JP2000034943A - 内燃機関の排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】トルク変動や排気エミッションの増加といった
不具合を回避しつつ、触媒に吸着したイオウを放出す
る。 【解決手段】エンジン排気管１２にはＮＯｘ触媒１４が
配設され、その上流側にはＡ／Ｆセンサ２６が配設さ
れ、下流側にはＯ2 センサ２７が配設されている。ＥＣ
Ｕ３０内のＣＰＵ３１は、空燃比リーン領域でのリーン
燃焼を行わせると共に、リーン燃焼時に排出される排ガ
ス中のＮＯｘをＮＯｘ触媒１４で吸蔵し、さらに空燃比
を一時的にリッチに制御して前記吸蔵したＮＯｘをＮＯ
ｘ触媒１４から放出させる。また、ＣＰＵ３１は、ＮＯ
ｘ触媒１４の劣化を検出し、劣化発生が検出された時
に、リーン燃焼に対するリッチ燃焼の割合を増やして触
媒温を上昇させる。また、触媒温の上昇後、空燃比を理
論空燃比（λ＝１）に制御してＮＯｘ触媒１４を再生さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空燃比リーン領域
でのリーン燃焼を行わせる内燃機関の空燃比制御システ
ムに適用され、リーン燃焼時に発生する排ガス中の窒素
酸化物（ＮＯｘ）を浄化するためのＮＯｘ吸蔵還元型触
媒を有する内燃機関の排ガス浄化装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年における内燃機関の空燃比制御装置
では、燃費改善を図るべく理論空燃比よりもリーン側で
燃料を燃焼させる、いわゆるリーンバーン制御を実施す
る技術が多用化されつつある。こうしたリーン燃焼を行
わせる場合、内燃機関から排出される排ガスにはＮＯｘ
が多く含まれ、このＮＯｘを浄化するためのリーンＮＯ
ｘ触媒が必要となる。一方、燃料や潤滑油はイオウを含
有するために内燃機関から排出される排ガス中にはイオ
ウが含まれ、そのイオウがＮＯｘと共に前記ＮＯｘ触媒
に吸着される。ＮＯｘ触媒にイオウが吸着されるとＮＯ
ｘ吸着能力が低下するため、当該ＮＯｘ触媒に吸着され
たイオウを除去するための技術が従来より提案されてい
る。

【０００３】例えば担体上に白金Ｐｔ及びバリウムＢａ
を担持させた場合、ＮＯｘ触媒にイオウが吸着されるこ
とで、安定した硫酸塩ＢａＳＯ4 が生成される。そし
て、ＮＯｘ触媒上の硫酸塩ＢａＳＯ4 が増加すると、当
該ＮＯｘ触媒が吸蔵しうるＮＯｘ吸蔵量が次第に低下す
る。

【０００４】特開平１０−５４２７４号公報の「内燃機
関の排気浄化装置」では、イオウ吸着量が所定量を超え
ると、空燃比をリッチ側に制御すると共に排ガスの発熱
量を増大させるようにしていた。その具体的な一の手段
として、所定期間リーン失火を発生させ、その失火後に
空燃比をリッチ化させていた。これにより、未燃成分を
ＮＯｘ触媒に送り、同触媒内で未燃成分を燃焼させて触
媒を昇温させるようにしていた。或いは具体的な二の手
段として、空燃比をリッチ化すると共に点火時期を遅角
させ、これにより排ガス温度を上昇させるようにしてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報の
排気浄化装置においては以下に示す問題が生ずる。つま
り、強制的にリーン失火を発生させる場合、予期せぬト
ルク変動が生じ、そのトルク変動に伴いドライバビリテ
ィが悪化する。さらに、失火に伴いＨＣ，ＣＯといった
未燃成分が大気に放出されるおそれがあった。また、点
火時期を遅角制御する場合、出力トルクを確保するには
吸気量を増大させる必要があり、それに伴い排ガス量が
増大し、ひいてはＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘといった有害成分
のトータル量が増大するおそれがあった。

【０００６】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、トルク変動や排
気エミッションの増加といった不具合を回避しつつ、触
媒に吸着したイオウを放出することができる内燃機関の
排ガス浄化装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の排ガス浄化装置
はその前提として、機関排気系に設けられたリーンＮＯ
ｘ触媒を備え、空燃比リーン領域でのリーン燃焼を行わ
せると共に、リーン燃焼時に排出される排ガス中のＮＯ
ｘをリーンＮＯｘ触媒で吸蔵し、さらに空燃比を一時的
にリッチに制御して前記吸蔵したＮＯｘをリーンＮＯｘ
触媒から放出する。

【０００８】そして、請求項１に記載の発明では、前記
リーンＮＯｘ触媒が吸蔵しうるＮＯｘ吸蔵量が所定値よ
りも低下した時に、空燃比をリーン及びリッチで交互に
制御するための空燃比制御パラメータを可変に設定し前
記リーンＮＯｘ触媒の温度を上昇させる昇温手段と、前
記昇温手段による昇温処理後、空燃比を理論空燃比或い
はリッチに制御してリーンＮＯｘ触媒を再生させる触媒
再生手段とを備える。かかる場合、請求項２に記載した
ように、リーン燃焼とリッチ燃焼との割合を空燃比制御
パラメータとし、リーン燃焼に対するリッチ燃焼の割合
を増やして触媒温を上昇させるとよい。

【０００９】要するに、リッチ燃焼の割合が大きくなる
よう空燃比制御パラメータを設定すると、排ガス中の未
燃成分（ＨＣ，ＣＯ）が過剰ぎみになり、未燃成分の反
応熱が増加することで触媒温が上昇する。この状態で、
空燃比を理論空燃比（λ＝１）或いはリッチで制御する
と、高温のリーンＮＯｘ触媒に対してリッチ成分（Ｈ
Ｃ，ＣＯ）が供給され、イオウ被毒により生成された硫
酸塩ＢａＳＯ4 等が還元されてイオウが放出される。こ
の場合、従来装置とは異なりリーン失火や点火遅角を強
制的に行わせることはなく、予期せぬトルク変動やエミ
ッションの悪化を招くことはない。その結果、トルク変
動や排気エミッションの増加といった不具合を回避しつ
つ、触媒に吸着したイオウを放出するという本発明の目
的が達せられる。

【００１０】また、触媒温を上昇させる他の手法とし
て、 ・請求項３に記載したように、リーン燃焼のためのリー
ン時間とリッチ燃焼のためのリッチ時間との時間比（リ
ーン時間／リッチ時間）を空燃比制御パラメータとし、
その時間比を短縮させて触媒温を上昇させる。 ・請求項４に記載したように、リッチ燃焼時のリッチ度
合を空燃比制御パラメータとし、そのリッチ度合を増や
して触媒温を上昇させる。といった構成が適用でき、こ
れら何れの場合にも、既述の通り予期せぬトルク変動や
エミッションの悪化を回避しつつ所望の触媒昇温作用が
得られる。

【００１１】請求項５に記載の発明では、前記リーンＮ
Ｏｘ触媒の劣化を検出する劣化検出手段を備え、前記リ
ーンＮＯｘ触媒の劣化発生が検出された時に、前記昇温
手段及び触媒再生手段による触媒再生のための処理を実
施する。この場合、リーンＮＯｘ触媒の劣化発生時にＮ
Ｏｘ触媒の再生処理を実施することで、イオウ被毒によ
り触媒が劣化状態になってもその状態が直ぐに解消され
る。また、触媒劣化時にのみ再生処理を行うことで、空
燃比リーン制御が度々中断されるといった、他の制御へ
の影響を必要最小限に止めることができる。

