JPH08218918A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＥＧＲガスを再循環している状態で空燃比を
リッチにしたときの失火を防止する。 【構成】 排気マニホルド２４の下流にＮＯ_x 吸収剤２
６を配置し、排気マニホルド２４をＥＧＲガス通路２８
を介してサージタンク１６に連結する。ＮＯ_x 吸収剤２
６からＮＯ_x を放出すべきときにはＥＧＲガスの再循環
を行っている状態で混合気の空燃比をリッチにする。こ
のとき排気ガスの再循環率が高いほどリッチの度合を小
さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の排気浄化装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】機関排気通路内の排気ガスを機関吸気通
路内に再循環するための排気ガス再循環装置を具備し、
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯ_x を吸
収し、流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸収
しているＮＯ_x を放出するＮＯ _x 吸収剤を機関排気通路
内に配置し、ＮＯ_x 吸収剤からＮＯ_x を放出すべきとき
には機関燃焼室内に供給される混合気をリーンからリッ
チに切換えることによりＮＯ_x 吸収剤に流入する排気ガ
スの空燃比をリーンからリッチに切換えてＮＯ_x吸収剤
からＮＯ_x を放出させ、更に機関燃焼室内に供給される
混合気がリーンからリッチに切換えられたときに排気ガ
スを機関吸気通路内に再循環させて機関出力トルクが増
大するのを阻止するようにした内燃機関が公知である
（特開平６−１０８８２４号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが混合気をリッ
チにすると共に排気ガスを再循環せしめると燃焼火炎の
温度が低下するために火炎伝播しにくくなり、失火を生
じやすくなる。即ち、燃焼室内において燃焼が開始され
るとこの燃焼熱は再循環排気ガスおよびまだ燃焼室内で
燃焼していない燃料を加熱するために使用され、従って
排気ガスの再循環率が高くなるほど燃焼火炎の温度が低
くなり、リッチの度合が大きくなるほど燃焼火炎の温度
が低くなるので排気ガスの再循環率が高くなるほど失火
を生じやすくなり、リッチの度合が大きくなるほど失火
が生じやすくなる。従ってリッチの度合が高くなるにつ
れて排気ガスの再循環率を低くしないと失火を生ずるこ
とになる。

【０００４】このように失火を生じないようにするため
には再循環率を考慮してリッチの度合を定めなければな
らない。従って上述の内燃機関におけるように燃焼室内
に供給された混合気がリッチにされたときに単に排気ガ
スを再循環するとこのときの再循環量およびリッチの程
度によっては失火を生じてしまうという問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】１番目の発明によれば上
記問題点を解決するために、機関排気通路内の排気ガス
を機関吸気通路内に再循環するための排気ガス再循環装
置を具備し、流入する排気ガスの空燃比がリーンのとき
にＮＯ_x を吸収し、流入する排気ガスの空燃比がリッチ
になると吸収しているＮＯ_x を放出するＮＯ_x 吸収剤を
機関排気通路内に配置し、ＮＯ_x 吸収剤からＮＯ_x を放
出すべきときにはＮＯ_x 吸収剤に流入する排気ガスの空
燃比がリーンからリッチに切換えられる内燃機関におい
て、排気ガスを機関吸気通路内に再循環しつつＮＯ_x 吸
収剤からＮＯ_x を放出すべきときには排気ガスの再循環
率が高いときには低いときに比べてＮＯ_x 吸収剤に流入
する排気ガスのリッチの度合を小さくするようにしてい
る。

【０００６】２番目の発明では１番目の発明において、
ＮＯ_x 吸収剤からＮＯ_x を放出すべきときに排気ガスの
再循環率が予め定められた許容再循環率よりも高いとき
には排気ガスの再循環率を許容再循環率以下に低下させ
るようにしている。３番目の発明では１番目の発明にお
いて、ＮＯ_x 吸収剤からＮＯ_x を放出すべきときに排気
ガスの再循環率が予め定められた許容再循環率よりも低
いときにはＮＯ_x 放出作用前とＮＯ_x 放出作用中で排気
ガスの再循環率を変化させないようにしている。

【０００７】

【作用】１番目の発明では、ＮＯ_x 吸収剤からＮＯ_x を
放出させるときに失火を生じないように排気ガスの再循
環率が高いときには低いときに比べてＮＯ_x 吸収剤に流
入する排気ガスのリッチの度合が小さくされる。２番目
の発明では、ＮＯ_x 吸収剤からＮＯ_x を放出すべきとき
に排気ガスの再循環率が予め定められた許容再循環率よ
りも高いときには失火を生じないように排気ガスの再循
環率が許容再循環率以下に低下せしめられる。

【０００８】３番目の発明では、排気ガスの再循環率が
行われているときにＮＯ_x 吸収剤からＮＯ_x を放出すべ
く空燃比がリッチとされ、このときＮＯ_x の放出作用が
行われる前の排気ガスの再循環率がＮＯ_x の放出作用中
もそのまま維持される。

【０００９】

【実施例】図１から図２２は本発明を筒内噴射式内燃機
関に適用した場合の第１実施例を示しており、まず初め
に図１から図１０を参照してこの筒内噴射式内燃機関の
基本的な作動について説明する。図１から図５を参照す
ると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリ
ンダブロック２内で往復動するピストン、４はシリンダ
ブロック２上に固締されたシリンダヘッド、５はピスト
ン３とシリンダヘッド４間に形成された燃焼室、６ａは
第１吸気弁、６ｂは第２吸気弁、７ａは第１吸気ポー
ト、７ｂは第２吸気ポート、８は一対の排気弁、９は一
対の排気ポートを夫々示す。図３に示されるように第１
吸気ポート７ａはヘリカル型吸気ポートからなり、第２
吸気ポート７ｂはほぼまっすぐに延びるストレートポー
トからなる。更に図３に示されるようにシリンダヘッド
４の内壁面の中央部には点火栓１０が配置され、第１吸
気弁６ａおよび第２吸気弁６ｂ間のシリンダヘッド４内
壁面周辺部には燃料噴射弁１１が配置される。一方、図
４および図５に示されるようにピストン３の頂面上には
キャビティ３ａが形成される。このキャビティ３ａは燃
料噴射弁１１の下方から点火栓１０の下方まで延びるほ
ぼ円形の輪郭形状を有する浅皿部１２と、浅皿部１２の
中央部に形成された半球形状をなす深皿部１３からな
る。また、点火栓１０下方の浅皿部１２と深皿部１３と
の接続部にほぼ球形状をなす凹部１４が形成される。

