(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられて排気空燃比がリーン空燃比のときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵すると共に排気空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比のときに前記吸蔵したＮＯｘを還元浄化する排気浄化装置と、
加速リーン運転許可領域と加速リーン運転禁止領域に区分されたリーンゾーンマップに従い機関加速運転時のリーン空燃比での運転を許可するか否かを判定すると共に、ＮＯｘ総排出量を算出し同ＮＯｘ総排出量と車両の走行距離との関係が所定の関係より総排出量増加側になると前記リーンゾーンマップの加速リーン運転許可領域を狭くする制御手段と
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】
請求項１において、前記制御手段には、車両が所定走行距離に達する前に前記ＮＯｘ総排出量が所定量を越えることが導出される場合は加速運転時以外でもリーン空燃比での運転を中止または抑制する機能が備えられている
ことを特徴とする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、排気通路に吸蔵型ＮＯｘ触媒を有する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内燃機関をリーン空燃比で運転して燃費の向上を図るようにした希薄燃焼内燃機関が実用化されている。この希薄燃焼内燃機関では、リーン空燃比で運転すると、三元触媒がその浄化特性から排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を充分に浄化できないという問題があり、最近では、例えば、リーン空燃比で運転中に排ガス中のＮＯｘを吸蔵または吸着（以下、単に吸蔵と称する。）し、理論空燃比（ストイキ）またはリッチ空燃比で運転中に吸蔵されたＮＯｘを放出還元する吸蔵型ＮＯｘ触媒を備えた排気浄化触媒装置が採用されてきている。
【０００３】
この吸蔵型ＮＯｘ触媒は、内燃機関の酸素の過剰状態で排ガス中のＮＯｘを硝酸塩（Ｘ−ＮＯ3 ）として付着させて吸蔵し、吸蔵したＮＯｘを主として一酸化炭素（ＣＯ）の過剰状態で放出して窒素（Ｎ2 ）に還元させる特性（同時に炭酸塩Ｘ−ＣＯ3 が生成される）を有した触媒である。従って、実際には、リーン空燃比運転が所定時間継続すると、燃焼室内の空燃比の切換えあるいは排気管への還元剤の供給等により排気空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御するようなリッチ空燃比運転に定期的に切換え（これをリッチスパイクという）、これによって酸素濃度低下雰囲気でＣＯの多い還元雰囲気を生成し、吸蔵したＮＯｘを放出して浄化還元（ＮＯｘパージ）することで吸蔵型ＮＯｘ触媒の再生を図ることができる。このような技術は、例えば、特許第２５８６７３８号公報等に開示されている。
【０００４】
ところで、このような吸蔵型ＮＯｘ触媒では、触媒上に吸蔵できるＮＯｘ量に限界があり、吸蔵型ＮＯｘ触媒が吸蔵したＮＯｘ量が限界量に達すると、前述したように、リッチスパイクを実施し、所定のリッチ空燃比の下で所定時間に亘りリッチ空燃比運転が実施される。
【０００５】
ところが、この吸蔵型ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの吸蔵量が限界に達してリッチスパイクが必要となる時点は、吸蔵型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化効率の劣化度合やＮＯｘ及びＣＯの流量に影響する内燃機関の運転条件等によって変化する。このような吸蔵型ＮＯｘ触媒が吸蔵したＮＯｘ量が限界に達したことを検出して再生するものとして、例えば、特開平７−１６６８５１号公報に開示されたものがある。
【０００６】
この公報に開示された「排気浄化装置」は、内燃機関の排気通路にＮＯｘ吸収剤を配置すると共に、このＮＯｘ吸収剤の下流側にＮＯｘセンサを配置し、このＮＯｘセンサが検出した検出値（ＮＯｘ成分の濃度）が判定値を越えたときに、排気空燃比をリッチ空燃比として触媒上からＮＯｘを放出する再生制御（ＮＯｘパージ）を実行するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、世界各国のＮＯｘ排出規制による規制値は、例えば、所定走行距離に対する総ＮＯｘ排出量となっている。前述した従来の「排気浄化装置」では、それぞれのリーン運転区間というある短い期間でＮＯｘ成分の濃度を検出して再生制御を実行しているため、運転者の運転の仕方により、判定値の設定に余裕が少ない場合には、所定走行距離ごとでみた際に必ずしも所望のＮＯｘ排出量、例えば、規制値を確実にクリアすることができなくなる虞がある。
【０００８】
つまり、上述した「排気浄化装置」にあっては、運転中には所定走行距離に対する総ＮＯｘ排出量が所望の値、例えば、規制値を越えていないかどうかを把握していないので、様々な運転が行われた場合でも所定走行距離での総ＮＯｘ排出量が所定値以下となるようにするため、再生制御（ＮＯｘパージ）開始のための上記判定値を予め余裕を十分もって低く設定しておく必要がある。このように判定値を設定することにより、空燃比をリッチまたはストイキとする再生制御（ＮＯｘパージ）の頻度が余裕を十分にもたせた分増加してしまい、燃費が悪化する。即ち、ＣＯ2 の排出量が増大してしまういう問題が発生する。
【０００９】
なお、所定走行距離当たりのＮＯｘ排出量を所定値内に制御するものとして、例えば、特許第２５０３３８７号公報に開示されたものがあるが、この公報に開示された「電子式内燃機関制御装置」は、ストイキ運転領域でのみ、点火時期やＥＧＲ量を制御してＮＯｘ排出量を制御するものであるから、上述したようなリーン空燃比で運転する希薄燃焼内燃機関に適用すると、空燃比を常時ストイキ運転領域にしなくてはならず、燃費の向上を図ることができない。
【００１０】
吸蔵型ＮＯｘ触媒を備えた希薄燃焼内燃機関では、燃費の向上と排気性能の向上との両立が求められている。例えば、加速時の運転領域でもリーン空燃比とすることが考えられるが、リーン空燃比の領域を増やすとＮＯｘ排出量が増加して排気性能が悪化する虞がある。
【００１１】
このように、吸蔵型ＮＯｘ触媒を備えた希薄燃焼内燃機関では、燃費の向上と排気性能の向上とを総合的に管理して両立させることが重要である。
