JP3211520B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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
に関する。

【０００２】

【従来の技術】流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにはＮＯｘを吸収し、流入する排気ガスの空燃比が理
論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯｘを放出する
ＮＯｘ吸収剤を機関排気通路内に配置し、リーン混合気
を燃焼せしめた際に発生するＮＯｘをＮＯｘ吸収剤によ
り吸収し、ＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力が飽和する前
に機関シリンダ内に供給される混合気を一時的に理論空
燃比又はリッチにしてＮＯｘ吸収剤に流入する排気ガス
の空燃比を一時的に理論空燃比又はリッチにし、それに
よってＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させると共に放出
されたＮＯｘを還元するようにした内燃機関が公知であ
る（ＰＣＴ国際公開ＷＯ９３／０７３６３号参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらＮＯｘ吸
収剤からＮＯｘを放出させるために機関シリンダ内に供
給される混合気をリーンから理論空燃比又はリッチに切
換えると機関の出力トルクが急激に増大するために大き
なショックが発生するという問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、流入する排気ガスの空燃比がリー
ンのときにはＮＯｘを吸収し、流入する排気ガスの空燃
比が理論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯｘを放
出するＮＯｘ吸収剤を機関排気通路内に配置し、ＮＯｘ
吸収剤からＮＯｘを放出すべきときには機関シリンダ内
に供給される混合気の空燃比をリーンから理論空燃比又
はリッチに切換えるようにした内燃機関において、ＮＯ
ｘ吸収剤からＮＯｘを放出すべく機関シリンダ内に供給
される混合気の空燃比をリーンから理論空燃比又はリッ
チに切換えたときに機関出力トルクが変動しないように
するのに必要な機関運転状態に応じた吸入空気の減少量
を求めてこの減少量だけ吸入空気を減少させるようにし
ている。

【０００５】

【作用】ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出すべく機関シリ
ンダ内に供給される混合気の空燃比をリーンから理論空
燃比又はリッチに切換えると機関出力トルクが増大す
る。このとき吸入空気量が減少せしめられて機関出力ト
ルクの増大分だけ機関出力トルクが減少せしめられる。

【０００６】

【実施例】図１を参照すると、１は機関本体、２はピス
トン、３は燃焼室、４は点火栓、５は吸気弁、６は吸気
ポート、７は排気弁、８は排気ポートを夫々示す。吸気
ポート６は対応する枝管９を介してサージタンク１０に
連結され、各枝管９には夫々吸気ポート６内に向けて燃
料を噴射する燃料噴射弁１１が取付けられる。サージタ
ンク１０は吸気ダクト１２を介してエアクリーナ１３に
連結され、吸気ダクト１２内にはスロットル弁１４が配
置される。一方、排気ポート８は排気マニホルド１６お
よび排気管１７を介してＮＯｘ吸収剤１８を内蔵したケ
ーシング１９に接続される。

【０００７】一方、スロットル弁１４上流の吸気ダクト
１２からはバイパス通路１５が分岐され、このバイパス
通路１５はサージタンク１０内に連結される。このバイ
パス通路１５内にはバイパス通路１５内を流れる空気量
を制御するためのバイパス制御弁２０が設けられる。こ
のバイパス制御弁２０はステップモータにより駆動さ
れ、機関アイドリング運転時にはこのバイパス制御弁２
０によって機関回転数が目標アイドリング回転数に制御
される。

【０００８】電子制御ユニット３０はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス３１によって相互に接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３３、ＣＰＵ（マイク
ロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート
３６を具備する。サージタンク１０内にはサージタンク
１０内の絶対圧に比例した出力電圧を発生する圧力セン
サ２１が配置され、この圧力センサ２１の出力電圧がＡ
Ｄ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。ス
ロットル弁１４にはスロットル弁１４がアイドリング開
度およびその他の設定開度になったことを検出するスロ
ットルスイッチ２２が取付けられ、このスロットルスイ
ッチ２２の出力信号が入力ポート３５に入力される。機
関本体１には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生す
る水温センサ２３が取付けられ、この水温センサ２３の
出力電圧がＡＤ変換器３８を介して入力ポート３５に入
力される。また、入力ポート３５には機関回転数を表わ
す出力パルスを発生する回転数センサ２４および車速を
表す出力パルスを発生する車速センサ２５が接続され
る。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３９を介
して夫々点火栓４、燃料噴射弁１１およびバイパス制御
弁２０のステップモータに接続される。

