JP2003097255A - エンジンの排気浄化装置及び排気浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃費性能の低下等の不具合を招くことなく、
ＮＯｘトラップ触媒を用いてＮＯｘを有効に浄化するこ
とができる排気浄化装置を提供する。 【解決手段】 エンジン１の排気通路６には、ゼオライ
ト系のＨＣ吸着触媒を用いた第１排気浄化装置１２と、
ＮＯｘトラップ触媒を用いた第２排気浄化装置１３とが
介設されている。そして、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ
トラップ量が閾値を超えたときには、ＨＣ吸着触媒に吸
着されているＨＣの燃焼によって排ガス中のＯ_２濃度が
低下している状態で、ＮＯｘトラップ触媒からＮＯｘを
放出させるために燃料噴射量が増量され、排ガス中のＯ
_２濃度が低減されるとともに、ＮＯｘ還元用のＨＣが増
量される。かくして、燃費性能の低下等の不具合を招く
ことなく、ＮＯｘトラップ触媒でＮＯｘを有効に浄化す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気浄
化装置及び排気浄化方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用エンジンの燃焼室から排気通路
に排出される排ガスには、ＮＯｘ（窒素酸化物）、ＨＣ
（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＰＭ（大気浮遊物
質）等の大気汚染物質が含まれているので、これらの大
気汚染物質を浄化するため、排気通路には排気浄化触媒
を用いた排気浄化装置が設けられる。そして、かかる排
気浄化触媒を用いて、ＮＯｘは還元により浄化され、Ｈ
Ｃ、ＣＯ及びＰＭは酸化により浄化される。なお、ＮＯ
ｘは還元により浄化される関係上、その浄化にはＮＯｘ
から酸素を奪う還元剤が不可欠であるが、自動車用エン
ジンでは、排ガス中のＨＣが還元剤として利用される。

【０００３】そして、ＮＯｘは、排ガス中のＯ_２濃度が
低いときに還元剤を利用してＮ_２に還元され、浄化され
る。しかしながら、従来の普通の排気浄化触媒（例え
ば、三元触媒）では、排ガス中のＯ_２濃度が高いときに
はＮＯｘを還元するのが困難である。そこで、近年、排
ガス中のＯ_２濃度が高いときにＮＯｘを吸収する一方、
排ガス中のＯ_２濃度が低くなったときにＮＯｘを放出す
るＮＯｘ吸収材を用いたＮＯｘトラップ触媒が普及しつ
つある。

【０００４】かかるＮＯｘトラップ触媒は、通常の運転
時、すなわち排ガス中のＯ_２濃度が比較的高くＮＯｘを
還元するのが困難なときにはＮＯｘ吸収材にＮＯｘを吸
収させ、ＮＯｘの大気中への放出を防止する。そして、
ＮＯｘ吸収材のＮＯｘ吸収量が飽和状態に達したとき
に、例えば膨張行程噴射を行うなどして排ガス中のＯ_２
濃度を低下させるとともにＨＣ濃度を高め、ＮＯｘ吸収
材にＮＯｘを放出させ、この放出されたＮＯｘを排ガス
中の還元剤を利用してＮ_２に還元するようにしている
（例えば、特開平１１−０５０８９４号公報参照）。な
お、特開平１１−０５０８９４号公報に開示された排気
浄化装置では、ＮＯｘトラップ触媒の上流に酸化触媒を
配置し、ＮＯｘトラップ触媒の熱劣化を抑制しつつ排気
空燃比をリッチにして、ＮＯｘ吸収材から放出されたＮ
Ｏｘを還元するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
特開平１１−０５０８９４号公報に開示されているＮＯ
ｘトラップ触媒を用いた従来の排気浄化装置では、ＮＯ
ｘ吸収材からＮＯｘを放出させる際、排ガス中のＯ_２濃
度を低下させ、ないしはＨＣ濃度を高めるために膨張行
程で余分な燃料を噴射しなければならないので、燃費性
能が低下するといった問題がある。また、膨張行程で噴
射された燃料によって煤が発生するといった問題もあ
る。なお、ＮＯｘ吸収材からＮＯｘを放出させる際に、
膨張行程噴射ではなく、点火時期の遅角あるいは排気系
への燃料噴射などを行うことによっても排ガス中のＯ_２
濃度を低下させることができるが、これらの場合でも、
燃費性能の低下ないしは煤の発生が起こる。

【０００６】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたものであって、燃費性能の低下あるいは煤の
発生などといった不具合を招くことなく、ＮＯｘトラッ
プ触媒を用いてＮＯｘを有効に浄化することができるエ
ンジンの排気浄化装置ないしは排気浄化方法を提供する
ことを解決すべき課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた本発明にかかるエンジンの排気浄化装置は、
（ｉ）排ガス中のＯ_２濃度が高いとき（例えば、３％以
上）に、すなわちＯ_２過剰雰囲気で、ＮＯｘを吸収し、
この後排ガス中のＯ_２濃度が低下したとき（例えば、１
％以下）に、吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材
と、（ii）ＮＯｘ吸収材の上流で排ガスに還元剤（ＨＣ
等）を供給する主還元剤供給手段とを備えたエンジンの
排気浄化装置において、（iii）ＮＯｘ吸収材の上流に
配置され、所定の着脱反転温度以下では排ガス中のＨＣ
を吸着する一方着脱反転温度を超えると吸着しているＨ
Ｃを放出するＨＣ吸着材と触媒金属とを含有するＨＣ吸
着触媒を備えていて、（iv）主還元剤供給手段が、少な
くともＮＯｘ吸収材にＮＯｘが吸収され、かつＨＣ吸着
触媒にＨＣが吸着されている状態で、ＨＣ吸着触媒に吸
着されているＨＣの燃焼によって排ガス中のＯ_２濃度が
低下したときに、ＮＯｘ吸収材からＮＯｘを放出させる
べく還元剤（ＨＣ等）を増量するようになっていること
を特徴とするものである。

【０００８】ここで、主還元剤供給手段は、例えば、膨
張行程噴射、点火時期の遅角、空燃比のリッチ化、排気
系への燃料噴射等により、排ガスに還元剤（ＨＣ等）を
供給する。また、ＮＯｘ吸収材は、貴金属等の触媒金属
を含有していてもよい。この排気浄化装置では、ＨＣ吸
着触媒に吸着されているＨＣが燃焼して排ガス中のＯ_２
濃度が大きく低下したときに、ＮＯｘ吸収材からＮＯｘ
を放出させ、ひいては還元させるために主還元剤供給手
段によって還元剤が増量される。したがって、ＨＣの燃
焼により排ガス中のＯ_２濃度が低下した分だけ、排ガス
中のＯ_２濃度を低下させ、ないしは還元剤濃度を高める
ための還元剤の増量を抑制することができる。このた
め、燃費性能の低下あるいは煤の発生を抑制ないしは防
止しつつ、ＮＯｘを有効に浄化することができる。

【０００９】上記エンジンの排気浄化装置においては、
主還元剤供給手段が、ＨＣ吸着触媒の上流で排ガスに還
元剤（ＨＣ等）を供給するようになっていて、ＨＣ吸着
触媒の温度が、該ＨＣ吸着触媒（ＨＣ吸着材）に吸着さ
れているＨＣが燃焼するような所定の吸着ＨＣ燃焼温度
範囲内にあるときに、排ガス中の還元剤を増量状態から
減量させる副還元剤供給手段を備えているのが好まし
い。なお、主還元剤供給手段が副還元剤供給手段を兼ね
るようにしてもよい。この場合、排ガス中の還元剤を増
量状態から減量状態に早急に切り替えることにより、Ｈ
Ｃ吸着触媒に吸着されているＨＣを急激に燃焼させるこ
とができ、排ガス中のＯ_２濃度を大幅に低下させること
ができる。

【００１０】上記エンジンの排気浄化装置において、副
還元剤供給手段は、ＨＣ吸着触媒の触媒金属による酸化
触媒性能が所定度合い以下であり、かつＨＣ吸着触媒の
温度が吸着ＨＣ燃焼温度範囲内にあるとき（すなわち、
ＨＣ吸着触媒のＨＣ浄化率が所定値となる温度（ライト
オフ）より低い所定温度範囲のとき）に、還元剤を増量
させ、その後減量させるようになっているのが好まし
い。この還元剤の増量ないしは減量は、ＮＯｘ吸収量が
多いとき、又は触媒温度が上昇して吸着ＨＣ燃焼温度範
囲を移行する毎に行われる。この場合も、排ガス中の還
元剤を増量状態から減量状態に早急に切り替えることに
より、ＨＣ吸着触媒に吸着されているＨＣを急激に燃焼
させることができ、排ガス中のＯ_２濃度を大幅に低下さ
せることができる。

【００１１】上記エンジンの排気浄化装置において、主
還元剤供給手段は、副還元剤供給手段による還元剤の上
記減量の開始から所定期間経過後（すなわち、排ガス中
のＯ _２濃度が低下したとき）に、ＮＯｘ吸収材に吸収さ
れたＮＯｘを放出させるべく還元剤を増量するようにな
っているのが好ましい。この場合、排ガス中のＯ_２濃度
の低下時に限って還元剤の増量が行われるので、燃費性
能の低下をより有効に抑制ないしは防止することができ
る。

