JPH11294224A

JPH11294224A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JPH11294224A
Application number: JP10093384A
Authority: JP
Inventors: Taro Yokoi; 太郎横井; Koji Ishihara; 康二石原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-04-06
Filing date: 1998-04-06
Publication date: 1999-10-26
Anticipated expiration: 2018-04-06
Also published as: JP3899658B2

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関のＮＯｘ還元処理性能を向上する。【解決手段】ＮＯｘ吸蔵触媒の下流のＮＯｘ濃度を検出
し、リッチスパイク開始前のＮＯｘ濃度ＮＯＰに対する
リッチスパイク開始後のＮＯｘ濃度の最大値ＮＯＭＡＸ
の比（ＮＯＭＡＸ／ＮＯＰ) と、リッチスパイク終了後
のＮＯｘ濃度の最小値ＮＯＭＩＮの比（ＮＯＭＩＮ／Ｎ
ＯＰ) とに基づいて、リッチスパイクの空燃比の初期値
とリッチ継続時間とを学習補正する。これにより、リッ
チスパイク特性を最適化でき、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの排
出をバランス良く低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関し、詳しくは、排気通路にＮＯｘ吸蔵触媒を
備えた内燃機関において、ＮＯｘの浄化に必要な最適空
燃比に制御するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、排気空燃比がリーンであると
きに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比
（ストイキ）又はリッチであるときに前記吸蔵したＮＯ
ｘを放出して還元処理するＮＯｘ吸蔵触媒（ＮＯｘ吸蔵
型三元触媒）を備えた機関が知られている。

【０００３】前記ＮＯｘ吸蔵触媒は、リーン燃焼中にお
いてＮＯｘを吸蔵して大気中に排出されるＮＯｘ量を低
減するが、吸蔵量が最大量を越えてしまうと、機関から
排出されたＮＯｘが触媒に吸蔵されずにそのまま大気中
に排出されることになってしまう。そこで、ＮＯｘ吸蔵
触媒におけるＮＯｘ吸蔵量が最大量になる前に、燃焼混
合気の目標空燃比を強制的に一時的にリッチに切り換え
て（以下リッチスパイクという) 、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸
蔵されているＮＯｘの放出，還元処理を行わせるように
している。

【０００４】ここで、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ脱離特性
について説明すると、リッチスパイクによりリッチな排
気が供給されると、吸蔵されていたＮＯｘが初期に多量
に脱離し、その後は徐々に脱離されていくという特性を
有する。このため、上記脱離特性に合わせて制御開始当
初のリッチレベルを大きくし、その後リッチレベルを減
少して所定時間リッチ状態を継続するという制御を行っ
ている。

【０００５】ところで、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ脱離特
性は、該触媒の温度によって変化し、高温時にはリッチ
スパイク開始直後の初期脱離量が大きく短時間で脱離を
終了し、低温時には前記初期脱離量が減少して脱離終了
時間が長引く特性となる。そこで、触媒温度に応じて異
なるＮＯｘ脱離特性に適合するように、リッチスパイク
のリッチレベル，リッチ継続時間を制御する技術が提案
されている（特開平６−１０７２５号公報参照) 。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＮＯｘ
脱離特性は、触媒温度のみでなく、触媒の劣化状態やバ
ラツキ、機関の運転状態等によっても変化し、前記触媒
温度のみに対応した制御では、これらの変化に対応でき
なかった。本発明は上記問題点に鑑みなされたものであ
り、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化，バラツキや機関の運転状態
によりＮＯｘ脱離特性が変化しても、該特性の変化に応
じて常にＮＯｘ浄化に最適なリッチスパイク特性に制御
でき、以て、ＮＯｘを効率良く浄化しつつ、ＨＣ，ＣＯ
の排出を抑制できる排気浄化装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１に係る
発明は、排気空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯ
ｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又はリッチである
ときに前記吸蔵したＮＯｘを放出して還元処理するＮＯ
ｘ吸蔵触媒を備え、燃焼混合気の空燃比を一時的にリッ
チとしてＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元処理
する制御を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記
ＮＯｘ還元処理制御前後のＮＯｘ吸蔵触媒下流のＮＯｘ
濃度を検出し、該検出されたＮＯｘ濃度に基づいて、Ｎ
Ｏｘ還元処理制御時における燃焼混合気の空燃比制御特
性を学習して補正することを特徴とする。