【００１２】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、燃費の悪化を招くことなく、加速運転条件においても大気中に放出されるＮＯｘ排出量を直接管理することにより確実に所望のＮＯｘ排出量に抑え、ＮＯｘ排出量低減とＣＯ2 排出量の低減を両立することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の請求項１に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられて排気空燃比がリーン空燃比のときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵すると共に排気空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比のときに前記吸蔵したＮＯｘを還元浄化する排気浄化装置と、加速リーン運転許可領域と加速リーン運転禁止領域に区分されたリーンゾーンマップに従い機関加速運転時のリーン空燃比での運転を許可するか否かを判定すると共に、ＮＯｘ総排出量を算出し同ＮＯｘ総排出量と車両の走行距離との関係が所定の関係より総排出量増加側になると前記リーンゾーンマップの加速リーン運転許可領域を狭くする制御手段とを備え、ＮＯｘ総排出量と車両の走行距離との関係により総排出量に余裕があるときには加速運転時であってもリーン空燃比での運転を許可し、燃費の向上とＮＯｘ総排出量の管理とを両立させる。
【００１４】
また、本発明の請求項１に係る内燃機関の排気浄化装置は、ＮＯｘ総排出量を効率よく抑制するとと同時にＮＯｘの還元機会を増やしてＮＯｘ吸蔵性能を効率よく回復させる。
【００１５】
また、本発明の請求項２に係る内燃機関の排気浄化装置は、制御手段に、車両が所定走行距離に達する前にＮＯｘ総排出量が所定量を越えることが導出される場合は加速運転時以外でも全ての領域でリーン空燃比での運転を中止または抑制する機能を備え、所定走行距離内におけるＮＯｘ総排出量を確実に所定値内に抑制する。
【００１６】
そして、車両の走行期間は、走行距離を適用することが好ましく、ＮＯｘ総排出量は、大気中に放出される排気のＮＯｘ濃度（検出値または推定値）に基づいて算出することが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の一実施形態例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成、図２乃至図６には本実施形態の内燃機関の排気浄化装置の制御フローチャート、図７には走行距離とＮＯｘ総排出量とに基づくリーンゾーンマップ、図８にはエンジン回転速度と目標平均有効圧とに基づくリーンゾーンマップ、図９には走行距離に対する要求出力及び空燃比モード及びＮＯｘ総排出量の関係を表すタイムチャート、図１０にはＮＯｘパージのタイムチャートを示してある。
【００１８】
本実施形態例の内燃機関（以下、エンジンと称する）は、例えば、燃料噴射モード（運転モード）を切換えることで、吸気行程での燃料噴射（吸気行程噴射モード）または圧縮行程での燃料噴射（圧縮行程噴射モード）を実施可能な筒内噴射型火花点火式直列４気筒ガソリンエンジンである。そして、この筒内噴射型のエンジンは、容易にして理論空燃比（ストイキ）での運転やリッチ空燃比での運転（リッチ空燃比運転）の他、リーン空燃比での運転（リーン空燃比運転）が実現可能となっており、特に圧縮行程噴射モードでは、超リーン空燃比での運転が可能となっている。
【００１９】
本実施形態例において、図１に示すように、エンジン１１のシリンダヘッド１２には、各気筒毎に点火プラグ１３と共に電磁式の燃料噴射弁１４が取付けられており、この燃料噴射弁１４によって燃焼室１５内に燃料を直接噴射可能となっている。この燃料噴射弁１４には、図示しない燃料パイプを介して燃料供給装置（燃料ポンプ）が接続されており、燃料タンク内の燃料が高燃圧で供給され、この燃料を燃料噴射弁１４から燃焼室１５内に向けて所望の燃圧で噴射する。この際、燃料噴射量は燃料ポンプの燃料吐出圧と燃料噴射弁１４の開弁時間（燃料噴射時間）とから決定される。
【００２０】
シリンダヘッド１２には、各気筒毎に略直立方向に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと連通するようにして吸気マニホールド１６の一端がそれぞれ接続されている。そして、吸気マニホールド１６の他端にはドライブバイワイヤ（ＤＢＷ）方式の電動スロットル弁１７が接続されており、このスロットル弁１７にはスロットル開度θthを検出するスロットルセンサ１８が設けられている。また、シリンダヘッド１２には、各気筒毎に略水平方向に排気ポートが形成されており、各排気ポートと連通するようにして排気マニホールド１９の一端がそれぞれ接続されている。
【００２１】
そして、エンジン１１には、クランク角を検出するクランク角センサ２０が設けられており、このクランク角センサ２０はエンジン回転速度Ｎｅを検出可能となっている。なお、上述した筒内噴射型エンジン１１は既に公知のものであり、その構成の詳細についてはここでは説明を省略する。
【００２２】
また、エンジン１１の排気マニホールド１９には排気管（排気通路）２１が接続されており、この排気管２１にはエンジン１１に近接した小型の三元触媒２２及び排気浄化触媒装置２３を介して図示しないマフラーが接続されている。そして、この排気管２１における三元触媒２２と排気浄化触媒装置２３との間の部分には、排気浄化触媒装置２３の直上流、即ち、後述する吸蔵型ＮＯｘ触媒２５のに直上流に位置して排気温度を検出する高温センサ２４が設けられている。
【００２３】
この排気浄化触媒装置２３は、排気空燃比がリーン空燃比のときに排気ガス中にＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ低減機能と、排気空燃比が理論空燃比近傍のときに排気ガス中の有害物質（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ）を浄化する酸化還元機能とをもたせるために、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５と三元触媒２６との２つの触媒を有して構成されており、三元触媒２６の方が吸蔵型ＮＯｘ触媒２５よりも下流側に配設されている。
【００２４】
この三元触媒２６は吸蔵型ＮＯｘ触媒２５から吸蔵されたＮＯｘが放出された際に吸蔵型ＮＯｘ触媒２５自身で還元しきれなかったＮＯｘを還元する役目も行っている。なお、排気浄化触媒装置２３は、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５がＮＯｘを還元し、ＨＣとＣＯを酸化する三元触媒の機能（ここでは、三元機能と称する。）を十分有している場合には、この吸蔵型ＮＯｘ触媒２５だけとした吸蔵型ＮＯｘ触媒と三元触媒の一体型であってもよい。
【００２５】
