JP2000303824A

JP2000303824A - 筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2000303824A
Application number: JP11116841A
Authority: JP
Inventors: Kojiro Okada; 公二郎岡田; Takashi Dougahara; 隆堂ヶ原; Yasuki Tamura; 保樹田村
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2000-10-31
Anticipated expiration: 2019-04-23
Also published as: JP3826305B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＮＯx吸蔵型の触媒装置において、燃費の悪
化を抑制した上で、ＳＯxを効率的に除去することがで
きる筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】ＮＯx吸蔵型の触媒装置からＮＯxの代わ
りに吸蔵されたＳＯxを放出させるときには(S10,S12)、
ＳＯx放出制御手段によって、機関の空燃比がＮＯx吸蔵
時に比べ理論空燃比寄りとなるようにして燃料を圧縮行
程中に直接燃焼室内に噴射し、成層燃焼を実施する(S2
2,S26)。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射型内燃機
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ＳＯxを除去する技術に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】近年、燃費と出力との両立を図る
ために、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射型内燃
機関が実用化され車両に搭載されている。この種の内燃
機関は、特定運転領域で圧縮行程中に燃料を噴射して超
希薄な空燃比で成層燃焼を行うようにしているため、従
来型の三元触媒ではその特性上排ガス中のＮＯxを十分
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ＮＯx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。

【０００３】吸蔵型ＮＯx触媒は、還元成分濃度が低い
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として吸蔵し、該吸蔵したＮＯxをＣ
Ｏ（一酸化炭素）が多い状態（還元成分増加雰囲気）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。筒
内噴射型内燃機関に関していえば、例えば、吸蔵型ＮＯ
x触媒のＮＯx吸蔵量が飽和する前に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吸気行程でのリッ
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、触媒に流入する排ガスのＣＯ濃
度を増加させて、吸蔵したＮＯxを放出還元（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】また一方で、燃料中にはＳ（サルファ）成
分（硫黄成分）が含まれており、このＳ成分は酸素と反
応してＳＯx（硫黄酸化物）となり、該ＳＯxはＮＯxの
代わりに硫酸塩として吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵されると
いう問題がある。つまり、触媒担体がＳＯxにより被毒
して触媒の浄化効率が低下してしまうという問題があ
る。しかしながら、このように吸蔵されたＳＯxは、触
媒に還元成分（ＣＯ）を供給し、且つ、触媒を高温状態
にすることで除去（Ｓパージ）されることが分かってい
る。

【０００５】そこで、例えばＳＯxの吸蔵量の推定値が
所定量に達したときに、点火時期のリタード或いは膨張
行程での燃料噴射を実施して排気昇温により触媒を高温
状態とした上で、機関の空燃比をリッチ化してＣＯの多
い還元雰囲気を生成することで、Ｓパージを行う技術が
知られている（例えば、特開平７−２１７４７４号公報
等）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｓパー
ジを実現可能な十分な量のＣＯを供給し還元成分増加雰
囲気を生成するには、値１２程度のかなりリッチな空燃
比を設定する必要があり、そのため燃費が悪化してしま
い、又、排気昇温のための点火時期リタードや膨張行程
噴射も燃費悪化の要因となることから、結果として燃費
面で有利な筒内噴射型内燃機関の利点を十分に生かすこ
とができないという問題があった。

【０００７】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、ＮＯx吸
蔵型の触媒装置において、燃費の悪化を抑制した上で、
ＳＯxを効率的に除去することができる筒内噴射型内燃
機関の排気浄化装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、筒内噴射型内燃機関の排気浄化装
置において、ＮＯx吸蔵型の触媒装置を備えており、該
ＮＯx吸蔵型の触媒装置からＮＯxの代わりに吸蔵された
排ガス中のＳＯxを放出させるときには、ＳＯx放出制御
手段によって、触媒雰囲気、即ち触媒上に達したガスの
雰囲気が還元成分（ＣＯ）濃度増加雰囲気となるよう燃
料を圧縮行程中に直接燃焼室内に噴射して成層燃焼を実
施するようにした。

【０００９】このように、触媒に達するガスの還元成分
（ＣＯ）濃度を増加させるためにＮＯxが吸蔵される還
元成分濃度低下雰囲気での圧縮行程噴射運転時に比較し
て、機関の空燃比が理論空燃比寄りとなるよう圧縮行程
中に燃料が噴射されて成層燃焼が形成されると、燃料は
点火栓周りに集中して局部的にリッチ空燃比となり、不
完全燃焼が生起されて一酸化炭素（ＣＯ）が多く発生す
る一方、それ以外の領域では余剰酸素（Ｏ₂）が生成さ
れる。これらのＣＯとＯ₂は排気通路を経て触媒装置に
到達し、ＳＯx放出に必要なＣＯが十分に供給されると
共に、触媒上でのＣＯが酸化反応したときの反応熱、或
いは別に設けた昇温手段の作用により触媒装置が昇温さ
れ、その結果、硫酸塩として吸蔵されていたＳＯxが一
旦放出された後、触媒装置の触媒反応作用によって良好
に還元除去される。そして、この場合、機関の空燃比が
必ずしもリッチでなくてもよいことから、燃費の悪化な
く効率よくＳＯxを除去可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づき説明する。図１を参照すると、車両に搭載さ
れた本発明に係る筒内噴射型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
に係る筒内噴射型内燃機関の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
ことで均一燃焼を行う吸気行程での燃料噴射（吸気行程
噴射モード）または成層燃焼を行う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）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（例えば、値２５〜値５
０）での運転が可能とされている。

【００１２】図１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。この際、燃料噴射量は高
圧燃料ポンプの燃料吐出圧と燃料噴射弁６の開弁時間、
即ち燃料噴射時間とから決定される。

