(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられて排気の空燃比が理論空燃比よりも低いときにＮＯｘ及びＨ２からＮＨ３を生成する触媒であるＮＨ３生成触媒と、
前記ＮＨ３生成触媒の温度を検知する検知部と、
前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
前記排気の空燃比を理論空燃比よりも低くして前記ＮＨ３生成触媒においてＮＨ３を生成させる制御装置と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記制御装置は、前記排気の空燃比を理論空燃比よりも低くする場合に、前記検知部により検知されるＮＨ３生成触媒の温度が第一の所定の範囲内のときには、前記筒内噴射弁からの燃料噴射時期を圧縮行程後半とし、前記検知部により検知されるＮＨ３生成触媒の温度が前記第一の所定の範囲よりも高い温度の範囲である第二の所定の範囲内のときには、前記筒内噴射弁からの燃料噴射時期を吸気行程前半とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射する通路内噴射弁を備え、
前記制御装置は、前記排気の空燃比を理論空燃比よりも低くする場合において、前記通路内噴射弁からの燃料噴射量を、空燃比が理論空燃比まで低下するのに必要となる燃料噴射量とし、前記筒内噴射弁からの燃料噴射量を、空燃比が理論空燃比から目標となるリッチ空燃比まで低下するのに必要となる燃料噴射量とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記ＮＨ３生成触媒よりも下流の排気通路に、ＮＨ３を還元剤としてＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒を備える請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記排気の空燃比を理論空燃比よりも低くする場合に、
第一の所定期間においては、前記筒内噴射弁からの燃料噴射時期を圧縮行程後半として前記排気の空燃比を理論空燃比よりも低くし、
前記第一の所定期間の後の期間である第二の所定期間であって、前記検知部により検知されるＮＨ３生成触媒の温度が第一の所定の範囲内のときには、前記筒内噴射弁からの燃料噴射時期を圧縮行程後半として、前記排気の空燃比を理論空燃比よりも低くし、
前記第二の所定期間であって、前記検知部により検知されるＮＨ３生成触媒の温度が前記第一の所定の範囲よりも高い温度の範囲である第二の所定の範囲内のときには、前記筒内噴射弁からの燃料噴射時期を吸気行程前半として、前記排気の空燃比を理論空燃比よりも低くする、
請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記第一の所定期間の排気の空燃比が、前記第二の所定期間の排気の空燃比よりも低い請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記ＮＨ３生成触媒よりも上流の排気通路に設けられ酸素吸蔵能を有する触媒と、前記酸素吸蔵能を有する触媒よりも下流で且つ前記ＮＨ３生成触媒よりも上流の排気通路に設けられ排気の空燃比を検知するガスセンサと、をさらに備え、
前記第一の所定期間は、少なくとも前記酸素吸蔵能を有する触媒よりも上流の排気の空燃比が理論空燃比より低くなってから前記ガスセンサにより検知される排気の空燃比が理論空燃比より低いリッチ空燃比になるまでである、
請求項４または５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＳＲ触媒ともいう。）を配置する技術が知られている。このＮＳＲ触媒は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯｘを還元する。また、三元触媒においても、ＮＳＲ触媒と同様の機能を持たせることができる。【０００３】
また、三元触媒またはＮＳＲ触媒よりも下流側に、選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒ともいう。）を設けることができる。このＳＣＲ触媒は、還元剤によりＮＯｘを選択還元する触媒である。そして、三元触媒またはＮＳＲ触媒において排気中のＣＯやＨＣからＨ２が生成され、このＨ２とＮＯｘとからＮＨ３が生成される。このＮＨ３は、ＳＣＲ触媒において還元剤となる。ここで、内燃機関において理論空燃比よりも低い空燃比（リッチ空燃比）で燃焼を行うと、該内燃機関からＣＯまたはＨＣを排出することができる。そして、三元触媒またはＮＳＲ触媒にＮＯｘが吸蔵されていれば、内燃機関をリッチ空燃比で運転することにより、三元触媒またはＮＳＲ触媒において生成されるＮＨ３を還元剤としてＳＣＲ触媒へ供給することができる。【０００４】
ここで、ＮＳＲ触媒よりも上流側にＨ２生成機能を有する改質触媒を設け、ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元させるために空燃比をリッチ空燃比とする場合に、改質触媒の温度が所定値以下の場合は、主に部分酸化反応が起こるように空燃比を制御し、改質触媒の温度が所定値より高い場合は、主に水蒸気改質反応あるいは水性ガスシフト反応が起こるように空燃比を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。【０００５】
しかし、水蒸気改質反応または水性ガスシフト反応によりＨ２を生成させる場合には、効果的にＨ２を生成させるガス成分が、触媒の温度によって異なる。単に空燃比を制御するだけでは、Ｈ２の生成に適したガス成分になっているとは限らない。したがって、Ｈ２及びＮＨ３を生成するときの効率を高めるためには、改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２３５５９４号公報
【特許文献２】特開２００６−２９９８８６号公報
【特許文献３】特開２００９−２１５９６０号公報
【特許文献４】特開２００６−００９７０２号公報
【特許文献５】特開２０１２−１２７２９５号公報
