JP4517540B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガス中のＨＣを吸着して浄化するＨＣ吸着触媒を備えたエンジンの排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平１１−８２１１１号公報に示されるように、ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えて構成されるＨＣ吸着触媒を排気通路に介装した内燃機関の空燃比制御装置において、上記ＨＣ吸着材からのＨＣの脱離中に、上記ＨＣ吸着触媒の出口部分の排気空燃比が所定量リーンになるように、内燃機関の吸入混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段を設け、ＨＣの脱離中に、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣが三元触媒層へ拡散する速度と、排気ガス中の酸素が三元触媒に取り込まれる速度との差を考慮して、ＨＣ吸着触媒の出口部における平均空燃比を所定量リーンに制御し、脱離したＨＣの酸化に必要な酸素を三元触媒層の表面に吸着させることにより、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを浄化することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにＨＣ吸着材からのＨＣの脱離中に、ＨＣ吸着触媒の出口部分の排気空燃比が所定量リーンになるように、内燃機関の吸入混合気の空燃比を制御するように構成した場合には、上記ＨＣ吸着触媒に設けられた触媒成分が活性化していれば、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを排気ガス中の酸素と反応させて浄化することができる。しかし、上記ＨＣ吸着材の温度が１５０℃〜２００℃程度になるとＨＣの脱離が開始されるのに対し、上記触媒成分が活性化する温度は、低温活性触媒を使用した場合においても２５０℃程度以上であるため、この触媒成分が活性化する前に、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを排気ガス中の酸素と充分に反応させて浄化することができないという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑み、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを、比較的低温度で効率よく浄化することができるエンジンの排気浄化装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、低温時に排気ガス中のＨＣを吸着するとともに、昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材と、排気ガス中の酸素濃度が高いときに酸素を吸蔵するとともに、上記ＨＣ吸着材が充分に活性化していない状態においても排気ガス中の酸素濃度が低下するのに応じて吸蔵した酸素を放出する酸素ストレージ材と、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを酸化して浄化する酸化触媒層とを含有するＨＣ吸着触媒が排気通路に配置されたエンジンの排気浄化装置において、上記ＨＣ吸着触媒の上流側に配設される三元触媒と、該三元触媒とＨＣ吸着触媒との間に配設されてＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度を検出する入口側酸素濃度検出手段と、ＨＣ吸着触媒の下流側に配設されてＨＣ吸着触媒の内部またはその下流部における排気ガス中の酸素濃度を検出する出口側酸素濃度検出手段とを備え、上記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるときに、酸素ストレージ材から酸素が放出されるように上記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度を制御する第１酸素濃度制御手段と、上記ＨＣ吸着触媒の内部または下流部における排気ガス中の酸素濃度が所定の設定値となるように排気ガス中の酸素濃度を制御する第２酸素濃度制御手段とを備え、上記第１酸素濃度制御手段は、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態で、かつ上記酸素ストレージ材が吸蔵した酸素を放出可能な温度域にあるときに、上記入口側酸素濃度検出手段の検出値に基づいて、上記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室内における平均空燃比Ａ／Ｆを１３．５〜１４．５の範囲内として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する特定値とする制御を実行するとともに、上記入口側酸素濃度検出手段の検出信号に応じて上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、上記特定値に対してリーン傾向の排気ガス雰囲気にあることが確認された場合に、この排気ガス雰囲気をリッチ側に補正する一方、上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、上記特定値に対してリッチ傾向の排気ガス雰囲気にあることが確認された場合にこの排気ガス雰囲気をリーン側に補正し、かつ該リーン側の補正を行う際には、上記リッチ側の補正時に比べて上記酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が顕著に変化するように補正用の制御値を設定するように構成され、上記第２酸素濃度制御手段は、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記出口側酸素濃度検出手段の検出信号に応じて上記ＨＣ吸着触媒の内部またはその下流側における排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を略理論空燃比に収束させる制御を実行するように構成されたものである。
【０００６】
上記構成によれば、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記酸素ストレージ材から酸素が放出されるように上記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度が制御されるとともに、ＨＣ吸着触媒の内部または下流部における排気ガス中の酸素濃度が所定の設定値となるように排気ガス中の酸素濃度が制御されることにより、上記ＨＣ吸着材から脱離するＨＣに対応した量の酸素が酸素ストレージ材から放出され、この酸素ストレージ材から放出された反応性の高い酸素を利用した上記酸化触媒層の触媒作用により、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣが比較的低温で浄化されることになる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、上記請求項１記載のエンジンの排気浄化装置において、ＨＣ吸着触媒の担体上の外層側に酸化触媒層を配設するとともに、その内層側にＨＣ吸着材を配設したものである。
【００１２】
上記構成によれば、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態あるときに、このＨＣ吸着材に吸着されたＨＣが、昇温に伴って上記ＨＣ吸着材から脱離した後、排気通路中の流排ガスに合流する前に、上記酸化媒層の触媒作用の触媒作用により酸化されるため、上記ＨＣが効果的に浄化されることになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係る排気浄化装置を有する筒内噴射式のガソリンエンジンの一例を示し、そのエンジン本体１には、複数の気筒２と、各気筒２内において往復動可能に嵌挿されたピストン３とが設けられ、このピストン３によって上記気筒２の上部に燃焼室４が区画されている。この燃焼室４の上部所定位置には、点火回路５に接続された点火プラグ６が燃焼室４内に臨むように取り付けられている。
【００１６】
上記燃焼室４の周辺部には、この燃焼室４内に燃料を直接噴射するインジェクタ７からなる燃料供給手段が取り付けられている。このインジェクタ７には、図示を省略した高圧燃料ポンプ、プレッシャレギュレータ等を有する燃料供給回路が接続され、この燃料供給回路によって燃料タンクからの燃料が適正な圧力に調整されてインジェクタ７に供給されるように構成されている。また、上記燃料供給回路には、燃料圧力を検出する燃圧センサ８が設けられている。
【００１７】
上記燃焼室４は、吸気弁９が設けられた吸気ポートを介して吸気通路１０に連通している。この吸気通路１０には、その上流側から順に、吸気を濾過するエアクリーナ１１と、吸入空気量を検出するエアフローセンサ１２と、吸気通路１０を絞る電気式スロットル弁１３と、サージタンク１４とが配設されている。上記電気式スロットル弁１３は、図外のアクセルペダルに連動することなく、モータ１５により開閉駆動されるようになっている。さらに、上記電気式スロットル弁１３の設置部には、その弁開度を検出するスロットル開度センサ１６が設けられ、上記サージタンク１４の設置部には、吸気圧を検出する吸気圧センサ１７が設けられている。
【００１８】
上記サージタンク１４よりも下流側の吸気通路１０は、気筒２毎に分岐する独立通路とされ、各独立通路の下流端部が二つに分岐してそれぞれ吸気ポートに連通するとともに、その一方にスワール弁１８が設けられている。このスワール弁１８がアクチュエータ１９により駆動されて閉弁状態となると、吸気が他方の分岐通路のみから燃焼室４内に供給されるため、この燃焼室４内に強い吸気スワールが生成される。一方、上記スワール弁１８が開弁するのに応じて上記吸気スワールは弱められることになる。また、上記スワール弁１８の設置部には、その弁開度を検出するスワール弁開度センサ２０が設けられている。なお、上記スワール弁１８に代え、タンブル流を生成させるためのタンブル弁を吸気通路１０に設置した構造としてもよい。
【００１９】
上記燃焼室４には、排気弁２１が設けられた排気ポートを介して排気通路２２が接続され、この排気通路２２の上流端が気筒２毎に分岐している。上記排気通路２２には、その上流側から順に、排気ガス中の酸素濃度を検出する第１酸素濃度検出手段２４と、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘの全てを浄化する機能を有する従来周知の三元触媒２５と、この三元触媒２５の下流側における排気ガス中の酸素濃度を検出する第２酸素濃度検出手段２６と、排気ガス中のＨＣを吸着して浄化するＨＣ吸着触媒２７と、その下流側における排気ガス中の酸素濃度を検出する第３酸素濃度検出手段２８とが配設されている。
【００２０】
上記第１〜第３酸素濃度検出手段２４，２６，２８は、排気ガス中の酸素濃度に基づいて排気ガスの空燃比を検出するものであり、その出力が理論空燃比を境にしてリーンとリッチとで、その出力が大きく反転（変化）するλセンサからなっている。例えば、排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度の割合に関するが、燃焼室４内における平均空燃比を理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）に設定して燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値の場合に、上記第１〜第３酸素濃度検出手段２４，２６，２８の出力値が０．４５Ｖとなり、排気ガス中の酸素濃度が、理論空燃比よりもリーンの場合、つまり酸素濃度が低いときに、出力値が上記０．４５Ｖよりも高くなることにより、理論空燃比の近傍で優れた検出精度が得られるようになっている。なお、上記λセンサに代えて、排気ガス中の酸素濃度に応じて出力値がリニアに変化するリニアＯ2センサを用いてもよい。
【００２１】
また、上記ＨＣ吸着触媒２７は、冷間始動時等に排出されるＨＣを吸着して浄化する機能を有し、図２に示すように、コージュライト製のハニカム構造体からなる担体２７ａと、この担体２７ａに形成された貫通孔の壁面に担持されたＨＣ吸着材２７ｂと、その表面にコーティングされる等により担持された三元触媒層２７ｃとにより構成されている。
【００２２】
上記ＨＣ吸着材２７ｂは、排気ガス中のＨＣを吸着保持するのに適した孔径、つまり７．２Å程度の孔径をする多数の細孔が形成されたいわゆるβ型ゼオライトに、銀（Ａｇ）を含侵担持させてなり、エンジンの冷間始動時等の低温時に排気ガス中のＨＣを吸着するとともに、昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するものである。上記銀（Ａｇ）は、β型ゼオライトのＨＣ吸着作用を高めて、より高温までＨＣを保持し得るようにするために、β型ゼオライトに担持されている。
【００２３】
また、上記三元触媒層２７ｃは、アルミナ等に担持されたパラジウム（Ｐｄ）もしくは白金（Ｐｔ）等の触媒金属と、ジルコニウム（Ｚｒ）等からなるバインダーとを有し、所定温度に加熱されて活性化することにより、排気ガス中のＨＣおよびＣＯを酸化するとともに、排気ガス中のＮＯｘを還元して浄化する機能を有し、この浄化機能が理論空燃比の付近において顕著に発揮されるものである。
【００２４】
さらに、上記三元触媒層２７ｃは、所定温度に加熱されて活性化することにより、排気ガス中の酸素濃度が高い高酸素雰囲気（例えば酸素濃度が０．３％以上の雰囲気）で、酸素を吸蔵するとともに、排気ガス中の酸素濃度が低下するのに伴って吸蔵した酸素を放出する機能を有する酸素ストレージ材、例えば酸化セリウムＣｅＯ2またはセリウムＣｅとプラセオジウムＰｒ等の希土類元素との複合酸化物等からなるセリア材を含有している。そして、上記酸素ストレージ材から放出された反応性の高い酸素を利用した上記三元触媒層２７ｃの酸化作用により、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣが、比較的低温で酸化されて浄化されるようになっている。
【００２５】
上記排気通路２２には、排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ通路２９の上流端が、上記第１酸素濃度検出手段２４の上流側部に接続され、上記ＥＧＲ通路２９の下流端は、上記スロットル弁１３と、サージタンク１４との間において吸気通路１０に接続されている。また、上記ＥＧＲ通路２９には、開度が電気的に調節可能に構成されたＥＧＲ弁３０と、このＥＧＲ弁３０のリフト量を検出するリフトセンサ３１とが配設され、上記ＥＧＲ通路２９及びＥＧＲ弁３０等によって排気還流手段が構成されている。
【００２６】
また、上記排気通路２２には、吸気の一部を吸気通路１０から上記ＨＣ吸着触媒２７の上流位置に送り込む二次エア供給通路３２が接続され、この二次エア供給通路３２には、ＥＣＵ（コントロールユニット）３４から出力される制御信号に応じて開閉制御される流量制御弁３３が設けられている。
【００２７】
上記エンジンの制御を行なうＥＣＵ（コントロールユニット）３４には、上記エアフローセンサ１２、スロットル開度センサ１６、吸気圧センサ１７、スワール弁開度センサ２０、第１〜第３酸素濃度検出手段２４，２６，２８及びＥＧＲ弁３０のリフトセンサ３１からの出力信号が入力されるとともに、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ３５、吸気温度を検出する吸気温度センサ３６、大気圧を検出する大気圧センサ３７、エンジン回転数を検出する回転数センサ３８及びアクセルペダルの開度（アクセル操作量）を検出するアクセル開度センサ３９等から出力される検出信号が入力されるようになっている。