【００１０】図１から図３に示されるように各気筒の第
１吸気ポート７ａおよび第２吸気ポート７ｂは夫々各吸
気枝管１５内に形成された第１吸気通路１５ａおよび第
２吸気通路１５ｂを介してサージタンク１６内に連結さ
れ、各第２吸気通路１５ｂ内には夫々吸気制御弁１７が
配置される。これらの吸気制御弁１７は共通のシャフト
１８を介して例えばステップモータからなるアクチュエ
ータ１９に連結される。このステップモータ１９は電子
制御ユニット３０の出力信号に基いて制御される。サー
ジタンク１６は吸気ダクト２０を介してエアクリーナ２
１に連結され、吸気ダクト２０内には例えばステップモ
ータ２２によって駆動されるスロットル弁２３が配置さ
れる。このステップモータ２２も電子制御ユニット３０
の出力信号に基いて制御される。

【００１１】一方、各気筒の排気ポート９は排気マニホ
ルド２４に連結され、この排気マニホルド２４は排気管
２５を介してＮＯ_x 吸収剤２６を内蔵したケーシング２
７に連結される。排気マニホルド２４とサージタンク１
６とは再循環排気ガス（以下ＥＧＲガスという）通路２
８を介して互いに連結され、このＥＧＲガス通路２８内
にはＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ弁２９が配置され
る。このＥＧＲ弁２９は電子制御ユニット３０の出力信
号に基いて制御される。ＥＧＲ弁２９が閉弁せしめられ
ているときには空気のみが吸気ポート７ａ，７ｂを介し
て燃焼室５内に供給され、ＥＧＲ弁２９が開弁せしめら
れると空気およびＥＧＲガスが吸気ポート７ａ，７ｂを
介して燃焼室５内に供給される。

【００１２】電子制御ユニット３０はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス３１を介して相互に接続
されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３２、ＲＯＭ
（リードオンリメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具
備する。アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の
踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１
が接続され、負荷センサ４１の出力電圧はＡＤ変換器３
７を介して入力ポート３５に入力される。上死点センサ
４２は例えば１番気筒が吸気上死点に達したときに出力
パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート３５に入
力される。クランク角センサ４３は例えばクランクシャ
フトが３０度回転する毎に出力パルスを発生し、この出
力パルスが入力ポート３５に入力される。ＣＰＵ３４で
は上死点センサ４２の出力パルスとクランク角センサ４
３の出力パルスから現在のクランク角が計算され、クラ
ンク角センサ４３の出力パルスから機関回転数が計算さ
れる。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を
介して各燃料噴射弁１１および各ステップモータ１９，
２２に接続される。

【００１３】図１から図５に示す実施例では燃料噴射弁
１１が燃料に旋回力を与えつつ噴射するスクール弁から
なり、この燃料噴射弁１１からは図３および図４におい
てＦで示されるように燃料が円錐状に噴射される。図６
はこの燃料噴射弁１１からの燃料噴射量と燃料噴射時期
とを示しており、図７は図６と同じ燃料噴射量に加えて
スロットル弁２３の開度と、ＥＧＲ弁２９の開度と、燃
焼室５内における平均空燃比Ａ／Ｆと、排気ガスの再循
環率〔ＥＧＲガス量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気
量）〕、即ちＥＧＲ率を示している。なお、図６および
図７においてＬはアクセルペダル４０の踏込み量を示し
ている。図６からわかるようにアクセルペダル４０の踏
込み量ＬがＬ₁ よりも小さい機関低負荷運転時には圧縮
行程末期に噴射量Ｑ₂ だけ燃料噴射が行われる。一方、
アクセルペダル４０の踏込み量ＬがＬ₁とＬ₂ の間の機
関中負荷運転時には吸気行程中に噴射量Ｑ₁ だけ燃料噴
射が行われ、圧縮行程末期に噴射量Ｑ₂ だけ燃料が噴射
される。即ち、機関中負荷運転時には吸気行程と圧縮行
程末期の２回に分けて燃料噴射が行われる。また、アク
セルペダル４０の踏込み量ＬがＬ₂ よりも大きい機関高
負荷運転時には吸気行程中に噴射量Ｑ₁ だけ燃料が噴射
される。なお、図６においてθＳ１およびθＥ１は吸気
行程中に行われる燃料噴射Ｑ₁ の噴射開始時期と噴射完
了時期を夫々示しており、θＳ２とθＥ２は圧縮行程末
期に行われる燃料噴射Ｑ₂ の噴射開始時期と噴射完了時
期を夫々示している。

【００１４】一方、図７に示されるようにアクセルペダ
ル４０の踏込み量ＬがＬ₂ よりも小さい機関低中負荷運
転時にはスロットル弁２３の開度はかなり小さく、また
このときスロットル弁２３の開度はアクセルペダル４０
の踏込み量Ｌが小さくなるほど小さくなる。一方、アク
セルペダル４０の踏込み量ＬがＬ₂ よりも大きくなると
スロットル弁２３の開度は急速に大きくなって全開す
る。また、アクセルペダル４０の踏込み量ＬがＬ₂ より
も小さい機関低中負荷運転時にはＥＧＲ弁２９は全開し
ており、アクセルペダル４０の踏込み量ＬがＬ₂ よりも
大きくなるとＥＧＲ弁２９の開度は急速に小さくなって
全閉する。燃焼室５内における平均空燃比は高負荷運転
領域（Ｌ＞Ｌ₂ ）の或る時点Ｌ₀ においてリーンからリ
ッチに切換わる。即ち、アクセルペダル４０の踏込み量
ＬがＬ₀ よりも小さい範囲では平均空燃比Ａ／Ｆはリー
ンとなり、またこのときのアクセルペダル４０の踏込み
量Ｌが小さくなるほど平均空燃比Ａ／Ｆはリーンとな
る。一方、アクセルペダル４０の踏込み量ＬがＬ₀ より
も大きくなると平均空燃比Ａ／Ｆはリッチとなる。

【００１５】一方、スロットル弁２３の開度は機関負荷
が低くなるほど小さくなり、従ってＥＧＲ弁２９が全開
せしめられている領域内において機関負荷が最も低くな
ったときにＥＧＲ率は最大となる。このときこの実施例
ではＥＧＲ率は５０％程度となる。ＥＧＲ率はアクセル
ペダル４０の踏込み量Ｌが増大するにつれてほぼ直線状
に減少し、ＥＧＲ弁２９が全閉したときに零となる。

【００１６】図８は吸気制御弁１７の開度とアクセルペ
ダル４０の踏込み量Ｌとの関係を示している。図８に示
されるようにアクセルペダル４０の踏込み量ＬがＬ₁ よ
りも小さい機関低負荷運転時には吸気制御弁１７は全閉
状態に保持されており、アクセルペダル４０の踏込み量
ＬがＬ₁ よりも大きくなると吸気制御弁１７はアクセル
ペダル４０の踏込み量Ｌが大きくなるにつれて開弁せし
められる。吸気制御弁１７が全閉せしめられると吸入空
気はヘリカル状をなす第１吸気ポート７ａを介して旋回
しつつ燃焼室５内に流入し、斯くして燃焼室５内には図
３において矢印Ｓで示すような強力な旋回流が発生せし
められる。一方、吸気制御弁１７が開弁すると第２吸気
ポート７ｂからも吸入空気が燃焼室５内に流入する。

