JP2003269151A

JP2003269151A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2003269151A
Application number: JP2002072809A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tanaka; 比呂志田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】ＮＯ_X吸蔵還元触媒のＳＯ_X被毒解消操作を効
率的に実施する。【解決手段】機関１の排気通路２にＮＯ_X吸蔵還元触
媒７を配置し、機関のリーン空燃比運転中に排気中のＮ
Ｏ_Xを触媒７に吸蔵し、機関の空燃比を短時間リッチ空
燃比に切換えて吸蔵したＮＯ_Xを還元する。電子制御ユ
ニット（ＥＣＵ）３０は触媒７中にＳＯ_Xが蓄積されて
ＮＯ_X吸蔵能力が低下するＳＯ_X被毒が生じた場合に、触
媒を高温かつリッチ空燃比に保持するＳＯ_X被毒解消操
作を行う。ＥＣＵは、機関の運転領域を複数領域に分割
し、各運転領域毎に実行するＳＯ_X被毒解消操作の種類
を予め設定するとともに、触媒７のＮＯ_X吸蔵能力が予
め定めた判定値より低下した場合にはＮＯ_X吸蔵還元触
媒のＳＯ_X被毒が生じたと判定し、その領域に対応した
ＳＯ_X被毒解消操作を行う。これにより、機関運転状態
に適した、効率的なＳＯ_X被毒解消操作が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関し、詳細には排気中の特定物質の吸収または
吸着により低下した触媒の排気浄化能力を効率的に回復
させることが可能な内燃機関の排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気中の特定物質の吸収または吸着によ
り排気浄化能力が低下するＮＯ_X浄化触媒としては、例
えば、流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中の
窒素酸化物（ＮＯ_X）を吸着、吸収またはその両方にて
選択的に吸蔵保持し、流入する排気の空燃比が理論空燃
比またはリッチ空燃比となったときに、吸蔵したＮＯ_X
を排気中の還元成分を用いて還元浄化するＮＯ_X吸蔵還
元触媒が知られている。ＮＯ_X吸蔵還元触媒は、排気中
に硫黄酸化物（ＳＯ_X）が存在すると、ＮＯ_Xの場合と同
様に排気中のＳＯ_Xが吸着または吸収によりＮＯ_X吸蔵還
元触媒中に吸蔵されてしまう。また、ＮＯ_Xの場合と異
なり、ＮＯ_X吸蔵還元触媒に吸蔵されたＳＯ _Xは、排気の
空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比になった場合で
もＮＯ_Xが還元される程度の温度ではＮＯ_X吸蔵還元触媒
から放出されないため、機関運転中ＮＯ_X吸蔵還元触媒
内に吸蔵されるＳＯ_X量は徐々に増大するようになる。

【０００３】ところが、ＮＯ_X吸蔵還元触媒中に吸蔵保
持されたＳＯ_X量が増大すると、それに応じて触媒のう
ちＮＯ_Xを吸蔵可能な容積部分が減少してしまう。この
ため、ＮＯ_X吸蔵還元触媒の吸蔵保持するＳＯ_X量が増大
するにつれてＮＯ_X吸蔵還元触媒のＮＯ_X吸蔵能力が低下
するようになり吸蔵されずに触媒を通過するＮＯ_X量が
増大するようになる。すなわち、排気中のＮＯ_Xのうち
触媒により浄化されないＮＯ_Xの量が増大して排気エミ
ッションの悪化が生じる。本明細書では、ＳＯ_Xの吸蔵
により触媒のＮＯ_X吸蔵能力が低下、すなわちＮＯ_X吸蔵
還元触媒のＮＯ_X浄化能力が低下する現象を「ＮＯ_X吸蔵
還元触媒のＳＯ_X被毒」と称している。つまり、ＮＯ_X吸
蔵還元触媒は排気中の特定物質である硫黄酸化物の吸着
または吸収により被毒が生じ排気浄化能力が低下するの
である。

【０００４】このようにＳＯ_Xの吸蔵により低下したＮ
Ｏ_X吸蔵還元触媒のＮＯ_X浄化能力は、吸蔵したＳＯ_Xを
ＮＯ_X吸蔵還元触媒から放出させることにより回復可能
である。しかし、吸蔵したＳＯ_XをＮＯ_X吸蔵還元触媒か
ら放出させるためにはＮＯ_X吸蔵還元触媒による通常の
ＮＯ_X還元時と同様に排気の空燃比を理論空燃比または
その近傍のリッチにするだけでなく、排気温度を通常の
ＮＯ_X還元時より高く設定する、通常のＮＯ_X還元操作と
は異なる条件の被毒解消操作を実行する必要がある。

【０００５】例えば、この種の被毒解消操作を行いＮＯ
_X吸蔵還元触媒のＳＯ_X被毒を解消するようにした内燃機
関の排気浄化装置の例としては、特開平８−１００６３
９号公報に記載されたものがある。

【０００６】同公報の装置は機関排気通路に、流入する
排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯ_Xを吸蔵保
持し、流入する排気の空燃比が理論空燃比またはリッチ
空燃比となったときに、吸蔵したＮＯ_Xを排気中の還元
成分を用いて還元浄化するＮＯ_X吸蔵還元触媒を配置し
ている。そして、機関運転中にＮＯ_X吸蔵還元触媒の硫
黄（ＳＯ_X）吸収量を推定し、推定したＳＯ_X吸収量が予
め定めた一定量以上になった場合には、機関の点火時期
遅角と空燃比のリッチ化、或は点火時期遅角とＮＯ_X吸
蔵還元触媒への二次空気供給、バーナー加熱などの手段
を用いて触媒温度を上昇させてＮＯ_X吸蔵還元触媒のＳ
Ｏ_X被毒解消操作を行う。これにより、ＮＯ _X吸蔵還元触
媒には通常より高温かつ空燃比の低い排気が供給される
ため、ＮＯ_X吸蔵還元触媒に吸蔵された硫黄（ＳＯ_X）が
放出され、ＮＯ_X吸蔵還元触媒のＮＯ _X浄化能力が回復す
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
８−１００６３９号公報の装置では、効率的にＳＯ_X被
毒解消を行うことができない場合がある。例えば上記公
報の装置では、点火時期遅角、バーナー加熱、二次空気
供給などの種々の触媒加熱手段を開示しているものの、
これらの手段を使い分けるものではなく、基本的には機
関の運転条件にかかわらず常に同一の方法（例えば点火
時期遅角）を用いて触媒を加熱し、ＳＯ_X被毒解消を行
う。

