 が予め格納されている直線の傾きａとして設定される。次にステップＳ８０４に移行して、直線の切片ｂが次式（６）にて算出される。
【００５６】
【数６】
ｂ＝Ｙ1 −ａＸ1                                         ・・・（６）
【００５７】
一方、ステップＳ８０２の判定条件が成立せず、即ち、ステップＳ８０１で算出された直線の傾きａ1 と予め格納されている直線の傾きａとの偏差の絶対値が所定値以上と大きいときにはＮＯx 触媒２４が劣化している可能性等があり直線が求められないためステップＳ８０３及びステップＳ８０４がスキップされる。次にステップＳ８０５に移行して、直線学習フラグが「１」にセットされたのち、本ルーチンを終了する。
【００５８】
〈適正還元剤量演算のサブルーチン：図１０参照〉
なお、この適正還元剤量演算ルーチンは図８のステップＳ７０１の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００５９】
図１０において、まず、ステップＳ９０１で、上述の図４によるＴＡＵ演算処理が実行される。次にステップＳ９０２に移行して、１噴射当たり還元剤量ＦＱが上式（４）にて算出される。次にステップＳ９０３に移行して、１噴射が終了するまで待ってステップＳ９０４に移行する。ステップＳ９０４では、前回までのΣＦＱにステップＳ９０２で算出された１噴射当たり還元剤量ＦＱが加算され今回のΣＦＱが設定される。なお、ΣＦＱは積算演算された１噴射当たり還元剤量ＦＱを表す。
【００６０】
次にステップＳ９０５に移行して、ＮＯx 触媒２４の下流側の空燃比でありＡ／Ｆセンサ３２の出力信号に基づくＮＯx 触媒後空燃比が所定値“１”未満であるかが判定される。ステップＳ９０５の判定条件が成立せず、即ち、ＮＯx 触媒後空燃比がリーンまたはストイキ近傍にあるときにはステップＳ９０６に移行し、ＮＯx 触媒後空燃比が所定値“２”未満であるかが判定される。ステップＳ９０６の判定条件が成立、即ち、ＮＯx 触媒後空燃比が所定値“２”未満とほぼストイキ近傍にあるときにはステップＳ９０７に移行し、前回までのΣ空燃比に今回の空燃比が加算され今回のΣ空燃比が設定される。なお、Σ空燃比は積算演算された空燃比を表す。
【００６１】
次にステップＳ９０８に移行して、カウンタＮが「＋１」インクリメントされたのち、ステップＳ９０１に戻り、同様の処理が繰返し実行される。一方、ステップＳ９０６の判定条件が成立せず、即ち、ＮＯx 触媒後空燃比が所定値以上と大きくリーン側にあるときにはステップＳ９０７及びステップＳ９０８をスキップしてステップＳ９０１に戻り、同様の処理が繰返し実行される。
【００６２】
一方、ステップＳ９０５の判定条件が成立、即ち、ＮＯx 触媒後空燃比がリッチであるときにはステップＳ９０９に移行し、リーン制御へ移行されたのちステップＳ９１０に移行し、Σ空燃比をカウンタＮ値で除算して還元中平均空燃比が算出される。次にステップＳ９１１に移行して、Σ空燃比が「０」に戻され、カウンタＮが「０」にクリアされる。
【００６３】
次にステップＳ９１２に移行して、後述の空燃比リッチ間の過剰空燃比積算処理が実行される。この空燃比リッチ間の過剰空燃比とは、適正還元剤量を算出するためリーン側からリッチ側へ空燃比制御したとき、余分な噴射量によりＮＯx 触媒後空燃比が理論空燃比を越え実際にリッチとなった空燃比をいう。次にステップＳ９１３に移行して、後述の適正量演算処理が実行される。次にステップＳ９１４に移行して、適正還元剤量算出フラグが「１」にセットされる。次にステップＳ９１５に移行して、ΣＦＱが「０」に戻されたのち、本ルーチンを終了する。
【００６４】
〈空燃比リッチ間の過剰空燃比積算のサブルーチン：図１１参照〉
なお、この空燃比リッチ間の過剰空燃比積算ルーチンは図１０のステップＳ９１２の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００６５】
図１１において、ステップＳ１００１で、空燃比が算出される。次にステップＳ１００２に移行して、ＮＯx 触媒後空燃比が還元中平均空燃比を越えているかが判定される。ステップＳ１００２の判定条件が成立せず、即ち、ＮＯx 触媒後空燃比が還元中平均空燃比以下と小さいときにはステップＳ１００３に移行し、過剰空燃比が設定される。次にステップＳ１００４に移行して、カウンタＮが「＋１」インクリメントされる。次にステップＳ１００５に移行して、前回までのΣ過剰空燃比に今回の過剰空燃比が加算され今回のΣ過剰空燃比が設定されたのちステップＳ１００１に戻り、同様の処理が繰返し実行される。なお、Σ過剰空燃比は積算演算された過剰空燃比を表す。
