JP2003097332A - 内燃機関の排気浄化装置および浄化法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｎ０ｘ吸蔵触媒から効果的にＳＯｘを放出す
ると共に、排気ガスの悪化や三元触媒の異常温度上昇が
防止できる排気浄化装置および方法を得る。 【解決手段】 内燃機関１の燃焼室５に燃料を噴射する
燃料噴射手段７と、燃焼室内５の燃料を点火する点火手
段８と、内燃機関１の排気通路９に設けられたＮＯｘ吸
蔵触媒１３と、燃料噴射手段７による燃料噴射量と噴射
時期、および、点火手段８による点火時期を制御する制
御手段１６とを備え、制御手段１６が、ＮＯｘ吸蔵触媒
１３に吸着するＳＯｘの吸着量を推定し、ＳＯｘの吸着
量が所定値を越えたと判定したとき、内燃機関１の燃焼
行程または排気行程において燃料を所定の期間追加噴射
してＮＯｘ吸蔵触媒１３を所定の温度まで昇温させ、追
加噴射の完了後、所定の期間点火時期を遅角させてＮＯ
ｘ吸蔵触媒１３の温度を維持するようにしたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ｎ０ｘ吸蔵触媒
を硫黄酸化物被毒から再生する機能を備えた内燃機関の
排気浄化装置並びに浄化法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】理論空燃比より希薄な混合気を燃焼させ
るリーンバーンの内燃機関においては排出されるＮＯｘ
を浄化するために、Ｎ０ｘ吸蔵触媒を用いた排気ガスの
浄化装置が使用されている。この浄化装置は、内燃機関
のリーン運転時に排出されるＮ０ｘを吸着させ、所定の
周期毎に空燃比をリッチに切替えて排気ガス中の酸素濃
度を低下させることにより、Ｎ０ｘ吸蔵触媒に吸蔵され
たＮ０ｘを放出して還元処理を行い、排気ガスを浄化す
るものである。

【０００３】内燃機関の排気ガス中には硫黄酸化物（以
下ＳＯｘと称す）が含まれており、このＳＯｘがＮ０ｘ
と共にＮ０ｘ吸蔵触媒に吸着される。Ｎ０ｘ吸蔵触媒に
吸着されたＳＯｘは空燃比をリッチに切替えても放出さ
れないため、運転時間と共に吸着量が増加してＮ０ｘ吸
蔵触媒によるＮ０ｘの吸蔵機能を低下させる。これを防
止するためにはＮ０ｘ吸蔵触媒を高温化してＳＯｘを放
出することが必要であり、燃料の噴射を吸気行程や圧縮
行程以外に燃焼行程や排気行程にて追加噴射したり、あ
るいは、点火時期を遅らせることにより排気ガス温度を
上昇させ、Ｎ０ｘ吸蔵触媒からＳＯｘを放出させてい
た。

【０００４】このような技術を開示したのが例えば特開
平８−１００６３８号公報であり、また、特開平１１−
１０７８１３号公報である。前者に開示された技術は、
気筒内に直接噴射した燃料を点火して燃焼させる筒内噴
射型内燃機関において、第一回目の燃料噴射を圧縮行程
にて行い、燃焼行程の初期から中期にかけて第二回目の
追加噴射を行い、この追加噴射による燃料を第一回目の
噴射による燃料の火炎伝播により着火させることによ
り、点火装置を重複動作させることなく排気ガスの温度
を上昇させ、排気ガスの温度により触媒を活性化するよ
うにしたものであり、内燃機関の運転条件に応じて第二
回目の追加噴射か、あるいは、点火時期の遅角かのいず
れかを選択して実施すると共に、第二回目の追加噴射を
選択したときには必要に応じて第三回目の追加噴射を行
うようにしたものである。

【０００５】また、後者に開示された技術は、燃焼制御
手段が吸気行程と燃焼行程との二回に分けて燃料を噴射
するモードを備えており、Ｎ０ｘ吸蔵触媒からＳＯｘを
放出させるとき、内燃機関の運転条件に応じて二回に分
けた燃料噴射と、点火時期の遅角制御とのいずれかを選
択的に実施することにより、排気ガスの温度を上昇さ
せ、この排気ガスの温度によりＮ０ｘ吸蔵触媒の温度を
ＳＯｘの放出に必要な温度まで高めるようにしたもので
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、燃焼行程
において燃料の追加噴射を行うことによりＮ０ｘ吸蔵触
媒の温度を昇温させるとき、特に、特開平８−１００６
３８号公報に開示されているような圧縮行程にて主噴射
して燃焼行程にて追加噴射する場合においては、スモー
クが発生する問題があることから圧縮行程での噴射量に
制約があり、燃焼行程での噴射量を多くせざるを得ず、
未燃焼状態の燃料が排出されやすい。このために、排気
経路のＮ０ｘ吸蔵触媒の上流側に三元触媒が配置されて
いる場合には、三元触媒と未燃焼燃料との反応により三
元触媒の温度が異常上昇し、耐熱温度限界を超えて破損
する恐れがある。

【０００７】また、特開平１１−１０７８１３号公報に
開示されているように、吸気行程と燃焼行程との二回に
分けて燃料を噴射する場合においてはスモークが発生す
ることがないので、燃焼行程での噴射量を少なくして未
燃焼燃料による三元触媒の温度の異常上昇を抑制するこ
とができるが、Ｎ０ｘ吸蔵触媒の昇温のためには吸気行
程噴射による空燃比を可能な限りリーン側に設定する必
要があり、燃焼が不安定となって内燃機関の回転変動が
大きくなると共に、空燃比の僅かな変化によって昇温効
果や燃焼状態が大きく変化するという問題があった。

【０００８】燃焼行程における燃料の追加噴射は点火時
期の遅角制御に較べてＮ０ｘ吸蔵触媒の昇温効果が大で
あり、排気ガス温度の低い低回転時や低負荷時の昇温に
用いられるが、追加噴射のタイミングと噴射量とを最適
値に制御しないと排気ガスの悪化や三元触媒の異常温度
上昇などの現象が現れる。また、ＳＯｘが放出されるま
での期間は、Ｎ０ｘ吸蔵触媒の温度をＳＯｘの放出に必
要な温度（通常、６００℃以上）に維持しなければなら
ず、追加噴射によりこの温度を維持する場合には追加噴
射をＳＯｘの放出完了まで継続する必要があり、追加噴
射の実施期間が長くなってしまう。実車走行状態におい
ては、たとえ一定速度での走行中であってもこのように
追加噴射の実施期間が長くなる場合、排気ガスが悪化し
たり、三元触媒の温度が異常上昇することが避けられな
いものであった。

【０００９】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたもので、追加噴射によるＮ０ｘ吸蔵触媒の
大きな昇温効果を得ながら排気ガスの悪化や三元触媒の
異常温度上昇、さらには燃焼状態の悪化を防止すること
が可能な内燃機関の排気浄化装置並びにその方法を得る
ことを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる内燃機
関の排気浄化装置は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射す
る燃料噴射手段と、燃焼室内の燃料を点火する点火手段
と、内燃機関の排気通路に設けられたＮＯｘ吸蔵触媒
と、燃料噴射手段の燃料噴射量と燃料噴射時期、およ
び、点火手段の点火時期を制御する制御手段とを備え、
制御手段が、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着したＳＯｘの吸着量
を推定し、ＳＯｘの吸着量が所定値を越えたと判定した
とき、内燃機関の燃焼行程または排気行程において燃料
を所定の期間追加噴射してＮＯｘ吸蔵触媒を所定の温度
まで昇温させると共に、追加噴射完了後の所定の期間、
点火時期を遅角させてＮＯｘ吸蔵触媒の温度を維持する
ようにしたものである。

【００１１】また、追加噴射を行う所定の期間が、内燃
機関の運転状態に対応して決定されるようにしたもので
ある。さらに、追加噴射を行う所定の期間が、追加噴射
される燃料の一回当たりの噴射量から算出されるように
したものである。さらにまた、追加噴射を行う所定の期
間が、ＮＯｘ吸蔵触媒を所定の温度まで昇温させるのに
必要な熱量と、追加噴射される燃料の発熱量とから算出
されるようにしたものである。また、追加噴射を行う所
定の期間が、内燃機関の運転状態に対応して補正される
ようにしたものである。