【０００８】しかし、上記公報に開示された触媒の加熱
方法はそれぞれ昇温効果や機関の運転、或は燃料消費量
に与える影響の程度が異なっている。例えば、機関が排
気温度の高い運転状態で運転されている場合には、点火
時期をわずかに遅角させるだけで被毒解消操作に必要な
温度まで触媒温度を上昇させるのに充分な排気温度を得
ることができる。点火時期をわずかに遅角させる程度の
被毒解消操作であれば、機関の性能や燃料消費率への影
響は少ない。しかし、機関が排気温度の低い状態で運転
されている場合には、触媒温度を被毒解消操作に必要な
温度まで上昇させるためには点火時期の遅角では不十分
であり、他の手段（例えば触媒上で燃料を燃焼させる）
等の手段が必要となる。このようなＳＯ_X被毒解消操作
を行うと機関の運転や燃料消費率に与える影響が比較的
大きくなる。

【０００９】このため、運転状態にかかわらず同一の被
毒解消操作を行っていたのでは触媒の温度上昇が不十分
になり充分な被毒解消を行うことができない場合や、或
は機関の燃費が悪化したりする場合が生じるのである。
本発明は上記問題に鑑み、機関運転状態にかかわらず確
実に、かつ効率的にＮＯ_X吸蔵還元触媒の被毒解消操作
を行うことを可能とする内燃機関の排気浄化装置を提供
することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、機関排気系に配置され、排気中のＮＯ_Xを浄化
するとともに排気中の特定物質を吸着もしくは吸収によ
り保持し、保持量の増大に応じて前記ＮＯ_Xの浄化能力
が低下するＮＯ_X浄化触媒と、前記特定物質の保持量増
大により前記ＮＯ_X浄化触媒のＮＯ_X浄化能力が低下した
ときに、前記ＮＯ _X浄化触媒から前記特定物質を放出さ
せてＮＯ_X浄化能力を回復させる被毒解消操作を行う被
毒解消手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置におい
て、前記被毒解消手段は、予め定められた複数の種類の
被毒解消操作の中から機関の運転状態に応じて選択した
被毒解消操作を実行し、前記ＮＯ_X浄化触媒から前記特
定物質を放出させることを特徴とする、内燃機関の排気
浄化装置が提供される。

【００１１】また、請求項２に記載の発明によれば、前
記被毒解消操作は、機関排気空燃比を理論空燃比または
リッチ空燃比とするとともに、排気温度を予め定めた温
度以上に上昇させる操作である、請求項１に記載の内燃
機関の排気浄化装置が提供される。

【００１２】すなわち、請求項１と２の発明では被毒解
消手段は複数の種類の被毒解消操作の中から、機関の運
転状態に応じて最も適切な被毒解消操作を選択、実行す
る。例えば、特定物質による被毒の例としてＮＯ_X吸蔵
還元触媒のＳＯ_X被毒について考えると、ＳＯ_XをＮＯ_X
吸蔵還元触媒から放出させて被毒を解消するためには、
機関排気空燃比をリッチまたは理論空燃比にするととも
に、触媒温度をＳＯ_Xが放出させる温度まで上昇させる
必要がある。この場合、機関負荷が比較的高く排気温度
が上昇しているような状態では、機関点火時期をわずか
に遅角させるだけで機関の性能に与える影響を最小限に
しながらＮＯ_X吸蔵還元触媒がＳＯ_X放出温度になる程度
に排気温度上昇させることができる。従って、このよう
に機関が排気温度の高い状態で運転されているときにも
一律に触媒上で燃料を燃焼させることにより触媒の温度
を上昇させたのでは、不要に機関の燃料消費を増大させ
る結果になる。

【００１３】一方、機関排気温度が低い場合には機関点
火時期を遅角させたのみでは排気温度は触媒をＳＯ_X放
出温度まで昇温させるのに充分な程上昇しない。このた
め、このような場合にまで一律に点火時期の遅角のみに
よって触媒温度を上昇させようとしたのでは、触媒の充
分な温度上昇が得られず、充分に被毒を解消することが
できなくなる。

【００１４】本発明では機関運転状態に応じて被毒解消
操作を選択することによりこの問題を解決している。例
えば、機関が排気温度の低い状態で運転されており、被
毒解消のために触媒を大幅に昇温させなければならない
ような場合には、被毒解消手段は、燃料を触媒上で燃焼
させるなどの大幅に触媒温度を上昇させる方法を用いて
触媒の昇温を行う。これにより、触媒の温度が不足する
ことなく充分な被毒解消操作を行うことが可能となる。

【００１５】また、機関が排気温度の高い状態で運転さ
れており、被毒解消のための触媒温度上昇幅が比較的小
さい場合には、被毒解消手段は点火時期遅角などのよう
に触媒温度の上昇幅は小さいが機関性能に与える影響が
比較的少ない方法を用いて被毒解消操作を行う。これに
より、機関の燃料消費量等に与える影響を最小限に抑制
しつつ充分な被毒解消操作を行うことが可能となる。

【００１６】すなわち、本発明では、複数の被毒解消操
作の中から機関運転状態に応じて最適なものを選択して
実行することにより、確実に、かつ効率的にＮＯ_X浄化
触媒のＮＯ_X浄化能力を回復させるこが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図１は本発明を自動車用内
燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図で
ある。図１において１は自動車用内燃機関を示す。本実
施形態では、機関１は＃１から＃４の４つの気筒を備え
た４気筒ガソリン機関とされ、各気筒には気筒内に直接
燃料を噴射する筒内燃料噴射弁（図示せず）が設けられ
ている。本実施形態の内燃機関１は、理論空燃比より高
い（リーン）空燃比から理論空燃比より低い（リッチ）
空燃比までの広い範囲の空燃比で運転可能な機関とされ
ている。

【００１８】また、本実施形態では＃１から＃４の気筒
はそれぞれが互いに点火時期が連続しない２つの気筒か
らなる２つの気筒群にグループ分けされている。（例え
ば、図１の実施形態では、気筒点火順序は１−３−４−
２であり、＃１、＃４の気筒と＃２、＃３の気筒とがそ
れぞれ気筒群を構成している。）各気筒の排気ポートは
気筒群毎に排気マニホルドに接続され、気筒群毎の排気
通路に接続されている。図１において、２１ａは＃１、
＃４気筒からなる気筒群の排気ポートを個別排気通路２
ａに接続する排気マニホルド、２１ｂは＃２、＃３気筒
からなる気筒群の排気ポートを個別排気通路２ｂに接続
する排気マニホルドである。本実施形態では、個別排気
通路２ａ、２ｂ上には、公知の三元触媒からなるスター
トキャタリスト（以下「ＳＣ」と呼ぶ）５ａと５ｂがそ
れぞれ配置されている。また、個別排気通路２ａ、２ｂ
はＳＣ下流側で共通の排気通路２に合流している。

