JP2000038943A - 希薄燃焼内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
希薄燃焼内燃機関の排気浄化装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機関運転状態の変化によりＮＯX 吸蔵還元触
媒から未浄化のＮＯX が放出されることを防止する。 【解決手段】 機関１の排気通路２にＮＯX 吸蔵還元触
媒７を配置し、機関のリーン空燃比運転中に触媒７に排
気中のＮＯX を吸収させる。ＥＣＵ３０は、運転者のア
クセルペダル操作量の変化から加速要求の有無を判断
し、加速要求があった場合には、加速要求検出からＥＣ
Ｕ３０によりスロットル弁１５の開度制御が開始される
までの間に、機関各気筒に所定量の燃料を非同期噴射
し、触媒７に流入する排気空燃比を一時的にリッチにす
る。これにより、触媒７からはＮＯX が放出され同時に
還元浄化される。このため、スロットル弁開度が制御さ
れて機関運転状態が触媒７からＮＯX が自然放出されや
すい状態に変化したときには、触媒７のＮＯX 吸蔵量は
低下しており、自然放出が生じない。
媒から未浄化のＮＯX が放出されることを防止する。 【解決手段】 機関１の排気通路２にＮＯX 吸蔵還元触
媒７を配置し、機関のリーン空燃比運転中に触媒７に排
気中のＮＯX を吸収させる。ＥＣＵ３０は、運転者のア
クセルペダル操作量の変化から加速要求の有無を判断
し、加速要求があった場合には、加速要求検出からＥＣ
Ｕ３０によりスロットル弁１５の開度制御が開始される
までの間に、機関各気筒に所定量の燃料を非同期噴射
し、触媒７に流入する排気空燃比を一時的にリッチにす
る。これにより、触媒７からはＮＯX が放出され同時に
還元浄化される。このため、スロットル弁開度が制御さ
れて機関運転状態が触媒７からＮＯX が自然放出されや
すい状態に変化したときには、触媒７のＮＯX 吸蔵量は
低下しており、自然放出が生じない。
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
装置に関し、詳細には流入する排気の空燃比がリーンの
ときに排気中のＮＯX を吸収し流入する排気中の酸素濃
度が低下すると吸収したＮＯX を放出するＮＯX 吸蔵還
元触媒を備えた希薄内燃機関の排気浄化装置に関する。
装置に関し、詳細には流入する排気の空燃比がリーンの
ときに排気中のＮＯX を吸収し流入する排気中の酸素濃
度が低下すると吸収したＮＯX を放出するＮＯX 吸蔵還
元触媒を備えた希薄内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】流入する排気空燃比がリーンのときに排
気中のＮＯX （窒素酸化物）を吸収し、流入する排気中
の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯX を放出するＮＯ
X 吸蔵還元触媒が知られている。この種のＮＯX 吸蔵還
元触媒を使用した排気浄化装置の例としては、例えば特
許登録第２６００４９２号に記載されたものがある。上
記特許の排気浄化装置は、リーン空燃比運転を行う機関
の排気通路にＮＯX 吸蔵還元触媒を配置し、機関のリー
ン空燃比運転中にＮＯX 吸蔵還元触媒に排気中のＮＯX
を吸収させ、ＮＯ X 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸収量が増大
したときに機関を短時間理論空燃比以下の空燃比（すな
わちリッチ空燃比）で運転するリッチスパイク操作を行
うことにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒から吸収したＮＯX
を放出させるとともに、放出されたＮＯX を還元浄化し
ている。すなわち、排気の空燃比がリッチ空燃比になる
と、理論空燃比より大きい空燃比（リーン空燃比）の排
気に較べて排気中の酸素濃度が急激に低下するととも
に、排気中の未燃ＨＣ、ＣＯ成分の量が急激に増大す
る。このため、リッチスパイク操作により機関運転空燃
比がリッチ空燃比に切り換えられると、ＮＯX 吸蔵還元
触媒に流入する排気の空燃比はリーン空燃比からリッチ
空燃比に変化し、排気中の酸素濃度の低下によりＮＯX
吸蔵還元触媒からＮＯX が放出される。また、上記のよ
うにリッチ空燃比の排気中には比較的多量の未燃ＨＣ、
ＣＯ成分が含まれるため、ＮＯX 吸蔵還元触媒から放出
されたＮＯXは排気中の未燃ＨＣ、ＣＯ成分と反応し還
元される。
気中のＮＯX （窒素酸化物）を吸収し、流入する排気中
の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯX を放出するＮＯ
X 吸蔵還元触媒が知られている。この種のＮＯX 吸蔵還
元触媒を使用した排気浄化装置の例としては、例えば特
許登録第２６００４９２号に記載されたものがある。上
記特許の排気浄化装置は、リーン空燃比運転を行う機関
の排気通路にＮＯX 吸蔵還元触媒を配置し、機関のリー
ン空燃比運転中にＮＯX 吸蔵還元触媒に排気中のＮＯX
を吸収させ、ＮＯ X 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸収量が増大
したときに機関を短時間理論空燃比以下の空燃比（すな
わちリッチ空燃比）で運転するリッチスパイク操作を行
うことにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒から吸収したＮＯX
を放出させるとともに、放出されたＮＯX を還元浄化し
ている。すなわち、排気の空燃比がリッチ空燃比になる
と、理論空燃比より大きい空燃比（リーン空燃比）の排
気に較べて排気中の酸素濃度が急激に低下するととも
に、排気中の未燃ＨＣ、ＣＯ成分の量が急激に増大す
る。このため、リッチスパイク操作により機関運転空燃
比がリッチ空燃比に切り換えられると、ＮＯX 吸蔵還元
触媒に流入する排気の空燃比はリーン空燃比からリッチ
空燃比に変化し、排気中の酸素濃度の低下によりＮＯX
吸蔵還元触媒からＮＯX が放出される。また、上記のよ
うにリッチ空燃比の排気中には比較的多量の未燃ＨＣ、
ＣＯ成分が含まれるため、ＮＯX 吸蔵還元触媒から放出
されたＮＯXは排気中の未燃ＨＣ、ＣＯ成分と反応し還
元される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記特許登録第２６０
０４９２号に記載の排気浄化装置によれば、機関リーン
空燃比運転中に発生するＮＯX をＮＯX 吸蔵還元触媒に
吸収させ、リッチスパイク操作によりＮＯX 吸蔵還元触
媒からＮＯX を放出させ、同時に還元浄化している。
０４９２号に記載の排気浄化装置によれば、機関リーン
空燃比運転中に発生するＮＯX をＮＯX 吸蔵還元触媒に
吸収させ、リッチスパイク操作によりＮＯX 吸蔵還元触
媒からＮＯX を放出させ、同時に還元浄化している。
【０００４】ところが、ＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する
排気の空燃比が低下（リッチ空燃比方向に変化）する
と、空燃比そのものはリーンであってもＮＯX 吸蔵還元
触媒からＮＯX が放出され、未浄化のままＮＯX 吸蔵還
元触媒下流側に流出する場合があることが判明してい
る。上記のように、排気空燃比がリーン空燃比の範囲内
で変化した場合に上記ＮＯ X の自然放出（以下の説明で
は、リッチスパイク等によるＮＯX 吸蔵還元触媒からの
ＮＯX の意図的な放出と区別するために、このリーン空
燃比の範囲内での空燃比変化によるＮＯX 吸蔵還元触媒
からのＮＯX の放出を「自然放出」と呼ぶことにす
る。）が生じる理由は完全には明らかになっていない
が、ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵能力（最大ＮＯX
吸蔵量）が空燃比によって変化することが原因と考えら
れている。
排気の空燃比が低下（リッチ空燃比方向に変化）する
と、空燃比そのものはリーンであってもＮＯX 吸蔵還元
触媒からＮＯX が放出され、未浄化のままＮＯX 吸蔵還
元触媒下流側に流出する場合があることが判明してい
る。上記のように、排気空燃比がリーン空燃比の範囲内
で変化した場合に上記ＮＯ X の自然放出（以下の説明で
は、リッチスパイク等によるＮＯX 吸蔵還元触媒からの
ＮＯX の意図的な放出と区別するために、このリーン空
燃比の範囲内での空燃比変化によるＮＯX 吸蔵還元触媒
からのＮＯX の放出を「自然放出」と呼ぶことにす
る。）が生じる理由は完全には明らかになっていない
が、ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵能力（最大ＮＯX
吸蔵量）が空燃比によって変化することが原因と考えら
れている。
【０００５】ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵能力は流
入する排気空燃比に影響を受け、比較的理論空燃比に近
い弱リーン空燃比領域（例えば理論空燃比から空燃比２
０程度の領域）ではＮＯX 吸蔵能力が空燃比とともに低
下することが判明している。図４はＮＯX 吸蔵還元触媒
のＮＯX 吸蔵能力（最大ＮＯX 吸蔵量）の流入排気空燃
比との関係を説明するグラフである。図４に示すよう
に、ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵能力は、空燃比２
０以上の領域では空燃比にかかわらず略一定値となる
が、空燃比２０以下の領域では排気空燃比が低下するに
つれて（理論空燃比に近づくにつれて）低下し、理論空
燃比では０になる。
入する排気空燃比に影響を受け、比較的理論空燃比に近
い弱リーン空燃比領域（例えば理論空燃比から空燃比２
０程度の領域）ではＮＯX 吸蔵能力が空燃比とともに低
下することが判明している。図４はＮＯX 吸蔵還元触媒
のＮＯX 吸蔵能力（最大ＮＯX 吸蔵量）の流入排気空燃
比との関係を説明するグラフである。図４に示すよう
に、ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵能力は、空燃比２
０以上の領域では空燃比にかかわらず略一定値となる
が、空燃比２０以下の領域では排気空燃比が低下するに
つれて（理論空燃比に近づくにつれて）低下し、理論空
燃比では０になる。
【０００６】このため、ＮＯX 吸蔵還元触媒が空燃比２
０以上のリーン空燃比領域で最大ＮＯX 吸蔵量付近まで
ＮＯX を吸蔵した状態から空燃比が２０以下の弱リーン
空燃比領域になると吸蔵能力の低下により吸蔵したＮＯ
X の全量を保持することができなくなり、実際に吸蔵し
ているＮＯX 量と最大吸蔵量との差に相当する量のＮＯ
X （図４に斜線で示した量）が自然放出されるようにな
る。しかも、弱リーン空燃比領域では排気中のＨＣ、Ｃ
Ｏ成分量は極めて少ないため放出されたＮＯXはＮＯX
吸蔵還元触媒上で還元されず未浄化のままでＮＯX 吸蔵
還元触媒から流出することになるのである。
０以上のリーン空燃比領域で最大ＮＯX 吸蔵量付近まで
ＮＯX を吸蔵した状態から空燃比が２０以下の弱リーン
空燃比領域になると吸蔵能力の低下により吸蔵したＮＯ
X の全量を保持することができなくなり、実際に吸蔵し
ているＮＯX 量と最大吸蔵量との差に相当する量のＮＯ
X （図４に斜線で示した量）が自然放出されるようにな
る。しかも、弱リーン空燃比領域では排気中のＨＣ、Ｃ
Ｏ成分量は極めて少ないため放出されたＮＯXはＮＯX
吸蔵還元触媒上で還元されず未浄化のままでＮＯX 吸蔵
還元触媒から流出することになるのである。
【０００７】一般に希薄燃焼内燃機関は空燃比２０以上
のリーン空燃比領域で運転される場合が多いが、車両機
関では加速、登坂時等の機関出力が要求される場合やブ
レーキ操作において負圧が必要な時等にはリーン空燃比
からリッチ空燃比に運転空燃比を変更する場合がある。
このような場合には、急激な空燃比変化による出力トル
クの急変を避けるため、機関運転空燃比はリーン空燃比
から中間の弱リーン空燃比を経てリッチ空燃比に切り換
えられる。このため、加速、登坂時などではＮＯX 吸蔵
還元触媒に流入する排気空燃比がリッチ側に変化する際
に上記弱リーン空燃比領域を通過することになり、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒からのＮＯX の自然放出が生じる場合が
ある。
のリーン空燃比領域で運転される場合が多いが、車両機
関では加速、登坂時等の機関出力が要求される場合やブ
レーキ操作において負圧が必要な時等にはリーン空燃比
からリッチ空燃比に運転空燃比を変更する場合がある。
このような場合には、急激な空燃比変化による出力トル
クの急変を避けるため、機関運転空燃比はリーン空燃比
から中間の弱リーン空燃比を経てリッチ空燃比に切り換
えられる。このため、加速、登坂時などではＮＯX 吸蔵
還元触媒に流入する排気空燃比がリッチ側に変化する際
に上記弱リーン空燃比領域を通過することになり、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒からのＮＯX の自然放出が生じる場合が
