JP2002256934A - 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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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを、比較的低温
度で効率よく浄化できるようにする。 【解決手段】 排気ガス中のＨＣを吸着するとともに、
昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材と、排
気ガス中の酸素濃度が高いときに酸素を吸蔵するととも
に、上記酸素濃度が低下するのに応じて吸蔵した酸素を
放出する酸素ストレージ材と、上記ＨＣ吸着材から脱離
したＨＣを酸化する酸化触媒とを含有するＨＣ吸着触媒
２７が排気通路２２に配置されたエンジンの排気浄化装
置において、上記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状
態にあるときに、上記酸素ストレージ材から酸素が放出
されるようにＨＣ吸着触媒の上流側における排気ガス中
の酸素濃度を制御する空燃比制御手段４３等からなる酸
素濃度制御手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス中のＨＣ
を吸着して浄化するＨＣ吸着触媒を備えたエンジンの排
気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開平１１−８２１１１号
公報に示されるように、ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層
を備えて構成されるＨＣ吸着触媒を排気通路に介装した
内燃機関の空燃比制御装置において、上記ＨＣ吸着材か
らのＨＣの脱離中に、上記ＨＣ吸着触媒の出口部分の排
気空燃比が所定量リーンになるように、内燃機関の吸入
混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段を設け、ＨＣ
の脱離中に、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣが三元触媒層
へ拡散する速度と、排気ガス中の酸素が三元触媒に取り
込まれる速度との差を考慮して、ＨＣ吸着触媒の出口部
における空燃比を所定量リーンに制御し、脱離したＨＣ
の酸化に必要な酸素を三元触媒層の表面に吸着させるこ
とにより、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを浄化すること
が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにＨＣ吸着
材からのＨＣの脱離中に、ＨＣ吸着触媒の出口部分の排
気空燃比が所定量リーンになるように、内燃機関の吸入
混合気の空燃比を制御する構成した場合には、上記ＨＣ
吸着触媒に設けられた触媒成分が活性化していれば、上
記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを排気ガス中の酸素と反
応させて浄化することができる。しかし、上記ＨＣ吸着
材の温度が１５０℃〜２００℃程度になるとＨＣの脱離
が開始されるのに対し、上記触媒成分が活性化する温度
は、低温活性触媒を使用した場合においても２５０℃程
度以上であるため、この触媒成分が活性化する前に、上
記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを排気ガス中の酸素と充
分に反応させて浄化することができないという問題があ
る。
【０００４】本発明は、このような事情に鑑み、ＨＣ吸
着材から脱離したＨＣを、比較的低温度で効率よく浄化
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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
低温時に排気ガス中のＨＣを吸着するとともに、昇温に
伴って吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材と、排気ガス
中の酸素濃度が高いときに酸素を吸蔵するとともに、上
記酸素濃度が低下するのに応じて吸蔵した酸素を放出す
る酸素ストレージ材と、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨ
Ｃを酸化する酸化触媒とを含有するＨＣ吸着触媒が排気
通路に配置されたエンジンの排気浄化装置において、上
記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるとき
に、上記酸素ストレージ材から酸素が放出されるように
ＨＣ吸着触媒の上流側における排気ガス中の酸素濃度を
制御する酸素濃度制御手段を備えたものである。
【０００６】上記構成によれば、ＨＣ吸着材からＨＣが
脱離する運転状態にあるときに、エンジンの燃焼室内に
おける平均空燃比を、ややリッチ状態に設定するフィー
ドフォワード制御が上記酸素濃度制御手段において実行
される等により、上記ＨＣ吸着触媒の上流側における排
気ガス中の酸素濃度が低下するので、温度上昇によりＨ
Ｃ吸着材からＨＣが放出されるのに合わせて、上記酸素
ストレージ材から反応性の高い酸素が放出され、この酸
素を利用した上記三元触媒層の触媒作用により、上記Ｈ
Ｃ吸着材から脱離したＨＣが比較的低温で浄化されるこ
とになる。
【０００７】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、上記酸素濃度制御
手段が、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にある
ときに、上記ＨＣ吸着触媒の上流側における排気ガス中
の酸素濃度が０．３％以下となるように制御するように
構成されたものである。
【０００８】上記構成によれば、ＨＣ吸着材からＨＣが
脱離する運転状態にあるときに、上記酸素濃度制御手段
により、上記ＨＣ吸着触媒の上流側における排気ガス中
の酸素濃度が０．３％以下とする制御が実行されること
により、上記酸素ストレージ材から反応性の高い酸素が
放出され、この酸素を利用した上記三元触媒層の触媒作
用により、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣが比較的低
温で効果的に浄化されることになる。
【０００９】請求項３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、上記酸素濃度制御
手段がエンジンの燃焼室内における平均空燃比を制御す
る空燃比制御手段により構成され、上記ＨＣ吸着材から
ＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記空燃比制御
手段により、ＨＣ吸着触媒に流入する酸素濃度と還元剤
濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室内におけ
る平均空燃比を１４．７以下として燃焼させた場合に相
当する排気ガス雰囲気とするように制御することによ
り、上記酸素ストレージ材から酸素を放出させるように
したものである。
【００１０】上記構成によれば、ＨＣ吸着材からＨＣが
脱離する運転状態にあるときに、上記空燃比制御手段に
より、ＨＣ吸着触媒に流入する酸素濃度と還元剤濃度と
の割合に関する値を所定値とする制御が実行されること
により、上記酸素ストレージ材から反応性の高い酸素が
放出され、この酸素を利用した上記三元触媒層の触媒作
用により、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣが比較的低
温で効果的に浄化されることになる。
【００１１】請求項４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、上記酸素濃度制御
手段がエンジンの燃焼室内における平均空燃比を制御す
る空燃比制御手段により構成され、上記ＨＣ吸着材から
ＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記空燃比制御
手段により、ＨＣ吸着触媒に流入する酸素濃度と還元剤
濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室内におけ
