JP3436134B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気浄化
装置に関し、詳細には機関の排気中のＮＯX 成分を除去
するＮＯX 吸蔵還元触媒を備えた排気浄化装置に関す
る。
装置に関し、詳細には機関の排気中のＮＯX 成分を除去
するＮＯX 吸蔵還元触媒を備えた排気浄化装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】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Ｂ
ａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬ
ａ、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のような貴金属とから成るＮＯX
吸蔵還元触媒を使用した排気浄化装置が知られている。
Ｌｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢ
ａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬ
ａ、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のような貴金属とから成るＮＯX
吸蔵還元触媒を使用した排気浄化装置が知られている。
【０００３】ＮＯX 吸蔵還元触媒は流入する排気の空燃
比がリーンのときに排気中のＮＯXを硝酸塩の形で吸収
し、流入排気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯX
を放出するとともに、排気中の還元成分と反応させて放
出したＮＯX を還元浄化するＮＯX の吸放出作用を示
す。このＮＯX 吸蔵還元触媒によるＮＯX 吸放出作用に
ついては後に説明するが、排気中に硫黄酸化物（Ｓ
ＯX ）が存在するとＮＯX 吸蔵還元触媒はＮＯX の吸収
作用を行うのと全く同じメカニズムで排気中のＳＯX を
吸収する。
比がリーンのときに排気中のＮＯXを硝酸塩の形で吸収
し、流入排気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯX
を放出するとともに、排気中の還元成分と反応させて放
出したＮＯX を還元浄化するＮＯX の吸放出作用を示
す。このＮＯX 吸蔵還元触媒によるＮＯX 吸放出作用に
ついては後に説明するが、排気中に硫黄酸化物（Ｓ
ＯX ）が存在するとＮＯX 吸蔵還元触媒はＮＯX の吸収
作用を行うのと全く同じメカニズムで排気中のＳＯX を
吸収する。
【０００４】ところが、ＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収され
たＳＯX は安定な硫酸塩を形成するため一般に分解、放
出されにくく、ＮＯX 吸蔵還元触媒内に蓄積されやすい
傾向がある。ＮＯX 吸蔵還元触媒内のＳＯX 蓄積量が増
大すると、ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸収容量が減少
して排気中のＮＯX の除去を十分に行うことができなく
なるため、ＮＯX の浄化効率が低下する、いわゆるＮＯ
X 吸蔵還元触媒の硫黄被毒（以下「Ｓ被毒」と称する）
が生じる問題がある。
たＳＯX は安定な硫酸塩を形成するため一般に分解、放
出されにくく、ＮＯX 吸蔵還元触媒内に蓄積されやすい
傾向がある。ＮＯX 吸蔵還元触媒内のＳＯX 蓄積量が増
大すると、ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸収容量が減少
して排気中のＮＯX の除去を十分に行うことができなく
なるため、ＮＯX の浄化効率が低下する、いわゆるＮＯ
X 吸蔵還元触媒の硫黄被毒（以下「Ｓ被毒」と称する）
が生じる問題がある。
【０００５】ＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されたＳＯX に
ついても、ＮＯX の放出、還元浄化と同じメカニズムで
放出、還元浄化が可能であることが知られている。しか
し、上述のようにＮＯX 吸蔵還元触媒内に蓄積された硫
酸塩は比較的安定であるため、通常のＮＯX の放出、還
元浄化操作（以下「ＮＯX 吸蔵還元触媒の再生操作」と
いう）を行なう温度（例えば、２５０℃程度）ではＮＯ
X 吸蔵還元触媒内に吸収されたＳＯX を放出させること
は困難である。このため、Ｓ被毒を解消するためには、
ＮＯX 吸蔵還元触媒を通常の再生操作時より高い温度
（例えば６００℃以上）に昇温し、かつ流入する排気の
空燃比を通常の再生操作よりリッチにするＳ被毒解消操
作を定期的に行う必要がある。
ついても、ＮＯX の放出、還元浄化と同じメカニズムで
放出、還元浄化が可能であることが知られている。しか
し、上述のようにＮＯX 吸蔵還元触媒内に蓄積された硫
酸塩は比較的安定であるため、通常のＮＯX の放出、還
元浄化操作（以下「ＮＯX 吸蔵還元触媒の再生操作」と
いう）を行なう温度（例えば、２５０℃程度）ではＮＯ
X 吸蔵還元触媒内に吸収されたＳＯX を放出させること
は困難である。このため、Ｓ被毒を解消するためには、
ＮＯX 吸蔵還元触媒を通常の再生操作時より高い温度
（例えば６００℃以上）に昇温し、かつ流入する排気の
空燃比を通常の再生操作よりリッチにするＳ被毒解消操
作を定期的に行う必要がある。
【０００６】ＮＯX 吸蔵還元触媒を高温にして再生操作
を行うことによりＮＯX 吸蔵還元触媒のＳ被毒を解消す
るようにした排気浄化装置としては、例えば特開平６−
８８５１８号公報に記載されたものがある。同公報の排
気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配置したＮＯX 吸
蔵還元触媒をＳ被毒から回復させるために、機関が排気
温度が高くリーン空燃比で運転されているときに機関空
燃比を間欠的にまたは連続的にリッチ空燃比とする被毒
回復操作を行なう構成を開示している。
を行うことによりＮＯX 吸蔵還元触媒のＳ被毒を解消す
るようにした排気浄化装置としては、例えば特開平６−
８８５１８号公報に記載されたものがある。同公報の排
気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配置したＮＯX 吸
蔵還元触媒をＳ被毒から回復させるために、機関が排気
温度が高くリーン空燃比で運転されているときに機関空
燃比を間欠的にまたは連続的にリッチ空燃比とする被毒
回復操作を行なう構成を開示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
６−８８５１８号公報の装置のように、機関の排気温度
が高いリーン空燃比運転中に間欠的または連続的に機関
空燃比をリッチ空燃比とすることによりＳ被毒を解消し
ようとした場合、被毒回復中の排気性状が悪化したり、
或いは被毒回復操作に長時間を要する問題がある。
６−８８５１８号公報の装置のように、機関の排気温度
が高いリーン空燃比運転中に間欠的または連続的に機関
空燃比をリッチ空燃比とすることによりＳ被毒を解消し
ようとした場合、被毒回復中の排気性状が悪化したり、
或いは被毒回復操作に長時間を要する問題がある。
【０００８】すなわち、上記公報の装置では、被毒回復
操作のためにリーン空燃比運転中に 短時間排気空燃比をリッチ空燃比に変化させる、いわ
ゆるリッチスパイク操作、又はリッチスパイク操作を
行なう代わりに排気空燃比を理論空燃比よりリッチ側の
被毒回復空燃比に所定期間保持することが行なわれる。 一方、前述したようにＳ被毒回復のためには排気温度
（ＮＯX 吸蔵還元触媒温度）が高温になっていることと
ともにＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気の空燃比が通
常の再生操作時のリッチ空燃比より更に低い（リッチ
な）空燃比になっていることが必要とされる。この被毒
回復操作時の空燃比はリッチ空燃比であるほど（空燃比
が低い程）短時間でＮＯX 吸蔵還元触媒からＳＯX を完
全に放出させることができる。
操作のためにリーン空燃比運転中に 短時間排気空燃比をリッチ空燃比に変化させる、いわ
ゆるリッチスパイク操作、又はリッチスパイク操作を
行なう代わりに排気空燃比を理論空燃比よりリッチ側の
被毒回復空燃比に所定期間保持することが行なわれる。 一方、前述したようにＳ被毒回復のためには排気温度
（ＮＯX 吸蔵還元触媒温度）が高温になっていることと
ともにＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気の空燃比が通
常の再生操作時のリッチ空燃比より更に低い（リッチ
な）空燃比になっていることが必要とされる。この被毒
回復操作時の空燃比はリッチ空燃比であるほど（空燃比
が低い程）短時間でＮＯX 吸蔵還元触媒からＳＯX を完
全に放出させることができる。
【０００９】ところが、上記公報の装置において、上記
のようにリーン空燃比運転中にリッチスパイク操作を
行なって短時間排気空燃比をリッチ空燃比にしたので
は、回復操作実施中の平均空燃比は依然としてリーン空
燃比になってしまい、全体として回復操作中の排気空燃
比が高く（リーン）なる。このため、Ｓ被毒を短時間で
解消することができず、被毒回復操作を長時間実施する
必要が生じる。
のようにリーン空燃比運転中にリッチスパイク操作を
行なって短時間排気空燃比をリッチ空燃比にしたので
は、回復操作実施中の平均空燃比は依然としてリーン空
燃比になってしまい、全体として回復操作中の排気空燃
比が高く（リーン）なる。このため、Ｓ被毒を短時間で
解消することができず、被毒回復操作を長時間実施する
必要が生じる。
【００１０】一方、上記のように、リッチスパイクを
実施する代わりに連続的に排気空燃比をリッチ空燃比に
維持するようにすれば、比較的短時間でＳ被毒を解消す
ることが可能となるものの、この場合、通常のリッチス
パイクより低い（かなりリッチな）空燃比に或る期間連
続的に排気空燃比を制御する必要が生じる。排気空燃比
をかなりのリッチ空燃比に維持すると排気中のＨＣ、Ｃ
Ｏ成分が急増する。この場合、その一部はＮＯX 吸蔵還
元触媒から放出されたＳＯX の還元に消費されるもの
の、残りのＨＣ、ＣＯ成分はＮＯX 吸蔵還元触媒を通過
して大気に放出されることになる。このため、上記の
ように或る期間連続的に排気空燃比をかなりリッチに保
持して被毒回復操作を行なうと回復操作中の排気ＨＣ、
ＣＯエミッションが増大する問題が生じる。一方、上記
の場合でも被毒回復操作中の空燃比（回復空燃比）を
比較的理論空燃比に近いリッチ空燃比に維持すれば排気
中のＨＣ、ＣＯ成分は減少する。しかし、この場合には
上記の場合と同様に被毒回復に長時間を要するように
なる問題がある。
実施する代わりに連続的に排気空燃比をリッチ空燃比に
維持するようにすれば、比較的短時間でＳ被毒を解消す
ることが可能となるものの、この場合、通常のリッチス
パイクより低い（かなりリッチな）空燃比に或る期間連
続的に排気空燃比を制御する必要が生じる。排気空燃比
をかなりのリッチ空燃比に維持すると排気中のＨＣ、Ｃ
Ｏ成分が急増する。この場合、その一部はＮＯX 吸蔵還
元触媒から放出されたＳＯX の還元に消費されるもの
の、残りのＨＣ、ＣＯ成分はＮＯX 吸蔵還元触媒を通過
して大気に放出されることになる。このため、上記の
ように或る期間連続的に排気空燃比をかなりリッチに保
持して被毒回復操作を行なうと回復操作中の排気ＨＣ、
ＣＯエミッションが増大する問題が生じる。一方、上記
の場合でも被毒回復操作中の空燃比（回復空燃比）を
比較的理論空燃比に近いリッチ空燃比に維持すれば排気
中のＨＣ、ＣＯ成分は減少する。しかし、この場合には
上記の場合と同様に被毒回復に長時間を要するように
なる問題がある。
【００１１】本発明は上記問題に鑑み、排気エミッショ
ンの悪化を生じることなく短時間でＮＯX 吸蔵還元触媒
の被毒を回復することが可能な内燃機関の排気浄化装置
を提供することを目的としている。
ンの悪化を生じることなく短時間でＮＯX 吸蔵還元触媒
の被毒を回復することが可能な内燃機関の排気浄化装置
を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、内燃機関の排気通路に配置され、流入する排気
の空燃比が理論空燃比より高いときに排気中のＮＯＸを
吸収し流入する排気の空燃比が理論空燃比以下になった
ときに吸収したＮＯＸを放出、還元浄化するとともに、
排気の空燃比が理論空燃比より高いときに排気中の被毒
物質を吸着して前記ＮＯＸ吸放出及び還元浄化の作用が
低下するＮＯＸ吸蔵還元触媒と、前記ＮＯＸ吸蔵還元触
媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比以下に制御して
ＮＯＸ吸蔵還元触媒から吸着した被毒物質を放出させ、
前記ＮＯＸ吸放出及び還元浄化作用を回復させる回復操
作を行なう被毒回復手段を備え、前記被毒回復手段は、
前記回復操作時にＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入する排気の
空燃比を理論空燃比以下の第１の空燃比に維持するとも
に予め定めた間隔で、ＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入する排
気の空燃比を前記第１の空燃比から第１の空燃比より低
い第２の空燃比に短時間変化させる操作を行う内燃機関
の排気浄化装置が提供される。
よれば、内燃機関の排気通路に配置され、流入する排気
の空燃比が理論空燃比より高いときに排気中のＮＯＸを
吸収し流入する排気の空燃比が理論空燃比以下になった
ときに吸収したＮＯＸを放出、還元浄化するとともに、
排気の空燃比が理論空燃比より高いときに排気中の被毒
物質を吸着して前記ＮＯＸ吸放出及び還元浄化の作用が
低下するＮＯＸ吸蔵還元触媒と、前記ＮＯＸ吸蔵還元触
媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比以下に制御して
ＮＯＸ吸蔵還元触媒から吸着した被毒物質を放出させ、
前記ＮＯＸ吸放出及び還元浄化作用を回復させる回復操
作を行なう被毒回復手段を備え、前記被毒回復手段は、
前記回復操作時にＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入する排気の
空燃比を理論空燃比以下の第１の空燃比に維持するとも
