JP2605579C - - Google Patents

Info

Publication number
JP2605579C
JP2605579C JP2605579C JP 2605579 C JP2605579 C JP 2605579C JP 2605579 C JP2605579 C JP 2605579C
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
fuel ratio
absorbent
exhaust gas
exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
Other languages
Japanese (ja)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Publication date

Links

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】 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NOxを効率的に
除去可能な内燃機関の排気浄化装置に関する。 【0002】 【従来の技術】 リーン空燃比の燃焼を行う内燃機関の排気通路に、流入排気の空燃比がリーン
のときにNOxを吸収し、流入排気中の酸素濃度が低下したときに吸収したNOx
を放出するNOx吸収剤を配置して排気中のNOxを吸収させ、NOx吸収後に機
関に供給する燃料を増量して前記NOx吸収剤に流入する排気空燃比をリッチに
することにより前記NOx吸収剤から吸収したNOxを放出させるとともに放出さ
れたNOxを排気中の未燃HC、CO等の還元成分により還元浄化する内燃機関
の排気浄化装置が本願出願人により既に提案されている(特願平4−21431
3号)。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】 上述のように、NOx吸収剤は排気空燃比がリーンのときに排気中のNOxを吸
収する。しかし、後述するようにNOx吸収剤がNOxを吸収するためには排気中
に酸素が存在することが必要とされるため、排気空燃比が理論空燃比より小さく
(濃く)、従って排気中の酸素濃度が低いような場合には上記のNOx吸収剤で
は排気中のNOxを吸収することができない。 【0004】 このため、大部分の運転領域でリーン空燃比の燃焼を行う機関に対しては上記
のNOx吸収剤を使用して排気中のNOxを略完全に除去することが可能となるが
、理論空燃比を中心としてリッチ側とリーン側の空燃比の燃焼を周期的に繰り返
すような機関に上記のNOx吸収剤を使用した場合には空燃比が理論空燃比近傍
にある期間はNOx吸収剤はNOxを吸収せず、NOxの浄化が不十分になる問題
がある。 【0005】 一方、理論空燃比近傍でリッチ側とリーン側の空燃比の燃焼を周期的に繰り返
す機関の排気通路に、流入する排気の空燃比が理論空燃比のときに排気中のNO
xの還元とHC、COの酸化とを同時に行う三元触媒を配置して、排気中の上記
三成分を同時に浄化するようにした内燃機関の排気浄化装置が従来から一般に用
いられている。 【0006】 しかし、三元触媒は排気空燃比が理論空燃比近傍にあるときには上記三成分を
高い効率で浄化することができるが、排気空燃比が理論空燃比よりリーン側にな
るとNOxの浄化率が急激に低下する特性があるため、理論空燃比近傍でリッチ
側とリーン側の空燃比の燃焼を交互に繰り返すような機関ではリーン側での浄化
率低下のため全体としてNOxの浄化が不十分になる傾向がある。 【0007】 一方、三元触媒の上記リーン側でのNOxの浄化率低下を補うため、排気通路
に直列に複数の三元触媒を配置して全体としてリーン側でのNOx浄化率を向上
させることも考えられるが、このような配置をとった場合でも全体としてのNO
x浄化率は殆ど向上しない。これは、NOx濃度が低いとNOx分子が触媒上で還
元される確率が低下するため、三元触媒のNOx浄化率は流入排気中のNOx濃度
が低いと大幅に低下するためである。 【0008】 従って、排気通路に複数の三元触媒を直列に配置した場合には、最初の三元触
媒である程度のNOxが浄化され排気中のNOx濃度が低下するが、二番目以降の
三元触媒ではNOxの浄化率が大幅に低下し、全体としての浄化率は最初の三元
触媒の浄化率に近い値になってしまう。 例えば、同一の三元触媒を排気通路に
二つ配置して排気を流した場合、最初の三元触媒では95パーセント程度のNO
x浄化率を得ることができるが、二蕃目の三元触媒では浄化率は大幅に低下して
しまい、両方の三元触媒を合わせた全体としての浄化率は96パーセント程度に
しかならない。このため、複数の三元触媒を排気通路に直列に配置してもNOx
の浄化率の大幅な向上を得ることはできない。 【0009】 本発明は、上記問題に鑑み、理論空燃比を中心としてリッチ側とリーン側との
空燃比の燃焼を交互に繰り返す内燃機関の排気中のNOxを効果的に浄化するこ
とのできる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】 本発明によれば、機関の燃焼空燃比を理論空燃比を中心としてリッチ空燃比側 とリーン空燃比側とに周期的に交互に変化させる空燃比制御装置を備えた内燃機
関の排気通路に、流入する排気の空燃比が理論空燃比のときに排気中のNOx
還元とHC、COの酸化とを同時に行う三元触媒を配置するとともに、該三元触
媒の下流側の排気通路に、流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のNO
xを吸収し流入する排気の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出するNOx
吸収剤を配置した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、本発明によれば前記空燃比制御装置は、前記NOx吸収剤の温度を検出
する手段と、検出したNOx吸収剤温度に応じて機関の燃焼空燃比を理論空燃比
よりリッチ空燃比側に保持する期間を変更する手段とを備えた内燃機関の排気浄
化装置が提供される。 さらに、本発明によれば前記空燃比制御装置は、機関排気の一部を機関吸気通
路に還流させる手段と、該還流排気流量を制御する手段とを備え、該還流排気流
量を周期的に制御することにより機関空燃比をリッチ空燃比側とリーン空燃比側
に周期的に交互に変化させる内燃機関の排気浄化装置が提供される。 【0012】 また、本発明によれば、前記NOx吸収剤に流入する排気の空燃比を検出する
手段と、前記NOx吸収剤に二次空気を導入する手段とを更に備え、前記NOx
収剤に流入する排気の空燃比がリーンであるときに前記NOx吸収剤に二次空気
を導入することを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置が提供される。 【0013】 【作用】 機関の燃焼空燃比が理論空燃比よりリーン側に制御されたときには排気中のH
C、CO成分は上流側の三元触媒により浄化され、三元触媒で浄化されなかった
NOx成分は下流側のNOx吸収剤に吸収される。また、機関の燃焼空燃比が理論
空燃比よりリッチ側に制御されたときには排気中のNOx成分は上流側の三元触
媒で浄化され、三元触媒で浄化されずに下流側のNOx吸収剤に流入するHC、
CO成分によりNOx吸収剤から吸収したNOxが放出されるとともに還元浄化さ
れる。このため、排気空燃比が理論空燃比からリッチ側とリーン側とに交互 に変動しても全体として高いNOx浄化率が維持される。 【0014】 また、上記NOx吸収剤からのNOxの放出と還元浄化とに要する時間はNOx
吸収剤の温度により相違するため、排気空燃比をリッチ側に制御する期間を一律
に設定するとNOx吸収剤から吸収したNOxの全量が放出されない場合が生じ、
時間とともにNOx吸収剤のNOx吸収能力が低下するおそれがある。従って、機
関燃焼空燃比をリッチ側に制御する期間をNOx吸収剤の温度に応じて変化させ
ることにより温度の変化にかかわらずNOx吸収剤からのNOxの放出と還元浄化
とが完全に行われ、NOx吸収剤の吸収能力が維持される。 【0015】 また、NOx吸収剤のNOx吸収能力を最大限に利用するためには、機関燃焼空
燃比のリッチ側とリーン側との切換え周期を比較的長く設定することが望ましい
が、燃料供給量を制御して空燃比を切換えると比較的出力トルクの変動が大きい
ため、切換え周期を長く設定すると空燃比切換えの際の機関出力トルクの変動に
より運転性が悪化する場合がある。一方、機関に導入する排気還流量を変えるこ
とにより機関燃焼空燃比をリッチとリーンに制御すれば、機関への燃料供給量を
変えることなく機関の燃焼空燃比が制御されるため空燃比切換え時の出力トルク
の変動が低減される。従って、機関に導入する排気還流量を変えて機関燃焼空燃
比をリッチ側とリーン側とに制御することにより、機関燃焼空燃比の切換え周期
をNOxの浄化に最適に設定した場合の出力トルク変動による運転性の悪化が低
減される。 【0016】 さらに、機関燃焼空燃比がリーンに制御されてNOx吸収剤に流入する排気空
燃比がリーンになったときにNOx吸収剤に二次空気を供給することにより、N
x吸収剤に流入する排気の空燃比は更に大きく(薄く)制御される。このため
、機関空燃比がリーンに制御されているときにNOx吸収剤は十分な量の酸素の
存在下でNOxの吸収を行うようになり、NOx吸収剤のNOx吸収能力が十分に
発揮される。 【0017】 【実施例】 図1は本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の一実施例を示す全体概略図であ
る。図1において、1は内燃機関本体、2は機関1の吸気通路、4はスロットル
弁、3は吸気通路2に配置されたエアフローメータを示す。エアフローメータ3
は吸入空気量に比例した電圧信号を出力し、この出力信号はA/D変換器101
を介して後述する電子制御回路(ECU)10の入出力インターフェイス102
に入力されている。また、機関1のディストリビュータ4には、たとえばクラン
ク角CAに換算して720°毎に基準位置検出用パルス信号を発生するクランク
角センサ5およびクランク角CAに換算して30°毎に基準位置検出用パルス信
号を発生するクランク角センサ6が設けられており、これらクランク角センサ5
,6のパルス信号は制御回路10の入出力インターフェイス102に供給されて
いる。 【0018】 さらに、吸気通路2には各気筒毎に燃料供給系から加圧燃料を吸気ポートへ供
給するための燃料噴射弁7が設けられている。 機関1の排気通路14には上流側から、排気中の酸素成分濃度に応じた電圧信
号を発生するO2センサ13、理論空燃比で排気中のNOxの還元とHC、COの
酸化とを同時に行う三元触媒12、リーン空燃比で排気中のNOxを吸収し、排
気酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出するNOx吸収剤16が、この順に
配置されている。 【0019】 O2センサ13は排気中の酸素の分圧を検出するものであるが、排気中の残存
酸素濃度は理論空燃比を境にして急激に変化するため、空燃比に対するO2セン
サ13の出力電圧VOMは図8に示すように理論空燃比よりリッチ側とリーン側
とで急激に変化する特性を示す。このため、O2センサ13の出力電圧から空燃
比が理論空燃比よりリッチ側であるかリーン側であるかを正確に判断できる。本
実施例では、O2センサ13の出力電圧はA/D変換器101を介してECU1
0の入出力インターフェイス102に入力され、後述の機関燃焼空燃比の制御に
使用されている。 【0020】 電子制御回路(ECU)10は、たとえばマイクロコンピュータとして構成さ
れ、入出力インターフェイス102、AD変換器、CPU103の外に、ROM
104、RAM105、クロック発生回路107等を備えている。 本実施例ではECU10は機関1の燃料噴射弁7を制御して機関に供給する燃
料の量を調節する。この目的でECU10の入出力インターフェイス102には
上記の他に機関冷却水温度THW、NOx吸収剤16出口の排気温度TEXが、
それぞれ冷却水温度センサ8、排気温度センサ9からA/D変換器101を介し
て入力されている。 【0021】 さらに、ECU10は、燃料噴射弁7からの燃料噴射量を制御するためにダウ
ンカウンタ108、フリップフロップ109、および駆動回路110を備えてい
る。すなわち、後述のルーチンにおいて、燃料噴射量(噴射時間)TAUが演算
されると、燃料噴射時間TAUがダウンカウンタ108にプリセットされると共
にフリップフロップ109もセットされる。この結果、駆動回路110が燃料噴
射弁7の付勢を開始する。他方、ダウンカウンタ108がクロック信号(図示せ
ず)を計数して最後にその出力端子が“1”レベルとなったときに、フリップフ
ロップ109がセットされて駆動回路110は燃料噴射弁7の付勢を停止する。
つまり、上述の燃料噴射時間TAUだけ燃料噴射弁7は付勢され、従って、燃料
噴射時間TAUに応じた量の燃料が機関本体1の燃料室に送り込まれることにな
る。 【0022】 エアフローメータ3の吸入空気量データQおよび冷却水温データTHW、排気
温度データTEXは所定時間もしくは所定クランク角毎に実行されるA/D変換
ルーチンによって取込まれてRAM105の所定領域に格納される。つまり、R
AM105におけるデータQおよびTHWは所定時間毎に更新されている。また
、回転速度データNeはクランク角センサ6の30°CA毎の割込みによって演
算されてRAM105の所定領域に格納される。 【0023】 三元触媒12としては例えば、アルミナ等の担体上に白金Pt、ロジウムRh
、パラジウムPd等の貴金属を担持した三元性を有する触媒が使用される。三元
触媒16は図2に示すように流入する排気の空燃比が理論空燃比では排気中のN
xの還元とHC、COの酸化とを同時に行いこれら三成分を同時に浄化するこ
とができる。しかし、排気空燃比が理論空燃比からリッチ側になるとNOxの浄
化率が低下し、リーン側になるとHC、CO成分の浄化率が低下する特性を有す
る。また、リーン側では特にNOxの浄化率の低下が急激である。このため、後
述の燃料噴射ルーチンにより機関燃焼空燃比がリーン側に振れ、三元触媒に流入
する排気の空燃比がリーンになると排気中のNOxの浄化が不十分になる。 【0024】 また、三元触媒では、排気中のNOx濃度が低下すると触媒上でのNOxの還元
反応の機会が減り、NOx浄化率が低下する。このため、前述のように排気通路
に複数の三元触媒を直列に配置した場合には、上流側の三元触媒で排気中のNO
xがある程度浄化され、下流側の三元触媒に流入する排気中のNOx濃度が低下す
ると下流側の三元触媒の浄化率が低下することになり、排気空燃比がリーンのと
きのNOx浄化率はほとんど向上しない。 【0025】 本実施例では、三元触媒12下流側の排気通路にNOx吸収剤16を配置する
ことにより排気空燃比がリーン側のときの三元触媒12のNOx浄化率の低下を
補って全体として高いNOx浄化率を達成している。 本実施例で使用するNOx吸収剤16は例えばアルミナを担体とし、この担体
上に例えばカリウムK,ナトリウムNa,リチウムLi,セシウムCs のようなア
ルカリ金属、バリウムBa,カルシウムCa のようなアルカリ土類、ランタンLa
,イットリウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Pt のよ
うな貴金属とが担持されている。このNOx吸収剤16は流入する排気の空燃比
がリーンの場合にはNOxを吸収し、酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出
するNOxの吸放出作用を行う。 【0026】 なお、上述の排気空燃比とは、ここではNOx吸収剤16の上流側の排気通路 や機関燃焼室、吸気通路等にそれぞれ供給された空気量の合計と燃料及び還元剤
の量との合計の比を意味するものとする。従って、NOx吸収剤16の上流側排
気通路や吸気通路に燃料や空気が供給されない場合には排気空燃比は機関の燃焼
空燃比(機関燃焼室内の燃焼における空燃比)と等しくなる。 【0027】 本実施例では、機関燃焼空燃比がリーン側に制御されNOx吸収剤16に流入
する排気空燃比がリーンになると、NOx吸収剤16は三元触媒で浄化されなか
った排気中のNOxの吸収を行う。また、機関燃焼空燃比がリッチ側に制御され
、NOx吸収剤16に流入する排気の酸素濃度が低下するとNOx吸収剤16は吸
収したNOxの放出を行う。 【0028】 この吸放出作用の詳細なメカニズムについては明らかでない部分もある。しか
し、この吸放出作用は図3に示すようなメカニズムで行われているものと考えら
れる。次にこのメカニズムについて担体上に白金Pt およびバリウムBa を担持