る平均空燃比を１３．５〜１４．５の範囲内として燃焼
させた場合に相当する排気ガス雰囲気とするように制御
することにより、上記酸素ストレージ材から酸素を放出
させるようにしたものである。
【００１２】上記構成によれば、ＨＣ吸着材からＨＣが
脱離する運転状態にあるときに、上記空燃比制御手段に
より、ＨＣ吸着触媒に流入する酸素濃度と還元剤濃度と
の割合に関する値を上記の値とする制御が実行されるこ
とにより、上記酸素ストレージ材から反応性の高い酸素
が効果的に放出され、この酸素を利用した上記三元触媒
層の触媒作用によって上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣ
が比較的低温で効果的に浄化されるとともに、排気通路
に導出されるＲａｗＨＣおよびＲａｗＣＯの排出量が極
端に増大することによるエミッションの悪化が防止され
ることになる。
【００１３】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、Ｈ
Ｃ吸着触媒の上流側における排気ガス中の酸素濃度を、
設定値を挟んで増大側と減少側とに交互に反転させるこ
となく、上記設定値に一致させる制御を、上記酸素濃度
制御手段により実行するように構成したものである。
【００１４】上記構成によれば、ＨＣ吸着材からＨＣが
脱離する運転状態にあるときに、上記酸素濃度が一時的
に増大することに起因して酸素ストレージ材から放出さ
れる酸素量が低下することが防止され、上記ＨＣの浄化
性能が常に良好状態に維持されることになる。
【００１５】請求項６に係る発明は、上記請求項３また
は４記載のエンジンの排気浄化装置において、上記酸素
濃度制御手段が、ＨＣ吸着触媒の上流側における排気ガ
ス中の酸素濃度に基づいてエンジンの燃焼室内における
平均空燃比を、設定空燃比を挟んでリッチ状態とリーン
状態とに交互に反転させるフィードバック制御する空燃
比制御手段により構成され、上記ＨＣ吸着材からＨＣが
脱離する運転状態にあるときには、このＨＣの脱離が完
了した通常の運転状態にあるときに比べて、上記空燃比
制御手段による空燃比制御のフィードバック制御ゲイン
を小さな値に設定するものである。
【００１６】上記構成によれば、ＨＣ吸着材からＨＣが
脱離する運転状態にあるときに、ＨＣ吸着触媒の上流側
における排気ガス中の酸素濃度が過剰雰囲気となること
が防止されて、上記酸素ストレージ材から酸素が放出さ
れるとともに、この酸素を利用した上記酸化触媒の浄化
作用が促進されるため、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨ
Ｃが比較的低温で効果的に浄化されることになる。
【００１７】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、
上記ＨＣ吸着触媒の担体上の外層側に酸化触媒層を配設
するとともに、その内層側にＨＣ吸着材を配設したもの
である。
【００１８】上記構成によれば、ＨＣ吸着材からＨＣが
脱離する運転状態にあるときに、このＨＣ吸着材に吸着
されたＨＣが、昇温に伴って上記ＨＣ吸着材から脱離し
た後、排気通路中の流排ガスに合流する前に、上記酸化
媒層の触媒作用の触媒作用により酸化されるため、上記
ＨＣが効果的に浄化されることになる。
【００１９】請求項８に係る発明は、上記請求項１〜７
のいずれかに記載のエンジンの排気浄化装置において、
上記酸素ストレージ材を、ＨＣ吸着触媒の外層側に配設
された酸化触媒層に含有させたものである。
【００２０】上記構成によれば、ＨＣ吸着材からＨＣが
脱離する運転状態にあるときに、このＨＣ吸着材から脱
離したＨＣが、酸化触媒層に含有された上記酸素ストレ
ージ材から放出された反応性の高い酸素と結合して効率
よく酸化され、このＨＣの浄化性能が、より向上するこ
とになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
排気浄化装置を有する筒内噴射式のガソリンエンジンの
一例を示し、そのエンジン本体１には、複数の気筒２
と、各気筒２内に往復動可能に嵌挿されたピストン３と
が設けられ、このピストン３によって上記気筒２の上部
に燃焼室４が区画されている。この燃焼室４の上部所定
位置には、点火回路５に接続された点火プラグ６が燃焼
室４内に臨むように取り付けられている。
【００２２】上記燃焼室４の周辺部には、この燃焼室４
内に燃料を直接噴射するインジェクタ７からなる燃料供
給手段が取り付けられている。このインジェクタ７に
は、図示を省略した高圧燃料ポンプ、プレッシャレギュ
レータ等を有する燃料供給回路が接続され、この燃料供
給回路によって燃料タンクからの燃料が適正な圧力に調
整されてインジェクタ７に供給されるように構成されて
いる。また、上記燃料供給回路には、燃料圧力を検出す
る燃圧センサ８が設けられている。
【００２３】上記燃焼室４は、吸気弁９が設けられた吸
気ポートを介して吸気通路１０に連通している。この吸
気通路１０には、その上流側から順に、吸気を濾過する
エアクリーナ１１と、吸入空気量を検出するエアフロー
センサ１２と、吸気通路１０を絞る電気式スロットル弁
１３と、サージタンク１４とが配設されている。上記電
気スロットル弁１３は、図外のアクセルペダルに連動す
ることなく、モータ１５により駆動されて開閉するよう
になっている。さらに、上記電気スロットル弁１３の設
置部には、その弁開度を検出するスロットル開度センサ
１６が設けられ、上記サージタンク１４の設置部には、
吸気圧を検出する吸気圧センサ１７が設けられている。
【００２４】上記サージタンク１４よりも下流側の吸気
通路１０は、気筒２毎に分岐する独立通路とされ、各独
立通路の下流端部が二つに分岐してそれぞれ吸気ポート
に連通するとともに、その一方にスワール弁１８が設け
られている。このスワール弁１８がアクチュエータ１９
により駆動されて閉弁状態となると、吸気が他方の分岐
通路のみから燃焼室４内に供給されるため、この燃焼室
４内に強い吸気スワールが生成される。一方、上記スワ
ール弁１８が開弁するのに応じて上記吸気スワールは弱
められることになる。また、上記スワール弁１８の設置
部には、その弁開度を検出するスワール弁開度センサ２
０が設けられている。なお、上記スワール弁１８に代
え、タンブル流を生成させるためのタンブル弁を設置し
た構造としてもよい。
【００２５】上記燃焼室４には、排気弁２１が設けられ
た排気ポートを介して排気通路２２が接続され、この排
気通路２２の上流端は気筒２毎に分岐している。上記排
気通路２２には、その上流側から順に、排気ガス中の酸
素濃度を検出する第１酸素濃度センサ２４と、排気ガス
中のＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘの全てを浄化する機能を
有する従来周知の三元触媒２５と、この三元触媒２５の
下流側における排気ガス中の酸素濃度を検出する第２酸
素濃度センサ２６と、排気ガス中のＨＣを吸着して浄化
するＨＣ吸着触媒２７と、その下流側における排気ガス
中の酸素濃度を検出する第３酸素濃度センサ２８とが配
設されている。
【００２６】上記第１〜第３酸素濃度センサ２４，２
６，２８は、排気ガス中の酸素濃度に基づいて空燃比を
検出するものであり、その出力が理論空燃比を境にして
リーンとリッチとで、その出力が大きく反転（変化）す
るλセンサであり、これにより理論空燃比の近傍で優れ
た検出精度が得られるようになっている。なお、上記λ
センサに代えて、空燃比に応じて出力がリニアに変化す
るリニアＯ2センサを用いてもよい。
【００２７】また、上記ＨＣ吸着触媒２７は、特に冷間
始動時等に排出されるＨＣを吸着して浄化する機能を有
し、図２に示すように、コージュライト製のハニカム構
造体からなる担体２７ａと、この担体２７ａに形成され
た貫通孔の壁面に担持されたＨＣ吸着材２７ｂと、その
表面にコーティングされる等により担持された三元触媒
層２７ｃとにより構成されている。
【００２８】上記ＨＣ吸着材２７ｂは、排気ガス中のＨ
Ｃを吸着保持するのに適した孔径、つまり７．２Å程度
の孔径をする多数の細孔が形成されたいわゆるβ型ゼオ
ライトに、銀（Ａｇ）を含侵担持させてなり、エンジン
の冷間始動時等の低温時に排気ガス中のＨＣを吸着する
とともに、昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するもので
ある。上記銀（Ａｇ）は、β型ゼオライトのＨＣ吸着作
用を高めて、より高温までＨＣを保持し得るようにする
ために、β型ゼオライトに担持されている。
