JP3557964B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼室内で空燃比がリーンの混合気を燃焼せしめるようにした内燃機関の排気通路内に、流入排気の空燃比がリーンのときに流入排気中のＮＯ_Ｘ を蓄え、流入排気中の酸素濃度が低下すると蓄えているＮＯ_Ｘ を放出して還元するＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒を配置し、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒上流の排気通路内に配置された還元剤供給装置からＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒に還元剤を間欠的に供給してＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒から蓄えられているＮＯ_Ｘ を放出させ還元するようにした内燃機関の排気浄化装置が公知である（特開平７−１０２９４８号公報参照）。このような還元剤供給装置では還元剤噴射圧を一定に維持するのが一般的であり、従って単位時間当たりに噴射される還元剤量は一定である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように還元剤噴射圧が一定であると、吸入空気量が多くなるにつれて、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒への流入排気中の還元剤濃度が低くなり、その結果ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒への流入排気の空燃比が比較的緩やかに変化することになる。しかしながら、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒内のＮＯ_Ｘ を確実に放出、還元し、同時にＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒から排出される還元剤量を低減させるためには、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒への流入排気の空燃比が急激に変化するのが好ましい。従って、還元剤噴射圧が一定であるとＮＯ_Ｘ を良好に放出、還元しかつＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒から排出される還元剤量を低減できない恐れがあるという問題点がある。
【０００４】
そこで本発明の目的は、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒内のＮＯ_Ｘ を確実に放出、還元し、同時にＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒から排出される還元剤量を低減させることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために１番目の発明によれば、燃焼室内の空燃比がリーンとなるようにした内燃機関の排気通路内に、流入排気の空燃比がリーンのときに流入排気中のＮＯ _X を蓄え、流入排気中の酸素濃度が低下すると蓄えているＮＯ _X を放出して還元するＮＯ _X 吸蔵還元触媒を配置し、ＮＯ _X 吸蔵還元触媒上流の排気通路内に配置された還元剤供給装置からＮＯ _X 吸蔵還元触媒に還元剤を間欠的に供給してＮＯ _X 吸蔵還元触媒においてＮＯ_Xを還元するようにした内燃機関の排気浄化装置において、吸入空気量が多いときには少ないときに比べて多くなるように単位時間当たりに還元剤供給装置から供給される還元剤量を定め、還元剤供給作用時にＮＯ _X 吸蔵還元触媒への流入排気の空燃比を予め定められた目標空燃比とするのに必要な要求還元剤量を定め、これら単位時間当たりに還元剤供給装置から供給される還元剤量と要求還元剤量とに基づいて還元剤噴射時間を求めるようにしている。即ち１番目の発明では、吸入空気量が多くなってもＮＯ _X 吸蔵還元触媒への流入排気中の還元剤濃度が低下するのが阻止され、従って還元剤濃度が急激に変化しうるのでＮＯ_Xの良好な放出還元作用が確保され、ＮＯ _X 吸蔵還元触媒から排出される還元剤量が低減される。また、機関排気通路内の或る位置よりも上流の機関排気通路内、燃焼室内、及び吸気通路内に供給された吸入空気量に対する燃料量及び還元剤量の比をその位置における排気の空燃比と称すると、１番目の発明では、ＮＯ _X 吸蔵還元触媒への流入排気の空燃比が速やかに目標空燃比に一致せしめられる。
【０００６】
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、還元剤供給装置が還元剤噴射圧を変更可能であり、吸入空気量が多いときには少ないときに比べて還元剤噴射圧を高くするようにしている。即ち２番目の発明では、還元剤噴射圧を高くすることにより単位時間当たりに還元剤供給装置から供給される還元剤量が増大される。
【０００８】
また、３番目の発明によれば１番目の発明において、還元剤噴射時間が予め定められた設定範囲内に維持されるように吸入空気量に対し単位時間当たりに還元剤供給装置から供給される還元剤量を定めている。
また、４番目の発明によれば１番目の発明において、先の還元剤供給作用の後ＮＯ _X 吸蔵還元触媒内に残存している残存還元剤量を求めて残存還元剤量が予め定められた設定量よりも少なくなったときに次の還元剤供給作用を行うようにしている。即ち４番目の発明では、還元剤がＮＯ _X 吸蔵還元触媒に過不足なく供給される。
