JP2003097313A

JP2003097313A - エンジンの排気浄化装置

Info

Publication number: JP2003097313A
Application number: JP2001291434A
Authority: JP
Inventors: Sueaki Inoue; 季明井上
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2003-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】ＮＯｘ吸蔵触媒を備えたエンジンにおいて、Ｎ
Ｏｘ吸蔵触媒及びエンジンの劣化による排気エミッショ
ン・燃費の悪化を抑止し、かつ、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化
を高精度に診断できるようにする。【解決手段】ＮＯｘ吸蔵触媒が飽和状態になる毎に、一
時的に空燃比をリッチ化してＮＯｘを還元浄化するリッ
チスパイク制御を実施する。前記リッチスパイク制御の
頻度が第１しきい値以上になると（Ｓ２３）、排気還流
量を増大補正し（Ｓ２４）、かつ、燃焼安定性を維持す
べく点火時期を補正する（Ｓ２５）。前記排気還流量及
び／又は点火時期を限界まで補正した状態で（Ｓ２
６）、リッチスパイク制御の頻度が第２しきい値（＞第
１しきい値）以上になると（Ｓ２９）、ＮＯｘ吸蔵触媒
の劣化を診断する（Ｓ３０）。

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
化装置に関し、詳しくは、空燃比がリーンであるときに
排気中のＮＯｘを吸蔵し、空燃比が理論空燃比又はリッ
チであるときに吸蔵していたＮＯｘを脱離して還元浄化
するＮＯｘ吸蔵触媒を備えてなるエンジンの排気浄化装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記ＮＯｘ吸蔵触媒を備えてなる
リーン燃焼エンジンとして、特開平１０−０７１３２５
号公報に開示されるようなものがあった。上記リーン燃
焼エンジンは、ＮＯｘ吸蔵触媒の下流側に設けたＮＯｘ
センサの出力からＮＯｘ飽和状態が検出されたときに、
リーン空燃比を一時的にリッチに切り換えて、ＮＯｘ吸
蔵触媒に吸蔵されていたＮＯｘを脱離・還元させるリッ
チスパイク制御を行う。

【０００３】また、ＮＯｘ吸蔵触媒が劣化してＮＯｘの
吸蔵容量が減少すると、短時間でＮＯｘ吸蔵触媒が飽和
してリッチスパイクの実行周期が短くなることから、前
記周期（頻度）に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒の劣化を診断
するよう構成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記リッチス
パイクの周期（頻度）は、ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯ
ｘ吸蔵容量の減少によって変化すると共に、同時進行す
るエンジンの劣化によってエンジンで生成されるＮＯｘ
が増加することによっても変化する。例えば、排気還流
量を制御する排気還流制御弁にデポジットが付着して、
同一制御開度に対して得られる排気還流量が低下する
と、排気還流によるＮＯｘ低減効果が低下してエンジン
で生成されるＮＯｘが増加し、また、吸気バルブに対す
るデポジットの付着によって壁流燃料量が増加した場合
も、エンジンで生成されるＮＯｘが増加することにな
る。

【０００５】従って、前記リッチスパイク周期の減少か
らＮＯｘ吸蔵触媒の劣化を直ちに判定する構成とする
と、触媒としては必要充分なＮＯｘ吸蔵性能を維持でき
ているのに劣化判定されてしまい、該劣化判定に基づい
てリーン燃焼の禁止などが実行されることで、本来の排
気性能・燃費性能が得られなくなってしまうという問題
があった。

【０００６】また、劣化判定にまで至らない状態におい
ては頻繁なリッチスパイク制御が放置され、頻繁に行わ
れるリッチ空燃比燃焼により、排気エミッション・燃費
の悪化を招くという問題があった。本発明は上記問題点
に鑑みなされたものであり、ＮＯｘ吸蔵触媒及びエンジ
ンの劣化による排気エミッション・燃費の悪化を抑止で
きるエンジンの排気浄化装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】更に、ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵
性能の劣化を、高精度に診断できるようにすることを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのため、請求項１記載
の発明に係るエンジンの排気浄化装置は、ＮＯｘ吸蔵触
媒と、少なくともＮＯｘ吸蔵触媒の下流側に設けられた
ＮＯｘセンサと、ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ飽和状
態を、ＮＯｘセンサの出力に基づいて検出する飽和状態
検出手段と、リーン空燃比運転中に、飽和状態検出手段
でＮＯｘ飽和状態が検出されたときに、空燃比を一時的
に理論空燃比又はリッチに切り換えるリッチスパイク制
御を行うリッチスパイク制御手段と、エンジンで生成さ
れるＮＯｘ量を低減するＮＯｘ生成量低減手段と、リッ
チスパイク制御手段によるリッチスパイク制御の頻度に
応じて、ＮＯｘ生成量低減手段を補正制御するＮＯｘ低
減制御手段と、を含んで構成される。

