JP2000227022A

JP2000227022A - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2000227022A
Application number: JP11027298A
Authority: JP
Inventors: Junichi Taga; 淳一田賀; Kazuya Yokota; 和也横田; Yoichi Kuji; 洋一久慈; Masayuki Kuroki; 雅之黒木
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2000-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】成層燃焼運転時等の空燃比がリーンな状態で
の運転時に多量に排出されるＮＯｘを吸収すると共に、
空燃比をリッチにすることにより吸収したＮＯｘを放出
して還元剤と反応させるＮＯｘ吸収材が備えられたエン
ジンにおいて、上記ＮＯｘ吸収材をＳＯｘ等の硫黄成分
による被毒から効率よくリフレッシュさせることを課題
とする。【解決手段】ＮＯｘ吸収材へのＳＯｘ吸着状態が所定
の状態となったときに、まず空燃比をリッチにすること
により排気ガス中の還元剤濃度を高くし、次いで空燃比
をリーンにすることにより酸素濃度を高くして上記還元
剤と反応させ、これによりＮＯｘ吸収材の温度を上昇さ
せてＳＯｘを離脱させやすくすると共に、この状態で空
燃比を再びリッチにしてＮＯｘ吸収材にＣＯを多量に供
給することにより、ＮＯｘ吸収材に吸着しているＳＯｘ
を離脱させる。

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制御装
置、特に排気通路にＮＯｘ吸収材が配設されたエンジン
の制御装置に関し、排気ガス浄化技術の分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】車両用等のエンジンにおいては、排気ガ
ス中に含まれるＣＯ（一酸化炭素），ＨＣ（炭化水
素），ＮＯｘ（窒素酸化物）等の有害成分を除去する装
置として三元触媒が一般に用いられるが、近年における
燃費性能向上を目的とした直噴式成層燃焼方式を採用す
るエンジンの場合、排気ガス中の酸素濃度が高くなるた
め、従来の三元触媒ではＮＯｘを充分に除去できないと
いう問題が発生し、これに対処するものとして、例えば
特開平７−３３２０７１号公報や特開平８−２０００４
５号公報等に開示された発明が存在する。

【０００３】これらの発明は、排気通路に、空燃比がリ
ーン（酸素過剰状態）のときには排気ガス中のＮＯｘを
吸収し、空燃比がリッチ（還元剤過剰状態）になれば吸
収していたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材を用いた触媒
装置（ＮＯｘ触媒）を配置したもので、これによれば、
空燃比を適切に制御することにより、リーン状態ではＮ
Ｏｘの上記吸収材への吸収によりその外部への排出を抑
制し、またリッチ状態では吸収材から放出されたＮＯｘ
と多量に存在するＨＣ，ＣＯ等の還元剤とを反応させる
ことにより、同じく該ＮＯｘの外部への排出を抑制する
ことができ、成層燃焼方式を採用するエンジンのＮＯｘ
排出量を効果的に低減させることが可能となる。

【０００４】しかし、上記のＮＯｘ吸収材は、例えば燃
料中に含まれる硫黄成分等の他の物質とも結びつきやす
く、その付着量ないし吸着量の増大によりＮＯｘ吸収能
力が低下するという問題がある。特に、この種のＮＯｘ
吸収材として効果の高いＢａ（バリウム）を用いたもの
はＳＯｘ（硫黄酸化物）と結びつきやすく、その吸着量
の増加によりＳＯｘ被毒状態となってＮＯｘ浄化能力が
著しく低下するのである。

【０００５】このＮＯｘ吸収材のＳＯｘ被毒を解消する
方法としては、当該触媒を７００〜８００°Ｃの高温に
加熱することが有効であることが知られている。また、
特開平８−６１０５２号公報によれば、ＮＯｘ触媒に酸
素と還元剤とを供給して、これらを反応させることによ
り触媒温度を上昇させることが記載されており、この公
報に記載された発明では、多気筒エンジンの一部の気筒
については空燃比をリッチに制御して運転し、他の気筒
については空燃比をリーンに制御して運転すると共に、
前者の気筒と後者の気筒から交互に排気ガスが排出され
るように構成して、リッチ運転の気筒から排出される燃
料の未燃焼成分をリーン運転の気筒から排出される多量
の酸素で燃焼させることにより、触媒温度を上昇させる
ようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載された方法の場合、燃料の未燃焼成分と酸素とがごく
短い周期で交互に排気通路に排出されるので、これらが
触媒に至る前にミックスされて反応し、触媒上流の排気
通路の温度をいたずらに上昇させて、触媒温度を効果的
に上昇させることができないのではないかという懸念が
ある。また、いずれの方法を用いるにしても、より低い
温度でＳＯｘ被毒を効率よく解消することが望まれるの
である。

【０００７】そこで、本発明は、ＮＯｘ吸収材を用いた
触媒のＳＯｘ被毒の解消をより効果的に行うことを課題
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のような手段を用いる。

【０００９】まず、本願の特許請求の範囲の請求項１に
記載の発明（以下、第１発明という）は、排気通路に配
置され、酸素過剰雰囲気で排気ガス中のＮＯｘ成分を吸
収し、酸素濃度の低下によりこのＮＯｘ成分を放出する
ＮＯｘ吸収材が備えられたエンジンにおいて、排気ガス
中の還元剤濃度を調整する還元剤調整手段と、排気ガス
中の酸素濃度を調整する酸素調整手段と、上記ＮＯｘ吸
収材への硫黄成分吸着状態が所定の状態となったことを
判定したときに、まず上記還元剤調整手段によって還元
剤濃度を高くし、次いで上記酸素調整手段によって酸素
濃度を高くして還元剤と反応させることによりＮＯｘ吸
収材の温度を上昇させると共に、その後上記還元剤調整
手段により還元剤濃度を再び高くしてＮＯｘ吸収材から
硫黄成分を離脱させる硫黄離脱手段とを備えたことを特
徴とする。

【００１０】また、請求項２に記載の発明（以下、第２
発明という）は、上記第１発明において、硫黄離脱手段
は、還元剤調整手段によって最初に還元剤濃度を高くす
る期間を、酸素濃度の低下によってＮＯｘ吸収材から放
出されるＮＯｘの放出量に応じて設定することを特徴と
する。

【００１１】また、請求項３に記載の発明（以下、第３
発明という）は、上記第１発明または第２発明におい
て、硫黄離脱手段は、還元剤調整手段によって最初に還
元剤濃度を高くするときに、該還元剤調整手段を構成す
るインジェクタにより、空燃比が理論空燃比にほぼ等し
くもしくは理論空燃比よりリッチとなる量の燃料を、吸
気行程から圧縮行程にかけての所定の時期に少なくとも
２回に分けて分割噴射させることを特徴とする。

【００１２】一方、請求項４に記載の発明（以下、第４
発明という）は、上記第１発明から第３発明までのいず
れかにおいて、硫黄離脱手段は、ＮＯｘ吸収材への硫黄
成分吸着状態が所定の状態となったことを判定したとき
に、還元剤調整手段によって還元剤濃度を高くし、次い
で上記酸素調整手段によって酸素濃度を高くする制御を
少なくとも１回実行した後、該還元剤調整手段を構成す
るインジェクタにより、空燃比が理論空燃比にほぼ等し
くもしくは理論空燃比よりリッチとなる量の燃料を、吸
気行程から圧縮行程にかけての所定の時期に少なくとも
２回に分けて分割噴射させることを特徴とする。