【００１２】上記エンジンの排気浄化装置において、Ｈ
Ｃ吸着触媒の吸着ＨＣ燃焼温度範囲を判定する燃焼温度
判定手段を備えているのが好ましい。吸着ＨＣ燃焼温度
範囲は、ＨＣ吸着触媒の劣化に伴って高温側に移行す
る。このため、ＨＣ吸着触媒のモニタシステムにより、
あるいは該エンジンを搭載した車両の走行距離等によ
り、ＨＣ吸着触媒の劣化状況を判定し、これに基づいて
吸着ＨＣ燃焼温度範囲を把握するのが好ましい。このよ
うにすれば、吸着ＨＣ燃焼温度範囲を的確に検出して、
還元剤の増減を実行することができるので、還元剤の消
費量をより有効に抑制することができる。

【００１３】上記エンジンの排気浄化装置においては、
ＮＯｘ吸収材に吸収されているＮＯｘ量を推定するＮＯ
ｘ量推定手段を備えていて、副還元剤供給手段（ないし
は主還元剤供給手段）が、ＮＯｘ量の推定値が所定量以
上のときに還元剤の供給を実行するようになっているの
が好ましい。このようにすれば、ＮＯｘ吸収材のＮＯｘ
吸収量が大きいときにのみ、ＮＯｘを放出するための還
元剤の増量を実行することができるので、還元剤の消費
量をさらに有効に抑制することができる。

【００１４】上記エンジンの排気浄化装置においては、
ＨＣ吸着触媒の触媒金属がＰｔであり、ＨＣ吸着材がゼ
オライトであるのが好ましい。この場合、Ｐｔはゼオラ
イト（サポート材）に担持される。すなわち、ゼオライ
トはサポート材として機能する。

【００１５】本発明にかかるエンジンの排気浄化方法
は、（ｉ）排ガス中のＯ_２濃度が高いときにＮＯｘを吸
収しこの後吸収したＮＯｘを排ガス中のＯ_２濃度が低下
したときに放出するＮＯｘ吸収材と、ＮＯｘ吸収材の上
流で排ガスに還元剤を供給する主還元剤供給手段と、Ｎ
Ｏｘ吸収材の上流に配置され所定の着脱反転温度以下で
は排ガス中のＨＣを吸着する一方着脱反転温度を超える
と吸着しているＨＣを放出するＨＣ吸着材と触媒金属と
を含有するＨＣ吸着触媒とを用いて排ガスを浄化するよ
うにしたエンジンの排気浄化方法であって、（ii）少な
くともＮＯｘ吸収材にＮＯｘが吸収され、かつＨＣ吸着
触媒にＨＣが吸着されている状態で、ＨＣ吸着触媒に吸
着されているＨＣの燃焼によって排ガス中のＯ_２濃度が
低下したときに、ＮＯｘ吸収材からＮＯｘを放出させる
べく、還元剤を増量するようにしたことを特徴とするも
のである。

【００１６】この排気浄化方法によれば、上記排気浄化
装置の場合と同様に、ＨＣの燃焼により排ガス中のＯ_２
濃度低下した分だけ、排ガス中のＯ_２濃度を低下させ、
ないしは還元剤濃度を高めるための還元剤の増量を抑制
することができ、燃費性能の低下あるいは煤の発生を抑
制ないしは防止しつつ、ＮＯｘを有効に浄化することが
できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
的に説明する。図１に示すように、自動車用の多気筒デ
ィーゼルエンジン１（以下、「エンジン１」という。）
の各気筒（１つのみ図示）おいては、吸気行程で吸気通
路２から燃焼室３内に燃料燃焼用のエアが吸入される。
この燃焼室３内のエアは、圧縮行程でピストン４によっ
て圧縮され、高温・高圧状態となる。そして、圧縮行程
上死点付近ないし膨張行程で、燃料噴射弁５から燃焼室
３内の高温・高圧のエア中に燃料（軽油等）が噴射さ
れ、この燃料は自己着火して燃焼する。なお、後で説明
するように、燃料噴射は基本噴射（メイン噴射）とポス
ト噴射とに２分割して行われる。燃料の燃焼によって生
じた燃焼ガスすなわち排ガスは、排気行程で排気通路６
に排出される。このような行程が繰り返されてピストン
４が往復運動し、このピストン４の往復運動はクランク
軸７の回転運動に変換される。

【００１８】燃料噴射弁５は噴射口が燃焼室３に臨むよ
うに配置され、燃焼室３内に直接燃料を噴射する。ここ
で、燃料噴射弁５は燃料供給通路８に接続されている。
燃料供給通路８には、クランク軸７によって駆動される
高圧燃料ポンプ９と、各気筒に燃料を分配する燃料分配
器１０とが介設されている。高圧燃料ポンプ９は、燃料
供給通路８内の燃料圧が所定値以上に保持されるように
作動する。

【００１９】吸気通路２には、該吸気通路２から燃焼室
３へのエアの流れを調整する調整弁１１（開閉弁）が設
けられている。また、図示していないが、吸気通路２に
は、エアの流れ方向にみて、上流側から順に、エア中の
ダスト等を除去するエアクリーナと、エア流量を検出す
るエアフローセンサとが設けられている。なお、エンジ
ン１には、エンジン水温（エンジン温度）を検出する水
温センサ１９が設けられている。

【００２０】排気通路６には、排ガス中のＨＣ、ＣＯ、
ＮＯｘ等を浄化するために、排ガス流れ方向にみて上流
側から順に、第１排気浄化装置１２（触媒コンバータ）
と第２排気浄化装置１３（触媒コンバータ）とが介設さ
れている。第１排気浄化装置１２には、その触媒温度を
検出する触媒温度センサ１４が付設されている。そし
て、第１排気浄化装置１２（触媒）の上流には、排気通
路６内の排ガス中のＯ_２濃度を検出する上流側O_２セン
サ１５（リニアＯ_２センサ）が設けられている。また、
第１排気浄化装置１２の下流（第２排気浄化装置１３の
上流）にも、排気通路６内の排ガス中のＯ_２濃度を検出
する下流側O_２センサ１６（リニアＯ_２センサ）が設け
られている。

【００２１】第１排気浄化装置１２には、酸化性能を有
し、主として排ガス中のＨＣ及びＣＯを酸化して浄化す
るＨＣ吸着触媒が用いられている。このＨＣ吸着触媒に
おいては、触媒金属がサポート材であるゼオライトに担
持されている。そして、触媒金属担持ゼオライトは、コ
ージェライト製ハニカム担体の表面にコートされる。ま
た、サポート材であるゼオライトは、ＨＣ吸着材として
機能し、所定温度範囲（着脱反転温度範囲）以下では排
ガス中のＨＣを吸着する一方、該所定温度範囲を超える
と吸着しているＨＣを放出する。

【００２２】具体的には、ＨＣ吸着触媒のサポート材
（母材）には、多孔性のＭＦＩ（ゼオライト）が用いら
れている。そして、このＭＦＩは、触媒金属としてＰｔ
（白金）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）等を
担持している。なお、ＨＣ吸着触媒のサポート材とし
て、ＭＦＩに代えて、多孔性のβ型ゼオライト、あるい
は多孔性のＹ型ゼオライトを用いてもよい。ＭＦＩ、β
ゼオライト、Ｙ型ゼオライト等のゼオライトは、いずれ
も、所定温度（例えば、２００〜２４０℃）以下ではＨ
Ｃを吸着（トラップ）する一方、該所定温度を超えると
このＨＣを放出するといった性質を有している。

【００２３】また、第２排気浄化装置１３には、還元性
能を有し、主として排ガス中のＮＯｘを還元して浄化す
るＮＯｘトラップ触媒が用いられている。このＮＯｘト
ラップ触媒は、触媒金属と、排ガス中のＯ_２濃度が高い
ときにＮＯｘを吸収しこの後排ガス中のＯ_２濃度が低下
したときに、吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材と
を含有している。

【００２４】具体的には、ＮＯｘトラップ触媒は、触媒
成分であるＰｔと、ＮＯｘ吸収材であるＢａと、サポー
ト材であるＡｌ_２Ｏ_３とを含んでいる。ここで、Ｂａは
排ガス中のＯ_２濃度が比較的低いとき（リーン）は、排
ガス中のＮＯｘ（ＮＯ、ＮＯ _２）を吸収する。なお、Ｂ
ａは、Ｂａ（ＮＯ_３）_２の形態でＮＯｘを吸収すること
が多い。他方、Ｂａは、排ガス中のＯ_２濃度が高いとき
（リッチ）は、吸収しているＮＯｘを、排気ガス中にＮ
ＯあるいはＮＯ_２の形態で放出する。そして、このとき
Ｐｔは、排ガス中のＨＣを還元剤として利用し、ＮＯｘ
をＮ_２に還元する。なお、Ｂａは、その温度（触媒温
度）がおおむね２００℃未満ではＮＯｘをよく吸収する
が、２００℃以上となると、吸収しているＮＯｘを放出
する傾向が強くなる。なお、ＮＯｘトラップ触媒は、Ｎ
Ｏｘトラップ性能が活性状態のときにＨＣ吸着触媒がＨ
Ｃを脱離する温度域となるようにＨＣ触媒と近接して配
置されるか、あるいは低温活性に優れるＮＯｘトラップ
材と高温でＨＣを脱離するＨＣ吸着材とが使用される。