【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。図中符号１３は、クランク角
ＣＡ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はクランク角ＣＡとともにエンジン回転速度
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。排気マニホールド１２には排気管（排
気通路）２０が接続されており、この排気管２０は上流
側の排気浄化触媒装置２１及び下流側の排気浄化触媒装
置３０が設けられ、排気管２０の下流側にはマフラー
（図示せず）が接続されている。触媒装置２１には三元
触媒２１ａが備えられ、この触媒装置２１を迂回するよ
うに排気管２０にはバイパス路２２が設けられている。
排気管２０とバイパス路２２との分岐箇所にはバルブ２
３が備えられ、このバルブ２３はアクチュエータ（図示
せず）に駆動されて触媒装置２１側又はバイパス路２２
側を選択的に閉鎖するように構成されている。通常時の
バルブは２３はバイパス路２２側を閉鎖しており、エン
ジン１からの排ガスは触媒装置２１を経て下流側の触媒
装置３０に案内される。

【００１６】下流側の触媒装置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。尚、吸蔵型ＮＯx
触媒３０ａに三元触媒の機能を持たせて三元触媒一体化
吸蔵型ＮＯx触媒とすることにより、吸蔵型ＮＯx触媒３
０ａを省略してもよい。排気管２０の吸蔵型ＮＯx触媒
３０ａの直上流部には排気温度を検出する高温センサ３
１が設けられ、また、排気管２０の排気マニホールド１
２には排ガス中のＯ₂濃度を検出するＯ₂センサ３２が設
けられ、このＯ ₂センサ３２はストイキを境界としてＯ₂
濃度に応じて出力電圧をステップ状に変化させる。

【００１７】吸蔵型ＮＯx触媒３０ａは、還元成分濃度
低下雰囲気中においてＮＯxを吸蔵させ、主としてＣＯ
の存在する還元成分濃度増加雰囲気中において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、例
えば、図９に示すように、アルミナＡｌ₂Ｏ₃を基材と
し、この基材上に、吸蔵材としてバリウムＢａ等の金属
成分Ｍ、活性金属として白金Ｐｔがそれぞれ担持されて
構成される。

【００１８】この吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに担持される
金属成分Ｍは、還元成分濃度低下雰囲気で排ガス中のＮ
Ｏxを吸蔵し、還元成分濃度が増加すると吸蔵したＮＯx
を放出するＮＯxの吸蔵・放出機能を有するもので、例
えばバリウムＢａ、ナトリウムＮａ、カリウムＫの内の
少なくも何れか一つの金属成分Ｍを担持するものとして
構成すればよい。

【００１９】なお、本実施形態の吸蔵型ＮＯx触媒３０
ａでは、基材をアルミナＡｌ₂Ｏ₃としているが、酸化ジ
ルコニウムＺｒＯ₂等の他の基材を用いることもでき
る。また、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａは、三元機能を有す
るものとして構成してもよい。次に、このように構成さ
れる吸蔵型ＮＯx触媒３０ａにおけるＮＯxの吸蔵・放出
機能について代表的な反応を基に概略を説明する。この
ＮＯx吸蔵・放出機能については、まだ詳細には判明し
ていない部分もあるが、触媒上に達したガスの還元成分
濃度が関係していることがわかっている。還元成分とし
ては、ＣＯ、ＨＣ、Ｈ₂等があるが、その中でも特にＣ
Ｏ濃度が影響していると推定されている。

【００２０】まず、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに担持され
ている吸蔵材、例えばバリウムＢａについて説明する
と、バリウムＢａの一部はＯ₂と反応し、酸化バリウム
ＢａＯとなって存在し、この酸化バリウムＢａＯは、さ
らに、排ガス中のＣＯ等と反応して炭酸バリウムＢａＣ
Ｏ₃として存在している。そして、還元成分（ＣＯ）濃
度が低い還元成分濃度低下雰囲気（例えば、後述する圧
縮リーンモード、或いは吸気リーンモードのような酸素
過剰のリーン雰囲気）では、図１０に示すように、ま
ず、Ｏ₂が白金Ｐｔの表面に吸着し、排ガス中のＮＯが
白金Ｐｔの表面上でＯ₂と反応してＮＯ₂となる（２ＮＯ
＋Ｏ₂→２ＮＯ₂）。

【００２１】このような状況下で、生成されたＮＯ₂の
一部が白金Ｐｔ上でさらに炭酸バリウムＢａＣＯ₃と反
応して硝酸バリウムＢａ（ＮＯ₃）₂が生成され、吸蔵型
ＮＯx触媒３０ａに吸蔵される。このような反応を化学
反応式で示すと、以下の反応式(1)のようになる。ＢａＣＯ₃＋２ＮＯ＋３／２Ｏ₂→Ｂａ（ＮＯ₃）₂＋ＣＯ₂…(1) 一方、還元成分（ＣＯ）濃度が高い還元成分濃度増加雰
囲気（例えば、後述する圧縮スライトリーンモード、或
いは圧縮ストイキモード、さらには吸気行程噴射リッチ
運転等のようなＣＯが多く存在する雰囲気）では、図１
１に示すように、逆方向の反応が進み、吸蔵型ＮＯx触
媒３０ａからＮＯ₂が放出される。

【００２２】つまり、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸蔵さ
れている硝酸バリウムＢａ（ＮＯ₃） ₂と排ガス中のＣＯ
とが白金Ｐｔの表面上で反応し、ＮＯ₂及び炭酸バリウ
ムＢａＣＯ₃が生成され、ＮＯ₂が吸蔵型ＮＯx触媒３０
ａから放出される。これを化学反応式で示すと、以下の
反応式(2)のようになる。Ｂａ（ＮＯ₃）₂＋ＣＯ→ＢａＣＯ₃＋２ＮＯ＋Ｏ₂…(2) 但し、２ＮＯ＋Ｏ₂→２ＮＯ₂（なお、ＮＯの一部は、そ
のまま排出される）次いで、放出されたＮＯ₂は排ガス
中の未燃ＨＣ、Ｈ₂、ＣＯにより還元されて、Ｎ₂として
排出される。（ＮＯ＋ＣＯ→１／２Ｎ₂＋ＣＯ₂）、（Ｎ
Ｏ＋Ｈ₂→１／２Ｎ₂＋Ｈ₂Ｏ）。

