(57)【要約】【課題】ＮＯｘトラップ触媒手段下流の空燃比センサ出力に基づいてリッチスパイクを終了させる方式においてＮＯｘトラップ触媒手段が劣化した状態となっても、ＣＯ、ＨＣの抑制が可能な排気浄化方法を提供する。【解決手段】燃料噴射弁（５）を用いて、ＮＯｘトラップ触媒手段（１０）からＮＯｘを脱離すべく排気の空燃比を一時的にリッチ化する処理手順と、このリッチ化中にＮＯｘトラップ触媒手段（１０）からのＮＯｘ脱離作用が完了したとき前記リッチ化を終了する処理手順とを含むエンジンの排気浄化方法において、予め定めている所定期間の開始より前記リッチ化を行った回数を計測する処理手順と、この計測される回数と予め定めている所定回数との比較の結果、所定回数に達した後には前記所定期間が経過するまでの残り期間においてリーン運転を禁止する処理手順とをエンジンコントローラ（２１）が含む。【選択図】図１
2007032384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、流入する排気の空燃比が理論空燃比またはリッチな空燃比になるとそれまでトラップしていたＮＯｘを脱離しかつ脱離したＮＯｘを排気中の還元剤を用いて還元処理するＮＯｘトラップ触媒手段
を備え、
吸気通路または燃焼室に臨んで設けられる燃料噴射弁を用いて、リーン運転時に前記ＮＯｘトラップ触媒手段からＮＯｘを脱離すべく排気の空燃比を一時的にリッチ化するかまたはリーン運転域より理論空燃比での運転域へと切換わったときに排気の空燃比を一時的にリッチ化するリッチ化処理手順と、
このリッチ化中に前記ＮＯｘトラップ触媒手段からのＮＯｘ脱離作用が完了したか否かを判定するＮＯｘ脱離作用完了判定処理手順と、
この判定結果よりＮＯｘトラップ触媒手段からのＮＯｘ脱離作用が完了したとき前記リッチ化を終了するリッチ化終了処理手順と
を含むエンジンの排気浄化方法において、
予め定めている所定期間の開始より前記リッチ化を行った回数を計測するリッチ化回数計測処理手順と、
この計測される回数と予め定めている所定回数との比較の結果、所定回数に達した後には前記所定期間が経過するまでの残り期間においてリーン運転を禁止するリーン運転禁止処理手順と
を含むことを特徴とするエンジンの排気浄化方法。
【請求項２】
前記所定期間が経過したとき、前記計測されている回数をゼロに戻す回数ゼロ戻し処理手順を有し、
前記リッチ化回数計測処理手順及びリーン運転禁止処理手順と、この回数ゼロ戻し処理手順とを前記所定期間毎に繰り返すことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化方法。
【請求項３】
前記所定回数は、前記ＮＯｘトラップ触媒手段に劣化が生じていない状態に対して予め定めていることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの排気浄化方法。
【請求項４】
前記ＮＯｘトラップ触媒下流の排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段を備え、
この検出されるＮＯｘ濃度が所定濃度以上となったときに前記リッチ化を開始するリッチ化開始処理手順
を含むことを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化方法。
【請求項５】
前記ＮＯｘトラップ触媒手段のＮＯｘトラップ量を算出するＮＯｘトラップ量算出処理手順と、
この算出されるＮＯｘトラップ量が所定値以上となったときに前記リッチ化を開始するリッチ化開始処理手順と
を含むことを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化方法。
【請求項６】
前記ＮＯｘトラップ触媒下流の排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段を備え、
この検出されるＮＯｘ濃度に基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒手段のＮＯｘトラップ量を算出する
ことを特徴とする請求項５に記載のエンジンの排気浄化方法。
【請求項７】
前記ＮＯｘトラップ触媒手段下流の排気中の空燃比を検出する空燃比検出手段を備え、
前記ＮＯｘ脱離作用完了判定処理手順はこの検出されるＮＯｘトラップ触媒手段下流の排気中の空燃比に基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒手段からのＮＯｘ脱離作用が完了したか否かを判定することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化方法。
【請求項８】
前記ＮＯｘトラップ触媒手段下流の排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段を備え、
前記ＮＯｘ脱離作用完了判定処理手順はこの検出されるＮＯｘ濃度に基づいてＮＯｘトラップ量を算出し、このＮＯｘトラップ量に基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒手段からのＮＯｘ脱離作用が完了したか否かを判定することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化方法。
【請求項９】
前記ＮＯｘ濃度検出手段はＮＯｘ濃度センサーであることを特徴とする請求項４、６、８のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化方法。
【請求項１０】
流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、流入する排気の空燃比が理論空燃比またはリッチな空燃比になるとそれまでトラップしていたＮＯｘを脱離しかつ脱離したＮＯｘを排気中の還元剤を用いて還元処理するＮＯｘトラップ触媒手段
を備え、
吸気通路または燃焼室に臨んで設けられる燃料噴射弁を用いて、リーン運転時に前記ＮＯｘトラップ触媒手段からＮＯｘを脱離すべく排気の空燃比を一時的にリッチ化するかまたはリーン運転域より理論空燃比での運転域へと切換わったときに排気の空燃比を一時的にリッチ化するリッチ化手段と、
このリッチ化中に前記ＮＯｘトラップ触媒手段からのＮＯｘ脱離作用が完了したか否かを判定するＮＯｘ脱離作用完了判定手段と、
この判定結果よりＮＯｘトラップ触媒手段からのＮＯｘ脱離作用が完了したとき前記リッチ化を終了するリッチ化終了手段と
を含むエンジンの排気浄化装置において、
予め定めている所定期間の開始より前記リッチ化を行った回数を計測するリッチ化回数計測手段と、
この計測される回数と予め定めている所定回数との比較の結果、所定回数に達した後には前記所定期間が経過するまでの残り期間においてリーン運転を禁止するリーン運転禁止手段と
を備えることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項１１】
