JP2000064877A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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、該吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxを効率的に
且つ確実に除去するとともに運転状態をリッチ空燃比運
転に切り換える際のトルクショックを極力少なくし吸蔵
型ＮＯx触媒のＮＯx浄化能力を常に良好に維持可能な内
燃機関の排気浄化装置を提供する。 【解決手段】 特定運転条件下で運転状態切換手段によ
り運転状態がリーン空燃比運転状態からリーン空燃比以
外の空燃比での運転状態に切り換わった際(S12)にＮＯx
吸蔵量推定手段により推定されるＮＯx吸蔵量が第１の
所定値Ｑ2以上であるとき(S14)のみならず、運転状態の
切り換えなくリーン空燃比運転が継続されているときに
上記推定されるＮＯx吸蔵量が第１の所定値よりも大き
な第２の所定値Ｑ1に達したとき(S28)、空燃比が所定の
リッチ空燃比に補正される(S18)。

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の排
出量等が少ないことから、空燃比を理論空燃比（値１
４．７）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、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。従って、特許登録第２５
８６７３８号公報に開示されているように、実際には、
リーン空燃比運転が所定時間継続すると、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ＮＯ
x触媒の再生を図るようにしている。 【０００４】ところが、このようにリーン空燃比運転が
所定時間続いた場合にリッチ空燃比運転に定期的に切換
えるようにすると、急に燃料を多く噴射することにな
り、本来リーン空燃比運転が連続するはずであり運転者
がアクセル操作もせず予期しないときにトルク変動が起
こりトルクショックが発生するという問題がある。これ
に対し、特定運転条件下で運転状態がリーン空燃比運転
から理論空燃比運転（これをストイキオ運転という）に
切り換えられたときに一時的にリッチ空燃比運転を実施
するようにする技術が特許登録第２６９２５３０号公報
に開示されている。この方法では、例えば特定運転条件
として運転者の意図に基づいた加速等のためのアクセル
操作がなされた場合、同時にＮＯxパージを実施するこ
とになるため、運転者は元来アクセル操作によるトルク
変化を予期しており、故に運転者の意図に反したトルク
ショックは発生しないことになる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところが、通常、スト
イキオ運転は、運転者がアクセルペダルを踏み込んで加
速操作をしない限り実施されることはなく、故に、上記
公報に開示された技術では、平地を定速走行しているよ
うな場合のようにリーン空燃比運転が長期に亘って継続
されているようなときには、リッチ空燃比運転をなかな
か実施することができず、ＮＯxパージを良好に実施で
きない可能性がある。このようにＮＯxパージが長期に
亘って実施されないと、吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能
力が限界に達し、ＮＯxが大気中に放散されてしまう虞
があり好ましいことではない。 【０００６】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、該吸蔵型ＮＯx
触媒に吸蔵されたＮＯxを効率的に且つ確実に除去する
とともに運転状態をリッチ空燃比運転に切り換える際の
トルクショックを極力少なくし吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯx
浄化能力を常に良好に維持可能な内燃機関の排気浄化装
置を提供することにある。 【０００７】 【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、特定運転条件下
で運転状態切換手段により運転状態がリーン空燃比運転
状態からリーン空燃比以外の空燃比での運転状態に切り
換わった際にＮＯx吸蔵量推定手段により推定されるＮ
Ｏx吸蔵量が第１の所定値以上であるときに空燃比が所
定のリッチ空燃比に補正され（第１のリッチ補正手
