(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 触媒の吸蔵量と学習された前記関係式とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に応じて前記ＮＯx 触媒の許容吸蔵量を設定する許容吸蔵量設定手段と、
前記許容吸蔵量設定手段で設定された前記許容吸蔵量を学習する許容吸蔵量学習手段と、
前記ＮＯx 触媒における硫黄被毒度合いを判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果で硫黄被毒回復が必要なときには、前記内燃機関に対する空燃比をリッチ側に制御、かつ、触媒温度を昇温制御し、前記ＮＯx 触媒が吸蔵しているＳＯx （硫黄酸化物）を還元し硫黄被毒を回復させる回復制御手段と、
前記回復制御手段による前記ＮＯx 触媒の硫黄被毒回復後は、前記許容吸蔵量を再度学習する許容吸蔵量再学習手段と
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２】
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に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
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２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
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２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
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 触媒の吸蔵量とそれに対応する還元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請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記吸蔵量は、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することを特徴とする請求項５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５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記比較手段は、現在の前記ＮＯx 触媒の吸蔵量とそれに対応する還元に必要な還元剤量とを表す点が、前記関係式に対し所定範囲内または所定範囲外にあるかを比較することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記許容吸蔵量設定手段は、前記比較手段による比較結果が所定範囲内にあるときには前記許容吸蔵量を増量、また、前記比較手段による比較結果が所定範囲外にあるときには前記許容吸蔵量を減量することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記許容吸蔵量設定手段は、前記許容吸蔵量学習が完了するまでの初回には前記許容吸蔵量を少ない方から多くなる方に向かって探すことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
前記許容吸蔵量学習手段は、前記比較手段による比較結果が所定範囲内で最大となる前記許容吸蔵量を学習値とし、前記内燃機関の運転状態毎に学習値を設定し、次回に反映することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
前記判定手段は、現在の前記ＮＯx 触媒の前記許容吸蔵量と所定値との比較によって硫黄被毒度合いを判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【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、特開平１１−１４１３７０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（ＮＯx 吸収剤）に流入する排気ガスの空燃比をリーン側からリッチ側に一時的に切換えるリッチスパイクを時間間隔を隔てて繰返し与えることにより、ＮＯx 触媒（ＮＯx 吸収剤）から吸収されているＮＯx を放出させ還元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、時間を徐変しながらＮＯx 触媒の適正還元剤量を算出するため、適正還元剤量の算出完了までに時間がかかり、この算出中に運転条件が変化すると適正還元剤量が求まらず、還元剤量の過不足によるエミッション悪化を招くという不具合があった。
【０００４】
また、前述のものでは、ＮＯx 触媒の劣化度合いに応じて許容吸蔵量を低下させるとしており、許容吸蔵量が徐々に少なくなる方向にある。ここで、周知のように、ＮＯx 触媒は硫黄被毒によって許容吸蔵量が一旦、低下するが所定の制御により回復させることができる。しかし、ＮＯx 触媒の許容吸蔵量が回復され実際には多くなっていても、許容吸蔵量が少なく設定されたままでは、ＮＯx 触媒を有効に利用することができず、結果として燃費の悪化を招くという不具合があった。
【０００５】
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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
まず、本発明の考え方について説明する。図１９及び図２０の特性図に示すように、吸蔵されたＮＯx 量（流入するＮＯx が全て吸蔵されたと推定して求めた量）を全て還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量は、ＮＯx 触媒が吸蔵するＮＯx 吸蔵量に比例する（Ｂ点まで）。しかし、ＮＯx 触媒が入ＮＯx を吸蔵しきれず漏出する点（Ｃ点）においては、Ａ，Ｂ点を通る直線に対して出ＮＯx として漏出した量に応じて必要還元剤量は減る。したがって、直線は途中から折れ曲がる。ＮＯx 触媒からＮＯx が漏出しているかを直接検出することはＮＯx 濃度を測定する例えば、ＮＯx センサ等を用いなければ分からないので、ＮＯx 吸蔵量と必要還元剤量との関係式より推定する。この変曲点に相当するＮＯx 吸蔵量を許容吸蔵量とする。
