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JP2000352307A - エンジン排気浄化装置 - Google Patents

エンジン排気浄化装置

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Publication number
JP2000352307A
JP2000352307A JP11163440A JP16344099A JP2000352307A JP 2000352307 A JP2000352307 A JP 2000352307A JP 11163440 A JP11163440 A JP 11163440A JP 16344099 A JP16344099 A JP 16344099A JP 2000352307 A JP2000352307 A JP 2000352307A
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JP
Japan
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fuel ratio
air
nox
exhaust gas
rich
Prior art date
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Pending
Application number
JP11163440A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeru Kawamoto
茂 川本
Yutaka Takaku
豊 高久
Toshio Ishii
俊夫 石井
Yoshihisa Fujii
義久 藤井
Shinji Nakagawa
慎二 中川
Minoru Osuga
大須賀　　稔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP11163440A priority Critical patent/JP2000352307A/ja
Priority to DE10027738A priority patent/DE10027738A1/de
Priority to US09/592,677 priority patent/US6357224B1/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
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Abstract

(57)【要約】 【課題】筒内噴射エンジン等のリーン燃焼状態を有する
排気ガス浄化のためのＮＯｘ捕捉剤を有する触媒の劣化
度を診断する方法を具備した空燃比制御方法を提供す
る。 【解決手段】空燃比変化手段によって一時的に排気ガス
の空燃比を理論空燃比またはリッチに変化させたときの
前記特定成分検出手段の検出結果に応じて、ＮＯｘ捕捉
剤に捕捉されたＮＯｘの放出が完了したことを判定する
ＮＯｘ放出完了判定手段と、ＮＯｘの浄化に要する時間
を検出するＮＯｘ放出完了時間検出手段とから構成し
て、ＮＯｘ放出完了時間検出手段によって検出された時
間ＴＤと、予め設定された所定値ＴＴＤとの比較結果に
基づいて、前記空燃比変化手段の制御パラメータを変更
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気浄
化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの燃費を向上させるために理論
空燃比（約１４.７ 、以下ストイキと記す）よりも空気
を過多（以下リーンと記す）にして、燃料をリーン燃焼
させるいわゆるリーンバーン技術が広く用いられてきて
いる。
【０００３】例えば、吸気管部の吸気ポート付近で燃料
を噴射する方式(ポート噴射)で空燃比２０〜２５程度の
リーン燃焼を実現するものや、筒内に直接燃料を噴射す
る方式(筒内噴射)で層状混合気を形成して空燃比４０〜
５０といった極めてリーンな燃焼を実現させるものも広
まりつつある。これらの技術では、リーンな燃焼、すな
わち吸入空気量を増やすことによって、ポンピング損失
や熱損失を少なくして燃費の向上を実現できる。
【０００４】しかし、ストイキでの燃焼の場合には三元
触媒によって排気ガス中のＨＣ，ＣＯとＮＯｘを同時に
酸化還元して浄化できるが、リーン燃焼では排気ガスが
酸素過剰状態のためＮＯｘの還元が困難である。このた
め、排気ガスの空燃比がリーンであるとき排気ガスのＮ
Ｏｘを捕捉し、空燃比がリッチ(燃料過多)であるときＮ
Ｏｘを放出するＮＯｘ捕捉剤を排気通路内に配置し、排
気ガスの空燃比を所定の周期でリーンから理論空燃比ま
たはリッチに一時的に変化させてＮＯｘ捕捉剤に捕捉さ
れたＮＯｘを放出し還元させるようにしたエンジンの排
気浄化装置が知られている。
【０００５】このような排気浄化装置においては、捕捉
されたＮＯｘ量に見合うだけの期間だけ空燃比を理論空
燃比またはリッチにすることが燃費，排出ガス中のＨＣ
等の特定成分を低減する意味で望ましい。空燃比を理論
空燃比またはリッチとしたときにＮＯｘの放出完了を判
断する技術として第2692380 号特許が提案されている。
空燃比をリーンから理論空燃比またはリッチに切り換え
た後、ＮＯｘ吸収剤下流に装着された空燃比センサによ
って検出された空燃比がリーンからリッチに切り換わっ
た時にＮＯｘの放出が完了したと判断するようにしてい
る。このことは、ＮＯｘ吸収剤の上流の空燃比が理論空
燃比またはリッチになっても、ＮＯｘ吸収剤に吸収され
たＮＯｘが放出，還元されるまでの間は、上流から流入
した排気ガス中のＨＣやＣＯがＮＯｘの還元に消費され
るためにＮＯｘ吸収剤下流に装着された空燃比センサに
よって検出される空燃比は若干リーンとなり、ＮＯｘ吸
収剤に捕捉されたＮＯｘの放出および還元が完了した後
に同空燃比センサによって検出される空燃比がリッチと
なることに基づいている。
【０００６】しかしながら、ＮＯｘ吸収剤下流に装着さ
れた空燃比センサの出力がリーンからリッチに切り換わ
るタイミングは、ＮＯｘ吸収剤に捕捉されたＮＯｘの量
が同じであってもＮＯｘ吸収剤上流の空燃比の影響を受
ける。例えば、ＮＯｘ吸収剤に吸収されたＮＯｘの量が
多い場合でも、ＮＯｘ吸収剤に吸収されたＮＯｘを放出
し還元させるために排気ガスの空燃比をリーンから理論
空燃比またはリッチに一時的に変化させる時の空燃比を
リッチにし過ぎると、ＮＯｘ吸収剤に吸収されたＮＯｘ
の放出，還元速度を超えてＮＯｘ吸収剤上流からＨＣや
ＣＯが流入してしまうため、消費されなかった分のＨ
Ｃ，ＣＯが下流側に流れていってしまう。このため、Ｎ
Ｏｘ吸収剤下流に装着された空燃比センサによって検出
される空燃比は直ちにリッチを示すようになり、ＮＯｘ
吸収剤の性能を診断することが困難になる。このような
事態を防ぐためには、ＮＯｘ吸収剤上流の空燃比を所定
