JP2000282942A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＮＯX センサの劣化等による出力のずれを補
正する。 【解決手段】 機関１の排気通路２にＮＯX 吸蔵還元触
媒７を配置するとともに、触媒７通過後の排気のＮＯX
濃度をＮＯX センサ３３で検出する。機関１の電子制御
ユニット（ＥＣＵ）３０は、ＮＯX センサ３３で検出し
たＮＯX 濃度が所定値まで増大する毎に短時間機関をリ
ッチ空燃比で運転し、ＮＯX 吸蔵還元触媒７の再生操作
を行う。またＥＣＵは、機関がリーン空燃比下の軽負荷
運転等のＮＯX 排出量が少ない状態で運転され、かつＮ
ＯX 吸蔵還元触媒が正常に機能している状態、すなわち
ＮＯX センサに到達する排気中のＮＯX 濃度がほぼゼロ
に成る状態でのＮＯX センサ出力と基準値（ＮＯX 濃度
ゼロ相当出力）とからＮＯXセンサ出力のずれを学習
し、学習値に基づいてＮＯX センサ出力を補正する。

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浄化
装置に関し、詳細には排気中のＮＯX 濃度を検出するＮ
ＯX センサを備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】排気中のＮＯX 濃度を検出するＮＯX セ
ンサを用いた排気浄化装置の例としては、例えば特開平
７−１６６８５１号公報に記載されたものがある。同公
報の装置は、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
下したときに吸収したＮＯX を放出するＮＯX 吸蔵還元
触媒をＮＯX 浄化触媒として使用したものであり、内燃
機関の排気通路にＮＯX 吸蔵還元触媒を配置し、更にそ
の下流側の排気通路にＮＯX 吸蔵還元触媒を通過したの
排気中のＮＯX 濃度を検出するＮＯX センサを配置した
構成とされている。同公報の装置では、ＮＯX 吸蔵還元
触媒を通過した排気中のＮＯ X 濃度を監視し、ＮＯX 吸
蔵還元触媒下流側の排気中のＮＯX 濃度が予め定めた値
を越えたときにＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気の空
燃比をリッチにしてＮＯX 吸蔵還元触媒から吸収したＮ
ＯX を放出させ、還元浄化している。
【０００３】ＮＯX 吸蔵還元触媒は吸収したＮＯX 量が
増大するにつれてＮＯX 吸蔵能力が低下する。このた
め、ＮＯX 吸蔵還元触媒の吸収したＮＯX 量が増大する
とＮＯ X 吸蔵還元触媒に吸収されずに通過するＮＯX 量
が増大し、ＮＯX 吸蔵還元触媒通過後の排気中のＮＯX
量が増大するようになる。上記公報の装置では、ＮＯX
吸蔵還元触媒下流側の排気通路に配置したＮＯXセンサ
で検出した排気中のＮＯX 濃度が所定値まで増大したと
きに、機関を短時間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状態を変化させ
（この場合は排気空燃比をリッチにして）、ＮＯX 吸蔵
還元触媒から吸収したＮＯX を放出させてＮＯX 吸蔵還
元触媒のＮＯX 吸蔵能力を回復させるようにしている。
【０００４】すなわち、機関排気空燃比がリッチになる
と排気中の酸素濃度が低下するとともに未燃ＨＣ、ＣＯ
等の還元剤として機能する成分が増大する。酸素濃度の
低下によりＮＯX 吸蔵還元触媒から吸収したＮＯX が放
出されＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量が低下し、更
に放出されたＮＯX はＮＯX 吸蔵還元触媒上で排気中の
還元剤成分と反応して還元浄化される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
７−１６６８５１号公報の装置のようにＮＯX センサの
検出した排気ＮＯX 濃度に基づいてＮＯX 吸蔵還元触媒
からのＮＯX の放出と還元浄化とを行っていると問題が
生じる場合がある。例えば、ＮＯX センサ自身の劣化が
生じるとセンサ出力のドリフトを生じ、実際のＮＯX 濃
度とセンサ出力値との間にずれが生じる場合がある。
【０００６】このようにセンサ出力にずれが生じたよう
な場合には、ＮＯX 吸蔵還元触媒下流側の排気ＮＯX 濃
度に基づいてＮＯX の放出、還元浄化を行っているとＮ
ＯXの放出、還元浄化操作（ＮＯX 吸蔵還元触媒の再生
操作）が適切に行われなくなり、不要な再生操作の実行
による機関燃費の悪化や未反応のＨＣ、ＣＯ成分の大気
への放出が生じたり、ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵
量増大のために触媒下流側へのＮＯX の流出が生じたり
する問題がある。
【０００７】上記は、ＮＯX 浄化触媒としてＮＯX 吸蔵
還元触媒を使用した場合の問題について説明したが、例
えばリーン空燃比排気中のＮＯX を排気中のＨＣ、ＣＯ
成分を用いて選択的に還元可能な選択還元触媒をＮＯX
浄化触媒として用いた場合にも同様な問題が生じる。選
択還元触媒は、排気中のＨＣ、ＣＯ成分を用いてＮＯX
を還元するため選択還元触媒上でＨＣ、ＣＯ成分が不足
すると還元されないまま下流側に流出するＮＯX 量が増
大する。このため、例えば選択還元触媒下流側にＮＯX
センサを配置して、選択還元触媒で還元されなかったＮ
ＯX 量を検出し、この未浄化ＮＯX 量に応じて機関運転
空燃比を変化させて選択還元触媒に流入する排気の性状
（この場合には排気中のＨＣ、ＣＯ成分量）を調整する
制御を行う場合にもＮＯX センサ出力のずれが生じると
上記と同様に未反応のＨＣ、ＣＯ成分の大気への放出や
未浄化ＮＯX の大気への放出等の問題が生じる。
【０００８】本発明は上記問題に鑑み、ＮＯX センサ出
力に基づいてＮＯX 浄化触媒に流入する排気の性状を調
整する場合に、ＮＯX センサ出力のずれが生じても排気
中のＮＯX を適切に浄化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。
【０００９】
【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、内燃機関の排気通路に配置され、流入する排気
の状態に応じて排気中のＮＯX を浄化するＮＯX 浄化触
媒と、前記ＮＯX 浄化触媒下流側の排気通路に配置さ
れ、ＮＯX 浄化触媒を通過した排気中のＮＯX 濃度を検
出するＮＯX センサと、前記ＮＯX 浄化触媒通過後の排