【００１９】図１に２９ａ、２９ｂで示すのは、個別排
気通路２ａ、２ｂのスタートキャタリスト５ａ、５ｂ上
流側に配置された空燃比センサである。空燃比センサ２
９ａ、２９ｂは、広い空燃比範囲で排気空燃比に対応す
る電圧信号を出力するセンサで、その出力は機関１の空
燃比制御に使用される。本実施形態では、合流後の排気
通路２には、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７が配置されている。
ＮＯ_X吸蔵還元触媒７は、流入する排気の空燃比がリー
ンのときに排気中のＮＯ_Xを吸着、吸収またはその両方
にて選択的に保持（吸蔵）し、流入する排気の空燃比が
理論空燃比またはリッチ空燃比となったときに、吸蔵し
たＮＯ_Xを排気中の還元成分を用いて還元浄化するもの
である。

【００２０】図１に９ｂで示すのは、ＮＯ_X吸蔵還元触
媒７に流入する排気の温度を低下させるための冷却排気
通路として機能するＵ字排気管である。排気管９ｂは、
Ｕ字型（正確にはループ状）の排気管の両端を排気通路
２のＮＯ_X吸蔵還元触媒７入口部分９ａに接続した構成
とされる。排気管９ａへのＵ字排気管９ｂ接続部９には
切換弁９ｃが設けられている。切換弁９ｃは、排気をＵ
字排気管９ｂを通ってＮＯ_X吸蔵還元触媒７に流入させ
る位置と、直接入口配管９ａを通ってＮＯ_X吸蔵還元触
媒７に流入する位置との２つの位置に切換可能とされ、
後述するＮＯ_X吸蔵還元触媒７の温度調整に用いられ
る。

【００２１】図１に３０で示すのは、機関１の燃料噴射
制御、点火時期制御等の基本制御を行う電子制御ユニッ
ト（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０は、ランダムアクセス
メモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、中
央演算装置（ＣＰＵ）を双方向性バスで互いに接続した
公知の形式のマイクロコンピュータとして構成され、本
実施形態では上記基本制御の他に、ＮＯ_X吸蔵還元触媒
７の吸蔵したＮＯ_X量の増大に応じて短時間機関を理論
空燃比またはリッチ空燃比で運転して触媒７の吸蔵した
ＮＯ_Xを還元する公知のＮＯ_X還元操作を行うと共に、Ｎ
Ｏ_X吸蔵還元触媒７のＳＯ_X吸蔵（ＳＯ_X被毒）により低
下したＮＯ_X浄化能力低下を回復させるために、後述す
るＮＯ_X吸蔵還元触媒７のＳＯ_X被毒解消操作を行う。

【００２２】これらの制御のため、ＥＣＵ３０の入力ポ
ートには機関１の吸気量、回転数、冷却水温度、アクセ
ル開度（スロットルペダルの踏込み量）等の運転状態を
表すパラメータがそれぞれ図示しないセンサから入力さ
れている他、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７に流入する排気温度
ＴＥＸに対応する信号がＮＯ_X吸蔵還元触媒７入口排気
管９ａに配置された排気温度センサ９ｄから入力されて
いる。ＥＣＵ３０の出力ポートは、燃料噴射弁や点火プ
ラグ（図示せず）に接続されている他、上述の排気切換
弁９ｃのアクチュエータ（図示せず）に接続され、切換
弁９ｃの動作を制御している。

【００２３】また、本実施形態ではＮＯ_X吸蔵還元触媒
７下流側の排気通路には排気中のＮＯ_X濃度を検出する
ＮＯ_Xセンサ１０が配置されており、ＮＯ_X濃度に対応す
る出力信号がＥＣＵ３０に入力されている。本実施形態
で使用されるＮＯ_Xセンサは、内蔵した還元触媒により
排気中のＮＯ_X（ＮＯ、ＮＯ₂）をＮＯ→（１／２）Ｎ ₂
＋（１／２）Ｏ₂、またはＮＯ₂→（１／２）Ｎ₂＋Ｏ₂の
反応により還元し、それにより発生した酸素の量を検出
することにより排気中のＮＯ_X濃度を算出する形式のも
のである。

【００２４】前述したように、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７は
流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯ_X
を選択的に吸蔵し、排気の空燃比が理論空燃比又はリッ
チになったときに、吸蔵したＮＯ_Xを排気中の還元物質
を用いてＮ₂に還元浄化する。本実施形態の内燃機関１
は、リーン空燃比からリッチ空燃比までの広い範囲の空
燃比で運転可能であり、機関負荷が高い領域を除いた大
部分の運転領域ではリーン空燃比運転を行う。

【００２５】機関がリーン空燃比運転されている状態で
は、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７を通過する排気中のＮＯ_XはＮ
Ｏ_X吸蔵還元触媒７に吸蔵され排気中から除去される。
また、リーン空燃比運転が継続すると、ＮＯ_X吸蔵還元
触媒７中に吸蔵されたＮＯ_X量が増大し、次第にＮＯ_X吸
蔵還元触媒７中に保持可能な限界量（最大吸蔵量）に近
づくようになる。触媒７に吸蔵されたＮＯ_X量が最大吸
蔵量に到達するとＮＯ_X吸蔵還元触媒７はもはやＮＯ_Xを
吸蔵することはできず、排気中のＮＯ_Xは触媒７に吸蔵
されることなくそのまま触媒７を通過するようになる。
また、最大吸蔵量に到達しないまでも、触媒７のＮＯ_X
吸蔵量が最大吸蔵量に近づくと触媒７のＮＯ_X吸蔵能力
は低下し、流入する排気中のＮＯ_Xのうち触媒７に吸蔵
されないまま触媒７を通過するＮＯ_X量が増大するた
め、エミッションが悪化するようになる。

【００２６】ＮＯ_X吸蔵還元触媒７のＮＯ_Xの理論上の最
大吸蔵量は触媒７の組成と容量とにより定まる。そこ
で、本実施形態では機関のリーン運転中ＮＯ_X吸蔵還元
触媒７に吸蔵されたＮＯ_X量を推定し、この推定ＮＯ_X量
が触媒７の理論上の最大ＮＯ_X吸蔵量の所定割合に到達
したときに短時間機関を理論空燃比またはリッチ空燃比
で運転するリッチスパイク操作を行うことにより、ＮＯ
_X吸蔵還元触媒７に吸蔵されたＮＯ_Xを還元するようにし
ている。リッチスパイク操作を行うことにより、ＮＯ_X
吸蔵還元触媒７中に吸蔵されたＮＯ_XはＮ₂の形で放出さ
れ、触媒７の吸蔵量はほぼゼロまで低下するためＮＯ_X
吸蔵還元触媒７のＮＯ_X吸蔵還元能力が回復する。