ある。
【０００８】更に、機関運転空燃比が上記弱リーン空燃
比領域を通過する際には機関からのＮＯX 排出量も増加
することが知られている。図５は機関の運転空燃比（機
関燃焼室内の燃焼空燃比）と機関排気中のＮＯX 濃度と
の関係を説明する図である。図５カーブＡに示すように
機関排気中のＮＯX 量は理論空燃比近傍では運転空燃比
が上昇するにつれて増大し、空燃比で２０〜２３の領域
で最大になり、その後は空燃比の増大とともに低下する
傾向を示す。また、ＮＯX 吸蔵還元触媒上流側の排気通
路に三元触媒等の排気浄化触媒を有する機関では、理論
空燃比よりリッチな空燃比では排気中のＮＯX は略完全
に還元されるため、この場合、排気浄化触媒下流側のＮ
ＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気中のＮＯX 濃度は図５
にカーブＢで示すように、理論空燃比以下の空燃比では
略０になり、理論空燃比付近で急増してカーブＡと一致
するようになる。このため、機関が弱リーン空燃比領域
（理論空燃比から空燃比２０程度までの領域）で運転さ
れると、ＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気中のＮＯX
は機関の最大ＮＯX 排出量付近まで増大する。一方、前
述のように弱リーン空燃比領域ではＮＯX 吸蔵還元触媒
のＮＯX 吸蔵能力は低下するため、この領域では仮にＮ
ＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量が比較的少なく、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒からのＮＯX の自然放出が生じないよう
な場合でも、弱リーン空燃比領域通過中に機関ＮＯX 排
出量が増大すると排気中のＮＯX の全量を吸収できなく
なり、排気中のＮＯX が未浄化のままＮＯX 吸蔵還元触
媒から流出する場合がある。
比領域を通過する際には機関からのＮＯX 排出量も増加
することが知られている。図５は機関の運転空燃比（機
関燃焼室内の燃焼空燃比）と機関排気中のＮＯX 濃度と
の関係を説明する図である。図５カーブＡに示すように
機関排気中のＮＯX 量は理論空燃比近傍では運転空燃比
が上昇するにつれて増大し、空燃比で２０〜２３の領域
で最大になり、その後は空燃比の増大とともに低下する
傾向を示す。また、ＮＯX 吸蔵還元触媒上流側の排気通
路に三元触媒等の排気浄化触媒を有する機関では、理論
空燃比よりリッチな空燃比では排気中のＮＯX は略完全
に還元されるため、この場合、排気浄化触媒下流側のＮ
ＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気中のＮＯX 濃度は図５
にカーブＢで示すように、理論空燃比以下の空燃比では
略０になり、理論空燃比付近で急増してカーブＡと一致
するようになる。このため、機関が弱リーン空燃比領域
（理論空燃比から空燃比２０程度までの領域）で運転さ
れると、ＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気中のＮＯX
は機関の最大ＮＯX 排出量付近まで増大する。一方、前
述のように弱リーン空燃比領域ではＮＯX 吸蔵還元触媒
のＮＯX 吸蔵能力は低下するため、この領域では仮にＮ
ＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量が比較的少なく、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒からのＮＯX の自然放出が生じないよう
な場合でも、弱リーン空燃比領域通過中に機関ＮＯX 排
出量が増大すると排気中のＮＯX の全量を吸収できなく
なり、排気中のＮＯX が未浄化のままＮＯX 吸蔵還元触
媒から流出する場合がある。
【０００９】本発明は上記問題に鑑み、リーン空燃比か
らリッチ空燃比までの領域で運転空燃比が変化する機関
にＮＯX 吸蔵還元触媒を適用する場合に、機関運転状態
の変化によりＮＯX 吸蔵還元触媒から未浄化のＮＯX が
放出されることを防止可能な内燃機関の排気浄化装置を
提供することを目的としている。
らリッチ空燃比までの領域で運転空燃比が変化する機関
にＮＯX 吸蔵還元触媒を適用する場合に、機関運転状態
の変化によりＮＯX 吸蔵還元触媒から未浄化のＮＯX が
放出されることを防止可能な内燃機関の排気浄化装置を
提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、必要に応じて理論空燃比よりリーンな空燃比か
ら理論空燃比よりリッチな空燃比までの空燃比範囲で運
転空燃比を変更する希薄燃焼内燃機関の排気浄化装置で
あって、機関排気通路に配置された、流入する排気の空
燃比がリーンのときに排気中のＮＯX を吸収し流入する
排気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯX を放出す
るＮＯX 吸蔵還元触媒と、機関運転状態の変化に起因す
るＮＯX 吸蔵還元触媒からのＮＯX の自然放出が生じる
ことを事前に予測する予測手段と、前記予測手段により
ＮＯX 吸蔵還元触媒からの前記ＮＯX の自然放出が予測
されたときに、ＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気の空
燃比をリッチ空燃比に調整し、前記自然放出が生じる前
にＮＯX 吸蔵還元触媒から吸収したＮＯX を放出させ還
元浄化するＮＯX 放出操作を行なうＮＯX 放出制御手段
と、を備えた希薄燃焼内燃機関の排気浄化装置が提供さ
れる。
よれば、必要に応じて理論空燃比よりリーンな空燃比か
ら理論空燃比よりリッチな空燃比までの空燃比範囲で運
転空燃比を変更する希薄燃焼内燃機関の排気浄化装置で
あって、機関排気通路に配置された、流入する排気の空
燃比がリーンのときに排気中のＮＯX を吸収し流入する
排気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯX を放出す
るＮＯX 吸蔵還元触媒と、機関運転状態の変化に起因す
るＮＯX 吸蔵還元触媒からのＮＯX の自然放出が生じる
ことを事前に予測する予測手段と、前記予測手段により
ＮＯX 吸蔵還元触媒からの前記ＮＯX の自然放出が予測
されたときに、ＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気の空
燃比をリッチ空燃比に調整し、前記自然放出が生じる前
にＮＯX 吸蔵還元触媒から吸収したＮＯX を放出させ還
元浄化するＮＯX 放出操作を行なうＮＯX 放出制御手段
と、を備えた希薄燃焼内燃機関の排気浄化装置が提供さ
れる。
【００１１】すなわち、請求項１の発明では予測手段に
より機関運転状態の変化に起因するＮＯX 吸蔵還元触媒
からのＮＯX の自然放出が生じることを事前に予測され
ると、ＮＯX 放出制御手段は上記ＮＯX の自然放出が生
じる前にＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気空燃比をリ
ッチ空燃比に調整することにより、予めＮＯX 吸蔵還元
触媒からＮＯX を放出させ還元浄化しておく。このた
め、その後機関運転状態がＮＯX の自然放出が生じる状
態になった時にはＮＯX 吸蔵還元触媒はＮＯX 吸蔵量が
極めて少ない状態になっている。従って、自然放出が生
じる状態になってもＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量
は充分な余裕を残した状態となっておりＮＯX 吸蔵還元
触媒からはＮＯX が放出されない。このため、機関運転
状態の変化により未浄化のＮＯX がＮＯX 吸蔵還元触媒
から流出することが防止される。
より機関運転状態の変化に起因するＮＯX 吸蔵還元触媒
からのＮＯX の自然放出が生じることを事前に予測され
ると、ＮＯX 放出制御手段は上記ＮＯX の自然放出が生
じる前にＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気空燃比をリ
ッチ空燃比に調整することにより、予めＮＯX 吸蔵還元
触媒からＮＯX を放出させ還元浄化しておく。このた
め、その後機関運転状態がＮＯX の自然放出が生じる状
態になった時にはＮＯX 吸蔵還元触媒はＮＯX 吸蔵量が
極めて少ない状態になっている。従って、自然放出が生
じる状態になってもＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量
は充分な余裕を残した状態となっておりＮＯX 吸蔵還元
触媒からはＮＯX が放出されない。このため、機関運転
状態の変化により未浄化のＮＯX がＮＯX 吸蔵還元触媒
から流出することが防止される。
【００１２】なお、本発明でいう「機関運転状態の変
化」とは、例えば機関出口における排気の空燃比が変化
する場合、及び機関出口における排気空燃比は変化しな
くてもＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気空燃比が変化
する場合の両方の場合を含むものとする。請求項２に記
載の発明によれば、前記内燃機関は、機関吸気通路に配
置されたスロットル弁と、運転者の操作するアクセル手
段と、運転者による前記アクセル手段の操作に応じて前
記スロットル弁開度を制御して機関運転状態を変化させ
るスロットル制御手段とを備え、前記予測手段は前記ア
クセル手段の操作に基づいて前記ＮＯX の自然放出が生
じることを事前に予測し、前記ＮＯX 放出制御手段は前
記ＮＯX の自然放出が予測されたときに、運転者による
前記アクセル手段の操作後、前記スロットル制御手段に
よりスロットル弁開度が変更されるまでの間に前記ＮＯ
X 放出操作を行なう請求項１に記載の希薄燃焼内燃機関
の排気浄化装置が提供される。
化」とは、例えば機関出口における排気の空燃比が変化
する場合、及び機関出口における排気空燃比は変化しな
くてもＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気空燃比が変化
する場合の両方の場合を含むものとする。請求項２に記
載の発明によれば、前記内燃機関は、機関吸気通路に配
置されたスロットル弁と、運転者の操作するアクセル手
段と、運転者による前記アクセル手段の操作に応じて前
記スロットル弁開度を制御して機関運転状態を変化させ
るスロットル制御手段とを備え、前記予測手段は前記ア
クセル手段の操作に基づいて前記ＮＯX の自然放出が生
じることを事前に予測し、前記ＮＯX 放出制御手段は前
記ＮＯX の自然放出が予測されたときに、運転者による
前記アクセル手段の操作後、前記スロットル制御手段に
よりスロットル弁開度が変更されるまでの間に前記ＮＯ
X 放出操作を行なう請求項１に記載の希薄燃焼内燃機関
の排気浄化装置が提供される。
【００１３】すなわち、請求項２の発明では機関にはア
クセル手段の操作に基づいてスロットル弁を制御するス
ロットル制御手段が設けられており、例えば電子制御ス
ロットル弁のような構成がとられている。そして、予測
手段は運転者のアクセル手段操作から運転者の要求する
運転状態がＮＯX の自然放出を生じるものである場合に
は、短時間のうちにＮＯX 自然放出が生じると予測す
る。ＮＯX 放出制御手段は、予測手段によりアクセル操
作から短時間のうちにＮＯX 自然放出が生じると予測さ
れるとアクセル操作後、スロットル制御手段がスロット
ル弁開度を変更して機関運転状態が変化する前にＮＯX
放出操作を行い、ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量を
減少させる。このため、実際に機関の運転状態が変化し
てＮＯX の自然放出が生じる状態になったときには、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量は充分な余裕を残した
状態となっておりＮＯX 吸蔵還元触媒からはＮＯX が放
出されない。これにより、機関運転状態の変化により未
浄化のＮＯX がＮＯX 吸蔵還元触媒から流出することが
防止される。
クセル手段の操作に基づいてスロットル弁を制御するス
ロットル制御手段が設けられており、例えば電子制御ス
ロットル弁のような構成がとられている。そして、予測
手段は運転者のアクセル手段操作から運転者の要求する
運転状態がＮＯX の自然放出を生じるものである場合に
は、短時間のうちにＮＯX 自然放出が生じると予測す
る。ＮＯX 放出制御手段は、予測手段によりアクセル操
作から短時間のうちにＮＯX 自然放出が生じると予測さ
れるとアクセル操作後、スロットル制御手段がスロット
ル弁開度を変更して機関運転状態が変化する前にＮＯX
放出操作を行い、ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量を
減少させる。このため、実際に機関の運転状態が変化し
