JP2000064822A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 吸蔵型ＮＯx触媒を備えた排気浄化装置にお
いて、運転状態がリーン空燃比運転からリッチ空燃比運
転に切り換わり、吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxが
還元除去される場合においても、ＮＯxを常に確実に浄
化可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。 【解決手段】 空燃比徐変手段により、空燃比がリーン
空燃比とリッチ空燃比間で徐々に変化（テーリング処
理）させられて内燃機関の運転状態がリーン空燃比運転
状態とリッチ空燃比運転状態とで徐々に切り換わるが、
理論空燃比近傍の所定の空燃比範囲（値１２〜値１８）
では、空燃比変化率変更手段により空燃比の変化率が大
きく、例えば無限大に変更させられるよう構成されてい
る。
いて、運転状態がリーン空燃比運転からリッチ空燃比運
転に切り換わり、吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxが
還元除去される場合においても、ＮＯxを常に確実に浄
化可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。 【解決手段】 空燃比徐変手段により、空燃比がリーン
空燃比とリッチ空燃比間で徐々に変化（テーリング処
理）させられて内燃機関の運転状態がリーン空燃比運転
状態とリッチ空燃比運転状態とで徐々に切り換わるが、
理論空燃比近傍の所定の空燃比範囲（値１２〜値１８）
では、空燃比変化率変更手段により空燃比の変化率が大
きく、例えば無限大に変更させられるよう構成されてい
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に係り、詳しくは、吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵され
たＮＯxを除去する技術に関する。 【０００２】 【関連する背景技術】近年、燃費が良く且つＣＯ2（二
酸化炭素）の排出量等が少ないことから、空燃比を理論
空燃比（値１４．７）よりも希薄側（リーン側）の目標
値に制御可能とし、理論空燃比運転やリッチ空燃比運転
のみならずリーン空燃比運転を実現した内燃機関（リー
ンバーンエンジン）が開発され車両用内燃機関として実
用化されている。 【０００３】ところが、このように空燃比をリーン空燃
比とすると、従来の三元触媒では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、酸素過剰雰囲気においてもＮ
Ｏxを浄化できる吸蔵型ＮＯx触媒が開発され実用化され
ている。吸蔵型ＮＯx触媒は、酸素過剰状態（酸化雰囲
気）において排ガス中のＮＯxを硝酸塩Ｘ−ＮＯ3として
付着させ吸蔵し、貴金属（白金Ｐｔ、ロジウムＲｈ）の
触媒作用により、該吸蔵したＮＯxをＣＯ（一酸化炭
素）過剰状態（還元雰囲気）でＮ2（窒素）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
た触媒として構成されている。 【０００４】実際には、リーン空燃比運転が継続する
と、空燃比を理論空燃比またはその近傍値に制御するよ
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）、これにより、ＣＯの多い還元雰囲気
を生成し、吸蔵したＮＯxを浄化還元（ＮＯxパージ）し
て吸蔵型ＮＯx触媒の再生を図るようにしている。ここ
で、図６を参照すると、例えばバリウムＢａ、白金Ｐ
ｔ、ロジウムＲｈを用いた吸蔵型ＮＯx触媒におけるＮ
Ｏxパージの様子が模式的に示されており、以下当該同
図に基づきＮＯxパージのメカニズムについて代表的な
反応をもとににして簡単に説明する。 【０００５】リーン空燃比運転時には、排ガス中のＮＯ
xが触媒基材（例えば、Ａｌ2Ｏ3）上に存在する炭酸塩
Ｘ−ＣＯ3（ここではバリウムＢａを存在させてＢａＣ
Ｏ3としており、この炭酸塩ＢａＣＯ3は常に容易に他の
塩に置換可能な状態で存在している）と反応して硝酸塩
Ｘ−ＮＯ3（ここでは上記同様にしてＢａ(ＮＯ3)2とし
ている）が生成されている。そして、このように生成さ
れた硝酸塩Ｂａ(ＮＯ3)2はＮＯx触媒上に付着すること
になり、これによりＮＯxが吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵され
る。 【０００６】そして、リッチスパイクが実施され、吸蔵
型ＮＯx触媒が還元雰囲気とされると、先ず、排ガス中
のＣＯの存在の下に、白金Ｐｔの触媒作用によって図中
のＮＯx解離反応が起こり、触媒上のＢａ(ＮＯ3)2が
当該ＣＯと反応して炭酸塩ＢａＣＯ3とＮＯとに分解さ
れる。その後さらに、ＣＯの存在の下に、ロジウムＲｈ
の触媒作用によって図中のＮＯx還元反応が起こり、
上記ＮＯが当該ＣＯと反応してＮ2とＣＯ2とに良好に分
解（無害化）され大気中に放散される。 【０００７】つまり、ＮＯxパージが行われると、吸蔵
型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxは、先ず、ＣＯが一旦Ｂ
ａ(ＮＯ3)2と反応してＮＯ、即ちＮＯxを触媒から解離
させ、その後、当該解離したＮＯがさらにＣＯと反応し
て還元され最終的に無害化されるという２段階の反応を
経て除去されることになるのである。なお、ＮＯの還元
反応はＣＯ以外のＨＣ等の還元物質によっても行われる
が、ＣＯによる還元が主となるため、ここでは省略して
いる。 【０００８】また、ＮＯx吸蔵（解離）を主に担当する
触媒とＮＯx還元を担当する触媒とを別々に配置すると
いう例もあるが、その場合には、のＮＯx解離反応と
のＮＯx還元反応がそれぞれ別の触媒上で行われるこ
とになる。ところで、このようにリッチスパイクが実施
されリッチ空燃比運転が行われると、燃料噴射量が多く
されることになり、エンジントルクが急激に増加するこ
とになる。そして、このようにエンジントルクが急激に
増加すると、トルクショックが発生することになり、車
両の乗員に違和感を与えるという問題があり好ましいこ
とではない。 【０００９】そこで、リッチスパイクを行う際に、エン
ジントルクの急激な変化を防止すべく、空燃比をリーン
空燃比から徐々にリッチ空燃比に変化させる技術が特開
平７−１６６９１３号公報等に開示されている。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
開示されるように、空燃比をリーン空燃比から徐々にリ
ッチ空燃比に移行させるようにすると、途中、理論空燃
比（ストイキオ）からややリッチな空燃比（ストイキオ
から例えば値１４までの間）で暫くの間運転されること
になる。 【００１１】ところが、このように理論空燃比からやや
リッチな空燃比、即ちリッチ度合が小さい空燃比での運
転時には、還元剤であるＣＯの生成量が少なく、吸蔵型
ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxを完全に還元できず、つま
り、上記図６中ののＮＯx解離反応は起こるものの、
のＮＯx還元反応が十分に起こらず、触媒から解離し
たＮＯ、即ちＮＯxが還元されないまま放出される虞が
あり好ましいことではない。 【００１２】また、空燃比をリーン空燃比から徐々にリ
ッチ空燃比に移行させるようにすると、途中、ＮＯxを
最も多量に発生し易い空燃比（例えば、値１６近傍）で
暫くの間運転されることにもなり、このようにＮＯxパ
ージが開始される直前に多量のＮＯxが発生すること
も、ＣＯが余分に必要となって上記のＮＯx解離反応
に使用されのＮＯx還元反応に行き渡らず、解離した
ＮＯが還元されないまま放出される誘因となっている。 【００１３】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、吸蔵型Ｎ
