JPH06280550A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＮＯx が大気に放出されるのを阻止しつつ燃
料消費量を低減する。 【構成】 流入する排気ガスがリーンであるときにＮＯ
ｘを吸収し、流入する排気ガスが理論空燃比又はリッチ
になると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤を機関
排気通路内に配置する。緩加速運転時にＮＯｘ吸収剤に
吸収された推定ＮＯｘ量Ｓが設定量Ｓ_O 以下のときには
混合気の空燃比をリーンにし、推定ＮＯｘ量Ｓが設定量
Ｓ_O 以上のときには混合気の空燃比を理論空燃比にす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の排気浄化装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】リーン混合気を燃焼せしめるようにした
内燃機関において、流入排気ガスの空燃比がリーンのと
きにはＮＯｘを吸収し、流入排気ガスが理論空燃比又は
リッチになると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤
を機関排気通路内に配置し、リーン混合気を燃焼せしめ
た際に発生するＮＯｘをＮＯｘ吸収剤により吸収し、加
速運転時のように機関シリンダ内に供給される混合気の
空燃比が理論空燃比又はリッチになったときにＮＯｘ吸
収剤からＮＯｘを放出させると共に放出されたＮＯｘを
還元するようにした内燃機関が本出願人により既に提案
されている（特願平３−２８４０９５号参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
に加速運転時であれば常に機関シリンダ内に供給される
混合気の空燃比を理論空燃比又はリッチにするようにし
た場合には加速運転毎にＮＯｘ吸収剤からＮＯｘが放出
されるためにＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力が飽和する
のを阻止することはできるものの、燃料消費量が増大し
てしまうという問題を生ずる。これに対して燃料消費量
を低減するために加速運転時であれば常に機関シリンダ
内に供給される混合気の空燃比をリーンにすると加速運
転時に多量のＮＯｘが機関から排出されるために場合に
よってはＮＯｘ吸収剤の吸収能力が飽和してしまい、斯
くしてＮＯｘが大気中に放出されてしまうという問題を
生ずる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、流入する排気ガスがリーンである
ときにＮＯｘを吸収し、流入する排気ガスが理論空燃比
又はリッチになると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸
収剤を機関排気通路内に配置すると共に、ＮＯｘ吸収剤
に吸収されたＮＯｘの量を推定する手段および加速運転
を検出する手段を具備し、加速運転時にＮＯｘ吸収剤に
吸収された推定ＮＯｘ量が設定値以下のときには機関シ
リンダに供給される混合気の空燃比をリーンにすると共
にこの推定ＮＯｘ量が設定値以上のときには機関シリン
ダ内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比又はリッ
チにするようにしている。

【０００５】

【作用】ＮＯｘ吸収剤に吸収された推定ＮＯｘ量が設定
値以下のときには加速運転時に機関シリンダ内に供給さ
れる混合気の空燃比をリーンにしてもＮＯｘ吸収剤のＮ
Ｏｘ吸収能力が飽和する危険性はない。これに対してＮ
Ｏｘ吸収剤に吸収された推定ＮＯｘ量が設定値以上のと
きに加速運転が行われ、このとき機関シリンダ内に供給
される混合気の空燃比をリーンにするとＮＯｘ吸収剤の
ＮＯｘ吸収能力が飽和する危険性がある。従ってこのと
きには機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比が理
論空燃比又はリッチにされる。

【０００６】

【実施例】図１を参照すると、１は機関本体、２はピス
トン、３は燃焼室、４は点火栓、５は吸気弁、６は吸気
ポート、７は排気弁、８は排気ポートを夫々示す。吸気
ポート６は対応する枝管９を介してサージタンク１０に
連結され、各枝管９には夫々吸気ポート６内に向けて燃
料を噴射する燃料噴射弁１１が取付けられる。サージタ
ンク１０は吸気ダクト１２を介してエアクリーナ１３に
連結され、吸気ダクト１２内にはスロットル弁１４が配
置される。一方、排気ポート８は排気マニホルド１５お
よび排気管１６を介してＮＯｘ吸収剤１７を内蔵したケ
ーシング１８に接続される。

