JP2000110613A

JP2000110613A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2000110613A
Application number: JP10282189A
Authority: JP
Inventors: Yasuki Tamura; 保樹田村; Takashi Dougahara; 隆堂ヶ原; Kojiro Okada; 公二郎岡田; Kazuhito Kawashima; 川島　　一仁
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1998-10-05
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 2000-04-18
Anticipated expiration: 2018-10-05
Also published as: JP4114025B2

Abstract

(57)【要約】【課題】吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxの放出時
において、ＮＯx放出に必要とされるリッチ空燃比の最
適化を図った内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxの放
出が必要なときにはＮＯx放出制御手段によって内燃機
関の運転状態がリッチ空燃比運転とされるが(S10,S1
2)、この際、第１及び第２検出手段によって吸蔵型ＮＯ
x触媒の上流側のＮＯx濃度（Ｄ(#1)）と放出される下流
側のＮＯx濃度（Ｄ(#2)）とが検出されるとともに演算
手段によってこれらＮＯx濃度の差（ΔＤ）が算出され
(S16)、当該差（ΔＤ）に応じてリッチ空燃比のリッチ
化度合が可変設定される(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）で一旦ＮＯxのまま放出し
た後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２５８６７３８号公報等に開示
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リッチ空燃
比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を放出し浄化
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。

【０００４】ところで、このようなリッチスパイクを実
施する場合、ＮＯxの放出に要求されるリッチ空燃比運
転の運転期間及びリッチ空燃比度合は、リーン空燃比運
転時の継続時間により推定される吸蔵型ＮＯx触媒の堆
積ＮＯx量に応じて予め所定時間及び所定のリッチ空燃
比に設定されるようにされており、当該所定のリッチ空
燃比の下で所定時間に亘りリッチ空燃比運転が実施され
る。

【０００５】ところが、実際には、吸蔵型ＮＯx触媒の
ＮＯx浄化効率やＣＯの流量に影響する内燃機関の運転
条件等によってＮＯxの放出に現実に要する時間は変化
する。故に、例えば、リッチ空燃比運転の運転期間が短
いと、上述の如く一旦放出されたＮＯxがＣＯ（還元
剤）不足により還元されずにそのまま排出されるおそれ
があり、一方運転期間が長すぎると、ＣＯが余剰に排出
され続け燃費の悪化等の要因となる。

【０００６】そこで、リッチスパイク時に吸蔵型ＮＯx
触媒から放出されるＮＯx量の変化をＨＥＧＯセンサ
（Ｏ₂センサ）を用いて監視し、リッチ空燃比運転の運
転期間を予め設定せず、当該放出されるＮＯx量が略完
全になくなるまで所定のリッチ空燃比で該リッチ空燃比
運転を継続し、これにより確実に吸蔵型ＮＯx触媒から
ＮＯxを放出させる技術が例えば特開平１０−１２１９
４４号公報に開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、吸蔵型ＮＯ
x触媒から放出されるＮＯx量（ＮＯx濃度）は、ＮＯx放
出期間中その時々で異なる。具体的には、放出されるＮ
Ｏx量がＮＯx放出開始時には多くＮＯx放出完了前には
少ない傾向にある。故に、ＮＯx放出期間中において
も、その時々でＮＯxを還元するための還元剤の量は異
なることになる。

【０００８】ところが、この点に関し、上記公報に開示
された技術では、ＮＯx放出のためのリッチ空燃比を所
定のリッチ空燃比で一定としている。従って、当該公報
に開示の技術では、ＮＯx放出開始時には還元剤が不足
する場合があり、ＮＯx放出完了前には該還元剤が過剰
となる場合があり好ましいことではない。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ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯx
の放出時において、ＮＯx放出に必要とされるリッチ空
燃比の最適化を図った内燃機関の排気浄化装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【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触媒に吸
蔵されたＮＯxの放出が必要なときにはＮＯx放出制御手
段によって内燃機関の運転状態がリッチ空燃比運転とさ
れるが、この際、第１及び第２検出手段によって吸蔵型
ＮＯx触媒の上流側のＮＯxの濃度に相関する値と放出さ
れる下流側のＮＯxの濃度に相関する値とが検出される
とともに演算手段によってこれらＮＯxの濃度に相関す
る値の差が算出され、その算出値に応じてリッチ空燃比
のリッチ化度合が可変設定される。

