JP3500968B2

JP3500968B2 - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP3500968B2
Application number: JP16957098A
Authority: JP
Inventors: 俊一椎野; 博文土田; 圭司岡田; 彰田山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 2004-02-23
Anticipated expiration: 2018-06-17
Also published as: JP2000002133A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の排気
浄化装置、特にＨＣ（炭化水素成分）を吸着し得る吸着
触媒装置を排気系に複数備えた排気浄化装置の改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の内燃機関から排出される排気ガ
スの浄化には、貴金属（白金、パラジウム、ロジウム
等）またはその他の金属を担持した触媒が従来から使わ
れている。このような触媒は、排気ガス中の有害成分で
あるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を酸化もしくは還元して浄化
している。ところで、この触媒作用を得るためには、排
気温度が高くなければならず、例えばＨＣの触媒による
浄化のためには、一般に、２００〜３００℃程度の温度
が必要である。しかし内燃機関の始動直後では、排気ガ
ス温度が低く、上記の触媒が活性する温度（例えば２０
０℃以上）に達しないため、ＨＣの浄化はほとんど行わ
れず、ＨＣの大気への放出量が増大する結果となる。

【０００３】そこで、上記の問題を解決するために、内
燃機関の排気系における三元触媒装置の上流側に、低温
条件でＨＣを吸着するＨＣ吸着剤を配置し、触媒活性前
に排出されるＨＣを吸着するようにしたものが従来から
知られている。この排気浄化装置で用いられているＨＣ
吸着剤は、ゼオライト等からなり、低温時にＨＣを吸着
する一方、所定の温度以上となると、吸着したＨＣが逆
に脱離する特性を有している。

【０００４】そして、特開平５−１０１７８号公報に
は、ＨＣ吸着剤からの脱離中は空燃比をリーンに制御
し、下流側の三元触媒入口で理論空燃比となるようにし
て触媒転化性能を高いレベルに保ち、脱離ＨＣの浄化を
行うようにした技術が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ゼオ
ライト等から成る吸着剤がＨＣを吸着するのは低温時に
限られ、所定の温度以上では、吸着したＨＣが脱離する
特性を有している。また、下流側の触媒装置における触
媒は、所定温度以上で活性化しＨＣを転化するが、触媒
活性開始温度は、吸着剤からの脱離開始温度よりも高い
のが一般的であり、この間、脱離したＨＣは転化されな
いまま放出されてしまう。

【０００６】そこで、この初期の脱離ＨＣに対する対策
として、温度上昇勾配の急な場所つまり排気系の上流側
に、ＨＣ吸着機能を有する触媒を用いた吸着触媒装置を
配置し、脱離開始温度到達から触媒活性開始温度到達ま
での時間差を短くして、転化されずに脱離するＨＣの量
を抑制するとともに、その下流側に、同様にＨＣ吸着機
能を有する触媒を用いた吸着触媒装置を配置して、上流
側の吸着触媒装置から脱離したＨＣを再度吸着し、その
一部を転化する方法が考えられている。

【０００７】図１２は、このように２個の吸着触媒装置
を直列に配置した場合において、内燃機関の始動から脱
離終了に至るまでの各吸着触媒装置の状態変化の一例を
示している。

【０００８】この図に示すように、内燃機関の始動直後
は、主に上流側の吸着触媒装置でＨＣを吸着する（図の
フェーズ）。その後、両吸着触媒装置における触媒温
度が上昇するが、先に上流側の吸着触媒装置が脱離開始
温度に達し、ＨＣの脱離を開始する。脱離したＨＣは、
内燃機関から排出されるＨＣと共に下流側の吸着触媒装
置に吸着される（フェーズ）。さらに時間が経過して
温度が上昇すると、上流側の吸着触媒装置の触媒が活性
を開始し、内燃機関から排出されたＨＣおよび脱離分の
一部を転化する。また、未転化のＨＣは下流側の吸着触
媒装置に吸着される（フェーズ）。

