JP3695736B2 - 内燃エンジンの排気浄化触媒装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃エンジンの排気浄化触媒装置に係り、特に浄化効率復活機能を備えた装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
内燃エンジンが所定運転状態にある時に空燃比を理論空燃比（１４．７）よりも燃料希薄側（リーン側）の目標値（例えば、２２）に制御して、エンジンの燃費特性等を改善する空燃比制御方法が知られている。このようなリーン空燃比制御方法において、従来の三元触媒装置では排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）が充分に浄化できないという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、酸素富過状態（酸化雰囲気）において排気ガス中のＮＯｘを吸着し、吸着したＮＯｘを炭化水素（ＨＣ）過剰状態（還元雰囲気）で還元させる特性を有した排気浄化触媒、所謂ＮＯｘ触媒を使用して、大気へのＮＯｘ排出量を低減させることが知られている。このＮＯｘ触媒では、リーン空燃比制御時にＮＯｘを吸着させることになるが、リーン燃焼運転を連続して行うと触媒の吸着量に限度があるために吸着が飽和量に達したときには排気ガス中のＮＯｘの大部分が大気に排出されることになる。そこで、ＮＯｘ触媒の吸着量が飽和に達する前に、空燃比を理論空燃比またはその近傍値に制御するリッチ空燃比制御に切換え、還元雰囲気（リッチ状態）でＮＯｘの還元を行うような方法が、特開平５−１３３２６０号公報等により知られている。
【０００４】
この空燃比制御方法では、リーン燃焼運転からリッチ燃焼運転への切換えタイミングをリーン空燃比制御を開始してからの経過時間に基づいて制御し、所定時間が経過した時点でリッチ空燃比制御に切換えた後、リッチ空燃比制御により触媒に吸着されていたＮＯｘの還元が終了すると再びリーン空燃比制御に戻すようにしており、このようにリーン燃焼運転とリッチ燃焼運転とを交互に繰り返すことでＮＯｘ触媒の吸着能力を維持し、ＮＯｘ量の低減を図るようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＮＯｘ触媒に吸着する物質は、ＮＯｘだけならよいが、実際にはＮＯｘ以外の物質、例えば、硫黄やその化合物等も付着する。このようなＮＯｘ以外の物質（以下、浄化能力低下物質という）は、本来ＮＯｘが吸着されるべきところに、ＮＯｘの替わりに付着することになるため、結果的にＮＯｘの吸着能力を低減させることになる。
【０００６】
このように、ＮＯｘ触媒に付着したＮＯｘ以外の浄化能力低下物質は、上述の公報に開示されるような空燃比制御を行っても取り除くことができず、時間の経過とともに、その付着堆積量は増加することになる。このような浄化能力低下物質の堆積を放置しておくと、ＮＯｘの吸着能力は低下する一方となり、ＮＯｘ触媒がその機能を充分に果たさなくなる虞がある。
【０００７】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、窒素酸化物（ＮＯｘ）以外の浄化能力低下物質が付着しても、内燃エンジンを運転させたまま、且つ、運転状態を悪化させることなく、排気浄化触媒（ＮＯｘ触媒）の機能を維持可能な排気浄化触媒装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１の発明では、内燃エンジンの排気通路に配設され、リーン燃焼運転時に排気ガス中の窒素酸化物を吸着する排気浄化触媒を備えた内燃エンジンの排気浄化触媒装置において、前記排気浄化触媒に付着した浄化能力低下物質の付着量を推定する付着量推定手段と、前記付着量推定手段により推定された付着量が所定付着量に達したとき、前記内燃エンジンの燃焼状態を変更して前記排気浄化触媒に燃料及び空気を供給し、この燃料を燃焼させて前記排気浄化触媒の温度を上昇させる触媒加熱手段と、前記内燃エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段とを備え、前記運転状態検出手段により前記内燃エンジンが所定の中高負荷運転状態にあり運転が安定していると判定されたときのみ、前記触媒加熱手段による前記排気浄化触媒の温度上昇を許容することを特徴とする。
【０００９】
これにより、排気浄化触媒に吸着され、窒素酸化物の浄化能力を低下させる浄化能力低下物質の付着量が、付着量推定手段により推定され、その付着量が所定付着量を超えると、排気浄化触媒の温度が触媒加熱手段により内燃エンジンの燃焼状態を変更して排気浄化触媒に燃料及び空気を供給し、この燃料を燃焼させることで上昇させられ、浄化能力低下物質が排気浄化触媒から良好に燃焼除去され、排気浄化触媒への窒素酸化物の吸着能力が復活することになるが、この際、内燃エンジンの燃焼状態の変更による排気浄化触媒の昇温は、エンジンの運転状態が所定の中高負荷運転状態で安定しているときにおいてのみ実施される。
【００１２】
また、請求項２の発明では、前記運転状態検出手段は、前記内燃エンジンの排気温度を推定する排気温度推定手段を有し、この排気温度推定手段により推定される排気温度が規定温度以上であるとき、内燃エンジンが前記所定の中高負荷運転状態にあり運転が安定していると判定することを特徴とする。
これにより、エンジンの所定の中高負荷運転状態は、排気温度推定手段により推定される排気温度によって容易に求められ、当該内燃エンジンの燃焼状態の変更による排気浄化触媒の昇温は、排気温度が規定温度以上で運転が安定しているときにのみ実施される。
【００１３】
また、この際、前記排気温度推定手段は、エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段とを有し、前記負荷検出手段により検出されたエンジン負荷と、回転数検出手段により検出したエンジン回転数とに基づいて排気温度を推定するのがよい。
これにより、排気温度が規定温度以上となるような中高負荷域の運転状態は、エンジン負荷とエンジン回転数によって容易に求められ、当該排気浄化触媒の昇温は、エンジンの運転状態が所定の中高負荷運転状態で安定しているときに実施される。
【００１４】
また、この際、前記運転状態検出手段により内燃エンジンが前記中高負荷運転状態と判定されているときの経過時間を積算する計時手段を備え、前記触媒加熱手段による排気浄化触媒の昇温は、前記計時手段により積算される時間が所定時間に達するまで継続されるのがよい。
これにより、排気浄化触媒の昇温は、エンジンの運転状態が所定の中高負荷運転状態で安定しているときにおいて、経過時間が所定時間に達するまで継続されることになる。従って、排気浄化触媒は高温状態に充分維持されることになり、浄化能力低下物質の除去が良好に実施される。
【００１５】
また、この際、前記計時手段は、前記触媒温度検出手段により検出された温度が所定温度以上であるとき、前記経過時間を積算するのがよい。
これにより、触媒温度が所定温度以上にあり、浄化能力低下物質を確実に除去可能な状態にある時間のみが経過時間として計時されることになり、浄化能力低下物質の除去が確実なものとなる。
【００１６】
また、この際、前記計時手段は、前記運転状態検出手段により内燃エンジンが前記中高負荷運転状態にあると判定された後、一定時間経過後に前記経過時間の積算を開始するのがよい。
これにより、エンジンの運転状態が中高負荷運転状態となってから一定時間が経過し、運転状態が安定しているときの時間のみが経過時間として計時されることになり、浄化能力低下物質の除去がより確実なものとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る排気浄化触媒装置を備えた内燃エンジンを示す概略構成図である。
同図において、符号１は自動車用エンジン、例えば、Ｖ型６気筒ガソリンエンジン本体であり、燃焼室を始め吸気系や点火系等がリーン燃焼可能に設計されている。このＶ型６気筒ガソリンエンジン本体（以下、単にエンジン本体と記す）１は、片方側（左側）バンク１ａと他方側（右側）バンク１ｂにそれぞれ気筒が３気筒ずつ配設されている。左側バンク１ａと右側バンク１ｂの各気筒毎に設けられた吸気ポート２ａ，２ｂには、燃料噴射弁３ａ，３ｂが取り付けられた吸気マニホールド４を介し、エアクリーナ５、吸入空気量Ａｆを検出するエアフローセンサ６、スロットルバルブ７、ＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）バルブ８等を備えた吸気管９が接続されている。
【００１８】
エアフローセンサ６としては、カルマン渦式エアフローセンサ等が好適に使用される。ＩＳＣバルブ８は、アイドリング回転数を制御するためのものであり、図示しないエアコンの作動等によるエンジン負荷Ｌｅの変動に応じバルブ開度を調節して、吸入空気量を変化させ、アイドリング運転を安定させる働きをするものである。また、このＩＳＣバルブ８は、後述する空燃比補正制御時には開弁側に作動し、空燃比補正実施に伴う出力低下を補うように作用する。
【００１９】
また、各気筒の排気ポート１０ａ，１０ｂには、排気マニホールド１１ａ，１１ｂを介して、空燃比を検出するための空燃比センサ（リニアＯ2センサ等）１２の取り付けられた排気管１４が接続され、この排気管１４には、排気浄化触媒１３を介して、図示しないマフラーが接続されている。
排気浄化触媒１３は、ＮＯｘ触媒１３ａと三元触媒１３ｂとの２つの触媒を備えており、ＮＯｘ触媒１３ａの方が三元触媒１３ｂよりも上流側に配設されている。ＮＯｘ触媒１３ａは、酸化雰囲気においてＮＯｘ（窒素酸化物）を吸着させ、ＨＣ（炭化水素）の存在する還元雰囲気では、ＮＯｘをＮ2（窒素）等に還元させる機能を持つものである。ＮＯｘ触媒１３ａとしては、例えば、耐熱劣化性を有するＰtとランタン、セリウム等のアルカリ希土類からなる触媒が使用されている。ＮＯｘ触媒１３ａには、触媒温度センサ２６が接続されており、ＮＯｘ触媒１３ａの温度を高温域まで検出可能になっている。尚、触媒温度センサ２６は、エンジン本体１からの排気温度を推定する排気温度推定手段としても機能可能である。
【００２０】
一方、三元触媒１３ｂは、ＨＣ、ＣＯ（一酸化炭素）を酸化させるとともに、ＮＯｘを還元する機能をもっており、この三元触媒１３ｂによるＮＯｘの還元は、理論空燃比（１４．７）付近での燃焼時において最大に促進されるようになっている。
エンジン本体１には、吸気ポート２ａ，２ｂから燃焼室１５ａ，１５ｂに供給された空気と燃料との混合ガスに着火するための点火プラグ１６ａ，１６ｂが各気筒毎に配置されている。また、符号１８は、カムシャフトと連動するエンコーダからクランク角同期信号θCRを検出するクランク角センサ、符号１９はスロットルバルブ７の開度θTHを検出するスロットルセンサ、符号２０は冷却水温ＴWを検出する水温センサ、符号２１は大気圧Ｐaを検出する大気圧センサ、符号２２は吸入空気温度Ｔａを検出する吸気温センサである。
【００２１】
尚、エンジン回転速度（エンジン回転数）Ｎｅは、クランク角センサ１８が検出するクランク角同期信号θCRの発生時間間隔から演算される（回転数検出手段）。また、体積効率ηvは、上記エアフローセンサ６により検出された空気流量Ａｆと上記エンジン回転速度Ｎｅ等とから演算され、大気圧センサ２１が検出する大気圧Ｐa、吸気温センサ２２が検出する吸気温度Ｔａ等によって補正される。さらに、エンジン負荷Ｌｅは、スロットルセンサ１９により検出されるスロットル開度θTH、上記体積効率ηv等から演算される（負荷検出手段）。
【００２２】