の値にする必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、現実には上述
のＮＯｘ吸収剤上流の空燃比は、フィードバック制御に
よらない制御であるため、目標値からずれる場合が多
い。このため、リーンから理論空燃比またはリッチに一
時的に変化させる際の空燃比を一定にしてＮＯｘ吸収剤
の性能を正確に診断することは困難である。そこで、Ｎ
Ｏｘ触媒を診断する際には、ＮＯｘの放出および還元が
終了するまでの時間を所定値になるように、リーンから
リッチに空燃比を切り換える際の空燃比などの制御パラ
メータをフィードバック制御する方法が望まれる。
【０００８】また、ＮＯｘ触媒の診断を速やかに行うた
めには、ＮＯｘ吸収剤に吸収されたＮＯｘの放出が完了
するための時間と比較する際に用いるしきい値が一定に
なるように、エンジンの運転状態に基づいてリッチスパ
イク制御時の空燃比などのパラメータを決定する方法が
望まれる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のエンジン排気浄化装置は、排気通路内に
配置され排気ガスの空燃比がリーンであるとき排気ガス
のＮＯｘを吸着又は吸収など捕捉し、空燃比が理論空燃
比またはリッチであるときＮＯｘを放出するＮＯｘ捕捉
剤と、排気ガスの空燃比を所定の周期でリーンから理論
空燃比またはリッチに一時的に変化させる空燃比変化手
段と、前記ＮＯｘ捕捉剤の下流における排気ガス中の特
定成分を検出する特定成分検出手段と、前記空燃比変化
手段によって一時的に排気ガスの空燃比を理論空燃比ま
たはリッチに変化させたときの前記特定成分検出手段の
検出結果に基づいて、前記ＮＯｘ捕捉剤に捕捉されたNO
xの放出が完了したことを判定するＮＯｘ放出完了判定
手段と、ＮＯｘの浄化に要する時間を検出するＮＯｘ放
出完了時間検出手段とを有し、ＮＯｘ放出完了時間検出
手段によって検出された時間（ＴＤ）と、予め設定され
た所定値（ＴＴＤ）との比較結果に基づいて、前記空燃
比変化手段の制御パラメータを変更することを特徴とす
る。
【００１０】また、本発明のエンジン排気浄化装置は、
排気通路内に配置され排気ガスの空燃比がリーンである
とき排気ガスのＮＯｘを吸着又は吸収など捕捉し、空燃
比が理論空燃比またはリッチであるときＮＯｘを放出す
るＮＯｘ捕捉剤と、排気ガスの空燃比を所定の周期でリ
ーンから理論空燃比またはリッチに一時的に変化させる
空燃比変化手段と、前記ＮＯｘ捕捉剤の下流における排
気ガス中の特定成分を検出する特定成分検出手段と、前
記空燃比変化手段によって一時的に排気ガスの空燃比を
理論空燃比またはリッチに変化させたときの前記特定成
分検出手段の検出結果に応じて、前記ＮＯｘ捕捉剤に捕
捉されたＮＯｘの放出が完了したことを判定するＮＯｘ
放出完了判定手段と、ＮＯｘの浄化に要する時間を検出
するNOx放出完了時間検出手段とを有するエンジン排気
浄化装置において、ＮＯｘ放出完了時間検出手段によっ
て検出された時間（ＴＤ）と、予め設定された所定時間
（ＴＴＤ）との比較結果に基づいて、ＮＯｘ捕捉剤の性
能を判定するＮＯｘ捕捉剤性能判定手段を有し、前記空
燃比変化手段の制御パラメータを、エンジンの運転状態
を示すパラメータに基づいて、予め設定することを特徴
とする。
【００１１】また、本発明のエンジン排気浄化装置は、
前記検出時間ＴＤと所定値ＴＴＤの比較結果に基づい
て、前記空燃比変化手段の制御パラメータを変更する際
に、ＴＤとＴＴＤの差が小さくなるようにすることを特
徴とする。
【００１２】また、本発明のエンジン排気浄化装置は、
所定時間ＴＴＤが運転状態によらず、一定の値になるよ
うに、前記空燃比変化手段の制御パラメータを設定する
ことを特徴とする。
【００１３】また、本発明のエンジン排気浄化装置は、
前記空燃比変化手段の制御パラメータとして、一時的に
理論空燃比またはリッチに変化させる際の空燃比、空燃
比を一時的にリーンから理論空燃比またはリッチに変化
させる周期、空燃比を一時的に理論空燃比またはリッチ
に変化させる期間の少なくとも一つを可変とすることを
特徴とする。
【００１４】また、本発明のエンジン排気浄化装置は、
前記特定成分検出手段によって検出される検出値が、所
定値より小さくなる時間を、前記ＮＯｘ放出完了時間と
して定めることを特徴とする。
【００１５】また、本発明のエンジン排気浄化装置は、
前記特定成分検出手段によって検出される検出値が、第
一の所定値より小さく、かつ第二の所定値より大きくな
る時間を、前記ＮＯｘ放出完了時間として定めることを
特徴とする。
【００１６】また、本発明のエンジン排気浄化装置は、
前記空燃比変化手段の制御パラメータの値に基づいて前
記ＮＯｘ捕捉剤の劣化度を検出することを特徴とする。
【００１７】また、本発明のエンジン排気浄化装置は、
検出された前記ＮＯｘ捕捉剤の劣化度が所定値以上にて
前記ＮＯｘ捕捉剤の劣化を表すコードを記憶する記憶手
段または警告を発生する警報発生手段のいずれか又は双
方を有することを特徴とする。
【００１８】また、本発明のエンジン排気浄化装置は、
検出された前記ＮＯｘ捕捉剤の劣化度に応じてリーン運
転を制限することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。
【００２０】図１は本発明の一実施例に係わるエンジン
の空燃比制御装置の構成図である。なお、本実施例は筒
内噴射方式の例である。エンジン１の吸気系２３には、
エアクリーナ２，吸入空気量を検出するエアフローセン
サ３，吸入空気量を調整するスロットル弁４，スロット
ル弁駆動手段５およびスロットル開度センサ５ａ，スワ
ール制御弁６，スワール制御弁駆動手段７および吸気弁
８を備えている。スワール制御弁６はそれぞれの気筒に
対して吸気弁８の直前に設けられており、一体的に作動
するように構成されている。エンジン１の燃焼室９に
は、燃料を直接燃焼室９内に噴射する燃料噴射弁１０，
点火プラグ１１，筒内圧センサ１２を備えている。エン
ジン１の排気系２３には排気弁１３，第１の空燃比セン
サ１４，ＮＯｘ捕捉剤１５，第２の空燃比センサ２５を
備えている。さらにエンジン１のクランク軸に取り付け
られたセンシングプレート１６とその突起部を検出する
ことにより回転速度やクランク角度を検出するクランク
角センサ１７，アクセルペダル１８の踏み込み量を検出
するアクセルセンサ１９とを備えている。
【００２１】それぞれセンサの検出値は電子制御回路
（以下、ＥＣＵと記す）２０に入力され、ＥＣＵ２０は
アクセル踏み込み量，吸入空気量，回転速度，クランク
角度，筒内圧，スロットル開度等を検出または計算す
る。そして、その結果に基づいてエンジン１に供給する
燃料の量とタイミングとを計算し燃料噴射弁１０に駆動
パルスを出力したり、スロットル弁４開度を計算し絞り
弁駆動手段５に制御信号を出力したり、点火時期等を計
算し点火プラグ１１に点火信号を出力したりする。さら
に、例えば、ＮＯｘ捕捉剤１５が劣化したと判定した場
合に、運転者に警告するための警告灯２６への信号を出