【０００９】上記構成によると、リッチスパイク制御の
頻度が初期状態よりも増えた場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒
における吸蔵容量の低下及び／又はエンジンで生成され
るＮＯｘ量の増大が推定されるから、このときには、エ
ンジンで生成されるＮＯｘ量を減少させる制御を行うこ
とで、リッチスパイク制御の頻度の減少を図る。請求項
２記載の発明では、ＮＯｘ生成量低減手段が、排気の一
部をエンジンの吸気側に還流させる手段である構成とし
た。

【００１０】上記構成によると、排気還流量の増大によ
る燃焼速度（燃焼温度）の低下によって、エンジンで生
成されるＮＯｘ量の低下を図る。請求項３記載の発明で
は、ＮＯｘ低減制御手段が、リッチスパイク制御の頻度
に応じて排気還流量を補正制御すると共に、該排気還流
量の補正制御に応じて点火時期を補正する構成とした。

【００１１】上記構成によると、排気還流量の増大によ
る燃焼安定性の低下が、点火時期の補正で補われる。請
求項４記載の発明では、ＮＯｘ低減制御手段が、リッチ
スパイク制御の頻度が第１のしきい値以上になったとき
に、エンジンで生成されるＮＯｘ量をより低減させるべ
くＮＯｘ生成量低減手段を補正制御する構成であって、
ＮＯｘ低減制御手段の制御限界において、リッチスパイ
ク制御の頻度が前記第１のしきい値よりも大きい第２の
しきい値以上であるときに、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化を判
定する劣化診断手段を設ける構成とした。

【００１２】上記構成によると、リッチスパイク制御の
頻度が第１のしきい値以上になると、エンジンで生成さ
れるＮＯｘ量を低減させることで、リッチスパイク制御
の頻度が低下するようにするが、エンジンで生成される
ＮＯｘ量を低減させる制御（例えば排気還流制御）を限
界まで進め、エンジンで生成されるＮＯｘ量をそれ以上
低減させることができない状態で、リッチスパイク制御
の頻度が第２のしきい値（＞第１のしきい値）以上にな
ると、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化を判定する。

【００１３】請求項５記載の発明では、飽和状態検出手
段が、リーン空燃比状態におけるＮＯｘ吸蔵触媒の下流
側でのＮＯｘ濃度が所定値以上であるときに、ＮＯｘ吸
蔵触媒におけるＮＯｘ飽和状態を検出する構成とした。
上記構成によると、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵量が飽
和量に達すると、それ以上ＮＯｘを吸蔵することができ
ず、エンジンで生成されたＮＯｘの多くがＮＯｘ吸蔵触
媒を通過するようになり、ＮＯｘ吸蔵触媒の下流側での
ＮＯｘ濃度が非飽和状態であるときに比べて増大するこ
とから、ＮＯｘ飽和状態が検出される。

【００１４】請求項６記載の発明では、前記ＮＯｘセン
サが、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の下流側と上流側とにそれぞ
れ設けられ、飽和状態検出手段が、リーン空燃比状態に
おけるＮＯｘ吸蔵触媒の上下流間でのＮＯｘ濃度の差又
は比に基づいて、ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ飽和状
態を検出する構成とした。上記構成によると、ＮＯｘ吸
蔵触媒で吸蔵されるＮＯｘが多いときほど、ＮＯｘ吸蔵
触媒の上下流間におけるＮＯｘ濃度の違いが大きくなる
から、上下流間でのＮＯｘ濃度の差又は比から、エンジ
ンで生成されたＮＯｘを基準として、どれだけＮＯｘ吸
蔵触媒でＮＯｘが吸蔵されているかを判断でき、ＮＯｘ
が殆ど吸蔵されずに上下流間におけるＮＯｘ濃度の違い
が殆どない状態を、飽和状態として判断する。