【００６６】
一方、ステップＳ１００２の判定条件が成立、即ち、ＮＯx 触媒後空燃比が還元中平均空燃比を越え大きいときにはステップＳ１００６に移行し、Σ過剰空燃比がカウンタＮ値で除算されリッチ間平均空燃比が算出される。次にステップＳ１００７に移行して、Σ過剰空燃比が「０」に戻され、カウンタＮが「０」にクリアされたのち、本ルーチンを終了する。
【００６７】
〈適正量演算のサブルーチン：図１２参照〉
なお、この適正量演算ルーチンは図１０のステップＳ９１３の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００６８】
図１２において、ステップＳ１１０１で、還元中平均空燃比からリッチ間平均空燃比が減算され、それらの偏差としてのΔ空燃比が算出される。次にステップＳ１１０２に移行して、過剰還元剤量が次式（７）にて算出される。ここで、１４．７は理論空燃比（ストイキ）の空燃比である。
【００６９】
【数７】
過剰還元剤量←（吸入空気量）×（Δ空燃比）／１４．７    ・・・（７）
【００７０】
次にステップＳ１１０３に移行して、ΣＦＱから過剰還元剤量が減算され適正還元剤量が算出されたのち、本ルーチンを終了する。
【００７１】
〈適正還元剤量演算のサブルーチンの変形例：図１３参照〉
なお、この適正還元剤量演算ルーチンの変形例は図８のステップＳ７０１の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００７２】
図１３において、まず、ステップＳ１２０１で、上述の図４によるＴＡＵ演算処理が実行される。次にステップＳ１２０２に移行して、噴射開始されたのちステップＳ１２０３に移行し、内燃機関排出空燃比がリッチ側に変化したかが判定される。ステップＳ１２０３で内燃機関排出空燃比がリッチ側に変化するまで待ってステップＳ１２０４に移行する。ステップＳ１２０４では、内燃機関排出空燃比がリッチ側に変化開始した時刻が記憶される。次にステップＳ１２０５に移行して、ＮＯx 触媒後空燃比がリッチであるかが判定される。
【００７３】
ステップＳ１２０５でＮＯx 触媒後空燃比がリッチとなるまで待ってステップＳ１２０６に移行する。ステップＳ１２０６では、リーン制御へ移行されたのちステップＳ１２０７に移行し、ＮＯx 触媒後空燃比がリッチになった時刻が記憶される。次にステップＳ１２０８に移行して、後述の適正量演算処理が実行される。次にステップＳ１２０９に移行して、適正還元剤量算出フラグが「１」にセットされたのち、本ルーチンを終了する。
【００７４】
〈適正量演算のサブルーチン：図１４参照〉
なお、この適正量演算ルーチンは図１３のステップＳ１２０８の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００７５】
図１４において、ステップＳ１３０１で、予めＥＣＵ４０のＲＯＭに格納されている運転領域毎のガス輸送遅れ時間ＴＤＬＹが算出されたのちステップＳ１３０２に移行する。ステップＳ１３０２では、図１３のステップＳ１２０７で記憶されたＮＯx 触媒後空燃比がリッチになった時刻から図１３のステップＳ１２０４で記憶された内燃機関排出空燃比がリッチ側に変化開始した時刻及びステップＳ１３０１で算出されたガス輸送遅れ時間ＴＤＬＹが減算され必要噴射時間が算出される。次にステップＳ１３０３に移行して、ステップＳ１３０２で算出された必要噴射時間に基づき必要噴射回数が算出される。ここで、必要噴射回数は必要噴射時間を噴射周期で除算することで求められる。
【００７６】
次にステップＳ１３０４に移行して、適正還元剤量が次式（８）にて算出されたのち、本ルーチンを終了する。
【００７７】
【数８】
0004432259.tif 000003
【００７８】
〈浄化率演算ルーチン：図１５参照〉
なお、この浄化率演算ルーチンは所定時間毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００７９】
図１５において、ステップＳ１４０１では、上述の直線演算処理で求めたＮＯx 触媒２４のＮＯx 吸蔵量と必要還元剤量との関係を表す直線が読込まれる。次にステップＳ１４０２に移行して、浄化率算出点の入ＮＯx 量（ＮＯx 触媒２４の吸蔵量）Ｘ2 が決定される。次にステップＳ１４０３に移行して、ステップＳ１４０１で読込まれた直線上の浄化率算出点の入ＮＯx 量Ｘ2 に対する基準還元剤量Ｙ2 が次式（９）にて算出される。