車室内には、図示しない入出力装置、多数の制御プログラムを内蔵した記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、計時手段として機能するタイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）２３が設置されており、エンジン本体１の空燃比制御、点火時期制御、吸入空気量制御や後述する排気浄化触媒装置のリフレッシュ制御等を行っている。ＥＣＵ２３の入力側には、車両の走行距離を車速パルスの積算値等によりカウントする距離メータ２５や上述した各種センサ類が接続され、これらセンサ類からの検出情報が入力される。一方、出力側には、上述の燃料噴射弁３ａ，３ｂや点火ユニット２４および後述する自動変速機３０の油圧コントローラ６０等が接続され、これらに向けて各種センサ類からの入力情報に基づき演算された最適値が出力されるようになっている。燃料噴射弁３ａ，３ｂは、ＥＣＵ２３からの指令により、パルス状の電流が供給されて駆動するものであり、その電流のパルス幅によって燃料噴射量が決定される。点火ユニット２４は、ＥＣＵ２３からの指令により、各気筒の点火プラグ１６ａ，１６ｂに高電圧を出力する。
【００２３】
図２には、上記の排気浄化触媒装置を備えたエンジン本体１と自動変速機（ＡＴ）３０とが搭載された車両のパワープラントの概略構成を示してある。同図に示すように、自動変速機３０はエンジン本体１の出力軸３１に接続されており、この自動変速機３０の駆動軸５０には図示しない駆動輪がデファレンシャルギヤ等を介して接続されている。
【００２４】
自動変速機３０は、自動変速機本体３２とトルクコンバータ３３とから構成されている。自動変速機本体３２は、複数組のプラネタリギヤの他、油圧クラッチや油圧ブレーキ等の油圧摩擦係合要素を内蔵しているが、ここでは説明を省略する。
トルクコンバータ３３は流体継手であり、ハウジング３３、ケーシング３４、ポンプ３６、タービン３７、ステータ３８等から構成されている。ケーシング３４は、上記出力軸３１に接続され、出力軸３１と同期して回転するようになっている。また、タービン３７は、自動変速機本体３２の入力軸３９に接続されており、ステータ３８は図示しないワンウェイクラッチを介してハウジング３３に取付けられている。
【００２５】
ケーシング３４内には、作動油が満たされている。この作動油は出力軸３１とともに回転するポンプ３６によって吐出され、タービン３７を回転させるようになっている。これにより、トルクコンバータ３３は流体継手として機能することになり、エンジン本体１の出力は自動変速機本体３２を介して図示しない駆動輪に伝達される。
【００２６】
ケーシング３４とタービン３７の間には、湿式単板式のダンパクラッチ４０が介装されており、このダンパクラッチ４０が係合することにより出力軸３１と入力軸３９とが直結可能になっている。ダンパクラッチ４０が係合した直結状態では、出力軸３１からの出力が作動油を介さずに入力軸３９に直接伝達されることになり、この場合にはトルクコンバータ３３は流体継手としては機能しないことになる。
【００２７】
ケーシング３４のタービン３７とダンパクラッチ４０間からは、油路４２が延びており、またケーシング３４とダンパクラッチ４０間からは、油路４６が延びている。これらの油路４２と油路４６は、油圧コントローラ６０内の図示しないコントロールバルブに接続されており、このコントロールバルブは、図示しないが所定圧の作動油を供給する油圧源に接続されている。この油圧源から供給される作動油は、コントロールバルブを介して油路４２と油路４６を循環するようになっており、コントロールバルブがＥＣＵ２３の出力信号に応じてデューティ制御されることにより、その循環方向が切換えられるようになっている。
【００２８】
循環方向が油路４６から油路４２の方向である場合には、油圧源からの作動油は油路４６を通ってケーシング３４とダンパクラッチ４０間に供給される一方、ケーシング３４内の作動油がタービン３７とダンパクラッチ４０間の油路４２から排出される。これにより、ケーシング３４とダンパクラッチ４０間の圧力が高くなり、ダンパクラッチ４０はその係合が解除される側に押圧されて非直結状態となる。この非直結状態においては、トルクコンバータ３３は通常の流体継手として機能している。
【００２９】
これとは逆に、循環方向が油路４２から油路４６の方向である場合には、油圧源からの作動油は油路４２を通ってタービン３７とダンパクラッチ４０間に供給される一方、ケーシング３４とダンパクラッチ４０間の作動油が油路４６から排出される。これにより、タービン３７とダンパクラッチ４０間の作動油の圧力が高くなり、ダンパクラッチ４０は押圧されて係合し、直結状態となる。このような直結状態では、出力軸３１の出力が自動変速機本体３２の入力軸３９に直接伝達されることになる。
【００３０】
次に、上述のように構成された排気浄化触媒装置の作用を、図３乃至図９を参照して説明する。
図３および図４に示すフローチャートは、ＥＣＵ２３が実行するリフレッシュ制御手順を示している。
このリフレッシュ制御は、ＮＯｘ触媒１３ａに付着するＮＯｘ以外の付着物（浄化能力低下物質）、例えば硫黄やその化合物等が所定量に達したと判定されたら、ＮＯｘ触媒１３ａに燃料と空気とを供給してこの燃料を燃焼させ、ＮＯｘ触媒１３ａを高温状態に加熱するリフレッシュ運転（触媒加熱手段）を実施し、その浄化能力低下物質をＮＯｘがＮＯｘ触媒１３ａに吸着するときの障害とならないように除去しようというものである。
【００３１】
先ず、ステップＳ１０では、ＥＣＵ２３は、浄化能力低下物質の付着量がエンジン本体１の消費燃料積算量Ｆに略比例して増加することから、燃料噴射弁３ａ，３ｂを駆動する電流のパルス幅を積算し、これを演算することで消費燃料積算量Ｆを求め、この消費燃料積算量Ｆに基づいてＮＯｘ触媒１３ａに付着堆積している浄化能力低下物質の量を推定する（付着量推定手段）。
【００３２】
尚、この消費燃料積算量Ｆは、燃料噴射弁３に供給される駆動電流の全てのパルス幅を積算して求めてもよいが、ＮＯｘ触媒１３ａへの浄化能力低下物質の付着は、リーン燃焼運転の場合に多くなる傾向にあるから、リーン燃焼運転を実施しているときにのみ限定して積算する方が好ましい。さらに、ＮＯｘ触媒１３ａが所定温度以下の場合にも浄化能力低下物質は付着し易いため、リーン燃焼運転であって、かつＮＯｘ触媒１３ａが所定の温度以下のときにのみパルス幅の積算を行うようにすれば、より適切に浄化能力低下物質の付着量の推定ができる。
【００３３】
次に、ステップＳ１２では、浄化能力低下物質が所定量に達したか否かを、ステップＳ１０で演算した消費燃料積算量Ｆが所定値Ｆ1以上であるか否かで判別する。この所定値Ｆ1は、実験等により適宜値に設定され、浄化能力低下物質の付着量が許容量を越えない範囲、つまり、浄化能力低下物質の付着によって増加するＮＯｘ排出量が法規等の規制値を越えない範囲内の値に設定される。判別結果がＹｅｓ（肯定）の場合には、浄化能力低下物質が所定量を越えたと判定でき、次にステップＳ１６に進む。一方、判別結果がＮｏ（否定）で消費燃料積算量Ｆが所定値Ｆ1に達していない場合には、次にステップＳ１４に進む。
【００３４】
ステップＳ１４は、制御電源であるバッテリが、車両整備の実施等のために一旦外され、再度接続された直後であるか否かを判別するステップである。この判別は、バッテリが外された際、ＥＣＵ２３のＲＡＭに記憶された消費燃料積算量Ｆや後述する走行距離Ｄ等に基づいて推定される浄化能力低下物質の付着量の推定値が一旦ゼロ値にリセットされ、付着量の推定値と実際の付着量との整合性がとれなくなることを防止すべく実施されるものである。
【００３５】
このステップＳ１４の判別結果がＮｏ（否定）の場合には、バッテリは接続されているが、ステップＳ１２での消費燃料積算量Ｆの判別結果が未だ所定値Ｆ1に達していない状態と判定でき、この場合には何もせずに当該ルーチンを終了する。一方、判別結果がＹｅｓ（肯定）で、バッテリ再接続直後の場合には、ステップＳ１２のＹｅｓ（肯定）の判別結果と同様に、次にステップＳ１６に進む。尚、バッテリが外されても、ＥＣＵ２３のバックアップ機能等により、消費燃料積算量Ｆや走行距離Ｄ等の値が確実に記憶保持されるような場合には、ステップＳ１４の判別を実施しなくてもよい。
【００３６】
ステップＳ１６では、エンジン本体１の運転状態が、リフレッシュ運転を実施しても良い状態であるか否かを、運転状態検出手段である各種センサ類からの信号値に基づいて判別する。
ここでは、エンジン回転速度Ｎｅ、エンジン負荷Ｌｅの算出要素である体積効率ηvおよび冷却水温ＴWが判定の対象となり、それぞれの値が下記(1)乃至(3)に示す不等式の範囲内となるか否かが判別される。
【００３７】
Ｎｅ1≦Ｎｅ≦Ｎｅ2 …(1)
ηv1≦ηv≦ηv2 …(2)
ＴW1≦ＴW …(3)
ここに、Ｎｅ1、Ｎｅ2、ηv1、ηv2およびＴW1は閾値を示し、例えば、Ｎｅ1は１５００rpm、Ｎｅ2は５０００rpm、ηv1は３０％、ηv2は８５％であり、ＴW1は、例えば暖機運転が完了したとみなせる５０℃に設定されている。これらの閾値は、エンジン本体１の運転状態が、所謂中負荷域から高負荷域となる値を示しており、この場合、エンジン本体１の排気温度は所定温度ＴEX（例えば、６００℃）以上であると推定される（排気温度推定手段）。
【００３８】
このように、エンジン本体１の運転状態が中負荷域から高負荷域となるような中高負荷運転状態をリフレッシュ運転実施の成立条件とするのは、例えば、Ｎｅ1、ηv1よりも小さい低負荷域においてリフレッシュ運転を実施すると、エンジン本体１の出力が安定せず、運転フィーリングが悪化する虞があるためであり、またＮｅ、ηvの値がＮｅ2、ηv2よりも大きい高負荷域においては、排気ガス温度が高温であり、これによりＮＯｘ触媒１３ａも高温状態となっていることから、この状態でリフレッシュ運転を実施すると、ＮＯｘ触媒１３ａが過熱され、焼損する虞があるためである。
【００３９】
ステップＳ１６の判別結果がＮｏ（否定）、すなわちＮｅ、ηv、ＴWのいずれかが上記の範囲から外れている場合には、リフレッシュ運転をすべきではない状態と判定でき、この場合にはリフレッシュ運転は実施せず、ステップＳ１８を経て再度ステップＳ１６を実行し、このステップＳ１６の実行は、その判別結果がＮｏ（否定）でなくなるまで繰り返される。尚、ステップＳ１８では、後述するフラグｆ(RF)がゼロ値にリセットされる。
【００４０】
一方、ステップＳ１６の判別結果がＹｅｓ（肯定）で、Ｎｅ、ηv、ＴWの全ての値が上記不等式(1)〜(3)の範囲内にある場合には、エンジン本体１の運転状態が中負荷域から高負荷域にあってリフレッシュ運転を実施してもよい安定した状態であるため、次にステップＳ２０に進む。このとき、ＥＣＵ２３のタイマカウンタが経過時間ｔの積算を開始する。
【００４１】
ステップＳ２０は、後述するリフレッシュモード運転が実行されたことを記憶する前記フラグｆ(RF)が値１であるか否かを判別するステップである。ステップＳ１６の判別結果がＹｅｓ（肯定）でリフレッシュ運転が可能となった直後においては、このフラグｆ(RF)の値はリセットされたゼロ値の状態（ｆ(RF)＝０）であるため、この場合には、ステップＳ２０の判別結果は必然的にＮｏ（否定）となり、次にステップＳ２２に進む。
【００４２】
ステップＳ２２はＡＴ（自動変速機）直結解除のステップであり、ここでは、前述した油圧コントローラ６０のコントロールバルブをデューティ制御し、自動変速機３０のダンパクラッチ４０の係合を解除して非直結状態とする。これにより、トルクコンバータ３３は通常の流体継手として機能することになる。このようにダンパクラッチ４０の直結を解除することにより、後述するリフレッシュ運転の実施により発生するエンジン本体１の出力変動が自動変速機３０に直接に伝達されることはなく、運転フィーリングの悪化を防止できる。尚、このステップＳ２２の実行時に、ダンパクラッチ４０が既に非直結状態である場合には、その非直結状態が継続されることになる。
【００４３】
次のステップＳ２４以降はリフレッシュ運転を実行するステップである。
