JP2003056379A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、吸蔵還元型ＮＯx触媒を備えた内
燃機関の排気浄化装置において、リッチスパイク制御の
実行終了時期を内燃機関の運転状態に応じて最適化する
ことができる技術を提供することを課題とする。 【解決手段】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置
は、リッチスパイク制御実行時に吸蔵還元型ＮＯx触媒
から流出する排気の空燃比と所定の判定基準とを比較し
てリッチスパイク制御の実行終了時期を判定する内燃機
関の排気浄化装置において、前記した判定基準をリッチ
スパイク制御実行時の機関運転状態やリッチスパイク制
御実行終了後の機関運転状態に応じて変更することを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】内燃機関の排気浄化装置に関
し、特に、内燃機関の排気系にＮＯx触媒が設けられた
排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等に搭載される内燃機関では、燃
料消費量の低減を図るべく理論空燃比より高い空燃比の
混合気（酸素過剰状態の混合気）を燃焼可能な希薄燃焼
式内燃機関の開発が進められている。これに対応して、
希薄燃焼運転時の内燃機関から排出される窒素酸化物
（ＮＯx）を効率的に浄化する技術の開発が進められて
いる。

【０００３】希薄燃焼式内燃機関から排出される窒素酸
化物（ＮＯx）を浄化する技術の一つとして、流入排気
がリーン空燃比であるときは排気中の窒素酸化物（ＮＯ
x）を吸蔵し、流入排気が理論空燃比以下に低下したと
きは吸蔵していた窒素酸化物（ＮＯx）を放出しつつ窒
素（Ｎ₂）に還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒が知られてい
る。

【０００４】吸蔵還元型ＮＯx触媒が希薄燃焼式内燃機
関の排気通路に配置されると、内燃機関が希薄燃焼運転
されたときには排気中の窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵還
元型ＮＯx触媒に吸蔵され、内燃機関が理論空燃比以下
の空燃比で運転されたときには吸蔵還元型ＮＯx触媒に
吸蔵されていた窒素酸化物（ＮＯx）が該吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒から放出されつつ窒素（Ｎ₂）に還元されること
になる。

【０００５】ところで、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸
蔵能力には限りがあるため、内燃機関が長期間連続して
希薄燃焼運転されると、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸
蔵能力が飽和し、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵
還元型ＮＯx触媒に吸蔵されずに大気中へ放出されるこ
とになる。

【０００６】従って、内燃機関が希薄燃焼運転されてい
るときは、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和
する前に、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力を再生
させる必要がある。

【０００７】このような要求に対し、従来では特開平８
−２３２６４６号公報に記載されたような内燃機関の排
気浄化装置が提案されている。このような内燃機関の排
気浄化装置は、内燃機関が希薄燃焼運転されているとき
にＮＯx吸収剤（吸蔵還元型ＮＯx触媒）のＮＯx吸収量
が許容最大値に達すると、排気空燃比をリーン空燃比か
らリッチ空燃比へ切り換えるリッチスパイク制御の実行
を開始し、その後にＮＯx吸収剤下流の空燃比センサの
出力電流値が所定の急変点に達すると、リッチスパイク
制御の実行を終了するよう構成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな従来の技術では、リッチスパイク制御の実行終了時
期を判定する際に、内燃機関の運転状態が考慮されてい
ないため、内燃機関の運転状態によっては排気エミッシ
ョンが悪化してしまう場合がある。

【０００９】例えば、内燃機関の負荷及び機関回転数が
高い場合、言い換えば、内燃機関の吸入空気量が多い場
合は、内燃機関から単位時間当たりに排出される排気の
流量が多く且つ排気の流速が高くなるため、そのような
場合にリッチスパイク制御の実行終了時期が内燃機関の
負荷及び機関回転数が低い場合（内燃機関の吸入空気量
が少ない場合）と同様の時期に設定されると、リッチス
パイク制御実行終了時期がＮＯx吸収剤からのＮＯx放出
作用完了時期より遅れてしまい、比較的多量の炭化水素
（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）などが大気中へ放出され
てしまう虞がある。

【００１０】また、リッチスパイク制御の実行終了後に
内燃機関が希薄燃焼運転される場合には、リッチスパイ
ク制御の実行が終了した時点でＮＯx吸収剤に窒素酸化
物（ＮＯx）が残留していても、その後の希薄燃焼運転
時にＮＯx吸収剤から窒素酸化物（ＮＯx）が放出するよ
うなことはないが、リッチスパイク制御の実行終了後に
内燃機関が理論空燃比で運転（以下、ストイキ運転と称
する）される場合には、リッチスパイク制御の実行が終
了した時点でＮＯx吸収剤に窒素酸化物（ＮＯx）が残留
していると、その後のストイキ運転時にＮＯx吸収剤か
ら窒素酸化物（ＮＯx）が放出されてしまうことにな
る。

【００１１】本発明は、上記したような種々の事情に鑑
みてなされたものであり、吸蔵還元型ＮＯx触媒を備え
た内燃機関の排気浄化装置において、リッチスパイク制
御の実行終了時期を内燃機関の運転状態に応じて最適化
することができる技術を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために以下のような手段を採用した。すなわ
ち、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、酸素過剰
状態の混合気を燃焼可能とする内燃機関と、前記内燃機
関の排気通路に設けられ、排気の空燃比がリーン空燃比
であるときは排気中の窒素酸化物を吸蔵し、排気の空燃
比が理論空燃比以下に低下したときは吸蔵していた窒素
酸化物を放出及び浄化するＮＯx触媒と、前記吸蔵還元
型ＮＯx触媒から流出した排気の空燃比を検出する空燃
比検出手段と、前記内燃機関が希薄燃焼運転されている
ときに、排気の空燃比を一時的にリッチ空燃比にするリ
ッチスパイク制御を実行するリッチスパイク制御実行手
段と、リッチスパイク制御実行時に前記空燃比検出手段
が検出した空燃比と所定の基準値とを比較してリッチス
パイク制御の実行終了時期を決定する終了時期決定手段
と、前記判定基準を前記内燃機関の運転状態に応じて変
更する判定基準変更手段と、を備えている。

【００１３】この発明は、リッチスパイク制御実行時に
吸蔵還元型ＮＯx触媒から流出する排気の空燃比と所定
の判定基準とを比較してリッチスパイク制御の実行終了
時期を判定する内燃機関の排気浄化装置において、前記
した判定基準を内燃機関の運転状態に応じて変更するこ
とを最大の特徴としている。

【００１４】かかる内燃機関の排気浄化装置では、リッ
チスパイク制御実行手段によりリッチスパイク制御が実
行されているときに、空燃比検出手段が吸蔵還元型ＮＯ
x触媒から流出した排気の空燃比を検出するとともに、
判定基準変更手段が内燃機関の運転状態に応じてリッチ
スパイク制御終了時期の判定基準を変更する。