【００１５】請求項７記載の発明では、リッチスパイク
制御の頻度のしきい値を、エンジン負荷及びエンジン回
転速度に応じて設定するしきい値設定手段を設ける構成
とした。上記構成によると、エンジン負荷及びエンジン
回転速度によってエンジンで生成されるＮＯｘ量が異な
り、これによってリッチスパイク制御の頻度が異なるこ
とに対応してしきい値が設定される。

【００１６】請求項８記載の発明では、リッチスパイク
制御の頻度のしきい値を、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度に応じ
て補正するしきい値補正手段を設ける構成とした。上記
構成によると、触媒温度による吸蔵能力の違い（最大吸
蔵量の変化）に対応して、リッチスパイク制御の頻度の
しきい値が設定される。

【００１７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、エンジン
及び／又はＮＯｘ吸蔵触媒の劣化によるリッチスパイク
頻度の増大に対して、エンジンで生成されるＮＯｘ量を
より低減させるべく制御することで、リッチスパイク頻
度の増大を抑制でき、リッチスパイク制御による燃費・
排気エミッションの悪化を抑止することができるという
効果がある。

【００１８】請求項２記載の発明によると、排気還流量
の増大制御によって、本来の排気還流量が得られていな
い状態を解消してエンジンで生成されるＮＯｘ量を通常
値に戻し、また、エンジンで生成されるＮＯｘ量をより
減らすことができ、これによってリッチスパイク頻度の
増大を抑制できるという効果がある。請求項３記載の発
明によると、エンジンで生成されるＮＯｘ量を低減させ
るための排気還流量の増大制御による燃焼安定性の低下
を、点火時期の補正で回避でき、燃焼安定性を維持させ
つつ、エンジンで生成されるＮＯｘ量を低減させること
ができるという効果がある。

【００１９】請求項４記載の発明によると、リッチスパ
イク頻度が第１のしきい値以上になると、エンジンで生
成されるＮＯｘ量を低下させる制御によってリッチスパ
イク制御の増大による燃費・排気エミッションの悪化を
抑止する一方、リッチスパイク頻度の増大を回避できな
い場合には、より大きな第２のしきい値以上になるまで
は劣化判定を下さずに、リッチスパイク頻度の増大を許
容することで、ＮＯｘ吸蔵触媒の能力を最大限に発揮さ
せてＮＯｘ排出量の増大を回避できるという効果があ
る。

【００２０】請求項５記載の発明によると、ＮＯｘ吸蔵
触媒下流側のＮＯｘ濃度から、ＮＯｘ吸蔵触媒の飽和状
態を簡便かつ確実に検出することができるという効果が
ある。請求項６記載の発明によると、ＮＯｘ吸蔵触媒の
上下流間でのＮＯｘ濃度を比較させるので、エンジンで
生成されるＮＯｘ量の違いに対応してより精度良く飽和
状態を検出できるという効果がある。

【００２１】請求項７記載の発明によると、エンジンの
運転条件の違いによるＮＯｘ生成量の違いに対応して頻
度のしきい値が設定されるので、リッチスパイク頻度が
通常値であるか否かを、全運転領域で精度良く判断でき
るという効果がある。請求項８記載の発明によると、Ｎ
Ｏｘ吸蔵触媒の温度によるＮＯｘ吸蔵能力の違いに対応
して頻度のしきい値が補正されるので、触媒性能の低下
によって触媒温度が変化しても、ＮＯｘ吸蔵性能を示す
リッチスパイク頻度が通常値であるか否かを精度良く判
断できるという効果がある。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は実施の形態における車両用エ
ンジンのシステム構成図である。この図１に示すエンジ
ン１には、エアクリーナ２，吸気ダクト３，電制式スロ
ットルチャンバ４，吸気コレクタ５，吸気マニホールド
６を介して空気が吸引される。

【００２３】また、燃焼室７内に直接燃料を噴射する燃
料噴射弁８が気筒毎に設けられており、筒内に吸引され
た空気と前記燃料噴射弁８から噴射された燃料とが混合
して燃焼混合気が形成される。燃焼室７内に形成された
混合気は、点火プラグ９による火花点火で着火燃焼す
る。

【００２４】尚、前記燃焼室７内に形成された混合気の
空燃比は、所定の希薄燃焼領域で理論空燃比よりもリー
ンに制御されるようになっており、エンジン１は所謂希
薄燃焼エンジンである。エンジン１からの燃焼排気は、
排気マニホールド１０，排気ダクト１１，ＮＯｘ吸蔵触
媒１２を介して排出される。

