JPH08189388A - 内燃エンジンの排気浄化触媒装置及び排気浄化触媒の温度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃エンジンの排気通路に配設した排気浄化
触媒（ＮＯｘ触媒）を昇温させてこの排気浄化触媒に付
着する窒素酸化物（ＮＯｘ）以外の浄化能力低下物質を
除去する排気浄化触媒装置において、コストを抑えなが
ら、排気浄化触媒に損傷を与えることなく浄化能力低下
物質を確実に除去し、排気浄化触媒の窒素酸化物浄化機
能を良好に維持する。 【構成】 内燃エンジンに供給する混合ガスの空燃比を
気筒毎に増減させることにより(S34,S38,S50) 温度変更
される排気浄化触媒の温度は、触媒温度推定手段によっ
て気筒毎の空燃比の増減量に応じて各々決定される排気
浄化触媒の温度変化特性に基づき推定され(S30) 、この
推定される温度に基づいて排気浄化触媒の温度変更が制
御される(S32) 。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃エンジンの排気浄
化触媒装置及び排気浄化触媒温度検出装置に係り、特に
浄化効率復活機能を備えた排気浄化触媒装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃エンジンが所定運転状態にある時に
空燃比を理論空燃比（１４．７）よりも燃料希薄側（リ
ーン側）の目標値（例えば、２２）に制御して、エンジ
ンの燃費特性等を改善する空燃比制御方法が知られてい
る。このようなリーン空燃比制御方法には、従来の三元
触媒装置では排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）が充分
に浄化できないという問題がある。そこで、酸素富過状
態（酸化雰囲気）において排気ガス中のＮＯｘを吸着
し、吸着したＮＯｘを炭化水素（ＨＣ）過剰状態（還元
雰囲気）で還元させる特性を有した排気浄化触媒、所謂
ＮＯｘ触媒を使用して、大気へのＮＯｘ排出量を低減さ
せることが知られている。

【０００３】しかしながら、このＮＯｘ触媒では、リー
ン空燃比制御時にＮＯｘを吸着させることになるが、リ
ーン燃焼運転を連続して行うと触媒の吸着量に限度があ
るために吸着が飽和量に達したときには排気ガス中のＮ
Ｏｘの大部分が大気に排出されることになる。そこで、
ＮＯｘ触媒の吸着量が飽和に達する前に、空燃比を理論
空燃比またはその近傍値に制御するリッチ空燃比制御に
切換え、還元雰囲気（リッチ状態）でＮＯｘの還元を行
うようにしている。

【０００４】ところで、このＮＯｘ触媒に吸着する物質
は、ＮＯｘだけならよいが、実際にはＮＯｘ以外の物
質、例えば、硫黄（Ｓ）やその化合物（ＳＯｘ）等も付
着する。このようなＮＯｘ以外の物質（以下、浄化能力
低下物質という）は、本来ＮＯｘが吸着されるべきとこ
ろに、ＮＯｘの替わりに付着することになるため、結果
的にＮＯｘ触媒のＮＯｘの吸着能力を低減させることに
なる。このＮＯｘ触媒に付着する硫黄やその化合物等の
浄化能力低下物質は、上述のような空燃比制御の切換え
を行っても取り除くことができない。

【０００５】そこで、これらの硫黄（Ｓ）やその化合物
（ＳＯｘ）等からなる浄化能力低下物質が所定の高温状
態のもとでＮＯｘ触媒から解離する性質を利用し、排気
ガスをヒータで加熱して昇温させ、この熱により浄化能
力低下物質をＮＯｘ触媒から除去する構成の排気浄化装
置が特開平６−６６１２９号公報等により開示されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載された
排気浄化装置では、排気ガスをヒータで加熱し始めてか
ら一定時間が経過した時点で、浄化能力低下物質の除去
が完了し浄化能力が回復したと判断するようにしてい
る。しかしながら、実際には、アイドル運転時のように
内燃エンジンから排出された排気ガス自体の温度が低
く、排気ガスをヒータで加熱してもＮＯｘ触媒が浄化能
力低下物質を除去可能な温度にまで達せず、一定時間が
経過したときでも浄化能力低下物質が充分に除去されて
いないことがある。このような場合には、浄化能力低下
物質が付着したままであるにもかかわらず、ＮＯｘ触媒
の浄化能力が回復したと誤判断してしまう虞がある。

【０００７】また一方、高負荷域での運転が続くような
ときには、もともと内燃エンジンから排出された排気ガ
ス自体の温度が高温であるため、一定時間に亘ってさら
にヒータで加熱し続けると、ＮＯｘ触媒が過熱され溶損
する虞がある。そこで、このような不具合を解消するた
めに、ＮＯｘ触媒に温度センサを設け、ＮＯｘ触媒の温
度を常時監視し、ＮＯｘ触媒が適切な高温状態のときに
浄化能力低下物質を除去する方法が考えられるが、高温
状態の温度を正確かつ確実に検出できるような温度セン
サは現在そのコストが高く実用的なものではない。

【０００８】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、コストを
抑えながら、排気浄化触媒（ＮＯｘ触媒）に損傷を与え
ることなく窒素酸化物（ＮＯｘ）以外の浄化能力低下物
質を確実に除去し、排気浄化触媒の窒素酸化物浄化機能
を良好に維持可能な排気浄化触媒装置及び排気浄化触媒
温度検出装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】上記した目的
を達成するために、請求項１の発明では、内燃エンジン
の排気通路に排気浄化触媒を配設し、この排気浄化触媒
に、理論空燃比より大きな空燃比でのリーン燃焼運転時
に排気ガス中の窒素酸化物を吸着させ、吸着させた窒素
酸化物を理論空燃比以下の空燃比でのリッチ燃焼運転時
に還元することで窒素酸化物の排出量を低減するととも
に、前記排気浄化触媒を昇温させて前記排気浄化触媒に
付着する前記窒素酸化物以外の浄化能力低下物質を除去
し前記窒素酸化物の前記排気浄化触媒への吸着を維持す
る内燃エンジンの排気浄化触媒装置において、前記内燃
エンジンに供給する混合ガスの空燃比を気筒毎に変化さ
せることにより前記排気浄化触媒の温度変更を実施する
触媒温度変更手段と、前記気筒毎の空燃比の増減量に応
じて各々決定される温度変化特性から前記排気浄化触媒
の温度を推定する触媒温度推定手段と、前記触媒温度推
定手段により推定される温度に基づき前記触媒温度変更
手段が実施する温度変更を制御する触媒温度制御手段と
を備えることを特徴とする。

【００１０】これにより、内燃エンジンに供給する混合
ガスの空燃比が気筒毎に変化させられて排気浄化触媒の
温度が変更させられると、空燃比の気筒毎の増減量に応
じて各々決定される温度変化特性に基づいてその排気浄
化触媒の温度が正確に推定される。そして、その推定さ
れる温度に応じて排気浄化触媒の温度変更が極めて適正
に制御され、高温に保持制御された状態で排気浄化触媒
に付着した浄化能力低下物質が良好に除去される。

【００１１】また、請求項２の発明では、前記触媒温度
制御手段は、前記排気浄化触媒に付着した前記浄化能力
低下物質の付着量を推定する付着量推定手段を有し、こ
の付着量推定手段により前記排気浄化触媒に付着した浄
化能力低下物質の付着量が所定量に達したと推定された
とき、前記排気浄化触媒の温度変更を開始することを特
徴とする。

【００１２】これにより、排気浄化触媒に付着した浄化
能力低下物質の付着量が推定によって正確に求められ、
この推定された浄化能力低下物質の付着量が所定量に達
したと判定されたとき、排気浄化触媒の温度変更が良好
に開始される。また、請求項３の発明では、前記付着量
推定手段は、車両の走行距離積算手段を有し、この走行
距離積算手段によって求められる走行距離の積算値が所
定値となったとき、浄化能力低下物質の付着量が前記所
定量に達したと推定することを特徴とする。

【００１３】これにより、浄化能力低下物質の付着量
は、走行距離の積算値によって容易に推定される。ま
た、請求項４の発明では、前記触媒温度制御手段は、前
記付着量推定手段により前記浄化能力低下物質の付着量
が所定値に達したと推定されてから一定時間に亘り前記
内燃エンジンの全ての気筒の空燃比を一旦理論空燃比に
保持した後、前記触媒温度変更手段による前記排気浄化
触媒の温度変更を開始させることを特徴とする。

【００１４】これにより、付着量推定手段により浄化能
力低下物質の付着量が所定値に達したと推定された後、
一定時間に亘り内燃エンジンの全ての気筒の空燃比が一
旦理論空燃比に保持されて排気浄化触媒が温度推定の基
準となる温度にまで加熱され、推定温度と実際の触媒温
度との整合が図られる。また、請求項５の発明では、前
記付着量推定手段は、推定した付着量を記憶する記憶手
段を備え、この記憶手段は電源に常時接続され、前記電
源との接続が断たれない限り前記付着量を記憶保持し、
前記触媒温度制御手段は、前記記憶手段と電源との接続
が断たれた後、再び前記記憶手段に電源が接続されたと
きには、推定した前記浄化能力低下物質の付着量に拘わ
らず前記触媒温度変更手段により一旦前記内燃エンジン
に供給する混合ガスの空燃比を気筒毎に変化させて前記
排気浄化触媒の温度変更を実施することを特徴とする。

【００１５】これにより、バッテリ等の電源が取り外さ
れ、排気浄化触媒装置への電源供給が一切行われなくな
り、記憶手段に記憶された付着量の記憶値がリセットさ
れて浄化能力低下物質の付着量が正確に推定できなくな
っても、電源を再接続したときには一旦内燃エンジンに
供給する混合ガスの空燃比が気筒毎に変化させられて排
気浄化触媒の温度変更が実施され、付着した浄化能力低
下物質が排気浄化触媒から除去される。従って、付着量
推定手段によって推定される付着量の記憶値と実際の浄
化能力低下物質の付着量との整合が図られる。

【００１６】また、請求項６の発明では、前記触媒温度
変更手段は、前記内燃エンジンの一部の気筒の空燃比を
理論空燃比より大きい値に制御してリーン燃焼運転を実
施し、残余の気筒の空燃比を理論空燃比より小さい値に
制御してリッチ燃焼運転を実施して前記排気浄化触媒の
温度変更を行うことを特徴とする。これにより、内燃エ
ンジンの一部の気筒の空燃比が理論空燃比より大きい値
とされてリーン燃焼運転が実施され、また、残余の気筒
の空燃比が理論空燃比より小さい値とされてリッチ燃焼
運転が実施され、リーン燃焼運転側の一部の気筒からの
排気ガスに含まれる残存酸素の存在のもとに、リッチ燃
焼運転側の残余の気筒からの排気ガスに含まれる未燃炭
化水素が排気浄化触媒内において燃焼し、その燃焼熱に
よって排気浄化触媒の温度変更が良好かつ容易に実施さ
れる。

