JP2000320372A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リッチスパイク制御により内燃機関の燃費が悪
化するのを防止することのできる内燃機関の排気浄化装
置を提供する。 【解決手段】リーン燃焼中にはエンジン１１の排気に含
まれるＮＯx が触媒３３ｂに吸着され、この吸着される
ＮＯx の量が許容値以上になると一時的にリッチ燃焼を
実行するリッチスパイク制御が開始される。こうしたリ
ッチスパイク制御のリッチ燃焼により、触媒に吸着され
たＮＯx がＨＣ等によってＮ2 へと還元されて触媒３３
ｂから除去される。触媒３３ｂに吸着されるＮＯx の量
が「０」付近の値になると、リッチ燃焼によるＮＯx の
還元効率が低下するが、リッチスパイク制御は上記吸着
されるＮＯx の量が「０」よりも大きい所定値まで低下
したときに終了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、理論空燃比よりも
リーンな空燃比での混合気の燃焼が行われる内燃機関の
排気浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃費向上を意図して理論空燃比よ
りもリーンな空燃比で混合気を燃焼させる、いわゆるリ
ーン燃焼を実行することが可能な内燃機関が提案され、
実用化されている。こうした内燃機関では、リーン燃焼
中において通常の三元触媒による窒素酸化物（ＮＯx ）
の浄化が困難になるため、排気通路に吸蔵還元型ＮＯx
触媒が設けられる。このように吸蔵還元型ＮＯx 触媒が
設けられた内燃機関としては、例えば特開平７−１３９
３４０号公報に記載されたものが知られている。

【０００３】同公報に記載された内燃機関においては、
リーン燃焼中には排気中のＮＯx を吸蔵還元型ＮＯx 触
媒に吸着させ、同排気とともに外部に排出されるＮＯx
の量を少なくする。上記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着さ
れたＮＯx の量（ＮＯx 吸着量）は、同ＮＯx 吸着量を
表すＮＯx 吸蔵量カウンタによって推定される。このＮ
Ｏx 吸蔵量カウンタは、内燃機関の空燃比がリーンのと
きに徐々に加算されるとともに、同空燃比がリッチのと
きに徐々に減算されるものである。このように増減され
るＮＯx 吸蔵量カウンタに基づき、吸蔵還元型ＮＯx 触
媒に吸着されるＮＯx の量を推定することができる。

【０００４】そして、ＮＯx 吸蔵量カウンタがＮＯx 吸
着量の許容値に対応する値以上のときには、一時的に理
論空燃比よりもリッチな空燃比での混合気の燃焼を行
う、いわゆるリッチスパイク制御が実行される。こうし
たリッチスパイク制御により理論空燃比よりもリッチな
空燃比での混合気の燃焼が行われると、吸蔵還元型ＮＯ
x 触媒に吸着されたＮＯx が排気中の炭化水素（ＨＣ）
等によって窒素（Ｎ2 ）に還元され、上記吸蔵還元型Ｎ
Ｏx 触媒に吸着されたＮＯx の飽和を防止することがで
きる。また、上記リッチスパイク制御を実行すると、理
論空燃比よりもリッチな空燃比で混合気が燃焼するた
め、ＮＯx 吸蔵量カウンタが徐々に減算されることとな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ＮＯx
の飽和を防止するためのリッチスパイク制御を、ＮＯx
吸蔵量カウンタが「０」になるまで続行すると、同ＮＯ
x 吸蔵量カウンタが「０」付近の値になるとき、即ちＮ
Ｏx 吸着量が「０」付近の値になるときには、ＮＯx に
対する排気の接触効率が低下することから同ＮＯx のＮ
2 への還元効率も低下する。

【０００６】そのため、リッチスパイク制御によるＮＯ
x 吸蔵量カウンタの減少は、ＮＯx吸着量が「０」付近
の値のときには緩やかなものとなり、上記ＮＯx 吸蔵量
カウンタが速やかに「０」に達することはない。従っ
て、リッチスパイク制御の実行期間が長くなって同制御
が非効率的に行われることとなり、リッチスパイク制御
のリッチ燃焼による内燃機関の燃費悪化も無視できない
ものとなる。

【０００７】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、リッチスパイク制御により
内燃機関の燃費が悪化するのを防止することのできる内
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】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。上記
目的を達成するため、請求項１記載の発明では、リーン
燃焼を行う内燃機関の排気通路内に設けられてＮＯx を
吸着する吸蔵還元型ＮＯx 触媒と、同吸蔵還元型ＮＯx
触媒に吸着されるＮＯx の量が許容値よりも大きいとき
に、内燃機関の燃焼方式をリッチ燃焼に切り換えるリッ
チスパイク制御を実行する内燃機関の排気浄化装置にお
いて、前記リッチ燃焼により前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒
に吸着されるＮＯx の量が零よりも大きい所定値まで低
下すると、前記リッチスパイク制御を終了させる制御手
段を備えた。

【０００９】吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されたＮＯx
の量が零に近いときには、同ＮＯxに対する排気の接触
効率が低下するため、リッチスパイク制御によるリッチ
燃焼が行われても上記ＮＯx が効率よくＮ2 へと還元さ
れなくなり、リッチスパイク制御の実行期間が長くな
る。しかし、同構成によれば、リッチスパイク制御によ
り吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されるＮＯx の量が低下
して零よりも大きい所定値まで達すると、制御手段が同
リッチスパイク制御を終了させる。従って、ＮＯx の還
元効率が低下しているときの無駄なリッチスパイク制御
により、内燃機関の燃費が悪化するのを防止することが
できる。

【００１０】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記所定値は、前記吸蔵還元型ＮＯx 触
媒に吸着されるＮＯx の前記リッチ燃焼による還元効率
が低下する所定範囲内の値に設定されるものとした。

【００１１】同構成によれば、吸蔵還元型ＮＯx 触媒に
吸着されたＮＯx の量がリッチスパイク制御によりＮＯ
x の還元を効率よく行える値であるときに、同リッチス
パイク制御が終了してしまうことはない。また、上記Ｎ
Ｏx の量がリッチスパイク制御によるＮＯx の還元を効
率よく行えない所定範囲にあるとき、無駄にリッチスパ
イク制御が続行されて内燃機関の燃費が悪化することも
ない。従って、効率の良いＮＯx の還元と燃費の悪化防
止との両立を図ることができる。

【００１２】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の発明において、内燃機関の空燃比がリーンである
ときには所定タイミング毎に機関運転状態に応じた加算
量でＮＯx 吸蔵量カウンタを加算し、前記空燃比がリッ
チであるときには所定タイミング毎に機関運転状態に応
じた減算量で前記ＮＯx 吸蔵量カウンタを減算するカウ
ント手段を更に備え、前記制御手段は、前記ＮＯx 吸蔵
量カウンタに基づき推定される前記吸蔵還元型ＮＯx 触
媒に吸着されたＮＯx の量が前記許容値以上になると前
記リッチスパイク制御を開始し、前記推定されるＮＯx
の量が前記所定値まで低下すると前記リッチスパイク制
御を終了するものとした。

