(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リ−ンサイクル運転の際に、サブ酸素センサの出力信号に応答してリッチ運転からリーン運転に切り替える様に構成されている制御手段を有しており、 前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、サブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧に到達した時に、リッチ運転からリーン運転に切り替える制御を行う様に構成されている事を特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項２】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リ−ンサイクル運転の際に、サブ酸素センサの出力信号に応答してリッチ運転からリーン運転に切り替える様に構成されている制御手段を有しており、 前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、サブ酸素センサ出力信号の変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達した時に、リッチ運転からリーン運転に切り替える制御を行う様に構成されている事を特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リ−ンサイクル運転の際に、サブ酸素センサの出力信号に応答してリッチ運転からリーン運転に切り替える様に構成されている制御手段を有しており、 前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定した時間でリーン運転およびリッチ運転を行い、該リッチ運転の間にサブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧に到達した時に、設定時間に係わらずリッチ運転からリーン運転に切り替える制御を行う様に構成されている事を特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リ−ンサイクル運転の際に、サブ酸素センサの出力信号に応答してリッチ運転からリーン運転に切り替える様に構成されている制御手段を有しており、 前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定した時間でリーン運転およびリッチ運転を行い、該リッチ運転の間にサブ酸素センサ出力信号の変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達した時に、設定時間に係わらずリッチ運転からリーン運転に切り替える制御を行う様に構成されている事を特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている制御手段を有しており、 前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、サブ酸素センサの出力信号電圧がサブ酸素センサ出力特性曲線における１つ目の電圧の立ち上がり途中の所定電圧から、２つ目の立ち上がり途中の所定電圧に到達するまでの時間を求め、該時間を設定値と比較して、設定値よりも短い場合には前記吸蔵還元触媒が劣化したと判断して再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている事を特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項６】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている制御手段を有しており、 前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、サブ酸素センサ出力電圧の変化率から、サブ酸素センサ出力特性曲線における１つ目の変曲点と２つ目の変曲点との間の平坦な領域の時間長さを計測し、該平坦な領域の時間長さを設定値と比較して、設定値よりも短い場合には前記吸蔵還元触媒が劣化したと判断して再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている事を特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項７】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている制御手段を有しており、 前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、メイン酸素センサの出力電圧が、メイン酸素センサの出力信号電圧の立ち上がり途中の所定電圧に達してから、サブ酸素センサの２つ目の立ち上がり途中の所定電圧に到達するまでの時間を求め、該時間を設定値と比較して、設定値よりも短い場合には前記吸蔵還元触媒が劣化したと判断して再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項８】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている制御手段を有しており、前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、メイン酸素センサの出力電圧が、メイン酸素センサの出力信号電圧の立ち上がり途中の所定電圧に達してから、サブ酸素センサの２つ目の立ち上がり途中の電圧変化率に到達するまでの時間を求め、該時間を設定値と比較して、設定値よりも短い場合には前記吸蔵還元触媒が劣化したと判断して再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている事を特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項９】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている制御手段を有しており、 前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、空燃比制御装置における空燃比調整バルブを開き始めてから、サブ酸素センサの２つ目の立ち上がり途中の所定電圧に到達するまでの時間を求め、該時間を設定値と比較して、設定値よりも短い場合には前記吸蔵還元触媒が劣化したと判断して再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている事を特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項１０】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている制御手段を有しており、 前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、空燃比制御装置における空燃比調整バルブを開き始めてから、サブ酸素センサの２つ目の立ち上がり途中の電圧変化率に到達するまでの時間を求め、該時間を設定値と比較して、設定値よりも短い場合には前記吸蔵還元触媒が劣化したと判断して再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている事を特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項１１】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている制御手段を有しており、 前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定した時間でリーン運転およびリッチ運転を行い、該リッチ運転の間にサブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧に到達した時に、設定時間に係わらずリッチ運転からリーン運転に切り替える制御を行い、再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている事を特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項１２】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている制御手段を有しており、前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定した時間でリーン運転およびリッチ運転を行い、該リッチ運転の間にサブ酸素センサ出力信号の時間に対する変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達した時に、設定時間に係わらずリッチ運転からリーン運転に切り替える制御を行い、再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている事を特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項１３】
予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、サブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧に到達した時に、リッチ運転からリーン運転に切り替える制御を行う場合における前記サブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧と、前記触媒の劣化を判断するために用いるサブ酸素センサ出力電圧の２つ目の立ち上がり途中の所定電圧とを等しくする様に前記制御手段が構成されている請求項５、７、９のいずれか１項記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項１４】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、リッチ／リ−ンサイクル運転の際に、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、サブ酸素センサの出力信号に応答してリッチ運転からリーン運転に切り替える空燃比切換工程、とを有する事を特徴とする制御方法。