【００１７】また、請求項７の発明では、前記内燃エン
ジンはＶ型エンジンであり、前記一部の気筒は、前記Ｖ
型エンジンの片方のバンク側の気筒であり、前記残余の
気筒は、他方のバンク側の気筒であることを特徴とす
る。これにより、Ｖ型エンジンの片方のバンク側の気筒
がリッチ燃焼運転の実施される一部の気筒となり、他方
のバンク側の気筒がリーン燃焼運転の実施される残余の
気筒となる。通常、Ｖ型エンジンの点火順序は、片方の
バンク側の気筒と他方のバンク側の気筒とが交互に点火
されるようになっていることから、出力の大きくなるリ
ッチ燃焼運転と出力の小さくなるリーン燃焼運転とがバ
ランスよく交互に実施され、エンジンの出力変動が小さ
く抑えられる。

【００１８】また、請求項８の発明では、前記触媒温度
変更手段は前記内燃エンジンの点火時期補正手段を含
み、この点火時期補正手段は、リーン燃焼運転中にある
前記一部の気筒の点火時期を進角させることを特徴とす
る。これにより、リーン燃焼運転が実施される一部の気
筒は点火時期が進角され、良好なエンジン出力が得られ
る。

【００１９】また、請求項９の発明では、前記触媒温度
変更手段は、前記気筒毎に増減される空燃比の増減量に
応じて空燃比の組合せが各々設定された複数の空燃比組
を有し、前記触媒温度制御手段は、これら複数の空燃比
組の中から前記触媒温度推定手段により推定される触媒
温度に応じた空燃比組を選択して前記排気浄化触媒の温
度変更を行うことを特徴とする。

【００２０】これにより、気筒毎に変更される空燃比
は、気筒毎に増減される空燃比の増減量に応じて予め空
燃比の組合せとして複数設定されており、触媒の温度変
更実施時にはこれら複数の空燃比の組合せの中から触媒
温度推定手段により推定される触媒温度に応じた適切な
組合せが選択されて適正な温度変更制御が行われる。ま
た、請求項１０の発明では、前記複数の空燃比組は、前
記排気浄化触媒の急速な昇温を行う空燃比の組合せの第
１組と、前記昇温した排気浄化触媒の温度を所定温度に
保持する空燃比の組合せの第２組と、降温を行う空燃比
の組合せの第３組とからなり、前記触媒温度制御手段
は、前記触媒温度推定手段により推定される前記排気浄
化触媒の温度が前記所定温度に満たないとき前記第１組
を選択し、前記所定温度に達したとき前記第２組を選択
し、その後所定時間が経過したとき前記浄化能力低下物
質が完全に除去されたと判定して前記第３組を選択する
ことを特徴とする。

【００２１】これにより、空燃比の組合せには、急速な
昇温の可能な第１組と、昇温した温度を所定温度に保持
可能な第２組と、降温可能な第３組があり、触媒温度推
定手段により推定される触媒温度が所定温度に満たない
ときには第１組が選択されて排気浄化触媒が良好に昇温
させられ、触媒温度が所定温度に達したら第２組が選択
されてその温度が良好に保持され、第２組が選択された
後所定時間が経過したら浄化能力低下物質が完全に除去
されたと判定され第３組が選択されて良好な降温が実施
される。

【００２２】また、請求項１１の発明では、前記触媒温
度推定手段は、前記空燃比組毎にそれぞれ温度変化特性
に対応する固有の演算式を持つ複数の演算モードを備
え、これら複数の演算モードの中から前記空燃比組に応
じた演算モードを選択して前記排気浄化触媒の温度を所
定の周期で演算し、この演算結果に基づいて前記排気浄
化触媒の温度を推定することを特徴とする。

【００２３】これにより、空燃比の組合せに応じてそれ
ぞれ固有の演算式を有する複数の演算モードの中からそ
の空燃比の組合せに応じた演算モードが的確に選択さ
れ、その演算モードで所定の周期でもって演算が実行さ
れて排気浄化触媒の温度が正確に推定される。また、請
求項１２の発明では、前記触媒温度推定手段は、前記内
燃エンジンへの吸入空気量を検出する吸気量検出手段を
備え、前記所定の周期は、前記吸気量検出手段により検
出される吸入空気量に応じて変更されることを特徴とす
る。

【００２４】これにより、演算を行う所定の周期は、燃
焼熱発生量に対応する内燃エンジンへの吸入空気量に応
じて適正に設定され、推定温度は実際の触媒温度の変化
に良好に追従する。また、請求項１３の発明では、前記
触媒温度推定手段は、前記触媒温度変更手段が前記触媒
温度制御手段により選択された空燃比組で温度変更を開
始してから所定の遅れ時間経過後に、その空燃比組に応
じた演算モードで前記排気浄化触媒の温度推定を実施す
ることを特徴とする。

【００２５】これにより、触媒温度制御手段によって選
択された空燃比の組合せで温度変更が開始された後、所
定の遅れ時間が経過したときに、その空燃比組に対応す
る演算モードでの温度推定が実施され始め、推定温度と
実際の触媒温度との整合が図られる。また、請求項１４
の発明では、前記所定の遅れ時間は、前記触媒温度制御
手段により前回選択された空燃比組で前記触媒温度変更
手段が実施した温度変更継続時間に応じてその長さが設
定されることを特徴とする。

【００２６】これにより、所定の遅れ時間は、前回選択
されていた空燃比の組合せのもとで実施された温度変更
の継続時間に応じてより適正にその長さが設定され、さ
らに推定温度と実際の触媒温度との整合が図られる。請
求項１５の発明では、内燃エンジンの排気通路に配設さ
れた排気浄化触媒の温度を検出する内燃エンジンの排気
浄化触媒温度検出装置において、前記内燃エンジンに供
給する混合ガスの空燃比の増減量を検出する空燃比増減
量検出手段と、前記空燃比の増減量に応じて各々決定さ
れる温度変化特性に基づいて前記排気浄化触媒の温度を
推定する触媒温度推定手段とを備えることを特徴とす
る。

【００２７】これにより、排気浄化触媒の温度は、内燃
エンジンに供給する混合ガスの空燃比の増減量が検出さ
れると、この空燃比の増減量に応じて各々決定される温
度変化特性に基づいて良好に推定される。また、請求項
１６の発明では、前記空燃比は複数の異なるモードで制
御されるものであり、前記触媒温度推定手段は、それぞ
れの制御モード毎に演算モードを有し、この演算モード
毎に所定の周期で演算を実施した後、その演算結果に基
づいて前記排気浄化触媒の温度を推定することを特徴と
する。

【００２８】これにより、制御モードに応じてそれぞれ
固有の演算式を有する複数の演算モードの中からその制
御モードに応じた演算モードが的確に選択され、その演
算モードで所定の周期でもって演算が実行されて排気浄
化触媒の温度が正確に推定される。また、請求項１７の
発明では、前記触媒温度推定手段は、前記内燃エンジン
への吸入空気量を検出する吸気量検出手段を備え、前記
所定の周期は、前記吸気量検出手段により検出される吸
入空気量に応じて変更されることを特徴とする。

【００２９】これにより、演算を行う所定の周期は、燃
焼熱発生量に対応する内燃エンジンへの吸入空気量に応
じて適正に設定され、推定温度は実際の触媒温度の変化
に良好に追従する。また、請求項１８の発明では、前記
触媒温度推定手段は、前記空燃比が前記複数の異なるモ
ードのうちいずれか一つのモードで制御され始めてから
所定の遅れ時間経過後に、その制御モードに応じた演算
モードでの演算結果に基づき前記排気浄化触媒の温度推
定を実施することを特徴とする。

【００３０】これにより、空燃比が前記複数の異なるモ
ードうちのいずれか一つのモードで制御され始めてから
所定の遅れ時間が経過し、その制御モードでの温度変化
特性が安定したとき、対応する演算モードでの温度推定
が開始され、推定温度と実際の触媒温度との整合が図ら
れる。また、請求項１９の発明では、前記所定の遅れ時
間は、前回実施された制御モードの空燃比での制御継続
時間に応じてその長さが設定されることを特徴とする。

【００３１】これにより、所定の遅れ時間は、温度変化
特性に影響を与える前回実施された制御モードの空燃比
での制御継続時間に応じてその長さが適正に設定され、
さらに推定温度と実際の触媒温度との整合が図られる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１は、本発明に係る排気浄化触媒装置を備
えた内燃エンジンを示す概略構成図である。同図におい
て、符号１は自動車用エンジン、例えば、Ｖ型６気筒ガ
ソリンエンジン本体であり、燃焼室を始め吸気系や点火
系等がリーン燃焼可能に設計されている。このＶ型６気
筒ガソリンエンジン本体（以下、単にエンジン本体と記
す）１は、片方側（左側）バンク１ａと他方側（右側）
バンク１ｂにそれぞれ気筒が３気筒ずつ配設されてい
る。左側バンク１ａと右側バンク１ｂの各気筒毎に設け
られた吸気ポート２ａ，２ｂには、燃料噴射弁３ａ，３
ｂが取り付けられた吸気マニホールド４を介し、エアク
リーナ５、吸入空気量Ａflを検出するエアフローセンサ
（吸気量検出手段）６、スロットルバルブ７、ＩＳＣ
（アイドルスピードコントロール）バルブ８等を備えた
吸気管９が接続されている。

【００３３】エアフローセンサ６としては、カルマン渦
式エアフローセンサ等が好適に使用され、検出される渦
の発生周波数ＡＦＳ（Hz）に基づいて吸入空気量Ａflが
算出される。ＩＳＣバルブ８は、アイドリング回転数を
制御するためのものであり、図示しないエアコンの作動
等によるエンジン負荷の変動に応じバルブ開度を調節し
て、吸入空気量を変化させ、アイドリング運転を安定さ
せる働きをするものである。

【００３４】また、各気筒の排気ポート１０ａ，１０ｂ
には、排気マニホールド１１ａ，１１ｂを介して、空燃
比Ａ／Ｆを検出するための空燃比センサ（リニアＯ₂ セ
ンサ等）１２の取り付けられた排気管１４が接続され、
この排気管１４には、排気浄化触媒１３を介して、図示
しないマフラーが接続されている。排気浄化触媒１３
は、ＮＯｘ触媒１３ａと三元触媒１３ｂとの２つの触媒
を備えており、ＮＯｘ触媒１３ａの方が三元触媒１３ｂ
よりも上流側に配設されている。ＮＯｘ触媒１３ａは、
酸化雰囲気においてＮＯｘ（窒素酸化物）を吸着させ、
ＨＣ（炭化水素）の存在する還元雰囲気では、ＮＯｘを
Ｎ₂ （窒素）等に還元させる機能を持つものである。Ｎ
Ｏｘ触媒１３ａとしては、例えば、耐熱劣化性を有する
Ｐt とランタン、セリウム等のアルカリ希土類からなる
触媒が使用されている。一方、三元触媒１３ｂは、Ｈ
Ｃ、ＣＯ（一酸化炭素）を酸化させるとともに、ＮＯｘ
を還元する機能をもっており、この三元触媒１３ｂによ
るＮＯｘの還元は、理論空燃比（１４．７）付近での燃
焼時において最大に促進されるようになっている。