【０００７】
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、関係式学習手段で学習され更新される。この関係式と現在のＮＯx 触媒の吸蔵量とが比較手段で比較される。そして、この比較結果に応じてＮＯx 触媒の許容吸蔵量が許容吸蔵量設定手段にて設定され、許容吸蔵量学習手段で学習され更新される。ここで、判定手段にてＮＯx 触媒における硫黄被毒度合いが判定され、硫黄被毒回復が必要なときには、回復制御手段によって内燃機関に対する空燃比がリッチ側に制御、かつ、触媒温度が昇温制御され、ＮＯx 触媒に吸蔵されているＳＯx が還元され硫黄被毒が回復されたのち、許容吸蔵量再学習手段で許容吸蔵量が再度学習される。これにより、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、エミッション悪化が未然に防止され、ＮＯx 触媒の許容吸蔵量の回復によって燃費の悪化も防止される。
【０００８】
請求項２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。
【０００９】
請求項３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。
【００１０】
請求項４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。
【００１１】
請求項５の内燃機関の排気浄化装置における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 触媒の吸蔵量に対応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。
【００１２】
請求項６の内燃機関の排気浄化装置では、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。
【００１３】
請求項７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。
【００１４】
請求項８の内燃機関の排気浄化装置における比較手段では、現在のＮＯx 触媒の吸蔵量に対応する還元剤量を表す点が関係式に対し所定範囲内または所定範囲外にあるか、即ち、関係式の近傍にあるか否かによって、適切な還元剤量が正確に求められる。
【００１５】
請求項９の内燃機関の排気浄化装置における許容吸蔵量設定手段では、比較手段での比較結果で現在のＮＯx 触媒の吸蔵量に対する還元剤量を表す点が関係式に対し所定範囲内、即ち、関係式の近傍にあるときにはＮＯx 触媒の吸蔵能力に余裕があるとして許容吸蔵量が増量される。また、この点が関係式に対し所定範囲外、即ち、関係式の近傍にないときにはＮＯx 触媒の吸蔵能力を越えている可能性があるとして許容吸蔵量が減量される。これにより、ＮＯx 触媒からＮＯx が漏出することが防止されると共に、ＮＯx 触媒の吸蔵能力が最大限に発揮される。
【００１６】
請求項１０の内燃機関の排気浄化装置における許容吸蔵量設定手段では、許容吸蔵量学習が完了するまでの初回においては許容吸蔵量が少ない方から多くなる方に向かって探される。これにより、ＮＯx 触媒の吸蔵能力を越えて許容吸蔵量が設定されることがないため、ＮＯx 触媒からＮＯx が漏出することが未然に防止される。
【００１７】
請求項１１の内燃機関の排気浄化装置における許容吸蔵量学習手段では、比較手段での比較結果が所定範囲内で最大となる許容吸蔵量が学習値とされ、内燃機関の運転状態毎に学習値が設定され、次回に用いられる。これにより、現在のＮＯx 触媒の吸蔵能力を最大限に発揮するための適切な許容吸蔵量が正確に求められる。
【００１８】
請求項１２の内燃機関の排気浄化装置における判定手段では、現在のＮＯx 触媒の許容吸蔵量と所定値とが比較され、許容吸蔵量が所定値以下であると硫黄被毒度合いが進んでいると判定される。これにより、ＮＯx 触媒に対して硫黄被毒回復制御を行なう好適なタイミングが求められる。
【００１９】
【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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
《ＮＯx 触媒２４に対するＮＯx 吸蔵及び回復制御のメインルーチン：図２参照》
なお、このＮＯx 吸蔵及び回復制御ルーチンはイグニッションスイッチ（図示略）のＯＮ（オン）後、ＥＣＵ４０にて繰返し実行される。
【００２６】
図２において、まず、ステップＳ１０１で内燃機関１０の運転状態がリーン制御領域にあるかが判定される。ステップＳ１０１の判定条件が成立せず、即ち、リーン制御領域にないときには後述のＮＯx 触媒２４の吸蔵量が算出できないためリーン制御領域になるまで待ってステップＳ１０２に移行する。ステップＳ１０２では、後述の吸蔵量演算処理によってΣ吸蔵量が算出される。なお、Σ吸蔵量は積算演算された吸蔵量を表す。
【００２７】
次にステップＳ１０３に移行して、ステップＳ１０２で算出されたΣ吸蔵量が許容吸蔵量以上であるかが判定される。この許容吸蔵量とは、ＮＯx 触媒２４の現在の能力で吸蔵可能なＮＯx の吸蔵量であり、後述の許容吸蔵量学習処理によって算出される。ステップＳ１０３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Ｓ１０２に戻り、同様の処理が繰返し実行される。一方、ステップＳ１０３の判定条件が成立、即ち、Σ吸蔵量が許容吸蔵量以上と多くなるとステップＳ１０４に移行し、リーン制御が一旦終了とされる。
【００２８】