この吸蔵型ＮＯｘ触媒２５は、酸化雰囲気においてＮＯｘを一旦吸蔵させ（ＮＯｘ低減機能）、主としてＣＯの存在する還元雰囲気中においてＮＯｘを放出してＮ2 （窒素）等に還元させる還元機能を持つものである。詳しくは、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５は、貴金属として白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）等を有した触媒として構成されており、吸蔵材としてはバリウム（Ｂａ）等のアルカリ金属、アルカリ土類金属が採用されている。そして、排気浄化触媒装置２３の下流側にはＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ２７が設けられている。
【００２６】
更に、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を有する制御手段としてのＥＣＵ（電子コントロールユニット）２８が設けられており、このＥＣＵ２８によりエンジン１１を含めた本実施形態の排気浄化装置の総合的な制御が行われる。即ち、ＥＣＵ２８の入力側には、上述した高温センサ２４やＮＯｘセンサ２７等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力する。
【００２７】
一方、ＥＣＵ２８の出力側には、点火コイルを介して上述した点火プラグ１３や燃料噴射弁１４等が接続されており、これら点火コイル、燃料噴射弁１４等には、各種センサ類からの検出情報に基づき演算された燃料噴射量や点火時期等の最適値がそれぞれ出力される。これにより、燃料噴射弁１４から適正量の燃料が適正なタイミングで噴射され、点火プラグ１３によって適正なタイミングで点火が実施される。
【００２８】
実際に、ＥＣＵ２８では、図示しないアクセル開度センサからのアクセル開度情報とクランク角センサ２０からのエンジン回転速度情報Ｎｅとに基づいてエンジン負荷に対応する目標筒内圧、即ち、目標平均有効圧Ｐｅを求めるようにされており、更に、この目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転速度情報Ｎｅとに応じてマップ（図示せず）より燃料噴射モードを設定するようにされている。例えば、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転速度Ｎｅとが共に小さいときには、燃料噴射モードは圧縮行程噴射モードとされて燃料が圧縮行程で噴射され、一方、目標平均有効圧Ｐｅが大きくなり、あるいはエンジン回転速度Ｎｅが大きくなると燃料噴射モードは吸気行程噴射モードとされ、燃料が吸気行程で噴射される。
【００２９】
そして、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転速度Ｎｅとから制御目標となる目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）が設定され、適正量の燃料噴射量がこの目標Ａ／Ｆに基づいて決定される。また、高温センサ２４により検出された排気温度情報からは触媒温度Ｔcat が推定される。詳しくは、高温センサ２４と吸蔵型ＮＯｘ触媒２５とが多少なりとも離れて配置されていることに起因する誤差を補正するために、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転速度情報Ｎｅとに応じて温度差マップが予め実験等により設定されており、触媒温度Ｔcat は、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転速度情報Ｎｅとが決まると一義に推定されるようにされている。
【００３０】
以下、このように構成された本実施形態の内燃機関の排気浄化装置の作用について説明する。
【００３１】
排気浄化触媒装置２３の吸蔵型ＮＯｘ触媒２５では、リーンモードにおける超リーン燃焼運転時のような酸素濃度過剰雰囲気で、排気中のＮＯｘが硝酸塩として吸蔵されて排気の浄化が行われる。一方、酸素濃度が低下した雰囲気では、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５に吸蔵した硝酸塩と排気中のＣＯとが反応して炭酸塩が生成されると共にＮＯｘが放出される。従って、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５へのＮＯｘの吸蔵が進むと、空燃比のリッチ化あるいは追加の燃料噴射を行うなどして酸素濃度を低下させてＣＯを供給し、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５からＮＯｘを放出させて機能を維持する。
【００３２】
本実施形態例では、車両の走行距離に相関するパラメータ値としての車速センサからの信号をもとに車両の走行距離を検出する一方、ＮＯｘセンサ２７が吸蔵型ＮＯｘ触媒２５から放出されるＮＯｘ濃度を検出し、ＥＣＵ２８がこのＮＯｘセンサ２７の出力に基づいて大気中に放出され得るＮＯｘ総排出量を演算し、更に、このＥＣＵ２８が所定の走行距離に達する前に、ＮＯｘ総排出量が所定値を越えた場合に排気空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に変更することで、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５からＮＯｘを放出及び還元浄化する（ＮＯｘパージ）と共に、それ以降のＮＯｘ排出量を抑えるようにしている。
【００３３】
そして、本実施形態例の内燃機関の排気浄化装置では、ＮＯｘ総排出量を算出し、ＮＯｘ総排出量と車両の走行期間としての走行距離の関係により、要求出力に対してＮＯｘ総排出量及び走行距離に余裕が有る場合にはエンジン１１の加速運転時であってもＮＯｘが吸蔵可能な状態であればリーン空燃比での運転が行えるようにしたものである。そして、ＮＯｘ総排出量が増加側の状態になると、エンジン１１の加速運転時におけるリーン空燃比での運転領域を狭くして、ＮＯｘ総排出量を効率よく抑制すると同時に吸蔵されたＮＯｘの還元浄化機会を増やしてＮＯｘ吸蔵性能を効率よく回復させると共に、ＮＯｘの排出を抑制するようにしたものである。更に、車両が所定走行距離に達する前にＮＯｘ総排出量が所定値を越えることが導出された場合、全ての運転領域でリーン空燃比での運転を制限して、所定走行距離内ではＮＯｘ総排出量を確実に所定値内に抑制するようにしたものである。
【００３４】
ここで、このＮＯｘ排出量制御について、図２乃至図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００３５】
図２に示すように、ステップＳ１で運転領域が認識される。即ち、ステップＳ１では加速ストイキ判定及び定常リーン判定が実施され、加速運転か定常運転かが認識される。加速運転か定常運転かが認識された後、ステップＳ２で許容破過検査による空燃比モード（Ａ／Ｆモード）判定が実施される（詳細は図４に基づいて後述する）。リーン運転が連続し、ＮＯｘ排出量が大きく悪化した場合、即ち、許容破過後において（強制）ＮＯｘパージを行うようになっているため、ステップＳ２では、許容破過検査によるＡ／Ｆモード判定（リーン禁止もしくは許可の判定）が実施される。