【００３５】エンジン本体１には、吸気ポート２ａ，２
ｂから燃焼室１５ａ，１５ｂに供給された空気と燃料と
の混合ガスに着火するための点火プラグ１６ａ，１６ｂ
が各気筒毎に配置されている。また、符号１８は、カム
シャフトと連動するエンコーダからクランク角同期信号
θCRを検出するクランク角センサで、符号１９はスロッ
トルバルブ７の開度θTHを検出するスロットルセンサ、
符号２０は冷却水温ＴW を検出する水温センサ、符号２
１は大気圧Ｐa を検出する大気圧センサ、符号２２は吸
入空気温度Ｔａを検出する吸気温センサである。ここ
に、スロットルセンサ１９は、アイドリング状態である
ことを検出するアイドルＳＷとしての機能も兼ね備えて
いる。

【００３６】尚、エンジン回転速度Ｎｅは、クランク角
センサ１８が検出するクランク角同期信号θCRの発生時
間間隔から演算される。また、体積効率Ｅv は、上記エ
アフローセンサ６により検出された空気流量Ａflと上記
エンジン回転速度Ｎｅ等とから演算され、大気圧センサ
２１が検出する大気圧Ｐa 、吸気温センサ２２が検出す
る吸気温度Ｔａ等によって補正される。

【００３７】各気筒の排気ポート１０ａ，１０ｂと吸気
マニホールド４間には、排気再循環（ＥＧＲ）のための
循環通路２６が接続されており、排気ポート１０ａ，１
０ｂ側から吸気マニホールド４側への排気ガスの循環が
可能となっている。この循環通路２６には、電磁ソレノ
イドに接続されたＥＧＲ弁２７が設けられており、この
ＥＧＲ弁２７が開弁することにより、循環通路２６を介
して排気ガスの一部が吸気マニホールド４に還流されて
燃焼室１５に供給されることになる。このように排気ガ
スが吸気側に再循環されると、燃焼温度が低下すること
になり、これによりＮＯｘ発生量が抑えられる等の効果
を奏する。

【００３８】車室内には、図示しない入出力装置、多数
の制御プログラムを内蔵した記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、計
時手段として機能するタイマカウンタ等を備えたＥＣＵ
（電子制御ユニット）２３が設置されており、エンジン
本体１の空燃比制御、点火時期制御、吸入空気量制御や
後述する排気浄化触媒装置のリフレッシュ制御等を行っ
ている。ＥＣＵ２３の入力側には、車両の走行距離を車
速パルスの積算値等によりカウントする距離メータ２５
や上述した各種センサ類が接続され、これらセンサ類か
らの検出情報が入力される。一方、出力側には、上述の
燃料噴射弁３ａ，３ｂや点火ユニット２４およびＥＧＲ
弁２７の電磁ソレノイド等が接続され、これらに向けて
各種センサ類からの入力情報に基づき演算された最適値
が出力されるようになっている。燃料噴射弁３ａ，３ｂ
は、ＥＣＵ２３からの指令により、パルス状の電流が供
給されて駆動するものであり、その電流のパルス幅によ
って燃料噴射量が決定される。点火ユニット２４は、Ｅ
ＣＵ２３からの指令により、各気筒の点火プラグ１６
ａ，１６ｂに高電圧を出力する。

【００３９】次に、上述のように構成された排気浄化触
媒装置のリフレッシュ制御（触媒温度制御手段）を、図
２乃至図７を参照して説明する。図２乃至図４に示すフ
ローチャートは、ＥＣＵ２３が実行するリフレッシュ制
御手順を示している。このリフレッシュ制御は、ＮＯｘ
触媒１３ａに付着するＮＯｘ以外の付着物（浄化能力低
下物質）、例えば硫黄（Ｓ）やその化合物（ＳＯｘ）等
が所定量に達したと判定されたら、これらの浄化能力低
下物質を除去すべく、エンジン本体１に供給する混合ガ
スの空燃比Ａ／Ｆを気筒毎にリッチ側あるいはリーン側
の所定の値にそれぞれ振り分けてリフレッシュ運転を実
施し（触媒温度変更手段）、これによりＮＯｘ触媒１３
ａに未燃焼ガスを供給してこの未燃焼ガスに含まれる未
燃炭化水素（未燃ＨＣ）と残存酸素（残存Ｏ₂ ）とを燃
焼させ、ＮＯｘ触媒１３ａを所定の高温状態に昇温、保
持しようというものである。

【００４０】先ず、ステップＳ１０では、ＥＣＵ２３
は、浄化能力低下物質の付着量が車両の走行距離Ｄに略
比例して増加することから、距離メータ（走行距離積算
手段）２５によって求めた走行距離Ｄに基づいてＮＯｘ
触媒１３ａに付着堆積している浄化能力低下物質の量を
推定する（付着量推定手段）。次に、ステップＳ１２で
は、浄化能力低下物質が所定量に達したか否かを、ステ
ップＳ１０で演算した走行距離Ｄが所定値Ｄ1 以上であ
るか否かで判別する。この所定値Ｄ1 は、実験等により
適宜値に設定され、浄化能力低下物質の付着量が許容量
を越えない範囲、つまり、浄化能力低下物質の付着によ
って増加するＮＯｘ排出量が法規等の規制値を越えない
範囲内の値（例えば、５０００km）に設定される。判別
結果がＹｅｓ（肯定）の場合には、浄化能力低下物質が
所定量を越えたと判定でき、次にステップＳ１８に進
む。一方、判別結果がＮｏ（否定）で走行距離Ｄが所定
値Ｄ1 （５０００km）に達していない場合には、次にス
テップＳ１４に進む。

【００４１】ステップＳ１４は、制御電源であるバッテ
リが、車両整備の実施等のために一旦外され、再度接続
された直後であるか否かを判別するステップである。こ
の判別は、バッテリが外された際、ＥＣＵ２３のＲＡＭ
（記憶手段）に記憶された走行距離Ｄに基づいて推定さ
れる浄化能力低下物質の付着量の推定値が一旦ゼロ値に
リセットされ、付着量の推定値と実際の付着量との整合
性がとれなくなることを防止すべく実施されるものであ
る。

【００４２】尚、バッテリが外されても、ＥＣＵ２３の
バックアップ機能等により、走行距離Ｄの値あるいは付
着量の推定値が確実に記憶保持されるような場合には、
ステップＳ１４の判別は実施しなくてもよい。このステ
ップＳ１４の判別結果がＮｏ（否定）の場合には、次に
ステップＳ１６を経てステップＳ２０並びに図３のステ
ップＳ５０、ステップＳ５２を実行してステップＳ４８
で空燃比Ａ／Ｆを設定することになるが、これらのステ
ップについては後述する。一方、判別結果がＹｅｓ（肯
定）で、バッテリの再接続直後である場合には、ステッ
プＳ１２の判別結果がＹｅｓ（肯定）の場合と同様にし
て、次にステップＳ１８に進み、リフレッシュ運転を開
始する。

【００４３】ステップＳ１８では、ＥＣＵ２３はリーン
燃焼運転の中止指令を出力し、通常の全気筒リーン空燃
比のリーン燃焼運転を禁止するとともに、空燃比Ａ／Ｆ
を一旦理論空燃比に設定し、燃焼温度をリーン燃焼運転
のときよりも上昇させる。さらに、ＥＧＲ弁２７を閉弁
する指令を出力してＥＧＲ弁２７の開弁を禁止し、ＥＧ
Ｒガスがインテークマニホールド４へ還流せず燃焼温度
が低下しないようにする。

【００４４】次のステップＳ２２では、エンジン本体１
の始動から所定時間ｔ_S （例えば、６００sec ）が経過
しているか否かを判別する。判別結果がＮｏ（否定）の
場合には、ステップＳ５０に進む。ステップＳ５０で
は、後述する昇温運転や保持運転等の運転気筒毎の空燃
比Ａ／Ｆの振り分けを実施せずＮＯｘ触媒１３ａの昇温
を行わないような通常の全気筒同一空燃比運転が実施さ
れるように、後述の空燃比補正値ΔＡ／Ｆを０％に設定
する。

【００４５】ところで、空燃比Ａ／Ｆは、空燃比センサ
１２の検出信号に基づいて常時監視され、その値が目標
空燃比となるよう空燃比フィードバック制御が実施され
ている。この空燃比フィードバック制御では、空燃比フ
ィードバック制御の制御状態の調整を行うフィードバッ
クゲイン（Ｆ／Ｂゲイン）とリーン・リッチ判定レベル
（Ｌ／Ｒレベル）とを設定するようになっている。

【００４６】そこで、次のステップＳ５２では、空燃比
フィードバック制御の制御状態の調整を行うこれらのＦ
／ＢゲインとＬ／Ｒレベルとをそれぞれゲイン１とレベ
ル１とに設定する。Ｆ／Ｂゲインをゲイン１に、またＬ
／Ｒレベルをレベル１に設定した状態では、空燃比セン
サ１２の出力の判定レベルは通常の判定レベルであり、
これにより、空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比（ここでは理論
空燃比）となるように良好に制御される。

【００４７】一方、ステップＳ２２の判別結果がＹｅｓ
（肯定）で、所定時間ｔ_S （６００sec ）が経過したと
判定された場合には、エンジン本体１は充分に暖機され
た状態であり、混合ガスの燃焼状態も安定していると判
定でき、次にステップＳ２４に進む。ステップＳ２４で
は、リフレッシュ運転域、即ち、後述する昇温運転や保
持運転を実施してもエンジン本体１の運転状態を悪化さ
せないような安定した運転域にあるか否かを判別する。
ここでは、例えば、スロットルセンサ１９が兼ねるアイ
ドルＳＷがＯＦＦであってアイドリング状態となってい
ないか否か、エンジン回転速度Ｎｅが所定値Ｎｅ1 （例
えば、１５００rpm ）以上であるか否か等が判別され
る。

【００４８】ステップＳ２４の判別結果がＮｏ（否定）
の場合には、ステップＳ５０を経てステップＳ５２に進
み、上述したように、Ｆ／ＢゲインとＬ／Ｒレベルとを
それぞれゲイン１とレベル１とに設定する。一方、判別
結果がＹｅｓ（肯定）で、アイドルＳＷがＯＦＦで、か
つエンジン回転速度Ｎｅが所定値Ｎｅ1 （１５００rpm
）以上である等、全ての判別条件が成立する場合に
は、安定したリフレッシュ運転域にあると判定でき、次
にステップＳ２６に進みＥＣＵ２３のタイマ（ＴＭ１）
をスタートさせる。これにより、リフレッシュ運転域で
あると判定されてからの経過時間を計時する。

【００４９】次のステップＳ２８では、ステップＳ２６
で計時を開始したＴＭ１の計時時間が所定時間ｔ1 （一
定時間）経過したか否かを判別する。この所定時間ｔ1
は、ステップＳ１８で空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比に設定
した後、燃焼温度を理論空燃比運転実施時の通常の温度
まで上昇させるのに最低限必要な時間（例えば、６０se
c ）に設定されている。判別結果がＮｏ（否定）で未だ
所定時間ｔ1 （６０sec ）が経過していない場合には、
上述のステップＳ５０を経てステップＳ５２に進む。

【００５０】一方、ステップＳ２８の判別結果がＹｅｓ
（肯定）で、所定時間ｔ1 （６０sec ）が経過したと判
定された場合には、ＮＯｘ触媒１３ａの温度が理論空燃
比運転実施時の通常の温度にまで充分に上昇していると
判定でき、次に図３のステップＳ３０に進む。ステップ
Ｓ３０は、ＮＯｘ触媒１３ａの温度ＴCAT を推定するス
テップである。このＮＯｘ触媒１３ａの温度推定では図
４のフローチャートに示すような触媒温度推定のサブル
ーチンを実行する（触媒温度推定手段）。

