JP3772554B2

JP3772554B2 - エンジンの排気浄化装置

Info

Publication number: JP3772554B2
Application number: JP27988898A
Authority: JP
Inventors: 博文土田; 和彦兼利; 圭司岡田; 彰田山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-10-01
Filing date: 1998-10-01
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2018-10-01
Also published as: JP2000110631A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジンの排気浄化装置、特にエンジンをリーン（希薄混合気）運転させるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＯｘの浄化を目的として、排気の空燃比が理論空燃比よりもリーン（以下単に「リーン」という）の条件で排気中のＮＯｘを吸蔵し、理論空燃比よりもリッチ（以下単に「リッチ」という）の条件では吸蔵したＮＯｘを放出しつつ浄化する触媒（以下「ＮＯｘ吸蔵触媒」という）を排気管に設置するとともに、その触媒下流にリーン雰囲気で排気中の酸素を吸収し、リッチ雰囲気で吸収した酸素を放出（脱離）する能力（以下「酸素ストレージ能力」という）を有する触媒を設置したものが公知である（特開平６−６６１８５号公報参照）。
【０００３】
このものでは、リーン雰囲気で吸蔵されるＮＯｘが、ＮＯｘ吸蔵触媒内で飽和する前に空燃比をリッチに切換え、吸蔵されたＮＯｘをリッチ雰囲気中に放出させて浄化（還元）するのであるが、その場合に、リッチ条件でＮＯｘ吸蔵触媒へと供給される還元成分（ＨＣ、ＣＯ、Ｈ₂等）の量が、ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘの放出浄化に必要な量以上の過剰な量となるようにリッチ化の度合を設定し、ＮＯｘ浄化に使用されなかった還元成分を下流側触媒で浄化（酸化）している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来装置においては、ＮＯｘ浄化のためのリッチ化度合をＮＯｘ浄化に必要な量以上の過剰な量に設定する場合に、その過剰分を、下流側触媒が吸収している酸素ストレージ量に関係なく設定しているため、運転条件によっては下流側触媒の酸素ストレージ量で浄化できる還元成分以上の過剰な還元成分が下流側触媒に流入することがあり、この場合には還元成分の一部が下流側触媒で浄化されないまま排出されてしまう。
【０００５】
そこで本発明は、リーン空燃比による運転時（以下単に「リーン運転時」という）の下流側触媒の酸素ストレージ量を推定し、ＮＯｘ浄化のためのリッチ化度合を、この推定した酸素ストレージ量に応じて制限することにより、過剰な還元成分が未浄化のまま排出されてしまうことを防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、排気通路の上流側にＮＯｘ吸蔵触媒を、下流側に酸素ストレージ能力を有する触媒を備えるエンジンの排気浄化装置において、図６に示すように、リーン運転時にＮＯｘ吸蔵触媒に所定値のＮＯｘが吸蔵されたかどうかを判定する手段２１と、この判定結果よりＮＯｘ吸蔵触媒に所定値のＮＯｘが吸蔵されたとき、排気空燃比を一時的にリッチ化する手段２２と、リーン運転時に前記下流側触媒の酸素ストレージ量を推定する手段２３と、前記リッチ化の開始時に前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度とＮＯｘ吸蔵量とに基づき前記リッチ化するときに放出されるであろうＮＯｘ放出濃度を演算する手段２５と、このＮＯｘ放出濃度と前記下流側触媒の酸素ストレージ量に応じて、前記リッチ化によって前記ＮＯｘ吸蔵触媒に供給される排気中の還元成分のうち、前記ＮＯｘ吸蔵触媒によるＮＯｘの放出浄化に利用されない過剰な還元成分量が、前記推定された酸素ストレージ量で浄化できる還元成分量より少なくなるように、前記リッチ化の度合を制限する手段２４とを設けた。
【０００８】
第２の発明では、第１の発明においてリーン運転時の前記酸素ストレージ量の推定が、前記下流側触媒に流入する排気中の酸素濃度に排気流量を乗じた値を積算することである。
【０００９】
第３の発明では、第１または２の発明おいてリーン運転時の前記酸素ストレージ量の推定値が前記下流側触媒の飽和酸素ストレージ量を上回る場合にその推定値を飽和酸素ストレージ量に制限する。
【００１０】
第４の発明では、第３の発明において前記リッチ化中は前記下流側触媒に流入する還元成分により消費される酸素量の分を、リーン運転時の前記酸素ストレージ量の推定値から減算する。
【００１１】
第５の発明では、第１から第４までのいずれか一つの発明おいて前記下流側触媒の直ぐ上流に配置したリニア酸素センサにより前記下流側触媒に流入する排気中の酸素濃度を検出する。
【００１２】
【発明の効果】
第１、第５の発明によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出浄化するためのリッチ化度合を、下流側触媒の酸素ストレージ量に応じて制限することで、リッチ化処理時の還元成分が未浄化で排出することを防止できる。
【００１３】
具体的には、第１の発明によりＮＯｘ浄化に利用されない過剰な還元成分量が、下流側触媒の酸素ストレージ量で浄化できる量よりも少なくなるように制限することで、過剰な還元成分を、下流側触媒にストレージされた酸素により確実に酸化することができ、未浄化のまま排出されることがなくなる。
【００１４】
エンジンアウトでの酸素濃度より下流側触媒に流入する排気の酸素濃度のほうが低い傾向にあるので、エンジンアウトの酸素濃度を用いて下流側触媒の酸素ストレージ量を推定したのでは、実際よりも過剰に推定することになり、推定精度が低下するのであるが、第２の発明によれば、下流側触媒の酸素ストレージ量を精度良く推定することができる。
【００１５】
リーン運転時の酸素ストレージ量の推定値が下流側触媒の飽和酸素ストレージ量を上回る場合にも推定値を用いるとすれば、実際との誤差が生じるのであるが、第３の発明によれば、推定値と実際の状態とを合致させることができる。
【００１６】
リッチ化中には下流側触媒に流入する還元成分により酸素ストレージ量の一部が消費されてなくなる。それなのに、リッチ化中もリッチ化開始直前の酸素ストレージ量の推定値をホールドしているのでは、実際の状態とのズレが生じるが、第４の発明によれば、リッチ化終了時においても、酸素ストレージ量の推定値と実際の状態とを合致させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１において、１はエンジン本体、２は吸気通路、３は吸気絞り弁、４はコントロールユニット１１からの噴射信号により運転条件に応じて所定の空燃比となるように、燃料を吸気ポートに向け噴射供給する燃料噴射弁である。