ステップＳ２４乃至ステップＳ２８はリフレッシュ運転のうち昇温モード運転を構成するステップであり、ここではＮＯｘ触媒１３ａの温度ＴCATをＮＯｘ触媒１３ａから浄化能力低下物質を燃焼除去するのに充分な所定温度Ｔ1（例えば、６５０℃）まで昇温させる。
【００４４】
先ず、ステップＳ２４において、気筒毎に空燃比補正制御を行う。この空燃比補正は、エンジン本体１の一部の気筒（例えば、＃１、＃３、＃５気筒）については、空燃比が高く空気量の多いリーン燃焼運転に、一方、残余の気筒（例えば、＃２、＃４、＃６気筒）については、空燃比が低く燃料の多いリッチ燃焼運転に制御するものである。
【００４５】
このリーン燃焼運転とリッチ燃焼運転の空燃比補正方法としては、リーン燃焼運転側については、空気量一定のもとに燃料量を減らし、一方、リッチ燃焼運転側については、燃料量一定のもとに空気量を減らすようなものとしている。具体的には、リーン燃焼運転については次式(4)に基づいて空燃比補正し、リッチ燃焼運転については次式(5)に基づいて空燃比補正する。
【００４６】
ＬＡＦ＝ＡＶＡＦ＋ＡＶＡＦ×ＤＡＦ／１００ …(4)
ＲＡＦ＝ＡＶＡＦ−ＡＶＡＦ×ＤＡＦ／１００ …(5)
ここに、ＬＡＦはリーン空燃比を、ＲＡＦはリッチ空燃比を示し、ＤＡＦは空燃比補正量（％）を示す。また、ＡＶＡＦはリーン空燃比とリッチ空燃比との平均空燃比を示し、ここでは、例えば理論空燃比である１４．７の値に設定される。この空燃比補正量ＤＡＦ（％）は、リフレッシュ運転開始時点で検出されたエンジン回転速度Ｎｅおよび体積効率ηvに基づいて、予め記憶されたマップ（図示せず）を使用して設定される。
【００４７】
このようにエンジン本体１の一部の気筒をリーン燃焼運転とし、残余の気筒をリッチ燃焼運転とするような、空燃比の異なる運転を略同時に実施すると、エンジン本体１から排出される排気ガスには、リーン燃焼運転を実施した気筒から排出された空気すなわち残存酸素を含む排気ガスと、リッチ燃焼運転を実施した気筒から排出された未燃炭化水素（未燃ＨＣ）やＣＯを含む排気ガスとが混在することになる。そして、これらの排気ガスは、排気管１４を介してＮＯｘ触媒１３ａに供給されることになる。
【００４８】
この未燃ＨＣと残存酸素含む排気ガスは、空燃比センサ１２の検出信号に基づいてその空燃比、つまり実際の平均空燃比が常時監視されている。そして、この空燃比の検出値が上記の平均空燃比ＡＶＡＦと一致していない場合には、リーン燃焼運転を実施している一部の気筒または／およびリッチ燃焼運転を実施している残余の気筒に供給する燃料量あるいは空気量を適宜補正し、実際の平均空燃比と平均空燃比ＡＶＡＦとが一致するようにしている。
【００４９】
ＮＯｘ触媒１３ａに供給された未燃ＨＣは、ＮＯｘ触媒１３ａが排気ガスの熱によって加熱状態にあることから、ＮＯｘ触媒１３ａ内において前記残存酸素の存在により燃焼させられ、ＮＯｘ触媒１３ａの温度を急激に上昇させることになる。尚、この昇温モード運転では、排気ガスの平均空燃比ＡＶＡＦが１４．７に設定されているため、その燃焼は良好なものとなり、排気ガス中の汚染物質を増加させることなくＮＯｘ触媒１３ａを昇温させることができる。
【００５０】
ところで、通常、リーン燃焼運転においては、燃料供給量が少ないことからエンジン出力が小さくなり、一方、リッチ燃焼運転においては、燃料供給量が充分であることから高出力を発生する。従って、上述のような気筒別の空燃比補正を行う場合、リーン燃焼運転を行う気筒とリッチ燃焼運転を行う気筒の選択が悪く、気筒の点火順序の関係からリーン燃焼運転の燃焼が連続したり、リッチ燃焼運転の燃焼が連続したりすると、エンジン出力にムラが発生し、運転フィーリングを悪化させることに繋がる。そこで、このような不都合を解消するために、リーン燃焼運転を実施する気筒とリッチ燃焼運転を実施する気筒とは、リーン燃焼運転とリッチ燃焼運転とが交互にバランスよく実施されるように選択される。
【００５１】
例えば、本実施例のように、エンジン本体１がＶ型６気筒エンジンの場合には、図８の気筒配列図に示すように、気筒の点火順序は通常＃１−＃２−＃３−＃４−＃５−＃６の順となるため、一つ置きに燃焼する左側バンク１ａの＃１，＃３，＃５の３気筒についてはリーン燃焼運転を実施し、右側バンク１ｂの＃２，＃４，＃６の３気筒についてはリッチ燃焼運転を実施するように制御する。
【００５２】
また、直列６気筒エンジンのようなエンジン本体１’の場合には、図９の気筒配列図に示すように、気筒の点火順序は通常＃１−＃５−＃３−＃６−＃２−＃４あるいは＃１−＃４−＃２−＃６−＃３−＃５の順となるため、一つ置きに燃焼する＃１，＃２，＃３の３気筒についてはリーン燃焼運転を実施し、他の＃４，＃５，＃６の３気筒についてはリッチ燃焼運転を実施するように制御すればよい。
【００５３】
尚、リーン燃焼運転気筒とリッチ燃焼運転気筒の選択は、必ずしも気筒数の半分ずつを割り当てるものでなくてもよく、例えば、６気筒の内２気筒をリーン燃焼運転とし、残りの４気筒をリッチ燃焼運転に設定するようにしてもよい。さらに、６気筒のような偶数気筒のエンジン本体１に限らず、５気筒のような奇数気筒のエンジン本体１にも適用することが可能であり、この場合には、気筒数をリーン燃焼運転気筒とリッチ燃焼運転気筒にバランスよく分けることができないことになるが、排気される残存酸素と未燃ＨＣ量とが適正なものになるように、空燃比等を調整してやればよい。
【００５４】
以上のように空燃比補正を実施したら、次にステップＳ２６に進む。このステップＳ２６では、上記の空燃比補正制御を実施したことに合わせて、点火時期を好適に補正する。
リーン燃焼運転時には、点火時期を進角させて燃焼を早めると、燃焼効率を向上させることができ、一方、リッチ燃焼運転時には、点火時期を遅角させて燃焼を遅らせると、ノッキングの発生等を防止することができる。従って、リーン燃焼運転を行う気筒については、点火時期を進角させ、リッチ燃焼運転を行う気筒については、点火時期を遅角させるようにしている。
【００５５】
具体的には、リーン燃焼運転については次式(6)に基づいて点火時期を進角し、リッチ燃焼運転については次式(7)に基づいて点火時期を遅角する。
Ｌ点火時期＝Ｏ／Ｌ点火時期−ｋ×（ＬＡＦ−Ｏ／Ｌ目標ＡＦ） …(6)
Ｒ点火時期＝Ｏ／Ｌ点火時期＋ｋ×（Ｏ／Ｌ目標ＡＦ−ＲＡＦ） …(7)
ここに、Ｌ点火時期はリーン燃焼運転の点火時期を、Ｒ点火時期はリッチ燃焼運転の点火時期を、またＯ／Ｌ点火時期は、通常のリーン燃焼運転時の点火時期を、Ｏ／Ｌ目標ＡＦは通常のリーン燃焼運転時の目標空燃比を示しており、ｋは実験等により求められた比例定数である。尚、上式は、それぞれ前述したリーン空燃比ＬＡＦあるいはリッチ空燃比ＲＡＦを含んでいることから、Ｌ点火時期、Ｒ点火時期もＬＡＦ、ＲＡＦと同様に、前述したエンジン回転速度Ｎｅおよび体積効率ηvに基づくものである。
【００５６】
点火時期の補正を実施したら、次にステップＳ２８に進む。ステップＳ２８では、ＩＳＣバルブ８を開弁側に調節して吸入空気量の補正を行う。
この吸入空気量補正は、上記の空燃比補正制御が、リーン燃焼運転側では一定空気量に対して燃料量を減らし、リッチ燃焼運転側では一定燃料量に対して空気量を減らすようなものであり、全体としてのエンジン出力を低下させるものであるため、この出力低下を防止することを目的として実施するものである。この補正により、吸入空気量が増加することになり、エンジン出力を安定的に一定に保持することができる。
【００５７】
この吸入空気の補正量は、上記空燃比補正量ＤＡＦと同様にエンジン回転速度Ｎｅおよび体積効率ηvに基づいて予め記憶されたマップを使用して設定されるものである。
尚、上記の空燃比補正、点火時期補正、吸入空気量補正を行う際に、これらの補正を急激に行うとエンジン本体１の運転状態に変動が生じる虞があるため、徐々に補正値に近づけるよう実施することが望ましい。
【００５８】
以上のようにして、リフレッシュ運転の昇温モード運転が実施されると、ＮＯｘ触媒１３ａは急速に昇温させられ、ＮＯｘ触媒１３ａの温度ＴCATは、ＮＯｘ触媒１３ａに付着した浄化能力低下物質が燃焼除去されるに充分な所定温度Ｔ1（６５０℃）にまで達することになる。
次のステップＳ３０では、触媒温度センサ２６によって検出された触媒温度ＴCATが、所定温度Ｔ1（例えば、６５０℃）に達したか否かを判別する。判別結果がＮｏ（否定）で触媒温度ＴCATが所定温度Ｔ1（６５０℃）未満の場合には、未だ浄化能力低下物質を燃焼除去させるに充分な温度ではないと判定でき、前述のステップＳ１６に戻ってエンジン本体１の運転状態が安定するのを待つ。一方、判別結果がＹｅｓ（肯定）で触媒温度ＴCATが所定温度Ｔ1（６５０℃）に達したと判定された場合には、次にステップＳ３２に進む。
【００５９】
ステップＳ３２では、前述したステップＳ１６の判別結果がＹｅｓ（肯定）となり、リフレッシュ運転を開始したときに計時を始めた経過時間ｔが一定時間ｔｓ（例えば、５秒）経過したか否かを判別する。判別結果がＮｏ（否定）で未だ一定時間ｔｓ（５秒）が経過していない場合には、エンジン本体１の運転状態が不安定であるとみなすことができ、この場合にはステップＳ１６に戻り、エンジン本体１の運転状態が安定するのを待つ。一方、判別結果がＹｅｓ（肯定）で一定時間ｔｓ（５秒）が経過したと判定された場合には、エンジン本体１の運転状態は安定したとみなすことができ、次にステップＳ３４に進む。
【００６０】
ステップＳ３４乃至ステップＳ３８はリフレッシュ運転のうちリフレッシュモード運転を構成するステップであり、ここでは所定温度Ｔ1（６５０℃）に達したＮＯｘ触媒１３ａの温度をその所定温度Ｔ1（６５０℃）に維持し、浄化能力低下物質（硫黄やその化合物）をＮＯｘ触媒１３ａから略完全に燃焼除去させるようにする。このリフレッシュモード運転では、前述した昇温モード運転と同様にして、先ずステップＳ３４で空燃比補正を行った後、ステップＳ３６で点火時期補正を、そしてステップＳ３８で吸入空気量補正を行う。
【００６１】
先ず、ステップＳ３４において空燃比補正を行うことになるが、ここでは昇温モード運転の場合と異なり、その平均空燃比ＡＶＡＦはリッチ空燃比側に設定してあり、その値は例えば１３．７である。そして、この平均空燃比（１３．７）の値を用いて、前述した式(4)および式(5)からリーン空燃比ＬＡＦとリッチ空燃比ＲＡＦとを求め、これに基づいて各気筒の空燃比を補正する。
【００６２】
このようにＡＶＡＦをリッチ側に設定することにより、排気ガスは、昇温モード運転のときよりもＣＯとＨＣとを多く含むことになる。そして、これらのＣＯとＨＣは、高温下で燃焼除去した浄化能力低下物質と反応し、これによって浄化能力低下物質が良好に放出されることになる。また、このＨＣはＮＯｘを還元することから、ＮＯｘ触媒１３ａに吸着されているＮＯｘも同時に除去されることになる。
【００６３】
ステップＳ３６では、昇温モード運転の場合と同様にして、ステップＳ３４で補正設定したリーン空燃比ＬＡＦとリッチ空燃比ＲＡＦに合わせて、前述した式(6)および式(7)からリーン燃焼運転のＬ点火時期とリッチ燃焼運転のＲ点火時期とを好適に補正する。そして、ステップＳ３８では、やはり昇温モード運転の場合と同様に、ＩＳＣバルブ８を開弁側に調節して吸入空気量の補正を行い、エンジン出力の低下を補うようにする。
【００６４】
このリフレッシュモード運転を終了したら、次にステップＳ４０に進み、フラグｆ(RF)に値１を設定して、リフレッシュモード運転が実行されたことを記憶し、ステップＳ４２に進む。
ステップＳ４２では、当該ステップＳ４２が実行される毎に、累積時間ＣSTが次式(8)により演算され、触媒温度ＴCATが所定温度Ｔ1（６５０℃）を越え、かつリフレッシュ運転開始から一定時間ｔｓ（５秒）経過後のリフレッシュ運転の継続時間が積算される（計時手段）。
【００６５】
ＣST＝ＣST＋１ …(8)