させた場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、
希土類を用いても同様なメカニズムとなる。 【0029】 すなわち、流入排気が理論空燃比よりリーンになると流入排気中の酸素濃度が
大巾に増大し、図3(A)に示されるようにこれら酸素O2がO2 -またはO2-の形で
白金Pt の表面に付着する。一方、流入排気中のNOは白金Pt の表面上でこの
2 -またはO2-と反応し、NO2となる(2NO+O2→2NO2)。次いで生成
されたNO2の一部は白金Pt上で酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリ
ウムBaOと結合しながら図3(A)に示されるように硝酸イオンNO3 -の形で吸
収剤内に拡散する。このようにしてNOxがNOx吸収剤16内に吸収される。 【0030】 上述のように、NOx吸収剤16では、流入排気の空燃比がリーンであり排気
中の酸素濃度が高い限り白金Pt の表面でNO2が生成され、吸収剤のNOx吸収
能力が飽和しない限りNO2が吸収剤内に吸収されて硝酸イオンNO3 -が生 成される。このため、NOx吸収剤16は流入する排気中の酸素濃度が高い限り
排気中のNOx濃度にかかわらず高いNOx吸収能力を発揮する。 【0031】 一方、流入排気中の酸素濃度が低下してNO2の生成量が減少すると、NOx
収剤16では上記とは反応が逆方向(NO3 -→NO2)に進み、吸収剤内の硝酸
イオンNO3 -がNO2の形で吸収剤から放出される。すなわち、流入排気中の酸
素濃度が低下するとNOx吸収剤16からNOxが放出されることになる。 【0032】 このとき、流入排気中にHC,CO等の還元成分が存在すると、これらの成分
は白金Pt 上の酸素O2 -またはO2-と反応して酸化され、白金Pt上の酸素を消
費する。また、排気中の酸素濃度低下によりNOx吸収剤16から放出されたN
2は図3(B)に示すようにHC,COと反応して還元される。このようにして白
金Pt の表面上にNO2が存在しなくなると吸収剤から次から次へとNO2が放出
される。従って流入排気中にHC,CO成分が存在すると短時間のうちにNOx
吸収剤16からNOxが放出され、還元されることになる。 【0033】 すなわち、流入排気中のHC,COは、まず白金Pt 上のO2 -またはO2-と直
ちに反応して酸化され、次いで白金Pt 上のO2 -またはO2-が消費されてもまだ
HC,COが残っていればこのHC,COによって吸収剤から放出されたNOx
および機関から排出されたNOxが還元される。このように、NOx吸収剤は、排
気空燃比がリーンの時に低濃度のNOxを吸収し、排気酸素濃度が低下した時に
吸収したNOxを濃縮した形で放出するNOxの濃縮作用を行うため、放出したN
xは略完全に還元され、低濃度のNOxに対しても極めて高い浄化率を得ること
ができる。 【0034】 次に、上記NOx吸収剤16を三元触媒12下流側に配置した場合の作用につ
いて説明する。 本実施例では、後述のルーチンにより機関燃焼空燃比は周期的に理論空燃比に 対してリッチ側とリーン側とに交互に制御され、排気空燃比もそれに応じてリー
ン空燃比とリッチ空燃比とに交互に変動する。 【0035】 機関燃焼空燃比が理論空燃比に対してリーン側に制御されると、排気の酸素濃
度は急激に増大する。この状態で排気通路14の三元触媒12に流入する排気は
リーンであり酸素濃度が高く、比較的多量のNOxを含んでいる。一方、排気空
燃比が理論空燃比に対してリーン側に制御されると、図2に示すように三元触媒
12ではHC、COの浄化率は高い値に維持されるが、NOxの浄化率は大幅に
低下する。このため、三元触媒12では排気中のHC、COは、そのほとんどが
浄化されるがNOxの一部は三元触媒12で浄化されずに触媒を通過する。従っ
て、下流側に配置したNOx吸収剤16に流入する排気はリーン空燃比であり、
上流側の三元触媒12で浄化されなかった比較的低濃度のNOxを含んでいる。
このため、NOx吸収剤16は排気中のNOxのほぼ全量を吸収し、NOx吸収剤
16を通過する排気からNOxがほぼ完全に除去される。 【0036】 次に、機関燃焼空燃比が理論空燃比に対してリッチ側に制御されると、排気の
酸素濃度は急激に低下する。また、この状態ではNOxの発生量は比較的少なく
未燃HC、COの発生量が増大する。従って三元触媒12に流入する排気はリッ
チになり酸素濃度が高く、比較的多量のHC、COを含んでいる。図2に示すよ
うに排気空燃比が理論空燃比に対してリッチ側になると三元触媒12ではNOx
の浄化率は高く維持されるがHC、COの浄化率は低下するため、排気中のHC
、COの一部は三元触媒12で浄化されずに触媒を通過する。 【0037】 従って、下流側のNOx吸収剤16には酸素濃度が低く、かつHC、COを含
む排気が流入する。このため、NOx吸収剤16では排気酸素濃度の低下により
排気リーン時に吸収したNOxが放出され、放出されたNOxは排気中のHC、C
O成分を消費しつつ還元浄化される。また、この排気は上流側の三元触媒12で
浄化されなかった微量のNOxをも含んでいるが、この排気中のNOxも上記と同
様にNOx吸収剤16で還元浄化されるため、NOx吸収剤16を通過する 排気はNOxをほとんど含まない。 【0038】 このように、三元触媒12の下流側に、流入する排気の空燃比がリーンのとき
に排気中のNOxを吸収し排気酸素濃度が低下したときに吸収したNOxを放出す
るNOx吸収剤16を配置することにより、全体としてのNOx浄化率が大幅に改
善される。 以下、図1のECU10による上記の機関燃焼空燃比制御動作を説明する。本
実施例では、燃料噴射弁7からの燃料噴射量を排気通路14のO2センサ13の
出力に応じてフィードバック制御することにより機関燃焼空燃比が理論空燃比を
中心としてリッチ側とリーン側とに交互に周期的に変化するように制御している
。 【0039】 図4は燃料噴射弁7からの燃料噴射量演算ルーチンであって、所定クランク角
、たとえば360°毎に実行される。ステップ401では、RAM105より吸
入空気量データQ及び回転速度データNeを読出して基本噴射量TAUP(TA
UPは理論空燃比を得る噴射時間)を演算する。TAUPは、たとえばTAUP
←α・Q/Ne(αは定数)の形で求められる。ステップ402では、最終噴射
量TAUを、TAU←TAUP・FAF・β+γにより演算する。ここで、FA
Fは空燃比をリッチ側とリーン側とに周期的に変化させるための空燃比補正係数
であり、後述のルーチンにより設定される。また、β,γは他の運転状態パラメ
ータによって定まる補正量である。次いで、ステップ403で、噴射量TAUを
ダウンカウンタ108にセットすると共にフリップフロップ109をセットして
燃料噴射を開始させる。そして、ステップ404でこのルーチンを終了する。 【0040】 なお、上述のごとく、噴射量TAUに相当する時間が経過すると、ダウンカウ
ンタ108の出力信号によってフリップフロップ109がリセットされて燃料噴
射は終了する。 図5、図6はO2センサ13の出力にもとづいて空燃比補正係数FAFを演算
する空燃比フィードバック制御ルーチンであって、所定時間たとえば4ms毎に実 行される。 【0041】 図5でルーチンがスタートするとステップ501では、O2センサ13による
空燃比の閉ループ(フィードバック)条件が成立しているか否かを判別する。た
とえば、冷却水温が所定値以下の時、機関始動中、始動後増量中、暖機増量中、
パワー増量中、触媒過熱防止のための燃料噴射量増量中、O2センサ13の出力
信号が一度も反転していない時、燃料カット中等はいずれも閉ループ条件が不成
立であり、その他の場合であれば閉ループ条件が成立する。閉ループ条件が不成
立のときには、ステップ525(図6)に進み、空燃比補正係数FAFを1.0
に設定してルーチンを終了する。ステップ501で閉ループ条件が成立している
場合にはステップ502以下を実行する。 【0042】 すなわち、ステップ502では、O2センサ13の出力VOMをA/D変換し
て取込み、ステップ503でVOMが比較電圧VR1以下か否かにより、空燃比が
リッチかリーンかを判別する。比較電圧VR1は、O2センサ13出力の振幅中心
の電圧である(図8参照)。ステップ503で空燃比がリーン(VOM≦VR1
であれば、ステップ504でディレイカウンタCDLYが正か否かを判別し、C
DLY>0であればステップ505でCDLYを0とし、ステップ506に進む
。ステップ506では、ディレイカウンタCDLYを1減算し、ステップ507
,508でディレイカウンタCDLYを最小値TDLでガードする。この場合、
ディレイカウンタCDLYが最小値TDLに到達したときにはステップ509で
空燃比フラグF1を“0”(リーン)とする。なお、最小値TDLはO2センサ
13の出力がリッチからリーンに変化してもリッチ状態であるとの判断を保持す
るためのリーン遅延時間であって、本実施例では負の一定値とされる。 【0043】 また、ステップ503で空燃比がリッチ(VOM>VR1)であった場合には、
ステップ510に進み、ディレイカウンタCDLYが負か否かを判別し、CDL
Y<0であればステップ511でCDLYを0とし、ステップ512に進む。ス
テップ512ではディレイカウンタCDLYを1加算し、ステップ513,51 4でディレイカウンタCDLYを最大値TDRでガードする。この場合、ディレ
イカウンタCDLYが最大値TDRに到達したときにはステップ515で空燃比
フラグF1を“1”(リッチ)とする。なお、最大値TDRはO2センサ13の
出力においてリーンからリッチへの変化があってもリーン状態であるとの判断を
保持するためのリッチ遅延時間であって、本実施例では正の一定値とされる。 【0044】 次に、ステップ516(図6)では、前述の空燃比フラグF1の符号が反転し
たか否か、すなわち遅延処理後の空燃比が反転したか否かを判別する。空燃比が
反転していれば、ステップ517で、空燃比フラグF1の値により、リッチから
リーンへの反転か、リーンからリッチへの反転かを判別する。リッチからリーン
への反転(“1”→“0”)であれば、ステップ518で、FAF←FAF+R
SRとスキップ的に増大させ、逆に、リーンからリッチへの反転(“0”→“1
”)であれば、ステップ519で、FAF←FAF−RSLとスキップ的に減少
させるスキップ処理を行う。 【0045】 ステップ516で空燃比フラグF1の符号が反転していなければ、ステップ5
20,521,522で積分処理を行う。つまり、ステップ520で、F1=“
1”か否かを判別し、F1=“0”(リーン)であればステップ521でFAF
←FAF+KIRとし、他方、F1=“1”(リッチ)であればステップ522
でFAF←FAF−KILとする。ここで、積分定数KIR,KILはスキップ
量RSR,RSLに比して十分小さく設定してあり、KIR(KIL)<RSR
(RSL)である。従って、ステップ521はリーン状態(F1=“0”)で燃
料噴射量を徐々に増大させ、ステップ522はリッチ状態(F1=“1”)で燃
料噴射量を徐々に減少させる。 【0046】 次に、ステップ523では、ステップ523,524.526,527で演算
された空燃比補正係数FAFは最小値、例えば0.8でガードされ、また、最大
値、例えば1.2でガードされる。これにより、何らかの原因で空燃比補正係数
FAFが大きくなり過ぎ、もしくは小さくなり過ぎた場合に、その値で機関の空 燃比を制御してオーバリッチ、オーバリーンになることが防止される。 【0047】 ステップ524では、上記により演算されたFAFをRAM105に格納して
、ステップ526でこのループは終了する。 図7は図5、図6のフローチャートによる動作を補足説明するタイミング図で
ある。O2センサ13の出力VOMにより図7(A)に示すごとくリッチ、リー
ン判別の空燃比信号A/Fが得られると、ディレイカウンタCDLYは、図7(
B)に示すごとく、リッチ状態でカウントアップされ、リーン状態でカウントダ
ウンされる。この結果、図7(C)に示すごとく、遅延処理された空燃比信号A
/F′(フラグF1に相当)が形成される。 【0048】 たとえば、時刻t1で空燃比信号A/F′がリーンからリッチに変化しても、
遅延処理された空燃比信号A/F′はリッチ遅延時間TDRだけリーンに保持さ
れた後に時刻t2でリッチに変化する。時刻t3で空燃比信号A/Fがリッチから
リーンに変化しても、遅延処理された空燃比信号A/F′はリーン遅延時間(−
TDL)相当だけリッチに保持された後に時刻t4でリーンに変化する。 【0049】 従って、空燃比がリッチ側に制御されている時間は、リッチ遅延時間TDRと
リーンスキップ量RSL、リーン積分定数KILにより決定され、また、空燃比
がリーン側に制御されている時間は、リーン遅延時間TDLとリッチスキップ量
RSR、リッチ積分定数KIRにより決定され、これらを適当に設定することに
より空燃比の変化周期を任意に設定することができる。 【0050】 次に、空燃比補正係数FAFの設定の別の実施例について説明する。 上述の実施例では、空燃比補正係数FAFの演算ルーチン(図5、図6)の遅
延時間TDR、TDL、スキップ量RSR、RSL及び、積分定数KIR、KI
Lはそれぞれ一定値とされており、機関燃焼空燃比(すなわち、空燃比補正係数
FAF)は一定の周期でリッチ側とリーン側とに変動するように制御されている
。 【0051】 ところで前述のように、NOx吸収剤16は空燃比がリーン側に制御されてい
るときに排気中のNOxを吸収し、空燃比がリッチ側に制御されているときに吸
収したNOxを放出する。従って空燃比をリッチ側に制御する期間は、NOx吸収
剤が吸収したNOxの全量を放出するのに十分な時間である必要がある。リッチ
空燃比の期間が短いとNOx吸収剤は吸収したNOxが残存しているうちに次のN
x吸収を開始することになり、時間とともにNOx吸収剤のNOx吸収量が増大
してNOx吸収能力が低下するおそれがある。一方、リッチ空燃比の期間が長い
とNOx吸収剤からNOxが全部放出された後もリッチ空燃比の排気が供給される
ことになり、排気中のHC、CO成分がNOx還元に消費されずにそのままNOx
吸収剤を通過してしまうおそれがある。 【0052】 ところが、実際にはNOx吸収剤からのNOxの放出速度は一定ではなくNOx
吸収剤の温度によって変化する。すなわち、NOx吸収剤からのNOx放出速度は
一定温度以下ではNOx吸収剤の温度が高くなる程大きくなり、ある温度で最高
になるが、それ以上では逆に温度が高くなるほど小さくなる(図9参照)。従っ
て、前述の実施例のように空燃比がリッチ側に制御される時間を常に一定に設定
していると、運転条件によってはNOx吸収剤からのNOx放出が完全に行われな
かったり、NOx放出完了後も空燃比がリッチに維持される期間が生じたりする
おそれがある。 【0053】 本実施例では、上記の問題が生じることを防止するため、NOx吸収剤16の
温度に応じて機関の空燃比(空燃比補正係数FAF)がリッチ側に保持される時
間を変更することによりNOx吸収剤の吸収能力の低下防止と未燃HC、COの
排出低減とを図っている。 図9はNOx吸収剤16の温度に対する空燃比のリッチ側保持時間の設定の一
例を示す図である。前述のようにNOx吸収剤16からのNOx放出速度は一定温
度以下(図9の例では300度C以下)では温度の上昇と共に増大し、それ以上
では温度とともに低下する。従って、NOx吸収剤から吸収したNOxの全量 を放出させるのに要する時間は図9に示すように300度C以下では温度の上昇
とともに短く、300度C以上では時間とともに長くなるように設定される。な
お、一定温度以上でNOx放出速度が温度とともに低下するのはNOx吸収剤から
のNOx放出作用で説明した白金Pt上の酸素の消費に要する時間がある温度以
上では温度の上昇とともに長くなるためと考えられる。 【0054】 また、本実施例では、空燃比がリッチ側に保持される時間を変更するために図
5のリッチ遅延時間TDRを一定値とせずにNOx吸収剤16の温度に応じて変
更している。図7から判るように、リーン遅延時間TDLとスキップ量RSR、
RSL及び積分定数KIR、KILを固定した場合、空燃比補正係数FAFがリ
ッチ側に保持される時間はリッチ遅延時間TDRのみによって決定されるため、
リッチ遅延時間TDRをNOx吸収剤16の温度に応じて変更することにより図
9に示すリッチ保持時間を得ることができる。 【0055】 図10は本実施例のリッチ遅延時間TDR設定のルーチンを示す。本ルーチン
はECU10により一定時間毎(例えば512ms毎)に実行される。 図10でルーチンがスタートするとステップ1001ではRAM105から機
関排気温度TEXが読みだされる。NOx吸収剤16の温度は排気温度に略等し
いので、本実施例ではNOx吸収剤16の温度を排気温度TEXで近似して以下
の操作で遅延時間TDRを算出している。 【0056】 ステップ1003では図9から空燃比のリッチ保持時間RTが算出される。本
