JPH11210524A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リッチスパイク時にＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮ
Ｏｘ脱離特性を検出しながら、徐々に濃くなるようにリ
ッチスパイクを制御することにより、ＮＯｘの浄化効率
と燃費の向上を図る。 【解決手段】リーン空燃比時に排気中のＮＯｘを吸着保
持するとともにリッチ空燃比時に吸着保持したＮＯｘを
脱離、還元するＮＯｘ吸蔵触媒７と、ＮＯｘ吸蔵触媒の
上流側及び下流側の空燃比を検出するセンサ１５，１７
とを備える。そして、ＮＯｘ吸蔵触媒７のＮＯｘの吸着
保持量が所定値に達したときなど、空燃比を一時的にリ
ッチにし、かつ徐々にリッチの度合いを高めていき、こ
のリッチ化制御を触媒上流空燃比と下流空燃比がほぼ一
致したときに終了する。これにより、ＮＯｘの脱離、還
元反応にとって過不足なくＨＣを供給でき、かつ反応を
短期間に終了させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はリーン空燃比による
運転時に排気中のＮＯｘを吸着保持し、ストイキもしく
はリッチ空燃比に切換わったときにＮＯｘを脱離、還元
するＮＯｘ吸蔵触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平６−１０７２５号公報にもあるよ
うに、リーン空燃比により運転される内燃機関の排気中
に含まれるＮＯｘを低減するために、ＮＯｘ吸蔵触媒を
排気系に設置することが知られている。

【０００３】ＮＯｘ吸蔵触媒は、リーン空燃比での運転
中は排気中に含まれるＮＯｘを吸着保持し、空燃比がリ
ッチに切換えられたときに、吸着保持していたＮＯｘを
脱離、還元し、触媒を再生するもので、従来の三元触媒
がストイキ空燃比のときにのみＮＯｘの還元作用を発揮
するのと異なり、リーン空燃比であってもＮＯｘの外部
への放出が防げるという利点がある。

【０００４】ところで、このＮＯｘ吸蔵触媒では、ＮＯ
ｘの吸着保持量が一定の飽和値に達するとそのままＮＯ
ｘが排出されしまうため、飽和状態に達する前に空燃比
を一時的にリッチに切換え（これをリッチスパイクとい
う）、保持されているＮＯｘの脱離反応を行う必要があ
る。ただし、このリッチスパイクは内燃機関にとっては
空燃比が不必要に濃くなるだけのため、その分の燃費の
悪化は避けられず、したがってＮＯｘ吸蔵触媒が飽和状
態に近づいたときには、空燃比を過剰に濃くすることな
く、効率のよいリッチスパイクを行わないといけない。

【０００５】このため、上記した従来例では、ＮＯｘ吸
蔵触媒のＮＯｘの脱離反応速度が触媒が高温のときに速
く、低温のときに遅いことに着目して、触媒温度に対応
してリッチスパイク時の空燃比濃度と継続時間を制御し
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところがＮＯｘ吸蔵触
媒に吸着保持されるＮＯｘが飽和状態に達するのは、そ
のときの排気条件（ＮＯｘ濃度、ＨＣ濃度、吸入空気
量、触媒温度、触媒劣化度合いなど）によってさまざま
であり、これらを正確に予測することは非常に困難であ
る。したがってもし飽和状態になってしばらくしてから
リッチスパイクが行われようなことがあると、その間は
ＮＯｘの排出特性が大幅に悪化することになる。

【０００７】このため、実際には飽和状態に達するより
も所定のタイミングだけ前に、触媒温度に応じて、つま
り触媒温度が高いときは空燃比が濃く、短い時間のリッ
チスパイクを行い、触媒温度が低いときは空燃比が薄
く、長い時間のリッチスパイクを行っている。しかしこ
の場合においても、ＮＯｘ吸着保持量を正確に予測する
ことが困難なことから、もしもリッチスパイクが、ＮＯ
ｘ吸着保持量が予測よりも多い状態で行われればＮＯｘ
の脱離、還元反応は不完全となり、逆に吸着保持量が少
ない状態のときには過剰なリッチスパイクとなり、ＨＣ
の放出量が増大し、燃費の悪化を招くことになる。

