(57)【要約】【課題】三元触媒の一時劣化を回復させると共に、ＮＯｘの還元可能な雰囲気を作り、且つＮＯｘの排出量を最小限とする。【解決手段】排気通路に三元触媒を配置し、三元触媒下流の第３空燃比センサにより排気空燃比を検出する。そして、空燃比リッチ状態の継続時間などから三元触媒の一時劣化を検出したときに、一時劣化を回復させる空燃比リーン化運転を行う。その後、所定空燃比の検出に基づき空燃比リーン化から空燃比リッチ化運転へ切り替え、更に空燃比のリーン方向からリッチ方向への切り替え検出に基づき、空燃比リッチ化運転から通常運転へ切り替える。【選択図】　図３
2004137908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に三元触媒を備える内燃機関の排気浄化装置であって、
前記三元触媒下流に設けられた空燃比検出手段と、
前記三元触媒の一時劣化を回復させるタイミングで、前記内燃機関の空燃比リーン化運転を行う第１の制御手段、前記空燃比検出手段による第１の所定空燃比の検出に基づき、前記空燃比リーン化運転から空燃比リッチ化運転へ切り替える第２の制御手段、及び前記空燃比検出手段による空燃比のリーン方向からリッチ方向への切り替え検出に基づき、前記空燃比リッチ化運転から通常運転へ戻す第３の制御手段を備える三元触媒一時劣化回復制御手段と、
を含んで構成される内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記三元触媒一時劣化回復制御手段は、
前記三元触媒の一時劣化を推定する一時劣化推定手段を備え、
この推定手段が推定する一時劣化が所定量を超えたときに、前記第１の制御手段による空燃比リーン化運転を開始することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記一時劣化推定手段は、前記空燃比検出手段による空燃比が第２の所定空燃比以上リッチである場合に、前記一時劣化のカウント値をカウントするものであり、
前記一時劣化の所定量は、前記第２の所定空燃比以上リッチである場合の所定カウント値とすることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記第２の所定空燃比は、前記第１の所定空燃比と同じであることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記カウント値は、前記空燃比検出手段による空燃比が前記第２の所定空燃比よりもリーンである場合にリセットされることを特徴とする請求項３または請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記カウント値は、少なくとも燃料噴射量、吸入空気量、走行距離のいずれかに基づいて算出される値とし、一時劣化を推定することを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記第３の制御手段による通常運転は、前記三元触媒通過後の空燃比がストイキより若干リッチの状態で行うことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記内燃機関は、前記三元触媒上流に別の三元触媒を備え、
前記第３の制御手段による通常運転は、前記上流側の三元触媒通過後の空燃比がストイキより若干リッチの状態で行うことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記三元触媒は、ＨＣトラップ機能を有することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
排気通路に三元触媒を備える内燃機関の排気浄化方法であって、
前記三元触媒下流にて空燃比を検出する一方、
前記三元触媒の一時劣化を回復させるタイミングで、前記内燃機関の空燃比リーン化運転を行い、
所定空燃比の検出に基づき、前記空燃比リーン化運転から空燃比リッチ化運転へ切り替え、