【００１３】また、請求項５に記載の発明（以下、第５
発明という）は、上記第１発明において、還元剤調整手
段と酸素調整手段とは空燃比調整手段によって構成さ
れ、空燃比を理論空燃比とほぼ等しくもしくはそれより
リッチ側に制御することにより還元剤濃度を高くし、空
燃比を理論空燃比よりリーン側に制御することにより酸
素濃度を高くすることを特徴とする。

【００１４】また、請求項６に記載の発明（以下、第６
発明という）は、上記第５発明において、空燃比調整手
段は、酸素濃度を高くするときの空燃比を１５〜１６に
制御することを特徴とする。

【００１５】さらに、請求項７に記載の発明（以下、第
７発明という）は、上記第５発明または第６発明におい
て、硫黄離脱手段は、ＮＯｘ吸収材の硫黄成分吸着状態
が所定の状態となったことを判定したときに、空燃比調
整手段によって還元剤濃度を高くし、次いで酸素濃度を
高くする制御を少なくとも１回実行した後、該空燃比調
整手段を構成するインジェクタにより、空燃比が理論空
燃比にほぼ等しくもしくは理論空燃比よりリッチとなる
量の燃料を、吸気行程から圧縮行程にかけての所定の時
期に少なくとも２回に分けて分割噴射させることを特徴
とする。

【００１６】そして、請求項８に記載の発明（以下、第
８発明という）は、排気通路に配置され、酸素過剰雰囲
気で排気ガス中のＮＯｘ成分を吸収し、酸素濃度の低下
によりこのＮＯｘ成分を放出するＮＯｘ吸収材が備えら
れたエンジンにおいて、排気ガス中の還元剤濃度を調整
する還元剤調整手段と、排気ガス中の酸素濃度を調整す
る酸素調整手段と、上記ＮＯｘ吸収材へのＮＯｘ吸収量
が所定量以上となったことを判定したときに、まず上記
還元剤調整手段によって還元剤濃度を高くし、次いで上
記酸素調整手段によって酸素濃度を高くする制御を少な
くとも１回実行し、その後、上記還元剤調整手段によっ
て再び還元剤濃度を高くすることによりＮＯｘ吸収材か
らのＮＯｘの放出を促進するＮＯｘ放出促進手段とを備
えたことを特徴とする。

【００１７】以上のように構成することにより、本願各
発明によれば次の作用が得られる。

【００１８】まず、第１発明によれば、排気通路に備え
られたＮＯｘ吸収材のＳＯｘ等の硫黄成分吸着状態が所
定の状態となったときに、まず還元剤調整手段によって
排気ガス中のＨＣやＣＯ等の還元剤の濃度が高くされ、
その後、酸素調整手段により、適度な時間差をおいて排
気ガス中の酸素濃度が高くされるので、上記還元剤がＮ
Ｏｘ吸収材の近傍、例えば該吸収材を収納したケーシン
グ内で浮遊、滞留しているところへ酸素を供給すること
ができ、これらをＮＯｘ吸収材の近傍で反応させること
が可能となる。これにより、ＮＯｘ吸収材の温度が効率
よく上昇する。

【００１９】そして、その後、還元剤調整手段により還
元剤濃度が再び高くされて、上記のように温度が高くさ
れてＳＯｘ等の硫黄成分を離脱させやすくなったＮＯｘ
吸収材に対してＣＯ等の還元剤が供給されることになる
が、この還元剤がＳＯｘ被毒したＮＯｘ吸収材に作用し
て該吸収材からのＳＯｘの離脱を促すのであり、その結
果、ＳＯｘがより効率よく離脱され、比較的低い温度
（例えば５００〜６００℃）でＳＯｘ被毒が解消される
ことになる。

【００２０】その場合に、第２発明によれば、還元剤調
整手段によって最初に還元剤濃度を高くする期間が、酸
素濃度の低下によってＮＯｘ吸収材から放出されるＮＯ
ｘの放出量に応じて設定されるので、ＳＯｘ等の除去の
ための還元剤の供給に伴って放出されるＮＯｘをこの還
元剤によって確実に浄化することができ、該ＮＯｘの外
部への排出が防止される。

【００２１】また、第３発明によれば、ＮＯｘ吸収材へ
のＳＯｘ等の硫黄成分吸着状態が所定の状態となったと
きに、空燃比が理論空燃比にほぼ等しくもしくは理論空
燃比よりリッチとなる量の燃料が、インジェクタを用い
た分割噴射によって供給されることになるが、分割噴射
を行った場合、同量の燃料を一括噴射した場合より排気
ガス温度が高温まで上昇し、したがって上記ＮＯｘ吸収
材の温度がさらに効率よく上昇することになる。

【００２２】一方、第４発明によれば、上記第１発明か
ら第３発明までのいずれかにおいて、ＮＯｘ吸収材への
ＳＯｘ等の硫黄成分吸着状態が所定の状態となったとき
に、まず還元剤濃度を高くし、次いで酸素濃度を高くす
る制御が少なくとも１回実行されることにより、上記Ｎ
Ｏｘ吸収材の温度が確実に上昇することになる。そし
て、その後、還元剤濃度を再び高くするときに、空燃比
が理論空燃比にほぼ等しくもしくは理論空燃比よりリッ
チとなる量の燃料がインジェクタを用いた分割噴射によ
って供給されることになるが、分割噴射を行った場合、
同量の燃料を一括噴射した場合よりＣＯの発生量が多く
なり、したがって、上記のようにして温度が高くされた
ＮＯｘ吸収材から一層効率よくＳＯｘ等の硫黄成分が離
脱されることになる。

【００２３】また、第５発明によれば、上記各発明にお
ける還元剤調整手段と酸素調整手段とが空燃比調整手段
によって構成され、該調整手段の作動によって空燃比を
リッチ側或はリーン側に制御することにより還元剤濃度
を高くしたり、酸素濃度を高くしたりすることができる
ので、ＮＯｘ吸収材の雰囲気の制御が容易になる。

【００２４】そして、第６発明によれば、上記空燃比調
整手段によって空燃比をリーン側に制御するときに、そ
の値が１５〜１６とされるので、必要以上にリーンにし
て過剰な酸素によりＮＯｘ吸収材を冷却してしまうこと
が回避される。

【００２５】さらに、第７発明によれば、ＮＯｘ吸収材
の硫黄成分吸着状態が所定の状態となったときに、還元
剤濃度を高くし、次いで酸素濃度を高くする制御が少な
くとも１回実行されることにより、上記ＮＯｘ吸収材の
温度が確実に上昇すると共に、その後、インジェクタを
用いた分割噴射によって還元剤濃度が再び高くされるこ
とにより、上記第４発明と同様に、ＣＯが十分に発生し
て、温度が高くされたＮＯｘ吸収材から一層効率よくＳ
Ｏｘ等の硫黄成分が離脱されることになる。そして、特
に、この第７発明によれば、上記のようなＮＯｘ吸収材
の雰囲気の制御が空燃比調整手段のみによって容易に行
えることになる。

【００２６】一方、第８発明によれば、上記各発明と同
様のＮＯｘ吸収材が備えられたエンジンにおいて、該Ｎ
Ｏｘ吸収材へのＮＯｘ吸収量が所定量以上となったとき
に、まず還元剤調整手段によって還元剤濃度を高くし、
次いで酸素調整手段によって酸素濃度を高くする制御が
少なくとも１回実行されるので、該ＮＯｘ吸収材の温度
が効果的に上昇すると共に、その後、上記還元剤調整手
段によって再び還元剤濃度が高くされるので、上記のよ
うなＮＯｘ吸収材の温度の上昇と相俟って該ＮＯｘ吸収
材からＮＯｘが効率よく放出されることになる。そし
て、このＮＯｘが還元剤濃度を高くすることによって多
量に存在するＣＯやＨＣ等との反応により浄化されて、
外部への排出が防止されると共に、リーン状態で再びＮ
Ｏｘを効率良く吸収できる状態となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００２８】図１は、直噴成層燃焼式エンジンの制御シ
ステムを示すもので、エンジン１の本体２にはピストン
３によって画成された複数の燃焼室４が設けられ、該燃
焼室４の上部中央に点火プラグ５が配設されていると共
に、側部には燃焼室４内に直接燃料を噴射するインジェ
クタ６が設置されている。

