JP4586303B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
エンジンの排気浄化装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4586303B2 JP4586303B2 JP2001171686A JP2001171686A JP4586303B2 JP 4586303 B2 JP4586303 B2 JP 4586303B2 JP 2001171686 A JP2001171686 A JP 2001171686A JP 2001171686 A JP2001171686 A JP 2001171686A JP 4586303 B2 JP4586303 B2 JP 4586303B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nox
- oxygen concentration
- exhaust gas
- catalyst body
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載されて排気ガスを浄化する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１１−１９０２１０号公報に示されるように、排気ガス中の各成分間の酸化還元化学論関係において、還元剤に対して酸化剤が多い状態でＮＯｘを化学吸着し、酸化剤に対して還元剤が同量以上の状態で吸着したＮＯｘを接触還元するＮＯｘ吸着触媒を排気通路に配設し、排気ガス中の酸化剤が多い状態をつくって吸着触媒上にＮＯｘを化学吸着させ、次に排気ガス中の還元剤が酸化剤と同量以上の状態を作り、吸着触媒上に吸着したＮＯｘを、還元剤と反応させることによりＮ２に還元して無害化するエンジンの排気ガス浄化装置において、上記ＮＯｘ吸着触媒のＮＯｘ吸着触媒にＳＯｘからなる被毒物が付着することに起因してＮＯｘの吸着性能が劣化したことが確認された場合に、エンジンから排出される排気ガスを、理論空燃比もしくは燃料過剰な状態とし、排気温度を所定以上に所定期間以上に保持することにより、上記ＮＯｘ吸着触媒に付着したＳＯｘを除去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ＮＯｘ吸着材にＳＯｘが付着することによるＳＯｘ被毒に起因してＮＯｘの吸着性能が劣化したことが確認された場合に、エンジンから排出される排気ガスを理論空燃比もしくは燃料過剰な状態、つまり排気ガス中の酸素濃度を通常時よりも減少させる酸素濃度制御を、所定温度領域で所定時間に亘り実行して上記ＮＯｘの吸着性能を改善するようにした場合には、上記触媒体に含有された貴金属に酸素が付着することに起因した触媒性能の劣化、つまり貴金属の酸素被毒を同時に解消することができるという利点がある。
【０００４】
しかし、燃費の向上を目的として、例えばエンジンの高回転・高負荷領域を含むほとんどの運転領域で、混合気の空燃比を高くするように構成された全域リーンバーンエンジン等では、貴金属の酸素被毒に起因した触媒性能の劣化が頻繁に発生するのに対し、ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒に起因したＮＯｘの吸着性能の劣化は、長期間の運転が行われた後に発生し、両者の発生頻度は顕著に相違する。また、上記ＮＯｘ吸着材に付着したＳＯｘを除去するのに要する時間は、上記貴金属に付着した酸素を除去するのに要する時間に比べて極端に長い傾向がある。
【０００５】
このため、上記貴金属の酸素被毒に起因した触媒性能の劣化が発生する度に、燃焼噴射量を通常時よりも増大させる等により排気ガス中の酸素濃度を所定時間に亘って低下させる制御を頻繁に実行した場合には、上記リーンバーンエンジンにおける燃費の改善効果が損なわれるという問題がある。
【０００６】
また、上記公報に示されるように、ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒に起因したＮＯｘの吸着性能の劣化が発生した場合にのみ、上記燃焼噴射量を通常時よりも増大させる等により排気ガス中の酸素濃度を低下させるように構成した場合には、上記貴金属の酸素被毒に起因したＮＯｘの浄化性能の悪化を迅速に解消することができないため、排気ガスの浄化性能が充分に得られないという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、触媒体に含有された貴金属の触媒性能が劣化することに起因した排気ガスの浄化性能の悪化を適正に解消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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、ＮＯｘを還元する貴金属と、排気ガスの酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着し、酸素濃度の低下に伴ってＮＯｘを離脱するＮＯｘ吸着材とを含有する触媒体が排気通路に配設されるとともに、この触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を運転状態に応じて制御する酸素濃度制御手段を備え、少なくともエンジンの高負荷あるいは高回転時に、上記酸素濃度制御手段により、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を基準値以上に制御するように構成されたエンジンの排気浄化装置において、上記触媒体によるＮＯｘの浄化性能が低下した状態にあるかを判定する状態判定手段を備え、該状態判定手段は、上記ＮＯｘの浄化性能の低下が予め設定された触媒の判定基準温度よりも低温領域で発生した場合に、上記貴金属の酸素被毒が発生したと判定する一方、ＮＯｘの浄化性能の低下が予め設定された触媒の判定基準温度よりも高温領域で発生した場合に、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒が発生したと判定し、上記酸素濃度制御手段は、上記貴金属の酸素被毒が発生したと判定され、かつ触媒体の温度が上記酸素被毒の解消に適した温度以上であると判定された場合に、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下に制御することで上記貴金属に付着した酸素を除去する一方、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒が発生したと判定され、かつ触媒体の温度が上記ＳＯｘ被毒の解消に適した温度以上であると判定された場合に、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下に制御することで上記ＮＯｘ吸着材に付着したＳＯｘを除去するように構成したものである。
【０００９】
上記構成によれば、少なくともエンジンの高負荷あるいは高回転時に、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を基準値以上とする制御が実行され、上記触媒体に含有された貴金属が酸素被毒する等により、その触媒性能が劣化したことが上記状態判定手段において確認された場合には、上記触媒体の温度が貴金属の性能改善に適した温度以上となった時点で、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下とする制御が酸素濃度制御手段によって実行されるため、上記貴金属に付着した酸素が適正なタイミングで除去されて排気ガスの浄化性能が改善されることになる。
【００１０】
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ガス浄化装置において、上記酸素濃度制御手段は、ＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う運転状態で、第１期間に亘って上記酸素濃度を基準値以上とした後、この第１時間よりも短い期間に設定された第２期間に亘って上記酸素濃度を所定値以下とすることにより、上記ＮＯｘ吸着材からＮＯｘを脱離させる制御を実行するように構成されたものである。
【００１１】
上記構成によれば、ＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う運転状態で、第１期間に亘って上記触媒体の上流部における排気ガス中の酸素濃度が基準値以上に制御されることにより、上記ＮＯｘ吸着材に所定量のＮＯｘが吸着されるとともに、この第１時間よりも短い期間に設定された第２期間に亘って上記酸素濃度が所定値以下に制御されることにより、上記ＮＯｘ吸着材から脱離したＮＯｘが上記貴金属の触媒作用により還元されて浄化されることになる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、上記請求項１または２記載のエンジンの排気ガス浄化装置において、上記触媒体の下流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備え、上記状態判定手段は、燃焼室内の平均空燃比をリーンに設定する制御状態からリッチに設定する制御状態への移行時に、上記酸素濃度検出手段により検出された排気ガス中の酸素濃度が基準濃度以下のリッチ状態となる時点までの時間が所定値以上であるか否かを判別し、所定値未満であると判別された場合に、上記触媒体によるＮＯｘの浄化性能が低下した状態にあると判定するものある。
【００１３】
上記構成によれば、上記触媒性能の劣化が、触媒体の下流部における排気ガス中の酸素濃度の検出値に基づいて正確に判定されることになる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３の何れかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置において、上記状態判定手段により貴金属の触媒性能が劣化した状態にあると判定された場合に、上記触媒体の温度を上昇させる制御を実行する昇温制御手段を備えたものである。
【００１５】
上記構成によれば、上記状態判定手段により貴金属の触媒性能が劣化した状態にあると判定された場合に、上記触媒体の温度を上昇させる制御が実行されて上記貴金属が性能改善に適した温度となるため、上記貴金属に付着した酸素を除去する制御が迅速に実行されることになる。
【００１６】
【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。
【００１７】
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。
【００１８】
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構成されている。さらに、上記電気スロットル弁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。
【００１９】
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、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。
【００２０】
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。また、上記排気通路２２には、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、排気ガスを浄化する触媒体２５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２酸素濃度検出手段２６とが配設されている。
【００２１】
上記第１，第２酸素濃度検出手段２４，２６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値が、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は、上記第１，第２酸素濃度検出手段２４，２６の出力値が０．４５Ｖとなり、排気ガス中の酸素濃度が、上記理論空燃比の燃焼状態に相当する値よりもリーンの場合、つまり酸素濃度が低いときには、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、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。
【００２２】
また、上記触媒体２５は、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２５ａと、この担体２５ａに形成された貫通孔の壁面に担持されたＮＯｘ吸着材層２５ｂと、その表面にコーティングされる等により担持された触媒材層２５ｃとにより構成されている。
【００２３】
上記ＮＯＸ吸着材層２５ｂは、例えば活性アルミナ等に、Ｒｈ成分からなる貴金属と、ＮＯｘ吸着材として機能を有するＫ等のアルカリ金属もしくはＢａ等のアルカリ土類または希土類等とを担持させてなり、上記ＮＯｘ吸着材がＮＯｘを化学吸着または化学結合により吸着するように構成されている。また、上記触媒材層２５ｃは、ゼオライト等からなる担持母材に、Ｐｔ成分またはＲａ成分等からなる貴金属を担持させてなり、この貴金属の触媒作用により上記ＮＯｘ吸着材から脱離したＮＯｘおよび排気ガス中のＮＯｘを還元して浄化するように構成されている。
【００２４】
なお、上記ゼオライト等からなる担持母材にＰｔ成分またはＲａ成分等からなる貴金属を担持させてなる触媒材と、活性アルミナ等にＮＯｘ吸着材として機能を有するＫ等のアルカリ金属もしくはＢａ等のアルカリ土類または希土類等とを担持させてなるＮＯｘ吸着材とを一体に混合することにより、上記触媒体２５を構成してもよい。
【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等により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から上記触媒体２５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２酸素濃度検出手段２４，２６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量および噴射時期を調節する等により上記触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を制御する酸素濃度制御手段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、上記触媒体２５の温度および浄化性能等を判定する状態判定手段４２とが設けられている。