【００３６】
許容破過検査によるＡ／Ｆモード判定の後、ステップＳ３で排出量検査によるＡ／Ｆモード判定が実施される（詳細は図５に基づいて後述する）。エンジン１１に対する要求出力に応じてＡ／Ｆモード判定（ストイキ運転もしくはリーン運転、またはリーン運転以外もしくはリーン運転）が実施される。この判定において、加速運転時であってもストイキ運転（リッチ運転含む）が禁止されてリーン運転が実施可能（リーン空燃比での運転を許可）となっている。従って、加速運転時でもリーン空燃比の運転が実施可能となるため、燃費が向上する。
【００３７】
ステップＳ４でリーン運転（Ｗ／リーン）からリーン運転以外（Ｗ／Ｏリーン）に切り替わったか否かが判断され、リーン運転以外に切り換わったと判断された場合、ステップＳ５でリーン継続時間が判定値Ｔ１を越えているか否かが判断される。ステップＳ５でリーン継続時間が判定値Ｔ１を越えていると判断された場合、ステップＳ６でＮＯｘパージが開始される（詳細は図６に基づいて後述する）。
【００３８】
ＮＯｘパージの後ステップＳ７でリーン継続時間がリセットされる。ステップＳ５でリーン継続時間が判定値Ｔ１以下であると判断された場合、ステップＳ７でリーン継続時間がリセットされる。リーン継続時間の判定値Ｔ１は、例えば、５秒程度の短時間に設定され、リーン運転からリーン運転以外に切り換わる度にＮＯｘパージが即座に必要以上に頻繁に実施されることを防止している。ステップＳ４でリーン運転以外に切り換わっていないと判断された場合、もしくは、ステップＳ７でリーン継続時間がリセットされた後、リターンとなる。
【００３９】
本実施形態例では、リーン運転時におけるＮＯｘ排出量及び走行距離が、図３に示すように、サブルーチンによる制御により検出されている。ＮＯｘ排出量及び走行距離の検出を説明する。
【００４０】
図３に示すように、ステップＳ１１でリーン開始後経過時間が所定値ｔを越えているか否かが判断される。ＮＯｘセンサ２７の出力は、ストイキ運転またはリッチ運転からリーン運転への切り換え直後は出力が安定しない場合があるので、リーン運転が開始してから所定値ｔの間はＮＯｘセンサ２７の出力を見ずにマスクした状態とする。このため、ステップＳ１１でリーン開始後経過時間が所定値ｔを越えていない場合、ステップＳ１２でＮＯｘセンサ２７の出力をＭ１とし、ＮＯｘセンサ２７の出力が安定するまでのＮＯｘ値を仮の値のＭ１とする。
【００４１】
Ｍ１の値の設定方法としては、リーン切り換え直後はＮＯｘは全て吸蔵型ＮＯｘ触媒２５に吸蔵されほとんどＮＯｘが排出されないとして０としてもよい。また、リーン運転開始後ｔ経過時点でのＮＯｘセンサ２７の出力Ｎｔを基に、ｔ間のＮＯｘセンサ２７の排出量をＮｔ×ｔ×１／２（リーン開始からｔ経過時まで直線的にＮＯｘが増加すると仮定）として求めたり、出力Ｎｔを基に、ｔ間のＮＯｘセンサ２７の排出量をＮｔ×ｔ×１／３（リーン開始からｔ経過時まで凸状のカーブを描いてＮＯｘが増加すると仮定）として求めることができる。
【００４２】
ステップＳ１１でリーン開始後経過時間が所定値ｔを越えていると判断された場合、もしくは、ステップＳ１２でＮＯｘセンサ２７の出力をＭ１とした後、ステップＳ１３に移行してＮＯｘ排出値を演算する。ＮＯｘ排出値は、下式（１）によって演算することができる。
ＮＯｘ排出値＝ＮＯｘセンサ２７出力×吸入空気量×係数×計算周期・・（１）
ただし、係数は単位を合わせるためのものである。
そして、ステップＳ１３でＮＯｘ排出値を演算した後、ステップＳ１４でＮＯｘ総排出量を演算する。ＮＯｘ総排出量は、下式（２）によって演算することができる。
ＮＯｘ総排出量＝前回のＮＯｘ総排出量＋ＮＯｘ排出値        ・・（２）
更に、ステップＳ１５で走行距離を演算する。走行距離は、下式（３）で演算することができる。
走行距離＝前回の走行距離＋車速×計算周期                  ・・（３）
【００４３】
ＮＯｘセンサ２７の出力はＮＯｘ濃度（ｐｐｍ）であるため、濃度から排出量を演算する際に、ここでは排気量を代表するものとして吸入空気量との積としている。吸入空気量は、予め設定されたエンジン１１の負荷・回転数マップにより設定してもよいし、排気流量を直接求めてもよい。
【００４４】
（２）式及び（３）式で求めたＮＯｘ総排出量及び走行距離により、加速ストイキ許可ラインマップＰＳ１（後述する）が設定され、要求出力をそのときどきのリーンゾーンマップ（後述する）のＰＳ１の値と比較してストイキ運転またはリーン運転（リーン運転以外またはリーン運転）を決定する。
【００４５】
走行距離を演算した後、ステップＳ１６で走行距離が管理走行距離Ｌ１に到達したか否かが判断され、管理走行距離Ｌ１に到達したと判断された場合、ステップＳ１７で走行距離及びＮＯｘ総排出量を０として（リセット）して再度演算を繰り返す（リターン）。ステップＳ１６で管理走行距離Ｌ１に到達していないと判断された場合、そのままリターンとなる。
【００４６】
加速ストイキ許可ラインマップＰＳ１について図７に基づいて説明する。加速ストイキ許可ラインマップＰＳ１は、加速時におけるリーン運転上限出力ラインを設定するものである。
【００４７】
図７に示すように、加速ストイキ許可ラインマップＰＳ１は、横軸を走行距離として縦軸をＮＯｘ総排出量とした領域を複数に区画したものであり、ここでは管理走行距離Ｌ１でＮＯｘ総排出量が所定量となる点を通るラインの下側をＰＳ１＝Ａとしている。ＰＳ１＝Ａのゾーンでは、ＮＯｘ排出量の増加ペースがこのペース以下であれば、管理走行距離Ｌ１時点でのＮＯｘ総排出量が所定量を越えないというラインである。そして、ここではＡと略平行な複数のラインによって区画し、且つ、ＮＯｘ総排出量が所定量より下の領域をそれぞれＰＳ１＝Ｂ，Ｃ，Ｄ領域とし、ＮＯｘ総排出量＝所定量（管理ＮＯｘ排出量）のラインの外側（上側）をＰＳ１＝Ｅ領域としている。従って、現時点の走行距離とＮＯｘ総排出量の交点が加速ストイキ許可ラインマップＰＳ１のどの領域にあるかで加速時におけるリーン運転上限出力ラインが設定される。
【００４８】
尚、走行距離が短い部分については、ＮＯｘ総排出量の所定量まで余裕があるので、リーン頻度を増やすためにＮＯｘ総排出量が大の側へラインを上げることも可能である。管理走行距離Ｌ１は、例えば１ｋｍあるいは排ガスモード走行距離とすることができる。ＮＯｘ総排出量の所定量は、管理走行距離Ｌ１を１ｋｍとした場合は、１ｋｍあたりでの排ガスモード規制値にすればよく、管理走行距離Ｌ１を排ガスモード走行距離とした場合は、１ｋｍあたりでの排ガスモード規制値に排ガスモード走行距離を乗じた値とすればよい。また、ＮＯｘ総排出量の所定量は、前述の値に余裕率を乗じた値としてもよい。
【００４９】
リーンゾーンマップについて図８に基づいて説明する。リーンゾーンマップは現在の要求出力に対して加速運転時リーンを許可するか否かを判定するものである。
【００５０】