前記所定期間が経過したとき、前記計測されている回数をゼロに戻す回数ゼロ戻し手段を有し、
前記リッチ化回数計測手段によるリッチ化を行った回数の計測及び前記リーン運転禁止手段によるリーン運転の禁止と、この回数ゼロ戻し手段による、計測されている回数のゼロへの戻しとを前記所定期間毎に繰り返すことを特徴とする請求項１０に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１２】
前記所定回数は、前記ＮＯｘトラップ触媒手段に劣化が生じていない状態に対して予め定めていることを特徴とする請求項１０または１１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１３】
前記ＮＯｘトラップ触媒手段下流の排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段を備え、
この検出されるＮＯｘ濃度が所定濃度以上となったときに前記リッチ化を開始するリッチ化開始手段
を含むことを特徴とする請求項１０から１２までのいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１４】
前記ＮＯｘトラップ触媒手段のＮＯｘトラップ量を算出するＮＯｘトラップ量算出手段と、
この算出されるＮＯｘトラップ量が所定値以上となったときに前記リッチ化を開始するリッチ化開始手段と
を含むことを特徴とする請求項１０から１２までのいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１５】
前記ＮＯｘトラップ触媒手段下流の排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段を備え、
この検出されるＮＯｘ濃度に基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒手段のＮＯｘトラップ量を算出する
ことを特徴とする請求項１４に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１６】
前記ＮＯｘトラップ触媒手段下流の排気中の空燃比を検出する空燃比検出手段を備え、
前記ＮＯｘ脱離作用完了判定手段はこの検出されるＮＯｘトラップ触媒手段下流の排気中の空燃比に基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒手段からのＮＯｘ脱離作用が完了したか否かを判定することを特徴とする請求項１０から１２までのいずれか一つに記載エンジンの排気浄化装置。
【請求項１７】
前記ＮＯｘトラップ触媒手段下流の排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段を備え、
前記ＮＯｘ脱離作用完了判定手段はこの検出されるＮＯｘ濃度に基づいてＮＯｘトラップ量を算出し、このＮＯｘトラップ量に基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒手段からのＮＯｘ脱離作用が完了したか否かを判定することを特徴とする請求項１０から１２までのいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１８】
前記ＮＯｘ濃度検出手段はＮＯｘ濃度センサーであることを特徴とする請求項１３、１５、１７のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はエンジンの排気浄化方法及びエンジンの排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＯｘ吸収剤に流入する排気の空燃比をリッチにした場合、ＮＯｘ吸収剤からのＮＯｘ放出作用が行われている間はＮＯｘ吸収剤から流出する排気の空燃比がわずかばかりリーンとなっており、ＮＯｘ吸収剤からのＮＯｘ放出作用が完了するとＮＯｘ吸収剤から流出する排気の空燃比がリッチになることが判明していることから、ＮＯｘ吸収剤下流の排気通路に排気の空燃比がリッチであるかリーンであるかを検出しうる空燃比センサを配置し、ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出すべくＮＯｘ吸収剤に流入する排気の空燃比をリーンからリッチに切換えた後、空燃比センサによりＮＯｘ吸収剤から流出する排気の空燃比がリッチになったことが検出されたときにＮＯｘ吸収剤からのＮＯｘ放出作用が完了したと判断してＮＯｘ吸収剤に流入する排気の空燃比をリーンに戻すようにしたエンジンがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２３２６４６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、流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、流入する排気の空燃比が理論空燃比またはリッチな空燃比になるとそれまでトラップしていたＮＯｘを脱離しかつ脱離したＮＯｘを排気中の還元剤を用いて還元処理するＮＯｘトラップ触媒を備え、リーン運転時にこのＮＯｘトラップ触媒からＮＯｘを脱離すべくリッチスパイクを実行したり、リーン運転領域より理論空燃比での運転域へと切換わったときにリッチスパイクを実行したりするものがある。ここで、リッチスパイクを実行するとは、排気の空燃比を一時的にリッチ化することである。
【０００４】
上記のＮＯｘトラップ触媒に代えてＮＯｘトラップと触媒（例えばＮＯｘトラップの下流に設けられる三元触媒）の組合せからなるものでもかまわない。以下では、これらを総称するときには「ＮＯｘトラップ触媒手段」という。
【０００５】
この場合に、ＮＯｘトラップ触媒手段が劣化すると、ＮＯｘのトラップ能力が低下し図２に示したように通過ＮＯｘ量に対するテールパイプＮＯｘの特性が実線より破線へと変化するため少ない通過ＮＯｘ量でもテールパイプ出口でのＮＯｘが悪化する。ここで、図２横軸の通過ＮＯｘ量とはＮＯｘトラップ触媒を通過するＮＯｘ量のこと、また縦軸のテールパイプＮＯｘとはテールパイプ出口でのＮＯｘ排出量のことである。
【０００６】
これに対してリーン運転の継続時間を短くしてリッチスパイク回数を増やすことで、ＮＯｘの悪化をある程度は防止できるのであるが、その一方で、図３に示したようにテールパイプＣＯは、ＮＯｘトラップ触媒手段が新品状態にあるのかあるいは劣化状態になったかといったことには関係せずリッチスパイク回数に依存する。ここで、図３縦軸のテールパイプＣＯとはテールパイプ出口でのＣＯ排出量のことである。
【０００７】
