JPH11200852A

JPH11200852A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JPH11200852A
Application number: JP512098A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ishii; 仁石井
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 1999-07-27
Anticipated expiration: 2018-01-13
Also published as: JP3666223B2

Abstract

(57)【要約】【課題】燃費等を改善しつつ効果的にＮＯｘ吸収触媒の
脱離還元処理を行なわせること。【解決手段】Ｖ型内燃機関１の右バンク（ＲＨ）用排気
通路２には三元触媒３が介装され、その排気下流側にお
いて左バンク（ＬＨ）用排気通路４に合流され、その
後、ターボ過給機５に接続される。そして、ターボ過給
機５の出口側の排気通路６には、プリ触媒（ＮＯｘ吸収
触媒）７と床下触媒８が介装される。このような構成に
おいて、リーン燃焼が継続してプリ触媒７のＮＯｘ吸収
量が飽和量に達したときには、右バンク気筒に対しては
空燃比のリッチ化を行なわず、左バンク気筒（特定気
筒）に対してのみ空燃比のリッチ化を行なう。これによ
り、燃費等を改善しつつ効果的にプリ触媒７を脱離還元
処理できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の制御装
置に関し、特に、ＮＯｘ吸収触媒を備えた内燃機関の制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、排気空燃比がリーンであると
きに排気中のＮＯｘを吸収し、排気空燃比が、リッチで
あるときに前記吸収したＮＯｘを脱離して還元処理する
ＮＯｘ吸収触媒を備え、空燃比を一時的にリッチスパイ
ク或いはリッチシフトさせて、リーン燃焼（リーン運転
とも言う）中に前記ＮＯｘ吸収触媒に吸収されたＮＯｘ
の脱離・還元処理を行わせるよう構成されたリーン燃焼
エンジンが知られている（例えば、特開平０６−０６６
１３５号公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】また、例えばＶ型エン
ジンの右（ＲＨ）バンクからの排気と、左（ＬＨ）バン
クからの排気と、を合流させつつ単一のターボ過給機に
導入し、その後、排気をプリ触媒と、床下触媒と、に流
入させるようにした排気浄化装置において、前記各触媒
の活性化の遅れ（プリ触媒までの排気通路が長いこと、
或いはターボ過給機の持つ熱容量の影響等によって、排
気による良好な昇温が図れない）に起因する排気有害成
分（特に、ＨＣ，ＣＯ）の排出量の増加を抑制するため
に、例えば右バンクとターボ過給機との間に三元触媒を
設け、右バンクからの排気を、比較的早期活性化が図れ
る当該三元触媒により浄化してから左バンクからの排気
と合流させるようにしたものがある。

【０００４】しかしながら、このような排気浄化装置の
プリ触媒にＮＯx 吸収触媒を適用することを考えた場
合、ＮＯx 吸収触媒（プリ触媒）の排気上流側に、新た
に三元触媒が設けられることになるため、以下のような
事態が生じる惧れがある。即ち、空燃比を一時的にリッ
チ化させて排気中のＨＣ，ＣＯを増加させることで酸素
不足状態を作り出してＮＯx 吸収剤に吸収されたＮＯｘ
を脱離させると共に、この増加されたＨＣ，ＣＯを還元
剤として、ＮＯx 吸収触媒（プリ触媒）の三元触媒部と
床下触媒（三元触媒）とにより、排気中のＮＯx （ＮＯ
x 吸収剤から脱離したＮＯx も含む）を還元するのであ
るが、前記右バンクとターボ過給機との間に新たに三元
触媒を設けると、空燃比を一時的にリッチ化させて排気
中のＨＣ，ＣＯを増加させても、当該三元触媒によって
これらが浄化（転化、酸化）されてしまうことになるた
め、空燃比をリッチ化させた割りには、ＮＯx 吸収触媒
（プリ触媒）の三元触媒部と床下触媒（三元触媒）とに
良好にＮＯx 還元処理のための還元剤（ＨＣ，ＣＯ）を
提供できなくなる惧れがある。

【０００５】なお、上述した内容は、Ｖ型エンジンに限
らず、水平対向エンジンについても同様であり、また直
列型エンジンにおいてエンジンの気筒を複数の気筒群に
分け各気筒群毎に排気をＮＯx 吸収触媒に導くようにし
た場合も同様である。また、ターボ過給機を備えない場
合も、同様の結果となる。本発明は、かかる従来の実情
に鑑みなされたもので、複数気筒を備え、当該複数気筒
のうち少なくとも１の特定気筒からの排気を、排気浄化
触媒に導入させずにＮＯｘ吸収触媒に導入させ、前記特
定気筒以外の気筒からの排気を、排気浄化触媒に導入さ
せた後、前記ＮＯｘ吸収触媒に導入させるようにした場
合に、ＮＯｘ吸収触媒の脱離・還元処理を行わせる際の
空燃比のリッチ化処理を工夫することで、燃費等を改善
しつつ効果的にＮＯｘ吸収触媒の脱離・還元処理を行わ
せることができるようにした内燃機関の制御装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明では、図１に示すように、複数気筒を備え、当
該複数気筒のうち少なくとも１の特定気筒からの排気
を、排気浄化触媒に導入させずにＮＯｘ吸収触媒に導入
させ、前記特定気筒以外の気筒からの排気を、排気浄化
触媒に導入させた後、前記ＮＯｘ吸収触媒に導入させる
ようにした内燃機関の制御装置であって、リーン燃焼中
に、排気空燃比をリッチ化させ前記ＮＯｘ吸収触媒に吸
収されたＮＯｘの脱離・還元処理を行なう際に、前記特
定気筒のうちの少なくとも１の気筒に対してのみ吸入混
合気の空燃比をリッチ化して、排気空燃比をリッチ化さ
せる特定気筒空燃比制御手段を含んで構成するようにし
た。

