(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設され、前記内燃機関がリーン空燃比運転状態にあるとき排気中のＮＯｘを吸蔵させ、理論空燃比運転またはリッチ空燃比運転状態にあるとき前記吸蔵させたＮＯｘを還元する吸蔵型ＮＯｘ触媒と、
機関運転状態に基づき前記内燃機関の吸気行程及び圧縮行程のいずれかにおいて燃料を直接筒内に供給する主噴射手段と、
前記吸蔵型ＮＯｘ触媒の再生時に、前記内燃機関の空燃比を前記リーン空燃比と前記理論空燃比または前記リッチ空燃比との間で徐々に変化させるように制御する空燃比切換手段と、
前記空燃比切換手段による空燃比の制御中に、ＮＯｘが多量に発生する空燃比を含む空燃比域において燃料を前記筒内に追加供給する副噴射手段と、
を備えたことを特徴とする筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
内燃機関の排気通路に配設され、前記内燃機関がリーン空燃比運転状態にあるとき排気中のＮＯｘを吸蔵させ、理論空燃比運転またはリッチ空燃比運転状態にあるとき前記吸蔵させたＮＯｘを還元する吸蔵型ＮＯｘ触媒と、
機関運転状態に基づき前記内燃機関の吸気行程及び圧縮行程のいずれかにおいて燃料を直接筒内に供給する主噴射手段と、
前記吸蔵型ＮＯｘ触媒の再生時に、前記内燃機関の空燃比を前記リーン空燃比と前記理論空燃比または前記リッチ空燃比との間で徐々に変化させるように制御する空燃比切換手段と、
前記空燃比切換手段による空燃比の制御中に、前記吸蔵型ＮＯｘ触媒から前記吸蔵させたＮＯｘが放出されるが還元剤が少なく十分に還元できない空燃比を含む空燃比域において燃料を前記筒内に追加供給する副噴射手段と、
を備えたことを特徴とする筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に配設され、前記内燃機関がリーン空燃比運転状態にあるとき排気中のＮＯｘを吸蔵させ、理論空燃比運転またはリッチ空燃比運転状態にあるとき前記吸蔵させたＮＯｘを還元する吸蔵型ＮＯｘ触媒と、
機関運転状態に基づき前記内燃機関の吸気行程及び圧縮行程のいずれかにおいて燃料を直接筒内に供給する主噴射手段と、
機関運転状態に基づき、前記内燃機関の空燃比を前記理論空燃比または前記リッチ空燃比に制御する空燃比制御手段と、
前記空燃比制御手段による空燃比の制御中に、前記空燃比制御手段により制御された目標空燃比と所定のリッチ空燃比との差分に相当する量の燃料を前記内燃機関の膨張行程において前記筒内に追加供給する副噴射手段と、
を備えたことを特徴とする筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置に係り、特に吸蔵型ＮＯｘ触媒を備えた排気浄化装置のＮＯｘ或いはＳＯｘパージ技術に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
内燃機関が所定運転状態にある時に空燃比を理論空燃比（値１４．７）よりも燃料希薄側（リーン側）の目標値（例えば、値２２以上）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おいて、従来の三元触媒では排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）が充分に浄化できないという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、酸素過剰状態（酸化雰囲気）において排ガス中のＮＯｘを硝酸塩Ｘ−ＮＯ３として付着させて吸蔵し、吸蔵したＮＯｘをＣＯ（一酸化炭素）過剰状態（還元雰囲気）でＮ２（窒素）に還元させる特性（同時に炭酸塩Ｘ−ＣＯ３が生成される）を有した排気浄化触媒、所謂吸蔵型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。この吸蔵型ＮＯｘ触媒では、上記のようにリーン空燃比制御時にＮＯｘを吸蔵するのであるが、リーン燃焼運転を長時間連続して行うと、触媒のＮＯｘ吸蔵量には限度があるために、ＮＯｘ吸蔵量が飽和量に達した時点で排ガス中のＮＯｘが触媒に吸蔵されずに大気に排出されることになる。
【０００４】