【００２５】また、エンジン１には、排気通路６内の排
気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路２に還流させ
るＥＧＲ通路１７が設けられている。このＥＧＲ通路１
７には、ＥＧＲガス流量を制御するＥＧＲ制御弁１８が
介設されている。これにより、排気通路６内の排気ガス
の一部を、ＥＧＲ制御弁１８により流量調節しながら吸
気通路２に還流させることができる。したがって、燃焼
室３にはエンジン外部から導入されるエア（新気）と、
ＥＧＲ制御弁１８を経由するＥＧＲガス（排気ガス）と
が吸入される。

【００２６】さらに、エンジン１には、燃料制御等の各
種エンジン制御を行うとともに、第１排気浄化装置１２
（ＨＣ吸着触媒）のモニタ制御を行い、かつ第２排気浄
化装置１３（ＮＯｘトラップ触媒）のＮＯｘトラップ制
御を行うコントロールユニット２０が設けられている。
このコントロールユニット２０は、特許請求の範囲に記
載された第１還元剤供給手段、第２還元剤供給手段、Ｈ
Ｃ燃焼温度判定手段等を含むエンジン１の総合的な制御
装置であって、各種制御情報に基づいて、後で説明する
モニタ制御、燃料制御（ＮＯｘトラップ制御を含む）等
の各種制御を行うようになっている。以下、図２〜図８
に示すフローチャートを参照しつつ、コントロールユニ
ット２０によって実行されるモニタ制御及び燃料制御
（ＮＯｘトラップ制御を含む）の具体的な制御手法を説
明する。

【００２７】まず、図２〜図３に示すフローチャートを
参照しつつ、ＨＣ吸着触媒のモニタ制御の制御手法を説
明する。このモニタ制御では、第１排気浄化装置１２内
のＨＣ吸着触媒の吸着ＨＣ燃焼温度（範囲）が判定され
る。吸着ＨＣ燃焼温度範囲は、ＨＣ吸着触媒の劣化に伴
って高温側に移行する。そこで、ＨＣ吸着触媒の劣化状
況に応じて、吸着ＨＣ燃焼温度範囲を正確に判定するよ
うにしている。

【００２８】このモニタ制御では、ステップＳ１で、触
媒温度センサ１４によって検出される第１排気浄化装置
１２内のＨＣ吸着触媒の温度Tcat（以下、単に「触媒温
度Tcat」という。）、上流側O_２センサ１５によって検
出される上流側O_２濃度Oxup(n）、下流側O_２センサ１６
によって検出される下流側O_２濃度Oxdn(n)等の各種制御
情報（データ）が入力される。

【００２９】次に、ステップＳ２で、触媒温度Tcatが、
第１触媒温度Tcat₁₀より高くかつ第２触媒温度Tcat_２0
より低い（Tcat₁₀＜Tcat＜Tcat_２0）か否かが判定され
る。図９（ｂ）に示すように、フレッシュ触媒（全く劣
化していないＨＣ吸着触媒）は、触媒温度Tcatが活性化
開始温度（例えば、２００℃）より低いときには不活性
状態にあり、ＨＣ浄化率はほぼ０であるが、触媒温度Tc
atが活性化開始温度以上になると触媒温度Tcatの上昇に
伴って触媒活性ないしはＨＣ浄化率が上昇する。そし
て、ＨＣ吸着触媒は、触媒温度Tcatが活性化完了温度
（例えば、２２０℃）以上になると完全に活性状態とな
り、ＨＣ浄化率はほぼ１００％となる。なお、ＨＣ浄化
率が所定値（例えば、５０％）に達するライトオフ温度
は、活性化開始温度と活性化完了温度の間となる（例え
ば、２１０℃）。

【００３０】そして、ＨＣ吸着触媒が劣化すると、その
劣化度が大きくなるほど、活性化開始温度、活性化完了
温度及びライトオフ温度が高くなる。例えば、完全に劣
化したＨＣ吸着触媒では、活性化開始温度、活性化完了
温度及びライトオフ温度は、フレッシュ触媒に比べて数
１０℃（例えば、４０℃）高くなる。なお、劣化触媒で
は、触媒温度が活性化完了温度以上となっても、ＨＣ浄
化率は１００％には達しない。ここで、第１触媒温度Tc
at₁₀は、フレッシュ触媒のライトオフ温度よりやや低い
温度に設定され、第２触媒温度Tcat_２0は、ほぼ完全に
劣化したＨＣ吸着触媒のライトオフ温度、あるいはこれ
よりやや高い温度に設定される。

【００３１】ステップＳ２で、Tcat₁₀＜Tcat＜Tcat_２0
であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ３〜
Ｓ１４で、Ｏ_２濃度変化量差ΔOxが所定の閾値ΔOxav_０
を超える場合の触媒温度Tcat(n)を記憶するといったデ
ータ処理が行われる。まず、ステップＳ３〜Ｓ６では、
モニタ制御開始後に第１基準時間ｔ_１０が経過するまで
の期間（ＨＣ濃度が高濃度状態にある期間）における上
流側Ｏ_２濃度平均値Oxup_１avと下流側Ｏ_２濃度平均値Ox
dn_１avとが算出される。

【００３２】図９（ａ）に示すように、モニタ制御が行
われているときには、ＨＣ添加制御信号が所定の周期で
オン・オフされ、これに伴って触媒上流のＨＣ濃度は、
高濃度状態と低濃度状態とを所定の周期で交代させる。
ここで、ＨＣ添加制御信号がオンとなりＨＣ吸着触媒上
流のＨＣ濃度が高濃度状態となる時間幅をτ_１（例え
ば、０.５〜５ｓ）とし、ＨＣ添加制御信号がオフとな
り触媒上流のＨＣ濃度が低濃度状態となる時間幅をτ_２
（例えば、０.５〜５ｓ）とすれば、第１基準時間ｔ
_１０は、時間幅τ_１に対応する。なお、後で説明する第
２基準時間ｔ_２０は、時間幅（τ_１＋τ_２）に対応す
る。

【００３３】具体的には、ステップＳ３で、モニタ制御
開始後の経過時間ｔが第１基準時間ｔ_１０未満であるか
否かが判定され、第１基準時間ｔ_１０未満であれば（Ｙ
ＥＳ）、第１基準時間ｔ_１０に達するまでステップＳ４
で繰り返し上流側Ｏ_２濃度Oxup(n）と下流側Ｏ_２濃度Ox
dn(ｎ)とが記憶される。

【００３４】そして、ステップＳ５で、経過時間ｔが第
１基準時間ｔ_１０に達したか否かが判定され、第１基準
時間ｔ_１０に達していれば（ＹＥＳ）、ステップＳ６
で、期間（０〜ｔ_１０）すなわちＨＣ濃度が高濃度状態
である期間における上流側Ｏ_２濃度平均値Oxup_１avと下
流側Ｏ_２濃度平均値Oxdn_１avとが算出される（平均
化）。

【００３５】次に、ステップＳ７〜Ｓ１０では、第１基
準時間ｔ_１０が経過した後、第２基準時間ｔ_２０が経過
するまでの期間（ＨＣ濃度が低濃度状態にある期間）に
おける上流側Ｏ_２濃度平均値Oxup_２avと下流側Ｏ_２濃度
平均値Oxdn_２avとが算出される。具体的には、ステップ
Ｓ７で、モニタ制御開始後の経過時間ｔが第１基準時間
ｔ_１０を超えかつ第２基準時間ｔ_２０未満である（ｔ
_１０＜ｔ＜ｔ_２０）か否かが判定され、ｔ_１０＜ｔ＜ｔ
_２０であれば（ＹＥＳ）、第２基準時間ｔ_２０に達する
までステップＳ８で繰り返し上流側Ｏ_２濃度Oxup(n）と
下流側Ｏ_２濃度Oxdn(ｎ)とが記憶される。

【００３６】そして、ステップＳ９で、経過時間ｔが第
２基準時間ｔ_２０に達したか否かが判定され、第２基準
時間ｔ_２０に達していれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０
で、期間（ｔ_１０〜ｔ_２０）すなわちＨＣ濃度が低濃度
状態である期間における上流側Ｏ_２濃度平均値Oxup_２av
と下流側Ｏ_２濃度平均値Oxdn_２avとが算出される（平均
化）。