【請求項１５】
前記空燃比切換工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧が、サブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧の基準電圧に達したならば、リッチ運転からリーン運転に切り替えるべく制御信号を発生するリッチ／リーン切換判定工程、とを有する請求項１４記載の制御方法。
【請求項１６】
前記空燃比切換工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧の変化率を計算する変化率計算工程と、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、前記変化率が、サブ酸素センサ出力信号の時間に対する変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達したならば、リッチ運転からリーン運転に切り替えるべく制御信号を発生するリッチ／リーン切換判定工程、とを有する請求項１４記載の制御方法。
【請求項１７】
前記空燃比切換工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定した時間でリーン運転およびリッチ運転を行い、該リッチ運転の間に、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧が、サブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧の基準電圧に達したならば、リッチ運転の設定時間に係わらず、リッチ運転からリーン運転に切り替えるべく制御信号を発生するリッチ／リーン切換判定工程、とを有する請求項１４記載の制御方法。
【請求項１８】
前記空燃比切換工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定した時間でリーン運転およびリッチ運転を行い、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧の変化率を計算する変化率計算工程と、該リッチ運転の間に、前記変化率が、サブ酸素センサ出力信号の時間に対する変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達したならば、設定時間に係わらずリッチ運転からリーン運転に切り替えるべく制御信号を発生するリッチ／リーン切換判定工程、とを有する請求項１４記載の制御方法。
【請求項１９】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の再生運転を行うべく制御信号を発生する再生開始判定工程、とを有しており、前記再生開始判定工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧が、サブ酸素センサ出力特性曲線における１つ目の電圧の立ち上がり途中の所定電圧から、２つ目の立ち上がり途中の所定電圧に到達するまでの時間を求める変曲点時間差算出工程と、該変曲点時間差算出工程で得られた時間差が設定値よりも短い場合には、前記吸蔵還元触媒が劣化したと判定して再生運転を行うべく制御信号を発生する劣化判定工程、とを有する事を特徴とする制御方法。
【請求項２０】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の再生運転を行うべく制御信号を発生する再生開始判定工程、とを有しており、前記再生開始判定工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧の変化率を計算する変化率計算工程と、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、前記変化率が、サブ酸素センサ出力信号の時間に対する変化率が所定値以上となる１回目の領域に到達してから、変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達するまでの時間長を求める変曲点時間差算出工程と、該変曲点時間差算出工程で得られた時間差が設定値よりも短い場合には、前記吸蔵還元触媒が劣化したと判定して再生運転を行うべく制御信号を発生する劣化判定工程、とを有する事を特徴とする制御方法。
【請求項２１】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の再生運転を行うべく制御信号を発生する再生開始判定工程、とを有しており、前記再生開始判定工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、メイン酸素センサの出力信号を読み込むメイン酸素センサ信号読み込み工程と、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、メイン酸素センサ信号読み込み工程で得られたメイン酸素センサ信号の電圧が、メイン酸素センサの電圧の立ち上がり途中の所定電圧に達してから、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧が、サブ酸素センサの２つ目の立ち上がり途中の所定電圧に到達するまでの時間を求める遅れ時間算出工程と、該遅れ時間算出行程で得られた遅れ時間が設定値よりも短い場合には、前記吸蔵還元触媒が劣化したと判定して再生運転を行うべく制御信号を発生する劣化判定工程、とを有する事を特徴とする制御方法。
【請求項２２】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の再生運転を行うべく制御信号を発生する再生開始判定工程、とを有しており、前記再生開始判定工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、メイン酸素センサの出力信号を読み込むメイン酸素センサ信号読み込み工程と、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧の変化率を計算する変化率計算工程と、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、メイン酸素センサ信号読み込み工程で得られたメイン酸素センサ信号の電圧が、メイン酸素センサの電圧の立ち上がり途中の所定電圧に達してから、変化率計算工程で得られた変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達するまでの時間を求める遅れ時間算出工程と、該遅れ時間算出行程で得られた遅れ時間が設定値よりも短い場合には、前記吸蔵還元触媒が劣化したと判定して再生運転を行うべく制御信号を発生する劣化判定工程、とを有する事を特徴とする制御方法。
【請求項２３】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の再生運転を行うべく制御信号を発生する再生開始判定工程、とを有しており、前記再生開始判定工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、空燃比制御装置における空燃比調整バルブを開き始めてから、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧が、サブ酸素センサの２つ目の立ち上がり途中の所定電圧に到達するまでの時間を求めるバルブ遅れ時間算出工程と、該バルブ遅れ時間算出工程で得られた遅れ時間が設定値よりも短い場合には、前記吸蔵還元触媒が劣化したと判定して再生運転を行うべく制御信号を発生する劣化判定工程、とを有する事を特徴とする制御方法。
【請求項２４】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の再生運転を行うべく制御信号を発生する再生開始判定工程、とを有しており、前記再生開始判定工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧の変化率を計算する変化率計算工程と、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、空燃比制御装置における空燃比調整バルブを開き始めてから、前記変化率計算工程で得られた変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達するまでの時間を求めるバルブ遅れ時間算出工程と、該バルブ遅れ時間算出工程で得られた遅れ時間が設定値よりも短い場合には、前記吸蔵還元触媒が劣化したと判定して再生運転を行うべく制御信号を発生する劣化判定工程、とを有する事を特徴とする制御方法。
【請求項２５】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の再生運転を行うべく制御信号を発生する再生開始判定工程、とを有しており、前記再生開始判定工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定した時間でリーン運転およびリッチ運転を行い、該リッチ運転の間に、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧が、サブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧の基準電圧に達したならば、リッチ運転の設定時間に係わらず、リッチ運転からリーン運転に切り替えるべく制御信号を発生するリッチ／リーン切換判定工程と、前記吸蔵還元触媒が劣化したと判定して再生運転を行うべく制御信号を発生する劣化判定工程、とを有する事を特徴とする制御方法。