気中のＮＯX 濃度がほぼゼロになる運転状態で機関が運
転されているときの前記ＮＯX センサ出力と予め定めた
基準出力との偏差を求める偏差学習手段と、前記偏差学
習手段により検出した前記偏差に基づいて前記ＮＯX セ
ンサの出力を補正する補正手段と、を備えた内燃機関の
排気浄化装置が提供される。
【００１０】すなわち、請求項１の発明ではＮＯX 浄化
触媒通過後の排気中のＮＯX 濃度がほぼゼロになる運転
状態で機関が運転されているときの、つまりＮＯX セン
サに到達する排気中のＮＯX 濃度がほぼゼロになったと
きのＮＯX センサ出力の予め定めた基準出力からの偏差
に基づいてＮＯX センサ出力が補正される。ここで、機
関の「ＮＯX 浄化触媒通過後の排気中のＮＯX 濃度がほ
ぼゼロになる運転状態」とは、例えばＮＯX 浄化触媒が
正常に機能しており、かつ機関から排出されるＮＯX 量
が極めて低くくなるような運転状態（例えばアイドル等
の軽負荷運転、フュエルカット運転等）を言う。このよ
うな、ＮＯX センサに到達する排気中のＮＯX 濃度がほ
ぼゼロになる運転状態では、ＮＯX センサ出力のドリフ
トが生じていなければＮＯX センサ出力はＮＯX 濃度ゼ
ロに対応した出力になるはずであり、ＮＯX センサ出力
がＮＯX 濃度ゼロ相当出力になっていない場合にはＮＯ
X センサ出力にドリフトが生じていることになる。本発
明では、この状態でのＮＯX センサ出力の基準出力（例
えばＮＯX 濃度ゼロ相当出力）との偏差に基づいて現在
のＮＯX センサ出力のドリフトの程度を算出し、ドリフ
トに応じてＮＯX センサ出力を補正する。これにより、
ＮＯX センサの劣化等による出力のずれが生じても排気
中のＮＯX 濃度を正確に検出することが可能となる。
【００１１】請求項２に記載の発明によれば、更に、前
記ＮＯX センサの補正後の出力に基づいて、ＮＯX 浄化
触媒通過後の排気中のＮＯX 濃度が最小になるようにＮ
ＯX浄化触媒に流入する排気の状態を制御する排気状態
制御手段を備えた内燃機関の排気浄化装置が提供され
る。すなわち、請求項２の発明ではＮＯX 浄化触媒に流
入する排気の状態が補正後のＮＯX センサ出力に基づい
て制御される。ここで、ＮＯX 浄化触媒に流入する排気
の状態とは、例えば、排気の空燃比や排気中のＨＣ、Ｃ
Ｏ等の還元剤成分量等を意味している。これにより、Ｎ
ＯX センサの出力のずれが生じた場合でも常にＮＯX 浄
化触媒通過後の排気のＮＯX 濃度は低く維持され、排気
中のＮＯX が適切に浄化される。
【００１２】請求項３に記載の発明によれば、前記排気
状態制御手段は、前記ＮＯX センサの補正後の出力に基
づいて、ＮＯX 浄化触媒通過後の排気中のＮＯX 濃度が
最小になるように機関運転空燃比を調整することにより
排気の状態を制御する請求項２に記載の内燃機関の排気
浄化装置が提供される。すなわち、請求項３の発明では
補正後のＮＯX センサ出力に基づいて機関空燃比が調整
され、ＮＯX 浄化触媒に流入する排気空燃比が制御され
る。例えば、ＮＯX 浄化触媒としてＮＯX 吸蔵還元触媒
を使用した場合には機関をリーン空燃比で運転中にはＮ
ＯX 吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯX 量が増大するにつ
れてＮＯ X 吸蔵還元触媒を通過する排気中のＮＯX 濃度
が増大する。従って、例えば通過後の排気中のＮＯX 濃
度がある値まで増大したときに機関空燃比をリッチ空燃
比に変化させることによりＮＯX 吸蔵還元触媒から吸蔵
したＮＯX が放出、還元浄化されるようになり、再度機
関をリーン空燃比で運転した場合にも通過排気のＮＯX
濃度は最小に維持される。
【００１３】また、ＮＯX 浄化触媒として選択還元触媒
を使用した場合には、リーン空燃比運転中に排気中のＨ
Ｃ、ＣＯ成分が不足すると選択還元触媒通過後の排気中
のＮＯX 量が増大するようになる。この場合にも、選択
還元触媒下流側のＮＯX センサで検出したＮＯX 濃度に
応じてに機関運転空燃比を調整し排気中のＨＣ、ＣＯ成
分量を制御することにより、選択還元触媒通過後の排気
中のＮＯX 濃度が最小に維持される。
【００１４】請求項４に記載の発明によれば、前記排気
状態制御手段は、前記ＮＯX 浄化触媒に流入する排気中
に還元剤を供給する還元剤供給手段を備え、前記ＮＯX
センサの補正後の出力に基づいて、ＮＯX 浄化触媒通過
後の排気中のＮＯX 濃度が最小になるようにＮＯX 浄化
触媒に流入する排気中の還元剤供給量を調整することに
より排気の状態を制御する請求項２に記載の内燃機関の
排気浄化装置が提供される。
【００１５】すなわち、請求項４の発明では、補正後の
ＮＯX センサ出力に基づいてＮＯX浄化触媒に流入する
排気中に供給する還元剤量を制御することにより排気の
状態が制御される。例えば、排気への還元剤の供給はＮ
ＯX 浄化触媒上流側の機関排気通路に還元剤を噴射する
ことによって行うことも可能であり、気筒内に直接燃料
を噴射する燃料噴射弁を有する機関では気筒の排気行程
中に気筒内に燃料噴射を行うことによっても行うことが
できる。
【００１６】例えばＮＯX 浄化触媒としてＮＯX 吸蔵還
元触媒が使用される場合には、流入する排気中の未燃Ｈ
Ｃ、ＣＯ等の還元剤成分量が増大すると還元剤の燃焼に
よりＮＯX 吸蔵還元触媒の雰囲気空燃比が低下し、吸蔵
したＮＯX が放出されるとともに放出されたＮＯX が排
気中の還元剤成分により還元浄化される。このため、請
求項３の発明と同様、ＮＯX センサで検出されたＮＯX
濃度がある値に到達する毎に排気に還元剤を供給するこ
とにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒通過後の排気中のＮＯX
濃度が最小に維持されるようになる。
【００１７】また、選択還元触媒を使用した場合にも排
気中のＨＣ、ＣＯ等の還元剤成分量をＮＯX センサで検
出したＮＯX 濃度に基づいて制御することにより選択還
元触媒での排気中のＮＯX の還元が適切に行われるた
め、選択還元触媒通過後の排気のＮＯX 濃度が最小に維
持されるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
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１
１４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。
【００１９】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。）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、２