【００１７】次に図９および図１０を参照しつつ燃焼方
法について説明する。なお、図９は機関低負荷運転時に
おける燃焼方法を示しており、図１０は機関中負荷運転
時における燃焼方法を示している。図６に示されるよう
にアクセルペダル４０の踏込み量ＬがＬ₁ よりも小さい
機関低負荷運転時には圧縮行程末期に燃料が噴射され
る。このとき噴射燃料Ｆは図９（Ａ）および（Ｂ）に示
されるように深皿部１３の周壁面に衝突する。このとき
の噴射量Ｑ₂ は図６に示されるようにアクセルペダル４
０の踏込み量Ｌが大きくなるにつれて増大する。深皿部
１３の周壁面に衝突した燃料は旋回流Ｓによって気化せ
しめられつつ拡散され、それによって図９（Ｃ）に示さ
れるように凹部１４および深皿部１３内に、即ちキャビ
ティ３ａ内に可燃混合気Ｇが形成される。このとき凹部
１４および深皿部１３以外の燃焼室５内は空気とＥＧＲ
ガスで満たされている。次いで混合気Ｇが点火栓１０に
よって着火せしめられる。

【００１８】一方、図６においてアクセルペダル４０の
踏込み量ＬがＬ₁ とＬ₂ の間である機関中負荷運転時に
は吸気行程中に第１回目の燃料噴射Ｑ₁ が行われ、次い
で圧縮行程末期に第２回目の燃料噴射Ｑ₂ が行われる。
即ち、まず初めに図１０（Ａ）に示されるように吸気行
程初期にキャビティ３ａ内に向けて燃料噴射Ｆが行わ
れ、この噴射燃料によって燃焼室５内全体に稀薄混合気
が形成される。次いで図１０（Ｂ）に示されるように圧
縮行程末期にキャビティ３ａ内に向けて燃料噴射Ｆが行
われ、図１０（Ｃ）に示されるようにこの噴射燃料によ
って凹部１４および深皿部１３内には火種となる可燃混
合気Ｇが形成される。この可燃混合気Ｇは点火栓１０に
よって着火せしめられ、この着火火炎によって燃焼室５
内全体の稀薄混合気が燃焼せしめられる。この場合、圧
縮行程末期に噴射される燃料は火種を作れば十分である
ので図６に示されるように機関中負荷運転時にはアクセ
ルペダル４０の踏込み量Ｌにかかわらずに圧縮行程末期
の燃料噴射量Ｑ₂ は一定に維持される。これに対して吸
気行程初期の燃料噴射量Ｑ₁ はアクセルペダル４０の踏
込み量Ｌが大きくなるにつれて増大する。

【００１９】図６においてアクセルペダル４０の踏込み
量ＬがＬ₂ よりも大きい機関高負荷運転時には吸気行程
初期に一回だけ燃料が噴射され、それによって燃焼室５
内に均一混合気が形成される。このとき吸気行程初期の
燃料噴射量は図６に示されるようにアクセルペダル４０
の踏込み量Ｌが大きくなるにつれて増大する。以上が図
１に示す筒内噴射式内燃機関の基本的な燃焼方法であ
る。次にこの筒内噴射式内燃機関に適した排気ガスの浄
化方法について説明する。

【００２０】まず初めに図１１を参照するとこの図１１
は燃焼室５から排出される排気ガス中の代表的な成分の
濃度と燃焼室５内における平均空燃比Ａ／Ｆとの関係を
概略的に示している。図１１からわかるように燃焼室５
から排出される排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの濃度は燃
焼室５内における平均空燃比Ａ／Ｆがリッチになるほど
増大し、燃焼室５から排出される排気ガス中の酸素Ｏ₂
の濃度は燃焼室５内における平均空燃比Ａ／Ｆがリーン
になるほど増大する。

【００２１】一方、図１に示すケーシング２７内に収容
されているＮＯ_x 吸収剤２６は例えばアルミナを担体と
し、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、
リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バ
リウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ラ
ンタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれ
た少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持
されている。機関吸気通路内、燃焼室５内およびＮＯ_x
吸収剤２６上流の排気通路内に供給された全空気量と全
燃料（炭化水素）量の比をＮＯ_x 吸収剤２６への流入排
気ガスの空燃比と称するとこのＮＯ_x 吸収剤２６は流入
排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯ_x を吸収し、
流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯ_x
を放出するＮＯ_x の吸放出作用を行う。なお、ＮＯ_x 吸
収剤２６上流の排気通路内に燃料（炭化水素）或いは空
気が供給されない場合には流入排気ガスの空燃比は燃焼
室５内における平均空燃比Ａ／Ｆに一致し、従ってこの
場合にはＮＯ_x 吸収剤２６は燃焼室５内における平均空
燃比Ａ／ＦがリーンのときにはＮＯ_x を吸収し、燃焼室
５内のガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯ_x を
放出することになる。

【００２２】上述のＮＯ_x 吸収剤２６を機関排気通路内
に配置すればこのＮＯ_x 吸収剤２６は実際にＮＯ_x の吸
放出作用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムに
ついては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸
放出作用は図１２に示すようなメカニズムで行われてい
るものと考えられる。次にこのメカニズムについて担体
上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例
にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカ
リ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。

【００２３】即ち、燃焼室５内における平均空燃比Ａ／
Ｆがリーンであり、従って流入排気ガスがリーンである
ときには流入排気ガス中の酸素濃度が高くなり、このと
き図１２（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ₂ がＯ₂
^- 又はＯ^2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流
入排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ₂ ^- 又はＯ
^2-と反応し、ＮＯ₂ となる（２ＮＯ＋Ｏ₂ →２Ｎ
Ｏ₂ ）。次いで生成されたＮＯ₂ の一部は白金Ｐｔ上で
酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯ
と結合しながら図１２（Ａ）に示されるように硝酸イオ
ンＮＯ₃ ^- の形で吸収剤内に拡散する。このようにして
ＮＯ_x がＮＯ_x 吸収剤２６内に吸収される。

【００２４】流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金
Ｐｔの表面でＮＯ₂ が生成され、吸収剤のＮＯ_x の吸収
能力が飽和しない限りＮＯ₂ が吸収剤内に吸収されて硝
酸イオンＮＯ₃ ^- が生成される。これに対して流入排気
ガス中の酸素濃度が低下してＮＯ₂ の生成量が低下する
と反応が逆方向（ＮＯ₃ ^- →ＮＯ₂ ）に進み、斯くして
吸収剤内の硝酸イオンＮＯ₃ ^- がＮＯ₂ の形で吸収剤か
ら放出される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下
するとＮＯ_x 吸収剤２６からＮＯ_x が放出されることに
なる。図１１からわかるように流入排気ガスのリーンの
度合が低くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、
従って流入排気ガスのリーンの度合を低くすればたとえ
流入排気ガスの空燃比がリーンであってもＮＯ_x 吸収剤
２６からＮＯ_x が放出されることになる。