【０００８】これに対して、特許協力条約に基づく国際
特許公開公報ＷＯ９４／１７２９１によれば、ＮＯｘ吸
蔵触媒のＮＯｘの脱離、還元時に、ＮＯｘの脱離が完了
すると触媒下流の空燃比が上流側空燃比と同じようにリ
ッチ空燃比となることに着目し、触媒下流側に設置した
空燃比センサの出力がリッチ側に切り換ったときに、リ
ッチスパイク制御を終了させることにより、リッチスパ
イクが過剰にならないようにしている。

【０００９】このようにＮＯｘ吸蔵触媒に吸着保持され
たＮＯｘ量に見合ったＨＣ量を供給すれば、ＮＯｘの脱
離、還元を効率よく行え、燃費の悪化などを極力回避す
ることが可能となる。

【００１０】ところで、本発明者らの実験によれば、Ｎ
Ｏｘの脱離、還元時に同じＨＣ量を供給するのであるな
らば、短時間に供給を完了した方がＮＯｘの浄化効率が
良好になることが確認されている。

【００１１】ただしこの場合でも、空燃比が必要以上に
濃いと、ＮＯｘの脱離、還元は良好でも、ＨＣの供給過
剰により、反応に関与しない余剰ＨＣがそのまま外部に
排出されてしまう。

【００１２】これを避けるため、、上記した国際特許公
開公報では、リッチスパイク時の空燃比としては、それ
ほど濃くはない一定値に固定している。しかし、このた
めに過不足のないようにＨＣ量は供給できても、リッチ
スパイクの制御時間は最短とはならず、むしろ制御時間
が長くなり、このため最良のＮＯｘ浄化効率が得られな
いという問題があった。

【００１３】本発明はこのような問題を解決するために
提案されたもので、リッチスパイク時にＮＯｘ吸蔵触媒
における実際のＮＯｘ脱離特性を検出しながら、空燃比
を徐々にリッチ側に制御することにより、短時間のうち
反応を終了させ、ＮＯｘの浄化効率と燃費の向上とを両
立させることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、リーン空
燃比運転中に排気中のＮＯｘを吸着保持するとともにリ
ッチ空燃比運転中に吸着保持したＮＯｘを脱離、還元す
るＮＯｘ吸蔵触媒を備えた内燃機関において、前記ＮＯ
ｘ吸蔵触媒の上流側の空燃比を検出する手段と、同じく
下流側の空燃比を検出する手段と、前記ＮＯｘ吸蔵触媒
に吸着保持したＮＯｘを脱離、還元すべきときに、空燃
比をリッチ側に徐々に変更するとともに、このリッチ化
制御を触媒上流空燃比と下流空燃比がほぼ一致したとき
に終了する空燃比一時リッチ補正手段とを備える。

【００１５】第２の発明は、第１の発明において、前記
補正手段は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着保持したＮＯｘ
を脱離、還元すべきときに、空燃比をリッチ側の所定の
初期空燃比からさらにリッチ側に徐々に変更する。

【００１６】第３の発明は、第２の発明において、前記
補正手段は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着保持したＮＯｘ
を脱離、還元すべきときに、空燃比をリッチ側の所定の
初期空燃比に所定の期間維持した後にさらにリッチ側に
徐々に変更する。

【００１７】第４の発明は、第２または第３の発明にお
いて、前記補正手段は、前記所定の初期空燃比をそのと
きのＮＯｘ吸蔵触媒温度に応じて設定する。

【００１８】第５の発明は、第３の発明において、前記
補正手段は、前記所定の期間をそのときのＮＯｘ吸蔵触
媒温度に応じて設定する。

【００１９】第６の発明は、第１から第５の発明におい
て、前記補正手段は、前記空燃比のリッチ側への変更量
を吸入空気量に応じて変化させる。

【００２０】第７の発明は、第１から第６の発明におい
て、リーン空燃比運転中にＮＯｘ吸蔵触媒に吸着保持さ
れるＮＯｘ量を推定する手段を備え、前記補正手段は、
ＮＯｘ吸蔵触媒の推定ＮＯｘ吸着保持量が所定値に達し
たときに前記リッチ化制御を実行する。

