(57)【要約】【課題】ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘを脱離、還元するためのリッチスパイクが実行されるタイミングを最適化し、ＮＯｘ排出量をより一層低減する。【解決手段】排気特性に基づきＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘの量を求め（Ｓ１）、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘの量が所定量に達したか判断し（Ｓ２）、ＮＯｘトラップ量が所定量に達しており、かつＮＯｘトラップ触媒の触媒温度が所定の温度範囲にあると判断したときにエンジンの空燃比をリッチにするリッチスパイクを実行する（Ｓ８）。所定の温度範囲は、リッチスパイクを実行した場合にＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘを脱離、還元することができ、かつリッチスパイク実行後にエンジンの空燃比をリーンにしてもエンジンからＮＯｘトラップ触媒へと排出されるＮＯｘをＮＯｘトラップ触媒でトラップできる温度範囲に設定する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する排気の空燃比に応じてＮＯｘをトラップあるいは脱離するＮＯｘトラップ触媒を排気通路に備えたエンジンの排気浄化装置において、
排気特性に基づき前記ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘの量を求め、前記ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘの量が所定量に達したか判断するＮＯｘトラップ量判断手段と、
前記ＮＯｘトラップ触媒の触媒温度が、前記エンジンの空燃比をリッチにするリッチスパイクを実行した場合に前記ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘを脱離、還元することができ、かつリッチスパイク実行後に前記エンジンの空燃比をリーンにしても前記エンジンから前記ＮＯｘトラップ触媒へと排出されるＮＯｘを前記ＮＯｘトラップ触媒でトラップできる所定の温度範囲にあるか判断する触媒温度判定手段と、
前記ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘの量が所定量に達しており、かつ前記触媒温度が前記所定の温度範囲にあると判断したときにリッチスパイクを実行するＮＯｘ処理手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
前記ＮＯｘ処理手段は、前記触媒温度が前記所定の温度範囲の下限よりも低いと判断したときに前記エンジンから前記ＮＯｘトラップ触媒へと排出されるＮＯｘの量を低減するＮＯｘ低減処理を実行することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
前記ＮＯｘ低減処理は、前記エンジンの吸入空気量を減少させる処理であること特徴とする請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置
【請求項４】
前記ＮＯｘ低減処理は、前記エンジンの排気還流量を増大させる処理であることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
前記ＮＯｘ低減処理は、前記エンジンの吸入空気量を減少させ、かつ、前記エンジンの排気還流量を増大させる処理であることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
前記ＮＯｘ処理手段は、前記触媒温度が前記所定の温度範囲の上限よりも高いと判断したときに前記エンジンを理論空燃比で運転させることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項７】
前記エンジンから前記ＮＯｘトラップ触媒へと排出されるＮＯｘを前記ＮＯｘトラップ触媒でトラップできるかを前記エンジンの排気流量から判断するＮＯｘトラップ能力判断手段を備え、