Ｏx触媒を備えた排気浄化装置において、運転状態がリ
ーン空燃比運転からリッチ空燃比運転に切り換わり、吸
蔵型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxが還元除去される場合
においても、ＮＯxを常に確実に浄化可能な内燃機関の
排気浄化装置を提供することにある。 【００１４】 【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、請求項１の発明によれば、吸蔵型ＮＯx触媒を備
えた内燃機関の排気浄化装置において、空燃比徐変手段
により、空燃比がリーン空燃比とリッチ空燃比間で徐々
に変化させられて内燃機関の運転状態がリーン空燃比運
転状態とリッチ空燃比運転状態とで徐々に切り換わる
際、理論空燃比近傍の所定の空燃比範囲において、空燃
比変化率変更手段により空燃比の変化率が大きく変更さ
せられるよう構成されている。 【００１５】つまり、吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮ
Ｏxの除去を行うべく空燃比をリッチ空燃比にする際に
は、空燃比が徐々にリーン空燃比とリッチ空燃比との間
で変化させられ、即ち燃料噴射量が徐々に増減させら
れ、ＮＯxの除去開始時と除去終了時とのトルク変化が
生じずトルクショックが低減されることになり、さら
に、その変化途中において空燃比が理論空燃比近傍の所
定の空燃比範囲にあるときには、変化率が大きく変更さ
れて空燃比が変化させられる。 【００１６】これにより、例えば、理論空燃比近傍の所
定の空燃比範囲が理論空燃比からややリッチな空燃比
（ストイキオから例えば値１４までの間）である場合に
は、上述したようにＣＯの生成量が少なく吸蔵型ＮＯx
触媒に吸蔵されたＮＯxを解離したものの完全に還元で
きないといったようなことが排除され、トルクショック
の低減が図られながら、且つ、空燃比の切り換えによっ
て不用意にＮＯxが排出されることが好適に防止され
る。 【００１７】理論空燃比近傍の所定の空燃比範囲が理論
空燃比からややリーンな空燃比（例えば、値１６近傍）
である場合には、上述したようにＮＯxパージが開始さ
れる直前に多量にＮＯxが発生するといったようなこと
がなくなり、ＮＯxが不用意に排出されることがより一
層好適に防止される。 【００１８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づき説明する。先ず、実施例１について説明す
る。図１を参照すると、車両に搭載された本発明に係る
内燃機関の排気浄化装置の概略構成図が示されており、
以下同図に基づいて本発明に係る排気浄化装置の構成を
説明する。 【００１９】機関本体（以下、単にエンジンという）１
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
ジンとされている。そして、この筒内噴射型のエンジン
１は、容易にして理論空燃比（ストイキオ）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）が実現可能とさ
れており、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されている。 【００２０】同図に示すように、エンジン１のシリンダ
ヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ４とともに電磁式
の燃料噴射弁６が取り付けられており、これにより、燃
焼室８内に燃料を直接噴射可能とされている。燃料噴射
弁６には、燃料パイプを介して燃料タンクを擁した燃料
供給装置（共に図示せず）が接続されている。より詳し
くは、燃料供給装置には、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポ
ンプとが設けられており、これにより、燃料タンク内の
燃料を燃料噴射弁６に対し低燃圧或いは高燃圧で供給
し、該燃料を燃料噴射弁６から燃焼室内に向けて所望の
燃圧で噴射可能とされている。 【００２１】シリンダヘッド２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１０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１０の他
端にはスロットル弁１１が接続されており、該スロット
ル弁１１にはスロットル開度θthを検出するスロットル
センサ１１ａが設けられている。 【００２２】また、シリンダヘッド２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１２の一端が
それぞれ接続されている。なお、図中符号１３は、クラ
ンク角を検出するクランク角センサであり、該クランク
角センサ１３はエンジン回転速度Ｎeを検出可能とされ
ている。 【００２３】なお、当該筒内噴射型のエンジン１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。同図に示すように、排気マニホールド
１２には排気管（排気通路）１４が接続されており、こ
の排気管１４にはエンジン１に近接した小型の近接三元
触媒２０及び排気浄化触媒装置３０を介してマフラー
（図示せず）が接続されている。また、排気管１４には
排気温度を検出する高温センサ１６が設けられている。 【００２４】排気浄化触媒装置３０は、吸蔵型ＮＯx触
媒３０ａと三元触媒３０ｂとの２つの触媒を備えて構成
されており、三元触媒３０ｂの方が吸蔵型ＮＯx触媒３
０ａよりも下流側に配設されている。吸蔵型ＮＯx触媒
３０ａは、上述したように酸化雰囲気においてＮＯxを
一旦吸蔵させ、ＣＯの存在する還元雰囲気中において吸
蔵させたＮＯxをＮ2（窒素）等に還元させる機能を持つ
ものである。詳しくは、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａは、上
述の如く、貴金属として白金（Ｐt），ロジウム（Ｒ
ｈ）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。 【００２５】また、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａと三元触媒
３０ｂとの間にはＮＯx濃度を検出するＮＯxセンサ３２
が設けられている。さらに、入出力装置、記憶装置（Ｒ
ＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子コント
ロールユニット）４０が設置されており、このＥＣＵ４
０により、エンジン１を含めた本発明に係る排気浄化装
置の総合的な制御が行われる。ＥＣＵ４０の入力側に
は、上述した高温センサ１６やＮＯxセンサ３２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。 【００２６】一方、ＥＣＵ４０の出力側には、点火コイ
ルを介して上述した点火プラグ４や燃料噴射弁６等が接
続されており、これら点火コイル、燃料噴射弁６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６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４によって適正なタイ
ミングで点火が実施される。 【００２７】実際には、ＥＣＵ４０では、スロットルセ
ンサ１１ａからのスロットル開度情報θthとクランク角
センサ１３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、さらに、当該目標
平均有効圧Ｐeとエンジン回転速度情報Ｎeとに応じて、
燃料噴射モード設定マップ（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リーンモード、即ち
圧縮リーンモードとされ、リーン空燃比の下に燃料は圧
縮行程で噴射され、一方、目標平均有効圧Ｐeが大きく