【００１３】同構成によれば、内燃機関の空燃比及び運
転状態に応じて増減するＮＯx 吸蔵量カウンタに基づき
吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されるＮＯx の量が推定さ
れ、この推定されるＮＯx 量に応じてリッチスパイク制
御が開始及び終了される。上記のようにＮＯx 吸蔵量カ
ウンタを用いることで、リッチスパイク制御を的確に行
うことができる。

【００１４】請求項４記載の発明では、請求項１又は２
記載の発明において、内燃機関の空燃比がリーンである
ときには所定タイミング毎に機関運転状態に応じた加算
量でＮＯx 吸蔵量カウンタを加算し、前記空燃比がリッ
チであるときには所定タイミング毎に機関運転状態に応
じた減算量で前記ＮＯx 吸蔵量カウンタを減算するカウ
ント手段を更に備え、前記制御手段は、前記ＮＯx 吸蔵
量カウンタが前記許容値に対応する値以上になると前記
リッチスパイク制御を開始し、前記ＮＯx 吸蔵量カウン
タが前記所定値に対応する値まで低下すると前記リッチ
スパイク制御を終了するものとした。

【００１５】同構成によれば、内燃機関の空燃比及び運
転状態に応じて増減するＮＯx 吸蔵量カウンタの値に基
づきリッチスパイク制御が開始及び終了される。上記の
ようにＮＯx 吸蔵量カウンタを用いることで、リッチス
パイク制御を的確に行うことができる。

【００１６】請求項５記載の発明では、請求項３又は４
記載の発明において、前記カウント手段は、機関運転状
態に加え前記ＮＯx 吸蔵量カウンタの値に応じて同カウ
ンタの減算量を設定するものとした。

【００１７】吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されるＮＯx
の還元効率は、同ＮＯx の量に対応して変化するＮＯx
吸蔵量カウンタの値が「０」に近づくほど低下する。同
構成によれば、機関運転状態に加えてＮＯx 吸蔵量カウ
ンタの値、即ちＮＯx の還元効率も加味されて同ＮＯx
吸蔵量カウンタの減算が行われるため、ＮＯx 吸蔵量カ
ウンタに応じてリッチスパイク制御を精度よく行うこと
ができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を直列４気筒の自動
車用直噴ガソリンエンジンに適用した一実施形態を図１
〜図６に従って説明する。

【００１９】図１に示すように、エンジン１１は、その
シリンダブロック１１ａ内に往復移動可能に設けられた
合計四つのピストン１２（図１には一つのみ図示）を備
えている。これらピストン１２の頭部には、後述する成
層燃焼を実行するのに必要な窪み１２ａが形成されてい
る。また、これらピストン１２は、コンロッド１３を介
して出力軸であるクランクシャフト１４に連結されてい
る。そして、ピストン１２の往復移動は、上記コンロッ
ド１３によってクランクシャフト１４の回転へと変換さ
れるようになっている。

【００２０】クランクシャフト１４にはシグナルロータ
１４ａが取り付けられている。このシグナルロータ１４
ａの外周部には、複数の突起１４ｂがクランクシャフト
１４の軸線を中心とする等角度毎に設けられている。ま
た、シグナルロータ１４ａの側方には、クランクポジシ
ョンセンサ１４ｃが設けられている。そして、クランク
シャフト１４が回転して、シグナルロータ１４ａの各突
起１４ｂが順次クランクポジションセンサ１４ｃの側方
を通過することにより、同センサ１４ｃからはそれら各
突起１４ｂの通過に対応したパルス状の検出信号が出力
されるようになる。

【００２１】また、シリンダブロック１１ａの上端に
は、シリンダヘッド１５が設けられ、シリンダヘッド１
５とピストン１２との間には燃焼室１６が設けられてい
る。この燃焼室１６には、シリンダヘッド１５に設けら
れた吸気ポート１７と排気ポート１８とが連通してい
る。こうした吸気ポート１７及び排気ポート１８には、
それぞれ吸気バルブ１９及び排気バルブ２０が設けられ
ている。

【００２２】一方、シリンダヘッド１５には、上記吸気
バルブ１９及び排気バルブ２０を開閉駆動するための吸
気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２が回転可
能に支持されている。これら吸気及び排気カムシャフト
２１，２２は、タイミングベルト及びギヤ（共に図示せ
ず）等を介してクランクシャフト１４に連結され、同ベ
ルト及びギヤ等によりクランクシャフト１４の回転が伝
達されるようになる。そして、吸気カムシャフト２１が
回転すると、吸気バルブ１９が開閉駆動されて、吸気ポ
ート１７と燃焼室１６とが連通・遮断される。また、排
気カムシャフト２２が回転すると、排気バルブ２０が開
閉駆動されて、排気ポート１８と燃焼室１６とが連通・
遮断される。

【００２３】また、シリンダヘッド１５において、吸気
カムシャフト２１の側方には、同シャフト２１の外周面
に設けられた突起２１ａを検出して検出信号を出力する
カムポジションセンサ２１ｂが設けられている。そし
て、吸気カムシャフト２１が回転すると、同シャフト２
１の突起２１ａがカムポジションセンサ２１ｂの側方を
通過する。この状態にあっては、カムポジションセンサ
２１ｂから上記突起２１ａの通過に対応して所定間隔毎
に検出信号が出力されるようになる。

【００２４】吸気ポート１７及び排気ポート１８には、
それぞれ吸気管３０及び排気管３１が接続されている。
この吸気管３０内及び吸気ポート１７内は吸気通路３２
となっており、排気管３１内及び排気ポート１８内は排
気通路３３となっている。

【００２５】この排気通路３３には、エンジン１１の排
気を浄化するための排気浄化触媒３３ａ，３３ｂと、同
排気中に含まれる酸素を検出して同酸素濃度に対応した
検出信号を出力する空燃比センサ３４とが設けられてい
る。一方、吸気通路３２の上流部分にはスロットルバル
ブ２３が設けられている。このスロットルバルブ２３
は、直流（ＤＣ）モータからなるスロットル用モータ２
４の駆動により回動されて開度調節がなされる。そし
て、スロットルバルブ２３の開度は、スロットルポジシ
ョンセンサ４４によって検出される。

【００２６】また、上記スロットル用モータ２４の駆動
は、自動車の室内に設けられたアクセルペダル２５の踏
込量（アクセル踏込量）に基づき制御される。即ち、自
動車の運転者がアクセルペダル２５を踏込操作すると、
アクセル踏込量がアクセルポジションセンサ２６によっ
て検出され、同センサ２６の検出信号に基づきスロット
ル用モータ２４が駆動制御される。このスロットル用モ
ータ２４の駆動制御に基づくスロットルバルブ２３の開
度調節により、吸気通路３２の空気流通面積が変化して
燃焼室１６へ吸入される空気の量が調整されるようにな
る。

【００２７】吸気通路３２においてスロットルバルブ２
３の下流側に位置する部分には、同通路３２内の圧力を
検出するバキュームセンサ３６が設けられている。そし
て、バキュームセンサ３６は検出した吸気通路３２内の
圧力に対応した検出信号を出力する。