【００３７】次に、ステップＳ１１で、次の式１、式２
により、ＨＣ濃度が低濃度状態であるときの上流側Ｏ_２
濃度平均値Oxup_２avと高濃度状態であるときの上流側Ｏ
_２濃度平均値Oxup_１avとの差ΔOxup（以下、「上流側Ｏ
_２濃度差ΔOxup」という。）と、ＨＣ濃度が低濃度状態
であるときの下流側Ｏ_２濃度平均値Oxdn_２avと高濃度状
態であるときの下流側Ｏ_２濃度平均値Oxdn_１avとの差Δ
Oxdn（以下、「下流側Ｏ_２濃度差ΔOxdn」という）とが
算出される。 ΔOxup←Oxup_２av− Oxup_１av…………………………………式１ ΔOxdn←Oxdn_２av− Oxdn_１av…………………………………式２

【００３８】続いて、ステップＳ１２で、次の式３によ
り、上流側Ｏ_２濃度差ΔOxupと下流側Ｏ_２濃度差ΔOxdn
とに基づいて、Ｏ_２濃度変化量差ΔOxが算出される。 ΔOx←ΔOxup−ΔOxdn…………………………………………式３

【００３９】そして、ステップＳ１３で、Ｏ_２濃度変化
量差ΔOxが所定の閾値ΔOxav_０を超えているか否かが判
定され、超えていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１４で今
回の触媒温度Tcat(n）が記憶される。なお、Ｏ_２濃度変
化量差ΔOxが閾値ΔOxav_０以下であれば、ステップＳ１
４をスキップして、ステップＳ１に復帰する。このよう
に、ステップＳ２〜Ｓ１４では、Tcat_１０〜Tcat_２０の
範囲内で、Ｏ _２濃度変化量差ΔOxが閾値ΔOxav_０を超え
る場合の触媒温度Tcat(n）が記憶され続ける。

【００４０】ところで、前記ステップＳ２で、触媒温度
Tcatが、第１触媒温度Tcat₁₀以下であるか、又は第２触
媒温度Tcat_２0以上であると判定された場合は（Ｎ
Ｏ）、ステップＳ１５〜Ｓ１８で、ＨＣ吸着触媒の劣化
度合いに応じた吸着ＨＣ燃焼温度が判定ないし設定され
る。具体的には、ステップＳ１５でＯ_２濃度変化量差Δ
Oxがリセットされた後、ステップＳ１６で、前回はTcat
₁₀＜Tcat＜Tcat_２0であったか否かが判定される。そし
て、前回Tcat₁₀＜Tcat＜Tcat_２0であった場合は（ＹＥ
Ｓ）、ステップＳ１７〜Ｓ１８で、吸着ＨＣ燃焼温度が
判定ないし設定される。なお、前回Tcat₁₀＜Tcat＜Tcat
_２0でなかった場合は（ＮＯ）、ステップＳ１に復帰す
る。

【００４１】ステップＳ１７では、前記のステップＳ１
４で記憶された各触媒温度Tcat(n）が読み出される。続
いて、ステップＳ１８で、これらの触媒温度Tcat(n）の
中から最小値が選択され、この最小値が吸着ＨＣ燃焼温
度Tcat(n)min（以下、「ＨＣ燃焼温度Tcat(n)min」とい
う。）とされる。これにより、今回のモニタ制御は終了
する。つまり、この判定は、１回の走行で１回だけ行わ
れる。ＨＣ吸着触媒はさほど急速に劣化することはない
からである。

【００４２】ＨＣ吸着触媒においては、触媒温度Tcatが
ＨＣ燃焼温度Tcat(n)minないしはその近傍範囲より低い
ときには、ゼオライト（ＨＣ吸着材）はＨＣを吸着す
る。この後、触媒温度Tcatが上昇して、ＨＣ燃焼温度Tc
at(n)min近傍の吸着ＨＣ燃焼温度範囲内に入っていると
きに、排ガス中のＨＣ濃度が急低下すると、触媒金属で
あるＰｔの周囲に吸着されていたＨＣは着火して急激に
燃焼する。そして、この着火により生成された熱によ
り、Ｐｔから離れた部位でゼオライトに吸着されている
ＨＣが着火（延焼）し、燃焼する。なお、単に触媒温度
Tcatの上昇によりＨＣが着火することもありうる。この
ようなＨＣの燃焼により、排ガス中のＯ_２が急激に消費
され、排ガス中のＯ_２濃度は急激にかつ大幅に低下す
る。そして、後記のＮＯｘトラップ制御（燃料制御）に
おいては、このようなＨＣの燃焼により排ガス中のＯ_２
濃度が急低下したときに、ＮＯｘトラップ触媒からＮＯ
ｘを放出させて還元するようにしている。

【００４３】図１０（ａ）〜（ｃ）に、それぞれ、図９
（ｂ）に示す浄化特性をもつフレッシュ触媒について、
触媒上流のＨＣ濃度を図９（ａ）に示すようなパターン
で増減させた場合における、１６０℃付近、２００℃付
近及び２４０℃付近での上流側Ｏ_２濃度Oxup及び下流側
Ｏ_２濃度Oxdnの時間に対する変化特性を示す。なお、図
１０（ａ）〜（ｃ）は、上流側Ｏ_２濃度と下流側Ｏ_２濃
度とについて、Ｏ_２濃度が低い状態を基準としてそろえ
て相対比較したものである（図１１（ａ）〜（ｃ）も同
様）。つまり、ライトオフ時や活性時には、ＨＣ吸着触
媒が活性化しているため、上流側Ｏ_２濃度に対する下流
側Ｏ_２濃度の平均Ｏ_２濃度の絶対値は平均的に減少して
いるので、これを是正してΔＯxの判断が容易となるよ
うにデータに加工処理を施している。

【００４４】図９（ｂ）から明らかなとおり、このフレ
ッシュ触媒は、１６０℃付近では不活性状態であり、２
００℃付近ではほぼライトオフ状態であり、２４０℃付
近では完全な活性状態である。また、図１０（ａ）〜
（ｃ）から明らかなとおり、このフレッシュ触媒では、
そのライトオフ温度付近（２００℃付近）、すなわち吸
着ＨＣ燃焼温度範囲では、Ｏ_２濃度変化量差ΔOx（＝Δ
Oxup−ΔOxdn）が非常に大きくなっている。これは、Ｈ
Ｃ吸着触媒のサポート材であるゼオライトに吸着されて
いたＨＣが急激に燃焼したことを示している。

【００４５】また、図１１（ａ）〜（ｃ）に、それぞ
れ、図９（ｂ）に示す浄化特性をもつ劣化触媒につい
て、触媒上流のＨＣ濃度を図９（ａ）に示すようなパタ
ーンで増減させた場合における、２００℃付近、２４０
℃付近及び２８０℃付近での上流側Ｏ_２濃度Oxup及び下
流側Ｏ_２濃度Oxdnの時間に対する変化特性を示す。図９
（ｂ）から明らかなとおり、この劣化触媒は、２００℃
付近では不活性状態にあり、２４０℃付近ではほぼライ
トオフ状態にあり、２８０℃付近では完全な活性状態に
ある。また、図１１（ａ）〜（ｃ）から明らかなとお
り、この劣化触媒では、そのライトオフ温度付近（２４
０℃付近）では、Ｏ_２濃度変化量差ΔOx（＝ΔOxup−Δ
Oxdn）が非常に大きくなっている。これは、ＨＣ吸着触
媒のサポート材であるゼオライトに吸着されていたＨＣ
が急激に燃焼したことを示している。

【００４６】このように、ＨＣ吸着触媒においては、そ
の劣化度合いにかかわらず、そのライトオフ温度付近、
すなわち吸着ＨＣ燃焼温度範囲では、ＨＣ吸着触媒のサ
ポート材であるゼオライトに吸着されていたＨＣが急激
に燃焼し、その結果排ガス中のＯ_２濃度が急激にかつ大
幅に低下する。

【００４７】図１２（ａ）、（ｂ）に、ＨＣ吸着触媒上
流のＨＣ濃度を所定の周期で繰り返し増減させた場合に
おける、上流側Ｏ_２濃度及び下流側Ｏ_２濃度の変化特性
を示す。なお、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｄ）は、上流
側及び下流側のＯ_２濃度を、それぞれ、ＨＣ増量時の値
を基準としてそろえて、相対比較したものである。ここ
で、図１２（ａ）はライトオフ時のものであり、図１２
（ｂ）は活性時のものである。また、図１２（ｃ）に、
ＨＣ吸着触媒上流のＨＣ濃度を所定の周期で繰り返し増
減させつつ触媒温度を上昇させた場合における、Ｏ_２濃
度変化量差ΔOxの時間に対する変化特性を示す。