【００８０】
【数９】
Ｙ2 ＝ａＸ2 ＋ｂ                                        ・・・（９）
【００８１】
次にステップＳ１４０４に移行して、ステップＳ１４０３で算出された必要還元剤量に基づいて還元に必要な燃料量が算出される。次にステップＳ１４０５に移行して、浄化率が次式（１０）にて算出され、本ルーチンを終了する。なお、このときの入ＮＯx 量（Ｘ軸）は同じポイントである。
【００８２】
【数１０】
0004432259.tif 000004
【００８３】
〈硫黄被毒度回復制御実施判定及び劣化判定ルーチン：図１６参照〉
なお、この硫黄被毒回復制御実施判定及び劣化判定ルーチンは所定時間毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００８４】
図１６において、ステップＳ１５０１で、上述の浄化率演算処理で求めたＮＯx 触媒２４における浄化率が読込まれる。次にステップＳ１５０２に移行して、予め設定されている硫黄被毒回復制御を実施するかを判定するための硫黄被毒回復判定値が読込まれる。次にステップＳ１５０３に移行して、ステップＳ１５０１で読込まれた浄化率がステップＳ１５０２で読込まれた硫黄被毒回復判定値未満と低いときにはステップＳ１５０４に移行して、後述の硫黄被毒回復制御処理が実行される。次にステップＳ１５０５に移行して、浄化率が再度読込まれる。次にステップＳ１５０６に移行して、ステップＳ１５０５で読込まれた浄化率が予め設定されているＮＯx 触媒２４の劣化判定値未満であるかかが判定される。
【００８５】
ステップＳ１５０６の判定条件が成立せず、即ち、浄化率が劣化判定値以上と高く十分であるときにはステップＳ１５０７に移行し、ＮＯx 触媒２４が正常と判定される。次にステップＳ１５０８に移行して、上述の許容吸蔵量学習処理による許容吸蔵量学習値が再度算出されたのち、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１５０６の判定条件が成立、即ち、浄化率が劣化判定値未満と低くなっているときにはステップＳ１５０９に移行し、ＮＯx 触媒２４が熱劣化と判定されたのち、本ルーチンを終了する。なお、ＮＯx 触媒２４が熱劣化したときには、上述の硫黄被毒回復制御処理を施しても現在の浄化率を向上させることはできない。一方、ステップＳ１５０３の判定条件が成立せず、即ち、浄化率が硫黄被毒回復判定値以上と高いときには現在の浄化率は十分であり、未だ硫黄被毒回復制御は不要であると判定されたのち、本ルーチンを終了する。
【００８６】
〈硫黄被毒回復制御のサブルーチン：図１７参照〉
なお、この硫黄被毒回復制御ルーチンは図１６のステップＳ１５０４の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００８７】
図１７において、ステップＳ１６０１で、点火時期変更として、例えば、所定量遅角されたのちステップＳ１６０２に移行し、点火時期遅角によるトルクダウンを補うためにスロットル開度変更として、例えば、所定開度ｕｐ（開側へ制御）されることにより、排気ガスが昇温される。次にステップＳ１６０３に移行して、ＮＯx 触媒２４の触媒推定温度が所定値を越えているかが判定される。ステップＳ１６０３の判定条件が成立せず、即ち、触媒推定温度が所定値以下と低いときにはステップＳ１６０１に戻り、同様の処理が繰返し実行される。
【００８８】
一方、ステップＳ１６０３の判定条件が成立、即ち、触媒推定温度が所定値を越え高くなるとステップＳ１６０４に移行し、カウンタＮが「＋１」インクリメントされたのちステップＳ１６０５に移行する。ステップＳ１６０５では、空燃比リッチ制御が実行されたのちステップＳ１６０６に移行し、カウンタＮ値が所定回数以上であるかが判定される。ステップＳ１６０６の判定条件が成立せず、即ち、カウンタＮ値が所定回数未満と小さいときにはステップＳ１６０３に戻り、同様の処理が繰返し実行される。一方、ステップＳ１６０６の判定条件が成立、即ち、カウンタＮ値が所定回数以上となるとステップＳ１６０７に移行し、空燃比リッチ制御が終了され、本ルーチンを終了する。
【００８９】
〈三元触媒劣化判定ルーチン：図１８参照〉
なお、この三元触媒劣化判定ルーチンは所定時間毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００９０】