実施例では図9の関数はROM104に予め数値テーブルの形で格納されており
、ステップ1003では排気温度TEXを用いて数値テーブルからリッチ保持時
間RTが読みだされる。なお、図9に示した保持時間はNOx吸収剤の種類、容
量により異なってくるので予め実験等により必要とされるリッチ保持時間を決定
することが好ましい。 【0057】 次いで、ステップ1005では、上記により求められたリッチ保持時間を得る ためのリッチ遅延時間TDRが算出される。本実施例ではリッチ保持時間RTは
リッチ遅延時間TDRとリーンスキップ量RSL、リッチ及びリーン積分定数K
IR、KILとを用いて、 RT=△T(TDR+(TDR×KIR−RSL)/KIL) で表される。ここで△Tは図5、図6のルーチンの実行間隔(本実施例では4ms
)、右辺の(TDR×KIR−RSL)/KIL項はリッチ遅延時間TDRの間
にリッチ積分処理(KIR)により増加したFAFがリーンスキップ(RSL)
とリーン積分処理(KIL)とによりゼロになるのに必要とされる時間に相当す
る。 【0058】 従って、上式からTDRは、 TDR=((RT/△T)+(RSL/KIL))/(1+KIR/KIL) となる。 また、本実施例では△T、KIR、RSL、KILは一定値とされて
いるため、上式は、 TDR=(RT+K1)/K2 (K1、K2は定数) の形で表される。本実施例では、予め△T、KIR、RSL、KILの値から定
数K1、K2を求めておき、ステップ1005では上式を用いてリッチ遅延時間
を算出する。ステップ1007では上記により求めたTDRをRAM105に格
納してルーチンを終了する。 【0059】 上記のようにNOx吸収剤の温度に応じてリッチ遅延時間を変更することによ
り、図5、図6のルーチン実行により空燃比のリッチ側保持時間が変更される。 なお、本実施例では排気温度センサ9により直接検出した排気温度TEXをN
x吸収剤温度の代わりに用いて空燃比のリッチ保持時間を算出しているが、排
気温度TEXは機関負荷等の運転条件から間接的に求めても良い。また、排気温
度TEXとNOx吸収剤の実際の温度との相関を実験等により予めもとめておき
、排気温度TEXから実際のNOx吸収剤温度を求めるようにすればさらに精度
の良い制御を行うことができる。さらに、排気温度TEXを用いる代わりに、N
x吸収剤自体に温度センサを設けて直接検出したNOx吸収剤温度を用いるよ うにすることこともできる。 【0060】 さらに、上記実施例ではリッチ遅延時間TDRを可変として空燃比のリッチ側
保持時間を変えているが、同様にリッチ積分定数KIRまたはリーンスキップ量
RSL、或いはTDR、KIR、RSLの全部をNOx吸収剤16の温度に応じ
て変えることによっても空燃比のリッチ側保持時間を変えるようにすることも可
能である。 【0061】 次に図11を用いて本発明のさらに別の実施例について説明する。 図11は図1と同様な内燃機関の排気浄化装置の全体図を示し、図11におい
て図1と同一の符号は同一の機能の要素を示している。図11に示す実施例では
、機関の排気の一部を吸気側に還流させるEGR装置50が設けられている点が
図1の実施例と相違する。EGR装置50は、排気通路14の三元触媒12上流
側から排気を取り出す排気入口ポート51と機関吸気ポートに還流排気を注入す
る排気注入ポート53と、上記入口ポート51と注入ポート53とを接続するE
GR通路55とを備え、EGR通路55には排気還流量(以下「EGR量」とい
う)を制御するEGR弁57が設けられている。 【0062】 EGR弁57は、例えば、ECU10から駆動回路510を介して印加される
駆動パルスにより作動するソレノイド弁の形式の流量制御弁であり、印加パルス
のデューティ比を変えることによりEGR通路55を通って機関吸気ポートに還
流する排気流量を制御するものである。また、本実施例では吸気通路2には、ス
ロットル弁4近傍にスロットル開度を検出するスロットル開度センサ62と、ス
ロットル弁4下流側の吸気マニホルドに機関吸気負圧を検出する吸気圧センサ6
3とが設けられている。スロットル開度センサ62はスロットル弁4の開度に応
じた電圧信号を発生するものであり、また、吸気圧センサ63は、吸気マニホル
ド負圧(大気圧と吸気マニホルド内の絶対圧との差圧)に比例した電圧信号を発
生する。これらのセンサ62、63の出力信号はA/D変換器101を介してE
CU10の入出力インターフェイス102に入力され、定期的にRAM105に 格納される。 【0063】 前述の実施例では燃料噴射弁7からの燃料噴射量を周期的に増加、減少するこ
とにより機関燃焼空燃比を理論空燃比に対してリッチ側とリーン側とに交互に変
化させていたが、本実施例では燃料噴射弁7からの燃料噴射量は運転状態に応じ
た一定の値に保持し、EGR通路55から吸気ポートに還流するEGR量を周期
的に変えることにより、空燃比をリッチ側とリーン側とに交互に変化させる点が
前述の実施例と相違している。 【0064】 前述のように、NOx吸収剤16のNOx吸収能力の低下を防止するためには、
NOx吸収剤16から吸収したNOxが完全に放出されるだけの時間リッチ空燃比
を維持する必要がある。このため、上記実施例では空燃比をリッチに保持する時
間はある程度長くする必要があり、空燃比のリッチ側とリーン側との切換え周期
を比較的長く設定する必要が生じる。ところが、前述の実施例のように機関への
燃料供給量を増減することにより機関燃焼空燃比をリッチ側とリーン側とに変化
させた場合、燃料供給量の変化に伴って機関出力トルクの変動が生じる。この出
力トルクの変動は空燃比切換え周期が短い場合には運転者に体感されにくく運転
性に与える影響は少ないが、空燃比切換え周期が長くなるとトルク変動を運転者
が体感する度合いが大きくなり運転性に悪影響を生じる。 【0065】 一方、機関燃焼空燃比を変化させるためには、機関への燃料供給量を変えずに
機関の吸入空気量を変化させるようにすることも可能である。この場合には機関
への燃料供給量が変化しないため、空燃比が変化しても機関出力トルクの変動は
比較的少なく、空燃比切換え周期を長く設定しても運転性には大きな影響を生じ
ない。本実施例はこの点に着目して、EGR通路55を通って機関吸気ポートに
還流する排気の流量を制御することにより機関吸入空気量を変化させるようにし
たものである。 【0066】 すなわち本実施例では、定常運転時には燃料噴射弁7からの燃料噴射量は吸気 圧力(吸気マニホルド負圧)Pm と機関回転数Neとに応じて定まる値に制御
し燃料噴射量の周期的な増減は行わない。一方、機関排気ポートに還流する排気
の流量は、スロットル開度THと機関回転数Neとに応じて決まる量を中心とし
て周期的にEGR弁57により増減され、EGR量の変化に応じて空燃比が変化
する。例えば吸気ポートに還流する排気流量を増大させると、スロットル弁4開
度を一定に維持していても、スロットル弁を通って流入する新気の量は還流する
排気流量に相当する分だけ減少する。また、還流する排気の酸素濃度は新気に較
べると低いため燃焼には寄与しない。このため、EGR量を増加することにより
スロットル弁4の開度を維持したまま機関吸入空気量が低減され機関燃焼空燃比
はリッチ側に移行する。本実施例では、燃料噴射弁7からの燃料噴射量はEGR
を行わない状態で理論空燃比よりリーンな空燃比になる量に設定されており、E
GR通路55から機関吸気ポートに還流させる排気流量を周期的に変化させるこ
とにより空燃比をリーン側とリッチ側とに切換えている。 【0067】 次に図12、図13を用いて本実施例の空燃比制御動作について説明する。 図12は本実施例における燃料噴射弁7からの燃料噴射量演算とEGR通路5
5からの排気還流量演算ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンもE
CU10により所定クランク角、例えば360°毎に実行される。 図12においてルーチンがスタートすると、ステップ1201では、RAM1
05より吸気マニホルド負圧Pm、スロットル開度TH、回転速度データNe
読み込まれる。次いで、ステップ1203ではEGR実行フラグXEGRがセッ
ト(XEGR=“1”)されているか否かが判断される。ここで、XEGRは別
途実行されるルーチン(図示せず)でEGR実施条件が成立した場合にセットさ
れるフラグである。本実施例では、機関冷却水温が所定値以上であること、
機関運転条件が過渡状態にないこと(機関負荷が急激に変動していないこと)、
機関が全負荷運転又は無負荷運転状態にないこと、等がEGR実施条件であり
、上記の条件の全部が成立したときにのみフラグXEGRがセット(=“1”)
され、他の場合にはフラグXEGRはリセット(=“0”)される。 【0068】 ステップ1203でフラグXEGRがセットされていた場合には、ステップ1
205が実行され、EGR実行時の基本燃料噴射時間TAUOが演算される。こ
こで、基本燃料噴射時間TAUOはEGR弁57が、後述の基本EGR量を与え
る開度SEGRにセットされたときに理論空燃比が得られるような燃料噴射量で
あり、ステップ1201で読み込んだ吸気マニホルド負圧Pmと回転速度データ
eとを用いて演算される。 【0069】 図13はTAUO、Pm、Neの関係の一例を示す図であり、図の縦軸はTA
UOを、横軸は吸気マニホルドの絶対圧(すなわち、大気圧P0−吸気マニホル
ド負圧Pm)で表している。また、図13(A)は回転数Ne=2000rpm の
場合を、図13(B)は回転数Ne=4000rpm の場合をそれぞれ示している
。本実施例では、TAUOは予め実験等により各機関回転数毎に求められ、Pm
、Neを用いた数値テーブルの形でECU10のROM104に格納されており
、ステップ1205ではステップ1201で読み込んだPm、Neの値からTA
UOが読み出される。 【0070】 図13にその一例を示すように、基本燃料噴射時間TAUOは同一回転数であ
れば、吸気マニホルド負圧Pmに対して下に凸の曲線に沿って増大し、Pmが一
定であれば回転数Neが大きくなる程増大する傾向を示す。これは、後述の基本
EGR量が図14に示すように、スロットル開度THと回転数Neとに応じて調
節されるのに対応し、基本EGR量の排気が還流されたときに理論空燃比が得ら
れるようにTAUOを設定するためである。 【0071】 次いで、ステップ1207ではEGR弁57の基本開度SEGR(基本EGR
量)がスロットル開度TH、回転数Neから算出される。図14は、基本開度S
EGRの設定の一例を示す図であり、図14(A)は回転数Neを一定とした場
合のSEGRとスロットル開度THとの関係を、また図14(B)はスロットル
開度を一定とした場合のSEGRと回転数Neとの関係を示している。 【0072】 図14(A)に示すようにEGR弁57の基本開度SEGRは、回転数Ne
一定であればスロットル開度TH(機関負荷)とともに増大するが、一定のスロ
ットル開度以上になるとスロットル開度増大につれて低減される。これは、機関
高負荷側ではEGR量を減らし、出力増大を図るためである。また、図14(B
)に示すように、SEGRはスロットル開度THが一定であれば機関回転数Ne
が増大するにつれて低減される。これは、EGRを行うと燃焼速度が低下するた
め、機関高回転側では燃焼が悪化することを防止するためである。 【0073】 本実施例では、各スロットル開度THと機関回転数Neについて予め実験等に
よりEGR弁57の最適な基本開度SEGRが設定され、ROM104にTHと
eとを用いた数値テーブルの形で格納されており、ステップ1207ではステ
ップ1201で読み込んだTH、Neを用いて数値テーブルたらSEGRの値が
読み出される。 【0074】 次いでステップ1209では、上記により算出された基本開度SEGRから、
EGR弁57の実設定開度(実EGR量)TEGRが、 TEGR←SEGR・FEGR の形で算出され、ステップ1211では上記により設定したTAUOとTEGR
の値をRAM105に格納してステップ1217でルーチンを終了する。 【0075】 上記によりTAUOがRAM105にセットされると別途実行される燃料噴射
ルーチンにより燃料噴射弁7がTAUOの時間開弁され、TAUOに相当する量
の燃料が噴射される。また、同様に、TEGRがRAM105にセットされると
、別途実行されるルーチンにより開度TEGRが得られるようにEGR弁57の
駆動パルスのデューティ比が制御される。 ここで、FEGRは、図4における係数FAFと同様、空燃比を周期的にリッチ
側とリーン側とに変化させるためのEGR補正係数である。FEGRは、別途E
CU10により所定時間毎に実行される図15、図16に示すルーチンにより、
排気通路14に配置されたO2センサ13の出力に基づいて設定される。なお、 図15、図16のルーチンは図5、図6に説明したルーチンと略同様であるので
、ここでは発明は省略する。 【0076】 一方、ステップ1203でEGRフラグXEGRがリセット(=“0”)され
ていた場合には、ステップ1213と1215が実行される。この場合には、基
本燃料噴射時間TAUOは、EGRが行われない状態で理論空燃比が得られる燃
料噴射量とされ、吸気マニホルド負圧Pmのみにより決定され、例えば、TAU
O←α・Pmの形で与えられる。また、ステップ1215ではEGR弁57の開
度TEGRがゼロに設定され、ステップ1209、1211でTAUO、TEG
RがRAM105にセットされステップ1217でルーチンが終了する。これに
より、機関空燃比は理論空燃比に保持され、排気還流は停止される。 【0077】 上記のように、図12、図15、16のルーチンが実行されると、EGR実施
条件の成立により、基本EGR量を中心としてEGR量が周期的に増減され、空
燃比は理論空燃比を中心としてリッチ側とリーン側とに交互に変動する。なお、
本実施例では、空燃比の変動周期は比較的長く、例えば2秒から10秒程度の範
囲になるように図15、16の遅延時間TDR、TDL、積分定数KIR、KI
L、スキップ量RSR、RSLが設定される。 【0078】 次に、図17に本発明の排気浄化装置のさらに別の実施例を示す。 図17は図1と同様な内燃機関の排気浄化装置の全体図を示し、図17におい
て図1と同一の符号は同一の機能の要素を示している。図17に示す実施例では
、排気通路17の三元触媒12下流側に別のO2センサ61が設けられ、さらに
このO2センサ61とNOx吸収剤16との間の排気通路に二次空気を供給する二
次空気供給装置66が設けられている点が図1の実施例と相違する。 【0079】 二次空気供給装置66はエアポンプ、タンク等の加圧空気供給源65と、この
供給源65からの加圧空気を上記O2センサ61とNOx吸収剤16との間の排気
通路に導く空気配管67とを備え、空気配管67には二次空気の供給を制御す る制御弁69が設けられている。本実施例では制御弁69は駆動回路610を介
してECU10からの制御信号によりON/OFFされる遮断弁とされているが
、後述のように、ECU10からの信号により連続的に二次空気流量を制御でき
る流量制御弁としてもよい。 【0080】 図3を用いて説明したように、NOx吸収剤16がNOxを吸収するためには排
気中の酸素が必要とされる。このため、NOx吸収剤は排気中の酸素濃度が高い
ほど、すなわち排気がリーンなほどNOxの吸収能力が向上する。従って、図1
の機関のように理論空燃比を中心としてリッチ空燃比とリーン空燃比とに交互に
空燃比を変化させる場合には空燃比の変化幅、特にリーン空燃比側の変化幅をで
きるだけ大きくとることが好ましい。しかし、空燃比の変化幅を大きくとると機
関の出力トルクの変動が過大になり、運転性に与える影響が大きくなるためリー
ン時とリッチ時の空燃比を理論空燃比から大きく離れて設定することは困難であ
る。また、図17の機関のように、排気還流量により空燃比を変化させる場合で
も、多量の排気を還流させると機関の燃焼状態が悪化するため同様に空燃比の変
化幅を大きくすることは困難である。 【0081】 このため、理論空燃比を中心としてリッチ空燃比とリーン空燃比とを交互に繰
り返す機関ではリーン時の空燃比を充分に大きく(薄く)することができず、N
x吸収剤の吸収能力を充分に発揮させることができない場合が生じる。本実施
例では、NOx吸収剤16に流入する排気の空燃比がリーン側になったときにN
x吸収剤16のみに二次空気を供給することにより、リーン時にNOx吸収剤1
6に流入する排気の空燃比をさらにリーンにしてNOx吸収剤16のNOx吸収能
力を向上させている。 【0082】 すなわち、本実施例では機関燃焼空燃比は燃料噴射量の増減(図5、図6、図
10)または排気還流量の増減(図13)のいずれかにより制御され、理論空燃
比近傍でリッチ側とリーン側とに交互に制御される。一方ECU10は三元触媒
12下流側のO2センサ61の出力を監視しており、下流側O2センサ61の出 力がリーン出力になっているとき(すなわち、NOx吸収剤16上流側の排気が
