JP2001200718A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

エンジンの排気浄化装置

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JP2001200718A JP2000013897A JP2000013897A JP2001200718A JP 2001200718 A JP2001200718 A JP 2001200718A JP 2000013897 A JP2000013897 A JP 2000013897A JP 2000013897 A JP2000013897 A JP 2000013897A JP 2001200718 A JP2001200718 A JP 2001200718A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定量のＮＯｘ吸収材と多量の酸素吸収材と
が排気通路に配設されている場合でも、上記ＮＯｘ吸収
材の劣化を精度良く判定できるようにする。 【解決手段】 酸素濃度検出手段１１の検出信号に応じ
て第１，第２基準時間中に上記ＮＯｘ吸収材及び酸素吸
収材に吸収されたＮＯｘ及び酸素の第１，第２吸収量を
検出する吸収量検出手段２２と、第１，第２基準時間中
にＮＯｘ吸収材に吸収されたＮＯｘ量の第１，第２推定
値を、エンジンの運転状態に応じて求めるＮＯｘ量推定
手段２３と、上記吸収量検出手段２２により検出された
ＮＯｘ及び酸素の第１吸収量及び第２吸収量とＮＯｘ量
推定手段２３により求められたＮＯｘ量の第１推定値及
び第２推定値とに基づいてＮＯｘ吸収材の劣化判定を行
う劣化判定手段２４とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等に搭載さ
れるエンジンの排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、排気通路に設けられたＮＯｘ吸収
材の劣化を判定するために、このＮＯｘ吸収材に吸収さ
れたＮＯｘ量を検出することが行われている。このＮＯ
ｘの吸収量は、ＮＯｘ吸収材から放出されたＮＯｘが還
元されるのに応じて変化する排気ガス中の酸素濃度を調
べることによって知ることができる。しかし、上記ＮＯ
ｘ吸収材が設けられた排気ガス浄化触媒には、酸素も吸
蔵されるため、単に上記酸素濃度の変化を検出しただけ
では、この酸素濃度の変化が上記ＮＯｘの放出に伴うも
のか、吸蔵された酸素の放出によるものかを区別するこ
とができず、上記ＮＯｘの吸収量を正確に検出すること
ができない。
【０００３】そこで、例えば特開平８−２６０９４９号
公報に示されるように、排気ガスの空燃比がリーンの時
にＮＯｘを吸収するとともに酸素を貯蔵し、排気ガスの
空燃比がリッチになると吸収したＮＯｘ及び貯蔵した酸
素を放出するＮＯｘ吸収材を排気通路内に配設し、ＮＯ
ｘ吸収材下流の排気通路内に空燃比に応じた出力信号を
発生する空燃比センサを配設し、さらにＮＯｘ吸収材に
吸収されているＮＯｘ量が略０であるとみなされると
き、具体的には短時間だけ空燃比をリーンとしたとき
に、空燃比をリーンからリッチに切り換える空燃比切換
手段と、ＮＯｘ吸収材に流入する排気ガスの空燃比をリ
ーンからリッチに切り換えた後の空燃比の出力信号に基
づいてＮＯｘ吸収材に貯蔵されている酸素量を検出する
貯蔵酸素量検出手段を具備したＮＯｘ吸収材の劣化検出
装置において、空燃比切換手段により長い時間に亘り空
燃比をリーンとした後、ＮＯｘ吸収材に流入する排気ガ
スの空燃比がリーンからリッチに切り換えられた後の空
燃比センサの出力信号に基づいてＮＯｘ吸収材に貯蔵さ
れている酸素量とＮＯｘ吸収材に吸収されているＮＯｘ
量との和を検出し、この値から上記貯蔵酸素量を減算す
ることにより、ＮＯｘ吸収材に吸収されているＮＯｘ吸
収量を算出することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示された
ＮＯｘ吸収材の劣化検出装置では、ＮＯｘ吸収材が飽和
量の酸素を貯蔵するのに要する時間が短く、この間にＮ
Ｏｘ吸収材にはＮＯｘがほとんど吸収されないと考え
て、短時間だけ空燃比をリーンとした後にリッチに切り
換えたときの排気ガスの空燃比変化に応じて検出された
値を貯蔵酸素量とみなし、この値と、上記酸素量及びＮ
Ｏｘ量の和とに基づいて上記ＮＯｘ吸収材に吸収された
ＮＯｘ量を算出するように構成されている。しかし、上
記時間が短い場合においても、上記ＮＯｘ吸収材に吸収
されるＮＯｘ量は０ではなく、このＮＯｘ吸収材から放
出されたＮＯｘが還元されることによって酸素が発生す
るため、上記貯蔵酸素量の検出誤差が生じることに起因
して上記ＮＯｘ吸収材の劣化判定の精度が低下すること
が避けられないという問題がある。
【０００５】また、所定量のＮＯｘ吸収材と酸素吸収材
とが排気通路に配設されたエンジンの排気浄化装置にあ
っては、酸素吸収材の機能が劣化すると、上記公報に開
示されるようなＮＯｘ吸収量の算出が正確に行われなく
なるという問題もある。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑み、所定量
のＮＯｘ吸収材と多量の酸素吸収材とが排気通路に配設
されている場合においても、上記ＮＯｘ吸収材の劣化を
精度良く判定することができるエンジンの排気浄化装置
を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
排気通路に配置されて酸素濃度の高い酸素過剰雰囲気で
ＮＯｘを吸収するとともに、この吸収されたＮＯｘを酸
素濃度の低下に応じて放出するＮＯｘ吸収材と、排気通
路に配置されて酸素濃度の高い酸素過剰雰囲気で酸素を
吸収するとともに、この吸収された酸素を酸素濃度の低
下に応じて放出する酸素吸収材と、排気通路内の酸素濃
度を制御する酸素濃度制御手段と、上記ＮＯｘ吸収材及
び酸素吸収材の下流側に配設された酸素濃度検出手段
と、上記酸素濃度制御手段による酸素濃度の制御が行わ
れることにより、ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材の上流側
における酸素濃度が、予め設定された第１基準時間に亘
って高濃度となった状態から低濃度状態に移行した時点
で、上記酸素濃度検出手段の検出信号に応じて上記ＮＯ
ｘ吸収材及び酸素吸収材に吸収されたＮＯｘ及び酸素の
第１吸収量を検出するとともに、上記酸素濃度が、第１
基準時間よりも長い時間に設定された第２基準時間に亘
って高濃度となった状態から低濃度状態に移行した時点
で、上記酸素濃度検出手段の検出信号に応じて上記ＮＯ
ｘ吸収材及び酸素吸収材に吸収されたＮＯｘ及び酸素の
第２吸収量を検出する吸収量検出手段と、上記第１基準
時間中にＮＯｘ吸収材に吸収されたＮＯｘ量の第１推定
値及び第２基準時間中にＮＯｘ吸収材に吸収されたＮＯ
ｘ量の第２推定値を、エンジンの運転状態に応じて求め
るＮＯｘ量推定手段と、上記吸収量検出手段により検出
されたＮＯｘ及び酸素の第１吸収量及び第２吸収量と上
記ＮＯｘ量推定手段により求められたＮＯｘ量の第１推
定値及び第２推定値とに基づいてＮＯｘ吸収材の劣化判
定を行う劣化判定手段とを備えたものである。
【０００８】上記構成によれば、吸収量検出手段により
検出されたＮＯｘ吸収材及び酸素吸のＮＯｘ及び酸素の
第１，第２吸収量と、ＮＯｘ量推定手段により求められ
たＮＯｘ吸収量の第１，第２推定値とに基づいて上記Ｎ
Ｏｘ吸収材の劣化判定が行われることにより、上記第１
基準時間内にＮＯｘ吸収材に吸収されるＮＯｘ量を加味
した上記ＮＯｘ吸収材の劣化判定が適正に行われること
になる。また、例えばＮＯｘ吸収材の上流側に三元触媒
が配設されている場合に、酸素吸蔵材から排出された酸