【００２９】また、このエンジン１には、吸気弁７およ
び排気弁８を介して上記燃焼室４にそれぞれ通じる吸気
通路９および排気通路１０が設けられており、吸気通路
９には、上流側からエアクリーナ１１、エアフローセン
サ１２、スロットルバルブ１３およびサージタンク１４
が設けられている。

【００３０】そして、このサージタンク１４の下流側は
各気筒ごとに分岐した独立吸気通路９ａとされていると
共に、各独立吸気通路９ａの燃焼室４を臨む下流端部が
第１通路９ｂと第２通路９ｃとに分割され、第２通路９
ｃに備えられたスワール生成弁１５を閉じたときに、第
１通路９ｂから燃焼室に導入される吸気により該燃焼室
４内にスワールが生成されるようになっている。

【００３１】一方、排気通路１０には、排気ガス中の有
害成分を除去する触媒装置１６が配置されている。この
触媒装置１６としては、空燃比がリーン状態での運転時
に多量に排出されるＮＯｘを吸収してその外部への排出
を抑制すると共に、空燃比がリッチになったときに、吸
収していたＮＯｘを放出してリッチ状態で排気ガス中に
多量に存在する還元剤（ＨＣ，ＣＯ）と反応させること
により、同じくＮＯｘの外部への排出を抑制するＢａを
主成分とするＮＯｘ吸収材を用いたものが採用されてい
る。

【００３２】また、この排気通路１０における上記触媒
装置１６の上流側所定位置と、吸気通路８におけるスロ
ットルバルブ１３とサージタンク１４との間の所定位置
との間には、排気通路１０内を流れる排気ガスの一部を
吸気通路９に還流する排気還流通路１７が設けられてい
ると共に、この通路１７の吸気通路９への合流部には、
排気ガスの還流量を調整する排気還流制御弁１８が設置
されている。

【００３３】さらに、このエンジン１には、コントロー
ルユニット（以下、「ＥＣＵ」と記す）２０が備えら
れ、このＥＣＵ２０に、上記エアフローセンサ１２から
の吸入空気量を示す信号、スロットルバルブ１３の開度
を検出するスロットル開度センサ２１からの信号、排気
還流制御弁１８の開度を検出する還流量センサ２２から
の信号、サージタンク１４内の吸気負圧を検出するブー
ストセンサ２３からの信号、インジェクタ６に供給され
る燃料の圧力を検出する燃圧センサ２４からの信号、エ
ンジン本体２内における冷却水の温度を検出する水温セ
ンサ２５からの信号、排気ガス中の残存酸素濃度から燃
焼室４に供給されている混合気の空燃比が理論空燃比よ
りリッチかリーンかを検出するＯ₂センサ２６からの信
号、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転センサ
２７からの信号、当該車両の運転者の操作によるアクセ
ルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ２
８からの信号、吸気の温度を検出する吸気温センサ２９
からの信号、大気圧を検出する大気圧センサ３０からの
信号等が入力されるようになっている。

【００３４】そして、ＥＣＵ２０は、これらの信号が示
すエンジン１の運転状態等に応じて、上記スロットルバ
ルブ１３を駆動するアクチュエータ３１、排気還流制御
弁１８、インジェクタ６、スワール生成弁１５を駆動す
るアクチュエータ３２、および点火プラグ５を点火させ
る点火回路３３等にそれぞれ制御信号を出力し、スロッ
トルバルブ１３の開度の制御、排気ガスの還流制御、燃
料噴射量および噴射時期の制御、スワールの生成制御、
および点火時期の制御等を総合的に行うようになってお
り、特に、これらの制御の一環として、上記触媒装置１
６によるＮＯｘ浄化制御および該触媒装置１６のＳＯｘ
被毒解消制御を行うようになっている。

【００３５】次に、この触媒装置１６に対する上記制御
の具体的動作を図２〜図５に示すフローチャートに従っ
て説明する。

【００３６】このフローチャートの図２に示す部分は、
燃料制御の基本動作としての噴射量および噴射時期の設
定動作を示すもので、エンジンのクランク角が所定角度
となるごとに実行されるものである。この制御では、ま
ずステップＳ１で図１に示す各センサからの信号を入力
し、次にステップＳ２で、これらの信号が示すエンジン
の運転状態等に基づいてインジェクタ６からの燃料の基
本噴射量を算出する。

【００３７】具体的には、エンジン回転数とアクセル開
度とからエンジンの目標トルクを算出すると共に、この
目標トルクとエンジン回転数とから予め設定したマップ
に基いて目標空燃比と目標吸入空気量とを求める。そし
て、その空燃比と吸入空気量とから目標燃料噴射量を算
出するのである。

【００３８】ここで、上記目標空燃比のマップについて
説明すると、図６に示すように、このマップにおいて
は、エンジン回転数と目標トルク（エンジン負荷）とを
パラメータとするエンジンの運転領域が、低中回転低中
負荷の第１の領域Ａと、高回転高負荷の第２の領域Ｂ
と、これらの領域Ａ，Ｂの間に設けられた第３の領域Ｃ
と、所定エンジン回転数以上の低負荷領域に設けられた
燃料カット領域Ｄとに分割されている。

【００３９】そして、第１の領域Ａは、燃料を圧縮行程
で噴射して点火プラグ５の近傍に集中させることにより
全体としての空燃比（Ａ／Ｆ）を大きく（リーンに）す
る成層燃焼領域（後期噴射領域）とされ、第２の領域Ｂ
は、多量の燃料を気化霧化を充分に行うために吸気行程
中に噴射するエンリッチ領域（前期噴射領域）とされて
いると共に、第３の領域Ｃは、吸気行程での前期噴射と
圧縮行程での後期噴射とに分割して燃料を噴射し、これ
らのトータル噴射量により空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ
＝１４．７）になるように制御する理論空燃比領域（分
割噴射領域）とされている。なお、この領域Ｃでの分割
噴射は、後期噴射領域Ａから前期噴射領域Ｂへの移行時
におけるトルクショックを防止するために行われるもの
である。

【００４０】次に、フローチャートのステップＳ３〜Ｓ
５で、現時点の運転状態が上記空燃比マップに設定され
たいずれの領域に属するかを判定し、まず、分割噴射領
域Ｃに属すると判定したときはステップＳ３からステッ
プＳ６を実行し、前期噴射の噴射量ＴＬおよび後期噴射
の噴射量ＴＴをそれぞれ所定量ＴＬ１，ＴＴ１に設定す
ると共に、前期噴射の噴射時期ＩＬおよび後期噴射の噴
射時期ＩＴをそれぞれ所定時期ＩＬ１，ＩＴ１に設定す
る。

【００４１】また、後期噴射領域Ａに属すると判定した
ときはステップＳ３、Ｓ４からステップＳ７を実行し、
前期噴射の噴射量ＴＬを０とすると共に、後期噴射の噴
射量ＴＴを所定量ＴＴ２に、その噴射時期ＩＴを所定時
期ＩＴ２に設定する。