次にステップＳ１０５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Ｓ１０５の判定条件が成立、即ち、直線学習フラグが「０」のままであり、未だＮＯx 触媒２４の特性を表す直線が学習済でないときにはステップＳ１０６に移行し、後述の直線学習処理が実行されたのちステップＳ１０１に戻り、同様の処理が繰返し実行される。一方、ステップＳ１０５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Ｓ１０７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Ｓ１０７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、ＮＯx 触媒２４の許容吸蔵量が未だ学習済でないときにはステップＳ１０８に移行し、後述の許容吸蔵量学習処理が実行されたのちステップＳ１０１に戻り、同様の処理が繰返し実行される。
【００２９】
一方、ステップＳ１０７の判定条件が成立、即ち、許容吸蔵量学習フラグが「１」にセットされており、ＮＯx 触媒２４の許容吸蔵量が学習済であるときにはステップＳ１０９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Ｓ１１０に移行して、リッチパージ制御が開始される。このリッチパージ制御とは、リーン燃焼中に吸蔵したＮＯx を空燃比を一時的にリッチにして、吸蔵したＮＯx をＮＯx 触媒から放出させ還元することである。次にステップＳ１１１に移行して、リッチパージ制御による供給還元剤量が必要還元剤量に等しくなったかが判定される。ステップＳ１１１の判定条件が成立せず、即ち、未だ供給還元剤量が必要還元剤量に等しくなっていないときにはリッチパージ制御が繰返される。そして、ステップＳ１１１で供給還元剤量が必要還元剤量に等しくなるとステップＳ１１２に移行し、リッチパージ制御が終了されたのちステップＳ１０１に戻り、同様の処理が繰返し実行される。
【００３０】
〈イニシャルルーチン：図３参照〉
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。
【００３１】
図３において、ステップＳ２０１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。
【００３２】
〈リーン制御ルーチン：図４参照〉
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。
【００３３】
図４において、ステップＳ３０１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Ｓ３０２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Ｓ３０３に移行して、後述の許容吸蔵量学習処理で算出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。
【００３４】
次にステップＳ３０４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Ｓ３０４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Ｓ３０５に移行し、ステップＳ３０３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Ｓ３０４の判定条件が成立するときにはステップＳ３０６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Ｓ３０６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Ｓ３０７に移行し、ステップＳ３０３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。
【００３５】
一方、ステップＳ３０６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Ｓ３０５またはステップＳ３０７における処理ののちステップＳ３０８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Ｓ３０９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Ｓ３０３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Ｓ３０９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Ｓ３０１に戻り、同様の処理が繰返し実行される。そして、ステップＳ３０９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。
【００３６】
〈ＴＡＵ（燃料噴射量）演算のサブルーチン：図５参照〉
なお、このＴＡＵ演算ルーチンは、図４のステップＳ３０２または後述の図７のステップＳ６０１または後述の図１２のステップＳ１１０１または後述の図１５のステップＳ１４０１による割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００３７】
図５において、ステップＳ４０１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Ｓ４０２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Ｓ４０２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Ｓ４０３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。
【００３８】
【数１】
ＴＡＵ＝ＴＰ×ＬＦＡＦ×ＫＡＦ1                         ・・・（１）
【００３９】
一方、ステップＳ４０２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Ｓ４０４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。
【００４０】
【数２】
ＴＡＵ＝ＴＰ×ＬＦＡＦ×ＫＡＦ2                         ・・・（２）
【００４１】
〈吸蔵量演算のサブルーチン：図６参照〉
なお、この吸蔵量演算ルーチンは図４のステップＳ３０８による割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００４２】