【００１８】
コントロールユニット１１にはクランク角センサ１２からの基準位置信号と単位角度信号、エアフローメータ１３からの吸入空気流量信号、アクセル開度信号、さらには水温センサ（図示しない）からのエンジン冷却水温信号、トランスミッションのギア位置センサ（図示しない）からのギア位置信号、車速センサ（図示しない）からの車速信号等が入力し、これらに基づいて運転状態を判断しながら、負荷のそれほど大きくない所定の運転域においてはリーン空燃比による運転を行い、それ以外の運転域では空燃比を主に理論空燃比へと制御する。
【００１９】
排気通路５にはＮＯｘ吸蔵触媒６が、またこの触媒６の下流に酸素ストレージ能力を有する触媒（たとえば三元触媒）７がそれぞれ設置される。
【００２０】
ここで、ＮＯｘ吸蔵触媒６は、たとえばアルミナをコーティングしたハニカム担体に、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等の貴金属を担持した触媒をベースに、バリウムＢａで代表されるアルカリ土類、Ｃｓで代表されるアルカリ金属から選ばれた少なくとも１つの成分を担持して構成される。
【００２１】
これに対して、酸素ストレージ機能を有する触媒には、たとえばアルミナをコーティングしたハニカム担体に、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等の貴金属を担持した触媒をベースに、セリウムＣｅを担持したものがある。このものでは、排気空燃比がリーンの条件でセリウムにより排気中の酸素がストレージ（吸収）され、リッチ条件になると、流入する還元成分が、触媒内にストレージした酸素で酸化される。すなわち、触媒内にストレージしている酸素は、触媒に流入する還元成分に応じて放出されるという能力（酸素ストレージ能力）を有する。
【００２２】
さて、ＮＯｘ吸蔵触媒６に吸蔵されたＮＯｘは定期的に放出浄化してやる必要があるので、所定値のＮＯｘが吸蔵されたタイミングで、ＮＯｘ浄化に必要な還元成分量以上の過剰な還元成分がＮＯｘ吸蔵触媒６に供給されるように排気空燃比をリッチ化するとともに、ＮＯｘ浄化に使われなかった還元成分の過剰分を下流側の酸素ストレージ能力を有する触媒（以下単に「下流側触媒」という）で浄化するようにした従来装置がある。
【００２３】
しかしながら、ＮＯｘ浄化に使われることのない還元成分の過剰分を下流側触媒の酸素ストレージ量に関係なく設定したのでは、下流側触媒の酸素ストレージ量で浄化できる還元成分以上の過剰な還元成分が、下流側触媒に流入した場合に還元成分の一部が浄化されずに排出されてしまう。
【００２４】
これに対処するため、コントロールユニット１１では次のように制御を行う。
【００２５】
〈１〉リーン運転時に、ＮＯｘ吸蔵触媒６に流入するＮＯｘ排出濃度を、エンジンの負荷と回転数に基づいて演算し、これと排気流量に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されるＮＯｘ吸蔵量を推定しておく。
【００２６】
〈２〉この推定されたＮＯｘ吸蔵量が所定値に達したとき、空燃比のリッチ化処理を行う。このときのリッチ化の度合は次のようにして設定する。
【００２７】
i）リッチ化処理を開始するタイミングでのＮＯｘ吸蔵量と触媒温度からリッチ化処理中にＮＯｘ吸蔵触媒６より放出されるであろうＮＯｘ放出濃度を演算し、この濃度に基づいてリッチ化処理中のＮＯｘの放出と浄化に必要な還元成分量を推定し、この必要還元成分量以上の過剰な還元成分がＮＯｘ吸蔵触媒６に供給されるようにリッチ化の度合を設定する。