【００２８】また、図１に示すように、シリンダヘッド
１５には、燃焼室１６内に燃料を噴射供給する燃料噴射
弁４０と、燃焼室１６内に充填される燃料と空気とから
なる混合気に対して点火を行う点火プラグ４１とが設け
られている。この点火プラグ４１による上記混合気への
点火時期は、点火プラグ４１の上方に設けられたイグナ
イタ４１ａによって調整される。

【００２９】そして、燃料噴射弁４０から燃焼室１６内
へ燃料が噴射されると、同燃料が吸気通路３２を介して
燃焼室１６に吸入された空気と混ぜ合わされ、燃焼室１
６内で空気と燃料とからなる混合気が形成される。更
に、燃焼室１６内の混合気は点火プラグ４１によって点
火がなされて燃焼し、燃焼後の混合気は排気として排気
通路３３に送り出されて排気浄化触媒３３ａ，３３ｂに
よって浄化される。

【００３０】これら排気浄化触媒３３ａ，３３ｂの内、
触媒３３ｂは窒素酸化物（ＮＯx ）を浄化するための吸
蔵還元型ＮＯx 触媒となっている。従って、触媒３３ｂ
は、ＮＯx の浄化が困難な理論空燃比よりもリーンな空
燃比での燃焼時に排気中のＮＯx を一時的に吸着し、理
論空燃比よりリッチな空燃比での燃焼時に上記吸着した
ＮＯx を排気中の炭化水素（ＨＣ）等によって窒素（Ｎ
2 ）に還元する。

【００３１】次に、本実施形態におけるエンジン１１の
排気浄化装置の電気的構成を図２に基づいて説明する。
この排気浄化装置は、燃料噴射量制御、燃料噴射時期制
御、点火時期制御、及びスロットル開度制御など、エン
ジン１１の運転状態を制御するための電子制御ユニット
（以下「ＥＣＵ」という）９２を備えている。このＥＣ
Ｕ９２は、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバ
ックアップＲＡＭ９６等を備える算術論理演算回路とし
て構成されている。

【００３２】ここで、ＲＯＭ９３は各種制御プログラム
や、それら各種制御プログラムを実行する際に参照され
るマップ等が記憶されたメモリであり、ＣＰＵ９４はＲ
ＯＭ９３に記憶された各種制御プログラムやマップに基
づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ９５はＣＰＵ
９４での演算結果や各センサから入力されたデータ等を
一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ９
６はエンジン１１の停止時にその記憶されたデータ等を
保存する不揮発性のメモリである。そして、ＲＯＭ９
３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９
６は、バス９７を介して互いに接続されるとともに、外
部入力回路９８及び外部出力回路９９と接続されてい
る。

【００３３】外部入力回路９８には、クランクポジショ
ンセンサ１４ｃ、カムポジションセンサ２１ｂ、アクセ
ルポジションセンサ２６、空燃比センサ３４、バキュー
ムセンサ３６、及びスロットルポジションセンサ４４等
が接続されている。一方、外部出力回路９９には、スロ
ットル用モータ２４、燃料噴射弁４０、及びイグナイタ
４１ａ等が接続されている。

【００３４】このように構成されたＥＣＵ９２は、クラ
ンクポジションセンサ１４ｃからの検出信号に基づきエ
ンジン回転数ＮＥを求める。更に、アクセルポジション
センサ２６及びバキュームセンサ３６からの検出信号に
基づきアクセル踏込量ＡＣＣＰ及び吸気圧ＰＭを求め
る。そして、アクセル踏込量ＡＣＣＰ若しくは吸気圧Ｐ
Ｍとエンジン回転数ＮＥとに基づき、エンジン１１の負
荷を表す基本燃料噴射量Ｑbse を求める。ＥＣＵ９２
は、上記エンジン回転数ＮＥ及び基本燃料噴射量Ｑbse
に基づき燃焼モードＭＯＤＥを設定する。この燃焼モー
ドＭＯＤＥは、エンジン１１の燃焼方式を切り換えるた
めのものであって、例えば「０（リーン燃焼）」、及び
「１（ストイキ燃焼）」のように設定される。

【００３５】ＥＣＵ９２は、エンジン１１の高回転高負
荷時に燃焼モードＭＯＤＥを「１」に設定し、「ＭＯＤ
Ｅ＝１」であることに基づき混合気を理論空燃比で燃焼
させるストイキ燃焼を実行する。また、ＥＣＵ９２は、
エンジン１１の低回転低負荷時には燃焼モードＭＯＤＥ
を「０」に設定し、「ＭＯＤＥ＝０」であることに基づ
き混合気を理論空燃比よりもリーンな空燃比で燃焼させ
るリーン燃焼を実行する。このように燃焼方式を変化さ
せるのは、高出力が要求される高回転高負荷時にはスト
イキ燃焼によって混合気の空燃比を理論空燃比としてエ
ンジン出力を高め、あまり高出力を必要としない低回転
低負荷時にはリーン燃焼とし空燃比をリーン側の値にし
て燃費の向上を図るためである。

【００３６】ここで、上記ストイキ燃焼及びリーン燃焼
時の各種制御態様について詳しく説明する。 （ａ）ストイキ燃焼 燃焼モードＭＯＤＥが「１（ストイキ燃焼）」に設定さ
れると、ＥＣＵ９２は、吸気圧ＰＭとエンジン回転数Ｎ
Ｅとに基づき基本燃料噴射量Ｑbse を算出する。こうし
て算出される基本燃料噴射量Ｑbse は、エンジン回転数
ＮＥが高くなるとともに、吸気圧ＰＭが高くなるほど大
きい値になる。ＥＣＵ９２は、燃料噴射弁４０を駆動制
御することにより、上記基本燃料噴射量Ｑbse に基づき
求められる最終燃料噴射量Ｑfin に対応した量の燃料
を、エンジン１１の吸気行程中に燃料噴射弁４０から噴
射させる。また、ＥＣＵ９２は、燃料噴射量の空燃比フ
ィードバック補正を行って混合気の空燃比を理論空燃比
へと制御する。

【００３７】また、ＥＣＵ９２は、スロットルポジショ
ンセンサ４４からの検出信号に基づき求められる実際の
スロットル開度が、アクセル踏込量ＡＣＣＰ及びエンジ
ン回転数ＮＥに基づき算出される目標スロットル開度に
近づくようスロットル用モータ２４を駆動制御する。更
に、ＥＣＵ９２は、吸気圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥと
に基づき目標点火時期を算出し、同目標点火時期に応じ
てイグナイタ４１ａを駆動制御する。こうしてスロット
ル開度及び点火時期がストイキ燃焼に適したものにな
る。

【００３８】（ｂ）リーン燃焼 一方、上記燃焼モードＭＯＤＥが「０（リーン燃焼）」
に設定されると、ＥＣＵ９２は、アクセル踏込量ＡＣＣ
Ｐとエンジン回転数ＮＥとに基づき基本燃料噴射量Ｑbs
e を算出する。こうして算出される基本燃料噴射量Ｑbs
e は、エンジン回転数ＮＥが高くなるとともに、アクセ
ル踏込量ＡＣＣＰが大きくなるほど大きい値になる。Ｅ
ＣＵ９２は、燃料噴射弁４０を駆動制御することによ
り、上記基本燃料噴射量Ｑbse に基づき求められる最終
燃料噴射量Ｑfin に対応した量の燃料を噴射させる。こ
の燃料噴射により燃焼室１６内に形成される混合気にお
いては、その空燃比が理論空燃比よりもリーンにされ
る。