【００２８】
上記ＥＣＵ３４には、エンジンの運転状態に応じて上記インジェクタ７から噴射される燃料の噴射状態を制御する燃料噴射制御手段４０と、上記点火プラグ６による混合気の点火時期を制御する点火時期制御手段４１と、上記ＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否か等を検出するＨＣ検出手段４２と、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比を制御することにより、排気ガス中の酸素濃度を制御する第１，第２酸素濃度制御手段４３，４４からなる空燃比制御手段とが設けられている。
【００２９】
上記燃料噴射制御手段４０は、エンジンの運転状態に応じてインジェクタ７から噴射される燃料の噴射量を制御するように構成されている。例えば、エンジンが温間運転時の成層燃焼領域では、上記インジェクタ７から圧縮行程の所定時期に燃料を一括して噴射させることにより、点火プラグ６の近傍に混合気を偏在させた状態で燃焼させるとともに、燃焼室４内における混合気の平均空燃比を、例えばＡ／Ｆ＝３０程度のリーン状態とする成層燃焼モードの燃焼制御を実行するように構成されている。また、エンジンが温間運転時の均一燃料燃焼領域では、上記インジェクタ７から吸気行程で燃焼を一括噴射させるとともに、燃焼室全体の平均空燃比を略理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）とする均一燃焼モードの燃焼制御が実行されるようになっている。なお、エンジンの中負荷中回転領域で、吸気行程と圧縮行程とに分割して燃料を噴射させるようにしてもよい。
【００３０】
そして、ＨＣ吸着触媒２７がＨＣの吸着と脱離とを行うエンジンの冷間運転状態にあることが確認された場合には、吸気行程から点火時期にかけての期間内で、圧縮行程中期以降の後期噴射と、これより前の早期噴射とからなる少なくとも２回の分割噴射を行なわせるようにインジェクタ７を制御する。なお、上記分割噴射は冷間運転時の全運転領域で行なうようにしてもよく、また高負荷領域ではエンジン出力の要求を満足すべく吸気行程のみで燃料噴射を行なうようにしてもよい。また、上記燃料の噴射は、必ずしも直噴である必要はなく、吸気と燃料との混合気を燃焼室４内に供給するものであってもよい。
【００３１】
上記点火時期制御手段４１は、点火回路５に制御信号を出力して、点火時期をエンジンの運転状態に応じて制御するものであり、基本的には点火時期をＭＢＴに制御するが、エンジンの冷間運転状態において上記分割噴射が行なわれているときに、上記ＨＣ検出手段４２の検出信号に応じてＨＣの脱離度合いが比較的大きいことが確認された場合に、必要に応じて点火時期を上記ＭＢＴよりも所定量だけリタードさせるように構成されている。
【００３２】
上記ＨＣ検出手段４２は、エンジンの始動後に計測された時間経過および運転履歴等に基づいて推定されたＨＣ吸着触媒２７の温度と、予め設定された基準温度とを比較することにより、上記ＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否かを検出するように構成されている。なお、上記ＨＣ吸着触媒２７の下流側に配設された上記第３酸素濃度検出手段２８により検出された排気ガス中の酸素濃度に基づいて上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否かを、上記ＨＣ検出手段４２において検出するようにしてもよい。
【００３３】
上記第１酸素濃度制御手段４３は、ＨＣ検出手段４２において上記ＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあることが確認された場合、つまりエンジンの始動直後における低温時等に、上記ＨＣ吸着材２７ｂに吸着されたＨＣが、このＨＣ吸着材２７ｂの昇温に伴って脱離する状態にあることが検出された場合に、上記ＨＣ吸着触媒２７の上流側（入口側）に配設された第２酸素濃度検出手段２６の検出信号に応じ、ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７以下、好ましくは１３．５〜１４．５の範囲内として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当した値となるように上記排気ガス中の酸素濃度を制御するように構成されている。
【００３４】
このようにして上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中に含まれる酸素の濃度が、例えば０．３％以下、好ましくは０．１％以下（略０％）に設定されることにより、上記酸素ストレージ材に吸蔵された酸素が放出され、この酸素濃度ストレージ材から放出された反応性の高い酸素と、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣとが反応してＨＣが酸化されることにより、このＨＣが比較的に低温で浄化されるようになっている。
【００３５】
また、上記平均空燃比を変動（パータベーション）させる空燃比制御を実行する場合であれば、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１４．６以下、好ましくは１３．５〜１４．５程度のややリッチな値に設定するとともに、この平均空燃比を中心として上記変動幅を設定することにより、上記ＨＣ吸着触媒２７と接触する排気ガス中に含まれる平均的な酸素濃度が０．３％以下となるようにする。例えば、上記パータベーション制御の変動中心となる平均空燃比Ａ／Ｆを１４．６に設定する場合には、振幅を小さくすることにより、上記酸素濃度が０．３％以下に設定されることになる。これに対してパータベーション制御の変動中心が、上記Ａ／Ｆ＝１４．６よりも小さい場合には、上記振幅を大きくしても、平均的な酸素濃度を０．３％以下に設定して酸素過剰雰囲気となるのを防止することができる。
【００３６】
そして上記空燃比制御を、燃料噴射や、吸入空気量を制御するフィードフォワード制御や、燃料噴射量や空入空気量を第２酸素濃度検出手段２６の検出信号に基づいて制御するフィードバック制御により行う。これにより、ＨＣ吸着触媒２７の酸素ストレージ材に吸蔵された酸素を放出させることができる。なお、燃焼室内全体の平均空燃比を略理論空燃比とする一般的な空燃比制御では、排気ガス中に含まれる平均的な酸素濃度は、０．５％前後である。
【００３７】
排気ガス中の酸素濃度が０．３％以上であれば、ＨＣ吸着触媒２７に流入する酸素濃度が高くなって酸素ストレージ材から酸素が放出されにくくなる。これに対して、燃焼室内全体の平均空燃比Ａ／Ｆを１３．５以下で燃焼させた場合の酸素濃度（０％）と還元ガス濃度とに関する値に相当する排気ガス雰囲気となるように、排気ガス中の酸素濃度を過度に低下させるように制御すると、上記酸素ストレージ材からの酸素の放出が促進されるものの、エンジンから排出されるＲａｗＨＣ、ＲａｗＣＯの量が急増し、ＨＣ吸着材から脱離するＨＣと合わさってＨＣが浄化しきれずに、大気中に放出されるという不都合が生じることになる。
【００３８】
また、上記ＨＣ吸着触媒２７の上流に酸化機能を有する触媒、例えば三元触媒２５等の貴金属を含有する触媒を配設した場合には、上記ＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する前に、上記三元触媒２５等の温度が上昇して活性化するため、この三元触媒２５等の活性化後に、エンジンから排出される排気ガス中に０．３％以上の酸素が含まれていても、上記三元触媒２５により酸素がＨＣ、ＣＯの酸化に使用されて消費されるため、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを、１５．５以下（好ましくは１５．０以下）に設定することが可能である。本実施形態では、ＨＣ吸着触媒２７の上流側に三元触媒２５を配設しているものの、エンジンから排出されるＮＯｘを低減させるため、燃焼室４内の平均空燃比Ａ／Ｆを１４．５に設定している。
【００３９】
また、上記ＨＣ検出手段４２において、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態が終了したことが確認された場合、つまりＨＣ吸着材２７ｂの温度がさらに上昇し、ＨＣ吸着材２７ｂに吸着されたＨＣの脱離が完了したことが確認された場合には、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比を、ややリッチ状態とする上記フィードバック制御またはフィードフォワード制御を停止し、エンジンの運転状態に対応して上記燃料の噴射量をフィードバック制御する通常の制御状態に移行するようなっている。
【００４０】
上記第２酸素濃度制御手段４４は、ＨＣ吸着触媒２７の下流側（出口側）に配設された第３酸素濃度検出手段２８の検出信号に応じ、この第３酸素濃度検出手段２８の検出値を予め設定された所定値に収束させる制御、例えば上記ＨＣ吸着触媒２７の下流部における排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当した値に収束させるフィードバック制御を実行するように構成されている。
【００４１】
上記ＥＣＵ３４の燃料噴射制御手段４０および第１，第２酸素濃度制御手段４３，４４において実行される燃料噴射制御および空燃比制御を、図３および図４に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、まず各センサによって検出されたデータを入力した後（ステップＳ１）、エンジンの始動直後であるか否かを判定する（ステップＳ２）。このステップＳ２でＹＥＳと判定された場合には、燃焼安定性を高めるために平均空燃比をリッチにするとともに、上記電気式スロットル弁１３の開度を所定値とする始動後制御を所定時間、例えば３秒〜５秒間に亘って実行する（ステップＳ３）。
【００４２】
また、上記ステップＳ２でＮＯと判定されてエンジンの始動直後ではないこと、つまり上記始動後制御が終了した状態にあることが確認された場合には、上記アクセル開度およびエンジン回転数の検出値に基づいて、予め設定されたマップからエンジンの目標トルクを読み出して設定するとともに、このエンジンの目標トルクと、エンジン回転数とをパラメータとして予め設定されたマップから燃料の基本噴射量Ｑｂおよび電気式スロットル弁１３の基本開度Ｔｈθを読み出して設定した後（ステップＳ４）、この基本開度Ｔｈθに対応した制御信号を上記モータ１５に出力することにより電気式スロットル弁１３を駆動する（ステップＳ５）。
【００４３】
また、上記三元触媒２５の上流側に配設された第１酸素濃度検出手段２４の検出値Ｏｘ１が、予め設定された基準値Ｏｘ１０よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６）。すなわち、上記第１酸素濃度検出手段２４は、排気ガス中の酸素濃度が低いほど、その検出値Ｏｘ１が大きくなるため、この検出値Ｏｘ１が基準値Ｏｘ１０よりも大きいか否かを判定することにより、上記排気ガス中の酸素濃度が設定値よりもリッチ傾向にあるか否かが判別されることになる。例えば、エンジンの温間運転時の均一燃焼領域では、上記基準値Ｏｘ１０が０．４５Ｖ程度に設定されることにより、三元触媒２５の上流部における排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７に設定して燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値よりもリッチ傾向にあるか否かが判別される。
【００４４】
上記ステップＳ６でＹＥＳと判定され、排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、燃焼室４内の平均空燃比Ａ／Ｆを設定空燃比として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気よりもリッチ傾向にあることが確認された場合には、燃料の噴射量を低減して燃焼室４内の平均空燃比をリーン方向に補正すべく、前回の制御時に設定された燃料噴射の第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１′から、所定の補正値αを減算することにより、新たな第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１を設定する（ステップＳ７）。
【００４５】
上記ステップＳ６でＮＯと判定され、排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、燃焼室４内の平均空燃比Ａ／Ｆを設定空燃比として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気よりもリーン傾向にあることが確認された場合には、燃料の噴射量を増大して燃焼室４内の平均空燃比をリッチ方向に補正すべく、前回の制御時に設定された燃料噴射の第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１′に、所定の補正値αを加算することにより、新たな第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１を設定する（ステップＳ８）。
【００４６】
次いで、エンジン始動後に計測された時間経過および運転履歴等に基づいて上記ＨＣ吸着触媒２７の温度ＴHCを推定した後（ステップＳ９）、この触媒温度ＴHCが、１５０℃程度に設定された第１基準温度ＴHC1よりも高く、かつ２５０℃程度に設定された第２基準温度ＴHC2未満であるか否かを判定することにより、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否かを判別する（ステップＳ１０）。すなわち、エンジンの始動後に所定時間が経過してＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂに吸着されたＨＣの脱離が開始された時点から、ＨＣの脱離が略完了する時点までの状態にあるか否かを、上記触媒温度ＴHCに基づいて判定することにより、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否かを判別する。
【００４７】
上記ステップＳ１０でＹＥＳと判定されてＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあることが確認された場合には、三元触媒２５とＨＣ吸着触媒２７との間に配設された第２酸素濃度検出手段２６の検出値Ｏｘ２と、予め０．７Ｖ程度に設定された基準値Ｏｘ２０との偏差ΔＯｘ２を求めることにより（ステップＳ１１）、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、燃焼室４内の平均空燃比Ａ／Ｆを１４．５程度のややリッチに設定して燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値よりも、どの程度リーン傾向またはリッチ傾向にあるかを推定する。
【００４８】