に予め定めた間隔で、ＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入する排
気の空燃比を前記第１の空燃比から第１の空燃比より低
い第２の空燃比に短時間変化させる操作を行う内燃機関
の排気浄化装置が提供される。
【００１３】すなわち、請求項１の発明では被毒回復手
段は、被毒回復操作時にＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する
排気の空燃比を理論空燃比以下の第１の空燃比に維持す
る。この第１の空燃比は、例えば理論空燃比または理論
空燃比近傍のややリッチな空燃比とされる。また、被毒
回復手段は排気空燃比を上記第１の空燃比に維持してい
るときに、間欠的に排気空燃比を第１の空燃比から第２
の空燃比に短時間変化させるリッチスパイクを行なう。
このリッチスパイク時の第２の空燃比は第１の空燃比よ
り低い空燃比でかなりリッチな空燃比とされる。これに
より、被毒回復操作中大部分の時間排気空燃比は理論空
燃比またはその近傍の第１の空燃比に維持されることに
なるため、排気中のＨＣ、ＣＯ成分の増加は比較的小さ
く抑えられ、被毒回復操作中の排気エミッションの悪化
が防止される。また、被毒回復操作中排気空燃比を理論
空燃比またはその近傍の第１の空燃比に維持維持してい
るときにかなりリッチな第２の空燃比のリッチスパイク
を生じさせることにより、被毒回復操作中の排気空燃比
の平均はかなりリッチになる。このため、比較的短時間
でＮＯX 吸蔵還元触媒からＳＯX を放出させ、還元する
ことが可能となり短時間で被毒回復が行われる。
段は、被毒回復操作時にＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する
排気の空燃比を理論空燃比以下の第１の空燃比に維持す
る。この第１の空燃比は、例えば理論空燃比または理論
空燃比近傍のややリッチな空燃比とされる。また、被毒
回復手段は排気空燃比を上記第１の空燃比に維持してい
るときに、間欠的に排気空燃比を第１の空燃比から第２
の空燃比に短時間変化させるリッチスパイクを行なう。
このリッチスパイク時の第２の空燃比は第１の空燃比よ
り低い空燃比でかなりリッチな空燃比とされる。これに
より、被毒回復操作中大部分の時間排気空燃比は理論空
燃比またはその近傍の第１の空燃比に維持されることに
なるため、排気中のＨＣ、ＣＯ成分の増加は比較的小さ
く抑えられ、被毒回復操作中の排気エミッションの悪化
が防止される。また、被毒回復操作中排気空燃比を理論
空燃比またはその近傍の第１の空燃比に維持維持してい
るときにかなりリッチな第２の空燃比のリッチスパイク
を生じさせることにより、被毒回復操作中の排気空燃比
の平均はかなりリッチになる。このため、比較的短時間
でＮＯX 吸蔵還元触媒からＳＯX を放出させ、還元する
ことが可能となり短時間で被毒回復が行われる。
【００１４】請求項２に記載の発明によれば、前記ＮＯ
X 吸蔵還元触媒は内燃機関の複数の気筒からの排気が流
入する排気通路に配置され、前記回復手段は前記複数の
気筒のうち一部の気筒と他の気筒とを異なる空燃比で運
転することにより前記ＮＯX吸蔵還元触媒に流入する排
気の空燃比を前記第１の空燃比に維持する請求項１に記
載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
X 吸蔵還元触媒は内燃機関の複数の気筒からの排気が流
入する排気通路に配置され、前記回復手段は前記複数の
気筒のうち一部の気筒と他の気筒とを異なる空燃比で運
転することにより前記ＮＯX吸蔵還元触媒に流入する排
気の空燃比を前記第１の空燃比に維持する請求項１に記
載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１５】すなわち、請求項２に記載の発明では被毒
回復操作時には機関の一部の気筒を他の気筒と異なる空
燃比で運転し、これらの気筒からの排気を混合して第１
の空燃比の排気を生成してＮＯX 吸蔵還元触媒に供給す
る。例えば、一部の気筒をリッチ空燃比で運転し、他の
気筒をリーン空燃比で運転し、これらの気筒の排気を混
合することにより、理論空燃比またはその近傍の第１の
空燃比の排気が生成される。
回復操作時には機関の一部の気筒を他の気筒と異なる空
燃比で運転し、これらの気筒からの排気を混合して第１
の空燃比の排気を生成してＮＯX 吸蔵還元触媒に供給す
る。例えば、一部の気筒をリッチ空燃比で運転し、他の
気筒をリーン空燃比で運転し、これらの気筒の排気を混
合することにより、理論空燃比またはその近傍の第１の
空燃比の排気が生成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。図１は、本発明を自動車
用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す
図である。図１において、１は自動車用内燃機関を示
す。本実施形態では、機関１は＃１から＃４の４つの気
筒を備えた４気筒ガソリン機関とされ、＃１から＃４気
筒には直接気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁１１１か
ら１１４が備えられている。後述するように、本実施形
態の内燃機関１は、理論空燃比より高い（リーンな）空
燃比で運転可能なリーンバーンエンジンとされている。
の実施形態について説明する。図１は、本発明を自動車
用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す
図である。図１において、１は自動車用内燃機関を示
す。本実施形態では、機関１は＃１から＃４の４つの気
筒を備えた４気筒ガソリン機関とされ、＃１から＃４気
筒には直接気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁１１１か
ら１１４が備えられている。後述するように、本実施形
態の内燃機関１は、理論空燃比より高い（リーンな）空
燃比で運転可能なリーンバーンエンジンとされている。
【００１７】また、本実施形態では＃１から＃４の気筒
は互いに点火時期が連続しない２つの気筒からなる２つ
の気筒群にグループ分けされている。（例えば、図１の
実施形態では、気筒点火順序は１−３−４−２であり、
＃１、＃４の気筒と＃２、＃３の気筒とがそれぞれ気筒
群を構成している。）また、各気筒の排気ポートは気筒
群毎に排気マニホルドに接続され、気筒群毎の排気通路
に接続されている。図１において、２１ａは＃１、＃４
気筒からなる気筒群の排気ポートを個別排気通路２ａに
接続する排気マニホルド、２１ｂは＃２、＃４気筒から
なる気筒群の排気ポートを個別排気通路２ｂに接続する
排気マニホルドである。本実施形態では、個別排気通路
２ａ、２ｂ上には、三元触媒からなるスタートキャタリ
スト（以下「ＳＣ」と呼ぶ）５ａと５ｂがそれぞれ配置
されている。また、個別排気通路２ａ、２ｂはＳＣ下流
側で共通の排気通路２に合流している。
は互いに点火時期が連続しない２つの気筒からなる２つ
の気筒群にグループ分けされている。（例えば、図１の
実施形態では、気筒点火順序は１−３−４−２であり、
＃１、＃４の気筒と＃２、＃３の気筒とがそれぞれ気筒
群を構成している。）また、各気筒の排気ポートは気筒
群毎に排気マニホルドに接続され、気筒群毎の排気通路
に接続されている。図１において、２１ａは＃１、＃４
気筒からなる気筒群の排気ポートを個別排気通路２ａに
接続する排気マニホルド、２１ｂは＃２、＃４気筒から
なる気筒群の排気ポートを個別排気通路２ｂに接続する
排気マニホルドである。本実施形態では、個別排気通路
２ａ、２ｂ上には、三元触媒からなるスタートキャタリ
スト（以下「ＳＣ」と呼ぶ）５ａと５ｂがそれぞれ配置
されている。また、個別排気通路２ａ、２ｂはＳＣ下流
側で共通の排気通路２に合流している。
【００１８】共通排気通路２上には、後述するＮＯX 吸
蔵還元触媒７が配置されている。図１に３１で示すの
は、ＮＯX 吸蔵還元触媒７入口の排気通路２に配置され
た空燃比センサである。空燃比センサ３１は、広い空燃
比範囲で排気空燃比に対応する電圧信号を出力する、い
わゆるリニア空燃比センサとされている。更に、図１に
３０で示すのは機関１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）で
ある。ＥＣＵ３０は、本実施形態ではＲＡＭ、ＲＯＭ、
ＣＰＵを備えた公知の構成のマイクロコンピュータとさ
れ、機関１の点火時期制御や燃料噴射制御等の基本制御
を行なっている。また、本実施形態では、ＥＣＵ３０は
上記の基本制御の他に、後述するようにＮＯX 吸蔵還元
触媒７のＳ被毒回復操作を行なう被毒回復手段としても
機能している。
蔵還元触媒７が配置されている。図１に３１で示すの
は、ＮＯX 吸蔵還元触媒７入口の排気通路２に配置され
た空燃比センサである。空燃比センサ３１は、広い空燃
比範囲で排気空燃比に対応する電圧信号を出力する、い
わゆるリニア空燃比センサとされている。更に、図１に
３０で示すのは機関１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）で
ある。ＥＣＵ３０は、本実施形態ではＲＡＭ、ＲＯＭ、
ＣＰＵを備えた公知の構成のマイクロコンピュータとさ
れ、機関１の点火時期制御や燃料噴射制御等の基本制御
を行なっている。また、本実施形態では、ＥＣＵ３０は
上記の基本制御の他に、後述するようにＮＯX 吸蔵還元
触媒７のＳ被毒回復操作を行なう被毒回復手段としても
機能している。
【００１９】これらの制御のために、ＥＣＵ３０の入力
ポートには、空燃比センサ３１からＮＯX 吸蔵還元触媒
７入口における排気空燃比を表す信号が入力されてい
る。また、ＥＣＵ３０の入力ポートには、図示しない機
関吸気マニホルドに設けられた吸気圧センサ３３から機
関の吸気圧力に対応する信号が、機関クランク軸（図示
せず）近傍に配置された回転数センサ３５から機関回転
数に対応する信号が、それぞれ入力されている。また、
ＥＣＵ３０の出力ポートは、各気筒への燃料噴射量及び
燃料噴射時期を制御するために、各気筒の燃料噴射弁１
１１から１１４に接続されている。
ポートには、空燃比センサ３１からＮＯX 吸蔵還元触媒
７入口における排気空燃比を表す信号が入力されてい
る。また、ＥＣＵ３０の入力ポートには、図示しない機
関吸気マニホルドに設けられた吸気圧センサ３３から機
関の吸気圧力に対応する信号が、機関クランク軸（図示
せず）近傍に配置された回転数センサ３５から機関回転
数に対応する信号が、それぞれ入力されている。また、
ＥＣＵ３０の出力ポートは、各気筒への燃料噴射量及び
燃料噴射時期を制御するために、各気筒の燃料噴射弁１
１１から１１４に接続されている。
【００２０】スタートキャタリスト（ＳＣ）５ａ、５ｂ
は、ハニカム状に成形したコージェライト等の担体を用
いて、この担体表面にアルミナの薄いコーティングを形
成し、このアルミナ層に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロ
ジウムＲｈ等の貴金属触媒成分を担持させた三元触媒と
して構成される。三元触媒は理論空燃比近傍でＨＣ、Ｃ
Ｏ、ＮＯX の３成分を高効率で浄化する。三元触媒は、
流入する排気の空燃比が理論空燃比より高くなるとＮＯ
X の還元能力が低下するため、機関１がリーン空燃比運
転されているときの排気中のＮＯX を充分に浄化するこ
とはできない。
は、ハニカム状に成形したコージェライト等の担体を用
いて、この担体表面にアルミナの薄いコーティングを形
成し、このアルミナ層に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロ
ジウムＲｈ等の貴金属触媒成分を担持させた三元触媒と
して構成される。三元触媒は理論空燃比近傍でＨＣ、Ｃ
Ｏ、ＮＯX の３成分を高効率で浄化する。三元触媒は、
流入する排気の空燃比が理論空燃比より高くなるとＮＯ
X の還元能力が低下するため、機関１がリーン空燃比運
転されているときの排気中のＮＯX を充分に浄化するこ
とはできない。
【００２１】また、ＳＣ５ａ、５ｂは機関始動後短時間
で触媒の活性温度に到達し、触媒作用を開始することが
できるように、排気通路２ａ、２ｂの機関１に近い部分
に配置され、熱容量を低減するために比較的小容量のも
のとされている。次に、本実施形態のＮＯX 吸蔵還元触
媒７について説明する。本実施形態のＮＯX 吸蔵還元触
媒７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 、セリウム
Ｃｅ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少な
くとも一つの成分と、白金Ｐｔのような貴金属とを担持
したものである。ＮＯX 吸蔵還元触媒は流入する排気ガ
スの空燃比がリーンのときに、排気中のＮＯX （Ｎ
Ｏ2 、ＮＯ）を硝酸イオンＮＯ3 - の形で吸収し、流入
排気ガスがリッチになると吸収したＮＯX を放出するＮ
ＯX の吸放出作用を行う。
で触媒の活性温度に到達し、触媒作用を開始することが
できるように、排気通路２ａ、２ｂの機関１に近い部分
に配置され、熱容量を低減するために比較的小容量のも
のとされている。次に、本実施形態のＮＯX 吸蔵還元触
媒７について説明する。本実施形態のＮＯX 吸蔵還元触
媒７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 、セリウム
Ｃｅ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少な
くとも一つの成分と、白金Ｐｔのような貴金属とを担持
したものである。ＮＯX 吸蔵還元触媒は流入する排気ガ
スの空燃比がリーンのときに、排気中のＮＯX （Ｎ
Ｏ2 、ＮＯ）を硝酸イオンＮＯ3 - の形で吸収し、流入
排気ガスがリッチになると吸収したＮＯX を放出するＮ
ＯX の吸放出作用を行う。
【００２２】この吸放出のメカニズムについて、以下に
白金ＰｔおよびバリウムＢａを使用した場合を例にとっ
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。流入排
気中の酸素濃度が増大すると（すなわち排気の空気過剰
率λが１より大きく（リーンに）なると）、これら酸素
は白金Ｐｔ上にＯ2 - またはＯ2-の形で付着し、排気中
のＮＯX は白金Ｐｔ上のＯ2 - またはＯ2-と反応し、こ
れによりＮＯ2 が生成される。また、流入排気中のＮＯ
2 及び上記により生成したＮＯ2は白金Ｐｔ上で更に酸
