JP3460503B2 - 筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置Info
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- JP3460503B2 JP3460503B2 JP09809497A JP9809497A JP3460503B2 JP 3460503 B2 JP3460503 B2 JP 3460503B2 JP 09809497 A JP09809497 A JP 09809497A JP 9809497 A JP9809497 A JP 9809497A JP 3460503 B2 JP3460503 B2 JP 3460503B2
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- catalyst
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室内に直接燃
料を噴射する筒内噴射型内燃機関において排気の浄化を
行なう排気浄化装置に関し、特に、燃料噴射の制御によ
る窒素酸化物（ＮＯX ）の脱離に用いて好適の、筒内噴
射型内燃機関の排気浄化装置に関する。
料を噴射する筒内噴射型内燃機関において排気の浄化を
行なう排気浄化装置に関し、特に、燃料噴射の制御によ
る窒素酸化物（ＮＯX ）の脱離に用いて好適の、筒内噴
射型内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒
内噴射型内燃機関が実用化されており、かかる筒内噴射
型内燃機関では、燃料噴射のタイミングを自由に設定で
きるため、低負荷運転域では圧縮行程で燃料噴射を行な
って、着火に十分な燃料濃度の混合気を点火プラグ近傍
に部分的に集めて、いわゆる層状燃焼による超希薄燃焼
を行ない、より一層の燃費向上を図っている。
内噴射型内燃機関が実用化されており、かかる筒内噴射
型内燃機関では、燃料噴射のタイミングを自由に設定で
きるため、低負荷運転域では圧縮行程で燃料噴射を行な
って、着火に十分な燃料濃度の混合気を点火プラグ近傍
に部分的に集めて、いわゆる層状燃焼による超希薄燃焼
を行ない、より一層の燃費向上を図っている。
【０００３】このような筒内噴射型内燃機関では、所定
運転域で超希薄運転が行なわれるため、排ガス浄化の面
でＭＰＩ（マルチポイントインジェクション）エンジン
で採用される。三元触媒、即ち、ストイキオ近傍で浄化
特性の高い触媒のみを設けて排ガス特性を良好にするこ
とは困難である。そこで、排ガス中の酸素が過剰になる
酸素過剰雰囲気でもＮＯX が浄化できるようにすべくリ
ーンＮＯX 触媒が開発されており、このＮＯX 触媒を設
けることが不可欠となっている。
運転域で超希薄運転が行なわれるため、排ガス浄化の面
でＭＰＩ（マルチポイントインジェクション）エンジン
で採用される。三元触媒、即ち、ストイキオ近傍で浄化
特性の高い触媒のみを設けて排ガス特性を良好にするこ
とは困難である。そこで、排ガス中の酸素が過剰になる
酸素過剰雰囲気でもＮＯX が浄化できるようにすべくリ
ーンＮＯX 触媒が開発されており、このＮＯX 触媒を設
けることが不可欠となっている。
【０００４】このリーンＮＯX 触媒としては、ＮＯX を
触媒上に付着することにより排ガス中のＮＯX を浄化す
るタイプのもの（吸蔵型リーンＮＯX 触媒，トラップ型
リーンＮＯX 触媒）が開発されている。このリーンＮＯ
X 触媒は、酸素過剰雰囲気では排ガス中のＮＯX を付着
し、酸素濃度が低下すると付着したＮＯX を脱離する機
能を有する。つまり、リーンＮＯX 触媒は、酸素濃度過
BR>剰雰囲気では、排ガス中のＮＯを酸化させて硝酸塩
を生成し、これによりＮＯX を付着する一方、酸素濃度
が低下した雰囲気では、リーンＮＯX 触媒に付着した硝
酸塩と排ガス中のＣＯとを反応させて炭酸塩を生成し、
これによりＮＯX を脱離する機能を有する。
触媒上に付着することにより排ガス中のＮＯX を浄化す
るタイプのもの（吸蔵型リーンＮＯX 触媒，トラップ型
リーンＮＯX 触媒）が開発されている。このリーンＮＯ
X 触媒は、酸素過剰雰囲気では排ガス中のＮＯX を付着
し、酸素濃度が低下すると付着したＮＯX を脱離する機
能を有する。つまり、リーンＮＯX 触媒は、酸素濃度過
BR>剰雰囲気では、排ガス中のＮＯを酸化させて硝酸塩
を生成し、これによりＮＯX を付着する一方、酸素濃度
が低下した雰囲気では、リーンＮＯX 触媒に付着した硝
酸塩と排ガス中のＣＯとを反応させて炭酸塩を生成し、
これによりＮＯX を脱離する機能を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
リーンＮＯX 触媒では、付着できるＮＯX 量には一定の
限界があるため、一定周期毎に酸素濃度が低く、且つ高
濃度のＨＣ，ＣＯが存在する状態にして、ＮＯX の脱離
反応が起こりやすくして、リーンＮＯX 触媒に付着した
ＮＯX を脱離させ、還元する必要がある。
リーンＮＯX 触媒では、付着できるＮＯX 量には一定の
限界があるため、一定周期毎に酸素濃度が低く、且つ高
濃度のＨＣ，ＣＯが存在する状態にして、ＮＯX の脱離
反応が起こりやすくして、リーンＮＯX 触媒に付着した
ＮＯX を脱離させ、還元する必要がある。
【０００６】このため、例えばＷＯ９３／０７３６３号
公報に開示された技術では、吸気ポート内に燃料を噴射
する内燃機関において、排気ガスの空燃比を定期的に理
論空燃比又はリッチにすることによりリーンＮＯX 触媒
（ＮＯX 付着剤）に付着したＮＯX を分解，脱離させる
ようにしている。しかし、空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃
比又はリッチにするために、燃料量を増加すると、大き
なトルク変動が生じることになる。
公報に開示された技術では、吸気ポート内に燃料を噴射
する内燃機関において、排気ガスの空燃比を定期的に理
論空燃比又はリッチにすることによりリーンＮＯX 触媒
（ＮＯX 付着剤）に付着したＮＯX を分解，脱離させる
ようにしている。しかし、空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃
比又はリッチにするために、燃料量を増加すると、大き
なトルク変動が生じることになる。
【０００７】このトルク変動を抑えるために、点火時期
をリタードさせることが考えられるが、このような制御
では点火時期のリタードにより抑えられる範囲でしか燃
料量を増加させることができず、増加できる燃料量には
限界があり、リーンＮＯX 触媒に付着したＮＯX を脱離
させるのに十分な量のＨＣ，ＣＯを供給するのは難し
い。
をリタードさせることが考えられるが、このような制御
では点火時期のリタードにより抑えられる範囲でしか燃
料量を増加させることができず、増加できる燃料量には
限界があり、リーンＮＯX 触媒に付着したＮＯX を脱離
させるのに十分な量のＨＣ，ＣＯを供給するのは難し
い。
【０００８】一方、図７に示すように、燃料量を変えず
に吸入空気量を減らして、空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃
比又はリッチになるように制御することが考えられる
が、この場合、スロットルを閉じ、吸入空気量を減らす
ことにより発生するポンピングロスに燃料が消費される
ため、前述と同様に、適正な燃料量に調整するのは難し
く、リーンＮＯX 触媒に供給されるＨＣ，ＣＯの量を調
整するのは困難である。
に吸入空気量を減らして、空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃
比又はリッチになるように制御することが考えられる
が、この場合、スロットルを閉じ、吸入空気量を減らす
ことにより発生するポンピングロスに燃料が消費される
ため、前述と同様に、適正な燃料量に調整するのは難し
く、リーンＮＯX 触媒に供給されるＨＣ，ＣＯの量を調
整するのは困難である。
【０００９】また、筒内噴射型内燃機関に用いられるも
のとして、例えば、特開平６−１１７２２５号公報に開
示された技術がある。この技術は、ディーゼルエンジン
に設けられたリーンＮＯX 触媒において、ＮＯX を還元
し、浄化するものであり、膨張行程，排気行程において
筒内に燃料噴射を行ない、燃料を燃焼させないで、高温
排気ガスによって熱分解させて小さな分子のＨＣとして
リーンＮＯX 触媒に供給し、ＮＯX を還元し、浄化する
ものである。
のとして、例えば、特開平６−１１７２２５号公報に開
示された技術がある。この技術は、ディーゼルエンジン
に設けられたリーンＮＯX 触媒において、ＮＯX を還元
し、浄化するものであり、膨張行程，排気行程において
筒内に燃料噴射を行ない、燃料を燃焼させないで、高温
排気ガスによって熱分解させて小さな分子のＨＣとして
リーンＮＯX 触媒に供給し、ＮＯX を還元し、浄化する
ものである。
【００１０】しかし、この技術では、リーンＮＯX 触媒
の浄化効率を向上させるために燃料を燃焼させてＣＯを
生成し、このＣＯをリーンＮＯX 触媒に供給すること
で、リーンＮＯX 触媒に付着したＮＯX を脱離させるも
のではなく、この点については何ら考慮されていない。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、機
関の出力トルクに影響を与えないようにしながら、リー
ンＮＯX 触媒に確実にＣＯを供給できるようにして、リ
ーンＮＯX 触媒に付着したＮＯX を確実に脱離させるこ
とができるようにした、筒内噴射型内燃機関の排気浄化
装置を提供することを目的とする。
の浄化効率を向上させるために燃料を燃焼させてＣＯを
生成し、このＣＯをリーンＮＯX 触媒に供給すること
で、リーンＮＯX 触媒に付着したＮＯX を脱離させるも
のではなく、この点については何ら考慮されていない。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、機
関の出力トルクに影響を与えないようにしながら、リー
ンＮＯX 触媒に確実にＣＯを供給できるようにして、リ
ーンＮＯX 触媒に付着したＮＯX を確実に脱離させるこ
とができるようにした、筒内噴射型内燃機関の排気浄化
装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置は、燃焼
室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、該燃料噴
射弁より燃料を噴射してリーン燃焼を行なわせる筒内噴
射型内燃機関に備えられた排気浄化装置において、該内
燃機関の排気通路に設けられ、酸素濃度過剰雰囲気でＮ
Ｏｘを付着し、酸素濃度低下雰囲気でＮＯｘを脱離する
リーンＮＯｘ触媒と、該リーン燃焼のための主噴射以外
に膨張行程中に追加燃料を噴射させ、自己着火させるこ
とにより、該追加燃料を再燃焼させてＣＯを生成し該リ
ーンＮＯｘ触媒に付着したＮＯｘの脱離を促進させるＮ
Ｏｘ脱離手段とを備えて構成されることを特徴としてい
る。
の本発明の筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置は、燃焼
室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、該燃料噴