ｂ上には、三元触媒からなるスタートキャタリスト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はスタートキャタリスト５ａ、５ｂ下流側で
共通の排気通路２に合流している。本実施形態のスター
トキャタリスト５ａ、５ｂは公知の構成の三元触媒とさ
れ、流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍の狭い範囲
にある場合に排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯX の三成分を同
時に浄化する機能を有している。
【００２０】共通排気通路２上には、後述するＮＯX 浄
化触媒としてのＮＯX 吸蔵還元触媒７が配置されてい
る。図１に２９で示すのは、共通排気通路２のＮＯX 吸
蔵還元触媒７上流側に配置された上流側空燃比センサ、
３１で示すのは、ＮＯX 吸蔵還元触媒７下流側の排気通
路２に配置された下流側空燃比センサである。本実施形
態では、空燃比センサ２９及び３１は、排気空燃比に応
じて出力信号が連続的に変化する、いわゆるリニア空燃
比センサとされる。空燃比センサ２９と３１との出力信
号は機関１の空燃比制御に用いられる。
【００２１】また、本実施形態ではＮＯX 吸蔵還元触媒
７下流側の排気通路２の下流側空燃比センサ３１近傍に
は排気中のＮＯX 濃度に応じた信号を出力するＮＯX セ
ンサ３３が配置されている。ＮＯX センサ３３について
は後述する。更に、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の空燃比制御や燃
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ＮＯX センサ出力のずれを検出し、センサ
出力の補正を行う偏差学習手段、補正手段としての機能
を有している。
【００２２】ＥＣＵ３０の入力ポートには、空燃比セン
サ２９と３１とからそれぞれＮＯX吸蔵還元触媒７の上
流側と下流側とにおける排気空燃比を表す信号が、ま
た、ＮＯX センサ３３からＮＯX 吸蔵還元触媒７通過後
の排気中のＮＯX 濃度を表す信号が、それぞれ図示しな
いＡＤ変換器を介して入力されている。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。
【００２３】次に、本実施形態のＮＯX 吸蔵還元触媒７
について説明する。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Ｃ
s のようなアルカリ金属、バリウムＢa 、カルシウムＣ
a のようなアルカリ土類、ランタンＬa 、セリウムＣ
ｅ、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の空
燃比がリーンのときに、排気中のＮＯX （ＮＯ2 、Ｎ
Ｏ）を硝酸イオンＮＯ3 - の形で吸収し、流入排気の空
燃比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。
【００２４】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触媒中
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 - の形で触媒内に拡散する。このため、リー
ン雰囲気下では排気中のＮＯX が触媒内に硝酸塩の形で
吸収されるようになる。
【００２５】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、触媒内
の硝酸イオンＮＯ3 - はＮＯ 2 の形で触媒から放出され
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ＮＯ2 が還元される。
【００２６】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
が増大し、ＮＯX 吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸蔵能力低下
のためにＮＯX 吸蔵還元触媒７に吸収されずに通過する
未浄化の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、ＮＯX 吸蔵還元触媒からのＮＯX の放出
と還元浄化（ＮＯX 吸蔵還元触媒の再生）を行なうよう
にしている。
【００２７】なお、機関１の実際の空燃比制御及びリッ
チスパイク制御については、公知のいずれの制御も使用
可能であり本発明の本質部分とは関係しないため詳細な
説明は省略する。次に、本実施形態のＮＯX センサ３３
のＮＯX 検出原理について説明する。図２は、本実施形
態のＮＯX センサ３３の構成を模式的に示す図である。
【００２８】図２において、ＮＯX センサ３３は、ジル
コニア（ＺｒＯ2 ）等の固体電界質３３１からなり、固
体電解質内には、拡散律速部３３５を介して排気通路に
連通する第１反応室３４０、第１反応室３４０と拡散律
速部３３７を介して連通する第２反応室３５０及び、標
準気体としての大気が導入される大気室３６０を備えて
いる。拡散律速部３３５、３３７はそれぞれ第１反応室
３４０、第２反応室３５０への酸素成分の拡散による流
入を抑制し、排気通路内の排気と第１反応室、第１の反
応室と第２反応室との間の酸素濃度差を維持可能とする
ものである。
【００２９】図２に３４１で示すのは第１反応室３４０
内に配置された白金電極（陰極）、３４２で示すのは陰
極３４１と固体電解質３３１を挟んでセンサ３３外部に
設けられた同様な白金電極（陽極）である。また、第２
反応室３５０内には同様な白金電極３５０とＮＯX 検出
用のロジウム（Ｒｈ）電極３５３が、大気室３６０内に
は参照用の白金電極３６１が、それぞれ配置されてい
る。図に３７０で示すのは固体電解質加熱用の電気ヒー
タである。
【００３０】第１反応室３４０の電極３４１と外部電極
３４２、及び第２反応室の電極３５１と外部電極３４２
とは、それぞれ第１反応室３４０と第２反応室３５０内
の排気中の酸素を外部に排出する酸素ポンプとして機能
する。固体電解質３３１が一定の温度以上のときに電極
３４１と３４２、及び電極３５１と３４２との間に電圧
を印加すると陰極３４１、３５１上では排気中の酸素分
子がイオン化され、イオン化した酸素分子が固体電解質