前記エンジンから排出されるＮＯｘを前記ＮＯｘトラップ触媒でトラップできると判断されたときは、前記ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘの量が所定量に達していても前記ＮＯｘ処理手段は前記ＮＯｘトラップ触媒による排気中のＮＯｘトラップを継続する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気浄化装置に関し、特に、排気空燃比に応じて排気中のＮＯｘをトラップあるいは脱離、還元するＮＯｘトラップ触媒を排気通路に備えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、大気中に排出されるＮＯｘの量を低減するために、エンジンの排気通路に排気空燃比に応じて排気中のＮＯｘをトラップあるいは脱離、還元するＮＯｘトラップ触媒を設けた排気浄化装置を開示している。
【０００３】
ＮＯｘトラップ触媒がトラップできるＮＯｘの量には上限があり、特許文献１に係る排気浄化装置では、トラップされているＮＯｘの量があるレベルに達したらエンジン１の空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイクを実行し、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘを脱離、還元するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−５６３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リッチスパイク実行時、ＮＯｘトラップ触媒が脱離したＮＯｘを効率的に還元し浄化するためには、ＮＯｘトラップ触媒の温度が所定の温度範囲にあることが必要である。つまり、ＮＯｘトラップ触媒の温度が低すぎると、触媒が活性化していないため、リッチスパイクを行ったとしてもＮＯｘトラップ触媒から脱離したＮＯｘが還元されることなく大気中に放出されてしまう。逆に、ＮＯｘトラップ触媒の温度が高すぎると、リッチスパイクによりＮＯｘを脱離、還元することができるものの、ＮＯｘトラップ触媒が高温のためＮＯｘをトラップしにくくなっており、リッチスパイク実行後のリーン運転でＮＯｘトラップ触媒に流入してくるＮＯｘを十分にトラップすることができなくなる。
【０００５】
上記特許文献１に係る排気浄化装置では、トラップされているＮＯｘの量が所定量に達したらリッチスパイクを実行する構成になっていたため、ＮＯｘトラップ触媒の触媒温度が所定の温度範囲外にある場合にもリッチスパイクが実行されてしまい、かえってＮＯｘの排出量を増大させる可能性があった。さらに、トラップされているＮＯｘの量が所定量に達していたとしても、エンジンからの排気流量が少なく、エンジンから排出されるＮＯｘの量も少ないときは、直ちにリッチスパイクを実行するよりも、ＮＯｘトラップ触媒に残っている浄化能力でＮＯｘの浄化を継続した方が燃費、排気性能の点から見て有利であるといえる。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の技術的課題を鑑みてなされたものであり、ＮＯｘトラップ触媒を排気通路に備えたエンジンの排気浄化装置において、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘを脱離、還元するためのリッチスパイクが実行されるタイミングを最適化し、大気中へのＮＯｘ排出量をより一層低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
排気特性に基づきＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘの量を求め、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘの量が所定量に達したか判断する。ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘの量が所定量に達しており、かつＮＯｘトラップ触媒の触媒温度が所定の温度範囲にあると判断したときにエンジンの空燃比をリッチにするリッチスパイクを実行する。所定の温度範囲は、エンジンの空燃比をリッチにするリッチスパイクを実行した場合にＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘを脱離、還元することができ、かつリッチスパイク実行後にエンジンの空燃比をリーンにしたときにエンジンからＮＯｘトラップ触媒へと排出されるＮＯｘをＮＯｘトラップ触媒でトラップできる温度範囲に設定する。