【００１２】さらに、追加噴射を行う所定の期間が、内
燃機関の排気ガス温度に応じて補正されるようにしたも
のである。さらにまた、追加噴射がＮＯｘ吸蔵触媒の昇
温時と、昇温後の温度維持時とに分割して行われ、昇温
時の追加噴射によりＮＯｘ吸蔵触媒の温度が目標値に達
した後は、点火時期の遅角と追加噴射とを交互に、それ
ぞれの所定期間毎に繰り返すことにより、ＮＯｘ吸蔵触
媒の温度を維持するようにしたものである。また、点火
時期遅角を行う所定の期間が、内燃機関の運転状態に対
応して決定されるようにしたものである。

【００１３】さらに、点火時期遅角を行う所定の期間
が、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着されたＳＯｘの吸着量に対応
して決定されるようにしたものである。さらにまた、点
火時期の遅角が、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が所定値に低下
するまでの期間実施され、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が所定
値に低下したときにはＮＯｘ吸蔵触媒の温度を維持する
ための追加噴射に移行するようにしたものである。ま
た、点火時期の遅角実施期間を決定するＮＯｘ吸蔵触媒
温度の所定値が、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着されたＳＯｘの
吸着量に対応して決定されるようにしたものである。

【００１４】さらに、追加噴射によりＮＯｘ吸蔵触媒を
所定の温度まで昇温させるときの所定の温度が、ＮＯｘ
吸蔵触媒に吸着されたＳＯｘの吸着量に対応して決定さ
れるようにしたものである。さらにまた、ＮＯｘ吸蔵触
媒の温度を維持するための点火時期遅角、または、温度
を維持するための点火時期遅角および追加噴射の実施期
間が、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着されたＳＯｘの吸着量に対
応して決定されるようにしたものである。

【００１５】また、この発明に係わる内燃機関の排気浄
化法は、内燃機関の燃焼室に燃料噴射手段を設けて燃料
を噴射し、点火手段によりこれを点火すると共に、排気
ガスの通路にＮＯｘ吸蔵触媒を設けてＮＯｘの吸蔵と還
元を行う内燃機関において、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着する
ＳＯｘの吸着量が所定値を越えたと推定されたとき、内
燃機関の燃焼行程または排気行程において燃料を追加噴
射してＮＯｘ吸蔵触媒を所定の温度まで昇温させると共
に、ＮＯｘ吸蔵触媒の昇温後は追加噴射を完了して点火
手段による点火時期の遅角に移行し、ＮＯｘ吸蔵触媒の
温度を維持することによりＮＯｘ吸蔵触媒からＳＯｘを
放出させるようにしたものである。

【００１６】さらに、追加噴射の実施期間を、ＮＯｘ吸
蔵触媒温度を所定値まで昇温させるのに必要な熱量と、
追加噴射される燃料の発熱量とから算出するようにした
ものである。さらにまた、追加噴射をＮＯｘ吸蔵触媒の
昇温時と温度維持時とに分割して行い、昇温時における
追加噴射を完了した後は、温度を維持するための点火時
期の遅角と追加噴射とを交互に行ってＮＯｘ吸蔵触媒の
温度を維持するようにしたものである。

【００１７】また、温度を維持するための点火時期の遅
角が、ＮＯｘ吸蔵触媒温度が所定値に低下するまで継続
され、ＮＯｘ吸蔵触媒温度が所定値に低下したときには
追加噴射により再び昇温するようにしたものである。さ
らに、追加噴射によりＮＯｘ吸蔵触媒を所定の温度まで
昇温させるときの追加噴射の実施期間、または／およ
び、温度を維持するための点火時期遅角の実施期間を、
ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着されたＳＯｘの吸着量に対応して
決定するようにしたものである。さらにまた、追加噴射
によりＮＯｘ吸蔵触媒を所定の温度まで昇温させるとき
の追加噴射の実施期間、または／および、温度を維持す
るための点火時期遅角と追加噴射との実施期間を、ＮＯ
ｘ吸蔵触媒に吸着されたＳＯｘの吸着量に対応して決定
するようにしたものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１による内燃機関の排気浄化装置の構成図
であり、多気筒内燃機関の一気筒分を抜き出して構成を
説明するものである。また、図２は、制御手段１６の動
作を説明するフローチャート、図３は、追加噴射の実施
期間を説明する特性説明図である。

【００１９】図１において、内燃機関１の吸気通路２に
はエアフローセンサ３と、スロットルバルブ４とが設け
られ、吸入空気量がスロットルバルブ４により制御され
て燃焼室５に導入されると共に、この吸入空気量はエア
フローセンサ３により計測され、スロットルバルブ４の
開度はスロットル開度センサ６により計測される。ま
た、燃焼室５には燃料噴射手段としてのインジェクタ７
と、点火手段としての点火プラグ８とが設けられ、吸入
空気にインジェクタ７から燃料が噴射されて混合気が形
成され、この混合気が所定の点火時期において点火プラ
グ８により点火されるように構成されている。

【００２０】内燃機関１の排気通路９には上流側から混
合気の空燃比を計測する空燃比センサ１０と、炭化水素
などを酸化して排気ガスを浄化する三元触媒１１と、排
気ガスの温度を計測する排気温センサ１２と、Ｎ０ｘを
吸着して所定のタイミングで還元処理するＮ０ｘ吸蔵触
媒１３とが設けられている。また、内燃機関１のクラン
ク軸１４の回転角と回転速度とはクランク角センサ１５
により計測され、エアフローセンサ３とスロットル開度
センサ６と空燃比センサ１０と排気温センサ１２とクラ
ンク角センサ１５との各出力信号は内燃機関１を制御す
る制御手段１６に入力され、制御手段１６は各センサか
らの入力信号に基づき内燃機関１を制御する。

【００２１】制御手段１６の本発明に関与する制御とし
ては、各信号入力に基づくインジェクタ（燃料噴射手
段）７による燃料の噴射量と噴射時期の制御、および、
点火プラグ（点火手段）８による点火時期の制御などで
あり、そのために制御手段１６には演算手段や記憶手段
などが内蔵されている。燃焼室５内にて混合気が燃焼し
たとき、上記のように、特にリーンバーンの状態ではＮ
０ｘが発生する。このＮＯｘを吸蔵し、還元するのがＮ
０ｘ吸蔵触媒１３であるが、燃焼により同時にＳＯｘが
発生してＮ０ｘ吸蔵触媒１３に吸着し、ＮＯｘの吸蔵機
能を低下させる。制御手段１６はこのＳＯｘを放出させ
るために内燃機関の燃焼行程または排気行程において燃
料を追加噴射してＮ０ｘ吸蔵触媒１３を昇温させると共
に、この温度を維持するために点火時期の遅角制御など
を行うものである。

【００２２】上記のように排気通路９には上流側に三元
触媒１１が、また、下流側にＮ０ｘ吸蔵触媒１３が配置
されており、Ｎ０ｘ吸蔵触媒１３を昇温させるために燃
料を追加噴射した場合、燃料と三元触媒１１との反応で
三元触媒１１と排気ガスとが加熱され、この熱が下流側
のＮ０ｘ吸蔵触媒１３に伝達されてＮ０ｘ吸蔵触媒１３
が昇温する。三元触媒１１とＮ０ｘ吸蔵触媒１３との温
度差は内燃機関１の運転状態により異なるが、運転状態
別の両者の温度差を予め求めておき、Ｎ０ｘ吸蔵触媒１
３のＳＯｘ放出可能温度を目標温度Ｔｌｎｔとし、Ｎ０
ｘ吸蔵触媒１３をこの温度にするための三元触媒１１の
目標温度をＴｔｗｃとしたとき、三元触媒１１の温度を
制御してＴｔｗｃとすればＮ０ｘ吸蔵触媒１３が昇温し
てＳＯｘが放出されることになる。以下にその動作につ
いて説明する。

【００２３】制御手段１６による制御動作の内、ＳＯｘ
の放出に関する動作を示したのが図２のフローチャート
であり、このフローチャートの処理は内燃機関１の各気
筒に対する燃料噴射の設定周期、例えば、所定のクラン
ク角毎に繰り返し実施されるものである。図２におい
て、ルーチンが開始されると、まず、ステップ２０１に
おいては制御手段１６が各センサからの信号を読み取
り、内燃機関１の運転状態を検出する。ここではクラン
ク角センサ１５の出力からの回転速度と、エアフローセ
ンサ３などの出力から負荷の量を検出すると共に、空燃
比センサ１０の出力から内燃機関１の排出ガス温度を推
測し、これらのパラメータと排気温センサ１２の出力と
から三元触媒１１の温度とＮ０ｘ吸蔵触媒１３の温度と
を推測するものである。

