(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯｘ吸蔵型触媒を排気通路に直列に複数配置する一方で、
リーン運転時に上流側触媒のＮＯｘ吸蔵量を、またリーン運転時のこの上流側触媒のＮＯｘ吸蔵量が吸蔵限界となった場合は下流側触媒のリーン運転時のＮＯｘ吸蔵量を算出する手段と、
所定のリッチ化処理のタイミングとなった場合に、上流側触媒のみがＮＯｘを吸蔵しているときはその吸蔵ＮＯｘ量及び上流側触媒の触媒温度に合わせてリッチ化程度を、また上流側触媒に加えて下流側触媒にまでＮＯｘが吸蔵されているときには上流側触媒の吸蔵ＮＯｘ量及び上流側触媒の触媒温度と、下流側触媒の吸蔵ＮＯｘ量及び下流側触媒の触媒温度とに合わせてリッチ化程度を設定する手段と、
このリッチ化程度を用いて空燃比のリッチ化処理を行う手段と
設けたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
所定のリッチ化処理タイミングは、リーン運転からストイキ運転への切換時または運転性に跳ね返りが少ないと考えられる条件のときであ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】
相対的に触媒容量の小さなものを上流側触媒、相対的に触媒容量の大きなものを下流側触媒とすることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
上流側触媒のＮＯｘ吸蔵限界を触媒温度に応じて設定することを特徴とする請求項１から３まで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５】
ＮＯｘ吸蔵量とそのときの吸入空気流量に応じて、ＮＯｘ吸蔵型触媒に吸蔵されているＮＯｘの転化に必要なＨＣ、ＣＯ量を算出し、この必要ＨＣ、ＣＯ量に応じてリッチ化程度を設定することを特徴とする請求項１から４まで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６】
ＮＯｘ吸蔵量を算出するとともに、リッチ化程度の設定によりリッチ化処理開始時に空燃比をステップ変化させたあと所定の速度で減算していく場合に、ステップ変化から減算開始までに遅れを持たせることを特徴とする請求項１から５まで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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジンの排気浄化装置、特にエンジンをリーン（希薄混合気）運転させるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空燃比が理論空燃比（以下ストイキで略称する）よりもリーンのときにはＮＯｘを吸収し、空燃比がストイキよりもリッチになると吸収したＮＯｘを脱離するだけでなく、この脱離したＮＯｘを、リッチ運転において多く排出されるＨＣ、ＣＯを還元剤として用いて浄化することが可能な触媒（以下、ＮＯｘ吸蔵型触媒という）があり、このＮＯｘ吸蔵型触媒を排気通路に設けておき、ＮＯｘ吸蔵型触媒へのＮＯｘ吸蔵量が限界にきたと判断したら、ごく短時間だけ空燃比をストイキよりもリッチ側に制御（リッチ化処理）するようにしたものがある（たとえば特開平７−１３９３４０号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、排気通路にＮＯｘ吸蔵型触媒が一個しか設けられていない従来装置では、燃費や運転性の点で改善の余地を残している。
【０００４】
たとえば、触媒の活性を確保するためは排気通路の上流側（たとえばマニフォールド位置）に搭載することが望ましい。しかしながら、車両搭載上の要件からマニフォールド位置に大型のＮＯｘ吸蔵型触媒を搭載することは難しい。
【０００５】
そこで、マニフォールド位置に搭載するＮＯｘ吸蔵型触媒は小型のものとし、この触媒だけでは不足する触媒容量を確保するため、排気通路の下流側（たとえば床下位置）に第２のＮＯｘ吸蔵型触媒を搭載することが考えられる。
