(57)【要約】【課題】リーンＨＣ浄化触媒によるＨＣ浄化率を高く維持できる排気浄化システムを提供すること。【解決手段】排気浄化システムは、リーンバーン運転が可能なエンジンの排気管に設けられ、排気の空燃比がリーン雰囲気であるときに排気中のＨＣを酸化することによって浄化する三元触媒と、三元触媒に流入する排気をリッチ雰囲気にする還元処理を行うことにより三元触媒を還元する還元手段と、空燃比センサによって検出した排気の空燃比及び温度センサによって取得した三元触媒温度に基づいて三元触媒の酸化度合いを数値化した酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥの値を算出する酸化度合い算出手段と、を備える。還元手段は、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥに基づいて還元処理を実行する。【選択図】図７
2018035771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーンバーン運転が可能な内燃機関の排気通路に設けられ、排気の空燃比がリーン雰囲気であるときに排気中のＨＣを酸化することによって浄化するリーンＨＣ浄化触媒と、
前記排気通路を流れる排気の空燃比を検出する排気空燃比検出手段と、
前記リーンＨＣ浄化触媒の温度を取得する温度取得手段と、を備える内燃機関の排気浄化システムであって、
前記リーンＨＣ浄化触媒に流入する排気をリッチ雰囲気にする還元処理を行うことにより当該リーンＨＣ浄化触媒を還元する還元手段と、
前記検出した排気の空燃比及び前記取得した温度に基づいて前記リーンＨＣ浄化触媒の酸化度合いを算出する酸化度合い算出手段と、を備え、
前記還元手段は、前記算出した酸化度合いに基づいて前記還元処理を実行することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記酸化度合い算出手段は、前記検出した排気の空燃比がリーンである場合には前記酸化度合いを増加させ、前記検出した排気の空燃比がリッチである場合には前記酸化度合いを減少させ、
前記還元手段は、前記酸化度合いが上限閾値を上回ったことに応じて前記還元処理を開始し、前記酸化度合いが前記上限閾値より小さい下限閾値を下回ったことに応じて前記還元処理を終了することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記還元手段は、前記取得した温度が高くなるほど前記還元処理の実行時における排気の空燃比をリッチ側へ変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【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システムに関する。より詳しくは、排気の空燃比がリーン雰囲気であるときに排気中のＨＣを酸化することによって浄化するリーンＨＣ浄化触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気を三元触媒によって浄化する排気浄化システムは広く実用化されている。三元触媒は、排気の空燃比がストイキ近傍に制御されると、高効率で排気中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを浄化する。また排気の空燃比がリーン雰囲気になると、三元触媒ではＨＣ及びＣＯを酸化し浄化することが可能であるが、ＮＯｘを十分に浄化することができない。このため、リーンバーン運転が可能な内燃機関の排気浄化システムでは、リーンバーン運転時でもＮＯｘを浄化できるようにするため、三元触媒に加えて、リーンＮＯｘ触媒やＳＣＲ触媒等のリーン雰囲気でＮＯｘを浄化できるＤｅＮＯｘ触媒がさらに設けられる場合が多い（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示されるように、三元触媒とＤｅＮＯｘ触媒とを組み合わせた排気浄化システムでは、リーンバーン運転時の排気に含まれるＮＯｘはＤｅＮＯｘ触媒で浄化し、ＨＣやＣＯは三元触媒で酸化することによって浄化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０２／２９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで三元触媒を備える排気浄化システムにおいてリーンバーン運転を続けると、三元触媒に含まれる触媒貴金属の酸化が進行し、三元触媒によるＨＣ浄化率は徐々に低下する。しかしながら従来の排気浄化システムでは、リーンバーン運転時に三元触媒のＨＣ浄化率が低下することや、このＨＣ浄化率を回復させることについては、十分に検討されていない。