【０００９】その後、下流側の吸着触媒装置が脱離開始
温度に達すると、この下流側吸着触媒装置に吸着されて
いたＨＣが脱離し、排出されるが（フェーズ，）、
さらに温度が上昇して触媒活性開始温度に達した後は、
脱離ＨＣは、触媒によって一部が転化される（フェーズ
）。脱離が完了した後は、両吸着触媒装置は、通常の
三元触媒として機能し、内燃機関から排出されるＨＣを
転化する。

【００１０】以上の説明で解るように、排気系に吸着触
媒装置を直列に配置した構成においては、脱離ＨＣが大
気に放出されるのは、主にフェーズ〜の期間であ
る。

【００１１】ここで、上述した特開平５−１０１７８号
公報のように、ＨＣ脱離中は空燃比をリーンに制御する
とした場合、例えばフェーズ〜の期間で空燃比のリ
ーン化を行うものとすると、上流側吸着触媒装置からの
脱離中（フェーズ）は空燃比がリッチとなり、触媒に
よる浄化作用が十分に行われず、図の期間Ａにおいて下
流側吸着触媒装置に流入するＨＣ量が増加し、結果的に
フェーズ〜において排出されるＨＣが増加するとい
う問題が生じる。

【００１２】一方、上流側吸着触媒装置の脱離開始及び
触媒活性開始を温度等から検知し、図のフェーズ以降
でリーン化を行うようにすると、上流側吸着触媒装置か
らの脱離ＨＣ濃度と下流側吸着触媒装置からの脱離ＨＣ
濃度が異なるため、各吸着触媒装置において空燃比を理
論空燃比に保つように機関の空燃比をリーン化する際の
要求リーン化率が異なる。ここで各吸着触媒装置の要求
を考慮せずに同一のリーン化率として空燃比制御を行う
と、各吸着触媒装置での空燃比がリーンあるいはリッチ
となり、ＮＯｘあるいはＨＣの転化効率が低下し、エミ
ッションが悪化するという問題が生じる。

【００１３】また内燃機関の低温始動直後は運転性確保
のため燃料増量を行うのが一般的であり、このとき、内
燃機関からは多量の未燃ＨＣが排出される。従って各吸
着触媒装置の吸着量が増加するので、常温始動時と同一
のリーン化率では各吸着触媒装置での空燃比がリッチに
なり、エミッションが悪化するという問題が生じる。

【００１４】さらに、吸着触媒の劣化時には、触媒活性
開始温度が高くなるため、フェーズの期間が伸び、下
流側吸着触媒装置での吸着量が増大する。これにより下
流側吸着触媒装置から脱離するときのＨＣ濃度が触媒新
品時に比べ高くなるので、触媒新品時と同一のリーン化
率では下流側吸着触媒装置での空燃比がリッチになり、
エミッションが悪化するという問題が生じる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記のよう
な従来の問題点に着目してなされたもので、複数個の吸
着触媒装置の触媒の状態（例えば、吸着・脱離・触媒活
性・劣化度合等）を各々について検知し、その結果を内
燃機関の空燃比制御に反映させ、それぞれからの脱離時
のリーン化率を変更するようにしたものである。

【００１６】すなわち、請求項１に係る発明は、内燃
機関の排気系に配置され、排気ガス中のＨＣ（炭化水素
成分）を吸着する三元触媒からなる上流側吸着触媒装置
と、上記上流側吸着触媒装置に対し直列に配置され、排
気ガス中のＨＣを吸着する三元触媒からなり、始動後の
暖機運転中に、上記上流側吸着触媒装置からのＨＣの脱
離が完了した後に触媒活性開始温度に達するように上記
上流側吸着触媒の下流側に離れて位置する下流側吸着触
媒装置と、各々の吸着触媒装置での吸着・脱離状態なら
びに触媒活性状態を検知する手段と、を備え、上記上流
側吸着触媒装置の触媒活性開始後でかつ上記上流側吸着
触媒装置からＨＣが脱離しているときまたは上記下流側
吸着触媒装置の触媒活性開始後でかつ上記下流側吸着触
媒装置からＨＣが脱離しているときに内燃機関の空燃比
を理論空燃比よりもリーンに制御することを特徴として
いる。