【００２９】また、上記三元触媒層２７ｃは、アルミナ
等に担持されたパラジウム（Ｐｄ）もしくは白金（Ｐ
ｔ）等の触媒金属と、ジルコニウム（Ｚｒ）等からなる
バインダーとを有し、所定温度に加熱されて活性化する
ことにより、排気ガス中のＨＣおよびＣＯを酸化すると
ともに、排気ガス中のＮＯｘを還元して浄化する機能を
有し、この浄化機能が理論空燃比の付近において顕著に
発揮されるものである。
【００３０】さらに、上記三元触媒層２７ｃは、所定温
度に加熱されて活性化することにより、排気ガス中の酸
素濃度が高い混酸素雰囲気（例えば酸素濃度が０．５％
以上の雰囲気）で、酸素を吸蔵するとともに、排気ガス
中の酸素濃度が低下するのに伴って吸蔵した酸素を放出
する機能を有する酸素ストレージ材、例えば酸化セリウ
ムＣｅＯ2またはセリウムＣｅとプラセオジユウムＰｒ
等の希土類元素との複合酸化物等からなるセリア材を含
有している。そして、上記酸素ストレージ材から放出さ
れた酸素を利用した上記三元触媒層２７ｃの酸化作用に
より、上記ＨＣ吸着材２７ｂから放出されたＨＣが、比
較的低温で酸化されて浄化されるようになっている。
【００３１】上記排気通路２２には、排気ガスの一部を
吸気系に還流させるＥＧＲ通路２９の上流端が、上記第
１酸素濃度センサ２４の上流側部に接続され、上記ＥＧ
Ｒ通路２９の下流端は、上記スロットル弁１３と、サー
ジタンク１４との間において吸気通路１０に接続されて
いる。また、上記ＥＧＲ通路２９には、開度が電気的に
調節可能に構成されたＥＧＲ弁３０と、このＥＧＲ弁３
０のリフト量を検出するリフトセンサ３１とが配設さ
れ、上記ＥＧＲ通路２９及びＥＧＲ弁３０等によって排
気還流手段が構成されている。
【００３２】また、上記排気通路２２には、吸気の一部
を吸気通路１０から上記ＨＣ吸着触媒２７の上流位置に
送り込む二次エア供給通路３２が接続され、この二次エ
ア供給通路３２には、ＥＣＵ（コントロールユニット）
３４から出力される制御信号に応じて開閉制御される流
量制御弁３３が設けられている。
【００３３】上記エンジンの制御を行なうＥＣＵ（コン
トロールユニット）３４には、上記エアフローセンサ１
２、スロットル開度センサ１６、吸気圧センサ１７、ス
ワール制御弁開度センサ２０、第１〜第３酸素濃度セン
サ２４，２６，２８及びＥＧＲ弁３０のリフトセンサ３
１からの出力信号が入力されるとともに、エンジンの冷
却水温度を検出する水温センサ３５、吸気温度を検出す
る吸気温度センサ３６、大気圧を検出する大気圧センサ
３７、エンジン回転数を検出する回転数センサ３８及び
アクセルペダルの開度（アクセル操作量）を検出するア
クセル開度センサ３９等から出力される検出信号が入力
されるようになっている。
【００３４】上記ＥＣＵ３４には、エンジンの運転状態
に応じて上記インジェクタ７から噴射される燃料の噴射
状態を制御する燃料噴射制御手段４０と、上記点火プラ
グ６による混合気の点火時期を制御する点火時期制御手
段４１と、上記ＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂか
ら脱離するＨＣの脱離度合いを検出するＨＣ検出手段４
２と、このＨＣ検出手段４２の検出信号に応じてエンジ
ンの燃焼室４内における平均空燃比を制御することによ
り、排気ガス中の酸素濃度を制御する空燃比制御手段４
３からなる酸素濃度制御手段とが設けられている。
【００３５】上記燃料噴射制御手段４０は、エンジンの
運転状態に応じてインジェクタ７から噴射される燃料の
噴射量を制御するように構成されている。例えば、エン
ジンが温間運転時の成層燃焼領域では、上記インジェク
タ７から圧縮行程の所定時期に燃料を一括して噴射させ
ることにより、点火プラグ６の近傍に混合気を偏在させ
た状態で燃焼させるとともに、燃焼室４内における混合
気の空燃比を、例えばＡ／Ｆ＝３０程度のリーン状態と
する成層燃焼モードの燃焼制御を実行するように構成さ
れている。また、エンジンが温間運転時の均一燃料燃焼
領域では、上記インジェクタ７から吸気行程で燃焼を一
括噴射させるとともに、燃焼室全体の平均空燃比を略理
論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）とする均一燃焼モードの
燃焼制御が実行されるようになっている。なお、エンジ
ンの中負荷中回転領域で、吸気行程と圧縮行程とに分割
して燃料を噴射させるようにしてもよい。
【００３６】そして、ＨＣ吸着触媒２７がＨＣの吸着と
脱離とを行うエンジンの冷間運転状態にあることが確認
された場合には、吸気行程から点火時期にかけての期間
内で、圧縮程中期以降の後期噴射と、これより前の早期
噴射とからなる少なくとも２回の分割噴射を行なわせる
ようにインジェクタ７を制御する。なお、上記分割噴射
は冷間運転時の全運転領域で行なうようにしてもよく、
また高負荷領域ではエンジン出力の要求を満足すべく吸
気行程のみで燃料噴射を行なうようにしてもよい。ま
た、上記燃料の噴射は、必ずしも直噴である必要はな
く、吸気と燃料との混合気を燃焼室４内に供給するもの
であってもよい。
【００３７】上記点火時期制御手段４１は、点火回路５
に制御信号を出力して、点火時期をエンジンの運転状態
に応じて制御するものであり、基本的には点火時期をＭ
ＢＴに制御するが、エンジンの冷間運転状態において上
記分割噴射が行なわれているときに、上記ＨＣ検出手段
４０においてＨＣの脱離度合いが比較的大きいことが確
認された場合に、必要に応じて点火時期を上記ＭＢＴよ
りも所定量だけリタードさせるように構成されている。
【００３８】上記ＨＣ検出手段４２は、エンジンの始動
後に計測された時間経過および運転履歴等に基づいて推
定されたＨＣ吸着触媒２７の温度と、予め設定された規
準温度とを比較することにより、上記ＨＣ吸着触媒２７
のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にある
か否かを検出するように構成されている。なお、上記Ｈ
Ｃ吸着触媒２７の下流側に配設された上記第３酸素濃度
センサ２８により検出された酸素濃度に基づいて上記Ｈ
Ｃ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否
かを、上記ＨＣ検出手段４２において検出するようにし
てもよい。
【００３９】上記空燃比制御手段４３は、ＨＣ検出手段
４２において上記ＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂ
からＨＣが脱離する運転状態にあることが確認された場
合、つまりエンジンの始動直後における低温時等に、上
記ＨＣ吸着材２７ｂに吸着されたＨＣが、このＨＣ吸着
材２７ｂの上昇に伴って脱離する状態にあることが検出
された場合に、ＨＣ吸着触媒２７と接触する排気ガス中
に含まれる酸素の濃度を０．３％以下、好ましくは０．
１％以下（略０％）に設定するように構成されている。
つまり、上記酸素濃度を固定値とするのであれば、エン
ジンの燃焼室４内における平均空燃比を１４．９以下、
好ましくは１４．７以下、さらに好ましくは１４．０〜
１４．５の範囲内で燃焼した場合に、排気ガス中に含ま
れる酸素濃度とＨＣ、ＣＯ等の還元ガスの濃度との割合
に関する値に相当する排気ガス雰囲気に設定する。この
場合、上記平均空燃比が１４．９のときには、排気ガス
中の酸素濃度が０．３％程度となり、上記平均空燃比が
１４．７のときには、排気ガス中の酸素濃度が０．０３
％（理論的には０％）となる。
【００４０】また、上記平均空燃比を変動（パータベー
ション）させる空燃比制御を実行する場合であれば、エ
ンジンの燃焼室４内における平均空燃比を、１４．６以
下、好ましくは１３．５〜１４．５程度のややリッチな
値に設定するとともに、この平均空燃比を中心として上
記変動幅を設定することにより、上記ＨＣ吸着触媒２７
と接触する排気ガス中に含まれる平均的な酸素濃度が
０．３％以下となるようにする。例えば、上記パータベ
ーション制御の変動中心となる平均空燃比を１４．６に
設定する場合には、振幅を小さくすることにより、上記
酸素濃度が０．３％以下に設定されることになる。これ
に対してパータベーション制御の変動中心が、上記１
４．６よりも小さい場合には、上記振幅を大きくして
も、平均的な酸素濃度が０．３％以下に設定して酸素過
剰雰囲気となるのを防止することができる。
【００４１】そして上記空燃比制御を、燃料噴射や、吸
入空気量を制御するフィードフォワード制御や、燃料噴
射量や空入空気量を第２酸素濃度センサ２６の検出値に