【００２１】

【発明の作用・効果】第１、第７の発明において、ＮＯ
ｘ吸蔵触媒がリーン運転中に吸着保持したＮＯｘは空燃
比をリッチ側に切り替えることにより、触媒から脱離
し、還元される。このＮＯｘ吸蔵触媒における脱離、還
元反応は、空燃比のリッチ相当分の排気中のＨＣなどに
より行われる。このため反応期間中は、触媒上流側の空
燃比に比較して下流側の空燃比は薄く、ほぼ理論空燃比
となる。ＮＯｘの脱離、還元反応が終了すると、反応に
用いられていたＨＣなどはそのままＮＯｘ吸蔵触媒を通
過してしまうため、上流側の空燃比と下流側の空燃比は
ほぼ一致する。本発明では下流側の空燃比が上流側とほ
ぼ一致したときにＮＯｘの脱離、還元反応が完了したも
のとみなして空燃比の一時的なリッチ化制御を終了させ
る。このためＮＯｘ吸蔵触媒に対するＮＯｘの吸着保持
量の推定値に誤差があったとしても、空燃比のリッチ化
制御は、実際に吸着保持されたＮＯｘ量に対応してＨＣ
などの供給が過不足のないように行われる。

【００２２】そして、この場合、空燃比のリッチ化制御
は、制御が進行するにしたがって空燃比をさらにリッチ
側に徐々に移行させるので、ＮＯｘの脱離、還元反応が
時間の経過と共に促進され、短時間のうちに脱離、還元
反応を終了させることができる。しかも反応中は空燃比
が徐々に濃くなるので余剰のＨＣの排出が極力避けら
れ、これらの結果、燃費の悪化を最小限に抑えつつ、触
媒からのＮＯｘの脱離、還元を非常に効率よく行える。

【００２３】第２、第３の発明において、リッチ化制御
時の初期空燃比をリッチ側の一定の値とし、またその初
期空燃比を所定期間維持した後に空燃比を徐々に濃くし
ていくので、制御開始時の空燃比が必要以上に濃くなる
ことがなく、余剰なＨＣの排出が確実に避けられる。

【００２４】第４，第５の発明において、ＮＯｘの脱
離、還元に必要な、リッチ化制御時の初期空燃比、並び
にこの初期空燃比の維持時間については、ＮＯｘ吸蔵触
媒の温度状態によって変動し、温度が高いほど要求空燃
比は濃く、また維持時間は短くなる。したがって、これ
らを触媒温度に応じて決まる要求特性に合わせることに
より、不必要に空燃比を濃くしたり、あるいは脱離、還
元反応時間が長引いたりするのを防ぐことができ、ＮＯ
ｘの還元反応効率を高めつつ、ＨＣの不要な排出量を低
減できる。

【００２５】第６の発明において、リッチ制御中に空燃
比を同一空燃比値だけ濃くしても、そのときの吸入空気
量によって排気中のＨＣの絶対量は変動し、吸入空気量
が大きくなるほどＨＣ供給量は増加する。吸入空気量に
応じてＨＣ量が変動すると、ＮＯｘの脱離、還元反応が
不安定になり、余剰なＨＣの排出量も増えたりするが、
吸入空気量に応じて空燃比の変更値を変化させることに
より、一定量づつＨＣの供給量を増やすことができ、安
定した制御が行える。

【００２６】

【実施の形態】以下本発明の最良の実施の形態について
図面に基づいて説明する。

【００２７】図１において、１は機関本体、２は吸気通
路、３は排気通路であり、燃焼室４には、直接的に燃料
を噴射する燃料インジェクタ５、及びこの噴射燃料を含
む混合気を点火するための点火栓６が備えられる。

【００２８】燃料インジェクタ５からは、機関の部分負
荷時など圧縮行程の後半に燃料が噴射され、点火栓近傍
に可燃混合気層を形成維持し、全体的には超リーン混合
気であっても、安定した成層燃焼を実現する。なお、機
関の高負荷時など混合気は理論空燃比に切り替えられ、
このときには燃料噴射時期は吸気行程に移り、均質的な
理論空燃比の混合気を形成し、通常の予混合燃焼を行
う。

【００２９】排気通路３にはリーン運転時に排気中のＮ
Ｏｘを吸着保持するＮＯｘ吸蔵触媒７が設けられる。こ
のＮＯｘ吸蔵触媒７の吸着保持量が所定の状態に達した
ときに、空燃比を一時的にリーンからリッチに切り替
え、つまりリッチスパイクを行い、保持していたＮＯｘ
を脱離、還元し、触媒の再生を行うため、燃料インジェ
クタ５からの燃料噴射量を制御装置１０が切り替え制御
する。

