JP3861689B2

JP3861689B2 - エンジンの排気浄化装置

Info

Publication number: JP3861689B2
Application number: JP2001559999A
Authority: JP
Inventors: 健中村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2021-02-16
Also published as: JP2003522898A; DE60121834T2; US20020152743A1; EP1433941A3; EP1173665A1; WO2001061174A1; CN1363013A; US6622478B2; EP1433941B1; KR20020005687A; KR100444376B1; EP1433941A2; DE60107156D1; DE60107156T2; EP1173665B1; DE60121834D1; CN1111252C

Description

【０００１】
【発明の所属分野】
本発明は、触媒を備えたエンジンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
日本国特許庁に１９９７年に出願された特開平９−２２８８７３号は、三元触媒に吸収されている酸素量（以下、「酸素貯蔵量」）をエンジンの吸入空気量と触媒に流入する排気の空燃比に基づき推定演算し、触媒の酸素貯蔵量が一定となるようにエンジンの空燃比制御を行う技術を開示する。
【０００３】
三元触媒のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣの転換効率を最大に維持するためには触媒雰囲気を理論空燃比にする必要がある。もし、触媒の酸素貯蔵量を一定に保持されるなら、触媒に流入する排気がリーン側にずれているときは排気中の酸素が触媒に吸収され、リッチ側にずれているときは触媒に吸収されている酸素が放出されるので、触媒雰囲気を実質的に理論空燃比に保つことができる。
【０００４】
【発明の概要】
ところで、より厳しい排気エミッション性能の要求に応えるために上記三元触媒の下流側に第２の三元触媒を配置した構成が提案されている。この構成では、減速時燃料カット制御のようなリーン運転が行われた後には各触媒には所要量を超えて最大限度まで酸素が吸収されるにもかかわらず、その後の空燃比制御では上流側触媒の酸素貯蔵量だけが制御されて所要貯蔵量に戻るものの、第２の三元触媒はそのまま放置される。このため第２の三元触媒の酸素貯蔵量がほぼ最大の状態に保たれてしまい、この結果として第２の三元触媒の転換効率を最大に維持することができず、ＮＯｘの排出量が増えてしまうおそれを生じる。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、リーン運転後の下流側触媒の転化効率を高く保てるようにしたエンジンの排気浄化装置を提供することである。
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、所定の運転条件が成立したときにリーン空燃比での運転を行うエンジンの排気浄化装置であって、エンジン排気管に設けられた第１の触媒と、前記第１の触媒の下流に設けられた第２の触媒と、前記第１の触媒に流入する排気の特性を検出するフロントセンサと、前記第１の触媒から流出する排気の特性を検出する第１のリアセンサと、第２の触媒から流出する排気の特性を検出する第２のリアセンサと、マイクロプロセッサとからなり、マイクロプロセッサは、通常運転時は前記第１のリアセンサを含む前記検出された排気特性を用いて、前記第１の触媒の酸素貯蔵量を演算し、演算された酸素貯蔵量に基づき、前記第１の触媒の酸素貯蔵量が第１の目標値となるようにエンジンの空燃比を制御し、前記リーン空燃比での運転後は前記第２のリアセンサを含む検出された排気特性を用いて、前記第１と前記第２の触媒の酸素貯蔵量を演算し、前記第１と前記第２の触媒の酸素貯蔵量が第２の目標値となるように空燃比を制御し、前記第１と前記第２の触媒の酸素貯蔵量が第２の目標値となった場合に、前記第１の触媒の酸素貯蔵量が第１の目標値となるようにエンジンの空燃比を制御するようにプログラムされる。
【０００７】
本発明は、さらに、所定の運転条件が成立したときにリーン空燃比での運転を行うエンジンの排気浄化装置であって、エンジンの排気管に設けられた第１の触媒と、エンジンの排気管に設けられ、かつ第１の触媒の下流側に位置する第２の触媒と、第１の触媒に流入する排気の特性を検出するフロントセンサと、第１の触媒から流出する排気の特性を検出する第１のリアセンサと、第２の触媒から流出する排気の特性を検出する第２のリアセンサと、マイクロプロセッサとからなり、マイクロプロセッサは、通常運転時は前記フロントセンサが出力する排気特性と前記第１リアセンサが出力する排気特性を用いて、前記第１の触媒に貯蔵されている酸素貯蔵量を演算し、前記第１の触媒の演算された酸素貯蔵量に基づき、前記第１の触媒の酸素貯蔵量が第１の目標値となるようにエンジンの空燃比を制御し、リーン空燃比での運転後は前記フロントセンサが出力する排気特性と前記第２リアセンサが出力する排気特性を用いて、前記第１の触媒と前記第２の触媒に貯蔵されている酸素貯蔵量を演算し、前記第１の触媒と第２の触媒の演算された酸素貯蔵量に基づき、前記第１の触媒と前記第２の触媒に貯蔵されている酸素の貯蔵量が第２の目標値となるようにエンジンの空燃比し、前記第１と前記第２の触媒の酸素貯蔵量が第２の目標値となった場合に、前記第１の触媒の酸素貯蔵量が前記第１の目標値となるようにエンジンの空燃比を制御するようにプログラムされる。
【０００８】
本発明の詳細は他の特徴や利点とともに以降の明細書の残りの部分や添付図面に示される。
【０００９】
厳密に言えば、上述の通り、貴金属は酸素を分子状態で吸着し、酸素貯蔵材は酸素を化合物として吸収すると考えられるが、以下の説明では、吸着と吸収を包括的に貯蔵と表現する。
【００１０】
さらに、本出願において、「排気空燃比がリッチ」という表現は、排気中の酸素濃度がエンジンを理論空燃比で運転させたときの排気中の酸素濃度よりも低いことを意味する。「排気空燃比がリーン」という表現は、排気中の酸素濃度がエンジンを理論空燃比で運転させたときの排気中の酸素濃度よりも高いことを意味する。「排気空燃比がストイキ」という表現は、排気中の酸素濃度がエンジンを理論空燃比で運転させたときの排気中の酸素濃度と等しいことを意味する。