図６において、ステップＳ５０１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。
【００４３】
【数３】
0004432260.tif 000002
【００４４】
次にステップＳ５０２に移行して、前回までのΣ吸蔵量にステップＳ５０１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。
【００４５】
〈リッチパージ制御ルーチン：図７参照〉
なお、このリッチパージ制御ルーチンは、図２のステップＳ１１０〜ステップＳ１１２までのリッチパージ制御中、ＥＣＵ４０にて繰返し実行される。
【００４６】
図７において、まず、ステップＳ６０１で、上述の図５によるＴＡＵ演算処理が実行される。次にステップＳ６０２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Ｓ６０２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Ｓ６０３に移行し、後述の直線学習処理が実行される。
【００４７】
一方、ステップＳ６０２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Ｓ６０４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Ｓ６０４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Ｓ６０５に移行し、後述の許容吸蔵量学習処理が実行される。
【００４８】
一方、ステップＳ６０４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Ｓ６０６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Ｓ６０７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。
【００４９】
【数４】
ＦＱ←ＴＡＵ×（単位時間当たり噴射量）×（還元剤密度）  ・・・（４）
【００５０】
次にステップＳ６０８に移行して、１噴射が終了するまで待ってステップＳ６０９に移行する。ステップＳ６０９では、前回の必要還元剤量からステップＳ６０７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Ｓ６１０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Ｓ６１０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Ｓ６０７に戻り、同様の処理が繰返し実行される。そして、ステップＳ６１０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Ｓ６０３またはステップＳ６０５の処理ののちステップＳ６１１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。
【００５１】
〈直線学習のサブルーチン：図８参照〉
なお、この直線学習ルーチンは、図２のステップＳ１０６または図７のステップＳ６０３の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００５２】
図８において、ステップＳ７０１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Ｓ７０１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Ｓ７０２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Ｓ７０１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Ｓ７０３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Ｓ７０４に移行して、ステップＳ７０２で算出されたポイント１とステップＳ７０３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。
【００５３】
〈許容吸蔵量学習のサブルーチン：図９参照〉
なお、この許容吸蔵量学習ルーチンは、図２のステップＳ１０８または図７のステップＳ６０５の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００５４】
図９において、ステップＳ８０１で、適正還元剤量算出フラグが「１」にセットされているかが判定される。ステップＳ８０１の判定条件が成立せず、即ち、適正還元剤量算出フラグが「０」のままであり、未だ適正還元剤量が算出されていないときにはステップＳ８０２に移行し、後述の適正還元剤量演算処理が実行され、適正還元剤量が算出される。一方、ステップＳ８０１の判定条件が成立、即ち、適正還元剤量算出フラグが「１」で、既に適正還元剤量が算出されているときにはステップＳ８０２がスキップされる。
【００５５】
次にステップＳ８０３に移行して、今回の計算還元剤量(i) が次式（５）にて算出される。ここで、ａは後述の直線演算処理で算出される直線の傾き、ｂは後述の直線演算処理で算出される直線の切片である。
【００５６】
【数５】
計算還元剤量(i) ←ａ×許容吸蔵量(i) ＋ｂ                ・・・（５）
【００５７】
次にステップＳ８０４に移行して、今回の還元剤量が直線上にあるかを知るため、今回の計算還元剤量(i) から許容量ＫＧを減算した値が今回の適正還元剤量(i) を越えているかが判定される。ステップＳ８０４の判定条件が成立するときには今回の計算還元剤量(i) が直線より上にあり、許容吸蔵量が大き過ぎるとしてステップＳ８０５に移行し、許容吸蔵量から所定量Ｋが減算され許容吸蔵量学習値とされ、本ルーチンを終了する。
【００５８】
一方、ステップＳ８０４の判定条件が成立せず、即ち、今回の計算還元剤量(i) から許容量ＫＧを減算した値が今回の適正還元剤量(i) 以下と小さいときにはステップＳ８０６に移行し、前回の還元剤量が直線上にあったかを知るため、前回の計算還元剤量(i-1) から許容量ＫＧを減算した値が前回の適正還元剤量(i-1) を越えているかが判定される。ステップＳ８０６の判定条件が成立しないときには今回の計算還元剤量(i) 及び前回の計算還元剤量(i-1) が共に直線上にあるため、許容吸蔵量を今より大きくできる可能性があるとしてステップＳ８０７に移行し、許容吸蔵量に所定量Ｋが加算され許容吸蔵量学習値とされ、本ルーチンを終了する。