リーンであるとき)には、制御弁69を開弁して空気供給源65からNOx吸収
剤16に二次空気を導入する。これによりNOx吸収剤16に流入する排気空燃
比はさらにリーンになり、NOx吸収剤のNOx吸収能力が増大する。 【0083】 また、ECU10は、下流側O2センサ61の出力がリッチであるときには制
御弁69を閉弁して二次空気の供給を停止する。これにより、NOx吸収剤上流
側の排気がリッチのときには排気はリッチ空燃比を維持できるのでNOx吸収剤
16からのNOxの放出が充分に行われる。 図18は上記の制御を行ったときのNOx吸収剤16に流入する排気空燃比の
変化を示す図である。このように、NOx吸収剤16に排気空燃比がリーン側の
時にのみ二次空気を供給することにより、機関の出力変動の増大による運転性の
悪化やNOx吸収剤16からのNOxの放出作用に影響を生じることなくNOx
収剤16のNOx吸収能力を向上させることが可能となる。 【0084】 なお、本実施例では、二次空気供給装置66の制御弁69はON/OFF弁と
されており、制御弁69開弁時の二次空気量は略一定である。しかし、機関から
の排気流量は運転状態(負荷、回転数)により増減するため、実際には必要とさ
れる排気空燃比を得るための二次空気流量は運転状態によって変化する。このた
め、制御弁69として連続的に流量を可変制御できる形式の流量制御弁を使用し
て、上記運転状態に応じて二次空気流量を制御するようにすれば、より効率的に
NOx吸収剤のNOx吸収能力を向上させることが可能となる。 【0085】 また、本実施例では三元触媒12下流側に設けたO2センサ61により二次空
気の供給を制御しているが、O2センサ61を設けずに三元触媒12上流側のO2
センサ13の出力により排気空燃比がリッチかリーンかを判定して二次空気の供
給を制御するようにしてもよい。 【0086】 【発明の効果】 本発明の排気浄化装置によれば、機関燃焼空燃比が理論空燃比を中心としてリ
ッチ空燃比側とリーン側とに交互に周期的に変化する内燃機関の排気通路に三元
触媒を配置し、さらにその下流側にNOx吸収剤を配置したことにより、排気中
のNOxの浄化率を大幅に向上させることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001]     [Industrial applications]   The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and more particularly, to NOx in exhaust gas.xEfficiently
The present invention relates to a removable exhaust gas purification device for an internal combustion engine. [0002]     [Prior art]   When the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is
NO whenxAbsorbed when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreasedx
Releases NOxNO in exhaust by placing absorbentxTo absorb NOxMachine after absorption
Increase the amount of fuel supplied to thexRich exhaust air-fuel ratio flowing into the absorbent
By doing so, the NOxNO absorbed from absorbentxReleased and released
NOxInternal combustion engine that purifies air by reducing components such as unburned HC and CO in exhaust gas
Of the exhaust gas purifying device has already been proposed by the present applicant (Japanese Patent Application No. 4-24311).
No. 3). [0003]     [Problems to be solved by the invention]   As described above, NOxNOx in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is leanxSuck
Take it. However, as described later,xAbsorbent is NOxTo absorb the exhaust during
Is required to be present in the exhaust air-fuel ratio is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio.
If the oxygen concentration in the exhaust gas is low, the above NOxWith absorbent
Is NO in exhaustxCan not be absorbed. [0004]   For this reason, for engines that perform combustion with a lean air-fuel ratio in most operating ranges,
NOxNO in exhaust gas using absorbentxCan be almost completely removed
Periodically repeats combustion at rich and lean air-fuel ratios around the stoichiometric air-fuel ratio
The above-mentioned NOxWhen using an absorbent, the air-fuel ratio is near the stoichiometric air-fuel ratio
NO during periodxAbsorbent is NOxDoes not absorb NOxProblem of insufficient purification
There is. [0005]   On the other hand, near the stoichiometric air-fuel ratio, combustion at the rich-side and lean-side air-fuel ratios is repeated periodically.
NO in the exhaust when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust passage of the engine is the stoichiometric air-fuel ratio
xA three-way catalyst that simultaneously performs the reduction of CO and the oxidation of HC and CO
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine that purifies three components at the same time
It has been. [0006]   However, the three-way catalyst removes the above three components when the exhaust air-fuel ratio is near the stoichiometric air-fuel ratio.
Although purification can be performed with high efficiency, the exhaust air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.
NOxBecause of the characteristic that the purification rate of the fuel rapidly decreases, it is rich near the stoichiometric air-fuel ratio.
In an engine that alternately repeats combustion at the air-fuel ratio on the lean side and lean side, purification on the lean side
NO as a whole due to lower ratexPurification tends to be insufficient. [0007]   On the other hand, NO on the lean side of the three-way catalystxExhaust passages to compensate for the lower purification rate
NO on the lean side as a whole by arranging a plurality of three-way catalysts in seriesxImprove purification rate
Although it is conceivable to make such a configuration, the overall NO
xThe purification rate hardly improves. This is NOxNO if concentration is lowxMolecule returned on catalyst
Is reduced, the three-way catalyst NOxPurification rate is NO in inflow exhaustxconcentration
This is because if the value is low, it will be greatly reduced. [0008]   Therefore, when a plurality of three-way catalysts are arranged in series in the exhaust passage, the first three-way catalyst
Medium NOxIs purified and NO in exhaustxThe concentration decreases, but the second and subsequent
NO in three-way catalystxPurification rate has declined significantly, and overall purification rate is the first three yuan
The value becomes close to the purification rate of the catalyst. For example, using the same three-way catalyst in the exhaust passage
When the exhaust gas is flown by arranging two catalysts, the first three-way catalyst has about 95% of NO.
xAlthough the purification rate can be obtained, the purification rate of the two-way three-way catalyst is significantly reduced.
As a result, the overall purification rate of both three-way catalysts is about 96%.
I can only do that. Therefore, even if a plurality of three-way catalysts are arranged in series in the exhaust passage, NOx
It is not possible to obtain a significant improvement in the purification rate. [0009]   The present invention has been made in view of the above problems, and has been described in connection with the relationship between the rich side and the lean side with respect to the stoichiometric air-fuel ratio.
NO in exhaust gas of an internal combustion engine that alternately repeats combustion at the air-fuel ratioxTo effectively purify
It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification device that can perform the following. [0010]     [Means for Solving the Problems]   According to the present invention, the combustion air-fuel ratio of the engine is set to the rich air-fuel ratio side around the stoichiometric air-fuel ratio. Internal combustion engine equipped with an air-fuel ratio control device that alternately changes between the air-fuel ratio and the lean air-fuel ratio periodically
NO in the exhaust when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust passage of the Seki is the stoichiometric air-fuel ratioxof
A three-way catalyst for simultaneously performing reduction and oxidation of HC and CO is provided, and the three-way catalyst is
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust passage downstream of the medium is lean, the NO
xNO is absorbed when the oxygen concentration of the exhaust gas that flows in decreases.xReleases NOx
There is provided an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, wherein an exhaust agent is disposed. [0011]   Further, according to the present invention, the air-fuel ratio control devicexDetects the temperature of the absorbent
And the detected NOxThe stoichiometric air-fuel ratio of the combustion air-fuel ratio of the engine according to the absorbent temperature
Means for changing a period for maintaining the air-fuel ratio at a richer air-fuel ratio side.