３３１内を陽極３４２に向かって移動して陽極３４２上
で再び酸素分子になる。このため、第１反応室３４０、
第２反応室３５０内の排気中の酸素が外部に排出され
る。また、酸素イオンの移動に伴って、電極３４２と３
４１及び３５１との間には単位時間に移動した酸素分子
の量に比例する電流が流れる。このため、この電流を制
御することにより各反応室から排出される酸素量を制御
することができる。
【００３１】また、本実施形態では大気室３６０の電極
３６１と各反応室内の電極３４１、３５１との間には酸
素電池が形成される。第１と第２反応室内の排気は酸素
濃度が大気に較べて低いため、大気室３６０内の大気と
各反応室内の排気との間には酸素の濃度差が生じてい
る。大気室３６０と各反応室３４０、３５０とを隔てる
固体電解質の温度がある温度以上になると、外部から電
極間に電圧を印加しない状態では酸素濃度差により大気
室３６０内から固体電解質３３１を通って反応室３４
０、３５０に酸素が移動するようになる。すなわち、大
気室３６０内の大気中の酸素分子は電極３６１上でイオ
ン化し、固体電解質３３１内を移動して酸素濃度の低い
反応室３４０、３５０の電極３４１、３５１上で再び酸
素分子になる。このため、電極３６１と各電極３４１、
３５１との間には大気の酸素濃度と各反応室内の酸素濃
度との差に応じた電圧が発生する。大気の酸素濃度は一
定であるため、電極３６１と各電極３４１、３５１との
電位差Ｖ０、Ｖ１（図２）はそれぞれ第１反応室３４０
と第２反応室３５１内の排気の酸素濃度を表すようにな
る。
【００３２】本実施形態では、前述したように、各反応
室から酸素を外部に排出する酸素ポンプ（電極３４１と
３４２、電極３５１と３４２）が備えられており、それ
ぞれの酸素ポンプの酸素排出速度はそれぞれの電極間の
ポンプ電流Ｉｐ０、Ｉｐ１（図２）を調節することによ
り、各反応室内の排気の酸素濃度（すなわち、電圧Ｖ
０、Ｖ１）が所定の一定値になるように制御される。本
実施形態では第１反応室３４０内の酸素濃度は例えば１
ｐｐｍ程度に、また、第２の反応室３５０内の酸素濃度
は例えば０．０１ｐｐｍ程度になるようにポンプ電流Ｉ
ｐ０、Ｉｐ１が制御されている。このため、第２反応室
３５０内は極めて酸素濃度の低い還元雰囲気に維持され
る。一方、排気中のＮＯX （ＮＯ、ＮＯ2 ）は酸素ポン
プによっては外部に排出されないため第１、第２反応室
中の排気のＮＯX 濃度は外部の排気と同一に維持され
る。ところが、第２反応室のＮＯX 検出電極３５３はロ
ジウム（Ｒｈ）であるため還元触媒として機能し、還元
雰囲気下でＮＯX （ＮＯ、ＮＯ 2 ）を還元する。また、
大気室３６０の参照電極３６１とＮＯX 検出用電極３５
３との間には電圧が印加されているため、ＮＯX 検出用
電極３５３上では、ＮＯ→(1 /2)Ｎ2 ＋(1/2) Ｏ2 、ま
たはＮＯ2 →(1 /2)Ｎ2 ＋Ｏ2 の反応が生じＮＯ X の還
元により酸素が発生するようになる。この酸素は、電極
３５３上でイオン化して大気室３６０の参照電極３６１
に向かって固体電解質３３１中を移動し、参照電極３６
１上で酸素分子を形成する。第２反応室３５０内の酸素
濃度は極めて低いため、参照電極３６１に向かって固体
電解質中を流れる酸素イオンはその全量が排気中のＮＯ
X の還元により生じたことになる。すなわち、固体電解
質中を単位時間あたりに流れる酸素イオンの量は、第２
反応室内のＮＯX 濃度（排気通路内の排気のＮＯX 濃
度）に応じた量になる。従って、この酸素イオンの移動
に伴って発生する電流値（図２、Ｉｐ２）を計測するこ
とにより排気通路内の排気のＮＯX 濃度を検出すること
ができる。本実施形態のＮＯX センサ３３は、上記電流
値Ｉｐ２を電圧信号に変換し、ＮＯX 吸蔵還元触媒７通
過後の排気中のＮＯX 濃度に応じた電圧信号ＶＮＯＸを
出力するものである。
【００３３】本実施形態では、機関１のリーン空燃比運
転中ＮＯX センサ３３出力が所定値ＶＯＸ１に到達する
毎に機関１を短時間リッチ空燃比で運転するリッチスパ
イク運転を行い、ＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する排気
空燃比をリッチに切り換える。これにより、排気の酸素
濃度が低下するとともに排気中の未燃ＨＣ、ＣＯ等の還
元剤成分が増大する。このため、ＮＯX 吸蔵還元触媒７
からは吸蔵したＮＯXが放出され、排気中の還元剤成分
によりＮＯX 吸蔵還元触媒７上で還元浄化される。本明
細書では、上述のＮＯX 吸蔵還元触媒から吸蔵したＮＯ
X を放出させ還元浄化する操作を「ＮＯX 吸蔵還元触媒
の再生操作」と呼ぶ。
【００３４】図３は、再生操作実行によるＮＯX 吸蔵還
元触媒７通過後の排気中のＮＯX 濃度の変化を示す図で
ある。図３において、縦軸はＮＯX 吸蔵還元触媒７下流
側のＮＯX センサ３３出力ＶＮＯＸ、横軸は時間を表し
ている。機関１がリーン空燃比で運転中ＮＯX 吸蔵還元
触媒７は排気中のＮＯX を吸収するが、ＮＯX 吸蔵還元
触媒７に吸収されたＮＯX の量が増大するにつれてＮＯ
X 吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸蔵能力が低下するためＮＯ
X 吸蔵還元触媒７下流側に流出する未浄化のＮＯX 量が
徐々に増大する。このため、ＮＯX センサ３３出力ＶＮ
ＯＸも徐々に増大する（図３、ＮＳ部分）。本実施形態
では、前述のようにこの流出ＮＯX 濃度が所定値（図
３、ＶＮＯＸ１）に到達すると、制御回路３０は短時間
機関１をリッチ空燃比で運転するリッチスパイク操作を
行い、ＮＯX 吸蔵還元触媒７の再生を行う（図３、時点
ＲＳ）。リッチスパイク操作が行われてリッチ空燃比の
排気がＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入すると、短時間未浄
化のＮＯX がＮＯX 吸蔵還元触媒から放出されるが（図
３、ＮＨ部分）その後ＮＯX 吸蔵還元触媒７から放出さ
れたＮＯX は触媒上で還元されるようになり、未浄化の
ＮＯX の放出は短時間で終了する。
【００３５】前述したように、本実施形態では図２に示
す構造のＮＯX センサ３３を使用してＮＯX 吸蔵還元触
媒７下流側の排気ＮＯX 濃度を検出している。しかし、
ＮＯ X センサ３３は使用とともに徐々に電極や固体電解
質が劣化しセンサ出力にドリフトを生じるようになる。
このため、図３に示したような再生制御を行っている場
合には、ＮＯX センサ３３出力のドリフトによりセンサ
検出値と実際のＮＯX濃度との間にずれが生じると適切