【００５９】
一方、ステップＳ８０６の判定条件が成立、即ち、前回の計算還元剤量(i-1) から許容量ＫＧを減算した値が前回の適正還元剤量(i-1) を越えているときにはステップＳ８０８に移行し、前回の計算還元剤量(i-1) が直線上になく今回の計算還元剤量(i) が直線上にあるので、現在の許容吸蔵量が適正値であるとして許容吸蔵量学習フラグが「１」にセットされ、本ルーチンを終了する。
【００６０】
〈ポイント１及びポイント２演算のサブルーチン：図１０参照〉
なお、このポイント１及びポイント２演算ルーチンは、図８のステップＳ７０２またはステップＳ７０３の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００６１】
図１０において、ステップＳ９０１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Ｓ９０２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Ｓ９０２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Ｓ９０３に移行し、ステップＳ９０１で算出された適正還元剤量がＹ1 とされる。次にステップＳ９０４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。
【００６２】
一方、ステップＳ９０２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Ｓ９０５に移行し、ステップＳ９０１で算出された適正還元剤量がＹ2 とされる。次にステップＳ９０６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。
【００６３】
〈直線演算のサブルーチン：図１１参照〉
なお、この直線演算ルーチンは図８のステップＳ７０４の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００６４】
図１１において、まず、ステップＳ１００１で、直線の傾きａ1 が次式（６）にて算出される。
【００６５】
【数６】
ａ1 ＝（Ｙ2 −Ｙ1 ）／（Ｘ2 −Ｘ1 ）                    ・・・（６）
【００６６】
次にステップＳ１００２に移行して、ステップＳ１００１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Ｓ１００２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Ｓ１００３に移行し、ステップＳ１００１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Ｓ１００４に移行して、直線の切片ｂが次式（７）にて算出される。
【００６７】
【数７】
ｂ＝Ｙ1 −ａＸ1                                         ・・・（７）
【００６８】
一方、ステップＳ１００２の判定条件が成立せず、即ち、ステップＳ１００１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Ｓ１００３及びステップＳ１００４がスキップされる。次にステップＳ１００５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。
【００６９】
〈適正還元剤量演算のサブルーチン：図１２参照〉
なお、この適正還元剤量演算ルーチンは図９のステップＳ８０２または図１０のステップＳ９０１の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００７０】
図１２において、まず、ステップＳ１１０１で、上述の図５によるＴＡＵ演算処理が実行される。次にステップＳ１１０２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Ｓ１１０３に移行して、１噴射が終了するまで待ってステップＳ１１０４に移行する。ステップＳ１１０４では、前回までのΣＦＱにステップＳ１１０２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。
【００７１】
次にステップＳ１１０５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Ｓ１１０５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Ｓ１１０６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Ｓ１１０６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Ｓ１１０７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。
【００７２】
次にステップＳ１１０８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Ｓ１１０１に戻り、同様の処理が繰返し実行される。一方、ステップＳ１１０６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Ｓ１１０７及びステップＳ１１０８をスキップしてステップＳ１１０１に戻り、同様の処理が繰返し実行される。
【００７３】
一方、ステップＳ１１０５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Ｓ１１０９に移行し、リーン制御へ移行されたのちステップＳ１１１０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Ｓ１１１１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。
【００７４】
