JP2001248471A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 副噴射時のトルク変動を防止する。 【解決手段】 副噴射の実行によりトルクアップが生じ
る虞れがある場合には、まず、主噴射燃料の噴射時期を
遅角補正することによって主噴射燃料の燃焼で得られる
機関トルクを低下させ、これと副噴射燃料の燃焼による
機関トルクの増大分とを相殺させて、トルク変動を防止
する（ステップ１０８）。そして、主噴射燃料の噴射時
期の遅角補正だけではトルク変動を防止することが不可
能な場合には、これに加えて、主噴射燃料の噴射量の低
減補正を行うとともに副噴射燃料の噴射量の増大補正を
行って、主噴射燃料の噴射時期遅角補正と主噴射燃料量
の低減補正による機関トルクの低減分と、副噴射燃料の
燃焼による機関トルクの増大分とを相殺させて、トルク
変動を防止する（ステップ１１０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、希薄燃焼可能な内
燃機関より排出される排気ガスから窒素酸化物（ＮＯ
x）を浄化することができる排気浄化装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンやリーンバーンガソ
リンエンジンなど希薄燃焼可能な内燃機関から排出され
る排気ガスを浄化する排気浄化装置として、選択還元型
ＮＯx触媒や吸蔵還元型ＮＯx触媒などのリーンＮＯx触
媒を利用したものがある。

【０００３】選択還元型ＮＯx触媒は、酸素過剰の雰囲
気で炭化水素（ＨＣ）の存在下でＮＯxを還元または分
解する触媒であり、この選択還元型ＮＯx触媒でＮＯxを
浄化するためには適量のＨＣ成分が必要とされる。この
選択還元型ＮＯx触媒を前記内燃機関の排気浄化に用い
る場合、該内燃機関の通常運転時の排気中のＨＣ成分の
量は極めて少ないので、通常運転時にＮＯxを浄化する
ためには、選択還元型ＮＯx触媒にＨＣ成分を供給する
必要がある。このＨＣ成分の供給方法の一つに、理論空
燃比またはそれよりもリッチな空燃比（以下、理論空燃
比よりもリッチな空燃比をリッチ空燃比といい、理論空
燃比よりもリーンな空燃比をリーン空燃比という）の排
気ガスを供給する方法がある。

【０００４】一方、吸蔵還元型ＮＯx触媒は、流入排気
ガスの空燃比がリーンのときはＮＯxを吸収し、流入排
気ガスの酸素濃度が低下すると吸収したＮＯxを放出
し、Ｎ₂に還元する触媒である。

【０００５】この吸蔵還元型ＮＯx触媒を前記内燃機関
の排気浄化に用いる場合、該内燃機関では通常運転時の
排気ガスの空燃比がリーンであるため、排気ガス中のＮ
ＯxがＮＯx触媒に吸収されることとなる。しかしなが
ら、リーン空燃比の排気ガスをＮＯx触媒に供給し続け
ると、ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力が飽和に達し、それ以
上、ＮＯxを吸収できなくなり、ＮＯxをリークさせるこ
ととなる。そこで、吸蔵還元型ＮＯx触媒では、ＮＯx吸
収能力が飽和する前に所定のタイミングで流入排気ガス
の空燃比をリッチにすることによって酸素濃度を極度に
低下させ、ＮＯx触媒に吸収されているＮＯxを放出して
Ｎ₂に還元し、ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力を回復させる
必要がある。

【０００６】このようにリーンＮＯx触媒を利用した排
気浄化装置では、ＮＯxを浄化するために間欠的に排気
ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比にする必
要がある。

【０００７】また、これらリーンＮＯx触媒には活性温
度範囲があるため、例えば冷間始動時などリーンＮＯx
触媒が活性温度範囲よりも低温である場合には、リーン
ＮＯx触媒に排気ガスを流してもＮＯx浄化率が低い。そ
こで、このような場合には、排気ガスの空燃比を通常よ
りも小さくして（即ち、リッチ方向にずらして）排気ガ
ス中の未燃ＨＣを通常よりも増大させ、この排気ガスを
リーンＮＯx触媒あるいはそれよりも上流に設けた他の
触媒に通すことによって排気ガス中の未燃ＨＣを酸化さ
せ、その際に生じる反応熱を利用してリーンＮＯx触媒
を昇温させることもある。

【０００８】また、リーンＮＯx触媒のうち特に吸蔵還
元型ＮＯx触媒は、燃料に含まれる硫黄分が燃焼して生
成される硫黄酸化物（ＳＯx）により被毒（以下、これ
をＳＯx被毒という）してＮＯx浄化率が低下するため、
適宜の時期にＳＯx被毒から回復させる被毒回復処理を
施す必要がある。この被毒回復処理は、理論空燃比ある
いはリッチ空燃比の排気ガスを吸蔵還元型ＮＯx触媒に
流すことにより行っている。

【０００９】このように、リーンＮＯx触媒を利用した
排気浄化装置においては、排気ガスの空燃比を通常より
も小さくしたり、理論空燃比またはリッチ空燃比にする
ことが多々行われるが、その一手法として燃料の副噴射
がある。

【００１０】燃料の副噴射とは、機関トルクを得るため
の燃料を気筒内に噴射した後に、排気ガスの空燃比を小
さくしたり排気ガス中のＨＣ濃度あるいはＣＯ濃度を増
大させるための燃料を、膨張行程または排気行程におい
て該気筒内に噴射することをいう。この副噴射を行う場
合には、副噴射で噴射された燃料が機関トルクに寄与し
ないように、副噴射の噴射時期（以下、副噴射時期とい
う）を主噴射の噴射時期（以下、主噴射時期という）か
ら充分に離して行っている（例えば、８０゜ＡＴＤＣ
〜 ３６０°ＡＴＤＣ）。

【００１１】しかしながら、このように副噴射時期を主
噴射時期から離していても、内燃機関の運転状態によっ
ては、副噴射された燃料がしっかりと燃焼して機関トル
クの一部となり、その結果、トルク変動を起こす場合が
あった。例えば、内燃機関が軽負荷で運転されていると
きに副噴射が実行された場合、数Ｎｍのトルクアップが
避けられなかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】特開平１０−５４２８
７号公報には、副噴射実行期間中、主噴射の燃料噴射量
（以下、主噴射量という）を減量することにより、副噴
射時のトルク変動を防止する技術が開示されている。こ
れは、主噴射量の減量によるトルクダウンによって副噴
射によるトルクアップを相殺しようというものである
が、主噴射燃料の燃焼による機関トルクへの影響度は副
噴射燃料の燃焼による機関トルクへの影響度よりも遥か
に大きいので、前述したような微少なトルク変動を防止
するのは困難であった。

【００１３】また、一般に、主噴射の噴射時期を遅角し
ていくとトルクが低下していくので、これを利用して、
副噴射実行期間中、主噴射時期の遅角補正をすることに
より副噴射時のトルク変動を防止することも考えられ
る。