化されつつ吸収剤中に吸収されて酸化バリウムＢａＯと
結合しながら硝酸イオンＮＯ3 - の形で吸収剤内に拡散
する。このため、リーン雰囲気下では排気中のＮＯX が
ＮＯX 吸収剤内に硝酸塩の形で吸収されるようになる。
白金ＰｔおよびバリウムＢａを使用した場合を例にとっ
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。流入排
気中の酸素濃度が増大すると（すなわち排気の空気過剰
率λが１より大きく（リーンに）なると）、これら酸素
は白金Ｐｔ上にＯ2 - またはＯ2-の形で付着し、排気中
のＮＯX は白金Ｐｔ上のＯ2 - またはＯ2-と反応し、こ
れによりＮＯ2 が生成される。また、流入排気中のＮＯ
2 及び上記により生成したＮＯ2は白金Ｐｔ上で更に酸
化されつつ吸収剤中に吸収されて酸化バリウムＢａＯと
結合しながら硝酸イオンＮＯ3 - の形で吸収剤内に拡散
する。このため、リーン雰囲気下では排気中のＮＯX が
ＮＯX 吸収剤内に硝酸塩の形で吸収されるようになる。
【００２３】また、流入排気中の酸素濃度が大幅に低下
すると（すなわち、排気の空気過剰率λが１以下（リッ
チ）になると）、白金Ｐｔ上でのＮＯ2 生成量が減少す
るため、反応が逆方向に進むようになり、吸収剤内の硝
酸イオンＮＯ3 - はＮＯ2 の形で吸収剤から放出される
ようになる。この場合、排気中にＣＯ等の還元成分やＨ
Ｃ、ＣＯ2 等の成分が存在すると白金Ｐｔ上でこれらの
成分によりＮＯ2 が還元される。
すると（すなわち、排気の空気過剰率λが１以下（リッ
チ）になると）、白金Ｐｔ上でのＮＯ2 生成量が減少す
るため、反応が逆方向に進むようになり、吸収剤内の硝
酸イオンＮＯ3 - はＮＯ2 の形で吸収剤から放出される
ようになる。この場合、排気中にＣＯ等の還元成分やＨ
Ｃ、ＣＯ2 等の成分が存在すると白金Ｐｔ上でこれらの
成分によりＮＯ2 が還元される。
【００２４】本実施形態では、リーン空燃比運転可能な
機関１が使用されており、機関１がリーン空燃比で運転
されているときには、ＮＯX 吸蔵還元触媒は流入する排
気中のＮＯX を吸収する。また、機関１がリッチ空燃比
で運転されると、ＮＯX 吸蔵還元触媒７は吸収したＮＯ
X を放出、還元浄化する。本実施形態では、リーン空燃
比運転中にＮＯX 吸蔵還元触媒７に吸収されたＮＯX 量
が増大すると、短時間機関空燃比をリーン空燃比からリ
ッチ空燃比に切り換えるリッチスパイク運転を行い、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒からのＮＯX の放出と還元浄化（ＮＯ
X 吸蔵還元触媒の再生）を行なうようにしている。
機関１が使用されており、機関１がリーン空燃比で運転
されているときには、ＮＯX 吸蔵還元触媒は流入する排
気中のＮＯX を吸収する。また、機関１がリッチ空燃比
で運転されると、ＮＯX 吸蔵還元触媒７は吸収したＮＯ
X を放出、還元浄化する。本実施形態では、リーン空燃
比運転中にＮＯX 吸蔵還元触媒７に吸収されたＮＯX 量
が増大すると、短時間機関空燃比をリーン空燃比からリ
ッチ空燃比に切り換えるリッチスパイク運転を行い、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒からのＮＯX の放出と還元浄化（ＮＯ
X 吸蔵還元触媒の再生）を行なうようにしている。
【００２５】本実施形態では、ＥＣＵ３０はＮＯX カウ
ンタの値を増減することによりＮＯ X 吸蔵還元触媒７が
吸収保持しているＮＯX 量を推定する。ＮＯX 吸蔵還元
触媒７に単位時間当たりに吸収されるＮＯX の量はＮＯ
X 吸蔵還元触媒に単位時間当たりに流入する排気中のＮ
ＯX 量、すなわち機関１で単位時間当たりに生成される
ＮＯX 量に比例している。一方、機関で単位時間当たり
に発生するＮＯX の量は機関への燃料供給量、空燃比、
排気流量等によって定まるため、機関運転条件が定まれ
ばＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されるＮＯX 量を知ること
ができる。本実施形態では、予め機関運転条件（回転
数、吸気圧力）を変えて機関が単位時間当たりに発生す
るＮＯX 量を実測し、ＮＯX 吸蔵還元触媒７に単位時間
当たりに吸収されるＮＯX 量を、機関回転数と吸気圧力
とを用いた数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納
している。ＥＣＵ３０は一定時間毎（上記の単位時間
毎）に機関回転数と吸気圧力とからこのマップを用いて
単位時間当たりにＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されたＮＯ
X 量を算出し、ＮＯX カウンタをこのＮＯX 吸収量だけ
増大させる。これによりＳＯX カウンタの値は常にＮＯ
X 吸蔵還元触媒７に吸収されたＮＯX の量を表すように
なる。ＥＣＵ３０は、機関のリーン空燃比運転中に、上
記ＮＯX カウンタの値が所定値以上に増大したときに、
短時間（例えば０．５から１秒程度）機関の運転空燃比
をリッチ空燃比にするリッチスパイク運転を行なう。こ
れにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒から吸収したＮＯX が放
出され、還元浄化される。なお、リッチスパイクで排気
空燃比をリッチに保持する時間は詳細にはＮＯX 吸蔵還
元触媒の種類、容量などに基づいて実験などにより決定
される。また、リッチスパイクを実行してＮＯX 吸蔵還
元触媒からＮＯX が放出、還元浄化された後はＮＯX カ
ウンタの値は０にリセットされる。このように、ＮＯ X
吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸収量に応じてリッチスパイク
を行なうことにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒７は適切に再
生され、ＮＯX 吸蔵還元触媒が吸収したＮＯXで飽和す
ることが防止される。
ンタの値を増減することによりＮＯ X 吸蔵還元触媒７が
吸収保持しているＮＯX 量を推定する。ＮＯX 吸蔵還元
触媒７に単位時間当たりに吸収されるＮＯX の量はＮＯ
X 吸蔵還元触媒に単位時間当たりに流入する排気中のＮ
ＯX 量、すなわち機関１で単位時間当たりに生成される
ＮＯX 量に比例している。一方、機関で単位時間当たり
に発生するＮＯX の量は機関への燃料供給量、空燃比、
排気流量等によって定まるため、機関運転条件が定まれ
ばＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されるＮＯX 量を知ること
ができる。本実施形態では、予め機関運転条件（回転
数、吸気圧力）を変えて機関が単位時間当たりに発生す
るＮＯX 量を実測し、ＮＯX 吸蔵還元触媒７に単位時間
当たりに吸収されるＮＯX 量を、機関回転数と吸気圧力
とを用いた数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納
している。ＥＣＵ３０は一定時間毎（上記の単位時間
毎）に機関回転数と吸気圧力とからこのマップを用いて
単位時間当たりにＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されたＮＯ
X 量を算出し、ＮＯX カウンタをこのＮＯX 吸収量だけ
増大させる。これによりＳＯX カウンタの値は常にＮＯ
X 吸蔵還元触媒７に吸収されたＮＯX の量を表すように
なる。ＥＣＵ３０は、機関のリーン空燃比運転中に、上
記ＮＯX カウンタの値が所定値以上に増大したときに、
短時間（例えば０．５から１秒程度）機関の運転空燃比
をリッチ空燃比にするリッチスパイク運転を行なう。こ
れにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒から吸収したＮＯX が放
出され、還元浄化される。なお、リッチスパイクで排気
空燃比をリッチに保持する時間は詳細にはＮＯX 吸蔵還
元触媒の種類、容量などに基づいて実験などにより決定
される。また、リッチスパイクを実行してＮＯX 吸蔵還
元触媒からＮＯX が放出、還元浄化された後はＮＯX カ
ウンタの値は０にリセットされる。このように、ＮＯ X
吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸収量に応じてリッチスパイク
を行なうことにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒７は適切に再
生され、ＮＯX 吸蔵還元触媒が吸収したＮＯXで飽和す
ることが防止される。
【００２６】ところが、排気中に硫黄酸化物（ＳＯX ）
が含まれているとリーン条件下では上記のＮＯX 吸収と
全く同じメカニズムでＳＯX が硫酸塩（例えばＢａＳＯ
4 ）の形でＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されることが知ら
れている。この硫酸塩はＮＯ X と同様排気空燃比がリッ
チになるとＳＯ2 の形でＮＯX 吸蔵還元触媒から放出さ
れるが、一般に硫酸塩は安定性が高くＮＯX 吸蔵還元触
媒からＳＯX を放出させるにはＮＯX の放出の際よりリ
ッチかつ高温の条件が必要とされる。このため、通常の
ＮＯX 吸蔵還元触媒の再生操作では十分にＳＯX を放出
させることができず、徐々にＳＯX が吸収剤内に蓄積さ
れてしまいＮＯX の吸収に関与できる吸収剤の量が減少
する。このため、ＳＯX の蓄積によりＮＯX 吸蔵還元触
媒のＮＯ X 吸収容量が低下する、いわゆるＮＯX 吸蔵還
元触媒のＳ被毒が生じることになる。
が含まれているとリーン条件下では上記のＮＯX 吸収と
全く同じメカニズムでＳＯX が硫酸塩（例えばＢａＳＯ
4 ）の形でＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されることが知ら
れている。この硫酸塩はＮＯ X と同様排気空燃比がリッ
チになるとＳＯ2 の形でＮＯX 吸蔵還元触媒から放出さ
れるが、一般に硫酸塩は安定性が高くＮＯX 吸蔵還元触
媒からＳＯX を放出させるにはＮＯX の放出の際よりリ
ッチかつ高温の条件が必要とされる。このため、通常の
ＮＯX 吸蔵還元触媒の再生操作では十分にＳＯX を放出
させることができず、徐々にＳＯX が吸収剤内に蓄積さ
れてしまいＮＯX の吸収に関与できる吸収剤の量が減少
する。このため、ＳＯX の蓄積によりＮＯX 吸蔵還元触
媒のＮＯ X 吸収容量が低下する、いわゆるＮＯX 吸蔵還
元触媒のＳ被毒が生じることになる。
【００２７】Ｓ被毒を解消するためには通常のＮＯX 吸
蔵還元触媒再生操作条件（例えば２５０℃程度以上）よ
り高温（例えば６００℃以上）でＮＯX 吸蔵還元触媒を
リッチ雰囲気にして吸収したＳＯX を放出させるように
すれば良い。しかし、通常のＮＯX 吸蔵還元触媒の再生
操作と同様に、リーン空燃比運転中に間欠的に短時間の
リッチスパイクを行なったのでは、リッチ空燃比運転時
間に対してリーン空燃比運転時間が大幅に長くなり、被
毒回復操作中の空燃比の平均はリーンになる。このよう
な状態では、ある程度Ｓ被毒の解消は可能であるもの
の、完全にＳ被毒を解消しようとすると長時間被毒回復
操作（リッチスパイク）を実行しなければならなくな
る。このため、運転空燃比の変化によるトルク変動等が
長期間生じることになり好ましくない。
蔵還元触媒再生操作条件（例えば２５０℃程度以上）よ
り高温（例えば６００℃以上）でＮＯX 吸蔵還元触媒を
リッチ雰囲気にして吸収したＳＯX を放出させるように
すれば良い。しかし、通常のＮＯX 吸蔵還元触媒の再生
操作と同様に、リーン空燃比運転中に間欠的に短時間の
リッチスパイクを行なったのでは、リッチ空燃比運転時
間に対してリーン空燃比運転時間が大幅に長くなり、被
毒回復操作中の空燃比の平均はリーンになる。このよう
な状態では、ある程度Ｓ被毒の解消は可能であるもの
の、完全にＳ被毒を解消しようとすると長時間被毒回復
操作（リッチスパイク）を実行しなければならなくな
る。このため、運転空燃比の変化によるトルク変動等が
長期間生じることになり好ましくない。
【００２８】一方、Ｓ被毒回復時にリッチスパイクのよ
うに間欠的に排気空燃比をリッチにするのではなく、継
続的に排気空燃比をリッチにすれば短時間でＳ被毒を解
消することができる。この場合、Ｓ被毒解消のためには
排気空燃比をかなりリッチ（例えば空気過剰率λで０．
８程度）にする必要がある。ところが、機関をリッチ空
燃比運転すると、排気中のＨＣ、ＣＯ成分が急激に増大
する。しかも、ＳＣ５の三元触媒は排気空燃比がリッチ
になるとＨＣ、ＣＯ成分の浄化能力が大幅に低下してし
まう。このため、ＮＯX 吸蔵還元触媒７のＳ被毒回復の
ために機関の継続的なリッチ空燃比運転を行なうと、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒７に大量のＨＣ、ＣＯ成分を含む排気
が流入し、ＮＯX 吸蔵還元触媒７でＳ被毒回復に消費さ
れなかった余剰のＨＣ、ＣＯ成分がＮＯX 吸蔵還元触媒
７を通過して大気に放出される問題が生じる。このた
め、Ｓ被毒回復のために継続的に排気空燃比をかなりリ
ッチに維持するとＨＣ、ＣＯの排気エミッションが大幅
に悪化してしまう問題が生じる。
うに間欠的に排気空燃比をリッチにするのではなく、継
続的に排気空燃比をリッチにすれば短時間でＳ被毒を解
消することができる。この場合、Ｓ被毒解消のためには
排気空燃比をかなりリッチ（例えば空気過剰率λで０．
８程度）にする必要がある。ところが、機関をリッチ空
燃比運転すると、排気中のＨＣ、ＣＯ成分が急激に増大
する。しかも、ＳＣ５の三元触媒は排気空燃比がリッチ
になるとＨＣ、ＣＯ成分の浄化能力が大幅に低下してし
まう。このため、ＮＯX 吸蔵還元触媒７のＳ被毒回復の
ために機関の継続的なリッチ空燃比運転を行なうと、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒７に大量のＨＣ、ＣＯ成分を含む排気
が流入し、ＮＯX 吸蔵還元触媒７でＳ被毒回復に消費さ
れなかった余剰のＨＣ、ＣＯ成分がＮＯX 吸蔵還元触媒
７を通過して大気に放出される問題が生じる。このた
め、Ｓ被毒回復のために継続的に排気空燃比をかなりリ
ッチに維持するとＨＣ、ＣＯの排気エミッションが大幅
に悪化してしまう問題が生じる。
【００２９】上記の被毒回復に要する時間の増大や、排
気エミッションの悪化の問題を解決するために、本実施