【００２７】ところが、機関の排気には通常、燃料や潤
滑油に含まれる微量の硫黄分の燃焼により生成される硫
黄酸化物（ＳＯ_X）が含まれている。排気中のＳＯ_XはＮ
Ｏ_Xと同様にリーン空燃比雰囲気でＮＯ_X吸蔵還元触媒７
に吸蔵され、リッチ空燃比下でＳＯ_Xとして触媒７から
放出される。しかし、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７に吸蔵され
たＮＯ_Xは空燃比を理論空燃比以下にすることにより比
較的低い温度でＮ₂に還元されるのに対して、ＮＯ_X吸蔵
還元触媒７に吸蔵されたＳＯ_Xは触媒７の温度を大幅に
上昇させるか、或は触媒７の温度をある程度上昇させて
さらに排気空燃比をリッチにしないとＮＯ_X吸蔵還元触
媒７から放出されない。従って、吸蔵したＮＯ_Xの還元
のために行う通常のリッチスパイクではＮＯ_X吸蔵還元
触媒７に吸蔵されたＳＯ_Xはほとんど触媒から放出され
ず、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７中に吸蔵されたＳＯ_Xの量は時
間とともに増大するようになる。

【００２８】ＮＯ_X吸蔵還元触媒７中に吸蔵されたＳＯ_X
が存在すると、その量に相当するだけＮＯ_X吸蔵還元触
媒の吸蔵可能な最大ＮＯ_X量が低下する。すなわち、Ｎ
Ｏ_X吸蔵還元触媒に吸蔵されたＳＯ_X量が増大するにつれ
てＮＯ_X吸蔵還元触媒の実際のＮＯ_X最大吸蔵量が低下す
るようになる。このため、ＳＯ_X吸蔵量が増大するとＮ
Ｏ_X吸蔵還元触媒７は吸蔵したＮＯ_X量が比較的少量であ
ってもＮＯ_X吸蔵能力が低下してしまい排気中のＮＯ_Xの
うち吸蔵されずに触媒７を通過する割合が増大し、排気
エミッションが悪化するようになる。本明細書では、上
述のようにＳＯ_X吸蔵量の増大によりＮＯ_X吸蔵還元触媒
のＮＯ_X吸蔵能力が低下する現象をＳＯ_X被毒と称してい
る。

【００２９】後述するように、本実施形態ではＳＯ_X吸
蔵によるＮＯ_X吸蔵還元触媒７のＮＯ _X吸蔵能力の低下を
検出し、予め定めた判定値以下にＮＯ_X吸蔵還元触媒の
ＮＯ_X吸蔵能力が低下している場合にＳＯ_X被毒が生じた
と判定する。また、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７にＳＯ_X被毒が
生じたと判定された場合には、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７か
ら吸蔵したＳＯ_Xを放出させる被毒回復操作を行う。

【００３０】前述したように、ＮＯ_X吸蔵還元触媒から
吸蔵したＳＯ_Xを放出させるためには、ＮＯ_Xの還元のた
めの通常のリッチスパイク時より触媒温度を高くする必
要がある。そこで本実施形態では、ＮＯ_X吸蔵還元触媒
７の被毒回復操作として、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７に流入
する排気空燃比を理論空燃比またはその近傍のリッチ空
燃比に維持し、ＮＯ_X吸蔵還元触媒の温度をＳＯ_Xが放出
される温度まで上昇させる操作を行う。この被毒回復操
作によりＮＯ_X吸蔵還元触媒のＮＯ_X吸蔵能力は回復し、
排気エミッションの悪化が防止される。

【００３１】ＳＯ_X被毒回復操作では機関運転空燃比を
リッチ側にシフトするとともに、触媒温度を吸蔵ＳＯ_X
が触媒から放出される温度（ＳＯ_X放出温度）（例えば
約９２０度Ｋ（約６５０度Ｃ）程度）まで上昇させる必
要がある。ところが、機関運転中には触媒温度は排気温
度にほぼ等しい温度になっており、機関運転状態によっ
て温度が異なっている。例えば高負荷高回転の運転領域
では排気温度はかなり高くなっており、ＮＯ_X吸蔵還元
触媒温度も上記ＳＯ_X放出温度近傍まで上昇している。
この状態では、例えば機関運転空燃比を理論空燃比にす
るか、或はそれに加えて機関点火時期をわずかに遅角さ
せる等の操作を行えば機関の運転状態や燃料消費率にほ
とんど影響を与えることなくＳＯ_X被毒を解消すること
ができる。

【００３２】一方、例えば機関が低負荷低回転運転領域
で運転されている場合には、機関排気温度がかなり低下
しているためＮＯ_X吸蔵還元触媒の温度も低くなってい
る。この場合には、単に機関空燃比を理論空燃比にした
り点火時期を遅角させた程度では触媒温度をＳＯ_X放出
温度まで上昇させることはできない。例えば、この場合
には機関の気筒のうち一部の気筒をリッチ空燃比で運転
し、他の気筒をリーン空燃比で運転することにより、触
媒上でリッチ空燃比気筒の排気に含まれる未燃炭化水素
をリーン空燃比気筒の排気に含まれる酸素で燃焼させ
る、いわゆる「気筒バンク制御」や、各気筒の膨張行程
または排気行程中に追加の燃料噴射を行い未燃燃料を触
媒に供給して燃焼させるいわゆる「ポスト燃料噴射」等
を実施する必要がある。この場合には機関運転状態や燃
料消費量に対する影響は比較的大きくなる。

【００３３】すなわち、ＳＯ_X被毒解消操作を行う場合
には前述の特開平８−１００６３９号公報の排気浄化装
置のように機関の運転状態にかかわらず同一の操作を行
っていたのでは充分に触媒の温度を上昇させることが
できないために完全なＳＯ_X被毒の解消を行えなかった
り、或は機関の運転状態に与える影響が大きくなったり
する場合が生じ被毒解消を効率的に行うことができな
い。

【００３４】そこで、本実施形態では、機関の運転領域
を複数の領域に分割し、それぞれの領域毎に最適なＳＯ
_X被毒解消操作、すなわち触媒の温度をＳＯ_X放出温度ま
で上昇させることが可能な被毒解消操作のうち、機関の
性能や燃料消費率に与える影響が最も少ない操作を予め
設定している。

【００３５】図２は、本実施形態における運転領域の分
割の一例を示す。本実施形態では、図２に示すように機
関負荷（燃料噴射量ＱＪ）と機関回転数ＮＥとを用いて
機関の運転領域を複数の領域Ａｉに分割し、各領域毎に
後述するそれぞれのＳＯ_X被毒解消操作のうちどの操作
を選択するかを予め設定している。

【００３６】ここで、機関負荷は機関で燃焼する燃料
量、すなわち燃焼により排気に与えられる熱量と関係
し、機関負荷が大きいほど排気に与えられる熱量は大き
くなる。また、機関回転数は排気流量に関係し機関回転
数が高いほど排気流量も増大する。排気流量が増大すれ
ば、それに応じて排気から触媒に伝達される熱量も増大
するため触媒の温度も高くなる。従って、図２では機関
負荷（ＮＯ_X発生量）が高い領域ほど、また機関回転数
（排気流量）が大きい領域ほど（すなわち図２の右上の
領域になるほど）触媒がＳＯ_X放出温度に到達しやす
く、機関性能や燃料消費率に大きな影響を与えることな
く充分なＳＯ_X被毒解消操作を行うことができる。以下
に本実施形態における機関運転領域毎のＳＯ_X被毒解消
操作の設定について説明する。

