JP2002364411A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒体に含有された貴金属の触媒性能が劣化
することに起因した排気ガスの浄化性能の悪化を適正に
解消する。 【解決手段】 少なくともエンジンの高負荷あるいは高
回転時に、酸素濃度制御手段４０により、上記触媒体２
５に流入する排気ガス中の酸素濃度を基準値以上に制御
するように構成されたエンジンの排気浄化装置におい
て、上記触媒体２５の状態を判定する状態判定手段４２
を備え、この状態判定手段４２によって上記貴金属の触
媒性能が劣化した状態にあると判定され、かつ触媒体２
５の温度が貴金属の性能改善に適した温度以上であると
判定された場合に、上記酸素濃度制御手段４０により、
上記触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定
値以下に制御するように構成した。

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
れて排気ガスを浄化す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、例えば特開平１１−１９０２１０
号公報に示されるように、排気ガス中の各成分間の酸化
還元化学論関係において、還元剤に対して酸化剤が多い
状態でＮＯｘを化学吸着し、酸化剤に対して還元剤が同
量以上の状態で吸着したＮＯｘを接触還元するＮＯｘ吸
着触媒を排気通路に配設し、排気ガス中の酸化剤が多い
状態をつくって吸着触媒上にＮＯｘを化学吸着させ、次
に排気ガス中の還元剤が酸化剤と同量以上の状態を作
り、吸着触媒上に吸着したＮＯｘを、還元剤と反応させ
ることによりＮ₂に還元して無害化するエンジンの排気
ガス浄化装置において、上記ＮＯｘ吸着触媒のＮＯｘ吸
着触媒にＳＯｘからなる被毒物が付着することに起因し
てＮＯｘの吸着性能が劣化したことが確認された場合
に、エンジンから排出される排気ガスを、理論空燃比も
しくは燃料過剰な状態とし、排気温度を所定以上に所定
期間以上に保持することにより、上記ＮＯｘ吸着触媒に
付着したＳＯｘを除去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ＮＯｘ吸
着材にＳＯｘが付着することによるＳＯｘ被毒に起因し
てＮＯｘの吸着性能が劣化したことが確認された場合
に、エンジンから排出される排気ガスを理論空燃比もし
くは燃料過剰な状態、つまり排気ガス中の酸素濃度を通
常時よりも減少させる酸素濃度制御を、所定温度領域で
所定時間に亘り実行して上記ＮＯｘの吸着性能を改善す
るようにした場合には、上記触媒体に含有された貴金属
に酸素が付着することに起因した触媒性能の劣化、つま
り貴金属の酸素被毒を同時に解消することができるとい
う利点がある。

【０００４】しかし、燃費の向上を目的として、例えば
エンジンの高回転・高負荷領域を含むほとんどの運転領
域で、混合気の空燃比を高くするように構成された全域
リーンバーンエンジン等では、貴金属の酸素被毒に起因
した触媒性能の劣化が頻繁に発生するのに対し、ＮＯｘ
吸着材のＳＯｘ被毒に起因したＮＯｘの吸着性能の劣化
は、長期間の運転が行われた後に発生し、両者の発生頻
度は顕著に相違する。また、上記ＮＯｘ吸着材に付着し
たＳＯｘを除去するのに要する時間は、上記貴金属に付
着した酸素を除去するのに要する時間に比べて極端に長
い傾向がある。

【０００５】このため、上記貴金属の酸素被毒に起因し
た触媒性能の劣化が発生する度に、燃焼噴射量を通常時
よりも増大させる等により排気ガス中の酸素濃度を所定
時間に亘って低下させる制御を頻繁に実行した場合に
は、上記リーンバーンエンジンにおける燃費の改善効果
が損なわれるという問題がある。

【０００６】また、上記公報に示されるように、ＮＯｘ
吸着材のＳＯｘ被毒に起因したＮＯｘの吸着性能の劣化
が発生した場合にのみ、上記燃焼噴射量を通常時よりも
増大させる等により排気ガス中の酸素濃度を低下させる
ように構成した場合には、上記貴金属の酸素被毒に起因
したＮＯｘの浄化性能の悪化を迅速に解消することがで
きないため、排気ガスの浄化性能が充分に得られないと
いう問題があった。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑み、触媒体
に含有された貴金属の触媒性能が劣化することに起因し
た排気ガスの浄化性能の悪化を適正に解消することがで
きるエンジンの排気浄化装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
貴金属を含有する触媒体が排気通路に配設されるととも
に、この触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を運転
状態に応じて制御する酸素濃度制御手段を備え、少なく
ともエンジンの高負荷あるいは高回転時に、上記酸素濃
度制御手段により、上記触媒体に流入する排気ガス中の
酸素濃度を基準値以上に制御するように構成されたエン
ジンの排気浄化装置において、上記触媒体の状態を判定
する状態判定手段を備え、この状態判定手段によって上
記貴金属の触媒性能が劣化した状態にあると判定され、
かつ触媒体の温度が貴金属の性能改善に適した温度以上
であると判定された場合に、上記酸素濃度制御手段によ
り、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定
値以下に制御するように構成したものである。

【０００９】上記構成によれば、少なくともエンジンの
高負荷あるいは高回転時に、上記触媒体に流入する排気
ガス中の酸素濃度を基準値以上とする制御が実行され、
上記触媒体に含有された貴金属が酸素被毒する等によ
り、その触媒性能が劣化したことが上記状態判定手段に
おいて確認された場合には、上記触媒体の温度が貴金属
の性能改善に適した温度以上となった時点で、上記触媒
体に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下とする
制御が酸素濃度制御手段によって実行されるため、上記
貴金属に付着した酸素が適正なタイミングで除去されて
排気ガスの浄化性能が改善されることになる。

【００１０】請求項２に係る発明は、上記請求項１記載
のエンジンの排気ガス浄化装置において、上記触媒体
は、排気ガスの酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着するとと
もに、酸素濃度の低下に伴ってＮＯｘを脱離するＮＯｘ
吸着材を含有し、上記酸素濃度制御手段は、ＮＯｘ吸着
材がＮＯｘの吸着および脱離を行う運転状態で、第１期
間に亘って上記酸素濃度を基準値以上とした後、この第
１時間よりも短い期間に設定された第２期間に亘って上
記酸素濃度を所定値以下とすることにより、上記ＮＯｘ
吸着材からＮＯｘを脱離させる制御を実行するように構
成されたものである。

