JP2000120430A - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大気圧が変化した場合においても、ＮＯｘ吸
収剤に吸収されたＮＯｘ量を正確に推定し、適切なタイ
ミングで還元リッチ化を実行することにより、良好な燃
費及び排気ガス特性を維持することができる排気ガス浄
化装置を提供する。 【解決手段】 単位時間当たりのＮＯｘ排出量に相当す
る増分値ＣＴＳＶを、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内
絶対圧ＰＢＡに応じて算出する（Ｓ２５）。大気圧セン
サ２１により検出される大気圧ＰＡに応じて燃料供給量
を補正する大気圧補正係数ＫＰＡを算出し、この大気圧
補正係数ＫＰＡが１より大きいとき、すなわち高地走行
時は、ＫＰＡ値に応じて増分値補正係数ＫＣＴＳＶを算
出し（Ｓ２６，Ｓ２７）、補正係数ＫＣＴＳＶにより増
分値ＣＴＳＶを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気ガ
ス浄化装置に関し、特に排気系に窒素酸化物（ＮＯｘ）
の吸収剤を内蔵するＮＯｘ浄化装置を備えた内燃機関の
排気ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関に供給する混合気の空燃比を理
論空燃比よりリーン側に設定するリーン運転を実行する
と、ＮＯｘの排出量が増加する傾向があるため、機関の
排気系にＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤を内蔵するＮＯ
ｘ浄化装置を設け、排気ガスの浄化を行う技術が従来よ
り知られている。このＮＯｘ吸収剤は、空燃比が理論空
燃比よりリーン側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が
比較的高い（ＮＯｘが多い）状態（以下「排気ガスリー
ン状態」という）においては、ＮＯｘを吸収する一方、
逆に空燃比が理論空燃比近傍または理論空燃比よりリッ
チ側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的低い状
態（以下「排気ガスリッチ状態」という）においては、
吸収したＮＯｘを放出する特性を有する。このＮＯｘ吸
収剤を内蔵するＮＯｘ浄化装置は、排気ガスリッチ状態
においては、ＮＯｘ吸収剤から放出されるＮＯｘはＨ
Ｃ、ＣＯにより還元されて、窒素ガスとして排出され、
またＨＣ、ＣＯは酸化されて水蒸気及び二酸化炭素とし
て排出されるように構成されている。

【０００３】上記ＮＯｘ吸収剤が、吸収できるＮＯｘ量
には当然限界があるため、リーン運転のみを長時間継続
することはできない。そのため、吸収されたＮＯｘを放
出させるために空燃比を一時的にリッチ化し、ＮＯｘ吸
収剤からＮＯｘを放出させるとともに放出されたＮＯｘ
を還元するようにした空燃比制御手法が従来より知られ
ている（例えば特許第２５８６７３９号公報）。以下、
この一時的なリッチ化を、「還元リッチ化」という。

【０００４】この公報に示された手法によれば、機関負
荷、機関回転数等の機関運転状態に応じてＮＯｘ吸収剤
に吸収されているＮＯｘ量が推定され、該推定されたＮ
Ｏｘ量が予め定めた許容量を越えたときに還元リッチ化
が実行される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】内燃機関によって駆動
される車両が高地を走行する場合には、機関回転数及び
機関負荷に応じて低地と同様に燃料供給量を決定する
と、実際の空燃比が所望値よりリーン方向にずれること
から、燃料供給量の増加方向への補正（以下「大気圧補
正」という）が行われる。高地において空燃比がリーン
方向にずれるのは、以下の理由による。すなわち、内燃
機関の燃焼室内には、本来排気されるべき燃焼後のガス
の一部が残留するが、高地において大気圧が低下し、排
圧が低下すると、その燃焼後のガスの残留量（内部排気
還流量）が減少し、新気の量が相対的に増加するからあ
る。

【０００６】ところが従来の還元リッチ化の手法では、
基本的に機関回転数及び機関負荷に応じてＮＯｘ吸収剤
に吸収されたＮＯｘ量が推定されるため、上記のような
燃料供給量の大気圧補正が行われる場合、すなわち高地
走行が行われる場合には、機関から排出されるＮＯｘ量
の推定値にずれが生じ、ＮＯｘ量の推定精度が低下し
て、還元リッチ化の実行時期が不適切なものとなるとい
う問題があった。

