JP3596450B2

JP3596450B2 - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP3596450B2
Application number: JP2000287655A
Authority: JP
Inventors: 博文土田; 隆福田; 彰田山; 俊一椎野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: JP2002097941A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にゼオライトで構成された排気浄化触媒を用いた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の理論空燃比近傍で運転される内燃機関の排気ガスは三元触媒で浄化することができる。三元触媒は流入する排気の空燃比が理論空燃比のときにＨＣ，ＣＯ成分の酸化とＮＯｘの還元とを同時に行うものであり、リーン空燃比で運転し燃費を向上させるいわゆるリーンバーンエンジンの排気浄化には適しない。
【０００３】
この場合、流入する排気の空燃比がリーンである場合にＮＯｘをトラップし、流入する排気の空燃比がリッチである場合にトラップしたＮＯｘを放出、浄化処理するリーンＮＯｘトラップ触媒などを用いる。但し、これらの触媒は、内燃機関の始動直後等の低温状態においては未活性の状態であり、触媒作用が十分に行えず、浄化が十分に行えない。
【０００４】
一方、特開平１−１５５９３４号公報には、道路トンネルにおける換気ガスの浄化（ＮＯｘ除去）のため、ゼオライトの吸着能を使用し、トンネル中に排出されたＮＯｘをゼオライトに吸着、浄化する技術について記載されている。この技術はＮＯｘを比較的低温（常温）でゼオライトに吸着させ、その再生、すなわちＮＯｘの脱離のためにゼオライトを１５０℃以上の高温にさらすというものである。
【０００５】
また、特開平１０−３０９４６７号公報には、ゼオライトにアルカリ金属イオン等をイオン交換することでＮＯｘ吸着機能を持たせた触媒について記載されている。この中にも、吸着したＮＯｘの脱離浄化は１５０℃〜３５０℃で行うとの記載がある。
すなわち、ゼオライトにより低温時にＮＯｘを吸着させ、高温にすることでこのＮＯｘを脱離させ、この時に還元剤により浄化するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人の実験において、低温時にゼオライトにＮＯｘを吸着させた場合、高温にさらすことで当然ＮＯｘは脱離するが、例えば１００℃以下の比較的低温時においてもゼオライトに流入するガス流量が大幅に増加した場合、トラップしたＮＯｘが脱離することが確認された。
【０００７】
しかしながら、前述の従来の排気浄化装置においては、ＮＯｘの脱離は高温時に生じるものとしているため、比較的低温時において、車両の加速等が行われ、ゼオライトを用いた排気浄化触媒に流入する排気ガス流量が大幅に増加した場合、ＮＯｘが脱離してしまい、仮に還元剤が存在しても低温のため還元反応が起きず、ＮＯｘが浄化できずに放出されてしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、主にゼオライトで構成された排気浄化触媒を内燃機関の排気浄化装置として効果的に利用し得るようにするため、比較的低温時において、アクセルの踏込み等による排気ガス流量の増加によって、ＮＯｘが脱離放出されてしまうのを防止することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明では、内燃機関の排気通路に主にゼオライトで構成された排気浄化触媒を配置し、このゼオライト排気浄化触媒により排気温度の低温時にＮＯｘをトラップし、トラップしたＮＯｘを高温時において脱離処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記ゼオライト排気浄化触媒の温度を検出する手段と、排気ガス流量を予測する手段と、前記ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件にて、排気ガス流量が増加することが予測された場合に、前記ゼオライト排気浄化触媒への排気ガスの流入量の増加を抑制する手段と、を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明では、前記ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件とは、前記ゼオライト排気浄化触媒にトラップされたＮＯｘが脱離浄化する温度以下の条件であることを特徴とする。
