JP2003049681A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、酸素貯蔵能力を有する前置触媒が
ＮＯx触媒の上流に配置された内燃機関の排気浄化装置
において、ＮＯx触媒の浄化能力を低下させることなく
前置触媒の浄化能力を向上させることを課題とする。 【解決手段】本発明は、酸素貯蔵能力を有する前置触媒
４６がＮＯx触媒４８より上流に配置され、リッチスパ
イク制御の実行直前に前置触媒４６の貯蔵酸素を消費さ
せるべく空燃比低下制御が実行される内燃機関の排気浄
化装置において、リッチスパイク制御の実行期間中に一
時的に排気空燃比を高めるリーンスパイク制御を実行す
ることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】内燃機関の排気浄化装置に関
し、特に、内燃機関の排気系にＮＯx触媒が設けられる
とともにＮＯx触媒の上流に酸素吸蔵能力を有する前置
触媒が配置された内燃機関の排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車に搭載される内燃機関では、燃料
消費量の低減を図るべく理論空燃比より高い空燃比の混
合気（酸素過剰状態の混合気）を燃焼可能な希薄燃焼式
内燃機関の開発が進められている。これに対応して、希
薄燃焼式内燃機関から排出される窒素酸化物（ＮＯx）
を効率的に浄化する技術、及び、希薄燃焼式内燃機関の
始動時およびまたは始動直後における排気エミッション
を向上させる技術が要求されている。

【０００３】このような要求に対し、従来では希薄燃焼
式内燃機関の排気通路にＮＯx触媒を配置するととも
に、そのＮＯx触媒より上流の排気通路にＮＯx触媒より
熱容量が小さい前置触媒を配置する技術が提案されてい
る。

【０００４】上記したような技術としては、例えば、特
開２０００−２７６７７号公報に記載されたような希薄
燃焼式内燃機関の排気浄化装置が知られている。

【０００５】前記公報に記載された希薄燃焼式内燃機関
の排気浄化装置は、希薄燃焼式内燃機関の排気通路に吸
蔵還元型ＮＯx触媒が配置されるとともに、その吸蔵還
元型ＮＯx触媒より上流の排気通路に酸素貯蔵能力を有
する三元触媒が配置された排気浄化装置において、リッ
チスパイク操作開始直後の所定期間に排気空燃比をリッ
チスパイク操作時の空燃比より低くする構成されてい
る。

【０００６】このように構成された希薄燃焼式内燃機関
の排気浄化装置は、リッチスパイク操作が実質的に開始
される直前に排気の空燃比をリッチスパイク操作時より
低くすることにより、三元触媒に貯蔵されている酸素の
全てを直ちに放出させ、以て吸蔵還元型ＮＯx触媒に流
入する排気の空燃比をリーン空燃比から所望のリッチス
パイク空燃比又は理論空燃比へ遅滞なく切り換えようと
するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな従来の技術は、吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排
気の空燃比をリーン空燃比から所定のリッチ空燃比又は
理論空燃比へ切り換える際に三元触媒の全ての貯蔵酸素
を放出させるため、リッチスパイク操作中における三元
触媒の酸化能力が低下してしまい、炭化水素（ＨＣ）や
一酸化炭素（ＣＯ）の浄化率が低下する虞がある。

【０００８】更に、リッチスパイク操作の終了後に内燃
機関が理論空燃比で運転されると、三元触媒に酸素を貯
蔵する機会がなくなるため、排気中の炭化水素（ＨＣ）
や一酸化炭素（ＣＯ）を十分に酸化及び浄化することが
困難となる虞がある。

【０００９】本発明は、上記したような種々の問題点に
鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気通路に設け
られたＮＯx触媒と、そのＮＯx触媒より上流の排気通路
に設けられ酸素貯蔵能力を有する前置触媒とを備えた内
燃機関の排気浄化装置において、ＮＯx触媒の浄化能力
を低下させることなく前置触媒の浄化能力を向上させる
ことが可能な技術を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために以下のような手段を採用した。すなわ
ち、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、酸素過剰
状態の混合気を燃焼可能とする内燃機関と、前記内燃機
関の排気通路に設けられ、還元剤の存在下で排気中の窒
素酸化物を浄化するＮＯx触媒と、前記排気通路におけ
る前記ＮＯx触媒より上流に配置され、酸素吸蔵能力を
有する前置触媒と、前記ＮＯx触媒にて窒素酸化物を浄
化する必要があるときに、排気空燃比を理論空燃比より
低い第１のリッチ空燃比まで低下させるリッチスパイク
制御実行手段と、前記リッチスパイク制御実行手段によ
るリッチスパイク制御の実行前に、排気空燃比を前記第
１のリッチ空燃比より低い第２のリッチ空燃比まで低下
させる空燃比低下制御実行手段と、前記リッチスパイク
制御実行手段によるリッチスパイク制御の実行期間中に
一時的に排気空燃比を高めるリーンスパイク制御実行手
段と、を備えている。

【００１１】この内燃機関の排気浄化装置は、酸素貯蔵
能力を有する前置触媒がＮＯx触媒より上流に配置さ
れ、リッチスパイク制御の実行直前に前置触媒の貯蔵酸
素を消費させるべく空燃比低下制御が実行される内燃機
関の排気浄化装置において、リッチスパイク制御の実行
期間中に一時的に排気空燃比を高めることを最大の特徴
としている。

【００１２】かかる内燃機関の排気浄化装置では、ＮＯ
x触媒にて窒素酸化物（ＮＯx）を浄化するときに、先ず
空燃比低下制御実行手段が排気空燃比をリッチスパイク
制御実行時の空燃比（第１のリッチ空燃比）より更に低
い第２のリッチ空燃比まで低下させる。このとき、前置
触媒に貯蔵されている酸素が直ちに消費される。

【００１３】続いて、リッチスパイク制御実行手段が排
気空燃比を第１のリッチ空燃比まで低下させる。この時
点では、前置触媒に貯蔵されていた酸素の全てが既に消
費されているため、前置触媒から酸素が放出されず、前
置触媒から排出される排気の空燃比が第１のリッチ空燃
比と略一致するようになる。この結果、第１のリッチ空
燃比の排気がＮＯx触媒に流入することになり、ＮＯx触
媒は窒素酸化物（ＮＯx）を好適に浄化可能となる。

【００１４】一方、リーンスパイク制御実行手段は、リ
ッチスパイク制御の実行期間中において、排気の空燃比
を一時的に高くする。

【００１５】この場合、前置触媒には一時的に空燃比の
高い排気、言い換えれば酸素濃度の高い排気が流入する
ため、前置触媒の酸素貯蔵能力が機能するようになる。
その結果、前置触媒の酸化能力が活性し、排気中の炭化
水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）などが前置触媒によ
って酸化及び浄化されることになる。