【００２４】次に、ステップ２０２においてＳＯｘ吸着
量の推定を行う。このＳＯｘ吸着量の推定は、例えば、
内燃機関のリーンバーン運転中における燃料噴射パルス
の積算値、すなわち、燃料噴射量を積算することにより
行われる。続いてステップ２０３に進み、ここでは上記
の運転状態の検出とＳＯｘ吸着量の推定とからＮ０ｘ吸
蔵触媒１３の昇温許可判定が行われる。この昇温許可判
定は、運転状態からＮ０ｘ吸蔵触媒１３が昇温可能な領
域にあるか、運転状態が定常状態にあるか、ＳＯｘの吸
着量が所定値を越えているか、などを判定条件として行
われるものである。

【００２５】ステップ２０３にて昇温許可判定がなされ
るとステップ２０４において追加噴射モードフラグが確
立されているかどうかを判定し、確立されていなければ
ステップ２０５に進んで点火時期の遅角モードフラグが
確立されているかどうかを判定する。ステップ２０４と
２０５とが共に確立されていなければこのルーチンから
ＳＯｘの放出が開始されることになるので、ステップ２
０６に進んで追加噴射モードフラグを確立し、続いてス
テップ２０７にて追加噴射の実施期間α、つまり、追加
噴射のサイクル数を決定する。

【００２６】この追加噴射の実施期間αは、Ｎ０ｘ吸蔵
触媒１３の温度が上記したＳＯｘの放出可能温度Ｔｌｎ
ｔになるまでの期間、言いかえれば三元触媒１１が目標
温度Ｔｔｗｃになるまでの期間、追加噴射が実施される
よう実施期間αが決定されるものである。この決定は、
制御手段１６に図３に示すような特性のマップを格納し
ておき、運転条件に応じてαの値を検索して決定する。
図３のマップは、内燃機関１の回転速度と負荷とをパラ
メータとしてそれぞれの値に応じた追加噴射の実施期間
αを実験的に求めたもので、このマップは運転状態によ
り各触媒の温度や両触媒間の温度差が異なるため、運転
モード（ストイキ、リーン状態など）別に複数のマップ
が準備される。制御手段１６は制御開始直前の運転状態
によりマップを選択し、選択されたマップに対して内燃
機関１の回転速度と負荷とをパラメータとして追加噴射
の実施期間αを検索して実行する。なお、図３に示すよ
うに、低回転速度・低負荷であるほどαの値は大きくな
る。

【００２７】ステップ２０７にて追加噴射の実施期間α
が決定されるとステップ２０８に進んで追加噴射のカウ
ンタに追加噴射の実施期間αを設定し、ステップ２０９
にて追加噴射を実行する。この追加噴射は内燃機関１の
燃焼行程、または、排気行程にて行われるが、追加噴射
の量（燃料の量）は運転状態別に排気ガスや燃焼の悪化
が起きないよう、予めマップが制御手段１６に格納され
ており、追加噴射実施時の内燃機関１の回転速度と負荷
とをパラメータとして検索される。

【００２８】追加噴射実施後はステップ２１０に進み、
ステップ２０８で設定した追加噴射カウンタをデクリメ
ントする。そしてステップ２１１に進み、追加噴射カウ
ンタがゼロになったかどうかを判定してゼロでなければ
追加噴射が実施中であるとして今回のルーチンを終了
し、ルーチンを繰り返す。追加噴射カウンタがゼロにな
っておれば追加噴射が完了したと判定してステップ２１
２に進み、追加噴射モードフラグをＯＦＦ状態としてス
テップ２１３に進む。ステップ２１３では点火時期の遅
角モードフラグをＯＮに設定してスタートに戻る。

【００２９】以上のルーチンにおいて、追加噴射が実施
中である場合にはステップ２０４では追加噴射モードフ
ラグがＯＮになっているのでステップ２０４からステッ
プ２０９に飛び、ステップ２０９からステップ２１３の
各ステップが実行されることになる。また、ステップ２
０５にて点火時期の遅角モードフラグがＯＮになってい
る場合、ステップ２１４に進み、Ｎ０ｘ吸蔵触媒１３の
温度が維持される点火時期の遅角量や燃料噴射量を設定
して今回のルーチンを終了しスタートに戻る。点火時期
の遅角量や燃料噴射量などの制御定数は、運転状態別に
排気ガスや燃焼の悪化が起きないよう、予めマップが制
御手段１６に格納されており、遅角制御実施時の内燃機
関１の回転速度と負荷とをパラメータとして検索され
る。

【００３０】また、このルーチンの実施中にＮ０ｘ吸蔵
触媒１３に吸着されたＳＯｘが放出されて所定値以下と
なったとき、および、追加噴射の実施中に運転状態が変
化して過渡挙動になったときなどにおいては、ステップ
２０３における判定が昇温不許可に変化する。ここで不
許可の判定がなされるとステップ２０３からステップ２
１５に進むことになり、ステップ２１５にて追加噴射モ
ードフラグと点火時期の遅角モードフラグとが共にＯＦ
Ｆとされ、ステップ２１６にて追加噴射カウンタが初期
化され、さらに、ステップ２１７にて現在の運転状態に
適合した燃料噴射モードに切り換えられる。

【００３１】以上に説明したように、この発明の実施の
形態１による内燃機関の排気浄化装置においては、燃料
の追加噴射によりＮ０ｘ吸蔵触媒１３の昇温制御が行わ
れ、この昇温制御が燃料の追加噴射のみにより行われる
のでなく、ＳＯｘの放出可能な温度に昇温するまでの間
について燃料の追加噴射がなされ、昇温された後は点火
時期を遅角することによりＳＯｘ放出可能温度を維持す
るようにしたので、燃料の追加噴射期間を短縮すること
ができ、燃料の追加噴射に伴う排気ガスの悪化や燃焼状
態の悪化を抑制すると共に、三元触媒１１の過昇温を防
止することができるものである。

【００３２】実施の形態２．図４と図５とは、この発明
の実施の形態２による内燃機関の排気浄化装置に使用す
る追加噴射の実施期間を補正する補正係数の説明図であ
り、実施の形態２による内燃機関の排気浄化装置は、実
施の形態１にて説明した内燃機関の排気浄化装置に対
し、図２のステップ２０７における追加噴射の実施期間
αの決定方法を変えるようにしたものである。すなわ
ち、追加噴射する燃料の発熱量からＮ０ｘ吸蔵触媒１３
を目標温度Ｔｌｎｔにまで昇温させるのに必要な追加噴
射の実施期間αを演算し決定するようにしたものであ
る。

【００３３】追加噴射する燃料の一サイクルストローク
（以下、単にストロークと称し、ｓｔｒにて表す）当た
りの発熱量Ｑｉｎｊ（ｃａｌ／ｓｔｒ）は、 Ｑinj＝（（Ｇair／Ａf）−Ｇfuel）×Ｈgas ・・・・・・・（１） として算出される。ここに、Ｇａｉｒは吸入空気量（ｇ
／ｓｔｒ）、Ｇｆｕｅｌは燃料噴射量（ｇ／ｓｔｒ）、
Ｈｇａｓは燃料の低位発熱量（ｃａｌ／ｇ）、Ａｆは主
噴射と追加噴射とのトータルの空燃比、である。

【００３４】Ｎ０ｘ吸蔵触媒１３の温度を目標温度Ｔｌ
ｎｔまで昇温させることは、実施の形態１にて述べたよ
うに三元触媒１１を目標温度Ｔｔｗｃまで昇温させるこ
とであり、このときに必要な熱量を一ストローク当たり
の、すなわち、追加噴射一回当たりの発熱量Ｑｉｎｊに
て除算すれば必要な追加噴射の実施サイクルが算出でき
る。しかし、追加噴射による発生熱量が三元触媒１１に
伝達される熱伝達率は運転状態により変わり、排気の流
速が速くなるほど熱伝達効率が低下するため、これを補
正する必要がある。図４はこの補正のための熱伝達補正
係数Ｋｈｔを内燃機関１の回転速度と負荷とをパラメー
タとして表したもので、この熱伝達補正係数Ｋｈｔがマ
ップとして制御手段１６に格納されるようにする。

【００３５】また、三元触媒１１やＮ０ｘ吸蔵触媒１３
の温度は追加噴射による燃料の発熱量にのみ依存するも
のでなく、内燃機関１の排気ガスと各触媒との間の熱伝
達率によっても変わり、これを補正する排気温度補正係
数Ｋｅｔが必要となる。図５はこの排気温度補正係数Ｋ
ｅｔを示したもので、排気温度と三元触媒１１の温度と
の差に対して決定され、制御手段１６に格納される。