【００２３】このように吸蔵型ＮＯx触媒３０ａには、
硝酸バリウムＢａ（ＮＯ₃）₂及び炭酸バリウムＢａＣＯ
₃が化学平衡の状態で存在し、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａの
近傍の雰囲気に応じて各方向への反応が生じることにな
る。ところで、このような吸蔵型ＮＯx触媒３０ａは、
還元成分濃度低下雰囲気で排ガス中のＳＯxを吸着し、
所定の高温雰囲気下では、還元成分濃度が増加すると吸
蔵したＳＯxの一部を放出する性質も有している。

【００２４】つまり、この吸蔵型ＮＯx触媒３０ａは、
図１２に示すように、還元成分濃度低下雰囲気（例え
ば、後述する圧縮リーンモード、或いは吸気リーンモー
ドのような酸素過剰のリーン雰囲気）では、Ｏ₂が白金
Ｐｔの表面に吸着し、燃料や潤滑油に含まれる硫黄成分
が、燃焼後ＳＯ₂として排出され、この排ガス中に含ま
れるＳＯ₂が白金Ｐｔの表面上でＯ₂と反応してＳＯ₃と
なる（２ＳＯ₂＋Ｏ₂→２ＳＯ₃）。

【００２５】次いで、生成されたＳＯ₃の一部が白金Ｐ
ｔを触媒として炭酸バリウムＢａＣＯ₃と反応すること
によって硫酸バリウムＢａＳＯ₄が生成され、吸蔵型Ｎ
Ｏx触媒３０ａに吸蔵される。これを化学反応式で示す
と、以下の反応式(3)のようになる。ＢａＣＯ₃＋ＳＯ₃→ＢａＳＯ₄＋ＣＯ₂…(3) 一方、還元成分濃度増加雰囲気（例えば、後述する圧縮
スライトリーンモード、或いは圧縮ストイキモード、さ
らには吸気行程噴射リッチ運転等のようなＣＯが多く存
在する雰囲気）では、図１３に示すように、吸蔵型ＮＯ
x触媒３０ａに吸蔵されている硫酸バリウムＢａＳＯ₄の
一部と排ガス中のＣＯとが白金Ｐｔの触媒作用により、
炭酸バリウムＢａＣＯ₃及びＳＯ₂が生成され、ＳＯ₂が
吸蔵型ＮＯx触媒３０ａから放出される。これを化学反
応式で示すと、以下の反応式(4)のようになる。

【００２６】ＢａＳＯ₄＋ＣＯ→ＢａＣＯ₃＋ＳＯ₂…(4) このように吸蔵型ＮＯx触媒３０ａでは、炭酸バリウム
ＢａＣＯ₃及び硫酸バリウムＢａＳＯ₄が化学平衡の状態
で存在し、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａの近傍の雰囲気に応
じて各方向への反応が進み易くなる。以上のように、Ｎ
Ｏxと同様にＳＯxも吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸蔵・放
出されることになる。しかしながら、実際には、硫酸バ
リウムＢａＳＯ₄は分解し難いため、還元成分濃度が増
加しても硫酸バリウムＢａＳＯ₄は分解・放出されずに
残ってしまう。これにより、使用されたバリウムＢａ分
だけ硝酸バリウムＢａ（ＮＯ₃）₂が生成されなくなり、
吸蔵型ＮＯx触媒３０ａによるＮＯx浄化能力が低下する
ことになるため（これをＳ被毒という）、吸蔵型ＮＯx
触媒３０ａに吸蔵したＳＯxも適宜放出させる必要があ
る。そのために、本実施形態では後述するように、吸蔵
型ＮＯx触媒３０ａを所定温度以上の高温とすると共
に、還元成分濃度増加雰囲気とすることによって硫酸バ
リウムＢａＳＯ₄を分解して放出する処理（Ｓパージ）
を適宜実行するようになっている。

【００２７】一方、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、
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筒内噴射型内燃機
関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１３、高温センサ３１、Ｏ₂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。

【００２８】又、ＥＣＵ４０の出力側には、上述した点
火プラグ４、燃料噴射弁６、バルブ２３等が接続されて
おり、点火プラグ４及び燃料噴射弁６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、燃料
噴射時期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。

【００２９】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平均有効圧Ｐeを求める
ようにされており、通常は、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、即ち運転モ
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、運転モードは、空燃比が例えば値２５以上とされる
圧縮行程噴射モード（圧縮リーンモード）とされ、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が大きくなると運
転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
（例えば、値２０〜値２３）とされる吸気リーンモー
ド、実Ａ／Ｆをストイキとなるようフィードバック制御
するストイキフィードバックモード（Ｓ−Ｆ／Ｂモー
ド）、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。

【００３０】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、当該目標
Ａ／Ｆに基づいて決定される。また、上述したようにＮ
Ｏx触媒３０ａには、排気空燃比が主としてリーン空燃
比とされる還元成分濃度が低下した酸素過剰雰囲気の下
でＮＯxの他にＳＯxも吸蔵されることから、本実施形態
では、当該吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸蔵されたＳＯxの
放出制御（Ｓパージ）を実施する。このＳパージでは、
上述の圧縮リーンモードに比較して空燃比を理論空燃比
近傍とするように、圧縮行程において空燃比をストイキ
よりもリーン寄りのスライトリーン空燃比（例えば、値
１４．７〜値２０、好ましくは値１４．７〜値１６）に
制御する圧縮行程スライトリーンモード（圧縮Ｓ／Ｌモ
ード）、或いは実Ａ／Ｆをストイキ（値１４．７）とな
るようフィードバック制御する圧縮行程ストイキモード
（圧縮ストイキモード）に、運転モードが切り換えられ
る。尚、圧縮Ｓ／Ｌモードにおいても、空燃比によって
はＯ₂センサ３２を用いたフィードバック制御によって
空燃比を制御してもよい。

【００３１】さらに、上記高温センサ３１により検出さ
れた排気温度情報からは吸蔵型ＮＯx触媒３０ａの温
度、即ち触媒温度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、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。