【００１１】上記構成によれば、ＮＯｘ吸着材がＮＯｘ
の吸着および脱離を行う運転状態で、第１期間に亘って
上記触媒体の重量部における排気ガス中の酸素濃度が基
準値以上に制御されることにより、上記ＮＯｘ吸着材に
所定量のＮＯｘが吸着されるとともに、この第１時間よ
りも短い期間に設定された第２期間に亘って上記酸素濃
度が所定値以下に制御されることにより、上記ＮＯｘ吸
着材から脱離したＮＯｘが上記貴金属の触媒作用により
還元されて浄化されることになる。

【００１２】請求項３に係る発明は、上記請求項２記載
のエンジンの排気ガス浄化装置において、上記状態判定
手段は、ＮＯｘ吸着材からＮＯｘが脱離される運転状態
にあり、かつ触媒体の温度が予め設定された判定基準温
度よりも低いときに、上記貴金属によるＮＯｘの還元性
能に基づいて上記貴金属の触媒性能が劣化したか否かを
判定するものある。

【００１３】上記構成によれば、触媒体の温度が比較的
低い場合に発生する上記貴金属の酸素被毒に起因した触
媒性能の低下が上記状態判定手段において正確に判定さ
れ、この判定結果に応じて上記貴金属に付着した酸素の
除去が適正なタイミングで行われることになる。

【００１４】請求項４に係る発明は、上記請求項３記載
のエンジンの排気ガス浄化装置において、上記触媒体の
下流部における排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃
度検出手段を備え、上記状態判定手段は、上記酸素濃度
検出手段により検出された排気ガス中の酸素濃度に応じ
て上記貴金属の触媒性能が劣化したか否かを判定するも
のである。

【００１５】上記構成によれば、上記状態判定手段にお
いて、上記貴金属が酸素被毒することに起因した触媒性
能の劣化が、触媒体の下流部における排気ガス中の酸素
濃度の検出値に基づいて正確に判定されることになる。

【００１６】請求項５に係る発明は、上記請求項１記載
のエンジンの排気ガス浄化装置において、上記状態判定
手段は、エンジンの運転履歴に基づいて上記貴金属の触
媒性能が劣化したか否かを判定するものである。

【００１７】上記構成によれば、触媒体に流入する排気
ガス中の酸素濃度を第１時間に亘り基準値以上とする制
御が、どの程度繰り返されたか等の運転履歴に基づき、
上記貴金属が酸素被毒することに起因して触媒性能が劣
化しているか否かが、上記状態判定手段において容易か
つ適正に判定されることになる。

【００１８】請求項６に係る発明は、上記請求項１〜５
の何れかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置におい
て、上記状態判定手段により貴金属の触媒性能が劣化し
た状態にあると判定された場合に、上記触媒体の温度を
上昇させる制御を実行する昇温制御手段を備えたもので
ある。

【００１９】上記構成によれば、上記状態判定手段によ
り貴金属の触媒性能が劣化した状態にあると判定された
場合に、上記触媒体の温度を上昇させる制御が実行され
て上記貴金属が性能改善に適した温度となるため、上記
貴金属に付着した酸素を除去する制御が迅速に実行され
ることになる。

【００２０】

【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内において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。

【００２１】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。

【００２２】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により開閉駆動されるように構
成されている。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。

【００２３】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、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２０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吸気通路１０
に設置した構造としてもよい。

【００２４】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の上流端が気筒２毎に分岐している。また、
上記排気通路２２には、排気ガス中の酸素濃度を検出す
る第１酸素濃度検出手段２４と、排気ガスを浄化する触
媒体２５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２酸素濃度検出手段２６とが配設されてい
る。

【００２５】上記第１，第２酸素濃度検出手段２４，２
６は、排気ガス中の酸素濃度に基づいて排気ガスの空燃
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センサからなっている。例えば、排気ガス中
の酸素濃度と還元剤濃度の割合に関するが、燃焼室４内
における平均空燃比を理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）
に設定して燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する
値の場合には、上記第１，第２酸素濃度検出手段２４，
２６の出力値が０．４５Ｖとなり、排気ガス中の酸素濃
度が、上記理論空燃比の燃焼状態に相当する値よりもリ
ーンの場合、つまり酸素濃度が低いときには、出力値が
上記０．４５Ｖよりも高くなることにより、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、排気ガス中の酸素濃度に応
じて出力値がリニアに変化するリニアＯ₂センサを用い
てもよい。

【００２６】また、上記触媒体２５は、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２
５ａと、この担体２５ａに形成された貫通孔の壁面に担
持されたＮＯｘ吸着材層２５ｂと、その表面にコーティ
ングされる等により担持された触媒材層２５ｃとにより
構成されている。

【００２７】上記ＮＯＸ吸着材層２５ｂは、例えば活性
アルミナ等に、Ｒｈ成分からなる貴金属と、ＮＯｘ吸着
材として機能を有するＫ等のアルカリ金属もしくはＢａ
等のアルカリ土類または希土類等とを担持させてなり、
上記ＮＯｘ吸着材がＮＯｘを化学吸着または化学結合に
より吸着するように構成されている。また、上記触媒材
層２５ｃは、ゼオライト等からなる担持母材に、Ｐｔ成
分またはＲａ成分等からなる貴金属を担持させてなり、
この貴金属の触媒作用により上記ＮＯｘ吸着材から脱離
したＮＯｘおよび排気ガス中のＮＯｘを還元して浄化す
るように構成されている。

【００２８】なお、上記ゼオライト等からなる担持母材
にＰｔ成分またはＲａ成分等からなる貴金属を担持させ
てなる触媒材と、活性アルミナ等にＮＯｘ吸着材として
機能を有するＫ等のアルカリ金属もしくはＢａ等のアル
カリ土類または希土類等とを担持させてなるＮＯｘ吸着
材とを一体に混合することにより、上記触媒体２５を構
成してもよい。

【００２９】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酸素濃度検出手段２４の上流側部に接続され、上記Ｅ
ＧＲ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
３０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等により排気
還流手段が構成されている。

【００３０】また、上記排気通路２２には、吸気の一部
を吸気通路１０から上記触媒体２５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。

【００３１】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２酸素濃度検出
手段２４，２６及びＥＧＲ弁３０のリフトセンサ３１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３
７、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。

【００３２】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
量および噴射時期を調節する等により上記触媒体２５に
流入する排気ガス中の酸素濃度を制御する酸素濃度制御
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、上記触媒体２５の
温度および浄化性能等を判定する状態判定手段４２とが
設けられている。