【０００７】電子制御ユニット３０はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス３１によって相互に接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具
備する。サージタンク１０内にはサージタンク１０内の
絶対圧に比例した出力電圧を発生する圧力センサ１９が
取付けられ、この圧力センサ１９の出力電圧がＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力される。スロット
ル弁１４にはスロットル弁１４が一定角度回動する毎に
出力パルスを発生しかつスロットル弁１４がアイドリン
グ位置にあることを示す出力信号を発生するスロットル
センサ２０が取付けられる。これらの出力パルスおよび
出力信号は入力ポート３５に入力され、ＣＰＵ３４内に
おいてこの出力パルスからスロットル弁１４の開弁速度
が算出される。

【０００８】ケーシング１８上流の排気管１６内には排
気ガス温に比例した出力電圧を発生する温度センサ２１
が取付けられ、この温度センサ２１の出力電圧がＡＤ変
換器３８を介して入力ポート３５に入力される。更に、
機関クランクシャフト２２に連結された変速機２３には
変速操作時であることを示す出力信号を発生するシフト
チェンジセンサ２４が取付けられ、このシフトチェンジ
センサ２４の出力信号が入力ポート３５に入力される。
また、入力ポート３５には機関回転数を表す出力パルス
を発生する回転数センサ２５が接続される。一方、出力
ポート３６は対応する駆動回路３９を介して夫々点火栓
４および燃料噴射弁１１に接続される。

【０００９】図１に示す内燃機関では例えば次式に基づ
いて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。 ＴＡＵ＝ＴＰ・Ｋ ここでＴＰは基本燃料噴射時間を示しており、Ｋは補正
係数を示している。基本燃料噴射時間ＴＰは機関シリン
ダ内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とするの
に必要な燃料噴射時間を示している。この基本燃料噴射
時間ＴＰは予め実験により求められ、サージタンク１０
内の絶対圧ＰＭおよび機関回転数Ｎの関数として図２に
示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されて
いる。補正係数Ｋは機関シリンダ内に供給される混合気
の空燃比を制御するための係数であってＫ＝１．０であ
れば機関シリンダ内に供給される混合気は理論空燃比と
なる。これに対してＫ＜１．０になれば機関シリンダ内
に供給される混合気の空燃比は理論空燃比よりも大きく
なり、即ちリーンとなり、Ｋ＞１．０になれば機関シリ
ンダ内に供給される混合気の空燃比は理論空燃比よりも
小さくなる、即ちリッチになる。

【００１０】この補正係数Ｋは機関の運転状態に応じて
制御され、図３は加速運転時を除いた補正係数Ｋの制御
の一実施例を示している。図３に示す実施例では暖機運
転中は機関冷却水温が高くなるにつれて補正係数Ｋが徐
々に低下せしめられ、暖機が完了すると補正係数Ｋは
１．０よりも小さい一定値に、即ち機関シリンダ内に供
給される混合気の空燃比がリーンに維持される。次いで
アイドリング運転が行われれば補正係数Ｋは例えば１．
０とされ、即ち機関シリンダ内に供給される混合気の空
燃比は理論空燃比とされ、減速運転或いは変速機２３の
シフトチェンジが行われれば補正係数Ｋは１．０よりも
大きくされる、即ち機関シリンダ内に供給される混合気
の空燃比はリッチにされる。図３からわかるように図３
に示される実施例では暖機運転時、アイドリング運転
時、減速運転時およびシフトチェンジ時を除けば機関シ
リンダ内に供給される混合気の空燃比は一定のリーン空
燃比に維持されており、従って大部分の機関運転領域に
おいてリーン混合気が燃焼せしめられることになる。

【００１１】図４は燃焼室３から排出される排気ガス中
の代表的な成分の濃度を概略的にしめしている。図４か
らわかるように燃焼室３から排出される排気ガス中の未
燃ＨＣ，ＣＯの濃度は燃焼室３内に供給される混合気の
空燃比がリッチになるほど増大し、燃焼室３から排出さ
れる排気ガス中の酸素Ｏ₂ の濃度は燃焼室３内に供給さ
れる混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。