【００３９】こうした理論空燃比よりもリーンな空燃比
での混合気の燃焼が行われるリーン燃焼としては、 ・エンジン１１の吸気行程中に燃料を噴射して混合気の
空燃比を理論空燃比よりもリーンな値（例えば１５〜２
３）とし、燃焼室１６内の空気の渦により上記リーンな
空燃比の混合気を安定して燃焼させる「均質リーン燃
焼」 ・エンジン１１の圧縮行程中に燃料を噴射してピストン
１２の窪み１２ａにより同燃料を点火プラグ周りに集
め、混合気全体の平均空燃比を「均質リーン燃焼」時等
より大きくしても、同プラグ４１周りの混合気によって
良好な着火が得られるようにした「成層燃焼」 ・上記「成層燃焼」と「均質リーン燃焼」との中間の燃
焼方式であって、エンジン１１の吸気行程中と圧縮行程
中との両方に燃料を噴射することによって実行される
「弱成層燃焼」等があげられる。

【００４０】これらのリーン燃焼において、ＥＣＵ９２
は、実際のスロットル開度が基本燃料噴射量Ｑbse 及び
エンジン回転数ＮＥに基づき算出される目標スロットル
開度に近づくようスロットル用モータ２４を駆動制御す
る。更に、ＥＣＵ９２は、アクセル踏込量ＡＣＣＰとエ
ンジン回転数ＮＥとに基づき目標点火時期を算出し、同
目標点火時期に応じてイグナイタ４１ａを駆動制御す
る。こうしてスロットル開度及び点火時期が上記各種リ
ーン燃焼に適したものになる。

【００４１】また、上記リーン燃焼では、混合気の平均
空燃比を理論空燃比よりも大きくすべくスロットルバル
ブ２３がストイキ燃焼の場合に比べて開き側に制御され
る。そのため、リーン燃焼では、燃料噴射量が少なくな
るとともにポンピングロスが低減され、エンジン１１の
燃費が向上するようになる。

【００４２】ところで、リーン燃焼時には吸蔵還元型Ｎ
Ｏx 触媒である触媒３３ｂに吸着されるＮＯx の量が増
加することとなる。そのため、ＥＣＵ９２は、触媒３３
ｂに吸着されるＮＯx の量に応じてリッチスパイク制御
実行フラグＸＲの設定を行い、このフラグＸＲに基づき
上記ＮＯx を触媒３３ｂから除去するためのリッチスパ
イク制御を実行する。このリッチスパイク制御において
は、リーン燃焼中であっても一時的に理論空燃比よりも
リッチな空燃比での混合気の燃焼（リッチ燃焼）が行わ
れ、このリッチ燃焼中の排気に含まれるＨＣ等により上
記ＮＯx をＮ2へと還元して触媒３３ｂから除去する。
なお、上記リッチ燃焼は、ＥＣＵ９２が燃焼モードＭＯ
ＤＥを「２（リッチ燃焼）」に設定することによって行
われる。

【００４３】ここで、上記リッチスパイク制御の実行手
順について図３を参照して説明する。図３は、リッチス
パイク制御を開始及び終了させるためのリッチスパイク
制御実行ルーチンを示すフローチャートである。このリ
ッチスパイク制御実行ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて
例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。

【００４４】リッチスパイク制御実行ルーチンにおい
て、ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０１の処理として、燃
焼モードＭＯＤＥが「０（リーン燃焼）」であるか否か
を判断し、「ＭＯＤＥ＝０」であればステップＳ１０２
に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０２の処理で、リ
ッチスパイク制御実行フラグＸＲとして「１（実行）」
がＲＡＭ９５の所定領域に記憶されているか否かを判断
する。このリッチスパイク制御実行フラグＸＲは、リッ
チスパイク制御を実行するか否かを判断するためのもの
であって、触媒３３ｂに吸着されるＮＯx の量に応じて
「１（実行）」又は「０（非実行）」に設定される。

【００４５】そして、上記ステップＳ１０２の処理にお
いて、「ＸＲ＝１」でない旨判断されると、ＥＣＵ９２
は、このリッチスパイク制御実行ルーチンを一旦終了す
る。また、触媒３３ｂに吸着されるＮＯx の量が許容値
以上になって「ＸＲ＝１」とされると、上記ステップＳ
１０２の処理で肯定判定がなされてステップＳ１０３に
進む。

【００４６】ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０３の処理と
して、リッチスパイク制御を開始する。即ち、燃焼モー
ドＭＯＤＥを順次「１（ストイキ燃焼）」、「２（リッ
チ燃焼）」と変化させることで、エンジン１１の燃焼方
式を順次ストイキ燃焼、リッチ燃焼へと変化させる。こ
うしてリッチ燃焼を実行することにより、触媒３３ｂに
吸着されたＮＯx の還元が行われて同ＮＯx の量が減
る。上記のようにリッチスパイク制御を開始した後、Ｅ
ＣＵ９２は、このリッチスパイク制御実行ルーチンを一
旦終了する。

【００４７】一方、リッチスパイク制御が開始されて燃
焼モードＭＯＤＥが「２」になると、上記ステップＳ１
０１の処理で「ＭＯＤＥ＝０」でない旨判断され、ステ
ップＳ１０４に進むようになる。ＥＣＵ９２は、ステッ
プＳ１０４の処理で、リッチスパイク制御実行フラグＸ
Ｒとして「０（非実行）」がＲＡＭ９５の所定領域に記
憶されているか否かを判断する。そして、「ＸＲ＝０」
でないならば当該リッチスパイク制御実行ルーチンを一
旦終了し、「ＸＲ＝０」であればステップＳ１０５に進
む。

【００４８】ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０５の処理と
して、リッチスパイク制御を終了させる。即ち、ＥＣＵ
９２は、燃焼モードＭＯＤＥを順次「１（ストイキ燃
焼）」、「０（リーン燃焼）」へと変化させることで、
エンジンの燃焼方式をストイキ燃焼、リーン燃焼へと変
化させて元の方式へと復帰させる。上記のようにリッチ
スパイク制御を終了させた後、ＥＣＵ９２は、このリッ
チスパイク制御実行ルーチンを一旦終了する。

【００４９】従って、リッチスパイク制御は、触媒３３
ｂに吸着されるＮＯx の量に応じて設定されるリッチス
パイク制御実行フラグＸＲが「０」になったときに終了
することとなる。例えば、触媒３３ｂに吸着されるＮＯ
x の量が「０」になったとき、リッチスパイク制御実行
フラグＸＲを「１（実行）」から「０（非実行）」へと
切り換えてリッチスパイク制御を終了させる。この場
合、上記ＮＯx の量が「０」付近になると、同ＮＯx に
対する排気の接触効率が低下してＮＯx の還元効率も低
下することとなり、上記ＮＯx の量を「０」にするため
にリッチスパイク制御の実行期間が長くなる。このよう
に非効率的にリッチスパイク制御が行われると、同リッ
チスパイク制御のリッチ燃焼によるエンジン１１の燃費
悪化も無視できないものとなる。