【０００７】本発明は、この点に着目してなされたもの
であり、大気圧が変化した場合においても、ＮＯｘ吸収
剤に吸収されたＮＯｘ量を正確に推定し、適切なタイミ
ングで還元リッチ化を実行することにより、良好な燃費
及び排気ガス特性を維持することができる排気ガス浄化
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス中の
酸素濃度が比較的高い排気ガスリーン状態のとき排気ガ
ス中の窒素酸化物を吸収し、排気ガス中の酸素濃度が比
較的低い排気ガスリッチ状態のとき吸収した窒素酸化物
を還元する窒素酸化物浄化手段と、前記機関の運転状態
に基づいて前記窒素酸化物浄化手段に吸収された窒素酸
化物の量を推定する吸収量推定手段と、該吸収量推定手
段により推定された窒素酸化物量が基準値を越えたと
き、前記排気ガスが前記排気ガスリッチ状態となるよう
に前記機関に供給する混合気の空燃比を制御する還元手
段とを備える内燃機関の排気ガス浄化装置において、大
気圧を検出する大気圧検出手段を備え、前記吸収量推定
手段は、前記機関の運転状態及び前記大気圧検出手段に
より検出された大気圧に基づいて、前記窒素酸化物浄化
手段に吸収された窒素酸化物量を推定することを特徴と
する。

【０００９】ここで「基準値」は、窒素酸化物浄化手段
が吸収可能な窒素酸化物量の最大値または該最大値に基
づいて該最大値より小さい値に設定される。

【００１０】この構成によれば、大気圧が検出され、機
関運転状態及び検出された大気圧に基づいて窒素酸化物
浄化手段に吸収された窒素酸化物量が推定されるので、
内燃機関によって駆動される車両が高地を走行する場合
でも適切なタイミングで還元リッチ化を実行し、良好な
燃費及び排気ガス特性を維持することができる。

【００１１】吸収量推定手段は、機関運転状態、より具
体的には機関回転数及び機関負荷に応じて単位時間当た
りの窒素酸化物排出量を算出し、該単位時間当たりの窒
素酸化物排出量を積算することにより前記窒素酸化物浄
化手段に吸収された窒素酸化物量を推定するものであ
り、前記検出した大気圧に応じて前記単位時間当たりの
窒素酸化物排出量を補正することが望ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の実施の一形態に係
る排気ガス浄化装置を含む、内燃機関（以下「エンジ
ン」という）及びその制御装置の全体構成図であり、例
えば４気筒のエンジン１の吸気管２の途中にはスロット
ル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル
弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロ
ットル弁３の開度に応じた電気信号を出力してエンジン
制御用電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」とい
う）５に供給する。

【００１３】燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁
３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃
料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接
続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の
開弁時間が制御される。

【００１４】一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気
管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この
絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号
は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気
温（ＴＡ)センサ８が取付けられており、吸気温ＴＡを
検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給す
る。

【００１５】エンジン１の本体に装着されたエンジン水
温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン
水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出
力してＥＣＵ５に供給する。

【００１６】エンジン１の図示しないカム軸周囲又はク
ランク軸周囲には、エンジン回転数（ＮＥ）センサ１０
及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１１が取り付けられてい
る。エンジン回転数センサ１０は、エンジン１の各気筒
の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クラン
ク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではク
ランク角１８０゜毎に）ＴＤＣ信号パルスを出力し、気
筒判別センサ１１は、特定の気筒の所定クランク角度位
置で気筒判別信号パルスを出力するものであり、これら
の各信号パルスはＥＣＵ５に供給される。

【００１７】排気管１２には窒素酸化物浄化手段として
のＮＯｘ浄化装置１６が設けられている。ＮＯｘ浄化装
置１６は、ＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤及び酸化、還
元を促進するための触媒を内蔵する。ＮＯｘ吸収剤とし
ては、エンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空
燃比よりリーン側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が
比較的高い（ＮＯｘが多い）排気ガスリーン状態におい
ては、ＮＯｘを吸蔵する一方、逆にエンジン１に供給さ
れる混合気の空燃比が理論空燃比近傍または理論空燃比
よりリッチ側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較
的低い排気ガスリッチ状態においては、吸蔵したＮＯｘ
を放出する特性を有する吸蔵式のもの、あるいは排気ガ
スリーン状態においてはＮＯｘを吸着し、排気ガスリッ
チ状態において還元する吸着式のものを使用する。ＮＯ
ｘ浄化装置１６は、排気ガスリーン状態においては、Ｎ
Ｏｘ吸収剤にＮＯｘを吸収させる一方、排気ガスリッチ
状態においては、ＮＯｘ吸収剤から放出されるＮＯｘが
ＨＣ、ＣＯにより還元されて、窒素ガスとして排出さ
れ、またＨＣ、ＣＯは酸化されて水蒸気及び二酸化炭素
として排出されるように構成されている。吸蔵式のＮＯ
ｘ吸収剤としては、例えば酸化バリウム（Ｂａ０）が使
用され、吸着式のＮＯｘ吸収剤としては、例えばナトリ
ウム（Ｎａ）とチタン（Ｔｉ）またはストロンチウム
（Ｓｒ）とチタン（Ｔｉ）が使用され、触媒としては吸
蔵式及び吸着式のいずれにおいても、例えば白金（Ｐ
ｔ）が使用される。このＮＯｘ吸収剤は、一般にその温
度が高くなるほど、吸収したＮＯｘを放出しやすくなる
特性を有する。