次にステップＳ１１１２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Ｓ１１１３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Ｓ１１１４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Ｓ１１１５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。
【００７５】
〈空燃比リッチ間の過剰空燃比積算のサブルーチン：図１３参照〉
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１２のステップＳ１１１２の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００７６】
図１３において、ステップＳ１２０１で、空燃比が算出される。次にステップＳ１２０２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Ｓ１２０２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Ｓ１２０３に移行し、過剰空燃比が設定される。次にステップＳ１２０４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Ｓ１２０５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Ｓ１２０１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。
【００７７】
一方、ステップＳ１２０２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Ｓ１２０６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Ｓ１２０７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。
【００７８】
〈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１２のステップＳ１１１３の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００７９】
図１４において、ステップＳ１３０１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Ｓ１３０２に移行して、過剰還元剤量が次式（８）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。
【００８０】
【数８】
過剰還元剤量←（吸入空気量）×（Δ空燃比）／１４．７    ・・・（８）
【００８１】
次にステップＳ１３０３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。
【００８２】
〈適正還元剤量演算のサブルーチンの変形例：図１５参照〉
なお、この適正還元剤量演算ルーチンの変形例は図９のステップＳ８０２または図１０のステップＳ９０１の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００８３】
図１５において、まず、ステップＳ１４０１で、上述の図５によるＴＡＵ演算処理が実行される。次にステップＳ１４０２に移行して、噴射開始されたのちステップＳ１４０３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Ｓ１４０３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Ｓ１４０４に移行する。ステップＳ１４０４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Ｓ１４０５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。
【００８４】
ステップＳ１４０５でＮＯx 触媒後空燃比がリッチとなるまで待ってステップＳ１４０６に移行する。ステップＳ１４０６では、リーン制御へ移行されたのちステップＳ１４０７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Ｓ１４０８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Ｓ１４０９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。
【００８５】
〈適正量演算のサブルーチン：図１６参照〉
なお、この適正量演算ルーチンは図１５のステップＳ１４０８の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００８６】
図１６において、ステップＳ１５０１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Ｓ１５０２に移行する。ステップＳ１５０２では、図１５のステップＳ１４０７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１５のステップＳ１４０４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Ｓ１５０１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Ｓ１５０３に移行して、ステップＳ１５０２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。
【００８７】
次にステップＳ１５０４に移行して、適正還元剤量が次式（９）にて算出されたのち、本ルーチンを終了する。
【００８８】
【数９】
0004432260.tif 000003
【００８９】
〈硫黄被毒度合い判定ルーチン：図１７参照〉
なお、この硫黄被毒度合い判定ルーチンは許容吸蔵量学習フラグが「１」にセット、即ち、ＮＯx 触媒２４における許容吸蔵量が学習済となったのちの所定時間毎にＥＣＵ４０にて繰返し実行される。
【００９０】