このため、上記特許文献１の技術を適用して、ＮＯｘトラップ触媒手段下流の排気中の空燃比を検出する空燃比センサを設け、この空燃比センサにより検出されるＮＯｘトラップ触媒手段下流の排気中の空燃比に基づいてＮＯｘトラップ触媒手段からのＮＯｘ脱離作用が完了したか否かを判定し、この判定結果よりＮＯｘトラップ触媒手段からのＮＯｘ脱離作用が完了したときリッチスパイクを終了させる方式とする場合に、ＮＯｘトラップ触媒手段の劣化に伴ってリーン運転時間が短くなり、リッチスパイク回数が増えると、テールパイプ出口でのＣＯが悪化してしまう。
【０００８】
ここで、ＮＯｘトラップ触媒手段下流の空燃比センサ出力に基づいてリッチスパイクを終了させる方式においてテールパイプ出口でのＣＯの多くはリッチスパイク時に排出される。
【０００９】
その理由はリッチスパイク実行手段としての燃料噴射弁が、ＮＯｘトラップ触媒手段より遠い位置に設けられているためである。詳細には、ＮＯｘトラップ触媒手段下流の空燃比センサに基づいてリッチスパイク終了を判定したタイミングでは、まだ燃料噴射弁位置から当該センサまでのボリューム中にＨＣ、ＣＯ（還元剤）が存在する。この遅れてくる還元剤に対して、リッチスパイク終了判定タイミングにおいては還元すべきＮＯｘがＮＯｘトラップ触媒手段にないため、この遅れてくる還元剤はそのままＮＯｘトラップ触媒手段下流に排出される。つまり、排気ボリュームがあることに伴う応答遅れにより、リッチスパイク終了後に必ず一定量のＣＯ、ＨＣが排出されるのである。なお、ＣＯの排出量に対してＨＣの排出量は微量であるため、図３にはＣＯだけを示している。
【００１０】
そこで本発明は、リッチスパイクを燃料噴射弁により行うと共に、ＮＯｘトラップ触媒手段下流の空燃比センサ出力に基づいてリッチスパイクを終了させる方式においてＮＯｘトラップ触媒手段が劣化した状態となっても、テールパイプ出口でのＣＯ、ＨＣの抑制が可能な排気浄化方法及び排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、流入する排気の空燃比が理論空燃比またはリッチな空燃比になるとそれまでトラップしていたＮＯｘを脱離しかつ脱離したＮＯｘを排気中の還元剤を用いて還元処理するＮＯｘトラップ触媒手段を備え、吸気通路または燃焼室に臨んで設けられる燃料噴射弁を用いて、リーン運転時に前記ＮＯｘトラップ触媒手段からＮＯｘを脱離すべく排気の空燃比を一時的にリッチ化するかまたはリーン運転域より理論空燃比での運転域へと切換わったときに排気の空燃比を一時的にリッチ化し、このリッチ化中に前記ＮＯｘトラップ触媒手段からのＮＯｘ脱離作用が完了したか否かを判定し、この判定結果よりＮＯｘトラップ触媒手段からのＮＯｘ脱離作用が完了したとき前記リッチ化を終了するエンジンの排気浄化方法やエンジンの排気浄化装置において、予め定めている所定期間の開始より前記リッチ化を行った回数を計測し、この計測される回数と予め定めている所定回数との比較の結果、所定回数に達した後には前記所定期間が経過するまでの残り期間においてリーン運転を禁止するように構成する。
【発明の効果】
【００１２】
このように、ＮＯｘトラップ触媒手段が劣化したからといって全面的にリーン運転を禁止するのではなく、予め定めている所定期間の開始タイミングよりのリッチ化を行う回数を予め定めている所定回数に制限するだけなので、燃費悪化を最小限に抑えつつ、予め定めている所定期間当たりでは予め定めている所定回数に相当するＣＯ排出量しかテールパイプ出口より排出されないことになり、燃料噴射弁を用いてリッチ化を行うと共に、ＮＯｘトラップ触媒手段下流の空燃比センサ出力に基づいてリッチ化を終了させる方式においてＮＯｘトラップ触媒手段が劣化した状態となった以降もテールパイプ出口でのＣＯ、ＨＣの悪化を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１はエンジンの排気浄化方法の実施に直接使用するエンジンの排気浄化装置の概略構成を示している。
【００１５】
図１において空気は吸気通路２上流のスロットル弁１５で計量された後に吸気マニホールド３を経てエンジン１の燃焼室４に吸入され、燃焼室４に直接臨んで設けられた燃料噴射弁５からの噴射燃料と混合して燃焼室４内に所定の空燃比の混合気が形成される。混合気は点火プラグ６による火花点火により着火燃焼し燃焼ガスは排気として排気マニホールド７、排気通路８へと排出される。
【００１６】
排気通路８には酸素ストレージ機能を有する三元触媒９を備える。排気にはＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの有害三成分が含まれ、理論空燃比での運転時にはこの三元触媒９によりこれら三成分が同時に効率よく浄化される。すなわち、三元触媒９におけるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの転換効率を最大に維持するためには触媒雰囲気を理論空燃比にする必要があり、これは触媒の酸素ストレージ量を一定に保っておくことで果たされている。例えば触媒９に流入する排気がリーン側にずれているときには排気中の酸素が触媒に吸収され、リッチ側にずれているときには触媒に吸収されている酸素が放出され、これによって触媒雰囲気が実質的に理論空燃比に保たれている。
【００１７】
一方、燃料噴射弁５が燃焼室４に直接臨んで設けられていると、点火プラグ６の付近に混合気の塊を形成しいわゆる成層燃焼を行わせることが可能となり、このとき燃焼室全体としては理論空燃比よりリーン側の空燃比とすることが可能となる。
【００１８】
燃料噴射弁はこれに限られるものでなく吸気ポートに設けているものでもかまわない。この場合にも、燃焼室の全体を希薄な混合気とした均質燃焼を行わせることが可能で、このときにも理論空燃比よりリーン側の空燃比とすることが可能となる。
【００１９】
しかしながら、リーン空燃比での運転時になるとＮＯｘが多く発生しこのＮＯｘは三元触媒９によっては効率よく浄化できない。そのため排気の空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯｘをトラップし、排気の空燃比が理論空燃比またはリッチ側であるときに前記トラップしたＮＯｘを脱離するとともにその脱離したＮＯｘをそのときの排気中に多く含まれるＣＯ、ＨＣを還元剤として還元処理するＮＯｘトラップ触媒１０が三元触媒９の下流に設けられている。このＮＯｘトラップ触媒１０に代えて、ＮＯｘトラップと触媒（例えばＮＯｘトラップの下流に設けられる三元触媒）の組合せからなるものでもかまわない。
【００２０】
