(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温時に排気ガス中のＨＣを吸着するとともに、昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材と、排気ガス中の酸素濃度が高いときに酸素を吸蔵するとともに、上記酸素濃度が低下するのに応じて吸蔵した酸素を放出する酸素ストレージ材と、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを酸化して浄化する酸化触媒とを含有するＨＣ吸着触媒が排気通路に配置されたエンジンの排気浄化装置において、
上記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるときに、ＨＣ吸着触媒の内部またはその下流部における排気ガス中の酸素濃度を検出するＨＣ検出手段と、
このＨＣ検出手段による酸素濃度の検出時に、上記酸素ストレージ材から酸素が放出されるように排気ガス中の酸素濃度を理論空燃比に対してリッチ側に設定された基準値に制御する酸素濃度制御手段と、
上記ＨＣ検出手段により検出された酸素濃度が予め設定された所定の規準範囲内にない場合に、上記ＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着材または酸素ストレージ材の少なくとも一つが劣化していると判定する劣化判定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】
上記劣化判定手段は、ＨＣ吸着材または酸素ストレージ材の劣化判定を繰り返して上記酸素濃度の検出値が予め設定された所定の規準範囲内にない割合が予め設定され判定基準値よりも高い場合に、上記ＨＣ吸着触媒が劣化していると判定するとともに、上記割合が判定基準値未満である場合に、ＨＣ吸着触媒が正常であると判定し、
上記劣化判定手段によりＨＣ吸着触媒が正常であると判定された場合に、上記酸素濃度の検出値が規準範囲よりも低いと判定された回数および高いと判定された回数に基づいて上記酸素濃度制御手段による酸素濃度制御用の基準値を補正することを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
上記酸素濃度制御手段が、エンジンの燃焼室内における平均空燃比を制御する空燃比制御手段により構成されるとともに、上記ＨＣ検出手段による酸素濃度の検出時に、上記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室内における平均空燃比Ａ／Ｆを１３．５〜１４．５の範囲内として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値とする制御を実行するように構成されたことを特徴とする請求項１または２記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
上記酸素濃度制御手段が、ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度を、設定値を挟んで増大側と減少側とに交互に反転させることなく、上記設定値に一致させる制御を実行するように構成されたことを特徴とする請求項３記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
上記酸素濃度制御手段が、ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度に基づいてエンジンの燃焼室内における平均空燃比を、設定空燃比を挟んでリッチ状態とリーン状態とに交互に反転させるフィードバック制御を実行するように構成されたことを特徴とする請求項３記載のエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガス中のＨＣを吸着して浄化するＨＣ吸着触媒を備えたエンジンの排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平８−１２１２３２号公報に示されるように、エンジン（内燃機関）の排気系に介装され、排気中のＨＣを低温時に吸着し、この吸着したＨＣを高温時に脱離する機能を有したＨＣ吸着材の劣化を診断する装置において、上記ＨＣ吸着材の上流側と下流側とに配設され、空燃比状態を検出する空燃比検出手段と、ＨＣ吸着材の温度状態を検出する吸着材温度検出手段と、吸着材温度がＨＣの脱離温度に達してからの上記上・下流の空燃比検出手段で検出された空燃比検出信号の差もしくはそれに応じた量に基づいて推定されるＨＣの脱離量に基づいてＨＣ吸着材の劣化を診断する劣化診断手段とを備えたＨＣ吸着材の劣化診断装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにＨＣ吸着材の上流および下流に配設された空燃比検出手段により検出された空燃比検出信号の差に基づいてＨＣの脱離量を推定し、この推定値に基づいてＨＣ吸着材の劣化を診断するように構成された劣化診断装置では、上記ＨＣ吸着材がＨＣの脱離温度となった場合に酸素を放出する酸素ストレージ材が、ＨＣ吸着材とともに排気通路に設けられている場合に、上記酸素ストレージ材に吸着される酸素量またはこの酸素ストレージ材から放出される酸素量に応じて上記空燃比検出手段で検出される空燃比が顕著に変化するため、上記ＨＣ吸着材の劣化を正確に検出することができないという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑み、ＨＣ吸着材と酸素ストレージ材とを有するＨＣ吸着触媒によるＨＣの浄化性能を精度良く検出することができるエンジンの排気浄化装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、低温時に排気ガス中のＨＣを吸着するとともに、昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材と、排気ガス中の酸素濃度が高いときに酸素を吸蔵するとともに、上記酸素濃度が低下するのに応じて吸蔵した酸素を放出する酸素ストレージ材と、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを酸化して浄化する酸化触媒とを含有するＨＣ吸着触媒が排気通路に配置されたエンジンの排気浄化装置において、上記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるときに、ＨＣ吸着触媒の内部またはその下流部における排気ガス中の酸素濃度を検出するＨＣ検出手段と、このＨＣ検出手段による酸素濃度の検出時に、上記酸素ストレージ材から酸素が放出されるように排気ガス中の酸素濃度を理論空燃比に対してリッチ側に設定された基準値に制御する酸素濃度制御手段と、上記ＨＣ検出手段により検出された酸素濃度が予め設定された所定の規準範囲内にない場合に、上記ＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着材または酸素ストレージ材の少なくとも一つが劣化していると判定する劣化判定手段とを備えたものである。
【０００６】
上記構成によれば、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記酸素ストレージ材から酸素が放出されるように上記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度が制御されることにより、上記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離するのに合わせて、酸素ストレージ材から反応性の高い酸素が放出され、この酸素を利用した上記酸化触媒の触媒作用により、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣが比較的低温で浄化されつつ、この状態で上記ＨＣ検出手段によりＨＣ吸着触媒の内部またはその下流部における排気ガス中の酸素濃度が正確に検出されるとともに、この検出値に基づいて上記ＨＣ吸着触媒の性能が適正に判定されることになる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、上記請求項１記載のエンジンの排気浄化装置において、上記劣化判定手段は、ＨＣ吸着材または酸素ストレージ材の劣化判定を繰り返して上記酸素濃度の検出値が予め設定された所定の規準範囲内にない割合が予め設定され判定基準値よりも高い場合に、上記ＨＣ吸着触媒が劣化していると判定するとともに、上記割合が判定基準値未満である場合に、ＨＣ吸着触媒が正常であると判定し、上記劣化判定手段によりＨＣ吸着触媒が正常であると判定された場合に、上記酸素濃度の検出値が規準範囲よりも低いと判定された回数および高いと判定された回数に基づいて上記酸素濃度制御手段による酸素濃度制御用の基準値を補正するものである。