【００１６】尚、リーンスパイク制御実行手段によるリ
ーンスパイク制御は、リッチスパイク制御の実行期間中
に一回のみ実行されるようにしてもよく、若しくは所定
時間毎に複数回実行されるようにしてもよい。また、リ
ーンスパイク制御実行手段は、排気中に含まれる酸素量
が前置触媒の酸素貯蔵能力を越えない範囲内で排気の空
燃比を高めるようにすることが好ましい。これは、リー
ンスパイク制御の実行により排気中の酸素量が前置触媒
の酸素貯蔵能力を超えると、前置触媒が貯蔵しきれない
余剰の酸素が該前置触媒から流出してしまい、ＮＯx触
媒に流入する排気の空燃比が不要に高くなる虞があるか
らである。

【００１７】次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装
置は、前述した課題を解決するために以下のような手段
を採用してもよい。すなわち、本発明に係る内燃機関の
排気浄化装置は、酸素過剰状態の混合気を燃焼可能とす
る内燃機関と、前記内燃機関の排気通路に配置され、還
元剤の存在下で排気中の窒素酸化物を浄化するＮＯx触
媒と、前記ＮＯx触媒より上流の排気通路に配置され、
酸素吸蔵能力を有する前置触媒と、前記ＮＯx触媒にて
窒素酸化物を浄化させるときに、排気空燃比を理論空燃
比より低くするリッチスパイク制御実行手段と、前記リ
ッチスパイク制御実行手段によるリッチスパイク制御の
実行後に前記内燃機関が理論空燃比以下の空燃比で運転
される場合は、リッチスパイク制御の実行が終了した時
点で排気空燃比を一時的に理論空燃比より高くするリー
ンスパイク制御実行手段と、を備えるようにしてもよ
い。

【００１８】この内燃機関の排気浄化装置は、酸素貯蔵
能力を有する前置触媒がＮＯx触媒より上流に配置され
た内燃機関の排気浄化装置において、リッチスパイク制
御の実行が終了したときに内燃機関が理論空燃比で運転
される場合は、リッチスパイク制御の実行が終了した時
点で排気空燃比を一時的にリーン空燃比とすることを最
大の特徴としている。

【００１９】かかる内燃機関の排気浄化装置では、リッ
チスパイク制御実行手段がリッチスパイク制御を実行し
た後に内燃機関が理論空燃比で運転される場合に、リー
ンスパイク制御実行手段は、リッチスパイク制御の実行
終了時に排気空燃比を一時的に理論空燃比より高くす
る。

【００２０】ここで、リッチスパイク制御が実行された
後に内燃機関が理論空燃比で運転されると、前置触媒に
酸素を貯蔵する機会がなくなるため、内燃機関が理論空
燃比で運転されているときの前置触媒の酸化能力が低下
する虞があるが、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装
置では、リッチスパイク制御の実行が終了した時点で排
気空燃比が理論空燃比より高くされるため、その時点で
前置触媒に酸素が貯蔵されることになり、その後に内燃
機関が理論空燃比で運転されても前置触媒の酸化能力が
低下することがない。

【００２１】尚、リーンスパイク制御実行手段は、排気
中に含まれる酸素量が前置触媒の酸素貯蔵能力を越えな
い範囲内で排気の空燃比を高めるようにすることが好ま
しい。これは、リーンスパイク制御の実行により排気中
の酸素量が前置触媒の酸素貯蔵能力を超えると、前置触
媒が貯蔵しきれない余剰の酸素が該前置触媒から流出し
てしまい、ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比が不要に
高くなる虞があるからである。

【００２２】また、本発明におけるＮＯx触媒として
は、流入排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気
中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵し、流入排気の空燃比
が理論空燃比以下であるときは吸蔵していた窒素酸化物
（ＮＯx）を放出しつつ窒素（Ｎ₂）に還元する吸蔵還元
型ＮＯx触媒や、流入排気の酸素濃度が高く且つ還元剤
が存在するときに排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を還元
又は分解する選択還元型ＮＯx触媒等を例示することが
できる。

【００２３】また、本発明におけるリッチスパイク制御
の実行方法としては、筒内直接噴射型の内燃機関であれ
ば膨張行程又は排気行程の気筒の燃料噴射弁から燃焼に
寄与しない燃料を噴射させる方法、排気ポートや排気通
路に燃料添加ノズルを取り付けて排気中に燃料を添加す
る方法などを例示することができる。

【００２４】また、リッチスパイク制御の実行期間中に
リーンスパイク制御を実行する方法としては、上記した
ような燃料噴射弁や燃料添加ノズル等からの燃料の噴射
又は添加を停止する方法や排気中に二次空気を添加する
方法等を例示することができ、リッチスパイク制御の実
行終了時にリーンスパイク制御を実行する方法として
は、排気中に二次空気を供給する方法などを例示するこ
とができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて
説明する。

【００２６】＜実施の形態１＞先ず、本発明に係る内燃
機関の排気浄化装置の第１の実施態様について図１〜図
５に基づいて説明する。

【００２７】図１は、本発明を適用する内燃機関とその
吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機
関１は、複数の気筒２１を備えるとともに、各気筒２１
内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３２を具備した４サ
イクルの筒内噴射式ガソリンエンジンである。

【００２８】前記内燃機関１は、複数の気筒２１及び冷
却水路１ｃが形成されたシリンダブロック１ｂと、この
シリンダブロック１ｂの上部に固定されたシリンダヘッ
ド１ａとを備えている。

【００２９】前記シリンダブロック１ｂには、機関出力
軸であるクランクシャフト２３が回転自在に支持され、
このクランクシャフト２３は、各気筒２１内に摺動自在
に装填されたピストン２２とコネクティングロッドを介
して連結されている。

【００３０】前記ピストン２２の上方には、ピストン２
２の頂面とシリンダヘッド１ａの壁面とに囲まれた燃焼
室２４が形成されている。前記シリンダヘッド１ａに
は、燃焼室２４に臨むよう点火栓２５が取り付けられ、
この点火栓２５には、該点火栓２５に駆動電流を印加す
るためのイグナイタ２５ａが接続されている。

【００３１】前記シリンダヘッド１ａには、２つの吸気
ポート２６の開口端と２つの排気ポート２７の開口端と
が燃焼室２４に臨むよう形成されるとともに、その噴孔
が燃焼室２４に臨むよう燃料噴射弁３２が取り付けられ
ている。

【００３２】前記シリンダヘッド１ａには、その噴孔が
排気ポート２７に望むよう二次空気噴射ノズル５３が取
り付けられている。この二次空気噴射ノズル５３は、図
示しないエアポンプと接続され、該エアポンプから供給
される二次空気を前記排気ポート２７内へ供給するもの
である。

【００３３】前記吸気ポート２６の各開口端は、シリン
ダヘッド１ａに進退自在に支持された吸気弁２８によっ
て開閉されるようになっており、これら吸気弁２８は、
シリンダヘッド１ａに回転自在に支持されたインテーク
側カムシャフト３０によって進退駆動されるようになっ
ている。

