JPH08100640A

JPH08100640A - エンジンの排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JPH08100640A
Application number: JP6261249A
Authority: JP
Inventors: Tomomi Watanabe; 友巳渡辺; Fumihiko Saito; 史彦斉藤; Kazuhiro Furukawa; 一弘古川; Junichi Taga; 淳一田賀; Yoshihiko Imamura; 善彦今村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1996-04-16
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: JP3800633B2

Abstract

(57)【要約】【目的】目標空燃比を理論空燃比に設定する理論空燃
比領域と、理論空燃比よりも空燃比が大きい所定のリー
ン空燃比に目標空燃比を設定するリーン空燃比領域とが
隣接して設けられていると共に、排気通路に前置触媒と
主触媒とが直列に配置されたエンジンの排気ガス浄化装
置において、主触媒をリーンＮＯｘ触媒で構成した場合
におけるＮＯｘ成分の排出を抑制することを目的とす
る。【構成】排気通路２０におけるプリコンバータ２２の
上下流をバイパスするバイパス通路２６と、該バイパス
通路２６及びプリコンバータへの排気ガスの流入状態を
切り換えるバイパスバルブ２７とを設けて、エンジン１
の運転状態が目標空燃比を理論空燃比に設定するリーン
空燃比領域から理論空燃比領域に移行したときに上記バ
イパス通路２６を全開させるようにバイパスバルブ２７
を作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はエンジンの排気ガス浄
化装置、特に排気通路に前置触媒と主触媒とが直列に配
置されていると共に、上記主触媒がリーンＮＯｘ触媒で
構成されたエンジンの排気ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用などのエンジンにおいては、燃
焼後の排気ガス中に含まれる有害成分を減少させるため
に、上記有害成分のうち特に環境に対する影響の大きい
ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘの３成分に対して優れた浄化特性を
発揮する三元触媒を排気通路に設置すると共に、燃焼室
に供給する混合気の空燃比（＝空気／燃料）を所定の目
標空燃比（例えば、理論空燃比＝１４．７）に維持する
空燃比制御を行うようにしたものがある。この空燃比制
御は、例えば吸入空気量とエンジン回転数とに基づいて
目標空燃比となるように燃料供給量（基本燃料供給量）
を設定すると共に、三元触媒よりも上流側における排気
通路に設置したＯ₂センサの出力信号が目標空燃比より
も空燃比のリッチ状態（燃料が過濃な状態）を示すとき
には基本燃料供給量を減量補正し、また上記出力信号が
目標空燃比よりも空燃比のリーン状態（燃料が希薄な状
態）を示すときには基本燃料供給量を増量補正すること
により空燃比を目標空燃比に収束させるように行われ
る。

【０００３】ところで、近年においては、燃費性能の向
上を図るために、所定の条件下で空燃比を理論空燃比よ
りもリーンな状態に制御する場合がある。その場合に、
通常の三元触媒は、周知のように空気過剰率λ（＝空燃
比／理論空燃比）が１よりも大きくなるとＮＯｘに対す
る浄化効率が著しく低下するため、大気中に排出される
ＮＯｘ成分が逆に増加する場合がある。この問題に対し
ては、例えば特開平１−１３５５４１号公報には、リー
ン雰囲気におけるＮＯｘ成分に対する浄化特性を向上さ
せたリーンＮＯｘ触媒が提案されている。

【０００４】一方、この種のエンジンにおいては、冷間
時などの排気性能を向上を目的として、燃焼室に近接し
た排気通路に小容量の前置触媒を配設すると共に、該前
置触媒の下流側に容量の大きい主触媒を配設する場合が
ある。その場合に、下流側の主触媒をリーンＮＯｘ触媒
で構成すると、次のような問題を発生する可能性があ
る。

【０００５】すなわち、この種のエンジンにおいては、
エンジンの目標空燃比を理論空燃比に設定する運転領域
（理論空燃比領域）と、理論空燃比よりも空燃比が大き
い所定のリーン空燃比（例えば、２３．０）に目標空燃
比を設定する運転領域（リーン空燃比領域）とが隣接し
て設けられる場合があり、その場合に、リーン運転中に
運転状態が変化してリーン空燃比領域から理論空燃比領
域に移行したときに、リーンＮＯｘ触媒から排出される
ＮＯｘ成分が増加することがある。これは、燃焼室に供
給される混合気の空燃比がリーン空燃比から理論空燃比
に切り換えられて排気ガス中のＨＣ成分の量が減少する
ことから、ＨＣ成分の殆ど全てが前置触媒に吸着されて
下流側のリーンＮＯｘ触媒に到達せず、リーン運転中に
リーンＮＯｘ触媒に吸着されていたＮＯｘ成分が、ＨＣ
成分の不足によって有効に浄化されずに流出するものと
思われる。特に、エンジンのアイドル運転状態に対応し
て理論空燃比領域が設けられている場合には、エンジン
がアイドル運転となって排気ガスの全体量も減少するこ
とから、上記の現象が特に顕著となる。

【０００６】なお、例えば特開平５−２３１１３６号公
報には、排気通路に前置触媒と主触媒とを直列に配置す
ると共に、主触媒をリーンＮＯｘ触媒で構成したエンジ
ンの排気ガス浄化装置において、排気通路における前置
触媒の上下流をバイパスするバイパス通路を設けると共
に、該バイパス通路と前置触媒への排気ガスの流入状態
を切り換える切換弁を設けて、リーンＮＯｘ触媒の温度
が活性化温度よりも高いときに、この切換弁をバイパス
通路の全開位置に制御する構成が示されている。これに
よれば、リーンＮＯｘ触媒の活性化状態においては、排
気ガスが前置触媒をバイパスして主触媒を構成するリー
ンＮＯｘ触媒に導かれるので、ＨＣ成分の存在下でＮＯ
ｘ成分が効率よく浄化されることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の従来技術においては、リーンＮＯｘ触媒の温度
が活性化温度よりも低いときには、排気ガスの全量ない
し一部が前置触媒へと導かれるようになっていることか
ら、リーンＮＯｘ触媒に到達するＨＣ成分の量が不足す
ることになり、運転状態がリーン空燃比領域から理論空
燃比領域へ移行した際に生じる上記の問題を有効に解決
しえないことになる。

【０００８】この発明は、目標空燃比を設定する運転領
域として、目標空燃比を理論空燃比に設定する理論空燃
比領域と、理論空燃比よりも空燃比が大きい所定のリー
ン空燃比に目標空燃比を設定するリーン空燃比領域とが
隣接して設けられていると共に、排気通路に前置触媒と
主触媒とが直列に配置されたエンジンの排気ガス浄化装
置において、主触媒をリーンＮＯｘ触媒で構成した場合
における上記の問題に対処するもので、特にＮＯｘ成分
の排出を効果的に抑制することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本願の請求項
１に係る発明（以下、第１発明という）は、燃焼室に供
給される混合気の目標空燃比を設定する運転領域とし
て、目標空燃比を理論空燃比に設定する理論空燃比領域
と、理論空燃比よりも空燃比が大きい所定のリーン空燃
比に目標空燃比を設定するリーン空燃比領域とが隣接し
て設けられていると共に、排気通路に前置触媒と主触媒
とが直列に配置されたエンジンにおいて、上記主触媒を
リーンＮＯｘ触媒で構成すると共に、エンジンの運転状
態が上記リーン空燃比領域から理論空燃比領域に移行し
た後の理論空燃比領域において上記リーンＮＯｘ触媒に
ＨＣ成分を供給するＨＣ成分供給手段を設けたことを特
徴とする。