力する。
【００２２】燃料は、図示しない燃料タンクから燃料ポ
ンプで圧送され燃圧レギュレータにて所定の圧力（５〜
１５ＭＰａ程度）に保持され、燃料噴射弁１０に供給さ
れる。ＥＣＵ２０により出力される駆動パルスにより所
定のタイミングに所定量が燃焼室９に直接噴射される。
エンジン１の運転モードとしては、ストイキ運転，均質
リーン運転と成層リーン運転等がある。均質リーン運転
時には、吸気行程で燃料を噴射して空気との混合を行い
均質な混合気を燃焼させる。成層リーン運転時には、圧
縮行程で燃料を噴射して混合気中に層状に燃料を分布さ
せ、点火プラグ１１近傍に燃料を集める(濃い混合気と
する)ようにしている。
【００２３】スロットル弁４にて調整された吸入空気
は、吸気弁８を通って燃焼室内に流入する。この際、ス
ワール制御弁６によってスワール強度が制御される。通
常、成層リーン運転時や均質リーン運転時にはスワール
強度を高く、それ以外ではスワール強度を低くするよう
に設定されている。特に成層運転時には、前述の燃料噴
射タイミングとスワールによる空気流動およびピストン
２１の上面に設けたキャビティ２２の形状により、燃料
を燃焼室９全体に広げることなく、点火プラグ１１の近
傍に集めている。
【００２４】燃料と吸入空気との混合気は点火プラグ９
にて点火され燃焼する。燃焼後の排気ガスは排気弁１３
を通って排気系２４に排出される。排気ガスは排気系２
４に配置されたＮＯｘ捕捉剤１５に流入する。
【００２５】第１の空燃比センサ１４は、ＮＯｘ捕捉剤
１５上流部の排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力
し、その出力から実際の空燃比を検出することができ
る。第１の空燃比センサ１４にて検出した実空燃比に基
づいて、目標空燃比となるように供給する混合気の空燃
比をフィードバック制御している。
【００２６】第２の空燃比センサ２４は、ＮＯｘ捕捉剤
１５下流部の排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力
し、その出力から実際の空燃比を検出することができ
る。第２の空燃比センサ２４にて検出した実空燃比に基
づいてＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉されたＮＯｘ量を判定す
る。
【００２７】本実施例では、第２の空燃比センサ２４と
して図２に示すように空燃比がストイキ近辺において急
変し、２値的な値を出力するいわゆるＯ2 センサを用い
ているが、これに限定するものではない。例えば、排気
ガス中の酸素濃度に基づき空燃比に応じてほぼリニアな
出力を発生するいわゆる広域空燃比センサであってもよ
い。
【００２８】なお、排気系２４から吸気系２３には図示
しない通路およびＥＧＲバルブが設けられている。特に
成層運転時には、ＮＯｘの発生を抑えるためと、燃焼速
度を抑えるために多量のＥＧＲを導入している。
【００２９】図３にＥＣＵ２０の構成を示す。前述のエ
アフローセンサ３，スロットル弁開度センサ５ａ，筒内
圧センサ１２，第１の空燃比センサ１４，第２の空燃比
センサ２５，クランク角センサ１７の信号３ｓ，５ｓ，
１２ｓ，１４ｓ，２５ｓ，１７ｓおよび図示しない気筒
判別センサ２７の信号が入力回路３１に入力される。Ｃ
ＰＵ３０はＲＯＭ３７に記憶されたプログラムや定数に
基づいて、これらの入力信号を入出力ポート３２を介し
て読み込み、演算処理を行う。
【００３０】さらに、演算処理の結果としてＣＰＵ３０
から、点火時期，インジェクタ駆動パルス幅およびタイ
ミング，スロットル弁開度指令，スワール制御弁開度指
令が入出力ポート３２を介して点火出力回路３３，燃料
噴射弁駆動回路３４，スロットル弁駆動回路３５，スワ
ール制御弁駆動回路３６に出力され、点火，燃料噴射，
スロットル弁開度制御，スワール制御弁開度制御が実行
される。さらに、例えばＮＯｘ捕捉剤１５が劣化したと
判定した場合には、警告灯駆動回路３７によって警告灯
２５を点灯する。ＲＡＭ３８は、入力信号の値や演算結
果等の記憶に用いられる。
【００３１】ＲＯＭ３７に記憶されたプログラムや定数
に基づいて、エンジン１の回転速度，負荷等に応じて成
層／均質リーン運転とストイキ運転等とが実行される。
ストイキ運転においては、第１の空燃比センサ１４によ
って検出された実空燃比に基づき、空燃比がストイキと
なるようにフィードバック制御がなされる。リーン運転
時には、ＮＯｘ捕捉剤１５にＮＯｘが捕捉される。ＮＯ
ｘ捕捉量が所定量になると（所定の周期で）空燃比がス
トイキまたはリッチの酸素濃度の低い状態に切り替えら
れ、ＮＯｘ捕捉剤１５に吸着又は吸収等捕捉されたＮＯ
ｘが放出され、排気ガス中のＨＣやＣＯによって還元さ
れる。なお、本実施例の筒内噴射方式エンジンの場合に
は、空燃比をストイキまたはリッチに切り替えるとき
に、主にスロットル弁駆動手段５によってスロットル弁
６を閉方向に作動させて空燃比を変更しているが、この
ような方法に限定するものではない。
【００３２】ＮＯｘ捕捉剤１５は、リーン時のＮＯｘ捕
捉と、ストイキ時の排気浄化性能を確保するためにいわ
ゆる三元触媒性能を併せ持つように構成されている。例
えば、アルミナを担体とし、ナトリウムＮａ，バリウム
Ｂａ等のようなアルカリ金属やアルカリ土類と、プラチ
ナＰｔ，ロジウムＲｈのような貴金属とが担持されてい
る。さらにストイキでのいわゆる三元触媒性能を向上さ
せるために酸素貯蔵能力を持ったセリウムＣｅが担持さ
れているものもある。ＮＯｘ捕捉剤１５は流入してくる
排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯｘを捕捉し、
排気ガス中の酸素濃度が低下する(例えばストイキやリ
ッチとなった場合)と捕捉したＮＯｘを放出する。放出
されたＮＯｘは、例えばプラチナＰｔの触媒作用で排気
ガス中のＨＣやＣＯと反応して還元される。このように
して大気中に放出されるＮＯｘの量を低減することがで
きる。さらにストイキ運転中では、例えばプラチナＰｔ
の触媒作用で排気ガス中のＨＣ，ＣＯは酸化され、ＮＯ
ｘは還元されるので、これらの有害性分を低減すること
ができる。なお、ＮＯｘ捕捉剤の種類にもよるが、流入
してくる排気ガスの空燃比がリーンであっても排気ガス
中のＨＣやＣＯでＮＯｘの一部を還元する効果を持つも
のもある。
【００３３】次に、エンジン１に供給すべき燃料噴射量
を算出する方法の一例を示す。筒内噴射エンジンにおい
ては、燃料噴射量ＴＦは、例えば、以下のような式を用
いて算出される。
【００３４】ＴＦ＝（ＱＡ／ＮＥ）×（１／ＴＧＡＦ）
×Ｋ×ＡＬＰＨＡ×ＲＳＡ ここで、ＱＡは吸入空気量、ＮＥはエンジン回転数、Ｔ
ＧＡＦは目標空燃比、Ｋはインジェクタなどの特性を考
慮した補正係数、ＡＬＰＨＡはフィードバック補正係
数、ＲＳＡはリッチスパイク時空燃比補正係数である。
【００３５】目標空燃比ＴＧＡＦはシリンダ内に供給す
る混合気の空燃比を制御する際に用いる係数であり、Ｔ