【００１０】従って、吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮ
Ｏxの放出に必要なリッチ空燃比運転の運転期間が、放
出されるＮＯxの濃度に基づいて極めて適正なものとさ
れ、さらに、当該放出されるＮＯxの濃度に応じて空燃
比が常に最適なものとされ、不用意にＮＯxが排出され
ることがなくなるとともに還元剤としてのＣＯが過剰に
排出されることがなくなり、環境悪化のみならず燃費の
悪化が好適に防止される。

【００１１】

【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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。そして、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。

【００１７】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を一旦
放出した後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（Ｂ
ａ）等のアルカリ金属、アルカリ土類金属が採用されて
いる。

【００１８】また、排気管１４には吸蔵型ＮＯx触媒３
０ａの上流に位置して＃１Ｏ₂センサ（第１検出手段）
２０が設けられており、さらに吸蔵型ＮＯx触媒３０ａ
の下流に位置して＃２Ｏ₂センサ（第２検出手段）２２
が設けられている。これら＃１Ｏ₂センサ２０及び＃２
Ｏ₂センサ２２の各Ｏ₂センサは、排気中のＮＯxの濃度
に相関する値としての酸素量を検出するものである。こ
れらＯ₂センサは、酸素量が少ないときには大きな値を
とり、逆に酸素量が多いときには小さな値をとるように
構成されている。つまり、Ｏ₂センサの出力特性は、図
２に示すように、酸素が化合物ＣＯとなって存在するリ
ッチ空燃比雰囲気では大きく、ストイキオ雰囲気近傍で
は急勾配で変化し、酸素過剰状態にあるリーン空燃比雰
囲気では小さくなるようにされている。従って、これら
＃１Ｏ₂センサ２０及び＃２Ｏ₂センサ２２により吸蔵型
ＮＯx触媒３０ａの上流及び下流の酸素量を検出するこ
とで、当該吸蔵型ＮＯx触媒３０ａの上流及び下流の空
燃比をそれぞれ良好に検出可能となっている。

【００１９】さらに、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、
ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）、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ＥＣＵ４０
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、
上述したスロットルセンサ１１ａ、クランク角センサ１
３、高温センサ１６、＃１Ｏ₂センサ２０、＃２Ｏ₂セン
サ２２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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】そして、通常は目標平均有効圧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Ｔca
tが推定される。

【００２３】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、つまり、本発明に係る吸蔵型ＮＯ
x触媒３０ａのＮＯxパージ制御（ＮＯx放出制御手段）
について説明する。図３を参照すると、ＥＣＵ４０が実
行する、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、また、図４を参照すると、
当該ＮＯxパージ制御を行った場合のＮＯx放出量
（ａ）、＃１Ｏ₂センサ２０、＃２Ｏ₂センサ２２の各Ｏ
₂センサ出力Ｄ(#1)，Ｄ(#2)（ｂ）及び目標Ａ／Ｆ
（ｃ）の時間変化を示すタイムチャートが示されてお
り、以下当該フローチャート及びタイムチャートに沿っ
て説明する。

【００２４】図３に示すように、先ず、ステップＳ１０
では、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａのＮＯx吸蔵量が許容値を
越えたか否かを判別する。この際、ＮＯx吸蔵量は、例
えば次式(1)から演算により求められる。Ｑ(n)＝Ｑ(n-1)＋ｑ1−ｑ2 …(1) ここに、Ｑ(n)は現在のＮＯx積算量、即ちＮＯx吸蔵量
であり、Ｑ(n-1)は当該ルーチンの前回実行時のＮＯx積
算量である。そして、ｑ1は吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに新
たに吸蔵される吸着ＮＯx量を示しており、ｑ2は吸蔵型
ＮＯx触媒３０ａから除去される脱離ＮＯx量を示してい
る。

【００２５】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。
また、脱離ＮＯx量ｑ2は次式(2)及び(2)’から求められ
る。ｑ2＝ｑ2’・Ｚa …(2) Ｚa＝Ｑa・（Ａ／Ｆ係数） …(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、Ｚaは吸蔵型ＮＯx触媒３
０ａに流入する還元剤（例えば、ＣＯ）流量、Ｑaは吸
入空気量である。この際、Ｚaについては、上述の目標
平均有効圧Ｐeとエンジン回転速度情報Ｎeとから予め求
めておいてもよい。