なり或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、燃料は吸気行程
で噴射される。吸気行程噴射モードには、リーン空燃比
とされる吸気リーンモード、理論空燃比（ストイキオ）
とされるストイキオフィードバックモード、及び、リッ
チ空燃比とされるオープンループモード（Ｏ／Ｌモー
ド）がある。 【００２８】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、上記適正量の燃料噴射量は該目標Ａ／
Ｆに基づいて決定される。また、上記高温センサ１６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１６を吸蔵型ＮＯx触
媒３０ａに直接設置できないことに起因して発生する誤
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とに応じて予め実験等により温度差マッ
プ（図示せず）が設定されており、故に触媒温度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。 【００２９】以下、このように構成された排気浄化装置
の本発明に係る作用について説明する。つまり、本発明
に係る吸蔵型ＮＯx触媒３０ａのＮＯxパージ制御につい
て説明する。図２を参照すると、本発明の実施例１のＮ
Ｏxパージ制御に係る目標Ａ／Ｆ及び点火時期のタイム
チャートが示されており、以下同図に基づき説明する。
ここでは、圧縮行程噴射リーンモードでリーン空燃比運
転されているときにＮＯxパージが実施される場合を例
に説明する。 【００３０】リーン空燃比運転が継続され、吸蔵型ＮＯ
x触媒３０ａに吸蔵されたＮＯxの量、即ちＮＯx吸蔵量
が飽和状態に近くなったことが推定されると、ＥＣＵ４
０により、リーン空燃比運転中、或いはリーン空燃比運
転からリーン空燃比以外の運転状態への切換時において
ＮＯxパージが開始される（ＯＮの状態）。なお、ＮＯx
吸蔵量が飽和状態に近くなったか否かは、例えば吸蔵型
ＮＯx触媒３０ａへの流入ＮＯx量（目標平均有効圧Ｐe
とエンジン回転速度情報Ｎeに対するマップで与える）
の積算値等に基づき推定される。 【００３１】ＮＯxパージが開始されると、目標Ａ／Ｆ
が徐々にリッチ空燃比側に移行される。つまり、所定の
空燃比変化率でテーリング処理される（空燃比徐変手
段）。これにより、燃料噴射量が急激に増量されてエン
ジン出力が急激に増加するようなことがなくなり、トル
クショックの低減が図られる。ところで、当該筒内噴射
型のエンジン１の場合、圧縮行程噴射リーンモードで
は、値２４よりも小さい空燃比Ａ／Ｆでは燃焼が成立せ
ず、一方、吸気行程噴射モードでは、値２２よりも大き
い空燃比Ａ／Ｆでは燃焼が成立しないという構造上の特
徴がある。つまり、当該エンジン１では、空燃比Ａ／Ｆ
が値２２と値２４の範囲内にあると、十分なエンジン出
力が得られないのである。 【００３２】従って、当該エンジン１では、圧縮行程噴
射リーンモードにおいて目標Ａ／Ｆが値２４になると、
上記燃料噴射モード設定マップに基づき燃料噴射モード
は吸気行程噴射モード、即ち吸気リーンモードとされる
のであるが、この際、空燃比Ａ／Ｆをテーリングさせる
ことなく、各モードでの燃焼の成立限界値である値２４
から値２２に変化率無限大で一気に変化させるようにす
る。これにより、圧縮行程噴射リーンモードから吸気行
程噴射モードへの切換時のエンジントルク変化が防止さ
れる。 【００３３】吸気リーンモードとされた後は、再び空燃
比Ａ／Ｆはテーリング処理されることになるが、ここで
は、空燃比Ａ／Ｆが例えば値１８になったら、ＮＯxパ
ージのための所定のリーン空燃比（例えば、値１２）ま
で変化率無限大で一気に変化させるようにする。つま
り、ストイキオ近傍ではテーリングを行わず空燃比Ａ／
Ｆを不連続的に一気に所定のリーン空燃比に跳ばすよう
にするのである（空燃比変化率変更手段）。 【００３４】これにより、空燃比Ａ／Ｆが値１６近傍に
あるときにはＮＯxが多量に発生し、ストイキオを越え
てややリッチな空燃比（ストイキオから例えば値１４ま
での間）において吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸蔵された
ＮＯxが解離するものの還元されずに排出されるという
上述の問題が一切回避されることになり、ＮＯxが空燃
比Ａ／Ｆの切り換えにより不用意に排出されることが好
適に防止される。 【００３５】ところで、このように空燃比Ａ／Ｆを一気
にリッチ空燃比側に変化させると、やはりトルクショッ
クが発生することになるが、ここでは、図２に示すよう
に、点火時期をやはり一気に遅角（リタード）させて燃
焼を緩慢にしてエンジン出力を抑えるようにしており、
これによりトルクショックを緩和するようにする。そし
て、空燃比Ａ／Ｆが所定のリッチ空燃比になったら、遅
角させた点火時期を徐々に戻すようにする。これによ
り、点火時期を再び進角させることによるトルクショッ
クの発生が抑えられる。 【００３６】なお、当該実施形態では、燃料噴射モード
が圧縮行程噴射リーンモードから吸気行程噴射モードへ
切り換わった時点で点火時期を若干遅角させるようにし
ているが、これは、圧縮行程噴射リーンモード、吸気行
程噴射モードでそれぞれ適正な点火時期が異なるためで
ある。次に、実施例２について説明する。 【００３７】図３を参照すると、実施例２のＮＯxパー
ジ制御に係る目標Ａ／Ｆのタイムチャートが示されてお
り、以下同図に基づき上記実施例１と異なる部分につい
て説明する。当該実施例２では、ＮＯxパージが開始さ
れると、上記実施例１の場合と同様にして、空燃比Ａ／
Ｆが例えば値１８となるまではテーリング処理を行い、
値１８となると空燃比Ａ／Ｆを不連続的に変化率無限大
で一気に変化させる（空燃比変化率変更手段）。 【００３８】しかしながら、ここでは、空燃比Ａ／Ｆが
例えば値１４に到達したら所定のリッチ空燃比となるま
で再びテーリング処理を行うようにしている。つまり、
実施例２では、ＮＯxが解離するものの還元されないや
やリッチな空燃比（ストイキオから例えば値１４までの
間）を過ぎた時点で、再びテーリング処理を行うように
している。 【００３９】従って、実施例２によれば、ＮＯxを不用
意に排出させないようにしながら、空燃比Ａ／Ｆの急激
な変化を極力減らすことでトルクショックをより一層好
適に防止することができる。次に、実施例３について説
明する。図４を参照すると、実施例３のＮＯxパージ制
御に係る目標Ａ／Ｆのタイムチャートが示されており、
以下同図に基づき上記実施例１と異なる部分について説
明する。 【００４０】当該実施例３では、ＮＯxパージが開始さ
れると、空燃比Ａ／Ｆがストイキオとなるまで、上記実
施例１の場合と同様にしてテーリング処理を行うように
している。そして、ここでは、空燃比Ａ／Ｆがストイキ
オとなったら、該空燃比Ａ／Ｆを例えば値１１に一気に
変化させるようにしている（空燃比変化率変更手段）。
このように、空燃比Ａ／Ｆをストイキオから所定のリッ
チ空燃比（例えば、値１２）よりもリッチ側の例えば値
１１にまで一気に変化させると、ＮＯxが解離するもの
の還元されないややリッチな空燃比（ストイキオから例
えば値１４までの間）での運転を回避でき、且つ、エン
ジントルクを極力変化させないようにできる。 【００４１】つまり、図５を参照すると、空燃比Ａ／Ｆ
とエンジントルクＴEとの関係が示されているが、同図
に示すように、一般にエンジントルクＴEは空燃比Ａ／
Ｆが例えば値１３であるときにピーク値Ｔmaxをとるよ
うな曲線を描くため、ストイキオでのエンジントルクＴ
Eと例えば値１１でのエンジントルクＴEとが共に値Ｔ1
で同一値となり、故に、空燃比Ａ／Ｆをストイキオから
値１１まで一気に変化させることで、空燃比Ａ／Ｆの急
変に伴うエンジントルクの変化を一切無くすようにでき
るのである。 【００４２】従って、実施例３によれば、空燃比Ａ／Ｆ
の切り換えによりＮＯxを不用意に排出させないように
しながら、トルクショックを極めて好適に防止すること
ができることになる。なお、この実施例３では、空燃比
