JP2002364412A - ターボ過給機付きエンジンの排気浄化装置 - Google Patents
ターボ過給機付きエンジンの排気浄化装置Info
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- Supercharger (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ターボ過給機の撹拌によるＮＯｘ還元剤の減少
を考慮してＮＯｘ放出時にＮＯｘ還元剤を供給し、排気
ガスの浄化効果の低下を抑える。 【解決手段】空燃比をリッチに設定する際に、ウエスト
ゲートを開成して排気ガスがタービンをバイパスするよ
うに制御する。ウエストゲートは、ＮＯｘトラップ量が
空燃比のリッチ化を開始してから過給圧が低下するまで
の遅れ時間後にＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ特
性から決まる許容トラップ量Ｄに達する時点で開成し、
空燃比のリッチ化を過給圧の変化に合わせて開始する。
を考慮してＮＯｘ放出時にＮＯｘ還元剤を供給し、排気
ガスの浄化効果の低下を抑える。 【解決手段】空燃比をリッチに設定する際に、ウエスト
ゲートを開成して排気ガスがタービンをバイパスするよ
うに制御する。ウエストゲートは、ＮＯｘトラップ量が
空燃比のリッチ化を開始してから過給圧が低下するまで
の遅れ時間後にＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ特
性から決まる許容トラップ量Ｄに達する時点で開成し、
空燃比のリッチ化を過給圧の変化に合わせて開始する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気通路における
ターボ過給機下流に排ガス中のＮＯｘをトラップするト
ラップ触媒を備えたターボ過給機付きエンジンの排気浄
化装置に関する。
ターボ過給機下流に排ガス中のＮＯｘをトラップするト
ラップ触媒を備えたターボ過給機付きエンジンの排気浄
化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特許第２５８６７３９号公報には、流入
する空燃比がリーンであるときにＮＯｘをトラップし、
流入する空燃比の酸素濃度が低下したリッチであるとき
にトラップしたＮＯｘを放出するＮＯｘトラップ触媒を
有する内燃機関の排気浄化装置において、当該触媒がト
ラップしたＮＯｘ量を推定し、当該ＮＯｘ量が予め決め
られた許容量を超えたときに当該触媒に流入する排気ガ
ス中の酸素濃度を低下させてトラップしたＮＯｘを放出
する構成が記載されている。
する空燃比がリーンであるときにＮＯｘをトラップし、
流入する空燃比の酸素濃度が低下したリッチであるとき
にトラップしたＮＯｘを放出するＮＯｘトラップ触媒を
有する内燃機関の排気浄化装置において、当該触媒がト
ラップしたＮＯｘ量を推定し、当該ＮＯｘ量が予め決め
られた許容量を超えたときに当該触媒に流入する排気ガ
ス中の酸素濃度を低下させてトラップしたＮＯｘを放出
する構成が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術に対し
て、ターボ過給機を備える筒内噴射式エンジンに上記従
来のＮＯｘトラップ触媒を搭載して排気浄化するシステ
ムを考えた場合、空燃比をリーンからリッチに切り替え
てＮＯｘを放出する際にリッチな排気ガスとリーンな排
気ガスとがターボチャージャで撹拌されて燃料の未燃成
分が再燃焼するため、排気ガス温度の上昇を招いて放出
したＮＯｘの還元剤となるＨＣが減少し、排気ガスの浄
化効果が低減してしまうという問題がある。
て、ターボ過給機を備える筒内噴射式エンジンに上記従
来のＮＯｘトラップ触媒を搭載して排気浄化するシステ
ムを考えた場合、空燃比をリーンからリッチに切り替え
てＮＯｘを放出する際にリッチな排気ガスとリーンな排
気ガスとがターボチャージャで撹拌されて燃料の未燃成
分が再燃焼するため、排気ガス温度の上昇を招いて放出
したＮＯｘの還元剤となるＨＣが減少し、排気ガスの浄
化効果が低減してしまうという問題がある。
【０００４】本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その
目的は、ターボ過給機の撹拌によるＮＯｘ還元剤の減少
を考慮してＮＯｘ放出時にＮＯｘ還元剤を供給し、排気
ガスの浄化効果の低下を抑えるターボ過給機付きエンジ
ンの排気浄化装置を提供することである。
目的は、ターボ過給機の撹拌によるＮＯｘ還元剤の減少
を考慮してＮＯｘ放出時にＮＯｘ還元剤を供給し、排気
ガスの浄化効果の低下を抑えるターボ過給機付きエンジ
ンの排気浄化装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係るターボ過給機付きエンジンの排気浄化
装置は、排気通路におけるターボ過給機下流に排ガス中
のＮＯｘをトラップするトラップ触媒と、当該ターボ過
給機をバイパスするバイパス通路と、当該バイパス通路
を開閉するバイパス弁とを備えたターボ過給機付きエン
ジンの排気浄化装置において、前記トラップ触媒がトラ
ップしたＮＯｘ量を推定し、当該ＮＯｘ量が閾値に達し
ていると判定したならば当該トラップ触媒を通過する排
気ガスの空燃比をリッチにする空燃比設定手段と、前記
空燃比設定手段により空燃比がリッチに設定されたとき
に、前記バイパス弁を開弁する弁制御手段とを具備す
る。
め、本発明に係るターボ過給機付きエンジンの排気浄化
装置は、排気通路におけるターボ過給機下流に排ガス中
のＮＯｘをトラップするトラップ触媒と、当該ターボ過
給機をバイパスするバイパス通路と、当該バイパス通路
を開閉するバイパス弁とを備えたターボ過給機付きエン
ジンの排気浄化装置において、前記トラップ触媒がトラ
ップしたＮＯｘ量を推定し、当該ＮＯｘ量が閾値に達し
ていると判定したならば当該トラップ触媒を通過する排
気ガスの空燃比をリッチにする空燃比設定手段と、前記
空燃比設定手段により空燃比がリッチに設定されたとき
に、前記バイパス弁を開弁する弁制御手段とを具備す
る。
【０００６】また、好ましくは、前記弁制御手段は、エ
ンジンの所定運転領域において排気ガス量が所定量より
多くなるときに前記バイパス弁を開弁させる。
ンジンの所定運転領域において排気ガス量が所定量より
多くなるときに前記バイパス弁を開弁させる。
【０００７】また、好ましくは、エンジンが前記所定運
転領域ならば、前記空燃比設定手段は空燃比のリッチ度
合い、リッチ期間、或いは前記閾値の少なくとも１つを
補正する。
転領域ならば、前記空燃比設定手段は空燃比のリッチ度
合い、リッチ期間、或いは前記閾値の少なくとも１つを
補正する。
【０００８】本発明に係るターボ過給機付きエンジンの
排気浄化装置は、排気通路におけるターボ過給機下流に
排ガス中のＮＯｘをトラップするトラップ触媒を備えた
ターボ過給機付きエンジンの排気浄化装置において、前
記トラップ触媒がトラップしたＮＯｘ量を推定し、当該
ＮＯｘ量が閾値に達していると判定したならば当該トラ
ップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする空
燃比設定手段と、前記空燃比設定手段により設定される
空燃比のリッチ度合いを、排気ガス中の未燃成分が前記
ターボ過給機の撹拌により再燃焼する量に応じて大きく
する補正手段とを具備する。
排気浄化装置は、排気通路におけるターボ過給機下流に
排ガス中のＮＯｘをトラップするトラップ触媒を備えた
ターボ過給機付きエンジンの排気浄化装置において、前
記トラップ触媒がトラップしたＮＯｘ量を推定し、当該
ＮＯｘ量が閾値に達していると判定したならば当該トラ
ップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする空
燃比設定手段と、前記空燃比設定手段により設定される
空燃比のリッチ度合いを、排気ガス中の未燃成分が前記
ターボ過給機の撹拌により再燃焼する量に応じて大きく
する補正手段とを具備する。
【０００９】本発明に係るターボ過給機付きエンジンの
排気浄化装置は、排気通路におけるターボ過給機下流に
排ガス中のＮＯｘをトラップするトラップ触媒を備えた
ターボ過給機付きエンジンの排気浄化装置において、前
記トラップ触媒がトラップしたＮＯｘ量を推定し、当該
ＮＯｘ量が閾値に達していると判定したならば当該トラ
ップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする空
燃比設定手段と、前記空燃比設定手段により設定される
空燃比のリッチ期間を、排気ガス中の未燃成分が前記タ
ーボ過給機の撹拌により再燃焼する量に応じて長くする
補正手段とを具備する。
排気浄化装置は、排気通路におけるターボ過給機下流に
排ガス中のＮＯｘをトラップするトラップ触媒を備えた
ターボ過給機付きエンジンの排気浄化装置において、前
記トラップ触媒がトラップしたＮＯｘ量を推定し、当該
ＮＯｘ量が閾値に達していると判定したならば当該トラ
ップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする空
燃比設定手段と、前記空燃比設定手段により設定される
空燃比のリッチ期間を、排気ガス中の未燃成分が前記タ
ーボ過給機の撹拌により再燃焼する量に応じて長くする
補正手段とを具備する。
【００１０】本発明に係るターボ過給機付きエンジンの
排気浄化装置は、排気通路におけるターボ過給機下流に
排ガス中のＮＯｘをトラップするトラップ触媒を備えた
ターボ過給機付きエンジンの排気浄化装置において、前
記トラップ触媒がトラップしたＮＯｘ量を推定し、当該
ＮＯｘ量が閾値に達していると判定したならば当該トラ
ップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする空