【００１５】続いて、終了時期判定手段が空燃比検出手
段により検出された空燃比と判定基準変更手段により変
更された判定基準とを比較して、リッチスパイク制御の
実行終了時期を決定することになる。

【００１６】この場合、リッチスパイク制御の実行終了
時期は、内燃機関の運転状態に応じた時期に設定される
ことになる。この結果、リッチスパイク制御の実行は、
内燃機関の運転状態に適した時期に終了されるようにな
る。

【００１７】尚、空燃比検出手段は、空燃比自体を検出
する手段であってもよく、空燃比と相関のある酸素（Ｏ
₂)濃度、一酸化炭素（ＣＯ）濃度、炭化水素（ＨＣ）濃
度、アンモニア（ＮＨ₃）濃度を検出する手段であって
もよい。

【００１８】また、本発明における内燃機関の運転状態
としては、機関負荷及び機関回転数を例示することがで
きる。この場合、判定基準変更手段は、機関負荷及び機
関回転数が高くなるほどリッチスパイク制御の実行終了
時期が早くなるよう判定基準を変更することが好まし
い。

【００１９】これは、機関負荷及び機関回転数が高くな
るほど内燃機関から単位時間当たりに排出される排気量
が多くなるとともに排気の流速が高くなるため、リッチ
スパイク制御実行終了時期が不要に遅れると、比較的多
量の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）が排気とと
もに大気中へ放出されることになるからである。

【００２０】尚、内燃機関の運転状態としては、機関負
荷及び機関回転数の代わりに吸入空気量が用いられるよ
うにしても良い。

【００２１】また、本発明における内燃機関の運転状態
は、リッチスパイク制御実行終了後の運転状態であって
もよい。より具体的には、判定基準変更手段は、内燃機
関がリッチスパイク制御実行終了後にリーン空燃比で運
転される場合は、内燃機関がリッチスパイク制御実行終
了後に理論空燃比で運転される場合に比して、リッチス
パイク制御の実行終了時期が早くなるよう判定基準を変
更するようにしてもよい。

【００２２】これは、リッチスパイク制御実行終了後に
内燃機関がリーン空燃比で運転される場合は、リッチス
パイク制御の実行が終了した時点で吸蔵還元型ＮＯx触
媒に窒素酸化物（ＮＯx）が残留していても、その後の
リーン空燃比運転時に吸蔵還元型ＮＯx触媒から窒素酸
化物（ＮＯx）が放出されることがないが、リッチスパ
イク制御実行終了後に内燃機関が理論空燃比で運転され
る場合は、リッチスパイク制御の実行が終了した時点で
吸蔵還元型ＮＯx触媒に窒素酸化物（ＮＯx）が残留して
いると、その後の理論空燃比運転時に吸蔵還元型ＮＯx
触媒から窒素酸化物（ＮＯx）が放出されてしまうから
である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて
説明する。

【００２４】＜実施の形態１＞先ず、本発明に係る内燃
機関の排気浄化装置の第１の実施態様について図１〜図
５に基づいて説明する。

【００２５】図１は、本発明を適用する内燃機関とその
吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機
関１は、複数の気筒２１を備えるとともに、各気筒２１
内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３２を具備した４サ
イクルの筒内噴射式ガソリンエンジンである。

【００２６】前記内燃機関１は、複数の気筒２１及び冷
却水路１ｃが形成されたシリンダブロック１ｂと、この
シリンダブロック１ｂの上部に固定されたシリンダヘッ
ド１ａとを備えている。

【００２７】前記シリンダブロック１ｂには、機関出力
軸であるクランクシャフト２３が回転自在に支持され、
このクランクシャフト２３は、各気筒２１内に摺動自在
に装填されたピストン２２とコネクティングロッドを介
して連結されている。

【００２８】前記ピストン２２の上方には、ピストン２
２の頂面とシリンダヘッド１ａの壁面とに囲まれた燃焼
室２４が形成されている。前記シリンダヘッド１ａに
は、燃焼室２４に臨むよう点火栓２５が取り付けられ、
この点火栓２５には、該点火栓２５に駆動電流を印加す
るためのイグナイタ２５ａが接続されている。

【００２９】前記シリンダヘッド１ａには、２つの吸気
ポート２６の開口端と２つの排気ポート２７の開口端と
が燃焼室２４に臨むよう形成されるとともに、その噴孔
が燃焼室２４に臨むよう燃料噴射弁３２が取り付けられ
ている。

【００３０】前記シリンダヘッド１ａには、その噴孔が
排気ポート２７に望むよう二次空気噴射ノズル５３が取
り付けられている。この二次空気噴射ノズル５３は、図
示しないエアポンプと接続され、該エアポンプから供給
される二次空気を前記排気ポート２７内へ供給するもの
である。

【００３１】前記吸気ポート２６の各開口端は、シリン
ダヘッド１ａに進退自在に支持された吸気弁２８によっ
て開閉されるようになっており、これら吸気弁２８は、
シリンダヘッド１ａに回転自在に支持されたインテーク
側カムシャフト３０によって進退駆動されるようになっ
ている。

【００３２】前記排気ポート２７の各開口端は、シリン
ダヘッド１ａに進退自在に支持された排気弁２９により
開閉されるようになっており、これら排気弁２９は、シ
リンダヘッド１ａに回転自在に支持されたエキゾースト
側カムシャフト３１により進退駆動されるようになって
いる。

【００３３】前記インテーク側カムシャフト３０及び前
記エキゾースト側カムシャフト３１は、図示しないタイ
ミングベルトを介してクランクシャフト２３と連結され
ている。

【００３４】各気筒２１に連通する２つの吸気ポート２
６のうちの一方の吸気ポート２６は、シリンダヘッド１
ａ外壁に形成された開口端から燃焼室２４に臨む開口端
へ向かって直線状に形成された流路を有するストレート
ポートで構成され、他方の吸気ポート２６は、シリンダ
ヘッド１ａ外壁の開口端から燃焼室２４の開口端へ向か
って、気筒２１の軸方向と垂直な面において旋回するよ
う形成された流路を有するヘリカルポートで構成されて
いる。

【００３５】前記した各吸気ポート２６は、シリンダヘ
ッド１ａに取り付けられた吸気枝管３３の各枝管と連通
している。

【００３６】前記吸気枝管３３において、各気筒２１に
対応した２つの吸気ポート２６のうちのストレートポー
トと連通する枝管には、その枝管内の流量を調節するス
ワールコントロールバルブ３７が設けられている。

【００３７】前記スワールコントロールバルブ３７に
は、ステッパモータ等からなり、印加電流の大きさに応
じてスワールコントロールバルブ３７を開閉駆動するＳ
ＣＶ用アクチュエータ３７ａと、スワールコントロール
バルブ３７の開度に対応した電気信号を出力するＳＣＶ
ポジションセンサ３７ｂとが取り付けられている。

【００３８】前記吸気枝管３３は、サージタンク３４に
接続されており、そのサージタンク３４には、吸気管３
５が接続されている。吸気管３５は、吸気中の塵や埃等
を取り除くためのエアクリーナ３６と接続されている。