【０００８】請求項１に係る発明によると、燃焼混合気
の空燃比を一時的にリッチとするＮＯｘ還元処理制御を
行うと、ＮＯｘ吸蔵触媒からのＮＯｘ排出量は、制御の
初期に急増し、制御後は制御前より減少する特性を有す
るが、燃焼混合気の空燃比制御特性によって前記制御初
期や制御後のＮＯｘ排出量の特性は変化する。

【０００９】そこで、ＮＯｘ還元処理制御前後のＮＯｘ
濃度を検出し、該検出値に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒から
のＮＯｘ排出量の特性に適合するように燃焼混合気の空
燃比制御特性を学習補正することにより、ＨＣの排出量
を抑制しつつ、十分なＮＯｘ還元処理を行うことができ
る。また、請求項２に係る発明は、図１に示すように、
排気空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵
し、排気空燃比が理論空燃比又はリッチであるときに前
記吸蔵したＮＯｘを放出して還元処理するＮＯｘ吸蔵触
媒を備えると共に、燃焼混合気の空燃比を一時的にリッ
チとしてＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元処理
する制御を行うＮＯｘ還元処理制御手段を備えた内燃機
関の排気浄化装置において、前記ＮＯｘ還元処理制御前
後のＮＯｘ吸蔵触媒下流のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ
濃度検出手段と、前記検出されたＮＯｘ濃度に基づい
て、ＮＯｘ還元処理制御時における燃焼混合気の空燃比
制御特性を学習して補正するＮＯｘ還元処理制御特性学
習手段と、を含んで構成したことを特徴とする。

【００１０】請求項２に係る発明によると、ＮＯｘ濃度
検出手段によってＮＯｘ還元処理制御前後のＮＯｘ吸蔵
触媒下流のＮＯｘ濃度を検出し、ＮＯｘ還元処理制御特
性学習手段によって前記検出されたＮＯｘ濃度に基づい
てＮＯｘ吸蔵触媒からのＮＯｘ排出量の特性に適合する
ようにＮＯｘ還元処理制御時における燃焼混合気の空燃
比制御特性を学習して補正する。

【００１１】これにより、請求項１に係る発明と同様、
ＨＣの排出量を抑制しつつ、十分なＮＯｘ還元処理を行
うことができる。また、請求項３に係る発明は、前記Ｎ
Ｏｘ還元処理制御時における燃焼混合気の空燃比制御特
性の学習は、燃焼混合気の空燃比のリッチレベルの学習
と、燃焼混合気のリッチ継続時間の学習であることを特
徴とする。

【００１２】請求項３に係る発明によると、例えば、燃
焼混合気の空燃比のリッチレベルが低過ぎる場合は、排
気中のＨＣ排出量が不足して前記制御初期に多量に脱離
するＮＯｘを十分に処理しきれず、逆にリッチレベルが
高過ぎるとＨＣ，ＣＯが過剰に放出されてしまう。そこ
で、ＮＯｘ還元処理制御の開始直後の排気中のＮＯｘ濃
度に基づいて、リッチレベルを適切に学習補正すること
ができる。

【００１３】また、リッチ継続時間が短過ぎる場合は、
制御終了後もＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘが脱離し続け、
リッチ継続時間が長過ぎる場合は、ＮＯｘ吸蔵触媒から
のＮＯｘの脱離が終了した後もリッチ空燃比での燃焼が
継続することによりＨＣ，ＣＯの排出量が増大してしま
う。そこで、ＮＯｘ還元処理制御終了後の排気中のＮＯ
ｘ濃度に基づいて、リッチ継続時間を適切に学習補正す
ることができる。

【００１４】また、請求項４に係る発明は、前記ＮＯｘ
の還元処理制御は、制御開始時に燃焼混合気の空燃比の
リッチレベルを最大とし、その後徐々に減少していく制
御であり、前記リッチレベルの学習補正は、前記制御開
始時に与える最大リッチレベルの学習補正であり、前記
リッチ継続時間の学習補正は、前記リッチレベルの減少
速度の学習補正であることを特徴とする。