【００３２】以下、このように構成された本発明に係る
筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置が実行するＳパー
ジ、即ち、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸蔵されたＳＯxの
放出制御（ＳＯx放出制御手段）について説明する。第１実施形態図２を参照すると、ＳＯxパージ制御の制御ルーチンが
フローチャートで示されており、また、図３を参照する
と、当該ＳＯxパージ制御の制御結果の一例を示すタイ
ムチャートが示されており、以下、これらの図に従って
説明する。なお、ここでは、エンジン１が十分に暖機し
た状態にあるものとして説明する。

【００３３】先ず、ステップＳ１０では、吸蔵型ＮＯx
触媒３０ａに吸蔵されたＳＯxの蓄積量（被毒Ｓ量Ｑs）
の推定を行う。以下、被毒Ｓ量Ｑsの推定方法について
説明する。被毒Ｓ量Ｑsは、基本的には燃料噴射積算量
Ｑfに基づき設定されるものであり、燃料噴射制御ルー
チン（図示せず）の実行周期毎に次式により演算され
る。

【００３４】Ｑs＝Ｑs(n-1)＋ΔＱf・Ｋ−Ｒs …(5) ここに、Ｑs(n-1)は被毒Ｓ量の前回値であり、ΔＱfは
実行周期当たりの燃料噴射積算量、Ｋは補正係数、Ｒs
は実行周期当たりの放出Ｓ量を示している。つまり、現
在の被毒Ｓ量Ｑsは、実行周期当たりの燃料噴射積算量
ΔＱfを補正係数Ｋで補正して積算するとともに、該積
算値から実行周期当たりの放出Ｓ量Ｒsを減算すること
で求められる。

【００３５】補正係数Ｋは、例えば、次式(6)に示すよ
うに、空燃比Ａ／Ｆに応じたＳ被毒係数Ｋ1、燃料中の
Ｓ含有量に応じたＳ被毒係数Ｋ2及び触媒温度Ｔcatに応
じたＳ被毒係数Ｋ3の３つの補正係数の積からなってい
る。Ｋ＝Ｋ1・Ｋ2・Ｋ3 …(6) また、実行周期当たりの放出Ｓ量Ｒsは次式(7)から演算
される。

【００３６】Ｒs＝α・Ｒ1・Ｒ2・dＴ …(7) ここに、αは単位時間当たりの放出率（設定値）であ
り、dＴは燃料噴射制御ルーチンの実行周期を示してお
り、Ｒ1及びＲ2はそれぞれ触媒温度Ｔcatに応じた放出
能力係数及び空燃比Ａ／Ｆに応じた放出能力係数を示し
ている。そして、ステップＳ１２において、上記のよう
に求めた被毒Ｓ量Ｑsが所定量Ｑs1を超えたか否かを判
別する。判別結果が偽（Ｎｏ）で、上記のようにして求
めた被毒Ｓ量Ｑsが所定量Ｑs1に達していないと判定さ
れた場合には、次にステップＳ１４に進み、上記燃料噴
射モード設定マップに基づき通常制御を実施する。

【００３７】また、ステップＳ１２の判別結果が真（Ｙ
ｅｓ）で、上記のようにして求めた被毒Ｓ量Ｑsが所定
量Ｑs1に達したと判定された場合には（図３（ａ）参
照）、次にステップＳ１６に進み、Ｓパージを実行する
ために事前にバルブ２３を触媒装置２１側に切換える。
即ち、このＳパージでは、後述するように排ガス中の一
酸化炭素（ＣＯ）と酸素（Ｏ₂）を過剰な状態とするこ
とで、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａの昇温やＳＯxの放出を行
うが、これらのＣＯとＯ₂は吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに達
する前に上流側の触媒装置２１を通過するため、内部の
三元触媒２１ａ上で酸化反応を起こして過昇温の原因と
なる上に、その際の消費分だけ吸蔵型ＮＯx触媒３０ａ
に到達するＣＯやＯ₂が減少してしまう不具合を生じ
る。そこで、Ｓパージの実行の際には、事前にバルブ２
３を触媒装置２１側に切換えて、エンジン１からの排ガ
スをバイパス路２２を経て下流側の触媒装置３０に案内
し、上記不具合の解消を図る。但し、このバルブ２３の
切換操作は必ずしも必要ではなく、上流側の触媒装置２
１の耐熱性が高く、ＣＯやＯ₂が十分に供給されている
場合等は、バルブ２３及びバイパス路２２を省略して、
Ｓパージ時においても排ガスが上流側の触媒装置２１を
通過するようにしてもよい。

【００３８】続くステップＳ１８では、吸蔵型ＮＯx触
媒３０ａの昇温を行うべく排ガスの昇温処理を行う。排
ガスの昇温処理として、本実施形態では筒内噴射型のエ
ンジン１の特性を生かして、燃料噴射時期を複数回に分
割する分割噴射、例えば２回に分割する２段噴射を実施
する（図３（ｂ）参照）。２段噴射は、主噴射を圧縮行
程或いは吸気行程で行うとともに副噴射を膨張行程（特
に、膨脹行程中期又はそれ以降）で行い、副噴射によっ
て供給される燃料が主噴射による主燃焼の余剰酸素と混
合し再燃焼することを利用して排ガスを昇温させるとい
うものであり、主噴射と副噴射とを合わせた全体的な空
燃比としては、ストイキを含むリッチ側からリーン側ま
でのかなり広い領域が適用可能であり、昇温効果を優先
する場合にはリッチ寄りに、燃費を優先する場合にはリ
ーン寄りに設定する。

【００３９】次いで、ステップＳ２０で触媒温度Ｔcat
が、Ｓパージを実施可能な温度として設定された所定値
Ｔcat1（例えば、６５０℃〜７００℃）を越えたか否か
を判別し、判別結果が偽（Ｎｏ）で、触媒温度Ｔcatが
所定値Ｔcat1を越えていないと判定された場合には、前
記ステップＳ１８に戻る。ステップＳ１８の２段噴射の
継続により触媒温度Ｔcatが次第に上昇して所定値Ｔcat
1を越えると（図３（ｃ）参照）、ステップＳ２０の判
別結果が真（Ｙｅｓ）となることから、ステップＳ２２
に進んで圧縮Ｓ／Ｌモードでの運転を実行可能か否かを
判別する。