空燃比のリーン方向からリッチ方向への切り替え検出に基づき、前記空燃比リッチ化運転から通常運転へ戻すことを特徴とする内燃機関の排気浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気通路に三元触媒を備える内燃機関の排気浄化装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関から排出される排気ガスを清浄化するため、空燃比を理論空燃比（ストイキ）となるようにフィードバック制御すると共に、ＨＣ，ＣＯの酸化と、ＮＯｘの還元とを行う三元触媒を排気通路に配置したシステムが広く実用化されている。三元触媒は、空燃比リッチ状態に晒されることで浄化処理能力の低下（一時劣化）が起こり、排気悪化を招くこととなる。そこで特許文献１では、空燃比リーン化運転を所定時間行うことで三元触媒の一時劣化回復処理を行い、その直後に通常運転へ戻す制御を行っていた。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２９９６０８４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで空燃比リーン化運転は、三元触媒に酸素を供給することで、三元触媒の一時劣化を回復させることができる。しかし、空燃比リーン化運転を行っている間、ＮＯｘの排出量が増大するため、空燃比リーン化運転は必要最小限で行う必要がある。
【０００５】
また、空燃比リーン化運転により、三元触媒がその酸素ストレージ能力の上限に達するまで酸素をストレージしてしまい、空燃比リーン運転から通常運転に戻しても、三元触媒はＮＯｘの還元ができない状態であるため、ＮＯｘの排出量の増大を招く。
本発明はこのような問題に鑑み、空燃比リーン化運転を行って三元触媒の一時劣化を回復させると共に、蓄積された酸素を吐出させて、ＮＯｘの還元が可能な雰囲気を作り、且つＮＯｘの排出量を最小限にするよう空燃比の切り替えを適切に行うことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明では、三元触媒の一時劣化を回復させるタイミングで、内燃機関の空燃比リーン化運転を行い、三元触媒下流に設けられた空燃比検出手段による所定空燃比の検出に基づき、空燃比リーン化運転から空燃比リッチ化運転へ切り替え、空燃比検出手段による空燃比のリーン方向からリッチ方向への切り替え検出に基づき、空燃比リッチ化運転から通常運転へ戻す構成とする。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、空燃比リーン化運転により三元触媒の一時劣化を回復させると共に、空燃比リッチ化運転により三元触媒をＮＯｘの還元可能な状態にし、通常運転によりＮＯｘの排出量を最小限に抑えることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。
図１は、内燃機関の排気浄化装置の構成図である。
エンジン１の吸気通路２には、吸入空気量を制御する電制スロットル弁３が設けられている。
【０００９】
吸気通路２の電制スロットル弁３下流の吸気マニホールド・ブランチ部には、各気筒に燃料噴射弁４が設けられている。これらの燃料噴射弁４は、各気筒の燃焼室内に直接臨ませて配置してもよい。
エンジン１の排気通路５には、排気浄化装置として、排気マニホールド直下に位置させてプリ触媒６を配置し、また、車両床下に位置させてリア触媒７を配置してある。プリ触媒６及びリア触媒７は、いずれも排気空燃比がストイキ近傍のときに、排気中のＨＣ，ＣＯを酸化すると同時にＮＯｘを還元可能な三元触媒である。
【００１０】
電制スロットル弁３及び燃料噴射弁４の作動は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１０により制御され、かかる制御のため、ＥＣＵ１０には、アクセル開度センサ１１、クランク角センサ１２、エアフロメータ１３、第１〜第３空燃比センサ１４〜１６、走行距離計１７などから信号が入力されている。
アクセル開度センサ１１は、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）ＡＰＯに応じた信号を出力する。
【００１１】
クランク角センサ１２は、エンジン回転に同期してクランク角信号を出力するもので、この信号によりエンジン回転速度Ｎｅを検出可能である。
エアフロメータ１３は、吸気通路２の電制スロットル弁３上流に設けられ、吸入空気量Ｑａに応じた信号を出力する。
走行距離計１７は、車両の累積走行距離に応じた信号を出力する。
【００１２】
第１〜第３空燃比センサ１４〜１６は、排気通路５のプリ触媒６上流、プリ触媒６下流、リア触媒７下流にそれぞれ設けられ、排気空燃比に応じた信号を出力する。なお、第１〜第３空燃比センサ１４〜１６は、いわゆる広域型の空燃比センサであってもよいし、リッチ・リーン反転型の酸素センサであってもよい。