【００３６】このような各補正係数を勘案の上、追加噴
射の実施サイクル数Ｃｙｉｎｊは次の式（２）により算
出できる。なお、実施サイクル数Ｃｙｉｎｊの単位はス
トローク（ｓｔｒ）である。 Cyinj＝(Ttwc−Tr)×Gcal×Ccal／Qinj×Ket×Kht ・・・・・（２） ここに、Ｔｔｗｃは三元触媒の目標温度（℃） Ｔｒは三元触媒の温度（℃） Ｇｃａｌは三元触媒の重量（ｇ） Ｃｃａｌは三元触媒の比熱（ｃａｌ／ｇ・℃） Ｋｅｔは排気温度補正係数 Ｋｈｔは熱伝達補正係数 である。

【００３７】このように、この実施の形態による内燃機
関の排気浄化装置においては、Ｎ０ｘ吸蔵触媒１３の温
度を目標温度Ｔｌｎｔまで昇温させるために追加噴射す
る噴射期間を、追加噴射される燃料の供給量、すなわ
ち、発熱量により演算するようにしたので、より精度良
く追加噴射の実施期間を決定することができ、容易に排
気ガスの悪化や燃焼状態の悪化を抑制することができる
と共に、三元触媒１１などの過昇温を防止することがで
きるものである。

【００３８】実施の形態３．図６は、この発明の実施の
形態３による内燃機関の排気浄化装置の動作を説明する
フローチャートであり、この実施の形態による内燃機関
の排気浄化装置は、追加噴射によりＮ０ｘ吸蔵触媒１３
を所定の温度まで昇温した後、温度維持のために点火時
期の遅角と追加噴射とを交互に行うようにしたもので、
温度維持のための追加噴射の実施期間と点火時期遅角の
実施期間とをマップとして制御手段１６に格納してお
き、内燃機関１の運転状態に応じてマップを検索し、追
加噴射と点火遅角との各実施期間を決定してこれらを交
互に行うものである。なお、装置の構成は図１の構成図
と同様である。

【００３９】この発明の実施の形態３における動作は図
６のフローチャートの通りであり、このフローチャート
の処理は内燃機関１の各気筒に対する燃料噴射の設定周
期、例えば、所定のクランク角毎に繰り返し実施される
ものである。図において、ルーチンが開始されると、ま
ず、ステップ６０１にて制御手段１６が各センサからの
信号を読み取り、内燃機関１の運転状態を検出する。こ
の運転状態の検出は、実施の形態１の場合と同様に、内
燃機関１の回転速度と、エアフローセンサ３などの出力
から負荷の量を検出すると共に、空燃比センサ１０の出
力から内燃機関１の排出ガス温度を推測し、これらのパ
ラメータと排気温センサ１２の出力から三元触媒１１の
温度とＮ０ｘ吸蔵触媒１３の温度とを推測するものであ
る。

【００４０】続いてステップ６０２では実施の形態１と
同様にＮＯｘ吸蔵触媒１３に吸着したＳＯｘ吸着量の推
定を行い、ステップ６０３では運転状態の検出とＳＯｘ
吸着量の推定とからＮ０ｘ吸蔵触媒１３の昇温許可判定
が行われる。この判定は上記の実施の形態１の場合と同
様である。ステップ６０３にて許可判定がなされるとス
テップ６０４において昇温モードフラグが確立されてい
るかどうかを判定し、確立されていなければステップ６
０５に進んで昇温維持モードフラグが確立されているか
どうかを判定する。

【００４１】ここで、昇温モードとは、追加噴射により
Ｎ０ｘ吸蔵触媒１３の温度を目標温度であるＴｌｎｔま
で昇温させるために、Ｎ０ｘ吸蔵触媒１３の上流に配置
されている三元触媒１１を目標温度Ｔｔｗｃまで昇温さ
せるものであり、昇温維持モードとは、追加噴射と点火
時期遅角とを交互に繰り返して行い、昇温モードにより
昇温されたＮ０ｘ吸蔵触媒１３の温度をＳＯｘ放出可能
温度に維持するものである。両者のフラグが確立されて
おらず、ＯＦＦ状態にあるときにはこのルーチンから昇
温モードを開始すると判断するもので、ステップ６０６
にて昇温モードフラグをＯＮにし、ステップ６０７にて
追加噴射実施期間α、すなわち、追加噴射のサイクル数
を決定する。

【００４２】この追加噴射のサイクル数の決定は実施の
形態１の場合と同様であり、Ｎ０ｘ吸蔵触媒１３の温度
を目標温度のＴｌｎｔまで昇温させるのに必要な、言い
かえれば、上流に配置されている三元触媒１１を目標温
度のＴｔｗｃまで昇温させるのに必要な、運転状態別の
追加噴射実施期間を予め実験的に求めてマップに格納し
ておき、内燃機関の回転速度と負荷とをパラメータとし
て検索して求めるものである。

【００４３】ステップ６０７にて追加噴射の実施期間α
が決定されるとステップ６０８に進んで追加噴射のカウ
ンタに追加噴射の実施期間αを設定し、ステップ６０９
にて追加噴射を実行する。この追加噴射は実施の形態１
と同様に内燃機関１の燃焼行程、または、排気行程にて
行われるが、追加噴射の量（燃料の量）は運転状態別に
排気ガスや燃焼の悪化が起きないよう、予め噴射量のマ
ップが制御手段１６に格納されており、追加噴射実施時
の内燃機関１の回転速度と負荷とをパラメータとして検
索される。そして、ステップ６１０に進み、ステップ６
０８で設定した追加噴射カウンタをデクリメントする。

【００４４】続いてステップ６１１に進み、追加噴射カ
ウンタがゼロになったかどうかを判定してゼロでなけれ
ば追加噴射が実施中であるとして今回のルーチンを終了
し、スタートに戻る。追加噴射カウンタがゼロになって
おれば昇温モードにおける追加噴射が完了したと判定し
てステップ６１２に進み、昇温モードフラグをＯＦＦ状
態とし、昇温維持モードを開始するためにステップ６１
３にて昇温維持モードフラグをＯＮにする。昇温維持モ
ードでは、まず、点火時期を遅角して温度を維持するた
めにステップ６１４にて点火時期遅角モードフラグをＯ
Ｎに設定し、ステップ６１５にて点火時期遅角の実施期
間θを決定する。

【００４５】点火時期遅角の実施期間θの決定は、点火
時期の遅角によりＮ０ｘ吸蔵触媒１３の温度をＳＯｘ放
出可能な温度の下限値まで維持できる期間を予め実験的
に求めてマップとして制御手段１６に格納しておき、点
火時期遅角の実施時に内燃機関の回転速度と負荷とをパ
ラメータとして検索して求めるものである。このときの
点火時期の遅角量や燃料噴射量などの制御定数は、運転
状態別に昇温効果が高く、挙動が悪化しないような値を
選択してマップに格納される。そして、ステップ６１５
にて点火時期遅角の実施期間θが決定されるとステップ
６１６に進み、点火時期遅角のカウンタに実施期間θ設
定してスタートに戻る。

【００４６】ステップ６０５において昇温維持モードフ
ラグが確立されており、ＯＮ状態であればステップ６１
７に進み、追加噴射モードフラグが確立されているかど
うかを確認する。この確認は昇温維持モードにおいて追
加噴射モードと点火時期遅角モードとの判別を行うもの
であり、追加噴射モードフラグが確立されておればステ
ップ６２５に、確立されていなければ点火時期遅角モー
ドであると判定してステップ６１８に進む。ステップ６
１８では点火時期の遅角量や燃料の噴射量を上記のマッ
プ検索により設定して点火時期遅角を実施し、ステップ
６１９に進んで点火時期遅角のカウンタをデクリメント
する。

【００４７】続いてステップ６２０に進み、ここでは点
火時期遅角のカウンタがゼロであるかどうか、すなわ
ち、点火時期遅角の実施期間が残っているかどうかを判
定し、実施期間が残っておればスタートに戻ってルーチ
ンを繰り返し、カウンタがゼロで実施期間が終了したと
判定するとステップ６２１にて点火時期遅角モードフラ
グをＯＦＦにする。続いてステップ６２２にて触媒温度
を昇温するために追加噴射モードフラグをＯＮしてステ
ップ６２３に進み、昇温維持モード時における追加噴射
の実施期間γを決定し、ステップ６２４にて追加噴射の
カウンタにこのγの値を設定する。