【００４０】つまり、通常の圧縮リーンモードでは、点
火プラグ４付近の空燃比をストイキ近傍とした上で全体
としてリーン空燃比で層状燃焼が行われるが、圧縮Ｓ／
Ｌモードでは全体空燃比をストイキ近傍、例えば値１
４．７〜値２０といったストイキよりもややリーン寄り
とする関係で、点火プラグ４付近の空燃比が極めてリッ
チ空燃比になって燃焼状態が悪化する。そこで、ステッ
プＳ２２では、燃焼状態が多少悪化傾向となっても問題
ないか否かを、エンジン回転速度Ｎe、目標平均有効圧
Ｐe、車速Ｖに基づいて判別する。これらエンジン回転
速度Ｎe、目標平均有効圧Ｐe、車速Ｖのいずれかが対応
する所定値より大きい場合には、運転者がエンジン１に
高出力を要求しており、エンジン１を積極的に運転した
いような状況と判断でき、このような場合に圧縮Ｓ／Ｌ
モードを実施すると、燃焼状態の悪化からトルク不足を
引き起すおそれがある。よって、この場合には圧縮Ｓ／
Ｌモードでの運転を実行不能と見なして、ステップＳ２
２の判別結果を偽（Ｎｏ）としてステップＳ２４に進
み、２段噴射を実施する。

【００４１】このときの２段噴射は、前記ステップＳ１
８で実行した吸蔵型ＮＯx触媒３０ａの昇温を目的とし
たものとは異なり、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸蔵され
たＳＯxを効率的に放出できるように、その制御内容が
設定されている。具体的には、既に昇温を完了したこの
時点では触媒温度Ｔcatを所定値Ｔcat1に維持するだけ
でよいため、膨張行程での副噴射の燃料量を減少させ、
また、Ｓパージの実行に要求される十分なＣＯを確保す
るために、主噴射と副噴射とを合わせた全体空燃比をよ
りリッチ側に設定する。なお、ステップＳ１８と同一の
制御内容で２段噴射を実行しても、効率は低下するもの
のＳＯxを放出可能なことは言うまでもない。

【００４２】また、ステップＳ２２の判別結果が真（Ｙ
ｅｓ）で、圧縮Ｓ／Ｌモードでの運転を実行可能な場合
には、ステップＳ２６で本発明に係る圧縮Ｓ／Ｌモード
での運転を実行する（図３（ｂ）参照）。圧縮Ｓ／Ｌモ
ードの運転では、上述したように、圧縮行程において空
燃比をストイキよりもややリーン寄りのスライトリーン
空燃比（例えば、値１４．７〜値２０）に制御して燃料
噴射を行う。なお、通常の圧縮リーンモードでは、ＮＯ
x低減を目的として排気再循環（ＥＧＲ）を行うべくＥ
ＧＲバルブ（図示せず）を開弁しているが、当該圧縮Ｓ
／Ｌモードでの運転では、空燃比の変動等を抑えるた
め、ＥＧＲバルブを閉弁状態としてＥＧＲを中止する。

【００４３】そして、圧縮Ｓ／Ｌモードでは、点火プラ
グ４の近傍で局部的に極めて燃料濃度の濃いリッチ空燃
比状態となってＯ₂が不足することから、燃料が不完全
燃焼を引き起こしてＣＯが比較的多く発生することにな
る。つまり、図４を参照すると、空燃比Ａ／Ｆを変えて
圧縮行程噴射を行った場合のＯ₂濃度とＣＯ濃度が実線
で示され、空燃比Ａ／Ｆを変えて吸気行程噴射を行った
場合の同様の結果が一点鎖線で比較して示されている
が、同図に示すように、吸気行程噴射に比較して圧縮行
程噴射では、ストイキを含む全ての空燃比領域でＣＯ濃
度が格段に高い。そして、これらのＣＯはＯ₂と共存し
た状態で途中ではほとんど反応することなくバイパス路
２２から排気管２０を経て触媒装置３０に達するため、
吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに十分にＣＯが供給される。こ
れによって吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに流入した排気の雰
囲気、即ち触媒上に達したガスの雰囲気（触媒雰囲気）
が還元成分（ＣＯ）濃度が増加した雰囲気となるため、
吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸蔵されていたＳＯxが良好に
放出される。

【００４４】ここで、成層燃焼において局部的なリッチ
空燃比が生成されると、いわゆるスモークの発生が問題
となるが、燃料噴射時期（実際には噴射終了時期）と点
火時期との関係を適切に設定することで、スモークを抑
制した上で最大限のＣＯ発生量を確保している。即ち、
スモーク濃度とＣＯ濃度とは基本的に略比例関係にある
が、両者のバランスは、燃料噴射時期と点火時期との間
隔を変更することによりある程度の範囲内で変化するこ
とが判明している。従って、許容可能なスモーク発生量
を決定した上で、その発生量を前提としてＣＯ発生量が
最大となるように燃料噴射時期と点火時期との間隔を設
定している。

【００４５】以上のようにステップＳ２４又はステップ
Ｓ２６の処理を行った後、ステップＳ２８に進んで、再
び上記式(1)によって被毒Ｓ量Ｑsの推定を行う。つま
り、昇温処理が行われて吸蔵型ＮＯx触媒３０ａが高温
となり、且つ上記の如く圧縮Ｓ／Ｌモードでの運転によ
りＳＯx（実際にはＳＯ₂であり、以下ＳＯ₂と記す）の
放出が開始され、放出Ｓ量Ｒsが増加する一方で被毒Ｓ
量Ｑsが減少するため、改めて被毒Ｓ量Ｑsの推定を行
う。

【００４６】そして、ステップＳ３０において、被毒Ｓ
量Ｑsが所定値Ｑs0（値０或いは値０近傍値）以下か否
かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）で被毒Ｓ量Ｑsが
未だ所定値Ｑs0よりも大きいと判定された場合には、上
記ステップＳ２２に戻って再びステップＳ３０までの処
理を繰り返す。ステップＳ２４又はステップＳ２６の処
理によって被毒Ｓ量Ｑsが次第に減少して所定値Ｑs0以
下となると（図３（ａ）参照）、ステップＳ３０の判別
結果が真（Ｙｅｓ）となってステップＳ３２に進む。ス
テップＳ３２ではバルブ２３をバイパス路２２側、即ち
通常運転時の切換状態に戻し、その後に当該ルーチンを
抜けてＳＯxパージ制御を終了する。