燃比設定手段と、前記閾値を補正するにあたり、前記ト
ラップ触媒のトラップ性能に依存する許容トラップ量よ
りも、排気ガス中の未燃成分が前記ターボ過給機の撹拌
により再燃焼することで増加するＮＯｘ量の分だけ小さ
い値に補正する補正手段とを具備する。
排気浄化装置は、排気通路におけるターボ過給機下流に
排ガス中のＮＯｘをトラップするトラップ触媒を備えた
ターボ過給機付きエンジンの排気浄化装置において、前
記トラップ触媒がトラップしたＮＯｘ量を推定し、当該
ＮＯｘ量が閾値に達していると判定したならば当該トラ
ップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする空
燃比設定手段と、前記閾値を補正するにあたり、前記ト
ラップ触媒のトラップ性能に依存する許容トラップ量よ
りも、排気ガス中の未燃成分が前記ターボ過給機の撹拌
により再燃焼することで増加するＮＯｘ量の分だけ小さ
い値に補正する補正手段とを具備する。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、トラップ触媒がトラップしたＮＯｘ量を推定
し、当該ＮＯｘ量が閾値に達していると判定したならば
当該トラップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチ
にすると共に、空燃比がリッチに設定されたときに、バ
イパス弁を開弁することにより、ターボ過給機の撹拌に
よるＮＯｘ還元剤の減少を考慮してＮＯｘ放出時にＮＯ
ｘ還元剤を供給し、排気ガスの浄化効果の低下を抑える
ことができる。
よれば、トラップ触媒がトラップしたＮＯｘ量を推定
し、当該ＮＯｘ量が閾値に達していると判定したならば
当該トラップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチ
にすると共に、空燃比がリッチに設定されたときに、バ
イパス弁を開弁することにより、ターボ過給機の撹拌に
よるＮＯｘ還元剤の減少を考慮してＮＯｘ放出時にＮＯ
ｘ還元剤を供給し、排気ガスの浄化効果の低下を抑える
ことができる。
【００１２】請求項２の発明によれば、エンジンの所定
運転領域において排気ガス量が所定量より多くなるとき
にバイパス弁を開弁させることにより、バイパス通路を
通過する排気ガス量が多いため、バイパス弁の開成によ
るターボ過給機による撹拌効果を抑えてＨＣを供給する
効果を高めることができる。
運転領域において排気ガス量が所定量より多くなるとき
にバイパス弁を開弁させることにより、バイパス通路を
通過する排気ガス量が多いため、バイパス弁の開成によ
るターボ過給機による撹拌効果を抑えてＨＣを供給する
効果を高めることができる。
【００１３】請求項３の発明によれば、エンジンが所定
運転領域ならば、空燃比のリッチ度合い、リッチ期間、
或いは前記閾値の少なくとも１つを補正することによ
り、他の制御パラメータによってもＨＣ供給効果を高め
ることができる。
運転領域ならば、空燃比のリッチ度合い、リッチ期間、
或いは前記閾値の少なくとも１つを補正することによ
り、他の制御パラメータによってもＨＣ供給効果を高め
ることができる。
【００１４】請求項４の発明によれば、トラップ触媒が
トラップしたＮＯｘ量を推定し、当該ＮＯｘ量が閾値に
達していると判定したならば当該トラップ触媒を通過す
る排気ガスの空燃比をリッチにすると共に、空燃比のリ
ッチ度合いを、排気ガス中の未燃成分がターボ過給機の
撹拌により再燃焼する量に応じて大きくすることによ
り、ターボ過給機の撹拌効果によるＨＣ減少量を見越し
てＮＯｘ還元剤としてのＨＣを十分に確保できる。
トラップしたＮＯｘ量を推定し、当該ＮＯｘ量が閾値に
達していると判定したならば当該トラップ触媒を通過す
る排気ガスの空燃比をリッチにすると共に、空燃比のリ
ッチ度合いを、排気ガス中の未燃成分がターボ過給機の
撹拌により再燃焼する量に応じて大きくすることによ
り、ターボ過給機の撹拌効果によるＨＣ減少量を見越し
てＮＯｘ還元剤としてのＨＣを十分に確保できる。
【００１５】請求項５の発明によれば、トラップ触媒が
トラップしたＮＯｘ量を推定し、当該ＮＯｘ量が閾値に
達していると判定したならば当該トラップ触媒を通過す
る排気ガスの空燃比をリッチにすると共に、空燃比のリ
ッチ期間を、排気ガス中の未燃成分がターボ過給機の撹
拌により再燃焼する量に応じて長くすることにより、タ
ーボ過給機の撹拌効果によるＨＣ減少量を見越してＮＯ
ｘ還元剤としてのＨＣを十分に確保できる。
トラップしたＮＯｘ量を推定し、当該ＮＯｘ量が閾値に
達していると判定したならば当該トラップ触媒を通過す
る排気ガスの空燃比をリッチにすると共に、空燃比のリ
ッチ期間を、排気ガス中の未燃成分がターボ過給機の撹
拌により再燃焼する量に応じて長くすることにより、タ
ーボ過給機の撹拌効果によるＨＣ減少量を見越してＮＯ
ｘ還元剤としてのＨＣを十分に確保できる。
【００１６】請求項６の発明によれば、トラップ触媒が
トラップしたＮＯｘ量を推定し、当該ＮＯｘ量が閾値に
達していると判定したならば当該トラップ触媒を通過す
る排気ガスの空燃比をリッチにすると共に、閾値を補正
するにあたり、トラップ触媒のトラップ性能に依存する
許容トラップ量よりも、排気ガス中の未燃成分が前記タ
ーボ過給機の撹拌により再燃焼することで増加するＮＯ
ｘ量の分だけ小さい値に補正することにより、ターボ過
給機の撹拌効果によるＨＣ減少量を見越してＮＯｘ還元
剤としてのＨＣを十分に確保できる。
トラップしたＮＯｘ量を推定し、当該ＮＯｘ量が閾値に
達していると判定したならば当該トラップ触媒を通過す
る排気ガスの空燃比をリッチにすると共に、閾値を補正
するにあたり、トラップ触媒のトラップ性能に依存する
許容トラップ量よりも、排気ガス中の未燃成分が前記タ
ーボ過給機の撹拌により再燃焼することで増加するＮＯ
ｘ量の分だけ小さい値に補正することにより、ターボ過
給機の撹拌効果によるＨＣ減少量を見越してＮＯｘ還元
剤としてのＨＣを十分に確保できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る実施形態の
ターボ過給機付きエンジンの排気浄化装置について、添
付図面を参照して詳細に説明する。
ターボ過給機付きエンジンの排気浄化装置について、添
付図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】尚、以下に説明する実施の形態は、本発明
の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を
逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したも
の、例えば、筒内噴射式エンジンだけでなくポート噴射
エンジンや、ガソリン、ディーゼル、その他の排気ガス
の浄化が必要な内燃機関に適用可能である。 ［全体構成］図１に示すように、本実施形態のターボ過
給機付きエンジンは火花点火式の筒内噴射式エンジン１
（以下、「エンジン１」という。）であり、吸気弁２が
開かれたときに、吸気通路３から燃焼室４内に燃料燃焼
用のエアを吸入するようになっている。そして、この燃
焼室４内のエア中に、所定のタイミングで燃料噴射弁５
（燃料噴射装置）から燃料（ガソリン）が直接噴射さ
れ、混合気が形成される。
の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を
逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したも
の、例えば、筒内噴射式エンジンだけでなくポート噴射
エンジンや、ガソリン、ディーゼル、その他の排気ガス
の浄化が必要な内燃機関に適用可能である。 ［全体構成］図１に示すように、本実施形態のターボ過
給機付きエンジンは火花点火式の筒内噴射式エンジン１
（以下、「エンジン１」という。）であり、吸気弁２が
開かれたときに、吸気通路３から燃焼室４内に燃料燃焼
用のエアを吸入するようになっている。そして、この燃
焼室４内のエア中に、所定のタイミングで燃料噴射弁５
（燃料噴射装置）から燃料（ガソリン）が直接噴射さ
れ、混合気が形成される。
【００１９】この混合気は、ピストン６によって圧縮さ
れ、所定のタイミングで点火プラグ７（火花点火装置）
により点火されて燃焼する。燃焼ガスすなわち排気ガス
は、排気弁８が開かれたときに排気通路９に排出され
る。
れ、所定のタイミングで点火プラグ７（火花点火装置）
により点火されて燃焼する。燃焼ガスすなわち排気ガス
は、排気弁８が開かれたときに排気通路９に排出され
る。
【００２０】燃料噴射弁５には、燃料供給通路１０を介
して、高圧燃料ポンプ１１によって燃料が供給される。
このように、高圧燃料ポンプ１１が用いられているの
で、燃焼室４内が高圧となる圧縮行程後半でも支障なく
燃料噴射を行うことができる。燃料噴射弁５はスワール
型インジェクタであって、燃料噴射孔が燃焼室４に直接
臨むように配置されている。また、燃料噴射弁５は、ピ
ストン６が上死点位置近傍に位置するときに、該ピスト
ン６の頂部に形成されたキャビティ６ａ内に向けて燃料
を噴射できるように配置されている。これにより、圧縮
行程後半において燃料噴射弁５から噴射された燃料が、
キャビティ６ａによってはね返され、点火プラグ７まわ
りに層状化（成層化）される。このように、燃料ないし
は混合気が層状化されてその着火性が高められるので、
空燃比を大幅にリーンにすることができ、燃費性能が高
められる。
して、高圧燃料ポンプ１１によって燃料が供給される。
このように、高圧燃料ポンプ１１が用いられているの
で、燃焼室４内が高圧となる圧縮行程後半でも支障なく
燃料噴射を行うことができる。燃料噴射弁５はスワール
型インジェクタであって、燃料噴射孔が燃焼室４に直接
臨むように配置されている。また、燃料噴射弁５は、ピ
ストン６が上死点位置近傍に位置するときに、該ピスト
ン６の頂部に形成されたキャビティ６ａ内に向けて燃料