【０００７】かかる構成とすれば、前記特定気筒のうち
の少なくとも１気筒に対してのみ吸入混合気の空燃比を
リッチ化して、前記ＮＯx 吸収触媒に吸収されたＮＯｘ
の脱離・還元処理を行なうので、従来のような無駄な燃
料の消費（燃費の改善）や前記排気浄化触媒の劣化等を
抑制しつつ、効果的に前記ＮＯｘの脱離・還元処理を行
なわせることが可能となる。なお、前記排気浄化触媒
は、三元触媒或いは酸化触媒等で良く、即ち少なくとも
排気中のＨＣ，ＣＯを酸化処理可能な触媒であれば良
い。

【０００８】請求項２に記載の発明では、前記内燃機関
を、複数気筒を備え、当該複数気筒のうち少なくとも１
の特定気筒からの排気を、排気浄化触媒に導入させずに
排気過給機に導入してからＮＯｘ吸収触媒に導入させ、
前記特定気筒以外の気筒からの排気を、排気浄化触媒に
導入させた後、前記排気過給機に導入してから前記ＮＯ
ｘ吸収触媒に導入させるようにした内燃機関とする。

【０００９】かかる構成によれば、排気過給機（排気タ
ーボ過給機やコンプレックス過給機など）の持つ熱容量
の影響等によって排気による良好な昇温が図れないこと
に起因する前記ＮＯx 吸収触媒の活性化の遅れに伴う排
気有害成分（特に、ＨＣ，ＣＯ）の排出量の増加等を、
前記排気浄化触媒を備えたことで抑制できると共に、排
気過給機において、特定気筒からの排気と、特定気筒以
外の気筒からの排気と、を良好にミキシングさせること
ができるので、前記ＮＯｘの脱離・還元処理をより良好
に行なわせることができることとなる。

【００１０】即ち、排気過給機を備えた場合には、備え
ない場合に比べて、本発明の利用価値を一層高めること
ができると言うことができる。請求項３に記載の発明で
は、図１において破線で示すように、前記特定気筒空燃
比制御手段により、前記特定気筒のうちの少なくとも１
の気筒に対してのみ吸入混合気の空燃比がリッチ化され
る際に、当該吸入混合気の空燃比がリッチ化される気筒
に対して、出力抑制制御を行なう出力抑制制御手段を含
んで構成するようにした。

【００１１】かかる構成とすれば、空燃比がリッチ化さ
れる気筒の出力が増大されることを抑制できるので、他
の気筒との出力バラツキを抑制することができるので、
ＮＯｘの脱離・還元処理を効果的に行なわせつつ、尚且
つ、空燃比のリッチ化処理の開始に伴い発生する惧れが
ある車両前後方向ショック（出力ショック）や内燃機関
の振動・騒音を抑制でき、運転性を良好に維持すること
が可能となる。

【００１２】なお、出力抑制制御手段としては、点火時
期リタード制御や、スワール抑制（場合によってはオー
バースワール）制御や、燃料噴射率の低下制御等があ
る。また、請求項５に記載の発明では、複数気筒を備
え、当該複数気筒のうち少なくとも１の特定気筒からの
排気を、排気浄化触媒に導入させずにＮＯｘ吸収触媒に
導入させ、前記特定気筒以外の気筒からの排気を、排気
浄化触媒に導入させた後、前記ＮＯｘ吸収触媒に導入さ
せるようにした内燃機関の制御装置であって、前記ＮＯ
ｘ吸収触媒に吸収されたＮＯｘの脱離・還元処理を行な
うべく、特定気筒の排気空燃比をリッチ化させるとき
に、特定気筒以外の気筒の排気空燃比をストイキに制御
するストイキ制御手段を含んで構成するようにした。

【００１３】かかる構成とすれば、請求項１に記載の発
明と同様の作用効果を一層効果的に奏することができる
うえに、尚且つ、リッチ化処理を行なう機会を増やすこ
とができるので、ＮＯｘ吸収触媒へのＮＯｘ吸収量を低
く抑えることができ、延いてはリーン運転中にリッチ化
処理を行なう機会、即ち、運転性への悪影響や、排気性
能・燃費等への悪影響を一層低減することができる。

【００１４】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、従来の
ような無駄な燃料の消費（燃費の改善）や前記排気浄化
触媒の劣化等を抑制しつつ、効果的に前記ＮＯx 吸収触
媒のＮＯｘの脱離・還元処理を行なわせることができ
る。請求項２に記載の発明によれば、前記ＮＯｘの脱離
・還元処理をより良好に行なわせることができるので、
本発明の利用価値を一層高めることができる。

【００１５】請求項３に記載の発明によれば、気筒間の
出力バラツキを抑制することができるので、運転性を良
好に維持することができる。請求項４に記載の発明によ
れば、比較的簡単な構成で、燃焼性をそれ程悪化させず
に、高精度な出力抑制制御を行なわせることができる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明
と同様の作用効果を一層効果的に奏することができるう
えに、尚且つ、リッチ化処理を行なう機会を増やすこと
ができるので、ＮＯｘ吸収触媒へのＮＯｘ吸収量を低く
抑えることができ、延いてはリーン運転中にリッチ化処
理を行なう機会、即ち、運転性への悪影響や、排気性能
・燃費等への悪影響を一層低減することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を、添
付の図面に基づいて説明する。本発明の第１の実施形態
を示す図２において、本発明が適用される排気ターボ過
給機５を備えるＶ型内燃機関１を示す。Ｖ型内燃機関
（以下、単に内燃機関とも言う）１の右バンク（ＲＨ）
用排気通路２には、排気浄化触媒として三元触媒３が介
装され、その排気下流側において左バンク（ＬＨ）用排
気通路４に合流されている。なお、三元触媒３は、酸化
触媒であっても良い。即ち、本発明にかかる排気浄化触
媒は、三元触媒（或いは酸化触媒）３に、言い換える
と、少なくとも排気中のＨＣ，ＣＯを酸化可能な触媒に
相当することになる。