【請求項２６】
吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の再生運転を行うべく制御信号を発生する再生開始判定工程、とを有しており、前記再生開始判定工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定した時間でリーン運転およびリッチ運転を行い、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧の変化率を計算する変化率計算工程と、リッチ運転の間に、前記変化率が、サブ酸素センサ出力信号の時間に対する変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達したならば、設定時間に係わらずリッチ運転からリーン運転に切り替えるべく制御信号を発生するリッチ／リーン切換判定工程と、前記吸蔵還元触媒が劣化したと判定して再生運転を行うべく制御信号を発生する劣化判定工程、とを有する事を特徴とする制御方法。
【請求項２７】
予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧が、サブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧の基準電圧に達したならば、リッチ運転からリーン運転に切り替えるべく制御信号を発生する制御におけるリッチ運転からリーン運転に切り替えるタイミングを決めるための電圧を、前記劣化判定行程におけるサブ酸素センサ出力電圧の２つ目の立ち上がり途中の所定電圧と等しくする請求項１９、２１、２３のいずれかに記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置及び制御方法に関する。より詳細には、排気系に吸蔵還元触媒を介装した希薄燃焼（リーンバーン）タイプの内燃機関の排気ガス浄化装置と、その運転制御方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リーンバーンエンジンは効率が高く、省エネルギー性や二酸化炭素の排出において有利なエンジンであるが、排気ガス中の酸素濃度が高く、従来から用いられている三元触媒を用いることができない。そこで、近年、リーンバーンエンジン用の低ＮＯｘ化触媒として、吸蔵還元型の触媒が提案されている。
【０００３】
吸蔵還元触媒は、排気ガスがリーン状態のときにはＮＯｘを吸蔵し、リッチもしくはストイキの状態のときには吸蔵していたＮＯｘを放出するとともに、放出されたＮＯｘを還元するという特徴をもっている。リーン状態での吸蔵量は有限であるため、吸蔵還元触媒における吸蔵剤が飽和する前に、吸蔵されたＮＯｘを放出・還元除去する必要がある。そのため、リーンバーンエンジンを一時的にリッチ運転し、リッチ／リーンサイクルの運転により、ＮＯｘの吸蔵、放出・還元のサイクルを形成し、低ＮＯｘ化を図る技術が提案されている。
【０００４】
上記したリッチ（もしくはストイキ）状態では、吸蔵されたＮＯｘの還元は三元触媒の作用を用いて行われる。三元触媒では、排気ガス中の酸素が極低濃度の際に、ＮＯｘの還元が行われるが、リッチ運転時の空燃比が小さい（リッチが深い）場合には、ＣＯ浄化率の低下やアンモニアの生成が起こる。
【０００５】
吸蔵還元触媒のリッチ／リーンサイクル運転は、吸蔵ＮＯｘの還元を短時間で行うために、リッチを深くして行う。リーン→リッチ切換直後は、エンジン排ガス中に含まれる多量のＣＯ等の還元剤により吸蔵ＮＯｘの還元が行われるが、吸蔵ＮＯｘの還元終了後は、未反応ＣＯやアンモニアが触媒出側に放出されることになる。従って、リッチ／リーンサイクル運転では、定められたリーン運転時間中に吸蔵されたＮＯｘを還元するために必要な排ガス中のＣＯ等の還元剤が、リッチ運転中に過剰に供給されると、ＣＯやアンモニアのピークを発生することになる。
【０００６】
また、リッチ運転中に供給される還元剤量が不充分な場合は、吸蔵ＮＯｘの還元が十分に行われず平均ＮＯｘエミッションの悪化が起きる。
【０００７】
エンジン排ガス中のＮＯｘ濃度は、エンジン負荷、空燃比、により変化する。また、同一負荷、空燃比であっても、吸入空気の湿度等によってもＮＯｘ濃度は変わる。更に、吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量も、ＳＶ、温度、吸蔵剤の劣化度合い等によって変化する。
【０００８】
そのため、リッチ／リーンサイクル運転のリーン運転時に、どれくらいのＮＯｘを吸蔵したかを予測し、それに見合ったリッチ運転時間を設定するのは非常に困難であり、センサ等を用いたフィードバック制御により適切なリッチ運転時間になるように制御しなければならない。
【０００９】
従来技術においても、触媒出側の酸素センサ（サブ酸素センサ）を用いたリッチ→リーンの切り替え制御が提案されているが、リーン運転時に吸蔵するＮＯｘ量を予測し、それに見合ったリッチ運転時間を精度良く設定することは出来なかった。
【００１０】
吸蔵還元触媒の主な劣化原因として、排ガス中の硫黄分による吸蔵材の劣化がある。
吸蔵還元触媒は、リーン／リーンサイクル運転時にＮＯｘだけでなくＳＯｘも吸蔵してしまう。その際には、吸蔵材は硫酸塩へと変化する。ＳＯｘの吸蔵により生成した硫酸塩は安定であるため、通常のリッチ／リーンサイクル運転のリーン運転時に放出・除去が行われず、使用時間とともに徐々に硫黄分が蓄積していくため、次第にＮＯｘ吸蔵量が低下していく。
【００１１】
ただし、吸蔵されたＳＯｘも、高温（６００℃程度以上）、リッチ（もしくはストイキ）排ガス雰囲気では除去できるので、その処理により吸蔵能力の回復（再生）を図ることが可能である。
【００１２】
しかし、ガスエンジンで吸蔵還元触媒を使用した場合、ガソリンエンジンに比較して排ガス中の硫黄濃度は低いものの、排ガス温度が常に低い状態で（３５０〜５００℃程度）運転されるため、吸蔵材の再生が行われず吸蔵能力が低下してしまう。
【００１３】
そこで、吸蔵能力が低下したことを検知して、強制的に高温、リッチ（もしくはストイキ）運転条件を作り出す必要がある。
しかしながら、従来技術では、吸蔵能力が低下したか否かの検知を十分な精度をもって行うことが困難だった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、新たに見出した触媒出側の酸素センサ（サブ酸素センサ）信号の特性を用いた、更に精度の良い内燃機関の排気ガス浄化装置及びその制御方法を提案することを目的としている。
【００１５】
また本発明は、触媒出側の酸素センサ（サブ酸素センサ）信号の特性を用いて、吸蔵還元触媒が劣化したか否かを判定する新たな触媒劣化検知法を提案することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リ−ンサイクル運転の際に、サブ酸素センサの出力信号に応答してリッチ運転からリーン運転に切り替える様に構成されている制御手段を有しており、前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、サブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧に到達した時に、リッチ運転からリーン運転に切り替える制御を行う様に構成されている。
【００１８】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リ−ンサイクル運転の際に、サブ酸素センサの出力信号に応答してリッチ運転からリーン運転に切り替える様に構成されている制御手段を有しており、前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、サブ酸素センサ出力信号の変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達した時に、リッチ運転からリーン運転に切り替える制御を行う様に構成されている。
【００１９】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リ−ンサイクル運転の際に、サブ酸素センサの出力信号に応答してリッチ運転からリーン運転に切り替える様に構成されている制御手段を有しており、前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定した時間でリーン運転およびリッチ運転を行い、リッチ運転の間にサブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧に到達した時に、設定時間に係わらずリッチ運転からリーン運転に切り替える制御を行う様に構成されている。
【００２０】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リ−ンサイクル運転の際に、サブ酸素センサの出力信号に応答してリッチ運転からリーン運転に切り替える様に構成されている制御手段を有しており、前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定した時間でリーン運転およびリッチ運転を行い、該リッチ運転の間にサブ酸素センサ出力信号の変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達した時に、設定時間に係わらずリッチ運転からリーン運転に切り替える制御を行う様に構成されている。