【特許文献６】特開２０１０−００７６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＮＨ３生成の効率を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられて排気の空燃比が理論空燃比よりも低いときにＮＯｘ及びＨ２からＮＨ３を生成する触媒であるＮＨ３生成触媒と、
前記ＮＨ３生成触媒の温度を検知する検知部と、
前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
前記排気の空燃比を理論空燃比よりも低くして前記ＮＨ３生成触媒においてＮＨ３を生成させる制御装置と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記制御装置は、前記排気の空燃比を理論空燃比よりも低くする場合に、前記検知部により検知されるＮＨ３生成触媒の温度が第一の所定の範囲内のときには、前記筒内噴射弁からの燃料噴射時期を圧縮行程後半とし、前記検知部により検知されるＮＨ３生成触媒の温度が前記第一の所定の範囲よりも高い温度の範囲である第二の所定の範囲内のときには、前記筒内噴射弁からの燃料噴射時期を吸気行程前半とする。【０００９】
ＮＨ３生成触媒は、例えば、Ｈ２とＮＯとを反応させてＮＨ３を生成する触媒である。このＮＨ３は、排気の空燃比がリッチ空燃比のときに生成される。ＮＨ３生成触媒は、例えば、三元触媒または吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＳＲ触媒）とすることができる。ＮＨ３生成触媒にはＮＯｘを溜める機能があればよく、吸蔵、吸着、付着など、どのような状態で溜めておいてもよい。なお、以下では、ＮＨ３生成触媒がＮＯｘを吸蔵するものとして説明する。そして、ＮＨ３生成触媒では、吸蔵していたＮＯｘがリッチ空燃比のときに放出され、該放出されたＮＯｘからＮＨ３が生成される。【００１０】
ここで、ＮＨ３生成触媒では、水性ガスシフト反応または水蒸気改質反応により排気中のＣＯやＨＣとＨ２Ｏとが反応してＨ２が発生する。このＨ２がＮＯと反応してＮＨ３が生成される。水性ガスシフト反応及び水蒸気改質反応は、反応が活発になる温度が異なる。ここで、水蒸気改質反応よりも水性ガスシフト反応の方が、より低い温度で反応が活発になる。【００１１】
水性ガスシフト反応では、ＣＯとＨ２ＯとからＨ２を生成することができる。また、水蒸気改質反応では、ＨＣとＨ２ＯとからＨ２を生成することができる。したがって、ＮＨ３触媒の温度が、水性ガスシフト反応が活発になる温度の範囲内にあるときには、ＮＨ３生成触媒へＣＯを供給することで、Ｈ２をより多く生成することができる。また、ＮＨ３の温度が、水蒸気改質反応が活発になる温度の範囲内にあるときには、ＮＨ３生成触媒へＨＣを供給することで、Ｈ２をより多く生成することができる。したがって、第一の所定の範囲は、水性ガスシフト反応が活発となる範囲とし、第二の所定の範囲は、水蒸気改質反応が活発となる範囲とすることができる。例えば、Ｈ２の生成量が所定量以上となる温度の範囲を、第一の所定の範囲及び第二の所定の範囲としてもよい。【００１２】
そして、筒内噴射弁からの燃料噴射時期を調整することにより、ＣＯ及びＨＣの夫々の発生量を調整することができる。ここで、筒内噴射弁からの燃料噴射時期を圧縮行程後半とすることで、燃料と空気との混合が不十分な混合気が生成される。これにより、より多くのＣＯを発生させることができる。したがって、ＮＨ３生成触媒の温度が比較的低い場合には、圧縮行程後半に筒内噴射弁から燃料を噴射することで、ＣＯの発生量を増加させれば、ＮＨ３生成触媒における水性ガスシフト反応を促進させることができる。これにより、より多くのＮＨ３を生成することができる。【００１３】
一方、筒内噴射弁からの燃料噴射時期を吸気行程前半とすることで、気筒の壁面とピストンとに囲まれた狭い範囲に燃料が入る。このような燃料は、燃焼し難い。このため、より多くのＨＣを発生させることができる。したがって、ＮＨ３生成触媒の温度が比較的高い場合には、吸気行程前半に筒内噴射弁から燃料を噴射することで、ＨＣの発生量を増加させれば、ＮＨ３生成触媒における水蒸気改質反応を促進させることができる。これにより、より多くのＮＨ３を生成させることができる。【００１４】
本発明においては、前記内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射する通路内噴射弁を備え、
前記制御装置は、前記排気の空燃比を理論空燃比よりも低くする場合において、前記通路内噴射弁からの燃料噴射量を、空燃比が理論空燃比まで低下するのに必要となる燃料噴射量とし、前記筒内噴射弁からの燃料噴射量を、空燃比が理論空燃比から目標となるリッチ空燃比まで低下するのに必要となる燃料噴射量としてもよい。【００１５】
ここで、気筒内における混合気の濃度が均一でないと、リッチ空燃比となるように燃料を供給したとしても、排気中に酸素が残存することがある。この酸素は、ＮＨ３生成触媒においてＨＣまたはＣＯと反応する。そうすると、Ｈ２を生成するためのＨＣまたはＣＯが減少してしまうので、ＮＨ３の生成効率が低下する。ここで、筒内噴射弁から燃料を供給するよりも、通路内噴射弁から燃料を供給したほうが、気筒内における混合気の濃度が均一となる。したがって、筒内噴射弁からの燃料噴射量を、空燃比が理論空燃比まで低下するのに必要となる燃料噴射量とすることで、排気中に残存する酸素量を減少させることができる。そして、筒内噴射弁からの燃料噴射量を、空燃比が理論空燃比から目標となるリッチ空燃比まで低下するのに必要となる燃料噴射量とすることで、ＣＯまたはＨＣを発生させることができる。なお、目標となるリッチ空燃比は、ＮＨ３の生成に適した空燃比としてもよく、ＮＨ３生成触媒から酸素を放出させるのに適した空燃比としてもよい。【００１６】
本発明においては、前記ＮＨ３生成触媒よりも下流の排気通路に、ＮＨ３を還元剤としてＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒を備えることができる。【００１７】