を噴射できるように配置されている。これにより、圧縮
行程後半において燃料噴射弁５から噴射された燃料が、
キャビティ６ａによってはね返され、点火プラグ７まわ
りに層状化（成層化）される。このように、燃料ないし
は混合気が層状化されてその着火性が高められるので、
空燃比を大幅にリーンにすることができ、燃費性能が高
められる。
【００２１】吸気通路３には、エア（吸気）の流れ方向
にみて、上流側から順に、エアを絞るエレキスロットル
バルブ１２と、エアの流れを安定させるサージタンク２
１と、スワールを生成するために燃焼室４へのエアの流
入方向を調整するガス流動御弁１３とが設けられてい
る。ここで、エレキスロットルバルブ１２は、コントロ
ールユニット２０（ＥＣＵ）から出力される制御信号に
応じて作動する電気式アクチュエータ１２ａによって駆
動され、燃焼室４に流入するエア量を調節するようにな
っている。なお、図示していないが、エレキスロットル
バルブ１２より上流側において、吸気通路３には、上流
側から順に、エア中のダスト等を除去するエアクリーナ
（図示せず）と、エア流量を検出するエアフローセンサ
と、後で説明するターボ式過給機１５のブロワ（ポン
プ）と、ブロワにより加圧されて高温となったエアを冷
却するインタクーラとが設けられている。
にみて、上流側から順に、エアを絞るエレキスロットル
バルブ１２と、エアの流れを安定させるサージタンク２
１と、スワールを生成するために燃焼室４へのエアの流
入方向を調整するガス流動御弁１３とが設けられてい
る。ここで、エレキスロットルバルブ１２は、コントロ
ールユニット２０（ＥＣＵ）から出力される制御信号に
応じて作動する電気式アクチュエータ１２ａによって駆
動され、燃焼室４に流入するエア量を調節するようにな
っている。なお、図示していないが、エレキスロットル
バルブ１２より上流側において、吸気通路３には、上流
側から順に、エア中のダスト等を除去するエアクリーナ
（図示せず）と、エア流量を検出するエアフローセンサ
と、後で説明するターボ式過給機１５のブロワ（ポン
プ）と、ブロワにより加圧されて高温となったエアを冷
却するインタクーラとが設けられている。
【００２２】排気通路９には、排気流れ方向に沿って上
流側から順に、排気ガス中の酸素濃度ひいては空燃比を
検出するリニアＯ2センサ１４（λ＝１近傍で出力が逆
転する普通のλＯ2センサでもよい）と、ターボ過給機
１５のタービン１５ａと、上流触媒コンバータ１６と、
下流触媒コンバータ１７とが設けられている。
流側から順に、排気ガス中の酸素濃度ひいては空燃比を
検出するリニアＯ2センサ１４（λ＝１近傍で出力が逆
転する普通のλＯ2センサでもよい）と、ターボ過給機
１５のタービン１５ａと、上流触媒コンバータ１６と、
下流触媒コンバータ１７とが設けられている。
【００２３】詳しくは図示していないが、上流触媒コン
バータ１６は２ベッドタイプのものであって、その上流
側のベッドにはＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等を浄化する三元触
媒が装填され、下流側のベッドには主としてＮＯｘを浄
化するＮＯｘ浄化触媒が装填されている。なお、上流触
媒コンバータ１６を１ベッドタイプとして、三元触媒の
みを装填するようにしてもよい。
バータ１６は２ベッドタイプのものであって、その上流
側のベッドにはＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等を浄化する三元触
媒が装填され、下流側のベッドには主としてＮＯｘを浄
化するＮＯｘ浄化触媒が装填されている。なお、上流触
媒コンバータ１６を１ベッドタイプとして、三元触媒の
みを装填するようにしてもよい。
【００２４】また、下流触媒コンバータ１７は１ベッド
タイプのものであって、空燃比がリーンで排気ガス中の
ＮＯｘをトラップし、空燃比がリッチ（λ＜１）になっ
た時にＮＯｘを放出しつつ排気ガス中のＨＣと反応して
Ｈ2、Ｎ2、ＣＯ2に還元されることによりＮＯｘを浄化
するＮＯｘトラップ触媒が装填されている。なお、いず
れの触媒も、その温度が活性化温度以上になると十分な
浄化力を発揮するが、その温度が活性化温度より低い
と、十分な浄化力は得られない。
タイプのものであって、空燃比がリーンで排気ガス中の
ＮＯｘをトラップし、空燃比がリッチ（λ＜１）になっ
た時にＮＯｘを放出しつつ排気ガス中のＨＣと反応して
Ｈ2、Ｎ2、ＣＯ2に還元されることによりＮＯｘを浄化
するＮＯｘトラップ触媒が装填されている。なお、いず
れの触媒も、その温度が活性化温度以上になると十分な
浄化力を発揮するが、その温度が活性化温度より低い
と、十分な浄化力は得られない。
【００２５】また、上流及び下流触媒コンバータ１６，
１７には各触媒温度を直接的に検出する触媒温度センサ
１６ａ，１７ａが配設されている。尚、両触媒１６，１
７の温度はエンジン回転数、エンジン水温、始動後の経
過時間、排気ガス温度、空燃比などの運転状態から間接
的に推定することもできる。
１７には各触媒温度を直接的に検出する触媒温度センサ
１６ａ，１７ａが配設されている。尚、両触媒１６，１
７の温度はエンジン回転数、エンジン水温、始動後の経
過時間、排気ガス温度、空燃比などの運転状態から間接
的に推定することもできる。
【００２６】また、エンジン１の排気通路９には、ター
ボ過給機１５をバイパスするウエストゲート３１が設け
られている。ウエストゲート３１はウエストゲートバル
ブ３２により開閉され、一般には過給圧が過剰に上昇す
るのを抑制する。
ボ過給機１５をバイパスするウエストゲート３１が設け
られている。ウエストゲート３１はウエストゲートバル
ブ３２により開閉され、一般には過給圧が過剰に上昇す
るのを抑制する。
【００２７】更に、エンジン１には、排気通路９内の排
気ガスの一部を吸気通路３に還流させるＥＧＲ通路１８
が設けられ、このＥＧＲ通路１８に、ＥＧＲガス流量を
制御するＥＧＲ弁１９が介設されている。なお、吸気弁
２は、可変バルブタイミング機構２２により、その開弁
期間及び開閉タイミングを変えることができる。
気ガスの一部を吸気通路３に還流させるＥＧＲ通路１８
が設けられ、このＥＧＲ通路１８に、ＥＧＲガス流量を
制御するＥＧＲ弁１９が介設されている。なお、吸気弁
２は、可変バルブタイミング機構２２により、その開弁
期間及び開閉タイミングを変えることができる。
【００２８】コントロールユニット２０は、エンジン１
の総合的な制御装置であって、各種制御情報に基づいて
種々のエンジン制御を行うようになっている。具体的に
は、コントロールユニット２０には、吸入空気量、スロ
ットル開度、クランク角、エンジン回転数、エンジン水
温（エンジン温度）、空燃比等の各種制御情報が入力さ
れる。そして、コントロールユニット２０は、これらの
制御情報に基づいて、燃料噴射弁５の燃料噴射量制御
（空燃比制御）及び噴射タイミング制御、点火プラグ７
の点火時期の制御（点火時期制御）、エレキスロットル
バルブ１２の開度の制御、ＥＧＲ弁１９の開度の制御、
ガス流動制御弁１３の開度の制御、吸気弁２の開弁期間
及び開閉タイミングの制御等を行う。
の総合的な制御装置であって、各種制御情報に基づいて
種々のエンジン制御を行うようになっている。具体的に
は、コントロールユニット２０には、吸入空気量、スロ
ットル開度、クランク角、エンジン回転数、エンジン水
温（エンジン温度）、空燃比等の各種制御情報が入力さ
れる。そして、コントロールユニット２０は、これらの
制御情報に基づいて、燃料噴射弁５の燃料噴射量制御
（空燃比制御）及び噴射タイミング制御、点火プラグ７
の点火時期の制御（点火時期制御）、エレキスロットル
バルブ１２の開度の制御、ＥＧＲ弁１９の開度の制御、
ガス流動制御弁１３の開度の制御、吸気弁２の開弁期間
及び開閉タイミングの制御等を行う。
【００２９】しかしながら、コントロールユニット２０
によるエンジン１の通常の制御は一般に知られており、
またかかる通常の制御は本願発明の要旨とするところで
もないのでその説明を省略し、以下では本願発明の要旨
である排気ガス浄化にかかわる制御について説明する。 ［排気ガス浄化制御］図２は上記エンジン１についての
空燃比マップである。このマップでは、エンジン回転数
とエンジン負荷とで規定されるエンジンの運転領域が、
空燃比がリーンな成層燃焼領域Ａと、リッチな均一燃焼
領域Ｂと、燃料カット領域Ｃとに分割されている。
によるエンジン１の通常の制御は一般に知られており、
またかかる通常の制御は本願発明の要旨とするところで
もないのでその説明を省略し、以下では本願発明の要旨
である排気ガス浄化にかかわる制御について説明する。 ［排気ガス浄化制御］図２は上記エンジン１についての
空燃比マップである。このマップでは、エンジン回転数
とエンジン負荷とで規定されるエンジンの運転領域が、
空燃比がリーンな成層燃焼領域Ａと、リッチな均一燃焼
領域Ｂと、燃料カット領域Ｃとに分割されている。
【００３０】成層燃焼領域Ａは、運転頻度の高い低〜中
回転、低〜中負荷側に設定されている。この領域Ａで
は、空燃比が理論空燃比より大きくされる（λ＞１）。
この領域Ａでのリーン運転時は、燃料を圧縮行程中に噴
射し（後段噴射）、燃料を点火プラグ５の近傍に偏在さ
せて成層燃焼させる。このリーン運転時は、排気ガス中
のＮＯｘがＮＯｘトラップ触媒１７にトラップされて燃
費性能と排気性能とが共に向上する。
回転、低〜中負荷側に設定されている。この領域Ａで
は、空燃比が理論空燃比より大きくされる（λ＞１）。
この領域Ａでのリーン運転時は、燃料を圧縮行程中に噴
射し（後段噴射）、燃料を点火プラグ５の近傍に偏在さ
せて成層燃焼させる。このリーン運転時は、排気ガス中
のＮＯｘがＮＯｘトラップ触媒１７にトラップされて燃
費性能と排気性能とが共に向上する。
【００３１】均一燃焼領域Ｂは、高速運転時や加速時等
の運転領域である高回転、高負荷側に設定されている。
