JP2001082135A - 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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JP2001082135A
JP2001082135A JP25617299A JP25617299A JP2001082135A JP 2001082135 A JP2001082135 A JP 2001082135A JP 25617299 A JP25617299 A JP 25617299A JP 25617299 A JP25617299 A JP 25617299A JP 2001082135 A JP2001082135 A JP 2001082135A
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combustion engine
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融 北村
Zenichiro Masuki
善一郎 益城
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料カット復帰後においてもＮＯｘ吸蔵還元
型触媒の飽和によるエミッションの悪化を招くことのな
い内燃機関の排気浄化装置の提供。 【解決手段】 燃料カットからの復帰時（Ｓ９１０〜Ｓ
９３０で「ＹＥＳ」）にＮＯｘ吸蔵量上昇限界量ｄＲｎ
ｏｘを設定し（Ｓ９５０）、燃料カット復帰後のＮＯｘ
吸蔵量ｓＮｏｘの増加量がＮＯｘ吸蔵量上昇限界量ｄＲ
ｎｏｘより大きくなった場合（Ｓ９６０で「ＹＥＳ」）
にリッチスパイク制御処理を実行している（Ｓ９７
０）。したがって、燃料カットからの復帰後に行われる
リッチスパイク制御処理の実行タイミングは、燃料カッ
トにより一時的に不正確な値となっている吸蔵許容値の
代わりにＮＯｘ吸蔵量上昇限界量ｄＲｎｏｘを用いて判
定されているので、燃料カットからの復帰後に、遅すぎ
ない適切なタイミングでリッチスパイク制御を行うこと
ができ、課題が解決される。

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、特に、内燃機関の排気通路に配置された
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を、内燃機
関の運転状態に応じて推定し、ＮＯｘ吸蔵量が吸蔵許容
値より大きくなった場合に、一時的に混合気の燃料濃度
を理論空燃比より濃くすることにより、ＮＯｘ吸蔵量を
低減させる内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気中のＮＯｘ（窒素酸化
物）を捉えて吸蔵し、ＮＯｘ吸蔵量が飽和状態に達する
と、燃料濃度を理論空燃比より濃くすることにより吸蔵
されているＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置が
知られている（特許第２５８６７３９号公報）。本排気
浄化装置では、このように繰り返し、ＮＯｘ吸蔵還元型
触媒を再生することにより、ＮＯｘ成分の除去を効果的
に実行し、エミッションを常に良好に維持している。
【０００３】このような内燃機関の排気浄化装置におい
ては、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の飽和状態を判断するため
に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に現在吸蔵されているＮＯｘ
量であるＮＯｘ吸蔵量と、ＮＯｘ吸蔵量の限界を示す吸
蔵許容値との２つのデータが不可欠である。そこで、吸
蔵許容値のデータを予め用意するとともに、ＮＯｘ吸蔵
量を内燃機関の運転状態に応じて推定することにより、
ＮＯｘ吸蔵量のデータとして用意している。
【０００４】ところで、吸蔵許容値は、ＮＯｘ吸蔵還元
型触媒の温度に応じて変化する。このため、特許第２５
８６７３９号公報では、吸蔵許容値のデータを、ＮＯｘ
吸蔵還元型触媒の温度に対応させて複数用意し、ＮＯｘ
吸蔵還元型触媒の温度に応じて吸蔵許容値を設定してい
る。なお、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度は、例えば、排
気温度を代替温度として検出したり、内燃機関の運転状
態から推定している。
【０００５】そして、ＮＯｘ吸蔵量が吸蔵許容値より大
きくなった場合に、一時的に混合気を理論空燃比より濃
い燃料濃度にすること、いわゆるリッチスパイク制御を
実行することにより、ＣＯ（一酸化炭素），ＨＣ（炭化
水素）を排気中に生じさせている。そして、このＣＯ，
ＨＣを還元剤としてＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されて
いるＮＯｘを還元してＮＯｘ吸蔵量を低減させている。
このことにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の飽和を解消し
て、再度、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒がＮＯｘを吸蔵できる
ように再生している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関に
おいては、減速時において、燃費向上などのために、運
転中の内燃機関に対する燃料供給を停止する、いわゆる
燃料カットが行われる場合がある。
【０００７】ところが、このような燃料カットからの復
帰時において、推定されるＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度
に基づき吸蔵許容値を設定したとしても、設定される吸
蔵許容値は、燃料カット復帰時に実際にＮＯｘ吸蔵還元
型触媒がＮＯｘを吸蔵できる量よりも大きい方にずれて
いることが判明した。すなわち、燃料カットにより燃焼
が停止することにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が温度低
下を生じている状況下では、推定されるＮＯｘ吸蔵還元
型触媒の温度が実際の温度からずれ、この温度に基づい
て設定される吸蔵許容値では適切な値が得られず、実際
よりも大きな値が設定されてしまう。
【０００８】したがって、燃料カット復帰後において、
リッチスパイク制御の実行が遅れることにより、ＮＯｘ
吸蔵還元型触媒の飽和状態が継続して、ＮＯｘを捉えき
れなくなるおそれがある。
【０００９】本発明は、燃料カット復帰後においても、
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の飽和によるエミッションの悪化
を招くことのない内燃機関の排気浄化装置の提供を目的
とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段およびその作用効果について記載する。請
求項１記載の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排
気通路に配置されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯ
ｘ吸蔵量を、内燃機関の運転状態に応じて推定し、ＮＯ
ｘ吸蔵量が吸蔵許容値より大きくなった場合に、一時的
に混合気の燃料濃度を理論空燃比より濃くすることによ
りＮＯｘ吸蔵量を低減させる内燃機関の排気浄化装置で
あって、内燃機関の運転状態に応じて運転中の内燃機関
に対する燃料供給を停止する燃料カット手段と、燃料カ
ット手段による燃料供給停止からの復帰に対応して、復
帰時におけるＮＯｘ吸蔵量と吸蔵許容値との差よりも小
さい値のＮＯｘ吸蔵量上昇限界量を設定する吸蔵上昇限
界量設定手段と、燃料カット手段による燃料供給停止か
らの復帰後におけるＮＯｘ吸蔵量の増加量が、吸蔵上昇