なタイミングでＮＯX 吸蔵還元触媒７の再生操作を実行
できなくなる問題がある。
【００３６】本実施形態では、以下に説明する方法でＮ
ＯX センサ３３出力のずれを検出し、ＮＯX センサ３３
出力を補正することにより正確にＮＯX 吸蔵還元触媒７
下流側の排気ＮＯX 濃度を検出するようにして常に適切
なＮＯX 吸蔵還元触媒７の再生操作を行う。以下、ＮＯ
X センサ出力ずれの検出と、出力ずれの補正について説
明する。 （１）ＮＯX センサ出力ずれの検出。
【００３７】本実施形態では、機関１がＮＯX 吸蔵還元
触媒７通過後の排気中のＮＯX 濃度がほぼゼロになる運
転状態で運転されているときのＮＯX センサ３３出力に
基づいてＮＯX センサ３３出力のずれを検出する。すな
わち、この状態では本来ＮＯ X センサ３３出力はＮＯX
濃度ゼロに相当する出力になっているはずであるため、
ＮＯX センサ３３が濃度ゼロ相当出力以外の出力である
場合には濃度ゼロ相当出力と現実のＮＯX センサ出力と
の差がＮＯX センサ出力のずれに相当することになる。
【００３８】ここで、機関１の「ＮＯX 吸蔵還元触媒７
通過後の排気中のＮＯX 濃度がほぼゼロになる運転状
態」とは、（ｉ）ＮＯX 吸蔵還元触媒７が正常に機能し
ており、かつ、（ｉｉ）ＮＯX 排出量が低くなる状態で
機関１が運転されている、状態を意味している。また、
上記（ｉ）のＮＯX 吸蔵還元触媒７が正常に機能してい
る状態とは、ＮＯX 吸蔵還元触媒が劣化しておらず、
排気中のＮＯX を吸収可能な状態（例えばＮＯX 吸蔵
還元触媒７に流入する排気空燃比がリーンであり、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒７温度が適切な範囲にある状態）であ
る。
【００３９】以下、上記、の条件について説明す
る。 ＮＯX 吸蔵還元触媒７の劣化していないこと。ＮＯ
X 吸蔵還元触媒は種々の原因で劣化し、ＮＯX 吸蔵能力
が低下する。例えば排気中にＳＯX （硫黄酸化物）が含
まれているとＮＯX 吸蔵還元触媒はＮＯXの吸収と同一
のメカニズムでＳＯX を吸収し、硫酸塩（例えばＢａＳ
Ｏ4 ）の形で触媒内にＳＯX を保持するようになる。と
ころが、硫酸塩は硝酸塩に比較して安定性が高く通常の
ＮＯX 吸蔵還元触媒の再生操作ではＮＯX 吸蔵還元触媒
から放出されない。このため、排気中にＳＯX が含まれ
ていると運転中徐々にＮＯX吸蔵還元触媒内にＳＯX が
蓄積されてしまい、ＮＯX の吸収に関与できる吸収剤
（例えばＢａＯ）の量が減少し、ＮＯX 吸蔵還元触媒の
ＮＯX 吸蔵能力が低下する。従って、ＮＯX 吸蔵還元触
媒が劣化すると排気中のＮＯX のうちＮＯX 吸蔵還元触
媒に吸収されずに通過するＮＯX 量が増大するようにな
り、ＮＯX 吸蔵還元触媒通過後の排気中のＮＯX がほぼ
ゼロになる状態を達成できなくなる。
【００４０】本実施形態では、ＮＯX 吸蔵還元触媒に劣
化が生じているか否かは以下のいずれかの方法で判定す
る。図４は、劣化が生じた場合のＮＯX 吸蔵還元触媒通
過後の排気中のＮＯX 濃度の再生操作（リッチスパイ
ク）前後の変化を示す図３と同様な図である。図４にお
いて、実線は劣化が生じていない場合のＮＯX 吸蔵還元
触媒通過後の排気ＮＯ X 濃度を、点線は劣化が生じた場
合の通過排気のＮＯX 濃度をそれぞれ示している。
【００４１】ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵能力はＮ
ＯX の吸蔵量が増大するにつれて低下するため、ＮＯX
吸収中のＮＯX 吸蔵還元触媒通過後の排気のＮＯX 濃度
はＮＯX 吸蔵量の増大につれて徐々に増大する（図４、
ＮＳ部分）そして、このＮＯ X 濃度が所定値（ＶＮＯＸ
１）に到達すると前述の再生操作が行われ、下流側排気
のＮＯX 濃度は一時的に上昇し（図４、ＮＨ部分）その
後低下する。この再生操作完了直後には下流側排気のＮ
ＯX 濃度（図４Ａ点）は最も低くなり、ＮＯX吸蔵還元
触媒の最大吸蔵能力に応じた値になる。
【００４２】ところが、ＮＯX 吸蔵還元触媒が劣化して
ＮＯX 吸蔵能力が低下すると、図４点線に示すように再
生操作を実行しても充分にＮＯX 吸蔵還元触媒の吸蔵能
力が回復しなくなり、図４点線に示すようにＡ点でのＮ
ＯX 濃度が上昇するようになる。このため、一定の機関
運転状態での再生操作完了直後のＮＯX 吸蔵還元触媒通
過後の排気中のＮＯX 濃度を監視し、このＮＯX 濃度
（図４Ａ点）がある程度以上に増大した場合にＮＯX 吸
蔵還元触媒が劣化したと判定することができる。
【００４３】また、図４点線から判るようにＮＯX 吸蔵
還元触媒が劣化すると再生操作の実行間隔Ｔ′（再生操
作完了後、ＮＯX 濃度がＶＮＯＸ１に到達するまでの時
間）は劣化していない場合の実行間隔（図４、Ｔ）に較
べて短くなる。このため、一定の機関運転状態でのＮＯ
X 吸蔵還元触媒の再生操作実行間隔を監視し、この実行
間隔が所定値より短くなった場合にＮＯX 吸蔵還元触媒
が劣化したと判定するようにしても良い。
【００４４】更に、再生操作実行時にＮＯX 吸蔵還元触
媒に流入する排気はリッチ空燃比にされるが、この場合
ＮＯX 吸蔵還元触媒から流出する排気の空燃比は直ちに
リッチ空燃比には変化しない。例えば、ＮＯX 吸蔵還元
触媒に流入する排気の空燃比がリッチになるとＮＯX 吸
蔵還元触媒からはＮＯX が放出され排気中のＨＣ、ＣＯ
等の還元成分と反応し還元される。すなわち、排気中の
ＨＣ、ＣＯ成分は放出されたＮＯX により酸化されるこ
とになる。このため、ＮＯX 放出中はＮＯX 吸蔵還元触
媒下流側の排気の空燃比は理論空燃比近傍に維持される
ようになる。そして、ＮＯX 吸蔵還元触媒からのＮＯX
の放出が終了すると排気中のＨＣ、ＣＯ成分は酸化され
なくなるためＮＯX 吸蔵還元触媒下流側の排気の空燃比
は上流側の排気空燃比と同様にリッチ空燃比に変化す
る。再生操作開始後ＮＯX 吸蔵還元触媒下流側の排気空
燃比が理論空燃比に維持される時間はＮＯX 吸蔵還元触
媒のＮＯX 吸蔵量に応じて長くなる。このため、ＮＯX
吸蔵還元触媒が劣化してＮＯ X 吸蔵量が低下すると劣化
していない場合に較べて、再生操作開始後の上記理論空
燃比維持時間は短くなる。従って、一定の機関運転状態
において再生操作開始後のＮＯX 吸蔵還元触媒下流側の
排気空燃比を下流側空燃比センサ３１で監視し、上記理
論空燃比維持時間が所定値より短くなった場合にＮＯX
吸蔵還元触媒が劣化したと判定するようにすることも可
能である。
【００４５】 ＮＯX 吸蔵還元触媒がＮＯX を吸収可
能な状態であること。ＮＯX 吸蔵還元触媒が流入する排
