(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するに際して、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行する内燃機関の排気浄化方法であって、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の排気系上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストが配置され、該スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量、炭化水素濃度あるいは単位時間当たりの炭化水素流量を判定し、該炭化水素量、該炭化水素濃度あるいは該炭化水素流量に基づいて前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における排気浄化が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素により阻害されるおそれありと判定される場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止することを特徴とする内燃機関の排気浄化方法。
【請求項２】
内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するに際して、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行する内燃機関の排気浄化方法であって、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の排気系上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストが配置され、該スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量、炭化水素濃度あるいは単位時間当たりの炭化水素流量を判定し、該炭化水素量、該炭化水素濃度あるいは該炭化水素流量に基づいて前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ浄化が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素により阻害されるおそれありと判定される場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止することを特徴とする内燃機関の排気浄化方法。
【請求項３】
内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するに際して、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行する内燃機関の排気浄化方法であって、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の排気系上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストが配置され、該スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量、炭化水素濃度あるいは単位時間当たりの炭化水素流量を判定し、該炭化水素量、該炭化水素濃度あるいは該炭化水素流量に基づいて前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素浄化能力が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素を処理しきれないと判定される場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止することを特徴とする内燃機関の排気浄化方法。
【請求項４】
内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するに際して、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行する内燃機関の排気浄化方法であって、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の排気系上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストが配置され、該スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素濃度を判定し、該炭化水素濃度が過剰濃度判定値より高い場合には前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止することを特徴とする内燃機関の排気浄化方法。
【請求項５】
内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するに際して、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行する内燃機関の排気浄化方法であって、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の排気系上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストが配置され、該スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む単位時間当たりの炭化水素流量を判定し、該単位時間当たりの炭化水素流量が過剰流量判定値より大きい場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止することを特徴とする内燃機関の排気浄化方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止する処理は、アイドル時以外では行わないことを特徴とする内燃機関の排気浄化方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記スタートキャタリストの上流における排気成分から検出された空燃比と、前記スタートキャタリストの床温とに基づいて、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めることを特徴とする内燃機関の排気浄化方法。
【請求項８】
内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、
前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量を求める炭化水素検出手段と、
前記炭化水素検出手段にて求められた流入炭化水素量が、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における排気浄化を阻害する量である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、
前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量を求める炭化水素検出手段と、
前記炭化水素検出手段にて求められた流入炭化水素量が、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ浄化を阻害する量である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、
前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量を求める炭化水素検出手段と、
前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量が、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る量である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、
前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素濃度を求める炭化水素検出手段と、
前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素濃度が、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る濃度である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、
前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む単位時間当たりの炭化水素流量を求める炭化水素検出手段と、
前記炭化水素検出手段により求められた単位時間当たりの炭化水素流量が、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る量である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１３】
請求項８〜１２のいずれかにおいて、前記リッチスパイク禁止手段は、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止する処理を、アイドル時以外では行わないことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１４】
内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、
内燃機関の燃焼室から排出される排気中の炭化水素量を前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量として求める炭化水素検出手段と、
前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における排気浄化を阻害する量であるか否かを、前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して判定し、前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における排気浄化を阻害する量である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１５】
内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、
内燃機関の燃焼室から排出される排気中の炭化水素量を前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量として求める炭化水素検出手段と、