形態では以下に説明する方法で被毒回復操作を行なって
いる。図２は本実施形態のＮＯX 吸蔵還元触媒７の被毒
回復操作の全体を示すフローチャートである。本被毒回
復操作は、ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるル
ーチンとして行なわれる。
気エミッションの悪化の問題を解決するために、本実施
形態では以下に説明する方法で被毒回復操作を行なって
いる。図２は本実施形態のＮＯX 吸蔵還元触媒７の被毒
回復操作の全体を示すフローチャートである。本被毒回
復操作は、ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるル
ーチンとして行なわれる。
【００３０】図２、ステップ２１では現在被毒回復操作
実行中であるか否かを被毒回復操作実行フラグＸＳの値
から判断する。フラグＸＳは後述するようにステップ２
７から３３のすべての操作が終了したときに図８ステッ
プ８１７でリセットされるフラグであり、ＸＳ＝１は現
在被毒回復操作実行中であることを意味する。ステップ
２１でＸＳ＝１であった場合にはステップ２１から直接
ステップ２７に進む。ステップ２１でＸＳ＝０、すなわ
ち現在被毒回復操作が実行中でない場合には、次にステ
ップ２３に進み、Ｓ被毒回復操作を実行するための条件
が成立しているか否かを判断する。本実施形態では、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒７温度が第１の所定温度（例えば３０
０℃）以上であり、かつＮＯX 吸蔵還元触媒７に吸収さ
れたＳＯ X の量が予め定めた値以上のときにのみ、被毒
回復操作実行条件が成立したと判断する。
実行中であるか否かを被毒回復操作実行フラグＸＳの値
から判断する。フラグＸＳは後述するようにステップ２
７から３３のすべての操作が終了したときに図８ステッ
プ８１７でリセットされるフラグであり、ＸＳ＝１は現
在被毒回復操作実行中であることを意味する。ステップ
２１でＸＳ＝１であった場合にはステップ２１から直接
ステップ２７に進む。ステップ２１でＸＳ＝０、すなわ
ち現在被毒回復操作が実行中でない場合には、次にステ
ップ２３に進み、Ｓ被毒回復操作を実行するための条件
が成立しているか否かを判断する。本実施形態では、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒７温度が第１の所定温度（例えば３０
０℃）以上であり、かつＮＯX 吸蔵還元触媒７に吸収さ
れたＳＯ X の量が予め定めた値以上のときにのみ、被毒
回復操作実行条件が成立したと判断する。
【００３１】ＮＯX 吸蔵還元触媒７の温度は、ＮＯX 吸
蔵還元触媒の触媒床に温度センサを配置して直接触媒温
度を検出するようにしても良いが、本実施形態では機関
１の運転条件（回転数、吸気圧力）と機関排気温度（又
はＮＯX 吸蔵還元触媒の温度）との関係を予め実験等に
より求めておき、機関運転条件からＮＯX 吸蔵還元触媒
７の温度を推定している。
蔵還元触媒の触媒床に温度センサを配置して直接触媒温
度を検出するようにしても良いが、本実施形態では機関
１の運転条件（回転数、吸気圧力）と機関排気温度（又
はＮＯX 吸蔵還元触媒の温度）との関係を予め実験等に
より求めておき、機関運転条件からＮＯX 吸蔵還元触媒
７の温度を推定している。
【００３２】また、本実施形態では、ＮＯX 吸蔵還元触
媒７に吸収、保持されたＳＯX 量を推定するためにＳＯ
X カウンタＣＳＯＸを用いている。ＮＯX 吸蔵還元触媒
７に単位時間当たりに吸収されるＳＯX の量はＮＯX 吸
蔵還元触媒に単位時間当たりに流入する排気中のＳＯX
量、すなわち機関１で単位時間当たりに生成されるＳＯ
X 量に比例している。一方、機関で単位時間当たりに発
生するＳＯX の量は機関運転条件（燃料供給量）によっ
て定まるため、機関運転条件が定まればＮＯX吸蔵還元
触媒に吸収されるＳＯX 量を知ることができる。本実施
形態では、予め機関運転条件（回転数、吸気圧力）を変
えて機関が単位時間当たりに発生するＳＯX 量を実測
し、ＮＯX 吸蔵還元触媒７に単位時間当たりに吸収され
るＳＯX 量を算出し、機関回転数と吸気圧力とを用いた
数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納している。
そして、ＥＣＵ３０は一定時間毎（上記の単位時間毎）
に機関回転数と吸気圧力とからこのマップを用いて単位
時間当たりにＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されたＳＯX 量
を算出し、ＳＯX カウンタＣＳＯＸをこのＳＯX 吸収量
だけ増大させる。これによりＣＳＯＸの値は常にＮＯX
吸蔵還元触媒７に吸収されたＳＯX の量を表すようにな
る。図２、ステップ２３では、機関運転条件から推定さ
れたＮＯX 吸蔵還元触媒温度が第１の所定温度以上であ
り、かつ上記により設定されるカウンタＣＳＯＸの値が
予め定めた値以上になったときにのみステップ２５に進
み、被毒回復操作実行フラグＸＳの値を１にセットす
る。これにより後述するように、ステップ２７では回復
操作の前処理が、ステップ２９ではＮＯX 吸蔵還元触媒
の昇温操作が、またステップ３１ではＳ被毒回復操作、
ステップ３３では冷却操作がそれぞれ行なわれるように
なる。
媒７に吸収、保持されたＳＯX 量を推定するためにＳＯ
X カウンタＣＳＯＸを用いている。ＮＯX 吸蔵還元触媒
７に単位時間当たりに吸収されるＳＯX の量はＮＯX 吸
蔵還元触媒に単位時間当たりに流入する排気中のＳＯX
量、すなわち機関１で単位時間当たりに生成されるＳＯ
X 量に比例している。一方、機関で単位時間当たりに発
生するＳＯX の量は機関運転条件（燃料供給量）によっ
て定まるため、機関運転条件が定まればＮＯX吸蔵還元
触媒に吸収されるＳＯX 量を知ることができる。本実施
形態では、予め機関運転条件（回転数、吸気圧力）を変
えて機関が単位時間当たりに発生するＳＯX 量を実測
し、ＮＯX 吸蔵還元触媒７に単位時間当たりに吸収され
るＳＯX 量を算出し、機関回転数と吸気圧力とを用いた
数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納している。
そして、ＥＣＵ３０は一定時間毎（上記の単位時間毎）
に機関回転数と吸気圧力とからこのマップを用いて単位
時間当たりにＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されたＳＯX 量
を算出し、ＳＯX カウンタＣＳＯＸをこのＳＯX 吸収量
だけ増大させる。これによりＣＳＯＸの値は常にＮＯX
吸蔵還元触媒７に吸収されたＳＯX の量を表すようにな
る。図２、ステップ２３では、機関運転条件から推定さ
れたＮＯX 吸蔵還元触媒温度が第１の所定温度以上であ
り、かつ上記により設定されるカウンタＣＳＯＸの値が
予め定めた値以上になったときにのみステップ２５に進
み、被毒回復操作実行フラグＸＳの値を１にセットす
る。これにより後述するように、ステップ２７では回復
操作の前処理が、ステップ２９ではＮＯX 吸蔵還元触媒
の昇温操作が、またステップ３１ではＳ被毒回復操作、
ステップ３３では冷却操作がそれぞれ行なわれるように
なる。
【００３３】ＮＯX 吸蔵還元触媒温度が第１の所定温度
（約３００℃）以上のときにのみ、ステップ２７以下の
操作を実行するのは、本実施形態では後述するように排
気中のＨＣ、ＣＯ成分のＮＯX 吸蔵還元触媒上での酸化
反応によりＮＯX 吸蔵還元触媒温度をＳ被毒回復可能な
温度まで昇温するため、被毒回復操作を開始するために
はＮＯX 吸蔵還元触媒が触媒活性を示す温度以上である
ことが必要なためである。また、ＮＯX 吸蔵還元触媒の
ＳＯX 吸収量が所定値以上のときにのみＳ被毒回復操作
を行なうのは、ある程度ＳＯX 量が増大したときにのみ
被毒回復を行なうようにして被毒回復操作が頻繁に行な
われることを防止するためである。
（約３００℃）以上のときにのみ、ステップ２７以下の
操作を実行するのは、本実施形態では後述するように排
気中のＨＣ、ＣＯ成分のＮＯX 吸蔵還元触媒上での酸化
反応によりＮＯX 吸蔵還元触媒温度をＳ被毒回復可能な
温度まで昇温するため、被毒回復操作を開始するために
はＮＯX 吸蔵還元触媒が触媒活性を示す温度以上である
ことが必要なためである。また、ＮＯX 吸蔵還元触媒の
ＳＯX 吸収量が所定値以上のときにのみＳ被毒回復操作
を行なうのは、ある程度ＳＯX 量が増大したときにのみ
被毒回復を行なうようにして被毒回復操作が頻繁に行な
われることを防止するためである。
【００３４】なお、ステップ２３で実行条件が成立して
いない場合には、フラグＸＳの値は変更せずに（すなわ
ちＸＳ＝０のままで）ステップ２７に進む。この場合、
後述するように、ＸＳ＝０であるためステップ２７から
３３の操作は実行されない。ステップ２７では回復操作
前処理が行なわれる。この前処理では、前述したＮＯX
カウンタの値にかかわらずＮＯX 吸蔵還元触媒７の再生
操作（リッチスパイク）を行なう。後述するように被毒
回復操作では、ＮＯX 吸蔵還元触媒７の温度は比較的高
い温度（例えば６００℃程度）まで昇温される。ところ
が、ＮＯX 吸蔵還元触媒中に硝酸塩の形で保持されたＮ
ＯX は温度が上昇すると熱分解して空燃比がリーンであ
ってもＮＯX 吸蔵還元触媒からＮＯX が放出される場合
がある。このため、ステップ２７の回復前処理では、被
毒回復のための昇温操作を実行する前にＮＯX カウンタ
の値にかかわらず再生操作を実行し、ＮＯX 吸蔵還元触
媒に吸収されたＮＯX の全量を放出させるようにしてい
る。これにより、ＮＯX吸蔵還元触媒の昇温中にＮＯX
吸蔵還元触媒から未浄化のＮＯX が放出される事態が防
止される。
いない場合には、フラグＸＳの値は変更せずに（すなわ
ちＸＳ＝０のままで）ステップ２７に進む。この場合、
後述するように、ＸＳ＝０であるためステップ２７から
３３の操作は実行されない。ステップ２７では回復操作
前処理が行なわれる。この前処理では、前述したＮＯX
カウンタの値にかかわらずＮＯX 吸蔵還元触媒７の再生
操作（リッチスパイク）を行なう。後述するように被毒
回復操作では、ＮＯX 吸蔵還元触媒７の温度は比較的高
い温度（例えば６００℃程度）まで昇温される。ところ
が、ＮＯX 吸蔵還元触媒中に硝酸塩の形で保持されたＮ
ＯX は温度が上昇すると熱分解して空燃比がリーンであ
ってもＮＯX 吸蔵還元触媒からＮＯX が放出される場合
がある。このため、ステップ２７の回復前処理では、被
毒回復のための昇温操作を実行する前にＮＯX カウンタ
の値にかかわらず再生操作を実行し、ＮＯX 吸蔵還元触
媒に吸収されたＮＯX の全量を放出させるようにしてい
る。これにより、ＮＯX吸蔵還元触媒の昇温中にＮＯX
吸蔵還元触媒から未浄化のＮＯX が放出される事態が防
止される。
【００３５】ステップ２７の回復操作前処理終了後、ス
テップ２９では被毒回復のためのＮＯX 吸蔵還元触媒７
の昇温操作が行なわれる。前述したように、Ｓ被毒回復
のためには通常のＮＯX 吸蔵還元触媒の再生操作より高
い温度が必要とされる。本実施形態では、ＮＯX 吸蔵還
元触媒７に流入する排気の空燃比を理論空燃比または理
論空燃比近傍のややリッチな空燃比である第１の空燃比
（たとえば空気過剰率で０．９５〜１．０程度）に制御
することによりＮＯX 吸蔵還元触媒７を昇温するように
している。前述したように、排気空燃比が理論空燃比よ
りリッチ側になると排気中のＨＣ、ＣＯの量は増大す
る。一方、理論空燃比近傍では排気中には発生したＨ
Ｃ、ＣＯを酸化することができるだけの酸素が含まれて
いる。このため、排気空燃比が上記第１の空燃比なる
と、ＮＯX 吸蔵還元触媒７には比較的多量のＨＣ、ＣＯ
と、このＨＣ、ＣＯのほぼ全量を酸化可能な量の酸素と
を含む排気が流入するようになる。このため、排気中の
ＨＣ、ＣＯはＮＯX 吸蔵還元触媒７の白金Ｐｔ等の貴金
属触媒成分上で酸化され、反応熱にによりＮＯX 吸蔵還
元触媒７の温度が上昇するようになる。また、昇温期間
中の排気中のＨＣ、ＣＯ成分はＮＯX 吸蔵還元触媒７上
で酸化されるためＮＯX 吸蔵還元触媒下流側には流出し
ない。なお、この昇温操作については後に詳述する。
テップ２９では被毒回復のためのＮＯX 吸蔵還元触媒７
の昇温操作が行なわれる。前述したように、Ｓ被毒回復
のためには通常のＮＯX 吸蔵還元触媒の再生操作より高
い温度が必要とされる。本実施形態では、ＮＯX 吸蔵還
元触媒７に流入する排気の空燃比を理論空燃比または理
論空燃比近傍のややリッチな空燃比である第１の空燃比
（たとえば空気過剰率で０．９５〜１．０程度）に制御
することによりＮＯX 吸蔵還元触媒７を昇温するように
している。前述したように、排気空燃比が理論空燃比よ
りリッチ側になると排気中のＨＣ、ＣＯの量は増大す
る。一方、理論空燃比近傍では排気中には発生したＨ
Ｃ、ＣＯを酸化することができるだけの酸素が含まれて
いる。このため、排気空燃比が上記第１の空燃比なる
と、ＮＯX 吸蔵還元触媒７には比較的多量のＨＣ、ＣＯ
と、このＨＣ、ＣＯのほぼ全量を酸化可能な量の酸素と
を含む排気が流入するようになる。このため、排気中の
ＨＣ、ＣＯはＮＯX 吸蔵還元触媒７の白金Ｐｔ等の貴金
属触媒成分上で酸化され、反応熱にによりＮＯX 吸蔵還
元触媒７の温度が上昇するようになる。また、昇温期間
中の排気中のＨＣ、ＣＯ成分はＮＯX 吸蔵還元触媒７上
で酸化されるためＮＯX 吸蔵還元触媒下流側には流出し
ない。なお、この昇温操作については後に詳述する。
【００３６】ステップ２９の昇温操作により、ＮＯX 吸
蔵還元触媒７温度がＳ被毒回復操作実行温度（例えば６
００℃程度）まで上昇すると、次いでステップ３１の被
毒回復操作が実行される。ステップ３１のＳ被毒回復操
作ではＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する排気の空燃比を
前述の第１の空燃比に制御するとともに、間欠的にリッ
チスパイクを行いＮＯX 吸蔵還元触媒７から吸収したＳ
ＯX を放出させる。この場合、制御の精度によっては排
気空燃比は第１の空燃比（制御目標）に対して多少の変
動を生じるが、Ｓ被毒回復操作中の平均空燃比が理論空
燃比よりリーンにならないように、同時に空燃比制御の
ためのリッチスパイクを実施する。これにより、Ｓ被毒
回復操作中にＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する排気の平
均空燃比は理論空燃比以下（理論空燃比またはその近傍