気中のＮＯX を吸収可能であるためには、流入排気の空
燃比がリーンであることとともに、ＮＯX 吸蔵還元触媒
温度が適切な範囲にあることが必要となる。例えば、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒温度が活性化温度より低い場合には触
媒の活性が低く、ＮＯX 吸蔵還元触媒はＮＯX を吸収す
ることはできない。また、ＮＯX 吸蔵還元触媒温度が過
度に高くなるとＮＯX 吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯX
が熱により放出されるようになる。このため、ＮＯX 吸
蔵還元触媒通過後の排気のＮＯX 濃度がほぼゼロになる
ためには、ＮＯX 吸蔵還元触媒温度が活性化温度（例え
ば２５０℃程度）以上であり、ＮＯX の熱放出が生じる
温度（例えば４００℃程度）以下になっている必要があ
る。
【００４６】すなわち、ＮＯX 吸蔵還元触媒がＮＯX を
吸収可能であるためには、流入する排気空燃比がリーン
であり、かつＮＯX 吸蔵還元触媒温度が適切な温度範囲
（例えば２５０〜４００℃程度）にあることが必要とな
る。本実施形態では、予め触媒温度と機関排気温度との
関係を実験的に求めてありＥＣＵ３０のＲＯＭにこの関
係を数値テーブルの形で格納してある。ＥＣＵ３０は機
関運転中に排気温度からこの関係を用いて触媒温度を算
出するようにしている。なお、機関排気温度は排気通路
に温度センサを設け直接検出してもよいし、予め実験的
に機関負荷条件（空燃比、燃料噴射量、回転数）と機関
排気温度との関係を求めておき、機関負荷条件に基づい
て排気温度を算出するようにしても良い。
【００４７】次に、前述の条件（ｉｉ）（機関がＮＯX
排出量の低い状態で運転されていること）について説明
する。機関のＮＯX 排出量は運転空燃比、燃料噴射量、
回転数等の機関負荷状態に応じて変化するが、一般に高
負荷高回転での運転時にはＮＯX 排出量は大きくなり、
アイドル等の軽負荷運転時には小さくなる。
【００４８】また、機関で一定の期間燃焼が行われてい
ない場合、すなわちフュエルカット操作などにより一定
の期間機関への燃料供給が停止されているような場合
（例えば長い降坂路を走行中で一定の期間エンジンブレ
ーキ状態が続いているような場合）には機関のＮＯX 排
出量はほぼゼロになる。そこで、本実施形態では機関が
軽負荷運転されているような場合（例えばアイドル時）
やフュエルカットが一定の期間継続したような場合には
機関がＮＯX 排出量の低い状態で運転されていると判断
するようにしている。
【００４９】すなわち、上記（ｉ）と（ｉｉ）の条件を
要約すると、本実施形態では以下の条件が成立したとき
にＮＯX センサ３３の出力のずれの検出を行う。 (A) 触媒が劣化していないこと。 (B) 触媒温度が所定の温度範囲にあること。 (C) 機関のリーン空燃比軽負荷運転（例えばアイドル運
転）が行われているか、または一定期間フュエルカット
操作が継続していること。
【００５０】上記(A) から(C) の条件が成立した場合に
は、機関のＮＯX 排出量は極めて低くなり、更に機関か
ら排出された少量のＮＯX もＮＯX 吸蔵還元触媒７でほ
ぼ完全に吸収されるためＮＯX 吸蔵還元触媒を通過して
下流側のＮＯX センサ３３に到達する排気中のＮＯX 濃
度はほぼゼロになっている。本実施形態では、上記条件
が成立した場合のＮＯX センサの実際の出力とＮＯ X 濃
度ゼロ相当出力との偏差からＮＯX センサ３３の出力ず
れを学習する。
【００５１】図５は、上記に説明したＮＯX センサ出力
ずれ学習操作の実際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
チンとして行われる。図５において操作がスタートする
と、ステップ５０１ではＮＯX センサ出力ずれの検出
（学習）条件が成立しているか否かが判定される。前述
したように、ステップ５０１では、(A) 触媒が劣化して
いないこと、(B) 触媒温度が所定の温度範囲にあるこ
と、(C) 機関のリーン空燃比軽負荷運転（例えばアイド
ル運転）が行われているか、または一定期間フュエルカ
ット操作が継続していること、の３つの条件が全て成立
した場合に学習条件が成立したと判定される。
【００５２】上記いずれか一つまたはそれ以上の条件が
成立していない場合には、ＮＯX 吸蔵還元触媒７通過後
の排気中にＮＯX が含まれている可能性があるため、Ｎ
ＯXセンサ３３出力ずれの学習は行わず、直ちに操作を
終了する。また、ステップ５０１で学習条件が成立した
場合には、現在ＮＯX センサ３３にはＮＯX をほとんど
含まない排気が到達しているため、ステップ５０３以下
のセンサ出力ずれの学習操作を実行する。
【００５３】すなわち、ステップ５０３ではＮＯX セン
サ３３出力ＶＮＯＸが読み込まれ、ステップ５０５では
前回操作実行時に算出したセンサ出力ずれＮＳＯＦＦが
読み込まれる。そして、ステップ５０７ではＮＯX セン
サ３３の平滑化出力（なまし値）ＶＳＯが、ＶＳＯ＝
（ＶＮＯＸ＋ＶＳＯ）／２として算出される。すなわ
ち、平滑化出力ＶＳＯは前回操作実行時の平滑化出力Ｖ
ＳＯと今回操作実行時のＮＯX センサ３３出力ＶＮＯＸ
との算術平均として算出される。ステップ５０７の平滑
化処理を行うことにより、外乱等の影響によるＮＯX セ
ンサ出力の変動が平滑化される。
【００５４】ステップ５０９はセンサ出力のずれ（オフ
セット）ＶＯＦＦの算出操作を示す。オフセットＶＯＦ
Ｆは、ＶＯＦＦ＝ＶＮＯＸ0 −ＶＳＯとして算出され
る。ここで、ＶＮＯＸ0 はＮＯX 濃度ゼロに相当するＮ
ＯX センサ３３出力の基準値、ＶＳＯはステップ５０７
で算出されたＮＯX センサ３３の平滑化出力である。そ
して、ステップ５１１ではオフセットＶＯＦＦをステッ
プ５０７と同様な方法で平滑化処理してオフセットの平
滑値ＮＳＯＦＦが、ＮＳＯＦＦ＝（ＶＯＦＦ＋ＮＳＯＦ
Ｆ）／２として算出される。ステップ５１１で算出した
オフセット平滑値ＮＳＯＦＦは、例えば電源スイッチが
オフにされても記憶内容を保持可能なバックアップＲＡ
Ｍに格納される。
【００５５】なお、本実施形態では機関運転中にＮＯX
センサ出力のずれを学習しているが、機関停止後は機関
からはＮＯX は排出されずＮＯX センサ３３近傍の排気
のＮＯX 濃度は極めて低くなる。このため、予めヒータ
３７０（図２）によりＮＯXセンサ３３を充分に予熱し
ておくことが可能であれば機関の始動前（或いは機関停
止後）にＮＯX センサ出力のずれを学習することも可能