【００２５】一方、このとき燃焼室３内における平均空
燃比Ａ／Ｆがリッチにされて流入排気ガスの空燃比がリ
ッチになると図１１に示されるように機関からは多量の
未燃ＨＣ，ＣＯが排出され、これら未燃ＨＣ，ＣＯは白
金Ｐｔ上の酸素Ｏ₂ ^- 又はＯ ^2-と反応して酸化せしめら
れる。また、流入排気ガスの空燃比がリッチになると流
入排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤
からＮＯ₂ が放出され、このＮＯ₂ は図１２（Ｂ）に示
されるように未燃ＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられ
る。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ₂ が存在し
なくなると吸収剤から次から次へとＮＯ₂ が放出され
る。従って流入排気ガスの空燃比をリッチにすると短時
間のうちにＮＯ_x 吸収剤２６からＮＯ_x が放出されるこ
とになる。

【００２６】即ち、流入排気ガスの空燃比をリッチにす
るとまず始めに未燃ＨＣ，ＣＯが白金Ｐｔ上のＯ₂ ^- 又
はＯ^2-とただちに反応して酸化せしめられ、次いで白金
Ｐｔ上のＯ₂ ^- 又はＯ^2-が消費されてもまだ未燃ＨＣ，
ＣＯが残っていればこの未燃ＨＣ，ＣＯによって吸収剤
から放出されたＮＯ_x および機関から排出されたＮＯ _x
が還元せしめられる。従って流入排気ガスの空燃比をリ
ッチにすれば短時間のうちにＮＯ_x 吸収剤２６に吸収さ
れているＮＯ_x が放出され、しかもこの放出されたＮＯ
_x が還元されるために大気中にＮＯ_x が排出されるのを
阻止することができることになる。また、ＮＯ_x 吸収剤
２６は還元触媒の機能を有しているので流入排気ガスの
空燃比を理論空燃比にしてもＮＯ_x 吸収剤２６から放出
されたＮＯ_x が還元せしめられる。しかしながら流入排
気ガスの空燃比を理論空燃比にした場合にはＮＯ_x 吸収
剤２６からＮＯ_x が徐々にしか放出されないためにＮＯ
_x吸収剤２６に吸収されている全ＮＯ_x を放出させるに
は若干長い時間を要する。

【００２７】上述したように燃焼室５内における平均空
燃比Ａ／ＦがリーンであるときにはＮＯ_x がＮＯ_x 吸収
剤２６に吸収される。しかしなからＮＯ_x 吸収剤２６の
ＮＯ _x 吸収能力には限度があり、ＮＯ_x 吸収剤２６のＮ
Ｏ_x 吸収能力が飽和すればＮＯ_x 吸収剤２６はもはやＮ
Ｏ_x を吸収しえなくなる。従ってＮＯ_x 吸収剤２６のＮ
Ｏ_x 吸収能力が飽和する前にＮＯ_x 吸収剤２６からＮＯ
_x を放出させる必要があり、そのためにはＮＯ_x 吸収剤
２６にどの程度のＮＯ_x が吸収されているかを推定する
必要がある。そこで次にこのＮＯ_x 吸収量の推定方法に
ついて説明する。

【００２８】燃焼室５内の平均空燃比Ａ／Ｆがリーンで
あるときには機関負荷が高くなるほど単位時間当り機関
から排出されるＮＯ_x 量が増大するために単位時間当り
ＮＯ _x 吸収剤２６に吸収されるＮＯ_x 量が増大し、また
機関回転数が高くなるほど単位時間当り機関から排出さ
れるＮＯ_x 量が増大するために単位時間当りＮＯ_x 吸収
剤２６に吸収されるＮＯ_x が増大する。従って単位時間
当りＮＯ_x 吸収剤２６に吸収されるＮＯ_x 量は機関負荷
と機関回転数の関数となる。この場合、機関負荷はアク
セルペダル４０の踏込み量Ｌでもって代表することがで
きるので単位時間当りＮＯ_x 吸収剤２６に吸収されるＮ
Ｏ_x 量はアクセルペダル４０の踏込み量Ｌと機関回転数
Ｎの関数となる。従って図１に示す実施例では単位時間
当りＮＯ _x 吸収剤２６に吸収されるＮＯ_x 量Ａをアクセ
ルペダル４０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎの関数と
して予め実験により求め、このＮＯ_x 量ＡがＬおよびＮ
の関数として図１４（Ａ）に示すマップの形で予めＲＯ
Ｍ３２内に記憶されている。

【００２９】一方、燃焼室５内における平均空燃比Ａ／
Ｆが理論空燃比又はリッチになるとＮＯ_x 吸収剤２６か
らＮＯ_x が放出されるがこのときのＮＯ_x 放出量は主に
排気ガス量と平均空燃比の影響を受ける。即ち、排気ガ
ス量が増大するほど単位時間当りＮＯ_x 吸収剤２６から
放出されるＮＯ_x 量が増大し、平均空燃比がリッチとな
るほど単位時間当りＮＯ_x 吸収剤２６から放出されるＮ
Ｏ_x 量が増大する。この場合、排気ガス量、即ち吸入空
気量はアクセルペダル４０の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎ
の関数となり、平均空燃比Ａ／Ｆもアクセルペダル４０
の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎの関数となる。従って単位
時間当りＮＯ_x 吸収剤２６から放出されるＮＯ_x 量Ｄは
アクセルペダル４０の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎの関数
となり、このＮＯ_x 量ＤはＬおよびＮの関数として図１
４（Ｂ）に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶さ
れている。

【００３０】上述したように燃焼室５内における平均空
燃比Ａ／Ｆがリーンのときには単位時間当りのＮＯ_x 吸
収量がＡで表わされ、燃焼室５内における平均空燃比Ａ
／Ｆが理論空燃比又はリッチのときには単位時間当りの
ＮＯ_x 放出量がＤで表わされるのでＮＯ_x 吸収剤２６に
吸収されていると推定されるＮＯ_x 量ΣＮＯＸは次式を
用いて算出できることになる。