次いで、第１酸素濃度制御手段４３において、上記偏差ΔＯｘ２に対応した燃料噴射の第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２を、予め設定されたマップから読み出して設定する（ステップＳ１２）。このマップは、図５に示すように、上記偏差ΔＯｘ２がマイナスの値となり、上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が設定値よりもリッチ側にある程、上記第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２がマイナス側の大きな値となるように設定されている。逆に、上記偏差ΔＯｘ２がプラスの値となり、上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が設定値よりもリーン側にある程、上記第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２が、所定値を上限としてプラス側の大きな値となるように設定されている。
【００４９】
また、上記第２酸素濃度検出手段２６の検出値Ｏｘ２と基準値Ｏｘ２０との偏差ΔＯｘ２がプラスの場合、つまり上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が設定空燃比よりもリーン傾向にある場合には、この偏差ΔＯｘ２がマイナスの場合に比べて、上記第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２が顕著に変化するように上記マップが設定されている。これにより、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、過度にリーン傾向となることが効果的に防止されるようになっている。
【００５０】
次いで、上記ＨＣ吸着触媒２７の下流側に配設された第３酸素濃度検出手段２８の検出値Ｏｘ３と、予め０．４５Ｖ程度に設定された基準値Ｏｘ３０との偏差ΔＯｘ３を求めることにより（ステップＳ１３）、上記ＨＣ吸着触媒２７から導出された排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、燃焼室４内の平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７程度の略理論空燃比に設定して燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値よりも、どの程度リーン傾向またはリッチ傾向にあるかを推定する。
【００５１】
そして、第２酸素濃度制御手段４４において、上記偏差ΔＯｘ３に対応した燃料噴射の第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３を、予め設定されたマップから読み出して設定する（ステップＳ１４）。このマップは、図６の実線に示すように、上記第３酸素濃度検出手段２８の検出値Ｏｘ３と基準値Ｏｘ３０との偏差ΔＯｘ３がマイナスの値となり、上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が設定値よりもリッチ側にある程、上記第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３がマイナス側の大きな値となるように設定されている。逆に、上記偏差ΔＯｘ３がプラスの値となり、上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が設定値よりもリーン側にある程、上記第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３がプラス側の大きな値となるように設定されている。さらに、上記マップには、偏差ΔＯｘ３が一定値以内にある場合に、上記第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３が０となる不感帯域が設けられている。
【００５２】
次いで、上記燃料の基本噴射量Ｑｂと、上記第１〜第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１〜Ｑｆ／ｂ３とを加算することにより、燃料の最終噴射量Ｑｐを算出した後（ステップＳ１５）、燃料の噴射時期となったか否かを判定し（ステップＳ１６）、ＹＥＳと判定された時点で、上記最終噴射量Ｑｐの燃料をインジェクタ７から噴射させる噴射制御を実行する（ステップＳ１７）。
【００５３】
また、上記ステップＳ１０でＮＯと判定されてＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にないことが確認された場合には、上記触媒温度ＴHCが第２基準値ＴHC2よりも大きいか否かを判定することにより（ステップＳ１８）、上記ＨＣ吸着触媒２７が活性化した状態にあるか否かを確認する。
【００５４】
上記ステップＳ１８でＹＥＳと判定されて上記ＨＣ吸着触媒２７が活性化した状態にあることが確認された場合には、上記ＨＣ吸着触媒２７の下流側に配設された第３酸素濃度検出手段２８の検出値Ｏｘ３と、予め０．４５Ｖ程度に設定された基準値Ｏｘ３０との偏差ΔＯｘ３を求めることにより（ステップＳ１９）、上記ＨＣ吸着触媒２７から導出された排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、燃焼室４内の平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７程度の略理論空燃比に設定して燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値よりも、どの程度リーン傾向またはリッチ傾向にあるかを推定する。
【００５５】
そして、第２酸素濃度制御手段４４において、上記偏差ΔＯｘ３に対応した燃料噴射の第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３を、予め設定されたマップから読み出して設定する（ステップＳ２０）。このマップは、図６の破線で示すように、上記偏差ΔＯｘ３がマイナス側にある程、上記第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３がマイナス側の大きな値となり、上記偏差ΔＯｘ３がプラス側にある程、上記第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３がプラス側の大きな値となるように設定されている。また、図６の破線で示す第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３、つまりＨＣ吸着触媒２７の活性化後に、第２酸素濃度制御手段４４において設定される第３フィードバック制御値は、図６の実線で示す第３フィードバック制御値（ＨＣの脱離時における制御値）に比べて、緩やかに変化するようにその勾配が設定されている。
【００５６】
次いで、上記燃料噴射の第２フィートバック制御値Ｑｆ／ｂ２を０にリセットした後（ステップＳ２１）、上記ステップＳ１５に移行することにより、上記基本噴射量Ｑｂおよび第１，第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１，Ｑｆ／ｂ３に基づいて燃料の最終噴射量Ｑｐを設定する。
【００５７】
また、上記ステップＳ１８でＮＯと判定されて上記ＨＣ吸着触媒２７からＨＣが脱離する前の運転状態にあることが確認された場合に、上記燃料の第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３を０にリセットするとともに（ステップＳ２２）、上記ステップＳ２１に移行して燃料噴射の第２フィートバック制御値Ｑｆ／ｂ２を０にリセットした後、上記ステップＳ１５に移行することにより、上記基本噴射量Ｑｂおよび第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１のみに基づいて燃料の最終噴射量Ｑｐを設定する。
【００５８】
上記制御が実行されることにより、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する前の運転状態にある場合には、上記第１酸素濃度検出手段２４の検出信号に応じ、三元触媒２５に導入される排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、例えば燃焼室４内の平均空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値に収束させるフィードバック制御が実行されることになる。
【００５９】
また、ＨＣ吸着材２７ｂからのＨＣの脱離が完了した運転状態にある場合には、上記第１酸素濃度検出手段２４の検出信号に応じ、三元触媒２５に導入される排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの運転状態に対応した排気ガス雰囲気に相当する値に収束させるとともに、上記第３酸素濃度検出手段２８の検出信号に応じ、上記ＨＣ吸着触媒２７から排出された排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合を、所定の排気ガス雰囲気に相当する値に収束させるように、燃料噴射量がフィードバック制御されることにより、運転状態に適合した空燃比制御が実行されることになる。
【００６０】
そして、上記ＨＣ吸着触媒２７からＨＣが脱離する運転状態にある場合には、このＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７以下、好ましくは１３．５〜１４．５のややリッチ状態として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当した値とするフィードバック制御が、上記第２酸素濃度検出手段２６の検出信号に応じて第１酸素濃度制御手段４３により実行される。この結果、上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にある場合には、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度が略０となるように制御され、上記酸素ストレージ材から反応性の高い酸素が放出されることになる。
【００６１】
また、上記ＨＣ吸着触媒２７からＨＣが脱離する運転状態にある場合には、ＨＣ吸着触媒２７から導出された排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７の理論空燃比に設定して燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当した値とするフィードバック制御が、上記第３酸素濃度検出手段２８の検出信号に応じて第２酸素濃度制御手段４４により実行される。この結果、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを、上記酸素ストレージ材から放出された所定量の酸素により適正に酸化して浄化する制御が実行されることになる。
【００６２】
上記のように低温時に排気ガス中のＨＣを吸着するとともに、昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材２７ｂと、排気ガス中の酸素濃度が高いときに酸素を吸蔵するとともに、上記酸素濃度が低下するのに応じて吸蔵した酸素を放出する酸素ストレージ材と、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを酸化して浄化する三元触媒層２７ｃからなる酸化触媒層とを含有するＨＣ吸着触媒２７が排気通路２２に配置されたエンジンの排気浄化装置において、上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときに、酸素ストレージ材から酸素が放出されるように上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度を制御する第１酸素濃度制御手段４３と、上記ＨＣ吸着触媒２７の下流部における排気ガス中の酸素濃度が所定の設定値となるように排気ガス中の酸素濃度を制御する第２酸素濃度制御手段４４とを設けたため、ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを、比較的低温で効率よく酸化して排気ガスを適正に浄化することができる。
【００６３】
すなわち、エンジンの始動後等の低温時に上記ＨＣ吸着材２７ｂに吸着されたＨＣが、昇温に伴ってＨＣ吸着材２７ｂから脱離する運転状態となった場合には、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度を、例えば０．３％以下とするフィードバック制御が上記第１酸素濃度制御手段４３において実行されることにより、上記酸素ストレージ材を構成する酸化セリウムＣｅＯ２が、ＣｅＯ３と、Ｏとに分離して反応性の高い酸素が放出される。このため、上記ＨＣ吸着触媒２７の温度が例えば１５０℃程度の比較的低温で、このＨＣ吸着触媒２７が充分に活性化していない状態においても、上記反応性の酸素を利用した上記三元触媒層２７ｃの触媒作用により、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを、効果的に酸化して適正に浄化することができる。
【００６４】
また、上記第１酸素濃度制御手段４３による酸素濃度制御と併せて、ＨＣ吸着触媒２７の下流部における排気ガス中の酸素濃度を、所定の設定値とするフィードバック制御が上記第２酸素濃度制御手段４４において実行されることにより、上記ＨＣ吸着材から脱離するＨＣに対応した量の酸素が酸素ストレージ材から放出され、この酸素ストレージ材から放出された反応性の高い酸素が酸素を利用した上記酸化触媒層の触媒作用により、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣが適正に浄化されて大気中に放出されるＨＣ量が効果的に低減されることになる。
【００６５】
例えば、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離するＨＣ量に比べ、酸素ストレージ材から放出される酸素量が少ないために、上記第３酸素濃度検出手段２８により検出された排気ガス中の酸素濃度が設定値よりも低いリッチ傾向にあることが確認された場合には、上記ＨＣ吸着触媒２７に導入される排気ガス中の酸素濃度を増大させる制御が上記第２酸素濃度制御手段４４において実行される。このため、上記排気ガス中の酸素濃度が低すぎることによるＨＣ浄化性能の低下を防止し、大気中に放出されるＨＣ量を効果的に低減することができる。
【００６６】
また、上記実施形態では、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１３．５〜１４．５の範囲内として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値とする制御を、上記第１酸素濃度制御手段４３において実行するように構成したため、上記排気ガス中の酸素濃度が低すぎることに起因してＲａｗＨＣおよびＲａｗＣＯの排出量が増大する等の弊害を効果的に防止しつつ、上記排気ガス中の酸素濃度を適度に低下させて酸素ストレージ材から反応性の高い酸素を適正に放出させることができる。したがって、上記ＨＣ吸着触媒２７による排気ガスの浄化性能を適正状態に維持しつつ、上記酸素ストレージ材から反応性の高い酸素を確実に放出させ、この酸素を利用した上記酸化触媒層の触媒作用により、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを比較的低温で適正に浄化できるという利点がある。
【００６７】
特に、上記実施形態では、ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値がリーン傾向にある場合に設定される第２フィードバック係数Ｑｆ／ｂ２を、上記割合に関する値がリッチ傾向にある場合に比べて顕著に変化させるように構成したため（図５参照）、上記排気ガス中の酸素濃度が設定値よりも高くなる傾向となった場合に、この傾向を迅速に抑制して上記酸素ストレージ材から放出される酸素量が低下するという事態の発生を効果的に防止することができる。
