(57)【要約】【課題】還元剤が全体に亘って均等に混合された排ガスを触媒に導入することで触媒効率を実質的に向上することができる排気浄化装置を提供する。【解決手段】エンジンの排気通路に設けられる排気浄化用触媒と、排気通路に設けられ、排ガス中のアンモニアを検出する検出手段と、検出手段が所定量以上のアンモニアを検出した時に、空燃比のリッチ度合を抑制するように制御を実施する空燃比制御手段と、を有するようにする。【選択図】図５
2008175173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に設けられる排気浄化用触媒と、
前記排気通路に設けられ、排ガス中のアンモニアを検出する検出手段と、
前記検出手段が所定量以上のアンモニアを検出した時に、空燃比のリッチ度合を抑制するように制御を実施する空燃比制御手段と、
を有することを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項２】
前記検出手段が、前記排気浄化用触媒の下流側に設けられるＮＯｘセンサであることを特徴とする請求項１に記載の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記エンジンの運転モードを判定する運転モード判定手段をさらに有し、
前記空燃比制御手段は、前記運転モード判定手段により前記エンジンの空燃比が理論空燃比（ストイキオ）又はリッチである非リーン運転状態であると判定され、前記ＮＯｘセンサの出力が所定値以上の時、前記制御を実施することを特徴とする請求項２に記載の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記運転モード判定手段により前記エンジンの空燃比がリーン運転状態であると判定され、前記ＮＯｘセンサの出力が所定値以上の時、前記エンジンのリーン運転状態を禁止又は制限する制限手段をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記排気浄化用触媒の下流側に設けられるリアＯ２センサをさらに具備し、
前記空燃比制御手段は、前記リアＯ２センサの検出値が所定範囲となるように前記制御を実施することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に、排ガス中に含まれるアンモニア（ＮＨ３）の量を削減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両のエンジンから排出される排ガス中には、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等、環境に悪影響を与える虞のある汚染物質が多く含まれている。このため、一般的には、エンジンから排出される排ガスが通過する排気通路に、例えば三元触媒やＮＯｘ吸蔵触媒等の排気浄化用触媒を配置し、排ガスが浄化された状態で大気中に放出されるようにしている。
【０００３】
ところで、ガソリンエンジンにおいては、運転モードとして、空燃比を理論空燃比（ストイキオ）近傍とするストイキオ（ストイキ）運転と、空燃比がストイキオよりもリッチなリッチ運転と、空燃比がストイキオよりもリーンであるリーン運転とを組み合わせることで、排ガスの効率的な浄化が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
なお、ストイキオ運転時には、一般的には、ＮＯｘ排出量を抑えるためにストイキオよりも若干リッチ側にシフト（リッチシフト）される場合がある。すなわち、ストイキオ運転時であっても、実質的にリッチ運転されている場合がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１３２５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようにリッチシフトされたストイキオ運転を含むリッチ運転時には、上記三元触媒等の各種触媒における化学反応によってアンモニア（ＮＨ３）が生成され、排ガスとして大気中に排出されてしまうという問題がある。特に、筒内噴射型のガソリンエンジン等、排出されるＨＣ量の多いエンジンを採用している場合、触媒で生成されるアンモニア量も多くなってしまう。
【０００７】