【００２８】
ii）リーン運転時に下流側触媒７にストレージされる酸素量を、下流側触媒７に流入する排気中の酸素濃度と排気流量に基づいて推定しておき、この推定した酸素ストレージ量で浄化できる還元成分量より、ＮＯｘの放出浄化に利用されない還元成分の過剰分が少なくなるようにリッチ化の度合を制限する。
【００２９】
なお、i）の「触媒温度」はＮＯｘ吸蔵触媒６に設けた温度センサ１４により、またii）の「下流側触媒に流入する排気中の酸素濃度」は下流側触媒７のすぐ上流に設けたリニア酸素センサ１５により検出する（図１参照）。
【００３０】
コントロールユニット１１で実行される上記〈１〉、〈２〉の制御内容を、図２のフローチャートにしたがって詳細に説明する。なお、図２のルーチンは、一定時間毎（たとえば１０msec毎）に実行する。
【００３１】
Ｓ１では、リッチスパイクフラグＦＲＳをみる。リッチスパイクフラグＦＲＳは、後述するようにリッチスパイクが必要と判定された場合に、ＦＲＳ＝１にセットされる。したがって、ＦＲＳ＝０のときは、リーン空燃比でエンジンが運転されていることを示している。なお、「リッチスパイク」とは空燃比を一時的にリッチ化することである。
【００３２】
リッチスパイクフラグＦＲＳ＝０である場合は、Ｓ２以降に進む。このうち、Ｓ２からＳ７までは、ＮＯｘ吸蔵触媒６のＮＯｘ吸蔵量と、下流側触媒７の酸素ストレージ量をそれぞれ演算する部分である。
【００３３】
まずＳ２ではエンジン負荷Ｌ（たとえば基本噴射パルス幅Ｔｐ、吸入空気量Ｑａあるいはアクセル開度）とエンジン回転数Ｎｅから図３を内容とするマップを検索することにより、エンジンアウトのＮＯｘ排出濃度ＣＮＯｘを求める。図３のマップは所定のＥＧＲ率、所定の空燃比の条件で予め実験を行って求めたものである。したがって、実験時のＥＧＲ率と空燃比から外れる条件では、マップ値が実際のＮＯｘ排出濃度からずれてくるので、マップ値に対してＥＧＲ率補正や空燃比補正を行うことが望ましい。たとえば、ＥＧＲ率が大きくなるほど、また空燃比がリーンになるほどＮＯｘ排出濃度が小さくなるので、ＥＧＲ率が大きくなるほど、また空燃比がリーンになるほどマップ値を減少側に補正する。
【００３４】
このようにして求めたＮＯｘ排出濃度ＣＮＯｘを用いて、Ｓ３では、
【００３５】
【数１】
ＴＮＯｘ＝ＴＮＯｘ＋Ｋ１×Ｑ×ＣＮＯｘ
ただし、Ｋ１：定数
Ｑ：排気流量（吸入空気流量Ｑａで代用する）
の式により、ＮＯｘ吸蔵触媒６のＮＯｘ吸蔵量ＴＮＯｘを更新する。
【００３６】
数１式の右辺第２項が演算サイクル時間当たり（つまり１０msec当たり）のＮＯｘ吸蔵量で、これを前回までのＮＯｘ吸蔵量（右辺第１項のＴＮＯｘ）に加算することで、今回の演算サイクルまでのＮＯｘ吸蔵量（左辺のＴＮＯｘ）を求めるのである。なお、ＴＮＯｘの初期値としては、たとえばエンジン始動時に０を入れておく。
【００３７】
次に、Ｓ４、Ｓ５ではリニア酸素センサ１５の出力から下流側触媒７に流入する酸素濃度Ｏ２ＣＯＮＣを読み込み、この酸素濃度と排気流量を用いて
【００３８】
【数２】
ＯＳＣ＝ＯＳＣ＋Ｋ２×Ｑ×Ｏ２ＣＯＮＣ
ただし、Ｋ２：定数
Ｑ：排気流量（吸入空気流量Ｑａで代用する）
の式により下流側触媒７の酸素ストレージ量ＯＳＣを計算する。
【００３９】