An apparatus is provided.   Further, according to the present invention, the air-fuel ratio control device allows a part of the engine exhaust to pass through the engine intake.
Means for controlling the flow of the recirculated exhaust gas, and means for controlling the flow rate of the recirculated exhaust gas.
The engine air-fuel ratio is set to the rich air-fuel ratio side and the lean air-fuel ratio side by periodically controlling the amount.
The present invention provides an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, which periodically and alternately changes. [0012]   Further, according to the present invention, the NOxDetects air-fuel ratio of exhaust gas flowing into absorbent
Means and the NOxMeans for introducing secondary air into the absorbent, wherein the NOxSucking
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent is lean, the NOxSecondary air in absorbent
The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the exhaust gas purifying apparatus is introduced. [0013]     [Action]   When the combustion air-fuel ratio of the engine is controlled leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the H
C and CO components were purified by the upstream three-way catalyst and were not purified by the three-way catalyst
NOxThe component is NO on the downstream sidexAbsorbed by absorbent. In addition, the combustion air-fuel ratio of the engine
When the air-fuel ratio is controlled to the rich side, the NO in the exhaustxIngredients are upstream ternary contact
NO on the downstream side without being purified by the three-way catalystxHC flowing into the absorbent,
NO due to CO componentxNO absorbed from absorbentxIs released and reduced and purified
It is. For this reason, the exhaust air-fuel ratio alternates between the stoichiometric air-fuel ratio on the rich side and the lean side. NO overallxPurification rate is maintained. [0014]   In addition, the above NOxNO from absorbentxThe time required for release and reduction purification is NOx
Since the exhaust gas air-fuel ratio varies depending on the temperature of the absorbent, the period for controlling the exhaust air-fuel ratio to the rich side is uniform.
NO if set toxNO absorbed from absorbentxMay not be released in full,
NO over timexAbsorbent NOxAbsorption capacity may be reduced. Therefore, the machine
No period for controlling the combustion air-fuel ratio to the rich sidexChange according to the temperature of the absorbent
NO regardless of temperature changexNO from absorbentxRelease and reduction purification
Is completely done and NOxThe absorption capacity of the absorbent is maintained. [0015]   NOxAbsorbent NOxIn order to make the most of the absorption capacity, the engine combustion air
It is desirable to set a relatively long switching cycle between the rich side and the lean side of the fuel ratio.
However, when the air-fuel ratio is switched by controlling the fuel supply amount, the fluctuation of the output torque is relatively large.
Therefore, if the switching cycle is set long, fluctuations in engine output torque during air-fuel ratio switching
Drivability may worsen. On the other hand, changing the amount of exhaust gas recirculation
By controlling the engine combustion air-fuel ratio to rich and lean, the fuel supply to the engine can be reduced.
Since the combustion air-fuel ratio of the engine is controlled without changing, the output torque at the time of switching the air-fuel ratio
Is reduced. Therefore, changing the amount of exhaust gas recirculated to the engine
By controlling the ratio between the rich side and the lean side, the switching cycle of the engine combustion air-fuel ratio
NOxLow deterioration in drivability due to output torque fluctuation when optimally set for purification
Is reduced. [0016]   Further, the engine combustion air-fuel ratio is controlled lean and NOxExhaust air flowing into the absorbent
NO when the fuel ratio becomes leanxBy supplying secondary air to the absorbent, N
OxThe air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent is controlled to be larger (thinner). For this reason
NO when the engine air-fuel ratio is controlled to leanxThe sorbent has enough oxygen
NO in the presencexWill be absorbed and NOxAbsorbent NOxAbsorption capacity is sufficient
Be demonstrated. [0017]     【Example】   FIG. 1 is an overall schematic diagram showing an embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
You. In FIG. 1, 1 is an internal combustion engine main body, 2 is an intake passage of the engine 1, and 4 is a throttle.
Valve 3 indicates an air flow meter arranged in the intake passage 2. Air flow meter 3
Outputs a voltage signal proportional to the amount of intake air, and this output signal is output from the A / D converter 101.
Input / output interface 102 of an electronic control circuit (ECU) 10
Has been entered. In addition, the distributor 4 of the institution 1
Crank that generates a pulse signal for reference position detection every 720 ° in terms of the crank angle CA
The pulse signal for detecting the reference position is detected every 30 ° in terms of the angle sensor 5 and the crank angle CA.
A crank angle sensor 6 for generating a signal is provided.
, 6 are supplied to the input / output interface 102 of the control circuit 10.
I have. [0018]   Further, pressurized fuel is supplied from the fuel supply system to the intake port 2 to the intake port for each cylinder.
A fuel injection valve 7 for supplying is provided.   A voltage signal corresponding to the oxygen component concentration in the exhaust gas is supplied from the upstream side to the exhaust passage 14 of the engine 1.
O which generates a signalTwoSensor 13, NO in exhaust at stoichiometric air-fuel ratioxReduction and HC and CO
NOx in exhaust gas at lean air-fuel ratioxAbsorb and exhaust
NO absorbed when the oxygen concentration decreasesxReleases NOxThe absorbent 16 is in this order
Are located. [0019]   OTwoThe sensor 13 detects the partial pressure of oxygen in the exhaust gas.
Since the oxygen concentration changes abruptly from the stoichiometric air-fuel ratio, OTwoSen
As shown in FIG. 8, the output voltage VOM of the power supply 13 is richer and leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.
And shows a characteristic that changes rapidly. For this reason, OTwoAir fuel from output voltage of sensor 13
It can be accurately determined whether the ratio is richer or leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Book
In the embodiment, OTwoThe output voltage of the sensor 13 is supplied to the ECU 1 via the A / D converter 101.
0 to the input / output interface 102 for controlling the engine combustion air-fuel ratio described later.
in use. [0020]   The electronic control circuit (ECU) 10 is configured as a microcomputer, for example.
In addition to the input / output interface 102, the AD converter, and the CPU 103, a ROM
104, a RAM 105, a clock generation circuit 107, and the like.   In the present embodiment, the ECU 10 controls the fuel injection valve 7 of the engine 1 to supply fuel to the engine.
Adjust the amount of ingredients. For this purpose, the input / output interface 102 of the ECU 10
In addition to the above, the engine cooling water temperature THW, NOxThe exhaust temperature TEX at the outlet of the absorbent 16 is
From the cooling water temperature sensor 8 and the exhaust temperature sensor 9 via the A / D converter 101, respectively.
Has been entered. [0021]   Further, the ECU 10 controls the amount of fuel injection from the fuel injection valve 7 by controlling the amount of fuel injection.
A counter 108, a flip-flop 109, and a driving circuit 110.
You. That is, in a routine described later, the fuel injection amount (injection time) TAU is calculated.
When the fuel injection time TAU is preset in the down counter 108,
Is also set to the flip-flop 109. As a result, the drive circuit 110
The firing of the firing valve 7 is started. On the other hand, the down counter 108 outputs a clock signal (not shown).
) Is counted and the output terminal becomes “1” level at the end.
The drive circuit 110 stops the energization of the fuel injection valve 7 when the lop 109 is set.
That is, the fuel injection valve 7 is energized for the above-described fuel injection time TAU, and
An amount of fuel corresponding to the injection time TAU is sent to the fuel chamber of the engine body 1.
You. [0022]   Intake air amount data Q and cooling water temperature data THW of the air flow meter 3, exhaust gas
The temperature data TEX is subjected to A / D conversion performed for a predetermined time or at predetermined crank angles.
It is taken in by a routine and stored in a predetermined area of the RAM 105. That is, R
The data Q and THW in the AM 105 are updated every predetermined time. Also
, Rotation speed data NeIs performed by the interrupt of the crank angle sensor 6 every 30 ° CA.
The calculated value is stored in a predetermined area of the RAM 105. [0023]   As the three-way catalyst 12, for example, platinum Pt, rhodium Rh on a carrier such as alumina is used.
There is used a ternary catalyst supporting a noble metal such as palladium Pd. Ternary
As shown in FIG. 2, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is equal to the stoichiometric air-fuel ratio, as shown in FIG.
OxReduction and HC and CO oxidation simultaneously to purify these three components simultaneously.
Can be. However, when the exhaust air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio, NOxNo purification
It has the characteristic that the purification rate of HC and CO components decreases when the conversion rate decreases and it becomes lean.
You. On the lean side, NOxThe purification rate of the water drops sharply. Because of this
The engine combustion air-fuel ratio fluctuates to the lean side by the fuel injection routine described above and flows into the three-way catalyst.
When the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes lean, the NOxPurification becomes insufficient. [0024]   In the three-way catalyst, the NO in the exhaustxWhen the concentration decreases, NO on the catalystxReduction
Opportunity for reaction decreases, NOxPurification rate decreases. For this reason, as described above, the exhaust passage
When a plurality of three-way catalysts are arranged in series at the
xHas been purified to some extent, and NO in the exhaust gas flowing into the three-way catalyst on the downstream sidexConcentration decreases
As a result, the purification rate of the downstream three-way catalyst decreases, and the exhaust air-fuel ratio becomes lean.
NOxThe purification rate hardly improves. [0025]   In the present embodiment, the NO.xArrange absorbent 16
As a result, when the exhaust air-fuel ratio is lean,xTo reduce the purification rate
High NO as a wholexPurification rate is achieved.   NO used in this embodimentxThe absorbent 16 is made of, for example, alumina as a carrier.
For example, potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs, etc.
Alkaline earths such as rukari metal, barium Ba, calcium Ca, lanthanum La
, At least one selected from rare earths such as yttrium Y and platinum Pt.
Such a noble metal is supported. This NOxAbsorbent 16 is the air-fuel ratio of the inflowing exhaust
NO if is leanxNO when the oxygen concentration decreasesxRelease
NOxPerforms the absorption and release action. [0026]   Here, the above-mentioned exhaust air-fuel ratio is NO here.xExhaust passage upstream of absorbent 16 Of the amount of air supplied to the engine, engine combustion chamber, intake passage, etc., and fuel and reducing agent
Means the ratio of the sum to the amount of Therefore, NOxDischarge upstream of absorbent 16
When no fuel or air is supplied to the air passage or intake passage, the exhaust air-fuel ratio
It becomes equal to the air-fuel ratio (air-fuel ratio in combustion in the engine combustion chamber). [0027]   In this embodiment, the engine combustion air-fuel ratio is controlled to the lean side and the NOxFlow into absorbent 16
When the exhaust air-fuel ratio becomes lean, NOxIs absorbent 16 purified by three-way catalyst?
NO in exhaustxPerform absorption. Also, the engine combustion air-fuel ratio is controlled to the rich side.
, NOxWhen the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the absorbent 16 decreases, NOxAbsorbent 16 absorbs
NO collectedxRelease. [0028]   The detailed mechanism of this absorption / release action is not clear in some parts. Only
However, it is considered that this absorption / release action is performed by a mechanism as shown in FIG.
It is. Next, regarding this mechanism, platinum Pt and barium Ba are supported on the carrier.
I will explain taking the case of letting it be an example, but other noble metals, alkali metals, alkaline earth,
The same mechanism is obtained even when rare earth elements are used. [0029]   That is, when the inflow exhaust gas becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration in the inflow exhaust gas becomes
The oxygen O greatly increases as shown in FIG.TwoIs OTwo -Or O2-In the form of
It adheres to the surface of platinum Pt. On the other hand, NO in the inflowing exhaust gas
OTwo -Or O2-Reacts with NOTwo(2NO + OTwo→ 2NOTwo). Then generate
NOTwoIs partially absorbed into the absorbent while being oxidized on the platinum Pt, resulting in oxidation burrs.
As shown in FIG. 3A, nitrate ions NOThree -Sucking in the form of
Diffuses into absorbent. NO in this wayxIs NOxIt is absorbed in the absorbent 16. [0030]   As described above, NOxIn the absorbent 16, the air-fuel ratio of the inflow exhaust gas is lean and the exhaust gas
NO on the surface of platinum Pt as long as the oxygen concentration inside is highTwoIs generated, and the NOxabsorption
NO unless capacity is saturatedTwoIs absorbed in the absorbent and nitrate ion NOThree -Is raw Is done. Therefore, NOxAs long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high,
NO in exhaustxHigh NO regardless of concentrationxDemonstrates absorption capacity. [0031]   On the other hand, the oxygen concentration in the inflow exhaust gas decreases and NOTwoNO decreases when the amount ofxSucking
In the absorbent 16, the reaction is in the opposite direction (NO)Three -→ NOTwoGo to), nitric acid in the absorbent
Ion NOThree -Is NOTwoReleased from the absorbent in the form of That is, the acid in the inflow exhaust
NO when the element concentration decreasesxNO from absorbent 16xWill be released. [0032]   At this time, if reducing components such as HC and CO are present in the inflow exhaust gas, these components
Is oxygen O on platinum PtTwo -Or O2-To oxidize and eliminate oxygen on platinum Pt.
Spend. Also, NOx decreases due to a decrease in the oxygen concentration in the exhaustxN released from absorbent 16
OTwoIs reduced by reacting with HC and CO as shown in FIG. White in this way
NO on the surface of gold PtTwoWhen no longer exists, NO will change from absorbent to nextTwoIs released
Is done. Therefore, if HC and CO components are present in the inflow exhaust gas, NOx
NO from absorbent 16xIs released and reduced. [0033]   That is, HC and CO in the inflow exhaust gas are first converted to O 2 on platinum Pt.Two -Or O2-Directly
Oxide on platinum PtTwo -Or O2-Is still consumed
If HC and CO remain, NO released from the absorbent by the HC and COx
And NO emitted from the enginexIs reduced. Thus, NOxAbsorbent
Low concentration of NO when the air-fuel ratio is leanxWhen the exhaust oxygen concentration drops
NO absorbedxReleases NO in a concentrated formxTo release the N
OxIs almost completely reduced and low concentrations of NOxVery high purification rate
Can be. [0034]   Next, the above NOxThe operation when the absorbent 16 is disposed on the downstream side of the three-way catalyst 12 will be described.