この領域Ｂでは、空燃比が理論空燃比より小さくされる
か（λ＜１）、あるいは理論空燃比とされる（λ＝
１）。この領域Ｂでのリッチ運転時は、燃料を吸気行程
中に噴射し（前段噴射）、燃料を燃焼室４内で充分に気
化霧化させる。このリッチ運転時は、空燃比が理論空燃
比より小さくされたときは、ＮＯｘトラップ触媒１７に
トラップされていたＮＯｘが放出され、ＣＯ，ＨＣと酸
化還元反応して良好なトルクが得られると共に排気性能
が向上する。一方、空燃比が理論空燃比とされたとき
は、排ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘが三元触媒１６によ
って同時に浄化される。
の運転領域である高回転、高負荷側に設定されている。
この領域Ｂでは、空燃比が理論空燃比より小さくされる
か（λ＜１）、あるいは理論空燃比とされる（λ＝
１）。この領域Ｂでのリッチ運転時は、燃料を吸気行程
中に噴射し（前段噴射）、燃料を燃焼室４内で充分に気
化霧化させる。このリッチ運転時は、空燃比が理論空燃
比より小さくされたときは、ＮＯｘトラップ触媒１７に
トラップされていたＮＯｘが放出され、ＣＯ，ＨＣと酸
化還元反応して良好なトルクが得られると共に排気性能
が向上する。一方、空燃比が理論空燃比とされたとき
は、排ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘが三元触媒１６によ
って同時に浄化される。
【００３２】燃料カット領域Ｃは、中〜高回転、低負荷
側に設定されている。この領域Ｃでは燃焼室４への燃料
噴射が停止される。
側に設定されている。この領域Ｃでは燃焼室４への燃料
噴射が停止される。
【００３３】なお、図２には、成層燃焼領域Ａと均一燃
焼領域Ｂとの境界を符号「Ｌ」で示した。また、ＥＧＲ
の実行領域を斜線で囲んで示した。このエンジン１で
は、低〜中回転、低〜中負荷の運転領域において、ＥＧ
Ｒ制御が実行される。その結果、成層燃焼領域Ａのほぼ
全域と、均一燃焼領域Ｂの一部とにおいて、ＥＧＲ制御
が実行される。このＥＧＲ制御は、例えば、燃焼室４内
の空燃比ないし排気ガスの空燃比が、各領域Ａ，Ｂに応
じた目標空燃比となるように、ＥＧＲ弁１９の開度をフ
ィードバック制御して、ＥＧＲガス量を目標ＥＧＲガス
量に収束させる制御である。
焼領域Ｂとの境界を符号「Ｌ」で示した。また、ＥＧＲ
の実行領域を斜線で囲んで示した。このエンジン１で
は、低〜中回転、低〜中負荷の運転領域において、ＥＧ
Ｒ制御が実行される。その結果、成層燃焼領域Ａのほぼ
全域と、均一燃焼領域Ｂの一部とにおいて、ＥＧＲ制御
が実行される。このＥＧＲ制御は、例えば、燃焼室４内
の空燃比ないし排気ガスの空燃比が、各領域Ａ，Ｂに応
じた目標空燃比となるように、ＥＧＲ弁１９の開度をフ
ィードバック制御して、ＥＧＲガス量を目標ＥＧＲガス
量に収束させる制御である。
【００３４】そして、上記エンジン制御においては、冷
間始動時（触媒活性化期間）には、燃料噴射弁５による
燃料噴射が、点火時期前の圧縮行程後半に実行される前
段燃料噴射と、点火時期後の膨張行程前半で実行される
後段燃料噴射とに分けて行われる。なお、前段燃料噴射
は、吸気行程又は圧縮行程前半で実行されてもよい。こ
こで、前段燃料噴射における燃料噴射量は、後段燃料噴
射における燃料噴射量以上となるように設定される。こ
れにより、前段燃焼（前段燃料噴射によって噴射された
燃料の燃焼）及び後段燃焼（後段燃料噴射によって噴射
された燃料の燃焼）により排気ガス温度が効果的に上昇
させられ、かつ後段燃焼で必要以上の未燃ＨＣが排出さ
れるのが防止される。
間始動時（触媒活性化期間）には、燃料噴射弁５による
燃料噴射が、点火時期前の圧縮行程後半に実行される前
段燃料噴射と、点火時期後の膨張行程前半で実行される
後段燃料噴射とに分けて行われる。なお、前段燃料噴射
は、吸気行程又は圧縮行程前半で実行されてもよい。こ
こで、前段燃料噴射における燃料噴射量は、後段燃料噴
射における燃料噴射量以上となるように設定される。こ
れにより、前段燃焼（前段燃料噴射によって噴射された
燃料の燃焼）及び後段燃焼（後段燃料噴射によって噴射
された燃料の燃焼）により排気ガス温度が効果的に上昇
させられ、かつ後段燃焼で必要以上の未燃ＨＣが排出さ
れるのが防止される。
【００３５】ここで、後段燃料噴射の燃料噴射開始時期
は、ＡＴＤＣ３０〜９０°ＣＡの範囲に設定される。こ
れにより、前段燃焼及び後段燃焼により排気ガス温度が
さらに効果的に上昇させられ、かつ後段燃焼で必要以上
の未燃ＨＣが排出されるのがより有効に防止される。
は、ＡＴＤＣ３０〜９０°ＣＡの範囲に設定される。こ
れにより、前段燃焼及び後段燃焼により排気ガス温度が
さらに効果的に上昇させられ、かつ後段燃焼で必要以上
の未燃ＨＣが排出されるのがより有効に防止される。
【００３６】また、点火プラグ７の点火時期は、圧縮上
死点以前に設定される。これにより、燃費性能の悪化を
抑制しつつ、両触媒１６、１７内の排気ガス浄化触媒の
昇温ないしは活性化を有効に促進することができる。
死点以前に設定される。これにより、燃費性能の悪化を
抑制しつつ、両触媒１６、１７内の排気ガス浄化触媒の
昇温ないしは活性化を有効に促進することができる。
【００３７】更に、このエンジン１においては成層燃焼
領域でＥＧＲが行われるが、このＥＧＲ制御中に空燃比
をリッチに切り換えてＮＯｘを放出するリッチスパイク
運転も並行して行われる。その場合に、リッチ運転時は
リーン運転時に比べて燃焼室４内の酸素濃度が低くな
り、且つＥＧＲガス中に含まれる未燃の酸素濃度も低く
なるから、ＥＧＲガス量を通常のリーン運転時と同程度
に保っていると、燃焼室４内の酸素濃度が極端に低下し
て燃焼性悪化の問題が発生する。
領域でＥＧＲが行われるが、このＥＧＲ制御中に空燃比
をリッチに切り換えてＮＯｘを放出するリッチスパイク
運転も並行して行われる。その場合に、リッチ運転時は
リーン運転時に比べて燃焼室４内の酸素濃度が低くな
り、且つＥＧＲガス中に含まれる未燃の酸素濃度も低く
なるから、ＥＧＲガス量を通常のリーン運転時と同程度
に保っていると、燃焼室４内の酸素濃度が極端に低下し
て燃焼性悪化の問題が発生する。
【００３８】そこで、このエンジン１のＥＧＲ制御で
は、リッチスパイク運転時は、通常のリーン運転時に比
べて、ＥＧＲ量を減量する。これにより、新気量がその
分増加して、燃焼性悪化の不具合が抑制される。その場
合に、ＥＧＲ量をゼロにまで減量すると、ＥＧＲの効果
が得られず、排気ガス中にＮＯｘ成分が多量に発生し
て、還元剤（ＣＯ，ＨＣ）がその発生したＮＯｘ成分の
浄化のほうに多量に消費されてしまい、本来のトラップ
ＮＯｘの浄化のほうに利用できる量が少なくなるので、
このエンジン１のＥＧＲ制御では、リッチスパイク運転
中もＥＧＲ量をゼロにせず、ＥＧＲ量をゼロより大きい
所定量まで減量して、すなわちＥＧＲ制御を続行して、
ＮＯｘ成分の発生量を抑制するようにしている。
は、リッチスパイク運転時は、通常のリーン運転時に比
べて、ＥＧＲ量を減量する。これにより、新気量がその
分増加して、燃焼性悪化の不具合が抑制される。その場
合に、ＥＧＲ量をゼロにまで減量すると、ＥＧＲの効果
が得られず、排気ガス中にＮＯｘ成分が多量に発生し
て、還元剤（ＣＯ，ＨＣ）がその発生したＮＯｘ成分の
浄化のほうに多量に消費されてしまい、本来のトラップ
ＮＯｘの浄化のほうに利用できる量が少なくなるので、
このエンジン１のＥＧＲ制御では、リッチスパイク運転
中もＥＧＲ量をゼロにせず、ＥＧＲ量をゼロより大きい
所定量まで減量して、すなわちＥＧＲ制御を続行して、
ＮＯｘ成分の発生量を抑制するようにしている。
【００３９】図２のマップのように制御されるエンジン
１は、下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の特徴を有する。即ち、 （ｉ）ターボ過給機１５が排気ガス熱を吸収して排気ガ
ス温度が約１００℃程度まで低下する。
１は、下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の特徴を有する。即ち、 （ｉ）ターボ過給機１５が排気ガス熱を吸収して排気ガ
ス温度が約１００℃程度まで低下する。
【００４０】（ｉｉ）点火プラグ７近傍の空燃比がリッ
チになり過ぎることによる成層燃焼領域での制約に対し
て、ターボ過給機１５により空気充填量を増加させるこ
とで高負荷側（高負荷＆高車速側）の成層燃焼領域を拡
大できる。
チになり過ぎることによる成層燃焼領域での制約に対し
て、ターボ過給機１５により空気充填量を増加させるこ
とで高負荷側（高負荷＆高車速側）の成層燃焼領域を拡
大できる。
【００４１】（ｉｉｉ）膨張行程で追加噴射された未燃
燃料と排気ガス中の酸素とがタービン１５ａで撹拌され
て（撹拌効果）、未燃燃料が排気通路９内で再燃焼して
排気ガス温度が上昇し排気ガス中のＨＣが減少する。
燃料と排気ガス中の酸素とがタービン１５ａで撹拌され
て（撹拌効果）、未燃燃料が排気通路９内で再燃焼して
排気ガス温度が上昇し排気ガス中のＨＣが減少する。
【００４２】ところが、上記特徴を有するエンジン１に
対してＮＯｘトラップ触媒を搭載して排気ガスを浄化す
る場合、下記（ｉｖ），（ｖ）のような弊害が発生す
る。即ち、 （ｉｖ）低負荷運転が継続された場合、排気ガス温度が
低下することによりＮＯｘトラップ触媒の温度が低下し
（最適な浄化特性を得られる温度は約３５０℃）、ＮＯ
ｘのトラップ能力が低下してしまう。
対してＮＯｘトラップ触媒を搭載して排気ガスを浄化す
る場合、下記（ｉｖ），（ｖ）のような弊害が発生す
る。即ち、 （ｉｖ）低負荷運転が継続された場合、排気ガス温度が
低下することによりＮＯｘトラップ触媒の温度が低下し
（最適な浄化特性を得られる温度は約３５０℃）、ＮＯ
ｘのトラップ能力が低下してしまう。
【００４３】（ｖ）タービン１５ａの撹拌効果により未
燃燃料が再燃焼し、ＮＯｘの還元剤であるＨＣが減少し