【００３７】１）理論空燃比運転（又は理論空燃比運転
＋点火時期遅角）本実施形態では、機関がリーン空燃比運転時で最も高負
荷または高回転で運転されている場合には機関空燃比を
リーン空燃比から理論空燃比に変更、或はそれに加えて
点火時期をわずかに遅角する操作を行う。高負荷、高回
転領域ではリーン空燃比運転であっても排気温度がかな
り高くなっているため、リーン空燃比から理論空燃比へ
のシフトまたは、理論空燃比運転と点火時期遅角を併用
することにより容易に触媒温度をＳＯ_X放出温度以上に
昇温するのに充分な程度まで排気温度を上昇させること
ができる。

【００３８】図２の機関運転領域のうち、符号（１）を
付した各領域は上記理論空燃比運転によるＳＯ_X被毒解
消操作を行う領域である。これらの運転領域では理論空
燃比運転を行うことにより、ほとんど機関性能や燃料消
費率に影響を与えることなく充分なＳＯ_X被毒解消操作
を行うことが可能となる。

【００３９】２）排気通路の切換上記の高負荷、高回転領域よりやや負荷、回転数が低い
領域では、理論空燃比運転のみでは排気温度が充分に上
昇しないようになる。本実施形態では、この領域では排
気通路の触媒入口に設けた切換弁９ｃを、直接排気通路
２から触媒７に排気が流入する位置に切換えることによ
り、高温の排気を触媒７に供給して触媒温度を上昇させ
ている。

【００４０】図３（Ａ）、（Ｂ）は切換弁９ｃの位置に
よる排気流の変化を示している。例えば、機関始動時等
のように排気温度が低い場合には本実施形態では排気切
換弁９ｃを図３（Ａ）の位置に切換える。これにより、
排気は排気通路２からＵ字排気管９ｂを通ることなく直
接触媒７に流入するため、比較的温度低下の少ない状態
で触媒７に供給される。これにより、機関始動後に触媒
７を短時間で昇温することができる。

【００４１】一方、機関の暖機が完了し排気温度が充分
に上昇した状態では排気切換弁９ｃは図３（Ｂ）の位置
に切換えられる。これにより、機関排気は切換弁９ｃに
より排気通路２からＵ字排気管９ｂとの接続部Ａに導か
れてＵ字排気管９ｂに流入し、Ｕ字排気管９ｂ内を流れ
た後接続部Ｂから触媒７に流入する。このため、排気は
Ｕ字排気管９ｂ壁面からの放熱により冷却され、比較的
温度低下の大きい状態で触媒７に流入するようになる。
これにより、触媒７が過熱状態になることが防止され
る。

【００４２】本実施形態では、理論空燃比運転のみでは
排気温度を充分に上昇させることができない運転領域で
は、機関の理論空燃比運転を行うとともに排気切換弁を
図３（Ａ）の位置に切換える。これにより、ＮＯ_X吸蔵
還元触媒７に流入する排気の温度が上昇するため、理論
空燃比運転のみでは充分な排気温度を得られない運転領
域においても、触媒をＳＯ_X放出温度まで加熱すること
が可能となる。排気通路切換によるＳＯ_X被毒解消操作
は、前述の理論空燃比運転と同様機関性能や燃料消費率
にほとんど影響を生じない。図２において、符号（２）
を付した各運転領域は上記排気通路の切換によるＳＯ_X
被毒解消操作が必要とされる領域である。

【００４３】３）気筒のバンク制御上記の排気通路切換によりＳＯ_X被毒解消操作を行う運
転領域より更に低負荷低回転の運転状態では、一部の気
筒をリッチ空燃比で運転し、残りの気筒をリーン空燃比
で運転する気筒のバンク制御により触媒温度を上昇させ
る。

【００４４】本実施形態では、第１、第４気筒と第２、
第３気筒とがそれぞれ独立した排気マニホルド２１ａ、
２１ｂに接続され別の気筒群（バンク）を形成してい
る。ＳＯ_X被毒解消操作を行う場合には、第１、第４気
筒群と第２、第３気筒群のうち一方の気筒群をリッチ空
燃比で運転し、他方の気筒群をリーン空燃比で運転す
る。これにより、リッチ空燃比運転される気筒群からは
未燃炭化水素成分を多く含むリッチ空燃比の排気が排出
され、リーン空燃比運転される気筒群からは酸素を多く
含むリーン空燃比の排気が排出される。これらの排気
は、合流排気通路２で混合して未燃炭化水素と酸素との
両方を多く含む理論空燃比近傍の排気となりＮＯ_X吸蔵
還元触媒７に流入する。このため、ＮＯ_X吸蔵還元触媒
７上では排気中の比較的多量の未燃炭化水素等が酸素と
反応（燃焼）するようになり、反応熱によりＮＯ_X吸蔵
還元触媒７温度が上昇するようになる。

【００４５】本実施形態では、図２に符号（３）を付し
た比較的低負荷、低回転の運転領域では気筒のバンク制
御により触媒７をＳＯ_X放出温度まで加熱する。これら
の領域では、排気温度が低いため触媒をＳＯ_X放出温度
まで昇温させるために必要な熱量が比較的大きくなる。
このため、理論空燃比運転（図２に（１）で示す領域）
や排気通路切換（図２に（２）で示す領域）よりも機関
燃料消費率に与える影響が多少大きくなる。

【００４６】４）ポスト燃料噴射機関負荷、回転数が更に低い運転領域では気筒のバンク
制御を行っても充分に触媒温度が上昇しない場合があ
る。本実施形態では、このように非常に負荷、回転数が
低い運転領域ではポスト燃料噴射を行うことにより触媒
温度を上昇させている。

【００４７】ポスト燃料噴射においては、リーン空燃比
運転時の通常の燃料噴射に加えて各気筒の膨張行程もし
くは排気行程に燃料噴射を行う。膨張もしくは排気行程
では気筒内温度が低下しているため、膨張、排気行程中
に気筒内に噴射された燃料は燃焼しないまま排気熱によ
り気化し未燃炭化水素となる。このため、ポスト燃料噴
射時には各気筒からリーン空燃比の、酸素を多く含みな
がらしかも多量の未燃炭化水素を含む排気ガスが排出さ
れるようになる。このため、この排気がＮＯ_X吸蔵還元
触媒７に到達すると触媒上では排気中の未燃炭化水素が
酸化（燃焼）され、多量の熱が発生するようになる。こ
の、ポスト燃料噴射により気筒に供給される燃料は気筒
内燃焼には関係しないため、比較的多量の燃料をポスト
燃料噴射により気筒に供給しても、機関発生トルクが変
動したり失火が生じることがない。このため、気筒バン
ク制御よりも多くの未燃炭化水素を触媒に供給すること
が可能となり、より低温の運転状態からでも触媒温度を
ＳＯ_X放出温度に到達させることが可能となる。