【０００５】
本発明は、リーンバーン運転時に排気中のＨＣを酸化し浄化することができるリーンＨＣ浄化触媒を備えた排気浄化システムにおいて、リーンＨＣ浄化触媒によるＨＣ浄化率を高く維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）内燃機関の排気浄化システム（例えば、後述の排気浄化システム２）は、リーンバーン運転が可能な内燃機関（例えば、後述のエンジン１）の排気通路（例えば、後述の排気管１１）に設けられ、排気の空燃比がリーン雰囲気であるときに排気中のＨＣを酸化することによって浄化するリーンＨＣ浄化触媒（例えば、後述の三元触媒及びこれが担持された上流触媒コンバータ３１）と、前記排気通路を流れる排気の空燃比を検出する排気空燃比検出手段（例えば、後述の空燃比センサ３５）と、前記リーンＨＣ浄化触媒の温度を取得する温度取得手段（例えば、後述の温度センサ３３及びＥＣＵ７等）と、前記リーンＨＣ浄化触媒に流入する排気をリッチ雰囲気にする還元処理を行うことにより当該リーンＨＣ浄化触媒を還元する還元手段（例えば、後述のＥＣＵ７）と、前記検出した排気の空燃比及び前記取得した温度に基づいて前記リーンＨＣ浄化触媒の酸化度合い（例えば、後述の酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥ）を算出する酸化度合い算出手段（例えば、後述のＥＣＵ７）と、を備え、前記還元手段は、前記算出した酸化度合いに基づいて前記還元処理を実行することを特徴とする。
【０００７】
なお本発明でリーン雰囲気とは、リーンＨＣ浄化触媒における排気中の酸素濃度が炭化水素や一酸化炭素等の還元成分の濃度に対して相対的に高い状態をいう。後に図５を参照して説明するように、リーン雰囲気では、リーンＨＣ浄化触媒としての三元触媒における酸化速度が正になる。このリーン雰囲気は、具体的には、例えば内燃機関における空燃比をストイキよりリーンにすることによって実現される。また本発明でリッチ雰囲気とは、リーンＨＣ浄化触媒における排気中の酸素濃度が上記還元成分の濃度に対して相対的に低い状態をいう。後に図５を参照して説明するように、リッチ雰囲気では、三元触媒における酸化速度が負になり、還元反応が進行する。このリッチ雰囲気は、具体的には、例えばアフター噴射等を行うことによって内燃機関の空燃比をストイキよりリッチにしたり、ポスト噴射を行ったり排気管に設けられた燃料インジェクタで排気中に燃料を噴射したりすることでリーンＨＣ浄化触媒へ未燃燃料を供給することによって実現される。
【０００８】
（２）この場合、前記酸化度合い算出手段は、前記検出した排気の空燃比がリーンである場合には前記酸化度合いを増加させ、前記検出した排気の空燃比がリッチである場合には前記酸化度合いを減少させ、前記還元手段は、前記酸化度合いが上限閾値（例えば、後述の上限閾値Ｔｈ＿Ｈ）を上回ったことに応じて前記還元処理を開始し、前記酸化度合いが前記上限閾値より小さい下限閾値（例えば、後述の下限閾値Ｔｈ＿Ｌ）を下回ったことに応じて前記還元処理を終了することが好ましい。
【０００９】
（３）この場合、前記還元手段は、前記取得した温度が高くなるほど前記還元処理の実行時における排気の空燃比をリッチ側へ変更することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
（１）リーンＨＣ浄化触媒の酸化速度及び還元速度は、主として排気の空燃比及びリーンＨＣ浄化触媒の温度によって変化する。そこで本発明では、排気空燃比検出手段を用いて検出した排気の空燃比と温度取得手段を用いて取得したリーンＨＣ浄化触媒の温度とに基づいて、リーンＨＣ浄化触媒の酸化度合いを算出する。そして、算出した酸化度合いに基づいてリーンＨＣ浄化触媒に流入する排気をリッチ雰囲気にし、リーンＨＣ浄化触媒を還元させ、そのＨＣ浄化率を回復させる還元処理を行う。これにより、リーンＨＣ浄化触媒の酸化が過度に進行する前の適切なタイミングで還元処理を行うことができるので、リーンバーン運転中のリーンＨＣ浄化触媒におけるＨＣ浄化率を高く維持できる。また還元処理には、リッチ雰囲気にするために余分な燃料が必要になるため、頻繁に還元処理を行うと燃費が悪化するおそれがある。これに対し本発明では、排気の空燃比及び温度を用いて算出した酸化度合いに基づいて還元処理を行うことにより、必要以上の頻度で還元処理を実行しないようにできるので、還元処理に伴う燃費の悪化を抑制できる。