数２式の意味は数１式と同様である。右辺第２項が演算サイクル時間当たりの酸素ストレージ量で、これを前回までの酸素ストレージ量（右辺第１項のＯＳＣ）に加算することで、今回までの酸素保持量（左辺のＯＳＣ）を求めるのである。なお、ＯＳＣの初期値としては、上記のＴＮＯｘと同様にエンジン始動時に０を入れておく。
【００４０】
ここで、下流側触媒７に流入する酸素濃度は、エンジンアウトの空燃比から推定する方式でも対応可能である。ただし、ＮＯｘ吸蔵触媒６により排気中の酸素の一部が吸収されることを見い出している。つまり、エンジンアウトでの酸素濃度より下流側触媒７に流入する排気の酸素濃度のほうが低い傾向にある。したがって、下流側触媒７に流入する酸素濃度を、エンジンアウトの空燃比から推定する方式よりも、リニア酸素センサ１５により直接検出することで、下流側触媒７の上流に触媒がある場合にも、下流側触媒７に流入する酸素濃度を精度良く検出できるのである。
【００４１】
Ｓ６ではこのようにして得た酸素ストレージ量ＯＳＣと下流側触媒７の飽和酸素ストレージ量ＯＣＳ０を比較する。酸素ストレージ量が飽和酸素ストレージ量を超えることはないので、ＯＳＣがＯＳＣ０を超えたときは、Ｓ７に進んでＯＳＣをＯＳＣ０に制限する。ＯＳＣがＯＳＣ０以下の場合にはＳ７を飛ばす。
【００４２】
ここで、飽和酸素ストレージ量ＯＳＣ０は触媒の劣化につれて低下するので、触媒の劣化に応じて低下させることも有効である。
【００４３】
Ｓ８では、ＮＯｘ吸蔵量ＴＮＯｘと所定値ＴＮＯｘ０を比較する。所定値ＴＮＯｘ０には、ＮＯｘ吸蔵触媒６の飽和ＮＯｘ吸蔵量（これは予め実験的に求める）の１／２程度を設定する。ＮＯｘ吸蔵触媒６に飽和ＮＯｘ吸蔵量までＮＯｘを吸蔵させるのではなく、１／２程度でとどめておくようにしたのは、余裕を持たせるためである。飽和ＮＯｘ吸蔵量も、上記の飽和酸素ストレージ量と同様に、触媒の劣化につれて低下するので、触媒の劣化に応じて所定値ＴＮＯｘ０を低下させることが有効である。
【００４４】
上記のＮＯｘ吸蔵量ＴＮＯｘと所定値ＴＮＯｘ０の比較の結果、ＮＯｘ吸蔵量ＴＮＯｘが所定値ＴＮＯｘ０以下である間はＮＯｘを吸蔵可能なので、リーン運転を続ける。このときは、Ｓ８よりＳ１６に進み、エンジン負荷Ｌとエンジン回転数Ｎｅから図４を内容とするマップを検索することにより目標当量比ＴＦＢＹＡを求め、この目標当量比ＴＦＢＹＡをＳ１７においてメモリにストアして今回の処理を終了する。このときのＴＦＢＹＡは、１．０より小さな値であり、後述するようにこの１．０より小さいな値のＴＦＢＹＡで基本噴射パルス幅Ｔｐを減量補正することにより、リーン運転が行われる。
【００４５】
一方、ＮＯｘ吸蔵量ＴＮＯｘが所定値ＴＮＯｘ０を超えると、Ｓ８からＳ９に進んでリッチスパイクフラグＦＲＳ＝１にセットする。
【００４６】
Ｓ１０〜Ｓ１５はリッチスパイクの開始処理である。Ｓ１０では、温度センサ１４からの触媒温度Ｔｃａｔを読み込み、この触媒温度ＴｃａｔとＮＯｘ吸蔵量ＴＮＯｘからＳ１１において図５を内容とするマップを検索することにより、リッチスパイク処理時に放出されるであろうＮＯｘ放出濃度（＝ＮＯｘ脱離濃度）ＲＮＯｘを求める。図５のように、リッチスパイク処理時のＮＯｘ放出濃度ＲＮＯｘを触媒温度ＴｃａｔとＮＯｘ吸蔵量ＴＮＯｘの関数としたのは、リッチスパイク処理開始時の触媒温度ＴｃａｔとＮＯｘ吸蔵量ＴＮＯｘによってリッチスパイク処理時のＮＯｘ放出濃度ＲＮＯｘが変化するからである。図５の特性は予め実験で求めたものである。
【００４７】
このようにして求めたＮＯｘ放出濃度ＲＮＯｘを用いて、Ｓ１２では
【００４８】
【数３】
ＴＦＢＹＡＲＮＯｘ＝１＋Ｋ３×ＲＮＯｘ