【発明の効果】
【０００８】
ＮＯｘトラップ触媒の触媒温度が低すぎるときにリッチスパイクを実行してもＮＯｘトラップ触媒から脱離したＮＯｘを十分に還元することができず、また、触媒温度が高すぎるときにリッチスパイクを実行してもその後のリーン運転においてＮＯｘを十分にトラップできず、いずれの場合もかえって大気中へのＮＯｘの排出量を増大させる結果となってしまう。しかしながら、本発明によれば、ＮＯｘトラップ触媒の触媒温度が所定の温度範囲にあるときにのみリッチスパイクが実行されるので、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明に係るエンジンの排気浄化装置の概略構成図である。エンジン１はディーゼルエンジンであり、エンジン１には燃料噴射弁６から燃料が供給される。ここではエンジン１がディーゼルエンジンである場合について説明するが、エンジン１は勿論ガソリンエンジンであってもよい。
【００１１】
エンジン１に空気を導入する吸気通路２には、エンジン１の吸入空気量を検出するエアフローメータ３、吸入空気量を調節する電子制御式スロットル弁４、スロットル弁４の開度を検出するスロットル弁開度センサ５が設けられている。
【００１２】
また、エンジン１からの排気を排出する排気通路７には、ＮＯｘトラップ触媒８が設けられており、ＮＯｘトラップ触媒８の入口における空燃比、出口における空燃比は、ＮＯｘトラップ触媒８の入口及び出口にそれぞれ設けられている空燃比センサ１０、１１によって検出される。また、ＮＯｘトラップ触媒８にはその内部温度（触媒温度）を検出する触媒温度センサ９が設けられており、触媒温度に基づきその活性状態を判断することができる。ＮＯｘトラップ触媒８は、理論空燃比（ストイキ）で排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの酸化還元を行う三元触媒機能と、リーン空燃比で排気中のＮＯｘをトラップし、リッチ空燃比でＮＯｘを脱離、還元するＮＯｘトラップ機能とを有する触媒であり、例えば、触媒担体にＮＯｘトラップ層と三元触媒層をコーティングして構成される。
【００１３】
ＮＯｘトラップ触媒８がその触媒機能を発揮するためには、触媒温度が所定の温度域にあり、活性状態にあることが必要である。このため、ＮＯｘトラップ触媒８は、流入する排気によって所定の温度域に維持されるよう排気通路７の所定の位置に配置される。なお、ここでは排気通路７にＮＯｘトラップ触媒８のみが配置されているが、エンジン１に対して要求される排気性能に応じて、ＮＯｘトラップ触媒８の上流、下流あるいはその両方に他の触媒を追加的に設けても構わない。また、ＮＯｘトラップ触媒８は三元触媒機能をも有する触媒としたが、ＮＯｘトラップ触媒８にＮＯｘトラップ機能のみを持たせ、三元触媒機能は三元触媒を別途設けることによって提供するようにしてもよい。
【００１４】
さらに、排気通路７の途中と吸気通路２のスロットル弁４下流とがＥＧＲ通路１５によって接続されている。ＥＧＲ通路１５の途中にはＥＧＲ弁１６が設けられており、ＥＧＲ弁１６の開度を調節することによって還流される排気の量を調整することができる。還流する排気の量はエンジン１の運転状態（回転速度、負荷、燃焼状態）に応じて調整される。
【００１５】
エアフローメータ３、スロットル弁開度センサ５、空燃比センサ１０、１１、触媒温度センサ９、エンジン回転速度センサ１７、図示しないアクセル操作量センサ、車速センサ等から出力される各種検出信号はコントローラ２０に入力される。コントローラ２０は、１または２以上の演算ユニット、メモリ、入出力インターフェース等を含んで構成され、入力された信号や内部に有するパラメータに基づき、スロットル弁４を介して吸入空気量、燃料噴射弁６を介して燃料噴射量、燃料噴射時期、ＥＧＲ弁１６を介して排気還流量をそれぞれ制御する。
【００１６】
ところで、ＮＯｘトラップ触媒８は流入する排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、排気中のＮＯｘ濃度を低減するように機能するが、ＮＯｘトラップ触媒８がトラップ可能なＮＯｘの総量には上限があり、トラップされているＮＯｘの量が上限に達するとＮＯｘをトラップできなくなる。