【００１１】
【好ましい実施例の説明】
図１を参照すると、排気管２には３つの触媒３ａ（第１の触媒）、３ｂ（第２の触媒）、３ｃ（第３の触媒）と、第１の触媒３ａの入口側に位置するフロント広域空燃比センサ４（以下、フロントＡ／Ｆセンサという。）と、同じく出口側に位置する第１のリアＯ₂センサ５ａと、第２の触媒３ｂの出口側に位置する第２のリアＯ₂センサ５ｂと、コントローラ６とが設けられる。
【００１２】
エンジン１の吸気管７には、スロットル弁８と、スロットル弁８によって調整された吸入空気量を検出するエアフローメータ９とが設けられている。
【００１３】
各触媒３ａから３ｃは三元触媒機能を有し、触媒雰囲気が理論空燃比のときにＮＯｘ、ＨＣ及びＣＯを最大効率で浄化する。それぞれ触媒担体がセリア等の酸素貯蔵材で被覆されており、触媒３は流入する排気の空燃比に応じて酸素の吸収あるいは放出を行う機能（以下、「酸素貯蔵機能」）を有している。第１の触媒３ａとしては単機能の三元触媒を、第２または第３の触媒３ｂ、３ｃとしては三元触媒機能付きのＨＣトラップ触媒をそれぞれ用いるなど、特性が互いに異なる触媒を組み合わせて適用することもできる。
【００１４】
ここで触媒３ａから３ｃの酸素貯蔵は、それぞれの貴金属（Ｐｔ、Ｒｈ、ＰＤ等）に吸収／放出される高速成分ＨＯ２と、酸素貯蔵材に吸収／放出される低速成分ＬＯ２とに分けることができる。低速成分ＬＯ２は高速成分ＨＯ２に比べて多くの酸素を貯蔵／放出することができるが、その貯蔵／放出速度は高速成分ＨＯ２に比べて遅いという特性を有している。
【００１５】
さらに、これら高速成分ＨＯ２及び低速成分ＬＯ２は、
−酸素吸収時は、高速成分ＨＯ２に優先して酸素が吸収され、高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸに達して酸素を吸収しきれない状態になったら低速成分ＬＯ２に酸素が吸収され始める。
【００１６】
−酸素放出時は、高速成分ＨＯ２に対する低速成分ＬＯ２の比（ＬＯ２／ＨＯ２）が所定値未満の場合、すなわち高速成分が比較的多い場合は高速成分ＨＯ２から優先して酸素が放出され、高速成分ＨＯ２に対する低速成分ＬＯ２の比が所定値以上の場合は高速成分ＨＯ２に対する低速成分ＬＯ２の比が変化しないよう高速成分ＨＯ２及び低速成分ＬＯ２の両方から酸素が放出される。
という特性を有している。
【００１７】
図２は、触媒の酸素の貯蔵／放出特性を示す。
【００１８】
縦軸は、高速成分ＨＯ２（貴金属に吸収された酸素量）を示し、横軸は、低速成分ＬＯ２（酸素貯蔵材に吸収された酸素量）を示す。
【００１９】
通常の運転状態において、低速成分ＬＯ２はほぼゼロであり、高速成分ＨＯ２のみが図１において矢印Ａ１で示すように触媒中に流入する排気の空燃比に応じて変化する。高速成分ＨＯ２は、例えば、高速成分ＨＯ２の最大吸収量の半分となるように制御される。
【００２０】
しかしながら、エンジンへの燃料供給停止が実施されたとき、またはエンジンが暖機状態（ホットリスタート）から再始動されたとき、高速成分ＨＯ２は最大吸収量に達し、そして酸素は低速成分ＬＯ２に吸収される（図２において矢印Ａ２で示す。）。酸素貯蔵量は点Ｘ１から点Ｘ２のに変化する。
【００２１】
酸素が点Ｘ２から放出されるとき、酸素は、優先的に高速成分ＨＯ２から放出される。高速成分ＨＯ２に対する低速成分ＬＯ２の比率が所定値に達したとき（図２においてＸ３で示す。）、酸素は高速成分ＨＯ２に対する低速成分ＬＯ２の比率が変化しないように、すなわち図中の線Ｌ上を移動しつつ酸素が放出されるように、高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２の両方から放出される。ここで線Ｌ上では、高速成分ＨＯ２が１に対して低速成分ＬＯ２が５から１５、好ましくは約１０である。
【００２２】
図１を参照すると、触媒３ａの上流に設けられたフロントＡ／Ｆセンサ４は、触媒３ａに流入する排気の空燃比に応じて電圧を出力する。触媒３ａ、３ｂの下流に設けられたリアＯ₂センサ５ａ、５ｂは、触媒３ａ、３ｂの下流の排気空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかを検出する。簡易的なリアＯ₂センサ５ａ、５ｂが触媒３ａ、３ｂの下流に設けられる。しかし、空燃比を連続的に検出できるＡ／Ｆセンサがセンサ５ａ、５ｂの代わりに設置されてもよい。
【００２３】
エンジン１には冷却水の温度を検出する冷却水温センサ１０が取り付けられている。検出された冷却水温はエンジン１の運転状態を判断するのに用いられる。また触媒３ａの触媒温度を推定するのにも用いられる。
【００２４】
コントローラ６はマイクロプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等で構成される。コントローラ６はエアフローメータ９、フロントＡ／Ｆセンサ４及び冷却水温センサ１０の出力に基づき、触媒３ａの酸素貯蔵量（高速成分ＨＯ２及び低速成分ＬＯ２）を演算する。
【００２５】
コントローラ６は、演算した酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２が所定量（例えば高速成分の最大容量ＨＯ２ＭＡＸの半分）よりも多いときはエンジン１の空燃比をリッチ側に変化させ、触媒３ａに流入する排気の空燃比をリッチ側に変化させ、高速成分ＨＯ２を減少させる。逆に、所定量よりも少ないときは空燃比をリーン側にシフトさせ、触媒３ａに流入する排気の空燃比をリーン側に変化させ、高速成分ＨＯ２を増大させ、酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２が一定に保たれるように維持する。
【００２６】
さらに、演算誤差により演算された酸素貯蔵量と実際の酸素貯蔵量との間にずれが生じるが、コントローラ６は触媒３ａ下流の空燃比に基づき所定のタイミングで酸素貯蔵量の演算値のリセットを行い、実際の酸素貯蔵量とのずれを修正する。
【００２７】
具体的には、第１のリアＯ₂センサ５ａの出力に基づき触媒３Ａ下流の空燃比がリーンであると判定されたときは、少なくとも高速成分ＨＯ２は最大となっていると判断し、高速成分ＨＯ２を最大容量にリセットする。また、触媒３Ａ下流の空燃比がリッチであると第１のリアＯ₂センサ５ａによってリッチ判定されたときは、高速成分ＨＯ２のみならず低速成分ＬＯ２からの酸素放出も行われなくなっていることから、低速成分ＨＯ２及び高速成分ＬＯ２を最小容量にリセットする。