そこで、吸蔵型ＮＯｘ触媒の吸蔵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運転に定期的に切換え（これをリッチスパイクという）、ＣＯの多い還元雰囲気（リッチ状態）でＮＯｘの浄化還元（ＮＯｘパージ）を行い吸蔵型ＮＯｘ触媒を再生する構成の排気浄化装置が、特開平７−１６６９１３号公報等により知られている。
【０００５】
また、排ガス中には硫黄成分（Ｓ成分）が含まれており、吸蔵型ＮＯｘ触媒がＮＯｘを吸蔵する際に硫黄酸化物（ＳＯｘ）も吸蔵してしまい、故に触媒担体が被毒して触媒の浄化効率が低下するという問題がある。このため、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを離脱させ触媒の浄化効率を再生させるべくＮＯｘパージと同様に空燃比をリッチ状態にする必要がある。この一例として、硫黄の吸着量を推定し、所定時間に亘って触媒温度を電気ヒータ等によって高温とし且つ空燃比をリッチ状態に変更する技術が特開平６−６６１２９号等により知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、空燃比をリーン空燃比から理論空燃比またはリッチ空燃比に切り換える際、上記後者の公報のように当該切換を行い燃料量を一気に増大させると、筒内圧が急激に上昇して内燃機関の出力トルクが一時的に大きく変動するという問題がある。そこで、上記前者の公報では、燃料噴射量を徐々に増加させて空燃比を所望のリッチ空燃比まで極力緩やかにテーリングさせるようにしており、これにより出力トルク変動を抑えるようにしている。また、これとは別に、燃料噴射量を増加させるとともに吸入空気量を適宜変化させて空燃比を徐々にリッチ空燃比に移行させ出力トルク変動を抑えることも行われている。
【０００７】
ところが、このように空燃比をテーリングさせた場合、そのテーリングが出力トルク変動を抑えるのに好ましいほど緩やかであると、空燃比が所望のリッチ空燃比となるまでに時間を要し、このテーリング期間においては、ＣＯの生成量は少なくＮＯｘパージが良好に行われず、つまりＮＯｘパージの開始が遅れることになり好ましいことではない。つまり、テーリングが緩やかであるほど全体としてＮＯｘパージに要する時間が長くなり、内燃機関本来の運転状態に影響を与え好ましいことではない。
【０００８】
また、ＮＯｘは空燃比が値１６近傍であるときに最も多く発生するものであり、空燃比を上記のようにリーン空燃比からリッチ空燃比に切り換えるときには必ずこの値１６近傍を経るのであるが、このように空燃比のテーリング期間が長いと、必然的に空燃比が値１６近傍である期間が長くなり空燃比の切換中にＮＯｘが多量に発生し（これをＮＯｘスパイクという）、故にこの間に多くのＮＯｘが浄化されずに排出されてしまうという問題もある。
【０００９】
また、吸蔵ＮＯｘ量が多いと空燃比が理論空燃比近傍である場合において吸蔵型ＮＯｘ触媒から多量にＮＯｘが放出されることがあるが、当該理論空燃比近傍ではＮＯｘを還元するための還元剤（ＣＯ，ＨＣ等）が少なく、故に上記のようにテーリングが緩やかであって理論空燃比近傍である期間が長くなると、当該ＮＯｘの放出量が必然的に増加し、これにより大気中に排出されるＮＯｘ量が増加するという問題もある。
【００１０】
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、吸蔵型ＮＯｘ触媒を備えた排気浄化装置において、吸蔵型ＮＯｘ触媒をトルク変動や不用意なＮＯｘの排出なく迅速に再生可能な筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１の発明は、吸気行程または圧縮行程で筒内に燃料を直接に供給する主噴射手段を有した内燃機関に装備された吸蔵型ＮＯｘ触媒を再生する際に空燃比切換手段により内燃機関の空燃比をリーン空燃比と理論空燃比またはリッチ空燃比との間で徐々に変化させると共に、この空燃比制御中にＮＯｘが多量に発生する空燃比を含む空燃比域において副噴射手段により燃料を筒内に追加供給するものとなっている。
【００１２】