【００１５】かかる構成によると、ＮＯｘ還元処理制御
の開始時に与える最大のリッチレベルをリッチレベル学
習によって学習補正し、その後リッチレベルを減少する
速度をリッチ継続時間の学習によって学習補正する。こ
れにより、最大リッチレベルが適正値に学習補正される
ことによってリッチスパイク開始時のＮＯｘ排出量を抑
制しつつＨＣ，ＣＯの排出量も抑制され、リッチレベル
の減少速度の学習補正によりリッチ継続時間が適正値に
学習補正されることによってＨＣ，ＣＯの排出を抑制し
ながらＮＯｘ吸蔵触媒全体に吸蔵されたＮＯｘ量を十分
に還元処理することができる。

【００１６】また、請求項５に係る発明は、前記ＮＯｘ
還元処理制御時における燃焼混合気の空燃比制御特性の
学習は、機関の運転領域毎に行われることを特徴とす
る。請求項５に係る発明によると、機関の運転条件に応
じてＮＯｘ還元処理制御前後のＮＯｘ濃度が変化して
も、運転領域毎に学習することで運転条件に応じた最適
な学習を行うことができる。

【００１７】また、請求項６に係る発明は、前記ＮＯｘ
還元処理制御時における燃焼混合気の空燃比制御特性
を、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度によっても補正することを特
徴とする。請求項６に係る発明によると、ＮＯｘ吸蔵触
媒の温度によってＮＯｘ還元処理制御前後のＮＯｘ濃度
が変化しても、触媒の温度に応じた補正も行うことによ
って最適なＮＯｘ還元処理制御を行うことができる。

【００１８】また、請求項７に係る発明は、前記ＮＯｘ
還元処理制御時における燃焼混合気の空燃比制御特性の
学習は、機関の運転条件が切り換わるときには禁止する
ことを特徴とする。請求項７に係る発明によると、機関
の運転条件が切り換わるときは、それによってＮＯｘ濃
度が変化するので、該切り換わり時にＮＯｘ濃度に基づ
く燃焼混合気の空燃比制御特性の学習を禁止することに
より、誤学習を防止でき、学習の信頼性が向上する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図２は、第１の実施の形態における内燃機関のシ
ステム構成を示す図であり、機関１には、スロットル弁
２で計量された空気が供給され、燃焼室で燃料噴射弁３
から噴射された燃料と混合し、該混合気は、点火栓４に
よる火花点火によって着火燃焼し、燃焼排気は、排気通
路９に介装されたＮＯｘ吸蔵触媒５で浄化された後に大
気中に排出される。

【００２０】前記ＮＯｘ吸蔵触媒５は、排気空燃比がリ
ーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比
が理論空燃比又はリッチであるときに前記吸蔵したＮＯ
ｘを放出して三元触媒層で還元処理する触媒（ＮＯｘ吸
蔵型三元触媒）である。なお、前記のように燃焼室内に
燃料を直接噴射することにより、空燃比を極限までリー
ン化した成層混合気燃焼が可能となるが、この場合、リ
ーン空燃比のままＮＯｘを還元処理することが困難なの
で、ＮＯｘ吸蔵触媒５でＮＯｘを一時的に吸蔵すると共
に、吸蔵したＮＯｘをリッチ空燃比下で還元処理するよ
うにしている。但し、吸気ポート部分に燃料を噴射して
リーン燃焼を行うものであってもよい。

【００２１】前記燃料噴射弁３による噴射時期，噴射
量、及び、点火栓４による点火時期等を制御するコント
ロールユニット６はマイクロコンピュータを含んで構成
され、各種センサからの検出信号に基づく演算処理によ
って、前記燃料噴射弁３に対して燃料噴射信号（噴射パ
ルス信号）を出力し、点火栓４（パワートランジスタ）
に対しては点火信号を出力する。

【００２２】前記燃料噴射信号の演算においては、運転
条件に応じて目標空燃比を決定し、該目標空燃比の混合
気が形成されるように燃料噴射量（噴射パルス幅）が演
算されるが、通常は前記目標空燃比として理論空燃比よ
りもリーンである空燃比が設定される構成となってい
る。前記各種センサとしては、機関１の吸入空気流量を
検出するエアフローメータ７、前記スロットル弁２の開
度を検出するスロットルセンサ８、前記ＮＯｘ吸蔵触媒
５の上流側の排気通路９に配置されて排気空燃比を検出
する空燃比センサ10、該ＮＯｘ吸蔵触媒５の下流側の排
気通路９に配置されてＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度
センサ11、該ＮＯｘ吸蔵触媒５に配置されて触媒温度を
検出する触媒温度センサ12などが設けられる他、コント
ロールユニット６にはクランク角センサ13からの回転信
号や水温センサ14からの水温信号などが入力される。