【００１７】特に、請求項２に係る発明は、上記上流側
吸着触媒装置の触媒活性開始後でかつ上記上流側吸着触
媒装置からＨＣが脱離しているときは上流側吸着触媒用
リーンシフト補正値を用いて空燃比をリーンに制御し、
上記下流側吸着触媒装置の触媒活性開始後でかつ上記下
流側吸着触媒装置からＨＣが脱離しているときは下流側
吸着触媒用リーンシフト補正値を用いて空燃比をリーン
に制御することを特徴としている。

【００１８】

【００１９】また、請求項３の発明では、各吸着触媒装
置からのＨＣ脱離量を検知し、脱離量が比較的多い吸着
触媒装置の脱離中は、脱離量が比較的少ない吸着触媒装
置の脱離中よりも、上記のリーン制御の際のリーン化率
をより大きく設定する。

【００２０】また、請求項４の発明では、内燃機関始動
時の温度条件に応じて、低温始動時は常温始動時よりも
リーン制御の際のリーン化率を大きくする。

【００２１】また、請求項５の発明では、各吸着触媒装
置の触媒の劣化を検知する手段を有し、上流側の吸着触
媒装置の劣化時は、下流側吸着触媒装置の脱離中におけ
るリーン制御のリーン化率を非劣化時よりも大きくす
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、複数の吸着触媒装置を
用いた排気浄化装置において、各吸着触媒装置の状態、
例えば吸着・脱離・触媒活性・劣化さらには脱離中のＨ
Ｃ濃度等を検知し、その結果に基づいて、活性を開始し
た触媒での空燃比が理論空燃比となるように機関空燃比
のリーン化を行うので、触媒の浄化作用を有効に活用し
て脱離ＨＣを転化することが可能となり、脱離中に触媒
で空燃比ずれが生じることによるＨＣあるいはＮＯｘの
悪化を抑制できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて説明する。

【００２４】図１は、本発明の一実施例の構成を示すも
のである。内燃機関１の吸気通路７には、コレクタ６の
上流側にスロットル弁４が介装されているとともに、エ
アフロメータ３およびエアクリーナ２がその上流側に介
装されている。上記スロットル弁４の開度は、スロット
ル弁開度センサ５によって検出される。また、吸気弁９
に向かって燃料を噴射するように、燃料噴射弁８が配置
されている。なお、１０は、ピストン１１によって画成
される燃焼室、１２は点火プラグ、１３は排気弁であ
る。

【００２５】内燃機関１の排気通路１４には、２つの吸
着触媒装置１７ａ，１７ｂが直列に配置されている。つ
まり、上流側吸着触媒装置１７ａと下流側吸着触媒装置
１７ｂとを備えている。この吸着触媒装置１７ａ，１７
ｂは、例えば、ゼオライト等のＨＣ吸着成分と貴金属等
の三元触媒成分とを混合した吸着触媒を、セラミックス
等からなる担体に担持させたものであって、活性状態で
は三元触媒として機能するとともに、低温時にＨＣを吸
着するＨＣ吸着機能を有している。各吸着触媒装置１７
ａ，１７ｂには、内部の温度を検出するための温度セン
サ１８ａ，１８ｂがそれぞれ配設されている。

【００２６】また、上記上流側吸着触媒装置１７ａのさ
らに上流側に、排気中の酸素濃度を検出するためのＯ₂
センサ１６が設けられている。なお、これに代えて、広
域型空燃比センサを用いることも可能である。そして、
上流側吸着触媒装置１７ａの下流側および下流側吸着触
媒装置１７ｂの下流側には、それぞれ、各吸着触媒装置
１７ａ，１７ｂの出口側での空燃比を検出する空燃比セ
ンサ１９ａ，１９ｂが配設されている。さらに、１５
は、上記内燃機関１の冷却水温度を検出する水温セン
サ、２１は、機関回転数センサであって、これらのセン
サ類の検出信号は、エアフロメータ３やスロットル弁開
度センサ５等の検出信号とともに、エンジンコントロー
ルユニット２０に入力される。