素と、排気ガス中の未燃焼燃料とを反応させることによ
り、低温状態の三元触媒を効果的に活性化できるように
するため、この三元触媒に多量の酸素吸収材を配設した
最近の排気ガス浄化装置では、上記酸素吸収材を飽和状
態とするために設定された上記貯蔵酸素量の算出基準時
間をそれ程短くすることができないことに起因して、上
記算出基準時間内に一定量のＮＯｘが上記ＮＯｘ吸収材
に吸収されることにより、上記貯蔵酸素量の正確な検出
が不可能となり、上記ＮＯｘ吸収材に劣化が生じている
にも拘わらず、劣化していないと誤判定され易いという
問題があるが、この問題も上記構成を採用することによ
り解消されることになる。
【０００９】請求項２に係る発明は、上記請求項１記載
のエンジンの排気浄化装置において、上記劣化判定手段
は、吸収量検出手段により検出されたＮＯｘ及び酸素の
第２吸収量と第１吸収量との偏差と、ＮＯｘ量推定手段
により求められたＮＯｘ量の第２推定値と第１推定値と
の偏差とに基づいてＮＯｘ吸収材の劣化判定を行うよう
に構成されたものである。
【００１０】上記構成によれば、吸収量検出手段により
検出された上記ＮＯｘ及び酸素の第２吸収量と第１吸収
量との偏差と、上記ＮＯｘ量推定手段により求められた
ＮＯｘ量の第２推定値と第１推定値との偏差との比率等
に基づき、上記ＮＯｘ吸収材に適正量のＮＯｘが吸収さ
れているか否かの劣化判定が、上記劣化判定手段におい
て適正に実行されることになる。
【００１１】請求項３に係る発明は、上記請求項１また
は２記載のエンジンの排気浄化装置において、上記ＮＯ
ｘ量推定手段は、エンジン回転数及びエンジン負荷に基
づいてＮＯｘ吸収材に吸収されるＮＯｘ量の第１推定値
及び第２推定値を求めるように構成されたものである。
【００１２】上記構成によれば、エンジン回転数及びエ
ンジン負荷をパラメータとして設定されたマップ等に基
づき、エンジンの運転状態に対応した上記ＮＯｘ量の第
１推定値及び第２推定値が適正かつ迅速に求められるこ
とになる。
【００１３】請求項４に係る発明は、排気通路に配置さ
れて酸素濃度の高い酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸収する
とともに、この吸収されたＮＯｘを酸素濃度の低下に応
じて放出するＮＯｘ吸収材と、排気通路に配置されて酸
素濃度の高い酸素過剰雰囲気で酸素を吸収するととも
に、この吸収された酸素を酸素濃度の低下に応じて放出
する酸素吸収材と、排気ガス中の酸素濃度を制御する酸
素濃度制御手段と、上記ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材の
下流側に配設された酸素濃度検出手段と、上記酸素濃度
制御手段による酸素濃度の制御が行われることにより、
ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材の上流側における酸素濃度
が、予め設定された第１基準時間に亘って高濃度となっ
た状態から低濃度状態に移行した時点で、上記酸素濃度
検出手段の検出信号に応じて上記ＮＯｘ吸収材及び酸素
吸収材に吸収されたＮＯｘ及び酸素の第１吸収量を検出
するとともに、上記ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材の上流
側における酸素濃度が、上記第１基準時間よりも長い時
間に設定された第２基準時間に亘って高濃度となった状
態から低濃度状態に移行した時点で、上記酸素濃度検出
手段の検出信号に応じて上記ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収
材に吸収されたＮＯｘ及び酸素の第２吸収量を検出する
吸収量検出手段と、この吸収量検出手段によって検出さ
れた第１吸収量及び第２吸収量の検出値に基づいて上記
ＮＯｘ吸収材の劣化判定を行う第１劣化判定手段と、上
記酸素吸収材の劣化判定を行う第２劣化判定手段とを備
え、この第２劣化判定手段により酸素吸収材が劣化して
いると判定された場合には、上記第１劣化判定手段によ
るＮＯｘ吸収材の劣化判定を抑制するように構成したも
のである。
【００１４】上記構成によれば、酸素吸収材が劣化して
いるか否かが上記第２劣化判定手段において判定され、
酸素吸収材が劣化していないことが確認された場合に
は、上記吸収量検出手段により検出されたＮＯｘ吸収材
及び酸素吸収材に吸収されたＮＯｘ及び酸素の第２吸収
量に基づいてＮＯｘ吸収材が劣化しているか否かが第１
劣化判定手段において適正に判定される。一方、上記第
２劣化判定手段において酸素吸収材が劣化していること
が確認された場合には、上記第１劣化判定手段によるＮ
Ｏｘ吸収材の劣化判定が抑制されることにより、酸素吸
収材の劣化に起因した第１劣化判定手段の誤判定が防止
されるため、この第１劣化判定手段によりＮＯｘ吸収材
の劣化を判定する際の精度が向上することになる。
【００１５】請求項５に係る発明は、上記請求項１〜４
の何れかに記載のエンジンの排気浄化装置において、上
記吸収量検出手段は、酸素濃度制御手段によってＮＯｘ
吸収材及び酸素吸収材の上流側における酸素濃度を高濃
度状態から低濃度状態に移行させる制御が実行された時
点から、酸素濃度検出手段によって検出された酸素濃度
が低濃度状態に移行するまでの期間に基づいてＮＯｘ吸
収材及び酸素吸収材に吸収されたＮＯｘ及び酸素の吸収
量を検出するように構成されたものである。
【００１６】上記構成によれば、酸素濃度制御手段によ
ってＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材の上流側における酸素
濃度を高濃度状態から低濃度状態に移行させる制御が実
行された時点から、酸素濃度検出手段によって検出され
た酸素濃度が低濃度状態に移行するまでの期間が長い場
合には、ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材に吸収されたＮＯ
ｘ及び酸素の第１，第２吸収量が大きな値として検出さ
れ、逆に上記期間が短い場合には、ＮＯｘ吸収材及び酸
素吸収材に吸収されたＮＯｘ及び酸素の第１，第２吸収
量が小さな値として検出されることになる。
【００１７】請求項６に係る発明は、上記請求項１〜４
のいずれかに記載のエンジンの排気浄化装置において、
上記酸素濃度制御手段は、燃焼室内における空燃比を制
御することにより、排気通路内の酸素濃度を制御するよ
うに構成されたものである。
【００１８】上記構成によれば、酸素濃度制御手段によ
り燃焼室内における空燃比が制御されることにより、排
気通路に導出される排気ガスの酸素濃度を、第１基準時
間に亘り高濃度状態とした後に低濃度状態に移行させる
制御が実行されるとともに、第２基準時間に亘り高濃度
状態とした後に低濃度状態に移行させる制御が実行され
て上記吸収量検出手段によるＮＯｘ及び酸素の第１，第
２吸収量の検出等が行われることになる。
【００１９】請求項７に係る発明は、上記請求項１〜６
のいずれかに記載のエンジンの排気浄化装置において、
ＮＯｘ吸収材の上流側に酸素吸収材を配設したものであ
る。
【００２０】上記構成によれば、多量の酸素吸収材を使
用することで、低温時における排気ガスの浄化性能を向
上できるとともに、排気通路内が酸素過剰状態から酸素
濃度が低下した状態に移行すると、酸素吸収材から放出
された酸素が下流側のＮＯｘ吸収材に設置部に供給さ
れ、このＮＯｘ吸収材から放出されるＮＯｘが還元され
ることによって生成される酸素と、上記酸素吸収材から
放出される酸素等との両方が上記酸素濃度検出手段の検
出値に影響を与えるため、上記のように上記第１基準時
間内にＮＯｘ吸収材に吸収されるＮＯｘ量を加味した上
記ＮＯｘ吸収材の劣化判定を行うことによる効果が顕著