ＧＡＦ＝１４.７ の場合、機関シリンダ内に供給される
空燃比はストイキである。一方、ＴＧＡＦ＞１４.７ の
場合、機関シリンダ内に供給される混合気はストイキに
比べて空気過多であり、リーンの状態となる。また、Ｔ
ＧＡＦ＜１４.７ の場合、機関シリンダ内に供給される
混合気はストイキに比べて燃料過多であり、リッチの状
態となる。なお、目標空燃比ＴＧＡＦは、図４に示すよ
うなエンジン回転数ＮＥと目標トルクＴＯを軸とするマ
ップを参照することによって決定される。図４のマップ
は、ＥＣＵ２０内のＲＯＭ３７内に記憶されている。
【００３６】フィードバック係数ＡＬＰＨＡは、ＴＧＡ
Ｆ＝１４.７ の場合、すなわち、機関シリンダ内に供給
される混合気をストイキに正確に設定する場合に、空燃
比センサ１４の出力信号に基づいて空燃比を正確に目標
値に一致させるために用いられる。空燃比センサ１４の
出力値およびＡＬＰＨＡの出力値の関係は、図５(１)お
よび（２）のようになり、空燃比センサ出力がリッチに
なると、ＡＬＰＨＡは減少し、逆に空燃比センサ出力が
リーンになるとＡＬＰＨＡは増加する。なお、ＴＧＡＦ
≠１４.７ の場合は、ＡＬＰＨＡの値は１に固定され
る。
【００３７】空燃比補正係数ＲＳＡは、ＴＧＡＦ＝１
４.７ であるが、空燃比をリーンからリッチに切り換え
た直後に、ＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉されたＮＯｘを効果
的に浄化することを目的として、目標空燃比をストイキ
よりもややリッチに設定する際に、１よりやや小さい値
に設定する。ＲＳＡの設定方法については後述するが、
通常時はＲＳＡの値は１である。
【００３８】図６に筒内噴射方式によるエンジンにおい
て、排気ガスの空燃比がリーンである成層運転に入るた
めの基準を表すフローチャートを示す。ステップ６０１
において、ＮＯｘ捕捉剤１５が劣化しているかどうかを
示すフラグＩＮＦＦＬＧ＝０かどうかを判定する。ＩＮ
ＦＦＬＧ＝０ならば、ＮＯｘ捕捉剤１５は劣化していな
いため、ステップ６０２に進む。ＩＮＦＦＬＧ＝１なら
ば、ＮＯｘ捕捉剤１５は劣化しているため、成層運転を
禁止すべく、ステップ６０６でＬＥＮＦＬＧ＝０とす
る。ステップ６０２において、現在の運転条件が、成層
運転が可能な運転領域であるかどうかを示すフラグＣＯ
ＮＦＬＧ＝１か否かを判定する。成層運転は一般に、低
回転および低負荷の領域で実現可能であるが、ＣＯＮＦ
ＬＧ＝１か否かを判定する方法としては、エンジン回転
数ＮＥおよび目標トルクＴＯを軸とし、ＲＯＭ３７に記
憶されているマップを用いる方法が望ましい。マップの
一例を、図７（１）に示す。なお、図７（２）のよう
に、現在の運転状態が成層か否かによって参照するマッ
プを変える方法をとってもよい。ＣＯＮＦＬＧ＝１であ
れば、ステップ６０３に進み、ＣＯＮＦＬＧ＝０であれ
ば、成層運転を禁止すべく、ステップ６０６でＬＥＮＦ
ＬＧ＝０とする。ステップ６０３において、すべての成
層許可条件が満たされているかどうかを示すフラグＰＥ
ＲＦＬＧ＝１かどうかを判定する。成層許可条件とは、
全てを列挙はしないが、ＥＧＲ作動がＮＧでないこと、
水温が適正範囲に入っていること、ＳＣＶ作動がＮＧで
ないことなど、成層運転を実施する上で燃焼状態が悪化
したり排気が悪化することを未然に防止するための必要
条件を意味する。ＰＥＲＦＬＧ＝１であれば、ステップ
604に進み、ＮＯｘ捕捉剤に吸収されたＮＯｘの浄化要
求が発生しているかどうかを表すフラグＰＵＲＦＬＧ＝
０であるかどうかを判定する。一方、ＰＥＲＦＬＧ＝０
であれば、ステップ６０６に進み、成層運転を禁止すべ
く、ＬＥＮＦＬＧ＝０とする。ステップ６０４におい
て、ＰＵＲＦＬＧ＝０であれば、ステップ６０５で成層
運転を許可すべく、ＬＥＮＦＬＧ＝１とする。一方、ス
テップ６０４において、ＰＥＲＦＬＧ＝１であれば、ス
テップ６０５に進み、成層運転を禁止すべく、ＬＥＮＦ
ＬＧ＝０とする。
【００３９】図８は、ＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉されたＮ
Ｏｘを浄化する場合の、空燃比の変化図などを示したも
のである。一般に、リーンで運転を続けているとNOx捕
捉剤１５へＮＯｘを捕捉する性能が悪化するため、図８
（２）に示すように、ＮＯｘの浄化率が悪化する。その
ため、図８（１）に示すように、所定の周期で空燃比を
リーンからストイキまたはリッチに変化させる必要があ
る。以下、このような制御を、リッチスパイク制御と呼
び、リッチスパイク制御を実施した直後のＨＣおよびＮ
Ｏｘの浄化率は図９（１）および図９（２）のようにな
る。リッチスパイク制御を行う際には、空燃比をストイ
キ、すなわち１４.７ にしたときはＮＯｘの浄化率は図
９（２）に示すように悪いため、空燃比をリッチにする
方がＮＯｘを浄化するためには望ましい。しかしながら
空燃比をリッチにしすぎると、逆に図９（２）に示すよ
うにＨＣの浄化率が悪くなる。そのため、ＮＯｘおよび
ＨＣの浄化率のバランスを考えてリッチスパイク制御の
際の目標空燃比を決定する必要がある。目標空燃比の最
適な値は、運転条件によって異なるものの、一般に１３
〜１３.５ 程度である。このとき、リッチスパイク時目
標空燃比補正係数は０.８８〜０.９２である。
【００４０】しかしながら、上記のようにリッチスパイ
ク制御時の目標空燃比を１３〜13.5にした場合、ＮＯｘ
およびＨＣをバランス良く浄化する上では優れているも
のの、ＮＯｘ捕捉剤１５の浄化性能を診断する上では、
望ましくないといえる。この理由について図１０および
図１１を用いて説明する。
【００４１】図１０（１）のようにリッチスパイク制御
を実施した時、空燃比センサ１４（ＮＯｘ捕捉剤よりも
上流側に装着、以下前空燃比センサと称す）および空燃
比センサ１５（ＮＯｘ捕捉剤よりも下流側に装着、以下
後空燃比センサと称す）の出力は図１０（２）のように
なる。図１０（１）に示したリッチスパイク制御によっ
て、エンジン直後の排気は直ちにリッチとなるために、
図１０（２）に示すように、前空燃比センサの出力もリ
ッチスパイク制御に追従するように、リッチの出力を示
す。一方、後空燃比センサの出力は、ＮＯｘ捕捉剤１５
のセリアの部分に蓄えられて放出されるＯ2（Ｏ2ストレ
ージ分）と、アルカリ（土類）金属であるＮａやＢａ等
に捕捉されたＮＯｘが放出されて還元される酸素Ｏ2 の
影響により前空燃比センサの出力とは異なる様相を示し
ている。すなわち、Ｏ2 ストレージ分の影響によって、
後空燃比センサの出力立ち上がりが若干遅れ、さらにＮ
Ｏｘ浄化分の影響によって、一旦出力上昇が止まった後
に再び上昇するという現象がみられる。なお、ＮＯｘ捕
捉剤１５の種類によっては、図１２に示したように、後
空燃比センサの出力が上昇する際に明確な段差がみられ
ず、なだらかに上昇していく場合も起り得る。
【００４２】従って、リッチスパイク制御を開始してか
ら、後空燃比センサの出力値が所定値ＶＡＦに達するま
での時間ＴＤ（図１０・図１１（２）参照）の大小によ