【００１０】そして、本願の請求項２に係る発明（以
下、第２発明という）は、上記第１発明におけるＨＣ成
分供給手段として、排気通路における前置触媒の上下流
をバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路及び前
置触媒への排気ガスの流入状態を切り換える切換弁と、
エンジンの運転状態が上記リーン空燃比領域から理論空
燃比領域に移行した後の理論空燃比領域において上記バ
イパス通路を全開させるように切換弁の作動を制御する
切換弁制御手段とを設けたことを特徴とする。

【００１１】また、本願の請求項３に係る発明（以下、
第３発明という）は、上記第１発明におけるＨＣ成分供
給手段を、エンジンの運転状態がリーン空燃比領域から
理論空燃比領域に移行した後の理論空燃比領域において
目標空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に変更する目標
空燃比変更手段で構成したことを特徴とする。

【００１２】また、本願の請求項４に係る発明（以下、
第４発明という）は、上記第１発明におけるＨＣ成分供
給手段を、少なくとも理論空燃比付近のＨＣに対する浄
化特性が低く設定された前置触媒で構成したことを特徴
とする。

【００１３】さらに、本願の請求項５に係る発明（以
下、第５発明という）は、上記第１〜第４発明におい
て、目標空燃比を理論空燃比に設定する理論空燃比領域
を、エンジンのアイドル運転状態に対応して設けたこと
を特徴とする。

【００１４】また、本願の請求項６に係る発明（以下、
第６発明という）は、燃焼室に供給される混合気の目標
空燃比を設定する運転領域として、エンジンのアイドル
運転状態において目標空燃比を理論空燃比に設定する理
論空燃比領域と、理論空燃比よりも空燃比が大きい所定
のリーン空燃比に目標空燃比を設定するリーン空燃比領
域とが隣接して設けられていると共に、排気通路に前置
触媒と主触媒とが直列に配置されたエンジンにおいて、
上記主触媒をリーンＮＯｘ触媒で構成すると共に、排気
通路における前置触媒の上下流をバイパスするバイパス
通路と、該バイパス通路及び前置触媒への排気ガスの流
入状態を切り換える切換弁と、前置触媒の触媒容量に対
する排気ガス容量の比率が所定値よりも小さいときに、
上記バイパス通路を全開させるように切換弁の作動を制
御する切換弁制御手段とを設けたことを特徴とする。

【００１５】さらに、本願の請求項７に係る発明（以
下、第７発明という）は、燃焼室に供給される混合気の
目標空燃比を設定する運転領域として、エンジンのアイ
ドル運転状態において目標空燃比を理論空燃比に設定す
る理論空燃比領域と、理論空燃比よりも空燃比が大きい
所定のリーン空燃比に目標空燃比を設定するリーン空燃
比領域とが隣接して設けられていると共に、排気通路に
前置触媒と主触媒とが直列に配置されたエンジンにおい
て、上記主触媒をリーンＮＯｘ触媒で構成すると共に、
前置触媒の触媒容量に対する排気ガス容量の比率が所定
値よりも小さいときに、目標空燃比を理論空燃比よりも
リッチ側に変更する目標空燃比変更手段を設けたことを
特徴とする。

【００１６】そして、本願の請求項８に係る発明（以
下、第８発明という）は、上記第２、第６発明における
切換弁制御手段を、エンジンの冷間時にバイパス通路を
遮断させる状態に切換弁の作動を制御するように構成し
たことを特徴とする。

【００１７】また、本願の請求項９に係る発明（以下、
第９発明という）は、上記第３、第７発明の構成に加
えて、エンジンの冷間時に目標空燃比の変更を禁止する
目標空燃比変更禁止手段を設けたことを特徴とする。

【００１８】また、本願の請求項１０に係る発明（以
下、第１０発明という）は、上記第３、第７発明におけ
る主触媒を構成するリーンＮＯｘ触媒を、少なくとも理
論空燃比よりもリッチ側におけるＨＣ及びＣＯに対する
浄化特を高く設定したことを特徴とする。

【００１９】また、本願の請求項１１に係る発明（以
下、第１１発明という）は、上記第３、第７発明の構成
に加えて、少なくとも理論空燃比よりもリッチ側におけ
るＨＣ及びＣＯに対する浄化特性が高く設定された触媒
を、主触媒を構成するリーンＮＯｘ触媒の下流側に配設
したことを特徴とする。

【００２０】

【作用】上記の構成によれば次のような作用が得られ
る。

【００２１】すなわち、第１〜第１１発明のいずれにお
いても、主触媒がリーンＮＯｘ触媒で構成されているの
で、目標空燃比をリーン空燃比に設定したリーン運転時
においてもＮＯｘ成分が効果的に還元浄化されることに
なる。

【００２２】特に第１発明によれば、エンジンの運転状
態がリーン空燃比領域から理論空燃比領域に移行したと
きには、リーンＮＯｘ触媒に強制的にＨＣ成分が供給さ
れることになるので、リーンＮＯｘ触媒に吸着されてい
たＮＯｘ成分がＨＣ成分の存在の下に効果的に還元浄化
されることになって、ＮＯｘ成分の排出量が低減される
ことになる。

【００２３】そして、第２発明によれば、エンジンの運
転状態がリーン空燃比領域から理論空燃比領域に移行し
たときには、前置触媒の上下流をバイパスするバイパス
通路が全開することになるので、排気ガスが前置触媒を
バイパスしてリーンＮＯｘ触媒に導かれることになり、
これによってリーンＮＯｘ触媒に到達するＨＣ成分の量
が増加することになって、リーンＮＯｘ触媒に吸着され
ていたＮＯｘ成分がＨＣ成分の存在の下に効果的に還元
浄化されることになる。

【００２４】また、第３発明によれば、エンジンの運転
状態がリーン空燃比領域から理論空燃比領域に移行した
ときには、目標空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に変
更されることになるので、排気ガス中のＨＣ成分の割合
が相対的に増加することになり、これによってリーンＮ
Ｏｘ触媒に到達するＨＣ成分の量が増加することになっ
て、リーンＮＯｘ触媒に吸着されていたＮＯｘ成分がＨ
Ｃ成分の存在の下に効果的に還元浄化されることにな
る。

【００２５】さらに、第４発明によれば、前置触媒の理
論空燃比の付近におけるＨＣ成分に対する浄化特性が低
く設定されているので、前置触媒に吸着されるＨＣ成分
の量が従来よりも少なくなり、これによってリーンＮＯ
ｘ触媒に到達するＨＣ成分の量が増加することになっ
て、リーンＮＯｘ触媒に吸着されていたＮＯｘ成分がＨ
Ｃ成分の存在の下に効果的に還元浄化されることにな
る。