【００３９】前記吸気管３５には、該吸気管３５内を流
れる新気の流量を調節するスロットル弁３９が設けられ
ている。前記スロットル弁３９には、ステッパモータ等
からなり、印加電流の大きさに応じて該スロットル弁３
９を開閉駆動するスロットル用アクチュエータ４０と、
該スロットル弁３９の開度に対応した電気信号を出力す
るスロットルポジションセンサ４１とが取り付けられて
いる。

【００４０】前記スロットル弁３９には、アクセルペダ
ル４２に連動して回転するアクセルレバー（図示せず）
が併設され、このアクセルレバーには、アクセルレバー
の回転位置（アクセルペダル４２の踏み込み量）に対応
した電気信号を出力するアクセルポジションセンサ４３
が取り付けられている。

【００４１】前記スロットル弁３９より上流の吸気管３
５には、吸気管３５内を流れる新気の質量（吸入空気質
量）に対応した電気信号を出力するエアフローメータ４
４が取り付けられる。

【００４２】一方、前記内燃機関１の各排気ポート２７
は、前記シリンダヘッド１ａに取り付けられた排気枝管
４５の各枝管と連通している。前記排気枝管４５は、本
発明に係る前置触媒としての三元触媒４６に接続されて
いる。

【００４３】前記した三元触媒４６は、例えば、排気の
流れ方向に沿う貫通孔を複数有するよう格子状に形成さ
れたコージェライトからなるセラミック担体と、セラミ
ック担体の表面にコーティングされた触媒層とから構成
されている。

【００４４】前記触媒層は、例えば、多数の細孔を有す
る多孔質のアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）の表面に白金−ロジウ
ム（Ｐｔ−Ｒｈ）系の貴金属触媒物質を担持させて形成
されている。

【００４５】更に、三元触媒４６の触媒層には、貴金属
触媒物質に加えてセリウム（Ｃｅ）等の金属成分が担持
されている。この場合、三元触媒４６は、該三元触媒４
６に流入する排気の空燃比が理論空燃比より高いとき
（すなわち排気空燃比がリーン空燃比であるとき）は、
セリウムが排気中の酸素（Ｏ₂）と結合して酸化セリウ
ム（セリア）を形成することを利用して酸素（Ｏ₂）酸
素を貯蔵し、該三元触媒４６に流入する排気の空燃比が
理論空燃比以下のとき（すなわち排気空燃比が理論空燃
比又はリッチ空燃比であるとき）は、酸化セリウムが酸
素（Ｏ₂）と金属セリウム（Ｃｅ）とに分解されること
を利用して酸素（Ｏ₂）を放出する、いわゆる酸素貯蔵
能力（ＯＳＣ）を有することになる。

【００４６】上記したように構成された三元触媒４６
は、所定の活性温度（例えば、３００℃）以上のときに
活性し、流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍の所定
範囲（触媒浄化ウィンド）内にあると、排気に含まれる
炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を排気中の酸
素（Ｏ₂）と反応させて水（Ｈ₂Ｏ）及び二酸化炭素（Ｃ
Ｏ₂）へ酸化すると同時に、排気中の窒素酸化物（ＮＯ
x）を排気中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）と反応させて水（Ｈ₂Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）、
窒素（Ｎ₂）へ還元する。

【００４７】前記した三元触媒４６には、排気管４７が
接続され、その排気管４７は下流にて図示しないマフラ
ーと接続されている。前記排気管４７の途中には、本発
明に係るＮＯx触媒としての吸蔵還元型ＮＯx触媒４８が
配置されている。

【００４８】前記吸蔵還元型ＮＯx触媒４８は、例え
ば、上流側の端部が開放され且つ下流側の端部が閉塞さ
れた流路と、上流側の端部が閉塞され且つ下流側の端部
が開放された流路とがハニカム状をなすよう交互に配置
された担体と、各流路の壁面に担持されたＮＯ_X吸収剤
とから構成されている。

【００４９】前記担体は、例えば、多孔質のセラミック
で構成されている。前記ＮＯ_X吸収剤としては、カリウ
ム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、あ
るいはセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属と、バリウム
（Ｂａ）やカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ラ
ンタン（Ｌａ）やイットリウム（Ｙ）等の希土類とから
選択された少なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属
類とから成るものを例示することができる。

【００５０】このように構成された吸蔵還元型ＮＯx触
媒４８は、該吸蔵還元型ＮＯx触媒４８に流入する排気
の空燃比がリーンス空燃比であるときは、排気中の窒素
酸化物（ＮＯx）がＮＯx吸収剤に吸蔵され、該吸蔵還元
型ＮＯx触媒４８に流入する排気の酸素濃度が低下した
ときは、ＮＯ_X吸収剤に吸蔵されていた窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）が放出される。その際、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８
内に還元剤が存在していれば、前記ＮＯx吸収剤から放
出された窒素酸化物（ＮＯx）が還元成分と反応して窒
素（Ｎ₂）に還元及び浄化される。

【００５１】前記排気枝管４５には、該排気枝管４５内
を流れる排気の空燃比に対応した電気信号を出力する第
１空燃比センサ４９ａが取り付けられ、前記吸蔵還元型
ＮＯx触媒４８より上流の排気管４７には該排気管４７
内を流れる排気の空燃比（吸蔵還元型ＮＯx触媒４８に
流入する排気の空燃比）に対応した電気信号を出力する
第２空燃比センサ４９ｂが取り付けられ、更に前記吸蔵
還元型ＮＯx触媒４８より下流の排気管４７には該排気
管４７内を流れる排気の空燃比（吸蔵還元型ＮＯx触媒
４８から流出した排気の空燃比）に対応した電気信号を
出力する酸素センサ４９ｃが取り付けられている。

【００５２】また、内燃機関１は、クランクシャフト２
３の端部に取り付けられたタイミングロータ５１ａとタ
イミングロータ５１ａ近傍のシリンダブロック１ｂに取
り付けられた電磁ピックアップ５１ｂとからなるクラン
クポジションセンサ５１と、内燃機関１の内部に形成さ
れた冷却水路１ｃを流れる冷却水の温度を検出すべくシ
リンダブロック１ｂに取り付けられた水温センサ５２と
を備えている。

【００５３】このように構成された内燃機関１には、該
内燃機関１の運転状態を制御するための電子制御ユニッ
ト（Electronic Control Unit：ＥＣＵ、以下ＥＣＵと
称する）２０が併設されている。

【００５４】前記ＥＣＵ２０には、ＳＣＶポジションセ
ンサ３７ｂ、スロットルポジションセンサ４１、アクセ
ルポジションセンサ４３、エアフローメータ４４、第１
空燃比センサ４９ａ、第２空燃比センサ４９ｂ、酸素セ
ンサ４９ｃ、クランクポジションセンサ５１、及び水温
センサ５２等の各種センサが電気配線を介して接続さ
れ、各センサの出力信号が前記ＥＣＵ２０に入力される
ようになっている。