【００３１】ΣＮＯＸ＝ΣＮＯＸ＋Ａ−Ｄ 図１３はこのＮＯ_x 量ΣＮＯＸと燃焼室５内における平
均空燃比Ａ／Ｆとの関係を示している。図７からわかる
ように機関負荷ＬがＬ₀ よりも低いときには燃焼室５内
における平均空燃比Ａ／Ｆはリーンとなっており、この
ときにはＮＯ_xがＮＯ_x 吸収剤２６に吸収されるので図
１３に示されるようにＮＯ_x 量ΣＮＯＸが増大する。一
方、図７に示されるように機関負荷ＬがＬ₀ よりも高く
なると燃焼室５内における平均空燃比Ａ／Ｆがリッチと
なるためにＮＯ_x 吸収剤２６からＮＯ_x が放出される。
従って図１３においてＸで示されるように機関負荷Ｌが
Ｌ ₀ よりも高くなって平均空燃比Ａ／Ｆがリッチになる
とＮＯ_x 量ΣＮＯＸが減少する。

【００３２】一方、平均空燃比Ａ／Ｆが継続的にリーン
にされてＮＯ_x 量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸを越えると図
１３においてＹで示されるように燃焼室５内における平
均空燃比Ａ／Ｆが強制的にリッチとされる。平均空燃比
Ａ／ＦがリッチにされるとＮＯ_x 吸収剤２６から急速に
ＮＯ_x が放出され、斯くして図１３に示されるようにＮ
Ｏ_x 量ΣＮＯＸが急速に減少する。次いでＮＯ_x 量ΣＮ
ＯＸが下限値ＭＩＮまで低下すると平均空燃比Ａ／Ｆは
リッチからリーンに戻される。

【００３３】ところで本発明による実施例では図７に示
されるように機関低負荷運転時或いは機関中負荷運転時
にはＥＧＲガスが再循環せしめられており、このときＮ
Ｏ_x量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸを越えるとＥＧＲガスの
再循環が行われている状態で燃焼室５内における平均空
燃比Ａ／Ｆがリッチとされる。ところがこの場合前述し
たように燃焼室５内において燃焼が開始されるとこの燃
焼熱はＥＧＲガスおよびまだ燃焼していない噴射燃料を
加熱するために使用されるのでＥＧＲ率が高くなるほど
燃焼温が低くなり、平均空燃比Ａ／Ｆのリッチの度合が
大きくなるほど燃焼温が低くなる。その結果、ＥＧＲ率
が高くなるほど失火を生じやすくなり、平均空燃比Ａ／
Ｆのリッチの度合が高くなるほど失火が生じやすくな
る。従って平均空燃比Ａ／Ｆのリッチの度合が高くなる
につれてＥＧＲ率を低くしないと失火を生ずることにな
る。

【００３４】図１５の破線は失火が生じる限界を示す失
火限界値を示している。空燃比およびＥＧＲ率の組合せ
がこの失火限界値よりも上方の領域に存在していれば失
火が生じず、これに対して空燃比およびＥＧＲ率の組合
せがこの失火限界値よりも下方の領域に存在すると失火
を生じることになる。図１５から失火が生じないように
するためにはＥＧＲ率が高くなるにつれて平均空燃比Ａ
／Ｆのリッチの度合を小さくしなければならないことが
わかる。

【００３５】ところで図１５に示すようにＮＯ_x 放出の
ために或るリーン空燃比（Ａ／Ｆ） _L から或るリッチ空
燃比（Ａ／Ｆ）_R に切換えた場合、ＮＯ_x の放出作用に
寄与するのは理論空燃比からリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_R
とするのに必要な燃料分Ｓであり、従ってＮＯ_x 放出の
ために燃料を有効に利用するためには燃料分Ｓをできる
だけ大きくすること、即ちリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_R の
リッチの度合をできるだけ大きくすることが好ましい。
即ち、リッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_R のリッチの度合は実線
Ｓ₀ で示すように失火限界値を越えない範囲でできるだ
け失火限界値に近づけることが好ましい。従って本発明
による実施例ではＥＧＲ率に対するリッチの度合を実線
Ｓ₀ で示す値となるように制御するようにしている。

【００３６】図１６の実線は通常運転時におけるＥＧＲ
率、燃焼室５内の平均空燃比Ａ／Ｆ、スロットル弁２３
の開度およびＥＧＲ弁２９の開度を示しており、図１６
の破線はＮＯ_x 吸収剤２６からＮＯ_x を放出すべく燃焼
室５内の平均空燃比Ａ／ＦがリッチにされたときのＥＧ
Ｒ率、燃焼室５内の平均空燃比Ａ／Ｆ、スロットル弁２
３の開度およびＥＧＲ弁２９の開度を示している。ま
た、図１７から図１９はＮＯ_x 吸収剤２６からＮＯ_x を
放出すべくＮＯ_x 放出フラグがセットされた場合のタイ
ムチャートを示している。次にこれら図１６から図１９
を参照しつつＮＯ _x 吸収剤２６からのＮＯ_x 放出制御に
ついて説明する。

【００３７】前述したようにアクセルペダル４０の踏込
み量ＬがＬ₁ よりも小さい機関低負荷運転時には圧縮行
程末期におみ燃料が噴射される。このときにはキャビテ
ィ３ａ内にのみ混合気が形成され、キャビティ３ａ以外
の領域は実質的に空気およびＥＧＲガスで満たされるの
で成層度合が極めて高い強成層状態となる。一方、アク
セルペダル４０の踏込み量ＬがＬ₁ とＬ₂ との間である
機関中負荷運転時には吸気行程噴射により燃焼室５内に
全体に希薄混合気が形成され、圧縮行程噴射によってこ
の希薄混合気よりも濃い混合気がキャビティ３ａ内に形
成される。従ってこのときには機関低負荷運転時におけ
る強成層状態よりも成層の度合が低い弱成層状態とな
る。また、アクセルペダル４０の踏込み量ＬがＬ₂ より
も大きい機関高負荷運転時には吸気行程噴射のみが行わ
れ、従ってこのとき燃焼室５内には均一混合気が形成さ
れる。

【００３８】図１７は機関低負荷運転時におけるＮＯ_x
放出制御のタイムチャートを示している。本発明による
実施例では強成層状態においてＮＯ_x 吸収剤２６からＮ
Ｏ_xを放出しなければならなくなったときには強成層状
態から均一混合気状態に切換え、均一混合気状態におい
て噴射量を増量することにより平均空燃比Ａ／Ｆをリッ
チにしてＮＯ_x 吸収剤２６からＮＯ_x を放出させるよう
にしている。また、ＮＯ_x 吸収剤２６からＮＯ_x を放出
すべく平均空燃比Ａ／Ｆがリッチにされたときには機関
の出力トルクが増大するが本発明による実施例ではこの
出力トルクの増大は燃焼室５内に供給される吸入空気量
を低下させることによって抑制され、それでも出力トル
クが増大する場合には例えば点火時期を遅角させること
によって出力トルクが増大しないようにしている。