【００５１】この触媒温度推定では、先ず、ステップＳ
６０においてエンジン本体１が始動直後であるか否かが
判別される。判別結果がＹｅｓ（肯定）でエンジン本体
１が始動直後である場合には、次にステップＳ６２に進
む。このステップＳ６２では、温度推定を行うために触
媒温度に応じてそれぞれ個別に演算式が予め設定されて
いる後述の複数の演算モードの中から降温演算モードを
選択する。この降温演算モードは、上述のステップＳ５
０でΔＡ／Ｆを０％に設定したときの運転（後述の降温
運転）に対応した演算モードであり、温度推定を実施す
るための初期演算モードでもある。

【００５２】一方、ステップＳ６０の判別結果がＮｏ
（否定）のとき、あるいは、ステップＳ６２で演算モー
ドに降温演算モードを設定したときには、次にステップ
Ｓ６４に進む。ステップＳ６４では、温度推定のための
演算を実施するときに必要となる諸変数を読み込む。こ
こでは、カルマン渦式のエアフローセンサ６により検出
され、吸入空気量Ａflに対応した渦の発生周波数ＡＦ
Ｓ、エンジン回転速度Ｎｅ、及びモード切換遅れ時間Ｄ
elay(Ne,Ev) とを読み込む。このモード切換遅れ時間Ｄ
elay(Ne,Ev) は、体積効率Ｅｖ及びエンジン回転速度Ｎ
ｅと体積効率Ｅｖとの関係を示すマップ（図示せず）か
ら求められ、詳細は後述する。

【００５３】次のステップＳ６６では、温度推定のため
の演算を実施する周期（所定の周期）ｔc を設定する。
演算周期ｔc は、ＮＯｘ触媒１３ａの温度上昇速度に応
じて変化させており、温度上昇速度が速いときには演算
周期ｔc を短くして頻繁に演算を実行するようにし、温
度上昇速度が遅いときには長くするようにしている。こ
こでは、燃焼温度が吸入空気量Ａfl、即ち渦の発生周波
数ＡＦＳに略比例して増加することから、温度上昇速度
に対応する演算周期ｔc は、ステップＳ６４で読み込ん
だエアフローセンサ６からの渦の発生周波数ＡＦＳに応
じ、実験等により予め設定されたマップ（図示せず）か
ら求められる。

【００５４】尚、この演算周期ｔc を設定するマップ
は、現時点が後述のモード切換遅れ時間Ｄelay(Ne,Ev)
内かモード切換遅れ時間Ｄelay(Ne,Ev) 経過後かで区別
するよう２種類設けられており、モード切換遅れ時間Ｄ
elay(Ne,Ev) 内である場合に使用されるマップによれ
ば、演算周期ｔc は発生周波数ＡＦＳにかかわらず短い
一定値Ｔc1（例えば、２５０msec）となる。一方、モー
ド切換遅れ時間Ｄelay(Ne,Ev) を経過した後に使用され
るマップによれば、演算周期ｔc は発生周波数ＡＦＳの
変化に応じて異なった値をとる。例えば、渦の発生周波
数ＡＦＳが０Hzで燃焼室１５ａ，１５ｂに混合ガスがほ
とんど吸入されないような場合には、演算周期ｔc は値
ｔc2（例えば、３sec ）と長くなり、発生周波数ＡＦＳ
が値ｆA1（例えば、５０Hz）の場合には、値ｔc3（例え
ば、２．５sec ）となり、発生周波数ＡＦＳがｆA2（例
えば、１００Hz）の場合には、上記のモード切換遅れ時
間Ｄelay(Ne,Ev) 内にあるときと同様の短い値ｔc1（例
えば、２５０msec）となる。

【００５５】次のステップＳ６８では、温度推定を実施
するにあたり推定基準となる温度、即ち触媒ベース温度
Ｔ0 を推定する。この触媒ベース温度Ｔ0 は、理論空燃
比で、かつＥＧＲガスの還流が中止された状態での通常
の運転時に得られる触媒温度に対応した温度であり、予
め実験等によりエンジン回転速度Ｎｅと体積効率Ｅｖと
に基づいて設定されたマップ（図示せず）から推定され
る（Ｔ0 ＝Ｔ0(Ne,Ev)）。

【００５６】触媒ベース温度Ｔ0 が推定されたら、次の
ステップＳ７０において、モード切換遅れ時間Ｄelay(N
e,Ev) が経過したか否かを判別する。このリフレッシュ
運転では、後述するように、ＮＯｘ触媒１３ａの温度Ｔ
CATに応じて各気筒毎の空燃比Ａ／Ｆの振り分けの組合
せ（以下、空燃比組という）の異なる３種類の運転（制
御モード）、つまり昇温運転、保持運転、降温運転を選
択的に実施する。そして、このような運転の選択が実施
されるのに伴い、ＮＯｘ触媒１３ａの温度変化特性も異
なることから、ＮＯｘ触媒１３ａの温度推定のための演
算モード、即ち温度変化特性に基づく演算式も各運転に
応じて選択的に切換えるようになっている。

【００５７】しかしながら、ＮＯｘ触媒１３ａの実際の
温度ＴREALは、推定による触媒温度ＴCAT がその切換え
閾値となる後述の所定温度Ｔ1 にまで達してからも、暫
くの間は前回の空燃比組での燃焼によってＮＯｘ触媒１
３ａが加熱されるために、その温度が急に変化すること
はない。従って、前回の空燃比組での燃焼が行われてい
る間は演算モードをそのまま前回の空燃比組に対応する
演算モードに暫時保持する必要がある。そこで、このよ
うなモード切換遅れ時間Ｄelay(Ne,Ev) （所定の遅れ時
間）を設けて適正な温度推定ができるようにしている。

【００５８】このモード切換遅れ時間Ｄelay(Ne,Ev)
は、上述したように、燃焼温度にかかわるエンジン回転
速度Ｎｅと体積効率Ｅｖとに基づいて予め実験等により
設定されたマップから求められ、ステップＳ６４におい
て読み込まれるものであるが、ここでは、さらに、前回
の空燃比組での運転継続時間（温度変更継続時間、制御
継続時間）に応じてその長さが補正される。

【００５９】ステップＳ７０の判別結果がＮｏ（否定）
で、空燃比組が切り換わってから未だモード切換遅れ時
間Ｄelay(Ne,Ev) が経過していないと判定された場合に
は、次にステップＳ８０に進む。このステップＳ８０
は、最終的に温度ＴCAT を推定するステップであるが、
ここでは前回設定された現在の演算モードのままに後述
の各演算式から温度ＴCAT を演算し推定する。一方、ス
テップＳ７０の判別結果がＹｅｓ（肯定）でモード切換
遅れ時間Ｄelay(Ne,Ev) が経過したと判定された場合に
は、次にステップＳ７２に進む。

【００６０】ステップＳ７２では、現在の空燃比組、即
ち現在の運転が上述の３種類の運転のいずれであるかを
判別する。後述するように、昇温運転は全気筒の内半数
ずつの気筒の空燃比Ａ／Ｆをリッチ側とリーン側にそれ
ぞれ空燃比補正値ΔＡ／Ｆが値Ｘ1 （例えば、２０％）
となるように補正した空燃比組で実施され、保持運転は
それぞれ空燃比補正値ΔＡ／Ｆが予め設定されたマップ
値に基づく値Ｘmap となるように補正した空燃比組で実
施され、降温運転は補正値ΔＡ／Ｆが０％、つまり空燃
比が全気筒に関して同一となる空燃比組で実施されるこ
とから、現在の空燃比組は、これらの３種類の空燃比補
正値ΔＡ／Ｆの大きさに基づいて判別される。

【００６１】ステップＳ７２の判別の結果、エンジン本
体１の始動直後のように、空燃比補正値ΔＡ／Ｆが０％
で降温運転の場合には、次にステップＳ７４に進む。ス
テップＳ７４乃至ステップＳ７８は、演算モードを選択
設定するステップであり、このステップＳ７４では、演
算モードを降温演算モードに設定する。そして、ステッ
プＳ８０において、降温演算モードに対応する演算を行
い、触媒温度ＴCAT を推定する。

【００６２】この降温演算モードでは、触媒温度ＴCAT
は次式(A1)によって演算され推定される。 ＴCAT(I)＝ＲK(I)×ＴCAT(I-1)＋（１−ＲK(I)）×Ｔ0(I) …(A1) ここに、ＴCAT(I)は今回の演算によって求まるＮＯｘ触
媒１３ａの温度、ＴCAT(I-1)は前回の演算によって求め
られたＮＯｘ触媒１３ａの温度、ＲK(I)は今回のフィル
タリング定数、Ｔ0(I)は今回の触媒ベース温度である。
尚、ＲK(I)及びＴ0(I)はそれぞれ次式(A2)、(A3)によっ
て演算される。

【００６３】 ＲK(I)＝ＲKK1 ×ＲK(I-1) …(A2) Ｔ0(I)＝ＲKK2 ×Ｔ0(I-1)＋（１−ＲKK2 ）×Ｔ0(Ne,Ev) …(A3) ここに、ＲKK1 は２重フィルタリング定数（例えば、値
０．９９９８）であり、ＲK(I-1)は前回のフィルタリン
グ定数、また、ＲKK2 は触媒ベース温度補正用フィルタ
リング定数（例えば、値０．９９８０）であり、Ｔ0(I-
1)は前回の触媒ベース温度、Ｔ0(Ne,Ev)は上述のステッ
プＳ６８で求めた触媒ベース温度の初期値、即ちマップ
値である。

【００６４】このように、ＲK(I)やＴ0(I)はフィルタリ
ング定数ＲKK1 やＲKK2 を用いて演算の実施毎に更新さ
れるようになっているが、これは、実験結果に基づき実
施されるものである。これにより、推定した触媒温度Ｔ
CAT を実際の触媒温度ＴREALに極めて近づけることが可
能になる。そして、現在の触媒温度ＴCAT(I)と触媒ベー
ス温度Ｔ0(I)との差、即ち現在の昇温量ｄＴCAT(I)が次
式(A4)から算出される。

【００６５】ｄＴCAT(I)＝ＴCAT(I)−Ｔ0(I) …(A4) 以上のようにして演算される降温演算モードにおいて
は、温度ＴCAT(I)は次第に低下し、その温度は触媒ベー
ス温度Ｔ0(I)に収束する。一方、ステップＳ７２の判別
の結果、空燃比補正値ΔＡ／Ｆが値Ｘ1 （２０％）で昇
温運転である場合には、次にステップＳ７６に進む。こ
の補正値ΔＡ／Ｆが値Ｘ1 （２０％）で昇温運転である
場合とは、後述するように、ＮＯｘ触媒１３ａの温度Ｔ
CAT が所定値Ｔ1 （例えば、６５０℃）に未だ達してい
ないときに選択される空燃比組の場合である。

【００６６】ステップＳ７６では、演算モードを昇温演
算モードに設定する。そして、ステップＳ８０におい
て、昇温演算モードに対応する演算を行い、触媒温度Ｔ
CAT を推定する。この昇温演算モードでは、先ず、昇温
量ｄＴCAT(I)を次式(A5)から求め、触媒ベース温度Ｔ0
(I)にこの昇温量ｄＴCAT(I)を加算して現在の触媒温度
ＴCAT(I)を求める。