【００１７】そして、該合流された排気は、排気ターボ
過給機５の排気タービン（図示せず）に導入され、当該
排気タービンを排気流動圧力で回転させることにより、
これと同軸結合されて吸気通路に介装されるコンプレッ
サ（図示せず）を回転駆動して、吸入空気を内燃機関１
に圧送供給（過給）する。なお、排気ターボ過給機５の
排気タービン出口側の排気通路６には、プリ触媒｛ＮＯ
ｘ吸収触媒（ＮＯx 吸収剤＋三元触媒）｝７が介装され
ると共に、その排気下流側には、床下触媒（三元触媒）
８が介装されている。なお、三元触媒は、理論空燃比近
傍において、ＨＣ，ＣＯを酸化除去すると共に、ＮＯx
を還元除去する。

【００１８】前記ＮＯｘ吸収触媒７は、排気空燃比が理
論空燃比よりもリーンであるときに排気中のＮＯｘを
（ＮＯx 吸収剤に）吸収し、排気空燃比が理論空燃比又
は理論空燃比よりもリッチであるときに前記吸収したＮ
Ｏｘを放出して（触媒で）還元処理する。なお、図３に
示すように、内燃機関１の吸入空気量はスロットルバル
ブ９で制御される一方、内燃機関１の各気筒には、燃焼
室内に燃料を噴射供給する燃料噴射弁１０がそれぞれ設
けられており、該燃料噴射弁１０による燃料噴射によっ
て燃焼室内に混合気が形成される。尚、燃料噴射弁１０
が直接燃焼室に燃料を噴射供給する構成であって、成層
リーン燃焼を行うエンジンであっても良い。

【００１９】ここで、本実施形態にかかる内燃機関１
は、均質リーン燃焼（直接燃焼室に燃料を噴射供給する
構成の場合は成層リーン燃焼も含む）運転を行なえるよ
うになっており、マイクロコンピュータを内蔵したエン
ジンコントロールユニット５０では、目標空燃比の混合
気を形成させるべく燃料噴射弁１０の燃料噴射量を制御
するようになっている（成層リーン燃焼の場合は噴射タ
イミングも制御するように構成される）。

【００２０】前記燃料噴射弁１０からの燃料噴射で形成
された混合気は、点火プラグによる火花点火によって着
火燃焼される。なお、クランク軸（或いはカム軸）には
クランク角センサ１１が設けられており、コントロール
ユニット５０では、該クランク角センサ１１から機関回
転と同期して出力されるクランク単位角信号を一定時間
カウントして、又は、クランク基準角信号の周期を計測
して機関回転速度Ｎｅを検出することができるようにな
っている。

【００２１】ところで、前記コントロールユニット５０
は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力
インタフェース、タイマー等を含んで構成されるマイク
ロコンピュータからなり、該コントロールユニット５０
には、各種センサからの入力信号が入力される。各種セ
ンサとしては、前記クランク角センサ１１の他、内燃機
関１の吸入空気流量Ｑａを検出するエアフローメータ１
２，内燃機関１の冷却水温度ＴＷを検出する水温センサ
１３，前記ＮＯｘ吸収触媒７と前記床下触媒８との間で
排気空燃比を検出する空燃比センサ１４などが設けられ
ている。

【００２２】前記空燃比センサ１４は、排気中の酸素濃
度に基づいて排気空燃比を広域に検出し得るセンサであ
って、排気空燃比がリッチであるほど大きな出力値が得
られるものを用いることができる。また、前記空燃比セ
ンサ１４は、排気中の酸素濃度に基づいて、理論空燃比
に対するリッチ・リーン信号を出力するタイプのものを
用いることもできる。

【００２３】前記ＮＯｘ吸収触媒７は、前述のように、
リーン燃焼中はＮＯｘを吸収しＮＯｘの脱離還元を行わ
ないので、ＮＯｘ吸収量が飽和量に達すると、内燃機関
１から排出されたＮＯｘは浄化されずにそのまま排出さ
れることになってしまう（リーン中は三元触媒が良好に
働かない）。従って、リーン燃焼が継続してＮＯｘ吸収
量が飽和量に達したときには、一時的に空燃比をリッチ
化させて、それまでに吸収されたＮＯｘの脱離・還元を
行って、ＮＯｘの吸収能力を復活させる必要がある。

【００２４】このため、本実施形態におけるコントロー
ルユニット５０では、図４のフローチャートに示すよう
にして、前記脱離・還元のためのリッチスパイク（或い
はリッチシフト）を与える。なお、以下に説明するよう
に、本発明にかかる特定気筒空燃比制御手段や出力抑制
制御手段としての機能は、コントロールユニット５０が
ソフトウェア的に備えることとなる。

【００２５】図４のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ１（図中にはＳ１と記してある。以下同様）で
は、現在内燃機関１はリーン燃焼中であるか否かを判断
する。ＹＥＳであればＳ２へ進み、ＮＯであれば、通常
の空燃比センサ１４の検出結果に基づいて実際の排気空
燃比が理論空燃比となるように空燃比フィードバック制
御（λコントロール）を行なうべく、本フローを終了す
る。

【００２６】ステップ２では、前記ＮＯｘ吸収触媒７に
おいてＮＯｘの脱離・還元を行わせる条件が成立してい
るか否かを判別する。前記脱離・還元条件とは、例え
ば、リーン燃焼中であって、エンジン負荷とエンジン回
転数とから推定されるＮＯｘ吸収量が所定の飽和量に達
している場合である。

【００２７】そして、前記脱離・還元条件が成立してい
るときには、ステップ３へ進み、燃焼混合気の空燃比を
リッチ化させて、前記ＮＯｘ吸収触媒７に吸収されてい
るＮＯｘの脱離・還元を行わせるべく、燃料噴射量の増
量補正（リッチスパイク或いはリッチシフト）を開始さ
せる。なお、本実施形態では、右バンク（ＲＨ）用排気
通路２に、三元触媒３が介装されているので、当該右バ
ンク（ＲＨ）側の気筒に対して、空燃比のリッチ化を行
なっても、前記ＮＯｘ吸収触媒７に吸収されているＮＯ
ｘの脱離・還元処理にとって有効なものとならず、燃費
を悪化させる、或いは前記三元触媒３の劣化等を招く惧
れがある。