【００４８】図１２（ａ）〜（ｃ）から明らかなとお
り、ＨＣ吸着触媒では、Ｏ_２濃度変化量差ΔOxは、その
ライトオフ温度付近で最も大きくなっている。つまり、
ゼオライトに吸着されていたＨＣが急激に燃焼してい
る。なお、これより低温側及び高温側では、いずれもＯ
_２濃度変化量差ΔOxは小さくなっている。このように、
Ｏ _２濃度変化量差ΔOxがライトオフ温度付近で最大とな
るのは、必ずしも明らかではないが、およそ次の理由に
よるものと考えられる。すなわちライトオフ時には、触
媒金属（Ｐｔ）は完全には活性化しておらず、ＨＣ増量
時にゼオライト上に一時的に取り込まれたＨＣが燃焼せ
ずにたまる。この後ＨＣカットによりＯ_２濃度が増加す
ることにより、たまったＨＣが一気にＯ_２と反応する。
このたまったＨＣが燃焼する分だけ多くＯ_２が反応して
減少する。これに対して、活性時は、触媒金属も完全に
活性化しており、ＨＣ増量時にゼオライト上にたまるＨ
Ｃも少ないので、上流側と下流側とでＯ_２濃度に大きな
差はなくなるものと考えられる。

【００４９】図１２（ｄ）に、ライトオフ時においてＨ
Ｃ吸着触媒上流のＨＣ濃度を低濃度状態から高濃度状態
に変化させた後、高濃度状態を継続した場合における、
上流側Ｏ_２濃度及び下流側Ｏ_２濃度の変化特性の相対比
較を示す。図１２（ｄ）から明らかなとおり、Ｏ_２濃度
を高濃度状態にした直後からしばらくは下流側Ｏ_２濃度
は大きく低下している。これは、Ｏ_２濃度を高濃度状態
にした直後は、ＨＣ吸着触媒の表面に付着していたＨＣ
の放出により急激な燃焼が起こるからである。しかしな
がら、この後、時間の経過に伴って下流側Ｏ_２濃度は上
昇し、最終的には上流側Ｏ_２濃度と下流側Ｏ_２濃度の差
はほとんでなくなる。これは、ＨＣ吸着触媒に付着して
いたＨＣが次第になくなり、Ｏ_２消費量が減少するから
である。

【００５０】以下、図４〜図８に示すフローチャートを
参照しつつ、燃料制御（ＮＯｘトラップ制御を含む）の
制御手法を説明する。この燃料制御では、まずステップ
Ｓ２１で、触媒温度センサ１４によって検出される触媒
温度Tcat、上流側O_２センサ１５によって検出される上
流側O_２濃度Oxup(n）、下流側O_２センサ１６によって検
出される下流側O_２濃度Oxdn(n)、水温センサ１９によっ
て検出されるエンジン水温Tw等の各種制御情報（デー
タ）が入力される。

【００５１】次に、ステップＳ２２で、アクセル開度
（負荷）とエンジン回転数とに応じて、燃料の基本噴射
量Qmb（メイン噴射量）と基本噴射時期Imb（メイン噴射
時期）とが演算（セット）される。続いて、ステップＳ
２３で、燃料のポスト噴射量Qpbとポスト噴射時期Ipbと
が演算（セット）される。燃料の基本噴射とポスト噴射
とは、０.０５〜１.０ｍｓの休止間隔でもって実行され
る。ポスト噴射は、高負荷・高回転時におけるスモーク
の発生を低減するためのフォローアップ噴射として行わ
れ、あるいはＮＯｘ還元触媒に対してＮＯｘ還元用のＨ
Ｃを供給するために行われる。なお、燃料を多段噴射し
てもよく、またポスト噴射を行わない（１段噴射）よう
にしてもよい。

【００５２】そして、ステップＳ２４で、第２排気浄化
触媒１３内のＮＯｘトラップ触媒（ＮＯｘ吸収材）のＮ
Ｏｘトラップ量NOが推定（検出）される。続いて、ステ
ップＳ２５で、推定されたＮＯｘトラップ量NOが所定の
閾値NO_０を超えているか否かが判定される。ここで、NO
≦NO_０であれば（ＮＯ）、後記のステップＳ４４以下の
各ステップが実行される。

【００５３】他方、ステップＳ２５で、NO＞NO_０である
と判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ２６で、触
媒温度Tcatが、ＨＣ燃焼温度Tcat(n)minから所定値ΔTc
at_１を引いた値を超え、かつＨＣ燃焼温度Tcat(n)minに
所定値ΔTcat_２を加えた値未満であるか否かが判定され
る。つまり、触媒温度Tcatが、ＨＣ燃焼温度Tcat(n)min
をはさむ所定の温度範囲内、すなわち吸着ＨＣ燃焼温度
範囲内に入っているか否かが判定される。もし、触媒温
度Tcatが吸着ＨＣ燃焼温度範囲内に入っていれば、以下
の各ステップで、ＮＯｘトラップ触媒に吸収されている
ＮＯｘが放出され、還元される。なお、ＮＯｘトラップ
量NOにかかわりなく、触媒温度Tcatが吸着ＨＣ燃焼温度
範囲内に入っているときには必ずＮＯｘ放出を行うよう
にしてもよい。この場合、例えば、触媒温度Tcatが上昇
する場合にだけ、ＮＯｘ放出を行うようにしてもよい。
また、（Tcat＜Tcat(n)min＋ΔTcat_２）であれば、所定
期間毎にＮＯｘ放出を行うようにしてもよい。

【００５４】ここで、（Tcat(n)min−ΔTcat_１＜Tcat＜
Tcat(n)min＋ΔTcat_２）であれば（ＹＥＳ）、さらにス
テップＳ２７で、前回は、Tcatが（Tcat(n)min−ΔTcat
_１）以下であったか否かが判定される。つまり、触媒温
度Tcatが上昇して、今回初めて吸着ＨＣ燃焼温度範囲内
に入ったか否かが判定される。ここで、（Tcat(n)min−
ΔTcat_１≧Tcat）であれば（ＹＥＳ）、触媒温度Tcatは
今回初めて吸着ＨＣ燃焼温度範囲内に入ったことになる
ので、ステップＳ２８で昇温フラグＦ_Ｒに１がセットさ
れ、後記のステップＳ２９が実行される。この昇温フラ
グＦ_Ｒは、触媒温度Tcatが上昇して吸着ＨＣ燃焼温度範
囲内に入ったときに１がセットされる一方、吸着ＨＣ燃
焼温度範囲から離脱したときに０にリセットされるフラ
グである。

【００５５】ステップＳ２７で、前回は（Tcat＞Tcat
(n)min−ΔTcat_１）であると判定された場合は（Ｎ
Ｏ）、ステップＳ３０で昇温フラグＦ_Ｒが１であるか否
かが判定され、昇温フラグＦ_Ｒが１であれば（ＹＥ
Ｓ）、ステップＳ２８をスキップして、後記のステップ
Ｓ２９が実行される。他方、昇温フラグＦ_Ｒが１でなけ
れば（ＮＯ）、後記のステップＳ４４以下の各ステップ
が実行される

【００５６】前記のステップＳ２６で、（Tcat(n)min−
ΔTcat_１≧Tcat）又は（Tcat≧Tcat(n)min＋ΔTcat_２）
であると判定された場合は（ＮＯ）、触媒温度Tcatが吸
着ＨＣ燃焼温度範囲から離脱しているので、ステップＳ
３１で昇温フラグＦ_Ｒが０にリセットされた後、後記の
ステップＳ４４以下の各ステップが実行される。

【００５７】ステップＳ２９では、カウンタTupが１だ
けインクリメントされる。カウンタTupは、Ｏ_２濃度を
低減するためにＨＣを増量すべき時間を設定ないしはカ
ウントするためのカウンタである。つまり、カウンタTu
pがインクリメントを繰り返して設定値Tup_１０を超える
までＨＣの増量が継続される。続いて、ステップＳ３２
で、カウンタTupが設定値Tup_１０を超えているか否かが
判定される。ここで設定値Tup_１０は、例えば０.５〜１
０秒に設定される（図１３参照）。

【００５８】ステップＳ３２でTup≦Tup_１０であると判
定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ３４で、ＨＣを増
量するために、ポスト噴射増量値Qpprに設定値α’がセ
ットされ、又は基本噴射時期遅角値Imprに設定値γ’が
セットされる（両方セットしてもよい）。なお、ポスト
噴射増量値Qppr又は基本噴射時期遅角値Imprを用いるの
ではなく、基本噴射増量値Qmprに設定値β’をセット
し、又はポスト噴射時期遅角値Ipprに設定値δ’をセッ
トしてもよい。これにより、ＨＣ吸着触媒上流の排ガス
中のＨＣ濃度が高濃度状態にセットされる。この後、後
記のステップＳ５９〜Ｓ６１で燃料噴射が実行される。

【００５９】ステップＳ３２でTup＞Tup_１０であると判
定された場合は（ＹＥＳ）、ＨＣを増量すべき期間を経
過しているので、ステップＳ３３で、ＨＣを減量するた
め、ポスト噴射増量値Qpprに０がセットされ、又は基本
噴射時期遅角値Imprに０がセットされる。なお、ポスト
噴射増量値Qppr又は基本噴射時期遅角値Imprを用いるの
ではなく、基本噴射増量値Qmpr又はポスト噴射時期遅角
値Ipprを用いる場合は、これらに０がセットされる。