【００６７】 ｄＴCAT(I)＝ＲK(I)×ＴCAT(I-1)＋（１−ＲK(I)）×Ｔ20(I) …(A5) ここに、ＲK(I)、ＴCAT(I-1)は上述した通りであり、Ｔ
20(I) は空燃比Ａ／Ｆの補正値ΔＡ／Ｆを値Ｘ1 （２０
％）に設定したときにマップ（図示せず）から求まる触
媒昇温量Ｔ20（Ｔ20＝Ｔ20(Ne,Ev) ）に基づいて得られ
る最終的な昇温量、即ち上記補正量ΔＡ／Ｆを値Ｘ1
（２０％）に設定して昇温を行ったときに最終的に収束
する温度とΔＡ／Ｆが０％であるときの温度との差であ
る。

【００６８】このＴ20(I) は次式(A6)によって演算され
る。 Ｔ20(I) ＝ＲKK3 ×Ｔ20(I-1) ＋（１−ＲKK3 ）×Ｔ20(Ne,Ev) …(A6) ここに、ＲKK3 は空燃比補正値ΔＡ／Ｆを値Ｘ1 （２０
％）に設定したときの触媒昇温量補正用フィルタリング
定数（例えば、値０．９９８０）であり、Ｔ20(I-1) は
前回の触媒昇温量、Ｔ20(Ne,Ev) は上述のＴ0(Ne,Ev)と
同様にして予め設定されたマップ（図示せず）から求め
た触媒昇温量の初期値である。

【００６９】このように、昇温演算モードにおいても、
フィルタリング定数ＲKK3 を用い、演算の実施毎にＴ20
(I) を更新するようになっているが、これは、実験結果
に基づくものであり、これにより、降温演算モードのと
きと同様に推定温度を実際値に極めて近づけることが可
能になる。そして、現在の触媒温度ＴCAT(I)は、上述の
ようにして求めた現在の昇温量ｄＴCAT(I)と触媒ベース
温度Ｔ0(I)との和として次式(A7)から算出される。

【００７０】ＴCAT(I)＝ｄＴCAT(I)＋Ｔ0(I) …(A7) 以上のようにして演算される昇温演算モードにおいて
は、温度ＴCAT(I)は上昇することになる。また、ステッ
プＳ７２の判別の結果、空燃比補正値ΔＡ／Ｆがマップ
に基づく値Ｘmap で保持運転が実施されている場合に
は、次にステップＳ７８に進む。補正値ΔＡ／Ｆが値Ｘ
map で保持運転が実施されるのは、後述するように、Ｎ
Ｏｘ触媒１３ａの温度ＴCAT が所定値Ｔ1 （６５０℃）
以上となったときである。

【００７１】ステップＳ７８では、演算モードを保持演
算モードに設定する。そして、ステップＳ８０におい
て、保持演算モードに対応する演算を行い、触媒温度Ｔ
CAT を推定する。この保持演算モードでは、先ず、現在
の触媒温度ＴCAT(I)を次式(A8)から求める。

【００７２】 ＴCAT(I)＝ＲK(I)×ＴCAT(I-1)＋（１−ＲK(I)）×max[Ｔ1,Ｔ0(I)] …(A8) ここに、ＲK(I)、ＴCAT(I-1)は上述した通りであり、ma
x[Ｔ1,Ｔ0(I)] は、所定値Ｔ1 （６５０℃）あるいは現
在のベース温度Ｔ0(I)のいずれか大きい方を選択するこ
とを示しており、通常は所定値Ｔ1 （６５０℃）であ
る。このＴ0(I)は上述した式(A3)から算出される。

【００７３】そして、現在の触媒温度ＴCAT(I)と触媒ベ
ース温度Ｔ0(I)との差、即ち現在の昇温量ｄＴCAT(I)が
次式(A9)から算出される。 ｄＴCAT(I)＝ＴCAT(I)−Ｔ0(I) …(A9) 以上のような演算が実施される保持演算モードにおいて
は、温度ＴCAT(I)は所定値Ｔ1 （６５０℃）近傍に保持
されることになる。

【００７４】触媒温度推定のサブルーチンの実行により
触媒温度ＴCAT の推定を実施したら、図３のリフレッシ
ュ制御ルーチンに戻る。図３のステップＳ３０では、上
記のように推定したＮＯｘ触媒１３ａの温度ＴCAT がＮ
Ｏｘ触媒１３ａから浄化能力低下物質を燃焼除去するの
に充分な所定温度Ｔ1 （６５０℃）に達したか否かを判
別する。判別結果がＮｏ（否定）で温度ＴCAT が所定温
度Ｔ1 （６５０℃）にまで達していない場合には、次に
ステップＳ３４に進む。

【００７５】ステップＳ３４以降は昇温運転を実施する
ステップであり、ステップＳ３４では、昇温運転を実施
するための空燃比組（第１組）に対応した空燃比補正値
ΔＡ／Ｆを設定する。ここでは、エンジン本体１の一部
の気筒に供給する混合ガスと残余の気筒のそれぞれに供
給する混合ガスの目標平均空燃比（目標ＡＶＡＦ）から
の偏差、つまり空燃比補正値ΔＡ／Ｆを値Ｘ1 （例え
ば、２０％）に設定する。この昇温運転では目標ＡＶＡ
Ｆが理論空燃比（値１４．７）とされることから、この
空燃比補正値ΔＡ／Ｆは、この理論空燃比を中心として
リッチ側とリーン側にそれぞれ＋Ｘ1 （＋２０％）、−
Ｘ1 （−２０％）だけ振られることになる。

【００７６】ところで、未燃ＨＣと残存Ｏ₂ とを含む排
気ガスは、空燃比センサ１２の検出信号に基づいてその
空燃比Ａ／Ｆ、つまり、実際に一部の気筒に供給される
リーン空燃比ＬＡＦと残余の気筒に供給されるリッチ空
燃比ＲＡＦとの平均空燃比（ＡＶＡＦ）が常時監視さ
れ、このＡＶＡＦが目標ＡＶＡＦとなるように空燃比フ
ィードバック制御が実施される。しかしながら、ステッ
プＳ４６では、前述した空燃比フィードバック制御の制
御状態の調整を行うＦ／ＢゲインとＬ／Ｒレベルとをそ
れぞれゲイン２とレベル２とし、空燃比センサ１２の出
力の判定レベルを故意に変化させ、目標ＡＶＡＦ（理論
空燃比）にかかわらず、フィードバック制御時のＡＶＡ
Ｆを多少リッチ側に振るようにする。これにより、未燃
ＨＣの量が燃焼に必要な未燃Ｏ₂ に対して多少多くな
り、ＮＯｘ触媒１３ａ内での燃焼が確実に実施される。

【００７７】そして、ステップＳ４８において、リッチ
燃焼運転側のリッチ空燃比ＲＡＦとリーン燃焼運転側の
リーン空燃比ＬＡＦとをそれぞれ次式(B1)から算出した
空燃比Ａ／Ｆとし、これに基づいて、ＥＣＵ２３は、対
応する気筒の燃料噴射弁３ａ，３ｂ等を制御し、空気量
一定のもとに燃料噴射弁３ａ，３ｂからの燃料量を増減
させる。

【００７８】 Ａ／Ｆ＝目標ＡＶＡＦ×（１±ΔＡ／Ｆ） …(B1) このようにして、エンジン本体１の一部の気筒について
は補正値ΔＡ／Ｆだけ空燃比を大きくしたリーン燃焼運
転を実施し、残余の気筒については補正値ΔＡ／Ｆだけ
空燃比を小さくしたリッチ燃焼運転を実施すると、空燃
比の異なる運転を略同時に実施することになる。従っ
て、エンジン本体１から排出される排気ガス中には、リ
ーン燃焼運転を実施する気筒から排出された残存Ｏ₂ と
リッチ燃焼運転を実施する気筒から排出された未燃ＨＣ
とが混在することになる。

【００７９】そして、これらの残存Ｏ₂ と未燃ＨＣは、
排気管１４を介してＮＯｘ触媒１３ａに供給されること
になり、このとき、ＮＯｘ触媒１３ａが排気ガスの熱に
よって加熱状態にあることから、未燃ＨＣは残存Ｏ₂ の
存在によりＮＯｘ触媒１３ａ内で燃焼しＮＯｘ触媒１３
ａの温度を上昇させることになる。ここでは、空燃比補
正値ΔＡ／Ｆが比較的大きな値Ｘ1 （２０％）に設定さ
れることから、未燃ＨＣと残存Ｏ₂ の量が共に多く、Ｎ
Ｏｘ触媒１３ａは急激に昇温する。

【００８０】ところで、リーン燃焼運転では燃料供給量
が少ないことからエンジン出力が小さくなり、一方、リ
ッチ燃焼運転では燃料供給量が充分であることから高出
力を発生する。そこで、リーン燃焼運転を実施する気筒
とリッチ燃焼運転を実施する気筒とをエンジン本体１の
運転状態の安定性を考慮して選択するようにしている。

【００８１】図６にはＶ型６気筒ガソリンエンジン本体
１の気筒配列を示してあるが、本実施例のＶ型６気筒ガ
ソリンエンジン本体１では、点火が一つ置きに実施され
る左側バンク１ａの３気筒（＃１、＃３、＃５気筒）に
ついては、空燃比Ａ／Ｆが高く空気量の多いリーン燃焼
運転となるように空燃比補正値ΔＡ／Ｆを＋Ｘ1 （＋２
０％）だけ補正し、一方、＃１、＃３、＃５気筒の点火
間で一つ置きに点火が行われる右側バンク１ｂの３気筒
（＃２、＃４、＃６気筒）については、空燃比Ａ／Ｆが
低く燃料の多いリッチ燃焼運転となるように空燃比補正
値ΔＡ／Ｆを−Ｘ1 （−２０％）だけ補正している。こ
れにより、リーン燃焼運転とリッチ燃焼運転とが交互に
バランスよく実施され、運転フィーリングの悪化が防止
される。

【００８２】また、本実施例とは異なる直列６気筒エン
ジンのようなエンジン本体１’の場合には、図７の気筒
配列図に示すように、気筒の点火順序は通常＃１−＃５
−＃３−＃６−＃２−＃４あるいは＃１−＃４−＃２−
＃６−＃３−＃５の順であることから、この場合には、
一つ置きに点火される＃１，＃２，＃３の３気筒につい
てリーン燃焼運転を実施し、他の＃４，＃５，＃６の３
気筒についてリッチ燃焼運転を実施するように制御す
る。

【００８３】空燃比Ａ／Ｆを設定したら、次のステップ
Ｓ４９において点火時期を補正する（点火時期補正手
段）。リーン燃焼運転時には、点火時期を進角させて燃
焼を早めると燃焼効率を向上させることができるため、
ここでは、リーン燃焼運転を行う気筒について、空燃比
に応じ予め設定した角度だけ点火時期を進角させる。具
体的には、次式(B2)により点火時期の進角量を算出して
補正を行う。