【００３３】上記酸素濃度制御手段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。具体的には、
通常の運転時に、エンジンの高負荷あるいは高回転時を
含む略全ての運転領域で、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平均空
燃比を、理論空燃比よりも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。

【００３４】また、酸素濃度制御手段４０は、上記状態
判定手段４２において触媒体２５のＮＯｘ吸着材がＮＯ
ｘの吸着および脱離を行う温度領域、例えば２００℃〜
５００℃の範囲内にあることが確認された場合に、上記
平均空燃比を理論空燃比よりもリーンに設定して上記触
媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以上
にする制御を、エンジンの運転状態に対応して設定され
た第１時間に亘って実行した後、上記平均空燃比を理論
空燃比またはそれよりもややリッチにして上記触媒体２
５に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下にする
制御を、エンジンの運転状態に対応して設定された第２
時間に亘って実行するように構成されている。これによ
り、上記第１時間内においてＮＯｘ吸収材層２５ｂに吸
着されたＮＯｘが、上記第２時間内で脱離することにな
る。

【００３５】そして、上記状態判定手段４２において、
触媒体２５によるＮＯｘの浄化性能が劣化した状態にあ
ると判定された場合、つまり上記触媒材層２５ｃの貴金
属が酸素被毒し、あるいは上記ＮＯｘ吸着材層２５ｂの
ＮＯｘ吸着材がＳＯｘ被毒した状態にあることが確認さ
れた場合には、上記酸素濃度制御手段４０により、燃焼
室４内における混合気の平均空燃比を理論空燃比または
それよりもややリッチに設定して上記貴金属の酸素被毒
およびＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒を解消する制御が、そ
れぞれ所定の温度域で所定時間に亘り実行されるように
なっている。

【００３６】すなわち、上記酸素濃度制御手段４０は、
状態判定手段４２において触媒体２５によるＮＯｘの浄
化性能が劣化した状態にあると判定された場合に、上記
触媒体２５に流入する排気ガス中の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４内におけ
る平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７以下、好ましくは１３．
５〜１４．５の範囲内として燃焼させた場合の排気ガス
雰囲気に相当した値とする制御を実行するように構成さ
れている。

【００３７】このようにして上記触媒体２５に流入する
排気ガス中に含まれる酸素の濃度が、例えば０．３％以
下、好ましくは０．１％以下（略０％）に設定されるこ
とにより、上記触媒体２５の触媒材層２５ｃに含有され
た貴金属に付着した酸素が除去され、あるいは上記触媒
体２５のＮＯｘ吸着材層２５ｂのＮＯｘ吸着材に付着し
たＳＯｘが除去されるようになっている。

【００３８】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制御するものであり、
基本的には点火時期をＭＢＴに制御するように構成され
ている。また、上記点火時期制御手段４１は、上記状態
判定手段４２において、触媒体２５によるＮＯｘの浄化
性能が劣化した状態にあると判定された場合に、点火時
期を上記ＭＢＴよりも所定量だけリタードさせることに
より、上記触媒体２５の温度を上昇させる温度上昇手段
としての機能を有している。

【００３９】上記状態判定手段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触
媒体２５の温度を推定し、この触媒温度の推定値に基づ
いて上記触媒体２５のＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着およ
び脱離を行う温度領域にあるか否か判定し、この判定デ
ータを上記酸素濃度制御手段４０に出力するように構成
されている。なお、上記排気通路２２等に配設された温
度計の検出値に基づいて上記触媒体２５の温度を推定
し、あるいは上記触媒体２５の下流側に配設された第２
酸素濃度検出手段２６の検出信号に応じて上記ＮＯｘ吸
着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う温度領域にあるか
否か判定するようにしてもよい。

【００４０】また、上記状態判定手段４２は、第２酸素
濃度検出手段２６により検出された触媒体２５の下流部
における排気ガス中の酸素濃度に基づき、触媒体２５の
貴金属が酸素被毒し、あるいは上記ＮＯｘ吸着材がＳＯ
ｘ被毒する等により、上記貴金属の触媒性能またはＮＯ
ｘ吸着材のＮＯｘ吸着力が劣化した状態にあるか否かを
判定するように構成されている。

【００４１】上記ＥＣＵ３４の状態判定手段４２におい
て実行されるエンジンの運転状態の判定制御を、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）、燃焼室４内の平均
空燃比をリーン状態に制御する第１時間Ｔ_LNOを、予め
設定されたマップから読み出して設定する（ステップＳ
２）。

【００４２】上記マップは、エンジンが高負荷・高回転
の運転状態にある程、上記第１時間Ｔ_LNOが短い値とな
るように、エンジン出力とエンジン回転数とをパラメー
タとして設定されている。すなわち、エンジンが高負荷
・高回転の運転状態にある場合には、ＮＯｘの排出量が
多くなって上記ＮＯｘ吸着材に吸着されるＮＯｘが飽和
量となる時間が短くなる傾向があるため、これに対応し
てエンジン出力が高く、かつエンジン回転数が高い程、
上記第１時間Ｔ_LNOが短い値に設定されるようになって
いる。

【００４３】次いで、上記第１時間Ｔ_LNO内にあるか否
かを判定するタイマーの計測時間Ｔ_{L N}の値を１だけイン
クリメントした後（ステップＳ３）、上記計測時間Ｔ_LN
が第１時間Ｔ_LNO以上であるか否かを判定することによ
り（ステップＳ４）、上記タイマーがタイムアップした
か否かを確認する。

【００４４】上記ステップＳ４でＹＥＳと判定されて上
記第１時間Ｔ_LNOが経過したことが確認された場合に
は、上記ＮＯｘ吸着材からＮＯｘを放出させる運転状態
となったことを示すＮＯｘパージフラグＦ_NOを、１にセ
ットした後（ステップＳ５）、上記タイマーのカウント
値Ｔ_LNを０にリセットする（ステップＳ６）。なお、ス
テップＳ５でＮＯと判定されて上記第１時間Ｔ_LNOが経
過していないことが確認された場合には、上記ＮＯｘパ
ージフラグＦ_NOを、０にリセットした後（ステップＳ
７）、リターンする。

【００４５】次いで、上記状態判定手段４２において実
行される触媒体２５の浄化性能の判定制御を、図４およ
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Ｓ１１）、エンジ
ン始動後に計測された時間経過および運転履歴または排
気通路２２配設された温度計の検出値等に基づいて上記
触媒体２５の温度Ｔ_{CA T}を推定する（ステップＳ１
２）。