【００１２】ケーシング１８内に収容されているＮＯｘ
吸収剤１７は例えばアルミナを担体とし、この担体上に
例えばカリウムＫ、ナトリウムＮa 、リチウムＬi 、セ
シウムＣs のようなアルカリ金属、バリウムＢa 、カル
シウムＣa のようなアルカリ土類、ランタンＬa 、イッ
トリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つ
と、白金Ｐt のような貴金属とが担持されている。機関
吸気通路およびＮＯｘ吸収剤１７上流の排気通路内に供
給された空気および燃料（炭化水素）の比をＮＯｘ吸収
剤１７への流入排気ガスの空燃比と称すると、このＮＯ
ｘ吸収剤１７は流入排気ガスの空燃比がリーンのときに
はＮＯｘを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下す
ると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘの吸放出作用を行
う。なお、ＮＯｘ吸収剤１７上流の排気通路内に燃料
（炭化水素）或いは空気が供給されない場合には流入排
気ガスの空燃比は燃焼室３内に供給される混合気の空燃
比に一致し、従ってこの場合にはＮＯｘ吸収剤１７は燃
焼室３内に供給される混合気の空燃比がリーンのときに
はＮＯｘを吸収し、燃焼室３内に供給される混合気中の
酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘを放出することに
なる。

【００１３】上述のＮＯｘ吸収剤１７を機関排気通路内
に配置すればこのＮＯｘ吸収剤１７は実際にＮＯｘの吸
放出作用を行うがこの吸放出作用のメカニズムについて
は明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作
用は図５に示すようなメカニズムで行われているものと
考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白金
Ｐt およびバリウムＢa を担持させた場合を例にとって
説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、
希土類を用いても同様なメカニズムとなる。

【００１４】即ち、流入排気ガスがかなりリーンになる
と排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、図５（Ａ）に
示されるようにこれら酸素Ｏ₂ がＯ₂ ^- 又はＯ^2-の形で
白金Ｐt の表面に付着する。一方、流入排気ガス中のＮ
Ｏは白金Ｐt の表面上でＯ₂ ^- 又はＯ^2-と反応し、ＮＯ
₂ となる（２ＮＯ＋Ｏ₂ →２ＮＯ₂ ）。次いで生成され
たＮＯ₂ の一部は白金Ｐt 上で酸化されつつ吸収剤内に
吸収されて酸化バリウムＢa Ｏと結合しながら図５
（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ₃ ^- の形で吸収
剤内に拡散する。このようにしてＮＯｘがＮＯｘ吸収剤
１７内に吸収される。

【００１５】流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金
Ｐt の表面でＮＯ₂ が生成され、吸収剤のＮＯｘ吸収能
力が飽和しない限りＮＯ₂ が吸収剤内に吸収されて硝酸
イオンＮＯ₃ ^- が生成される。これに対して流入排気ガ
ス中の酸素濃度が低下してＮＯ₂ の生成量が低下すると
反応が逆方向（ＮＯ₃ ^- →ＮＯ₂ ）に進み、斯くして吸
収剤内の硝酸イオンＮＯ₃ ^- がＮＯ₂ の形で吸収剤から
放出される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下す
るとＮＯｘ吸収剤１７からＮＯｘが放出されることにな
る。図４に示されるように流入排気ガスのリーンの度合
が低くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、従っ
て流入排気ガスのリーンの度合を低くすればたとえ流入
排気ガスの空燃比がリーンであってもＮＯｘ吸収剤１７
からＮＯｘが放出されることになる。

【００１６】一方、このとき燃焼室３内に供給される混
合気がリッチにされて流入排気ガスの空燃比がリッチに
なると図４に示されるように機関からは多量の未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯが排出され、これら未燃ＨＣ，ＣＯは白金Ｐt
上の酸素Ｏ₂ ^- 又はＯ^2-と反応して酸化せしめられる。
また、流入排気ガスの空燃比がリッチになると流入排気
ガス中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤からＮ
Ｏ₂ が放出され、このＮＯ₂ は図５（Ｂ）に示されるよ
うに未燃ＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられる。この
ようにして白金Ｐt の表面上にＮＯ₂ が存在しなくなる
と吸収剤から次から次へとＮＯ₂ が放出される。従って
流入排気ガスの空燃比をリッチにすると短時間のうちに
ＮＯｘ吸収剤１７からＮＯｘが放出されることになる。