【００４２】さらに、前期噴射領域Ｂに属すると判定し
たときはステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５からステップＳ８を
実行し、後期噴射の噴射量ＴＴを０とすると共に、前期
噴射の噴射量ＴＬを所定量ＴＬ３に、その噴射時期ＩＬ
を所定時期ＩＬ３に設定する。そして、ステップＳ５で
前期噴射領域Ｂに属さない、即ち燃料カット領域Ｄに属
すると判定したときは、前期噴射および後期噴射のいず
れについても噴射量および噴射時期の設定を行わず、燃
料制御の基本動作としての噴射量および噴射時期の設定
動作を終了する。そして、以上のようにして設定された
噴射量および噴射時期で燃料を噴射するように、フロー
チャートの図５に示す部分で燃料の噴射制御が実行され
る。

【００４３】つまり、まずステップＳ５１で、前期噴射
の噴射量ＴＬが０であるか否かを判定し、０でない場
合、即ち前期噴射を行うなう場合には、次にステップＳ
５２で、現時点が上記のようにして設定した前期噴射の
噴射時期ＩＬ（ＩＬ１またはＩＬ３）であるか否かを判
定する。そして、その噴射時期となったときに、ステッ
プＳ５３で、噴射量ＴＬ（ＴＬ１またはＴＬ３）に相当
するパルス幅の駆動信号をインジェクタ６に出力する。
これにより、前述の前期噴射領域Ｂおよび分割噴射領域
Ｃにおいて、吸気行程中の所定の時期ＩＬに、上記量Ｔ
Ｌの燃料が燃焼室４内に噴射されることになる。

【００４４】また、ステップＳ５４で、後期噴射の噴射
量ＴＴが０であるか否かを判定し、０でない場合、即ち
後期噴射を行うなう場合には、次にステップＳ５５で、
現時点が上記のようにして設定した後期噴射の噴射時期
ＩＴ（ＩＴ１またはＩＴ２）であるか否かを判定する。
そして、その噴射時期となったときに、ステップＳ５６
で、噴射量ＴＴ（ＴＴ１またはＴＴ２）に相当するパル
ス幅の駆動信号をインジェクタ６に出力する。これによ
り、前述の後期噴射領域Ａおよび分割噴射領域Ｃにおい
て、圧縮行程中の所定の時期ＩＴに、上記量ＴＴの燃料
が燃焼室４内に噴射されることになる。

【００４５】このようにして、各領域において燃料が供
給されることになるが、上記の各領域中、最も運転頻度
の高い低中回転低中負荷領域では、空燃比がほぼ３０程
度の成層燃焼が行なわれるので燃費性能が著しく向上す
ると共に、この成層燃焼運転時には、酸素濃度が十分高
いので燃焼室４からのＨＣやＣＯの排出量は少なく、ま
た多量に排出されるＮＯｘも触媒装置１６に吸収される
ので外部に排出されることはなく、その結果、良好な燃
費性能と排気性能とが得られることになるのである。

【００４６】一方、上記の分割噴射領域Ｃ、後期噴射領
域Ａまたは前期噴射領域Ｂのいずれかの領域に属すると
きは、次にフローチャートの図３に示す部分を実行し、
リーン状態での運転中に触媒装置１６に吸収されたＮＯ
ｘの放出制御を実行する。

【００４７】この制御では、まずステップＳ１１で、触
媒装置１６のＮＯｘトラップ量Ｘｎｏｘを推定する。こ
の推定は、前回のＮＯｘ放出時からの総燃料噴射量、総
吸入空気量或は当該車両の走行距離等に基づいて行われ
る。そして、ステップＳ１２で、その推定トラップ量Ｘ
ｎｏｘが所定量Ｘ１を超えたか否かを判定し、超えたと
きにステップＳ１３で、ＮＯｘ放出フラグＦ１を１にセ
ットし、ステップＳ１５以下のＮＯｘ放出制御を実行す
る。

【００４８】ここで、上記トラップ量ＸｎｏｘはＮＯｘ
放出制御を開始すれば低下し、比較的速やかに所定量Ｘ
１以下に低下することが考えられるが、この場合も以下
に述べる所定のＮＯｘ放出制御が完了するまではその制
御を実行するため、上記フラグＦ１が一旦１にセットさ
れれば、Ｘｎｏｘ≦Ｘ１となっても、ステップＳ１４か
らステップＳ１５以下の制御を継続して実行する。

【００４９】そして、ステップＳ１５で、排気ガスの温
度が高くなる運転状態、例えば高負荷高回転領域での運
転時間、分割噴射の実行時間、点火時期のリタード制御
実行時間等に基づいて触媒温度Ｔｃを推定し、ステップ
Ｓ１６でこの温度Ｔｃが所定温度Ｔ１（例えば２００
℃）より低いか否かを判定し、所定温度Ｔ１より低い場
合は、以下の制御を行ってもＮＯｘ吸収放出効果が期待
できないので、ステップＳ１７で、前期噴射の噴射量Ｔ
Ｌおよび後期噴射の噴射量ＴＴを共に０にし、また、ス
テップＳ１８で、ＮＯｘ放出フラグＦ１を０にリセット
すると共に、この制御で用いる第１タイマの計測時間ｔ
１の値をクリアする。

【００５０】これに対し、触媒温度Ｔｃが上記所定温度
Ｔ１以上のときは、ステップＳ１９で、上記第１タイマ
の計測時間ｔ１の値を１づつ増加すると共に、ステップ
Ｓ２０で、その計測時間ｔ１が予め設定された制御終了
時間ｔ１ｃ（図７参照）を超えたか否かを判定する。

【００５１】そして、この時間ｔ１ｃを超えるまでの間
は、次にステップＳ２１を実行し、その計測時間ｔ１が
上記制御終了時間ｔ１ｃより短い第１設定時間ｔ１ａに
達していないか、或はこの第１設定時間ｔ１ａより長く
上記制御終了時間ｔ１ｃよりも短い第２設定時間ｔ１ｂ
に達したか否かを判定し、ＹＥＳの場合、即ちｔ１＜ｔ
１ａ、またはｔ１ｂ＜ｔ１＜ｔ１ｃの場合（図７の期間
Ｘ１ａまたは期間Ｘ１ｃにある場合）は、分割噴射を行
うものとして、ステップＳ２２で、前期噴射の噴射量Ｔ
Ｌと後期噴射の噴射量ＴＴをそれぞれ所定量ＴＬ４，Ｔ
Ｔ４に設定すると共に、その噴射時期ＩＬ，ＩＴをそれ
ぞれ所定時期ＩＬ４，ＩＴ４に設定する。この分割噴射
により、排気ガス温度が上昇すると共にＣＯ発生量が増
大する。

【００５２】また、上記ステップＳ２０の判定がＮＯの
場合、即ち第１タイマの計測時間ｔ１が上記第１設定時
間ｔ１ａを経過した後、第２設定時間ｔ１ｂを経過する
までの時間である場合（図７の期間Ｘ１ｂにある場合）
は、後期噴射のみを行うものとして、ステップＳ２３で
前期噴射の噴射量ＴＬを０とすると共に、後期噴射の噴
射量ＴＴを所定量ＴＴ５に設定し、かつその噴射時期Ｉ
Ｔを所定時期ＩＴ５に設定する。

【００５３】その場合に、上記期間Ｘ１ａ，Ｘ１ｃでの
分割噴射時における所定噴射量ＴＬ４，ＴＴ４のトータ
ルは空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）またはこ
れよりリッチ側となる量であり、また、期間Ｘ１ｂでの
後期噴射のみの場合における所定噴射量ＴＴ５は、空燃
比が理論空燃比より少しリーン（Ａ／Ｆ＝１５〜１６）
となる量に設定されている。