この発明によれば、触媒再生に係る空燃比切換えに際して空燃比が徐々に変化し、空燃比変化に起因する機関出力トルクの変動が抑制される。その一方で、副噴射手段により筒内に燃料が追加供給されて空燃比がリッチ化され、吸蔵型ＮＯｘ触媒の還元が促進され、これにより触媒再生に要するＮＯｘパージ期間（空燃比リッチ化期間）が短縮する。しかも、ＮＯｘが多量に発生する空燃比を含む空燃比域において副噴射手段による燃料の追加供給が実施されることによって、筒内の空燃比は、ＮＯｘが多量に発生する空燃比を含む空燃比域を短時間内に通過し、従ってＮＯｘ排出量が大幅に低減する。
【００１３】
請求項２の発明は、内燃機関に装備された吸蔵型ＮＯｘ触媒の再生時に空燃比切換手段により内燃機関の空燃比をリーン空燃比と理論空燃比またはリッチ空燃比との間で徐々に変化させる一方、触媒から放出されるＮＯｘの還元に供し得る還元剤が少なくなる空燃比を含む空燃比域において副噴射手段により燃料を筒内に追加供給するものとなっている。
【００１４】
この発明によれば、触媒再生に係る空燃比切換えに際して空燃比が徐々に変化して機関出力トルクの変動が抑制され、また、副噴射手段により筒内に燃料が追加供給されて吸蔵型ＮＯｘ触媒の還元が促進され、ＮＯｘパージ期間が短縮する。しかも、空燃比切換制御下で変化する空燃比がＮＯｘの還元に供される還元剤が不足する空燃比を含む空燃比域において、副噴射手段により燃料が追加供給され、筒内の空燃比は還元剤が不足する空燃比を含む空燃比域を短時間内に通過し、ＮＯｘ排出量が大幅に低減する。
【００１５】
請求項３の発明は、燃料を筒内に直接に供給する主噴射手段を有した内燃機関の空燃比が空燃比制御手段により理論空燃比またはリッチ空燃比に制御される間、この空燃比制御に係る目標空燃比と所定のリッチ空燃比との差分に相当する量の燃料が内燃機関の膨張行程において副噴射手段により筒内に追加供給するものとなっている。
【００１６】
この発明によれば、内燃機関が理論空燃比またはリッチ空燃比で運転されている状態で副噴射手段により燃料が追加供給されると、筒内の全体空燃比が所定のリッチ空燃比になり、触媒から放出されたＮＯｘを十分還元することができ、ひいては触媒の再生が促進される。しかも、燃料の追加供給が膨張行程で行われるので、この燃料供給は機関出力トルクの増大に寄与せず、従って、トルク変動を来すことなしに触媒再生が行われる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づき説明する。
図１を参照すると、車両に搭載された本発明に係る筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置の概略構成図が示されており、以下同図に基づいて本発明に係る排気浄化装置の構成を説明する。
【００１８】
同図に示すように、エンジン本体（以下、単にエンジンという）１としては、例えば、燃料噴射モード（運転モード）を切換えることで吸気行程での燃料噴射または圧縮行程での燃料噴射（主噴射手段）を実施可能な筒内噴射型火花点火式直列４気筒ガソリンエンジンが適用される。この筒内噴射型のエンジン１は、容易にして理論空燃比（ストイキオ）での運転やリッチ空燃比での運転（リッチ空燃比運転）の他、リーン空燃比での運転（リーン空燃比運転）が実現可能とされている。
【００１９】
同図に示すように、エンジン１のシリンダヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ４とともに電磁式の燃料噴射弁６が取り付けられており、これにより、燃焼室内に燃料を直接噴射可能とされている。
点火プラグ４には高電圧を出力する点火コイル８が接続されている。また、燃料噴射弁６には、燃料パイプ７を介して燃料タンクを擁した燃料供給装置（図示せず）が接続されている。より詳しくは、燃料供給装置には、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプとが設けられており、これにより、燃料タンク内の燃料を燃料噴射弁６に対し低燃圧或いは高燃圧で供給し、該燃料を燃料噴射弁６から燃焼室内に向けて所望の燃圧で噴射可能とされている。この際、燃料噴射量は高圧燃料ポンプの燃料吐出圧と燃料噴射弁６の開弁時間、即ち燃料噴射時間Ｔｉｎｊとから決定される。
【００２０】