て放出されたＮＯｘの浄化能力が低下してしまう。
燃燃料が再燃焼し、ＮＯｘの還元剤であるＨＣが減少し
て放出されたＮＯｘの浄化能力が低下してしまう。
【００４４】そこで、上記弊害（ｉｖ）に対する対策と
して、本実施形態では下記（１）の制御を行う。即ち、
（１）ＮＯｘトラップ量を推定して所定ＮＯｘ閾値に達
したならば、ＮＯｘトラップ触媒の温度が所定温度以下
のときに成層燃焼領域での運転のままで圧縮行程で燃料
を追加噴射して空燃比をリッチ（λ＜１）に設定する。
ＮＯｘトラップ触媒の温度が所定温度以上のときには、
均一燃焼領域にして空気量を減少してリッチに設定す
る。
して、本実施形態では下記（１）の制御を行う。即ち、
（１）ＮＯｘトラップ量を推定して所定ＮＯｘ閾値に達
したならば、ＮＯｘトラップ触媒の温度が所定温度以下
のときに成層燃焼領域での運転のままで圧縮行程で燃料
を追加噴射して空燃比をリッチ（λ＜１）に設定する。
ＮＯｘトラップ触媒の温度が所定温度以上のときには、
均一燃焼領域にして空気量を減少してリッチに設定す
る。
【００４５】一方、上記弊害（ｖ）に対する対策とし
て、本実施形態では下記（２）〜（４）の制御を行う。
即ち、（２）ＮＯｘ放出効果が減少する分だけ、ＮＯｘ
トラップ触媒のＮＯｘトラップ特性から決まる許容トラ
ップ量よりも少ない所定トラップ量に達したならば空燃
比をリッチに設定する。
て、本実施形態では下記（２）〜（４）の制御を行う。
即ち、（２）ＮＯｘ放出効果が減少する分だけ、ＮＯｘ
トラップ触媒のＮＯｘトラップ特性から決まる許容トラ
ップ量よりも少ない所定トラップ量に達したならば空燃
比をリッチに設定する。
【００４６】（３）ＮＯｘ放出効果が減少する分だけ、
ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ放出特性から決定される空
燃比のリッチ度合いよりも大きくする、或いはリッチ期
間を長くする。
ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ放出特性から決定される空
燃比のリッチ度合いよりも大きくする、或いはリッチ期
間を長くする。
【００４７】（４）空燃比をリッチに設定する際に、ウ
エストゲートバルブ３２を開成して排気ガスがタービン
１５ａをバイパスするように制御する。詳しくは、ウエ
ストゲートバルブ３２の制御は、ＮＯｘトラップ量が空
燃比のリッチ化を開始してから過給圧が低下するまでの
遅れ時間後にＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ特性
から決まる許容トラップ量に達する時点で開成し、空燃
比のリッチ化を過給圧の変化に合わせて開始する。
エストゲートバルブ３２を開成して排気ガスがタービン
１５ａをバイパスするように制御する。詳しくは、ウエ
ストゲートバルブ３２の制御は、ＮＯｘトラップ量が空
燃比のリッチ化を開始してから過給圧が低下するまでの
遅れ時間後にＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ特性
から決まる許容トラップ量に達する時点で開成し、空燃
比のリッチ化を過給圧の変化に合わせて開始する。
【００４８】上記制御により、空燃比のリッチ化開始か
ら空燃比がリッチになるまでの時間を短縮でき、ロスな
くＮＯｘ放出を実行できる。また、リーンに戻す際に
は、先ずウエストゲートバルブ３２を閉成し、過給圧が
上昇してからリーン化させる。この構成により、空燃比
がリッチ雰囲気において成層燃焼領域下での過給圧不足
による失火などを防止できる。［空燃比の制御態様］図
３は、本実施形態の空燃比の制御態様について説明する
フローチャートである。
ら空燃比がリッチになるまでの時間を短縮でき、ロスな
くＮＯｘ放出を実行できる。また、リーンに戻す際に
は、先ずウエストゲートバルブ３２を閉成し、過給圧が
上昇してからリーン化させる。この構成により、空燃比
がリッチ雰囲気において成層燃焼領域下での過給圧不足
による失火などを防止できる。［空燃比の制御態様］図
３は、本実施形態の空燃比の制御態様について説明する
フローチャートである。
【００４９】図３に示すように、ステップＳ１では、空
燃比がリーンな成層燃焼領域において、前回のＮＯｘ放
出終了時点から現在までにトラップされたＮＯｘの積算
トラップ量Ｘを推定演算する。
燃比がリーンな成層燃焼領域において、前回のＮＯｘ放
出終了時点から現在までにトラップされたＮＯｘの積算
トラップ量Ｘを推定演算する。
【００５０】次のステップＳ３では、タービン１５ａの
撹拌効果によるＮＯｘ放出遅れ時間Ａを演算する。
撹拌効果によるＮＯｘ放出遅れ時間Ａを演算する。
【００５１】ステップＳ５では、上記ＮＯｘ放出遅れ時
間Ａの間にトラップされるＮＯｘ増加量Ｂを推定演算す
る。
間Ａの間にトラップされるＮＯｘ増加量Ｂを推定演算す
る。
【００５２】ステップＳ７では、上記積算トラップ量Ｘ
とＮＯｘ増加量Ｂとの和がＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ
トラップ特性から決まる許容トラップ量Ｘ０を超えたか
否か判定し、許容トラップ量Ｘ０を下回るならば（ステ
ップＳ７でＮＯ）、上記ステップＳ１にリターンして上
記処理を繰返し実行する。
とＮＯｘ増加量Ｂとの和がＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ
トラップ特性から決まる許容トラップ量Ｘ０を超えたか
否か判定し、許容トラップ量Ｘ０を下回るならば（ステ
ップＳ７でＮＯ）、上記ステップＳ１にリターンして上
記処理を繰返し実行する。
【００５３】一方、ステップＳ７で許容トラップ量Ｘ０
に達したならば（ステップＳ７でＹＥＳ）、ステップＳ
９に進み、空燃比をリッチに設定（リッチスパイク）し
てＮＯｘ放出を実行する。
に達したならば（ステップＳ７でＹＥＳ）、ステップＳ
９に進み、空燃比をリッチに設定（リッチスパイク）し
てＮＯｘ放出を実行する。
【００５４】ステップＳ１１では、積算トラップ量Ｘの
推定演算を継続する。
推定演算を継続する。
【００５５】ステップＳ１３では、上記ステップＳ９で
ＮＯｘ放出を開始してからＮＯｘ放出遅れ時間Ａが経過
するまで積算トラップ量Ｘび推定演算を継続し、当該時
間Ａが経過したならば（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ス
テップＳ１５でＮＯｘ放出量Ｙを演算する。
ＮＯｘ放出を開始してからＮＯｘ放出遅れ時間Ａが経過
するまで積算トラップ量Ｘび推定演算を継続し、当該時
間Ａが経過したならば（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ス
テップＳ１５でＮＯｘ放出量Ｙを演算する。
【００５６】ステップＳ１７では残存ＮＯｘトラップ量
ＸＹを演算し、ステップＳ１９で残存ＮＯｘトラップ量
ＸＹが零になるまで、ＮＯｘ放出量Ｙ及び残存ＮＯｘト
ラップ量ＸＹの演算を継続する。
ＸＹを演算し、ステップＳ１９で残存ＮＯｘトラップ量
ＸＹが零になるまで、ＮＯｘ放出量Ｙ及び残存ＮＯｘト
ラップ量ＸＹの演算を継続する。
【００５７】ステップＳ１９で残存ＮＯｘトラップ量Ｘ
Ｙが零になったならば（ステップＳ１９でＹＥＳ）、ス
テップＳ２１で空燃比をリーン化してＮＯｘ放出を終了
する。 ［ＮＯｘの積算トラップ量Ｘの演算］上記ステップＳ１
におけるＮＯｘの積算トラップ量Ｘの推定は、図４に示
すフローチャートに従って行われるが、先に図５及び図
６を参照してこの推定の基本的な考え方を説明する。
Ｙが零になったならば（ステップＳ１９でＹＥＳ）、ス
テップＳ２１で空燃比をリーン化してＮＯｘ放出を終了
する。 ［ＮＯｘの積算トラップ量Ｘの演算］上記ステップＳ１
におけるＮＯｘの積算トラップ量Ｘの推定は、図４に示
すフローチャートに従って行われるが、先に図５及び図
６を参照してこの推定の基本的な考え方を説明する。
【００５８】図５に示すように、リーン運転時は、時間
の経過と共に、ＮＯｘトラップ触媒１７が単位時間当た
りにトラップできるＮＯｘトラップ可能量Ｘｄが減少し
ていき、トラップできずに通過させてしまうＮＯｘ通過
量Ｘｆが増加していく。燃焼室４から最初に排気通路９
に排出される排気ガス中のＮＯｘ量をＮＯｘ初期排出量
（Ｒａｗ・ＮＯｘ量）Ｘｂとする。ＮＯｘトラップ触媒
１７は選択還元型触媒であって、リーン運転時にもある
程度の量のＮＯｘ成分を還元浄化する。その選択還元浄
化率を「α」、選択還元浄化量を「Ｘｎ」とすると、Ｎ
Ｏｘトラップ触媒１７に供給されるＮＯｘ供給量Ｘｃ
は、ＮＯｘ初期排出量Ｘｂから浄化量Ｘｎを差し引いた
値となる。そして、そのＮＯｘ供給量ＸｃからＮＯｘト
ラップ可能量Ｘｄを差し引いた残りの値がＮＯｘ通過量
Ｘｆとなる。
の経過と共に、ＮＯｘトラップ触媒１７が単位時間当た
りにトラップできるＮＯｘトラップ可能量Ｘｄが減少し
ていき、トラップできずに通過させてしまうＮＯｘ通過
量Ｘｆが増加していく。燃焼室４から最初に排気通路９
に排出される排気ガス中のＮＯｘ量をＮＯｘ初期排出量
（Ｒａｗ・ＮＯｘ量）Ｘｂとする。ＮＯｘトラップ触媒
１７は選択還元型触媒であって、リーン運転時にもある
程度の量のＮＯｘ成分を還元浄化する。その選択還元浄
化率を「α」、選択還元浄化量を「Ｘｎ」とすると、Ｎ
Ｏｘトラップ触媒１７に供給されるＮＯｘ供給量Ｘｃ
は、ＮＯｘ初期排出量Ｘｂから浄化量Ｘｎを差し引いた
値となる。そして、そのＮＯｘ供給量ＸｃからＮＯｘト
ラップ可能量Ｘｄを差し引いた残りの値がＮＯｘ通過量
Ｘｆとなる。
【００５９】図５に示す曲線ａ，ｂはＮＯｘ通過量Ｘｆ
の時間変化を表わす。実線ａは排気ガス温度が低い場
合、破線ｂは高い場合である。積算トラップ量Ｘは、そ
の時点までの曲線ａ又はｂと、供給量Ｘｃとで囲まれた
面積で表わされる。図５には、排気ガス温度が低い場合
ａを例にとり、斜線部分で示してある。