【００３４】前記排気ポート２７の各開口端は、シリン
ダヘッド１ａに進退自在に支持された排気弁２９により
開閉されるようになっており、これら排気弁２９は、シ
リンダヘッド１ａに回転自在に支持されたエキゾースト
側カムシャフト３１により進退駆動されるようになって
いる。

【００３５】前記インテーク側カムシャフト３０及び前
記エキゾースト側カムシャフト３１は、図示しないタイ
ミングベルトを介してクランクシャフト２３と連結され
ている。

【００３６】各気筒２１に連通する２つの吸気ポート２
６のうちの一方の吸気ポート２６は、シリンダヘッド１
ａ外壁に形成された開口端から燃焼室２４に臨む開口端
へ向かって直線状に形成された流路を有するストレート
ポートで構成され、他方の吸気ポート２６は、シリンダ
ヘッド１ａ外壁の開口端から燃焼室２４の開口端へ向か
って、気筒２１の軸方向と垂直な面において旋回するよ
う形成された流路を有するヘリカルポートで構成されて
いる。

【００３７】前記した各吸気ポート２６は、シリンダヘ
ッド１ａに取り付けられた吸気枝管３３の各枝管と連通
している。

【００３８】前記吸気枝管３３において、各気筒２１に
対応した２つの吸気ポート２６のうちのストレートポー
トと連通する枝管には、その枝管内の流量を調節するス
ワールコントロールバルブ３７が設けられている。

【００３９】前記スワールコントロールバルブ３７に
は、ステッパモータ等からなり、印加電流の大きさに応
じてスワールコントロールバルブ３７を開閉駆動するＳ
ＣＶ用アクチュエータ３７ａと、スワールコントロール
バルブ３７の開度に対応した電気信号を出力するＳＣＶ
ポジションセンサ３７ｂとが取り付けられている。

【００４０】前記吸気枝管３３は、サージタンク３４に
接続されており、そのサージタンク３４には、吸気管３
５が接続されている。吸気管３５は、吸気中の塵や埃等
を取り除くためのエアクリーナ３６と接続されている。

【００４１】前記吸気管３５には、該吸気管３５内を流
れる新気の流量を調節するスロットル弁３９が設けられ
ている。前記スロットル弁３９には、ステッパモータ等
からなり、印加電流の大きさに応じて該スロットル弁３
９を開閉駆動するスロットル用アクチュエータ４０と、
該スロットル弁３９の開度に対応した電気信号を出力す
るスロットルポジションセンサ４１とが取り付けられて
いる。

【００４２】前記スロットル弁３９には、アクセルペダ
ル４２に連動して回転するアクセルレバー（図示せず）
が併設され、このアクセルレバーには、アクセルレバー
の回転位置（アクセルペダル４２の踏み込み量）に対応
した電気信号を出力するアクセルポジションセンサ４３
が取り付けられている。

【００４３】前記スロットル弁３９より上流の吸気管３
５には、吸気管３５内を流れる新気の質量（吸入空気質
量）に対応した電気信号を出力するエアフローメータ４
４が取り付けられる。

【００４４】一方、前記内燃機関１の各排気ポート２７
は、前記シリンダヘッド１ａに取り付けられた排気枝管
４５の各枝管と連通している。前記排気枝管４５は、本
発明に係る前置触媒としての三元触媒４６に接続されて
いる。

【００４５】前記した三元触媒４６は、例えば、排気の
流れ方向に沿う貫通孔を複数有するよう格子状に形成さ
れたコージェライトからなるセラミック担体と、セラミ
ック担体の表面にコーティングされた触媒層とから構成
されている。

【００４６】前記触媒層は、例えば、多数の細孔を有す
る多孔質のアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）の表面に白金−ロジウ
ム（Ｐｔ−Ｒｈ）系の貴金属触媒物質を担持させて形成
されている。

【００４７】更に、三元触媒４６の触媒層には、貴金属
触媒物質に加えてセリウム（Ｃｅ）等の金属成分が担持
されている。この場合、三元触媒４６は、該三元触媒４
６に流入する排気の空燃比が理論空燃比より高いとき
（すなわち排気空燃比がリーン空燃比であるとき）は、
セリウムが排気中の酸素（Ｏ₂）と結合して酸化セリウ
ム（セリア）を形成することを利用して酸素（Ｏ₂）を
貯蔵し、該三元触媒４６に流入する排気の空燃比が理論
空燃比以下のとき（すなわち排気空燃比が理論空燃比又
はリッチ空燃比であるとき）は、酸化セリウムが酸素
（Ｏ₂）と金属セリウム（Ｃｅ）とに分解されることを
利用して酸素（Ｏ₂）を放出する、いわゆる酸素貯蔵能
力（ＯＳＣ）を有することになる。

【００４８】上記したように構成された三元触媒４６
は、所定の活性温度（例えば、３００°）以上のときに
活性し、流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍の所定
範囲（触媒浄化ウィンド）内にあると、排気に含まれる
炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を排気中の酸
素（Ｏ₂）と反応させて水（Ｈ₂Ｏ）及び二酸化炭素（Ｃ
Ｏ₂）へ酸化すると同時に、排気中の窒素酸化物（ＮＯ
x）を排気中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）と反応させて水（Ｈ₂Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）、
窒素（Ｎ₂）へ還元する。

【００４９】前記した三元触媒４６には、排気管４７が
接続され、その排気管４７は下流にて図示しないマフラ
ーと接続されている。前記排気管４７の途中には、本発
明に係るＮＯx触媒としての吸蔵還元型ＮＯx触媒４８が
配置されている。

【００５０】前記吸蔵還元型ＮＯx触媒４８は、例え
ば、上流側の端部が開放され且つ下流側の端部が閉塞さ
れた流路と、上流側の端部が閉塞され且つ下流側の端部
が開放された流路とがハニカム状をなすよう交互に配置
された担体と、各流路の壁面に担持されたＮＯx吸収剤
とから構成されている。

【００５１】前記担体は、例えば、多孔質のセラミック
で構成されている。前記ＮＯx吸収剤としては、カリウ
ム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、あ
るいはセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属と、バリウム
（Ｂａ）やカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ラ
ンタン（Ｌａ）やイットリウム（Ｙ）等の希土類とから
選択された少なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属
類とから成るものを例示することができる。

【００５２】このように構成された吸蔵還元型ＮＯx触
媒４８は、該吸蔵還元型ＮＯx触媒４８に流入する排気
の空燃比がリーン空燃比であるときは、排気中の窒素酸
化物（ＮＯx）がＮＯx吸収剤に吸収され、該吸蔵還元型
ＮＯx触媒４８に流入する排気の酸素濃度が低下したと
きは、ＮＯx吸収剤に吸収されていた窒素酸化物（ＮＯ
x）が放出される。その際、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８内
に還元剤が存在していれば、前記ＮＯx吸収剤から放出
された窒素酸化物（ＮＯx）が還元剤と反応して窒素
（Ｎ₂）に還元及び浄化される。