【００２９】
上記酸素濃度制御手段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。具体的には、通常の運転時に、エンジンの高負荷あるいは高回転時を含む略全ての運転領域で、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、理論空燃比よりも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。
【００３０】
また、酸素濃度制御手段４０は、上記状態判定手段４２において触媒体２５のＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う温度領域、例えば２００℃〜５００℃の範囲内にあることが確認された場合に、上記平均空燃比を理論空燃比よりもリーンに設定して上記触媒体２１に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以上にする制御を、エンジンの運転状態に対応して設定された第１時間に亘って実行した後、上記平均空燃比を理論空燃比またはそれよりもややリッチにして上記触媒体２１に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下にする制御を、エンジンの運転状態に対応して設定された第２時間に亘って実行するように構成されている。これにより、上記第１時間内においてＮＯｘ吸着材層２５ｂに吸着されたＮＯｘが、上記第２時間内で脱離することになる。
【００３１】
そして、上記状態判定手段４２において、触媒体２５によるＮＯｘの浄化性能が劣化した状態にあると判定された場合、つまり上記触媒材層２５ｃの貴金属が酸素被毒し、あるいは上記ＮＯｘ吸着材層２５ｂのＮＯｘ吸着材がＳＯｘ被毒した状態にあることが確認された場合には、上記酸素濃度制御手段４０により、燃焼室４内における混合気の平均空燃比を理論空燃比またはそれよりもややリッチに設定して上記貴金属の酸素被毒およびＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒を解消する制御が、それぞれ所定の温度域で所定時間に亘り実行されるようになっている。
【００３２】
すなわち、上記酸素濃度制御手段４０は、状態判定手段４２において触媒体２５によるＮＯｘの浄化性能が劣化した状態にあると判定された場合に、上記触媒体２５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する制御を実行するように構成されている。
【００３３】
このようにして上記触媒体２５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、上記触媒体２５の触媒材層２５ｃに含有された貴金属に付着した酸素が除去され、あるいは上記触媒体２５のＮＯｘ吸着材層２５ｂのＮＯｘ吸着材に付着したＳＯｘが除去されるようになっている。
【００３４】
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に制御するように構成されている。また、上記点火時期制御手段４１は、上記状態判定手段４２において、触媒体２５によるＮＯｘの浄化性能が劣化した状態にあると判定された場合に、点火時期を上記ＭＢＴよりも所定量だけリタードさせることにより、上記触媒体２５の温度を上昇させる温度上昇手段としての機能を有している。
【００３５】
上記状態判定手段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触媒体２５の温度を推定し、この触媒温度の推定値に基づいて上記触媒体２５のＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う温度領域にあるか否か判定し、この判定データを上記酸素濃度制御手段４０に出力するように構成されている。なお、上記排気通路２２等に配設された温度計の検出値に基づいて上記触媒体２５の温度を推定し、あるいは上記触媒体２５の下流側に配設された第２酸素濃度検出手段２６の検出信号に応じて上記ＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う温度領域にあるか否か判定するようにしてもよい。
【００３６】
また、上記状態判定手段４２は、第２酸素濃度検出手段２６により検出された触媒体２５の下流部における排気ガス中の酸素濃度に基づき、触媒体２５の貴金属が酸素被毒し、あるいは上記ＮＯｘ吸着材がＳＯｘ被毒する等により、上記貴金属の触媒性能またはＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸着力が劣化した状態にあるか否かを判定するように構成されている。
【００３７】
上記ＥＣＵ３４の状態判定手段４２において実行されるエンジンの運転状態の判定制御を、図３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）、燃焼室４内の平均空燃比をリーン状態に制御する第１時間ＴＬＮＯ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Ｓ２）。
【００３８】
上記マップは、エンジンが高負荷・高回転の運転状態にある程、上記第１時間ＴＬＮＯが短い値となるように、エンジン出力とエンジン回転数とをパラメータとして設定されている。すなわち、エンジンが高負荷・高回転の運転状態にある場合には、ＮＯｘの排出量が多くなって上記ＮＯｘ吸着材に吸着されるＮＯｘが飽和量となる時間が短くなる傾向があるため、これに対応してエンジン出力が高く、かつエンジン回転数が高い程、上記第１時間ＴＬＮＯが短い値に設定されるようになっている。
【００３９】
次いで、上記第１時間ＴＬＮＯ内にあるか否かを判定するタイマーの計測時間ＴＬＮの値を１だけインクリメントした後（ステップＳ３）、上記計測時間ＴＬＮが第１時間ＴＬＮＯ以上であるか否かを判定することにより（ステップＳ４）、上記タイマーがタイムアップしたか否かを確認する。
【００４０】
上記ステップＳ４でＹＥＳと判定されて上記第１時間ＴＬＮＯが経過したことが確認された場合には、上記ＮＯｘ吸着材からＮＯｘを放出させる運転状態となったことを示すＮＯｘパージフラグＦＮＯを、１にセットした後（ステップＳ５）、上記タイマーのカウント値ＴＬＮを０にリセットする（ステップＳ６）。なお、ステップＳ５でＮＯと判定されて上記第１時間ＴＬＮＯが経過していないことが確認された場合には、上記ＮＯｘパージフラグＦＮＯを、０にリセットした後（ステップＳ７）、リターンする。
【００４１】
次いで、上記状態判定手段４２において実行される触媒体２５の浄化性能の判定制御を、図４および図５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Ｓ１１）、エンジン始動後に計測された時間経過および運転履歴または排気通路２２配設された温度計の検出値等に基づいて上記触媒体２５の温度ＴＣＡＴを推定する（ステップＳ１２）。
【００４２】
その後、上記状態判定手段４２において推定された触媒体２５の温度ＴＣＡＴが、２００℃程度の下限値ＴＣＡＴＬから５００℃程度の上限値ＴＣＡＴＨまでの範囲内にあるか否かを判定することにより（ステップＳ１３）、上記ＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う温度領域にあるか否かを確認する。このステップＳ１３でＮＯと判定されてＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う温度領域にないことが確認された場合には、そのままリターンする。
【００４３】
上記ステップＳ１３でＹＥＳと判定されてＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う温度領域にあることが確認された場合には、上記ＮＯｘパージフラグＦＮＯが０から１にセットされた直後の運転状態にあるか否かを判定し（ステップＳ１４）、ＹＥＳと判定された場合には、上記触媒体２５の浄化性能が劣化したか否かを判定するためのタイマーのカウント値ＴＤＭを、１だけインクリメントする（ステップＳ１５）。
【００４４】
次いで、上記触媒体２５の下流部に配設された上記第２酸素濃度検出手段２６によって検出された酸素濃度Ｏｘが、予め設定された基準濃度Ｏｘｏよりも小さいか否かを判定することにより（ステップＳ１６）、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、基準空燃比の排気ガス雰囲気よりもリッチ状態となったか否かを判別する。
【００４５】
上記ステップＳ１６でＮＯと判定され、触媒体２５の下流部における排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが、基準濃度Ｏｘｏ以下のリーン状態にあることが確認された場合には、そのままリターンして上記制御動作を繰り返す。この場合、上記ステップＳ１４でＮＯと判定された後、上記カウント値ＴＤＭをカウントするタイマーのカウント状態にあるか否かが判定される（ステップＳ１７）。
【００４６】
上記ステップＳ１７でＹＥＳと判定されて上記浄化性能が劣化したか否かを判定する制御状態にあることが確認された場合には、上記ステップＳ１５に移行して上記カウント値ＴＤＭを１だけインクリメントした後、上記ステップＳ１６で上記触媒体２５の下流部における排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが、基準濃度Ｏｘｏ以下のリッチ状態となったか否かを判別する。なお、上記ステップＳ１７でＮＯと判定されて上記タイマーのカウント状態にないこと、つまり上記浄化性能が劣化したか否かを判定する制御状態にないことが確認された場合には、そのままリターンする。
【００４７】
そして、上記ステップＳ１６でＹＥＳと判定されて上記排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが、基準濃度Ｏｘｏ以下のリッチ状態となったことが確認された時点で、上記タイマーのカウント値ＴＤＭが、予め設定された判定値ＴＤＭＯよりも小さいか否かを判定することにより（ステップＳ１８）、上記触媒体２５の浄化性能が劣化した状態にあるか否かを判別する。
【００４８】
すなわち、図６（Ａ）に示すように、上記ＮＯｘパージフラグＦＮＯが１にセットされた時点ｔ１から、燃焼室４内の平均空燃比をリーンに設定する制御状態からリッチに設定する制御状態に移行すると、上記触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度が低下することにより、上記ＮＯｘ吸着材に吸着されたＮＯｘが脱離するとともに、このＮＯｘが還元されて酸素が放出される。このため、上記触媒体２５の浄化性能が正常であれば、図６（Ｂ）の実線で示すように、上記の時点ｔ１から上記排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが基準濃度Ｏｘｏ以下のリッチ状態となる時点ｔ２までの時間Δｔが所定値以上となるため、この時間Δｔに基づいて上記触媒体２５の浄化性能が劣化した状態にあるか否かを判別することができる。
【００４９】
上記ステップＳ１８でＮＯと判定され、上記タイマーのカウント値ＴＤＭが予め設定された判定値ＴＤＭＯよりも大きいこと、つまり上記触媒体２５によるＮＯｘの浄化性能が正常であるために、上記ＮＯｘパージフラグＦＮＯが０から１にセットされた時点ｔ１から上記排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが基準濃度Ｏｘｏ以下のリッチ状態となる時点ｔ２までの時間Δｔが、所定値以上であることが確認された場合には、そのままリターンする。
【００５０】
これに対して上記ステップＳ１８でＹＥＳと判定され、触媒体２５の浄化性能が劣化しているため、図６（Ｂ）の破線で示すように、上記時点ｔ１から上記排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが基準濃度Ｏｘｏ以下のリッチ状態となる時点ｔ２′までの時間Δｔ′が、所定値未満であることが確認された場合には、上記触媒温度ＴＣＡＴが、予め２５０℃程度に設定された判定基準温度ＴＣＡＴ１よりも低いか否かを判定することにより（ステップＳ１９）、上記浄化性能の劣化が、貴金属の酸素被毒によるものか否かを判別する。
【００５１】
すなわち、上記触媒体２４の浄化性能が正常である場合には、図７の実線に示すように、上記触媒度ＴＣＡＴが、２００℃程度の下限値ＴＣＡＴＬ以上となってＮＯｘの脱離が開始した直後から、ＮＯｘの浄化率が上昇するとともに、上記ＮＯｘ吸着材に吸着されたＮＯｘの脱離が完了した時点でＮＯｘの浄化率が低下し、この時点では上記触媒温度ＴＣＡＴが所定値に上昇した状態にある。
【００５２】
これに対して、上記貴金属の酸素被毒が発生した場合には、図７の破線ａに示すように、上記ＮＯｘ吸着材からＮＯｘの脱離が開始された時点から所定時間が経過して上記触媒温度ＴＣＡＴがある程度上昇した時点で、ＮＯｘの浄化率が上昇することになる。一方、上記ＮＯｘ吸着材がＳＯｘ被毒した場合には、ＮＯｘ吸着材に吸着されるＮＯｘ量が減少するため、図７の破線ｂに示すように、上記ＮＯｘ吸着材からのＮＯｘの脱離が正常時に比べて早期に完了し、上記触媒温度ＴＣＡＴの高温領域でＮＯｘの浄化率が低下する傾向がある。したがって、上記ＮＯｘの浄化率の低下が、２０５℃程度の判別基準温度ＴＣＡＴ１よりも低い低温領域で発生したか否かを判別することにより、上記浄化率の低下が貴金属の酸素被毒によるものか、ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒によるものかを判別することが可能である。
【００５３】