【００８４】 Ｌ点火時期＝Ｏ／Ｌ点火時期−ｋ×（ＬＡＦ−Ｏ／Ｌ目標ＡＦ） …(B2) ここに、Ｌ点火時期はリーン燃焼運転の点火時期を、ま
たＯ／Ｌ点火時期は通常のリーン燃焼運転時の点火時期
を、ＬＡＦは上記のように求めたリーン空燃比を、Ｏ／
Ｌ目標ＡＦは通常のリーン燃焼運転時の目標空燃比を示
しており、ｋは実験等により求められた比例定数であ
る。

【００８５】尚、空燃比補正、点火時期補正を行う際に
は、これらの補正を急激に行うとエンジン本体１の運転
状態に変動が生じる虞があるため、徐々に補正値に近づ
けるよう実施することが望ましい。以上のようにして、
昇温運転が実施されると、ＮＯｘ触媒１３ａは急速に昇
温され、前述のステップＳ３０で推定されるＮＯｘ触媒
１３ａの温度ＴCAT は、ＮＯｘ触媒１３ａに付着した浄
化能力低下物質が燃焼除去されるのに充分な所定温度Ｔ
1 （６５０℃）にまで達することになる。

【００８６】そして、当該ルーチンが繰り返し実行さ
れ、ステップＳ３２での温度判別の判別結果がＹｅｓ
（肯定）となり、温度ＴCAT が所定温度Ｔ1 （６５０
℃）以上になったときには、次にステップＳ３８に進
む。ステップＳ３８以降では、ＮＯｘ触媒１３ａの温度
ＴCAT を所定温度Ｔ1 （６５０℃）に保持する保持運転
を実施する。

【００８７】先ず、ステップＳ３８では、保持運転を実
施するための空燃比組（第２組）に対応した空燃比補正
値ΔＡ／Ｆを設定する。ここでは、エンジン本体１の一
部の気筒（左側バンク１ａの３気筒）に供給する混合ガ
スと残余の気筒（右側バンク１ｂの３気筒）に供給する
混合ガスの目標ＡＶＡＦに対するそれぞれの空燃比補正
値ΔＡ／Ｆを値Ｘmap （マップ値（％））とする。この
値Ｘmap は実験等によりエンジン回転速度Ｎｅと体積効
率Ｅｖとに応じて予めマップで設定されており、ここで
は、空燃比補正値ΔＡ／Ｆはこのマップに基づいて設定
される。

【００８８】ステップＳ４０では、ステップＳ３０の判
別結果がＹｅｓ（肯定）となり保持運転が開始されてか
らの経過時間を計時するため、ＥＣＵ２３のタイマ（Ｔ
Ｍ２）をスタートさせる。そして、ステップＳ４２にお
いて、ＴＭ２で計時した時間が所定時間ｔ2 経過したか
否かを判別する。この所定時間ｔ2 は、浄化能力低下物
質を除去するのに充分な時間（例えば、３０sec)に設定
されている。判別結果がＮｏ（否定）で未だ所定時間ｔ
2 （３０sec)が経過していない場合には、次にステップ
Ｓ４６に進み、上述したように、Ｆ／Ｂゲインをゲイン
２に、また、Ｌ／Ｒレベルをレベル２に設定する。そし
て、ステップＳ４８において、Ｘmap である空燃比補正
値ΔＡ／Ｆに応じたリーン燃焼運転側とリッチ燃焼運転
側のそれぞれの空燃比Ａ／Ｆを前述した式(B1)から算出
する。但し、この保持運転では、式(B1)中の目標ＡＶＡ
Ｆは、もともと理論空燃比よりも僅かにリッチ側の値
（例えば、１４．５）に設定されており、排気ガス中に
含まれる未燃ＨＣの量は残存Ｏ₂ に対して多くなってい
る。

【００８９】このようにして、ＮＯｘ触媒１３ａを所定
温度Ｔ1 （６５０℃）に保持することにより、ＮＯｘ触
媒１３ａに付着した浄化能力低下物質は充分に燃焼除去
される。そして、ＡＶＡＦをリッチ空燃比側に振ること
で、燃焼に使用されず余剰となる未燃ＨＣがＮＯｘ触媒
１３ａから解離した浄化能力低下物質と好適に反応する
こととなり、浄化能力低下物質は再びＮＯｘ触媒１３ａ
に付着することなく良好に放出される。また、この未燃
ＨＣはＮＯｘを還元することから、ＮＯｘ触媒１３ａに
吸着されているＮＯｘをも同時に除去する。

【００９０】空燃比Ａ／Ｆを設定したら、次のステップ
Ｓ４９において、昇温運転のときと同様にして、前述し
た式(B2)に基づきリーン燃焼運転側の点火時期を進角さ
せる。そして、当該ルーチンが繰り返し実行され、ステ
ップＳ４２の判別結果がＹｅｓ（肯定）で所定時間ｔ2
（３０sec)が経過したと判定された場合には、次にステ
ップＳ４４に進む。

【００９１】ステップＳ４４では、ステップＳ１０で積
算し、値Ｄ1 （５０００km）となっている走行距離Ｄを
値０にリセットする。このように走行距離Ｄをリセット
することにより、この直後にステップＳ４６乃至ステッ
プＳ４９を一旦実行するものの、次回ステップＳ１０を
経てステップＳ１２が実行されたときには、そのステッ
プＳ１２の判別結果はＮｏ（否定）となり、この場合に
は、次にステップＳ１４に進むことになる。

【００９２】ステップＳ１４では、前述したように、バ
ッテリを接続した直後であるか否かが判別されるが、こ
こでは、バッテリは接続状態であり、走行距離Ｄが単に
所定値Ｄ1 に達していない状態であることから、判別結
果はＮｏ（否定）であり、次にステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６では、前述したタイマＴＭ１及びＴＭ２
のカウント値をゼロにリセットし、ステップＳ２０に進
む。

【００９３】このステップＳ２０では、前述したステッ
プＳ１８で実施したリーン燃焼運転中止の指令を解除す
るとともに、ＥＧＲ弁２７閉弁の指令を解除して弁が自
由に開閉できるようにし、通常のリーン燃焼運転が好適
に実施できるようにする。リーン燃焼運転中止解除とＥ
ＧＲ弁閉弁解除を実施したら、次に図３のステップＳ５
０に進む。

【００９４】ステップＳ５０では、昇温運転あるいは保
持運転時においてそれぞれ値Ｘ1 、Ｘmap としていた空
燃比補正値ΔＡ／Ｆを０％とした空燃比組（第３組）で
降温運転を実施する。これにより、気筒毎の空燃比Ａ／
Ｆの偏りがなくなり、全ての気筒に対して通常通り同一
の空燃比Ａ／Ｆの混合ガスが供給されることになる。次
のステップＳ５２では、前述したように、Ｆ／Ｂゲイン
をゲイン１に設定し、Ｌ／Ｒレベルをレベル１に設定す
る。これにより、空燃比センサ１２の出力の判定レベル
は通常のレベルとなり、空燃比フィードバック制御では
空燃比Ａ／Ｆが所定の目標空燃比（所定のリーン空燃比
または理論空燃比）となるように制御される。

【００９５】以上のようにして、一連のリフレッシュ制
御が終了することになるが、このように、ＮＯｘ触媒１
３ａの温度ＴCAT に基づく適正なリフレッシュ運転が実
施されると、ＮＯｘ触媒１３ａに付着していた硫黄
（Ｓ）や硫黄化合物（ＳＯｘ）等の浄化能力低下物質は
略完全に除去され、ＮＯｘ触媒１３ａは再びＮＯｘを良
好に吸着できるようになる。

【００９６】ところで、このリフレッシュ制御における
ＮＯｘ触媒１３ａの推定温度ＴCATは、実際の触媒温度
ＴREALに極めて近いことが実験により確認されている。
図５は、推定温度ＴCAT 、温度検知器等で検出される実
際の触媒温度ＴREAL、平均空燃比（ＡＶＡＦ）、空燃比
補正値ΔＡ／Ｆ及び温度推定のための演算モードの時間
変化を示したグラフである。

【００９７】同図に示すように、リフレッシュ運転が開
始されると、平均空燃比（ＡＶＡＦ）がリーン空燃比か
ら理論空燃比に変化し（ステップＳ１８）、理論空燃比
運転のもとにＮＯｘ触媒１３ａが少なくとも所定時間ｔ
1 （６０sec ）に亘り昇温させられる（ステップＳ２
８）。この間、推定温度ＴCAT （実線）は、予め設定さ
れたマップ値に基づく触媒ベース温度Ｔ0 で略一定に保
たれる。一方、実際の触媒温度ＴREAL（一点鎖線）は、
所定時間ｔ1 （６０sec ）経過後に、触媒ベース温度Ｔ
0 にまで良好に達することになる。

【００９８】所定時間ｔ1 （６０sec ）が経過したら、
破線で示される空燃比補正値ΔＡ／Ｆを所定値Ｘ1 （２
０％）として昇温運転が開始される（ステップＳ３４
等）。このとき、Ｆ／Ｂゲイン、Ｌ／Ｒレベルがそれぞ
れゲイン２とレベル２とされ、目標平均空燃比（目標Ａ
ＶＡＦ）が理論空燃比よりも低い値（例えば、１４．
５）に設定される。この昇温運転が開始されると、二点
鎖線で示されるように、モード切換遅れ時間Ｄelay(Ne,
Ev) の遅れの後に演算モードが昇温演算モードに切り換
えられ、演算された推定温度ＴCAT は実際の触媒温度Ｔ
REALに沿うようにして上昇する。

【００９９】そして、推定温度ＴCAT が所定温度Ｔ1
（６５０℃）に達すると空燃比補正値ΔＡ／Ｆを所定値
Ｘmap （マップ値）として保持運転が開始される（ステ
ップＳ３８等）。このとき、推定温度ＴCAT は保持演算
モードで演算されることになり、推定温度ＴCAT は実際
の触媒温度ＴREALに等しく所定温度Ｔ1 （６５０℃）に
保持される。

【０１００】その後、所定時間ｔ2 （３０sec ）が経過
すると（ステップＳ４２）、保持運転は終了して空燃比
補正値ΔＡ／Ｆは０％で降温運転となる。そして、ＮＯ
ｘ触媒１３ａの温度は低下し始め、降温演算モードで演
算される推定温度ＴCAT は実際の触媒温度ＴREALに追従
して良好に低下する。以上、詳細に説明したように、当
該リフレッシュ制御では、温度検知器等により実際の触
媒温度を測定することなく、空燃比補正値ΔＡ／Ｆに応
じたＮＯｘ触媒１３ａの温度変化特性に基づいて極めて
正確にＮＯｘ触媒１３ａの温度ＴCATを推定し温度制御
を実施することができる。これにより、リフレッシュ運
転を良好かつ適正に行うことができ、ＮＯｘ触媒１３ａ
に付着した硫黄（Ｓ）や硫黄化合物（ＳＯｘ）等の浄化
能力低下物質を略完全かつ確実に除去することができ
る。

【０１０１】尚、上記実施例では、エンジン本体１は、
Ｖ型６気筒エンジンとしたが、気筒数やエンジン形式
（例えば、水平対向式等）による制限はなく、いかなる
気筒数のものでも、また、いかなるエンジン形式のもの
でも適用可能である。