【００２８】
次に、コントローラ６によって行われる制御について詳述する。
【００２９】
ここではまず、酸素貯蔵量の演算について説明し、その後で、酸素貯蔵量演算値のリセット、酸素貯蔵量に基づくエンジン１の空燃比制御について説明する。
【００３０】
図３には、触媒３ａの酸素貯蔵量を演算するためのルーチンが示され、このルーチンは、コントローラ６において所定時間毎に実行される。
【００３１】
これによると、まずステップＳ１で、エンジンの各種運転条件パラメータとして、冷却水温センサ１０とエアフローメータ９の出力が読み込まれる。ステップＳ２で、触媒３ａの温度ＴＣＡＴがそれらパラメータに基づき推定される。そして、ステップＳ３で、推定された触媒温度ＴＣＡＴと触媒活性温度ＴＡＣＴｏ（たとえば、３００℃）とを比較することによって触媒３ａが活性化したか否かが判断される。
【００３２】
その結果、触媒活性温度ＴＡＣＴｏに達していると判断されたときは、触媒３ａの酸素貯蔵量の演算を行うべくステップＳ４以降のルーチンに進む。触媒活性温度ＴＡＣＴｏに達しないと判断されたときは、触媒３ａは酸素の吸収／放出作用を行わないとして処理を終了する。
【００３３】
ステップＳ４では、酸素過不足量Ｏ２ＩＮを演算するためのサブルーチン（図４）が実行されて触媒３ａに流入する排気中の酸素過不足量Ｏ２ＩＮが演算される。ステップＳ５では、酸素貯蔵量の高速成分の酸素放出率Ａを演算するためのサブルーチン（図５）が実行され、高速成分の酸素放出率Ａが演算される。
【００３４】
さらに、ステップＳ６では酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２を演算するためのサブルーチン（図６）が実行され、酸素過不足量Ｏ２ＩＮと高速成分の酸素放出率Ａに基づき高速成分ＨＯ２及び高速成分ＨＯ２で吸収されずに低速成分ＬＯ２に溢れるオーバフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷが演算される。
【００３５】
ステップＳ７では、ステップＳ６で演算されたオーバフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷに基づき触媒３ａに流入する排気中の酸素過不足量Ｏ２ＩＮが全て高速成分ＨＯ２で吸収されたか否かを判断する。そして、酸素過不足量Ｏ２ＩＮが高速成分で完全に吸収された場合(ＯＶＥＲＦＬＯＷ＝０)は処理を終了するが、そうでない場合はステップＳ８へ進んで低速成分ＬＯ２を演算するためのサブルーチン（図７）が実行され、高速成分ＨＯ２から溢れ出たオーバフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷに基づき低速成分ＬＯ２が演算される。
【００３６】
なお、ここでは触媒温度ＴＣＡＴはエンジン１の冷却水温、エンジン負荷、エンジン回転速度等から推定されるようにしているが、図２に示すように触媒３ａに温度センサ１１を取り付け、触媒３ａの温度を直接測定するようにしてもよい。
【００３７】
また、ステップＳ３で触媒温度ＴＣＡＴが活性温度ＴＡＣＴｏよりも低いときは酸素貯蔵量を演算しないようにしているが、ステップＳ３を無くして、触媒温度ＴＣＡＴの影響を高速成分の酸素放出率Ａや後述する低速成分の酸素貯蔵放出率Ｂに反映するようにしても良い。
【００３８】
次に、ステップＳ４から６及びステップＳ８で実行されるサブルーチンについて説明する。
【００３９】
図４は、触媒３ａに流入する排気の酸素過不足量Ｏ２ＩＮを演算するためのサブルーチンの内容を示す。このサブルーチンでは触媒３ａ上流の空燃比とエンジン１の吸入空気量に基づき触媒３ａに流入する排気の酸素過不足量Ｏ２ＩＮが演算される。
【００４０】
これによると、まずステップＳ１１で、フロントＡ／Ｆセンサ４の出力とエアフローメータ９の出力が読み込まれる。
【００４１】
つぎに、ステップＳ１２では読み込まれたフロントＡ／Ｆセンサ４の出力を所定の変換テーブルを用いて触媒３ａに流入する排気の過不足酸素濃度ＦＯ２に変換する。ここで過不足酸素濃度ＦＯ２とは、理論空燃比時の酸素濃度を基準とした相対的な濃度である。排気空燃比が理論空燃比に等しいときはゼロで、リッチで負、リーンで正の値をとる。
【００４２】
ステップＳ１３ではエアフローメータ９の出力が所定の変換テーブルを用いて吸入空気量Ｑに変換され、ステップＳ１４ではステップＳ１３で演算した吸入空気量Ｑに触媒３ａに流入する排気の過不足酸素量Ｏ２ＩＮを演算するためにステップＳ１２で演算した過不足酸素濃度ＦＯ２を乗じられる。
【００４３】
過不足酸素濃度ＦＯ２が上記特性を有することから、過不足酸素量Ｏ２ＩＮは、触媒３ａに流入する排気が理論空燃比のときゼロ、リッチのとき負、リーンのとき正の値をとる。
【００４４】
また、図５は、酸素貯蔵量の高速成分の酸素放出率Ａを演算するためのサブルーチンを示す。このサブルーチンでは、高速成分ＨＯ２からの酸素放出速度が低速成分ＬＯ２の影響を受けることから、低速成分ＬＯ２に応じて高速成分の酸素放出率Ａが演算される。
【００４５】
まず、ステップＳ２１で低速成分の高速成分に対する比ＬＯ２／ＨＯ２が所定値ＡＲ（たとえば、ＡＲ＝１０）より小さいか否かが判断される。判断の結果、比ＬＯ２/ＨＯ２が所定値ＡＲより小さいと判断された場合、すなわち、高速成分ＨＯ２が低速成分ＬＯ２に対して比較的多い場合はステップＳ２２へ進み、高速成分ＨＯ２から酸素が放出されるとして高速成分の酸素放出率Ａに１．０がセットされる。
【００４６】
これに対し、比ＬＯ２/ＨＯ２が所定値ＡＲよりも大きいと判断された場合は、高速成分ＨＯ２に対する低速成分ＬＯ２の比が変化しないよう高速成分ＨＯ２及び低速成分ＬＯ２から酸素が放出されるので、ステップＳ２３へ進んで高速成分の酸素放出率Ａとして比ＬＯ２/ＨＯ２が変化しないような値が演算される。
【００４７】
図６は、酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２を演算するためのサブルーチンを示す。このサブルーチンでは触媒３ａに流入する排気の酸素酸素過不足量Ｏ２ＩＮと高速成分の酸素放出率Ａに基づき高速成分ＨＯ２が演算される。
【００４８】
まず、ステップＳ３１では酸素過不足量Ｏ２ＩＮの値に基づき高速成分ＨＯ２が酸素を吸収する状態にあるか、あるいは酸素を放出する状態にあるかが判断される。