【００３９】即ち、図１７に示されるようにＮＯ_x 放出
フラグがセットされる前の機関低負荷運転状態、即ち強
成層運転状態では吸気行程噴射は行われておらず、圧縮
行程噴射のみが行われて燃焼室５内の平均空燃比Ａ／Ｆ
はリーンとなっている。またこのときスロットル弁２３
およびＥＧＲ弁２９は開弁せしめられている。次いでＮ
Ｏ_x 吸収剤２６からＮＯ_x を放出すべくＮＯ_x 放出フラ
グがセットされるとＥＧＲ弁２９が閉弁せしめられ、ス
ロットル弁２３も閉弁せしめられる。スロットル弁２３
が閉弁せしめられると機関の出力トルクが低下しないよ
うに圧縮行程噴射量が若干増大せしめられる。

【００４０】次いでＮＯ_x 放出フラグがセットされてか
らｔ時間経過すると圧縮行程噴射が停止され、吸気行程
噴射が開始される。即ち、強成層状態から均一混合気状
態に切換えられ、このとき燃焼室５内の平均空燃比Ａ／
Ｆをリッチにすべく噴射量が増量せしめられる。ところ
で図１６において実線で示されるように機関低負荷時に
おいて強成層状態にあるときにはＥＧＲ率がかなり高く
なっている。このときには空気が十分に存在するのでＥ
ＧＲ率を高くしても失火を生ずることなく良好な燃焼が
得られる。ところが均一混合気状態のもとで平均空燃比
Ａ／ＦがリッチにされたときにはＥＧＲ率をあまり高く
すると失火を生じ、この場合失火を生じない許容ＥＧＲ
率は２０％程度である。

【００４１】従って強成層状態から均一混合気状態に移
行せしめられたときには図１６において破線で示すよう
にＥＧＲ率が２０％程度まで低下せしめられる。即ち、
ＥＧＲ率が許容ＥＧＲ率よりも高いときにはＥＧＲ率が
許容ＥＧＲ率以下まで低下せしめられる。このＥＧＲ率
の低下作用は図１６において破線で示されるようにＥＧ
Ｒ弁２９の開度を低下させることによって行われる。な
お、このときのリッチの度合はＥＧＲ率から定まる図１
５の実線Ｓ₀ 上の値とされる。従ってこのとき失火が生
じることなく良好な燃焼が行われる。

【００４２】平均空燃比Ａ／ＦがリッチにされるとＮＯ
_x 吸収剤２６からのＮＯ_x 放出作用が開始される。次い
でＮＯ_x 吸収剤２６からのＮＯ_x の放出作用が完了する
と今度は逆の順序を経て再び強成層状態に戻る。即ち、
ＮＯ_x の放出作用が完了すると吸気行程噴射が停止され
て圧縮行程噴射が開始され、ＮＯ_x の放出作用が完了し
てからｔ時間経過するとスロットル弁２３およびＥＧＲ
弁２９が開弁せしめられると共にＮＯ_x 放出フラグがリ
セットされる。

【００４３】図１８は機関中負荷運転時におけるＮＯ_x
放出制御のタイムチャートを示している。機関中負荷運
転時にはＮＯ_x 放出フラグがセットされると圧縮行程噴
射が停止され、吸気行程噴射量が増量される。即ち、Ｎ
Ｏ_x 放出フラグがセットされると弱成層状態から均一混
合気状態に切換えられて燃焼室５内の平均空燃比Ａ／Ｆ
がリッチとされ、ＮＯ_x 吸収剤２６からのＮＯ_x の放出
作用が開始される。ＮＯ_x の放出作用が完了すると均一
混合気状態から弱成層状態に戻される。

【００４４】図１６に示されるように機関中負荷運転時
のうちでも機関負荷が低いときには実線で示されるよう
にＥＧＲ率が許容ＥＧＲ率よりも高くなっており、従っ
てこのときには図１６および図１８において破線で示さ
れるようにＮＯ_x の放出時にＥＧＲ弁２９が若干閉弁せ
しめられてＥＧＲ率が許容ＥＧＲ率以下とされる。それ
以外のときにはＥＧＲ率が許容ＥＧＲ率以下であるので
ＮＯ_x 放出作用中のＥＧＲ率はＮＯ_x 放出作用前のＥＧ
Ｒ率と同じ値に維持される。このときＥＧＲ率とリッチ
の度合は図１５において実線Ｓ₀ 上にあり、従って図１
６からわかるようにＥＧＲ率が低いほどリッチの度合が
高くされる。

【００４５】図１９は機関高負荷運転時におけるＮＯ_x
放出制御のタイムチャートを示している。図１９に示さ
れるようにＮＯ_x 放出フラグがセットされる前の機関高
負荷運転時には吸気行程噴射のみが行われていて均一混
合気燃焼が行われており、ＮＯ_x 放出フラグがセットさ
れると吸気行程噴射量が増量されて平均空燃比Ａ／Ｆが
リッチとされる。

【００４６】次に図２０および図２１を参照しつつ燃料
噴射を制御するための基本的なルーチンついてまず初め
に説明する。なお、このルーチンは例えば一定時間毎の
割込みによって実行される。図２０および図２１を参照
するとまず初めにステップ１００においてＮＯ_x 放出フ
ラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯ_x 放
出フラグがセットされていないときにはステップ１０１
に進んでアクセルペダル４０の踏込み量Ｌおよび機関回
転数Ｎに基いて予めＲＯＭ３３内に記憶されている図６
に示す関係から吸気行程噴射量Ｑ₁ および圧縮行程噴射
量Ｑ₂ が算出される。次いでステップ１０２ではアクセ
ルペダル４０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに基いて
予めＲＯＭ３３内に記憶されている図６に示す関係から
噴射時期が算出され、次いでステップ１０３ではアクセ
ルペダル４０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに基いて
予めＲＯＭ３３内に記憶されている図７に示す関係から
スロットル弁２３の開度が算出され、次いでステップ１
０４ではアクセルペダル４０の踏込み量Ｌおよび機関回
転数Ｎに基いて予めＲＯＭ３３内に記憶されている関係
からＥＧＲ弁２９の開度が算出され、次いでステップ１
０５ではアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに基いて予め
ＲＯＭ３３内に記憶されている図８に示す関係から吸気
制御弁１７の開度が算出される。

【００４７】次いでステップ１０６ではアクセルペダル
４０の踏込み量ＬがＬ₀ （図７）よりも低いか否かが判
別される。Ｌ＜Ｌ₀ のときにはステップ１０７に進んで
図１４（Ａ）に示すマップからＮＯ_x 放出量Ａが算出さ
れる。次いでステップ１０８ではＮＯ_x 放出量Ｄが零と
され、次いでステップ１１１に進む。一方、ステップ１
０６においてＬ≧Ｌ₀ であると判別されたときにはステ
ップ１０９に進んで図１４（Ｂ）に示すマップからＮＯ
_x 放出量Ｄが算出される。次いでステップ１１０ではＮ
Ｏ_x 吸収量Ａが零とされ、次いでステップ１１１に進
む。ステップ１１１ではＮＯ_x 吸収剤２６に吸収されて
いると推定されるＮＯ_x 量ΣＮＯＸ（＝ΣＮＯＸ＋Ａ−
Ｄ）が算出される。次いでステップ１１２ではΣＮＯＸ
が負になったか否かが判別され、ΣＮＯＸ＜０になった
ときにはステップ１１３に進んでΣＮＯＸが零とされ
る。次いでステップ１１４ではＮＯ_x 量ΣＮＯＸが図１
３に示される許容値ＭＡＸを越えたか否かが判別され、
ΣＮＯＸ＞ＭＡＸになったときにはステップ１１５に進
んでＮＯ_x 放出フラグがセットされる。