請求項３の発明では、前記排気ガス流量を予測する手段は排気ガス流量の絶対値を予測するものであり、前記ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件にて、この排気ガス流量の絶対値が所定値を上回ると予測された場合に、前記ゼオライト排気浄化触媒への排気ガスの流入量の増加を抑制することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明では、前記排気ガス流量を予測する手段は排気ガス流量の変化量を予測するものであり、前記ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件にて、この排気ガス流量の変化量が所定値を上回ると予測された場合に、前記ゼオライト排気浄化触媒への排気ガスの流入量の増加を抑制することを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明では、前記内燃機関は冷機始動後の機関冷間時においてリーン混合気で運転可能な内燃機関であり、前記ゼオライト排気浄化触媒への排気ガスの流入量の増加を抑制する手段は、前記ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件にて、排気ガス流量が増加すると予測された場合に、リーン混合気での運転が可能な条件であっても、強制的にリーン混合気から略理論混合気に変更することで排気ガス流量の増加を抑制するものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明では、前記内燃機関の排気通路は、前記ゼオライト排気浄化触媒をバイパスするバイパス通路と、排気ガスの流路を前記ゼオライト排気浄化触媒側とバイパス通路側とに切換え可能な切換バルブとを有するものであり、前記ゼオライト排気浄化触媒への排気ガスの流入量の増加を抑制する手段は、前記ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件にて、排気ガス流量が増加すると予測された場合に、排気ガスの少なくとも一部をバイパス通路側に流すものであることを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ゼオライト排気浄化触媒の温度を直接的に検出あるいは間接的に検出（推定）する一方、排気ガス流量を予測し、ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件にて、排気ガス流量が増加することが予測された場合に、ゼオライト排気浄化触媒への排気ガスの流入量の増加を抑制することにより、ゼオライト排気浄化触媒の温度が低温の条件で、排気ガス流量の増加によるトラップしたＮＯｘの脱離放出を防止できる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、前記ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件を、予め実験等により確認された、ゼオライト排気浄化触媒にトラップされたＮＯｘが脱離浄化する温度以下の条件とすることにより、請求項１の発明について説明した低温時の排気ガス流量の増加抑制を必要な場合のみに限定することができ、トラップしたＮＯｘが高温になり脱離浄化するときには、排気ガス流量の増加抑制を行わず、早急なＮＯｘの脱離浄化を行うことができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、排気ガス流量の絶対値を予測し、ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件にて、この排気ガス流量の絶対値が予め実験的に求められた所定値を上回ると予測された場合に、ゼオライト排気浄化触媒への排気ガスの流入量の増加を抑制するので、ＮＯｘが脱離する排気ガス流量以上になることを、より正確に防止することができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、排気ガス流量の変化量を予測し、ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件にて、この排気ガス流量の変