この累積時間ＣSTは、当該ステップＳ４２が実行されるときのみ値１だけカウントアップされるものであるため、上述したステップＳ１６の判別結果がＮｏ（否定）の場合や、ステップＳ３０あるいはステップＳ３２の判別結果のいずれかがＮｏ（否定）の場合には加算されないことになる。従って、ステップＳ１６、ステップＳ３０およびステップＳ３２の判別結果が全てＹｅｓ（肯定）であり、リフレッシュモード運転が確実に実行された場合の時間だけが正味時間として累積されることになる。ここに、カウントアップする値１は、例えば、当該ルーチンの実行周期に応じて設定された基準時間Ｘtに対応したものである。
【００６６】
このように加算された累積時間ＣSTは、次のステップＳ４４において、予め実験等により設定された所定時間ｔ1（例えば、６００秒）に対応する所定値ＸCと比較され、リフレッシュ運転を所定時間ｔ1（６００秒）に亘って行ったか否かが判別される。この所定時間ｔ1（６００秒）は、浄化能力低下物質が充分に除去されたとみなせる時間である。判別結果がＮｏ（否定）で累積時間ＣSTが所定値ＸCに達していない場合には、浄化能力低下物質の除去が充分でないと判断でき、ステップＳ１６に戻りリフレッシュ運転を継続する。
【００６７】
累積時間ＣSTが所定値ＸCに達しておらず、再びステップＳ１６が実行されたときにおいて、その判別結果がＹｅｓ（肯定）でエンジン本体１がリフレッシュ運転に良好な運転状態を維持していればステップＳ２０に進む。今回は、既にリフレッシュモード運転が実行されてフラグｆ(RF)が値１に設定されていることから、このステップＳ２０の判別結果はＹｅｓ（肯定）となる。この場合には、昇温モード運転を実行することなくステップＳ３４に進み、リフレッシュモード運転のみを実行して触媒温度ＴCATを所定温度Ｔ1（６５０℃）に維持する。
【００６８】
一方、リフレッシュ運転が一旦開始されたにもかかわらず、エンジン本体１の運転状態がリフレッシュ運転域から外れ、ステップＳ１６の判別結果がＮｏ（否定）となった場合には、リフレッシュ運転を中止して次にステップＳ１８に進む。このステップＳ１８ではフラグｆ(RF)の値をゼロ値にリセットする（ｆ(RF)＝０）。このようにフラグｆ(RF)の値が一旦ゼロ値に戻されると、次回ステップＳ１６を経てステップＳ２０が実行されたときには、その判別結果はＮｏ（否定）となり、ステップＳ２４以降の昇温モード運転が再度実行されることになる。これにより、リフレッシュ運転の中止によって低下した触媒温度ＴCATを再び所定温度Ｔ1（６５０℃）にまで戻すことができる。
【００６９】
ステップＳ４４の判別結果がＹｅｓ（肯定）となり、累積時間ＣSTが所定値ＸCに達したと判定された場合には、浄化能力低下物質が略完全に除去されたとみなすことができ、リフレッシュ運転を終了して、最後にステップＳ４６を実行する。
ステップＳ４６では、リフレッシュ運転の終了により、積算されていた累積時間ＣST、消費燃料積算量Ｆおよびフラグｆ(RF)の値をゼロ値にリセットし、さらにはＡＴ直結解除をリセットして自動変速機３０のダンパクラッチ４０を直結可能にする。これにより、次回のリフレッシュ運転の実行に備える。
【００７０】
ところで、上記実施例においては、浄化能力低下物質の付着量を消費燃料積算量Ｆに基づいて推定するようにしたが、この他に、走行距離Ｄ、吸入空気積算量Ａ、エンジン本体１の運転時間Ｈに基づいて推定しても消費燃料積算量Ｆによる場合と同様の効果を得ることができる。この場合、走行距離Ｄについては、距離メータ２５によって求めるようにし、吸入空気積算量Ａについては、カルマン渦式のエアフローセンサ６の渦パルス数の積算値を演算して求めるようにする。また、運転時間Ｈについては、例えばタイマによってエンジン本体１作動中の時間を計時するようにすればよい。
【００７１】
走行距離Ｄによって浄化能力低下物質の付着量を推定する場合には、図５に示すように、前述したリフレッシュ制御のフローチャートのうち、付着量推定手段であるステップＳ１０とステップＳ１２を、それぞれ走行距離Ｄを演算するステップＳ１００および走行距離Ｄが所定値Ｄ1（例えば、１０００ｋｍ）に達したか否かを判別するステップＳ１２０とに置き換える。さらに、ステップＳ４６中の燃料積算量Ｆのリセットに代えて、走行距離Ｄをゼロ値にリセットするステップＳ４６０に置き換える。
【００７２】
また、吸入空気積算量Ａによって浄化能力低下物質の付着量を推定する場合には、図６に示すように、リフレッシュ制御のフローチャートのうち、付着量推定手段であるステップＳ１０とステップＳ１２を、それぞれ吸入空気積算量Ａを算するステップＳ１０１および吸入空気積算量Ａが所定値Ａ1に達したか否かを判別するステップＳ１２１に置き換える。さらに、ステップＳ４６中の燃料積算量Ｆのリセットに代えて、吸入空気積算量Ａをゼロ値にリセットするステップＳ４６１に置き換える。
【００７３】
運転時間Ｈによって推定する場合についても同様にして、図７に示すように、リフレッシュ制御のフローチャートの付着量推定手段を、それぞれ運転時間Ｈを演算するステップＳ１０２と運転時間Ｈが所定値Ｈ1に達したか否かを判別するステップＳ１２２とに置き換え、さらに、ステップＳ４６中の燃料積算量Ｆのリセットに代えて、運転時間Ｈをゼロ値にリセットするステップＳ４６２に置き換えるようにする。
【００７４】
以上、詳細に説明したように、気筒別にリーン燃焼とリッチ燃焼とを実施して排気ガス中に未燃ＨＣおよび酸素を同時に含ませるような空燃比補正制御を行い、未燃ＨＣをＮＯｘ触媒１３ａ内で燃焼させ、ＮＯｘ触媒１３ａを高温化するリフレッシュ運転を行うようにしたので、ＮＯｘ触媒１３ａに付着していた浄化能力低下物質はその燃焼熱によってＮＯｘ触媒１３ａから良好に燃焼除去されることになる。これにより、ＮＯｘ触媒１３ａのＮＯｘ吸着能力が再生され、ＮＯｘ浄化効率が復活することになる。また、このリフレッシュモード運転時、ＮＯｘ触媒１３ａを通過する排気ガス中にはＨＣが含まれていることから、このＨＣによって同時にＮＯｘも良好に還元されて除去される。
【００７５】
尚、上記実施例では、リフレッシュ運転の継続時間には、ステップＳ１６での運転状態判別、ステップＳ３０での触媒温度判別およびステップＳ３２での経過時間判別の全ての判別結果がＹｅｓ（肯定）であり、リフレッシュ運転が良好に実施されている場合のみの累積時間ＣSTをカウントアップするようにしたが、これに限られず、例えば、ステップＳ１６の運転状態の判別結果とステップＳ３０の触媒温度ＴCATの判別結果のみがＹｅｓ（肯定）である場合や、ステップＳ１６の判別結果とステップＳ３２での経過時間ｔの判別結果のみがＹｅｓ（肯定）である場合に累積時間ＣSTをカウントアップするようにしても同様の効果が得られる。また、ステップＳ１６の運転状態の判別結果だけで判定するようにしても充分な効果が期待できる。
【００７６】
また、上記実施例では、リフレッシュ運転の実施周期を、浄化能力低下物質が所定量に達する毎、すなわち消費燃料積算量Ｆが所定値Ｆ1（走行距離Ｄでは所定値Ｄ1、吸入空気積算量Ａでは所定値Ａ1、運転時間Ｈでは所定値Ｈ1）に達する毎としたが、ＮＯｘ触媒１３ａはその使用時間が長くなると劣化が進むため、徐々に各所定値を小さくし、その実施周期を短くするとより効果的である。
【００７７】
さらに、上記実施例では、エンジン本体１は、Ｖ型６気筒エンジンとしたが、気筒数やエンジン形式（例えば、水平対向式等）による制限はなく、いかなる気筒数のものでも、また、いかなるエンジン形式のものでも適用可能である。
【００７８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の請求項１の排気浄化触媒装置によれば、内燃エンジンの排気通路に配設され、リーン燃焼運転時に排気ガス中の窒素酸化物を吸着する排気浄化触媒を備えた内燃エンジンの排気浄化触媒装置において、排気浄化触媒に吸着され、窒素酸化物の浄化能力を低下させる浄化能力低下物質の付着量が、付着量推定手段により推定され、その付着量が所定付着量を超えると、排気浄化触媒の温度が触媒加熱手段により内燃エンジンの燃焼状態を変更して排気浄化触媒に燃料及び空気を供給し、この燃料を燃焼させることで上昇させられ、浄化能力低下物質が排気浄化触媒から良好に燃焼除去され、排気浄化触媒への窒素酸化物の吸着能力が復活することになるが、この際、排気浄化触媒の昇温は、エンジンの運転状態が所定の中高負荷運転状態で安定しているときにおいてのみ実施される。即ち、エンジンの運転状態が安定していないときには、内燃エンジンの燃焼状態の変更による排気浄化触媒の昇温を実施しないようにでき、運転状態の悪化を防止できる。
【００８１】
また、請求項２の排気浄化触媒装置によれば、運転状態検出手段は、内燃エンジンの排気温度を推定する排気温度推定手段を有し、この排気温度推定手段により推定される排気温度が規定温度以上であるとき、内燃エンジンが所定の中高負荷運転状態にあると判定するので、エンジンの所定の中高負荷運転状態は、排気温度推定手段により推定される排気温度によって容易に求められ、当該排気浄化触媒の昇温は、排気温度が規定温度以上であるときに実施される。即ち、排気温度が低いときには中高負荷運転状態にないと判定でき、この場合には内燃エンジンの燃焼状態を変更しないようにして運転状態の悪化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例が適用される排気浄化触媒装置を備えた内燃エンジンの概略構成図である。
【図２】排気浄化触媒装置を備えた内燃エンジンが搭載された車両のパワープラントの概略構成図である。
【図３】図１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）が実行するリフレッシュ制御ルーチンのフローチャートの一部である。
【図４】図３に示すフローチャートに続くリフレッシュ制御ルーチンのフローチャートの残部である。
【図５】浄化能力低下物質の付着量推定手段を走行距離による推定に置き換えた場合のリフレッシュ制御ルーチンのフローチャートの一部である。
【図６】浄化能力低下物質の付着量推定手段を吸入空気積算量による推定に置き換えた場合のリフレッシュ制御ルーチンのフローチャートの一部である。
【図７】浄化能力低下物質の付着量推定手段を運転時間による推定に置き換えた場合のリフレッシュ制御ルーチンのフローチャートの一部である。
【図８】図１に示すＶ型６気筒エンジンの気筒配列を示す概略図である。
【図９】直列６気筒エンジンの気筒配列を示す概略図である。
【符号の説明】
１ エンジン本体
１ａ 片方側（左側）バンク
１ｂ 他方側（右側）バンク
３ａ 燃料噴射弁
３ｂ 燃料噴射弁
６ エアフローセンサ
８ ＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）バルブ
１２ 空燃比センサ
１３ 排気浄化触媒
１３ａ ＮＯｘ触媒
１３ｂ 三元触媒
１６ａ 点火プラグ
１６ｂ 点火プラグ
１８ クランク角センサ
２３ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２５ 距離メータ
２６ 触媒温度センサ
３０ 自動変速機（ＡＴ）
３３ トルクコンバータ
４０ ダンパクラッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃エンジンの排気浄化触媒装置に係り、特に浄化効率復活機能を備えた装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