【００１２】請求項６に記載の発明では、前記触媒再生
手段による再生処理が実施された後、リーンＮＯｘ触媒
のＮＯｘ吸蔵能力が回復したかどうかを判定し、ＮＯｘ
吸蔵能力が回復していなければ当該ＮＯｘ触媒が異常で
ある旨を判定する。例えばリーンＮＯｘ触媒が高熱に晒
されて熱劣化に至った場合には、前記再生処理を行って
もＮＯｘ吸蔵能力が回復することはない。従って、かか
る場合には異常発生の旨を判定し、異常発生を警告して
部品交換等を促すようにすればよい。

【００１３】請求項７に記載の発明では、前記触媒再生
手段による再生処理の前後で、リーンＮＯｘ触媒による
ＮＯｘ吸蔵量が変化したかどうかを判定し、ＮＯｘ吸蔵
量が増加していれば再生処理の再実施を許可し、ＮＯｘ
吸蔵量が変わらなければ最終的に異常発生の旨を判定す
る。つまり、リーンＮＯｘ触媒が再生可能な状態であれ
ば、再生処理によりＮＯｘ吸蔵量が増えるため、かかる
場合には再生処理の再実施を許可する。また、リーンＮ
Ｏｘ触媒が再生不可能な状態であれば、再生処理に拘わ
らずＮＯｘ吸蔵量が変わらないため、かかる場合には最
終的に異常発生の旨を判定する（再生処理をそれ以上実
施しない）。この場合、より一層確実な触媒再生処理が
実現できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した一実
施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態におけ
る空燃比制御システムでは、内燃機関に供給する混合気
の目標空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定し、そ
の目標空燃比に基づいてリーン燃焼を行わせる、いわゆ
るリーンバーン制御を実施する。同システムの主たる構
成として、内燃機関の排気系通路の途中にはＮＯｘ吸蔵
還元型触媒（以下、ＮＯｘ触媒という）が設けられ、Ｎ
Ｏｘ触媒の上流側には限界電流式の空燃比センサ（Ａ／
Ｆセンサ）が、下流側には酸素センサ（Ｏ2 センサ）が
それぞれ配設される。そして、マイクロコンピュータを
主体とする電子制御装置（以下、ＥＣＵという）は、Ａ
／Ｆセンサ並びにＯ2 センサによる検出結果を取り込
み、その検出結果に基づいて空燃比をフィードバック制
御する。以下に、図面を用いてその詳細な構成を説明す
る。

【００１５】図１は、本実施の形態における空燃比制御
システムの概略構成図である。図１に示されるように、
内燃機関は４気筒４サイクルの火花点火式エンジン（以
下、エンジン１という）として構成されている。その吸
入空気は上流よりエアクリーナ２、吸気管３、スロット
ル弁４、サージタンク５及びインテークマニホールド６
を通過して、インテークマニホールド６内で各気筒毎の
燃料噴射弁７から噴射された燃料と混合される。そし
て、所定空燃比の混合気として各気筒に供給される。

【００１６】エンジン１の各気筒に設けられた点火プラ
グ８には、点火回路９から供給される高電圧がディスト
リビュータ１０を介して分配供給され、点火プラグ８は
前記各気筒の混合気を所定タイミングで点火する。燃焼
後に各気筒から排出される排ガスは、エキゾーストマニ
ホールド１１及び排気管１２を経て、排気管１２に設け
られたＮＯｘ触媒１４を通過した後、大気に排出され
る。このＮＯｘ触媒１４は、主にリーン空燃比での燃焼
時に排ガス中のＮＯｘを吸蔵する一方、リッチ空燃比で
の燃焼時に前記吸蔵したＮＯｘをリッチ成分（ＣＯ，Ｈ
Ｃなど）で還元し放出する。

【００１７】前記吸気管３には吸気温センサ２１及び吸
気圧センサ２２が設けられ、吸気温センサ２１は吸入空
気の温度（吸気温Ｔａｍ）を、吸気圧センサ２２はスロ
ットル弁４の下流側の吸気管内負圧（吸気圧ＰＭ）をそ
れぞれ検出する。前記スロットル弁４には同弁４の開度
（スロットル開度ＴＨ）を検出するためのスロットルセ
ンサ２３が設けられ、このスロットルセンサ２３はスロ
ットル開度ＴＨに応じたアナログ信号を出力する。スロ
ットルセンサ２３はアイドルスイッチをも内蔵してお
り、スロットル弁４が略全閉である旨の検出信号を出力
する。

【００１８】エンジン１のシリンダブロックには水温セ
ンサ２４が設けられ、この水温センサ２４はエンジン１
内を循環する冷却水の温度（冷却水温Ｔｈｗ）を検出す
る。前記ディストリビュータ１０にはエンジン１の回転
数（エンジン回転数Ｎｅ）を検出するための回転数セン
サ２５が設けられ、この回転数センサ２５はエンジン１
の２回転、すなわち７２０°ＣＡ毎に等間隔で２４個の
パルス信号を出力する。

【００１９】さらに、前記排気管１２においてＮＯｘ触
媒１４の上流側には、限界電流式のＡ／Ｆセンサ２６が
配設されており、同センサ２６はエンジン１から排出さ
れる排ガスの酸素濃度（或いは、未燃ガス中のＣＯ濃
度）に比例して広域で且つリニアな空燃比信号（ＡＦ）
を出力する。また、ＮＯｘ触媒１４の下流側にはＯ2 セ
ンサ２７が配設されており、同センサ２７は排ガスが空
燃比がリッチかリーンかに応じて異なる起電力信号（Ｖ
ＯＸ２）を出力する。

【００２０】ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、
ＲＡＭ３３、バックアップＲＡＭ３４等を中心に論理演
算回路として構成され、前記各センサの検出信号を入力
する入力ポート３５及び各アクチュエータ等に制御信号
を出力する出力ポート３６に対しバス３７を介して接続
されている。ＥＣＵ３０は、前記した各種センサの検出
信号（吸気温Ｔａｍ、吸気圧ＰＭ、スロットル開度Ｔ
Ｈ、冷却水温Ｔｈｗ、エンジン回転数Ｎｅ、空燃比信号
等）を入力ポート３５を介して入力する。そして、それ
らの各値に基づいて燃料噴射量ＴＡＵ、点火時期Ｉｇ等
の制御信号を算出し、さらにそれら制御信号を出力ポー
ト３６を介して燃料噴射弁７及び点火回路９等にそれぞ
れ出力する。

【００２１】次に、上記の如く構成される空燃比制御シ
ステムの作用を説明する。図２は、ＣＰＵ３１により実
行される燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートで
あり、本ルーチンは各気筒の燃料噴射毎（本実施の形態
では１８０°ＣＡ毎）に実行される。

【００２２】さて、図２のルーチンがスタートすると、
ＣＰＵ３１は、先ずステップ１０１でエンジン運転状態
を表すセンサ検出結果（エンジン回転数Ｎｅ、吸気圧Ｐ
Ｍ、冷却水温Ｔｗ等）を読み込み、続くステップ１０２
でＲＯＭ３２内に予め格納されている基本噴射マップを
用いてその時々のエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＭに
応じた基本噴射量Ｔｐを算出する。また、ＣＰＵ３１
は、ステップ２００で後述の図３のルーチンに従い、目
標空燃比ＡＦＴＧを設定する。