【０００６】
この場合、マニフォールド位置と床下位置とでは排気温度（触媒温度）が異なり、したがって各触媒に対する最適なリッチ化程度（たとえばリッチ化処理開始時に空燃比をステップ変化させたあと所定の速度で減算していく場合に、リッチ化処理開始時のリッチ量とその後の減算速度）が大きく相違することから、こうした排気温度の大きく相違する複数の位置にＮＯｘ吸蔵型触媒を設けたものに対して、従来のリッチ化処理では対応できないのである。
【０００７】
また、かりにマニフォールド位置に大型のＮＯｘ吸蔵型触媒を搭載できたとしても、一杯にまで吸蔵したＮＯｘに合わせて空燃比のリッチ化程度を大きくしなければならず（リッチ化程度が大きいとトルクショックが生じる）、運転性が悪くなる。
【０００８】
そこで本発明は、複数のＮＯｘ吸蔵型触媒を用意して、これらを排気通路に直列に配置する一方で、上流側触媒のリーン運転時のＮＯｘ吸蔵量を、またこの上流側触媒のリーン運転時のＮＯｘ吸蔵量が吸蔵限界となった場合は下流側触媒のリーン運転時のＮＯｘ吸蔵量を算出し、所定のリッチ化処理のタイミングとなった場合に、上流側触媒のみがＮＯｘを吸蔵しているときはその吸蔵ＮＯｘ量に合わせてリッチ化程度を、また上流側触媒に加えて下流側触媒にまでＮＯｘが吸蔵されているときには上流側触媒の吸蔵ＮＯｘ量と下流側触媒の吸蔵ＮＯｘ量それぞれのリッチ化処理特性に合わせてリッチ化程度を設定し、このリッチ化程度を用いて空燃比のリッチ化処理を行うことにより、排気通路にＮＯｘ吸蔵型触媒が一個しか設けられていない場合より燃費と運転性をともに改善することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、図１４に示すように、ＮＯｘ吸蔵型触媒を排気通路３１に直列に複数配置する一方で、リーン運転時に上流側触媒３２のＮＯｘ吸蔵量を、またリーン運転時のこの上流側触媒３２のＮＯｘ吸蔵量が吸蔵限界となった場合は下流側触媒３３のリーン運転時のＮＯｘ吸蔵量を算出する手段３４と、所定のリッチ化処理のタイミングとなった場合に、上流側触媒３２のみがＮＯｘを吸蔵しているときはその吸蔵ＮＯｘ量及び上流側触媒の触媒温度に合わせてリッチ化程度（たとえばリッチ化処理開始比例分とその後のリッチ減少速度）を、また上流側触媒３２に加えて下流側触媒３３にまでＮＯｘが吸蔵されているときには上流側触媒３２の吸蔵ＮＯｘ量及び上流側触媒の触媒温度と、下流側触媒３３の吸蔵ＮＯｘ量及び下流側触媒の触媒温度とに合わせてリッチ化程度を設定する手段３５と、このリッチ化程度を用いて空燃比のリッチ化処理を行う手段３６とを設けた。
【００１０】
第２の発明では、第１の発明において所定のリッチ化処理タイミングが、リーン運転からストイキ運転への切換時または運転性に跳ね返りが少ないと考えられる条件（たとえば加速時）のときである。
【００１１】
第３の発明では、第１または第２の発明において相対的に触媒容量の小さなものを上流側触媒、相対的に触媒容量の大きなものを下流側触媒とする。
【００１２】
第４の発明では、第１から第３までのいずれか一つの発明において上流側触媒のＮＯｘ吸蔵限界を触媒温度に応じて設定する。
【００１３】
第５の発明では、第１から第４までのいずれか一つの発明においてＮＯｘ吸蔵量とそのときの吸入空気流量に応じて、ＮＯｘ吸蔵型触媒に吸蔵されているＮＯｘの転化に必要なＨＣ、ＣＯ量を算出し、この必要ＨＣ、ＣＯ量に応じてリッチ化程度を設定する。
【００１４】
第６の発明では、第１から第５までのいずれか一つの発明においてＮＯｘ吸蔵量を算出するとともに、リッチ化程度の設定によりリッチ化処理開始時に空燃比をステップ変化させたあと所定の速度で減算していく場合に、ステップ変化から減算開始までに遅れを持たせる。
【００１５】
【発明の効果】