Ａ／Ｆが値１６近傍であるときにはテーリング処理が行
われており、故に当該Ａ／Ｆ値１６近傍ではＮＯxが多
量に発生し吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸蔵されることに
なるが、この場合、空燃比Ａ／Ｆはよりリッチな値１１
とされるので、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａは極めて良好に
還元雰囲気となり、当該Ａ／Ｆ値１６近傍のテーリング
時に吸蔵された多量のＮＯxは問題なく確実に還元除去
される。 【００４３】以上説明したように、本発明の内燃機関の
排気浄化装置では、リッチスパイクを行う際、目標Ａ／
Ｆをテーリング処理によって徐々にリッチ空燃比側に変
化させるようにしており、さらに、空燃比Ａ／Ｆが少な
くともややリッチな空燃比（ストイキオから例えば値１
４までの間）の範囲とならないよう、この範囲では空燃
比Ａ／Ｆを一気に変化させてテーリング処理を行わない
ようにしている。 【００４４】従って、空燃比Ａ／Ｆのテーリング処理に
よってトルクショックの低減を図りながら、且つ、吸蔵
型ＮＯx触媒３０ａに吸蔵されたＮＯxが解離するものの
還元されずに不用意に排出されてしまうようなことを好
適に防止することができる。また、上記実施例１及び実
施例２では、ＮＯxが多量に発生する空燃比範囲、即ち
値１６近傍でも空燃比Ａ／Ｆを一気に変化させるように
している。 【００４５】従って、ＮＯxパージが開始される直前に
多量のＮＯxを発生させないようにでき、これにより、
空燃比Ａ／Ｆの切り換えによりＮＯxが不用意に排出さ
れてしまうことをより一層好適に防止することが可能と
される。また、上記実施例３では、空燃比Ａ／Ｆが少な
くともややリッチな空燃比（ストイキオから例えば値１
４までの間）の範囲とならないようにしながら、且つ、
エンジントルクＴEが値Ｔ1に一定に保持されるように空
燃比Ａ／Ｆを一気に変化させるようにしている。 【００４６】従って、テーリング処理によるトルクショ
ックの低減に加え、さらに好適にトルクショックを防止
することが可能とされる。なお、上記実施形態では、空
燃比Ａ／Ｆが少なくともややリッチな空燃比（ストイキ
オから例えば値１４までの間）とならないよう空燃比Ａ
／Ｆを変化率無限大で一気に変化させるようにしたが、
テーリング勾配、即ち空燃比変化率を大きく変更するよ
うなものであってもよい。そして、これに合わせ、点火
時期についても、一気に変化させずテーリング勾配の大
きなテーリング処理をするようにしてもよい。 【００４７】また、本発明に係るＮＯxパージ制御の切
り換えを気筒毎に順次実施していくのがよく、これによ
りトルクショックがより一層低減される。また、上記実
施形態では、ＮＯxパージの開始時について説明した
が、ＮＯxパージの終了時についても上記同様の制御を
行うようにする。これにより、ＮＯxパージ時におい
て、確実にトルクショックの低減が図られ、且つ、確実
にＮＯxが不用意に排出されることが好適に防止され
る。 【００４８】また、上記実施形態では、エンジン１を筒
内噴射型火花点火式直列４気筒ガソリンエンジンとした
が、空燃比をリーン空燃比とリッチ空燃比との間で切換
可能であれば、エンジン１は吸気管噴射型のリーンバー
ンエンジン等であってもよい。また、上記実施形態で
は、吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵量を推定し、ＮＯxパ
ージが必要となった際に空燃比をリーン空燃比からリッ
チ空燃比へ移行させる場合について説明したが、本発明
はこのようなＮＯxパージ時のみに限定されるものでは
なく、車両運転者の意思によってアクセルペダル（図示
せず）が踏込まれて加速が要求され、これにより空燃比
がリーン空燃比からリッチ空燃比に移行する場合にも適
用可能である。つまり、加速操作によってリーン空燃比
からリッチ空燃比へ移行する場合であってもやはり排気
空燃比は還元雰囲気とされて吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵さ
れたＮＯxは還元除去されるため、このような場合にお
いて理論空燃比近傍の空燃比の変化率を大きくするよう
にしてＮＯxが不用意に排出されるのを防止するように
してもよい。 【００４９】 【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項１の内燃機関の排気浄化装置によれば、空燃比を徐
々にリーン空燃比とリッチ空燃比との間で変化させる際
のトルクショックを低減できるとともに、上述した如
く、ＣＯの生成量が少なく吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵され
たＮＯxが解離されたものの完全には還元されないとい
ったようなことを確実に排除でき、ＮＯxが空燃比の切
り換えによって不用意に排出されることを好適に防止す
ることができる。
化装置に係り、詳しくは、吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵され
たＮＯxを除去する技術に関する。 【０００２】 【関連する背景技術】近年、燃費が良く且つＣＯ2（二
酸化炭素）の排出量等が少ないことから、空燃比を理論
空燃比（値１４．７）よりも希薄側（リーン側）の目標
値に制御可能とし、理論空燃比運転やリッチ空燃比運転
のみならずリーン空燃比運転を実現した内燃機関（リー
ンバーンエンジン）が開発され車両用内燃機関として実
用化されている。 【０００３】ところが、このように空燃比をリーン空燃
比とすると、従来の三元触媒では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、酸素過剰雰囲気においてもＮ
Ｏxを浄化できる吸蔵型ＮＯx触媒が開発され実用化され
ている。吸蔵型ＮＯx触媒は、酸素過剰状態（酸化雰囲
気）において排ガス中のＮＯxを硝酸塩Ｘ−ＮＯ3として
付着させ吸蔵し、貴金属（白金Ｐｔ、ロジウムＲｈ）の
触媒作用により、該吸蔵したＮＯxをＣＯ（一酸化炭
素）過剰状態（還元雰囲気）でＮ2（窒素）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
た触媒として構成されている。 【０００４】実際には、リーン空燃比運転が継続する
と、空燃比を理論空燃比またはその近傍値に制御するよ
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）、これにより、ＣＯの多い還元雰囲気
を生成し、吸蔵したＮＯxを浄化還元（ＮＯxパージ）し
て吸蔵型ＮＯx触媒の再生を図るようにしている。ここ
で、図６を参照すると、例えばバリウムＢａ、白金Ｐ
ｔ、ロジウムＲｈを用いた吸蔵型ＮＯx触媒におけるＮ
Ｏxパージの様子が模式的に示されており、以下当該同
図に基づきＮＯxパージのメカニズムについて代表的な
反応をもとににして簡単に説明する。 【０００５】リーン空燃比運転時には、排ガス中のＮＯ
xが触媒基材（例えば、Ａｌ2Ｏ3）上に存在する炭酸塩
Ｘ−ＣＯ3（ここではバリウムＢａを存在させてＢａＣ
Ｏ3としており、この炭酸塩ＢａＣＯ3は常に容易に他の
塩に置換可能な状態で存在している）と反応して硝酸塩
Ｘ−ＮＯ3（ここでは上記同様にしてＢａ(ＮＯ3)2とし
ている）が生成されている。そして、このように生成さ
れた硝酸塩Ｂａ(ＮＯ3)2はＮＯx触媒上に付着すること
になり、これによりＮＯxが吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵され
る。 【０００６】そして、リッチスパイクが実施され、吸蔵
型ＮＯx触媒が還元雰囲気とされると、先ず、排ガス中
のＣＯの存在の下に、白金Ｐｔの触媒作用によって図中
のＮＯx解離反応が起こり、触媒上のＢａ(ＮＯ3)2が
当該ＣＯと反応して炭酸塩ＢａＣＯ3とＮＯとに分解さ
れる。その後さらに、ＣＯの存在の下に、ロジウムＲｈ
の触媒作用によって図中のＮＯx還元反応が起こり、