図１７において、ステップＳ１６０１で、現在の許容吸蔵量が所定値以下であるかが判定される。この所定値とは、ＮＯx 触媒２４の硫黄被毒度合いを判定するため予め設定された値である。ステップＳ１６０１の判定条件が成立、即ち、現在の許容吸蔵量が所定値以下と少なくなっているときにはステップＳ１６０２に移行し、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Ｓ１６０３に移行して、ステップＳ１６０２による硫黄被毒回復制御処理の実施により硫黄被毒が回復（許容吸蔵量が回復）されているはずなので、再度許容吸蔵量を学習させるため許容吸蔵量学習フラグが「０」にリセットされたのち、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１６０１の判定条件が成立せず、即ち、現在の許容吸蔵量が所定値を越え大きいときには何もすることなく、本ルーチンを終了する。
【００９１】
〈硫黄被毒回復制御のサブルーチン：図１８参照〉
なお、この硫黄被毒回復制御ルーチンは図１７のステップＳ１６０２の割込毎にＥＣＵ４０にて実行される。
【００９２】
図１８において、ステップＳ１７０１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Ｓ１７０２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Ｓ１７０３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Ｓ１７０３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Ｓ１７０１に戻り、同様の処理が繰返し実行される。
【００９３】
一方、ステップＳ１７０３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Ｓ１７０４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Ｓ１７０５に移行する。ステップＳ１７０５では、空燃比リッチ制御が実行されたのちステップＳ１７０６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Ｓ１７０６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Ｓ１７０３に戻り、同様の処理が繰返し実行される。一方、ステップＳ１７０６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Ｓ１７０７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。
【００９４】
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または酸素濃度を検出する第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の吸蔵量と学習された関係式とを比較するＥＣＵ４０にて達成される比較手段と、前記比較手段による比較結果に応じてＮＯx 触媒２４の許容吸蔵量を設定するＥＣＵ４０にて達成される許容吸蔵量設定手段と、前記許容吸蔵量設定手段で設定された許容吸蔵量を学習するＥＣＵ４０にて達成される許容吸蔵量学習手段と、ＮＯx 触媒２４における硫黄被毒度合いを判定するＥＣＵ４０にて達成される判定手段と、前記判定手段による判定結果で硫黄被毒回復が必要なときには、内燃機関１０に対する空燃比をリッチ側に制御、かつ、触媒温度を昇温制御し、ＮＯx 触媒２４が吸蔵しているＳＯx を還元し硫黄被毒を回復させるＥＣＵ４０にて達成される回復制御手段と、前記回復制御手段によるＮＯx 触媒２４の硫黄被毒回復後は、許容吸蔵量を再度学習するＥＣＵ４０にて達成される許容吸蔵量再学習手段とを具備するものである。
【００９５】
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学習によって更新される関係式としての直線と現在のＮＯx 触媒２４の吸蔵量とが比較される。そして、この比較結果に応じてＮＯx 触媒２４の許容吸蔵量が設定され、学習によって更新される。ここで、ＮＯx 触媒２４における硫黄被毒度合いが判定され、硫黄被毒回復が必要なときには、内燃機関に対する空燃比がリッチ側に制御、かつ、触媒温度が昇温制御され、ＮＯx 触媒２４が吸蔵しているＮＯx が還元され硫黄被毒が回復されたのち、許容吸蔵量が再度学習される。これにより、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、エミッション悪化が未然に防止され、ＮＯx 触媒２４の許容吸蔵量の回復によって燃費の悪化も防止される。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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の吸蔵量とそれに対応する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、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かつ正確に求められる。
【００９９】
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。また、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のＥＣＵ４０にて達成される比較手段は、現在の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が、関係式としての直線に対し所定範囲内または所定範囲外にあるかを比較するものである。したがって、現在のＮＯx 触媒２４の吸蔵量に対する還元剤量を表す点が関係式に対し所定範囲内または所定範囲外にあるか、即ち、関係式の近傍にあるか否かによって、適切な還元剤量が正確に求められる。
【０１００】
