JP3518348B2

JP3518348B2 - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP3518348B2
Application number: JP19154198A
Authority: JP
Inventors: 直人鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2004-04-12
Anticipated expiration: 2018-07-07
Also published as: JP2000018025A

Description

【発明の詳細な説明】

【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ＮＯ_X成分を除去
するＮＯ_X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ＮＯ_X
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】ＮＯ_X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ＮＯ_X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ＮＯ_X
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ＮＯ_Xを還元浄化するＮＯ_Xの吸放出作用を行
う。このＮＯ_X吸蔵還元触媒によるＮＯ_X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
Ｏ_X）が存在するとＮＯ_X吸蔵還元触媒はＮＯ_Xの吸収
作用を行うのと全く同じメカニズムで排気中のＳＯ_Xを
吸収するようになる。

【０００４】ところが、ＮＯ_X吸蔵還元触媒に吸収され
たＳＯ_X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、ＮＯ_X吸蔵還元触媒内に蓄積されやすい
傾向がある。ＮＯ_X吸蔵還元触媒内のＳＯ_X保持量が増
大すると、ＳＯ_Xを保持した分だけＮＯ_X吸蔵還元触媒
のＮＯ_X吸収容量が減少してしまう。このため、ＮＯ _X
吸蔵還元触媒内のＳＯ_X保持量が増大すると排気中のＮ
Ｏ_Xの除去を十分に行うことができなくなり、ＮＯ_X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】ＮＯ_X吸蔵還元触媒に吸収されたＳＯ_Xに
ついても、ＮＯ_X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ＮＯ_X吸蔵還元触媒内に保持された硫
酸塩は比較的安定であるため、通常のＮＯ_Xの放出、還
元浄化操作（以下「ＮＯ_X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ＳＯ_X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、
ＮＯ_X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】ＮＯ_X吸蔵還元触媒を高温にして再生操作
を行うことによりＮＯ_X吸蔵還元触媒のＳ被毒から回復
させるようにした排気浄化装置としては、例えば特開平
８−６１０５２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ＮＯ
_X吸蔵還元触媒をＳ被毒から回復させるために、ＮＯ _X
吸蔵還元触媒に保持されたＳＯ_X量が所定値以上に増大
し、かつ機関が特定の負荷領域（中高負荷領域）で運転
されている場合に、機関の一部気筒をリッチ空燃比で、
他の気筒をリーン空燃比で運転することによりＳ被毒を
解消するようにしている。機関の一部気筒をリッチ空燃
比で、他の気筒をリーン空燃比で運転することにより、
触媒には未燃燃料を含んだリッチ気筒の排気と酸素を多
量に含んだリーン空燃比気筒の排気とが流入するため、
触媒上で未燃燃料が燃焼し、触媒が高温になってＮＯ_X
吸蔵還元触媒に保持されたＳＯ_Xが放出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
８−６１０６５２号公報の装置では、Ｓ被毒解消のため
の回復操作実行頻度を充分に高くすることができず、Ｓ
被毒によりＮＯ_X吸蔵還元触媒の浄化効率が低下した状
態が長時間継続する場合がある。例えば、上記公報の装
置では、ＮＯ_X吸蔵還元触媒のＳＯ_X保持量が所定値を
越えて増大しても機関が特定の運転状態にならない限り
ＳＯ_X被毒の回復操作が行われない。

【０００８】このため、上記公報の装置では機関の運転
状態によってはＮＯ_X吸蔵還元触媒のＳＯ_X保持量が増
大した状態での運転が長時間継続する場合が生じ、ＮＯ
_X吸蔵還元触媒の浄化効率の低下により未浄化のＮＯ_X
が大気に放出されるような場合が生じる。本発明は上記
問題に鑑み、ＮＯ_X吸蔵還元触媒のＳ被毒解消のための
被毒回復操作を行う際にＮＯ_X吸蔵還元触媒の加熱を行
う条件を制限して燃費や排気性状の悪化を防止しなが
ら、ＮＯ_X吸蔵還元触媒のＳＯ_X保持量が増大した状態
が長時間継続することを防止する手段を提供することを
目的としている。

【０００９】

【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ＮＯ_X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ＮＯ_Xを放出、還元浄化するとともに、
排気中の被毒物質を吸着または吸収して前記ＮＯ_X吸放
出及び還元浄化の作用が低下するＮＯ_X吸蔵還元触媒
と、前記ＮＯ_X吸蔵還元触媒に吸着または吸収により保
持された前記被毒物質の量を推定する保持量推定手段
と、前記被毒物質の保持量が予め定めた判定値を越えて
増大した場合に、機関の運転条件が所定の加熱実施条件
になったときに前記ＮＯ_X吸蔵還元触媒を加熱してＮＯ
_X吸蔵還元触媒から前記被毒物質を放出させる加熱手段
と、前記加熱実施条件を前記被毒物質の保持量に応じて
設定する加熱実施条件設定手段と、を備えた内燃機関の
排気浄化装置が提供される。

【００１０】すなわち、請求項１の発明では、加熱実施
条件設定手段はＮＯ_X吸蔵還元触媒の被毒物質保持量に
応じてＮＯ_X吸蔵還元触媒の加熱を実施するための加熱
実施条件を、例えばＮＯ_X吸蔵還元触媒の被毒物質保持
量が増大するにつれて加熱実施条件が拡がるように設定
する。これにより、ＮＯ_X吸蔵還元触媒の被毒物質保持
量が増大するにつれてＮＯ_X吸蔵還元触媒の加熱が実施
されやすくなり、被毒物質保持量が増大した状態が長時
間継続することが防止される。

【００１１】請求項２に記載の発明によれば、前記加熱
実施条件は、前記ＮＯ_X吸蔵還元触媒の温度として設定
される請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供
される。すなわち、請求項２の発明では、加熱実施条件
はＮＯ_X吸蔵還元触媒温度として設定されており、例え
ば、触媒温度が所定の温度範囲にある場合にのみ触媒加
熱が実行される。そして、加熱実施条件設定手段はＮＯ
_X吸蔵還元触媒の被毒物質保持量に応じて上記所定温度
範囲を設定する。例えば、被毒物質保持量が増大した場
合には加熱実施条件設定手段は上記温度範囲が被毒物質
保持量の増大に応じて拡がるように設定する。これによ
り、被毒物質保持量が増大するにつれて、例えば触媒温
度が低い状態でも加熱が実施されるようになり被毒物質
保持量が増大した状態が長時間継続することが防止され
る。

【００１２】請求項３に記載の発明によれば、前記加熱
実施条件は、機関の負荷条件として設定される請求項１
に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。すなわ
ち、請求項３の発明では、加熱実施条件は機関の負荷条
件（例えば機関負荷、回転数等）として設定されてお
り、機関負荷条件が所定範囲にある場合にのみ触媒加熱
が実行される。また、加熱実施条件設定手段はＮＯ_X吸
蔵還元触媒の被毒物質保持量に応じて上記負荷条件の所
定範囲を設定する。例えば、被毒物質保持量が増大する
につれて上記所定の負荷条件範囲は拡大するように設定
され、機関運転中に加熱が実施される機会が増大する。
これにより、ＮＯ_X吸蔵還元触媒の被毒物質保持量が増
大した状態が長時間継続することが防止される。

【００１３】請求項４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ＮＯ_X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Ｎ
Ｏ_Xを放出、還元浄化するとともに、排気中の被毒物質
を吸着または吸収して前記ＮＯ_X吸放出及び還元浄化の
作用が低下するＮＯ_X吸蔵還元触媒と、前記ＮＯ_X吸蔵
還元触媒に吸着または吸収により保持された前記被毒物
質の量を推定する保持量推定手段と、前記被毒物質の保
持量が予め定めた判定値を越えて増大した場合に、機関
の運転条件が所定の加熱実施条件になったときに前記Ｎ
Ｏ_X吸蔵還元触媒を加熱してＮＯ_X吸蔵還元触媒から前
記被毒物質を放出させる加熱手段と、前記加熱実施条件
を機関運転状態の履歴に応じて設定する加熱実施条件設
定手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置が提供され
る。

【００１４】すなわち、請求項４の発明ではＮＯ_X吸蔵
還元触媒の加熱実施条件は機関運転状態の履歴に応じて
設定される。例えば、触媒温度が所定の下限温度以上で
触媒加熱を実施するように加熱実施条件が定められてい
るとすると、触媒温度が高くなるような状態で運転され
る頻度の高い機関では触媒温度が上記下限温度を越えて
加熱が実行される頻度が高く、ＮＯ_X吸蔵還元触媒の被
毒物質保持量が増大した状態が長時間継続する可能性は
低い。一方、触媒温度が高くなるような状態での運転頻
度が低い機関では加熱が実行される頻度が低くなり、Ｎ
Ｏ_X吸蔵還元触媒の被毒物質保持量が増大した状態が長
時間継続する可能性が高くなる。そこで、本発明では機
関運転状態の過去の履歴から、例えば機関が触媒温度が
高くなるような状態で運転される頻度が低いと判断され
る場合には、加熱実施条件がＮＯ _X吸蔵還元触媒の被毒
物質保持量が増大するにつれてを拡大されるように（例
えば加熱を実施する触媒温度下限値が被毒物質保持量の
増大につれて低くなるように）加熱実施条件を設定す
る。これにより、機関の運転状態にかかわらずＮＯ_X吸
蔵還元触媒の被毒物質保持量が増大した状態が長時間継
続する事態が防止される。