に得られることになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るエンジンの
排気浄化装置の実施形態を示している。このエンジンの
制御装置は、自動車に搭載される筒内噴射型のガソリン
エンジンのエンジン本体１に接続された吸気通路２およ
び排気通路３と、上記エンジン本体１の燃焼室の頂部に
設けられた点火プラグ４と、燃焼室内に燃料を直接噴射
する燃料噴射弁５とを有している。
【００２２】上記吸気通路２には、サージタンク６が設
けられるとともに、その上流側にスロットル弁７が設け
られている。このスロットル弁７は、エンジンコントロ
ールユニット（ＥＣＵ）８から出力される制御信号に応
じて作動する電気的なアクチュエータによって駆動され
ることにより、燃焼室内に導入される吸気量を調節する
ように構成されている。上記サージタンク６の下流側に
は、スワール生成用の吸気シャッター弁１０が設けられ
るとともに、吸気ポートを開閉する吸気弁（図示せず）
が設けられている。
【００２３】また、上記排気通路３には、排気ポートを
開閉する排気弁（図示せず）が配設されるとともに、排
気通路３の途中には、排気ポートから導出された排気ガ
ス中の酸素濃度を検出するλＯ2センサ等からなる第１
酸素濃度検出手段１１と、排気ガスが理論空燃比の近傍
にある状態で、ＮＯｘ、ＣＯ及びＨＣを浄化する三元触
媒１２と、酸素過剰雰囲気でもＮＯｘを浄化するリーン
ＮＯｘ触媒１３と、このリーンＮＯｘ触媒１３から導出
された排気ガスの空燃比を検出するリニアＯ2センサ等
からなる第２酸素濃度検出手段１４とが、上流側から順
に配設されている。
【００２４】上記三元触媒１２は、燃焼室内における混
合気の空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン運転時、
つまり排気ガス中の酸素濃度が高濃度状態（略０．５％
以上）となる酸素過剰雰囲気で、酸素を吸収するととも
に、排気ガス中の酸素濃度が低濃度状態（略０．５％未
満）となる酸素不足雰囲気で、酸素を放出するセリア
（ＣｅＯ2）からなる酸素吸収材を有し、排気ガス中に
含有されたＨＣ及びＣＯの酸化とＮＯｘの還元とを同時
に行うことにより、これらをそれぞれ浄化するように構
成されている。
【００２５】また、上記リーンＮＯｘ触媒１３は、排気
ガス中の酸素濃度が高濃度状態（略４％以上）となる酸
素過剰雰囲気で、ＮＯｘを吸収するとともに、排気ガス
中の酸素濃度が低濃度状態（略０．５〜１％以下）とな
る酸素不足雰囲気で、ＮＯｘを放出するアルカリ金属
（特にＫ）、アルカリ土類（特にＢａ）または希土類等
からなるＮＯｘ吸収材を有し、上記酸素過剰雰囲気でこ
のＮＯｘ吸収材にＮＯｘを吸収させるとともに、上記酸
素不足雰囲気となるのに応じて上記ＮＯｘ吸収材からＮ
Ｏｘを放出させ、ＮＯｘ吸収材の周辺に存在させた貴金
属等からなる触媒金属の作用により上記ＮＯｘを還元し
て排気ガスを浄化するように構成されている。
【００２６】なお、上記リーンＮＯｘ触媒１３にも、セ
リア（ＣｅＯ2）からなる酸素吸収材を担持させた構造
としてもよい。このように構成した場合には、排気ガス
中における酸素濃度の高い酸素過剰雰囲気で上記酸素吸
収材に吸収された酸素を、酸素濃度の低下に応じて放出
させ、この酸素と排気ガス中のＣＯ等とを反応させるこ
とにより、上記リーンＮＯｘ触媒１３を加熱して適正温
度に維持することが可能となる。
【００２７】上記エンジンには、吸気通路２内を通過す
る吸気量を検出するエアフローセンサ１５、エンジン回
転数を検出するためのクランク角センサ１６、アクセル
開度センサ１７およびエンジン水温センサ１８等の各種
センサ類が装備され、これらの検出信号がエンジンコン
トロールユニット（ＥＣＵ）８に入力されるようになっ
ている。
【００２８】このエンジンコントロールユニット８に
は、エンジンの運転状態を判別する運転状態判別手段１
９と、燃料の噴射量および噴射時期を制御する燃料噴射
制御手段２０と、燃焼室内における空燃比を制御するこ
とにより排気通路３内の酸素濃度を制御する酸素濃度制
御手段２１と、上記第２酸素濃度検出手段１４の検出信
号に応じて上記リーンＮＯｘ触媒１３のＮＯｘ吸収材及
び三元触媒１２の酸素吸収材にそれぞれ吸収されたＮＯ
ｘ及び酸素の吸収量を検出する吸収量検出手段２２と、
上記ＮＯｘ吸収材に吸収されたＮＯｘ量の推定値を求め
るＮＯｘ量推定手段２３と、上記ＮＯｘ吸収材の劣化を
判定する劣化判定手段２４とが設けられている。
【００２９】上記運転状態判別手段１９は、クランク角
センサ１６により検出されたエンジン回転数の検出値
と、アクセル開度センサ１７により検出されたエンジン
負荷の検出値等に基づき、エンジンが高負荷高低回転の
均一燃焼領域にあるか、低負荷低回転の成層燃焼領域に
あるか等を判別し、この判別データを上記燃料噴射制御
手段２０等に出力するように構成されている。
【００３０】上記燃料噴射制御手段２０は、アクセル開
度を検出するアクセル開度センサ１７によって検出され
たアクセル開度と、上記クランク角センサ１６によって
検出されたエンジン回転数とに基づき、予め設定された
マップからエンジンの目標トルクを読み出すとともに、
この目標トルクと、上記エアフローセンサ７によって検
出された実吸気量とに基づき、予め設定されたマップか
ら目標燃料噴射量を読み出し、この目標燃料噴射量に対
応した制御信号を上記燃料噴射弁５に出力するように構
成されている。
【００３１】また、上記燃料噴射制御手段２０は、運転
状態判別手段１９により判別されたエンジンの運転状態
に応じて燃料の噴射時期を制御するように構成されてい
る。例えば、エンジンが温間状態で、高負荷高回転の均
一燃焼領域にある場合には、上記燃料噴射制御手段２０
により吸気行程で燃料を噴射して均一燃焼を行わせる制
御を実行し、低負荷低回転の成層燃焼領域にある場合に
は、上記燃料噴射制御手段２０により圧縮行程の後期に
燃料を噴射して成層燃焼を行わせる制御を実行するよう
に構成されている。
【００３２】上記酸素濃度制御手段２１は、エンジンの
運転状態に応じた制御信号を上記スロットル弁７のアク
チュエータ９に出力することにより、成層燃焼領域では
気筒内の空燃比を理論空燃比よりも大幅にリーン状態と
し、均一燃焼領域では上記成層燃焼領域と比べて気筒内
の空燃比がリッチ状態となるように吸気量を制御するよ
うに構成されている。
【００３３】また、上記酸素濃度制御手段２１は、エン
ジンの定常運転時に、上記劣化判定手段２４によるＮＯ
ｘ吸収材の劣化判定を行うため、燃料噴射量を制御する
ことにより、下記のように排気ガス中の酸素濃度を制御
するように構成されている。すなわち、図２（ａ）に示
すように、上記劣化判定制御の開始時点Ｏで一旦混合気
をリッチ状態に設定した後、一定時間（２〜５秒程度）
が経過した時点Ｔ１で、混合気をリーン状態に設定して
上記三元触媒１２及びリーンＮＯｘ触媒１３の上流側に
おける酸素濃度を高濃度状態とし、この状態が１０〜２
０秒程度に設定された第１基準時間ｔ１に亘り継続され
た時点Ｔ２で、一旦混合気をリッチ状態に設定して上記
酸素濃度を低濃度状態に移行させる。
【００３４】そして、上記時点Ｔ２から一定時間（２〜
５秒程度）が経過した時点Ｔ３で、混合気をリーン状態
に設定して排気ガスの酸素濃度を高濃度状態とし、この
状態が１５０秒程度に設定された第２基準時間ｔ２に亘
り継続された時点Ｔ４において、混合気をリッチ状態に
設定して排気ガスの酸素濃度を低濃度状態に移行させた
後、一定時間（２〜５秒程度）が経過した時点Ｔ５で、
上記劣化判定制御を終了して通常の制御状態に復帰させ
るように構成されている。
【００３５】なお、上記酸素濃度制御手段２１は、ＮＯ
ｘ吸収材の劣化判定時に、上記第１基準時間ｔ１におけ
る燃料噴射量を、第２基準時間ｔ２よりも少なくするよ
うに制御して、第１基準時間ｔ１におけるリーン度合い