【００１７】即ち、流入排気ガスの空燃比をリッチにす
るとまず初めに未燃ＨＣ，ＣＯが白金Ｐt 上のＯ₂ ^- 又
はＯ^2-とただちに反応して酸化せしめられ、次いで白金
Ｐt上のＯ₂ ^- 又はＯ^2-が消費されてもまだ未燃ＨＣ，
ＣＯが残っていればこの未燃ＨＣ，ＣＯによって吸収剤
から放出されたＮＯｘおよび機関から排出されたＮＯｘ
が還元せしめられる。従って流入排気ガスの空燃比をリ
ッチにすれば短時間のうちにＮＯｘ吸収剤１７に吸収さ
れているＮＯｘが放出され、しかもこの放出されたＮＯ
ｘが還元されるために大気中にＮＯｘが排出されるのを
阻止することができることになる。また、ＮＯｘ吸収剤
１７は還元触媒の機能を有しているので流入排気ガスの
空燃比を理論空燃比にしてもＮＯｘ吸収剤１７から放出
されたＮＯｘが還元せしめられる。しかしながら流入排
気ガスの空燃比を理論空燃比にした場合にはＮＯｘ吸収
剤１７からＮＯｘが徐々にしか放出されないために、Ｎ
Ｏｘ吸収剤１７に吸収されている全ＮＯｘを放出させる
には若干長い時間を要する。

【００１８】このように流入排気ガスの空燃比をリッチ
にすれば短時間のうちにＮＯｘ吸収剤１７からＮＯｘが
放出されるがこのときリッチの度合を高くしすぎると、
即ち未燃ＨＣ，ＣＯの量が過度に多くなりすぎると余剰
の未燃ＨＣ，ＣＯが大気中に放出されることになり、こ
のときリッチの度合を低くしすぎると、即ち未燃ＨＣ，
ＣＯの量が少なすぎると短時間のうちにＮＯｘ吸収剤１
７から全ＮＯｘを放出することができないことになる。
従って流入排気ガスの空燃比をリッチにしたときに吸収
剤から放出された全ＮＯｘおよび機関から排出された全
ＮＯｘを還元せしめるには白金Ｐt 上のＯ₂ ^- 又はＯ^2-
を消費するのに必要な量の未燃ＨＣ，ＣＯと、全ＮＯｘ
を還元させるのに必要な量の未燃ＨＣ，ＣＯがＮＯｘ吸
収剤１７に流入するように流入排気ガスの空燃比のリッ
チの度合を制御する必要がある。

【００１９】ところでＮＯｘ吸収剤１７からＮＯｘが放
出されているときには大部分の未燃ＨＣ，ＣＯはＮＯｘ
吸収剤１７から放出されたＮＯｘを還元するために使用
されるので流入排気ガスの空燃比をリッチにしたときの
リッチの度合をＮＯｘ吸収剤１７に吸収されているＮＯ
ｘ量が多いほど高くすれば余剰な未燃ＨＣ，ＣＯが大気
中に放出されるのを阻止しつつＮＯｘ吸収剤１７から全
ＮＯｘを良好に放出させることができることになる。

【００２０】そこで本発明による実施例では実際にＮＯ
ｘ吸収剤１７に吸収されているＮＯｘ量とＮＯｘ吸収剤
１７が吸収しうる最大ＮＯｘ吸収量との比、即ちＮＯｘ
飽和度Ｓを推定し、ＮＯｘ吸収剤１７からＮＯｘを放出
すべきときの流入排気ガスのリッチの度合をＮＯｘ飽和
度Ｓが大きくなるほど高くするようにしている。即ち、
図６からわかるように通常機関シリンダ内に供給される
混合気の空燃比はリーンとされており、このときにはＮ
ＯｘがＮＯｘ吸収剤１７に吸収され続けるためにＮＯｘ
飽和度Ｓが上昇し続ける。

【００２１】一方、本発明による実施例では減速開始時
において燃料の供給を停止する前に機関シリンダ内に供
給される混合気の空燃比が一時的にリッチにされ、この
ときのリッチの度合はＮＯｘ飽和度Ｓが大きくなるほど
高められる。従ってこのときＮＯｘ飽和度Ｓは零まで下
降する。また、シフトチェンジ時にも混合気がリッチに
され、このときのリッチの度合もＮＯｘ飽和度Ｓが大き
くなるほど高められる。従ってこのときにもＮＯｘ飽和
度Ｓは零まで下降する。また、アイドリング運転中は混
合気が理論空燃比とされ、このときＮＯｘ吸収剤１７か
らは徐々にしかＮＯｘが放出されないためにＮＯｘ飽和
度Ｓは徐々に低下する。