基づいて制御するフィードバック制御により行う。これ
により、ＨＣ吸着触媒２７の酸素ストレージ材に吸着さ
れた酸素を放出させることができる。なお、１４．７の
平均空燃比を中心とする一般的な空燃比制御では、排気
ガス中に含まれる平均的な酸素濃度は、０．５％前後で
ある。
【００４２】上記酸素濃度が０．３％以上であれば、Ｈ
Ｃ吸着触媒２７に流入する酸素濃度が高くなって酸素ス
トレージ材から酸素が放出されにくくなる。これに対し
て、平均空燃比を１３．５以下で燃焼した場合の酸素濃
度（０％）と還元ガス濃度に関する値とに相当する排気
ガス雰囲気となるように制御すると、上記酸素ストレー
ジ材からの酸素の放出が促進されるものの、エンジンか
ら排出されるＨＣ、ＣＯの量が急増し、ＨＣ吸着材から
放出されるＨＣと合わさってＨＣが浄化しきれずに、大
気中に放出されるという不都合が生じることになる。
【００４３】また、ＨＣ吸着触媒２７の上流に酸化機能
を有する触媒、例えば三元触媒２５等の貴金属を含有す
る触媒を配設した場合には、上記ＨＣ吸着触媒２７のＨ
Ｃ吸着材からＨＣが脱離する前に、上記三元触媒２５等
の温度が上昇して活性化するため、エンジンから排出さ
れる排気ガス中に０．３％以上の酸素が含まれていて
も、上記三元触媒２５により酸素がＨＣ、ＣＯの酸化に
使用されて消費されるため、エンジンの燃焼室４内にお
ける平均空燃比Ａ／Ｆを、１５．５以下（好ましくは１
５．０以下）に設定することが可能である。本実施形態
では、ＨＣ吸着触媒２７の上流側に三元触媒２５を配設
しているものの、エンジンから排出されるＮＯｘを低減
させるため、燃焼室４内の平均空燃比Ａ／Ｆを１４．５
に設定している。
【００４４】また、上記ＨＣ検出手段４２において、上
記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態が終了
したことが確認された場合、つまりＨＣ吸着材２７ｂの
温度がさらに上昇し、ＨＣ吸着材２７ｂに吸着されたＨ
Ｃの脱離が完了したことが確認された場合には、エンジ
ンの燃焼室４内における平均空燃比を、ややリッチ状態
とする上記フィードフォワード制御等を停止し、運転状
態に対応して上記燃料の噴射量をフィードバック制御す
る通常の制御状態に移行するようなっている。
【００４５】上記ＥＣＵ３４の燃料噴射制御手段３７に
おいて実行される燃料の噴射制御を図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、まずエアフローセンサ１２、第１〜第３酸素濃度
センサ２４，２６，２８、水温センサ３５、吸気温セン
サ３６、大気圧センサ３７、回転数センサ３８およびア
クセル開度センサ３９等の検出値に対応した各データを
入力する（ステップＳ１）。
【００４６】次いで、上記アクセル開度およびエンジン
回転数の検出値に基づいて、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して設定するとともに、
このエンジンの目標トルクと、エンジン回転数とをパラ
メータとして予め設定されたマップから燃料の基本噴射
量Ｑｂおよび電気式スロットル弁１３の基本開度Ｔｈθ
を設定した後（ステップＳ２）、この基本開度Ｔｈθに
対応した制御信号を上記モータ１５に出力することによ
り電気式スロットル弁１３を駆動する（ステップＳ
３）。
【００４７】次に、上記ＨＣ吸着触媒２７の温度ＴHCを
推定した後（ステップＳ４）、この触媒温度ＴHCが、１
５０℃程度に設定された第１基準温度ＴHC0′よりも高
く、かつ２５０℃程度に設定された第２基準温度ＴHC0
未満であるか否かを判定することにより、ＨＣ吸着材２
７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否かを判別す
る（ステップＳ５）。すなわち、図４（Ａ）および
（Ｂ）に示すように、エンジンの始動後に、ＨＣ吸着触
媒２７に吸着されたＨＣの放出が開始される時点Ｔ１以
後で、ＨＣの脱離が完了する時点Ｔ２の前の状態にある
か否かを、上記触媒温度ＴHCに基づいて判定することに
より、上記ＨＣ吸着材２７からＨＣが脱離する運転状態
にあるか否かを判別する。
【００４８】上記ステップＳ５でＹＥＳと判定されてＨ
Ｃ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあること
が確認された場合には、エンジンの燃焼室４内における
平均空燃比が、１４．５程度のややリッチ状態となるよ
うに燃料の最終噴射量ＱＰを設定する（ステップＳ
６）。そして、燃料の噴射時期となったか否かを判定し
（ステップＳ７）、ＹＥＳと判定された時点で、燃料噴
射弁７から上記最終噴射量Ｑｐの燃料を噴射する噴射制
御を実行する（ステップＳ８）。
【００４９】一方、上記ステップＳ５でＮＯと判定され
てＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する状態にない通常
の運転状態にあることが確認された場合には、最上流側
に配設された上記第１酸素濃度センサ２４から三元触媒
２５の上流側における排気ガス中の酸素濃度が低いこと
を示すリッチ信号が出力されたか否かを判定する（ステ
ップＳ９）。
【００５０】上記ステップＳ９でＹＥＳと判定され、燃
焼室４内の平均空燃比が設定空燃比よりもリッチ傾向に
あることが確認された場合には、燃料の噴射量を低減し
て燃焼室４内の空燃比をリーン方向に補正すべく、前回
の制御時に設定された燃料噴射のフィードバック制御値
Ｑｆ／ｂ′から、所定の補正値（フィードバック制御ゲ
イン）αを減算することにより、新たなフィードバック
制御値Ｑｆ／ｂを設定する（ステップＳ１０）。
【００５１】上記ステップＳ９でＮＯと判定され、燃焼
室４内の平均空燃比が設定空燃比よりもリーン傾向にあ
ることが確認された場合には、燃料の噴射量を増大して
燃焼室４内の空燃比をリッチ方向に補正すべく、前回の
制御時に設定された燃料噴射のフィードバック制御値Ｑ
ｆ／ｂ′に、所定の補正値（フィードバック制御ゲイ
ン）αを加算することにより、新たなフィードバック制
御値Ｑｆ／ｂを設定する（ステップＳ１１）。
【００５２】次いで、上記燃料の基本噴射量Ｑｂと、上
記フィードバック制御値Ｑｆ／ｂとを加算することによ
り、燃料の最終噴射量Ｑｐを算出した後（ステップＳ１
２）、上記ステップＳ７に移行して燃料の噴射制御を実
行する。
【００５３】上記のように燃焼室４に接続された排気通
路２２に配設されて低温時に排気ガス中のＨＣを吸着す
るとともに、昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するＨＣ
吸着材２７ｂと、排気ガス中の酸素濃度が高いときに酸
素を吸蔵するとともに、上記酸素濃度が低下するのに応
じて吸蔵した酸素を放出する酸素ストレージ材と、上記
ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを酸化する三元触媒
層２７ｃとを含有するＨＣ吸着触媒２７が排気通路２２
に配置されたエンジンの排気浄化装置において、上記Ｈ
Ｃ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるとき
に、上記ＨＣ吸着触媒２７と接触する排気ガス中に含ま
れる酸素の濃度を０．３％以下、好ましくは０．１％以
下とすることにより、上記酸素ストレージ材から酸素が
放出されるように制御する空燃比制御手段４３からなる
酸素濃度制御手段を設けたため、エンジンの始動後に、
昇温に伴って上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣ
を、比較的低温度で効率よく浄化することにより、大気
中にＨＣが放出されるのを効果的に防止することができ
る。
【００５４】すなわち、エンジンの始動直後に燃焼室４
から排気通路２２に排出されたＨＣは、図４（Ａ）の線
ａに示すように、そのほとんどが上記ＨＣ吸着材２７ｂ
によって吸着された後、このＨＣ吸着材２７ｂの昇温に
伴って上記ＨＣ吸着量が次第に低下するとともに、上記
ＨＣ吸着材２７ｂの温度が、図４（Ｂ）に示すように、
例えば１５０℃程度となった時点Ｔ１で、上記ＨＣ吸着
材２７ｂに吸着されるＨＣ量よりも、このＨＣ吸着材２
７ｂから脱離するＨＣ量の方が多くなる。
【００５５】そして、図４（Ｃ）に示すように、エンジ
ンの始動後に、エンジンの燃焼室４内における平均空燃
比を、ややリッチ状態に設定するフィードフォワード制
御等が上記空燃比制御手段４３において実行されること