【００２７】エンジンコントロールユニット２０は、こ
れらの検出信号に基づいて、燃料噴射弁８からの燃料噴
射量や点火プラグ１２による点火時期等を制御してい
る。特に、Ｏ₂センサ１６の活性状態では、Ｏ₂センサ１
６の検出信号に基づく空燃比フィードバック制御を行う
とともに、空燃比センサ１９ａ，１９ｂの信号に基づい
てこの空燃比フィードバック制御の補正を行っている。
そして、後述するように、各吸着触媒装置１７ａ，１７
ｂの吸着・脱離状態や触媒活性状態の判定を行い、脱離
時に、空燃比のリーン補正を実行するようになってい
る。

【００２８】次に作用を説明する。

【００２９】図２は、上記実施例の内燃機関１における
空燃比制御に関するフローチャートを示している。この
フローチャートに示す処理は、内燃機関１のイグニッシ
ョンキーＯＮとともに開始されるもので、先ずステップ
１（図中、Ｓ１等と略記する）において、始動時水温Ｔ
ｗｓ及び触媒劣化度ＣＡＴｄを読み込む。

【００３０】触媒劣化度ＣＡＴｄは、吸着触媒装置１７
ａ，１７ｂの触媒劣化状態の推定値で、例えば触媒内の
Ｏ₂ストレージ能力の低下度合等から算出する。これ
は、例えば、触媒劣化が進みＯ₂ストレージ能力が低下
してくると、空燃比フィードバック制御中の触媒下流の
空燃比変動周波数が上昇し、触媒上流での空燃比変動周
波数に近付く、という特性に着目し、触媒前後の空燃比
の変動周波数の比が大きい程、触媒劣化度が大であると
するものである。図３は、その周波数比と触媒劣化度Ｃ
ＡＴｄとの関係の一例を示している。この触媒劣化度Ｃ
ＡＴｄの推定は常時行う必要はなく、例えば所定の運転
条件において周波数比を測定して触媒劣化度ＣＡＴｄを
求め、その結果を記憶しておいて次回始動時に読み込む
ようにすれば良い。なお、本実施例では、２つの吸着触
媒装置１７ａ，１７ｂの劣化度合いが等しいものとして
取り扱うので、例えば、上流側吸着触媒装置１７ａ前後
の周波数比つまりＯ₂センサ１６と空燃比センサ１９ａ
とによりそれぞれ検出された前後の周波数の比から上流
側吸着触媒装置１７ａの劣化度を求め、その結果を以下
のステップに反映させるようにしている。さらに、ステ
ップ１では、以降のステップで使用する触媒活性開始時
刻Ｔｍ１、Ｔｍ２に、十分大きな初期値ＴＭＡＸを代入
する。

【００３１】次のステップ２では、触媒活性開始温度推
定値Ｔｃａ１、Ｔｃａ２を読み込む。これは、触媒劣化
度ＣＡＴｄに応じて、例えば図４に示すような所定の特
性に沿って定められるものである。ここで下流側吸着触
媒装置１７ｂの活性開始温度Ｔｃａ２の方が上流側吸着
触媒装置１７ａの活性開始温度Ｔｃａ１よりも劣化に伴
う上昇傾向が緩やかである理由は、下流側吸着触媒装置
１７ｂは上流側吸着触媒装置１７ａほど高温にさらされ
ないため、実際には、上流側吸着触媒装置１７ａよりも
劣化しにくいことによる。

【００３２】次のステップ３では、始動後経過時間Ｔ
ｍ、冷却水温Ｔｗ、吸入空気量Ｑａ、機関回転数Ｎｅ、
スロットル弁開度ＴＶＯ、Ｏ₂センサ出力Ｖｏ２、空燃
比センサ電圧Ｖａ１，Ｖａ２および吸着触媒温度Ｔｃ
１，Ｔｃ２をそれぞれ読み込む。なお、このステップ３
以降のルーチンは、機関運転中、繰り返し実行される。