【００２２】次に加速運転時における空燃比制御につい
て説明する。加速運転は大まかに分けると機関出力の急
激な上昇が要求される急加速運転と、機関出力がゆっく
りと上昇すればよい緩加速運転とがある。急加速時には
機関出力の急激な上昇が要求されるので機関シリンダ内
に供給される混合気の空燃比を理論空燃比又はリッチに
する必要があり、従って本発明による実施例では図６に
示されるように急加速時には機関シリンダ内に供給され
る混合気の空燃比が理論空燃比とされる。従って急加速
運転が行われるとＮＯｘ飽和度Ｓが徐々に低下する。な
お、このような急加速運転はそれほど頻繁に行われるも
のではなく、従って急加速時に混合気を理論空燃比にし
てもそれほど燃料消費量に影響を与えない。

【００２３】これに対して緩加速運転は頻繁に使用さ
れ、従ってこのとき機関シリンダ内に供給される混合気
の空燃比をリーンにすると燃料消費量を大巾に低減する
ことができる。また緩加速運転時には機関出力がゆっく
りと上昇すればよいので機関シリンダ内に供給される混
合気の空燃比をリーンにしても車両運転性の上から特に
問題となることはない。従って本発明による実施例では
基本的には緩加速運転時に機関シリンダ内に供給される
混合気の空燃比はリーンとされる。

【００２４】しかしながら加速運転が行われたときに機
関シリンダ内に供給される混合気の空燃比をリーンにす
ると多量のＮＯｘが機関から排出される。従ってこのと
きＮＯｘ吸収剤１７のＮＯｘ飽和度Ｓが高いとＮＯｘ吸
収剤１７のＮＯｘ吸収能力が飽和してしまい、斯くして
ＮＯｘが大気中に放出されることになる。そこで本発明
による実施例では緩加速運転が開始されたときにＮＯｘ
飽和度Ｓが設定値Ｓ₀（図６）よりも高いとき又は緩加
速運転が行われた後にＮＯｘ飽和度Ｓが設定値Ｓ₀ より
も高くなったときには機関シリンダ内に供給される混合
気の空燃比を理論空燃比にしてＮＯｘが大気中に放出さ
れるのを阻止し、これに対して緩加速運転が行われたと
きにＮＯｘ飽和度Ｓが設定値Ｓ₀ よりも低いときにはＮ
Ｏｘ吸収剤１７のＮＯｘ吸収能力が飽和する危険性がな
いので燃料消費量の低減を図るために図６に示されるよ
うに機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比がリー
ンとされる。

【００２５】次に図７から図１０を参照してＮＯｘ吸収
剤１７へのＮＯｘ吸収量の算出方法について説明する。
図７はＮＯｘ吸収量の算出ルーチンを示しており、この
ルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。図
７を参照するとまず初めにステップ１００において基本
燃料噴射時間ＴＰに対する補正係数Ｋが零であるか否か
が判別される。Ｋ＝０のとき、即ち燃料噴射が停止され
ているときには処理サイクルを完了する。これに対して
Ｋ＝０でないとき、即ち燃料噴射が行われているときに
はステップ１０１に進んで補正係数Ｋが１．０よりも小
さいか否かが判別される。

【００２６】Ｋ＜１．０のとき、即ちリーン混合気が燃
焼せしめられているときにはステップ１０２に進んで時
間割込み間隔の間にＮＯｘ吸収剤１７に吸収されると推
定されるＮＯｘ吸収量Ａが算出される。機関から排出さ
れるＮＯｘ量は図８（Ａ）に示されるようにサージタン
ク１０内の絶対圧ＰＭが高くなるほど多くなり、図８
（Ｂ）に示されるように機関回転数Ｎが高くなるほど多
くなる。このＮＯｘ吸収量Ａはサージタンク１０内の絶
対圧ＰＭおよび機関回転数Ｎの関数として図８（Ｃ）に
示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されて
いる。従ってステップ１０２では圧力センサ１９および
回転数センサ２５の出力信号に基づいて図８（Ｃ）に示
すマップからＮＯｘ吸収量Ａが算出される。次いでステ
ップ１０３では全ＮＯｘ吸収量ＣにＮＯｘ吸収量Ａが加
算され、次いでステップ１０６に進む。従ってリーン混
合気が燃焼せしめられているときにはＮＯｘ吸収剤１７
に吸収されている全ＮＯｘ吸収量Ｃが徐々に増大せしめ
られる。