上記ＮＯが当該ＣＯと反応してＮ2とＣＯ2とに良好に分
解（無害化）され大気中に放散される。 【０００７】つまり、ＮＯxパージが行われると、吸蔵
型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxは、先ず、ＣＯが一旦Ｂ
ａ(ＮＯ3)2と反応してＮＯ、即ちＮＯxを触媒から解離
させ、その後、当該解離したＮＯがさらにＣＯと反応し
て還元され最終的に無害化されるという２段階の反応を
経て除去されることになるのである。なお、ＮＯの還元
反応はＣＯ以外のＨＣ等の還元物質によっても行われる
が、ＣＯによる還元が主となるため、ここでは省略して
いる。 【０００８】また、ＮＯx吸蔵（解離）を主に担当する
触媒とＮＯx還元を担当する触媒とを別々に配置すると
いう例もあるが、その場合には、のＮＯx解離反応と
のＮＯx還元反応がそれぞれ別の触媒上で行われるこ
とになる。ところで、このようにリッチスパイクが実施
されリッチ空燃比運転が行われると、燃料噴射量が多く
されることになり、エンジントルクが急激に増加するこ
とになる。そして、このようにエンジントルクが急激に
増加すると、トルクショックが発生することになり、車
両の乗員に違和感を与えるという問題があり好ましいこ
とではない。 【０００９】そこで、リッチスパイクを行う際に、エン
ジントルクの急激な変化を防止すべく、空燃比をリーン
空燃比から徐々にリッチ空燃比に変化させる技術が特開
平７−１６６９１３号公報等に開示されている。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
開示されるように、空燃比をリーン空燃比から徐々にリ
ッチ空燃比に移行させるようにすると、途中、理論空燃
比（ストイキオ）からややリッチな空燃比（ストイキオ
から例えば値１４までの間）で暫くの間運転されること
になる。 【００１１】ところが、このように理論空燃比からやや
リッチな空燃比、即ちリッチ度合が小さい空燃比での運
転時には、還元剤であるＣＯの生成量が少なく、吸蔵型
ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxを完全に還元できず、つま
り、上記図６中ののＮＯx解離反応は起こるものの、
のＮＯx還元反応が十分に起こらず、触媒から解離し
たＮＯ、即ちＮＯxが還元されないまま放出される虞が
あり好ましいことではない。 【００１２】また、空燃比をリーン空燃比から徐々にリ
ッチ空燃比に移行させるようにすると、途中、ＮＯxを
最も多量に発生し易い空燃比（例えば、値１６近傍）で
暫くの間運転されることにもなり、このようにＮＯxパ
ージが開始される直前に多量のＮＯxが発生すること
も、ＣＯが余分に必要となって上記のＮＯx解離反応
に使用されのＮＯx還元反応に行き渡らず、解離した
ＮＯが還元されないまま放出される誘因となっている。 【００１３】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、吸蔵型Ｎ
Ｏx触媒を備えた排気浄化装置において、運転状態がリ
ーン空燃比運転からリッチ空燃比運転に切り換わり、吸
蔵型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxが還元除去される場合
においても、ＮＯxを常に確実に浄化可能な内燃機関の
排気浄化装置を提供することにある。 【００１４】 【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、請求項１の発明によれば、吸蔵型ＮＯx触媒を備
えた内燃機関の排気浄化装置において、空燃比徐変手段
により、空燃比がリーン空燃比とリッチ空燃比間で徐々
に変化させられて内燃機関の運転状態がリーン空燃比運
転状態とリッチ空燃比運転状態とで徐々に切り換わる
際、理論空燃比近傍の所定の空燃比範囲において、空燃
比変化率変更手段により空燃比の変化率が大きく変更さ
せられるよう構成されている。 【００１５】つまり、吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮ
Ｏxの除去を行うべく空燃比をリッチ空燃比にする際に
は、空燃比が徐々にリーン空燃比とリッチ空燃比との間
で変化させられ、即ち燃料噴射量が徐々に増減させら
れ、ＮＯxの除去開始時と除去終了時とのトルク変化が
生じずトルクショックが低減されることになり、さら
に、その変化途中において空燃比が理論空燃比近傍の所
定の空燃比範囲にあるときには、変化率が大きく変更さ
れて空燃比が変化させられる。 【００１６】これにより、例えば、理論空燃比近傍の所
定の空燃比範囲が理論空燃比からややリッチな空燃比
（ストイキオから例えば値１４までの間）である場合に
は、上述したようにＣＯの生成量が少なく吸蔵型ＮＯx
触媒に吸蔵されたＮＯxを解離したものの完全に還元で
きないといったようなことが排除され、トルクショック
の低減が図られながら、且つ、空燃比の切り換えによっ
て不用意にＮＯxが排出されることが好適に防止され
る。 【００１７】理論空燃比近傍の所定の空燃比範囲が理論
空燃比からややリーンな空燃比（例えば、値１６近傍）
である場合には、上述したようにＮＯxパージが開始さ
れる直前に多量にＮＯxが発生するといったようなこと
がなくなり、ＮＯxが不用意に排出されることがより一
層好適に防止される。 【００１８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づき説明する。先ず、実施例１について説明す
る。図１を参照すると、車両に搭載された本発明に係る
内燃機関の排気浄化装置の概略構成図が示されており、
以下同図に基づいて本発明に係る排気浄化装置の構成を
説明する。 【００１９】機関本体（以下、単にエンジンという）１
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
ジンとされている。そして、この筒内噴射型のエンジン
１は、容易にして理論空燃比（ストイキオ）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）が実現可能とさ
れており、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されている。 【００２０】同図に示すように、エンジン１のシリンダ
ヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ４とともに電磁式
の燃料噴射弁６が取り付けられており、これにより、燃
焼室８内に燃料を直接噴射可能とされている。燃料噴射
弁６には、燃料パイプを介して燃料タンクを擁した燃料
供給装置（共に図示せず）が接続されている。より詳し
くは、燃料供給装置には、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポ
ンプとが設けられており、これにより、燃料タンク内の
燃料を燃料噴射弁６に対し低燃圧或いは高燃圧で供給
し、該燃料を燃料噴射弁６から燃焼室内に向けて所望の
燃圧で噴射可能とされている。 【００２１】シリンダヘッド２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１０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１０の他
端にはスロットル弁１１が接続されており、該スロット
ル弁１１にはスロットル開度θthを検出するスロットル
センサ１１ａが設けられている。 【００２２】また、シリンダヘッド２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１２の一端が
それぞれ接続されている。なお、図中符号１３は、クラ
ンク角を検出するクランク角センサであり、該クランク
角センサ１３はエンジン回転速度Ｎeを検出可能とされ
ている。 【００２３】なお、当該筒内噴射型のエンジン１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。同図に示すように、排気マニホールド