【０００９】
また、５番目の発明によれば１番目の発明において、先の還元剤供給作用が開始されてからのＮＯ _X 吸蔵還元触媒への流入排気の平均空燃比を求めて平均空燃比が予め定められた設定空燃比よりも大きくなったときにＮＯ _X 吸蔵還元触媒内の残存還元剤量が前記設定量よりも少なくなったと判断するようにしている。即ち５番目の発明では、ＮＯ _X 吸蔵還元触媒への流入排気の平均空燃比が設定空燃比よりも大きくなったときに次の還元剤供給作用が開始される。
【００１０】
また、６番目の発明によれば１番目の発明において、先の還元剤供給作用と次の還元剤供給作用との間の時間間隔が予め定められた最小時間間隔よりも短くならないように次の還元剤供給作用の開始時期を定めている。即ち６番目の発明では、先の還元剤供給作用と次の還元剤供給作用との間に十分な時間間隔が設けられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明をディーゼル機関に適用した場合を示している。しかしながら本発明を火花点火式機関に適用することもできる。
図１を参照すると、機関本体１は例えば四つの気筒＃１，＃２，＃３，＃４を具備する。各気筒は対応する吸気枝管２を介してサージタンク３に接続され、サージタンク３は吸気ダクト４及びインタークーラ５を介して過給機、例えば排気ターボチャージャ６のコンプレッサ６ｃの出口部に接続される。コンプレッサ６ｃの入口部は空気吸い込み管７を介してエアクリーナ８に接続される。サージタンク３とインタークーラ５間の吸気ダクト４内にはアクチュエータ９により駆動されるスロットル弁１０が配置される。また、各気筒は燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１１を具備する。各燃料噴射弁１１は共通の燃料蓄圧室（図示しない）を介し燃料ポンプ（図示しない）に接続される。
【００１３】
一方、各気筒は排気マニホルド１２を介して排気ターボチャージャ６の排気タービン６ｔの入口部に接続され、排気タービン６ｔの出口部は排気管１３を介してＮＯ_Ｘ 還元触媒１４を収容したケーシング１５に接続され、ケーシング１５は排気管１６に接続される。
排気管１３内にはＮＯ_Ｘ 還元触媒１４に還元剤を供給するための還元剤供給装置１７が設けられる。還元剤供給装置１７はＮＯ_Ｘ 還元触媒１４の排気流入面に対面配置された還元剤噴射ノズル１８を具備し、還元剤噴射ノズル１８は還元剤供給管１９及び電磁弁２０を介し、燃料タンク２１内に配置された吐出量を制御可能な燃料ポンプ２２の吐出側に接続される。
【００１４】
即ち、本実施態様では還元剤として内燃機関の燃料（ＨＣ）が用いられる。しかしながら、還元剤として例えばガソリン、イソオクタン、ヘキサン、ヘプタン、軽油、灯油、ブタン、プロパンのような炭化水素、水素、アンモニア、尿素などを用いることもできる。
図２は還元剤噴射ノズル１８の構造を詳細に示している。図２を参照すると、還元剤噴射ノズル１８はケーシング１８ａと、ケーシング１８ａの長手方向一端に形成されたノズル口１８ｂと、ケーシング１８ａの長手方向他端に形成された還元剤流入口１８ｃと、ケーシング内部空間内に固定されかつ還元剤噴射ノズル１８の長手軸線に対し傾斜した案内溝１８ｄを有する案内部材１８ｅと、還元剤流入口１８ｃからノズル口１８ｂまで案内部材１８ｅ周りのケーシング内部空間内を延びる還元剤通路１８ｆと、還元剤流入口１８ｃと還元剤供給管１９間に配置されて還元剤流入口１８ｃに向けてのみ流通可能な逆止弁１８ｇとを具備する。
【００１５】
電磁弁２０が開弁されて逆止弁１８ｇが開弁されると、還元剤が還元剤通路１８ｆ内を流通し、次いでノズル口１８ｂから噴射される。このとき、案内部材１８ｅに案内溝ｄが設けられているので還元剤は旋回しながら噴射され、従って還元剤が広範囲にわたって噴射される。
再び図１を参照すると、排気マニホルド１２と、スロットル弁１０下流の吸気ダクト４とが排気再循環（以下ＥＧＲと称す）通路２３を介して互いに接続され、ＥＧＲ通路２３内にはＥＧＲクーラ２４と、アクチュエータ２５により駆動されるＥＧＲ制御弁２６とが配置される。このように還元剤供給装置１７よりも上流にＥＧＲ通路２３を開口させることにより還元剤がＥＧＲガスと共に機関吸気通路に戻されるのが阻止される。
【００１６】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１を介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、常時電源に接続されているＢ−ＲＡＭ（バックアップＲＡＭ）３５、入力ポート３６、及び出力ポート３７を具備する。空気吸い込み管７内には吸入空気の質量流量を検出するための吸入空気量センサ３８が配置される。排気管１３にはＮＯ_Ｘ 還元触媒１４に流入する排気の温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ３９が配置される。また、踏み込み量センサ４０はアクセルペダルの踏み込み量ＤＥＰに比例した出力電圧を発生する。これらセンサ３８，３９，４０の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器４１を介して入力ポート３６に入力される。また、入力ポート３６には機関回転数を表す出力パルスを発生する回転数センサ４２が接続される。一方、出力ポート３７はそれぞれ対応する駆動回路４３を介してアクチュエータ９、各燃料噴射弁１１、電磁弁２０、燃料ポンプ２２、及びアクチュエータ２５にそれぞれ接続される。
【００１７】