ＥＣＵ１０では、アクセル開度ＡＰＯ及びエンジン回転速度Ｎｅに基づいて要求エンジントルクに対応する要求燃料量を定め、この要求燃料量と目標空燃比とから要求空気量を定め、この要求空気量を実現するよう電制スロットル弁３の開度ＴＶＯを制御する。
【００１３】
また、エアフロメータ１３により検出される実際の吸入空気量Ｑａに基づき、ストイキ相当の基本燃料噴射量ＴＰ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ（Ｋは定数）を定め、これを次式のように、目標空燃比に対応する目標当量比ＴＦＢＹＡより補正し、または空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡにより補正して、最終的な燃料噴射量ＴＩを算出する。
【００１４】
ＴＩ＝ＴＰ×ＴＦＢＹＡ×ＬＡＭＢＤＡ
ここで目標当量比ＴＦＢＹＡは、ストイキを１４．７とすると次式のように表せる。
ＴＦＢＹＡ＝１４．７／目標空燃比
フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡは、目標空燃比がストイキであるときに、第１空燃比センサ１４の信号に基づいて増減制御されるが、第２空燃比センサ１５の信号に基づいて補正がなされる。ここで三元触媒は、ＨＣ，ＣＯの酸化と、ＮＯｘの還元とを行うが、三元触媒にストレージされる酸素の存在によりＮＯｘの還元に比べＨＣ，ＣＯの酸化の方が容易であることから、第２空燃比センサ１５の信号に基づく補正は、排気空燃比が多少リッチ気味となるように行う。
【００１５】
このため、リア触媒７では、リッチ気味の空燃比に晒されることが多く、これが一時劣化の原因となる。
すなわち、三元触媒がストイキよりリッチな空燃比で高温の排気雰囲気に晒されると、三元触媒中の貴金属成分（例えば、パラジウム）が還元され、酸化パラジウムから金属パラジウムとなり（メタル化）、三元触媒の浄化処理能力の低下、すなわち一時劣化が起こる。三元触媒の一時劣化は、燃料中の硫黄成分が三元触媒基材へ蓄積されることで促進される（硫黄被毒）。
【００１６】
一時劣化が進行すると排気悪化が起こるため、一時劣化を回復させる目的で三元触媒に流入する排気空燃比をリーンに制御することが必要である。そして、三元触媒の一時劣化は、通常運転において連続的に進行していくため、定期的な回復処理の必要がある。さらに、三元触媒の一時劣化回復処理の空燃比リーン化運転が適切な空燃比で行われない場合には、ＮＯｘが排出されてしまうため、空燃比を検出してリーン化を制御する必要がある。さらに、空燃比リーン化運転している間、三元触媒の酸素ストレージ能力の上限まで達するため、還元性能が低下し、通常運転に戻した直後にＮＯｘを浄化できずに排出してしまうため、リーン化運転後の空燃比を適切な状態とする、すなわち一時的にストレージされた酸素を消費する為のリッチ化運転を行う必要がある。
【００１７】
そこで、上述した構成を備える内燃機関の排気浄化装置について、ＥＣＵ１０が行う一時劣化回復制御を図２及び図３を用いて説明する。
図２は、一時劣化回復制御を示すフローチャートである。図３は、一時劣化回復制御のタイミングチャートである。これらの制御はエンジン１の運転中に行われる。
【００１８】
ステップ１（図にはＳ１と示す、以下同様）では、リア触媒７の下流に設置された第３空燃比センサ１６の出力に基づき、後述する空燃比が所定空燃比以上リッチ状態である間、すなわち、図３において第３空燃比センサ１６の出力に基づいて検出される空燃比ＲＯ２ＳＶが所定空燃比ＶＳＬＬ以上（ＲＯ２ＳＶ≧ＶＳＬＬ）である間、次式により燃料噴射量カウンター値ＴＰＣＮＴのカウントアップを行う。
【００１９】
ＴＰＣＮＴ＝ＴＰＣＮＴ（−１）＋ＴＰ
すなわち、前述の基本燃料噴射量ＴＰを燃料噴射量カウンター値の前回値ＴＰＣＮＴ（−１）に加えて、燃料噴射量カウンター値（一時劣化推定量）ＴＰＣＮＴを算出する。
リア触媒７の一時劣化の主要因と考えられる前述のメタル化や硫黄被毒は、燃料噴射量の累積値に相関して生じるため、燃料噴射量に基づいて一時劣化の程度が推定できる。このため、一時劣化量を推定するためのカウンター値ＴＰＣＮＴは、燃料噴射量に基づく、燃料噴射量カウンターとしている。あるいは、燃料噴射量の代わりに、吸入空気量や車両走行距離をカウンターのパラメータとして用いることでも一時劣化を推定することが可能である。