【００４６】その後、上記状態判定手段４２において推
定された触媒体２５の温度Ｔ_CATが、２００℃程度の下
限値Ｔ_CATLから５００℃程度の上限値Ｔ_CATHまでの範囲
内にあるか否かを判定することにより（ステップＳ１
３）、上記ＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行
う温度領域にあるか否かを確認する。このステップＳ１
３でＮＯと判定されてＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着およ
び脱離を行う温度領域にないことが確認された場合に
は、そのままリターンする。

【００４７】上記ステップＳ１３でＹＥＳと判定されて
ＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う温度領域
にあることが確認された場合には、上記ＮＯｘパージフ
ラグＦ_NOが０から１にセットされた直後の運転状態にあ
るか否かを判定し（ステップＳ１４）、ＹＥＳと判定さ
れた場合には、上記触媒体２５の浄化性能が劣化したか
否かを判定するためのタイマーのカウント値Ｔ_DMを、１
だけインクリメントする（ステップＳ１５）。

【００４８】次いで、上記触媒体２５の下流部に配設さ
れた上記第２酸素濃度検出手段２６によって検出された
酸素濃度Ｏｘが、予め設定された基準濃度Ｏｘｏよりも
小さいか否かを判定することにより（ステップＳ１
６）、上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合
に関する値が、基準空燃比の排気ガス雰囲気よりもリッ
チ状態となったか否かを判別する。

【００４９】上記ステップＳ１６でＮＯと判定され、触
媒体２５の下流部における排気ガス中の酸素濃度Ｏｘ
が、基準濃度Ｏｘｏ以下のリーン状態にあることが確認
された場合には、そのままリターンして上記制御動作を
繰り返す。この場合、上記ステップＳ１４でＮＯと判定
された後、上記カウント値Ｔ_DMをカウントするタイマー
のカウント状態にあるか否かが判定される（ステップＳ
１７）。

【００５０】上記ステップＳ１７でＹＥＳと判定されて
上記浄化性能が劣化したか否かを判定する制御状態にあ
ることが確認された場合には、上記ステップＳ１５に移
行して上記カウント値Ｔ_DMを１だけインクリメントした
後、上記ステップＳ１６で上記触媒体２５の下流部にお
ける排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが、基準濃度Ｏｘｏ以下
のリッチ状態となったか否かを判別する。なお、上記ス
テップＳ１７でＮＯと判定されて上記タイマーのカウン
ト状態にないこと、つまり上記浄化性能が劣化したか否
かを判定する制御状態にないことが確認された場合に
は、そのままリターンする。

【００５１】そして、上記ステップＳ１６でＹＥＳと判
定されて上記排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが、基準濃度Ｏ
ｘｏ以下のリッチ状態となったことが確認された時点
で、上記タイマーのカウント値Ｔ_DMが、予め設定された
判定値Ｔ_DMOよりも小さいか否かを判定することにより
（ステップＳ１８）、上記触媒体２５の浄化性能が劣化
した状態にあるか否かを判別する。

【００５２】すなわち、図６（Ａ）に示すように、上記
ＮＯｘパージフラグＦ_NOが１にセットされた時点ｔ１か
ら、燃焼室４内の平均空燃比をリーンに設定する制御状
態からリッチに設定する制御状態に移行すると、上記触
媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度が低下するこ
とにより、上記ＮＯｘ吸着材に吸着されたＮＯｘが脱離
するとともに、このＮＯｘが還元されて酸素が放出され
る。このため、上記触媒体２５の浄化性能が正常であれ
ば、図６（Ｂ）の実線で示すように、上記の時点ｔ１か
ら上記排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが基準濃度Ｏｘｏ以下
のリッチ状態となる時点ｔ２までの時間Δｔが所定値以
上となるため、この時間Δｔに基づいて上記触媒体２５
の浄化性能が劣化した状態にあるか否かを判別すること
ができる。

【００５３】上記ステップＳ１８でＮＯと判定され、上
記タイマーのカウント値Ｔ_DMが予め設定された判定値Ｔ
_DMOよりも大きいこと、つまり上記触媒体２５によるＮ
Ｏｘの浄化性能が正常であるために、上記ＮＯｘパージ
フラグＦ_NOが０から１にセットされた時点ｔ１から上記
排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが基準濃度Ｏｘｏ以下のリッ
チ状態となる時点ｔ２までの時間Δｔが、所定値以上で
あることが確認された場合には、そのままリターンす
る。

【００５４】これに対して上記ステップＳ１８でＹＥＳ
と判定され、触媒体２５の浄化性能が劣化しているた
め、図６（Ｂ）の破線で示すように、上記時点ｔ１から
上記排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが基準濃度Ｏｘｏ以下の
リッチ状態となる時点ｔ２′までの時間Δｔ′が、所定
値未満であることが確認された場合には、上記触媒温度
Ｔ_CATが、予め２５０℃程度に設定された判定基準温度
Ｔ_CAT1よりも低いか否かを判定することにより（ステッ
プＳ１９）、上記浄化性能の劣化が、貴金属の酸素被毒
によるものか否かを判別する。

【００５５】すなわち、上記触媒体２４の浄化性能が正
常である場合には、図７の実線に示すように、上記触媒
度Ｔ_CATが、２００℃程度の下限値Ｔ_CATL以上となって
ＮＯｘの脱離が開始した直後から、ＮＯｘの浄化率が上
昇するとともに、上記ＮＯｘ吸着材に吸着されたＮＯｘ
の脱離が完了した時点でＮＯｘの浄化率が低下し、この
時点では上記触媒温度Ｔ_CATが所定値に上昇した状態に
ある。

【００５６】これに対して、上記貴金属の酸素被毒が発
生した場合には、図７の破線ａに示すように、上記ＮＯ
ｘ吸着材からＮＯｘの脱離が開始された時点から所定時
間が経過して上記触媒温度Ｔ_CATがある程度上昇した時
点で、ＮＯｘの浄化率が上昇することになる。一方、上
記ＮＯｘ吸着材がＳＯｘ被毒した場合には、ＮＯｘ吸着
材に吸着されるＮＯｘ量が減少するため、図７の破線ｂ
に示すように、上記ＮＯｘ吸着材からのＮＯｘの脱離が
正常時に比べて早期に完了し、上記触媒温度Ｔ _CATの高
温領域でＮＯｘの浄化率が低下する傾向がある。したが
って、上記ＮＯｘの浄化率の低下が、２０５℃程度の判
別基準温度Ｔ_CAT1よりも低い低温領域で発生したか否か
を判別することにより、上記浄化率の低下が貴金属の酸
素被毒によるものか、ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒による
ものかを判別することが可能である。