前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ浄化を阻害する量であるか否かを、前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して判定し、前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ浄化を阻害する量である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１６】
内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、
内燃機関の燃焼室から排出される排気中の炭化水素量を前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量として求める炭化水素検出手段と、
前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る量であるか否かを、前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して判定し、前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る量である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１７】
内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、
内燃機関の燃焼室から排出される排気中の炭化水素濃度を前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素濃度として求める炭化水素検出手段と、
前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素濃度が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る濃度であるか否かを、前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して判定し、前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素濃度が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る濃度である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１８】
内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、
内燃機関の燃焼室から排出される排気中の単位時間当たりの炭化水素流量を前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む単位時間当たりの炭化水素流量として求める炭化水素検出手段と、
前記炭化水素検出手段により求められた単位時間当たりの炭化水素流量が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回るか量であるか否かを、前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して判定し、前記炭化水素検出手段により求められた単位時間当たりの炭化水素流量が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る量である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のいずれかにおいて、前記リッチスパイク禁止手段は、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止する処理を、アイドル時以外では行わないことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２０】
請求項８〜１９のいずれかにおいて、前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段は、前記スタートキャタリストの上流における排気成分から検出された空燃比と、前記スタートキャタリストの床温とに基づいて、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＮＯｘ吸蔵還元触媒を排気系に備えた内燃機関の排気浄化方法及び排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の排気浄化システムとして、成層燃焼あるいはリーン（理論空燃比よりも低燃料濃度状態）燃焼の実行中に排気中のＮＯｘを吸蔵し、理論空燃比あるいはリッチ（理論空燃比よりも高燃料濃度状態）燃焼が開始されて排気中の酸素濃度が低下すると吸蔵したＮＯｘを放出し排気中のＨＣ（炭化水素）やＣＯにより還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いたシステムが知られている（特開２０００−１６１１０５）。このようなシステムでは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量が所定量に到達すると、リッチスパイクを実行して高濃度の燃料を内燃機関に供給することで、排気中に大量のＨＣやＣＯ等の未燃ガスを排出させている。この未燃ガスが還元剤としてＮＯｘ吸蔵還元触媒に作用することにより吸蔵されているＮＯｘが還元されて消滅するので、再度ＮＯｘ吸蔵還元触媒がＮＯｘを吸蔵することが可能となる。
【０００３】
このようなリッチスパイクがアイドル時等の低負荷時に実行された場合には、大きな空燃比変化が急激に生じることにより失火を発生するおそれがある。このために前記開示技術ではリッチスパイク時に空燃比の大きな変化を抑制して失火を防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで排気中に大量のＨＣが含まれる可能性のある運転状態、例えばアイドル時のような低負荷あるいは低回転時においては、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の内でも特に白金成分等の触媒の表面が炭化水素により厚く覆われる可能性がある。又、上記運転状態において行われるリッチスパイクにより前記触媒の表面が炭化水素により厚く覆われる可能性がある。
【０００５】
このように触媒の表面が炭化水素により厚く覆われた状態では、付着した炭化水素が触媒反応を阻害して吸蔵されたＮＯｘの還元が十分に進行しない事態が発生する。このためリッチスパイクを実行しても、あるいはリッチスパイクを継続しても、リッチ雰囲気により放出されたＮＯｘを十分に還元浄化できない事態を招き、排気エミッションを悪化させるおそれがあり燃料も浪費することになる。
【０００６】
本発明は炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制し、燃料浪費を防止することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１記載の内燃機関の排気浄化方法は、内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するに際して、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行する内燃機関の排気浄化方法であって、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の排気系上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストが配置され、該スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量、炭化水素濃度あるいは単位時間当たりの炭化水素流量を判定し、該炭化水素量、該炭化水素濃度あるいは該炭化水素流量に基づいて前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における排気浄化が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素により阻害されるおそれありと判定される場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止することを特徴とする。
【０００８】
このようにＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素により触媒の表面が厚く覆われて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の排気浄化が阻害されるおそれがある場合には、リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止しているため、問題となる程度に触媒の表面が炭化水素により厚く覆われることはなく排気浄化が阻害される事態を阻止することができる。
【０００９】
このため前記判定がリッチスパイク実行前の状態で行われた場合には、リッチスパイク条件が成立してもリッチスパイクの実行が禁止されるため、触媒の表面が炭化水素により厚く覆われることがなく、浄化されない炭化水素が大量にＮＯｘ吸蔵還元触媒下流に放出されることはない。しかもリーン燃焼あるいは成層燃焼ではＮＯｘ濃度は比較的少なく、排気がリーン雰囲気では吸蔵されているＮＯｘも排出されることがない。このようにして炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。
【００１０】
又、前記判定がリッチスパイク実行中に行われた場合には直ちにリッチスパイクは停止される。この時、既にリッチスパイクが途中までなされたため触媒表面は炭化水素に覆われ始めているが、問題となる程度には触媒の表面は炭化水素により覆われることはなく排気浄化が阻害されることはない。一時的に排気がリッチ雰囲気となったことによりＮＯｘ吸蔵還元触媒からは吸蔵されていたＮＯｘが一部放出される。しかし触媒作用は十分存在するので、放出されたＮＯｘにより触媒表面に存在する炭化水素は酸化されて炭酸ガスと水に変えられて浄化され、更にＮＯｘ自身は酸素を奪われて窒素ガスに還元浄化される。このようにして炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。
尚、内燃機関始動時に多量に放出される炭化水素や一酸化炭素等を除去するために酸素貯蔵機能を有する三元触媒であるスタートキャタリストを、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の排気系上流側に配置しているような場合には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素量、炭化水素濃度あるいは単位時間当たりの炭化水素流量は、スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度に影響される。
したがってスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮することにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量、炭化水素濃度あるいは単位時間当たりの炭化水素流量を正確に判定することができるので、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
【００１１】
請求項２記載の内燃機関の排気浄化方法は、内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するに際して、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行する内燃機関の排気浄化方法であって、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の排気系上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストが配置され、該スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量、炭化水素濃度あるいは単位時間当たりの炭化水素流量を判定し、該炭化水素量、該炭化水素濃度あるいは該炭化水素流量に基づいて前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ浄化が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素により阻害されるおそれありと判定される場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止することを特徴とする。
【００１２】
このようにＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素により触媒の表面が厚く覆われて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒によるＮＯｘ浄化が阻害されるおそれがある場合には、リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止しているため、問題となる程度に触媒の表面が炭化水素により厚く覆われることはなくＮＯｘ浄化が阻害される事態を阻止することができる。
【００１３】
そして前記請求項１について述べたごとくの作用により、前記判定がリッチスパイク実行前の状態で行われた場合においてもリッチスパイク実行中に行われた場合においても、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。さらに、スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮することにより、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
【００１４】
請求項３記載の内燃機関の排気浄化方法は、内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するに際して、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行する内燃機関の排気浄化方法であって、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の排気系上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストが配置され、該スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量、炭化水素濃度あるいは単位時間当たりの炭化水素流量を判定し、該炭化水素量、該炭化水素濃度あるいは該炭化水素流量に基づいて前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素浄化能力が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素を処理しきれないと判定される場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止することを特徴とする。
【００１５】
このようにＮＯｘ吸蔵還元触媒の炭化水素浄化能力が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素を処理しきれない場合には、リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止しているため、問題となる程度に触媒の表面が炭化水素により厚く覆われることはなく浄化が阻害される事態を阻止することができる。
【００１６】
そして前記請求項１について述べたごとくの作用により、前記判定がリッチスパイク実行前の状態で行われた場合においてもリッチスパイク実行中に行われた場合においても、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。さらに、スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮することにより、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
【００１７】
請求項４記載の内燃機関の排気浄化方法は、内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するに際して、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行する内燃機関の排気浄化方法であって、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の排気系上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストが配置され、該スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素濃度を判定し、該炭化水素濃度が過剰濃度判定値より高い場合には前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止することを特徴とする。
【００１８】
このようにＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素濃度が過剰濃度判定値より高い場合には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒により浄化される炭化水素量が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素量に追いつかないとして、リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止する。
【００１９】
このことにより前記請求項１について述べたごとくの作用により、前記判定がリッチスパイク実行前の状態で行われた場合においてもリッチスパイク実行中に行われた場合においても、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。さらに、スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮することにより、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
【００２０】
請求項５記載の内燃機関の排気浄化方法は、内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するに際して、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行する内燃機関の排気浄化方法であって、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の排気系上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストが配置され、該スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む単位時間当たりの炭化水素流量を判定し、該単位時間当たりの炭化水素流量が過剰流量判定値より大きい場合には、前記リッチスパイク処理の実行を予め禁止あるいは途中で停止することを特徴とする。
【００２１】
このようにＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む単位時間当たりの炭化水素流量が過剰流量判定値より大きい場合には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒により浄化される炭化水素量が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素量に追いつかないとして、リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止する。
【００２２】
このことにより前記請求項１について述べたごとくの作用により、前記判定がリッチスパイク実行前の状態で行われた場合においてもリッチスパイク実行中に行われた場合においても、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。さらに、スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮することにより、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
【００２３】
請求項６記載の内燃機関の排気浄化方法では、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止する処理は、アイドル時以外では行わないことを特徴とする。
【００２４】
通常、触媒の表面が炭化水素により厚く覆われることでＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害が問題となるのは、低負荷低回転のアイドル時であり、他の運転状態ではこのような事態は生じないと言って良い。したがって上述したごとくアイドル時以外ではリッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止する処理は行わないこととしても良い。このことにより無駄な判断処理を行わなくて済む。
【００２８】
請求項７記載の内燃機関の排気浄化方法では、請求項１〜６のいずれかにおいて、前記スタートキャタリストの上流における排気成分から検出された空燃比と、前記スタートキャタリストの床温とに基づいて、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めることを特徴とする。
【００２９】