段）、さらに、リーン空燃比運転状態の下にＮＯx吸蔵
量推定手段により推定されるＮＯx吸蔵量が第１の所定
値よりも大きな第２の所定値に達したときに空燃比が上
記所定のリッチ空燃比に補正される（第２のリッチ補正
手段）。 【０００８】従って、例えば、吸蔵型ＮＯx触媒に排ガ
ス中のＮＯxがそれほど多く吸蔵されていないときに運
転者の意図に基づいたアクセル操作による加速時のよう
な特定運転条件下とされて運転状態がリーン空燃比運転
からリーン空燃比以外の空燃比の運転状態に切り換わる
場合に、空燃比がＮＯxパージに適切なリッチ空燃比と
されることになり、運転者の予期しないトルク変化によ
って運転者等が違和感を感じることなくＮＯxの還元除
去が良好に実施されて高いＮＯx浄化率が保持され、さ
らに、運転状態の切り換えが行われずリーン空燃比運転
状態が長期間に亘って継続しているような場合であって
も、吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が限界に達する前
にＮＯxが確実に還元除去可能とされる。 【０００９】これにより、空燃比をＮＯxパージに適切
なリッチ空燃比とした際に発生するトルクショック等の
違和感を運転者が感じることの少ない、常にＮＯx浄化
能力の高い好適な排気浄化装置が実現可能とされる。 【００１０】 【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。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。 【００１１】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。 【００１２】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。 【００１３】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。 【００１４】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。 【００１５】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。 【００１６】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、酸化雰囲気においてＮＯxを一旦吸蔵させ、
主としてＣＯの存在する還元雰囲気中において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、貴金属として白金
（Ｐt），ロジウム（Ｒｈ）等を有した触媒として構成
されており、吸蔵材としてはバリウム（Ｂａ）等のアル
カリ金属、アルカリ土類金属が採用されている。 【００１７】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。 【００１８】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。 【００１９】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（運転状態切換手段）。 【００２０】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。 【００２１】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、本発明に係るＮＯxパ
ージ制御ルーチンのフローチャートが示されており、以
下当該フローチャートに沿って説明する。なお、ここで
は、便宜上、特定運転条件の一例として、リーン空燃比
運転中に運転者がアクセルペダルを踏み込み、運転状態
が上記燃料噴射モード設定マップに基づいてリーン空燃
比運転からストイキオ運転へ切り換わったものとして話
を進める。 【００２２】先ず、ステップＳ１０では、ＮＯx積算量
Ｑ(n)を演算する。つまり、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸
蔵された現在のＮＯx吸蔵量を次式(1)から演算により求
める（ＮＯx吸蔵量推定手段）。 Ｑ(n)＝Ｑ(n-1)＋ｑ1−ｑ2 …(1) ここに、Ｑ(n-1)は当該ルーチンの前回実行時のＮＯx積
算量であり、ｑ1は吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに新たに吸蔵
される吸着ＮＯx量を示し、ｑ2は吸蔵型ＮＯx触媒３０