【００２８】そこで、本実施形態では、右バンク（Ｒ
Ｈ）側の気筒に対しては空燃比のリッチ化を行なわず、
左バンク（ＬＨ）側の気筒（特定気筒、更に左バンク側
気筒のうちの少なくとも１つの気筒でもよい）に対して
のみ、燃料噴射量の増量補正（例えば運転状態等に応じ
て予め定めた増量補正量）を行ない、即ち空燃比のリッ
チ化を行ない、これによって燃費の悪化や三元触媒３の
劣化を抑制しつつ、効果的に前記ＮＯｘ吸収触媒７に吸
収されているＮＯｘの脱離・還元処理を行なわせる。

【００２９】なお、燃料噴射量の増量補正は、後述する
ステップ５で増量補正の停止条件が検出されるまでの
間、燃料噴射量を一定の割合で増量させるようにするこ
ともできる。次のステップ４では、前記増量補正開始後
の空燃比センサ１４の出力をモニターなどして、リッチ
スパイク（或いはリッチシフト量）が所定のものとなっ
たか否かを判断する。なお、リッチスパイク（リッチシ
フト）を開始してから所定時間経過したか否かを判断す
るようにしても良いし、空燃比センサ１４の出力がリッ
チ出力となったか或いは空燃比センサ１４の出力がリッ
チ出力となってから所定時間経過したか否かを判断する
こともできる。

【００３０】即ち、前記ＮＯｘ吸収触媒７に吸収されて
いるＮＯｘの脱離・還元処理を良好に完了できるような
リッチスパイク（或いはリッチシフト）を与えることが
できたか｛延いては前記ＮＯｘ吸収触媒７に吸収されて
いるＮＯｘの脱離・還元処理が完了（終了）したか｝否
かを判断すれば良い。ＹＥＳと判断されたときには、ス
テップ５へ進み、前記ステップ３で開始させた左バンク
（ＬＨ）側の気筒に対するリッチスパイク（或いはリッ
チシフト）を解除（燃料増量補正を停止）して、本来の
リーン燃焼状態（全気筒リーン）に復帰させる。

【００３１】ＮＯであれば、ステップ４へリターンす
る。このように、本実施形態によれば、プリ触媒（ＮＯ
x 吸収触媒）７と床下触媒（三元触媒）８の活性化の遅
れ（排気通路が長いこと、或いはターボ過給機５の持つ
熱容量の影響等によって、排気による良好な昇温が図れ
ない）に起因する排気有害成分（特に、ＨＣ，ＣＯ）の
排出量の増加等を抑制するために、例えば右バンク（Ｒ
Ｈ）とターボ過給機５との間の排気通路２に三元触媒３
を設けるようにした内燃機関において、リーン燃焼が継
続して前記プリ触媒（ＮＯx 吸収触媒）７のＮＯｘ吸収
量が飽和量に達したときには、前記三元触媒３の排気上
流側の気筒群（右バンク）に対しては空燃比のリッチ化
を行なわずリーン燃焼状態に維持する一方、前記三元触
媒３の排気上流側にない左バンクの気筒群（特定気筒）
に対してのみ空燃比のリッチ化を行なうようにして、前
記プリ触媒（ＮＯx 吸収触媒）７に吸収されたＮＯｘの
脱離・還元処理を行なうようにしたので、無駄な燃料の
消費（燃費の改善）や三元触媒３の劣化等を抑制しつ
つ、効果的に前記ＮＯｘの脱離・還元処理を行なわせる
ことが可能となる（図１０参照）。

【００３２】ところで、図５のフローチャートに示すよ
うに、図４のフローチャートのステップ３における左バ
ンク側の気筒群（特定気筒）に対する燃焼混合気の空燃
比のリッチシフト制御中に、そのリッチシフトされる気
筒に対して、点火時期をリタードさせるようにすること
もできる。かかる処理操作が、本発明にかかる出力抑制
制御手段に相当することになる。

【００３３】このようにすると、空燃比がリッチシフト
される気筒の出力が増大されることを抑制できるので、
リーン燃焼状態に維持される他の気筒との出力バラツキ
を抑制することができるので、ＮＯｘの脱離・還元処理
を効果的に行なわせつつ、尚且つ、空燃比のリッチ化処
理の開始に伴い発生する惧れのある車両前後方向ショッ
ク（出力ショック）や内燃機関の振動・騒音を抑制で
き、機関運転性を良好に維持することが可能となる。

【００３４】なお、点火時期リタードに限らず、出力を
抑制できるものであれば、例えばスワール抑制（場合に
よってはオーバースワール）制御や、燃料噴射率の低下
制御や噴射時期リタード制御（燃料の微粒化延いては燃
料と空気のミキシングを低下させる制御）等であっても
良い。また、これら出力抑制制御を単独で行なわせても
よいし、適宜組み合わせて行なわせることもできる。

【００３５】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。第２の実施形態では、第１の実施形態に対し
て、図４のフローチャートに代えて、図６のフローチャ
ートが実行される。なお、その他の構成は、第１の実施
形態と同様であるので、説明を省略する。即ち、第２の
実施形態では、コントロールユニット５０では、図６の
フローチャートに示すようにして、前記脱離・還元のた
めのリッチスパイク（或いはリッチシフト）処理を行な
う。即ち、以下に説明するように、本発明にかかる特定
気筒空燃比制御手段や出力抑制制御手段やストイキ制御
手段としての機能は、コントロールユニット５０がソフ
トウェア的に備えることとなる。

【００３６】なお、本実施形態においては、三元触媒３
の排気上流側にない（排気が三元触媒３に導入されな
い）特定気筒にリッチシフトを与えるだけでは、ＮＯｘ
吸収触媒７に吸収されているＮＯｘの脱離・還元処理を
行なうに十分な排気空燃比のリッチ化を図ることができ
ない惧れがある場合についての例である。即ち、ＮＯｘ
の脱離・還元処理を行なうに十分な排気空燃比のリッチ
化を図るべく、第１の実施形態のように、特定気筒だけ
にリッチスパイク（或いはリッチシフト）を与えるよう
にすると、特定気筒の空燃比を過度にリッチ化する必要
が生じる場合があるため、特定気筒の燃焼が悪化し過ぎ
となって、却って運転性、排気性能、排気黒煙濃度等を
悪化させてしまう惧れがある（ある一定レベルを越えて
リッチ化すると、その気筒の燃焼安定性、排気性能、排
気黒煙濃度等が指数関数的に悪化する惧れがあるからで
ある）。