【００１８】ＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力の限界、す
なわち最大ＮＯｘ吸収量まで、ＮＯｘを吸収すると、そ
れ以上ＮＯｘを吸収できなくなるので、適時ＮＯｘを放
出させて還元するために空燃比のリッチ化、すなわち還
元リッチ化を実行する。

【００１９】ＮＯｘ浄化装置１６の上流位置には、比例
型空燃比センサ１４（以下「ＬＡＦセンサ１４」とい
う）が装着されており、このＬＡＦセンサ１４は排気ガ
ス中の酸素濃度（空燃比）にほぼ比例した電気信号を出
力し、ＥＣＵ５に供給する。ＥＣＵ５には、さらに大気
圧ＰＡを検出する大気圧検出手段としての大気圧センサ
２１が接続されており、その検出信号がＥＣＵ５に供給
される。

【００２０】エンジン１は、吸気弁及び排気弁のバルブ
タイミングを、エンジンの高速回転領域に適した高速バ
ルブタイミングと、低速回転領域に適した低速バルブタ
イミングとの２段階に切換可能なバルブタイミング切換
機構３０を有する。このバルブタイミングの切換は、弁
リフト量の切換も含み、さらに低速バルブタイミング選
択時は２つに吸気弁のうちの一方を休止させて、空燃比
を理論空燃比よりリーン化する場合においても安定した
燃焼を確保するようにしている。

【００２１】バルブタイミング切換機構３０は、バルブ
タイミングの切換を油圧を介して行うものであり、この
油圧切換を行う電磁弁及び油圧センサがＥＣＵ５に接続
されている。油圧センサの検出信号はＥＣＵ５に供給さ
れ、ＥＣＵ５は電磁弁を制御してエンジン１の運転状態
に応じたバルブタイミングの切換制御を行う。

【００２２】ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波
形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナロ
グ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する
入力回路５ａ、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」とい
う）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラ
ム、該演算プログラムで使用されるテーブルやマップ、
演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射弁６
に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成される。

【００２３】ＣＰＵ５ｂは、上述の各種エンジンパラメ
ータ信号に基づいて、後述するように、空燃比フィード
バック制御領域や空燃比フィードバック制御を行わない
複数の特定運転領域の種々のエンジン運転状態を判別す
るとともに、該判別されたエンジン運転状態に応じて、
次式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに同期して
開弁作動する燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演
算する。

【００２４】 ＴＯＵＴ＝ＴＩ×ＫＣＭＤＭ×ＫＬＡＦ×ＫＰＡ×Ｋ１＋Ｋ２…（１） ここに、ＴＩは燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間であ
り、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応
じて設定されたＴＩマップを検索して決定される。ＴＩ
マップは、マップ上のエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内
絶対圧ＰＢＡに対応する運転状態において、エンジンに
供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように
設定されている。

【００２５】ＫＣＭＤＭは最終目標空燃比係数であり、
後述するようにエンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧Ｐ
ＢＡ、エンジン水温ＴＷ等のエンジン運転パラメータに
応じて設定される目標空燃比係数ＫＣＭＤに対して燃料
冷却補正を行って算出される。目標空燃比係数ＫＣＭＤ
は、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空比Ｆ／Ａに比例
し、理論空燃比のとき値１．０をとるので、目標当量比
ともいう。

【００２６】ＫＬＡＦは、ＬＡＦセンサ１４の検出値か
ら算出される検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤ
に一致するようにＰＩＤ制御により算出される空燃比補
正係数である。

【００２７】ＫＰＡは、大気圧ＰＡに応じて設定される
大気圧補正係数であり、大気圧ＰＡが、７６０ｍｍＨｇ
近傍にあるときは、１．０（無補正値）に設定され、大
気圧ＰＡが低下すると、１．０より大きな値に設定さ
れ、燃料供給量が増加方向に補正される。大気圧補正係
数ＫＰＡは、後述するように大気圧ＰＡが低下するほど
増加するように設定され、燃料供給量は、大気圧ＰＡが
低下するほど増加するように補正される。