そして、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のＥＣＵ４０にて達成される許容吸蔵量設定手段は、比較手段による比較結果が所定範囲内にあるときには許容吸蔵量を増量、また、比較手段による比較結果が所定範囲外にあるときには許容吸蔵量を減量するものである。つまり、比較手段での比較結果で現在のＮＯx 触媒２４の吸蔵量に対する還元剤量を表す点が関係式に対し所定範囲内、即ち、直線の近傍にあるときにはＮＯx 触媒２４の吸蔵能力に余裕があるとして許容吸蔵量が増量される。また、この点が直線に対し所定範囲外、即ち、直線の近傍にないときにはＮＯx 触媒２４の吸蔵能力を越えている可能性があるとして許容吸蔵量が減量される。これにより、ＮＯx 触媒２４からＮＯx が漏出することが防止されると共に、ＮＯx 触媒２４の吸蔵能力が最大限に発揮される。
【０１０１】
加えて、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のＥＣＵ４０にて達成される許容吸蔵量設定手段は、許容吸蔵量学習が完了するまでの初回には許容吸蔵量を少ない方から多くなる方に向かって探すものである。これにより、ＮＯx 触媒２４の吸蔵能力を越えて許容吸蔵量が設定されることがないため、ＮＯx 触媒２４からＮＯx が漏出することが未然に防止される。また、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のＥＣＵ４０にて達成される許容吸蔵量学習手段は、比較手段による比較結果が所定範囲内で最大となる許容吸蔵量を学習値とし、内燃機関１０の運転状態毎に学習値を設定し、次回に反映するものである。これにより、現在のＮＯx 触媒の吸蔵能力を最大限に発揮するための適切な還元剤量が正確に求められる。そして、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のＥＣＵ４０にて達成される判定手段は、現在のＮＯx 触媒２４の許容吸蔵量が所定値以下であるかによって硫黄被毒度合いを判定するものである。これにより、ＮＯx 触媒に対して硫黄被毒回復制御を行なう好適なタイミングが求められる。
【０１０２】
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ＮＯx 触媒に対するＮＯx 吸蔵及び回復制御の処理手順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におけるイニシャル処理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におけるリーン制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】  図５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６】  図６は図４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７】  図７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８】  図８は図２及び図７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９】  図９は図２及び図７における許容吸蔵量学習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１１】  図１１は図８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１２】  図１２は図９及び図１０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１３】  図１３は図１２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１４】  図１４は図１２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は図９及び図１０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１６】  図１６は図１５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１７】  図１７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における硫黄被毒度合い判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図１８】  図１８は図１７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１９】  図１９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用いられているＮＯx 触媒におけるＮＯx 吸蔵量と必要還元剤量との関係を示す特性図である。
【図２０】  図２０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用いられているＮＯx 触媒への入ＮＯx 及び出ＮＯx におけるＮＯx 濃度を示す特性図である。
【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】
0004432260.tif 000004
【図２】
0004432260.tif 000005
【図３】
0004432260.tif 000006
【図４】
0004432260.tif 000007
【図５】
0004432260.tif 000008
【図６】
0004432260.tif 000009
【図７】
0004432260.tif 000010
【図８】
0004432260.tif 000011
【図９】
0004432260.tif 000012
【図１０】
0004432260.tif 000013
【図１１】
0004432260.tif 000014
【図１２】
0004432260.tif 000015
【図１３】
0004432260.tif 000016
【図１４】
0004432260.tif 000017
【図１５】
0004432260.tif 000018
【図１６】
0004432260.tif 000019
【図１７】
0004432260.tif 000020
【図１８】
0004432260.tif 000021
【図１９】
0004432260.tif 000022
【図２０】
0004432260.tif 000023