【００２３】その後、ＣＰＵ３１は、ステップ１０３で
その時々の実際の空燃比ＡＦ（センサ計測値）と目標空
燃比ＡＦＴＧとの偏差に基づいて空燃比補正係数ＦＡＦ
を設定する。本実施の形態では、現代制御理論に基づく
空燃比Ｆ／Ｂ制御を実施し、例えば特開平１−１１０８
５３号公報に開示された設定手順に従いＦＡＦ値を設定
する。但し、その詳細な説明は省略する。

【００２４】ＦＡＦ値の設定後、ＣＰＵ３１は、ステッ
プ１０４で下記の数式を用い、基本噴射量Ｔｐ、空燃比
補正係数ＦＡＦ及びその他の補正係数ＦＡＬＬ（水温、
エアコン負荷等の各種補正係数）から最終の燃料噴射量
ＴＡＵを算出する。

【００２５】ＴＡＵ＝Ｔｐ・ＦＡＦ・ＦＡＬＬ 燃料噴射量ＴＡＵの算出後、ＣＰＵ３１は、そのＴＡＵ
値に相当する制御信号を燃料噴射弁７に出力して本ルー
チンを一旦終了する。

【００２６】なお、上記Ｆ／Ｂ制御は、冷却水温Ｔｗが
所定温度以上であること、高回転・高負荷状態でないこ
と、Ａ／Ｆセンサ２６が活性状態にあること等のＦ／Ｂ
条件の成立時に実行され、Ｆ／Ｂ条件不成立の場合には
空燃比オープン制御が実行される（ＦＡＦ＝１．０とす
る）。

【００２７】次に、目標空燃比ＡＦＴＧの設定手順（上
記ステップ２００の処理）について図３のフローチャー
トを用いて説明する。当該処理では、リーン燃焼の実施
途中において一時的にリッチ燃焼が実施されるよう、目
標空燃比ＡＦＴＧが適宜設定される。すなわち本実施の
形態では、燃料噴射毎に計数される周期カウンタの値を
基に、所定の時間比となるようにリーン時間ＴＬとリッ
チ時間ＴＲとが設定され、それら各時間ＴＬ，ＴＲに応
じてリーン燃焼とリッチ燃焼とが交互に実施される。

【００２８】図３の処理を順を追って説明する。ＣＰＵ
３１は、先ずステップ２０１で今現在の周期カウンタが
「０」であるか否かを判別し、周期カウンタ＝０である
ことを条件に、ステップ２０２でエンジン回転数Ｎｅ及
び吸気圧ＰＭに基づきリーン時間ＴＬ及びリッチ時間Ｔ
Ｒを設定する。ステップ２０１がＮＯであれば（周期カ
ウンタ≠０の場合）、ＣＰＵ３１はステップ２０２の処
理を読み飛ばす。

【００２９】ここで、リーン時間ＴＬとリッチ時間ＴＲ
は、それぞれリーン空燃比での燃料噴射回数、リッチ空
燃比での燃料噴射回数に相当するものであって、基本的
にエンジン回転数Ｎｅが高いほど又は吸気圧ＰＭが高い
ほど、大きな値に設定される。本実施の形態では、図４
の関係に基づくマップ検索によりリッチ時間ＴＲが求め
られる。これに対し、リーン時間ＴＬは、前記リッチ時
間ＴＲと所定の係数αとから、 ＴＬ＝ＴＲ・α として求められる。係数αは「５０」程度の固定値とす
ればよいが、Ｎｅ，ＰＭなどのエンジン運転状態に応じ
て可変に設定してもよい。

【００３０】その後、ＣＰＵ３１は、ステップ２０３で
周期カウンタを「１」インクリメントし、続くステップ
２０４で周期カウンタの値が前記リーン時間ＴＬに相当
する値に達したか否かを判別する。周期カウンタ＜ＴＬ
の場合、ＣＰＵ３１はステップ２０５に進み、その時々
のエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＭに基づき目標空燃
比ＡＦＴＧをリーン制御値として設定する。ＡＦＴＧ値
の設定後、ＣＰＵ３１は本ルーチンを終了して元の図２
のルーチンに戻る。

【００３１】ＡＦＴＧ値は例えば図５に示す目標空燃比
マップを検索して求められ、ＡＦＴＧ値として例えばＡ
／Ｆ＝２０〜２３に相当する値が設定される（但し、定
常運転時でないなどリーン燃焼の実施条件が不成立の場
合にはストイキ近傍でＡＦＴＧ値が設定される）。かか
る場合、前記ステップ２０５で設定したＡＦＴＧ値によ
り空燃比がリーン制御される。

【００３２】また、周期カウンタ≧ＴＬの場合、ＣＰＵ
３１はステップ２０６に進み、目標空燃比ＡＦＴＧをリ
ッチ制御値として設定する。ＡＦＴＧ値はリッチ領域で
の固定値としてもよいし、エンジン回転数Ｎｅや吸気圧
ＰＭに基づきマップ検索して可変に設定してもよい。マ
ップ検索を行う場合、エンジン回転数Ｎｅが高いほど又
は吸気圧ＰＭが高いほど、そのリッチ度合が強くなるよ
うＡＦＴＧ値が設定される。

【００３３】その後、ＣＰＵ３１は、ステップ２０７で
周期カウンタの値がＴＬ，ＴＲ時間の合計時間「ＴＬ＋
ＴＲ」に相当する値に達したか否かを判別し、周期カウ
ンタ＜ＴＬ＋ＴＲであればそのまま本ルーチンを終了し
て元の図２のルーチンに戻る。かかる場合、前記ステッ
プ２０６で設定したＡＦＴＧ値により空燃比がリッチ制
御される。

【００３４】一方、周期カウンタ≧ＴＬ＋ＴＲであって
ステップ２０７が肯定判別された場合、ＣＰＵ３１は、
ステップ２０８で周期カウンタを「０」にクリアし、そ
の後本ルーチンを終了して元の図２のルーチンに戻る。
周期カウンタのクリアに伴い次回の処理時にはステップ
２０１が肯定判別され、リーン時間ＴＬ及びリッチ時間
ＴＲが新たに設定される。そして、そのリーン時間ＴＬ
及びリッチ時間ＴＲに基づき再度、上述のリーン制御と
リッチ制御とが実施される。

【００３５】図６は、上記図２及び図３のルーチンによ
る空燃比制御動作を説明するためのタイムチャートであ
る。図６において、時刻ｔ１〜ｔ２の期間（周期カウン
タ＝０〜ＴＬの期間）では、空燃比がリーン制御され、
排ガス中のＮＯｘがＮＯｘ触媒１４に吸蔵される。ま
た、時刻ｔ２〜ｔ３の期間（周期カウンタ＝ＴＬ〜ＴＬ
＋ＴＲの期間）では、空燃比がリッチ制御され、排ガス
中の未燃ガス成分（ＨＣ，ＣＯ）によりＮＯｘ触媒１４
の吸蔵ＮＯｘが還元されて放出される。こうして、空燃
比のリーン制御とリッチ制御とがリーン時間ＴＬとリッ
チ時間ＴＲとに応じて繰り返し実施される。