【００２５】前記ＮＯｘ吸蔵触媒１２は、基本的に三元
触媒と同じ浄化性能を持つ触媒であるが、排気空燃比が
リーンであるときに排気中のＮＯｘをＮＯｘ吸蔵物質に
吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又はリッチであるとき
に吸蔵していたＮＯｘを脱離して還元浄化する機能を有
するＮＯｘ吸蔵型三元触媒である。従って、三元触媒で
はＮＯｘを還元浄化できない希薄燃焼領域では、ＮＯｘ
を一時的に吸蔵し、運転条件の変化によって燃焼混合気
の空燃比が理論空燃比又はリッチに切り換えられたとき
に、前記吸蔵していたＮＯｘが還元処理される。

【００２６】但し、希薄燃焼運転が継続すると、ＮＯｘ
を還元処理する機会が得られないので、後述するよう
に、ＮＯｘ吸蔵触媒１２におけるＮＯｘ吸蔵が飽和状態
に達すると、一時的に空燃比をリッチに切り換えてＮＯ
ｘを還元処理し、再び希薄燃焼に戻すようになってい
る。尚、上記のＮＯｘを還元処理するために一時的に空
燃比をリッチに切り換える制御を、以下では、リッチス
パイク制御と称するものとする。

【００２７】また、排気マニホールド１０と吸気コレク
タ５とを連通させる排気還流通路（ＥＧＲ通路）１３が
設けられ、該排気還流通路１３に介装された排気還流制
御弁（ＥＧＲ制御弁）１４を開くと、圧力差によって排
気の一部が吸気コレクタ５に還流されるようになってい
る。前記排気還流通路１３及び排気還流制御弁１４によ
る排気還流によって、エンジン１で生成されるＮＯｘ量
を低減させるものであり、前記排気還流通路１３及び排
気還流制御弁１４がＮＯｘ生成量低減手段に相当する。

【００２８】前記電制式スロットルチャンバ４，燃料噴
射弁８，点火プラグ９，排気還流制御弁１４は、エンジ
ンコントロールユニット（以下、ＥＣＵという）１５に
よって制御される。ＥＣＵ１５はマイクロコンピュータ
を含んで構成され、各種センサからの検出信号を、予め
記憶されたプログラムに従って演算処理することで、前
記電制式スロットルチャンバ４，燃料噴射弁８，点火プ
ラグ９，排気還流制御弁１４に対して制御信号を出力す
る。

【００２９】前記各種センサとしては、吸気ダクト３に
介装されてエンジン１の吸入空気量を検出するエアフロ
ーメータ１６、クランク軸の回転に同期した検出信号を
出力するクランク角センサ１７、前記ＮＯｘ吸蔵触媒１
２の上流側及び下流側に設けられ排気中のＮＯｘ濃度に
対応する信号をそれぞれ出力するＮＯｘセンサ１８ａ，
１８ｂ、前記ＮＯｘ吸蔵触媒１２の内部で触媒温度に相
当する排気温度を検出する排気温度センサ１９が設けら
れている。

【００３０】次に前記ＥＣＵ１５によるリッチスパイク
制御（リッチスパイク制御手段）の詳細を、図２のフロ
ーチャートに従って説明する。図２のフローチャートに
おいて、まず、ステップＳ１では、希薄燃焼領域である
か否かを判別する。希薄燃焼領域であるときには、ステ
ップＳ２へ進み、触媒下流側のＮＯｘセンサ１８ｂで検
出されたＮＯｘ濃度を読み込む。

【００３１】次のステップＳ３では、触媒下流側のＮＯ
ｘセンサ１８ｂで検出されたＮＯｘ濃度が所定値に達し
たか否かを判別する（飽和状態検出手段）。希薄燃焼領
域では、ＮＯｘ吸蔵触媒１２が排気中のＮＯｘを吸蔵す
ることで、触媒下流側のＮＯｘ濃度は低く抑えられる
が、希薄燃焼が継続してＮＯｘ吸蔵触媒１２に最大量の
ＮＯｘが吸蔵され、それ以上にＮＯｘを吸蔵できない飽
和状態になると、ＮＯｘが触媒１２を通過するようにな
って、触媒下流側のＮＯｘ濃度が増加する。

