(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路内に設けられたＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの酸素濃度を変化させ、前記排気ガスの酸素濃度が過剰となる第１の酸素濃度条件下では前記ＮＯｘ吸蔵触媒にＮＯｘを吸収させ、前記排気ガスの酸素濃度が低下した第２の酸素濃度条件下では前記ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させると同時に還元浄化させる内燃機関の排気ガス浄化方法であって、
前記第１の酸素濃度条件下において、単位時間当たりに前記ＮＯｘ吸蔵触媒に流入する流入ＮＯｘ量と、前記ＮＯｘ吸蔵触媒で単位時間当たりに処理可能な処理可能ＮＯｘ量とを算出する第１のステップと、
前記第１のステップで算出された前記流入ＮＯｘ量と前記処理可能ＮＯｘ量とを比較する第２のステップと、
前記第２のステップで、前記処理可能Ｎｏｘ量よりも前記流入ＮＯｘ量の方が大きいと判定された場合に、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの酸素濃度を低下させる第３のステップと
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化方法。
【請求項２】
前記第１のステップにおいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒内に吸蔵されているＮＯｘ量と、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵可能な最大ＮＯｘ吸蔵量とに基づいて、前記処理可能ＮＯｘ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ガス浄化方法。
【請求項３】
前記第１のステップにおいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒内に吸蔵されているＮＯｘ量と、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵可能な最大ＮＯ吸蔵量との比に基づいて、前記処理可能ＮＯｘ量を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ガス浄化方法。
【請求項４】
前記第１のステップにおいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒内に吸蔵されているＮＯｘ量と、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵可能な最大ＮＯｘ吸蔵量との差に基づいて、前記処理可能ＮＯｘ量を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ガス浄化方法。
【請求項５】
前記第１のステップにおいて、算出された前記流入ＮＯｘ量および前記処理可能ＮＯｘ量のうちのいずれか小さい方を積算することにより、前記ＮＯｘ吸蔵触媒内に吸蔵されているＮＯｘ量を推定することを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の内燃機関の排気ガス浄化方法。
【請求項６】
前記第１のステップにおいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度に応じて前記最大ＮＯｘ吸蔵量を算出することを特徴とする請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の内燃機関の排気ガス浄化方法。
【請求項７】
前記第１のステップは、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化程度を推定するステップを含み、推定された前記劣化程度に応じて前記最大ＮＯｘ吸蔵量を算出することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気ガス浄化方法。
【請求項８】
前記第２のステップにおいて、前記流入ＮＯｘ量が前記処理可能ＮＯｘ量よりも所定値以上大きいときに、前記処理可能ＮＯｘ量よりも前記流入ＮＯｘ量の方が大きいと判定することを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の内燃機関の排気ガス浄化方法。
【請求項９】
前記所定値はゼロであることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の排気ガス浄化方法。
【請求項１０】
前記所定値は、前記内燃機関の運転状態に応じて可変設定されることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の内燃機関の排気ガス浄化方法。
【請求項１１】