てＮＯX の自然放出が生じる状態になったときには、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量は充分な余裕を残した
状態となっておりＮＯX 吸蔵還元触媒からはＮＯX が放
出されない。これにより、機関運転状態の変化により未
浄化のＮＯX がＮＯX 吸蔵還元触媒から流出することが
防止される。
【００１４】請求項３に記載の発明によれば、前記内燃
機関は、機関吸気通路に配置されたスロットル弁と、運
転者の操作するアクセル手段と、運転者による前記アク
セル手段の操作に応じて前記スロットル弁開度を制御し
て機関運転状態を変化させるスロットル制御手段とを備
え、前記予測手段は前記アクセル手段の操作に基づいて
前記ＮＯX の自然放出が生じることを事前に予測し、前
記ＮＯX 放出制御手段は、前記ＮＯX の自然放出が予測
されたときに前記ＮＯX 放出操作が完了するまで前記ス
ロットル制御手段による前記スロットル弁開度の変更を
禁止する請求項１に記載の希薄燃焼内燃機関の排気浄化
装置が提供される。
機関は、機関吸気通路に配置されたスロットル弁と、運
転者の操作するアクセル手段と、運転者による前記アク
セル手段の操作に応じて前記スロットル弁開度を制御し
て機関運転状態を変化させるスロットル制御手段とを備
え、前記予測手段は前記アクセル手段の操作に基づいて
前記ＮＯX の自然放出が生じることを事前に予測し、前
記ＮＯX 放出制御手段は、前記ＮＯX の自然放出が予測
されたときに前記ＮＯX 放出操作が完了するまで前記ス
ロットル制御手段による前記スロットル弁開度の変更を
禁止する請求項１に記載の希薄燃焼内燃機関の排気浄化
装置が提供される。
【００１５】すなわち、請求項３の発明では機関にはア
クセル手段の操作に基づいてスロットル弁を制御するス
ロットル制御手段が設けられており、例えば電子制御ス
ロットル弁のような構成がとられている。そして、予測
手段は運転者のアクセル手段操作から運転者の要求する
運転状態がＮＯX の自然放出を生じるものである場合に
は、短時間のうちにＮＯX 自然放出が生じると予測す
る。ＮＯX 放出制御手段は、予測手段により短時間のう
ちにＮＯX 自然放出が生じると予測されるとアクセル操
作後、直ちにＮＯX 放出操作を行いＮＯX 吸蔵還元触媒
のＮＯX 吸蔵量を低減するとともに、ＮＯX 放出操作が
完了するまでスロットル制御手段によるスロットル弁開
度変更を禁止する。このため、スロットル制御手段がス
ロットル弁開度を変更して実際に機関運転状態が自然放
出が生じる状態になったときには、ＮＯX 吸蔵還元触媒
のＮＯX 吸蔵量は充分な余裕を残した状態となっており
ＮＯ X 吸蔵還元触媒からはＮＯX が放出されない。この
ため、機関運転状態の変化により未浄化のＮＯX がＮＯ
X 吸蔵還元触媒から流出することが防止される。
クセル手段の操作に基づいてスロットル弁を制御するス
ロットル制御手段が設けられており、例えば電子制御ス
ロットル弁のような構成がとられている。そして、予測
手段は運転者のアクセル手段操作から運転者の要求する
運転状態がＮＯX の自然放出を生じるものである場合に
は、短時間のうちにＮＯX 自然放出が生じると予測す
る。ＮＯX 放出制御手段は、予測手段により短時間のう
ちにＮＯX 自然放出が生じると予測されるとアクセル操
作後、直ちにＮＯX 放出操作を行いＮＯX 吸蔵還元触媒
のＮＯX 吸蔵量を低減するとともに、ＮＯX 放出操作が
完了するまでスロットル制御手段によるスロットル弁開
度変更を禁止する。このため、スロットル制御手段がス
ロットル弁開度を変更して実際に機関運転状態が自然放
出が生じる状態になったときには、ＮＯX 吸蔵還元触媒
のＮＯX 吸蔵量は充分な余裕を残した状態となっており
ＮＯ X 吸蔵還元触媒からはＮＯX が放出されない。この
ため、機関運転状態の変化により未浄化のＮＯX がＮＯ
X 吸蔵還元触媒から流出することが防止される。
【００１６】請求項４に記載の発明によれば、前記予測
手段は、機関の加速が予測されるときに前記ＮＯX の自
然放出が生じると判断する請求項１に記載の希薄燃焼内
燃機関の排気浄化装置が提供される。すなわち、請求項
４の発明では予測手段は、機関の加速が予測されるとき
に、短時間のうちにＮＯX の自然放出が生じると判断す
る。機関加速時には機関運転空燃比はリーン空燃比から
リッチ空燃比に変更され、空燃比が低下する。このた
め、ＮＯX 吸蔵還元触媒の吸蔵能力低下により自然放出
が生じる可能性が高い。従って、機関加速に基づいてＮ
ＯX の自然放出を予測することにより適切なＮＯ X 放出
操作を行なうことが可能となる。
手段は、機関の加速が予測されるときに前記ＮＯX の自
然放出が生じると判断する請求項１に記載の希薄燃焼内
燃機関の排気浄化装置が提供される。すなわち、請求項
４の発明では予測手段は、機関の加速が予測されるとき
に、短時間のうちにＮＯX の自然放出が生じると判断す
る。機関加速時には機関運転空燃比はリーン空燃比から
リッチ空燃比に変更され、空燃比が低下する。このた
め、ＮＯX 吸蔵還元触媒の吸蔵能力低下により自然放出
が生じる可能性が高い。従って、機関加速に基づいてＮ
ＯX の自然放出を予測することにより適切なＮＯ X 放出
操作を行なうことが可能となる。
【００１７】請求項５に記載の発明によれば、前記ＮＯ
X 放出制御手段は、前記機関をリッチ空燃比で運転する
ことにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気の空燃
比をリッチ空燃比に調整する請求項１に記載の希薄燃焼
内燃機関の排気浄化装置が提供される。すなわち、請求
項５の発明では、ＮＯX 放出操作は機関運転空燃比をリ
ッチ空燃比にすることにより行なわれる。ＮＯX 吸蔵還
元触媒からのＮＯX の放出、還元浄化は短時間で終了す
るため、ＮＯX 放出操作時には機関運転空燃比は短時間
だけリッチ空燃比に変更される。
X 放出制御手段は、前記機関をリッチ空燃比で運転する
ことにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気の空燃
比をリッチ空燃比に調整する請求項１に記載の希薄燃焼
内燃機関の排気浄化装置が提供される。すなわち、請求
項５の発明では、ＮＯX 放出操作は機関運転空燃比をリ
ッチ空燃比にすることにより行なわれる。ＮＯX 吸蔵還
元触媒からのＮＯX の放出、還元浄化は短時間で終了す
るため、ＮＯX 放出操作時には機関運転空燃比は短時間
だけリッチ空燃比に変更される。
【００１８】請求項６に記載の発明によれば、前記ＮＯ
X 放出制御手段は、前記機関に機関燃焼室内の燃焼に寄
与しない燃料を供給することにより、ＮＯX 吸蔵還元触
媒に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比に調整する請
求項１に記載の希薄燃焼内燃機関の排気浄化装置が提供
される。すなわち、請求項６の発明では、ＮＯX 放出操
作は機関に燃焼に寄与しない燃料を供給することにより
行なわれる。例えば、気筒内に直接燃料を噴射する筒内
燃料噴射弁から気筒の膨張または排気行程中に直接燃焼
室内燃料を噴射する二次燃料噴射を実行した場合や、機
関の排気ポートに排気ポート燃料噴射弁を設けて排気ポ
ート燃料噴射を実行した場合には、噴射された燃料は燃
焼室内で燃焼することなく気化して排気に未燃燃料（未
燃炭化水素）として混合する。このため、請求項６の発
明では、燃焼に寄与しない燃料を機関に供給することに
より、機関運転空燃比（燃焼室内の燃焼空燃比）とは独
立して排気空燃比がリッチ空燃比に調整され、トルク変
動が防止される。
X 放出制御手段は、前記機関に機関燃焼室内の燃焼に寄
与しない燃料を供給することにより、ＮＯX 吸蔵還元触
媒に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比に調整する請
求項１に記載の希薄燃焼内燃機関の排気浄化装置が提供
される。すなわち、請求項６の発明では、ＮＯX 放出操
作は機関に燃焼に寄与しない燃料を供給することにより
行なわれる。例えば、気筒内に直接燃料を噴射する筒内
燃料噴射弁から気筒の膨張または排気行程中に直接燃焼
室内燃料を噴射する二次燃料噴射を実行した場合や、機
関の排気ポートに排気ポート燃料噴射弁を設けて排気ポ
ート燃料噴射を実行した場合には、噴射された燃料は燃
焼室内で燃焼することなく気化して排気に未燃燃料（未
燃炭化水素）として混合する。このため、請求項６の発
明では、燃焼に寄与しない燃料を機関に供給することに
より、機関運転空燃比（燃焼室内の燃焼空燃比）とは独
立して排気空燃比がリッチ空燃比に調整され、トルク変
動が防止される。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。図１は、本発明を自動車
用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す
図である。図１において、１は自動車用内燃機関を示
す。本実施形態では、機関１は＃１から＃４の４つの気
筒を備えた４気筒ガソリン機関とされ、＃１から＃４気
筒には直接気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁１１１か
ら１１４が設けられている。後述するように、本実施形
態の内燃機関１は、理論空燃比より高い（リーンな）空
燃比で運転可能なリーンバーンエンジンとされている。
の実施形態について説明する。図１は、本発明を自動車
用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す
図である。図１において、１は自動車用内燃機関を示
す。本実施形態では、機関１は＃１から＃４の４つの気
筒を備えた４気筒ガソリン機関とされ、＃１から＃４気
筒には直接気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁１１１か
ら１１４が設けられている。後述するように、本実施形
態の内燃機関１は、理論空燃比より高い（リーンな）空
燃比で運転可能なリーンバーンエンジンとされている。
【００２０】また、本実施形態では＃１から＃４の気筒
は互いに点火時期が連続しない２つの気筒からなる２つ
の気筒群にグループ分けされている。（例えば、図１の
実施形態では、気筒点火順序は１−３−４−２であり、
＃１、＃４の気筒と＃２、＃３の気筒とがそれぞれ気筒
群を構成している。）また、各気筒の排気ポートは気筒
群毎に排気マニホルドに接続され、気筒群毎の排気通路
に接続されている。図１において、２１ａは＃１、＃４
気筒からなる気筒群の排気ポートを個別排気通路２ａに
接続する排気マニホルド、２１ｂは＃２、＃４気筒から
なる気筒群の排気ポートを個別排気通路２ｂに接続する
排気マニホルドである。本実施形態では、個別排気通路
２ａ、２ｂ上には三元触媒からなるスタートキャタリス
ト（以下「ＳＣ」と呼ぶ）５ａと５ｂがそれぞれ配置さ
れている。また、個別排気通路２ａ、２ｂはＳＣ下流側
で共通の排気通路２に合流している。
は互いに点火時期が連続しない２つの気筒からなる２つ
の気筒群にグループ分けされている。（例えば、図１の
実施形態では、気筒点火順序は１−３−４−２であり、
＃１、＃４の気筒と＃２、＃３の気筒とがそれぞれ気筒
群を構成している。）また、各気筒の排気ポートは気筒
群毎に排気マニホルドに接続され、気筒群毎の排気通路
に接続されている。図１において、２１ａは＃１、＃４
気筒からなる気筒群の排気ポートを個別排気通路２ａに
接続する排気マニホルド、２１ｂは＃２、＃４気筒から
なる気筒群の排気ポートを個別排気通路２ｂに接続する
排気マニホルドである。本実施形態では、個別排気通路
２ａ、２ｂ上には三元触媒からなるスタートキャタリス
ト（以下「ＳＣ」と呼ぶ）５ａと５ｂがそれぞれ配置さ
れている。また、個別排気通路２ａ、２ｂはＳＣ下流側
で共通の排気通路２に合流している。
【００２１】共通排気通路２上には、後述するＮＯX 吸
蔵還元触媒７が配置されている。図１に２９ａ、２９ｂ
で示すのは、個別排気通路２ａ、２ｂのスタートキャタ
リスト５ａ、５ｂ上流側に配置された空燃比センサ、３
１で示すのは、排気通路２のＮＯX 吸蔵還元触媒７出口
に配置された空燃比センサである。空燃比センサ２９
ａ、２９ｂ及び３１は、広い空燃比範囲で排気空燃比に
対応する電圧信号を出力する、いわゆるリニア空燃比セ
ンサとされている。
蔵還元触媒７が配置されている。図１に２９ａ、２９ｂ
で示すのは、個別排気通路２ａ、２ｂのスタートキャタ
リスト５ａ、５ｂ上流側に配置された空燃比センサ、３
１で示すのは、排気通路２のＮＯX 吸蔵還元触媒７出口
に配置された空燃比センサである。空燃比センサ２９
ａ、２９ｂ及び３１は、広い空燃比範囲で排気空燃比に
対応する電圧信号を出力する、いわゆるリニア空燃比セ
ンサとされている。
【００２２】図１において、機関の１の気筒＃１から＃
４の吸気ポートはそれぞれの吸気枝管１１〜１４を介し
てサージタンク１０ａに接続されており、サージタンク
は共通の吸気通路１０に接続されている。更に、本実施
形態では吸気通路１０上にはスロットル弁１５が設けら
れている。本実施形態のスロットル弁１５はいわゆる電