【００２０】
ステップ２では、燃料噴射量カウンター値ＴＰＣＮＴがカウンター所定値ＴＰＳＬＬ以上（ＴＰＣＮＴ≧ＴＰＳＬＬ）であるか否かを判断する。なお、この所定値ＴＰＳＬＬは、定常走行や燃料カット制御の入らない条件で走行した場合に、エミッションの悪化が起こらない範囲でかつ一時劣化回復制御が頻繁に行われて、かえって排気浄化性能が悪化することのないよう実験などにより求めた値を設定する。これは、後述する一時劣化回復制御中に行われるリーン化運転及びリッチ化運転中は、特にプリ触媒６内の空燃比が浄化可能範囲を外れることとなり、エミッション悪化の可能性があるため、一時劣化回復制御は、できるだけ少ない回数に（かつ短時間に）抑えることが望ましい為である。カウンター値ＴＰＣＮＴが所定値ＴＰＳＬＬ未満（ＴＰＣＮＴ＜ＴＰＳＬＬ）である場合には、ステップ３へ進む。一方、所定値ＴＰＳＬＬ以上（ＴＰＣＮＴ≧ＴＰＳＬＬ）の場合である場合には、後述するステップ６へ進む。
【００２１】
ステップ３では、第３空燃比センサ１６の出力に基づく空燃比ＲＯ２ＳＶが第２の所定空燃比ＶＳＬＬ２よりリーン（ＲＯ２ＳＶ＜ＶＳＬＬ２）となったか否かを判断する。空燃比ＲＯ２ＳＶが第２の所定空燃比ＶＳＬＬ２よりリーン（ＲＯ２ＳＶ＜ＶＳＬＬ２）の場合には、ステップ４へ進む。一方、第２の所定空燃比ＶＳＬＬ２以上リッチ（ＲＯ２ＳＶ≧ＶＳＬＬ２）である場合には、ステップ１へ戻る。
【００２２】
なお、第２の所定空燃比ＶＳＬＬ２は、所定の空燃比の範囲内において定められている。これは、第２の所定空燃比ＶＳＬＬ２をストイキより大きくリッチ側に設定すると一時劣化の推定精度が低下することになり、一時劣化回復制御の十分な効果が得られなくなる一方、リーン側に設定し過ぎると、一時劣化回復制御が頻繁に行われることになって、かえってエミッションを悪化させる可能性があるのと、リーン化制御の際、リア触媒７が酸素ストレージ能力範囲（浄化可能範囲）の上限に達し易くなり、リーン化制御を止めた直後にＮＯｘを浄化できないまま排出してしまう恐れがあるためである。このため、第２の所定空燃比ＶＳＬＬ２は、ＮＯｘ排出量の抑制と一時劣化回復との効果が十分に得られることを要し、実験などにより最適値を設定することが望ましい。なお、実験などによって得られるＶＳＬＬ２の最適値は、少なくともストイキよりもリーンとなることはなく、ストイキ又はそのリッチ側の値となる。
【００２３】
ステップ４は、第３空燃比センサ１６の検出する空燃比ＲＯ２ＳＶが第２の所定空燃比ＶＳＬＬ２よりリーン（ＲＯ２ＳＶ＜ＶＳＬＬ２）となった場合であり、リア触媒７の一時劣化が回復したと判断し、燃料噴射量カウンター値ＴＰＣＮＴをリセットする（図３のＡ点参照）。このような例は、減速時等の燃料カット条件が満たされて燃料カットが行われた場合等が当てはまる。なお、図３において、燃料カットが開始された時点と、第３空燃比センサ１６の出力ＲＯ２ＳＶの低下時点との間に時間差があるのは、燃料噴射弁４と第３空燃比センサ１６との配設位置による影響を受けるのに加えて、触媒の酸素ストレージ能力によって、触媒下流の空燃比センサにリーン雰囲気が到達するのが遅れるためである。
【００２４】
ステップ５では、第３空燃比センサ１６の出力に基づく空燃比ＲＯ２ＳＶが第２の所定空燃比ＶＳＬＬ２以上リッチ（ＲＯ２ＳＶ≧ＶＳＬＬ２）であるか否かを判断する。空燃比ＲＯ２ＳＶが第２の所定空燃比ＶＳＬＬ２よりリーン（ＲＯ２ＳＶ＜ＶＳＬＬ２）の場合には、ステップ４へ戻り、燃料噴射量カウンター値ＴＰＣＮＴを０にリセットする。一方、第２の所定空燃比ＶＳＬＬ２以上（ＲＯ２ＳＶ≧ＶＳＬＬ２）の場合には、再度ステップ１で燃料噴射量カウンター値ＴＰＣＮＴをカウントアップする（図３のＢ点参照）。
【００２５】
また、ステップ２において燃料噴射量カウンター値ＴＰＣＮＴがカウンター所定値ＴＰＳＬＬ以上（ＴＰＣＮＴ≧ＴＰＳＬＬ）であり、ステップ６へ進む場合について説明する。
ステップ６では、燃料噴射量カウンター値ＴＰＣＮＴをリセットする（図３のＣ点参照）。そして、リア触媒７の燃料噴射量カウンター値ＴＰＣＮＴがカウンター所定値ＴＰＳＬＬを超えたタイミングで、リア触媒７の一時劣化を回復させるため、目標当量比ＴＦＢＹＡを低下する運転、すなわち空燃比リーン化運転（第１の制御）を行う。
【００２６】
ステップ７では、目標当量比ＴＦＢＹＡをストイキよりもリーン側の所定目標当量比ＫＬに設定し、これに基づいて燃料噴射弁４を制御して、空燃比リーン化運転を開始する（図３のＣ点参照）。