選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）は、ＮＨ３生成触媒において生成されたＮＨ３を吸着し、該ＮＨ３によりＮＯｘを還元する。ＮＨ３生成触媒よりも下流の排気通路にＳＣＲ触媒を備えておけば、排気の空燃比を理論空燃比よりも低くすることで、ＳＣＲ触媒へ還元剤を供給することができる。【００１８】
また、本発明においては、前記制御装置は、前記排気の空燃比を理論空燃比よりも低くする場合に、
第一の所定期間においては、前記筒内噴射弁からの燃料噴射時期を圧縮行程後半として前記排気の空燃比を理論空燃比よりも低くし、
前記第一の所定期間の後の期間である第二の所定期間であって、前記検知部により検知されるＮＨ３生成触媒の温度が第一の所定の範囲内のときには、前記筒内噴射弁からの燃料噴射時期を圧縮行程後半として、前記排気の空燃比を理論空燃比よりも低くし、
前記第二の所定期間であって、前記検知部により検知されるＮＨ３生成触媒の温度が前記第一の所定の範囲よりも高い温度の範囲である第二の所定の範囲内のときには、前記筒内噴射弁からの燃料噴射時期を吸気行程前半として、前記排気の空燃比を理論空燃比よりも低くすることができる。【００１９】
ここで、第一の所定期間において筒内噴射弁からの燃料噴射時期を圧縮行程後半とすることで、多くのＣＯを発生させることができる。ＣＯはＨＣよりも反応性が高い。このため、ＮＨ３を早期に生成することができる。【００２０】
なお、前記第一の所定期間の排気の空燃比が、前記第二の所定期間の排気の空燃比よりも低くてもよい。【００２１】
また、本発明においては、前記ＮＨ３生成触媒よりも上流の排気通路に設けられ酸素吸蔵能を有する触媒と、前記酸素吸蔵能を有する触媒よりも下流で且つ前記ＮＨ３生成触媒よりも上流の排気通路に設けられ排気の空燃比を検知するガスセンサと、をさらに備え、
前記第一の所定期間は、少なくとも前記酸素吸蔵能を有する触媒よりも上流の排気の空燃比が理論空燃比より低くなってから前記ガスセンサにより検知される排気の空燃比が理論空燃比より低いリッチ空燃比になるまでであってもよい。【００２２】
ここで、ＮＨ３生成触媒よりも上流に酸素吸蔵能を有する触媒を設けている場合には、排気の空燃比がリッチになったときに、該ＮＨ３生成触媒に吸蔵されていた酸素が放出される。そして、この酸素により排気の空燃比が理論空燃比となる。すなわち、ガスセンサにより検知される排気の空燃比が理論空燃比となる。そして、酸素吸蔵能を有する触媒からの酸素の放出が完了すると、ガスセンサにより検知される排気の空燃比がリッチ空燃比となる。また、酸素吸蔵能を有する触媒からの酸素の放出が完了すると、ＮＨ３の生成が始まる。そして、酸素吸蔵能を有する触媒に酸素が吸蔵されている期間を第一の所定期間とすることができる。なお、第一の所定期間は、酸素吸蔵能を有する触媒から酸素を放出させる期間としてもよい。また、第二の所定期間は、ＮＨ３生成触媒においてＮＨ３を生成させる期間としてもよい。【００２３】
ここで、酸素吸蔵能を有する触媒から放出される酸素により排気の空燃比が理論空燃比となっている間は、ＮＨ３生成触媒においてＮＨ３が生成されない。したがって、酸素吸蔵能を有する触媒から速やかに酸素を放出させることにより、ＮＨ３生成触媒においてＮＨ３の生成が始まる時期を早めることができる。ここで、筒内噴射弁からの燃料噴射時期を圧縮行程後半とすることで、多くのＣＯを発生させることができる。ＣＯはＨＣよりも反応性が高いため、酸素吸蔵能を有する触媒からの酸素の放出を促進させることができる。これにより、酸素吸蔵能を有する触媒から速やかに酸素を放出させることができるので、ＮＨ３の生成に要する燃料を減少させることができ、またＮＨ３の生成に要する時間を短縮することができる。【００２４】
なお、酸素吸蔵能を有する触媒は、三元触媒であってもよい。また、酸素吸蔵能を有する触媒は、ＮＨ３生成触媒であってもよい。この場合、ＮＨ３生成触媒を直列に設けることになる。また、酸素吸蔵能を有する触媒よりも上流の排気の空燃比は、センサにより検知してもよく、内燃機関の吸入空気量及び燃料供給量に基づいて推定してもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ＮＨ３生成の効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例に係る内燃機関の概略構成を表す図である。
【図２】水性ガスシフト反応におけるＮＳＲ触媒の温度とＨ２生成量との関係を示した図である。
【図３】水蒸気改質反応におけるＮＳＲ触媒の温度とＨ２生成量との関係を示した図である。
【図４】筒内噴射弁から燃料を噴射する時期と、排気中のＣＯ濃度との関係を示した図である。
【図５】筒内噴射弁から燃料を噴射する時期と、排気中のＨＣ濃度との関係を示した図である。
【図６】吸気行程前半に筒内噴射弁から燃料噴射を実施するときの内燃機関の断面図である。
【図７】リッチスパイク時の空燃比の推移を示したタイムチャートである。
【図８】リッチスパイクを実施したときの各種値の推移を示したタイムチャートである。
【図９】実施例に係るＮＨ３を生成させるフローを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本実施例に係る内燃機関１の概略構成を表す図である。なお、本実施例においては、内燃機関１を簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。内燃機関１は、４つの気筒２を有するガソリン機関である。【００２９】
内燃機関１のシリンダヘッド１１には、吸気管３１及び排気管４１が接続されている。シリンダヘッド１１には、吸気管３１から気筒２内に通じる吸気ポート３２、及び、排気管４１から気筒２内に通じる排気ポート４２が形成されている。吸気ポート３２の気筒２側の端部には、吸気弁５が備わる。また、排気ポート４２の気筒２側の端部には、排気弁６が備わる。なお、本実施例においては吸気管３１及び吸気ポート３２が、本発明における吸気通路に相当し、排気管４１及び排気ポート４２が、本発明における排気通路に相当する。【００３０】