限界量設定手段により設定されたＮＯｘ吸蔵量上昇限界
量より大きくなった場合に、一時的に混合気の燃料濃度
を理論空燃比より濃くすることによりＮＯｘ吸蔵量を低
減させる燃料カット復帰後ＮＯｘ吸蔵低減手段とを備え
たことを特徴とする。
【００１１】このように、燃料カットからの復帰時に、
吸蔵上昇限界量設定手段はＮＯｘ吸蔵量上昇限界量を設
定する。このＮＯｘ吸蔵量上昇限界量は、吸蔵許容値と
は異なり、ＮＯｘ吸蔵量に対する相対的な値である。し
かも、ＮＯｘ吸蔵量上昇限界量は、復帰時におけるＮＯ
ｘ吸蔵量と吸蔵許容値との差よりも小さい値である。
【００１２】そして、燃料カット復帰後ＮＯｘ吸蔵低減
手段は、燃料カットからの復帰後のＮＯｘ吸蔵量の増加
量が、ＮＯｘ吸蔵量上昇限界量より大きくなった場合
に、リッチスパイク制御、すなわち一時的に混合気の燃
料濃度を理論空燃比より濃くしている。このことにより
ＮＯｘ吸蔵量が低減される。
【００１３】したがって、燃料カットからの復帰後に行
われるリッチスパイク制御の実行タイミングは、燃料カ
ットに伴って一時的に不正確な値となっている吸蔵許容
値の代わりに、特別に設けられたＮＯｘ吸蔵量上昇限界
量を用いて判断することになる。しかも、このＮＯｘ吸
蔵量上昇限界量は、吸蔵許容値のような絶対的な判定値
でなく、ＮＯｘ吸蔵量との相対的な状態を判断する判定
値である。このように一時的に不正確となっている吸蔵
許容値の代わりに相対的な値であるＮＯｘ吸蔵量上昇限
界量を用いて、燃料カットからの復帰後のＮＯｘ吸蔵量
の増加量を判定しているので、燃料カットからの復帰後
に行われるリッチスパイク制御の実行タイミングは、Ｎ
Ｏｘ吸蔵量が吸蔵許容値より大きくなる以前の時期にす
ることができる。このため燃料カットからの復帰後にお
いて遅すぎない適切なタイミングでリッチスパイク制御
を行うことができる。したがって、ＮＯｘ吸蔵還元型触
媒の飽和によるエミッションの悪化を未然に防止するこ
とができる。
【００１４】更に、燃料カットからの復帰後のＮＯｘ吸
蔵量の増加量が、ＮＯｘ吸蔵量上昇限界量より大きくな
って初めてリッチスパイク制御が実行されるため、燃料
カットからの復帰時直後にはリッチスパイク制御はなさ
れない。このため、運転状況によっては燃料カットから
の復帰後に、低負荷にてしばらく運転を継続したい場合
において、燃料カット時の全く出力トルクの無い状態か
ら、即時、理論空燃比より燃料濃度の濃い状態に移るこ
とによるショックを防止することができる。
【００１５】請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１記載の構成において、吸蔵上昇限界量設定
手段は、内燃機関の排気温度に応じて、ＮＯｘ吸蔵量上
昇限界量を設定することを特徴とする。
【００１６】このように、ＮＯｘ吸蔵量上昇限界量を内
燃機関の排気温度に応じて設定することにより、ＮＯｘ
吸蔵量をＮＯｘ吸蔵還元型触媒の実際の飽和状態に近づ
けてリッチスパイク制御を実行できる。このことから、
請求項１記載の作用効果において、ＮＯｘ吸蔵還元型触
媒の飽和によるエミッションの悪化を防止しつつ、前述
したショック防止を一層効果的にすることができる。
【００１７】請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置
は、内燃機関の排気通路に配置されたＮＯｘ吸蔵還元型
触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を、内燃機関の運転状態に応
じて推定し、ＮＯｘ吸蔵量が吸蔵許容値より大きくなっ
た場合に、一時的に混合気の燃料濃度を理論空燃比より
濃くすることによりＮＯｘ吸蔵量を低減させる内燃機関
の排気浄化装置であって、内燃機関の運転状態に応じて
運転中の内燃機関に対する燃料供給を停止する燃料カッ
ト手段と、燃料カット手段による燃料供給停止からの復
帰時から復帰後におけるＮＯｘ吸蔵量が吸蔵許容値より
大きくなる以前の時期に、一時的に混合気の燃料濃度を
理論空燃比より濃くすることによりＮＯｘ吸蔵量を低減
させる燃料カット復帰時ＮＯｘ吸蔵低減手段とを備えた
ことを特徴とする。
【００１８】このように、燃料カットからの復帰時から
復帰後におけるＮＯｘ吸蔵量が吸蔵許容値より大きくな
る以前の時期に、リッチスパイク制御、すなわち一時的
に混合気の燃料濃度を理論空燃比よりも濃くしている。
このことにより燃料カットからの復帰後に行われるリッ
チスパイク制御の実行タイミングは、ＮＯｘ吸蔵量が燃
料カットに伴って一時的に不正確となっている吸蔵許容
値よりも大きくなるまで遅らされることがない。このた
め、燃料カットからの復帰後において遅すぎない適切な
タイミングでリッチスパイク制御を行うことができる。
したがって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の飽和によるエミッ
ションの悪化を未然に防止することができる。
【００１９】請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項３記載の構成において、燃料カット復帰時Ｎ
Ｏｘ吸蔵低減手段は、燃料カット手段による燃料供給停
止からの復帰時に、一時的に混合気の燃料濃度を理論空
燃比より濃くすることを特徴とする。
【００２０】このように、燃料カットからの復帰時に、
リッチスパイク制御、すなわち一時的に混合気の燃料濃
度を理論空燃比より濃くしている。このことにより燃料
カットからの復帰時に直ちにＮＯｘ吸蔵量が低減され
る。したがって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の飽和によるエ
ミッションの悪化を未然に防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は、上述し
た発明が適用された筒内噴射型火花点火式内燃機関およ
びその排気浄化装置の概略構成を表すブロック図であ
る。筒内噴射型火花点火式内燃機関としてのガソリンエ
ンジン（以下、「エンジン」と略す）２は、その出力に
より自動車を駆動するために自動車の車両に搭載されて
いるものである。このエンジン２は６つのシリンダ２ａ
を有している。図２〜図５にも示すごとく、各シリンダ
２ａには、シリンダブロック４、シリンダブロック４内
で往復動するピストン６、およびシリンダブロック４上
に取り付けられたシリンダヘッド８にて区画された燃焼
室１０がそれぞれ形成されている。
【００２２】そして各燃焼室１０には、それぞれ第１吸
気弁１２ａ、第２吸気弁１２ｂおよび一対の排気弁１６
が設けられている。この内、第１吸気弁１２ａは第１吸
気ポート１４ａに接続され、第２吸気弁１２ｂは第２吸
気ポート１４ｂに接続され、一対の排気弁１６は一対の
排気ポート１８にそれぞれ接続されている。
【００２３】図２はシリンダヘッド８の平面断面図であ
って、図示されるように第１吸気ポート１４ａおよび第
２吸気ポート１４ｂは略直線状に延びるストレート型吸
気ポートである。また、シリンダヘッド８の内壁面の中
央部には点火プラグ２０が配置されている。更に、第１
吸気弁１２ａおよび第２吸気弁１２ｂ近傍のシリンダヘ
ッド８の内壁面周辺部には、燃焼室１０内に直接燃料を
噴射できるように燃料噴射弁２２が配置されている。
【００２４】なお、図３はピストン６における頂面部分
の平面図、図４は図２におけるＸ−Ｘ断面図、図５は図
２におけるＹ−Ｙ断面図である。図示されるように略山
形に形成されたピストン６の頂面上には燃料噴射弁２２
の下方から点火プラグ２０の下方まで延びるドーム形の
輪郭形状を有する凹部２４が形成されている。
【００２５】図１に示したごとく、各シリンダ２ａの第
１吸気ポート１４ａは吸気マニホールド３０内に形成さ
れた第１吸気通路３０ａを介してサージタンク３２に接
続されている。また、第２吸気ポート１４ｂは第２吸気
通路３０ｂを介してサージタンク３２に接続されてい
る。この内、各第２吸気通路３０ｂ内にはそれぞれ気流
制御弁３４が配置されている。これらの気流制御弁３４