【００３７】そこで、本実施形態では、以下に説明する
ように、特定気筒にリッチシフトを与える際に、他の気
筒（第１〜第５気筒すべて、或いはこれらのうちの少な
くとも１の気筒。以下、同様）に対して、空燃比をリッ
チ方向（ストイキ空燃比）に操作するようになってい
る。即ち、図６のフローチャートにおいて、まず、ステ
ップ１１では、図４のフローチャートのＳ１と同様、現
在内燃機関１はリーン燃焼中であるか否かを判断し、Ｙ
ＥＳであればＳ１２へ進み、ＮＯであれば、ステップ１
７へ進む。

【００３８】ステップ１２では、従来と同様の手法によ
り、エンジン負荷とエンジン回転数等からＮＯｘ吸収量
を推定する。ステップ１３では、推定されたＮＯｘ吸収
量が、飽和吸収量となっているか否かを判断する。ＹＥ
Ｓであれば、ＮＯx を脱離・還元処理する必要があるの
で、ステップ１４へ進む。ＮＯであれば、現段階では、
まだＮＯx を脱離・還元処理する必要がないとして、本
フローを終了する。

【００３９】ステップ１４では、燃焼混合気の空燃比を
リッチ化させて、前記ＮＯｘ吸収触媒７に吸収されてい
るＮＯｘの脱離・還元を行わせるべく、特定気筒に対し
て燃料噴射量の増量補正（リッチスパイク或いはリッチ
シフト）を開始させる。更に、特定気筒だけにリッチス
パイク（或いはリッチシフト）を与える場合における悪
影響の発生を抑制するために、本実施形態では、他の気
筒（第１〜第５気筒）の空燃比をストイキに制御するよ
うにする。かかる処理操作が、本発明にかかるストイキ
制御手段に相当する。

【００４０】なお、燃料噴射量の増量補正は、後述する
ステップ１５で増量補正の停止条件が検出されるまでの
間、燃料噴射量を一定の割合で増量させるようにするこ
ともできる。次のステップ１５では、前記増量補正開始
後の空燃比センサ１４の出力をモニター等して、リッチ
スパイク（或いはリッチシフト量）が所定のものとなっ
たか否かを判断する。なお、リッチスパイク（リッチシ
フト）を開始してから所定時間経過したか否かを判断す
るようにしても良いし、空燃比センサ１４の出力がリッ
チ出力となったか或いは空燃比センサ１４の出力がリッ
チ出力となってから所定時間経過したか否かを判断する
こともできる。

【００４１】即ち、前記ＮＯｘ吸収触媒７に吸収されて
いるＮＯｘの脱離・還元処理を良好に完了できるような
リッチスパイク（或いはリッチシフト）を与えることが
できたか（延いては前記ＮＯｘ吸収触媒７に吸収されて
いるＮＯｘの脱離・還元処理が完了したか）否かを判断
すれば良い。ＹＥＳと判断されたときには、ステップ１
６へ進み、本来のリーン燃焼状態（全気筒リーン）に復
帰させる。

【００４２】ＮＯであれば、ステップ１４へリターンす
る。ところで、ステップ１７では、運転状態等の変化に
よりリーン運転からストイキ運転に切り替わった場合か
否かを判断する。ＹＥＳであれば、ステップ１８へ進
み、ＮＯであれば本フローを終了する。ステップ１８で
は、前回リーン運転中のＮＯｘ吸収量を推定する。

【００４３】ステップ１９では、ステップ１８で推定し
たＮＯｘ吸収量に基づいて、現在吸収されているＮＯｘ
の脱離・還元処理を良好に完了できるようなリッチスパ
イク（リッチシフト）を設定し、これを特定気筒に対し
て与えながら、他の気筒をストイキ運転させる。なお、
当該他の気筒をストイキ運転させる処理操作が、本発明
にかかるストイキ制御手段に相当する。

【００４４】即ち、要求トルクの増加等で、リーン運転
からストイキ運転に移行する際に、前回リーン運転中に
ＮＯｘ吸収量が飽和吸収量となったか否かに拘わらず、
所定のリッチシフトを与えながら、ストイキ運転へ移行
させる。このようにすると、運転性に影響を与えること
なく（運転者に違和感を与えることなく）、良好にリッ
チシフトを与えることができると共に、リッチシフトを
与える機会を増やすことができるので、ＮＯｘ吸収量を
低く抑えることができ、延いてはリーン運転中にリッチ
シフトを与える機会（即ち、運転性への悪影響や、排気
性能・燃費等への悪影響）を低減することができると言
った利点がある。

【００４５】つづくステップ２０では、前述と同様の手
法により、ＮＯｘの脱離・還元処理が完了したか否かを
判断する。ＹＥＳであれば、ステップ２１へ進み、特定
気筒に対するリッチシフトを解除して、全気筒ストイキ
運転させて、本フローを終了する。ＮＯであれば、ステ
ップ１９へリターンする。

【００４６】このように、第２の実施形態によれば、運
転性への影響（運転者に対する違和感）を一層抑制しな
がら、第１の実施形態により奏せられる作用効果と同様
の作用効果を一層効果的に奏することができるうえに、
尚且つ、リッチシフトを与える機会を増やすことができ
るので、ＮＯｘ吸収量を低く抑えることができ、延いて
はリーン運転中にリッチシフトを与える機会、即ち、運
転性への悪影響や、排気性能・燃費等への悪影響を一層
低減することができる。

【００４７】ところで、図７のフローチャートに示すよ
うに、図６のフローチャートに対してステップ１４Ａ，
１９Ａ，１６Ａ，２１Ａを追加し、ステップ１４，ステ
ップ１９における空燃比のリッチシフト処理中において
点火時期をリタードさせると共に、脱離完了後において
空燃比のリッチシフト処理と該点火時期のリタードとを
解除するようにすることもできる。特に、ステップ１４
Ａでは、特定気筒のリタード量を他の気筒よりも大きく
設定しているので、各気筒のトルクを一様に揃えること
ができる。なお、図７のフローチャートにおける点火時
期をリタードさせるステップ１４Ａ，１９Ａが、本発明
の出力抑制制御手段に相当する。