内燃エンジンが所定運転状態にある時に空燃比を理論空燃比（１４．７）よりも燃料希薄側（リーン側）の目標値（例えば、２２）に制御して、エンジンの燃費特性等を改善する空燃比制御方法が知られている。このようなリーン空燃比制御方法において、従来の三元触媒装置では排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）が充分に浄化できないという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、酸素富過状態（酸化雰囲気）において排気ガス中のＮＯｘを吸着し、吸着したＮＯｘを炭化水素（ＨＣ）過剰状態（還元雰囲気）で還元させる特性を有した排気浄化触媒、所謂ＮＯｘ触媒を使用して、大気へのＮＯｘ排出量を低減させることが知られている。このＮＯｘ触媒では、リーン空燃比制御時にＮＯｘを吸着させることになるが、リーン燃焼運転を連続して行うと触媒の吸着量に限度があるために吸着が飽和量に達したときには排気ガス中のＮＯｘの大部分が大気に排出されることになる。そこで、ＮＯｘ触媒の吸着量が飽和に達する前に、空燃比を理論空燃比またはその近傍値に制御するリッチ空燃比制御に切換え、還元雰囲気（リッチ状態）でＮＯｘの還元を行うような方法が、特開平５−１３３２６０号公報等により知られている。
【０００４】
この空燃比制御方法では、リーン燃焼運転からリッチ燃焼運転への切換えタイミングをリーン空燃比制御を開始してからの経過時間に基づいて制御し、所定時間が経過した時点でリッチ空燃比制御に切換えた後、リッチ空燃比制御により触媒に吸着されていたＮＯｘの還元が終了すると再びリーン空燃比制御に戻すようにしており、このようにリーン燃焼運転とリッチ燃焼運転とを交互に繰り返すことでＮＯｘ触媒の吸着能力を維持し、ＮＯｘ量の低減を図るようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＮＯｘ触媒に吸着する物質は、ＮＯｘだけならよいが、実際にはＮＯｘ以外の物質、例えば、硫黄やその化合物等も付着する。このようなＮＯｘ以外の物質（以下、浄化能力低下物質という）は、本来ＮＯｘが吸着されるべきところに、ＮＯｘの替わりに付着することになるため、結果的にＮＯｘの吸着能力を低減させることになる。
【０００６】
このように、ＮＯｘ触媒に付着したＮＯｘ以外の浄化能力低下物質は、上述の公報に開示されるような空燃比制御を行っても取り除くことができず、時間の経過とともに、その付着堆積量は増加することになる。このような浄化能力低下物質の堆積を放置しておくと、ＮＯｘの吸着能力は低下する一方となり、ＮＯｘ触媒がその機能を充分に果たさなくなる虞がある。
【０００７】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、窒素酸化物（ＮＯｘ）以外の浄化能力低下物質が付着しても、内燃エンジンを運転させたまま、且つ、運転状態を悪化させることなく、排気浄化触媒（ＮＯｘ触媒）の機能を維持可能な排気浄化触媒装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１の発明では、内燃エンジンの排気通路に配設され、リーン燃焼運転時に排気ガス中の窒素酸化物を吸着する排気浄化触媒を備えた内燃エンジンの排気浄化触媒装置において、前記排気浄化触媒に付着した浄化能力低下物質の付着量を推定する付着量推定手段と、前記付着量推定手段により推定された付着量が所定付着量に達したとき、前記内燃エンジンの燃焼状態を変更して前記排気浄化触媒に燃料及び空気を供給し、この燃料を燃焼させて前記排気浄化触媒の温度を上昇させる触媒加熱手段と、前記内燃エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段とを備え、前記運転状態検出手段により前記内燃エンジンが所定の中高負荷運転状態にあり運転が安定していると判定されたときのみ、前記触媒加熱手段による前記排気浄化触媒の温度上昇を許容することを特徴とする。
【０００９】
これにより、排気浄化触媒に吸着され、窒素酸化物の浄化能力を低下させる浄化能力低下物質の付着量が、付着量推定手段により推定され、その付着量が所定付着量を超えると、排気浄化触媒の温度が触媒加熱手段により内燃エンジンの燃焼状態を変更して排気浄化触媒に燃料及び空気を供給し、この燃料を燃焼させることで上昇させられ、浄化能力低下物質が排気浄化触媒から良好に燃焼除去され、排気浄化触媒への窒素酸化物の吸着能力が復活することになるが、この際、内燃エンジンの燃焼状態の変更による排気浄化触媒の昇温は、エンジンの運転状態が所定の中高負荷運転状態で安定しているときにおいてのみ実施される。
【００１２】
また、請求項２の発明では、前記運転状態検出手段は、前記内燃エンジンの排気温度を推定する排気温度推定手段を有し、この排気温度推定手段により推定される排気温度が規定温度以上であるとき、内燃エンジンが前記所定の中高負荷運転状態にあり運転が安定していると判定することを特徴とする。
これにより、エンジンの所定の中高負荷運転状態は、排気温度推定手段により推定される排気温度によって容易に求められ、当該内燃エンジンの燃焼状態の変更による排気浄化触媒の昇温は、排気温度が規定温度以上で運転が安定しているときにのみ実施される。
【００１３】
また、この際、前記排気温度推定手段は、エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段とを有し、前記負荷検出手段により検出されたエンジン負荷と、回転数検出手段により検出したエンジン回転数とに基づいて排気温度を推定するのがよい。
これにより、排気温度が規定温度以上となるような中高負荷域の運転状態は、エンジン負荷とエンジン回転数によって容易に求められ、当該排気浄化触媒の昇温は、エンジンの運転状態が所定の中高負荷運転状態で安定しているときに実施される。
【００１４】
また、この際、前記運転状態検出手段により内燃エンジンが前記中高負荷運転状態と判定されているときの経過時間を積算する計時手段を備え、前記触媒加熱手段による排気浄化触媒の昇温は、前記計時手段により積算される時間が所定時間に達するまで継続されるのがよい。
これにより、排気浄化触媒の昇温は、エンジンの運転状態が所定の中高負荷運転状態で安定しているときにおいて、経過時間が所定時間に達するまで継続されることになる。従って、排気浄化触媒は高温状態に充分維持されることになり、浄化能力低下物質の除去が良好に実施される。
【００１５】
また、この際、前記計時手段は、前記触媒温度検出手段により検出された温度が所定温度以上であるとき、前記経過時間を積算するのがよい。
これにより、触媒温度が所定温度以上にあり、浄化能力低下物質を確実に除去可能な状態にある時間のみが経過時間として計時されることになり、浄化能力低下物質の除去が確実なものとなる。
【００１６】
また、この際、前記計時手段は、前記運転状態検出手段により内燃エンジンが前記中高負荷運転状態にあると判定された後、一定時間経過後に前記経過時間の積算を開始するのがよい。
これにより、エンジンの運転状態が中高負荷運転状態となってから一定時間が経過し、運転状態が安定しているときの時間のみが経過時間として計時されることになり、浄化能力低下物質の除去がより確実なものとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る排気浄化触媒装置を備えた内燃エンジンを示す概略構成図である。
同図において、符号１は自動車用エンジン、例えば、Ｖ型６気筒ガソリンエンジン本体であり、燃焼室を始め吸気系や点火系等がリーン燃焼可能に設計されている。このＶ型６気筒ガソリンエンジン本体（以下、単にエンジン本体と記す）１は、片方側（左側）バンク１ａと他方側（右側）バンク１ｂにそれぞれ気筒が３気筒ずつ配設されている。左側バンク１ａと右側バンク１ｂの各気筒毎に設けられた吸気ポート２ａ，２ｂには、燃料噴射弁３ａ，３ｂが取り付けられた吸気マニホールド４を介し、エアクリーナ５、吸入空気量Ａｆを検出するエアフローセンサ６、スロットルバルブ７、ＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）バルブ８等を備えた吸気管９が接続されている。
【００１８】
エアフローセンサ６としては、カルマン渦式エアフローセンサ等が好適に使用される。ＩＳＣバルブ８は、アイドリング回転数を制御するためのものであり、図示しないエアコンの作動等によるエンジン負荷Ｌｅの変動に応じバルブ開度を調節して、吸入空気量を変化させ、アイドリング運転を安定させる働きをするものである。また、このＩＳＣバルブ８は、後述する空燃比補正制御時には開弁側に作動し、空燃比補正実施に伴う出力低下を補うように作用する。
【００１９】
また、各気筒の排気ポート１０ａ，１０ｂには、排気マニホールド１１ａ，１１ｂを介して、空燃比を検出するための空燃比センサ（リニアＯ2センサ等）１２の取り付けられた排気管１４が接続され、この排気管１４には、排気浄化触媒１３を介して、図示しないマフラーが接続されている。
排気浄化触媒１３は、ＮＯｘ触媒１３ａと三元触媒１３ｂとの２つの触媒を備えており、ＮＯｘ触媒１３ａの方が三元触媒１３ｂよりも上流側に配設されている。ＮＯｘ触媒１３ａは、酸化雰囲気においてＮＯｘ（窒素酸化物）を吸着させ、ＨＣ（炭化水素）の存在する還元雰囲気では、ＮＯｘをＮ2（窒素）等に還元させる機能を持つものである。ＮＯｘ触媒１３ａとしては、例えば、耐熱劣化性を有するＰtとランタン、セリウム等のアルカリ希土類からなる触媒が使用されている。ＮＯｘ触媒１３ａには、触媒温度センサ２６が接続されており、ＮＯｘ触媒１３ａの温度を高温域まで検出可能になっている。尚、触媒温度センサ２６は、エンジン本体１からの排気温度を推定する排気温度推定手段としても機能可能である。
【００２０】
一方、三元触媒１３ｂは、ＨＣ、ＣＯ（一酸化炭素）を酸化させるとともに、ＮＯｘを還元する機能をもっており、この三元触媒１３ｂによるＮＯｘの還元は、理論空燃比（１４．７）付近での燃焼時において最大に促進されるようになっている。
エンジン本体１には、吸気ポート２ａ，２ｂから燃焼室１５ａ，１５ｂに供給された空気と燃料との混合ガスに着火するための点火プラグ１６ａ，１６ｂが各気筒毎に配置されている。また、符号１８は、カムシャフトと連動するエンコーダからクランク角同期信号θCRを検出するクランク角センサ、符号１９はスロットルバルブ７の開度θTHを検出するスロットルセンサ、符号２０は冷却水温ＴWを検出する水温センサ、符号２１は大気圧Ｐaを検出する大気圧センサ、符号２２は吸入空気温度Ｔａを検出する吸気温センサである。
【００２１】
尚、エンジン回転速度（エンジン回転数）Ｎｅは、クランク角センサ１８が検出するクランク角同期信号θCRの発生時間間隔から演算される（回転数検出手段）。また、体積効率ηvは、上記エアフローセンサ６により検出された空気流量Ａｆと上記エンジン回転速度Ｎｅ等とから演算され、大気圧センサ２１が検出する大気圧Ｐa、吸気温センサ２２が検出する吸気温度Ｔａ等によって補正される。さらに、エンジン負荷Ｌｅは、スロットルセンサ１９により検出されるスロットル開度θTH、上記体積効率ηv等から演算される（負荷検出手段）。
【００２２】
車室内には、図示しない入出力装置、多数の制御プログラムを内蔵した記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、計時手段として機能するタイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）２３が設置されており、エンジン本体１の空燃比制御、点火時期制御、吸入空気量制御や後述する排気浄化触媒装置のリフレッシュ制御等を行っている。ＥＣＵ２３の入力側には、車両の走行距離を車速パルスの積算値等によりカウントする距離メータ２５や上述した各種センサ類が接続され、これらセンサ類からの検出情報が入力される。一方、出力側には、上述の燃料噴射弁３ａ，３ｂや点火ユニット２４および後述する自動変速機３０の油圧コントローラ６０等が接続され、これらに向けて各種センサ類からの入力情報に基づき演算された最適値が出力されるようになっている。燃料噴射弁３ａ，３ｂは、ＥＣＵ２３からの指令により、パルス状の電流が供給されて駆動するものであり、その電流のパルス幅によって燃料噴射量が決定される。点火ユニット２４は、ＥＣＵ２３からの指令により、各気筒の点火プラグ１６ａ，１６ｂに高電圧を出力する。