【００３２】そこで、触媒下流側のＮＯｘ濃度が所定値
に達したか否かを判別することで、ＮＯｘ吸蔵触媒１２
が飽和状態になっているか否かを判別するものであり、
触媒下流側のＮＯｘ濃度が所定値に達したときには、ス
テップＳ４へ進んで、リッチスパイク制御を実行する。
図３のフローチャートは、リッチスパイク制御（リッチ
スパイク制御手段）の第２実施形態を示すものであり、
ステップＳ１１で希薄燃焼領域であると判別されると、
ステップＳ１２へ進み、触媒上流側及び下流側のＮＯｘ
センサ１８ａ，１８ｂでそれぞれ検出されたＮＯｘ濃度
を読み込む。

【００３３】ステップＳ１３では、触媒上流側の濃度と
触媒下流側の濃度との比（上流側濃度／下流側濃度）、
又は、触媒上流側の濃度と触媒下流側の濃度との偏差
（上流側濃度−下流側濃度）が、所定値よりも小さいか
否かを判別する（飽和状態検出手段）。ＮＯｘ吸蔵触媒
１２が飽和状態になってＮＯｘを吸蔵できなくなると、
触媒下流側のＮＯｘ濃度が上流側の濃度に近づくことに
なるから、飽和状態になると前記比又は偏差が小さくな
り、前記比又は偏差が所定値よりも小さくなったときに
は、ＮＯｘ吸蔵触媒１２の飽和状態が推定される。

【００３４】そこで、ステップＳ１３で、前記比又は偏
差が所定値よりも小さくなったと判別されると、ステッ
プＳ１４へ進んで、リッチスパイク制御を実行する。図
４のフローチャートは、上記のようにして実行されるリ
ッチスパイク制御の頻度に基づいた燃焼制御及び触媒劣
化診断の様子を示すものであり、ステップＳ２１では、
希薄燃焼領域であるか否かを判別し、希薄燃焼領域であ
ればステップＳ２２へ進む。

【００３５】ステップＳ２２では、燃料噴射パルス幅等
で代表されるエンジン負荷及びエンジン回転速度に応じ
て区分される運転領域毎に前記リッチスパイク制御の頻
度の第１しきい値を予め記憶したマップ（図５参照）か
ら、そのときのエンジン負荷及び回転速度に対応する第
１しきい値を検索する（しきい値設定手段）。ステップ
Ｓ２３では、実際のリッチスパイク制御の頻度が、前記
第１しきい値以上であるか否かを判別する。

【００３６】リッチスパイク制御の頻度が前記第１しき
い値以上であると判別されると、ＮＯｘ低減制御手段に
相当するステップＳ２４へ進む。ステップＳ２４では、
図６に示すように、燃料噴射パルス幅等で代表されるエ
ンジン負荷及びエンジン回転速度によって区分される運
転領域毎に予め設定される基本排気還流量（基本ＥＧＲ
流量）を、そのときに該当する領域について所定量だけ
増大させる設定を行う。

【００３７】排気還流量（排気還流率）を増大させるこ
とで、エンジン１で生成されるＮＯｘ量の減少を図るも
のであり、エンジン１で生成されるＮＯｘ量を減少させ
ることができれば、リッチスパイク制御の頻度増大を抑
制できることになる（図８参照）。ステップＳ２５で
は、前記排気還流量の増大補正に対応して、当該運転領
域の点火時期を補正することで、排気還流量の増大補正
による燃焼安定性の低下を回避する。

【００３８】ステップＳ２６では、前記排気還流量の増
大補正及び／又は点火時期の補正が、運転領域毎の限界
に達しているか否かを判別する。ステップＳ２６で、前
記排気還流量の増大補正及び／又は点火時期の補正が限
界に達していないと判別されたときには、更に排気還流
量を増大させることで、リッチスパイク頻度の抑制を図
ることが可能であるので、そのまま本ルーチンを終了さ
せる。

【００３９】一方、ステップＳ２６で、前記排気還流量
の増大補正及び／又は点火時期の補正が燃焼限界に達し
ていると判別されたときには、更に、排気還流量を増大
させてエンジン１で生成されるＮＯｘの低下を図ること
ができない状態であり、このときには、ステップＳ２７
へ進む。ステップＳ２７では、リッチスパイク制御の頻
度の限界値である第２しきい値（＞第１しきい値）を、
図７に示すように、燃料噴射パルス幅等で代表されるエ
ンジン負荷及びエンジン回転速度に応じて予め記憶した
マップを参照して設定する（しきい値設定手段）。