シリンダヘッド２には、各気筒毎に略直立方向に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと連通するようにして吸気マニホールド１０の一端がそれぞれ接続されている。また、シリンダヘッド２には、各気筒毎に略水平方向に排気ポートが形成されており、各排気ポートと連通するようにして排気マニホールド１２の一端がそれぞれ接続されている。
【００２１】
なお、当該筒内噴射型のエンジン１は既に公知であり、その構成の詳細についてはここでは説明を省略する。
同図に示すように、吸気マニホールド１０には排気管（排気通路）１４が接続されており、この排気管１４には排気浄化触媒装置２０を介してマフラー（図示せず）が接続されている。また、排気管１４にはＯ２センサ１８が設けられている。該Ｏ２センサ１８は、排気中のＯ２量に基づいて主として燃焼室内の空燃比Ａ／Ｆを検出するものである。
【００２２】
排気浄化触媒装置２０は、吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａと三元触媒２０ｂとの２つの触媒を備えて構成されており、三元触媒２０ｂの方が吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａよりも下流側に配設されている。
吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａは、酸化雰囲気においてＮＯｘを一旦吸蔵させ、主としてＣＯの存在する還元雰囲気中においてＮＯｘをＮ２（窒素）等に還元させる機能を持つものである。詳しくは、吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａは、貴金属として白金（Ｐｔ），ロジウム（Ｒｈ）等を有した触媒として構成されており、吸蔵材としてはバリウム（Ｂａ）等のアルカリ金属、アルカリ土類金属が採用されている。
【００２３】
さらに、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子コントロールユニット）３０が設置されており、このＥＣＵ３０により、エンジン１を含めた本発明に係る排気浄化装置の総合的な制御が行われる。ＥＣＵ３０の入力側には、上述したＯ２センサ１８等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力する。また、入力側には、車両の走行距離を検出する距離計３２も接続されている。
【００２４】
一方、出力側には、上述の燃料噴射弁６や点火コイル８等が接続されており、これら燃料噴射弁６、点火コイル８等には、各種センサ類からの検出情報に基づき演算された燃料噴射量や点火時期等の最適値がそれぞれ出力される。これにより、燃料噴射弁６から適正量の燃料が噴射され、点火プラグ４によって適正なタイミングで点火が実施される。
【００２５】
次に、上述のように構成された本発明に係る排気浄化装置の作用を説明する。なお、ここではエンジン１が圧縮行程で燃料噴射（主噴射）が行われ且つリーン空燃比運転とされている場合を例に説明する。
先ず一般的な作用について説明する。
エンジン１がリーン空燃比運転とされている場合にはＮＯｘの発生量が増大している。しかしながら、ここでは上記のように吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａと三元触媒２０ｂとが直列に配設されており、三元触媒２０ｂがＮＯｘを浄化できない分、吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａがＮＯｘを浄化することになる。故に全体の排ガス浄化特性としてＨＣ，ＣＯのみならずＮＯｘが洩れなく略完全に浄化される。
【００２６】
ところが、吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａについては、酸化雰囲気で吸蔵したＮＯｘが飽和量に達するとＮＯｘ吸蔵能力が低下するため、該吸蔵させたＮＯｘを上述の如く還元雰囲気中においてＮ２等に還元除去してやる必要がある。