【００２８】Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメー
タ信号に応じて演算される他の補正係数および補正変数
であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン
加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決
定される。ＣＰＵ５ｂは上述のようにして求めた燃料噴
射時間ＴＯＵＴに基づいて燃料噴射弁６を開弁させる駆
動信号を出力回路５ｄを介して燃料噴射弁６に供給す
る。

【００２９】図２は、目標当量比ＫＣＭＤを算出し、検
出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤに一致するよう
にＰＩＤ制御により空燃比補正係数ＫＬＡＦを算出する
処理のフローチャートである。この処理は、例えばＴＤ
Ｃ信号パルスの発生に同期して実行される。

【００３０】先ずステップＳ１１では、目標当量比ＫＣ
ＭＤを算出する。目標当量比ＫＣＭＤは、基本的には、
エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて
算出し、エンジン水温ＴＷの低温状態や所定の高負荷運
転状態では、それらの運転状態に応じた値に変更され
る。

【００３１】またステップＳ１１の処理では、空燃比を
理論空燃比よりリーン側に設定するリーン運転を実行す
る運転状態であることを「０」で示すリーン運転フラグ
ＦＫＢＳＭＪＧが、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶
対圧ＰＢＡに応じて判別されるリーン運転領域では
「０」に設定され、空燃比を理論空燃比近傍または理論
空燃比よりリッチ側に設定するストイキまたはリッチ運
転領域では「１」に設定される。リーン運転フラグＦＫ
ＢＳＭＪＧは、後述する図４のステップＳ２２で参照さ
れる。

【００３２】続くステップＳ１２では、下記式（２）に
より目標当量比ＫＣＭＤの燃料冷却補正を行い、最終目
標空燃比係数ＫＣＭＤＭを算出する。 ＫＣＭＤＭ＝ＫＣＭＤ×ＫＥＴＣ （２） ＫＥＴＣは、燃料冷却補正係数であり、ＫＣＭＤ値が増
加するほど増加するように設定される。燃料冷却補正
は、ＫＣＭＤ値が増加し、燃料噴射量が増加するほど噴
射による燃料冷却効果が大きくなることを考慮して行う
ものである。

【００３３】ステップＳ１３では、下記式（３）を用い
て大気圧補正係数ＫＰＡを算出する。 ＫＰＡ＝１＋ＫＰＡＡ×（ＣＰＡＢ＋１．０） （３） ここで、ＫＰＡＡは、図３（ａ）に示すＫＰＡＡテーブ
ルを検索して算出される増量変数である。ＫＰＡＡテー
ブルは、大気圧ＰＡが高くなるほど増量変数ＫＰＡＡが
減少するように、換言すれば大気圧ＰＡが低下するほど
増量変数ＫＰＡＡが増加するように設定されている。Ｋ
ＰＡＡテーブルの所定大気圧ＰＡ１，ＰＡ２はそれぞれ
例えば、４８０ｍｍＨｇ，７３０ｍｍＨｇに設定され、
所定増量変数値ＫＰＡＡ１は、例えば０．０９８に設定
される。

【００３４】ＣＰＡＢは、図３（ｂ）に示すＣＰＡＢテ
ーブルを検索して算出されるキャリブレーション変数で
ある。ＣＰＡＢテーブルは、吸気管内絶対圧ＰＢＡが高
くなるほどキャリブレーション変数ＣＰＡＢが減少する
ように設定されている。ＣＰＡＢテーブルの所定吸気管
内絶対圧ＰＢＡ１，ＰＢＡ２は、例えばそれぞれ１６０
ｍｍＨｇ，３９０ｍｍＨｇに設定され、所定キャリブレ
ーション変数値ＣＰＡＢ１は、例えば２．５に設定され
る。

【００３５】したがって、上記式（３）により算出され
る大気圧補正係数ＫＰＡは、大気圧がほぼ７６０ｍｍＨ
ｇである平地においては、１．０に設定され、大気圧Ｐ
Ａが低下するほど増加するように設定される。

【００３６】ステップＳ１４では、後述する図４及び５
の還元リッチ化制御処理を実行し、ステップＳ１５で
は、ＬＡＦセンサ１４の検出値を当量比に換算して、検
出当量比ＫＡＣＴを算出する。続くステップＳ１６で
は、検出当量比ＫＡＣＴと目標当量比ＫＣＭＤの偏差に
基づくＰＩＤ制御により、検出当量比ＫＡＣＴが目標当
量比ＫＣＭＤに一致するように空燃比補正係数ＫＬＡＦ
を算出する。