【００３３】ステップ４では、Ｑａ×ｋ／Ｎｅ（但し、
ｋは定数）として、基本燃料噴射量Ｔｐを算出する。

【００３４】次のステップ５では、Ｏ₂センサ出力Ｖｏ
２が第１の所定値ＶｓＬより小あるいは第２の所定値Ｖ
ｓＲより大であるかを判定し、Ｙｅｓの場合はＯ₂セン
サ１６が活性状態であると判断して、ステップ６以降の
空燃比フィードバック制御ルーチンに進む。またＮｏの
場合は、Ｏ₂センサ１６が活性前であると判断して後述
するステップ２７へ進む。

【００３５】ステップ６では、目標燃空比ＴＦＢＹＡを
１に設定する。

【００３６】ステップ７では、空燃比フィードバック制
御における制御定数ＰＲ，ＰＬ，ＩＲ，ＩＬを読み込
む。空燃比フィードバック制御は、これらの制御定数を
用いた一種の比例積分制御によってフィードバック補正
係数αを求めることにより行われる。なお、空燃比フィ
ードバック制御については、ステップ１２以降の説明に
関連して後述する。

【００３７】次のステップ８では、上流側吸着触媒装置
１７ａの温度Ｔｃ１が、その活性開始温度Ｔｃａ１以上
であるか否かを判定し、ここでＹｅｓの場合は、ステッ
プ９に進む。次に、ステップ９では、下流側吸着触媒装
置１７ｂの温度Ｔｃ２が、その活性開始温度Ｔｃａ２以
上であるか否かを判定し、ここでＹｅｓの場合は、ステ
ップ１０に、Ｎｏの場合は、ステップ２０に、それぞれ
進む。

【００３８】ステップ１０では、始動後最初にこのステ
ップに入ったときの始動後経過時間Ｔｍを下流側触媒活
性開始時刻Ｔｍ２に代入する。この段階では、各吸着触
媒装置１７ａ，１７ｂの状態は、図１２のフェーズ〜
にあり、ＨＣの脱離は主として下流側吸着触媒装置１
７ｂで生じていると考えられる。従って、ステップ１１
において、下流側吸着触媒用リーンシフト補正値ＰＳ２
を、リッチ用比例定数ＰＲに加算するとともに、リーン
用比例定数ＰＬから減算し、ステップ１２に進む。

【００３９】一方、ステップ９でＮｏとなる場合、各吸
着触媒装置１７ａ，１７ｂの状態は、図１２のフェーズ
〜にあり、脱離は主として上流側吸着触媒装置１７
ａで生じていると考えられる。従って、ステップ２０で
は、始動後最初にこのステップに入ったときの始動後経
過時間Ｔｍを上流側触媒活性開始時刻Ｔｍ１に代入し、
ステップ２１において、上流側吸着触媒用リーンシフト
補正値ＰＳ１を、リッチ用比例定数ＰＲに加算するとと
もに、リーン用比例定数ＰＬから減算し、ステップ１２
に進む。

【００４０】またステップ８でＮｏとなる場合は、各吸
着触媒装置１７ａ，１７ｂの状態は、図１２のフェーズ
〜であるため、リーンシフトを行っても脱離ＨＣを
転化することができないため、比例定数ＰＲ，ＰＬの補
正は行わず、そのままステップ１２に進む。

【００４１】ここで各リーンシフト補正値ＰＳ１、ＰＳ
２は、脱離濃度が高いほど大きくなるように定められ
る。本実施例では、始動時水温Ｔｗｓ、始動後経過時間
Ｔｍ、触媒劣化度ＣＡＴｄ、触媒温度Ｔｃ１，Ｔｃ２お
よび活性開始後経過時間Ｔｍ−Ｔｍ１，Ｔｍ−Ｔｍ２に
応じて、図５〜図９からそれぞれ求めた補正値の積とし
て、各リーンシフト補正値ＰＳ１、ＰＳ２を求めてい
る。ここで、図５に示すリーンシフト補正基準値、図６
に示すリーンシフト補正始動後時間補正値、および図７
に示すリーンシフト補正劣化補正値は、上流側吸着触媒
装置１７ａと下流側吸着触媒装置１７ｂの吸着量差に応
じて、リーンシフト補正値ＰＳ１、ＰＳ２を補正するた
めのものである。すなわち、図５では、上流側吸着触媒
装置１７ａと下流側吸着触媒装置１７ｂとで脱離濃度が
異なり、かつ低温始動時は前述のように吸着量が増加す
るので、これを補うように、始動時水温Ｔｗｓに応じて
リーンシフト補正基準値を定めている。図６では、吸着
時間の増加により吸着量が増加する分に応じた補正を行
うように、リーンシフト補正始動後時間補正値が設定さ
れている。図７では、前述したように、触媒劣化に伴い
下流側吸着触媒装置１７ｂの吸着量が増加するので、こ
れを補うようにリーンシフト補正劣化補正値が設定され
ている。