【００１１】
（２）リーンＨＣ浄化触媒は、リーン雰囲気の排気に晒されると酸化が進行し、リッチ雰囲気の排気に晒されると還元が進行する。本発明では、この特性に合わせて排気の空燃比がリーンである場合には酸化度合いを増加させ、リッチである場合には酸化度合いを減少させることにより、リーンＨＣ浄化触媒の酸化度合いを運転履歴に応じて適切に算出できる。また本発明では、このように算出した酸化度合いが上限閾値を上回ったことに応じて還元処理を開始する。これにより、リーンＨＣ浄化触媒の酸化が過度に進行する前の適切なタイミングで還元処理を開始できるので、そのＨＣ浄化率を高く維持できる。また、酸化度合いが下限閾値を下回ったことに応じて還元処理を終了する。これにより、必要以上に長い時間にわたり還元処理が実行されることもないので、還元処理に伴う燃費の悪化を抑制できる。
【００１２】
（３）本発明では、リーンＨＣ浄化触媒の温度が高くなるほど還元処理の実行時における排気の空燃比をリッチ側へ変更する。上述のようにリッチ雰囲気下ではリーンＨＣ浄化触媒の還元が進行するが、この際の空燃比をリッチ側へ変更するほど、還元速度が大きくなるので、その分だけ速やかにＨＣ浄化率を回復させることができる。よって本発明によれば、リーンＨＣ浄化触媒の温度に応じてできるだけ速やかに還元処理を終えることができる。また還元処理の実行中、すなわちリッチ雰囲気下におけるリーンＨＣ浄化触媒のＨＣ浄化率は、リーン雰囲気下よりも低い傾向がある。したがって本発明によれば、速やかに還元処理を終えることにより、還元処理を実行することによってＨＣ浄化率が低下する期間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関及びその排気浄化システムの構成を示す図である。
【図２】リーンバーン運転を行っている間にリッチスパイクを間欠的に行った場合における三元触媒のＨＣ浄化率の変化を示す図である。
【図３】三元触媒の還元処理を実行するタイミングを決定するフローチャートである。
【図４】三元触媒の状態推定処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図５】酸化速度設定マップの一例を示す図である。
【図６】排気流量補正マップの一例を示す図である。
【図７】図３のフローチャートに従って三元触媒の還元処理を行った場合の一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る内燃機関（以下、「エンジン」という）１及びその排気浄化システム２の構成を示す図である。排気浄化システム２は、エンジン１の排気ポートから延びる排気管１１に設けられた触媒浄化装置３と、これらエンジン１及び触媒浄化装置３を制御する電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」との略称を用いる）７と、を備える。
【００１５】
エンジン１は、燃焼空燃比をストイキよりもリーンとする所謂リーンバーン運転を基本とし、アクセルペダルが大きく踏み込まれた時などの高負荷運転時には燃焼空燃比をストイキ近傍とする所謂ストイキ運転を間欠的に行うもの、より具体的には例えばディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジン等であるが、これに限るものではない。エンジン１には、各シリンダに燃料を噴射する燃料噴射弁１７が設けられている。この燃料噴射弁１７を駆動するアクチュエータは、ＥＣＵ７からの制御信号に応じて電磁的に接続されている。ＥＣＵ７は、図示しない燃料噴射制御の下で燃料噴射弁１７からの燃料噴射量や燃料噴射時期を決定し、これが実現されるように燃料噴射弁１７を駆動する。
【００１６】
触媒浄化装置３は、それぞれ排気管１１に設けられた上流触媒コンバータ３１と、下流触媒コンバータ３２と、温度センサ３３と、空燃比センサ３５と、エアフローメータ３６と、を備える。
【００１７】
上流触媒コンバータ３１は、フロースルー型のハニカム構造体を基材として、この基材にＰｄやＰｔ等の貴金属を含む三元触媒を担持して構成される。三元触媒は、排気の空燃比がストイキ近傍に制御されると、排気に含まれるＨＣ，ＣＯ及びＮＯｘを三元浄化反応によって合せて浄化する。また三元触媒は、排気の空燃比がリーン雰囲気に制御されると、排気に含まれるＨＣ及びＣＯを酸化することによってこれらを浄化する。