【００１７】
そこで、ＮＯｘトラップされているＮＯｘの量（ＮＯｘトラップ量）をモニタし、ＮＯｘトラップ量が上限に近い所定量に達したときはエンジン１の空燃比を一時的にリッチ化(リッチスパイク）して、ＮＯｘトラップ触媒８にトラップされているＮＯｘを脱離、還元し、ＮＯｘトラップ触媒８のＮＯｘトラップ能力を回復させる必要がある。しかしながら、ＮＯｘトラップ触媒８の温度が所定の温度範囲にない場合は、リッチスパイクを実行しても脱離したＮＯｘが還元されずに大気中に放出されてしまったり（触媒温度低温時）、あるいは、ＮＯｘを脱離、還元することができても、その後のリーン運転時にエンジン１から排出されてくるＮＯｘをトラップできない場合もあり（触媒温度高温時）、かえってＮＯｘの排出量の増大を招くこともある。
【００１８】
また、ＮＯｘトラップ触媒８にトラップされているＮＯｘの量が所定量に達していたとしても、エンジン１からの排気の流量が少なく、排出されてくるＮＯｘが少ないときは、ＮＯｘトラップ触媒８に残されているＮＯｘトラップ能力で十分に処理できる場合もあり、かかる場合はリッチスパイクを行わずにＮＯｘトラップ触媒８によるＮＯｘの処理を継続した方が、リッチスパイクが行われる機会を減らすことができ、燃費、排気性能の点からみて有利である。
【００１９】
そこで、本発明に係る排気浄化装置では、ＮＯｘトラップ触媒８にトラップされているＮＯｘの量ＮＯＸが所定量ＳＮＯＸに達した場合であっても、エンジン１からの排気流量が少なく、排出されるＮＯｘの量も少ない場合はリッチスパイクを行わずにＮＯｘトラップ触媒８によるＮＯｘの処理を継続するようにする。また、ＮＯｘトラップ触媒８にトラップされているＮＯｘの量ＮＯＸが所定量ＳＮＯＸに達し、エンジン１からの排気流量が多く、排出されるＮＯｘの量も多い場合は、ＮＯｘトラップ触媒８の触媒温度に応じて、リッチスパイク、エンジン１から排出されるＮＯｘ量を低減するＮＯｘ低減処理、エンジン１を理論空燃比で運転させるストイキ運転のいずれかを行うようにし、エンジン１からの排気流量が多い高回転運転時や高負荷運転時においても、大気中に排出されるＮＯｘの量が十分に抑えられるようにする。以下、フローチャートを参照しながら、コントローラ２０が行うＮＯｘ処理の内容を説明する。
【００２０】
図２はコントローラ２０が行うＮＯｘ処理の内容を示したフローチャートである。
【００２１】
これによると、まず、ステップＳ１では、排気特性に基づきＮＯｘトラップ触媒８にトラップされているＮＯｘの量（以下、ＮＯｘトラップ量）ＮＯＸを演算する。ＮＯｘトラップ量の演算方法としては、例えば、エンジン１から排出されるＮＯｘ量の積算値からＮＯｘトラップ触媒８から放出されるＮＯｘ量の積算値を減じて求める方法がある。エンジン１から排出されるＮＯｘ量は、エンジン１の回転速度と、吸入空気量と、エンジン１から排出されるＮＯｘ量の関係を規定したマップを予め実験により作成しておき、このマップを参照して求めることができる。また、ＮＯｘトラップ触媒８から放出されるＮＯｘの量は、ＮＯｘトラップ触媒８に流入する排気の流量（≒エンジン１の吸入空気量）と、ＮＯｘトラップ触媒８に流入する排気の空燃比と、ＮＯｘトラップ触媒８から排出されるＮＯｘの量の関係を規定したマップを予め実験により作成しておき、このマップを参照して求めることができる。なお、ここで挙げたＮＯｘトラップ量の演算方法は一例に過ぎず、ＮＯｘトラップ触媒８から流出する排気のＮＯｘ濃度から推定する方法等、既に提案されている各種ＮＯｘトラップ量の演算方法、推定方法を採用することができる。
【００２２】
ＮＯｘトラップ量ＮＯＸを演算したら、ステップＳ２に進み、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸが所定量ＳＮＯＸを超えているか判断する。所定量ＳＮＯＸはＮＯｘトラップ触媒８がトラップしておくことが可能なＮＯｘ量の最大量よりも小さい値に設定され、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸが所定量ＳＮＯＸを超えていない場合にはＮＯｘトラップ触媒８に十分なＮＯｘトラップ能力が残されていると判断される。ＮＯｘトラップ量ＮＯＸが所定量ＳＮＯＸを超えておらず、ＮＯｘトラップ触媒８に十分なＮＯｘトラップ能力が残されていると判断されるときは、ステップＳ３に進み、リッチスパイクは行わず、ＮＯｘトラップ触媒８による排気中のＮＯｘトラップを継続する。これに対し、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸが所定量ＳＮＯＸを超えている場合はステップＳ４に進む。ステップＳ１、Ｓ２における処理がＮＯｘトラップ量判断手段に対応する。