【００５５】前記ＥＣＵ２０には、イグナイタ２５ａ、
燃料噴射弁３２、ＳＣＶ用アクチュエータ３７ａ、スロ
ットル用アクチュエータ４０、二次空気噴射ノズル５３
等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２０が各種セン
サの出力信号値をパラメータとしてイグナイタ２５ａ、
燃料噴射弁３２、ＳＣＶ用アクチュエータ３７ａ、スロ
ットル用アクチュエータ４０、二次空気噴射ノズル５３
を制御することが可能になっている。

【００５６】ここで、ＥＣＵ２０は、図５に示すよう
に、双方向性バス２００によって相互に接続されたＣＰ
Ｕ２０１とＲＯＭ２０２とＲＡＭ２０３とバックアップ
ＲＡＭ２０４と入力ポート２０５と出力ポート２０６と
を備えるとともに、前記入力ポート２０５に接続された
Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）２０７を備えている。

【００５７】前記入力ポート２０５は、クランクポジシ
ョンセンサ５１のようにデジタル信号形式の信号を出力
するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣ
ＰＵ２０１あるいはＲＡＭ２０３へ送信する。

【００５８】前記入力ポート２０５は、ＳＣＶポジショ
ンセンサ３７ｂ、スロットルポジションセンサ４１、ア
クセルポジションセンサ４３、エアフローメータ４４、
第１空燃比センサ４９ａ、第２空燃比センサ４９ｂ、酸
素センサ４９ｃ、水温センサ５２のようにアナログ信号
形式の信号を出力するセンサの出力信号をＡ／Ｄ２０７
を介して入力し、それらの出力信号をＣＰＵ２０１やＲ
ＡＭ２０３へ送信する。

【００５９】前記出力ポート２０６は、前記ＣＰＵ２０
１から出力される制御信号をイグナイタ２５ａ、燃料噴
射弁３２、ＳＣＶ用アクチュエータ３７ａ、スロットル
用アクチュエータ４０、あるいは二次空気噴射ノズル５
３へ送信する。

【００６０】前記ＲＯＭ２０２は、燃料噴射量を決定す
るための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射時期を決定
するための燃料噴射時期制御ルーチン、点火時期を決定
するための点火時期制御ルーチン、スワールコントロー
ルバルブ（ＳＣＶ）３７の開度を制御するためのＳＣＶ
制御ルーチン、スロットル弁３９の開度を制御するため
のスロットル制御ルーチン等の既知のアプリケーション
プログラムに加え、本発明の要旨となるリッチスパイク
制御ルーチンを記憶している。

【００６１】前記ＲＯＭ２０２は、前記したアプリケー
ションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶して
いる。前記した制御マップは、例えば、内燃機関１の運
転状態と燃料噴射量との関係を示す燃料噴射量制御マッ
プ、内燃機関１の運転状態と燃料噴射時期との関係を示
す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関１の運転状態と点
火時期との関係を示す点火時期制御マップ、内燃機関１
の運転状態とスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）３
７の開度との関係を示すＳＣＶ開度制御マップ、内燃機
関１の運転状態とスロットル弁３９との関係を示すスロ
ットル開度制御マップ等である。

【００６２】前記ＲＡＭ２０３は、各センサの出力信号
やＣＰＵ２０１の演算結果等を記憶する。前記演算結果
は、例えば、クランクポジションセンサ５１の出力信号
に基づいて算出される機関回転数等である。前記ＲＡＭ
２０３に記憶される各種のデータは、クランクポジショ
ンセンサ５１が信号を出力する度に最新のデータに書き
換えられる。

【００６３】前記バックアップＲＡＭ４５は、内燃機関
１の運転停止後もデータを保持する不揮発性のメモリで
ある。

【００６４】前記ＣＰＵ２０１は、前記ＲＯＭ２０２に
記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作
し、燃料噴射制御、点火制御、ＳＣＶ制御、スロットル
制御、あるいはリッチスパイク制御などの各種制御を実
行する。

【００６５】例えば、ＣＰＵ２０１は、クランクポジシ
ョンセンサ５１、アクセルポジションセンサ４３、ある
いはエアフローメータ４４等の出力信号値をパラメータ
として内燃機関１の負荷を判別する。

【００６６】ＣＰＵ２０１は、内燃機関１の負荷に応じ
て、ＳＣＶ用アクチュエータ３７ａ、スロットル用アク
チュエータ４０、燃料噴射弁３２、及び点火栓２５を制
御することにより、リーン度合いの高い混合気による成
層燃焼運転と、リーン度合いの低い混合気による均質リ
ーン燃焼運転と、理論空燃比の混合気による均質燃焼運
転とを切り換える。

【００６７】内燃機関１が成層燃焼運転状態、均質リー
ン燃焼運転状態、もしくは弱成層燃焼運転状態にあると
き、言い換えれば内燃機関１が希薄燃焼運転されている
ときは、内燃機関１から排出される排気の空燃比がリー
ン空燃比となるため、三元触媒４６が排気中の窒素酸化
物（ＮＯx）を十分に浄化することができない。しかし
ながら、三元触媒４６が浄化しきれなかった窒素酸化物
（ＮＯx）は、三元触媒４６より下流に配置された吸蔵
還元型ＮＯx触媒４８に吸蔵されることになるため、大
気中に放出されることはない。

【００６８】尚、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８のＮＯx吸蔵
能力には限りがあるため、内燃機関１の希薄燃焼運転が
長期間継続されると、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８のＮＯx
吸蔵能力が飽和してしまい、排気中の窒素酸化物（ＮＯ
x）が吸蔵還元型ＮＯx触媒４８にて除去されずに大気中
に放出されることになる。

【００６９】これに対し、ＣＰＵ２０１は、吸蔵還元型
ＮＯx触媒４８のＮＯx吸蔵量を推定し、その推定量が所
定の許容最大値に達した時点で排気の空燃比を所定のリ
ッチ空燃比（以下、第１のリッチ空燃比と称する）とす
べくリッチスパイク制御を実行する。

【００７０】吸蔵還元型ＮＯx触媒４８のＮＯx吸蔵量を
推定する方法としては、内燃機関１が希薄燃焼運転され
ているときに該内燃機関１から排出されるＮＯx量（以
下、機関排出ＮＯx量と称する）の積算値と、内燃機関
１が理論空燃比の空燃比で運転されているときに吸蔵還
元型ＮＯx触媒４８から放出されるＮＯx量（以下、ＮＯ
x放出量と称する）の積算値とを求め、前記機関排出Ｎ
Ｏx量の積算値から前記ＮＯx放出量の積算値を減算して
得られる値をＮＯx吸蔵量と見なす方法を例示すること
ができる。