【００２６】そして、第５発明によれば、上記第１発明
〜第５発明の作用がエンジンのアイドル運転状態で得ら
れることになる。

【００２７】また、第６発明によれば、前置触媒の触媒
容量に対する排気ガス容量の比率が所定値よりも小さく
なったとき、換言すれば燃焼室から排出される排気ガス
の総量が減少したときには、前置触媒の上下流をバイパ
スするバイパス通路が全開することになるので、排気ガ
スが前置触媒をバイパスしてリーンＮＯｘ触媒に導かれ
ることになり、これによってリーンＮＯｘ触媒に到達す
るＨＣ成分の量が増加することになって、リーンＮＯｘ
触媒に吸着されていたＮＯｘ成分がＨＣ成分の存在の下
に効果的に還元浄化されることになる。

【００２８】また、第７発明によれば、前置触媒の触媒
容量に対する排気ガス容量の比率が所定値よりも小さく
なったときには、目標空燃比が理論空燃比よりもリッチ
側に変更されることになるので、排気ガス中のＨＣ成分
の割合が相対的に増加することになり、これによってリ
ーンＮＯｘ触媒に到達するＨＣ成分の量が増加すること
になって、リーンＮＯｘ触媒に吸着されていたＮＯｘ成
分がＨＣ成分の存在の下に効果的に還元浄化されること
になる。

【００２９】そして、第８発明によれば、前置触媒の上
下流をバイパスするバイパス通路が設けられている場合
に、エンジンの冷間時においては切換弁によりバイパス
通路が遮断されることになるので、燃焼室から排気通路
に流出した排気ガスは前置触媒を通過して下流側のリー
ンＮＯｘ触媒に導かれることになり、冷間時に発生する
多量のＨＣ成分やＣＯ成分は前置触媒と主触媒とで効果
的に酸化浄化されると共に、前置触媒を通過した後の排
気ガス中にも比較的多くのＨＣ成分が残存していること
から、リーンＮＯｘ触媒に吸着されていたＮＯｘ成分に
ついてもＨＣ成分の存在の下に効果的に還元浄化される
ことになる。

【００３０】また、第９発明によれば、エンジンの冷間
時においては、目標空燃比がリッチ側へ変更されずに理
論空燃比に維持されることになるので、冷間時に多量に
発生するＨＣ成分やＣＯ成分がさらに増量することがな
くなって、前置触媒と主触媒とで効果的に酸化浄化され
ると共に、前置触媒を通過した後の排気ガス中にも比較
的多くのＨＣ成分が残存していることから、リーンＮＯ
ｘ触媒に吸着されていたＮＯｘ成分についてもＨＣ成分
の存在の下に効果的に還元浄化されることになる。

【００３１】また、第１０発明によれば、主触媒を構成
するリーンＮＯｘ触媒が、理論空燃比よりもリッチ側に
おけるＨＣ及びＣＯに対する浄化特性が高く設定されて
いるので、エンジンをリッチ運転したとしても過剰なＨ
Ｃ成分やＣＯ成分がリーンＮＯｘ触媒の触媒作用により
効果的に酸化浄化されることになって、排気性能が総合
的に向上することになる。

【００３２】また、第１１発明によれば、理論空燃比よ
りもリッチ側におけるＨＣ及びＣＯに対する浄化特性が
高く設定された触媒が、主触媒を構成するリーンＮＯｘ
触媒の下流側に配設されているので、エンジンをリッチ
運転したとしても過剰なＨＣ成分やＣＯ成分がリーンＮ
Ｏｘ触媒の触媒作用により効果的に酸化浄化されること
になって、排気性能が総合的に向上することになる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００３４】図１に示すように、この実施例に係るエン
ジン１は、エンジン本体２に形成した上下方向のシリン
ダボア３に嵌挿されたピストン４を有すると共に、該エ
ンジン本体２の上部に設けられたシリンダヘッド５と上
記ピストン４との間に燃焼室６が形成されている。

【００３５】また、このエンジン１には、吸、排気弁
７，８を介して燃焼室６に通じる吸気通路１０及び排気
通路２０が備えられている。そして、上記吸気通路１０
には、上流側から、エアクリーナ１１、エアフローセン
サ１２、スロットルバルブ１３、サージタンク１４及び
燃料噴射弁１５が順次設けられている。

【００３６】一方、上記排気通路２０には、前置触媒と
しての三元触媒２１を内蔵したプリコンバータ２２と、
主触媒としてのリーンＮＯｘ触媒２３を内蔵したメイン
コンバータ２４とが直列に配置されていると共に、上記
プリコンバータ２２の上流側には、排気ガス中の残存酸
素濃度にほぼ比例した出力電圧を発生するリニアＯ₂セ
ンサ２５が設置されている。その場合に、上記三元触媒
２１は通常タイプのものであって、図２に示すように、
浄化中心空燃比が理論空燃比（λ＝１）を示す１４．７
となるように設定されている。また、リーンＮＯｘ触媒
２３についても通常タイプのものであって、図３に示す
ように、浄化中心空燃比が理論空燃比（λ＝１）を示す
１４．７となるように設定されていると共に、理論空燃
比よりもリーン側におけるＮＯｘに対する浄化特性が上
記三元触媒２１に比べて高められている。

【００３７】そして、この実施例においては、上記プリ
コンバータ２２の触媒容量Ｖｃが、排気ガス中のＨＣ成
分の一部（例えば、２０％）を下流側に通過させるよう
に設定されている。

【００３８】さらに、この実施例においては、排気通路
２０における上記プリコンバータ２２の上下流をバイパ
スするバイパス通路２６が設けられていると共に、この
バイパス通路２６とプリコンバータ２２（三元触媒２
１）への排気ガスの流入状態を切り換えるバイパスバル
ブ２７と、該バイパスバルブ２７を駆動するバルブアク
チュエータ２８とが備えられている。その場合に、バル
ブアクチュエータ２８のＯＦＦ状態においては、バイパ
スバルブ２７がバイパス通路２６を遮断する状態に位置
すると共に、バルブアクチュエータ２８をＯＮとしたと
きに、バイパスバルブ２７が鎖線で示すように排気通路
２０を遮断する状態に移動して、バイパス通路２６を開
通させるようになっている。

【００３９】さらに、このエンジン１には電子制御式の
コントロールユニット（以下、ＥＣＵという）３０が備
えられている。このＥＣＵ３０には、エアフローセンサ
１２からの信号、スロットルバルブ１３の開度を検出す
るスロットルセンサ３１からの信号、スロットルバルブ
１３の全閉位置を検知するアイドルスイッチ３２からの
信号、リニアＯ₂センサ２５からの信号、エンジン回転
数を検出するエンジン回転センサ３３からの信号、エン
ジン水温を検出する水温センサ３４からの信号などが入
力される。そして、ＥＣＵ３０は、上記各信号に基づい
て、上記バイパスバルブ２７の開閉状態と、燃料噴射弁
１５からの燃料噴射量とを制御するようになっている。