【００４９】
触媒３ａに流入する排気の空燃比がリーンであって、酸素過不足量Ｏ２ＩＮがゼロより大きい場合、高速成分ＨＯ２が酸素を吸収する状態にあると判断される。そして、ステップＳ３２に進み、次式（１）により高速成分ＨＯ２が演算される。
【００５０】
【数１】
ＨＯ２＝ＨＯ２ｚ＋Ｏ２ＩＮ（１）
ここで、ＨＯ２ｚ：高速成分ＨＯ２の前回値
一方、酸素過不足量Ｏ２ＩＮがゼロ以下の値で、高速成分が酸素を放出する状態にあると判断された場合はステップＳ３３に進み、次式（２）により高速成分ＨＯ２が演算される。
【００５１】
【数２】
ＨＯ２＝ＨＯ２ｚ＋Ｏ２ＩＮ×Ａ (２)
ここで、Ａ：高速成分ＨＯ２の酸素放出率
ステップＳ３４、Ｓ３５で、演算されたＨＯ２が高速成分の最大容量ＨＯ２ＭＡＸを超えていないか、あるいは最小容量ＨＯ２ＭＩＮ（＝０）以下になっていないかが判断される。
【００５２】
高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸ以上になっている場合はステップＳ３６に進み、高速成分ＨＯ２として吸収されることなく溢れ出るオーバフロー酸素量（過剰量）ＯＶＥＲＦＬＯＷが次式（３）により演算される。
【００５３】
【数３】
ＯＶＥＲＦＬＯＷ＝ＨＯ２−ＨＯ２ＭＡＸ (３)
そして、高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸに制限される。
【００５４】
また、高速成分ＨＯ２が最小容量ＨＯ２ＭＩＮ以下になっている場合はステップＳ３７に進み、高速成分ＨＯ２として吸収されないオーバフロー酸素量（不足量）ＯＶＥＲＦＬＯＷが次式（４）により演算される。
【００５５】
【数４】
ＯＶＥＲＦＬＯＷ＝ＨＯ２−ＨＯ２ＭＩＮ (４)
そして、高速成分ＨＯ２が最小容量ＨＯ２ＭＩＮに制限される。なお、ここでは最小容量ＨＯ２ＭＩＮとして０が与えられているから、高速成分ＨＯ２をすべて放出した状態で不足する酸素量が負のオーバフロー酸素量として算出されることになる。
【００５６】
また、高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸと最小容量ＨＯ２ＭＩＮの間にあるときは、触媒３に流入した排気の酸素過不足量Ｏ２ＩＮは、全て高速成分ＨＯ２として吸収されるので、オーバフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷにはゼロが設定される。
【００５７】
ここで、高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸを越え、あるいは最小容量ＨＯ２ＭＩＮ以下となって高速成分ＨＯ２から溢れ出たオーバフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷは、低速成分ＬＯ２として吸収される。
【００５８】
図７は酸素貯蔵量の低速成分ＬＯ２を演算するためのサブルーチンの内容を示す。このサブルーチンでは、高速成分ＨＯ２から溢れ出たオーバフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷに基づき低速成分ＬＯ２が演算される。
【００５９】
これによると、ステップＳ４１では低速成分ＬＯ２が次式（５）により演算される。
【００６０】
【数５】
ＬＯ２＝ＬＯ２ｚ＋ＯＶＥＲＦＬＯＷ×Ｂ (５)
ここで、ＬＯ２ｚ：低速成分ＬＯ２の前回値
Ｂ：低速成分の酸素貯蔵放出率
ここで低速成分の酸素貯蔵放出率Ｂは１以下の正の値に設定されるが、実際には貯蔵と放出とで異なる特性を有する。また実際の貯蔵放出率は触媒温度ＴＣＡＴ、低速成分ＬＯ２等の影響を受けるので、貯蔵率と放出率とをそれぞれ分離して設定するようにしても良い。その場合、オーバフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷが正であるとき、酸素が過剰であり、このときの酸素貯蔵放出率Ｂは、例えば触媒温度ＴＣＡＴが高いほど、また低速成分ＬＯ２が小さいほど大きな値に設定される。また、オーバフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷが負であるとき、酸素が不足しており、このときの酸素放出率Ｂは、例えば触媒温度ＴＣＡＴが高いほど、また低速成分ＬＯ２が大きいほど大きな設定される。
【００６１】
ステップＳ４２、Ｓ４３では、高速成分ＨＯ２の演算時と同様に、演算された低速成分ＬＯ２がその最大容量ＬＯ２ＭＡＸを超えていないか、あるいは最小容量ＬＯ２ＭＩＮ（＝０）以下になっていないかが判断される。
【００６２】
その結果、最大容量ＬＯ２ＭＡＸを超えている場合はステップＳ４４に進み、低速成分ＬＯ２から溢れる酸素過不足量Ｏ２ＯＵＴが次式（６）により演算される。
【００６３】
【数６】
Ｏ２ＯＵＴ＝ＬＯ２−ＬＯ２ＭＡＸ (６)
そして低速成分ＬＯ２が最大容量ＬＯ２ＭＡＸに制限される。酸素過不足量Ｏ２ＯＵＴはそのまま触媒３ａの下流に流出する。
【００６４】
最小容量以下になっている場合はステップＳ４５へ進み、低速成分ＬＯ２が最小容量ＬＯ２ＭＩＮに制限される。
【００６５】
次に、コントローラ６が行う酸素貯蔵量の演算値のリセットについて説明する。所定条件下で酸素貯蔵量の演算値のリセットを実行することにより、それまでに蓄積された演算誤差が解消され、酸素貯蔵量の演算精度を高めることが可能となる。
【００６６】
図８はリセット条件を判断するためのルーチンの詳細を示す。このルーチンは、触媒３ａ下流の排気空燃比から酸素貯蔵量（高速成分ＨＯ２及び低速成分ＬＯ２）のリセット条件が成立したか否かを判定し、フラグＦｒｉｃｈ及びフラグＦｌｅａｎのセットを行うものである。
【００６７】
まず、ステップＳ５１で触媒３ａ下流の排気空燃比を検出するリアＯ₂センサ５ａの出力が読み込まれる。そして、ステップＳ５２でリアＯ₂センサ出力ＲＯ２とリーン判定しきい値ＬＤＴが比較され、ステップＳ５３で、リッチ判定しきい値ＲＤＴとの比較が行われる。
【００６８】
比較の結果、リアＯ₂センサ出力ＲＯ２がリーン判定しきい値ＬＤＴを下回っていた場合はステップＳ５４に進んでフラグＦｌｅａｎに酸素貯蔵量のリーンリセット条件が成立したことを示す「１」が設定される。また、リアＯ₂センサ出力ＲＯ２がリッチ判定しきい値ＲＤＴを上回っていた場合はステップＳ５５に進んでフラグＦｒｉｃｈに酸素貯蔵量のリッチリセット条件が成立したことを示す「１」が設定される。