の時間変化を表わす。実線ａは排気ガス温度が低い場
合、破線ｂは高い場合である。積算トラップ量Ｘは、そ
の時点までの曲線ａ又はｂと、供給量Ｘｃとで囲まれた
面積で表わされる。図５には、排気ガス温度が低い場合
ａを例にとり、斜線部分で示してある。
【００６０】排気ガス温度が低い場合ａのほうが、高い
場合ｂに比べて、瞬時ＮＯｘトラップ可能量Ｘｄが長期
に亘って多く、したがってＮＯｘ通過量Ｘｆが長期に亘
って少ない。つまり、ＮＯｘトラップ触媒１７の浄化能
力が長期に亘って高水準に保たれる。また、同じく、排
気ガス温度が低い場合ａのほうが、高い場合ｂに比べ
て、積算トラップ量Ｘが早期に大きくなる。しかし、上
記のように、ＮＯｘトラップ触媒１７の浄化能力は高
い。したがって、積算トラップ量ＸだけでＮＯｘ放出処
理の開始を判断すると、浄化能力の高い触媒に対しては
早々とＮＯｘ放出処理を実行する一方、浄化能力の低い
触媒に対してはなかなかＮＯｘ放出処理を実行しないこ
とになって不合理である。
場合ｂに比べて、瞬時ＮＯｘトラップ可能量Ｘｄが長期
に亘って多く、したがってＮＯｘ通過量Ｘｆが長期に亘
って少ない。つまり、ＮＯｘトラップ触媒１７の浄化能
力が長期に亘って高水準に保たれる。また、同じく、排
気ガス温度が低い場合ａのほうが、高い場合ｂに比べ
て、積算トラップ量Ｘが早期に大きくなる。しかし、上
記のように、ＮＯｘトラップ触媒１７の浄化能力は高
い。したがって、積算トラップ量ＸだけでＮＯｘ放出処
理の開始を判断すると、浄化能力の高い触媒に対しては
早々とＮＯｘ放出処理を実行する一方、浄化能力の低い
触媒に対してはなかなかＮＯｘ放出処理を実行しないこ
とになって不合理である。
【００６１】そこで、積算トラップ量Ｘが所定の許容量
以上となったときだけでなく、そのような判定条件とは
無関係に、瞬時ＮＯｘトラップ可能量Ｘｄが所定量以下
に少なくなり、ＮＯｘ通過量Ｘｆが所定量以上に多くな
ったときにもＮＯｘ放出処理を開始することが好まし
い。これにより、ＮＯｘトラップ触媒１７を通過して大
気に放出されるＮＯｘ量の増加を確実にくいとめること
ができる。
以上となったときだけでなく、そのような判定条件とは
無関係に、瞬時ＮＯｘトラップ可能量Ｘｄが所定量以下
に少なくなり、ＮＯｘ通過量Ｘｆが所定量以上に多くな
ったときにもＮＯｘ放出処理を開始することが好まし
い。これにより、ＮＯｘトラップ触媒１７を通過して大
気に放出されるＮＯｘ量の増加を確実にくいとめること
ができる。
【００６２】また、瞬時ＮＯｘトラップ可能量Ｘｄは、
積算トラップ量Ｘが多くなるほど小さくなる。すなわ
ち、積算トラップ量Ｘは、それ自身の値が大きくなるほ
ど、時間当たりの増加量が小さくなる。したがって、こ
の傾向を考慮に入れて、積算トラップ量Ｘの推定を行な
うことにより、その推定精度の向上が図られる。
積算トラップ量Ｘが多くなるほど小さくなる。すなわ
ち、積算トラップ量Ｘは、それ自身の値が大きくなるほ
ど、時間当たりの増加量が小さくなる。したがって、こ
の傾向を考慮に入れて、積算トラップ量Ｘの推定を行な
うことにより、その推定精度の向上が図られる。
【００６３】図６は、積算トラップ量Ｘの変化に対する
瞬時ＮＯｘトラップ可能量Ｘｄの変化を示したものであ
る。前述したように、瞬時ＮＯｘトラップ可能量Ｘｄ
は、積算トラップ量Ｘが増大するに従って小さくなる。
ここで重要なことは、瞬時ＮＯｘトラップ可能量Ｘｄが
常に瞬時ＮＯｘトラップ量Ｘｅではないということであ
る。積算トラップ量Ｘは、実質的に、瞬時ＮＯｘトラッ
プ量Ｘｅが積算された値である。
瞬時ＮＯｘトラップ可能量Ｘｄの変化を示したものであ
る。前述したように、瞬時ＮＯｘトラップ可能量Ｘｄ
は、積算トラップ量Ｘが増大するに従って小さくなる。
ここで重要なことは、瞬時ＮＯｘトラップ可能量Ｘｄが
常に瞬時ＮＯｘトラップ量Ｘｅではないということであ
る。積算トラップ量Ｘは、実質的に、瞬時ＮＯｘトラッ
プ量Ｘｅが積算された値である。
【００６４】符号アで示すように、瞬時ＮＯｘトラップ
可能量Ｘｄが、瞬時ＮＯｘ供給量Ｘｃより大きいとき
は、ＮＯｘトラップ触媒１７には、瞬時ＮＯｘ供給量Ｘ
ｃが全量トラップされるから、瞬時ＮＯｘトラップ量Ｘ
ｅの値としては、瞬時ＮＯｘ供給量Ｘｃが採用される。
これとは逆に、符号イで示すように、瞬時ＮＯｘ供給量
Ｘｃが、瞬時ＮＯｘトラップ可能量Ｘｄより大きいとき
は、ＮＯｘトラップ触媒１７には、瞬時ＮＯｘ供給量Ｘ
ｃが全量トラップされず、一部を通過させてしまうか
ら、瞬時ＮＯｘトラップ量Ｘｅの値としては、瞬時ＮＯ
ｘトラップ可能量Ｘｄが採用される。
可能量Ｘｄが、瞬時ＮＯｘ供給量Ｘｃより大きいとき
は、ＮＯｘトラップ触媒１７には、瞬時ＮＯｘ供給量Ｘ
ｃが全量トラップされるから、瞬時ＮＯｘトラップ量Ｘ
ｅの値としては、瞬時ＮＯｘ供給量Ｘｃが採用される。
これとは逆に、符号イで示すように、瞬時ＮＯｘ供給量
Ｘｃが、瞬時ＮＯｘトラップ可能量Ｘｄより大きいとき
は、ＮＯｘトラップ触媒１７には、瞬時ＮＯｘ供給量Ｘ
ｃが全量トラップされず、一部を通過させてしまうか
ら、瞬時ＮＯｘトラップ量Ｘｅの値としては、瞬時ＮＯ
ｘトラップ可能量Ｘｄが採用される。
【００６５】従って、瞬時ＮＯｘ供給量Ｘｃと、瞬時Ｎ
Ｏｘトラップ可能量Ｘｄとを比較して、小さいほうの値
を瞬時ＮＯｘトラップ量Ｘｅとすることにより、当該瞬
時ＮＯｘトラップ量Ｘｅが合理的に推定され、ひいて
は、積算トラップ量Ｘの推定精度が改善されることにな
る。そして、瞬時ＮＯｘトラップ可能量Ｘｄが瞬時ＮＯ
ｘトラップ量Ｘｅの値に採用されたときには、積算トラ
ップ量Ｘが多くなるほど瞬時ＮＯｘトラップ量Ｘｅが小
さくなることになる。
Ｏｘトラップ可能量Ｘｄとを比較して、小さいほうの値
を瞬時ＮＯｘトラップ量Ｘｅとすることにより、当該瞬
時ＮＯｘトラップ量Ｘｅが合理的に推定され、ひいて
は、積算トラップ量Ｘの推定精度が改善されることにな
る。そして、瞬時ＮＯｘトラップ可能量Ｘｄが瞬時ＮＯ
ｘトラップ量Ｘｅの値に採用されたときには、積算トラ
ップ量Ｘが多くなるほど瞬時ＮＯｘトラップ量Ｘｅが小
さくなることになる。
【００６６】積算トラップ量Ｘの推定は、まず、図４の
フローチャートのステップＳ３１で、エンジン回転数と
アクセル開度とに基づいてエンジン負荷を演算すること
から始まる。次いで、ステップＳ３２で、エンジン負荷
とエンジン回転数とに基づいてＮＯｘ初期排出量Ｘｂを
設定する。ここで、ＮＯｘ初期排出量Ｘｂは、エンジン
負荷が大きいほど、またエンジン回転数が高いほど大き
い値に設定される。次いで、ステップＳ３３で、排気ガ
ス温度とＮＯｘ初期排出濃度Ｃｎとに基づいてＮＯｘト
ラップ触媒１７の選択還元浄化率αを設定する。選択還
元浄化率αは、排気ガス温度が高いほど小さい値に設定
され、ＮＯｘ初期排出濃度Ｃｎが高いほど大きい値に設
定される。
フローチャートのステップＳ３１で、エンジン回転数と
アクセル開度とに基づいてエンジン負荷を演算すること
から始まる。次いで、ステップＳ３２で、エンジン負荷
とエンジン回転数とに基づいてＮＯｘ初期排出量Ｘｂを
設定する。ここで、ＮＯｘ初期排出量Ｘｂは、エンジン
負荷が大きいほど、またエンジン回転数が高いほど大き
い値に設定される。次いで、ステップＳ３３で、排気ガ
ス温度とＮＯｘ初期排出濃度Ｃｎとに基づいてＮＯｘト
ラップ触媒１７の選択還元浄化率αを設定する。選択還
元浄化率αは、排気ガス温度が高いほど小さい値に設定
され、ＮＯｘ初期排出濃度Ｃｎが高いほど大きい値に設
定される。
【００６７】次いで、ステップＳ３４で、選択還元浄化
率α及びＮＯｘ初期排出量ＸｂからＮＯｘ供給量Ｘｃを
設定する。ＮＯｘ供給量Ｘｃは、例えば下記式に従って
求められる。
率α及びＮＯｘ初期排出量ＸｂからＮＯｘ供給量Ｘｃを
設定する。ＮＯｘ供給量Ｘｃは、例えば下記式に従って
求められる。
【００６８】Ｘｃ＝Ｘｂ×（１−α） ここで、選択還元浄化率αはゼロ以上１以下の数値であ
る（０≦α≦１）。また、（Ｘｂ×α）が選択還元浄化
量Ｘｎである。
る（０≦α≦１）。また、（Ｘｂ×α）が選択還元浄化
量Ｘｎである。
【００６９】次いで、ステップＳ３５で、ＮＯｘ供給量
Ｘｃ、積算トラップ量Ｘ、及び排気ガス温度からＮＯｘ
トラップ可能量Ｘｄを設定する。ＮＯｘトラップ可能量
Ｘｄは、ＮＯｘ供給量Ｘｃが多いほど大きい値に設定さ
れ、積算トラップ量Ｘが多いほど小さい値に設定され、
排気ガス温度が高いほど小さい値に設定される。
Ｘｃ、積算トラップ量Ｘ、及び排気ガス温度からＮＯｘ
トラップ可能量Ｘｄを設定する。ＮＯｘトラップ可能量
Ｘｄは、ＮＯｘ供給量Ｘｃが多いほど大きい値に設定さ
れ、積算トラップ量Ｘが多いほど小さい値に設定され、
排気ガス温度が高いほど小さい値に設定される。
【００７０】次いで、ステップＳ３６で、ＮＯｘ供給量
ＸｃとＮＯｘトラップ可能量Ｘｄとのうち小さいほうの
値をＮＯｘトラップ量の今回値、すなわち瞬時ＮＯｘト
ラップ量Ｘｅとする。そして、ステップＳ３７で、この
瞬時ＮＯｘトラップ量Ｘｅを積算トラップ量Ｘに加算す
ることにより、積算トラップ量Ｘを更新し、積算トラッ
プ量Ｘの今回値を得る。 ［残存ＮＯｘトラップ量ＸＹの演算］上記ステップＳ１
７における残存ＮＯｘトラップ量ＸＹの推定は、図７に
示すフローチャートに従って行われ、まず、ステップＳ
４１で、空燃比、排気ガス流量、残存ＮＯｘトラップ量
ＸＹ、及び排気ガス温度に基づいてＮＯｘ放出量の今回
値、すなわち瞬時ＮＯｘ放出量Ｙｅを設定する。ここ
で、瞬時ＮＯｘ放出量Ｙｅは、空燃比がリッチになるほ
ど大きい値に設定され、排気ガス流量が多いほど大きい
値に設定され、残存ＮＯｘトラップ量ＸＹが多いほど大
きい値に設定され、排気ガス温度が高いほど大きい値に
設定される。
ＸｃとＮＯｘトラップ可能量Ｘｄとのうち小さいほうの
値をＮＯｘトラップ量の今回値、すなわち瞬時ＮＯｘト
ラップ量Ｘｅとする。そして、ステップＳ３７で、この
瞬時ＮＯｘトラップ量Ｘｅを積算トラップ量Ｘに加算す
ることにより、積算トラップ量Ｘを更新し、積算トラッ