【０１０２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
請求項１の排気浄化触媒装置によれば、内燃エンジンの
排気通路に排気浄化触媒を配設し、この排気浄化触媒
に、理論空燃比より大きな空燃比でのリーン燃焼運転時
に排気ガス中の窒素酸化物を吸着させ、吸着させた窒素
酸化物を理論空燃比以下の空燃比でのリッチ燃焼運転時
に還元することで窒素酸化物の排出量を低減するととも
に、排気浄化触媒を昇温させて排気浄化触媒に付着する
窒素酸化物以外の浄化能力低下物質を除去し窒素酸化物
の排気浄化触媒への吸着を維持する内燃エンジンの排気
浄化触媒装置において、内燃エンジンに供給する混合ガ
スの空燃比を気筒毎に変化させることにより排気浄化触
媒の温度変更を実施する触媒温度変更手段と、気筒毎の
空燃比の増減量に応じて各々決定される温度変化特性か
ら排気浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、
触媒温度推定手段により推定される温度に基づき触媒温
度変更手段が実施する温度変更を制御する触媒温度制御
手段とを備えるようにしたので、内燃エンジンに供給す
る混合ガスの空燃比を気筒毎に変化させることで変更さ
れる排気浄化触媒の温度を正確に推定することができ
る。そして、その推定される温度に応じて排気浄化触媒
の温度変更を極めて適正に制御でき、高温に保持制御さ
れた状態で排気浄化触媒に付着した浄化能力低下物質を
良好に除去できる。

【０１０３】また、請求項２の排気浄化触媒装置によれ
ば、触媒温度制御手段は、排気浄化触媒に付着した浄化
能力低下物質の付着量を推定する付着量推定手段を有
し、この付着量推定手段により排気浄化触媒に付着した
浄化能力低下物質の付着量が所定量に達したと推定され
たとき、排気浄化触媒の温度変更を開始するようにした
ので、排気浄化触媒に付着した浄化能力低下物質の付着
量を推定によって正確に求めることができ、この推定さ
れた浄化能力低下物質の付着量が所定量に達したときに
は、排気浄化触媒の温度変更を良好に開始できる。

【０１０４】また、請求項３の排気浄化触媒装置によれ
ば、付着量推定手段は、車両の走行距離積算手段を有
し、この走行距離積算手段によって求められる走行距離
の積算値が所定値となったとき、浄化能力低下物質の付
着量が所定量に達したと推定するようにしたので、浄化
能力低下物質の付着量を走行距離の積算値によって容易
に推定することができる。

【０１０５】また、請求項４の排気浄化触媒装置によれ
ば、触媒温度制御手段は、付着量推定手段により浄化能
力低下物質の付着量が所定値に達したと推定されてから
一定時間に亘り内燃エンジンの全ての気筒の空燃比を一
旦理論空燃比に保持した後、触媒温度変更手段による排
気浄化触媒の温度変更を開始させるようにしたので、付
着量推定手段により浄化能力低下物質の付着量が所定値
に達したと推定された後、一定時間に亘り内燃エンジン
の全ての気筒の空燃比を一旦理論空燃比に保持すること
で、排気浄化触媒を温度推定の基準となる温度にまで加
熱でき、推定温度と実際の触媒温度との整合を図ること
ができる。

【０１０６】また、請求項５の排気浄化触媒装置によれ
ば、付着量推定手段は、推定した付着量を記憶する記憶
手段を備え、この記憶手段は電源に常時接続され、電源
との接続が断たれない限り付着量を記憶保持し、触媒温
度制御手段は、記憶手段と電源との接続が断たれた後、
再び記憶手段に電源が接続されたときには、推定した浄
化能力低下物質の付着量に拘わらず触媒温度変更手段に
より一旦内燃エンジンに供給する混合ガスの空燃比を気
筒毎に変化させて排気浄化触媒の温度変更を実施するよ
うにしたので、バッテリ等の電源が取り外された後電源
を再接続したときには、付着した浄化能力低下物質を排
気浄化触媒から完全に除去でき、付着量推定手段によっ
て推定される付着量の記憶値と実際の浄化能力低下物質
の付着量との整合を図ることができる。また、請求項６
の排気浄化触媒装置によれば、触媒温度変更手段は、内
燃エンジンの一部の気筒の空燃比を理論空燃比より大き
い値に制御してリーン燃焼運転を実施し、残余の気筒の
空燃比を理論空燃比より小さい値に制御してリッチ燃焼
運転を実施して排気浄化触媒の温度変更を行うようにし
たので、内燃エンジンの一部の気筒をリーン燃焼運転と
し、残余の気筒をリッチ燃焼運転とすることで、残存酸
素と未燃炭化水素とを排気浄化触媒に略同時に供給する
ことができ、排気浄化触媒内でこれらが燃焼して発生し
た燃焼熱によって排気浄化触媒の温度変更を良好かつ容
易に実施することができる。

【０１０７】また、請求項７の排気浄化触媒装置によれ
ば、内燃エンジンはＶ型エンジンであり、一部の気筒
は、Ｖ型エンジンの片方のバンク側の気筒であり、残余
の気筒は、他方のバンク側の気筒であるようにしたの
で、リッチ燃焼運転とリーン燃焼運転とをバランスよく
交互に実施でき、エンジンの出力変動を小さく抑えるこ
とができる。

【０１０８】また、請求項８の排気浄化触媒装置によれ
ば、触媒温度変更手段は内燃エンジンの点火時期補正手
段を含み、この点火時期補正手段は、リーン燃焼運転中
にある一部の気筒の点火時期を進角させるようにしたの
で、リーン燃焼運転が実施される一部の気筒の点火時期
を進角させて良好なエンジン出力を得ることができる。

【０１０９】また、請求項９の排気浄化触媒装置によれ
ば、触媒温度変更手段は、気筒毎に増減される空燃比の
増減量に応じて空燃比の組合せが各々設定された複数の
空燃比組を有し、触媒温度制御手段は、これら複数の空
燃比組の中から触媒温度推定手段により推定される触媒
温度に応じた空燃比組を選択して排気浄化触媒の温度変
更を行うようにしたので、触媒の温度変更実施時には、
予め設定された複数の空燃比の組合せの中から触媒温度
推定手段により推定される触媒温度に応じた適切な組合
せを選択して適正な温度変更制御を実施できる。

【０１１０】また、請求項１０の排気浄化触媒装置によ
れば、複数の空燃比組は、排気浄化触媒の急速な昇温を
行う空燃比の組合せの第１組と、昇温した排気浄化触媒
の温度を所定温度に保持する空燃比の組合せの第２組
と、降温を行う空燃比の組合せの第３組とからなり、触
媒温度制御手段は、触媒温度推定手段により推定される
排気浄化触媒の温度が所定温度に満たないとき第１組を
選択し、所定温度に達したとき第２組を選択し、その後
所定時間が経過したとき浄化能力低下物質が完全に除去
されたと判定して第３組を選択するようにしたので、触
媒温度推定手段により推定される触媒温度が所定温度に
満たないときには排気浄化触媒を良好に昇温でき、触媒
温度が所定温度に達したときにはその温度を良好に保持
でき、その後所定時間が経過したときには排気浄化触媒
を良好に降温させることができる。

【０１１１】また、請求項１１の排気浄化触媒装置によ
れば、触媒温度推定手段は、空燃比組毎にそれぞれその
温度変化特性に対応する固有の演算式を持つ複数の演算
モードを備え、これら複数の演算モードの中から空燃比
組に応じた演算モードを選択して排気浄化触媒の温度を
所定の周期で演算し、この演算結果に基づいて排気浄化
触媒の温度を推定するようにしたので、空燃比の組合せ
に応じた演算モードを的確に選択して所定の周期でその
温度変化特性固有の演算を行うことができ、排気浄化触
媒の温度を正確に推定することができる。

【０１１２】また、請求項１２の排気浄化触媒装置によ
れば、触媒温度推定手段は、内燃エンジンへの吸入空気
量を検出する吸気量検出手段を備え、所定の周期は、吸
気量検出手段により検出される吸入空気量に応じて変更
されるようにしたので、演算を行う所定の周期を燃焼熱
発生量に対応する吸入空気量に応じて設定することで、
排気浄化触媒の推定温度を実際の触媒温度の変化に良好
に追従させることができる。

【０１１３】また、請求項１３の排気浄化触媒装置によ
れば、触媒温度推定手段は、触媒温度変更手段が触媒温
度制御手段により選択された空燃比組で温度変更を開始
してから所定の遅れ時間経過後に、その空燃比組に応じ
た演算モードで排気浄化触媒の温度推定を実施するよう
にしたので、選択された空燃比の組合せで温度変更が開
始されてから所定の遅れ時間経過後の温度変化特性が安
定したときにその空燃比組に対応する演算モードでの温
度推定を開始するようにでき、推定温度と実際の触媒温
度との整合を図ることができる。

【０１１４】また、請求項１４の排気浄化触媒装置によ
れば、所定の遅れ時間は、触媒温度制御手段により前回
選択された空燃比組で触媒温度変更手段が実施した温度
変更継続時間に応じてその長さが設定されるようにした
ので、温度変化特性に影響する前回選択されていた空燃
比の組合せでの温度変更の継続時間に応じてより適正に
所定の遅れ時間の長さを設定でき、さらに良好に推定温
度と実際の触媒温度との整合を図ることができる。

【０１１５】請求項１５の排気浄化触媒温度検出装置に
よれば、内燃エンジンの排気通路に配設された排気浄化
触媒の温度を検出する内燃エンジンの排気浄化触媒温度
検出装置において、内燃エンジンに供給する混合ガスの
空燃比の増減量を検出する空燃比増減量検出手段と、空
燃比の増減量に応じて各々決定される温度変化特性に基
づいて排気浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定手段
とを備えるようにしたので、内燃エンジンに供給する混
合ガスの空燃比の増減量を検出し、この空燃比の増減量
に対応する温度変化特性に従って排気浄化触媒の温度を
容易かつ良好に推定できる。

【０１１６】また、請求項１６の排気浄化触媒温度検出
装置によれば、空燃比は複数の異なるモードで制御され
るものであり、触媒温度推定手段は、それぞれの制御モ
ード毎に演算モードを有し、この演算モード毎に所定の
周期で演算を実施した後、その演算結果に基づいて排気
浄化触媒の温度を推定するようにしたので、制御モード
に応じた演算モード毎に演算した演算結果に基づいて排
気浄化触媒の温度を正確に推定することができる。

【０１１７】また、請求項１７の排気浄化触媒温度検出
装置によれば、触媒温度推定手段は、内燃エンジンへの
吸入空気量を検出する吸気量検出手段を備え、所定の周
期は、吸気量検出手段により検出される吸入空気量に応
じて変更されるようにしたので、演算を行う所定の周期
を適正に設定でき、推定温度を実際の触媒温度の変化に
良好に追従させることができる。

【０１１８】また、請求項１８の排気浄化触媒温度検出
装置によれば、触媒温度推定手段は、空燃比が複数の異
なるモードのうちいずれか一つのモードで制御され始め
てから所定の遅れ時間経過後に、その制御モードに応じ
た演算モードで演算した演算結果に基づき排気浄化触媒
の温度推定を実施するようにしたので、空燃比がいずれ
かの制御モードで制御され始めてから所定の遅れ時間が
経過して温度変化特性が安定したときに、その制御モー
ドに対応する演算モードでの温度推定を開始するように
でき、推定温度と実際の触媒温度との整合を図ることが
できる。