【００１５】請求項５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ＮＯ_X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Ｎ
Ｏ_Xを放出、還元浄化するとともに、排気中の被毒物質
を吸着または吸収して前記ＮＯ_X吸放出及び還元浄化の
作用が低下するＮＯ_X吸蔵還元触媒と、前記ＮＯ_X吸蔵
還元触媒に吸着または吸収により保持された前記被毒物
質の量を推定する保持量推定手段と、前記被毒物質の保
持量が予め定めた判定値を越えて増大した場合に、機関
の運転条件が所定の加熱実施条件になったときに前記Ｎ
Ｏ_X吸蔵還元触媒を加熱してＮＯ_X吸蔵還元触媒から前
記被毒物質を放出させる加熱手段と、前記加熱実施条件
を機関の燃料性状に応じて設定する加熱実施条件設定手
段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置が提供される。

【００１６】すなわち、請求項５の発明では燃料性状に
応じて加熱実施条件が設定される。ＮＯ_X吸蔵還元触媒
中に保持される被毒物質の量の増大速度は燃料性状によ
り変化する。例えば、燃料に硫黄成分が多量に含まれる
場合にはＮＯ_X吸蔵還元触媒に吸収、保持されるＳＯ_X
量の増加速度が大きいため、加熱（被毒回復操作）実行
頻度を高くする必要がある。そこで、本発明ではＮＯ_X
吸蔵還元触媒に被毒物質が蓄積されやすい性状の燃料が
使用される場合には加熱実施条件を広く設定し機関運転
中ＮＯ_X吸蔵還元触媒の加熱が実施される頻度が増大す
るようにする。これにより、燃料性状にかかわらずＮＯ
_X吸蔵還元触媒の被毒物質保持量が増大した状態が長時
間継続する事態が防止される。

【００１７】請求項６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ＮＯ_X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Ｎ
Ｏ_Xを放出、還元浄化するとともに、排気中の被毒物質
を吸着または吸収して前記ＮＯ_X吸放出及び還元浄化の
作用が低下するＮＯ_X吸蔵還元触媒と、前記ＮＯ_X吸蔵
還元触媒に吸着または吸収により保持された前記被毒物
質の量を推定する保持量推定手段と、前記被毒物質の保
持量が予め定めた判定値を越えて増大した場合に、機関
の運転条件が所定の加熱実施条件になったときに前記Ｎ
Ｏ_X吸蔵還元触媒を加熱してＮＯ_X吸蔵還元触媒から前
記被毒物質を放出させる、加熱手段と、前記加熱実施条
件を機関冷却水温度に応じて設定する加熱実施条件設定
手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置が提供され
る。

【００１８】すなわち、請求項６の発明では、加熱実施
条件は機関冷却水温度条件として設定される。例えば、
機関始動直後等で冷却水温度が低い場合には通常でも機
関燃焼室から比較的多量のＨＣが排出される。このた
め、機関冷却水温度が低い場合には機関暖機完了後に較
べて燃料供給量を少量増大させることにより排気中のＨ
Ｃの量を増大させることができる。排気中のＨＣはＮＯ
_X吸蔵還元触媒上で排気中の酸素と反応して燃焼するた
め、ＮＯ_X吸蔵還元触媒の昇温に寄与することになる。
すなわち、冷却水温度が低い場合には冷却水温度が高い
場合に較べて少ない燃料増量量で容易にＮＯ_X吸蔵還元
触媒の昇温が可能となる。そこで、請求項６の発明で
は、冷却水温度に応じて加熱実施条件を設定し、例えば
機関始動時等の冷却水温度が低い場合には加熱実施条件
を拡大して機関運転中に加熱が実施される機会を増大さ
せるようにしている。これにより、ＮＯ_X吸蔵還元触媒
の被毒物質保持量が増大した状態が機関始動後長時間継
続することが防止される。

【００１９】

【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。

【００２０】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。

【００２１】共通排気通路２上には、後述するＮＯ_X吸
蔵還元触媒７が配置されている。図１に２９ａ、２９ｂ
で示すのは、個別排気通路２ａ、２ｂのスタートキャタ
リスト５ａ、５ｂ上流側に配置された空燃比センサ、３
１で示すのは、排気通路２のＮＯ_X吸蔵還元触媒７出口
に配置された空燃比センサである。空燃比センサ２９
ａ、２９ｂ及び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。

【００２２】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は上記の基本制御を行う他に、
後述するようにＮＯ_X吸蔵還元触媒７に吸収されたＳＯ
_X等の被毒物質量を推定する保持量推定手段、ＮＯ_X吸
BR>蔵還元触媒７を加熱する加熱手段及び、加熱実施条
件を設定する加熱実施条件設定手段としても機能してい
る。

【００２３】ＥＣＵ３０の入力ポートには、空燃比セン
サ２９ａ、２９ｂからスタートキャタリスト５ａ、５ｂ
入口における排気空燃比を表す信号と、空燃比センサ３
１からＮＯ_X吸蔵還元触媒７出口における排気空燃比を
表す信号が、また、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比す
る信号がそれぞれ入力されている他、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入力されている。更に、本実
施形態では、ＥＣＵ３０の入力ポートには機関１のアク
セルペダル（図示せず）近傍に配置したアクセル開度セ
ンサ３７から運転者のアクセルペダル踏込み量（アクセ
ル開度）を表す信号と、機関冷却水通路（図示せず）に
設けられた冷却水温度センサ３９から冷却水温度を表す
信号とが、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１１１から１
１４に接続されている。

【００２４】本実施形態では、ＥＣＵ３０は機関１を機
関の燃料噴射量、すなわち機関負荷に応じて以下の５つ
の燃焼モードで運転する。リーン空燃比成層燃焼（圧縮行程１回噴射）リーン空燃比均質混合気／成層燃焼（吸気行程／圧
縮行程２回噴射）リーン空燃比均質混合気燃焼（吸気行程１回噴射）理論空燃比均質混合気燃焼（吸気行程１回噴射）リッチ空燃比均質混合気燃焼（吸気行程１回噴射）すなわち、機関１の軽負荷運転領域では、リーン空燃
比成層燃焼が行なわれる。この状態では、筒内燃料噴射
は各気筒の圧縮行程後半に１回のみ行なわれ噴射された
燃料は気筒点火プラグ近傍に可燃空燃比混合気の層を形
成する。また、この運転状態での燃料噴射量は極めて少
なく、気筒内の全体としての空燃比は３０程度から２０
程度になる。

【００２５】また、上記の状態から負荷が増大して低
負荷運転領域になると、上記リーン空燃比均質混合気
／成層燃焼が行なわれる。機関負荷が増大するにつれて
気筒内に噴射する燃料は増量されるが、上記成層燃焼
では燃料噴射を圧縮行程後半に行なうため、噴射時間が
限られてしまい成層させることのできる燃料量には限界
がある。そこで、この負荷領域では圧縮行程後半の燃料
噴射だけでは不足する燃料の量を予め吸気行程前半に噴
射することにより目標量の燃料を気筒に供給するように
している。吸気行程前半に気筒内に噴射された燃料は着
火時までに極めてリーンな均質混合気を生成する。圧縮
行程後半ではこの極めてリーンな均質混合気中に更に燃
料が噴射され点火プラグ近傍に着火可能な可燃空燃比混
合気の層が生成される。着火時にはこの可燃空燃比混合
気層が燃焼を開始し周囲の希薄な混合気層に火炎が伝播
するため安定した燃焼が行なわれるようになる。この状
態では吸気行程と圧縮行程での噴射により供給される燃
料量はより増量されるが、全体としての空燃比はやや
低いリーン（例えば空燃比で２５以下程度）になる。

【００２６】更に機関負荷が増大すると、機関１では
リーン空燃比均質混合気燃焼が行なわれる。この状態で
は燃料噴射は吸気行程前半に１回のみ実行され、燃料噴
射量は上記より更に増量される。この状態で気筒内に
生成される均質混合気は理論空燃比に比較的近いリーン
空燃比となる。更に機関負荷が増大して機関高負荷運転
領域になると、の状態から更に燃料が増量され、の
理論空燃比均質混合気運転が行なわれる。この状態で
は、気筒内には理論空燃比の均質な混合気が生成される
ようになり、機関出力が増大する。また、更に機関負荷
が増大して機関の全負荷運転になると、の状態から燃
料噴射量が更に増量されのリッチ空燃比均質混合気運
転が行なわれる。この状態では、気筒内に生成される均
質混合気の空燃比はリッチになる。