【００４８】このようにすると、出力バラツキ（或いは
出力段差）を抑制することができるので、以ってＮＯｘ
の脱離・還元処理を効果的に行なわせつつ、尚且つ、空
燃比のリッチ化処理の開始に伴い発生する惧れのある車
両前後方向ショック（出力ショック）や内燃機関の振動
・騒音を抑制でき、機関運転性を良好に維持することが
可能となる。

【００４９】なお、点火時期リタードに限らず、出力を
抑制できるものであれば、例えばスワール抑制（場合に
よってはオーバースワール）制御や、燃料噴射率の低下
制御や噴射時期リタード制御（燃料の微粒化延いては燃
料と空気のミキシングを低下させる制御）等であっても
良い。また、これら出力抑制制御を単独で行なわせても
よいし、適宜組み合わせて行なわせることもできる。

【００５０】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。第３の実施形態では、図８に示すように、第１
の実施形態におけるシステム構成に対して、第４気筒と
第５気筒からの排気が、三元触媒１５を通過してから、
第６気筒からの排気と合流されるようになっている。即
ち、第５気筒と、第６気筒と、の間の排気通路に、排気
浄化触媒としての三元触媒１５が介装されるようになっ
ている。なお、その他の構成は、図２や図３と同様であ
るので、同一符号を付して説明を省略する。

【００５１】そして、第３の実施形態では、コントロー
ルユニット５０では、図９のフローチャートに示すよう
にして、前記脱離・還元のためのリッチスパイク（或い
はリッチシフト）を与える。なお、本実施形態において
は、三元触媒３や排気触媒１５の排気上流側にない（排
気が三元触媒３や排気触媒１５に導入されない）特定気
筒は、第６気筒だけであるため、ＮＯｘ吸収触媒７に吸
収されているＮＯｘの脱離・還元処理を行なうに十分な
排気空燃比のリッチ化を図ることができない惧れが高
い。即ち、第６気筒だけにリッチスパイク（或いはリッ
チシフト）を与える場合、第６気筒の空燃比を過度にリ
ッチ化する必要が生じる惧れがあるため、第６気筒の燃
焼が悪化し過ぎとなって、却って運転性、排気性能、排
気黒煙濃度等を悪化させてしまう惧れがある（ある一定
レベルを越えてリッチ化すると、その気筒の燃焼安定
性、排気性能、排気黒煙濃度等は指数関数的に悪化する
惧れがある）。

【００５２】そこで、本実施形態では、以下に説明する
ように、第６気筒に対するリッチシフト時に、他の気筒
（第１〜第５気筒）に対しても、空燃比をリッチ方向に
操作するようになっている。即ち、図９のフローチャー
トにおいて、まず、ステップ３１では、前述同様、現在
内燃機関１はリーン燃焼中であるか否かを判断し、ＹＥ
ＳであればＳ３２へ進み、ＮＯであれば、ステップ３７
へ進む。

【００５３】ステップ３２では、従来と同様の手法によ
り、エンジン負荷とエンジン回転数等からＮＯｘ吸収量
を推定する。ステップ３３では、推定されたＮＯｘ吸収
量が、飽和吸収量となっているか否かを判断する。ＹＥ
Ｓであれば、ＮＯx を脱離・還元処理する必要があるの
で、ステップ３４へ進む。ＮＯであれば、現段階では、
まだＮＯx を脱離・還元処理する必要がないとして、本
フローを終了する。

【００５４】ステップ３４では、燃焼混合気の空燃比を
リッチ化させて、前記ＮＯｘ吸収触媒７に吸収されてい
るＮＯｘの脱離・還元を行わせるべく、第６気筒に対し
て燃料噴射量の増量補正（リッチスパイク或いはリッチ
シフト）を開始させる。更に、第６気筒だけにリッチス
パイク（或いはリッチシフト）を与える場合における悪
影響の発生を抑制するために、本実施形態では、他の気
筒（第１〜第５気筒）の空燃比をストイキに制御する。
かかる処理操作が、本発明にかかるストイキ制御手段に
相当する。

【００５５】なお、燃料噴射量の増量補正は、後述する
ステップ３５で増量補正の停止条件が検出されるまでの
間、燃料噴射量を一定の割合で増量させるようにするこ
ともできる。そして、ステップ３４Ａでは、出力バラツ
キ（或いは出力段差）を抑制するために、全気筒に対し
て点火時期のリタードを行なう。この際、特定気筒（第
６気筒）は、他の気筒（第１〜第５気筒）と比較してリ
ッチ化度合いが大きいので出力増大代も大きくなるの
で、特定気筒（第６気筒）の点火時期リタード量は、他
の気筒（第１〜第５気筒）の点火時期リタード量より大
きく設定することが好ましい。

【００５６】次のステップ３５では、前記ＮＯｘ吸収触
媒７に吸収されているＮＯｘの脱離・還元処理を良好に
完了できたか否かを判断する。ＹＥＳと判断されたとき
には、ステップ３６へ進み、本来のリーン燃焼状態（全
気筒リーン）に復帰させると共に、点火時期のリタード
制御を解除する。ＮＯであれば、ステップ３４へリター
ンする。

【００５７】ところで、ステップ３７では、運転状態等
の変化によりリーン運転からストイキ運転に切り替わっ
た場合か否かを判断する。ＹＥＳであれば、ステップ３
８へ進み、ＮＯであれば本フローを終了する。ステップ
３８では、前回リーン運転中のＮＯｘ吸収量を推定す
る。ステップ３９では、ステップ３８で推定したＮＯｘ
吸収量に基づいて、現在吸収されているＮＯｘの脱離・
還元処理を良好に完了できるようなリッチスパイク（リ
ッチシフト）を設定し、これを第６気筒に対して与えな
がら、他の気筒をストイキ運転させる。かかる他の気筒
をストイキ運転させる処理操作が、本発明にかかるスト
イキ制御手段に相当する。