スタートキャタリストの上流における排気成分から検出された空燃比と、スタートキャタリストの床温とがスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度に関連していることが判明した。したがって、スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を、スタートキャタリストの上流における排気成分から検出された空燃比とスタートキャタリストの床温とに基づいて求めることにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量、炭化水素濃度あるいは単位時間当たりの炭化水素流量を正確に判定することができる。このため炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
【００３０】
請求項８記載の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素量を求める炭化水素検出手段と、前記炭化水素検出手段にて求められた流入炭化水素量が、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における排気浄化を阻害する量である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えたことを特徴とする。
【００３１】
リッチスパイク禁止手段は、炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量がＮＯｘ吸蔵還元触媒における排気浄化を阻害する量であると判断すると、リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止している。このため、問題となる程度に触媒の表面が炭化水素により厚く覆われることはなく排気浄化が阻害される事態を阻止している。
【００３２】
リッチスパイク禁止手段が、炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量がＮＯｘ吸蔵還元触媒での排気浄化を阻害する量であるとの判定を、リッチスパイク実行前の状態で行った場合には、リッチスパイク条件が成立してもリッチスパイク実行を禁止できるため、触媒の表面が炭化水素により厚く覆われることがなく、浄化されない炭化水素が大量にＮＯｘ吸蔵還元触媒下流に放出されることはない。しかもリーン燃焼あるいは成層燃焼ではＮＯｘ濃度は比較的少なく、排気がリーン雰囲気では吸蔵されているＮＯｘも排出されることがない。このように炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化が抑制でき燃料浪費が防止される。
【００３３】
又、リッチスパイク禁止手段が前記判定をリッチスパイク実行中に行った場合には直ちにリッチスパイクを停止している。この時、既にリッチスパイクが途中までなされたため触媒表面は炭化水素に覆われ始めているが、問題となる程度には触媒の表面は炭化水素により覆われることはなく排気浄化が阻害されることはない。一時的に排気がリッチ雰囲気とされたことによりＮＯｘ吸蔵還元触媒からは吸蔵されていたＮＯｘが一部放出される。しかし触媒作用は十分存在するので、放出されたＮＯｘにより触媒表面に存在する炭化水素は酸化されて炭酸ガスと水に変えられて浄化され、更にＮＯｘ自身は酸素を奪われて窒素ガスに還元浄化される。このように炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化が抑制でき燃料浪費が防止される。
尚、前述したスタートキャタリストを、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の排気系上流側に配置しているような場合には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素量は、スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度に影響される。
したがって炭化水素検出手段は、スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮してＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量を求めている。このため、リッチスパイク禁止手段では、炭化水素量を正確に判定することができるので、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
【００３４】
請求項９記載の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素量を求める炭化水素検出手段と、前記炭化水素検出手段にて求められた流入炭化水素量が、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ浄化を阻害する量である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えたことを特徴とする。
【００３５】
リッチスパイク禁止手段は、炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量がＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ浄化を阻害する量である場合には、リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止している。このため、問題となる程度に触媒の表面が炭化水素により厚く覆われることはなくＮＯｘ浄化が阻害される事態を阻止している。
【００３６】
そして前記請求項８について述べたごとくの作用により、リッチスパイク禁止手段の前記判定がリッチスパイク実行前の状態で行われた場合においてもリッチスパイク実行中に行われた場合においても、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。さらに、スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮することにより、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
【００３７】
請求項１０記載の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素量を求める炭化水素検出手段と、前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量が、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る量である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えたことを特徴とする。
【００３８】
リッチスパイク禁止手段は、炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量がＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る量である場合には、リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止している。このため、問題となる程度に触媒の表面が炭化水素により厚く覆われることはなく浄化が阻害される事態を阻止している。
【００３９】
そして前記請求項８について述べたごとくの作用により、リッチスパイク禁止手段の前記判定がリッチスパイク実行前の状態で行われた場合においてもリッチスパイク実行中に行われた場合においても、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。さらに、スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮することにより、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
【００４０】
請求項１１記載の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素濃度を求める炭化水素検出手段と、前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素濃度が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る濃度である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えたことを特徴とする。
【００４１】
このようにリッチスパイク禁止手段は、炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素濃度がＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る濃度である場合には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒により浄化される炭化水素量が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素量に追いつかないとして、リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止する。
【００４２】
このことにより前記請求項８について述べたごとくの作用により、リッチスパイク禁止手段による前記判定がリッチスパイク実行前の状態で行われた場合においてもリッチスパイク実行中に行われた場合においても、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。さらに、スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮することにより、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
【００４３】
請求項１２記載の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む単位時間当たりの炭化水素流量を求める炭化水素検出手段と、前記炭化水素検出手段により求められた単位時間当たりの炭化水素流量が、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る量である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えたことを特徴とする。
【００４４】
このようにリッチスパイク禁止手段は、炭化水素検出手段により求められた単位時間当たりの炭化水素流量がＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る量である場合には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒により浄化される炭化水素量が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素量に追いつかないとして、リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止する。