【００７１】機関排出ＮＯx量は、内燃機関１が希薄燃
焼運転されているときの機関回転数、燃料噴射量、吸入
空気量（エアフローメータ４４の出力信号値）等と相関
があるため、ＣＰＵ２０１は、機関回転数と燃料噴射量
とエアフローメータ４４の出力信号値とをパラメータと
して単位時間当たりの機関排出ＮＯx量を算出するよう
にしてもよい。

【００７２】尚、内燃機関１が希薄燃焼運転されている
ときの機関回転数と燃料噴射量と吸入空気量と機関排出
ＮＯx量との関係を予め実験的に求めておき、それらの
関係をマップ化してＲＯＭ２０２に記憶しておくように
してもよい。

【００７３】ＮＯx放出量は、内燃機関１が理論空燃比
の空燃比で運転されているときの排気量や吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒４８に流入する排気の空燃比（第２空燃比セン
サ４９ｂの出力信号値）と相関があるため、ＣＰＵ２０
１は、排気量と排気空燃比とをパラメータとして単位時
間当たりのＮＯx放出量を算出するようにしてもよい。
その際、内燃機関１からの排気量は、二次空気の供給が
行われない限り吸入空気量と略一致するため、ＣＰＵ２
０１は、エアフローメータの出力信号値と第２空燃比セ
ンサ４９ｂの出力信号値とをパラメータとして単位時間
当たりのＮＯx放出量を算出するようにしてもよい。

【００７４】尚、内燃機関１が理論空燃比の空燃比で運
転されているときの吸入空気量と排気空燃比とＮＯx排
出量との関係を予め実験的に求めておき、それらの関係
をマップ化してＲＯＭ２０２に記憶しておくようにして
もよい。

【００７５】また、リッチスパイク制御の具体的な実行
方法としては、膨張行程若しくは排気行程にある気筒２
１の燃料噴射弁３２から燃料に寄与しない燃料（副燃
料）を噴射させる方法、内燃機関１の排気ポートや排気
通路に専用の燃料噴射弁を取り付け、その燃料噴射弁か
ら燃料を噴射させる方法などを例示することができる
が、本実施の形態では、排気行程中の気筒２１の燃料噴
射弁３２から副燃料を噴射させる方法を例に挙げて説明
する。

【００７６】その際、ＣＰＵ２０１は、第１空燃比セン
サ４９ａの出力信号値が所望の第１のリッチ空燃比とな
るように、燃料噴射弁３２から噴射される副燃料量を制
御する、所謂リッチスパイクフィードバック制御を実行
するようにしてもよい。

【００７７】このような方法によりリッチスパイク制御
が実行されると、内燃機関１から排出される排気の空燃
比が第１のリッチ空燃比となり、吸蔵還元型ＮＯx触媒
４８に吸蔵されていた窒素酸化物（ＮＯx）が該吸蔵還
元型ＮＯx触媒４８から放出されつつ窒素（Ｎ₂）に還元
されることになる。

【００７８】ところで、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８より
上流の排気通路には、酸素貯蔵力を有する三元触媒４６
が配置されているため、リッチスパイク制御の実行によ
って排気空燃比が第１のリッチ空燃比にされると、三元
触媒４６に貯蔵されていた酸素が該三元触媒４６から放
出されることになる。

【００７９】上記したように三元触媒４６から貯蔵酸素
が放出されると、三元触媒４６から流出した排気の空燃
比、言い換えれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８に流入す
る排気の空燃比は、前記第１のリッチ空燃比より高い空
燃比となる。このため、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８は、
貯蔵している窒素酸化物（ＮＯx）の全てを還元・浄化
することができなくなる虞がある。

【００８０】これに対し、ＣＰＵ２０１は、リッチスパ
イク制御を実行する直前に、排気の空燃比を前記第１の
リッチ空燃比より低い第２のリッチ空燃比まで低下させ
る空燃比低下制御を実行する。この空燃比低下制御の実
行方法としては、前述したリッチスパイク制御と同様の
方法を例示することができる。但し、その際に燃料噴射
弁３２から噴射される副燃料量は、リッチスパイク制御
実行時の副燃料量より多くされる。

【００８１】上記したような空燃比低下制御がリッチス
パイク制御の実行直前に実行されると、三元触媒４６に
は、第２のリッチ空燃比の排気が流入する。その際、第
２のリッチ空燃比は、通常のリッチスパイク制御に係る
第１のリッチ空燃比より低く設定されるため、三元触媒
４６に貯蔵されていた酸素の全てが速やかに放出され
る。

【００８２】空燃比低下制御に続いてリッチスパイク制
御が実行されると、三元触媒４６には第１のリッチス空
燃比の排気が流入することになる。その時点では、三元
触媒４６に酸素が貯蔵されていないため、三元触媒４６
から流出する排気の空燃比は、第１のリッチ空燃比と略
一致する。

【００８３】この結果、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８に
は、第１のリッチ空燃比の排気が流入することになり、
吸蔵還元型ＮＯx触媒４８に吸蔵されていた窒素酸化物
（ＮＯx）が好適に還元及び浄化されるようになる。

【００８４】一方、上記したようなリッチスパイク制御
の実行は、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８からのＮＯx放出作
用が完了した時点で速やかに終了されることが好まし
い。

【００８５】これは、排気中に含まれる炭化水素（Ｈ
Ｃ）や一酸化炭素（ＣＯ）は、吸蔵還元型ＮＯx触媒４
８から放出された窒素酸化物（ＮＯx）と反応して浄化
されるため、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８からのＮＯx放出
作用が完了した後もリッチスパイク制御が継続して実行
されると、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）や一酸化
炭素（ＣＯ）が吸蔵還元型ＮＯx触媒４８において浄化
されずに大気中へ放出されることになるからである。

【００８６】リッチスパイク制御の実行終了時期を判定
する方法、言い換えれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８か
らのＮＯx放出作用が完了した時期を判定する方法とし
ては、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８より下流の排気管４７
に取り付けられた酸素センサ４９ｃの出力電圧がリーン
空燃比を示す値からリッチ空燃比を示す値へ切り替わっ
た時点でＮＯx放出作用が完了したと判定する方法を例
示することができる。

【００８７】これは、リッチスパイク制御の実行時にお
いて、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８からＮＯxが放出されて
いるときは、排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素
（ＣＯ）が窒素酸化物（ＮＯx）の還元剤として消費さ
れるため、その際に吸蔵還元型ＮＯx触媒４８から流出
する排気の空燃比は理論空燃比近傍のリーン空燃比とな
るが、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８からのＮＯx放出作用が
完了した後は、排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素
（ＣＯ）が窒素酸化物（ＮＯx）の還元剤として消費さ
れないため、その際に吸蔵還元型ＮＯx触媒４８から流
出する排気の空燃比はリッチ空燃比となるからである。

【００８８】ところで、空燃比センサや酸素センサには
少なからず応答遅れが生じるため、実際の排気空燃比が
リーン空燃比からリッチ空燃比へ変化した時点から、空
燃比センサや酸素センサの出力信号値がリーン空燃比を
示す値からリッチ空燃比を示す値へ変化する時点までに
多少の時間がかかってしまう。