【００２１】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている制御手段を有しており、前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、サブ酸素センサの出力信号電圧がサブ酸素センサ出力特性曲線における１つ目の電圧の立ち上がり途中の所定電圧から、２つ目の立ち上がり途中の所定電圧に到達するまでの時間を求め、該時間を設定値と比較して、設定値よりも短い場合には前記吸蔵還元触媒が劣化したと判断して再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている。
【００２３】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている制御手段を有しており、前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、サブ酸素センサ出力電圧の変化率から、サブ酸素センサ出力特性曲線における１つ目の変曲点と２つ目の変曲点との間の平坦な領域の時間長さを計測し、該平坦な領域の時間長さを設定値と比較して、設定値よりも短い場合には前記吸蔵還元触媒が劣化したと判断して再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている。
【００２４】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている制御手段を有しており、前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、メイン酸素センサの出力電圧が、メイン酸素センサの出力信号電圧の立ち上がり途中の所定電圧に達してから、サブ酸素センサの２つ目の立ち上がり途中の所定電圧に到達するまでの時間を求め、該時間を設定値と比較して、設定値よりも短い場合には前記吸蔵還元触媒が劣化したと判断して再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている。
【００２５】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている制御手段を有しており、前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、メイン酸素センサの出力電圧が、メイン酸素センサの出力信号電圧の立ち上がり途中の所定電圧に達してから、サブ酸素センサの２つ目の立ち上がり途中の電圧変化率に到達するまでの時間を求め、該時間を設定値と比較して、設定値よりも短い場合には前記吸蔵還元触媒が劣化したと判断して再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている。
【００２６】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている制御手段を有しており、前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、空燃比制御装置における空燃比調整バルブを開き始めてから、サブ酸素センサの２つ目の立ち上がり途中の所定電圧に到達するまでの時間を求め、該時間を設定値と比較して、設定値よりも短い場合には前記吸蔵還元触媒が劣化したと判断して再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている。
【００２７】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている制御手段を有しており、前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、空燃比制御装置における空燃比調整バルブを開き始めてから、サブ酸素センサの２つ目の立ち上がり途中の電圧変化率に到達するまでの時間を求め、該時間を設定値と比較して、設定値よりも短い場合には前記吸蔵還元触媒が劣化したと判断して再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている。
【００２８】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている制御手段を有しており、前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定した時間でリーン運転およびリッチ運転を行い、該リッチ運転の間にサブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧に到達した時に、設定時間に係わらずリッチ運転からリーン運転に切り替える制御を行い、再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている。
【００２９】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されており、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている制御手段を有しており、前記制御手段は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定した時間でリーン運転およびリッチ運転を行い、該リッチ運転の間にサブ酸素センサ出力信号の時間に対する変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達した時に、設定時間に係わらずリッチ運転からリーン運転に切り替える制御を行い、再生運転を行うべく制御信号を発生する様に構成されている。
【００３０】
予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、サブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧に到達した時に、リッチ運転からリーン運転に切り替える制御を行う場合における前記サブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧と、前記触媒の劣化を判断するために用いるサブ酸素センサ出力電圧の２つ目の立ち上がり途中の所定電圧とを等しくする様に前記制御手段が構成されているのが好ましい。
【００３３】
本発明の制御方法は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、リッチ／リ−ンサイクル運転の際に、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、サブ酸素センサの出力信号に応答してリッチ運転からリーン運転に切り替える空燃比切換工程、とを有している。
【００３４】
本発明の制御方法の実施に際して、前記空燃比切換工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧が、サブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧の基準電圧に達したならば、リッチ運転からリーン運転に切り替えるべく制御信号を発生するリッチ／リーン切換判定工程（Ｒ／Ｌ切換判定工程）、を有しているのが好ましい。
【００３５】
また、前記空燃比切換工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧の変化率を計算する変化率計算工程と、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、前記変化率が、サブ酸素センサ出力信号の時間に対する変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達したならば、リッチ運転からリーン運転に切り替えるべく制御信号を発生するＲ／Ｌ切換判定工程、とを有しているのが好ましい。
【００３６】
或いは、前記空燃比切換工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定した時間でリーン運転およびリッチ運転を行い、該リッチ運転の間に、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧が、サブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧の基準電圧に達したならば、リッチ運転の設定時間に係わらず、リッチ運転からリーン運転に切り替えるべく制御信号を発生するＲ／Ｌ切換判定工程、を有しているのが好ましい。
【００３７】
そして前記空燃比切換工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定した時間でリーン運転およびリッチ運転を行い、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧の変化率を計算する変化率計算工程と、該リッチ運転の間に、前記変化率が、サブ酸素センサ出力信号の時間に対する変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達したならば、設定時間に係わらずリッチ運転からリーン運転に切り替えるべく制御信号を発生するＲ／Ｌ切換判定工程、とを有しているのが好ましい。
【００３８】
また本発明の制御方法は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する再生開始判定工程、とを有しており、前記再生開始判定工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧が、サブ酸素センサ出力特性曲線における１つ目の電圧の立ち上がり途中の所定電圧から、２つ目の立ち上がり途中の所定電圧に到達するまでの時間（変曲点時間差）を求める変曲点時間差算出工程と、該変曲点時間差算出工程で得られた時間差が設定値よりも短い場合には、前記吸蔵還元触媒が劣化したと判定して再生運転を行うべく制御信号を発生する劣化判定工程、とを有している。
【００４０】