【００４７】以上のようにステップＳ２６では、圧縮Ｓ
／Ｌモードで空燃比をストイキよりもややリーン寄りの
空燃比として運転が行われるため、吸気行程噴射リッチ
空燃比運転を行う場合に比べて燃料噴射量が少なくて済
むことになる。即ち、従来の如く吸気行程噴射リッチ空
燃比運転を行う場合には、図４に一点鎖線で示すよう
に、リッチ空燃比のリッチ度合いを比較的大きくし、空
燃比をある程度小さな値にしなければ十分なＣＯが得ら
れないのであるが、本発明の圧縮Ｓ／Ｌモードでの運転
を行うことで、全体空燃比をストイキよりもリーン寄り
として十分にＣＯを得ることができる。この傾向はステ
ップＳ２４での２段噴射と比較した場合でも同様であ
り、十分なＣＯを得るためには２段噴射の全体空燃比を
リッチ寄りに設定する必要があることから、圧縮Ｓ／Ｌ
モードに比較して燃料消費量が増加してしまう。つま
り、圧縮Ｓ／Ｌモードでの運転時には燃費とＣＯ発生量
とを高次元で両立させることができ、燃費の悪化なく極
めて効率よくＳパージを実施して、燃費面で有利な筒内
噴射型エンジン１の利点を十分に生かすことができる。

【００４８】第２実施形態この第２実施形態では、上記第１実施形態における吸蔵
型ＮＯx触媒３０ａの昇温のための処理内容（図２にＡ
で示す）を変更している。図５を参照すると、ＳＯxパ
ージ制御の制御ルーチンがフローチャートで示されてお
り、また、図６を参照すると、当該ＳＯxパージ制御の
制御結果の一例を示すタイムチャートが示されており、
以下、これらの図に従って説明する。なお、図５のフロ
ーチャートは、第１実施形態の図２のフローチャートと
の相違箇所Ａのみを表し、その他の部分は同一内容にあ
るものとする。

【００４９】第１実施形態で述べたように、ステップＳ
１２で吸蔵型ＮＯx触媒３０ａの被毒Ｓ量Ｑsが所定量Ｑ
s1に達して、ステップＳ１６でバルブ２３の切換を完了
すると、ステップＳ４２に進む。ステップＳ４２では、
圧縮ストイキモードでの運転を実行可能か否かを判別す
る。この判別は、第１実施形態での圧縮Ｓ／Ｌモードに
関する判別と同様であり、エンジン回転速度Ｎe、目標
平均有効圧Ｐe、車速Ｖが対応する所定値より小さく、
燃焼状態の悪化によるトルク不足のおそれがないときに
実行可能と判別する。圧縮ストイキモードでの運転を実
行不能な場合には、ステップＳ４２の判別結果を偽（Ｎ
ｏ）としてステップＳ４４に進み、第１実施形態のステ
ップＳ１８と同じく２段噴射を実施する。

【００５０】また、ステップＳ４２の判別結果が真（Ｙ
ｅｓ）で、圧縮ストイキモードでの運転を実行可能な場
合には、ステップＳ４６で本発明に係る圧縮ストイキモ
ードでの運転を実行する（図６（ｂ）参照）。圧縮スト
イキモードの運転では、上述したようにＯ₂センサ２２
の出力に基づいて空燃比をストイキ（値１４．７）にフ
ィードバック制御して、圧縮行程において燃料噴射を行
う。なお、周知のようにＯ₂センサ２２が本来の検出機
能を奏するには、ある程度の高温下で活性化している必
要があるが、この要件が満たされてＯ₂濃度が正常に検
出されているものとして説明を続ける。

【００５１】このように、圧縮ストイキモードで空燃比
がストイキ（値１４．７）となるようにフィードバック
制御すると、上記図４に示したように、圧縮Ｓ／Ｌモー
ドで空燃比をスライトリーン空燃比（例えば、値１４．
７〜値２０）とした場合と略同様にＣＯやＯ₂が十分に
生成され、図示はしないが同時にＨ₂も十分に生成され
る。これらＣＯ、Ｈ₂、Ｏ₂は共存した状態で途中ではあ
まり反応することなく排気管２０を経て触媒装置３０に
到達し、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａ上でＣＯとＨ₂が酸化反
応し、その際の反応熱で昇温が行われる。

【００５２】次いで、ステップＳ４８で触媒温度Ｔcat
が、Ｓパージを実施可能な温度である所定値Ｔcat1を越
えたか否かを判別し、判別結果が偽（Ｎｏ）で、触媒温
度Ｔcatが所定値Ｔcat1を越えていないと判定された場
合には、前記ステップＳ４２に戻る。ステップＳ４４又
はステップＳ４６の処理により触媒温度Ｔcatが次第に
上昇して所定値Ｔcat1を越えると（図６（ｃ）参照）、
ステップＳ４８の判別結果が真（Ｙｅｓ）となることか
らステップＳ２２に進み、以降は第１実施形態と同様の
手順でＳパージを行う。即ち、圧縮Ｓ／Ｌモードでの運
転を実行可能な場合には圧縮Ｓ／Ｌモードを実行し、圧
縮Ｓ／Ｌモードでの運転を実行不能な場合には２段噴射
を実行し、被毒Ｓ量Ｑsが所定値Ｑs0以下となると、Ｓ
Ｏxパージ制御を終了する。

【００５３】以上のように本実施形態では、圧縮ストイ
キモードを実行可能な運転状態のときには、２段噴射に
代えてステップＳ４６で圧縮ストイキモードを行って吸
蔵型ＮＯx触媒３０ａを昇温している。そして、この圧
縮ストイキモードの運転では、２段噴射に比較してより
リーン側の空燃比で十分なＣＯ、Ｈ₂、Ｏ₂を得ることが
できるため、昇温過程での燃料消費量を低減でき、ひい
てはＳパージ全体の燃費を第１実施形態に比較して一層
低減することができる。