は、共通のシャフト３６を介して接続されていると共
に、このシャフト３６を介して負圧式アクチュエータ３
７により開閉作動される。なお、気流制御弁３４が閉状
態とされた場合には、第１吸気ポート１４ａのみから吸
入される吸気により燃焼室１０内には強い旋回流Ｓ（図
２）が生じる。
【００２６】サージタンク３２は吸気ダクト４０を介し
てエアクリーナ４２に接続されている。吸気ダクト４０
内にはモータ４４（ＤＣモータまたはステップモータ）
によって駆動されるスロットル弁４６が配置されてい
る。このスロットル弁４６の開度（スロットル開度Ｔ
Ａ）がスロットル開度センサ４６ａにより検出されるこ
とで、スロットル弁４６は運転状態に応じて開度制御さ
れる。また、各シリンダ２ａの各排気ポート１８は排気
マニホルド４８に接続されている。
【００２７】排気マニホルド４８は触媒コンバータ４９
を介して排気を浄化し外部に排出している。この触媒コ
ンバータ４９内には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が収納され
ている。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒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Ｃｓのようなアルカリ金
属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土
類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から
選ばれた少くとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが
担持されている。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒では、排気
の空燃比がリーンのときにはＮＯｘを吸収し、排気の空
燃比がリッチの場合には吸収したＮＯｘを放出するとと
もに、このＮＯｘを排気中のＨＣ，ＣＯにより窒素ガス
に還元する。
【００２８】図示していないが、第１吸気弁１２ａおよ
び第２吸気弁１２ｂ近傍のシリンダヘッド８には、燃料
分配管が設けられ、各シリンダ２ａに設けられている燃
料噴射弁２２に接続している。成層燃焼および均質燃焼
を行う際には、この燃料分配管から供給された燃料が燃
料噴射弁２２から直接燃焼室１０内に噴射される。燃料
分配管には図示していない高圧燃料ポンプから高圧燃料
が圧送されてくる。
【００２９】電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称
する）６０は、デジタルコンピュータからなり、双方向
性バス６２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダム
アクセスメモリ）６４、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）
６６、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）６８、入力ポート
７０および出力ポート７２を備えている。
【００３０】スロットル開度ＴＡを検出するスロットル
開度センサ４６ａはスロットル弁４６の開度に比例した
出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入
力している。アクセルペダル７４にはアクセル開度セン
サ７６が取り付けられ、アクセルペダル７４の踏み込み
量に比例した出力電圧をＡＤ変換器７８を介して入力ポ
ート７０に入力している。上死点センサ８０は例えばシ
リンダ２ａの内の１番シリンダが吸気上死点に達したと
きに出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート
７０に入力される。クランク角センサ８２は、クランク
シャフトが３０度回転する毎に出力パルスを発生し、こ
の出力パルスが入力ポート７０に入力される。ＣＰＵ６
８では上死点センサ８０の出力パルスとクランク角セン
サ８２の出力パルスとから現在のクランク角が計算さ
れ、クランク角センサ８２の出力パルスの頻度からエン
ジン回転数ＮＥが計算される。サージタンク３２には、
吸気圧センサ８４が設けられ、サージタンク３２内の吸
気圧ＰＭ（吸入空気の圧力：絶対圧）に対応した出力電
圧をＡＤ変換器８５を介して入力ポート７０に入力して
いる。エンジン２のシリンダブロック４には水温センサ
８６が設けられ、エンジン２の冷却水温度ＴＨＷを検出
し冷却水温度ＴＨＷに応じた出力電圧をＡＤ変換器８７
を介して入力ポート７０に入力している。排気マニホル
ド４８には空燃比センサ８８が設けられ、空燃比に応じ
た出力電圧をＡＤ変換器８９を介して入力ポート７０に
入力している。排気マニホルド４８には排気温センサ４
８ａが設けられ、排気温度Ｔに応じた出力電圧をＡＤ変
換器９０を介して入力ポート７０に入力している。自動
変速機（図示略）の出力軸には車速センサ９１が設けら
れて、車速に応じた頻度の出力パルスを入力ポート７０
に入力している。ＣＰＵ６８では車速センサ９１の出力
パルスの頻度から車速を検出している。
【００３１】出力ポート７２は、対応する駆動回路９
２，９４，９６，９８を介してイグナイタ１０２、燃料
噴射弁２２、スロットル弁４６の駆動用モータ４４、お
よび負圧式アクチュエータ３７等に接続されて、各装置
１０２，２２，４４，３７、その他を必要に応じて駆動
制御している。
【００３２】次にエンジン２において始動完了後に行わ
れる燃料噴射制御について説明する。図６に燃料噴射制
御に必要な運転領域を設定する処理のフローチャートを
示す。本処理は予め設定されているクランク角毎に周期
的に実行される処理である。なお、以下に説明する各フ
ローチャート中の個々の処理ステップを「Ｓ〜」で表
す。
【００３３】まず、クランク角センサ８２の信号から得
られているエンジン回転数ＮＥと、アクセル開度センサ
７６の信号から得られているアクセルペダル７４の踏み
込み量（以下、アクセル開度と称する）ＡＣＣＰとがＲ
ＡＭ６４の作業領域に読み込まれる（Ｓ１００）。
【００３４】次に、これらエンジン回転数ＮＥとアクセ
ル開度ＡＣＣＰとに基づいて、リーン燃料噴射量ＱＬを
算出する（Ｓ１１０）。このリーン燃料噴射量ＱＬは、
成層燃焼を行う際にエンジン２の出力トルクを要求トル
クとするのに最適な燃料噴射量を表している。リーン燃
料噴射量ＱＬは予め実験により求められて、図７に示す
ごとく、アクセル開度ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥと
をパラメータとするマップとしてＲＯＭ６６内に記憶さ
れている。ステップＳ１１０ではこのマップに基づいて
リーン燃料噴射量ＱＬが算出される。なお、マップでは
離散的に数値が配置されているので、パラメータとして
一致する値が存在しない場合には、補間計算により求め
ることになる。このような補間によるマップからの算出
は、ここで述べたマップ以外のマップあるいはテーブル
から必要な数値を求める場合にも同様に行われる。
【００３５】次に、こうして求められたリーン燃料噴射
量ＱＬとエンジン回転数ＮＥとに基づいて、図８に示さ
れるような３つの運転領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３が決定され
る（Ｓ１１５）。こうして一旦、運転領域設定処理を終
了する。
【００３６】このように運転領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３が決
定されると、次に、図９のフローチャートに示すごと
く、燃料噴射時期制御処理が実行されて、各運転領域Ｒ
ｌ〜Ｒ３に応じた燃料噴射形態が制御される。本処理も
クランク角毎に周期的に実行される処理である。
【００３７】本燃料噴射時期制御処理では、まず、後述
するリッチスパイク実行フラグＦｎｏｘが「ＯＦＦ」か