ただし、Ｋ３：ＮＯｘ濃度を当量比に換算するための定数
の式により、ＮＯｘ放出濃度ＲＮＯｘで放出（脱離）されるＮＯｘの浄化に必要な分の当量比ＴＦＢＹＡＲＮＯｘを計算する。
【００４９】
ここで、数３式右辺の「１」は理論当量比の分であり、右辺第２項のＫ３×ＲＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒６より放出されるＮＯｘの浄化に必要な当量比の分である。
【００５０】
続くＳ１３では、還元成分を過剰に供給するための当量比分（過剰当量比分）ＴＦＢＹＡａｄｄを計算する。この過剰当量比分は下流側触媒７の酸素ストレージ量で制限するため、現在の酸素ストレージ量ＯＳＣに見合った分とする。つまり、
【００５１】
【数４】
ＴＦＢＹＡａｄｄ＝０．５×Ｋ４×ＯＳＣ／Ｑ
ただし、Ｋ４：定数
Ｑ：排気流量（吸入空気流量Ｑａで代用する）
の式により過剰当量比分ＴＦＢＹＡａｄｄを計算する。
【００５２】
数４式において、酸素ストレージ量ＯＳＣを排気流量Ｑで割っているのは、酸素ストレージ量を濃度相当に変換するためである。Ｋ４は、その酸素濃度相当値を当量比に換算するための定数である。さらに０．５を乗じているのは、過剰当量比分を酸素ストレージ量ＯＳＣ以下として余裕を持たせるための安全係数である。これらにより現在（つまりリッチスパイク開始タイミング）の酸素ストレージ量で浄化可能な還元成分を超える還元成分が下流側触媒７に流入することを防止するのである。
【００５３】
このようにして求めた過剰当量比分ＴＦＢＹＡａｄｄとＮＯｘの放出、浄化に必要な分の当量比ＴＦＢＹＡＲＮＯｘから
【００５４】
【数５】
ＴＦＢＹＡ＝ＴＦＢＹＡＲＮＯｘ＋ＴＦＢＹＡａｄｄ
の式により最終的にリッチスパイク処理時の目標当量比ＴＦＢＹＡをＳ１４において計算する。つまり、ＮＯｘ吸蔵触媒６におけるＮＯｘの放出と浄化に最低限必要な当量比に、下流側触媒７の酸素ストレージ量を超えないように計算された過剰当量比分を加えた値をリッチスパイク時の目標当量比とするわけである。
【００５５】
Ｓ１５ではＮＯｘ吸蔵量ＴＮＯｘが所定値ＴＮＯｘ０を超えたタイミングで演算した上記のＮＯｘ放出濃度ＲＮＯｘと過剰当量比分ＴＦＢＹＡａｄｄを所定のメモリにストアしたあと、Ｓ１７の処理を実行して今回の処理を終了する。
【００５６】
Ｓ９でのリッチスパイクフラグＦＲＳ＝１により、次回からはＳ１よりＳ１８に進み、ＦＲＳ＝１になってから所定期間（たとえば１秒）が経過したかどうかをみる。
【００５７】
ここで、ＦＲＳ＝１になってから１秒後がリッチスパイク処理の終了タイミングである。したがって、ＦＲＳ＝１になってから１秒が経過していなければ、Ｓ１９以降に進んでリッチスパイク処理を継続する。ここでは、リッチスパイク処理を行う期間を１秒としたが、これは任意に変更することが可能である。
【００５８】
Ｓ１９〜Ｓ２４は、リッチスパイク処理期間中のＮＯｘ吸蔵量と酸素ストレージ量の各減少量を考慮する部分である。
【００５９】
まずＳ１９では、既にメモリにストアされているＮＯｘ放出濃度ＲＮＯｘを用いて、上記の数１式と同様の式である
【００６０】
【数６】
ＴＮＯｘ＝ＴＮＯｘ−Ｋ１×Ｑ×ＲＮＯｘ
ただし、Ｋ１：定数
Ｑ：排気流量（吸入空気流量Ｑａで代用する）
の式により、ＮＯｘ吸蔵量ＴＮＯｘを更新する。
【００６１】
数６式の右辺第２項がリッチスパイク処理期間中に、演算サイクル時間当たりにＮＯｘ吸蔵触媒から放出されるＮＯｘ量で、前回までのＮＯｘ吸蔵量（右辺第１項のＴＮＯｘ）からこの放出量を差し引いた値を、今回の演算サイクルでのＮＯｘ吸蔵量（左辺のＴＮＯｘ）とするわけである。