【００３７】図４及び５は、図２のステップＳ１４で実
行される還元リッチ化制御処理のフローチャートであ
る。図４のステップＳ２１では、エンジン１がＬＡＦセ
ンサ１４の検出値に応じたフィードバック制御を実行す
る運転状態にあることを「１」で示すフィードバック制
御フラグＦＬＡＦＦＢが「１」か否かを判別し、ＦＬＡ
ＦＦＢ＝１であってフィードバック制御を実行する運転
状態にあるときは、リーン運転フラグＦＫＢＳＭＪＧが
「０」か否かを判別し（ステップＳ２２）、ＦＫＢＳＭ
ＪＧ＝０であってリーン運転を実行する運転状態である
ときは、目標当量比ＫＣＭＤが、理論空燃比より若干リ
ーン側の値に設定される所定当量比ＫＣＭＤＬＢ（例え
ば、０．９８）以下か否かを判別する（ステップＳ２
３）。ステップＳ２１〜Ｓ２３のいずれかの答が否定
（ＮＯ）であるときは、還元リッチ化の実行中であるこ
とを「１」で示す還元リッチ化フラグＦＲＲＯＫを
「０」に設定するとともに、カウンタＣＴＲＲに第１の
所定値ＣＴＲＲＩＮＴ１（図７（ｂ）参照）を設定して
（ステップＳ２４）、還元リッチ化を実行することなく
本処理を終了する。

【００３８】ステップＳ２１〜Ｓ２３の答が全て肯定
（ＹＥＳ）である状態、すなわちリーン運転が実行可能
であるときは、ステップＳ２５に進み、ＣＴＳＶマップ
の検索を行い、カウンタＣＴＲＲの増分値ＣＴＳＶを算
出する。ＣＴＳＶマップは、エンジン回転数ＮＥ及び吸
気管内絶対圧ＰＢＡに応じて増分値ＣＴＳＶが設定され
たマップであり、エンジン回転数ＮＥが増加するほど、
また吸気管内絶対圧ＰＢＡが増加するほど、ＣＴＳＶ値
が増加するように設定されている。この増分値ＣＴＳＶ
が、単位時間当たりのＮＯｘ排出量に相当する。

【００３９】続くステップＳ２６では、大気圧補正係数
ＫＰＡが１．０より大きいか否か、すなわち大気圧ＰＡ
が低下しているために大気圧補正が実行されているか否
かを判別し、ＫＰＡ＝１．０であって大気圧補正を実行
していないときは直ちにステップＳ２９に進む一方、Ｋ
ＰＡ＞１．０であって大気圧補正が実行されているとき
は、ＫＰＡ値に応じて図６に示すＫＣＴＳＶテーブルを
検索し、増分値補正係数ＫＣＴＳＶを算出する（ステッ
プＳ２７）。ＫＣＴＳＶテーブルは、大気圧補正係数Ｋ
ＰＡが増加するほど増分値補正係数ＫＣＴＳＶが増加す
るように設定されている。これは、リーン運転中におい
ては、燃料供給量が増加するほどエンジン１から排出さ
れるＮＯｘ量は増加するので、それに対応して増分値Ｃ
ＴＳＶを増加方向に補正するためである。

【００４０】次いで下記式（４）により増分値ＣＴＳＶ
に補正係数ＫＣＴＳＶを乗算することにより補正し（ス
テップＳ２８）、ステップＳ２９に進む。 ＣＴＳＶ＝ＫＣＴＳＶ×ＣＴＳＶ （４） ステップＳ２９では、カウンタＣＴＲＲの値を増分値Ｃ
ＴＳＶだけインクリメントし、次いでカウンタＣＴＲＲ
の値が前記第１の所定値ＣＴＲＲＩＮＴ１より小さい所
定閾値ＣＴＲＲＡＣＴ（図７（ｂ）参照）以上か否かを
判別する（ステップＳ３０）。リーン運転が実行可能と
なった直後は、カウンタＣＴＲＲは、第１の所定値ＣＴ
ＲＲＩＮＴ１に設定されている（ステップＳ２４）た
め、ＣＴＲＲ≧ＣＴＲＲＡＣＴであり、ステップＳ３１
に進む。