【００２７】一方、ステップ１０１においてＫ≧１．０
であると判断されたとき、即ち機関シリンダ内に供給さ
れる混合気の空燃比が理論空燃比又はリッチのときには
ステップ１０４に進んで時間割込み間隔の間にＮＯｘ吸
収剤１７から放出されると推定されるＮＯｘ放出量Ｂが
算出される。ＮＯｘ吸収剤１７から放出されるＮＯｘ量
は図９（Ａ）に示されるようにＮＯｘ吸収剤１７の温
度、即ち排気ガス温Ｔが高くなるほど多くなり、図９
（Ｂ）に示されるように補正係数Ｋが大きくなるほど、
即ち機関シリンダ内に供給される混合気のリッチの度合
が高くなるほど多くなる。このＮＯｘ放出量Ｂは排気ガ
ス温Ｔと補正係数Ｋの関数として図９（Ｃ）に示すよう
なマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。従
ってステップ１０４では温度センサ２１の出力信号およ
び補正係数Ｋに基づいて図９（Ｃ）に示すマップからＮ
Ｏｘ放出量Ｂが算出される。次いでステップ１０４では
全ＮＯｘ吸収量ＣからＮＯｘ放出量Ｂが減算され、次い
でステップ１０６に進む。従って機関シリンダ内に供給
される混合気の空燃比が理論空燃比又はリッチになると
ＮＯｘ吸収剤１７に吸収されている全ＮＯｘ吸収量Ｃが
減少せしめられる。

【００２８】ステップ１０６では全ＮＯｘ吸収量Ｃが負
になっかた否かが判別される。Ｃ≧０のときにはステッ
プ１０８にジャンプし、Ｃ＜０のときにはステップ１０
７においてＣ＝０とした後、ステップ１０８に進む。ス
テップ１０８ではＮＯｘ吸収剤１７に吸収されている全
ＮＯｘ吸収量ＣとＮＯｘ吸収剤１７が吸収しうる最大Ｎ
Ｏｘ吸収量Ｃ₀ との比であるＮＯｘ飽和度Ｓが算出され
る。ＮＯｘ吸収剤１７からＮＯｘを放出すべきときに機
関シリンダ内に供給される混合気の空燃比をリッチにす
るときの補正係数Ｋの値はこのＮＯｘ飽和度Ｓの関数で
あり、この補正係数Ｋの値は図１０に示されるようにＮ
Ｏｘ飽和度Ｓが大きくなるにつれて大きくなる。

【００２９】図１１から図１３は燃料噴射時間ＴＡＵを
算出するためのルーチンを示している。図１１から図１
３を参照するとまず初めにステップ２０１において図２
に示すマップから基本燃料噴射時間ＴＰが算出される。
次いでステップ２０２では目標補正係数Ｋ₀ が算出され
る。この目標補正係数Ｋ₀ は基本的にはリーン混合気燃
焼を行うべくＫ₀ ＜１．０，例えばＫ₀ ＝０．６とさて
おり、アイドリング運転のような特定の運転状態のとき
にＫ₀ ＝１．０とされる。次いでステップ２０３に進
む。

【００３０】ステップ２０３からステップ２１４では減
速運転時にはまず初めに機関シリンダ内に供給される混
合気の空燃比を一定時間リッチにし、次いで燃料の供給
を停止する処理が行われる。即ち、ステップ２０３では
燃料噴射を停止すべきことを示すカットフラグがセット
されているか否かが判別される。カットフラグがリセッ
トされているときにはステップ２０４に進んでスロット
ルセンサ２０の出力信号に基づいてスロットル弁１４が
アイドリング開度であるか否かが判別される。スロット
ル弁１４がアイドリング開度であるときにはスロットル
弁２０５に進んで機関回転数Ｎが燃料カット回転数、例
えば１１００r.p.m よりも高いか否かが判別される。ス
ロットル弁１４がアイドリング開度でないか、或いはＮ
≦１１００r.p.m のときにはステップ２１５にジャンプ
する。これに対してスロットル弁１４がアイドリング開
度でありかつＮ＞１１００r.p.m のときには燃料噴射を
停止すべき減速運転時であると判断してステップ２０６
に進む。