【００２３】前記コントロールユニット６は、既述した
ように、通常は、リーン空燃比燃焼を行うように燃料噴
射量を設定するが、ＮＯｘ還元処理制御時にはリッチス
パイクを行いつつ、前記ＮＯｘ濃度センサ11を用いてＮ
Ｏｘ吸蔵触媒５下流のＮＯｘ濃度を検出しつつ該制御の
学習補正（以下リッチスパイク学習という) を行う。以
下に本発明に係るＮＯｘ還元処理制御を図３〜図10に基
づいて説明する。

【００２４】図３は、ＮＯｘ還元処理制御実施の判断ル
ーチンを示す。ステップ１（図中にはＳ１と記してあ
る。以下同様）では、ＮＯｘ還元処理制御中であるか否
かを、フラグＦＬＧＲＳによって判別する。ＮＯｘ還元
処理制御中でないと判別されたときは、ステップ２へ進
み、前記クランク角センサ13からの信号に基づいて検出
された機関回転速度Ｎｅと、該機関回転速度Ｎｅ及び前
記エアフロメータ７で検出された吸入空気量Ｑに基づい
て算出された機関負荷を表す基本燃料噴射量Ｔｐとを読
み込む。

【００２５】ステップ３では、前記機関回転速度Ｎｅと
基本燃料噴射量Ｔｐとに基づいて、単位時間（このフロ
ーチャートの実行周期。例えば１秒) 当たりのＮＯｘ排
出量ＮＯＧを、図示したような特性のマップから読み出
す。ステップ４では、前記ＮＯｘ排出量ＮＯＧをそれま
での積算値ＳＩＧＮＯに加算して積算値ＳＩＧＮＯを更
新する。

【００２６】ステップ５では、前記ＮＯｘ排出量の積算
値ＳＩＧＮＯが設定値ＳＬＳＮＯを超えているか否かを
判別する。設定値ＳＬＳＮＯを超えていると判別された
ときは、ＮＯｘ吸蔵触媒５に吸蔵されたＮＯｘを還元処
理すべき状態に達したと判断し、ステップ６でＮＯｘ還
元処理制御開始のため、フラグＦＲＤ，ＦＬＧＲＳ，Ｆ
ＬＧＦＢをそれぞれ１にセットする。各フラグの機能に
ついては後述する。

【００２７】ステップ７では、リッチ継続時間計測用の
タイマＴＲＳを０にリセットする。また、ステップ１で
ＮＯｘ還元処理制御中と判別されたときは、ステップ８
で前記タイマＴＲＳをインクリメントし、ステップ９で
前記積算値ＳＩＧＮＯを０にリセットする。次に、ＮＯ
ｘ還元処理制御におけるリッチレベルとリッチ継続時間
を設定するルーチンを、図４のフローチャートに従って
説明する。

【００２８】ステップ11では、前記フラグＦＲＤに基づ
いて、ＮＯｘ還元処理制御実行条件の成立直後であるか
否かを判別する。前記成立直後と判別されたときは、ス
テップ12で機関回転速度Ｎｅ，基本燃料噴射量Ｔｐ及び
前記触媒温度センサ12により検出されたＮＯｘ吸蔵触媒
５の触媒温度ＴＣＡＴを読み込む。

【００２９】ステップ13では、後述するリッチスパイク
学習のため、前記機関回転速度Ｎｅ，基本燃料噴射量Ｔ
ｐ，触媒温度ＴＣＡＴをそれぞれＴＮｅ，ＴＴｐ，ＴＴ
ＣＡＴとして記憶する。ステップ14では、前記機関回転
速度Ｎｅ，基本燃料噴射量Ｔｐ，触媒温度ＴＣＡＴに基
づいて、ＮＯｘ還元処理制御におけるリッチレベル即ち
リッチ空燃比の初期値ＡＦＲＲＳを図示のような温度別
に用意した複数のマップから検索して読み込む。ここ
で、初期値ＡＦＲＲＳは、機関回転速度Ｎｅ，基本燃料
噴射量Ｔｐがそれぞれ高くなるほど排気流量が増大して
同一空燃比におけるＨＣ排出量が増大するため、空燃比
を薄くし（理論空燃比よりはリッチ) 、また、触媒温度
ＴＣＡＴが高いときほどリッチスパイク初期におけるＮ
Ｏｘ脱離量が増大するため、空燃比を濃くするように設
定してある。なお、図示では触媒温度の低温時用と高温
時用の２つのマップについて示したが、温度領域別に３
個以上のマップを用意してもよい。