【００５３】前記排気枝管４５には、該排気枝管４５内
を流れる排気の空燃比、言い換えれば三元触媒４６に流
入する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する第１
空燃比センサ４９ａが取り付けられ、前記吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒４８より上流の排気管４７には、該排気管４７
内を流れる排気の空燃比、言い換えれば、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒４８に流入する排気の空燃比に対応した電気信
号を出力する第２空燃比センサ４９ｂが取り付けられて
いる。

【００５４】また、内燃機関１は、クランクシャフト２
３の端部に取り付けられたタイミングロータ５１ａとタ
イミングロータ５１ａ近傍のシリンダブロック１ｂに取
り付けられた電磁ピックアップ５１ｂとからなるクラン
クポジションセンサ５１と、内燃機関１の内部に形成さ
れた冷却水路１ｃを流れる冷却水の温度を検出すべくシ
リンダブロック１ｂに取り付けられた水温センサ５２と
を備えている。

【００５５】このように構成された内燃機関１には、該
内燃機関１の運転状態を制御するための電子制御ユニッ
ト（Electronic Control Unit：ＥＣＵ、以下ＥＣＵと
称する）２０が併設されている。

【００５６】前記ＥＣＵ２０には、ＳＣＶポジションセ
ンサ３７ｂ、スロットルポジションセンサ４１、アクセ
ルポジションセンサ４３、エアフローメータ４４、第１
空燃比センサ４９ａ、第２空燃比センサ４９ｂ、クラン
クポジションセンサ５１、及び水温センサ５２等の各種
センサが電気配線を介して接続され、各センサの出力信
号が前記ＥＣＵ２０に入力されるようになっている。

【００５７】前記ＥＣＵ２０には、イグナイタ２５ａ、
燃料噴射弁３２、ＳＣＶ用アクチュエータ３７ａ、スロ
ットル用アクチュエータ４０、二次空気噴射ノズル５３
等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２０が各種セン
サの出力信号値をパラメータとしてイグナイタ２５ａ、
燃料噴射弁３２、ＳＣＶ用アクチュエータ３７ａ、スロ
ットル用アクチュエータ４０、二次空気噴射ノズル５３
を制御することが可能になっている。

【００５８】ここで、ＥＣＵ２０は、図５に示すよう
に、双方向性バス２００によって相互に接続されたＣＰ
Ｕ２０１とＲＯＭ２０２とＲＡＭ２０３とバックアップ
ＲＡＭ２０４と入力ポート２０５と出力ポート２０６と
を備えるとともに、前記入力ポート２０５に接続された
Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）２０７を備えている。

【００５９】前記入力ポート２０５は、クランクポジシ
ョンセンサ５１のようにデジタル信号形式の信号を出力
するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣ
ＰＵ２０１あるいはＲＡＭ２０３へ送信する。

【００６０】前記入力ポート２０５は、ＳＣＶポジショ
ンセンサ３７ｂ、スロットルポジションセンサ４１、ア
クセルポジションセンサ４３、エアフローメータ４４、
第１空燃比センサ４９ａ、第２空燃比センサ４９ｂ、水
温センサ５２のようにアナログ信号形式の信号を出力す
るセンサの出力信号をＡ／Ｄ２０７を介して入力し、そ
れらの出力信号をＣＰＵ２０１やＲＡＭ２０３へ送信す
る。

【００６１】前記出力ポート２０６は、前記ＣＰＵ２０
１から出力される制御信号をイグナイタ２５ａ、燃料噴
射弁３２、ＳＣＶ用アクチュエータ３７ａ、スロットル
用アクチュエータ４０、あるいは二次空気噴射ノズル５
３へ送信する。

【００６２】前記ＲＯＭ２０２は、燃料噴射量を決定す
るための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射時期を決定
するための燃料噴射時期制御ルーチン、点火時期を決定
するための点火時期制御ルーチン、スワールコントロー
ルバルブ（ＳＣＶ）３７の開度を制御するためのＳＣＶ
制御ルーチン、スロットル弁３９の開度を制御するため
のスロットル制御ルーチン等の既知のアプリケーション
プログラムに加え、本発明の要旨となるリッチスパイク
制御ルーチンを記憶している。

【００６３】前記ＲＯＭ２０２は、前記したアプリケー
ションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶して
いる。前記した制御マップは、例えば、内燃機関１の運
転状態と燃料噴射量との関係を示す燃料噴射量制御マッ
プ、内燃機関１の運転状態と燃料噴射時期との関係を示
す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関１の運転状態と点
火時期との関係を示す点火時期制御マップ、内燃機関１
の運転状態とスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）３
７の開度との関係を示すＳＣＶ開度制御マップ、内燃機
関１の運転状態とスロットル弁３９との関係を示すスロ
ットル開度制御マップ等である。

【００６４】前記ＲＡＭ２０３は、各センサの出力信号
やＣＰＵ２０１の演算結果等を記憶する。前記演算結果
は、例えば、クランクポジションセンサ５１の出力信号
に基づいて算出される機関回転数等である。前記ＲＡＭ
２０３に記憶される各種のデータは、クランクポジショ
ンセンサ５１が信号を出力する度に最新のデータに書き
換えられる。

【００６５】前記バックアップＲＡＭ２０４は、内燃機
関１の運転停止後もデータを保持する不揮発性のメモリ
である。

【００６６】前記ＣＰＵ２０１は、前記ＲＯＭ２０２に
記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作
し、燃料噴射制御、点火制御、ＳＣＶ制御、スロットル
制御、あるいはリッチスパイク制御などの各種制御を実
行する。

【００６７】例えば、ＣＰＵ２０１は、クランクポジシ
ョンセンサ５１、アクセルポジションセンサ４３、ある
いはエアフローメータ４４等の出力信号値をパラメータ
として内燃機関１の負荷を判別する。

【００６８】ＣＰＵ２０１は、内燃機関１の負荷に応じ
て、ＳＣＶ用アクチュエータ３７ａ、スロットル用アク
チュエータ４０、燃料噴射弁３２、及び点火栓２５を制
御することにより、リーン度合いの高い混合気による成
層燃焼運転と、リーン度合いの低い混合気による均質リ
ーン燃焼運転と、理論空燃比以下の混合気による均質燃
焼運転とを切り換える。

【００６９】ここで、内燃機関１が成層燃焼運転状態又
は均質リーン燃焼運転状態にあるとき、言い換えれば内
燃機関１が希薄燃焼運転されているときは、内燃機関１
から排出される排気の空燃比がリーン空燃比となるた
め、三元触媒４６が排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を十
分に浄化することができない。これに対し、本実施の形
態では、三元触媒４６の下流に吸蔵還元型ＮＯx触媒４
８が配置されているため、三元触媒４６で浄化しきれな
かった窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx触媒４８
に吸蔵され、大気中に放出されることがない。

【００７０】ところで、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８のＮ
Ｏx吸蔵能力には限りがあるため、内燃機関１の希薄燃
焼運転が長期間継続されると、吸蔵還元型ＮＯx触媒４
８のＮＯx吸蔵能力が飽和してしまい、排気中の窒素酸
化物（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx触媒４８にて除去され
ずに大気中に放出されることになる。