【００４２】一方、図８に示すリーンシフト補正触媒温
度補正値および図９に示すリーンシフト補正経過時間補
正値は、脱離特性に応じて、リーンシフト補正値ＰＳ
１、ＰＳ２を補正するためのものである。図８では、触
媒温度が高くなるほど脱離濃度が高くなるので、これを
補うように、リーンシフト補正触媒温度補正値が設定さ
れている。図９では、脱離が進むにつれ、触媒内に吸着
されていたＨＣ量が減少し０に近付くため、その脱離濃
度の低下に応じた補正を行うように、リーンシフト補正
経過時間補正値が設定されている。

【００４３】なお、図９に基づいて行う脱離濃度低下に
対する補正については、図５〜図７の値と吸入空気量の
積の積分値から図８の値と吸入空気量の積の積分値を減
じることにより、吸着残量を刻々求め、この残量に対し
補正を行う方法も考えられるが、本実施例では計算の簡
略化のため、図９のような特性に基づいて補正する前述
の方法としている。

【００４４】一方、リーンシフト補正値ＰＳ１、ＰＳ２
の別の算出方法として、空燃比センサ１９ａ，１９ｂの
出力から、例えば図１２のような特性に基づいて直接求
める方法を用いても良い。

【００４５】ステップ１２以降は、空燃比フィードバッ
ク制御の具体的な流れを示すルーチンである。また、こ
の空燃比フィードバック制御におけるＯ₂センサ出力Ｖ
ｏ２の変化およびこれに伴う空燃比フィードバック補正
係数αの変化の状態を、図１１に示す。なお、図１１の
（１）は、例えば初期状態としてリッチ用比例定数ＰＲ
とリーン用比例定数ＰＬとを等しく設定したときの状態
を示し、（２）は、空燃比のリーン化のために、ＰＲ＞
ＰＬとしたときの状態を示している。

【００４６】先ずステップ１２では、Ｏ₂センサ出力Ｖ
ｏ２が所定値Ｖｏｓより小さいか否かを判定する。所定
値Ｖｏｓより小さい場合は空燃比がリーンであると判断
し、ステップ１３に進む。ステップ１３では、前回のＯ
₂センサ出力Ｖｏ２ｂが所定値Ｖｏｓより小さいか否か
により、リッチからリーンに反転したか否かを判定す
る。前回の出力Ｖｏ２ｂも所定値Ｖｏｓより小さい場合
には、リーン状態が続いているので、ステップ１３から
ステップ１４に進み、補正係数αにリーン時補正分（リ
ーン用積分定数）ＩＬを加算する。前回の出力Ｖｏ２ｂ
が所定値Ｖｏｓ以上の場合は、リッチ→リーン反転時で
あり、ステップ１８に進み、補正係数αに、リーン反転
時補正分（リーン用比例定数）ＰＬを加算する。ここで
比例定数ＰＬは積分定数ＩＬに対し大きな値である。次
のステップ１５では、補正後の補正係数αと所定の上限
値αｈとの比較を行い、αｈ以上の場合はステップ１９
にてα＝αｈとする。