ここで空燃比リーン化運転は、ストイキより大きくリーン側で行われる場合、リア触媒７の酸素ストレージ能力を超えた後も、リーン空燃比が長引き易くなり、リーン空燃比が解消されるまでの間、ＮＯｘを浄化できなくなる。一方で、リーンの程度（シフト量）が少な過ぎると、特にプリ触媒６内の浄化可能範囲を外れる時間が長くなり、エミッション悪化の可能性を生じる。このため、実験などにより最適なリーン側所定目標当量比ＫＬを設定することが望ましい。
【００２７】
ステップ８では、第３空燃比センサ１６の出力に基づく空燃比ＲＯ２ＳＶが第１の所定空燃比ＶＳＬＬよりリーン（ＲＯ２ＳＶ＜ＶＳＬＬ）であるか否かを判断する。ＶＳＬＬの値は、高く設定しすぎると、一時劣化回復制御におけるリーン化（後述）時間が短くなり過ぎると共に、リッチ化（後述）時間が長くなり過ぎ、又、低く設定し過ぎれば、逆の結果を生じることになるので、最適な値を実験などによって求めて設定される。なお、第１の所定空燃比ＶＳＬＬと第２の所定空燃比ＶＳＬＬ２とは、別個に設定してもよいが、同じ値であってもよく、ＶＳＬＬ，ＶＳＬＬ２それぞれに前述の点を考慮した上で、図３では同じ値として制御を簡素化した例を示している。
【００２８】
そして、空燃比ＲＯ２ＳＶが所定空燃比ＶＳＬＬよりリーン（ＲＯ２ＳＶ＜ＶＳＬＬ）の場合には、ステップ９へ進む。一方、所定空燃比ＶＳＬＬ以上（ＲＯ２ＳＶ≧ＶＳＬＬ）の場合には、ステップ６へ戻り、空燃比リーン化運転（目標当量比ＴＦＢＹＡ＝ＫＬ）を継続する（図３のＣ点〜Ｄ点参照）。
ステップ９では、目標当量比ＴＦＢＹＡをリッチ側の所定目標当量比ＫＲにし、燃料噴射弁４の燃料噴射量を増量して、瞬時にリッチ化運転を行う制御（第２の制御）を開始する（図３のＤ点参照）。
【００２９】
ここで、空燃比リッチ化運転は、ストイキより大きくリッチ側で行われる場合、リア触媒７が排気中のＨＣ、ＣＯを酸化できなくなり、エミッションが悪化してしまう。一方、リッチの程度（シフト量）が少な過ぎると、プリ触媒６内の浄化可能範囲を外れる時間が長くなり、エミッション悪化の可能性を生じる。このため、実験などにより最適なリッチ側所定目標当量比ＫＲを設定することが望ましい。
【００３０】
ステップ１０では、第３空燃比センサ１６に基づく空燃比ＲＯ２ＳＶが前回空燃比ＲＯ２ＳＶ（−１）よりリッチ（ＲＯ２ＳＶ＞ＲＯ２ＳＶ（−１））であるか否かを判断する。これは、空燃比ＲＯ２ＳＶが前回空燃比ＲＯ２ＳＶ（−１）より大きくなる時（ＲＯ２ＳＶ＞ＲＯ２ＳＶ（−１））、すなわち空燃比のリーン方向からリッチ方向へ反転する切り替え時を判断するためである。このステップでは、空燃比反転切り替えの検出を目的とするので、空燃比変化の傾きが（負又は正の）所定値を上回ったことで切り替えを判断しても良い。空燃比ＲＯ２ＳＶが前回空燃比ＲＯ２ＳＶ（−１）よりリッチ（ＲＯ２ＳＶ＞ＲＯ２ＳＶ（−１））の場合（図３のＥ点参照）には、ステップ１１へ進む。一方、前回空燃比ＲＯ２ＳＶ（−１）以上（ＲＯ２ＳＶ≦ＲＯ２ＳＶ（−１））の場合には、ステップ９へ戻り、空燃比リッチ化運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＲ）を継続する（図３のＤ点〜Ｅ点参照）。
【００３１】
ステップ１１では、目標当量比ＴＦＢＹＡを通常の目標当量比ＫＳに設定し、これに基づいて燃料噴射弁４を制御して、通常運転を開始する（第３の制御）。これにより、空燃比リッチ運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＲ）から通常運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＳ）へ切り替える（図３のＥ点参照）。なお、通常運転時の目標当量比ＴＦＢＹＡは、通常運転時にＮＯｘ排出量を最小とするため、第３空燃比センサ１６に基づく目標当量比がストイキより若干リッチの状態（ＴＦＢＹＡ＝ＫＳ）であるよう空燃比のフィードバック制御を行う。
【００３２】
ステップ１２では、第３空燃比センサ１６の出力に基づく空燃比ＲＯ２ＳＶが所定空燃比ＶＳＬＬ以上（ＲＯ２ＳＶ≧ＶＳＬＬ）であるか否かを判断する。所定空燃比ＶＳＬＬよりリーン（ＲＯ２ＳＶ＜ＶＳＬＬ）である場合はステップ１１へ戻り、通常運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＳ）を継続する。一方、所定空燃比ＶＳＬＬ以上である場合（図３のＦ点参照）には、再度ステップ１へ戻る。