【００３１】ステップ２０６では燃料噴射を停止すべき
ことを示すカットフラグがセットされ、次いでステップ
２０７では混合気をリッチにすべきことを示すリッチフ
ラグ１がセットされ、次いでステップ２０８ではＮＯｘ
飽和度Ｓ（図１０）から補正係数Ｋが算出される。後述
するようにカットフラグおよびリッチフラグ１が共にセ
ットされている間は混合気はリッチにされ、次いでリッ
チフラグ１がリセットされると燃料噴射が停止される。

【００３２】カットフラグがセットされるとステップ２
０３からステップ２０９に進んでスロットル弁１４がア
イドリング開度であるか否かが判別される。スロットル
弁１４がアイドリング開度であるときにはステップ２１
０に進んで機関回転数Ｎが復帰回転数、例えば８００r.
p.m よりも低くなったか否かが判別される。Ｎ≧８００
r.p.m のときにはステップ２１１に進んでリッチフラグ
１がセットされてから一定時間経過したか否かが判別さ
れる。一定時間経過していないときにはステップ２１５
に進み、定時間経過したときにはステップ２１２に進ん
でリッチフラグ１がリセットされる。従ってリッチフラ
グ１は一定時間セットされ続け、この間混合気がリッチ
にされる。

【００３３】一方、減速運転中にスロットル弁１４が開
弁せしめられたときにはステップ２０９からステップ２
１３にジャンプし、機関回転数Ｎが８００r.p.m 以下と
なったときにはステップ２１０からステップ２１３に進
む。ステップ２１３ではカットフラグがリセットされ、
ステップ２１４ではリッチフラグ１がリセットされる。

【００３４】ステップ２１５からステップ２１７では変
速機２３のシフトチェンジ時に混合気の空燃比をリッチ
にする処理が行われる。即ち、ステップ２１５ではシフ
トチェンジセンサ２４の出力信号に基づいて変速機２３
のシフトチェンジ作用が行われているか否かが判別され
る。シフトチェンジ作用が行われているときにはステッ
プ２１６に進んで混合気をリッチにすべきことを示すリ
ッチフラグ２がセットされ、次いでステップ２１７では
ＮＯｘ飽和度Ｓ（図１０）から補正係数Ｋが算出され
る。次いでステップ２１９に進む。一方、シフトチェン
ジが行われていないときにはステップ２１８に進んでリ
ッチフラグ２がリセットされ、従ってシフトチェンジが
行われているときにはリッチフラグ２がセットされるこ
とがわかる。

【００３５】ステップ２１９ではリッチフラグ１および
リッチフラグ２のいずれかのリッチフラグがセットされ
ているか否かが判別される。いずれかのリッチフラグが
セットされているときにはステップ２３１にジャンプす
る。これに対していずれのリッチフラグもセットされて
いないときにはステップ２２０に進む。ステップ２２０
からステップ２３０では加速時における混合気の空燃比
の処理が行われる。即ち、ステップ２２０ではスロット
ルセンサ２０の出力パルスからスロットル弁１４の開弁
速度θ、即ち加速の度合が算出される。次いでステップ
２２１ではスロットル弁１４の開弁速度θが設定値Ｌよ
りも速いか否か、即ち急加速時であるか否かが判別され
る。θ≦Ｌのとき、即ち急加速運転時でないときにはス
テップ２２２に進んでスロットル弁１４の開弁速度θが
設定値Ｍ（Ｍ＜Ｌ）よりも速いか否か、即ち緩加速運転
時であるか否かが判別される。