【００４７】一方、ステップ１２で、Ｏ₂センサ出力Ｖ
ｏ２が所定値Ｖｏｓ以上の場合は空燃比がリッチである
と判断し、ステップ２２に進む。ステップ２２では、前
回のＯ₂センサ出力Ｖｏ２ｂが所定値Ｖｏｓ以上である
か否かにより、リーンからリッチに反転したか否かを判
定する。前回の出力Ｖｏ２ｂも所定値Ｖｏｓより大きい
場合には、リッチ状態が続いているので、ステップ２２
からステップ２３に進み、補正係数αからリッチ時補正
分（リッチ用積分定数）ＩＲを減算する。前回の出力Ｖ
ｏ２ｂが所定値Ｖｏｓより小さい場合は、リーン→リッ
チ反転時であり、ステップ２５に進み、補正係数αから
リッチ反転時補正分（リッチ用比例定数）ＰＲを減算す
る。ここで比例定数ＰＲは積分定数ＩＲに対し大きな値
である。次のステップ２４では、補正後の補正係数αの
値と所定下限値αｌとの比較を行い、αｌ以下の場合は
ステップ２６にてα＝αｌとする。

【００４８】そして、次に、ステップ１６において、燃
料噴射量Ｔｉを、基本燃料噴射量Ｔｐ、フィードバック
補正係数αおよび目標燃空比ＴＦＢＹＡの積として求め
る。最後に、ステップ１７において、今回のＯ₂センサ
出力Ｖｏ２の値を、Ｖｏ２ｂに代入する。このような空
燃比フィードバック制御によって、図１１の（１）に示
すように、実際の空燃比がリッチ，リーンに周期的に変
化しつつ、時間平均空燃比が目標空燃比である理論空燃
比に収束することになる。

【００４９】なお、ステップ５において、Ｏ₂センサ１
６が活性前であり、フィードバック制御不可と判断した
場合は、ステップ２７に進み、オープンループ制御時の
目標燃空比ＴＦＢＹＡを算出する。このときの目標燃空
比ＴＦＢＹＡは、運転性確保のための燃料増量補正係数
であり、始動時水温Ｔｗｓおよび水温Ｔｗが低いほど、
また始動後経過時間Ｔｍが短いほど大きく設定され、１
以上の値をとる。そして、次のステップ２８では補正係
数αとして１を代入する。これにより燃料噴射量Ｔｉ
（ステップ１６）は、オープンループ制御されることに
なる。

【００５０】ところで、本実施例では、前述のようにＨ
Ｃ脱離時に空燃比フィードバック制御の比例定数ＰＲの
増量ならびに比例定数ＰＬの減量を行っている。このよ
うにすると、図１１（２）に示すように、空燃比の周期
的な変動におけるリッチ→リーンの変化がリーン→リッ
チの変化よりも早められ、空燃比がリーンとなる時間割
合が長くなるため、フィードバック制御を行いながらも
時間平均空燃比がリーン側にシフトすることになる。そ
して、このリーンシフトの程度つまりリーン化率は、比
例定数ＰＲを大きくするほど、また比例定数ＰＬを小さ
くするほど、大きなものとなる。本実施例では、前述し
たように、図１２の各フェーズに応じて最適となるよう
に比例定数ＰＲ，ＰＬが補正されるため、最適なリーン
化率となり、脱離したＨＣを触媒作用によって良好に転
化することができる。

【００５１】なお、上記実施例では、比例定数ＰＲ，Ｐ
Ｌの双方の補正によってリーンシフトを実現している
が、いずれか一方の補正によってもリーンシフトは可能
であり、あるいは、積分定数ＩＲ，ＩＬの一方もしくは
双方の補正によってもリーンシフトを実現できる。

【００５２】また、本発明は、各吸着触媒装置１７ａ，
１７ｂ下流の空燃比センサ１９ａ，１９ｂに代えてそれ
ぞれＯ₂センサを用いた構成においても同様に適用可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排気浄化装置の一実施例を示す構
成説明図。