【００２３】
ステップＳ４では、スロットル弁開度ＴＶＯが所定の小スロットル開度ＳＴＶＯよりも大きいか判断する。所定の小スロットル開度ＳＴＶＯよりも大きくないときは、エンジン１から排出される排気流量が小さく、排出されるＮＯｘの量も少ないので、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸが所定量ＳＮＯＸに達していたとしても、ＮＯｘトラップ触媒８に残っているＮＯｘトラップ能力で排気中のＮＯｘを十分にトラップすることができる。よって、この場合は、ステップＳ３に進み、リッチスパイクを実行せずにＮＯｘトラップ触媒８によるＮＯｘトラップを継続する。上記所定量ＳＮＯＸに大きな値が設定されるほどステップＳ４に進んだときのＮＯｘトラップ触媒８のＮＯｘトラップ能力が低くなるので、所定量ＳＮＯＸに大きな値が設定されるほどＳＴＶＯには小さな値が設定される。ステップＳ４における処理がＮＯｘトラップ能力判断手段に対応する。
【００２４】
なお、ステップＳ４では、スロットル弁開度ＴＶＯに基づきエンジン１からの排気流量、排出されるＮＯｘ量を判断しているが、スロットル弁開度ＴＶＯに代えてアクセルペダルの操作量を用いても構わない。また、エンジン１の排気流量はエアフローメータ３で検出される吸入空気量に略等しくなるので、スロットル弁開度ＴＶＯに代えてエアフローメータ３で検出される吸入空気量を用いてもよい。
【００２５】
ステップＳ４でスロットル弁開度ＴＶＯが所定の小スロットル開度ＳＴＶＯよりも大きいと判断された場合はステップＳ５、Ｓ６において、ＮＯｘトラップ触媒８の触媒温度Ｔｎｏｘが所定の温度範囲（Ｔｍｉｎ〜Ｔｍａｘ）にあるかどうか判断される。触媒温度は触媒温度センサ９によって検出されるが、エンジン１の運転状態から推定することも可能である。所定の温度範囲は、ＮＯｘトラップ触媒８の触媒が活性状態となり、リッチスパイクを実行した場合にＮＯｘトラップ触媒８にトラップされているＮＯｘを十分に脱離、還元でき、かつ、リッチスパイク実行後にエンジン１をリーン空燃比で運転させてもＮＯｘトラップ触媒８が排気中のＮＯｘを十分にトラップできる温度範囲に設定される。ステップＳ５、Ｓ６における処理が触媒温度判定手段に対応する。
【００２６】
触媒温度Ｔｎｏｘが所定の温度範囲の下限Ｔｍｉｎよりも低い場合は、ステップＳ７に進み、エンジン１から排出されるＮＯｘの量そのものを少なくするＮＯｘ低減処理を実行する。これは、触媒温度が低い状態でリッチスパイクを実行すると、ＮＯｘトラップ触媒８からＮＯｘを脱離させることはできるものの、触媒のＮＯｘ還元能力が十分でなく、脱離したＮＯｘを十分に浄化できないためであり、大気中へのＮＯｘ排出量を低減するためにはエンジン１から排出されるＮＯｘ量そのものを低減して対応する必要があるからである。
【００２７】
図３はステップＳ７におけるＮＯｘ低減処理の詳細を示したフローチャートである。
【００２８】
これによると、ステップＳ１０でエンジン１の運転状態に応じて設定されるエンジン１の目標空気過剰率ｔλを係数Ａを乗じて目標空気過剰率ｔλを補正する。係数Ａには１未満の値を設定し、補正後の目標空気過剰率ｔλが補正前の値よりも小さくなるようにし、これによって、スロットル弁開度を小側に補正してエンジン１の吸入空気量が減少するようにする。
【００２９】
ステップＳ１１では、エンジン１の運転状態に応じて設定される目標排気還流量（あるいは目標排気還流率）ｔＥＧＲを係数Ａで割って目標排気還流量を補正する。係数には１未満の値が設定されるため、補正後の目標排気還流量ｔＥＧＲは補正前の値よりも大きくなり、エンジン１の排気還流量が増大するようにする。
【００３０】