射弁より燃料を噴射してリーン燃焼を行なわせる筒内噴
射型内燃機関に備えられた排気浄化装置において、該内
燃機関の排気通路に設けられ、酸素濃度過剰雰囲気でＮ
Ｏｘを付着し、酸素濃度低下雰囲気でＮＯｘを脱離する
リーンＮＯｘ触媒と、該リーン燃焼のための主噴射以外
に膨張行程中に追加燃料を噴射させ、自己着火させるこ
とにより、該追加燃料を再燃焼させてＣＯを生成し該リ
ーンＮＯｘ触媒に付着したＮＯｘの脱離を促進させるＮ
Ｏｘ脱離手段とを備えて構成されることを特徴としてい
る。
【００１２】請求項２記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関の排気浄化装置は、請求項１記載の構成において、該
リーンＮＯｘ触媒に付着し該リーンＮＯｘ触媒の付着能
力を低下させるＮＯｘの付着量を推定するＮＯX 付着量
推定手段を有し、該ＮＯｘ付着量推定手段からの出力に
応じて該イオウ成分脱離手段を作動させることを特徴と
している。請求項３記載の本発明の筒内噴射型内燃機関
の排気浄化装置は、請求項１記載の構成において、前記
ＮＯｘ脱離手段は、膨張行程の中期又はそれ以降の膨張
行程中に追加燃料を噴射させることを特徴としている。
請求項４記載の本発明の筒内噴射型内燃機関の排気浄化
装置は、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備
え、該燃料噴射弁により燃料を噴射してリーン燃焼を行
なわせる筒内噴射型内燃機関に備えられた排気浄化装置
において、該内燃機関の排気通路に設けられ、酸素濃度
過剰雰囲気でＮＯｘを付着し酸素濃度低下雰囲気でＮＯ
ｘを脱離するリーンＮＯｘ触媒と、該リーン燃焼のため
の主噴射以外に、該主燃焼の火炎残存期間後の自己着火
しうる期間に追加燃料を噴射させ、該追加燃料を着火さ
せてＣＯを生成し該リーンＮＯｘ触媒に付着したＮＯｘ
の脱離を促進させるＮＯｘ脱離手段とを備えて構成され
ることを特徴としている。請求項５記載の本発明の筒内
噴射型内燃機関の排気浄化装置は、燃焼室内に直接燃料
を噴射する燃料噴射弁を備え、少なくとも圧縮行程時に
該燃料噴射弁より燃料を噴射して層状燃焼を行なわせる
筒内噴射型内燃機関に備えられた排気浄化装置におい
て、該内燃機関の排気通路に設けられ、酸素濃度過剰雰
囲気でＮＯｘを硝酸塩として付着させ該硝酸塩を酸素濃
度低下雰囲気で排ガス中のＣＯと反応させて炭酸塩を生
成し該ＮＯｘを脱離するリーンＮＯｘ触媒と、該層状燃
焼のための主噴射以外に膨張行程の中期又はそれ以降の
膨張行程中に該リーンＮＯｘ触媒に供給される排気の空
燃比がリッチになるように追加燃料を噴射して再燃焼さ
せてＣＯを生成し該リーンＮＯｘ触媒に付着したＮＯｘ
の脱離を促進させるＮＯｘ脱離手段とを備えて構成され
ることを特徴としている。請求項６記載の本発明の筒内
噴射型内燃機関の排気浄化装置は、燃焼室内に直接燃料
を噴射する燃料噴射弁を備え、少なくとも圧縮行程時に
該燃料噴射弁より 燃料を噴射して層状燃焼を行なわせる
筒内噴射型内燃機関に備えられた排気浄化装置におい
て、該内燃機関の排気通路に設けられ、酸素濃度過剰雰
囲気でＮＯｘを硝酸塩として付着させ該硝酸塩を酸素濃
度低下雰囲気で排ガス中のＣＯと反応させて炭酸塩を生
成し該ＮＯｘを脱離するリーンＮＯｘ触媒と、該層状燃
焼のための主噴射以外に膨張行程中に追加燃料を噴射し
て再燃焼させてＣＯを生成し該リーンＮＯｘ触媒に付着
したＮＯｘの脱離を促進させるＮＯｘ脱離手段とを備
え、該ＮＯｘ脱離手段が、リーンＮＯｘ触媒に付着して
いると推定されるＮＯｘの付着量に基づいて追加燃料噴
射の噴射時期を変化させることを特徴としている。
関の排気浄化装置は、請求項１記載の構成において、該
リーンＮＯｘ触媒に付着し該リーンＮＯｘ触媒の付着能
力を低下させるＮＯｘの付着量を推定するＮＯX 付着量
推定手段を有し、該ＮＯｘ付着量推定手段からの出力に
応じて該イオウ成分脱離手段を作動させることを特徴と
している。請求項３記載の本発明の筒内噴射型内燃機関
の排気浄化装置は、請求項１記載の構成において、前記
ＮＯｘ脱離手段は、膨張行程の中期又はそれ以降の膨張
行程中に追加燃料を噴射させることを特徴としている。
請求項４記載の本発明の筒内噴射型内燃機関の排気浄化
装置は、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備
え、該燃料噴射弁により燃料を噴射してリーン燃焼を行
なわせる筒内噴射型内燃機関に備えられた排気浄化装置
において、該内燃機関の排気通路に設けられ、酸素濃度
過剰雰囲気でＮＯｘを付着し酸素濃度低下雰囲気でＮＯ
ｘを脱離するリーンＮＯｘ触媒と、該リーン燃焼のため
の主噴射以外に、該主燃焼の火炎残存期間後の自己着火
しうる期間に追加燃料を噴射させ、該追加燃料を着火さ
せてＣＯを生成し該リーンＮＯｘ触媒に付着したＮＯｘ
の脱離を促進させるＮＯｘ脱離手段とを備えて構成され
ることを特徴としている。請求項５記載の本発明の筒内
噴射型内燃機関の排気浄化装置は、燃焼室内に直接燃料
を噴射する燃料噴射弁を備え、少なくとも圧縮行程時に
該燃料噴射弁より燃料を噴射して層状燃焼を行なわせる
筒内噴射型内燃機関に備えられた排気浄化装置におい
て、該内燃機関の排気通路に設けられ、酸素濃度過剰雰
囲気でＮＯｘを硝酸塩として付着させ該硝酸塩を酸素濃
度低下雰囲気で排ガス中のＣＯと反応させて炭酸塩を生
成し該ＮＯｘを脱離するリーンＮＯｘ触媒と、該層状燃
焼のための主噴射以外に膨張行程の中期又はそれ以降の
膨張行程中に該リーンＮＯｘ触媒に供給される排気の空
燃比がリッチになるように追加燃料を噴射して再燃焼さ
せてＣＯを生成し該リーンＮＯｘ触媒に付着したＮＯｘ
の脱離を促進させるＮＯｘ脱離手段とを備えて構成され
ることを特徴としている。請求項６記載の本発明の筒内
噴射型内燃機関の排気浄化装置は、燃焼室内に直接燃料
を噴射する燃料噴射弁を備え、少なくとも圧縮行程時に
該燃料噴射弁より 燃料を噴射して層状燃焼を行なわせる
筒内噴射型内燃機関に備えられた排気浄化装置におい
て、該内燃機関の排気通路に設けられ、酸素濃度過剰雰
囲気でＮＯｘを硝酸塩として付着させ該硝酸塩を酸素濃
度低下雰囲気で排ガス中のＣＯと反応させて炭酸塩を生
成し該ＮＯｘを脱離するリーンＮＯｘ触媒と、該層状燃
焼のための主噴射以外に膨張行程中に追加燃料を噴射し
て再燃焼させてＣＯを生成し該リーンＮＯｘ触媒に付着
したＮＯｘの脱離を促進させるＮＯｘ脱離手段とを備
え、該ＮＯｘ脱離手段が、リーンＮＯｘ触媒に付着して
いると推定されるＮＯｘの付着量に基づいて追加燃料噴
射の噴射時期を変化させることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施形態】以下、図面により、本発明の実施の
形態について説明する。図１〜図６は本発明の一実施形
態にかかる筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置を示すも
のである。まず、本排気浄化装置を備える筒内噴射型内
燃機関について説明すると、この内燃機関は、図３に示
すようになっており、吸気，圧縮，膨張，排気の各行程
を一作動サイクル中にそなえる内燃機関、即ち４サイク
ルエンジンであって、火花点火式で、且つ、燃焼室内に
燃料を直接噴射する筒内噴射型内燃機関（筒内噴射エン
ジン）として構成されている。
形態について説明する。図１〜図６は本発明の一実施形
態にかかる筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置を示すも
のである。まず、本排気浄化装置を備える筒内噴射型内
燃機関について説明すると、この内燃機関は、図３に示
すようになっており、吸気，圧縮，膨張，排気の各行程
を一作動サイクル中にそなえる内燃機関、即ち４サイク
ルエンジンであって、火花点火式で、且つ、燃焼室内に
燃料を直接噴射する筒内噴射型内燃機関（筒内噴射エン
ジン）として構成されている。
【００１４】燃焼室１には、吸気通路２および排気通路
３が連通しうるように接続されており、吸気通路２と燃
焼室１とは吸気弁４によって連通制御されるとともに、
排気通路３と燃焼室１とは排気弁５によって連通制御さ
れるようになっている。また、吸気通路２には、上流側
から順にエアクリーナ６およびスロットル弁７が設けら
れており、排気通路３には、その上流側から順に排出ガ
ス浄化用触媒コンバータ９および図示しないマフラ (消
音器）が設けられている。なお、吸気通路２には、サー
ジタンク２ａが設けられている。
３が連通しうるように接続されており、吸気通路２と燃
焼室１とは吸気弁４によって連通制御されるとともに、
排気通路３と燃焼室１とは排気弁５によって連通制御さ
れるようになっている。また、吸気通路２には、上流側
から順にエアクリーナ６およびスロットル弁７が設けら
れており、排気通路３には、その上流側から順に排出ガ
ス浄化用触媒コンバータ９および図示しないマフラ (消
音器）が設けられている。なお、吸気通路２には、サー
ジタンク２ａが設けられている。
【００１５】また、排出ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ
装置という）１０が配設されている。つまり、吸気通路
２のサージタンク２ａ部分と排気通路３の上流側とを接
続するように排気還流通路１０ｂが設けられており、こ
の排気還流通路１０ｂにはＥＧＲバルブ１０ａが取り付
けられている。そして、このＥＧＲバルブ１０ａによっ
て、排気通路３から吸気通路２への排出ガス（排気又は
排気ガス又は排ガスともいう）の流量を制御できるよう
になっている。なお、ＥＧＲバルブ１０ａの制御はエン
ジンの運転状態に応じて行なわれるようになっている。
装置という）１０が配設されている。つまり、吸気通路
２のサージタンク２ａ部分と排気通路３の上流側とを接
続するように排気還流通路１０ｂが設けられており、こ
の排気還流通路１０ｂにはＥＧＲバルブ１０ａが取り付
けられている。そして、このＥＧＲバルブ１０ａによっ
て、排気通路３から吸気通路２への排出ガス（排気又は
排気ガス又は排ガスともいう）の流量を制御できるよう
になっている。なお、ＥＧＲバルブ１０ａの制御はエン
ジンの運転状態に応じて行なわれるようになっている。
【００１６】また、スロットル弁７は図示しないアクセ
ルペダルの踏込み量に応じて開度が変わり、これにより
燃焼室１内に導入される空気量が調整されるようになっ
ている。更に、１６は、アイドルスピードコントロール
バルブ（ＩＳＣバルブ）であり、吸気通路２のスロット
ル弁７設置部分をバイパスするバイパス路１６Ａに設け
られ、図示しないステッパモータによって開閉駆動さ
れ、主にスロットル弁７全閉又は略全閉時におけるアイ
ドル回転数を微調整している。
ルペダルの踏込み量に応じて開度が変わり、これにより
燃焼室１内に導入される空気量が調整されるようになっ
ている。更に、１６は、アイドルスピードコントロール
バルブ（ＩＳＣバルブ）であり、吸気通路２のスロット
ル弁７設置部分をバイパスするバイパス路１６Ａに設け
られ、図示しないステッパモータによって開閉駆動さ
れ、主にスロットル弁７全閉又は略全閉時におけるアイ
ドル回転数を微調整している。
【００１７】５０はエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）であ
り、吸気通路２のスロットル弁７設置部分をバイパスす
るように、スロットル弁７の上流側の吸気通路２とサー