そこで、当該吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａを有した排気浄化装置では、例えば予め設定された所定周期で目標空燃比（主噴射用空燃比）を小さくし燃料噴射量（主噴射量）を一旦増量して所定時間に亘りリッチ空燃比運転を行い（これをリッチスパイクという）、これにより吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａ内にＣＯ過剰状態、即ち還元雰囲気を強制的に生起させ、吸蔵したＮＯｘを放出し還元除去（ＮＯｘパージ）するようにしている。
【００２７】
実際には、ＥＣＵ３０内のタイマカウンタによって上記所定周期が計時され、ＥＣＵ３０により当該所定周期毎に燃料噴射弁６の開弁時間、即ち燃料噴射時間Ｔｉｎｊが所定量増大するよう制御される。これにより、吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａが再生されて常時ＮＯｘを浄化可能な状態に保持され、ＮＯｘの浄化が安定して継続実施されることになる。
【００２８】
なお、上記所定周期は、通常の運転によって吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａに吸蔵されたＮＯｘが飽和量に達したと推定される時間に基づき予め設定されているが、その他にも、例えば距離計３２によって検出される車両の走行距離に基づいて推定することもできる。つまり、所定距離走行したら上記リッチ空燃比運転を行うようにしてもよい。
【００２９】
ところで、本発明では、上記ＮＯｘパージする際において、出力トルク変動を抑制することを目的として目標空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比、及びリッチ空燃比からリーン空燃比に向けてテーリングさせており、さらに、この目標空燃比のテーリングに合わせてエンジン１の膨張行程において燃料を燃焼室内に噴射（副噴射）するようにしている（副噴射手段）。以下、図２のタイムチャートに基づき、本発明に係る空燃比切換制御（リッチスパイク制御）について説明する。ここでは、主として目標空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比に切り換わる場合について説明する。
【００３０】
上記所定周期が計時されると、図２（ａ）に示すように、Ａ時点においてＥＣＵ３０内部で空燃比切換指令が発せられ（空燃比切換手段）、空燃比モード（Ａ／Ｆモード）がリーン空燃比モードからリッチ空燃比モードに切り換えられる。これにより、目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）がリーン空燃比から所定のリッチ空燃比（例えば、Ａ／Ｆ＝１２）に切り換わることになるのであるが、このとき、（ｂ）に示すように、目標空燃比は上述したようにテーリングされて徐々にリッチ空燃比とされる（空燃比切換手段または空燃比制御手段）。なお、このテーリングの度合（傾き）、即ちテーリング係数は、予め出力トルク変動が発生しない程度に設定されたものである。
【００３１】
そして、さらに、このテーリングに合わせ、（ｃ）に示すように、エンジン１が膨張行程にあるときにおいて燃料噴射弁６から燃料が副噴射される。
この副噴射では、（ｄ）に示すように、目標空燃比のテーリングの度合に応じ、全体の空燃比（全Ａ／Ｆ）が所定のリッチ空燃比（例えば、Ａ／Ｆ＝１２）となるように燃料が噴射される。つまり、当該副噴射では、テーリングにより変化する目標空燃比と所定のリッチ空燃比（例えば、Ａ／Ｆ＝１２）との差分に相当する量の燃料がＥＣＵ３０において演算され、この差分に相当する量の燃料がテーリングにより変化する目標空燃比を補うよう燃料噴射弁６より噴射される。なお、  全Ａ／ＦはＯ２センサ１８によって常時検出されており、また、この副噴射の時期は、膨張行程の間であれば任意とされる。
【００３２】
このように空燃比切換時に膨張行程において最終的に全Ａ／Ｆが所定のリッチ空燃比（例えば、Ａ／Ｆ＝１２）となるよう副噴射が行われると、副噴射された燃料の一部が燃焼室内の残存Ｏ２の存在によって燃焼するものの、燃料過剰状態であるために、副噴射を行わない通常の主噴射の噴射量を増量した場合と同様にＨＣやＣＯが多く排出される。
【００３３】
つまり、副噴射を行うことにより、空燃比切換指令が発せられたＡ時点からすぐにＮＯｘの還元に必要なＣＯが吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａに供給され始めることになり、ＮＯｘパージが遅れなく速やかに開始されることになる。