そして、内燃機関１のクランクシャフト１３にコネクティングロッド１４を介して連結されたピストン１５が、気筒２内で往復する。【００３１】
また、吸気管３１には、該吸気管３１を流れる吸気の量を調節するスロットル１６が備えられている。このスロットル１６よりも上流の吸気管３１には、該吸気管３１内を流れる空気の量に応じた信号を出力するエアフローメータ９０が取り付けられている。このエアフローメータ９０により内燃機関１の吸入空気量が検知される。【００３２】
排気管４１の途中には、上流側から順に、三元触媒７、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒８（以下、ＮＳＲ触媒８という。）、選択還元型ＮＯｘ触媒９（以下、ＳＣＲ触媒９という。）が備えられている。【００３３】
三元触媒７は、触媒雰囲気が理論空燃比のときにＮＯｘ，ＨＣおよびＣＯを最大効率で浄化する。また、三元触媒７は、酸素ストレージ能を有している。すなわち、流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときに過剰分の酸素を吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチ空燃比であるときに不足分の酸素を放出することにより、排気を浄化する。このような酸素吸蔵能の作用により、三元触媒７がＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘを理論空燃比以外であっても浄化することができる。【００３４】
なお、三元触媒７の代わりにＮＳＲ触媒８と同じ吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を配置してもよい。【００３５】
また、ＮＳＲ触媒８は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯｘを還元する。ＮＳＲ触媒８に供給する還元剤には、内燃機関１から排出される未燃燃料であるＨＣまたはＣＯを利用することができる。このＮＳＲ触媒８も、酸素ストレージ能を有している。【００３６】
なお、三元触媒７またはＮＳＲ触媒８を排気が通過するときに、排気中のＮＯｘがＨＣまたはＨ２と反応してアンモニア（ＮＨ３）が生成されることがある。例えば、三元触媒７またはＮＳＲ触媒８において、水性ガスシフト反応または水蒸気改質反応により排気中のＣＯやＨＣとＨ２Ｏとが反応してＨ２が発生すれば、該Ｈ２がＮＯと反応してＮＨ３が生成される。すなわち、本実施例においては三元触媒７またはＮＳＲ触媒８が、本発明におけるＮＨ３生成触媒に相当する。なお、本実施例では、ＮＳＲ触媒８をＮＨ３生成触媒として説明するが、三元触媒７をＮＨ３生成触媒としても同様に考えることができる。【００３７】
ＳＣＲ触媒９は、還元剤を吸着しておき、ＮＯｘが通過するときに、吸着していた還元剤によりＮＯｘを選択還元する。ＳＣＲ触媒９へ供給する還元剤には、ＮＳＲ触媒８にて生成されるＮＨ３を利用することができる。【００３８】
また、三元触媒７よりも上流の排気管４１には、排気の空燃比を検知する第一空燃比センサ９１が取り付けられている。また、三元触媒７よりも下流で且つＮＳＲ触媒８よりも上流の排気管４１には、排気の温度を検知する第一温度センサ９２と、排気の空燃比を検知する第二空燃比センサ９３と、が取り付けられている。なお、第一空燃比センサ９１により、内燃機関１からの排気の空燃比、または、三元触媒７に流入する排気の空燃比を検知することができる。なお、内燃機関１からの排気の空燃比、または、三元触媒７に流入する排気の空燃比は、内燃機関１の吸入空気量及び燃料供給量に基づいて推定することもできる。また、第一温度センサ９２により三元触媒７の温度、または、ＮＳＲ触媒８の温度を検知することができる。また、第二空燃比センサ９３により、三元触媒７から流出する排気の空燃比、または、ＮＳＲ触媒８に流入する排気の空燃比を検知することができる。なお、第二空燃比センサ９３は、酸素濃度センサとしてもよい。そして、本発明においては第二空燃比センサ９３が、本発明におけるガスセンサに相当する。【００３９】
また、ＮＳＲ触媒８よりも下流で且つＳＣＲ触媒９よりも上流の排気管４１には、排気の温度を検知する第二温度センサ９４が取り付けられている。なお、第二温度センサ９４によりＮＳＲ触媒８の温度、または、ＳＣＲ触媒９の温度を検知することができる。【００４０】
また、ＳＣＲ触媒９よりも下流の排気管４１には、排気の温度を検知する第三温度センサ９５が取り付けられている。なお、第三温度センサ９５によりＳＣＲ触媒９の温度を検知することができる。すなわち、本実施例においては第二温度センサ９４または第三温度センサ９５が、本発明における検知部に相当する。なお、三元触媒７、ＮＳＲ触媒８及びＳＣＲ触媒９の温度は、内燃機関１の運転状態（例えば、機関回転数及び機関負荷）に応じて変化するため、該内燃機関１の運転状態に応じて、三元触媒７、ＮＳＲ触媒８及びＳＣＲ触媒９の温度を推定してもよい。また、三元触媒７、ＮＳＲ触媒８及びＳＣＲ触媒９に温度センサを直接取り付けて、該三元触媒７、ＮＳＲ触媒８及びＳＣＲ触媒９の温度を検知してもよい。なお、上記センサは、全て取り付ける必要はなく、適宜選択して取り付けてもよい。【００４１】
また、スロットル１６よりも下流の吸気管３１には、燃料を吸気管３１または吸気ポート３２へ向けて噴射する通路内噴射弁８１が取り付けられている。また、内燃機関１には、気筒２内へ燃料を噴射する筒内噴射弁８２が取り付けられている。さらに、内燃機関１には、気筒２内に電気火花を発生させる点火プラグ８３が取り付けられている。【００４２】
そして、内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御装置であるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、ＣＰＵの他、各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１を制御する。【００４３】