【００３６】次に、ＮＯｘ触媒１４の劣化検出手順につ
いて説明する。本実施の形態では、ＮＯｘ触媒１４での
ＮＯｘ浄化量と、同触媒１４へのＮＯｘ流入量との比か
ら「ＮＯｘ浄化率（＝ＮＯｘ浄化量／ＮＯｘ流入量）」
を求め、そのＮＯｘ浄化率の応じてＮＯｘ触媒１４の劣
化を検出する。

【００３７】ここで、「ＮＯｘ浄化量」は、ＮＯｘ浄化
に要した実際のリッチガス量として求めることができ
る。かかる場合、リッチ燃焼時においてＮＯｘ触媒前後
の空燃比を監視してリッチガス流入量と余剰ガス量との
差を求め、そのリッチガス流入量と余剰ガス量との差か
らＮＯｘ浄化量を求める。実際には、リッチ燃焼時にお
いて触媒上流側のＡ／Ｆセンサ２６の出力ＡＦを積算し
てリッチガス積算値ＡＦＡＤ（リッチガス流入量）を算
出すると共に、同じくリッチ燃焼時において触媒下流側
のＯ2 センサ２７の出力ＶＯＸ２（便宜上、これを「リ
アＯ2 出力」という）を積算してリアＯ2 出力積算値Ｖ
ＯＸ２ＡＤ（余剰ガス量）を算出する。そして、リッチ
ガス積算値ＡＦＡＤとリアＯ2 出力積算値ＶＯＸ２ＡＤ
との差をＮＯｘ浄化量とする（ＮＯｘ浄化量＝ＡＦＡＤ
−ＶＯＸ２ＡＤ）。

【００３８】また、「ＮＯｘ流入量」はＮＯｘ触媒１４
に供給されたＮＯｘ量として求めることができる。実際
には、リーン燃焼時においてエンジン運転状態（Ｎｅ，
ＰＭ，Ａ／Ｆ）に基づきＮＯｘ流入量としてのＮＯｘ積
算量ＣＮＯＸＡＤを算出する。

【００３９】そして、 （ＡＦＡＤ−ＶＯＸ２ＡＤ）／ＣＮＯＸＡＤ の演算結果を「ＮＯｘ浄化率」とし、このＮＯｘ浄化率
を劣化判定パラメータとしてＮＯｘ触媒１４の劣化を検
出する。

【００４０】ＮＯｘ触媒１４の劣化検出に係わるＣＰＵ
３１の制御動作を図７，図９〜図１２のフローチャート
を用いて説明する。なお、図７にはＮＯｘ触媒１４のＮ
Ｏｘ積算量を推定する手順を示し、図９，１０には触媒
劣化の検出手順を示す。

【００４１】図７において、ＣＰＵ３１は、先ずステッ
プ３０１で今現在のＡ／Ｆセンサ２６の出力ＡＦ（触媒
上流側の空燃比）がリーン値であるか否かを判別し、同
ステップが肯定判別されることを条件に、ステップ３０
２に進む。ＣＰＵ３１はステップ３０２で、排ガス中に
含まれるＮＯｘ量ＣＮＯＸ（モル）をエンジン運転状態
に基づいて推定する。ＣＮＯＸ値の推定に際し、例えば
図８（ａ）のマップを用いてその時々のエンジン回転数
Ｎｅと吸気圧ＰＭとに応じたＮＯｘ基本量を求めると共
に、図８（ｂ）の関係を用いてその時々の空燃比に応じ
たＡ／Ｆ補正値を求める。そして、ＮＯｘ基本量とＡ／
Ｆ補正値とを乗算してその積をＣＮＯＸ値とする（ＣＮ
ＯＸ＝ＮＯｘ基本量・Ａ／Ｆ補正値）。

【００４２】因みに、図８（ａ）ではエンジン回転数Ｎ
ｅが高いほど、或いは吸気圧ＰＭが大きいほどＮＯｘ基
本量が大きな値に設定される。また、図８（ｂ）では理
論空燃比（λ＝１）でＡ／Ｆ補正値＝１．０が設定さ
れ、それよりもリーン側では「１．０」以上のＡ／Ｆ補
正値が設定される。但し、空燃比がある程度よりもリー
ン側（例えばＡ／Ｆ＞１６）では燃焼温度が下がるため
にそれ以上の増加側の補正が不要となり、Ａ／Ｆ補正値
は所定の値に収束する。

【００４３】その後、ＣＰＵ３１は、ステップ３０３で
ＮＯｘ積算量ＣＮＯＸＡＤを算出する。このとき、前記
ステップ３０２で算出したＣＮＯＸ値をＣＮＯＸＡＤ値
の前回値に加算し、その和をＣＮＯＸＡＤ値の今回値と
する（ＣＮＯＸＡＤ＝ＣＮＯＸＡＤ＋ＣＮＯＸ）。

【００４４】一方、図９の触媒劣化検出ルーチンでは、
ＣＰＵ３１は、先ずステップ４０１でカウンタＣＣＡＴ
ＤＴが「０」であるか否かを判別し、ＣＣＡＴＤＴ＝０
であることを条件に、ステップ４０２に進む。そして、
ＣＰＵ３１は、ステップ４０２でリッチ制御開始のタイ
ミングであるか否かを判別する。

【００４５】ステップ４０２がＮＯであれば、ＣＰＵ３
１はステップ４０３に進み、今現在リーン制御中である
か否かを判別する。リーン制御中の場合、ＣＰＵ３１
は、ステップ４０４でリアＯ2 出力ＶＯＸ２からＯ2 出
力なまし値ＶＯＸ２ＳＭを算出する。つまり、 ＶＯＸ２ＳＭ＝（３１／３２）ＶＯＸ２ＳＭ＋（１／３
１）ＶＯＸ２ という演算式を用い、Ｏ2 出力なまし値ＶＯＸ２ＳＭを
算出する。

【００４６】また、前記ステップ４０２がＹＥＳであれ
ば、ＣＰＵ３１はステップ４０５に進み、カウンタＣＣ
ＡＴＤＴに所定値「ＫＣＣＡＴＤＴ」をセットする。所
定値ＫＣＣＡＴＤＴは、リッチ時間ＴＲに対して約３倍
程度の時間であればよい。所定値ＫＣＣＡＴＤＴがセッ
トされると、次回からはステップ４０１がＮＯとなり、
ＣＰＵ３１はステップ４０６でカウンタＣＣＡＴＤＴを
「１」デクリメントし、その後ステップ５００に進む。

【００４７】そして、ＣＰＵ３１は、ステップ５００で
後述の図１１のルーチンに従い、リアＯ2 出力積算値Ｖ
ＯＸ２ＡＤを算出する。また、ＣＰＵ３１は、続くステ
ップ６００で後述の図１２のルーチンに従い、リッチガ
ス積算値ＡＦＡＤを算出する。

【００４８】その後、ＣＰＵ３１は図１０のステップ４
０７に進み、カウンタＣＣＡＴＤＴが「０」であるか否
かを判別する。ＣＣＡＴＤＴ≠０であれば、ＣＰＵ３１
はそのまま本ルーチンを終了する。また、前記ステップ
４０６でのカウントダウンに伴いＣＣＡＴＤＴ＝０にな
ると、ＣＰＵ３１はステップ４０８に進み、 ＮＯＸＣＯＮＶ＝ＣＮＯＸＡＤ／（ＡＦＡＤ−ＶＯＸ２
ＡＤ） という演算式を用いて劣化判定値ＮＯＸＣＯＮＶを算出
する。