【００５４】しかも、圧縮リーンモードはエンジン回転
速度Ｎeや目標平均有効圧Ｐeが比較的低い運転状態で実
行されるが、このような運転状態では圧縮ストイキモー
ドや圧縮Ｓ／Ｌモードも実行され易い状況にある。従っ
て、圧縮リーンモードでの運転中にＳＯxを放出する必
要が生じたときには、ステップＳ２２及びステップＳ４
２の判定において２段噴射ではなく、ステップＳ４６の
圧縮ストイキモードでの昇温や、ステップＳ２６の圧縮
Ｓ／ＬモードでのＳパージが選択される可能性が高い。
そして、これらの全てのモードは共に圧縮行程で燃料噴
射を行うことから、均一燃焼に切り換わることなく成層
燃焼が継続され、燃焼状態の切換に伴って発生するトル
クショックを低減することができる。

【００５５】第３実施形態この第３実施形態では第２実施形態と同じく、上記第１
実施形態における吸蔵型ＮＯx触媒３０ａの昇温のため
の処理内容（図２にＡで示す）を変更している。図７を
参照すると、ＳＯxパージ制御の制御ルーチンがフロー
チャートで示されており、また、図８を参照すると、当
該ＳＯxパージ制御の制御結果の一例を示すタイムチャ
ートが示されており、以下、これらの図に従って説明す
る。なお、図７のフローチャートは、第１実施形態の図
２のフローチャートとの相違箇所Ａのみを表し、その他
の部分は同一内容にあるものとする。

【００５６】第１実施形態で述べたように、ステップＳ
１２で吸蔵型ＮＯx触媒３０ａの被毒Ｓ量Ｑsが所定量Ｑ
s1に達して、ステップＳ１６でバルブ２３の切換を完了
すると、ステップＳ５２に進む。ステップＳ５２では触
媒温度Ｔcatが所定値Ｔcat2を越えているか否かを判別
する。所定値Ｔcat2としては、圧縮ストイキモードでの
運転により実用的な昇温効果が得られる下限温度（例え
ば、３００℃）が設定されており、勿論、その値は昇温
終了時の温度である所定値Ｔcat1より低く設定されてい
る。

【００５７】ステップＳ５２の判別結果が偽（Ｎｏ）
で、触媒温度Ｔcatが所定値Ｔcat2を越えていないとき
には、ステップＳ５４に進んで２段噴射を実行した後に
ステップＳ５２に戻る。このときの２段噴射の制御内容
は、例えば、第１実施形態で吸蔵型ＮＯx触媒３０ａの
昇温を目的として実施したステップＳ１８と同様のもの
とする。ステップＳ５４の処理によって触媒温度Ｔcat
が次第に上昇して所定値Ｔcat2を越えると（図８（ｃ）
参照）、ステップＳ５２の判別結果が真（Ｙｅｓ）とな
ってステップＳ５６に進む。以降は第２実施形態のステ
ップＳ４２乃至ステップＳ４８と同様であり、ステップ
Ｓ５６で圧縮ストイキモードでの運転を実行可能か否か
を判別し、実行不能な場合にはステップＳ５８で２段噴
射を、実行可能な場合にはステップＳ６０で圧縮ストイ
キモードを実行し、触媒温度Ｔcatを所定値Ｔcat1まで
上昇させる。その後はステップＳ２２に進み、第１実施
形態と同様の手順でＳパージを行う。

【００５８】以上のように本実施形態では、触媒温度Ｔ
catが所定値Ｔcat2以下で圧縮ストイキモードでは十分
な昇温が望めない場合に、より高い昇温効果を奏する２
段燃焼を実施して迅速に昇温させ、触媒温度Ｔcatが所
定値Ｔcat2を越えると、燃料消費量が少ない圧縮ストイ
キモードに切換えて昇温を継続している。従って、昇温
時に圧縮ストイキモードのみを実行する第２実施形態に
比較して、極低負荷時等のように触媒温度Ｔcatが低い
状況においても速やかに吸蔵型ＮＯx触媒３０ａを昇温
させてＳパージを実行でき、且つ、昇温当初から２段燃
焼を実行する第１実施形態に比較して昇温過程での燃料
消費量を低減でき、ひいてはＳパージ全体の燃費を一層
低減することができる。

【００５９】以上で実施形態の説明を終えるが、本発明
の態様はこの実施例に限定されるものではない。例え
ば、上記各実施形態では、昇温時には圧縮ストイキモー
ドを実行して空燃比をストイキに制御し、Ｓパージ時に
は圧縮Ｓ／Ｌモードを実行して空燃比をストイキよりも
ややリーン寄りに制御したが、必ずしもこれに従う必要
はなく、例えば適用するモードを逆転させて、昇温時に
は圧縮Ｓ／Ｌモードを、Ｓパージ時には圧縮ストイキモ
ードを実行したり、或いは何れか一方のモードを昇温及
びＳパージに亘って継続して実行したりしてもよい。

【００６０】また、上記各実施形態では、燃料噴射積算
量ΔＱfから求めた被毒Ｓ量Ｑsに基づいて吸蔵型ＮＯx
触媒３０ａのＳパージを実行すべきか否かを判別した
が、例えば吸蔵型ＮＯx触媒３０ａに吸着されたＮＯxを
放出するＮＯxパージの実行周期に基づいてＳパージの
実行を判別してもよい。即ち、周知技術のようにＮＯx
パージを、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａの下流側のＮＯxセン
サ（図示せず）にて検出された排ガス中のＮＯx濃度が
所定量を越えたときに（換言すれば、吸蔵型ＮＯx触媒
３０ａに吸蔵しきれないＮＯxが所定量を越えたとき
に）実行した場合には、ＳＯxによる被毒が進行すると
吸蔵型ＮＯx触媒３０ａのＮＯx吸蔵能力が次第に低下す
ることから、それに伴ってＮＯxパージの実行周期が短
縮化されるように制御される。従って、ＮＯxパージの
実行周期がある程度短くなった時点で、Ｓパージを実行
すべきと判別するようにしてもよい。また、リッチ運転
直後のリーン運転中の上記ＮＯxセンサの検出値を積算
し、その積算値が所定量を越えた時点でＳパージを実行
してもよい。