【０００９】図１に示す内燃機関では次式に基づいて燃
料噴射時間ＴＡＵが算出される。 ＴＡＵ＝Ｋ・ＴＰ・１４．５／（Ａ／Ｆ）_f ここでＫは定数を示しており、ＴＰは基本燃料噴射時間
を示しており、（Ａ／Ｆ）_f は目標空燃比を示してい
る。基本燃料噴射時間ＴＰは機関シリンダ内に供給され
る混合気の空燃比を理論空燃比とするのに必要な燃料噴
射時間を示している。この基本燃料噴射時間ＴＰは予め
実験により求められ、サージタンク１０内の絶対圧ＰＭ
および機関回転数Ｎの関数として図２に示すようなマッ
プの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。機関シリ
ンダ内に供給される混合気の空燃比は目標空燃比（Ａ／
Ｆ）_f の値に基いて制御され、目標空燃比（Ａ／Ｆ）_f
が理論空燃比であれば、即ち（Ａ／Ｆ）_f ＝１４．５で
あれば機関シリンダ内に供給される混合気は理論空燃比
となる。これに対して（Ａ／Ｆ）_f ＞１４．５になれば
機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比は理論空燃
比よりも大きくなり、即ちリーンとなり、（Ａ／Ｆ）_f
＜１４．５になれば機関シリンダ内に供給される混合気
の空燃比は理論空燃比よりも小さくなる、即ちリッチと
なる。

【００１０】図１に示す内燃機関では低中速低中負荷運
転時は（Ａ／Ｆ）_f ＞１４．５に維持されており、即ち
機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比はリーンに
維持されており、従って図１に示す内燃機関では大部分
の運転状態においてリーン混合気が燃焼せしめられる。
図３は燃焼室３から排出される排気ガス中の代表的な成
分の濃度を概略的に示している。図３からわかるように
燃焼室３から排出される排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの
濃度は燃焼室３内に供給される混合気の空燃比がリッチ
になるほど増大し、燃焼室３から排出される排気ガス中
の酸素Ｏ₂ の濃度は燃焼室３内に供給される混合気の空
燃比がリーンになるほど増大する。

【００１１】ケーシング１９内に収容されているＮＯｘ
吸収剤１８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。機関
吸気通路およびＮＯｘ吸収剤１８上流の排気通路内に供
給された空気および燃料の比をＮＯｘ吸収剤１８への流
入排気ガスの空燃比と称するとこのＮＯｘ吸収剤１８は
流入排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯｘを吸収
し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮ
Ｏｘを放出するＮＯｘの吸放出作用を行う。なお、ＮＯ
ｘ吸収剤１８上流の排気通路内に燃料或いは空気が供給
されない場合には流入排気ガスの空燃比は燃焼室３内に
供給される混合気の空燃比に一致し、従ってこの場合に
はＮＯｘ吸収剤１８は燃焼室３内に供給される混合気の
空燃比がリーンのときにはＮＯｘを吸収し、燃焼室３内
に供給される混合気中の酸素濃度が低下すると吸収した
ＮＯｘを放出することになる。

【００１２】上述のＮＯｘ吸収剤１８を機関排気通路内
に配置すればこのＮＯｘ吸収剤１８は実際にＮＯｘの吸
放出作用を行うが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。しかしながらこの吸
放出作用は図４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。