【００２７】本実施形態では、アクセル開度（運転者の
アクセルペダル踏込み量）と機関回転数とに応じて予め
実験等に基づいて最適な運転モード（上記から）が
設定されており、ＥＣＵ３０のＲＯＭにアクセル開度と
機関回転数とを用いたマップとして格納してある。機関
１運転中、ＥＣＵ３０はアクセル開度センサ３７で検出
したアクセル開度と機関回転数とに基づいて、現在上記
からのいずれの運転モードを選択すべきかを決定
し、それぞれのモードに応じて燃料噴射量及び燃料噴射
時期及び回数を決定する。

【００２８】すなわち、上記からのモード（リーン
空燃比燃焼）が選択された場合には、ＥＣＵ３０は上記
からのモード毎に予め準備されたマップに基づい
て、アクセル開度と機関回転数とから燃料噴射量を決定
する。又、上記とのモード（理論空燃比またはリッ
チ空燃比均質混合気燃焼）が選択された場合には、ＥＣ
Ｕ３０は上記とのモード毎に予め準備されたマップ
に基づいて、吸気圧センサ３３で検出された吸気圧力と
機関回転数とに基づいて燃料噴射量を設定する。

【００２９】又、モード（理論空燃比均質混合気燃
焼）が選択された場合には、ＥＣＵ３０は更に上記によ
り算出した燃料噴射量を、機関排気空燃比が理論空燃比
となるように空燃比センサ２９ａ、２９ｂの出力に基づ
いてフィードバック補正する。上述のように、本実施形
態の機関１では機関負荷が増大するにつれて燃料噴射量
が増量され、燃料噴射量に応じて運転モードが変更され
る。このため、以下の説明では燃料噴射量を機関負荷を
表すパラメータとして各モード共通に使用することとし
ている。

【００３０】次に、本実施形態のスタートキャタリスト
５ａ、５ｂ及びＮＯ_X吸蔵還元触媒について説明する。
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、ＣＯ、ＮＯ_X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ＮＯ_Xを充分に浄化することはできな
い。

【００３１】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ＮＯ_X吸蔵還元触
媒７について説明する。本実施形態のＮＯ_X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。ＮＯ_X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ＮＯ_X（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ＮＯ_Xを放出するＮ
Ｏ_Xの吸放出作用を行う。

【００３２】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（すなわち排気の空燃比が
理論空燃比より大きく（リーンに）なると）、これら酸
素は白金Ｐｔ上にＯ₂ ^-またはＯ^2-の形で付着し、排気
中のＮＯ_Xは白金Ｐｔ上のＯ₂ ^-またはＯ^2-と反応し、
これによりＮＯ₂が生成される。また、流入排気中のＮ
Ｏ₂及び上記により生成したＮＯ ₂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ＮＯ_X
がＮＯ_X吸収剤内に硝酸塩の形で吸収されるようにな
る。

【００３３】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、排気の空燃比が理論空燃比以下（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
ＨＣ、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。

【００３４】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、ＮＯ_X吸蔵還元触媒は流入する排
気中のＮＯ_Xを吸収する。また、機関１がリッチ空燃比
で運転されると、ＮＯ_X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ＮＯ_X吸蔵還元触媒７に吸収されたＮＯ_X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
Ｏ_X吸蔵還元触媒からのＮＯ_X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。

【００３５】本実施形態では、ＥＣＵ３０はＮＯ_X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ＮＯ_X量を推定する。ＮＯ_X吸蔵還元
触媒７に単位時間当たりに吸収されるＮＯ_X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
Ｏ_X量、すなわち機関１で単位時間当たりに生成される
ＮＯ_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ＮＯ_X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ＮＯ_X吸蔵還元触媒に吸収されるＮＯ_X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（アクセ
ル開度、機関回転数、吸入空気量、吸気圧力、空燃比、
燃料供給量など）を変えて機関が単位時間当たりに発生
するＮＯ _X量を実測し、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７に単位時
間当たりに吸収されるＮＯ_X量を、例えば機関負荷（燃
料噴射量）と機関回転数とを用いた数値マップの形でＥ
ＣＵ３０のＲＯＭに格納している。ＥＣＵ３０は一定時
間毎（上記の単位時間毎）に機関負荷（燃料噴射量）と
機関回転数とからこのマップを用いて単位時間当たりに
ＮＯ_X吸蔵還元触媒に吸収されたＮＯ_X量を算出し、Ｎ
Ｏ_XカウンタをこのＮＯ_X吸収量だけ増大させる。これ
によりＮＯ_Xカウンタの値は常にＮＯ_X吸蔵還元触媒７
に吸収されたＮＯ_X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ＮＯ_Xカウンタ
の値が所定値に到達したときに、短時間機関の運転空燃
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、ＮＯ_X吸蔵還元触媒から吸収したＮＯ_X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ＮＯ_X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ＮＯ_X吸蔵
還元触媒からＮＯ_Xが放出、還元浄化された後はＮＯ_X
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ＮＯ_X吸収量に応じてリッチスパイ
クを行なうことにより、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７は適切に
再生され、ＮＯ_X吸蔵還元触媒が吸収したＮＯ_Xで飽和
することが防止される。

【００３６】ところが、排気中に硫黄酸化物（ＳＯ_X）
が含まれているとリーン条件下では上記のＮＯ_X吸収と
全く同じメカニズムでＳＯ_Xが硫酸塩（例えばＢａＳＯ
₄）の形でＮＯ_X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ＮＯ_X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ＮＯ_X吸蔵還元触
媒からＳＯ_Xを放出させるにはＮＯ_Xの放出の際より高
温の条件が必要とされる。このため、通常のＮＯ_X吸蔵
還元触媒の再生操作では十分にＳＯ_Xを放出させること
ができず、徐々にＳＯ_Xが吸収剤内に蓄積されてしまい
ＮＯ_Xの吸収に関与できる吸収剤の量が減少する。この
ため、ＳＯ_Xの蓄積によりＮＯ_X吸蔵還元触媒のＮＯ_X
吸収容量が低下する、いわゆるＮＯ_X吸蔵還元触媒のＳ
被毒が生じることになる。

【００３７】Ｓ被毒を解消するためには、ＮＯ_X吸蔵還
元触媒を通常のＮＯ_X放出のための再生操作時の温度
（例えば２５０℃程度以上）より高温の被毒回復温度
（例えば６００℃以上）に維持し、かつＮＯ_X吸蔵還元
触媒に流入する排気空燃比を理論空燃比以下の空燃比
（リッチ空燃比）に保持することが必要となる。従っ
て、Ｓ被毒を解消する際にＮＯ_X吸蔵還元触媒の温度が
上記被毒回復温度より低い場合にはＮＯ_X吸蔵還元触媒
７を加熱して上記被毒回復温度以上になるまで昇温する
必要がある。本実施形態では、後述するようにＮＯ_X吸
蔵還元触媒７の被毒回復はＮＯ_X吸蔵還元触媒７を被毒
回復温度まで加熱する昇温操作と、温度が上昇したＮＯ
_X吸蔵還元触媒７をリッチ空燃比雰囲気に保持すること
によりＮＯ_X吸蔵還元触媒からＳＯ_Xを放出させる回復
操作との２つの操作により行われる。

【００３８】一方、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７の温度は機関
運転状態（排気温度）により大きく変化するため、機関
運転状態によってはＮＯ_X吸蔵還元触媒７温度が上記被
毒回復温度より大幅に低い場合がある。このような場合
にＮＯ_X吸蔵還元触媒７の昇温操作を行うと加熱のため
に消費されるエネルギーが増大し、機関の燃費の悪化等
を生じる原因となる。そこで、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７の
温度が被毒回復温度より大幅に低い場合にはＳＯ_X保持
量が所定値に到達しても被毒回復操作を実施せず、機関
運転条件の変化によりＮＯ_X吸蔵還元触媒温度が被毒回
復温度付近まで上昇するのを待つようにして燃費の悪化
を防止する必要がある。ところが、この場合にＮＯ_X吸
蔵還元触媒７の昇温操作を行う温度範囲を固定してしま
うと、機関が触媒温度がこの温度範囲以外となる運転条
件で長時間運転される場合にはＳＯ_X保持量が増大して
も被毒回復操作が実行されないためＮＯ _X吸蔵還元触媒
７のＳＯ_X保持量は増大を続けることになる。ＳＯ_X保
持量が増大し続けると、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７のＮＯ_X
吸収容量が低下してしまい少量のＮＯ_Xを吸収しただけ
で触媒がＮＯ_Xで飽和してしまうため、機関運転中に未
浄化のＮＯ_Xが大気に放出されるようになる場合が生じ
る。

【００３９】そこで、本実施形態では昇温操作を行う触
媒温度範囲をＮＯ_X吸蔵還元触媒７のＳＯ_X保持量が増
大するにつれて拡げるようにしてＮＯ_X吸蔵還元触媒の
飽和を防止している。これにより、ＮＯ_X吸蔵還元触媒
のＳＯ_X保持量が大きくなるほど昇温操作を行う触媒温
度範囲が拡がるため、低い触媒温度でも被毒回復操作が
実行されるようになる。このため、機関が触媒温度が低
い運転条件で継続的に運転されたような場合でもＳＯ_X
保持量がある程度増大すると被毒回復操作が実行される
ようになり、ＮＯ_X吸蔵還元触媒の吸収容量が回復する
のでＮＯ_X吸蔵還元触媒の飽和による未浄化のＮＯ_Xの
放出が生じることが防止される。

【００４０】図２は、本実施形態のＮＯ_X吸蔵還元触媒
７の被毒回復条件判定操作を説明するフローチャートで
ある。本操作は、ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行さ
れるルーチンにより行われる。本操作では、ＥＣＵ３０
はＮＯ_X吸蔵還元触媒７のＳＯ_X保持量ＣＳＯＸとＮＯ
_X吸蔵還元触媒温度ＴＣＡＴとに基づいて後述するＮＯ
_X吸蔵還元触媒の昇温操作（加熱操作）と回復操作との
実行可否を判断すると共に、昇温操作の実行条件をＮＯ
_X吸蔵還元触媒７のＳＯ_X保持量ＣＳＯＸに応じて設定
する。

【００４１】前述のように、本実施形態ではＮＯ_X吸蔵
還元触媒７のＳＯ_X保持量ＣＳＯＸが予め定めた量ＣＳ
ＯＸ₀以上に増大した場合には、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７
の温度ＴＣＡＴに基づいて、昇温及び回復操作の実行可
否を判定する。図４は、本実施形態における触媒温度Ｔ
ＣＡＴとＮＯ_X吸蔵還元触媒７の昇温／回復操作の実行
判定値を説明する図である。図４において、Ｔ₁は昇温
操作実行を許可する下限温度を、Ｔ₂は回復操作実行を
許可する下限温度、Ｔ₃は回復操作実行を許可する上限
温度である。この結果、本実施形態では図４に示すよう
に、ＴＣＡＴ＜Ｔ₁（図４領域Ｉ）及びＴＣＡＴＥ≧Ｔ
₃（図４領域ＩＶ）の触媒温度領域ではＳＯ_X保持量が
増大しても昇温操作も回復操作も実行しない。また、Ｔ
₁≦ＴＣＡＴ＜Ｔ₂（図４領域ＩＩ）の触媒温度領域で
は昇温操作と回復操作との両方を行い、Ｔ₂≦ＴＣＡＴ
＜Ｔ₃（図４領域ＩＩＩ）の触媒温度領域では回復操作
のみを実行する。後述するように、本実施形態では機関
１の運転空燃比を制御してＮＯ_X吸蔵還元触媒に流入す
る排気中のＨＣ、ＣＯと酸素とを増大させることにより
ＮＯ_X吸蔵還元触媒の昇温操作を行う。このため、触媒
温度が低い場合には昇温に時間を要し機関燃費や排気性
状が悪化する場合がある。そこで、本実施形態では触媒
温度ＴＣＡＴが下限値Ｔ₁より低い場合には被毒回復
（昇温操作と回復操作）を実行しないこととして燃費と
排気性状の悪化を防止している。また、同様に本実施形
態では回復操作時には触媒に理論空燃比近傍のリッチ空
燃比の排気を供給するため、触媒温度が高い場合に回復
操作を実行すると排気中のＨＣ、ＣＯ成分の酸化により
触媒温度が過度に上昇する場合がある。そこで、本実施
形態では触媒温度が上限値Ｔ₃より高い場合には被毒回
復操作を実行しないようにして触媒の過熱を防止してい
る。

【００４２】図５は、本実施形態における温度判定値Ｔ
₁、Ｔ₂、Ｔ₃とＮＯ_X吸蔵還元触媒７のＳＯ_X保持量
ＣＳＯＸとの関係を示す図である。図５に示すように本
実施形態では、Ｔ₃とＴ₂はＳＯ_X保持量ＣＳＯＸの値
にかかわらず一定値（Ｔ₃≒７００℃、Ｔ₂≒６００
℃）に設定される。また、昇温操作実行の下限値Ｔ
₁は、ＣＳＯＸ≦ＣＳＯＸ₀の範囲では一定値（Ｔ₁≒
５５０℃）に設定されるが、ＣＳＯＸ＞ＣＳＯＸ₀の範
囲では、ＳＯ_X保持量ＣＳＯＸが増大するにつれて低下
するように設定されている。これにより、ＮＯ_X吸蔵還
元触媒のＳＯ_X保持量が増大するにつれて低い触媒温度
でも被毒回復操作が実行されるようになり、ＮＯ_X吸蔵
還元触媒の吸収容量の低下が防止される。なお、Ｔ₃の
値は本実施形態ではＣＳＯＸの値にかかわらず一定値と
されているが、Ｔ₁とは逆にＣＳＯＸ＞ＣＳＯＸ₀の範
囲ではＣＳＯＸが増大するにつれて上昇するように設定
して被毒回復実行領域を拡げるようにしても良い。

【００４３】次に、図２の被毒回復実行条件の判定操作
について説明する。図２において操作がスタートする
と、ステップ２０１では触媒温度ＴＣＡＴとＮＯ_X吸蔵
還元触媒７のＳＯ_X保持量ＣＳＯＸが読み込まれる。本
実施形態では、ＮＯ_X吸蔵還元触媒７に吸収、保持され
たＳＯ_X量を推定するためにＳＯ_XカウンタＣＳＯＸを
用いている。ＮＯ_X吸蔵還元触媒７に単位時間当たりに
吸収されるＳＯ_X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ＳＯ_X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ＳＯ_X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ＮＯ_X吸蔵還元触媒に吸収されるＳＯ
_X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（アクセル開度、機関回転数、吸入空気量、吸気
圧力、空燃比、燃料供給量など）を変えて機関が単位時
間当たりに発生するＳＯ_X量を実測し、ＮＯ_X吸蔵還元
触媒７に単位時間当たりに吸収されるＳＯ_X量を算出す
るとともに、例えば機関負荷（燃料噴射量）と機関回転
数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）に機関負荷（燃料噴射量）と機関回転数と
からこのマップを用いて単位時間当たりにＮＯ_X吸蔵還
元触媒に吸収されたＳＯ_X量を算出し、ＳＯ_Xカウンタ
ＣＳＯＸをこのＳＯ_X吸収量だけ増大させる。これによ
りＣＳＯＸの値は常にＮＯ_X吸蔵還元触媒７のＳＯ_X保
持量を表すようになる。

【００４４】また、ＮＯ_X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。ＮＯ_X吸蔵還元触媒７の単位時間当た
りの温度変化は、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。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
当たりの触媒温度変化量を算出し、機関始動時の冷却水
温度をＮＯ_X吸蔵還元触媒７温度の初期値として用い
て、上記温度変化量を逐次積算して現在のＮＯ_X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。

【００４５】ステップ２０１でＴＣＡＴとＣＳＯＸを読
み込んだ後、ステップ２０３では現在被毒回復操作実行
中か否かを表すフラグＸＳの値が判定され、ＸＳ＝１
（実行中）の場合には後述するステップ２１３に進む。
又、現在被毒回復操作を実行中でない場合にはステップ
２０５に進み、ＳＯ_X保持量ＣＳＯＸが予め定めた値Ｃ
ＳＯＸ₀を越えて増大しているか否かを判断する。ステ
ップ２０５でＣＳＯＸ≦ＣＳＯＸ₀であった場合にはＮ
Ｏ_X吸蔵還元触媒７のＳＯ_X保持量は少なく被毒回復操
作を実行する必要はないので本操作はステップ２０７以
下を実行することなく終了する。

【００４６】一方、ＣＳＯＸ＞ＣＳＯＸ₀であった場合
には、ステップ２０７に進み、図５の関係からＣＳＯＸ
の値に基づいて温度判定値Ｔ₁、Ｔ₂、Ｔ₃を設定す
る。そして、ステップ２０９、２１１では現在の触媒温
度とＴ₁、Ｔ₃との比較を行い、ＴＣＡＴ＜Ｔ₁（ステ
ップ２０９）及びＴＣＡＴ≧Ｔ₃（ステップ２１１）の
場合には被毒回復を実行せずにそのまま操作を終了す
る。又、Ｔ₁≦ＴＣＡＴ＜Ｔ₃の場合にはステップ２１
３に進む。

【００４７】ステップ２１３では、現在の触媒温度ＴＣ
ＡＴに基づいて触媒の昇温操作を実行するか否かが決定
される。すなわち、現在の触媒温度ＴＣＡＴが判定値Ｔ
₂以上の場合には昇温操作実行フラグＸＨの値が０に設
定され（ステップ２１５）、ＴＣＡＴがＴ₂より低い場
合にはフラグＸＨの値が１に設定される（ステップ２１
７）。フラグＸＨの値が１に設定されると、後述の昇温
／回復操作（図３）において触媒７の昇温操作（図３ス
テップ３０３）が実行される。なお、本実施形態では、
被毒回復操作実行中（ステップ２０３でＸＳ＝１）は、
ステップ２０５から２１１の操作は実行されないが、被
毒回復操作実行中であってもステップ２１３以下の操作
は実行される。これにより、被毒回復操作中であっても
触媒温度ＴＣＡＴがＴ₂より低下した場合にはフラグＸ
Ｈの値が１に設定されて触媒の昇温操作が実行されるよ
うになる。