そして、上記ステップＳ１９でＹＥＳと判定されて上記触媒体２５の浄化性能の劣化が、上記判別基準温度ＴＣＡＴ１よりも低い低温領域で発生したことが確認された場合には、前回に貴金属の酸化被毒を改善する制御が実行された時点から、所定時間が経過した状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２０）。このステップＳ２０でＹＥＳと判定された場合、つまり前回に貴金属の酸化被毒を改善する制御が実行された時点から所定時間が経過した状態にあって、上記ＮＯｘの浄化率の低下が、貴金属の酸化被毒に起因する可能性が高いと推定される場合には、この貴金属の酸素被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＭを１にセットするとともに（ステップＳ２１）、上記タイマーのカウント値ＴＤＭを、０にリセットした後（ステップＳ２２）、リターンする。
【００５４】
一方、上記ステップＳ１９でＮＯと判定されて上記触媒温度ＴＣＡＴが、予め２５０℃程度に設定された判定基準温度ＴＣＡＴ１よりも高い状態で、上記浄化性能の劣化が発生したことが確認された場合には、上記触媒体２５の浄化性能の劣化が、上記貴金属の酸化被毒に起因するものではなく、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒によるものであると推定して、これを改善すべき状態にあることを示すフラグＦＳを１にセットした後（ステップＳ２３）、上記ステップＳ２２に移行して上記タイマーのカウント値ＴＤＭを、０にリセットする。また、上記ステップＳ２０でＮＯと判定されて前回に貴金属の酸素被毒を改善する制御が実行された時点からあまり時間が経過していないにも拘わらず、上記ステップＳ１９でＹＥＳと判定されて上記触媒体２５の浄化性能の劣化が生じた状態にあることが確認された場合には、該浄化性能の劣化が、貴金属の酸素被毒によるものではなく、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒によるものであると推定して、上記ステップＳ２３に移行し、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＳを１にセットする。
【００５５】
上記制御が実行されることにより、ＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う運転時に、上記貴金属の酸素被毒またはＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒に起因した浄化性能の低下が発生したか否かが、上記状態判定手段４２において適正に判定されることになる。
【００５６】
次いで、上記酸素濃度制御手段４０において実行される酸素濃度制御を、図８および図９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、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Ｓ３１）、エンジン始動後に計測された時間経過および運転履歴または排気通路２２配設された温度計の検出値等に基づいて上記触媒体２５の温度ＴＣＡＴを推定する（ステップＳ３２）。
【００５７】
次いで、上記ＮＯｘパージフラグＦＮＯが１にセットされているか否かを判定し（ステップＳ３３）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ＮＯｘ吸着材に吸着されたＮＯｘを脱離させるのに要する第２時間ＴＮＯ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Ｓ３４）。
【００５８】
上記マップは、エンジンが高負荷・高回転の運転状態にある程、上記第２時間ＴＮＯが短い値となるように、エンジン出力とエンジン回転数とをパラメータとして設定されている。すなわち、エンジンが高負荷・高回転の運転状態でＮＯｘの排出量が多い場合には、これに対応して上記第２時間ＴＮＯが短い値に設定されるようになっている。
【００５９】
一方、上記ステップＳ３３でＮＯと判定されてＮＯｘパージフラグＦＮＯが０にリセットされていることが確認された場合には、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＳが１にセットされているか否かを判定し（ステップＳ３５）、ＹＥＳと判定された場合には、触媒温度ＴＣＡＴが、上記ＳＯｘ被毒の改善に適した温度ＴＣＡＴ２、例えば５００℃よりも高いか否かを判定する（ステップＳ３６）。このステップＳ３６でＹＥＳと判定されて触媒温度ＴＣＡＴがＳＯｘ被毒の改善に適した温度ＴＣＡＴ２よりも高いことが確認された場合には、例えば１分〜１０分程度に設定されたＳＯｘ被毒改善の実行時間Ｔｓをセットする（ステップＳ３７）。
【００６０】
また、上記ステップＳ３５でＮＯと判定されてＳＯｘ被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＳが０にリセットされていることが確認された場合には、貴金属の酸素被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＭが１にセットされているか否かを判定し（ステップＳ３８）、ＹＥＳと判定された場合には、触媒温度ＴＣＡＴが、上記酸素被毒の改善に適した温度ＴＣＡＴ３、例えば４５０℃よりも高いか否かを判定する（ステップＳ３９）。このステップＳ３９でＹＥＳと判定されて触媒温度ＴＣＡＴが、酸素被毒の改善に適した温度ＴＣＡＴ３よりも高いことが確認された場合には、例えば０．５秒〜３０秒程度に設定された酸素被毒の改善制御の実行時間ＴＭをセットする（ステップＳ４０）。
【００６１】
次いで、上記酸素濃度制御手段４０による酸素濃度制御の実行時間を計測するタイマーのカウント値ＴＲを１だけインクリメントした後（ステップＳ４１）、このカウント値ＴＲが、上記第２時間ＴＮＯとなったか否かを判定する（ステップＳ４２）。このステップＳ４１でＹＥＳと判定されて上記ＮＯｘ吸着材に吸着されたＮＯｘを脱離させる制御の実行時間、つまり上記第１時間ＴＬが経過したことが確認された場合には、上記タイマーのカウント値ＴＲを０にリセットした後（ステップＳ４３）、下記ステップＳ５３に移行して燃焼室内全体の平均空燃比を、理論空燃比よりもリーンに設定する通常のリーンバーン制御を実行する。
【００６２】
上記ステップＳ４２でＮＯと判定されて上記第２時間ＴＮＯが経過していないことが確認された場合には、上記タイマーのカウント値ＴＲが、上記ＳＯｘ被毒改善の実行時間ＴＳとなったか否かを判定する（ステップＳ４４）。このステップＳ４４でＹＥＳと判定されて上記ＳＯｘ被毒を改善する制御の実行時間ＴＳが経過したことが確認された場合には、上記ＳＯｘ被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＳを０にリセットした後（ステップＳ４５）、上記ステップＳ５３に移行する。
【００６３】
また、上記ステップＳ４４でＮＯと判定されて上記ＳＯｘ被毒を改善する制御の実行時間ＴＳが経過していないことが確認された場合には、上記タイマーのカウント値ＴＲが、上記酸素被毒改善の実行時間ＴＭとなったか否かを判定する（ステップＳ４６）。このステップＳ４６でＹＥＳと判定されて上記酸素被毒を改善する制御の実行時間ＴＭが経過したことが確認された場合には、上記酸素被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＭを０にリセットした後（ステップＳ４７）、上記ステップＳ５３に移行する。
【００６４】
上記ステップＳ４６でＮＯと判定されて上記酸素被毒を改善する制御の実行時間ＴＳが経過していないことが確認された場合には、上記触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を、１．０％以下、好ましくは０．５％以下とする制御を実行するための燃料噴射量Ｑλ、噴射時期Ｉλおよびスロットル弁開度Ｔｖλを設定する（ステップＳ４８）。
【００６５】
そして、上記スロットル弁開度Ｔｖλ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を駆動した後（ステップＳ４９）、燃料の噴射時期となったか否かを判定し（ステップＳ５０）、ＹＥＳと判定された時点で、上記最終噴射量Ｑλ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ことにより、（ステップＳ５１）、燃焼室全体の平均空燃比を理論空燃比またはそれよりもリッチ状態とする。
【００６６】
これに対して上記ステップＳ３８でＮＯと判定され、上記ＮＯｘパージフラグＦＮＯ、ＳＯｘ被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＳおよび酸素被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＭが、全て０にリセットされていることが確認された場合には、上記タイマーのカウント値ＴＲを０にリセットする（ステップＳ５２）。そして、燃焼室内全体の平均空燃比を、理論空燃比よりもリーンに設定する通常のリーンバーン制御を実行するための燃料噴射量Ｑｂ、噴射時期Ｉｂおよびスロットル弁開度Ｔｖｂを、予め設定されたマップから読み出して設定した後（ステップＳ５３）、上記ステップＳ４９に移行する。
【００６７】
上記燃料噴射量Ｑｂおよびスロットル弁開度Ｔｖｂは、それぞれエンジン負荷および回転数に基づいて設定され、エンジンの負荷が高く、かつ回転数が高いほど、上記燃料噴射量およびスロットル弁開度が大きな値に設定される。また、エンジン負荷および回転数が極めて高い運転状態において、燃焼室４内の平均空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように上記燃料噴射量Ｑｂおよびスロットル弁開度Ｔｖｂが設定されるとともに、排気ガス温度が過度に上昇することによる触媒体２５の溶損等を防止するため、吸入空気量を増大させて触媒体２５を冷却するようになっている。
【００６８】
上記制御が実行されることにより、通常の運転時には、上記第１酸素濃度検出手段２４の検出値に応じ、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、燃焼室全体の平均空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比よりもリーン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とする空燃比制御が実行され、これによってエンジン出力の低下が防止されるとともに、燃費が向上することになる。
【００６９】
また、上記ＮＯＸ吸着材層２５ｂに吸着されたＮＯｘを脱離させる制御の実行時、貴金属の酸素被毒を改善する制御の実行時またはＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒を改善する制御の実行時には、上記第１酸素濃度検出手段２４の検出値に基づき、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制御が、それぞれ所定の温度領域で設定時間に亘って実行されることになる。
【００７０】
次に、上記点火時期制御手段４１により実行される点火時期制御を図１０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Ｓ６１）、エンジンの運転状態に対応した基本点火時期θｂを、予め設定されたマップから読み出す等により設定する（ステップＳ６２）。
【００７１】
その後、上記ＳＯｘ被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＳが１にセットされているか否かを判定し（ステップＳ６３）、ＮＯと判定された場合には上記酸素被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＭが１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ６４）。上記ステップＳ６３，６４の何れかにおいてＹＥＳと判定された場合には、上記点火時期をリタード補正するためのリタード補正値θｃを、図外のマップから読み出してセットする（ステップＳ６５）。
【００７２】
また、上記ステップＳ６３，６４においてそれぞれＮＯと判定され、上記ＳＯｘ被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＳおよび上記酸素被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＭが、それぞれ０にリセットされていることが確認された場合には、上記リタード補正値θｃを０にリセットする（ステップＳ６６）。
【００７３】
次いで、上記基本点火時期θｂと、リタード補正値θｃとに基づいて最終点火時期θｔを算出した後（ステップＳ６７）、点火時期となったか否かを判定し（ステップＳ６８）、ＹＥＳと判定された時点で、点火回路５に点火信号を出力する（ステップＳ６９）。
【００７４】
上記制御が実行されることにより、上記ＳＯｘ被毒を改善または上記酸素被毒を改善するために、上記触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下とする制御を実行する際には、上記点火時期をリタードさせる制御が上記点火時期制御手段４１からなる昇温制御手段により実行され、排気通路２２に導出される排気ガスの温度が高められることになる。
【００７５】
上記のように貴金属を含有する触媒体２５が排気通路２２に配設されるとともに、この触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を運転状態に応じて制御する酸素濃度制御手段４０を備え、少なくともエンジンの高負荷あるいは高回転時に、上記酸素濃度制御手段４０により、上記触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を基準値以上に制御するように構成されたエンジンの排気浄化装置において、上記触媒体２５の状態を判定する状態判定手段４２を備え、この状態判定手段４２によって上記貴金属の触媒性能が劣化した状態にあると判定され、かつ触媒体２５の温度が貴金属の性能改善に適した温度以上であると判定された場合に、上記酸素濃度制御手段４０により、上記触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下に制御するように構成したため、上記触媒体２５に含有された貴金属が酸素被毒する等により、その触媒性能が劣化したことが上記状態判定手段４２において確認された場合に、上記貴金属に付着した酸素を適正なタイミングで除去して排気ガスの浄化性能を改善することができる。