【００５４】その後、第１タイマの計測時間ｔ１が上記
制御終了時間ｔ１ｃを超えれば、上記ステップＳ２０か
らステップＳ１７、Ｓ１８を実行し、前期噴射の噴射量
ＴＬおよび後期噴射の噴射量ＴＴを共に０にし、かつＮ
Ｏｘ放出フラグＦ１を０にリセットすると共に、第１タ
イマの計測時間ｔ１をクリアする。

【００５５】そして、前述のフローチャートの図５に示
す部分を実行し、上記のようにして設定した時期ＩＬ、
ＩＴに噴射量ＴＬ、ＴＴの燃料を噴射するようにインジ
ェクタ６に駆動信号を出力する。

【００５６】以上のようにして、触媒装置１６のＮＯｘ
吸収量が所定量Ｘｎｏｘに達したときに、図７に示すよ
うに、まず期間Ｘ１ａの間、図３のステップＳ２２で、
分割噴射によって空燃比が理論空燃比もしくはそれより
リッチ側となるように制御されると共に、次の期間Ｘ１
ｂでは、同じく図３のステップＳ２３で、後期噴射のみ
とされて、空燃比が少しリーン側に制御されることにな
るが、これにより、後述する理由によって触媒装置１６
の温度Ｔｃが効果的に上昇することになる。

【００５７】そして、このようにして触媒温度Ｔｃが例
えば２５０℃以上に上昇した状態で、次の期間Ｘ１ｃで
空燃比が再び理論空燃比もしくはこれよりリッチ側とな
るように制御されることにより、触媒装置１６の雰囲気
が酸素不足の状態となって、リーン運転時に該触媒装置
１６に吸収されて保持されていたＮＯｘが該触媒装置１
６から放出されることになるが、このとき、該触媒装置
１６の近傍にはＨＣやＣＯ等の還元剤が豊富に存在する
ので、放出されたＮＯｘが効率よく還元されることにな
る。これにより、このＮＯｘ放出制御時にもこのＮＯｘ
の外部への排出が抑制されると共に、このＮＯｘの放出
により、次に成層燃焼領域（後期噴射領域）Ａ等でのリ
ーン運転時に、触媒装置１６が再び効率よくＮＯｘを吸
収することになるのである。

【００５８】また、以上のようなＮＯｘ放出制御とは別
に、触媒装置１６のＳＯｘ被毒を解消するためのＳＯｘ
離脱制御が行われる。

【００５９】この制御はフローチャートの図４に示す部
分に従って行われ、まずステップＳ３１で、触媒装置１
６のＳＯｘ吸着量Ｘｓｏｘを推定する。この推定は、前
述のＮＯｘ吸収量の推定とほぼ同様に行われ、前回のＳ
Ｏｘ放出時からの総燃料供給量、総吸入空気量、当該車
両の走行距離、或は触媒装置１６がＳＯｘを吸着しやす
い低温状態にあった時間等に基づいて行われる。

【００６０】そして、ステップＳ３２で、その推定吸着
量Ｘｓｏｘが所定量Ｘ２を超えたか否かを判定し、超え
たときにステップＳ３３で、ＳＯｘ離脱フラグＦ２を１
にセットし、ステップＳ３５以下のＳＯｘ離脱制御を実
行する。ここで、このＳＯｘについても、上記吸着量Ｘ
ｓｏｘはＳＯｘ離脱制御を開始すれば比較的速やかに所
定量Ｘ２以下に低下することが考えられるが、一旦この
制御が開始されて上記フラグＦ２が１にセットされれ
ば、Ｘｓｏｘ≦Ｘ２となっても、所定の制御動作が完了
するまではステップＳ３４からステップＳ３５以下の制
御を継続して実行する。

【００６１】そして、ステップＳ３５で、前述のＮＯｘ
放出制御の場合と同様に、排気ガス温度が上昇しやすい
状態での運転時間に基づいて、その時点の触媒温度Ｔｃ
を推定し、ステップＳ３６でこの温度Ｔｃが所定温度Ｔ
２（例えば４００℃）より低いか否かを判定する。そし
て、この触媒温度Ｔｃが所定温度Ｔ２より低い場合は、
以下の制御を行ってもＳＯｘ除去効果が期待できないの
で、ステップＳ３７で、前期噴射の噴射量ＴＬおよび後
期噴射の噴射量ＴＴを共に０とし、また、ステップＳ３
８で、ＳＯｘ離脱フラグＦ２を０にリセットすると共
に、この制御で用いる第２タイマの計測時間ｔ２の値を
クリアする。

【００６２】これに対し、触媒温度Ｔｃが上記所定温度
Ｔ２以上のときは、ステップＳ３９で、上記第２タイマ
の計測時間ｔ２の値を１づつ増加すると共に、ステップ
Ｓ４０で、その計測時間ｔ２と予め設定された第１〜第
４設定時間ｔ２ａ、ｔ２ｂ、ｔ２ｃ、ｔ２ｄとの関係を
判定する。つまり、図８に示すように、これらの設定時
間は、ｔ２ａ＜ｔ２ｂ＜ｔ２ｃ＜ｔ２ｄの関係に設定さ
れており、これらの設定時間と上記計測時間ｔ２との関
係が、ｔ２＜ｔ２ａ、ｔ２ｂ＜ｔ２＜ｔ２ｃ、またはｔ
２＞ｔ２ｄのいずれかを満足するか否かを判定する。

【００６３】そして、ｔ２＜ｔ２ａであって、現時点が
図８に示す期間Ｘ２ａにあるとき、または、ｔ２ｂ＜ｔ
２＜ｔ２ｃであって、現時点が期間Ｘ２ｃにあるとき、
または、ｔ２＞ｔ２ｄであって、現時点が期間Ｘ２ｅに
あるときは、分割噴射を行うものとして、ステップＳ４
１で、前期噴射の噴射量ＴＬと後期噴射の噴射量ＴＴを
それぞれ所定量ＴＬ６，ＴＴ６に設定すると共に、その
噴射時期ＩＬ，ＩＴをそれぞれ所定時期ＩＬ６，ＩＴ６
に設定する。

【００６４】また、上記ステップＳ４０の判定がＮＯの
場合、即ち第２タイマの計測時間ｔ２と各設定時間との
関係が、ｔ２ａ＜ｔ２＜ｔ２ｂであって、図８に示す期
間Ｘ２ｂにあるとき、または、ｔ２ｃ＜ｔ２＜ｔ２ｄで
あって、期間Ｘ２ｄにあるときは、後期噴射のみを行う
ものとして、ステップＳ４２で前期噴射の噴射量ＴＬを
０とすると共に、後期噴射の噴射量ＴＴを所定量ＴＴ７
に設定し、かつその噴射時期ＩＴを所定時期ＩＴ７に設
定する。

【００６５】その場合に、上記期間Ｘ２ａ、Ｘ２ｃ、Ｘ
２ｅでの分割噴射時における所定噴射量ＴＬ６，ＴＴ６
のトータルは、空燃比が理論空燃比またはこれよりリッ
チ側となる量であり、また、期間Ｘ２ｂ、Ｘ２ｄでの後
期噴射のみの場合における噴射量ＴＴ７は、空燃比が理
論空燃比より少しリーン（Ａ／Ｆ＝１５〜１６）となる
量に設定されている。