【００３０】ステップ15では、前記機関回転速度Ｎｅ，
基本燃料噴射量Ｔｐ，触媒温度ＴＣＡＴに基づいて、リ
ッチ継続時間ＴＩＭＥＲＳを図示のような温度別に用意
した複数のマップから検索して読み込む。ここで、機関
回転速度Ｎｅ，基本燃料噴射量Ｔｐがそれぞれ高くなる
ほどＨＣ排出量が増大するため継続時間ＴＩＭＥＲＳを
長くし、また、触媒温度ＴＣＡＴが高いときほどＮＯｘ
脱離が短時間で終了するので、リッチ継続時間ＴＩＭＥ
ＲＳを短く設定してある。なお、温度領域別に３個以上
のマップを用意してもよいことはリッチ空燃比初期値の
マップと同様である。

【００３１】ステップ16では、前記フラグＦＲＤを０に
リセットすると共に、前記ステップ14，ステップ15で検
索したリッチ空燃比の初期値ＡＦＲＲＳをＴＡＦＲＲＳ
として記憶し、リッチ継続時間ＴＩＭＥＲＳをＴＴＩＭ
ＥＲＳとして記憶する。これらの値を後述するリッチス
パイク学習に使用するためである。図５は、ＮＯｘ還元
処理制御つまりリッチスパイク特性の空燃比制御ルーチ
ンを示す。

【００３２】ステップ21では、制御中の空燃比ＡＦＲを
次式により算出する。ＡＦＲ＝ＡＦＲＲＳ＋（14.6−ＡＦＲＲＳ) ／ＴＩＭＥ
ＲＳ×ＴＲＳここで、ＴＲＳは制御開始後の経過時間である。ステッ
プ22では、前記経過時間ＴＲＳがリッチ継続時間ＴＩＭ
ＥＲＳに達したか否かを判別し、達したとき、つまりＮ
Ｏｘ還元処理制御が終了したとき、ステップ23で前記フ
ラグＦＬＧＲＳを０にリセットすると共に、後述する学
習時用のタイマＴＩＭＥＲを起動する。

【００３３】図６は、前記ＮＯｘ還元処理制御時の空燃
比の変化を示す。図示のように、空燃比ＡＦＲは、前記
ＡＦＲＲＳを初期値とし、前記リッチ継続時間ＴＩＭＥ
ＲＳの経過後に理論空燃比となるように一定速度でリー
ン化されるように制御される。図７は、本発明に係るリ
ッチスパイク学習の許否を判別するルーチンを示す。

【００３４】即ち、ステップ31では前記スロットルセン
サ８によって検出されるスロットル弁開度ＴＶＯの変化
量ΔＴＶＯが基準値ＳＬＤＴＶＯより小さいか、ステッ
プ32では機関回転速度Ｎｅの変化量ΔＮｅが基準値ＳＬ
ＤＮｅより小さいか、ステップ33では前記水温センサ14
で検出された機関冷却水温度ＴＷが基準値ＳＬＴＷより
大きいか、をそれぞれ判定し、全ての条件がＹＥＳであ
るとき、つまり機関の負荷，回転変動が小さく、暖機が
完了している安定状態では、学習を許可するが、それ以
外のときは、精度良く学習を行える保証がないので、ス
テップ34でフラグＦＬＧＦＢを０にリセットして学習を
禁止する。

【００３５】図８は、リッチスパイク学習に用いられる
ＮＯｘ濃度を検出するルーチンを示す。ここで、前記Ｎ
Ｏｘ濃度センサ11と図８のルーチンが、本発明に係るＮ
Ｏｘ濃度検出手段を構成する。ステップ41では、前記フ
ラグＦＬＧＦＢの値に基づいてリッチスパイク学習の許
否を判別する。