【００７６】
すなわち、エンジンの高負荷・高回転領域を含むほとんどの運転領域で、燃焼室４内の平均空空燃比を理論空燃比よりも高くするように構成されたエンジン、例えば全域リーンバーンエンジン等においては、貴金属に酸素が付着することに起因した触媒性能の低下が頻繁に発生する。例えば上記触媒体２５の触媒材層２５ｃに含有されたＲｈからなる貴金属は、ＮＯｘ等の還元能力が優れているという利点を有する反面、酸素と結合して触媒性能が低下し易い傾向がある。
【００７７】
そして、通常の運転状態では、上記貴金属の酸素被毒を改善することができないが、上記貴金属の酸素被毒が発生したことが確認され、かつ上記触媒体２５の温度が貴金属の性能改善に適した温度以上となったことが確認された時点で、上記触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下とする制御を酸素濃度制御手段４０によって実行することにより、上記貴金属に付着した酸素を短時間で除去することができる。したがって、上記貴金属の酸素被毒を改善するための時間を最小限して燃費が悪化するのを防止しつつ、上記貴金属が酸素被毒することに起因した触媒性能の低下を迅速に改善することにより、ＮＯｘを確実に還元して大気中に放出されるＮＯｘ量を効果的に低減することができるという利点がある。
【００７８】
また、上記実施形態に示すように、排気ガスの酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着するとともに、酸素濃度の低下に伴ってＮＯｘを脱離するＮＯｘ吸着材を含有する触媒体２５を備えるとともに、ＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う運転状態で、第１期間に亘って上記酸素濃度を基準値以上とした後、この第１時間よりも短い期間に設定された第２期間に亘って上記酸素濃度を所定値以下に制御することにより、上記ＮＯｘ吸着材からＮＯｘを脱離させるように構成されたエンジンでは、このＮＯｘ吸着材から脱離した大量のＮＯｘを上記貴金属の触媒作用により還元して浄化することができないと、上記脱離時にＮＯｘが集中的に排出されるため、上記構成を採用することによる効果が顕著に得られるという利点がある。
【００７９】
さらに、上記実施形態では、ＮＯｘ吸着材からＮＯｘが脱離される運転状態にあり、かつ触媒体の温度が、予め２５０℃程度に設定された判定基準温度よりも低いと上記状態判定手段４２において判定された場合に、上記貴金属によるＮＯｘの還元性能に基づいて上記貴金属の触媒性能が劣化したか否かを判定するように構成したため、触媒体２５の温度が比較的低い場合に発生する上記貴金属の酸素被毒に起因した触媒性能の低下を、上記状態判定手段４２において正確に判定することができ、この判定結果に応じて上記貴金属に付着した酸素の除去を適正なタイミングで実行することができる。
【００８０】
すなわち、上記ＮＯｘ吸着材を含有する触媒体２５を備えたエンジンでは、ＮＯｘ吸着材にＳＯｘが付着することに起因したＳＯｘ被毒が発生した場合においても、上記触媒体２５によるＮＯｘの浄化性能が低下することになるが、上記ＳＯｘ被毒に起因した浄化性能の低下は、通常４５０℃程度の高温領域で顕著に検出されるため、上記浄化性能の低下が低温領域で発生したか否かを確認することにより、貴金属の酸素被毒に起因した触媒性能の低下を、上記状態判定手段４２において正確に判定することができる。
【００８１】
また、上記実施形態に示すように、触媒体２５の下流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２６を設け、この酸素濃度検出手段２６により検出された排気ガス中の酸素濃度に応じて上記貴金属の触媒性能が劣化したか否かを上記状態判定手段４２において判定するように構成した場合には、上記貴金属が酸素被毒することに起因した触媒性能の劣化を、上記酸素濃度検出手段２６の検出値に基づいて正確に判定できるという利点がある。
【００８２】
なお、上記実施形態に代え、エンジンの運転履歴に基づき、例えば触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を第１時間に亘り基準値以上とする制御が、どの程度繰り返されたか等の運転履歴に基づき、上記貴金属が酸素被毒することに起因して触媒性能が劣化しているか否かを、上記状態判定手段４２において判定するように構成してもよく、この場合には、上記貴金属が酸素被毒を状態判定手段４２において容易かつ適正に判定できるという利点がある。
【００８３】
また、上記実施形態に示すように、状態判定手段４２により貴金属の触媒性能が劣化した状態にあると判定された場合に、上記触媒体２５の温度を上昇させる制御を、上記点火時期制御手段４１からなる昇温制御手段によって実行するように構成した場合には、上記貴金属の酸素被毒を改善するのに適した温度に上記触媒体２５を早期に昇温させて上記酸素被毒の改善制御を実行することができるため、上記貴金属の酸素被毒に起因した浄化性能の低下状態が、長期間に亘って継続されるのを防止できるという利点がある。
【００８４】
なお、上記点火時期制御手段４１からなる昇温制御手段によって点火時期のリタード制御を実行することにより、触媒体２５の温度を上昇させるように構成した上記実施形態に代え、図外のアイドル回転数制御手段によるアイドル回転数制御の目標回転数を上昇させ、あるいは上記二次エア供給通路３２から触媒体２５の上流位置に送り込まれる吸気（二次エア）の供給量を調節し、または上記電気式スロットル弁１３の開度を調節する等により、上記触媒体２５の温度を上昇させるように構成してもよい。
【００８５】
また、上記酸素濃度制御手段４０によって燃焼室４内の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から触媒体２５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。
【００８６】
さらに、上記実施形態では、火花点火式のガソリンエンジンについて本発明を適用した例について説明したが、ディーゼルエンジンについても本発明を適用可能である。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ＮＯｘを還元する貴金属と、排気ガスの酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着し、酸素濃度の低下に伴ってＮＯｘを離脱するＮＯｘ吸着材とを含有する触媒体が排気通路に配設されるとともに、この触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を運転状態に応じて制御する酸素濃度制御手段を備え、少なくともエンジンの高負荷あるいは高回転時に、上記酸素濃度制御手段により、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を基準値以上に制御するように構成されたエンジンの排気浄化装置において、上記触媒体によるＮＯｘの浄化性能が低下した状態にあるかを判定する状態判定手段を備え、該状態判定手段は、上記ＮＯｘの浄化性能の低下が予め設定された触媒の判定基準温度よりも低温領域で発生した場合に、上記貴金属の酸素被毒が発生したと判定する一方、ＮＯｘの浄化性能の低下が予め設定された触媒の判定基準温度よりも高温領域で発生した場合に、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒が発生したと判定し、上記酸素濃度制御手段は、上記貴金属の酸素被毒が発生したと判定され、かつ触媒体の温度が上記酸素被毒の解消に適した温度以上であると判定された場合に、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下に制御することで上記貴金属に付着した酸素を除去する一方、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒が発生したと判定され、かつ触媒体の温度が上記ＳＯｘ被毒の解消に適した温度以上であると判定された場合に、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下に制御することで上記ＮＯｘ吸着材に付着したＳＯｘを除去するように構成したため、上記触媒体に含有された貴金属が酸素被毒する等により、その触媒性能が劣化したことが上記状態判定手段において確認された場合に、上記貴金属に付着した酸素を適正なタイミングで除去して排気ガスの浄化性能を改善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】 触媒体の具体的構成を示す説明図である。
【図３】 エンジンの運転状態の判定制御を示すフローチャートである。
【図４】 触媒体の浄化性能の判定制御の前半部を示すフローチャートである。
【図５】 触媒体の浄化性能の判定制御の後半部を示すフローチャートである。
【図６】 触媒体の浄化性能の判定制御動作を示すタイムチャートである。
【図７】 触媒体の温度とＮＯｘの浄化率の変化状態との対応関係を示すグラフである。
【図８】 酸素濃度の制御動作の前半部を示すフローチャートである。
【図９】 酸素濃度の制御動作の後半部を示すフローチャートである。
【図１０】 点火時期制御の具体例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２２ 排気通路
２５ 触媒体
２５ｂ ＮＯｘ吸着材層
２５ｃ 触媒材層
４０ 酸素濃度制御手段
４１ 点火時期制御手段（昇温制御手段）
４２ 状態判定手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載されて排気ガスを浄化する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１１−１９０２１０号公報に示されるように、排気ガス中の各成分間の酸化還元化学論関係において、還元剤に対して酸化剤が多い状態でＮＯｘを化学吸着し、酸化剤に対して還元剤が同量以上の状態で吸着したＮＯｘを接触還元するＮＯｘ吸着触媒を排気通路に配設し、排気ガス中の酸化剤が多い状態をつくって吸着触媒上にＮＯｘを化学吸着させ、次に排気ガス中の還元剤が酸化剤と同量以上の状態を作り、吸着触媒上に吸着したＮＯｘを、還元剤と反応させることによりＮ２に還元して無害化するエンジンの排気ガス浄化装置において、上記ＮＯｘ吸着触媒のＮＯｘ吸着触媒にＳＯｘからなる被毒物が付着することに起因してＮＯｘの吸着性能が劣化したことが確認された場合に、エンジンから排出される排気ガスを、理論空燃比もしくは燃料過剰な状態とし、排気温度を所定以上に所定期間以上に保持することにより、上記ＮＯｘ吸着触媒に付着したＳＯｘを除去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ＮＯｘ吸着材にＳＯｘが付着することによるＳＯｘ被毒に起因してＮＯｘの吸着性能が劣化したことが確認された場合に、エンジンから排出される排気ガスを理論空燃比もしくは燃料過剰な状態、つまり排気ガス中の酸素濃度を通常時よりも減少させる酸素濃度制御を、所定温度領域で所定時間に亘り実行して上記ＮＯｘの吸着性能を改善するようにした場合には、上記触媒体に含有された貴金属に酸素が付着することに起因した触媒性能の劣化、つまり貴金属の酸素被毒を同時に解消することができるという利点がある。
【０００４】
しかし、燃費の向上を目的として、例えばエンジンの高回転・高負荷領域を含むほとんどの運転領域で、混合気の空燃比を高くするように構成された全域リーンバーンエンジン等では、貴金属の酸素被毒に起因した触媒性能の劣化が頻繁に発生するのに対し、ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒に起因したＮＯｘの吸着性能の劣化は、長期間の運転が行われた後に発生し、両者の発生頻度は顕著に相違する。また、上記ＮＯｘ吸着材に付着したＳＯｘを除去するのに要する時間は、上記貴金属に付着した酸素を除去するのに要する時間に比べて極端に長い傾向がある。
【０００５】
このため、上記貴金属の酸素被毒に起因した触媒性能の劣化が発生する度に、燃焼噴射量を通常時よりも増大させる等により排気ガス中の酸素濃度を所定時間に亘って低下させる制御を頻繁に実行した場合には、上記リーンバーンエンジンにおける燃費の改善効果が損なわれるという問題がある。
【０００６】
また、上記公報に示されるように、ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒に起因したＮＯｘの吸着性能の劣化が発生した場合にのみ、上記燃焼噴射量を通常時よりも増大させる等により排気ガス中の酸素濃度を低下させるように構成した場合には、上記貴金属の酸素被毒に起因したＮＯｘの浄化性能の悪化を迅速に解消することができないため、排気ガスの浄化性能が充分に得られないという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、触媒体に含有された貴金属の触媒性能が劣化することに起因した排気ガスの浄化性能の悪化を適正に解消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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、ＮＯｘを還元する貴金属と、排気ガスの酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着し、酸素濃度の低下に伴ってＮＯｘを離脱するＮＯｘ吸着材とを含有する触媒体が排気通路に配設されるとともに、この触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を運転状態に応じて制御する酸素濃度制御手段を備え、少なくともエンジンの高負荷あるいは高回転時に、上記酸素濃度制御手段により、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を基準値以上に制御するように構成されたエンジンの排気浄化装置において、上記触媒体によるＮＯｘの浄化性能が低下した状態にあるかを判定する状態判定手段を備え、該状態判定手段は、上記ＮＯｘの浄化性能の低下が予め設定された触媒の判定基準温度よりも低温領域で発生した場合に、上記貴金属の酸素被毒が発生したと判定する一方、ＮＯｘの浄化性能の低下が予め設定された触媒の判定基準温度よりも高温領域で発生した場合に、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒が発生したと判定し、上記酸素濃度制御手段は、上記貴金属の酸素被毒が発生したと判定され、かつ触媒体の温度が上記酸素被毒の解消に適した温度以上であると判定された場合に、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下に制御することで上記貴金属に付着した酸素を除去する一方、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒が発生したと判定され、かつ触媒体の温度が上記ＳＯｘ被毒の解消に適した温度以上であると判定された場合に、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下に制御することで上記ＮＯｘ吸着材に付着したＳＯｘを除去するように構成したものである。