Will be described.   In this embodiment, the engine combustion air-fuel ratio is periodically changed to the stoichiometric air-fuel ratio by a routine described later. On the other hand, the rich side and the lean side are alternately controlled, and the exhaust air-fuel ratio is also controlled accordingly.
The air-fuel ratio alternates between the air-fuel ratio and the rich air-fuel ratio. [0035]   When the engine combustion air-fuel ratio is controlled to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration of the exhaust
The degree increases rapidly. In this state, the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 12 in the exhaust passage 14
Lean, high oxygen concentration, relatively large amount of NOxContains. On the other hand, exhaust air
When the fuel ratio is controlled to the lean side with respect to the stoichiometric air-fuel ratio, as shown in FIG.
12, the purification rates of HC and CO are maintained at high values, but NOxPurification rate greatly
descend. Therefore, in the three-way catalyst 12, most of HC and CO in the exhaust gas are exhausted.
Purified but NOxIs passed through the catalyst without being purified by the three-way catalyst 12. Follow
And the NO arranged on the downstream sidexThe exhaust flowing into the absorbent 16 has a lean air-fuel ratio,
Relatively low concentration NO not purified by the upstream three-way catalyst 12xContains.
Therefore, NOxAbsorbent 16 is NO in exhaustxAbsorbs almost all of NOxAbsorbent
NO from exhaust gas passing throughxIs almost completely removed. [0036]   Next, when the engine combustion air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the exhaust gas
The oxygen concentration drops sharply. In this state, NOxRelatively low
The amount of generation of unburned HC and CO increases. Therefore, the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 12 is
It has a high oxygen concentration and contains relatively large amounts of HC and CO. As shown in Figure 2
When the exhaust air-fuel ratio becomes rich with respect to the stoichiometric air-fuel ratio, the three-way catalyst 12x
The purification rate of HC is kept high, but the purification rate of HC and CO is reduced.
, CO passes through the catalyst without being purified by the three-way catalyst 12. [0037]   Therefore, the downstream NOxThe absorbent 16 has a low oxygen concentration and contains HC and CO.
Exhaust gas flows in. Therefore, NOxAbsorbent 16 reduces exhaust oxygen concentration
NO absorbed during exhaust leanxIs released and the released NOxAre HC and C in the exhaust
It is reduced and purified while consuming the O component. This exhaust gas is fed to the three-way catalyst 12 on the upstream side.
Trace NO not purifiedxNO in the exhaust gasxIs the same as above
NOxSince the catalyst is reduced and purified by the absorbent 16, NOxPass through the absorbent 16 Exhaust is NOxAlmost no. [0038]   Thus, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the downstream side of the three-way catalyst 12 is lean,
NO in exhaustxAbsorbed when the exhaust oxygen concentration decreasedxEmit
NOxBy disposing the absorbent 16, NO as a wholexPurification rate significantly improved
Be improved.   Hereinafter, the above-described engine combustion air-fuel ratio control operation by the ECU 10 of FIG. 1 will be described. Book
In the embodiment, the fuel injection amount from the fuel injection valve 7 isTwoSensor 13
By performing feedback control according to the output, the engine combustion air-fuel ratio
Controlling so that it alternates periodically between the rich side and the lean side as the center
. [0039]   FIG. 4 shows a routine for calculating the amount of fuel injection from the fuel injection valve 7 and includes a predetermined crank angle.
, For example, every 360 °. In step 401, the RAM 105
Inlet air amount data Q and rotation speed data NeIs read and the basic injection amount TAUP (TA
UP calculates an injection time for obtaining a stoichiometric air-fuel ratio). TAUP is, for example, TAUP
← α ・ Q / Ne(Α is a constant). In step 402, the final injection
The quantity TAU is calculated by TAU ← TAUP · FAF · β + γ. Where FA
F is an air-fuel ratio correction coefficient for periodically changing the air-fuel ratio between the rich side and the lean side
And is set by a routine described later. Β and γ are other operating state parameters.
The correction amount is determined by the data. Next, at step 403, the injection amount TAU is
Set to the down counter 108 and set the flip-flop 109
Start fuel injection. Then, in step 404, this routine ends. [0040]   As described above, when the time corresponding to the injection amount TAU elapses, the down cowl
The flip-flop 109 is reset by the output signal of the
The shooting ends.   FIG. 5 and FIG.TwoCalculates the air-fuel ratio correction coefficient FAF based on the output of the sensor 13
This is an air-fuel ratio feedback control routine, which is executed every predetermined time, for example, every 4 ms. Is performed. [0041]   When the routine starts in FIG.TwoBy sensor 13
It is determined whether a closed loop (feedback) condition for the air-fuel ratio is satisfied. Was
For example, when the cooling water temperature is equal to or lower than a predetermined value, during engine start, during increase after start-up, during warm-up increase,
During power increase, during fuel injection amount increase to prevent catalyst overheating, OTwoOutput of sensor 13
When the signal has never been inverted or during fuel cut, the closed loop condition is not established
Otherwise, the closed loop condition is satisfied. Closed loop condition not established
If it is, the process proceeds to step 525 (FIG. 6), and the air-fuel ratio correction coefficient FAF is set to 1.0.
And terminate the routine. Closed loop condition is satisfied in step 501
In this case, step 502 and subsequent steps are executed. [0042]   That is, in step 502, OTwoA / D converting the output VOM of the sensor 13
In step 503, VOM is set to the comparison voltage VR1Depending on whether the air-fuel ratio
Determine whether it is rich or lean. Comparison voltage VR1Is OTwoAmplitude center of sensor 13 output
(See FIG. 8). In step 503, when the air-fuel ratio is lean (VOM ≦ VR1)
If so, it is determined in step 504 whether or not the delay counter CDLY is positive.
If DLY> 0, CDLY is set to 0 in step 505, and the process proceeds to step 506.
. In step 506, the count value of the delay counter CDLY is decremented by one.
, 508 guard the delay counter CDLY with the minimum value TDL. in this case,
When the delay counter CDLY reaches the minimum value TDL, at step 509
The air-fuel ratio flag F1 is set to "0" (lean). Note that the minimum value TDL is OTwoSensor
Even if the output of 13 changes from rich to lean, the judgment that the state is rich is maintained.
And is a negative constant value in this embodiment. [0043]   In step 503, the air-fuel ratio is rich (VOM> VR1),
Proceeding to step 510, it is determined whether or not the delay counter CDLY is negative.
If Y <0, CDLY is set to 0 in step 511, and the process proceeds to step 512. S
In step 512, the delay counter CDLY is incremented by one, and steps 513 and 51 are performed. In step 4, the delay counter CDLY is guarded by the maximum value TDR. In this case,
When the counter LY reaches the maximum value TDR, the air-fuel ratio is determined in step 515.
The flag F1 is set to "1" (rich). Note that the maximum value TDR is OTwoSensor 13
Even if the output changes from lean to rich, the
This is a rich delay time for holding, and is a positive constant value in this embodiment. [0044]   Next, in step 516 (FIG. 6), the sign of the air-fuel ratio flag F1 is inverted.
That is, it is determined whether or not the air-fuel ratio after the delay processing has been inverted. Air-fuel ratio
If it is inverted, at step 517, the air-fuel ratio flag F1 is changed from rich to
It is determined whether the inversion is lean or lean to rich. Rich to Lean
If it is inverted (“1” → “0”), in step 518, FAF ← FAF + R
SR and increase in a skip manner, and conversely, inversion from lean to rich (“0” → “1”).
"), Skip in step 519 to FAF ← FAF-RSL
Perform skip processing. [0045]   If the sign of the air-fuel ratio flag F1 is not inverted at step 516, step 5
The integration process is performed at 20, 521, and 522. That is, in step 520, F1 = “
1 is determined, and if F1 = "0" (lean), FAF is determined in step 521.
← FAF + KIR, and if F1 = "1" (rich), step 522
And FAF ← FAF-KIL. Here, the integration constants KIR and KIL are skipped.
It is set sufficiently smaller than the amounts RSR and RSL, and KIR (KIL) <RSR
(RSL). Therefore, step 521 is performed in the lean state (F1 = "0").
In step 522, the fuel injection amount is increased in a rich state (F1 = “1”).
The injection amount is gradually reduced. [0046]   Next, in step 523, calculation is performed in steps 523, 524.526, and 527.
The corrected air-fuel ratio correction coefficient FAF is guarded by a minimum value, for example, 0.8, and
Guarded at a value, for example, 1.2. As a result, the air-fuel ratio correction coefficient
If the FAF becomes too large or too small, that value will Controlling the fuel ratio prevents over-rich and over-lean. [0047]   In step 524, the FAF calculated as described above is stored in the RAM 105.
This loop ends in step 526.   FIG. 7 is a timing chart for supplementarily explaining the operation according to the flowcharts of FIGS.
is there. OTwoAs shown in FIG.
When the air-fuel ratio signal A / F for determining whether or not the air-fuel ratio has been obtained is obtained, the delay counter CDLY returns to FIG.
As shown in B), the count is incremented in the rich state and counted in the lean state.
It is done. As a result, as shown in FIG. 7C, the delayed air-fuel ratio signal A
/ F '(corresponding to the flag F1). [0048]   For example, time t1Even if the air-fuel ratio signal A / F 'changes from lean to rich,
The delayed air-fuel ratio signal A / F 'is held lean for the rich delay time TDR.
Time t afterTwoChanges richly. Time tThreeAnd the air-fuel ratio signal A / F is rich
Even if the air-fuel ratio signal changes to lean, the air-fuel ratio signal A / F 'that has been subjected to the delay processing has a lean delay time (-
TDL) time tFourChanges to lean. [0049]   Therefore, the time during which the air-fuel ratio is controlled to the rich side is the rich delay time TDR.
The air-fuel ratio is determined by the lean skip amount RSL and the lean integration constant KIL.
Is controlled to the lean side by the lean delay time TDL and the rich skip amount.
RSR is determined by the rich integration constant KIR.
The change cycle of the air-fuel ratio can be set arbitrarily. [0050]   Next, another embodiment of setting the air-fuel ratio correction coefficient FAF will be described.   In the above-described embodiment, the calculation routine (FIGS. 5 and 6) of the air-fuel ratio correction coefficient FAF is delayed.
Delay time TDR, TDL, skip amounts RSR, RSL, and integration constants KIR, KI
L is a constant value, and the engine combustion air-fuel ratio (that is, the air-fuel ratio correction coefficient)
FAF) is controlled to fluctuate between a rich side and a lean side at a constant cycle.
. [0051]   By the way, as mentioned above,xThe air-fuel ratio of the absorbent 16 is controlled to the lean side.
When exhaustingxWhen the air-fuel ratio is controlled to the rich side.
NO collectedxRelease. Therefore, the period during which the air-fuel ratio is controlled to the rich side is NOxabsorption
NO absorbed by the agentxNeed to be long enough to release the full amount of rich
NO if air-fuel ratio period is shortxAbsorbent is absorbed NOxWhile the remains, the next N
OxWill start to absorb and over time NOxAbsorbent NOxIncreased absorption
NOxAbsorption capacity may be reduced. On the other hand, the period of rich air-fuel ratio is long
And NOxNO from absorbentxExhaust gas with a rich air-fuel ratio is supplied even after all
That is, the HC and CO components in the exhaust gas are NOxNO as it is not consumed for reductionx
It may pass through the absorbent. [0052]   However, actually, NOxNO from absorbentxRelease rate is not constant and NOx
Varies with the temperature of the absorbent. That is, NOxNO from absorbentxThe release rate is
NO below a certain temperaturexThe higher the temperature of the absorbent, the higher the temperature
However, above that, the temperature becomes smaller as the temperature increases (see FIG. 9). Follow
Therefore, the time during which the air-fuel ratio is controlled to the rich side as in the above-described embodiment is always set to a constant value.
And depending on the operating conditions, NOxNO from absorbentxRelease is not complete
No, noxThere may be a period when the air-fuel ratio is maintained rich even after the release is completed
There is a risk. [0053]   In this embodiment, in order to prevent the above problem from occurring, NOxOf absorbent 16
When the air-fuel ratio (air-fuel ratio correction coefficient FAF) of the engine is kept rich according to the temperature
NO by changing the intervalxPrevention of decrease in absorption capacity of absorbent and unburned HC and CO
The aim is to reduce emissions.   FIG. 9 is NOxOne example of setting the air-fuel ratio rich side holding time with respect to the temperature of the absorbent 16
It is a figure showing an example. NO as described abovexNO from absorbent 16xRelease rate is constant temperature
Degrees or less (300 degrees C or less in the example of FIG. 9), it increases as the temperature rises,
Then it decreases with temperature. Therefore, NOxNO absorbed from absorbentxTotal amount of As shown in FIG. 9, the time required for releasing the gas is increased at a temperature of 300 ° C. or less.
And at 300 ° C. or more, it is set to become longer with time. What
NO, above a certain temperaturexThe release rate decreases with temperature is NOxFrom the absorbent
NOxThe temperature required to consume oxygen on platinum Pt as described in the release action
Above, it is considered that it becomes longer as the temperature rises. [0054]   Further, in the present embodiment, in order to change the time during which the air-fuel ratio is maintained on the rich side,
5 without making the rich delay time TDRxIt changes according to the temperature of the absorbent 16.
I'm changing. As can be seen from FIG. 7, the lean delay time TDL and the skip amount RSR,
When the RSL and the integration constants KIR and KIL are fixed, the air-fuel ratio correction coefficient FAF is reset.