本実施態様において、ＮＯ_Ｘ 還元触媒１４はＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒から形成される。このＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ，ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ，セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ，カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ，イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ、イリジウムＩｒのような貴金属とが担持されている。このＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４は流入排気の空燃比がリーンのときにはＮＯ_Ｘ を蓄え、流入排気中の酸素濃度が低下すると蓄えているＮＯ_Ｘ を放出して還元するＮＯ_Ｘ 吸放出・還元作用を行う。ここで、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４は吸収によりＮＯ_Ｘ を蓄えると考えられている。
【００１８】
上述のＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４を機関排気通路内に配置すればこのＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４は実際にＮＯ_Ｘ 吸放出・還元作用を行うがこのＮＯ_Ｘ 吸放出・還元作用の詳細なメカニズムについては明らかでない部分もある。しかしながらこのＮＯ_Ｘ 吸放出・還元作用は図３（Ａ），３（Ｂ）に示すようなメカニズムで行われているものと考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白金Ｐｔ及びバリウムＢａを担持させた場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【００１９】
即ち、流入排気がかなりリーンになると流入排気中の酸素濃度が大巾に増大し、図３（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ_２ がＯ^２−又はＯ_２ ⁻ の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入排気中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ^２−又はＯ_２ ⁻ と反応し、ＮＯ_２ となる（２ＮＯ＋Ｏ_２ →２ＮＯ_２ ）。次いで生成されたＮＯ_２ の一部は白金Ｐｔ上でさらにに酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図３（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ_３ ⁻ の形で吸収剤内に拡散する。このようにしてＮＯ_Ｘ がＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４内に吸収される。
【００２０】
流入する排気中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ_２ が生成され、吸収剤のＮＯ_Ｘ 吸収能力が飽和しない限りＮＯ_２ が吸収剤内に吸収されて硝酸イオンＮＯ_３ ⁻ が生成される。これに対して流入する排気中の酸素濃度が低下してＮＯ_２ の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ_３ ⁻ →ＮＯ_２ ）に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオンＮＯ_３ ⁻ がＮＯ_２ の形で吸収剤から放出される。即ち、流入排気中の酸素濃度が低下するとＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４からＮＯ_Ｘ が放出されることになる。流入排気のリーンの度合が低くなれば流入排気中の酸素濃度が低下し、従って流入排気のリーンの度合を低くすればＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４からＮＯ_Ｘ が放出されることになる。
【００２１】
一方、このときＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４に還元剤例えばＨＣを供給すると還元剤ＨＣ、及び機関から排出されるＨＣ，ＣＯは白金Ｐｔ上の酸素Ｏ_２ ⁻ 又はＯ^２−と反応して酸化せしめられる。また、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４に還元剤を供給すると流入排気中の酸素濃度が低下するために吸収剤からＮＯ_２ が放出され、このＮＯ_２ は図３（Ｂ）に示されるようにＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ_２ が存在しなくなると吸収剤から次から次へとＮＯ_２ が放出され、還元される。従って、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４に還元剤が供給されるとＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４からＮＯ_Ｘ が放出され、還元されることになる。
【００２２】