混合気の目標空燃比はエンジンコントローラ２１により運転領域に応じて予め定められている。例えば、大きなエンジン出力が要求されない低負荷側の運転域では燃費向上のため理論空燃比よりリーン側の空燃比を目標値として運転が行われ、これに対して大きなエンジン出力が要求される高負荷側の運転域なると、理論空燃比を目標として運転が行われる。すなわち、エンジンコントローラ２１にはクランク角センサ２２からの回転速度、エアフローメータ２３からの吸入空気流量の信号が入力し、エンジン回転速度と負荷に応じ、低負荷側の運転域では１．０より小さな値の目標当量比ＴＦＢＹＡを定め、この目標当量比ＴＦＢＹＡで、基本空燃比（≒理論空燃比）の得られる基本噴射パルス幅Ｔｐを補正することによって燃料噴射パルス幅Ｔｉを決定する。高負荷側の運転域になると目標当量比ＴＦＢＹＡ＝１．０（理論空燃比相当）としかつ空燃比フィードバック制御条件が成立しているときには三元触媒９の上流に設置したフロントＯ2センサ２４の出力に基づいて空燃比フィードバック補正係数αを算出し、このαで基本噴射パルス幅Ｔｐを補正することによって燃料噴射パルス幅Ｔｉを決定する。例えば、シーケンシャル噴射時の燃料噴射パルス幅Ｔｉの計算式は次の式であり、点火順序に合わせて所定のタイミングでＴｉの期間、燃料噴射弁５を開弁する。
【００２１】
Ｔｉ＝Ｔｐ×ＴＦＢＹＡ×（α＋αｍ−１）×２＋Ｔｓ      …（１）
ただし、αｍ：空燃比学習値、
Ｔｓ：無効噴射パルス幅、
また、切換の前後でトルクショックを生じさせることなく目標空燃比を理論空燃比からリーン空燃比へとあるいはその逆へと切換えるには燃料噴射量と空気量とを共に切換える必要があり、このため、上記のスロットル弁１５をアクチュエータ１６（例えばステップモータ）により駆動するようにしており、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ２５からの信号も入力されるエンジンコントローラ１１ではこのアクセルペダルの踏み込み量とエンジン回転速度とに基づいて目標吸入空気量を算出し、この目標空気量が得られるようにアクチュエータ１６を介してスロットル弁１５の開度を制御する。
【００２２】
ところで、リーン運転時においてＮＯｘトラップ触媒１０のＮＯｘトラップ量が所定値にまで達したときにはＮＯｘトラップ触媒１０を再生するため、燃料噴射弁５を用いてリッチスパイク（排気の空燃比を一時的にリッチ化すること）を行う。
【００２３】
この場合に、ＮＯｘトラップ触媒１０からのＮＯｘ脱離作用が行われている間はＮＯｘトラップ触媒１０から流出する排気の空燃比がわずかばかりリーンとなっており、ＮＯｘトラップ触媒１０からのＮＯｘ脱離作用が完了するとＮＯｘトラップ触媒１０から流出する排気の空燃比がリッチになるため、リッチスパイクを開始した後に、リア空燃比センサ２６（空燃比検出手段）の出力とスライスレベルを比較し、リア空燃比センサ２６の出力がこのスライスレベルを横切ったとき、ＮＯｘトラップ触媒１０からのＮＯｘ脱離作用が完了したと判定させている。
【００２４】
さて、ＮＯｘトラップ触媒１０が劣化すると、ＮＯｘのトラップ能力が低下するため図２に示したように少ない通過ＮＯｘ量でもテールパイプ出口でのＮＯｘが悪化する。
【００２５】
これに対してリーン運転の継続時間を短くしてリッチスパイク回数を増やすことで、ＮＯｘの悪化をある程度は防止できるのであるが、その一方で、図３に示したようにテールパイプ出口でのＣＯは、ＮＯｘトラップ触媒１０の劣化の程度には関係せずリッチスパイク回数に依存するため、上記のようにリア空燃比センサ２６出力に基づいてＮＯｘトラップ触媒１０からのＮＯｘ脱離作用が完了したか否かを判定し、この判定結果よりＮＯｘトラップ触媒１０からのＮＯｘ脱離作用が完了したときリッチスパイクを終了させる方式とする場合に、ＮＯｘトラップ触媒１０の劣化に伴ってリーン運転時間が短くなり、リッチスパイク回数が増えると、テールパイプ出口でのＣＯが悪化してしまう。
【００２６】
ここで、リア空燃比センサ２６出力に基づいてリッチスパイクを終了させる方式においてテールパイプ出口でのＣＯの多くはリッチスパイク時に排出される。
【００２７】
その理由はリッチスパイク実行手段としての燃料噴射弁５が、ＮＯｘトラップ触媒１０より遠い位置に設けられているためである。詳細には、リア空燃比センサ２６出力に基づいてリッチスパイクの終了を判定したタイミングでは、まだ燃料噴射弁５の設置位置である燃焼室４から当該リア空燃比センサ２６までのボリューム（燃焼室＋排気ボリューム）中にＨＣ、ＣＯ（還元剤）が存在する。この遅れてくる還元剤に対して、リッチスパイク終了判定タイミングにおいては還元すべきＮＯｘがＮＯｘトラップ触媒１０にないため、この遅れてくる還元剤はそのまま触媒１０下流に排出される。つまり、排気ボリュームがあることに伴う応答遅れにより、リッチスパイク終了後に必ず一定量のＣＯ、ＨＣが排出されるのである。なお、ＣＯの排出量に対してＨＣの排出量は微量であるため、図３にはＣＯの排出量を示している。
【００２８】
そこで本実施形態では、予め定めている単位時間（所定時間）の開始よりリッチスパイク回数を計測し、この計測されるリッチスパイク回数と予め定めている所定回数との比較の結果、所定回数に達した後にはこの単位時間が経過するまでの残り時間においてリーン運転を禁止して理論空燃比での運転を行わせる。
【００２９】
また、前記リッチスパイク回数の計測及びリーン運転禁止の各手順と、所定期間が経過したとき、前記計測されているリッチスパイク回数をゼロに戻す手順とを前記単位時間毎に繰り返す。
【００３０】
これを具体的に図４を参照して説明すると、図４上段、中段にはＮＯｘトラップ触媒１０の劣化が小さい場合と劣化が大きい場合とでどのように運転が異なってくるのかをモデルで示している。図において破線はリーン運転が行われることを、太実線は理論空燃比での運転（図では「ストイキ運転」で略記している。）が行われることを表している。
【００３１】
まず、図４上段はＮＯｘトラップ触媒１０の劣化が小さい場合の運転で、１回当たりのリーン運転時間が長く、単位時間の開始タイミングよりリッチスパイクが３回行われている。
【００３２】
なお、１回目と２回目のリッチスパイクは、リーン運転時に行われるリッチスパイクを、これに対して３回目のリッチスパイクは運転条件の変更によりリーン運転域より理論空燃比での運転域へと切換わったときに行われるリッチスパイクを示している。
【００３３】
一方、図４中段はＮＯｘトラップ触媒１０の劣化が大きい場合の運転である。ＮＯｘトラップ触媒１０の劣化により１回当たりのリーン運転時間は図４上段の場合より短くなってリッチスパイクが増え、単位時間の開始タイミングより計測されるリッチスパイク回数が６回となり、予め定めた所定回数（＝６回）に達したためにＮＯｘトラップ触媒１０に劣化が生じていると判断され、その単位時間が経過するまでの残りの時間においてリーン運転を禁止し理論空燃比での運転を行わせている。そして、その単位時間を経過したタイミングで再びリーン運転を許可している。つまり、単位時間毎に制御が繰り返される。
【００３４】
図４下段は図４中段と同じに触媒１０の劣化は大きいのであるが、図４中段とは運転条件が相違し、１回目のリッチスパイクの後に長い理論空燃比での運転時間が入った場合のものである。この場合には、この長い理論空燃比での運転時間のために単位時間の開始タイミングより計測されるリッチスパイク回数が４回となり、図４中段とは相違して所定回数（＝６回）に達しないためリーン運転が禁止されることにはなっていない。そして、この場合にも、その単位時間を経過したタイミングで図４中段と同じに再びリーン運転が許可され、単位時間毎に制御が繰り返される。
【００３５】
本実施形態による制御方法を図５を参照してさらに説明する。図５には上よりリーン許可フラグ、リーン運転時間タイマー（タイマー値はＴＭ）、リッチスパイクカウンタフラグ、リッチスパイクカウンタ（カウンタ値としてはＣＮＴ）、リッチスパイク回数リーン禁止フラグについてエンジンの始動時（ｔ０）からの各動きを示している。最上段のリーン許可フラグ以外は本発明により新たに導入したものである。
【００３６】
ここで、リーン許可フラグは従来よりあるフラグである。すなわち、このリーン許可フラグはリーン運転条件が成立したときに１となり、それ以外の他の条件でゼロとなる。この場合、他の条件にはリッチ空燃比とする運転条件もあるが、簡単のため本実施形態では理論空燃比での運転条件であるとする。図５最上段において始動後のｔ１のタイミングでリーン許可フラグがゼロより１へと切換わったことは、ｔ１のタイミングで理論空燃比での運転からリーン運転へと切換わったことを意味する。
【００３７】
図５第２段目のリーン運転時間タイマーは所定時間（＝図４の単位時間）を計測するためのものである。リーン運転時間タイマー値ＴＭはリーン運転開始時のｔ１のタイミングで初期値のゼロとなり、経過時間に応じて増えていく。そしてリーン運転時間タイマー値ＴＭが所定時間に達するｔ２のタイミングでゼロにリセットされ、再び経過時間に応じて増えていく。後は、リーン運転が続く限り上記を繰り返す。
【００３８】
図５第３段目のリッチスパイクカウンタフラグは、所定時間開始タイミングからのリッチスパイク回数を計測するために必要となるフラグである。図示しないリッチスパイクフラグはリッチスパイクの開始時にゼロより１へと切換わるが、このリッチスパイクフラグがゼロより１に切換わるときにリッチスパイクカウンタフラグもゼロより１へと切換わり、図５第４段目に示したリッチスパイクカウンタがリッチスパイク回数を計数した直後にゼロに戻る。
【００３９】
図５第４段目のリッチスパイクカウンタは、所定時間開始タイミングを起点としてリッチスパイク回数を計測するためのものである。このため、リッチスパイクカウンタ値ＣＮＴは所定時間開始タイミングのｔ１、ｔ２で初期値のゼロとなり、図５第３段目に示すリッチスパイクカウンタフラグが１となるたびに１ずつ増えてゆく。そして、計数の途中でも、所定時間が経過するｔ２、ｔ４のタイミングでいったんゼロに戻され、再び計数を開始する。
【００４０】
図５最下段のリッチスパイク回数リーン禁止フラグは、このリーン禁止フラグが１となったとき、所定時間が経過するまでの残りの時間においてリーン運転の禁止を指示するフラグである。このリッチスパイク回数リーン禁止フラグは上記のリッチスパイクカウンタ値ＣＮＴと予め定めた所定回数（例えば６回）との比較によりＮＯｘトラップ触媒１０に劣化が生じていると判断されたときに、ゼロより１へと切換わる。図では、ｔ３のタイミングでリッチスパイクカウンタ値ＣＮＴが所定回数に達しＮＯｘトラップ触媒１０に劣化が生じていると判断されたためにゼロより１に切換わっている。
【００４１】
なお、図５において、始動時のｔ０よりリーン運転が開始されるｔ１までのあいだでリーン時間タイマー値ＴＭとリッチスパイクカウンタ値ＣＮＴとがゼロになっていないが、これは前回の運転終了時の値がそのまま残っていることを表している。
【００４２】
エンジンコントローラ２１で行われるこうした制御内容を以下のフローチャートに従って詳述する。
【００４３】
図６はＮＯｘトラップ触媒１０のＮＯｘトラップ量ＳＮＯＸを算出するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。
【００４４】
なお、ここではＮＯｘトラップ触媒１０下流のＮＯｘ濃度に基づいてＮＯｘトラップ触媒１０のＮＯｘトラップ量を算出する場合で説明するが、ＮＯｘトラップ量の算出方法はこれに限られるものでなく公知の算出方法でかまわない。例えば、リーン運転時に所定のＮＯｘトラップ量を積算したり、ＮＯｘトラップ触媒１０上流のＮＯｘ濃度（あるいは簡易的にＮＯｘトラップ触媒１０上流の空燃比）と吸入空気量との積を積算することにより、ＮＯｘトラップ量を算出するようにしてもよい。
【００４５】
ステップ１では目標当量比ＴＦＢＹＡ［無名数］と１．０を比較する。目標当量比ＴＦＢＹＡが１．０未満であればリーン運転時であると判断しステップ２に進んでＮＯｘ濃度センサ２６（ＮＯｘ濃度検出手段）の出力を読み込み、このＮＯｘ濃度センサ出力からＮＯｘトラップ触媒１０下流の排気中のＮＯｘ濃度（単位排気量に含まれるＮＯｘ量）Ｘｎｏｘ［％］を算出する。
【００４６】
ここで、排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサとは、排気中の酸素濃度を検出する空燃比センサを改良したもので、ＮＯｘ濃度センサも基本的に空燃比センサである（公知）。このため、実施形態では、リア空燃比センサ２６は、ＮＯｘ濃度センサでもある。もちろん、リア空燃比センサ２６と別にＮＯｘ濃度センサを設けてもかまわない。
【００４７】
ステップ３ではこのＮＯｘ濃度Ｘｎｏｘに基づいて次式によりＮＯｘトラップ触媒１０のＮＯｘトラップ量ＳＮＯＸ［ｋｇ］を算出する。
【００４８】
ＳＮＯＸ＝ＳＮＯＸ（前回値）＋Ｘｎｏｘ×Ｑａ×Δｔ      …（２）
ただし、Ｑａ：吸入空気量［ｋｇ／ｓ］、
ＳＮＯＸ（前回値）：ＳＮＯＸの前回値［ｋｇ］、
Δｔ：制御周期［ｓ］、
（２）式の吸入空気量Ｑａは排気量の代用である。吸入空気量Ｑａはエアフローメータ２３により検出している。
【００４９】
ここで、ＮＯｘトラップ触媒１０が劣化してくると、ＮＯｘのトラップ能力が低下するためＮＯｘトラップ触媒１０下流の排気中のＮＯｘ濃度が新品時より大きくなる。このため、同じ運転条件においてＮＯｘトラップ触媒１０の劣化程度が大きくなるほど（２）式のＮＯｘトラップ量ＳＮＯｘの増え方が早くなり、リッチスパイクまでの時間つまり１回当たりのリーン運転時間が短くなる。
【００５０】
一方、目標当量比ＴＦＢＹＡが１．０以上であるときにはリッチスパイク中であると判断しステップ４、５に進んでリア空燃比センサ２６の出力ＲＯ２を読み込み、このリア空燃比センサ出力ＲＯ２とスライスレベルＳＬを比較する。ここで、目標当量比ＴＦＢＹＡが１．０以上になるときには、リーン運転域においてリッチスパイクを行っている場合と、リーン運転域より理論空燃比での運転域への切換時にリッチスパイクを行っている場合とがある。
【００５１】