子制御スロットル弁とされており、ステッパモータ等の
適宜な形式のアクチュエータ１５ａにより駆動され後述
するＥＣＵ３０からの制御信号に応じた開度をとる。
４の吸気ポートはそれぞれの吸気枝管１１〜１４を介し
てサージタンク１０ａに接続されており、サージタンク
は共通の吸気通路１０に接続されている。更に、本実施
形態では吸気通路１０上にはスロットル弁１５が設けら
れている。本実施形態のスロットル弁１５はいわゆる電
子制御スロットル弁とされており、ステッパモータ等の
適宜な形式のアクチュエータ１５ａにより駆動され後述
するＥＣＵ３０からの制御信号に応じた開度をとる。
【００２３】図１に３０で示すのは機関１の電子制御ユ
ニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０は、本実施形態で
はＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵを備えた公知の構成のマイク
ロコンピュータとされ、機関１の点火時期制御や燃料噴
射制御等の基本制御を行なっている。また、本実施形態
では、ＥＣＵ３０は上記の基本制御を行う他に、後述す
るように機関運転状態に応じて筒内噴射弁１１１から１
１４の燃料噴射モードを変更し機関の運転空燃比を変更
する制御等を行なう他、ＮＯX の自然放出が予期される
場合に、ＮＯX 放出操作を行い、ＮＯX 吸蔵還元触媒下
流に未浄化のＮＯX が流出することを防止している。
ニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０は、本実施形態で
はＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵを備えた公知の構成のマイク
ロコンピュータとされ、機関１の点火時期制御や燃料噴
射制御等の基本制御を行なっている。また、本実施形態
では、ＥＣＵ３０は上記の基本制御を行う他に、後述す
るように機関運転状態に応じて筒内噴射弁１１１から１
１４の燃料噴射モードを変更し機関の運転空燃比を変更
する制御等を行なう他、ＮＯX の自然放出が予期される
場合に、ＮＯX 放出操作を行い、ＮＯX 吸蔵還元触媒下
流に未浄化のＮＯX が流出することを防止している。
【００２４】ＥＣＵ３０の入力ポートには、空燃比セン
サ２９ａ、２９ｂからスタートキャタリスト５ａ、５ｂ
入口における排気空燃比を表す信号と、空燃比センサ３
１からＮＯX 吸蔵還元触媒７出口における排気空燃比を
表す信号が、また、図示しない機関吸気マニホルドに設
けられた吸気圧センサ３３から機関の吸気圧力に対応す
る信号がそれぞれ入力されている他、機関クランク軸
（図示せず）近傍に配置された回転数センサ３５から機
関回転数に対応する信号が入力されている。更に、本実
施形態では、ＥＣＵ３０の入力ポートには機関１のアク
セルペダル（図示せず）近傍に配置したアクセル開度セ
ンサ３７から運転者のアクセルペダル踏込み量（アクセ
ル開度）を表す信号が入力されている。また、ＥＣＵ３
０の出力ポートは、各気筒への燃料噴射量及び燃料噴射
時期を制御するために、図示しない燃料噴射回路を介し
て各気筒の燃料噴射弁１１１から１１４に接続されてい
る他、スロットル弁１５のアクチュエータ１５ｂに図示
しない駆動回路を介して接続されスロットル弁１５の開
度を制御している。
サ２９ａ、２９ｂからスタートキャタリスト５ａ、５ｂ
入口における排気空燃比を表す信号と、空燃比センサ３
１からＮＯX 吸蔵還元触媒７出口における排気空燃比を
表す信号が、また、図示しない機関吸気マニホルドに設
けられた吸気圧センサ３３から機関の吸気圧力に対応す
る信号がそれぞれ入力されている他、機関クランク軸
（図示せず）近傍に配置された回転数センサ３５から機
関回転数に対応する信号が入力されている。更に、本実
施形態では、ＥＣＵ３０の入力ポートには機関１のアク
セルペダル（図示せず）近傍に配置したアクセル開度セ
ンサ３７から運転者のアクセルペダル踏込み量（アクセ
ル開度）を表す信号が入力されている。また、ＥＣＵ３
０の出力ポートは、各気筒への燃料噴射量及び燃料噴射
時期を制御するために、図示しない燃料噴射回路を介し
て各気筒の燃料噴射弁１１１から１１４に接続されてい
る他、スロットル弁１５のアクチュエータ１５ｂに図示
しない駆動回路を介して接続されスロットル弁１５の開
度を制御している。
【００２５】本実施形態では、ＥＣＵ３０は機関１を機
関の運転状態に応じて以下の５つの燃焼モードで運転す
る。 リーン空燃比成層燃焼（圧縮行程１回噴射） リーン空燃比均質混合気／成層燃焼（吸気行程／圧
縮行程２回噴射） リーン空燃比均質混合気燃焼（吸気行程１回噴射） 理論空燃比均質混合気燃焼（吸気行程１回噴射） リッチ空燃比均質混合気燃焼（吸気行程１回噴射） すなわち、機関１の軽負荷運転領域では、上記のリー
ン空燃比成層燃焼が行なわれる。この状態では、筒内燃
料噴射は各気筒の圧縮行程後半に１回のみ行なわれ噴射
された燃料は気筒点火プラグ近傍に可燃混合気の層を形
成する。また、この運転状態での燃料噴射量は極めて少
なく、気筒内の全体としての空燃比は２５から３０程度
になる。
関の運転状態に応じて以下の５つの燃焼モードで運転す
る。 リーン空燃比成層燃焼（圧縮行程１回噴射） リーン空燃比均質混合気／成層燃焼（吸気行程／圧
縮行程２回噴射） リーン空燃比均質混合気燃焼（吸気行程１回噴射） 理論空燃比均質混合気燃焼（吸気行程１回噴射） リッチ空燃比均質混合気燃焼（吸気行程１回噴射） すなわち、機関１の軽負荷運転領域では、上記のリー
ン空燃比成層燃焼が行なわれる。この状態では、筒内燃
料噴射は各気筒の圧縮行程後半に１回のみ行なわれ噴射
された燃料は気筒点火プラグ近傍に可燃混合気の層を形
成する。また、この運転状態での燃料噴射量は極めて少
なく、気筒内の全体としての空燃比は２５から３０程度
になる。
【００２６】また、上記の状態から負荷が増大して低
負荷運転領域になると、上記リーン空燃比均質混合気
／成層燃焼が行なわれる。機関負荷が増大するにつれて
気筒内に噴射する燃料は増量されるが、上記の成層燃
焼では燃料噴射を圧縮行程後半に行なうため、噴射時間
が限られてしまい成層させることのできる燃料量には限
界がある。そこで、この負荷領域では圧縮行程後半の燃
料噴射だけでは不足する燃料の量を予め吸気行程前半に
噴射することにより目標量の燃料を気筒に供給するよう
にしている。吸気行程前半に気筒内に噴射された燃料は
着火時までに極めてリーンな均質混合気を生成する。圧
縮行程後半ではこの極めてリーンな均質混合気中に更に
燃料が噴射され点火プラグ近傍に着火可能な可燃混合気
の層が生成される。着火時にはこの可燃混合気層が燃焼
を開始し周囲の希薄な混合気層に火炎が伝播するため安
定した燃焼が行なわれるようになる。この状態では吸気
行程と圧縮行程での噴射により供給される燃料量はよ
り増量されるが、全体としての空燃比はやや低いリーン
（例えば空燃比で２０から３０程度）になる。
負荷運転領域になると、上記リーン空燃比均質混合気
／成層燃焼が行なわれる。機関負荷が増大するにつれて
気筒内に噴射する燃料は増量されるが、上記の成層燃
焼では燃料噴射を圧縮行程後半に行なうため、噴射時間
が限られてしまい成層させることのできる燃料量には限
界がある。そこで、この負荷領域では圧縮行程後半の燃
料噴射だけでは不足する燃料の量を予め吸気行程前半に
噴射することにより目標量の燃料を気筒に供給するよう
にしている。吸気行程前半に気筒内に噴射された燃料は
着火時までに極めてリーンな均質混合気を生成する。圧
縮行程後半ではこの極めてリーンな均質混合気中に更に
燃料が噴射され点火プラグ近傍に着火可能な可燃混合気
の層が生成される。着火時にはこの可燃混合気層が燃焼
を開始し周囲の希薄な混合気層に火炎が伝播するため安
定した燃焼が行なわれるようになる。この状態では吸気
行程と圧縮行程での噴射により供給される燃料量はよ
り増量されるが、全体としての空燃比はやや低いリーン
（例えば空燃比で２０から３０程度）になる。
【００２７】更に機関負荷が増大すると、機関１では上
記のリーン空燃比均質混合気燃焼が行なわれる。この
状態では燃料噴射は吸気行程前半に１回のみ実行され、
燃料噴射量は上記より更に増量される。この状態で気
筒内に生成される均質混合気は理論空燃比に比較的近い
リーン空燃比（例えば空燃比で１５から２５程度）とな
る。
記のリーン空燃比均質混合気燃焼が行なわれる。この
状態では燃料噴射は吸気行程前半に１回のみ実行され、
燃料噴射量は上記より更に増量される。この状態で気
筒内に生成される均質混合気は理論空燃比に比較的近い
リーン空燃比（例えば空燃比で１５から２５程度）とな
る。
【００２８】更に機関負荷が増大して機関高負荷運転領
域になると、の状態から更に燃料が増量され、上記
の理論空燃比均質混合気運転が行なわれる。この状態で
は、気筒内には理論空燃比の均質な混合気が生成される
ようになり、機関出力が増大する。また、更に機関負荷
が増大して機関の全負荷運転になると、の状態から燃
料噴射量が更に増量されのリッチ空燃比均質混合気運
転が行なわれる。この状態では、気筒内に生成される均
質混合気の空燃比はリッチ（例えば空燃比で１２から１
４程度）になる。
域になると、の状態から更に燃料が増量され、上記
の理論空燃比均質混合気運転が行なわれる。この状態で
は、気筒内には理論空燃比の均質な混合気が生成される
ようになり、機関出力が増大する。また、更に機関負荷
が増大して機関の全負荷運転になると、の状態から燃
料噴射量が更に増量されのリッチ空燃比均質混合気運
転が行なわれる。この状態では、気筒内に生成される均
質混合気の空燃比はリッチ（例えば空燃比で１２から１
４程度）になる。
【００２９】本実施形態では、アクセル開度（運転者の
アクセルペダル踏込み量）と機関回転数とに応じて予め
実験等に基づいて最適な運転モード（上記から）が
設定されており、ＥＣＵ３０のＲＯＭにアクセル開度と
機関回転数とを用いたマップとして格納してある。機関
１運転中、ＥＣＵ３０はアクセル開度センサ３７で検出
したアクセル開度と機関回転数とに基づいて、現在上記
からのいずれの運転モードを選択すべきかを決定
し、それぞれのモードに応じて燃料噴射量、燃料噴射時
期、回数及びスロットル弁開度を決定する。
アクセルペダル踏込み量）と機関回転数とに応じて予め
実験等に基づいて最適な運転モード（上記から）が
設定されており、ＥＣＵ３０のＲＯＭにアクセル開度と
機関回転数とを用いたマップとして格納してある。機関
１運転中、ＥＣＵ３０はアクセル開度センサ３７で検出
したアクセル開度と機関回転数とに基づいて、現在上記
からのいずれの運転モードを選択すべきかを決定
し、それぞれのモードに応じて燃料噴射量、燃料噴射時
期、回数及びスロットル弁開度を決定する。
【００３０】また、モード（理論空燃比均質混合気燃
焼）が選択された場合には、ＥＣＵ３０は更に上記によ
り算出した燃料噴射量を、機関排気空燃比が理論空燃比
となるように空燃比センサ２９ａ、２９ｂの出力に基づ
いてフィードバック補正する空燃比制御を行なう。すな
わち、上記からのモード（リーン空燃比燃焼）が選
択された場合には、ＥＣＵ３０は上記からのモード
毎に予め準備されたマップに基づいて、アクセル開度と
機関回転数とから燃料噴射量を決定する。又、上記と
のモード（理論空燃比またはリッチ空燃比均質混合気
燃焼）が選択された場合には、ＥＣＵ３０は上記と
のモード毎に予め準備されたマップに基づいて、吸気圧
センサ３３で検出された吸気圧力と機関回転数とに基づ
いて燃料噴射量を設定する。
焼）が選択された場合には、ＥＣＵ３０は更に上記によ
り算出した燃料噴射量を、機関排気空燃比が理論空燃比
となるように空燃比センサ２９ａ、２９ｂの出力に基づ
いてフィードバック補正する空燃比制御を行なう。すな
わち、上記からのモード（リーン空燃比燃焼）が選
択された場合には、ＥＣＵ３０は上記からのモード
毎に予め準備されたマップに基づいて、アクセル開度と
機関回転数とから燃料噴射量を決定する。又、上記と
のモード（理論空燃比またはリッチ空燃比均質混合気
燃焼）が選択された場合には、ＥＣＵ３０は上記と
のモード毎に予め準備されたマップに基づいて、吸気圧
センサ３３で検出された吸気圧力と機関回転数とに基づ
いて燃料噴射量を設定する。
【００３１】また、スロットル弁１５開度はモードか
らでは全開に近い領域でアクセル開度に応じて制御さ
れる。この領域ではアクセル開度が低下するとスロット
ル弁開度も低減されるが、スロットル弁全開に近い領域
であるためスロットル弁開度が変化しても吸気圧力は略
一定になり、ほとんど吸気絞りは生じない。一方モード
、ではスロットル弁開度はアクセル開度に略等しい
開度に制御される。すなわち、アクセル開度（アクセル
ペダル踏込み量）が０のときにはスロットル開度も０
に、アクセル開度が１００パーセント（アクセルペダル
がいっぱいに踏み込まれたとき）にはスロットル開度も
１００パーセント（全開）にセットされる。
らでは全開に近い領域でアクセル開度に応じて制御さ
れる。この領域ではアクセル開度が低下するとスロット
ル弁開度も低減されるが、スロットル弁全開に近い領域
であるためスロットル弁開度が変化しても吸気圧力は略