【００４１】ステップＳ３１では、還元リッチ化フラグ
ＦＲＲＯＫが「１」か否かを判別する。最初は、ＦＲＲ
ＯＫ＝０であるので、これを「１」に設定し（ステップ
Ｓ３２）、ステップＳ４１に進んでエンジン回転数ＮＥ
が第１の所定回転数ＮＫＣＭＤＲＲＬ（例えば１０００
ｒｐｍ）より高いか否かを判別し、ＮＥ＞ＮＫＣＭＤＲ
ＲＬであるときは、エンジン回転数ＮＥが第１の所定回
転数ＮＫＣＭＤＲＲＬより高い第２の所定回転数ＮＫＣ
ＭＤＲＲＨ（例えば、２０００ｒｐｍ）より高いか否か
を判別する（ステップＳ４２）。そして、ＮＥ≦ＮＫＣ
ＭＤＲＲＬであって低回転領域にあるときは、ダウンカ
ウントタイマタイマｔｍＲＲを低回転用所定時間ＴＭＲ
ＲＬ（例えば３００ｍｓｅｃ）に設定し（ステップＳ４
５）、ＮＫＣＭＤＲＲＬ＜ＮＥ≦ＮＫＣＭＤＲＲＨであ
って中回転領域にあるときは、タイマｔｍＲＲを、低回
転用所定時間ＴＭＲＲＬより長い中回転用所定時間ＴＭ
ＲＲＭ（例えば５００ｍｓｅｃ）に設定し（ステップＳ
４４）、ＮＥ＞ＮＫＣＭＤＲＲＨであって高回転領域に
あるときは、タイマｔｍＲＲを中回転用所定時間ＴＭＲ
ＲＭより長い高回転用所定時間ＴＭＲＲＨ（例えば８０
０ｍｓｅｃ）に設定して（ステップＳ４３）、ステップ
Ｓ４６に進む。

【００４２】ステップＳ４６では、ステップＳ４３、Ｓ
４４またはＳ４５で設定したタイマｔｍＲＲをスタート
させる（図７（ｂ）、時刻ｔ１参照）、次いでＫＣＭＤ
ＲＲマップを検索して還元リッチ化目標当量比ＫＣＭＤ
ＲＲを算出し（ステップＳ４８）、最終目標空燃比係数
ＫＣＭＤＭを還元リッチ化目標当量比ＫＣＭＤＲＲに設
定して（ステップＳ４９）、本処理を終了する。

【００４３】ＫＣＭＤＲＲマップは、エンジン回転数Ｎ
Ｅ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて還元リッチ化目標
当量比ＫＣＭＤＲＲが設定されたマップであり、エンジ
ン回転数ＮＥが増加するほど、また吸気管内絶対圧ＰＢ
Ａが増加するほど、ＫＣＭＤＲＲ値が増加するように設
定されている。なお、すべての設定値は１．０より大き
い値である。

【００４４】還元リッチ化フラグＦＲＲＯＫがステップ
Ｓ３２で「１」に設定され、還元リッチ化が開始される
と、以後はステップＳ３１の答が肯定（ＹＥＳ）とな
り、ステップＳ４７に進んで、タイマｔｍＲＲの値が
「０」か否かを判別する。最初は、ｔｍＲＲ＞０である
ので、前記ステップＳ４８に進み、ｔｍＲＲ＝０となる
と（図７、時刻ｔ２）、還元リッチ化フラグＦＲＲＯＫ
を「０」に設定し（ステップＳ５０）、カウンタＣＴＲ
Ｒを所定閾値ＣＴＲＲＡＣＴより小さい第２の所定値Ｃ
ＴＲＲＩＮＴ２（例えば０）に設定して（ステップＳ５
１）、還元リッチ化を終了する。ステップＳ５０、Ｓ５
１を実行する場合は、最終目標空燃比係数ＫＣＭＤＭは
図２のステップＳ２で算出された値が保持されるので、
リーン運転が開始される。

【００４５】以後は、ステップＳ２５〜Ｓ３０が繰り返
し実行され、すなわちリーン運転が実行され、カウンタ
ＣＴＲＲの値が所定閾値ＣＴＲＲＡＣＴに達すると（図
７、時刻ｔ３）、ステップＳ３１以下に進んで還元リッ
チ化を実行する。