【００２６】なお、ＮＯx吸蔵量は、リーン空燃比での
運転時間によってもある程度は推定可能である。ステッ
プＳ１０の判別結果が偽（Ｎｏ）でＮＯx吸蔵量が許容
値に達していない場合には何もせずに当該ルーチンを抜
ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）でＮＯx吸蔵量が
許容値を越えたと判定された場合には次にステップＳ１
２に進み、ＮＯxパージを開始する。

【００２７】ステップＳ１２では、ＮＯxパージの開始
に際し、目標Ａ／Ｆを所定の初期値、即ち初期リッチ空
燃比（例えば、値１０）に設定する。これにより、図４
（ａ）に示すように、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸蔵さ
れたＮＯxが急速に放出され、還元除去され始める。次
のステップＳ１４では、＃１Ｏ₂センサ２０の出力Ｄ(#
1)が所定値Ｄ1（例えば、ストイキオに対応する出力値
（図２参照））以上になったか否かを判別する。判別結
果が偽（Ｎｏ）の場合にはステップＳ１２において目標
Ａ／Ｆを所定の初期値、即ち初期リッチ空燃比（例え
ば、値１０）のままに保持する。なお、この初期リッチ
空燃比（例えば、値１０）は、ＮＯxパージ制御におい
て使用される最もリッチ化度合の大きな値とされるのが
よい。

【００２８】このようにすれば、次のステップＳ１６に
おいて＃１Ｏ₂センサ２０の出力Ｄ(#1)と＃２Ｏ₂センサ
２２の出力Ｄ(#2)とを用いて演算を行うのであるが、＃
１Ｏ ₂センサ２０及び＃２Ｏ₂センサ２２のＮＯxパージ
の開始初期における応答遅れの要素が排除（マスキン
グ）され、正確な演算が可能とされる。一方、ステップ
Ｓ１４の判別結果が真（Ｙｅｓ）で出力Ｄ(#1)が所定値
Ｄ1以上となり、＃１Ｏ₂センサ２０や＃２Ｏ₂センサ２
２の応答遅れの要素が排除されたとみなされたら、次に
ステップＳ１６に進む。

【００２９】ステップＳ１６では、次式(3)により＃１
Ｏ₂センサ２０の出力Ｄ(#1)と＃２Ｏ ₂センサ２２の出力
Ｄ(#2)との差ΔＤを演算する（演算手段）。 ΔＤ＝Ｄ(#1)−Ｄ(#2) …(3) 即ち、図４（ｂ）には、＃１Ｏ₂センサ２０の出力Ｄ(#
1)を一点鎖線で、＃２Ｏ₂センサ２２の出力Ｄ(#2)を実
線で示してあるが、これら出力Ｄ(#1)と出力Ｄ(#2)の差
を演算し、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａの上流側の排気中の
酸素量と下流側の排気中の酸素量との差、即ち排気中の
空燃比の差を求めるようにする。

【００３０】これにより、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸
蔵されたＮＯxがＮＯxパージによって放出、還元される
とＮ₂とともにＯ₂（酸素）が発生するのであるが、当該
還元により発生したＯ₂の量が適切に検出され、ひいて
はＮＯxの放出量が適切に検出可能とされる。空燃比が
リーン空燃比からリッチ空燃比とされるときには、酸素
量が急減するため、図４（ｂ）に示すように、上述した
理由に基づき、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａの上流側にある
＃１Ｏ₂センサ２０の出力Ｄ(#1)は急勾配で大側に変化
した後一定に保持される。一方、このとき、吸蔵型ＮＯ
x触媒３０ａでは、吸蔵されたＮＯxが初期リッチ空燃比
（例えば、値１０）の下に発生する多量のＣＯにより放
出、還元されてＯ₂が多量に発生しており、故に吸蔵型
ＮＯx触媒３０ａの下流側にある＃２Ｏ₂センサ２２の出
力Ｄ(#2)は小さいままに保持される。つまり、出力Ｄ(#
1)が所定値Ｄ1以上となった時点では、同図（ａ）及び
（ｂ）に示すように、差ΔＤ、即ちＮＯxの放出量は比
較的大きなものとなっている。

【００３１】そして、次のステップＳ１８では、上記の
ように求めた差ΔＤに基づいて最適な目標Ａ／Ｆを演算
により決定する。実際には、例えば図５に示すように、
差ΔＤと目標Ａ／Ｆとの関係を示すマップが予め実験等
により設定されており、目標Ａ／Ｆは差ΔＤに応じて当
該マップより求められる。同図によれば、出力Ｄ(#1)が
所定値Ｄ1以上となった時点では、上述したように差Δ
Ｄは比較的大きいため、目標Ａ／Ｆは初期リッチ空燃比
と同じ空燃比（例えば、値１０）とされる。