リーン運転域においてリッチスパイクを行ってＮＯｘトラップ触媒１０をリッチ雰囲気にする（ＨＣをＮＯｘトラップ触媒１０に供給する）と、ＮＯｘトラップ触媒１０ではトラップしていたＮＯｘを脱離すると共に排気中のＨＣ、ＣＯを還元剤として用いて脱離したＮＯｘを還元浄化する。このため、トラップしていたＮＯｘの全てを還元浄化し終わる前にはＨＣ、ＣＯがＮＯｘトラップ触媒１０により消費されてＮＯｘトラップ触媒１０下流に出てこず、従ってリア空燃比センサ出力ＲＯ２はスライスレベルＳＬ未満の状態にあるため、ステップ５よりステップ６を飛ばしてそのまま今回の処理を終了する。
【００５２】
やがて、トラップしていたＮＯｘの全てを還元浄化し終わると、脱離ＮＯｘの還元浄化に使われなくなったＨＣ、ＣＯがそのままＮＯｘトラップ触媒１０下流に排出される。このとき、リア空燃比センサ出力ＲＯ２がスライスレベルＳＬ以上になるため、ステップ５よりステップ６に進んで、ＮＯｘトラップ量ＳＮＯｘ＝０とする。
【００５３】
リーン運転域より理論空燃比での運転域への切換時にリッチスパイクを行っている場合も同様である。リッチスパイク中は排気中にＨＣ、ＣＯが多く含まれるので、ＮＯｘトラップ触媒１０ではこのＨＣ、ＣＯを還元剤として用いてＮＯｘを還元浄化する。トラップしていたＮＯｘの全てを還元浄化する前にはＨＣ、ＣＯがＮＯｘトラップ触媒１０により消費されてＮＯｘトラップ触媒１０下流にＨＣ、ＣＯが出てこず、従ってリア空燃比センサ出力ＲＯ２はスライスレベルＳＬ未満の状態にあるため、ステップ５よりステップ６を飛ばしてそのまま今回の処理を終了する。やがて、トラップしていたＮＯｘの全てを還元浄化し終わると、ＨＣ、ＣＯがＮＯｘトラップ触媒１０下流に排出されることになり、リア空燃比センサ出力ＲＯがスライスレベルＳＬ以上になるため、ステップ５よりステップ６に進んでＮＯｘトラップ量ＳＮＯｘ＝０とする。
【００５４】
図７はリーン許可フラグ及びリッチスパイクフラグを設定するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。
【００５５】
ステップ１１〜１５はリーン運転を許可するか否かを判定する部分である。すなわち、次の条件を一つずつチェックし全ての条件を満たす場合に初めてリーン運転を許可するためステップ１６に進んでリーン許可フラグ＝１とする。一つの条件でも満たさない場合にはリーン運転を不許可とする（つまりリーン運転を禁止する）。
〈１〉リーン運転の禁止条件でないこと（ステップ１１）。
【００５６】
始動直後や異常時などがリーン運転を禁止する条件として予め定められているため、リーン運転の禁止条件であるときにはステップ１７に進んでリーン許可フラグ＝０（リーン運転禁止）とする。始動直後をリーン運転の禁止条件としているのは、ドライバビリティ（エンジン、車両）の安定化のためである。
〈２〉リッチスパイクフラグ＝０であること（ステップ１２）。
【００５７】
リッチスパイクフラグ＝１であるときにはリッチスパイクを行うのであるから、リーン運転を行うことはできず、従って、ステップ１７に進んでリーン許可フラグ＝０とする。
〈３〉リッチスパイク回数リーン禁止フラグ＝０であること（ステップ１３）。
【００５８】
このリーン禁止フラグは本実施形態において新たに導入したフラグである。後述するように、所定時間の開始タイミングより計測されるリッチスパイクカウンタ値ＣＮＴが、予め定めている所定回数（例えば６回）に達してＮＯｘトラップ触媒１０に劣化が生じていると判断したとき、ゼロより１に切換わるフラグである。つまり、リッチスパイク回数リーン禁止フラグ＝１であるときにはＮＯｘトラップ触媒１０に劣化が生じているのであるからリーン運転を禁止するためステップ１７に進んでリーン許可フラグ＝０とする。
〈４〉ＮＯｘトラップ量ＳＮＯＸが所定値以下であること（ステップ１４）。
【００５９】
ＮＯｘトラップ量ＳＮＯＸが所定値（一定値）を超えているときにはＮＯｘトラップ触媒１０を再生しなければならないので、これ以上リーン運転を継続することはできず、従って、ステップ１７に進んでリーン許可フラグ＝０とする。
【００６０】
前述のように、ＮＯｘトラップ触媒１０が劣化してくると、ＮＯｘのトラップ能力が低下するためＮＯｘトラップ触媒１０下流の排気中のＮＯｘ濃度が新品時より大きくなり、ＮＯｘトラップ量ＳＮＯＸの増え方が早くなることから、ＮＯｘトラップ量ＳＮＯＸが所定値に達するタイミングが早くなる。
〈５〉理論空燃比への要求（ストイキ要求）がないこと（ステップ１５）。
【００６１】
本実施形態のエンジンでは、エンジン出力が要求されない低負荷側の領域においてリーン運転を行い、エンジン出力の要求される高負荷側の運転域になると、空燃比をリーン空燃比より理論空燃比へと切り換えている。従って、理論空燃比での運転域に移って理論空燃比での運転を行うときが、理論空燃比への要求がある場合であり、このときにはステップ１７に進んでリーン許可フラグ＝０とする。
【００６２】
このように上記〈１〉〜〈５〉のいずれか一つの条件が成立せずリーン許可フラグ＝０とするときには続くステップ１８で前回はリーン許可フラグ＝１であったか否かをみる。前回はリーン許可フラグ＝１であった、つまり今回リーン許可フラグが１よりゼロに切換わったときにはリッチスパイクを行わせるためステップ１９に進み、リッチスパイクフラグ＝１とする。
【００６３】
また、ステップ２０ではリッチスパイクカウンタフラグ＝１とする。リッチスパイクカウンタフラグは、予め定めている所定時間開始タイミングからのリッチスパイク回数を計測するために必要となるフラグである。リッチスパイクフラグがゼロより１に切換わるときにリッチスパイクカウンタフラグもゼロより１へと切換わり、後述するリッチスパイクカウンタがリッチスパイク回数を計数した後にゼロへ戻る。
【００６４】
一方、ステップ１８で、前回はリーン許可フラグ＝０であった、つまり前回、今回ともリーン許可フラグ＝０であるときにはステップ２１、２２に進んでリア空燃比センサ出力ＲＯ２を読み込みこのリア空燃比センサ出力ＲＯ２とスライスレベルＳＬを比較する。これは、図６のステップ４、５と同様である。リア空燃比センサ出力ＲＯ２がスライスレベルＳＬ未満である場合にはステップ２２よりステップ２３を飛ばしてそのまま今回の処理を終了する。
【００６５】
リア空燃比センサ出力ＲＯ２がスライスレベルＳＬ以上になると、触媒１０にトラップされていたＮＯｘが全て浄化された（つまりＮＯｘトラップ触媒１０の再生が完了した）と判断しリッチスパイクを終了させるためステップ２２よりステップ２３に進んでリッチスパイクフラグ＝０とする。つまり、リッチスパイクフラグ＝１となる期間は、リーン許可フラグが１よりゼロへと切換わったタイミングよりリア空燃比センサ出力ＲＯ２がスライスレベルＳＬ以上となるタイミングまでの期間である。
【００６６】
図８はリーン運転時間タイマーを生成するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。図７に続けて実行する。
【００６７】
ステップ３１では、図７で設定しているリーン許可フラグをみる。リーン許可フラグ＝０、つまりリーン運転が許可になっていないときにはリーン運転時間を計測することはできないので、ステップ３２に進みリーン運転時間タイマーをオフにして今回の処理を終了する。