【００３６】θ＞Ｍのとき、即ち緩加速運転が行われて
いるときにはステップ２２３に進む。ステップ２２３で
は緩加速運転に移行したときにＮＯｘ飽和度Ｓが設定値
Ｓ₀を越えていたこと又は緩加速運転に移行した後にＮ
Ｏｘ飽和度Ｓが設定値Ｓ₀ を越えたことを示す識別フラ
グがセットされているか否かが判別される。緩加速運転
移行後、初めてステップ２２３に進んだときには識別フ
ラグはリセットされているのでステップ２２４に進み、
ＮＯｘ飽和度Ｓが設定値Ｓ_O よりも大きいか否かが判別
される。Ｓ＞Ｓ_O のときにはステップ２２５に進んで識
別フラグがセットされ、次いでステップ２２６に進んで
補正係数Ｋが１．０とされる。即ち、機関シリンダ内に
供給される混合気の空燃比が理論空燃比とされる。次い
でステップ２３１に進む。これに対してＳ≦Ｓ_O のとき
にはステップ２３０に進んで補正係数Ｋが目標空燃比Ｋ
_O とされる。従ってこのときアイドリング運転時でなけ
れば機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比がリー
ンとされ、アイドリング時であれば機関シリンダ内に供
給される混合気の空燃比が理論空燃比とされる。

【００３７】一旦識別フラグがセットされると緩加速運
転が行われている限りステップ２２３からステップ２２
６にジャンプするので緩加速運転中はＫ＝１．０に保持
される。一方、ステップ２２１においてθ＞Ｌであると
判断されたとき、即ち急加速運転時にはステップ２２７
に進んで補正係数Ｋが１．０とされ、次いでステップ２
２８において識別フラグがリセットされた後ステップ２
３１に進む。従って急加速運転時には機関シリンダ内に
供給される混合気の空燃比は理論空燃比とされる。ま
た、ステップ２２２においてθ≦Ｍであると判断された
とき、即ち加速運転が行われていないときにはステップ
２２９に進んで識別フラグがリセットされ、次いでステ
ップ２３０に進んでＫ＝Ｋ_O とされる。従ってこのとき
機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比は目標補正
係数Ｋ_O に対応した目標空燃比に維持される。

【００３８】ステップ２３１ではカットフラグがセット
されているか否かが判別される。カットフラグがセット
されていないときにはステップ２３４にジャンプして燃
料噴射時間ＴＡＵ（＝Ｋ・ＴＰ）が算出される。これに
対してカットフラグがセットされているときにはステッ
プ２３２に進んで減速運転時のリッチフラグ１がセット
されているか否かが判別される。リッチフラグ１がセッ
トされているときにはステップ２３４に進んで混合気の
空燃比がリッチにされる。次いでリッチフラグ１がリセ
ットされるとステップ２３３に進んで補正係数Ｋが零と
され、斯くして燃料噴射が停止せしめられる。

【００３９】

【発明の効果】ＮＯｘが大気に放出されるのを阻止しつ
つ燃料消費量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の全体図である。

【図２】基本燃料噴射時間のマップを示す図である。

【図３】補正係数Ｋの変化を示す図である。

【図４】機関から排出される排気ガス中の未燃ＨＣ，Ｃ
Ｏおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。

【図５】ＮＯｘの吸放出作用を説明するための図であ
る。

【図６】空燃比とＮＯｘ飽和度Ｓの変化を示すタイムチ
ャートである。

【図７】ＮＯｘ吸収量を算出するためのフローチャート
である。

【図８】ＮＯｘ吸収量を示す図である。

【図９】ＮＯｘ放出量を示す図である。

【図１０】ＮＯｘ飽和度Ｓと補正係数Ｋとの関係を示す
線図である。

【図１１】燃料噴射時間ＴＡＵを算出するためのフロー
チャートである。

【図１２】燃料噴射時間ＴＡＵを算出するためのフロー
チャートである。

【図１３】燃料噴射時間ＴＡＵを算出するためのフロー
チャートである。

【符号の説明】

１５…排気マニホルド １７…ＮＯｘ吸収剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４ Ｅ 7536−3Ｇ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入する排気ガスがリーンであるときに
   ＮＯｘを吸収し、流入する排気ガスが理論空燃比又はリ
   ッチになると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤を
   機関排気通路内に配置すると共に、ＮＯｘ吸収剤に吸収
   されたＮＯｘの量を推定する手段および加速運転を検出
   する手段を具備し、加速運転時にＮＯｘ吸収剤に吸収さ
   れた推定ＮＯｘ量が設定値以下のときには機関シリンダ
   に供給される混合気の空燃比をリーンにすると共に該推
   定ＮＯｘ量が設定値以上のときには機関シリンダ内に供
   給される混合気の空燃比を理論空燃比又はリッチにする
   ようにした内燃機関の排気浄化装置。