【００５０】そこで本実施形態では、触媒３３ｂに吸着
されるＮＯx の量がリッチスパイク制御のリッチ燃焼に
よって「０」よりも大きい所定値まで低下したとき、リ
ッチスパイク制御を終了させる。こうしてリッチスパイ
ク制御を終了することにより、上記ＮＯx の量が「０」
付近にあってＮＯx の還元効率が低下しているとき、無
駄にリッチスパイク制御が行われてエンジン１１の燃費
が悪化するのを防止することができる。

【００５１】次に、リッチスパイク制御を実行するか否
かを判断するためのリッチスパイク制御実行フラグＸＲ
の設定手順について図４を参照して説明する。図４は、
リッチスパイク制御実行フラグＸＲを「１（実行）」若
しくは「０（非実行）」に設定するためのリッチスパイ
ク制御実行フラグ処理ルーチンを示すフローチャートで
ある。このリッチスパイク制御実行フラグ処理ルーチン
は、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定クランク角毎の角度
割り込みにて実行される。

【００５２】リッチスパイク制御実行フラグ処理ルーチ
ンにおいて、ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０１の処理と
して、燃焼モードＭＯＤＥが「０（リーン燃焼）」であ
るか否かを判断する。そして、「ＭＯＤＥ＝０」であれ
ばステップＳ２０２〜Ｓ２０６の処理を実行し、「ＭＯ
ＤＥ＝１」であればステップＳ２０７〜S２１０の処理
の実行する。

【００５３】なお、ステップＳ２０２〜Ｓ２０６の処理
は、触媒３３ｂに吸着されたＮＯxの量を表すＮＯx 吸
蔵量カウンタＣnox に対し所定タイミング毎に機関運転
状態に応じた加算値Ａ分の加算を行い、同ＮＯx 吸蔵量
カウンタＣnox に応じてリッチスパイク制御実行フラグ
ＸＲを「１」に設定するためのものである。また、ステ
ップＳ２０７〜Ｓ２１０の処理は、上記ＮＯx 吸蔵量カ
ウンタＣnox に対し所定タイミング毎に機関運転状態に
応じた減算値Ｄ分の減算を行い、同ＮＯx 吸蔵量カウン
タＣnox に応じてリッチスパイク制御実行フラグＸＲを
「０」に設定するためのものである。

【００５４】上記ステップＳ２０１の処理において、
「ＭＯＤＥ＝０（リーン燃焼）」である旨判断される
と、順次ステップＳ２０２，Ｓ２０３へと進む。リーン
燃焼中には機関運転状態に応じて実際に触媒３３ｂに吸
着されるＮＯx の量が増加するため、同ＮＯx の量に対
応するＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox が上記ステップＳ２
０２，Ｓ２０３の処理によって大きくされる。即ち、ス
テップＳ２０２の処理によって加算値Ａが算出され、同
加算値ＡがステップＳ２０３の処理によってＮＯx吸蔵
量カウンタＣnox に加算される。

【００５５】ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０２の処理と
して、エンジン回転数ＮＥと最終燃料噴射量Ｑfin とに
基づき予め実験によって求められたマップから加算値Ａ
を算出する。こうして算出される加算値Ａは、エンジン
回転数ＮＥが一定となる条件下では最終燃料噴射量Ｑfi
n が多くなるほど大きい値になる。これは、リーン燃焼
中において燃料噴射量が多いときには生成されるＮＯx
の量が増え、触媒３３ｂに吸着されるＮＯx の量も増え
るためである。ＥＣＵ９２は、続くステップＳ２０３の
処理として、上記加算値ＡをＮＯx 吸蔵量カウンタＣno
x に加算する。このようにＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox
を加算値Ａ分だけ増加させることで、同カウンタＣnox
が的確に上記触媒３３ｂに吸着されるＮＯx の量に対応
したものになる。

【００５６】ステップＳ２０３の処理でＮＯx 吸蔵量カ
ウンタＣnox の算出が行われた後、ステップＳ２０４に
進む。ステップＳ２０４〜Ｓ２０６の処理は、触媒３３
ｂに吸着されたＮＯx の量が許容値以上になったとき
に、リッチスパイク制御実行フラグＸＲを「１（実
行）」に設定するためのものである。ＥＣＵ９２は、ス
テップＳ２０４の処理として、ＮＯx 吸蔵量カウンタＣ
nox が所定値β以上であるか否かを判断する。この所定
値βは、触媒３３ｂに吸着されるＮＯx 量の許容値に対
応した値である。そして、ステップＳ２０４の処理にお
いて、「Ｃnox ≧β」でなく触媒３３ｂのＮＯx 量が許
容値よりも少ない旨判断されると、ＥＣＵ９２は、この
リッチスパイク制御実行フラグ処理ルーチンを一旦終了
する。

【００５７】一方、上記ステップＳ２０４の処理におい
て、「Ｃnox ≧β」であって触媒３３ｂのＮＯx 量が許
容値以上である旨判断されると、ステップＳ２０５に進
む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０５の処理として、エ
ンジン１１の運転状態がリッチスパイク制御を実行可能
な運転域に位置する状態か否かを判断する。そして、ス
テップＳ２０５の処理において、否定判定ならば当該リ
ッチスパイク制御実行フラグ処理ルーチンを一旦終了す
る。また、ステップＳ２０５の処理において、肯定判定
ならばステップＳ２０６の処理でリッチスパイク制御実
行フラグＸＲとして「１（実行）」をＲＡＭ９５の所定
領域に設定した後、このリッチスパイク制御実行フラグ
処理ルーチンを一旦終了する。

【００５８】こうしてリッチスパイク制御実行フラグＸ
Ｒが「１」に設定されると、ＥＣＵ９２は、燃焼モード
ＭＯＤＥを順次「１」、「２」へと切り換えて、エンジ
ン１の燃焼方式を順次ストイキ燃焼、リッチ燃焼へと変
化させ、リッチスパイク制御を開始する。このリッチス
パイク制御のリッチ燃焼により、触媒３３ｂに吸着され
たＮＯx のＮ2 への還元が行われ、同吸着されるＮＯx
の量が少なくなる。

【００５９】上記のように燃焼モードＭＯＤＥが「２」
になると、上記ステップＳ２０１の処理で「ＭＯＤＥ＝
０」でない旨判断されてステップＳ２０７に進むように
なる。ストイキ燃焼中やリッチ燃焼中には、触媒３３ｂ
に吸着されるＮＯx の還元が行われてＮＯx 量が減少す
るため、同ＮＯx 量に対応するＮＯx 吸蔵量カウンタＣ
nox がステップＳ２０７，Ｓ２０８の処理によって小さ
くされる。即ち、ステップＳ２０７の処理によって減算
値Ｄが算出され、同減算値ＤがステップＳ２０８の処理
によってＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox から減算される。