【００１４】しかしながら、現在までのところ、副噴射
によるトルクアップを防止するために必要な主噴射時期
の遅角量を適正に算出する技術が確立されていないの
で、副噴射時のトルク変動を確実に防止することができ
ず、副噴射時にトルクアップしてドライバビリティが悪
化する場合があった。

【００１５】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、主噴射時期を適正に遅角補正することによっ
て、副噴射時のトルク変動を防止し、ドライバビリティ
の向上を図ることにある。さらにこれに併せて、必要に
応じて主噴射量の減量補正と副噴射量の増量補正を実行
することにより、副噴射時のトルク変動防止を確実にす
ることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。本発明にかかる内
燃機関の排気浄化装置は、（イ）希薄燃焼可能な内燃機
関の排気通路に設けられて排気ガス中のＮＯxを浄化す
るリーンＮＯx触媒と、（ロ）機関トルクを得るために
気筒内に燃料を噴射する主噴射の後の膨張行程または排
気行程において該気筒内に燃料を噴射する副噴射を行っ
て排気ガスの空燃比を低減せしめる副噴射手段と、
（ハ）前記副噴射手段の作動時に前記主噴射の燃料噴射
量と前記副噴射の燃料噴射量に基づいて主噴射の噴射時
期を遅角補正する主噴射時期補正手段と、を備えること
を特徴とする。

【００１７】この内燃機関の排気浄化装置では、副噴射
手段が作動するときには、主噴射時期補正手段が主噴射
の燃料噴射量と副噴射の燃料噴射量に基づいて主噴射の
噴射時期を遅角補正する。主噴射の噴射時期を遅角補正
することによって主噴射燃料の燃焼で得られる機関トル
クが低下し、この低下分で副噴射燃料の燃焼による機関
トルクの増大分が相殺されるので、副噴射時の機関トル
クの変動を防止することができる。

【００１８】しかも、主噴射時期補正手段は、主噴射の
噴射時期の補正を行うのに、主噴射の燃料噴射量と副噴
射の燃料噴射量をパラメータとしているので、主噴射の
噴射時期を適正に補正することができる。

【００１９】本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置に
おいて、希薄燃焼可能な内燃機関としては、筒内直接噴
射式のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエン
ジンを例示することができる。

【００２０】本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置に
おいて、リーンＮＯx触媒としては、吸蔵還元型ＮＯx触
媒や選択還元型ＮＯx触媒を例示することができる。吸
蔵還元型ＮＯx触媒は、流入する排気ガスの空燃比がリ
ーンのときにＮＯxを吸収し、流入する排気ガス中の酸
素濃度が低下すると吸収したＮＯxを放出し、Ｎ₂に還元
する触媒である。この吸蔵還元型ＮＯx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なくとも一つと、白金Ｐｔのよう
な貴金属とが担持されてなる。

【００２１】選択還元型ＮＯx触媒は、酸素過剰の雰囲
気で炭化水素の存在下でＮＯxを還元または分解する触
媒をいい、ゼオライトにＣｕ等の遷移金属をイオン交換
して担持した触媒、ゼオライトまたはアルミナに貴金属
を担持した触媒、等が含まれる。

【００２２】本発明において、排気ガスの空燃比とは、
機関吸気通路及びリーンＮＯx触媒よりも上流での排気
通路内に供給された空気及び燃料（炭化水素）の比をい
う。本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置において、
前記副噴射手段によって小さくされた排気ガスの空燃比
値は、必ずしも理論空燃比あるいはそれよりもリッチな
空燃比（リッチ空燃比）に限るものではなく、理論空燃
比よりもリーンな空燃比の場合もあり得る。小さくした
後の排気ガスの空燃比値をいかなる値にするかは、リー
ンＮＯx触媒の昇温、ＳＯx被毒からの回復、ＮＯxの浄
化など、その目的に応じて決定される。要するに、副噴
射手段は、副噴射手段作動前よりも排気ガスの空燃比を
小さくすれば足りる。

【００２３】本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置に
おいて、前記主噴射時期補正手段は、主噴射の燃料噴射
量が大きいほど主噴射の噴射時期の遅角補正量を小さく
し、副噴射の燃料噴射量が大きいほど主噴射の噴射時期
の遅角補正量を大きくして、副噴射手段作動時の機関ト
ルクの変動を防止することができる。

【００２４】本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置に
おいては、前述構成に加えて、（ニ）前記主噴射時期補
正手段で主噴射の噴射時期を遅角補正することにより機
関トルクの変動を防止することができるか否か判定する
変動防止判定手段と、（ホ）前記副噴射手段の作動時に
主噴射の燃料噴射量を低減補正するとともに副噴射の燃
料噴射量を増大補正する噴射量補正手段と、を備え、前
記変動防止判定手段により機関トルクの変動を防止する
ことができないと判定されたときには、前記主噴射時期
補正手段により主噴射の噴射時期を遅角補正するととも
に、噴射量補正手段により主噴射の燃料噴射量の減少補
正と副噴射の燃料噴射量の増大補正を行うようにするの
が好ましい。主噴射の噴射時期の遅角補正だけで副噴射
時の機関トルクの変動を防止するのは限界があるからで
ある。

【００２５】このようにすると、主噴射の燃料噴射時期
遅角補正と主噴射燃料量の低減補正による機関トルクの
低下分と、副噴射燃料の燃焼による機関トルクの増大分
とが相殺されるので、副噴射時の機関トルクの変動を防
止することができる。

【００２６】前述のようにした場合には、前記噴射量補
正手段は、機関負荷が大きいほど主噴射の燃料噴射量の
減少補正および副噴射の燃料噴射量の増大補正を小さく
するのが好ましい。さらに、前記噴射量補正手段は、主
噴射の燃料噴射量を減少した量だけ副噴射の燃料噴射量
を増大するのが好ましい。このようにすると、排気ガス
の空燃比を、噴射量補正手段による各噴射量補正後の排
気ガスの空燃比を該補正なしのときの排気ガスの空燃比
と同じにすることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の一実施の形態を図１から図１２の図面を参
照して説明する。尚、以下に記載する実施の形態は、本
発明に係る排気浄化装置を内燃機関としての車両用ディ
ーゼルエンジンに適用した態様である。

【００２８】図１は内燃機関の排気浄化装置の全体構成
を示す図である。エンジン１は６気筒４サイクルディー
ゼルエンジンであり、各気筒の燃焼室には吸気管２およ
び吸気マニホールド３を介して吸気が導入される。吸気
管２の途中には上流側から順に、エアフロメータ４と、
ターボチャージャ５のコンプレッサ５ａと、インターク
ーラ６と、吸気絞り弁７が設けられている。

【００２９】エアフロメータ４はエアクリーナ（図示せ
ず）を介して吸気管２に流入する新気の空気量に応じた
出力信号をエンジンコントロール用電子制御ユニット
（ＥＣＵ）３０に出力し、ＥＣＵ３０はエアフロメータ
４の出力信号に基づいて吸入空気量を演算する。吸気絞
り弁７は、エンジン１の運転状態に応じてＥＣＵ３０に
よって制御される。