【０００８】
上記構成によれば、劣化判定手段によりＨＣ吸着触媒が正常であると判定された場合に、上記酸素濃度の検出値が規準範囲よりも低いと判定された回数および高いと判定された回数に基づいて上記酸素濃度制御手段により制御される酸素濃度制御用の基準値を補正することにより、上記ＨＣ吸着材の性能判定がより適正に行われることになる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、上記請求項１または２記載のエンジンの排気浄化装置において、上記酸素濃度制御手段が、エンジンの燃焼室内における平均空燃比を制御する空燃比制御手段により構成されるとともに、上記ＨＣ検出手段による酸素濃度の検出時に、上記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室内における平均空燃比Ａ／Ｆを１３．５〜１４．５の範囲内として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値とする制御を実行するように構成されたものである。
【００１０】
上記構成によれば、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態で、上記ＨＣ検出手段により実行される酸素濃度の検出時に、上記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室内における平均空燃比Ａ／Ｆを１３．５〜１４．５の範囲内として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値とする制御が実行されることにより、排気ガスの浄化性能が適正状態に維持されつつ、上記酸素ストレージ材から反応性の高い一定量の酸素が放出されて、上記ＨＣ吸着材の性能判定がより適正に行われることになる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、上記請求項３記載のエンジンの排気浄化装置において、ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度を、設定値を挟んで増大側と減少側とに交互に反転させることなく、上記設定値に一致させる制御を、上記酸素濃度制御手段により実行するように構成したものである。
【００１２】
上記構成によれば、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態で、上記ＨＣ検出手段により実行される酸素濃度の検出時に、ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度を上記設定値に一致させるフィードフォワード制御等が実行されることにより、上記酸素濃度が一時的に増大することに起因して酸素ストレージ材から放出される酸素量が低下することが防止された状態で、上記ＨＣ吸着材の性能判定がより適正に行われることになる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、上記請求項３記載のエンジンの排気浄化装置において、上記酸素濃度制御手段が、ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度に基づいてエンジンの燃焼室内における平均空燃比を、設定空燃比を挟んでリッチ状態とリーン状態とに交互に反転させるフィードバック制御を実行するように構成されたものである。
【００１４】
上記構成によれば、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態で、上記ＨＣ検出手段により実行される酸素濃度の検出時に、ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度に基づいてエンジンの燃焼室内における平均空燃比を、設定空燃比を挟んでリッチ状態とリーン状態とに交互に反転させるフィードバック制御が実行されることにより、ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度が過剰雰囲気となることが防止されつつ、上記酸素ストレージ材から酸素が放出されるとともに、この酸素を利用した上記酸化触媒の浄化作用が効果的に促進された状態で、上記ＨＣ吸着材の性能判定がより適正に行われることになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係る排気浄化装置を有する筒内噴射式のガソリンエンジンの一例を示し、そのエンジン本体１には、複数の気筒２と、各気筒２内において往復動可能に嵌挿されたピストン３とが設けられ、このピストン３によって上記気筒２の上部に燃焼室４が区画されている。この燃焼室４の上部所定位置には、点火回路５に接続された点火プラグ６が燃焼室４内に臨むように取り付けられている。
【００２０】
上記燃焼室４の周辺部には、この燃焼室４内に燃料を直接噴射するインジェクタ７からなる燃料供給手段が取り付けられている。このインジェクタ７には、図示を省略した高圧燃料ポンプ、プレッシャレギュレータ等を有する燃料供給回路が接続され、この燃料供給回路によって燃料タンクからの燃料が適正な圧力に調整されてインジェクタ７に供給されるように構成されている。また、上記燃料供給回路には、燃料圧力を検出する燃圧センサ８が設けられている。
【００２１】
上記燃焼室４は、吸気弁９が設けられた吸気ポートを介して吸気通路１０に連通している。この吸気通路１０には、その上流側から順に、吸気を濾過するエアクリーナ１１と、吸入空気量を検出するエアフローセンサ１２と、吸気通路１０を絞る電気式スロットル弁１３と、サージタンク１４とが配設されている。上記電気スロットル弁１３は、図外のアクセルペダルに連動することなく、モータ１５により開閉駆動されるようになっている。さらに、上記電気スロットル弁１３の設置部には、その弁開度を検出するスロットル開度センサ１６が設けられ、上記サージタンク１４の設置部には、吸気圧を検出する吸気圧センサ１７が設けられている。
【００２２】
上記サージタンク１４よりも下流側の吸気通路１０は、気筒２毎に分岐する独立通路とされ、各独立通路の下流端部が二つに分岐してそれぞれ吸気ポートに連通するとともに、その一方にスワール弁１８が設けられている。このスワール弁１８がアクチュエータ１９により駆動されて閉弁状態となると、吸気が他方の分岐通路のみから燃焼室４内に供給されるため、この燃焼室４内に強い吸気スワールが生成される。一方、上記スワール弁１８が開弁するのに応じて上記吸気スワールは弱められることになる。また、上記スワール弁１８の設置部には、その弁開度を検出するスワール弁開度センサ２０が設けられている。なお、上記スワール弁１８に代え、タンブル流を生成させるためのタンブル弁を吸気通路１０に設置した構造としてもよい。
【００２３】
上記燃焼室４には、排気弁２１が設けられた排気ポートを介して排気通路２２が接続され、この排気通路２２の上流端が気筒２毎に分岐している。上記排気通路２２には、その上流側から順に、排気ガス中の酸素濃度を検出する第１酸素濃度センサ２４と、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘの全てを浄化する機能を有する従来周知の三元触媒２５と、この三元触媒２５の下流側における排気ガス中の酸素濃度を検出する第２酸素濃度センサ２６と、排気ガス中のＨＣを吸着して浄化するＨＣ吸着触媒２７と、その下流側における排気ガス中の酸素濃度を検出する第３酸素濃度センサ２８とが配設されている。
【００２４】
上記第１〜第３酸素濃度センサ２４，２６，２８は、排気ガス中の酸素濃度に基づいて排気ガスの空燃比を検出するものであり、その出力が理論空燃比を境にしてリーンとリッチとで、その出力が大きく反転（変化）するλセンサからなり、これにより理論空燃比の近傍で優れた検出精度が得られるようになっている。なお、上記λセンサに代えて、排気ガスの空燃比に応じて出力がリニアに変化するリニアＯ2センサを用いてもよい。
【００２５】
また、上記ＨＣ吸着触媒２７は、冷間始動時等に排出されるＨＣを吸着して浄化する機能を有し、図２に示すように、コージュライト製のハニカム構造体からなる担体２７ａと、この担体２７ａに形成された貫通孔の壁面に担持されたＨＣ吸着材２７ｂと、その表面にコーティングされる等により担持された三元触媒層２７ｃとにより構成されている。