なお、ここでは、目標空気過剰率ｔλ、目標排気還流量ｔＥＧＲを同じ係数Ａによって補正しているが、目標空気過剰率ｔλと目標排気還流量ｔＥＧＲとで補正係数を異ならせてもよい。また、係数Ａは固定値とすることもできるし、エンジン１の運転状態、ＮＯｘトラップ触媒８の状態（触媒温度、ＮＯｘトラップ量等）応じて可変としてもよい。あるいは、ＮＯｘ低減処理用の目標空気過剰率マップ、目標排気還流量マップを通常時に用いるマップとは別に用意しておき、ＮＯｘ低減処理時にはこの別途用意されたマップを参照して目標空気過剰率ｔλ、目標排気還流率ｔＥＧＲを演算するようにしてもよい。この場合、同一の運転条件では、ＮＯｘ低減処理用の目標空気過剰率マップを参照して得られる値は通常時用マップを参照して得られる値よりも小さく、逆に、ＮＯｘ低減処理用の目標排気還流量マップを参照して得られる値は通常時用のマップを参照して得られる値よりも大きくなる。
【００３１】
さらに、ここでは、目標空気過剰率ｔλ、目標排気還流量ｔＥＧＲ量の両方を補正しているが、少なくとも一方が補正されればエンジン１から排出されるＮＯｘ量を低減できるので、目標空気過剰率ｔλ、目標排気還流量ｔＥＧＲのいずれか一方のみを補正するようにしてもよい。なお、本実施形態のように、目標空気過剰率ｔλ、目標排気還流量ｔＥＧＲの両方を補正するようにすれば、高いＮＯｘ低減効果が得られる。
【００３２】
図３に戻り、さらに説明を続けると、触媒温度Ｔｎｏｘが所定の温度範囲にあるときは（Ｔｍｉｎ＜Ｔｎｏｘ＜Ｔｍａｘ）、ステップＳ８に進み、リッチスパイクを実行してＮＯｘトラップ触媒８にトラップされているＮＯｘを脱離、還元する。触媒温度Ｔｎｏｘが所定の温度範囲にあるときは、ＮＯｘトラップ触媒８のＮＯｘ浄化能力が高いので、リッチスパイクを実行することにより、ＮＯｘトラップ触媒８からＮＯｘを脱離させ、かつ脱離したＮＯｘを十分に還元することができる。また、リッチスパイク後のＮＯｘトラップ能力も十分に確保される。
【００３３】
一方、触媒温度Ｔｎｏｘが所定の温度範囲の上限温度Ｔｍａｘを超えているときはステップＳ９に進む。ステップＳ９ではリッチスパイクは実行せず、目標空気過剰率ｔλを１に設定してエンジン１を理論空燃比で運転させる（ストイキ運転）。これは、この状態ではリッチスパイクを実行するとＮＯｘトラップ触媒からＮＯｘを効率よく脱離、還元することができるものの、ＮＯｘトラップ触媒がＮＯｘをトラップする能力が低下しているため、その後のリーン運転でエンジン１から排出されるＮＯｘを十分に浄化できなくなるからである。そこで、ステップＳ９では、ＮＯｘトラップ触媒８のＮＯｘトラップ能力を使わなくても大気に放出されるＮＯｘ量を低減できるように、エンジン１を理論空燃比で運転させる。ＮＯｘトラップ触媒８は三元触媒機能も備えているので、エンジン１を理論空燃比で運転することによりエンジン１から排出されるＮＯｘはＨＣ、ＣＯとともに浄化され、大気中に排出されるＮＯｘを低減することができる。ステップＳ３、ステップＳ７〜Ｓ９における処理がＮＯｘ処理手段に対応する。
【００３４】
図４は、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸが所定量ＳＮＯＸに達しており、かつＮＯｘトラップ触媒の温度が低い時に運転者がアクセルペダルを踏み込んで加速したときの様子を示す。本発明に係る排気浄化装置では、このような状況ではリッチスパイクは行われず、エンジン１から排出されるＮＯｘの量を低減するＮＯｘ低減処理（ステップＳ７、図３）が行われる。このＮＯｘ低減処理により、エンジン１の空気過剰率が小側に補正されてスロットル弁開度が減少し、吸入空気量が低減されて排気中のＮＯｘ濃度が低減される。したがって、ＮＯｘトラップ触媒８のＮＯｘトラップ能力が低下している状況での加速ではあるが、排気中のＮＯｘ濃度が低減されることにより、大気中に排出されるＮＯｘの量を低減することができる。
【００３５】
次に、本発明による作用効果について説明する。
【００３６】
本発明によれば、流入する排気の空燃比に応じてＮＯｘをトラップあるいは脱離するＮＯｘトラップ触媒８を排気通路２に備えたエンジン１の排気浄化装置において、エンジン１の排気特性に基づきＮＯｘトラップ触媒８にトラップされているＮＯｘの量を求め、ＮＯｘトラップ触媒８のＮＯｘトラップ量が所定量に達したか判断し、ＮＯｘトラップ触媒８の触媒温度が、所定の温度範囲にあるか判断し、ＮＯｘトラップ量が所定量に達しており、かつ触媒温度が所定の温度範囲にあると判断したときにリッチスパイクを実行する。所定の温度範囲は、エンジン１の空燃比をリッチにするリッチスパイクを実行した場合にＮＯｘトラップ触媒８にトラップされているＮＯｘを十分に脱離、還元することができ、かつリッチスパイク実行後にエンジンの空燃比をリーンにしたときにエンジン１からＮＯｘトラップ触媒８へと排出されるＮＯｘをＮＯｘトラップ触媒８で十分にトラップできる温度範囲に設定される。