ジタンク２ａとを連通するバイパス路５０Ａに設けら
れ、スロットル弁７とは別個に吸気量を調整して空燃比
を調整しうるものである。インジェクタ（燃料噴射弁）
８は、気筒内の燃焼室１へ向けて燃料を直接噴射すべ
く、その開口を燃焼室１に臨ませるように、配置されて
いる。また、当然ながら、このインジェクタ８は各気筒
毎に設けられており、例えば本実施形態のエンジンが直
列４気筒エンジンであるとすると、インジェクタ８は４
個設けられていることになる。
り、吸気通路２のスロットル弁７設置部分をバイパスす
るように、スロットル弁７の上流側の吸気通路２とサー
ジタンク２ａとを連通するバイパス路５０Ａに設けら
れ、スロットル弁７とは別個に吸気量を調整して空燃比
を調整しうるものである。インジェクタ（燃料噴射弁）
８は、気筒内の燃焼室１へ向けて燃料を直接噴射すべ
く、その開口を燃焼室１に臨ませるように、配置されて
いる。また、当然ながら、このインジェクタ８は各気筒
毎に設けられており、例えば本実施形態のエンジンが直
列４気筒エンジンであるとすると、インジェクタ８は４
個設けられていることになる。
【００１８】このような構成により、スロットル弁７の
開度に応じエアクリーナ６を通じて吸入された空気が吸
気弁４の開放により燃焼室１内に吸入され、この燃焼室
１内で、吸入された空気とインジェクタ８から直接噴射
された燃料とが混合され、燃焼室１内で点火プラグ３５
を適宜のタイミングで点火させることにより、燃焼せし
められて、エンジントルクを発生させたのち、燃焼室１
内から排出ガスとして排気通路３へ排出され、触媒コン
バータ（以下、単に触媒ともいう）９で排出ガス中のＣ
Ｏ，ＨＣ，ＮＯx の３つの有害成分を浄化されてから、
マフラで消音されて大気側へ脱離されるようになってい
る。
開度に応じエアクリーナ６を通じて吸入された空気が吸
気弁４の開放により燃焼室１内に吸入され、この燃焼室
１内で、吸入された空気とインジェクタ８から直接噴射
された燃料とが混合され、燃焼室１内で点火プラグ３５
を適宜のタイミングで点火させることにより、燃焼せし
められて、エンジントルクを発生させたのち、燃焼室１
内から排出ガスとして排気通路３へ排出され、触媒コン
バータ（以下、単に触媒ともいう）９で排出ガス中のＣ
Ｏ，ＨＣ，ＮＯx の３つの有害成分を浄化されてから、
マフラで消音されて大気側へ脱離されるようになってい
る。
【００１９】特に、本エンジンは、空燃比をリーンにし
ながら節約運転を行なえるエンジンであり、リーン運転
時には、通常の三元触媒だけでは排出ガス中のＮＯx を
十分に浄化できないため、触媒９は、リーンＮＯx 触媒
（ＮＯx 触媒）９Ａと三元触媒９Ｂとを組み合わせたも
のになっている。つまり、リーンＮＯx 触媒９Ａの下流
に、理論空燃比下で排出ガス中のＣＯ，ＨＣ及びＮＯx
を浄化可能な三元機能を有する三元触媒９Ｂを備えるよ
うにしている。
ながら節約運転を行なえるエンジンであり、リーン運転
時には、通常の三元触媒だけでは排出ガス中のＮＯx を
十分に浄化できないため、触媒９は、リーンＮＯx 触媒
（ＮＯx 触媒）９Ａと三元触媒９Ｂとを組み合わせたも
のになっている。つまり、リーンＮＯx 触媒９Ａの下流
に、理論空燃比下で排出ガス中のＣＯ，ＨＣ及びＮＯx
を浄化可能な三元機能を有する三元触媒９Ｂを備えるよ
うにしている。
【００２０】本エンジンについてさらに説明すると、こ
のエンジンは、吸気通路２から燃焼室１内に流入した吸
気流が縦渦（逆タンブル流）を形成するように構成さ
れ、燃焼室１内で、吸気流がこのような縦渦流を形成す
るので、この縦渦流を利用しながら例えば燃焼室１の頂
部中央に配設された点火プラグ３５の近傍のみに少量の
燃料を集めて、点火プラグ３５から離隔した部分では極
めてリーンな空燃比状態とすることができ、点火プラグ
３５の近傍のみを理論空燃比又はリッチな空燃比とする
ことで、安定した層状燃焼（層状超リーン燃焼）を実現
しながら、燃料消費を抑制することができる。この場合
の最適な燃料噴射のタイミングとしては、空気流動の弱
い圧縮行程後期である。
のエンジンは、吸気通路２から燃焼室１内に流入した吸
気流が縦渦（逆タンブル流）を形成するように構成さ
れ、燃焼室１内で、吸気流がこのような縦渦流を形成す
るので、この縦渦流を利用しながら例えば燃焼室１の頂
部中央に配設された点火プラグ３５の近傍のみに少量の
燃料を集めて、点火プラグ３５から離隔した部分では極
めてリーンな空燃比状態とすることができ、点火プラグ
３５の近傍のみを理論空燃比又はリッチな空燃比とする
ことで、安定した層状燃焼（層状超リーン燃焼）を実現
しながら、燃料消費を抑制することができる。この場合
の最適な燃料噴射のタイミングとしては、空気流動の弱
い圧縮行程後期である。
【００２１】また、このエンジンから高出力を得る場合
には、インジェクタ８からの燃料が燃焼室１全体に均質
化され、全燃焼室１内を理論空燃比やリーン空燃比の混
合気状態にさせて予混合燃焼を行なえばよく、もちろ
ん、理論空燃比による方がリーン空燃比によるよりも高
出力が得られるが、これらの際にも、燃料の霧化及び気
化が十分に行なわれるようなタイミングで燃料噴射を行
なうことで、効率よく高出力を得ることができる。この
ような場合の最適な燃料噴射のタイミングとしては、吸
気流を利用して燃料の霧化及び気化を促進できるよう
に、吸気行程中には燃料噴射を終えるように設定する。
には、インジェクタ８からの燃料が燃焼室１全体に均質
化され、全燃焼室１内を理論空燃比やリーン空燃比の混
合気状態にさせて予混合燃焼を行なえばよく、もちろ
ん、理論空燃比による方がリーン空燃比によるよりも高
出力が得られるが、これらの際にも、燃料の霧化及び気
化が十分に行なわれるようなタイミングで燃料噴射を行
なうことで、効率よく高出力を得ることができる。この
ような場合の最適な燃料噴射のタイミングとしては、吸
気流を利用して燃料の霧化及び気化を促進できるよう
に、吸気行程中には燃料噴射を終えるように設定する。
【００２２】ところで、このエンジンを制御するため
に、種々のセンサが設けられている。まず吸気通路２側
には、そのエアクリーナ配設部分に、吸入空気量をカル
マン渦情報から検出するエアフローセンサ１１，吸入空
気温度を検出する吸気温センサ１２および大気圧を検出
する大気圧センサ１３が設けられており、そのスロット
ル弁配設部分に、スロットル弁７の開度を検出するポテ
ンショメータ式のスロットルセンサ１４，アイドリング
状態を検出するアイドルスイッチ１５等が設けられてい
る。
に、種々のセンサが設けられている。まず吸気通路２側
には、そのエアクリーナ配設部分に、吸入空気量をカル
マン渦情報から検出するエアフローセンサ１１，吸入空
気温度を検出する吸気温センサ１２および大気圧を検出
する大気圧センサ１３が設けられており、そのスロット
ル弁配設部分に、スロットル弁７の開度を検出するポテ
ンショメータ式のスロットルセンサ１４，アイドリング
状態を検出するアイドルスイッチ１５等が設けられてい
る。
【００２３】また、排気通路３側には、触媒９の上流側
部分に、排ガス中の酸素濃度（Ｏ2濃度）を検出する酸
素濃度センサ１７（以下、単にＯ2 センサ１７という）
が設けられるとともに、触媒９の下流側部分には、触媒
９若しくはその近傍の温度θC.C （以下、触媒温度θ
C.C という）を検出する触媒温度センサ（高温センサ）
２６が設けられている。
部分に、排ガス中の酸素濃度（Ｏ2濃度）を検出する酸
素濃度センサ１７（以下、単にＯ2 センサ１７という）
が設けられるとともに、触媒９の下流側部分には、触媒
９若しくはその近傍の温度θC.C （以下、触媒温度θ
C.C という）を検出する触媒温度センサ（高温センサ）
２６が設けられている。
【００２４】さらに、その他のセンサとして、エンジン
冷却水温を検出する水温センサ１９や、図２に示すごと
く、クランク角度を検出するクランク角センサ（クラン
ク角検出手段）２１（このクランク角センサ２１はエン
ジン回転数を検出する回転数センサも兼ねている）およ
び第１気筒（基準気筒）の上死点を検出するＴＤＣセン
サ（気筒判別センサ）２２がそれぞれカム近傍に設けら
れている。
冷却水温を検出する水温センサ１９や、図２に示すごと
く、クランク角度を検出するクランク角センサ（クラン
ク角検出手段）２１（このクランク角センサ２１はエン
ジン回転数を検出する回転数センサも兼ねている）およ
び第１気筒（基準気筒）の上死点を検出するＴＤＣセン
サ（気筒判別センサ）２２がそれぞれカム近傍に設けら
れている。
【００２５】そして、これらのセンサからの検出信号
は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２３へ入力されるよう
になっている。なお、ＥＣＵ２３へは、アクセルペダル
の踏込量を検出するアクセルポジションセンサ２４やバ
ッテリの電圧を検出するバッテリセンサ２５からの電圧
信号や始動時を検出するクランキングスイッチ〔あるい
はイグニッションスイッチ（キースイッチ）〕２０から
の信号も入力されるようになっている。
は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２３へ入力されるよう
になっている。なお、ＥＣＵ２３へは、アクセルペダル
の踏込量を検出するアクセルポジションセンサ２４やバ
ッテリの電圧を検出するバッテリセンサ２５からの電圧
信号や始動時を検出するクランキングスイッチ〔あるい
はイグニッションスイッチ（キースイッチ）〕２０から
の信号も入力されるようになっている。
【００２６】ところで、ＥＣＵ２３のハードウエア構成
は図２のようになるが、このＥＣＵ２３はその主要部と
してＣＰＵ２７をそなえており、このＣＰＵ２７へは、
吸気温センサ１２，大気圧センサ１３，スロットルセン
サ１４，Ｏ2 センサ１７，水温センサ１９，アクセルポ
ジションセンサ２４，触媒温度センサ２６およびバッテ
リセンサ２５からの検出信号が入力インタフェイス２８
およびアナログ／デジタルコンバータ３０を介して入力
されるとともに、エアフローセンサ１１，クランク角セ
ンサ２１，ＴＤＣセンサ２２，アイドルスイッチ１５，
クランキングスイッチ２０，イグニッションスイッチ等
からの検出信号が入力インタフェイス２９を介して入力
されようになっている。
は図２のようになるが、このＥＣＵ２３はその主要部と
してＣＰＵ２７をそなえており、このＣＰＵ２７へは、
吸気温センサ１２，大気圧センサ１３，スロットルセン
サ１４，Ｏ2 センサ１７，水温センサ１９，アクセルポ
ジションセンサ２４，触媒温度センサ２６およびバッテ
リセンサ２５からの検出信号が入力インタフェイス２８
およびアナログ／デジタルコンバータ３０を介して入力
されるとともに、エアフローセンサ１１，クランク角セ
ンサ２１，ＴＤＣセンサ２２，アイドルスイッチ１５，
クランキングスイッチ２０，イグニッションスイッチ等
からの検出信号が入力インタフェイス２９を介して入力
されようになっている。
【００２７】さらに、ＣＰＵ２７は、バスラインを介し
て、プログラムデータや固定値データを記憶するＲＯＭ
３１，更新して順次書き替えられるＲＡＭ３２，フリー
ランニングカウンタ４８およびバッテリが接続されてい
る間はその記憶内容が保持されることによってバックア
ップされたバッテリバックアップＲＡＭ（図示せず）と
の間でデータの授受を行なうようになっている。
て、プログラムデータや固定値データを記憶するＲＯＭ