【００４５】
このことにより前記請求項８について述べたごとくの作用により、リッチスパイク禁止手段による前記判定がリッチスパイク実行前の状態で行われた場合においてもリッチスパイク実行中に行われた場合においても、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。さらに、スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮することにより、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
【００４６】
請求項１３記載の内燃機関の排気浄化装置では請求項８〜１２のいずれかにおいて、前記リッチスパイク禁止手段は、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止する処理を、アイドル時以外では行わないことを特徴とする。
【００４７】
通常、触媒の表面が炭化水素により厚く覆われることでＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害が問題となるのは、低負荷低回転のアイドル時であり、他の運転状態ではこのような事態は生じないと言って良い。したがってリッチスパイク禁止手段は、上述したごとくアイドル時以外ではリッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止する処理は行わないこととしても良い。このことによりリッチスパイク禁止手段は無駄な判断処理を行わなくて済む。
【００４８】
請求項１４記載の内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、内燃機関の燃焼室から排出される排気中の炭化水素量を前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量として求める炭化水素検出手段と、前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における排気浄化を阻害する量であるか否かを、前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して判定し、前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における排気浄化を阻害する量である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えたことを特徴とする。
【００４９】
リッチスパイク禁止手段は、炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量がＮＯｘ吸蔵還元触媒における排気浄化を阻害する量であると判断すると、リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止している。このため、問題となる程度に触媒の表面が炭化水素により厚く覆われることはなく排気浄化が阻害される事態を阻止している。
リッチスパイク禁止手段が、炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量がＮＯｘ吸蔵還元触媒での排気浄化を阻害する量であるとの判定を、リッチスパイク実行前の状態で行った場合には、リッチスパイク条件が成立してもリッチスパイク実行を禁止できるため、触媒の表面が炭化水素により厚く覆われることがなく、浄化されない炭化水素が大量にＮＯｘ吸蔵還元触媒下流に放出されることはない。しかもリーン燃焼あるいは成層燃焼ではＮＯｘ濃度は比較的少なく、排気がリーン雰囲気では吸蔵されているＮＯｘも排出されることがない。このように炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化が抑制でき燃料浪費が防止される。
又、リッチスパイク禁止手段が前記判定をリッチスパイク実行中に行った場合には直ちにリッチスパイクを停止している。この時、既にリッチスパイクが途中までなされたため触媒表面は炭化水素に覆われ始めているが、問題となる程度には触媒の表面は炭化水素により覆われることはなく排気浄化が阻害されることはない。一時的に排気がリッチ雰囲気とされたことによりＮＯｘ吸蔵還元触媒からは吸蔵されていたＮＯｘが一部放出される。しかし触媒作用は十分存在するので、放出されたＮＯｘにより触媒表面に存在する炭化水素は酸化されて炭酸ガスと水に変えられて浄化され、更にＮＯｘ自身は酸素を奪われて窒素ガスに還元浄化される。このように炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化が抑制でき燃料浪費が防止される。
【００５０】
尚、スタートキャタリストが存在する場合には、炭化水素検出手段にて求められた内燃機関の燃焼室から排出される炭化水素量がＮＯｘ吸蔵還元触媒における浄化を阻害する量であるか否かをリッチスパイク禁止手段が判定する際に、スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮することにしても良い。このことによりリッチスパイク禁止手段では、炭化水素量による触媒に対する影響を正確に判定することができるので、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
【００５１】
請求項１５記載の内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、内燃機関の燃焼室から排出される排気中の炭化水素量を前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量として求める炭化水素検出手段と、前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ浄化を阻害する量であるか否かを、前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して判定し、前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ浄化を阻害する量である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えたことを特徴とする。
【００５２】
リッチスパイク禁止手段は、炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量がＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ浄化を阻害する量である場合には、リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止している。このため、問題となる程度に触媒の表面が炭化水素により厚く覆われることはなくＮＯｘ浄化が阻害される事態を阻止している。
そして前記請求項１４について述べたごとくの作用により、リッチスパイク禁止手段の前記判定がリッチスパイク実行前の状態で行われた場合においてもリッチスパイク実行中に行われた場合においても、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。さらに、スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮することにより、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
【００５３】
請求項１６記載の内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、内燃機関の燃焼室から排出される排気中の炭化水素量を前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量として求める炭化水素検出手段と、前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る量であるか否かを、前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して判定し、前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る量である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えたことを特徴とする。
【００５４】
リッチスパイク禁止手段は、炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素量がＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る量である場合には、リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止している。このため、問題となる程度に触媒の表面が炭化水素により厚く覆われることはなく浄化が阻害される事態を阻止している。
そして前記請求項１４について述べたごとくの作用により、リッチスパイク禁止手段の前記判定がリッチスパイク実行前の状態で行われた場合においてもリッチスパイク実行中に行われた場合においても、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。さらに、スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮することにより、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
請求項１７記載の内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、内燃機関の燃焼室から排出される排気中の炭化水素濃度を前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素濃度として求める炭化水素検出手段と、前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素濃度が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る濃度であるか否かを、前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して判定し、前記炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素濃度が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る濃度である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えたことを特徴とする。