【００４８】この昇温維持モード時における追加噴射実
施期間γの決定は上記した昇温モード時の追加噴射実施
期間αの決定と同様であるが、運転状態別の追加噴射実
施期間を予め実験的に求めて昇温モード時における追加
噴射実施期間マップとは別のマップに格納しておき、内
燃機関１の回転速度と負荷とをパラメータとして検索し
て設定するものである。そしてステップ６２４にてγの
値が設定されれば今回のルーチンを終了し、このカウン
タの値がゼロになるまでは次回のルーチンではステップ
６１７からステップ６２５に進むことになる。

【００４９】ステップ６１７にて追加噴射モードフラグ
がＯＮになっておれば上記のようにステップ６２５に進
むが、ステップ６２５では昇温維持モード時における追
加噴射の噴射量を設定して追加噴射を実施し、ステップ
６２６に進んで追加噴射のカウンタ（ステップ６２４に
て設定された）をデクリメントする。ステップ６２７で
は昇温維持モードにおける追加噴射の実施期間が終了し
たかどうかを判定し、カウンタがゼロになっていなけれ
ば実施期間が終了していないのでスタートに戻ってルー
チンを繰り返し、カウンタがゼロになって実施期間が終
了しておればステップ６２８に進んで追加噴射モードの
フラグをＯＦＦにする。

【００５０】ステップ６２８にて追加噴射モードのフラ
グをＯＦＦにした後、さらに、ステップ６２９に進んで
点火時期遅角モードフラグをＯＮに設定し、ステップ６
３０において点火時期遅角のカウンタに実施期間θを設
定してスタートに戻る。このように、ステップ６０３に
て昇温許可判定がなされている間においては点火時期遅
角の実施期間θと追加噴射の実施期間γとが交互に繰り
返されることになる。そして、この処理の実施中にＮ０
ｘ吸蔵触媒１３に吸着されたＳＯｘが放出されて所定値
以下となったとき、および、運転状態が変化して過渡挙
動になったときには、ステップ６０３における判定が昇
温不許可に変化し、ステップ６３１にて追加噴射モード
と点火時期遅角モードの各フラグがＯＦＦにされ、ステ
ップ６３２にて各カウンタが初期化されてステップ６３
３に進み、運転状態に応じた燃焼モードに戻されて処理
を完了する。

【００５１】以上のようにこの実施の形態による内燃機
関の排気浄化装置においては、昇温許可判定がなされ、
昇温モードが確立すると追加噴射が実施され、追加噴射
でＮ０ｘ吸蔵触媒１３の温度が所定値まで昇温すると昇
温維持のための点火時期の遅角と、昇温維持のための追
加噴射とが交互に繰り返されることとなり、点火時期の
遅角のみでは昇温維持ができないような運転状態におい
てもＮＯｘ吸蔵触媒１３の温度をＳＯｘ放出可能な温度
に維持することができ、また、最初の昇温のための追加
噴射期間を短縮して排気ガスの悪化や三元触媒１１の過
昇温をより効果的に防止することが可能になるものであ
る。

【００５２】実施の形態４．図７は、この発明の実施の
形態４による内燃機関の排気浄化装置の動作を説明する
フローチャートであり、実施の形態３にて説明した図６
と同一動作部分には同一ステップ番号が付与されてい
る。この実施の形態による内燃機関の排気浄化装置は、
実施の形態３による内燃機関の排気浄化装置に対し、昇
温モード時と昇温維持モード時とにおける追加噴射実施
期間の設定法と、昇温維持モード時における点火時期遅
角実施期間の設定方法とを変更したものである。

【００５３】図７のフローチャートにおいて、ステップ
６０１からステップ６０６までは上記の実施の形態３と
同一処理である。すなわち、ステップ６０１は各センサ
からの信号により内燃機関１の運転状態を検出するもの
であり、ステップ６０２はＮＯｘ吸蔵触媒１３に吸着し
たＳＯｘ吸着量の推定を行うものであり、ステップ６０
３は運転状態の検出とＳＯｘ吸着量の推定とからＮ０ｘ
吸蔵触媒１３の昇温許可判定を行うものである。また、
ステップ６０４では昇温モードフラグが確立されている
かどうかを判定し、確立されていなければステップ６０
５に進んで昇温維持モードフラグが確立されているかど
うかを判定し、いずれもが確立されていなければステッ
プ６０６にて昇温モードフラグを確立するものであり、
詳細は実施の形態３と同一である。

【００５４】昇温モードフラグが確立されるとステップ
６０７ａにて追加噴射の実施期間αを決定するが、この
実施の形態における実施期間αの決定は、実施の形態３
の場合の予め実験的に求めたマップの検索とは異なり、
実施の形態２にて説明したように、Ｎ０ｘ吸蔵触媒１３
の温度を目標温度Ｔｌｎｔまで昇温するために必要な噴
射期間αを、追加噴射される燃料の発熱量により演算す
る。すなわち、上記した（２）式により噴射期間αを設
定するものである。ステップ６０７ａにて追加噴射の実
施期間αが設定されると、ステップ６０８からステップ
６１４までは実施の形態３の場合と同様の処理が行わ
れ、その詳細は実施の形態３にて説明した通りである。

【００５５】この実施の形態では後述するように、昇温
維持モードにおける点火時期遅角の実施期間の設定法が
実施の形態３の場合とは異なるため、ステップ６１４に
て昇温維持時の点火時期遅角モードフラグをＯＮに設定
すると点火時期遅角の実施期間を設定することなく今回
のルーチンを終了してスタートに戻る。ステップ６０５
において昇温維持モードが確立されている場合、実施の
形態３の場合と同様にステップ６１７に進み、ここで追
加噴射モードが確立されていなければステップ６１８に
進んで点火時期の遅角量や燃料の噴射量を設定して点火
時期遅角を実施するが、続いてステップ７０１に進み、
ここでは点火時期の遅角を継続するかどうかを判定す
る。

【００５６】ステップ７０１での判定は、制御手段１６
がＮ０ｘ吸蔵触媒１３の温度に対する点火時期遅角制御
の許可温度を記憶しており、Ｎ０ｘ吸蔵触媒１３の温度
と許可温度とを比較することにより行われる。すなわ
ち、Ｎ０ｘ吸蔵触媒１３の温度が許可温度より大きけれ
ばステップ７０１にてルーチンを終了してスタートに戻
り、点火時期の遅角による昇温維持モードを継続する。
Ｎ０ｘ吸蔵触媒１３の温度が許可温度より低下すればス
テップ６２１に進んで点火時期遅角モードフラグをＯＦ
Ｆにし、ステップ６２２にて追加噴射モードフラグをＯ
Ｎにする。ここではＮ０ｘ吸蔵触媒１３の温度から点火
時期遅角モードでは温度の維持ができないと判断して追
加噴射モードに切り換えるものである。

【００５７】ステップ６２２にて追加噴射モードフラグ
がＯＮになるとステップ６２３ａにて昇温モード時の追
加噴射実施期間γを決定するが、ここでの決定法は上記
のステップ６０７ａと同様に、噴射期間γを追加噴射さ
れる燃料の発熱量から演算する。そして、ステップ６２
４にて追加噴射のカウンタにこのγの値を設定してスタ
ートに戻り、次回のルーチンでは追加噴射モードフラグ
がＯＮになっているため、ステップ６１７からステップ
６２５に進んで実施の形態３の場合と同様に追加噴射を
実施する。ただし、実施の形態３と比較して、昇温維持
モードでは上記のように点火時期遅角実施期間がＮ０ｘ
吸蔵触媒１３の温度により判定されるため、点火時期遅
角のカウンタ設定（図３のステップ６３０）は行われ
ず、また、このカウンタのデクリメント処理（図３のス
テップ６１９）も行われない。

【００５８】以上のようにこの実施の形態による内燃機
関の排気浄化装置においては、追加噴射の噴射期間を、
追加噴射される燃料の発熱量により演算するので、実施
の形態２の場合と同様に、より精度良く追加噴射の実施
期間を決定することができ、排気ガスの悪化や燃焼状態
の悪化を抑制すると共に、三元触媒１１の過昇温を防止
でき、昇温維持モードにおいて点火時期遅角から追加噴
射への切替をＮ０ｘ吸蔵触媒１３の温度を指標にフィー
ドバック的に行うので、Ｎ０ｘ吸蔵触媒１３の温度制御
精度が向上し、処理が簡略化できると共に、内燃機関に
バラツキがあってもこれを吸収して確実なＳＯｘの放出
が可能になるものである。