【００３６】学習が許可されている場合は、ステップ42
で前記ＮＯｘセンサ11で検出されたＮＯｘ吸蔵触媒５下
流のＮＯｘ濃度ＮＯを最大値検出用の判定値ＮＯＭＡＸ
と比較し、検出濃度ＮＯが判定値ＮＯＭＡＸより大きい
ときはステップ43で該検出濃度ＮＯを新たなＮＯＭＡＸ
として更新し、検出濃度ＮＯが判定値ＮＯＭＡＸ以下の
ときはステップ43をジャンプする。この操作により、最
終的に残されたＮＯＭＡＸがＮＯｘ検出期間中のＮＯｘ
濃度の最大値となる。

【００３７】ステップ44では、前記検出濃度ＮＯを最小
値検出用の判定値と比較し、検出濃度ＮＯが判定値ＮＯ
ＭＩＮより小さいときはステップ45で該検出濃度ＮＯを
新たなＮＯＭＩＮとして更新し、検出濃度ＮＯが判定値
ＮＯＭＡＸ以上のときはステップ45をジャンプする。こ
の操作により、最終的に残されたＮＯＭＩＮがＮＯｘ検
出期間中のＮＯｘ濃度の最小値となる。

【００３８】ステップ46では、前記タイマＴＩＭＥＲに
より計測されたＮＯｘ濃度検出時間が、検出終了判定用
の値ＳＬＴＩＭＥより大きいかを判定し、ＳＬＴＩＭＥ
より大きいときはＮＯｘ濃度検出時間が終了したと判定
して、ステップ47で前記最大値ＮＯＭＡＸ及び最小値Ｎ
ＯＭＩＮの、今回のＮＯｘ濃度検出開始直前のＮＯＰ
（後述するようにステップ49で記憶される) に対する比
率Ａ，Ｂを次式により算出する。

【００３９】Ａ＝ＮＯＭＡＸ／ＮＯＰＢ＝ＮＯＭＩＮ／ＮＯＰステップ48では、前記フラグＦＬＧＦＢの値を０にリセ
ットする。ステップ41でフラグＦＬＧＦＢの値が０、つ
まり学習が禁止されているときは、ステップ49で前記Ｎ
ＯＭＡＸ，ＮＯＭＩＮの値を０にリセットすると共に、
ＮＯｘセンサ12で検出されたＮＯｘ濃度ＮＯをＮＯＰと
して記憶更新する。これにより、前記したように次回の
学習時に該学習直前に検出されたＮＯｘ濃度がＮＯＰと
して用いられる。

【００４０】ＮＯｘ還元処理制御開始後のＮＯｘ濃度の
変化を様子を図９に示す。図10は、リッチスパイク学習
ルーチンを示す。この図10のルーチンが、本発明に係る
ＮＯｘ還元処理制御特性学習手段を構成する。ステップ
51では、前記フラグＦＬＧＦＢの値に基づいてリッチス
パイク学習の許否を判別する。

【００４１】ステップ52では、前記図８のステップ47で
算出されたＮＯｘ濃度最大値ＮＯＭＡＸの直前値ＮＯＰ
に対する比率Ａが、設定範囲（ＳＬＡＨ＞Ａ＞ＳＬＡ
Ｌ) 内にあるか否かを判定する。比率Ａが設定範囲内に
あると判定されたときは、リッチレベルを学習する必要
がないと判断してステップ57へジャンプする。比率Ａが
設定範囲内に無いと判定されたときは、ステップ53で前
記比率Ａの前記設定範囲の中心値［（ＳＬＡＨ＋ＳＬＡ
Ｌ) ／2 ］からの偏差に基づいて、図示のようなマップ
からリッチレベル学習用の補正値ＤＡＦＲを検索する。
ここで前記補正値ＤＡＦＲは、前記偏差が正のときはリ
ッチスパイク初期のＮＯｘ脱離量が大き過ぎるときであ
るから、偏差が大きいときほど、空燃比をリッチ化して
ＨＣ排出量を増大すべく補正値ＤＡＦＲを負の値で絶対
値を大きくし、偏差が負のときは、逆にＨＣ排出量が過
剰であるから、負の偏差の絶対値が大きいときほど、空
燃比をリーン化してＨＣ排出量を減少すべく正の補正値
ＤＡＦＲを大きくするように設定してある。