第１、第２の各発明では、排気通路の離れた位置に複数のＮＯｘ吸蔵型触媒を設けた場合でも、ＮＯｘ吸蔵量の算出とリッチ化程度の設定が可能となるほか、リッチ化処理タイミングになったときに、たまたま従来と同じに上流側触媒の吸蔵ＮＯｘ量が吸蔵限界となった状態であったとすれば、一個のＮＯｘ吸蔵型触媒しか設けておらずその触媒容量が大きな従来装置と比べて、触媒容量が小さい分だけ第１、第２の各発明のほうがリッチ化程度が小さくなり、これによってリッチ化処理に伴うトルク変動を従来より抑制できる（運転性の跳ね返りが少ない）。
【００１６】
第３の発明では、上流側触媒の吸蔵ＮＯｘ量が吸蔵限界を越えなていない状態でリッチ化処理タイミングになった場合のリッチ化程度をさらに小さくできる。
【００１７】
ＮＯｘ限界吸蔵量が触媒温度によらず一定値であるのでは、ＮＯｘ吸蔵能力を有効に活用できないが、第４の発明では、ＮＯｘ吸蔵限界を触媒温度に応じて設定するので、上流側触媒のＮＯｘ吸蔵能力を最大限に活用することができる。
【００１８】
第５の発明では、リッチ化程度を求めるに際してマップ検索が不要となるので、メモリ容量の削減が可能となる。
【００１９】
ＮＯｘ吸蔵量を算出するときには、実際のＮＯｘ吸蔵量が算出値よりも多くなる場合がないとはいえず、このときリッチ化処理によりＮＯｘ吸蔵型触媒へと供給するＨＣ、ＣＯ量が足りず、この足りなかったＨＣ、ＣＯ量に対応する脱離ＮＯｘの分がそのまま排出されてしまうことが考えられる。第６の発明では、こうしたＨＣ、ＣＯ量の不足分が生じる事態があるかもしれないことを見込んでやや多めのＨＣ、ＣＯが供給されるように、ステップ変化から減算開始までに遅れを持たせたので、リッチ化処理による供給ＨＣ、ＣＯ量がその分多くなり、確実に脱離ＮＯｘを転化できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は筒内直接噴射式火花点火エンジンの制御システムである。
【００２１】
図において、１はエンジン本体、２は燃焼室、３はピストン、４は点火プラグ、５はインジェクタ、８はスワールコントロールバルブ、９はＤＣモータ等からなるスロットルアクチュエータ９Ａにより駆動されるスロットル装置である。なお、筒内直接噴射式火花点火エンジンは、インジェクタ５を燃焼室内に臨んで設けるとともに、燃焼室２、吸気ポートの形状やピストン頂面の形状を工夫したものであるが、本発明はこうした構成そのものに関係しないので、図１には簡単に示している。
【００２２】
ＥＣＭ（エレクトロニックコントロールモジュール）１１には、スロットル装置９上流の空気流量を検出するエアフローセンサ１２、クランク角センサ（ポジション信号を出力するクランク角センサ１３ＡとＲＥＦ信号を出力するクランク角センサ１３Ｂ）、アクセルペダル開度を検出するセンサ１４、エンジンの冷却水温を検出するセンサ（図示しない）からの信号が、Ｏ2センサ１５などからの信号とともに入力され、これらの信号に基づいて、エンジン低負荷時に点火プラグ４付近にだけ混合気を偏在させて燃焼（成層燃焼）を行わせることにより、燃焼室内平均の空燃比がたとえば３０〜４０といった空燃比での運転を行わせ、エンジン低負荷時を外れると、燃焼室内に均質な混合気を形成させるとともに燃焼室内平均の空燃比をストイキに制御する。
【００２３】
さて、排気通路２１にＮＯｘ吸蔵型触媒を設けて、成層燃焼域で発生するＮＯｘをこのＮＯｘ吸蔵型触媒に吸蔵させ、所定のタイミングになると、空燃比のリッチ化処理を行うことにより、ＮＯｘを脱離させるとともに、この脱離したＮＯｘを、リッチ運転において多く排出されるＨＣ、ＣＯを還元剤として用いて浄化するようにしたものが公知であるが、ＮＯｘ吸蔵型触媒が一個である従来装置では、燃費や運転性の点で改善の余地を残している。
【００２４】
たとえば、触媒の活性を確保するためは排気通路の上流側であるマニフォールド位置に搭載することが望ましい。しかしながら、車両搭載要件からマニフォールド位置に大型のＮＯｘ吸蔵型触媒を搭載することが難しい。
【００２５】
そこで、マニフォールド位置に搭載するＮＯｘ吸蔵型触媒は小型のものとし、この触媒だけでは不足する触媒容量を確保するため、排気通路の下流側である床下位置に第２のＮＯｘ吸蔵型触媒を搭載することが考えられる。