【００４８】図２に符号（４）を付した各領域は、ポス
ト燃料噴射によるＳＯ_X被毒解消操作を行う機関運転領
域である。この領域では、触媒の昇温に多量の熱量が必
要となるため上記に説明したＳＯ_X被毒解消操作のうち
最も機関燃料消費率に与える影響が大きくなる。なお、
本実施形態では上記に説明した４種類のＳＯ_X被毒解消
操作の中から実行すべき被毒解消操作を機関運転状態に
応じて選択しているが、ＳＯ_X被毒解消操作は上記４種
類に限定されるわけではない。例えば、ＮＯ_X吸蔵還元
触媒に電気ヒータ、或は燃料を燃焼させるバーナ等を設
け、上記のポスト燃料噴射によるＳＯ_X被毒解消操作に
代えて、もしくは、ポスト燃料噴射を行う領域より更に
低負荷低回転の運転領域において、機関空燃比を理論空
燃比にシフトさせるとともにこのヒータまたはバーナを
作動させて触媒温度を上昇させるＳＯ_X被毒解消操作を
行うようにしても良い。

【００４９】本実施形態では、ＮＯ_X吸蔵還元触媒にＳ
Ｏ_X被毒が生じている場合には、機関運転状態に応じて
選択した上記のＳＯ_X被毒解消操作を行うが、そのため
にはＮＯ_X吸蔵還元触媒にＳＯ_X被毒が生じているか否か
を機関運転中に判定する必要がある。本実施形態では、
ＮＯ_X吸蔵還元触媒７下流側に配置したＮＯ_Xセンサ１０
出力変化に基づいてＮＯ_X吸蔵還元触媒７のＳＯ_X被毒発
生の有無を判定する。

【００５０】以下、本実施形態におけるＳＯ_X被毒判定
方法について説明する。前述したように、本実施形態で
はＮＯ_X吸蔵還元触媒が吸蔵したＮＯ_Xが一定量に到達す
る毎にリッチスパイク操作を行い吸蔵したＮＯ_Xを還元
するが、ＮＯ_X吸蔵還元触媒にＳＯ_X被毒を生じていない
場合でも、ＮＯ_X吸蔵還元触媒の下流側排気中のＮＯ_Xは
ＮＯ_X吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯ_X量が増大するにつ
れて上昇する。

【００５１】図４は、ＮＯ_X吸蔵還元触媒のＮＯ_X還元浄
化のためのリッチスパイク操作実行後の、下流側排気中
のＮＯ_X濃度ＲＮの時間変化を示し、図４のカーブＡは
ＮＯ_X吸蔵還元触媒にＳＯ_X被毒が生じていない場合を、
カーブＢはＮＯ_X吸蔵還元触媒にＳＯ_X被毒を生じＮＯ_X
浄化能力が低下している場合を示す。

【００５２】図４、カーブＡに示すように、ＮＯ_X吸蔵
還元触媒にＳＯ_X被毒が生じていない場合にはＮＯ_X吸蔵
還元触媒のＮＯ_X最大保持量が大きいため、図４ＲＳ点
でリッチスパイクが実行されＮＯ_X吸蔵還元触媒中のＮ
Ｏ_Xが全て還元されるとＮＯ_X吸蔵還元触媒は以後のリー
ン空燃比運転では排気中のＮＯ_Xの大部分を吸蔵するよ
うになり、下流側排気のＮＯ_X濃度は大幅に低下する
（図４、Ａｍｉｎ点）。また、その後リーン空燃比運転
が続くとＮＯ_Xの吸蔵量の増大とともに徐々にＮＯ_X吸蔵
還元触媒のＮＯ_X吸蔵能力が低下するため、触媒下流側
排気中のＮＯ_X濃度は時間とともに緩やかに上昇し、次
回のリッチスパイクが実行される時（図４、ＲＳ′点）
になっても下流側排気中のＮＯ_X濃度は比較的低く維持
される。

【００５３】これに対して、ＳＯ_X被毒が生じたＮＯ_X吸
蔵還元触媒では、図４カーブＢに示すように、リッチス
パイク後下流側排気中のＮＯ_X濃度は低下するものの、
リッチスパイクによるＮＯ_X吸蔵能力の回復幅がＳＯ_X被
毒のために小さくなっており、リッチスパイク直後の触
媒下流側排気中のＮＯ_X濃度はＳＯ_X被毒を生じていない
場合（Ａｍｉｎ）に較べて高くなる（図４、Ｂｍｉｎ
点）。また、この場合リッチスパイク後のリーン空燃比
運転では、比較的急激にＮＯ_X吸蔵能力が低下し触媒下
流側排気中のＮＯ_X濃度は比較的短時間で大きく上昇す
るようになる。

【００５４】本実施形態では、機関のリーン空燃比運転
中の触媒下流側排気中のＮＯ_X濃度をＮＯ_Xセンサ１０で
検出し、リッチスパイク実行後のＮＯ_X濃度最小値（図
４、Ａｍｉｎ、Ｂｍｉｎ）が予め定めた所定値（ＫＭＩ
Ｎ）を越えており、かつ現在のＮＯ_X濃度が予め定めた
所定値（ＫＭＡＸ）に到達した場合にはＳＯ_X被毒によ
りＮＯ_X吸蔵還元触媒のＮＯ_X浄化能力が低下したと判定
するようにしている。なお、上記の判定値ＫＭＩＮ、Ｋ
ＭＡＸはＮＯ_X吸蔵還元触媒の種類や容量によっても異
なるため、詳細には実際の触媒を用いた実験により決定
する。本実施形態で、上記のようにリッチスパイク後の
ＮＯ_Xセンサ出力最小値と現在のＮＯ_Xセンサ出力値との
両方が所定値を越えた場合にのみ、ＳＯ_X被毒によるＮ
Ｏ_X吸蔵還元触媒のＮＯ_X浄化能力の低下が生じたと判定
するのは、ＮＯ_Xセンサの出力の変化（ゼロ点の変動）
の影響を極力小さくするためである。