【００１８】
下流触媒コンバータ３２は、フロースルー型のハニカム構造体を基材として、この基材に排気中のＮＯｘを浄化するＬＮＴ触媒を担持して構成される。ＬＮＴ触媒は、排気の空燃比がリーン雰囲気であるときに排気に含まれるＮＯｘを吸蔵し、排気の空燃比がリッチ雰囲気であるときに排気中のＨＣやＣＯを還元剤として、リーン雰囲気時に吸蔵しておいたＮＯｘ及び新たに流入するＮＯｘを還元することによってこれを浄化する。
【００１９】
温度センサ３３は、例えば、排気管１１のうち上流触媒コンバータ３１の下流側に設けられる。温度センサ３３は、上流触媒コンバータ３１から流出する排気の温度を検出し、検出値に応じた信号をＥＣ７に送信する。ＥＣＵ７では、この温度センサ３３の出力信号に基づいて、上流触媒コンバータ３１に担持されている三元触媒の温度（以下、単に「三元触媒温度」ともいう）を算出する。
【００２０】
空燃比センサ３５は、例えば、排気管１１のうち上流触媒コンバータ３１の上流側に設けられる。空燃比センサ３５は、上流触媒コンバータ３１に流入する排気の酸素濃度（空燃比）に略比例した検出信号をＥＣＵ７へ送信する。空燃比センサ３５には、その出力信号が、検出箇所における空燃比に略比例したリニアな特性を有する所謂ＬＡＦセンサが用いられる。
【００２１】
エアフローメータ３６は、エンジン１の吸気管１２に設けられ、吸気管１２を流れる吸気の流量に応じた信号をＥＣＵ７へ送信する。ＥＣＵ７では、このエアフローメータ３６の出力信号に基づいて、エンジン１に新たに供給される空気の量（以下、「吸入空気量」ともいう）を算出する。
【００２２】
ＥＣＵ７は、センサの検出信号をＡ／Ｄ変換するＩ／Ｏインターフェース、後述の図３や図４等に示すフローチャートに沿った処理を実行するＣＰＵ、この処理の下で決定した態様で各種デバイスを駆動する駆動回路、及び後述の図５及び図６のマップ等の各種データを記憶するＲＡＭやＲＯＭ等で構成されるマイクロコンピュータである。
【００２３】
次に、上流触媒コンバータ３１に担持されている三元触媒のＨＣ浄化機能の特性について、図２を参照しながら詳細に説明する。
図２は、リーンバーン運転を行っている間に、排気の空燃比をリッチ雰囲気にするリッチスパイクを時刻ｔ１〜ｔ２及びｔ３〜ｔ４の間で間欠的に行った場合における三元触媒のＨＣ浄化率［％］の変化を示す図である。
【００２４】
先ず、三元触媒は、リーン雰囲気において排気中のＨＣを酸化することによって浄化するＨＣ浄化機能を有するが、三元触媒におけるＨＣ浄化率は、リーンバーン運転時に一定に維持されるわけではない。より具体的には、リーンバーン運転を継続すると、三元触媒に含まれる触媒貴金属（例えば、Ｐｄ）が排気に含まれる酸素によって酸化してしまい、これによって図２に示すようにＨＣ浄化率も徐々に低下する特性がある。
【００２５】
これに対し、リーンバーン運転を行っている間に間欠的にリッチスパイクを実行すると、一時的にＨＣ浄化率が低下するものの、三元触媒の還元が進行し、リーン雰囲気におけるＨＣ浄化率を短時間で回復させることができる。図２に示すように、リッチスパイクを行っている間（時刻ｔ１〜ｔ２及びｔ３〜ｔ４）のＨＣ浄化率は一時的に落ち込むものの、リッチスパイクを開始する直前（時刻ｔ１又はｔ３）の浄化率（図２のａ１又はａ２）とリッチスパイクを行った直後（時刻ｔ２又はｔ４）の浄化率（図２のｂ１又はｂ２）とを比較すると、リッチスパイクを行った直後の方が高い。すなわち、リーンバーン運転を継続して行うことによって低下する三元触媒のＨＣ浄化率は、適切なタイミングで排気の空燃比を一時的にリッチ雰囲気にする還元処理を行うことによって回復させることができる。
【００２６】
図３は、このような三元触媒の還元処理を実行するタイミングを決定するフローチャートである。図３の処理は、例えば、イグニッションスイッチがオンにされエンジンが始動したことに応じてＥＣＵにおいて所定の制御周期毎に実行される。
【００２７】
始めにＳ１では、ＥＣＵは、現在の三元触媒の状態を推定する状態推定処理を行うことによって、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥの値を算出し、Ｓ２に移る。ここで酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥとは、三元触媒の酸化度合いを数値化したものであり、三元触媒の酸化が全く進行していない状態では０となり、酸化が進行する程０より大きな値になるものとする。三元触媒に含まれる触媒貴金属をパラジウムとした場合、この酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥとは、三元触媒におけるパラジウムと酸化パラジウムの比（ＰｄＯ／Ｐｄ）に相当する。