により、上記ＨＣ吸着触媒２７の上流側における排気ガ
ス中の酸素濃度が低下するので、例えば上記酸素ストレ
ージ材を構成する酸化セリウムＣｅＯ2が、Ｃｅ2Ｏ3と
Ｏとに分離されて、単原子の酸素Ｏが放出される。この
酸素Ｏは、極めて高い反応性を有しているため、排気ガ
ス中の酸素を利用してＨＣを浄化する場合に比べて低い
温度、例えば１５０℃程度の低温で、上記ＨＣ吸着材２
７ｂから脱離したＨＣを効果的に酸化してＨＯ2および
ＣＯ2に転換させることにより、上記ＨＣを浄化するこ
とができる。
【００５６】また、上記ＨＣ吸着材２７ｂの温度が、図
４（Ｂ）に示すように、例えば２５０℃程度となった時
点Ｔ２では、上記ＨＣ吸着材２７ｂに吸着されたＨＣの
ほとんどが脱離するとともに、図４（Ａ）の線ｃに示す
ように、上記ＨＣ吸着触媒２７の触媒成分が活性化す
る。このため、図４（Ｃ）に示すように、上記空燃比制
御手段４３によって燃焼室４内の空燃比を、ややリッチ
状態とする上記フィードフォワード制御を停止して通常
のフィードバック制御状態、つまり上記ＨＣ吸着触媒２
７の上流側における酸素濃度を、理論空燃比に相当する
値等に設定された設定値を挟んで増大側（リーン側）
と、減少側（リッチ側）とに交互に反転させる制御状態
等に移行することにより、排気ガス中の酸素を利用した
上記ＨＣ吸着触媒２７によるＨＣの浄化が行われること
になる。
【００５７】上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する
運転状態にある場合に、上記酸素ストレージ材から反応
性の高い酸素が放出されるように、上記空燃比制御手段
４３からなる酸素濃度制御手段によって、ＨＣ吸着触媒
２７の上流側における排気ガス中の酸素濃度を制御する
ことによる大気中に放出されるＨＣ量の低減作用を確認
するため、ＨＣ吸着触媒２７の上流部における酸素濃度
を種々の値に変化させて、エンジンの始動後の１５０秒
間におけるＨＣの低減量を測定する実験を行ったとこ
ろ、図５に示すようなデータが得られた。このデータか
ら、上記酸素濃度を０．３％以下に制御してリッチ状態
に設定することにより、ＨＣを効果的に浄化することが
でき、特に上記酸素濃度を０．１％以下に制御すること
により、ＨＣを顕著に浄化して大気中に放出されるＨＣ
量を著しく低減できることが確認された。
【００５８】なお、上記データは、ＨＣ吸着触媒２７の
上流側に三元触媒２５を配置されたエンジンにおいて空
燃比制御を実行し、上記三元触媒２５とＨＣ吸着触媒２
７との間の酸素濃度を、リニアＯ2センサ（ＮＴＫ社製
のＴＬ−６１１１−Ｗ１）で測定し、このときの酸素濃
度とＨＣ低減量との関係を示すものである。なお、上記
リニアＯ2センサは、燃焼室４内の平均空燃比が１４．
７となる燃焼状態で、排気ガス中に含まれる酸素濃度が
０．０％となるものであり、これに基づくと、上記酸素
濃度が０．７％のときには平均空燃比が１５．２に相当
する値となり、上記酸素濃度が０．３％のときには平均
空燃比１４．９に相当する値となる。
【００５９】また、図５の点Ａでは、排気ガス中の酸素
濃度が０．０％以下であるが、排気ガス中の還元剤量
が、酸素濃度が０．０％のときよりも多く、上記リニア
Ｏ2センサを使った平均空燃比の検出値では１４．４に
相当する。上記酸素濃度が０．０％のときよりも、図５
の左側に位置する程、排気ガス中のＨＣおよびＣＯが多
くなって酸素ストレージ材からの酸素の放出が促進され
るため、この酸素を利用した上記ＨＣの浄化が、さらに
促進されることになる。
【００６０】また、上記図５において、四角印と、黒丸
印とは、触媒の種類が異なっており、ハニカム担体の上
に、内側層としてβ型ゼオライトをコートし、その上に
外側層としてパラジウム（Ｐｄ）を担持させるととも
に、セリア材を７０ｇ／触媒担体（Ｌ）の割合でコート
したものである。一方、四角印は、外側層の１０５ｇ／
触媒担体（Ｌ）に対して１０ｇ／Ｌの銀（Ａｇ）を含浸
させた点で、上記黒丸印のＨＣ吸着触媒と相違するもの
である。
【００６１】上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する
運転状態にあるときに、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入す
る排気ガスの酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値
が、燃焼室４内の平均空燃比を１３．５未満で燃焼させ
た場合に相当する排気ガス雰囲気となるようにする制御
を空燃比制御手段４３により実行した場合には、排気通
路２２に導出されるＲａｗＨＣおよびＲａｗＣＯの排出
量が極端に増大して、エミッションが却って悪化する傾
向がある。このため、上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが
脱離する運転状態にあるときには、上記酸素濃度と還元
剤濃度との割合に関する値が、エンジンの燃焼室４内に
おける平均空燃比燃焼室４内の平均空燃比を１３．５〜
１４．５の範囲内で燃焼させた場合に相当する排気ガス
雰囲気となるように制御することにより、ＲａｗＨＣお
よびＲａｗＣＯの排出量を増大させることなく、上記酸
素ストレージ材から酸素を放出させる制御を上記空燃比
制御手段４３により実行することが好ましい。
【００６２】また、上記実施形態に示すように、ＨＣ吸
着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときに、
エンジンの燃焼室４内における平均空燃比を、１４．７
以下、例えば１４．５程度のややリッチ状態とするフィ
ードフォワード制御を実行することにより、ＨＣ吸着触
媒２７の上流側における酸素濃度を、０．３％程度の設
定値を挟んで増大側と減少側とに交互に反転させること
なく、上記設定値に一致させる制御を実行するように構
成した場合には、上記酸素濃度が一時的に増大するとい
う事態の発生を防止し、この酸素濃度が増大することに
起因して酸素ストレージ材から放出される酸素量が低下
するのを防止できるため、上記ＨＣの浄化性能を常に良
好状態に維持することができる。
【００６３】なお、エンジンの燃焼室４内における平均
空燃比を、１４．７以下、例えば１４．５程度のややリ
ッチ状態とする上記フィードフォワード制御に代え、上
記空燃比の変動を抑制しつつ、０．３％程度の設定値に
一致させるフィードバック制御を実行するように構成し
た場合においても、ＨＣ吸着触媒２７の上流側における
酸素濃度が、上記設定値を挟んで増大側と減少側とに交
互に反転することに起因した上記弊害を防止することが
可能である。また、このようなフィードバック制御によ
り、エンジンから排出される酸素にＨＣ、ＣＯの濃度を
変動させた場合に、上記ＨＣ吸着触媒２７や、その上流
の三元触媒２５の三元浄化機能を向上させることができ
るという長所がある。
【００６４】特に、上記ＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材
２７ｂおよび触媒成分が経時劣化した場合には、上記Ｈ
Ｃ吸着材２７ｂから脱離するＨＣの脱離温度が低下する
とともに、上記触媒成分の活性化温度が上昇する傾向が
あるため、上記酸素ストレージ材から放出された反応性
の高い酸素を利用して、ＨＣ吸着材２７ｂから脱離した
ＨＣを浄化することによる効果が、より顕著に得られる
ことになる。
【００６５】また、上記実施形態では、ＨＣ吸着触媒２
７の担体２７ａ上の外層側に、上記ＨＣを酸化する機能
を有するパラジウム（Ｐｄ）もしくは白金（Ｐｔ）等の
触媒金属を含有した上記三元触媒層２７ｃからなる酸化
触媒層を配設するとともに、その内層側に、ＨＣの放出
温度を下げる働きを持つ銀を含浸担持させたβ型ゼオラ
イトからなるＨＣ吸着材２７ｂを配設したため、エンジ
ンの始動直後に、このＨＣ吸着材２７ｂに吸着されたＨ
Ｃが、昇温に伴って上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離した
後、排気通路２２中の流排ガスに合流する前に、上記三
元触媒層２７ｃの触媒作用により酸化されて効果的に浄
化されるという利点がある。
【００６６】特に、上記実施形態では、酸化セリウム
（ＣｅＯ2）等のセリア材からなる酸素ストレージ材
を、ＨＣ吸着触媒２７の外層側に配設された上記三元触
媒層２７ｃからなる酸化触媒層に含有させることによ
り、この酸化触媒層の触媒成分と、上記酸素ストレージ
材とを近接させて配設したため、上記ＨＣ吸着材２７ｂ