を、第２基準時間ｔ２よりも顕著に設定するように構成
されている。
【００３６】上記吸収量検出手段２２は、酸素濃度制御
手段２１によってＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材の上流側
における酸素濃度を高濃度状態から低濃度状態に移行さ
せる制御が終了した時点Ｔ２，Ｔ４から、図２（ｂ）に
示すように、第２酸素濃度検出手段１４によって検出さ
れた酸素濃度が所定の低濃度状態に移行するまでの期間
ＴＡｏ，ＴＢｏに基づき、上記リーンＮＯｘ触媒１３の
ＮＯｘ吸収材及び三元触媒１２の酸素吸収材に吸収され
たＮＯｘ及び酸素の吸収量を検出するように構成されて
いる。
【００３７】すなわち、上記酸素濃度制御手段２１によ
って酸素濃度を第１，第２基準時間ｔ１，ｔ２に亘り酸
素濃度を高濃度状態とする制御が終了した時点Ｔ２，Ｔ
４で、上記酸素濃度を低濃度状態に移行させる制御を実
行した場合には、上記ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材に吸
収されたＮＯｘ及び酸素が放出されることにより、上記
第２酸素濃度検出手段１４の検出値が直ぐには低濃度状
態に移行するなく、所定の期間ＴＡｏ，ＴＢｏが経過し
た時点で、上記検出値が一定値Ｏ２ｏ以下の低濃度状態
に移行する。
【００３８】そして、上記時点Ｔ２，Ｔ４から、第２酸
素濃度検出手段１４によって検出された酸素濃度が低濃
度状態に移行するまでの期間ＴＡｏ，ＴＢｏは、上記Ｎ
Ｏｘ吸収材及び酸素吸収材に吸収されたＮＯｘ量及び酸
素量に応じて変化するため、上記リーンＮＯｘ触媒１３
のＮＯｘ吸収材及び三元触媒１２の酸素吸収材に吸収さ
れたＮＯｘ及び酸素の吸収量を、上記期間ＴＡｏ，ＴＢ
ｏに対応した値として上記吸収量検出手段２２により検
出することができる。
【００３９】また、エンジンの運転状態に応じて排気通
路３に排出されるＮＯｘ量が変化し、これに応じて上記
リーンＮＯｘ触媒１３のＮＯｘ吸収材及び三元触媒１２
の酸素吸収材に吸収されるＮＯｘ量も変化するため、上
記ＮＯｘ吸収量推定手段２３は、エンジン回転数及びエ
ンジン負荷をパラメータとして設定されたマップからエ
ンジンの運転状態に対応したＮＯｘ量を読み出すことに
より、上記第１基準時間ｔ１中にＮＯｘ吸収材に吸収さ
れたＮＯｘ量の第１推定値及び第２基準時間ｔ２中にＮ
Ｏｘ吸収材に吸収されたＮＯｘ量の第２推定値を算出す
るように構成されている。
【００４０】上記劣化判定手段２４は、吸収量検出手段
２２により検出されたＮＯｘ及び酸素の第２吸収量と第
１吸収量との偏差を求めるとともに、ＮＯｘ量推定手段
２３により求められたＮＯｘ量の第２推定値と第１推定
値との偏差を求め、上記両偏差の比率が正常範囲内にあ
るか否かを判別することにより、ＮＯｘ吸収材の劣化を
判定し、ＮＯｘ吸収材が劣化している判定された場合に
は、排気浄化装置に異常が発生したことを表示させる制
御信号を表示部２５に出力するように構成されている。
【００４１】上記エンジンの排気浄化装置において実行
される空燃比制御を、図３に示すフローチャートに基づ
いて説明する。上記制御動作がスタートすると、まず各
センサによって検出されたデータを入力した後（ステッ
プＳ１）、エンジンの運転状態に対応した燃料の基本噴
射量Ｑｂ及び基本噴射時期θｂをマップから読み出して
設定するとともに（ステップＳ２）、エンジンの運転領
域がリーン領域にあるか否かを判定する（ステップＳ
３）。
【００４２】上記ステップＳ３でＹＥＳと判定されてエ
ンジンの運転領域がリーン領域にあることが確認された
場合には、上記劣化判定手段２４によるＮＯｘ吸収材の
劣化判定条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ
４）。すなわち、エンジンが温間運転状態にあるととも
に、定常運転状態が所定時間に亘って継続され、かつ上
記ＮＯｘ吸収材の劣化判定が未だ行われていない状態に
あることを確認することにより、上記劣化判定条件が成
立したか否かを判定する。
【００４３】上記ステップＳ４でＹＥＳと判定された場
合には、劣化判定用タイマーによって計時される劣化判
定時刻Ｔのカウント値を１だけインクリメントした後
（ステップＳ５）、上記劣化判定時刻Ｔが図２に示すリ
ッチ期間にあるか否か、つまり上記時点Ｏ〜Ｔ１の間、
時点Ｔ２〜Ｔ３の間、または時点Ｔ４〜Ｔ５の間の何れ
かにあるか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００４４】上記ステップＳ６でＹＥＳと判定されて上
記劣化判定時刻Ｔがリッチ期間にあることが確認された
場合には、空気過剰率λを１以下とする値Ｑｂｒ１に、
上記燃料の基本噴射量Ｑｂを設定するとともに（ステッ
プＳ７）、点火プラグ４の回りがリッチ状態となり過ぎ
るのを防止するために、吸気行程と圧縮行程とに分けて
分割噴射するように、燃料の基本噴射時期θｂを設定す
る（ステップＳ８）。そして、燃料噴射タイミングとな
ったか否かを判定し（ステップＳ９）、ＹＥＳと判定さ
れた時点で燃料の噴射制御を実行することにより（ステ
ップＳ１０）、上記劣化判定時の酸素濃度制御を実行す
る。
【００４５】一方、上記ステップＳ６でＮＯと判定され
て上記劣化判定時刻Ｔが、図２に示すリーン期間（時点
Ｔ１〜Ｔ２の間または時点Ｔ３〜Ｔ４の間）にあること
が確認された場合には、空気過剰率λを１よりも大きく
する値Ｑｂｌに、上記燃料の基本噴射量Ｑｂを設定した
後（ステップＳ１１）、上記ステップＳ９に移行するこ
とにより、上記劣化判定時の酸素濃度制御を実行する。
なお、上記劣化判定時刻Ｔが第１基準時間ｔ１に相当す
る期間（時点Ｔ１〜Ｔ２の間）内にある場合には、第２
基準時間ｔ２に相当する期間（時点Ｔ３〜Ｔ４の間）に
ある場合に比べて空燃比のリーン度合いが大きくなるよ
うに上記基本噴射量Ｑｂｌを設定する。
【００４６】また、上記ステップＳ３でＮＯと判定され
てエンジン運転領域がリーン領域にないことが確認され
た場合、または上記ステップＳ４でＮＯと判定されてＮ
Ｏｘ吸収材の劣化判定条件が成立していないことが確認
された場合には、上記劣化判定用タイマーをリセットし
て劣化判定時刻Ｔのカウント値を０に設定した後（ステ
ップＳ１２）、上記ステップＳ９に移行する。
【００４７】次に、上記エンジンの排気浄化装置におい
て実行されるＮＯｘ吸収材の劣化判定制御を、図４及び
図５に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制
御動作がスタートすると、まず各センサによって検出さ
れたデータを入力した後（ステップＳ２１）、上記劣化
判定用タイマーによって計時された劣化判定時刻Ｔのカ
ウント値が上記劣化判定の実行時点Ｏから判定制御の終
了時点Ｔ５の範囲内にあるか否かを判定する（ステップ
Ｓ２２）。
【００４８】上記ステップＳ２２でＹＥＳと判定された
場合には、上記劣化判定時刻Ｔが第１基準時間ｔ１に相
当する期間（Ｔ１〜Ｔ２）内にあるか否かを判定し（ス
テップＳ２３）、ＹＥＳと判定された場合には、上記Ｎ
Ｏｘ量推定手段２３において、第１基準時間ｔ１中にＮ
Ｏｘ吸収材に吸収されるＮＯｘ量の第１推定値ＮＯｘ１
を、エンジンの運転状態に基づき、図外のマップから読
み出して入力する（ステップＳ２４）。
【００４９】上記ステップＳ２３でＮＯと判定されて上
記劣化判定時刻Ｔが第１基準時間ｔ１に相当する期間
（Ｔ１〜Ｔ２）内にないことが確認された場合には、上
記劣化判定時刻Ｔが第１基準時間ｔ１の経過後における
リッチ期間（Ｔ２〜Ｔ３）内にあるか否かを判定し（ス
テップＳ２５）、ＹＥＳと判定された場合には、上記第
２酸素濃度検出手段１４によって検出された酸素濃度Ｏ
２ｘが一定値Ｏ２ｏ以下の低濃度状態となったか否かを
判定する（ステップＳ２６）。