【００４６】以上のように図４及び５の処理によれば燃
料供給量の大気圧補正が実行されるような場合、すなわ
ちエンジン１によって駆動される車両が高地を走行する
ような場合には、ＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収量を推定す
るカウンタＣＴＲＲの増分値ＣＴＳＶが、大気圧補正係
数ＫＰＡに応じて設定される増分値補正係数ＫＣＴＳＶ
により補正されるので、適切なタイミングで還元リッチ
化を実行し、良好な燃費及び排気ガス特性を維持するこ
とができる。すなわち、大気圧補正係数ＫＰＡは検出し
た大気圧ＰＡが低下するほど大きな値に設定され、増分
値補正係数ＫＣＴＳＶは、大気圧補正係数ＫＰＡが増加
するほど増加するように設定されるので、ＮＯｘ吸収剤
による単位時間当たりのＮＯｘ吸収量（エンジン１のＮ
Ｏｘ排出量）に対応する増分値ＣＴＳＶは、大気圧ＰＡ
が低下する（燃料供給量の増加方向の補正が大きくな
る）ほど、大きな値に設定される。その結果、増分値Ｃ
ＴＳＶは、燃料供給量の大気圧補正に対応してエンジン
１のＮＯｘ排出量、すなわちＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収
量を正確に反映したものとなり、上述した効果を得るこ
とができる。

【００４７】図７は、図４及び５の処理を説明するため
のタイムチャートであり、図７（ａ）（ｂ）は、それぞ
れ最終目標空燃比係数ＫＣＭＤＭ及びカウンタＣＴＲＲ
の値の推移を示し、同図（ａ）のＫＣＭＤＭ０は理論空
燃比相当の値（１．０）であり、ＫＣＭＤＭＬは、例え
ばＡ／Ｆ＝２２相当の値である。

【００４８】図７は、時刻ｔ１においてリーン運転が実
行不可の状態から実行可能の状態に移行した場合、すな
わちエンジン運転状態がストイキ運転領域からリーン運
転領域に移行した場合の動作例を示している。リーン運
転領域へ移行すると、先ず還元リッチ化処理が時刻ｔ１
からｔ２まで実行され、その後リーンバーン制御が開始
される。このとき、カウンタＣＴＲＲは、第２の所定値
ＣＴＲＲＩＮＴ２に設定される。ここで、タイマｔｍＲ
Ｒは、エンジン回転数ＮＥが高いほど長い時間に設定さ
れ（ステップＳ２１〜Ｓ２５）、また還元リッチ化目標
当量比ＫＣＭＤＲＲは、エンジン回転数ＮＥが高いほ
ど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが高いほど大きな値に設
定されるので、リッチ化の度合は、エンジン回転数ＮＥ
が高いほど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが高いほど大き
くなるように制御される。エンジン回転数ＮＥが高いほ
ど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが高いほど、排気ガス流
量（体積／時間）または排気ガス流速（体積／（時間・
断面積））は増加するので、本実施形態では、排気ガス
流量または排気ガス流速が増加するほど、還元リッチ化
の度合が大きくなるように制御される。

【００４９】そして、リーン運転の実行中にカウンタＣ
ＴＲＲの値が所定閾値ＣＴＲＲＡＣＴに達すると（図
７、ｔ３）、そのときのエンジン回転数ＮＥに応じてタ
イマｔｍＲＲに所定時間ＴＭＲＲＬ，ＴＭＲＲＭ，また
はＴＭＲＲＨが設定されるとともに、そのときのエンジ
ン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて還元リ
ッチ化目標当量比ＫＣＭＤＲＲが設定され、還元リッチ
化が開始される。その後、タイマｔｍＲＲの値が「０」
になると（図７、ｔ４）、還元リッチ化を終了し、カウ
ンタＣＴＲＲの値が第２の所定値ＣＴＲＲＩＮＴ２の戻
される。以後、リーン運転が実行可能なエンジン運転状
態が継続していれば、時刻ｔ４以後も時刻ｔ２からｔ４
までと同様の動作が繰り返される。

【００５０】このようにリーン運転がカウンタＣＴＲＲ
の値と所定閾値ＣＴＲＲＡＣＴで決まる時間（ＴＬ１、
ＴＬ２、ＴＬ３、…）継続したときは、還元リッチ化が
実行され、しかも還元リッチ化の度合は、エンジン回転
数ＮＥが高いほど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが高いほ
ど、大きくなるように制御されるので、エンジン運転状
態に応じた適切な還元リッチ化を行うことができ、ＮＯ
ｘまたはＨＣ，ＣＯの排出量を増加させることなく、良
好な排気ガス特性を維持することができる。

【００５１】ここで、カウンタＣＴＲＲの増分値ＣＴＳ
Ｖは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、また吸気管内絶
対圧ＰＢＡが高いほど、大きな値に設定され、この増分
値ＣＴＳＶの値が大きくなるほどリーン運転が継続され
る時間（ＴＬ１、ＴＬ２、ＴＬ３、…）が短くなる。し
たがって、排気ガス流量の増加に対応して還元リッチ化
の時間的割合も増加し、エンジン運転状態に応じた適切
な還元リッチ化を行うことができる。