【００３０】また、エンジン１には、各気筒の燃焼室に
燃料を噴射する燃料噴射弁８が設けられている。各燃料
噴射弁８には図示しないコモンレールから燃料が供給さ
れ、各燃料噴射弁８の開弁時期及び開弁時間は、エンジ
ン１の運転状態に応じてＥＣＵ３０により制御される。

【００３１】なお、このエンジン１においては、機関ト
ルクを得るために各気筒の圧縮上死点近傍において燃料
噴射弁８から燃焼室に燃料が主噴射されるとともに、後
述する吸蔵還元型ＮＯx触媒１１をＮＯx放出・還元雰囲
気にする排気ガスを得るために、各気筒の膨張行程ある
いは排気行程の所定の時期において燃料噴射弁８から気
筒内に燃料を副噴射するようになっている。副噴射され
た燃料のＨＣ成分は爆発行程の熱により軽質なＨＣに改
質されてＮＯx触媒１１に供給される。したがって、こ
の実施の形態において、燃料噴射弁８およびＥＣＵ３０
は、副噴射手段を構成する。

【００３２】各気筒の燃焼室で生じた排気ガスは、排気
マニホールド９を介して排気管１０に排出され、図示し
ないマフラーを介して大気に排出される。排気管１０の
途中には上流側から順に、ターボチャージャ５のタービ
ン５ｂと、吸蔵還元型ＮＯx触媒（リーンＮＯx触媒）１
１を収容したケーシング１２と、酸化触媒１３を収容し
たケーシング１４と、排気絞り弁１５とが設けられてい
る。

【００３３】タービン５ｂは排気ガスによって駆動さ
れ、タービン５ｂに連結されたコンプレッサ５ａを駆動
して、吸気を過給する。排気絞り弁１５は、エンジン１
の運転状態に応じてＥＣＵ３０によって制御される。吸
蔵還元型ＮＯx触媒（以下、ＮＯx触媒と略すときもあ
る）１１は、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よ
りもリーンなときに排気ガス中のＮＯxを吸収し、流入
する排気ガスの酸素濃度が低下すると吸収したＮＯxを
放出し、Ｎ₂に還元して浄化する。酸化触媒１３は、Ｎ
Ｏx触媒１１で浄化されなかった排気ガス中のＣＯやＨ
Ｃを酸化して浄化する。なお、吸蔵還元型ＮＯx触媒１
１の浄化メカニズムについては後で詳述する。

【００３４】排気管１０においてケーシング１２とケー
シング１４との間からは排気還流管１６が分岐され、こ
の排気還流管１６はコンプレッサ５ａの上流の吸気管２
に連結されており、ＮＯx触媒１１を通った排気ガスの
一部が排気還流管１６を介して吸気側に再循環可能にな
っている。排気還流管１６の途中には、ＥＧＲクーラ１
７と、アクチュエータ１８によって開閉駆動されるＥＧ
Ｒ弁１９が設けられている。これらは、排気ガスを燃焼
室に再循環させることにより最高燃焼温度を低下せしめ
てＮＯxの発生量を低減する排気再循環装置（ＥＧＲ）
を構成する。

【００３５】ＥＧＲ弁１９は、ＥＧＲ率に応じてＥＣＵ
３０によりアクチュエータ１８を介して開閉および開度
制御され、排気還流量を制御する。なお、ＥＧＲ率は、
ＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に予め記憶されたＥＧＲマップ
を参照してエンジン１の運転状態に応じてＥＣＵ３０に
より算出される。ここで、ＥＧＲ率とは次式で定義され
る指数である。 ＥＧＲ率（％）＝ＥＧＲ量／（ＥＧＲ量＋吸入空気量）

【００３６】吸気管２においてコンプレッサ５ａの上流
であって排気還流管１６との合流部よりも下流には、コ
ンプレッサ５ａに流入する吸気の温度に対応した出力信
号をＥＣＵ３０に出力する吸気温センサ２８が取り付け
られている。

【００３７】排気管１０においてタービン５ｂとケーシ
ング１２との間には、ケーシング１２に流入する排気ガ
ス（以下、入ガスという）の温度に対応した出力信号を
ＥＣＵ３０に出力する入ガス温センサ２０と、入ガスの
ＮＯx濃度に対応した出力信号をＥＣＵ３０に出力する
入ガスＮＯxセンサ２１と、入ガスの空燃比に対応した
出力信号をＥＣＵ３０に出力する入ガス空燃比センサ２
２が取り付けられている。

【００３８】また、排気管１０においてケーシング１２
とケーシング１４の間であって排気還流管１６の分岐部
よりも下流には、ケーシング１２から流出する排気ガス
（以下、出ガスという）の温度に対応した出力信号をＥ
ＣＵ３０に出力する出ガス温センサ２３と、出ガスのＮ
Ｏx濃度に対応した出力信号をＥＣＵ３０に出力する出
ガスＮＯxセンサ２４と、出ガスの空燃比に対応した出
力信号をＥＣＵ３０に出力する出ガス空燃比センサ２５
が取り付けられている。さらに、排気管１０においてケ
ーシング１４の下流には、ケーシング１４から流出する
排気ガスのＨＣ濃度に対応した出力信号をＥＣＵ３０に
出力するＨＣセンサ２９が取り付けられている。

【００３９】ＥＣＵ３０はデジタルコンピュータからな
り、図２に示すように、双方向バス３１によって相互に
接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ
（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（セントラル
プロセッサユニット）３４、入力ポート３５、出力ポー
ト３６を具備し、エンジン１の燃料噴射量制御等の基本
制御を行うほか、この実施の形態では副噴射実行時にお
けるトルク変動防止制御等を行っている。

【００４０】これら制御のために、ＥＣＵ３０の入力ポ
ート３５には、エアフロメータ４、入ガス温センサ２
０、入ガスＮＯxセンサ２１、入ガス空燃比センサ２
２、出ガス温センサ２３、出ガスＮＯxセンサ２４、出
ガス空燃比センサ２５、吸気温センサ２８、ＨＣセンサ
２９の出力電圧がそれぞれ対応するＡ／Ｄ変換器３８を
介して入力されるようになっている。また、ＥＣＵ３０
の入力ポート３５には、アクセルペダル（図示せず）の
踏み込み量に対応した電気信号を出力するアクセル開度
センサ２６の出力信号がＡ／Ｄ変換器３８を介して入力
されるとともに、回転数センサ２７からエンジン回転数
を表す出力パルスが入力されるようになっている。ＥＣ
Ｕ３０は、アクセル開度センサ２６の出力信号に基づい
てエンジン負荷を演算し、回転数センサ２７の出力信号
に基づいてエンジン回転数を演算して、これらエンジン
負荷とエンジン回転数からエンジン運転状態を判別す
る。