【００６２】
前回までのＮＯｘ吸蔵量が少ないと、このＮＯｘ吸蔵量の減少によりＮＯｘ吸蔵量ＴＮＯｘが演算上、負の値となることがあるので、ＴＮＯｘと０をＳ２０で比較し、ＴＮＯｘ＜０となったときは、Ｓ２１に進んでＴＮＯｘを０に制限する。
【００６３】
Ｓ２２でも、既にメモリにストアされている過剰当量比分ＴＦＢＹＡａｄｄを用いて、
【００６４】
【数７】
ＯＳＣ＝ＯＳＣ−Ｑ×ＴＦＢＹＡａｄｄ／Ｋ４
ただし、Ｋ４：定数
Ｑ：排気流量（吸入空気流量Ｑａで代用する）
の式により、酸素ストレージ量ＯＳＣを更新する。
【００６５】
数７式の右辺第２項がリッチスパイク処理期間中に、過剰な還元成分の流入により、演算サイクル時間当たりに下流側触媒７から減少する酸素量で、前回までの酸素ストレージ量（右辺第１項のＯＳＣ）から、この減少量を差し引いた値を、今回の演算サイクルでの酸素ストレージ量（左辺のＯＳＣ）とするわけである。
【００６６】
この酸素ストレージ量の減少により酸素ストレージ量ＯＳＣが演算上、負の値となることがあるので、ＯＳＣと０をＳ２３で比較し、ＯＳＣ＜０となったときは、Ｓ２４に進んでＯＳＣを０に制限する。
【００６７】
そして、Ｓ１７の処理を実行して今回の処理を終了する。Ｓ１７の処理によって、リッチスパイク処理期間中は、Ｓ１４で設定した１．０より大きな値の目標当量比ＴＦＢＹＡが保持されるわけである。
【００６８】
一方、Ｓ１８でＦＲＳ＝１になってから１秒が経過したときは、リッチスパイク処理を終了し、リーン運転に戻すため、Ｓ２５でリッチスパイクフラグＦＲＳ＝０としたあと、Ｓ１６、Ｓ１７の処理を実行する。このリッチスパイクフラグＦＲＳ＝０より、次回からＳ１からＳ２以降に進むことになり、再び上記したところを繰り返すわけである。、
このようにして求められたリーン運転時のまたはリッチスパイク処理時の目標当量比ＴＦＢＹＡは、図示しない燃料噴射パルス幅の演算ルーチンにおいて用いられ、たとえば
【００６９】
【数８】
Ｔｉ＝Ｔｐ×ＴＦＢＹＡ×２＋Ｔｓ
ただし、Ｔｐ：基本噴射パルス幅
Ｔｓ：無効噴射パルス幅
の式により、シーケンシャル噴射時の燃料噴射パルス幅Ｔｉが決定される。シーケンシャル噴射では、エンジン１回転毎に１回、所定のタイミングで各気筒毎にＴｉの期間だけ燃料噴射弁４が開かれ、噴射が行われる。
【００７０】
ここで、数８式のＴｐは吸入空気量Ｑａをエンジン回転数Ｎｅで割った値に基づいて計算される値で、このＴｐにより定まる空燃比はほぼ理論空燃比となる。ＴＦＢＹＡは、リーン運転時に１より小さい値となり、リッチスパイク処理期間中に限って１より大きい値となる。ＴＦＢＹＡ＝１．０のとき、ほぼ理論空燃比となるので、リッチスパイク処理期間中は空燃比が一時的にリッチになるわけである。
【００７１】
このように本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵触媒６に吸蔵されたＮＯｘを放出しかつ浄化するためのリッチ化度合を、下流側触媒７の酸素ストレージ量に応じて制限することで、リッチ化処理時の還元成分が未浄化で排出することを防止できる。
【００７２】
具体的には、リッチ化処理時のＮＯｘの放出浄化に必要な量以上の過剰な還元成分を与えるための目標当量比（目標空燃比）を設定するに際して、ＮＯｘ吸蔵触媒においてＮＯｘ浄化に利用されない過剰な還元成分の量が、下流側触媒の酸素ストレージ量で浄化できる量よりも少なくなるように制限することで、過剰な還元成分は下流側触媒にストレージされた酸素により確実に酸化できることになり、還元成分が未浄化のまま排出されることがなくなるのである。