【００２６】
上記ＨＣ吸着材２７ｂは、排気ガス中のＨＣを吸着保持するのに適した孔径、つまり７．２Å程度の孔径をする多数の細孔が形成されたいわゆるβ型ゼオライトに、銀（Ａｇ）を含侵担持させてなり、エンジンの冷間始動時等の低温時に排気ガス中のＨＣを吸着するとともに、昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するものである。上記銀（Ａｇ）は、β型ゼオライトのＨＣ吸着作用を高めて、より高温までＨＣを保持し得るようにするために、β型ゼオライトに担持されている。
【００２７】
また、上記三元触媒層２７ｃは、アルミナ等に担持されたパラジウム（Ｐｄ）もしくは白金（Ｐｔ）等の触媒金属と、ジルコニウム（Ｚｒ）等からなるバインダーとを有し、所定温度に加熱されて活性化することにより、排気ガス中のＨＣおよびＣＯを酸化するとともに、排気ガス中のＮＯｘを還元して浄化する機能を有し、この浄化機能が理論空燃比の付近において顕著に発揮されるものである。
【００２８】
さらに、上記三元触媒層２７ｃは、所定温度に加熱されて活性化することにより、排気ガス中の酸素濃度が高い高酸素雰囲気（例えば酸素濃度が０．３％以上の雰囲気）で、酸素を吸蔵するとともに、排気ガス中の酸素濃度が低下するのに伴って吸蔵した酸素を放出する機能を有する酸素ストレージ材、例えば酸化セリウムＣｅＯ2またはセリウムＣｅとプラセオジユウムＰｒ等の希土類元素との複合酸化物等からなるセリア材を含有している。そして、上記酸素ストレージ材から放出された酸素を利用した上記三元触媒層２７ｃの酸化作用により、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣが、比較的低温で酸化されて浄化されるようになっている。
【００２９】
上記排気通路２２には、排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ通路２９の上流端が、上記第１酸素濃度センサ２４の上流側部に接続され、上記ＥＧＲ通路２９の下流端は、上記スロットル弁１３と、サージタンク１４との間において吸気通路１０に接続されている。また、上記ＥＧＲ通路２９には、開度が電気的に調節可能に構成されたＥＧＲ弁３０と、このＥＧＲ弁３０のリフト量を検出するリフトセンサ３１とが配設され、上記ＥＧＲ通路２９及びＥＧＲ弁３０等によって排気還流手段が構成されている。
【００３０】
また、上記排気通路２２には、吸気の一部を吸気通路１０から上記ＨＣ吸着触媒２７の上流位置に送り込む二次エア供給通路３２が接続され、この二次エア供給通路３２には、ＥＣＵ（コントロールユニット）３４から出力される制御信号に応じて開閉制御される流量制御弁３３が設けられている。
【００３１】
上記エンジンの制御を行なうＥＣＵ（コントロールユニット）３４には、上記エアフローセンサ１２、スロットル開度センサ１６、吸気圧センサ１７、スワール弁開度センサ２０、第１〜第３酸素濃度センサ２４，２６，２８及びＥＧＲ弁３０のリフトセンサ３１からの出力信号が入力されるとともに、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ３５、吸気温度を検出する吸気温度センサ３６、大気圧を検出する大気圧センサ３７、エンジン回転数を検出する回転数センサ３８及びアクセルペダルの開度（アクセル操作量）を検出するアクセル開度センサ３９等から出力される検出信号が入力されるようになっている。
【００３２】
上記ＥＣＵ３４には、エンジンの運転状態に応じて上記インジェクタ７から噴射される燃料の噴射状態を制御する燃料噴射制御手段４０と、上記点火プラグ６による混合気の点火時期を制御する点火時期制御手段４１と、上記ＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否か等を検出するＨＣ検出手段４２と、このＨＣ検出手段４２の検出信号に応じてＨＣ吸着触媒２７の浄化性能を判定する性能判定手段４３と、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比を制御することにより、排気ガス中の酸素濃度を制御する空燃比制御手段４４からなる酸素濃度制御手段とが設けられている。
【００３３】
上記燃料噴射制御手段４０は、エンジンの運転状態に応じてインジェクタ７から噴射される燃料の噴射量を制御するように構成されている。例えば、エンジンが温間運転時の成層燃焼領域では、上記インジェクタ７から圧縮行程の所定時期に燃料を一括して噴射させることにより、点火プラグ６の近傍に混合気を偏在させた状態で燃焼させるとともに、燃焼室４内における混合気の平均空燃比を、例えばＡ／Ｆ＝３０程度のリーン状態とする成層燃焼モードの燃焼制御を実行するように構成されている。また、エンジンが温間運転時の均一燃料燃焼領域では、上記インジェクタ７から吸気行程で燃焼を一括噴射させるとともに、燃焼室全体の平均空燃比を略理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）とする均一燃焼モードの燃焼制御が実行されるようになっている。なお、エンジンの中負荷中回転領域で、吸気行程と圧縮行程とに分割して燃料を噴射させるようにしてもよい。
【００３４】
そして、ＨＣ吸着触媒２７がＨＣの吸着と脱離とを行うエンジンの冷間運転状態にあることが確認された場合には、吸気行程から点火時期にかけての期間内で、圧縮行程中期以降の後期噴射と、これより前の早期噴射とからなる少なくとも２回の分割噴射を行なわせるようにインジェクタ７を制御する。なお、上記分割噴射は冷間運転時の全運転領域で行なうようにしてもよく、また高負荷領域ではエンジン出力の要求を満足すべく吸気行程のみで燃料噴射を行なうようにしてもよい。また、上記燃料の噴射は、必ずしも直噴である必要はなく、吸気と燃料との混合気を燃焼室４内に供給するものであってもよい。
【００３５】
上記点火時期制御手段４１は、点火回路５に制御信号を出力して、点火時期をエンジンの運転状態に応じて制御するものであり、基本的には点火時期をＭＢＴに制御するが、エンジンの冷間運転状態において上記分割噴射が行なわれているときに、上記ＨＣ検出手段４２の検出値に応じてＨＣの脱離度合いが比較的大きいことが確認された場合に、必要に応じて点火時期を上記ＭＢＴよりも所定量だけリタードさせるように構成されている。
【００３６】
上記ＨＣ検出手段４２は、例えば該ＨＣ吸着触媒２７の下流側に配設された上記第３酸素濃度センサ２８により検出された排気ガス中の酸素濃度に基づいて上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否かを、上記ＨＣ検出手段４２において検出するものである。
【００３７】
また、上記ＨＣ検出手段４２は、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記第３酸素濃度センサ２８の検出信号に応じて上記ＨＣ吸着触媒２７の作動情報を検出する機能、つまり上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣの浄化度合いを検出する機能を有している。
【００３８】
上記性能判定手段４３は、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記ＨＣ検出手段４２により検出されたＨＣ吸着触媒２７の作動情報に基づいてＨＣ吸着触媒２７の性能を判定する機能、つまりＨＣ吸着材２７ｂおよび酸素ストレージ材が劣化しているか否かを判定する機能と、ＨＣ吸着触媒２７が活性化した後に、その触媒成分が劣化しているか否かを判定する機能とを有し、これらの何れか少なくとも一つが劣化していると判定された場合に、表示手段４５に異常表示信号を出力するように構成されている。
【００３９】
上記空燃比制御手段４４は、ＨＣ検出手段４２において上記ＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあることが確認された場合、つまりエンジンの始動直後における低温時等に、上記ＨＣ吸着材２７ｂに吸着されたＨＣが、このＨＣ吸着材２７ｂの上昇に伴って脱離する状態にとなったことが検出された場合に、ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７以下、好ましくは１３．５〜１４．５の範囲内として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当した値となるように排気ガス中の酸素濃度を制御するように構成されている。このようにして上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中に含まれる酸素の濃度が、例えば０．３％以下、好ましくは０．１％以下（略０％）に設定されることにより、上記酸素ストレージ材に吸蔵された酸素が放出されるようになっている。