一定になり、ほとんど吸気絞りは生じない。一方モード
、ではスロットル弁開度はアクセル開度に略等しい
開度に制御される。すなわち、アクセル開度（アクセル
ペダル踏込み量）が０のときにはスロットル開度も０
に、アクセル開度が１００パーセント（アクセルペダル
がいっぱいに踏み込まれたとき）にはスロットル開度も
１００パーセント（全開）にセットされる。
【００３２】上述のように、本実施形態の機関１では機
関負荷が増大するにつれて燃料噴射量が増量され、燃料
噴射量に応じて運転モードが変更されるとともにスロッ
トル開度が変更される。次に、本実施形態のスタートキ
ャタリスト５ａ、５ｂ及びＮＯX 吸蔵還元触媒について
説明する。
関負荷が増大するにつれて燃料噴射量が増量され、燃料
噴射量に応じて運転モードが変更されるとともにスロッ
トル開度が変更される。次に、本実施形態のスタートキ
ャタリスト５ａ、５ｂ及びＮＯX 吸蔵還元触媒について
説明する。
【００３３】スタートキャタリスト（ＳＣ）５ａ、５ｂ
は、ハニカム状に成形したコージェライト等の担体を用
いて、この担体表面にアルミナの薄いコーティングを形
成し、このアルミナ層に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロ
ジウムＲｈ等の貴金属触媒成分を担持させた三元触媒と
して構成される。三元触媒は理論空燃比近傍でＨＣ、Ｃ
Ｏ、ＮＯX の３成分を高効率で浄化する。三元触媒は、
流入する排気の空燃比が理論空燃比より高くなるとＮＯ
X の還元能力が低下するため、機関１がリーン空燃比運
転されているときの排気中のＮＯX を充分に浄化するこ
とはできない。
は、ハニカム状に成形したコージェライト等の担体を用
いて、この担体表面にアルミナの薄いコーティングを形
成し、このアルミナ層に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロ
ジウムＲｈ等の貴金属触媒成分を担持させた三元触媒と
して構成される。三元触媒は理論空燃比近傍でＨＣ、Ｃ
Ｏ、ＮＯX の３成分を高効率で浄化する。三元触媒は、
流入する排気の空燃比が理論空燃比より高くなるとＮＯ
X の還元能力が低下するため、機関１がリーン空燃比運
転されているときの排気中のＮＯX を充分に浄化するこ
とはできない。
【００３４】本実施形態のＮＯX 吸蔵還元触媒７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 、セリウムＣｅ、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
の成分と、白金Ｐｔのような貴金属とを担持したもので
ある。ＮＯX 吸蔵還元触媒は流入する排気ガスの空燃比
がリーンのときに、排気中のＮＯX （ＮＯ2 、ＮＯ）を
硝酸イオンＮＯ3 - の形で吸収し、流入排気ガスがリッ
チになると吸収したＮＯX を放出するＮＯX の吸放出作
用を行う。
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 、セリウムＣｅ、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
の成分と、白金Ｐｔのような貴金属とを担持したもので
ある。ＮＯX 吸蔵還元触媒は流入する排気ガスの空燃比
がリーンのときに、排気中のＮＯX （ＮＯ2 、ＮＯ）を
硝酸イオンＮＯ3 - の形で吸収し、流入排気ガスがリッ
チになると吸収したＮＯX を放出するＮＯX の吸放出作
用を行う。
【００３５】この吸放出のメカニズムについて、以下に
白金ＰｔおよびバリウムＢａを使用した場合を例にとっ
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。流入排
気中の酸素濃度が増大すると（すなわち排気の空燃比が
リーン空燃比になると）、これら酸素は白金Ｐｔ上にＯ
2 - またはＯ2-の形で付着し、排気中のＮＯX は白金Ｐ
ｔ上のＯ2 - またはＯ2-と反応し、これによりＮＯ2 が
生成される。また、流入排気中のＮＯ2 及び上記により
生成したＮＯ2 は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ吸収剤
中に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸
イオンＮＯ3 - の形で吸収剤内に拡散する。このため、
リーン雰囲気下では排気中のＮＯX がＮＯX 吸収剤内に
硝酸塩の形で吸収されるようになる。
白金ＰｔおよびバリウムＢａを使用した場合を例にとっ
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。流入排
気中の酸素濃度が増大すると（すなわち排気の空燃比が
リーン空燃比になると）、これら酸素は白金Ｐｔ上にＯ
2 - またはＯ2-の形で付着し、排気中のＮＯX は白金Ｐ
ｔ上のＯ2 - またはＯ2-と反応し、これによりＮＯ2 が
生成される。また、流入排気中のＮＯ2 及び上記により
生成したＮＯ2 は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ吸収剤
中に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸
イオンＮＯ3 - の形で吸収剤内に拡散する。このため、
リーン雰囲気下では排気中のＮＯX がＮＯX 吸収剤内に
硝酸塩の形で吸収されるようになる。
【００３６】また、流入排気中の酸素濃度が大幅に低下
すると（すなわち、排気の空燃比が理論空燃比またはリ
ッチ空燃比になると）、白金Ｐｔ上でのＮＯ2 生成量が
減少するため、反応が逆方向に進むようになり、吸収剤
内の硝酸イオンＮＯ3 - はＮＯ2 の形で吸収剤から放出
されるようになる。この場合、排気中にＣＯ等の還元成
分やＨＣ、ＣＯ2 等の成分が存在すると白金Ｐｔ上でこ
れらの成分によりＮＯ 2 が還元される。
すると（すなわち、排気の空燃比が理論空燃比またはリ
ッチ空燃比になると）、白金Ｐｔ上でのＮＯ2 生成量が
減少するため、反応が逆方向に進むようになり、吸収剤
内の硝酸イオンＮＯ3 - はＮＯ2 の形で吸収剤から放出
されるようになる。この場合、排気中にＣＯ等の還元成
分やＨＣ、ＣＯ2 等の成分が存在すると白金Ｐｔ上でこ
れらの成分によりＮＯ 2 が還元される。
【００３７】本実施形態では、リーン空燃比運転可能な
機関１が使用されており、機関１がリーン空燃比で運転
されているときには、ＮＯX 吸蔵還元触媒は流入する排
気中のＮＯX を吸収する。また、機関１がリッチ空燃比
で運転されると、ＮＯX 吸蔵還元触媒７は吸収したＮＯ
X を放出、還元浄化する。本実施形態では、リーン空燃
比運転中にＮＯX 吸蔵還元触媒７に吸収されたＮＯX 量
が増大すると、短時間機関空燃比をリーン空燃比からリ
ッチ空燃比に切り換えるリッチスパイク運転を行い、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒からのＮＯX の放出と還元浄化（ＮＯ
X 吸蔵還元触媒の再生）を行なうようにしている。
機関１が使用されており、機関１がリーン空燃比で運転
されているときには、ＮＯX 吸蔵還元触媒は流入する排
気中のＮＯX を吸収する。また、機関１がリッチ空燃比
で運転されると、ＮＯX 吸蔵還元触媒７は吸収したＮＯ
X を放出、還元浄化する。本実施形態では、リーン空燃
比運転中にＮＯX 吸蔵還元触媒７に吸収されたＮＯX 量
が増大すると、短時間機関空燃比をリーン空燃比からリ
ッチ空燃比に切り換えるリッチスパイク運転を行い、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒からのＮＯX の放出と還元浄化（ＮＯ
X 吸蔵還元触媒の再生）を行なうようにしている。
【００３８】本実施形態では、ＥＣＵ３０はＮＯX カウ
ンタＣＮＯＸの値を増減することによりＮＯX 吸蔵還元
触媒７が吸収保持しているＮＯX 量を推定する。ＮＯX
吸蔵還元触媒７に単位時間当たりに吸収されるＮＯX の
量はＮＯX 吸蔵還元触媒に単位時間当たりに流入する排
気中のＮＯX 量、すなわち機関１で単位時間当たりに生
成されるＮＯX 量に比例している。一方、機関で単位時
間当たりに発生するＮＯX の量は機関への燃料供給量、
空燃比、排気流量等によって定まるため、機関運転条件
が定まればＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されるＮＯX 量を
知ることができる。本実施形態では、予め機関運転条件
（アクセル開度、機関回転数、吸入空気量、吸気圧力、
空燃比、燃料供給量など）を変えて機関が単位時間当た
りに発生するＮＯX 量を実測し、ＮＯX 吸蔵還元触媒７
に単位時間当たりに吸収されるＮＯX 量を、例えば機関
負荷（燃料噴射量）と機関回転数とを用いた数値マップ
の形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納している。ＥＣＵ３０
は一定時間毎（上記の単位時間毎）に機関負荷（燃料噴
射量）と機関回転数とからこのマップを用いて単位時間
当たりにＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されたＮＯX 量を算
出し、ＮＯX カウンタＣＮＯＸの値をこのＮＯX 吸収量
だけ増大させる。これによりＮＯX カウンタＣＮＯＸの
値は常にＮＯX 吸蔵還元触媒７に吸収されたＮＯX の量
を表すようになる。ＥＣＵ３０は、機関のリーン空燃比
運転中に、上記ＮＯX カウンタＣＮＯＸの値が所定値以
上に増大したときに、短時間（例えば０．５から１秒程
度）機関を前述のまたはのモード（理論空燃比また
はリッチ空燃比均質混合気燃焼）で運転するリッチスパ
イク操作を行なう。これにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒か
ら吸収したＮＯX が放出され、還元浄化される。なお、
リッチスパイクで排気空燃比をリッチに保持する時間は
詳細にはＮＯX 吸蔵還元触媒の種類、容量などに基づい
て実験等により決定される。また、リッチスパイクを実
行してＮＯX 吸蔵還元触媒からＮＯX が放出、還元浄化
された後はＮＯX カウンタＣＮＯＸの値は０にリセット
される。このように、ＮＯX 吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸
収量に応じてリッチスパイクを行なうことにより、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒７は適切に再生され、ＮＯX 吸蔵還元触
媒が吸収したＮＯX で飽和することが防止される。
ンタＣＮＯＸの値を増減することによりＮＯX 吸蔵還元
触媒７が吸収保持しているＮＯX 量を推定する。ＮＯX
吸蔵還元触媒７に単位時間当たりに吸収されるＮＯX の
量はＮＯX 吸蔵還元触媒に単位時間当たりに流入する排
気中のＮＯX 量、すなわち機関１で単位時間当たりに生
成されるＮＯX 量に比例している。一方、機関で単位時
間当たりに発生するＮＯX の量は機関への燃料供給量、
空燃比、排気流量等によって定まるため、機関運転条件
が定まればＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されるＮＯX 量を
知ることができる。本実施形態では、予め機関運転条件
（アクセル開度、機関回転数、吸入空気量、吸気圧力、
空燃比、燃料供給量など）を変えて機関が単位時間当た
りに発生するＮＯX 量を実測し、ＮＯX 吸蔵還元触媒７
に単位時間当たりに吸収されるＮＯX 量を、例えば機関
負荷（燃料噴射量）と機関回転数とを用いた数値マップ
の形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納している。ＥＣＵ３０
は一定時間毎（上記の単位時間毎）に機関負荷（燃料噴
射量）と機関回転数とからこのマップを用いて単位時間
当たりにＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されたＮＯX 量を算
出し、ＮＯX カウンタＣＮＯＸの値をこのＮＯX 吸収量
だけ増大させる。これによりＮＯX カウンタＣＮＯＸの
値は常にＮＯX 吸蔵還元触媒７に吸収されたＮＯX の量
を表すようになる。ＥＣＵ３０は、機関のリーン空燃比
運転中に、上記ＮＯX カウンタＣＮＯＸの値が所定値以
上に増大したときに、短時間（例えば０．５から１秒程
度）機関を前述のまたはのモード（理論空燃比また
はリッチ空燃比均質混合気燃焼）で運転するリッチスパ
イク操作を行なう。これにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒か
ら吸収したＮＯX が放出され、還元浄化される。なお、
リッチスパイクで排気空燃比をリッチに保持する時間は
詳細にはＮＯX 吸蔵還元触媒の種類、容量などに基づい
て実験等により決定される。また、リッチスパイクを実
行してＮＯX 吸蔵還元触媒からＮＯX が放出、還元浄化