【０００９】
上記構成によれば、少なくともエンジンの高負荷あるいは高回転時に、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を基準値以上とする制御が実行され、上記触媒体に含有された貴金属が酸素被毒する等により、その触媒性能が劣化したことが上記状態判定手段において確認された場合には、上記触媒体の温度が貴金属の性能改善に適した温度以上となった時点で、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下とする制御が酸素濃度制御手段によって実行されるため、上記貴金属に付着した酸素が適正なタイミングで除去されて排気ガスの浄化性能が改善されることになる。
【００１０】
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ガス浄化装置において、上記酸素濃度制御手段は、ＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う運転状態で、第１期間に亘って上記酸素濃度を基準値以上とした後、この第１時間よりも短い期間に設定された第２期間に亘って上記酸素濃度を所定値以下とすることにより、上記ＮＯｘ吸着材からＮＯｘを脱離させる制御を実行するように構成されたものである。
【００１１】
上記構成によれば、ＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う運転状態で、第１期間に亘って上記触媒体の上流部における排気ガス中の酸素濃度が基準値以上に制御されることにより、上記ＮＯｘ吸着材に所定量のＮＯｘが吸着されるとともに、この第１時間よりも短い期間に設定された第２期間に亘って上記酸素濃度が所定値以下に制御されることにより、上記ＮＯｘ吸着材から脱離したＮＯｘが上記貴金属の触媒作用により還元されて浄化されることになる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、上記請求項１または２記載のエンジンの排気ガス浄化装置において、上記触媒体の下流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備え、上記状態判定手段は、燃焼室内の平均空燃比をリーンに設定する制御状態からリッチに設定する制御状態への移行時に、上記酸素濃度検出手段により検出された排気ガス中の酸素濃度が基準濃度以下のリッチ状態となる時点までの時間が所定値以上であるか否かを判別し、所定値未満であると判別された場合に、上記触媒体によるＮＯｘの浄化性能が低下した状態にあると判定するものある。
【００１３】
上記構成によれば、上記触媒性能の劣化が、触媒体の下流部における排気ガス中の酸素濃度の検出値に基づいて正確に判定されることになる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３の何れかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置において、上記状態判定手段により貴金属の触媒性能が劣化した状態にあると判定された場合に、上記触媒体の温度を上昇させる制御を実行する昇温制御手段を備えたものである。
【００１５】
上記構成によれば、上記状態判定手段により貴金属の触媒性能が劣化した状態にあると判定された場合に、上記触媒体の温度を上昇させる制御が実行されて上記貴金属が性能改善に適した温度となるため、上記貴金属に付着した酸素を除去する制御が迅速に実行されることになる。
【００１６】
【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。
【００１７】
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。
【００１８】
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構成されている。さらに、上記電気スロットル弁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。
【００１９】
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、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。
【００２０】
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。また、上記排気通路２２には、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、排気ガスを浄化する触媒体２５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２酸素濃度検出手段２６とが配設されている。
【００２１】
上記第１，第２酸素濃度検出手段２４，２６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値が、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は、上記第１，第２酸素濃度検出手段２４，２６の出力値が０．４５Ｖとなり、排気ガス中の酸素濃度が、上記理論空燃比の燃焼状態に相当する値よりもリーンの場合、つまり酸素濃度が低いときには、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、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。
【００２２】
また、上記触媒体２５は、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２５ａと、この担体２５ａに形成された貫通孔の壁面に担持されたＮＯｘ吸着材層２５ｂと、その表面にコーティングされる等により担持された触媒材層２５ｃとにより構成されている。
【００２３】
上記ＮＯＸ吸着材層２５ｂは、例えば活性アルミナ等に、Ｒｈ成分からなる貴金属と、ＮＯｘ吸着材として機能を有するＫ等のアルカリ金属もしくはＢａ等のアルカリ土類または希土類等とを担持させてなり、上記ＮＯｘ吸着材がＮＯｘを化学吸着または化学結合により吸着するように構成されている。また、上記触媒材層２５ｃは、ゼオライト等からなる担持母材に、Ｐｔ成分またはＲａ成分等からなる貴金属を担持させてなり、この貴金属の触媒作用により上記ＮＯｘ吸着材から脱離したＮＯｘおよび排気ガス中のＮＯｘを還元して浄化するように構成されている。
【００２４】
なお、上記ゼオライト等からなる担持母材にＰｔ成分またはＲａ成分等からなる貴金属を担持させてなる触媒材と、活性アルミナ等にＮＯｘ吸着材として機能を有するＫ等のアルカリ金属もしくはＢａ等のアルカリ土類または希土類等とを担持させてなるＮＯｘ吸着材とを一体に混合することにより、上記触媒体２５を構成してもよい。
【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等により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から上記触媒体２５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２酸素濃度検出手段２４，２６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量および噴射時期を調節する等により上記触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を制御する酸素濃度制御手段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、上記触媒体２５の温度および浄化性能等を判定する状態判定手段４２とが設けられている。
【００２９】
上記酸素濃度制御手段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。具体的には、通常の運転時に、エンジンの高負荷あるいは高回転時を含む略全ての運転領域で、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、理論空燃比よりも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。
【００３０】
また、酸素濃度制御手段４０は、上記状態判定手段４２において触媒体２５のＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う温度領域、例えば２００℃〜５００℃の範囲内にあることが確認された場合に、上記平均空燃比を理論空燃比よりもリーンに設定して上記触媒体２１に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以上にする制御を、エンジンの運転状態に対応して設定された第１時間に亘って実行した後、上記平均空燃比を理論空燃比またはそれよりもややリッチにして上記触媒体２１に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下にする制御を、エンジンの運転状態に対応して設定された第２時間に亘って実行するように構成されている。これにより、上記第１時間内においてＮＯｘ吸着材層２５ｂに吸着されたＮＯｘが、上記第２時間内で脱離することになる。
【００３１】
そして、上記状態判定手段４２において、触媒体２５によるＮＯｘの浄化性能が劣化した状態にあると判定された場合、つまり上記触媒材層２５ｃの貴金属が酸素被毒し、あるいは上記ＮＯｘ吸着材層２５ｂのＮＯｘ吸着材がＳＯｘ被毒した状態にあることが確認された場合には、上記酸素濃度制御手段４０により、燃焼室４内における混合気の平均空燃比を理論空燃比またはそれよりもややリッチに設定して上記貴金属の酸素被毒およびＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒を解消する制御が、それぞれ所定の温度域で所定時間に亘り実行されるようになっている。
【００３２】
すなわち、上記酸素濃度制御手段４０は、状態判定手段４２において触媒体２５によるＮＯｘの浄化性能が劣化した状態にあると判定された場合に、上記触媒体２５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する制御を実行するように構成されている。
【００３３】
このようにして上記触媒体２５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、上記触媒体２５の触媒材層２５ｃに含有された貴金属に付着した酸素が除去され、あるいは上記触媒体２５のＮＯｘ吸着材層２５ｂのＮＯｘ吸着材に付着したＳＯｘが除去されるようになっている。
【００３４】
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に制御するように構成されている。また、上記点火時期制御手段４１は、上記状態判定手段４２において、触媒体２５によるＮＯｘの浄化性能が劣化した状態にあると判定された場合に、点火時期を上記ＭＢＴよりも所定量だけリタードさせることにより、上記触媒体２５の温度を上昇させる温度上昇手段としての機能を有している。
【００３５】
上記状態判定手段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触媒体２５の温度を推定し、この触媒温度の推定値に基づいて上記触媒体２５のＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う温度領域にあるか否か判定し、この判定データを上記酸素濃度制御手段４０に出力するように構成されている。なお、上記排気通路２２等に配設された温度計の検出値に基づいて上記触媒体２５の温度を推定し、あるいは上記触媒体２５の下流側に配設された第２酸素濃度検出手段２６の検出信号に応じて上記ＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う温度領域にあるか否か判定するようにしてもよい。
【００３６】
また、上記状態判定手段４２は、第２酸素濃度検出手段２６により検出された触媒体２５の下流部における排気ガス中の酸素濃度に基づき、触媒体２５の貴金属が酸素被毒し、あるいは上記ＮＯｘ吸着材がＳＯｘ被毒する等により、上記貴金属の触媒性能またはＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸着力が劣化した状態にあるか否かを判定するように構成されている。
【００３７】
上記ＥＣＵ３４の状態判定手段４２において実行されるエンジンの運転状態の判定制御を、図３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）、燃焼室４内の平均空燃比をリーン状態に制御する第１時間ＴＬＮＯ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Ｓ２）。
【００３８】