【００１３】即ち、流入排気ガスがかなりリーンになる
と流入排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、図４
（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ₂ がＯ₂ ^- 又はＯ
^2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入排気ガ
ス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ₂ ^- 又はＯ^2-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上で更に酸化されつ
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４（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ ₃ ^-
の形で吸収剤内に拡散する。このようにしてＮＯｘがＮ
Ｏｘ吸収剤１８内に吸収される。

【００１４】流入排気ガス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。これに対して流入排気ガ
ス中の酸素濃度が低下してＮＯ₂ の生成量が低下すると
反応が逆方向（ＮＯ₃ ^- →ＮＯ₂ ）に進み、斯くして吸
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。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下す
るとＮＯｘ吸収剤１８からＮＯｘが放出されることにな
る。図３に示されるように流入排気ガスのリーンの度合
いが低くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、従
って流入排気ガスのリーンの度合いを低くすれば流入排
気ガスがリーンであってもＮＯｘ吸収剤１８からＮＯｘ
が放出されることになる。

【００１５】一方、機関シリンダ内に供給される混合気
をリッチにすることにより流入排気ガスの空燃比をリッ
チにすると図３に示されるように機関からは多量の未燃
ＨＣ，ＣＯが排出され、これら未燃ＨＣ，ＣＯは白金Ｐ
ｔ上の酸素Ｏ₂ ^- 又はＯ^2-と反応して酸化せしめられ
る。また、流入排気ガスの空燃比をリッチにすると流入
排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤か
らＮＯ₂ が放出され、このＮＯ₂ は図４（Ｂ）に示され
るように未燃ＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられる。
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
って流入排気ガスの空燃比をリッチにすると短時間のう
ちにＮＯｘ吸収剤１８からＮＯｘが放出されることにな
る。

【００１６】このように流入排気ガスの空燃比がリーン
になるとＮＯｘがＮＯｘ吸収剤１８に吸収され、流入排
気ガスの空燃比をリッチにするとＮＯｘがＮＯｘ吸収剤
１８から短時間のうちに放出される。図１に示す内燃機
関ではリーン混合気の燃焼期間が一定期間経過したとき
に機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比を一時的
にリッチにしてＮＯｘ吸収剤１８からＮＯｘを放出させ
るようにしている。なお、この場合機関シリンダ内に供
給される混合気の空燃比を理論空燃比にしてもＮＯｘ吸
収剤１８からＮＯｘが放出されるが混合気をリッチにし
た場合に比べてＮＯｘ吸収剤１８から全ＮＯｘを放出す
るのに若干長い時間を要する。

【００１７】ところがＮＯｘ吸収剤１８からＮＯｘを放
出すべく機関シリンダ内に供給される混合気をリッチに
すると機関の出力トルクが急激に高くなり、大きなショ
ックを発生する。そこで本発明ではこのような大きなシ
ョックの発生を阻止するために機関シリンダ内に供給さ
れる混合気をリッチにしたときにはバイパス制御弁２０
の開度を小さくすることにより吸入空気量を減少させて
機関の出力トルクを低下させるようにしている。ところ
でこの場合、ショックの発生を阻止するためには混合気
をリッチにしたことによるトルクの増大量と、吸入空気
量を減少させたことによるトルクの減少量をできる限り
等しくしなければならないが混合気をリッチにしたこと
によるトルクの増大量は混合気をリッチにしたときの機
関の運転状態によって変化するので吸入空気量の減少量
も混合気をリッチにしたときの機関の運転状態によって
変化させなければならないことになる。次にこのことに
ついて図５から図７を参照しつつ説明する。

【００１８】図５は本発明を概念的に把握するための図
であって吸入空気量Ｑと機関出力トルクの関係を示して
いる。なお、図５において各曲線は夫々数値で示されて
いる異なる空燃比の場合について示している。例えば空
燃比２０．０のリーン混合気が燃焼せしめられており、
ＮＯｘ吸収剤１８からＮＯｘを放出させるためにこの状
態から空燃比を１３．５までリッチにしたとすると機関
の出力トルクは図５においてΔＴだけ増大することにな
る。しかしながらこのとき吸入空気量Ｑを図５において
ΔＱだけ減少させれば機関の出力トルクは変化しないこ
とになる。従って本発明ではＮＯｘ吸収剤１８からＮＯ
ｘを放出させるために混合気の空燃比を２０．０から１
３．０にしたときには吸入空気量ＱをΔＱだけ減少させ
るようにしている。これが本発明の基本的な考え方であ
る。