【００６０】ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０７の処理と
して、下記の式（１）に基づき減算値Ｄを算出する。

【００６１】

【数１】 Ｄ＝Ｃ・Ｑfin ・（λ−Ａ／Ｆ）・Ｋ …（１） Ｄ：減算値 Ｃ：変換係数 Ｑfin ：最終燃料噴射量 λ：基準空燃比 Ａ／Ｆ：実際の空燃比 Ｋ：還元効率係数 なお、上記式（１）において、基準空燃比λは、触媒３
３ｂに吸着されたＮＯx が還元される量と同触媒３３ｂ
にＮＯx が吸着する量とが等しくなるときの混合気の空
燃比であって、理論空燃比よりも若干リーン側の値に設
定されるものである。また、実際の空燃比Ａ／Ｆは空燃
比センサ３４からの検出信号に基づき求められる値であ
る。従って、式（１）の「Ｃ・Ｑfin ・（λ−Ａ／
Ｆ）」は、空燃比Ａ／Ｆであって燃料量が「Ｑfin 」で
ある混合気を燃焼させることによって還元される触媒３
３ｂのＮＯx 量に対応することになる。

【００６２】しかし、リッチ燃焼により実際にＮ2 へと
還元されるＮＯx 量は、ＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox が
「０」付近の値になると、上記「Ｃ・Ｑfin ・（λ−Ａ
／Ｆ）」によって表される理論上の値よりも少なくな
る。これはＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox が「０」付近の
値であって、触媒３３ｂに吸着されるＮＯx の量が少な
くなると、同ＮＯx に対する排気の接触効率が低下して
ＮＯx の還元効率も低下するためである。

【００６３】上記式（１）における還元効率係数Ｋは、
ＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox が「０」付近の値になって
ＮＯx の還元効率が低下したときに、還元されるＮＯx
量の理論値である上記「Ｃ・Ｑfin ・（λ−Ａ／Ｆ）」
を、実際に還元されるＮＯxの量に対応させるためのも
のである。この還元効率係数Ｋは、ＮＯx 吸蔵量カウン
タＣnox に基づき図５のマップを参照して算出される。
このマップから明らかなように還元効率係数Ｋは、ＮＯ
x 吸蔵量カウンタＣnox が大きいときには「１．０」に
維持され、同カウンタＣnox が「０」付近の値のときに
は同カウンタＣnox が小さくなるほど「１．０」から徐
々に小さくなる。

【００６４】上記のように算出される還元効率係数Ｋ
は、上記「Ｃ・Ｑfin ・（λ−Ａ／Ｆ）」に乗算され
る。従って、式（１）の「Ｃ・Ｑfin ・（λ−Ａ／Ｆ）
・Ｋ」は、上記ＮＯx の還元効率の低下を加味したＮＯ
x 還元量、即ち実際に還元されるＮＯx 量に対応したも
のになる。

【００６５】このように減算値Ｄは、最終燃料噴射量Ｑ
fin 及び空燃比Ａ／Ｆ等の機関運転状態に加え、ＮＯx
吸蔵量カウンタＣnox のカウンタ値、即ち触媒に吸着さ
れるＮＯx の量をも加味して設定されることとなる。な
お、この減算値Ｄは、最終燃料噴射量Ｑfin が大きくな
るほど、且つ実際の空燃比Ａ／Ｆがリッチ側の値になる
ほど、大きい値になる。これは、燃料噴射量が多く空燃
比Ａ／Ｆがリッチになるほど、触媒３３ｂに吸着された
ＮＯx の還元量が多くなるためである。

【００６６】なお、エンジン１１の燃焼方式がストイキ
燃焼であって、混合気の空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比であ
るときにも、上記減算値Ｄが「０」よりも大きい値にな
り同減算値ＤによるＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox の減算
が行われることとなる。このようにストイキ燃焼時にＮ
Ｏx 吸蔵量カウンタＣnox の減算を行うのは、実際には
ストイキ燃焼によっても触媒３３ｂに吸着されたＮＯx
の還元がわずかながら行われるためである。更に、スト
イキ燃焼時にＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox を減少させる
ことができるのは、上述した式（１）における基準空燃
比λを理論空燃比よりも若干大きい値に設定し、混合気
が理論空燃比であるときにも減算値Ｄが「０」より大き
い値となるようにしたためである。

【００６７】続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ２０８の
処理として、上記減算値ＤをＮＯx吸蔵量カウンタＣnox
から減算する。このようにＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox
を減算値Ｄ分だけ減少させることで、同カウンタＣnox
が的確に上記触媒３３ｂに吸着されるされるＮＯx の
量に対応したものになる。ステップＳ２０８の処理でＮ
Ｏx 吸蔵量カウンタＣnox の算出が行われた後、ステッ
プＳ２０９に進む。ステップＳ２０９，Ｓ２１０の処理
は、触媒３３ｂに吸着されたＮＯx の量が「０」よりも
大きい所定値になったときに、リッチスパイク制御実行
フラグＸＲを「０（非実行）」に設定するためのもので
ある。

【００６８】ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０９の処理と
して、触媒３３ｂに吸着されたＮＯx の量、即ちＮＯx
吸蔵量カウンタＣnox が「０」よりも大きい所定値Ｘ以
下であるか否かを判断する。そして、「Ｃnox ≦Ｘ」で
なければ当該リッチスパイク制御実行フラグ処理ルーチ
ンを一旦終了し、「Ｃnox ≦Ｘ」であればステップＳ２
１０の処理でリッチスパイク制御実行フラグＸＲとして
「０（非実行）」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶した
後、このリッチスパイク制御実行フラグ処理ルーチンを
一旦終了する。

【００６９】こうしてリッチスパイク制御実行フラグＸ
Ｒが「０」に設定されると、ＥＣＵ９２は、燃焼モード
ＭＯＤＥを順次「１」、「０」へと切り換えて、エンジ
ン１１の燃焼方式を順次ストイキ燃焼、リーン燃焼へと
変化させ、リッチスパイク制御を終了する。このリッチ
スパイク制御のリッチ燃焼により、触媒３３ｂに吸着さ
れたＮＯx が飽和するのを防止することができるように
なる。

【００７０】上記リッチスパイク制御実行フラグＸＲが
「０」になってリッチスパイク制御が終了するのは、同
制御のリッチ燃焼によりＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox が
「０」よりも大きい所定値Ｘまで低下したときである。
この所定値Ｘは、同カウンタＣnox が「０」付近の値に
なって触媒３３ｂに吸着されたＮＯx の還元効率が低下
する所定範囲Ａ内の値に設定される。この所定範囲Ａを
図５に示す。

【００７１】このように所定範囲Ａ内の値となるよう上
記所定値Ｘを設定することで、ＮＯx 吸蔵量カウンタＣ
nox のカウンタ値、即ち触媒３３ｂに吸着されたＮＯx
の量が、リッチ燃焼によりＮＯx の還元を効率よく行え
る値であるときに、リッチスパイク制御が終了してしま
うことはなくなる。また、上記ＮＯx の量がリッチ燃焼
によるＮＯx の還元を効率よく行えない値であるとき
に、無駄にリッチスパイク制御が続行されてエンジン１
１の燃費が悪化することも抑制される。従って、効率の
良いＮＯx の還元と燃費の悪化防止との両立を図ること
ができる。