なお、アンモニアの排出量は、現状では自動車排出ガス規制の対象にはなっていないが、濃度が高くなれば悪臭を発生する等の問題が生じてしまうため、排出されるアンモニアの量は、できるだけ少ないことが望ましい。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ＮＯｘの排出量を少なく抑えつつアンモニア（ＮＨ３）の排出量を大幅に抑えることができる空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、エンジンの排気通路に設けられる排気浄化用触媒と、前記排気通路に設けられ、排ガス中のアンモニアを検出する検出手段と、前記検出手段が所定量以上のアンモニアを検出した時に、空燃比のリッチ度合を抑制するように制御を実施する空燃比制御手段と、を有することを特徴とする空燃比制御装置。
【００１０】
かかる第１の態様では、ＮＯｘの排出を防止しつつアンモニアの排出量を極めて少なく抑えることができる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、前記検出手段が、前記排気浄化用触媒の下流側に設けられるＮＯｘセンサであることを特徴とする第１の態様の空燃比制御装置にある。
【００１２】
かかる第２の態様では、アンモニア検出用のセンサ等を設置する必要がなく、構造の複雑化やコスト高を引き起こす事態にも至らない。
【００１３】
本発明の第３の態様は、前記エンジンの運転モードを判定する運転モード判定手段をさらに有し、前記空燃比制御手段は、前記運転モード判定手段により前記エンジンの空燃比が理論空燃比（ストイキオ）又はリッチである非リーン運転状態であると判定され、前記ＮＯｘセンサの出力が所定値以上の時、前記制御を実施することを特徴とする第２の態様の空燃比制御装置にある。
【００１４】
本発明の第４の態様は、前記運転モード判定手段により前記エンジンの空燃比がリーン運転状態であると判定され、前記ＮＯｘセンサの出力が所定値以上の時、前記エンジンのリーン運転状態を禁止又は制限する制限手段をさらに有することを特徴とする第３の態様の空燃比制御装置にある。
【００１５】
かかる第４の態様では、アンモニアの排出量を極めて少なく抑え、且つＮＯｘの排出をより確実に防止することができる。
【００１６】
本発明の第５の態様は、前記排気浄化用触媒の下流側に設けられるリアＯ２センサをさらに具備し、前記空燃比制御手段は、前記リアＯ２センサの検出値が所定範囲となるように前記制御を実施することを特徴とする第１〜４の何れか一つの態様の空燃比制御装置にある。
【００１７】
かかる第５の態様では、排ガス中のＮＯｘ及びアンモニアを正確に検出して、これらＮＯｘ及びアンモニアの排出量をさらに確実に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
かかる本発明では、ＮＯｘの排出量を良好に抑えつつ、触媒でのアンモニア（ＮＨ３）の生成を抑制しアンモニアの排出量を極めて少なく抑えることができる。また、ＮＯｘセンサの出力値をトリガとして空燃比を調整することで、アンモニアの排出量を比較的正確に判断することができ、アンモニアの排出量をより確実に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ本発明の一実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る空燃比制御装置を含むエンジンシステムの概略構成を示す図である。以下、本実施形態では、この空燃比制御装置を筒内噴射型火花添加式ガソリンエンジンに適用した場合を例に採って説明する。
【００２１】
図１に示すガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）１１は、筒内噴射型火花添加式ガソリンエンジンであり、シリンダヘッド１２とシリンダブロック１３とを有している。シリンダブロック１３の各シリンダ１４内には、ピストン１５が往復移動自在に収容されている。そして、このピストン１５とシリンダ１４とシリンダヘッド１２とで燃焼室１６が形成されている。ピストン１５は、コンロッド１７を介してクランクシャフト１８に接続されている。ピストン１５の往復運動は、コンロッド１７を介してクランクシャフト１８に伝達される。
【００２２】