本発明の制御方法は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する再生開始判定工程、とを有しており、前記再生開始判定工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧の変化率を計算する変化率計算工程と、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、前記変化率が、サブ酸素センサ出力信号の時間に対する変化率が所定値以上となる１回目の領域に到達してから、変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達するまでの時間長（変曲点時間差）を求める変曲点時間差算出工程と、該変曲点時間差算出工程で得られた時間差が設定値よりも短い場合には、前記吸蔵還元触媒が劣化したと判定して再生運転を行うべく制御信号を発生する劣化判定工程、とを有している。
【００４１】
本発明の制御方法は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する再生開始判定工程、とを有しており、前記再生開始判定工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、メイン酸素センサの出力信号を読み込むメイン酸素センサ信号読み込み工程と、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、メイン酸素センサ信号読み込み工程で得られたメイン酸素センサ信号の電圧が、メイン酸素センサの電圧の立ち上がり途中の所定電圧に達してから、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧が、サブ酸素センサの２つ目の立ち上がり途中の所定電圧に到達するまでの時間（遅れ時間）を求める遅れ時間算出工程と、該遅れ時間算出行程で得られた遅れ時間が設定値よりも短い場合には、前記吸蔵還元触媒が劣化したと判定して再生運転を行うべく制御信号を発生する劣化判定工程、とを有している。
【００４２】
本発明の制御方法は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する再生開始判定工程、とを有しており、前記再生開始判定工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、メイン酸素センサの出力信号を読み込むメイン酸素センサ信号読み込み工程と、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧の変化率を計算する変化率計算工程と、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、メイン酸素センサ信号読み込み工程で得られたメイン酸素センサ信号の電圧が、メイン酸素センサの電圧の立ち上がり途中の所定電圧に達してから、変化率計算工程で得られた変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達するまでの時間（遅れ時間）を求める遅れ時間算出工程と、該遅れ時間算出行程で得られた遅れ時間が設定値よりも短い場合には、前記吸蔵還元触媒が劣化したと判定して再生運転を行うべく制御信号を発生する劣化判定工程、とを有している。
【００４３】
本発明の制御方法は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する再生開始判定工程、とを有しており、前記再生開始判定工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、空燃比制御装置における空燃比調整バルブを開き始めてから、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧が、サブ酸素センサの２つ目の立ち上がり途中の所定電圧に到達するまでの時間（バルブ遅れ時間）を求めるバルブ遅れ時間算出工程と、該バルブ遅れ時間算出工程で得られた遅れ時間が設定値よりも短い場合には、前記吸蔵還元触媒が劣化したと判定して再生運転を行うべく制御信号を発生する劣化判定工程、とを有している。
【００４４】
本発明の制御方法は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する再生開始判定工程、とを有しており、前記再生開始判定工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧の変化率を計算する変化率計算工程と、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、空燃比制御装置における空燃比調整バルブを開き始めてから、前記変化率計算工程で得られた変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達するまでの時間（バルブ遅れ時間）を求めるバルブ遅れ時間算出工程と、該バルブ遅れ時間算出工程で得られた遅れ時間が設定値よりも短い場合には、前記吸蔵還元触媒が劣化したと判定して再生運転を行うべく制御信号を発生する劣化判定工程、とを有している。
【００４５】
本発明の制御方法は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する再生開始判定工程、とを有しており、前記再生開始判定工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定した時間でリーン運転およびリッチ運転を行い、該リッチ運転の間に、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧が、サブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧の基準電圧に達したならば、リッチ運転の設定時間に係わらず、リッチ運転からリーン運転に切り替えるべく制御信号を発生するＲ／Ｌ切換判定工程と、前記吸蔵還元触媒が劣化したと判定して再生運転を行うべく制御信号を発生する劣化判定工程、とを有している。
【００４６】
本発明の制御方法は、吸気系に空燃比制御装置を介装し、排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、メイン酸素センサ及びサブ酸素センサが、もしくは、下流側のみにサブ酸素センサが介装されている内燃機関の排気ガス浄化装置を制御する制御方法において、サブ酸素センサの出力信号を読み込むサブ酸素センサ信号読み込み工程と、リッチ／リーンサイクル運転の際に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサの出力信号に応答して吸蔵還元触媒の能力を回復するための再生運転を行うべく制御信号を発生する再生開始判定工程、とを有しており、前記再生開始判定工程は、リッチ／リ−ンサイクル運転において、予め設定した時間でリーン運転およびリッチ運転を行い、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧の変化率を計算する変化率計算工程と、リッチ運転の間に、前記変化率が、サブ酸素センサ出力信号の時間に対する変化率が所定値以上となる２回目の領域に到達したならば、設定時間に係わらずリッチ運転からリーン運転に切り替えるべく制御信号を発生するＲ／Ｌ切換判定工程と、前記吸蔵還元触媒が劣化したと判定して再生運転を行うべく制御信号を発生する劣化判定工程、とを有している。
【００４７】
そして、予め設定されたリーン運転の時間の後に、リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、前記サブ酸素センサ信号読み込み工程で得られたサブ酸素センサ信号の電圧が、サブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりに相当する電圧の基準電圧に達したならば、リッチ運転からリーン運転に切り替えるべく制御信号を発生する制御におけるリッチ運転からリーン運転に切り替えるタイミングを決めるための電圧を、前記触媒の劣化を判断するために用いるサブ酸素センサ出力電圧の２つ目の立ち上がり途中の所定電圧と等しくすることが好ましい。
【００５０】
図２−図６の各々は、吸気系に空燃比制御用バイパスガスバルブ、排気系に吸蔵還元触媒を用いたガスエンジンにおいて、同一負荷条件でリッチ運転を行い、吸蔵材を完全に還元処理した後、リーン運転を５０秒、１００秒、１５０秒、２００秒、３００秒行い、その後リーン運転→リッチ運転に切り替えた直後の、メイン酸素センサ（触媒手前の酸素センサ）及びサブ酸素センサの出力信号と、触媒出側のＣＯエミッションを示している。
【００５１】
なお、本試験では、酸素センサとして、空燃比１．０で出力電圧の急変するジルコニア型のセンサを用いた。それぞれの測定において、リーン運転時の触媒入り口のＮＯｘ濃度は等しいので、リーン運転時間の長さで、吸蔵ＮＯｘ量が変化している。
【００５２】
図より、以下の特徴が見出された。
（１）  リーン運転時の吸蔵したＮＯｘ量に関わらず、リッチ切り替え直後、サブ酸素センサの出力信号には、電圧の急激に変化する部分が２つ存在する。
（２）  リーン運転時の吸蔵したＮＯｘ量に関わらず、サブ酸素センサ信号が２つ目の電圧急変点に達した際に、触媒出側のＣＯエミッションが立ち上がってくる。（図中で、２つ目の電圧急変点とＣＯエミッションの立ち上がり時間にずれが生じているのは、分析計の応答遅れによるものである。）
【００５３】
上記した構成を具備する本発明では、上述した特徴を生かし、本発明者はサブ酸素センサの出力信号が、２つ目の電圧急変点に達した際、リッチ→リーン運転に切り替えるよう制御を行った。
【００５４】
リッチ→リーン運転切り替える際、スレショードレベルとなるサブ酸素センサの電圧を変えて、触媒出側平均ＮＯｘエミッションと、ＣＯビークの最高値の測定を行った結果を図７に示す。
なお、本制御試験では、全ての条件でリーン運転時間を１５０秒とした。
【００５５】