図８に示すように、リーンゾーンマップは、横軸をエンジン回転速度Ｎｅとして縦軸を目標平均有効圧Ｐｅとした領域をエンジン出力が等しくなる点を結んだ複数の等出力線（Ａ〜Ｄ）で区画したものであり、各線の内側が加速ストイキ（リッチ含む）禁止領域（加速リーン運転許可領域）であり、外側がＷ／Ｏリーン（ストイキまたはリッチ）での加速運転許可領域である。そして、リーンゾーンマップと図７のＰＳ１とを参照することで加速ストイキ運転可否（加速リーン許可）を判定する。Ａ〜Ｄのラインは、等エンジンアウトＮＯｘ量線、等テールパイプＮＯｘ量線としてもよい。この場合は、加速ストイキ運転可否の判定を、エンジンアウトＮＯｘ量（エンジン回転速度Ｎｅと目標平均有効圧Ｐｅのマップ値とＰＳ１の比較、あるいは、テールパイプＮＯｘ排出量（ＮＯｘセンサ２７出力値）とＰＳ１との比較とすればよい。尚、等出力線の数はＡ〜Ｄよりも多くしても少なくしてもよい。
【００５１】
リーンゾーンマップにて、例えば、初期の加速ストイキ許可ゾーンを示す一番外側のラインＡは、燃費は気にせずに燃焼面等から最大限リーン運転域を広くできるように設定している。そうすることで、高負荷域もリーン運転域となり、高加速時もリーン運転が可能となる。実際の運転においては、定常運転（一般にはリーン運転）は少なく、過渡運転（一般には加速運転時はストイキもしくはリッチ運転）の頻度が高いため、結果としてリーン頻度が向上し燃費向上につながる。これによって、一般的な運転の範囲においては、オールリーン運転も可能となり、燃費が大きく向上する。リーンゾーンマップにおいて、ＰＳ１がＡからＤに変化するにつれてリーン運転領域は狭くなり、ＰＳ１がＤの時は全域で加速リーン運転が禁止される。また、ＰＳ１がＥの時は定常運転時など加速運転以外を含む全域で全てのリーン運転が禁止される。
【００５２】
図７に示した加速ストイキ許可ラインマップＰＳ１及び図８に示したリーンゾーンマップにより、現在の車両の状態において加速ストイキ許可ラインマップからＰＳ１を求め、要求出力とＰＳ１をリーンゾーンマップで比較して現在の車両の状態で加速ストイキを許可するか加速ストイキを禁止、即ち、加速リーンを許可するかを判断し、加速リーン運転を実施する。
【００５３】
従って、加速運転時にリーン運転が許可されて燃費が向上すると共に、ＮＯｘ総排出量と走行距離との関係が所定の関係より総排出量増加側になると、加速運転時のリーン空燃比での運転領域を狭くしているので、ＮＯｘ総排出量を効率よく抑制できると同時に吸蔵型ＮＯｘ触媒２５に吸蔵されたＮＯｘの還元浄化機会を増やしてＮＯｘ吸蔵能力を効率よく回復させることができ、燃費の向上とＮＯｘ総排出量の管理を効率的に両立させることができる。また、ＰＳ１がＥの時（管理走行距離Ｌ１が所定量を越える時）は加速運転以外も含む全域で全てのリーン運転を禁止するので、所定期間である管理走行距離Ｌ１までの間のＮＯｘ総排出量を管理ＮＯｘ総排出量である所定量未満に確実に抑制することができる。
【００５４】
図４に基づいてステップＳ２における許容破過検査を説明する。
【００５５】
図４に示すように、ステップＳ２１でリーン継続時間が所定値Ｔ２を越えているか否かが判断され、所定値Ｔ２を越えていると判断された場合、ステップＳ２２でリーンが禁止される。所定値Ｔ２は、前述した判定値Ｔ１よりも大きな値であり、例えば、３０秒に設定される。ステップＳ２１でリーン継続時間が所定値Ｔ２を越えていないと判断された場合、ステップＳ２３でＮＯｘ平均濃度が所定値Ｍ２以上か否かが判断される。ステップＳ２３でＮＯｘ平均濃度が所定値Ｍ２を下回っていると判断された場合、ステップＳ２４でリーンが許可され、ステップＳ２３でＮＯｘ平均濃度が所定値Ｍ２以上であると判断された場合、ステップＳ２２に移行してリーンが禁止される。
【００５６】
ＮＯｘ平均濃度は、ＮＯｘセンサ２７の所定値Ｔ２間の平均値とされている。ＮＯｘ平均濃度は、所定値Ｔ２が経過した時点での瞬時値でもよい。所定値Ｍ２は、エンジン回転速度Ｎｅと目標平均有効圧Ｐｅのマップにより予め設定されている。所定値Ｍ２の設定方法としては、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５の浄化効率を、例えば５０％確保するようにＮＯｘパージすることを考える場合には、エンジンアウトＮＯｘ濃度に０．５を乗じた値とすればよい。また、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５からのＮＯｘの破過を許容しない場合には所定値Ｍ２を０に近い値に設定すればよく、この場合は、所定値Ｍ２をマップとしなくてもよい。
【００５７】
つまり、リーン運転が所定値Ｔ２を越えて継続する場合、即ち、ＮＯｘ排出量が大きく悪化すると推定されると共に、リーン運転の継続により触媒温度が低下しＨＣ浄化効率が悪化すると推定される場合には、リーン運転を禁止して強制的にＮＯｘパージを行う。所定のリーン継続時間（所定値Ｔ２までの間）のＮＯｘ平均濃度が所定値Ｍ２以上の場合、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５がこれ以上ＮＯｘを吸蔵できずにＮＯｘが漏れだしているＮＯｘ破過状態と判定し、許容破過後としてリーン運転を禁止してＮＯｘパージ制御を行う。
【００５８】
図５に基づいてステップＳ３における排出量検査を説明する。
【００５９】
図５に示すように、ステップＳ３１で要求出力を下式（４）により演算する。
要求出力＝目標平均有効圧Ｐｅ×エンジン回転速度Ｎｅ×係数    ・・（４）
要求出力が演算された後、ステップＳ３２で要求出力がＰＳ１を越えているか否かが判断される。つまり、図７に示した加速ストイキ許可ラインマップから求められるＰＳ１（＝Ａ〜Ｅ）に対応する図８中の出力ラインと要求出力とを比較して、要求出力がＰＳ１対応出力を越えているか否かが判断される。例えば、走行距離とＮＯｘ総排出量との関係から、図７に示した加速ストイキ許可ラインマップＰＳ１からＰＳ１＝Ｂとされた時、要求出力が図８のラインＢの内側か外側かが判断される。
【００６０】
ステップＳ３２で要求出力がＰＳ１を越えていると判断された場合、要求出力が図８のラインの外側であるので、ステップＳ３３で加速ストイキ（リッチを含む）が許可され、要求出力がＰＳ１以下であると判断された場合、要求出力が図８のラインの内側であるので、ステップＳ３４で加速ストイキ（リッチを含む）が禁止、即ち、加速リーンが許可される。つまり、加速運転時にリーン運転が可能となり、燃費向上を図ることが可能になる。次に、ステップＳ３５でＰＳ１＝Ｅか否かが判断され、ＰＳ１＝Ｅであると判断された場合、加速運転時のみならず定常運転を含む全域でリーン運転が禁止されリータンとなり、ＰＳ１＝Ｅではないと判断された場合そのままリターンとなる。
【００６１】