【００７２】最後に、本実施形態におけるリッチスパイ
ク制御の制御態様について、図６のタイムチャートを参
照して説明する。図６（ａ）に示すように、燃焼モード
ＭＯＤＥが「０（リーン燃焼）」であってリーン燃焼が
実行されているときには、図６（ｂ）に示すようにＮＯ
x 吸蔵量カウンタＣnox が徐々に大きくなる。そして、
ＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox が所定値β以上になると、
図６（ｃ）に示すようにリッチスパイク制御実行フラグ
ＸＲが「０（非実行）」から「１（実行）」へと変化す
る。リッチスパイク制御実行フラグＸＲが「１」になる
と、リッチスパイク制御が実行されて燃焼モードＭＯＤ
Ｅが順次「１」、「２」へと切り換えられ、エンジン１
１の燃焼方式が順次ストイキ燃焼、リッチ燃焼へと切り
換えられる。

【００７３】上記リーン燃焼からリッチ燃焼への切換過
程において、燃焼モードＭＯＤＥが「１」とされてスト
イキ燃焼が実行されるとき、ＮＯx 吸蔵量カウンタＣno
x がリッチ燃焼時に比べて徐々にではあるが減少するこ
ととなる。その後、燃焼モードＭＯＤＥが「２」になっ
てリッチ燃焼が実行されるときには、ＮＯx 吸蔵量カウ
ンタＣnox が速やかに低下するようになる。そして、Ｎ
Ｏx 吸蔵量カウンタＣnox が上記リッチ燃焼によって
「０」よりも大きい所定値Ｘまで低下すると、リッチス
パイク制御実行フラグＸＲが「１（実行）」から「０
（非実行）」へと変化する。リッチスパイク制御実行フ
ラグＸＲが「０」になると、燃焼モードＭＯＤＥが順次
「１」、「０」へと切り換えられ、エンジンの燃焼方式
が順次ストイキ燃焼、リーン燃焼へと切り換えられてリ
ッチスパイク制御が終了する。

【００７４】ＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox が「０」付近
の値であって、触媒３３ｂに吸着されたＮＯx の量が
「０」に近い値であるときには、リッチ燃焼によるＮＯ
x の還元効率が低下するようになる。そのため、ＮＯx
吸蔵量カウンタＣnox が「０」になるまで、リッチスパ
イク制御を終了させずにリッチ燃焼を続行させた場合に
は、図６（ｂ）に破線で示すようにＮＯx 吸蔵量カウン
タＣnox が「０」付近の値のときに同カウンタＣnox の
低下が緩やかなものになる。その結果、リッチスパイク
制御の実行期間が長くなり、ＮＯx の還元にとって非効
率的なリッチ燃焼が行われることとなる。

【００７５】しかし、リッチスパイク制御実行フラグＸ
Ｒを「０」にしてリッチスパイク制御を終了するのは、
リッチ燃焼により上記ＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox が
「０」よりも大きい所定値Ｘまで低下したときである。
こうしてリッチスパイク制御を終了することにより、上
記ＮＯx の量が「０」付近にあってＮＯx の還元効率が
低下しているとき、無駄にリッチスパイク制御が行われ
てエンジン１１の燃費が悪化するのを防止することがで
きる。

【００７６】以上詳述した処理が行われる本実施形態に
よれば、以下に示す効果が得られるようになる。 （１）リッチスパイク制御のリッチ燃焼により、触媒３
３ｂに吸着されるＮＯx がＮ2 に還元され、同ＮＯx の
量が「０」より大きい所定値まで低下したとき、リッチ
スパイク制御が終了するようになる。そのため、上記Ｎ
Ｏx の量が「０」に近い値であってＮＯx の還元効率が
低下しているとき、無駄にリッチスパイク制御が続行さ
れてエンジン１１の燃費が悪化するのを防止することが
できる。

【００７７】（２）エンジン１１の空燃比Ａ／Ｆや、エ
ンジン回転数ＮＥ及び最終燃料噴射量Ｑfin等の機関運
転状態に応じてＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox が増減され
るこで、同カウンタＣnox が触媒３３ｂに吸着されるＮ
Ｏx の量に対応したものとなる。そして、このＮＯx 吸
蔵量カウンタＣnox に応じてリッチスパイク制御を開始
及び終了させることによって、同リッチスパイク制御を
的確に行うことができる。

【００７８】（３）リッチスパイク制御はリッチ燃焼に
よりＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox が「０」よりも大きい
所定値Ｘまで低下したときに終了するが、この所定値Ｘ
はＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox が「０」付近の値になっ
て触媒３３に吸着されたＮＯx の還元効率が低下する所
定範囲Ａ内の値に設定される。このように所定値Ｘを設
定することで、ＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox のカウンタ
値、即ち触媒３３ｂに吸着されたＮＯx の量が、リッチ
燃焼によりＮＯx の還元を効率よく行える値であるとき
に、リッチスパイク制御が終了してしまうことはなくな
る。更に、上記ＮＯx の量がリッチ燃焼によるＮＯx の
還元を効率よく行えない値であるときに、無駄にリッチ
スパイク制御が続行されてエンジン１１の燃費が悪化す
ることも抑制される。従って、効率の良いＮＯx の還元
と燃費の悪化防止との両立を図ることができる。

【００７９】（４）ＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox が
「０」に近い値になるとき、即ち触媒３３ｂに吸着され
るＮＯx の量が「０」に近い値になるとき、リッチ燃焼
による同ＮＯx の還元効率が低下するようになる。しか
し、リッチスパイク制御実行フラグ処理ルーチン（図
４）におけるステップＳ２０７の処理により、ＮＯx 吸
蔵量カウンタＣnox の減算を行うための減算値Ｄを算出
する際、空燃比Ａ／Ｆや最終燃料噴射量Ｑfin に加え
て、同カウンタＣnox のカウンタ値に応じてマップ演算
される還元効率係数Ｋも加味されることとなる。このＮ
Ｏx 吸蔵量カウンタＣnox のカウンタ値は上記触媒３３
ｂに吸着されたＮＯx の還元効率に関係するため、上記
のように還元効率係数Ｋ等に基づき算出される減算値Ｄ
は機関運転状態に加えて上記ＮＯx の還元効率も加味し
て設定されることとなる。従って、この減算値Ｄに応じ
て減算されるＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox が正確なもの
となり、同カウンタＣnox 応じてリッチスパイク制御を
精度よく行うことができる。

【００８０】なお、本実施形態は、例えば以下のように
変更することもできる。 ・本実施形態では、ＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox のカウ
ンタ値に応じて算出される還元効率係数Ｋを上記減算値
Ｄの設定に用いたが、必ずしも同還元効率係数Ｋを減算
値Ｄの設定に用いる必要はない。