【００２３】
図２には、上記の排気浄化触媒装置を備えたエンジン本体１と自動変速機（ＡＴ）３０とが搭載された車両のパワープラントの概略構成を示してある。同図に示すように、自動変速機３０はエンジン本体１の出力軸３１に接続されており、この自動変速機３０の駆動軸５０には図示しない駆動輪がデファレンシャルギヤ等を介して接続されている。
【００２４】
自動変速機３０は、自動変速機本体３２とトルクコンバータ３３とから構成されている。自動変速機本体３２は、複数組のプラネタリギヤの他、油圧クラッチや油圧ブレーキ等の油圧摩擦係合要素を内蔵しているが、ここでは説明を省略する。
トルクコンバータ３３は流体継手であり、ハウジング３３、ケーシング３４、ポンプ３６、タービン３７、ステータ３８等から構成されている。ケーシング３４は、上記出力軸３１に接続され、出力軸３１と同期して回転するようになっている。また、タービン３７は、自動変速機本体３２の入力軸３９に接続されており、ステータ３８は図示しないワンウェイクラッチを介してハウジング３３に取付けられている。
【００２５】
ケーシング３４内には、作動油が満たされている。この作動油は出力軸３１とともに回転するポンプ３６によって吐出され、タービン３７を回転させるようになっている。これにより、トルクコンバータ３３は流体継手として機能することになり、エンジン本体１の出力は自動変速機本体３２を介して図示しない駆動輪に伝達される。
【００２６】
ケーシング３４とタービン３７の間には、湿式単板式のダンパクラッチ４０が介装されており、このダンパクラッチ４０が係合することにより出力軸３１と入力軸３９とが直結可能になっている。ダンパクラッチ４０が係合した直結状態では、出力軸３１からの出力が作動油を介さずに入力軸３９に直接伝達されることになり、この場合にはトルクコンバータ３３は流体継手としては機能しないことになる。
【００２７】
ケーシング３４のタービン３７とダンパクラッチ４０間からは、油路４２が延びており、またケーシング３４とダンパクラッチ４０間からは、油路４６が延びている。これらの油路４２と油路４６は、油圧コントローラ６０内の図示しないコントロールバルブに接続されており、このコントロールバルブは、図示しないが所定圧の作動油を供給する油圧源に接続されている。この油圧源から供給される作動油は、コントロールバルブを介して油路４２と油路４６を循環するようになっており、コントロールバルブがＥＣＵ２３の出力信号に応じてデューティ制御されることにより、その循環方向が切換えられるようになっている。
【００２８】
循環方向が油路４６から油路４２の方向である場合には、油圧源からの作動油は油路４６を通ってケーシング３４とダンパクラッチ４０間に供給される一方、ケーシング３４内の作動油がタービン３７とダンパクラッチ４０間の油路４２から排出される。これにより、ケーシング３４とダンパクラッチ４０間の圧力が高くなり、ダンパクラッチ４０はその係合が解除される側に押圧されて非直結状態となる。この非直結状態においては、トルクコンバータ３３は通常の流体継手として機能している。
【００２９】
これとは逆に、循環方向が油路４２から油路４６の方向である場合には、油圧源からの作動油は油路４２を通ってタービン３７とダンパクラッチ４０間に供給される一方、ケーシング３４とダンパクラッチ４０間の作動油が油路４６から排出される。これにより、タービン３７とダンパクラッチ４０間の作動油の圧力が高くなり、ダンパクラッチ４０は押圧されて係合し、直結状態となる。このような直結状態では、出力軸３１の出力が自動変速機本体３２の入力軸３９に直接伝達されることになる。
【００３０】
次に、上述のように構成された排気浄化触媒装置の作用を、図３乃至図９を参照して説明する。
図３および図４に示すフローチャートは、ＥＣＵ２３が実行するリフレッシュ制御手順を示している。
このリフレッシュ制御は、ＮＯｘ触媒１３ａに付着するＮＯｘ以外の付着物（浄化能力低下物質）、例えば硫黄やその化合物等が所定量に達したと判定されたら、ＮＯｘ触媒１３ａに燃料と空気とを供給してこの燃料を燃焼させ、ＮＯｘ触媒１３ａを高温状態に加熱するリフレッシュ運転（触媒加熱手段）を実施し、その浄化能力低下物質をＮＯｘがＮＯｘ触媒１３ａに吸着するときの障害とならないように除去しようというものである。
【００３１】
先ず、ステップＳ１０では、ＥＣＵ２３は、浄化能力低下物質の付着量がエンジン本体１の消費燃料積算量Ｆに略比例して増加することから、燃料噴射弁３ａ，３ｂを駆動する電流のパルス幅を積算し、これを演算することで消費燃料積算量Ｆを求め、この消費燃料積算量Ｆに基づいてＮＯｘ触媒１３ａに付着堆積している浄化能力低下物質の量を推定する（付着量推定手段）。
【００３２】
尚、この消費燃料積算量Ｆは、燃料噴射弁３に供給される駆動電流の全てのパルス幅を積算して求めてもよいが、ＮＯｘ触媒１３ａへの浄化能力低下物質の付着は、リーン燃焼運転の場合に多くなる傾向にあるから、リーン燃焼運転を実施しているときにのみ限定して積算する方が好ましい。さらに、ＮＯｘ触媒１３ａが所定温度以下の場合にも浄化能力低下物質は付着し易いため、リーン燃焼運転であって、かつＮＯｘ触媒１３ａが所定の温度以下のときにのみパルス幅の積算を行うようにすれば、より適切に浄化能力低下物質の付着量の推定ができる。
【００３３】
次に、ステップＳ１２では、浄化能力低下物質が所定量に達したか否かを、ステップＳ１０で演算した消費燃料積算量Ｆが所定値Ｆ1以上であるか否かで判別する。この所定値Ｆ1は、実験等により適宜値に設定され、浄化能力低下物質の付着量が許容量を越えない範囲、つまり、浄化能力低下物質の付着によって増加するＮＯｘ排出量が法規等の規制値を越えない範囲内の値に設定される。判別結果がＹｅｓ（肯定）の場合には、浄化能力低下物質が所定量を越えたと判定でき、次にステップＳ１６に進む。一方、判別結果がＮｏ（否定）で消費燃料積算量Ｆが所定値Ｆ1に達していない場合には、次にステップＳ１４に進む。
【００３４】
ステップＳ１４は、制御電源であるバッテリが、車両整備の実施等のために一旦外され、再度接続された直後であるか否かを判別するステップである。この判別は、バッテリが外された際、ＥＣＵ２３のＲＡＭに記憶された消費燃料積算量Ｆや後述する走行距離Ｄ等に基づいて推定される浄化能力低下物質の付着量の推定値が一旦ゼロ値にリセットされ、付着量の推定値と実際の付着量との整合性がとれなくなることを防止すべく実施されるものである。
【００３５】
このステップＳ１４の判別結果がＮｏ（否定）の場合には、バッテリは接続されているが、ステップＳ１２での消費燃料積算量Ｆの判別結果が未だ所定値Ｆ1に達していない状態と判定でき、この場合には何もせずに当該ルーチンを終了する。一方、判別結果がＹｅｓ（肯定）で、バッテリ再接続直後の場合には、ステップＳ１２のＹｅｓ（肯定）の判別結果と同様に、次にステップＳ１６に進む。尚、バッテリが外されても、ＥＣＵ２３のバックアップ機能等により、消費燃料積算量Ｆや走行距離Ｄ等の値が確実に記憶保持されるような場合には、ステップＳ１４の判別を実施しなくてもよい。
【００３６】
ステップＳ１６では、エンジン本体１の運転状態が、リフレッシュ運転を実施しても良い状態であるか否かを、運転状態検出手段である各種センサ類からの信号値に基づいて判別する。
ここでは、エンジン回転速度Ｎｅ、エンジン負荷Ｌｅの算出要素である体積効率ηvおよび冷却水温ＴWが判定の対象となり、それぞれの値が下記(1)乃至(3)に示す不等式の範囲内となるか否かが判別される。
【００３７】
Ｎｅ1≦Ｎｅ≦Ｎｅ2 …(1)
ηv1≦ηv≦ηv2 …(2)
ＴW1≦ＴW …(3)
ここに、Ｎｅ1、Ｎｅ2、ηv1、ηv2およびＴW1は閾値を示し、例えば、Ｎｅ1は１５００rpm、Ｎｅ2は５０００rpm、ηv1は３０％、ηv2は８５％であり、ＴW1は、例えば暖機運転が完了したとみなせる５０℃に設定されている。これらの閾値は、エンジン本体１の運転状態が、所謂中負荷域から高負荷域となる値を示しており、この場合、エンジン本体１の排気温度は所定温度ＴEX（例えば、６００℃）以上であると推定される（排気温度推定手段）。
【００３８】
このように、エンジン本体１の運転状態が中負荷域から高負荷域となるような中高負荷運転状態をリフレッシュ運転実施の成立条件とするのは、例えば、Ｎｅ1、ηv1よりも小さい低負荷域においてリフレッシュ運転を実施すると、エンジン本体１の出力が安定せず、運転フィーリングが悪化する虞があるためであり、またＮｅ、ηvの値がＮｅ2、ηv2よりも大きい高負荷域においては、排気ガス温度が高温であり、これによりＮＯｘ触媒１３ａも高温状態となっていることから、この状態でリフレッシュ運転を実施すると、ＮＯｘ触媒１３ａが過熱され、焼損する虞があるためである。
【００３９】
ステップＳ１６の判別結果がＮｏ（否定）、すなわちＮｅ、ηv、ＴWのいずれかが上記の範囲から外れている場合には、リフレッシュ運転をすべきではない状態と判定でき、この場合にはリフレッシュ運転は実施せず、ステップＳ１８を経て再度ステップＳ１６を実行し、このステップＳ１６の実行は、その判別結果がＮｏ（否定）でなくなるまで繰り返される。尚、ステップＳ１８では、後述するフラグｆ(RF)がゼロ値にリセットされる。
【００４０】
一方、ステップＳ１６の判別結果がＹｅｓ（肯定）で、Ｎｅ、ηv、ＴWの全ての値が上記不等式(1)〜(3)の範囲内にある場合には、エンジン本体１の運転状態が中負荷域から高負荷域にあってリフレッシュ運転を実施してもよい安定した状態であるため、次にステップＳ２０に進む。このとき、ＥＣＵ２３のタイマカウンタが経過時間ｔの積算を開始する。
【００４１】
ステップＳ２０は、後述するリフレッシュモード運転が実行されたことを記憶する前記フラグｆ(RF)が値１であるか否かを判別するステップである。ステップＳ１６の判別結果がＹｅｓ（肯定）でリフレッシュ運転が可能となった直後においては、このフラグｆ(RF)の値はリセットされたゼロ値の状態（ｆ(RF)＝０）であるため、この場合には、ステップＳ２０の判別結果は必然的にＮｏ（否定）となり、次にステップＳ２２に進む。
【００４２】
ステップＳ２２はＡＴ（自動変速機）直結解除のステップであり、ここでは、前述した油圧コントローラ６０のコントロールバルブをデューティ制御し、自動変速機３０のダンパクラッチ４０の係合を解除して非直結状態とする。これにより、トルクコンバータ３３は通常の流体継手として機能することになる。このようにダンパクラッチ４０の直結を解除することにより、後述するリフレッシュ運転の実施により発生するエンジン本体１の出力変動が自動変速機３０に直接に伝達されることはなく、運転フィーリングの悪化を防止できる。尚、このステップＳ２２の実行時に、ダンパクラッチ４０が既に非直結状態である場合には、その非直結状態が継続されることになる。
【００４３】
次のステップＳ２４以降はリフレッシュ運転を実行するステップである。
ステップＳ２４乃至ステップＳ２８はリフレッシュ運転のうち昇温モード運転を構成するステップであり、ここではＮＯｘ触媒１３ａの温度ＴCATをＮＯｘ触媒１３ａから浄化能力低下物質を燃焼除去するのに充分な所定温度Ｔ1（例えば、６５０℃）まで昇温させる。
【００４４】
先ず、ステップＳ２４において、気筒毎に空燃比補正制御を行う。この空燃比補正は、エンジン本体１の一部の気筒（例えば、＃１、＃３、＃５気筒）については、空燃比が高く空気量の多いリーン燃焼運転に、一方、残余の気筒（例えば、＃２、＃４、＃６気筒）については、空燃比が低く燃料の多いリッチ燃焼運転に制御するものである。
【００４５】