【００６６】次に、ステップＳ４３で、このＳＯｘ離脱
制御の終了時間ｔ２ｅを設定し、ステップＳ４４で第２
タイマの計測時間ｔ２がこの制御終了時間ｔ２ｅを超え
たか否かを判定する。この制御終了時間ｔｅは、図９に
示すように、触媒温度Ｔｃが低いほど長い時間に設定さ
れる。つまり、触媒温度Ｔｃが低いときはＳＯｘの離脱
効率が低いので、このＳＯｘ離脱制御を触媒温度Ｔｃが
高いときよりも長時間行うのである。

【００６７】そして、上記第２タイマの計測時間ｔ２が
このようにして設定した制御終了時間ｔ２ｅを超えれ
ば、ステップＳ４４からステップＳ４５を実行し、ＳＯ
ｘ離脱フラグＦ２を０にリセットすると共に、第２タイ
マの計測時間ｔ２をクリアする。

【００６８】その後、前述のフローチャートの図５に示
す部分に従い、以上のようにして設定した時期ＩＬ、Ｉ
Ｔに噴射量ＴＬ、ＴＴの燃料を噴射するようにインジェ
クタ６に駆動信号を出力する。

【００６９】以上のように、触媒装置１６へのＳＯｘ吸
着量が所定量Ｘｓｏｘに達したときに、第８図に示すよ
うに、まず期間Ｘ２ａでは、図４のステップＳ４１で、
分割噴射によって空燃比を理論空燃比もしくはそれより
リッチ側となるように制御し、次いで、期間Ｘ２ｂで
は、同じく図４のステップＳ４２で、後期噴射のみによ
って空燃比を少しリーン側に制御すると共に、これを期
間Ｘ２ｃ、Ｘ２ｄで繰り返し実行した後、期間Ｘ２ｅで
空燃比を理論空燃比もしくはこれよりリッチ側に再度制
御するのであり、これにより、触媒装置１６に吸着して
いるＳＯｘが効果的に離脱することになる。

【００７０】つまり、まず、図１０に示すように、最初
に空燃比をリッチ側に制御したときに発生したＨＣやＣ
Ｏ等が、排気通路から容積が拡大された触媒装置１６の
ケーシング１６ａ内に流入したときに、排気ガスの流速
の低下により、しばらくの間、該ケーシング１６ａ内に
滞留し、この状態で、次に空燃比を少しリーンに制御す
ることにより発生したＯ₂が触媒装置１６に供給される
ことになる。そして、このＨＣ、ＣＯとＯ₂とが触媒装
置１６内におけるＮＯｘ吸収材１６ｂの近傍で反応する
ことにより該触媒装置１６ないしＮＯｘ吸収材の温度が
上昇し、特にこの制御が２回繰り返し実行されることに
より、触媒温度Ｔｃが例えば５００℃以上に上昇するの
である。その場合に、Ｏ₂を供給するために空燃比をリ
ーンにするに際し、これを理論空燃比より少しリーンの
Ａ／Ｆ＝１５〜１６程度とするのは、過度にリーンにし
て必要以上にＯ₂を供給することにより、触媒温度Ｔｃ
を却って低下させることがないようにするためである。

【００７１】そして、このように触媒温度Ｔｃが十分に
上昇した状態で、制御終了までの期間Ｘ２ｅで、再度、
空燃比が理論空燃比もしくはそれよりもリッチに制御さ
れることにより触媒装置１６の周辺のＣＯの量が多くな
り、このＣＯが例えば硫酸バリウムとしてＮＯｘ吸収剤
に吸着されていた硫黄成分に作用して、これをＳＯｘと
して該ＮＯｘ吸収剤から離脱させるのである。これによ
り、ＮＯｘ触媒がＳＯｘ被毒した状態からリフレッシュ
され、前述のようなリーンでのＮＯｘ吸収作用、リッチ
でのＮＯｘ放出作用を再び良好に行うことが可能となっ
て、ＮＯｘの外部への排出が防止されることになるので
ある。

【００７２】ここで、ＳＯｘ吸着量が所定量Ｘｓｏｘを
超えて空燃比をリッチ側に制御したときに、図８に符号
アで示すように、触媒装置１６から多量のＮＯｘが放出
されて所謂ＮＯｘスパイクが発生するのであるが、最初
にリッチ側に制御する期間Ｘ２ａの設定時間ｔ２ａは、
予め実験等により求めたこのＮＯｘ放出時間等に対応さ
せて設定されており、したがって、このＮＯｘが期間Ｘ
２ａのリッチ制御によって供給されるＨＣやＣＯ等の還
元剤により、確実に還元されることになるのである。

【００７３】また、上記の実施の形態においては、ＮＯ
ｘ放出制御における期間Ｘ１ａ、Ｘ１ｃおよびＳＯｘ離
脱制御における期間Ｘ２ａ、Ｘ２ｃ、Ｘ２ｅで空燃比を
リッチ側に制御するときに、燃料を分割噴射によって供
給しているが、この場合、図１１、図１３に示すよう
に、一括噴射に比べて排気ガスの温度が高温まで上昇
し、また、図１２、図１４に示すように、ＣＯの発生量
が一括噴射に比べて多くなり、したがって、触媒温度Ｔ
ｃの上昇制御、及び触媒装置１６からのＮＯｘの放出な
いしＳＯｘの離脱のためのＣＯの供給制御が効果的に行
われることになるのである。

【００７４】なお、ＳＯｘ離脱制御における空燃比を最
初にリッチにする期間Ｘ２ａについては一括噴射とする
ことも可能であり、また、期間Ｘ２ｂ、Ｘ２ｄの空燃比
を少しリーンにする制御については、分割噴射とするこ
とも可能である。

【００７５】ここで、図１１、図１２は、１馬力、１時
間当たりの燃料消費率と排気温度および排気ガス中のＣ
Ｏ量との関係を確認した実験の結果をそれぞれ示すもの
で、理論空燃比となる量の燃料を吸気行程で一括噴射し
た場合（破線）と、吸気行程と圧縮行程とで５０％づつ
の分割噴射とした場合（実線）とを比較したもので、一
括噴射については点火時期を最大トルク発生時期（ＭＢ
Ｔ）よりリタードさせたときの影響を、分割噴射につい
ては後期噴射の噴射時期を圧縮上死点前５５°よりアド
バンスさせたときの影響を示している。

【００７６】また、図１３、図１４は、前期噴射の噴射
量と後期噴射の噴射量の割合を１：１とした分割噴射に
ついて、前期噴射を圧縮上死点前３００°に固定し、後
期噴射を変化させたときの排気ガス温度とＣＯ発生量と
を確認した実験の結果をそれぞれ示すもので、いずれも
圧縮上死点前３００°での一括噴射時のデータを併せて
示している。

【００７７】そして、これらの実験の結果、上記各図か
ら明らかなように、前期噴射を吸気行程前半から圧縮行
程前半にかけて実行し、後期噴射を圧縮上死点前７０°
〜９０°の範囲で実行すれば、この分割噴射により、エ
ンジントルクを低下させることなく、排気ガス温度およ
びＣＯ発生量が効果的に上昇することが確認されてい
る。ここで、図２のステップＳ６による分割噴射領域Ｃ
での分割噴射は、このような条件で実施してもよく、ま
た、一例ではあるが、吸気行程で２回以上に分割して噴
射しても同様の効果が得られる。

【００７８】なお、図１１から明らかなように、点火時
期の一定限度内におけるリタード制御は排気ガスの温度
を上昇させる作用があるので、触媒装置１６からのＳＯ
ｘ離脱制御に際し、以上のような空燃比の制御に加え
て、点火時期のリタード制御を併用してもよく、この制
御は、例えば図１５に示すフローチャートに従って次の
ように行われる。