【００７１】これに対し、ＣＰＵ２０１は、内燃機関１
が希薄燃焼運転されているときは、所定時間毎に排気の
空燃比を所定のリッチ空燃比（以下、第１のリッチ空燃
比と称する）とすべくリッチスパイク制御を実行する。

【００７２】リッチスパイク制御の具体的な実行方法と
しては、膨張行程若しくは排気行程にある気筒２１の燃
料噴射弁３２から燃料に寄与しない燃料（副燃料）を噴
射させる方法、内燃機関１の排気ポートや排気通路に専
用の燃料噴射弁を取り付け、その燃料噴射弁から燃料を
噴射させる方法などを例示することができるが、本実施
の形態では、排気行程中の気筒２１の燃料噴射弁３２か
ら副燃料を噴射させる方法を例に挙げて説明する。

【００７３】その際、ＣＰＵ２０１は、第１空燃比セン
サ４９ａの出力信号値が所望の第１のリッチ空燃比とな
るように、燃料噴射弁３２から噴射される副燃料量を制
御する、所謂リッチスパイクフィードバック制御を実行
するようにしてもよい。

【００７４】このような方法によりリッチスパイク制御
が実行されると、内燃機関１から排出される排気の空燃
比がリーン空燃比と第１のリッチ空燃比とを短い周期で
交互に繰り返すようになる。この場合、リーン空燃比の
排気と第１のリッチ空燃比の排気とが短い周期で交互に
吸蔵還元型ＮＯx触媒４８へ流入することになる。

【００７５】その結果、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８が窒
素酸化物（ＮＯx）の吸蔵と放出・還元とを交互に繰り
返すことになるため、内燃機関１の希薄燃焼運転が長期
間継続される場合であっても吸蔵還元型ＮＯx触媒４８
のＮＯx吸蔵能力が飽和することがない。

【００７６】また、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８より上流
の排気通路には、酸素貯蔵力を有する三元触媒４６が配
置されているため、リッチスパイク制御の実行によって
排気空燃比が第１のリッチ空燃比にされると、三元触媒
４６に貯蔵されていた酸素が該三元触媒４６から放出さ
れることになる。

【００７７】上記したように三元触媒４６から貯蔵酸素
が放出されると、三元触媒４６から流出した排気の空燃
比、言い換えれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８に流入す
る排気の空燃比は、前記第１のリッチ空燃比より高い空
燃比となる。このため、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８は、
貯蔵している窒素酸化物（ＮＯx）の全てを還元・浄化
することができなくなる虞がある。

【００７８】そこで、ＣＰＵ２０１は、リッチスパイク
制御を実行する直前に、排気の空燃比を前記第１のリッ
チ空燃比より低い第２のリッチ空燃比まで低下させる空
燃比低下制御を実行する。この空燃比低下制御の実行方
法としては、前述したリッチスパイク制御と同様の方法
を例示することができる。但し、その際に燃料噴射弁３
２から噴射される副燃料量は、リッチスパイク制御実行
時の副燃料量より多くされる。

【００７９】上記したような空燃比低下制御がリッチス
パイク制御の実行直前に実行されると、三元触媒４６に
は、第２のリッチ空燃比の排気が流入する。その際、第
２のリッチ空燃比は、通常のリッチスパイク制御に係る
第１のリッチ空燃比より低く設定されるため、三元触媒
４６に貯蔵されていた酸素の全てが速やかに放出され
る。

【００８０】空燃比低下制御に続いてリッチスパイク制
御が実行されると、三元触媒４６には第１のリッチス空
燃比の排気が流入することになる。その時点では、三元
触媒４６に酸素が貯蔵されていないため、三元触媒４６
から流出する排気の空燃比は、第１のリッチ空燃比と略
一致する。

【００８１】この結果、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８に
は、第１のリッチ空燃比の排気が流入することになり、
吸蔵還元型ＮＯx触媒４８に吸蔵されていた窒素酸化物
（ＮＯx）が好適に還元及び浄化されるようになる。

【００８２】一方、上記したような空燃比低下制御とリ
ッチスパイク制御が連続して実行されると、空燃比低下
制御の実行開始時点からリッチスパイク制御の実行終了
時点までの期間において、三元触媒４６の酸素貯蔵能力
が機能しないため、三元触媒４６による炭化水素（Ｈ
Ｃ）や一酸化炭素（ＣＯ）の酸化能力が低下し、排気エ
ミッションが悪化してしまう場合がある。

【００８３】これに対し、ＣＰＵ２０１は、リッチスパ
イク制御の実行期間中において排気の空燃比を一時的に
高めるリーンスパイク制御を実行する。

【００８４】リーンスパイク制御の実行方法としては、
リッチスパイク制御実行時に燃料噴射弁３２から噴射さ
れる副燃料量を一時的に減量する方法、もしくはリッチ
スパイク制御実行中に二次空気噴射ノズル５３から一時
的に二次空気を噴射させる方法などを例示することがで
きる。

【００８５】具体的には、ＣＰＵ２０１は、リッチスパ
イク制御の実行期間中において、図３、図４に示される
ように、所定時間毎に二次空気噴射ノズル５３から二次
空気を噴射させる。

【００８６】その際、リッチスパイクフィードバック制
御の目標中心空燃比は、図３に示されるように第１のリ
ッチ空燃比より高く且つ理論空燃比より低く設定される
ようにしてもよく、又は図４に示されるように理論空燃
比に設定されるようにしてもよい。但し、二次空気噴射
ノズル５３から一回に噴射される二次空気の量は、二次
空気供給後の排気に含まれる酸素量が三元触媒４６の酸
素貯蔵能力を超えないように設定されることが好まし
い。これは、二次空気供給後の排気に含まれる酸素量が
三元触媒４６の酸素貯蔵能力を越えると、三元触媒４６
により貯蔵しきれない酸素が該三元触媒４６から流出
し、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８に流入する排気の空燃比
が所望の第１のリッチ空燃比より高くなる虞があるから
である。

【００８７】このようなリーンスパイク制御がリッチス
パイク制御の実行期間中に実行されると、三元触媒４６
に酸素過剰状態の排気が流入するため、三元触媒４６が
酸素を貯蔵することが可能となる。その結果、三元触媒
４６の酸化能力が活性し、排気中の炭化水素（ＨＣ）や
一酸化炭素（ＣＯ）を好適に酸化及び浄化することが可
能となる。

【００８８】以下、本実施の形態におけるリッチスパイ
ク制御について具体的に説明する。ＣＰＵ２０１は、内
燃機関１が希薄燃焼運転されている状況下において、所
定の周期でリッチスパイク制御を実行する。その際、Ｃ
ＰＵ２０１は、図５に示すようなリッチスパイク制御ル
ーチンに従ってリッチスパイク制御を実行することにな
る。