【００５８】即ち、要求トルク（負荷）が増加する等し
れて、リーン運転からストイキ運転に移行する際に、前
回リーン運転中にＮＯｘ吸収量が飽和吸収量となったか
否かに拘わらず、所定のリッチシフトを与えながらスト
イキ運転へ移行させる。このようにすると、運転性に影
響を与えることなく（運転者に違和感を与えることな
く）、良好にリッチシフトを与えることができると共
に、リッチシフトを与える機会を増やすことができるの
で、ＮＯｘ吸収量を低く抑えることができ、延いてはリ
ーン運転中にリッチシフトを与える機会（即ち、運転性
への悪影響や、排気性能・燃費等への悪影響）を低減す
ることができると言った利点がある。

【００５９】そして、ステップ３９Ａでは、出力バラツ
キ（或いは出力段差）を抑制するために、特定気筒（第
６気筒）に対して点火時期のリタードを行なう。なお、
点火時期リタードに限らず、出力を抑制できるものであ
れば、例えばスワール抑制（場合によってはオーバース
ワール）制御や、燃料噴射率の低下制御や噴射時期リタ
ード制御（燃料の微粒化延いては燃料と空気のミキシン
グを低下させる制御）等であっても良い。また、これら
出力抑制制御を単独で行なわせてもよいし、適宜組み合
わせて行なわせることもできる。当該ステップ３９Ａ
が、本発明の出力抑制制御手段に相当する。

【００６０】つづくステップ４０では、前述と同様の手
法により、ＮＯｘの脱離・還元処理が完了したか否かを
判断する。ＹＥＳであれば、ステップ４１へ進み、特定
気筒（第６気筒）に対するリッチシフトを解除すると共
に点火時期のリタード制御を解除して特定気筒（第６気
筒）をストイキ運転へ移行させることで、全気筒ストイ
キ運転させ、本フローを終了する。ＮＯであれば、ステ
ップ３９へリターンする。

【００６１】このように、第３の実施形態によれば、プ
リ触媒（ＮＯx 吸収触媒）７と床下触媒（三元触媒）８
の活性化の遅れ（排気通路が長いこと、或いはターボ過
給機５の持つ熱容量の影響等によって、排気による良好
な昇温が図れない）に起因する排気有害成分（特に、Ｈ
Ｃ，ＣＯ）の排出量の増加等を抑制するために、例えば
右バンク（ＲＨ）とターボ過給機５との間の排気通路２
に三元触媒３を、及び第５気筒と第６番気筒との間の排
気通路に三元触媒１５を設けるようにした内燃機関にお
いて、リーン燃焼が継続して前記プリ触媒（ＮＯx 吸収
触媒）７のＮＯｘ吸収量が飽和量に達したときには、第
６番気筒（三元触媒３又は三元触媒１５の排気上流側に
ない気筒；特定気筒）に対して空燃比のリッチ化処理を
行なわせると共に、他の気筒に対しても空燃比をストイ
キに制御するようにして、前記プリ触媒（ＮＯx 吸収触
媒）７に吸収されたＮＯｘの脱離・還元処理を行なうよ
うにしたので、第６番気筒だけにリッチスパイク（或い
はリッチシフト）を与える場合のように第６気筒の燃焼
が悪化し過ぎとなって、却って運転性、排気性能、排気
黒煙濃度等を悪化させてしまうと言った惧れを抑制しな
がら、最大限、無駄な燃料の消費（燃費の改善）や三元
触媒３や三元触媒１５の劣化等を抑制しつつ、効果的に
前記ＮＯｘの脱離・還元処理を行なわせることが可能と
なる。

【００６２】また、リーン運転→ストイキ運転移行時
に、前回リーン運転中にＮＯｘ吸収量が飽和吸収量とな
ったか否かに拘わらず、所定のリッチシフトを与えなが
らストイキ運転へ移行させるようにしたので、運転性へ
の影響（運転者に対する違和感）を一層抑制しながら良
好にリッチシフトを与えることができ、尚且つ、リッチ
シフトを与える機会を増やすことができるので、ＮＯｘ
吸収量を低く抑えることができ、延いてはリーン運転中
にリッチシフトを与える機会、即ち、運転性への悪影響
や、排気性能・燃費等への悪影響を一層低減することが
できる。

【００６３】更に、空燃比のリッチ化処理中において点
火時期をリタードさせるようにしたので、出力バラツキ
（或いは出力段差）を抑制することができ、以ってＮＯ
ｘの脱離・還元処理を効果的に行なわせつつ、尚且つ、
空燃比のリッチ化処理の開始に伴い発生する惧れのある
車両前後方向ショック（出力ショック）や内燃機関の振
動・騒音を抑制でき、機関運転性を良好に維持すること
が可能となる。

【００６４】ところで、前記三元触媒３や三元触媒１５
は、排気通路とは別個の担体に触媒を担持したものに限
らず、例えば排気通路（排気マニホールド等）の内表面
に触媒層をコーティングするようにすることもできる。
なお、上記各実施形態では、ターボ過給機５を備えた場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、ターボ過給機５の代わりに所謂コンプレック
ス過給機｛排気の圧力波（プレッシャーウェーブ）利用
型の過給機｝を用いた場合にも適用できるものである
し、図２や図８におけるターボ過給機５を省略した内燃
機関についても適用できるものである。

【００６５】そして、この場合には、リッチ化された気
筒からの排気と、他の気筒からの排気と、のミキシング
性がやや低下するものの、右バンク（ＲＨ）からの排気
通路２と、左バンク（ＬＨ）からの排気通路４と、を合
流させずに、プリ触媒７へ接続することもできる。ま
た、例えば、プリ触媒７へ接続した後、プリ触媒７のケ
ース内で、各排気通路２、４からの排気を合流させる構
成とすることもできる。