図１８において、ステップＳ１７０１では、上述の直線演算処理で求めたＮＯx 触媒２４の入ＮＯx 量と必要還元剤量との関係を表す直線が読込まれる。次にステップＳ１７０２に移行して、ステップＳ１７０１で読込まれた直線の切片ｂが予め設定されている三元触媒２２に対する劣化判定値未満であるかかが判定される。ステップＳ１７０２の判定条件が成立せず、即ち、直線の切片ｂが劣化判定値以上と大きいときにはステップＳ１７０３に移行し、三元触媒２２が十分な能力を有しているため正常と判定されたのち、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１７０２の判定条件が成立、即ち、直線の切片ｂが劣化判定値未満と小さくなっているときにはステップＳ１７０４に移行し、三元触媒２２の能力が不足しており劣化と判定されたのち、本ルーチンを終了する。
【００９１】
このように、本実施例の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関１０で検出される種々のパラメータに基づき内燃機関１０の運転状態を検出するＥＣＵ４０にて達成される運転状態検出手段と、内燃機関１０の運転状態に基づき燃料噴射量ＴＡＵを算出するＥＣＵ４０にて達成される燃料噴射量演算手段と、燃料噴射量ＴＡＵに基づき内燃機関１０に燃料を供給する燃料供給手段と、内燃機関１０の排気通路２３途中に設置され、排気ガスを浄化する三元触媒２２と、内燃機関１０の排気通路２３途中の三元触媒２２の下流側に設置され、排気ガス中のＮＯx （窒素酸化物）を浄化するＮＯx 触媒２４と、内燃機関１０の排気通路２３途中の三元触媒２２の上流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第１の空燃比検出手段としてのＡ／Ｆセンサ３１と、内燃機関１０の排気通路２３途中のＮＯx 触媒２４の下流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第２の空燃比検出手段としてのＡ／Ｆセンサ３２と、現在のＮＯx 触媒２４に吸蔵されているＮＯx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量をＡ／Ｆセンサ３２からの出力に基づいて算出するＥＣＵ４０にて達成される還元剤量演算手段と、ＮＯx 触媒２４の吸蔵量と必要還元剤量との関係式を算出するＥＣＵ４０にて達成される関係式演算手段と、前記関係式演算手段で算出された関係式を学習するＥＣＵ４０にて達成される関係式学習手段と、現在のＮＯx 触媒２４の吸蔵量に対する必要還元剤量と関係式とからＮＯx 触媒２４の浄化率を算出するＥＣＵ４０にて達成される浄化率演算手段とを具備するものである。
【００９２】
したがって、現在のＮＯx 触媒２４に吸蔵されているＮＯx を還元するのに必要な必要還元剤量がＡ／Ｆセンサ３２からの出力に基づき算出され、ＮＯx 触媒２４の吸蔵量と必要還元剤量とから算出される関係式としての直線が学習によって更新される。そして、このＮＯx 触媒２４の必要還元剤量と関係式とからＮＯx 触媒２４の浄化率が算出される。この算出された浄化率によって、ＮＯx 触媒２４における現在のＮＯx 吸蔵能力を的確に知ることができる。
【００９３】
また、本実施例の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関１０で検出される種々のパラメータに基づき内燃機関１０の運転状態を検出するＥＣＵ４０にて達成される運転状態検出手段と、内燃機関１０の運転状態に基づき燃料噴射量ＴＡＵを算出するＥＣＵ４０にて達成される燃料噴射量演算手段と、燃料噴射量ＴＡＵに基づき内燃機関１０に燃料を供給する燃料供給手段と、内燃機関１０の排気通路２３途中に設置され、排気ガスを浄化する三元触媒２２と、内燃機関１０の排気通路２３途中の三元触媒２２の下流側に設置され、排気ガス中のＮＯx を浄化するＮＯx 触媒２４と、内燃機関１０の排気通路２３途中の三元触媒２２の上流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第１の空燃比検出手段としてのＡ／Ｆセンサ３１と、内燃機関１０の排気通路２３途中のＮＯx 触媒２４の下流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第２の空燃比検出手段としてのＡ／Ｆセンサ３２と、現在のＮＯx 