シリンダヘッド１２には吸気ポート１９が形成されている。この吸気ポート１９には吸気マニホールド２０が接続されており、吸気マニホールド２０には吸気管２１が接続されている。吸気ポート１９には吸気弁２２が設けられており、この吸気弁２２によって吸気ポート１９が開閉されるようになっている。さらに、シリンダヘッド１２には、排気ポート２３が形成されている。この排気ポート２３には排気マニホールド２４の一端が接続されており、排気マニホールド２４の他端には排気管２５が接続されている。なお、排気ポート２３には排気弁２６が設けられており、吸気ポート１９における吸気弁２２と同様、排気ポート２３はこの排気弁２６によって開閉されるようになっている。
【００２３】
シリンダヘッド１２には、各気筒毎に点火プラグ２７が取り付けられている。各点火プラグ２７には、高電圧を出力する点火コイル２８が接続されている。さらに、シリンダヘッド１２には、点火プラグ２７と共に電磁式の燃料噴射弁２９が設けられている。各燃料噴射弁２９には、燃料バルブを介して燃料タンクを擁した燃料供給装置（図示なし）が接続されている。各燃焼室１６内には、燃料タンク内の燃料が各燃料噴射弁２９から直接噴射されるようになっている。
【００２４】
吸気マニホールド２０の上流側の吸気管２１には、吸入空気量を調整するスロットル弁３１が設けられており、併せてスロットル弁３１の弁開度を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）３２が設けられている。さらに、スロットル弁３１の上流には、吸入空気量を計測するエアフローセンサ３３が介装されている。
【００２５】
排気マニホールド２４に接続された排気管２５には、排気浄化用触媒を構成する三元触媒３４とＮＯｘ吸蔵触媒３５とが介装されている。三元触媒３４は、担体に活性貴金属として白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）の何れかを有している。活性貴金属は、セリウム（Ｃｅ）、ジルコニア（Ｚｒ）等の酸素吸蔵材を含む場合の他、このような酸素吸蔵材を含まない場合においても、酸素吸着機能（Ｏ２ストレージ機能）を有している。このため三元触媒３４は、排気空燃比（排気Ａ／Ｆ）がリーンである酸化雰囲気中において酸素（Ｏ２）を吸着すると、排気Ａ／Ｆがリッチとなり還元雰囲気となるまでそのＯ２をストレージＯ２として保持する。そして、還元雰囲気となった際にこのストレージＯ２を放出（供給）することにより解離Ｏが除去され、還元雰囲気状態においてもＨＣ（炭化水素）やＣＯ（一酸化炭素）が酸化除去されるようになっている。
【００２６】
三元触媒３４の下流側に配されたＮＯｘ吸蔵触媒３５は、例えば、酸化アルミニウム（ＡＬ２Ｏ３）からなるハニカム構造の担体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属が担持されると共に、吸蔵剤としてバリウム（Ｂａ）、カリウム（Ｋ）等のアルカリ金属、あるいはアルカリ土類金属が担持されてなる。そして、ＮＯｘ吸蔵触媒３５では、酸化雰囲気においてＮＯｘを一旦吸蔵し、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を含む還元雰囲気中において、ＮＯｘを放出して窒素（Ｎ２）等に還元する。
【００２７】
ＮＯｘ吸蔵触媒３５の下流側には、排ガス中の酸素濃度を検出するリアＯ２センサ３６と、排ガス中のＮＯｘ量を検出するジルコニアタイプのＮＯｘセンサ３７とが配置されている。さらに、本実施形態では、三元触媒３４の上流側に、排気中のＯ２濃度を検出するフロントＯ２センサ３８が配置されている。詳しくは後述するが、本実施形態では、ＮＯｘセンサ３７の出力値に基づいて空燃比を調整することで、ＮＯｘの排出量を抑えると共にアンモニア（ＮＨ３）の排出量を極めて低く抑えている。
【００２８】
ＥＣＵ（電子コントロールユニット）３９は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えている。このＥＣＵ３９により、エンジン１１を含めた空燃比制御装置１０の総合的な制御が行われる。ＥＣＵ３９の入力側には、上述したＴＰＳ３２、エアフローセンサ３３、リアＯ２センサ３６、ＮＯｘセンサ３７、フロントＯ２センサ３８の他、エンジン１１のクランク角を検出するクランク角センサ４０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される。
【００２９】