否かが判定される（Ｓ２１０）。Ｆｎｏｘ＝「ＯＦＦ」
であれば（Ｓ２１０で「ＹＥＳ」）、次に、暖機完了し
たか否かが判定される（Ｓ２２０）。ここでは、水温セ
ンサ８６にて検出される冷却水温度ＴＨＷが７８℃を越
えている場合に暖機完了と判定する。
【００３８】暖機完了していれば（Ｓ２２０で「ＹＥ
Ｓ」）、現在、運転領域Ｒｌであるか否かが判定される
（Ｓ２３０）。リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱ１
よりも小さい運転領域Ｒ１である場合（Ｓ２３０で「Ｙ
ＥＳ」）は、リーン燃料噴射量ＱＬに応じた量の燃料を
圧縮行程末期に噴射する設定がなされ（Ｓ２４０）、一
旦燃料噴射時期制御処理を終了する。この運転領域Ｒ１
でのリーン燃料噴射量ＱＬは、燃焼室１０内の吸気に対
しては理論空燃比よりも少ない燃料量である。そして、
この圧縮行程末期での噴射による燃料は、ピストン６の
凹部２４内に進行した後、凹部２４の周壁面２６（図
３，４）に衝突する。周壁面２６に衝突した燃料は気化
せしめられつつ移動して点火プラグ２０近傍の凹部２４
内に可燃混合気層を形成する。そしてこの層状の可燃混
合気に点火プラグ２０によって点火がなされることによ
り、成層燃焼が行われる。
【００３９】運転領域Ｒ１ではない場合（Ｓ２３０で
「ＮＯ」）は、次に運転領域Ｒ２であるか否かが判定さ
れる（Ｓ２５０）。リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値Ｑ
Ｑ１としきい値ＱＱ２との間である運転領域Ｒ２である
場合（Ｓ２５０で「ＹＥＳ」）は、リーン燃料噴射量Ｑ
Ｌに応じた量の燃料を吸気行程と圧縮行程末期とに２回
に分けて噴射する設定がなされ（Ｓ２６０）、一旦燃料
噴射時期制御処理を終了する。この運転領域Ｒ２でのリ
ーン燃料噴射量ＱＬは、燃焼室１０内の吸気に対しては
理論空燃比よりも少ない燃料量である。そして吸気行程
に行われる第１回目の噴射燃料は吸入空気と共に燃焼室
１０内に流入し、この噴射燃料によって燃焼室１０内全
体に均質な稀薄混合気が形成される。そして圧縮行程末
期に第２回目の燃料噴射が行われる結果、前述したごと
く点火プラグ２０近傍の凹部２４内には可燃混合気層が
形成される。そしてこの層状の可燃混合気に点火プラグ
２０によって点火がなされ、またこの点火火炎によって
燃焼室１０内全体を占める稀薄混合気が燃焼される。す
なわち運転領域Ｒ２では前述した運転領域Ｒ１よりも成
層度の弱い成層燃焼が行われる。
【００４０】運転領域Ｒ２ではない場合（Ｓ２５０で
「ＮＯ」）は、リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱ２
よりも多い運転領域Ｒ３であることから、後述する理論
空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳに基づいて各種の補正を行
った燃料量を吸気行程にて噴射する設定がなされ（Ｓ２
７０）、一旦燃料噴射時期制御処理を終了する。この運
転領域Ｒ３での噴射燃料は吸気行程時に吸入空気と共に
燃焼室１０内に流入し、この噴射燃料によって燃焼室１
０内全体に均質な理論空燃比（後述するごとく、増量補
正により理論空燃比より燃料濃度が濃いリッチ空燃比に
制御される場合もある）の均質混合気が形成され、この
結果、均質燃焼が行われる。
【００４１】なお、リッチスパイク実行フラグＦｎｏｘ
が「ＯＮ」である場合（Ｓ２１０で「ＮＯ」）あるいは
暖機完了していない場合（Ｓ２２０で「ＮＯ」）は、運
転領域に関わらず上述した運転領域Ｒ３と同じく、理論
空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳに基づいて各種の補正を行
った燃料量を、吸気行程にて噴射する設定がなされる
（Ｓ２７０）。
【００４２】次に、運転領域設定処理により設定された
運転領域に基づいて実行される燃料噴射量制御処理のフ
ローチャートを図１０に示す。本処理は予め設定されて
いるクランク角毎に周期的に実行される処理である。
【００４３】燃料噴射量制御処理が開始されると、ま
ず、アクセル開度センサ７６の信号から得られているア
クセル開度ＡＣＣＰ、クランク角センサ８２の信号から
得られているエンジン回転数ＮＥ、吸気圧センサ８４の
信号から得られている吸気圧ＰＭ、水温センサ８６の信
号から得られている冷却水温度ＴＨＷ、空燃比センサ８
８の信号から得られている出力電圧値Ｖｏｘ等の必要な
データをＲＡＭ６４の作業領域に読み込む（Ｓ３１
０）。
【００４４】次に、燃料カット実行フラグＦｃａが「Ｏ
ＦＦ」に設定されているか否かが判定される（Ｓ３２
０）。ここで、燃料カット実行フラグＦｃａの設定を行
う燃料カット処理は図１１のフローチャートに示すごと
くであり、一定時間周期で実行されている。すなわち、
燃料カット処理では、まず、燃料カット条件が成立した
か否かが判定される（Ｓ５００）。燃料カット条件が成
立していれば（Ｓ５００で「ＹＥＳ」）燃料カット実行
フラグＦｃａに「ＯＮ」が設定され（Ｓ５１０）、成立
していなければ（Ｓ５００で「ＮＯ」）燃料カット実行
フラグＦｃａに「ＯＦＦ」が設定される（Ｓ５２０）。
ここで燃料カット条件とは、例えば、アクセル開度セン
サ７６から検出されるアクセル開度ＡＣＣＰや車速セン
サ９１から検出される車速Ｖに基づいて車両が燃料カッ
トが必要な減速状態となった状態、クランク角センサ８
２から検出されるエンジン回転数ＮＥが燃料カット回転
数より高くなった状態、あるいは車速Ｖが規制最高速度
より高くなった状態等である。
【００４５】このように設定されている燃料カット実行
フラグＦｃａが「ＯＮ」であった場合には（Ｓ３２０で
「ＮＯ」）、燃料噴射量Ｑとして「０」を設定して（Ｓ
３２５）、一旦燃料噴射量制御処理を終了する。したが
って、各燃料噴射弁２２から燃焼室１０内への燃料噴射
は停止する。同時に、図示していない点火制御処理にお
いても点火プラグ２０に対する高電圧の給電が停止す
る。
【００４６】一方、Ｆｃａ＝「ＯＦＦ」である場合（Ｓ
３２０で「ＹＥＳ」）、次に、後述するリッチスパイク
実行フラグＦｎｏｘが「ＯＦＦ」か否かが判定される
（Ｓ３３０）。
【００４７】Ｆｎｏｘ＝「ＯＦＦ」である場合（Ｓ３３
０で「ＹＥＳ」）は、次に、暖機完了か否かが判定され
る（Ｓ３４０）。冷却水温度ＴＨＷが７８℃を越えてお
り暖機完了であれば（Ｓ３４０で「ＹＥＳ」）、次に、
前述した運転領域設定処理（図６）にて、現在、運転領
域Ｒ３が設定されているか否かが判定される（Ｓ３５
０）。運転領域Ｒ３が設定されていると判定された場合
には（Ｓ３５０で「ＹＥＳ」）、予めＲＯＭ６６に設定
されている図１２のマップを用いて、吸気圧ＰＭとエン
ジン回転数ＮＥとから、理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢ
Ｓが算出される（Ｓ３６０）。
【００４８】次に、高負荷増量ＯＴＰ算出処理（Ｓ３７
０）が行われる。この高負荷増量ＯＴＰ算出処理につい
て図１３のフローチャートに基づいて説明する。高負荷
増量ＯＴＰ算出処理では、まず、アクセル開度ＡＣＣＰ
が高負荷増量判定値ＫＯＴＰＡＣを越えているか否かが
判定される（Ｓ３７２）。
【００４９】ＡＣＣＰ≦ＫＯＴＰＡＣであれば（Ｓ３７
２で「ＮＯ」）、高負荷増量ＯＴＰには「０」が設定さ
れる（Ｓ３７４）。すなわち燃料の増量補正は行われな
い。こうして、高負荷増量ＯＴＰ算出処理を一旦出る。
【００５０】また、ＡＣＣＰ＞ＫＯＴＰＡＣであれば
（Ｓ３７２で「ＹＥＳ」）、高負荷増量ＯＴＰには値Ｍ
（例えば、１＞Ｍ＞０）が設定される（Ｓ３７６）。す
なわち燃料の増量補正の実行が設定される。この増量補
正は、高負荷時に触媒コンバータ４９が過熱するのを防
止するためになされる。
【００５１】図１０に戻り、ステップＳ３７０にて高負
荷増量ＯＴＰが算出された後に、次に、空燃比フィード
バック条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ３８