触媒２４に吸蔵されているＮＯx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量をＡ／Ｆセンサ３２からの出力に基づいて算出するＥＣＵ４０にて達成される還元剤量演算手段と、ＮＯx 触媒２４の吸蔵量と必要還元剤量との関係式を算出するＥＣＵ４０にて達成される関係式演算手段と、前記関係式演算手段で算出された関係式を学習するＥＣＵ４０にて達成される関係式学習手段と、現在のＮＯx 触媒２４の吸蔵量に対する必要還元剤量と関係式とからＮＯx 触媒２４の浄化率を算出するＥＣＵ４０にて達成される浄化率演算手段と、前記浄化率演算手段で算出された浄化率に基づいて硫黄被毒回復制御の実施を判定するＥＣＵ４０にて達成される回復制御実施判定手段と、硫黄被毒回復制御の実施後、または実施前後の浄化率に基づいてＮＯx 触媒２４の劣化を判定するＥＣＵ４０にて達成される劣化判定手段とを具備するものである。
【００９４】
したがって、現在のＮＯx 触媒２４に吸蔵されているＮＯx を還元するのに必要な必要還元剤量がＡ／Ｆセンサ３２からの出力に基づき算出され、ＮＯx 触媒２４の吸蔵量と必要還元剤量とから算出される関係式としての直線が学習によって更新される。そして、このＮＯx 触媒２４の必要還元剤量と関係式とから算出されたＮＯx 触媒２４の浄化率に基づき硫黄被毒回復制御の実施が判定され、このときの浄化率が所定値未満と低くなっているときには硫黄被毒回復制御が実施され、その実施後または実施前後の浄化率により、即ち、その硫黄被毒回復度合いによってＮＯx 触媒２４の劣化が判定される。これにより、ＮＯx 触媒２４における現在のＮＯx 吸蔵能力が低下しているときには、ＮＯx 触媒２４の浄化率が回復されることによってエミッション悪化が未然に防止され、燃費の悪化も防止される。
【００９５】
そして、本実施例の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関１０で検出される種々のパラメータに基づき内燃機関１０の運転状態を検出するＥＣＵ４０にて達成される運転状態検出手段と、内燃機関１０の運転状態に基づき燃料噴射量ＴＡＵを算出するＥＣＵ４０にて達成される燃料噴射量演算手段と、燃料噴射量ＴＡＵに基づき内燃機関１０に燃料を供給する燃料供給手段と、内燃機関１０の排気通路２３途中に設置され、排気ガスを浄化する三元触媒２２と、内燃機関１０の排気通路２３途中の三元触媒２２の下流側に設置され、排気ガス中のＮＯx を浄化するＮＯx 触媒２４と、内燃機関１０の排気通路２３途中の三元触媒２２の上流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第１の空燃比検出手段としてのＡ／Ｆセンサ３１と、内燃機関１０の排気通路２３途中のＮＯx 触媒２４の下流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第２の空燃比検出手段としてのＡ／Ｆセンサ３２と、現在のＮＯx 触媒２４に吸蔵されているＮＯx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量をＡ／Ｆセンサ３２からの出力に基づいて算出するＥＣＵ４０にて達成される還元剤量演算手段と、ＮＯx 触媒２４の吸蔵量と必要還元剤量との関係式を算出するＥＣＵ４０にて達成される関係式演算手段と、前記関係式演算手段で算出された関係式を学習するＥＣＵ４０にて達成される関係式学習手段と、関係式の切片値の変化に基づいて三元触媒２２及びＮＯx 触媒の劣化を判定するＥＣＵ４０にて達成される劣化判定手段とを具備するものである。
【００９６】
したがって、現在のＮＯx 触媒２４に吸蔵されているＮＯx を還元するのに必要な必要還元剤量がＡ／Ｆセンサ３２からの出力に基づき算出され、ＮＯx 触媒２４の吸蔵量と必要還元剤量とから算出された関係式としての直線が学習によって更新される。そして、この直線の切片値の変化に基づき劣化判定手段によって三元触媒２２及びＮＯx 触媒２４の劣化が判定される。つまり、直線の切片値が変化し所定値未満と小さくなると三元触媒２２の劣化、直線上より必要還元剤量が少なくなるとＮＯx 触媒２４の劣化である的確に判定することができる。
【００９７】