ここで、上記各種センサの他、アクセル開度センサ９６およびクランクポジションセンサ９７がＥＣＵ１０と電気的に接続されている。ＥＣＵ１０はアクセル開度センサ９６からアクセル開度に応じた信号を受け取り、この信号に応じて内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、ＥＣＵ１０はクランクポジションセンサ９７から内燃機関１のクランクシャフト１３の回転角に応じた信号を受け取り、機関回転数を算出する。【００４４】
一方、ＥＣＵ１０には、通路内噴射弁８１、筒内噴射弁８２、点火プラグ８３が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０によりこれらの機器が制御される。【００４５】
例えばＥＣＵ１０は、エアフローメータ９０において検知される吸入空気量に応じた燃料を供給するように通路内噴射弁８１及び筒内噴射弁８２を制御する。このときに設定される目標空燃比は、内燃機関１の運転状態に応じて設定される空燃比である。なお、本実施例に係る内燃機関１は、リーンバーン運転がなされている。ただし、高負荷運転時などにおいて、理論空燃比近傍で内燃機関１が運転されることもある。また、ＮＨ３を生成するため又はＮＯｘを還元するために理論空燃比よりも低い空燃比（リッチ空燃比）で運転することもある。【００４６】
また、ＥＣＵ１０は、ＮＳＲ触媒８に吸蔵されているＮＯｘの還元処理を実施する。ＮＳＲ触媒８に吸蔵されているＮＯｘの還元時には、通路内噴射弁８１及び筒内噴射弁８２から噴射する燃料の量またはスロットル１６の開度を調整することにより、ＮＳＲ触媒８に流入する排気の空燃比を所定のリッチ空燃比まで低下させる所謂リッチスパイクを実施する。本実施例に係るリッチスパイクは、複数のサイクルにおいて気筒２内の空燃比を所定のリッチ空燃比とすることで、ＮＳＲ触媒８に流入する排気の空燃比を所定のリッチ空燃比としている。【００４７】
このリッチスパイクは、ＮＳＲ触媒８に吸蔵されているＮＯｘ量が所定量となった場合に実施される。ＮＳＲ触媒８に吸蔵されているＮＯｘ量は、たとえば、ＮＳＲ触媒８に流入するＮＯｘ量と、ＮＳＲ触媒８から流出するＮＯｘ量と、の差を積算することにより算出される。ＮＳＲ触媒８に流入するＮＯｘ量と、ＮＳＲ触媒８から流出するＮＯｘ量とは、センサを取り付けることにより検知できる。また、所定の時間または所定の走行距離ごとにリッチスパイクを実施してもよい。【００４８】
また、ＥＣＵ１０は、リッチスパイクを実施することにより、ＮＳＲ触媒８においてＮＨ３を生成させる。このリッチスパイクは、ＳＣＲ触媒９が吸着しているＮＨ３量が所定量まで減少したときに実施される。ＳＣＲ触媒９が吸着しているＮＨ３量は、例えばＳＣＲ触媒９に流入するＮＯｘ量に応じて減少するため、ＳＣＲ触媒９に流入するＮＯｘ量をセンサ等により検知することで、ＳＣＲ触媒９が吸着しているＮＨ３量を算出することができる。また、所定の間隔でＮＨ３を生成させるためのリッチスパイクを実施してもよい。【００４９】
ここで、ＮＳＲ触媒８にてＮＨ３を生成させるためにリッチスパイクを実施すると、内燃機関１からＣＯまたはＨＣが排出される。このＣＯまたはＨＣは、水性ガスシフト反応または水蒸気改質反応により排気中のＨ２Ｏと反応し、その結果、Ｈ２が生成される。このように生成されるＨ２と、ＮＳＲ触媒８から放出されるＮＯｘと、が反応することでＮＨ３が生成される。このＮＨ３は、下流のＳＣＲ触媒９に吸着され、該ＳＣＲ触媒９においてＮＯｘを還元させる還元剤となる。【００５０】
水性ガスシフト反応では、ＣＯとＨ２ＯとからＨ２を生成させることができる。また、水蒸気改質反応では、ＨＣとＨ２ＯとからＨ２を生成させることができる。そして、水性ガスシフト反応と水蒸気改質反応とでは、反応が活発になる温度が異なる。すなわち、水性ガスシフト反応と水蒸気改質反応とでは、Ｈ２の生成量が最も多くなる温度が異なる。ここで、水蒸気改質反応よりも水性ガスシフト反応の方が、より低い温度領域で反応が活発になる。【００５１】
ここで、図２は、水性ガスシフト反応におけるＮＳＲ触媒８の温度とＨ２生成量との関係を示した図である。水性ガスシフト反応では、ＮＳＲ触媒８の温度が、例えば４００℃前後のときに、ＮＨ３生成量が比較的多くなる。また、図３は、水蒸気改質反応におけるＮＳＲ触媒８の温度とＨ２生成量との関係を示した図である。水蒸気改質反応では、ＮＳＲ触媒８の温度が、例えば６００℃以上のときに、Ｈ２生成量が比較的多くなる。【００５２】
したがって、ＮＳＲ触媒８の温度が４００℃前後の場合には、ＣＯ濃度を増加させて水性ガスシフト反応によりＮＨ３を生成し、一方、ＮＳＲ触媒８の温度が６００℃以上の場合には、ＨＣ濃度を増加させて水蒸気改質反応によりＮＨ３を生成すれば、より多くのＮＨ３を効率よく生成することができる。【００５３】
例えば、ＮＳＲ触媒８の温度が所定温度以下の場合には、ＣＯ濃度を増加させて水性ガスシフト反応によりＮＨ３を生成し、一方、ＮＳＲ触媒８の温度が所定温度よりも高い場合には、ＨＣ濃度を増加させて水蒸気改質反応によりＮＨ３を生成してもよい。ここでいう所定温度は、水性ガスシフト反応により生成されるＨ２量と、水蒸気改質反応により生成されるＨ２量とが逆転する温度である。この所定温度は、図２と図３とを比較することにより求まり、例えば５００度から６００度までの間の温度とすることができる。【００５４】
なお、本実施例においては所定温度以下の温度の範囲が、本発明における第一の所定の範囲に相当し、所定温度よりも高い温度の範囲が、本発明における第二の所定の範囲に相当する。【００５５】
また、本実施例では、水性ガスシフト反応によりＨ２生成量が所定量以上となる温度のときに限り、圧縮行程後半で筒内噴射弁８２から燃料を噴射するようにしてもよい。この場合、Ｈ２生成量が所定量以上となる温度の範囲が、本発明における第一の所定の範囲に相当する。一方、水蒸気改質反応によりＨ２生成量が所定量以上となる温度のときに限り、吸気行程前半で筒内噴射弁８２から燃料を噴射するようにしてもよい。この場合、Ｈ２生成量が所定量以上となる温度の範囲が、本発明における第二の所定の範囲に相当する。所定量は、ＮＨ３の生成の効率またはＮＨ３の生成量が許容範囲内となるＨ２生成量としてもよい。【００５６】