【００２６】
この場合、マニフォールド位置と床下位置とでは排気温度（触媒温度）が異なり、したがって各触媒に対する最適なリッチ化程度が大きく相違することから、こうした排気温度の大きく相違する複数の位置にＮＯｘ吸蔵型触媒を設けたものに対して、従来のリッチ化処理では対応できない。
【００２７】
また、かりにマニフォールド位置に大型のＮＯｘ吸蔵型触媒を搭載できたとしても、一杯にまで吸蔵したＮＯｘに合わせて空燃比のリッチ化程度を大きくしなければならず（リッチ化程度が大きいとトルクショックが生じる）、運転性が悪くなる。
【００２８】
そこで本発明の第１実施形態では、触媒容量の相対的に異なる２つのＮＯｘ吸蔵型触媒を用意し、このうち触媒容量の相対的に小さなものを排気通路２１の上流側に、触媒容量の相対的に大きなものを下流側に配置する。具体的には、ＮＯｘ吸蔵型触媒に三元触媒機能を持たせたものを２つ用意し、図１に示したように、上流側のＮＯｘ吸蔵型三元触媒２２を排気マニフォールドの近くに、また下流側のＮＯｘ吸蔵型三元触媒２３を車両の床下に配置する。以下、両者を区別するときは、上流側のＮＯｘ吸蔵型三元触媒２２をマニ触媒、下流側のＮＯｘ吸蔵型三元触媒２３を床下触媒で略称する。
【００２９】
そして、これら２つの触媒２２、２３を対象として次のようにＮＯｘ吸蔵量の算出とリッチ化処理とを行う。
【００３０】
〔１〕 成層燃焼時のＮＯｘ量は運転条件により異なるため、これをそのときの回転数とエンジン目標トルクとから所定時間当たりに発生するＮＯｘ量をマップ検索等により推定し、発生するＮＯｘはマニ触媒２２に吸蔵されるものとして、上記の推定値を積算することによってマニ触媒２２へのＮＯｘ吸蔵量を求める。
【００３１】
〔２〕 この結果、マニ触媒２２のＮＯｘ吸蔵量積算値が吸蔵限界となったら、これ以上マニ触媒に吸蔵できず、発生するＮＯｘは床下触媒２３に吸蔵されるものとする。したがって、このときは推定値を積算することによって床下触媒２３へのＮＯｘ吸蔵量積算値を求める。
【００３２】
〔３〕 リッチ化処理のタイミングは、
▲１▼所定のリッチ化処理条件が成立したときと、
▲２▼成層燃焼時（リーン運転時）からストイキ運転への切換時
とする。
【００３３】
〔４〕 リッチ化処理のタイミングで、
▲１▼マニ触媒２２のみがＮＯｘを吸蔵しているときはその吸蔵ＮＯｘ量に合わせてリッチ化処理開始タイミングでの比例分とその後のリッチ減少速度を設定し、
▲２▼床下触媒２３までがＮＯｘを吸蔵しているときはマニ触媒２２の吸蔵ＮＯｘ量と床下触媒２３の吸蔵ＮＯｘ量の合計に合わせてリッチ化処理開始タイミングでの比例分とその後のリッチ減少速度を設定する。なお、リッチ減少速度が 〔５〕 で後述するＮＯｘ脱離速度に対応する。
【００３４】
〔５〕 マニ触媒のＮＯｘ吸蔵限界と触媒２２、２３からのＮＯｘ脱離速度は触媒温度により異なるため、先願装置（特願平９−１６４８号）と同様にして各触媒温度を推定し、その推定温度に応じてＮＯｘ吸蔵限界と各ＮＯｘ脱離速度を求める。
【００３５】
これをさらに図２を用いて説明すると、これは上記の 〔３〕 ▲２▼かつ 〔４〕 ▲２▼の場合のもので、マニ触媒２２に対してはリッチ化処理開始比例分ＰＲＳ１とリッチ減少速度ＩＲＳ１を、また床下触媒２３に対してはリッチ化処理開始比例分ＰＲＳ２とリッチ減少速度ＩＲＳ２を与える。
【００３６】
この結果、成層燃焼からストイキ運転への切換タイミングで空燃比フィードバック補正係数α（ストイキ運転時にＯ2センサ出力に基づいて演算され、ストイキ運転以外では１．０にクランプされる）がＰＲＳ１＋ＰＲＳ２の分だけステップ的に大きくなり、その後はＩＲＳ１＋ＩＲＳ２（ただし、ＩＲＳ１が０になった後はＩＲＳ２）の速度でαが小さくなる。そして、Ｏ2センサ出力がスライスレベルと一致したタイミングで処理を終了し、通常の空燃比フィードバック制御に移行する。
【００３７】
ＥＣＭ１１で実行される上記 〔１〕 〜 〔５〕 の制御内容を以下のフローチャートにしたがって説明する。