から脱離したＨＣを、上記酸素ストレージ材を構成する
セリア材から放出された単原子の酸素Ｏを利用して効率
よく酸化することが可能であり、このＨＣの浄化性能
を、より向上させることができる。
【００６７】なお、上記ＨＣ吸着触媒２７の担体２７ａ
上の外層に、パラジウム（Ｐｄ）もしくは白金（Ｐｔ）
等の触媒金属を含有させた酸化機能を有する上記三元触
媒層２７ｃを配設するとともに、その内層にβ型ゼオラ
イトに銀を含浸担持させ、かつ酸化セリウム（Ｃｅ
Ｏ2）等のセリア材からなる酸素ストレージ材を、ＨＣ
吸着触媒の外層側に配設された上記三元触媒層２７ｃに
含有させてなる上記実施形態に代え、上記三元触媒材料
とＨＣ吸着材と酸素ストレージ材とを一体に混合するこ
とにより、上記ＨＣ吸着触媒２７を構成してもよい。
【００６８】また、上記実施形態では、空燃比制御手段
４３からなる酸素濃度制御手段において、燃料噴射量を
調節することにより、ＨＣ吸着触媒の上流側における排
気ガスの酸素濃度を制御するようにしているが、電気式
スロットル弁１３の開度を調節することにより上記酸素
濃度を制御し、あるいは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、または二次エア供給通路３２からＨＣ吸着触媒２７
の上流位置に送り込まれる吸気（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構成
してもよい。
【００６９】また、上記のようにＨＣ吸着材２７ｂから
ＨＣが脱離する運転状態にあるときに、ＨＣ吸着触媒の
上流側における排気ガス中の酸素濃度を、０．３％程度
の設定値を挟んで増大側と減少側とに交互に反転させる
ことなく、上記設定値に一致させるように制御するよう
にした上記実施形態に代え、第２酸素濃度センサ２６の
出力反転によらず、燃焼室４内の空燃比を、設定値を挟
んで強制的にリッチ側とリーン側とに交互に反転（パー
タベーション）させる、いわゆるディザ制御を実行する
空燃比制御手段４３からなる酸素濃度制御手段を備えた
構造としてもよい。また、このようなディザ制御や、第
２酸素濃度センサ２６の出力値の反転に基づくフィード
バック制御において、上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが
脱離する運転状態にあるときには、このＨＣの脱離が完
了した通常の運転状態にあるときに比べ、例えば上記空
燃比制御手段４３による空燃比制御のフィードバック制
御ゲインを小さな値に設定する等により、平均空燃比の
変動幅を小さくするようにしてもよい。
【００７０】上記実施形態に係る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６および図７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）、エンジンの始動
直後であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。この
ステップＳ２２でＹＥＳと判定された場合には、燃焼安
定性を高めるために空燃比をリッチにするとともに、上
記電気式スロットル弁１３の開度を所定値とする始動後
制御を所定時間、例えば３秒〜５秒間に亘って実行する
（ステップＳ２３）。
【００７１】また、上記ステップＳ２２でＮＯと判定さ
れてエンジンの始動直後ではないこと、つまり上記始動
後制御が終了した状態にあることが確認された場合に
は、上記アクセル開度およびエンジン回転数の検出値に
基づいて、予め設定されたマップからエンジンの目標ト
ルクを読み出して設定するとともに、このエンジンの目
標トルクと、エンジン回転数とをパラメータとして予め
設定されたマップから燃料の基本噴射量Ｑｂおよび電気
式スロットル弁１３の基本開度Ｔｈθを設定した後（ス
テップＳ２４）、この基本開度Ｔｈθに対応した制御信
号を上記モータ１５に出力することにより電気式スロッ
トル弁１３を駆動する（ステップＳ２５）。
【００７２】次に、上記第３酸素濃度センサ２８の出力
信号値ＯX3と、予め設定された基準濃度ＯX30とを比較
することにより、上記ＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２
７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否か、つまり
図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、ＨＣ吸着材２７ｂに
吸着されるＨＣ量よりも、このＨＣ吸着材２７ｂから脱
離するＨＣ量の方が多くなって、上記排気ガス中の酸素
濃度が、予め設定された基準濃度よりも低い状態にある
か否かを、上記第３酸素濃度センサ２８の出力信号値Ｏ
X3に応じて判定する（ステップＳ２６）。なお、上記第
３酸素濃度センサ２８の出力信号値の変化率ΔＯX3と、
予め設定された基準変化率ΔＯX30とに基づき、上記Ｈ
Ｃ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂから脱離するＨＣの
脱離度合いを判別することにより、上記ＨＣ吸着材２７
ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否かを判定する
ようにしてもよい。また、このとき同時に、エンジン水
温を検出してエンジン温度が所定温度以上となり、ＨＣ
吸着触媒２７がＨＣを脱離する状態であることを確認す
るようにしてもよい。
【００７３】上記ステップＳ２６でＮＯと判定されて上
記ＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する
運転状態にないことが確認された場合には、最上流側に
配設された第１酸素濃度センサ２４の出力信号値Ｏ
X1と、予め設定された基準値ＯX1 0とを比較することに
より、上記三元触媒２５の上流側における排気ガス中の
酸素濃度が、設定空燃比の燃焼状態に相当する値よりも
低いリッチ傾向にあるか否かを判定する（ステップＳ２
７）。
【００７４】上記ステップＳ２７でＹＥＳと判定され、
燃焼室４内の平均空燃比が設定空燃比よりもリッチ傾向
にあることが確認された場合には、燃料の噴射量を低減
して燃焼室４内の空燃比をリーン方向に補正すべく、前
回の制御時に設定された燃料噴射の第１フィードバック
制御値Ｑｆ／ｂ１′から、所定の第１補正値（第１フィ
ードバック制御ゲイン）αを減算することにより、新た
な第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１を設定する（ス
テップＳ２８）。
【００７５】上記ステップＳ２７でＮＯと判定され、燃
焼室４内の平均空燃比が設定空燃比よりもリーン傾向に
あることが確認された場合には、燃料の噴射量を増大し
て燃焼室４内の空燃比をリッチ方向に補正すべく、前回
の制御時に設定された燃料噴射の第１フィードバック制
御値Ｑｆ／ｂ′に、所定の第１補正値（第１フィードバ
ック制御ゲイン）αを加算することにより、新たなフィ
ードバック制御値Ｑｆ／ｂを設定する（ステップＳ２
９）。
【００７６】次いで、後述する第２フィードバック制御
値Ｑｆ／ｂ２を０にリセットした後（ステップＳ３
０）、上記燃料の基本噴射量Ｑｂと、上記第１，第２フ
ィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１，Ｑｆ／ｂ２とを加算す
ることにより、燃料の最終噴射量Ｑｐを算出した後（ス
テップＳ３１）、燃料の噴射時期となったか否かを判定
し（ステップＳ３２）、ＹＥＳと判定された時点で、燃
料噴射弁７から上記最終噴射量Ｑｐの燃料を噴射する噴
射制御を実行する（ステップＳ３３）。
【００７７】また、上記ステップＳ２６でＹＥＳと判定
されて上記ＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが
脱離する運転状態にあることが確認された場合には、三
元触媒２５とＨＣ吸着触媒２７との間に配設された第２
酸素濃度センサ２６の出力信号値値Ｏｘ2と、予め設定
された基準値Ｏｘ2ｏとを比較することにより、上記Ｈ
Ｃ吸着触媒２７の上流側における排気ガスの酸素濃度
が、１４．５程度のややリッチな空燃比の燃焼状態に相
当する値よりも低いリッチ傾向にあるか否かを判定する
（ステップＳ３４）。
【００７８】上記ステップＳ３４でＹＥＳと判定され、
燃焼室４内の平均空燃比が上記空燃比１４．５よりもリ
ッチ傾向にあることが確認された場合には、燃料の噴射