このリーン燃焼運転とリッチ燃焼運転の空燃比補正方法としては、リーン燃焼運転側については、空気量一定のもとに燃料量を減らし、一方、リッチ燃焼運転側については、燃料量一定のもとに空気量を減らすようなものとしている。具体的には、リーン燃焼運転については次式(4)に基づいて空燃比補正し、リッチ燃焼運転については次式(5)に基づいて空燃比補正する。
【００４６】
ＬＡＦ＝ＡＶＡＦ＋ＡＶＡＦ×ＤＡＦ／１００ …(4)
ＲＡＦ＝ＡＶＡＦ−ＡＶＡＦ×ＤＡＦ／１００ …(5)
ここに、ＬＡＦはリーン空燃比を、ＲＡＦはリッチ空燃比を示し、ＤＡＦは空燃比補正量（％）を示す。また、ＡＶＡＦはリーン空燃比とリッチ空燃比との平均空燃比を示し、ここでは、例えば理論空燃比である１４．７の値に設定される。この空燃比補正量ＤＡＦ（％）は、リフレッシュ運転開始時点で検出されたエンジン回転速度Ｎｅおよび体積効率ηvに基づいて、予め記憶されたマップ（図示せず）を使用して設定される。
【００４７】
このようにエンジン本体１の一部の気筒をリーン燃焼運転とし、残余の気筒をリッチ燃焼運転とするような、空燃比の異なる運転を略同時に実施すると、エンジン本体１から排出される排気ガスには、リーン燃焼運転を実施した気筒から排出された空気すなわち残存酸素を含む排気ガスと、リッチ燃焼運転を実施した気筒から排出された未燃炭化水素（未燃ＨＣ）やＣＯを含む排気ガスとが混在することになる。そして、これらの排気ガスは、排気管１４を介してＮＯｘ触媒１３ａに供給されることになる。
【００４８】
この未燃ＨＣと残存酸素含む排気ガスは、空燃比センサ１２の検出信号に基づいてその空燃比、つまり実際の平均空燃比が常時監視されている。そして、この空燃比の検出値が上記の平均空燃比ＡＶＡＦと一致していない場合には、リーン燃焼運転を実施している一部の気筒または／およびリッチ燃焼運転を実施している残余の気筒に供給する燃料量あるいは空気量を適宜補正し、実際の平均空燃比と平均空燃比ＡＶＡＦとが一致するようにしている。
【００４９】
ＮＯｘ触媒１３ａに供給された未燃ＨＣは、ＮＯｘ触媒１３ａが排気ガスの熱によって加熱状態にあることから、ＮＯｘ触媒１３ａ内において前記残存酸素の存在により燃焼させられ、ＮＯｘ触媒１３ａの温度を急激に上昇させることになる。尚、この昇温モード運転では、排気ガスの平均空燃比ＡＶＡＦが１４．７に設定されているため、その燃焼は良好なものとなり、排気ガス中の汚染物質を増加させることなくＮＯｘ触媒１３ａを昇温させることができる。
【００５０】
ところで、通常、リーン燃焼運転においては、燃料供給量が少ないことからエンジン出力が小さくなり、一方、リッチ燃焼運転においては、燃料供給量が充分であることから高出力を発生する。従って、上述のような気筒別の空燃比補正を行う場合、リーン燃焼運転を行う気筒とリッチ燃焼運転を行う気筒の選択が悪く、気筒の点火順序の関係からリーン燃焼運転の燃焼が連続したり、リッチ燃焼運転の燃焼が連続したりすると、エンジン出力にムラが発生し、運転フィーリングを悪化させることに繋がる。そこで、このような不都合を解消するために、リーン燃焼運転を実施する気筒とリッチ燃焼運転を実施する気筒とは、リーン燃焼運転とリッチ燃焼運転とが交互にバランスよく実施されるように選択される。
【００５１】
例えば、本実施例のように、エンジン本体１がＶ型６気筒エンジンの場合には、図８の気筒配列図に示すように、気筒の点火順序は通常＃１−＃２−＃３−＃４−＃５−＃６の順となるため、一つ置きに燃焼する左側バンク１ａの＃１，＃３，＃５の３気筒についてはリーン燃焼運転を実施し、右側バンク１ｂの＃２，＃４，＃６の３気筒についてはリッチ燃焼運転を実施するように制御する。
【００５２】
また、直列６気筒エンジンのようなエンジン本体１’の場合には、図９の気筒配列図に示すように、気筒の点火順序は通常＃１−＃５−＃３−＃６−＃２−＃４あるいは＃１−＃４−＃２−＃６−＃３−＃５の順となるため、一つ置きに燃焼する＃１，＃２，＃３の３気筒についてはリーン燃焼運転を実施し、他の＃４，＃５，＃６の３気筒についてはリッチ燃焼運転を実施するように制御すればよい。
【００５３】
尚、リーン燃焼運転気筒とリッチ燃焼運転気筒の選択は、必ずしも気筒数の半分ずつを割り当てるものでなくてもよく、例えば、６気筒の内２気筒をリーン燃焼運転とし、残りの４気筒をリッチ燃焼運転に設定するようにしてもよい。さらに、６気筒のような偶数気筒のエンジン本体１に限らず、５気筒のような奇数気筒のエンジン本体１にも適用することが可能であり、この場合には、気筒数をリーン燃焼運転気筒とリッチ燃焼運転気筒にバランスよく分けることができないことになるが、排気される残存酸素と未燃ＨＣ量とが適正なものになるように、空燃比等を調整してやればよい。
【００５４】
以上のように空燃比補正を実施したら、次にステップＳ２６に進む。このステップＳ２６では、上記の空燃比補正制御を実施したことに合わせて、点火時期を好適に補正する。
リーン燃焼運転時には、点火時期を進角させて燃焼を早めると、燃焼効率を向上させることができ、一方、リッチ燃焼運転時には、点火時期を遅角させて燃焼を遅らせると、ノッキングの発生等を防止することができる。従って、リーン燃焼運転を行う気筒については、点火時期を進角させ、リッチ燃焼運転を行う気筒については、点火時期を遅角させるようにしている。
【００５５】
具体的には、リーン燃焼運転については次式(6)に基づいて点火時期を進角し、リッチ燃焼運転については次式(7)に基づいて点火時期を遅角する。
Ｌ点火時期＝Ｏ／Ｌ点火時期−ｋ×（ＬＡＦ−Ｏ／Ｌ目標ＡＦ） …(6)
Ｒ点火時期＝Ｏ／Ｌ点火時期＋ｋ×（Ｏ／Ｌ目標ＡＦ−ＲＡＦ） …(7)
ここに、Ｌ点火時期はリーン燃焼運転の点火時期を、Ｒ点火時期はリッチ燃焼運転の点火時期を、またＯ／Ｌ点火時期は、通常のリーン燃焼運転時の点火時期を、Ｏ／Ｌ目標ＡＦは通常のリーン燃焼運転時の目標空燃比を示しており、ｋは実験等により求められた比例定数である。尚、上式は、それぞれ前述したリーン空燃比ＬＡＦあるいはリッチ空燃比ＲＡＦを含んでいることから、Ｌ点火時期、Ｒ点火時期もＬＡＦ、ＲＡＦと同様に、前述したエンジン回転速度Ｎｅおよび体積効率ηvに基づくものである。
【００５６】
点火時期の補正を実施したら、次にステップＳ２８に進む。ステップＳ２８では、ＩＳＣバルブ８を開弁側に調節して吸入空気量の補正を行う。
この吸入空気量補正は、上記の空燃比補正制御が、リーン燃焼運転側では一定空気量に対して燃料量を減らし、リッチ燃焼運転側では一定燃料量に対して空気量を減らすようなものであり、全体としてのエンジン出力を低下させるものであるため、この出力低下を防止することを目的として実施するものである。この補正により、吸入空気量が増加することになり、エンジン出力を安定的に一定に保持することができる。
【００５７】
この吸入空気の補正量は、上記空燃比補正量ＤＡＦと同様にエンジン回転速度Ｎｅおよび体積効率ηvに基づいて予め記憶されたマップを使用して設定されるものである。
尚、上記の空燃比補正、点火時期補正、吸入空気量補正を行う際に、これらの補正を急激に行うとエンジン本体１の運転状態に変動が生じる虞があるため、徐々に補正値に近づけるよう実施することが望ましい。
【００５８】
以上のようにして、リフレッシュ運転の昇温モード運転が実施されると、ＮＯｘ触媒１３ａは急速に昇温させられ、ＮＯｘ触媒１３ａの温度ＴCATは、ＮＯｘ触媒１３ａに付着した浄化能力低下物質が燃焼除去されるに充分な所定温度Ｔ1（６５０℃）にまで達することになる。
次のステップＳ３０では、触媒温度センサ２６によって検出された触媒温度ＴCATが、所定温度Ｔ1（例えば、６５０℃）に達したか否かを判別する。判別結果がＮｏ（否定）で触媒温度ＴCATが所定温度Ｔ1（６５０℃）未満の場合には、未だ浄化能力低下物質を燃焼除去させるに充分な温度ではないと判定でき、前述のステップＳ１６に戻ってエンジン本体１の運転状態が安定するのを待つ。一方、判別結果がＹｅｓ（肯定）で触媒温度ＴCATが所定温度Ｔ1（６５０℃）に達したと判定された場合には、次にステップＳ３２に進む。
【００５９】
ステップＳ３２では、前述したステップＳ１６の判別結果がＹｅｓ（肯定）となり、リフレッシュ運転を開始したときに計時を始めた経過時間ｔが一定時間ｔｓ（例えば、５秒）経過したか否かを判別する。判別結果がＮｏ（否定）で未だ一定時間ｔｓ（５秒）が経過していない場合には、エンジン本体１の運転状態が不安定であるとみなすことができ、この場合にはステップＳ１６に戻り、エンジン本体１の運転状態が安定するのを待つ。一方、判別結果がＹｅｓ（肯定）で一定時間ｔｓ（５秒）が経過したと判定された場合には、エンジン本体１の運転状態は安定したとみなすことができ、次にステップＳ３４に進む。
【００６０】
ステップＳ３４乃至ステップＳ３８はリフレッシュ運転のうちリフレッシュモード運転を構成するステップであり、ここでは所定温度Ｔ1（６５０℃）に達したＮＯｘ触媒１３ａの温度をその所定温度Ｔ1（６５０℃）に維持し、浄化能力低下物質（硫黄やその化合物）をＮＯｘ触媒１３ａから略完全に燃焼除去させるようにする。このリフレッシュモード運転では、前述した昇温モード運転と同様にして、先ずステップＳ３４で空燃比補正を行った後、ステップＳ３６で点火時期補正を、そしてステップＳ３８で吸入空気量補正を行う。
【００６１】
先ず、ステップＳ３４において空燃比補正を行うことになるが、ここでは昇温モード運転の場合と異なり、その平均空燃比ＡＶＡＦはリッチ空燃比側に設定してあり、その値は例えば１３．７である。そして、この平均空燃比（１３．７）の値を用いて、前述した式(4)および式(5)からリーン空燃比ＬＡＦとリッチ空燃比ＲＡＦとを求め、これに基づいて各気筒の空燃比を補正する。
【００６２】
このようにＡＶＡＦをリッチ側に設定することにより、排気ガスは、昇温モード運転のときよりもＣＯとＨＣとを多く含むことになる。そして、これらのＣＯとＨＣは、高温下で燃焼除去した浄化能力低下物質と反応し、これによって浄化能力低下物質が良好に放出されることになる。また、このＨＣはＮＯｘを還元することから、ＮＯｘ触媒１３ａに吸着されているＮＯｘも同時に除去されることになる。
【００６３】
ステップＳ３６では、昇温モード運転の場合と同様にして、ステップＳ３４で補正設定したリーン空燃比ＬＡＦとリッチ空燃比ＲＡＦに合わせて、前述した式(6)および式(7)からリーン燃焼運転のＬ点火時期とリッチ燃焼運転のＲ点火時期とを好適に補正する。そして、ステップＳ３８では、やはり昇温モード運転の場合と同様に、ＩＳＣバルブ８を開弁側に調節して吸入空気量の補正を行い、エンジン出力の低下を補うようにする。
【００６４】
このリフレッシュモード運転を終了したら、次にステップＳ４０に進み、フラグｆ(RF)に値１を設定して、リフレッシュモード運転が実行されたことを記憶し、ステップＳ４２に進む。
ステップＳ４２では、当該ステップＳ４２が実行される毎に、累積時間ＣSTが次式(8)により演算され、触媒温度ＴCATが所定温度Ｔ1（６５０℃）を越え、かつリフレッシュ運転開始から一定時間ｔｓ（５秒）経過後のリフレッシュ運転の継続時間が積算される（計時手段）。
【００６５】
ＣST＝ＣST＋１ …(8)
この累積時間ＣSTは、当該ステップＳ４２が実行されるときのみ値１だけカウントアップされるものであるため、上述したステップＳ１６の判別結果がＮｏ（否定）の場合や、ステップＳ３０あるいはステップＳ３２の判別結果のいずれかがＮｏ（否定）の場合には加算されないことになる。従って、ステップＳ１６、ステップＳ３０およびステップＳ３２の判別結果が全てＹｅｓ（肯定）であり、リフレッシュモード運転が確実に実行された場合の時間だけが正味時間として累積されることになる。ここに、カウントアップする値１は、例えば、当該ルーチンの実行周期に応じて設定された基準時間Ｘtに対応したものである。
【００６６】