【００４１】ＥＣＵ３０の出力ポート３６は、対応する
駆動回路３９を介して、燃料噴射弁８、ＥＧＲ弁１９の
アクチュエータ１８などに電気的に接続されている。Ｅ
ＣＵ３０は、入ガス温センサ２０と出ガス温センサ２３
の出力信号に基づいてＮＯx触媒１１の触媒温度を演算
し、入ガスＮＯxセンサ２１と出ガスＮＯxセンサ２４の
出力信号に基づいてＮＯx触媒１１のＮＯx浄化率を演算
する。また、ＥＣＵ３０は、入ガスの空燃比を理論空燃
比およびその近傍に制御すべきときに、入ガス空燃比セ
ンサ２２と出ガス空燃比センサ２５の出力信号に基づい
て入ガスの空燃比のフィードバック制御を行う。

【００４２】次に、ケーシング１２に収容された吸蔵還
元型ＮＯx触媒１１について説明する。吸蔵還元型ＮＯx
触媒１１は、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）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
なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持され
てなる。

【００４３】このＮＯx触媒１１は、流入排気ガスの空
燃比（以下、排気空燃比と称す）がリーンのときはＮＯ
xを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸
収したＮＯxを放出するＮＯxの吸放出作用を行う。尚、
排気空燃比とは、ここではＮＯx触媒１１の上流側の排
気通路やエンジン燃焼室、吸気通路等にそれぞれ供給さ
れた空気量の合計と燃料（炭化水素）の合計の比を意味
するものとする。したがって、ＮＯx触媒１１よりも上
流の排気通路内に燃料、還元剤あるいは空気が供給され
ない場合には、排気空燃比はエンジン燃焼室内に供給さ
れる混合気の空燃比に一致する。

【００４４】ＮＯx触媒１１の吸放出作用は、図３に示
すようなメカニズムで行われているものと考えられる。
以下、このメカニズムについて担体上に白金Ｐｔおよび
バリウムＢａを担持させた場合を例にとって説明する
が、他の貴金属，アルカリ金属，アルカリ土類，希土類
を用いても同様なメカニズムとなる。

【００４５】まず、流入排気ガスの空燃比がかなりリー
ンになると流入排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、
図３（Ａ）に示されるように酸素Ｏ₂ がＯ₂ ^-又はＯ^2-の
形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入排気ガスに
含まれるＮＯは、白金Ｐｔの表面上でＯ₂ ^-又はＯ^2-と反
応し、ＮＯ₂ となる（２ＮＯ＋Ｏ₂ →２ＮＯ₂ ）。

【００４６】次いで、生成されたＮＯ₂は、白金Ｐｔ上
で酸化されつつＢａ内に吸収されて酸化バリウムＢａＯ
と結合しながら、図３（Ａ）に示されるように硝酸イオ
ンＮＯ₃ ^-の形でＮＯx触媒１１内に拡散する。このよう
にしてＮＯxがＮＯx触媒１１内に吸収される。

【００４７】流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金
Ｐｔの表面でＮＯ₂が生成され、ＮＯx触媒１１のＮＯx
吸収能力が飽和しない限り、ＮＯ₂がＮＯx触媒１１内に
吸収されて硝酸イオンＮＯ₃ ^-が生成される。

【００４８】これに対して、排気空燃比が理論空燃比ま
たはリッチ空燃比になると流入排気ガス中の酸素濃度が
低下するため、ＮＯ₂の生成量が低下し、反応が逆方向
（ＮＯ₃ ^-→ＮＯ₂）に進み、Ｂａ内の硝酸イオンＮＯ₃ ^-
がＮＯ₂またはＮＯの形でＢａから放出される。即ち、
流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると、ＮＯx触媒１
１からＮＯxが放出されることになる。

【００４９】一方、このとき、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ
は、白金Ｐｔ上の酸素Ｏ₂ ^-又はＯ^2-と反応して酸化せし
められる。また、流入排気ガス中の酸素濃度の低下によ
りＮＯx触媒１１から放出されたＮＯ₂またはＮＯは、図
３（Ｂ）に示されるように未燃ＨＣ、ＣＯと反応して還
元せしめられてＮ₂となる。

【００５０】即ち、流入排気ガス中のＨＣ，ＣＯは、ま
ず白金Ｐｔ上の酸素Ｏ₂ ^-又はＯ^2-とただちに反応して酸
化せしめられ、次いで白金Ｐｔ上の酸素Ｏ₂ ^-又はＯ^2-が
消費されてもまだＨＣ，ＣＯが残っていれば、このＨ
Ｃ，ＣＯによってＮＯx触媒１１から放出されたＮＯxお
よびエンジンから排出されたＮＯxがＮ₂に還元せしめら
れる。

【００５１】このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ₂
またはＮＯが存在しなくなると、ＮＯx触媒１１から次
から次へとＮＯ₂またはＮＯが放出され、さらにＮ₂に還
元せしめられる。したがって、排気空燃比を理論空燃比
またはリッチ空燃比にすると短時間のうちにＮＯx触媒
１１からＮＯxが放出され、Ｎ₂に還元される。

【００５２】このように、排気空燃比がリーンになると
ＮＯxがＮＯx触媒１１に吸収され、排気空燃比を理論空
燃比あるいはリッチ空燃比にするとＮＯxがＮＯx触媒１
１から短時間のうちに放出され、Ｎ₂に還元される。し
たがって、大気中へのＮＯxの排出を阻止することがで
きる。

【００５３】ところで、ディーゼルエンジンの場合は、
ストイキ（理論空燃比、Ａ／Ｆ＝１４．６）よりもはる
かにリーン域で燃焼が行われるので、通常の機関運転状
態ではＮＯx触媒１１に流入する排気ガスの空燃比は非
常にリーンであり、排気ガス中のＮＯxはＮＯx触媒１１
に吸収され、ＮＯx触媒１１から放出されるＮＯx量は極
めて少ない。

【００５４】したがって、ディーゼルエンジンでは、Ｎ
Ｏx触媒１１のＮＯx吸収能力が飽和する前に所定のタイ
ミングで、排気ガス中に還元剤を供給して排気ガス中の
酸素濃度を低下せしめ、ＮＯx触媒１１に吸収されたＮ
Ｏxを放出し還元する必要がある。尚、前記還元剤とし
ては、一般に、ディーゼルエンジンの燃料である軽油を
使用する場合が多い。

【００５５】そのため、この排気浄化装置では、入ガス
ＮＯxセンサ２１と出ガスＮＯxセンサ２４の出力信号か
らＮＯx触媒１１に残っているＮＯx吸収能力を推定し、
そのＮＯx吸収能力が所定レベルまで低下したときに、
各気筒の膨張行程あるいは排気行程で燃焼室に燃料を副
噴射して排気ガス中の酸素濃度を低下せしめ、ＮＯx触
媒１１に吸収されたＮＯxを放出させ、Ｎ₂に還元するよ
うにしている。ここで、ＮＯx触媒１１に吸収されてい
るＮＯxのほぼ総てを放出・還元するためには、副噴射
を所定回数継続して実行する必要がある。以下の説明に
おいて、ＮＯx触媒１１のＮＯx吸収能力を回復させるた
めに副噴射を所定の必要回数実行することをリッチスパ
イクという。