【００４９】その後、ＣＰＵ３１は、ステップ４０９で
図１３の関係を用い、前記ＮＯＸＣＯＮＶ値からＮＯｘ
浄化率を算出すると共に、図１４の関係を用い、ＮＯｘ
浄化率に基づいて触媒劣化度合を判定する。図１４で
は、ＮＯｘ浄化率が高いほど触媒劣化度合が小さく、逆
にＮＯｘ浄化率が低いほど触媒劣化度合が大きくなるよ
うな関係が与えられている。この場合、図１４の斜線域
にあれば「劣化有り」と判定される。

【００５０】そして、ステップ４１０で劣化有りと判別
されると、ＣＰＵ３１は、ステップ４１１で劣化検出フ
ラグＸＣＡＴに「１」をセットする。最後に、ＣＰＵ３
１は、ステップ４１２でＣＮＯＸＡＤ，ＶＯＸ２ＡＤ，
ＡＦＡＤの各値を「０」にクリアし、その後本ルーチン
を終了する。

【００５１】次に、リアＯ2 出力積算値ＶＯＸ２ＡＤの
算出手順（上記ステップ５００の処理）について図１１
のフローチャートを用いて説明する。当該処理におい
て、ＣＰＵ３１は先ずステップ５０１で、その時々のリ
アＯ2 出力ＶＯＸ２からＯ2 出力なまし値ＶＯＸ２ＳＭ
（前記図９、ステップ４０４の算出値）を減算してその
差をＯ2 出力偏差ＶＯＸ２ＤＶとする（ＶＯＸ２ＤＶ＝
ＶＯＸ２−ＶＯＸ２ＳＭ）。また、ＣＰＵ３１は、続く
ステップ５０２でＯ2 出力偏差ＶＯＸ２ＤＶの絶対値が
０．０２Ｖ以上であるか、すなわちその時のリアＯ2 出
力ＶＯＸ２がリーン燃焼時に計測したＯ2 出力なまし値
ＶＯＸ２ＳＭに対して「０．０２Ｖ」以上リッチ側に変
化しているか否かを判別する。

【００５２】｜ＶＯＸ２ＤＶ｜＜０．０２Ｖの場合（ス
テップ５０２がＮＯ）、ＣＰＵ３１はそのまま本ルーチ
ンを終了して元の図９，１０のルーチンに戻る。また、
｜ＶＯＸ２ＤＶ｜≧０．０２Ｖの場合（ステップ５０２
がＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、ステップ５０３で前記Ｏ2
出力偏差ＶＯＸ２ＤＶと吸入空気量ＱＡとの積により
「ＶＯＸ２ＤＶ１値」を算出する（ＶＯＸ２ＤＶ１＝Ｖ
ＯＸ２ＤＶ・ＱＡ）。なお、吸入空気量ＱＡはその時々
のエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＭに基づき演算され
る。

【００５３】さらに、ＣＰＵ３１は、ステップ５０４で
リアＯ2 出力積算値ＶＯＸ２ＡＤを算出し、その後本ル
ーチンを終了して元の図９，１０のルーチンに戻る。ス
テップ５０４では、ＶＯＸ２ＡＤ値の前回値に前記算出
したＶＯＸ２ＤＶ１値を加算し、その和をＶＯＸ２ＡＤ
値の今回値とする（ＶＯＸ２ＡＤ＝ＶＯＸ２ＡＤ＋ＶＯ
Ｘ２ＤＶ１）。

【００５４】リッチガス積算値ＡＦＡＤの算出手順（上
記ステップ６００の処理）について図１２のフローチャ
ートを用いて説明する。当該処理において、ＣＰＵ３１
は先ずステップ６０１で、空燃比基準値ＡＦＳＤ（例え
ば、理論空燃比１．０）からＡ／Ｆセンサ２６の出力Ａ
Ｆ（実空燃比）を減算してその差をリッチ偏差ＡＦＤＶ
とする（ＡＦＤＶ＝ＡＦＳＤ−ＡＦ）。また、ＣＰＵ３
１は、続くステップ６０２で「ＡＦＤＶ＞０」である
か、すなわちその時の実空燃比ＡＦが空燃比基準値ＡＦ
ＳＤよりもリッチ側であるか否かを判別する。

【００５５】ＡＦＤＶ≦０の場合（ステップ６０２がＮ
Ｏ）、ＣＰＵ３１はそのまま本ルーチンを終了して元の
図９，１０のルーチンに戻る。また、ＡＦＤＶ＞０の場
合（ステップ６０２がＹＥＳ）、ＣＰＵ３１はステップ
６０３で前記リッチ偏差ＡＦＤＶと吸入空気量ＱＡとの
積によりリッチガス量ＡＦＤＶ１を算出する（ＡＦＤＶ
１＝ＡＦＤＶ・ＱＡ）。さらに、ＣＰＵ３１は、ステッ
プ６０４でリッチガス積算値ＡＦＡＤを算出し、その後
本ルーチンを終了して元の図９，１０のルーチンに戻
る。ステップ６０４では、ＡＦＡＤ値の前回値に前記算
出したＡＦＤＶ１値を加算し、その和をＡＦＡＤ値の今
回値とする（ＡＦＡＤ＝ＡＦＡＤ＋ＡＦＤＶ１）。

【００５６】図１５は、触媒劣化検出の一連の動作を示
すタイムチャートである。図１５の時刻ｔ１１以前は空
燃比リーン制御が実施されており、その時々のリアＯ2
出力ＶＯＸ２からＯ2 出力なまし値ＶＯＸ２ＳＭが算出
される（前記図９のステップ４０４）。

【００５７】時刻ｔ１１では、空燃比リッチ制御が開始
され、カウンタＣＣＡＴＤＴに所定値ＫＣＣＡＴＤＴが
セットされる。また、ＮＯｘ積算量ＣＮＯＸＡＤは、触
媒上流側の空燃比がリッチ値になるまでの期間（時刻ｔ
１２までの期間）にて算出される（前記図７の処理）。

【００５８】時刻ｔ１１以降、カウンタＣＣＡＴＤＴが
「０」となる時刻ｔ１３までは、図のＳ１部に相当する
リッチガス積算値ＡＦＡＤと、図のＳ２部に相当するリ
アＯ2 出力積算値ＶＯＸ２ＡＤとが算出される（前記図
９のステップ６００，５００）。そして、時刻ｔ１３で
ＣＣＡＴＤＴ＝０になると、ＣＮＯＸＡＤ値、ＡＦＡＤ
値及びＶＯＸ２ＡＤ値から劣化判定値ＮＯＸＣＯＮＶが
算出され、そのＮＯＸＣＯＮＶ値に応じて劣化検出が行
われる（前記図１０のステップ４０８，４０９）。時刻
ｔ１３以降、再びＯ2 出力なまし値ＶＯＸ２ＳＭが算出
される。

【００５９】図１５において、仮にＮＯｘ触媒１４の劣
化が進行すると、同触媒１４のＮＯｘ吸蔵能力が低下す
ることから、リッチガス積算値ＡＦＡＤ（図のＳ１部）
に対してリアＯ2 出力積算値ＶＯＸ２ＡＤ（図のＳ２
部）が大きくなり、結果としてＮＯｘ浄化率が小さくな
る。そして、ＮＯｘ浄化率の低下により、触媒劣化の旨
が検出される。