３１，更新して順次書き替えられるＲＡＭ３２，フリー
ランニングカウンタ４８およびバッテリが接続されてい
る間はその記憶内容が保持されることによってバックア
ップされたバッテリバックアップＲＡＭ（図示せず）と
の間でデータの授受を行なうようになっている。
【００２８】なお、ＲＡＭ３２内データはイグニッショ
ンスイッチをオフすると消えてリセットされるようにな
っている。また、ＣＰＵ２７で演算結果に基づく燃料噴
射制御信号は、各気筒毎の（ここでは、４つの）噴射ド
ライバ（燃料噴射弁駆動手段）３４を介して、インジェ
クタ８のソレノイド（インジェクタソレノイド）８ａへ
出力されるようになっている。
ンスイッチをオフすると消えてリセットされるようにな
っている。また、ＣＰＵ２７で演算結果に基づく燃料噴
射制御信号は、各気筒毎の（ここでは、４つの）噴射ド
ライバ（燃料噴射弁駆動手段）３４を介して、インジェ
クタ８のソレノイド（インジェクタソレノイド）８ａへ
出力されるようになっている。
【００２９】そして、上述のような筒内噴射エンジンの
特徴から、このエンジンでは、燃料噴射の態様として、
層状超リーン燃焼によるリーン運転を実現し燃費を向上
させるために圧縮行程中（特に、圧縮行程後半）で燃料
噴射を行なう後期噴射モード（後期リーン運転モード）
と、予混合燃焼によるリーン運転を実現し、緩加速によ
る出力を得るために吸気行程中（特に吸気行程前半）に
燃料噴射を行なう前期噴射モード（前期リーン運転モー
ド）と、予混合燃焼によるストイキオ運転（理論空燃比
運転）を実現し、前期噴射モードより出力を向上させる
ために吸気行程中に燃料噴射を行なうストイキオモード
（ストイキオ運転モード）と、予混合燃焼によるリッチ
運転（理論空燃比より空燃比小）を実現し、ストイキオ
運転モードより出力を向上させるエンリッチモード（オ
ープンループモード）とが設けられており、エンジンの
運転状態に応じて切り換えられるようになっている。な
お、上述の運転モードの切換は、機関の燃焼状態の切換
を意味する。
特徴から、このエンジンでは、燃料噴射の態様として、
層状超リーン燃焼によるリーン運転を実現し燃費を向上
させるために圧縮行程中（特に、圧縮行程後半）で燃料
噴射を行なう後期噴射モード（後期リーン運転モード）
と、予混合燃焼によるリーン運転を実現し、緩加速によ
る出力を得るために吸気行程中（特に吸気行程前半）に
燃料噴射を行なう前期噴射モード（前期リーン運転モー
ド）と、予混合燃焼によるストイキオ運転（理論空燃比
運転）を実現し、前期噴射モードより出力を向上させる
ために吸気行程中に燃料噴射を行なうストイキオモード
（ストイキオ運転モード）と、予混合燃焼によるリッチ
運転（理論空燃比より空燃比小）を実現し、ストイキオ
運転モードより出力を向上させるエンリッチモード（オ
ープンループモード）とが設けられており、エンジンの
運転状態に応じて切り換えられるようになっている。な
お、上述の運転モードの切換は、機関の燃焼状態の切換
を意味する。
【００３０】本排気浄化装置は、このようなエンジン
（筒内噴射式内燃機関）に備えられるが、ここで、本排
気浄化装置について説明する。まず、本装置の原理を説
明する。ここで、リーンＮＯx 触媒９Ａについて説明す
ると、このリーンＮＯx 触媒９Ａは、ＮＯX を触媒上に
付着することにより排ガス中のＮＯX を浄化するタイプ
のもの（吸蔵型リーンＮＯX 触媒，トラップ型リーンＮ
ＯX 触媒）であり、図４（ａ）に示すように、アルミナ
Ａｌ2 Ｏ3 を担体とし、この担体上にバリウムＢａ及び
白金Ｐｔ、さらに、ロジウムＲｈも担持されて構成され
る。
（筒内噴射式内燃機関）に備えられるが、ここで、本排
気浄化装置について説明する。まず、本装置の原理を説
明する。ここで、リーンＮＯx 触媒９Ａについて説明す
ると、このリーンＮＯx 触媒９Ａは、ＮＯX を触媒上に
付着することにより排ガス中のＮＯX を浄化するタイプ
のもの（吸蔵型リーンＮＯX 触媒，トラップ型リーンＮ
ＯX 触媒）であり、図４（ａ）に示すように、アルミナ
Ａｌ2 Ｏ3 を担体とし、この担体上にバリウムＢａ及び
白金Ｐｔ、さらに、ロジウムＲｈも担持されて構成され
る。
【００３１】このリーンＮＯx 触媒９Ａは、酸素過剰雰
囲気で排ガス中のＮＯX を付着し、酸素濃度が低下する
と付着したＮＯX が脱離するというようなＮＯX の付
着，脱離機能を有する。ここで、このリーンＮＯX 触媒
９ＡにおけるＮＯX の付着，脱離機能について説明す
る。
囲気で排ガス中のＮＯX を付着し、酸素濃度が低下する
と付着したＮＯX が脱離するというようなＮＯX の付
着，脱離機能を有する。ここで、このリーンＮＯX 触媒
９ＡにおけるＮＯX の付着，脱離機能について説明す
る。
【００３２】このリーンＮＯX 触媒９Ａは、酸素過剰雰
囲気（リーン雰囲気）では、図４（ｂ）に示すように、
まず、Ｏ2 が白金Ｐｔの表面に付着し、排ガス中のＮＯ
が白金Ｐｔの表面上でＯ2 と反応してＮＯ2 となる（２
ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）。一方、リーンＮＯX 触媒９Ａ
に担持されているＢａの一部はＯ2 と反応し、酸化バリ
ウムＢａＯとなって存在し、この酸化バリウムＢａＯ
は、さらに、排ガス中のＣＯ等と反応して炭酸塩ＢａＣ
Ｏ3 となる。
囲気（リーン雰囲気）では、図４（ｂ）に示すように、
まず、Ｏ2 が白金Ｐｔの表面に付着し、排ガス中のＮＯ
が白金Ｐｔの表面上でＯ2 と反応してＮＯ2 となる（２
ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）。一方、リーンＮＯX 触媒９Ａ
に担持されているＢａの一部はＯ2 と反応し、酸化バリ
ウムＢａＯとなって存在し、この酸化バリウムＢａＯ
は、さらに、排ガス中のＣＯ等と反応して炭酸塩ＢａＣ
Ｏ3 となる。
【００３３】このような状況下で、生成されたＮＯ2 の
一部が白金Ｐｔ上でさらに酸化バリウムＢａＯ，ＣＯか
ら生成された炭酸塩（ＢａＣＯ3 ）と結合して硝酸塩
〔Ｂａ（ＮＯ3 ）2 〕が生成され、リーンＮＯX 触媒９
Ａに付着する。このような反応を化学反応式で示すと、
以下の反応式（１）のようになる。 ＢａＣＯ3 ＋２ＮＯ＋（３／２）Ｏ2 →Ｂａ（ＮＯ3 ）2 ＋ＣＯ2 ・・・（１） 一方、酸素濃度が低下した雰囲気（リッチ雰囲気）で
は、図４（ｃ）に示すように、ＮＯ2 の生成量が低下
し、逆方向の反応が進み、リーンＮＯX 触媒９ＡからＮ
Ｏ2 が脱離される。
一部が白金Ｐｔ上でさらに酸化バリウムＢａＯ，ＣＯか
ら生成された炭酸塩（ＢａＣＯ3 ）と結合して硝酸塩
〔Ｂａ（ＮＯ3 ）2 〕が生成され、リーンＮＯX 触媒９
Ａに付着する。このような反応を化学反応式で示すと、
以下の反応式（１）のようになる。 ＢａＣＯ3 ＋２ＮＯ＋（３／２）Ｏ2 →Ｂａ（ＮＯ3 ）2 ＋ＣＯ2 ・・・（１） 一方、酸素濃度が低下した雰囲気（リッチ雰囲気）で
は、図４（ｃ）に示すように、ＮＯ2 の生成量が低下
し、逆方向の反応が進み、リーンＮＯX 触媒９ＡからＮ
Ｏ2 が脱離される。
【００３４】つまり、リーンＮＯX 触媒９Ａに付着して
いる硝酸塩〔Ｂａ（ＮＯ3 ）2 〕と排ガス中のＣＯとが
白金Ｐｔの表面上で反応し、ＮＯ2 及び炭酸塩（ＢａＣ
Ｏ3）が生成され、ＮＯ2 がリーンＮＯX 触媒９Ａから
脱離される。これを化学反応式で示すと、以下の反応式
（２）のようになる。 ＢａＣＯ3 ＋２ＮＯ＋Ｏ2 ←Ｂａ（ＮＯ3 ）2 ＋ＣＯ ・・・（２） ただし、２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 （なお、ＮＯの一部
は、そのまま排出される。） 次いで、脱離されたＮＯ2 ，ＮＯは、排ガス中の未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯにより還元され、Ｎ2 として排出される。
いる硝酸塩〔Ｂａ（ＮＯ3 ）2 〕と排ガス中のＣＯとが
白金Ｐｔの表面上で反応し、ＮＯ2 及び炭酸塩（ＢａＣ
Ｏ3）が生成され、ＮＯ2 がリーンＮＯX 触媒９Ａから
脱離される。これを化学反応式で示すと、以下の反応式
（２）のようになる。 ＢａＣＯ3 ＋２ＮＯ＋Ｏ2 ←Ｂａ（ＮＯ3 ）2 ＋ＣＯ ・・・（２） ただし、２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 （なお、ＮＯの一部
は、そのまま排出される。） 次いで、脱離されたＮＯ2 ，ＮＯは、排ガス中の未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯにより還元され、Ｎ2 として排出される。
【００３５】このように、リーンＮＯX 触媒９Ａには、
硝酸塩〔Ｂａ（ＮＯ3 ）2 〕及び炭酸塩（ＢａＣＯ3 ）
が化学平衡の状態で存在し、リーンＮＯX 触媒９Ａの近
傍の雰囲気に応じて各方向への反応が生じることにな
る。したがって、上式（２）に示すように、残存酸素濃
度が著しく低い状態において、炭酸塩（ＢａＣＯ3 ）の
原料であるＣＯを大量に供給すれば、このＣＯを消費す
る向きの化学反応、即ち、硝酸塩〔Ｂａ（ＮＯ3 ）2 〕
を分解し炭酸塩（ＢａＣＯ3 ）を生成する方向〔式
（２）において右から左への反応方向〕への化学反応が
進むことになるため、これにより、リーンＮＯX 触媒９
Ａに付着したＮＯX を脱離させることができることにな
る。
硝酸塩〔Ｂａ（ＮＯ3 ）2 〕及び炭酸塩（ＢａＣＯ3 ）
が化学平衡の状態で存在し、リーンＮＯX 触媒９Ａの近
傍の雰囲気に応じて各方向への反応が生じることにな
る。したがって、上式（２）に示すように、残存酸素濃
度が著しく低い状態において、炭酸塩（ＢａＣＯ3 ）の
原料であるＣＯを大量に供給すれば、このＣＯを消費す
る向きの化学反応、即ち、硝酸塩〔Ｂａ（ＮＯ3 ）2 〕
を分解し炭酸塩（ＢａＣＯ3 ）を生成する方向〔式
（２）において右から左への反応方向〕への化学反応が
進むことになるため、これにより、リーンＮＯX 触媒９
Ａに付着したＮＯX を脱離させることができることにな
る。
【００３６】このため、本実施形態では、残存酸素濃度
が著しく低い状態において、炭酸塩（ＢａＣＯ3 ）の原
料であるＣＯの大量供給（即ち、未燃又は不完全燃焼の
ガスの大量供給）を行なって、リーンＮＯX 触媒９Ａに
付着したＮＯX を確実に脱離させ、リーンＮＯX 触媒９
Ａの機能を維持するために、後述するように追加の燃料
噴射を行なうようにしている。
が著しく低い状態において、炭酸塩（ＢａＣＯ3 ）の原
料であるＣＯの大量供給（即ち、未燃又は不完全燃焼の
ガスの大量供給）を行なって、リーンＮＯX 触媒９Ａに
付着したＮＯX を確実に脱離させ、リーンＮＯX 触媒９
Ａの機能を維持するために、後述するように追加の燃料
噴射を行なうようにしている。
【００３７】この追加燃料噴射は、リーンＮＯX 触媒９
Ａに付着したＮＯX 量（推定されるＮＯX 量）に基づい
て行なうが、排ガス中のＨＣ，ＣＯの確保やエンジンの
出力トルクへの影響を考慮して各気筒の膨張行程内（で
きれば膨張行程でも末期に近いタイミングが好ましい）
に追加燃料噴射を行なうようにしている。そこで、本装
置は、図１に示すように、リーンＮＯX 触媒（ＮＯX 触
媒）９Ａと、リーンＮＯX 触媒９Ａに付着したＮＯX の
付着量を推定するＮＯX 付着量推定手段１０３と、リー
ンＮＯX 触媒９Ａに付着したＮＯX を積極的に脱離させ