って、ＮＯｘ捕捉剤１５の性能の劣化度を診断、あるい
は、後空燃比センサの出力値が第一の所定値ＶＡＦ１に
達してから第二の所定値ＶＡＦ２に達するまでの時間Ｔ
ＴＤに達するまでの時間（図１０・図１１（３）参照）
の大小によって、ＮＯｘ捕捉剤１５の性能の劣化度を診
断する方法をとってもよい。
【００４３】また、図１２（２）〜（４）に示したよう
に、ＮＯｘ捕捉剤下流のＮＯｘ（リッチスパイク後最小
となるまでの時間），ＨＣ（リッチスパイク後最小とな
るまでの時間），ＣＯ（リッチスパイク後最大となるま
での時間）などの指標をもとに、ＮＯｘ捕捉剤１５の性
能の劣化度を診断する方法をとってもよい。
【００４４】しかしながら、リッチスパイク時に目標空
燃比を１３〜１３.５ 程度にした時、Ｏ2 ストレージお
よびＮＯｘ浄化によるＯ2 の放出は短時間で終了し、そ
の結果、後空燃比センサの出力は直ちに立ち上がる。こ
のような場合には、ＮＯｘ捕捉剤１５に吸着又は吸収な
ど捕捉されたＮＯｘの量が少ないと誤って判断してしま
う。このため、ＮＯｘ捕捉剤１５に捕捉されたＮＯｘの
放出および還元が完了しない状態でリーン燃焼に戻して
しまい、結果的にＮＯｘが大気に放出されたり、ＮＯｘ
捕捉剤１５が正常であるにかかわらず、劣化していると
誤判定する恐れがある。このため、リッチスパイク時の
ＮＯｘ捕捉剤上流の空燃比をストイキ寄りに、しかも所
定の値にする必要があるが、現実には、上記空燃比はフ
ィードバック制御されていないため、目標空燃比からず
れてしまい、ＮＯｘ捕捉剤の性能を正確に診断できなく
なる恐れがある。
【００４５】上記の問題点を解決するために、本発明に
おけるエンジン排気浄化装置では、リッチスパイク制御
実施時の目標空燃比，空燃比をリーンからストイキまた
はリッチに一時的に切り換える周期、空燃比を一時的に
理論空燃比またはリッチに変化させる期間のうち、少な
くとも一つを可変として、これらのパラメータを適切に
設定することにより、ＮＯｘ捕捉剤の性能を効果的に診
断できることを特徴としている。以下、本発明における
第一の実施例について図１３〜図１５のフローチャート
を用いて説明する。
【００４６】図１３〜図１５のフローチャートは、リッ
チスパイク制御を開始してから、前空燃比センサの出力
値が所定値ＶＡＦに達するまでの時間ＴＤが所定値に等
しくなるように、リッチスパイク制御実施時の目標空燃
比をフィードバック制御する流れ図を示すものである。
また、後空燃比センサの出力値が第一の所定値VAF1に達
したから第二の所定値ＶＡＦ２に達するまでの時間の差
ＴＤＤが所定値に等しくなるように、リッチスパイク制
御実施時の目標空燃比をフィードバック制御する場合の
フローチャートも、構成はほぼ同一である。なお、図示
するフローチャートは、空燃比センサの指標をもとにＮ
Ｏｘ捕捉剤の性能を診断するものを例として記述する
が、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘなどの排気センサの指標をもと
に診断する場合も同様の論法で記述できる。
【００４７】ステップ１０１で現在の燃焼状態が成層で
あるか否かを示すフラグLENFLGの値が１であるかどうか
をチェックする。ＬＥＮＦＬＧ＝０ならば、ＮＯｘ捕捉
剤の性能を診断するプログラムを終了する。ＬＥＮＦＬ
Ｇ＝１ならば、ステップ102において、ＬＴ＝ＬＴ＋Δ
Ｔとして、成層運転の連続時間を更新する。ステップ１
０３において、成層リーン運転の連続時間が所定時間Ｌ
ＴＣを超えていないかどうかをチェックして、ＬＴ１以
上であれば、ステップ１０６に進んで、ＬＥＮＦＬＧ＝
０として、成層リーン運転を禁止して均質ストイキ運転
に切り換える。一方、ＬＴＣを超えていなければステッ
プ１０４に進んで、ＮＯｘ捕捉量ＮＯＸＡＢを推定す
る。ステップ１０５において、ＮＯＸＡＢがある基準値
ＮＣに達したか否かをチェックし、ＮＯＸＡＢが基準値
ＮＣより多ければ、ステップ１０６に進んでリッチスパ
イク制御を実施する。ＮＯＸＡＢが基準値ＮＣ以下であ
れば、ステップ１０２に戻って成層リーン運転をそのま
ま続ける。
【００４８】ステップ１０６では、ＰＵＲＦＬＧ＝１と
してＮＯｘ浄化要求を発生させて、成層リーン運転を禁
止して均質ストイキ運転に切り換える。その際に目標空
燃比ＴＧＡＦ＝ＡＦＳ（＝１４.７）に切り換える。ス
テップ１０７でリッチスパイクの経過時間を示す変数Ｒ
Ｔの値をリセットする。ステップ１０８で、現在のモー
ドが診断モードであるか否かを示すＮＯＰＦＬＧ＝１か
どうかを調べる。NOPFLG＝１であれば、ステップ１０９
において、リッチスパイク時目標空燃比補正係数を示す
変数ＲＳＡの値をＲＳＡ１に設定し、ＮＯＰＦＬＧ＝０
であれば、ステップ１１０において、ＲＳＡの値をＲＳ
Ａ２に設定する。
【００４９】ステップ１１１において、リッチスパイク
制御を開始してから、後空燃比センサが所定値ＶＡＦに
達するまでの時間を示す変数ＴＤが、エンジン回転数あ
るいはトルク等の運転条件あるいは排気温度などのパラ
メータを考慮して予め決定された所定値ＴＴＤに許容誤
差ε以内の範囲内で等しいかどうかをチェックする。許
容誤差εの決定方法としては、定数ｃ１を用いてＴＴＤ
×ｃ１とし、ＴＴＤの値を考慮するなどの方法が考えら
れる。ステップ１１１で、ＴＤが所定値ＴＴＤに等しい
と判断されれば、ステップ１１５へスキップする。一
方、ステップ111で、ＴＤが所定値ＴＴＤに等しくない
と判断されれば、ステップ１１２でＴＤとＴＴＤの大小
関係を比較する。ステップ１１２でＴＤ＜ＴＴＤなら
ば、ステップ１１３において、ＴＤを前回より長くする
ために、ＲＳＡをΔＡ増加させて、リッチスパイク制御
時の空燃比を大きくして、ややストイキ寄りに戻す。一
方、ステップ１１２でＴＤ＞ＴＴＤならば、ステップ１
１４において、ＴＤを前回より短くするために、ＲＳＡ
をΔＡ減少させて、リッチスパイク制御時の空燃比を小
さくする。なお、ΔＡの決定方法としては、例えば定数
ｃ２を用いて、ａｂｓ（ＴＤ−ＴＴＤ）×ｃ２とするな
ど、ＴＤ−ＴＴＤの絶対値を考慮するなどの方法が考え
られる。
【００５０】ステップ１１５において、変数ＴＤの値を
リセットする。ステップ１１６においては、現時点での
前空燃比センサの出力値ＭＡＦが所定値ＶＡＦより小さ
いかどうかを調べる。ＭＡＦ＜ＶＡＦならば、ステップ
１１７に進んでＲＴ＝ＲＴ＋ΔＴとして、ＮＯｘ捕捉剤
の後方の空燃比センサが所定値である時間ＲＴを更新
し、再びステップ１１６に戻る。ＭＡＦ≧ＶＡＦなら
ば、ステップ１１８へ進み、ＲＴ＝ＲＴ＋ΔＴとする。
ステップ１１９において、現時点での後空燃比センサの
出力値ＵＡＦが所定値ＶＡＦより小さいかどうかを調べ
る。ＵＡＦ＜ＶＡＦならば、ステップ１２０に進んでＴ
Ｄ＝ＴＤ＋ΔＴとして、時間ＴＤを更新し、再びステッ
プ１１８に戻る。ＵＡＦ＜ＶＡＦならば、ステップ１２
１に進んで、ＲＴが後空燃比センサが所定値である時間
の所定値ＤＴＣよりも大きいかどうかを調べる。ＲＴ＞
ＤＴＣならばステップ１２２に進み、ＲＴ≦ＤＴＣなら