切り替えのためのサブ酸素センサ電圧を高くしていくと、ＣＯピークは高くなるが、０．８Ｖ以上では、ＮＯｘのエミッションはあまり変わらないことがわかる。
従って、制御の応答遅れを考慮して、リッチ→リーン切り替え時のサブ酸素センサの最高電圧が、サブ酸素センサの２つ目の電圧急変点にくるように制御すれば、ＮＯｘ、ＣＯともにエミッションを改善することができる。
【００５６】
上記特徴は、吸蔵したＮＯｘ量によらないので、触媒入り口のＮＯｘ濃度が変化したり、吸蔵材が劣化したり等で、吸蔵ＮＯｘ量が変化しても、同じ方法で制御することが可能である。
【００５７】
リッチ→リーンの切り替えには、サブ酸素センサ信号の電圧を基準として切り替える方法、サブ酸素センサの電圧の変化率を基準として切り替える方法がある。
リッチ→リーンを切り替えるためのスレショードレベルとなるサブ酸素センサの電圧もしくは変化率は、エンジン特性、触媒組成、制御応答性等により、ケース・バイ・ケースで設定されるのが好ましい。
【００５８】
希薄燃焼ガスエンジンでは、常に希薄の状態でエンジンが運転されるため、上記したような触媒再生のための条件が自然に成立することが無い。そこで、空燃比等の種々の条件を制御して、強制的に高温（６００℃程度以上）、リッチ（もしくはストイキ）の排ガス条件を作り出す、すなわち、再生運転が必要である。その際には、吸蔵還元触媒の劣化状態を判定して、あるレベルまで活性が低下した際に、強制再生運転を行うのが望ましい。
【００５９】
劣化状態を判定するのに、図２−図７の試験によって得られた以下の知見を用いる。
（３）  リーン→リッチ切り替え時に、サブ酸素センサ出力信号の電圧が急激に変化し、次に電圧が急変するまでの時間は、リーン時に吸蔵したＮＯｘ量に比例する。
（４）  リーン→リッチ切り替え時に、メイン酸素センサ出力信号の電圧が立ち上がってから、サブ酸素センサ出力信号の電圧が２つ目の電圧急変点に達するまでの時間は、リーン時に吸蔵したＮＯｘ量に比例する。
【００６０】
図８には、リーン→リッチ切り替え時に、サブ酸素センサの電圧が０．４５Ｖから０．８５Ｖに達するまでの時間と、リーン時に吸蔵したＮＯｘ量の関係を示している。よって、その時間により、リーン時のＮＯｘ吸蔵量すなわち吸蔵還元触媒の劣化状態を推測することができるので、時間が所定より短く、かつ、エンジン側の再生運転条件が成立した際に、強制再生を行うようにすれば良い。もちろん、その際に、電圧ではなく、電圧の変化率から時間を測定しても良い。具体的には、サブ酸素センサの１つ目の電圧急変点に相当する電圧の変化率に達してから、２つ目の電圧急変点に相当する電圧の変化率に達するまでの時間を計測すれば良い。
【００６１】
本方法では、サブ酸素センサ１本で、リッチ→リーンの切り替え、および、劣化状態の測定ができることが利点として上げられる。
【００６２】
図９は、リーン→リッチ切り替え時に、メイン酸素センサ出力信号の電圧が０．４５Ｖに達してから、サブ酸素センサ出力信号の電圧が所定電圧に達するまでの時間を測定し、それぞれの最小二乗法による相関係数を求めたものを示している。
なお、本試験では、上記試験とほぼ同等の吸蔵還元触媒を用い、同一負荷条件で、触媒のＳＶを約半分にして測定を行っている。
【００６３】
従来から、メイン酸素センサの立ち上がりと、サブ酸素センサの立ち上がりの時間遅れから、リーン時のＮＯｘ吸蔵量を推測する方法が提案されているが、本試験の知見（相対関数の比較）により、吸蔵量の推定には、サブ酸素センサ出力電圧の２つ目の電圧急変点を基準とすることが望ましいということが得られた。
【００６４】
また、同様の試験を、種々のロットの異なるサブ酸素センサで試験したところ、サブ酸素センサの２つ目の電圧急変点に達するまでの時間は、ロットの違いによらず常に一定であることが判明した。
すなわち、上記２つの理由により、サブ酸素センサの２つ目の電圧急変点を基準とし、メイン酸素センサとサブ酸素センサ信号の立ち上がれ遅れ時間を測定し、吸蔵ＮＯｘ量を推定する方法が、従来法に比べより正確に推定することが可能であるといえる。
【００６５】
また、本方法では、メイン酸素センサの電圧の立ち上がりでなく、空燃比切り替え用のバイパスガスバルブを開き初めてからの時間を基準としても良い。
また、上記２つの方法では、サブ酸素センサ電圧急変点の２つ目の電圧ではなく、２つ目の電圧急変点における電圧の変化率を基準として、時間を計測しても良い。なお、それぞれの基準電圧および電圧変化率は、ケース・バイ・ケースで設定される。
【００６６】
前記リッチ→リーン運転切り替え方法では、吸蔵したＮＯｘ量に見合ったリッチ運転が行われるため、触媒新品時のように吸蔵量が多い場合、ＮＯｘエミッションは非常に良くなる。しかし、リッチ／リーン運転時間比率が大きくなり、エンジン熱効率が低下することが問題点として上げられる。
【００６７】
以下において、低ＮＯｘとエンジンの熱効率の向上を図る方法を提案する。
所定のエンジン熱効率が得られるよう、リッチ／リーン運転時間は固定で、リッチ／リーンサイクル運転を行う。
【００６８】
触媒新品時は、吸蔵ＮＯｘ量に対しリッチ運転時に供給されるＣＯ等の還元剤量が少ないため、サブ酸素センサの出力はリッチ運転時にも立ち上がらない。
また、吸蔵量が多いため、そのように運転しても、ＮＯｘエミッションが悪化することはない。
【００６９】
使用時間とともに吸蔵材が劣化してくると、徐々にＮＯｘ吸蔵量が低下してくるため、リッチ運転時にサブ酸素センサの出力信号が徐々に立ち上がるようになってくる。
更に劣化が進むと、リッチ運転時にサブ酸素センサの出力電圧が上記２つ目の急変電圧に達するようになる。
【００７０】
その際に、ＣＯエミッション悪化防止策として、設定されたリッチ運転時間によらずリッチ→リーン運転切り替えを行う。
更に、再生運転のための条件が成立したら、触媒再生運転へ移行し、触媒を再生した後、またもとの固定リッチ／リーン運転時間でサイクル運転を行い、以下、これを繰り返すことにより、エミッションとエンジン熱効率の向上を図る。
なお、その際には、触媒劣化時にＮＯｘエミッションの目標値をクリアできる範囲内で、リッチ／リーン運転の時間比を最大とするような、リッチ運転およびリーン運転の時間に設定されるのが望ましい。
【００７１】
ガスエンジンにおいて、三元触媒が用いられる際、触媒劣化による触媒ウィンドウのリッチシフトに対応するため、特開平４−３３９１４６号公報に開示されているように、サブ酸素センサは不活性なセンサが用いられるのが望ましい。
同様に、ガスエンジンで吸蔵還元触媒を使用する際、ストイキで再生運転を行う場合や、ストイキでの運転領域がある場合、サブ酸素センサに不活性なものを用いることが望ましい。
【００７２】
上記、本発明における試験は、全てサブ酸素センサに不活性なものを用いて行っているので、サブ酸素センサに不活性なものを用いれば、上記本発明とストイキでの上記空燃比制御を１つのセンサで両立することができるので、望ましい。
【００７３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、添付図面において、同様な部材には同様な符号を付してある。
【００７４】
図１にサブ酸素センサ出力信号を用いて、リッチ／リーンサイクルの切り替え運転を行い、サブ酸素センサの出力信号により触媒劣化状態を検知し、再生運転を開始する第１の実施形態の全体構成図を示す。
【００７５】
図１おいて、全体を符号１０で示すガスエンジン（内燃機関の１例）は、空気供給ライン１２から供給される空気（矢印Ａで示す）と、燃料ガス供給ライン１４から供給される燃料ガス（矢印Ｆで示す）の混合気によって駆動する。空気Ａと燃料ガスＦとはミキサ１６により混合され、混合気は吸入ライン１８を介して燃焼室２０内に供給される。
【００７６】
燃料ガス供給ライン１４から分岐して、吸入ライン１８のスロットル２２よりも上流側の領域に合流しているのは、バイパスガスライン２４である。バイパスガスライン２４にはバイバスガス制御バルブ２６が介装されており、該制御バルブ２６の開度制御を行うことにより、混合気の空気比が調節される。
【００７７】
ガスエンジン１０において、符号２８はピストンを、符号３０は吸気バルブを、符号３２は排気バルブを、符号３４は排気ラインを示している。
この排気ライン３４には、吸蔵還元触媒３６が介装されており、触媒３６の下流側にはサブ酸素センサ４０が介装されている。そして、サブ酸素センサ４０の検出信号とは、それぞれ信号伝達ラインＣＬ２を介して、コントロールユニット５０へ伝達されている。
コントロールユニット５０は、各センサ信号の入力ポート、演算処理のためのマイコン、バルブ制御信号の出力ポートを備えている。
【００７８】
図１において、エンジンの回転数を検出する回転数センサ４２と、吸入ライン１８における吸気圧を検出する吸気圧センサ４４が設けられている。
センサ４２及びセンサ４４の検出信号は、信号伝達ラインＣＬ３、ＣＬ４の各々を介して、コントロールユニット５０に伝達される。
【００７９】
コントロールユニット５０には、センサ４０の検出信号を読み取るサブ酸素センサ読込手段５４と、センサ４２の検出信号を読み取る回転数センサ読込手段５６と、センサ４４の検出信号を読み取る吸気圧センサ読込手段５８、とを有している。
また、センサ読込手段５６、５８は、負荷算出手段６０に接続され、センサ読込手段５４は、Ｒ／Ｌ切替判定手段６５、時間差計測タイマ６８に接続され、時間差計測タイマ６８は、変曲点時間差算出手段７０に接続されている。
【００８０】
負荷算出手段６０は、Ｒ開度読込手段６１、Ｌ時間読込手段６２、Ｌ開度読込手段６３、劣化判定値読込手段７４、および、再生運転開始判定手段７６に、それぞれ接続されている。
また、Ｒ開度読込手段６１は、Ｒ／Ｌ切替判定手段６５とバイパス開度演算手段８０に接続している。
また、Ｌ時間読込手段６２、Ｌ開度読込手段６３、および、Ｌ時間タイマ６４は、Ｌ／Ｒ切替判定手段６６とバイパス開度演算手段８０に接続されている。
さらに、Ｒ／Ｌ切替判定手段６５は、Ｌ時間タイマ６４にも接続されている。
【００８１】
劣化判定値読込手段７４、および、変曲点時間差算出手段７０は、劣化判定手段７２に接続され、再生運転制御開始手段７６に接続されている。