【００５５】また、通常、ＮＯ_X吸蔵還元触媒の下流側
にＮＯ_Xセンサを配置した場合には、ＮＯ_Xセンサで検出
した排気中のＮＯ_X濃度がある値まで増大した場合にＮ
Ｏ_X吸蔵還元触媒のＮＯ_X吸蔵により生じるＮＯ_X吸蔵能
力が低下したと判断してリッチスパイクを実行してい
る。しかし、本実施形態のようにＮＯ_X吸蔵還元触媒下
流側のＮＯ_Xセンサ出力に基づいてＳＯ_X被毒によるＮＯ
_X吸蔵還元触媒のＮＯ_X吸蔵能力の低下を判定する場合に
は、ＮＯ_Xセンサ出力がある値に上昇する毎にリッチス
パイクを実行していたのでは、ＮＯ_Xセンサ下流側のＮ
Ｏ_X濃度がＫＭＡＸに到達する前にリッチスパイクが行
われてしまい、ＳＯ_X被毒の有無を判定することが困難
になる。そこで、本実施形態では、ＮＯ_Xセンサ出力に
基づいてＳＯ_X被毒を判定する場合には、リッチスパイ
クのタイミングはいわゆる「ＮＯ_Xカウンタ」を用いて
判定し、ＮＯ_Xセンサ出力は用いないようにしている。

【００５６】すなわち、本実施形態ではＥＣＵ３０はリ
ーン空燃比運転中の機関運転状態（例えば機関負荷（燃
料噴射量）と機関回転数）とに基づいて、その運転状態
における単位時間当りのＮＯ_X発生量（ｍｇ／ｓｅｃ）
を予め実験により求めておいた関係を用いて算出し、リ
ーン空燃比運転中このＮＯ_X発生量に所定の比率を乗じ
た値を積算してＮＯ_Xカウンタ値を逐次算出する。機関
で単位時間当りに発生するＮＯ_X量のうち所定の比率の
量のＮＯ_XがＮＯ_X吸蔵還元触媒に吸蔵されると仮定する
と、このＮＯ_Xカウンタ積算値はその時点におけるＮＯ_X
吸蔵還元触媒の吸蔵したＮＯ_X量に対応する値となる。
ＥＣＵ３０は、このＮＯ_Xカウンタ値が所定値（例えば
正常なＮＯ_X吸蔵還元触媒のＮＯ_X最大保持量の６０パー
セント程度のＮＯ_X吸蔵量に対応する値）に到達したと
きにリッチスパイクを実行し、吸蔵したＮＯ_Xを還元浄
化する。これにより、ＮＯ_Xセンサ出力を用いることな
くリッチスパイクタイミングを決定することが可能とな
る。

【００５７】次に、上述したＳＯ_X被毒解消操作につい
て図５、図６を用いて具体的に説明する。図５はＳＯ_X
被毒が生じているか否かの有無の判定操作を具体的に示
すフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ３０により
一定時間毎に実行されるルーチンにより実施される。図
５の操作では、図４で説明したＮＯ_Xセンサ１０出力に
基づいて推定したＮＯ_X浄化能力の低下によりＳＯ_X被毒
の有無が判定される。

【００５８】図５の操作では、まずステップ５０１で現
在機関がリーン空燃比運転されているか否かが判定され
る。現在機関がリーン空燃比運転されていない場合に
は、図４の方法でＮＯ_X浄化能力（ＮＯ_X吸蔵能力）を推
定することはできないため、ステップ５２５に進み、現
在リーン空燃比運転が実行されていないのはリッチスパ
イクを実行中であるためか否かを判定する。現在リッチ
スパイク実行中でない場合は、現在定常的に理論空燃比
またはリッチ空燃比の運転が行われているため本操作は
ＳＯ_X被毒判定を行うことなく直ちに終了する。また、
ステップ５２５で現在リッチスパイク実行中であった場
合には、リッチスパイク操作終了後に再度ＳＯ_X被毒判
定操作を新たに開始するため、ステップ５２７で今まで
に記憶したＮＯ_Xセンサ１０出力最大値ＲＮＭＸと最小
値ＲＮＭＮとを予め定めた初期値ＲＮＭＸ０、ＲＮＭＮ
０に設定する。

【００５９】ステップ５０１で現在機関がリーン空燃比
運転中であった場合には、次にステップ５０３で現在の
機関負荷（燃料噴射量ＱＪ）と機関回転数ＮＥとが読込
まれる。更に、ステップ５０５では現在機関が定常運転
されているか否かが判定される。ステップ５０５では、
読込んだ燃料噴射量ＱＪと機関回転数ＮＥとの前回本操
作実行時からの変化が所定値以下である場合には現在機
関が定常運転されていると判定する。現在機関が定常運
転されていない場合にはＳＯ_X被毒の判定は実行せずに
本操作は終了する。

【００６０】次いで、ステップ５０７ではＮＯ_Xセンサ
１０からＮＯ_X吸蔵還元触媒７下流側排気中のＮＯ_X濃度
ＲＮが読込まれる。また、ステップ５０９から５１５で
は、このＮＯ_X濃度ＲＮの最大値ＲＮＭＸと最小値ＲＮ
ＭＮとを記憶する。

【００６１】そして、ステップ５１７と５１９とでは、
ステップ５１１、５１５で記憶したＮＯ_X濃度最大値Ｒ
ＮＭＸと最小値ＲＮＭＮとが、それぞれ予め定めた判定
値ＫＭＡＸ、ＫＭＩＮを越えているか否かを判定する。
図４で説明したように、ＲＮＭＸ＞ＫＭＡＸかつＲＮＭ
Ｎ＞ＫＭＩＮであった場合には、現在ＮＯ_X吸蔵還元触
媒７のＮＯ_X浄化力が低下しておりＳＯ_X被毒が生じてい
ると判断される。従って、ステップ５１７と５１９との
両方のステップで肯定判定がなされた場合には、ステッ
プ５２１では、現在ＮＯ_X吸蔵還元触媒７にＳＯ_X被毒が
生じていることを示すフラグＦＳＸが１（被毒）に設定
される。

【００６２】また、ステップ５２３では、理論空燃比フ
ラグＲＣの値が１にセットされる。理論空燃比フラグＲ
Ｃの値が１にセットされると、別途ＥＣＵ３０により実
行される図示しない制御操作によりＳＯ_X被毒が解消す
るまで機関が理論空燃比運転されるようになる。機関を
理論空燃比で運転することにより排気中のＮＯ_Xの量は
低下する。また、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７は理論空燃比近
傍の空燃比領域では酸化還元を同時に行う三元触媒とし
て機能し、ＮＯ_X浄化能力が低下してもこの三元触媒と
しての能力は低下しない。このためＮＯ_X浄化能力が低
下したときに機関を理論空燃比で運転することにより、
排気中のＮＯ_Xの量を低下させるとともに、ＮＯ_X吸蔵還
元触媒によりＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_Xの３成分を同時に浄化
することができ、ＮＯ_X浄化能力が低下した触媒を通過
してＮＯ_Xが大気に放出されることが防止される。