【００３８】
図３、図４はＮＯｘ吸蔵量積算値の算出とリッチ化処理を行うためのもので、一定時間毎（たとえば１０ｍｓ毎）に実行する。
【００３９】
ステップ１ではイグニッションキースイッチ（ＩＧＮ  ＳＷ）をみてイグニッションキースイッチがＯＮのときはステップ２に進み、マニ触媒２２のリッチ化処理開始比例分ＰＲＳ１、床下触媒２３のリッチ化処理開始比例分ＰＲＳ２、マ二触媒２２のリッチ減少速度ＩＲＳ１、床下触媒２３のリッチ減少速度ＩＲＳ２、マニ触媒用リッチ量ＤＡＬＰ１、床下触媒用リッチ量ＤＡＬＰ２に初期値の０を入れる。
【００４０】
ステップ３では成層燃焼条件かどうかみて、成層燃焼条件であるときは、ステップ４に進み、そのときの回転数ＮＲＰＭとエンジン目標トルクＴＴＣから図５を内容とするマップを検索して演算時間当たり（１０msec当たり）のＮＯｘ排出量ＤＮＯＸを求める。ここで、エンジン目標トルクＴＴＣは基本的にアクセル開度と回転数から定めている。エンジン目標トルクＴＴＣは負荷相当であるため、他の負荷相当値を用いてもかまわない。
【００４１】
ステップ５では、マニ触媒推定温度ＴＣＡＴ１から図６を内容とするテーブルを検索してマニ触媒２２のＮＯｘ吸蔵限界値ＮＯＸＬＩＭ１を求める。この限界値ＮＯＸＬＩＭ１は図示のように、マニ触媒推定温度ＴＣＡＴ１が上昇するほど大きくなってピークを迎え、さらにマニ触媒推定温度が上昇したときは小さくなる値である。
【００４２】
なお、図示しない別のフローにおいて、マニ触媒２２と床下触媒２３の各温度を推定している（詳細は特願平９−１６４８号参照）。
【００４３】
ステップ６ではマニ触媒２２のＮＯｘ吸蔵量カウンタ値ＶＮＯＸ１（始動時に０に初期設定）に上記のＤＮＯＸを加えた値と上記の限界値ＮＯＸＬＩＭ１を比較する。ＶＮＯＸ１＋ＤＮＯＸ ＜ ＮＯＸＬＩＭ１であれば、発生するＮＯｘがすべてマニ触媒２２に吸蔵されるものとして、ステップ７でＶＮＯＸ１＋ＤＮＯＸの値を改めてＶＮＯＸ１とすることで、マニ触媒２２のＮＯｘ吸蔵量を積算する。ＶＮＯＸ１＋ＤＮＯＸ ≧ ＮＯＸＬＩＭ１であるときは、これ以上マニ触媒に吸蔵できず、発生するＮＯｘは床下触媒２３に吸蔵されるものとして、ステップ８で床下触媒２３のＮＯｘ吸蔵量カウンタ値ＶＮＯＸ２（始動時に０に初期設定）にＤＮＯＸを加算した値を改めてＶＮＯＸ２とすることで、床下触媒２３のＮＯｘ吸蔵量を積算する。
【００４４】
図４のステップ９ではリッチ化処理を行っているかどうかをリッチ化処理フラグよりみる。リッチ化処理を行っていない（リッチ化処理フラグ＝０）ときは、ステップ１０に進み、リッチ化処理条件であるかどうかみる。リッチ化処理条件の判定は、次の条件、
〈１〉 前回は成層燃焼条件であったこと、
〈２〉 マニ触媒２２にＮＯｘが吸蔵されていること、
〈３〉 加速時など運転性に跳ね返りが少ないと考えられる条件であること
を一つずつチェックし、全てを満たす場合にリッチ化処理条件の成立時と判断して、ステップ１１に進む。
【００４５】
一方、成層燃焼条件でないときは図３のステップ３より図４のステップ３０に進み、前回は成層燃焼条件であったかどうかみる。前回は成層燃焼条件であったとき（つまり成層燃焼からストイキ運転への切換時）は、リッチ化処理条件の成立時と同じに、ステップ１１に進む。
【００４６】
ステップ１１では、床下触媒２３のＮＯｘ吸蔵量カウンタ値ＶＮＯＸ２と０を比較する。ＶＮＯＸ２ ≠ ０のときはステップ１２、１３に進み、ＶＮＯＸ２と床下触媒推定温度ＴＣＡＴ２から図７を内容とするマップを検索して床下触媒２３のリッチ化処理開始比例分ＰＲＳ２を、また床下触媒推定温度ＴＣＡＴ２から図８を内容とするテーブルを検索して床下触媒２３のリッチ減少割合ＩＲＳ２を求める。ＶＮＯＸ２＝０のときは床下触媒２３について考慮しなくてもよいので、ステップ１４、１５に進み、ＰＲＳ２、ＩＲＳ２とも０とする。
【００４７】