再生運転制御開始手段７６は、バイパス開度演算手段８０に接続され、バイパス開度演算手段８０はＲ／Ｌ制御手段８２に接続されている。
Ｒ／Ｌ制御手段８２は、信号伝達ラインＣＬ５を通して、バイバスガス制御バルブ２６の開度を調整する。
【００８２】
第１の実施形態の制御方法において、回転数センサ読込手段５６、吸気圧センサ読込手段５８によって得られた値ＲＰＭ、ＭＰにより判断された負荷条件が、リッチ／リーンサイクル運転を行う条件にある場合について、図１２、図１３のフローチャートを用いて説明する。
【００８３】
図１２では、サブ酸素センサの出力電圧により、リッチ運転→リーン運転に切り替える制御方法を示す。
図１２において、まず、ステップＳ１で、再生運転開始フラグＸＳＴの値を読み込む。ＸＳＴが１の場合は、再生運転を行うようステップＳ２に進み、ＸＳＴが０の場合は、リッチ／リーンサイクル運転を行うようステップＳ４に進む。
【００８４】
ステップＳ４では、吸気圧センサ４４と回転数センサ４２の値ＲＰＭ、ＭＰを読み込む。次に、ステップＳ５に進み、図１６のような回転数・吸気圧マップより、リーン運転時間ＬＬＴ、リーン運転時のバイパスガス制御バルブ２６の開度ＶＯＲＬ、リッチ運転時のバイパスガス制御バルブ２６の開度ＶＯＲＲ、リッチ→リーン運転切り替えのためのサブ酸素センサ基準電圧ＬＳＯＶ、リッチ→リーン運転切り替え時のサブ酸素センサ変曲点時間差の基準となる時間差ＬＤＴＳＯＶの値を読み込む。
【００８５】
次に、ステップＳ６でバイバスガス制御バルブ２６の開度をＶＯＲＬし、リーン運転を行う。そして、ステップＳ７に進み、Ｌ時間タイマ６４をスタートさせ、ステップＳ８に進み、Ｌ時間タイマ６４の値ＬＴとＬＬＴを比較し、ＬＴ＞ＬＬＴとなったら、すなわち、リーン運転が基準の時間行われたならば、ステップＳ９に進み、Ｌ時間タイマの値をクリアする。
【００８６】
次に、ステップＳ１０で、バイバスガス制御バルブ２６の開度をＶＯＲＲに変更し、リッチ運転に入る。そして、ステップＳ１１に進み、サブ酸素センサの出力電圧ＳＯＶとＬＳＯＶを比較し、ＳＯＶ＞ＬＳＯＶとなったら、すなわち、サブ酸素センサの出力電圧が前記した２つ目の変曲点の電圧に達したら、ステップＳ１に戻る。
【００８７】
ステップＳ１でＸＳＴが１の場合は、ステップＳ２に進み、所定時間再生運転（排ガス組成：リッチもしくはストイキ、排ガス温度：６００℃程度以上となる条件）を行い、ステップＳ３に進みＸＳＴの値を０にして、ステップＳ１へ戻る。
【００８８】
また、第１の実施形態のリッチ／リーン切り替え運転制御に関しては、リッチ→リーン運転の切り替えを、サブ酸素センサの出力電圧を基準とせずに、出力電圧の変化率を基準として行うことも可能である。ただし、全体構成図、および、制御のフローは、本実施形態とほぼ同じであるので、詳細説明は省略する。
【００８９】
ここで、ガスエンジンの再生運転においては、再生運転時のエミッション悪化を防止するために、ストイキで行われることになる。
従って、本実施形態で用いられるサブ酸素センサを、三元触媒の制御に用いられている、メタン不活性な酸素センサをサブ酸素センサとすれば、ガスエンジンの再生運転時のストイキ制御も問題なく行える。
なお、具体的な再生運転方法に関しては、公知のストイキ運転の技術を用いれば良い。
【００９０】
次に、図１３のフローチャートを用いて、第１の実施形態の触媒劣化判定、および、再生運転開始判定方法について示す。
【００９１】
まず、図１３ステップＳ１０１において、リッチ／リーン運転が行われているか、ステップＳ１０２、Ｓ１０３で、リーン運転からリッチ運転に切り替えられたかを判定する。
次に、ステップＳ１０４に進み、ＳＯＶ＞ＬＳＯＶＬ（リッチ→リーン運転切り替え時の、サブ酸素センサ出力電圧の一つ目の立ち上がりにおける基準電圧）となったか、すなわち、サブ酸素センサ出力電圧が、一つ目の立ち上がりの基準電圧を超えたか判定し、超えた場合は、ステップＳ１０５で時間差計測タイマ６８をスタートさせる。
【００９２】
そして、ステップＳ１０６に進み、ＳＯＶ＞ＬＳＯＶＨ（リッチ→リーン運転切り替え時の、サブ酸素センサ出力電圧の二つ目の立ち上がりにおける基準電圧）となったか、すなわち、サブ酸素センサ出力電圧が、二つ目の立ち上がりの基準電圧を超えたか判定し、超えた場合は、ステップＳ１０７で時間差計測タイマ６８をストップし、ステップＳ１０８で時間差タイマ６８の値を読み込み、その値をリッチ→リーン運転切り替え時のサブ酸素センサ変曲点時間差ＤＴＳＯＶとする。
【００９３】
次に、ステップＳ１０９で、時間差タイマ６８の値をクリアし、ステップＳ１１０で、ステップＳ１０８で設定したＤＴＳＯＶとＬＤＴＳＯＶを比較し、ＤＴＳＯＶ＜ＬＤＴＳＯＶとなっているか否か、すなわち、吸蔵還元触媒が基準値より劣化しているか否かを判断する。
ステップＳ１１０がＹＥＳの場合は、ステップＳ１１１でＸＳＴを１とし、ステップＳ１０１に戻る。ここで、ＸＳＴが１と設定されるので、図１２のステップＳ１で、再生運転を行うと判断される。
【００９４】
なお、ステップＳ１１０で、ＮＯの場合は、ステップＳ１０１に戻る。
【００９５】
詳細説明は省略するが、本発明の触媒劣化判定、および、再生運転開始判定方法に関しては、サブ酸素センサの出力電圧を基準とせずに、出力電圧の変化率を基準として行うことも可能である。
また、ステップＳ１０４を省略して、リーン→リッチ運転に切り替わる際の、バイパスガス制御バルブ２６の切り替えのタイミングを基準とすることもできる。
さらに、制御応答性によっては、図１２におけるＬＳＯＶと図１３におけるＬＳＯＶＨを等しくし、リッチ→リーン運転切り替えと、劣化判定を同時に行うことも可能である。
【００９６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図１０に、サブ酸素センサ出力信号を用いて、リッチ／リーン切り替え運転を行い、メイン酸素センサ出力信号とサブ酸素センサの出力信号により触媒劣化状態を検知し、再生運転を開始する第２の実施形態の全体構成図を示す。
【００９７】
ここでは、第１の実施形態の全体構成図と異なる部分のみ説明する。
排気ライン３８の吸蔵還元触媒３６の上流に、メイン酸素センサ３８が改装されており、信号伝達ラインＣＬ１を介して、コントロールユニット５０のメイン酸素センサ読込手段５２に接続されている。メイン酸素センサ読込手段５２は、Ｒ／Ｌ切替判定手段６５、および、時間差計測タイマ６８に接続され、時間差計測タイマ６８は遅れ時間算出手段７３に接続されており、遅れ時間算出手段７３は、劣化判定手段７２に接続されている。
【００９８】
上述した以外の構成については、図１０は図１と同様である。
【００９９】
第２の実施形態の制御方法について、フローチャートを用いて説明する。
サブ酸素センサの出力電圧により、リッチ運転→リーン運転に切り替える制御方法については、ステップＳ５でＬＤＳＯＶの代わりに、メイン酸素センサ・サブ酸素センサ時間差の基準時間差ＬＤＴＭＳＯＶを記憶した図示しない回転数・吸気圧マップを用いて、ＬＬＴ、ＶＯＲＬ，ＶＯＲＲ，ＬＳＯＶ，ＬＤＴＭＳＯＶを読み込む以外は、第１の実施形態における図１２のフローチャートと同様である。
また、用いられるサブ酸素センサを、三元触媒の制御に用いられている、メタン不活性な酸素センサをサブ酸素センサとすれば、ガスエンジンの再生運転時のストイキ制御を問題なく行える点、リッチ→リーン運転切り替えをサブ酸素センサの出力電圧の変化率を基準として行える点も同様である。
【０１００】
次に、図１４のフローチャートを用いて、第２の実施形態の触媒劣化判定、および、再生運転開始判定方法について示す。
【１０１】
第１の実施形態の図１３との違いは、以下の３点である。
（１）  ステップＳ２０４において、メイン酸素センサ出力電圧ＭＯＶが、リッチ→リーン運転切り替え時の、メイン酸素センサ出力電圧の立ち上がりにおける基準電圧ＬＭＯＶを超えたかを判断し、時間差計測タイマ６８をスタートさせる点。
（２）  ステップＳ２０８で、時間差タイマ６８の値をメイン酸素センサ・サブ酸素センサ時間差ＤＴＭＳＯＶとする点
（３）  ステップＳ２１０で、ＤＴＭＳＯＶとＬＤＴＭＳＯＶを比較する点
その他は、第１の実施形態と同じである。
【０１０２】
また、本実施形態も同様に、本触媒劣化判定、および、再生運転切り替え制御方法に関して、サブ酸素センサの出力電圧を基準とせずに、出力電圧の変化率を基準として行うことも可能である。
【０１０３】
さらに、同様に、制御応答性によっては、ＬＳＯＶとＬＳＯＶＨを等しくし、リッチ→リーン運転切り替えと、劣化判定を同時に行うことも可能である。
【０１０４】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図１１に、リッチ／リーンサイクル運転における、リーン運転およびリッチ運転の時間を、あらかじめ設定された時間で運転を行い、サブ酸素センサの出力信号により、設定時間によらずリッチ運転→リーン運転を切り替え、再生運転を開始する第３の実施形態の全体構成図を示す。
【０１０５】
ここでは、第１の実施形態の全体構成図と異なる部分のみ説明する。
サブ酸素センサ読込手段５４は、Ｒ／Ｌ切替判定手段６５と劣化判定手段７２に接続される。Ｌ／Ｒ切替手段６６は、Ｒ時間タイマ６９と接続され、Ｒ時間読込手段６７、Ｒ開度読込手段６１、および、Ｒ時間タイマ６９がＲ／Ｌ切替判定手段に接続されている。
【０１０６】
上述した以外の構成については、図１１は図１と同様である。
【０１０７】
第３の実施形態の制御方法について、図１５のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ３０１〜ステップＳ３０３までは、第１の実施例、図１２のフローチャートのステップＳ１〜ステップＳ３と同じである。
【０１０８】
以下に、ステップＳ３０１でＮＯの場合について示す。
【０１０９】
ステップＳ３０４では、吸気圧センサ４４と回転数センサ４２の値ＲＰＭ、ＭＰを読み込む。次に、ステップＳ３０５に進み、ＬＬＴ、ＶＯＲＬ、ＶＯＲＲ、ＬＳＯＶ、リッチ運転時間ＬＲＴの値を、図示しない回転数・吸気圧マップより読み込む。