このように、ＮＳＲ触媒８の温度に応じて内燃機関１から排出させるＣＯまたはＨＣの量を調整することで、ＮＳＲ触媒８におけるＨ２の生成量をより多くすることができる。このようにＨ２の生成量が多くなることで、ＮＨ３の生成量をより多くすることができる。そして、筒内噴射弁８２からの燃料噴射時期を調整することにより、内燃機関１から排出されるＣＯ量またはＨＣ量を増加させることができる。【００５７】
ここで、リッチスパイク時において内燃機関１から排出されるＣＯ量を増加させるためには、圧縮行程後半に筒内噴射弁８２から燃料を噴射すればよい。一方、リッチスパイク時において内燃機関１から排出されるＨＣ量を増加させるためには、吸気行程前半に筒内噴射弁８２から燃料を噴射すればよい。【００５８】
なお、リッチスパイク時には、目標空燃比とするために必要となる燃料量の全量を筒内噴射弁８２から噴射させてもよい。また、リッチスパイク時には、空燃比を理論空燃比近傍まで低下させるために必要となる燃料量を通路内噴射弁８１から噴射し、理論空燃比から目標空燃比へ低下させるために必要となる燃料量を筒内噴射弁８２から噴射してもよい。【００５９】
ここで、図４は、筒内噴射弁８２から燃料を噴射する時期と、排気中のＣＯ濃度との関係を示した図である。クランクアングルの数値は、圧縮上死点が基準となっており、圧縮上死点が０度である。そして、夫々の数値は、圧縮上死点までのクランクアングルを示している。すなわち、１８０度から０度までが圧縮行程となる。【００６０】
クランクアングルで圧縮上死点前９０度から０度までの間、すなわち圧縮行程後半で筒内噴射弁８２から燃料を噴射することによりＣＯ濃度が比較的高くなることが分かる。ここで、圧縮行程後半に燃料噴射を実施することにより、燃料と空気との混合が不十分な混合気が生成されることで、ＣＯ濃度が高くなる。したがって、ＮＳＲ触媒８の温度が比較的低い場合には、圧縮行程後半に筒内噴射弁８２から燃料を噴射することで、排気中のＣＯ濃度を増加させれば、ＮＳＲ触媒８における水性ガスシフト反応を促進させることができる。これにより、より多くのＮＨ３を生成することができる。【００６１】
また、図５は、筒内噴射弁８２から燃料を噴射する時期と、排気中のＨＣ濃度との関係を示した図である。クランクアングルの数値は、圧縮上死点が基準となっており、圧縮上死点が０度である。そして、夫々の数値は、圧縮上死点までのクランクアングルを示している。すなわち、３６０度から１８０度までが吸気行程となる。【００６２】
クランクアングルで３６０度から２７０度までの間、すなわち吸気行程前半で筒内噴射弁８２から燃料を噴射することによりＨＣ濃度が比較的高くなることが分かる。また、クランクアングルが３４０度から３２０度の間で燃料を噴射することにより、ＨＣ濃度をより高くすることができる。なお、ＨＣ濃度が所定濃度以上となる時期に、筒内噴射弁８２から燃料を噴射してもよい。【００６３】
なお、図５における通常噴射時期とは、リッチスパイクを実施しない場合における燃料噴射時期である。そして、通常噴射時期よりも筒内噴射弁８２からの燃料噴射時期を早くすることで、ＨＣ濃度が高くなる。なお、ＣＯ濃度を高くする場合には、通常噴射時期よりも筒内噴射弁８２からの燃料噴射時期を遅くする。【００６４】
ここで、図６は、吸気行程前半に筒内噴射弁８２から燃料噴射を実施するときの内燃機関１の断面図である。吸気行程前半に燃料噴射を実施することにより、気筒２の壁面とピストン１５の外周面とに囲まれた狭い範囲に燃料が当たる。この範囲は、温度が低いために燃料が蒸発し難く、且つ、火炎も届き難いので、この範囲に入った燃料は、燃焼し難い。すなわち、気筒２の壁面とピストン１５の外周面とに囲まれた範囲に燃料が入るように、燃料噴射を実施することにより、ＨＣ濃度を高くすることができる。そして、気筒２の壁面とピストン１５の外周面とに囲まれた範囲に燃料を入れるためには、吸気行程前半に筒内噴射弁８２から燃料を噴射すればよい。したがって、ＮＳＲ触媒８の温度が比較的高い場合には、吸気行程前半に筒内噴射弁８２から燃料を噴射することで、排気中のＨＣ濃度を増加させれば、ＮＳＲ触媒８における水蒸気改質反応を促進させることができる。これにより、より多くのＮＨ３を生成させることができる。【００６５】
なお、図５において、クランクアングルが１８０度付近でもＨＣ濃度が高くなっているが、このときには、ＣＯ濃度も高くなる。ＮＳＲ触媒８の温度が比較的高い場合には、水性ガスシフト反応は緩慢であるため、ＣＯからＮＨ３を生成することが困難となる。また、ＣＯの反応が緩慢になると、ＣＯが大気中に放出される虞もある。このため、吸気行程後半では、筒内噴射弁８２から燃料を噴射しないようにしてＣＯの排出量を低減する。【００６６】
ＣＯ濃度又はＨＣ濃度を高める燃料噴射時期の最適値は、予め実験又はシミュレーションにより求めることができる。すなわち、圧縮行程後半において、ＣＯ濃度が最も高くなる燃料噴射時期、及び、吸気行程前半において、ＨＣ濃度が最も高くなる燃料噴射時期を夫々求めておき、これらの時期またはその前後の時期において燃料を噴射するようにしてもよい。【００６７】
また、吸気行程前半に筒内噴射弁８２から燃料を噴射させる場合には、噴射された燃料が気筒２の壁面に当たるときに、この燃料が当たる箇所と同じ高さにピストン１５の上面の外縁が位置するように、燃料噴射時期を調整してもよい。なお、筒内噴射弁８２から噴射された燃料は、ある程度広がった状態で気筒２の壁面に到達するため、燃料が気筒２の壁面とピストン１５とに囲まれた範囲に入るような燃料噴射時期には、ある程度の幅がある。【００６８】
ここで、筒内噴射弁８２から気筒２の壁面までの距離及び噴射された燃料の速度に基づいて、燃料が噴射されてから気筒２の壁面に到達するまでの時間を算出することができる。また、燃料が噴射されてから気筒２の壁面に到達するまでにピストン１５が移動する距離は、機関回転数に基づいて算出することができる。これらに基づいて、筒内噴射弁８２から噴射された燃料が気筒２の壁面に当たるときに、気筒２の壁面とピストン１５の外周面との間に燃料が入るような燃料噴射時期を算出することもできる。これには、公知の計算式を用いることができる。【００６９】