【００８９】前記したリッチスパイク制御ルーチンは、
予めＲＯＭ２０２に記憶されているルーチンであり、Ｃ
ＰＵ２０１によって所定時間毎（例えば、クランクポジ
ションセンサ５１がパルス信号を出力する度）に繰り返
し実行されるルーチンである。

【００９０】図５に示されるリッチスパイク制御ルーチ
ンにおいて、ＣＰＵ２０１は、先ずＳ５０１において内
燃機関１が希薄燃焼運転されているか否か、具体的に
は、内燃機関１が成層燃焼運転又は均質リーン燃焼運転
されているか否かを判別する。

【００９１】前記Ｓ５０１において内燃機関１が希薄燃
焼運転されていないと判定された場合、言い換えれば、
内燃機関１が理論空燃比以下の混合気により均質燃焼運
転されていると判定された場合は、ＣＰＵ２０１は、リ
ッチスパイク制御を実行する必要がないとみなし、本ル
ーチンの実行を終了する。

【００９２】一方、前記Ｓ５０１において内燃機関１が
希薄燃焼運転されていると判定された場合は、ＣＰＵ２
０１は、Ｓ５０２へ進み、リッチスパイク制御実行条件
が成立しているか否かを判別する。

【００９３】上記したリッチスパイク制御実行条件とし
ては、例えば、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８が活性状態に
ある、前回のリッチスパイク制御実行時からの経過時間
が所定時間以上である等の条件を例示することができ
る。

【００９４】上記したようなリッチスパイク制御実行条
件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ２０１
は、Ｓ５０３へ進み、排気の空燃比を前記した第２のリ
ッチ空燃比まで低下させるべく空燃比低下制御を実行す
る。具体的には、ＣＰＵ２０１は、排気行程中の気筒２
１の燃料噴射弁３２から副燃料を噴射させる。

【００９５】Ｓ５０４では、ＣＰＵ２０１は、空燃比低
下制御カウンタを起動する。この空燃比低下制御カウン
タは、空燃比低下制御の実行開始時点からの経過時間を
計時するカウンタであり、例えば、ＣＰＵ２０１に内蔵
されたレジスタ等で構成される。

【００９６】Ｓ５０５では、ＣＰＵ２０１は、空燃比低
下制御カウンタの値が所定の空燃比低下制御実行時間：
Ｔ１以上であるか否かを判別する。前記空燃比低下制御
実行時間：Ｔ１は、第２のリッチ空燃比の排気が三元触
媒４６に流入している条件下で、三元触媒４６が貯蔵酸
素の全てを放出するまでに要する時間である。

【００９７】前記Ｓ５０５において空燃比低下制御カウ
ンタの値が前記空燃比低下制御実行時間：Ｔ１未満であ
ると判定された場合は、ＣＰＵ２０１は、三元触媒４６
が貯蔵酸素の全てを未だ放出していないとみなし、空燃
比低下制御の実行を継続する。

【００９８】一方、前記Ｓ５０５において空燃比低下制
御カウンタの値が前記空燃比低下制御実行時間：Ｔ１以
上であると判定された場合は、ＣＰＵ２０１は、三元触
媒４６が貯蔵酸素の全てを既に放出したとみなし、Ｓ５
０６へ進む。

【００９９】Ｓ５０６では、ＣＰＵ２０１は、空燃比低
下制御からリッチスパイク制御へ制御を移行する。具体
的には、ＣＰＵ２０１は、排気の空燃比を第２のリッチ
空燃比から第１のリッチ空燃比まで高めるべく副燃料の
噴射量を減量する。

【０１００】Ｓ５０７では、ＣＰＵ２０１は、リッチス
パイク制御カウンタとリーンスパイク制御カウンタを起
動する。前記リッチスパイク制御カウンタは、リッチス
パイク制御の実行開始時点からの経過時間を計時するカ
ウンタである。一方、前記リーンスパイク制御カウンタ
は、前回のリーンスパイク制御の実行が終了した時点か
らの経過時間を計時するカウンタであるが、リッチスパ
イク制御の実行開始後に初めて起動される場合はリッチ
スパイク制御の実行開始時点からの経過時間を計時す
る。

【０１０１】Ｓ５０８では、ＣＰＵ２０１は、リーンス
パイク制御カウンタの値が所定のリーンスパイク制御実
行間隔：Ｔ２以上であるか否かを判別する。

【０１０２】前記Ｓ５０８においてリーンスパイク制御
カウンタの値が前記リーンスパイク制御実行間隔：Ｔ２
未満であると判定された場合は、ＣＰＵ２０１は、前記
Ｓ５０８以降の処理を再度実行する。

【０１０３】一方、前記Ｓ５０８においてリーンスパイ
ク制御カウンタの値が前記リーンスパイク制御実行間
隔：Ｔ２以上であると判定された場合は、ＣＰＵ２０１
は、Ｓ５０９へ進み、リーンスパイク制御を実行する。
具体的には、ＣＰＵ２０１は、二次空気噴射ノズル５３
から所定量の二次空気を噴射させる。この場合、内燃機
関１から排出される排気の空燃比が一時的に高まるた
め、排気中に含まれる酸素が三元触媒４６に貯蔵され、
若しくは三元触媒４６において排気中の炭化水素（Ｈ
Ｃ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化させる。

【０１０４】前記したようなリーンスパイク制御を実行
し終えると、ＣＰＵ２０１は、Ｓ５１０へ進み、リーン
スパイク制御カウンタを再起動する。この場合、リーン
スパイク制御カウンタは、リーンスパイク制御の実行終
了時点からの経過時間を計時することになる。

【０１０５】Ｓ５１１では、ＣＰＵ２０１は、リッチス
パイク制御カウンタの値が所定のリッチスパイク制御実
行時間：Ｔ３以上に達したか否かを判別する。

【０１０６】前記Ｓ５１１においてリッチスパイク制御
カウンタの値が前記リッチスパイク制御実行時間：Ｔ３
未満であると判定された場合は、ＣＰＵ２０１は、前述
したＳ５０８以降の処理を繰り返し実行する。この場
合、リッチスパイク制御の実行が継続されるとともに、
リーンスパイク制御が前記リーンスパイク制御実行間
隔：Ｔ２置きに繰り返し実行されることになる。

【０１０７】一方、前記Ｓ５１１においてリッチスパイ
ク制御カウンタの値が前記リッチスパイク制御実行時
間：Ｔ３以上であると判定された場合は、ＣＰＵ２０１
は、Ｓ５１２へ進み、リッチスパイク制御の実行を終了
する。すなわち、ＣＰＵ２０１は、燃料噴射弁３２から
の副燃料の噴射を停止する。

【０１０８】Ｓ５１３では、ＣＰＵ２０１は、前述した
空燃比低下制御カウンタ、リッチスパイク制御カウン
タ、及びリーンスパイク制御カウンタの値を全てリセッ
トする。

【０１０９】このようにＣＰＵ２０１がリッチスパイク
制御ルーチンを実行することにより、前述した図３及び
図４の説明で述べたように、リッチスパイク制御の実行
期間中において所定時間おきに排気の空燃比が高められ
ることになる。