化量が所定値を上回ると予測された場合に、ゼオライト排気浄化触媒への排気ガスの流入量の増加を抑制するので、ＮＯｘが脱離する排気ガス流量以上になる可能性がある場合に、より早急に排気ガス流量の増加を防止することができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件にて、アクセルの踏込み等により排気ガス流量が増加すると予測された場合に、リーン混合気での運転が可能な条件であっても、強制的にリーン混合気から略理論混合気に変更することで、内燃機関からの排気ガス流量の増加を抑制するので、制御ロジックの簡単な改良のみで、排気ガス流量の増加によるトラップしたＮＯｘの脱離放出を防止できる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件にて、アクセルの踏込み等により排気ガス流量が増加すると予測された場合に、切換弁により、排気ガスの少なくとも一部（もちろん全量でもよい）をバイパス通路側に流すことで、ゼオライト触媒に流入する排気ガス流量の増加を抑制するので、例えば全開加速等により極端に排気ガス流量が増加するような場合でも、確実にゼオライト排気浄化触媒にトラップしたＮＯｘの脱離放出を防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施形態を示す内燃機関（以下エンジンという）のシステム図である。
エンジン１の吸気通路２には吸入空気量を制御する電制スロットル弁３が設置され、エンジン１の燃焼室４には燃料噴射弁５と点火プラグ６とが設置されており、これらはエンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵという）７により駆動される。
【００２１】
ＥＣＵ７には、吸気通路２の電制スロットル弁３上流に設けたエアフローメータ８により検出される吸入空気量Ｑａの他、アクセルペダルセンサ９により検出されるアクセル開度Ａｐｏ、クランク角センサ１０により検出されるエンジン回転数Ｎｅ、水温センサ１１により検出されるエンジン冷却水温Ｔｗなどが入力されている。
【００２２】
ＥＣＵ７では、主にアクセル開度Ａｐｏに基づいて、エンジン１に必要な負荷（要求トルク）Ｌを算出する。そして、負荷Ｌ、エンジン回転数Ｎｅ、エンジン冷却水温Ｔｗ等に基づいて、目標空燃比ＴＦＢＹＡを算出する。尚、ここでいう目標空燃比ＴＦＢＹＡは、空気過剰率λの逆数であり、理論空燃比では１．０、リーン空燃比では１より小さな値をとる。そして、この目標空燃比ＴＦＢＹＡを実現すべく必要な空気量を得るために電制スロットル弁３を駆動する。すなわち、同一の負荷で考えた場合、目標空燃比が理論空燃比よりもリーンであるほど、スロットル開度を大きくして吸気空気量Ｑａを増加させ、また理論混合比に近づくほど、スロットル開度を小さくして吸入空気量Ｑａを減少させる。
【００２３】
また、実際の吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅとから、基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ（Ｋは定数）を演算し、これに目標空燃比ＴＦＢＹＡを乗じることで、最終的な燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔｐ×ＴＦＢＹＡ×ＣＯＥＦ（ＣＯＥＦは各種補正係数）を演算する。そして、このＴｉに対応するパルス幅の燃料噴射パルス信号により燃料噴射弁５を駆動する。尚、点火プラグ６の点火時期は、エンジン回転数Ｎｅ及び負荷Ｌに基づいて制御する。
【００２４】
エンジン１の排気通路１２には、上流側に一般的な排気浄化触媒１３が設けられ、下流側にはゼオライトを含有する排気浄化触媒１４が設けられている。下流側のゼオライト排気浄化触媒１４には、その温度Ｔｃａｔを検出する手段として、触媒温度センサ１５が装着され、その信号はＥＣＵ７に入力されている。
上流側の排気浄化触媒１３は、例えば、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等の貴金属を少なくとも１成分担持したアルミナをハニカム担体にコーティングした三元触媒であり、排気ガスが理論空燃比の時にはＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを同時に浄化し、空燃比がリーンの時にはＨＣ，ＣＯを酸化反応で浄化する特性を有するものである。あるいは、更にバリウムＢａで代表されるアルカリ土類、セシウムＣｓで代表されるアルカリ金属から選ばれた少なくとも１つの成分（ＮＯｘトラップ材）を添加したリーンＮＯｘトラップ触媒でもよく、この場合、上記三元触媒の特性に加えて、触媒活性温度以上に達すると排気空燃比がリーンの条件で排気中のＮＯｘをトラップし、リッチの条件で排気中の還元成分（ＨＣ，ＣＯ，Ｈ_２等）によりトラップしたＮＯｘを放出すると同時に還元浄化する特性を有するものである。