また、本実施例では、リッチスパイク時に速やかにＮＨ３を生成させるように、リッチスパイクの開始直後には空燃比を比較的低くしてもよい。ここで、三元触媒７に酸素が吸蔵されていると、リッチ空燃比のガスを内燃機関１から排出したときに、該三元触媒７から酸素が放出される。そして、三元触媒７から放出される酸素により、三元触媒７よりも下流の排気の空燃比が理論空燃比となる。このため、リッチスパイク開始直後には、ＮＳＲ触媒８に流入する排気の空燃比が理論空燃比となるので、ＮＨ３が直ぐには生成されない。これに対し、三元触媒７からの酸素の放出が完了するまでは、ＮＨ３の生成に適した空燃比よりもさらに低い空燃比を目標空燃比としてリッチスパイクを実施することで、三元触媒７から酸素を速やかに放出させることができる。これにより、ＮＳＲ触媒８においてＮＨ３の生成が始まる時期を早めることができる。なお、三元触媒７から酸素が放出されている間は、三元触媒７よりも下流の排気の空燃比が理論空燃比となるため、三元触媒７よりも下流の排気の空燃比が理論空燃比となっている間は、目標空燃比をＮＨ３の生成に適した空燃比より低くしてもよい。また、所定の期間だけ目標空燃比をＮＨ３の生成に適した空燃比より低くしてもよい。【００７０】
また、本実施例では、リッチスパイク時に通路内噴射弁８１からの燃料噴射を併用してもよい。この場合、通路内噴射弁８１からの燃料噴射量を、空燃比が理論空燃比まで低下するのに必要となる燃料噴射量とし、筒内噴射弁８２からの燃料噴射量を、空燃比が理論空燃比から目標空燃比まで低下するのに必要となる燃料噴射量としてもよい。【００７１】
ここで、図７は、リッチスパイク時の空燃比の推移を示したタイムチャートである。図７において「ＰＦＩ」は、通路内噴射弁８１から噴射された燃料による空燃比の低下分を示し、「ＤＩ−１」及び「ＤＩ−２」は、筒内噴射弁８２から噴射された燃料による空燃比の低下分を示している。また、「ＤＩ−１」では、圧縮行程後半に燃料を噴射している。また、「ＤＩ−２」では、ＮＳＲ触媒８の温度に応じて吸気行程前半または圧縮行程後半に燃料を噴射している。Ａで示される期間は、三元触媒７に吸蔵されている酸素を放出させるための期間であり、Ｂで示される期間は、ＮＳＲ触媒８においてＮＨ３を生成させる期間である。図７に示すように、Ａの期間及びＢの期間の目標空燃比は、共にリッチ空燃比であるが、Ｂの期間よりもＡの期間の方が、目標空燃比が低い。なお、本実施例においてはＡの期間が、本発明における第一の所定期間に相当し、Ｂの期間が、本発明における第二の所定期間に相当する。【００７２】
ここで、排気中に酸素が残存していると、三元触媒７において、ＣＯまたはＨＣと酸素とが反応する。これにより、三元触媒７に吸蔵されている酸素の放出のためのＣＯまたはＨＣが少なくなるので、三元触媒７からの酸素の放出が完了するまでの時間が長くなる。また、その後のＮＨ３の生成効率も低くなり、より多くの燃料を消費することになる。【００７３】
筒内噴射弁８２から燃料を噴射するよりも、通路内噴射弁８１から燃料を噴射したほうが、燃料の拡散が進み、気筒２内の混合気の濃度がより均一になる。このため、通路内噴射弁８１から燃料を噴射することにより、燃焼後に残存する酸素の量を減少させることができる。そして、通路内噴射弁８１からの燃料噴射量を、理論空燃比となるように設定することで、燃焼後の酸素量をより少なくすることができる。仮に、通路内噴射弁８１からの燃料噴射量を、リーン空燃比となるように設定すると、排気中に酸素が残存する虞がある。一方、通路内噴射弁８１からの燃料噴射量を、リッチ空燃比となるように設定すると、ＨＣまたはＣＯの発生量が少なくなり、Ｈ２の生成量も少なくなる虞がある。また、筒内噴射弁８２からの燃料噴射量により気筒２内の混合気の空燃比をリッチ空燃比とすることで、ＣＯまたはＨＣの発生量を増加させることができる。すなわち、通路内噴射弁８１と筒内噴射弁８２とを併用することにより、排気中に残存する酸素の量を減少させつつ、ＣＯまたはＨＣの量を増加させることができる。【００７４】
なお、図７におけるＤＩ−１では、筒内噴射弁８２から圧縮行程後半に燃料を噴射している。このようにすることで、内燃機関１からＣＯを多く排出させることができる。ここで、ＨＣよりもＣＯの方が反応性が高いため、ＣＯをより多く三元触媒７へ供給することにより、酸素を速やかに放出させることができる。【００７５】
図８は、リッチスパイクを実施したときの各種値の推移を示したタイムチャートである。「ＴＷＣ上流Ａ／Ｆ」は、三元触媒７よりも上流の排気の空燃比を示し、「ＮＳＲ上流Ａ／Ｆ」は、三元触媒７よりも下流で且つＮＳＲ触媒８よりも上流の排気の空燃比を示し、「噴射時期」は、筒内噴射弁８２からの燃料噴射時期を示し、ＮＳＲ温度は、ＮＳＲ触媒８の温度を示している。なお、図８においては、水性ガスシフト反応によりＨ２生成量が所定量以上となる温度の範囲を、第一の所定の範囲としている。一方、水蒸気改質反応によりＨ２生成量が所定量以上となる温度の範囲を、第二の所定の範囲としている。【００７６】
ＮＳＲ温度は、最初は第一の所定の範囲内であるが、徐々に上昇して、第二の所定の範囲内となる。そして、ＮＳＲ温度が第一の所定の範囲内のときには、筒内噴射弁８２からの燃料噴射時期を圧縮行程後半としている。また、ＮＳＲ温度が第二の所定の範囲内のときには、筒内噴射弁８２からの燃料噴射時期を、第一の所定期間には圧縮行程前半とし、第二の所定期間には吸気行程前半としている。リッチスパイクを実施したときには、ＴＷＣ上流Ａ／Ｆが理論空燃比よりも低くなる。一方、ＮＳＲ上流Ａ／Ｆは、リッチスパイクを開始した直後には理論空燃比となり、リッチスパイクがある程度継続した後に、理論空燃比よりも低くなる。【００７７】
そして、ＴＷＣ上流Ａ／Ｆが理論空燃比よりも低くなってから、ＮＳＲ上流Ａ／Ｆが理論空燃比よりも低いリッチ空燃比となるまでの期間を第一の所定期間としている。この第一の所定期間は、ＮＳＲ上流Ａ／Ｆが理論空燃比となっている期間としてもよい。また、ＮＳＲ上流Ａ／Ｆが理論空燃比よりも低くなっている期間を第二の所定期間としている。また、第一の所定期間は、第一空燃比センサ９１により検知される排気の空燃比が理論空燃比より低くなってから、第二空燃比センサ９３により検知される排気の空燃比が理論空燃比より低いリッチ空燃比になるまでとしてもよい。【００７８】