【００５９】実施の形態５．実施の形態５による内燃機
関の排気浄化装置は、実施の形態１および２の内燃機関
の排気浄化装置に対してＮ０ｘ吸蔵触媒１３が吸着する
ＳＯｘの吸着量推定値に応じてＮ０ｘ吸蔵触媒１３の温
度制御値を変えるようにしたものである。実施の形態１
にて説明した図２のフローチャートにおいて、ステップ
２０２にてＳＯｘの吸着量を推定するとき、その吸着量
に応じたＮ０ｘ吸蔵触媒１３の目標温度温度を設定す
る。この目標温度はＳＯｘ吸着量の推定値が大であるほ
ど高い値に設定される。

【００６０】また、図２のステップ２０７においては、
追加噴射実施期間αがＳＯｘ吸着量に応じて設定された
目標温度に対して決定される。すなわち、ＳＯｘ吸着量
が多いほどαの値が大きく決定され、Ｎ０ｘ吸蔵触媒１
３の加熱時間が延長される。このときの追加噴射実施期
間αの決定は、制御手段１６に実施の形態１にて説明し
た追加噴射実施期間のマップが目標温度毎に格納されて
おり、このマップを切り換えることによりなされる。

【００６１】このように追加噴射実施期間αを決定する
ことにより、Ｎ０ｘ吸蔵触媒１３に吸着したＳＯｘの量
が多いときでも放出速度を速くして短時間での放出が可
能になるものである。なお、実施の形態２の場合につい
ては上記の（２）式にて示した三元触媒の目標温度Ｔｔ
ｗｃの値をＳＯｘ吸着量に対応して変更することによ
り、同様の効果を得ることができるものである。

【００６２】実施の形態６．図８は、この発明の実施の
形態６による内燃機関の排気浄化装置の動作を説明する
特性図であり、この実施の形態による内燃機関の排気浄
化装置は、実施の形態３および４の内燃機関の排気浄化
装置に対して実施の形態５の場合と同様に、ＳＯｘの吸
着量推定値に応じてＮ０ｘ吸蔵触媒１３の温度制御値を
変えるようにしたものである。

【００６３】実施の形態３および４にて説明した図６と
図７のフローチャートにおいて、ステップ６０２にてＳ
Ｏｘの吸着量を推定するとき、実施の形態５の場合と同
様にその吸着量に応じたＮ０ｘ吸蔵触媒１３の目標温度
温度を設定する。また、図６のフローチャートにおいて
はステップ６１５にて昇温維持時の点火時期遅角の実施
期間θを決定するとき、ＳＯｘの吸着量推定値に応じた
複数のマップを準備しておき、ＳＯｘの吸着量推定値に
応じてマップを選択して使用する。また図７のフローチ
ャートにおいてはステップ７０１において制御手段１６
がＮ０ｘ吸蔵触媒１３の温度に対する点火時期遅角制御
の許可温度を複数記憶しており、この許可温度をＳＯｘ
吸着量推定値に応じて選択して使用する。

【００６４】図８はこのような温度制御を表すものであ
り、ＳＯｘ吸着量推定値が少ない場合にはステップ６０
７における追加噴射実施期間αの設定をＮ０ｘ吸蔵触媒
１３の温度がｔ１になる時間を選択し、温度がｔ１に達
すると点火時期遅角による昇温維持モードに移行する。
そして、Ｎ０ｘ吸蔵触媒１３の温度がｔ２まで低下する
と昇温維持モードによる追加噴射に移行し、追加噴射を
Ｎ０ｘ吸蔵触媒１３の温度がｔ１になるまで継続するよ
うにステップ６２３におけるγの設定と、ステップ６１
５におけるθの設定およびステップ７０１における許可
温度の設定を行う。

【００６５】また、ＳＯｘ吸着量推定値が大きい場合に
は、ステップ６０７における追加噴射実施期間αの設定
をＮ０ｘ吸蔵触媒１３の温度がｔ１より高いｔ３になる
時間を選択し、つまり時間を長くし、温度がｔ３に達す
ると点火時期遅角による昇温維持モードに移行する。Ｎ
０ｘ吸蔵触媒１３の温度がｔ２より高いｔ４まで低下す
ると昇温維持モードによる追加噴射に移行し、追加噴射
をＮ０ｘ吸蔵触媒１３の温度がｔ３になるまで継続す
る。このようにステップ６２３におけるγの設定と、ス
テップ６１５におけるθの設定およびステップ７０１に
おける許可温度の設定を行うものである。

【００６６】以上のように、昇温時における目標温度と
昇温維持時の下限温度とを制御することにより、実施の
形態５の場合と同じく、Ｎ０ｘ吸蔵触媒１３に吸着した
ＳＯｘの量が多いときでも放出速度を速くして短時間で
の放出が可能になるものであり、排気ガスの悪化や触媒
の過昇温、燃焼の悪化などを抑制することが可能になる
ものである。

【００６７】実施の形態７．実施の形態７による内燃機
関の排気浄化装置は、以上に説明した各実施の形態の内
燃機関の排気浄化装置において、Ｎ０ｘ吸蔵触媒１３が
吸着するＳＯｘの吸着量推定値に応じてＮ０ｘ吸蔵触媒
１３の温度維持時間を変えるようにしたものである。実
施の形態１をよび２については、実施の形態５の場合と
同様に追加噴射の実施期間αを設定し、ＳＯｘの吸着量
推定値が大きいほど目標温度を高くすることにより温度
維持時間の延長を図ると共に、ステップ２０３による不
許可判定までの時間を長くする。実施の形態３および４
の場合については、ステップ６０３にて判定する昇温維
持モードの時間をＳＯｘの吸着量推定値に対応して制御
するもので、このように制御することにより触媒の温度
を過昇温にすることなく効果的にＳＯｘを放出すること
が可能になるものである。

【００６８】なお、以上に説明した各実施の形態におい
ては三元触媒１１の温度やＮ０ｘ吸蔵触媒１３の温度な
どを空燃比センサ１０の出力や排気温センサ１２の値か
ら推測するように説明したが、当然のことながら各触媒
に温度センサを設けることも可能であり、内燃機関の回
転速度や負荷の量など運転状態をパラメータとして推測
することもできるものである。

【００６９】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明による
内燃機関の排気浄化装置において、請求項１に記載の発
明によれば、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴
射手段と、この燃料を点火する点火手段と、排気通路に
設けられたＮＯｘ吸蔵触媒と、燃料噴射量と噴射時期、
および、点火時期を制御する制御手段とを備え、制御手
段がＮＯｘ吸蔵触媒に吸着したＳＯｘの吸着量を推定
し、ＳＯｘの吸着量が所定値を越えたと判定したとき、
内燃機関の燃焼行程または排気行程において燃料を所定
の期間追加噴射してＮＯｘ吸蔵触媒を所定の温度まで昇
温させると共に、追加噴射の完了後、所定の期間点火時
期を遅角させてＮＯｘ吸蔵触媒の温度を維持するように
したので、燃料の追加噴射時間を短縮しながらＮＯｘ吸
蔵触媒の充分な昇温と温度維持とが可能になり、燃料の
追加噴射に伴う排気ガスの悪化や燃焼状態の悪化を抑制
し、三元触媒の過昇温を防止するなど、優れた効果を得
ることができるものである。

【００７０】また、請求項２に記載の発明によれば、請
求項１の発明において、追加噴射を行う所定の期間を、
内燃機関の運転状態に対応して決定するようにしたの
で、運転状態の差によるＮＯｘ吸蔵触媒の昇温に過不足
がなくなり、確実にＳＯｘを放出しながら排気ガスや燃
焼状態の悪化を抑制し、三元触媒の過昇温を防止するこ
とができるものである。さらに、請求項３に記載の発明
によれば、追加噴射を行う所定の期間が、追加噴射され
る燃料の一回当たりの噴射量から算出されるようにした
ので、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を精度良く制御することが
でき、精度の向上分、排気ガスや燃焼状態の悪化を抑制
することができるものである。