【００４０】
また、上記平均空燃比を変動（パータベーション）させる空燃比制御を実行する場合であれば、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを、１４．６以下、好ましくは１３．５〜１４．５程度のややリッチな値に設定するとともに、この平均空燃比を中心として上記変動幅を設定することにより、上記ＨＣ吸着触媒２７と接触する排気ガス中に含まれる平均的な酸素濃度が０．３％以下となるようにする。例えば、上記パータベーション制御の変動中心となる平均空燃比Ａ／Ｆを１４．６に設定する場合には、振幅を小さくすることにより、上記酸素濃度が０．３％以下に設定されることになる。これに対してパータベーション制御の変動中心が、上記Ａ／Ｆ＝１４．６よりも小さい場合には、上記振幅を大きくしても、平均的な酸素濃度を０．３％以下に設定して酸素過剰雰囲気となるのを防止することができる。
【００４１】
そして上記空燃比制御を、燃料噴射や、吸入空気量を制御するフィードフォワード制御や、燃料噴射量や空入空気量を第２酸素濃度センサ２６の検出値に基づいて制御するフィードバック制御により行う。これにより、ＨＣ吸着触媒２７の酸素ストレージ材に吸蔵された酸素を放出させることができる。なお、燃焼室内全体の平均空燃比を略理論空燃比とする一般的な空燃比制御では、排気ガス中に含まれる平均的な酸素濃度は、０．５％前後である。
【００４２】
排気ガス中の酸素濃度が０．３％以上であれば、ＨＣ吸着触媒２７に流入する酸素濃度が高くなって酸素ストレージ材から酸素が放出されにくくなる。これに対して、燃焼室内全体の平均空燃比Ａ／Ｆを１３．５以下で燃焼させた場合の酸素濃度（０％）と還元ガス濃度に関する値とに相当する排気ガス雰囲気となるように、排気ガス中の酸素濃度を過度に低下させるように制御すると、上記酸素ストレージ材からの酸素の放出が促進されるものの、エンジンから排出されるＲａｗＨＣ、ＲａｗＣＯの量が急増し、ＨＣ吸着材から脱離するＨＣと合わさってＨＣが浄化しきれずに、大気中に放出されるという不都合が生じることになる。
【００４３】
また、上記ＨＣ吸着触媒２７の上流に酸化機能を有する触媒、例えば三元触媒２５等の貴金属を含有する触媒を配設した場合には、上記ＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する前に、上記三元触媒２５等の温度が上昇して活性化するため、この三元触媒２５等の活性化後に、エンジンから排出される排気ガス中に０．３％以上の酸素が含まれていても、上記三元触媒２５により酸素がＨＣ、ＣＯの酸化に使用されて消費されるため、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを、１５．５以下（好ましくは１５．０以下）に設定することが可能である。本実施形態では、ＨＣ吸着触媒２７の上流側に三元触媒２５を配設しているものの、エンジンから排出されるＮＯｘを低減させるため、燃焼室４内の平均空燃比Ａ／Ｆを１４．５に設定している。
【００４４】
また、上記ＨＣ検出手段４２において、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態が終了したことが確認された場合、つまりＨＣ吸着材２７ｂの温度がさらに上昇し、ＨＣ吸着材２７ｂに吸着されたＨＣの脱離が完了したことが確認された場合には、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比を、ややリッチ状態とする上記フィードバック制御またはフィードフォワード制御を停止し、運転状態に対応して上記燃料の噴射量をフィードバック制御する通常の制御状態に移行するようなっている。
【００４５】
上記ＥＣＵ３４の燃料噴射制御手段４０および空燃比制御手段４４において実行される燃料噴射制御および空燃比制御を、図３および図４に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、まず各センサによって検出されたデータを入力した後（ステップＳ１）、エンジンの始動直後であるか否かを判定する（ステップＳ２）。このステップＳ２でＹＥＳと判定された場合には、燃焼安定性を高めるために平均空燃比をリッチにするとともに、上記電気式スロットル弁１３の開度を所定値とする始動後制御を所定時間、例えば３秒〜５秒間に亘って実行する（ステップＳ３）。
【００４６】
また、上記ステップＳ２でＮＯと判定されてエンジンの始動直後ではないこと、つまり上記始動後制御が終了した状態にあることが確認された場合には、上記アクセル開度およびエンジン回転数の検出値に基づいて、予め設定されたマップからエンジンの目標トルクを読み出して設定するとともに、このエンジンの目標トルクと、エンジン回転数とをパラメータとして予め設定されたマップから燃料の基本噴射量Ｑｂおよび電気式スロットル弁１３の基本開度Ｔｈθを設定した後（ステップＳ４）、この基本開度Ｔｈθに対応した制御信号を上記モータ１５に出力することにより電気式スロットル弁１３を駆動する（ステップＳ５）。
【００４７】
次いで、エンジン始動後に計測された時間経過および運転履歴等に基づいて上記ＨＣ吸着触媒２７の温度ＴHCを推定した後（ステップＳ６）、この触媒温度ＴHCが、１５０℃程度に設定された第１基準温度ＴHC1よりも高く、かつ２５０℃程度に設定された第２基準温度ＴHC2未満であるか否かを判定することにより、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否かを判別する（ステップＳ７）。すなわち、図５（Ａ）に示すように、エンジンの始動後に、ＨＣ吸着触媒２７に吸着されたＨＣの脱離が開始された直後の時点Ｔ１から、ＨＣの脱離が完了する直前の時点Ｔ２までの状態にあるか否かを、上記触媒温度ＴHCに基づいて判定することにより、上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否かを判別する。
【００４８】
上記ステップＳ７でＮＯと判定されて上記ＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にないことが確認された場合には、最上流側に配設された第１酸素濃度センサ２４の検出値Ｏｘ１と、予め設定された基準値Ｏｘ１０とを比較することにより、上記ＨＣ吸着触媒２７の上流側に配設された三元触媒２５に流入する排気ガス中の酸素濃度が、設定空燃比の燃焼状態に相当する値よりも低いリッチ傾向にあるか否かを判定する（ステップＳ８）。すなわち、上記排気ガス中の酸素濃度が低いほど、上記第１酸素濃度センサ２４の検出値Ｏｘ１が大きくなるため、この検出値Ｏｘ１が基準値Ｏｘ１０よりも大きいか否かを判別することにより、上記排気ガス中の酸素濃度が設定空燃比の燃焼状態よりもリッチ傾向にあるか否かが判定されるようになっている。
【００４９】
上記ステップＳ８でＹＥＳと判定され、燃焼室４内の平均空燃比が設定空燃比よりもリッチ傾向にあることが確認された場合には、燃料の噴射量を低減して燃焼室４内の平均空燃比をリーン方向に補正すべく、前回の制御時に設定された燃料噴射の第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１′から、所定の第１補正値αを減算することにより、新たな第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１を設定する（ステップＳ９）。
【００５０】
上記ステップＳ８でＮＯと判定され、燃焼室４内の平均空燃比が設定空燃比よりもリーン傾向にあることが確認された場合には、燃料の噴射量を増大して燃焼室４内の平均空燃比をリッチ方向に補正すべく、前回の制御時に設定された燃料噴射の第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１′に、所定の第１補正値αを加算することにより、新たな第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１を設定する（ステップＳ１０）。
【００５１】