【００６０】このようにして、ステップＳ３３でＨＣの
増量が停止された（ＨＣが減量された）後、ステップＳ
３５〜Ｓ４３で、Ｏ_２濃度変化量差ΔOxが設定値ΔOx_１
を超えている状態、すなわち第１排気浄化装置１２（Ｈ
Ｃ吸着触媒）下流における排ガス中のＯ_２濃度が大きく
低下している状態で、ＮＯｘトラップ触媒（ＮＯｘ吸収
材）にＮＯｘを放出させるためのＨＣ増量が行われる。

【００６１】具体的には、まずステップＳ３５で、Ｏ_２
濃度変化量差ΔOxが設定値ΔOx_１を超えているか否かが
判定される。そして、ΔOx＞ΔOx_１であれば（ＹＥ
Ｓ）、ＮＯｘを放出させるためのＨＣの増量が開始され
る。この場合、まずステップＳ３６で、タイマカウンタ
Ｔ_ＮＯが１だけインクリメントされる。このタイマカウ
ンタＴ_ＮＯは、ＮＯｘを放出させるためのＨＣ増量を行
う期間を設定ないしはカウントするカウンタである（図
１３参照）。なお、ＮＯｘを放出させるためのＨＣの増
量を、ΔOx＞ΔOx_１となったときに開始するのではな
く、ステップＳ３３でＨＣの増量が停止された後一定時
間経過後に開始するようにしてもよい。

【００６２】ここでは、基本的には、タイマカウンタＴ
_ＮＯが設定値Ｔ_ＮＯ０を超えるまで、ＮＯｘを放出させ
るためのＨＣ増量を行うようにしている。ただし、後で
説明するように、タイマカウンタＴ_ＮＯのカウント値が
設定値Ｔ_ＮＯ０を超えていない場合でも、ΔOx≦ΔOx_１
となったときには、ＮＯｘの放出は完了していないのに
もかかわらず、ＮＯｘを放出させるためのＨＣの増量は
一旦完了させられる。なお、設定値Ｔ_ＮＯ０は、例えば
０.５〜５秒に設定される。

【００６３】次に、ステップＳ３７で、タイマカウンタ
Ｔ_ＮＯのカウント値が設定値Ｔ_{ＮＯ ０}を超えているか否
かが判定される。ここで、Ｔ_ＮＯ≦Ｔ_ＮＯ０であれば
（ＮＯ）、ステップＳ４０で、空気過剰率λがほぼ１と
なるように、基本噴射量Qmbが所定値Qm_λだけ増量さ
れ、又はポスト噴射量Qpbが所定値Qp_λだけ増量され
る。なお、基本噴射量Qmbの増量に代えて、あるいはこ
れとともに基本噴射時期Imbを遅角させてもよい。これ
により、排ガス中のＯ_２濃度が大幅に低下し、また還元
剤であるＨＣの濃度が高くなり、ＮＯｘトラップ触媒
（ＮＯｘ吸収材）からＮＯｘが放出される。なお、この
とき、触媒温度も上昇する。放出されたＮＯｘは、ＮＯ
ｘトラップ触媒の触媒金属によって、ＨＣ（還元剤）を
利用してＮ_２に還元される。この後、ステップＳ５９〜
Ｓ６１で燃料噴射が実行される。

【００６４】他方、ステップＳ３７で、Ｔ_ＮＯ＞Ｔ
_ＮＯ０であると判定された場合は（ＮＯ）、ＮＯｘトラ
ップ触媒のＮＯｘ放出ないしは浄化が完了しているの
で、ステップＳ３８でＮＯｘトラップ量NOが０にリセッ
トされ、続いてステップＳ３９で昇温フラグＦ_Ｒが０に
リセットされる。この後、ステップＳ５９〜Ｓ６１で燃
料噴射が実行される。

【００６５】ところで、前記のステップＳ３５で、ΔOx
≦ΔOx_１であると判定された場合は（ＮＯ）、ステップ
Ｓ４１で、タイマカウンタＴ_ＮＯがカウント中であるか
否かが判定される。ここで、タイマカウンタＴ_ＮＯがカ
ウント中であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ４２で、この
時点におけるタイマカウンタＴ_ＮＯのカウント値に基づ
いて、ＮＯｘトラップ量NOがリセットされ、続いてステ
ップＳ４３でカウンタTupがリセットされる。この場
合、ＮＯｘの放出は不完全な状態で一旦完了させられる
ことになるので、ＮＯｘトラップ量NOを０にリセットす
ることは適切ではない。そこで、タイマカウンタＴ_ＮＯ
のカウント値に応じてＮＯｘトラップ量NOを０より大き
い値にリセットするようにしている。なお、このリセッ
ト値は、タイマカウンタＴ_ＮＯのカウント値が大きいと
きほど小さくなるように設定される。この後、後記のス
テップＳ５９〜Ｓ６１で、燃料噴射が実行される。

【００６６】図１３に、前記のようにＮＯｘトラップ触
媒のＮＯｘ放出が行われる際の、昇温フラグＦ_Ｒ、ポス
ト噴射増量値Qppr、基本噴射時期遅角値Impr、Ｏ_２濃度
変化量差ΔOx及び所定値Qmλ（Qpλ）の、時間に対する
変化特性を示す。なお、図１３においては、時刻ｔ_１で
ＨＣが増量された後、時刻ｔ_２でこのＨＣの増量が停止
され（減量され）、時刻ｔ_３でＮＯｘトラップ触媒から
ＮＯｘを放出させるためのＨＣの増量が開始され、時刻
ｔ_４でＮＯｘを放出させるためのＨＣの増量が完了して
いる。

【００６７】ところで、前記のステップＳ２５でNO≦NO
₀であると判定された場合（ＮＯ）、ステップＳ２６で
（Tcat(n)min−ΔTcat_１≧Tcat）もしくは（Tcat≧Tcat
(n)min＋ΔTcat_２）であると判定された場合（ＮＯ）、
又はステップＳ３０で昇温フラグＦ_Ｒが１でないと判定
された場合（ＮＯ）は、ステップＳ４４〜Ｓ６８が実行
される。

【００６８】ステップＳ４４では、ポスト噴射増量値Qp
prに０がセットされ、又は基本噴射時期遅角値Imprに０
がセットされる。なお、ポスト噴射増量値Qppr又は基本
噴射時期遅角値Imprを用いるのではなく、基本噴射増量
値Qmpr又はポスト噴射時期遅角値Ipprを用いる場合は、
これらに０がセットされる。続いて、ステップＳ４５
で、カウンタTupとタイマカウンタT_NOとが、０にリセッ
トされる。

【００６９】次に、ステップＳ４６で、モニタ制御（ラ
イトオフモニタ）が終了したか否かが判定される。モニ
タ制御が終了していなければ（ＮＯ）、ステップＳ４７
で、触媒温度Tcatが、第１触媒温度Tcat₁₀より高くかつ
第２触媒温度Tcat_２0より低い（Tcat₁₀＜Tcat＜Tca
t_２0）か否かが判定される。そして、Tcat₁₀＜Tcat＜Tc
at_２0であれば（ＹＥＳ）、モニタ制御を補助するため
の燃料制御（以下、「モニタ補助燃料制御」という。）
が行われる。つまり、今回の走行（エンジン１の運転）
において、モニタ制御がまだ終了しておらず、かつモニ
タ制御においてステップＳ１〜Ｓ１４が繰り返し実行さ
れているときにのみ、モニタ補助燃料制御が行われる。
その他の場合は、ステップＳ５９〜Ｓ６１で、普通の燃
料噴射が行われる。

【００７０】モニタ補助燃料制御が行われる場合は、ま
ず、ステップＳ４８で、前回は触媒温度Tcatが第１触媒
温度Tcat₁₀以下であったか否かが判定される。前回Tcat
≦Tcat₁₀であった場合（ＹＥＳ）、すなわち前回はモニ
タ補助燃料制御がまだ行われていなかった場合は、ステ
ップＳ４９でフラグFcatinに１がセットされた後、ステ
ップＳ５１〜Ｓ６１でモニタ補助燃料制御が実行され
る。フラグFcatinは、モニタ補助燃料制御が行われてい
るときに１がセットされるフラグである。

【００７１】ステップＳ４８で前回Tcat＞Tcat₁₀であっ
た場合は（ＮＯ）、ステップＳ５０でフラグFcatinが１
であるか否かが判定される。そして、フラグFcatinが１
であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ５１〜Ｓ６１でモニタ
補助燃料制御が実行される。なお、フラグFcatinが１で
なければ（ＮＯ）、ステップＳ６２が実行される。