【００４８】一方、ステップ１００においてＮＯ_x 放出
フラグがセットされたと判断されたときにはステップ１
１６に進んで図１７から図１９に示すリッチ処理が行わ
れる。このリッチ処理は図２２に示されるルーチンによ
って実行される。即ち、図２２を参照するとまず初めに
ステップ１５０においてＮＯ_x の放出が完了したことを
示す放出完了フラグがセットされているか否かが判別さ
れる。リッチ処理が開始された直後は放出完了フラグは
セットされていないのでステップ１５１に進み、平均空
燃比Ａ／Ｆをリッチにするまでの前処理が行われる。図
１７に示される低負荷時ではこの前処理は、ＮＯ_x 放出
フラグがセットされたときに、即ちリッチ処理が開始さ
れたときにスロットル弁２３およびＥＧＲ弁２９を閉弁
する処理であり、図１８に示される中負荷時と図１９に
示される高負荷時にはこの前処理は行われない。

【００４９】次いでステップ１５２ではこの前処理が完
了したか否かが判別される。前処理が完了するとステッ
プ１５３に進んで平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにするリッ
チ処理が行われる。次いでステップ１５４ではＮＯ_x 放
出作用中におけるＮＯ_x 放出量Ｄ′が算出される。この
ＮＯ_x 放出量Ｄ′はアクセルペダル４０の踏込み量Ｌお
よび機関回転数Ｎの関数として図２３に示すようなマッ
プの形で予めＲＯＭ３３内に記憶されている。次いでス
テップ１５５ではＮＯ_x 量ΣＮＯＸからＮＯ_x放出量
Ｄ′が減算され、次いでステップ１５６ではＮＯ_x 量Σ
ＮＯＸが下限値ＭＩＮよりも小さくなったか否かが判別
される。ΣＮＯＸ＜ＭＩＮになったときにはＮＯ_x の放
出作用が完了したと判断してステップ１５７に進み、放
出完了フラグがセットされる。次いでステップ１５８に
進む。なお、一旦放出完了フラグがセットされるとその
後はステップ１５０からステップ１５８にジャンプす
る。

【００５０】ステップ１５８ではＮＯ_x の放出作用が完
了してから元の状態に戻されるまでの後処理が行われ
る。図１７に示される場合にはこの後処理は、ＮＯ_x の
放出作用が完了したときに吸気行程噴射から圧縮行程噴
射に切換える処理と、スロットル弁２３およびＥＧＲ弁
２９を開弁させる処理からなる。図１８および図１９に
示す場合にはこの後処理は噴射形態を元に戻す処理から
なる。次いでステップ１５９ではこの後処理が完了した
か否かが判別され、後処理が完了したときにはステップ
１６０に進んでＮＯ_x 放出フラグおよび放出完了フラグ
がリセットされる。

【００５１】図２４は各吸気枝管１５に燃料噴射弁１１
が配置され、燃焼室５内において成層状態で或いは均一
混合気状態でリーン混合気が燃焼せしめられる内燃機関
に本発明を適用した場合を示している。なお、この実施
例ではスロットル弁２３の開度がアクセルペダルによっ
て直接制御され、また吸気ダクト２０とエアクリーナ２
１間には吸入空気量を検出するためのエアフローメータ
４４が配置されている。

【００５２】この実施例では燃料噴射時間ＴＡＵは基本
的に次式に基いて算出される。 ＴＡＵ＝Ｋ・ＴＰ ここでＴＰは基本燃料噴射時間、Ｋは補正係数を夫々示
す。基本燃料噴射時間ＴＰは機関シリンダ内に供給され
る混合気の空燃比を理論空燃比とするのに必要な燃料噴
射時間を示している。この基本燃料噴射時間ＴＰは予め
実験により求められ、機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ／
機関回転数Ｎ）および機関回転数Ｎの関数として図２５
に示すようなマップの形で予めＲＯＭ内に記憶されてい
る。補正係数Ｋは機関シリンダ内に供給される混合気の
空燃比を制御するための係数であってＫ＝１．０であれ
ば機関シリンダ内に供給される混合気は理論空燃比とな
る。これに対してＫ＜１．０になれば機関シリンダ内に
供給される混合気の空燃比は理論空燃比よりも大きくな
り、即ちリーンとなり、Ｋ＞１．０になれば機関シリン
ダ内に供給される混合気の空燃比は理論空燃比よりも小
さくなる、即ちリッチとなる。

【００５３】機関シリンダ内に供給すべき混合気の目標
空燃比、即ち補正係数Ｋの値は機関の運転状態に応じて
変化せしめられ、この実施例では基本的には図２７に示
されるように機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転数Ｎの関数
として予め定められている。即ち、図２７に示されるよ
うに実線Ｒよりも低負荷側の低負荷運転領域ではＫ＜
１．０、即ち混合気がリーンとされ、実線Ｒと実線Ｓの
間の高負荷運転領域ではＫ＝１．０、即ち混合気の空燃
比が理論空燃比とされ、実線Ｓよりも高負荷側の全負荷
運転領域ではＫ＞１．０、即ち混合気がリッチとされ
る。

【００５４】図２６はＥＧＲ率を示しており、図２６中
の数字はＥＧＲ率を示している。図２６に示されるよう
にＥＧＲ率は機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転数Ｎの関数
であり、このＥＧＲ率は予めＲＯＭ内に記憶されてい
る。ＥＧＲ弁２９の開度は図２６に示されるＥＧＲ率が
得られるように制御される。図２６に示されるようにこ
の実施例ではＥＧＲ率の最大値が２０％であり、従って
ＮＯ_x 吸収剤２６からＮＯ_x を放出すべきときにもＥＧ
Ｒ率はそのまま維持される。図２８はＮＯ_x 吸収剤２６
からＮＯ_x を放出するために混合気をリッチにするとき
の補正係数ＫとＥＧＲ率の関係を示している。図２８に
示される実線は図１５に示す失火限界値Ｓ₀ に対応して
おり、従ってこの実施例においても混合気のリッチの度
合はＥＧＲ率が高くなるほど小さくされる。