次いで、後述する第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２を０にリセットした後（ステップＳ１１）、上記燃料の基本噴射量Ｑｂと、上記第１，第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１，Ｑｆ／ｂ２とを加算することにより、燃料の最終噴射量Ｑｐを算出した後（ステップＳ１２）、燃料の噴射時期となったか否かを判定し（ステップＳ１３）、ＹＥＳと判定された時点で、インジェクタ７から上記最終噴射量Ｑｐの燃料を噴射する噴射制御を実行する（ステップＳ１４）。
【００５２】
また、上記ステップＳ７でＹＥＳと判定されて上記ＨＣ吸着触媒２７のＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあることが確認された場合には、三元触媒２５とＨＣ吸着触媒２７との間に配設された第２酸素濃度センサ２６の検出値Ｏｘ２と、予め設定された基準値Ｏｘ２０とを比較することにより、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度が、Ａ／Ｆ＝１４．５程度のややリッチな平均空燃比の燃焼状態に相当する値に設定された設定値よりもリーン傾向にあるか否かを判定する（ステップＳ１５）。すなわち、上記第１酸素濃度センサ２４と同様に、排気ガス中の酸素濃度が低いほど、上記第２酸素濃度センサ２６の検出値Ｏｘ２が大きくなるため、この検出値Ｏｘ２が基準値Ｏｘ２０よりも大きいか否かを判別することにより、上記排気ガス中の酸素濃度が設定値よりもリッチ傾向にあるか否かが判定されるようになっている。
【００５３】
上記ステップＳ１５でＹＥＳと判定され、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、燃焼室４内の平均空燃比Ａ／Ｆを１４．５程度に設定して燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値よりもリッチ傾向にあることが確認された場合には、燃料の噴射量を低減して燃焼室４内の平均空燃比をリーン方向に補正すべく、前回の制御時に設定された燃料噴射の第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２′から、所定の第２補正値βを減算することにより、新たな第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２を設定する（ステップＳ１６）。
【００５４】
なお、上記第２補正値βは、第１補正値αよりも小さな値に設定され、これによって上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときには、このＨＣの脱離が完了した運転状態または上記ＨＣ吸着材２７ｂにＨＣが吸着される通常の運転状態にあるときに比べて、上記空燃比制御手段４４による空燃比制御のフィードバック制御ゲインが小さな値に設定されるようになっている。
【００５５】
上記ステップＳ１５でＮＯと判定され上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、上記設定空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．５）よりもリーン傾向にあることが確認された場合には、燃料の噴射量を増大して燃焼室４内の平均空燃比をリッチ方向に補正すべく、前回の制御時に設定された燃料噴射の第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２′に、所定の補正値βを加算することにより、新たな第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２を設定する（ステップＳ１７）。
【００５６】
次いで、上記第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２が、予め設定された基準フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２０よりも小さいか否かを判定することにより、上記第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２に基づいて燃料の最終噴射量を設定した場合に、燃焼室４内の平均空燃比が理論空燃比よりもリーン傾向になる可能性があるか否かを判定する（ステップＳ１８）。
【００５７】
上記ステップＳ１８でＹＥＳと判定され、燃焼室４内の平均空燃比が理論空燃比よりもリーン傾向になる可能性があることが確認された場合には、このリーン傾向となるのを防止し得る値に設定されたフィードバック制御値Ｑｆ／ｂｏを、上記第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２として設定する（ステップＳ１９）。そして、上記第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１を、０にリセットした後（ステップＳ２０）、上記ステップＳ１２に移行してインジェクタ７から上記最終噴射量Ｑｐの燃料を噴射する噴射制御を実行する。
【００５８】
上記制御が実行されることにより、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあることが確認された場合には、図５（Ｂ）に示すように、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７以下、つまり理論空燃比（λ＝１）よりもややリッチとして燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当した値となるように排気ガス中の酸素濃度がフィードバック制御される。この結果、上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にある場合には、図５（Ｃ）に示すように、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度が略０となるように制御され、上記酸素ストレージ材に吸蔵された酸素が放出されることになる。
【００５９】
また、上記ＨＣ吸着材２７ｂの温度が、図５（Ａ）に示すように、例えば２５０℃程度となった時点Ｔ２では、上記ＨＣ吸着材２７ｂに吸着されたＨＣのほとんどが脱離するとともに、上記ＨＣ吸着触媒２７の触媒成分が活性化する。このため、図５（Ｂ）に示すように、上記空燃比制御手段４４によってＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、燃焼室４内の平均空燃比をややリッチ状態として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値とする上記フィードバック制御を停止して、通常のフィードバック制御状態、つまり上記ＨＣ吸着触媒２７の上流側における排気ガス中の酸素濃度を、理論空燃比（λ＝１）に相当する値等に設定された設定値を挟んで増大側（リーン側）と、減少側（リッチ側）とに交互に反転させる制御状態等に移行することにより、排気ガス中の酸素を利用した上記ＨＣ吸着触媒２７によるＨＣの浄化が行われることになる。
【００６０】
次に、上記ＥＣＵ３４の性能判定手段４３において実行されるＨＣ吸着触媒２７の性能判定制御を、図６および図７に示すフローチャートに基づいて説明する。上記性能判定制御がスタートすると、まずエアフローセンサ１２、第１〜第３酸素濃度センサ２４，２６，２８、水温センサ３５、吸気温センサ３６、大気圧センサ３７、回転数センサ３８およびアクセル開度センサ３９等の検出値に対応した各データをそれぞれ入力する（ステップＳ２１）。
【００６１】
次いで、上記触媒温度ＴHCが、１５０℃程度に設定された第１基準温度ＴHC1よりも高く、かつ２５０℃程度に設定された第２基準温度ＴHC2未満であるか否かを判定することにより、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるか否かを判別する（ステップＳ２２）。
【００６２】
上記ステップＳ２２でＹＥＳと判定されてＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあることが確認された場合には、ＨＣ吸着触媒２７の性能を判定する判定条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ２３）。すなわち、ステップＳ２３において、エンジン負荷、加速度または減速度等の検出値に応じてエンジンの運転状態が変動する過渡運転状態にないか否かを判定することにより、上記性能判定に適したエンジンの定常運転状態にあるか否かを確認し、ＮＯと判定された場合には、そのままリターンする。
【００６３】