【００３７】
ＮＯｘトラップ量が所定量に達したときは、リッチスパイクを実行してトラップされているＮＯｘを脱離、還元する必要があるが、ＮＯｘトラップ触媒８の触媒温度が低すぎるときにリッチスパイクを実行してもＮＯｘトラップ触媒８から脱離したＮＯｘを十分に還元することができず、かえって大気中に排出されるＮＯｘの量を増大させる。また、逆に、触媒温度が高すぎると、リッチスパイクを実行するとＮＯｘトラップ触媒８にトラップされているＮＯｘを十分に脱離、還元できるものの、ＮＯｘトラップ触媒８のＮＯｘを脱離させる能力が高すぎてＮＯｘトラップ能力が低下しているために、その後のリーン運転においてＮＯｘを十分にトラップできず、やはり大気中へのＮＯｘの排出量を増大させてしまう。しかしながら、本発明によれば、ＮＯｘトラップ触媒８の触媒温度が所定の温度範囲にあるときにのみリッチスパイクが実行されるので、大気中へのＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【００３８】
さらに、触媒温度が所定の温度範囲の下限よりも低いと判断したときには、リッチスパイクを実行する代わりに、エンジン１からＮＯｘトラップ触媒８へと排出されるＮＯｘ量を低減するＮＯｘ低減処理を実行するようにしたことにより、触媒温度が所定の温度範囲になくリッチスパイクを実行しない場合であっても、大気中に排出されるＮＯｘの量を抑えることができる。ＮＯｘ低減処理としては、エンジン１の吸入空気量を減少させる処理（この実施形態では目標空気過剰率を減少させる補正）、エンジン１の排気還流量を増大させる処理（この実施形態では目標排気還流量を増大させる補正）が考えられ、両処理をあわせて実行することにより、高いＮＯｘ低減効果が得られる。
【００３９】
触媒温度が所定の温度範囲の上限よりも高いと判断したときには、リッチスパイクを実行する代わりに、エンジン１を理論空燃比で運転させるようにしたことにより、エンジン１から排出されるＮＯｘがＨＣ、ＣＯとともに浄化され、大気中に排出されるＮＯｘを低減することができる。
【００４０】
さらに、エンジン１から排出されるＮＯｘをＮＯｘトラップ触媒８でトラップできるかをエンジン１の排気流量から判断し、エンジン１から排出されるＮＯｘをＮＯｘトラップ触媒８でトラップできると判断したときは、ＮＯｘトラップ触媒８にトラップされているＮＯｘの量が所定量に達していてもＮＯｘトラップ触媒８による排気中のＮＯｘトラップを継続するようにした。これにより、ＮＯｘトラップ触媒８に残っているＮＯｘトラップ能力で排気中のＮＯｘを十分にトラップできる状況では、リッチスパイクが行われず、ＮＯｘトラップ触媒８によるＮＯｘトラップが継続されるので、リッチスパイクが行われる機会を減らし、燃費、排気性能を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、車両用をはじめとし、排気通路にＮＯｘトラップ触媒を備えたエンジンの排気浄化装置に広く適用することができ、大気中に排出されるＮＯｘの量を抑えて排気浄化装置の性能を高めるのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るエンジンの排気浄化装置の概略構成図である。
【図２】コントローラが行うＮＯｘ処理の内容を示したフローチャートである。
【図３】ＮＯｘ低減処理の内容を示したフローチャートである。
【図４】本発明の作用を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    エンジン
２    吸気通路
３    エアフローメータ
４    スロットル弁
５    スロットル弁開度センサ
６    燃料噴射弁
７    排気通路
８    ＮＯｘトラップ触媒
９    触媒温度センサ
１０、１１    空燃比センサ
１５  ＥＧＲ通路
１６  ＥＧＲ弁
１７  回転速度センサ
２０  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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