【００５７】そして、上記ステップＳ１９でＹＥＳと判
定されて貴金属の酸素被毒が発生したことが確認された
場合には、前回に貴金属の酸化被毒を改善する制御が実
行された時点から、所定時間が経過した状態にあるか否
かを判定する（ステップＳ２０）。このステップＳ２０
でＹＥＳと判定された場合、つまり前回に貴金属の酸化
被毒を改善する制御が実行された時点からの経過時間が
長く、上記浄化率の経過が貴金属の酸化被毒に起因する
可能性が高い場合には、この貴金属の酸素被毒を改善す
べき状態にあることを示すフラグＦ_Mを１にセットする
とともに（ステップＳ２１）、上記タイマーのカウント
値Ｔ_DMを、０にリセットした後（ステップＳ２２）、リ
ターンする。

【００５８】一方、上記ステップＳ１９でＮＯと判定さ
れて上記触媒温度Ｔ_CATが、予め２５０℃程度に設定さ
れた判定基準温度Ｔ_CAT1よりも高い状態で、上記浄化性
能の劣化が発生したことが確認された場合、または上記
ステップＳ２０でＮＯと判定されて前回に貴金属の酸素
被毒を改善する制御が実行された時点からあまり時間が
経過していないことが確認された場合には、上記ＮＯｘ
吸着材のＳＯｘ被毒を改善すべき状態にあることを示す
フラグＦ_Sを１にセットした後（ステップＳ２３）、上
記ステップＳ２２に移行して上記タイマーのカウント値
Ｔ_DMを、０にリセットする。

【００５９】上記制御が実行されることにより、ＮＯｘ
吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う運転時に、上記
貴金属の酸素被毒またはＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒に起
因した浄化性能の低下が発生したか否かが、上記状態判
定手段４２において適正に判定されることになる。

【００６０】次いで、上記酸素濃度制御手段４０におい
て実行される酸素濃度制御を、図８および図９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、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Ｓ３１）、エンジン始動後に計測され
た時間経過および運転履歴または排気通路２２配設され
た温度計の検出値等に基づいて上記触媒体２５の温度Ｔ
_CATを推定する（ステップＳ３２）。

【００６１】次いで、上記ＮＯｘパージフラグＦ_NOが１
にセットされているか否かを判定し（ステップＳ３
３）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ＮＯｘ吸着材
に吸着されたＮＯｘを脱離させるのに要する第２時間Ｔ
_NOを、予め設定されたマップから読み出して設定する
（ステップＳ３４）。

【００６２】上記マップは、エンジンが高負荷・高回転
の運転状態にある程、上記第２時間Ｔ_NOが短い値となる
ように、エンジン出力とエンジン回転数とをパラメータ
として設定されている。すなわち、エンジンが高負荷・
高回転の運転状態でＮＯｘの排出量が多い場合には、こ
れに対応して上記第２時間Ｔ_NOが短い値に設定されるよ
うになっている。

【００６３】一方、上記ステップＳ３３でＮＯと判定さ
れてＮＯｘパージフラグＦ_NOが０にリセットされている
ことが確認された場合には、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ
被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦ_Sが１
にセットされているか否かを判定し（ステップＳ３
５）、ＹＥＳと判定された場合には、触媒温度Ｔ
_CATが、上記ＳＯｘ被毒の改善に適した温度Ｔ_CAT2、例
えば５００℃よりも高いか否かを判定する（ステップＳ
３６）。このステップＳ３６でＹＥＳと判定されて触媒
温度Ｔ_CATがＳＯｘ被毒の改善に適した温度Ｔ_CAT2より
も高いことが確認された場合には、例えば１分〜１０分
程度に設定されたＳＯｘ被毒改善の実行時間Ｔｓをセッ
トする（ステップＳ３７）。

【００６４】また、上記ステップＳ３５でＮＯと判定さ
れてＳＯｘ被毒を改善すべき状態にあることを示すフラ
グＦ_Sが０にリセットされていることが確認された場合
には、貴金属の酸素被毒を改善すべき状態にあることを
示すフラグＦ_Mが１にセットされているか否かを判定し
（ステップＳ３８）、ＹＥＳと判定された場合には、触
媒温度Ｔ_CATが、上記酸素被毒の改善に適した温度Ｔ
_CAT3、例えば４５０℃よりも高いか否かを判定する（ス
テップＳ３９）。このステップＳ３９でＹＥＳと判定さ
れて触媒温度Ｔ_CATが、酸素被毒の改善に適した温度Ｔ
_CAT3よりも高いことが確認された場合には、例えば０．
５秒〜３０秒程度に設定された酸素被毒の改善制御の実
行時間Ｔ_Mをセットする（ステップＳ４０）。

【００６５】次いで、上記酸素濃度制御手段４０による
酸素濃度制御の実行時間を計測するタイマーのカウント
値Ｔ_Rを１だけインクリメントした後（ステップＳ４
１）、このカウント値Ｔ_Rが、上記第２時間Ｔ_NOとなっ
たか否かを判定する（ステップＳ４２）。このステップ
Ｓ４２でＹＥＳと判定されて上記ＮＯｘ吸着材に吸着さ
れたＮＯｘを脱離させる制御の実行時間、つまり上記第
２時間Ｔ_NOが経過したことが確認された場合には、上記
タイマーのカウント値Ｔ_Rを０にリセットした後（ステ
ップＳ４３）、下記ステップＳ５３に移行して燃焼室内
全体の平均空燃比を、理論空燃比よりもリーンに設定す
る通常のリーンバーン制御を実行する。

【００６６】上記ステップＳ４２でＮＯと判定されて上
記第２時間Ｔ_NOが経過していないことが確認された場合
には、上記タイマーのカウント値Ｔ_Rが、上記ＳＯｘ被
毒改善の実行時間Ｔ_Sとなったか否かを判定する（ステ
ップＳ４４）。このステップＳ４４でＹＥＳと判定され
て上記ＳＯｘ被毒を改善する制御の実行時間Ｔ_Sが経過
したことが確認された場合には、上記ＳＯｘ被毒を改善
すべき状態にあることを示すフラグＦ_Sを０にリセット
した後（ステップＳ４５）、上記ステップＳ５３に移行
する。