【００４２】ステップ54では、前記図４のステップ16で
記憶されたリッチ空燃比の初期値ＴＡＦＲＲＳに前記ス
テップ54で検索した補正値ＤＡＦＲを加算して補正した
値（ＤＡＦＲ＋ＴＡＦＲＲＳ) が上下限値で規制される
設定範囲（ＳＬＬＡＦＲ＜ＤＡＦＲ＋ＴＡＦＲＲＳ＜Ｓ
ＬＨＡＦＲ) 内にあるか否かを判定し、設定範囲から外
れているときには、リッチ空燃比の初期値ＴＡＦＲＲＳ
を学習することなく現状の値に維持する。

【００４３】設定範囲内と判定されたときは、ステップ
55で前記補正した値（ＤＡＦＲ＋ＴＡＦＲＲＳ) を、リ
ッチ空燃比の初期値ＴＡＦＲＲＳとして更新する。ステ
ップ56では、図４のステップ13で記憶された現在の機関
回転速度ＴＴＮｅ，基本燃料噴射量ＴＴｐ，触媒温度Ｔ
ＴＣＡＴに基づいて、前記更新した初期値ＴＡＦＲＲＳ
を、図４のステップ14で示したマップの対応する領域に
更新記憶する。

【００４４】ステップ57以降では同様にしてリッチ継続
時間を所定の条件で学習する。即ち、ステップ57ではＮ
Ｏｘ濃度最小値ＮＯＭＩＮの直前値ＮＯＰに対する比率
Ｂが、設定範囲（ＳＬＢＨ＞Ｂ＞ＳＬＢＬ) 内にあるか
否かを判定する。比率Ｂが設定範囲内にあると判定され
たときは、リッチ継続時間を学習する必要がないと判断
してこのルーチンを終了する。

【００４５】比率Ｂが設定範囲内に無いと判定されたと
きは、ステップ58で前記比率Ｂの前記設定範囲の中心値
［（ＳＬＢＨ＋ＳＬＢＬ) ／2 ］からの偏差に基づい
て、図示のようなマップからリッチ継続時間学習用の補
正値ＤＴＩＭＥを検索する。ここで前記補正値ＤＴＩＭ
Ｅは、前記偏差が正のときはリッチ継続時間が短過ぎる
ためにリッチスパイク終了後もＮＯｘが脱離していると
きであるから、偏差が大きいときほど、リッチ継続時間
を増大すべく補正値ＤＴＩＭＥを大きくし、偏差が負の
ときは、逆にリッチ継続時間が長過ぎるときであるか
ら、負の偏差の絶対値が大きいときほど、空燃比をリッ
チ継続時間を減少すべく負の補正値ＤＴＩＭＥの絶対値
を大きくするように設定してある。

【００４６】ステップ59では、前記図４のステップ16で
記憶されたリッチ継続時間ＴＴＩＭＥＲに前記ステップ
58で検索した補正値ＤＴＩＭＥを加算して補正した値
（ＤＴＩＭＥ＋ＴＴＩＭＥＲ) が上下限値で規制される
設定範囲（ＳＬＬＴＩＭＥ＜ＤＴＩＭＥ＋ＴＴＩＭＥＳ
＜ＳＬＨＴＩＭＥ) 内にあるか否かを判定し、設定範囲
から外れているときには、リッチ継続時間ＴＴＩＭＥＲ
を学習することなくこのルーチンを終了し、現状の値に
維持する。

【００４７】設定範囲内と判定されたときは、ステップ
60で前記補正した値（ＤＴＩＭＥ＋ＴＴＩＭＥＲ) を、
リッチ継続時間ＴＴＩＭＥＲとして更新する。ステップ
61では、前記現在の機関回転速度ＴＴＮｅ，基本燃料噴
射量ＴＴｐ，触媒温度ＴＴＣＡＴに基づいて、前記更新
したリッチ継続時間ＴＴＩＭＥＲを、図４のステップ15
で示したマップの対応する領域に更新記憶する。

【００４８】このようにしてＮＯｘ濃度の検出結果に基
づいて、ＮＯｘ還元処理制御におけるリッチレベル，リ
ッチ継続時間を学習補正することにより、ＮＯｘ吸蔵触
媒５のＮＯｘ脱離特性が触媒の劣化，バラツキ，運転状
態によって変化しても、該ＮＯｘ脱離特性に適合した燃
焼混合気の空燃比制御が行え、ＨＣ，ＣＯの排出を抑制
しながらＮＯｘ吸蔵触媒全体に吸蔵されたＮＯｘ量を十
分に還元処理することができる。