【００６１】更に、上記各実施形態では、高温センサ３
１の検出値から推定した触媒温度Ｔcatに基づいて吸蔵
型ＮＯx触媒３０ａの昇温の完了を判別し、また、燃料
噴射積算量ΔＱfから求めた被毒Ｓ量Ｑsに基づいてＳパ
ージの完了を判別したが、これらの昇温やＳパージの所
要時間は実験等で推測可能であるため、例えば、予め設
定した所要時間が経過した時点で昇温やＳパージが完了
したと見なしてもよい。

【００６２】一方、上記各実施形態では、吸蔵型ＮＯx
触媒３０ａの昇温やＳパージに２段燃焼を用いる場合が
あったが、その際に点火時期をリタードさせて排気温度
を上昇させる方法を併用してもよい。また、点火時期の
リタードのみで十分な昇温効果が得られるときには、２
段噴射を中止してリタードのみを実施してもよい。但
し、点火時期のリタードのみではＣＯ増加に繋がらない
ため、例えば図２のステップＳ２４等のＳパージ時に点
火時期リタードを用いる場合には、空燃比をストイキか
らリッチ側に設定してＣＯを確保することが望ましい。

【００６３】更に、点火時期のリタードは、図２のステ
ップＳ２６で実行される圧縮Ｓ／Ｌモードや図５のステ
ップＳ４６で実行される圧縮ストイキモードに対して併
用してもよく、これによりステップＳ２６ではＳパージ
時の触媒温度Ｔcatの維持が図られ、ステップＳ４６で
は昇温の促進が図られる。なお、これらの圧縮Ｓ／Ｌモ
ードや圧縮ストイキモードでの運転時には、スモーク抑
制を目的として既にリタード気味の点火時期が設定され
ているため、更にリタードすることになる。

【００６４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の筒
内噴射型内燃機関の排気浄化装置によれば、ＮＯx吸蔵
型の触媒装置から吸蔵したＳＯxを放出させる際、触媒
雰囲気を還元成分（ＣＯ）濃度増加雰囲気とするため
に、ＮＯxが吸蔵される還元成分濃度低下雰囲気での圧
縮行程噴射運転時に比べて機関の空燃比が理論空燃比寄
りとなるように圧縮行程中に燃料を噴射し成層燃焼を実
施するようにしたので、燃費の悪化を抑制した上でＳＯ
xを効率的に除去して、燃費面で有利な筒内噴射型内燃
機関の利点を十分に生かすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る筒内噴射型内燃機関の排気浄化装
置を示す概略構成図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係るＳＯx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】図２のＳＯxパージ制御による制御結果の一例
を示すタイムチャートである。

【図４】圧縮行程噴射と吸気行程噴射でそれぞれ空燃比
Ａ／Ｆを変化させた場合のＯ₂濃度及びＣＯ濃度を示す
説明図である。

【図５】本発明の第２実施形態に係るＳＯx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６】図５のＳＯxパージ制御による制御結果の一例
を示すタイムチャートである。

【図７】本発明の第３実施形態に係るＳＯx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８】図７のＳＯxパージ制御による制御結果の一例
を示すタイムチャートである。

【図９】ＮＯx触媒の構成を示す説明図である。

【図１０】還元成分濃度低下雰囲気でのＮＯx吸蔵のメ
カニズムを示す説明図である。

【図１１】還元成分濃度増加雰囲気でのＮＯx放出のメ
カニズムを示す説明図である。

【図１２】還元成分濃度低下雰囲気でのＳＯx吸蔵のメ
カニズムを示す説明図である。

【図１３】還元成分濃度増加雰囲気でのＳＯx放出のメ
カニズムを示す説明図である。

【符号の説明】

１エンジン（筒内噴射型内燃機関）８燃焼室２０排気管（排気通路）３０触媒装置３０ａ吸蔵型ＮＯx触媒４０ＥＣＵ（ＳＯx放出制御手段）

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）Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ＥＦ０２Ｂ 17/00 Ｆ０２Ｂ 17/00 ＦＦ０２Ｄ 41/02 ３３５Ｆ０２Ｄ 41/02 ３３５ 41/04 ３０５ 41/04 ３０５Ａ 41/14 ３１０ 41/14 ３１０Ｐ (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） 3G023 AA02 AA03 AA18 AB03 AC04 AE05 AG01 AG03 3G091 AA02 AA09 AA12 AA24 AA28 AB03 AB06 BA11 CA12 CA13 CB03 CB05 DA02 DA08 DB10 DB13 DC01 EA01 EA03 EA07 EA09 EA17 EA33 FA04 FB10 FB11 FB12 FC01 GB12Y GB13Y GB16W GB17X HA12 HA36 HA37 HA47 HB05 3G301 HA04 HA13 HA15 JA02 JA04 JA21 JA24 JA26 LA00 LB04 MA19 MA23 MA26 NA04 NA08 NB02 NB11 NC02 NE13 NE14 NE15 NE19 PA11Z PA17Z PB03Z PC02Z PD03A PD11Z PD12Z PE01Z PE03Z PF01Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気通路に設けられた触媒装置であっ
て、触媒雰囲気が還元成分濃度低下雰囲気のときに排ガ
ス中のＮＯxを吸蔵し、触媒雰囲気が還元成分濃度増加
雰囲気のときに吸蔵したＮＯxを放出させ還元する触媒
装置と、前記触媒装置からＮＯxの代わりに吸蔵された排ガス中
のＳＯxを放出させるとき、触媒雰囲気が還元成分濃度
増加雰囲気となるよう圧縮行程中に燃料を直接燃焼室内
に噴射して成層燃焼を実施するＳＯx放出制御手段と、を備えたことを特徴とする筒内噴射型内燃機関の排気浄
化装置。