のリーン空燃比）に維持されるようになるとともに、間
欠的に第１の空燃比よりリッチな第２の空燃比でのリッ
チスパイクが行なわれるため、短時間でＮＯX 吸蔵還元
触媒７のＳ被毒回復が行なわれる。なお、被毒回復操作
中の平均空燃比が理論空燃比またはその近傍の空燃比に
維持されるため、リッチスパイク時の空燃比（第２の空
燃比）は大幅にリッチ空燃比にする必要はなく、例えば
ＮＯX 吸蔵還元触媒の再生操作時のリッチスパイク空燃
比と同等またはそれよりややリーン側の空燃比で足り
る。このため、リッチスパイク時にも排気中のＨＣ、Ｃ
Ｏ成分の増大は比較的少なくなり、また、Ｓ被毒回復操
作中にＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する排気中のＨＣ、
ＣＯ成分はＮＯX 吸蔵還元触媒７から放出されたＳＯX
の還元に消費されるため、Ｓ被毒回復操作中のＨＣ、Ｃ
Ｏ排気エミッションの悪化が比較的小さくなる。なお、
ステップ３１のＳ被毒回復操作についても後に詳述す
る。
蔵還元触媒７温度がＳ被毒回復操作実行温度（例えば６
００℃程度）まで上昇すると、次いでステップ３１の被
毒回復操作が実行される。ステップ３１のＳ被毒回復操
作ではＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する排気の空燃比を
前述の第１の空燃比に制御するとともに、間欠的にリッ
チスパイクを行いＮＯX 吸蔵還元触媒７から吸収したＳ
ＯX を放出させる。この場合、制御の精度によっては排
気空燃比は第１の空燃比（制御目標）に対して多少の変
動を生じるが、Ｓ被毒回復操作中の平均空燃比が理論空
燃比よりリーンにならないように、同時に空燃比制御の
ためのリッチスパイクを実施する。これにより、Ｓ被毒
回復操作中にＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する排気の平
均空燃比は理論空燃比以下（理論空燃比またはその近傍
のリーン空燃比）に維持されるようになるとともに、間
欠的に第１の空燃比よりリッチな第２の空燃比でのリッ
チスパイクが行なわれるため、短時間でＮＯX 吸蔵還元
触媒７のＳ被毒回復が行なわれる。なお、被毒回復操作
中の平均空燃比が理論空燃比またはその近傍の空燃比に
維持されるため、リッチスパイク時の空燃比（第２の空
燃比）は大幅にリッチ空燃比にする必要はなく、例えば
ＮＯX 吸蔵還元触媒の再生操作時のリッチスパイク空燃
比と同等またはそれよりややリーン側の空燃比で足り
る。このため、リッチスパイク時にも排気中のＨＣ、Ｃ
Ｏ成分の増大は比較的少なくなり、また、Ｓ被毒回復操
作中にＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する排気中のＨＣ、
ＣＯ成分はＮＯX 吸蔵還元触媒７から放出されたＳＯX
の還元に消費されるため、Ｓ被毒回復操作中のＨＣ、Ｃ
Ｏ排気エミッションの悪化が比較的小さくなる。なお、
ステップ３１のＳ被毒回復操作についても後に詳述す
る。
【００３７】ステップ３１のＳ被毒回復操作が終了する
と、次いでステップ３３ではＮＯX吸蔵還元触媒７の冷
却操作が行なわれる。本冷却操作は排気空燃比を前述の
第１の空燃比に維持したまま、比較的長い間隔のリッチ
スパイクを行なう。ステップ３１のＳ被毒回復期間中、
ＮＯX 吸蔵還元触媒７はＨＣ、ＣＯの酸化やＳＯX の還
元等の反応生成熱によりかなり高温（例えば７００℃程
度）になっている。ＮＯX 吸蔵還元触媒がこの状態のま
ま、Ｓ被毒回復操作終了後直ちにリーン空燃比運転を開
始すると、高温のＮＯX 吸蔵還元触媒にリーン空燃比の
排気が流入するようになる。ＮＯX 吸蔵還元触媒はリー
ン空燃比かつ高温の状態におかれると、触媒成分のシン
タリング等が生じ劣化が生じやすくなる。このため、ス
テップ３３ではＮＯX 吸蔵還元触媒温度が適当な温度
（例えば３００から５００℃）に低下するまで排気を上
述の第１の空燃比に制御し、リーン空燃比排気が高温の
ＮＯ X 吸蔵還元触媒に流入することを防止するととも
に、Ｓ被毒回復操作よりは間隔の長いリッチスパイクを
行う。ステップ３１でＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収された
ＳＯX が放出されてしまうため、この段階でＮＯX 吸蔵
還元触媒にリッチスパイクを行なうと、ＮＯX 吸蔵還元
触媒は酸素不足の状態になる。このため、ＮＯX吸蔵還
元触媒上ではＨＣ、ＣＯ等の酸化反応が酸素の不足のた
めに低下し、反応熱が発生しなくなるために触媒温度の
低下が促進されるようになる。なお、ステップ３３の冷
却操作についても後に詳述する。
と、次いでステップ３３ではＮＯX吸蔵還元触媒７の冷
却操作が行なわれる。本冷却操作は排気空燃比を前述の
第１の空燃比に維持したまま、比較的長い間隔のリッチ
スパイクを行なう。ステップ３１のＳ被毒回復期間中、
ＮＯX 吸蔵還元触媒７はＨＣ、ＣＯの酸化やＳＯX の還
元等の反応生成熱によりかなり高温（例えば７００℃程
度）になっている。ＮＯX 吸蔵還元触媒がこの状態のま
ま、Ｓ被毒回復操作終了後直ちにリーン空燃比運転を開
始すると、高温のＮＯX 吸蔵還元触媒にリーン空燃比の
排気が流入するようになる。ＮＯX 吸蔵還元触媒はリー
ン空燃比かつ高温の状態におかれると、触媒成分のシン
タリング等が生じ劣化が生じやすくなる。このため、ス
テップ３３ではＮＯX 吸蔵還元触媒温度が適当な温度
（例えば３００から５００℃）に低下するまで排気を上
述の第１の空燃比に制御し、リーン空燃比排気が高温の
ＮＯ X 吸蔵還元触媒に流入することを防止するととも
に、Ｓ被毒回復操作よりは間隔の長いリッチスパイクを
行う。ステップ３１でＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収された
ＳＯX が放出されてしまうため、この段階でＮＯX 吸蔵
還元触媒にリッチスパイクを行なうと、ＮＯX 吸蔵還元
触媒は酸素不足の状態になる。このため、ＮＯX吸蔵還
元触媒上ではＨＣ、ＣＯ等の酸化反応が酸素の不足のた
めに低下し、反応熱が発生しなくなるために触媒温度の
低下が促進されるようになる。なお、ステップ３３の冷
却操作についても後に詳述する。
【００３８】図３は図２の被毒回復操作中のＮＯX 吸蔵
還元触媒７に流入する排気空燃比の変化と、ＮＯX 吸蔵
還元触媒温度変化とを示す図である。図３に示すよう
に、機関のリーン空燃比運転中に時点Ｉで被毒回復操作
実行条件（図２ステップ２３）が成立すると、続いて区
間ＩＩでは回復操作の前処理が行なわれる。すなわち、
区間ＩＩではリーン空燃比運転を継続したままＮＯX カ
ウンタの値にかかわらずリッチスパイクが実行され、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒から吸収したＮＯX の全量が放出、還
元浄化される。そして、区間ＩＩＩでは排気空燃比は理
論空燃比またはその近傍のリッチ空燃比（第１の空燃
比）に切り替えられる。また、後述するようにこの区間
においても必要に応じてＮＯX 放出のためのリッチスパ
イクが行なわれる。区間ＩＶは昇温後のＳ被毒回復操作
期間である。この区間では、比較的短い間隔でリッチス
パイクが行なわれるとともに、ＮＯX吸蔵還元触媒に流
入する排気の空燃比を理論空燃比以下に保持する。これ
により、ＨＣ、ＣＯ排気エミッションの悪化を最小にし
ながら短時間でＳ被毒の回復が行なわれる。
還元触媒７に流入する排気空燃比の変化と、ＮＯX 吸蔵
還元触媒温度変化とを示す図である。図３に示すよう
に、機関のリーン空燃比運転中に時点Ｉで被毒回復操作
実行条件（図２ステップ２３）が成立すると、続いて区
間ＩＩでは回復操作の前処理が行なわれる。すなわち、
区間ＩＩではリーン空燃比運転を継続したままＮＯX カ
ウンタの値にかかわらずリッチスパイクが実行され、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒から吸収したＮＯX の全量が放出、還
元浄化される。そして、区間ＩＩＩでは排気空燃比は理
論空燃比またはその近傍のリッチ空燃比（第１の空燃
比）に切り替えられる。また、後述するようにこの区間
においても必要に応じてＮＯX 放出のためのリッチスパ
イクが行なわれる。区間ＩＶは昇温後のＳ被毒回復操作
期間である。この区間では、比較的短い間隔でリッチス
パイクが行なわれるとともに、ＮＯX吸蔵還元触媒に流
入する排気の空燃比を理論空燃比以下に保持する。これ
により、ＨＣ、ＣＯ排気エミッションの悪化を最小にし
ながら短時間でＳ被毒の回復が行なわれる。
【００３９】Ｓ被毒回復実行後、区間Ｖでは排気空燃比
を上述の第１の空燃比に維持したまま比較的長い間隔で
リッチスパイクを実行する。これにより、ＮＯX 吸蔵還
元触媒が高温の状態で流入する排気の空燃比がリーン空
燃比になることが防止されるとともに、ＮＯX 吸蔵還元
触媒の冷却速度が早くなり短時間で通常のリーン空燃比
運転に復帰することが可能となる。区間ＶでＮＯX 吸蔵
還元触媒が適宜な温度まで冷却された後は、再度機関１
はリーン空燃比で運転され、ＮＯX 吸蔵還元触媒は排気
中のＮＯX の吸収を行なうようになる。
を上述の第１の空燃比に維持したまま比較的長い間隔で
リッチスパイクを実行する。これにより、ＮＯX 吸蔵還
元触媒が高温の状態で流入する排気の空燃比がリーン空
燃比になることが防止されるとともに、ＮＯX 吸蔵還元
触媒の冷却速度が早くなり短時間で通常のリーン空燃比
運転に復帰することが可能となる。区間ＶでＮＯX 吸蔵
還元触媒が適宜な温度まで冷却された後は、再度機関１
はリーン空燃比で運転され、ＮＯX 吸蔵還元触媒は排気
中のＮＯX の吸収を行なうようになる。
【００４０】次に、図２ステップ２７の回復操作前処
理、ステップ２９の昇温操作、及びステップ３１、３３
のＳ被毒回復操作及び冷却操作の詳細についてそれぞれ
説明する。図４はステップ２７で行なわれる回復操作前
処理を説明するフローチャートである。この前処理では
ＮＯX カウンタの値にかかわらず１回だけリッチスパイ
ク操作が行なわれる。すなわち、図４の操作では被毒回
復操作実行フラグＸＳの値が１であり（ステップ４０
１）かつ前処理のためのリッチスパイクがまだ実行され
ていない場合（ステップ４０３でＸＰ＝１）にのみ機関
全気筒が短時間リッチ空燃比（例えば空気過剰率で０．
９程度）で運転され、リッチスパイクが実行される（ス
テップ４０５）。ＸＰ（ステップ４０３、４０７）は前
処理のためのリッチスパイクが完了したか否かを表すフ
ラグであり、フラグＸＳの値が１にセットされた直後に
１回だけステップ４０５を実行させる機能を果たしてい
る。
理、ステップ２９の昇温操作、及びステップ３１、３３
のＳ被毒回復操作及び冷却操作の詳細についてそれぞれ
説明する。図４はステップ２７で行なわれる回復操作前
処理を説明するフローチャートである。この前処理では
ＮＯX カウンタの値にかかわらず１回だけリッチスパイ
ク操作が行なわれる。すなわち、図４の操作では被毒回
復操作実行フラグＸＳの値が１であり（ステップ４０
１）かつ前処理のためのリッチスパイクがまだ実行され
ていない場合（ステップ４０３でＸＰ＝１）にのみ機関
全気筒が短時間リッチ空燃比（例えば空気過剰率で０．
９程度）で運転され、リッチスパイクが実行される（ス
テップ４０５）。ＸＰ（ステップ４０３、４０７）は前
処理のためのリッチスパイクが完了したか否かを表すフ
ラグであり、フラグＸＳの値が１にセットされた直後に
１回だけステップ４０５を実行させる機能を果たしてい
る。
【００４１】次に、図５は、図２ステップ２９で行なわ
れる昇温操作を説明するフローチャートである。図５で
昇温操作が開始されると、ステップ５０１で現在被毒回
復操作実行中か否か（ＸＳ＝１か否か）が、ステップ５
０３ではＮＯX 吸蔵還元触媒７の昇温操作完了フラグＸ
Ｔの値が１（昇温操作完了）にセットされているか否
か、更にステップ５０５では図４の前処理におけるリッ
チスパイクが実行されたか（ＸＰ＝１か否か）が判定さ
れ、ＸＳ≠１（被毒回復操作実行中でない場合）または
ＸＴ＝１（昇温操作が完了している場合）またはＸＰ≠
１の場合（前処理が完了していない場合）にはステップ
５０７以下を実行せずに直ちに操作を終了する。
れる昇温操作を説明するフローチャートである。図５で
昇温操作が開始されると、ステップ５０１で現在被毒回
復操作実行中か否か（ＸＳ＝１か否か）が、ステップ５
０３ではＮＯX 吸蔵還元触媒７の昇温操作完了フラグＸ
Ｔの値が１（昇温操作完了）にセットされているか否
か、更にステップ５０５では図４の前処理におけるリッ
チスパイクが実行されたか（ＸＰ＝１か否か）が判定さ
れ、ＸＳ≠１（被毒回復操作実行中でない場合）または
ＸＴ＝１（昇温操作が完了している場合）またはＸＰ≠
１の場合（前処理が完了していない場合）にはステップ
５０７以下を実行せずに直ちに操作を終了する。
【００４２】また、現在被毒回復操作実行中であり（Ｘ
Ｓ＝１）、前処理が完了しており（ＸＰ＝１）昇温操作
完了フラグＸＴの値が１に設定されていない場合には、
ステップ５０７でＮＯX 吸蔵還元触媒７の昇温が完了し
たか否かが判定される。ステップ５０７では、ＮＯX 吸
蔵還元触媒７が被毒回復操作実行温度（例えば６００
℃）以上になっている場合に昇温が完了したと判定す
る。昇温完了の判定は、例えばＮＯX 吸蔵還元触媒７の
触媒床に温度センサを配置して直接ＮＯX 吸蔵還元触媒
７温度を検出する事によっても良いし、例えば予めＮＯ
X 吸蔵還元触媒７の昇温に要する時間を実測等により求
めておき、昇温操作開始後上記時間が経過したときに昇
温が完了したと判定するようにしても良い。
Ｓ＝１）、前処理が完了しており（ＸＰ＝１）昇温操作
完了フラグＸＴの値が１に設定されていない場合には、
ステップ５０７でＮＯX 吸蔵還元触媒７の昇温が完了し
たか否かが判定される。ステップ５０７では、ＮＯX 吸
蔵還元触媒７が被毒回復操作実行温度（例えば６００
℃）以上になっている場合に昇温が完了したと判定す
る。昇温完了の判定は、例えばＮＯX 吸蔵還元触媒７の
触媒床に温度センサを配置して直接ＮＯX 吸蔵還元触媒
７温度を検出する事によっても良いし、例えば予めＮＯ
X 吸蔵還元触媒７の昇温に要する時間を実測等により求
めておき、昇温操作開始後上記時間が経過したときに昇
温が完了したと判定するようにしても良い。
【００４３】ステップ５０７で昇温が完了している場合
にはステップ５０９以下を実行せずに、ステップ５２３
で昇温が完了したか否かを表す昇温フラグＸＴの値を１
（昇温完了）にセットして次のＳ被毒回復操作を行な