【００６６】なお、ターボ過給機５等を備えた場合に
は、ターボ過給機５等の持つ熱容量の影響等によって排
気による良好な昇温が図れないことに起因するプリ触媒
（ＮＯx 吸収触媒）７と床下触媒（三元触媒）８の活性
化の遅れに伴う排気有害成分（特に、ＨＣ，ＣＯ）の排
出量の増加等を抑制できるのは勿論、ターボ過給機５に
より、リッチ化された気筒からの排気と、他の気筒から
の排気と、を良好にミキシングできるので、前記ＮＯｘ
の脱離・還元処理をより良好に行なわせることができる
と言う利点がある。即ち、ターボ過給機５を備えた場合
には、備えない場合に比べて、本発明の利用価値を一層
高めることができると言うことができる。

【００６７】なお、本発明は、Ｖ型エンジンに限らず、
水平対向エンジンについても同様に適用できるものであ
る。また、本発明は、直列型エンジンにおいてエンジン
の気筒を複数の気筒群に分け各気筒群毎に排気をＮＯx
吸収触媒に導き、少なくとも１つの気筒群を残して何れ
かの気筒群と前記ＮＯx 吸収触媒との間に三元触媒を介
装した場合にも、同様に適用できるものである。

【００６８】更に、上述したように、ターボ過給機を備
えない場合にも、同様に適用できる。つまり、上記各実
施形態において説明したものは一例であり、本発明は、
これに限定されるものではない。即ち、本発明は、複数
気筒を備え、当該複数気筒のうち少なくとも１の特定気
筒からの排気を、排気浄化触媒に導入させずにＮＯｘ吸
収触媒に導入させ、前記特定気筒以外の気筒からの排気
を、排気浄化触媒に導入させた後、前記ＮＯｘ吸収触媒
に導入させるようにした場合に（排気過給機を備えない
場合や、水平対向や直列式機関の場合を含むと共に、特
定気筒からの排気と特定気筒以外の気筒からの排気とを
ＮＯｘ吸収触媒導入前に合流させない場合にも適用でき
るものである）、前記特定気筒のうちの少なくとも１の
気筒（この気筒は、第１の実施形態や第２の実施形態で
説明した特定気筒には限られず、前記特定気筒の要件を
満たす気筒であれば如何なる気筒であって、また例え１
気筒であっても構わないものである）に対して吸入混合
気の空燃比をリッチ化して排気空燃比をリッチ化させ、
前記ＮＯｘ吸収触媒に吸収されたＮＯｘの脱離・還元処
理を行なうようにしたもの全てに適用できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の第１の実施形態にかかるシステム構成
図（その１）。

【図３】本発明の第１の実施形態にかかるシステム構成
図（その２）。

【図４】同上実施形態にかかるＮＯx 脱離制御・空燃比
制御を説明するためのフローチャート。

【図５】同上実施形態にかかる出力抑制制御を説明する
ためのフローチャート。

【図６】本発明の第２の実施形態にかかるＮＯx 脱離制
御・空燃比制御を説明するためのフローチャート。

【図７】同上実施形態にかかるＮＯx 脱離制御・空燃比
制御・出力抑制制御を説明するためのフローチャート。

【図８】本発明の第３の実施形態にかかるシステム構成
図。

【図９】同上実施形態にかかるＮＯx 脱離制御・空燃比
制御・出力抑制制御を説明するためのフローチャート。

【図10】本発明にかかる作用効果を説明するタイミング
チャート。

【符号の説明】

１内燃機関２排気通路（右バンク用）３三元触媒（排気浄化触媒）４排気通路（左バンク用）５ターボ過給機７プリ触媒（ＮＯx 吸収触媒）８床下触媒９スロットル弁 10 燃料噴射弁 11 クランク角センサ 12 エアフローメータ 50 コントロールユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 41/04 ＺＡＢＦ０２Ｄ 41/04 ＺＡＢ３０５３０５Ａ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｅ３０１Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数気筒を備え、当該複数気筒のうち少なくとも１の特定気筒からの排気
を、排気浄化触媒に導入させずにＮＯｘ吸収触媒に導入
させ、前記特定気筒以外の気筒からの排気を、排気浄化触媒に
導入させた後、前記ＮＯｘ吸収触媒に導入させるように
した内燃機関の制御装置であって、リーン燃焼中に、排気空燃比をリッチ化させ前記ＮＯｘ
吸収触媒に吸収されたＮＯｘの脱離・還元処理を行なう
際に、前記特定気筒のうちの少なくとも１の気筒に対し
てのみ吸入混合気の空燃比をリッチ化して、排気空燃比
をリッチ化させる特定気筒空燃比制御手段を含んで構成
したことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】前記内燃機関が、複数気筒を備え、当該複数気筒のうち少なくとも１の特定気筒からの排気
を、排気浄化触媒に導入させずに排気過給機に導入して
からＮＯｘ吸収触媒に導入させ、前記特定気筒以外の気筒からの排気を、排気浄化触媒に
導入させた後、前記排気過給機に導入してから前記ＮＯ
ｘ吸収触媒に導入させるようにした内燃機関であること
を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】前記特定気筒空燃比制御手段により、前記
特定気筒のうちの少なくとも１の気筒に対してのみ吸入
混合気の空燃比がリッチ化される際に、当該吸入混合気
の空燃比がリッチ化される気筒に対して、出力抑制制御
を行なう出力抑制制御手段を含んで構成したことを特徴
とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装
置。
【請求項４】前記出力抑制制御手段が、前記吸入混合気
の空燃比がリッチ化される気筒の点火時期をリタードさ
せる手段を含んで構成されることを特徴とする請求項１
〜請求項３の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】複数気筒を備え、当該複数気筒のうち少なくとも１の特定気筒からの排気
を、排気浄化触媒に導入させずにＮＯｘ吸収触媒に導入
させ、前記特定気筒以外の気筒からの排気を、排気浄化触媒に
導入させた後、前記ＮＯｘ吸収触媒に導入させるように
した内燃機関の制御装置であって、前記ＮＯｘ吸収触媒に吸収されたＮＯｘの脱離・還元処
理を行なうべく、特定気筒の排気空燃比をリッチ化させ
るときに、特定気筒以外の気筒の排気空燃比をストイキ
に制御するストイキ制御手段を含んで構成したことを特
徴とする内燃機関の制御装置。