上記ステップＳ２３でＹＥＳと判定されて上記判定条件が成立したことが確認された場合には、ＨＣ吸着触媒２７の作動情報を検出している状態にあることを示すフラグＦｍを１にセットする（ステップＳ２４）。次いで、上記判定条件が成立した後に所定時間が経過したか否かを計測するタイマのカウント値Ｔを１だけインクリメントした後（ステップＳ２５）、このタイマのカウント値Ｔが予め設定された基準時間Ｔｏよりも大きいか否かを判定することにより（ステップＳ２６）、上記タイマがタイムアップしたか否かを確認し、ＮＯと判定された場合には、そのままリターンする。
【００６４】
上記ステップＳ２６でＹＥＳと判定され、上記判定条件が成立した後に所定時間が経過してエンジンの運転状態が安定したことが確認された場合には、上記ＨＣ吸着触媒２７の下流側に配設された第３酸素濃度センサ２８の検出値Ｏｘ３が、予め設定された第１基準値Ｏｘ３１と、第２基準値Ｏｘ３２との範囲内にあるか否かを判定することにより（ステップＳ２７）、上記ＨＣ吸着材２７ｂおよび酸素ストレージ材から所定量のＨＣおよび酸素が放出され、この酸素によってＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣが適正に浄化されたか否かを確認する。
【００６５】
上記ステップＳ２７でＹＥＳと判定された場合には、上記ＨＣの浄化が適正に行われた回数を示す第１カウント値ｎを１だけインクリメントする（ステップＳ２８）。一方、上記ステップＳ２７でＮＯと判定された場合には、上記ＨＣの浄化が適正に行われなかった回数を示す第２カウント値ｄを１だけインクリメントする（ステップＳ２９）。
【００６６】
次に、上記第１カウント値ｎと第２カウント値ｄとの総合値（ｄ＋ｎ）が、予め設定されたカウント基準値ｂよりも大きいか否かを判定することにより（ステップＳ３０）、上記ＨＣ吸着触媒２７の性能を判定するため必要なデータが収集されたか否かを確認し、ＮＯと判定された場合には、そのままリターンして上記制御動作を繰り返す。
【００６７】
上記ステップＳ３０でＹＥＳと判定されてＨＣ吸着触媒２７の性能を判定するのに必要なデータが収集されたことが確認された場合には、上記第２カウント値ｄと、上記総合値（ｄ＋ｎ）との比率が、予め設定された判別基準値αよりも大きいか否かを判定することにより（ステップＳ３１）、上記ＨＣ吸着材２７ｂまたは酸素ストレージ材が劣化したことに起因するＨＣ浄化性能の低下が発生したか否かを確認する。
【００６８】
上記ステップＳ３１でＹＥＳと判定された場合には、表示手段４５に異常表示信号を出力することにより（ステップＳ３２）、異常表示制御を実行する。また、上記ステップＳ３１でＮＯと判定され、上記ＨＣ吸着材２７ｂまたは酸素ストレージ材が劣化したことに起因するＨＣ浄化性能の低下が発生していないことが確認された場合には、そのままリターンして制御動作を終了する。
【００６９】
また、上記ステップＳ２２でＮＯと判定されてＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にないことが確認された場合には、上記判定条件が成立した後に所定時間が経過したか否かを計測するタイマのカウント値Ｔおよび第１，第２カウント値ｎ，ｄをそれぞれ０にリセットした後（ステップＳ３３）、上記触媒温度ＴHCが第２基準値ＴHC2よりも大きいか否かを判定することにより（ステップＳ３４）、上記ＨＣ吸着触媒２７が活性化した状態にあるか否かを確認する。
【００７０】
上記ステップＳ３４でＹＥＳと判定された場合には、上記作動情報の検出状態にあることを示すフラグＦｍが１にセットされているか否かを判定し（ステップＳ３５）、ＹＥＳと判定された場合には、上記フラグＦｍを０にリセットした後（ステップＳ３６）、リターンする。
【００７１】
また、上記ステップＳ３４でＮＯと判定されて上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する前の運転状態にあることが確認された場合、または上記ステップＳ３５でＮＯと判定され、上記フラグＦｍが０にリセットされていることが確認された場合には、そのままリターンする。
【００７２】
上記のように低温時に排気ガス中のＨＣを吸着するとともに、昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材２７ｂと、排気ガス中の酸素濃度が高いときに酸素を吸蔵するとともに、上記酸素濃度が低下するのに応じて吸蔵した酸素を放出する酸素ストレージ材と、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを酸化して浄化する三元触媒層２７ｃからなる酸化触媒とを含有するＨＣ吸着触媒２７が排気通路２２に配置されたエンジンの排気浄化装置において、上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記ＨＣ吸着触媒２７の作動情報を検出するＨＣ検出手段４２と、このＨＣ検出手段４２により検出された作動情報に基づいて上記ＨＣ吸着触媒２７の性能を判定する性能判定手段４３と、上記ＨＣ検出手段４２による作動情報の検出時に、上記酸素ストレージ材から酸素が放出されるように上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度を制御する空燃比制御手段４４からなる酸素濃度制御手段とを設けたため、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを比較的低温で効果的に浄化しつつ、この状態で上記ＨＣ検出手段４２によりＨＣ吸着触媒２７の作動情報を正確に検出し、この作動情報に基づいて上記ＨＣ吸着触媒２７が劣化しているか否か等を適正に判定することができる。
【００７３】
すなわち、上記実施形態では、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値が、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７以下、例えば１３．５〜１４．５の範囲内として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当した値となるように制御することにより、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度を０．３％以下に低下させるように構成したため、上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離するのに合わせて、例えば上記酸素ストレージ材を構成する酸化セリウムＣｅＯ2を、ＣｅＯ3と、Ｏとに分離して反応性の高い酸素を放出させることができる。したがって、上記酸素を利用した上記三元触媒層２７ｃの触媒作用により、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを、比較的低温で効果的に酸化して適正に浄化することができる。
【００７４】
そして、上記ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態で上記ＨＣ検出手段４２によってＨＣ吸着触媒２７の作動情報を検出する際に、上記酸素ストレージ材に吸蔵された酸素を放出させるように、排気ガス中の酸素濃度を制御することにより、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを上記酸素により酸化して浄化しつつ、このＨＣの浄化状態からなる作動情報を上記ＨＣ検出手段４２において検出するように構成したため、この作動情報に基づいて上記ＨＣ吸着触媒２７の浄化性能を適性に判定することができる。
【００７５】
例えば、上記ＨＣ吸着材２７ｂに劣化が生じてＨＣ吸着能力が低下している場合には、このＨＣ吸着材２１から脱離するＨＣ量に対して上記酸素ストレージ材から放出される酸素量が過多になり、上記ＨＣ吸着触媒２７の下流側における排気ガス中の酸素濃度が正常時よりも高くなるため、これを検出することにより、上記ＨＣ吸着材２７ｂの劣化を検出することができる。
【００７６】
逆に、上記酸素ストレージ材に劣化が生じて酸素吸蔵能力が低下している場合には、上記ＨＣ吸着材２１から脱離するＨＣ量に対して上記酸素ストレージ材から放出される酸素量が過少になり、上記ＨＣ吸着触媒２７の下流側における排気ガス中の酸素濃度が正常時よりも低くなるため、これを検出することにより、上記酸素ストレージ材の劣化を検出することができる。
【００７７】