【００７９】つまり、まずステップＳ６１で、エンジン
回転数や吸入空気量等の現時点の運転状態を示すデータ
を入力し、次にステップＳ６２で、これらのデータに基
づいて基本点火時期θＢを設定する。次に、ステップＳ
６３で前述のＳＯｘ離脱フラグＦ２の値を判定し、この
フラグＦ２が１のとき、即ちＳＯｘ離脱制御が開始され
たときには、さらにステップＳ６４で、この制御で用い
られている第２タイマの計測時間ｔ２と第１〜第４設定
時間ｔ２ａ、ｔ２ｂ、ｔ２ｃ、ｔ２ｄとを比較し、現時
点が図８に示す期間Ｘ２ａ、Ｘ２ｃ、Ｘ２ｅのいずれか
にあるか否かを判定する。

【００８０】そして、これらの期間のいずれかに属する
とき、即ちＳＯｘ離脱制御で空燃比を理論空燃比または
それよりリッチ側に制御する期間に属するときは、ステ
ップＳ６５で点火時期補正量θｃを所定量θ１に設定す
ると共に、ステップＳ６６で、この補正量θ１を上記基
本点火時期θＢに加算することにより最終点火時期θを
算出する。

【００８１】ここで、ＳＯｘ離脱制御が行われておら
ず、上記フラグＦ２の値が０であるとき、および、ＳＯ
ｘ離脱制御が開始されてフラグＦ２の値が１になってい
るが、現時点が上記期間Ｘ２ａ、Ｘ２ｃ、Ｘ２ｅのいず
れにも属さないときは、ステップＳ６７で上記点火時期
補正量θｃを０とし、基本点火時期θＢをそのまま最終
点火時期θとする。

【００８２】そして、ステップＳ６８で、上記のように
して設定した最終点火時期θになったことが判定された
ときに、ステップＳ６９で図１に示す点火プラグ５の駆
動回路３３に点火信号を出力する。

【００８３】このようにして、触媒装置１６からのＳＯ
ｘ離脱制御において、空燃比を理論空燃比もしくはそれ
よりリッチ側に制御して、触媒温度Ｔｃの上昇ないしＣ
Ｏの供給によるＳＯｘの離脱を図るときに、同時に点火
時期のリタード制御によっても排気ガス温度の上昇が図
られることになり、その結果、触媒装置１６に吸着され
たＳＯｘが一層効率よく離脱されることになる。

【００８４】なお、以上の実施の形態では、図７、図８
に示す期間Ｘ１ｂ、Ｘ２ｂ、Ｘ２ｄにおける噴射を後期
噴射のみとしたが、空燃比が理論空燃比より少しリーン
であれば、分割噴射としてもよい。また、排気通路１０
における触媒装置１６の上流側に直接エアを供給する２
次エア供給手段を設け、上記期間Ｘ１ｂ、Ｘ２ｂ、Ｘ２
ｄでは、この２次エア供給手段からエアを供給すること
により、触媒装置１６の近傍の酸素濃度を上昇させるよ
うにしてもよい。

【００８５】

【発明の効果】以上のように、本願の第１〜第７発明に
よれば、排気通路にＮＯｘ吸収材を用いた触媒装置が備
えられたエンジンにおいて、上記ＮＯｘ吸収材ないし触
媒装置へのＳＯｘ等の硫黄成分吸着状態が所定の状態と
なったときに、まず排気ガス中のＨＣやＣＯ等の還元剤
の濃度を高くし、その後、排気ガス中の酸素濃度を高く
して、上記還元剤と酸素とをＮＯｘ吸収材の近傍で反応
させるようにしたので、該ＮＯｘ吸収材の温度が効率よ
く上昇することになる。そして、その後、ＣＯ等の還元
剤濃度を再び高くすることにより、上記のように温度が
高くなってＳＯｘ等の硫黄成分を離脱させやすくなった
ＮＯｘ吸収材に還元剤を作用させるようにしたから、該
硫黄成分が効果的に離脱されることになる。

【００８６】その場合に、第２発明によれば、最初に還
元剤濃度を高くする期間が酸素濃度の低下によってＮＯ
ｘ吸収材から放出されるＮＯｘの放出量に応じて設定さ
れるので、ＳＯｘ等の離脱のための還元剤の供給に伴っ
て放出されるＮＯｘをこの還元剤によって確実に浄化す
ることができ、該ＮＯｘの外部への排出が防止される。

【００８７】また、第３発明によれば、ＮＯｘ吸収材の
ＳＯｘ等の硫黄成分吸着状態が所定の状態となったとき
に、空燃比が理論空燃比にほぼ等しくもしくは理論空燃
比よりリッチとなる量の燃料を分割噴射によって供給す
るようにしたので、同量の燃料を一括噴射で供給する場
合より排気ガス温度が効果的に上昇し、したがって上記
ＮＯｘ吸収材の温度がさらに効率よく上昇することにな
る。

【００８８】さらに、第４発明によれば、ＮＯｘ吸収材
のＳＯｘ等の硫黄成分吸着状態が所定の状態となったと
きに、まず還元剤濃度を高くし、次いで酸素濃度を高く
する制御を少なくとも１回実行して、上記ＮＯｘ吸収材
の温度を確実に上昇させた後、還元剤濃度を再び高くす
るときに、空燃比が理論空燃比にほぼ等しくもしくは理
論空燃比よりリッチとなる量の燃料を分割噴射によって
供給するようにしたから、同量の燃料を一括噴射で供給
する場合より還元剤としてのＣＯの発生量が多くなり、
したがって、上記のようにして温度が高くされたＮＯｘ
吸収材から一層効率よくＳＯｘ等の硫黄成分が離脱され
ることになる。

【００８９】また、第５発明によれば、上記各発明にお
ける還元剤調整手段と酸素調整手段とを空燃比調整手段
によって構成したから、該調整手段の作動を制御するだ
けで還元剤濃度を高くする制御と酸素濃度を高くする制
御とを行うことができ、上記のようなＳＯｘ離脱制御が
容易になる。

【００９０】そして、第６発明によれば、上記空燃比調
整手段によって酸素濃度を高くするときに、空燃比を１
５〜１６に調整するようにしたので、必要以上に酸素を
供給してＮＯｘ吸収剤の温度を却って低下させるという
不具合が回避され、ＮＯｘ吸収剤を高温に保持すること
が可能となる。

【００９１】さらに、第７発明によれば、ＮＯｘ吸収材
の硫黄成分吸着状態が所定の状態となったときに、還元
剤濃度を高くし、次いで酸素濃度を高くする制御を少な
くとも１回実行して、上記ＮＯｘ吸収材の温度を確実に
上昇させた後、分割噴射によって還元剤濃度を再び高く
するようにしたから、上記第４発明と同様に、還元剤と
してのＣＯが十分に発生して、温度が高くされたＮＯｘ
吸収材から一層効率よくＳＯｘ等の硫黄成分が離脱され
ることになる。そして、特に、この第７発明によれば、
上記のようなＮＯｘ吸収材の雰囲気の制御が空燃比調整
手段のみによって容易に行うことができることになる。