第２の酸素濃度条件は、前記内燃機関をリーン運転状態からリッチ運転状態に切り替えることによって設定されることを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の内燃機関の排気ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＮＯｘ吸蔵触媒を用いた内燃機関の排気ガス浄化方法に関し、特に排気ガスの悪化を防ぐとともに、リーン運転時間を十分に確保して燃費を良好にした内燃機関の排気ガス浄化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関の運転制御においては、燃費向上を目的として、空燃比をリーン制御しているが、このとき排出されるＮＯｘを浄化するために、ＮＯｘ吸蔵触媒が用いられている。
【０００３】
また、ＮＯｘ吸蔵触媒は、ＮＯｘ吸蔵量が許容量を超えると吸蔵機能（ＮＯｘ浄化機能）がダウンするので、吸蔵機能を維持するためには吸蔵されたＮＯｘを定期的に放出して還元処理する必要がある。
【０００４】
したがって、従来より、ＮＯｘ吸蔵触媒を用いた排気ガス浄化システムにおいては、内燃機関のリーン運転状態（酸素過剰状態）で排出されるＮＯｘをＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵させ、所定周期毎に内燃機関の運転状態をリッチ運転状態に切り替えて、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出させると同時に還元処理している。
【０００５】
この種の内燃機関の排気ガス浄化方法は、たとえば特許第２６００４９２号公報などに参照することができる。
このように、ＮＯｘ吸蔵触媒を用いた排気ガス浄化方法の場合、ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させて還元処理するために、リーン運転からリッチ運転状態に切り替えるタイミングを適切に制御することが重要である。
【０００６】
たとえば上記特許第２５８６７３９号公報などに開示された方法においては、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯｘ量を推定し、推定された吸蔵ＮＯｘ量があらかじめ定められた許容量を超えると判定された場合に、内燃機関の運転状態をリーンからリッチに切り替えている。
【０００７】
図６は上記従来方法による排気ガス浄化状態を示す説明図であり、ＮＯｘ吸蔵触媒に流入する流入ＮＯｘ量の大小に応じた排出ＮＯｘ量を示している。
図６において、横軸は時間、縦軸はＮＯｘ量（流入量および排出量）、斜線部領域はＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘ量、白抜き矢印はＮＯｘ吸蔵触媒による処理可能ＮＯｘ量を表し、流入ＮＯｘ量（破線参照）が多い場合（上段）と少ない場合（下段）とが比較可能に示されている。
【０００８】
図６から明らかなように、推定された吸蔵ＮＯｘ量（斜線部参照）が同一であっても、流入ＮＯｘ量（破線参照）が多い場合には、流入ＮＯｘ量の一部がＮＯｘ吸蔵触媒の下流に流出（排出）されるのに対し、流入ＮＯｘ量が少ない場合には、ＮＯｘ吸蔵能力（白抜き矢印参照）に余力があり、さらにリーン運転を続けることが可能であることが分かる。
【０００９】
これは、ＮＯｘ吸蔵触媒の処理可能ＮＯｘ量が同一であっても、流入ＮＯｘ量が少なければ、全て処理されて下流に流出しないのに対し、流入ＮＯｘ量が多い場合には、流入ＮＯｘ量を処理しきれずに下流に流出してしまうことを示している。
【００１０】
つまり、上記従来方法のように、ＮＯｘ吸蔵触媒内のＮＯｘ量が許容量を超えると判定された場合に運転状態をリーンからリッチに切り替える方法では、ＮＯｘ吸蔵触媒への流入ＮＯｘ量の変化時に適切なタイミングで運転状態をリーンからリッチに切り替えることが難しく、場合によっては、逆に排気ガスの悪化引き起こしたり、燃費に対するメリットを縮小させてしまったりするおそれがある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の内燃機関の排気ガス浄化方法は以上のように、ＮＯｘ吸蔵触媒への流入ＮＯｘ量の変化を考慮せずに、推定演算された吸蔵ＮＯｘ量のみに基づいて運転状態をリーンからリッチに切り替えているので、適切なタイミングで運転状態をリーンからリッチに切り替えることができず、排気ガスの悪化引き起こしたり、燃費に対するメリットを縮小させてしまうという問題点があった。
【００１２】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、ＮＯｘ吸蔵触媒の処理可能ＮＯｘ量に着目して、処理可能ＮＯｘ量とＮＯｘ吸蔵触媒への流入ＮＯｘ量とを比較し、その比較結果に応じて空燃比をリーンからリッチに切り替えることにより、排気ガスの悪化を防ぐとともに、リーン運転時間を十分に確保して燃費を良好にした内燃機関の排気ガス浄化方法を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関の排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気通路内に設けられたＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの酸素濃度を変化させ、排気ガスの酸素濃度が過剰となる第１の酸素濃度条件下ではＮＯｘ吸蔵触媒にＮＯｘを吸収させ、排気ガスの酸素濃度が低下した第２の酸素濃度条件下ではＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させると同時に還元浄化させる内燃機関の排気ガス浄化方法であって、第１の酸素濃度条件下において、単位時間当たりにＮＯｘ吸蔵触媒に流入する流入ＮＯｘ量と、ＮＯｘ吸蔵触媒で単位時間当たりに処理可能な処理可能ＮＯｘ量とを算出する第１のステップと、第１のステップで算出された流入ＮＯｘ量と処理可能ＮＯｘ量とを比較する第２のステップと、第２のステップで、処理可能Ｎｏｘ量よりも流入ＮＯｘ量の方が大きいと判定された場合に、ＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの酸素濃度を低下させる第３のステップとを備えたものである。
【００１４】
また、この発明に係る内燃機関の排気ガス浄化方法は、第１のステップにおいて、ＮＯｘ吸蔵触媒内に吸蔵されているＮＯｘ量と、ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵可能な最大ＮＯｘ吸蔵量とに基づいて、処理可能ＮＯｘ量を算出するものである。
【００１５】
また、この発明に係る内燃機関の排気ガス浄化方法は、第１のステップにおいて、ＮＯｘ吸蔵触媒内に吸蔵されているＮＯｘ量と、ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵可能な最大ＮＯｘ吸蔵量との比に基づいて、処理可能ＮＯｘ量を算出するものである。
【００１６】
また、この発明に係る内燃機関の排気ガス浄化方法は、第１のステップにおいて、ＮＯｘ吸蔵触媒内に吸蔵されているＮＯｘ量と、ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵可能な最大ＮＯｘ吸蔵量との差に基づいて、処理可能ＮＯｘ量を算出するものである。
【００１７】
また、この発明に係る内燃機関の排気ガス浄化方法は、第１のステップにおいて、算出された流入ＮＯｘ量および処理可能ＮＯｘ量のうちのいずれか小さい方を積算することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒内に吸蔵されているＮＯｘ量を推定するものである。
【００１８】
また、この発明に係る内燃機関の排気ガス浄化方法は、第１のステップにおいて、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度に応じて最大ＮＯｘ吸蔵量を算出するものである。
【００１９】
また、この発明に係る内燃機関の排気ガス浄化方法は、第１のステップは、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化程度を推定するステップを含み、推定された劣化程度に応じて最大ＮＯｘ吸蔵量を算出するものである。
【００２０】
また、この発明に係る内燃機関の排気ガス浄化方法は、第２のステップにおいて、流入ＮＯｘ量が処理可能ＮＯｘ量よりも所定値以上大きいときに、処理可能ＮＯｘ量よりも流入ＮＯｘ量の方が大きいと判定するものである。
【００２１】
また、この発明に係る内燃機関の排気ガス浄化方法による所定値をゼロに設定したものである。
【００２２】
また、この発明に係る内燃機関の排気ガス浄化方法による所定値は、内燃機関の運転状態に応じて可変設定されるものである。
【００２３】
また、この発明に係る内燃機関の排気ガス浄化方法は、第２の酸素濃度条件は、内燃機関をリーン運転状態からリッチ運転状態に切り替えることによって設定されるものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１が適用される内燃機関の排気ガス浄化装置のシステム全体を示すブロック構成図である。
【００２５】
図１において、内燃機関（エンジン）１は、多気筒内燃機関の燃料制御装置における１つの気筒を抜き出して示している。
内燃機関１に通じる吸気管３０には、内燃機関１に吸入される空気量を計測する吸入空気量センサ２と、内燃機関１に吸入される空気量を制御するスロットルバルブ３とが設置されている。
【００２６】
吸入空気量センサ２によって計測された吸入空気流量は、内燃機関１の燃焼室４に導入され、燃料噴射インジェクタ５から供給された燃料ガスと混合されて混合気を形成した後、点火プラグ１１により点火されて燃焼する。
【００２７】
燃焼室４を有する気筒には、上下に動作するピストン１４が配置され、コネクティングロッド１５を介してクランクシャフト１２を回転駆動する。
クランクシャフト１２の近傍に設置されたクランク角センサ１３は、内燃機関１の回転速度を検出する。
【００２８】
一方、内燃機関１の燃焼室４は、排気管４０に通じており、排気管４０内には、排気ガス浄化のための三元触媒６と、ＮＯｘ吸蔵触媒７とが設けられている。
三元触媒６の上流には、排気ガス中の空燃比を検出するための空燃比センサ８が設けられ、さらに、三元触媒６の下流には、排気ガス温度センサ９が設けられている。
【００２９】
エンジン制御コントローラ２０は、マイクロコンピュ−タユニットにより構成され、吸入空気量センサ２、空燃比センサ８、排気ガス温度センサ９、クランク角センサ１３などの各種センサからの信号（運転状態情報）を取り込み、これらの信号に基づいて、燃料噴射インジェクタ５および点火プラグ１１などを駆動する。