ばステップ１１８に戻る。ステップ１２２で、ＮＯＰＦ
ＬＧ＝１であるかどうかを判定し、ＮＯＰＦＬＧ＝１な
らばステップ１２３へ進み、ＮＯＰＦＬＧ＝０ならばス
テップ１２７へ進む。ステップ１２３において、ＴＤが
許容誤差εの範囲以内でＴＴＤに等しいかどうかを判定
し、ＴＤがＴＴＤに等しいと判定されればステップ１２
４へ進み、ＴＤがＴＴＤに等しくないと判定されれば、
ステップ１２７へ進む。ステップ１２４において、リッ
チスパイク制御時空燃比補正係数ＲＳＡが基準値ＲＳＡ
Ｃを下回っているかどうかを判定する。ＲＳＡ＜ＲＳＡ
Ｃならば、ステップ１２５へ進み、ＮＯｘ捕捉剤が劣化
したと判定される。この後、ステップ１２６において、
ＮＯｘ捕捉剤が劣化していることを運転者に通知するた
めに警告灯を点灯して、ＮＯｘ捕捉剤の性能を診断する
プログラムを終了する。一方、ＲＳＡ≧ＲＳＡＣなら
ば、ステップ１２７へ進む。ステップ１２７では、NOx
浄化要求フラグＰＵＲＦＬＧをリセットする。ステップ
１２８では、ＲＳＡ１＝ＲＳＡとして、ＮＯｘ捕捉剤の
性能を診断するプログラムを終了する。
【００５１】なお、参考までにＮＯｘ捕捉剤の性能を診
断する際の、触媒前の空燃比，空燃比補正制御係数およ
び後空燃比センサの出力値が所定値となる時間ＴＤの推
移を図１６（１）〜（３）に示す。なお、図１６（２）
において、ＲＳＡ２はＮＯｘ触媒の制御を実施しない通
常モードの際の空燃比補正制御係数であり、ＲＳＡ１は
ＮＯｘ触媒の制御を実施する診断モードの際の空燃比補
正制御係数であるため、ＲＳＡ１＞ＲＳＡ２となる。図
１６は、前回のリッチスパイク制御時のＴＤが大きい時
には、リッチスパイク制御時空燃比補正係数ＲＳＡを１
に近づけてリッチスパイク時の空燃比を１４.７ 近辺に
しており、逆に前回のリッチスパイク制御時のＴＤが小
さい時には、ＲＳＡを小さくして、リッチスパイク時の
空燃比を小さくしていることを示している。
【００５２】図１７は、ＴＤの基準値ＴＴＤとＲＳＡが
与えられた時のＮＯｘ捕捉剤の捕捉性能を示すものであ
る。すなわち、あるＴＴＤを与えた時に、ＮＯｘ捕捉剤
の性能があるＲＳＡＣ以下の時に劣化であるということ
を検出できるというわけである。図１７は触媒Ａ・Ｂ・
Ｃの内、触媒Ｃが最も劣化していることを示している。
【００５３】次に、本発明における第二の実施例につい
て図１８〜図２０のフローチャートを用いて説明する。
図１８〜図２０のフローチャートは、リッチスパイク制
御を開始してから、前空燃比センサの出力値が所定値Ｖ
ＡＦに達するまでの時間ＴＤが所定値に等しくなるよう
に、リッチスパイク制御実施時の目標空燃比をフィード
バック制御する流れ図を示すものである。また、後空燃
比センサの出力値が第一の所定値ＶＡＦ１に達したから
第二の所定値ＶＡＦ２に達するまでの時間の差ＴＤＤが
所定値に等しくなるように、リッチスパイク制御実施時
の目標空燃比をフィードバック制御する場合のフローチ
ャートも、構成はほぼ同一である。なお、図示するフロ
ーチャートは、空燃比センサの指標をもとにＮＯｘ捕捉
剤の性能を診断するものとしたが、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ
などの排気センサの指標をもとに診断する場合も同様の
論法で記述できる。
【００５４】ステップ２０１で現在の燃焼状態が成層で
あるか否かを示すフラグLENFLGの値が１であるかどうか
をチェックする。ＬＥＮＦＬＧ＝０ならば、ＮＯｘ捕捉
剤の性能を診断するプログラムを終了する。ＬＥＮＦＬ
Ｇ＝１ならば、ステップ202において、ＬＴ＝ＬＴ＋Δ
Ｔとして、成層運転の連続時間を更新する。ステップ２
０３において、成層リーン運転の連続時間が所定時間Ｌ
ＴＣを超えていないかどうかをチェックして、ＬＴＣ以
上ならば、ステップ２０４に進んで、PURFLG＝１とし
て、ＰＵＲＦＬＧ＝１としてＮＯｘ浄化要求を発生させ
て、成層リーン運転を禁止して均質ストイキ運転に切り
換える。一方、ＬＴＣに達していなければ、ステップ２
０２に戻る。なお、ＬＴＣはＮＯｘ捕捉剤を診断する際
に、リーン運転時のＮＯｘ捕捉剤へのＮＯｘの捕捉量を
制御するために用いられるが、一般には、ＮＯｘの捕捉
量は、エンジン回転数およびエンジントルクなどで定ま
る吸入空気量および空間速度などによっても影響される
ことは論を待たない。ただし、ここではエンジン回転数
およびエンジントルク等で定まる運転条件はすべて一定
であるという仮定のもとで説明する。
【００５５】ステップ２０４では、ＰＵＲＦＬＧ＝０と
して、成層リーン運転を禁止して均質ストイキ運転に切
り換える。その際に目標空燃比ＴＧＡＦ＝ＡＦＳ（＝1
4.7)に切り換える。ステップ２０５でリッチスパイクの
経過時間を示す変数ＲＴの値をリセットする。ステップ
２０６で、現在のモードが診断モードであるか否かを示
すＮＯＰＦＬＧ＝１かどうかを調べる。ＮＯＰＦＬＧ＝
１であれば、ステップ２０７において、リッチスパイク
時空燃比補正係数を示す変数ＲＳＡの値をRSA1に設定
し、ＮＯＰＦＬＧ＝０であれば、ステップ２０８におい
て、ＲＳＡの値をＲＳＡ２に設定する。
【００５６】ステップ２０９において、ＴＤの値をリセ
ットする。ステップ２１０においては、現時点での前空
燃比センサの出力値ＭＡＦが所定値ＶＡＦより小さいか
どうかを調べる。ＭＡＦ＜ＶＡＦならば、ステップ２１
１に進んでＲＴ＝ＲＴ＋ΔＴとして、ＮＯｘ捕捉剤の後
方の空燃比センサが所定値である時間ＲＴを更新し、再
びステップ２１０に戻る。ＭＡＦ≧ＶＡＦならば、ステ
ップ２１２へ進み、ＲＴ＝ＲＴ＋ΔＴとする。ステップ
２１３においては、現時点での前空燃比センサの出力値
ＭＡＦが所定値ＶＡＦより小さいかどうかを調べる。Ｕ
ＡＦ＜ＶＡＦならば、ステップ２１４に進んでＴＤ＝Ｔ
Ｄ＋ΔＴとして、時間ＴＤを更新し、再びステップ２１
２に戻る。ＵＡＦ＜ＶＡＦならば、ステップ２１５に進
んで、ＲＴが後空燃比センサが所定値である時間の所定
値ＤＴＣよりも大きいかどうかを調べる。ＲＴ＞ＤＴＣ
ならばステップ２１６に進み、ＲＴ≦ＤＴＣならばステ
ップ２１２に戻る。ステップ２１６で、ＮＯＰＦＬＧ＝
１であるかどうかを判定し、ＮＯＰＦＬＧ＝１ならばス
テップ２１８へ進み、ＮＯＰＦＬＧ＝０ならばステップ
２１７へ進む。ステップ２１７では、ＬＴＣ＝ＬＴＣ２
として、ＮＯｘ捕捉剤の性能を診断するプログラムを終
了する。一方、ＮＯＰＦＬＧ＝１ならばステップ２１８
へ進む。ステップ２１８において、ＴＤが許容誤差εの
範囲以内でＴＴＤに等しいかどうかを判定し、ＴＤがＴ
ＴＤに等しいと判定されればステップ２１９へ進む。一
方、ＴＤがＴＴＤに等しくないと判定されれば、ステッ
プ２２１へ進んでＬＴＣ＝ＬＴＣ１に設定する。ステッ
プ２１９において、ＬＴＣ＜ＬＴＣＣならば、ステップ
２２６へ進み、ＮＯｘ浄化要求フラグＰＵＲＦＬＧをリ
セットし、ＮＯｘ捕捉剤の性能を診断するプログラムを
終了する。一方、ＬＴＣ≧ＬＴＣＣならば、ＮＯｘ捕捉
剤が劣化したと判定されてステップ２２０へ進み、ＩＮ
ＦＦＬＧ＝１とする。この後、ステップ２２１において