本実施態様のようなディーゼル機関では、通常運転時に各気筒内の平均空燃比はリーンに維持されており、従って通常運転時に各気筒から排出される排気中のＮＯ_Ｘ はＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４に蓄えられる。ところが、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４のＮＯ_Ｘ 貯蔵能力には限界があるのでＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４のＮＯ_Ｘ 貯蔵能力が飽和する前にＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４からＮＯ_Ｘ を放出させる必要がある。そこで本実施態様では、還元剤供給装置１７から間欠的に還元剤を供給し、それによりＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４内に蓄えられているＮＯ_Ｘ 量が減少するようにしている。
【００２３】
この場合、冒頭で述べたように、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４への流入排気中の還元剤濃度又は流入排気の空燃比が急激に変化するのが好ましい。そこで本実施態様では、吸入空気量Ｇａが多いときには少ないときに比べて還元剤供給装置１７の還元剤噴射圧ＰＲが高くなるようにし、それにより単位時間当たりの還元剤供給量が多くなるようにしている。この場合の還元剤噴射圧ＰＲは図４に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００２４】
本実施態様では、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４への流入排気の空燃比が予め定められた目標空燃比となるように還元剤供給量が定められる。このようにすると、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４内のＮＯ_Ｘ を確実に放出、還元しかつＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４から排出される還元剤量を良好に低減することができる。目標空燃比としては上述の効果が得られる限りどのように定めてもよいが、本実施態様では目標空燃比を理論空燃比としている。
【００２５】
還元剤供給装置１７からの還元剤供給量をＱＲ、燃料噴射弁１１から機関１への燃料噴射量をＱＥとすると、還元剤供給作用が行われたときのＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４への流入排気の空燃比ＡＦＲＥは次式で表される。
ＡＦＲＥ＝Ｇａ／（ＱＲ＋ＱＥ）
従って、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４への流入排気の空燃比ＡＦＲＥを理論空燃比ＡＦＲＳに一致させるのに必要な還元剤量ＱＲは次式で表されることになる。
【００２６】
ＱＲ＝Ｇａ／ＡＦＲＳ−ＱＥ
還元剤供給装置１７からはＱＲだけ還元剤が供給される。
このように還元剤噴射圧ＰＲと還元剤供給量ＱＲとが定められると、還元剤噴射時間ＴＡＵＲが定まる。この還元剤噴射時間ＴＡＵＲは還元剤噴射圧ＰＲ及び還元剤供給量ＱＲの関数として図５に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。従って、ＴＡＵＲだけ電磁弁２０が開弁される。
【００２７】
上述したように吸入空気量Ｇａに応じて還元剤噴射圧ＰＲを定めたとしても、その定め方によって還元剤噴射時間ＴＡＵＲは変動しうる。この場合、還元剤噴射時間ＴＡＵＲが長くなるにつれてＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４から排出される還元剤量が増大する。そこで、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４からの排出還元剤量が許容量を越えないように還元剤噴射時間ＴＡＵＲの上限が定められる。一方、還元剤供給装置１７にはその構造に応じて最小噴射時間が設けられている。そこで、還元剤噴射時間ＴＡＵＲがこの最小噴射時間よりも短くならないように還元剤噴射時間ＴＡＵＲの下限が定められる。即ち、還元剤噴射時間ＴＡＵＲが予め定められた設定範囲内に維持されるように吸入空気量Ｇａに対し還元剤噴射圧ＰＲが定められている。更に、好ましくは還元剤噴射時間ＴＡＵＲがほぼ一定値に維持されるように還元剤噴射圧ＰＲが定められる。
【００２８】
還元剤供給作用が行われると、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４内のＮＯ_Ｘ の放出還元作用が行われる。本実施態様では、噴霧というよりも液滴の形で還元剤が噴射され、この液滴の形の還元剤はＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４の表面に付着する。その結果、局所的に排気の空燃比がリッチの領域が形成され、斯くしてＮＯ_Ｘ の放出還元作用が速やかにかつ確実に行われる。
【００２９】
還元剤供給作用が停止されてもＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４の表面には還元剤が残存し続け、この残存還元剤はＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４内のＮＯ_Ｘ を放出還元しながら徐々に減少する。従って、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４内の残存還元剤量が多い間は還元剤を供給する必要がなく、残存還元剤量が少なくなったときに還元剤を供給すればよいことになる。