【００３２】次のステップＳ２０では、差ΔＤが所定値
ΔＤ0（極小値または値０）以下となったか否かを判別
する。つまり、還元により発生するＯ₂が極めて少なく
なり、吸蔵ＮＯx量が殆ど還元され尽くしてもはやＮＯx
パージを行う必要がなくなったか否かを判別する。この
時点では、差ΔＤは比較的大きいため、判別結果は偽
（Ｎｏ）であり、この場合にはステップＳ１６及びステ
ップＳ１８の実行を繰り返し継続する。

【００３３】吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸蔵されたＮＯx
の放出、還元が進むと、還元により発生するＯ₂が増加
した後次第に少なくなり、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａの下
流側の空燃比もリッチ空燃比側に遷移して＃２Ｏ₂セン
サ２２の出力Ｄ(#2)も大側に変化し始める。このように
出力Ｄ(#2)が大側に変化するようになると、図４（ｂ）
に示すように、出力Ｄ(#1)一定の下に差ΔＤは徐々に小
さくなる。そして、差ΔＤが例えば所定値ΔＤ1まで小
さくなると、図５のマップに基づき、目標Ａ／Ｆは若干
リッチ化度合の小さい空燃比（例えば、値１２）とされ
る（図４（ｃ）参照）。つまり、ＮＯxの放出、還元が
ある程度進行したときには、もはや還元剤であるＣＯは
それほど必要なく、故に、この場合には燃料供給量を減
らす等して目標Ａ／Ｆをリッチ化度合の低い側に変更す
る。これにより、余剰のＣＯが排出されることなくな
り、燃費の悪化等が好適に防止されることになる。

【００３４】ところで、＃２Ｏ₂センサ２２の出力Ｄ(#
2)は、実際には、図４（ｂ）に示すように、差ΔＤが所
定値ΔＤ2とされた状態のまま暫くの間継続するのであ
るが、これは、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸蔵されたＮ
Ｏxがある程度放出されると、放出され難い一部のＮＯx
のみが残り、この放出され難いＮＯxは少しずつしか放
出されず、放出するのに時間がかかるためであり（図４
（ａ）参照）、この間は、当該放出され難いＮＯxを完
全に放出すべく、目標Ａ／Ｆは上記若干リッチ化度合の
小さい空燃比（例えば、値１２）のままとする。

【００３５】そして、当該放出され難いＮＯxが略完全
に放出、還元されたら、差ΔＤは再び減少に向かうた
め、これに応じて、図５のマップに基づき、目標Ａ／Ｆ
のリッチ化度合を徐々に小さく変化させるようにする。
これにより、排気中のＣＯが徐々に減少させられ、つま
り、還元剤であるＣＯが未だ放出されずに残っているＮ
Ｏxの還元に最低限必要な量に抑えられ、やはり余剰の
ＣＯが排出されることなく燃費の悪化等が極めて好適に
防止されることになる。

【００３６】その後、ステップＳ２０の判別結果が真
（Ｙｅｓ）となり、差ΔＤが所定値ΔＤ0（極小値また
は値０）を下回ったら、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸蔵
されたＮＯxは略完全に除去されたと判断でき、この場
合には、もはや還元剤であるＣＯは必要なく、当該ＮＯ
xパージ制御を終了する。これにより、吸蔵型ＮＯx触媒
３０ａに吸蔵されたＮＯxが過不足なく確実に除去され
る。

【００３７】なお、図５に示すように、差ΔＤが所定値
ΔＤ0（極小値または値０）となったときには、目標Ａ
／Ｆはストイキオ（値１４．７）近傍のややリッチな空
燃比（例えば、値１４．５）とされるが、これは、ＮＯ
xパージ終了まではリッチ空燃比を維持して吸蔵型ＮＯx
触媒３０ａに新たにＮＯxを吸蔵させないようにするた
めであり、さらに、当該ややリッチな空燃比（例えば、
値１４．５）であれば、ストイキオに近いことからＣＯ
やＨＣの発生をも確実に抑えることができるからであ
る。