【０１１０】この結果、リッチスパイク制御の実行期間
中においても三元触媒４６の酸素貯蔵能力を機能させる
ことが可能となり、三元触媒４６の酸化能力を活性させ
て排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を好
適に酸化及び浄化することが可能となる。

【０１１１】更に、一回のリーンスパイク制御によって
排気中に供給される二次空気の量は、二次空気供給後の
排気に含まれる酸素量が三元触媒４６の酸素貯蔵能力を
越えないように設定されるため、吸蔵還元型ＮＯx触媒
４８に流入する排気の空燃比が不要に高くなることがな
く、吸蔵還元型ＮＯx触媒４８における窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）の浄化率が不要に低下することもない。

【０１１２】従って、本実施の形態に係る内燃機関の排
気浄化装置によれば、リッチスパイク制御実行期間にお
いて、窒素酸化物（ＮＯx）の浄化率を低下させること
なく炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）の浄化率を
向上させることが可能となる。

【０１１３】＜実施の形態２＞次に、本発明に係る内燃
機関の排気浄化装置の第２の実施態様について図６〜図
７に基づいて説明する。ここでは前述した第１の実施の
形態と異なる構成について説明し、同様の構成について
は説明を省略する。

【０１１４】本実施の形態と前述した第１の実施の形態
との相違点は、前述した第１の実施の形態がリッチスパ
イク制御の実行期間中にリーンスパイク制御を実行する
のに対し、本実施の形態ではリッチスパイク制御の実行
終了後に内燃機関１が理論空燃比の混合気で運転される
場合において、リッチスパイク制御の実行が終了した時
点でリーンスパイク制御を実行する点にある。

【０１１５】ここで、排気空燃比低下制御及びリッチス
パイク制御の実行後に直ちに内燃機関１が理論空燃比の
混合気で運転されると（以下、内燃機関１が理論空燃比
の混合気で運転されることをストイキ運転と称する）、
排気空燃比低下制御の実行開始時点から内燃機関１のス
トイキ運転の終了時点までの期間において、三元触媒４
６の酸素貯蔵能力が機能せず、ストイキ運転時における
炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）の浄化率が低下
する虞がある。

【０１１６】そこで、本実施の形態に係る内燃機関の排
気浄化装置では、リッチスパイク制御の実行完了後に内
燃機関１がストイキ運転される場合には、図６に示され
るように、リッチスパイク制御の実行が完了した時点で
リーンスパイク制御が実行されるようにした。

【０１１７】リーンスパイク制御の具体的な実行方法と
しては、前述した第１の実施の形態と同様に二次空気噴
射ノズル５３から二次空気を噴射させる方法を例示する
ことができる。

【０１１８】その際、二次空気噴射ノズル５３から噴射
される二次空気量は、二次空気供給後の排気に含まれる
酸素量が三元触媒４６の酸素貯蔵能力を超えないように
設定され、好ましくは二次空気供給後の排気に含まれる
酸素量が酸素貯蔵能力以下且つ酸素貯蔵能力の半分以上
となるようにする。

【０１１９】これは、二次空気供給後の排気に含まれる
酸素量が過剰に少なくなると、ストイキ運転時において
三元触媒４６が排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素
（ＣＯ）などを十分に酸化及び浄化することができなく
なる虞があるからである。

【０１２０】このように、リッチスパイク制御の実行完
了後に内燃機関１がストイキ運転される場合において、
リッチスパイク制御の実行が完了した時点でリーンスパ
イク制御が実行されると、内燃機関１がストイキ運転さ
れる前に三元触媒４６が十分な量の酸素を貯蔵すること
ができるため、ストイキ運転時における炭化水素（Ｈ
Ｃ）や一酸化炭素（ＣＯ）の浄化率を向上させることが
可能となる。

【０１２１】以下、本実施の形態におけるリッチスパイ
ク制御について具体的に説明する。ＣＰＵ２０１は、リ
ッチスパイク制御を実行するにあたり、図７に示すよう
なリッチスパイク制御ルーチンを実行する。このリッチ
スパイク制御ルーチンは、予めＲＯＭ２０２に記憶され
ているルーチンであり、ＣＰＵ２０１によって所定時間
毎（例えば、クランクポジションセンサ５１がパルス信
号を出力する度）に繰り返し実行されるルーチンであ
る。

【０１２２】図７に示されるリッチスパイク制御ルーチ
ンにおいて、ＣＰＵ２０１は、先ずＳ７０１において内
燃機関１が希薄燃焼運転されているか否かを判別する。

【０１２３】前記Ｓ７０１において内燃機関１が希薄燃
焼運転されていないと判定された場合は、ＣＰＵ２０１
は、リッチスパイク制御を実行する必要がないとみな
し、本ルーチンの実行を終了する。

【０１２４】一方、前記Ｓ７０１において内燃機関１が
希薄燃焼運転されていると判定された場合は、ＣＰＵ２
０１は、Ｓ７０２へ進み、リッチスパイク制御実行条件
が成立しているか否かを判別する。

【０１２５】前記Ｓ７０２においてリッチスパイク制御
実行条件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ２
０１は、Ｓ７０３へ進み、排気の空燃比を前記した第２
のリッチ空燃比まで低下させるべく空燃比低下制御を実
行する。

【０１２６】Ｓ７０４では、ＣＰＵ２０１は、空燃比低
下制御カウンタを起動する。

【０１２７】Ｓ７０５では、ＣＰＵ２０１は、空燃比低
下制御カウンタの値が所定の空燃比低下制御実行時間：
Ｔ１以上であるか否かを判別する。

【０１２８】前記Ｓ７０５において空燃比低下制御カウ
ンタの値が前記空燃比低下制御実行時間：Ｔ１未満であ
ると判定された場合は、ＣＰＵ２０１は、三元触媒４６
が貯蔵酸素の全てを未だ放出していないとみなし、空燃
比低下制御の実行を継続する。

【０１２９】一方、前記Ｓ７０５において空燃比低下制
御カウンタの値が前記空燃比低下制御実行時間：Ｔ１以
上であると判定された場合は、ＣＰＵ２０１は、三元触
媒４６が貯蔵酸素の全てを既に放出したとみなし、Ｓ７
０６へ進む。

【０１３０】Ｓ７０６では、ＣＰＵ２０１は、空燃比低
下制御からリッチスパイク制御へ制御を移行する。

【０１３１】Ｓ７０７では、ＣＰＵ２０１は、リッチス
パイク制御カウンタを起動する。

【０１３２】Ｓ７０８では、ＣＰＵ２０１は、リッチス
パイク制御カウンタの値が所定のリッチスパイク制御実
行時間：Ｔ３以上に達したか否かを判別する。

【０１３３】前記Ｓ７０８においてリッチスパイク制御
カウンタの値が前記リッチスパイク制御実行時間：Ｔ３
未満であると判定された場合は、ＣＰＵ２０１は、リッ
チスパイク制御カウンタの値が前記リッチスパイク制御
実行時間：Ｔ３以上となるまでリッチスパイク制御の実
行を継続する。