０）。例えば、「（１）始動時でない。（２）空燃比セ
ンサ８８は活性化が完了している。（３）高負荷増量Ｏ
ＴＰの値が０である。（４）その他の必要な条件」のす
べてが成立しているか否かが判定される。
【００５２】空燃比フィードバック条件が成立していれ
ば（Ｓ３８０で「ＹＥＳ」）、空燃比フィードバック係
数ＦＡＦとその学習値ＫＧの算出が行われる（Ｓ３９
０）。空燃比フィードバック係数ＦＡＦは空燃比センサ
８８の出力に基づいて算出される。また、学習値ＫＧは
空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値における、中
心値１．０からのずれを記憶するものである。これらの
値を用いた空燃比フィードバック制御技術は特開平６−
１０７３６号公報などに示されているごとく種々の手法
が知られている。
【００５３】一方、空燃比フィードバック条件が成立し
ていなければ（Ｓ３８０で「ＮＯ」）、空燃比フィード
バック係数ＦＡＦには１．０が設定される（Ｓ４０
０）。ステップＳ３９０またはＳ４００の次に、燃料噴
射量Ｑが次式１のごとく求められる（Ｓ４１０）。
【００５４】
【数１】 Ｑ ← ＱＢＳ{ 1 + ＯＴＰ + (ＦＡＦ-１.０) + (ＫＧ-１.０)}α + β … ［式１］ ここで、α，βはエンジン２の種類や制御の内容に応じ
て適宜設定される係数である。
【００５５】こうして一旦燃料噴射量制御処理を終了す
る。ステップＳ３５０にて、運転領域Ｒ３以外の領域、
すなわち運転領域Ｒ１，Ｒ２のいずれかの場合は（Ｓ３
５０で「ＮＯ」）、燃料噴射量Ｑには、運転領域設定処
理（図６）のステップＳ１１０にて求められているリー
ン燃料噴射量ＱＬが設定される（Ｓ４２０）。こうして
一旦燃料噴射量制御処理を終了する。
【００５６】また、暖機完了していなければ（Ｓ３４０
で「ＮＯ」）、運転領域Ｒ３の場合と同様に、ステップ
Ｓ３６０〜４１０にて燃料噴射量が設定され、一旦燃料
噴射量制御処理を終了する。
【００５７】また、リッチスパイク実行フラグＦｎｏｘ
が「ＯＮ」の場合（Ｓ３３０で「ＮＯ」）には、後述す
るリッチスパイク制御処理（Ｓ８００）が行われ、一旦
燃料噴射量制御処理を終了する。
【００５８】ここで、まずリッチスパイク実行フラグＦ
ｎｏｘが決定されるＮＯｘ吸蔵量算出処理を図１４のフ
ローチャートに示す。本ＮＯｘ吸蔵量算出処理は予め設
定されているクランク角毎に周期的に実行される。
【００５９】まず、リーン燃焼が実行されているか否か
が判定される（Ｓ６１０）。本実施の形態では、リーン
燃焼は、運転領域Ｒ１の場合に行われる成層燃焼および
運転領域Ｒ２の場合に行われる弱成層燃焼が該当する。
【００６０】リーン燃焼が実行されている場合（Ｓ６１
０で「ＹＥＳ」）には、図１５に示すリーン燃料噴射量
ＱＬとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップ
に基づいて、エンジン２の１回転当たりエンジン２から
排出される排出ＮＯｘ量ｄＮｏｘを算出する（Ｓ６１
５）。図１５に示した排出ＮＯｘ量ｄＮｏｘの値は予め
実験に基づいて設定しＲＯＭ６６に記憶したものであ
り、排出ＮＯｘ量ｄＮｏｘの値の分布は、図１６に等高
線で示すごとく、エンジン回転数ＮＥまたはリーン燃料
噴射量ＱＬが増加すれば大きくなる傾向にある。
【００６１】次に、次式２に示すごとく、前回の制御周
期時に求められた触媒コンバータ４９内のＮＯｘ吸蔵還
元型触媒に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏｘに、ス
テップＳ６１５にて算出した排出ＮＯｘ量ｄＮｏｘを加
えることにより、新たなＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏｘを算出す
る（Ｓ６２０）。
【００６２】
【数２】 ｓＮｏｘ ← ｓＮｏｘ ＋ ｄＮｏｘ … ［式２］ 次に、排気温センサ４８ａの検出値から得られている排
気温度ＴをＲＡＭ６４の作業領域に読み込む（Ｓ６２
２）。そして、吸蔵許容値ＮｏｘＣＡＰを、予めＲＯＭ
６６に記憶されている図１７に示す排気温度Ｔをパラメ
ータとするテーブルから算出する（Ｓ６２５）。吸蔵許
容値ＮｏｘＣＡＰは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮ
Ｏｘ吸蔵量の限界量、すなわち最大ＮＯｘ吸蔵量を示す
値であり、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度により限界量は
図１７に示したごとく変化する。なお、ここでは排気温
度ＴをＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度の代替温度として用
いている。
【００６３】次に、ＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏｘが吸蔵許容値
ＮｏｘＣＡＰを越えているか否かが判定される（Ｓ６３
０）。ｓＮｏｘ≦ＮｏｘＣＡＰであれば（Ｓ６３０で
「ＮＯ」）、このまま一旦ＮＯｘ吸蔵量算出処理を終了
する。
【００６４】ｓＮｏｘ＞ＮｏｘＣＡＰであれば（Ｓ６３
０で「ＹＥＳ」）、次にリッチスパイク実行フラグＦｎ
ｏｘに「ＯＮ」が設定される（Ｓ６３５）。そして、一
旦ＮＯｘ吸蔵量算出処理を終了する。
【００６５】次に、運転領域Ｒ３であって均質燃焼が実
行されている場合には、図１４のステップＳ６１０にて
「ＮＯ」と判定され、次にＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏｘが０以
上か否かが判定される（Ｓ６４５）。ＮＯｘ吸蔵量ｓＮ
ｏｘ≦０であれば（Ｓ６４５で「ＮＯ」）、次にＮＯｘ
吸蔵量ｓＮｏｘに「０」が設定され（Ｓ６７５）、リッ
チスパイク実行フラグＦｎｏｘに「ＯＦＦ」が設定され
て（Ｓ６８０）、一旦、ＮＯｘ吸蔵量算出処理を終了す
る。
【００６６】ＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏｘ＞０であれば（Ｓ６
４５で「ＹＥＳ」）、次に、空燃比Ａ／Ｆ、クランク角
センサ８２の検出で得られているエンジン回転数ＮＥお
よび吸気圧センサ８４の検出で得られている吸気圧ＰＭ
がＲＡＭ６４の作業領域に読み込まれる（Ｓ６５０）。
ここで、空燃比Ａ／Ｆの値としては、空燃比フィードバ
ック制御がなされている場合には、ＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏ
ｘの計算のために予め設定されている理論空燃比あるい
は理論空燃比に近い値が用いられる。また、高負荷増量
ＯＴＰによりリッチ空燃比に制御されている場合やリッ
チスパイク制御処理が行われている場合には、高負荷増
量ＯＴＰやリッチスパイク制御処理に対応した空燃比が
計算されて用いられる。空燃比Ａ／Ｆの値は、このよう
に予め設定された値や燃料増量から計算により求める以
外に、直接、空燃比センサ８８により測定した結果を用
いても良い。
【００６７】そして、予めＲＯＭ６６に記憶されている
図１８に示すエンジン回転数ＮＥおよび吸気圧ＰＭをパ
ラメータとするマップから、エンジン２の１回転当たり
の吸入空気量Ｇを算出する（Ｓ６５５）。次に、予めＲ
ＯＭ６６に記憶されている図１９に示す吸入空気量Ｇお
よび空燃比Ａ／Ｆをパラメータとするマップから、エン
ジン２の１回転当たりの余剰燃料量ＥｘＱを算出する
（Ｓ６６０）。
【００６８】次に、次式３に示すごとく、前回の制御周
期時に求められたＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏｘから、ｋｅ・余
剰燃料量ＥｘＱを減算することにより、新たなＮＯｘ吸
蔵量ｓＮｏｘを算出する（Ｓ６６５）。ここで、係数ｋ
ｅは、余剰燃料量ＥｘＱを、燃料により還元されるＮＯ
ｘの量に換算するための係数である。
【００６９】