【００６８】
また、上記実施形態に示すようにＨＣ吸着触媒２７の下流部における排気ガス中の酸素濃度を検出する出口側の第３酸素濃度検出手段２８を設け、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記出口側の第３酸素濃度検出手段２７の検出値を予め設定された基準値に収束させる制御を、上記第２酸素濃度制御手段４４において実行するように構成した場合には、ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣ量に対応した量の酸素を上記酸素ストレージ材から放出させて上記ＨＣを浄化する制御を適正に実行することができる。
【００６９】
特に、上記実施形態では、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にある場合に設定される第３フィードバック係数Ｑｆ／ｂ３を、上記ＨＣの脱離が完了した運転状態にある場合に比べ、顕著に変化させるように構成したため（図６参照）、ＨＣ吸着触媒２７が活性化する前に、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣの浄化性能を良好に維持しつつ、ＨＣ吸着触媒２７が活性化した後に、排気ガス中の酸素濃度が大きく変動することに起因したエンジンの出力変化等を抑制できるという利点がある。
【００７０】
さらに、図６に示すマップには、上記第３酸素濃度検出手段２８の検出値Ｏｘ３と基準値Ｏｘ３０との偏差ΔＯｘ３が一定値以内にある場合に、上記第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３が０となる不感帯域が設けられているため、上記基準値Ｏｘ３０を中心として排気ガス中の酸素濃度が頻繁に変化するのを防止することができる。
【００７１】
なお、上記ＨＣ吸着触媒２７の内部における排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を設け、その検出値を予め設定された基準値に収束させる制御を、上記第２酸素濃度制御手段４４により実行するように構成してもよい。また、上記偏差ΔＯｘ２，ΔＯｘ３に対応したフィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２，Ｑｆ／ｂ３をマップから読み出すことにより、第２，３酸素濃度検出手段２６，２８の検出値Ｏｘ２，Ｏｘ３を予め設定された基準値Ｏｘ２０，Ｏｘ３０に収束させるように構成された上記実施形態に代え、上記偏差ΔＯｘ２，ΔＯｘ３に対応したＰＩ制御（比例・積分制御）を実行するようにしてもよい。
【００７２】
また、上記第１，第２酸素濃度制御手段４３，４４において空燃比制御を実行することにより、排気ガス中の酸素濃度を制御するように構成された上記実施形態に代え、電気式スロットル弁１３の開度を調節することにより上記酸素濃度を制御し、あるいは膨張行程で燃料の後噴射を行うように構成されたエンジンにおいて、燃料の後噴射量や噴射時期を調節し、または二次エア供給通路３２からＨＣ吸着触媒２７の上流位置に送り込まれる吸気（二次エア）の供給量を調節する等により、排気ガス中の酸素濃度を制御するように構成してもよい。
【００７３】
上記実施形態に示すように、ＨＣ吸着触媒２７の担体２７ａ上の外層側に、上記ＨＣを酸化する機能を有するパラジウム（Ｐｄ）もしくは白金（Ｐｔ）等の触媒金属を含有した上記三元触媒層２７ｃからなる酸化触媒層を配設するとともに、その内層側に、ＨＣの脱離温度を下げる働きを持つ銀を含浸担持させたβ型ゼオライトからなるＨＣ吸着材２７ｂを配設した場合には、このＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを、排気通路２２中の流排ガスに合流させることなく、上記三元触媒層２７ｃの触媒作用により酸化して効果的に浄化することができるため、大気中に放出されるＨＣ量を効果的に低減できるという利点がある。
【００７４】
さらに、上記実施形態では、酸化セリウム（ＣｅＯ2）等のセリア材からなる酸素ストレージ材を、ＨＣ吸着触媒２７の外層側に配設された上記三元触媒層２７ｃからなる酸化触媒層に含有させることにより、この酸化触媒層の触媒成分と、上記酸素ストレージ材とを近接させて配設したため、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを、上記酸素ストレージ材を構成するセリア材から放出された反応性の高い酸素を利用して効率よく酸化することが可能であり、このＨＣの浄化性能を、より向上させることができる。
【００７５】
なお、上記ＨＣ吸着触媒２７の担体２７ａ上の外層に、パラジウム（Ｐｄ）もしくは白金（Ｐｔ）等の触媒金属を含有させた酸化機能を有する上記三元触媒層２７ｃを配設するとともに、その内層にβ型ゼオライトに銀を含浸担持させ、かつ酸化セリウム（ＣｅＯ2）等のセリア材からなる酸素ストレージ材を、ＨＣ吸着触媒の外層側に配設された上記三元触媒層２７ｃに含有させてなる上記実施形態に代え、上記触媒材料とＨＣ吸着材と酸素ストレージ材とを一体に混合することにより、上記ＨＣ吸着触媒２７を構成してもよい。
【００７６】
上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときに、ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度を検出する入口側の第２酸素濃度検出手段２６の検出信号に応じて上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値がリーン傾向の排気ガス雰囲気にあることが確認された場合に、上記酸素濃度をリッチ側に補正するように構成してもよい。
【００７７】
例えば、図７に示すフローチャートのステップＳ１１で求めた第２酸素濃度検出手段２６の検出値Ｏｘ２と基準値Ｏｘ２０との偏差ΔＯｘ２が予め設定された基準偏差ΔＯｘ２１よりも大きいか否を判定することにより（ステップＳ３１）、図８に示すように、上記第２酸素濃度検出手段２６の検出値Ｏｘ２が基準値Ｏｘ２０よりも所定量以上小さく、ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度が高いリーン傾向にあるか否かを確認する。
【００７８】
上記ステップＳ３１でＹＥＳと判定されて上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値がリーン傾向の排気ガス雰囲気にあることが確認された場合には、補正係数ｋとして１以上の値に設定された係数ｋ１を設定する（ステップＳ３２）。また、ステップＳ３１でＮＯと判定されて上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値がリーン傾向にないことが確認された場合には、補正係数ｋとして１を設定する（ステップＳ３３）。
【００７９】
次いで、上記偏差ΔＯｘ２に対応してマップから読み出された第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２に上記補正係数Ｋを掛け合わせることにより、上記第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２を補正した後（ステップＳ３４）、ステップＳ１３に移行して第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３を設定するための偏差Ｏｘ３を算出する。
【００８０】
上記のようにＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときに、ＨＣ吸着触媒２７の入口側に配設された上記第２酸素濃度検出手段２６の検出信号に応じて上記排気ガス中の酸素濃度がリーン傾向にあることが確認された場合に、この酸素濃度をリッチ側に補正するように構成した場合には、上記排気ガス中の酸素濃度が高いことに起因して上記酸素ストレージ材から放出される酸素量が低下するという事態の発生を防止することができるため、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣの浄化性能を良好状態に維持できるという利点がある。
【００８１】
なお、上記第２酸素濃度検出手段２６の検出信号に応じて上記排気ガス中の酸素濃度が、２％以上となったリーン状態にあることが確認された場合に、燃料の最終噴射量Ｑｐを増量補正するように構成してもよい。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、低温時に排気ガス中のＨＣを吸着するとともに、昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材と、排気ガス中の酸素濃度が高いときに酸素を吸蔵するとともに、上記ＨＣ吸着材が充分に活性化していない状態においても排気ガス中の酸素濃度が低下するのに応じて吸蔵した酸素を放出する酸素ストレージ材と、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを酸化して浄化する酸化触媒層とを含有するＨＣ吸着触媒が排気通路に配置されたエンジンの排気浄化装置において、上記ＨＣ吸着触媒の上流側に配設される三元触媒と、該三元触媒とＨＣ吸着触媒との間に配設されてＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度を検出する入口側酸素濃度検出手段と、ＨＣ吸着触媒の下流側に配設されてＨＣ吸着触媒の内部またはその下流部における排気ガス中の酸素濃度を検出する出口側酸素濃度検出手段とを備え、上記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるときに、酸素ストレージ材から酸素が放出されるように上記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度を制御する第１酸素濃度制御手段と、上記ＨＣ吸着触媒の内部または下流部における排気ガス中の酸素濃度が所定の設定値となるように排気ガス中の酸素濃度を制御する第２酸素濃度制御手段とを備え、上記第１酸素濃度制御手段は、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態で、かつ上記酸素ストレージ材が吸蔵した酸素を放出可能な温度域にあるときに、上記入口側酸素濃度検出手段の検出値に基づいて、上記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室内における平均空燃比Ａ／Ｆを１３．５〜１４．５の範囲内として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する特定値とする制御を実行するとともに、上記入口側酸素濃度検出手段の検出信号に応じて上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、上記特定値に対してリーン傾向の排気ガス雰囲気にあることが確認された場合に、この排気ガス雰囲気をリッチ側に補正する一方、上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、上記特定値に対してリッチ傾向の排気ガス雰囲気にあることが確認された場合にこの排気ガス雰囲気をリーン側に補正し、かつ該リーン側の補正を行う際には、上記リッチ側の補正時に比べて上記酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が顕著に変化するように補正用の制御値を設定するように構成され、上記第２酸素濃度制御手段は、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記出口側酸素濃度検出手段の検出信号に応じて上記ＨＣ吸着触媒の内部またはその下流側における排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を略理論空燃比に収束させる制御を実行するように構成されたため、上記ＨＣ吸着材から脱離するＨＣに対応した量の酸素を酸素ストレージ材から放出させ、この酸素を利用した上記酸化触媒層の触媒作用により、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを比較的低温で酸化することにより、排気ガスを適正に浄化できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジンの排気浄化装置の実施形態を示す説明図である。
【図２】ＨＣ吸着触媒の具体的構成を示す説明図である。
【図３】排気ガス浄化装置の制御動作の前半部を示すフローチャートである。
【図４】排気ガス浄化装置の制御動作の後半部を示すフローチャートである。
【図５】第２フィードバック制御値を設定するためのマップの具体例を示すグラフである。
【図６】第３フィードバック制御値を設定するためのマップの具体例を示すグラフである。
【図７】排気ガス浄化装置の制御動作の後半部の別の例を示すフローチャートである。
【図８】第２酸素濃度検出手段の検出値の変化状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
２２ 排気通路
２６ 第１酸素濃度検出手段（入口側の酸素濃度検出手段）
２７ ＨＣ吸着触媒
２７ｂ ＨＣ吸着材
２７ｃ 三元触媒層（酸化触媒層）
２８ 第２酸素濃度検出手段（出口側の酸素濃度検出手段）
４３ 第１酸素濃度制御手段