図９は、本実施例に係るＮＨ３を生成させるフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。【００７９】
ステップＳ１０１では、リッチスパイクの実行条件が成立しているか否か判定される。例えば、内燃機関１の運転状態がＮＨ３の生成に適した所定の運転状態のときにリッチスパイクの実行条件が成立していると判定される。また、例えば、ＳＣＲ触媒９にＮＨ３を供給する必要がある場合にリッチスパイクの実行条件が成立していると判定してもよい。また、ＮＳＲ触媒８の温度が活性温度であることをリッチスパイクの実行条件としてもよい。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。【００８０】
ステップＳ１０２では、ＮＳＲ触媒８の温度ＴＮＳＲが検知される。ＮＳＲ触媒８の温度ＴＮＳＲは、第一温度センサ９２により得る。そして、ステップＳ１０３へ進む。【００８１】
ステップＳ１０３では、ＮＳＲ触媒８の温度ＴＮＳＲが、所定温度Ｔ１よりも高いか否か判定される。所定温度Ｔ１は、水性ガスシフト反応により発生するＨ２のほうが、水蒸気改質反応により発生するＨ２よりも多くなる温度の上限値である。この所定温度Ｔ１は、図２と図３とを比較することにより求まり、例えば５００度から６００度までの間の温度である。本ステップでは、ＮＳＲ触媒８の温度が、第二の所定の範囲内であるか否か判定している。ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進む。そして、ステップＳ１０４では、図７におけるＡの期間の燃料噴射が実施される。すなわち、三元触媒７に吸蔵されている酸素を放出させるために、比較的低い空燃比でリッチスパイクが実施される。そして、ステップＳ１０５へ進む。【００８２】
ステップＳ１０５では、図７におけるＢの期間の燃料噴射が実施される。すなわち、ＮＳＲ触媒８においてＮＨ３を生成させるために、リッチ空燃比であっても比較的高い空燃比でリッチスパイクが実施される。そして、本ステップでは、筒内噴射弁８２からの燃料噴射を吸気行程前半に行う。その後、本ルーチンを終了させる。【００８３】
一方、ステップＳ１０３で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０６へ進む。そして、ステップＳ１０６では、図７におけるＡの期間の燃料噴射が実施される。すなわち、三元触媒７に吸蔵されている酸素を放出させるために、比較的低い空燃比でリッチスパイクが実施される。そして、ステップＳ１０７へ進む。【００８４】
ステップＳ１０７では、図７におけるＢの期間の燃料噴射が実施される。すなわち、ＮＳＲ触媒８においてＮＨ３を生成させるために、リッチ空燃比であっても比較的高い空燃比でリッチスパイクが実施される。そして、本ステップでは、筒内噴射弁８２からの燃料噴射を圧縮行程後半に行う。その後、本ルーチンを終了させる。なお、本実施例においてはステップＳ１０３からステップＳ１０７を処理するＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。【００８５】
なお、本ルーチンでは、Ａの期間とＢの期間とで空燃比を変えているが、これに代えて、リッチスパイク全体で同じ空燃比としてもよい。また、Ａの期間及びＢの期間において通路内噴射弁８１と筒内噴射弁８２とを併用してリッチ空燃比としているが、これに代えて、筒内噴射弁８２のみを用いてリッチ空燃比としてもよい。【００８６】
また、上記の吸気行程前半は、筒内噴射弁８２から噴射された燃料が気筒２の壁面とピストン１５の外周面とに囲まれた範囲に入るような時期としてもよいし、圧縮上死点前３４０度から３２０度までの間としてもよい。また、上記の吸気行程前半に筒内噴射弁８２から燃料を噴射する場合には、筒内噴射弁８２から噴射された燃料が気筒２の壁面に当たるときに、この燃料が当たる箇所と同じ高さにピストン１５の上面の外縁が位置するように燃料噴射時期を決定してもよい。また、上記の吸気行程前半に筒内噴射弁８２から燃料を噴射する場合には、筒内噴射弁８２から噴射された燃料がピストン１５の上面の外縁に当たるように燃料噴射時期を決定してもよい。【００８７】
また、ＮＨ３生成時における筒内噴射弁８２からの燃料噴射時期は、ＨＣ濃度またはＣＯ濃度が所定濃度以上となる時期としてもよい。また、ＮＨ３生成時における筒内噴射弁８２からの燃料噴射時期は、ＨＣ量またはＣＯ量が所定量以上となる時期としてもよい。【００８８】
以上説明したように本実施例によれば、ＮＳＲ触媒８の温度に基づいて、より反応し易いガスをＮＳＲに供給することで、より少ない燃料でＮＨ３をより多く生成することができる。これにより、ＮＨ３の生成効率を高めることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１     内燃機関
２     気筒
７     三元触媒
８     吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＳＲ触媒）
９     選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）
１０   ＥＣＵ
１５   ピストン
３１   吸気管
３２   吸気ポート
４１   排気管
４２   排気ポート
８１   通路内噴射弁
８２   筒内噴射弁
８３   点火プラグ
９０   エアフローメータ
９１   第一空燃比センサ
９２   第一温度センサ
９３   第二空燃比センサ
９４   第二温度センサ
９５   第三温度センサ
９６   アクセル開度センサ
９７   クランクポジションセンサ
【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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【図８】
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【図９】
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