一方、ＥＣＵ３９の出力側には、上述の燃料噴射弁２９、点火コイル２８、スロットル弁３１等の各種出力デバイスが接続されている。これら各種出力デバイスには、各種センサ類からの検出情報に基づきＥＣＵ３９で演算された燃料噴射料、燃料噴射時間、点火時期等がそれぞれ出力される。詳しくは、各種センサ類からの検出情報に基づき空燃比が適正な目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）に設定され、この目標Ａ／Ｆに応じた量の燃料が適正なタイミングで燃料噴射弁２９から噴射され、またスロットル弁３１が適正な開度に調整され、点火プラグ２７により適正なタイミングで火花点火が実施されるようになっている。
【００３０】
このようなエンジン１１では、例えば、運転条件等に応じて、空燃比が理論空燃比（ストイキオ）よりもリッチであるリッチ運転と、ストイキオと、理論空燃比よりリーンであるリーン運転とを適宜切り替えることで、燃費を向上しつつＮＯｘの排出量を抑えている。例えば、本実施形態では、運転条件等に応じて、リーン運転と、空燃比がストイキオ近傍で且つ若干リッチ側にシフト（リッチシフト）されたストイキオ運転（非リーン運転）とを切り替えている。
【００３１】
また、ストイキオ運転時には、フロントＯ２センサ３８からの情報に基づいて空燃比がフィードバック制御（ストイキオフィードバック制御）されている。すなわち、所定の基準値、いわゆる中心Ａ／Ｆに対して空燃比を周期的に振動させる制御を行っている。そして、ストイキオ運転時には、ＮＯｘの排出量を抑えるために、通常は、中心Ａ／Ｆはストイキオよりも若干リッチ側にシフト（リッチシフト）されており、ストイキオ運転中は、空燃比がリーンではない非リーン運転状態が維持されるようにしている。
【００３２】
以下、図２〜図５を参照しつつ、排ガス中におけるアンモニアに発生メカニズム、及びその検出・抑制手法について説明する。
【００３３】
例えば、エンジンの暖機運転時等に、リッチ度合の比較的高いストイキオ運転が連続的に実施されると、アンモニア（ＮＨ３）が多く排出されるという問題がある。図２には、エンジン始動後の経過時間（ｓｅｃ）と、空燃比（Ａ／Ｆ：１段目）、総炭化水素量（ＴＨＣ（％Ｃ）：２段目）、アンモニア排出量（ＮＨ３（ｐｐｍ）：３段目）との関係の一例が示されているが、図２の３段目のグラフから、排ガス中のアンモニアの発生を示すピークが三元触媒３４入口では殆ど検出されておらず、ＮＯｘ吸蔵触媒３５出口においてピークが現れていることが分かる。このことから、アンモニアは、三元触媒３４及びＮＯｘ吸蔵触媒３５で生成されていると考えられるが、特に、以下の理由により、三元触媒３４において多く生成されると考えられる。
【００３４】
すなわち、三元触媒３４に流入する排ガスの空燃比（排気空燃比）が理論空燃比よりもリーンのときにはこの排ガス中のＮＯｘは三元触媒３４をそのまま通過するが、三元触媒３４に流入する排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであると、以下に示す反応式（１）、（２）に基づき、三元触媒３４において排ガス中のＮＯｘがアンモニア（ＮＨ３）に変換されると考えられる。
【００３５】
ＮＯ＋ＨＣ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋ＮＨ３      （１）
２ＮＯ＋５Ｈ２→２Ｈ２Ｏ＋２ＮＨ３      （２）
また、上記式（２）における水素（Ｈ２）は、下記式（３）（４）の反応により還元されると考えられる。
【００３６】
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２              （３）
ＨＣ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋ＣＯ＋Ｈ２        （４）
リッチシフトされたストイキオ運転時には、三元触媒３４に流入するＨＣ量が比較的多くなるため、三元触媒３４に流入したＮＯｘがＮＨ３に変換され易く、排ガス中に含まれるアンモニア量が多くなると考えられる。特に、本実施形態のように、エンジン１１が筒内噴射型である場合には、エンジン１１から排出される排ガス中に含まれるＨＣ量（ＴＣＨ）が、例えば、三元触媒３４入口において０．６％Ｃ程度と比較的多いため（図２の２段目のグラフ参照）、三元触媒３４等によるアンモニアの生成量がさらに多くなると考えられる。