【００６８】
リーン許可フラグ＝１、つまりリーン運転が許可になっているときにはステップ３１よりステップ３３に進みリーン運転時間タイマーが前回にオフであったか否かをみる。前回にリーン運転時間タイマーがオフであったとき（つまり今回初めてリーン運転が許可になったとき）にはリーン運転時間の計測を開始するためステップ３４、３５に進んでリーン運転時間タイマーをオンとすると共にリーン運転時間タイマーをリセットする（リーン運転時間タイマー値ＴＭ＝０）。
【００６９】
ステップ３６ではリッチスパイクカウンタをリセットする（リッチスパイクカウンタ値ＣＮＴ＝０）。リッチスパイクカウンタは、所定時間開始タイミングよりリッチスパイク回数を計測するためのものである。
【００７０】
一方、ステップ３４でのリーン運転時間タイマーのオンにより次回にはステップ３３よりステップ３７に進むことになり、リーン運転時間タイマー値ＴＭ［ｓ］を演算周期の分だけカウントアップする。つまり、次式によりリーン運転時間タイマー値ＴＭを増加させる。
【００７１】
ＴＭ＝ＴＭ（前回値）＋Δｔ                              …（３）
ただし、ＴＭ（前回値）：ＴＭの前回値［ｓ］、
Δｔ：制御周期［ｓ］、
ステップ３８ではリーン運転時間タイマー値ＴＭと所定時間を比較する。所定時間は予め定めている値である。このときにはリーン運転時間タイマー値ＴＭが所定時間未満であるので、ステップ３９、４０を飛ばして今回の処理を終了する。
【００７２】
次回以降ステップ３７でのリーン運転時間タイマー値ＴＭの更新を繰り返すと、やがてリーン運転時間タイマー値ＴＭが所定時間以上になる。このときにはステップ３８よりステップ３９、４０に進んでリーン運転時間タイマーとリッチスパイクカウンタとを共にリセットする（ＴＭ＝０、ＣＮＴ＝０）。
【００７３】
この後もリーン運転が続いていれば、次回よりステップ３１、３３よりステップ３７へと進んでステップ３７でのリーン運転時間タイマー値ＴＭの更新を繰り返す。これにより、リーン運転時間タイマーは予め定められている所定時間を繰り返し計測する。
【００７４】
図９はリッチスパイクカウンタを生成するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。図８に続けて実行する。
【００７５】
ステップ５１では図８により生成されているリーン運転時間タイマー値ＴＭと前回のリーン運転時間タイマー値であるＴＭ（前回値）とを比較する。リーン運転時間タイマー値ＴＭが前回のリーン運転時間タイマー値より大きいとき（等しいときを含む）、つまりリーン運転時間タイマー値ＴＭが増加しているときにはステップ５２に進み図７のフローで設定されているリッチスパイクカウンタフラグをみる。リッチスパイクカウンタフラグ＝０であるときにはそのまま今回の処理を終了する。
【００７６】
リッチスパイクカウンタフラグ＝１であるときにはステップ５３に進みリッチスパイクカウンタ（図８のステップ３６、４０でゼロに設定されている）を１だけカウントアップする。このリッチスパイクカウンタは、所定時間毎に所定時間開始タイミングからのリッチスパイク回数を計測するためのもので、リッチスパイクカウンタ値ＣＮＴ所定時間開始タイミングからのリッチスパイク回数を表している。
【００７７】
ステップ５４では、所定時間内における次のリッチスパイクに備えてリッチスパイクカウンタフラグ＝０とする。
【００７８】
ステップ５５ではリッチスパイクカウンタ値ＣＮＴと所定値を比較する。所定時間を予め定めたとき、エンジン１からのＮＯｘ排出量、ＮＯｘトラップ触媒１０の触媒容量、１回のリッチスパイク直後に排出されるＣＯ量により、所定時間当たりにＣＯ量の規制値を超えないリッチスパイク回数最大値が定まる。この所定時間当たりにＣＯ量の規制値を超えないリッチスパイク回数最大値（例えば６回）を、リッチスパイクカウンタ値ＣＮＴと比較するための所定値として設定する。リッチスパイクカウンタ値ＣＮＴが所定値未満であるときには所定時間当たりに排出されるＣＯ量が規制値未満である、つまりＮＯｘトラップ触媒１０は劣化していないと判断し、ステップ５７に進んでリッチスパイク回数リーン禁止フラグ＝０とする。
【００７９】
リッチスパイクカウンタ値ＣＮＴが所定値以上になったときには所定時間当たりに排出されるＣＯ量が規制値以上となっている、つまりＮＯｘトラップ触媒１０が劣化していると判断し、ステップ５５よりステップ５６に進んでリッチスパイク回数リーン禁止フラグ＝１とする。
【００８０】
このリッチスパイク回数リーン禁止フラグ＝１により、図７においてステップ１３よりステップ１７以降に進むことになり、所定時間が経過するまでの残りの時間においてリーン運転が禁止される。
【００８１】
一方、ステップ５１でリーン運転時間タイマー値ＴＭが前回のリーン運転時間タイマー値未満である、つまり今回の所定時間が経過したタイミングであるときにはステップ５７に進んでリッチスパイク回数リーン禁止フラグ＝０とする。このリッチスパイク回数リーン禁止フラグ＝０により、図７においてステップ１３よりステップ１４、１５と進むことになり、このときＮＯｘトラップ量ＳＮＯＸが所定値未満でかつ理論空燃比での運転への要求が出てなければ、ステップ１６に進んでリーン許可フラグ＝１となり、再びリーン運転が開始される。
【００８２】
ここで、本実施形態の効果を説明する。
【００８３】
本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、燃焼室４に臨んで設けられる燃料噴射弁５を用いて、リーン運転時にＮＯｘトラップ触媒１０（ＮＯｘトラップ触媒手段）からＮＯｘを脱離すべくリッチスパイクを実行するかまたはリーン運転領域より理論空燃比での運転域へと切換わったときにリッチスパイクを実行するリッチスパイク処理手順（リッチ化処理手順）（図７のステップ１４、１７、１８、１９またはステップ１５、１７、１８、１９）と、このリッチスパイク中にＮＯｘトラップ触媒１０からのＮＯｘ脱離作用が完了したか否かを判定するＮＯｘ脱離作用完了判定処理手順（図７のステップ２２）と、この判定結果よりＮＯｘトラップ触媒１０からのＮＯｘ脱離作用が完了したときリッチスパイクを終了するリッチスパイク終了処理手順（リッチ化終了処理手順）（図７のステップ２２、２３）とを含むエンジンの排気浄化方法において、予め定めている所定時間（所定期間）の開始よりリッチスパイク回数（ＣＮＴ）を計測するリッチスパイク回数計測処理手順（リッチ化回数計測処理手順）（図９のステップ５１、５２、５３）と、この計測されるリッチスパイク回数（ＣＮＴ）と予め定めている所定回数との比較の結果、所定回数に達した後にはＮＯｘトラップ触媒１０に劣化が生じていると判断し、前記所定時間が経過するまでの残り時間においてリーン運転を禁止するリーン運転禁止処理手順（図９のステップ５５、５６及び図７のステップ１３、１７）とを含んでいる。