【００５６】この副噴射は、機関トルクを得るためでは
なく、あくまでも排気ガスの空燃比を理論空燃比あるい
はリッチ空燃比にするための燃料噴射であり、それゆえ
膨張行程あるいは排気行程において燃料を噴射させてい
るのであるが、実際にはエンジン１の運転状態によって
は、副噴射された燃料の一部が燃焼して機関トルクを増
大させ、トルクアップを招く場合がある。

【００５７】そこで、この排気浄化装置では、このよう
に副噴射の実行によりトルクアップが生じる虞れがある
場合には、まず、主噴射の燃料噴射時期を遅角補正する
ことによって主噴射燃料の燃焼で得られる機関トルクを
低下させ、これと副噴射燃料の燃焼による機関トルクの
増大分とを相殺させて、トルク変動を防止するようにし
た。そして、主噴射の燃料噴射時期の遅角補正だけでは
トルク変動を防止することが不可能な場合には、これに
加えて、主噴射の燃料噴射量の低減補正を行うとともに
副噴射の燃料噴射量の増大補正を行って、主噴射の燃料
噴射時期遅角補正と主噴射燃料量の低減補正による機関
トルクの低減分と、副噴射燃料の燃焼による機関トルク
の増大分とを相殺させて、トルク変動を防止するように
した。

【００５８】次に、この実施の形態における副噴射実行
時のトルク変動防止制御について、図４のフローチャー
トに従って説明する。図４に示すフローチャートは、ト
ルク変動防止制御ルーチンを示すものであり、このトル
ク変動防止制御ルーチンは、予めＥＣＵ３０のＲＯＭ３
２に記憶されており、一定時間毎にＣＰＵ３４によって
実行される。

【００５９】＜ステップ１０１＞まず、ＥＣＵ３０は、
ステップ１０１において、エンジン１の運転状態からベ
ース主噴射条件を算出する。ここで、エンジン１の運転
状態は、アクセル開度センサ２６の出力信号に基づいて
算出したエンジン負荷と、回転数センサ２７の出力信号
に基づいて算出したエンジン回転数で決定される。ま
た、ベース主噴射条件とは、副噴射を実行してしないと
きの主噴射１回当たりの燃料噴射量（主噴射量）と主噴
射時期である。以下の説明では、これらをそれぞれベー
ス主噴射量Ｑ、ベース主噴射時期という。

【００６０】ベース主噴射量Ｑは、予めＥＣＵ３０のＲ
ＯＭ３２に記憶されているアクセル開度とエンジン回転
数の二次元マップを参照して、現在のエンジン運転状態
に応じた主噴射量を算出する。また、ベース主噴射時期
は、予めＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶されている主噴
射量とエンジン回転数の二次元マップを参照して、現在
のエンジン運転状態に応じた主噴射時期を算出する。

【００６１】＜ステップ１０２＞次に、ＥＣＵ３０は、
ステップ１０２に進み、副噴射休止サイクル数を算出す
る。前述したように、副噴射はＮＯx触媒１１のＮＯx吸
収能力が所定レベルまで低下したときに実行することと
しているので、現時点においてＮＯx触媒１１に残って
いるＮＯx吸収能力を基にして、ＮＯx吸収能力が前記所
定レベルに達するまでに、現時点からあと何回副噴射の
実行を休止してエンジン１を運転することができるかを
算出するのである。換言すれば、副噴射を休止している
間における主噴射の実行回数を算出するのである。ここ
で、副噴射の休止回数の数え方として副噴射休止サイク
ル数という概念を用いる。この実施の形態の場合には、
エンジン１が６気筒４サイクルエンジンであるので、副
噴射の休止回数の１回は副噴射休止サイクル数でいう６
分の１サイクルに相当し、副噴射休止サイクル数の１サ
イクルは副噴射休止回数の６回に相当する。

【００６２】したがって、副噴射休止サイクル数が
「０」サイクルになったときが副噴射を実行すべき時期
ということになる。また、リッチスパイク完了直後の副
噴射休止サイクル数はリッチスパイク間のインターバル
ということもできる。

【００６３】副噴射休止サイクル数の算出には、図５に
示すような入ガスＮＯxレベルとＮＯx吸蔵残率の二次元
マップを用いる。なお、予め実験的に求めた入ガスＮＯ
xレベルとＮＯx吸蔵残率の前記二次元マップをＥＣＵ３
０のＲＯＭ３２に予め記憶しておく。ここで、入ガスＮ
Ｏxレベルは単位時間当たりにＮＯx触媒１１に流入する
ＮＯx量（ｇ／ｈ）であり、入ガスＮＯxセンサ２１の出
力信号とエアフロメータ４の出力信号に基づいてＥＣＵ
３０が算出する。また、ＮＯx吸蔵残率とは、ＮＯx触媒
１１に残っているＮＯx吸収能力を表す指数であり、次
式で定義される。 ＮＯx吸蔵残率（％）＝（まだ吸蔵可能なＮＯx量／最大
ＮＯx吸蔵容量）×１００ つまり、ＮＯx吸蔵残率が０％ということは、もうこれ
以上ＮＯxを吸収できない状態にあるということであ
り、ＮＯx吸蔵残率が１００％ということは、ＮＯxを全
く吸収していない状態にあるということである。

【００６４】ここで、「まだ吸蔵可能なＮＯx量」を直
接的に検出することは困難であるが、ＮＯx吸蔵残率は
ＮＯx浄化率に相関があり、ＮＯx吸蔵残率が低いとＮＯ
x浄化率も低く、ＮＯx吸蔵残率が高いとＮＯx浄化率も
高くなることがわかっているので、この実施の形態では
ＮＯx浄化率からＮＯx吸蔵残率を推定することにした。
ここでＮＯx浄化率は入ガスＮＯxセンサ２１と出ガスＮ
Ｏxセンサ２４の出力信号に基づいて、ＥＣＵ３０が次
式から算出する。 ＮＯx浄化率（％）＝｛１−（出ガスＮＯx濃度／入ガス
ＮＯx濃度）｝×１００

【００６５】なお、図５に示すマップの傾向としては、
ＮＯx吸蔵残率が同じであれば入ガスＮＯxレベルが高い
ほど副噴射休止サイクル数は小さくなり、入ガスＮＯx
レベルが同レベルであればＮＯx吸蔵残率が高いほど副
噴射休止サイクル数は大きくなる。

【００６６】＜ステップ１０３＞次に、ＥＣＵ３０は、
ステップ１０３に進み、副噴射実行条件が成立している
か否か判定する。ここで、副噴射実行条件の成立要件
は、ＮＯx触媒１１に吸収されたＮＯxを放出・還元すべ
き時期であり、且つ、ＮＯx触媒１１の触媒温度が活性
温度範囲に入っていることである。この成立要件のうち
ＮＯxを放出すべき時期は、ステップ１０２で算出した
副噴射休止サイクル数が「０」になったときである。ま
た、ＮＯx触媒１１の触媒温度は入ガス温センサ２０と
出ガス温センサ２３の出力信号に基づいてＥＣＵ３０が
算出推定する。