【００７２】モニタ補助燃料制御が行われる場合は、ま
ず、ステップＳ５１とステップＳ５２とで、それぞれ、
アクセル開度変化量Δαが所定値Δα_０１を超えている
か否かと、アクセル開度αが所定値α_０１を超えている
か否かとが判定される。ここで、Δα≦Δα_０１であり
かつα≦α_０１であれば（ステップＳ５１、Ｓ５２とも
ＮＯ）、すなわち定常状態（非加速状態）でありかつ中
・低負荷状態である場合は、触媒の温度上昇速度が小さ
いので、ステップＳ５３で、ポスト噴射量Qpbが所定値Q
pcqだけ増量され、又は基本噴射時期Imbが所定値Imcqだ
け遅角させられ、排ガスないし触媒の温度上昇が促進さ
れる。この場合、所定値Qpcqは、排ガス中のＯ_２濃度が
低下するよう好ましく設定される。

【００７３】ここで、ポスト噴射量Qpb又は基本噴射時
期Imbを変更するのではなく、基本噴射量Qmbを所定値Qm
cqだけ増量し、又は排ガス温度が上昇する方向にポスト
噴射時期Iｐbを所定値Iｐcqだけ遅角又は進角させても
よい（IｐbがATDC１５°CAより進角していれば遅角さ
せ、ATDC１５°CAより遅角していれば進角させる。）。
この場合、所定値Qmcqは、排ガス中のＯ_２濃度が低下す
るよう好ましく設定される。また、ポスト噴射がフォロ
ーアップ噴射であれば、基本噴射時期Imbの遅角に合わ
せてポスト噴射時期Ipbも遅角される。なお、ＥＧＲ量
を増加させ、あるいは調整弁１１（スロットル弁）を開
弁して触媒温度上昇を促進してもよい。

【００７４】他方、ステップＳ５１でΔα＞Δα_０１で
あると判定された場合（ＹＥＳ）、又はステップＳ５２
でα＞α_０１であると判定された場合（ＹＥＳ）、すな
わち加速状態又は高負荷状態である場合は、排気ガス温
度ないし触媒温度は自然に上昇するので、ステップＳ５
３をスキップする。

【００７５】次に、ステップＳ５４でモニタ制御開始後
の経過時間ｔのカウント値が１だけインクリメントされ
る（ｔ←ｔ＋１）。続いて、ステップＳ５５で、経過時
間ｔが第１基準時間ｔ_１０を超えているか否かが判定さ
れる。経過時間ｔが第１基準時間ｔ_１０を超えていなけ
れば（ＮＯ）、ステップＳ５８で、ＨＣ吸着触媒上流の
排ガス中のＨＣ濃度を高めるためにポスト噴射増量値Qp
obdに設定値αがセットされ、又は基本噴射時期遅角値I
mobdに設定値γがセットされる（両方セットしてもよ
い）。なお、ポスト噴射増量値Qpobd又は基本噴射時期
遅角値Imobdを用いるのではなく、基本噴射増量値Qmobd
に設定値βをセットし、又はポスト噴射時期遅角値Ipob
dに設定値δをセットしてもよい。これにより、ＨＣ吸
着触媒上流の排ガス中のＨＣ濃度が高濃度状態にセット
される。

【００７６】ステップＳ５５で、経過時間ｔが第１基準
時間ｔ_１０を超えていると判定された場合は（ＹＥ
Ｓ）、ステップＳ５６で、経過時間ｔが第２基準時間ｔ
_２０であるか否かが判定される。経過時間ｔが第２基準
時間ｔ_２０でなければ（ＮＯ）、ステップＳ５９で、Ｈ
Ｃ吸着触媒上流の排ガス中のＨＣ濃度を低濃度状態にす
るため、ポスト噴射増量値Qpobdに０がセットされ、又
は基本噴射時期遅角値Imobdに０がセットされる。な
お、ポスト噴射増量値Qpobd又は基本噴射時期遅角値Imo
bdを用いるのではなく、基本噴射増量値Qmobd又はポス
ト噴射時期遅角値Ipobdを用いる場合は、これらに０が
セットされる。また、ステップＳ５６で、ｔ＝ｔ_２０で
あると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ５７で
経過時間ｔが０にリセットされる（ｔ←０）。

【００７７】次に、ステップＳ６０で、次の式４〜式７
により、最終基本噴射量Qmt、最終基本噴射時期Imt、最
終ポスト噴射量Qpt及び最終ポスト噴射時期Iptが設定さ
れる。この後、ステップＳ６１で、最終基本噴射量Qmt
及び最終基本噴射時期Imtで基本噴射が実行され、最終
ポスト噴射量Qpt及び最終ポスト噴射時期Iptでポスト噴
射が実行される。 Qmt←Qmb＋Qmobd＋Qmpr……………………………………式４ Qpt←Qpb＋Qpobd＋Qppr ………………………………………式５ Imt←Imb＋Imobd＋Impr…………………………………………式６ Ipt←Ipb＋Ipobd＋Ippr……………………………………………式７

【００７８】ところで、前記のステップＳ５０で、フラ
グFcatinが１でないと判定された場合は（ＮＯ）、ステ
ップＳ６２で、前回は触媒温度Tcatが第２触媒温度Tcat
_２0以上であったか否かが判定される。前回Tcat≧Tcat
_２0であった場合（ＹＥＳ）、すなわち触媒温度Tcatが
前回以前に第２基準温度Tcat_２0以上となった後、今回
再び第２基準温度Tcat_２0未満となっている場合は、ス
テップＳ６３でフラグFcatdeに１がセットされた後、ス
テップＳ６５〜Ｓ６７で排ガス温度ないしは触媒温度が
低下するよう、燃料噴射量又は燃料噴射時期が補正され
る。フラグFcatdeは、かかる補正が行われているときに
１がセットされるフラグである。

【００７９】ステップＳ６２で、前回Tcat＜Tcat_２0で
あったと判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ６４
で、フラグFcatdeが１であるか否かが判定される。そし
て、フラグFcatdeが１であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ
６５〜Ｓ６７で、排ガス温度ないしは触媒温度が低下す
るよう、燃料噴射量又は燃料噴射時期が補正される。

【００８０】排ガス温度ないし触媒温度が低下するよ
う、燃料噴射量又は燃料噴射時期が補正される場合は、
まず、ステップＳ６５とステップＳ６６とで、それぞ
れ、アクセル開度変化量Δαが所定値Δα_０２（負の
値）より小さいか否かと、アクセル開度αが所定値α
_０２より小さいか否かとが判定される。ここで、Δα≧
Δα_{０ ２}でありかつα≧α_０２であれば（ステップＳ６
５、Ｓ６６ともＮＯ）、すなわち非減速状態でありかつ
中・高負荷状態である場合は、触媒の温度低下速度が小
さいので、ステップＳ６７でポスト噴射量Qpbが所定値Q
pcq’だけ減量され、又は基本噴射時期Imbが所定値Imc
q’だけ進角させられ、触媒の温度低下が促進される。
この後、前記のステップＳ５４〜Ｓ６１が実行され、燃
料噴射が実行される。

【００８１】ここで、ポスト噴射量Qpb又は基本噴射時
期Imbを変更するのではなく、基本噴射量Qmbを所定値Qm
cq’だけ減量し、又は排気ガス温度が低下する方向にポ
スト噴射時期Iｐbを所定値Iｐcq’だけ遅角又は進角さ
せてもよい。なお、２次エアを供給又は増加させて、触
媒温度の低下を促進してもよい。

【００８２】また、ステップＳ６５でΔα＜Δα_０２で
あると判定された場合（ＹＥＳ）、又はステップＳ６６
でα＜α_０２であると判定された場合（ＹＥＳ）、すな
わち減速状態又は低負荷状態である場合は、排気ガス温
度ないし触媒温度は自然に低下するので、ステップＳ６
７をスキップする。この後、前記のステップＳ５４〜Ｓ
６１が実行され、燃料噴射が実行される。なお、前記の
ステップＳ６４で、フラグFcatdeが１でないと判定され
た場合は（ＮＯ）、ステップＳ６８でフラグFcatinが０
にリセットされ、ステップＳ６５〜Ｓ６７をスキップす
る。この後、前記のステップＳ５４〜Ｓ６１が実行さ
れ、燃料噴射が実行される。

【００８３】なお、上記実施の形態では、ＮＯｘトラッ
プ量NOが所定の閾値NO_０を超えているか否かと、触媒温
度Tcatが（Tcat(ｎ)min−ΔTcat₁）から（Tcat(ｎ)min
＋ΔTcat_２）までの範囲内に入っているか否かとを判定
した後、ＨＣ吸着触媒にＨＣを吸着させるようにしてい
るが、このようにせず、次のようにしてもよい。

【００８４】すなわち、触媒温度Tcatが、ＨＣを吸着す
る温度又はＨＣを吸着する温度域となってから、ポスト
噴射を行わない通常の燃焼により供給されるＨＣの吸着
量を推定し、この推定値が所定量以上であって、Ｏ_２濃
度の低減が十分実行できると判断される場合は、前記期
間Tup_１０におけるＨＣの供給を行わないようにしても
よい。また、このようなＨＣの推定量が上記所定量に満
たない場合は、その不足量だけＨＣを供給できるよう、
上記期間Tup_１０を設定してもよい。さらには、触媒温
度Tcatが、ＨＣを吸着する温度域に低下した直後から所
定期間、ポスト噴射によりＨＣ吸着触媒にＨＣを吸着さ
せるようにしてもよい。