プ量Ｘの今回値を得る。 ［残存ＮＯｘトラップ量ＸＹの演算］上記ステップＳ１
７における残存ＮＯｘトラップ量ＸＹの推定は、図７に
示すフローチャートに従って行われ、まず、ステップＳ
４１で、空燃比、排気ガス流量、残存ＮＯｘトラップ量
ＸＹ、及び排気ガス温度に基づいてＮＯｘ放出量の今回
値、すなわち瞬時ＮＯｘ放出量Ｙｅを設定する。ここ
で、瞬時ＮＯｘ放出量Ｙｅは、空燃比がリッチになるほ
ど大きい値に設定され、排気ガス流量が多いほど大きい
値に設定され、残存ＮＯｘトラップ量ＸＹが多いほど大
きい値に設定され、排気ガス温度が高いほど大きい値に
設定される。
【００７１】そして、ステップＳ４２で、この瞬時ＮＯ
ｘ放出量Ｙｅを残存ＮＯｘトラップ量ＸＹから減算する
ことにより、残存ＮＯｘトラップ量ＸＹを更新し、残存
ＮＯｘトラップ量ＸＹの今回値を得る。 ［ウエストゲートバルブの制御態様］図８は、本実施形
態のウエストゲートバルブの制御態様について説明する
フローチャートである。図９は、図８のフローを実施し
た場合の空燃比とＮＯｘトラップ量の変化、過給圧及び
ウエストゲートバルブの動作タイミングを示すタイムチ
ャートである。
ｘ放出量Ｙｅを残存ＮＯｘトラップ量ＸＹから減算する
ことにより、残存ＮＯｘトラップ量ＸＹを更新し、残存
ＮＯｘトラップ量ＸＹの今回値を得る。 ［ウエストゲートバルブの制御態様］図８は、本実施形
態のウエストゲートバルブの制御態様について説明する
フローチャートである。図９は、図８のフローを実施し
た場合の空燃比とＮＯｘトラップ量の変化、過給圧及び
ウエストゲートバルブの動作タイミングを示すタイムチ
ャートである。
【００７２】図８及び図９に示すように、ステップＳ５
１では、図３のステップＳ１と同様に、ウエストゲート
バルブ３２が閉成され空燃比がリーンな成層運転領域に
おいて、前回のＮＯｘ放出終了時点から現在までのＮＯ
ｘの積算トラップ量Ｘを推定演算する。
１では、図３のステップＳ１と同様に、ウエストゲート
バルブ３２が閉成され空燃比がリーンな成層運転領域に
おいて、前回のＮＯｘ放出終了時点から現在までのＮＯ
ｘの積算トラップ量Ｘを推定演算する。
【００７３】次のステップＳ５３では、ウエストゲート
３２開成後実際に過給圧が低下を開始するまでの過給圧
低下時間Ｃを演算する。
３２開成後実際に過給圧が低下を開始するまでの過給圧
低下時間Ｃを演算する。
【００７４】ステップＳ５５では、上記過給圧低下時間
Ｃの間にトラップされるＮＯｘ増加量Ｄを推定演算す
る。これは、実際に過給圧が低下を開始するまでの遅れ
時間の間に増加するＮＯｘ増加量Ｄを考慮するための処
理である。
Ｃの間にトラップされるＮＯｘ増加量Ｄを推定演算す
る。これは、実際に過給圧が低下を開始するまでの遅れ
時間の間に増加するＮＯｘ増加量Ｄを考慮するための処
理である。
【００７５】ステップＳ５７では、上記積算トラップ量
ＸとＮＯｘ増加量Ｄとの和がＮＯｘトラップ触媒のＮＯ
ｘトラップ特性から決まる許容トラップ量Ｘ０を超えた
か否か判定し、許容トラップ量Ｘ０を下回るならば（ス
テップＳ５７でＮＯ）、上記ステップＳ５１にリターン
して上記処理を繰返し実行する。
ＸとＮＯｘ増加量Ｄとの和がＮＯｘトラップ触媒のＮＯ
ｘトラップ特性から決まる許容トラップ量Ｘ０を超えた
か否か判定し、許容トラップ量Ｘ０を下回るならば（ス
テップＳ５７でＮＯ）、上記ステップＳ５１にリターン
して上記処理を繰返し実行する。
【００７６】一方、ステップＳ５７で許容トラップ量Ｘ
０に達したならば（ステップＳ５７でＹＥＳ）、ステッ
プＳ５９に進み、ウエストゲートバルブ３２を開成す
る。
０に達したならば（ステップＳ５７でＹＥＳ）、ステッ
プＳ５９に進み、ウエストゲートバルブ３２を開成す
る。
【００７７】ステップＳ６１で過給圧が所定圧より低下
したならば（ステップＳ６１でＹＥＳ）、ステップＳ６
３に進み、空燃比をリッチに設定（リッチスパイク）し
てＮＯｘ放出を実行する。
したならば（ステップＳ６１でＹＥＳ）、ステップＳ６
３に進み、空燃比をリッチに設定（リッチスパイク）し
てＮＯｘ放出を実行する。
【００７８】ステップＳ６５では、積算トラップ量Ｘの
推定演算を継続する。
推定演算を継続する。
【００７９】ステップＳ６７では、ウエストゲートバル
ブ３２閉成後実際に過給圧が上昇を開始するまでの過給
圧上昇時間Ｅを演算する。
ブ３２閉成後実際に過給圧が上昇を開始するまでの過給
圧上昇時間Ｅを演算する。
【００８０】ステップＳ６９では、上記過給圧上昇時間
Ｅの間に放出されるＮＯｘ放出量Ｆを推定演算する。こ
れは、実際に過給圧が上昇を開始するまでの遅れ時間の
間に放出されるＮＯｘ放出量Ｆを考慮するための処理で
ある。
Ｅの間に放出されるＮＯｘ放出量Ｆを推定演算する。こ
れは、実際に過給圧が上昇を開始するまでの遅れ時間の
間に放出されるＮＯｘ放出量Ｆを考慮するための処理で
ある。
【００８１】ステップＳ７１では、図３のステップＳ１
７と同様に、ＮＯｘ放出量Ｙを演算する。
７と同様に、ＮＯｘ放出量Ｙを演算する。
【００８２】ステップＳ７３では残存ＮＯｘトラップ量
ＸＹを演算し、ステップＳ７５で残存ＮＯｘトラップ量
ＸＹが零になるまで、ＮＯｘ放出量Ｙ及び残存ＮＯｘト
ラップ量ＸＹの演算を継続する。
ＸＹを演算し、ステップＳ７５で残存ＮＯｘトラップ量
ＸＹが零になるまで、ＮＯｘ放出量Ｙ及び残存ＮＯｘト
ラップ量ＸＹの演算を継続する。
【００８３】ステップＳ７５で残存ＮＯｘトラップ量Ｘ
Ｙが零になったならば（ステップＳ７５でＹＥＳ）、ス
テップＳ７７に進み、ウエストゲートバルブ３２を閉成
する。
Ｙが零になったならば（ステップＳ７５でＹＥＳ）、ス
テップＳ７７に進み、ウエストゲートバルブ３２を閉成
する。
【００８４】ステップＳ７９で過給圧が所定圧より上昇
したならば（ステップＳ７９でＹＥＳ）、ステップＳ８
１に進み、空燃比をリーン化してＮＯｘ放出を実行す
る。
したならば（ステップＳ７９でＹＥＳ）、ステップＳ８
１に進み、空燃比をリーン化してＮＯｘ放出を実行す
る。
【００８５】尚、上記ステップＳ５１の積算トラップ量
及びＳ７３の残存ＮＯｘトラップ量ＸＹの演算は、上記
図４乃至図７で説明した通りである。 ［ＥＧＲ制御に基づく燃料噴射制御態様］図１０は、本
実施形態のＥＧＲ制御に基づく燃料噴射制御態様につい
て説明するフローチャートである。
及びＳ７３の残存ＮＯｘトラップ量ＸＹの演算は、上記
図４乃至図７で説明した通りである。 ［ＥＧＲ制御に基づく燃料噴射制御態様］図１０は、本
実施形態のＥＧＲ制御に基づく燃料噴射制御態様につい
て説明するフローチャートである。
【００８６】図９に示すように、ステップＳ９１では、
図３のステップＳ１と同様に、前回のＮＯｘ放出終了時
点から現在までのＮＯｘの積算トラップ量Ｘを推定演算
する。
図３のステップＳ１と同様に、前回のＮＯｘ放出終了時
点から現在までのＮＯｘの積算トラップ量Ｘを推定演算
する。
【００８７】次のステップＳ９３では、上記積算トラッ
プ量ＸがＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ特性から
決まる許容トラップ量Ｘ０を超えたか否か判定し、許容
トラップ量Ｘ０を下回るならば（ステップＳ９３でＮ
Ｏ）、上記ステップＳ９１にリターンして上記処理を繰
返し実行する。
プ量ＸがＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ特性から
決まる許容トラップ量Ｘ０を超えたか否か判定し、許容
トラップ量Ｘ０を下回るならば（ステップＳ９３でＮ
Ｏ）、上記ステップＳ９１にリターンして上記処理を繰
返し実行する。
【００８８】一方、ステップＳ９３で許容トラップ量Ｘ
０に達したならば（ステップＳ９３でＹＥＳ）、ステッ
プＳ９５に進み、空燃比をリッチに設定（リッチスパイ
ク）してＮＯｘ放出を実行する。
０に達したならば（ステップＳ９３でＹＥＳ）、ステッ
プＳ９５に進み、空燃比をリッチに設定（リッチスパイ
ク）してＮＯｘ放出を実行する。
【００８９】ステップＳ９７では、積算トラップ量Ｘの
推定演算を継続する。
推定演算を継続する。
【００９０】ステップＳ９９では、ＮＯｘトラップ触媒
１７の温度が所定温度を超えているか否か判定し、所定
温度を超えていないならば（ステップＳ９９でＮＯ）、
ステップＳ１０１に進み、膨張行程にて燃料を追加噴射
して空燃比をリッチに設定する。
１７の温度が所定温度を超えているか否か判定し、所定
温度を超えていないならば（ステップＳ９９でＮＯ）、
ステップＳ１０１に進み、膨張行程にて燃料を追加噴射
して空燃比をリッチに設定する。
【００９１】また、ステップＳ９９で所定温度を超えて
いるならば（ステップＳ９９でＹＥＳ）、ステップＳ１
０３に進み、均一運転領域において吸入空気量を減量し
て空燃比をリッチに設定する。
いるならば（ステップＳ９９でＹＥＳ）、ステップＳ１
０３に進み、均一運転領域において吸入空気量を減量し
て空燃比をリッチに設定する。
【００９２】ステップＳ１０５では、ＥＧＲ弁１９が開
成されているならば（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、ス
テップＳ１０７に進み、ＥＧＲ弁１９の開度に応じて圧
縮行程での燃料噴射量を減量補正する。これにより、膨
張行程にて噴射した未燃燃料が吸気系に還流されて次の
圧縮行程での空燃比がリッチになりすぎるのを防止して
いる。
成されているならば（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、ス
テップＳ１０７に進み、ＥＧＲ弁１９の開度に応じて圧
縮行程での燃料噴射量を減量補正する。これにより、膨
張行程にて噴射した未燃燃料が吸気系に還流されて次の
圧縮行程での空燃比がリッチになりすぎるのを防止して
いる。
【００９３】また、ステップＳ１０５でＥＧＲ弁１９が
開成されていないならば（ステップＳ１０５でＮＯ）、