【０１１０】
次に、ステップＳ３０６でバイバスガス制御バルブ２６の開度をＶＯＲＬにし、ステップＳ３０７でＬ時間タイマ６４をスタートさせ、ステップＳ３０８でＬ時間タイマ６４の値ＬＴとＬＬＴを比較し、ＬＴ＞ＬＬＴとなったら、すなわち、リーン運転が基準の時間行われたらステップＳ３０９に進み、Ｌ時間タイマをクリアする。
【０１１１】
次に、ステップＳ３１０では、バイバスガス制御バルブ２６の開度をＶＯＲＲにし、ステップＳ３１１でＲ時間タイマ６９をスタートさせる。そして、ステップＳ３１２に進み、Ｒ時間タイマ６９の値ＲＴとＬＲＴを比較し、ＲＴ＞ＬＲＴの場合、ステップＳ３０１へ戻り、ＬＲＴがＲＴ以下の場合は、ステップＳ３１３に進む。
【０１１２】
ステップＳ３１３では、ＳＯＶ＞ＬＳＯＶを判定し、ＮＯの場合はステップＳ３１２に戻り、ＹＥＳの場合ステップＳ３１４に進む。
ステップＳ３１４で、バイバスガス制御バルブ２６の開度をＶＯＲＬにし、ステップＳ３１５でＸＳＴを１、ステップＳ３１６でＲ時間タイマをクリアし、ステップＳ３０１に戻る。
【０１１３】
ステップＳ３１２、ステップＳ３１３では、触媒が劣化し、所定のリッチ運転時間が経過する前に、サブ酸素センサ出力電圧が、劣化判定基準およびリッチ運転→リーン運転切り替えの基準電圧であるＬＳＯＶに達したか否かが判定され、ＬＳＯＶに達した場合、ＣＯ等のエミッション悪化の防止策として、リーン運転切り替えが行われ、さらに、ＸＳＴが１と設定されるので、ステップＳ３０１〜Ｓ３０３で再生運転が行われることになる。
【０１１４】
本実施形態では、触媒劣化時にＮＯｘエミッションの目標値をクリアできる範囲内で、リッチ／リーン運転の時間比を最大とするような、リッチ運転およびリーン運転の時間に設定されるのが望ましい。
なお、ＬＳＯＶは、ケース・バイ・ケースで第１の実施形態のＬＳＯＶと違う値が用いられても良い。
また、本実施形態も同様に、サブ酸素センサの出力電圧を基準とせずに、出力電圧の変化率を基準として行うことも可能であり、用いられるサブ酸素センサを、三元触媒の制御に用いられている、メタン不活性な酸素センサをサブ酸素センサとすれば、ガスエンジンの再生運転時のストイキ制御を問題なく行える。
【０１１５】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記載ではない旨を付記する。
【０１１６】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列挙する。
（１）  リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、サブ酸素センサ出力信号が急激に立ち上がる２つ目の立ち上がりを基準として制御することにより、ＣＯピークの減少と、ＮＯｘエミッションの改善が図れる。
（２）  リーン運転からリッチ運転に切り替えた際の、サブ酸素センサ出力信号における、２つの急変点電圧の時間を計測することで、サブ酸素センサ１本で触媒劣化を計測することが出来る。
（３）  リーン運転からリッチ運転に切り替えた際、メイン酸素センサとサブ酸素センサ出力信号の立ち上がりの遅れ時間、もしくは、バルブの開き始めからサブ酸素センサの立ち上がりまでの時間から触媒の劣化を計測する場合において、サブ酸素センサ出力の２つ目の立ち上がりを基準とすることで、精度良く触媒の劣化を計測できる。
（４）  リッチおよびリーンの運転時間を所定の値で運転し、リッチ運転時に、サブ酸素センサ出力信号が２つ目の立ち上がりに到達した際に、所定のリッチ時間に係わらず、リッチ→リーン運転切り換えを行うことで、エミッションの悪化防止とエンジンの熱効率の向上が図れる。
（５）  ガスエンジンにおいて、サブ酸素センサにメタン不活なセンサを用いることで、吸蔵還元触媒のエミッション向上、劣化計測、および、再生運転、ストイキ運転のエミッションの向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、第１の実施形態の全体構成を示す図
【図２】ＮＯｘ吸蔵量を変化させた際の、リーン→リッチ運転切り替え後の、メイン酸素センサ、サブ酸素センサ、および、触媒出側のＣＯエミッションの変化を示す図
【図３】ＮＯｘ吸蔵量を変化させた際の、リーン→リッチ運転切り替え後の、メイン酸素センサ、サブ酸素センサ、および、触媒出側のＣＯエミッションの変化を示す図２とは別の図
【図４】ＮＯｘ吸蔵量を変化させた際の、リーン→リッチ運転切り替え後の、メイン酸素センサ、サブ酸素センサ、および、触媒出側のＣＯエミッションの変化を示す図２、図３とは別の図
【図５】ＮＯｘ吸蔵量を変化させた際の、リーン→リッチ運転切り替え後の、メイン酸素センサ、サブ酸素センサ、および、触媒出側のＣＯエミッションの変化を示す図２−図４とは別の図
【図６】ＮＯｘ吸蔵量を変化させた際の、リーン→リッチ運転切り替え後の、メイン酸素センサ、サブ酸素センサ、および、触媒出側のＣＯエミッションの変化を示す図２−図５とは別の図
【図７】ＮＯｘ吸蔵量を変化させた際の、リーン→リッチ運転切り替え後の、メイン酸素センサ、サブ酸素センサ、および、触媒出側のＣＯエミッションの変化を示す図２−図６とは別の図
【図８】ＮＯｘ吸蔵量と、サブ酸素センサ出力電圧が０．４５→０．８５Ｖに変化するまでの時間との関係を示す図
【図９】ＮＯｘ吸蔵量と、メイン酸素センサの電圧が０．４４Ｖに達してから、サブ酸素センサ出力電圧が０．８６Ｖに達するまでの時間との関係を示す図
【図１０】本発明の、第２の実施形態の全体構成を示す図
【図１１】本発明の、第３の実施形態の全体構成を示す図
【図１２】本発明の、第１の実施形態のリッチ／リーン切り替え運転制御方法を示すフローチャート
【図１３】本発明の、第１の実施形態の劣化判定および再生開始判断方法を示すフローチャート
【図１４】本発明の、第２の実施形態の劣化判定および再生開始判断方法を示すフローチャート
【図１５】本発明の、第３の実施形態のリッチ／リーン切り替え運転、触媒劣化判定、および再生運転切り替え制御方法を示すフローチャート
【図１６】回転数ＲＰＭ、吸気圧ＭＰとリーン運転時間ＬＬＴ、リーン運転時のバイパスガス制御バルブ２６の開度ＶＯＲＬ、リッチ運転時のバイパスガス制御バルブ２６の開度ＶＯＲＲ、リッチ→リーン運転切り替えのためのサブ酸素センサ基準電圧ＬＳＯＶ、リッチ→リーン運転切り替え時のサブ酸素センサ変曲点時間差の基準時間差ＬＤＴＳＯＶの値との関係を示す回転数・吸気圧マップ
【符号の簡単な説明】
１０・・ガスエンジン
１２・・空気供給ライン
１４・・燃料ガス供給ライン
１６・・ミキサ
１８・・吸入ライン
２０・・燃焼室
２２・・スロットル
２４・・バイパスガスライン
２６・・バイバスガス制御バルブ
２８・・ピストン
３０・・吸気バルブ
３２・・排気バルブ
３４・・排気ライン
３６・・吸蔵還元触媒
３８・・メイン酸素センサ
４０・・サブ酸素センサ
４２・・回転数センサ
４４・・吸気圧センサ
５０・・コントロールユニット
５２・・メイン酸素センサ読込手段
５４・・サブ酸素センサ読込手段
５６・・回転数センサ読込手段
５８・・吸気圧センサ読込手段
６０・・負荷算出手段
６１・・Ｒ開度読込手段
６２・・Ｌ時間読込手段
６３・・Ｌ開度読込手段
６４・・Ｌ時間タイマ
６５・・Ｒ／Ｌ切替判定手段
６５・・Ｒ／Ｌ切替判定手段
６６・・Ｌ／Ｒ切替判定手段
６８・・時間差計測タイマ
６９・・Ｒ時間タイマ
７０・・変曲点時間差算出手段
７２・・劣化判定手段
７３・・遅れ時間算出手段
７４・・劣化判定値読込手段
７６・・再生運転開始判定手段
８０・・バイパス開度演算手段
８２・・Ｒ／Ｌ制御手段
ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＬ４、ＣＬ５・・信号伝達ライン
Ａ・・空気
Ｆ・・燃料ガス
ＭＰ・・吸気圧センサ５８の値
ＲＰＭ・・回転数センサ４２の値
ＬＴ・・Ｌ時間タイマ６４の値
ＲＴ・・Ｒ時間タイマ６９の値
ＭＯＶ・・メイン酸素センサ出力電圧
ＳＯＶ・・サブ酸素センサ出力電圧
ＶＯＲＬ・・リーン運転時のバイパスガス制御バルブ２６の開度
ＶＯＲＲ・・リッチ運転時のバイパスガス制御バルブ２６の開度
ＬＬＴ・・リーン運転時間
ＬＲＴ・・リッチ運転時間
ＤＴＭＳＯＶ・・メイン酸素センサ・サブ酸素センサ時間差
ＤＴＳＯＶ・・リッチ→リーン運転切り替え時のサブ酸素センサ変曲点時間差
ＬＤＴＭＳＯＶ・・メイン酸素センサ・サブ酸素センサ時間差の基準時間差
ＬＤＴＳＯＶ・・リッチ→リーン運転切り替え時のサブ酸素センサ変曲点時間差の基準時間差
ＬＭＯＶ・・リッチ→リーン運転切り替え時の、メイン酸素センサ出力電圧の立ち上がりにおける基準電圧
ＬＳＯＶ・・リッチ→リーン運転切り替えのためのサブ酸素センサ基準電圧
ＬＳＯＶＨ・・リッチ→リーン運転切り替え時の、サブ酸素センサ出力電圧の二つ目の立ち上がりにおける基準電圧
ＬＳＯＶＬ・・リッチ→リーン運転切り替え時の、サブ酸素センサ出力電圧の一つ目の立ち上がりにおける基準電圧
ＸＳＴ・・再生運転開始フラグ
【図１】
0004390330.tif 000002
【図２】
0004390330.tif 000003
【図３】
0004390330.tif 000004
【図４】
0004390330.tif 000005
【図５】
0004390330.tif 000006
【図６】
0004390330.tif 000007
【図７】
0004390330.tif 000008
【図８】
0004390330.tif 000009
【図９】
0004390330.tif 000010
【図１０】
0004390330.tif 000011
【図１１】
0004390330.tif 000012
【図１２】
0004390330.tif 000013
【図１３】
0004390330.tif 000014
【図１４】
0004390330.tif 000015
【図１５】
0004390330.tif 000016
【図１６】
0004390330.tif 000017