【００３８】また、ここでは、図４（ｃ）に示すよう
に、ＮＯxパージを終了した後、再び目標Ａ／Ｆをリー
ン空燃比としているが、これはエンジン１の運転状態に
応じてたまたま燃料噴射モードがリーン空燃比に対応し
たモードとされたためであり、ストイキオフィードバッ
クモードであれば目標Ａ／Ｆはストイキオとされ、オー
プンループモードであればリッチ空燃比とされる。

【００３９】ところで、上記実施形態では、ＮＯxパー
ジ時においてＮＯxの放出と還元とを併せて実施可能な
吸蔵型ＮＯx触媒３０ａを用いるようにしたが、吸蔵型
ＮＯx触媒３０ａをＮＯxの放出のみ実施可能な吸蔵型Ｎ
Ｏx触媒とし、下流の三元触媒３０ｂで還元を行うよう
な触媒構成としてもよい。この場合、＃２Ｏ₂センサ２
２は三元触媒３０ｂの下流に設けるのが好ましい。

【００４０】また、三元触媒３０ｂを用いず、ＮＯxの
放出機能と還元機能とを併せ有した吸蔵型ＮＯx触媒３
０ａのみを用いる構成としてもよい。また、上記実施形
態では、ＮＯxパージが開始された後、＃１Ｏ₂センサ２
０の出力Ｄ(#1)が所定値Ｄ1以上となるまで出力Ｄ(#
1)、出力Ｄ(#2)の差ΔＤの演算を行わず、＃１Ｏ₂セン
サ２０及び＃２Ｏ₂センサ２２の応答遅れの要素を排除
（マスキング）するようにしたが（図３中のステップＳ
１４参照）、単に初期リッチ空燃比を所定時間（初期リ
ッチ化期間）が経過するまで継続するようにしてもよ
い。この場合、所定時間は、予めエンジン１の運転条件
等に応じて設定したマップから求めてもよいし、予め設
定した固定値であってもよい。また、このようなマスキ
ングを行わず、出力Ｄ(#1)、出力Ｄ(#2)を一次遅れ補正
等によって補正するようにしてもよい。

【００４１】また、センサの経時劣化を考慮して、＃１
Ｏ₂センサ２０の出力値を予め運転状態に応じて定めた
固定値とし、当該固定値と＃２Ｏ₂センサ２２の出力Ｄ
(#2)から差ΔＤの演算を行うようにしてもよい。この場
合、Ｏ₂センサとしては、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａ下流の
＃２Ｏ₂センサ２２のみを使用することになる。また、
上記実施形態では、＃１Ｏ₂センサ２０及び＃２Ｏ₂セン
サ２２として一般的なＯ₂センサを用いるようにした
が、好ましくは通常触媒に使用されＮＯxを還元し易い
貴金属（ロジウム等）を先端検出部近傍に添加したよう
な、または先端検出部の電極自体をＮＯxを還元し易い
貴金属（ロジウム等）にしたような構成のＯ₂センサを
用いるのがよい。これにより、実際には吸蔵型ＮＯx触
媒３０ａから放出されたＮＯxの一部が還元され難いと
いう事実があり、Ｏ₂の発生量でＮＯxの放出量を代表さ
せている場合、通常のＯ₂センサではＮＯxの放出量の検
出値に若干ずれが生じることがあるのであるが、このよ
うに貴金属（ロジウム等）を先端検出部近傍に添加した
或いは電極自体を貴金属（ロジウム等）にしたＯ₂セン
サを用いることで、放出されたＮＯxを略完全に還元
し、放出されたＮＯx量に対応したＯ₂量を適正に検出す
ることができ、ＮＯxの放出量をより一層正確に把握す
ることが可能となる。

【００４２】また、上記実施形態では、＃１Ｏ₂センサ
２０と＃２Ｏ₂センサ２２からの出力Ｄ(#1)及び出力Ｄ
(#2)の差ΔＤに基づいて、排気中の空燃比差、即ちＮＯ
xの放出量を検出するようにしたが、＃１Ｏ₂センサ２０
と＃２Ｏ₂センサ２２をそれぞれリニア空燃比センサ
（ＬＡＦＳ）に置き換えて直接的に空燃比を検出するよ
うにしてもよく、また、ＨＣセンサ等の排ガスセンサを
用いるようにしても本発明を好適に実施可能である。さ
らに、上記の如く吸蔵型ＮＯx触媒３０ａをＮＯxの放出
機能のみ有した吸蔵型ＮＯx触媒とした場合には、吸蔵
型ＮＯx触媒３０ａの上流と直下流とにＮＯxセンサを設
け、直接的にＮＯxの放出量を検出するようにしてもよ
い。