ステップ１６、１７ではステップ１２、１３と同様にして、マニ触媒２２のＮＯｘ吸蔵量カウンタ値ＶＮＯＸ１とマニ触媒推定温度ＴＣＡＴ１から図９を内容とするマップを検索してマニ触媒のリッチ化処理開始比例分ＰＲＳ１を、またマニ触媒推定温度ＴＣＡＴ１から図１０を内容とするテーブルを検索してマニ触媒２２のリッチ減少割合ＩＲＳ１を求める。
【００４８】
このようにして求めた比例分ＰＲＳ１、ＰＲＳ２をステップ１８においてそれぞれ対応するマニ触媒用リッチ量ＤＡＬＰ１、床下触媒用リッチ量ＤＡＬＰ２に移し、ステップ１９ではこれらリッチ量ＤＡＬＰ１、ＤＡＬＰ２の和をαに加算した値を改めてαとおくことによりαを更新する。続いてリッチ化処理を行うため、ステップ２０においてリッチ化処理フラグ＝１とする。なお、ステップ１８では、次回のリッチ化処理の準備のためＶＮＯＸ１、ＶＮＯＸ２に０を入れている。
【００４９】
このリッチ化処理フラグの “１” へのセットにより、そのままストイキ運転が続く限り（あるいはリッチ化処理条件を外れない限り）次回からステップ９よりステップ２１に進み、マニ触媒用リッチ量ＤＡＬＰ１とマニ触媒２２のリッチ減少割合ＩＲＳ１とを比較する。このタイミングでのＤＡＬＰ１は前回値であり、リッチ化処理フラグ＝１にした次のタイミングでステップ２１に進んできたときはＤＡＬＰ１ ＞ ＩＲＳ１であるので、ステップ２２に進み、ＤＡＬＰ１（これは前回値）よりＩＲＳ１だけ減少させた値を改めてＤＡＬＰ１（これは今回値）とおく。
【００５０】
ステップ２４、２５はステップ２１、２２と同様である。つまり、床下触媒２３についても、リッチ量ＤＡＬＰ２とリッチ減少割合ＩＲＳ２を比較し、ＤＡＬＰ２ ＞ ＩＲＳ２のときはステップ２５に進んで、ＤＡＬＰ２（これは前回値）よりＩＲＳ２だけ減少させた値を改めてＤＡＬＰ２（これは今回値）とおく。
【００５１】
ステップ２８ではαよりリッチ減少割合ＩＲＳ２とＩＲＳ１の和を差し引いた値を改めてαとおくことによってαを更新する。
【００５２】
ステップ２２や２５の操作を続ける毎にマニ触媒用リッチ量ＤＡＬＰ１や床下触媒用リッチ量ＤＡＬＰ２が徐々に小さくなり、やがてＤＡＬＰ１ ≦ ＩＲＳ１やＤＡＬＰ２ ≦ ＩＲＳ２となったときは、ステップ２３や２６に進んで、ＤＡＬＰ１、ＩＲＳ１やＤＡＬＰ２、ＩＲＳ２をともに０とする。
【００５３】
ただし、ステップ２６の操作を行ったときは、ステップ２７でＤＡＬＰ１も０になっているかどうかみて、ＤＡＬＰ２に加えてＤＡＬＰ１も０になっているときは、ステップ２９に進んでリッチ化処理フラグ＝０と（リッチ化処理を終了）する。
【００５４】
なお、リッチ化処理の終了後は図示しないフローにおいて、空燃比フィードバック制御が行われる。
【００５５】
このように、本実施形態では、触媒容量の相対的に小さなマニ触媒２２と触媒容量の相対的に大きな床下触媒２３とをこの順に上流側から配置し、成層燃焼時にマニ触媒３２のＮＯｘ吸蔵量を、またマニ触媒２２のＮＯｘ吸蔵量積算値が吸蔵限界となった場合は床下触媒２３のＮＯｘ吸蔵量積算値を算出し、所定のリッチ化処理タイミングで、マニ触媒２２のみがＮＯｘを吸蔵しているときは、その吸蔵ＮＯｘ量に合わせてリッチ化処理開始比例分ＰＲＳ１とその後のリッチ減少速度ＩＲＳ１を設定し、マニ触媒２２にＮＯｘを吸蔵しきれず、床下触媒２３にまで吸蔵させたときには、マニ触媒２２の吸蔵ＮＯｘ量と床下触媒２３の吸蔵ＮＯｘ量の合計に合わせてリッチ化処理開始比例分とその後のリッチ減少速度を設定したので、リッチ化処理タイミングになったときに、たまたま従来と同じにマニ触媒の吸蔵ＮＯｘ量が吸蔵限界となった状態であったとすれば、一個のＮＯｘ吸蔵型触媒しか設けておらずその触媒容量が大きな従来装置と比べて、触媒容量が小さい分だけ本実施形態のほうがリッチ化処理開始比例分が小さくなり、これによってリッチ化処理に伴うトルク変動を従来より抑制できる（運転性の跳ね返りが少ない）。
【００５６】
また、一個のＮＯｘ吸蔵型触媒しか設けておらずその触媒容量が小さい場合に、吸蔵限界になる度にリッチ化処理を行わなければならない従来装置に対して、本実施形態では、吸蔵ＮＯｘ量が吸蔵限界に達する度にリッチ化処理を行わなくとも済むので、燃費が悪くなることもない。
【００５７】