【００６９】
リアＯ₂センサ出力ＲＯ２がリーン判定しきい値ＬＤＴとリッチ判定しきい値ＲＤＴの間にあるときはステップＳ５６に進んで、フラグＦｌｅａｎ及びＦｒｉｃｈにリーンリセット条件、リッチリセット条件が不成立であることを示す「０」が設定される。
【００７０】
図９は酸素貯蔵量をリセットするためのルーチンの内容を示す。
【００７１】
これによると、ステップＳ６１、Ｓ６２でフラグＦｌｅａｎ及びＦｒｉｃｈの値の変化に基づきリーンリセット条件あるいはリッチリセット条件が成立したか否かが判断される。
【００７２】
そして、フラグＦｌｅａｎが「０」から「１」に変化し、リーンリセット条件が成立したと判断された場合はステップＳ６３に進み、酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸにリセットされる。このとき、低速成分ＬＯ２のリセットは行わない。一方、フラグＦｒｉｃｈが「０」から「１」に変化し、リッチリセット条件が成立したと判断された場合はステップＳ６４に進み、酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２及び低速成分ＬＯ２がそれぞれ最小容量ＨＯ２ＭＩＮ、ＬＯ２ＭＩＮにリセットされる。
【００７３】
このような条件でリセットを行うのは、低速成分ＬＯ２の酸素吸収速度が遅いため、高速成分ＨＯ２が最大容量に達すると低速成分ＬＯ２が最大容量に達していなくても酸素が触媒下流に溢れることから、触媒下流の排気空燃比がリーンになった時点では少なくとも高速成分ＨＯ２は最大容量になっていると考えられるからである。
【００７４】
触媒下流の排気空燃比がリッチになる時点では、緩やかに酸素を放出する低速成分ＬＯ２からも酸素が放出されていないといえ、高速成分ＨＯ２、低速成分ＬＯ２共に酸素を殆ど保持しておらず最小容量になっていると考えられるからである。
【００７５】
さらに、コントローラ６が行う空燃比制御（酸素貯蔵量一定制御）について説明する。
【００７６】
図１０は酸素貯蔵量から目標空燃比を演算するルーチンの内容を示す。
【００７７】
これによると、まずステップＳ７１で、現在の酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２が読み込まれ、ステップＳ７２で、現在の高速成分ＨＯ２と高速成分の目標値ＴＧＨＯ２の偏差ＤＨＯ２（＝触媒３ａが必要としている酸素過不足量）が演算される。高速成分の目標値ＴＧＨＯ２は、例えば高速成分の最大容量ＨＯ２ＭＡＸの２分の１に設定される。
【００７８】
ステップＳ７３では、演算された偏差ＤＨＯ２が空燃比相当の値に換算され、エンジン１の目標空燃比Ｔ−Ａ／Ｆが設定される。
【００７９】
したがって、このルーチンによると、酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２が目標とする量に満たない場合はエンジン１の目標空燃比がリーンに設定され、酸素貯蔵量（高速成分ＨＯ２）は増加させられる。これに対し、高速成分ＨＯ２が目標とする量を超えている場合はエンジン１の目標空燃比がリッチに設定され、酸素貯蔵量（高速成分ＨＯ２）は減少させられる。
【００８０】
次に、上記制御を行うことによる全体的な作用について説明する。
【００８１】
本発明に係る排気浄化装置にあっては、エンジン１が始動されると触媒３ａの酸素貯蔵量がコントローラ６によって触媒３ａに流入する排気の空燃比、エンジン１の吸入空気量に基づき触媒３ａの酸素貯蔵量を推定演算する。酸素貯蔵量の演算は実際の特性に応じて高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２とで分けて行われる。
【００８２】
具体的には、酸素吸収時は、高速成分ＨＯ２が優先して吸収し、高速成分ＨＯ２が吸収しきれない状態となったら低速成分ＬＯ２が吸収し始めるとして演算が行われる。酸素放出時は、低速成分ＬＯ２と高速成分ＨＯ２の比（ＬＯ２／ＨＯ２）が一定割合ＡＲ以下の場合は高速成分ＨＯ２から優先して酸素が放出されるとし、比ＬＯ２／ＨＯ２が一定割合になったらその比ＬＯ２／ＨＯ２を保つように低速成分ＬＯ２と高速成分ＨＯ２の両方から酸素が放出されるとして酸素貯蔵量の演算を行う。
【００８３】
演算された酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２が目標値よりも多いときは、コントローラ６はエンジン１の空燃比をリッチ側に制御して高速成分ＨＯ２を減少させ、目標値よりも少ないときは空燃比をリーン側に制御して高速成分ＨＯ２を増大させる。
【００８４】
この結果、酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２が目標とする値に保たれるので、触媒３に流入する排気の空燃比が理論空燃比からずれたとしても、応答性の高い高速成分ＨＯ２から直ちに酸素が吸収あるいは放出されて触媒雰囲気が理論空燃比方向に修正され、触媒３の転換効率が最大に保たれる。
【００８５】
さらに、演算誤差が累積すると演算された酸素貯蔵量が実際の酸素貯蔵量とずれてくるが、触媒３下流がリッチあるいはリーンになったタイミングで酸素貯蔵量（高速成分ＨＯ２及び低速成分ＬＯ２）のリセットが行われ、演算値と実際の酸素貯蔵量とのずれが修正される。
【００８６】
図１１は上記酸素貯蔵量一定制御を行ったときの高速成分ＨＯ２の変化の様子を示したものである。
【００８７】
この場合、時刻ｔ₁では、リアＯ₂センサ５ａの出力がリーン判定しきい値以下となりリーンリセット条件が成立するので、高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸにリセットされる。ただし、このとき低速成分ＬＯ２は最大になっているとは限らないので低速成分ＬＯ２のリセットは行われない（図示せず）。
【００８８】
時刻ｔ₂、ｔ₃では、リアＯ₂センサ５ａの出力がリッチ判定しきい値以上となってリッチリセット条件が成立するので、酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２が最小容量（＝０）にリセットされる。このとき低速成分ＬＯ２も最小容量にリセットされる（図示せず）。
【００８９】