【００２８】
図４は、状態推定処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
始めにＳ２１では、ＥＣＵは、今回の制御周期における三元触媒の酸化速度Ｖｏｘの値を算出し、Ｓ２２に移る。酸化速度Ｖｏｘは、三元触媒の酸化が進行する場合には正となり、三元触媒の還元が進行する場合には負となり、酸化及び還元の何れも進行していない場合には０となる値とする。
【００２９】
より具体的には、ＥＣＵは、空燃比センサを用いて検出した排気空燃比及び温度センサを用いて取得した三元触媒温度を用いて、酸化速度設定マップを検索することによって三元触媒の酸化速度Ｖｏｘの値を算出する。
【００３０】
図５は、排気空燃比及び三元触媒温度を入力とし、これら入力に応じた酸化速度Ｖｏｘの値を算出する酸化速度設定マップの一例を示す図である。図５において縦軸は酸化速度Ｖｏｘであり、横軸は排気空燃比である。また図５のマップには、三元触媒温度が３００℃（実線）、４００℃（破線）、及び５００℃（一点鎖線）である場合についてのみ、例示する。
【００３１】
図５に示すように、排気空燃比がストイキである場合には酸化速度Ｖｏｘの値は０となり、三元触媒では酸化及び還元何れも進行しない。排気空燃比がリーン雰囲気である場合には酸化速度Ｖｏｘの値は正となるため、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥは増加側へ変化する。またリーン雰囲気では、排気空燃比が大きくなるほど酸化速度Ｖｏｘも大きくなり、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥの増加速度も大きくなる。排気空燃比がリッチ雰囲気である場合には酸化速度Ｖｏｘの値は負となるため、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥは減少側へ変化する。またリッチ雰囲気では、排気空燃比が小さくなるほど酸化速度Ｖｏｘも小さくなり、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥの減少速度も大きくなる。
【００３２】
また図５に示すように、三元触媒温度が高くなるほど、酸化速度Ｖｏｘの絶対値が大きくなる。すなわち、リーン雰囲気では三元触媒温度が高くなるほど、酸化速度Ｖｏｘは正側で大きくなり、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥの増加速度も大きくなる。また、リッチ雰囲気では三元触媒温度が高くなるほど、酸化速度Ｖｏｘは負側で小さくなり、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥの減少速度も大きくなる。Ｓ２１では、ＥＣＵは、その時刻での三元触媒温度及び排気空燃比を用いて以上のような酸化速度設定マップを検索することによって、酸化速度Ｖｏｘの値を算出する。
【００３３】
Ｓ２２では、ＥＣＵは、エアフローメータを用いて検出した吸入空気量を用いて、排気流量補正マップを検索することによって補正係数Ｋ＿ＱＡＩＲの値を算出し、Ｓ２３に移る。補正係数Ｋ＿ＱＡＩＲは、三元触媒を流れる排気の流量に応じて酸化速度Ｖｏｘを補正するために用いられるパラメータであり、後のＳ２３において酸化速度Ｖｏｘに乗算されることによって用いられる。補正係数Ｋ＿ＱＡＩＲは、０より大きくかつ１近傍に設定される。
【００３４】
図６は、吸入空気量を入力とし、この入力に応じた補正係数Ｋ＿ＱＡＩＲの値を算出する排気流量補正マップの一例を示す図である。図６において縦軸は補正係数Ｋ＿ＱＡＩＲであり、横軸は吸入空気量である。図６に示すように、吸入空気量が所定の基準量より多い場合、すなわち所定量よりも多い量の排気が三元触媒に流入する場合には、三元触媒における酸化又は還元が促進されるため、酸化速度Ｖｏｘの絶対値を大きくするように補正するよう、補正係数Ｋ＿ＱＡＩＲは１より大きな値に設定される。また吸入空気量が基準量より少ない場合、すなわち所定量よりも少ない量の排気が三元触媒に流入する場合には、三元触媒における酸化又は還元が抑制されるため、酸化速度Ｖｏｘの絶対値を小さくするように補正するよう、補正係数Ｋ＿ＱＡＩＲは１より小さな値に設定される。Ｓ２２では、ＥＣＵは、その時刻での吸入空気量を用いて以上のような排気流量補正マップを検索することによって、補正係数Ｋ＿ＱＡＩＲの値を算出する。