１２には排気管（排気通路）１４が接続されており、こ
の排気管１４にはエンジン１に近接した小型の近接三元
触媒２０及び排気浄化触媒装置３０を介してマフラー
（図示せず）が接続されている。また、排気管１４には
排気温度を検出する高温センサ１６が設けられている。 【００２４】排気浄化触媒装置３０は、吸蔵型ＮＯx触
媒３０ａと三元触媒３０ｂとの２つの触媒を備えて構成
されており、三元触媒３０ｂの方が吸蔵型ＮＯx触媒３
０ａよりも下流側に配設されている。吸蔵型ＮＯx触媒
３０ａは、上述したように酸化雰囲気においてＮＯxを
一旦吸蔵させ、ＣＯの存在する還元雰囲気中において吸
蔵させたＮＯxをＮ2（窒素）等に還元させる機能を持つ
ものである。詳しくは、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａは、上
述の如く、貴金属として白金（Ｐt），ロジウム（Ｒ
ｈ）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。 【００２５】また、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａと三元触媒
３０ｂとの間にはＮＯx濃度を検出するＮＯxセンサ３２
が設けられている。さらに、入出力装置、記憶装置（Ｒ
ＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子コント
ロールユニット）４０が設置されており、このＥＣＵ４
０により、エンジン１を含めた本発明に係る排気浄化装
置の総合的な制御が行われる。ＥＣＵ４０の入力側に
は、上述した高温センサ１６やＮＯxセンサ３２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。 【００２６】一方、ＥＣＵ４０の出力側には、点火コイ
ルを介して上述した点火プラグ４や燃料噴射弁６等が接
続されており、これら点火コイル、燃料噴射弁６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６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４によって適正なタイ
ミングで点火が実施される。 【００２７】実際には、ＥＣＵ４０では、スロットルセ
ンサ１１ａからのスロットル開度情報θthとクランク角
センサ１３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、さらに、当該目標
平均有効圧Ｐeとエンジン回転速度情報Ｎeとに応じて、
燃料噴射モード設定マップ（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リーンモード、即ち
圧縮リーンモードとされ、リーン空燃比の下に燃料は圧
縮行程で噴射され、一方、目標平均有効圧Ｐeが大きく
なり或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、燃料は吸気行程
で噴射される。吸気行程噴射モードには、リーン空燃比
とされる吸気リーンモード、理論空燃比（ストイキオ）
とされるストイキオフィードバックモード、及び、リッ
チ空燃比とされるオープンループモード（Ｏ／Ｌモー
ド）がある。 【００２８】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、上記適正量の燃料噴射量は該目標Ａ／
Ｆに基づいて決定される。また、上記高温センサ１６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１６を吸蔵型ＮＯx触
媒３０ａに直接設置できないことに起因して発生する誤
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とに応じて予め実験等により温度差マッ
プ（図示せず）が設定されており、故に触媒温度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。 【００２９】以下、このように構成された排気浄化装置
の本発明に係る作用について説明する。つまり、本発明
に係る吸蔵型ＮＯx触媒３０ａのＮＯxパージ制御につい
て説明する。図２を参照すると、本発明の実施例１のＮ
Ｏxパージ制御に係る目標Ａ／Ｆ及び点火時期のタイム
チャートが示されており、以下同図に基づき説明する。
ここでは、圧縮行程噴射リーンモードでリーン空燃比運
転されているときにＮＯxパージが実施される場合を例
に説明する。 【００３０】リーン空燃比運転が継続され、吸蔵型ＮＯ
x触媒３０ａに吸蔵されたＮＯxの量、即ちＮＯx吸蔵量
が飽和状態に近くなったことが推定されると、ＥＣＵ４
０により、リーン空燃比運転中、或いはリーン空燃比運
転からリーン空燃比以外の運転状態への切換時において
ＮＯxパージが開始される（ＯＮの状態）。なお、ＮＯx
吸蔵量が飽和状態に近くなったか否かは、例えば吸蔵型
ＮＯx触媒３０ａへの流入ＮＯx量（目標平均有効圧Ｐe
とエンジン回転速度情報Ｎeに対するマップで与える）
の積算値等に基づき推定される。 【００３１】ＮＯxパージが開始されると、目標Ａ／Ｆ
が徐々にリッチ空燃比側に移行される。つまり、所定の
空燃比変化率でテーリング処理される（空燃比徐変手
段）。これにより、燃料噴射量が急激に増量されてエン
ジン出力が急激に増加するようなことがなくなり、トル
クショックの低減が図られる。ところで、当該筒内噴射
型のエンジン１の場合、圧縮行程噴射リーンモードで
は、値２４よりも小さい空燃比Ａ／Ｆでは燃焼が成立せ
ず、一方、吸気行程噴射モードでは、値２２よりも大き
い空燃比Ａ／Ｆでは燃焼が成立しないという構造上の特
徴がある。つまり、当該エンジン１では、空燃比Ａ／Ｆ
が値２２と値２４の範囲内にあると、十分なエンジン出
力が得られないのである。 【００３２】従って、当該エンジン１では、圧縮行程噴
射リーンモードにおいて目標Ａ／Ｆが値２４になると、
上記燃料噴射モード設定マップに基づき燃料噴射モード
は吸気行程噴射モード、即ち吸気リーンモードとされる
のであるが、この際、空燃比Ａ／Ｆをテーリングさせる
ことなく、各モードでの燃焼の成立限界値である値２４
から値２２に変化率無限大で一気に変化させるようにす
る。これにより、圧縮行程噴射リーンモードから吸気行
程噴射モードへの切換時のエンジントルク変化が防止さ
れる。 【００３３】吸気リーンモードとされた後は、再び空燃
比Ａ／Ｆはテーリング処理されることになるが、ここで
は、空燃比Ａ／Ｆが例えば値１８になったら、ＮＯxパ
ージのための所定のリーン空燃比（例えば、値１２）ま
で変化率無限大で一気に変化させるようにする。つま
り、ストイキオ近傍ではテーリングを行わず空燃比Ａ／
Ｆを不連続的に一気に所定のリーン空燃比に跳ばすよう
にするのである（空燃比変化率変更手段）。 【００３４】これにより、空燃比Ａ／Ｆが値１６近傍に
あるときにはＮＯxが多量に発生し、ストイキオを越え
てややリッチな空燃比（ストイキオから例えば値１４ま
での間）において吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸蔵された
ＮＯxが解離するものの還元されずに排出されるという
上述の問題が一切回避されることになり、ＮＯxが空燃
比Ａ／Ｆの切り換えにより不用意に排出されることが好
適に防止される。 【００３５】ところで、このように空燃比Ａ／Ｆを一気
にリッチ空燃比側に変化させると、やはりトルクショッ
クが発生することになるが、ここでは、図２に示すよう
に、点火時期をやはり一気に遅角（リタード）させて燃
焼を緩慢にしてエンジン出力を抑えるようにしており、
これによりトルクショックを緩和するようにする。そし
て、空燃比Ａ／Ｆが所定のリッチ空燃比になったら、遅
角させた点火時期を徐々に戻すようにする。これによ
り、点火時期を再び進角させることによるトルクショッ