【数３】 ｓＮｏｘ ← ｓＮｏｘ − ｋｅ・ＥｘＱ … ［式３］ このようにして、新たに求められたＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏ
ｘが０以下か否かが判定される（Ｓ６７０）。ｓＮｏｘ
≦０であれば（Ｓ６７０で「ＹＥＳ」）、次にＮＯｘ吸
蔵量ｓＮｏｘに「０」を設定し（Ｓ６７５）、リッチス
パイク実行フラグＦｎｏｘに「ＯＦＦ」を設定して（Ｓ
６８０）、一旦、ＮＯｘ吸蔵量算出処理を終了する。ｓ
Ｎｏｘ＞０であれば（Ｓ６７０で「ＮＯ」）、このまま
一旦、ＮＯｘ吸蔵量算出処理を終了する。
【００７０】上述したごとく、排気状態に応じてＮＯｘ
吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏｘ
が推定される。この推定においてＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏｘ
が吸蔵許容値ＮｏｘＣＡＰを越えている場合（Ｓ６３
５）には、直ちに次にリッチスパイク実行フラグＦｎｏ
ｘが「ＯＮ」にされて（Ｓ６３５）、リッチスパイク制
御の実行が可能となる。
【００７１】Ｆｎｏｘ＝「ＯＮ」とされると、燃料噴射
時期制御処理（図９）のステップＳ２１０では「ＮＯ」
と判定されて、噴射時期が吸気行程とされる（Ｓ２７
０）。このことにより、それまで成層燃焼（Ｓ２４０）
あるいは弱成層燃焼（Ｓ２６０）を実行していたとして
も、均質燃焼（Ｓ２７０）に燃焼形態が変更される。
【００７２】更に、Ｆｎｏｘ＝「ＯＮ」とされると、燃
料噴射量制御処理（図１０）では、ステップＳ３３０に
て「ＮＯ」と判定されて、リッチスパイク制御処理（Ｓ
８００）が実行される。
【００７３】リッチスパイク制御処理は図２０のフロー
チャートに示すごとくである。本リッチスパイク制御処
理では、まず、燃料噴射量制御処理（図１０）のステッ
プＳ３６０と同様に理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳが
算出される（Ｓ８１０）。
【００７４】次に次式４に従って燃料噴射量Ｑが算出さ
れ（Ｓ８２０）、リッチスパイク制御処理を出る。
【００７５】
【数４】 Ｑ ← ＱＢＳ{ 1 + Ｋｎｏｘ + (ＫＧ-１.０)}α + β … ［式４］ ここで、Ｋｎｏｘは、リッチスパイク制御のために空燃
比Ａ／Ｆをリッチ（例えばＡ／Ｆ＝１１．５）にするた
めの補正係数であり、例えばＫｎｏｘ＝「０．２７」に
設定されている。
【００７６】このようにして、リッチスパイク実行フラ
グＦｎｏｘに「ＯＮ」が設定されることにより、リッチ
スパイク制御処理が実行されて、前記式４により空燃比
Ａ／Ｆはリッチとされる。こうして、排気中の未燃ガス
成分が還元剤として触媒コンバータ４９に供給されるこ
とにより、ＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏｘが０となるまで、ＮＯ
ｘ吸蔵還元型触媒内のＮＯｘが還元される。
【００７７】ここで、リッチスパイク実行フラグＦｎｏ
ｘの「ＯＮ」設定は、図１４に示したＮＯｘ吸蔵量算出
処理以外に、図２１に示す燃料カット復帰時リッチスパ
イク実行判定処理によっても行われる。
【００７８】この燃料カット復帰時リッチスパイク実行
判定処理ついて説明する。本燃料カット復帰時リッチス
パイク実行判定処理は、予め設定されているクランク角
毎に周期的に実行される処理である。
【００７９】まず、燃料カット実行フラグＦｃａが「Ｏ
ＦＦ」か否かが判定される（Ｓ９１０）。Ｆｃａ＝「Ｏ
ＦＦ」であれば（Ｓ９１０で「ＹＥＳ」）、次に処理フ
ラグＦｃｇが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ９２
０）。処理フラグＦｃｇの初期値は「ＯＦＦ」であるの
で、この時、初期値通りであるとすると（Ｓ９２０で
「ＮＯ」）、このまま、一旦、燃料カット復帰時リッチ
スパイク実行判定処理を終了する。以後、Ｆｃａ＝「Ｏ
ＦＦ」およびＦｃｇ＝「ＯＦＦ」が継続する限り、ステ
ップＳ９１０で「ＹＥＳ」、ステップＳ９２０で「Ｎ
Ｏ」と判定される処理が繰り返される。
【００８０】そして、その後、燃料カット処理（図１
１）にて燃料カット条件が成立してＦｃａ＝「ＯＮ」と
なると（Ｓ９１０で「ＮＯ」）、処理フラグＦｃｇに
「ＯＮ」が設定される（Ｓ９９０）。そして、Ｆｃａ＝
「ＯＮ」が継続する限り、ステップＳ９１０で「ＮＯ」
と判定されて、ステップＳ９９０の処理が繰り返され
る。
【００８１】そして、燃料カット条件が不成立となり、
Ｆｃａ＝「ＯＦＦ」となると（Ｓ９１０で「ＹＥ
Ｓ」）、次に処理フラグＦｃｇが「ＯＮ」か否かが判定
される（Ｓ９２０）。ここで直前まで行われていたステ
ップＳ９９０の処理でＦｃｇ＝「ＯＮ」であることから
（Ｓ９２０で「ＹＥＳ」）、次に前回の制御周期におい
てＦｃａ＝「ＯＮ」であったか否かが判定される（Ｓ９
３０）。前回の制御周期ではＦｃａ＝「ＯＮ」であった
ことから（Ｓ９３０で「ＹＥＳ」）、次に現在のＮＯｘ
吸蔵量ｓＮｏｘの値が、復帰時ＮＯｘ吸蔵量Ｒｎｏｘに
保存される（Ｓ９４０）。
【００８２】次に図２２に示す排気温度Ｔをパラメータ
とするテーブルからＮＯｘ吸蔵量上昇限界量ｄＲｎｏｘ
を算出する。なお、この図２２から求められるＮＯｘ吸
蔵量上昇限界量ｄＲｎｏｘは、復帰時ＮＯｘ吸蔵量Ｒｎ
ｏｘと、燃料カット復帰時での排気温度Ｔに基づいて図
１７のテーブルから求められる吸蔵許容値ＮｏｘＣＡＰ
との差よりも小さい値となるように設定されている。
【００８３】そして、次式５に示すごとく、現在のＮＯ
ｘ吸蔵量ｓＮｏｘが、復帰時ＮＯｘ吸蔵量ＲｎｏｘとＮ
Ｏｘ吸蔵量上昇限界量ｄＲｎｏｘとの和以上の値となっ
たか否かが判定される（Ｓ９６０）。
【００８４】
【数５】 ｓＮｏｘ ≧ Ｒｎｏｘ ＋ ｄＲｎｏｘ … ［式５］ すなわち、ＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏｘにおいて、燃料カット
からの復帰後にＮＯｘ吸蔵量上昇限界量ｄＲｎｏｘ分の
増加があったか否かが判定される。
【００８５】ここで、前記式５を満足していない場合は
（Ｓ９６０で「ＮＯ」）、このまま燃料カット復帰時リ
ッチスパイク実行判定処理を一旦終了する。以後、前記
式５を満足していない間は、Ｓ９１０で「ＹＥＳ」、Ｓ
９２０で「ＹＥＳ」、Ｓ９３０で「ＮＯ」、Ｓ９６０で
「ＮＯ」と判定される処理を繰り返す。
【００８６】そして、例えば、燃料カットからの復帰後
に成層燃焼または弱成層燃焼が開始された場合などのよ
うに、ＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏｘが次第に上昇して、上記式
５が満足されると（Ｓ９６０で「ＹＥＳ」）、次にリッ
チスパイク実行フラグＦｎｏｘに「ＯＮ」が設定される
（Ｓ９７０）。そして処理フラグＦｃｇに「ＯＦＦ」が
設定されて（Ｓ９８０）、本燃料カット復帰時リッチス
パイク実行判定処理を一旦終了する。
【００８７】そして、次の制御周期では、燃料カット実
行フラグＦｃａ＝「ＯＦＦ」および処理フラグＦｃｇ＝
「ＯＦＦ」であることから、ステップＳ９１０で「ＹＥ
Ｓ」、およびステップＳ９２０で「ＮＯ」の処理を繰り
返す状態に戻る。
【００８８】このようにして、燃料カット復帰時リッチ
スパイク実行判定処理では、燃料カットからの復帰時に
は、前述したＮＯｘ吸蔵量算出処理（図１４）とは別個
の基準により、リッチスパイク実行フラグＦｎｏｘの
「ＯＮ」設定を実行し、リッチスパイク制御を実行させ
ている。
【００８９】上述した実施の形態１の構成において、ス
テップＳ３２０，Ｓ３２５，Ｓ５００，Ｓ５１０，Ｓ５
２０が燃料カット手段としての処理に、ステップＳ９１
０，Ｓ９３０，Ｓ９５０が吸蔵上昇限界量設定手段とし
ての処理に、ステップＳ３３０，Ｓ８００，Ｓ９６０，
Ｓ９７０が燃料カット復帰後ＮＯｘ吸蔵低減手段として
の処理に相当する。
【００９０】以上説明した本実施の形態１によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．燃料カットからの復帰時（Ｓ９１０〜Ｓ９３０