【００８５】以上、本発明によれば、燃費性能の低下あ
るいは煤の発生などといった不具合を招くことなく、Ｎ
Ｏｘトラップ触媒を用いてＮＯｘを有効に浄化すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる排気浄化装置を備えたディー
ゼルエンジンのシステム構成図である。

【図２】 第１排気浄化装置（ＨＣ吸着触媒）のモニタ
制御の制御手法を示すフローチャートである。

【図３】 第１排気浄化装置（ＨＣ吸着触媒）のモニタ
制御の制御手法を示すフローチャートである。

【図４】 燃料制御及びＮＯｘトラップ制御の制御手法
を示すフローチャートである。

【図５】 燃料制御及びＮＯｘトラップ制御の制御手法
を示すフローチャートである。

【図６】 燃料制御及びＮＯｘトラップ制御の制御手法
を示すフローチャートである。

【図７】 燃料制御及びＮＯｘトラップ制御の制御手法
を示すフローチャートである。

【図８】 燃料制御及びＮＯｘトラップ制御の制御手法
を示すフローチャートである。

【図９】 （ａ）はＨＣ吸着触媒上流のＨＣ濃度の、時
間に対する変化特性を示すグラフであり、（ｂ）はフレ
ッシュなＨＣ吸着触媒及び劣化したＨＣ吸着触媒のＨＣ
浄化率の、触媒温度に対する変化特性を示す図である。

【図１０】 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、フレッシュ
なＨＣ吸着触媒を用いた場合における、不活性状態、ラ
イトオフ状態及び活性状態での、上流側Ｏ_２濃度及び下
流側Ｏ_２濃度の、時間に対する変化特性を示すグラフで
ある。

【図１１】 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、劣化したＨ
Ｃ吸着触媒を用いた場合における、不活性状態、ライト
オフ状態及び活性状態での、上流側Ｏ_２濃度及び下流側
Ｏ_２濃度の、時間に対する変化特性を示すグラフであ
る。

【図１２】 （ａ）〜（ｂ）はそれぞれＨＣ吸着触媒を
用いた場合におけるライトオフ状態及び活性状態での、
上流側Ｏ_２濃度及び下流側Ｏ_２濃度の、時間に対する変
化特性を示すグラフであり、（ｃ）はＨＣ吸着触媒にお
けるＯ_２濃度変化量差ΔOxの時間に対する変化特性を示
すグラフであり、（ｄ）はＨＣ濃度を繰り返し増減させ
ない場合における、ライトオフ状態での上流側Ｏ_２濃度
及び下流側Ｏ_２濃度の、時間に対する変化特性を示すグ
ラフである。

【図１３】 ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ放出が行われ
る際の、フラグＦ_Ｒ、ポスト噴射増量値Qppr、基本噴射
時期遅角値Impr、Ｏ_２濃度変化量差ΔOx及び所定値Qmλ
（Qpλ）の、時間に対する変化特性を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１…エンジン（ディーゼルエンジン）、２…吸気通路、
３…燃焼室、４…ピストン、５…燃料噴射弁、６…排気
通路、７…クランク軸、８…燃料供給通路、９…高圧燃
料ポンプ、１０…燃料分配器、１１…調整弁、１２…第
１排気浄化装置、１３…第２排気浄化装置、１４…触媒
温度センサ、１５…上流側Ｏ_２センサ、１６…下流側Ｏ
_２センサ、１７…ＥＧＲ通路、１８…ＥＧＲ制御弁、１
９…水温センサ、２０…コントロールユニット。

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｒ 3/28 ３０１Ｃ 3/28 ３０１ 3/36 Ｂ 3/36 Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８０Ｚ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８０ 41/38 Ｂ 41/38 45/00 ３１２Ｒ 45/00 ３１２ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ １０３Ｂ １０１Ｂ Ｆターム(参考） 3G084 AA01 AA03 BA13 BA15 BA20 DA00 DA02 EB12 FA07 FA13 FA17 FA20 FA27 FA28 FA29 FA33 3G091 AA02 AA11 AA18 AA28 AB02 AB06 AB09 AB10 BA00 BA14 BA15 CA26 CB02 EA05 EA07 EA08 EA16 EA18 EA33 EA34 GB03Y GB05W GB06W GB07W GB09X GB17X HA36 HA37 3G301 HA02 HA04 HA06 HA13 JA00 JA02 MA11 MA19 MA23 MA27 NA06 NA08 PA01Z PB03A PB03Z PB05A PB05Z PD04Z PD12Z PE01Z PE08Z PF03Z 4D048 AA06 AA18 AB07 AC10 BA11X BA15X BA30X BA31X BA33X CC32 CC46 CC61 CD08 DA01 DA02 DA06 DA10 DA13 DA20 EA04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排ガス中のＯ_２濃度が高いときにＮＯｘ
   を吸収し、この後排ガス中のＯ_２濃度が低下したとき
   に、吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材と、 ＮＯｘ吸収材の上流で排ガスに還元剤を供給する主還元
   剤供給手段とを備えたエンジンの排気浄化装置におい
   て、 ＮＯｘ吸収材の上流に配置され、所定の着脱反転温度以
   下では排ガス中のＨＣを吸着する一方着脱反転温度を超
   えると吸着しているＨＣを放出するＨＣ吸着材と触媒金
   属とを含有するＨＣ吸着触媒を備えていて、 主還元剤供給手段が、少なくともＮＯｘ吸収材にＮＯｘ
   が吸収され、かつＨＣ吸着触媒にＨＣが吸着されている
   状態で、ＨＣ吸着触媒に吸着されているＨＣの燃焼によ
   って排ガス中のＯ_２濃度が低下したときに、ＮＯｘ吸収
   材からＮＯｘを放出させるべく還元剤を増量するように
   なっていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
2. 【請求項２】 主還元剤供給手段が、ＨＣ吸着触媒の上
   流で排ガスに還元剤を供給するようになっていて、 ＨＣ吸着触媒の温度が、該ＨＣ吸着触媒に吸着されてい
   るＨＣが燃焼するような所定の吸着ＨＣ燃焼温度範囲内
   にあるときに、排ガス中の還元剤を増量状態から減量さ
   せる副還元剤供給手段を備えていることを特徴とする請
   求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
3. 【請求項３】 副還元剤供給手段は、ＨＣ吸着触媒の触
   媒金属による酸化触媒性能が所定度合い以下であり、か
   つＨＣ吸着触媒の温度が吸着ＨＣ燃焼温度範囲内にある
   ときに還元剤を増量させ、その後減量させるようになっ
   ていることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの排
   気浄化装置。
4. 【請求項４】 主還元剤供給手段は、副還元剤供給手段
   による還元剤の上記減量の開始から所定期間経過後に、
   ＮＯｘ吸収材に吸収されたＮＯｘを放出させるべく還元
   剤を増量するようになっていることを特徴とする請求項
   ３に記載のエンジンの排気浄化装置。
5. 【請求項５】 ＨＣ吸着触媒の吸着ＨＣ燃焼温度範囲を
   判定する燃焼温度判定手段を備えていることを特徴とす
   る請求項１〜４のいずれか１つに記載のエンジンの排気
   浄化装置。
6. 【請求項６】 ＮＯｘ吸収材に吸収されているＮＯｘ量
   を推定するＮＯｘ量推定手段を備えていて、 副還元剤供給手段が、ＮＯｘ量の推定値が所定量以上の
   ときに、還元剤の供給を実行するようになっていること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のエン
   ジンの排気浄化装置。
7. 【請求項７】 ＨＣ吸着触媒の触媒金属がＰｔであり、
   ＨＣ吸着材がゼオライトであることを特徴とする請求項
   １〜６のいずれか１つに記載のエンジンの排気浄化装
   置。
8. 【請求項８】 排ガス中のＯ_２濃度が高いときにＮＯｘ
   を吸収しこの後吸収したＮＯｘをＯ_２濃度が低下したと
   きに放出するＮＯｘ吸収材と、ＮＯｘ吸収材の上流で排
   ガスに還元剤を供給する主還元剤供給手段と、ＮＯｘ吸
   収材の上流に配置され所定の着脱反転温度以下では排ガ
   ス中のＨＣを吸着する一方着脱反転温度を超えると吸着
   しているＨＣを放出するＨＣ吸着材と触媒金属とを含有
   するＨＣ吸着触媒とを用いて排ガスを浄化するようにし
   たエンジンの排気浄化方法であって、 少なくともＮＯｘ吸収材にＮＯｘが吸収され、かつＨＣ
   吸着触媒にＨＣが吸着されている状態で、ＨＣ吸着触媒
   に吸着されているＨＣの燃焼によってＯ_２濃度が低下し
   たときに、ＮＯｘ吸収材からＮＯｘを放出させるべく、
   還元剤を増量するようにしたことを特徴とするエンジン
   の排気浄化方法。