【００９２】一方、第８発明によれば、上記各発明と同
様のＮＯｘ吸収材が備えられたエンジンにおいて、該Ｎ
Ｏｘ吸収材へのＮＯｘ吸収量が所定量以上となったとき
に、まず還元剤濃度を高くし、次いで酸素濃度を高くす
る制御を少なくとも１回実行することにより、該ＮＯｘ
吸収材の温度が効果的に上昇すると共に、その後、再び
還元剤濃度を高くすることにより、ＮＯｘ吸収材からＮ
Ｏｘが効率よく放出されることになる。そして、このＮ
Ｏｘが還元剤濃度を高くすることによって多量に存在す
るＣＯやＨＣ等の還元剤との反応により浄化され、外部
への排出が抑制されると共に、次のリーン運転時には、
上記のようにしてＮＯｘを放出した吸収剤により、新た
に発生するＮＯｘが確実に吸収され、外部への排出が防
止されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンの制御シ
ステム図である。

【図２】燃料制御のフローチャートの基本制御部分を
示す図である。

【図３】同フローチャートのＮＯｘ放出制御部分を示
す図である。

【図４】同フローチャートのＳＯｘ離脱制御部分を示
す図である。

【図５】同フローチャートの燃料噴射制御部分を示す
図である。

【図６】空燃比制御領域を示すマップである。

【図７】ＮＯｘ放出制御を示すタイムチャートであ
る。

【図８】ＳＯｘ離脱制御を示すタイムチャートであ
る。

【図９】ＳＯｘ離脱制御における触媒温度と制御時間
との関係を示す図である。

【図１０】触媒温度を上昇させる作用の説明図であ
る。

【図１１】分割噴射による排気温度上昇効果を燃費率
に対して示すグラフである。

【図１２】分割噴射によるＣＯ発生量の増大効果を燃
費率に対して示すグラフである。

【図１３】分割噴射による排気温度上昇効果を後期噴
射時期に対して示すグラフである。

【図１４】分割噴射によるＣＯ発生量の増大効果を後
期噴射時期に対して示すグラフである。

【図１５】排気温度上昇のための点火時期リタード制
御を示すフローチャートである。

【符号の説明】１エンジン４燃焼室６インジェクタ１０排気通路１６ＮＯｘ吸収材（触媒装置）２０コントロールユニット（ＥＣＵ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｎ 3/20 ＺＡＢＦ０１Ｎ 3/20 ＺＡＢＥ 3/28 ３０１ 3/28 ３０１ＣＦ０２Ｄ 41/04 ３０５Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ｚ３３５３３５Ｚ 41/14 ３１０ 41/14 ３１０Ｌ 41/34 41/34 ＥＨ (72)発明者久慈洋一広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (72)発明者黒木雅之広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA11 AA12 AA24 AA28 AB06 BA04 BA11 BA14 BA33 CA13 CA18 CA22 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA01 DA02 DA03 DA05 DB06 DB10 EA00 EA01 EA05 EA06 EA07 EA08 EA15 EA16 EA21 EA30 EA31 EA34 EA38 FA05 FA08 FA09 FA12 FA13 FB10 FB11 FB12 GB03W HA36 HB03 HB05 HB07 3G301 HA01 HA04 HA06 HA13 HA16 HA17 JA04 JA15 JA25 JA33 JB09 LA01 LA05 LA08 LB04 MA01 MA11 MA18 MA23 MA26 NA08 NE01 NE06 PA01A PA01B PA07A PA07B PA09A PA09B PA10A PA10B PA11A PA11B PB08A PB08B PD01A PD01B PD15A PD15B PE01A PE01B PE08A PE08B PF03A PF03B

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気通路に配置され、酸素過剰雰囲気で
排気ガス中のＮＯｘ成分を吸収し、酸素濃度の低下によ
りこのＮＯｘ成分を放出するＮＯｘ吸収材が備えられた
エンジンの制御装置であって、排気ガス中の還元剤濃度
を調整する還元剤調整手段と、排気ガス中の酸素濃度を
調整する酸素調整手段と、上記ＮＯｘ吸収材への硫黄成
分吸着状態が所定の状態となったことを判定したとき
に、まず上記還元剤調整手段によって還元剤濃度を高く
し、次いで上記酸素調整手段によって酸素濃度を高くし
て還元剤と反応させることによりＮＯｘ吸収材の温度を
上昇させると共に、その後上記還元剤調整手段により還
元剤濃度を再び高くしてＮＯｘ吸収材から硫黄成分を離
脱させる硫黄離脱手段とが備えられていることを特徴と
するエンジンの制御装置。
【請求項２】硫黄離脱手段は、還元剤調整手段によっ
て最初に還元剤濃度を高くする期間を、酸素濃度の低下
によってＮＯｘ吸収材から放出されるＮＯｘの放出量に
応じて設定することを特徴とする請求項１に記載のエン
ジンの制御装置。
【請求項３】硫黄離脱手段は、還元剤調整手段によっ
て最初に還元剤濃度を高くするときに、該還元剤調整手
段を構成するインジェクタにより、空燃比が理論空燃比
にほぼ等しくもしくは理論空燃比よりリッチとなる量の
燃料を、吸気行程から圧縮行程にかけての所定の時期に
少なくとも２回に分けて分割噴射させることを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載のエンジンの制御装
置。
【請求項４】硫黄離脱手段は、ＮＯｘ吸収材への硫黄
成分吸着状態が所定の状態となったことを判定したとき
に、還元剤調整手段によって還元剤濃度を高くし、次い
で酸素調整手段によって酸素濃度を高くする制御を少な
くとも１回実行した後、該還元剤調整手段を構成するイ
ンジェクタにより、空燃比が理論空燃比にほぼ等しくも
しくは理論空燃比よりリッチとなる量の燃料を、吸気行
程から圧縮行程にかけての所定の時期に少なくとも２回
に分けて分割噴射させることを特徴とする請求項１から
請求項３のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】還元剤調整手段と酸素調整手段とは空燃
比調整手段によって構成され、空燃比を理論空燃比とほ
ぼ等しくもしくはそれよりリッチ側に制御することによ
り還元剤濃度を高くし、空燃比を理論空燃比よりリーン
側に制御することにより酸素濃度を高くすることを特徴
とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】空燃比調整手段は、酸素濃度を高くする
ときの空燃比を１５〜１６に制御することを特徴とする
請求項５に記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】硫黄離脱手段は、ＮＯｘ吸収材への硫黄
成分吸着状態が所定の状態となったことを判定したとき
に、空燃比調整手段によって還元剤濃度を高くし、次い
で酸素濃度を高くする制御を少なくとも１回実行した
後、該空燃比調整手段を構成するインジェクタにより、
空燃比が理論空燃比にほぼ等しくもしくは理論空燃比よ
りリッチとなる量の燃料を、吸気行程から圧縮行程にか
けての所定の時期に少なくとも２回に分けて分割噴射さ
せることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の
エンジンの制御装置。
【請求項８】排気通路に配置され、酸素過剰雰囲気で
排気ガス中のＮＯｘ成分を吸収し、酸素濃度の低下によ
りこのＮＯｘ成分を放出するＮＯｘ吸収材が備えられた
エンジンの制御装置であって、排気ガス中の還元剤濃度
を調整する還元剤調整手段と、排気ガス中の酸素濃度を
調整する酸素調整手段と、上記ＮＯｘ吸収材へのＮＯｘ
吸収量が所定量以上となったことを判定したときに、ま
ず上記還元剤調整手段によって還元剤濃度を高くし、次
いで上記酸素調整手段によって酸素濃度を高くする制御
を少なくとも１回実行し、その後、上記還元剤調整手段
によって再び還元剤濃度を高くすることによりＮＯｘ吸
収材からのＮＯｘの放出を促進するＮＯｘ放出促進手段
とが備えられていることを特徴とするエンジンの制御装
置。