量を低減して燃焼室４内の空燃比をリーン方向に補正す
べく、前回の制御時に設定された燃料噴射の第２フィー
ドバック制御値Ｑｆ／ｂ２′から、所定の第２補正値
（第２フィードバック制御ゲイン）βを減算することに
より、新たな第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１を設
定する（ステップＳ３５）。
【００７９】なお、上記第２補正値βは、第１補正値α
よりも小さな値に設定され、これによって上記ＨＣ吸着
材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときには、
このＨＣの脱離が完了した運転状態または上記ＨＣ吸着
材２７ｂにＨＣが吸着される通常の運転状態にあるとき
に比べて、上記空燃比制御手段４３による空燃比制御の
フィードバック制御ゲインが小さな値に設定されるよう
になっている。
【００８０】上記ステップＳ３４でＮＯと判定され、燃
焼室４内の平均空燃比が上記空燃比１４．５よりもリー
ン傾向にあることが確認された場合には、燃料の噴射量
を増大して燃焼室４内の空燃比をリッチ方向に補正すべ
く、前回の制御時に設定された燃料噴射の第２フィード
バック制御値Ｑｆ／ｂ２′に、所定の補正値（第２フィ
ードバック制御ゲイン）βを加算することにより、新た
な第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２を設定する（ス
テップＳ３６）。
【００８１】次いで、上記第２フィードバック制御値Ｑ
ｆ／ｂ２が、予め設定された基準フィードバック制御値
Ｑｆ／ｂ２ｏよりも小さいか否かを判定することによ
り、上記第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２に基づい
て燃料の最終噴射量を設定した場合に、燃焼室４内に平
均空燃比が理論空燃比よりもリーン傾向になる可能性が
あるか否かを判定する（ステップＳ３７）。
【００８２】上記ステップＳ３７でＹＥＳと判定され、
燃焼室４内に平均空燃比が理論空燃比よりもリーン傾向
になる可能性があることが確認された場合には、このリ
ーン傾向となるのを防止し得る値に設定されたフィード
バック制御値Ｑｆ／ｂｏを、上記第２フィードバック制
御値Ｑｆ／ｂ２として設定する（ステップＳ３８）。そ
して、上記第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１を、０
にリセットした後（ステップＳ３９）、上記ステップＳ
３１に移行して燃料噴射弁７から上記最終噴射量Ｑｐの
燃料を噴射する噴射制御を実行する。
【００８３】上記のようにＨＣ吸着触媒２７の上流側に
おける排気ガス中の酸素濃度に基づいてエンジンの燃焼
室４内における平均空燃比を、設定空燃比を挟んでリッ
チ状態とリーン状態とに交互に反転させるフィードバッ
ク制御する空燃比制御手段４３からなる上記酸素濃度制
御手段を備えたエンジンの排気浄化装置において、上記
ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあると
きには、このＨＣの脱離が完了した通常の運転状態にあ
るときに比べて、上記空燃比制御手段４３による空燃比
制御のフィードバック制御ゲインを小さな値に設定する
ように構成した場合においても、エンジンの始動後に、
昇温に伴って上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣ
を、比較的低温度で効率よく浄化することにより、大気
中にＨＣが放出されるのを効果的に防止することができ
る。
【００８４】すなわち、図８（Ｂ）に示すように、エン
ジンの始動後に、上記ＨＣ吸着触媒２７の温度が上昇し
てＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態となっ
たことが、第３酸素濃度センサ２８の出力信号値ＯX3に
応じて確認された時点Ｔ１で、図８（Ｃ）に示すよう
に、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比を、やや
リッチ状態に設定して、上記空燃比制御手段４３により
空燃比のフィードバック制御を実行するとともに、上記
ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあると
きには、このＨＣの脱離が完了した通常の運転状態にあ
るとき（時点Ｔ２以後）等に比べて、上記空燃比制御手
段４３による空燃比制御のフィードバック制御ゲインを
小さな値に設定したため、上記ＨＣが脱離する運転状態
で、燃焼室４内における平均空燃比が一時的にリーン状
態となるのを防止することができる。したがって、上記
ＨＣ吸着触媒２７の上流側における排気ガス中の酸素濃
度を低下させることにより、上記酸素ストレージ材を構
成するセリア材から反応性の高い酸素Ｏを放出させ、こ
の酸素Ｏを利用した上記三元触媒層２７ｃの触媒作用に
よって１５０℃程度の低温で、上記ＨＣ吸着材２７ｂか
ら脱離したＨＣを効果的に浄化することができ、しかも
他のＣＯ、ＮＯｘの浄化性能も向上させることができ
る。
【００８５】特に、上記実施形態では、ＨＣ吸着材２７
ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときに設定された
上記第２フィードバック制御ゲインに基づく空燃比制御
の実行に応じ、燃焼室４内の平均空燃比が理論空燃比よ
りもリーン傾向になる可能性があることが確認された場
合に、上記平均空燃比がリーン傾向となるのを防止し得
る値に設定されたフィードバック制御値Ｑｆ／ｂｏを、
上記第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２として設定す
るように構成したため、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱
離する運転状態にあるときに、上記酸素濃度が一時的に
増大すること起因して酸素ストレージ材から放出される
酸素量が低下するという事態の発生を確実に防止するこ
とができる。
【００８６】なお、上記実施形態では、ＨＣ吸着触媒２
１からＨＣが脱離する運転状態にあるときには、上記第
２酸素濃度検出センサ２６の検出値に基づいて設定され
た第２フィードバック制御ゲインβに基づくフィードバ
ック制御を実行し、それ以外の運転状態にあるときとに
は、上記第１酸素濃度検出センサ２４の検出値に基づい
て設定された第１フィードバック制御ゲインαに基づく
フィードバック制御を実行するように構成したが、ＨＣ
の脱離中でも、上記第１酸素濃度検出センサ２４の検出
値に基づくフィードバック制御と、上記第２酸素濃度検
出センサ２６の検出値に基づくフィードバック制御とを
同時に実行するようにしてもよい。すなわち、上記燃料
の基本噴射量Ｑｐに第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ
１と、第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２との両方を
加算して最終噴射量を設定するようにしてもよい。
【００８７】また、上記各実施形態では、燃焼室４内に
燃料を直接噴射するインジェクタ７からなる燃料供給手
段を備えたエンジンについて本発明を適用した例につい
て説明したが、吸気ポートに燃料を噴射するようにした
エンジンについても本発明を適用可能である。
【００８８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、排気ガ
ス中のＨＣを吸着するとともに、昇温に伴って吸着した
ＨＣを脱離するＨＣ吸着材と、排気ガス中の酸素濃度が
高いときに酸素を吸蔵するとともに、上記酸素濃度が低
下するのに応じて吸蔵した酸素を放出する酸素ストレー
ジ材と、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを酸化する酸
化触媒とを含有するＨＣ吸着触媒が排気通路に配置され
たエンジンの排気浄化装置において、上記ＨＣ吸着材か
らＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記酸素スト
レージ材から酸素が放出されるようにＨＣ吸着触媒の上
流側における排気ガス中の酸素濃度を制御する酸素濃度
制御手段を設けたため、エンジンの始動後に、昇温に伴
って上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを、比較的低温度