【００４３】また、上記実施形態では、差ΔＤが所定値
ΔＤ0（極小値または値０）を下回ったら当該ＮＯxパー
ジ制御を終了するようにしているが、当該ＮＯxパージ
制御時間が所定時間経過するまで継続するようにしても
よい。この場合、所定時間は予めエンジン１の運転条件
等に応じて設定したマップから求めてもよいし、予め設
定した固定値であってもよい。これは、Ｏ₂センサの出
力誤差が比較的大きく、ＮＯx放出完了を精度よく検知
困難な場合に有効である。この場合にも、ＮＯxパージ
制御終了前には差ΔＤは十分に小さくなっているため、
Ａ／Ｆもストイキオ近傍となっており、ＮＯxパージ制
御時間の延長によるＣＯ等の排出はない。

【００４４】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。

【００４５】

【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、放出される
ＮＯxの濃度を監視することで吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵さ
れたＮＯxの放出に必要なリッチ空燃比運転の運転期間
を適正なものにでき、さらに、当該放出されるＮＯxの
濃度に応じて空燃比を常に最適なものにできる。従っ
て、不用意にＮＯxを排出させないようにしながら併せ
て還元剤としてのＣＯを過剰に排出させないようにで
き、環境悪化を防止しながら燃費の悪化をも好適に防止
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】Ｏ₂センサの空燃比に対する出力特性を示す図
である。

【図３】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４】図３のＮＯxパージ制御を行った場合のＮＯx放
出量（ａ）、＃１Ｏ₂センサ、＃２Ｏ₂センサの各出力Ｄ
(#1)，Ｄ(#2)（ｂ）及び目標Ａ／Ｆ（ｃ）の時間変化を
示すタイムチャートである。

【図５】出力Ｄ(#1)，Ｄ(#2)の差ΔＤと目標Ａ／Ｆとの
関係を示すマップである。

【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２０＃１Ｏ₂センサ（第１検出手段）２２＃２Ｏ₂センサ（第２検出手段）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 (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４ＺＦ０２Ｄ 45/00 ３１４Ｂ０１Ｄ 53/36 １０２Ｈ (72)発明者岡田公二郎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 (72)発明者川島一仁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） 3G084 AA04 BA09 BA24 DA04 DA10 EB02 EB12 EC03 FA26 FA28 FA30 3G091 AA02 AA12 AA13 AA17 AA24 AB03 AB05 AB09 BA14 BA17 BA19 CA18 CA23 CA24 CA26 CB02 DA01 DA02 DA06 DB06 DB07 DB10 DC01 DC06 EA01 EA03 EA05 EA07 EA17 EA33 EA34 FB10 FB11 FB12 FC04 GB03W GB06W HA09 HA20 HA35 3G301 HA01 HA04 HA15 HA18 JA20 JA25 JA26 LB04 MA01 MA11 NA04 NA06 NA08 NA09 NB02 NB06 NB11 NC02 NC08 ND01 NE01 NE06 NE13 NE14 NE15 NE16 NE21 PA01Z PA11Z PA17Z PC02Z PD01Z PD03A PD03Z PD09A PD09Z PD11Z PE01Z PE03Z 4D048 AA06 AA13 AA18 AB02 BA14Y BA15Y BA30Y BA33Y BA39Y CA01 DA01 DA02 DA08 DA20 EA04 4G069 AA15 CA03 CA08 CA09 CA13

Claims

【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、排気空
燃比がリーン空燃比であるとき排気中のＮＯxを吸蔵さ
せ、リッチ空燃比または理論空燃比であるとき前記吸蔵
させたＮＯxを放出または還元する吸蔵型ＮＯx触媒と、前記吸蔵型ＮＯx触媒に流入するＮＯxの濃度に相関する
値を検出する第１検出手段と、前記吸蔵型ＮＯx触媒から放出されるＮＯxの濃度に相関
する値を検出する第２検出手段と、前記第１検出手段及び前記第２検出手段により検出され
るＮＯxの濃度に相関する値の差を算出する演算手段
と、前記吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxの放出が必要な
とき、内燃機関の運転状態をリッチ空燃比運転とすると
ともに、該リッチ空燃比のリッチ化度合を前記演算手段
により算出された算出値に応じて可変設定するＮＯx放
出制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排
気浄化装置。