【００８９】従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８下流の
酸素センサ４９ｃの出力電圧に基づいてリッチスパイク
制御実行終了時期を判定する場合は、予め酸素センサ４
９ｃの応答遅れを考慮した判定基準電圧を設定しておく
ことが好ましい。

【００９０】但し、リッチスパイク制御実行終了時期の
判定基準値が内燃機関１の運転状態に関わらず判定基準
電圧が一定であると、以下のような不具合を生じる場合
がある。

【００９１】すなわち、内燃機関１から単位時間当たり
に排出される排気流量が多い場合は、排気の流速が高く
なるため、内燃機関１から単位時間当たりに排出される
排気流量が少ない場合と同一の判定基準電圧に基づいて
リッチスパイク制御の実行終了時期が判定されると、Ｎ
Ｏx放出作用完了直後に比較的多くの炭化水素（ＨＣ）
や一酸化炭素（ＣＯ）が大気中へ放出される虞がある。

【００９２】そこで、本実施の形態に係るリッチスパイ
ク制御では、リッチスパイク制御実行時に内燃機関１か
ら単位時間当たりに排出される排気流量をパラメータと
して判定基準電圧を決定し、その判定基準電圧に従って
リッチスパイク制御の実行終了時期を判定するようにし
た。

【００９３】具体的には、ＣＰＵ２０１は、リッチスパ
イク制御実行時に内燃機関１から単位時間当たりに排出
される排気流量が多くなるほど、リッチスパイク制御実
行終了時期が早くなるよう判定基準電圧を決定する。

【００９４】本実施の形態における酸素センサ４９ｃと
して、空燃比が低くなるほど高い電圧を出力するよう構
成された酸素センサが用いられる場合には、ＣＰＵ２０
１は、単位時間当たりの排気流量が多くなるほど判定基
準電圧を低く設定し、単位時間当たりの排気流量が少な
くなるほど判定基準圧を高く設定する。

【００９５】ここで、内燃機関１から単位時間当たりに
排出される排気流量は、機関負荷及び機関回転数に応じ
て変化するため、機関負荷（アクセル開度）と機関回転
数とをパラメータとして判定基準電圧を決定するように
してもよい。その場合、図３に示されるような判定基準
電圧と機関負荷と機関回転数との関係を示すマップを予
めＲＯＭ２０２に記憶しておくようにすることが好まし
い。以下では、前記したマップを判定基準電圧制御マッ
プと称するものとする。

【００９６】上記したような方法によりリッチスパイク
制御実行終了時期が決定されると、内燃機関１から単位
時間当たりに排出される排気流量が多いとき、言い換え
れば、排気の流速が高い場合は、排気流量が少なく且つ
排気の流速が低い場合に比して早い時期にリッチスパイ
ク制御の実行が終了されるため、リッチスパイク制御の
実行が酸素センサ４９ｃの応答遅れ等によってＮＯx放
出完了後まで継続されることがなくなり、その結果、比
較的多量の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）が大
気中へ放出されることがなくなる。

【００９７】以下、本実施の形態におけるリッチスパイ
ク制御について図４のフローチャート図に沿って説明す
る。

【００９８】図４に示すフローチャートは、リッチスパ
イク制御ルーチンを示すフローチャートである。前記リ
ッチスパイク制御ルーチンは、予めＲＯＭ２０２に記憶
されているルーチンであり、ＣＰＵ２０１によって所定
時間毎（例えば、クランクポジションセンサ５１がパル
ス信号を出力する度）に繰り返し実行されるルーチンで
ある。

【００９９】リッチスパイク制御ルーチンでは、ＣＰＵ
２０１は、先ずＳ４０１において、機関排出ＮＯx量の
積算値からＮＯx放出量の積算値を減算して、吸蔵還元
型ＮＯx触媒４８のＮＯx吸蔵量を推定する。

【０１００】Ｓ４０２では、ＣＰＵ２０１は、前記Ｓ４
０１で推定されたＮＯx吸蔵量が吸蔵還元型ＮＯx触媒４
８の許容最大値以上であるか否かを判別する。

【０１０１】前記Ｓ４０２において前記ＮＯx吸蔵量が
前記許容最大値未満であると判定された場合は、ＣＰＵ
２０１は、本ルーチンの実行を一旦終了する。

【０１０２】一方、前記Ｓ４０２において前記ＮＯx吸
蔵量が前記許容最大値以上であると判定した場合は、Ｃ
ＰＵ２０１は、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８のＮＯx吸蔵能
力を再生させる必要があるとみなし、Ｓ４０３へ進む。

【０１０３】Ｓ４０３では、ＣＰＵ２０１は、排気空燃
比を第２のリッチ空燃比まで低下させるべく空燃比低下
制御を実行する。

【０１０４】Ｓ４０４では、ＣＰＵ２０１は、排気空燃
比を第１のリッチ空燃比とすべくリッチスパイク制御を
実行する。

【０１０５】Ｓ４０５では、ＣＰＵ２０１は、アクセル
ポジションセンサ４３の出力信号値（アクセル開度）と
機関回転数とをＲＡＭ２０３から読み出す。

【０１０６】Ｓ４０６では、ＣＰＵ２０１は、前述した
図３の説明で述べたような判定基準電圧制御マップへア
クセスし、前記Ｓ４０５で読み出されたアクセル開度と
機関回転数とに対応した判定基準電圧：Ｖsを決定す
る。

【０１０７】Ｓ４０７では、ＣＰＵ２０１は、酸素セン
サ４９ｃの出力電圧：ＶoをＲＡＭ２０３から読み出
す。

【０１０８】Ｓ４０８では、ＣＰＵ２０１は、前記Ｓ４
０６で決定された判定基準電圧：Ｖsと前記Ｓ４０７で
読み出された出力電圧：Ｖoとを比較し、前記出力電
圧：Ｖoが前記判定基準電圧：Ｖs以上に達したか否かを
判別する。

【０１０９】前記Ｓ４０８において前記出力電圧：Ｖo
が前記判定基準電圧：Ｖs未満であると判定された場合
は、ＣＰＵ２０１は、前述したＳ４０４以降の処理を繰
り返し実行する。

【０１１０】一方、前記Ｓ４０８において前記出力電
圧：Ｖoが前記判定基準電圧：Ｖs以上であると判定され
た場合は、ＣＰＵ２０１は、Ｓ４０９へ進み、リッチ制
御の実行を終了する。

【０１１１】このように上記したようなリッチスパイク
制御ルーチンがＣＰＵ２０１によって実行されると、リ
ッチスパイク制御実行終了時期が機関負荷及び機関回転
数に応じて決定されることになるため、リッチスパイク
制御の実行が内燃機関の運転状態に適した時期に終了さ
れるようになる。