このようにＮＯｘパージが遅れなく開始されると、結果としてＮＯｘパージの実施期間を短くできることになり、これにより、ＮＯｘパージが内燃機関の通常の運転状態に与える影響を極力少なく抑えることができる。
【００３４】
ところで、このように膨張行程において副噴射を行う場合には、該副噴射はピストンが下降を開始した後に燃料を追加供給することになるため、（ｅ）に示すように、その燃焼は筒内圧Ｐｅ、即ちエンジン１の出力トルクに殆ど寄与することなく行われることになる。従って、副噴射によってエンジン１の出力トルクが不用意に変動することはない。
【００３５】
また、このように副噴射すると、瞬時にして全Ａ／Ｆが所定のリッチ空燃比（例えば、Ａ／Ｆ＝１２）となるので、空燃比がＮＯｘが最も多く発生する空燃比（Ａ／Ｆ＝１６近傍）及び吸蔵されたＮＯｘを放出するが十分に還元できない空燃比（  Ａ／Ｆ＝１４．５近傍）に滞留することがなく、故に、（ｆ）に示すように、空燃比切換時にＮＯｘ量の変動、即ちＮＯｘスパイクが発生することがなく、ＮＯｘが不用意に大気中に排出されることもない。もっとも、ＮＯｘパージが実施されている間にはエンジン１から排出されるＮＯｘを吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａで処理することはできないことになるのであるが、この間は上述のように確実に空燃比がリッチ空燃比とされることになるので、ＮＯｘは三元触媒２０ｂによって良好に浄化処理されることとなる。
【００３６】
つまり、本発明に係る筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置にあっては、吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａのＮＯｘパージを行う際、該ＮＯｘパージをエンジン１の出力変動なく空燃比切換指令が発せられた直後からすぐに良好に実施することができ、故に車両の乗員にトルクショック等の違和感を与えないようにしながら、ＮＯｘパージ時をも含め常に良好にＮＯｘの排出を抑えることが可能となる。
【００３７】
なお、目標空燃比が所定のリッチ空燃比（例えば、Ａ／Ｆ＝１２）となってＮＯｘパージが実施された後所定期間が経過すると、目標空燃比は今度は空燃比切換指令が停止されるまで所定のリッチ空燃比からリーン空燃比に向けてテーリングすることになり、この場合においても上記同様にして副噴射が行われることとなる。
【００３８】
ところで、最近ではＨＣをＣＯに変換し易い触媒が開発されており、図３に示すように、このような触媒２０ｃを吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａの上流に設けることでさらに良好な効果が得られる。このＨＣをＣＯに変換し易い触媒としては、例えば特開平６−２２１１４０号公報に開示されているものがある。
以下、当該ＨＣをＣＯに変換し易い触媒２０ｃを用いた場合の作用及び効果について説明する。
【００３９】
膨張行程で副噴射を行う際に当該副噴射を膨張行程の後半に実施するようにすると、噴射された燃料は排気行程が近いことからその殆どが燃焼に至らずに未燃燃料、即ちＨＣのままに排出されることになる。
このとき、触媒２０ｃがＨＣをＣＯに変換し易い触媒であると、当該燃焼せずエンジン１から排出されたＨＣはその殆どがＣＯに変換されることになる。そして、このように変換されたＣＯは、吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａにおいてＮＯｘパージに良好に使用されることになる。
【００４０】
つまり、当該ＣＯを発生し易い触媒を用い且つ副噴射を膨張行程の後半に実施するようにすると、主噴射のみでリーン空燃比からリッチ空燃比に空燃比切換した場合や上記実施形態のように副噴射を行った場合よりも多くのＣＯを存在させてＮＯｘパージを実施でき、吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａに吸蔵されたＮＯｘを早期にして略完全に還元除去するようにできる。故に、ＮＯｘパージの時間を極力短縮することができ、ＮＯｘパージがエンジン１の本来の運転状態に与える影響をより一層少なくすることができることになる。