【００５２】なお、図７は、図４及び５の処理を説明す
るために示すものであり、わかりやすくするために、リ
ーン運転の時間的割合（＝ＴＬ／（ＴＲ＋ＴＬ））が実
際より小さく、換言すれば還元リッチ化を実行する時間
的割合（＝ＴＲ／（ＴＲ＋ＴＬ））が実際より大きく示
されている。また、カウンタＣＴＲＲの増分値ＣＴＳＶ
は、エンジン運転状態に応じて変化するので、カウンタ
ＣＴＲＲの値は、必ずしも図７に示すように直線的に増
加するとは限らない。

【００５３】本実施形態では、図４のステップＳ２５〜
Ｓ２９が吸収量推定手段に相当し、図のステップＳ３０
〜Ｓ３２及び図５のステップＳ４１〜Ｓ４７が還元手段
に相当する。また、カウンタＣＴＲＲの増分値ＣＴＳＶ
が単位時間当たりの窒素酸化物排出量に相当し、カウン
タＣＴＲＲの値が窒素酸化物浄化手段に吸収された窒素
酸化物量の推定値に相当し、所定閾値ＣＴＲＲＡＣＴが
基準値に相当する。

【００５４】また、本発明は上述した実施形態に限るも
のではなく、種々の変形が可能である。例えば、内燃機
関は、燃料を吸気管内に噴射するものに限らず、各気筒
の燃焼室内に直接噴射するものであってもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、大
気圧が検出され、機関運転状態及び検出された大気圧に
基づいて窒素酸化物浄化手段に吸収された窒素酸化物量
が推定されるので、内燃機関によって駆動される車両が
高地を走行する場合でも適切なタイミングで還元リッチ
化を実行し、良好な燃費及び排気ガス特性を維持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態にかかる内燃機関及びそ
の制御装置の構成を示す図である。

【図２】空燃比センサの出力に応じた空燃比フィードバ
ック制御を実行する処理のフローチャートである。

【図３】エンジン回転数及び吸気管内絶対圧に応じて判
定されるエンジン運転領域を説明するための図である。

【図４】還元リッチ化を実行する処理のフローチャート
である。

【図５】還元リッチ化を実行する処理のフローチャート
である。

【図６】図４の処理で使用するテーブルを示す図であ
る。

【図７】図４及び５の処理で使用されるパラメータ値の
推移を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ５ 電子コントロールユニット（吸収量推定手段、還元
手段） ６ 燃料噴射弁 １２ 排気管 １６ ＮＯｘ浄化装置（窒素酸化物浄化手段） ２１ 大気圧センサ（大気圧検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/04 ３０５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ａ 45/00 ３１４ 45/00 ３１４Ｐ Ｆターム(参考） 3G084 AA03 AA04 BA09 BA13 BA24 DA10 DA27 EA11 EB11 FA01 FA07 FA10 FA11 FA20 FA26 FA29 FA33 FA38 FA39 3G091 AA02 AA12 AA23 AA24 AA28 AB06 BA14 BA33 CB02 CB07 CB08 DA01 DA02 DA03 DB06 DB10 DB13 DC01 EA00 EA01 EA06 EA07 EA14 EA15 EA16 3G301 HA01 HA04 HA06 HA15 JA25 JB09 LB02 LB04 MA01 MA11 MA18 NC02 ND01 NE01 NE06 NE13 NE14 NE15 PA01A PA07A PA09A PA10A PA11A PD02A PE01A PE03A PE04A PE05A PE08A

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス
   中の酸素濃度が比較的高い排気ガスリーン状態のとき排
   気ガス中の窒素酸化物を吸収し、排気ガス中の酸素濃度
   が比較的低い排気ガスリッチ状態のとき吸収した窒素酸
   化物を還元する窒素酸化物浄化手段と、前記機関の運転
   状態に基づいて前記窒素酸化物浄化手段に吸収された窒
   素酸化物の量を推定する吸収量推定手段と、該吸収量推
   定手段により推定された窒素酸化物量が基準値を越えた
   とき、前記排気ガスが前記排気ガスリッチ状態となるよ
   うに前記機関に供給する混合気の空燃比を制御する還元
   手段とを備える内燃機関の排気ガス浄化装置において、 大気圧を検出する大気圧検出手段を備え、 前記吸収量推定手段は、前記機関の運転状態及び前記大
   気圧検出手段により検出された大気圧に基づいて、前記
   窒素酸化物浄化手段に吸収された窒素酸化物量を推定す
   ることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。