【００３０】
そこで本実施態様では、先の還元剤供給作用の後ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４内の残存還元剤量を求めてこの残存還元剤量が予め定められた設定量よりも少なくなったときに次の還元剤供給作用を行うようにしている。
先の還元剤供給作用が開始されてからの経過時間が長くなるにつれてＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４内の残存還元剤量が減少する。一方、先の還元剤供給作用が開始されてから或る時刻までの吸入空気量の積算値に対する、先の還元剤供給作用における還元剤供給量と、先の還元剤供給作用が開始されてから前記時刻までの機関１への燃料噴射量の積算値との和の比をこの時刻におけるＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４への流入排気の平均空燃比と称すると、先の還元剤供給作用が開始されてからの経過時間が長くなるにつれＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４への流入排気の平均空燃比が大きくなる。従って、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４への流入排気の平均空燃比はＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４内の残存還元剤量を表していることになる。
【００３１】
そこで、先の還元剤供給作用が行われた後ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４への流入排気の平均空燃比が予め定められた設定空燃比よりも大きくなったときにＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４内の残存還元剤量が設定量よりも少なくなったと判断するようにし、このとき次の還元剤供給作用を行うようにしている。
但し、先の還元剤供給作用と次の還元剤供給作用との間の時間間隔が予め定められた最小時間間隔よりも短くならないように次の還元剤供給作用の開始時期が定められる。その結果、例えば先の還元剤供給作用が完了する前に次の還元剤供給作用を開始すべき制御信号が発せられるのが阻止される。
【００３２】
次に図８を参照しつつ図６及び図７を参照して本実施態様を詳細に説明する。図６は還元剤噴射時間ＴＡＵＲの算出ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図６を参照すると、まずステップ５０では排気温度ＴＥが予め定められた設定温度Ｔ１よりも高いか否かが判別される。ＴＥ≦Ｔ１のときにはＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４が活性状態にないと判断して処理サイクルを終了する。即ち、還元剤供給作用が停止される。これに対し、ＴＥ＞Ｔ１のときには次いでステップ５１に進み、フラグがセットされているか否かが判別される。このフラグは還元剤供給装置１７の還元剤供給作用を行うべきときにセットされ、還元剤供給作用が行われるとリセットに戻されるものであり、図７のルーチンにより制御される。フラグがリセットされているときには処理サイクルを終了する。フラグがセットされているときには次いでステップ５２に進み、還元剤噴射圧ＰＲが図４のマップから算出される。それにより、実際の還元剤噴射圧がＰＲとなるように還元剤ポンプ２２の吐出量が制御される。続くステップ５３では燃料噴射弁１１からの機関１への燃料噴射量ＱＥが読み込まれる。続くステップ５４では要求還元剤量ＱＲが算出される（ＱＲ＝Ｇａ／ＡＦＲＳ−ＱＥ）。続くステップ５５では図５のマップから還元剤噴射時間ＴＡＵＲが算出される。従って、電磁弁２０がＴＡＵＲだけ開弁される。続くステップ５６ではフラグがリセットされる。
【００３３】
即ち、図８に示されるようにフラグがセットされると電磁弁２０が開弁されて還元剤供給作用が開始される。その結果、ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４への流入排気の空燃比が目標空燃比である理論空燃比ＡＦＲＳに一致せしめられる。
図７はフラグ制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【００３４】
図７を参照すると、まずステップ６０ではフラグがセットされているか否かが判別される。フラグがセットからリセットに切り替わったとき、即ち還元剤供給作用が行われたときには次いでステップ６１に進み、還元剤供給作用の時間間隔を表すカウント値ＩＮＴが１だけインクリメントされる。続くステップ６２では、還元剤供給作用が開始されてからの積算吸入空気量ＳＧａ及び積算燃料噴射量ＳＱＥが算出される（ＳＧａ＝ＳＧａ＋Ｇａ，ＳＱＥ＝ＳＱＥ＋ＱＥ）。続くステップ６３ではこの時刻におけるＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４への流入排気の平均空燃比ＡＦＲＡＶＥが算出される（ＡＦＲＡＶＥ＝ＳＧａ／（ＳＱＥ＋ＱＲ））。ここでＱＲは直前の還元剤供給作用における還元剤供給量である。
【００３５】