４４ 第２酸素濃度制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガス中のＨＣを吸着して浄化するＨＣ吸着触媒を備えたエンジンの排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平１１−８２１１１号公報に示されるように、ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えて構成されるＨＣ吸着触媒を排気通路に介装した内燃機関の空燃比制御装置において、上記ＨＣ吸着材からのＨＣの脱離中に、上記ＨＣ吸着触媒の出口部分の排気空燃比が所定量リーンになるように、内燃機関の吸入混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段を設け、ＨＣの脱離中に、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣが三元触媒層へ拡散する速度と、排気ガス中の酸素が三元触媒に取り込まれる速度との差を考慮して、ＨＣ吸着触媒の出口部における平均空燃比を所定量リーンに制御し、脱離したＨＣの酸化に必要な酸素を三元触媒層の表面に吸着させることにより、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを浄化することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにＨＣ吸着材からのＨＣの脱離中に、ＨＣ吸着触媒の出口部分の排気空燃比が所定量リーンになるように、内燃機関の吸入混合気の空燃比を制御するように構成した場合には、上記ＨＣ吸着触媒に設けられた触媒成分が活性化していれば、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを排気ガス中の酸素と反応させて浄化することができる。しかし、上記ＨＣ吸着材の温度が１５０℃〜２００℃程度になるとＨＣの脱離が開始されるのに対し、上記触媒成分が活性化する温度は、低温活性触媒を使用した場合においても２５０℃程度以上であるため、この触媒成分が活性化する前に、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを排気ガス中の酸素と充分に反応させて浄化することができないという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑み、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを、比較的低温度で効率よく浄化することができるエンジンの排気浄化装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、低温時に排気ガス中のＨＣを吸着するとともに、昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材と、排気ガス中の酸素濃度が高いときに酸素を吸蔵するとともに、上記ＨＣ吸着材が充分に活性化していない状態においても排気ガス中の酸素濃度が低下するのに応じて吸蔵した酸素を放出する酸素ストレージ材と、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを酸化して浄化する酸化触媒層とを含有するＨＣ吸着触媒が排気通路に配置されたエンジンの排気浄化装置において、上記ＨＣ吸着触媒の上流側に配設される三元触媒と、該三元触媒とＨＣ吸着触媒との間に配設されてＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度を検出する入口側酸素濃度検出手段と、ＨＣ吸着触媒の下流側に配設されてＨＣ吸着触媒の内部またはその下流部における排気ガス中の酸素濃度を検出する出口側酸素濃度検出手段とを備え、上記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるときに、酸素ストレージ材から酸素が放出されるように上記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度を制御する第１酸素濃度制御手段と、上記ＨＣ吸着触媒の内部または下流部における排気ガス中の酸素濃度が所定の設定値となるように排気ガス中の酸素濃度を制御する第２酸素濃度制御手段とを備え、上記第１酸素濃度制御手段は、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態で、かつ上記酸素ストレージ材が吸蔵した酸素を放出可能な温度域にあるときに、上記入口側酸素濃度検出手段の検出値に基づいて、上記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室内における平均空燃比Ａ／Ｆを１３．５〜１４．５の範囲内として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する特定値とする制御を実行するとともに、上記入口側酸素濃度検出手段の検出信号に応じて上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、上記特定値に対してリーン傾向の排気ガス雰囲気にあることが確認された場合に、この排気ガス雰囲気をリッチ側に補正する一方、上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、上記特定値に対してリッチ傾向の排気ガス雰囲気にあることが確認された場合にこの排気ガス雰囲気をリーン側に補正し、かつ該リーン側の補正を行う際には、上記リッチ側の補正時に比べて上記酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が顕著に変化するように補正用の制御値を設定するように構成され、上記第２酸素濃度制御手段は、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記出口側酸素濃度検出手段の検出信号に応じて上記ＨＣ吸着触媒の内部またはその下流側における排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を略理論空燃比に収束させる制御を実行するように構成されたものである。
【０００６】
上記構成によれば、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記酸素ストレージ材から酸素が放出されるように上記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度が制御されるとともに、ＨＣ吸着触媒の内部または下流部における排気ガス中の酸素濃度が所定の設定値となるように排気ガス中の酸素濃度が制御されることにより、上記ＨＣ吸着材から脱離するＨＣに対応した量の酸素が酸素ストレージ材から放出され、この酸素ストレージ材から放出された反応性の高い酸素を利用した上記酸化触媒層の触媒作用により、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣが比較的低温で浄化されることになる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、上記請求項１記載のエンジンの排気浄化装置において、ＨＣ吸着触媒の担体上の外層側に酸化触媒層を配設するとともに、その内層側にＨＣ吸着材を配設したものである。
【００１２】
上記構成によれば、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態あるときに、このＨＣ吸着材に吸着されたＨＣが、昇温に伴って上記ＨＣ吸着材から脱離した後、排気通路中の流排ガスに合流する前に、上記酸化媒層の触媒作用の触媒作用により酸化されるため、上記ＨＣが効果的に浄化されることになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係る排気浄化装置を有する筒内噴射式のガソリンエンジンの一例を示し、そのエンジン本体１には、複数の気筒２と、各気筒２内において往復動可能に嵌挿されたピストン３とが設けられ、このピストン３によって上記気筒２の上部に燃焼室４が区画されている。この燃焼室４の上部所定位置には、点火回路５に接続された点火プラグ６が燃焼室４内に臨むように取り付けられている。
【００１６】
上記燃焼室４の周辺部には、この燃焼室４内に燃料を直接噴射するインジェクタ７からなる燃料供給手段が取り付けられている。このインジェクタ７には、図示を省略した高圧燃料ポンプ、プレッシャレギュレータ等を有する燃料供給回路が接続され、この燃料供給回路によって燃料タンクからの燃料が適正な圧力に調整されてインジェクタ７に供給されるように構成されている。また、上記燃料供給回路には、燃料圧力を検出する燃圧センサ８が設けられている。
【００１７】
上記燃焼室４は、吸気弁９が設けられた吸気ポートを介して吸気通路１０に連通している。この吸気通路１０には、その上流側から順に、吸気を濾過するエアクリーナ１１と、吸入空気量を検出するエアフローセンサ１２と、吸気通路１０を絞る電気式スロットル弁１３と、サージタンク１４とが配設されている。上記電気式スロットル弁１３は、図外のアクセルペダルに連動することなく、モータ１５により開閉駆動されるようになっている。さらに、上記電気式スロットル弁１３の設置部には、その弁開度を検出するスロットル開度センサ１６が設けられ、上記サージタンク１４の設置部には、吸気圧を検出する吸気圧センサ１７が設けられている。
【００１８】
上記サージタンク１４よりも下流側の吸気通路１０は、気筒２毎に分岐する独立通路とされ、各独立通路の下流端部が二つに分岐してそれぞれ吸気ポートに連通するとともに、その一方にスワール弁１８が設けられている。このスワール弁１８がアクチュエータ１９により駆動されて閉弁状態となると、吸気が他方の分岐通路のみから燃焼室４内に供給されるため、この燃焼室４内に強い吸気スワールが生成される。一方、上記スワール弁１８が開弁するのに応じて上記吸気スワールは弱められることになる。また、上記スワール弁１８の設置部には、その弁開度を検出するスワール弁開度センサ２０が設けられている。なお、上記スワール弁１８に代え、タンブル流を生成させるためのタンブル弁を吸気通路１０に設置した構造としてもよい。
【００１９】
上記燃焼室４には、排気弁２１が設けられた排気ポートを介して排気通路２２が接続され、この排気通路２２の上流端が気筒２毎に分岐している。上記排気通路２２には、その上流側から順に、排気ガス中の酸素濃度を検出する第１酸素濃度検出手段２４と、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘの全てを浄化する機能を有する従来周知の三元触媒２５と、この三元触媒２５の下流側における排気ガス中の酸素濃度を検出する第２酸素濃度検出手段２６と、排気ガス中のＨＣを吸着して浄化するＨＣ吸着触媒２７と、その下流側における排気ガス中の酸素濃度を検出する第３酸素濃度検出手段２８とが配設されている。
【００２０】
上記第１〜第３酸素濃度検出手段２４，２６，２８は、排気ガス中の酸素濃度に基づいて排気ガスの空燃比を検出するものであり、その出力が理論空燃比を境にしてリーンとリッチとで、その出力が大きく反転（変化）するλセンサからなっている。例えば、排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度の割合に関するが、燃焼室４内における平均空燃比を理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）に設定して燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値の場合に、上記第１〜第３酸素濃度検出手段２４，２６，２８の出力値が０．４５Ｖとなり、排気ガス中の酸素濃度が、理論空燃比よりもリーンの場合、つまり酸素濃度が低いときに、出力値が上記０．４５Ｖよりも高くなることにより、理論空燃比の近傍で優れた検出精度が得られるようになっている。なお、上記λセンサに代えて、排気ガス中の酸素濃度に応じて出力値がリニアに変化するリニアＯ2センサを用いてもよい。
【００２１】
また、上記ＨＣ吸着触媒２７は、冷間始動時等に排出されるＨＣを吸着して浄化する機能を有し、図２に示すように、コージュライト製のハニカム構造体からなる担体２７ａと、この担体２７ａに形成された貫通孔の壁面に担持されたＨＣ吸着材２７ｂと、その表面にコーティングされる等により担持された三元触媒層２７ｃとにより構成されている。
【００２２】
上記ＨＣ吸着材２７ｂは、排気ガス中のＨＣを吸着保持するのに適した孔径、つまり７．２Å程度の孔径をする多数の細孔が形成されたいわゆるβ型ゼオライトに、銀（Ａｇ）を含侵担持させてなり、エンジンの冷間始動時等の低温時に排気ガス中のＨＣを吸着するとともに、昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するものである。上記銀（Ａｇ）は、β型ゼオライトのＨＣ吸着作用を高めて、より高温までＨＣを保持し得るようにするために、β型ゼオライトに担持されている。
【００２３】
また、上記三元触媒層２７ｃは、アルミナ等に担持されたパラジウム（Ｐｄ）もしくは白金（Ｐｔ）等の触媒金属と、ジルコニウム（Ｚｒ）等からなるバインダーとを有し、所定温度に加熱されて活性化することにより、排気ガス中のＨＣおよびＣＯを酸化するとともに、排気ガス中のＮＯｘを還元して浄化する機能を有し、この浄化機能が理論空燃比の付近において顕著に発揮されるものである。
【００２４】
さらに、上記三元触媒層２７ｃは、所定温度に加熱されて活性化することにより、排気ガス中の酸素濃度が高い高酸素雰囲気（例えば酸素濃度が０．３％以上の雰囲気）で、酸素を吸蔵するとともに、排気ガス中の酸素濃度が低下するのに伴って吸蔵した酸素を放出する機能を有する酸素ストレージ材、例えば酸化セリウムＣｅＯ2またはセリウムＣｅとプラセオジウムＰｒ等の希土類元素との複合酸化物等からなるセリア材を含有している。そして、上記酸素ストレージ材から放出された反応性の高い酸素を利用した上記三元触媒層２７ｃの酸化作用により、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣが、比較的低温で酸化されて浄化されるようになっている。
【００２５】
上記排気通路２２には、排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ通路２９の上流端が、上記第１酸素濃度検出手段２４の上流側部に接続され、上記ＥＧＲ通路２９の下流端は、上記スロットル弁１３と、サージタンク１４との間において吸気通路１０に接続されている。また、上記ＥＧＲ通路２９には、開度が電気的に調節可能に構成されたＥＧＲ弁３０と、このＥＧＲ弁３０のリフト量を検出するリフトセンサ３１とが配設され、上記ＥＧＲ通路２９及びＥＧＲ弁３０等によって排気還流手段が構成されている。
【００２６】
また、上記排気通路２２には、吸気の一部を吸気通路１０から上記ＨＣ吸着触媒２７の上流位置に送り込む二次エア供給通路３２が接続され、この二次エア供給通路３２には、ＥＣＵ（コントロールユニット）３４から出力される制御信号に応じて開閉制御される流量制御弁３３が設けられている。
【００２７】
上記エンジンの制御を行なうＥＣＵ（コントロールユニット）３４には、上記エアフローセンサ１２、スロットル開度センサ１６、吸気圧センサ１７、スワール弁開度センサ２０、第１〜第３酸素濃度検出手段２４，２６，２８及びＥＧＲ弁３０のリフトセンサ３１からの出力信号が入力されるとともに、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ３５、吸気温度を検出する吸気温度センサ３６、大気圧を検出する大気圧センサ３７、エンジン回転数を検出する回転数センサ３８及びアクセルペダルの開度（アクセル操作量）を検出するアクセル開度センサ３９等から出力される検出信号が入力されるようになっている。
【００２８】
上記ＥＣＵ３４には、エンジンの運転状態に応じて上記インジェクタ７から噴射される燃料の噴射状態を制御する燃料噴射制御手段４０と、上記点火プラグ６による混合気の点火時期を制御する点火時期制御手段４１と、上記ＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否か等を検出するＨＣ検出手段４２と、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比を制御することにより、排気ガス中の酸素濃度を制御する第１，第２酸素濃度制御手段４３，４４からなる空燃比制御手段とが設けられている。
【００２９】
上記燃料噴射制御手段４０は、エンジンの運転状態に応じてインジェクタ７から噴射される燃料の噴射量を制御するように構成されている。例えば、エンジンが温間運転時の成層燃焼領域では、上記インジェクタ７から圧縮行程の所定時期に燃料を一括して噴射させることにより、点火プラグ６の近傍に混合気を偏在させた状態で燃焼させるとともに、燃焼室４内における混合気の平均空燃比を、例えばＡ／Ｆ＝３０程度のリーン状態とする成層燃焼モードの燃焼制御を実行するように構成されている。また、エンジンが温間運転時の均一燃料燃焼領域では、上記インジェクタ７から吸気行程で燃焼を一括噴射させるとともに、燃焼室全体の平均空燃比を略理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）とする均一燃焼モードの燃焼制御が実行されるようになっている。なお、エンジンの中負荷中回転領域で、吸気行程と圧縮行程とに分割して燃料を噴射させるようにしてもよい。
【００３０】