【００１９】ところで図１に示す実施例ではＮＯｘ吸収
剤１８からＮＯｘを放出すべきときにはバイパス制御弁
２０の開度を小さくすることにより吸入空気量Ｑを減少
させるようにしている。このバイパス制御弁２０は前述
したようにステップモータにより駆動されており、この
バイパス制御弁２０の開度はステップモータのステップ
位置ＳＴが増大するほど大きくなる。従って図１に示す
実施例ではＮＯｘ吸収剤１８からＮＯｘを放出すべきと
きには吸入空気量ＱをΔＱだけ減少させるのに必要なス
テップ量ΔＳＴだけステップモータのステップ位置ＳＴ
が減少せしめられる。

【００２０】ところで図５からわかるように混合気の空
燃比をリーンからリッチ（＝１３．５）に切換えたとき
に機関の出力トルクの変化を生じさせない吸入空気の減
少量ΔＱは切換える前のリーン混合気の空燃比によって
異なっており、従って吸入空気の減少量Ｑ、即ち減少す
べきステップ量ΔＳＴは切換える前のリーン混合気の空
燃比によって変化させなければならないことになる。一
方、本発明による実施例ではリーン混合気を燃焼すべき
ときのリーン空燃比はサージタンク１０内の絶対圧ＰＭ
および機関回転数Ｎの関数であり、従ってリッチ混合気
に切換える直前のサージタンク１０内の絶対圧ＰＭと機
関回転数Ｎに基いて減少すべきステップ量ΔＳＴを定め
なければならないことになる。

【００２１】また、図５は前述したように概念図であっ
て機関出力トルクは実際には吸入空気量Ｑだけの関数で
はなくてサージタンク１０内の絶対圧ＰＭおよび機関回
転数Ｎの双方の関数となる。従って図５においてΔＴで
示される出力トルクの変化量ΔＴはリッチ空燃比に切換
えられる直前のサージタンク１０内の絶対圧ＰＭおよび
機関回転数Ｎの関数となり、従って減少すべきステップ
量ΔＳＴはリッチ空燃比に切換えられる直前のサージタ
ンク１０内の絶対圧ＰＭおよび機関回転数Ｎの関数とな
る。

【００２２】また、スロットル弁１４の開度が大きくな
ると、即ちサージタンク１０内の絶対圧ＰＭが大きくな
るとスロットル弁１４の前後差圧が小さくなるためにス
テップモータのステップ位置を一定量だけ減少したとき
の吸入空気量の減少率は小さくなる。従って図６に示さ
れるようにステップモータのステップ位置を一定量だけ
減少したときの機関出力トルクの減少率はサージタンク
１０内の絶対圧ＰＭが大きくなるほど小さくなる。

【００２３】以上のことを総合すると結局、ＮＯｘ吸収
剤１８からＮＯｘを放出すべく混合気の空燃比をリーン
からリッチに切換えたとしても機関の出力トルクが変化
しないように減少すべきステップ量ΔＳＴはリッチ空燃
比に切換える前のサージタンク１０内の絶対圧ＰＭと機
関回転数Ｎにより定まることになる。実際にはこの減少
すべきステップ量ΔＳＴはサージタンク１０内の絶対圧
ＰＭおよび機関回転数Ｎの関数として実験により求めら
れており、このステップ量ΔＳＴは図７に示すようなマ
ップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。