【００３０】
ＮＯｘ吸蔵触媒７は、たとえばアルミナを担体とし、この担体上に、たとえばＫ（カリウム）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｌｉ（リチウム）、Ｃｓ（セシウム）などのアルカリ金属と、Ｂａ（バリウム）、Ｃａ（カルシウム）などのアルカリ土類と、Ｌａ（ランタン）、Ｙ（イットリウム）などの希土類とから選ばれた少なくとも１つと、Ｐｔ（白金）などの貴金属とが担持されて構成されている。
【００３１】
上記構成からなるＮＯｘ吸蔵触媒７は、流入する排気ガスが酸素濃度過剰のときにはＮＯｘを吸収し、排気ガスの酸素濃度が低下するとＮＯｘを放出すると同時に還元浄化するようになっている。
【００３２】
また、図１には示されていないが、スロットルバルブ３には、エンジン制御コントローラ２０の制御下で駆動されるスロットルアクチュエータが設けられていてもよい。
【００３３】
次に、図１とともに、図２のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１による排気ガスの浄化処理動作について説明する。
【００３４】
図２のフローチャートは、内燃機関１のリーン運転中にＮＯｘ吸蔵触媒７に吸蔵されたＮＯｘを放出して浄化させるために、内燃機関１の運転時の空燃比を強制的にリッチ化して、排気ガス中の酸素濃度を低下させる処理を示している。
【００３５】
図２の処理ルーチンは、所定の周期毎（たとえば、所定時間１０ｍｓｅｃ毎）や所定クランク角（クランク角１８０度毎）に繰り返し実行される。
図２において、まず、各種センサからの信号を読み込み（ステップＳ１０１）、ステップＳ１０１で読み込んだ各種センサ信号に基づきＮＯｘ吸蔵触媒７に流入する流入ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＩＮ）を推定する（ステップＳ１０２）。
【００３６】
このとき、流入ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＩＮ）の推定演算方法としては、内燃機関１の運転状態（エンジン回転数およびエンジン負荷など）をパラメータとする多次元ＭＡＰから読み出したデータ値を、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆで補正するなどの方法がある。
【００３７】
続いて、ステップＳ１０１で読み込んだ各種センサ信号と、ＮＯｘ吸蔵触媒７の内部に吸蔵されていると推定されるＮＯｘ量（後述するＳＵＭＱＮＯｘ）などから、現在のＮＯｘ吸蔵触媒７において処理可能な処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）を推定する（ステップＳ１０３）。
なお、処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）の推定演算処理の詳細については、図３および図４のフローチャートを参照しながら後述する。
【００３８】
次に、ステップＳ１０２およびＳ１０３で推定したＮＯｘ吸蔵触媒７への流入ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＩＮ）と、ＮＯｘ吸蔵触媒７での処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）とを比較して、ＱＮＯｘＩＮ＞ＱＮＯｘＳＴであるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【００３９】
すなわち、ステップＳ１０４においては、ＮＯｘ吸蔵触媒７内に貯まったＮＯｘを放出浄化するために、空燃比をリッチに切り替える（ＮＯｘパージを実行する）か否かの判定が行われる。
【００４０】
具体的には、ステップ１０４において、流入ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＩＮ）が処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）よりも大きい（すなわち、ＹＥＳ）と判定された場合、このままリーン運転を続けると、流入ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＩＮ）の一部がＮＯｘ吸蔵触媒７では処理しきれずに大気に放出されてしまうことを意味する。
【００４１】
したがって、ＱＮＯｘＩＮ＞ＱＮＯｘＳＴの場合には、ＮＯｘパージ（ステップＳ１０５〜Ｓ１０７）を実行し、これまでにＮＯｘ吸蔵触媒７に吸蔵されたＮＯｘを放出して還元浄化を行う。
【００４２】
一方、ステップＳ１０４において、ＱＮＯｘＩＮ≦ＱＮＯｘＳＴ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、このままリーン運転を継続してもＮＯｘ吸蔵触媒７への流入ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＩＮ）を十分に処理できることを意味する。
【００４３】