排出量検査では、要求出力をそのときどきのリーンゾーンマップのＰＳ１（ＰＳ１の値は加速ストイキ許可ラインマップＰＳ１から求める）と比較して、ストイキ運転またはリーン運転（Ｗ／Ｏリーン運転またはＷ／リーン運転）を決定する。ＮＯｘ総排出量が加速ストイキ許可ラインマップにおいて所定量に達した場合は、ＰＳ１＝Ｅとして全域加速リーンを禁止すると共に定常リーンも禁止して全域リーン禁止とする。Ｗ／リーン運転からＷ／Ｏリーン運転に切り換わるときにはＮＯｘパージ制御を行うようにしてもよい。尚、触媒の特性によっては、切り換え時にＮＯｘパージ制御は行わずに、Ｗ／Ｏリーン運転（ストイキ運転もしくはリッチ運転）を行うだけでもよい。
【００６２】
図９に示すように、ＮＯｘ総排出量がＡゾーンの上限に至るまでは（走行距離Ｌａまで）、ＰＳ１＝Ａを越えた要求出力に対してのみ加速時ストイキ運転が許可されてＡ／Ｆモードがストイキとなり（ｄ部分）、それ以外（ａ，ｂ，ｃ部分）は加速ストイキが禁止されて加速リーンとなる。ＮＯｘ総排出量がＢゾーンの上限に至るまでは（走行距離Ｌｂまで）、ＰＳ１＝Ｂを越えた要求出力に対して加速ストイキが許可されてＡ／Ｆモードがストイキとなり（図示例には該当なし）、それ以外（ｂ部分）は加速ストイキが禁止されて加速リーンとなる。ＮＯｘ総排出量がＣゾーンの上限に至るまでは（走行距離Ｌｃまで）、ＰＳ１＝Ｃを越えた要求出力に対して加速ストイキが許可されてＡ／Ｆモードがストイキとなり（ｃ，ｄ部分）、それ以外（ａ部分）は加速ストイキが禁止されて加速リーンとなる。
【００６３】
要求出力がｂの場合、走行距離Ｌｂまでは加速ストイキが禁止されて加速リーンとなるが、走行距離Ｌｂを越えると同じ要求出力ｂの場合でも加速ストイキが許可されてＡ／Ｆモードがストイキとなる。ＮＯｘ総排出量がＣゾーンの上限を越えて所定量に至るまでは（走行距離Ｌｄまで）、ＰＳ１＝Ｄを越えた要求出力に対して加速ストイキが許可されてＡ／Ｆモードがストイキとなる（ｂ，ｃ部分）。更に、ＮＯｘ総排出量が所定値に至ると、管理走行距離Ｌ１までの間はＰＳ１＝Ｅとして全域リーン禁止としてＡ／Ｆモードが全域でストイキとなり、走行距離及びＮＯｘ総排出量がリセットされる（ステップＳ１７参照）。
【００６４】
図６に基づいてステップＳ６におけるＮＯｘパージを説明する。ＮＯｘパージは、ＮＯｘ放出制御としてリーン運転からリッチ運転へ空燃比Ａ／Ｆを切り換える制御である。
【００６５】
図６に示すように、ステップＳ６１でリッチパージが未完了でかつＮＯｘパージが未完了であることが確認される。ステップＳ６２でリッチパージが完了したか否かが判断され、最初は完了していないので、ステップＳ６３に移行してリッチ継続時間がｔ１を越えたか否かが判断される。ｔ１は、吸蔵パラメータ及びＳＶ（Ｓｐａｃｅ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ：空間速度＝ガス流量／触媒容量）の関数により設定される。
【００６６】
吸蔵パラメータは、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５に吸蔵されているＮＯｘ量に相関する値であり、ＮＯｘセンサ２７の出力から求めることができる。例えば、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５の上下流のＮＯｘ量の差から吸蔵されているＮＯｘ量を算出する。この場合、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５の上流のＮＯｘ量はエンジン回転速度Ｎｅと目標平均有効圧Ｐｅに対するマップで求めたり、新たなＮＯｘセンサを設置してもよい（特開平７−１６６８５１号公報参照）。また、吸蔵パラメータを単に、エンジン回転速度Ｎｅと目標平均有効圧Ｐｅに対するマップで求めてもよく、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５に吸蔵されているＮＯｘ量が多いほどリッチ継続時間またはストイキ継続時間が長くなるように設定される。
【００６７】
パージされるＮＯｘ量はＣＯ量の影響を大きく受けるため、ＳＶは、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５に供給されるＣＯ量を代表するものとして用いられる。発生するＣＯ量は空燃比Ａ／Ｆの影響も受けるので、リッチパージ時の空燃比Ａ／Ｆを運転条件等により可変とする場合には、ＳＶの他に空燃比Ａ／Ｆもリッチ継続時間の関数に加えるのが好ましい。
【００６８】
ステップＳ６３では、最初はリッチ継続時間がｔ１を越えていないと判断されるため、ステップＳ６４でリッチパージが実行され吸蔵型ＮＯｘ触媒２５に流入する排気の空燃比をストイキよりリッチな所定の空燃比に制御する。リッチパージは、エンジン回転速度Ｎｅと目標平均有効圧Ｐｅに対するマップにより空燃比Ａ／Ｆを制御したり、エンジン回転速度Ｎｅと目標平均有効圧Ｐｅに対するマップによりスロットル開度を制御したり、エンジン回転速度Ｎｅと通電状況に対するマップにより点火時期を制御することが実施される。ステップＳ６４でリッチパージが開始された後、ステップＳ６５で目標空燃比Ａ／Ｆ（目標Ａ／Ｆ）がパルス噴射開始空燃比ＡＦ１より小さいか否かが判断される。これは、空燃比が所定のリッチ空燃比に向けてテーリングにより徐々に変化している所定のタイミングでパルス噴射を実行させるためのタイミング判定処理である。具体的にはパルス噴射開始空燃比ＡＦ１は吸蔵型ＮＯｘ触媒２５からＮＯｘが多量に放出されるストイキもしくはリッチＡ／Ｆとすればよい。
【００６９】
ステップＳ６５で目標空燃比Ａ／Ｆ（目標Ａ／Ｆ）がＡＦ１より小さいと判断された場合、即ち、リーン運転からリッチパージ運転への切り換えテーリング時にＡ／ＦがＡＦ１を通過した時に、ステップＳ６７でパルス継続時間がｔ２より短いか否かが判断され、最初はパルス噴射されていないのでパルス継続時間がｔ２より短いと判断されてステップＳ６８でパルス噴射が開始される。パルス噴射は、リッチパージの最初の期間においてＮＯｘが大量に放出されるので、ＮＯｘを還元するＨＣを触媒に供給するため、膨張行程での燃料噴射を実行するものである。そして、パルス噴射継続時間のｔ２は、吸蔵パラメータ及びＳＶの関数により設定される。パルス噴射継続時間がｔ２を越えるとステップＳ６２に移行する。
【００７０】
ステップＳ６３でリッチ継続時間がｔ１を越えたと判断された場合、ステップＳ６６でリッチパージ完了と判定する。以後、ステップＳ６２ではリッチパージ完了と判定されることになる。リッチパージ完了の判定は、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５の下流の図示しないＯ2 センサの出力がリーン出力からリッチ出力に変化した時（Ｖ１以上となった時）をリッチパージ完了と判定してもよい（原理的には特登２６９２３８０号等参照）。この場合、Ｏ2 センサの代わりにリニアＡ／Ｆセンサを用いてもよく、また、これらと同等の信号がＮＯｘセンサから出力される時はその信号を用いることもできる。また、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５の上流にもＯ2 センサを設置し、リッチパージ中常にリッチ出力を示す上流側Ｏ2 センサに対し、下流側Ｏ2 センサの出力がリーン出力からリッチ出力に変化し、両Ｏ2 センサの出力が一致した時点をリッチパージ完了と判定することも可能である。