【００５０】上記ステップＳ２６でＹＥＳと判定された
場合には、上記吸収量検出手段２２において、上記第１
基準時間ｔ１の経過時点Ｔ２から、現在の劣化判定時刻
Ｔまでの期間（Ｔ−Ｔ２）を、上記第１基準時間ｔ１中
にリーンＮＯｘ触媒１３のＮＯｘ吸収材及び三元触媒１
２の酸素吸収材に吸収されたＮＯｘ及び酸素の第１吸収
量ＴＡｏに対応した値として設定する等により、この第
１吸収量ＴＡｏを検出する（ステップＳ２７）。
【００５１】次に、上記劣化判定時刻Ｔが第２基準時間
ｔ２に相当する期間（Ｔ３〜Ｔ４）内にあるか否かを判
定し（ステップＳ２８）、ＹＥＳと判定された場合に
は、上記ＮＯｘ量推定手段２３において、第２基準時間
ｔ２中にＮＯｘ吸収材に吸収されるＮＯｘ量の第２推定
値ＮＯｘ２を、エンジンの運転状態に基づき、図外のマ
ップから読み出して入力する（ステップＳ２９）。
【００５２】また、上記劣化判定時刻Ｔが第１基準時間
ｔ２の経過後におけるリッチ期間（Ｔ４〜Ｔ５）内にあ
るか否かを判定し（ステップＳ３０）、ＹＥＳと判定さ
れた場合には、上記第２酸素濃度検出手段１４によって
検出された酸素濃度Ｏ２ｘが一定値Ｏ２ｏ以下の低濃度
状態となったか否かを判定する（ステップＳ３１）。
【００５３】上記ステップＳ３１でＹＥＳと判定された
場合には、上記吸収量検出手段２２において、上記第２
基準時間ｔ２の経過時点Ｔ４から、現在の劣化判定時刻
Ｔまでの期間（Ｔ−Ｔ４）を、上記第２基準時間ｔ２中
にリーンＮＯｘ触媒１３のＮＯｘ吸収材及び三元触媒１
２の酸素吸収材に吸収されたＮＯｘ及び酸素の第２吸収
量ＴＢｏに対応した値として設定する等により、この第
２吸収量ＴＢｏを検出する（ステップＳ３２）。
【００５４】次いで、上記ステップＳ２９で求めたＮＯ
ｘ量の第２推定値ＮＯｘ２から、上記ステップＳ２４で
求めたＮＯｘ量の第１推定値ＮＯｘ１を減算することに
より、上記第２推定値ＮＯｘ２と第１推定値ＮＯｘ１と
の偏差ΔＮＯｘを算出するとともに（ステップＳ３
３）、上記ステップＳ３２で求めた第２吸収量ＴＢｏ
と、上記ステップＳ２７で求めた第１吸収量ＴＡｏとの
偏差ΔＴｏを算出する（ステップＳ３４）。
【００５５】そして、上記両偏差の比率ΔＴｏ／ΔＮＯ
ｘが、予め設定された所定の基準値Ｄよりも小さいか否
かを判定することにより（ステップＳ３５）、上記ＮＯ
ｘ吸収材に劣化が生じたか否かを判定し、ＹＥＳと判定
された場合にはＮＯｘ吸収材に劣化が生じたと判定して
排気浄化装置に異常が発生したことを表示させる制御信
号を表示部２５に出力する（ステップＳ３６）。一方、
上記ステップＳ３５でＮＯと判定されてＮＯｘ吸収材に
劣化が生じていないことが確認された場合には、上記劣
化判定の制御動作を終了する。
【００５６】すなわち、上記リーンＮＯｘ触媒１３のＮ
Ｏｘ吸収材及び三元触媒１２の酸素吸収材に吸収される
酸素は、比較的短時間で飽和状態となるため、上記第１
基準時間ｔ１及び第２基準時間ｔ２中に、上記ＮＯｘ吸
収材及び酸素吸収材にそれぞれ飽和量の酸素がそれぞれ
吸収されていると考えられる。したがって、上記ステッ
プＳ３２で求めたＮＯｘ及び酸素の第１吸収量ＴＡｏか
ら、上記ステップＳ２７で求めたＮＯｘ及び酸素の第２
吸収量ＴＢｏを減算することにより、第２基準時間ｔ２
中に上記ＮＯｘ吸収材に吸収されたＮＯｘ量と、第２基
準時間ｔ１中に上記ＮＯｘ吸収材に吸収されたＮＯｘ量
との偏差ΔＴｏを求めることができる。
【００５７】そして、上記ステップＳ２９で求めたＮＯ
ｘ量の第２推定値ＮＯｘ２から、上記ステップＳ２４で
求めたＮＯｘ量の第１推定値ＮＯｘ１を減算することに
より求めた上記偏差ΔＮＯｘは、第２基準時間ｔ２中に
上記ＮＯｘ吸収材に吸収されたＮＯｘ量と、第２基準時
間ｔ１中に上記ＮＯｘ吸収材に吸収されたＮＯｘ量との
偏差の推定値を示すものであるため、上記ＮＯｘ量推定
手段２３の推定結果が正しく、かつ上記ＮＯｘ吸収材に
定格量のＮＯｘが吸収されていると仮定した場合には、
上記両偏差の比率ΔＴｏ／ΔＮＯｘは略一定値になると
考えられる。
【００５８】これに反して上記両偏差の比率ΔＴｏ／Δ
ＮＯｘが、所定の基準値Ｄよりも小さいことが確認され
た場合には、上記ＮＯｘ吸収材に吸収されたＮＯｘ量が
定格値よりもかなり少ない状態であるため、ＮＯｘ吸収
材に劣化が生じたと判定されることになる。
【００５９】上記のように酸素濃度制御手段２１による
排気ガス中における酸素濃度を制御してＮＯｘ吸収材及
び酸素吸収材の上流側における酸素濃度を、予め設定さ
れた第１基準時間ｔ１に亘って高濃度とした状態から低
濃度状態に移行させた時点で、上記第２酸素濃度検出手
段１４の検出信号に応じて上記ＮＯｘ吸収材及び酸素吸
収材に吸収されたＮＯｘ及び酸素の第１吸収量ＴＡｏを
検出するとともに、上記酸素濃度を、第１基準時間ｔ１
よりも長い時間に設定された第２基準時間ｔ２に亘って
高濃度とした状態から低濃度状態に移行させた時点で、
上記第２酸素濃度検出手段１４の検出信号に応じて上記
ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材に吸収されたＮＯｘ及び酸
素の第２吸収量ＴＢｏを検出し、かつ上記第１基準時間
ｔ１中にＮＯｘ吸収材に吸収されたＮＯｘ量の第１推定
値ＮＯｘ１及び第２基準時間ｔ２中にＮＯｘ吸収材に吸
収されたＮＯｘ量の第２推定値ＮＯｘ２を、エンジンの
運転状態に応じて求め、これらのＮＯｘ及び酸素の第１
吸収量ＴＡｏ及び第２吸収量ＴＢｏと、ＮＯｘ量の第１
推定値ＮＯｘ１及び第２推定値ＮＯｘ２とに基づいてＮ
Ｏｘ吸収材の劣化判定を行うように構成したため、上記
第１基準時間ｔ１内にＮＯｘ吸収材に吸収されるＮＯｘ
量を加味した上記ＮＯｘ吸収材の劣化判定を行うことが
できる。
【００６０】したがって、所定量のＮＯｘ吸収材と多量
の酸素吸収材とが排気通路３に配設されている場合にお
いても、上記第１基準時間ｔ１内にＮＯｘ吸収材に吸収
されたＮＯｘ量の影響を受けて上記ＮＯｘ吸収材に劣化
が生じているにも拘わらず、正常であると誤判定される
という事態が発生するのを防止することができ、上記第
２酸素濃度検出手段１４の検出信号及び上記ＮＯｘ量推
定手段２３の推定値に基づいてＮＯｘ吸収材の劣化を精
度良く判定することができる。
【００６１】特に、上記実施形態では、吸収量検出手段
２２により検出されたＮＯｘ及び酸素の第２吸収量ＴＢ
ｏと第１吸収量ＴＡｏとの偏差ΔＴｏと、上記ＮＯｘ量
推定手段２３により求められたＮＯｘ量の第２推定値Ｎ
Ｏｘ２と第１推定値ＮＯｘ１との偏差ΔＮＯｘとに基づ
き、上記劣化判定手段２４においてＮＯｘ吸収材の劣化
判定を行うように構成したため、上記両偏差の比ΔＴｏ
／ΔＮＯｘを、所定の基準値Ｄと比較することにより、
上記ＮＯｘ吸収材に適正量のＮＯｘが吸収されているか
否かの劣化判定を適正かつ容易に行うことができる。
【００６２】なお、上記両偏差の比ΔＴｏ／ΔＮＯｘ
を、所定の基準値Ｄと比較することにより、上記ＮＯｘ
吸収材に適正量のＮＯｘが吸収されているか否かの劣化
判定を行うように構成された上記実施形態に代え、上記
両偏差の差を求めてこの差を所定の基準値と比較する等
により、上記劣化判定を行うように構成してもよい。こ
の場合、上記第２酸素濃度検出手段１４によって検出さ
れた酸素濃度が低濃度状態に移行するまでの期間ＴＡ
ｏ，ＴＢｏを、ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材に吸収され
たＮＯｘ及び酸素の吸収量に換算して、その偏差を求め
た上で上記劣化判定を行う必要がある。
【００６３】また、上記実施形態では、エンジン回転数
及びエンジン負荷に基づき、ＮＯｘ吸収材に吸収される
ＮＯｘ量の第１推定値ＮＯｘ１及び第２推定値ＮＯｘ２
をＮＯｘ量推定手段２３において求めるように構成した
ため、エンジンの運転状態に応じて排気ガス中のＮＯｘ