【００４８】ステップ２１５または２１７終了後、ステ
ップ２１９とステップ２２１とでは被毒回復操作実行フ
ラグＸＳと回復操作実行フラグＸＲとの値がそれぞれ１
にセットされて本操作は終了する。図３は本実施形態の
ＮＯ_X吸蔵還元触媒７の昇温及び回復操作を説明するフ
ローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により一定時
間毎に実行されるルーチンにより行われる。

【００４９】図３、ステップ３０１では昇温操作実行フ
ラグＸＨの値が１か否かが判定され、ＸＨ＝１（昇温操
作実行）であった場合にはステップ３０３に進み昇温操
作を実行した後操作を終了する。また、ＸＨ＝０の場合
（図２ステップ２１３で触媒温度がＴ₂以上であり昇温
操作が必要ない場合）にはステップ３０５以下が実行さ
れる。

【００５０】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ＮＯ_X吸蔵還元触媒７の昇温を
行う。ＥＣＵ３０は機関の運転条件（アクセル開度、機
関回転数、吸入空気量、吸気圧力、空燃比、燃料供給量
など）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
燃比近傍のリッチ空燃比（１４．２５の空燃比）となっ
ているが、最初から全気筒を合流後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、ＮＯ_X吸蔵還元触媒上ではＨＣ、Ｃ
Ｏ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。

【００５１】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。一方、ステップ３
０１で触媒温度がＴ₂に到達していた（ＸＨ＝１）場合
には、ステップ３０５に進み回復操作実行フラグＸＲの
値が判定され、ＸＲ＝０であった場合にはステップ３０
７以下を実行することなく本操作は終了する。すなわ
ち、回復操作は行われない。また、ステップ３０５でＸ
Ｒ＝１であった場合にはステップ３０７に進み回復操作
が実行される。

【００５２】本実施形態では、回復操作中機関１の全気
筒は理論空燃比よりややリッチな空燃比（例えば空燃比
で１４．２５程度）で運転される。これにより、ＮＯ_X
吸蔵還元触媒７は高温かつリッチ空燃比雰囲気に保持さ
れるため、ＮＯ_X吸蔵還元触媒から吸収したＳＯ_Xが放
出されるようになる。ステップ３０９は、ＳＯ_Xカウン
タの減算操作を示している。回復操作実行中ＮＯ_X吸蔵
還元触媒からはＳＯ_Xが放出されるため、触媒７のＳＯ
_X保持量は低下する。このため、ステップ３０９ではＳ
Ｏ_XカウンタＣＳＯＸの値は、被毒回復操作開始後ステ
ップ３０９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（本操作の
実行間隔）当たりにＮＯ_X吸蔵還元触媒から放出される
ＳＯ_X量である。これにより、回復操作実行中もＳＯ_X
カウンタＣＳＯＸの値はＮＯ_X吸蔵還元触媒７が保持す
るＳＯ_X量を正確に表すようになる。

【００５３】ステップ３１１は回復操作の終了条件の判
定を示す。本実施形態では、回復操作中にＮＯ_X吸蔵還
元触媒７のＳＯ_X保持量ＣＳＯＸが所定値ＣＳＯＸ₁以
下に減少した場合に回復操作が終了したと判定する。こ
こで所定値ＣＳＯＸ₁は、ＣＳＯＸ₀（図２ステップ２
０５）より小さい値であり、本実施形態ではＣＳＯＸ ₁
≒０に設定される。すなわち、ステップ３１１でＣＳＯ
Ｘ＞ＣＳＯＸ₁であった場合には本操作はステップ３１
３以下を実行することなく終了し、回復操作が継続され
る。また、ステップ３１１で触媒７のＳＯ_X保持量がＣ
ＳＯＸ₁以下に低下した場合には、ステップ３１３から
３１７で回復操作実行フラグＸＲ、昇温操作実行フラグ
ＸＨ及び被毒回復操作実行フラグＸＲの値がそれぞれ０
に設定される。これにより、次回からは、図２の操作は
ステップ２０１から２０５を実行後直ちに終了するよう
になる。また、フラグＸＨとＸＲとの値が０に設定され
たため、図３の昇温操作（ステップ３０３）と回復操作
（ステップ３０９）は実行されなくなり、機関１では通
常のリーン空燃比運転が実施されるようになる。

【００５４】なお、本実施形態ではＳＯ_X保持量にかか
わらず、被毒回復操作中に触媒温度がＴ₂より低下した
場合には（図２ステップ２１３、２１７）図３の昇温操
作（図３ステップ３０３）を行って触媒温度を上昇させ
た上で回復操作（図３ステップ３０７）を行っている
が、回復操作中に触媒温度が低下した場合には昇温を行
う代わりに直ちにＸＨ、ＸＲ、ＸＳの各フラグを０にリ
セットして被毒回復操作を中止するようにしても良い。
この場合、被毒回復操作中止時にＮＯ_X吸蔵還元触媒に
残存するＳＯ_X量ＣＳＯＸが判定値ＣＳＯＸ₀より多い
場合には再度図２ステップ２０７以下が実行され、被毒
回復操作が開始されるが、残存するＳＯ_X量がＣＳＯＸ
₀より少ない場合には、再度触媒７のＳＯ_X保持量がＣ
ＳＯＸ₀に到達するまで被毒回復操作は実行されない。
これにより、触媒７のＳＯ_X保持量が比較的少ない場合
にまで触媒温度を再度上昇させて被毒回復を行うことが
防止され、不必要な燃費の悪化や排気性状の悪化が生じ
ない。

【００５５】次に、図６から図９を用いて本発明の別の
実施形態について説明する。前述の実施形態では被毒回
復操作の実行条件が触媒温度ＴＣＡＴに基づいて設定さ
れていた。しかし、触媒温度は機関１の運転状態と密接
な関係を有している。すなわち、機関負荷が高く排気温
度が高い状態では触媒温度も高くなっており、機関負荷
が低く排気温度が低い状態では触媒温度も低くなってい
る。そこで、本実施形態では触媒温度ＴＣＡＴに基づい
て被毒回復操作実行条件を判断する代わりに機関負荷条
件（吸気圧力、機関回転数）に基づいて被毒回復操作実
行条件を判断するとともに、触媒昇温操作を実施する機
関負荷条件をＮＯ_X吸蔵還元触媒７のＳＯ_X保持量ＴＣ
ＡＴに応じて変更するようにしている。

【００５６】図８、図９は本実施形態における被毒回復
操作実行判定条件の設定例を示している。図８、図９に
おいて縦軸は機関負荷ＬＤ（アクセル開度と機関回転数
とから定まる燃料噴射量に相当）、横軸は機関回転数Ｎ
Ｅを表し、図中の領域ＩからＩＶは図４の領域ＩからＩ
Ｖに対応している。また、図８はＮＯ_X吸蔵還元触媒７
のＳＯ_X保持量ＣＳＯＸが比較的少ない場合の実行判定
条件、図９はＣＳＯＸが比較的多い場合の実行判定条件
を示している。本実施形態においても領域ＩＩＩ（回復
操作のみを実行する運転領域）と領域ＩＶ（触媒の過熱
を防止するために被毒回復を行わない領域）はＣＳＯＸ
の値にかかわらず一定であるが、領域ＩＩ（被毒解消の
ために触媒昇温操作を行う領域）はＳＯ_X保持量ＣＳＯ
Ｘが大きくなるほど低負荷領域側に拡大するように設定
される。このため、本実施形態においても、ＮＯ_X吸蔵
還元触媒７のＳＯ_X保持量が増大するにつれて被毒回復
操作が実行される機会が多くなり、ＳＯ_X保持量の増大
によりＮＯ_X吸蔵還元触媒の吸収容量が低下することが
防止される。

【００５７】図６、図７は、本実施形態のＮＯ_X吸蔵還
元触媒７の被毒回復条件判定操作と昇温及び回復操作を
説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ３０
により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われ
る。図６、図７では前述の実施形態の図２、図３の操作
と類似の操作が行われる。図６においてステップ６０１
では機関負荷ＬＤ（燃料噴射量）と機関回転数ＮＥ及び
ＮＯ_X吸蔵還元触媒７のＳＯ_X保持量ＣＳＯＸの読み込
みが行われ、ステップ６０３では被毒回復操作実行フラ
グＸＳの値が判定され、ステップ６０５ではＳＯ_X保持
量ＣＳＯＸの値が判定される。そして、ステップ６０７
では被毒回復操作実行条件（図８、図９）がＳＯ_X保持
量ＣＳＯＸの値に応じて設定される。更に、ステップ６
０９、６１１、６１３では現在の機関運転条件（触媒温
度）が図８、図９の領域ＩからＩＶのいずれにあるかが
判定され、それぞれの運転領域に応じて被毒回復操作実
行可否、（ステップ６０９、６１１）及び昇温操作実行
可否（ステップ６１３）が判定される。なお、本実施形
態ではステップ６０５で一旦被毒回復操作が実行される
とステップ６０７以下の操作は行わず、運転条件の変化
にかかわらず被毒回復操作が継続される。