【００８１】・本実施形態では、リッチスパイク制御の
リッチ燃焼によりＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox が所定値
Ｘまで低下したとき、リッチスパイク制御を終了するよ
うにしたが、本発明はこれに限定されない。即ち、ＮＯ
x 吸蔵量カウンタＣnox のカウンタ値に基づき、触媒３
３ｂに吸着されるＮＯx の推定値である推定ＮＯx 吸着
量を算出し、この推定ＮＯx 吸着量が前記所定値Ｘに対
応したＮＯx 吸着量まで低下したとき、リッチスパイク
制御を終了するようにしてもよい。このように推定ＮＯ
x 吸着量を算出する場合、還元効率係数Ｋを減算値Ｄの
設定の際に加味してＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox にＮＯ
x の還元効率を反映させるのではなく、上記推定ＮＯx
吸着量を算出する際に還元効率係数Ｋを加味することで
同推定ＮＯx 吸着量にＮＯx の還元効率を反映させても
よい。この場合、ＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox が「０」
付近の値のときにＮＯx の還元効率が低下しても、ＮＯ
x吸蔵量カウンタＣnox に基づき算出される推定ＮＯx
吸着量を上記ＮＯx の還元効率に係わらず正確な値とす
ることができる。

【００８２】・本実施形態において、必ずしも所定値Ｘ
を所定範囲Ａ内の値となるように設定する必要はなく、
例えば所定値Ｘを上記所定範囲Ａよりも若干大きい値に
設定するなど、所定値Ｘを所定範囲Ａ外の値に設定して
もよい。

【００８３】次に、以上の実施形態から把握することの
できる請求項以外の技術的思想を、その効果とともに以
下に記載する。 （１）リーン燃焼を行う内燃機関の排気通路内に設けら
れてＮＯx を吸着する吸蔵還元型ＮＯx 触媒を備え、こ
の吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されるＮＯx の量に対応
するＮＯx 吸蔵量カウンタを機関運転状態に応じて増減
させ、前記ＮＯx 吸蔵量カウンタに基づき内燃機関の燃
焼方式をリッチ燃焼に切り換えるリッチスパイク制御を
実行する内燃機関の排気浄化装置において、前記リッチ
スパイク制御によるリッチ燃焼中に、機関運転状態に加
えて前記ＮＯx 吸蔵量カウンタの値も加味して設定され
る減算量で、前記ＮＯx 吸蔵量カウンタを減算するカウ
ント手段を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化
装置。

【００８４】吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されるＮＯx
のリッチ燃焼による還元効率は、同ＮＯx の量に対応し
て変化するＮＯx 吸蔵量カウンタの値が「０」に近づく
ほど低下する。同構成によれば、機関運転状態に加えて
ＮＯx 吸蔵量カウンタの値、即ちＮＯx の還元効率も加
味されて同ＮＯx 吸蔵量カウンタの減算が行われるた
め、ＮＯx 吸蔵量カウンタに応じてリッチスパイク制御
を精度よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の排気浄化装置が適用されたエンジ
ン全体を示す断面図。

【図２】同排気浄化装置の電気的構成を示すブロック
図。

【図３】リッチスパイク制御の実行手順を示すフローチ
ャート。

【図４】リッチスパイク制御実行フラグの設定手順を示
すフローチャート。

【図５】還元効率係数Ｋを算出する際に参照されるマッ
プ。

【図６】リッチスパイク制御が行われる際の燃焼モード
ＭＯＤＥ、ＮＯx 吸蔵量カウンタＣnox 、及びリッチス
パイク制御実行フラグＸＲの推移を示すタイムチャー
ト。

【符号の説明】

１１…エンジン、１４ｃ…クランクポジションセンサ、
２３…スロットルバルブ、２４…スロットル用モータ、
２５…アクセルペダル、２６…アクセルポジションセン
サ、３３ａ，３３ｂ…排気浄化触媒、３４…空燃比セン
サ、３６…バキュームセンサ、４０…燃料噴射弁、４４
…スロットルポジションセンサ、９２…電子制御ユニッ
ト（ＥＣＵ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G091 AA12 AA17 AA28 AB05 AB09 BA14 BA33 CA18 CB02 CB03 CB07 DB07 DB10 DB15 DC01 EA01 EA06 EA07 EA33 EA34 FA08 FA09 FA13 FA14 FB11 FB12 HA19 HA36 HA37 3G301 HA16 JA02 JA25 JB09 KA08 KA09 KA24 KA25 LA03 LC03 MA01 MA11 MA18 NA06 NA08 NB02 NB03 NB14 NC08 ND01 NE13 NE14 NE15 NE17 PA07Z PA11Z PD01Z PD03A PE01Z PE03Z PE10Z PF03Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リーン燃焼を行う内燃機関の排気通路内に
   設けられてＮＯx を吸着する吸蔵還元型ＮＯx 触媒と、
   同吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されるＮＯx の量が許容
   値よりも大きいときに、内燃機関の燃焼方式をリッチ燃
   焼に切り換えるリッチスパイク制御を実行する内燃機関
   の排気浄化装置において、 前記リッチ燃焼により前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着
   されるＮＯx の量が零よりも大きい所定値まで低下する
   と、前記リッチスパイク制御を終了する制御手段を備え
   ることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 【請求項２】前記所定値は、前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒
   に吸着されるＮＯx の前記リッチ燃焼による還元効率が
   低下する所定範囲内の値に設定される請求項１記載の内
   燃機関の排気浄化装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化
   装置において、 内燃機関の空燃比がリーンであるときには所定タイミン
   グ毎に機関運転状態に応じた加算量でＮＯx 吸蔵量カウ
   ンタを加算し、前記空燃比がリッチであるときには所定
   タイミング毎に機関運転状態に応じた減算量で前記ＮＯ
   x 吸蔵量カウンタを減算するカウント手段を更に備え、 前記制御手段は、前記ＮＯx 吸蔵量カウンタに基づき推
   定される前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されたＮＯx
   の量が前記許容値以上になると前記リッチスパイク制御
   を開始し、前記推定されるＮＯx の量が前記所定値まで
   低下すると前記リッチスパイク制御を終了することを特
   徴とする内燃機関の排気浄化装置。
4. 【請求項４】請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化
   装置において、 内燃機関の空燃比がリーンであるときには所定タイミン
   グ毎に機関運転状態に応じた加算量でＮＯx 吸蔵量カウ
   ンタを加算し、前記空燃比がリッチであるときには所定
   タイミング毎に機関運転状態に応じた減算量で前記ＮＯ
   x 吸蔵量カウンタを減算するカウント手段を更に備え、 前記制御手段は、前記ＮＯx 吸蔵量カウンタが前記許容
   値に対応する値以上になると前記リッチスパイク制御を
   開始し、前記ＮＯx 吸蔵量カウンタが前記所定値に対応
   する値まで低下すると前記リッチスパイク制御を終了す
   ることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
5. 【請求項５】前記カウント手段は、機関運転状態に加え
   前記ＮＯx 吸蔵量カウンタの値に応じて同カウンタの減
   算量を設定する請求項３又は４記載の内燃機関の排気浄
   化装置。