ａから除去される脱離ＮＯx量を示している。 【００２３】吸着ＮＯx量ｑ1は、即ちエンジン１から排
出されて吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに流入し吸着されるＮ
Ｏx量を意味しており、上述の目標平均有効圧Ｐeとエン
ジン回転速度情報Ｎeとに基づいて容易に求められる。
実際には、吸着ＮＯx量ｑ1は、図３に示すように、目標
平均有効圧Ｐeとエンジン回転速度情報Ｎeとに基づいて
マップ化されており、当該マップより読み出される。但
し、リーン空燃比運転時以外のストイキオ或いはリッチ
空燃比運転時には吸着ＮＯx量ｑ1は値０とされる。 【００２４】また、脱離ＮＯx量ｑ2は次式(2)から求め
られる。 ｑ2＝ｑ2’・Ｑa …(2) ここに、ｑ2’は単位吸入空気量あたりの脱離ＮＯx量
（単位脱離ＮＯx量）であり、Ｑaは吸入空気量である。
実際には、単位脱離ＮＯx量ｑ2’は、図４に示すよう
に、目標Ａ／Ｆに基づいて予めマップ化されており、当
該マップより読み出される。つまり、単位脱離ＮＯx量
ｑ2’は、目標Ａ／Ｆがストイキオより小さいリッチ空
燃比の範囲において、そのリッチ度合が大きくなるほど
大きな値とされ、脱離ＮＯx量ｑ2は、目標Ａ／Ｆが小さ
く吸入空気量Ｑaが多いほど大きな値とされる。 【００２５】このようにして吸着ＮＯx量ｑ1と脱離ＮＯ
x量ｑ2との増減量に応じてＮＯx積算量Ｑ(n)は求められ
ることになるが、この時点では未だリーン空燃比運転で
あるので、実際にはＮＯxは吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸
蔵される一方で除去されることはなく、故に、脱離ＮＯ
x量ｑ2は上記図４のマップに基づき値０とされ、ＮＯx
積算量Ｑ(n)は減少することなく増加する。 【００２６】そして、ステップＳ１２において、運転状
態がリーン空燃比運転以外（ストイキオ運転またはリッ
チ空燃比運転）か否かが判別される。ここでは、上述し
たように、運転状態がリーン運転からストイキオ運転に
切り換わったものとして話を進めているので、判別結果
は真（Ｙｅｓ）とされ、次にステップＳ１４に進む。ス
テップＳ１４では、上記ＮＯx積算量Ｑ(n)がＮＯxパー
ジ実施判定値の一つである所定値Ｑ2（第１の所定値）
以上であるか否かを判別する。なお、この所定値Ｑ2
は、後述の所定値Ｑ1よりも小さな値とされている（Ｑ2
＜Ｑ1）。 【００２７】実際には、当該所定値Ｑ2は、図５に示す
ように、車両の速度、即ち車速Ｖが大きくなると小さな
値となるよう予め設定されマップ化されている。通常、
車速Ｖが大きくなると、即ち目標平均有効圧Ｐeとエン
ジン回転速度情報Ｎeとが大きくなり吸蔵型ＮＯx触媒３
０ａを流れる排気の温度が高くなるとともに排気流量が
多くなって触媒温度Ｔcatが上昇するのであるが、この
ように排気温度が高くなるとともに排気流量が多くなり
触媒温度Ｔcatが上昇すると、一般に吸蔵型ＮＯx触媒３
０ａのＮＯx吸蔵能力は低下する。また、車速Ｖは、走
行風が触媒冷却することによる触媒温度Ｔcatへの影
響、或いは排気流量が多くなることによるＮＯx吸蔵能
力への直接の影響を含んでいる。 【００２８】故に、ここでは、以上のことを考慮し、車
速Ｖが大きくなるとＮＯxパージ実施判定値を低くして
ＮＯxパージが早期に実施され易いようにしている。な
お、同図には上記所定値Ｑ1と車速Ｖとの関係について
も示してあるが、当該所定値Ｑ1に関しても同様に車速
Ｖが大きくなると小さな値となるように設定されてい
る。 【００２９】ステップＳ１４の判別結果が偽（Ｎｏ）
で、ＮＯx積算量Ｑ(n)が所定値Ｑ2よりも小さい場合に
は、次にステップＳ１６に進む。ここで、図６を参照す
ると、当該ＮＯxパージ制御ルーチンを実施した場合
の、車速Ｖ（ａ）、目標Ａ／Ｆ（ｂ）、吸着ＮＯx量ｑ1
（ｃ）及びＮＯx積算量Ｑ(n)（ｄ）のタイムチャートが
示されており、以下同図をも参照して説明する。なお、
同図には、車速Ｖに応じて変化する上記所定値Ｑ2及び
所定値Ｑ1についても併せて一点鎖線で示してある。 【００３０】ステップＳ１６では、詳しくは後述する
が、リッチスパイクを実施したときに値１に設定される
フラグＦが該値１であるか否かを判別する。この時点で
は、未だリッチスパイクは実施されていないので、フラ
グＦは値０であり、判別結果は偽（Ｎｏ）とされる。つ
まり、図６中にタイミングＡで示すように、ストイキオ
運転が開始されたときにＮＯx積算量Ｑ(n)が未だ所定値
Ｑ2に達していないような場合には、特にＮＯxパージは
実施されることなく、そのままＮＯx積算量Ｑ(n)の積算