【００５８】また、図７の操作では図３の操作に対して
ステップ７０４が追加されており、昇温操作（ステップ
７０３）実行後ステップ７０４で触媒の昇温が完了した
か否かを判定する。そして、昇温が終了したと判定され
た場合には直ちにステップ７０５に進むようにした点が
図３と相違している。なお、ステップ７０４では昇温操
作が開始されてから所定の時間が経過したときに触媒７
の昇温が完了したと判定するようにしている。図６、図
７の他のステップは図２、図３の操作と同様であるので
ここでは詳細な説明は省略する。

【００５９】次に、本発明の別の実施形態について説明
する。上述の実施形態では触媒のＳＯ_X保持量ＣＳＯＸ
に応じて被毒回復操作実行判定条件を設定していたが、
以下に説明する実施形態では機関の過去の運転状態の履
歴に応じて被毒回復操作実行判定条件を設定するように
した点が相違している。図１０、図１１は本実施形態に
おける被毒回復操作実行判定条件の設定例を示してい
る。図１０、図１１は、被毒回復操作実行判定条件を図
８、図９と同様に機関負荷条件で設定した場合を示して
おり、図１０、図１１にＩ〜ＩＶで示した領域は、図４
の領域ＩからＩＶに相当する。また、図１０は過去の運
転履歴から見て触媒温度が高い状態で運転される頻度が
高い場合の判定条件を、図１１は過去の運転履歴からみ
て触媒温度が低い状態で運転される頻度が高い場合の判
定条件を示している。触媒温度が高い状態で運転される
頻度が高い場合には、領域ＩＩ（触媒の昇温操作を実行
する領域）を比較的狭く（昇温操作を実行する触媒温度
下限値を比較的高く）設定しても被毒回復操作が実行さ
れる頻度は低下しない。一方、触媒温度が低い状態で運
転される頻度が高い場合には領域ＩＩを狭く設定すると
被毒回復操作が実行される頻度が低下してしまい、ＮＯ
_X吸蔵還元触媒７の吸収容量が低下する可能性が高い。
そこで、本実施形態では過去の運転履歴からみて触媒温
度が低い状態で運転される頻度が高い場合（図１１）に
は、触媒温度が高い状態で運転される頻度が高い場合
（図１０）に較べて領域ＩＩ（昇温操作を行う領域）を
低負荷側に拡大して設定するようにしている。これによ
り、触媒温度が低い状態で運転される機会が多い場合に
も被毒回復操作が実行される頻度が増大するため、機関
運転状態にかかわらずＮＯ_X吸蔵還元触媒の吸収容量の
低下を防止することが可能となる。

【００６０】次に、過去の運転履歴の判定について説明
する。本実施形態では、例えば機関が図１０の領域ＩＩ
の状態で運転された時間の積算値ｔｈを算出し、この積
算値ｔｈと機関の総運転時間ｔａとの比ｒ＝ｔｈ／ｔａ
を算出する。そして、ｒの値が予め定めた所定値ｒ
₀（０≦ｒ₀≦１）を越えている場合（すなわち、図１
０の判定値を使用しても被毒回復操作実行頻度が低下し
ないと考えられる場合）には図１０の判定値を使用す
る。また、上記比ｒの値がｒ₀以下であった場合（すな
わち、図１０の判定値を使用したのでは被毒回復操作実
行頻度が低下すると考えられる場合）には図１０に代え
て図１１の判定値を使用する。これにより、被毒回復操
作実行条件が拡大するため被毒回復操作の実行頻度の低
下が防止される。図１２は本実施形態の被毒回復条件判
定操作を示すフローチャートである。本操作はＥＣＵ３
０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われ
る。

【００６１】図１２では、ステップ１２０１で機関負荷
ＬＤ、ＮＥ、ＣＳＯＸの他に上記機関運転履歴を表すパ
ラメータｒを読み込み、ステップ１２０７でｒの値に応
じて（ｒ≦ｒ₀か否かに応じて）図１０、図１１の判定
条件のいずれかを選択する点以外は図６のフローチャー
トと同一であるので、詳細な説明は省略する。また、本
実施形態においても図７の昇温及び回復操作が実行され
る点も前述の実施形態と同様である。

【００６２】次に本発明の別の実施形態について説明す
る。本実施形態では機関の燃料性状、特に燃料の硫黄含
有量に応じて被毒回復実行条件を設定する。硫黄分の多
い燃料を機関に使用した場合には排気中のＳＯ_X量もそ
れに応じて増大するため、ＮＯ_X吸蔵還元触媒のＳＯ_X
保持量の増大速度も大きくなる。このため、硫黄含有量
の多い燃料を使用した場合には、硫黄含有量の少ない燃
料を使用した場合に較べて被毒回復操作の実行頻度を高
くする必要がある。そこで、本実施形態では燃料の硫黄
含有量を推定して、硫黄含有量が大きい燃料を使用して
いる場合には被毒回復実行条件を拡大して設定するよう
にして、燃料性状にかかわらずＮＯ_X吸蔵還元触媒の吸
収容量の低下を防止している。

【００６３】次に、本実施形態のＮＯ_X吸蔵還元触媒７
のＳＯ_X保持量推定方法について説明する。本実施形態
では、前述の実施形態のＳＯ_Xカウンタを使用せずにＳ
Ｏ_X保持量を推定している。前述のようにＳＯ_Xカウン
タを用いてＳＯ_X保持量を推定する場合には、ＳＯ_Xカ
ウンタの計算に用いる単位時間当たりの機関ＳＯ_X発生
量は標準的な燃料を使用した場合の値を使用するため、
燃料の硫黄含有量が標準的な燃料の値から変化するとＮ
Ｏ_X吸蔵還元触媒の実際のＳＯ_X保持量とＳＯ _Xカウン
タの値とに差を生じる場合がある。そこで、本実施形態
ではＮＯ_X吸蔵還元触媒７からのＮＯ_Xの放出及び還元
浄化操作（再生操作）中の空燃比センサ３１の出力変化
からＮＯ_X吸蔵還元触媒７のＳＯ_X保持量を算出するよ
うにしている。

【００６４】ＮＯ_X吸蔵還元触媒の再生操作時には、Ｎ
Ｏ_X吸蔵還元触媒に流入する排気空燃比はリッチ空燃比
とされる。しかし、再生操作中にはＮＯ_X吸蔵還元触媒
７から吸収したＮＯ_Xが放出され排気中のＨＣ、ＣＯ成
分と反応するため、再生操作中にＮＯ_X吸蔵還元触媒か
らＮＯ_Xが放出されている間はＮＯ_X吸蔵還元触媒出口
の排気空燃比は理論空燃比となる。そして、ＮＯ_X吸蔵
還元触媒からのＮＯ_Xの放出が終了するとＮＯ_X吸蔵還
元触媒出口における排気空燃比も入口における空燃比と
同様にリッチ空燃比に変化する。従って、触媒出口空燃
比が理論空燃比に保持されている時間（理論空燃比保持
時間）はＮＯ_X吸蔵還元触媒に吸収されたＮＯ_X量が多
い程長くなる。本実施形態では、ＮＯ_X吸蔵還元触媒の
再生操作はＮＯ_Xカウンタの値が一定値に到達する毎に
実行されるので本来、他の条件が同一であれば再生操作
時の理論空燃比保持時間は一定になるはずである。とこ
ろが、ＮＯ_X吸蔵還元触媒にＳＯ_Xが吸収されるとＮＯ
_X吸蔵還元触媒の最大ＮＯ _X吸収量は減少するようにな
る。このため、ＮＯ_X吸蔵還元触媒のＳＯ_X保持量が増
大するにつれて実際にＮＯ_X吸蔵還元触媒が吸収するＮ
Ｏ_Xの量は減少するようになり、再生操作時の理論空燃
比保持時間もそれに応じて短くなる。すなわち、再生操
作実行時の理論空燃比保持時間はＮＯ_X吸蔵還元触媒の
ＳＯ_X保持量を表すパラメータとして使用することがで
きる。

【００６５】そこで、本実施形態ではＮＯ_X吸蔵還元触
媒からのＮＯ_X放出、還元操作（再生操作）実行毎に、
ＮＯ_X吸蔵還元触媒７出口の排気通路に配置された空燃
比センサ３１の出力が理論空燃比相当値に保持される時
間ＳＴを計測し、この時間ＳＴが所定値ＳＴ₀以下にな
ったときにＮＯ_X吸蔵還元触媒７のＳＯ_X保持量が許容
値を越えて増大した（すなわちＳ被毒が生じた）と判定
してＮＯ_X吸蔵還元触媒７の被毒回復操作を実行するよ
うにしている。