【００３７】
このように排ガス中に含まれるアンモニア（ＮＨ３）は、現状では排出ガス規制の対象ではないものの濃度が高くなれば悪臭を発生する等の問題が生じる虞がある。このため、本発明では、排ガス中のＮＯｘ量を増加させることなくアンモニアの排出量を抑制するようにした。
【００３８】
本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵触媒３５の下流側に設けられる、いわゆるジルコニアタイプのＮＯｘセンサ３７によって排ガス中のアンモニアの発生状況を判断し、この判断結果に基づいて空燃比を調整することで、すなわち、以下に説明する制御ルーチン（空燃比制御手段）によって空燃比を調整することで、アンモニアの排出量（生成量）を抑制している。このように、本来はＮＯｘを検出するために用いられるＮＯｘセンサ３７によりアンモニアの発生状況を判断するため、別途アンモニア検出用のセンサ等を追加して設置する必要はなく、構造の複雑化やコスト高を著しく引き起こす事態にも至らない。
【００３９】
なお、ＮＯｘセンサ３７の出力値の変化は、運転条件等によっても多少変化するものの一定の傾向を示す。例えば、図３にリアＯ２センサの出力値（Ｖ）と、ＮＯｘセンサの出力値に基づくＮＨ３の排出量（ｐｐｍ）との関係の一例を示す。図３に示すように、ＮＯｘセンサ３７の出力値は、リアＯ２センサ３６の出力値の増加に伴って徐々に低下し、リアＯ２センサ３６の出力値が所定値を超えると急激に増加するという変化を示す。そして、リアＯ２センサ３６の出力値が所定値を超えた後のＮＯｘセンサ３７の出力値の増加は、排ガス中のＮＯｘの増加によるものではなく、ＮＨ３を検出したことによるものであるといえる。このようにＮＯｘセンサによってアンモニアが検出されることは、図４に示すグラフから判断することができる。
【００４０】
図４は、エンジン始動後の経過時間（ｓｅｃ）と、空燃比（Ａ／Ｆ：１段目）、所定の測定器によって測定したアンモニア排出量（ＮＨ３（ｐｐｍ）：２段目）、所定の分析計によって得たＮＯｘ排出量（ＮＯｘ（ｐｐｍ）：３段目）との関係の一例を示すグラフである。３段目のグラフには、ＮＯｘセンサの出力値と、所定の分析計によって得た排ガス中のＮＯｘ濃度との両方が示されている。この図４によると、１段目のグラフでＡ／Ｆがリッチシフトされている時間帯（約３０〜２４０秒）に、３段目のグラフに示されているＮＯｘセンサの検出値と、２段目のグラフに描かれているアンモニアの濃度とがほぼ一致しており、しかも、３段目のグラフにある分析計によって得たＮＯｘ濃度は、ほぼ一定してゼロとなっている。
【００４１】
通常、ＮＯｘは、空燃比がリーンとなっている状態で多く排出されるものであり、空燃比がリッチシフトされている状態では触媒によって浄化されるので、あまり排出されないはずである。にもかかわらず、リッチシフトされている時間帯（約３０〜２４０秒）においてＮＯｘセンサの出力値が得られているということは、このＮＯｘセンサは、ＮＯｘに反応しているのではなくＮＨ３に反応していると考えることができる。このことは、上述したように、ＮＯｘセンサの出力値とアンモニア濃度とがほぼ一致し、かつ、実際のＮＯｘ濃度はほぼゼロであることからも裏付けられているといえる。
【００４２】
以下、図５の制御ルーチンを示すフローチャートに基づき、本実施形態に係る空燃比制御方法について説明する。
【００４３】
図５に示すように、まずは、例えば、車速、エンジンの回転速度、体積効率、吸入空気流量、排気温度、始動後経過時間、冷却水温度等の各種運転条件を検出する（ステップＳ１）。
【００４４】
次いで、フロントＯ２センサ３８、リアＯ２センサ３６、ＮＯｘセンサ３７等の各センサが活性化されたかどうかを判断する（ステップＳ２）。各センサが活性化されているか否かについては、例えば、始動後経過時間等に基づいて判断することができる。各センサが活性化されたと判断すると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、次に三元触媒３４及びＮＯｘ吸蔵触媒３５の温度をそれぞれ検出する（ステップＳ３）。触媒温度は、例えば、温度センサ等によって三元触媒３４及びＮＯｘ吸蔵触媒３５の温度を直接測定するようにしてもよいが、始動後経過時間等の各種条件に基づいて推定した温度であってもよい。
【００４５】