【００６７】また、上記ステップＳ４４でＮＯと判定さ
れて上記ＳＯｘ被毒を改善する制御の実行時間Ｔ_Sが経
過していないことが確認された場合には、上記タイマー
のカウント値Ｔ_Rが、上記酸素被毒改善の実行時間Ｔ_Mと
なったか否かを判定する（ステップＳ４６）。このステ
ップＳ４６でＹＥＳと判定されて上記酸素被毒を改善す
る制御の実行時間Ｔ_Mが経過したことが確認された場合
には、上記酸素被毒を改善すべき状態にあることを示す
フラグＦ_Mを０にリセットした後（ステップＳ４７）、
上記ステップＳ５３に移行する。

【００６８】上記ステップＳ４６でＮＯと判定されて上
記酸素被毒を改善する制御の実行時間Ｔ_Mが経過してい
ないことが確認された場合には、上記触媒体２５に流入
する排気ガス中の酸素濃度を、１．０％以下、好ましく
は０．５％以下とする制御を実行するための燃料噴射量
Ｑλ、噴射時期Ｉλおよびスロットル弁開度Ｔｖλを設
定する（ステップＳ４８）。

【００６９】そして、上記スロットル弁開度Ｔｖλ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を駆動した後（ステップＳ４
９）、燃料の噴射時期となったか否かを判定し（ステッ
プＳ５０）、ＹＥＳと判定された時点で、上記最終噴射
量の燃料を燃料噴射弁７から噴射させる噴射制御を実行
することにより、（ステップＳ５１）、燃焼室全体の平
均空燃比を理論空燃比またはそれよりもリッチ状態とす
る。

【００７０】これに対して上記ステップＳ３８でＮＯと
判定され、上記ＮＯｘパージフラグＦ_NO、ＳＯｘ被毒を
改善すべき状態にあることを示すフラグＦ_Sおよび酸素
被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦ_Mが、
全て０にリセットされていることが確認された場合に
は、上記タイマーのカウント値Ｔ_Rを０にリセットする
（ステップＳ５２）。そして、燃焼室内全体の平均空燃
比を、理論空燃比よりもリーンに設定する通常のリーン
バーン制御を実行するための燃料噴射量Ｑｂ、噴射時期
Ｉｂおよびスロットル弁開度Ｔｖｂを、予め設定された
マップから読み出して設定した後（ステップＳ５３）、
上記ステップＳ４９に移行する。

【００７１】上記燃料噴射量Ｑｂおよびスロットル弁開
度Ｔｖｂは、それぞれエンジン負荷および回転数に基づ
いて設定され、エンジンの負荷が高く、かつ回転数が高
いほど、上記燃料噴射量およびスロットル弁開度が大き
な値に設定される。また、エンジン負荷および回転数が
極めて高い運転状態において、燃焼室４内の平均空燃比
が理論空燃比よりもリーンとなるように上記燃料噴射量
Ｑｂおよびスロットル弁開度Ｔｖｂが設定されるととも
に、排気ガス温度が過度に上昇することによる触媒体２
５の溶損等を防止するため、吸入空気量を増大させて触
媒体２５を冷却するようになっている。

【００７２】上記制御が実行されることにより、通常の
運転時には、上記第１酸素濃度検出手段２４の検出値に
応じ、排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関
する値を、燃焼室全体の平均空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比
よりもリーンに設定して燃焼させた場合の排気ガス雰囲
気に相当する値とする空燃比制御が実行され、これによ
ってエンジン出力の低下が防止されるとともに、燃費が
向上することになる。

【００７３】また、上記ＮＯＸ吸着材層２５ｂに吸着さ
れたＮＯｘを脱離させる制御の実行時、貴金属の酸素被
毒を改善する制御の実行時またはＮＯｘ吸着材のＳＯｘ
被毒を改善する制御の実行時には、上記第１酸素濃度検
出手段２４の検出値に基づき、排気ガス中の酸素濃度と
還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室４
内における平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７以下、好ましく
は１３．５〜１４．５のややリッチ状態として燃焼させ
た場合の排気ガス雰囲気に相当した値とする制御が、そ
れぞれ所定の温度領域で設定時間に亘って実行されるこ
とになる。

【００７４】次に、上記点火時期制御手段４１により実
行される点火時期制御を図１０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Ｓ６１）、エンジンの運転状態に対応した基本点
火時期θｂを、予め設定されたマップから読み出す等に
より設定する（ステップＳ６２）。

【００７５】その後、上記ＳＯｘ被毒を改善すべき状態
にあることを示すフラグＦ_Sが１にセットされているか
否かを判定し（ステップＳ６３）、ＮＯと判定された場
合には上記酸素被毒を改善すべき状態にあることを示す
フラグＦ_Mが１にセットされているか否かを判定する
（ステップＳ６４）。上記ステップＳ６３，６４の何れ
かにおいてＹＥＳと判定された場合には、上記点火時期
をリタード補正するためのリタード補正値θｃを、図外
のマップから読み出してセットする（ステップＳ６
５）。

【００７６】また、上記ステップＳ６３，６４において
それぞれＮＯと判定され、上記ＳＯｘ被毒を改善すべき
状態にあることを示すフラグＦ_Sおよび上記酸素被毒を
改善すべき状態にあることを示すフラグＦ_Mが、それぞ
れ０にリセットされていることが確認された場合には、
上記リタード補正値θｃを０にリセットする（ステップ
Ｓ６６）。

【００７７】次いで、上記基本点火時期θｂと、リター
ド補正値θｃとに基づいて最終点火時期θｔを算出した
後（ステップＳ６７）、点火時期となったか否かを判定
し（ステップＳ６８）、ＹＥＳと判定された時点で、点
火回路４に点火信号を出力する（ステップＳ６９）。

【００７８】上記制御が実行されることにより、上記Ｓ
Ｏｘ被毒を改善または上記酸素被毒を改善するために、
上記触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定
値以下とする制御を実行する際には、上記点火時期をリ
タードさせる制御が上記点火時期制御手段４１からなる
昇温制御手段により実行され、排気通路２２に導出され
る排気ガスの温度が高められることになる。