【０１１２】この結果、酸素センサ４９ｃの応答遅れな
どによってリッチスパイク制御の実行が吸蔵還元型ＮＯ
x触媒４８のＮＯx放出作用完了後まで不要に継続される
ことがなくなり、特に、内燃機関１からの排気量が多く
且つ排気の流速が高くなる高負荷・高回転運転時におい
て多量の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）が大気
中へ放出されることを防止することが可能になるととも
に、リッチスパイク制御実行終了時期の不要な遅延によ
る燃料消費量の悪化を防止することができる。

【０１１３】尚、本実施の形態では、機関負荷と機関回
転数とをパラメータとして判定基準電圧を決定する例に
ついて述べたが、吸入空気量をパラメータとして判定基
準電圧を決定するようにしてもよい。これは、内燃機関
１から単位時間当たりに排出される排気流量は、内燃機
関１の吸入空気量に応じて変化するためである。

【０１１４】この場合、図５に示すような吸入空気量と
判定基準値との関係を示すマップを予めＲＯＭ２０２に
記憶しておくようにすればよい。

【０１１５】＜実施の形態２＞次に、本発明に係る内燃
機関の排気浄化装置の第２の実施態様について図６〜図
８に基づいて説明する。ここでは前述した第１の実施の
形態と異なる構成について説明し、同様の構成について
は説明を省略する。

【０１１６】本実施の形態と前述した第１の実施の形態
との相違点は、前述した第１の実施の形態がリッチスパ
イク制御の実行期間中における内燃機関１の運転状態に
応じてリッチスパイク制御実行終了時期を決定するのに
対し、本実施の形態ではリッチスパイク制御実行終了後
の内燃機関１の運転状態に応じてリッチスパイク制御実
行終了時期を決定する点にある。

【０１１７】ここで、リッチスパイク制御実行終了後に
内燃機関１が希薄燃焼運転される場合は、リッチスパイ
ク制御の実行が終了した時点で吸蔵還元型ＮＯx触媒４
８に窒素酸化物（ＮＯx）が残留していても、その後の
希薄燃焼運転時に吸蔵還元型ＮＯx触媒４８から窒素酸
化物（ＮＯx）が放出されることがないが、リッチスパ
イク制御実行終了後に内燃機関１が理論空燃比で運転
（以下、ストイキ運転と称する）される場合は、リッチ
スパイク制御の実行が終了した時点で吸蔵還元型ＮＯx
触媒４８に窒素酸化物（ＮＯx）が残留していると、そ
の後のストイキ運転時に吸蔵還元型ＮＯx触媒４８から
窒素酸化物（ＮＯx）が放出されてしまうことになる。

【０１１８】そこで、本実施の形態におけるリッチスパ
イク制御では、ＣＰＵ２０１は、リッチスパイク制御実
行完了後に内燃機関１が希薄燃焼運転される場合は、リ
ッチスパイク制御実行終了後に内燃機関１がストイキ運
転される場合に比して、リッチスパイク制御実行完了時
期が早くなるように判定基準電圧：Ｖsを決定するよう
にした。

【０１１９】具体的には、ＣＰＵ２０１は、図６、図７
に示されるように、リッチスパイク制御実行完了後に内
燃機関１が希薄燃焼運転される場合は、リッチスパイク
制御実行終了後に内燃機関１がストイキ運転される場合
に比して、判定基準電圧：Ｖsを低く設定するようにし
た。

【０１２０】尚、リッチスパイク制御実行後の内燃機関
１の運転状態が希薄燃焼運転領域にあるか若しくはスト
イキ運転領域にあるかを判別する方法としては、リッチ
スパイク制御実行時における機関負荷（アクセル開度）
と機関回転数とから予測する方法を例示することができ
る。

【０１２１】以下、本実施の形態におけるリッチスパイ
ク制御について図８のフローチャート図に沿って説明す
る。

【０１２２】図８に示すフローチャートは、リッチスパ
イク制御ルーチンを示すフローチャートである。前記リ
ッチスパイク制御ルーチンは、予めＲＯＭ２０２に記憶
されているルーチンであり、ＣＰＵ２０１によって所定
時間毎（例えば、クランクポジションセンサ５１がパル
ス信号を出力する度）に繰り返し実行されるルーチンで
ある。

【０１２３】リッチスパイク制御ルーチンでは、ＣＰＵ
２０１は、先ずＳ８０１において、機関排出ＮＯx量の
積算値からＮＯx放出量の積算値を減算して、吸蔵還元
型ＮＯx触媒４８のＮＯx吸蔵量を推定する。

【０１２４】Ｓ８０２では、ＣＰＵ２０１は、前記Ｓ８
０１で推定されたＮＯx吸蔵量が吸蔵還元型ＮＯx触媒４
８の許容最大値以上であるか否かを判別する。

【０１２５】前記Ｓ８０２において前記ＮＯx吸蔵量が
前記許容最大値未満であると判定された場合は、ＣＰＵ
２０１は、本ルーチンの実行を一旦終了する。

【０１２６】一方、前記Ｓ８０２において前記ＮＯx吸
蔵量が前記許容最大値以上であると判定した場合は、Ｃ
ＰＵ２０１は、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８のＮＯx吸蔵能
力を再生させる必要があるとみなし、Ｓ８０３へ進む。

【０１２７】Ｓ８０３では、ＣＰＵ２０１は、排気空燃
比を第２のリッチ空燃比まで低下させるべく空燃比低下
制御を実行する。

【０１２８】Ｓ８０４では、ＣＰＵ２０１は、排気空燃
比を第１のリッチ空燃比とすべくリッチスパイク制御を
実行する。

【０１２９】Ｓ８０５では、ＣＰＵ２０１は、アクセル
ポジションセンサ４３の出力信号値（アクセル開度）と
機関回転数とをＲＡＭ２０３から読み出す。

【０１３０】Ｓ８０６では、ＣＰＵ２０１は、前記Ｓ８
０５で読み出されたアクセル開度と機関回転数とをパラ
メータとして内燃機関１の運転状態が希薄燃焼運転領域
にあるか又はストイキ運転領域にあるかを判別し、その
判別結果に基づいてリッチスパイク制御実行終了後に内
燃機関１が希薄燃焼運転されるか又はストイキ運転され
るかを判別する。

【０１３１】その際、ＣＰＵ２０１は、リッチスパイク
制御実行終了後に内燃機関１がストイキ運転されると判
定された場合には前述した図６の説明で述べたように判
定基準電圧：Ｖsを比較的高い電圧に設定し、リッチス
パイク制御実行終了後に内燃機関１が希薄燃焼運転され
ると判定された場合には前述した図７の説明で述べたよ
うに判定基準電圧：Ｖsを比較的低い電圧に設定する。

【０１３２】Ｓ８０７では、ＣＰＵ２０１は、酸素セン
サ４９ｃの出力電圧：ＶoをＲＡＭ２０３から読み出
す。

【０１３３】Ｓ８０８では、ＣＰＵ２０１は、前記Ｓ８
０６で決定された判定基準電圧：Ｖsと前記Ｓ８０７で
読み出された出力電圧：Ｖoとを比較し、前記出力電
圧：Ｖoが前記判定基準電圧：Ｖs以上に達したか否かを
判別する。