このようにリッチスパイク禁止手段は、炭化水素検出手段により求められた流入炭化水素濃度がＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る濃度である場合には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒により浄化される炭化水素量が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素量に追いつかないとして、リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止する。
このことにより前記請求項１４について述べたごとくの作用により、リッチスパイク禁止手段による前記判定がリッチスパイク実行前の状態で行われた場合においてもリッチスパイク実行中に行われた場合においても、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。さらに、スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮することにより、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
請求項１８記載の内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気系に備えられたＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を求め、該ＮＯｘ吸蔵量が基準値に到達した場合に、炭化水素を含む還元成分を排気により供給するリッチスパイクを実行することで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関の排気系には前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に酸素貯蔵機能を有するスタートキャタリストを配置するとともに、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めるスタートキャタリスト浄化能力検出手段と、内燃機関の燃焼室から排出される排気中の単位時間当たりの炭化水素流量を前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む単位時間当たりの炭化水素流量として求める炭化水素検出手段と、前記炭化水素検出手段により求められた単位時間当たりの炭化水素流量が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回るか量であるか否かを、前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段により求められたスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮して判定し、前記炭化水素検出手段により求められた単位時間当たりの炭化水素流量が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る量である場合には、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止するリッチスパイク禁止手段とを備えたことを特徴とする。
このようにリッチスパイク禁止手段は、炭化水素検出手段により求められた単位時間当たりの炭化水素流量がＮＯｘ吸蔵還元触媒における炭化水素の浄化能力を上回る量である場合には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒により浄化される炭化水素量が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒へ流れ込む炭化水素量に追いつかないとして、リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止する。
このことにより前記請求項１４について述べたごとくの作用により、リッチスパイク禁止手段による前記判定がリッチスパイク実行前の状態で行われた場合においてもリッチスパイク実行中に行われた場合においても、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。さらに、スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を考慮することにより、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
請求項１９記載の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１４〜１８のいずれかにおいて、前記リッチスパイク禁止手段は、前記リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止する処理を、アイドル時以外では行わないことを特徴とする。
通常、触媒の表面が炭化水素により厚く覆われることでＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害が問題となるのは、低負荷低回転のアイドル時であり、他の運転状態ではこのような事態は生じないと言って良い。したがってリッチスパイク禁止手段は、上述したごとくアイドル時以外ではリッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止する処理は行わないこととしても良い。このことによりリッチスパイク禁止手段は無駄な判断処理を行わなくて済む。
【００５５】
請求項２０記載の内燃機関の排気浄化装置では、請求項８〜１９のいずれかにおいて、前記スタートキャタリスト浄化能力検出手段は、前記スタートキャタリストの上流における排気成分から検出された空燃比と、前記スタートキャタリストの床温とに基づいて、前記スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を求めることを特徴とする。
【００５６】
前述したごとくスタートキャタリストの上流における排気成分から検出された空燃比と、スタートキャタリストの床温とがスタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度に関連している。したがって、スタートキャタリスト浄化能力検出手段は、スタートキャタリストによる炭化水素の浄化程度を、スタートキャタリストの上流における排気成分から検出された空燃比とスタートキャタリストの床温とに基づいて求めることにより、リッチスパイク禁止手段は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流れ込む炭化水素量、炭化水素濃度あるいは単位時間当たりの炭化水素流量を正確に判定することができる。このため炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、車両に搭載された筒内噴射型ガソリンエンジン（以下「エンジン」と略す）２及びその電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）４の概略構成を示している。エンジン２の各気筒には燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射バルブ６と、この噴射された燃料に点火する点火プラグ８とがそれぞれ設けられている。燃焼室に吸気バルブ（図示略）を介して接続された吸気経路１０の途中にはモータによって開度が調節されるスロットルバルブ１２が設けられている。このスロットルバルブ１２の開度（スロットル開度ＴＡ）により各気筒へ供給される吸入空気量ＧＡ（ｍｇ／ｓｅｃ）が調整される。スロットル開度ＴＡはスロットル開度センサ１４により検出され、吸入空気量ＧＡは吸入空気量センサ１６により検出されて、ＥＣＵ４に読み込まれている。
【００５８】
燃焼室に排気バルブ（図示略）を介して接続された排気経路１８の途中には上流側にスタートキャタリスト２０が、下流側にＮＯｘ吸蔵還元触媒２２が設けられている。スタートキャタリスト２０の上流側には排気成分から空燃比を検出する空燃比センサ２４が、スタートキャタリスト２０とＮＯｘ吸蔵還元触媒２２との間には排気成分中の酸素を検出する第１酸素センサ２６が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２の下流には排気成分中の酸素を検出する第２酸素センサ２８が設けられている。
【００５９】
ＥＣＵ４はデジタルコンピュータを中心として構成されているエンジン制御回路である。このＥＣＵ４は、スロットル開度センサ１４、吸入空気量センサ１６、空燃比センサ２４、２つの酸素センサ２６，２８以外に、アクセルペダル３０の踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出するアクセル開度センサ３２、クランク軸（図示略）の回転からエンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ３４、エンジン２の冷却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ３６などからそれぞれ信号を入力している。尚、このようなセンサ以外にも、図示省略しているが、車速センサなどのエンジン制御に必要なセンサが設けられている。
【００６０】
ＥＣＵ４は、上述した各種センサからの検出内容に基づいて、エンジン２の燃料噴射時期、燃料噴射量、点火時期及びスロットル開度ＴＡ等を適宜制御する。このことにより、例えば燃焼形態については運転状態に応じて成層燃焼と均質燃焼との間で切り替えがなされている。本実施の形態１では、冷間時などの状態を除いた通常運転時においては、エンジン回転数ＮＥと負荷率ｅｋｌｑとのマップに基づいて、前記燃焼形態が決定されている。ここで負荷率ｅｋｌｑは、最大機関負荷に対する現在の負荷の割合を示すものとして、例えばアクセル開度ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップから求められる値である。
【００６１】
次に本実施の形態において、ＥＣＵ４により実行されるＮＯｘ吸蔵還元触媒２２に対する排気浄化管理に関係する処理の内、リッチスパイク禁止処理について説明する。図２にリッチスパイク禁止処理を示す。本処理は一定時間周期で繰り返し実行される処理である。
【００６２】
本処理が開始されると、まずエンジン２が成層燃焼時か否かが判定される（Ｓ１１０）。ここで成層燃焼時でなければ（Ｓ１１０で「ＮＯ」）、すなわち理論空燃比（一時的にリッチ状態とする場合も含む）で均質燃焼が行われていれば、リッチスパイクは許可される（Ｓ１１８）。すなわちＮＯｘ吸蔵還元触媒２２のＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵容量に到達した場合には、通常どおりにリッチスパイクが実行されて、燃料噴射バルブ６から燃焼室内には理論空燃比あるいはリッチ状態となる量の燃料が噴射されて、これに対応する排気がＮＯｘ吸蔵還元触媒２２に対して供給されることになる。このことによりＮＯｘ吸蔵還元触媒２２内に吸蔵されているＮＯｘは放出され、かつ還元される。ただしステップＳ１１０にて「ＮＯ」と判定されている状態では、既に理論空燃比にて燃焼が行われているので、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２内のＮＯｘ吸蔵量は減少しているか、ほとんど存在していない状態である。こうして一旦本処理を終了する。