【００２４】次に図８を参照しつつ空燃比およびバイパ
ス制御弁２０の制御方法について説明する。図８に示さ
れるように本発明による実施例では機関アイドリング運
転時には機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比が
理論空燃比とされる。また、このときバイパス制御弁２
０によって機関回転数が目標アイドリング回転数に制御
され、更にこのときステップモータのステップ位置ＳＴ
の平均値ＳＴ₀ が算出される。次いでスロットル開度が
増大せしめられると空燃比はリーンとされ、バイパス制
御弁２０の開度が増大せしめられる、即ちステップモー
タのステップ位置ＳＴが増大せしめられる。なお、この
ときのステップ位置ＳＴはアイドリング運転時の平均ス
テップ位置ＳＴ₀ に対してそのときのサージタンク１０
内の絶対圧ＰＭと機関回転数Ｎに基き図７から定まるス
テップ量ΔＳＴだけ大きなステップ位置に制御される。

【００２５】次いでＮＯｘ吸収剤１８からＮＯｘを放出
すべく機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比がリ
ーンからリッチに切換えられると空燃比がリッチにされ
ている間、バイパス制御弁２０のステップモータのステ
ップ位置ＳＴがアイドリング運転時の平均ステップ位置
ＳＴ₀ とされる。即ち、空燃比がリッチとされている
間、ステップモータのステップ位置ＳＴがステップ量Δ
ＳＴだけ減少せしめられる。この減少せしめられるステ
ップ量ΔＳＴは空燃比がリーンからリッチに切換えられ
る直前のサージタンク１０内の絶対圧ＰＭおよび機関回
転数Ｎから定まるステップ量であり、このステップ量Δ
ＳＴは空燃比がリーンからリッチに切換えられたときに
機関出力トルクが変動しないように予め定められている
ステップ量である。従って空燃比がリーンからリッチに
切換えられても機関の出力トルクが変動しないことにな
る。なお、空燃比がリッチからリーンに切換えられると
ステップモータのステップ位置ＳＴは再びアイドリング
運転時の平均ステップ位置ＳＴ₀ にステップ量ΔＳＴを
加算したステップ位置に制御される。

【００２６】図９は機関のアイドリング制御を行うため
のルーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の
割込みによって行われる。図９を参照するとまず初めに
ステップ５０においてアイドリング運転時であるか否か
が判別される。スロットルスイッチ２２の出力信号から
スロットル弁１４がアイドリング開度であると判断され
かつ車速センサ２５の出力信号から車速がほぼ零である
と判断されたときにはアイドリング運転時であると判断
される。アイドリング運転時でないときには処理サイク
ルを完了し、アイドリング運転時にはステップ５１に進
む。

【００２７】ステップ５１では図２に示すマップから基
本燃料噴射時間ＴＰが算出される。次いでステップ５２
では基本燃料噴射時間ＴＰに定数Ｋを乗算することによ
って燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。従ってこのとき
機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比が理論空燃
比とされる。次いでステップ５３ではリーン混合気の継
続燃焼時間を示すリーン時間カウント値ＴＬが零とされ
る。

【００２８】次いでステップ５４では機関回転数Ｎが目
標アイドリング回転数Ｎ_o に小さな一定値ΔＮを加算し
た値（Ｎ_O ＋ΔＮ）よりも高いか否かが判別される。Ｎ
＞Ｎ ₀ ＋ΔＮのときにはステップ５５に進んでステップ
モータのステップ位置ＳＴが１だけ減少せしめられ、斯
くして機関回転数Ｎが低下せしめられる。次いでステッ
プ５８に進む。一方、ステップ５４においてＮ≦Ｎ₀ ＋
ΔＮであると判別されたときにはステップ５６に進んで
機関回転数Ｎが（Ｎ₀ −ΔＮ）よりも低いか否かが判別
される。Ｎ＜Ｎ₀ −ΔＮのときにはステップ５７に進ん
でステップモータのステップ位置ＳＴが１だけ増大せし
められ、斯くして機関回転数Ｎが上昇せしめられる。次
いでステップ５８に進む。一方、ステップ５６において
Ｎ≧Ｎ₀−ΔＮであると判別されたときにはステップ５
８にジャンプする。従ってアイドリング運転時には機関
回転数ＮがＮ₀ ＋ΔＮ＞Ｎ＞Ｎ₀ −ΔＮの範囲に維持さ
れることになる。ステップ５８ではアイドリング運転が
行われているときのステップ位置ＳＴの平均値ＳＴ₀ が
算出される。