更に、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のＥＣＵ４０にて達成される還元剤量演算手段は、１回目にＡ／Ｆセンサ３２が所定範囲のリッチ信号を出力すると予測される還元剤量を供給し、２回目ではＡ／Ｆセンサ３２による１回目の空燃比挙動に基づいて適正還元剤量を逆算し、必要還元剤量を算出するものである。この適正還元剤量は、ＮＯx 触媒２４の下流側における過剰な空燃比を積算した過剰空燃比積算値から算出するものである。また、適正還元剤量は、Ａ／Ｆセンサ３１からの出力がリッチ側に変化開始した時点からＡ／Ｆセンサ３２からの出力がリッチ側に変化し始めるまでの時間とガス輸送遅れ時間とに基づいて算出するものである。
【００９８】
つまり、１回目にはＡ／Ｆセンサ３１から所定範囲のリッチ信号が出力されると予測されるだけの還元剤量が供給され、２回目にはＡ／Ｆセンサ３２による１回目の空燃比挙動に基づき適正還元剤量が逆算される。即ち、Ａ／Ｆセンサ３２からの所定範囲のリッチ信号が出力された分が差引かれることで必要還元剤量が正確に算出される。この適正還元剤量がＮＯx 触媒２４の下流側で過剰な空燃比を積算した過剰空燃比積算値によって求められる。即ち、空燃比が理論空燃比を越えリッチ側となった空燃比が積算されることで過剰還元剤量が算出され、この過剰分が与えられた還元剤量から減算されることで正確に求められる。また、変形例では、適正還元剤量がＡ／Ｆセンサ３１からの出力がリッチ側に変化開始した時点からＡ／Ｆセンサ３２からの出力がリッチ側に変化し始めるまでの時間を求め、更に、排気ガスがＡ／Ｆセンサ３１からＡ／Ｆセンサ３２に至るまでのガス輸送遅れ時間を減算することで正確に求められる。
【００９９】
そして、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のＥＣＵ４０にて達成される関係式演算手段は、２回のリッチ側へのパージ制御に対応するＮＯx 触媒２４の吸蔵量とその還元に必要な還元剤量とを表す点から直線を算出するものである。この吸蔵量は、ＮＯx 触媒２４がＮＯx を吸蔵しきれずに漏出することのない十分小さい領域に設定するものである。つまり、リッチ側へパージ制御したときのＮＯx 触媒２４の吸蔵量に対する還元剤量を表す点が少なくとも２点以上求められる。これにより、入ＮＯx 量に対する必要還元剤量を示す関係式としての直線が簡単かつ正確に求められる。
【０１００】
更に、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のＥＣＵ４０にて達成される関係式学習手段は、今回算出された直線の傾きａが予め設定された基準傾きａ1 に対し所定範囲内にあるときのみ、更新学習するものである。つまり、今回算出された直線の傾きと基準傾きとの偏差が所定範囲内であるときには、直線が更新され記憶される。これにより、求められた傾きを用いた直線に対する信頼性が向上される。
【０１０１】
また、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のＥＣＵ４０にて達成される浄化率演算手段は、関係式における切片値を必要還元剤量と関係式との両者から減算し、それらの比によって浄化率を算出するものである。つまり、浄化率は、関係式としての直線の切片値ｂを必要還元剤量と直線との両者から減算し、それらの比を求めることによって得られる。これにより、直線の切片値ｂが表す三元触媒２２及びＮＯx 触媒２４におけるＯ2 ストレージ量の影響をなくし、ＮＯx 触媒２４の浄化率を正確に算出することができる。
【０１０２】
そして、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のＥＣＵ４０にて達成される回復制御実施判定手段は、現在のＮＯx 触媒２４の吸蔵量に応じて予め設定された基準浄化率より浄化率が低下したときに硫黄被毒回復制御の実施を判定するものである。つまり、現在のＮＯx 触媒２４の浄化率が基準浄化率より低下したときにはＮＯx 触媒２４の吸蔵量が少なくなっており硫黄被毒回復制御の実施が必要であると判定される。これにより、ＮＯx 触媒２４の吸蔵量が適切なタイミングにて硫黄被毒回復制御の実施によって回復されることとなりエミッションの悪化が防止され、燃費の悪化も防止することができる。
【０１０３】
更に、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のＥＣＵ４０にて達成される劣化判定手段は、硫黄被毒回復制御の実施後の浄化率が予め設定された所定値以下のとき、ＮＯx 触媒２４の劣化と判定するものである。つまり、硫黄被毒回復制御が実施されたにもかかわらず浄化率が所定値以下と低下したままであるときには、ＮＯx 触媒２４が熱劣化によるダメージを受けており、浄化率回復不能と適切に判定される。