したがって、ＱＮＯｘＩＮ≦ＱＮＯｘＳＴの場合には、内燃機関１のリーン運転を継続し、ＮＯｘ吸蔵触媒７内に吸蔵されていると推定されるＮＯｘ量（ＳＵＭＱＮＯｘ）に、今回の流入ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＩＮ）を加算し、この値（ＳＵＭＱＮＯｘ＋ＱＮＯｘＩＮ）を新たなＳＵＭＱＮＯｘとして格納する（ステップＳ１０８）。
これにより、ＮＯｘ吸蔵触媒７内に吸蔵されていると推定されるＮＯｘ量の更新演算を行い、図２の処理ルーチンを終了する。
【００４４】
一方、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７によるＮＯｘパージ処理において、まず、あらかじめ設定されたリッチＡ／Ｆでエンジンを運転し、ＮＯｘ吸蔵触媒７に吸蔵されているＮＯｘの放出と還元浄化を同時に行う（ステップＳ１０５）。
【００４５】
次に、ＮＯｘパージの終了判定を行い（ステップＳ１０６）、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されていたＮＯｘが十分放出されたかを判定し、ＮＯｘパージを終了するか継続するか否かの判定を行う。
【００４６】
具体的には、内燃機関１のリーン運転中に吸蔵されたと推定されるＮＯｘ量（ＳＵＭＱＮＯｘ）と、ＮＯｘパージ中に供給された還元材量（ＨＣ、ＣＯ量）とを比較して、両者が化学量論的に等しくなれば、ＮＯｘ吸蔵触媒７内のＮＯｘが十分放出して還元できたものと判定する。
【００４７】
ステップ１０６において、ＮＯｘパージが終了（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、推定される吸蔵ＮＯｘ量（ＳＵＭＱＮＯｘ）をゼロにリセットして（ステップＳ１０７）、図２の処理ルーチンを終了する。
【００４８】
一方、ステップ１０６において、ＮＯｘパージが終了していない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ１０７をスキップして、直ちに図２の処理ルーチンを終了する。
【００４９】
次に、図３のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１によるＮＯｘ吸蔵触媒７での処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）の推定処理動作について説明する。
【００５０】
まず、図２内のステップＳ１０１で読み込んだ排気ガス温度センサ９の信号に基づいて、ＮＯｘ吸蔵触媒７の温度（ＴＣＡＴ）を推定する（ステップＳ２０１）。
続いて、ＮＯｘ吸蔵触媒７の劣化度合いに応じた最大ＮＯｘ吸蔵量の補正係数を読み出し、ＮＯｘ吸蔵触媒７の劣化度合いＣｒｅｋｋａを推定演算する（ステップＳ２０２）。
【００５１】
ＮＯｘ吸蔵触媒７の劣化度合いの推定演算については、たとえば特許第２８３６５２２号公報に参照されるように種々の公知方法が開示されており、これらの公知方法を用いることにより劣化程度を推定することができる。
【００５２】
次に、ステップＳ２０１、Ｓ２０２で求めた触媒温度ＴＣＡＴおよび劣化補正係数Ｃｒｅｋｋａを用いて、ＮＯｘ吸蔵触媒７の最大ＮＯｘ吸蔵量（ＱＮＯｘＭＡＸ）を演算する（ステップＳ２０３）。
【００５３】
具体的には、たとえば触媒温度に応じてあらかじめ定められた最大吸蔵量のＭＡＰデータを参照し、ＭＡＰデータから求めた最大吸蔵量に対して、劣化に応じた補正係数（Ｃｒｅｋｋａ）を掛け算して最大ＮＯｘ吸蔵量（ＱＮＯｘＭＡＸ）を演算する。
【００５４】
次に、図２の処理で推定された吸蔵ＮＯｘ量（ＳＵＭＱＮＯｘ）を参照し、吸蔵ＮＯｘ量（ＳＵＭＱＮＯｘ）と最大ＮＯｘ吸蔵量（ＱＮＯｘＭＡＸ）との比（ＳＵＭＱＮＯｘ／ＱＮＯｘＭＡＸ）を算出することにより、吸蔵率（Ｐ＿ＮＯｘＳＴ）を演算する（ステップＳ２０４）。
【００５５】
続いて、吸蔵率Ｐ＿ＮＯｘＳＴを用いて、現時点での単位時間当たりの処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）を推定する（ステップＳ２０５）。
具体的には、吸蔵率Ｐ＿ＮＯｘＳＴをパラメータとしたＭＡＰデータをあらかじめ用意し、このＭＡＰデータを参照することにより現時点での処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）を推定する。
【００５６】
また、ＮＯｘ吸蔵触媒７での処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）を推定する方法として、図４のフローチャートに示す方法を用いても良い。
図４の処理ルーチンは、前述（図３参照）のステップＳ２０４、２０５をステップＳ３０４、３０５に変更したものである。
【００５７】
具体的には、ステップＳ３０４において、図３内のステップＳ２０４で吸蔵率Ｐ＿ＮＯｘＳＴを求める代わりに、最大ＮＯｘ吸蔵量（ＱＮＯｘＭＡＸ）から吸蔵ＮＯｘ量（ＳＵＭＱＮＯｘ）を引き算することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒７の残りの容量（Ｒ＿ＮＯｘＳＴ）を求める。
【００５８】