【００７１】さらにまた、請求項４に記載の発明によれ
ば、追加噴射を行う所定の期間を、ＮＯｘ吸蔵触媒を所
定の温度まで昇温させるのに必要な熱量と、追加噴射さ
れる燃料の発熱量とから算出するようにしたので、ＮＯ
ｘ吸蔵触媒の温度をより精度良く制御することができ、
排気ガスや燃焼状態の悪化を抑制しながら確実にＳＯｘ
を放出することができるものである。また、請求項５に
記載の発明によれば、請求項３および４の発明におい
て、追加噴射を行う所定の期間を、内燃機関の運転状態
に対応して補正するようにしたので、ＮＯｘ吸蔵触媒の
温度をさらにより精度良く制御することができ、排気ガ
スや燃焼状態の悪化を抑制することができるものであ
る。

【００７２】さらに、請求項６に記載の発明によれば、
請求項３および４の発明において、追加噴射を行う所定
の期間を、内燃機関の排気ガス温度に応じて補正するよ
うにしたので、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度をさらに精度良く
制御することができ、排気ガスや燃焼状態の悪化を抑制
し、三元触媒の過昇温が防止できるものである。

【００７３】さらにまた、請求項７に記載の発明によれ
ば、追加噴射をＮＯｘ吸蔵触媒の昇温時と、昇温後の温
度維持時とに分割して行い、昇温時の追加噴射によりＮ
Ｏｘ吸蔵触媒を昇温し、温度が目標値まで昇温した後
に、点火時期の遅角と追加噴射とを交互に繰り返すこと
により、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を維持するようにしたの
で、点火時期の遅角のみでは昇温維持ができないような
運転状態においてもＮＯｘ吸蔵触媒の温度をＳＯｘ放出
可能な温度に維持することができ、追加噴射の継続時間
は短縮されるので排気ガスや燃焼状態の悪化を抑制でき
るものである。

【００７４】また、請求項８に記載の発明によれば、請
求項７の発明において、点火時期の遅角を行う所定の期
間を、内燃機関の運転状態に対応して決定するようにし
たので、運転状態によりＮＯｘ吸蔵触媒の温度低下の時
定数が変動しても的確に追加噴射に移行でき、ＳＯｘの
放出不完全や三元触媒の過昇温を防止することができる
ものである。さらに、請求項９に記載の発明によれば、
請求項７と８の発明において、点火時期遅角を行う所定
の期間を、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着されたＳＯｘの吸着量
に対応して決定するようにしたので、三元触媒の温度を
過昇温にすることなく、効果的にＳＯｘを放出すること
が可能になるものである。

【００７５】さらにまた、請求項１０に記載の発明によ
れば、請求項７の発明において、点火時期の遅角をＮＯ
ｘ吸蔵触媒の温度が所定値に低下するまでの期間実施
し、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が所定値に低下したときには
ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を維持するための追加噴射に移行
するようにしたので、ＮＯｘ吸蔵触媒の維持温度精度が
向上し、ＳＯｘの放出が短時間化されると共に、内燃機
関のバラツキを吸収した制御ができ、温度維持のための
追加噴射を必要時のみとして排気ガスや燃焼状態の悪化
を抑制することができるものである。

【００７６】また、請求項１１に記載の発明によれば、
請求項１０の発明において、点火時期の遅角実施期間を
決定するＮＯｘ吸蔵触媒温度の所定値を、ＮＯｘ吸蔵触
媒に吸着されたＳＯｘの吸着量に対応して決定するよう
にしたので、ＳＯｘの吸着量に対応してＮＯｘ吸蔵触媒
の温度を制御でき、ＳＯｘの吸着量が多いときでも短時
間にＳＯｘの放出が可能になるものである。さらに、請
求項１２に記載の発明によれば、追加噴射によりＮＯｘ
吸蔵触媒を所定の温度まで昇温させるときの所定の温度
が、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着されたＳＯｘの吸着量に対応
して決定されるようにしたので、ＳＯｘの吸着量に応じ
てＮＯｘ吸蔵触媒の温度が制御され、ＳＯｘの吸着量が
多いときでも短時間にそその放出が可能になるものであ
る。

【００７７】さらにまた、請求項１３に記載の発明によ
れば、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を維持するための点火時期
遅角、または、温度を維持するための点火時期遅角およ
び追加噴射の実施期間が、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着された
ＳＯｘの吸着量に対応して決定されるようにしたので、
ＳＯｘの吸着量が多いときでも三元触媒を過昇温させる
ことなく確実にＳＯｘを放出することができるものであ
る。

【００７８】また、この発明による内燃機関の排気浄化
法において、請求項１４に記載の発明によれば、内燃機
関の燃焼室に燃料噴射手段を設けて燃料を噴射し、点火
手段によりこれを点火すると共に、排気ガスの通路にＮ
Ｏｘ吸蔵触媒を設けてＮＯｘの吸蔵と還元を行う内燃機
関において、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着するＳＯｘの吸着量
が所定値を越えたと推定されたとき、内燃機関の燃焼行
程または排気行程において燃料を追加噴射してＮＯｘ吸
蔵触媒を所定の温度まで昇温させると共に、ＮＯｘ吸蔵
触媒の昇温後は追加噴射を完了して点火手段による点火
時期の遅角に移行し、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を維持する
ことによりＮＯｘ吸蔵触媒からＳＯｘを放出させるよう
にしたので、燃料の追加噴射時間を短縮しながらＮＯｘ
吸蔵触媒の昇温と温度維持とが可能になり、燃料の追加
噴射に伴う排気ガスの悪化や燃焼状態の悪化を抑制し、
三元触媒の過昇温を防止することができるものである。

【００７９】さらに、請求項１５に記載の排気浄化法に
よれば、追加噴射の実施期間を、ＮＯｘ吸蔵触媒温度を
所定値まで昇温させるのに必要な熱量と、追加噴射され
る燃料の発熱量とから算出するようにしたので、ＮＯｘ
吸蔵触媒の温度を精度良く制御でき、排気ガスや燃焼状
態の悪化を抑制しながら確実にＳＯｘを放出することが
できるものである。

【００８０】さらにまた、請求項１６に記載の排気浄化
法によれば、追加噴射をＮＯｘ吸蔵触媒の昇温時と温度
維持時とに分割して行い、昇温時における追加噴射を完
了した後は、温度を維持するための点火時期の遅角と追
加噴射とを交互に行ってＮＯｘ吸蔵触媒の温度を維持す
るようにしたので、内燃機関の運転状態に関わらず、Ｎ
Ｏｘ吸蔵触媒の温度をＳＯｘ放出可能な温度に維持する
ことができ、追加噴射の継続時間を短縮して排気ガスや
燃焼状態の悪化を抑制できるものである。

【００８１】また、請求項１７に記載の排気浄化法によ
れば、温度を維持するための点火時期の遅角を、ＮＯｘ
吸蔵触媒温度が所定値に低下するまで継続し、この温度
が所定値に低下したときには追加噴射により再び昇温す
るようにしたので、ＮＯｘ吸蔵触媒の維持温度精度が向
上し、ＳＯｘの放出が短時間化されると共に、内燃機関
のバラツキを吸収した制御ができるものである。

【００８２】さらに、請求項１８に記載の排気浄化法に
よれば、追加噴射によりＮＯｘ吸蔵触媒を所定の温度ま
で昇温させるときの追加噴射の実施期間、または／およ
び、温度を維持するときの点火時期遅角の実施期間を、
ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着されたＳＯｘの吸着量に対応して
決定するようにしたので、ＳＯｘの吸着量に対応してＮ
Ｏｘ吸蔵触媒の温度を制御でき、ＳＯｘの吸着量が多い
ときでも短時間にＳＯｘの放出が可能になり、また、三
元触媒やＮＯｘ吸蔵触媒の温度を抑制しながらＳＯｘの
放出が可能になるものである。

【００８３】さらに、請求項１９に記載の排気浄化法に
よれば、追加噴射によりＮＯｘ吸蔵触媒を所定の温度ま
で昇温させるときの追加噴射の実施期間、または／およ
び、温度を維持するときの点火時期遅角と追加噴射との
実施期間を、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着されたＳＯｘの吸着
量に対応して決定するようにしたので、請求項１８と同
様に、ＳＯｘの吸着量に対応してＮＯｘ吸蔵触媒の温度
を制御でき、ＳＯｘの吸着量が多いときでも短時間にＳ
Ｏｘの放出が可能になり、また、三元触媒やＮＯｘ吸蔵
触媒の温度を抑制しながらＳＯｘの放出が可能になるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による内燃機関の排
気浄化装置の構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による内燃機関の排
気浄化装置の動作を説明するフローチャートである。