【００８４】
また、本実施形態（請求項１０に記載の発明）によれば、燃焼室４に臨んで設けられる燃料噴射弁５を用いて、リーン運転時にＮＯｘトラップ触媒１０（ＮＯｘトラップ触媒手段）からＮＯｘを脱離すべくリッチスパイクを実行するかまたはリーン運転領域より理論空燃比での運転域へと切換わったときにリッチスパイクを実行するリッチスパイク処理手段（リッチ化処理手段）（図７のステップ１４、１７、１８、１９またはステップ１５、１７、１８、１９）と、このリッチスパイク中にＮＯｘトラップ触媒１０からのＮＯｘ脱離作用が完了したか否かを判定するＮＯｘ脱離作用完了判定手段（図７のステップ２２）と、この判定結果よりＮＯｘトラップ触媒１０からのＮＯｘ脱離作用が完了したときリッチスパイクを終了するリッチスパイク終了手段（リッチ化終了手段）（図７のステップ２２、２３）とを含むエンジンの排気浄化装置において、予め定めている所定時間（所定期間）の開始よりリッチスパイク回数（ＣＮＴ）を計測するリッチスパイク回数計測手段（リッチ化回数計測手段）（図９のステップ５１、５２、５３）と、この計測されるリッチスパイク回数（ＣＮＴ）と予め定めている所定回数との比較の結果、所定回数に達した後にはＮＯｘトラップ触媒１０に劣化が生じていると判断し、前記所定時間が経過するまでの残り時間においてリーン運転を禁止するリーン運転禁止手段（図９のステップ５５、５６及び図７のステップ１３、１７）とを備えている。
【００８５】
このように、ＮＯｘトラップ触媒１０が劣化したからといって全面的にリーン運転を禁止するのではなく、予め定めている所定時間の開始タイミングからのリッチスパイク回数を予め定めている所定回数に制限するだけなので、燃費悪化を最小限に抑えつつ、予め定めている所定時間当たりでは予め定めている所定回数に相当するＣＯ排出量しかテールパイプ出口より排出されないことになり、燃料噴射弁５を用いてリッチスパイクを行うと共に、ＮＯｘトラップ触媒１０下流の空燃比センサ２６出力に基づいてリッチスパイクを終了させる方式においてＮＯｘトラップ触媒１０が劣化した状態となった以降もテールパイプ出口でのＣＯ、ＨＣの悪化を抑えることができる。
【００８６】
本実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、所定時間が経過したとき、前記計測されているリッチスパイク回数（ＣＮＴ）をゼロに戻す回数ゼロ戻し処理手順（図８のステップ３８、４０）を有し、上記のリッチスパイク回数計測処理手順及びリーン運転禁止処理手順と、この回数ゼロ戻し処理手順とを、所定時間毎に繰り返すので、また、本実施形態（請求項１１に記載の発明）によれば、所定時間が経過したとき、前記計測されているリッチスパイク回数（ＣＮＴ）をゼロに戻す回数ゼロ戻し手段（図８のステップ３８、４０）を有し、リッチ化回数計測手段によるリッチ化を行った回数の計測及びリーン運転禁止手段によるリーン運転の禁止と、この回数ゼロ戻し手段による、計測されている回数のゼロへの戻しとを所定期間毎に繰り返すので、燃料噴射弁５を用いてリッチ化を行うと共に、ＮＯｘトラップ触媒１０下流の空燃比センサ２６出力に基づいてリッチスパイクを終了させる方式においてＮＯｘトラップ触媒１０が劣化した状態となった以降にさらに運転期間が長引いても、テールパイプ出口でのＣＯ、ＨＣの悪化を確実に抑えることができる。
【００８７】
実施形態（請求項５、１４に記載の発明）では、ＮＯｘ濃度センサ２６（ＮＯｘ濃度検出手段）を備え、このセンサ２６により検出されるＮＯｘ濃度に基づいてＮＯｘトラップ触媒１０のＮＯｘトラップ量を算出し、この算出されるＮＯｘトラップ量が所定値以上となったときにリッチスパイクを開始する場合で説明したが（図７のステップ１４、１７）、センサ２６により検出されるＮＯｘ濃度が所定濃度以上となったときにリッチスパイクを開始するようにしてもかまわない（請求項４、１３に記載の発明）。
【００８８】
実施形態（請求項７、１６に記載の発明）では、リア空燃比センサ２６（空燃比検出手段）を備え、このセンサ２６により検出されるＮＯｘトラップ触媒１０下流の排気中の空燃比に基づいてＮＯｘトラップ触媒１０からのＮＯｘ脱離作用が完了したか否かを判定する場合で説明したが（図７のステップ２１、２２、２３）、センサ２６により検出されるＮＯｘ濃度に基づいてＮＯｘトラップ量を算出し、このＮＯｘトラップ量に基づいてＮＯｘトラップ触媒１０からのＮＯｘ脱離作用が完了したか否かを判定するようにしてもかまわない（請求項８、１７に記載の発明）。
【００８９】
請求項１に記載のリッチ化処理手順は図７のステップ１４、１７、１８、１９またはステップ１５、１７、１８、１９により、ＮＯｘ脱離作用完了判定処理手順は図７のステップ２２により、リッチ化終了処理手順は図７のステップ２２、２３により、リッチ化回数計測処理手順は図９のステップ５１、５２、５３により、リーン運転禁止処理手順は図９のステップ５５、５６及び図７のステップ１３、１７により果たされている。
【００９０】
請求項１０に記載のリッチ化手段の機能は図７のステップ１４、１７、１８、１９またはステップ１５、１７、１８、１９により、ＮＯｘ脱離作用完了判定手段の機能は図７のステップ２２により、リッチ化終了手段の機能は図７のステップ２２、２３により、リッチ化回数計測手段の機能は図９のステップ５１、５２、５３により、リーン運転禁止手段の機能は図９のステップ５５、５６及び図７のステップ１３、１７により果たされている。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の第１実施形態のエンジンの排気浄化装置の概略構成図。
【図２】通過ＮＯｘ量に対するテールパイプＮＯｘの特性図。
【図３】リッチスパイク回数に対するテールパイプＣＯの特性図。
【図４】ＮＯｘトラップ触媒の劣化程度が小さい場合、大きい場合の差異を説明するためのモデル図。
【図５】本実施形態の作用を説明するための波形図。
【図６】ＮＯｘトラップ量の算出を説明するためのフローチャート。
【図７】リーン許可フラグ、リッチスパイクフラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図８】リーン運転時間タイマーの生成を説明するためのフローチャート。
【図９】リッチスパイクカウンタの生成を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【００９２】
５  燃料噴射弁
１０  ＮＯｘトラップ触媒
２１  エンジンコントローラ
２６  リア空燃比センサ（空燃比検出手段）またはＮＯｘ濃度センサ（ＮＯｘ濃度検出手段）
【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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