【００３０】この場合、制御装置１０は運転条件に応じ
てＮＯｘ吸蔵触媒７のＮＯｘの吸着保持量を予測し、こ
れに基づいて所定のタイミングでリッチスパイクを行
い、かつこのときのＮＯｘ還元特性を検出しながら空燃
比をフィードバック制御することにより、燃費を悪化さ
せることなく、ＮＯｘの浄化効率を最良に制御するよう
になっている。

【００３１】このため、制御装置１０には、吸気通路２
のスロットルバルブ開度を検出するスロットル開度セン
サ１１、吸入空気量を測定するエアフロメータ１２、ク
ランク角度を検出するクランク角センサ１３、冷却水温
を検出する水温センサ１４などからの運転状態を代表す
る信号が入力し、さらに、排気通路３のＮＯｘ吸蔵触媒
７の上流と下流の排気空燃比を検出するための上流、下
流空燃比センサ１５、１７と、触媒温度を代表する温度
を検出する触媒温度センサ１８からの信号も入力するよ
うになっている。

【００３２】制御装置１０において実行される上記した
制御内容について、図２〜図６のフローチャートにした
がって詳しく説明する。

【００３３】図２はリッチスパイクの実施時期を判断す
るためのもので、成層燃焼によるリーン運転時に実行さ
れる。

【００３４】まずステップＳ１ではリッチスパイク許可
フラグＦＬＲＧＳ＝０かどうかを見て、リッチスパイク
中か否かを判定し、リッチスパイク中でなければ、ステ
ップＳ２に進み、機関回転数Ｎｅと負荷（燃料噴射パル
ス幅）Ｔｐを検出し、これらに基づいてステップＳ３で
マップにしたがって０.１秒毎にエンジンからのＮＯｘ
の排出量ＮＯＧを読み込む。ステップＳ４では、現在ま
でのＮＯｘ排出量の積算値ＳＩＧＮＯとして、前回値に
この排出量ＮＯＧを積算する。

【００３５】ステップＳ５ではこの積算値ＳＩＧＮＯ
を、所定のスライスレベルＳＬＳＮＯと比較し、ＮＯｘ
吸蔵触媒の吸着保持能力が限界にきたかどうかを判定す
る。スライスレベルＳＬＳＮＯは、触媒が飽和状態より
もいくらか余裕のある状態に設定されている。

【００３６】積算値ＳＩＧＮＯがスライスレベルＳＬＳ
ＮＯを越えたならば、触媒吸着保持量が能力限界に近づ
いたものと判断し、ステップＳ６においてリッチスパイ
ク許可フラグＦＬＲＧＳ＝１にセットし、リッチスパイ
クを許可し、さらにステップＳ７でリッチスパイク時間
計測タイマＴｒｓをリセット（Ｔｒｓ＝０）する。

【００３７】リッチスパイク中は、ステップＳ１からス
テップＳ８に移り、リッチスパイク時間計測タイマを
０.１秒毎にアップカウントし、すなわちＴｒｓ＝Ｔｒ
ｓ＋０.１として、リッチスパイク初期設定時間を計測
する。

【００３８】このようにして、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着保
持されるＮＯｘ量を積算していき、触媒の吸着保持能力
が限界にきたかどうかを判定し、これによりリッチスパ
イクの実施時期を判断する。

【００３９】次に図３はリッチスパイク空燃比、維持時
間を決定するためのフローチャートで、まず、ステップ
Ｓ１ではＮＯｘ吸蔵触媒の温度を、触媒温度センサの出
力から読み込み（ただし、回転数Ｎｅと負荷Ｔｐの値、
もしくはその履歴から予測してもよい）、この触媒温度
に基づいて、ステップＳ２でリッチスパイク空燃比ＲＳ
ＡＦＲをマップから算出し、ステップＳ３で同じくリッ
チスパイク維持時間ＲＳＴをマップから算出する。

【００４０】リッチスパイク空燃比初期値ＲＳＡＦＲは
触媒温度が高いほど濃くし、維持時間の初期値ＲＳＴは
触媒温度が高いほど短くなり、触媒温度によるＮＯｘ脱
離反応速度にリッチスパイクを対応させるのであるが、
ただしこれらは、予測されるＮＯｘ吸着保持量に対する
目標リッチスパイク空燃比よりもいくぶんか薄めの値と
なり、かつ目標維持時間よりも短めに設定されるように
なっている。これにより実際のＮＯｘ吸着保持量に対し
て空燃比のリッチ化が過剰になるのを防ぐことができ
る。