量が変化した場合に、この変化を加味して上記ＮＯｘ吸
収材に吸収されるＮＯｘ量の第１，第２推定値ＮＯｘ
１，ＮＯｘ２を適正かつ迅速に求めることができるとい
う利点がある。
【００６４】なお、上記エンジン回転数及びエンジン負
荷に代えて、あるいはこれらの値と、エンジンの冷却水
温度及び排気還流手段によって吸気系に還流される排気
ガス量等に基づき、上記ＮＯｘ吸収材に吸収されるＮＯ
ｘ量の第１，第２推定値ＮＯｘ１，ＮＯｘ２を、上記Ｎ
Ｏｘ量推定手段２３において求めるように構成してもよ
い。
【００６５】また、上記実施形態では、酸素濃度制御手
段２１によってＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材の上流側に
おける酸素濃度を高濃度状態から低濃度状態に移行させ
る制御を実行した時点Ｔ２，Ｔ４から、第２酸素濃度検
出手段１４によって検出された酸素濃度が低濃度状態に
移行するまでの期間ＴＡｏ，ＴＢｏに基づいてＮＯｘ吸
収材及び酸素吸収材に吸収されたＮＯｘ及び酸素の吸収
量を、上記吸収量検出手段２２において検出するように
構成したため、上記第１，第２基準期間ｔ１，ｔ２中に
ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材に吸収されたＮＯｘ及び酸
素の吸収量を適正かつ容易に検出することができる。
【００６６】すなわち、上記リーンＮＯｘ触媒１３のＮ
Ｏｘ吸収材及び三元触媒１２の酸素吸収材に吸収された
ＮＯｘ及び酸素の吸収量が多い場合には、上記第１，第
２基準期間ｔ１，ｔ２の経過後に放出される酸素量及び
ＮＯｘ量も多く、この放出された酸素と、上記ＮＯｘが
還元されることにより生成された酸素との影響により、
上記ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材の上流側における酸素
濃度を高濃度状態から低濃度状態に移行させる制御を実
行した時点Ｔ２，Ｔ４から、第２酸素濃度検出手段１４
によって検出された酸素濃度が低濃度状態に移行するま
で上記期間ＴＡｏ，ＴＢｏが長くなる傾向があるため、
この期間ＴＡｏ，ＴＢｏに基づいて上記ＮＯｘ及び酸素
の第１，第２吸収量を適正かつ容易に求めることができ
る。
【００６７】なお、上記実施形態に代え、酸素濃度制御
手段２１によってＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材の上流側
における酸素濃度を高濃度状態から低濃度状態に移行さ
せる制御を実行した時点Ｔ２，Ｔ４で、上記第２酸素濃
度検出手段１４によって検出された酸素濃度の検出値の
大きさ等に応じ、上記ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材に吸
収されたＮＯｘ及び酸素の第１，第２吸収量を検出する
ように構成してもよい。
【００６８】また、上記実施形態に示すように、酸素濃
度制御手段２１により燃焼室内における空燃比を制御す
ることにより、排気通路３に導出される排気ガスの酸素
濃度を、第１基準時間ｔ１に亘り高濃度状態とした後に
低濃度状態に移行させる制御を実行するとともに、第２
基準時間ｔ２に亘り高濃度状態とした後に低濃度状態に
移行させるように構成した場合には、上記酸素濃度の制
御を適正かつ迅速に実行して上記吸収量検出手段２２に
よるＮＯｘ及び酸素の吸収量を精度良く検出することが
できるという利点がある。
【００６９】上記実施形態に示すように、リーンＮＯｘ
触媒１３に設けられたＮＯｘ吸収材の上流側に、酸素吸
収材を有する三元触媒１２を配設した場合には、排気通
路３内が酸素過剰状態（リーン状態）から酸素不足状態
（リッチ状態）に移行させる制御の実行時に、上流側に
位置する三元触媒１２の酸素吸収材から放出された酸素
と、下流側に位置するリーンＮＯｘ触媒１３のＮＯｘ吸
収材から放出された酸素と、このＮＯｘ触媒から放出さ
れたＮＯｘが還元されることによって生成される酸素と
が、上記第２酸素濃度検出手段１４の検出値にそれぞれ
影響を与えるため、この第２酸素濃度検出手段１４の検
出値に基づいて上記ＮＯｘ吸収材の劣化検出を正確に行
うことは困難である。
【００７０】すなわち、酸素濃度が高い酸素過剰状態
（リーン状態）から酸素濃度が低下した状態（リッチ状
態）に移行させる制御の実行時に、リーンＮＯｘ触媒１
３及び三元触媒１２の上流側に配設された上記第１酸素
濃度検出手段１１の検出値αと、リーンＮＯｘ触媒１３
及び三元触媒１２の下流側に配設された上記第２酸素濃
度検出手段１４の検出値γと、リーンＮＯｘ触媒１３と
三元触媒１２との間に配設された第３酸素濃度検出手段
の検出値βとを比較すると、図６に示すようなデータが
得られる。
【００７１】上記データから、両触媒１２，１３の間に
配設された上記第３酸素濃度検出手段によって検出され
た酸素濃度β１，β２は、第１酸素濃度検出手段１１に
よって検出された酸素濃度αに対し、三元触媒１２の酸
素吸収材から放出された酸素量分だけずれるが、上記リ
ーンＮＯｘ触媒１３のＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材から
放出されたＮＯｘ及び酸素の影響を受けることがないの
で、酸素過剰状態を３０秒に設定した場合における検出
値β１と、酸素過剰状態を１８０秒に設定した場合にお
ける検出値β２との間に、大差がないことが分かる。
【００７２】これに対して上記第２酸素濃度検出手段１
４は、リーンＮＯｘ触媒１３のＮＯｘ吸収材から放出さ
れたＮＯｘが還元されることによって生成される酸素の
影響を受けるため、酸素過剰状態を３０秒に設定した場
合における検出値γ１と、酸素過剰状態を１８０秒に設
定した場合における検出値γ２との間には、顕著な差が
あり、上記ＮＯｘの影響を無視できないことが分かる。
このため、上記のように第１基準時間ｔ１内にＮＯｘ吸
収材に吸収されるＮＯｘ量を加味した上記ＮＯｘ吸収材
の劣化判定を行うように構成することにより、上記ＮＯ
ｘ吸収材の劣化を上記第２酸素濃度検出手段１４の検出
値に基づいて適正に判定できるように構成することが、
特に望ましい。
【００７３】また、上記実施形態では、ＮＯｘ吸収材の
劣化判定時に、酸素濃度制御手段２１により、上記第１
基準時間ｔ１における燃料噴射量を、第２基準時間ｔ２
よりも少なくするように制御して、第１基準時間ｔ１に
おけるリーン度合いを、第２基準時間ｔ２よりも顕著に
設定するように構成したため、上記両基準時間ｔ１，ｔ
２における単位時間当たりのＮＯｘの還元量を一定値と
し、上記ＮＯｘ量推定手段２３によるＮＯｘ量の推定を
適正に実行することができる。
【００７４】すなわち、上記第１基準時間ｔ１よりも長
い第２基準時間ｔ２における燃料噴射量を、第１基準時
間ｔ１よりも少なくするように制御を実行することによ
り、この第２基準時間ｔ２中に排気ガス温度が低下する
ことに起因して三元触媒１２及びリーンＮＯｘ触媒１３
の活性が低下するのを防止することができる。したがっ
て、上記劣化判定制御の実行時に、ＮＯｘが還元される
ことにより発生する単位時間当たりの酸素量を一定値に
維持することにより、上記ＮＯｘ量推定手段２３による
ＮＯｘ量の推定を適正に実行できるという利点がある。
【００７５】なお、上記実施形態では、劣化判定手段２
４によりＮＯｘ吸収材の劣化のみを判定するように構成
した例について説明したが、図７に示すように、吸収量
検出手段２２によって検出された上記第１吸収量及び第
２吸収量の検出値に基づいてリーンＮＯｘ触媒１３に設
けられたＮＯｘ吸収材の劣化判定を行う第１劣化判定手
段２４と、上記三元触媒１２に設けられた酸素吸収材の
劣化判定を行う第２劣化判定手段２６とを設けた構造と
してもよい。
【００７６】上記第２劣化判定手段２６は、例えば上記
第１，第３酸素濃度検出手段の検出値に基づいて、２分