された後はＮＯX カウンタＣＮＯＸの値は０にリセット
される。このように、ＮＯX 吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸
収量に応じてリッチスパイクを行なうことにより、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒７は適切に再生され、ＮＯX 吸蔵還元触
媒が吸収したＮＯX で飽和することが防止される。
【００３９】ところが、本実施形態のように広い空燃比
範囲で運転される機関では、例えば空燃比２０以上のリ
ーン空燃比（モード、）から加速を行なうような場
合には、機関負荷の増大により運転空燃比はリーン空燃
比から弱リーン空燃比またはリッチ空燃比に切り換えら
れることになる。加速時に機関運転空燃比がリーン空燃
比（モード、）から弱リーン空燃比（モード）に
切り換えられると前述のようにＮＯX 吸蔵還元触媒のＮ
ＯX 吸蔵能力が低下してＮＯX の自然放出が生じる。ま
た、急加速時等で空燃比をリーン空燃比（モード、
）からリッチ空燃比（モードまたは）に切り換え
る際にも、空燃比の急激な変化によるトルク急変を避け
るため、機関は数回転程度の時間をかけてモード（リ
ーン空燃比成層燃焼（圧縮行程１回噴射））からモード
（リーン空燃比均質混合気／成層燃焼（吸気行程／圧
縮行程２回噴射）とモード（リーン空燃比均質混合気
燃焼（吸気行程１回噴射））の運転モードを経てから
（リッチ空燃比均質混合気燃焼（吸気行程１回噴射））
に移行するようされる。このため、機関加速時には機関
運転空燃比がリッチ方向に変化する際に必ずＮＯX 吸蔵
還元触媒の吸蔵能力が低下する弱リーン空燃比領域（空
燃比で２０以下）を通過することになる。この領域で
は、ＮＯX 吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯX のうち、最
大吸蔵量を越えた分のＮＯX がＮＯX 吸蔵還元触媒から
自然放出されることになるが、排気空燃比がリーンであ
るため放出されたＮＯX は還元されず、未浄化のままで
ＮＯX 吸蔵還元触媒下流側に流出する場合が生じる。更
に、図５で説明したように、弱リーン空燃比領域では機
関から排出されるＮＯX 量も増大するため、機関運転空
燃比がリーン空燃比から弱リーン空燃比に変更される
と、ＮＯX 吸蔵還元触媒から放出されたＮＯX のみなら
ず機関から排出されたＮＯX も未浄化のままＮＯX 吸蔵
還元触媒下流側に流出するおそれがある。
範囲で運転される機関では、例えば空燃比２０以上のリ
ーン空燃比（モード、）から加速を行なうような場
合には、機関負荷の増大により運転空燃比はリーン空燃
比から弱リーン空燃比またはリッチ空燃比に切り換えら
れることになる。加速時に機関運転空燃比がリーン空燃
比（モード、）から弱リーン空燃比（モード）に
切り換えられると前述のようにＮＯX 吸蔵還元触媒のＮ
ＯX 吸蔵能力が低下してＮＯX の自然放出が生じる。ま
た、急加速時等で空燃比をリーン空燃比（モード、
）からリッチ空燃比（モードまたは）に切り換え
る際にも、空燃比の急激な変化によるトルク急変を避け
るため、機関は数回転程度の時間をかけてモード（リ
ーン空燃比成層燃焼（圧縮行程１回噴射））からモード
（リーン空燃比均質混合気／成層燃焼（吸気行程／圧
縮行程２回噴射）とモード（リーン空燃比均質混合気
燃焼（吸気行程１回噴射））の運転モードを経てから
（リッチ空燃比均質混合気燃焼（吸気行程１回噴射））
に移行するようされる。このため、機関加速時には機関
運転空燃比がリッチ方向に変化する際に必ずＮＯX 吸蔵
還元触媒の吸蔵能力が低下する弱リーン空燃比領域（空
燃比で２０以下）を通過することになる。この領域で
は、ＮＯX 吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯX のうち、最
大吸蔵量を越えた分のＮＯX がＮＯX 吸蔵還元触媒から
自然放出されることになるが、排気空燃比がリーンであ
るため放出されたＮＯX は還元されず、未浄化のままで
ＮＯX 吸蔵還元触媒下流側に流出する場合が生じる。更
に、図５で説明したように、弱リーン空燃比領域では機
関から排出されるＮＯX 量も増大するため、機関運転空
燃比がリーン空燃比から弱リーン空燃比に変更される
と、ＮＯX 吸蔵還元触媒から放出されたＮＯX のみなら
ず機関から排出されたＮＯX も未浄化のままＮＯX 吸蔵
還元触媒下流側に流出するおそれがある。
【００４０】そこで、以下に説明する実施形態では、機
関加速等により空燃比が上記弱リーン空燃比領域を通
過、または弱リーン空燃比領域内で運転空燃比がリッチ
方向に変化するおそれがある場合には、実際に機関運転
空燃比が弱リーン空燃比領域に入ってＮＯX 吸蔵還元触
媒からのＮＯX の自然放出が生じる前に、ＮＯX 吸蔵還
元触媒に流入する排気空燃比をリッチ空燃比に調整して
強制的にＮＯX 吸蔵還元触媒からＮＯX を放出させ還元
浄化するようにしている。このように、予めＮＯ X 吸蔵
還元触媒から吸収したＮＯX のほぼ全量を放出させ、還
元浄化しておくことにより、その後機関運転空燃比が実
際に弱リーン空燃比領域になったときにはＮＯX 吸蔵還
元触媒には自然放出されるべきＮＯX は吸蔵されていな
い状態になる。このため、弱リーン空燃比領域通過中に
もＮＯX 吸蔵還元触媒からのＮＯXの自然放出が生じな
い。また、ＮＯX 吸蔵量がほぼ０まで減少した状態では
弱リーン空燃比領域においてもＮＯX 吸蔵還元触媒の吸
蔵能力には充分な余裕が生じる。このため、弱リーン空
燃比領域において機関から比較的多量のＮＯX が排出さ
れた場合でも、排出されたＮＯX の全量がＮＯX 吸蔵還
元触媒に吸収されるようになり未浄化のＮＯX がＮＯX
吸蔵還元触媒下流に流出する事態が防止される。
関加速等により空燃比が上記弱リーン空燃比領域を通
過、または弱リーン空燃比領域内で運転空燃比がリッチ
方向に変化するおそれがある場合には、実際に機関運転
空燃比が弱リーン空燃比領域に入ってＮＯX 吸蔵還元触
媒からのＮＯX の自然放出が生じる前に、ＮＯX 吸蔵還
元触媒に流入する排気空燃比をリッチ空燃比に調整して
強制的にＮＯX 吸蔵還元触媒からＮＯX を放出させ還元
浄化するようにしている。このように、予めＮＯ X 吸蔵
還元触媒から吸収したＮＯX のほぼ全量を放出させ、還
元浄化しておくことにより、その後機関運転空燃比が実
際に弱リーン空燃比領域になったときにはＮＯX 吸蔵還
元触媒には自然放出されるべきＮＯX は吸蔵されていな
い状態になる。このため、弱リーン空燃比領域通過中に
もＮＯX 吸蔵還元触媒からのＮＯXの自然放出が生じな
い。また、ＮＯX 吸蔵量がほぼ０まで減少した状態では
弱リーン空燃比領域においてもＮＯX 吸蔵還元触媒の吸
蔵能力には充分な余裕が生じる。このため、弱リーン空
燃比領域において機関から比較的多量のＮＯX が排出さ
れた場合でも、排出されたＮＯX の全量がＮＯX 吸蔵還
元触媒に吸収されるようになり未浄化のＮＯX がＮＯX
吸蔵還元触媒下流に流出する事態が防止される。
【００４１】以下、上記ＮＯX の自然放出防止のための
ＮＯX 放出制御操作の実施形態について説明する。 （１）第１の実施形態 本実施形態では、ＥＣＵ３０はアクセル開度の増加率に
基づいて運転者が加速を要求していることを判別する。
運転者の加速要求があった場合には短時間のうちに加速
が実行され空燃比がリッチ方向に変化することになる。
しかし、実際には本実施形態のような電子制御スロット
ル弁ではアクセル開度の変化により直ちにスロットル弁
開度が変化するわけではなく、アクセル開度の変化から
スロットル弁開度が実際に変化を開始するするまでには
わずかな遅れ時間Ｔd が生じる。
ＮＯX 放出制御操作の実施形態について説明する。 （１）第１の実施形態 本実施形態では、ＥＣＵ３０はアクセル開度の増加率に
基づいて運転者が加速を要求していることを判別する。
運転者の加速要求があった場合には短時間のうちに加速
が実行され空燃比がリッチ方向に変化することになる。
しかし、実際には本実施形態のような電子制御スロット
ル弁ではアクセル開度の変化により直ちにスロットル弁
開度が変化するわけではなく、アクセル開度の変化から
スロットル弁開度が実際に変化を開始するするまでには
わずかな遅れ時間Ｔd が生じる。
【００４２】すなわち、アクセル開度が変化するとＥＣ
Ｕ３０はアクセル開度に応じて目標スロットル弁開度を
演算し、スロットル弁１５のアクチュエータ１５ｂに制
御信号を出力してスロットル弁１５を駆動する。このた
め、アクセル開度の変化から実際にスロットル弁が動作
するまでには、スロットル開度の演算に要する時間と制
御信号が入力してからアクチュエータ１５ｂが動作を開
始するまでの時間、更にはスロットル弁機構の各部分の
摩擦等による反力に打ち勝つまでアクチュエータ１５ｂ
のトルクが増大するのに要する時間等の時間が必要とな
り、これらの時間の合計が遅れ時間Ｔd となる。通常Ｔ
d は数十ミリ秒から２００ミリ秒程度までの時間とな
る。本実施形態では、アクセル開度が変化を開始してか
ら上記遅れ時間Ｔd が経過するまでの間全気筒に同時に
所定量の燃料を噴射する。この燃料噴射は各気筒の行程
とは無関係に行なわれる非同期燃料噴射となる。また、
この非同期燃料噴射における燃料噴射量は、各気筒から
の排気空燃比が理論空燃比よりリッチ側になるように設
定される。これにより、機関の一部の気筒では気筒の吸
気または圧縮行程中にに非同期燃料噴射による燃料が供
給される。この場合には、燃焼室内の燃焼空燃比がリッ
チ空燃比となり、リッチ空燃比の排気が気筒から排出さ
れる。また、他の気筒では気筒の膨張または排気行程中
に非同期燃料噴射による燃料が供給される。この場合に
は非同期燃料噴射は二次燃料噴射となるため、噴射され
た燃料は燃焼に寄与しないまま排気通路に排出され燃焼
室内の燃焼空燃比は非同期燃料噴射により影響を受けな
い。このため、ＮＯX 吸蔵還元触媒には未燃炭化水素を
多量に含むリッチ空燃比の排気が到達することになり、
短時間でＮＯX 吸蔵還元触媒からＮＯX が放出され還元
浄化される。従って、遅れ時間Ｔd が経過して実際にス
ロットル弁開度が変化を開始したときにはＮＯX 吸蔵還
元触媒からほぼ全量のＮＯX が放出されておりスロット
ル開度変化によりＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気空
燃比が弱リーン空燃比領域になった場合でもＮＯX の自
然放出が生じない。また、ＮＯX 吸蔵還元触媒はほぼ吸
蔵量ゼロの状態になっているため、弱リーン空燃比領域
で機関から排出されるＮＯX はＮＯX吸蔵還元触媒に吸
収され下流側に流出しない。
Ｕ３０はアクセル開度に応じて目標スロットル弁開度を
演算し、スロットル弁１５のアクチュエータ１５ｂに制
御信号を出力してスロットル弁１５を駆動する。このた
め、アクセル開度の変化から実際にスロットル弁が動作
するまでには、スロットル開度の演算に要する時間と制
御信号が入力してからアクチュエータ１５ｂが動作を開
始するまでの時間、更にはスロットル弁機構の各部分の
摩擦等による反力に打ち勝つまでアクチュエータ１５ｂ
のトルクが増大するのに要する時間等の時間が必要とな
り、これらの時間の合計が遅れ時間Ｔd となる。通常Ｔ
d は数十ミリ秒から２００ミリ秒程度までの時間とな
る。本実施形態では、アクセル開度が変化を開始してか
ら上記遅れ時間Ｔd が経過するまでの間全気筒に同時に
所定量の燃料を噴射する。この燃料噴射は各気筒の行程
とは無関係に行なわれる非同期燃料噴射となる。また、
この非同期燃料噴射における燃料噴射量は、各気筒から
の排気空燃比が理論空燃比よりリッチ側になるように設
定される。これにより、機関の一部の気筒では気筒の吸
気または圧縮行程中にに非同期燃料噴射による燃料が供
給される。この場合には、燃焼室内の燃焼空燃比がリッ
チ空燃比となり、リッチ空燃比の排気が気筒から排出さ
れる。また、他の気筒では気筒の膨張または排気行程中
に非同期燃料噴射による燃料が供給される。この場合に
は非同期燃料噴射は二次燃料噴射となるため、噴射され
た燃料は燃焼に寄与しないまま排気通路に排出され燃焼
室内の燃焼空燃比は非同期燃料噴射により影響を受けな
い。このため、ＮＯX 吸蔵還元触媒には未燃炭化水素を
多量に含むリッチ空燃比の排気が到達することになり、
短時間でＮＯX 吸蔵還元触媒からＮＯX が放出され還元
浄化される。従って、遅れ時間Ｔd が経過して実際にス
ロットル弁開度が変化を開始したときにはＮＯX 吸蔵還
元触媒からほぼ全量のＮＯX が放出されておりスロット
ル開度変化によりＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気空
燃比が弱リーン空燃比領域になった場合でもＮＯX の自
然放出が生じない。また、ＮＯX 吸蔵還元触媒はほぼ吸
蔵量ゼロの状態になっているため、弱リーン空燃比領域
で機関から排出されるＮＯX はＮＯX吸蔵還元触媒に吸
収され下流側に流出しない。
【００４３】図２は、上記ＮＯX 放出制御操作を説明す
るフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により一
定時間毎に実行されるルーチンにより行なわれる。図２
の操作がスタートすると、ステップ２０１では前回ルー
チン実行時からのアクセル開度の変化ΔＡＣＣＰが所定
値αより大きいか否かが判定される。ΔＡＣＣＰ≦αで
あった場合にはアクセルペダル踏込み量は大きく増加し
ておらず、現在運転者により加速は要求されていないと
考えられるため、本操作はステップ２１５で後述する計
時カウンタＣＴの値を０にセットした後直ちに終了す
る。一方、ΔＡＣＣＰ＞αであった場合には、運転者に
よりアクセルペダルがある速度以上で踏み込まれたこと
になり、運転者が加速を要求していると判断される。こ
のため、ＮＯX 放出操作を行なう必要がある可能性があ
るため、次にステップ２０３に進み現在ＮＯX 吸蔵還元
触媒に吸蔵されているＮＯX 量を表すＮＯX カウンタＣ
ＮＯＸの値が所定値βを越えているか否かを判定する。
βは実用上ＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量がほぼゼ
ロと考えることができるＣＮＯＸの値である。ＣＮＯＸ
≦βであった場合にはＮＯX 放出操作を行なう必要がな
いため、本操作はステップ２１５を実行して直ちに終了
する。
るフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により一
定時間毎に実行されるルーチンにより行なわれる。図２
の操作がスタートすると、ステップ２０１では前回ルー
チン実行時からのアクセル開度の変化ΔＡＣＣＰが所定
値αより大きいか否かが判定される。ΔＡＣＣＰ≦αで
あった場合にはアクセルペダル踏込み量は大きく増加し
ておらず、現在運転者により加速は要求されていないと
考えられるため、本操作はステップ２１５で後述する計
時カウンタＣＴの値を０にセットした後直ちに終了す
る。一方、ΔＡＣＣＰ＞αであった場合には、運転者に
よりアクセルペダルがある速度以上で踏み込まれたこと
になり、運転者が加速を要求していると判断される。こ
のため、ＮＯX 放出操作を行なう必要がある可能性があ
るため、次にステップ２０３に進み現在ＮＯX 吸蔵還元
触媒に吸蔵されているＮＯX 量を表すＮＯX カウンタＣ
ＮＯＸの値が所定値βを越えているか否かを判定する。
βは実用上ＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量がほぼゼ
ロと考えることができるＣＮＯＸの値である。ＣＮＯＸ
≦βであった場合にはＮＯX 放出操作を行なう必要がな
いため、本操作はステップ２１５を実行して直ちに終了
する。
【００４４】また、ステップ２０３でＣＮＯＸ＞βであ
った場合には、次にステップ２０５で現在ＮＯX 放出操
作を実行可能な条件が満足されているか否かが実行許可
フラグＸＡＲＥＡの値に基づいて判定される。例えば、
機関がアイドル運転されているような場合には非同期噴
射を行なうと機関回転数が大幅に変動する可能性があ
る。ＥＣＵ３０は別途実行されるルーチンにより、例え
ば機関がアイドル運転中である場合には実行許可フラグ
ＸＡＲＥＡの値を０にセットしてＮＯX 放出操作実行を
禁止する。従って、ステップ２０５でＸＡＲＥＡ≠１で
あった場合には本操作はステップ２１５実行後直ちに終
了する。一方、ステップ２０５でＸＡＲＥＡ＝１であっ
た場合、すなわち現在ＮＯX 放出操作実行可能であった
場合には、ステップ２０７から２１３のＮＯX 放出操作
が実行される。
った場合には、次にステップ２０５で現在ＮＯX 放出操
作を実行可能な条件が満足されているか否かが実行許可
フラグＸＡＲＥＡの値に基づいて判定される。例えば、
機関がアイドル運転されているような場合には非同期噴
射を行なうと機関回転数が大幅に変動する可能性があ
る。ＥＣＵ３０は別途実行されるルーチンにより、例え
ば機関がアイドル運転中である場合には実行許可フラグ
ＸＡＲＥＡの値を０にセットしてＮＯX 放出操作実行を
禁止する。従って、ステップ２０５でＸＡＲＥＡ≠１で
あった場合には本操作はステップ２１５実行後直ちに終
了する。一方、ステップ２０５でＸＡＲＥＡ＝１であっ
た場合、すなわち現在ＮＯX 放出操作実行可能であった
場合には、ステップ２０７から２１３のＮＯX 放出操作
が実行される。
【００４５】すなわち、ステップ２０７では計時カウン
タＣＴの値が所定値ＣＴd より小さいか否かが判定さ
れ、ＣＴ＜ＣＴd の場合にはステップ２０９でＮＯX 放
出操作のための燃料噴射量が演算され、直ちにステップ
２１１で全気筒に算出された量の燃料の非同期噴射を実
行する。そして、非同期噴射実行後ステップ２１３で計
時カウンタＣＴの値を１だけ増大させて本操作は終了す
る。
タＣＴの値が所定値ＣＴd より小さいか否かが判定さ
れ、ＣＴ＜ＣＴd の場合にはステップ２０９でＮＯX 放
出操作のための燃料噴射量が演算され、直ちにステップ
２１１で全気筒に算出された量の燃料の非同期噴射を実
行する。そして、非同期噴射実行後ステップ２１３で計
時カウンタＣＴの値を１だけ増大させて本操作は終了す
る。
【００４６】計時カウンタＣＴはステップ２０１でΔＡ
ＣＣＰ≦αの場合には常にステップ２１５で０にリセッ
トされるため、ステップ２１３におけるＣＴの値は、ス
テップ２０１でΔＡＣＣＰ＞αとなってからの操作実行
回数を表すこととなる。また、本操作は一定時間間隔で
実行されるため、カウンタＣＴの値は加速要求があって
から（ΔＡＣＣＰ＞αになってから）の経過時間に対応
することになる。従って、本実施形態では加速要求があ
ってから所定値ＣＴd が経過するまで操作実行毎に非同
期噴射が実行されるようになる。なお、ＣＴd は、前述
のスロットル弁開度が変化を始めるまでの遅れ時間Ｔd
に対応する値に設定される。すなわち、図２の操作を実
行することにより、運転者の加速要求が検出されてか
ら、加速要求に応じてスロットル弁開度が変化を始める
までの間にＮＯX 放出操作が行なわれることになり、ス
ロットル開度変化により機関運転状態が変化してＮＯX
の自然放出が生じる状態になるまでにＮＯX 吸蔵還元触
媒に吸蔵されたＮＯX のほぼ全量が放出され、還元浄化
されるようになる。このため、本実施形態によれば機関
運転状態の変化によりＮＯX 吸蔵還元触媒下流に未浄化
のＮＯX が流出する事態が防止される。
ＣＣＰ≦αの場合には常にステップ２１５で０にリセッ
トされるため、ステップ２１３におけるＣＴの値は、ス
テップ２０１でΔＡＣＣＰ＞αとなってからの操作実行
回数を表すこととなる。また、本操作は一定時間間隔で
実行されるため、カウンタＣＴの値は加速要求があって
から（ΔＡＣＣＰ＞αになってから）の経過時間に対応
することになる。従って、本実施形態では加速要求があ
ってから所定値ＣＴd が経過するまで操作実行毎に非同
期噴射が実行されるようになる。なお、ＣＴd は、前述
のスロットル弁開度が変化を始めるまでの遅れ時間Ｔd
に対応する値に設定される。すなわち、図２の操作を実
行することにより、運転者の加速要求が検出されてか
ら、加速要求に応じてスロットル弁開度が変化を始める
までの間にＮＯX 放出操作が行なわれることになり、ス
ロットル開度変化により機関運転状態が変化してＮＯX
の自然放出が生じる状態になるまでにＮＯX 吸蔵還元触
媒に吸蔵されたＮＯX のほぼ全量が放出され、還元浄化
されるようになる。このため、本実施形態によれば機関
運転状態の変化によりＮＯX 吸蔵還元触媒下流に未浄化
のＮＯX が流出する事態が防止される。
【００４７】（２）第２の実施形態 次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上記
第１の実施形態では運転者の加速要求があってからスロ
ットル弁開度が変化を開始するまでの遅れ時間中にＮＯ
X 放出操作を行なっていたが、本実施形態では運転者の
加速要求が検出された場合には、まずＮＯX 放出操作を
実行し、放出操作が完了した後にスロットル弁開度の変
更を許可するようにした点が第１の実施形態と相違して
いる。これにより、ＮＯX 放出操作が実行された後でな
ければ機関運転状態の変化が生じないため、運転状態変
化時には確実にＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量をほ
ぼゼロにしておくことが可能となる。
第１の実施形態では運転者の加速要求があってからスロ
ットル弁開度が変化を開始するまでの遅れ時間中にＮＯ
X 放出操作を行なっていたが、本実施形態では運転者の
加速要求が検出された場合には、まずＮＯX 放出操作を
実行し、放出操作が完了した後にスロットル弁開度の変
更を許可するようにした点が第１の実施形態と相違して
いる。これにより、ＮＯX 放出操作が実行された後でな
ければ機関運転状態の変化が生じないため、運転状態変
化時には確実にＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量をほ
ぼゼロにしておくことが可能となる。
【００４８】図３は、上記ＮＯX 放出制御操作を説明す
るフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により一
定時間毎に実行されるルーチンにより行なわれる。図３
の操作がスタートすると、ステップ３０１では運転者の
加速要求があるか否か、ステップ３０３では現在のＮＯ
X 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量が所定値β以上か否か、
ステップ３０５では現在ＮＯX 放出操作を実行可能か否
かが判定される。ステップ３０１からステップ３０５
は、図２ステップ２０１から２０５とそれぞれ同一の操
作である。
るフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により一
定時間毎に実行されるルーチンにより行なわれる。図３
の操作がスタートすると、ステップ３０１では運転者の
加速要求があるか否か、ステップ３０３では現在のＮＯ
X 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量が所定値β以上か否か、
ステップ３０５では現在ＮＯX 放出操作を実行可能か否
かが判定される。ステップ３０１からステップ３０５
は、図２ステップ２０１から２０５とそれぞれ同一の操
作である。
【００４９】ステップ３０１から３０５のいずれか一つ
以上の条件が成立しなかった場合には、ステップ３１５
で後述するフラグＸＩＮＪの値が０にリセットされ、本
操作はステップ３１７でスロットル弁開度制御操作を実
行後終了する。ステップ３１７ではＥＣＵ３０はアクセ
ル開度に基づいて、予め定めた関係から、スロットル弁
１５の目標開度を算出するとともに、アクチュエータ１
５ｂを駆動してスロットル弁１５開度を目標開度に制御
する。
以上の条件が成立しなかった場合には、ステップ３１５
で後述するフラグＸＩＮＪの値が０にリセットされ、本
操作はステップ３１７でスロットル弁開度制御操作を実
行後終了する。ステップ３１７ではＥＣＵ３０はアクセ
ル開度に基づいて、予め定めた関係から、スロットル弁
１５の目標開度を算出するとともに、アクチュエータ１
５ｂを駆動してスロットル弁１５開度を目標開度に制御
する。
【００５０】また、ステップ３０１から３０５の全部の
条件が成立した場合にはステップ３０７でフラグＸＩＮ
Ｊの値が１にセットされているか否かが判定され、ＸＩ
ＮＪ＝１の場合にはステップ３１７が実行される。ま
た、ステップ３０７でＸＩＮＪ≠１の場合には次にステ
ップ３０９でＮＯX放出操作のための燃料噴射量が算出
され、その後直ちにステップ３１１で全気筒の非同期燃
料噴射が実行される。ステップ３０９とステップ３１１
は、図２ステップ２０９、２１１とそれぞれ同一の操作
である。上記により非同期噴射が終了すると、ステップ
３１３では前述のフラグＸＩＮＪの値が１にセットさ
れ、今回の操作は終了する。
条件が成立した場合にはステップ３０７でフラグＸＩＮ
Ｊの値が１にセットされているか否かが判定され、ＸＩ
ＮＪ＝１の場合にはステップ３１７が実行される。ま
た、ステップ３０７でＸＩＮＪ≠１の場合には次にステ
ップ３０９でＮＯX放出操作のための燃料噴射量が算出
され、その後直ちにステップ３１１で全気筒の非同期燃
料噴射が実行される。ステップ３０９とステップ３１１
は、図２ステップ２０９、２１１とそれぞれ同一の操作
である。上記により非同期噴射が終了すると、ステップ
３１３では前述のフラグＸＩＮＪの値が１にセットさ
れ、今回の操作は終了する。
【００５１】本実施形態では、加速要求が検出されない
場合（ステップ３０１でΔＡＣＣＰ≦αの場合）には、
フラグＸＩＮＪの値は常にステップ３１５で０にリセッ
トされる。このため、最初に加速要求（ステップ３０１
でΔＡＣＣＰ＞α）が検出された場合にはステップ３０
７ではＸＩＮＪ＝０であるためステップ３０９とステッ
プ３１１の非同期燃料噴射が実行され、この非同期燃料
噴射が実行されるまでステップ３１７のスロットル弁開
度制御は実行されない。また、加速要求検出後１回非同