なお、この実施形態では床下触媒２３へのＮＯｘ吸蔵量積算値が吸蔵限界に達することがないように床下触媒２３にはかなり触媒容量が大きなものを採用しているが、床下触媒２３へのＮＯｘ吸蔵量積算値が吸蔵限界に達する場合も考慮する必要があるときは、従来装置と同様に、床下触媒２３へのＮＯｘ吸蔵量積算値が吸蔵限界となったとき、リッチ化処理を行わせればよい。
【００５８】
図１１のフローチャートは第２実施形態で、第１実施形態の図４に対応する。図４と同一部分には同一のステップ番号を付けている。
【００５９】
第２実施形態は、ＮＯｘ吸蔵量カウンタ値とそのときの吸入空気流量Ｑａに応じて、各触媒２２、２３に吸蔵されているＮＯｘの転化に必要なＨＣ、ＣＯ量を算出し、この必要ＨＣ、ＣＯ量に応じてリッチ化処理開始比例分を算出するようにしたものである。言い換えると、第２実施形態は、リッチ化処理開始比例分を求めるに際して、マップ検索を不要としたもので、これによりメモリ容量の削減が可能となる。
【００６０】
具体的には、ステップ１１でＶＮＯＸ２ ≠ ０のときステップ４１、４２に進み、床下触媒２３のＮＯｘ吸蔵量カウンタ値ＶＮＯＸ２とそのときの吸入空気流量Ｑａとから
ＶＨＣＣＯ２＝ＶＮＯＸ２／（ＫＣＯ×Ｑａ）                     … ▲１▼
ただし、ＫＣＯ ： ＣＯ比重分係数（一定値）
の式により床下触媒２３の必要ＨＣ、ＣＯ量ＶＨＣＣＯ２を求め、このＶＨＣＣＯ２から
ＰＲＳ２＝ＶＨＣＣＯ２×ＫＫ                                   …▲２▼
ただし、ＫＫ ： 転化効率係数
の式により床下触媒２３のリッチ化処理開始比例分ＰＲＳ２を計算する。
【００６１】
ステップ４３、４４ではステップ４１、４２と同様にして、マニ触媒２２のＮＯｘ吸蔵量カウンタ値ＶＮＯＸ１とそのときの吸入空気流量Ｑａとから
ＶＨＣＣＯ１＝ＶＮＯＸ１／（ＫＣＯ×Ｑａ）                     …▲３▼
ただし、ＫＣＯ ： ＣＯ比重分係数
の式によりマニ触媒の必要ＨＣ、ＣＯ量ＶＨＣＣＯ１を求め、
ＰＲＳ１＝ＶＨＣＣＯ１×ＫＫ                                   …▲４▼
ただし、ＫＫ ： 転化効率係数
の式によりマニ触媒のリッチ化処理開始比例分ＰＲＳ１を計算する。
【００６２】
ここで、▲１▼、▲３▼式のように、必要ＨＣ、ＣＯ量（ＶＨＣＣＯ２、ＶＨＣＣＯ１）をＱａに反比例させて求めるのは、同じ量のＨＣ、ＣＯを触媒に供給するのに、吸入空気流量Ｑａが大きいほどリッチ化処理開始比例分が小さくて済むからである。
【００６３】
上記のＫＫはマッチングまたは計算により求める。
【００６４】
一方、リッチ化処理条件でないときはＶＨＣＣＯ２、ＶＨＣＣＯ１を計算する必要がないため、ステップ１０よりステップ４５、４６に進み、ＶＨＣＣＯ２＝ＶＨＣＣＯ１＝０とする。
【００６５】
このように、第２実施形態ではリッチ化処理開始比例分ＲＰＳ１、ＰＲＳ２を求めるに際して、マップ検索が不要となるので、メモリ容量の削減が可能となる。
【００６６】
図１２のフローチャートは第３実施形態で、第１実施形態の図４に対応する。図４と同一部分には同一のステップ番号を付けている。
【００６７】
さて、第１実施形態ではＮＯｘ吸蔵量を算出により求めているため、実際のＮＯｘ吸蔵量が算出値よりも多い場合は、リッチ化処理により触媒へと供給するＨＣ、ＣＯ量が足りず、この足りなかったＨＣ、ＣＯ量に対応する脱離ＮＯｘの分がそのまま排出されてしまうことが考えられる。
【００６８】
そこで、第３実施形態では、このＨＣ、ＣＯ量の不足分があるかもしれないことを見込んでやや多めのＨＣ、ＣＯが供給されるように、リッチ量の減算開始にディレイ時間ＤＩＲＳを持たせたものである。リッチ化処理による供給ＨＣ、ＣＯ量は図２においてハッチングで示す面積に対応するため、図１３に示したようにディレイ時間ＤＩＲＳを与えることで、リッチ化処理による供給ＨＣ、ＣＯ量がその分多くなり、確実に脱離ＮＯｘを転化できるのである。
【００６９】