【００４０】ここで、ＥＣＵ３０が行う燃料噴射制御を
説明すると、この燃料噴射制御は概略次のように行われ
る。

【００４１】すなわち、ＥＣＵ３０は、エンジン回転セ
ンサ３３からの信号が示すエンジン回転数Ｎｅと、スロ
ットルセンサ３１からの信号が示すスロットル開度θと
を図４に示す運転領域マップに照らし合わせて、現在の
運転状態がいずれの領域に属するかを判定する。そし
て、低回転軽負荷側に設定された理論空燃比領域（以
下、λ１領域という）に運転状態が属すると判定したと
きには、目標空燃比Ｙｏとして理論空燃比Ｙ１（＝１
４．７）をセットし、このλ１領域に隣接して設けられ
たリーンバーン領域（以下、Ｌｂ領域という）に運転状
態が属すると判定したときには、目標空燃比Ｙｏとして
所定のリーン空燃比Ｙ２（例えば、２３．０）をセット
する。また、このＬｂ領域の高負荷高回転側に隣接して
設けられたエンリッチ領域（以下、Ｅｒ領域という）に
運転状態が属すると判定しときには、目標空燃比Ｙｏと
して所定のリッチ空燃比Ｙ３（例えば、１２．０）をセ
ットする。

【００４２】そして、ＥＣＵ３０は、エンジン回転数Ｎ
ｅとエアフローセンサ１２からの信号が示す空気流量Ｑ
から１サイクルあたりに燃焼室６に吸入される空気量、
すなわち充填効率Ｃｅを演算すると共に、この充填効率
Ｃｅに基づいて上記目標空燃比Ｙｏを実現する基本燃料
噴射量を算出する。

【００４３】次いで、ＥＣＵ３０は、図４に斜線を付し
て示したＬｂ領域もしくはλ１領域のいずれかの領域に
運転状態が属する判定したときには、フィードバック補
正量を算出する。

【００４４】すなわち、ＥＣＵ３０はリニアＯ₂センサ
２５からの信号が示す実空燃比Ｙｒと目標空燃比Ｙｏと
を比較し、実空燃比Ｙｒが目標空燃比Ｙｏよりもリッチ
であると判定したときには、フィードバック補正量を減
少させ、また実空燃比Ｙｒが目標空燃比Ｙｏよりもリー
ンであると判定したときには、フィードバック補正量を
増加させる。さらに、必要ならばその他の補正量を求め
て、これらの補正量を基本燃料噴射量に加算することに
より最終燃料噴射量を求めると共に、この最終燃料噴射
量で燃料が噴射されるように、燃料噴射信号を燃料噴射
弁１５に出力する。

【００４５】そして、第１実施例においては、バイパス
バルブ２７の開閉制御が、図５に示すフローチャートに
従って次のように行われるようになっている。

【００４６】すなわち、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１で
アイドルスイッチ３２からの信号に基づいてエンジン１
がアイドル運転状態か否かを判定し、アイドル運転状態
でなければステップＳ２を実行して、バイパスバルブ２
７が閉状態となるようにバルブ駆動信号をバルブアクチ
ュエータ２８に出力する。

【００４７】一方、ＥＣＵ３０は、上記ステップＳ１に
おいてエンジン１がアイドル運転状態であると判定する
と、次にステップＳ３に移ってスロットル開度θとエン
ジン回転数Ｎｅとが示す運転状態が、図４のマップにお
けるλ１領域に属するか否かを判定し、λ１領域に属す
ると判定したときにステップＳ４に進んで、バイパスバ
ルブ２７が開状態となるようにバルブ駆動信号をバルブ
アクチュエータ２８に出力する。

【００４８】次に、第１実施例の作用を説明する。

【００４９】すなわち、エンジン１の運転状態が図４の
マップにおけるＬｂ領域に属するときには、目標空燃比
Ｙｏがリーン空燃比Ｙ２に設定されることになって、エ
ンジン１はリーン運転されることになる。その場合に、
バイパス通路２６は遮断されていることから、燃焼室６
から排気通路２０に排出された排気ガスは、プリコンバ
ータ２２を経て下流側のメインコンバータ２４に導かれ
ることになる。これにより、排気ガス中のＨＣ成分やＣ
Ｏ成分は、その大部分がプリコンバータ２２に内蔵され
た三元触媒２１の触媒作用により酸化されると共に、酸
化されなかったＨＣ成分やＣＯ成分の一部とほとんどの
ＮＯｘ成分はプリコンバータ２２を通過して、下流側の
メインコンバータ２４へと導かれることになる。そし
て、ＮＯｘ成分はメインコンバータ２４に内蔵されたリ
ーンＮＯｘ触媒２３に吸着されて、ＨＣ成分の存在の下
に還元浄化されると共に、この還元反応に関与しなかっ
たＨＣ成分の残部とＣＯ成分とはリーンＮＯｘ触媒２３
の触媒作用により酸化浄化されることになる。

【００５０】一方、リーン運転が暫く継続した後、エン
ジン１の運転状態が図４のマップにおけるＬｂ領域から
λ１領域へ移行したときには、目標空燃比Ｙが理論空燃
比Ｙ１に設定されることになる。その場合において、ス
ロットルバルブ１３が全閉してエンジン１がアイドル運
転状態になると、バイパスバルブ２７の位置が切り換わ
ってプリコンバータ２２への通路が遮断されると共に、
バイパス通路２６が全開状態となる。したがって、燃焼
室６から排気通路２０に排出された排気ガスは、今度は
プリコンバータ２２を迂回して下流側のメインコンバー
タ２４に導かれることになり、これによってメインコン
バータ２４に内蔵されたリーンＮＯｘ触媒２３に到達す
るＨＣ成分の量が増加することになる。これにより、リ
ーンＮＯｘ触媒２３に吸着されていたＮＯｘ成分と排気
ガス中に含まれるＮＯｘ成分とがＨＣ成分の存在の下に
還元浄化されることになって、ＮＯｘ成分の排出量が低
減されることになる。なお、上記還元反応に関与しなか
ったＨＣ成分の残部とＣＯ成分はリーンＮＯｘ触媒２３
の触媒作用により酸化浄化される。

【００５１】次に、図６のフローチャートを参照してバ
イパスバルブ２７の開閉制御に関する第２実施例を説明
する。

【００５２】すなわち、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１１
でアイドルスイッチ３２からの信号に基づいてエンジン
１がアイドル運転状態か否かを判定し、アイドル運転状
態でなければステップＳ１２を実行して、バイパスバル
ブ２７が閉状態となるようにバルブ駆動信号をバルブア
クチュエータ２８に出力する。

【００５３】一方、ＥＣＵ３０は、上記ステップＳ１１
においてエンジン１がアイドル運転状態であると判定す
ると、次にステップＳ１３に移ってスロットル開度θと
エンジン回転数Ｎｅとが示す運転状態が、図４のマップ
におけるλ１領域に属するか否かを判定し、λ１領域に
属すると判定するとステップＳ１４に進んでエンジン１
が冷間運転か否かを判定する。この判定は、水温センサ
３４からの信号に基づいて行われ、ＥＣＵ３０は上記信
号が示すエンジン水温Ｔｗが所定の暖機判定水温Ｔｏよ
りも低いと判定したときにエンジン１が冷間運転である
と判定する。