【００７３】
実施形態は、リッチ化度合を、下流側触媒７の酸素ストレージ量に応じて制限する場合の一実施形態を記載したものであり、この実施形態に本発明が限定されるものではない。
【００７４】
実施形態は、図１に示したように、燃料噴射弁４を吸気ポートに臨んで配置したエンジンの場合で説明したが、燃料噴射弁を燃焼室に臨んで配置した、いわゆる筒内直接燃料噴射式火花点火エンジンに対しても本発明を適用することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の制御システム図である。
【図２】リーン運転時の目標当量比ＴＦＢＹＡの演算を説明するためのフローチャート。
【図３】ＮＯｘ排出濃度ＣＮＯｘの特性図。
【図４】リーン運転時の目標当量比ＴＦＢＹＡの特性図。
【図５】ＮＯｘ放出濃度ＲＮＯｘの特性図。
【図６】第１の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
１エンジン本体
４燃料噴射弁
６ＮＯｘ吸蔵触媒
７下流側触媒
１１コントロールユニット
１４温度センサ
１５リニア酸素センサ

Claims

排気通路の上流側にＮＯｘ吸蔵触媒を、下流側に酸素ストレージ能力を有する触媒を備えるエンジンの排気浄化装置において、
リーン運転時にＮＯｘ吸蔵触媒に所定値のＮＯｘが吸蔵されたかどうかを判定する手段と、
この判定結果よりＮＯｘ吸蔵触媒に所定値のＮＯｘが吸蔵されたとき、排気空燃比を一時的にリッチ化する手段と、
リーン運転時に前記下流側触媒の酸素ストレージ量を推定する手段と、
前記リッチ化の開始時に前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度とＮＯｘ吸蔵量とに基づき前記リッチ化するときに放出されるであろうＮＯｘ放出濃度を演算する手段と、
このＮＯｘ放出濃度と前記下流側触媒の酸素ストレージ量に応じて、前記リッチ化によって前記ＮＯｘ吸蔵触媒に供給される排気中の還元成分のうち、前記ＮＯｘ吸蔵触媒によるＮＯｘの放出浄化に利用されない過剰な還元成分量が、前記推定された酸素ストレージ量で浄化できる還元成分量より少なくなるように、前記リッチ化の度合を制限する手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
リーン運転時の前記酸素ストレージ量の推定は、前記下流側触媒に流入する排気中の酸素濃度に排気流量を乗じた値を積算することであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
リーン運転時の前記酸素ストレージ量の推定値が前記下流側触媒の飽和酸素ストレージ量を上回る場合にその推定値を飽和酸素ストレージ量に制限することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの排気浄化装置。
前記リッチ化中は前記下流側触媒に流入する還元成分により消費される酸素量の分を、リーン運転時の前記酸素ストレージ量の推定値から減算することを特徴とする請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置。
前記下流側触媒の直ぐ上流に配置したリニア酸素センサにより前記下流側触媒に流入する排気中の酸素濃度を検出することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。