このように、触媒３ａの下流の排気の空燃比がリッチあるいはリーンになったタイミングで酸素貯蔵量の演算値のリセットが行われ、実際の酸素貯蔵量とのずれが修正される結果、触媒の酸素貯蔵量の演算精度がさらに向上し、酸素貯蔵量を一定に保つための空燃比制御の精度も高められ、触媒の転換効率を高く維持することができる。
【００９０】
以上は本発明が前提とする空燃比制御の一例を示したものである。本発明ではさらに第２のリアＯ₂センサ５ｂにより、リーン空燃比運転後の第２の触媒３ｂの酸素貯蔵量をも適正量に制御する。以下、この点につき図１２以下の図面を用いて説明する。
【００９１】
図１２は第２の触媒３ｂの酸素貯蔵量を制御する第１の実施形態の制御内容を示すフローチャート、図１３はこの制御による空燃比変化等の様子を示す図である。この処理は上述した空燃比制御と同期して周期的に実行される。この処理は図８のリセット条件判断ルーチンで用いるリアＯ₂センサ出力の選択と、図１０の空燃比制御ルーチンで用いる目標酸素貯蔵量（ＴＧＨＯ２）の設定とを行う機能を持っている。
【００９２】
この処理では、まずステップＳ８１で、減速時におけるフューエルカット制御が行われたか否かを判定する。フューエルカット制御の有無は上述したように図１３に示すように燃料制御系の信号を監視するか、またはフューエルカット条件を独立して検出することで判定する。減速時フューエルカット制御についての制御条件を一例として挙げると、開始条件としては車速、エンジン回転速度が基準値以上であり、かつアクセルペダルが解放されており、かつ変速機がニュートラルでないことである。これにより開始されたフューエルカットはエンジン回転速度が下限基準値以下となったこと、またはアクセルペダルが踏み込まれたこと等により終了してリカバリーが行われる。よって、このような条件を監視していることで、減速時フューエルカットおよびリカバリーを判定できる。
【００９３】
このステップでは、フューエルカット後のリカバリーが開始されたか否かを判定し、リカバリー開始検出時点でフラグＦＦＣＲを１にセットする（ステップＳ８１、Ｓ８４）。フラグＦＦＣＲはリカバリー後の過渡的なリッチ空燃比制御が実行されていることを示しており、この制御が終了するときに０にリセットされる。フラグＦＦＣＲが０のときは、リセット判定（図８）に用いるリアＯ₂センサ出力として第１のリアＯ₂センサ５ａの出力を採用すると共に、目標酸素貯蔵量ＴＧＨＯ２として第１の触媒３ａの最大酸素貯蔵量ＨＯ２ＭＡＸの２分の１が設定される（ステップＳ８２、８３）。これにより、上述した空燃比制御により第１の触媒３ａの酸素貯蔵量がその最大値の２分の１程度に維持され、安定した排気浄化性能を発揮する。この間、下流側の触媒３ｂ、３ｃは、上流からの排気の空燃比が理論空燃比付近に安定していることからその酸素貯蔵量が大きな過不足を生じるようなことはない。
【００９４】
これに対して、上記リカバリー後の空燃比制御中（ＦＦＣＲ＝１）には、まず演算した酸素貯蔵量が目標量であるか否かを判定し、目標量に復帰している場合にはフラグＦＦＣＲを０にリセットして通常の処理に戻る（ステップＳ８２、Ｓ８３）。ここで酸素貯蔵量が目標量となっていない場合には、リセット判定に用いるリアＯ₂センサ出力として第２のリアＯ₂センサ５ｂの出力を採用すると共に、第１の触媒３ａと第２の触媒３ｂのそれぞれの最大酸素貯蔵量ＨＯ２ＭＡＸと２ＨＯ２ＭＡＸの和の２分の１を目標酸素貯蔵量ＴＧＨＯ２として設定する（ステップＳ８４）。これにより各触媒３ａ、３ｂの酸素貯蔵量がそれぞれの約２分の１となるように空燃比制御が行われることになるので、フューエルカットによるリーン雰囲気中で酸素貯蔵量過大となっていた各触媒３ａ、３ｂは酸素貯蔵量が適正量に速やかに復帰して所期の排気浄化性能を回復する。
【００９５】
以上説明したように本発明の排気浄化装置では、第２の触媒３ｂの出口側に第２のリアセンサ５ｂを設け、リーン運転後にはこの第２のリアセンサ５ｂにより検出した排気特性を用いて各触媒３ａ、３ｂの酸素貯蔵量が所要量となるように空燃比を制御する。したがって、排気浄化装置は、各触媒３ａ、３ｂの酸素貯蔵量を適正範囲内に維持し、良好な排気浄化性能を維持させることができる。このときの空燃比制御としては、例えば、第２の触媒３ｂの排気特性が基準値よりもリーンとなったことを検出したときに、これが基準値よりもリッチ側に変化するまで空燃比をリッチに制御するようにする。
【００９６】
リーン空燃比での運転状態としては、減速時のフューエルカット制御状態が典型的である。この開始と終了はコントローラ６の信号から検出できる。このフューエルカットの終了に伴いリーン空燃比後の上記制御を開始させることができる。なおフューエルカット制御は減速時に限られず、例えば高負荷または高速運転が継続されたときにエンジン保護のために全部または一部気筒に対して実行されることがあり、このようなときにも当然に触媒に流入する排気は酸素過多のリーン状態となる。触媒の酸素貯蔵量過多をもたらすリーン運転状態は、第２のリアセンサ５ｂの検出結果から直接に検出するようにしてもよい。
【００９７】
上記検出すべき排気特性は、酸素貯蔵量の判定を可能とするものであれば任意に選択でき、例えば、空燃比もしくは酸素濃度である。
【００９８】
触媒の酸素貯蔵量を吸収放出速度が速い高速成分と吸収放出速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて演算するように構成することにより、触媒の特性に応じた実際の酸素貯蔵量をより正確に演算できる。したがって実酸素貯蔵量をより精度よく制御することができる。
【００９９】
図１４は酸素貯蔵量を制御する第２の実施形態の制御内容を示すフローチャートである。図１５はこの制御による空燃比変化等の様子を示す図である。なお図１４では、フューエルカットリカバリー後の過渡的なリッチ空燃比制御の開始と終了を示すフラグ（ＦＦＣＲ）の処理については記載を省略してある。
【０１００】
図１２の処理ではリーン条件後の第１、第２の触媒３ａ、３ｂの酸素貯蔵量は速やかに適正量に復帰するが、図１のようにさらに第３の触媒３ｃを有する場合には、その酸素貯蔵量については必ずしも適正量に制御されない。これを制御するために第３の触媒３ｃの下流側にリアＯ₂センサを設けるようにしてもよいが、構成が複雑化する。そこで、この処理では、以下に述べるように第２の触媒３ｂの酸素貯蔵量が第３の触媒の酸素貯蔵量をも代表しているものとして目標酸素貯蔵量の設定を行うようにしている。
【０１０１】