【００７９】上記のように貴金属を含有する触媒体２５
が排気通路２２に配設されるとともに、この触媒体２５
に流入する排気ガス中の酸素濃度を運転状態に応じて制
御する酸素濃度制御手段４０を備え、少なくともエンジ
ンの高負荷あるいは高回転時に、上記酸素濃度制御手段
４０により、上記触媒体２５に流入する排気ガス中の酸
素濃度を基準値以上に制御するように構成されたエンジ
ンの排気浄化装置において、上記触媒体２５の状態を判
定する状態判定手段４２を備え、この状態判定手段４２
によって上記貴金属の触媒性能が劣化した状態にあると
判定され、かつ触媒体２５の温度が貴金属の性能改善に
適した温度以上であると判定された場合に、上記酸素濃
度制御手段４０により、上記触媒体２５に流入する排気
ガス中の酸素濃度を所定値以下に制御するように構成し
たため、上記触媒体２５に含有された貴金属が酸素被毒
する等により、その触媒性能が劣化したことが上記状態
判定手段４２において確認された場合に、上記貴金属に
付着した酸素を適正なタイミングで除去して排気ガスの
浄化性能を改善することができる。

【００８０】すなわち、エンジンの高負荷・高回転領域
を含むほとんどの運転領域で、燃焼室４内の平均空空燃
比を理論空燃比よりも高くするように構成されたエンジ
ン、例えば全域リーンバーンエンジン等においては、貴
金属に酸素が付着することに起因した触媒性能の低下が
頻繁に発生する。例えば上記触媒体２５の触媒材層２５
ｂに含有されたＲｈからなる貴金属は、ＮＯｘ等の還元
能力が優れているという利点を有する反面、酸素と結合
して触媒性能が低下し易い傾向がある。

【００８１】そして、通常の運転状態では、上記貴金属
の酸素被毒を改善することができないが、上記貴金属の
酸素被毒が発生したことが確認され、かつ上記触媒体２
５の温度が貴金属の性能改善に適した温度以上となった
ことが確認された時点で、上記触媒体２５に流入する排
気ガス中の酸素濃度を所定値以下とする制御を酸素濃度
制御手段４０によって実行することにより、上記貴金属
に付着した酸素を短時間で除去することができる。した
がって、上記貴金属の酸素被毒を改善するための時間を
最小限して燃費が悪化するのを防止しつつ、上記貴金属
が酸素被毒することに起因した触媒性能の低下を迅速に
改善することにより、ＮＯｘを確実に還元して大気中に
放出されるＮＯｘ量を効果的に低減することができると
いう利点がある。

【００８２】また、上記実施形態に示すように、排気ガ
スの酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着するとともに、酸素
濃度の低下に伴ってＮＯｘを脱離するＮＯｘ吸着材を含
有する触媒体２５を備えるとともに、ＮＯｘ吸着材がＮ
Ｏｘの吸着および脱離を行う運転状態で、第１期間に亘
って上記酸素濃度を基準値以上とした後、この第１時間
よりも短い期間に設定された第２期間に亘って上記酸素
濃度を所定値以下に制御することにより、上記ＮＯｘ吸
着材からＮＯｘを脱離させるように構成されたエンジン
では、このＮＯｘ吸着材から脱離した大量のＮＯｘを上
記貴金属の触媒作用により還元して浄化することができ
ないと、上記脱離時にＮＯｘが集中的に排出されるた
め、上記構成を採用することによる効果が顕著に得られ
るという利点がある。

【００８３】さらに、上記実施形態では、ＮＯｘ吸着材
からＮＯｘが脱離される運転状態にあり、かつ触媒体の
温度が、予め２５０℃程度に設定された判定基準温度よ
りも低いと上記状態判定手段４２において判定された場
合に、上記貴金属によるＮＯｘの還元性能に基づいて上
記貴金属の触媒性能が劣化したか否かを判定するように
構成したため、触媒体２５の温度が比較的低い場合に発
生する上記貴金属の酸素被毒に起因した触媒性能の低下
を、上記状態判定手段４２において正確に判定すること
ができ、この判定結果に応じて上記貴金属に付着した酸
素の除去を適正なタイミングで実行することができる。

【００８４】すなわち、上記ＮＯｘ吸着材を含有する触
媒体２５を備えたエンジンでは、ＮＯｘ吸着材にＳＯｘ
が付着することに起因したＳＯｘ被毒が発生した場合に
おいても、上記触媒体２５によるＮＯｘの浄化性能が低
下することになるが、上記ＳＯｘ被毒に起因した浄化性
能の低下は、通常４５０℃程度の高温領域で顕著に検出
されるため、上記浄化性能の低下が低温領域で発生した
か否かを確認することにより、貴金属の酸素被毒に起因
した触媒性能の低下を、上記状態判定手段４２において
正確に判定することができる。

【００８５】また、上記実施形態に示すように、触媒体
２５の下流部における排気ガス中の酸素濃度を検出する
酸素濃度検出手段２６を設け、この酸素濃度検出手段２
６により検出された排気ガス中の酸素濃度に応じて上記
貴金属の触媒性能が劣化したか否かを上記状態判定手段
４２において判定するように構成した場合には、上記貴
金属が酸素被毒することに起因した触媒性能の劣化を、
上記酸素濃度検出手段２６の検出値に基づいて正確に判
定できるという利点がある。

【００８６】なお、上記実施形態に代え、エンジンの運
転履歴に基づき、例えば触媒体２５に流入する排気ガス
中の酸素濃度を第１時間に亘り基準値以上とする制御
が、どの程度繰り返されたか等の運転履歴に基づき、上
記貴金属が酸素被毒することに起因して触媒性能が劣化
しているか否かを、上記状態判定手段４２において判定
するように構成してもよく、この場合には、上記貴金属
の酸素被毒を状態判定手段４２において容易かつ適正に
判定できるという利点がある。

【００８７】また、上記実施形態に示すように、状態判
定手段４２により貴金属の触媒性能が劣化した状態にあ
ると判定された場合に、上記触媒体２５の温度を上昇さ
せる制御を、上記点火時期制御手段４１からなる昇温制
御手段によって実行するように構成した場合には、上記
貴金属の酸素被毒を改善するのに適した温度に上記触媒
体２５を早期に昇温させて上記酸素被毒の改善制御を実
行することができるため、上記貴金属の酸素被毒に起因
した浄化性能の低下状態が、長期間に亘って継続される
のを防止できるという利点がある。

【００８８】なお、上記点火時期制御手段４１からなる
昇温制御手段によって点火時期のリタード制御を実行す
ることにより、触媒体２５の温度を上昇させるように構
成した上記実施形態に代え、図外のアイドル回転数制御
手段によるアイドル回転数制御の目標回転数を上昇さ
せ、あるいは上記二次エア供給通路３２から触媒体２５
の上流位置に送り込まれる吸気（二次エア）の供給量を
調節し、または上記電気式スロットル弁１３の開度を調
節する等により、上記触媒体２５の温度を上昇させるよ
うに構成してもよい。