上記マップは、エンジンが高負荷・高回転の運転状態にある程、上記第１時間ＴＬＮＯが短い値となるように、エンジン出力とエンジン回転数とをパラメータとして設定されている。すなわち、エンジンが高負荷・高回転の運転状態にある場合には、ＮＯｘの排出量が多くなって上記ＮＯｘ吸着材に吸着されるＮＯｘが飽和量となる時間が短くなる傾向があるため、これに対応してエンジン出力が高く、かつエンジン回転数が高い程、上記第１時間ＴＬＮＯが短い値に設定されるようになっている。
【００３９】
次いで、上記第１時間ＴＬＮＯ内にあるか否かを判定するタイマーの計測時間ＴＬＮの値を１だけインクリメントした後（ステップＳ３）、上記計測時間ＴＬＮが第１時間ＴＬＮＯ以上であるか否かを判定することにより（ステップＳ４）、上記タイマーがタイムアップしたか否かを確認する。
【００４０】
上記ステップＳ４でＹＥＳと判定されて上記第１時間ＴＬＮＯが経過したことが確認された場合には、上記ＮＯｘ吸着材からＮＯｘを放出させる運転状態となったことを示すＮＯｘパージフラグＦＮＯを、１にセットした後（ステップＳ５）、上記タイマーのカウント値ＴＬＮを０にリセットする（ステップＳ６）。なお、ステップＳ５でＮＯと判定されて上記第１時間ＴＬＮＯが経過していないことが確認された場合には、上記ＮＯｘパージフラグＦＮＯを、０にリセットした後（ステップＳ７）、リターンする。
【００４１】
次いで、上記状態判定手段４２において実行される触媒体２５の浄化性能の判定制御を、図４および図５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Ｓ１１）、エンジン始動後に計測された時間経過および運転履歴または排気通路２２配設された温度計の検出値等に基づいて上記触媒体２５の温度ＴＣＡＴを推定する（ステップＳ１２）。
【００４２】
その後、上記状態判定手段４２において推定された触媒体２５の温度ＴＣＡＴが、２００℃程度の下限値ＴＣＡＴＬから５００℃程度の上限値ＴＣＡＴＨまでの範囲内にあるか否かを判定することにより（ステップＳ１３）、上記ＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う温度領域にあるか否かを確認する。このステップＳ１３でＮＯと判定されてＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う温度領域にないことが確認された場合には、そのままリターンする。
【００４３】
上記ステップＳ１３でＹＥＳと判定されてＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う温度領域にあることが確認された場合には、上記ＮＯｘパージフラグＦＮＯが０から１にセットされた直後の運転状態にあるか否かを判定し（ステップＳ１４）、ＹＥＳと判定された場合には、上記触媒体２５の浄化性能が劣化したか否かを判定するためのタイマーのカウント値ＴＤＭを、１だけインクリメントする（ステップＳ１５）。
【００４４】
次いで、上記触媒体２５の下流部に配設された上記第２酸素濃度検出手段２６によって検出された酸素濃度Ｏｘが、予め設定された基準濃度Ｏｘｏよりも小さいか否かを判定することにより（ステップＳ１６）、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、基準空燃比の排気ガス雰囲気よりもリッチ状態となったか否かを判別する。
【００４５】
上記ステップＳ１６でＮＯと判定され、触媒体２５の下流部における排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが、基準濃度Ｏｘｏ以下のリーン状態にあることが確認された場合には、そのままリターンして上記制御動作を繰り返す。この場合、上記ステップＳ１４でＮＯと判定された後、上記カウント値ＴＤＭをカウントするタイマーのカウント状態にあるか否かが判定される（ステップＳ１７）。
【００４６】
上記ステップＳ１７でＹＥＳと判定されて上記浄化性能が劣化したか否かを判定する制御状態にあることが確認された場合には、上記ステップＳ１５に移行して上記カウント値ＴＤＭを１だけインクリメントした後、上記ステップＳ１６で上記触媒体２５の下流部における排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが、基準濃度Ｏｘｏ以下のリッチ状態となったか否かを判別する。なお、上記ステップＳ１７でＮＯと判定されて上記タイマーのカウント状態にないこと、つまり上記浄化性能が劣化したか否かを判定する制御状態にないことが確認された場合には、そのままリターンする。
【００４７】
そして、上記ステップＳ１６でＹＥＳと判定されて上記排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが、基準濃度Ｏｘｏ以下のリッチ状態となったことが確認された時点で、上記タイマーのカウント値ＴＤＭが、予め設定された判定値ＴＤＭＯよりも小さいか否かを判定することにより（ステップＳ１８）、上記触媒体２５の浄化性能が劣化した状態にあるか否かを判別する。
【００４８】
すなわち、図６（Ａ）に示すように、上記ＮＯｘパージフラグＦＮＯが１にセットされた時点ｔ１から、燃焼室４内の平均空燃比をリーンに設定する制御状態からリッチに設定する制御状態に移行すると、上記触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度が低下することにより、上記ＮＯｘ吸着材に吸着されたＮＯｘが脱離するとともに、このＮＯｘが還元されて酸素が放出される。このため、上記触媒体２５の浄化性能が正常であれば、図６（Ｂ）の実線で示すように、上記の時点ｔ１から上記排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが基準濃度Ｏｘｏ以下のリッチ状態となる時点ｔ２までの時間Δｔが所定値以上となるため、この時間Δｔに基づいて上記触媒体２５の浄化性能が劣化した状態にあるか否かを判別することができる。
【００４９】
上記ステップＳ１８でＮＯと判定され、上記タイマーのカウント値ＴＤＭが予め設定された判定値ＴＤＭＯよりも大きいこと、つまり上記触媒体２５によるＮＯｘの浄化性能が正常であるために、上記ＮＯｘパージフラグＦＮＯが０から１にセットされた時点ｔ１から上記排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが基準濃度Ｏｘｏ以下のリッチ状態となる時点ｔ２までの時間Δｔが、所定値以上であることが確認された場合には、そのままリターンする。
【００５０】
これに対して上記ステップＳ１８でＹＥＳと判定され、触媒体２５の浄化性能が劣化しているため、図６（Ｂ）の破線で示すように、上記時点ｔ１から上記排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが基準濃度Ｏｘｏ以下のリッチ状態となる時点ｔ２′までの時間Δｔ′が、所定値未満であることが確認された場合には、上記触媒温度ＴＣＡＴが、予め２５０℃程度に設定された判定基準温度ＴＣＡＴ１よりも低いか否かを判定することにより（ステップＳ１９）、上記浄化性能の劣化が、貴金属の酸素被毒によるものか否かを判別する。
【００５１】
すなわち、上記触媒体２４の浄化性能が正常である場合には、図７の実線に示すように、上記触媒度ＴＣＡＴが、２００℃程度の下限値ＴＣＡＴＬ以上となってＮＯｘの脱離が開始した直後から、ＮＯｘの浄化率が上昇するとともに、上記ＮＯｘ吸着材に吸着されたＮＯｘの脱離が完了した時点でＮＯｘの浄化率が低下し、この時点では上記触媒温度ＴＣＡＴが所定値に上昇した状態にある。
【００５２】
これに対して、上記貴金属の酸素被毒が発生した場合には、図７の破線ａに示すように、上記ＮＯｘ吸着材からＮＯｘの脱離が開始された時点から所定時間が経過して上記触媒温度ＴＣＡＴがある程度上昇した時点で、ＮＯｘの浄化率が上昇することになる。一方、上記ＮＯｘ吸着材がＳＯｘ被毒した場合には、ＮＯｘ吸着材に吸着されるＮＯｘ量が減少するため、図７の破線ｂに示すように、上記ＮＯｘ吸着材からのＮＯｘの脱離が正常時に比べて早期に完了し、上記触媒温度ＴＣＡＴの高温領域でＮＯｘの浄化率が低下する傾向がある。したがって、上記ＮＯｘの浄化率の低下が、２０５℃程度の判別基準温度ＴＣＡＴ１よりも低い低温領域で発生したか否かを判別することにより、上記浄化率の低下が貴金属の酸素被毒によるものか、ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒によるものかを判別することが可能である。
【００５３】
そして、上記ステップＳ１９でＹＥＳと判定されて上記触媒体２５の浄化性能の劣化が、上記判別基準温度ＴＣＡＴ１よりも低い低温領域で発生したことが確認された場合には、前回に貴金属の酸化被毒を改善する制御が実行された時点から、所定時間が経過した状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２０）。このステップＳ２０でＹＥＳと判定された場合、つまり前回に貴金属の酸化被毒を改善する制御が実行された時点から所定時間が経過した状態にあって、上記ＮＯｘの浄化率の低下が、貴金属の酸化被毒に起因する可能性が高いと推定される場合には、この貴金属の酸素被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＭを１にセットするとともに（ステップＳ２１）、上記タイマーのカウント値ＴＤＭを、０にリセットした後（ステップＳ２２）、リターンする。
【００５４】
一方、上記ステップＳ１９でＮＯと判定されて上記触媒温度ＴＣＡＴが、予め２５０℃程度に設定された判定基準温度ＴＣＡＴ１よりも高い状態で、上記浄化性能の劣化が発生したことが確認された場合には、上記触媒体２５の浄化性能の劣化が、上記貴金属の酸化被毒に起因するものではなく、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒によるものであると推定して、これを改善すべき状態にあることを示すフラグＦＳを１にセットした後（ステップＳ２３）、上記ステップＳ２２に移行して上記タイマーのカウント値ＴＤＭを、０にリセットする。また、上記ステップＳ２０でＮＯと判定されて前回に貴金属の酸素被毒を改善する制御が実行された時点からあまり時間が経過していないにも拘わらず、上記ステップＳ１９でＹＥＳと判定されて上記触媒体２５の浄化性能の劣化が生じた状態にあることが確認された場合には、該浄化性能の劣化が、貴金属の酸素被毒によるものではなく、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒によるものであると推定して、上記ステップＳ２３に移行し、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＳを１にセットする。
【００５５】
上記制御が実行されることにより、ＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う運転時に、上記貴金属の酸素被毒またはＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒に起因した浄化性能の低下が発生したか否かが、上記状態判定手段４２において適正に判定されることになる。
【００５６】
次いで、上記酸素濃度制御手段４０において実行される酸素濃度制御を、図８および図９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、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Ｓ３１）、エンジン始動後に計測された時間経過および運転履歴または排気通路２２配設された温度計の検出値等に基づいて上記触媒体２５の温度ＴＣＡＴを推定する（ステップＳ３２）。
【００５７】
次いで、上記ＮＯｘパージフラグＦＮＯが１にセットされているか否かを判定し（ステップＳ３３）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ＮＯｘ吸着材に吸着されたＮＯｘを脱離させるのに要する第２時間ＴＮＯ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Ｓ３４）。
【００５８】
上記マップは、エンジンが高負荷・高回転の運転状態にある程、上記第２時間ＴＮＯが短い値となるように、エンジン出力とエンジン回転数とをパラメータとして設定されている。すなわち、エンジンが高負荷・高回転の運転状態でＮＯｘの排出量が多い場合には、これに対応して上記第２時間ＴＮＯが短い値に設定されるようになっている。
【００５９】
一方、上記ステップＳ３３でＮＯと判定されてＮＯｘパージフラグＦＮＯが０にリセットされていることが確認された場合には、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＳが１にセットされているか否かを判定し（ステップＳ３５）、ＹＥＳと判定された場合には、触媒温度ＴＣＡＴが、上記ＳＯｘ被毒の改善に適した温度ＴＣＡＴ２、例えば５００℃よりも高いか否かを判定する（ステップＳ３６）。このステップＳ３６でＹＥＳと判定されて触媒温度ＴＣＡＴがＳＯｘ被毒の改善に適した温度ＴＣＡＴ２よりも高いことが確認された場合には、例えば１分〜１０分程度に設定されたＳＯｘ被毒改善の実行時間Ｔｓをセットする（ステップＳ３７）。
【００６０】
また、上記ステップＳ３５でＮＯと判定されてＳＯｘ被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＳが０にリセットされていることが確認された場合には、貴金属の酸素被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＭが１にセットされているか否かを判定し（ステップＳ３８）、ＹＥＳと判定された場合には、触媒温度ＴＣＡＴが、上記酸素被毒の改善に適した温度ＴＣＡＴ３、例えば４５０℃よりも高いか否かを判定する（ステップＳ３９）。このステップＳ３９でＹＥＳと判定されて触媒温度ＴＣＡＴが、酸素被毒の改善に適した温度ＴＣＡＴ３よりも高いことが確認された場合には、例えば０．５秒〜３０秒程度に設定された酸素被毒の改善制御の実行時間ＴＭをセットする（ステップＳ４０）。
【００６１】