【０１０４】
ところで、上記実施例では、第２の空燃比検出手段としてＡ／Ｆセンサ３２を用いているが、上記変形例では、Ｏ2 センサを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置が適用された内燃機関とその周辺機器を示す概略構成図である。
【図２】  図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているＥＣＵにおけるイニシャル処理を示すフローチャートである。
【図３】  図３は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているＥＣＵにおけるリーン制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】  図４は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているＥＣＵにおけるＴＡＵ演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】  図５は図３における吸蔵量演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】  図６は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているＥＣＵにおけるリッチパージ制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】  図７は図６における直線学習の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】  図８は図７におけるポイント１及びポイント２演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】  図９は図７における直線演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】  図１０は図８における適正還元剤量演算の処理手順を示すサブルーチンである。
【図１１】  図１１は図１０における空燃比リッチ間の過剰空燃比積算の処理手順を示すサブルーチンである。
【図１２】  図１２は図１０における適正量演算の処理手順を示すサブルーチンである。
【図１３】  図１３は図８における適正還元剤量演算の処理手順の変形例を示すサブルーチンである。
【図１４】  図１４は図１３における適正量演算の処理手順を示すサブルーチンである。
【図１５】  図１５は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているＥＣＵにおける浄化率演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】  図１６は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているＥＣＵにおける硫黄被毒回復制御実施判定及び劣化判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】  図１７は図１６における硫黄被毒回復制御の処理手順を示すサブルーチンである。
【図１８】  図１８は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているＥＣＵにおける三元触媒劣化判定の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０    内燃機関
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ  インジェクタ（燃料供給手段）
２２    三元触媒
２３    排気通路
２４    ＮＯx 触媒
３１    Ａ／Ｆセンサ（第１の空燃比検出手段）
３２    Ａ／Ｆセンサ（第２の空燃比検出手段）
４０    ＥＣＵ（電子制御ユニット）
【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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【図１８】
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