が継続される。 【００３１】一方、ステップＳ１２の判別結果が真（Ｙ
ｅｓ）でストイキオ運転が開始され、且つ、ステップＳ
１４の判別結果が真（Ｙｅｓ）でＮＯx積算量Ｑ(n)が所
定値Ｑ2以上と判定された場合には、次にステップＳ１
８に進む。ステップＳ１８では、リッチ補正（リッチス
パイク）を実施する。つまり、図６中にタイミングＢ或
いはタイミングＣで示すように、ストイキオ運転が開始
されたときにＮＯx積算量Ｑ(n)が所定値Ｑ2以上である
場合には、目標Ａ／Ｆ（ここではストイキオ）に拘わら
ず、運転状態をリッチ空燃比運転に切り換え、これによ
り吸蔵型ＮＯx触媒３０ａ内に還元雰囲気を形成してＮ
Ｏxパージを行うようにする（第１のリッチ補正手
段）。なお、当該リッチスパイクにおけるリッチ空燃比
運転では、空燃比は、例えば値１２とされる。 【００３２】そして、次のステップＳ２０において、リ
ッチスパイクを実施中であることをフラグＦに値１を設
定して記憶する（Ｆ＝１）。このようにリッチスパイク
が実施されＮＯxパージが開始されると、ＮＯx積算量Ｑ
(n)は減少し、ステップＳ１４の判別結果は再び偽（Ｎ
ｏ）となるが、この時点ではフラグＦは値１であるた
め、上記ステップＳ１６の判別結果は真（Ｙｅｓ）とな
り、次にステップＳ２２に進む。 【００３３】ステップＳ２２では、リッチスパイクの実
施によりＮＯxパージが進行して吸蔵型ＮＯx触媒３０ａ
に吸蔵されたＮＯxが完全に除去され、図６（ｄ）に示
すように、所定値Ｑ2を越えていたＮＯx積算量Ｑ(n)が
上記式(1)の演算に基づいて値０にまで減少したか否か
を判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）で、ＮＯx積算量Ｑ
(n)が未だ値０にまで減少していないと判定された場合
には、ステップＳ１８においてリッチスパイクを継続実
施する。 【００３４】一方、ステップＳ２２の判別結果が真（Ｙ
ｅｓ）で、ＮＯx積算量Ｑ(n)が値０にまで減少したと判
定された場合には、次にステップＳ２４に進み、値１に
設定していたフラグＦを値０にリセットする。このよう
にフラグＦを値０に設定すると、次回ステップＳ１６が
実行されたときには、判別結果は偽（Ｎｏ）となるため
リッチスパイクは実施されなくなり、これによりＮＯx
パージが終了する。 【００３５】そして、このように、運転者の意思に基づ
いてストイキオ運転が実施されたときに合わせてリッチ
スパイクを行うようにすると、運転者が意図しないよう
なトルクショックが発生しなくなり、走行フィーリング
の悪化が好適に防止されることになる。つまり、運転者
の意図によって加速のためにアクセル操作が行われて運
転状態がリーン空燃比運転からストイキオ運転に切換わ
るときには、運転者は元来トルク増加によるトルクショ
ックを予期するため、このような状況に合わせてリッチ
スパイクを実施するようにすることで、トルクショック
を目立たなくでき、運転者、乗員に違和感を与えないよ
うにできるのである。 【００３６】なお、当該ストイキオ運転の実施に合わせ
たリッチスパイクでは、所定値Ｑ2のようにＮＯxパージ
実施判定値を後述する所定値Ｑ1に対し比較的小さな値
としてリッチスパイクが実施され易いようにしている
が、これは、極力、運転者のアクセル操作によるストイ
キオ運転への切り換えが行われたときに合わせてリッチ
スパイクが実施されるようにし、後述するリーン空燃比
運転連続時におけるリッチ空燃比運転への切り換えによ
って運転者の予期しないトルクショックが発生する機会
をできるだけ少なくするためである。 【００３７】図２のステップＳ１２の判別結果が偽（Ｎ
ｏ）で、運転状態がストイキオ運転でもリッチ空燃比運
転でもない場合、即ちリーン空燃比運転の場合には、次
にステップＳ２８に進む。ステップＳ２８では、上記Ｎ
Ｏx積算量Ｑ(n)がＮＯxパージ実施判定値の一つである
上述の所定値Ｑ1（第２の所定値）以上であるか否かを
判別する。なお、上述したように、当該所定値Ｑ1も、
図５に示すように、車両の速度、即ち車速Ｖが大きくな
ると小さな値となるよう予め設定されマップ化されてい
る。 【００３８】ステップＳ２８の判別結果が偽（Ｎｏ）
で、ＮＯx積算量Ｑ(n)が未だ所定値Ｑ1に達していない
と判定された場合には、上述のステップＳ１６に進み、
上記フラグＦが値１であるか否かを判別する。リッチス
パイクが実施されない限りフラグＦは値０であるため、
この場合、判別結果は偽（Ｎｏ）とされ、何もせず当該
ルーチンを抜ける。つまり、リーン空燃比運転の場合に
は、常にこのルートが選択されることになり、ＮＯx積
算量Ｑ(n)の積算のみが継続実施される。 【００３９】一方、ステップＳ２８の判別結果が真（Ｙ