また、ステップＳ３０５において、処理可能な残りの容量（Ｒ＿ＮＯｘＳＴ）をパラメータとするＭＡＰデータを参照し、現時点での処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）を推定する。
【００５９】
図３または図４のように処理することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒７での処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）を推定することができる。
したがって、ＮＯｘ吸蔵触媒７への流入ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＩＮ）との比較結果（図２内のステップ１０４参照）に応じて、ＮＯｘパージの実行タイミングを決定することができる。
【００６０】
この結果、リーン運転領域を確保して燃費を良好に保ちながら、排気ガスを良好に浄化することができる。
【００６１】
また、ＮＯｘ吸蔵触媒７の劣化程度に応じて、ＮＯｘ吸蔵触媒７に流入する排気ガスの酸素濃度を低下させるタイミングを変更することができるので、ＮＯｘ吸蔵触媒７が劣化した場合でも、排気ガスの悪化を抑制しながら、リーン運転時間を十分に確保することができる
【００６２】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、比較判定ステップ１０４において、流入ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＩＮ）と処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）との大小関係のみを判定したが、流入ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＩＮ）が処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）よりも所定値以上大きいか否かを判定してもよい。
【００６３】
以下、図５のフローチャートを参照しながら、比較判定用の所定値を設定したこの発明の実施の形態２に係る内燃機関の排気ガス浄化方法について説明する。
この場合、システム構成については、前述（図１参照）に示した通りなので、説明を省略する。
【００６４】
図５のフローチャートは、前述（図２）のフローチャートの一部を変更したのみであり、共通の処理ステップについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
【００６５】
図５においては、空燃比をリッチに切り替える（ＮＯｘパージを実行する）か否かの判定ステップＳ１０４がＳ４０４に変更され、吸蔵ＮＯｘ量（ＳＵＭＱＮＯｘ）の更新ステップＳ１０８に関連したステップＳ４０８、Ｓ４０９が追加されたことのみが図２と異なる。
【００６６】
図５において、まず、前述と同様に、ステップＳ１０２、Ｓ１０３において、流入ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＩＮ）および処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）を推定演算する。
【００６７】
続いて、ＮＯｘ吸蔵触媒７内に貯まったＮＯｘを放出浄化するために空燃比をリッチに切り替える（ＮＯｘパージを実行する）か否かを判定するために、推定された流入ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＩＮ）と処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）とを比較し、両者の偏差（ＱＮＯｘＩＮ−ＱＮＯｘＳＴ）が所定値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４０４）。
【００６８】
ステップ４０４において、（ＱＮＯｘＩＮ−ＱＮＯｘＳＴ）＞所定値（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、このままリーン運転を続けるとＮＯｘ吸蔵触媒７で処理しきれずに大気へ放出されるＮＯｘが増加してしまう状態なので、ステップＳ１０５に進み、ＮＯｘパージを実行して、これまでにＮＯｘ吸蔵触媒７に吸蔵されたＮＯｘを放出して浄化を行う。
【００６９】
一方、ステップＳ４０４において、（ＱＮＯｘＩＮ−ＱＮＯｘＳＴ）≦所定値（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、このままリーン運転を継続してもＮＯｘ吸蔵触媒７への流入ＮＯｘ量を十分に処理できる状態なので、リーン運転を継続する。
【００７０】
この場合、まず、ＮＯｘ吸蔵触媒７内に吸蔵されていると推定されるＮＯｘ量（ＳＵＭＱＮＯｘ）の演算を行い、ＮＯｘ吸蔵触媒７への流入ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＩＮ）とＮＯｘ吸蔵触媒７での処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）とを比較し、ＱＮＯｘＩＮ＞ＱＮＯｘＳＴか否かを判定する（ステップＳ４０８）。
【００７１】