そして、ＨＣ吸着触媒２７がＨＣの吸着と脱離とを行うエンジンの冷間運転状態にあることが確認された場合には、吸気行程から点火時期にかけての期間内で、圧縮行程中期以降の後期噴射と、これより前の早期噴射とからなる少なくとも２回の分割噴射を行なわせるようにインジェクタ７を制御する。なお、上記分割噴射は冷間運転時の全運転領域で行なうようにしてもよく、また高負荷領域ではエンジン出力の要求を満足すべく吸気行程のみで燃料噴射を行なうようにしてもよい。また、上記燃料の噴射は、必ずしも直噴である必要はなく、吸気と燃料との混合気を燃焼室４内に供給するものであってもよい。
【００３１】
上記点火時期制御手段４１は、点火回路５に制御信号を出力して、点火時期をエンジンの運転状態に応じて制御するものであり、基本的には点火時期をＭＢＴに制御するが、エンジンの冷間運転状態において上記分割噴射が行なわれているときに、上記ＨＣ検出手段４２の検出信号に応じてＨＣの脱離度合いが比較的大きいことが確認された場合に、必要に応じて点火時期を上記ＭＢＴよりも所定量だけリタードさせるように構成されている。
【００３２】
上記ＨＣ検出手段４２は、エンジンの始動後に計測された時間経過および運転履歴等に基づいて推定されたＨＣ吸着触媒２７の温度と、予め設定された基準温度とを比較することにより、上記ＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否かを検出するように構成されている。なお、上記ＨＣ吸着触媒２７の下流側に配設された上記第３酸素濃度検出手段２８により検出された排気ガス中の酸素濃度に基づいて上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否かを、上記ＨＣ検出手段４２において検出するようにしてもよい。
【００３３】
上記第１酸素濃度制御手段４３は、ＨＣ検出手段４２において上記ＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあることが確認された場合、つまりエンジンの始動直後における低温時等に、上記ＨＣ吸着材２７ｂに吸着されたＨＣが、このＨＣ吸着材２７ｂの昇温に伴って脱離する状態にあることが検出された場合に、上記ＨＣ吸着触媒２７の上流側（入口側）に配設された第２酸素濃度検出手段２６の検出信号に応じ、ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７以下、好ましくは１３．５〜１４．５の範囲内として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当した値となるように上記排気ガス中の酸素濃度を制御するように構成されている。
【００３４】
このようにして上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中に含まれる酸素の濃度が、例えば０．３％以下、好ましくは０．１％以下（略０％）に設定されることにより、上記酸素ストレージ材に吸蔵された酸素が放出され、この酸素濃度ストレージ材から放出された反応性の高い酸素と、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣとが反応してＨＣが酸化されることにより、このＨＣが比較的に低温で浄化されるようになっている。
【００３５】
また、上記平均空燃比を変動（パータベーション）させる空燃比制御を実行する場合であれば、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１４．６以下、好ましくは１３．５〜１４．５程度のややリッチな値に設定するとともに、この平均空燃比を中心として上記変動幅を設定することにより、上記ＨＣ吸着触媒２７と接触する排気ガス中に含まれる平均的な酸素濃度が０．３％以下となるようにする。例えば、上記パータベーション制御の変動中心となる平均空燃比Ａ／Ｆを１４．６に設定する場合には、振幅を小さくすることにより、上記酸素濃度が０．３％以下に設定されることになる。これに対してパータベーション制御の変動中心が、上記Ａ／Ｆ＝１４．６よりも小さい場合には、上記振幅を大きくしても、平均的な酸素濃度を０．３％以下に設定して酸素過剰雰囲気となるのを防止することができる。
【００３６】
そして上記空燃比制御を、燃料噴射や、吸入空気量を制御するフィードフォワード制御や、燃料噴射量や空入空気量を第２酸素濃度検出手段２６の検出信号に基づいて制御するフィードバック制御により行う。これにより、ＨＣ吸着触媒２７の酸素ストレージ材に吸蔵された酸素を放出させることができる。なお、燃焼室内全体の平均空燃比を略理論空燃比とする一般的な空燃比制御では、排気ガス中に含まれる平均的な酸素濃度は、０．５％前後である。
【００３７】
排気ガス中の酸素濃度が０．３％以上であれば、ＨＣ吸着触媒２７に流入する酸素濃度が高くなって酸素ストレージ材から酸素が放出されにくくなる。これに対して、燃焼室内全体の平均空燃比Ａ／Ｆを１３．５以下で燃焼させた場合の酸素濃度（０％）と還元ガス濃度とに関する値に相当する排気ガス雰囲気となるように、排気ガス中の酸素濃度を過度に低下させるように制御すると、上記酸素ストレージ材からの酸素の放出が促進されるものの、エンジンから排出されるＲａｗＨＣ、ＲａｗＣＯの量が急増し、ＨＣ吸着材から脱離するＨＣと合わさってＨＣが浄化しきれずに、大気中に放出されるという不都合が生じることになる。
【００３８】
また、上記ＨＣ吸着触媒２７の上流に酸化機能を有する触媒、例えば三元触媒２５等の貴金属を含有する触媒を配設した場合には、上記ＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する前に、上記三元触媒２５等の温度が上昇して活性化するため、この三元触媒２５等の活性化後に、エンジンから排出される排気ガス中に０．３％以上の酸素が含まれていても、上記三元触媒２５により酸素がＨＣ、ＣＯの酸化に使用されて消費されるため、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを、１５．５以下（好ましくは１５．０以下）に設定することが可能である。本実施形態では、ＨＣ吸着触媒２７の上流側に三元触媒２５を配設しているものの、エンジンから排出されるＮＯｘを低減させるため、燃焼室４内の平均空燃比Ａ／Ｆを１４．５に設定している。
【００３９】
また、上記ＨＣ検出手段４２において、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態が終了したことが確認された場合、つまりＨＣ吸着材２７ｂの温度がさらに上昇し、ＨＣ吸着材２７ｂに吸着されたＨＣの脱離が完了したことが確認された場合には、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比を、ややリッチ状態とする上記フィードバック制御またはフィードフォワード制御を停止し、エンジンの運転状態に対応して上記燃料の噴射量をフィードバック制御する通常の制御状態に移行するようなっている。
【００４０】
上記第２酸素濃度制御手段４４は、ＨＣ吸着触媒２７の下流側（出口側）に配設された第３酸素濃度検出手段２８の検出信号に応じ、この第３酸素濃度検出手段２８の検出値を予め設定された所定値に収束させる制御、例えば上記ＨＣ吸着触媒２７の下流部における排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当した値に収束させるフィードバック制御を実行するように構成されている。
【００４１】
上記ＥＣＵ３４の燃料噴射制御手段４０および第１，第２酸素濃度制御手段４３，４４において実行される燃料噴射制御および空燃比制御を、図３および図４に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、まず各センサによって検出されたデータを入力した後（ステップＳ１）、エンジンの始動直後であるか否かを判定する（ステップＳ２）。このステップＳ２でＹＥＳと判定された場合には、燃焼安定性を高めるために平均空燃比をリッチにするとともに、上記電気式スロットル弁１３の開度を所定値とする始動後制御を所定時間、例えば３秒〜５秒間に亘って実行する（ステップＳ３）。
【００４２】
また、上記ステップＳ２でＮＯと判定されてエンジンの始動直後ではないこと、つまり上記始動後制御が終了した状態にあることが確認された場合には、上記アクセル開度およびエンジン回転数の検出値に基づいて、予め設定されたマップからエンジンの目標トルクを読み出して設定するとともに、このエンジンの目標トルクと、エンジン回転数とをパラメータとして予め設定されたマップから燃料の基本噴射量Ｑｂおよび電気式スロットル弁１３の基本開度Ｔｈθを読み出して設定した後（ステップＳ４）、この基本開度Ｔｈθに対応した制御信号を上記モータ１５に出力することにより電気式スロットル弁１３を駆動する（ステップＳ５）。
【００４３】
また、上記三元触媒２５の上流側に配設された第１酸素濃度検出手段２４の検出値Ｏｘ１が、予め設定された基準値Ｏｘ１０よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６）。すなわち、上記第１酸素濃度検出手段２４は、排気ガス中の酸素濃度が低いほど、その検出値Ｏｘ１が大きくなるため、この検出値Ｏｘ１が基準値Ｏｘ１０よりも大きいか否かを判定することにより、上記排気ガス中の酸素濃度が設定値よりもリッチ傾向にあるか否かが判別されることになる。例えば、エンジンの温間運転時の均一燃焼領域では、上記基準値Ｏｘ１０が０．４５Ｖ程度に設定されることにより、三元触媒２５の上流部における排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７に設定して燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値よりもリッチ傾向にあるか否かが判別される。
【００４４】
上記ステップＳ６でＹＥＳと判定され、排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、燃焼室４内の平均空燃比Ａ／Ｆを設定空燃比として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気よりもリッチ傾向にあることが確認された場合には、燃料の噴射量を低減して燃焼室４内の平均空燃比をリーン方向に補正すべく、前回の制御時に設定された燃料噴射の第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１′から、所定の補正値αを減算することにより、新たな第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１を設定する（ステップＳ７）。
【００４５】
上記ステップＳ６でＮＯと判定され、排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、燃焼室４内の平均空燃比Ａ／Ｆを設定空燃比として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気よりもリーン傾向にあることが確認された場合には、燃料の噴射量を増大して燃焼室４内の平均空燃比をリッチ方向に補正すべく、前回の制御時に設定された燃料噴射の第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１′に、所定の補正値αを加算することにより、新たな第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１を設定する（ステップＳ８）。
【００４６】
次いで、エンジン始動後に計測された時間経過および運転履歴等に基づいて上記ＨＣ吸着触媒２７の温度ＴHCを推定した後（ステップＳ９）、この触媒温度ＴHCが、１５０℃程度に設定された第１基準温度ＴHC1よりも高く、かつ２５０℃程度に設定された第２基準温度ＴHC2未満であるか否かを判定することにより、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否かを判別する（ステップＳ１０）。すなわち、エンジンの始動後に所定時間が経過してＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂに吸着されたＨＣの脱離が開始された時点から、ＨＣの脱離が略完了する時点までの状態にあるか否かを、上記触媒温度ＴHCに基づいて判定することにより、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否かを判別する。
【００４７】
上記ステップＳ１０でＹＥＳと判定されてＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあることが確認された場合には、三元触媒２５とＨＣ吸着触媒２７との間に配設された第２酸素濃度検出手段２６の検出値Ｏｘ２と、予め０．７Ｖ程度に設定された基準値Ｏｘ２０との偏差ΔＯｘ２を求めることにより（ステップＳ１１）、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、燃焼室４内の平均空燃比Ａ／Ｆを１４．５程度のややリッチに設定して燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値よりも、どの程度リーン傾向またはリッチ傾向にあるかを推定する。
【００４８】
次いで、第１酸素濃度制御手段４３において、上記偏差ΔＯｘ２に対応した燃料噴射の第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２を、予め設定されたマップから読み出して設定する（ステップＳ１２）。このマップは、図５に示すように、上記偏差ΔＯｘ２がマイナスの値となり、上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が設定値よりもリッチ側にある程、上記第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２がマイナス側の大きな値となるように設定されている。逆に、上記偏差ΔＯｘ２がプラスの値となり、上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が設定値よりもリーン側にある程、上記第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２が、所定値を上限としてプラス側の大きな値となるように設定されている。
【００４９】
また、上記第２酸素濃度検出手段２６の検出値Ｏｘ２と基準値Ｏｘ２０との偏差ΔＯｘ２がプラスの場合、つまり上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が設定空燃比よりもリーン傾向にある場合には、この偏差ΔＯｘ２がマイナスの場合に比べて、上記第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２が顕著に変化するように上記マップが設定されている。これにより、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、過度にリーン傾向となることが効果的に防止されるようになっている。
【００５０】
次いで、上記ＨＣ吸着触媒２７の下流側に配設された第３酸素濃度検出手段２８の検出値Ｏｘ３と、予め０．４５Ｖ程度に設定された基準値Ｏｘ３０との偏差ΔＯｘ３を求めることにより（ステップＳ１３）、上記ＨＣ吸着触媒２７から導出された排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、燃焼室４内の平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７程度の略理論空燃比に設定して燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値よりも、どの程度リーン傾向またはリッチ傾向にあるかを推定する。