クの発生が抑えられる。 【００３６】なお、当該実施形態では、燃料噴射モード
が圧縮行程噴射リーンモードから吸気行程噴射モードへ
切り換わった時点で点火時期を若干遅角させるようにし
ているが、これは、圧縮行程噴射リーンモード、吸気行
程噴射モードでそれぞれ適正な点火時期が異なるためで
ある。次に、実施例２について説明する。 【００３７】図３を参照すると、実施例２のＮＯxパー
ジ制御に係る目標Ａ／Ｆのタイムチャートが示されてお
り、以下同図に基づき上記実施例１と異なる部分につい
て説明する。当該実施例２では、ＮＯxパージが開始さ
れると、上記実施例１の場合と同様にして、空燃比Ａ／
Ｆが例えば値１８となるまではテーリング処理を行い、
値１８となると空燃比Ａ／Ｆを不連続的に変化率無限大
で一気に変化させる（空燃比変化率変更手段）。 【００３８】しかしながら、ここでは、空燃比Ａ／Ｆが
例えば値１４に到達したら所定のリッチ空燃比となるま
で再びテーリング処理を行うようにしている。つまり、
実施例２では、ＮＯxが解離するものの還元されないや
やリッチな空燃比（ストイキオから例えば値１４までの
間）を過ぎた時点で、再びテーリング処理を行うように
している。 【００３９】従って、実施例２によれば、ＮＯxを不用
意に排出させないようにしながら、空燃比Ａ／Ｆの急激
な変化を極力減らすことでトルクショックをより一層好
適に防止することができる。次に、実施例３について説
明する。図４を参照すると、実施例３のＮＯxパージ制
御に係る目標Ａ／Ｆのタイムチャートが示されており、
以下同図に基づき上記実施例１と異なる部分について説
明する。 【００４０】当該実施例３では、ＮＯxパージが開始さ
れると、空燃比Ａ／Ｆがストイキオとなるまで、上記実
施例１の場合と同様にしてテーリング処理を行うように
している。そして、ここでは、空燃比Ａ／Ｆがストイキ
オとなったら、該空燃比Ａ／Ｆを例えば値１１に一気に
変化させるようにしている（空燃比変化率変更手段）。
このように、空燃比Ａ／Ｆをストイキオから所定のリッ
チ空燃比（例えば、値１２）よりもリッチ側の例えば値
１１にまで一気に変化させると、ＮＯxが解離するもの
の還元されないややリッチな空燃比（ストイキオから例
えば値１４までの間）での運転を回避でき、且つ、エン
ジントルクを極力変化させないようにできる。 【００４１】つまり、図５を参照すると、空燃比Ａ／Ｆ
とエンジントルクＴEとの関係が示されているが、同図
に示すように、一般にエンジントルクＴEは空燃比Ａ／
Ｆが例えば値１３であるときにピーク値Ｔmaxをとるよ
うな曲線を描くため、ストイキオでのエンジントルクＴ
Eと例えば値１１でのエンジントルクＴEとが共に値Ｔ1
で同一値となり、故に、空燃比Ａ／Ｆをストイキオから
値１１まで一気に変化させることで、空燃比Ａ／Ｆの急
変に伴うエンジントルクの変化を一切無くすようにでき
るのである。 【００４２】従って、実施例３によれば、空燃比Ａ／Ｆ
の切り換えによりＮＯxを不用意に排出させないように
しながら、トルクショックを極めて好適に防止すること
ができることになる。なお、この実施例３では、空燃比
Ａ／Ｆが値１６近傍であるときにはテーリング処理が行
われており、故に当該Ａ／Ｆ値１６近傍ではＮＯxが多
量に発生し吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸蔵されることに
なるが、この場合、空燃比Ａ／Ｆはよりリッチな値１１
とされるので、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａは極めて良好に
還元雰囲気となり、当該Ａ／Ｆ値１６近傍のテーリング
時に吸蔵された多量のＮＯxは問題なく確実に還元除去
される。 【００４３】以上説明したように、本発明の内燃機関の
排気浄化装置では、リッチスパイクを行う際、目標Ａ／
Ｆをテーリング処理によって徐々にリッチ空燃比側に変
化させるようにしており、さらに、空燃比Ａ／Ｆが少な
くともややリッチな空燃比（ストイキオから例えば値１
４までの間）の範囲とならないよう、この範囲では空燃
比Ａ／Ｆを一気に変化させてテーリング処理を行わない
ようにしている。 【００４４】従って、空燃比Ａ／Ｆのテーリング処理に
よってトルクショックの低減を図りながら、且つ、吸蔵
型ＮＯx触媒３０ａに吸蔵されたＮＯxが解離するものの
還元されずに不用意に排出されてしまうようなことを好
適に防止することができる。また、上記実施例１及び実
施例２では、ＮＯxが多量に発生する空燃比範囲、即ち
値１６近傍でも空燃比Ａ／Ｆを一気に変化させるように
している。 【００４５】従って、ＮＯxパージが開始される直前に
多量のＮＯxを発生させないようにでき、これにより、
空燃比Ａ／Ｆの切り換えによりＮＯxが不用意に排出さ
れてしまうことをより一層好適に防止することが可能と
される。また、上記実施例３では、空燃比Ａ／Ｆが少な
くともややリッチな空燃比（ストイキオから例えば値１
４までの間）の範囲とならないようにしながら、且つ、
エンジントルクＴEが値Ｔ1に一定に保持されるように空
燃比Ａ／Ｆを一気に変化させるようにしている。 【００４６】従って、テーリング処理によるトルクショ
ックの低減に加え、さらに好適にトルクショックを防止
することが可能とされる。なお、上記実施形態では、空
燃比Ａ／Ｆが少なくともややリッチな空燃比（ストイキ
オから例えば値１４までの間）とならないよう空燃比Ａ
／Ｆを変化率無限大で一気に変化させるようにしたが、
テーリング勾配、即ち空燃比変化率を大きく変更するよ
うなものであってもよい。そして、これに合わせ、点火
時期についても、一気に変化させずテーリング勾配の大
きなテーリング処理をするようにしてもよい。 【００４７】また、本発明に係るＮＯxパージ制御の切
り換えを気筒毎に順次実施していくのがよく、これによ
りトルクショックがより一層低減される。また、上記実
施形態では、ＮＯxパージの開始時について説明した
が、ＮＯxパージの終了時についても上記同様の制御を
行うようにする。これにより、ＮＯxパージ時におい
て、確実にトルクショックの低減が図られ、且つ、確実
にＮＯxが不用意に排出されることが好適に防止され
る。 【００４８】また、上記実施形態では、エンジン１を筒
内噴射型火花点火式直列４気筒ガソリンエンジンとした
が、空燃比をリーン空燃比とリッチ空燃比との間で切換
可能であれば、エンジン１は吸気管噴射型のリーンバー
ンエンジン等であってもよい。また、上記実施形態で
は、吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵量を推定し、ＮＯxパ
ージが必要となった際に空燃比をリーン空燃比からリッ
チ空燃比へ移行させる場合について説明したが、本発明
はこのようなＮＯxパージ時のみに限定されるものでは
なく、車両運転者の意思によってアクセルペダル（図示
せず）が踏込まれて加速が要求され、これにより空燃比
がリーン空燃比からリッチ空燃比に移行する場合にも適
用可能である。つまり、加速操作によってリーン空燃比
からリッチ空燃比へ移行する場合であってもやはり排気
空燃比は還元雰囲気とされて吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵さ
れたＮＯxは還元除去されるため、このような場合にお
いて理論空燃比近傍の空燃比の変化率を大きくするよう
にしてＮＯxが不用意に排出されるのを防止するように
してもよい。 【００４９】 【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項１の内燃機関の排気浄化装置によれば、空燃比を徐
々にリーン空燃比とリッチ空燃比との間で変化させる際
のトルクショックを低減できるとともに、上述した如
く、ＣＯの生成量が少なく吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵され
たＮＯxが解離されたものの完全には還元されないとい
ったようなことを確実に排除でき、ＮＯxが空燃比の切