【００３３】
ここで、これまでに述べてきた目標当量比ＴＦＢＹＡのシフト量が小さい場合には、トルク段差など運転性の悪化を最小にできるが、触媒内の空燃比の切り替わりが遅く、リア触媒７通過後の空燃比ＲＯ２ＳＶがリーンまたはリッチとなる頃には、プリ触媒６内の空燃比は浄化可能範囲から大きく外れるためエミッションが悪化する恐れがある。一方、目標当量比ＴＦＢＹＡのシフト量が大きい場合には、触媒内空燃比の切り替わりが早く、その制御時間を短くすることができ、エミッションの悪化を抑えることができるが、トルク段差などの運転性の悪化に影響を及ぼしてしまう。従って、これらの点を考慮して、実験などによりエミッション及び運転性が悪化しない最大のシフト量を適切に設定することが望ましい。
【００３４】
本実施形態によれば、排気通路５にリア触媒７を備え、その下流に設けられた第３空燃比センサ１６と、リア触媒７の一時劣化を回復させるタイミングで、エンジン１の空燃比リーン化運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＬ）を行う第１の制御手段（ステップ７）、第３空燃比センサ１６による第１の所定空燃比の検出に基づき（ステップ８）、空燃比リーン化運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＬ）から空燃比リッチ化運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＲ）へ切り替える第２の制御手段（ステップ９）、及び第３空燃比センサ１６による空燃比ＲＯ２ＳＶのリーン方向からリッチ方向への切り替え検出に基づき（ステップ１０）、空燃比リッチ化運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＲ）から通常運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＳ）へ戻す第３の制御手段（ステップ１１）を備えるリア触媒一時劣化回復制御手段と、を含んで構成される。このため、空燃比リーン化運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＬ）によりリア触媒７の一時劣化を適切に回復させることができ、空燃比リーン化運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＲ）によりリア触媒７をＮＯｘの還元可能な状態にでき、通常運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＳ）によりエミッション（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）の排出量の悪化を低減させることができる。
【００３５】
また本実施形態によれば、リア触媒一時劣化回復制御手段は、リア触媒７の一時劣化を推定する一時劣化推定手段（ステップ１）を備え、この推定手段が推定する一時劣化推定量ＴＰＣＮＴが所定量ＴＰＳＬＬを超えたときに、第１の制御手段による空燃比リーン化運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＬ）を開始する（ステップ７）。このため、一時劣化推定量ＴＰＣＮＴに基づいて、適切なタイミングで空燃比リーン化運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＬ）を行うことができ、リア触媒７の一時劣化を適切に回復させることができる。
【００３６】
また本実施形態によれば、一時劣化推定手段（ステップ１）は、第３空燃比センサ１６による空燃比ＲＯ２ＳＶが第２の所定空燃比ＶＳＬＬ２以上リッチである場合（ステップ５，１２）に、一時劣化を推定するためのカウント値ＴＰＣＮＴをカウントするものであり、一時劣化の所定量ＴＰＳＬＬは、第２の所定空燃比ＶＳＬＬ２以上リッチである場合の所定カウント値とする。このため、第３空燃比センサ１６の出力による空燃比ＲＯ２ＳＶの所定範囲内で第２の所定空燃比ＶＳＬＬ２を設定でき、この空燃比ＶＳＬＬ２に基づいて一時劣化量ＴＰＣＮＴの推定を行うことができる。
【００３７】
また本実施形態によれば、第２の所定空燃比ＶＳＬＬ２は、第１の所定空燃比ＶＳＬＬと同じであるので、制御を簡素化できる。