【００５１】
そして、第２酸素濃度制御手段４４において、上記偏差ΔＯｘ３に対応した燃料噴射の第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３を、予め設定されたマップから読み出して設定する（ステップＳ１４）。このマップは、図６の実線に示すように、上記第３酸素濃度検出手段２８の検出値Ｏｘ３と基準値Ｏｘ３０との偏差ΔＯｘ３がマイナスの値となり、上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が設定値よりもリッチ側にある程、上記第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３がマイナス側の大きな値となるように設定されている。逆に、上記偏差ΔＯｘ３がプラスの値となり、上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が設定値よりもリーン側にある程、上記第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３がプラス側の大きな値となるように設定されている。さらに、上記マップには、偏差ΔＯｘ３が一定値以内にある場合に、上記第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３が０となる不感帯域が設けられている。
【００５２】
次いで、上記燃料の基本噴射量Ｑｂと、上記第１〜第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１〜Ｑｆ／ｂ３とを加算することにより、燃料の最終噴射量Ｑｐを算出した後（ステップＳ１５）、燃料の噴射時期となったか否かを判定し（ステップＳ１６）、ＹＥＳと判定された時点で、上記最終噴射量Ｑｐの燃料をインジェクタ７から噴射させる噴射制御を実行する（ステップＳ１７）。
【００５３】
また、上記ステップＳ１０でＮＯと判定されてＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にないことが確認された場合には、上記触媒温度ＴHCが第２基準値ＴHC2よりも大きいか否かを判定することにより（ステップＳ１８）、上記ＨＣ吸着触媒２７が活性化した状態にあるか否かを確認する。
【００５４】
上記ステップＳ１８でＹＥＳと判定されて上記ＨＣ吸着触媒２７が活性化した状態にあることが確認された場合には、上記ＨＣ吸着触媒２７の下流側に配設された第３酸素濃度検出手段２８の検出値Ｏｘ３と、予め０．４５Ｖ程度に設定された基準値Ｏｘ３０との偏差ΔＯｘ３を求めることにより（ステップＳ１９）、上記ＨＣ吸着触媒２７から導出された排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、燃焼室４内の平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７程度の略理論空燃比に設定して燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値よりも、どの程度リーン傾向またはリッチ傾向にあるかを推定する。
【００５５】
そして、第２酸素濃度制御手段４４において、上記偏差ΔＯｘ３に対応した燃料噴射の第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３を、予め設定されたマップから読み出して設定する（ステップＳ２０）。このマップは、図６の破線で示すように、上記偏差ΔＯｘ３がマイナス側にある程、上記第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３がマイナス側の大きな値となり、上記偏差ΔＯｘ３がプラス側にある程、上記第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３がプラス側の大きな値となるように設定されている。また、図６の破線で示す第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３、つまりＨＣ吸着触媒２７の活性化後に、第２酸素濃度制御手段４４において設定される第３フィードバック制御値は、図６の実線で示す第３フィードバック制御値（ＨＣの脱離時における制御値）に比べて、緩やかに変化するようにその勾配が設定されている。
【００５６】
次いで、上記燃料噴射の第２フィートバック制御値Ｑｆ／ｂ２を０にリセットした後（ステップＳ２１）、上記ステップＳ１５に移行することにより、上記基本噴射量Ｑｂおよび第１，第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１，Ｑｆ／ｂ３に基づいて燃料の最終噴射量Ｑｐを設定する。
【００５７】
また、上記ステップＳ１８でＮＯと判定されて上記ＨＣ吸着触媒２７からＨＣが脱離する前の運転状態にあることが確認された場合に、上記燃料の第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３を０にリセットするとともに（ステップＳ２２）、上記ステップＳ２１に移行して燃料噴射の第２フィートバック制御値Ｑｆ／ｂ２を０にリセットした後、上記ステップＳ１５に移行することにより、上記基本噴射量Ｑｂおよび第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１のみに基づいて燃料の最終噴射量Ｑｐを設定する。
【００５８】
上記制御が実行されることにより、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する前の運転状態にある場合には、上記第１酸素濃度検出手段２４の検出信号に応じ、三元触媒２５に導入される排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、例えば燃焼室４内の平均空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値に収束させるフィードバック制御が実行されることになる。
【００５９】
また、ＨＣ吸着材２７ｂからのＨＣの脱離が完了した運転状態にある場合には、上記第１酸素濃度検出手段２４の検出信号に応じ、三元触媒２５に導入される排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの運転状態に対応した排気ガス雰囲気に相当する値に収束させるとともに、上記第３酸素濃度検出手段２８の検出信号に応じ、上記ＨＣ吸着触媒２７から排出された排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合を、所定の排気ガス雰囲気に相当する値に収束させるように、燃料噴射量がフィードバック制御されることにより、運転状態に適合した空燃比制御が実行されることになる。
【００６０】
そして、上記ＨＣ吸着触媒２７からＨＣが脱離する運転状態にある場合には、このＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７以下、好ましくは１３．５〜１４．５のややリッチ状態として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当した値とするフィードバック制御が、上記第２酸素濃度検出手段２６の検出信号に応じて第１酸素濃度制御手段４３により実行される。この結果、上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にある場合には、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度が略０となるように制御され、上記酸素ストレージ材から反応性の高い酸素が放出されることになる。
【００６１】
また、上記ＨＣ吸着触媒２７からＨＣが脱離する運転状態にある場合には、ＨＣ吸着触媒２７から導出された排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７の理論空燃比に設定して燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当した値とするフィードバック制御が、上記第３酸素濃度検出手段２８の検出信号に応じて第２酸素濃度制御手段４４により実行される。この結果、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを、上記酸素ストレージ材から放出された所定量の酸素により適正に酸化して浄化する制御が実行されることになる。
【００６２】
上記のように低温時に排気ガス中のＨＣを吸着するとともに、昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材２７ｂと、排気ガス中の酸素濃度が高いときに酸素を吸蔵するとともに、上記酸素濃度が低下するのに応じて吸蔵した酸素を放出する酸素ストレージ材と、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを酸化して浄化する三元触媒層２７ｃからなる酸化触媒層とを含有するＨＣ吸着触媒２７が排気通路２２に配置されたエンジンの排気浄化装置において、上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときに、酸素ストレージ材から酸素が放出されるように上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度を制御する第１酸素濃度制御手段４３と、上記ＨＣ吸着触媒２７の下流部における排気ガス中の酸素濃度が所定の設定値となるように排気ガス中の酸素濃度を制御する第２酸素濃度制御手段４４とを設けたため、ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを、比較的低温で効率よく酸化して排気ガスを適正に浄化することができる。
【００６３】
すなわち、エンジンの始動後等の低温時に上記ＨＣ吸着材２７ｂに吸着されたＨＣが、昇温に伴ってＨＣ吸着材２７ｂから脱離する運転状態となった場合には、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度を、例えば０．３％以下とするフィードバック制御が上記第１酸素濃度制御手段４３において実行されることにより、上記酸素ストレージ材を構成する酸化セリウムＣｅＯ２が、ＣｅＯ３と、Ｏとに分離して反応性の高い酸素が放出される。このため、上記ＨＣ吸着触媒２７の温度が例えば１５０℃程度の比較的低温で、このＨＣ吸着触媒２７が充分に活性化していない状態においても、上記反応性の酸素を利用した上記三元触媒層２７ｃの触媒作用により、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを、効果的に酸化して適正に浄化することができる。
【００６４】
また、上記第１酸素濃度制御手段４３による酸素濃度制御と併せて、ＨＣ吸着触媒２７の下流部における排気ガス中の酸素濃度を、所定の設定値とするフィードバック制御が上記第２酸素濃度制御手段４４において実行されることにより、上記ＨＣ吸着材から脱離するＨＣに対応した量の酸素が酸素ストレージ材から放出され、この酸素ストレージ材から放出された反応性の高い酸素が酸素を利用した上記酸化触媒層の触媒作用により、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣが適正に浄化されて大気中に放出されるＨＣ量が効果的に低減されることになる。
【００６５】
例えば、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離するＨＣ量に比べ、酸素ストレージ材から放出される酸素量が少ないために、上記第３酸素濃度検出手段２８により検出された排気ガス中の酸素濃度が設定値よりも低いリッチ傾向にあることが確認された場合には、上記ＨＣ吸着触媒２７に導入される排気ガス中の酸素濃度を増大させる制御が上記第２酸素濃度制御手段４４において実行される。このため、上記排気ガス中の酸素濃度が低すぎることによるＨＣ浄化性能の低下を防止し、大気中に放出されるＨＣ量を効果的に低減することができる。
【００６６】
また、上記実施形態では、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１３．５〜１４．５の範囲内として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値とする制御を、上記第１酸素濃度制御手段４３において実行するように構成したため、上記排気ガス中の酸素濃度が低すぎることに起因してＲａｗＨＣおよびＲａｗＣＯの排出量が増大する等の弊害を効果的に防止しつつ、上記排気ガス中の酸素濃度を適度に低下させて酸素ストレージ材から反応性の高い酸素を適正に放出させることができる。したがって、上記ＨＣ吸着触媒２７による排気ガスの浄化性能を適正状態に維持しつつ、上記酸素ストレージ材から反応性の高い酸素を確実に放出させ、この酸素を利用した上記酸化触媒層の触媒作用により、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを比較的低温で適正に浄化できるという利点がある。
【００６７】
特に、上記実施形態では、ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値がリーン傾向にある場合に設定される第２フィードバック係数Ｑｆ／ｂ２を、上記割合に関する値がリッチ傾向にある場合に比べて顕著に変化させるように構成したため（図５参照）、上記排気ガス中の酸素濃度が設定値よりも高くなる傾向となった場合に、この傾向を迅速に抑制して上記酸素ストレージ材から放出される酸素量が低下するという事態の発生を効果的に防止することができる。
【００６８】
また、上記実施形態に示すようにＨＣ吸着触媒２７の下流部における排気ガス中の酸素濃度を検出する出口側の第３酸素濃度検出手段２８を設け、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記出口側の第３酸素濃度検出手段２７の検出値を予め設定された基準値に収束させる制御を、上記第２酸素濃度制御手段４４において実行するように構成した場合には、ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣ量に対応した量の酸素を上記酸素ストレージ材から放出させて上記ＨＣを浄化する制御を適正に実行することができる。
【００６９】
特に、上記実施形態では、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にある場合に設定される第３フィードバック係数Ｑｆ／ｂ３を、上記ＨＣの脱離が完了した運転状態にある場合に比べ、顕著に変化させるように構成したため（図６参照）、ＨＣ吸着触媒２７が活性化する前に、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣの浄化性能を良好に維持しつつ、ＨＣ吸着触媒２７が活性化した後に、排気ガス中の酸素濃度が大きく変動することに起因したエンジンの出力変化等を抑制できるという利点がある。
【００７０】
さらに、図６に示すマップには、上記第３酸素濃度検出手段２８の検出値Ｏｘ３と基準値Ｏｘ３０との偏差ΔＯｘ３が一定値以内にある場合に、上記第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３が０となる不感帯域が設けられているため、上記基準値Ｏｘ３０を中心として排気ガス中の酸素濃度が頻繁に変化するのを防止することができる。