【００４１】図４は設定されたリッチスパイク空燃比を
途中から濃く変更するためのフローチャートである。

【００４２】まず、ステップＳ１では、設定されたリッ
チスパイク空燃比の初期値ＲＳＡＦＲによるリッチスパ
イク制御に入ってからの計測時間Ｔｒｓが、設定された
維持時間ＲＳＴに達したか否かを判定し、達するまでの
間は、設定された空燃比の初期値を維持しつつリッチス
パイクを行う。

【００４３】これに対して、維持時間ＲＳＴが過ぎたら
ステップＳ２に移り、リッチスパイク空燃比として、初
期設定値ＲＳＡＦＲから所定値ＲＳＩを差し引き、空燃
比を小さくする、すなわちリッチスパイク空燃比を、後
述の図５のフローチャートで説明する所定値ＲＳＩづつ
徐々に濃くする。

【００４４】ステップＳ３ではこの変更された空燃比Ｒ
ＳＡＦＲを、空燃比下限値（過濃側の限界値）ＡＦＲＬ
ＭＴと比較し、下限値ＡＦＲＬＭＴよりも大きければ
（すなわち、下限値に達しない間は）、上記の動作を繰
り返すが、下限値に達したならば、ステップＳ４に進ん
でリッチスパイク空燃比ＲＳＡＦＲとして空燃比の下限
値ＡＦＲＬＭＴＩに設定し、それ以上に濃くならないよ
うにして機関の燃焼の悪化を回避する。

【００４５】したがって、この制御動作により、リッチ
スパイク制御に移行してから初期設定された所定の維持
時間ＲＳＴが経過すると、それ以降はリッチスパイク空
燃比が徐々に濃くされる。

【００４６】図５はリッチスパイク空燃比を途中から濃
くしていくときの変更量を決定するためのフローチャー
トであり、まず、ステップＳ１でエアフロセンサの出力
から吸入空気量Ｑａを読み込み、次いでステップＳ２に
おいて吸入空気量Ｑａに基づいてマップから空燃比の変
更量ＲＳＩを算出する。

【００４７】リッチスパイク時の吸入空気量が小さいと
きは空燃比の変更量ＲＳＩを大きくすることで、ＮＯｘ
吸蔵触媒の脱離、還元に必要なＨＣの供給量を確保し、
吸入空気量の大きいときにはＲＳＩを小さくして、ＨＣ
の供給過剰を防止する。

【００４８】同一の空燃比であっても吸入空気量が大き
くなれば、ＮＯｘ吸蔵触媒に供給されるＨＣの絶対量は
増えるので、脱離反応に必要量だけ供給できるように、
吸入空気量に応じて空燃比の変更量を変化させるのであ
る。

【００４９】図６はリッチスパイクの終了を判定するフ
ローチャートである。

【００５０】まず、ステップＳ１では、ＮＯｘ吸蔵触媒
上流の空燃比ＡＦＲｆを上流空燃比センサの出力から、
また下流の空燃比ＡＦＲｒを下流空燃比センサの出力か
らそれぞれ読み込む。

【００５１】そして、ステップＳ２において、下流空燃
比ＡＦＲｒと上流空燃比ＡＦＲｆとの大きさ（濃度）を
比較し、下流空燃比ＡＦＲｒの方が大きい間、つまり下
流側空燃比の方が薄い間は、上記した動作を繰り返す。

【００５２】しかし、下流空燃比ＡＦＲｒが上流空燃比
ＡＦＲｆとほぼ同一になるか、もしくは小さい、つまり
濃くなったらステップＳ３に移行して、リッチスパイク
許可フラグＦＬＧＳを、ＦＬＧＳ＝０にして、リッチス
パイクを終了させる。

【００５３】ただし、この場合、空燃比センサの個体バ
ラツキ等を考慮して、一定のマージンＭＡＦＲを設定し
てあるので、実際には下流空燃比は上流空燃比を越えて
濃くなることはない。

【００５４】リッチスパイク制御中にＮＯｘ吸蔵触媒の
ＮＯｘが完全に脱離するまでの間は、上流側空燃比に比
較して下流側空燃比は、ＮＯｘの脱離反応に消費される
ＨＣの分だけ空燃比が薄くなり、ＮＯｘの脱離が完全に
終了した時点で上流と下流の空燃比が等しくなる。した
がって、これら空燃比を比較することで、リッチスパイ
クの終了時期を適確に判断できるのである。