また本実施形態によれば、カウント値ＴＰＣＮＴは、第３空燃比センサ１６による空燃比ＲＯ２ＳＶが第２の所定空燃比ＶＳＬＬ２（ＶＳＬＬ）よりもリーンである場合（ステップ３）にリセットされる（ステップ４）。このため、第３空燃比センサ１６による空燃比ＲＯ２ＳＶと第２の所定空燃比ＶＳＬＬ２（ＶＳＬＬ）とから燃料噴射量のカウント値（一時劣化推定量）ＴＰＣＮＴの許容上限への到達を正しく判断することができる。
【００３８】
また本実施形態によれば、カウント値ＴＰＣＮＴは、一時劣化を燃料噴射量に基づいて推定する。このため、触媒のメタル化や硫黄被毒を主要因にすると考えられる一時劣化を、これらの主要因に相関する燃料噴射量（あるいは、吸入空気量、走行距離）の累積値を用いて推定することになるから、リア触媒７の一時劣化を精度良く推定できる。
【００３９】
また本実施形態によれば、第３の制御手段（ステップ１１）による通常運転は、リア触媒７通過後の空燃比ＲＯ２ＳＶがストイキより若干リッチの状態（ＴＦＢＹＡ＝ＫＳ）で行う。このため、通常運転時（ＴＦＢＹＡ＝ＫＳ）においてＮＯｘ排出量を最小とすることができる。
また本実施形態によれば、エンジン１は、リア触媒７上流にプリ触媒６を備え、第３の制御手段（ステップ１１）による通常運転は、リア触媒７通過後の空燃比ＲＯ２ＳＶがストイキより若干リッチの状態（ＴＦＢＹＡ＝ＫＳ）で行う。このため、触媒が複数個の場合であっても、一時劣化を適切に回復させることができる。
【００４０】
また本実施形態によれば、排気通路５に設けられたリア触媒７下流にて空燃比ＲＯ２ＳＶを検出する一方、リア触媒７の一時劣化を回復させるタイミングで、エンジン１の空燃比リーン化運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＬ）を行い（ステップ７）、所定空燃比ＶＳＬＬの検出に基づき（ステップ８）、空燃比リーン化運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＬ）から空燃比リッチ化運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＲ）へ切り替え（ステップ９）、空燃比ＲＯ２ＳＶのリーン方向からリッチ方向への切り替え検出に基づき（ステップ１０）、空燃比リッチ化運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＲ）から通常運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＳ）へ戻す（ステップ１１）。このため、空燃比リーン化運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＬ）によりリア触媒７の一時劣化を適切に回復させることができ、リッチ化運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＲ）により三元触媒をＮＯｘの還元可能な状態にでき、通常運転（ＴＦＢＹＡ＝ＫＳ）によりエミッション（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）の排出量の悪化を低減させることができる。
【００４１】
なお、図１においては三元触媒が２つの場合について説明したが、１つの三元触媒を配置する場合にも、その下流側に配設した空燃比センサを利用して本願発明の適用が可能である。このため、システム構成が簡素化する。
また、触媒６，７は、ＨＣトラップ機能を有してもよい。この場合には、ＨＣの排出量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の排気浄化装置の構成図
【図２】一時劣化回復制御を示すフローチャート
【図３】一時劣化回復制御のタイミングチャート
【符号の説明】
１　エンジン
２　吸気通路
３　電制スロットル弁
４　燃料噴射弁
５　排気通路
６　プリ触媒
７　リア触媒
１０　ＥＣＵ
１１　アクセル開度センサ
１２　クランク角センサ
１３　エアフロメータ
１４　第１空燃比センサ
１５　第２空燃比センサ
１６　第３空燃比センサ
１７　走行距離計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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