【００６７】＜ステップ１０４＞ステップ１０３におい
て否定判定された場合には、すなわち副噴射実行条件が
成立していないと判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ス
テップ１０４に進み、ステップ１０１で算出したベース
主噴射条件にしたがって主噴射だけを実行すべく、燃料
噴射弁８の作動を制御して、本ルーチンの実行を一旦終
了する。

【００６８】＜ステップ１０５＞ステップ１０３におい
て肯定判定した場合には、すなわち副噴射実行条件が成
立していると判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステッ
プ１０５に進み、エンジン１の運転状態に応じた副噴射
条件を算出する。

【００６９】ここで、副噴射条件とは、副噴射量と、副
噴射サイクル数と、副噴射時期である。副噴射量とは副
噴射１回当たりの燃料噴射量である。副噴射サイクル数
とは、副噴射の実行回数の数え方であり、実質的な意味
は、ＮＯx触媒１１に吸収されたＮＯxのほぼ総てを放出
・還元させるために必要な副噴射実行回数ということで
ある。この実施の形態におけるエンジン１は６気筒４サ
イクルエンジンであるので、副噴射実行回数の１回は副
噴射サイクル数でいう６分の１サイクルに相当する。し
たがって、副噴射サイクル数の１サイクルは副噴射実行
回数の６回に相当する。副噴射時期は圧縮上死点を基準
にした副噴射時期の遅角量（ＡＴＤＣ゜ＣＡ）である。

【００７０】副噴射量、副噴射サイクル数、副噴射時期
の算出手順について以下に詳述する。まず、副噴射量を
算出するために、ＥＣＵ３０は、図６に示すベース主噴
射量Ｑとエンジン回転数Ｎｅの二次元マップを参照して
リッチスパイク時における目標排気空燃比ＡＦeを算出
する。図６に示すマップの傾向としては、ベース主噴射
量Ｑが同じであればエンジン回転数が高いほど目標排気
空燃比ＡＦeは大きくなり、エンジン回転数が同じであ
ればベース主噴射量が大きいほど目標排気空燃比ＡＦe
は大きくなる。なお、図６に示すマップは予め実験的に
求めてＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶しておく。

【００７１】次に、ＥＣＵ３０は、図７に示すベース主
噴射量Ｑとエンジン回転数Ｎｅの二次元マップを参照し
てエンジン１の運転状態に応じた吸入空気量Ｇaを算出
する。さらに、吸入空気量Ｇaとエンジン回転数Ｎeから
１気筒当たりの吸入空気量Ｇn′を算出する。なお、図
７に示すマップは予め実験的に求めてＥＣＵ３０のＲＯ
Ｍ３２に記憶しておく。

【００７２】次に、上述のようにして算出したリッチス
パイク時の目標排気空燃比ＡＦeと１気筒当たりの吸入
空気量Ｇn′から、副噴射１回当たりの副噴射量Ｑp₁を
次式より算出する。 Ｑp₁＝（Ｇn′／ＡＦe） − Ｑ

【００７３】次に、ＥＣＵ３０は、図８に示すベース空
燃比ＡＦbとエンジン回転数Ｎｅとの二次元マップを参
照して副噴射サイクル数を算出する。ここで、ベース空
燃比ＡＦbとは、副噴射を実行しないときの空燃比であ
り、前述したベース主噴射量Ｑと１気筒当たりの吸入空
気量Ｇn′から算出される。図８に示すマップの傾向と
しては、ベース空燃比ＡＦbが同じであればエンジン回
転数が高いほど副噴射サイクル数は大きくなり、エンジ
ン回転数が同じであればベース空燃比ＡＦbが大きいほ
ど副噴射サイクル数は大きくなる。なお、図８に示すマ
ップは予め実験的に求めてＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記
憶しておく。

【００７４】次に、ＥＣＵ３０は、図９に示すベース主
噴射量Ｑとエンジン回転数Ｎｅの二次元マップを参照し
て副噴射時期を算出する。図９に示すマップの傾向とし
ては、ベース主噴射量Ｑが同じであればエンジン回転数
Ｎeが高いほど副噴射時期の遅角量は大きくなり、エン
ジン回転数が同じであればベース主噴射量Ｑが大きいほ
ど副噴射時期の遅角量は大きくなる。なお、図９に示す
マップは予め実験的に求めてＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に
記憶しておく。

【００７５】＜ステップ１０６＞ステップ１０５におい
て副噴射条件を算出した後、ＥＣＵ３０は、ステップ１
０６に進み、図１０に示すベース主噴射量Ｑとエンジン
回転数Ｎｅの二次元マップを参照して、現時点のエンジ
ン運転状態において主噴射時期の遅角補正だけでトルク
変動を防止できる最大副噴射量Ｑp₂を算出する。図１０
に示すマップの傾向としては、ベース主噴射量Ｑが同じ
であればエンジン回転数Ｎｅが高いほど前記最大副噴射
量Ｑp₂は大きくなり、エンジン回転数Ｎｅが同じであれ
ばベース主噴射量Ｑが大きいほど前記最大副噴射量Ｑp₂
は大きくなる。これは、ベース主噴射量Ｑが大きいほど
副噴射燃料の燃焼に起因するトルクアップの影響度が小
さく、エンジン回転数Ｎeが高いほど副噴射燃料の燃焼
に起因するトルクアップの影響度が小さいからである。
なお、図１０に示すマップは予め実験的に求めてＥＣＵ
３０のＲＯＭ３２に記憶しておく。

【００７６】＜ステップ１０７＞次に、ＥＣＵ３０は、
ステップ１０７に進み、ステップ１０５で算出した副噴
射量Ｑp₁がステップ１０６で算出した最大副噴射量Ｑp₂
よりも小さいか否か判定する。

【００７７】＜ステップ１０８＞ステップ１０７で肯定
判定した場合には、主噴射時期の遅角補正だけでトルク
変動を防止することができるので、ＥＣＵ３０は、ステ
ップ１０８に進み、図１１に示すベース主噴射量Ｑと副
噴射量Ｑp₁の二次元マップを参照して主噴射時期の遅角
補正量を算出する。図１１に示すマップの傾向として
は、ベース主噴射量Ｑが同じであれば副噴射量Ｑp₁が大
きいほど主噴射時期の遅角補正量は大きくなり、副噴射
量Ｑp₁が同じであればベース主噴射量Ｑが大きいほど主
噴射時期の遅角補正量は小さくなる。これは、主噴射量
Ｑが大きいほど副噴射燃料の燃焼に起因するトルクアッ
プの影響度は小さいので、主噴射燃料の燃焼により生じ
るエンジン出力を余り大きく低減する必要がなく、した
がって主噴射時期の遅角補正量は小さくて済み、また、
副噴射量が大きいほどに副噴射燃料の燃焼に起因するト
ルクアップの影響度が大きいので、主噴射燃料の燃焼に
より生じるエンジン出力を大きく低減する必要があり、
したがって主噴射時期の遅角補正量を大きくする必要が
あるからである。なお、図１１に示すマップは予め実験
的に求めてＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶しておく。

【００７８】次に、ＥＣＵ３０は、ステップ１０９に進
み、主噴射および副噴射を実行して、本ルーチンの実行
を一旦終了する。この場合の主噴射条件と副噴射条件は
次の通りである。 〔主噴射条件〕 ・主噴射時期・・・ベース主噴射時期からステップ１０
８で算出した遅角補正量だけ遅角させた時期を主噴射時
期とする。 ・主噴射量・・・ステップ１０１で算出したベース主噴
射量Ｑを主噴射量とする。 〔副噴射条件〕 ・副噴射量、副噴射サイクル数、副噴射時期ともにステ
ップ１０５で算出した副噴射条件とする。このような条
件で主噴射および副噴射を実行することにより、主噴射
時期の遅角補正によるトルクダウン分と、副噴射燃料の
燃焼に起因するトルクアップ分が相殺され、その結果、
副噴射時のトルク変動が生じなくなり、ドライバビリテ
ィが向上する。

【００７９】＜ステップ１１０＞一方、ステップ１０７
において否定判定した場合には、主噴射時期の遅角補正
だけではトルク変動を防止することができないので、Ｅ
ＣＵ３０は、ステップ１１０に進み、主噴射時期の遅角
補正と、主噴射量Ｑの減少補正と副噴射量Ｑp₁の増大補
正を行う。主噴射時期の遅角補正については、前記ステ
ップ１０８の場合と全く同じであるのでその説明を省略
し、主噴射量Ｑの減少補正と副噴射量Ｑp₁の増大補正に
ついて説明する。

【００８０】トルク変動防止という本来の目的からすれ
ば、主噴射時期の遅角補正をしてもなおトルクアップす
る分に相当する噴射量だけベース主噴射量Ｑを減少補正
すればよいはずであるが、副噴射量Ｑp₁をステップ１０
５で算出した副噴射量のままにした場合には、減少補正
後の主噴射量Ｑrと副噴射量Ｑp₁の和である１ストロー
ク当たりの総噴射量が増大することになり、排気空燃比
がステップ１０５において算出した目標排気空燃比ＡＦ
eよりもリッチ側にずれてしまう。そこで、ベース主噴
射量Ｑの減少補正分だけ副噴射量Ｑp₁を増大補正するこ
とにより、補正後の１ストローク当たりの総噴射量を補
正前の１ストローク当たりの総噴射量と同じにし、排気
空燃比がステップ１０５において算出した目標排気空燃
比ＡＦeになるようにする。

【００８１】減少補正された主噴射量Ｑrと増大補正さ
れた副噴射量Ｑp₁rを算出するに際し、ＥＣＵ３０は、
まず、主噴射時期の遅角補正だけでは抑制できないトル
クアップ量に相当する副噴射量（以下、これをトルクア
ップ分副噴射量という）△Ｑp₁を算出する。 △Ｑp₁ ＝ Ｑp₁ − Ｑp₂

【００８２】次に、ＥＣＵ３０は、図１２に示すベース
主噴射量Ｑとエンジン回転数Ｎeの二次元マップを参照
して現時点のエンジン運転状態に応じた主噴射低減量換
算係数Ａを算出する。なお、図１２に示すマップは予め
実験的に求めてＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶してお
く。

【００８３】次に、ＥＣＵ３０は、トルクアップ分副噴
射量△Ｑp₁に換算係数Ａを乗じて得た積を、ベース主噴
射量Ｑの減少補正量にするとともに、副噴射量Ｑp₁の増
大補正量にして、減少補正後の主噴射量Ｑrと増大補正
後の副噴射量Ｑp₁rを次式から算出する。 Ｑr ＝ Ｑ − （Ａ・△Ｑp₁） Ｑp₁r ＝ Ｑp₁ ＋ （Ａ・△Ｑp₁）

【００８４】ここで、減少補正後の主噴射量Ｑrを算出
するに際し、ベース主噴射量Ｑから単にトルクアップ分
副噴射量△Ｑp₁を減算するのではなく、トルクアップ分
副噴射量△Ｑp₁に換算係数Ａを乗じた積を減算している
のは、主噴射の方が副噴射よりも熱効率が高いからであ
る。また、エンジン運転状態に応じた換算係数Ａを算出
する理由は、エンジン１の熱効率はエンジン運転状態に
応じて異なるからである。

【００８５】図１２に示すマップの傾向としては、ベー
ス主噴射量Ｑが同じであればエンジン回転数Ｎeが高い
ほど換算係数Ａは小さくなり、エンジン回転数Ｎeが同
じであればベース主噴射量Ｑが大きいほど換算係数Ａは
小さくなる。即ち、機関負荷が大きいほど換算係数Ａは
小さくなる。これは、主噴射量Ｑが大きいほどエンジン
１の熱効率が高いので換算係数は小さくて済み、また、
エンジン回転数Ｎeが高いほどエンジン１の熱効率が高
いので換算係数は小さくて済むからである。

【００８６】ステップ１１０において主噴射時期の遅角
補正量と低減補正後の主噴射量Ｑrおよび増大補正後の
副噴射量Ｑp₁rの算出をした後、ＥＣＵ３０は、ステッ
プ１０９に進み、主噴射および副噴射を実行して本ルー
チンの実行を一旦終了する。この場合の主噴射条件と副
噴射条件は次の通りである。 〔主噴射条件〕 ・主噴射時期・・・ベース主噴射時期からステップ１１
０で算出した遅角補正量だけ遅角させた時期を主噴射時
期とする。 ・主噴射量・・・ステップ１１０で算出した減少補正後
の主噴射量Ｑrを主噴射量とする。 〔副噴射条件〕 ・副噴射量・・・ステップ１１０で算出した増大補正後
の副噴射量Ｑp₁rを副噴射量とする。 ・副噴射サイクル数および副噴射時期・・・ステップ１
０５で算出した副噴射サイクル数および副噴射時期とす
る。

【００８７】このような条件で主噴射および副噴射を実
行することにより、主噴射時期の遅角補正および主噴射
燃料量の低減補正によるトルクダウン分と、副噴射燃料
の燃焼に起因するトルクアップ分が相殺され、その結
果、副噴射時のトルク変動が生じなくなり、ドライバビ
リティが向上する。

【００８８】このように、この実施の形態におけ排気浄
化装置では、副噴射時のトルク変動を防止するために、
ベース主噴射量Ｑと副噴射量Ｑp1をパラメータとして主
噴射時期の遅角補正量を算出しているので、トルク変動
防止に最適な主噴射時期を設定することができ、また、
主噴射時期の遅角補正だけではトルク変動を防止できな
い場合には、主噴射時期の遅角補正に併せて主噴射量Ｑ
の減少補正と副噴射量Ｑp1の増大補正を行うので、トル
ク変動を確実に防止することができる。

【００８９】なお、この実施の形態においては、トルク
変動防止制御ルーチンのうちＥＣＵ３０がステップ１０
８を実行することにより、および、ステップ１１０を実
行するなかで主噴射時期の遅角量算出を行うことによ
り、本発明における主噴射時期補正手段が実現される。
また、ＥＣＵ３０がステップ１１０を実行するなかで主
噴射量の低減補正と副噴射量の増大補正を行うことによ
り本発明における噴射量補正手段が実現される。さら
に、ＥＣＵ３０がステップ１０６およびステップ１０７
を実行することにより本発明における変動防止判定手段
が実現される。