【図２】この実施例における空燃比制御を示すフローチ
ャート。

【図３】触媒上流，下流の空燃比変動周波数比と触媒劣
化度ＣＡＴｄとの関係を示す特性図。

【図４】触媒劣化度ＣＡＴｄと触媒活性開始温度推定値
Ｔｃａｉとの関係を示す特性図。

【図５】始動時水温Ｔｗｓとリーンシフト補正基準値と
の関係を示す特性図。

【図６】始動後経過時間とリーンシフト補正始動後時間
補正値との関係を示す特性図。

【図７】触媒劣化度ＣＡＴｄとリーンシフト補正劣化補
正値との関係を示す特性図。

【図８】触媒温度Ｔｃ１，Ｔｃ２とリーンシフト補正触
媒温度補正値との関係を示す特性図。

【図９】活性開始後経過時間とリーンシフト補正経過時
間補正値との関係を示す特性図。

【図１０】空燃比センサの出力と空燃比フィードバック
係数補正値との関係を示す特性図。

【図１１】空燃比フィードバック制御におけるＯ₂セン
サ出力と補正係数αの変化を示し、（１）はＰＲ＝ＰＬ
のとき、（２）はＰＲ＞ＰＬのときのタイムチャート。

【図１２】吸着触媒装置を２つ直列に備えた排気浄化装
置における吸着および脱離の状態を示す特性図。

【符号の説明】

１…内燃機関８…燃料噴射弁１４…排気通路１５…水温センサ１６…Ｏ₂センサ１７ａ，１７ｂ…吸着触媒装置１８ａ，１８ｂ…触媒温度センサ２０…エンジンコントロールユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 ＥＲＵＺＡＢＺＡＢＢＦ０２Ｄ 41/06 ３０５Ｆ０２Ｄ 41/06 ３０５ＺＡＢＺＡＢ 41/14 ３１０ 41/14 ３１０ＬＺＡＢＺＡＢ (72)発明者田山彰神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (56)参考文献特開平７−232084（ＪＰ，Ａ) 特開平10−61426（ＪＰ，Ａ) 特開平５−10178（ＪＰ，Ａ) 特開平９−228828（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/04 305 F01N 3/08 F01N 3/18 F01N 3/20 F01N 3/24 F02D 41/06 305 F02D 41/14 310

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気系に配置され、排気ガス
中のＨＣ（炭化水素成分）を吸着する三元触媒からなる
上流側吸着触媒装置と、上記上流側吸着触媒装置に対し直列に配置され、排気ガ
ス中のＨＣを吸着する三元触媒からなり、始動後の暖機
運転中に、上記上流側吸着触媒装置からのＨＣの脱離が
完了した後に触媒活性開始温度に達するように上記上流
側吸着触媒の下流側に離れて位置する下流側吸着触媒装
置と、各々の吸着触媒装置での吸着・脱離状態ならびに触媒活
性状態を検知する手段と、を備え、上記上流側吸着触媒装置の触媒活性開始後でかつ上記上
流側吸着触媒装置からＨＣが脱離しているときまたは上
記下流側吸着触媒装置の触媒活性開始後でかつ上記下流
側吸着触媒装置からＨＣが脱離しているときに内燃機関
の空燃比を理論空燃比よりもリーンに制御することを特
徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】上記上流側吸着触媒装置の触媒活性開始
後でかつ上記上流側吸着触媒装置からＨＣが脱離してい
るときは上流側吸着触媒用リーンシフト補正値を用いて
空燃比をリーンに制御し、上記下流側吸着触媒装置の触
媒活性開始後でかつ上記下流側吸着触媒装置からＨＣが
脱離しているときは下流側吸着触媒用リーンシフト補正
値を用いて空燃比をリーンに制御することを特徴とする
請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】各吸着触媒装置からのＨＣ脱離量を検知
し、脱離量が比較的多い吸着触媒装置の脱離中は、脱離
量が比較的少ない吸着触媒装置の脱離中よりも、上記の
リーン制御の際のリーン化率をより大きく設定すること
を特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄
化装置。
【請求項４】内燃機関始動時の温度条件に応じて、低
温始動時は常温始動時よりもリーン制御の際のリーン化
率を大きくすることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】各吸着触媒装置の触媒の劣化を検知する
手段を有し、上流側の吸着触媒装置の劣化時は、下流側
吸着触媒装置の脱離中におけるリーン制御のリーン化率
を非劣化時よりも大きくすることを特徴とする請求項１
〜４のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。