【００４１】
なお、上記実施形態では、ＮＯｘパージ時の空燃比を所定のリッチ空燃比（例えば、Ａ／Ｆ＝１２）としたが、該所定のリッチ空燃比を必要に応じて変化させるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、副噴射量をテーリングにより変化する目標空燃比と所定のリッチ空燃比との差分に相当する燃料量としたが、該燃料量をエンジン回転速度、筒内圧Ｐｅ、Ａ／Ｎ、エンジン冷却水温、吸気温、触媒温度、排気温等に応じて補正するようにしてもよい。これにより、より一層良好にＮＯｘパージを行うことができる。
【００４２】
また、上記実施形態では、リーン空燃比運転時においてＮＯｘパージを行い、副噴射を実施するようにしたが、理論空燃比運転時やリッチ空燃比運転時においてＮＯｘパージを行ってもよく、これに併せて副噴射を実施するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａに吸蔵されたＮＯｘのパージに関してのみ言及したが、さらに、本発明を吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａに吸蔵されるＳＯｘのパージ時に適用することもできる。つまり、ＳＯｘのパージは、吸蔵型ＮＯｘ触媒２０ａに吸蔵されたＳＯｘ量を推定し、該ＳＯｘ量が所定量を超えたときに電気ヒータ等で触媒温度を上昇させて空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比に切り換えるものであるが、この空燃比切換の際に上記同様の副噴射を実施するようにしてもよい。
【００４３】
これにより、ＳＯｘのパージの際においても、エンジン１の出力トルク変動を抑止でき、所謂ＮＯｘスパイクを防止して不用意にＮＯｘを排出しないようにできる。
また、上記実施形態では、１本の噴射弁で主噴射と副噴射とを実施するようにしているが、主噴射用と副噴射用の噴射弁をそれぞれ設け、主噴射及び副噴射を当該それぞれの噴射弁で実施するようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の請求項１及び２の筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置によれば、触媒再生に係る空燃比切換えに際して空燃比を徐々に変化させると共に副噴射手段により燃料を追加供給するので、機関出力トルクの変動を来すことなしに触媒再生を短期間で実施できる。しかも、ＮＯｘが多量に発生する空燃比またはＮＯｘの還元に供し得る還元剤が少なくなる空燃比を含む空燃比域において上記燃料の追加供給を行うので、ＮＯｘ排出量を低減できる。
【００４５】
また、請求項３の発明では、理論空燃比またはリッチ空燃比への制御中にこの空燃比制御に係る目標空燃比と所定のリッチ空燃比との差分に相当する量の燃料を副噴射手段により膨張行程で追加供給するので、機関出力トルクを増大させることなしに空燃比をリッチ化して触媒からのＮＯｘの放出およびＮＯｘの還元を促進することができ、従って、トルク変動なしに触媒を再生できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係るリッチスパイク制御を行いＮＯｘパージを実施したときの目標Ａ／Ｆ及び副噴射量と全Ａ／Ｆとの関係並びに効果を示すタイムチャートである。
【図３】吸蔵型ＮＯｘ触媒の上流にＨＣをＣＯに変換し易い触媒を設けた場合の排気浄化装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  エンジン本体（筒内噴射型内燃機関）
６  燃料噴射弁
１４  排気管（排気通路）
１８  Ｏ２センサ
２０ａ  吸蔵型ＮＯｘ触媒
２０ｂ  三元触媒
２０ｃ  触媒
３０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
【図１】
0003582582.tif 000002
【図２】
0003582582.tif 000003
【図３】
0003582582.tif 000004