【００６３】
エンジン２が成層燃焼時であれば（Ｓ１１０で「ＹＥＳ」）、次に現在のエンジン２がアイドル時か否かが判定される（Ｓ１１２）。通常、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２の表面がＨＣにより厚く覆われることでＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒反応阻害が問題となるのは低負荷低回転のアイドル時であるので、ここでアイドル時でないと判定された場合には（Ｓ１１２で「ＮＯ」）、リッチスパイクは許可されて（Ｓ１１８）、一旦本処理を終了する。
【００６４】
アイドル時であれば（Ｓ１１２で「ＹＥＳ」）、次にＮＯｘ吸蔵還元触媒２２への流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌの値が読み込まれる（Ｓ１１４）。このＮＯｘ吸蔵還元触媒２２の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌは、後述するＮＯｘ吸蔵還元触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ算出処理（図４）により求められている値を読み込む。
【００６５】
次に流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌが過剰濃度判定値ｔｈｍａｘより大きいか否かが判定される（Ｓ１１６）。ｔｈｃｃｌ≦ｔｈｍａｘであれば（Ｓ１１６で「ＮＯ」）、リッチスパイクは許可される（Ｓ１１８）。
【００６６】
しかし、ｔｈｃｃｌ＞ｔｈｍａｘであれば（Ｓ１１６で「ＹＥＳ」）、リッチスパイクは禁止される（Ｓ１２０）。リッチスパイクが禁止されると、リッチスパイク条件が成立しても、すなわちＮＯｘ吸蔵還元触媒２２のＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵容量に到達しても、リッチスパイクは実行されない。あるいはリッチスパイクの途中である場合には、リッチスパイクが停止される。したがって排気はリーン状態を維持あるいはリーン状態に戻る。
【００６７】
本実施の形態の場合には過剰濃度判定値ｔｈｍａｘは次のようにして設定されている。すなわち図３のグラフに示すごとくＮＯｘ吸蔵還元触媒２２への流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌが５０００ｐｐｍ以下の場合には、リッチ時のＮＯｘ還元率は１００％でＮＯｘは完全に浄化される。しかし流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌが５０００ｐｐｍを越えると低下し、約６０００ｐｐｍにてＮＯｘ還元率は０％となる。そして更に流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌが上昇すると吸蔵されいていたＮＯｘの放出量が加わってＮＯｘ吸蔵還元触媒２２から下流に排出されるＮＯｘ量が増加してしまう。したがって確実にＮＯｘを還元して浄化させるために過剰濃度判定値ｔｈｍａｘは５０００ｐｐｍあるいはこれ以下の値に設定する。尚、ここでは過剰濃度判定値ｔｈｍａｘ＝５０００ｐｐｍに設定している。
【００６８】
次にＮＯｘ吸蔵還元触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ算出処理（図４）について説明する。本処理は一定時間周期で繰り返し実行される。本処理が開始されると、まずマップＭｔｈｃｉｎにより、負荷率ｅｋｌｑ及びエンジン回転数ＮＥに基づいてスタートキャタリスト流入側ＨＣ濃度ｔｈｃｉｎを求める（Ｓ２１０）。このマップＭｔｈｃｉｎは、予め実験により負荷率ｅｋｌｑ及びエンジン回転数ＮＥをパラメータとしてエンジン２の燃焼室から排出される排気中のＨＣ濃度を求めて設定したものである。
【００６９】
次にスタートキャタリスト２０の流入側の空燃比ＡＦｓｃを、空燃比センサ２４の出力から検出する（Ｓ２１２）。
そしてスタートキャタリスト２０の床温ｅｓｃｔｅｍｐａｖｅを検出する（Ｓ２１４）。このスタートキャタリスト２０の床温ｅｓｃｔｅｍｐａｖｅは、ＥＣＵ４にて別途行われる床温推定処理によりエンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとから推定されている。この床温推定処理としては、例えばエンジン２の安定運転時のエンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとから求められる排気温として触媒床温を推定できる。そしてエンジン２の過渡時においては吸入空気量ＧＡによる時定数に基づいて排気温に追随するように触媒床温を繰り替えし算出することで、床温ｅｓｃｔｅｍｐａｖｅを求める。尚、このように推定する代わりにスタートキャタリスト２０内に温度センサを設けて、直接、床温を測定しても良い。
【００７０】
次にスタートキャタリスト２０のＨＣ浄化率ｒｅｄｈｃ（％）が、マップＭｒｅｄｈｃから、スタートキャタリスト２０の流入側の空燃比ＡＦｓｃ及びスタートキャタリスト２０の床温ｅｓｃｔｅｍｐａｖｅに基づいて求められる（Ｓ２１６）。このマップＭｒｅｄｈｃは、予め実験によりの空燃比ＡＦｓｃ及び床温ｅｓｃｔｅｍｐａｖｅをパラメータとしてスタートキャタリスト２０におけるＨＣの酸化による浄化状態を検出して設定したものである。
【００７１】
次に次式１に示すごとく、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２の流入側のＨＣ濃度ｔｈｃｃｌが算出される（Ｓ２１８）。
【００７２】
【数１】
ｔｈｃｃｌ  ←  ｔｈｃｉｎ  ×  ｒｅｄｈｃ／１００    …  ［式１］
こうして一旦本処理を終了する。
【００７３】
このように繰り返し算出されるスタートキャタリスト流入側ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌを、前記リッチスパイク禁止処理（図２）のステップＳ１１４にて読み出して、リッチスパイク許可／禁止を判定している。
【００７４】
上述した構成において、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ算出処理（図４）が炭化水素検出手段としての処理に、リッチスパイク禁止処理（図２）がリッチスパイク禁止手段としての処理に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ算出処理（図４）のステップＳ２１２〜Ｓ２１６がスタートキャタリスト浄化能力検出手段としての処理に相当する。
【００７５】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．リッチスパイク禁止処理（図２）にてｔｈｃｃｌ＞ｔｈｍａｘと判定された場合は（Ｓ１１６で「ＹＥＳ」）、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２によるＨＣの浄化が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２に流れ込むＨＣに追いつかず、ＮＯｘ浄化が阻害されるおそれがあることを示している。このためステップＳ１２０によりリッチスパイク禁止を実行することにより、リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止している。このため問題となる程度にＮＯｘ吸蔵還元触媒２２、特にＰｔなどの触媒表面がＨＣにより厚く覆われる事態を阻止することができる。
【００７６】
リッチスパイク禁止（Ｓ１２０）がリッチスパイク実行前の状態で行われた場合には、リッチスパイク条件が成立してもリッチスパイク実行が禁止される。このためＰｔなどの触媒表面がＨＣにより厚く覆われることがなく、ＨＣを大量にＮＯｘ吸蔵還元触媒２２の下流に放出することはない。しかも成層燃焼ではＮＯｘ濃度は比較的少なく、排気がリーン雰囲気となっているのでＮＯｘ吸蔵還元触媒２２に吸蔵されているＮＯｘも排出されない。このようにしてＨＣによるＮＯｘ吸蔵還元触媒２２の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。
【００７７】
又、リッチスパイク禁止（Ｓ１２０）がリッチスパイク実行中に行われた場合には直ちにリッチスパイクは停止される。この時、既にリッチスパイクが途中までなされたため、Ｐｔなどの触媒表面はＨＣに覆われ始めているが、問題となる程度には触媒表面はＨＣにより覆われてはいない。このため一時的に排気がリッチ雰囲気となったことによりＮＯｘ吸蔵還元触媒２２からは吸蔵されていたＮＯｘが一部放出される。しかし触媒作用は十分存在するので、放出されたＮＯｘによりＰｔなどの触媒表面に存在するＨＣは酸化されて炭酸ガスと水に変えられて浄化され、ＮＯｘ自身は酸素を奪われて窒素ガスに還元浄化される。このようにしてＨＣによるＮＯｘ吸蔵還元触媒２２の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。
【００７８】
（ロ）．通常、Ｐｔなどの触媒表面がＨＣにより厚く覆われることでＮＯｘ吸蔵還元触媒２２の触媒反応阻害が問題となるのは、低負荷低回転のアイドル時であり、他の運転状態ではこのような事態は生じないと言って良い。したがってリッチスパイク禁止処理（図２）ではアイドル時以外では（Ｓ１１２で「ＮＯ」）、リッチスパイク許可（Ｓ１１８）としている。このことによりＮＯｘ吸蔵還元触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌの読み込み（Ｓ１１４）や判定（Ｓ１１６）を実行しなくて済み、ＥＣＵ４の負担が減少して安価なＩＣなどを用いることが可能となる。
【００７９】
又、成層燃焼時でない場合（Ｓ１１０で「ＮＯ」）、すなわち均質燃焼時では理論空燃比で燃焼が行われていることから、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２内でのＮＯｘ吸蔵量は減少しているか、あるいはほとんど存在していないと判断できるため、リッチスパイク許可（Ｓ１１８）側に処理を移行させている。このことにより、更にＮＯｘ吸蔵還元触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌの読み込み（Ｓ１１４）や判定（Ｓ１１６）を実行しなくて済み、一層ＥＣＵ４の負担が減少して、より安価なＩＣなどを用いることが可能となる。
【００８０】