【０１３４】前記Ｓ７０８においてリッチスパイク制御
カウンタの値が前記リッチスパイク制御実行時間：Ｔ３
以上であると判定された場合は、ＣＰＵ２０１は、Ｓ７
０９へ進み、リッチスパイク制御の実行を終了する。す
なわち、ＣＰＵ２０１は、燃料噴射弁３２からの副燃料
の噴射を停止する。

【０１３５】Ｓ７１０では、ＣＰＵ２０１は、前述した
空燃比低下制御カウンタ及びリッチスパイク制御カウン
タの値を全てリセットする。

【０１３６】Ｓ７１１では、ＣＰＵ２０１は、内燃機関
１のストイキ運転条件が成立しているか否かを判別す
る。内燃機関１をストイキ運転させる条件としては、例
えば、アクセルポジションセンサ４３の出力信号値（ア
クセル開度）が所定開度以上である、エアフローメータ
４４の出力信号値（吸入空気量）が所定量以上である、
機関回転数が所定回転数以上であるなどの条件を例示す
ることができる。

【０１３７】前記Ｓ７１１において内燃機関１のストイ
キ運転条件が成立していないと判定された場合は、ＣＰ
Ｕ２０１は、本ルーチンの実行を終了する。

【０１３８】一方、前記Ｓ７１１において内燃機関１の
ストイキ運転条件が成立していると判定された場合は、
ＣＰＵ２０１は、Ｓ７１２へ進み、リーンスパイク制御
を実行する。具体的には、ＣＰＵ２０１は、二次空気噴
射ノズル５３から所定量の二次空気を噴射させる。この
場合、内燃機関１から排出される排気の空燃比が一時的
に高まるため、排気中に含まれる酸素が三元触媒４６に
貯蔵されることになり、三元触媒４６の酸化能力が活性
する。

【０１３９】このようなリーンスパイク制御が実行され
た後に内燃機関１がストイキ運転されると、排気中に含
まれる炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）が三元触
媒４６によって好適に酸化及び浄化されるようになる。

【０１４０】従って、本実施の形態に係る内燃機関の排
気浄化装置によれば、リッチスパイク制御の実行後に内
燃機関１がストイキ運転される場合において、リッチス
パイク制御実行時のＮＯx浄化率を低下させることな
く、ストイキ運転時のＨＣ浄化率及びＣＯ浄化率を向上
させることが可能となる。

【０１４１】

【発明の効果】本発明によれば、酸素貯蔵能力を有する
前置触媒がＮＯx触媒の上流に配置された内燃機関の排
気浄化装置において、ＮＯx触媒の浄化能力を低下させ
ることなく前置触媒の浄化能力を向上させることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態における内燃機関の概略構
成を示す図

【図２】 ＥＣＵの内部構成を示すブロック図

【図３】 リッチスパイク制御実行時における排気空燃
比の状態を示す図（１）

【図４】 リッチスパイク制御実行時における排気空燃
比の状態を示す図（２）

【図５】 第１の実施の形態におけるリッチスパイク制
御ルーチンを示す図

【図６】 リッチスパイク制御実行時における排気空燃
比の状態を示す図（３）

【図７】 第２の実施の形態におけるリッチスパイク制
御ルーチンを示す図

【符号の説明】

１・・・・内燃機関 ２０・・・ＥＣＵ ２１・・・気筒 ３２・・・燃料噴射弁 ４６・・・三元触媒 ４７・・・排気管 ４８・・・吸蔵還元型ＮＯx触媒 ５３・・・二次空気噴射ノズル

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/28 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｈ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ ３０１Ｔ 45/00 ３０１Ｇ 45/00 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｂ １０１Ｂ Ｆターム(参考） 3G084 AA04 BA09 BA13 BA24 DA10 EB12 EB16 EC01 FA07 FA10 FA20 FA26 FA33 FA38 3G091 AA02 AA12 AA17 AB02 AB05 BA01 BA11 BA14 BA17 BA27 CA18 CB02 DA04 DC01 EA01 EA03 EA05 EA07 EA16 EA34 FB06 FB10 FB11 FB12 GA06 HA10 HA36 HA37 HA42 3G301 HA01 HA15 HA17 JA25 LB04 LC01 MA01 MA12 MA26 NA01 NA08 NC01 NC02 ND02 ND22 NE02 NE07 NE13 NE14 NE15 PA01Z PA11Z PD09Z PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z PF15Z 4D048 AA06 AA13 AA18 AB02 AB07 CC32 CC46 DA01 DA02 DA20 EA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸素過剰状態の混合気を燃焼可能とする
   内燃機関と、 前記内燃機関の排気通路に設けられ、還元剤の存在下で
   排気中の窒素酸化物を浄化するＮＯx触媒と、 前記排気通路における前記ＮＯx触媒より上流に配置さ
   れ、酸素吸蔵能力を有する前置触媒と、 前記ＮＯx触媒にて窒素酸化物を浄化する必要があると
   きに、排気空燃比を理論空燃比より低い第１のリッチ空
   燃比まで低下させるリッチスパイク制御実行手段と、 前記リッチスパイク制御実行手段によるリッチスパイク
   制御の実行前に、排気空燃比を前記第１のリッチ空燃比
   より低い第２のリッチ空燃比まで低下させる空燃比低下
   制御実行手段と、 前記リッチスパイク制御実行手段によるリッチスパイク
   制御の実行期間中に一時的に排気空燃比を高めるリーン
   スパイク制御実行手段と、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】 前記リーンスパイク制御実行手段は、リ
   ッチスパイク制御の実行期間中において、所定時間毎に
   排気空燃比を高めることを特徴とする請求項１に記載の
   内燃機関の排気浄化装置。
3. 【請求項３】 酸素過剰状態の混合気を燃焼可能とする
   内燃機関と、 前記内燃機関の排気通路に配置され、還元剤の存在下で
   排気中の窒素酸化物を浄化するＮＯx触媒と、 前記ＮＯx触媒より上流の排気通路に配置され、酸素吸
   蔵能力を有する前置触媒と、 前記ＮＯx触媒にて窒素酸化物を浄化させるときに、排
   気空燃比を理論空燃比より低くするリッチスパイク制御
   実行手段と、 前記リッチスパイク制御実行手段によるリッチスパイク
   制御の実行後に前記内燃機関が理論空燃比で運転される
   場合は、リッチスパイク制御の実行が終了した時点で排
   気空燃比を一時的に理論空燃比より高くするリーンスパ
   イク制御実行手段と、を備えることを特徴とする内燃機
   関の排気浄化装置。
4. 【請求項４】 前記リーンスパイク制御実行手段は、排
   気中に含まれる酸素量が前記前置触媒の酸素貯蔵能力を
   超えない範囲内で排気の空燃比を高めることを特徴とす
   る請求項１又は請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装
   置。