【００７１】
ステップＳ６２でリッチパージ完了であると判断された場合、ステップＳ６９でストイキ継続時間がｔ３より短いか否かが判断される。最初はストイキ継続時間がｔ３より短いと判断され、ステップＳ７０で空燃比を理論空燃比とするストイキパージが実行される。ストイキパージは、フィードバックゲインを別設定にして、空燃比を理論空燃比よりもわずかにリッチ側に制御するスライトリッチ化にして実行してもよい。そして、ストイキパージのｔ３は、前述したｔ１，ｔ２と同様に、吸蔵パラメータ及びＳＶの関数により設定される。ストイキ継続時間がｔ３を越えると、ステップＳ７１に移行してＮＯｘパージ完了となりリターンとなる。
【００７２】
ＮＯｘパージにおいて、リッチ継続時間、ストイキ継続時間及びパルス噴射継続時間は、触媒劣化度合いによって可変としてもよい。即ち、触媒が劣化するほど、リッチ継続時間及びパルス噴射継続時間を短くすると共にストイキ継続時間を長くするとよい。また、劣化度合いは走行距離の関数として判定してもよいし、ＮＯｘセンサの出力から判定してもよい（特登２８８８１２４号等参照）。
【００７３】
図１０に示すように、上述したＮＯｘパージでは、リーン運転からリッチ運転へ空燃比Ａ／Ｆを切り換える場合、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５に主としてＣＯを供給するために、例えば、Ａ／Ｆ＝１２としてから１〜５秒間（ｔ１）リッチ運転する。リッチ期間の初期においてＮＯｘが多量に放出されるので、ＮＯｘを還元するＨＣを吸蔵型ＮＯｘ触媒２５に供給するため、Ａ／Ｆが所定値に達した時点（ＡＦ１を通過した時点）で、例えば０．１〜０．５秒間（ｔ２）膨張行程で燃料を噴射するパルス噴射を実行する。その後は、ＮＯｘはゆっくりと放出されるので、ＣＯ，ＨＣを少量供給すればよいため、空燃比を理論空燃比とするストイキ運転（スライトリッチ）に切り換え、直前のリーン時間の約０〜５０％の時間（ｔ３）運転する。このストイキ運転の期間は、図示しないＯ2 センサによるフィードバック制御とすればよい。
【００７４】
尚、ＮＯｘパージにおけるリッチ運転、パルス噴射、ストイキ（スライトリッチ）運転について、各々の時間や運転形態の組み合わせは、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５の放出特性や三元触媒との組み合わせ等により種々選択変更可能であり、上述した実施形態例に限定されるものではない。
【００７５】
上述した実施形態例では、加速運転時において、図５中のステップＳ３５にて加速リーンが許可されると、その加速運転が終了するまでリーン運転を継続することとしているが、その連続した加速運転の一部のみをリーン運転するようにしてもよい。例えば、加速中はトランスミッションの変速が行われるが、変速段によってリーン運転とするかどうかという判定を加えてもよい。具体的には、加速リーンが許可された場合でも、低い変速段では加速ストイキ運転とし、高い変速段でのみ加速リーン運転を許可するように、判定条件を追加してもよい。即ち、連続したある加速運転中でも、低い変速段の間は加速ストイキ運転とし、高い変速段に変速されたら加速リーン運転を実施する。また、車速あるいはエンジン回転速度により、加速リーンが許可された場合でも、実際に加速リーンを実施するかどうかの判定条件を追加してもよい。
【００７６】
また、加速運転の最初の何割かと残りの何割かをリーン運転とストイキ運転に分けるようにしてもよい。例えば、ある加速運転中において、最初の５割をリーン運転とし、残りの５割をストイキ運転としてもよい。逆に、最初の５割をストイキ運転とし、残りの５割をリーン運転としてもよい。この場合は、時間によって割り振ってもよいし、加速前の出力と要求出力（加速後に到達すると想定される出力）の間で出力によって割り振ってもよい。また、この割合は固定値としてもよいし、図７の加速ストイキ許可ラインマップを元に決定してもよい。即ち、例えば、Ｂゾーンの中でもＮＯｘ総排出量が多くなるほど、ある連続した加速運転中において、リーン運転の割合を減らしストイキ運転の割合を増やすといったように、各ゾーンをさらに細分化し、それによってリーン運転とストイキ運転の割合を決定すればよい。また、Ｃゾーンからいきなり全加速域リーン禁止のＤゾーンへと移行するようにせず、ＣゾーンとＤゾーンの間に、新たにゾーンを複数設定し、ＮＯｘ総排出量が多くなるほど、ある連続した加速運転中において、リーン運転の割合を減らしストイキ運転の割合を増やすようなゾーン設定としてもよい。
【００７７】
また、上述のような連続した加速運転中の一部のみをリーン運転とするかどうかの判定自体を、図７の加速ストイキ許可ラインマップの中に盛り込んでもよい。即ち、例えば、Ｂゾーンの中でもＮＯｘ総排出量が多くなると、ある連続した加速運転中において一部のみをリーン運転とするといったような、各ゾーンをさらに細分化し、一部のみをリーン運転とするかどうかの判定自体を行ってもよい。また、Ｃゾーンからいきなり全加速域リーン禁止のＤゾーンへと移行するようにせず、ＣゾーンとＤゾーンの間に、新たにゾーンを設定し、ある連続した加速運転中において一部のみをリーン運転とするようにしてもよい。
【００７８】
上述のように、加速運転中の一部のみをリーン運転とすることにより、より最適に燃費の向上とＮＯｘ総排出量の管理を両立できると共に、ドライバビリティの改善も行うことができる。
【００７９】
上述した実施形態例では、加速運転時において、図５中のステップＳ３２にて出力要求とＰＳ１の比較のみによって加速リーンを許可するかどうか決定しているが、加速度合いによって加速リーンを許可するかどうかの条件を追加してもよい。例えば、加速度合いをアクセルの踏み込み速さ（スロットル開度の変化の速さ）によって判定し、加速度合いが大きい場合は、加速リーン禁止として加速ストイキとする。加速度合いの代わりに、車速の変化度合い、エンジン回転速度の変化度合いを用いてもよい。
【００８０】
また、リーン運転での加速中にＮＯｘが排出されてＮＯｘ総排出量が増え、図７の加速ストイキ許可ラインマップＰＳ１の値が変更されて（例えばＢからＣに変更）、図８のリーンゾーンマップのラインが変更となり（例えば前述のようにＢからＣに変更）、これによって要求出力が加速リーン禁止領域（加速ストイキ許可領域）に入った場合は、加速途中であっても、それまでのリーン運転を中止して残りの加速運転をストイキ運転に変更するようにしてもよい。
【００８１】
上述のように、加速時においても状況に応じて加速リーン運転を許可することにより、より最適に燃費の向上とＮＯｘ総排出量の管理を両立できると共に、ドライバビリティの改善も行うことができる。