【００５４】ＥＣＵ３０は、上記ステップＳ１４におい
て冷間運転ではないと判定したときには、ステップＳ１
５に進んでバイパスバルブ２７が開状態となるようにバ
ルブ駆動信号をバルブアクチュエータ２８に出力する。

【００５５】したがって、リーン運転が暫く継続した
後、エンジン１の運転状態が図４のマップにおけるＬｂ
領域からλ１領域へ移行したときには、目標空燃比Ｙが
理論空燃比Ｙ１に設定されることになる。その場合にお
いて、スロットルバルブ１３が全閉してエンジン１がア
イドル運転状態になると、バイパスバルブ２７の位置が
切り換わってプリコンバータ２２への通路が遮断される
と共に、バイパス通路２６が全開状態となる。したがっ
て、燃焼室６から排気通路２０に排出された排気ガス
は、プリコンバータ２２を迂回して下流側のメインコン
バータ２４に導かれることになり、これによってメイン
コンバータ２４に内蔵されたリーンＮＯｘ触媒２３に到
達するＨＣ成分の量が増加することになる。これによ
り、リーン運転時にリーンＮＯｘ触媒２３に吸着されて
いたＮＯｘ成分と排気ガス中に含まれるＮＯｘ成分とが
ＨＣ成分の存在の下に還元浄化されることになって、Ｎ
Ｏｘ成分の排出量が低減されることになる。

【００５６】一方、ＥＣＵ３０は、上記ステップＳ１４
においてエンジン１が冷間運転であると判定すると、上
記ステップＳ１２を実行して、バイパスバルブ２７が閉
状態となるようにバルブ駆動信号をバルブアクチュエー
タ２８に出力する。

【００５７】したがって、バイパス通路２６が遮断され
たまま保持されることになって、燃焼室６から排気通路
２０に流出した排気ガスはプリコンバータ２２を経てメ
インコンバータ２４に導かれることになり、冷間時に多
量に発生するＨＣ成分やＣＯ成分はプリコンバータ２２
における三元触媒２１とメインコンバータ２４における
リーンＮＯｘ触媒２３の触媒作用により効果的に酸化浄
化されると共に、プリコンバータ２２を通過した後の排
気ガス中にも比較的多くのＨＣ成分が残存していること
から、リーンＮＯｘ触媒２３に吸着されていたＮＯｘ成
分についてもＨＣ成分の存在の下に効果的に還元浄化さ
れることになる。

【００５８】次に、図７のフローチャートを参照してバ
イパスバルブ２７の開閉制御に関する第３実施例を説明
する。

【００５９】すなわち、ＥＣＵ３０は、ステップＳ２
１，Ｓ２１でエンジン回転数Ｎｅと充填効率Ｃｅとをそ
れぞれ読み込んだ上で、ステップＳ２３に進んでプリコ
ンバータ２２（三元触媒２１）の触媒容量に対する排気
ガス容量の比率を示す値（以下、ＳＶ値という）Ｓｖ
を、次の関係式（１）に従って算出する。

【００６０】Ｓｖ＝Ｃｅ・Ｎｅ／Ｖｃ …（１）ここで、充填効率Ｃｅは、前述したようにエンジン１に
吸入される空気流量Ｑをエンジン回転数Ｎｅで徐算した
ものであるから、上記関係式（１）の右辺の分子は空気
流量Ｑとなる。その場合に、排気ガス流量は空気流量Ｑ
で近似できることから、結局は関係式（１）の右辺でＳ
Ｖ値Ｓｖ値が近似的に求められることになる。

【００６１】ＥＣＵ３０は、ステップＳ２３でＳＶ値Ｓ
ｖを算出すると、ステップＳ２４に進んでＳＶ値Ｓｖが
所定値αよりも小さいか否かを判定して、ＳＶ値Ｓｖが
所定値αよりも小さくなければステップＳ２５を実行し
て、バイパスバルブ２７が閉状態となるようにバルブ駆
動信号をバルブアクチュエータ２８に出力する。

【００６２】一方、ＥＣＵ３０は、上記ステップＳ２４
においてＳＶ値Ｓｖが所定値αよりも小さいと判定する
と、次にステップＳ２６に進んでスロットル開度θとエ
ンジン回転数Ｎｅとが示す運転状態が、図４のマップに
おけるλ１領域に属するか否かを判定し、λ１領域に属
すると判定したときにステップＳ２７に進んで、バイパ
スバルブ２７が開状態となるようにバルブ駆動信号をバ
ルブアクチュエータ２８に出力する。

【００６３】次に、この第３実施例の作用を説明する。

【００６４】すなわち、エンジン１のリーン運転が暫く
継続した後、エンジン１の運転状態が図４のマップにお
けるＬｂ領域からλ１領域へ移行したときには、目標空
燃比Ｙが理論空燃比Ｙ２に設定されることになる。その
場合において、ＳＶ値Ｓｖが所定値αよりも小さくなる
と、還元すれば排気ガス流量が一定値以下に減少したと
きには、バイパスバルブ２７の位置が切り換わってプリ
コンバータ２２への通路が遮断されると共に、バイパス
通路２６が全開状態となる。したがって、燃焼室６から
排気通路２０に排出された排気ガスは、プリコンバータ
２２を迂回して下流側のメインコンバータ２４に導かれ
ることになり、これによってメインコンバータ２４に内
蔵されたリーンＮＯｘ触媒２３に到達するＨＣ成分の量
が増加することになる。これにより、リーンＮＯｘ触媒
２３に吸着されていたＮＯｘ成分と排気ガス中に含まれ
るＮＯｘ成分とがＨＣ成分の存在の下に還元浄化される
ことになって、ＮＯｘ成分の排出量が低減されることに
なる。なお、上記還元反応に関与しなかったＨＣ成分の
残部とＣＯ成分はリーンＮＯｘ触媒２３の触媒作用によ
り酸化浄化される。

【００６５】もちろん、ＨＣ成分が多量に発生するエン
ジン１の冷間運転時においては、バイパスバルブ２７を
遮断するようにしてもよい。

【００６６】次に、図８、図９を参照して本発明の第４
実施例について説明する。

【００６７】この第４実施例が適用されるエンジン１’
は、図８に示すように、上記各実施例が適用される図１
のエンジン１に比べてプリコンバータ２２のバイパスシ
ステムがないだけで、その他の構成については基本的に
は共通する。したがって、以下の実施例においては、共
通する要素については同一の符号を使用し、その説明に
ついても省略する。

【００６８】この第４実施例においては、図９のフロー
チャートに示すように、目標空燃比の変更処理がエンジ
ン１’の運転状態に応じて次のように行われるようにな
っている。

【００６９】つまり、ＥＣＵ３０は、ステップＴ１でア
イドルスイッチ３２からの信号に基づいてエンジン１’
がアイドル運転状態か否かを判定し、アイドル運転状態
でなければステップＴ２を実行して、図４のマップに従
って設定された目標空燃比Ｙｏをそのまま目標空燃比Ｙ
ｏとしてセットする。