ｅｓ）で、ＮＯx積算量Ｑ(n)が所定値Ｑ1以上と判定さ
れた場合には、次にステップＳ１８に進み、リッチスパ
イクを実施する。つまり、図６中にタイミングＤで示す
ように、リーン空燃比運転中であってもＮＯx積算量Ｑ
(n)が所定値Ｑ1以上となったときには、目標Ａ／Ｆ（こ
こではリーン空燃比）に拘わらず、運転状態をリッチ空
燃比運転に切り換え、これにより吸蔵型ＮＯx触媒３０
ａ内に還元雰囲気を形成してＮＯxパージを行うように
する（第２のリッチ補正手段）。 【００４０】なお、ステップＳ２０以降は上述した通り
であり、説明を省略する。つまり、この場合にも、リッ
チスパイクが実施されＮＯxパージが開始されると、Ｎ
Ｏx積算量Ｑ(n)は減少することになるが、上記同様、Ｎ
ＯxパージはＮＯx積算量Ｑ(n)が値０になるまで良好に
継続実施される。即ち、リッチスパイクの実施時にトル
クショックをなくすという点では、上述したように運転
者の意思に基づいてストイキオ運転が実施されたときに
合わせてリッチスパイクを行うのがよいが、車両が平地
を定速走行している場合のように、ストイキオ運転がな
かなか実施されないような場合には、吸蔵型ＮＯx触媒
３０ａのＮＯx吸蔵能力が限界に達する前に、つまりＮ
Ｏx積算量Ｑ(n)が吸蔵限界値により近い所定値Ｑ1に達
した時点でリッチスパイクを行い、ＮＯxパージを実施
するようにしているのである。これにより、ストイキオ
運転が実施されないような場合であっても、吸蔵型ＮＯ
x触媒３０ａが常にＮＯxを吸蔵可能な状態に維持され、
ＮＯxが不用意に大気中に排出されることが確実に防止
される。 【００４１】ところで、ここでは、リーン空燃比運転か
らストイキオ運転への切り換えが実施されたときに合わ
せてリッチスパイクを行う場合を説明したが、リーン空
燃比運転からリッチ空燃比運転への切り換えが実施され
たときについても同様である。なお、この際、運転状態
が運転者の意思に基づきたまたまリッチ空燃比運転とさ
れた場合、即ちステップＳ１２の判別結果が真（Ｙｅ
ｓ）とされ且つＮＯx積算量Ｑ(n)が所定値Ｑ2より小さ
くステップＳ１４及びステップＳ１６の判別結果が共に
偽（Ｎｏ）とされるような場合には、何もせずに当該ル
ーチンを抜けることになるが、この場合にもＮＯxは自
然にして良好にパージされる。つまり、運転状態がたま
たまリッチ空燃比運転とされた場合には、図６中にタイ
ミングＥで示すように、ＮＯx積算量Ｑ(n)は、やはり上
記式(1)に基づいて減算される。 【００４２】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、ストイキオ運転或いはリッチ空燃比
運転が実施されるタイミングに合わせてリッチスパイク
が実施されＮＯxパージが行われるようにしており、さ
らに、ストイキオ運転或いはリッチ空燃比運転が実施さ
れずにリーン空燃比運転が継続した場合であっても、Ｎ
Ｏx積算量Ｑ(n)が吸蔵限界値に達する前にＮＯxパージ
が行われるようにしている。 【００４３】従って、通常は、運転者の意図により加速
したときのように、運転者が元来トルク増加によるトル
クショックを予期するストイキオ運転或いはリッチ空燃
比運転への切換時においてＮＯxパージを違和感なく実
施可能であり、且つ、ストイキオ運転或いはリッチ空燃
比運転が実施されない場合であっても確実にＮＯxをパ
ージして吸蔵型ＮＯx触媒３０ａのＮＯx吸蔵能力を常に
良好に維持することが可能である。 【００４４】さらに、本発明では、ＮＯxパージ実施判
定のための所定値Ｑ2を所定値Ｑ1よりも小さく設定し、
極力ストイキオ運転或いはリッチ空燃比運転への切換時
においてＮＯxパージが行われるようにしている。故
に、リーン空燃比運転中のＮＯxパージの機会が少なく
され、運転者等が違和感を感じることがより一層好適に
防止可能とされる。 【００４５】なお、上記実施形態では、ＮＯx積算量Ｑ
(n)が値０となるまでリッチスパイクを行いＮＯxパージ
を実施するようにしたが、リッチスパイクの実施不足や
過剰実施を防止するため、当該リッチスパイクの実施時
間の下限と上限を設けるようにしてもよい。つまり、リ
ッチスパイクの実施時間を所定の時間範囲に制限するよ
うにしてもよい。 【００４６】また、上記実施形態では、所定値Ｑ1及び
Ｑ2を車速Ｖに対する可変値としているが、触媒温度、
エンジン回転速度或いは負荷等に対する可変値としても
よく、或いは固定値としてもよい。また、上記実施形態
では、ＮＯxパージの実施判定値を所定値Ｑ1及びＱ2の
２つとしているが、実施判定値を３つ以上の複数設定し