【００８２】
上述した実施形態例では、ＮＯｘセンサ２７を用いてＮＯｘ排出量制御を行っているが、ＮＯｘセンサ２７を用いずに機関運転状態等に基づいて総ＮＯｘ排出量を演算し、ＮＯｘ排出量制御を行うこともできる。この場合、ＮＯｘセンサ２７を用いないため、コスト面で有利となる。
【００８３】
また、ＮＯｘ排出値は触媒の浄化効率によって異なるが、特に吸蔵型ＮＯｘ触媒２５が燃料中のＳ分、即ち、硫黄（サルファ）によって被毒すると浄化効率は著しく低下する。その一方で、Ｓ被毒により浄化効率が低下した触媒を高温（例えば、５５０℃以上）で且つリッチとしてやると触媒に蓄積されたＳ分が放出されて触媒は再生して浄化効率が復活する（Ｓ再生）。そこで、ＮＯｘセンサ２７を用いずに総ＮＯｘ排出量Ａを求める際、どの程度触媒にＳ分が蓄積されて浄化効率が低下しているか、即ち、どの程度Ｓ再生しているかを考慮するようにしても良い。
【００８４】
上述した内燃機関の排気浄化装置は、ＮＯｘの排出状況に応じてリーン運転域を変化させるので、燃費低減とＮＯｘ排出量低減を最適に両立できる。即ち、エンジン１１に対する要求出力に応じて加速運転時であっても加速ストイキが禁止されてリーン運転が実施可能（リーン空燃比での運転を許可）となり、加速域の全域もしくは一部でＮＯｘ排出状況に応じてリーン運転を行うので、リーン運転域を極力増やして燃費を低減しつつＮＯｘ排出量を確実に所定量以下することができる。また、所定期間のトータルのＮＯｘ排出量（ＮＯｘ値の積算）でリーン空燃比での運転許可を判定するので、燃費低減とＮＯｘ排出量低減を確実に両立できる。また、ＮＯｘセンサ２７を用いているので、より正確に制御が行え触媒劣化の影響を受けることがない。更に、ＮＯｘセンサ２７を触媒の最下流に配置しているので、テールパイプから大気へのＮＯｘ放出量（ＮＯｘ排出規制値）を直接管理することができる。
【００８５】
また、加速運転時にリーン運転が許可されて燃費が向上すると共に、ＮＯｘ総排出量と走行距離との関係が所定の関係より総排出量増加側、即ち、図７においてＡ領域からＢ領域乃至Ｅ領域側になると、図８に示すように、目標平均有効圧Ｐｅ及びエンジン回転速度Ｎｅとの関係によるリーンゾーンを制限して加速運転時のリーン空燃比での運転領域を狭くしている。このため、ＮＯｘ総排出量を効率よく抑制できると同時に吸蔵型ＮＯｘ触媒２５に吸蔵されたＮＯｘの還元浄化機会を増やしてＮＯｘ吸蔵能力を効率よく回復させることができ、燃費の向上とＮＯｘ総排出量の効率的な管理を両立させることができる。また、図８に示すように、リーンゾーンマップにおいて、全域で全てのリーン運転を禁止する領域Ｅを設定しているので、所定期間である管理走行距離Ｌ１までの間のＮＯｘ総排出量を所定範囲内である所定量未満に確実に抑制することができる。
【００８６】
上述した実施形態例では、吸蔵型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化触媒装置について説明したが、本発明は、一般にストイキ運転とされる加速時にストイキとするかリーンとするかを判定してリーン運転を可能にすることが特徴であり、触媒の種類や配置に限定されるものではなく、例えば、近接三元触媒が排気マニホールド一体式の場合でもよく、近接三元触媒がない場合でもよい。また、本実施形態例では、排気浄化触媒装置に吸蔵型ＮＯｘ触媒を用いているが、触媒に吸着したＮＯｘを直接還元する吸着タイプのＮＯｘ触媒を用いてもよい。更に、リーン運転が可能なエンジンであれば、エンジン型式には限定されず、吸気管噴射型のリーンバーンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンでもよい。
【００８７】
【発明の効果】
請求項１に係る本発明の内燃機関の排気浄化装置は内燃機関の排気通路に設けられて排気空燃比がリーン空燃比のときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵すると共に排気空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比のときに前記吸蔵したＮＯｘを還元浄化する排気浄化装置と、加速リーン運転許可領域と加速リーン運転禁止領域に区分されたリーンゾーンマップに従い機関加速運転時のリーン空燃比での運転を許可するか否かを判定すると共に、ＮＯｘ総排出量を算出し同ＮＯｘ総排出量と車両の走行距離との関係が所定の関係より総排出量増加側になると前記リーンゾーンマップの加速リーン運転許可領域を狭くする制御手段とを備えたので、ＮＯｘ総排出量と車両の走行距離との関係によりストイキ運転かリーン運転かを判断して加速運転時であってもリーン空燃比での運転が可能になる。この結果、燃費の向上とＮＯｘ総排出量の管理とを両立させることができる。
【００８８】
また、請求項１に係る本発明の内燃機関の排気浄化装置は、ＮＯｘ総排出量を効率よく抑制するとと同時にＮＯｘの還元機会を増やしてＮＯｘ吸蔵性能を効率よく回復させることが可能になる。
【００８９】
請求項２に係る本発明の内燃機関の排気浄化装置は、制御手段に、車両が所定走行距離に達する前にＮＯｘ総排出量が所定量を越えることが導出される場合は加速運転時以外でもリーン空燃比での運転を中止または抑制する機能を備えたので、所定走行距離内におけるＮＯｘ総排出量を確実に規定内に抑制することが可能になる。
【００９０】
従って、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、燃費の悪化を招くことなく、加速運転条件においても大気中に放出されるＮＯｘ排出量を直接管理することにより確実に所望のＮＯｘ排出量に抑え、ＮＯｘ排出量低減とＣＯ2 排出量の低減を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図。
【図２】本実施形態の内燃機関の排気浄化装置の制御フローチャート。
【図３】本実施形態の内燃機関の排気浄化装置の制御フローチャート。
【図４】本実施形態の内燃機関の排気浄化装置の制御フローチャート。
【図５】本実施形態の内燃機関の排気浄化装置の制御フローチャート。
【図６】本実施形態の内燃機関の排気浄化装置の制御フローチャート。
【図７】走行距離とＮＯｘ総排出量とに基づくリーンゾーンマップ。
【図８】エンジン回転速度と目標平均有効圧とに基づくリーンゾーンマップ。
【図９】走行距離に対する要求出力及び空燃比モード及びＮＯｘ総排出量の関係を表すタイムチャート。
【図１０】ＮＯｘパージのタイムチャート。
【符号の説明】
１１  エンジン
２１  排気管（排気通路）
２２、２６  三元触媒
２３  排気浄化触媒装置
２５  吸蔵型ＮＯｘ触媒
２７  ＮＯｘセンサ
２８  ＥＣＵ（電子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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