次いで、上記酸素濃度制御手段４０による酸素濃度制御の実行時間を計測するタイマーのカウント値ＴＲを１だけインクリメントした後（ステップＳ４１）、このカウント値ＴＲが、上記第２時間ＴＮＯとなったか否かを判定する（ステップＳ４２）。このステップＳ４１でＹＥＳと判定されて上記ＮＯｘ吸着材に吸着されたＮＯｘを脱離させる制御の実行時間、つまり上記第１時間ＴＬが経過したことが確認された場合には、上記タイマーのカウント値ＴＲを０にリセットした後（ステップＳ４３）、下記ステップＳ５３に移行して燃焼室内全体の平均空燃比を、理論空燃比よりもリーンに設定する通常のリーンバーン制御を実行する。
【００６２】
上記ステップＳ４２でＮＯと判定されて上記第２時間ＴＮＯが経過していないことが確認された場合には、上記タイマーのカウント値ＴＲが、上記ＳＯｘ被毒改善の実行時間ＴＳとなったか否かを判定する（ステップＳ４４）。このステップＳ４４でＹＥＳと判定されて上記ＳＯｘ被毒を改善する制御の実行時間ＴＳが経過したことが確認された場合には、上記ＳＯｘ被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＳを０にリセットした後（ステップＳ４５）、上記ステップＳ５３に移行する。
【００６３】
また、上記ステップＳ４４でＮＯと判定されて上記ＳＯｘ被毒を改善する制御の実行時間ＴＳが経過していないことが確認された場合には、上記タイマーのカウント値ＴＲが、上記酸素被毒改善の実行時間ＴＭとなったか否かを判定する（ステップＳ４６）。このステップＳ４６でＹＥＳと判定されて上記酸素被毒を改善する制御の実行時間ＴＭが経過したことが確認された場合には、上記酸素被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＭを０にリセットした後（ステップＳ４７）、上記ステップＳ５３に移行する。
【００６４】
上記ステップＳ４６でＮＯと判定されて上記酸素被毒を改善する制御の実行時間ＴＳが経過していないことが確認された場合には、上記触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を、１．０％以下、好ましくは０．５％以下とする制御を実行するための燃料噴射量Ｑλ、噴射時期Ｉλおよびスロットル弁開度Ｔｖλを設定する（ステップＳ４８）。
【００６５】
そして、上記スロットル弁開度Ｔｖλ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を駆動した後（ステップＳ４９）、燃料の噴射時期となったか否かを判定し（ステップＳ５０）、ＹＥＳと判定された時点で、上記最終噴射量Ｑλ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ことにより、（ステップＳ５１）、燃焼室全体の平均空燃比を理論空燃比またはそれよりもリッチ状態とする。
【００６６】
これに対して上記ステップＳ３８でＮＯと判定され、上記ＮＯｘパージフラグＦＮＯ、ＳＯｘ被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＳおよび酸素被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＭが、全て０にリセットされていることが確認された場合には、上記タイマーのカウント値ＴＲを０にリセットする（ステップＳ５２）。そして、燃焼室内全体の平均空燃比を、理論空燃比よりもリーンに設定する通常のリーンバーン制御を実行するための燃料噴射量Ｑｂ、噴射時期Ｉｂおよびスロットル弁開度Ｔｖｂを、予め設定されたマップから読み出して設定した後（ステップＳ５３）、上記ステップＳ４９に移行する。
【００６７】
上記燃料噴射量Ｑｂおよびスロットル弁開度Ｔｖｂは、それぞれエンジン負荷および回転数に基づいて設定され、エンジンの負荷が高く、かつ回転数が高いほど、上記燃料噴射量およびスロットル弁開度が大きな値に設定される。また、エンジン負荷および回転数が極めて高い運転状態において、燃焼室４内の平均空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように上記燃料噴射量Ｑｂおよびスロットル弁開度Ｔｖｂが設定されるとともに、排気ガス温度が過度に上昇することによる触媒体２５の溶損等を防止するため、吸入空気量を増大させて触媒体２５を冷却するようになっている。
【００６８】
上記制御が実行されることにより、通常の運転時には、上記第１酸素濃度検出手段２４の検出値に応じ、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、燃焼室全体の平均空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比よりもリーン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とする空燃比制御が実行され、これによってエンジン出力の低下が防止されるとともに、燃費が向上することになる。
【００６９】
また、上記ＮＯＸ吸着材層２５ｂに吸着されたＮＯｘを脱離させる制御の実行時、貴金属の酸素被毒を改善する制御の実行時またはＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒を改善する制御の実行時には、上記第１酸素濃度検出手段２４の検出値に基づき、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制御が、それぞれ所定の温度領域で設定時間に亘って実行されることになる。
【００７０】
次に、上記点火時期制御手段４１により実行される点火時期制御を図１０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Ｓ６１）、エンジンの運転状態に対応した基本点火時期θｂを、予め設定されたマップから読み出す等により設定する（ステップＳ６２）。
【００７１】
その後、上記ＳＯｘ被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＳが１にセットされているか否かを判定し（ステップＳ６３）、ＮＯと判定された場合には上記酸素被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＭが１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ６４）。上記ステップＳ６３，６４の何れかにおいてＹＥＳと判定された場合には、上記点火時期をリタード補正するためのリタード補正値θｃを、図外のマップから読み出してセットする（ステップＳ６５）。
【００７２】
また、上記ステップＳ６３，６４においてそれぞれＮＯと判定され、上記ＳＯｘ被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＳおよび上記酸素被毒を改善すべき状態にあることを示すフラグＦＭが、それぞれ０にリセットされていることが確認された場合には、上記リタード補正値θｃを０にリセットする（ステップＳ６６）。
【００７３】
次いで、上記基本点火時期θｂと、リタード補正値θｃとに基づいて最終点火時期θｔを算出した後（ステップＳ６７）、点火時期となったか否かを判定し（ステップＳ６８）、ＹＥＳと判定された時点で、点火回路５に点火信号を出力する（ステップＳ６９）。
【００７４】
上記制御が実行されることにより、上記ＳＯｘ被毒を改善または上記酸素被毒を改善するために、上記触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下とする制御を実行する際には、上記点火時期をリタードさせる制御が上記点火時期制御手段４１からなる昇温制御手段により実行され、排気通路２２に導出される排気ガスの温度が高められることになる。
【００７５】
上記のように貴金属を含有する触媒体２５が排気通路２２に配設されるとともに、この触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を運転状態に応じて制御する酸素濃度制御手段４０を備え、少なくともエンジンの高負荷あるいは高回転時に、上記酸素濃度制御手段４０により、上記触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を基準値以上に制御するように構成されたエンジンの排気浄化装置において、上記触媒体２５の状態を判定する状態判定手段４２を備え、この状態判定手段４２によって上記貴金属の触媒性能が劣化した状態にあると判定され、かつ触媒体２５の温度が貴金属の性能改善に適した温度以上であると判定された場合に、上記酸素濃度制御手段４０により、上記触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下に制御するように構成したため、上記触媒体２５に含有された貴金属が酸素被毒する等により、その触媒性能が劣化したことが上記状態判定手段４２において確認された場合に、上記貴金属に付着した酸素を適正なタイミングで除去して排気ガスの浄化性能を改善することができる。
【００７６】
すなわち、エンジンの高負荷・高回転領域を含むほとんどの運転領域で、燃焼室４内の平均空空燃比を理論空燃比よりも高くするように構成されたエンジン、例えば全域リーンバーンエンジン等においては、貴金属に酸素が付着することに起因した触媒性能の低下が頻繁に発生する。例えば上記触媒体２５の触媒材層２５ｃに含有されたＲｈからなる貴金属は、ＮＯｘ等の還元能力が優れているという利点を有する反面、酸素と結合して触媒性能が低下し易い傾向がある。
【００７７】
そして、通常の運転状態では、上記貴金属の酸素被毒を改善することができないが、上記貴金属の酸素被毒が発生したことが確認され、かつ上記触媒体２５の温度が貴金属の性能改善に適した温度以上となったことが確認された時点で、上記触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下とする制御を酸素濃度制御手段４０によって実行することにより、上記貴金属に付着した酸素を短時間で除去することができる。したがって、上記貴金属の酸素被毒を改善するための時間を最小限して燃費が悪化するのを防止しつつ、上記貴金属が酸素被毒することに起因した触媒性能の低下を迅速に改善することにより、ＮＯｘを確実に還元して大気中に放出されるＮＯｘ量を効果的に低減することができるという利点がある。
【００７８】
また、上記実施形態に示すように、排気ガスの酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着するとともに、酸素濃度の低下に伴ってＮＯｘを脱離するＮＯｘ吸着材を含有する触媒体２５を備えるとともに、ＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う運転状態で、第１期間に亘って上記酸素濃度を基準値以上とした後、この第１時間よりも短い期間に設定された第２期間に亘って上記酸素濃度を所定値以下に制御することにより、上記ＮＯｘ吸着材からＮＯｘを脱離させるように構成されたエンジンでは、このＮＯｘ吸着材から脱離した大量のＮＯｘを上記貴金属の触媒作用により還元して浄化することができないと、上記脱離時にＮＯｘが集中的に排出されるため、上記構成を採用することによる効果が顕著に得られるという利点がある。
【００７９】
さらに、上記実施形態では、ＮＯｘ吸着材からＮＯｘが脱離される運転状態にあり、かつ触媒体の温度が、予め２５０℃程度に設定された判定基準温度よりも低いと上記状態判定手段４２において判定された場合に、上記貴金属によるＮＯｘの還元性能に基づいて上記貴金属の触媒性能が劣化したか否かを判定するように構成したため、触媒体２５の温度が比較的低い場合に発生する上記貴金属の酸素被毒に起因した触媒性能の低下を、上記状態判定手段４２において正確に判定することができ、この判定結果に応じて上記貴金属に付着した酸素の除去を適正なタイミングで実行することができる。
【００８０】
すなわち、上記ＮＯｘ吸着材を含有する触媒体２５を備えたエンジンでは、ＮＯｘ吸着材にＳＯｘが付着することに起因したＳＯｘ被毒が発生した場合においても、上記触媒体２５によるＮＯｘの浄化性能が低下することになるが、上記ＳＯｘ被毒に起因した浄化性能の低下は、通常４５０℃程度の高温領域で顕著に検出されるため、上記浄化性能の低下が低温領域で発生したか否かを確認することにより、貴金属の酸素被毒に起因した触媒性能の低下を、上記状態判定手段４２において正確に判定することができる。
【００８１】
また、上記実施形態に示すように、触媒体２５の下流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２６を設け、この酸素濃度検出手段２６により検出された排気ガス中の酸素濃度に応じて上記貴金属の触媒性能が劣化したか否かを上記状態判定手段４２において判定するように構成した場合には、上記貴金属が酸素被毒することに起因した触媒性能の劣化を、上記酸素濃度検出手段２６の検出値に基づいて正確に判定できるという利点がある。
【００８２】
なお、上記実施形態に代え、エンジンの運転履歴に基づき、例えば触媒体２５に流入する排気ガス中の酸素濃度を第１時間に亘り基準値以上とする制御が、どの程度繰り返されたか等の運転履歴に基づき、上記貴金属が酸素被毒することに起因して触媒性能が劣化しているか否かを、上記状態判定手段４２において判定するように構成してもよく、この場合には、上記貴金属が酸素被毒を状態判定手段４２において容易かつ適正に判定できるという利点がある。
【００８３】
また、上記実施形態に示すように、状態判定手段４２により貴金属の触媒性能が劣化した状態にあると判定された場合に、上記触媒体２５の温度を上昇させる制御を、上記点火時期制御手段４１からなる昇温制御手段によって実行するように構成した場合には、上記貴金属の酸素被毒を改善するのに適した温度に上記触媒体２５を早期に昇温させて上記酸素被毒の改善制御を実行することができるため、上記貴金属の酸素被毒に起因した浄化性能の低下状態が、長期間に亘って継続されるのを防止できるという利点がある。
【００８４】
なお、上記点火時期制御手段４１からなる昇温制御手段によって点火時期のリタード制御を実行することにより、触媒体２５の温度を上昇させるように構成した上記実施形態に代え、図外のアイドル回転数制御手段によるアイドル回転数制御の目標回転数を上昇させ、あるいは上記二次エア供給通路３２から触媒体２５の上流位置に送り込まれる吸気（二次エア）の供給量を調節し、または上記電気式スロットル弁１３の開度を調節する等により、上記触媒体２５の温度を上昇させるように構成してもよい。