【００２５】
下流側のゼオライト排気浄化触媒１４は、主にゼオライトで構成されたものである。ここでゼオライトとしては、例えばβゼオライト、Ａ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト、ＺＳＭ−５、ＵＳＹ、モルデナイト、フェリエライトを使用できる。あるいは、これらのゼオライトをハニカム担体にコーティングし、その上から更に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等の貴金属を担持したアルミナをコーティングしたものでもよい。
【００２６】
このようなゼオライト排気浄化触媒１４では、触媒温度が低い時にはＮＯｘをトラップし、触媒温度が活性温度以上に達すると触媒作用によりトラップしたＮＯｘを脱離浄化する機能を有している。このＮＯｘの浄化は、主に排気中の還元成分（ＨＣ，ＣＯ，Ｈ_２等）やゼオライト排気浄化触媒１４自体に吸着したＨＣとの反応による還元作用である。
【００２７】
また、エンジン１は筒内直接燃料噴射式のエンジンであり、部分負荷域ではリーン燃焼が可能なものであり、冷機始動後の低温条件（例えば冷却水温が３０℃程度）から部分負荷域でリーン燃焼を行うものである。始動後、なるべく早くリーン燃焼とすることで、実用燃費の向上が可能となるが、この場合、上流側の排気浄化触媒１３としてリーンＮＯｘトラップ触媒を使用していても、その触媒が活性する前は、ＮＯｘをトラップすることができないが、下流側のゼオライト排気浄化触媒１４は、低温時にＮＯｘをトラップできるため、ＮＯｘの放出を防止することが可能となる。
【００２８】
但し、このゼオライト排気浄化触媒１４は、ＮＯｘの脱離浄化が開始する温度（例えば１５０℃）より低温の条件においても、排気ガス流量が増加した場合に、ＮＯｘが脱離放出されてしまう特性を有することを、本出願人は確認しており、これを防止する必要がある。
そこで、本発明では、ゼオライト排気浄化触媒１４の温度Ｔｃａｔが所定温度以下の条件にて、排気ガス流量が増加することが予測された場合に、ゼオライト排気浄化触媒１４への排気ガスの流入量の増加を抑制する手段を有している。
【００２９】
この第１実施形態では、前記ゼオライト排気浄化触媒１４への排気ガスの流入量の増加を抑制する手段は、ゼオライト排気浄化触媒１４の温度Ｔｃａｔが所定温度以下の条件にて、排気ガス流量が増加すると予測された場合に、リーン混合気での運転が可能な条件であっても、強制的にリーン混合気から略理論混合気に変更することで、エンジン１からの排気ガス流量の増加を抑制するものであり、これは図２及び図３のフローチャートに示す制御により達成される。
【００３０】
図２は排気ガス流量抑制要求検出ルーチンのフローチャートであり、本ルーチンは例えば１０ｍｓ毎に実行される。
Ｓ１では、触媒温度センサ１５からの信号に基づいて、下流側のゼオライト排気浄化触媒１４の温度Ｔｃａｔを検出する。尚、ゼオライト排気浄化触媒１４の温度Ｔｃａｔを直接的に検出する代わりに、間接的に検出、具体的には、ゼオライト排気浄化触媒１４の上流側の排気温度を検出したり、エンジン運転条件から推定するなどしてもよい。
【００３１】
Ｓ２では、この触媒温度Ｔｃａｔが所定温度、例えば１５０℃以下であるか否かを判定する。この所定温度としては、ゼオライト排気浄化触媒１４におけるトラップしたＮＯｘの脱離浄化を開始する温度を設定するものであり、ゼオライトの材質等によって異なるため、予め実験的に求めた値を設定する。
Ｓ２での判定で、触媒温度Ｔｃａｔが１５０℃以下と判定された場合、排気ガス流量の増加によるＮＯｘの脱離放出が問題となるため、Ｓ３に進む。
【００３２】
Ｓ３では、アクセル開度に基づいて算出された負荷Ｌと、エンジン回転数Ｎｅと、後述する図３のルーチンで演算される目標空燃比の予測値ＴＦＢＹＡＰを読込む。このＴＦＢＹＡＰはリーン運転条件と仮定した場合に予想される目標空燃比（ＴＦＢＹＡ）であり、最終的な目標空燃比ではない。