【００４０】ステップＳ２８では、前記排気温度センサ
１９で検出されるＮＯｘ吸蔵触媒１２内での排気温度、
即ち、ＮＯｘ吸蔵触媒１２の温度に応じて前記第２しき
い値を補正する（しきい値補正手段）。前記ＮＯｘ吸蔵
触媒１２におけるＮＯｘ吸蔵性能は、触媒温度によって
変化するので、エンジン負荷及びエンジン回転速度に応
じた基準触媒温度に対する実際の触媒温度の偏差に応じ
て、前記第２しきい値を補正することで、触媒温度によ
るＮＯｘ吸蔵性能の変化の影響を排除して、リッチスパ
イク制御の頻度を判定できるようにするものである。

【００４１】これにより、ＮＯｘ吸蔵触媒１２における
触媒性能の低下による発熱量の低下が、ＮＯｘ吸蔵性能
に影響することで、リッチスパイク制御の頻度からＮＯ
ｘ吸蔵性能の劣化が誤診断されることを回避する。ステ
ップＳ２９では、前記排気還流量及び／又は点火時期を
限界まで補正した状態でのリッチスパイク制御の頻度
が、前記ステップＳ２８で補正設定された第２しきい値
以上であるか否かを判別する。

【００４２】このステップＳ２９で、リッチスパイク制
御の頻度が前記第２しきい値以上であると判別されるよ
うになるまでは、ＮＯｘ吸蔵性能の低下の進行に対応し
てリッチスパイク制御の頻度が増加することを許容すべ
く、そのまま本ルーチンを終了させる（図８参照）。一
方、ステップＳ２９で、リッチスパイク制御の頻度が前
記第２しきい値以上であると判別されたときには、ステ
ップＳ３０へ進んで、ＮＯｘ吸蔵触媒１２におけるＮＯ
ｘ吸蔵性能の劣化を判定し（劣化診断手段）、次のステ
ップＳ３１では、車両の運転席等に設けられるエンジン
チェックランプを点灯させ、車両の整備・点検を促す
（図８参照）。

【００４３】尚、エンジンチェックランプの点灯と共
に、リーン燃焼を禁止するなどのフェイルセーフ処理を
行わせる構成としても良い。上記の触媒劣化の判定は、
排気還流量（及び点火時期）を限界まで補正しても、リ
ッチスパイク制御の頻度が前記第２しきい値以上となる
状態で行われるから、触媒劣化と共にバルブデポジット
の堆積などのエンジン劣化が進行するときに、排気エミ
ッションの悪化を回避しつつ、エンジンのリーン燃焼運
転を限界まで継続させることができる。

【００４４】尚、上記実施形態では、第２しきい値のみ
を触媒温度で補正するようにしたが、第１しきい値につ
いても、触媒温度に応じた補正を施すようにしても良
い。また、上記実施形態では、ＮＯｘ吸蔵触媒１２の温
度を、触媒内に配置した排気温度センサ１９で検出させ
る構成としたが、ＮＯｘ吸蔵触媒１２の前後にそれぞれ
配置した排気温度センサの検出結果から触媒温度を推定
することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態におけるＮＯｘ吸蔵触媒を備えたエン
ジンを示すシステム構成図。