う。ステップ５０７で昇温が完了していない場合には、
フラグＸＴの値は０（昇温未完）のままに維持され、、
ステップ５０９以下の昇温操作が行なわれる。
にはステップ５０９以下を実行せずに、ステップ５２３
で昇温が完了したか否かを表す昇温フラグＸＴの値を１
（昇温完了）にセットして次のＳ被毒回復操作を行な
う。ステップ５０７で昇温が完了していない場合には、
フラグＸＴの値は０（昇温未完）のままに維持され、、
ステップ５０９以下の昇温操作が行なわれる。
【００４４】すなわち、ステップ５０９ではＮＯX 吸蔵
還元触媒７に流入する排気の空燃比が理論空燃比または
その近傍のリッチ空燃比（第１の空燃比）に制御され
る。排気空燃比の調整は、例えば機関１の全気筒を第１
の空燃比で運転する事によっても調整可能であるが、本
実施形態では＃１、＃４の気筒群を理論空燃比よりかな
りリーンな空燃比（例えば１６．５程度の空燃比）で運
転し、＃２、＃３の気筒群を理論空燃比よりかなりリッ
チな空燃比（例えば１２程度の空燃比）で運転し、排気
通路２１ａからのリーン空燃比排気と排気通路２ｂから
のリッチ空燃比排気とを共通排気通路２で合流させるこ
とにより、第１の空燃比（この場合は空燃比１４．３５
の）混合排気をＮＯX 吸蔵還元触媒７に供給するように
している。ＥＣＵ３０は機関の運転条件（吸気圧力、回
転数）に基づいて予め実験等により求めた関係を用いて
それぞれの気筒の燃焼空燃比を上記の値にするための燃
料噴射量を算出し、その量の燃料をそれぞれの気筒に噴
射する。このように、＃２、＃３気筒をかなりリッチな
空燃比で運転することにより、＃２、＃３気筒からの排
気は多量のＨＣ、ＣＯを含むようになる。また、＃１、
＃４気筒はかなりリーンな空燃比で運転されるため、＃
１、＃４からの排気は多量の酸素を含んでいる。このた
め、排気通路２で合流後の排気は、全体としては理論空
燃比またはその近傍のリッチ空燃比（第１の空燃比）と
なっているが、最初から全気筒を第１の空燃比で運転し
た場合に較べて多量のＨＣ、ＣＯ成分と酸素とを含むよ
うになる。このため、ＮＯX 吸蔵還元触媒上ではＨＣ、
ＣＯの酸化が活発に生じるようになり反応熱によりＮＯ
X 吸蔵還元触媒７温度が上昇する。
還元触媒７に流入する排気の空燃比が理論空燃比または
その近傍のリッチ空燃比（第１の空燃比）に制御され
る。排気空燃比の調整は、例えば機関１の全気筒を第１
の空燃比で運転する事によっても調整可能であるが、本
実施形態では＃１、＃４の気筒群を理論空燃比よりかな
りリーンな空燃比（例えば１６．５程度の空燃比）で運
転し、＃２、＃３の気筒群を理論空燃比よりかなりリッ
チな空燃比（例えば１２程度の空燃比）で運転し、排気
通路２１ａからのリーン空燃比排気と排気通路２ｂから
のリッチ空燃比排気とを共通排気通路２で合流させるこ
とにより、第１の空燃比（この場合は空燃比１４．３５
の）混合排気をＮＯX 吸蔵還元触媒７に供給するように
している。ＥＣＵ３０は機関の運転条件（吸気圧力、回
転数）に基づいて予め実験等により求めた関係を用いて
それぞれの気筒の燃焼空燃比を上記の値にするための燃
料噴射量を算出し、その量の燃料をそれぞれの気筒に噴
射する。このように、＃２、＃３気筒をかなりリッチな
空燃比で運転することにより、＃２、＃３気筒からの排
気は多量のＨＣ、ＣＯを含むようになる。また、＃１、
＃４気筒はかなりリーンな空燃比で運転されるため、＃
１、＃４からの排気は多量の酸素を含んでいる。このた
め、排気通路２で合流後の排気は、全体としては理論空
燃比またはその近傍のリッチ空燃比（第１の空燃比）と
なっているが、最初から全気筒を第１の空燃比で運転し
た場合に較べて多量のＨＣ、ＣＯ成分と酸素とを含むよ
うになる。このため、ＮＯX 吸蔵還元触媒上ではＨＣ、
ＣＯの酸化が活発に生じるようになり反応熱によりＮＯ
X 吸蔵還元触媒７温度が上昇する。
【００４５】なお、上記の各気筒の空燃比調整の際に、
空燃比変化による機関出力変動等を防止するために燃料
噴射量とともに機関１のスロットル弁開度や各気筒の点
火時期を調節するようにしても良い。図５ステップ５１
１から５２１は昇温操作中におけるＮＯX 吸蔵還元触媒
７の再生操作を示す。上述のように、昇温操作中各気筒
の運転空燃比はＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する排気空
燃比が理論空燃比以下の第１の空燃比になるように制御
される。しかし、実際には制御の精度によってはＮＯX
吸蔵還元触媒７に流入する排気空燃比が正確に第１の空
燃比に収束せず、第１の空燃比付近でわずかに変動する
ような場合が生じる。上述したように、第１の空燃比は
理論空燃比またはその近傍のリッチ空燃比であるため、
わずかに空燃比が変動したような場合でもＮＯX 吸蔵還
元触媒７に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりリー
ン側になる場合が生じる。このような場合にはＮＯX 吸
蔵還元触媒７は排気中のＮＯX を吸収し、ＮＯX 吸蔵還
元触媒７のＮＯX 吸蔵量が増大することになる。そこ
で、本実施形態では、昇温操作中も前述のＮＯX カウン
タの増減を行い、ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量が
増大してカウンタの値が所定値を越えた場合にはＮＯ X
吸蔵還元触媒の再生操作を実行するようにしている。
空燃比変化による機関出力変動等を防止するために燃料
噴射量とともに機関１のスロットル弁開度や各気筒の点
火時期を調節するようにしても良い。図５ステップ５１
１から５２１は昇温操作中におけるＮＯX 吸蔵還元触媒
７の再生操作を示す。上述のように、昇温操作中各気筒
の運転空燃比はＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する排気空
燃比が理論空燃比以下の第１の空燃比になるように制御
される。しかし、実際には制御の精度によってはＮＯX
吸蔵還元触媒７に流入する排気空燃比が正確に第１の空
燃比に収束せず、第１の空燃比付近でわずかに変動する
ような場合が生じる。上述したように、第１の空燃比は
理論空燃比またはその近傍のリッチ空燃比であるため、
わずかに空燃比が変動したような場合でもＮＯX 吸蔵還
元触媒７に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりリー
ン側になる場合が生じる。このような場合にはＮＯX 吸
蔵還元触媒７は排気中のＮＯX を吸収し、ＮＯX 吸蔵還
元触媒７のＮＯX 吸蔵量が増大することになる。そこ
で、本実施形態では、昇温操作中も前述のＮＯX カウン
タの増減を行い、ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量が
増大してカウンタの値が所定値を越えた場合にはＮＯ X
吸蔵還元触媒の再生操作を実行するようにしている。
【００４６】すなわち、図５ステップ５１１ではＮＯX
吸蔵還元触媒７入口の空燃比センサ３１出力に基づいて
ＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する排気空燃比がリーンか
否かを判定する。そして、排気空燃比がリーンであった
場合にはステップ５１５でＮＯX カウンタＣＮＯＸの値
を所定量ΔＣＮＯＸだけ増大させ、逆にＮＯX 吸蔵還元
触媒７に流入する排気空燃比が理論空燃比またはリッチ
であった場合にはステップ５１３でＮＯX カウンタＣＮ
ＯＸの値を所定量ΔＣＮＯＸだけ低減する。ΔＣＮＯＸ
は、第１の空燃比近傍でＮＯX 吸蔵還元触媒７が単位時
間当たりに吸収、放出するＮＯX 量である。これによ
り、ＮＯX カウンタＣＮＯＸの値は、昇温操作中のＮＯ
X 吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸蔵量を表すようになる。ス
テップ５１７はＮＯX 吸蔵還元触媒７の再生操作が必要
か否かの判定を示す。本実施形態では、ＮＯX 吸蔵還元
触媒７の吸蔵したＮＯX 量ＣＮＯＸが予め定めた値ＣＮ
ＯＸＲに到達した場合、すなわちステップ５１７でＣＮ
ＯＸ≧ＣＮＯＸＲであった場合にはステップ５１９に進
み、全気筒を短時間リッチ空燃比（空気過剰率で０．９
程度）で運転しＮＯX 吸蔵還元触媒７の再生を行なう。
これにより、昇温操作中にＮＯX 吸蔵還元触媒が吸収し
たＮＯX で飽和することが防止される。なお、昇温操作
中は通常のリーン空燃比運転に較べて排気空燃比はリッ
チになっているためＮＯX 吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸蔵
量の増加速度は低くなる。このため、ステップ５１７で
用いられる再生操作を実行するか否かの判定値ＣＮＯＸ
Ｒは、通常のリーン空燃比運転中に再生操作を実行する
ための判定値より小さな値に設定される。
吸蔵還元触媒７入口の空燃比センサ３１出力に基づいて
ＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する排気空燃比がリーンか
否かを判定する。そして、排気空燃比がリーンであった
場合にはステップ５１５でＮＯX カウンタＣＮＯＸの値
を所定量ΔＣＮＯＸだけ増大させ、逆にＮＯX 吸蔵還元
触媒７に流入する排気空燃比が理論空燃比またはリッチ
であった場合にはステップ５１３でＮＯX カウンタＣＮ
ＯＸの値を所定量ΔＣＮＯＸだけ低減する。ΔＣＮＯＸ
は、第１の空燃比近傍でＮＯX 吸蔵還元触媒７が単位時
間当たりに吸収、放出するＮＯX 量である。これによ
り、ＮＯX カウンタＣＮＯＸの値は、昇温操作中のＮＯ
X 吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸蔵量を表すようになる。ス
テップ５１７はＮＯX 吸蔵還元触媒７の再生操作が必要
か否かの判定を示す。本実施形態では、ＮＯX 吸蔵還元
触媒７の吸蔵したＮＯX 量ＣＮＯＸが予め定めた値ＣＮ
ＯＸＲに到達した場合、すなわちステップ５１７でＣＮ
ＯＸ≧ＣＮＯＸＲであった場合にはステップ５１９に進
み、全気筒を短時間リッチ空燃比（空気過剰率で０．９
程度）で運転しＮＯX 吸蔵還元触媒７の再生を行なう。
これにより、昇温操作中にＮＯX 吸蔵還元触媒が吸収し
たＮＯX で飽和することが防止される。なお、昇温操作
中は通常のリーン空燃比運転に較べて排気空燃比はリッ
チになっているためＮＯX 吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸蔵
量の増加速度は低くなる。このため、ステップ５１７で
用いられる再生操作を実行するか否かの判定値ＣＮＯＸ
Ｒは、通常のリーン空燃比運転中に再生操作を実行する
ための判定値より小さな値に設定される。
【００４７】図５ステップ５０９から５２１の操作は、
ステップ５０７で昇温が完了したと判定されるまで図２
の操作が実行される毎に繰り返される。次に、図６、図
７は図２ステップ３１のＳ被毒回復操作を説明するフロ
ーチャートである。ステップ６０１、６０３、６０５は
Ｓ被毒回復操作（ステップ６０７から６３３）の実行条
件の判定を示す。本実施形態では、Ｓ被毒回復操作が完
了していないこと（ステップ６０１でＸＲ≠１）、被毒
回復操作実行中であること（ステップ６０３でＸＳ＝
１）、図５の昇温操作が完了していること（ステップ６
０５でＸＴ＝１）の場合にのみステップ６０７以下のＳ
被毒回復操作が行なわれる。なお、ステップ６０１のフ
ラグＸＲは、ステップ６０５から６３１のＳ被毒回復操
作が完了したか否かを表すフラグであり、フラグＸＲは
Ｓ被毒回復操作完了後ステップ６３３で１にセットされ
る。
ステップ５０７で昇温が完了したと判定されるまで図２
の操作が実行される毎に繰り返される。次に、図６、図
７は図２ステップ３１のＳ被毒回復操作を説明するフロ
ーチャートである。ステップ６０１、６０３、６０５は
Ｓ被毒回復操作（ステップ６０７から６３３）の実行条
件の判定を示す。本実施形態では、Ｓ被毒回復操作が完
了していないこと（ステップ６０１でＸＲ≠１）、被毒
回復操作実行中であること（ステップ６０３でＸＳ＝
１）、図５の昇温操作が完了していること（ステップ６
０５でＸＴ＝１）の場合にのみステップ６０７以下のＳ
被毒回復操作が行なわれる。なお、ステップ６０１のフ
ラグＸＲは、ステップ６０５から６３１のＳ被毒回復操
作が完了したか否かを表すフラグであり、フラグＸＲは
Ｓ被毒回復操作完了後ステップ６３３で１にセットされ
る。
【００４８】ステップ６０１から６０５の条件が成立し
た場合には、ステップ６０７でＮＯ X 吸蔵還元触媒７に
流入する排気の空燃比が第１の空燃比に維持される。ま
た、ステップ６０９から６２３ではＮＯX 吸蔵還元触媒
７に流入する排気空燃比の平均値が理論空燃比以下にな
るように平均空燃比パラメータＡＡＦの値に応じてリッ
チスパイクが実行される。ステップ６０９から６１３は
平均空燃比パラメータＡＡＦの算出を表すステップであ
る。本実施形態では、ＮＯX 吸蔵還元触媒７入口の空燃
比センサ３１出力がリーン空燃比相当値である場合には
パラメータＡＡＦの値を１だけ増大し（ステップ６１
１、６１３）、リッチの場合には１だけ低減する（ステ
ップ６１１、６１５）。これにより、ＡＡＦの値はある
機関の平均空燃比がリーンであれば正の値に、リッチで
あれば負の値になる。本実施形態では、操作実行毎に１
ずつ加算される計時カウンタＣＴ（ステップ６０９）を
用いて、ＣＴの値が０からＣＴ０に増大する毎に（図７
ステップ６１７）その期間の平均空燃比がリーンであっ
たか否かを判定し（ステップ６１９）、リーン（ＡＡＦ
＞０）であれば平均空燃比をリッチ空燃比側にシフトさ
せるために空燃比調整用のリッチスパイクを実行する
（ステップ６２１）。これにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒
７に流入する排気空燃比の平均値は常に理論空燃比以下
に維持されるようになる。
た場合には、ステップ６０７でＮＯ X 吸蔵還元触媒７に
流入する排気の空燃比が第１の空燃比に維持される。ま
た、ステップ６０９から６２３ではＮＯX 吸蔵還元触媒
７に流入する排気空燃比の平均値が理論空燃比以下にな
るように平均空燃比パラメータＡＡＦの値に応じてリッ
チスパイクが実行される。ステップ６０９から６１３は
平均空燃比パラメータＡＡＦの算出を表すステップであ
る。本実施形態では、ＮＯX 吸蔵還元触媒７入口の空燃
比センサ３１出力がリーン空燃比相当値である場合には
パラメータＡＡＦの値を１だけ増大し（ステップ６１