【００５５】次に全体的な作用について図７を参照しな
がら説明する。

【００５６】内燃機関をリーン空燃比により成層燃焼し
ている運転中は、排気中のＮＯｘはＮＯｘ吸蔵触媒７に
吸着保持されていき、外部への放出が阻止される。運転
条件に応じてのＮＯｘ排出量の積算値から、ＮＯｘ吸蔵
触媒での吸着保持量が予測され、これが所定の限界保持
能力に達したと判断されると、触媒を再生するために空
燃比のリッチスパイク制御が行われる。

【００５７】このリッチスパイク制御時の空燃比、維持
時間の初期値は、ＮＯｘ吸蔵触媒７の温度に応じて設定
されるが、目標とする空燃比よりも薄めで、かつ目標と
する維持時間よりも短めに設定される。

【００５８】リッチスパイクによりＮＯｘ吸蔵触媒７に
吸着保持されていたＮＯｘは、そのときの触媒温度と空
燃比に応じて脱離、還元される。このＮＯｘの脱離、還
元反応が行われている期間中は、図７にも示すように、
触媒上流の空燃比を理論空燃比よりも濃くても、下流の
空燃比はほぼ理論空燃比に維持される。これは、ＮＯｘ
吸蔵触媒での脱離、還元反応に排気中の還元成分、つま
り理論空燃比よりも濃い部分に相当するＨＣ、ＣＯが消
費されるためである。

【００５９】この場合、従来一般的には、図７の（Ａ）
にも示すように、リッチスパイク空燃比が必要以上に濃
い場合には、ＮＯｘの脱離、還元は速やかに行われる
が、脱離の終了までの間に排出される余剰のＨＣ排出量
が大きくなり、その分だけ燃費が悪化する。

【００６０】これに対して、図７の（Ｂ）のように、リ
ッチスパイク空燃比が要求値よりも薄い（ただし理論空
燃比よりは濃い）場合には、ＮＯｘの脱離、還元に必要
な反応時間が長くなり、この間のＮＯｘの外部への排出
量も増加する。ただし、ＨＣについては余剰の排出量は
減少する。

【００６１】しかし、いずれについても、実際にＮＯｘ
吸蔵触媒７での反応状態を正しく検出しているわけでは
ないので、リッチスパイクの維持時間については、触媒
温度などにもよるが、経験則に基づいて決定されてお
り、反応終了時にぴったり合わせてリッチスパイクを終
了させられるわけではなかった。このため、反応終了後
もそのままリッチスパイクを継続すれば、その分だけ不
必要に燃費やＨＣの排出が悪化するのが避けられない
し、また反応終了前にリッチスパイクを終了すれば、Ｎ
Ｏｘの脱離、還元が不完全に終わってしまう。

【００６２】しかし、本発明では、図７の（Ｃ）に示す
ように、ＮＯｘ吸蔵触媒７の上流と下流の空燃比を検出
しながら、空燃比が一致するまでの間だけ、リッチスパ
イクを行うようにしているため、ＮＯｘの脱離反応が終
了した時点で、リッチスパイク制御を確実に終了させる
ことができる。したがって、ＮＯｘ吸蔵触媒７からのＮ
Ｏｘの脱離、還元作用が不完全となったり、あるいは不
必要なリッチスパイクによる燃費の悪化が確実に回避で
きる。

【００６３】そして、この場合、上流と下流の空燃比が
一致するまでの間において、リッチスパイクの初期設定
時間が経過すると、空燃比を徐々に濃くなるように変更
していくため、リッチスパイク空燃比がＮＯｘの吸着保
持量に対して薄すぎるときのように、反応時間が長くか
かったり、ＮＯｘの外部への放出量が増大したりする問
題も発生しない。

【００６４】つまり、空燃比の初期値の維持時間が経過
すると、リッチスパイク空燃比を初期値よりも徐々に濃
くしていくので、ＮＯｘの脱離、還元反応が促進され、
反応時間の長期化を防いで、ＮＯｘの外部放出量も少な
くできるのである。また、空燃比を徐々に濃くするの
で、最初から過剰に濃くするときのように、余剰のＨＣ
が発生する心配もなく、ＨＣの排出が悪化することもな
い。