ステップＳ４０８において、ＱＮＯｘＩＮ＞ＱＮＯｘＳＴ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、吸蔵ＮＯｘ量（ＳＵＭＱＮＯｘ）に処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）を加算して（ステップＳ４０９）、図５の処理ルーチンを終了する。
【００７２】
これは、ＮＯｘ吸蔵触媒７が流入ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＩＮ）を全て吸蔵することができず、処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）のみが吸蔵され、残りは下流に漏れてしまっている状態であることを示している。
【００７３】
ただし、既にステップＳ４０４において、流入ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＩＮ）と処理可能ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＳＴ）との差が所定値以下であることを確認しているので、排気ガスが大きく悪化してしまうことはない。
【００７４】
一方、ステップＳ４０８において、ＱＮＯｘＩＮ≦ＱＮＯｘＳＴ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、前述のステップＳ１０８に進み、吸蔵ＮＯｘ量（ＳＵＭＱＮＯｘ）に流入ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＩＮ）を加算して、図５の処理ルーチンを終了する。
【００７５】
これは、ＮＯｘ吸蔵触媒７が流入ＮＯｘ量（ＱＮＯｘＩＮ）を全て吸蔵することができ、下流にＮＯｘが漏れていかない状態であることを示している。
以上の処理により、前述と同様に、排気ガスの悪化を抑制しつつ、リーン運転領域を最大限に確保し、排気ガス性能と燃費性能の両立を図ることができる。
【００７６】
なお、上記判定ステップＳ４０４で用いられる所定値は、たとえばエンジン回転およびエンジン負荷に対応したＭＡＰデータから読み取るなどにより、運転領域毎に最適な値を設定することができ、より良い効果を期待することができる。
また、所定値としてゼロ「０」を設定することにより、前述の実施の形態１と同様に処理動作させることもできる。
【００７７】
また、上記実施の形態２においては、排気ガス温度センサ９を用いて排気温度を測定し、排気温度から触媒温度を推定し、推定された触媒温度に基づいて最大ＮＯｘ吸蔵量（ＱＮＯｘＭＡＸ）を算出したが、たとえばエンジン回転数およびエンジン負荷に対応したＭＡＰデータから排気温度を推定しても良い。
【００７８】
さらに、エンジン回転数およびエンジン負荷に対応したＭＡＰデータから最大ＮＯｘ吸蔵量（ＱＮＯｘＭＡＸ）を直接読み出すようにしても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００７９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、内燃機関の排気通路内に設けられたＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの酸素濃度を変化させ、排気ガスの酸素濃度が過剰となる第１の酸素濃度条件下ではＮＯｘ吸蔵触媒にＮＯｘを吸収させ、排気ガスの酸素濃度が低下した第２の酸素濃度条件下ではＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させると同時に還元浄化させる内燃機関の排気ガス浄化方法であって、第１の酸素濃度条件下において、単位時間当たりにＮＯｘ吸蔵触媒に流入する流入ＮＯｘ量と、ＮＯｘ吸蔵触媒で単位時間当たりに処理可能な処理可能ＮＯｘ量とを算出する第１のステップと、第１のステップで算出された流入ＮＯｘ量と処理可能ＮＯｘ量とを比較する第２のステップと、第２のステップで、処理可能Ｎｏｘ量よりも流入ＮＯｘ量の方が大きいと判定された場合に、ＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの酸素濃度を低下させる第３のステップとを備え、処理可能ＮＯｘ量とＮＯｘ吸蔵触媒への流入ＮＯｘ量との比較結果に応じて空燃比をリーンからリッチに切り替えるようにしたので、排気ガスの悪化を防ぐとともに、リーン運転時間を十分に確保して燃費を良好にした内燃機関の排気ガス浄化方法が得られる効果がある。
【００８０】
また、この発明によれば、第１のステップにおいて、ＮＯｘ吸蔵触媒内に吸蔵されているＮＯｘ量と、ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵可能な最大ＮＯｘ吸蔵量とに基づいて、処理可能ＮＯｘ量を算出するようにしたので、処理可能ＮＯｘ量を精度よく推定することのできる内燃機関の排気ガス浄化方法が得られる効果がある。
【００８１】
また、この発明によれば、第１のステップにおいて、ＮＯｘ吸蔵触媒内に吸蔵されているＮＯｘ量と、ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵可能な最大ＮＯｘ吸蔵量との比に基づいて、処理可能ＮＯｘ量を算出するようにしたので、処理可能ＮＯｘ量をさらに高精度に推定することのできる内燃機関の排気ガス浄化方法が得られる効果がある。