【０１１９】また、請求項１９の排気浄化触媒温度検出
装置によれば、所定の遅れ時間は、前回実施された制御
モードの空燃比での制御継続時間に応じてその長さが設
定されるようにしたので、所定の遅れ時間は、温度変化
特性を左右する前回実施された制御モードの空燃比での
制御継続時間に応じてその長さを適正に設定でき、さら
に推定温度と実際の触媒温度との整合を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が適用される排気浄化触媒装
置を備えた内燃エンジンの概略構成図である。

【図２】図１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）が実行する
リフレッシュ制御ルーチンのフローチャートの一部であ
る。

【図３】図２のフローチャートに続くリフレッシュ制御
ルーチンのフローチャートの残部である。

【図４】図３のフローチャートに示す触媒温度推定のサ
ブルーチンのフローチャートである。

【図５】図２及び図３のリフレッシュ制御ルーチンの実
行に基づく、推定温度ＴCAT 、実際の触媒温度ＴREAL、
平均空燃比（ＡＶＡＦ）、空燃比補正値ΔＡ／Ｆ及び温
度推定のための演算モードの時間変化を示したグラフで
ある。

【図６】図１に示すＶ型６気筒エンジンの気筒配列を示
す概略図である。

【図７】直列６気筒エンジンの気筒配列を示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１ エンジン本体 １ａ 片方側（左側）バンク １ｂ 他方側（右側）バンク ３ａ 燃料噴射弁 ３ｂ 燃料噴射弁 ６ エアフローセンサ １２ 空燃比センサ １３ 排気浄化触媒 １３ａ ＮＯｘ触媒 １３ｂ 三元触媒 １６ａ 点火プラグ １６ｂ 点火プラグ ２４ 点火ユニット １８ クランク角センサ ２３ 電子制御ユニット（ＥＣＵ） ２５ 距離メータ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢ Ｒ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ Ｃ 41/14 ３１０ Ｄ 45/00 ３６８ Ｃ Ｆ０２Ｐ 5/15

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃エンジンの排気通路に排気浄化触媒
   を配設し、この排気浄化触媒に、理論空燃比より大きな
   空燃比でのリーン燃焼運転時に排気ガス中の窒素酸化物
   を吸着させ、吸着させた窒素酸化物を理論空燃比以下の
   空燃比でのリッチ燃焼運転時に還元することで窒素酸化
   物の排出量を低減するとともに、前記排気浄化触媒を昇
   温させて前記排気浄化触媒に付着する前記窒素酸化物以
   外の浄化能力低下物質を除去し前記窒素酸化物の前記排
   気浄化触媒への吸着を維持する内燃エンジンの排気浄化
   触媒装置において、 前記内燃エンジンに供給する混合ガスの空燃比を気筒毎
   に増減させることにより前記排気浄化触媒の温度変更を
   実施する触媒温度変更手段と、 前記気筒毎の空燃比の増減量に応じて各々決定される温
   度変化特性から前記排気浄化触媒の温度を推定する触媒
   温度推定手段と、 前記触媒温度推定手段により推定される温度に基づき前
   記触媒温度変更手段が実施する温度変更を制御する触媒
   温度制御手段と、を備えることを特徴とする内燃エンジ
   ンの排気浄化触媒装置。
2. 【請求項２】 前記触媒温度制御手段は、前記排気浄化
   触媒に付着した前記浄化能力低下物質の付着量を推定す
   る付着量推定手段を有し、この付着量推定手段により前
   記排気浄化触媒に付着した浄化能力低下物質の付着量が
   所定量に達したと推定されたとき、前記排気浄化触媒の
   温度変更を開始することを特徴とする、請求項１記載の
   内燃エンジンの排気浄化触媒装置。
3. 【請求項３】 前記付着量推定手段は、車両の走行距離
   積算手段を有し、この走行距離積算手段によって求めら
   れる走行距離の積算値が所定値となったとき、浄化能力
   低下物質の付着量が前記所定量に達したと推定すること
   を特徴とする、請求項２記載の内燃エンジンの排気浄化
   触媒装置。
4. 【請求項４】 前記触媒温度制御手段は、前記付着量推
   定手段により前記浄化能力低下物質の付着量が所定値に
   達したと推定されてから一定時間に亘り前記内燃エンジ
   ンの全ての気筒の空燃比を一旦理論空燃比に保持した
   後、前記触媒温度変更手段による前記排気浄化触媒の温
   度変更を開始させることを特徴とする、請求項２または
   ３記載の内燃エンジンの排気浄化触媒装置。
5. 【請求項５】 前記付着量推定手段は、推定した付着量
   を記憶する記憶手段を備え、この記憶手段は電源に常時
   接続され、前記電源との接続が断たれない限り前記付着
   量を記憶保持し、前記触媒温度制御手段は、前記記憶手
   段と電源との接続が断たれた後、再び前記記憶手段に電
   源が接続されたときには、推定した前記浄化能力低下物
   質の付着量に拘わらず前記触媒温度変更手段により一旦
   前記内燃エンジンに供給する混合ガスの空燃比を気筒毎
   に変化させて前記排気浄化触媒の温度変更を実施するこ
   とを特徴とする、請求項２乃至４のいずれか記載の内燃
   エンジンの排気浄化触媒装置。
6. 【請求項６】 前記触媒温度変更手段は、前記内燃エン
   ジンの一部の気筒の空燃比を理論空燃比より大きい値に
   制御してリーン燃焼運転を実施し、残余の気筒の空燃比
   を理論空燃比より小さい値に制御してリッチ燃焼運転を
   実施して前記排気浄化触媒の温度変更を行うことを特徴
   とする、請求項１乃至５のいずれか記載の内燃エンジン
   の排気浄化触媒装置。
7. 【請求項７】 前記内燃エンジンはＶ型エンジンであ
   り、前記一部の気筒は、前記Ｖ型エンジンの片方のバン
   ク側の気筒であり、前記残余の気筒は、他方のバンク側
   の気筒であることを特徴とする、請求項６記載の内燃エ
   ンジンの排気浄化触媒装置。
8. 【請求項８】 前記触媒温度変更手段は前記内燃エンジ
   ンの点火時期補正手段を含み、この点火時期補正手段
   は、リーン燃焼運転中にある前記一部の気筒の点火時期
   を進角させることを特徴とする、請求項６または７記載
   の内燃エンジンの排気浄化触媒装置。
9. 【請求項９】 前記触媒温度変更手段は、前記気筒毎に
   増減される空燃比の増減量に応じて空燃比の組合せが各
   々設定された複数の空燃比組を有し、前記触媒温度制御
   手段は、これら複数の空燃比組の中から前記触媒温度推
   定手段により推定される触媒温度に応じた空燃比組を選
   択して前記排気浄化触媒の温度変更を行うことを特徴と
   する、請求項１乃至８のいずれか記載の内燃エンジンの
   排気浄化触媒装置。
10. 【請求項１０】 前記複数の空燃比組は、前記排気浄化
    触媒の急速な昇温を行う空燃比の組合せの第１組と、前
    記昇温した排気浄化触媒の温度を所定温度に保持する空
    燃比の組合せの第２組と、降温を行う空燃比の組合せの
    第３組とからなり、前記触媒温度制御手段は、前記触媒
    温度推定手段により推定される前記排気浄化触媒の温度
    が前記所定温度に満たないとき前記第１組を選択し、前
    記所定温度に達したとき前記第２組を選択し、その後所
    定時間が経過したとき前記浄化能力低下物質が完全に除
    去されたと判定して前記第３組を選択することを特徴と
    する、請求項９記載の内燃エンジンの排気浄化触媒装
    置。
11. 【請求項１１】 前記触媒温度推定手段は、前記空燃比
    組毎にそれぞれ温度変化特性に対応する固有の演算式を
    持つ複数の演算モードを備え、これら複数の演算モード
    の中から前記空燃比組に応じた演算モードを選択して前
    記排気浄化触媒の温度を所定の周期で演算し、この演算
    結果に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定すること
    を特徴とする、請求項９または１０記載の内燃エンジン
    の排気浄化触媒装置。
12. 【請求項１２】 前記触媒温度推定手段は、前記内燃エ
    ンジンへの吸入空気量を検出する吸気量検出手段を備
    え、前記所定の周期は、前記吸気量検出手段により検出
    される吸入空気量に応じて変更されることを特徴とす
    る、請求項１１記載の内燃エンジンの排気浄化触媒装
    置。
13. 【請求項１３】 前記触媒温度推定手段は、前記触媒温
    度変更手段が前記触媒温度制御手段により選択された空
    燃比組で温度変更を開始してから所定の遅れ時間経過後
    に、その空燃比組に応じた演算モードで前記排気浄化触
    媒の温度推定を実施することを特徴とする、請求項９乃
    至１２のいずれか記載の内燃エンジンの排気浄化触媒装
    置。
14. 【請求項１４】 前記所定の遅れ時間は、前記触媒温度
    制御手段により前回選択された空燃比組で前記触媒温度
    変更手段が実施した温度変更継続時間に応じてその長さ
    が設定されることを特徴とする、請求項１３記載の内燃
    エンジンの排気浄化触媒装置。
15. 【請求項１５】 内燃エンジンの排気通路に配設された
    排気浄化触媒の温度を検出する内燃エンジンの排気浄化
    触媒温度検出装置において、 前記内燃エンジンに供給する混合ガスの空燃比の増減量
    を検出する空燃比増減量検出手段と、 前記空燃比の増減量に応じて各々決定される温度変化特
    性に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定する触媒温
    度推定手段と、を備えることを特徴とする内燃エンジン
    の排気浄化触媒温度検出装置。
16. 【請求項１６】 前記空燃比は複数の異なるモードで制
    御されるものであり、前記触媒温度推定手段は、それぞ
    れの制御モード毎に演算モードを有し、この演算モード
    毎に所定の周期で演算を実施した後、その演算結果に基
    づいて前記排気浄化触媒の温度を推定することを特徴と
    する、請求項１５記載の内燃エンジンの排気浄化触媒温
    度検出装置。
17. 【請求項１７】 前記触媒温度推定手段は、前記内燃エ
    ンジンへの吸入空気量を検出する吸気量検出手段を備
    え、前記所定の周期は、前記吸気量検出手段により検出
    される吸入空気量に応じて変更されることを特徴とす
    る、請求項１６記載の内燃エンジンの排気浄化触媒温度
    検出装置。
18. 【請求項１８】 前記触媒温度推定手段は、前記空燃比
    が前記複数の異なるモードのうちいずれか一つのモード
    で制御され始めてから所定の遅れ時間経過後に、その制
    御モードに応じた演算モードでの演算結果に基づき前記
    排気浄化触媒の温度推定を実施することを特徴とする、
    請求項１６または１７記載の内燃エンジンの排気浄化触
    媒温度検出装置。
19. 【請求項１９】 前記所定の遅れ時間は、前回実施され
    た制御モードの空燃比での制御継続時間に応じてその長
    さが設定されることを特徴とする、請求項１８記載の内
    燃エンジンの排気浄化触媒温度検出装置。