【００７１】
なお、上記ＨＣ吸着触媒２７の内部における排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を設け、その検出値を予め設定された基準値に収束させる制御を、上記第２酸素濃度制御手段４４により実行するように構成してもよい。また、上記偏差ΔＯｘ２，ΔＯｘ３に対応したフィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２，Ｑｆ／ｂ３をマップから読み出すことにより、第２，３酸素濃度検出手段２６，２８の検出値Ｏｘ２，Ｏｘ３を予め設定された基準値Ｏｘ２０，Ｏｘ３０に収束させるように構成された上記実施形態に代え、上記偏差ΔＯｘ２，ΔＯｘ３に対応したＰＩ制御（比例・積分制御）を実行するようにしてもよい。
【００７２】
また、上記第１，第２酸素濃度制御手段４３，４４において空燃比制御を実行することにより、排気ガス中の酸素濃度を制御するように構成された上記実施形態に代え、電気式スロットル弁１３の開度を調節することにより上記酸素濃度を制御し、あるいは膨張行程で燃料の後噴射を行うように構成されたエンジンにおいて、燃料の後噴射量や噴射時期を調節し、または二次エア供給通路３２からＨＣ吸着触媒２７の上流位置に送り込まれる吸気（二次エア）の供給量を調節する等により、排気ガス中の酸素濃度を制御するように構成してもよい。
【００７３】
上記実施形態に示すように、ＨＣ吸着触媒２７の担体２７ａ上の外層側に、上記ＨＣを酸化する機能を有するパラジウム（Ｐｄ）もしくは白金（Ｐｔ）等の触媒金属を含有した上記三元触媒層２７ｃからなる酸化触媒層を配設するとともに、その内層側に、ＨＣの脱離温度を下げる働きを持つ銀を含浸担持させたβ型ゼオライトからなるＨＣ吸着材２７ｂを配設した場合には、このＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを、排気通路２２中の流排ガスに合流させることなく、上記三元触媒層２７ｃの触媒作用により酸化して効果的に浄化することができるため、大気中に放出されるＨＣ量を効果的に低減できるという利点がある。
【００７４】
さらに、上記実施形態では、酸化セリウム（ＣｅＯ2）等のセリア材からなる酸素ストレージ材を、ＨＣ吸着触媒２７の外層側に配設された上記三元触媒層２７ｃからなる酸化触媒層に含有させることにより、この酸化触媒層の触媒成分と、上記酸素ストレージ材とを近接させて配設したため、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを、上記酸素ストレージ材を構成するセリア材から放出された反応性の高い酸素を利用して効率よく酸化することが可能であり、このＨＣの浄化性能を、より向上させることができる。
【００７５】
なお、上記ＨＣ吸着触媒２７の担体２７ａ上の外層に、パラジウム（Ｐｄ）もしくは白金（Ｐｔ）等の触媒金属を含有させた酸化機能を有する上記三元触媒層２７ｃを配設するとともに、その内層にβ型ゼオライトに銀を含浸担持させ、かつ酸化セリウム（ＣｅＯ2）等のセリア材からなる酸素ストレージ材を、ＨＣ吸着触媒の外層側に配設された上記三元触媒層２７ｃに含有させてなる上記実施形態に代え、上記触媒材料とＨＣ吸着材と酸素ストレージ材とを一体に混合することにより、上記ＨＣ吸着触媒２７を構成してもよい。
【００７６】
上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときに、ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度を検出する入口側の第２酸素濃度検出手段２６の検出信号に応じて上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値がリーン傾向の排気ガス雰囲気にあることが確認された場合に、上記酸素濃度をリッチ側に補正するように構成してもよい。
【００７７】
例えば、図７に示すフローチャートのステップＳ１１で求めた第２酸素濃度検出手段２６の検出値Ｏｘ２と基準値Ｏｘ２０との偏差ΔＯｘ２が予め設定された基準偏差ΔＯｘ２１よりも大きいか否を判定することにより（ステップＳ３１）、図８に示すように、上記第２酸素濃度検出手段２６の検出値Ｏｘ２が基準値Ｏｘ２０よりも所定量以上小さく、ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度が高いリーン傾向にあるか否かを確認する。
【００７８】
上記ステップＳ３１でＹＥＳと判定されて上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値がリーン傾向の排気ガス雰囲気にあることが確認された場合には、補正係数ｋとして１以上の値に設定された係数ｋ１を設定する（ステップＳ３２）。また、ステップＳ３１でＮＯと判定されて上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値がリーン傾向にないことが確認された場合には、補正係数ｋとして１を設定する（ステップＳ３３）。
【００７９】
次いで、上記偏差ΔＯｘ２に対応してマップから読み出された第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２に上記補正係数Ｋを掛け合わせることにより、上記第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２を補正した後（ステップＳ３４）、ステップＳ１３に移行して第３フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ３を設定するための偏差Ｏｘ３を算出する。
【００８０】
上記のようにＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときに、ＨＣ吸着触媒２７の入口側に配設された上記第２酸素濃度検出手段２６の検出信号に応じて上記排気ガス中の酸素濃度がリーン傾向にあることが確認された場合に、この酸素濃度をリッチ側に補正するように構成した場合には、上記排気ガス中の酸素濃度が高いことに起因して上記酸素ストレージ材から放出される酸素量が低下するという事態の発生を防止することができるため、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣの浄化性能を良好状態に維持できるという利点がある。
【００８１】
なお、上記第２酸素濃度検出手段２６の検出信号に応じて上記排気ガス中の酸素濃度が、２％以上となったリーン状態にあることが確認された場合に、燃料の最終噴射量Ｑｐを増量補正するように構成してもよい。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、低温時に排気ガス中のＨＣを吸着するとともに、昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材と、排気ガス中の酸素濃度が高いときに酸素を吸蔵するとともに、上記ＨＣ吸着材が充分に活性化していない状態においても排気ガス中の酸素濃度が低下するのに応じて吸蔵した酸素を放出する酸素ストレージ材と、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを酸化して浄化する酸化触媒層とを含有するＨＣ吸着触媒が排気通路に配置されたエンジンの排気浄化装置において、上記ＨＣ吸着触媒の上流側に配設される三元触媒と、該三元触媒とＨＣ吸着触媒との間に配設されてＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度を検出する入口側酸素濃度検出手段と、ＨＣ吸着触媒の下流側に配設されてＨＣ吸着触媒の内部またはその下流部における排気ガス中の酸素濃度を検出する出口側酸素濃度検出手段とを備え、上記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるときに、酸素ストレージ材から酸素が放出されるように上記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度を制御する第１酸素濃度制御手段と、上記ＨＣ吸着触媒の内部または下流部における排気ガス中の酸素濃度が所定の設定値となるように排気ガス中の酸素濃度を制御する第２酸素濃度制御手段とを備え、上記第１酸素濃度制御手段は、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態で、かつ上記酸素ストレージ材が吸蔵した酸素を放出可能な温度域にあるときに、上記入口側酸素濃度検出手段の検出値に基づいて、上記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室内における平均空燃比Ａ／Ｆを１３．５〜１４．５の範囲内として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する特定値とする制御を実行するとともに、上記入口側酸素濃度検出手段の検出信号に応じて上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、上記特定値に対してリーン傾向の排気ガス雰囲気にあることが確認された場合に、この排気ガス雰囲気をリッチ側に補正する一方、上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、上記特定値に対してリッチ傾向の排気ガス雰囲気にあることが確認された場合にこの排気ガス雰囲気をリーン側に補正し、かつ該リーン側の補正を行う際には、上記リッチ側の補正時に比べて上記酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が顕著に変化するように補正用の制御値を設定するように構成され、上記第２酸素濃度制御手段は、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記出口側酸素濃度検出手段の検出信号に応じて上記ＨＣ吸着触媒の内部またはその下流側における排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を略理論空燃比に収束させる制御を実行するように構成されたため、上記ＨＣ吸着材から脱離するＨＣに対応した量の酸素を酸素ストレージ材から放出させ、この酸素を利用した上記酸化触媒層の触媒作用により、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを比較的低温で酸化することにより、排気ガスを適正に浄化できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジンの排気浄化装置の実施形態を示す説明図である。
【図２】ＨＣ吸着触媒の具体的構成を示す説明図である。
【図３】排気ガス浄化装置の制御動作の前半部を示すフローチャートである。
【図４】排気ガス浄化装置の制御動作の後半部を示すフローチャートである。
【図５】第２フィードバック制御値を設定するためのマップの具体例を示すグラフである。
【図６】第３フィードバック制御値を設定するためのマップの具体例を示すグラフである。
【図７】排気ガス浄化装置の制御動作の後半部の別の例を示すフローチャートである。
【図８】第２酸素濃度検出手段の検出値の変化状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
２２ 排気通路
２６ 第１酸素濃度検出手段（入口側の酸素濃度検出手段）
２７ ＨＣ吸着触媒
２７ｂ ＨＣ吸着材
２７ｃ 三元触媒層（酸化触媒層）
２８ 第２酸素濃度検出手段（出口側の酸素濃度検出手段）
４３ 第１酸素濃度制御手段
４４ 第２酸素濃度制御手段
Claims (2)
- 低温時に排気ガス中のＨＣを吸着するとともに、昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材と、排気ガス中の酸素濃度が高いときに酸素を吸蔵するとともに、上記ＨＣ吸着材が充分に活性化していない状態においても排気ガス中の酸素濃度が低下するのに応じて吸蔵した酸素を放出する酸素ストレージ材と、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを酸化して浄化する酸化触媒層とを含有するＨＣ吸着触媒が排気通路に配置されたエンジンの排気浄化装置において、
上記ＨＣ吸着触媒の上流側に配設される三元触媒と、
該三元触媒とＨＣ吸着触媒との間に配設されてＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度を検出する入口側酸素濃度検出手段と、
ＨＣ吸着触媒の下流側に配設されてＨＣ吸着触媒の内部またはその下流部における排気ガス中の酸素濃度を検出する出口側酸素濃度検出手段とを備え、
上記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるときに、酸素ストレージ材から酸素が放出されるように上記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度を制御する第１酸素濃度制御手段と、
上記ＨＣ吸着触媒の内部または下流部における排気ガス中の酸素濃度が所定の設定値となるように排気ガス中の酸素濃度を制御する第２酸素濃度制御手段とを備え、
上記第１酸素濃度制御手段は、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態で、かつ上記酸素ストレージ材が吸蔵した酸素を放出可能な温度域にあるときに、上記入口側酸素濃度検出手段の検出値に基づいて、上記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室内における平均空燃比Ａ／Ｆを１３．５〜１４．５の範囲内として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する特定値とする制御を実行するとともに、上記入口側酸素濃度検出手段の検出信号に応じて上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、上記特定値に対してリーン傾向の排気ガス雰囲気にあることが確認された場合に、この排気ガス雰囲気をリッチ側に補正する一方、上記排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、上記特定値に対してリッチ傾向の排気ガス雰囲気にあることが確認された場合にこの排気ガス雰囲気をリーン側に補正し、かつ該リーン側の補正を行う際には、上記リッチ側の補正時に比べて上記酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が顕著に変化するように補正用の制御値を設定するように構成され、
上記第２酸素濃度制御手段は、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記出口側酸素濃度検出手段の検出信号に応じて上記ＨＣ吸着触媒の内部またはその下流側における排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を略理論空燃比に収束させる制御を実行するように構成されたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 - 上記ＨＣ吸着触媒の担体上の外層側に酸化触媒層を配設するとともに、その内層側にＨＣ吸着材を配設したことを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
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