燃料噴射量の減量補正を行わずに、ステップＳ１０９に
進む。
開成されていないならば（ステップＳ１０５でＮＯ）、
燃料噴射量の減量補正を行わずに、ステップＳ１０９に
進む。
【００９４】ステップＳ１０９ではＮＯｘ放出量Ｙを演
算する。
算する。
【００９５】ステップＳ１１１では、図３のステップＳ
１７と同様に、残存ＮＯｘトラップ量ＸＹを演算し、ス
テップＳ１１３で残存ＮＯｘトラップ量ＸＹが零になる
まで、ステップＳ９９以降の処理を継続する。
１７と同様に、残存ＮＯｘトラップ量ＸＹを演算し、ス
テップＳ１１３で残存ＮＯｘトラップ量ＸＹが零になる
まで、ステップＳ９９以降の処理を継続する。
【００９６】ステップＳ１１３で残存ＮＯｘトラップ量
ＸＹが零になったならば（ステップＳ１１３でＹＥ
Ｓ）、ステップＳ１１５に進み、空燃比をリーン化して
ＮＯｘ放出を終了する。
ＸＹが零になったならば（ステップＳ１１３でＹＥ
Ｓ）、ステップＳ１１５に進み、空燃比をリーン化して
ＮＯｘ放出を終了する。
【００９７】尚、上記図３及び図８で説明した制御態様
をエンジン負荷によって切り換えて実行してもよい。詳
しくは、エンジンが成層燃焼領域で車速が所定車速より
も低く排気ガス量（＜所定量）の少ない低負荷運転状態
では図３の処理を実行する一方、車速が所定車速よりも
高く排気ガス量（＞所定量）が多い高負荷運転状態では
図３又は図８のいずれか又は両方の処理を実行する。こ
のように制御する理由は、排気ガス量が少なければ、結
果的にタービン１５ａにほとんどの排気ガスが流れてウ
エストゲートを通過する排気ガス量も少ないため、ウエ
ストゲートバルブ３２の開成によりタービン１５ａの撹
拌効果を抑えてＨＣを供給する効果が減じてしまうため
である。
をエンジン負荷によって切り換えて実行してもよい。詳
しくは、エンジンが成層燃焼領域で車速が所定車速より
も低く排気ガス量（＜所定量）の少ない低負荷運転状態
では図３の処理を実行する一方、車速が所定車速よりも
高く排気ガス量（＞所定量）が多い高負荷運転状態では
図３又は図８のいずれか又は両方の処理を実行する。こ
のように制御する理由は、排気ガス量が少なければ、結
果的にタービン１５ａにほとんどの排気ガスが流れてウ
エストゲートを通過する排気ガス量も少ないため、ウエ
ストゲートバルブ３２の開成によりタービン１５ａの撹
拌効果を抑えてＨＣを供給する効果が減じてしまうため
である。
【００９８】また、上記排気ガス量の少ない低負荷運転
領域では、空燃比のリッチ度合い、リッチ期間、許容ト
ラップ量のいずれかを変更して、又はこれらを組み合わ
せて制御してもよい。
領域では、空燃比のリッチ度合い、リッチ期間、許容ト
ラップ量のいずれかを変更して、又はこれらを組み合わ
せて制御してもよい。
【図１】本実施形態のエンジンの制御システム構成図で
ある。
ある。
【図２】本実施形態のエンジンについての空燃比マップ
を示す図である。
を示す図である。
【図３】本実施形態の空燃比の制御態様について説明す
るフローチャートである。
るフローチャートである。
【図４】図３のＮＯｘの積算トラップ量の推定手順を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図５】ＮＯｘの積算トラップ量の推定理論を説明する
図である。
図である。
【図６】ＮＯｘの積算トラップ量の推定理論を説明する
図である。
図である。
【図７】図３の残存ＮＯｘトラップ量の推定手順を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図８】本実施形態のウエストゲートバルブの制御態様
について説明するフローチャートである。
について説明するフローチャートである。
【図９】図８のフローを実施した場合の空燃比とＮＯｘ
トラップ量の変化、過給圧及びウエストゲートバルブの
動作タイミングを示すタイムチャートである。
トラップ量の変化、過給圧及びウエストゲートバルブの
動作タイミングを示すタイムチャートである。
【図１０】本実施形態のＥＧＲ制御に基づく燃料噴射制
御態様について説明するフローチャートである。
御態様について説明するフローチャートである。
１ エンジン ２ 吸気弁 ３ 吸気通路 ４ 燃焼室 ５ 燃料噴射弁 ６ ピストン ７ 点火プラグ ８ 排気弁 ９ 排気通路 １０ 燃料供給通路 １１ 高圧燃料ポンプ １２ エレキスロットルバルブ １２ａ 電気式アクチュエータ １３ ガス流動制御弁 １４ リニアＯ2センサ １５ ターボ過給機 １５ａ タービン １６ 上流触媒コンバータ（三元触媒） １７ 下流触媒コンバータ（ＮＯｘトラップ触媒） １８ ＥＧＲ通路 １９ ＥＧＲ弁 ２０ コントロールユニット ２１ サージタンク ２２ 可変バルブタイミング機構 ３１ ウエストゲート ３２ ウエストゲートバルブ
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｂ 37/18 Ｆ０２Ｄ 23/00 Ｅ Ｆ０２Ｄ 23/00 43/00 ３０１Ｅ 43/00 ３０１ ３０１Ｒ ３０１Ｔ Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０１Ａ Ｆターム(参考） 3G005 EA16 FA35 GB28 GD11 GD16 HA04 HA12 HA18 HA19 JA02 JA36 JA39 JA45 3G084 AA03 BA08 BA09 DA10 EB02 FA07 FA10 FA20 FA27 FA29 FA33 FA38 3G091 AA02 AA10 AA11 AA13 AA28 AB06 BA01 BA14 CB01 DA02 EA01 EA03 EA05 EA07 EA16 EA18 FB12 3G092 AA06 AB02 BA01 BA03 BA07 BB01 DB03 DC03 DC09 EA05 FA17 HA01Z HA06Z HA16X HB01X HD02Z HD05Z HD07Z HE01Z HE03Z HE08Z 3G301 HA04 HA11 HA16 HA18 JA25 LA01 LA03 LB04 MA01 MA11 MA18 NE01 NE13 PA01Z PA11Z PA16Z PD02Z PD12Z PD15Z PE01Z PE03Z PE08Z
Claims (6)
- 【請求項１】 排気通路におけるターボ過給機下流に排
ガス中のＮＯｘをトラップするトラップ触媒と、当該タ
ーボ過給機をバイパスするバイパス通路と、当該バイパ
ス通路を開閉するバイパス弁とを備えたターボ過給機付
きエンジンの排気浄化装置において、 前記トラップ触媒がトラップしたＮＯｘ量を推定し、当
該ＮＯｘ量が閾値に達していると判定したならば当該ト
ラップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする
空燃比設定手段と、 前記空燃比設定手段により空燃比がリッチに設定された
ときに、前記バイパス弁を開弁する弁制御手段とを具備
することを特徴とするターボ過給機付きエンジンの排気
浄化装置。 - 【請求項２】 前記弁制御手段は、エンジンの所定運転
領域において排気ガス量が所定量より多くなるときに前
記バイパス弁を開弁させることを特徴とする請求項１に
記載のターボ過給機付きエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項３】 エンジンが前記所定運転領域ならば、前
記空燃比設定手段は空燃比のリッチ度合い、リッチ期
間、或いは前記閾値の少なくとも１つを補正することを
特徴とする請求項１に記載のターボ過給機付きエンジン
の排気浄化装置。 - 【請求項４】 排気通路におけるターボ過給機下流に排
ガス中のＮＯｘをトラップするトラップ触媒を備えたタ
ーボ過給機付きエンジンの排気浄化装置において、 前記トラップ触媒がトラップしたＮＯｘ量を推定し、当
該ＮＯｘ量が閾値に達していると判定したならば当該ト
ラップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする
空燃比設定手段と、 前記空燃比設定手段により設定される空燃比のリッチ度
合いを、排気ガス中の未燃成分が前記ターボ過給機の撹
拌により再燃焼する量に応じて大きくする補正手段とを
具備することを特徴とするターボ過給機付きエンジンの
排気浄化装置。 - 【請求項５】 排気通路におけるターボ過給機下流に排
ガス中のＮＯｘをトラップするトラップ触媒を備えたタ
ーボ過給機付きエンジンの排気浄化装置において、 前記トラップ触媒がトラップしたＮＯｘ量を推定し、当
該ＮＯｘ量が閾値に達していると判定したならば当該ト
ラップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする
空燃比設定手段と、 前記空燃比設定手段により設定される空燃比のリッチ期
間を、排気ガス中の未燃成分が前記ターボ過給機の撹拌
により再燃焼する量に応じて長くする補正手段とを具備
することを特徴とするターボ過給機付きエンジンの排気
浄化装置。 - 【請求項６】 排気通路におけるターボ過給機下流に排
ガス中のＮＯｘをトラップするトラップ触媒を備えたタ
ーボ過給機付きエンジンの排気浄化装置において、 前記トラップ触媒がトラップしたＮＯｘ量を推定し、当
該ＮＯｘ量が閾値に達していると判定したならば当該ト
ラップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする
空燃比設定手段と、 前記閾値を補正するにあたり、前記トラップ触媒のトラ
ップ性能に依存する許容トラップ量よりも、排気ガス中
の未燃成分が前記ターボ過給機の撹拌により再燃焼する
ことで増加するＮＯｘ量の分だけ小さい値に補正する補
正手段とを具備することを特徴とするターボ過給機付き
エンジンの排気浄化装置。
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