ておき、運転状態等に応じて使い分けるようにしてもよ
い。 【００４７】また、本実施形態では、特定運転条件の一
例として運転者のアクセル操作（加速）を揚げたが、例
えばエアコンがＯＦＦからＯＮ作動させられたり、自動
変速機のシフト位置がＮ（ニュートラル）レンジからＤ
（ドライブ）レンジに変更されたりした場合でもエンジ
ン側に要求される負荷が増大し、空燃比がリーン空燃比
以外の空燃比に切り換わるため、このような特定運転条
件において本発明のＮＯxパージを実施するようにして
もよい。 【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。 【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、吸蔵型ＮＯ
x触媒にＮＯxがそれほど多く吸蔵されていないときに特
定運転条件下とされて運転状態がリーン空燃比運転から
リーン空燃比以外の空燃比での運転状態に切り換わる場
合に、空燃比をリッチ空燃比とし、運転者等が違和感を
感じないようにしてＮＯxの還元除去を実施できるのみ
ならず、運転状態の切り換えが行われずリーン空燃比運
転状態が長期間に亘って継続し吸蔵型ＮＯx触媒にＮＯx
が多量に吸蔵されるような場合であっても、吸蔵型ＮＯ
x触媒のＮＯx吸蔵能力が限界に達する前にＮＯxを確実
に還元除去できる。 【００５０】故に、空燃比をＮＯxパージに適切なリッ
チ空燃比とした際に発生するトルクショックによる違和
感を運転者等が感じることの少ない、常にＮＯx浄化能
力の高い好適な排気浄化装置を実現することができる。

【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】本発明に係るＮＯxパージ制御の制御ルーチン
を示すフローチャートである。 【図３】目標平均有効圧Ｐe、エンジン回転速度情報Ｎe
と吸着ＮＯx量ｑ1との関係示すマップである。 【図４】目標Ａ／Ｆと単位脱離ＮＯx量ｑ2’との関係を
示すマップである。 【図５】車速ＶとＮＯxパージ実施判定値との関係を示
すマップである。 【図６】図２のＮＯxパージ制御の制御結果を示すタイ
ムチャートである。 【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）

フロントページの続き (72)発明者 武田 淳 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 AA12 AA24 AB03 AB05 AB06 AB09 BA00 CA18 CB03 DB06 DB10 DC03 EA01 EA03 EA07 EA12 EA18 EA30 EA33 EA39 EA40 FB10 FB11 FB12 GB02Y GB03Y GB06Y HA19 HA20 HA36 HA37 HA38 HA42 3G301 HA04 HA15 JA04 KB10 LB04 MA01 MA19 NA04 NA08 NB02 NC02 ND02 ND15 NE13 NE14 NE15 NE17 NE19 NE23 PA11Z PA17Z PC02A PD01Z PD12Z PE01Z PE03Z PF01Z PF08Z PF13Z

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 内燃機関の運転状態をリーン空燃比運転
   状態とリーン空燃比以外の空燃比での運転状態との間で
   切り換える運転状態切換手段と、 内燃機関の排気通路に設けられ、運転状態が前記リーン
   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、 前記吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯx吸蔵量を推定す
   るＮＯx吸蔵量推定手段と、 特定運転条件下で前記運転状態切換手段により運転状態
   が前記リーン空燃比運転状態から前記リーン空燃比以外
   の空燃比での運転状態に切り換わった際に前記ＮＯx吸
   蔵量推定手段により推定されるＮＯx吸蔵量が第１の所
   定値以上であるとき、空燃比を所定のリッチ空燃比に補
   正する第１のリッチ補正手段と、 前記リーン空燃比運転状態で前記ＮＯx吸蔵量推定手段
   により推定されるＮＯx吸蔵量が前記第１の所定値より
   も大きな第２の所定値に達したとき、空燃比を前記所定
   のリッチ空燃比に補正する第２のリッチ補正手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。