で効率よく浄化することにより、大気中にＨＣが放出さ
れるのを効果的に防止できるという利点がある。
【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】ＨＣ吸着触媒の具体的構成を示す説明図であ
る。
【図３】排気ガス浄化装置の制御動作を示すフローチャ
ートである。
【図４】排気ガス浄化装置の制御動作を示すタイムチャ
ートである。
【図５】ＨＣ低減効果の実験データを示すグラフであ
る。
【図６】排気ガス浄化装置の制御動作の前半部を示すフ
ローチャートである。
【図７】排気ガス浄化装置の制御動作の後半部を示すフ
ローチャートである。
【図８】排気ガス浄化装置の制御動作を示すタイムチャ
ートである。
【符号の説明】
２２ 排気通路 ２７ ＨＣ吸着触媒 ２７ｂ ＨＣ吸着材 ２７ｃ 三元触媒層（酸化触媒層） ４３ 空燃比制御手段（酸素濃度制御手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/10 Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｐ 3/24 Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ａ ＺＡＢ Ｂ０１Ｄ 53/34 Ａ 3/28 ３０１ 53/36 １０３Ｚ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ (72)発明者 重津 雅彦 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 AA17 AA23 AA24 AA28 AB02 AB03 AB08 AB10 BA03 BA14 BA15 BA19 BA32 CA13 CA22 CA26 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA01 DA02 DA08 DB10 DC00 DC01 EA00 EA01 EA05 EA06 EA07 EA14 EA15 EA23 EA30 EA31 EA34 FA02 FA04 FA12 FA13 FB02 FB10 FB11 FB12 FC04 FC07 GA06 GA16 GB01X GB01Y GB04Y GB05W GB06W GB07W GB09Y GB10X GB10Y GB16X GB17X HA08 HA18 HA19 HA36 HA37 HA42 HB03 HB05 3G301 HA01 HA04 HA06 HA13 JA25 JA26 JB09 KA02 LB02 LB04 MA01 MA11 NA07 NA08 ND01 ND05 ND42 NE01 NE06 NE13 NE14 PA01A PA01Z PA09A PA09Z PA10A PA10Z PA11A PA11Z PD02A PD02Z PE01A PE01Z 4D002 AA34 AA40 BA03 CA07 DA11 DA21 DA45 DA70 EA02 EA08 EA13 GA02 GB02 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB05 AB07 BA03X BA08X BA11X BA19X BA30X BA31X BA34X BA41X BB02 BB16 CC32 CC44 CC47 DA01 DA02 DA03 DA08 DA20 EA04

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排気ガス中のＨＣを吸着するとともに、
    昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材と、排
    気ガス中の酸素濃度が高いときに酸素を吸蔵するととも
    に、上記酸素濃度が低下するのに応じて吸蔵した酸素を
    放出する酸素ストレージ材と、上記ＨＣ吸着材から脱離
    したＨＣを酸化する酸化触媒とを含有するＨＣ吸着触媒
    が排気通路に配置されたエンジンの排気浄化装置におい
    て、上記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にある
    ときに、上記酸素ストレージ材から酸素が放出されるよ
    うにＨＣ吸着触媒の上流側における排気ガス中の酸素濃
    度を制御する酸素濃度制御手段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】 上記酸素濃度制御手段は、ＨＣ吸着材か
    らＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記ＨＣ吸着
    触媒の上流側における排気ガス中の酸素濃度が０．３％
    以下となるように制御する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】 上記酸素濃度制御手段がエンジンの燃焼
    室内における平均空燃比を制御する空燃比制御手段によ
    り構成され、上記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状
    態にあるときに、上記空燃比制御手段により、ＨＣ吸着
    触媒に流入する酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する
    値を、エンジンの燃焼室内における平均空燃比を１４．
    ７以下として燃焼させた場合に相当する排気ガス雰囲気
    とするように制御することにより、上記酸素ストレージ
    材から酸素を放出させるようにし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。
  4. 【請求項４】 上記酸素濃度制御手段がエンジンの燃焼
    室内における平均空燃比を制御する空燃比制御手段によ
    り構成され、上記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状
    態にあるときに、上記空燃比制御手段により、ＨＣ吸着
    触媒に流入する酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する
    値を、エンジンの燃焼室内における平均空燃比を１３．
    ５〜１４．５の範囲内として燃焼させた場合に相当する
    排気ガス雰囲気とするように制御することにより、上記
    酸素ストレージ材から酸素を放出させるようにしたこと
    を特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
  5. 【請求項５】 上記酸素濃度制御手段は、ＨＣ吸着触媒
    の上流側における排気ガス中の酸素濃度を、設定値を挟
    んで増大側と減少側とに交互に反転させることなく、上
    記設定値に一致させるように制御することを特徴とする
    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が、ＨＣ吸着触媒
    の上流側における排気ガス中の酸素濃度に基づいてエン
    ジンの燃焼室内における平均空燃比を、設定空燃比を挟
    んでリッチ状態とリーン状態とに交互に反転させるフィ
    ードバック制御する空燃比制御手段により構成され、上
    記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるときに
    は、このＨＣの脱離が完了した通常の運転状態にあると
    きに比べて、上記空燃比制御手段による空燃比制御のフ
    ィードバック制御ゲインを小さな値に設定することを特
    徴とする請求項３または４記載のエンジンの排気浄化装
    置。
  7. 【請求項７】 上記ＨＣ吸着触媒の担体上の外層側に酸
    化触媒層を配設するとともに、その内層側にＨＣ吸着材
    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。
  8. 【請求項８】 上記酸素ストレージ材を、ＨＣ吸着触媒
    の外層側に配設された酸化触媒層に含有させたことを特
    徴とする請求項７記載のエンジンの排気浄化装置。
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