（ハ）．スタートキャタリスト２０がＮＯｘ吸蔵還元触媒２２の上流側に配置されている。このためＮＯｘ吸蔵還元触媒２２へ流れ込むＨＣの濃度はスタートキャタリスト２０によるＨＣの浄化程度に影響される。したがってＮＯｘ吸蔵還元触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ算出処理（図４）では、スタートキャタリスト２０のＨＣ浄化率ｒｅｄｈｃを求めることで（Ｓ２１２〜Ｓ２１６）、スタートキャタリスト２０によるＨＣの浄化程度を考慮してＮＯｘ吸蔵還元触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌを求めている（Ｓ２１８）。このためリッチスパイク禁止処理（図２）のステップＳ１１６ではＮＯｘ吸蔵還元触媒２２に流れ込むＨＣ濃度を正確に判定することができるので、ＨＣによるＮＯｘ吸蔵還元触媒２２の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
【００８１】
［実施の形態２］
本実施の形態のシステム構成は図５に示すごとく排気経路１８には排気浄化触媒としてＮＯｘ吸蔵還元触媒２２のみが配置されて、スタートキャタリストは配置されていない。そして図４の代わりに図６に示すＮＯｘ吸蔵還元触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ算出処理が実行される。他の構成は前記実施の形態１と同じである。
【００８２】
ＮＯｘ吸蔵還元触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ算出処理（図６）について説明する。本処理が開始されると、図４のステップＳ２１０と同じマップＭｔｈｃｉｎにより、負荷率ｅｋｌｑ及びエンジン回転数ＮＥに基づいてエンジン２の燃焼室から排出される排気成分のＨＣ濃度を求めて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌとして設定する（Ｓ２１１）。こうして一旦本処理を終了する。
【００８３】
上述したＮＯｘ吸蔵還元触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ算出処理（図６）が炭化水素検出手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
【００８４】
（イ）．前記実施の形態１の（イ）及び（ロ）の効果を生じる。
［実施の形態３］
本実施の形態では、リッチスパイク禁止処理（図２）及びＮＯｘ吸蔵還元触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ算出処理（図４）の代わりに、図７に示すリッチスパイク禁止処理が実行される。尚、ステップＳ１１０，Ｓ１１２，Ｓ１１８，Ｓ１２０は、前記実施の形態１のリッチスパイク禁止処理（図２）にて説明した同符号の処理と同じ処理が行われる。他の構成は前記実施の形態１と同じである。
【００８５】
リッチスパイク禁止処理（図７）が開始されると、まずステップＳ１１０，Ｓ１１２の判定がなされる。ステップＳ１１０又はステップＳ１１２のいずれかにて「ＮＯ」と判定されると、リッチスパイク許可（Ｓ１１８）が実行される。
【００８６】
一方、成層燃焼で且つアイドル時であれば（Ｓ１１０及びＳ１１２で「ＹＥＳ」）、次にマップＭｍｈｃｅｘｔにより、負荷率ｅｋｌｑ、エンジン回転数ＮＥ及び吸入空気量ＧＡに基づいて、エンジン２が排出するＨＣ流量ｍｈｃｅｘｔ（ｍｇ／ｓｅｃ）を求める（Ｓ１１３）。このマップＭｍｈｃｅｘｔは予め実験により負荷率ｅｋｌｑ、エンジン回転数ＮＥ及び吸入空気量ＧＡをパラメータとしてエンジン２の燃焼室から排出されるＨＣの流量（ｍｇ／ｓｅｃ）を求めて設定したものである。
【００８７】
次にスタートキャタリスト２０の浄化能力ｍｓｃｍａｘ（ｍｇ／ｓｅｃ）が算出される（Ｓ１１５）。この浄化能力ｍｓｃｍａｘはスタートキャタリスト２０が浄化可能なＨＣの流量（ｍｇ／ｓｅｃ）で表されている。
【００８８】
このスタートキャタリスト２０の浄化能力ｍｓｃｍａｘは、別途行われるスタートキャタリスト浄化能力ｍｓｃｍａｘ算出処理により求められるものである。例えば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ算出処理（図４）のステップＳ２１２にて求めたスタートキャタリスト２０の流入側の空燃比ＡＦｓｃ、ステップＳ２１４にて求めたスタートキャタリスト２０の床温ｅｓｃｔｅｍｐａｖｅ、及び吸入空気量ＧＡ（ｍｇ／ｓｅｃ）に基づいてマップにから算出される。このマップは流入側の空燃比ＡＦｓｃ、床温ｅｓｃｔｅｍｐａｖｅ及び吸入空気量ＧＡをパラメータとして実験により予め設定されているものである。
【００８９】
次に次式２が判定される（Ｓ１１７）。
【００９０】
【数２】
ｍｈｃｅｘｔ  ＞  ｍｈｍａｘ  ＋  ｍｓｃｍａｘ      …  ［式２］
ここでｍｈｍａｘはＮＯｘ吸蔵還元触媒２２の浄化能力（ｍｇ／ｓｅｃ）であり、浄化可能なＨＣの流量（ｍｇ／ｓｅｃ）で表されている。このＮＯｘ吸蔵還元触媒浄化能力ｍｈｍａｘは、例えば前記実施の形態１のステップＳ１１６にて用いた過剰濃度判定値ｔｈｍａｘと吸入空気量ＧＡとに基づいてマップから算出する。
【００９１】
前記式２の右辺はスタートキャタリスト２０とＮＯｘ吸蔵還元触媒２２との共同によるＨＣ浄化能力を表している。したがって前記式２が満足されると（Ｓ１１７で「ＹＥＳ」）、エンジン２からのＨＣ流量ｍｈｃｅｘｔは、スタートキャタリスト２０とＮＯｘ吸蔵還元触媒２２との共同によるＨＣ浄化能力（ｍｈｍａｘ＋ｍｓｃｍａｘ）を越えているとして、リッチスパイク禁止となる（Ｓ１２０）。
【００９２】
一方、「ｍｈｃｅｘｔ≦ｍｈｍａｘ＋ｍｓｃｍａｘ」であれば（Ｓ１１７で「ＮＯ」）、リッチスパイク許可（Ｓ１１８）が実行される。
上述した構成において、リッチスパイク禁止処理（図７）がリッチスパイク禁止手段としての処理に、ステップＳ１１３が炭化水素検出手段としての処理に、ステップＳ１１５がスタートキャタリスト浄化能力検出手段としての処理に相当する。
【００９３】
以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．リッチスパイク禁止処理（図７）にて「ｍｈｃｅｘｔ＞ｍｈｍａｘ＋ｍｓｃｍａｘ」と判定された場合は（Ｓ１１７で「ＹＥＳ」）、スタートキャタリスト２０のＨＣ浄化能力を考慮して判断したＮＯｘ吸蔵還元触媒２２のＨＣ浄化が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２に流れ込むＨＣに追いつかないことを示している。このためステップＳ１２０によりリッチスパイク禁止を実行することにより、リッチスパイクの実行を予め禁止あるいは途中で停止している。このため問題となる程度にＮＯｘ吸蔵還元触媒２２、特にＰｔなどの触媒表面がＨＣにより厚く覆われる事態を阻止することができる。
【００９４】
そしてこのことにより前記実施の形態１の（イ）に述べたごとく、リッチスパイク禁止（Ｓ１２０）がリッチスパイク実行前に行われた場合においてもリッチスパイク実行中に行われた場合においても共にＨＣによるＮＯｘ吸蔵還元触媒２２の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。
【００９５】
（ロ）．リッチスパイク禁止処理（図７）では、スタートキャタリスト浄化能力ｍｓｃｍａｘを求めることで（Ｓ１１５）、スタートキャタリスト２０によるＨＣの浄化程度を考慮して、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２へ流入するＨＣがＮＯｘ吸蔵還元触媒２２により浄化できるか否かを判断している（Ｓ１１７）。このためＮＯｘ吸蔵還元触媒２２により浄化可能か否かを正確に判定することができるので、ＨＣによるＮＯｘ吸蔵還元触媒２２の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を適切に抑制でき燃料浪費を適切に防止することができる。
【００９６】
（ハ）．前記実施の形態１の（ロ）と同じ効果を生じる。
［その他の実施の形態］
（ａ）．前記実施の形態１，２においてはＮＯｘ吸蔵還元触媒２２へ流入するＨＣの濃度ｔｈｃｃｌを求めて過剰濃度判定値ｔｈｍａｘと比較してリッチスパイク禁止か許可かを判断したが、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２へ流入するＨＣの流量を求めて流量判定値と比較してリッチスパイク禁止か許可かを判断しても良い。
【００９７】
（ｂ）．前記実施の形態３においてはエンジン２から排出されるＨＣ流量が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２にて問題となる流量か否かを、スタートキャタリスト２０によるＨＣ浄化の程度を考慮してリッチスパイク禁止か許可かを判断したが、エンジン２から排出されるＨＣ濃度がＮＯｘ吸蔵還元触媒２２にて問題となる濃度か否かを、スタートキャタリスト２０によるＨＣ浄化の程度を考慮してリッチスパイク禁止か許可かを判断しても良い。
【００９８】
（ｃ）．前記各実施の形態においては、筒内噴射型エンジンを使用したが吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射型エンジンにも適用できる。この構成の場合には成層燃焼の代わりにリーン燃焼が行われ、このリーン燃焼時にＮＯｘ吸蔵還元触媒に対してＮＯｘが吸蔵される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１としてのエンジン及びＥＣＵの概略構成図。
【図２】実施の形態１のＥＣＵが実行するリッチスパイク禁止処理のフローチャート。
【図３】ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるリッチ時ＮＯｘ還元率と流入ＨＣ濃度との関係を示すグラフ。
【図４】実施の形態１のＥＣＵが実行するＮＯｘ吸蔵還元触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ算出処理のフローチャート。
【図５】実施の形態２としてのエンジン及びＥＣＵの概略構成図。
【図６】実施の形態２のＥＣＵが実行するＮＯｘ吸蔵還元触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ算出処理のフローチャート。
【図７】実施の形態３のＥＣＵが実行するリッチスパイク禁止処理のフローチャート。
【符号の説明】
２…エンジン、４…ＥＣＵ、６…燃料噴射バルブ、８…点火プラグ、１０…吸気経路、１２…スロットルバルブ、１４…スロットル開度センサ、１６…吸入空気量センサ、１８…排気経路、２０…スタートキャタリスト、２２…ＮＯｘ吸蔵還元触媒、２４…空燃比センサ、２６…第１酸素センサ、２８…第２酸素センサ、３０…アクセルペダル、３２…アクセル開度センサ、３４…エンジン回転数センサ、３６…冷却水温センサ。
【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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