【００６０】ところで、燃料や潤滑油中に含まれるイオ
ウによりＮＯｘ触媒１４が被毒されると、同触媒１４の
ＮＯｘ吸蔵能力が低下し、前記図９，１０の処理におい
て劣化発生の旨が検出される。本実施の形態では、ＮＯ
ｘ触媒１４の劣化が検出された時に触媒機能の再生を図
るべく、リーン燃焼途中のリッチ燃焼の割合を増やして
ＮＯｘ触媒１４の温度（触媒温）を上昇させると共に、
空燃比λ＝１でのストイキ制御又は弱リッチ制御を実施
する。ＮＯｘ触媒１４を高温にした状態で、同触媒１４
にリッチ成分（ＨＣ，ＣＯ）を供給すると、イオウ被毒
により生成された硫酸塩ＢａＳＯ4 が還元されてイオウ
が放出される。

【００６１】図１６は触媒再生処理の具体的な手順を示
すフローチャートであり、同処理はＣＰＵ３１により例
えば１秒周期で実行される。図１６において、ＣＰＵ３
１は、先ずステップ７０１で劣化検出フラグＸＣＡＴに
「１」がセットされているか否かを判別する。前記図
９，１０の処理により触媒劣化の旨が検出されてＸＣＡ
Ｔ＝１であれば、ＣＰＵ３１は触媒再生処理が必要であ
るとみなしてステップ７０２に進み、触媒再生処理が実
施中であることを表す再生処理フラグＸＳＲＥＴが
「１」であるか否かを判別する。

【００６２】ＸＳＲＥＴ＝０の場合、ＣＰＵ３１はステ
ップ７０３，７０４を実行した後ステップ７０５に進
み、ＸＳＲＥＴ＝１の場合、ＣＰＵ３１はそのままステ
ップ７０５に飛ぶ。つまり、ＸＳＲＥＴ＝０の場合、Ｃ
ＰＵ３１は、ステップ７０３でカウンタＣＳＲＥＴに所
定値「ＫＣＳＲＥＴ」をセットすると共に、続くステッ
プ７０４で再生処理フラグＸＳＲＥＴに「１」をセット
する。所定値ＫＣＳＲＥＴは、例えば１分程度の時間で
あればよい。

【００６３】その後、ＣＰＵ３１は、ステップ７０５で
カウンタＣＳＲＥＴを「１」デクリメントし、続くステ
ップ７０６でカウンタＣＳＲＥＴが「０」であるか否か
を判別する。ＣＳＲＥＴ≠０であれば、ＣＰＵ３１は、
ステップ７０７でリーン時間とリッチ時間との時間比を
「５：１」とする。この場合、リーン時間とリッチ時間
との時間比を通常の「５０：１」から「５：１」に変更
することで、リッチ燃焼の割合が増大されてＮＯｘ触媒
１４の温度が次第に上昇する。

【００６４】一例として、「リーン時間／リッチ時間」
と触媒温の上昇幅とは図１８の関係にあることが確認さ
れており、「リーン時間／リッチ時間＝５」とする場
合、約９０℃程度の温度上昇が見込まれる。また図１８
によれば、「リーン時間／リッチ時間」を短縮すること
により触媒温の上昇幅が増大することが分かる。

【００６５】前記ステップ７０５でのカウントダウンに
伴いＣＳＲＥＴ＝０になると、ＣＰＵ３１はステップ７
０８に進む。そして、ＣＰＵ３１は、ステップ７０８で
別のカウンタＣＳＲＩＣＨを「１」インクリメントし、
続くステップ７０９でカウンタＣＳＲＩＣＨが所定値
「ＫＣＳＲＩＣＨ」に達したか否かを判別する。所定値
ＫＣＳＲＩＣＨは、例えば３分程度の時間であればよ
い。ＣＳＲＩＣＨ≦ＫＣＳＲＩＣＨであれば、ＣＰＵ３
１はステップ７１０に進み、空燃比λ＝１でのストイキ
制御を実施する。但し、ステップ７１０では空燃比を弱
リッチで制御してもよい。

【００６６】カウンタＣＳＲＩＣＨが所定値ＫＣＳＲＩ
ＣＨに達すると、ＣＰＵ３１はステップ７１１に進み、
再生処理フラグＸＳＲＥＴを「０」にクリアすると共
に、カウンタＣＳＲＩＣＨを「０」にクリアする。つま
り、一連の触媒再生処理が完了したとみなされ、再生処
理フラグＸＳＲＥＴのクリアに伴いリーン時間とリッチ
時間との時間比を「５０：１」とする通常の空燃比制御
が再開される。

【００６７】一方、前記ステップ７０１がＮＯの場合
（ＸＣＡＴ＝０の場合）、ＣＰＵ３１はステップ７１２
に進み、ＸＳＲＥＴ，ＣＳＲＥＴ，ＣＳＲＩＣＨをそれ
ぞれ「０」にクリアしてその後本ルーチンを終了する。

【００６８】但し、前記図１６の処理に基づき空燃比制
御される場合（ステップ７０７，７１０が実施される場
合）、同制御が前記図３の処理に基づく空燃比制御より
も優先される。例えば再生処理フラグＸＳＲＥＴに
「１」がセットされる期間に限り、前記図３により設定
される目標空燃比ＡＦＴＧを無効にして前記図１６のス
テップ７０７，７１０の処理に従い空燃比が制御される
とよい。

【００６９】前記図１６による触媒再生処理が実施され
た後には、当該再生処理にてイオウ被毒が解消されたか
どうかを判定すべく、図１７の処理が実施される。すな
わち、ＣＰＵ３１はステップ８０１で、再生処理後に前
記図９，１０に示す触媒劣化の検出処理が実施されたか
否かを判別する。また、ＣＰＵ３１は、ステップ８０２
で異常発生フラグＸＳＤＧＬＭＰが「０」であるか否か
を判別し、続くステップ８０３で劣化検出フラグＸＣＡ
Ｔが「１」であるか否かを判別する。

【００７０】ステップ８０１〜８０３が全てＹＥＳの場
合、ＣＰＵ３１はステップ８０４に進む。ＣＰＵ３１
は、ステップ８０４で異常警告灯（ＭＩＬ：Malfunctio
n Indicator Light ）を点灯して異常発生の旨を運転者
に警告すると共に、続くステップ８０５で異常発生フラ
グＸＳＤＧＬＭＰに「１」をセットする。つまり、前記
図１６による再生処理に拘わらず、ＮＯｘ触媒１４の劣
化状態が継続して検出されると、同触媒１４が再生不可
能な状態にあるとみなされて最終的に異常発生と判断さ
れる。最終的に異常発生と判断された場合、それ以降の
リーン制御が禁止されて例えばλ＝１でのストイキ制御
が実施される。

【００７１】上記制御動作を図１９のタイムチャートを
用いて説明する。図１９において、時刻ｔ２１以前は通
常のリーン／リッチ制御が実施され、例えば「５０：
１」の時間比にてリーン制御とリッチ制御とが繰り返し
実行される。また、前記図９，１０の手順に従い、その
時々のＮＯｘ浄化率に基づいてＮＯｘ触媒１４の劣化検
出処理が実行される。

【００７２】そして、時刻ｔ２１で触媒劣化の旨が検出
されると、劣化検出フラグＸＣＡＴに「１」がセットさ
れる（前記図１０のステップ４１１）。その後、時刻ｔ
２２では前記図１６の触媒再生処理が起動され、同処理
の実行に伴い再生処理フラグＸＳＲＥＴに「１」がセッ
トされる（前記図１６のステップ７０４）。時刻ｔ２２
以降、「５：１」の時間比にてリーン制御とリッチ制御
とが繰り返し実行される（図１６のステップ７０７）。