上記実施形態に示すように、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比を制御する空燃比制御手段４４からなる上記酸素濃度制御手段を設けるとともに、ＨＣ検出手段４２による作動情報の検出時に、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室内における平均空燃比Ａ／Ｆを１３．５〜１４．５の範囲内として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値とする制御を上記空燃比制御手段４４により実行するように構成した場合には、上記排気ガス中の酸素濃度が低すぎることに起因してＲａｗＨＣおよびＲａｗＣＯの排出量が増大する等の弊害を効果的に防止しつつ、上記排気ガス中の酸素濃度を適度に低下させて酸素ストレージ材から反応性の高い酸素を適正に放出させることができるという利点がある。
【００７８】
また、上記実施形態に示すように、ＨＣ吸着触媒２７の下流部における排気ガス中の酸素濃度を検出する上記第３酸素濃度センサ２８の検出値に基づいて上記ＨＣ検出手段４２によりＨＣ吸着触媒２７の作動情報を検出するように構成した場合には、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときに、上記ＨＣ吸着触媒２７の作動情報を簡単かつ正確に検出することができる。なお、上記ＨＣ吸着触媒２７の内部における排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを設け、その検出値に基づいて上記ＨＣ検出手段４２によりＨＣ吸着触媒２７の作動情報を検出するようにしてもよい。
【００７９】
また、上記空燃比制御手段４４により酸素濃度制御手段を構成してなる上記実施形態に代え、電気式スロットル弁１３の開度を調節することにより上記酸素濃度を制御し、あるいは膨張行程で燃料の後噴射を行うように構成されたものにおいて、後噴射量や時期を調節し、または二次エア供給通路３２からＨＣ吸着触媒２７の上流位置に送り込まれる吸気（二次エア）の供給量を調節する等により、上記酸素ストレージ材から酸素が放出されるように上記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度を制御するように構成してもよい。
【００８０】
上記図３および図４に示す実施形態では、ＨＣ検出手段４２による作動情報の検出時に、燃焼室４内の平均空燃比を、設定値（基準値）を挟んで強制的にリッチ側とリーン側とに交互に反転させるフィードバック制御を実行することにより、上記ＨＣ吸着触媒２７に流入する排気ガス中の酸素濃度と還元剤濃度との割合に関する値を、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを１４．７以下（好ましくは１３．５〜１４．５の範囲内）として燃焼させた場合の排気ガス雰囲気に相当する値とする制御を、上記空燃比制御手段４４において実行するように構成したため、上記ＨＣ吸着材２７ｂおよび酸素ストレージ材からのＨＣおよび酸素の放出と、ＨＣの浄化とを効果的に促進することができ、これによって上記ＨＣ吸着触媒２７の性能を、より正確に判定できるという利点がある。
【００８１】
さらに、上記実施形態に示すように、ＨＣ吸着材２７ｂからＨＣが脱離する運転状態にあるときには、このＨＣの脱離が完了した通常の運転状態にあるときに比べ、平均空燃比のフィードバック制御値を設定するための補正値を小さな値に設定することにより、上記平均空燃比の変動幅を小さくするように構成した場合には、上記ＨＣ検出手段４２による作動情報の検出時に、燃焼室４内における平均空燃比が一時的にリーンになってＮＯｘの排出量が増加する等の弊害を防止しつつ、上記ＨＣ吸着触媒２７の上流側における排気ガス中の酸素濃度を適度に低下させることができるという利点がある。
【００８２】
なお、上記実施形態では、ＨＣ吸着触媒２７からＨＣが脱離する運転状態にあるときには、上記第２酸素濃度センサ２６の検出値に基づいて設定された第２フィードバック制御ゲインβに基づくフィードバック制御を実行し、それ以外の運転状態にあるときとには、上記第１酸素濃度センサ２４の検出値に基づいて設定された第１フィードバック制御ゲインαに基づくフィードバック制御を実行するように構成したが、ＨＣの脱離中でも、上記第１酸素濃度センサ２４の検出値に基づくフィードバック制御と、上記第２酸素濃度センサ２６の検出値に基づくフィードバック制御とを同時に実行するようにしてもよい。すなわち、上記燃料の基本噴射量Ｑｐに第１フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ１と、第２フィードバック制御値Ｑｆ／ｂ２との両方を加算して最終噴射量を設定するようにしてもよい。
【００８３】
また、エンジンの燃焼室４内における平均空燃比Ａ／Ｆを、１４．７以下、例えば１４．５程度のややリッチ状態とするフィードフォワード制御を実行することにより、ＨＣ吸着触媒２７の上流側における排気ガス中の酸素濃度を、０．３％程度の設定値を挟んで増大側と減少側とに交互に反転させることなく、上記設定値に一致させる制御を実行するように構成してもよい。このように構成した場合には、上記酸素濃度が一時的に増大することに起因して酸素ストレージ材から放出される酸素量が低下するのを防止できるため、上記ＨＣの浄化性能を常に良好状態に維持することができるとともに、燃焼室４内における平均空燃比が一時的にリーンになってＮＯｘの排出量が増加する等の弊害が発生するのを確実に防止できるという利点がある。
【００８４】
また、上記実施形態では、ＨＣ吸着触媒２７の担体２７ａ上の外層側に、上記ＨＣを酸化する機能を有するパラジウム（Ｐｄ）もしくは白金（Ｐｔ）等の触媒金属を含有した上記三元触媒層２７ｃからなる酸化触媒層を配設するとともに、その内層側に、ＨＣの脱離温度を下げる働きを持つ銀を含浸担持させたβ型ゼオライトからなるＨＣ吸着材２７ｂを配設したため、エンジンの始動直後に、このＨＣ吸着材２７ｂに吸着されたＨＣが、昇温に伴って上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離した後、排気通路２２中の流排ガスに合流する前に、上記三元触媒層２７ｃの触媒作用により酸化されて効果的に浄化されるという利点がある。
【００８５】
さらに、上記実施形態では、酸化セリウム（ＣｅＯ2）等のセリア材からなる酸素ストレージ材を、ＨＣ吸着触媒２７の外層側に配設された上記三元触媒層２７ｃからなる酸化触媒層に含有させることにより、この酸化触媒層の触媒成分と、上記酸素ストレージ材とを近接させて配設したため、上記ＨＣ吸着材２７ｂから脱離したＨＣを、上記酸素ストレージ材を構成するセリア材から放出された反応性の高い酸素を利用して効率よく酸化することが可能であり、このＨＣの浄化性能を、より向上させることができる。
【００８６】
なお、上記ＨＣ吸着触媒２７の担体２７ａ上の外層に、パラジウム（Ｐｄ）もしくは白金（Ｐｔ）等の触媒金属を含有させた酸化機能を有する上記三元触媒層２７ｃを配設するとともに、その内層にβ型ゼオライトに銀を含浸担持させ、かつ酸化セリウム（ＣｅＯ2）等のセリア材からなる酸素ストレージ材を、ＨＣ吸着触媒の外層側に配設された上記三元触媒層２７ｃに含有させてなる上記実施形態に代え、上記触媒材料とＨＣ吸着材と酸素ストレージ材とを一体に混合することにより、上記ＨＣ吸着触媒２７を構成してもよい。
【００８７】
また、上記ＨＣ吸着触媒２７が修理を要するほど低下していないが、ＨＣの浄化性能が低下傾向にあると性能判定手段４３において判定された場合に、この浄化性能の低下傾向に応じ、上記空燃比制御手段４４等からなる酸素濃度制御手段による酸素濃度の制御状態を、排気ガスの浄化を促進する方向に補正するように構成してもよい。
【００８８】
例えば、図６のステップＳ２６でＹＥＳと判定され、上記ＨＣ吸着触媒２７の性能を判定する判定条件が成立した後に、所定時間が経過してエンジンの運転状態が安定したことが確認された時点で、図８に示すように、上記ＨＣ吸着触媒２７の下流側に配設された第３酸素濃度センサ２８の検出値Ｏｘ３が、予め設定された第１基準値Ｏｘ３１よりも大きいか否かを判定することにより（ステップＳ４１）、上記ＨＣ吸着材２７ｂから所定量のＨＣが放出されるいるか否か、つまりＨＣの脱離量が少ないことに起因して排気ガスが過度にリーン状態になっていないかを確認する。
【００８９】
上記ステップＳ４１でＮＯと判定されて排気ガス中の酸素濃度が高いために、上記第３酸素濃度センサ２８の検出値Ｏｘ３が第１基準Ｏｘ３１よりも小さくなっていること、つまりＨＣ吸着材２７ｂから放出されたＨＣ量が少ないことに起因して排気ガスが過度にリーン状態となっていることが確認された場合には、その回数を示すリーンカウント数ｄＬを、１だけインクリメントした後（ステップＳ４２）、下記ステップＳ４６に移行する。