で「ＹＥＳ」）にＮＯｘ吸蔵量上昇限界量ｄＲｎｏｘを
設定している（Ｓ９５０）。このＮＯｘ吸蔵量上昇限界
量ｄＲｎｏｘは、ＮＯｘ吸蔵量算出処理（図１４）にて
用いられている吸蔵許容値ＮｏｘＣＡＰとは異なり、Ｎ
Ｏｘ吸蔵量ｓＮｏｘに対する相対的な値である。しか
も、ＮＯｘ吸蔵量上昇限界量ｄＲｎｏｘは、復帰時ＮＯ
ｘ吸蔵量Ｒｎｏｘと、燃料カット復帰時での排気温度Ｔ
に対応する吸蔵許容値ＮｏｘＣＡＰとの差よりも小さい
値である。
【００９１】そして、燃料カット復帰後のＮＯｘ吸蔵量
ｓＮｏｘの増加量が、ＮＯｘ吸蔵量上昇限界量ｄＲｎｏ
ｘより大きくなった場合（Ｓ９６０で「ＹＥＳ」）に、
リッチスパイク制御処理（図２０）を実行している。こ
のことによりＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏｘは「０」になるまで
低減される。
【００９２】したがって、燃料カットからの復帰後に行
われるリッチスパイク制御処理（Ｓ８００）の実行タイ
ミングは、燃料カットに伴って一時的に不正確な値とな
っている吸蔵許容値ＮｏｘＣＡＰの代わりに、特別に設
けられたＮＯｘ吸蔵量上昇限界量ｄＲｎｏｘを用いて判
断することになる。しかも、このＮＯｘ吸蔵量上昇限界
量ｄＲｎｏｘは、吸蔵許容値ＮｏｘＣＡＰのような絶対
的な判定値でなく、ＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏｘとの相対的な
状態を判断する判定値である。
【００９３】このように一時的に不正確になっている吸
蔵許容値ＮｏｘＣＡＰの代わりに相対的な値であるＮＯ
ｘ吸蔵量上昇限界量ｄＲｎｏｘを用いて、燃料カットか
らの復帰後のＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏｘの増加量を判定して
いるので、燃料カットからの復帰後のリッチスパイク制
御処理（Ｓ８００）実行のタイミングは、ＮＯｘ吸蔵量
ｓＮｏｘが吸蔵許容値ＮｏｘＣＡＰより大きくなる以前
の時期にすることができる。このため燃料カットからの
復帰後において、遅すぎない適切なタイミングでリッチ
スパイク制御（Ｓ８００）を行うことができる。したが
ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒の飽和によるエミッションの
悪化を未然に防止することができ、ＮＯｘを排出するお
それを無くすことができる。
【００９４】（ロ）．更に、燃料カットからの復帰後の
ＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏｘの増加量が、ＮＯｘ吸蔵量上昇限
界量ｄＲｎｏｘより大きくなって初めてリッチスパイク
制御処理（Ｓ８００）が実行されるため、燃料カットか
らの復帰直後にはリッチスパイク制御処理（Ｓ８００）
はなされない。このため、運転状況によっては燃料カッ
トからの復帰後に、低負荷にてしばらく運転を継続した
い場合において、燃料カット時の全く出力トルクの無い
状態から、即時、理論空燃比より燃料濃度の濃い状態に
移ることによるショックを防止することができる。
【００９５】（ハ）．ＮＯｘ吸蔵量上昇限界量ｄＲｎｏ
ｘは、図２２のテーブルに示したごとく、エンジン２の
排気温度Ｔに応じて設定されている（Ｓ９５０）。この
ことにより、ＮＯｘ吸蔵量ｓＮｏｘをＮＯｘ吸蔵還元型
触媒の実際の飽和状態に更に近づけた状態で、リッチス
パイク制御処理（Ｓ８００）を実行できる。このことか
らＮＯｘ吸蔵還元型触媒の飽和によるエミッションの悪
化を防止しつつ、前述したショック防止を一層効果的に
することができる。
【００９６】［実施の形態２］本実施の形態２は、前記
実施の形態１の構成に対しては、図２１に示した燃料カ
ット復帰時リッチスパイク実行判定処理の代わりに、図
２３に示す燃料カット復帰時リッチスパイク実行処理が
実行される点が異なり、他の構成は同じである。
【００９７】この燃料カット復帰時リッチスパイク実行
処理について説明する。本燃料カット復帰時リッチスパ
イク実行処理は、一定の時間周期で実行される処理であ
る。まず、燃料カット実行フラグＦｃａが「ＯＦＦ」か
否かが判定される（Ｓ１０１０）。Ｆｃａ＝「ＯＦＦ」
であれば（Ｓ１０１０で「ＹＥＳ」）、次に前回の制御
周期にてＦｃａ＝「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ１０
２０）。
【００９８】前回の制御周期でＦｃａ＝「ＯＦＦ」であ
った場合（Ｓ１０２０で「ＮＯ」）は、このまま、一
旦、燃料カット復帰時リッチスパイク実行処理を終了す
る。以後、Ｆｃａ＝「ＯＦＦ」が継続する限り、ステッ
プＳ１０１０で「ＹＥＳ」、ステップＳ１０２０で「Ｎ
Ｏ」と判定される。
【００９９】そして、その後、燃料カット処理（図１
１）にて燃料カット条件が成立してＦｃａ＝「ＯＮ」と
なると（Ｓ１０１０で「ＮＯ」）、このまま一旦、燃料
カット復帰時リッチスパイク実行処理を終了する。以
後、Ｆｃａ＝「ＯＮ」である限り、ステップＳ１０１０
で「ＮＯ」と判定される。
【０１００】そして、燃料カット条件が不成立となり、
Ｆｃａ＝「ＯＦＦ」となると（Ｓ１０１０で「ＹＥ
Ｓ」）、次に前回の制御周期においてＦｃａ＝「ＯＮ」
であったか否かが判定される（Ｓ１０２０）。前回の制
御周期ではＦｃａ＝「ＯＮ」であったことから（Ｓ１０
２０で「ＹＥＳ」）、次にリッチスパイク実行フラグＦ
ｎｏｘに「ＯＮ」が設定される（Ｓ１０３０）。こうし
て、本燃料カット復帰時リッチスパイク実行判定処理を
一旦終了する。
【０１０１】そして、次の制御周期では、燃料カット実
行フラグＦｃａ＝「ＯＦＦ」および前回の燃料カット実
行フラグＦｃａ＝「ＯＦＦ」であることから、ステップ
Ｓ１０１０で「ＹＥＳ」およびステップＳ１０２０で
「ＮＯ」となり、元の状態に戻る。
【０１０２】このようにして、燃料カット復帰時リッチ
スパイク実行処理では、燃料カットからの復帰時に直ち
にリッチスパイク実行フラグＦｎｏｘを「ＯＮ」に設定
している。
【０１０３】上述した実施の形態２の構成において、ス
テップＳ３２０，Ｓ３２５，Ｓ５００，Ｓ５１０，Ｓ５
２０が燃料カット手段としての処理に、図２３の処理が
燃料カット復帰時ＮＯｘ吸蔵低減手段としての処理に相
当する。
【０１０４】以上説明した本実施の形態２によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．燃料カットからの復帰時（Ｓ１０１０で「ＹＥ
Ｓ」、Ｓ１０２０で「ＹＥＳ」）に、直ちにリッチスパ
イク制御処理を実行（Ｓ１０３０）している。このこと
により燃料カットからの復帰時に直ちにＮＯｘ吸蔵量が
低減される。
【０１０５】したがって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の飽和
によるエミッションの悪化を未然に防止することがで
き、ＮＯｘを排出するおそれを無くすことができる。 ［その他の実施の形態］ ・前記各実施の形態においては、エンジンは成層燃焼に
よりリーン燃焼を実行していたが、更に均質燃焼により
リーン燃焼を実行する運転領域を存在させても良い。
【０１０６】・前記各実施の形態のエンジンは、筒内噴
射型火花点火式内燃機関であったが、吸気ポートへ燃料
を噴射する火花点火式内燃機関であっても良く、この場
合は、リーン燃焼は均質燃焼として行われる。
【０１０７】・前記各実施の形態においては、排気温度
Ｔは排気温センサ４８ａにより直接測定していたが、排
気温センサ４８ａを用いずに吸気圧ＰＭおよびエンジン
回転数ＮＥからマップに基づいて排気温度Ｔを推定して
も良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１としての筒内噴射型火花点火式
内燃機関およびその排気浄化装置の概略構成を表すブロ
ック図。
【図２】 実施の形態１のシリンダヘッドの平面断面
図。