るＮＯX 脱離手段１０７とを備えて構成される。
Ａに付着したＮＯX 量（推定されるＮＯX 量）に基づい
て行なうが、排ガス中のＨＣ，ＣＯの確保やエンジンの
出力トルクへの影響を考慮して各気筒の膨張行程内（で
きれば膨張行程でも末期に近いタイミングが好ましい）
に追加燃料噴射を行なうようにしている。そこで、本装
置は、図１に示すように、リーンＮＯX 触媒（ＮＯX 触
媒）９Ａと、リーンＮＯX 触媒９Ａに付着したＮＯX の
付着量を推定するＮＯX 付着量推定手段１０３と、リー
ンＮＯX 触媒９Ａに付着したＮＯX を積極的に脱離させ
るＮＯX 脱離手段１０７とを備えて構成される。
【００３８】すなわち、本装置では、上述のような通常
の燃焼室内での燃焼のための燃料噴射（主噴射）とは別
個に、エンジンの出力に影響し難いタイミングで追加燃
料を噴射し、この追加燃料によって排ガスを再燃焼（副
燃焼）させて、触媒９に適正な濃度のＨＣ，ＣＯ（還元
剤）を供給することにより、ＮＯX 脱離手段１０７で、
リーンＮＯX 触媒９Ａに適正な濃度のＨＣ，ＣＯを供給
して化学反応を促進させ、リーンＮＯX 触媒９Ａに付着
したＮＯX を脱離させるようにしている。
の燃焼室内での燃焼のための燃料噴射（主噴射）とは別
個に、エンジンの出力に影響し難いタイミングで追加燃
料を噴射し、この追加燃料によって排ガスを再燃焼（副
燃焼）させて、触媒９に適正な濃度のＨＣ，ＣＯ（還元
剤）を供給することにより、ＮＯX 脱離手段１０７で、
リーンＮＯX 触媒９Ａに適正な濃度のＨＣ，ＣＯを供給
して化学反応を促進させ、リーンＮＯX 触媒９Ａに付着
したＮＯX を脱離させるようにしている。
【００３９】これは、残存酸素濃度を低くした状態で炭
酸塩（ＢａＣＯ3 ）の原料であるＣＯを供給し、リーン
ＮＯX 触媒９Ａに付着したＮＯX が確実に脱離されるよ
うにしてリーンＮＯX 触媒９Ａの機能を維持するためで
ある。このように、ＮＯX 脱離手段１０７は、燃料噴射
制御（インジェクタ駆動制御）を利用してＮＯX の脱離
を行なっており、このＮＯX 脱離手段１０７は、図１の
ブロック図に示すように、燃料噴射制御を行なうための
燃料噴射制御手段１０１との一部として備えられた追加
燃料噴射判定手段１０２，追加燃料噴射制御手段１０４
と、燃料噴射弁８とから構成される。なお、燃料噴射制
御手段１０１には、もちろん主燃料噴射にかかる通常燃
料噴射制御手段１０５が備えられている。
酸塩（ＢａＣＯ3 ）の原料であるＣＯを供給し、リーン
ＮＯX 触媒９Ａに付着したＮＯX が確実に脱離されるよ
うにしてリーンＮＯX 触媒９Ａの機能を維持するためで
ある。このように、ＮＯX 脱離手段１０７は、燃料噴射
制御（インジェクタ駆動制御）を利用してＮＯX の脱離
を行なっており、このＮＯX 脱離手段１０７は、図１の
ブロック図に示すように、燃料噴射制御を行なうための
燃料噴射制御手段１０１との一部として備えられた追加
燃料噴射判定手段１０２，追加燃料噴射制御手段１０４
と、燃料噴射弁８とから構成される。なお、燃料噴射制
御手段１０１には、もちろん主燃料噴射にかかる通常燃
料噴射制御手段１０５が備えられている。
【００４０】ここで、図１に示す各構成要素を説明す
る。まず、ＮＯX 付着量推定手段１０３は、リーン運転
モード時のインジェクタ駆動時間の積算値から求められ
る総燃料噴射量に基づいて、リーンＮＯX 触媒９Ａに付
着したＮＯX 量を推定するものである。なお、ＮＯX 付
着量推定手段１０３は、これに限られるものではなく、
ＮＯXセンサにより検出されたＮＯX 量に基づいてリー
ンＮＯX 触媒９Ａに付着したＮＯX 量を推定するものと
して構成してもよく、また、車両の運転領域の運転時間
等に基づいて推定するものとして構成してもよい。すな
わち、リーンＮＯX 触媒９ＡのＮＯX 付着量は車両の運
転性能に略対応するものと考えられるので、前回ＮＯX
脱離の処理を行なってからのリーン運転時とストイキオ
（又はリッチ）運転時の運転時間等に基づいてＮＯX 付
着量を推定してもよい。
る。まず、ＮＯX 付着量推定手段１０３は、リーン運転
モード時のインジェクタ駆動時間の積算値から求められ
る総燃料噴射量に基づいて、リーンＮＯX 触媒９Ａに付
着したＮＯX 量を推定するものである。なお、ＮＯX 付
着量推定手段１０３は、これに限られるものではなく、
ＮＯXセンサにより検出されたＮＯX 量に基づいてリー
ンＮＯX 触媒９Ａに付着したＮＯX 量を推定するものと
して構成してもよく、また、車両の運転領域の運転時間
等に基づいて推定するものとして構成してもよい。すな
わち、リーンＮＯX 触媒９ＡのＮＯX 付着量は車両の運
転性能に略対応するものと考えられるので、前回ＮＯX
脱離の処理を行なってからのリーン運転時とストイキオ
（又はリッチ）運転時の運転時間等に基づいてＮＯX 付
着量を推定してもよい。
【００４１】また、追加燃料噴射判定手段１０２は、リ
ーンＮＯX 触媒９Ａに付着したＮＯX を脱離させるため
に追加燃料噴射制御が必要か否かを判定するものであ
り、これらの制御を開始するための条件（制御開始条
件）及びこれらの制御を解除するための条件（制御解除
条件）を満たしているか否かを判定するようになってい
る。
ーンＮＯX 触媒９Ａに付着したＮＯX を脱離させるため
に追加燃料噴射制御が必要か否かを判定するものであ
り、これらの制御を開始するための条件（制御開始条
件）及びこれらの制御を解除するための条件（制御解除
条件）を満たしているか否かを判定するようになってい
る。
【００４２】ここで、制御開始条件としては、ＮＯX 付
着量が所定量以上であること、主燃焼が後期リーン運転
モードであること、２段燃焼が可能であること〔例え
ば、主燃焼の空燃比（Ａ／Ｆ）が２０以上であること、
水温ＷＴが１０℃以上であること〕、（いずれもアンド
条件）が設定されている。ここでは、ＮＯX 付着量が所
定量以上であるかは、ＮＯX 付着量推定手段１０３によ
り推定されるＮＯX 付着量に基づいて判定され、この判
定結果が追加燃料噴射判定手段１０２に送られるように
なっている。
着量が所定量以上であること、主燃焼が後期リーン運転
モードであること、２段燃焼が可能であること〔例え
ば、主燃焼の空燃比（Ａ／Ｆ）が２０以上であること、
水温ＷＴが１０℃以上であること〕、（いずれもアンド
条件）が設定されている。ここでは、ＮＯX 付着量が所
定量以上であるかは、ＮＯX 付着量推定手段１０３によ
り推定されるＮＯX 付着量に基づいて判定され、この判
定結果が追加燃料噴射判定手段１０２に送られるように
なっている。
【００４３】また、主燃焼の空燃比（Ａ／Ｆ）が２０以
上であるか（即ち、空燃比がリーンであるか）は、通常
燃料噴射制御手段１０５により設定される主燃焼の空燃
比に基づいて判定される。このため、通常燃料噴射制御
手段１０５から空燃比に関する情報が追加燃料噴射制御
手段１０４に送られるようになっている。これを条件と
しているのは、リーン運転時には排ガス中に酸素が多く
存在するため、追加燃料を確実に燃焼させることができ
るからである。
上であるか（即ち、空燃比がリーンであるか）は、通常
燃料噴射制御手段１０５により設定される主燃焼の空燃
比に基づいて判定される。このため、通常燃料噴射制御
手段１０５から空燃比に関する情報が追加燃料噴射制御
手段１０４に送られるようになっている。これを条件と
しているのは、リーン運転時には排ガス中に酸素が多く
存在するため、追加燃料を確実に燃焼させることができ
るからである。
【００４４】さらに、例えば水温ＷＴが１０℃以上であ
るかは、冷却水温センサ１９からの検出情報に基づいて
判定される。このため、冷却水温センサ１９からの検出
情報が追加燃料噴射制御手段１０４に送られるようにな
っている。これを条件としているのは、水温が低すぎる
と追加燃料噴射を行なっても自己着火しにくいからであ
る。
るかは、冷却水温センサ１９からの検出情報に基づいて
判定される。このため、冷却水温センサ１９からの検出
情報が追加燃料噴射制御手段１０４に送られるようにな
っている。これを条件としているのは、水温が低すぎる
と追加燃料噴射を行なっても自己着火しにくいからであ
る。
【００４５】このようにして、追加燃料噴射判定手段１
０２は制御開始条件を満たしているか否かの判定を行な
うが、この追加燃料噴射判定手段１０２は、これらの制
御開始条件を全て満たしている場合に、追加燃料噴射を
行なわせるべく追加燃料噴射制御手段１０４に信号を送
るようになっている。一方、制御解除条件としては、追
加燃料噴射制御が開始されてから所定時間（例えば、５
秒程度）経過したこと、が設定されている。
０２は制御開始条件を満たしているか否かの判定を行な
うが、この追加燃料噴射判定手段１０２は、これらの制
御開始条件を全て満たしている場合に、追加燃料噴射を
行なわせるべく追加燃料噴射制御手段１０４に信号を送
るようになっている。一方、制御解除条件としては、追
加燃料噴射制御が開始されてから所定時間（例えば、５
秒程度）経過したこと、が設定されている。
【００４６】この追加燃料噴射制御が開始されてから所
定時間経過したか否かは、タイマ１０６のカウント結果
に基づいて行なうようになっている。このため、追加燃
料噴射制御が開始されるとタイマ１０６がそのカウント
を開始するようになっており、タイマ１０６のカウント
値が追加燃料噴射判定手段１０２に送られるようになっ
ている。
定時間経過したか否かは、タイマ１０６のカウント結果
に基づいて行なうようになっている。このため、追加燃
料噴射制御が開始されるとタイマ１０６がそのカウント
を開始するようになっており、タイマ１０６のカウント
値が追加燃料噴射判定手段１０２に送られるようになっ
ている。
【００４７】このようにして、追加燃料噴射判定手段１
０２は、制御解除条件を満たしているか否かを判定し、
この制御解除条件を満たしている場合は、追加燃料噴射
制御を解除するようになっている。また、追加燃料噴射
制御手段１０４は、追加燃料噴射判定手段１０２により
追加燃料噴射が必要であると判定された場合に、追加燃
料噴射の噴射開始時期ＴINJ を設定するとともに、各サ
イクル内での追加燃料の噴射時間を設定するものであ
る。
０２は、制御解除条件を満たしているか否かを判定し、
この制御解除条件を満たしている場合は、追加燃料噴射
制御を解除するようになっている。また、追加燃料噴射
制御手段１０４は、追加燃料噴射判定手段１０２により
追加燃料噴射が必要であると判定された場合に、追加燃
料噴射の噴射開始時期ＴINJ を設定するとともに、各サ
イクル内での追加燃料の噴射時間を設定するものであ
る。
【００４８】これらの追加燃料噴射の噴射開始時期Ｔ
INJ 及び噴射時間を調整することにより、リーンＮＯX
触媒９Ａに供給されるＨＣ，ＣＯの量が調整される。つ
まり、追加燃料噴射の開始時期ＴINJ をなるべく遅い時
期に設定すれば、燃料の霧化が悪化し、燃料の酸化を抑
制することができ、リーンＮＯX 触媒９Ａに供給される
ＨＣ，ＣＯの量を増加させることができる。また、追加
燃料噴射の噴射時間を長くすれば、追加燃料の噴射量を
増やすことができ、リーンＮＯX 触媒９Ａに供給される
ＨＣ，ＣＯの量を増加させることができる。
INJ 及び噴射時間を調整することにより、リーンＮＯX
触媒９Ａに供給されるＨＣ，ＣＯの量が調整される。つ
まり、追加燃料噴射の開始時期ＴINJ をなるべく遅い時
期に設定すれば、燃料の霧化が悪化し、燃料の酸化を抑