続くステップ６４では平均空燃比ＡＦＲＡＶＥが設定値Ｒ１よりも大きいか否かが判別される。ＡＦＲＡＶＥ≦Ｒ１のときにはＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４内の残存還元剤量が未だ多いと判断して処理サイクルを終了する。これに対しＡＦＲＡＶＥ＞Ｒ１のときにはＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒１４内の残存還元剤量が設定量よりも少なくなったと判断し、次いでステップ６５に進む。ステップ６５ではカウント値ＩＮＴが最小時間間隔を表す設定値Ｉ１よりも大きいか否かが判別される。ＩＮＴ≦Ｉ１のときには処理サイクルを終了する。ＩＮＴ＞Ｉ１のときには次いでステップ６６に進んでフラグをセットする。
【００３６】
即ち、図８に示されるようにフラグがリセットされると平均空燃比ＡＦＲＡＶＥが理論空燃比ＡＦＲＳから増大し始める。次いで、平均空燃比ＡＦＲＡＶＥが設定値Ｒ１よりも大きくなり、このときＩＮＴ＞Ｉ１であるとフラグがセットされる。
フラグがセットされたときにはステップ６０からステップ６７に進み、積算吸入空気量ＳＧａ、積算燃料噴射量ＳＱＥ、及びカウント値ＩＮＴがクリアされる。次いで処理サイクルを終了する。
【００３７】
ところで、図４を参照して上述したように、吸入空気量Ｇａが多くなるにつれて還元剤噴射圧ＰＲが高くされ、吸入空気量Ｇａが少なくなるにつれて還元剤噴射圧ＰＲが低くされる。ところが、還元剤供給装置１７によっては還元剤噴射圧ＰＲの制御可能範囲が制限され、即ち還元剤噴射圧ＰＲを非常に高く又は低くできない場合もある。このような場合には還元剤噴射圧ＰＲは還元剤供給装置１７の可能な最高圧又は最低圧に維持され、しかしながら還元剤噴射時間ＴＡＵＲが増減せしめられる。
【００３９】
【発明の効果】
ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒内のＮＯ_Ｘ を確実に放出、還元し、同時にＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒から排出される還元剤量を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】還元剤噴射ノズルの拡大図である。
【図３】ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒のＮＯ_Ｘ 吸放出・還元作用を説明する図である。
【図４】還元剤噴射圧ＰＲを示す線図である。
【図５】還元剤噴射時間ＴＡＵＲを示す線図である。
【図６】還元剤噴射時間ＴＡＵＲの算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】フラグ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】還元剤供給作用を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
１３…排気管
１４…ＮＯ_Ｘ 吸蔵還元触媒
１７…還元剤供給装置
３８…吸入空気量センサ

Claims (6)

1. 燃焼室内の空燃比がリーンとなるようにした内燃機関の排気通路内に、流入排気の空燃比がリーンのときに流入排気中のＮＯ _X を蓄え、流入排気中の酸素濃度が低下すると蓄えているＮＯ _X を放出して還元するＮＯ _X 吸蔵還元触媒を配置し、ＮＯ _X 吸蔵還元触媒上流の排気通路内に配置された還元剤供給装置からＮＯ _X 吸蔵還元触媒に還元剤を間欠的に供給してＮＯ _X 吸蔵還元触媒においてＮＯ_Xを還元するようにした内燃機関の排気浄化装置において、吸入空気量が多いときには少ないときに比べて多くなるように単位時間当たりに還元剤供給装置から供給される還元剤量を定め、還元剤供給作用時にＮＯ _X 吸蔵還元触媒への流入排気の空燃比を予め定められた目標空燃比とするのに必要な要求還元剤量を定め、これら単位時間当たりに還元剤供給装置から供給される還元剤量と要求還元剤量とに基づいて還元剤噴射時間を求めるようにした内燃機関の排気浄化装置。
2. 還元剤供給装置が還元剤噴射圧を変更可能であり、吸入空気量が多いときには少ないときに比べて還元剤噴射圧を高くするようにした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 還元剤噴射時間が予め定められた設定範囲内に維持されるように吸入空気量に対し単位時間当たりに還元剤供給装置から供給される還元剤量を定めた請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 先の還元剤供給作用の後ＮＯ _X 吸蔵還元触媒内に残存している残存還元剤量を求めて該残存還元剤量が予め定められた設定量よりも少なくなったときに次の還元剤供給作用を行うようにした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 先の還元剤供給作用が開始されてからのＮＯ _X 吸蔵還元触媒への流入排気の平均空燃比を求めて該平均空燃比が予め定められた設定空燃比よりも大きくなったときにＮＯ _X 吸蔵還元触媒内の残存還元剤量が前記設定量よりも少なくなったと判断するようにした請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 先の還元剤供給作用と次の還元剤供給作用との間の時間間隔が予め定められた最小時間間隔よりも短くならないように次の還元剤供給作用の開始時期を定めた請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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