【００８２】
また、この発明によれば、第１のステップにおいて、ＮＯｘ吸蔵触媒内に吸蔵されているＮＯｘ量と、ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵可能な最大ＮＯｘ吸蔵量との差に基づいて、処理可能ＮＯｘ量を算出するようにしたので、処理可能ＮＯｘ量をさらに高精度に推定することのできる内燃機関の排気ガス浄化方法が得られる効果がある。
【００８３】
また、この発明によれば、第１のステップにおいて、算出された流入ＮＯｘ量および処理可能ＮＯｘ量のうちのいずれか小さい方を積算することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒内に吸蔵されているＮＯｘ量を推定するようにしたので、ＮＯｘ吸蔵触媒内に吸蔵されているＮＯｘ量を精度よく推定することのできる内燃機関の排気ガス浄化方法が得られる効果がある。
【００８４】
また、この発明によれば、第１のステップにおいて、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度に応じて最大ＮＯｘ吸蔵量を算出するようにしたので、最大ＮＯｘ吸蔵量を高精度に推定することのできる内燃機関の排気ガス浄化方法が得られる効果がある。
【００８５】
また、この発明によれば、第１のステップは、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化程度を推定するステップを含み、推定された劣化程度に応じて最大ＮＯｘ吸蔵量を算出するようにしたので、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化程度に応じてＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの酸素濃度を低下させるタイミングを変更することができ、触媒が劣化した場合でも排気ガスの悪化を抑制しながら、リーン運転時間も確保することのできる内燃機関の排気ガス浄化方法が得られる効果がある。
【００８６】
また、この発明によれば、第２のステップにおいて、流入ＮＯｘ量が処理可能ＮＯｘ量よりも所定値以上大きいときに、処理可能ＮＯｘ量よりも流入ＮＯｘ量の方が大きいと判定するようにしたので、排気ガスの悪化を抑制するとともに、リーン運転時間を最大限に確保して燃費を良好にすることのできる内燃機関の排気ガス浄化方法が得られる効果がある。
【００８７】
また、この発明によれば、所定値をゼロに設定したので、良好に排気ガスを浄化することのできる内燃機関の排気ガス浄化方法が得られる効果がある。
【００８８】
また、この発明によれば、所定値は、内燃機関の運転状態に応じて可変設定されるようにしたので、広い運転状態において排気ガスを良好に浄化しつつ、燃費も良好にすることのできる内燃機関の排気ガス浄化方法が得られる効果がある。
【００８９】
また、この発明によれば、第２の酸素濃度条件は、内燃機関をリーン運転状態からリッチ運転状態に切り替えることによって設定されるようにしたので、特別な付加装置などを必要とせずに排気ガスを良好に浄化することのできる内燃機関の排気ガス浄化方法が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１が適用される内燃機関の排気ガス浄化装置を示すブロック構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１による処理動作を示すフローチャートである。
【図３】  この発明の実施の形態１による処理可能ＮＯｘ量の推定演算動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】  この発明の実施の形態１による処理可能ＮＯｘ量の推定演算動作の他の例を示すフローチャートである。
【図５】  この発明の実施の形態２による処理動作を示すフローチャートである。
【図６】  従来の内燃機関の排気ガス浄化方法によりＮＯｘ吸蔵触媒７の流入ＮＯｘ量が異なる場合のＮＯｘ排出特性を示す説明図である。
【符号の説明】
１  内燃機関、２  吸入空気量センサ、３  スロットルバルブ、４  燃焼室、５  燃料噴射インジェクタ、６  三元触媒、７  ＮＯｘ吸蔵触媒、８  空燃比センサ、９  排気ガス温度センサ、１１  点火プラグ、１３  クランク角センサ、２０  エンジン制御コントローラ、３０  吸気管、４０  排気管、Ｓ１０１  センサ信号を読込むステップ、Ｓ１０２  流入ＮＯｘ量を算出するステップ、Ｓ１０３  処理可能ＮＯｘ量を算出するステップ、Ｓ１０４、Ｓ４０４  流入ＮＯｘ量と処理可能ＮＯｘ量とを比較するステップ、Ｓ１０５  排気ガスの酸素濃度を低下させるステップ、Ｓ２０３  最大ＮＯｘ吸蔵量を推定するステップ、Ｓ２０５、Ｓ３０５  処理可能ＮＯｘ量を推定するステップ。
【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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