である。
【００５６】次に、図６を用いて上記により算出したＮ
ＯX センサ３３出力のオフセット値ＮＳＯＦＦを用いて
補正したＮＯX センサ出力に基づく再生操作について説
明する。図６の操作はＥＣＵ３０により一定時間毎に実
行されるルーチンにより行われる。図２で説明したよう
に、本操作ではリーン空燃比運転中に（ＮＯX 吸蔵還元
触媒７がＮＯX を吸収中に）補正後のＮＯX センサ３３
出力が所定値ＶＮＯＸ１に到達する毎に短時間機関１を
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７の再生を行う。
【００５７】図６の操作がスタートすると、ステップ６
０１では現在機関１がリーン空燃比で運転されているか
否かが判定される。現在機関１がリーン空燃比で運転さ
れていない場合、すなわち機関がリッチ空燃比または理
論空燃比で運転されている場合にはＮＯX 吸蔵還元触媒
の再生操作を実行する必要はないため、図６の操作は直
ちに終了する。
【００５８】ステップ６０１で現在機関１がリーン空燃
比運転されている場合には、次にステップ６０３でＮＯ
X センサ３３出力ＶＮＯＸが読み込まれ、ステップ６０
５では図５、ステップ５０７と同様な操作によりセンサ
出力の平滑値ＶＳが、ＶＳ＝（ＶＮＯＸ＋ＶＳ）／２と
して算出される。また、ステップ６０７では、図５の操
作で算出したＮＯX センサ３３出力のオフセット平滑値
ＮＳＯＦＦが読み込まれるとともに、ステップ６０９で
はステップ６０５で算出したセンサ出力平滑値ＶＳがＮ
ＳＯＦＦを用いて補正され、補正出力値ＮＯＳが、ＮＯ
Ｓ＝ＶＳ＋ＮＳＯＦＦとして算出される。
【００５９】ステップ６１１は補正出力値ＮＯＳに基づ
くＮＯX 吸蔵還元触媒７の再生操作要否の判定を示す。
すなわち、ステップ６１１では補正出力値ＮＯＳが所定
値ＶＮＯＸ１以上になっているか否かを判定し、ＮＯＳ
≧ＶＮＯＸ１であった場合にはステップ６１３に進み再
生操作実行フラグＸＲＳの値を１にセットした後本操作
は終了する。
【００６０】再生操作実行フラグＸＲＳの値が１にセッ
トされると、別途ＥＣＵ３０により実行される図示しな
いルーチンにより、一定時間機関１の運転空燃比はリッ
チ空燃比に切り換えられ、その後リーン空燃比に復帰す
る。また、リーン空燃比復帰時にフラグＸＲＳの値は０
にリセットされる。このリッチスパイク操作によりＮＯ
X 吸蔵還元触媒７に吸収されていたＮＯX は放出され、
リッチ空燃比排気中のＨＣ、ＣＯ成分により還元浄化さ
れる。
【００６１】上述のように、本実施形態ではＮＯX セン
サ３３の出力ずれを学習し、学習した出力ずれに基づい
て実際のＮＯX センサ３３出力を補正するようにしたこ
とにより、常にＮＯX 吸蔵還元触媒通過後の排気中のＮ
ＯX 濃度を正確に検出できるため、適切なタイミングで
ＮＯX 吸蔵還元触媒の再生操作を実行することができ
る。
【００６２】なお、上記の実施形態では短時間機関１を
リッチ空燃比で運転することによりＮＯX 吸蔵還元触媒
の再生操作を行っているが、別の操作によりＮＯX 吸蔵
還元触媒の再生を行うことも可能である。図７は、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒７上流側の排気通路に還元剤を噴射する
ことによりＮＯX 吸蔵還元触媒の再生を行う場合の実施
形態の概略構成を示す図である。図７において図１と同
じ参照符号は同様な要素を示している。図７の装置で
は、還元剤供給装置９が設けられている点が図１の実施
形態と相異している。還元剤供給装置９は、排気通路２
のＮＯX 吸蔵還元触媒７上流側に還元剤を噴射する還元
剤噴射ノズル９１と、加圧還元剤供給源９２、及び還元
剤噴射ノズル９１からの還元剤噴射量を制御する制御弁
９３とを備えている。
【００６３】ノズル９１から噴射される還元剤として
は、水素、一酸化炭素等の還元成分や液状または気体状
の炭化水素等が使用可能であるが、本実施形態では、保
存、補給の便を考慮して機関１の燃料が使用されてい
る。このため、加圧還元剤供給源９２は、機関１の燃料
系統（図示せず）から供給される加圧燃料を制御弁９３
を介してノズル９１から噴射する。
【００６４】本実施形態では、図６の操作により再生操
作実行フラグの値が１にセットされると、ＥＣＵ３０は
還元剤供給装置９から短時間還元剤を排気通路２に噴射
する。噴射された還元剤がＮＯX 吸蔵還元触媒７に到達
すると還元剤の一部がＮＯX吸蔵還元触媒７上で酸化さ
れ、ＮＯX 吸蔵還元触媒７の雰囲気空燃比がリッチにな
るとともに、未燃ＨＣ、ＣＯ等が生成される。これによ
りＮＯX 吸蔵還元触媒７から吸収したＮＯX が放出さ
れ、排気中のＨＣ、ＣＯにより還元浄化される。
【００６５】なお、上述の各実施形態ではＮＯX 浄化触
媒としてＮＯX 吸蔵還元触媒を用いた場合に例をとって
説明したが、本発明の適用はＮＯX 吸蔵還元触媒に限定
されるわけではなく、例えば選択還元触媒をＮＯX 浄化
触媒として用いた場合にも適用することができる。選択
還元触媒では、例えばゼオライトに触媒成分として、銅
（Ｃｕ）をイオン交換等により、或いは白金（Ｐｔ）を
含浸などにより担持させた物が用いられる。選択還元触
媒は排気空燃比がリーンのときに、適量のＨＣ、ＣＯ等
の存在下でＮＯX をＨＣ、ＣＯと選択的に反応させるこ
とにより、排気中のＮＯX を還元してＮ2 に転換する機
能を有している。すなわち、選択還元触媒では、流入す
る排気中に炭化水素（ＨＣ）等の成分が存在すると、こ
れらＨＣ成分等がゼオライトの細孔に吸着される。ま
た、選択還元触媒の白金、銅等の金属成分にはリーン空
燃比下で排気中のＮＯX 成分が吸着される。そして、ゼ
オライトに吸着されたＨＣ等の成分は一定の温度範囲で
表面に侵出し白金、銅等の表面に吸着されたＮＯ X と反
応しＮＯX が還元浄化される。
【００６６】選択還元触媒では上記のようにＮＯX を浄
化するためには適量のＨＣ成分等が必要となる。このた
め、選択還元触媒に吸着されたＨＣ成分等が不足すると
ＮＯ X の浄化率が低下して選択還元触媒通過後の排気中
のＮＯX 濃度が増大する。そこで、ＮＯX 吸蔵還元触媒
の場合と同様に、選択還元触媒下流側にＮＯX センサを
配置し、ＮＯX センサで検出したＮＯX 濃度が所定値ま
で増大したときに選択還元触媒にＨＣ等の成分を供給す
ることにより、常に選択還元触媒のＮＯX 浄化率を高い
値に維持することが可能となる。
【００６７】この場合も、ＮＯX センサの出力にずれが
生じると選択還元触媒での適切なＮＯX の浄化が行えな