【００６３】次に、図６はＳＯ_X被毒が生じていると判
定された場合のＳＯ_X被毒解消操作について説明するフ
ローチャートである。図６の操作は、ＥＣＵ３０により
一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。図６
の操作では、ステップ６０１で機関負荷ＱＪと回転数Ｎ
Ｅとが読込まれ、ステップ６０３では、ＱＪとＮＥとに
基づいて現在の機関の運転領域Ａｉが図２のいずれの領
域に該当するかが判定される。

【００６４】また、ステップ６０５では、ＳＯ_X被毒フ
ラグＦＳＸの現在の値ＦＳＸが１にセットされているか
否か、すなわちこの運転領域でＳＯ_X被毒が生じている
か否かが判定され、生じていない場合（ＦＳＸ≠１）に
はステップ６０７以下を実行することなく本操作を終了
する。ステップ６０５でＦＳＸ＝１であった場合、すな
わちこの運転領域でＳＯ_X被毒が生じていた場合には、
ステップ６０７で現在の運転領域に設定されている被毒
解消操作（図２の（１）：理論空燃比運転のみ、
（２）：排気通路切換、（３）：気筒バンク制御、
（４）：ポスト燃料噴射）を選択するとともに、ステッ
プ６０９では、被毒解消操作を開始する下限排気温度Ｔ
ＥＳｉを運転領域に応じて設定する。

【００６５】そして、ステップ６１１では現在の排気温
度ＴＥＸが、予め定めた現在の運転領域における被毒解
消操作開始下限温度ＴＥＳｉに到達しているか否かを判
定し、到達していない場合にはそのまま操作を終了し、
排気温度がＴＥＳｉまで上昇するのを待つ。これによ
り、排気温度が極端に低いような場合にはＳＯ_X被毒解
消操作を開始せず、ある程度排気温度が上昇してから被
毒解消操作が開始されるようになるため、触媒昇温に要
する熱量の増大を抑制することができる。なお、図５の
判定操作ではＳＯ_X被毒フラグＦＳＸの値が１にセット
されるのと同時に理論空燃比フラグＲＣの値が１にセッ
トされるため、ステップ６１１で排気温度が下限温度に
到達しておらずＳＯ_X被毒解消操作が開始されない場
合、あるいは一旦温度が上昇したにもかかわらず何らか
の理由で排気温度が低下してＳＯ_X被毒解消操作が中断
された場合にも、機関は理論空燃比で運転され、ＮＯ_X
吸蔵還元触媒のＮＯ_X浄化能力低下によりＮＯ_Xが大気に
放出されることが防止される。

【００６６】ステップ６１１で排気温度が下限値ＴＥＳ
ｉに到達していた場合には、ステップ６１３では、ステ
ップ６０７で選択した種類のＳＯ_X被毒解消操作が行わ
れ、ステップ６１５で被毒解消操作が完了したと判定さ
れるまで被毒解消操作が継続される。ステップ６１５の
被毒解消操作完了の判定は、例えばステップ６１３で被
毒解消操作が開始されてから触媒温度がＳＯ_X放出温度
以上になっている時間が所定時間以上継続したか否か、
或は被毒解消操作開始後の燃料消費量が所定量以上にな
ったか否かにより判断する。ステップ６１５でＳＯ_X被
毒解消操作が完了した場合には、ステップ６１７と６１
９とで、ＳＯ_X被毒フラグＦＳＸと理論空燃比フラグＲ
Ｃの値を０にセットした後操作を終了する。これによ
り、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７がＮＯ_X浄化能力を回復した状
態でリーン空燃比運転が再開されるようになる。

【００６７】なお、本実施形態では、各運転領域毎にＳ
Ｏ_X被毒操作実行の下限温度ＴＥＳｉを設定している
が、この下限温度は例えば、各運転領域で理論空燃比運
転を行った場合に最終的に到達する排気温度付近に設定
してもよい。この場合には、ＳＯ_X被毒判定とともに各
運転領域で理論空燃比運転が行われると、実際に排気温
度が理論空燃比運転に相当する温度まで上昇すると直ち
にＳＯ_X被毒解消操作が開始されるようになる。また、
上記下限温度ＴＥＳｉを各運転領域に異なる値に設定す
るのではなく、各運転領域に共通した値に設定するよう
にすることも可能である。

【００６８】

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、ＮＯ_X
浄化触媒の被毒解消の際に、複数の種類の被毒解消操作
の中から機関運転状態に応じた最適なものを選択して実
行するようにしたため、機関運転状態にかかわらず確実
かつ効率的にＮＯ_X浄化触媒の被毒解消を行うことが可
能となる共通の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の実
施形態の概略構成を示す図である。

【図２】機関運転領域毎の被毒解消操作ＮＯ_X浄化触媒
設定を示す図である。

【図３】排気通路切換によるＮＯ_X吸蔵還元触媒の温度
制御を説明する図である。

【図４】ＮＯ_X吸蔵還元触媒のＮＯ_X浄化能力の推定方法
の一例を示す図である。

【図５】ＮＯ_X吸蔵還元触媒のＳＯ_X被毒判定操作を具体
的に説明するフローチャートである。

【図６】ＮＯ_X吸蔵還元触媒のＳＯ_X被毒解消操作を具体
的に説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１…内燃機関本体２…排気通路７…ＮＯ_X吸蔵還元触媒１０…ＮＯ_Xセンサー３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）

フロントページの続きＦターム(参考） 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AA28 AB06 AB13 BA04 BA11 BA33 CA18 CA27 CB08 DA01 DA02 DB10 EA01 EA17 EA30 EA32 EA38 FB02 FC02 FC07 GA06 GB01W GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X GB16X GB17X HA15 HA37 HB05 HB06 4D048 AA06 AB02 AB07 BC01 BD01 BD02 CC25 CC26 DA01 DA02 DA03 DA06 DA08 DA20 EA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関排気系に配置され、排気中のＮＯ_X
を浄化するとともに排気中の特定物質を吸着もしくは吸
収により保持し、保持量の増大に応じて前記ＮＯ_Xの浄
化能力が低下するＮＯ_X浄化触媒と、前記特定物質の保持量増大により前記ＮＯ_X浄化触媒の
ＮＯ_X浄化能力が低下したときに、前記ＮＯ_X浄化触媒か
ら前記特定物質を放出させてＮＯ_X浄化能力を回復させ
る被毒解消操作を行う被毒解消手段とを備えた内燃機関
の排気浄化装置において、前記被毒解消手段は、予め定められた複数の種類の被毒
解消操作の中から機関の運転状態に応じて選択した被毒
解消操作を実行し、前記ＮＯ_X浄化触媒から前記特定物
質を放出させることを特徴とする、内燃機関の排気浄化
装置。
【請求項２】前記被毒解消操作は、機関排気空燃比を
理論空燃比またはリッチ空燃比とするとともに、排気温
度を予め定めた温度以上に上昇させる操作である、請求
項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。