１、６１３）、リッチの場合には１だけ低減する（ステ
ップ６１１、６１５）。これにより、ＡＡＦの値はある
機関の平均空燃比がリーンであれば正の値に、リッチで
あれば負の値になる。本実施形態では、操作実行毎に１
ずつ加算される計時カウンタＣＴ（ステップ６０９）を
用いて、ＣＴの値が０からＣＴ０に増大する毎に（図７
ステップ６１７）その期間の平均空燃比がリーンであっ
たか否かを判定し（ステップ６１９）、リーン（ＡＡＦ
＞０）であれば平均空燃比をリッチ空燃比側にシフトさ
せるために空燃比調整用のリッチスパイクを実行する
（ステップ６２１）。これにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒
７に流入する排気空燃比の平均値は常に理論空燃比以下
に維持されるようになる。
【００４９】ステップ６２１から６３３はＳ被毒解消の
ためのリッチスパイク操作を示す。本実施形態では、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒７が吸収したＳＯX 量を表すカウンタ
ＣＳＯＸの値に応じてＳ被毒回復用のリッチスパイクを
実行する。ＳＯX カウンタＣＳＯＸの値は、被毒回復操
作開始後ステップ６２５実行毎に所定値ΔＣＳＯＸだけ
低減される。ΔＣＳＯＸは、被毒回復操作により単位時
間（操作実行間隔）当たりにＮＯX 吸蔵還元触媒から放
出されるＳＯX 量である。本実施形態では、ＣＳＯＸの
値、すなわちＮＯX 吸蔵還元触媒７に吸蔵されたＳＯX
量が予め定めた所定値ＣＳＯＸ１より大きい間はリッチ
スパイクを実行してＳＯX の放出を促進する（ステップ
６２７、６２９）。本実施形態では、Ｓ被毒回復操作中
ＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する排気の平均空燃比は理
論空燃比以下（第１の空燃比）に維持されているため、
上記ＳＯX 放出のためのリッチスパイク時の空燃比（第
２の空燃比）は、大幅にリッチ空燃比にする必要はな
く、通常のＮＯX 吸蔵還元触媒再生のためのリッチスパ
イク（例えば空気過剰率で０．９程度）と同等もしくは
それよりややリーンな空燃比で足りる。また、ＮＯX 吸
蔵還元触媒中のＳＯX 量が低下してＣＳＯＸ以下になっ
た場合にはリッチスパイクは実行せずＮＯX 吸蔵還元触
媒に流入する排気空燃比を第１の空燃比に維持したまま
ＳＯX の放出を行なう。これにより、過度のリッチスパ
イクにより排気エミッションが悪化することが防止され
る。
ためのリッチスパイク操作を示す。本実施形態では、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒７が吸収したＳＯX 量を表すカウンタ
ＣＳＯＸの値に応じてＳ被毒回復用のリッチスパイクを
実行する。ＳＯX カウンタＣＳＯＸの値は、被毒回復操
作開始後ステップ６２５実行毎に所定値ΔＣＳＯＸだけ
低減される。ΔＣＳＯＸは、被毒回復操作により単位時
間（操作実行間隔）当たりにＮＯX 吸蔵還元触媒から放
出されるＳＯX 量である。本実施形態では、ＣＳＯＸの
値、すなわちＮＯX 吸蔵還元触媒７に吸蔵されたＳＯX
量が予め定めた所定値ＣＳＯＸ１より大きい間はリッチ
スパイクを実行してＳＯX の放出を促進する（ステップ
６２７、６２９）。本実施形態では、Ｓ被毒回復操作中
ＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する排気の平均空燃比は理
論空燃比以下（第１の空燃比）に維持されているため、
上記ＳＯX 放出のためのリッチスパイク時の空燃比（第
２の空燃比）は、大幅にリッチ空燃比にする必要はな
く、通常のＮＯX 吸蔵還元触媒再生のためのリッチスパ
イク（例えば空気過剰率で０．９程度）と同等もしくは
それよりややリーンな空燃比で足りる。また、ＮＯX 吸
蔵還元触媒中のＳＯX 量が低下してＣＳＯＸ以下になっ
た場合にはリッチスパイクは実行せずＮＯX 吸蔵還元触
媒に流入する排気空燃比を第１の空燃比に維持したまま
ＳＯX の放出を行なう。これにより、過度のリッチスパ
イクにより排気エミッションが悪化することが防止され
る。
【００５０】ステップ６３１はＳ被毒回復が完了したか
否かの判定を示す。本実施形態では、ＳＯX カウンタＣ
ＳＯＸの値が０になったとき、またはＳ被毒回復操作開
始後所定の期間が経過したときにＳ被毒回復が完了した
と判定し、ステップ６３３でＳ被毒回復操作完了フラグ
ＸＲの値を１（Ｓ被毒回復操作終了）にセットする。図
８は、Ｓ被毒回復操作終了後のＮＯX 吸蔵還元触媒７の
冷却操作を説明するフローチャートである。図８の操作
では、被毒回復操作実行中（ステップ８０１でＸＳ＝
１）かつ図６、図７のＳ被毒回復が完了している場合に
（ステップ８０３でＸＲ＝１）ＮＯX 吸蔵還元触媒７に
流入する排気の空燃比を第１の空燃比に維持したままで
（ステップ８０５）必要に応じてリッチスパイクを実行
してＮＯ X 吸蔵還元触媒７の温度を低下させる。すなわ
ち、本実施形態では、機関の運転状態（吸気圧、回転
数）及び各気筒の空燃比から予め記憶した関係に基づい
てＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する排気温度ＴＥＸを算
出する（ステップ８０７）。
否かの判定を示す。本実施形態では、ＳＯX カウンタＣ
ＳＯＸの値が０になったとき、またはＳ被毒回復操作開
始後所定の期間が経過したときにＳ被毒回復が完了した
と判定し、ステップ６３３でＳ被毒回復操作完了フラグ
ＸＲの値を１（Ｓ被毒回復操作終了）にセットする。図
８は、Ｓ被毒回復操作終了後のＮＯX 吸蔵還元触媒７の
冷却操作を説明するフローチャートである。図８の操作
では、被毒回復操作実行中（ステップ８０１でＸＳ＝
１）かつ図６、図７のＳ被毒回復が完了している場合に
（ステップ８０３でＸＲ＝１）ＮＯX 吸蔵還元触媒７に
流入する排気の空燃比を第１の空燃比に維持したままで
（ステップ８０５）必要に応じてリッチスパイクを実行
してＮＯ X 吸蔵還元触媒７の温度を低下させる。すなわ
ち、本実施形態では、機関の運転状態（吸気圧、回転
数）及び各気筒の空燃比から予め記憶した関係に基づい
てＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する排気温度ＴＥＸを算
出する（ステップ８０７）。
【００５１】そして、次に現在のＮＯX 吸蔵還元触媒７
の温度ＴＣＡＴを求め、現在の触媒温度ＴＣＡＴと排気
温度ＴＥＸとの差が所定値Ｔ０より大きい場合には（ス
テップ８１５）リッチスパイクを実行する（ステップ８
１９）。リッチスパイクを実行することにより、ＮＯX
吸蔵還元触媒上では酸素が不足するため、ＨＣ、ＣＯの
酸化が抑制されるようになり、反応熱の低下によりＮＯ
X 吸蔵還元触媒温度が低下するようになる。このリッチ
スパイクはカウンタＣＣ（ステップ８１１、８１３、８
２１）の値が０から所定値ＣＣ０に到達する毎に実行さ
れる。また、ステップ８１５における触媒温度ＴＣＡＴ
と排気温度ＴＥＸの差の判定値Ｔ０は、比較的小さい値
とされている。これにより、触媒温度がほぼ排気温度と
同等まで低下した場合にはステップ８１７、８２３が実
行され、被毒回復実行フラグＸＦの値は０にリセットさ
れるとともに、各フラグＸＰ、ＸＴ、ＸＲはそれぞれ０
にリセットされる。これにより、図２の操作では次に被
毒回復実行条件が成立（ステップ２３）するまで被毒回
復操作は行われない。
の温度ＴＣＡＴを求め、現在の触媒温度ＴＣＡＴと排気
温度ＴＥＸとの差が所定値Ｔ０より大きい場合には（ス
テップ８１５）リッチスパイクを実行する（ステップ８
１９）。リッチスパイクを実行することにより、ＮＯX
吸蔵還元触媒上では酸素が不足するため、ＨＣ、ＣＯの
酸化が抑制されるようになり、反応熱の低下によりＮＯ
X 吸蔵還元触媒温度が低下するようになる。このリッチ
スパイクはカウンタＣＣ（ステップ８１１、８１３、８
２１）の値が０から所定値ＣＣ０に到達する毎に実行さ
れる。また、ステップ８１５における触媒温度ＴＣＡＴ
と排気温度ＴＥＸの差の判定値Ｔ０は、比較的小さい値
とされている。これにより、触媒温度がほぼ排気温度と
同等まで低下した場合にはステップ８１７、８２３が実
行され、被毒回復実行フラグＸＦの値は０にリセットさ
れるとともに、各フラグＸＰ、ＸＴ、ＸＲはそれぞれ０
にリセットされる。これにより、図２の操作では次に被
毒回復実行条件が成立（ステップ２３）するまで被毒回
復操作は行われない。
【００５２】なお、ＮＯX 吸蔵還元触媒７の温度ＴＣＡ
Ｔは触媒７の触媒床に温度センサを配置して直接検出す
るようにしても良いし、機関の運転状態から推定するよ
うにしても良い。ＮＯX 吸蔵還元触媒７の単位時間当た
りの温度降下は、触媒温度と排気温度との差が大きい
程、また排気流量が大きい程大きくなる。一方、Ｓ被毒
回復操作終了時のＮＯX 吸蔵還元触媒温度はほぼ一定で
ある。そこで、例えば機関運転条件に基づいて排気温度
と排気流量とを算出し、算出した排気温度、流量と触媒
温度とから単位時間当たりの触媒温度降下量を算出し、
Ｓ被毒回復操作終了時のＮＯX 吸蔵還元触媒７温度を初
期値として、上記温度降下量を用いて逐次現在のＮＯX
吸蔵還元触媒温度を算出するようにすることも可能であ
る。
Ｔは触媒７の触媒床に温度センサを配置して直接検出す
るようにしても良いし、機関の運転状態から推定するよ
うにしても良い。ＮＯX 吸蔵還元触媒７の単位時間当た
りの温度降下は、触媒温度と排気温度との差が大きい
程、また排気流量が大きい程大きくなる。一方、Ｓ被毒
回復操作終了時のＮＯX 吸蔵還元触媒温度はほぼ一定で
ある。そこで、例えば機関運転条件に基づいて排気温度
と排気流量とを算出し、算出した排気温度、流量と触媒
温度とから単位時間当たりの触媒温度降下量を算出し、
Ｓ被毒回復操作終了時のＮＯX 吸蔵還元触媒７温度を初
期値として、上記温度降下量を用いて逐次現在のＮＯX
吸蔵還元触媒温度を算出するようにすることも可能であ
る。
【００５３】次に、本発明の別の実施形態について説明
する。図９は、本発明の図１とは異なる実施形態の概略
構成を示す図である。図９において、図１と同一の参照
符号は図１と同様な要素を示している。図９の実施形態
では、図１のように気筒群毎の排気通路は設けられてお
らず、＃１から＃４の各気筒の排気ポートは排気マニホ
ルド２１を通じて共通排気通路２に直接接続されてい
る。また、共通排気通路２上にはスタートキャタリスト
（ＳＣ）５とその下流側にＮＯX 吸蔵還元触媒７が配置
されている点、及びＮＯX吸蔵還元触媒７入口に空燃比
センサ３１が配置されている点は図１の実施形態と同様
であるが、本実施形態では、排気通路２の空燃比センサ
３１上流側に二次空気を供給する二次空気供給装置４０
が設けられている点が図１の実施形態と相異している。
する。図９は、本発明の図１とは異なる実施形態の概略
構成を示す図である。図９において、図１と同一の参照
符号は図１と同様な要素を示している。図９の実施形態
では、図１のように気筒群毎の排気通路は設けられてお
らず、＃１から＃４の各気筒の排気ポートは排気マニホ
ルド２１を通じて共通排気通路２に直接接続されてい
る。また、共通排気通路２上にはスタートキャタリスト
（ＳＣ）５とその下流側にＮＯX 吸蔵還元触媒７が配置
されている点、及びＮＯX吸蔵還元触媒７入口に空燃比
センサ３１が配置されている点は図１の実施形態と同様
であるが、本実施形態では、排気通路２の空燃比センサ
３１上流側に二次空気を供給する二次空気供給装置４０
が設けられている点が図１の実施形態と相異している。
【００５４】二次空気供給装置４０は、図示しないエア
ポンプ、加圧空気タンク等の空気供給源と、センサ３１
上流側の排気通路２に配置されたエアノズル４１とを備
えている。図９に４３で示すのは空気供給源とノズル４
１とを接続する配管上に設けられた流量制御弁である。
流量制御弁４３は、ＥＣＵ３０からの制御信号によりエ
アノズル４１から排気通路２に供給される空気流量を調
節するものである。
ポンプ、加圧空気タンク等の空気供給源と、センサ３１
上流側の排気通路２に配置されたエアノズル４１とを備
えている。図９に４３で示すのは空気供給源とノズル４
１とを接続する配管上に設けられた流量制御弁である。
流量制御弁４３は、ＥＣＵ３０からの制御信号によりエ
アノズル４１から排気通路２に供給される空気流量を調
節するものである。
【００５５】前述の実施形態では、被毒回復操作（図２
から図８）中各気筒群は異なる空燃比で運転されていた
が、本実施形態では機関の全気筒が同一の空燃比で運転
される点が図１の実施形態とは相異している。この場
合、被毒回復操作時の図５ステップ５０９、図６ステッ
プ６０７及び図８ステップ８０５では、機関１の全気筒
をかなりリッチな空燃比（例えば空燃比で１２程度）で
運転し、ＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する排気の空燃比
は二次空気供給装置４０から排気通路２に供給する二次
空気量を調節することにより第１の空燃比に調節され
る。この点を除けば本実施形態においても図２から図８
の操作と同一の操作を行うことにより同様な効果を得る
ことができる。
から図８）中各気筒群は異なる空燃比で運転されていた
が、本実施形態では機関の全気筒が同一の空燃比で運転
される点が図１の実施形態とは相異している。この場
合、被毒回復操作時の図５ステップ５０９、図６ステッ
プ６０７及び図８ステップ８０５では、機関１の全気筒
をかなりリッチな空燃比（例えば空燃比で１２程度）で
運転し、ＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する排気の空燃比
は二次空気供給装置４０から排気通路２に供給する二次
空気量を調節することにより第１の空燃比に調節され
る。この点を除けば本実施形態においても図２から図８
の操作と同一の操作を行うことにより同様な効果を得る
ことができる。
【００５６】図１０、図１１は図１の実施形態の応用例
を示す図である。図１０の実施形態では、図１のＮＯX
吸蔵還元触媒７下流側の排気通路２に選択還元触媒９が
配置されている。選択還元触媒９としては、例えばゼオ
ライトＺＳＭ−５やアルミナＡｌ2 Ｏ3 等の多孔質担体
に触媒成分として、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パラジ
ウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）