【００９０】
上記ステップＳ４１でＹＥＳと判定されてＨＣ吸着材２７ｂから所定量のＨＣが放出されて排気ガス濃度が過度のリーン状態にないことが確認された場合には、上記第３酸素濃度センサ２８の検出値Ｏｘ３が、予め設定された第２基準値Ｏｘ３２未満である否かを判定することにより（ステップＳ４３）、上記酸素ストレージ材から所定量の酸素が放出されているか否か、つまり上記酸素の放出量が少ないことに起因して排気ガスが過度にリッチ状態となっていないかを確認する。
【００９１】
上記ステップＳ４３でＹＥＳと判定されて排気ガス中の酸素濃度が適正範囲内にあること、つまり上記ＨＣ吸着材２７ｂから放出されたＨＣが、酸素ストレージ材から放出された酸素により適正に酸化されて浄化されたことが確認された場合には、第１カウント値ｎを１だけインクリメントした後（ステップＳ４４）、下記ステップＳ４６に移行する。
【００９２】
一方、上記ステップＳ４４でＮＯと判定されて酸素ストレージ材から放出された酸素量が少ないことに起因して排気ガスが過度にリッチ状態となっていることが確認された場合には、その回数を示すリッチカウント数ｄＲを、１だけインクリメントする（ステップＳ４５）。その後、上記第１カウント値ｎとリーンカウント値ｄＬとリッチカウント値ｄＲとの総合値（ｎ＋ｄＬ＋ｄＲ）が、予め設定されたカウント基準値ｂよりも大きいか否かを判定することにより（ステップＳ４６）、上記ＨＣ吸着触媒２７の性能を判定するため必要なデータが収集されたか否かを確認し、ＮＯと判定された場合には、そのままリターンして上記制御動作を繰り返す。
【００９３】
上記ステップＳ４６でＹＥＳと判定されてＨＣ吸着触媒２７の性能を判定するのに必要なデータが収集されたことが確認された場合には、上記リーンカウント値ｄＬとリッチカウント値ｄＲとの加算値（ｄＬ＋ｄＲ）と、上記総合値（ｎ＋ｄＬ＋ｄＲ）との比率が、予め設定された判別基準値αよりも大きいか否かを判定することにより（ステップＳ４７）、上記ＨＣ吸着材２７ｂまたは酸素ストレージが劣化したことに起因するＨＣ浄化性能の低下が発生したか否かを確認する。
【００９４】
上記ステップＳ４７でＹＥＳと判定された場合には、表示手段４５にリーン異常表示信号を出力することにより（ステップＳ４８）、異常表示制御を実行する。なお、上記リーンカウント値ｄＬと、上記総合値（ｎ＋ｄＬ＋ｄＲ）との比率を、予め設定された判別基準値と比較することにより、ＨＣ吸着材２７ｂが劣化しているか否かを判定するとともに、上記リッチカウント値ｄＲと、上記総合値（ｎ＋ｄＬ＋ｄＲ）との比率を、予め設定された判別基準値と比較することにより、酸素ストレージ材が劣化しているか否かを判定するようにしてよい。
【００９５】
上記ステップＳ４７でＮＯと判定され、上記ＨＣ吸着材２７ｂまたは酸素ストレージ材が劣化した状態に至っていないことが確認された場合には、上記リーンカウント値ｄＬと第１カウント値ｄとの比率（ｄＬ／ｎ）に基づき、図３のステップＳ１５において排気ガス中の酸素濃度が、設定空燃比に対応した値よりもリーン傾向にあるか否かを判定する判定基準値Ｏｘ２を、リッチ方向に補正するための第１補正値γ１を設定する（ステップＳ４９）。
【００９６】
また、上記リッチカウント値ｄＲと第１カウント値ｄとの比率（ｄＲ／ｎ）に基づき、上記判定基準値Ｏｘ２を、リーン方向に補正するための第２補正値γ２を設定した後（ステップＳ５０）、上記第１補正値γ１と第２補正値γ２とに基づいて、上記判定基準値Ｏｘ２の最終補正値γを算出する（ステップＳ５１）。
【００９７】
上記のようにＨＣ吸着触媒２７による排気ガスの浄化性能が低下傾向にあると判定された場合に、リーンカウント値ｄＬおよびリッチカウント値ｄＲに基づいて上記基準値Ｏｘ２０を補正する等により、上記酸素濃度制御手段による酸素濃度の制御状態を、上記浄化性能の低下傾向に応じて排気ガスの浄化を促進する方向に補正するように構成した場合には、ＨＣの浄化性能が低下すること等に起因して大気中に放出されるＨＣ量が増大する等の弊害を効果的に防止することができる。
【００９８】
すなわち、上記リッチカウント値ｄＲに基づき、酸素ストレージ材が劣化傾向にあるために、この酸素ストレージ材から放出される酸素量が少ないと判定された場合には、上記基準値Ｏｘ２０をリーン方向に補正して、ＨＣ吸着触媒２７に導入される排気ガス中の酸素濃度を増大させる制御を実行することにより、この排気ガス中の酸素濃度が低すぎることに起因したＨＣ浄化性能の低下を防止して、大気中にＨＣが放出されるのを効果的に抑制することができる。
【００９９】
逆に、上記酸素濃度制御手段によってＨＣ吸着触媒２７に導入される排気ガス中の酸素濃度を制御することにより、酸素ストレージ材から所定量の酸素が放出されているにも拘わらず、ＨＣ吸着材２７ｂが劣化傾向にあるために、このＨＣ吸着材２７ｂから脱離するＨＣが少ない状態にあると、上記リーンカウント値ｄＬに基づいて判定された場合には、上記基準値Ｏｘ２０をリッチ方向に補正して、ＨＣ吸着触媒２７に導入される排気ガス中の酸素濃度を減少させる制御を実行することにより、ＮＯｘの還元剤として作用するＨＣ量が少なくなり過ぎることに起因したＮＯｘ浄化率の低下等を防止し、大気中に放出されるＮＯｘ量を効果的に抑制することができる。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、低温時に排気ガス中のＨＣを吸着するとともに、昇温に伴って吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材と、排気ガス中の酸素濃度が高いときに酸素を吸蔵するとともに、上記酸素濃度が低下するのに応じて吸蔵した酸素を放出する酸素ストレージ材と、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを酸化して浄化する酸化触媒とを含有するＨＣ吸着触媒が排気通路に配置されたエンジンの排気浄化装置において、上記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離する運転状態にあるときに、ＨＣ吸着触媒の内部またはその下流部における排気ガス中の酸素濃度を検出するＨＣ検出手段と、このＨＣ検出手段による酸素濃度の検出時に、上記酸素ストレージ材から酸素が放出されるように排気ガス中の酸素濃度を理論空燃比に対してリッチ側に設定された基準値に制御する酸素濃度制御手段と、上記ＨＣ検出手段により検出された酸素濃度が予め設定された所定の規準範囲内にない場合に、上記ＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着材または酸素ストレージ材の少なくとも一つが劣化していると判定する劣化判定手段とを設けたため、上記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離するのに合わせて、酸素ストレージ材から反応性の高い酸素を放出させ、この酸素を利用した上記酸化触媒の触媒作用により、上記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを比較的低温で浄化しつつ、この状態で上記ＨＣ検出手段により検出された酸素濃度に基づいて上記ＨＣ吸着触媒の性能を適正に判定することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジンの排気浄化装置の実施形態を示す説明図である。
【図２】ＨＣ吸着触媒の具体的構成を示す説明図である。
【図３】排気ガス浄化装置の制御動作の前半部を示すフローチャートである。
【図４】排気ガス浄化装置の制御動作の後半部を示すフローチャートである。
【図５】排気ガス浄化装置の制御動作を示すタイムチャートである。
【図６】ＨＣ吸着触媒の性能判定制御の前半部を示すフローチャートである。
【図７】ＨＣ吸着触媒の性能判定制御の後半部を示すフローチャートである。
【図８】ＨＣ吸着触媒の性能判定制御の後半部の別の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２２  排気通路
２７  ＨＣ吸着触媒
２７ｂ  ＨＣ吸着材
２７ｃ  三元触媒層（酸化触媒層）
４２  ＨＣ検出手段
４３  性能判定手段
４４  空燃比制御手段（酸素濃度制御手段）
【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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【図８】
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