【００５５】図２９は燃料噴射の制御ルーチンを示して
おり、このルーチンは例えば一定時間毎の割込みによっ
て実行される。図２９を参照するとまず初めにステップ
２００において図２５に示すマップから基本燃料噴射時
間ＴＰが算出される。次いでステップ２０１では図２６
からＥＧＲ率が求められ、このＥＧＲ率が得られるよう
にＥＧＲ弁２９の開度が制御される。次いでステップ２
０２ではＮＯ_x 放出フラグがセットされているか否かが
判別される。ＮＯ_x 放出フラグがセットされていないと
きにはステップ２０３に進んで図２７に基づき補正係数
Ｋが算出される。次いでステップ２０７では基本燃料噴
射時間ＴＰと補正係数Ｋから燃料噴射時間ＴＡＵ（＝Ｋ
・ＴＰ）が算出される。

【００５６】次いでステップ２０８では補正係数Ｋが
１．０よりも小さいか否かが判別される。Ｋ＜１．０の
ときにはステップ２０９に進んで図１４（Ａ）に示すよ
うなマップからＮＯ_x 放出量Ａが算出される。次いでス
テップ２１０ではＮＯ_x 放出量Ｄが零とされ、次いでス
テップ２１３に進む。一方、ステップ２０８においてＫ
≧１．０であると判別されたときにはステップ２１１に
進んで図１４（Ｂ）に示すようなマップからＮＯ_x 放出
量Ｄが算出される。次いでステップ２１２ではＮＯ_x 吸
収量Ａが零とされ、次いでステップ２１３に進む。

【００５７】ステップ２１３ではＮＯ_x 吸収剤２６に吸
収されていると推定されるＮＯ_x 量ΣＮＯＸ（＝ΣＮＯ
Ｘ＋Ａ−Ｄ）が算出される。次いでステップ２１４では
ΣＮＯＸが負になったか否かが判別され、ΣＮＯＸ＜０
になったときにはステップ２１５に進んでΣＮＯＸが零
とされる。次いでステップ２１６ではΣＮＯＸ＞ＭＡＸ
になったか否かが判別され、ΣＮＯＸ＞ＭＡＸになった
ときにはステップ２１７に進んでＮＯ_x 放出フラグがセ
ットされる。

【００５８】一方、ステップ２０２においてＮＯ_x 放出
フラグがセットされたと判別されたときにはステップ２
０４に進んで図２８に示す関係から補正係数Ｋ（＞１．
０）が算出される。このとき混合気の空燃比はリッチと
され、斯くしてＮＯ_x 吸収剤２６からのＮＯ_x の放出作
用が開始される。次いでステップ２０５ではΣＮＯＸが
下限値ＭＩＮよりも小さくなったか否かが判別され、Σ
ＮＯＸ＜ＭＩＮになるとステップ２０６に進んでＮＯ_x
放出フラグがリセットされる。

【００５９】

【発明の効果】ＥＧＲガスを再循環している状態におい
てＮＯ_x 吸収剤からＮＯ_x を放出すべく混合気をリッチ
にしたときに失火が生ずるのを阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】機関本体を断面図で示した内燃機関の全体図で
ある。

【図２】内燃機関の全体図である。

【図３】シリンダヘッドの平面断面図である。

【図４】ピストン頂面の平面図である。

【図５】図３の側面断面図である。

【図６】燃料噴射量および燃料噴射時期を示す図であ
る。

【図７】燃料噴射量、スロットル開度、ＥＧＲ弁開度、
燃焼室内における平均空燃比およびＥＧＲ率を示す図で
ある。

【図８】吸気制御弁の開度を示す線図である。

【図９】低負荷運転時における燃焼方法を説明するため
の図である。

【図１０】中負荷運転時における燃焼方法を説明するた
めの図である。

【図１１】排気ガス中のＣＯ，ＨＣ，Ｏ₂ の濃度を示す
図である。

【図１２】ＮＯ_x 吸収剤のＮＯ_x 吸放出作用を説明する
ための図である。

【図１３】ＮＯ_x 放出制御のタイムチャートである。

【図１４】ＮＯ_x 吸収量およびＮＯ_x 放出量のマップを
示す図である。

【図１５】失火限界を示す図である。

【図１６】ＥＧＲ率、平均空燃比Ａ／Ｆ、スロットル開
度およびＥＧＲ弁開度を示す図である。

【図１７】機関低負荷運転時におけるＮＯ_x 放出制御の
タイムチャートである。

【図１８】機関中負荷運転時におけるＮＯ_x 放出制御の
タイムチャートである。

【図１９】機関高負荷運転時におけるＮＯ_x 放出制御の
タイムチャートである。

【図２０】噴射制御を行うためのフローチャートであ
る。

【図２１】噴射制御を行うためのフローチャートであ
る。

【図２２】リッチ制御を行うためのフローチャートであ
る。

【図２３】ＮＯ_x 放出量のマップを示す図である。

【図２４】内燃機関の別の実施例を示す全体図である。

【図２５】基本燃料噴射時間ＴＰのマップを示す図であ
る。

【図２６】ＥＧＲ率を示す図である。

【図２７】補正係数Ｋを示す図である。

【図２８】補正係数Ｋを示す図である。

【図２９】噴射制御を行うためのフローチャートであ
る。

【図３０】噴射制御を行うためのフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１６…サージタンク ２４…排気マニホルド ２６…ＮＯ_x 吸収剤 ２８…ＥＧＲガス通路 ２９…ＥＧＲ弁

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０Ｃ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｅ ３０１Ｎ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関排気通路内の排気ガスを機関吸気通
   路内に再循環するための排気ガス再循環装置を具備し、
   流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯ_x を吸
   収し、流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸収
   しているＮＯ _x を放出するＮＯ_x 吸収剤を機関排気通路
   内に配置し、ＮＯ_x 吸収剤からＮＯ_xを放出すべきとき
   にはＮＯ_x 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリーン
   からリッチに切換えられる内燃機関において、排気ガス
   を機関吸気通路内に再循環しつつＮＯ_x 吸収剤からＮＯ
   _x を放出すべきときには排気ガスの再循環率が高いとき
   には低いときに比べてＮＯ_x 吸収剤に流入する排気ガス
   のリッチの度合を小さくするようにした内燃機関の排気
   浄化装置。
2. 【請求項２】 ＮＯ_x 吸収剤からＮＯ_x を放出すべきと
   きに排気ガスの再循環率が予め定められた許容再循環率
   よりも高いときには排気ガスの再循環率を許容再循環率
   以下に低下させる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
   装置。
3. 【請求項３】 ＮＯ_x 吸収剤からＮＯ_x を放出すべきと
   きに排気ガスの再循環率が予め定められた再循環率より
   も低いときにはＮＯ_x 放出作用前とＮＯ_x 放出作用中で
   排気ガスの再循環率を変化させない請求項１に記載の内
   燃機関の排気浄化装置。