【００７０】一方、ＥＣＵ３０は、上記ステップＴ１に
おいてエンジン１’がアイドル運転状態であると判定す
ると、次にステップＴ３に移ってスロットル開度θとエ
ンジン回転数Ｎｅとが示す運転状態が、図４のマップに
おけるλ１領域に属するか否かを判定し、λ１領域に属
すると判定したときにステップＴ４に進んで、図４のマ
ップに従って設定された目標空燃比Ｙｏに所定値β（例
えば、０．９７５）を乗算した値を最終的に目標空燃比
Ｙｏとしてセットする。

【００７１】次に、この第４実施例の作用を説明する。

【００７２】すなわち、エンジン１’の運転状態が図４
のマップにおけるＬｂ領域に属するときには、目標空燃
比Ｙｏがリーン空燃比Ｙ２に設定されることになって、
エンジン１’はリーン運転されることになる。

【００７３】そして、リーン運転が暫く継続した後、エ
ンジン１’の運転状態が図４のマップにおけるＬｂ領域
からλ１領域へ移行したときには、目標空燃比Ｙが理論
空燃比Ｙ１に設定される。その場合において、スロット
ルバルブ１３が全閉してエンジン１’がアイドル運転状
態になると、上記フローチャートに示すところに従って
目標空燃比Ｙｏが変更されることになる。この場合、変
更する前の目標空燃比Ｙｏが１４．７であることから、
変更後の目標空燃比Ｙｏは約１４．３となり、エンジン
１’はリッチ運転されることになる。

【００７４】したがって、排気ガス中のＨＣ成分の割合
が相対的に増大することになり、その分だけプリコンバ
ータ２２を通過してメインコンバータ２４に到達するＨ
Ｃ成分が増量されることになって、リーンＮＯｘ触媒２
３に吸着されていたＮＯｘ成分がＨＣ成分の存在の下に
効果的に還元浄化されることになる。なお、上記還元反
応に関与しなかったＨＣ成分の残部とＣＯ成分はリーン
ＮＯｘ触媒２３の触媒作用により酸化浄化される。

【００７５】もちろん、ＨＣ成分が多量に発生するエン
ジン１’の冷間運転時においては、目標空燃比Ｙｏを変
更するのを禁止してもよい。

【００７６】次に、図１０のフローチャートを参照して
空燃比変更処理に関する第５実施例を説明する。

【００７７】すなわち、ＥＣＵ３０は、ステップＴ１
１，Ｔ１１でエンジン回転数Ｎｅと充填効率Ｃｅとをそ
れぞれ読み込んだ上で、ステップＴ１３に進んでプリコ
ンバータ２２（三元触媒２１）のＳＶ値Ｓｖを、前述の
関係式（１）に従って算出する。

【００７８】ＥＣＵ３０は、ステップＴ１３でＳＶ値Ｓ
ｖを算出すると、ステップＴ１４に進んでＳＶ値Ｓｖが
所定値αよりも小さいか否かを判定して、ＳＶ値Ｓｖが
所定値αよりも小さくなければステップＴ１５を実行し
て、図４のマップに従って設定された目標空燃比Ｙｏを
そのまま目標空燃比Ｙｏとしてセットする。

【００７９】一方、ＥＣＵ３０は、上記ステップＳ２４
においてＳＶ値Ｓｖが所定値αよりも小さいと判定する
と、次にステップＴ１６に進んでスロットル開度θとエ
ンジン回転数Ｎｅとが示す運転状態が、図４のマップに
おけるλ１領域に属するか否かを判定し、λ１領域に属
すると判定したときにステップＴ１７に進んで、図４の
マップに従って設定された目標空燃比Ｙｏに上記第４実
施例と同様に所定値βを乗算した値を最終的に目標空燃
比Ｙｏとしてセットする。

【００８０】次に、この第５実施例の作用を説明する。

【００８１】すなわち、エンジン１’のリーン運転が暫
く継続した後、エンジン１’の運転状態が図４のマップ
におけるＬｂ領域からλ１領域へ移行したときには、目
標空燃比Ｙｏが理論空燃比Ｙ１に設定されることにな
る。その場合において、ＳＶ値Ｓｖが所定値αよりも小
さくなると、換言すれば排気ガス流量が一定流量以下に
減少したときには、上記フローチャートに示すところに
従って目標空燃比Ｙｏが変更されることになる。この場
合においても、変更する前の目標空燃比Ｙｏが１４．７
であることから、変更後の目標空燃比Ｙｏは約１４．３
となり、エンジン１’はリッチ運転されることになる。

【００８２】したがって、排気ガス中のＨＣ成分の割合
が相対的に増大することになり、その分だけプリコンバ
ータ２２を通過してメインコンバータ２４に到達するＨ
Ｃ成分が増量されることになって、リーンＮＯｘ触媒２
３に吸着されていたＮＯｘ成分がＨＣ成分の存在の下に
効果的に還元浄化されることになる。なお、上記還元反
応に関与しなかったＨＣ成分の残部とＣＯ成分はリーン
ＮＯｘ触媒２３の触媒作用により酸化浄化される。

【００８３】もちろん、ＨＣ成分が多量に発生するエン
ジン１’の冷間運転時においては、この場合において
も、目標空燃比Ｙｏを変更するのを禁止してもよい。

【００８４】次に、本発明の第６実施例について説明す
る。

【００８５】この実施例においては、例えばロジウム量
を増量することにより、図１１に示すように、浄化中心
空燃比が１５．０となるように設定された三元触媒２
１’が、図８におけるプリコンバータ２２に内蔵されて
いる。

【００８６】そして、この実施例においては、エンジン
の運転状態が図４のマップにおけるＬｂ領域からλ１領
域へ移行したときに、エンジン１’が目標空燃比Ｙｏを
１４．７（理論空燃比）に設定した状態で運転される。
この場合、三元触媒２１’の理論空燃比付近におけるＨ
Ｃに対する浄化特性が低くなっているので、三元触媒２
１’に吸着するＨＣ成分の量が従来よりも少なくなり、
これによって下流側のメインコンバータ２４におけるリ
ーンＮＯｘ触媒２３に到達するＨＣ成分が増量されるこ
とになって、リーンＮＯｘ触媒２３に吸着されていたＮ
Ｏｘ成分がＨＣ成分の存在の下に効果的に還元浄化され
ることになる。そして、残存したＨＣ成分とＣＯ成分と
は、リーンＮＯｘ触媒２３の触媒作用により酸化浄化さ
れる。

【００８７】次に、本発明の第７実施例について説明す
る。

【００８８】この実施例においては、例えば白金量を増
量することにより、図１２に示すように、浄化中心空燃
比が１４．３となるように設定されたリーンＮＯｘ触媒
２３’が、図８におけるメインコンバータ２４に内蔵さ
れている。

【００８９】この場合には、エンジン１’の運転状態が
図４のマップにおけるＬｂ領域からλ１領域へ移行した
ときには、エンジン１’が目標空燃比Ｙｏを例えば１
４．３に設定した状態で運転されることになる。

【００９０】したがって、排気ガス中のＨＣ成分の割合
が相対的に増大することになり、その分だけプリコンバ
ータ２２を通過してメインコンバータ２４に到達するＨ
Ｃ成分が増量されることになって、リーンＮＯｘ触媒２
３’に吸着されていたＮＯｘ成分がＨＣ成分の存在の下
に効果的に還元浄化されることになる。