【００４９】なお、前記図５において、リッチ空燃比の
初期値ＡＦＲＲＳ及びリッチ継続時間ＴＩＭＥＲの代わ
りに、図10で学習の終了した初期値ＴＡＦＲＲＳ及びリ
ッチ継続時間ＴＴＩＭＥＲを用いてＮＯｘ還元処理制御
を実行してもよく、学習結果を１回分早く制御に反映さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２記載の発明に係る排気浄化装置の基本
構成を示すブロック図。

【図２】一実施の形態における内燃機関のシステム構成
図。

【図３】同上の実施の形態におけるＮＯｘ還元処理制御
実施の判断ルーチンを示すフローチャート。

【図４】同上の実施の形態におけるＮＯｘ還元処理制御
におけるリッチレベルとリッチ継続時間を設定するルー
チンを示すフローチャート。

【図５】同上の実施の形態におけるＮＯｘ還元処理制御
ルーチンを示すフローチャート。

【図６】同上の実施の形態におけるリッチスパイク空燃
比制御時の空燃比の変化を示す図。

【図７】同上の実施の形態におけるリッチスパイク学習
の許否を判別するルーチンを示すフローチャート。

【図８】同上の実施の形態におけるリッチスパイク学習
に用いられるＮＯｘ濃度を検出するルーチンを示すフロ
ーチャート。

【図９】同上の実施の形態におけるＮＯｘ還元処理制御
開始後のＮＯｘ濃度の変化を様子を示すタイムチャー
ト。

【図10】同上の実施の形態におけるリッチスパイク学習
ルーチンを示すフローチャート。

【符号の説明】

１内燃機関２スロットル弁３燃料噴射弁５ＮＯｘ吸蔵触媒６コントロールユニット７エアフローメータ８スロットルセンサ９排気通路 11 ＮＯｘ濃度センサ 12 触媒温度センサ 13 クランク角センサ 14 水温センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気空燃比がリーンであるときに排気中の
ＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又はリッチで
あるときに前記吸蔵したＮＯｘを放出して還元処理する
ＮＯｘ吸蔵触媒を備え、燃焼混合気の空燃比を一時的に
リッチとしてＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元
処理する制御を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯｘ還元処理制御前後のＮＯｘ吸蔵触媒下流のＮ
Ｏｘ濃度を検出し、該検出されたＮＯｘ濃度に基づい
て、ＮＯｘ還元処理制御時における燃焼混合気の空燃比
制御特性を学習して補正することを特徴とする内燃機関
の排気浄化装置。
【請求項２】排気空燃比がリーンであるときに排気中の
ＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又はリッチで
あるときに前記吸蔵したＮＯｘを放出して還元処理する
ＮＯｘ吸蔵触媒を備えると共に、燃焼混合気の空燃比を
一時的にリッチとしてＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯ
ｘを還元処理する制御を行うＮＯｘ還元処理制御手段を
備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯｘ還元処理制御前後のＮＯｘ吸蔵触媒下流のＮ
Ｏｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段と、前記検出されたＮＯｘ濃度に基づいて、ＮＯｘ還元処理
制御時における燃焼混合気の空燃比制御特性を学習して
補正するＮＯｘ還元処理制御特性学習手段と、を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の排気浄化
装置。
【請求項３】前記ＮＯｘ還元処理制御時における燃焼混
合気の空燃比制御特性の学習は、燃焼混合気の空燃比の
リッチレベルの学習と、燃焼混合気のリッチ継続時間の
学習であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記
載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】前記ＮＯｘの還元処理制御は、制御開始時
に燃焼混合気の空燃比のリッチレベルを最大とし、その
後徐々に減少していく制御であり、前記リッチレベルの
学習補正は、前記制御開始時に与える最大リッチレベル
の学習補正であり、前記リッチ継続時間の学習補正は、
前記リッチレベルの減少速度の学習補正であることを特
徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】前記ＮＯｘ還元処理制御時における燃焼混
合気の空燃比制御特性の学習は、機関の運転領域毎に行
われることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか
１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】前記ＮＯｘ還元処理制御時における燃焼混
合気の空燃比制御特性を、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度によっ
ても補正することを特徴とする請求項１〜請求項５のい
ずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】前記ＮＯｘ還元処理制御時における燃焼混
合気の空燃比制御特性の学習は、機関の運転条件が切り
換わるときには禁止することを特徴とする請求項１〜請
求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装
置。