この処理は、ステップＳ９１でフューエルカット後の判定をし、ステップＳ９２でフューエルカット後でない場合の目標空燃比ＴＧＨＯ２の設定をし、ステップＳ９３で、目標酸素貯蔵量に達したことによる処理の終了については、それぞれ図１２と同様である。ただし、フューエルカット後に目標酸素貯蔵量に達するまでの処理として、まずリセット判定フラグＦｌｅａｎとＦｒｉｃｈをそれぞれ０に保持して図９のリセット処理を中断させ（ステップＳ９４）、次いで各触媒３ａから３ｃの酸素貯蔵量を減じるための目標酸素貯蔵量ＴＧＨＯ２の設定を行う。ここでは、第１の触媒３ａ、第２の触媒３ｂ、第３の触媒３ｃのそれぞれの最大酸素貯蔵量ＨＯ２ＭＡＸ、２ＨＯ２ＭＡＸ、３ＨＯ２ＭＡＸの和の２分の１を目標酸素貯蔵量ＴＧＨＯ２として設定する（ステップＳ９５）。これにより各触媒３ａから３ｃの酸素貯蔵量がそれぞれの約２分の１となるように空燃比制御が行われることになるので、フューエルカットによるリーン雰囲気中で酸素貯蔵量過大となっていた各触媒３ａから３ｃは酸素貯蔵量が適正量に速やかに復帰して所期の排気浄化性能を回復する。
【０１０２】
このようにこの実施形態では、排気エミッション性能をより改善するために、第２の触媒３ｂの下流側に第３の触媒３ｃを設けた。この構成においては、この第３の触媒３ｃの酸素貯蔵量を第２の触媒３ｂの酸素貯蔵量と同等とみなして空燃比制御を行う。したがって、その構造は、第３の触媒３ｃの転化効率を高く維持し、その触媒３ｃの排気処理能力を最大限に発揮する。
【０１０３】
図１６は酸素貯蔵量を制御する第３の実施形態の制御内容を示すフローチャートである。図１７はこの制御による空燃比変化等の様子を示す図である。なお図１６では、フューエルカットリカバリー後の過渡的なリッチ空燃比制御の開始と終了を示すフラグ（ＦＦＣＲ）の処理については記載を省略してある。
【０１０４】
この制御ではステップＳ１０１にてフューエルカット後と判定された場合、第２のリアＯ₂センサ５ｂの出力が所定のリーン判定値と比較される（ステップＳ１０２、Ｓ１０３）。センサ５ｂの出力が判定値よりもリーン側にあるとき、図１０のステップＳ７３で演算すべき目標空燃比は、ステップＳ１０４で所定のリッチ空燃比、例えばＡ／Ｆ＝１４．０程度にクランプされる。リアＯ₂センサ出力が判定値よりもリッチ側となったときにはこの処理はキャンセルされ、目標酸素貯蔵量に基づいて目標空燃比が設定される処理を行う（図１０）。
【０１０５】
図１８は酸素貯蔵量を制御する第４の実施形態の制御内容を示すフローチャートである。これはフューエルカット制御などエンジンがリーン状態で運転される条件の有無に関わらず、第２のリアＯ₂センサ５ｂの出力がリーンとなった場合には目標空燃比をリッチ側にクランプして触媒３ａ、３ｂの酸素貯蔵量を目標量まで減じるようにしたものである（ステップＳ１１０１からＳ１１０３）。この制御の内容は、リッチクランプの開始条件が第２のリアＯ₂センサ５ｂの出力とリーン判定値との比較結果である点を除いて図１６と同様である。
【０１０６】
本願が優先権を主張する米国特許出願０９／４１８，２５５（１９９９年１０月１５日出願）の全内容はここに引用例として包含される。
【０１０７】
本発明の具体的な実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【０１０８】
【産業上の利用可能性】
以上のように、本発明にかかるエンジンの排気浄化装置は、リーン運転後の下流側触媒の転化効率を高く保つエンジンの排気浄化装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排気浄化装置の概略構成図である。
【図２】触媒の放出特性を示す図である。
【図３】触媒の酸素貯蔵量を演算するためのルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図４】触媒に流入する排気の酸素過不足量を演算するためのサブルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図５】高速成分の酸素放出率を演算するためのサブルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図６】酸素貯蔵量の高速成分を演算するためのサブルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図７】酸素貯蔵量の低速成分を演算するためのサブルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図８】リセット条件の判断ルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図９】酸素貯蔵量のリセットを行うためのルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図１０】酸素貯蔵量から目標空燃比を演算するルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図１１】酸素貯蔵量一定制御を行ったときにリア酸素センサ出力、高速成分の変化する様子を示したタイムチャートである。
【図１２】リーン運転後の空燃比制御に関する処理ルーチンの第１の実施形態の内容を示したフローチャートである。
【図１３】上記第１の実施形態による制御を行ったときに空燃比、リア酸素センサ出力等の変化の様子を示したタイムチャートである。
【図１４】図１２に類似するが、リーン運転後の空燃比制御に関する処理ルーチンの第２の実施形態の内容を示したフローチャートである。
【図１５】図１３に類似するが、上記第２の実施形態による制御を行ったときに空燃比、リア酸素センサ出力等の変化の様子を示したタイムチャートである。
【図１６】図１２に類似するが、リーン運転後の空燃比制御に関する処理ルーチンの第３の実施形態の内容を示したフローチャートである。
【図１７】図１３に類似するが、上記第３の実施形態による制御を行ったときに空燃比、リア酸素センサ出力等の変化の様子を示したタイムチャートである。
【図１８】図１２に類似するが、リーン運転後の空燃比制御に関する処理ルーチンの第４の実施形態の内容を示したフローチャートである。

Claims

所定の運転条件が成立したときにリーン空燃比での運転を行うエンジンの排気浄化装置であって、
エンジン排気管に設けられた第１の触媒と、
前記第１の触媒の下流に設けられた第２の触媒と、
前記第１の触媒に流入する排気の特性を検出するフロントセンサと、