【００２９】図１０および図１１はアイドリング運転時
以外の空燃比等を制御するためのルーチンを示してお
り、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行さ
れる。図１０および図１１を参照するとまず初めにステ
ップ６０においてアイドリング運転時であるか否かが判
別される。アイドリング運転時には処理サイクルを完了
し、アイドリング運転時でないときにはステップ６１に
進む。ステップ６１では図２に示すマップから基本燃料
噴射時間ＴＰが算出される。次いでステップ６２では温
度センサ２３の出力信号から機関冷却水温Ｔｗが予め定
められた一定値、例えば８０℃よりも高いか否かが判別
される。Ｔｗ≧８０℃のときにはステップ６３に進んで
機関回転数Ｎが予め定められた一定値、例えば４０００
r.p.m よりも低いか否かが判別される。Ｎ≦４０００r.
p.m のときにはステップ６４に進んでスロットルスイッ
チ２２の出力信号からスロットル弁１４の開度θが予め
定められた一定値、例えば７０°よりも小さいか否かが
判別される。θ≦７０°のときにはステップ６５に進
む。

【００３０】ステップ６５ではサージタンク１０内の絶
対圧ＰＭと機関回転数Ｎから目標とすべきリーン空燃比
（Ａ／Ｆ）₀ が算出される。次いでステップ６６では最
終的な目標空燃比（Ａ／Ｆ）_f が１４．５、即ち理論空
燃比よりも小さいか否かが判別される。リーン混合気を
燃焼すべき運転状態のときには通常、最終的な目標空燃
比（Ａ／Ｆ）_f は１４．５よりも大きいのでステップ６
７に進む。ステップ６７では図７に示すマップからステ
ップ量ΔＳＴが算出される。次いでステップ６８ではリ
ーン時間カウント値ＴＬが１だけインクリメントされ
る。次いでステップ６９ではリーン時間カウント値ＴＬ
が予め定められたＮＯｘ放出の開始時間ＴＣを越えたか
否かが判別される。ＴＬ＜ＴＣのときにはステップ７０
に進む。

【００３１】ステップ７０では目標とすべきリーン空燃
比（Ａ／Ｆ）₀ が最終的な目標空燃比（Ａ／Ｆ）_f とさ
れる。次いでステップ７１ではアイドリング運転時の平
均ステップ位置ＳＴ₀ にステップ量ΔＳＴを加算するこ
とによってステップモータのステップ位置ＳＴが算出さ
れる。次いでステップ７２では次式に基いて燃料噴射時
間ＴＡＵが算出される。

【００３２】 ＴＡＵ＝Ｋ・ＴＰ・１４．５／（Ａ／Ｆ）_f 従ってこのときには機関シリンダ内に供給される混合気
の空燃比が目標とすべきリーン空燃比（Ａ／Ｆ）₀ とな
る。次いでステップ７３ではステップモータのステップ
位置がステップ７１で求められたステップ位置ＳＴとな
るようにステップモータが駆動せしめられる。

【００３３】リーン混合気の燃焼が継続して行われ、ス
テップ６９においてＴＬ≧ＴＣになったと判断されると
ステップ７６に進んでリーン時間カウント値ＴＬが零と
され、次いでステップ７７において最終的な目標空燃比
（Ａ／Ｆ）_f が目標とすべきリッチ空燃比（Ａ／
Ｆ）_R 、例えば１３．５とされる。次いでステップ７８
ではステップモータのステップ位置ＳＴがアイドリング
運転時の平均ステップ位置ＳＴ₀ とされる。最終的な目
標空燃比（Ａ／Ｆ）_f がリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_R にな
ると次の処理サイクルではステップ６６からステップ７
４に進んでリッチカウント値ＴＲが１だけインクリメン
トされる。次いでステップ７５ではリッチカウント値Ｔ
Ｒが例えば５秒を経過したか否かが判別される。ＴＲ＜
５秒のときにはステップ７６に進み、ＴＲ≧５秒になる
とステップ７９に進んでリッチカウント値ＴＲが零とさ
れる。従ってＴＬ≧ＴＣになると機関シリンダ内に供給
される混合気は５秒間だけ目標とすべきリッチ空燃比
（Ａ／Ｆ）_R とされ、この間ステップモータのステップ
位置ＳＴがアイドリング運転時の平均ステップ位置ＳＴ
₀ に維持されることになる。