このように加算された累積時間ＣSTは、次のステップＳ４４において、予め実験等により設定された所定時間ｔ1（例えば、６００秒）に対応する所定値ＸCと比較され、リフレッシュ運転を所定時間ｔ1（６００秒）に亘って行ったか否かが判別される。この所定時間ｔ1（６００秒）は、浄化能力低下物質が充分に除去されたとみなせる時間である。判別結果がＮｏ（否定）で累積時間ＣSTが所定値ＸCに達していない場合には、浄化能力低下物質の除去が充分でないと判断でき、ステップＳ１６に戻りリフレッシュ運転を継続する。
【００６７】
累積時間ＣSTが所定値ＸCに達しておらず、再びステップＳ１６が実行されたときにおいて、その判別結果がＹｅｓ（肯定）でエンジン本体１がリフレッシュ運転に良好な運転状態を維持していればステップＳ２０に進む。今回は、既にリフレッシュモード運転が実行されてフラグｆ(RF)が値１に設定されていることから、このステップＳ２０の判別結果はＹｅｓ（肯定）となる。この場合には、昇温モード運転を実行することなくステップＳ３４に進み、リフレッシュモード運転のみを実行して触媒温度ＴCATを所定温度Ｔ1（６５０℃）に維持する。
【００６８】
一方、リフレッシュ運転が一旦開始されたにもかかわらず、エンジン本体１の運転状態がリフレッシュ運転域から外れ、ステップＳ１６の判別結果がＮｏ（否定）となった場合には、リフレッシュ運転を中止して次にステップＳ１８に進む。このステップＳ１８ではフラグｆ(RF)の値をゼロ値にリセットする（ｆ(RF)＝０）。このようにフラグｆ(RF)の値が一旦ゼロ値に戻されると、次回ステップＳ１６を経てステップＳ２０が実行されたときには、その判別結果はＮｏ（否定）となり、ステップＳ２４以降の昇温モード運転が再度実行されることになる。これにより、リフレッシュ運転の中止によって低下した触媒温度ＴCATを再び所定温度Ｔ1（６５０℃）にまで戻すことができる。
【００６９】
ステップＳ４４の判別結果がＹｅｓ（肯定）となり、累積時間ＣSTが所定値ＸCに達したと判定された場合には、浄化能力低下物質が略完全に除去されたとみなすことができ、リフレッシュ運転を終了して、最後にステップＳ４６を実行する。
ステップＳ４６では、リフレッシュ運転の終了により、積算されていた累積時間ＣST、消費燃料積算量Ｆおよびフラグｆ(RF)の値をゼロ値にリセットし、さらにはＡＴ直結解除をリセットして自動変速機３０のダンパクラッチ４０を直結可能にする。これにより、次回のリフレッシュ運転の実行に備える。
【００７０】
ところで、上記実施例においては、浄化能力低下物質の付着量を消費燃料積算量Ｆに基づいて推定するようにしたが、この他に、走行距離Ｄ、吸入空気積算量Ａ、エンジン本体１の運転時間Ｈに基づいて推定しても消費燃料積算量Ｆによる場合と同様の効果を得ることができる。この場合、走行距離Ｄについては、距離メータ２５によって求めるようにし、吸入空気積算量Ａについては、カルマン渦式のエアフローセンサ６の渦パルス数の積算値を演算して求めるようにする。また、運転時間Ｈについては、例えばタイマによってエンジン本体１作動中の時間を計時するようにすればよい。
【００７１】
走行距離Ｄによって浄化能力低下物質の付着量を推定する場合には、図５に示すように、前述したリフレッシュ制御のフローチャートのうち、付着量推定手段であるステップＳ１０とステップＳ１２を、それぞれ走行距離Ｄを演算するステップＳ１００および走行距離Ｄが所定値Ｄ1（例えば、１０００ｋｍ）に達したか否かを判別するステップＳ１２０とに置き換える。さらに、ステップＳ４６中の燃料積算量Ｆのリセットに代えて、走行距離Ｄをゼロ値にリセットするステップＳ４６０に置き換える。
【００７２】
また、吸入空気積算量Ａによって浄化能力低下物質の付着量を推定する場合には、図６に示すように、リフレッシュ制御のフローチャートのうち、付着量推定手段であるステップＳ１０とステップＳ１２を、それぞれ吸入空気積算量Ａを算するステップＳ１０１および吸入空気積算量Ａが所定値Ａ1に達したか否かを判別するステップＳ１２１に置き換える。さらに、ステップＳ４６中の燃料積算量Ｆのリセットに代えて、吸入空気積算量Ａをゼロ値にリセットするステップＳ４６１に置き換える。
【００７３】
運転時間Ｈによって推定する場合についても同様にして、図７に示すように、リフレッシュ制御のフローチャートの付着量推定手段を、それぞれ運転時間Ｈを演算するステップＳ１０２と運転時間Ｈが所定値Ｈ1に達したか否かを判別するステップＳ１２２とに置き換え、さらに、ステップＳ４６中の燃料積算量Ｆのリセットに代えて、運転時間Ｈをゼロ値にリセットするステップＳ４６２に置き換えるようにする。
【００７４】
以上、詳細に説明したように、気筒別にリーン燃焼とリッチ燃焼とを実施して排気ガス中に未燃ＨＣおよび酸素を同時に含ませるような空燃比補正制御を行い、未燃ＨＣをＮＯｘ触媒１３ａ内で燃焼させ、ＮＯｘ触媒１３ａを高温化するリフレッシュ運転を行うようにしたので、ＮＯｘ触媒１３ａに付着していた浄化能力低下物質はその燃焼熱によってＮＯｘ触媒１３ａから良好に燃焼除去されることになる。これにより、ＮＯｘ触媒１３ａのＮＯｘ吸着能力が再生され、ＮＯｘ浄化効率が復活することになる。また、このリフレッシュモード運転時、ＮＯｘ触媒１３ａを通過する排気ガス中にはＨＣが含まれていることから、このＨＣによって同時にＮＯｘも良好に還元されて除去される。
【００７５】
尚、上記実施例では、リフレッシュ運転の継続時間には、ステップＳ１６での運転状態判別、ステップＳ３０での触媒温度判別およびステップＳ３２での経過時間判別の全ての判別結果がＹｅｓ（肯定）であり、リフレッシュ運転が良好に実施されている場合のみの累積時間ＣSTをカウントアップするようにしたが、これに限られず、例えば、ステップＳ１６の運転状態の判別結果とステップＳ３０の触媒温度ＴCATの判別結果のみがＹｅｓ（肯定）である場合や、ステップＳ１６の判別結果とステップＳ３２での経過時間ｔの判別結果のみがＹｅｓ（肯定）である場合に累積時間ＣSTをカウントアップするようにしても同様の効果が得られる。また、ステップＳ１６の運転状態の判別結果だけで判定するようにしても充分な効果が期待できる。
【００７６】
また、上記実施例では、リフレッシュ運転の実施周期を、浄化能力低下物質が所定量に達する毎、すなわち消費燃料積算量Ｆが所定値Ｆ1（走行距離Ｄでは所定値Ｄ1、吸入空気積算量Ａでは所定値Ａ1、運転時間Ｈでは所定値Ｈ1）に達する毎としたが、ＮＯｘ触媒１３ａはその使用時間が長くなると劣化が進むため、徐々に各所定値を小さくし、その実施周期を短くするとより効果的である。
【００７７】
さらに、上記実施例では、エンジン本体１は、Ｖ型６気筒エンジンとしたが、気筒数やエンジン形式（例えば、水平対向式等）による制限はなく、いかなる気筒数のものでも、また、いかなるエンジン形式のものでも適用可能である。
【００７８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の請求項１の排気浄化触媒装置によれば、内燃エンジンの排気通路に配設され、リーン燃焼運転時に排気ガス中の窒素酸化物を吸着する排気浄化触媒を備えた内燃エンジンの排気浄化触媒装置において、排気浄化触媒に吸着され、窒素酸化物の浄化能力を低下させる浄化能力低下物質の付着量が、付着量推定手段により推定され、その付着量が所定付着量を超えると、排気浄化触媒の温度が触媒加熱手段により内燃エンジンの燃焼状態を変更して排気浄化触媒に燃料及び空気を供給し、この燃料を燃焼させることで上昇させられ、浄化能力低下物質が排気浄化触媒から良好に燃焼除去され、排気浄化触媒への窒素酸化物の吸着能力が復活することになるが、この際、排気浄化触媒の昇温は、エンジンの運転状態が所定の中高負荷運転状態で安定しているときにおいてのみ実施される。即ち、エンジンの運転状態が安定していないときには、内燃エンジンの燃焼状態の変更による排気浄化触媒の昇温を実施しないようにでき、運転状態の悪化を防止できる。
【００８１】
また、請求項２の排気浄化触媒装置によれば、運転状態検出手段は、内燃エンジンの排気温度を推定する排気温度推定手段を有し、この排気温度推定手段により推定される排気温度が規定温度以上であるとき、内燃エンジンが所定の中高負荷運転状態にあると判定するので、エンジンの所定の中高負荷運転状態は、排気温度推定手段により推定される排気温度によって容易に求められ、当該排気浄化触媒の昇温は、排気温度が規定温度以上であるときに実施される。即ち、排気温度が低いときには中高負荷運転状態にないと判定でき、この場合には内燃エンジンの燃焼状態を変更しないようにして運転状態の悪化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例が適用される排気浄化触媒装置を備えた内燃エンジンの概略構成図である。
【図２】排気浄化触媒装置を備えた内燃エンジンが搭載された車両のパワープラントの概略構成図である。
【図３】図１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）が実行するリフレッシュ制御ルーチンのフローチャートの一部である。
【図４】図３に示すフローチャートに続くリフレッシュ制御ルーチンのフローチャートの残部である。
【図５】浄化能力低下物質の付着量推定手段を走行距離による推定に置き換えた場合のリフレッシュ制御ルーチンのフローチャートの一部である。
【図６】浄化能力低下物質の付着量推定手段を吸入空気積算量による推定に置き換えた場合のリフレッシュ制御ルーチンのフローチャートの一部である。
【図７】浄化能力低下物質の付着量推定手段を運転時間による推定に置き換えた場合のリフレッシュ制御ルーチンのフローチャートの一部である。
【図８】図１に示すＶ型６気筒エンジンの気筒配列を示す概略図である。
【図９】直列６気筒エンジンの気筒配列を示す概略図である。
【符号の説明】
１ エンジン本体
１ａ 片方側（左側）バンク
１ｂ 他方側（右側）バンク
３ａ 燃料噴射弁
３ｂ 燃料噴射弁
６ エアフローセンサ
８ ＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）バルブ
１２ 空燃比センサ
１３ 排気浄化触媒
１３ａ ＮＯｘ触媒
１３ｂ 三元触媒
１６ａ 点火プラグ
１６ｂ 点火プラグ
１８ クランク角センサ
２３ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２５ 距離メータ
２６ 触媒温度センサ
３０ 自動変速機（ＡＴ）
３３ トルクコンバータ
４０ ダンパクラッチ
Claims (2)
- 内燃エンジンの排気通路に配設され、リーン燃焼運転時に排気ガス中の窒素酸化物を吸着する排気浄化触媒を備えた内燃エンジンの排気浄化触媒装置において、
前記排気浄化触媒に付着した浄化能力低下物質の付着量を推定する付着量推定手段と、
前記付着量推定手段により推定された付着量が所定付着量に達したとき、前記内燃エンジンの燃焼状態を変更して前記排気浄化触媒に燃料及び空気を供給し、この燃料を燃焼させて前記排気浄化触媒の温度を上昇させる触媒加熱手段と、
前記内燃エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段とを備え、
前記運転状態検出手段により前記内燃エンジンが所定の中高負荷運転状態にあり運転が安定していると判定されたときのみ、前記触媒加熱手段による前記排気浄化触媒の温度上昇を許容することを特徴とする内燃エンジンの排気浄化触媒装置。 - 前記運転状態検出手段は、前記内燃エンジンの排気温度を推定する排気温度推定手段を有し、この排気温度推定手段により推定される排気温度が規定温度以上であるとき、内燃エンジンが前記所定の中高負荷運転状態にあり運転が安定していると判定することを特徴とする、請求項１記載の内燃エンジンの排気浄化触媒装置。
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