ＮＯｘ捕捉剤が劣化していることを運転者に通知するた
めに警告灯を点灯して、ＮＯｘ捕捉剤の性能を診断する
プログラムを終了する。ステップ２２２において、ＴＤ
とＴＴＤの大小関係を比較する。ＴＤ＞ＴＴＤであれ
ば、ステップ２２３に進み、ＬＴＣのしきい値であるＬ
ＴＣＣを減少させ、ＬＴＣＣ＝ＬＴＣＣ−ΔＬとする。
一方、ＴＤ≦ＴＴＤであれば、ステップ２２４に進み、
ＬＴＣのしきい値であるＬＴＣＣを増加させ、ＬＴＣＣ
＝ＬＴＣＣ＋ΔＬとする。この後、ステップ２２６へ進
んで、ＮＯｘ浄化要求フラグＰＵＲＦＬＧをリセット
し、ＮＯｘ捕捉剤の性能を診断するプログラムを終了す
る。
【００５７】なお、参考までにＮＯｘ捕捉剤の性能を診
断する際の、触媒前の空燃比，空燃比補正制御係数およ
び後空燃比センサの出力値が所定値となる時間ＴＤの推
移を図２１（１）〜（３）に示す。なお、図２１（２）
において、ＬＴＳ２はＮＯｘ触媒の制御を実施しない通
常モードの際のリッチスパイク制御周期であり、LTS1は
ＮＯｘ触媒の制御を実施する診断モードの際のリッチス
パイク制御周期であるため、ＬＴＳ１＞ＬＴＳ２とな
る。図２１は、前回のリッチスパイク制御時のＴＤが大
きい時には、ＬＴＳを大きくして、ＮＯｘ捕捉剤へのＮ
Ｏｘ捕捉量を増大させ、逆に前回のリッチスパイク制御
時のＴＤが小さい時は、ＬＴＳを小さくして、ＮＯｘ捕
捉剤へのＮＯｘ捕捉量を減少させることを示している。
【００５８】図２２は、ＴＤの基準値ＴＴＤとＬＴＣが
与えられた時のＮＯｘ捕捉剤の捕捉性能を示すものであ
る。すなわち、あるＴＴＤを与えた時に、ＮＯｘ捕捉剤
の性能があるＬＴＣＣ以上の時に劣化であるということ
を検出できるというわけである。図２２は触媒Ａ・Ｂ・
Ｃの内、触媒Ｃが最も劣化していることを示している。
【００５９】図２３は、前記のＲＳＡ１およびＬＴＣ１
を、トルクおよびエンジン回転数などの運転条件で表さ
れるパラメータ、または排気温度によって定める方法の
実施例を示すものである。図２３（１）および（２）
は、ＲＳＡ１およびＬＴＣ１を、トルクおよびエンジン
回転数のマップで与えたものであるが、吸入空気量，燃
料噴射パルス幅，スロットル開度などの指標で与えても
よい。また、図２３(３)は排気温度を考慮する場合の補
正係数を示したものであり、図２３（１）等で求めた所
定値に掛け合わせるなどの方法が好ましい。すなわち、
ＮＯｘ捕捉剤直前の排気温度が２５０℃以上になったと
きに、ＮＯｘ捕捉剤が活性化し始めて、４００℃程度ま
では排気温度が高くなればなるほど、ＮＯｘ捕捉剤はよ
り活性化するという事実を考慮している。
【００６０】以上、本発明の実施の形態を、筒内噴射
（ＤＩ）方式のエンジンを例にとって説明してきたが、
各吸気管噴射（ＭＰＩ）方式によるリーンバーンと呼ば
れるエンジンにおいても、本発明は実施可能である。
【００６１】
【発明の効果】本発明において、ＮＯｘ捕捉剤前方の空
燃比などの制御パラメータをフィードバック制御するこ
とにより、ＮＯｘ捕捉剤後方の空燃比センサ出力値など
の指標を用いて、ＮＯｘ捕捉能力に関する劣化の度合を
より正確に検出することが可能になる。
【００６２】また、本発明において、ＮＯｘ捕捉剤に吸
着又は吸収など捕捉されたＮＯｘの放出が完了するため
の時間と比較する際に用いるしきい値が一定になるよう
に、エンジンの運転状態に基づいてリッチスパイク制御
時の空燃比などのパラメータを決定することにより、Ｎ
Ｏｘ触媒の診断を速やかに行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン排気浄化装置の全体図。
【図２】空燃比センサの出力例。
【図３】電子制御回路の概念図。
【図４】基本燃料噴射量を示すマップ。
【図５】空燃比フィードバック制御を示す概略図。
【図６】成層運転を許可するかどうかを決定する方法の
例を示すフローチャート。
【図７】成層運転を許可する運転領域を示すマップ。
【図８】空燃比，ＮＯｘ浄化率、および空燃比センサの
関係を示す特性図。
【図９】空燃比および排気の関係を示す特性図。
【図１０】リッチスパイク時の空燃比およびＮＯｘ捕捉
剤の後に取付けられた空燃比センサの関係を示す特性図
１。
【図１１】リッチスパイク時の空燃比およびＮＯｘ捕捉
剤の後に取付けられた排気センサの関係を示す特性図
２。
【図１２】リッチスパイク時の空燃比およびＮＯｘ捕捉
剤の前後に取付けられた空燃比センサの関係を示す特性
図３。
【図１３】ＮＯｘ触媒の劣化度を診断方法の第１の実施
例を示すフローチャート１。
【図１４】ＮＯｘ触媒の劣化度を診断方法の第１の実施
例を示すフローチャート２。
【図１５】ＮＯｘ触媒の劣化度を診断方法の第１の実施
例を示すフローチャート３。
【図１６】ＮＯｘ触媒の劣化度を診断方法の第１の実施
例を示すフローチャート４。
【図１７】リッチスパイク時のＮＯｘ捕捉剤に関連する
パラメータおよびＮＯｘ捕捉剤の前後に取付けられた空
燃比センサの関係を示す特性図１。
【図１８】ＮＯｘ触媒の劣化度を診断方法の第２の実施
例を示すフローチャート１。
【図１９】ＮＯｘ触媒の劣化度を診断方法の第２の実施
例を示すフローチャート２。
【図２０】ＮＯｘ触媒の劣化度を診断方法の第２の実施
例を示すフローチャート３。
【図２１】ＮＯｘ触媒の劣化度を診断方法の第２の実施
例を示すフローチャート４。
【図２２】リッチスパイク時のＮＯｘ捕捉剤に関連する
パラメータおよびＮＯｘ捕捉剤の前後に取付けられた空
燃比センサの関係を示す特性図２。
【図２３】空燃比変化手段の制御パラメータを示すマッ
プ、および排気温度と制御パラメータの補正係数の関係
図。
【符号の説明】
１…エンジン、２…エアクリーナ、３…エアフローセン
サ、４…スロットル弁、５…スロットル弁駆動手段、６
…スワール制御弁、７…スワール制御弁駆動手段、８…
吸気弁、９…燃焼室、１０…燃料噴射弁、１１…点火プ
ラグ、１２…筒内圧センサ、１３…排気弁、１４…空燃
比センサ（１）、１５，２３…ＮＯｘ捕捉剤、１６，２
４…センシングプレート、１７…クランク角センサ、１
８…アクセルペダル、１９…アクセルセンサ、２０…電
子制御回路（ＥＣＵ）、２１…シリンダ、２２…キャビ
ティ、２５…クランク角センサ、２６…警告灯、２７…
気筒判別センサ。