次にＳ４では、負荷Ｌとエンジン回転数Ｎｅと目標空燃比の予測値ＴＦＢＹＡＰとから、次式により、排気ガス流量の予測値（ＴＦＢＹＡＰの空燃比で運転されたと仮定した場合の排気ガス流量の予測値）ＱｅｘｈＰを算出する。
【００３３】
ＱｅｘｈＰ＝Ｋ１×Ｌ×Ｎｅ×ＴＦＢＹＡＰ×Ｃ１
ここで、Ｋ１は単位換算のための係数であり、Ｃ１は例えば燃焼効率等の各種の補正係数である。
次にＳ５では、この排気ガス流量の予測値ＱｅｘｈＰが所定値ａよりも大きいか否かを判定する。この所定値ａは、ゼオライト排気浄化触媒１４が低温時においてトラップしたＮＯｘが脱離放出する排気ガス流量の下限値であり、予め実験的に求めた値である。
【００３４】
Ｓ５での判定で、排気ガス流量の予測値ＱｅｘｈＰが所定値ａを超えると判定された場合は、Ｓ６に進み、フラグＦＬＧに１を入れて、本ルーチンを終了する。ここで、このフラグＦＬＧに１を設定すると、後述する図３のルーチンにおいて、排気ガス流量の増加を抑制するために、目標空燃比ＴＦＢＹＡを強制的に１．０、すなわち理論空燃比に設定することになる。
【００３５】
Ｓ５での判定で、排気ガス流量の予測値ＱｅｘｈＰが所定値ａ以下と判定された場合は、排気ガス流量抑制制御は必要ないため、Ｓ７に進み、フラグＦＬＧに０を設定して、本ルーチンを終了する。
また、Ｓ２での判定で触媒温度Ｔｃａｔが１５０℃を超えたと判定された場合は、ゼオライト排気浄化触媒１４においてＮＯｘの脱離浄化が可能と判断し、排気ガス流量抑制制御は必要ないため、Ｓ７に進み、フラグＦＬＧに０を設定して、本ルーチンを終了する。
【００３６】
図３は目標空燃比ＴＦＢＹＡ設定ルーチンのフローチャートであり、本ルーチンは例えば１０ｍｓ毎に実行される。
Ｓ１１で、エンジン冷却水温Ｔｗを検出し、次のＳ１２で、水温Ｔｗが例えば３０℃を超えたか否かを判定する。ここで水温Ｔｗが３０℃以下と判定されると、リーン燃焼はできないと判断して、Ｓ１８に進み、目標空燃比ＴＦＢＹＡを１．０とし、理論空燃比での運転となる。
【００３７】
水温Ｔｗが３０℃を超えたと判断されると、リーン燃焼が可能と判断して、Ｓ１３に進む。
Ｓ１３では、負荷Ｌ、エンジン回転数Ｎｅを読込み、次のＳ１４にて、これらのＬ，Ｎｅより、リーン燃焼を行うための目標空燃比ＴＦＢＹＡを、例えば図４に示すマップより設定する。次のＳ１５では、この目標空燃比ＴＦＢＹＡを、予想値ＴＦＢＹＡＰとしてメモリーして、Ｓ１６へ進む。
【００３８】
Ｓ１６では、前述の図２のルーチンにより設定されているフラグＦＬＧの値を読込み、次のＳ１７にて、フラグＦＬＧ＝１（排気ガス流量抑制要求有り）か否かを判定する。
Ｓ１７での判定で、フラグＦＬＧ＝０の場合は、そのままリーン燃焼のための目標空燃比ＴＦＢＹＡでの運転が可能と判断し、本ルーチンを終了する。
【００３９】
Ｓ１７での判定で、フラグＦＬＧ＝１の場合は、排気ガス流量抑制制御が必要と判断して、Ｓ１８に進み、ここで目標空燃比ＴＦＢＹＡを強制的に１．０、すなわち理論空燃比に設定する。
このように目標空燃比ＴＦＢＹＡをリーン燃焼の設定（例えば０．５）から理論空燃比の設定（１．０）に変更することで、排気ガス流量の増加を押さえることが可能となる。例えば、図４において、Ａポイントのアイドル条件から、Ｂポイントの部分負荷条件に加速した場合で説明すると、基本的にはＴＦＢＹＡは０．５で運転されるはずである。しかしながら、図５に示すように、リーンで運転したと仮定した場合のＴＦＢＹＡＰ＝０．５として算出した排気ガス流量の予測値ＱｅｘｈＰが所定値ａを超えると判断されると、強制的にＴＦＢＹＡ＝１．０で運転するように制御するため、排気ガス流量をほぼ半減することができ、排気ガス流量の増加を抑制することが可能となるため、結果としてゼオライト排気浄化触媒１４にトラップしたＮＯｘの脱離放出を抑制することが可能となる。
【００４０】
本実施形態では、図２のＳ１の部分がゼオライト排気浄化触媒１４の温度を検出する手段に相当し、図２のＳ３、Ｓ４の部分が排気ガス流量を予測する手段に相当し、図２のＳ２、Ｓ５、Ｓ６、図３のＳ１６〜Ｓ１８の部分が、低温条件にて、排気ガス流量が増加することが予測された場合に、ゼオライト排気浄化触媒１４への排気ガスの流入量を抑制する手段に相当する。
【００４１】
次に本発明の第２実施形態について説明する。
図６は本発明の第２実施形態を示すエンジンのシステム図である。第１実施形態（図１）と異なる点は、下流側のゼオライト排気浄化触媒１４をバイパスするバイパス通路１６を設け、上流側の分岐部に配置した切換バルブ１７により、排気ガスの流路を、ゼオライト排気浄化触媒１４側と、バイパス通路１６側とに切換え可能に構成した点である。この切換バルブ１７の制御はＥＣＵ７により行われる。