り換えによって不用意に排出されることを好適に防止す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置を示す概
略構成図である。 【図２】本発明の実施例１のＮＯxパージ制御に係る目
標Ａ／Ｆ及び点火時期の時間変化を示すタイムチャート
である。 【図３】本発明の実施例２のＮＯxパージ制御に係る目
標Ａ／Ｆの時間変化を示すタイムチャートである。 【図４】本発明の実施例３のＮＯxパージ制御に係る目
標Ａ／Ｆの時間変化を示すタイムチャートである。 【図５】空燃比Ａ／ＦとエンジントルクＴEとの関係を
示す図である。 【図６】ＮＯxパージのメカニズムを説明するための図
である。 【符号の説明】 １ エンジン（内燃機関） ４ 点火プラグ ６ 燃料噴射弁 １１ スロットル弁 １１ａ スロットルセンサ １３ クランク角センサ ３０ａ 吸蔵型ＮＯx触媒 ４０ 電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
略構成図である。 【図２】本発明の実施例１のＮＯxパージ制御に係る目
標Ａ／Ｆ及び点火時期の時間変化を示すタイムチャート
である。 【図３】本発明の実施例２のＮＯxパージ制御に係る目
標Ａ／Ｆの時間変化を示すタイムチャートである。 【図４】本発明の実施例３のＮＯxパージ制御に係る目
標Ａ／Ｆの時間変化を示すタイムチャートである。 【図５】空燃比Ａ／ＦとエンジントルクＴEとの関係を
示す図である。 【図６】ＮＯxパージのメカニズムを説明するための図
である。 【符号の説明】 １ エンジン（内燃機関） ４ 点火プラグ ６ 燃料噴射弁 １１ スロットル弁 １１ａ スロットルセンサ １３ クランク角センサ ３０ａ 吸蔵型ＮＯx触媒 ４０ 電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
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(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｃ
(72)発明者 田村 保樹
東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車
工業株式会社内
Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA12 AA17 AA24 AA28
AB03 AB06 BA14 BA15 BA19
CB02 CB03 CB05 DA03 DA05
DB06 DB10 DC01 EA01 EA07
EA17 EA30 EA31 EA33 FA17
FB10 FB11 FB12 FC04 GB02W
GB03W GB05W GB06W GB07W
HA03 HA08 HA09 HA12 HA36
HA37 HA38 HA47
3G301 HA01 HA04 HA06 HA15 JA04
JA25 LB04 MA11 MA18 MA19
ND01 ND14 ND16 NE02 NE03
NE07 NE08 NE13 NE14 NE15
PA11A PD01A PD11A PE01A
4D048 AA06 AB02 BA14Y BA15Y
BA30Y BA33Y BA39Y CC44
DA01 DA02 DA08 DA13
Claims (1)
- 【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、内燃機
関の運転状態がリーン空燃比運転状態にあるとき排気中
のＮＯxを吸蔵させ、リッチ空燃比運転状態にあるとき
前記吸蔵させたＮＯxを還元する吸蔵型ＮＯx触媒と、 内燃機関の運転状態を前記リーン空燃比運転状態と前記
リッチ空燃比運転状態とで切り換える際、空燃比をリー
ン空燃比とリッチ空燃比間で徐々に変化させる空燃比徐
変手段と、 空燃比が理論空燃比近傍の所定の空燃比範囲にあるとき
前記空燃比徐変手段による空燃比の変化率を大きく変更
する空燃比変化率変更手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22909898A JP3334636B2 (ja) | 1998-08-13 | 1998-08-13 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22909898A JP3334636B2 (ja) | 1998-08-13 | 1998-08-13 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000064822A true JP2000064822A (ja) | 2000-02-29 |
| JP3334636B2 JP3334636B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=16886729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22909898A Expired - Fee Related JP3334636B2 (ja) | 1998-08-13 | 1998-08-13 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3334636B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002303176A (ja) * | 2001-04-06 | 2002-10-18 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 排ガス浄化用触媒の再生方法及び排ガス制御方法 |
| WO2004097200A1 (ja) * | 2003-04-30 | 2004-11-11 | Hitachi, Ltd. | 内燃機関の制御装置 |
| JP2008502835A (ja) * | 2003-12-24 | 2008-01-31 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト | ＮＯｘ吸蔵触媒コンバータの再生方法 |
-
1998
- 1998-08-13 JP JP22909898A patent/JP3334636B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002303176A (ja) * | 2001-04-06 | 2002-10-18 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 排ガス浄化用触媒の再生方法及び排ガス制御方法 |
| JP4496453B2 (ja) * | 2001-04-06 | 2010-07-07 | 株式会社豊田中央研究所 | 排ガス浄化用触媒の再生方法及び排ガス制御方法 |
| WO2004097200A1 (ja) * | 2003-04-30 | 2004-11-11 | Hitachi, Ltd. | 内燃機関の制御装置 |
| US7246486B2 (en) | 2003-04-30 | 2007-07-24 | Hitachi, Ltd. | Combination of selected opioids with other active substances for use in the therapy of urinary incontinence |
| JP2008502835A (ja) * | 2003-12-24 | 2008-01-31 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト | ＮＯｘ吸蔵触媒コンバータの再生方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3334636B2 (ja) | 2002-10-15 |
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