【００３５】
次にＳ２３では、ＥＣＵは、前回の制御周期時における酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥの値に、酸化速度Ｖｏｘと補正係数Ｋ＿ＱＡＩＲとを乗算して得られる値を加算することにより、最新の酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥの値を算出し、図３のＳ２の処理に移る。
【００３６】
図３に戻り、Ｓ２では、ＥＣＵは、リッチフラグが１であるか否かを判定する。このリッチフラグは、現在、三元触媒の還元処理の実行が要求されている状態であることを示すフラグであり、後述のＳ４において１にセットされ、その後Ｓ６において０にリセットされる。
【００３７】
Ｓ２の判定がＮＯである場合、すなわち還元処理の実行が要求されていない場合には、ＥＣＵは、Ｓ３に移り、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥの値が所定の上限閾値Ｔｈ＿Ｈより大きいか否かを判定することにより、三元触媒の還元処理を開始する時期に達したか否かを判定する。Ｓ３の判定がＹＥＳである場合には、ＥＣＵは、リッチフラグの値を１にセットし（Ｓ４参照）、さらに、還元処理を開始するべくＳ７に移る。またＳ３の判定がＮＯである場合には、ＥＣＵは、還元処理を開始する時期に達していないと判断し、還元処理を行うことなく図３の処理を終了する。
【００３８】
Ｓ２の判定がＹＥＳである場合、すなわち現在、還元処理の実行が要求されている場合には、ＥＣＵは、Ｓ５に移り、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥの値が、上述の上限閾値Ｔｈ＿Ｈよりも小さな値に設定された下限閾値Ｔｈ＿Ｌより小さいか否かを判定することにより、三元触媒の還元処理を終了する時期に達したか否かを判定する。Ｓ５の判定がＹＥＳである場合には、ＥＣＵは、リッチフラグの値を０にリセットし（Ｓ６参照）、還元処理を行うことなく図３の処理を終了する。またＳ５の判定がＮＯである場合には、ＥＣＵは、還元処理を終了する時期に達していないと判断し、還元処理を継続して実行するべくＳ７に移る。
【００３９】
Ｓ７では、ＥＣＵは、現在のエンジンの運転状態は、還元処理を実行するのに適した状態であるか否かを判定する。より具体的には、ＥＣＵは、現在、三元触媒やＬＮＴに付着している硫黄酸化物を除去するためのサルファパージ処理が実行されている場合や、燃料噴射を一時的に停止するフューエルカットが実行されている場合等には、還元処理を実行するのに適していないと判断し、これら処理が何れも実行されていない場合には、還元処理を実行するのに適していると判断する。
【００４０】
Ｓ７の判定がＮＯである場合には、ＥＣＵは、還元処理を行うことなく図３の処理を終了する。またＳ７の判定がＹＥＳである場合には、ＥＣＵは、アフター噴射やポスト噴射等を実行することによって三元触媒に流入する排気の空燃比をリッチ雰囲気にする還元処理を行い（Ｓ８参照）、図３の処理を終了する。なお、Ｓ８の還元処理の実行中における排気空燃比は、ストイキよりもリッチの範囲内において、三元触媒温度が高くなるほどリッチ側へ変更することが好ましい。
【００４１】
図７は、図３のフローチャートに従って三元触媒の還元処理を行った場合の一例を示すタイムチャートである。図７には上段から下段へ向かって順に、排気空燃比［Ａ／Ｆ］、三元触媒によるＨＣ浄化率［％］、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥ、及びリッチフラグを示す。また、図７には、三元触媒の還元処理を行わない従来の排気浄化システムにおけるＨＣ浄化率等の変化を、比較のため破線で示す。
【００４２】
始めに、時刻ｔ０〜ｔ１までの間では、リーンバーン運転が行われる。この間、三元触媒にはリーン雰囲気の排気が流入するため、三元触媒の酸化が進行し、そのＨＣ浄化率が徐々に低下する。図３のフローチャートの処理によれば、このような三元触媒のＨＣ浄化率の低下は、三元触媒の酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥの増加として検出される。
【００４３】