【００６６】また、被毒回復操作を実行するとＮＯ_X吸
蔵還元触媒７のＳＯ_X保持量は減少し、上記理論空燃比
保持時間ＳＴは増大するが、機関の運転を続けると機関
からのＳＯ_X発生量に応じてＮＯ_X吸蔵還元触媒のＳＯ
_X保持量は再度増大するため、ある程度の時間が経過す
ると理論空燃比保持時間ＳＴは再度ＳＴ₀以下になる。
すなわち、前回被毒回復操作を実行してから次に被毒が
生じるまでの間隔ＲＴＩは機関で発生するＳＯ_X量に反
比例することになる。一方、期間ＲＴＩ中に機関で発生
したＳＯ_X量は機関に供給された燃料中の硫黄分の合計
量に比例するため、期間ＲＴＩ中に機関に供給された燃
料の合計量ＦＪ（すなわち、期間ＲＴＩにおける燃料噴
射量の積算値）と燃料の硫黄分濃度ＳＷとの積は（１／
ＲＴＩ）に比例する。すなわち、ＦＪ×ＳＷ＝Ｋ×（１
／ＲＴＩ）となる（Ｋは比例定数）。このため、燃料中
の硫黄濃度ＳＷは、ＳＷ＝Ｋ／（ＦＪ×ＲＴＩ）とな
り、ＦＪ×ＲＴＩに反比例することになる。従って１／
（ＦＪ×ＲＴＩ）＝ＲＴＪとすると、ＲＴＪの値は燃料
中の硫黄分濃度に比例するようになる。

【００６７】本実施形態では、被毒回復操作実行後に再
度被毒が検出されるまでの期間ＲＴＩと期間ＲＴＩ中の
燃料噴射量積算値ＦＪを計測し、これらを用いて算出し
たＲＴＪ（＝１／（ＦＪ×ＲＴＩ））の値を燃料中の硫
黄分濃度を表すパラメータとして使用する。次に、図１
３と図１４とを用いて本実施形態の被毒回復条件判定操
作及び、触媒の昇温・回復操作を説明する。図１３、図
１４は図２から図５の実施形態と同様被毒回復実行条件
を触媒温度で設定する場合を例にとって示している。

【００６８】図１３、図１４の操作はＥＣＵ３０により
一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。図１
３において操作がスタートすると、ステップ１３０１で
は触媒温度ＴＣＡＴ、ＮＯ_X吸蔵還元触媒再生操作時の
触媒出口排気の理論空燃比保持時間ＳＴ、及び燃料硫黄
分濃度パラメータＲＴＪが読み込まれる。ここで、触媒
温度ＴＣＡＴは、図２から図６の実施形態と同様に触媒
温度センサによる直接検出、または排気温度、流量に基
づく計算値として別途ＥＣＵ３０により実行される図示
しないルーチンにより求められる。また、本実施形態で
はＥＣＵ３０はＮＯ_X吸蔵還元触媒の再生操作毎に触媒
出口の空燃比センサ３１出力がリーン→理論空燃比→リ
ッチに変化する際の理論空燃比出力の継続時間を計測
し、ＳＴとして記憶している。更に、ＥＣＵ３０は別途
実行される図示しないルーチンにより、前回Ｓ被毒回復
操作を実行してから次に理論空燃比保持時間ＳＴが所定
値ＳＴ₀に低下するまでの時間ＲＴＩと期間ＲＴＩにお
ける燃料噴射量の積算値ＦＪを算出し、ＲＴＪ（＝１／
（ＦＪ×ＲＴＩ））の値を算出している。

【００６９】ステップ１３０３では、図２ステップ２０
３と同様被毒回復実行フラグＸＳの値が判定され、ＸＳ
＝１であればそのまま操作を終了しＸＳ≠１であればス
テップ１３０５に進む。そして、ステップ１３０５で
は、ステップ１３０１で読み込んだ前回再生操作実行時
の理論空燃比保持時間ＳＴの値がＳＴ₀より小さいか否
かが判定される。

【００７０】ステップ１３０５でＳＴ≧ＳＴ₀であった
場合にはＮＯ_X吸蔵還元触媒の吸収容量は低下しておら
ずＳ被毒は生じていないため、本操作はそのまま終了す
る。一方、ＳＴ＜ＳＴ₀であった場合にはＳ被毒が生じ
てＮＯ_X吸蔵還元触媒の吸収容量が低下していると考え
られるため、ステップ１３０７以下の操作を行う。すな
わち、ステップ１３０７では硫黄分濃度パラメータＲＴ
Ｊの値に基づいて、触媒温度判定値Ｔ₁、Ｔ₂、Ｔ₃が
設定される。温度判定値Ｔ₁からＴ₃の表す意味は図４
のものと同一である。また、本実施形態における温度判
定値Ｔ₁、Ｔ ₂、Ｔ₃とＲＴＪとの関係は図１５に示さ
れる。すなわち、本実施形態においてもＴ₂とＴ₃とは
燃料硫黄分濃度にかかわらず一定値（Ｔ₂≒６００℃、
Ｔ₃≒７００℃）に設定される。また、温度Ｔ₁はＲＴ
Ｊ＜ＲＴＪ₀の範囲では一定値（Ｔ₁≒５５０℃）に設
定されるが、ＲＴＪ≧ＲＴＪ₀の範囲では、ＲＴＪが大
きくなるにつれて（燃料中の硫黄分濃度が増大するにつ
れて）低下するように設定されている。ここで、ＲＴＪ
₀は標準的な燃料を使用した場合のＲＴＪの値であり、
詳細には実験により求められる。これにより、使用燃料
中の硫黄分濃度が増大するにつれて低い触媒温度でも被
毒回復操作が実行されるようになり、燃料性状にかかわ
らず確実にＮＯ_X吸蔵還元触媒の吸収容量低下が防止さ
れる。

【００７１】上記により温度判定値Ｔ₁、Ｔ₂、Ｔ₃を
設定後、次にステップ１３０８ではＳＴの値に応じてカ
ウンタＣＳの初期値が設定される。カウンタＣＳはＮＯ
_X吸蔵還元触媒のＳＯ_X保持量を表すＣＳＯＸと同様な
カウンタであり、ステップ１３０８ではＮＯ_X吸蔵還元
触媒のＳＯ_X保持量が大きいほど（ＳＴの値が小さいほ
ど）ＣＳの初期値は大きな値に設定される。このカウン
タＣＳは図１４の回復操作終了の判定（ステップ１４０
９、１４１１）に使用される。

【００７２】なお、図１３のステップ１３０９から１３
１９は図２のフローチャートのステップ２０９から２１
９と同一であるので説明は省略する。次に、図１４は、
本実施形態における触媒の昇温及び回復操作を示す図３
と同様なフローチャートである。図１４の操作は、ステ
ップ１４０９、１４１１で、回復操作の終了判定に図２
のＮＯ_XカウンタＣＳＯＸ（ステップ２０９、２１１）
に代えてステップ１３０８で設定されるカウンタＣＳを
使用する他は、図２の操作と同一であるため、ここでは
詳細な説明は省略する。（なお、図１４のΔＣＳ、ＣＳ
₁は図３におけるΔＣＳＯＸ、ＣＳＯＸ₁に対応する値
である。）次に、図１６から図１９を用いて本発明の別
の実施形態について説明する。

【００７３】本実施形態では、図６から図９の実施形態
と同様に、被毒回復操作の実行可否は機関負荷条件（燃
料噴射量、機関回転数）に基づいて判断される。しか
し、図６から図９の実施形態ではＮＯ_X吸蔵還元触媒の
ＳＯ_X保持量に応じて被毒回復操作を実行する機関負荷
条件を設定していたのに対して、本実施形態では機関冷
却水温度に応じて被毒回復操作を実行する機関負荷条件
を設定している点が相違している。

【００７４】機関始動時等で冷却水温度が低い場合には
燃料が気化しにくいため、気筒内に噴射された燃料はピ
ストン等に液状のまま付着し易くなる。このため、筒内
に形成される混合気は噴射された燃料の全量が気化した
場合に較べてリーンになる。一方、ピストン等に付着し
た液状燃料は気筒内の混合気が燃焼すると気化して排気
中に未燃ＨＣを生成する。このため、燃料噴射量が同一
であっても冷却水温度が低い場合には、冷却水温度が高
い場合に較べて気筒内の燃焼空燃比はリーンになり、か
つ排気中のＨＣ成分が増大するようになる。前述のよう
に、排気中の未燃成分量が増大するとＮＯ_X吸蔵還元触
媒上でのＨＣの燃焼によりＮＯ_X吸蔵還元触媒の温度が
上昇する。このため、機関冷却水温度が低い場合には高
い場合に較べて触媒を加熱し易い状況になっている。ま
た、触媒加熱のために燃料噴射量を増量する場合を考え
ると、冷却水温度が低い場合には高い場合に較べて同一
燃料噴射量であっても燃焼空燃比はリーンになっている
ため、燃料噴射量を多少増量しても燃焼空燃比は大幅に
はリッチにならず、しかも増量された燃料の大部分を未
燃ＨＣとしてＮＯ_X吸蔵還元触媒に供給することが可能
となる。このため、冷却水温度が低い状態では、比較的
短時間で、しかも排気エミッションや燃費を悪化させる
ことなくＮＯ_X吸蔵還元触媒の昇温が可能となる。