【００４２】
この第２実施形態は、ゼオライト排気浄化触媒１４の温度が所定温度以下の条件にて、排気ガス流量が増加すると予測された場合に、切換バルブ１７の制御により、排気ガスの少なくとも一部をバイパス通路１６側に流すことで、ゼオライト排気浄化触媒１４への排気ガスの流入量の増加を抑制するものであり、これは図７のフローチャートに示す制御により達成される。
【００４３】
図７は切換バルブ制御ルーチンのフローチャートであり、本ルーチンは例えば１０ｍｓ毎に実行される。
Ｓ２１では、触媒温度センサ１５からの信号に基づいて、下流側のゼオライト排気浄化触媒１４の温度Ｔｃａｔを検出する。
Ｓ２２では、この触媒温度Ｔｃａｔが所定温度、例えば１５０℃以下であるか否かを判定する。この所定温度としては、ゼオライト排気浄化触媒１４におけるトラップしたＮＯｘの脱離浄化を開始する温度として予め実験的に求めた値を設定する。
【００４４】
Ｓ２２での判定で、触媒温度Ｔｃａｔが１５０℃以下と判定された場合、排気ガス流量の増加によるＮＯｘの脱離放出が問題となるため、Ｓ２３に進む。
Ｓ２３では、エアフローメータ８からの信号に基づいて、吸入空気量Ｑａを検出する。ここで吸入空気量Ｑａはエンジン１からの排気ガス流量と相関があるため、排気ガス流量の代わりに使用する値である。
【００４５】
Ｓ２４では、この吸入空気量（排気ガス流量の予測値）Ｑａが所定値ｂよりも大きいか否かを判定する。この所定値ｂは、ゼオライト排気浄化触媒１４が低温時においてトラップしたＮＯｘが脱離放出する排気ガス流量の下限値となる時の吸入空気量であり、予め実験的に求めた値である。
Ｓ２４での判定で、吸入空気量Ｑａが所定値ｂを超えると判定された場合は、Ｓ２５に進み、切換バルブ１７を全開にして、本ルーチンを終了する。ここで、この切換バルブ１７を全開にするというのは、排気ガスを全てバイパス通路１６側に流すということであり、ゼオライト排気浄化触媒１４に流入する排気ガス流量の増加を抑制することになる。その結果、ゼオライト排気浄化触媒１４にトラップされたＮＯｘの脱離放出を防止することが可能となる。
【００４６】
Ｓ２４での判定で、吸入空気量Ｑａが所定値ｂ以下と判定された場合は、排気ガス流量抑制制御は必要ないため、Ｓ２６に進み、切換バルブ１７を全閉にして、すなわちゼオライト排気浄化触媒１４側に排気ガスを全て流すようにして、本ルーチンを終了する。
また、Ｓ２２での判定で触媒温度Ｔｃａｔが１５０℃を超えたと判定された場合は、ゼオライト排気浄化触媒１４においてＮＯｘの脱離浄化が可能と判断し、排気ガス流量抑制制御は必要ないため、Ｓ２６に進み、切換バルブ１７を全閉にして、すなわちゼオライト排気浄化触媒１４側に排気ガスを全て流すようにして、本ルーチンを終了する。
【００４７】
ここで、吸入空気量（排気ガス流量の予測値）Ｑａが所定値ｂを超えると判定された場合に、切換バルブ１７を全開にするのではなく、Ｑａがｂを超えた量に応じて、切換バルブ１７の開度を制御するという方式も有効である。
本実施形態では、Ｓ２１の部分がゼオライト排気浄化触媒１４の温度を検出する手段に相当し、Ｓ２３の部分が排気ガス流量を予測する手段に相当し、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２５の部分が、低温条件にて、排気ガス流量が増加することが予測された場合に、ゼオライト排気浄化触媒１４への排気ガスの流入量を抑制する手段に相当する。
【００４８】
尚、第１実施形態及び第２実施形態において、排気ガス流量の予測値（ＱｅｘｈＰ又はＱａ）の絶対値で、排気ガス流量が増加することを予測するのではなく、その予測値の変化量（ΔＱｅｘｈＰ又はΔＱａ）で、排気ガス流量が増加することを予測するようにすれば、排気ガス流量抑制要求の有無をより早く判断するとが可能となり、更に有効となる。具体的には、次のように変更する。
【００４９】
第１実施形態の場合は、図２のＳ５にて、排気ガス流量の予測値ＱｅｘｈＰとその前回値ＱｅｘｈＰｏｌｄとから、排気ガス流量の変化量ΔＱｅｘｈＰ＝ＱｅｘｈＰ−ＱｅｘｈＰｏｌｄを算出した後、この排気ガス流量の変化量ΔＱｅｘｈＰが所定値Δａよりも大きいか否かを判定する。そして、この判定で、ΔＱｅｘｈＰ＞Δａと判定された場合は、Ｓ６に進み、そうでない場合は、Ｓ７に進むようにする。
【００５０】