【００９０】

【発明の効果】本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置
によれば、（イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に
設けられて排気ガス中のＮＯxを浄化するリーンＮＯx触
媒と、（ロ）機関トルクを得るために気筒内に燃料を噴
射する主噴射の後の膨張行程または排気行程において該
気筒内に燃料を噴射する副噴射を行って排気ガスの空燃
比を低減せしめる副噴射手段と、（ハ）前記副噴射手段
の作動時に前記主噴射の燃料噴射量と前記副噴射の燃料
噴射量に基づいて主噴射の噴射時期を遅角補正する主噴
射時期補正手段と、を備えることにより、副噴射の実行
期間中、主噴射の噴射時期を適正に遅角補正することが
でき、その結果、副噴射時の機関トルクの変動を確実に
防止することができるという優れた効果が奏される。

【００９１】また、本発明にかかる内燃機関の排気浄化
装置において、（ニ）前記主噴射時期補正手段で主噴射
の噴射時期を遅角補正することにより機関トルクの変動
を防止することができるか否か判定する変動防止判定手
段と、（ホ）前記副噴射手段の作動時に主噴射の燃料噴
射量を低減補正するとともに副噴射の燃料噴射量を増大
補正する噴射量補正手段と、を備え、前記変動防止判定
手段により機関トルクの変動を防止することができない
と判定されたときには、前記主噴射時期補正手段により
主噴射の噴射時期を遅角補正するとともに、噴射量補正
手段により主噴射の燃料噴射量の減少補正と副噴射の燃
料噴射量の増大補正を行うようにした場合には、主噴射
時期補正手段による主噴射時期の遅角補正だけでは機関
トルクの変動を防止することができないときにも、副噴
射時の機関トルクの変動を確実に防止することができる
という優れた効果が奏される。

【００９２】さらに、本発明にかかる内燃機関の排気浄
化装置において、前記噴射量補正手段は、主噴射の燃料
噴射量を減少した量だけ副噴射の燃料噴射量を増大する
ようにした場合には、噴射量補正手段による各噴射量補
正後の排気ガスの空燃比を該補正なしのときの排気ガス
の空燃比と同じにすることができるという優れた効果が
奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の一
実施の形態の概略構成図である。

【図２】 前記実施の形態におけるＥＣＵの構成図であ
る。

【図３】 吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸放出作用を説
明するための図である。

【図４】 前記実施の形態における副噴射実行維持のト
ルク変動防止制御ルーチンを示すフローチャートであ
る。

【図５】 前記実施の形態における副噴射休止サイクル
数算出用のマップである。

【図６】 前記実施の形態における副噴射時の目標排気
空燃比算出用のマップである。

【図７】 前記実施の形態における吸入空気量算出用の
マップである。

【図８】 前記実施の形態における副噴射サイクル数算
出用のマップである。

【図９】 前記実施の形態における副噴射時期算出用の
マップである。

【図１０】 前記実施の形態において主噴射時期の遅角
補正だけでトルク変動を防止できる最大副噴射量を算出
するためのマップである。

【図１１】 前記実施の形態における主噴射時期の遅角
補正量算出用のマップである。

【図１２】 前記実施の形態における主噴射低減量換算
係数算出用のマップである。

【符号の説明】

１ ディーゼルエンジン（内燃機関） ２ 吸気管 ３ 吸気マニホールド ４ エアフロメータ ５ ターボチャージャ ７ 吸気絞り弁 ８ 燃料噴射弁（副噴射手段） ９ 排気マニホールド １０ 排気管（排気通路） １１ 吸蔵還元型ＮＯx触媒（リーンＮＯx触媒） １３ 酸化触媒 １５ 排気絞り弁 １６ 排気還流管 １９ ＥＧＲ弁 ２０ 入ガス温センサ ２１ 入ガスＮＯxセンサ ２２ 入ガス空燃比センサ ２３ 出ガス温センサ ２４ 出ガスＮＯxセンサ ２５ 出ガス空燃比センサ ２６ アクセル開度センサ ２７ 回転数センサ ２８ 吸気温センサ ２９ ＨＣセンサ ３０ ＥＣＵ（エンジンコントロール用電子制御ユニッ
ト）

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/04 ３８０ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８０Ｊ ３８５ ３８５Ｊ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｊ ３０１Ｔ (72)発明者 大羽 孝宏 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G084 AA01 AA04 BA13 BA15 DA10 DA11 EA04 EB08 FA13 3G091 AA02 AA10 AA11 AA12 AA18 AA24 AB06 BA11 CB02 CB03 DA01 DA02 EA08 EA09 FB10 HB05 HB06 3G301 HA04 HA11 HA13 HA15 JA04 JA33 LB04 MA11 MA18 NC04 NE01 NE06 PB03Z PB05Z PC06Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排気通
   路に設けられて排気ガス中のＮＯxを浄化するリーンＮ
   Ｏx触媒と、（ロ）機関トルクを得るために気筒内に燃
   料を噴射する主噴射の後の膨張行程または排気行程にお
   いて該気筒内に燃料を噴射する副噴射を行って排気ガス
   の空燃比を低減せしめる副噴射手段と、（ハ）前記副噴
   射手段の作動時に前記主噴射の燃料噴射量と前記副噴射
   の燃料噴射量に基づいて主噴射の噴射時期を遅角補正す
   る主噴射時期補正手段と、 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】 前記主噴射時期補正手段は、主噴射の燃
   料噴射量が大きいほど主噴射の噴射時期の遅角補正量を
   小さくし、副噴射の燃料噴射量が大きいほど主噴射の噴
   射時期の遅角補正量を大きくして、副噴射手段作動時の
   機関トルクの変動を防止することを特徴とする請求項１
   に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 【請求項３】 （ニ）前記主噴射時期補正手段で主噴射
   の噴射時期を遅角補正することにより機関トルクの変動
   を防止することができるか否か判定する変動防止判定手
   段と、（ホ）前記副噴射手段の作動時に主噴射の燃料噴
   射量を低減補正するとともに副噴射の燃料噴射量を増大
   補正する噴射量補正手段と、 を備え、前記変動防止判定手段により機関トルクの変動
   を防止することができないと判定されたときには、前記
   主噴射時期補正手段により主噴射の噴射時期を遅角補正
   するとともに、噴射量補正手段により主噴射の燃料噴射
   量の減少補正と副噴射の燃料噴射量の増大補正を行うこ
   とを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装
   置。
4. 【請求項４】 前記噴射量補正手段は、機関負荷が大き
   いほど主噴射の燃料噴射量の減少補正および副噴射の燃
   料噴射量の増大補正を小さくすることを特徴とする請求
   項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 【請求項５】 前記噴射量補正手段は、主噴射の燃料噴
   射量を減少した量だけ副噴射の燃料噴射量を増大するこ
   とを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装
   置。