Since the time held on the switch side is determined only by the rich delay time TDR,
NO rich delay time TDRxBy changing according to the temperature of the absorbent 16, FIG.
9 can be obtained. [0055]   FIG. 10 shows a routine for setting the rich delay time TDR according to the present embodiment. This routine
Is executed by the ECU 10 at regular intervals (for example, at every 512 ms).   When the routine starts in FIG.
The Seki exhaust temperature TEX is read. NOxThe temperature of the absorbent 16 is approximately equal to the exhaust temperature.
Therefore, in this embodiment, NOxApproximating the temperature of the absorbent 16 with the exhaust gas temperature TEX,
, The delay time TDR is calculated. [0056]   In step 1003, the rich holding time RT of the air-fuel ratio is calculated from FIG. Book
In the embodiment, the function of FIG. 9 is stored in the ROM 104 in the form of a numerical value table in advance.
In step 1003, the rich temperature is held from the numerical value table using the exhaust gas temperature TEX.
RT is read during. Note that the holding time shown in FIG.xType and volume of absorbent
Determine the required rich retention time in advance by experiments, etc.
Is preferred. [0057]   Next, in step 1005, the rich holding time obtained as described above is obtained. Delay time TDR is calculated. In this embodiment, the rich holding time RT is
Rich delay time TDR, lean skip amount RSL, rich and lean integration constants K
Using IR and KIL,     RT = △ T (TDR + (TDR × KIR−RSL) / KIL) It is represented by Here, ΔT is the execution interval of the routine in FIGS. 5 and 6 (4 ms in this embodiment)
), (TDR × KIR-RSL) / KIL term on the right side is during rich delay time TDR
FAF increased by rich integration processing (KIR) is lean skip (RSL)
And the time required to reach zero by the lean integration process (KIL).
You. [0058]   Therefore, from the above equation, TDR is   TDR = ((RT / ΔT) + (RSL / KIL)) / (1 + KIR / KIL) Becomes In this embodiment, ΔT, KIR, RSL, and KIL are set to constant values.
Therefore, the above equation is         TDR = (RT + K1) / K2 (K1 and K2 are constants) In the form of In this embodiment, it is determined in advance from the values of ΔT, KIR, RSL, and KIL.
The numbers K1 and K2 are obtained, and in step 1005, the rich delay time is calculated using the above equation.
Is calculated. In step 1007, the TDR obtained as described above is stored in the RAM 105.
And exit the routine. [0059]   NO as abovexBy changing the rich delay time according to the temperature of the absorbent
5 and 6, the rich-side holding time of the air-fuel ratio is changed.   In this embodiment, the exhaust gas temperature TEX directly detected by the exhaust gas temperature sensor 9 is N
OxAlthough the air-fuel ratio rich retention time is calculated using the temperature instead of the absorbent temperature,
The air temperature TEX may be obtained indirectly from operating conditions such as the engine load. Also, the exhaust temperature
Degree TEX and NOxThe correlation between the actual temperature of the absorbent and the actual temperature is determined in advance by experiments, etc.
From the exhaust temperature TEX to the actual NOxAccuracy can be obtained by determining the absorbent temperature
Good control can be performed. Further, instead of using the exhaust temperature TEX, N
OxNO detected directly by providing a temperature sensor on the absorbent itselfxI will use the absorbent temperature It can also be done. [0060]   Further, in the above embodiment, the rich delay time TDR is made variable so that the air-fuel ratio becomes richer.
The retention time is changed, but the rich integration constant KIR or lean skip
NO for RSL or TDR, KIR, RSLxDepending on the temperature of the absorbent 16
It is also possible to change the air-fuel ratio rich side holding time by changing
Noh. [0061]   Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.   FIG. 11 shows an overall view of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine similar to that of FIG. 1, and FIG.
The same reference numerals as those in FIG. 1 denote elements having the same functions. In the embodiment shown in FIG.
And an EGR device 50 that recirculates part of the exhaust gas of the engine to the intake side is provided.
This is different from the embodiment of FIG. The EGR device 50 is located upstream of the three-way catalyst 12 in the exhaust passage 14.
The recirculated exhaust gas is injected into the exhaust inlet port 51 that takes out exhaust from the side and the engine intake port.
E which connects the exhaust port 53 with the inlet port 51 and the injection port 53.
A GR passage 55 is provided, and the EGR passage 55 has an exhaust gas recirculation amount (hereinafter referred to as an “EGR amount”).
) Is provided. [0062]   The EGR valve 57 is applied, for example, from the ECU 10 via a drive circuit 510.
A flow control valve in the form of a solenoid valve operated by a drive pulse.
Return to the engine intake port through the EGR passage 55
It controls the flow rate of exhaust gas flowing. In this embodiment, the intake passage 2 is
A throttle opening sensor 62 for detecting the throttle opening near the throttle valve 4;
An intake pressure sensor 6 for detecting an engine intake negative pressure in the intake manifold downstream of the rotary valve 4
3 are provided. The throttle opening sensor 62 responds to the opening of the throttle valve 4.
In addition, the intake pressure sensor 63 generates the same voltage signal.
A negative pressure (differential pressure between atmospheric pressure and absolute pressure in the intake manifold)
Live. Output signals of these sensors 62 and 63 are transmitted through an A / D converter 101 to E
The data is input to the input / output interface 102 of the CU 10 and periodically stored in the RAM 105. Is stored. [0063]   In the above-described embodiment, the fuel injection amount from the fuel injection valve 7 can be periodically increased or decreased.
Changes the engine combustion air-fuel ratio alternately between rich and lean with respect to the stoichiometric air-fuel ratio.
However, in this embodiment, the fuel injection amount from the fuel injection valve 7 depends on the operating state.
The EGR amount returned from the EGR passage 55 to the intake port is maintained at a constant value.
Is that the air-fuel ratio alternates between rich and lean
This is different from the above-described embodiment. [0064]   As mentioned above, NOxNO of absorbent 16xTo prevent a decrease in absorption capacity,
NOxNO absorbed from absorbent 16xRich air-fuel ratio for just enough time to release
Need to be maintained. For this reason, in the above embodiment, when the air-fuel ratio is kept rich,
It is necessary to increase the interval to some extent, and the switching cycle between the rich side and the lean side of the air-fuel ratio
Needs to be set relatively long. However, as in the previous embodiment,
Change the engine combustion air-fuel ratio between rich and lean by increasing or decreasing the fuel supply
In this case, the engine output torque fluctuates with the change in the fuel supply amount. This out
When the air-fuel ratio switching cycle is short, fluctuations in force torque are difficult for the driver to feel and drive.
The influence on the characteristics is small, but when the air-fuel ratio switching cycle becomes longer,
The degree of sensation is increased, which adversely affects the drivability. [0065]   On the other hand, to change the engine combustion air-fuel ratio, the fuel supply amount to the engine must be changed.
It is also possible to change the intake air amount of the engine. In this case the institution
The engine output torque does not change even if the air-fuel ratio changes
Relatively small, even if the air-fuel ratio switching cycle is set long, the drivability is greatly affected.
Absent. This embodiment pays attention to this point, and passes through the EGR passage 55 to the engine intake port.
By controlling the flow rate of the recirculating exhaust gas, the amount of engine intake air is changed.
It is a thing. [0066]   That is, in this embodiment, during steady operation, the fuel injection amount from the fuel Pressure (intake manifold negative pressure) Pm and engine speed NeControl to a value determined according to
However, the fuel injection amount is not periodically increased or decreased. On the other hand, exhaust gas returning to the engine exhaust port
Is the throttle opening TH and the engine speed NeCentered on the amount determined according to
The air-fuel ratio is periodically increased or decreased by the EGR valve 57, and the air-fuel ratio changes according to the change in the EGR amount.
I do. For example, when the flow rate of exhaust gas recirculated to the intake port is increased, the throttle valve 4 opens.
Even if the degree is kept constant, the amount of fresh air flowing through the throttle valve recirculates
It decreases by an amount corresponding to the exhaust flow rate. Also, the oxygen concentration of the recirculating exhaust gas is
It does not contribute to combustion because it is low. Therefore, by increasing the EGR amount,
The engine intake air amount is reduced while maintaining the opening of the throttle valve 4, and the engine combustion air-fuel ratio is reduced.
Moves to the rich side. In this embodiment, the fuel injection amount from the fuel injection valve 7 is EGR
Is set so that the air-fuel ratio becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio without performing
It is possible to periodically change the flow rate of exhaust gas recirculated from the GR passage 55 to the engine intake port.
Thus, the air-fuel ratio is switched between the lean side and the rich side. [0067]   Next, the air-fuel ratio control operation of this embodiment will be described with reference to FIGS.   FIG. 12 shows the calculation of the fuel injection amount from the fuel injection valve 7 and the EGR passage 5 in this embodiment.
5 is a flowchart showing an exhaust gas recirculation amount calculation routine from FIG. This routine is also E
It is executed by the CU 10 at a predetermined crank angle, for example, every 360 °.   When the routine is started in FIG.
From 05, intake manifold negative pressure Pm, throttle opening TH, rotation speed data NeBut
Is read. Next, at step 1203, the EGR execution flag XEGR is set.
(XEGR = “1”) is determined. Here, XEGR is different
Set when the EGR execution condition is satisfied in a routine (not shown)
Is the flag to be used. In this embodiment, the engine cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined value,
That the engine operating conditions are not in a transient state (the engine load does not fluctuate rapidly);
The EGR execution condition is that the engine is not in full load operation or no load operation.
The flag XEGR is set only when all of the above conditions are satisfied (= "1").
In other cases, the flag XEGR is reset (= "0"). [0068]   If the flag XEGR is set in step 1203, step 1
Step 205 is executed to calculate the basic fuel injection time TAUO at the time of EGR execution. This
Here, the basic fuel injection time TAUO is controlled by the EGR valve 57 to provide a basic EGR amount described later.
The fuel injection amount is such that the stoichiometric air-fuel ratio is obtained when the opening degree is set to SEGR.
Yes, intake manifold negative pressure Pm and rotation speed data read in step 1201
NeIs calculated using [0069]   FIG. 13 shows TAUO, Pm, NeFIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship of FIG.
UO, the horizontal axis is the absolute pressure of the intake manifold (that is, the atmospheric pressure P0-the intake manifold).
Negative pressure Pm). FIG. 13A shows the rotation speed N.e= 2000rpm
FIG. 13B shows the rotation speed N.e= 4000 rpm
. In this embodiment, TAUO is obtained in advance for each engine speed by an experiment or the like, and Pm
, NeIs stored in the ROM 104 of the ECU 10 in the form of a numerical table using
In step 1205, Pm, N read in step 1201eFrom the value of
UO is read. [0070]   As shown in an example in FIG. 13, the basic fuel injection time TAUO is the same rotation speed.
In this case, the pressure increases along a downwardly convex curve with respect to the intake manifold negative pressure Pm, and Pm becomes one.
If constant, rotation speed NeShows a tendency to increase as increases. This is the basic
As shown in FIG. 14, the EGR amount is changed to the throttle opening TH and the rotation speed N.eAnd depending on the key
The stoichiometric air-fuel ratio is obtained when the basic EGR amount of exhaust gas is recirculated.
This is for setting the TAUO to be set. [0071]   Next, at step 1207, the basic opening degree SEGR of the EGR valve 57 (basic EGR
Amount) is the throttle opening TH and the rotation speed NeIs calculated from FIG. 14 shows the basic opening S
FIG. 14A is a diagram showing an example of setting of EGR, and FIG.eA place where
14B shows the relationship between the SEGR and the throttle opening TH, and FIG.
SEGR and rotation speed N when opening degree is fixedeThe relationship is shown. [0072]   As shown in FIG. 14A, the basic opening degree SEGR of the EGR valve 57 is determined by the rotation speed N.eBut
If it is constant, it increases with the throttle opening TH (engine load).
When the throttle opening is equal to or larger than the throttle opening, the throttle opening is reduced as the throttle opening increases. This is an institution
On the high load side, the EGR amount is reduced to increase the output. In addition, FIG.
), The SEGR is equal to the engine speed N if the throttle opening TH is constant.e
Is reduced as is increased. This is because the combustion speed decreases when EGR is performed.
This is to prevent combustion from deteriorating on the high engine speed side. [0073]   In this embodiment, each throttle opening TH and the engine speed NeAbout experiments in advance
Thus, the optimal basic opening degree SEGR of the EGR valve 57 is set.
NeAre stored in the form of a numerical table using
TH, N read in step 1201eIf the numerical value table is used, the value of SEGR is
Is read. [0074]   Next, in step 1209, from the basic opening degree SEGR calculated as described above,
The actual set opening degree (actual EGR amount) TEGR of the EGR valve 57 is             TEGR ← SEGR / FEGR In step 1211, TAUO and TEGR set as described above are calculated.
Is stored in the RAM 105, and the routine ends in step 1217. [0075]   Fuel injection separately executed when TAUO is set in RAM 105 as described above.
The fuel injection valve 7 is opened for a period of TAUO by a routine, and the amount corresponding to TAUO is
Of fuel is injected. Similarly, when TEGR is set in the RAM 105,
The EGR valve 57 is controlled so that the opening degree TEGR is obtained by a separately executed routine.
The duty ratio of the drive pulse is controlled. Here, the FEGR is similar to the coefficient FAF in FIG.
It is an EGR correction coefficient for changing between the side and the lean side. FEGR is separately E
The routine shown in FIG. 15 and FIG.
O disposed in the exhaust passage 14TwoThe setting is made based on the output of the sensor 13. In addition, The routines in FIGS. 15 and 16 are substantially the same as the routines described in FIGS.
Here, the invention is omitted. [0076]   On the other hand, in step 1203, the EGR flag XEGR is reset (= "0").
If so, steps 1213 and 1215 are executed. In this case,
The fuel injection time TAUO is a fuel value at which the stoichiometric air-fuel ratio can be obtained without performing EGR.
The fuel injection amount is determined only by the intake manifold negative pressure Pm.
It is given in the form O ← α · Pm. In step 1215, the EGR valve 57 is opened.