【図２】リッチスパイク制御の第１実施形態を示すフロ
ーチャート。

【図３】リッチスパイク制御の第２実施形態を示すフロ
ーチャート。

【図４】リッチスパイク頻度に基づく燃焼制御及び劣化
診断を示すフローチャート。

【図５】リッチスパイク頻度の第１しきい値のマップを
示す図。

【図６】基本排気還流量のマップを示す図。

【図７】リッチスパイク頻度の第２しきい値のマップを
示す図。

【図８】実施形態におけるリッチスパイク頻度と排気還
流量制御及び劣化判定との相関を示すタイムチャート。

【符号の説明】

１…エンジン８…燃料噴射弁９…点火プラグ１２…ＮＯｘ吸蔵触媒１３…排気還流通路１４…排気還流制御弁１６…エアフローメータ１７…クランク角センサ１８ａ，１８ｂ…ＮＯｘセンサ１９…排気温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── 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 ３０１Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ＣＦ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｃ３０１Ｇ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｂ３０１Ｈ３０１Ｎ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｈ３１２Ｒ３１４３１４ＺＦ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 ＢＦターム(参考） 3G022 AA06 EA01 FA06 GA00 GA01 GA05 GA06 GA10 3G084 AA04 BA09 BA13 BA17 BA20 BA24 BA33 DA02 DA10 DA27 EA11 EB06 EB12 EC03 FA07 FA13 FA27 FA28 FA33 FA35 FA37 FA38 3G091 AA02 AA11 AA12 AA24 AB06 AB09 BA14 BA33 CB02 CB05 DA02 DA04 DB11 DC03 EA01 EA05 EA08 EA10 EA18 EA33 HA36 HA37 HB05 3G092 AA01 AA06 AA09 AA17 AB02 BA09 DC09 EA01 EA05 EA07 EA08 EA14 FA06 FA17 FA24 FB06 HA01Z HC09X HD02Z HD04Z HD07X HE03Z 3G301 HA04 HA13 HA14 HA15 JA02 JA25 JB09 JB10 LA00 LB04 MA01 MA11 NA08 NC02 ND07 NE13 PA01Z PB03A PB03Z PD01Z PD12Z PE01Z PE03Z PE09A PE09Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯ
ｘを吸蔵し、空燃比が理論空燃比又はリッチであるとき
に吸蔵していたＮＯｘを脱離して還元浄化するＮＯｘ吸
蔵触媒と、少なくとも前記ＮＯｘ吸蔵触媒の下流側に設けられたＮ
Ｏｘセンサと、前記ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ飽和状態を、前記Ｎ
Ｏｘセンサの出力に基づいて検出する飽和状態検出手段
と、リーン空燃比運転中に、前記飽和状態検出手段でＮＯｘ
飽和状態が検出されたときに、空燃比を一時的にリッチ
に切り換えるリッチスパイク制御を行うリッチスパイク
制御手段と、エンジンで生成されるＮＯｘ量を低減するＮＯｘ生成量
低減手段と、前記リッチスパイク制御手段によるリッチスパイク制御
の頻度に応じて、前記ＮＯｘ生成量低減手段を補正制御
するＮＯｘ低減制御手段と、を含んで構成されたことを特徴とするエンジンの排気浄
化装置。
【請求項２】前記ＮＯｘ生成量低減手段が、排気の一部
をエンジンの吸気側に還流させる手段であることを特徴
とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】前記ＮＯｘ低減制御手段が、リッチスパイ
ク制御の頻度に応じて排気還流量を補正制御すると共
に、該排気還流量の補正制御に応じて点火時期を補正す
ることを特徴とする請求項２記載のエンジンの排気浄化
装置。
【請求項４】前記ＮＯｘ低減制御手段が、リッチスパイ
ク制御の頻度が第１のしきい値以上になったときに、エ
ンジンで生成されるＮＯｘ量をより低減させるべく前記
ＮＯｘ生成量低減手段を補正制御する構成であって、前記ＮＯｘ低減制御手段の制御限界において、前記リッ
チスパイク制御の頻度が前記第１のしきい値よりも大き
い第２のしきい値以上であるときに、前記ＮＯｘ吸蔵触
媒の劣化を判定する劣化診断手段を設けたことを特徴と
する請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの排
気浄化装置。
【請求項５】前記飽和状態検出手段が、リーン空燃比状
態における前記ＮＯｘ吸蔵触媒の下流側でのＮＯｘ濃度
が所定値以上であるときに、前記ＮＯｘ吸蔵触媒におけ
るＮＯｘ飽和状態を検出す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。
【請求項６】前記ＮＯｘセンサが、前記ＮＯｘ吸蔵触媒
の下流側と上流側とにそれぞれ設けられ、前記飽和状態検出手段が、リーン空燃比状態における前記ＮＯｘ吸蔵触媒の上下流
間でのＮＯｘ濃度の差又は比に基づいて、前記ＮＯｘ吸
蔵触媒におけるＮＯｘ飽和状態を検出することを特徴と
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。
【請求項７】前記リッチスパイク制御の頻度のしきい値
を、エンジン負荷及びエンジン回転速度に応じて設定す
るしきい値設定手段を設けた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。
【請求項８】前記リッチスパイク制御の頻度のしきい値
を、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度に応じて補正するしきい
値補正手段を設けたことを特徴とする請求項１〜７のい
ずれか１つに記載のエンジンの排気浄化装置。