【００７５】そこで、本実施形態では冷却水温度が低い
場合には被毒回復操作を実行する機関負荷条件を拡大し
て被毒回復操作が実行されやすくなるようにしている。
このため、機関始動時等の冷却水温度が低い運転状態で
はＳＯ_X被毒回復操作が実行される機会が増大し、ＮＯ
_X吸蔵還元触媒のＳＯ_X保持量が増大した状態が機関始
動後長時間継続することが防止される。

【００７６】図１８、図１９は本実施形態における被毒
回復操作実行判定条件を示す。図１８、図１９は、図
８、図９と同様縦軸に機関負荷ＬＤ（燃料噴射量）、横
軸に機関回転数ＮＥをとって示しており、図中Ｉ〜ＩＶ
で示した領域は図４のＩ〜ＩＶの領域に対応している。
また、図１８は機関冷却水温度ＴＨＷが所定値ＴＨＷ₀
より高い場合の実行判定条件を、図１９はＴＨＷがＴＨ
Ｗ₀以上の場合の実行判定条件を、それぞれ示してい
る。ここで、ＴＨＷ₀は、例えば機関暖機が完了したと
判断できる冷却水温度に設定される。図１８、図１９か
ら判るように、冷却水温度ＴＨＷがＴＨＷ ₀以下の場合
（図１９）には、ＴＨＷ₀より高い場合（図１８）に較
べて領域ＩＩ（昇温操作を行なう領域）が低負荷側に拡
大され、被毒回復操作が実行される頻度が増大するよう
になっている。

【００７７】図１６、図１７は本実施形態のＮＯ_X吸蔵
還元触媒７の被毒回復条件判定操作と昇温及び回復操作
を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０
により一定時間毎に実行されるルーチンにより行なわれ
る。図１６の操作では、ステップ１６０１で機関負荷Ｌ
Ｄ（燃料噴射量）と回転数ＮＥ、ＳＯ_X保持量ＣＳＯＸ
に加えて冷却水温度センサ３９から機関冷却水温度ＴＨ
Ｗが読み込まれる点、及びステップ１６０７で冷却水温
度ＴＨＷに応じて（ＴＨＷが所定温度ＴＨＷ₀より高い
か否かに応じて）図１８または図１９の被毒回復操作実
行条件が設定される点のみが図６のフローチャートと異
なっており、他のステップの操作は図６のものと同様で
ある。また、図１７のフローチャートの各ステップは、
図７のフローチャートの各ステップと同様であるので、
ここでは詳細な説明は省略する。

【００７８】

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、ＮＯ_X
吸蔵還元触媒の被毒回復操作を特定の機関運転条件での
み実行して機関燃費や排気性状の悪化を防止する際に、
ＮＯ_X吸蔵還元触媒のＳＯ_X保持量が増大した状態が長
時間継続することを防止することを可能する効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【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示す図である。

【図２】ＮＯ_X吸蔵還元触媒の被毒回復条件判定操作の
一実施形態を説明するフローチャートである。

【図３】ＮＯ_X吸蔵還元触媒の昇温回復操作の一実施形
態を説明するフローチャートである。

【図４】図２の操作の昇温回復操作実行のための触媒温
度判定値を説明する図である。

【図５】図４の触媒温度判定値の設定を説明する図であ
る。

【図６】ＮＯ_X吸蔵還元触媒の被毒回復条件判定操作の
図２とは別の実施形態を説明するフローチャートであ
る。

【図７】図６の実施形態の昇温回復操作を説明するフロ
ーチャートである。

【図８】図６の実施形態の昇温回復操作実行のための機
関運転条件の設定を説明する図である。

【図９】図６の実施形態の昇温回復操作実行のための機
関運転条件の設定を説明する図である。

【図１０】図１２の実施形態の昇温回復操作実行のため
の機関運転条件の設定を説明する図である。

【図１１】図１２の実施形態の昇温回復操作実行のため
の機関運転条件の設定を説明する図である。

【図１２】ＮＯ_X吸蔵還元触媒の被毒回復条件判定操作
の図２、図６とは別の実施形態を説明するフローチャー
トである。

【図１３】ＮＯ_X吸蔵還元触媒の被毒回復条件判定操作
の図２、図６、図１２とは別の実施形態を説明するフロ
ーチャートである。

【図１４】図１３の実施形態の昇温回復操作を説明する
フローチャートである。

【図１５】図４の触媒温度判定値の設定を説明する図で
ある。

【図１６】ＮＯ_X吸蔵還元触媒の被毒回復条件判定操作
の図２、図６、図１２、図１３とは別の実施形態を説明
するフローチャートである。

【図１７】図１６の実施形態の昇温回復操作を説明する
フローチャートである。

【図１８】図１６の操作の昇温回復操作実行のための機
関運転条件の設定を説明する図である。

【図１９】図１６の操作の昇温回復操作実行のための機
関運転条件の設定を説明する図である。

【符号の説明】

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…ＮＯ_X吸蔵還元触媒３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）２９ａ、２９ｂ、３１…空燃比センサ３９…機関冷却水温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢＦ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢＬ 3/28 ３０１ 3/28 ３０１Ｃ３０１Ｇ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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
Ｏ_X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ＮＯ_Xを放出、還元浄化するとと
もに、排気中の被毒物質を吸着または吸収して前記ＮＯ
_X吸放出及び還元浄化の作用が低下するＮＯ_X吸蔵還元
触媒と、前記ＮＯ_X吸蔵還元触媒に吸着または吸収により保持さ
れた前記被毒物質の量を推定する保持量推定手段と、前記被毒物質の保持量が予め定めた判定値を越えて増大
した場合に、機関の運転条件が所定の加熱実施条件にな
ったときに前記ＮＯ_X吸蔵還元触媒を加熱してＮＯ_X吸
蔵還元触媒から前記被毒物質を放出させる加熱手段と、前記加熱実施条件を前記被毒物質の保持量に応じて設定
する加熱実施条件設定手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】前記加熱実施条件は、前記ＮＯ_X吸蔵還
元触媒の温度として設定される請求項１に記載の内燃機
関の排気浄化装置。
【請求項３】前記加熱実施条件は、機関の負荷条件と
して設定される請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装
置。
【請求項４】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
Ｏ_X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ＮＯ_Xを放出、還元浄化するとと
もに、排気中の被毒物質を吸着または吸収して前記ＮＯ
_X吸放出及び還元浄化の作用が低下するＮＯ_X吸蔵還元
触媒と、前記ＮＯ_X吸蔵還元触媒に吸着または吸収により保持さ
れた前記被毒物質の量を推定する保持量推定手段と、前記被毒物質の保持量が予め定めた判定値を越えて増大
した場合に、機関の運転条件が所定の加熱実施条件にな
ったときに前記ＮＯ_X吸蔵還元触媒を加熱してＮＯ_X吸
蔵還元触媒から前記被毒物質を放出させる加熱手段と、前記加熱実施条件を機関運転状態の履歴に応じて設定す
る加熱実施条件設定手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】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
Ｏ_X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ＮＯ_Xを放出、還元浄化するとと
もに、排気中の被毒物質を吸着または吸収して前記ＮＯ
_X吸放出及び還元浄化の作用が低下するＮＯ_X吸蔵還元
触媒と、前記ＮＯ_X吸蔵還元触媒に吸着または吸収により保持さ
れた前記被毒物質の量を推定する保持量推定手段と、前記被毒物質の保持量が予め定めた判定値を越えて増大
した場合に、機関の運転条件が所定の加熱実施条件にな
ったときに前記ＮＯ_X吸蔵還元触媒を加熱してＮＯ_X吸
蔵還元触媒から前記被毒物質を放出させる加熱手段と、前記加熱実施条件を機関の燃料性状に応じて設定する加
熱実施条件設定手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】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
Ｏ_X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ＮＯ_Xを放出、還元浄化するとと
もに、排気中の被毒物質を吸着または吸収して前記ＮＯ
_X吸放出及び還元浄化の作用が低下するＮＯ_X吸蔵還元
触媒と、前記ＮＯ_X吸蔵還元触媒に吸着または吸収により保持さ
れた前記被毒物質の量を推定する保持量推定手段と、前記被毒物質の保持量が予め定めた判定値を越えて増大
した場合に、機関の運転条件が所定の加熱実施条件にな
ったときに前記ＮＯ_X吸蔵還元触媒を加熱してＮＯ_X吸
蔵還元触媒から前記被毒物質を放出させる加熱手段と、前記加熱実施条件を機関冷却水温度に応じて設定する加
熱実施条件設定手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置。