The degree TEGR is set to zero, and in steps 1209 and 1211 TAUO, TEG
R is set in the RAM 105, and the routine ends in step 1217. to this
Accordingly, the engine air-fuel ratio is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust gas recirculation is stopped. [0077]   As described above, when the routines of FIGS. 12, 15, and 16 are executed, the EGR execution
When the condition is satisfied, the EGR amount is periodically increased or decreased around the basic EGR amount, and
The fuel ratio alternately fluctuates between the rich side and the lean side around the stoichiometric air-fuel ratio. In addition,
In the present embodiment, the fluctuation cycle of the air-fuel ratio is relatively long, for example, in the range of about 2 to 10 seconds.
The delay times TDR and TDL and the integration constants KIR and KI shown in FIGS.
L, skip amounts RSR and RSL are set. [0078]   Next, FIG. 17 shows still another embodiment of the exhaust gas purification apparatus of the present invention.   FIG. 17 shows an overall view of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine similar to that shown in FIG.
The same reference numerals as those in FIG. 1 denote elements having the same functions. In the embodiment shown in FIG.
And another O on the downstream side of the three-way catalyst 12 in the exhaust passage 17.TwoA sensor 61 is provided, and
This OTwoSensor 61 and NOxSecondary air for supplying secondary air to the exhaust passage between
The point that a secondary air supply device 66 is provided is different from the embodiment of FIG. [0079]   The secondary air supply device 66 includes a pressurized air supply source 65 such as an air pump and a tank.
The pressurized air from the supply source 65 isTwoSensor 61 and NOxExhaust between absorbent 16
An air pipe 67 leading to a passage, and controlling supply of secondary air to the air pipe 67. A control valve 69 is provided. In this embodiment, the control valve 69 is connected via the drive circuit 610.
And is a shut-off valve that is turned on / off by a control signal from the ECU 10.
As described later, the secondary air flow rate can be continuously controlled by a signal from the ECU 10.
A flow control valve may be used. [0080]   As described with reference to FIG.xAbsorbent 16 is NOxTo absorb
Aerial oxygen is needed. Therefore, NOxAbsorbent has high oxygen concentration in exhaust gas
NO, that is, the leaner the exhaustxImproves the absorption capacity. Therefore, FIG.
The engine alternates between a rich air-fuel ratio and a lean air-fuel ratio around the stoichiometric air-fuel ratio
When changing the air-fuel ratio, the change width of the air-fuel ratio, especially the change width on the lean air-fuel ratio side
It is preferable to take as large as possible. However, if the variation range of the air-fuel ratio is large,
The output torque fluctuation of the Seki becomes excessive, and the influence on the drivability becomes large.
It is difficult to set the air-fuel ratio at the time of
You. Further, as in the case of the engine shown in FIG.
Also, if a large amount of exhaust gas is recirculated, the combustion state of the engine will deteriorate, and the air-fuel ratio will also change.
It is difficult to increase the width of the area. [0081]   For this reason, the rich air-fuel ratio and the lean air-fuel ratio alternately around the stoichiometric air-fuel ratio.
In the engine that returns, the air-fuel ratio at the time of lean cannot be made sufficiently large (thin).
OxIn some cases, the absorbing ability of the absorbent cannot be sufficiently exhibited. This implementation
In the example, NOxWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 16 becomes lean,
OxBy supplying the secondary air only to the absorbent 16, NO during lean operationxAbsorbent 1
6 to make the air-fuel ratio of the exhaust flowing intoxNO of absorbent 16xAbsorption capacity
Improving power. [0082]   That is, in the present embodiment, the engine combustion air-fuel ratio increases or decreases the fuel injection amount (see FIGS. 5, 6, and 9).
10) or the increase / decrease of the exhaust gas recirculation amount (FIG. 13).
The control is alternately performed between the rich side and the lean side near the ratio. On the other hand, the ECU 10 is a three-way catalyst
12 O downstreamTwoThe output of the sensor 61 is monitored, andTwoOutput of sensor 61 When the force has a lean output (that is, NOxExhaust gas on the upstream side of the absorbent 16
(When the engine is lean), the control valve 69 is opened and the NO.xabsorption
Secondary air is introduced into the agent 16. This makes NOxExhaust air-fuel flowing into the absorbent 16
The ratio becomes even leaner, NOxAbsorbent NOxAbsorption capacity increases. [0083]   In addition, the ECU 10 controls the downstream OTwoWhen the output of the sensor 61 is rich,
The control valve 69 is closed to stop the supply of the secondary air. Thereby, NOxAbsorbent upstream
When the side exhaust is rich, the exhaust can maintain a rich air-fuel ratio, so NOxAbsorbent
NO from 16xIs sufficiently released.   FIG. 18 shows NO when the above control is performed.xOf the exhaust air-fuel ratio flowing into the absorbent 16
It is a figure showing a change. Thus, NOxWhen the exhaust air-fuel ratio is
Supply of secondary air only when the
Worse or NOxNO from absorbent 16xNO without affecting release of NOxSucking
NO of absorbent 16xIt is possible to improve the absorption capacity. [0084]   In this embodiment, the control valve 69 of the secondary air supply device 66 is an ON / OFF valve.
The amount of secondary air when the control valve 69 is opened is substantially constant. But from the institution
The actual exhaust flow is not necessary because the exhaust flow rate varies depending on the operating conditions (load, rotation speed).
The secondary air flow rate for obtaining the exhaust air-fuel ratio varies depending on the operating condition. others
Therefore, a flow control valve of a type that can continuously control the flow rate is used as the control valve 69.
Therefore, if the secondary air flow rate is controlled in accordance with the above operating state, more efficient
NOxAbsorbent NOxIt is possible to improve the absorption capacity. [0085]   In the present embodiment, the O provided on the downstream side of the three-way catalyst 12 isTwoSecondary empty by sensor 61
Qi supply is controlled, but OTwoThe O on the upstream side of the three-way catalyst 12 without the sensor 61 is provided.Two
The output of the sensor 13 determines whether the exhaust air-fuel ratio is rich or lean and supplies secondary air.
Feeding may be controlled. [0086]     【The invention's effect】   According to the exhaust gas purification apparatus of the present invention, the engine combustion air-fuel ratio is reduced around the stoichiometric air-fuel ratio.
Three-way in the exhaust passage of the internal combustion engine that alternates periodically between the air-fuel ratio side and the lean side
A catalyst is arranged, and NOxExhaust due to the placement of the absorbent
NOxCan significantly improve the purification rate.

【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の排気浄化装置の一実施例を示す図である。 【図2】 三元触媒の浄化率と排気空燃比との関係を説明する図である。 【図3】 NOx吸収剤のNOx吸放出作用を説明する図である。 【図4】 図1の燃料噴射弁の燃料噴射量演算ルーチンの一例を示すフローチャートであ
る。 【図5】 空燃比制御ルーチンの一例を示すフローチャートの一部である。 【図6】 空燃比制御ルーチンの一例を示すフローチャートの一部である。 【図7】 図5、図6のルーチンの制御動作を補足するタイミング図である。 【図8】 O2センサの出力特性を説明する図である。 【図9】 NOx吸収剤温度とリッチ空燃比保持時間との関係を示す図である。 【図10】 図5、図6のフローチャートの制御定数設定のためのルーチンの一例を示すフ
ローチャートである。 【図11】 本発明の排気浄化装置の別の実施例を示す図である。 【図12】 図11の実施例の空燃比制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 【図13】 図12の燃料噴射量の設定の一例を示す図である。 【図14】 図12のEGR弁の開度設定の一例を示す図である。 【図15】 図11の実施例のEGR量の設定を示すフローチャートの一部である。 【図16】 図11の実施例のEGR量の設定を示すフローチャートの一部である。 【図17】 本発明の排気浄化装置の別の実施例を示す図である。 【図18】 図17の実施例の作動を補足説明するタイミング図である。 【符号の説明】 1…内燃機関 2…吸気通路 3…エアフローメータ 4…スロットル弁 5、6…クランク角センサ 7…燃料噴射弁 10…制御回路(ECU) 12…三元触媒 13…O2センサ 14…排気通路 16…NOx吸収剤 50…EGR装置 57…EGR弁 62…スロットル開度センサ 66…二次空気供給装置 69…制御弁
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing one embodiment of an exhaust gas purification apparatus of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a purification rate of a three-way catalyst and an exhaust air-fuel ratio. FIG. 3 is a diagram illustrating the NO x absorption / release action of a NO x absorbent. FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a fuel injection amount calculation routine of the fuel injection valve in FIG. 1; FIG. 5 is a part of a flowchart showing an example of an air-fuel ratio control routine. FIG. 6 is a part of a flowchart showing an example of an air-fuel ratio control routine. FIG. 7 is a timing chart supplementing the control operation of the routines of FIGS. 5 and 6. FIG. 8 is a diagram illustrating output characteristics of an O 2 sensor. FIG. 9 is a diagram showing a relationship between the NO x absorbent temperature and the rich air-fuel ratio holding time. FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a routine for setting control constants in the flowcharts of FIGS. 5 and 6; FIG. 11 is a view showing another embodiment of the exhaust gas purification apparatus of the present invention. FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of an air-fuel ratio control routine according to the embodiment of FIG. 11; FIG. 13 is a diagram illustrating an example of setting of a fuel injection amount in FIG. 12; FIG. 14 is a diagram showing an example of an EGR valve opening degree setting of FIG. FIG. 15 is a part of a flowchart showing the setting of an EGR amount in the embodiment of FIG. 11; FIG. 16 is a part of a flowchart showing the setting of an EGR amount in the embodiment of FIG. 11; FIG. 17 is a view showing another embodiment of the exhaust gas purification apparatus of the present invention. 18 is a timing chart for supplementarily explaining the operation of the embodiment in FIG. [Reference Numerals] 1 ... internal combustion engine 2 ... intake passage 3 ... air flow meter 4 ... throttle valve 5, 6 ... crank angle sensor 7 ... fuel injection valves 10 ... control circuit (ECU) 12 ... three-way catalyst 13 ... O 2 sensor 14 ... exhaust passage 16 ... NO x absorbent 50 ... EGR device 57 ... EGR valve 62 ... throttle opening sensor 66 ... secondary air supply system 69 ... control valve

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 機関の通常運転時の燃焼空燃比を理論空燃比を中心としてリッ
チ空燃比側とリーン空燃比側とに周期的に交互に変化させる空燃比制御装置を備
えた内燃機関の排気通路に、流入する排気の空燃比が理論空燃比のときに排気中
のNOxの還元とHC、COの酸化とを同時に行う三元触媒を配置するとともに
、該三元触媒の下流側の排気通路に、流入する排気の空燃比がリーンのときに排
気中のNOxを吸収し流入する排気の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出
するNOx吸収剤を配置したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 【請求項2】 前記空燃比制御装置は、前記NOx吸収剤の温度を検出する手
段と、検出したNOx吸収剤温度に応じて機関の燃焼空燃比を理論空燃比よりリ
ッチ空燃比側に保持する期間を変更する手段とを備えたことを特徴とする請求項
1に記載の排気浄化装置。 【請求項3】 前記空燃比制御装置は、機関排気の一部を機関吸気通路に還流
させる手段と、該還流排気流量を制御する手段とを備え、該還流排気流量を制御
することにより機関空燃比をリッチ空燃比側とリーン空燃比側に周期的に交互に
変化させることを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。 【請求項4】 前記NOx吸収剤に流入する排気の空燃比を検出する手段と、
前記NOx吸収剤に二次空気を導入する手段とを更に備え、前記NOx吸収剤に流
入する排気の空燃比がリーンであるときに前記NOx吸収剤に二次空気を導入す
ることを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。
Claims 1. An air-fuel ratio control device that periodically and alternately changes a combustion air-fuel ratio between a rich air-fuel ratio side and a lean air-fuel ratio side around a stoichiometric air-fuel ratio during normal operation of an engine. in an exhaust passage of an internal combustion engine having, together with the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing to place the three-way catalyst to perform the reduction and HC of the NO x in the exhaust, and the oxidation of CO at the same time of the stoichiometric air-fuel ratio, the three-way the exhaust passage downstream of the catalyst, placing the NO x absorbent the oxygen concentration of the exhaust gas absorbed flowing NO x in the exhaust to release NO x absorbed and reduced when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing is lean An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: Wherein said air-fuel ratio control system includes means for detecting the temperature of the the NO x absorbent, the theoretical air-fuel ratio of the combustion air-fuel ratio of the engine according to the detected the NO x absorbent temperature to the rich air-fuel ratio side 2. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, further comprising means for changing a holding period. 3. The air-fuel ratio control device includes means for recirculating a part of the engine exhaust gas to an engine intake passage, and means for controlling the recirculated exhaust gas flow rate. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the fuel ratio is periodically and alternately changed to a rich air-fuel ratio side and a lean air-fuel ratio side. 4. A means for detecting an air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the NO x absorbent,
And means for introducing secondary air into the the NO x absorbent, the introducing secondary air to the NO x absorbent when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the the NO x absorbent is lean The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein:

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2605579B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
KR100202995B1 (en) Method and apparatus for purifying exhaust gas
KR101418192B1 (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
EP0713959B1 (en) An exhaust gas purification device for an engine
US5461857A (en) Engine exhaust gas purification device
JP4893876B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
KR100287051B1 (en) Method and device for purifying exhaust gas of engine
EP2199555B1 (en) Exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine
JPH1193744A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
US5388403A (en) Exhaust gas purification device for an engine
JP2003120399A (en) APPARATUS FOR DETECTING ABNORMALITY OF NOx SENSOR
JPH0886213A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP4003564B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP5257551B1 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP5561059B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2008255972A (en) Air-fuel ratio control device
JP2605579C (en)
JPH09317447A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2006057575A (en) Method for controlling exhaust emission control device
JP2007303361A (en) Exhaust emission control system for internal combustion engine
JP3637642B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP2001098930A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JPH03253744A (en) Exhaust purifying device for internal combustion engine
JPH05179935A (en) Catalyst deteriorati0n detecting device for internal combustion engine
JPH0711948A (en) Catalyst warming-up device for internal combustion engine