【００９１】そして、リーンＮＯｘ触媒２３’の理論空
燃比よりもリッチ側におけるＨＣ及びＣＯに対する浄化
特性が高くなっているので、過剰なＨＣ成分やＣＯ成分
がリーンＮＯｘ触媒２３’の触媒作用により効果的に酸
化浄化されることになる。

【００９２】次に、図１３、図１４を参照して本発明の
第８実施例について説明する。

【００９３】この実施例においては、図１３に示すよう
に、メインコンバータ２４におけるリーンＮＯｘ触媒２
３の下流側に第３触媒２９が配設されている。この第３
触媒２９は、図１４に示すように、浄化中心空燃比が１
４．３となるように設定されている。

【００９４】そして、この実施例においては、エンジン
１の運転状態が図４のマップにおけるＬｂ領域からλ１
領域へ移行したときに、エンジン１”が目標空燃比Ｙｏ
を例えば上記第３触媒の浄化中心空燃比に設定した状態
で運転されることになる。

【００９５】したがって、この実施例においても、排気
ガス中のＨＣ成分の割合が相対的に増大することにな
り、その分だけプリコンバータ２２を通過してインコン
バータ２４に到達するＨＣ成分が増量されることになっ
て、リーンＮＯｘ触媒２３に吸着されていたＮＯｘ成分
がＨＣ成分の存在の下に効果的に還元浄化されることに
なる。

【００９６】そして、第３触媒２９の理論空燃比よりも
リッチ側におけるＨＣ及びＣＯに対する浄化特性が高く
なっているので、過剰なＨＣ成分やＣＯ成分が第３触媒
２９の触媒作用により効果的に酸化浄化されることにな
る。

【００９７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、主触媒が
リーンＮＯｘ触媒で構成されているので、目標空燃比を
リーン空燃比に設定したリーン運転時においてもＮＯｘ
成分が効果的に還元浄化されることになる。

【００９８】特に第１発明によれば、エンジンの運転状
態がリーン空燃比領域から理論空燃比領域に移行したと
きには、リーンＮＯｘ触媒に強制的にＨＣ成分が供給さ
れることになるので、リーンＮＯｘ触媒に吸着されてい
たＮＯｘ成分がＨＣ成分の存在の下に効果的に還元浄化
されることになって、ＮＯｘ成分の排出量が低減される
ことになる。

【００９９】そして、第２発明によれば、エンジンの運
転状態がリーン空燃比領域から理論空燃比領域に移行し
たときには、前置触媒の上下流をバイパスするバイパス
通路が全開することになるので、排気ガスが前置触媒を
バイパスしてリーンＮＯｘ触媒に導かれることになり、
これによってリーンＮＯｘ触媒に到達するＨＣ成分の量
が増加することになって、リーンＮＯｘ触媒に吸着され
ていたＮＯｘ成分がＨＣ成分の存在の下に効果的に還元
浄化されることになる。

【０１００】また、第３発明によれば、エンジンの運転
状態がリーン空燃比領域から理論空燃比領域に移行した
ときには、目標空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に変
更されることになるので、排気ガス中のＨＣ成分の割合
が相対的に増加することになり、これによってリーンＮ
Ｏｘ触媒に到達するＨＣ成分の量が増加することになっ
て、リーンＮＯｘ触媒に吸着されていたＮＯｘ成分がＨ
Ｃ成分の存在の下に効果的に還元浄化されることにな
る。

【０１０１】さらに、第４発明によれば、前置触媒の理
論空燃比の付近におけるＨＣ成分に対する浄化特性が低
く設定されているので、前置触媒に吸着されるＨＣ成分
の量が従来よりも少なくなり、これによってリーンＮＯ
ｘ触媒に到達するＨＣ成分の量が増加することになっ
て、リーンＮＯｘ触媒に吸着されていたＮＯｘ成分がＨ
Ｃ成分の存在の下に効果的に還元浄化されることにな
る。

【０１０２】そして、第５発明によれば、上記第１発明
〜第５発明の効果がエンジンのアイドル運転状態で得ら
れることになり、ＮＯｘ排出量が効果的に低減されるこ
とになる。

【０１０３】また、第６発明によれば、前置触媒の触媒
容量に対する排気ガス容量の比率が所定値よりも小さく
なったとき、換言すれば燃焼室から排出される排気ガス
の総量が減少したときには、前置触媒の上下流をバイパ
スするバイパス通路が全開することになるので、排気ガ
スが前置触媒をバイパスしてリーンＮＯｘ触媒に導かれ
ることになり、これによってリーンＮＯｘ触媒に到達す
るＨＣ成分の量が増加することになって、リーンＮＯｘ
触媒に吸着されていたＮＯｘ成分がＨＣ成分の存在の下
に効果的に還元浄化されることになる。

【０１０４】また、第７発明によれば、前置触媒の触媒
容量に対する排気ガス容量の比率が所定値よりも小さく
なったときには、目標空燃比が理論空燃比よりもリッチ
側に変更されることになるので、排気ガス中のＨＣ成分
の割合が相対的に増加することになり、これによってリ
ーンＮＯｘ触媒に到達するＨＣ成分の量が増加すること
になって、リーンＮＯｘ触媒に吸着されていたＮＯｘ成
分がＨＣ成分の存在の下に効果的に還元浄化されること
になる。

【０１０５】そして、第８発明によれば、前置触媒の上
下流をバイパスするバイパス通路が設けられている場合
に、エンジンの冷間時においては切換弁によりバイパス
通路が遮断されることになるので、燃焼室から排気通路
に流出した排気ガスは前置触媒を通過して下流側のリー
ンＮＯｘ触媒に導かれることになり、冷間時に発生する
多量のＨＣ成分やＣＯ成分は前置触媒と主触媒とで効果
的に酸化浄化されると共に、前置触媒を通過した後の排
気ガス中にも比較的多くのＨＣ成分が残存していること
から、リーンＮＯｘ触媒に吸着されていたＮＯｘ成分に
ついてもＨＣ成分の存在の下に効果的に還元浄化される
ことになる。

【０１０６】また、第９発明によれば、エンジンの冷間
時においては、目標空燃比がリッチ側へ変更されずに理
論空燃比に維持されることになるので、冷間時に多量に
発生するＨＣ成分やＣＯ成分がさらに増量することがな
くなって、前置触媒と主触媒とで効果的に酸化浄化され
ると共に、前置触媒を通過した後の排気ガス中にも比較
的多くのＨＣ成分が残存していることから、リーンＮＯ
ｘ触媒に吸着されていたＮＯｘ成分についてもＨＣ成分
の存在の下に効果的に還元浄化されることになる。

【０１０７】また、第１０発明によれば、主触媒を構成
するリーンＮＯｘ触媒が、理論空燃比よりもリッチ側に
おけるＨＣ及びＣＯに対する浄化特性が高く設定されて
いるので、エンジンをリッチ運転したとしても過剰なＨ
Ｃ成分やＣＯ成分がリーンＮＯｘ触媒の触媒作用により
効果的に酸化浄化されることになって、排気性能が総合
的に向上することになる。