期燃料噴射が実行されるとステップ３１３ではフラグＸ
ＩＮＪの値は１にセットされるため、次回の操作からは
ステップ３０７の後に直ちにステップ３１７が実行され
るようになりスロットル弁開度制御が実行されるように
なる。
場合（ステップ３０１でΔＡＣＣＰ≦αの場合）には、
フラグＸＩＮＪの値は常にステップ３１５で０にリセッ
トされる。このため、最初に加速要求（ステップ３０１
でΔＡＣＣＰ＞α）が検出された場合にはステップ３０
７ではＸＩＮＪ＝０であるためステップ３０９とステッ
プ３１１の非同期燃料噴射が実行され、この非同期燃料
噴射が実行されるまでステップ３１７のスロットル弁開
度制御は実行されない。また、加速要求検出後１回非同
期燃料噴射が実行されるとステップ３１３ではフラグＸ
ＩＮＪの値は１にセットされるため、次回の操作からは
ステップ３０７の後に直ちにステップ３１７が実行され
るようになりスロットル弁開度制御が実行されるように
なる。
【００５２】すなわち、本実施形態では運転者の加速要
求があると、まず全気筒に１回非同期燃料噴射を実行し
（ステップ３０９から３１３）てＮＯX 放出操作を行
い、ＮＯX 放出操作が完了した後に初めてスロットル開
度制御操作を開始する（ステップ３１３）ようにしてい
る。これにより、機関運転状態が変化したときには確実
にＮＯX 放出操作が完了しているため、ＮＯX 吸蔵還元
触媒下流側に未浄化のＮＯX が流出することが確実に防
止される。
求があると、まず全気筒に１回非同期燃料噴射を実行し
（ステップ３０９から３１３）てＮＯX 放出操作を行
い、ＮＯX 放出操作が完了した後に初めてスロットル開
度制御操作を開始する（ステップ３１３）ようにしてい
る。これにより、機関運転状態が変化したときには確実
にＮＯX 放出操作が完了しているため、ＮＯX 吸蔵還元
触媒下流側に未浄化のＮＯX が流出することが確実に防
止される。
【００５３】なお、上記第１と第２の実施形態ではＮＯ
X 放出操作時に非同期燃料噴射を行い一部の気筒の燃焼
空燃比を理論空燃比よりリッチ側にするとともに、他の
気筒には燃焼に寄与しない燃料を供給している。このた
め、全部の気筒の燃焼空燃比を理論空燃比よりリッチ側
にする場合にくらべて機関全体として出力トルクの増大
は小さくなり、トルクショックが生じることが防止され
る。
X 放出操作時に非同期燃料噴射を行い一部の気筒の燃焼
空燃比を理論空燃比よりリッチ側にするとともに、他の
気筒には燃焼に寄与しない燃料を供給している。このた
め、全部の気筒の燃焼空燃比を理論空燃比よりリッチ側
にする場合にくらべて機関全体として出力トルクの増大
は小さくなり、トルクショックが生じることが防止され
る。
【００５４】また、排気ポート燃料噴射弁を備える機関
では、図２、図３の非同期燃料噴射に代えて排気ポート
燃料噴射を実行するようにしても良い。この場合、排気
ポートに噴射された燃料は燃焼に寄与しないため、全気
筒で機関燃焼空燃比は影響を受けず出力トルクの変動が
完全に防止される。また、図２ステップ２０９及び図３
ステップ３０９におけるＮＯX 放出操作のための燃料噴
射量は、ＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気の空燃比が
充分なリッチ空燃比になるような一定値としても良い
が、機関運転状態に応じて算出するようにしても良い。
では、図２、図３の非同期燃料噴射に代えて排気ポート
燃料噴射を実行するようにしても良い。この場合、排気
ポートに噴射された燃料は燃焼に寄与しないため、全気
筒で機関燃焼空燃比は影響を受けず出力トルクの変動が
完全に防止される。また、図２ステップ２０９及び図３
ステップ３０９におけるＮＯX 放出操作のための燃料噴
射量は、ＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気の空燃比が
充分なリッチ空燃比になるような一定値としても良い
が、機関運転状態に応じて算出するようにしても良い。
【００５５】例えば、機関運転空燃比が比較的低い場合
にはＮＯX 放出操作のための燃料噴射量は比較的少なく
ても排気空燃比を充分にリッチにすることができる。こ
のため、ＮＯX 放出操作のための燃料噴射量は機関運転
空燃比に応じて設定するようにしても良い。また、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒に多量のＮＯX が吸蔵されているような
場合には、ＮＯX 放出操作により放出されたＮＯX を浄
化するために多量のＨＣ（炭化水素）が必要とされる。
このため、ＮＯX 放出操作のための燃料噴射量はＮＯX
吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量（ＮＯX カウンタＣＮＯＸ
の値）に応じて設定するようにしても良い。
にはＮＯX 放出操作のための燃料噴射量は比較的少なく
ても排気空燃比を充分にリッチにすることができる。こ
のため、ＮＯX 放出操作のための燃料噴射量は機関運転
空燃比に応じて設定するようにしても良い。また、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒に多量のＮＯX が吸蔵されているような
場合には、ＮＯX 放出操作により放出されたＮＯX を浄
化するために多量のＨＣ（炭化水素）が必要とされる。
このため、ＮＯX 放出操作のための燃料噴射量はＮＯX
吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量（ＮＯX カウンタＣＮＯＸ
の値）に応じて設定するようにしても良い。
【００５６】
【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、理論空
燃比からリーン空燃比までの領域で運転空燃比が変化す
る機関にＮＯX 吸蔵還元触媒を適用する場合に、機関運
転状態の変化によりＮＯX 吸蔵還元触媒から未浄化のＮ
ＯX が放出されることが防止可能となる共通の効果を奏
する。
燃比からリーン空燃比までの領域で運転空燃比が変化す
る機関にＮＯX 吸蔵還元触媒を適用する場合に、機関運
転状態の変化によりＮＯX 吸蔵還元触媒から未浄化のＮ
ＯX が放出されることが防止可能となる共通の効果を奏
する。
【図１】本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の実
施形態の概略構成を示す図である。
施形態の概略構成を示す図である。
【図２】本発明のＮＯX 放出制御操作の一実施形態を説
明するフローチャートである。
明するフローチャートである。
【図３】本発明のＮＯX 放出制御操作の別の実施形態を
説明するフローチャートである。
説明するフローチャートである。
【図４】ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵能力の空燃比
による変化傾向を説明する図である。
による変化傾向を説明する図である。
【図５】内燃機関のＮＯX 排出量の運転空燃比による変
化傾向を説明する図である。
化傾向を説明する図である。
１…内燃機関 ２…排気通路 ７…ＮＯX 吸蔵還元触媒 １５…スロットル弁 ２９ａ、２９ｂ、３１…空燃比センサ ３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ） ３７…アクセル開度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/10 ３３５ Ｆ０２Ｄ 41/10 ３３５Ｓ Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA12 AA13 AA24 AB03 AB05 AB06 AB09 BA14 CA18 CB02 CB03 CB07 DA01 DA02 DA08 DB04 DB06 DB10 DC01 DC06 EA01 EA05 EA06 EA07 EA08 EA30 EA34 EA36 FA17 FB09 FB10 FB11 FB12 GA06 GB02W GB03W GB06W GB07W GB17X HA08 HA19 3G301 HA01 HA04 HA16 HA18 JA04 JA25 KA09 KA12 KB07 LA03 LB04 LC04 MA01 MA11 MA19 MA22 NA04 NA06 NA08 NB02 NB06 NB11 NC02 ND01 NE00 NE01 NE13 NE14 NE15 NE23 PA01Z PA07Z PB03Z PD04Z PD09A PD09Z PE01Z PF04Z
Claims (6)
- 【請求項１】 必要に応じて理論空燃比よりリーンな空
燃比から理論空燃比よりリッチな空燃比までの空燃比範
囲で運転空燃比を変更する希薄燃焼内燃機関の排気浄化
装置であって、 機関排気通路に配置された、流入する排気の空燃比がリ
ーンのときに排気中のＮＯX を吸収し流入する排気中の
酸素濃度が低下すると吸収したＮＯX を放出するＮＯX
吸蔵還元触媒と、 機関運転状態の変化に起因するＮＯX 吸蔵還元触媒から
のＮＯX の自然放出が生じることを事前に予測する予測
手段と、 前記予測手段によりＮＯX 吸蔵還元触媒からの前記ＮＯ
X の自然放出が予測されたときに、ＮＯX 吸蔵還元触媒
に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比に調整し、前記
自然放出が生じる前にＮＯX 吸蔵還元触媒から吸収した
ＮＯX を放出させ還元浄化するＮＯX 放出操作を行なう
ＮＯX 放出制御手段と、 を備えた希薄燃焼内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】 前記内燃機関は、機関吸気通路に配置さ
れたスロットル弁と、運転者の操作するアクセル手段
と、運転者による前記アクセル手段の操作に応じて前記
スロットル弁開度を制御して機関運転状態を変化させる
スロットル制御手段とを備え、 前記予測手段は前記アクセル手段の操作に基づいて前記
ＮＯX の自然放出が生じることを事前に予測し、 前記ＮＯX 放出制御手段は前記ＮＯX の自然放出が予測
されたときに、運転者による前記アクセル手段の操作
後、前記スロットル制御手段によりスロットル弁開度が
変更されるまでの間に前記ＮＯX 放出操作を行なう請求
項１に記載の希薄燃焼内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項３】 前記内燃機関は、機関吸気通路に配置さ
れたスロットル弁と、運転者の操作するアクセル手段
と、運転者による前記アクセル手段の操作に応じて前記
スロットル弁開度を制御して機関運転状態を変化させる
スロットル制御手段とを備え、 前記予測手段は前記アクセル手段の操作に基づいて前記
ＮＯX の自然放出が生じることを事前に予測し、 前記ＮＯX 放出制御手段は、前記ＮＯX の自然放出が予
測されたときに前記ＮＯX 放出操作が完了するまで前記
スロットル制御手段による前記スロットル弁開度の変更
を禁止する請求項１に記載の希薄燃焼内燃機関の排気浄
化装置。 - 【請求項４】 前記予測手段は、機関の加速が予測され
るときに前記ＮＯXの自然放出が生じると判断する請求
項１に記載の希薄燃焼内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項５】 前記ＮＯX 放出制御手段は、前記機関を
リッチ空燃比で運転することにより、ＮＯX 吸蔵還元触
媒に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比に調整する請
求項１に記載の希薄燃焼内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項６】 前記ＮＯX 放出制御手段は、前記機関に
機関燃焼室内の燃焼に寄与しない燃料を供給することに
より、ＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気の空燃比をリ
ッチ空燃比に調整する請求項１に記載の希薄燃焼内燃機
関の排気浄化装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20630898A JP3633295B2 (ja) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | 希薄燃焼内燃機関の排気浄化装置 |
| US09/346,710 US6289672B1 (en) | 1998-07-21 | 1999-07-02 | Exhaust gas purification device for an internal combustion engine |
| EP04009436A EP1443196B1 (en) | 1998-07-21 | 1999-07-20 | An exhaust gas purification device for an internal combustion engine |
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