その後、触媒温度が所定温度以上となるまで待機し（ステップＳ４：ＮＯ）、触媒温度が所定温度以上となった時点で（ステップＳ４：ＹＥＳ）、検出手段であるＮＯｘセンサ３７の出力値を検出する（ステップＳ５）。次にステップＳ６で、リアＯ２センサ３６からの情報に基づいて現在の運転モードがストイキオ又はリッチである非リーン運転状態であるか否かを判断する（運転モード判定手段）。本実施形態では、運転モードがストイキオ運転であり且つ中心Ａ／Ｆがリッチシフトされているか否かを判断する。
【００４６】
そして、非リーン運転状態（リッチシフトストイキオ運転）であると判断された場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、次いで、ステップＳ７で検出したＮＯｘセンサ３７の出力値が所定値Ｃ１、例えば、５０ｐｐｍよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ７）。上述したように、ＮＯｘは空燃比が非リーン運転状態ではあまり排出されないはずである。にもかかわらず、ＮＯｘセンサ３７の出力値が得られているということは、ＮＯｘセンサ３７は、ＮＯｘに反応しているのではなくＮＨ３に反応していると考えられる。このため、ＮＯｘセンサ３７の出力値が所定値Ｃ１よりも大きい場合には（ステップＳ７：ＹＥＳ）、ＮＯｘセンサ３７による出力値がアンモニアによるものであると判定する。
【００４７】
ステップＳ７で、ＮＨ３制御開始条件が成立したと判断すると（ステップＳ７：ＹＥＳ）、ＮＨ３抑制制御を実施する（ステップＳ８）。具体的には、例えば、燃料噴射弁２９からの燃料噴射量や吸気量を増減させることで空燃比を調整し、リーン運転にならない程度に、空燃比のリッチ度合を抑制する。このとき、空燃比の調整は、フロントＯ２センサ３８の出力値に基づいて行ってもよいが、リアＯ２センサ３６の出力値に基づいて行うことが好ましい。本実施形態では、リアＯ２センサ３６の出力値が所定範囲内になるように空燃比を調整している。勿論、両方のセンサの出力値に基づいて空燃比を調整するようにしてもよい。
【００４８】
例えば、リアＯ２センサ３６の出力値Ｒ−Ｏ２が、０．７０Ｖ＜Ｒ−Ｏ２＜０．８４Ｖとなるように空燃比を調整する。詳しくは、例えば、図３に一例を示したＮＨ３、ＮＯｘの排出特性に基づいて、リアＯ２センサ３６の出力値が０．８０≦Ｒ−Ｏ２である場合には、ＮＯｘセンサ３６の出力値がアンモニアによるものであると判定され、さらにリアＯ２センサ３６の出力値が０．８４≦Ｒ−Ｏ２であれば、空燃比を若干リーン化してリアＯ２センサ３６の出力値が０．７０Ｖ＜Ｒ−Ｏ２＜０．８４Ｖとなるように中心Ａ／Ｆのリッチ度合を抑制する。これにより、ＮＯｘの排出量を抑えつつアンモニアの排出量も極めて少なく抑えることができる。
【００４９】
ここで、図６に示すように、ＮＨ３排出量（ＮＯｘセンサ３７によって検出）は、ストイキオ運転時に空燃比のリッチ度合を抑制（リーンシフト）することによって、すなわち、中心Ａ／Ｆのリッチ度合を抑制することによって、徐々に低減されることが分かっている。一方、ＮＯｘ排出量は、図７に示すように、空燃比のリッチ度合を抑制するのに伴って若干増加するものの、大きく変化することはない。したがって、ＮＯｘセンサ３７によってアンモニアが検出された際に空燃比のリッチ度合を抑制することで、ＮＯｘの排出量を少なく抑えつつアンモニアの排出量も確実に抑えることができる。
【００５０】
さらに、本実施形態では、排気浄化用触媒を構成する最下流のＮＯｘ吸蔵触媒３５の出口近傍に設けられたリアＯ２センサ３６の出力値を基準として空燃比を調整している。そのため、排ガス中のＮＯｘを確実に除去することができ、排ガス中のＮＯｘ量は極めて少なくなっている。したがって、ＮＯｘセンサ３７では実質的にアンモニアのみが検出されることになる。つまり、リアＯ２センサの出力値を基準として空燃比を調整することで、アンモニアの排出特性は触媒の劣化状態に大きく影響を受けるものの触媒の状態に拘わらずアンモニアの濃度を正確にモニタすることができる。よって、ＮＯｘの排出を防止しつつアンモニアの排出も確実に抑制することができる。
【００５１】
なお、ＮＨ３抑制制御における空燃比の調整は、勿論、一度で行う必要はなく、段階的に複数回行うようにしてもよい。
【００５２】
また、ステップＳ８でＮＨ３抑制制御を実施する際、仮に、リアＯ２センサの出力値が、Ｒ−Ｏ２＜０．７０Ｖであった場合には、中心Ａ／Ｆをさらにリッチシフトさせるようにしてもよい。これにより、ＮＯｘの排出量をさらに抑えることができる。