程度に設定された所定時間に亘り、燃焼室内の混合気を
略理論空燃比に収束させるべく、λ＝１を挟んでリッ
チ、リーンに反転させるフィードバック制御を実行し、
あるいは上記第１，第３酸素濃度検出手段の検出値を用
いずに、燃焼室内の混合気を、λ＝１を挟んで一定の周
期でリッチ、リーンに反転させ、この間における上記三
元触媒１２及びリーンＮＯｘ触媒１３の上流側に配設さ
れた第１酸素濃度検出手段１１の検出信号と、三元触媒
１２とリーンＮＯｘ触媒１３との間に配設されたλＯ2
センサ等からなる第３酸素濃度検出手段２７の検出信号
と比較することにより、上記酸素吸収材が劣化している
か否かを判定するように構成されている。
【００７７】すなわち、上記第２劣化判定手段２６は、
所定時間内における第１酸素濃度検出手段１１の検出値
の反転回数（リーン状態からリッチ状態への移行回数）
と、上記所定時間における第３酸素濃度検出手段２７の
検出値の反転回数とを比較し、酸素吸収材が正常であれ
ば、第３酸素濃度検出手段２７の判定回数が第１酸素能
動検出手段１１の反転回数よりも充分少なくなるはずで
あるため、この第３酸素濃度検出手段２７の検出値の反
転回数と上記第１酸素濃度検出手段１１の検出値の反転
回数との比率が設定値よりも大きいことが確認された場
合に、上記酸素吸収材が劣化したと判定するように構成
されている。
【００７８】そして、上記第２劣化判定手段２６におい
て酸素吸収材が劣化している判定された場合には、上記
第１劣化判定手段２４によるＮＯｘ吸収材の劣化判定を
禁止し、あるいは劣化判定制御用の基準値を変更する等
の制御を実行することにより、上記酸素吸収材の劣化に
応じてＮＯｘ吸収材に供給されるＨＣやＣＯの量が増加
するとともに、これらが還元剤となってＮＯｘ吸収材か
ら放出されるＮＯｘ量の放出速度が増大することに起因
した誤判定を防止し、上記第１劣化判定手段２４による
ＮＯｘ吸収材の劣化を精度よく判定することができる。
【００７９】なお、これらの実施形態では、燃料噴射量
を調節することにより酸素濃度を制御するようにしてい
るが、膨張行程で燃料の後噴射を行うように構成された
ものにおいて、後噴射量や時期を調節し、あるいは排気
通路３にエアを供給する二次エア供給手段を備えたもの
において、二次エアの供給量を調節する等により、上記
酸素濃度を制御するようにしてもよい。
【００８０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、所定量
のＮＯｘ吸収材と多量の酸素吸収材とが排気通路に配設
されたエンジンの排気浄化装置において、上記ＮＯｘ吸
収材の劣化を精度良く判定できるという利点がある。
【００８１】すなわち、請求項１に係る発明では、ＮＯ
ｘ吸収材及び酸素吸収材の上流側における酸素濃度が、
予め設定された第１基準時間に亘って高濃度となった状
態から低濃度状態に移行した時点で、上記酸素濃度検出
手段の検出信号に応じて上記ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収
材に吸収されたＮＯｘ及び酸素の第１吸収量を検出する
とともに、上記酸素濃度が、第１基準時間よりも長い時
間に設定された第２基準時間に亘って高濃度となった状
態から低濃度状態に移行した時点で、上記酸素濃度検出
手段の検出信号に応じて上記ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収
材に吸収されたＮＯｘ及び酸素の第２吸収量を検出する
吸収量検出手段と、上記第１基準時間中にＮＯｘ吸収材
に吸収されたＮＯｘ量の第１推定値及び第２基準時間中
にＮＯｘ吸収材に吸収されたＮＯｘ量の第２推定値を、
エンジンの運転状態に応じて求めるＮＯｘ量推定手段
と、上記吸収量検出手段により検出されたＮＯｘ及び酸
素の第１吸収量及び第２吸収量とＮＯｘ量推定手段によ
り求められたＮＯｘ量の第１推定値及び第２推定値とに
基づいてＮＯｘ吸収材の劣化判定を行う劣化判定手段と
を設けたため、上記第１基準時間内にＮＯｘ吸収材に吸
収されたＮＯｘ量の影響を受けて上記ＮＯｘ吸収材に劣
化が生じているにも拘わらず、正常であると誤判定され
るという事態が発生することがなく、上記酸素濃度検出
手段の検出信号及び上記ＮＯｘ量推定手段の推定値に基
づいてＮＯｘ吸収材の劣化を精度良く判定することがで
きる。
【００８２】また、請求項４に係る発明では、ＮＯｘ吸
収材及び酸素吸収材の上流側における酸素濃度が、予め
設定された第１基準時間に亘って高濃度となった状態か
ら低濃度状態に移行した時点で、上記酸素濃度検出手段
の検出信号に応じて上記ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材に
吸収されたＮＯｘ及び酸素の第１吸収量を検出するとと
もに、上記ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材の上流側におけ
る酸素濃度が、上記第１基準時間よりも長い時間に設定
された第２基準時間に亘って高濃度となった状態から低
濃度状態に移行した時点で、上記酸素濃度検出手段の検
出信号に応じて上記ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材に吸収
されたＮＯｘ及び酸素の第２吸収量を検出する吸収量検
出手段と、この吸収量検出手段によって検出された第１
吸収量及び第２吸収量の検出値に基づいて上記ＮＯｘ吸
収材の劣化判定を行う第１劣化判定手段と、上記酸素吸
収材の劣化判定を行う第２劣化判定手段とを備え、この
第２劣化判定手段により上記酸素吸収材が劣化している
と判定された場合には、上記第１劣化判定手段によるＮ
Ｏｘ吸収材の劣化判定を抑制するように構成したため、
上記酸素吸収材が劣化することにより、ＮＯｘ吸収材に
供給されるＨＣやＣＯの量が増加してＮＯｘ吸収材から
放出されるＮＯｘ量の放出速度が増大することに起因し
た誤判定を防止し、上記第１劣化判定手段によるＮＯｘ
吸収材の劣化を精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジンの排気浄化装置の実施形
態を示す説明図である。
【図２】劣化判定制御時の空燃比及び酸素濃度検出値の
変化状態を示すタイムチャートである。
【図３】空燃比の制御動作を示すフローチャートであ
る。
【図４】劣化判定の制御動作の前半部を示すフローチャ
ートである。
【図５】劣化判定の制御動作の後半部を示すフローチャ
ートである。
【図６】酸素濃度検出値の変化状態を示すタイムチャー
トである。
【図７】排気浄化装置の別の実施形態を示すブロック図
である。
【符号の説明】
３ 排気通路 １２ 酸素吸収材を有する三元触媒 １３ ＮＯｘ吸収材を有するリーンＮＯｘ触媒 １４ 酸素濃度検出手段 ２１ 酸素濃度制御手段 ２２ 吸収量検出手段 ２３ ＮＯｘ量推定手段手段 ２４ 第１劣化検出手段 ２５ 第２劣化検出手段