【００７３】時刻ｔ２２でリーン制御／リッチ制御の時
間比が短縮されると、排ガス中のリッチ成分（未燃Ｈ
Ｃ）が過剰ぎみになる。従って、ＮＯｘ触媒１４で未燃
ＨＣが酸化反応する際に生じる熱量が増え、触媒温が上
昇する。本実施の形態の場合、リーン制御とリッチ制御
との時間比を「５：１」に短縮することで、９０℃程度
の温度上昇が得られる。

【００７４】再生処理の開始後、所定値ＫＣＳＲＥＴに
相当する時間が経過する時刻ｔ２３では、目標空燃比Ａ
ＦＴＧを「１．０」とするストイキ制御が開始される
（図１６のステップ７１０）。

【００７５】その後、所定値ＫＣＳＲＩＣＨに相当する
時間が経過する時刻ｔ２４では、再生処理フラグＸＳＲ
ＥＴが「０」にクリアされると共に、リーン制御とリッ
チ制御との時間比を「５０：１」とする通常の空燃比制
御が再開される。

【００７６】時刻ｔ２４以後、前記図９，１０の触媒劣
化検出処理が新たに実行され、ＮＯｘ触媒１４のＮＯｘ
吸蔵能力が回復したかどうかが判定される。このとき、
ＮＯｘ吸蔵能力が回復していれば、図示のように劣化検
出フラグＸＣＡＴが「０」にクリアされる。これに対し
て、ＮＯｘ吸蔵能力が回復していなければ、劣化検出フ
ラグＸＣＡＴが「１」のまま保持される。

【００７７】また、再生処理後に前記図１８の処理が実
行され、ＮＯｘ吸蔵能力の回復がなければ（ＸＣＡＴ＝
１であれば）図示しない異常発生フラグＸＳＤＧＬＭＰ
に「１」がセットされる。さらに、異常警告灯が点灯さ
れて異常発生の旨が運転者に警告される。

【００７８】なお本実施の形態では、前記図１６のステ
ップ７０７が請求項記載の昇温手段に相当し、同ステッ
プ７１０が触媒再生手段に相当する。また、前記図９，
１０の処理が劣化検出手段に相当する。

【００７９】以上詳述した本実施の形態によれば、以下
に示す効果が得られる。本実施の形態では、ＮＯｘ触媒
１４の劣化発生が検出された時、すなわち同ＮＯｘ触媒
１４のＮＯｘ吸蔵量が所定値よりも低下したと判断され
た時に、リーン燃焼に対するリッチ燃焼の割合を増やし
て触媒温を上昇させ、触媒温の上昇後、空燃比を理論空
燃比（λ＝１）に制御してＮＯｘ触媒１４を再生させる
ようにした。この場合、従来装置とは異なりリーン失火
や点火遅角を強制的に行わせることはなく、予期せぬト
ルク変動やエミッションの悪化を招くことはない。その
結果、従来の不具合を回避しつつＮＯｘ触媒１４に吸着
したイオウを適正に放出することができる。

【００８０】以上の如くＮＯｘ触媒１４の再生処理が実
施されることにより、同触媒１４によるＮＯｘ浄化が適
正に行われ、排気エミッションを良好な状態でに保つこ
とができる。

【００８１】ＮＯｘ触媒１４の劣化発生時に同触媒１４
の再生処理を実施することで、イオウ被毒により触媒が
劣化状態になってもその状態が直ぐに解消される。ま
た、触媒劣化時にのみ再生処理を行うことで、空燃比リ
ーン制御が度々中断されるといった、他の制御への影響
を必要最小限に止めることができる。

【００８２】さらに、触媒再生処理が実施された後、Ｎ
Ｏｘ触媒１４のＮＯｘ吸蔵能力が回復したかどうかを判
定し、ＮＯｘ吸蔵能力が回復していなければ当該触媒が
異常である旨を判定するようにした。例えばＮＯｘ触媒
が高熱に晒されて熱劣化に至った場合には、前記再生処
理を行ってもＮＯｘ吸蔵能力が回復することはない。従
って、かかる場合には異常発生の旨を判定し、異常発生
を警告して部品交換等を促すようにする。

【００８３】また前記図９，１０に示す触媒劣化の検出
処理によれば、ＮＯｘ触媒１４に供給した排ガスが実際
にどれだけリッチになるか、或いはリッチ度合がどの程
度になるかといったことを反映させつつ、正確にＮＯｘ
吸蔵能力が判定できる。従って、ＮＯｘ触媒１４の劣化
を正確に検出することができる。

【００８４】なお、本発明の実施の形態は、上記以外に
次の形態にて具体化できる。上記実施の形態では、前記
図９，１０の処理に従いＮＯｘ触媒１４の劣化を検出し
たが、これを変更する。リッチ燃焼時におけるリアＯ2
出力ＶＯＸ２（触媒下流側のＯ2 センサ２７の出力）の
大きさに基づいてＮＯｘ触媒１４のＮＯｘ吸蔵能力を推
定し、そのＮＯｘ吸蔵能力から触媒劣化度合を検出す
る。より具体的には、リアＯ2 出力ＶＯＸ２のピーク
値、時間積分値（面積）、軌跡の何れかに基づいてＮＯ
ｘ触媒１４のＮＯｘ吸蔵能力を推定する。つまり、図２
０に見られるように、ＮＯｘ触媒１４の劣化度合が相違
すれば、例えばリアＯ2 出力ＶＯＸ２のピーク値が相違
し、同図（ｂ）では（ａ）よりもピーク値が大きいこと
から触媒劣化が進行していると判断できる。

【００８５】他方で、特段の事情がない限り、触媒劣化
は時間の経過に伴いある程度同じ速度で進行すると考え
られる。そこで、所定時間が経過した時点、或いは車両
が所定距離を走行した時点で、ＮＯｘ吸蔵能力が低下し
たとみなして触媒再生処理を実施する。

【００８６】上記実施の形態では、触媒再生処理（前記
図１６の処理）を実施した後、ＮＯｘ吸蔵能力が回復し
たかどうかを判定し、ＮＯｘ吸蔵能力が回復していなけ
れば、熱劣化等、再生不能な状態に陥ったとして異常発
生の旨を判定したが、この構成を変更する。触媒再生処
理後においてＮＯｘ吸蔵能力が回復していないと判定し
た場合、触媒再生処理を再度実施し、その後、改めてＮ
Ｏｘ吸蔵能力が回復したかどうかを判定する（再生処理
は最大で１０回程度とする）。複数回の再生処理を実施
する場合、後続の再生処理ではリーン制御とリッチ制御
との時間比を短縮して触媒の温度上昇幅を大きくし（前
記図１８参照）、再生処理の効率化を図るようにしても
よい。