【００８９】また、上記酸素濃度制御手段４０によって
燃焼室４内の空燃比制御を実行することにより、排気ガ
ス中の酸素濃度を制御するように構成された上記実施形
態に代え、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エンジンにおいて、
燃料の後噴射量や噴射時期を調節し、または二次エア供
給通路３２から触媒体２５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、排気ガス
中の酸素濃度を制御するように構成してもよい。

【００９０】さらに、上記実施形態では、火花点火式の
ガソリン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、ディーゼルエンジンについても本発明を適
用可能である。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、貴金属
を含有する触媒体が排気通路に配設されるとともに、こ
の触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を運転状態に
応じて制御する酸素濃度制御手段を備え、少なくともエ
ンジンの高負荷あるいは高回転時に、上記酸素濃度制御
手段により、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃
度を基準値以上に制御するように構成されたエンジンの
排気浄化装置において、上記触媒体の状態を判定する状
態判定手段を備え、この状態判定手段によって上記貴金
属の触媒性能が劣化した状態にあると判定され、かつ触
媒体の温度が貴金属の性能改善に適した温度以上である
と判定された場合に、上記酸素濃度制御手段により、上
記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下
に制御するように構成したため、上記触媒体に含有され
た貴金属が酸素被毒する等により、その触媒性能が劣化
したことが上記状態判定手段において確認された場合
に、上記貴金属に付着した酸素を適正なタイミングで除
去して排気ガスの浄化性能を改善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】触媒体の具体的構成を示す説明図である。

【図３】エンジンの運転状態の判定制御を示すフローチ
ャートである。

【図４】触媒体の浄化性能の判定制御の前半部を示すフ
ローチャートである。

【図５】触媒体の浄化性能の判定制御の後半部を示すフ
ローチャートである。

【図６】触媒体の浄化性能の判定制御動作を示すタイム
チャートである。

【図７】触媒体の温度とＮＯｘの浄化率の変化状態との
対応関係を示すグラフである。

【図８】酸素濃度の制御動作の前半部を示すフローチャ
ートである。

【図９】酸素濃度の制御動作の後半部を示すフローチャ
ートである。

【図１０】点火時期制御の具体例を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

２２ 排気通路 ２５ 触媒体 ２５ｂ ＮＯｘ吸着材層 ２５ｃ 触媒材層 ４０ 酸素濃度制御手段 ４１ 点火時期制御手段（昇温制御手段） ４２ 状態判定手段

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/18 Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０５ 3/20 41/14 ３１０Ｆ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１ 43/00 ３０１Ｂ ３０５ ３０１Ｅ 41/14 ３１０ 45/00 ３１２Ｚ 43/00 ３０１ ３６０Ｃ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０２Ｂ 45/00 ３１２ ＺＡＢ ３６０ １０２Ｈ １０２Ｅ (72)発明者 山田 啓司 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 岡本 謙治 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） 3G084 AA03 AA04 BA09 BA13 BA17 BA24 DA10 FA10 FA29 FA33 3G091 AA02 AA11 AA13 AA17 AA24 AA28 AB09 BA11 BA14 BA33 CA22 CA26 CB02 CB05 DB10 DC01 EA01 EA07 EA16 EA18 EA30 FA09 FB03 FB12 FC01 GA06 GB02Y GB03Y GB05Y GB06Y HA02 HA36 HA37 3G301 HA01 HA04 HA06 HA13 HA15 JA25 JA33 LB04 MA01 MA11 ND13 NE13 NE15 PD02A PD02Z PD09Z PE01Z 4D048 AA06 AB07 BA03X BA11X BA14X BA15X BA18X BA30X BA31Y BA32Y BA33X BA34Y BA41X BD02 CD06 CD08 DA01 DA02 DA06 DA20 EA04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貴金属を含有する触媒体が排気通路に配
   設されるとともに、この触媒体に流入する排気ガス中の
   酸素濃度を運転状態に応じて制御する酸素濃度制御手段
   を備え、少なくともエンジンの高負荷あるいは高回転時
   に、上記酸素濃度制御手段により、上記触媒体に流入す
   る排気ガス中の酸素濃度を基準値以上に制御するように
   構成されたエンジンの排気浄化装置において、上記触媒
   体の状態を判定する状態判定手段を備え、この状態判定
   手段によって上記貴金属の触媒性能が劣化した状態にあ
   ると判定され、かつ触媒体の温度が貴金属の性能改善に
   適した温度以上であると判定された場合に、上記酸素濃
   度制御手段により、上記触媒体に流入する排気ガス中の
   酸素濃度を所定値以下に制御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。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエンジンの排気ガス浄化
   装置において、上記触媒体は、排気ガスの酸素過剰雰囲
   気でＮＯｘを吸着するとともに、酸素濃度の低下に伴っ
   てＮＯｘを脱離するＮＯｘ吸着材を含有し、上記酸素濃
   度制御手段は、ＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離
   を行う運転状態で、第１期間に亘って上記酸素濃度を基
   準値以上とした後、この第１時間よりも短い期間に設定
   された第２期間に亘って上記酸素濃度を所定値以下とす
   ることにより、上記ＮＯｘ吸着材からＮＯｘを脱離させ
   る制御を実行するように構成されたことを特徴とするエ
   ンジンの排気浄化装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のエンジンの排気ガス浄化
   装置において、上記状態判定手段は、ＮＯｘ吸着材から
   ＮＯｘが脱離する運転状態にあり、かつ触媒体の温度が
   予め設定された判定基準温度よりも低いときに、上記貴
   金属によるＮＯｘの還元性能に基づいて上記貴金属の触
   媒性能が劣化したか否かを判定することを特徴とするエ
   ンジンの排気浄化装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のエンジンの排気ガス浄化
   装置において、上記触媒体の下流部における排気ガス中
   の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を備え、上記状
   態判定手段は、上記酸素濃度検出手段により検出された
   排気ガス中の酸素濃度に応じて上記貴金属の触媒性能が
   劣化したか否かを判定することを特徴とするエンジンの
   排気浄化装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載のエンジンの排気ガス浄化
   装置において、上記状態判定手段は、エンジンの運転履
   歴に基づいて上記貴金属の触媒性能が劣化したか否かを
   判定することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５の何れかに記載のエンジン
   の排気ガス浄化装置において、上記状態判定手段により
   貴金属の触媒性能が劣化した状態にあると判定された場
   合に、上記触媒体の温度を上昇させる制御を実行する昇
   温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。