制することができ、リーンＮＯX 触媒９Ａに供給される
ＨＣ，ＣＯの量を増加させることができる。また、追加
燃料噴射の噴射時間を長くすれば、追加燃料の噴射量を
増やすことができ、リーンＮＯX 触媒９Ａに供給される
ＨＣ，ＣＯの量を増加させることができる。
【００４９】まず、追加燃料噴射の噴射開始時期ＴINJ
は、各気筒の膨張行程の中期、又はそれ以降の膨張行程
中に追加燃料噴射が行なわれるように設定される。つま
り、追加燃料の噴射開始時期ＴINJ は、クランク角検出
手段としてのクランク角センサ２１からの検出情報に基
づいて、圧縮行程から膨張行程にかかるピストン圧縮上
死点後クランク角９０°付近で追加燃料噴射を行なうよ
うに噴射開始時期ＴINJ を設定する。
は、各気筒の膨張行程の中期、又はそれ以降の膨張行程
中に追加燃料噴射が行なわれるように設定される。つま
り、追加燃料の噴射開始時期ＴINJ は、クランク角検出
手段としてのクランク角センサ２１からの検出情報に基
づいて、圧縮行程から膨張行程にかかるピストン圧縮上
死点後クランク角９０°付近で追加燃料噴射を行なうよ
うに噴射開始時期ＴINJ を設定する。
【００５０】このように噴射開始時期ＴINJ を設定する
のは、追加燃料噴射によって噴射された燃料を、確実に
燃焼（以下、再燃焼ともいう）させ、これによりリーン
ＮＯX 触媒９Ａに付着したＮＯX を脱離させるのに必要
なＣＯを発生させるためである。このようにして設定さ
れた噴射開始時期ＴINJ に追加燃料噴射が行なわれる
と、主燃焼によって燃焼室内に形成された希薄混合気部
分に前炎反応生成物が着火限界近傍の濃度で存在してい
るため、筒内の高温雰囲気に噴射された追加燃料から発
生する前炎反応生成物との総量が着火限界を超えて自己
着火し、追加燃料が燃焼することになる。
のは、追加燃料噴射によって噴射された燃料を、確実に
燃焼（以下、再燃焼ともいう）させ、これによりリーン
ＮＯX 触媒９Ａに付着したＮＯX を脱離させるのに必要
なＣＯを発生させるためである。このようにして設定さ
れた噴射開始時期ＴINJ に追加燃料噴射が行なわれる
と、主燃焼によって燃焼室内に形成された希薄混合気部
分に前炎反応生成物が着火限界近傍の濃度で存在してい
るため、筒内の高温雰囲気に噴射された追加燃料から発
生する前炎反応生成物との総量が着火限界を超えて自己
着火し、追加燃料が燃焼することになる。
【００５１】ここで、前炎反応生成物濃度が増加し、平
衡濃度を超えて前炎反応速度が指数関数的に爆発的に進
行する時点を着火といい、この時点で火炎（熱炎）が発
生することになる。前炎反応生成物とは、連鎖分岐反応
を推し進めるのに有効な活性な化学反応種であり、例え
ば、ＣＨＯ，Ｈ2 Ｏ2 ，ＯＨ等である。具体的には、追
加燃料噴射制御手段１０４は、この膨張行程における追
加の燃料噴射において基本となる基本燃料噴射開始時期
ＴｂINJ を、冷却水温度θW ，ＥＧＲ量，主燃焼におけ
る点火時期ＴIGによって補正することにより噴射開始時
期ＴINJ を設定する。このため、主燃焼の目標Ａ／Ｆに
基づいて予め設定された追加燃料噴射の開始時期用マッ
プをＥＣＵ２３に備えさせるようにしている。
衡濃度を超えて前炎反応速度が指数関数的に爆発的に進
行する時点を着火といい、この時点で火炎（熱炎）が発
生することになる。前炎反応生成物とは、連鎖分岐反応
を推し進めるのに有効な活性な化学反応種であり、例え
ば、ＣＨＯ，Ｈ2 Ｏ2 ，ＯＨ等である。具体的には、追
加燃料噴射制御手段１０４は、この膨張行程における追
加の燃料噴射において基本となる基本燃料噴射開始時期
ＴｂINJ を、冷却水温度θW ，ＥＧＲ量，主燃焼におけ
る点火時期ＴIGによって補正することにより噴射開始時
期ＴINJ を設定する。このため、主燃焼の目標Ａ／Ｆに
基づいて予め設定された追加燃料噴射の開始時期用マッ
プをＥＣＵ２３に備えさせるようにしている。
【００５２】次に、追加燃料噴射の噴射時間、即ちイン
ジェクタ駆動時間ｔPLUSは、リーンＮＯX 触媒９Ａへ供
給される排気の空燃比（排気目標空燃比）が約１４程度
になるように設定される。これは、主燃焼の燃料噴射量
に追加の燃料噴射量を加えた総噴射量の空燃比が約１４
程度になるように設定する。このように空燃比を設定し
ているのは、リーンＮＯX 触媒９ＡからＮＯX を脱離さ
せるために、リーンＮＯX 触媒９Ａに多くのＨＣ，ＣＯ
を供給する必要があるからである。
ジェクタ駆動時間ｔPLUSは、リーンＮＯX 触媒９Ａへ供
給される排気の空燃比（排気目標空燃比）が約１４程度
になるように設定される。これは、主燃焼の燃料噴射量
に追加の燃料噴射量を加えた総噴射量の空燃比が約１４
程度になるように設定する。このように空燃比を設定し
ているのは、リーンＮＯX 触媒９ＡからＮＯX を脱離さ
せるために、リーンＮＯX 触媒９Ａに多くのＨＣ，ＣＯ
を供給する必要があるからである。
【００５３】具体的には、追加燃料噴射制御手段１０４
は、膨張行程における追加の燃料噴射において基本とな
る基本駆動時間ｔB を、噴射開始時期ＴINJ によって補
正することによりインジェクタ駆動時間ｔPLUSを設定す
る。このため、主燃焼の目標Ａ／Ｆに基づいて予め設定
されたＮＯX 脱離用マップがＥＣＵ２３に備えられてい
る。このＮＯX 脱離用マップは、排気目標空燃比が約１
０程度になるように設定されている。そして、このＮＯ
X 脱離用マップは、追加燃料噴射制御手段１０４によ
り、ＮＯX を脱離させるための追加燃料噴射を行なう場
合のインジェクタ駆動時間ｔPLUSを設定する際に選択さ
れる。
は、膨張行程における追加の燃料噴射において基本とな
る基本駆動時間ｔB を、噴射開始時期ＴINJ によって補
正することによりインジェクタ駆動時間ｔPLUSを設定す
る。このため、主燃焼の目標Ａ／Ｆに基づいて予め設定
されたＮＯX 脱離用マップがＥＣＵ２３に備えられてい
る。このＮＯX 脱離用マップは、排気目標空燃比が約１
０程度になるように設定されている。そして、このＮＯ
X 脱離用マップは、追加燃料噴射制御手段１０４によ
り、ＮＯX を脱離させるための追加燃料噴射を行なう場
合のインジェクタ駆動時間ｔPLUSを設定する際に選択さ
れる。
【００５４】ところで、通常燃料噴射制御手段１０５に
おける燃料噴射制御を説明すると、この通常燃料噴射制
御手段１０５は、各種センサ類１０８からの情報に基づ
いて、通常燃料噴射における燃料噴射量を設定する機能
を有する。つまり、燃料噴射量は、燃料噴射時間（イン
ジェクタの駆動時間であって、実際の制御の上ではイン
ジェクタ駆動パルス幅という）ｔAUとして設定される
が、ストイキオモード，前期噴射モードの場合も後期噴
射モードの場合も、機関負荷（１ストローク当たりの吸
入空気量）Ｑ／Ｎｅと目標とする空燃比（Ａ／Ｆ、以下
ＡＦとする）等に基づいて、基本駆動時間ｔp が算出さ
れ、水温センサ１９で検出されたエンジン冷却水温，吸
気温センサ１２で検出された吸気温，大気圧センサ１３
で検出された大気圧等に応じて設定される燃料補正係数
ｆ、インジェクタ無駄時間（デッドタイム）ｔD 等を考
慮して、燃料噴射時間ｔAUが設定される。
おける燃料噴射制御を説明すると、この通常燃料噴射制
御手段１０５は、各種センサ類１０８からの情報に基づ
いて、通常燃料噴射における燃料噴射量を設定する機能
を有する。つまり、燃料噴射量は、燃料噴射時間（イン
ジェクタの駆動時間であって、実際の制御の上ではイン
ジェクタ駆動パルス幅という）ｔAUとして設定される
が、ストイキオモード，前期噴射モードの場合も後期噴
射モードの場合も、機関負荷（１ストローク当たりの吸
入空気量）Ｑ／Ｎｅと目標とする空燃比（Ａ／Ｆ、以下
ＡＦとする）等に基づいて、基本駆動時間ｔp が算出さ
れ、水温センサ１９で検出されたエンジン冷却水温，吸
気温センサ１２で検出された吸気温，大気圧センサ１３
で検出された大気圧等に応じて設定される燃料補正係数
ｆ、インジェクタ無駄時間（デッドタイム）ｔD 等を考
慮して、燃料噴射時間ｔAUが設定される。
【００５５】本実施形態にかかる排気浄化装置は、上述
のように構成されているので、例えば図５のフローチャ
ートに示すようにして排気浄化にかかる制御が行なわれ
る。まず、ステップＳ１０で、ＮＯX 付着量推定手段
（ＮＯX 付着量推定手段）１０３によりリーンＮＯX 触
媒９Ａに付着しているＮＯX 付着量が推定され、ステッ
プＳ２０で、追加燃料噴射判定手段１０２により、推定
されたＮＯX 付着量が所定量以上であるか否かが判定さ
れる。
のように構成されているので、例えば図５のフローチャ
ートに示すようにして排気浄化にかかる制御が行なわれ
る。まず、ステップＳ１０で、ＮＯX 付着量推定手段
（ＮＯX 付着量推定手段）１０３によりリーンＮＯX 触
媒９Ａに付着しているＮＯX 付着量が推定され、ステッ
プＳ２０で、追加燃料噴射判定手段１０２により、推定
されたＮＯX 付着量が所定量以上であるか否かが判定さ
れる。
【００５６】この判定の結果、推定されたＮＯX 付着量
が所定量以上であるとされた場合はステップＳ３０に進
み、追加燃料噴射判定手段１０２により、空燃比が２０
以上であるか否かが判定され、空燃比が２０以上である
場合は、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０では、
追加燃料噴射判定手段１０２により、冷却水温センサ１
９により検出される水温ＷＴが１０℃以上であるか否か
が判定され、水温ＷＴが１０℃以上である場合はステッ
プＳ５０に進む。
が所定量以上であるとされた場合はステップＳ３０に進
み、追加燃料噴射判定手段１０２により、空燃比が２０
以上であるか否かが判定され、空燃比が２０以上である
場合は、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０では、
追加燃料噴射判定手段１０２により、冷却水温センサ１
９により検出される水温ＷＴが１０℃以上であるか否か
が判定され、水温ＷＴが１０℃以上である場合はステッ
プＳ５０に進む。
【００５７】そして、ステップＳ５０では、追加燃料噴
射制御手段１０４により、膨張行程における追加燃料噴
射の噴射開始時期ＴINJ 及びインジェクタ駆動時間ｔ
PLUSがマップから読み込まれ、ステップＳ６０に進み、
この噴射開始時期ＴINJ 及びインジェクタ駆動時間ｔ
PLUSに基づいて膨張行程における追加燃料噴射が行なわ
れる。
射制御手段１０４により、膨張行程における追加燃料噴
射の噴射開始時期ＴINJ 及びインジェクタ駆動時間ｔ
PLUSがマップから読み込まれ、ステップＳ６０に進み、
この噴射開始時期ＴINJ 及びインジェクタ駆動時間ｔ
PLUSに基づいて膨張行程における追加燃料噴射が行なわ
れる。
【００５８】この追加燃料噴射が開始されると、ステッ
プＳ７０でタイマ１０６が起動し、ステップ８０で、追
加燃料噴射が開始されてから所定時間経過したか否か
が、タイマ１０６のカウント値が所定値を越えたか否か
により判定される。この判定の結果、追加燃料噴射が開
始されてから所定時間経過したと判定された場合は、ス
テップＳ９０に進み、タイマ１０６をリセットし、リー
ンＮＯX 触媒９Ａに付着しているＮＯX は十分に脱離さ
れたとして膨張行程における追加燃料噴射を終了し、リ
ターンする。
プＳ７０でタイマ１０６が起動し、ステップ８０で、追
加燃料噴射が開始されてから所定時間経過したか否か
が、タイマ１０６のカウント値が所定値を越えたか否か