前記第１の触媒から流出する排気の特性を検出する第１のリアセンサと、
第２の触媒から流出する排気の特性を検出する第２のリアセンサと、
マイクロプロセッサとからなり、
マイクロプロセッサは、
通常運転時は前記第１のリアセンサを含む前記検出された排気特性を用いて、前記第１の触媒の酸素貯蔵量を演算し、演算された酸素貯蔵量に基づき、前記第１の触媒の酸素貯蔵量が第１の目標値となるようにエンジンの空燃比を制御し、
前記リーン空燃比での運転後は前記第２のリアセンサを含む検出された排気特性を用いて、前記第１と前記第２の触媒の酸素貯蔵量を演算し、前記第１と前記第２の触媒の酸素貯蔵量が第２の目標値となるように空燃比を制御し、前記第１と前記第２の触媒の酸素貯蔵量が第２の目標値となった場合に、前記第１の触媒の酸素貯蔵量が前記第１の目標値となるようにエンジンの空燃比を制御するようにプログラムされることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記マイクロプロセッサは、フューエルカット制御が行われているときは、前記リーン空燃比での運転状態であると判定するようにさらにプログラムされることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記マイクロプロセッサは、前記リーン空燃比での運転状態を、前記第１のリアセンサからの排気特性に基づいて判定するようにさらにプログラムされることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置において、
各センサが検出する排気特性は、空燃比もしくは酸素濃度であることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記第１、第２触媒の酸素貯蔵は、前記第１、第２触媒に酸素が吸収あるいは前記第１、第２触媒から酸素が放出される吸収放出速度が速い高速成分と前記吸収放出速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けられ、
前記マイクロプロセッサは、第１、第２触媒の酸素貯蔵量を前記高速成分と前記低速成分とに分けて演算するようにさらにプログラムされることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記第２の触媒の下流に第３の触媒を設け、
前記マイクロプロセッサは、この第３の触媒の酸素貯蔵量を第２の触媒の酸素貯蔵量と同等とみなして第３の触媒の酸素貯蔵量が第２の触媒の酸素貯蔵量に基づく前記第２の目標値となるように空燃比を制御するようにさらにプログラムされることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記マイクロプロセッサは、第２のリアセンサからの出力に基づき演算される第２の触媒からの排気特性が基準値よりもリーン側となったときに、該排気特性が基準値よりもリッチ側に変化するまで空燃比をリッチに制御するようにさらにプログラムされることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
所定の運転条件が成立したときにリーン空燃比での運転を行うエンジンの排気浄化装置であって、
エンジンの排気管に設けられた第１の触媒と、
エンジンの排気管に設けられ、かつ第１の触媒の下流側に位置する第２の触媒と、
第１の触媒に流入する排気の特性を検出するフロントセンサと、
第１の触媒から流出する排気の特性を検出する第１のリアセンサと、
第２の触媒から流出する排気の特性を検出する第２のリアセンサと、
マイクロプロセッサとからなり、
マイクロプロセッサは、
通常運転時は前記フロントセンサが出力する排気特性と前記第１リアセンサが出力する排気特性を用いて、前記第１の触媒に貯蔵されている酸素貯蔵量を演算し、前記第１の触媒の演算された酸素貯蔵量に基づき、前記第１の触媒の酸素貯蔵量が第１の目標値となるようにエンジンの空燃比を制御し、
リーン空燃比での運転後は前記フロントセンサが出力する排気特性と前記第２リアセンサが出力する排気特性を用いて、前記第１の触媒と前記第２の触媒に貯蔵されている酸素貯蔵量を演算し、前記第１の触媒と第２の触媒の演算された酸素貯蔵量に基づき、前記第１の触媒と前記第２の触媒に貯蔵されている酸素の貯蔵量が第２の目標値となるようにエンジンの空燃比を制御し、
前記第１と前記第２の触媒の酸素貯蔵量が第２の目標値となった場合に、前記第１の触媒の酸素貯蔵量が前記第１の目標値となるようにエンジンの空燃比を制御するようにプログラムされることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
請求項８に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記マイクロプロセッサは、フューエルカット制御におけるリーン空燃比での運転後、第１の触媒と第２の触媒に貯蔵されている酸素貯蔵量が前記第２の目標値に達したら、フロントセンサが出力する排気特性と第１のリアセンサが出力する排気特性を用いて第１の触媒の酸素貯蔵量が前記第１の目標値となるようにエンジンの空燃比を制御するようにさらにプログラムされることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
請求項５に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記高速成分及び前記低速成分は、
前記第１、第２の触媒の酸素吸収時には、高速成分に優先して酸素が吸収され、高速成分が最大容量に達して酸素を吸収しきれない状態になったら低速成分に酸素が吸収されることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
請求項５または１０に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記高速成分及び前記低速成分は、
前記第１、第２の触媒の酸素放出時には、高速成分に対する低速成分の比が所定値未満の場合は高速成分から優先して酸素が放出され、高速成分に対する低速成分の比が所定値以上の場合は高速成分に対する低速成分の比が変化しないよう高速成分及び低速成分の両方から酸素が放出されることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。