【図３】 実施の形態１のピストンにおける頂面部分の
平面図。
【図４】 図２におけるＸ−Ｘ断面図。
【図５】 図２におけるＹ−Ｙ断面図。
【図６】 実施の形態１における運転領域設定処理のフ
ローチャート。
【図７】 実施の形態１におけるリーン燃料噴射量ＱＬ
算出用マップの構成説明図。
【図８】 実施の形態１における運転領域設定用マップ
の構成説明図。
【図９】 実施の形態１における燃料噴射時期制御処理
のフローチャート。
【図１０】 実施の形態１における燃料噴射量制御処理
のフローチャート。
【図１１】 実施の形態１における燃料カット処理のフ
ローチャート。
【図１２】 実施の形態１における理論空燃比基本燃料
噴射量ＱＢＳ算出用マップの構成説明図。
【図１３】 実施の形態１における高負荷増量算出処理
のフローチャート。
【図１４】 実施の形態１におけるＮＯｘ吸蔵量算出処
理のフローチャート。
【図１５】 実施の形態１における排出ＮＯｘ量ｄＮｏ
ｘ算出用マップの構成説明図。
【図１６】 図１５のマップにおける排出ＮＯｘ量ｄＮ
ｏｘの値の分布傾向を等高線で示すグラフ。
【図１７】 実施の形態１における吸蔵許容値ＮｏｘＣ
ＡＰを算出するテーブルの値分布を示すグラフ。
【図１８】 実施の形態１における吸入空気量Ｇ算出用
マップの構成説明図。
【図１９】 実施の形態１における余剰燃料量ＥｘＱ算
出用マップの構成説明図。
【図２０】 実施の形態１におけるリッチスパイク制御
処理のフローチャート。
【図２１】 実施の形態１における燃料カット復帰時リ
ッチスパイク実行判定処理のフローチャート。
【図２２】 実施の形態１におけるＮＯｘ吸蔵量上昇限
界量ｄＲｎｏｘを算出するテーブルの値分布を示すグラ
フ。
【図２３】 実施の形態２における燃料カット復帰時リ
ッチスパイク実行処理のフローチャート。
【符号の説明】
２…エンジン、２ａ…シリンダ、４…シリンダブロッ
ク、６…ピストン、８…シリンダヘッド、１０…燃焼
室、１２ａ…第１吸気弁、１２ｂ…第２吸気弁、１４ａ
…第１吸気ポート、１４ｂ…第２吸気ポート、１６…排
気弁、１８…排気ポート、２０…点火プラグ、２２…燃
料噴射弁、２４…凹部、２６…周壁面、３０…吸気マニ
ホールド、３０ａ…第１吸気通路、３０ｂ…第２吸気通
路、３２…サージタンク、３４…気流制御弁、３６…
シャフト、３７…負圧式アクチュエータ、４０…吸気ダ
クト、４２…エアクリーナ、４４…モータ、４６…スロ
ットル弁、４６ａ…スロットル開度センサ、４８…排気
マニホルド、４８ａ…排気温センサ、４９…触媒コンバ
ータ、６２…双方向性バス、６４…ＲＡＭ、６６…ＲＯ
Ｍ、６８…ＣＰＵ、７０… 入力ポート、７２…出力ポ
ート、７３…ＡＤ変換器、７４… アクセルペダル、７
６…アクセル開度センサ、７８…ＡＤ変換器、８０…上
死点センサ、８２…クランク角センサ、８４…吸気圧セ
ンサ、８５…ＡＤ変換器、８６…水温センサ、８７…
ＡＤ変換器、８８…空燃比センサ、８９…ＡＤ変換器、
９０…ＡＤ変換器、９１…車速センサ、９２，９４，９
６，９８…駆動回路、１０２…イグナイタ。
───────────────────────────────────────────────────── 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 41/12 ３３０ Ｆ０２Ｄ 41/12 ３３０Ｊ Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA12 AA13 AA17 AA24 AA28 AB06 AB09 BA14 BA33 CB02 CB03 CB05 CB07 CB09 DA01 DA02 DA03 DA04 DA08 DA10 DB06 DB07 DB08 DB09 DB10 DB13 DC01 DC02 EA01 EA06 EA07 EA16 EA17 EA31 EA34 EA39 FA05 FA19 FB10 FB11 FB12 FC02 GA06 GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X GB16X HA36 3G301 HA01 HA04 HA06 HA07 HA16 JA15 JA25 JA33 JB09 KA15 KA16 KA17 KA18 KA26 KA27 LA03 LA05 MA01 MA11 MA18 MA20 MA23 MA24 MA25 MA26 NA02 NA06 NA07 NA08 NA09 ND01 ND21 NE01 NE06 NE11 NE12 NE13 NE14 NE15 NE17 PA07A PA07B PA11A PA11B PA18A PA18B PD02A PD02B PD11A PD11B PE01A PE01B PE03A PE03B PE04A PE04B PE05A PE05B PE08A PE08B PF01A PF01B PF03A PF03B

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たＮＯｘ
    吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を、内燃機関の運
    転状態に応じて推定し、ＮＯｘ吸蔵量が吸蔵許容値より
    大きくなった場合に、一時的に混合気の燃料濃度を理論
    空燃比より濃くすることによりＮＯｘ吸蔵量を低減させ
    る内燃機関の排気浄化装置であって、 内燃機関の運転状態に応じて運転中の内燃機関に対する
    燃料供給を停止する燃料カット手段と、 燃料カット手段による燃料供給停止からの復帰に対応し
    て、復帰時におけるＮＯｘ吸蔵量と吸蔵許容値との差よ
    りも小さい値のＮＯｘ吸蔵量上昇限界量を設定する吸蔵
    上昇限界量設定手段と、 燃料カット手段による燃料供給停止からの復帰後におけ
    るＮＯｘ吸蔵量の増加量が、吸蔵上昇限界量設定手段に
    より設定されたＮＯｘ吸蔵量上昇限界量より大きくなっ
    た場合に、一時的に混合気の燃料濃度を理論空燃比より
    濃くすることによりＮＯｘ吸蔵量を低減させる燃料カッ
    ト復帰後ＮＯｘ吸蔵低減手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 吸蔵上昇限界量設定手段は、内燃機関の
    排気温度に応じて、ＮＯｘ吸蔵量上昇限界量を設定する
    ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装
    置。
  3. 【請求項３】 内燃機関の排気通路に配置されたＮＯｘ
    吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を、内燃機関の運
    転状態に応じて推定し、ＮＯｘ吸蔵量が吸蔵許容値より
    大きくなった場合に、一時的に混合気の燃料濃度を理論
    空燃比より濃くすることによりＮＯｘ吸蔵量を低減させ
    る内燃機関の排気浄化装置であって、 内燃機関の運転状態に応じて運転中の内燃機関に対する
    燃料供給を停止する燃料カット手段と、 燃料カット手段による燃料供給停止からの復帰時から復
    帰後におけるＮＯｘ吸蔵量が吸蔵許容値より大きくなる
    以前の時期に、一時的に混合気の燃料濃度を理論空燃比
    より濃くすることによりＮＯｘ吸蔵量を低減させる燃料
    カット復帰時ＮＯｘ吸蔵低減手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項４】 燃料カット復帰時ＮＯｘ吸蔵低減手段
    は、燃料カット手段による燃料供給停止からの復帰時
    に、一時的に混合気の燃料濃度を理論空燃比より濃くす
    ることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化
    装置。
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