【００８７】また、再生処理の前後で触媒劣化度合（Ｎ
Ｏｘ吸蔵能力）が変化したかどうかを判定し、触媒劣化
度合が減少していれば、再生の可能性があるとして再生
処理の再実施を許可し、触媒劣化度合が変わらなけれ
ば、再生の可能性がないとして最終的に異常発生の旨を
判定する（再生処理をそれ以上実施しない）。この場
合、より一層確実な触媒再生処理が実現できる。具体的
には図２１の処理を実行する。図２１の処理は前記図１
７の処理の一部を変更したものであり、以下には図１７
との相違点のみを説明する。つまり、ステップ８０１〜
８０３の実施後、ＣＰＵ３１はステップ９０１におい
て、再生処理の前後で各々記憶した劣化度合値に基づき
触媒劣化度合が減少したか否かを判別する。そして、触
媒劣化度合が減少していなければ、異常発生の旨を判定
する（ステップ８０４，８０５）。また、触媒劣化度合
が減少していれば、ＣＰＵ３１はステップ９０２に進
み、触媒再生処理（前記図１６の処理）を再実行させ
る。

【００８８】触媒再生処理を実施する際、リッチ制御時
のリッチ度合を空燃比制御パラメータとし、そのリッチ
度合を増やして触媒温を上昇させるようにしてもよい。
又は、リーン時間／リッチ時間の時間比とリッチ度合と
の両パラメータを使って触媒温を上昇させるようにして
もよい。要は、リーン燃焼とリッチ燃焼との割合を可変
に設定して触媒温を上昇させることができる構成であれ
ばよく、これら何れの場合にも、既述の通り予期せぬト
ルク変動やエミッションの悪化を回避しつつ所望の触媒
昇温作用が得られる。

【００８９】上記実施の形態では、空燃比のＦ／Ｂ制御
に際し、現代制御理論を用いた演算を実施したが、これ
に代えてＰＩＤ，ＰＩ制御などを用いた演算を実施して
もよい。また、リーン燃焼時において空燃比をオープン
制御してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態における空燃比制御システムの概要
を示す全体構成図。

【図２】燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。

【図３】目標空燃比ＡＦＴＧの設定ルーチンを示すフロ
ーチャート。

【図４】エンジン運転状態に応じてリッチ時間をするた
めのマップ。

【図５】エンジン運転状態に応じてリーン目標空燃比を
設定するためのマップ。

【図６】空燃比制御の挙動を示すタイムチャート。

【図７】ＮＯｘ量推定ルーチンを示すフローチャート。

【図８】ＮＯｘ量算出に使用するための関係図。

【図９】触媒劣化検出ルーチンを示すフローチャート。

【図１０】図９に続き、触媒劣化検出ルーチンを示すフ
ローチャート。

【図１１】リアＯ2 出力積算値ＶＯＸ２ＡＤの算出ルー
チンを示すフローチャート。

【図１２】リッチガス積算値ＡＦＡＤの算出ルーチンを
示すフローチャート。

【図１３】劣化判定値ＮＯＸＣＯＮＶとＮＯｘ浄化率と
の関係を示す図。

【図１４】ＮＯｘ浄化率と触媒劣化度合との関係を示す
図。

【図１５】触媒劣化の検出動作を説明するためのタイム
チャート。

【図１６】触媒再生ルーチンを示すフローチャート。

【図１７】再生処理後に実施される処理を示すフローチ
ャート。

【図１８】リーン時間／リッチ時間と触媒温上昇幅との
関係を示す図。

【図１９】触媒再生処理を具体的に説明するためのタイ
ムチャート。

【図２０】触媒劣化前と触媒劣化後とについてセンサ出
力波形を示す図。

【図２１】他の実施の形態における処理を示すフローチ
ャート。

【符号の説明】

１…エンジン（内燃機関）、３…排気管、１４…ＮＯｘ
触媒（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒）、２６…Ａ／Ｆセンサ、
２７…Ｏ2 センサ、３０…ＥＣＵ、３１…昇温手段，触
媒再生手段，劣化検出手段としてのＣＰＵ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｒ Ｆ０２Ｄ 41/04 ＺＡＢ Ｆ０２Ｄ 41/04 ＺＡＢ ３０５ ３０５Ａ Ｆターム(参考） 3G091 AA12 AB05 AB09 AB11 BA11 BA13 CA18 DB01 DB04 DB05 DB06 DB09 DB10 DC01 EA01 EA06 EA07 EA15 EA16 EA30 EA34 FA09 FA14 FB10 FB11 FB12 HA36 HA37 HA42 3G301 HA15 JA04 JA21 JB09 JB10 KA09 KA25 MA01 NA01 NA03 NA04 NA05 NA06 NA08 NC02 NC08 ND15 NE13 NE14 NE15 NE23 PA01Z PA07Z PA10Z PA11Z PA14Z PD03A PD04A PD09A PE01Z PE03Z PE04Z PE08Z

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関排気系に設けられたリーンＮＯｘ触媒
   を備え、空燃比リーン領域でのリーン燃焼を行わせると
   共に、リーン燃焼時に排出される排ガス中のＮＯｘをリ
   ーンＮＯｘ触媒で吸蔵し、さらに空燃比を一時的にリッ
   チに制御して前記吸蔵したＮＯｘをリーンＮＯｘ触媒か
   ら放出するようにした内燃機関の排ガス浄化装置におい
   て、 前記リーンＮＯｘ触媒が吸蔵しうるＮＯｘ吸蔵量が所定
   値よりも低下した時に、空燃比をリーン及びリッチで交
   互に制御するための空燃比制御パラメータを可変に設定
   し前記リーンＮＯｘ触媒の温度を上昇させる昇温手段
   と、 前記昇温手段による昇温処理後、空燃比を理論空燃比或
   いはリッチに制御してリーンＮＯｘ触媒を再生させる触
   媒再生手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排ガ
   ス浄化装置。
2. 【請求項２】前記昇温手段は、リーン燃焼とリッチ燃焼
   との割合を空燃比制御パラメータとし、リーン燃焼に対
   するリッチ燃焼の割合を増やして触媒温を上昇させる請
   求項１に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
3. 【請求項３】前記昇温手段は、リーン燃焼のためのリー
   ン時間とリッチ燃焼のためのリッチ時間との時間比（リ
   ーン時間／リッチ時間）を空燃比制御パラメータとし、
   その時間比を短縮させて触媒温を上昇させる請求項１に
   記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
4. 【請求項４】前記昇温手段は、リッチ燃焼時のリッチ度
   合を空燃比制御パラメータとし、そのリッチ度合を増や
   して触媒温を上昇させる請求項１に記載の内燃機関の排
   ガス浄化装置。
5. 【請求項５】前記リーンＮＯｘ触媒の劣化を検出する劣
   化検出手段を備え、 前記リーンＮＯｘ触媒の劣化発生が検出された時に、前
   記昇温手段及び触媒再生手段による触媒再生のための処
   理を実施する請求項１に記載の内燃機関の排ガス浄化装
   置。
6. 【請求項６】前記触媒再生手段による再生処理が実施さ
   れた後、リーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力が回復した
   かどうかを判定し、ＮＯｘ吸蔵能力が回復していなけれ
   ば当該ＮＯｘ触媒が異常である旨を判定する請求項１〜
   請求項５のいずれかに記載の内燃機関の排ガス浄化装
   置。
7. 【請求項７】前記触媒再生手段による再生処理の前後
   で、リーンＮＯｘ触媒によるＮＯｘ吸蔵量が変化したか
   どうかを判定し、ＮＯｘ吸蔵量が増加していれば再生処
   理の再実施を許可し、ＮＯｘ吸蔵量が変わらなければ最
   終的に異常発生の旨を判定する請求項１〜請求項５のい
   ずれかに記載の内燃機関の排ガス浄化装置。