により判定される。この判定の結果、追加燃料噴射が開
始されてから所定時間経過したと判定された場合は、ス
テップＳ９０に進み、タイマ１０６をリセットし、リー
ンＮＯX 触媒９Ａに付着しているＮＯX は十分に脱離さ
れたとして膨張行程における追加燃料噴射を終了し、リ
ターンする。
【００５９】なお、ステップＳ８０の追加燃料噴射が開
始されてから所定時間経過したか否かの判定は、所定時
間経過するまで繰り返される。ところで、ステップＳ２
０でＮＯX 付着量が所定量以上でないと判定された場
合、ステップＳ３０で空燃比が２０以上でないと判定さ
れた場合、ステップＳ４０で冷却水温センサ１９により
検出される水温ＷＴが１０℃以上でないと判定された場
合は、いずれもリーンＮＯX 触媒９Ａに付着したＮＯX
を脱離させるための膨張行程における追加燃料噴射を行
なわず、リターンする。
始されてから所定時間経過したか否かの判定は、所定時
間経過するまで繰り返される。ところで、ステップＳ２
０でＮＯX 付着量が所定量以上でないと判定された場
合、ステップＳ３０で空燃比が２０以上でないと判定さ
れた場合、ステップＳ４０で冷却水温センサ１９により
検出される水温ＷＴが１０℃以上でないと判定された場
合は、いずれもリーンＮＯX 触媒９Ａに付着したＮＯX
を脱離させるための膨張行程における追加燃料噴射を行
なわず、リターンする。
【００６０】本排気浄化装置は、上述のように動作する
ため、トルク変動を生じさせることなく、リーンＮＯX
触媒９Ａに確実にＣＯを供給することができるため、リ
ーンＮＯX 触媒９Ａに付着したＮＯX の脱離反応を促進
させ、確実にリーンＮＯX 触媒９Ａの再生をすることが
でき、これにより、リーンＮＯX 触媒９Ａの性能を向上
させることができるという利点がある。
ため、トルク変動を生じさせることなく、リーンＮＯX
触媒９Ａに確実にＣＯを供給することができるため、リ
ーンＮＯX 触媒９Ａに付着したＮＯX の脱離反応を促進
させ、確実にリーンＮＯX 触媒９Ａの再生をすることが
でき、これにより、リーンＮＯX 触媒９Ａの性能を向上
させることができるという利点がある。
【００６１】また、追加燃料噴射の噴射時期を変化させ
ることで、リーンＮＯX 触媒９Ａに付着していると推定
されるＮＯX 量に応じて、排ガス中のＨＣ，ＣＯ濃度を
変えることができ、リーンＮＯX 触媒９Ａに付着したＮ
ＯX 量に対して適正な濃度のＨＣ，ＣＯを供給できると
いう利点がある。つまり、リーンＮＯX 触媒９Ａに付着
していると推定されるＮＯX 量が多い場合は、膨張行程
における追加燃料噴射の噴射時期をできるだけ遅らせる
ようにして、燃料霧化を悪化させ、これにより燃料の酸
化を抑えて、高濃度のＨＣ，ＣＯが生成されるようにす
る。
ることで、リーンＮＯX 触媒９Ａに付着していると推定
されるＮＯX 量に応じて、排ガス中のＨＣ，ＣＯ濃度を
変えることができ、リーンＮＯX 触媒９Ａに付着したＮ
ＯX 量に対して適正な濃度のＨＣ，ＣＯを供給できると
いう利点がある。つまり、リーンＮＯX 触媒９Ａに付着
していると推定されるＮＯX 量が多い場合は、膨張行程
における追加燃料噴射の噴射時期をできるだけ遅らせる
ようにして、燃料霧化を悪化させ、これにより燃料の酸
化を抑えて、高濃度のＨＣ，ＣＯが生成されるようにす
る。
【００６２】このように、排ガス中のＨＣ，ＣＯ濃度を
変えることができるため、リーンＮＯX 触媒９Ａに付着
していると推定されるＮＯX 量に応じて、効率的にリー
ンＮＯX 触媒９Ａに付着しているＮＯX を脱離させるこ
とができるという利点がある。また、追加燃料噴射は膨
張行程で行なっているので、エンジンの出力トルクの変
動が少なく、特に、膨張行程後半で行なうようにするこ
とで、この追加燃料噴射によりトルク変動がほとんど生
じることがないという利点もある。
変えることができるため、リーンＮＯX 触媒９Ａに付着
していると推定されるＮＯX 量に応じて、効率的にリー
ンＮＯX 触媒９Ａに付着しているＮＯX を脱離させるこ
とができるという利点がある。また、追加燃料噴射は膨
張行程で行なっているので、エンジンの出力トルクの変
動が少なく、特に、膨張行程後半で行なうようにするこ
とで、この追加燃料噴射によりトルク変動がほとんど生
じることがないという利点もある。
【００６３】このため、図６に示すように、トルク変動
の考慮をせずに、リーンＮＯX 触媒９ＡからＮＯX を脱
離させるための還元剤発生分としての追加燃料噴射量を
設定でき、多くの追加燃料を噴射することができ、１サ
イクル中で多くのＨＣ，ＣＯをリーンＮＯX 触媒９Ａに
供給することができ、確実にリーンＮＯX 触媒９Ａから
ＮＯX を脱離させることができる。
の考慮をせずに、リーンＮＯX 触媒９ＡからＮＯX を脱
離させるための還元剤発生分としての追加燃料噴射量を
設定でき、多くの追加燃料を噴射することができ、１サ
イクル中で多くのＨＣ，ＣＯをリーンＮＯX 触媒９Ａに
供給することができ、確実にリーンＮＯX 触媒９Ａから
ＮＯX を脱離させることができる。
【００６４】また、主燃焼の空燃比がリーンであれば追
加燃料噴射を行なうことができるため、幅広い運転状況
（例えば、通常の運転中）でリーンＮＯX 触媒９Ａから
のＮＯX の脱離を行なうことができるという利点があ
る。なお、本実施形態の排気浄化装置に、別に、ＳＯX
付着量推定手段を備えさせ、このＳＯX 付着量推定手段
により推定されるＳＯX の付着量に応じて、追加燃料噴
射を行なうようにすれば、リーンＮＯX 触媒９Ａに付着
したＳＯX を脱離させることもでき、リーンＮＯX 触媒
９ＡのＮＯX 付着能力の低下を抑制することができ、リ
ーンＮＯX 触媒９Ａの性能を、さらに向上させることが
できることになる。ただ、硫酸塩の方が硫酸塩よりも安
定であるため、排気空燃比をよりリッチに、例えばＡ／
Ｆ１１程度にする必要がある。
加燃料噴射を行なうことができるため、幅広い運転状況
（例えば、通常の運転中）でリーンＮＯX 触媒９Ａから
のＮＯX の脱離を行なうことができるという利点があ
る。なお、本実施形態の排気浄化装置に、別に、ＳＯX
付着量推定手段を備えさせ、このＳＯX 付着量推定手段
により推定されるＳＯX の付着量に応じて、追加燃料噴
射を行なうようにすれば、リーンＮＯX 触媒９Ａに付着
したＳＯX を脱離させることもでき、リーンＮＯX 触媒
９ＡのＮＯX 付着能力の低下を抑制することができ、リ
ーンＮＯX 触媒９Ａの性能を、さらに向上させることが
できることになる。ただ、硫酸塩の方が硫酸塩よりも安
定であるため、排気空燃比をよりリッチに、例えばＡ／
Ｆ１１程度にする必要がある。
【００６５】ここで、ＳＯX 付着量推定手段は、インジ
ェクタ駆動時間の積算値から求められる総燃料噴射量や
車両の走行距離に基づいてリーンＮＯX 触媒９Ａに付着
したＳＯX 量を推定するように構成する。また、本実施
形態の排気浄化装置では、追加燃料噴射を膨張行程の中
期又はそれ以降（例えば、ピストン圧縮上死点後クラン
ク角９０°付近）で行なうようにしているが、これに限
られるものではなく、トルク変動を抑えながら、追加燃
料を再燃焼させることができるのであれば、膨張行程内
の他の時期や排気行程に追加燃料噴射を行なうようにし
てもよい。
ェクタ駆動時間の積算値から求められる総燃料噴射量や
車両の走行距離に基づいてリーンＮＯX 触媒９Ａに付着
したＳＯX 量を推定するように構成する。また、本実施
形態の排気浄化装置では、追加燃料噴射を膨張行程の中
期又はそれ以降（例えば、ピストン圧縮上死点後クラン
ク角９０°付近）で行なうようにしているが、これに限
られるものではなく、トルク変動を抑えながら、追加燃
料を再燃焼させることができるのであれば、膨張行程内
の他の時期や排気行程に追加燃料噴射を行なうようにし
てもよい。
【００６６】特に、冷却水温が低温の場合は、追加燃料
噴射を膨張行程の中期又はそれ以降で行なっても自己着
火しにくいため、この場合は、膨張行程の前期（例え
ば、ピストン圧縮上死点後クランク角３５°〜５０°付
近）の主燃焼の火炎残存期間内に追加燃料噴射を行なう
ようにすると良い。このようにすれば、冷却水温が低温
の場合であっても、追加燃料を確実に再燃焼させること
ができる。
噴射を膨張行程の中期又はそれ以降で行なっても自己着
火しにくいため、この場合は、膨張行程の前期（例え
ば、ピストン圧縮上死点後クランク角３５°〜５０°付
近）の主燃焼の火炎残存期間内に追加燃料噴射を行なう
ようにすると良い。このようにすれば、冷却水温が低温
の場合であっても、追加燃料を確実に再燃焼させること
ができる。
【００６７】また、本実施形態の排気浄化装置では、リ
ーンＮＯX 触媒９Ａは、担体上に白金Ｐｔ及びバリウム
Ｂａを担持させたものとしているが、これに限られるも
のではなく、他の貴金属，金属等を担体上に担持させた
ものでもよい。さらに、本実施形態の排気浄化装置で
は、各気筒で順次膨張行程噴射を行なうようにしている
が、４気筒のうちの特定気筒のみで膨張行程噴射を行な
うように設定してもよい。また、本実施形態の排気浄化
装置では、所定サイクル毎（例えば、２サイクルに１
回）に膨張行程噴射を行なうように設定してもよい。
ーンＮＯX 触媒９Ａは、担体上に白金Ｐｔ及びバリウム
Ｂａを担持させたものとしているが、これに限られるも
のではなく、他の貴金属，金属等を担体上に担持させた
ものでもよい。さらに、本実施形態の排気浄化装置で
は、各気筒で順次膨張行程噴射を行なうようにしている
が、４気筒のうちの特定気筒のみで膨張行程噴射を行な
うように設定してもよい。また、本実施形態の排気浄化
装置では、所定サイクル毎（例えば、２サイクルに１
回）に膨張行程噴射を行なうように設定してもよい。
【００６８】また、本実施形態の排気浄化装置は、火花
点火式の筒内噴射型エンジンに備えられるようにしてい
るが、これに限られるものではなく、例えばディーゼル
エンジンに備えるようにしてもよい。
点火式の筒内噴射型エンジンに備えられるようにしてい
るが、これに限られるものではなく、例えばディーゼル
エンジンに備えるようにしてもよい。
【００６９】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１，３〜６
記載の本発明の筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置によ
れば、他のデバイスを別に用いる必要がなく、トルク変
動を生じさせず、リーンＮＯｘ触媒に確実にＣＯを供給
することができるため、リーンＮＯｘ触媒に付着したＮ
Ｏｘの脱離反応を促進させ、確実にリーンＮＯｘ触媒の
再生をすることができ、これにより、リーンＮＯｘ触媒
の性能を向上させることができるという利点がある。
記載の本発明の筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置によ
れば、他のデバイスを別に用いる必要がなく、トルク変
動を生じさせず、リーンＮＯｘ触媒に確実にＣＯを供給
することができるため、リーンＮＯｘ触媒に付着したＮ
Ｏｘの脱離反応を促進させ、確実にリーンＮＯｘ触媒の
再生をすることができ、これにより、リーンＮＯｘ触媒
の性能を向上させることができるという利点がある。
【００７０】請求項２記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関の排気浄化装置によれば、ＮＯX付着量推定手段によ
りＮＯX 触媒へのＮＯX の付着量を推定することで、適