【００３４】一方、ステップ６２においてＴｗ＜８０℃
と判断され、又はステップ６３においてＮ＞４０００r.
p.m と判断され、又はステップ６４においてθ＞７０°
と判断されるとステップ８０に進んでリーン時間カウン
ト値ＴＬが零とされる。次いでステップ８１では最終的
な目標空燃比（Ａ／Ｆ）_f が例えば１４．５とされ、次
いでステップ７８に進む。従ってこのときには機関シリ
ンダ内に供給される混合気の空燃比が理論空燃比とさ
れ、ステップモータのステップ位置ＳＴがアイドリング
運転時の平均ステップ位置ＳＴ₀ とされる。

【００３５】これまで述べてきた実施例ではＮＯｘ吸収
剤１８からＮＯｘを放出すべきときの吸入空気の減少制
御はバイパス制御弁２０により行われている。しかしな
がらスロットル弁１４がアクセルペダルの踏込み量に応
じて開閉するようにスロットル弁１４をモータにより駆
動し、ＮＯｘ放出時にはスロットル弁１４を閉弁させる
ことによって吸入空気量を減少させるようにしてもよ
い。

【００３６】

【発明の効果】ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出するため
にいかなる機関の運転状態において機関シリンダ内に供
給される混合気の空燃比をリーンからリッチ、場合によ
っては理論空燃比に切換えても機関の出力トルクが変動
するのを阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の全体図である。

【図２】基本燃料噴射時間のマップを示す図である。

【図３】機関から排出される排気ガス中の未燃ＨＣ，Ｃ
Ｏおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。

【図４】ＮＯｘの吸放出作用を説明するための図であ
る。

【図５】出力トルクと吸入空気量Ｑとの関係を示す図で
ある。

【図６】出力トルクの変化率とサージタンク内の絶対圧
ＰＭとの関係を示す図である。

【図７】ステップ量ΔＳＴのマップを示す図である。

【図８】空燃比とバイパス制御弁の制御を示すタイムチ
ャートである。

【図９】アイドリング制御を示すフローチャートであ
る。

【図１０】空燃比制御を示すフローチャートである。

【図１１】空燃比制御を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１４…スロットル弁 １５…バイパス通路 １８…ＮＯｘ吸収剤 ２０…バイパス制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−229941（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−195755（ＪＰ，Ａ) 特許2687836（ＪＰ，Ｂ２) 欧州特許出願公開93／7363（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/24 F01N 3/08 F02D 41/00 - 45/00 395

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
   きにはＮＯｘを吸収し、流入する排気ガスの空燃比が理
   論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯｘを放出する
   ＮＯｘ吸収剤を機関排気通路内に配置し、ＮＯｘ吸収剤
   からＮＯｘを放出すべきときには機関シリンダ内に供給
   される混合気の空燃比をリーンから理論空燃比又はリッ
   チに切換えるようにした内燃機関において、ＮＯｘ吸収
   剤からＮＯｘを放出すべく機関シリンダ内に供給される
   混合気の空燃比をリーンから理論空燃比又はリッチに切
   換えたときに機関出力トルクが変動しないようにするの
   に必要な機関運転状態に応じた吸入空気の減少量を求め
   て該減少量だけ吸入空気を減少させるようにした内燃機
   関の排気浄化装置。