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） Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ｚ 45/00 ３１４ 45/00 ３１４Ｚ (72)発明者 石井 俊夫 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 藤井 義久 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 中川 慎二 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 大須賀 稔 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 3G084 AA03 AA04 BA05 BA09 BA13 BA17 BA20 BA21 BA24 BA33 DA10 DA27 EA11 EB06 EB11 EB13 EC04 FA07 FA10 FA21 FA28 FA29 FA30 FA33 FA38 FA39 3G091 AA02 AA11 AA12 AA13 AA17 AA24 AA28 AB06 AB09 BA14 BA15 BA19 BA33 CB02 CB03 CB05 CB07 DA01 DA02 DA03 DA08 DB10 DB13 DC01 EA01 EA05 EA07 EA12 EA30 EA31 EA33 EA34 FA08 FA13 FA14 FB10 FB11 FB12 FC02 GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X GB16X HA18 HA36 HA37 HA42 HB05 3G301 HA01 HA04 HA06 HA13 HA16 HA17 HA18 JA15 JA25 JA26 JA33 JB09 JB10 KA07 KA08 KA09 LA03 LA05 LB04 MA01 MA11 MA18 NA06 NA08 NA09 NC01 NC02 ND01 NE01 NE06 NE11 NE12 NE13 NE14 NE15 PA01A PA01B PA11A PA11B PC01A PC01B PD01A PD01B PD08A PD08B PD09A PD09B PE01A PE01B PE03A PE03B PE04A PE04B PE05A PE05B PF03A PF03B

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】排気通路内に配置され、排気ガスの空燃比
    がリーンであるとき排気ガスのNOxを吸着又は吸収など
    捕捉し、空燃比が理論空燃比またはリッチであるときＮ
    Ｏｘを放出するＮＯｘ捕捉剤と、 排気ガスの空燃比を所定の周期でリーンから理論空燃比
    またはリッチに一時的に変化させる空燃比変化手段と、 前記ＮＯｘ捕捉剤の下流における排気ガス中の特定成分
    を検出する特定成分検出手段と、 前記空燃比変化手段によって一時的に排気ガスの空燃比
    を理論空燃比またはリッチに変化させたときの前記特定
    成分検出手段の検出結果に基づいて、前記NOx捕捉剤に
    捕捉されたＮＯｘの放出が完了したことを判定するＮＯ
    ｘ放出完了判定手段と、 ＮＯｘの浄化に要する時間を検出するＮＯｘ放出完了時
    間検出手段とを有するエンジン排気浄化装置において、 ＮＯｘ放出完了時間検出手段によって検出された時間
    （ＴＤ）と、予め設定された所定値（ＴＴＤ）との比較
    結果に基づいて、前記空燃比変化手段の制御パラメータ
    を変更することを特徴とするエンジン排気浄化装置。
  2. 【請求項２】排気通路内に配置され、排気ガスの空燃比
    がリーンであるとき排気ガスのNOxを吸着又は吸収など
    捕捉し、空燃比が理論空燃比またはリッチであるときＮ
    Ｏｘを放出するＮＯｘ捕捉剤と、 排気ガスの空燃比を所定の周期でリーンから理論空燃比
    またはリッチに一時的に変化させる空燃比変化手段と、 前記ＮＯｘ捕捉剤の下流における排気ガス中の特定成分
    を検出する特定成分検出手段と、 前記空燃比変化手段によって一時的に排気ガスの空燃比
    を理論空燃比またはリッチに変化させたときの前記特定
    成分検出手段の検出結果に応じて、前記ＮＯｘ捕捉剤に
    捕捉されたＮＯｘの放出が完了したことを判定するＮＯ
    ｘ放出完了判定手段と、 ＮＯｘの浄化に要する時間を検出するＮＯｘ放出完了時
    間検出手段とを有するエンジン排気浄化装置において、 ＮＯｘ放出完了時間検出手段によって検出された時間
    （ＴＤ）と、予め設定された所定時間（ＴＴＤ）との比
    較結果に基づいて、ＮＯｘ捕捉剤の性能を判定するＮＯ
    ｘ捕捉剤性能判定手段を有し、 前記空燃比変化手段の制御パラメータを、エンジンの運
    転状態を示すパラメータに基づいて予め設定することを
    特徴とするエンジン排気浄化装置。
  3. 【請求項３】前記検出時間ＴＤと所定値ＴＴＤの比較結
    果に基づいて、前記空燃比変化手段の制御パラメータを
    変更する際に、ＴＤとＴＴＤの差が小さくなるようにす
    ることを特徴とする請求項第１項または第２項に記載の
    エンジン排気浄化装置。
  4. 【請求項４】前記所定時間ＴＴＤが運転状態によらず、
    一定の値になるように、前記空燃比変化手段の制御パラ
    メータを設定することを特徴とする請求項第２項に記載
    のエンジン排気浄化装置。
  5. 【請求項５】前記特定成分検出手段は酸素濃度，ＮＯ
    ｘ，ＨＣ，ＣＯのいずれかを検出することを特徴とする
    請求項第１項または第２項に記載のエンジン排気浄化装
    置。
  6. 【請求項６】前記空燃比変化手段の制御パラメータとし
    て、一時的に理論空燃比またはリッチに変化させる際の
    空燃比、空燃比を一時的にリーンから理論空燃比または
    リッチに変化させる周期、空燃比を一時的に理論空燃比
    またはリッチに変化させる期間の少なくとも一つを可変
    とすることを特徴とする請求項第１項または第２項に記
    載のエンジン排気浄化装置。
  7. 【請求項７】前記特定成分検出手段によって検出される
    検出値が、所定値より小さくなる時間を、前記ＮＯｘ放
    出完了時間として定めることを特徴とする請求項第１項
    または第２項に記載のエンジン排気浄化装置。
  8. 【請求項８】前記特定成分検出手段によって検出される
    検出値が、第一の所定値より小さくかつ第二の所定値よ
    り大きくなる時間を、前記ＮＯｘ放出完了時間として定
    めることを特徴とする請求項第１項または第２項に記載
    のエンジン排気浄化装置。
  9. 【請求項９】前記空燃比変化手段の制御パラメータの値
    に基づいて前記ＮＯｘ捕捉剤の劣化度を検出することを
    特徴とする請求項第１項に記載のエンジン排気浄化装
    置。
  10. 【請求項１０】検出された前記ＮＯｘ捕捉剤の劣化度が
    所定値以上にて、前記ＮＯｘ捕捉剤の劣化を表すコード
    を記憶する記憶手段または警告を発生する警告発生手段
    のいずれか又はその双方を有することを特徴とする請求
    項第９項に記載のエンジン排気浄化装置。
  11. 【請求項１１】前記検出されたＮＯｘ捕捉剤の劣化度に
    応じてリーン運転を制限することを特徴とする請求項第
    ９項に記載のエンジン排気浄化装置。
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