切な時期にＮＯX 脱離手段を作動させることができ、Ｎ
ＯX 付着量推定手段により推定されるＮＯX 量に応じて
適正な濃度のＨＣ，ＣＯを供給できるという利点もあ
る。
関の排気浄化装置によれば、ＮＯX付着量推定手段によ
りＮＯX 触媒へのＮＯX の付着量を推定することで、適
切な時期にＮＯX 脱離手段を作動させることができ、Ｎ
ＯX 付着量推定手段により推定されるＮＯX 量に応じて
適正な濃度のＨＣ，ＣＯを供給できるという利点もあ
る。
【図１】本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機
関の排気浄化装置の制御系の要部構成を模式的に示すブ
ロック図である。
関の排気浄化装置の制御系の要部構成を模式的に示すブ
ロック図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機
関の制御ブロック図である。
関の制御ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機
関の全体構成図である。
関の全体構成図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機
関の排気浄化装置におけるリーンＮＯX 触媒を説明する
ための模式図であり、（ａ）はリーンＮＯX 触媒の構成
を示す図、（ｂ）はリーンＮＯX 触媒の付着機能を示す
図、（ｃ）はリーンＮＯX 触媒の脱離機能を示す図であ
る。
関の排気浄化装置におけるリーンＮＯX 触媒を説明する
ための模式図であり、（ａ）はリーンＮＯX 触媒の構成
を示す図、（ｂ）はリーンＮＯX 触媒の付着機能を示す
図、（ｃ）はリーンＮＯX 触媒の脱離機能を示す図であ
る。
【図５】本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機
関の排気浄化装置の追加燃料噴射制御を示すフローチャ
ートである。
関の排気浄化装置の追加燃料噴射制御を示すフローチャ
ートである。
【図６】本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機
関の排気浄化装置の効果を説明する図である。
関の排気浄化装置の効果を説明する図である。
【図７】従来の筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置の課
題を説明する図である。
題を説明する図である。
８ 燃料噴射弁
９ 排出ガス浄化用触媒としての排出ガス浄化用触媒コ
ンバータ ９Ａ リーンＮＯx 触媒 ９Ｂ 三元触媒 １９ 冷却水温センサ ２３ 電子制御ユニット（ＥＣＵ） １０１ 燃料噴射制御手段 １０２ 追加燃料噴射判定手段 １０３ ＮＯX 付着量推定手段 １０４ 追加燃料噴射制御手段 １０５ 通常燃料噴射制御手段 １０６ タイマ １０７ ＮＯX 脱離手段 １０８ 各種センサ類
ンバータ ９Ａ リーンＮＯx 触媒 ９Ｂ 三元触媒 １９ 冷却水温センサ ２３ 電子制御ユニット（ＥＣＵ） １０１ 燃料噴射制御手段 １０２ 追加燃料噴射判定手段 １０３ ＮＯX 付着量推定手段 １０４ 追加燃料噴射制御手段 １０５ 通常燃料噴射制御手段 １０６ タイマ １０７ ＮＯX 脱離手段 １０８ 各種センサ類
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｒ
3/28 ３０１ 3/28 ３０１Ｃ
Ｆ０２Ｂ 17/00 Ｆ０２Ｂ 17/00 Ｆ
Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１Ａ
(56)参考文献 特開 平７−332071（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−296485（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−217471（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射
弁を備え、該燃料噴射弁より燃料を噴射してリーン燃焼
を行なわせる筒内噴射型内燃機関に備えられた排気浄化
装置において、 該内燃機関の排気通路に設けられ、酸素濃度過剰雰囲気
でＮＯｘを付着し、酸素濃度低下雰囲気でＮＯｘを脱離
するリーンＮＯｘ触媒と、 該リーン燃焼のための主噴射以外に膨張行程中に追加燃
料を噴射させ、自己着火させることにより、該追加燃料
を再燃焼させてＣＯを生成し該リーンＮＯｘ触媒に付着
したＮＯｘの脱離を促進させるＮＯｘ脱離手段とを備え
て構成されることを特徴とする、筒内噴射型内燃機関の
排気浄化装置。 - 【請求項２】 該リーンＮＯｘ触媒に付着し該リーンＮ
Ｏｘ触媒の付着能力を低下させるＮＯｘの付着量を推定
するＮＯｘ付着量推定手段を有し、 該ＮＯｘ付着量推定手段からの出力に応じて該ＮＯｘ脱
離手段を作動させることを特徴とする、請求項１記載の
筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項３】 前記ＮＯｘ脱離手段は、膨張行程の中期
又はそれ以降の膨張行程中に追加燃料を噴射させること
を特徴とする、請求項１記載の筒内噴射型内燃機関の排
気浄化装置。 - 【請求項４】 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射
弁を備え、該燃料噴射弁により燃料を噴射してリーン燃
焼を行なわせる筒内噴射型内燃機関に備えられた排気浄
化装置において、 該内燃機関の排気通路に設けられ、酸素濃度過剰雰囲気
でＮＯｘを付着し酸素濃度低下雰囲気でＮＯｘを脱離す
るリーンＮＯｘ触媒と、 該リーン燃焼のための主噴射以外に、該主燃焼の火炎残
存期間後の自己着火しうる期間に追加燃料を噴射させ、
該追加燃料を着火させてＣＯを生成し該リーンＮＯｘ触
媒に付着したＮＯｘの脱離を促進させるＮＯｘ脱離手段
とを備えて構成されることを特徴とする、筒内噴射型内
燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項５】 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射
弁を備え、少なくとも圧縮行程時に該燃料噴射弁より燃
料を噴射して層状燃焼を行なわせる筒内噴射型内燃機関
に備えられた排気浄化装置において、 該内燃機関の排気通路に設けられ、酸素濃度過剰雰囲気
でＮＯｘを硝酸塩として付着させ該硝酸塩を酸素濃度低
下雰囲気で排ガス中のＣＯと反応させて炭酸塩を生成し
該ＮＯｘを脱離するリーンＮＯｘ触媒と、 該層状燃焼のための主噴射以外に膨張行程の中期又はそ
れ以降の膨張行程中に該リーンＮＯｘ触媒に供給される
排気の空燃比がリッチになるように追加燃料を噴射して
再燃焼させてＣＯを生成し該リーンＮＯｘ触媒に付着し
たＮＯｘの脱離を促進させるＮＯｘ脱離手段とを備えて
構成されることを特徴とする、筒内噴射型内燃機関の排
気浄化装置。 - 【請求項６】 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射
弁を備え、少なくとも圧縮行程時に該燃料噴射弁より燃
料を噴射して層状燃焼を行なわせる筒内噴射型内燃機関
に備えられた排気浄化装置において、 該内燃機関の排気通路に設けられ、酸素濃度過剰雰囲気
でＮＯｘを硝酸塩として付着させ該硝酸塩を酸素濃度低
下雰囲気で排ガス中のＣＯと反応させて炭酸塩を生成し
該ＮＯｘを脱離するリーンＮＯｘ触媒と、 該層状燃焼のための主噴射以外に膨張行程中に追加燃料
を噴射して再燃焼させてＣＯを生成し該リーンＮＯｘ触
媒に付着したＮＯｘの脱離を促進させるＮＯｘ脱離手段
とを備え、 該ＮＯｘ脱離手段が、リーンＮＯｘ触媒に付着している
と推定されるＮＯｘの付着量に基づいて追加燃料噴射の
噴射時期を変化させることを特徴とする、筒内噴射型内
燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09809497A JP3460503B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09809497A JP3460503B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10274085A JPH10274085A (ja) | 1998-10-13 |
| JP3460503B2 true JP3460503B2 (ja) | 2003-10-27 |
Family
ID=14210765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09809497A Expired - Lifetime JP3460503B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3460503B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP3817961B2 (ja) | 1999-03-30 | 2006-09-06 | マツダ株式会社 | 火花点火式直噴エンジンの制御装置 |
| JP4524947B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2010-08-18 | マツダ株式会社 | ディーゼルエンジンの排気浄化装置及び排気浄化方法 |
| JP3963144B2 (ja) | 2002-10-04 | 2007-08-22 | マツダ株式会社 | 火花点火式エンジンの制御装置 |
| JP3894089B2 (ja) | 2002-10-08 | 2007-03-14 | マツダ株式会社 | 火花点火式エンジンの制御装置 |
| CN100363609C (zh) * | 2002-01-31 | 2008-01-23 | 马自达汽车株式会社 | 火花点火发动机的控制装置 |
| JP3711942B2 (ja) | 2002-02-06 | 2005-11-02 | マツダ株式会社 | 過給機付エンジンの制御装置 |
| JP3956783B2 (ja) | 2002-07-02 | 2007-08-08 | マツダ株式会社 | 火花点火式エンジンの制御装置 |
| JP4259255B2 (ja) | 2003-09-30 | 2009-04-30 | マツダ株式会社 | 火花点火式エンジンの制御装置 |
| JP4608347B2 (ja) | 2005-03-29 | 2011-01-12 | ヤンマー株式会社 | 排気ガス浄化装置 |
| JP5308875B2 (ja) * | 2009-03-10 | 2013-10-09 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の排ガス浄化装置 |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP09809497A patent/JP3460503B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10274085A (ja) | 1998-10-13 |
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