【００５３】
その後、ステップＳ９でアンモニア抑制制御終了条件が成立したか否かを判定する。例えば、ＮＯｘセンサの出力値を再度検出し、その出力値が所定値Ｃ１よりも低い場合にアンモニア抑制制御条件が成立したと判断し（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ＮＨ３抑制制御を中止して（ステップＳ１０）、ステップＳ３に戻る。
【００５４】
ステップＳ６で現在の運転モードがリーン運転であると判断した場合には（ステップＳ６：ＮＯ）、次いで、ＮＯｘセンサ３７の出力値が所定値Ｃ２以上か否かを判断する（ステップＳ１１）。リーン運転中にＮＯｘセンサ３７によって検出されるのは、上述したようにアンモニアではなくＮＯｘである。したがって、ＮＯｘセンサ３７の出力値が所定値Ｃ２以上である場合には、すなわち、所定量以上のＮＯｘが検出された場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２でリーン運転を禁止或いは制限する（制限手段）。これによりＮＯｘの排出を防止した後、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ１１でＮＯｘセンサ３７の出力値が所定値Ｃ２よりも小さかった場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、そのままステップＳ１に戻る。
【００５５】
なお、ＮＯｘセンサ３７が一定条件下ではＮＯｘではなくアンモニアを検出するという知見に基づいて、本実施形態では、上述したようにＮＯｘセンサ３７によってアンモニアを検出している。ただし、ＮＯｘセンサ３７の本来の用途は、ステップＳ１１のようにリーン運転時に排ガス中のＮＯｘを検出することである。
【００５６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、リアＯ２センサを、排気浄化用触媒を構成する最下流の触媒出口近傍に設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、アンモニアの生成量が比較的多い三元触媒の出口近傍に設けるようにしてもよい。また、例えば、上述の実施形態では、筒内噴射型のエンジンを例示して本発明を説明したが、勿論、本発明は、吸気管噴射型（Multi Point Injection :MPI）等、他のタイプのエンジンにも採用することができる。さらに、ディーゼルエンジンでＮＯｘ吸蔵触媒を装着したシステムにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】一実施形態に係る空燃比制御装置の概略構成図である。
【図２】始動後経過時間とＮＨ３濃度等との関係を示すグラフである。
【図３】リアＯ２センサの出力値とＮＯｘセンサの出力値の関係の一例を示すグラフである。
【図４】始動後経過時間とアンモニア排出量及びＮＯｘ排出量等との関係を示すグラフである。
【図５】一実施形態に係る空燃比制御方法の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】空燃比のリッチ度合とアンモニア量との関係を示すグラフである。
【図７】空燃比のリッチ度合とＮＯｘ量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１０  空燃比制御装置
１１  エンジン
１２  シリンダヘッド
１３  シリンダブロック
１４  シリンダボア
１５  ピストン
１６  燃焼室
１７  コンロッド
１８  クランクシャフト
１９  吸気ポート
２０  吸気マニホールド
２１  吸気管
２２  吸気弁
２３  排気ポート
２４  排気マニホールド
２５  排気管
２６  排気弁
２７  点火プラグ
２８  点火コイル
２９  燃料噴射弁
３０  燃料バルブ
３１  スロットル弁
３３  エアフローセンサ
３４  三元触媒
３５  吸蔵触媒
３６  リアＯ２センサ
３７  ＮＯｘセンサ
３８  フロントＯ２センサ
３９  ＥＣＵ
４０  クランク角センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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