時刻ｔ１〜ｔ２までの間では、ストイキ運転が行われる。この間、三元触媒にはストイキ空燃比の排気が流入するため、排気中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘは、三元触媒における三元浄化反応によって高い効率で除去される。このため三元触媒におけるＨＣ浄化率は、時刻ｔ０〜ｔ１までの間よりも一時的に高くなる。また図５を参照して説明したように、ストイキ空燃比では、三元触媒の酸化及び還元は何れも進行しないため、時刻ｔ１〜ｔ２までの間で、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥの値は一定である。このため、リーン雰囲気下での三元触媒におけるＨＣ浄化率は、時刻ｔ１〜ｔ２までの間におけるストイキ運転によって大きく上昇することはない。
【００４４】
時刻ｔ２〜ｔ３までの間では、再びリーンバーン運転が行われる。上述のようにストイキ運転中は、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥの値は一定であるため、時刻ｔ２においてリーンバーン運転を開始すると、そのＨＣ浄化率は、ストイキ運転を開始する直前におけるＨＣ浄化率と同程度まで落ち込む。その後、リーンバーン運転を継続することにより、ＨＣ浄化率は徐々に低下し、また酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥは徐々に増加する。
【００４５】
次に時刻ｔ３では、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥの値が上限閾値Ｔｈ＿Ｈより大きくなったことに応じてリッチフラグが１にセットされ、これにより排気空燃比をリッチ雰囲気とする還元処理が開始される（図３のＳ３、Ｓ４、Ｓ７、Ｓ８参照）。これにより、三元触媒の還元が進行し、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥの値が低下し始める。
【００４６】
また時刻ｔ４では、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥの値が下限閾値Ｔｈ＿Ｌより小さくなったことに応じてリッチフラグが０にセットされ、これにより還元処理が終了し（図３のＳ５、Ｓ６参照）、リーンバーン運転に復帰する。
【００４７】
ここで時刻ｔ３〜ｔ４の間では、還元処理を行い、排気空燃比を一時的にリッチ雰囲気にすることにより、三元触媒におけるＨＣ浄化率が一時的に低くなるものの、図７に示すようにリーン雰囲気における三元触媒のＨＣ浄化率を、還元処理を行わない従来の排気浄化システムのＨＣ浄化率よりかつ還元処理を開始する直前のＨＣ浄化率よりも大きな値まで短時間で回復させることができる。
【００４８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。
例えば上記実施形態では、還元処理を開始してから、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥの値が下限閾値Ｔｈ＿Ｌより小さくなったことに応じてリッチフラグの値を１から０にリセットし、還元処理を終了したが、還元処理を終了するタイミングは、酸化パラメータＴＷＣＳＴＡＴＥを用いずに決定してもよい。より具体的には、三元触媒の下流側に排気中の酸素濃度を検出するＯ２センサが設けられている場合には、このＯ２センサの出力信号を用いて還元処理を終了するタイミングを決定してもよい。すなわち、三元触媒の還元が進行している間は、その下流側に設けられたＯ２センサでは、所定値より高い酸素濃度の排気が検出され、三元触媒の還元が終了すると、Ｏ２センサでは、所定値より低い酸素濃度の排気が検出される。したがってＯ２センサが設けられている場合には、このＯ２センサによって検出される排気の酸素濃度が所定値以下となったことに応じて、還元処理を終了してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１…エンジン（内燃機関）
２…排気浄化システム
３…触媒浄化装置
３１…上流触媒コンバータ（リーンＨＣ浄化触媒）
３３…温度センサ（温度取得手段）
３５…空燃比センサ（排気空燃比検出手段）
７…ＥＣＵ（還元手段、酸化度合い算出手段）
【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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