【０１０８】また、第１１発明によれば、理論空燃比よ
りもリッチ側におけるＨＣ及びＣＯに対する浄化特性が
高く設定された触媒が、主触媒を構成するリーンＮＯｘ
触媒の下流側に配設されているので、エンジンをリッチ
運転したとしても過剰なＨＣ成分やＣＯ成分がリーンＮ
Ｏｘ触媒の触媒作用により効果的に酸化浄化されること
になって、排気性能が総合的に向上することになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１〜第３実施例に共通するエンジンの制御
システム図である。

【図２】三元触媒の特性図である。

【図３】リーンＮＯｘ触媒の特性図である。

【図４】触媒活性時における空燃比制御領域を示すマ
ップの説明図である。

【図５】バイパスバルブの開閉制御に関する第１実施
例を示すフローチャート図である。

【図６】バイパスバルブの開閉制御に関する第２実施
例を示すフローチャート図である。

【図７】バイパスバルブの開閉制御に関する第３実施
例を示すフローチャート図である。

【図８】第４〜第７実施例に共通するエンジンの制御
システム図である。

【図９】目標空燃比の変更処理を示すフローチャート
図である。

【図１０】目標空燃比の変更処理に関する第５実施例
を示すフローチャート図である。

【図１１】第６実施例で使用する三元触媒の特性図あ
る。

【図１２】第７実施例で使用する三元触媒の特性図あ
る。

【図１３】第８実施例に係るエンジンの制御システム
図である。

【図１４】第８実施例で使用する第３触媒の特性図あ
る。

【符号の説明】

１エンジン６燃焼室１２エアフローセンサ１５燃料噴射弁２０排気通路２１三元触媒２２プリコンバータ２３リーンＮＯｘ触媒２４メインコンバータ２５リニアＯ₂センサ２６バイパス通路２７バイパスバルブ２８バルブアクチュエータ２９第３触媒３０ＥＣＵ３１スロットルセンサ３３エンジン回転数センサ３４水温センサ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０１Ｎ 3/20 ＲＢ０１Ｄ 53/86 ＺＡＢ 53/94 Ｆ０１Ｎ 3/10 ＺＡＢＡＦ０２Ｄ 41/14 ＺＡＢ３１０Ｐ (72)発明者田賀淳一広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (72)発明者今村善彦広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼室に供給される混合気の目標空燃比
を設定する運転領域として、目標空燃比を理論空燃比に
設定する理論空燃比領域と、理論空燃比よりも空燃比が
大きい所定のリーン空燃比に目標空燃比を設定するリー
ン空燃比領域とが隣接して設けられていると共に、排気
通路に前置触媒と主触媒とが直列に配置されたエンジン
の排気ガス浄化装置であって、上記主触媒が、リーン雰
囲気においてもＮＯｘを浄化するリーンＮＯｘ触媒で構
成されていると共に、エンジンの運転状態が上記リーン
空燃比領域から理論空燃比領域に移行した後の理論空燃
比領域において上記リーンＮＯｘ触媒にＨＣ成分を供給
するＨＣ成分供給手段が設けられていることを特徴とす
るエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項２】ＨＣ成分供給手段は、排気通路における
前置触媒の上下流をバイパスするバイパス通路と、該バ
イパス通路及び前置触媒への排気ガスの流入状態を切り
換える切換弁と、エンジンの運転状態が上記リーン空燃
比領域から理論空燃比領域に移行した後の理論空燃比領
域において上記バイパス通路を全開させるように切換弁
の作動を制御する切換弁制御手段とを有することを特徴
とする請求項１に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項３】ＨＣ成分供給手段は、エンジンの運転状
態がリーン空燃比領域から理論空燃比領域に移行した後
の理論空燃比領域において目標空燃比を理論空燃比より
もリッチ側に変更する目標空燃比変更手段であることを
特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気ガス浄化装
置。
【請求項４】ＨＣ成分供給手段は、少なくとも理論空
燃比付近のＨＣ成分に対する浄化特性が低く設定された
前置触媒であることを特徴とする請求項１に記載のエン
ジンの排気ガス浄化装置。
【請求項５】エンジンのアイドル運転状態に対応して
理論空燃比領域が設けられていることを特徴とする請求
項１から請求項４のいずれかに記載のエンジンの排気ガ
ス浄化装置。
【請求項６】燃焼室に供給される混合気の目標空燃比
を設定する運転領域として、エンジンのアイドル運転状
態において目標空燃比を理論空燃比に設定する理論空燃
比領域と、理論空燃比よりも空燃比が大きい所定のリー
ン空燃比に目標空燃比を設定するリーン空燃比領域とが
隣接して設けられていると共に、排気通路に前置触媒と
主触媒とが直列に配置されたエンジンの排気ガス浄化装
置であって、上記主触媒が、リーン雰囲気においてもＮ
Ｏｘを浄化するリーンＮＯｘ触媒で構成されていると共
に、排気通路における前置触媒の上下流をバイパスする
バイパス通路と、該バイパス通路及び前置触媒への排気
ガスの流入状態を切り換える切換弁と、前置触媒の触媒
容量に対する排気ガス容量の比率が所定値よりも小さい
ときに、上記バイパス通路を全開させるように切換弁の
作動を制御する切換弁制御手段とが設けられていること
を特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項７】燃焼室に供給される混合気の目標空燃比
を設定する運転領域として、エンジンのアイドル運転状
態において目標空燃比を理論空燃比に設定する理論空燃
比領域と、理論空燃比よりも空燃比が大きい所定のリー
ン空燃比に目標空燃比を設定するリーン空燃比領域とが
隣接して設けられていると共に、排気通路に前置触媒と
主触媒とが直列に配置されたエンジンの排気ガス浄化装
置であって、上記主触媒が、リーン雰囲気においてもＮ
Ｏｘを浄化するリーンＮＯｘ触媒で構成されていると共
に、前置触媒の触媒容量に対する排気ガス容量の比率が
所定値よりも小さいときに、目標空燃比を理論空燃比よ
りもリッチ側に変更する目標空燃比変更手段が設けられ
ていることを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項８】切換弁制御手段は、エンジンの冷間時に
バイパス通路を遮断させる状態に切換弁の作動を制御す
るように構成されていることを特徴とする請求項２もし
くは請求項６のいずれかに記載のエンジンの排気ガス浄
化装置。
【請求項９】エンジンの冷間時に目標空燃比の変更を
禁止する目標空燃比変更禁止手段が設けられていること
を特徴とする請求項３もしくは請求項７のいずれかに記
載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項１０】主触媒を構成するリーンＮＯｘ触媒
は、少なくとも理論空燃比よりもリッチ側におけるＨＣ
及びＣＯに対する浄化特性が高く設定されていることを
特徴とする請求項３もしくは請求項７のいずれかに記載
のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項１１】少なくとも理論空燃比よりもリッチ側
におけるＨＣ及びＣＯに対する浄化特性が高く設定され
た触媒が、主触媒を構成するリーンＮＯｘ触媒の下流側
に配設されていることを特徴とする請求項３もしくは請
求項７のいずれかに記載のエンジンの排気ガス浄化装
置。