【００６５】また、この場合、空燃比の濃化度合いはそ
のときの吸入空気量に応じて変化させているので、ＨＣ
の供給量としては、一定量づつ増加できるので、リッチ
スパイク空燃比濃化制御の安定性が維持される。

【００６６】また、リッチスパイクの空燃比初期値と維
持時間はそのときの触媒温度に対応させているので、必
要最小限のリッチスパイクとなり、それでも不足すると
きだけ空燃比の濃化と時間の延長が行われるので、ＨＣ
排出量を最小に抑えつつリッチスパイクのトータル時間
を最短にすることが可能となる。

【００６７】さらにこの場合、リッチスパイクの空燃
比、維持時間の初期値は、いずれも触媒温度によって決
まる目標空燃比、及び維持時間よりもやや薄く、かつ短
めに設定しているので、実際のリッチスパイク開始時の
ＮＯｘの吸着保持量が予測値よりも小さく、反応が早期
に終了するようなときでも、リッチスパイクが過剰にな
ることが少なく、その分だけ燃費やＨＣ放出量の抑制に
もつながる。

【００６８】なお、以上の説明ではリーン運転は、筒内
直噴式の成層燃焼の例を示したが、これに限られるわけ
ではなく、その他のリーン燃焼方式についても適用でき
ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の全体構成を示す概略構成図
てある。

【図２】リッチスパイク制御の実施時期を決定するフロ
ーチャートである。

【図３】リッチスパイク制御の空燃比と維持時間の初期
値を決定するフローチャートである。

【図４】リッチスパイク制御中の空燃比濃化制御のフロ
ーチャートである。

【図５】空燃比濃化量を決定するフローチャートであ
る。

【図６】リッチスパイク制御の終了を判断するフローチ
ャートである。

【図７】リッチスパイク時の触媒の上流と下流の空燃比
変化とＮＯｘ、ＨＣの排出特性を示すもので、（Ａ）は
リッチスパイク空燃比が濃い場合、（Ｂ）はリッチスパ
イク空燃比が薄い場合、（Ｃ）は本発明の特性を表して
いる。

【符号の説明】

１ 機関本体 ４ 燃焼室 ５ 燃料インジェクタ ６ 点火栓 ７ ＮＯｘ吸蔵触媒 １０ 制御装置 １５ 上流空燃比センサ １７ 下流空燃比センサ １８ 触媒温度センサ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リーン空燃比運転中に排気中のＮＯｘを吸
   着保持するとともにリッチ空燃比運転中に吸着保持した
   ＮＯｘを脱離、還元するＮＯｘ吸蔵触媒を備えた内燃機
   関において、 前記ＮＯｘ吸蔵触媒の上流側の空燃比を検出する手段
   と、 同じく下流側の空燃比を検出する手段と、 前記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸着保持したＮＯｘを脱離、還元
   すべきときに、空燃比をリッチ側に徐々に変更するとと
   もに、このリッチ化制御を触媒上流空燃比と下流空燃比
   がほぼ一致したときに終了する空燃比一時リッチ補正手
   段とを備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装
   置。
2. 【請求項２】前記補正手段は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸
   着保持したＮＯｘを脱離、還元すべきときに、空燃比を
   リッチ側の所定の初期空燃比からさらにリッチ側に徐々
   に変更する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 【請求項３】前記補正手段は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸
   着保持したＮＯｘを脱離、還元すべきときに、空燃比を
   リッチ側の所定の初期空燃比に所定の期間維持した後に
   さらにリッチ側に徐々に変更する請求項２に記載の内燃
   機関の排気浄化装置。
4. 【請求項４】前記補正手段は、前記所定の初期空燃比を
   そのときのＮＯｘ吸蔵触媒温度に応じて設定する請求項
   ２または３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 【請求項５】前記補正手段は、前記所定の期間をそのと
   きのＮＯｘ吸蔵触媒温度に応じて設定する請求項３に記
   載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 【請求項６】前記補正手段は、前記空燃比のリッチ側へ
   の変更量を吸入空気量に応じて変化させる請求項１〜５
   のいずれか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 【請求項７】リーン空燃比運転中にＮＯｘ吸蔵触媒に吸
   着保持されるＮＯｘ量を推定する手段を備え、前記補正
   手段は、ＮＯｘ吸蔵触媒の推定ＮＯｘ吸着保持量が所定
   値に達したときに前記リッチ化制御を実行する請求項１
   〜６のいずれか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置。