具体的には、図１２においてリッチ化処理の開始タイミングとなったときステップ５１でマニ触媒２２のＮＯｘ吸蔵量カウンタ値ＶＮＯＸ１、床下触媒２３のＮＯｘ吸蔵量カウンタ値ＶＮＯＸ２を用いて
ＤＩＲＳ＝（ＶＮＯＸ１×ＫＤＬＹ１＋ＶＮＯＸ２×ＫＤＬＹ２）／Ｑａ
ただし、ＫＤＬＹ１ ： マニ触媒２２に対するディレイ係数
ＫＤＬＹ２ ： 床下触媒２３に対するディレイ係数
の式によりリッチ減量ディレイ時間ＤＩＲＳを計算して今回の処理を終了する。
【００７０】
次回からはステップ９よりステップ５２に進むので、このリッチ減量ディレイ時間ＤＩＲＳと０を比較し、ＤＩＲＳ ＞ ０のあいだステップ５３に進んでＤＩＲＳを Δ Ｄずつデクリメントするとともに、ステップ５４でαをホールドする（前回値を今回値とする）。そして、ＤＩＲＳ ≦ ０となったときステップ２１以降に進む。
【００７１】
一方、リッチ化処理条件でないときは、ステップ１０よりステップ５５に進んでＤＩＲＳ＝０とする。
【００７２】
このように、第３実施形態ではディレイ時間ＤＩＲＳの分だけ多くＨＣ、ＣＯ量を供給できるので、ＮＯｘ吸蔵量の算出値よりも実際のＮＯｘ吸蔵量が多い場合の脱離ＮＯｘの転化不足を解消できる。
【００７３】
第３実施形態では第１実施形態に対してリッチ量の減算開始にディレイ時間を持たせた場合で説明したが、第２実施形態に対してリッチ量の減算開始にディレイ時間を持たせるようにすることもできる。また、ディレイ時間でなくても、ディレイ期間でもかまわない。
【００７４】
実施形態では、成層燃焼条件の成立時と非成立時とで空燃比を大きく切換える場合で説明したが、これに限られるものではない。たとえば、成層燃焼条件の非成立時（つまり均質燃焼条件の成立時）の運転域をさらにストイキを中心とする運転域と、２０〜２５といったリーンな空燃比で運転する領域とに分割したものにも本発明を適用することができる。つまり、本発明では、リーン運転時といった場合、成層燃焼時のほか、均質燃焼条件の成立時のうち２０〜２５といったリーンな空燃比での運転時が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の制御システム図である。
【図２】空燃比のリッチ化処理を説明するための波形図である。
【図３】ＮＯｘ吸蔵量の算出とリッチ化処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】ＮＯｘ吸蔵量の算出とリッチ化処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】演算時間当たりのＮＯｘ排出量ＤＮＯＸの特性図である。
【図６】マニ触媒のＮＯｘ吸蔵限界値ＮＯＸＬＩＭＴ１の特性図である。
【図７】床下触媒のリッチ化処理開始比例分ＰＲＳ２の特性図である。
【図８】床下触媒のリッチ減少割合ＩＲＳ２の特性図である。
【図９】マニ触媒のリッチ化処理開始比例分ＰＲＳ１の特性図である。
【図１０】マニ触媒のリッチ減少割合ＩＲＳ１の特性図である。
【図１１】第２実施形態のＮＯｘ吸蔵量の算出とリッチ化処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】第３実施形態のＮＯｘ吸蔵量の算出とリッチ化処理を説明するためのフローチャートである。
【図１３】第３実施形態の空燃比のリッチ化処理を説明するための波形図である。
【図１４】第１の発明のクレーム対応図である。
【符号の説明】
５  インジェクタ
１１  ＥＣＭ
２２  マニ触媒（上流側触媒）
２３  床下触媒（下流側触媒）
【図１】
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【図２】
0003885331.tif 000003
【図３】
0003885331.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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