第２実施形態の場合は、図７のＳ２４にて、吸入空気量（排気ガス流量の予測値）Ｑａとその前回値Ｑａｏｌｄとから、吸入空気量の変化量ΔＱａ＝Ｑａ−Ｑａｏｌｄを算出した後、この吸入空気量の変化量ΔＱａが所定値Δｂよりも大きいか否かを判定する。そして、この判定で、ΔＱａ＞Δｂと判定された場合は、Ｓ２５に進み、そうでない場合は、Ｓ２６に進むようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示すエンジンのシステム図
【図２】第１実施形態の排気ガス流量抑制要求検出ルーチンのフローチャート
【図３】第１実施形態の目標空燃比設定ルーチンのフローチャート
【図４】第１実施形態の目標空燃比マップを示す図
【図５】第１実施形態の制御のタイムチャート
【図６】本発明の第２実施形態を示すエンジンのシステム図
【図７】第２実施形態の切換バルブ制御のフローチャート
【符号の説明】
１エンジン
２吸気通路
３電制スロットル弁
４燃焼室
５燃料噴射弁
６点火プラグ
７ＥＣＵ
８エアフローメータ
９アクセルペダルセンサ
１０クランク角センサ
１１水温センサ
１２排気通路
１３排気浄化触媒
１４ゼオライト排気浄化触媒
１５触媒温度センサ
１６バイパス通路
１７切換バルブ

Claims

内燃機関の排気通路に主にゼオライトで構成された排気浄化触媒を配置し、このゼオライト排気浄化触媒により排気温度の低温時にＮＯｘをトラップし、トラップしたＮＯｘを高温時において脱離処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、
前記ゼオライト排気浄化触媒の温度を検出する手段と、
排気ガス流量を予測する手段と、
前記ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件にて、排気ガス流量が増加することが予測された場合に、前記ゼオライト排気浄化触媒への排気ガスの流入量の増加を抑制する手段と、
を設けたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
前記ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件とは、前記ゼオライト排気浄化触媒にトラップされたＮＯｘが脱離浄化する温度以下の条件であ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。
前記排気ガス流量を予測する手段は排気ガス流量の絶対値を予測するものであり、前記ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件にて、この排気ガス流量の絶対値が所定値を上回ると予測された場合に、前記ゼオライト排気浄化触媒への排気ガスの流入量の増加を抑制することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記排気ガス流量を予測する手段は排気ガス流量の変化量を予測するものであり、前記ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件にて、この排気ガス流量の変化量が所定値を上回ると予測された場合に、前記ゼオライト排気浄化触媒への排気ガスの流入量の増加を抑制することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記内燃機関は冷機始動後の機関冷間時においてリーン混合気で運転可能な内燃機関であり、前記ゼオライト排気浄化触媒への排気ガスの流入量の増加を抑制する手段は、前記ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件にて、排気ガス流量が増加すると予測された場合に、リーン混合気での運転が可能な条件であっても、強制的にリーン混合気から略理論混合気に変更することで排気ガス流量の増加を抑制するものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記内燃機関の排気通路は、前記ゼオライト排気浄化触媒をバイパスするバイパス通路と、排気ガスの流路を前記ゼオライト排気浄化触媒側とバイパス通路側とに切換え可能な切換バルブとを有するものであり、前記ゼオライト排気浄化触媒への排気ガスの流入量の増加を抑制する手段は、前記ゼオライト排気浄化触媒の温度が所定温度以下の条件にて、排気ガス流量が増加すると予測された場合に、排気ガスの少なくとも一部をバイパス通路側に流すものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。