───────────────────────────────────────────────────── 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 41/14 ３１０Ｋ 41/14 ３１０ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＢ (72)発明者 久慈 洋一 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 黒木 雅之 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA11 AA12 AA17 AA24 AB03 AB06 AB08 AB09 BA03 BA04 BA14 BA15 BA19 BA33 BA34 BA39 CA18 CA22 CB02 CB03 CB07 DA01 DA02 DA03 DB06 DB07 DB09 DB10 DB13 DC01 EA01 EA03 EA05 EA07 EA16 EA30 EA31 EA34 EA35 EA36 FA02 FA04 FA12 FA13 FB02 FB06 FB07 FB10 FB11 FB12 FC07 GA06 GA19 GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB10Y HA08 HA18 HA36 HA37 HA42 HB05 HB07 3G301 HA16 JB09 MA01 MA11 MA18 NE23 PA01Z PD08Z PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z 4D048 AA06 AB03 CA01 CC38 DA01 DA02 DA08

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排気通路に配置されて酸素濃度の高い酸
    素過剰雰囲気でＮＯｘを吸収するとともに、この吸収さ
    れたＮＯｘを酸素濃度の低下に応じて放出するＮＯｘ吸
    収材と、排気通路に配置されて酸素濃度の高い酸素過剰
    雰囲気で酸素を吸収するとともに、この吸収された酸素
    を酸素濃度の低下に応じて放出する酸素吸収材と、排気
    通路内の酸素濃度を制御する酸素濃度制御手段と、上記
    ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材の下流側に配設された酸素
    濃度検出手段と、上記酸素濃度制御手段による酸素濃度
    の制御が行われることにより、ＮＯｘ吸収材及び酸素吸
    収材の上流側における酸素濃度が、予め設定された第１
    基準時間に亘って高濃度となった状態から低濃度状態に
    移行した時点で、上記酸素濃度検出手段の検出信号に応
    じて上記ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材に吸収されたＮＯ
    ｘ及び酸素の第１吸収量を検出するとともに、上記酸素
    濃度が、第１基準時間よりも長い時間に設定された第２
    基準時間に亘って高濃度となった状態から低濃度状態に
    移行した時点で、上記酸素濃度検出手段の検出信号に応
    じて上記ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材に吸収されたＮＯ
    ｘ及び酸素の第２吸収量を検出する吸収量検出手段と、
    上記第１基準時間中にＮＯｘ吸収材に吸収されたＮＯｘ
    量の第１推定値及び第２基準時間中にＮＯｘ吸収材に吸
    収されたＮＯｘ量の第２推定値を、エンジンの運転状態
    に応じて求めるＮＯｘ量推定手段と、上記吸収量検出手
    段により検出されたＮＯｘ及び酸素の第１吸収量及び第
    ２吸収量と上記ＮＯｘ量推定手段により求められたＮＯ
    ｘ量の第１推定値及び第２推定値とに基づいてＮＯｘ吸
    収材の劣化判定を行う劣化判定手段とを備えたことを特
    徴とするエンジンの排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 上記劣化判定手段は、吸収量検出手段に
    より検出されたＮＯｘ及び酸素の第２吸収量と第１吸収
    量との偏差と、ＮＯｘ量推定手段により求められたＮＯ
    ｘ量の第２推定値とＮＯｘの第１推定値との偏差とに基
    づいてＮＯｘ吸収材の劣化判定を行うように構成された
    ことを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装
    置。
  3. 【請求項３】 上記ＮＯｘ量推定手段は、エンジン回転
    数及びエンジン負荷に基づいてＮＯｘ吸収材に吸収され
    たＮＯｘ量の第１推定値及び第２推定値を求めるように
    構成されたことを特徴とする請求項１または２記載のエ
    ンジンの排気浄化装置。
  4. 【請求項４】 排気通路に配置されて酸素濃度の高い酸
    素過剰雰囲気でＮＯｘを吸収するとともに、この吸収さ
    れたＮＯｘを酸素濃度の低下に応じて放出するＮＯｘ吸
    収材と、排気通路に配置されて酸素濃度の高い酸素過剰
    雰囲気で酸素を吸収するとともに、この吸収された酸素
    を酸素濃度の低下に応じて放出する酸素吸収材と、排気
    ガス中の酸素濃度を制御する酸素濃度制御手段と、上記
    ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材の下流側に配設された酸素
    濃度検出手段と、上記酸素濃度制御手段による酸素濃度
    の制御が行われることにより、ＮＯｘ吸収材及び酸素吸
    収材の上流側における酸素濃度が、予め設定された第１
    基準時間に亘って高濃度となった状態から低濃度状態に
    移行した時点で、上記酸素濃度検出手段の検出信号に応
    じて上記ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材に吸収されたＮＯ
    ｘ及び酸素の第１吸収量を検出するとともに、上記ＮＯ
    ｘ吸収材及び酸素吸収材の上流側における酸素濃度が、
    上記第１基準時間よりも長い時間に設定された第２基準
    時間に亘って高濃度となった状態から低濃度状態に移行
    した時点で、上記酸素濃度検出手段の検出信号に応じて
    上記ＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材に吸収されたＮＯｘ及
    び酸素の第２吸収量を検出する吸収量検出手段と、この
    吸収量検出手段によって検出された第１吸収量及び第２
    吸収量の検出値に基づいて上記ＮＯｘ吸収材の劣化判定
    を行う第１劣化判定手段と、上記酸素吸収材の劣化判定
    を行う第２劣化判定手段とを備え、この第２劣化判定手
    段により酸素吸収材が劣化していると判定された場合に
    は、上記第１劣化判定手段によるＮＯｘ吸収材の劣化判
    定を抑制するように構成したことを特徴とするエンジン
    の排気浄化装置。
  5. 【請求項５】 上記吸収量検出手段は、酸素濃度制御手
    段によってＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材の上流側におけ
    る酸素濃度を高濃度状態から低濃度状態に移行させる制
    御が実行された時点から、酸素濃度検出手段によって検
    出された酸素濃度が低濃度状態に移行するまでの期間に
    基づいてＮＯｘ吸収材及び酸素吸収材に吸収されたＮＯ
    ｘ及び酸素の吸収量を検出するように構成されたことを
    特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のエンジンの排
    気浄化装置。
  6. 【請求項６】 上記酸素濃度制御手段は、燃焼室内にお
    ける空燃比を制御することにより、排気通路内の酸素濃
    度を制御するように構成されたことを特徴とする請求項
    １〜５のいずれかに記載のエンジンの排気浄化装置。
  7. 【請求項７】 ＮＯｘ吸収材の上流側に酸素吸収材を配
    設したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載
    のエンジンの排気浄化装置。
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