【０１３４】前記Ｓ８０８において前記出力電圧：Ｖo
が前記判定基準電圧：Ｖs未満であると判定された場合
は、ＣＰＵ２０１は、前述したＳ８０４以降の処理を繰
り返し実行する。

【０１３５】一方、前記Ｓ８０８において前記出力電
圧：Ｖoが前記判定基準電圧：Ｖs以上であると判定され
た場合は、ＣＰＵ２０１は、Ｓ８０９へ進み、リッチ制
御の実行を終了する。

【０１３６】このように上記したようなリッチスパイク
制御ルーチンがＣＰＵ２０１によって実行されると、リ
ッチスパイク制御実行終了時期は、リッチスパイク制御
実行終了後の運転状態に応じて決定されることになる。

【０１３７】例えば、リッチスパイク制御実行終了後に
内燃機関１が希薄燃焼運転される場合には、リッチスパ
イク制御実行終了時期が比較的早い時期に設定されるた
め、リッチスパイク制御が吸蔵還元型ＮＯx触媒４８の
ＮＯx放出作用完了後まで実行されることがなく、リッ
チスパイク制御時の排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）
や一酸化炭素（ＣＯ）が大気中へ放出されることがな
い。

【０１３８】また、リッチスパイク制御実行終了後に内
燃機関１がストイキ運転される場合には、リッチスパイ
ク制御実行終了時期が比較的遅い時期に設定されるた
め、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８に吸蔵されている窒素酸
化物（ＮＯx）を全て放出させることが可能となり、そ
の結果、リッチスパイク制御実行終了後のストイキ運転
時において吸蔵還元型ＮＯx触媒４８から窒素酸化物
（ＮＯx）が放出されることがない。

【０１３９】従って、本実施の形態に係る内燃機関の排
気浄化装置によれば、リッチスパイク制御の実行終了時
期がリッチスパイク制御実行終了後の機関運転状態に適
した時期に設定されるため、リッチスパイク制御実行終
了後における吸蔵還元型ＮＯx触媒４８の状態が内燃機
関１の運転状態に適した状態となり、以てリッチスパイ
ク制御実行終了後における排気エミッションの悪化を防
止することが可能となる。

【０１４０】

【発明の効果】本発明によれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒
下流の排気空燃比に基づいてリッチスパイク制御の実行
終了時期を判定する内燃機関の排気浄化装置において、
リッチスパイク制御実行終了時期を判定する際の基準が
内燃機関の運転状態に応じて変更されるため、リッチス
パイク制御が内燃機関の運転状態に適した時期に終了さ
れることになり、その結果、内燃機関が如何なる運転状
態にあっても排気エミッションの悪化を防止することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態における内燃機関の概略構
成を示す図

【図２】 ＥＣＵの内部構成を示すブロック図

【図３】 機関負荷と機関回転数と判定基準電圧との関
係を示す図

【図４】 第１の実施の形態におけるリッチスパイク制
御ルーチンを示すフローチャート図

【図５】 吸入空気量と判定基準電圧との関係を示す図

【図６】 リッチスパイク制御実行終了後に内燃機関が
ストイキ運転される場合のリッチスパイク制御実行終了
時期を示すタイミングチャート図

【図７】 リッチスパイク制御実行終了後に内燃機関が
希薄燃焼運転される場合のリッチスパイク制御実行終了
時期を示すタイミングチャート図

【図８】 第２の実施の形態におけるリッチスパイク制
御ルーチンを示すフローチャート図

【符号の説明】

１・・・・内燃機関 ２０・・・ＥＣＵ ２１・・・気筒 ３２・・・燃料噴射弁 ４３・・・アクセルポジションセンサ ４４・・・エアフローメータ ４７・・・排気管 ４８・・・吸蔵還元型ＮＯx触媒 ４９ｃ・・酸素センサ ５１・・・クランクポジションセンサ

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/28 ３０１ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０Ｌ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ １０１Ｂ Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA12 AA17 AA24 AA28 AB03 AB06 AB08 BA14 BA15 BA19 BA33 CA13 CA22 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA01 DA02 DA04 DB11 DB13 DC01 EA00 EA01 EA03 EA05 EA07 EA16 EA30 EA31 EA33 EA34 FB10 FB11 FB12 FC02 GA06 GB01X GB02Y GB03Y GB04W GB04Y GB05W GB06W GB10X GB16X GB17X HA10 HA36 HA37 HA42 HB03 3G301 HA01 HA04 HA06 HA15 HA17 JA15 JA25 JA26 JB09 LA03 LA05 LA08 LB04 MA01 MA11 MA18 NA06 NA07 NA08 NB18 ND01 NE01 NE06 NE13 NE14 NE15 NE18 NE22 NE23 PA01B PA01Z PA11B PA11Z PD01B PD01Z PD04B PD04Z PD08B PD08Z PD09B PD09Z PE01B PE01Z PE03B PE03Z PE08B PE08Z PF03B PF03Z 4D048 AA06 AB02 AB07 BA02X BA03X BA10X BA14X BA15X BA18X BA19X BA30X BA33X BA41X BB02 DA01 DA02 DA03 DA08 DA20 EA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸素過剰状態の混合気を燃焼可能とする
   内燃機関と、 前記内燃機関の排気通路に設けられ、排気の空燃比がリ
   ーン空燃比であるときは排気中の窒素酸化物を吸蔵し、
   排気の空燃比が理論空燃比以下に低下したときは吸蔵し
   ていた窒素酸化物を放出及び浄化するＮＯx触媒と、 前記吸蔵還元型ＮＯx触媒から流出した排気の空燃比を
   検出する空燃比検出手段と、 前記内燃機関が希薄燃焼運転されているときに、排気の
   空燃比を一時的にリッチ空燃比にするリッチスパイク制
   御を実行するリッチスパイク制御実行手段と、 リッチスパイク制御実行時に前記空燃比検出手段が検出
   した空燃比と所定の基準値とを比較してリッチスパイク
   制御の実行終了時期を決定する終了時期決定手段と、 前記判定基準を前記内燃機関の運転状態に応じて変更す
   る判定基準変更手段と、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】 前記判定基準変更手段は、前記内燃機関
   の負荷及び機関回転数が高くなるほどリッチスパイク制
   御の実行終了時期が早くなるよう前記判定基準を変更す
   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】 前記判定基準変更手段は、前記内燃機関
   の吸入空気量が多くなるほどリッチスパイク制御の実行
   終了時期が早くなるよう前記判定基準値を変更すること
   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。
4. 【請求項４】 前記判定基準変更手段は、前記内燃機関
   がリッチスパイク制御実行終了後にリーン空燃比で運転
   される場合は、前記内燃機関がリッチスパイク制御実行
   終了後に理論空燃比で運転される場合に比して、リッチ
   スパイク制御の実行終了時期が早くなるよう前記判定基
   準を変更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。