くなるため、前述の実施形態と同様なＮＯX センサ出力
のずれの学習と補正とが必要となる。この場合のＮＯX
センサ出力の補正及び再生操作（選択還元触媒へのＨＣ
成分等の供給）は図５、図６で説明したものと同様とな
るので詳細な説明は省略する。また、選択還元触媒への
ＨＣ成分等の供給は図１と同様に短時間機関１をリッチ
空燃比で運転することにより行うことも、図７と同様に
還元剤供給装置９から選択還元触媒上流側の排気通路に
還元剤（燃料等）噴射することにより行うことも可能で
ある。
【００６８】
【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、ＮＯX
センサの劣化等によりセンサ出力のドリフトが生じたよ
うな場合にも正確に排気中のＮＯX 濃度を検出すること
が可能となる共通の効果を奏する。請求項２から請求項
４に記載の発明では、補正後のＮＯX センサ出力に基づ
いてＮＯX 浄化触媒に流入する排気の性状を調整するよ
うにしたことにより、上記共通の効果に加えて更に、Ｎ
ＯX 浄化触媒で常に適切なＮＯX の浄化を行うことが可
能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気浄化装置を自動車用ガソリン機関
に適用した実施形態の概略構成を説明する図である。
【図２】図１のＮＯX センサの構造の一例を示す模式図
である。
【図３】再生操作実行前後のＮＯX 吸蔵還元触媒通過後
の排気中のＮＯX 濃度の変化を示す図である。
【図４】ＮＯX 吸蔵還元触媒劣化による触媒通過後の排
気中のＮＯX 濃度の変化を示す図である。
【図５】ＮＯX センサ出力ずれ学習操作を説明するフロ
ーチャートである。
【図６】補正後のＮＯX センサ出力に基づくＮＯX 吸蔵
還元触媒の再生操作を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の排気浄化装置の図１とは別の実施形態
の概略構成を説明する図である。
【符号の説明】
１…内燃機関 ２…排気通路 ７…ＮＯX 吸蔵還元触媒 ９…還元剤供給装置 ３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ） ２９、３１…Ｏ2 センサ ３３…ＮＯX 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） Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｇ Ｒ 3/28 ３０１Ｅ 3/28 ３０１ ３０１Ｊ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ａ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ 41/14 ３１０Ｊ 41/14 ３１０ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ １０１Ｂ Ｆターム(参考） 3G084 BA00 BA09 CA03 CA06 DA04 DA10 EA09 EA11 EB08 EB20 EB25 FA07 FA13 FA27 FA28 FA29 FA33 3G091 AA02 AA12 AA17 AA24 AA28 AB03 AB05 AB06 BA04 BA07 BA11 BA14 BA15 BA19 BA27 BA33 CA16 CA18 CA19 CB02 CB03 CB06 DA02 DA04 DB01 DB10 EA17 EA30 EA33 EA34 FA05 FA06 FA12 FA13 FA19 FB10 FB11 FB12 FC02 GB01W GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB09X GB10X GB16X HA08 HA12 HA36 HA37 HA42 HB02 3G301 HA01 HA15 JA16 MA01 ND21 PD01Z PD04Z PD08Z 4D048 AA06 AB02 AB03 AC02 BA02X BA03X BA13X BA14X BA15X BA18X BA19X BA30X BA41X CC32 CC46 CC61 DA01 DA02 DA03 DA06 DA08 DA10 EA04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路に配置され、流入す
    る排気の状態に応じて排気中のＮＯX を浄化するＮＯX
    浄化触媒と、 前記ＮＯX 浄化触媒下流側の排気通路に配置され、ＮＯ
    X 浄化触媒を通過した排気中のＮＯX 濃度を検出するＮ
    ＯX センサと、 前記ＮＯX 浄化触媒通過後の排気中のＮＯX 濃度がほぼ
    ゼロになる運転状態で機関が運転されているときの前記
    ＮＯX センサ出力と予め定めた基準出力との偏差を求め
    る偏差学習手段と、 前記偏差学習手段により検出した前記偏差に基づいて前
    記ＮＯX センサの出力を補正する補正手段と、 を備えた内燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 更に、前記ＮＯX センサの補正後の出力
    に基づいて、ＮＯX浄化触媒通過後の排気中のＮＯX 濃
    度が最小になるようにＮＯX 浄化触媒に流入する排気の
    状態を制御する排気状態制御手段を備えた内燃機関の排
    気浄化装置。
  3. 【請求項３】 前記排気状態制御手段は、前記ＮＯX セ
    ンサの補正後の出力に基づいて、ＮＯX 浄化触媒通過後
    の排気中のＮＯX 濃度が最小になるように機関運転空燃
    比を調整することにより排気の状態を制御する請求項２
    に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項４】 前記排気状態制御手段は、前記ＮＯX 浄
    化触媒に流入する排気中に還元剤を供給する還元剤供給
    手段を備え、前記ＮＯX センサの補正後の出力に基づい
    て、ＮＯX 浄化触媒通過後の排気中のＮＯX 濃度が最小
    になるようにＮＯX 浄化触媒に流入する排気中の還元剤
    供給量を調整することにより排気の状態を制御する請求
    項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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