【図３】 この発明の実施の形態１による内燃機関の排
気浄化装置の動作特性の説明図である。

【図４】 この発明の実施の形態２による内燃機関の排
気浄化装置の補正係数の説明図である。

【図５】 この発明の実施の形態２による内燃機関の排
気浄化装置の補正係数の説明図である。

【図６】 この発明の実施の形態３による内燃機関の排
気浄化装置の動作を説明するフローチャートである。

【図７】 この発明の実施の形態４による内燃機関の排
気浄化装置の動作を説明するフローチャートである。

【図８】 この発明の実施の形態６による内燃機関の排
気浄化装置の動作を説明する特性図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関、２ 吸気通路、３ エアフローセンサ、
４ スロットルバルブ、５ 燃焼室、６ スロットル開
度センサ、７ インジェクタ（燃料噴射手段）、８ 点
火プラグ（点火手段）、９ 排気通路、１０ 空燃比セ
ンサ、１１ 三元触媒、１２ 排気温センサ、１３ Ｎ
Ｏｘ吸蔵触媒、１４ クランク軸、１５ クランク角セ
ンサ、１６ 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 3/08 Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ａ 3/20 ３０１Ｅ 3/28 ３０１ 3/36 Ｂ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３３０Ａ 3/36 41/04 ３０５Ａ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３３０ 41/34 Ｈ 41/04 ３０５ 45/00 ３１４Ｒ 41/34 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ 45/00 ３１４ １０１Ｂ Ｋ (72)発明者 片柴 秀昭 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3G084 AA04 BA09 BA13 BA15 BA17 BA24 DA10 EB12 EC02 FA07 FA10 FA13 FA17 FA27 FA35 FA38 3G091 AA02 AA12 AA17 AA24 AB03 AB06 BA04 BA11 BA14 BA22 BA32 BA33 CA18 CB05 DC01 EA01 EA05 EA07 EA17 EA34 FB01 FB10 FC01 GA06 HA10 HA36 3G301 HA01 HA04 HA15 JA15 JA21 JA25 LB04 LC01 MA01 MA12 MA26 ND04 ND12 NE01 NE13 PA01Z PA11Z PD01Z PD11A PE01Z PE03Z 4D048 AA06 BC01 BD01 CC53 DA01 DA02 DA13 DA20 EA04

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料
   噴射手段、前記燃焼室内の燃料を点火する点火手段、前
   記内燃機関の排気通路に設けられたＮＯｘ吸蔵触媒、前
   記燃料噴射手段の燃料噴射量と燃料噴射時期、および、
   前記点火手段の点火時期を制御する制御手段を備え、前
   記制御手段が、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着したＳＯｘの
   吸着量を推定し、ＳＯｘの吸着量が所定値を越えたと判
   定したとき、前記内燃機関の燃焼行程または排気行程に
   おいて燃料を所定の期間追加噴射して前記ＮＯｘ吸蔵触
   媒を所定の温度まで昇温させると共に、前記追加噴射完
   了後の所定の期間、前記点火時期を遅角させて前記ＮＯ
   ｘ吸蔵触媒の温度を維持するように構成したことを特徴
   とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 【請求項２】 前記追加噴射を行う所定の期間が、前記
   内燃機関の運転状態に対応して決定されることを特徴と
   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】 前記追加噴射を行う所定の期間が、追加
   噴射される燃料の一回当たりの噴射量から算出されるこ
   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】 前記追加噴射を行う所定の期間が、前記
   ＮＯｘ吸蔵触媒を所定の温度まで昇温させるのに必要な
   熱量と、追加噴射される燃料の発熱量とから算出される
   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。
5. 【請求項５】 前記追加噴射を行う所定の期間が、前記
   内燃機関の運転状態に対応して補正されることを特徴と
   する請求項３または請求項４に記載の内燃機関の排気浄
   化装置。
6. 【請求項６】 前記追加噴射を行う所定の期間が、前記
   内燃機関の排気ガス温度に応じて補正されることを特徴
   とする請求項３または請求項４に記載の内燃機関の排気
   浄化装置。
7. 【請求項７】 前記追加噴射が前記ＮＯｘ吸蔵触媒の昇
   温時と、昇温後の温度維持時とに分割して行われ、昇温
   時の前記追加噴射により前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が目
   標値に達した後は、前記点火時期の遅角と前記追加噴射
   とを交互に、それぞれの所定期間毎に繰り返すことによ
   り前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を維持するように構成した
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に
   記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 【請求項８】 前記点火時期遅角を行う所定の期間が、
   前記内燃機関の運転状態に対応して決定されることを特
   徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置。
9. 【請求項９】 前記点火時期遅角を行う所定の期間が、
   前記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着されたＳＯｘの吸着量に対応
   して決定されることを特徴とする請求項７または請求項
   ８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
10. 【請求項１０】 前記点火時期の遅角が、前記ＮＯｘ吸
    蔵触媒の温度が所定値に低下するまでの期間実施され、
    前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が所定値に低下したときには
    前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を維持するための追加噴射に
    移行することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の
    排気浄化装置。
11. 【請求項１１】 前記ＮＯｘ吸蔵触媒温度の所定値が、
    前記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着されたＳＯｘの吸着量に応じ
    て決定されることを特徴とする請求項１０に記載の内燃
    機関の排気浄化装置。
12. 【請求項１２】 前記追加噴射により前記ＮＯｘ吸蔵触
    媒を所定の温度まで昇温させるときの前記所定の温度
    が、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着されたＳＯｘの吸着量に
    対応して決定されることを特徴とする請求項１〜請求項
    １１のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
13. 【請求項１３】 前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を維持する
    ための点火時期遅角の実施期間、または、温度を維持す
    るための点火時期の遅角および追加噴射の実施期間が、
    前記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着されたＳＯｘの吸着量に対応
    して決定されることを特徴とする請求項１〜請求項１２
    のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
14. 【請求項１４】 内燃機関の燃焼室に燃料噴射手段を設
    けて燃料を噴射し、点火手段によりこれを点火すると共
    に、排気ガスの通路にＮＯｘ吸蔵触媒を設けてＮＯｘの
    吸蔵と還元とを行う内燃機関において、前記ＮＯｘ吸蔵
    触媒に吸着するＳＯｘの吸着量が所定値を越えたと推定
    されたとき、前記内燃機関の燃焼行程または排気行程に
    おいて燃料を追加噴射して前記ＮＯｘ吸蔵触媒を所定の
    温度まで昇温させると共に、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の昇温
    後は前記追加噴射を完了して前記点火手段による点火時
    期の遅角に移行し、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を維持す
    ることにより前記ＮＯｘ吸蔵触媒からＳＯｘを放出させ
    ることを特徴とする内燃機関の排気浄化法。
15. 【請求項１５】 前記追加噴射の実施期間を、前記ＮＯ
    ｘ吸蔵触媒温度を所定値まで昇温させるのに必要な熱量
    と、前記追加噴射される燃料の発熱量とから算出するこ
    とを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関の排気浄化
    法。
16. 【請求項１６】 前記追加噴射を前記ＮＯｘ吸蔵触媒の
    昇温時と温度維持時とに分割して行い、昇温時における
    前記追加噴射を完了した後は、温度を維持するための前
    記点火時期の遅角と前記追加噴射とを交互に行って前記
    ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を維持することを特徴とする請求
    項１４または請求項１５に記載の内燃機関の排気浄化
    法。
17. 【請求項１７】 温度を維持するための前記点火時期の
    遅角が、前記ＮＯｘ吸蔵触媒温度が所定値に低下するま
    で継続され、前記ＮＯｘ吸蔵触媒温度が前記所定値に低
    下したときには前記追加噴射により再び昇温することを
    特徴とする請求項１６に記載の内燃機関の排気浄化法。
18. 【請求項１８】 前記追加噴射により前記ＮＯｘ吸蔵触
    媒を所定の温度まで昇温させるときの追加噴射の実施期
    間、または／および、温度を維持するための点火時期遅
    角の実施期間を、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着されたＳＯ
    ｘの吸着量に対応して決定することを特徴とする請求項
    １４または請求項１５に記載の内燃機関の排気浄化法。
19. 【請求項１９】 前記追加噴射により前記ＮＯｘ吸蔵触
    媒を所定の温度まで昇温させるときの追加噴射の実施期
    間、または／および、温度を維持するための点火時期遅
    角と追加噴射との実施期間を、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸
    着されたＳＯｘの吸着量に対応して決定することを特徴
    とする請求項１６または請求項１７に記載の内燃機関の
    排気浄化法。