等の貴金属、または銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト
（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等の卑金属を含浸、イオン
交換などにより担持させた物が用いられる。選択還元触
媒９は排気空燃比がリーンのときに、適量のＨＣ、ＣＯ
等の存在下でＮＯXをＨＣ、ＣＯと選択的に反応させる
ことにより、排気中のＮＯX を還元してＮ2に転換する
機能を有している。すなわち、選択還元触媒では、流入
する排気中にＨＣ等の成分が存在すると、これらＨＣ成
分等がゼオライトの細孔に吸着される。また、選択還元
触媒の白金、銅等の金属触媒成分にはリーン空燃比下で
排気中のＮＯX 成分が吸着される。そして、ゼオライト
に吸着されたＨＣ等の成分は一定の温度範囲で表面に侵
出し白金、銅等の表面に吸着されたＮＯX と優先的に反
応し、ＮＯX が還元される。図１の実施形態では、被毒
回復操作中にＨＣ、ＣＯ成分の一部がＮＯX 吸蔵還元触
媒７を通過して下流側に流出する。本実施形態では、図
１０に示すようにＮＯX 吸蔵還元触媒７下流側に選択還
元触媒９を配置することにより、被毒回復操作時にＮＯ
X 吸蔵還元触媒７下流側に流出したＨＣ、ＣＯ成分は選
択還元触媒９に吸着される。また、被毒回復操作が終了
して機関がリーン空燃比運転を開始するとＮＯX 吸蔵還
元触媒７で浄化されなかったわずかな量のＮＯX も選択
還元触媒９上で還元されるため、ＨＣ、ＣＯ及びＮＯX
のエミッションを更に低減することが可能となる。
を示す図である。図１０の実施形態では、図１のＮＯX
吸蔵還元触媒７下流側の排気通路２に選択還元触媒９が
配置されている。選択還元触媒９としては、例えばゼオ
ライトＺＳＭ−５やアルミナＡｌ2 Ｏ3 等の多孔質担体
に触媒成分として、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パラジ
ウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）
等の貴金属、または銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト
（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等の卑金属を含浸、イオン
交換などにより担持させた物が用いられる。選択還元触
媒９は排気空燃比がリーンのときに、適量のＨＣ、ＣＯ
等の存在下でＮＯXをＨＣ、ＣＯと選択的に反応させる
ことにより、排気中のＮＯX を還元してＮ2に転換する
機能を有している。すなわち、選択還元触媒では、流入
する排気中にＨＣ等の成分が存在すると、これらＨＣ成
分等がゼオライトの細孔に吸着される。また、選択還元
触媒の白金、銅等の金属触媒成分にはリーン空燃比下で
排気中のＮＯX 成分が吸着される。そして、ゼオライト
に吸着されたＨＣ等の成分は一定の温度範囲で表面に侵
出し白金、銅等の表面に吸着されたＮＯX と優先的に反
応し、ＮＯX が還元される。図１の実施形態では、被毒
回復操作中にＨＣ、ＣＯ成分の一部がＮＯX 吸蔵還元触
媒７を通過して下流側に流出する。本実施形態では、図
１０に示すようにＮＯX 吸蔵還元触媒７下流側に選択還
元触媒９を配置することにより、被毒回復操作時にＮＯ
X 吸蔵還元触媒７下流側に流出したＨＣ、ＣＯ成分は選
択還元触媒９に吸着される。また、被毒回復操作が終了
して機関がリーン空燃比運転を開始するとＮＯX 吸蔵還
元触媒７で浄化されなかったわずかな量のＮＯX も選択
還元触媒９上で還元されるため、ＨＣ、ＣＯ及びＮＯX
のエミッションを更に低減することが可能となる。
【００５７】図１１は、図１０の選択還元触媒９の代わ
りにＮＯX 吸蔵還元触媒７下流側に三元触媒１０を配置
した構成を示している。このように、ＮＯX 吸蔵還元触
媒７下流側に三元触媒を配置することによっても、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒７から流出するＨＣ、ＣＯ及びＮＯX を
浄化し、全体として排気エミッションを一層低減するこ
とが可能となる。
りにＮＯX 吸蔵還元触媒７下流側に三元触媒１０を配置
した構成を示している。このように、ＮＯX 吸蔵還元触
媒７下流側に三元触媒を配置することによっても、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒７から流出するＨＣ、ＣＯ及びＮＯX を
浄化し、全体として排気エミッションを一層低減するこ
とが可能となる。
【００５８】なお、図示していないが図９の構成におい
ても、ＮＯX 吸蔵還元触媒７下流側に選択還元触媒また
は三元触媒を配置することにより図１０、図１１と同様
な効果を得ることができるのはいうまでもない。
ても、ＮＯX 吸蔵還元触媒７下流側に選択還元触媒また
は三元触媒を配置することにより図１０、図１１と同様
な効果を得ることができるのはいうまでもない。
【００５９】
【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、排気エ
ミッションの悪化を生じることなく短時間でＮＯX 吸蔵
還元触媒の被毒を回復することが可能となる共通の効果
を奏する。
ミッションの悪化を生じることなく短時間でＮＯX 吸蔵
還元触媒の被毒を回復することが可能となる共通の効果
を奏する。
【図１】本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の実
施形態の概略構成を説明する図である。
施形態の概略構成を説明する図である。
【図２】図１の実施形態におけるＮＯX 吸蔵還元触媒の
被毒回復操作の概略を説明するフローチャートである。
被毒回復操作の概略を説明するフローチャートである。
【図３】図２の操作時のＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する
排気空燃比の変化とＮＯX 吸蔵還元触媒温度の変化とを
示すタイミング図である。
排気空燃比の変化とＮＯX 吸蔵還元触媒温度の変化とを
示すタイミング図である。
【図４】図２のフローチャートの操作の詳細を説明する
フローチャートである。
フローチャートである。
【図５】図２のフローチャートの操作の詳細を説明する
フローチャートである。
フローチャートである。
【図６】図２のフローチャートの操作の詳細を説明する
フローチャートの一部である。
フローチャートの一部である。
【図７】図２のフローチャートの操作の詳細を説明する
フローチャートの一部である。
フローチャートの一部である。
【図８】図２のフローチャートの操作の詳細を説明する
フローチャートである。
フローチャートである。
【図９】本発明の別の実施形態の概略構成を説明する図
である。
である。
【図１０】本発明の別の実施形態の概略構成を説明する
図である。
図である。
【図１１】本発明の別の実施形態の概略構成を説明する
図である。
図である。
１…内燃機関
２ａ、２ｂ…排気通路
２…共通排気通路
５ａ、５ｂ…スタートキャタリスト
７…ＮＯX 吸蔵還元触媒
３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３１…空燃比センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｃ
３０１Ｈ
Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ａ
ＺＡＢ ＺＡＢ
41/14 ３１０ 41/14 ３１０Ｌ
ＺＡＢ ＺＡＢ
41/36 ＺＡＢ 41/36 ＺＡＢＢ
45/00 ３０１ 45/00 ３０１Ｃ
ＺＡＢ ＺＡＢ
(72)発明者 加藤 健治
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自
動車株式会社内
(56)参考文献 特開 平10−266884（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−346768（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−88518（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−61052（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01N 3/08 - 3/28
F02D 41/04
F02D 41/14
F02D 41/36
F02D 45/00
Claims (2)
- 【請求項１】 内燃機関の排気通路に配置され、流入す
る排気の空燃比が理論空燃比より高いときに排気中のＮ
ＯＸを吸収し流入する排気の空燃比が理論空燃比以下に
なったときに吸収したＮＯＸを放出、還元浄化するとと
もに、排気の空燃比が理論空燃比より高いときに排気中
の被毒物質を吸着して前記ＮＯＸ吸放出及び還元浄化の
作用が低下するＮＯＸ吸蔵還元触媒と、 前記ＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入する排気の空燃比を理論
空燃比以下に制御してＮＯＸ吸蔵還元触媒から吸着した
被毒物質を放出させ、前記ＮＯＸ吸放出及び還元浄化作
用を回復させる回復操作を行なう被毒回復手段を備え、 前記被毒回復手段は、前記回復操作時にＮＯＸ吸蔵還元
触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比以下の第１の
空燃比に維持するともに、予め定めた間隔でＮＯＸ吸蔵
還元触媒に流入する排気の空燃比を前記第１の空燃比か
ら第１の空燃比より低い第２の空燃比に短時間変化させ
る操作を行う内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】 前記ＮＯX 吸蔵還元触媒は内燃機関の複
数の気筒からの排気が流入する排気通路に配置され、前
記回復手段は前記複数の気筒のうち一部の気筒を他の気
筒とは異なる空燃比で運転することにより前記ＮＯX 吸
蔵還元触媒に流入する排気の空燃比を前記第１の空燃比
に維持する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15452198A JP3436134B2 (ja) | 1998-06-03 | 1998-06-03 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15452198A JP3436134B2 (ja) | 1998-06-03 | 1998-06-03 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11343836A JPH11343836A (ja) | 1999-12-14 |
| JP3436134B2 true JP3436134B2 (ja) | 2003-08-11 |
Family
ID=15586081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15452198A Expired - Lifetime JP3436134B2 (ja) | 1998-06-03 | 1998-06-03 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3436134B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19922962C2 (de) * | 1999-05-19 | 2003-02-27 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zur periodischen Desulfatisierung eines Stickoxid- oder Schwefeloxid-Speichers einer Abgasreinigungsanlage |
| DE10005954A1 (de) * | 2000-02-09 | 2001-08-16 | Bosch Gmbh Robert | Entschwefelung eines Speicherkatalysators durch Aufheizen |
| JP4499867B2 (ja) * | 2000-03-30 | 2010-07-07 | ヤンマー株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP4501769B2 (ja) * | 2005-05-02 | 2010-07-14 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP4466474B2 (ja) | 2005-05-20 | 2010-05-26 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| US20100218486A1 (en) * | 2005-08-04 | 2010-09-02 | Mitsubishi Fuso Truck And Bus Corporation | Exhaust gas purification device |
| JP5254845B2 (ja) * | 2009-03-03 | 2013-08-07 | 本田技研工業株式会社 | 排気浄化装置 |
| US8650863B2 (en) | 2009-03-31 | 2014-02-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification system for an internal combustion engine |
| US8769934B2 (en) * | 2009-10-20 | 2014-07-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purifying system for internal combustion engine |
-
1998
- 1998-06-03 JP JP15452198A patent/JP3436134B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11343836A (ja) | 1999-12-14 |
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