【００８５】
また、上記酸素濃度制御手段４０によって燃焼室４内の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から触媒体２５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。
【００８６】
さらに、上記実施形態では、火花点火式のガソリンエンジンについて本発明を適用した例について説明したが、ディーゼルエンジンについても本発明を適用可能である。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ＮＯｘを還元する貴金属と、排気ガスの酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着し、酸素濃度の低下に伴ってＮＯｘを離脱するＮＯｘ吸着材とを含有する触媒体が排気通路に配設されるとともに、この触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を運転状態に応じて制御する酸素濃度制御手段を備え、少なくともエンジンの高負荷あるいは高回転時に、上記酸素濃度制御手段により、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を基準値以上に制御するように構成されたエンジンの排気浄化装置において、上記触媒体によるＮＯｘの浄化性能が低下した状態にあるかを判定する状態判定手段を備え、該状態判定手段は、上記ＮＯｘの浄化性能の低下が予め設定された触媒の判定基準温度よりも低温領域で発生した場合に、上記貴金属の酸素被毒が発生したと判定する一方、ＮＯｘの浄化性能の低下が予め設定された触媒の判定基準温度よりも高温領域で発生した場合に、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒が発生したと判定し、上記酸素濃度制御手段は、上記貴金属の酸素被毒が発生したと判定され、かつ触媒体の温度が上記酸素被毒の解消に適した温度以上であると判定された場合に、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下に制御することで上記貴金属に付着した酸素を除去する一方、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒が発生したと判定され、かつ触媒体の温度が上記ＳＯｘ被毒の解消に適した温度以上であると判定された場合に、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下に制御することで上記ＮＯｘ吸着材に付着したＳＯｘを除去するように構成したため、上記触媒体に含有された貴金属が酸素被毒する等により、その触媒性能が劣化したことが上記状態判定手段において確認された場合に、上記貴金属に付着した酸素を適正なタイミングで除去して排気ガスの浄化性能を改善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】 触媒体の具体的構成を示す説明図である。
【図３】 エンジンの運転状態の判定制御を示すフローチャートである。
【図４】 触媒体の浄化性能の判定制御の前半部を示すフローチャートである。
【図５】 触媒体の浄化性能の判定制御の後半部を示すフローチャートである。
【図６】 触媒体の浄化性能の判定制御動作を示すタイムチャートである。
【図７】 触媒体の温度とＮＯｘの浄化率の変化状態との対応関係を示すグラフである。
【図８】 酸素濃度の制御動作の前半部を示すフローチャートである。
【図９】 酸素濃度の制御動作の後半部を示すフローチャートである。
【図１０】 点火時期制御の具体例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２２ 排気通路
２５ 触媒体
２５ｂ ＮＯｘ吸着材層
２５ｃ 触媒材層
４０ 酸素濃度制御手段
４１ 点火時期制御手段（昇温制御手段）
４２ 状態判定手段
Claims (4)
- ＮＯｘを還元する貴金属と、排気ガスの酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着し、酸素濃度の低下に伴ってＮＯｘを離脱するＮＯｘ吸着材とを含有する触媒体が排気通路に配設されるとともに、この触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を運転状態に応じて制御する酸素濃度制御手段を備え、少なくともエンジンの高負荷あるいは高回転時に、上記酸素濃度制御手段により、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を基準値以上に制御するように構成されたエンジンの排気浄化装置において、上記触媒体によるＮＯｘの浄化性能が低下した状態にあるかを判定する状態判定手段を備え、該状態判定手段は、上記ＮＯｘの浄化性能の低下が予め設定された触媒の判定基準温度よりも低温領域で発生した場合に、上記貴金属の酸素被毒が発生したと判定する一方、ＮＯｘの浄化性能の低下が予め設定された触媒の判定基準温度よりも高温領域で発生した場合に、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒が発生したと判定し、上記酸素濃度制御手段は、上記貴金属の酸素被毒が発生したと判定され、かつ触媒体の温度が上記酸素被毒の解消に適した温度以上であると判定された場合に、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下に制御することで上記貴金属に付着した酸素を除去する一方、上記ＮＯｘ吸着材のＳＯｘ被毒が発生したと判定され、かつ触媒体の温度が上記ＳＯｘ被毒の解消に適した温度以上であると判定された場合に、上記触媒体に流入する排気ガス中の酸素濃度を所定値以下に制御することで上記ＮＯｘ吸着材に付着したＳＯｘを除去するように構成したことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
- 請求項１記載のエンジンの排気ガス浄化装置において、上記酸素濃度制御手段は、ＮＯｘ吸着材がＮＯｘの吸着および脱離を行う運転状態で、第１期間に亘って上記酸素濃度を基準値以上とした後、この第１時間よりも短い期間に設定された第２期間に亘って上記酸素濃度を所定値以下とすることにより、上記ＮＯｘ吸着材からＮＯｘを脱離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。
- 請求項１または２記載のエンジンの排気ガス浄化装置において、上記触媒体の下流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備え、上記状態判定手段は、燃焼室内の平均空燃比をリーンに設定する制御状態からリッチに設定する制御状態への移行時に、上記酸素濃度検出手段により検出された排気ガス中の酸素濃度が基準濃度以下のリッチ状態となる時点までの時間が所定値以上であるか否かを判別し、所定値未満であると判別された場合に、上記触媒体によるＮＯｘの浄化性能が低下した状態にあると判定することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
- 請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの排気ガス浄化装置において、上記状態判定手段により貴金属の触媒性能が劣化した状態にあると判定された場合に、上記触媒体の温度を上昇させる制御を実行する昇温制御手段を備えたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001171686A JP4586303B2 (ja) | 2001-06-06 | 2001-06-06 | エンジンの排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001171686A JP4586303B2 (ja) | 2001-06-06 | 2001-06-06 | エンジンの排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002364411A JP2002364411A (ja) | 2002-12-18 |
| JP4586303B2 true JP4586303B2 (ja) | 2010-11-24 |
Family
ID=19013412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001171686A Expired - Fee Related JP4586303B2 (ja) | 2001-06-06 | 2001-06-06 | エンジンの排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4586303B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5392615B2 (ja) * | 2009-10-20 | 2014-01-22 | トヨタ自動車株式会社 | 触媒異常診断装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3063517B2 (ja) * | 1994-03-14 | 2000-07-12 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JPH11107810A (ja) * | 1997-10-03 | 1999-04-20 | Hitachi Ltd | ＮＯｘ触媒の制御装置 |
-
2001
- 2001-06-06 JP JP2001171686A patent/JP4586303B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002364411A (ja) | 2002-12-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3702924B2 (ja) | 排気浄化装置 | |
| JPH10274031A (ja) | 筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP3750380B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP4506003B2 (ja) | エンジンの排気浄化装置 | |
| JP3460503B2 (ja) | 筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP3832550B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| EP1256704B1 (en) | Exhaust gas purification system and method for internal combustion engine | |
| KR100408757B1 (ko) | 내연기관의 배기 정화장치 | |
| JPH11101154A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP3624747B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP4586303B2 (ja) | エンジンの排気浄化装置 | |
| JP2002256951A (ja) | エンジンの排気浄化装置 | |
| JP3514152B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JPH11343832A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP3966128B2 (ja) | 排気浄化装置 | |
| JP4507456B2 (ja) | エンジンの排気浄化装置 | |
| JP3358485B2 (ja) | 希薄燃焼内燃エンジンの排気浄化装置 | |
| JP3937487B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP3772554B2 (ja) | エンジンの排気浄化装置 | |
| JP3858267B2 (ja) | 排気浄化装置 | |
| JP4506036B2 (ja) | エンジンの排気浄化装置 | |
| JP4517540B2 (ja) | エンジンの排気浄化装置 | |
| JP3329282B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP2003097255A (ja) | エンジンの排気浄化装置及び排気浄化方法 | |
| JP3988594B2 (ja) | ＮＯｘ検出装置、及び排気浄化装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080215 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091130 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091208 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100126 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100330 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100525 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100810 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100823 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130917 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |