(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーン空燃比で運転可能な内燃機関の排気浄化装置において、
前記内燃機関の排気通路に設けられ酸素吸蔵能力を有する三元触媒と、
前記三元触媒よりも上流の前記排気通路に設けられ、リーン空燃比のときにＮＯｘを吸蔵し、リッチ空燃比のときにＮＯｘを還元及びアンモニアを生成する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも上流の排気通路と、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも下流で且つ前記三元触媒よりも上流の排気通路と、を接続する迂回路と、
前記迂回路または前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の何れか一方を選択して排気を流通させる切換弁と、
前記内燃機関の空燃比をリーン空燃比から一時的にリッチ空燃比にするリッチスパイクを実施する空燃比制御部と、
前記空燃比制御部が前記リッチスパイクを開始する時点から所定期間が経過するまでは、前記迂回路に排気が流通するように前記切換弁を操作し、前記空燃比制御部が前記リッチスパイクを開始する時点から所定期間が経過した後は、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に排気が流通するように前記切換弁を操作する切換弁制御部と、
を備える内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記切換弁制御部は、前記三元触媒の酸素吸蔵量が所定量よりも多いか否か判定することにより、前記空燃比制御部が前記リッチスパイクを開始した時点から所定期間が経過したか否か判定する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記空燃比制御部は、前記リッチスパイクを開始する時点から所定期間が経過するまでは、前記リッチスパイクを開始する時点から所定期間が経過した後よりも、前記空燃比を低くして前記リッチスパイクを実施する請求項１または２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、流入する排気の空燃比がリーン空燃比のときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチ空燃比のときは吸蔵していたＮＯｘを還元する。ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元するときには、ＮＳＲ触媒に流入する排気の空燃比を一時的にリッチ空燃比とするリッチスパイクが実施される。
【０００３】
また、内燃機関の排気通路に三元触媒を配置する技術が知られている。三元触媒は、触媒雰囲気が理論空燃比またはその付近でＮＯｘ，ＨＣおよびＣＯを効率よく浄化する。この三元触媒は酸素吸蔵能力を有しており、三元触媒に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、三元触媒に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。このような酸素吸蔵能力により、三元触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比から多少ずれたとしても、三元触媒がＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘを浄化することができる。
【０００４】
ここで、内燃機関の排気通路の上流側から順に、三元触媒とＮＳＲ触媒とを備える技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３５１１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＮＳＲ触媒と三元触媒とを両方備える場合において、ＮＳＲ触媒よりも下流側に三元触媒を備えることもできる。ここで、リッチスパイクを実施すると、ＮＳＲ触媒においてアンモニアが生成されることがある。したがって、ＮＳＲ触媒よりも下流側に三元触媒を備える場合には、ＮＳＲ触媒で生成されたアンモニアが三元触媒に流入する虞がある。そして、三元触媒に酸素が吸蔵されている状態のときにアンモニアが三元触媒に流入すると、三元触媒に吸蔵されていた酸素によってアンモニアが酸化されてＮＯｘが発生する虞がある。すなわち、ＮＳＲ触媒に対してリッチスパイクを実施することにより三元触媒からＮＯｘが流出する虞がある。
【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、ＮＳＲ触媒よりも下流に三元触媒を備えている場合において、空燃比をリーン空燃比から一時的にリッチ空燃比まで低下させたときに、三元触媒から流出するＮＯｘ量を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、リーン空燃比で運転可能な内燃機関の排気浄化装置において、前記内燃機関の排気通路に設けられ酸素吸蔵能力を有する三元触媒と、前記三元触媒よりも上流の前記排気通路に設けられ、リーン空燃比のときにＮＯｘを吸蔵し、リッチ空燃比のときにＮＯｘを還元及びアンモニアを生成する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも上流の排気通路と、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも下流で且つ
前記三元触媒よりも上流の排気通路と、を接続する迂回路と、前記迂回路または前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の何れか一方を選択して排気を流通させる切換弁と、前記内燃機関の空燃比をリーン空燃比から一時的にリッチ空燃比にするリッチスパイクを実施する空燃比制御部と、前記空燃比制御部が前記リッチスパイクを開始するときに、前記迂回路に排気が流通するように前記切換弁を操作し、前記空燃比制御部が前記リッチスパイクを所定期間実施したときに、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に排気が流通するように前記切換弁を操作する切換弁制御部と、を備える。
【０００９】
内燃機関がリーン空燃比で運転されている場合には、三元触媒では酸素が過剰となってＮＯｘの還元が困難である。このときには、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＳＲ触媒）に排気を流通させておけば、ＮＳＲ触媒においてＮＯｘを吸蔵することができる。ＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘは、リッチスパイクを実施することで還元される。このリッチスパイクを実施したときにＮＳＲ触媒においてアンモニアが生成される場合がある。ＮＳＲ触媒で生成されたアンモニアは、下流の三元触媒に流入する。そして、三元触媒にアンモニアが流入したときに、三元触媒に酸素が吸蔵されていると、三元触媒に吸蔵されている酸素と三元触媒に流入したアンモニアとが反応してＮＯｘが発生する。
【００１０】
したがって、三元触媒に酸素が吸蔵されている場合に三元触媒にアンモニアが流入することを抑制できれば、三元触媒でＮＯｘが発生することを抑制できる。すなわち、三元触媒に酸素が吸蔵されていることと、三元触媒にアンモニアが流入することと、が同時に起こらなければ、三元触媒でＮＯｘが発生することを抑制できる。ここで、内燃機関がリーン空燃比で運転されている場合には、三元触媒に酸素が流入するため、三元触媒に酸素が吸蔵されている状態となる。したがって、リッチスパイク開始直後には、三元触媒に酸素が吸蔵されている。すなわち、リッチスパイク開始直後には、三元触媒にアンモニアが流入しないようにすれば、三元触媒でＮＯｘが発生することを抑制できる。これに対して、リッチスパイクを開始するときに、迂回路に排気を流通させることで、ＮＳＲ触媒にはリッチ空燃比の排気が流入しなくなるので、ＮＳＲ触媒においてアンモニアが生成しなくなる。したがって、三元触媒にアンモニアが流入することを抑制できる。
【００１１】
また、迂回路を介して三元触媒にリッチ空燃比の排気が流入すると、三元触媒から酸素が放出される。そして、三元触媒から十分に酸素を放出させた後であれば、三元触媒にほとんど酸素が吸蔵されていない状態となる。この状態になれば、三元触媒にアンモニアが流入したとしても、三元触媒でＮＯｘが発生することを抑制できる。したがって、リッチスパイクを所定期間実施して三元触媒から十分に酸素が放出された後であれば、ＮＳＲ触媒に排気を流通させて、吸蔵されているＮＯｘの還元を行い、その際にアンモニアが発生したとしても、三元触媒でアンモニアが酸化されてＮＯｘが発生することを抑制できる。なお、ここでいう所定期間は、リッチスパイクを実施しているときの排気がＮＳＲ触媒を流通してアンモニアが発生したとしても、そのアンモニアにより三元触媒で発生するＮＯｘ量が許容範囲内になるような期間である。例えば、この所定期間は、三元触媒に吸蔵されている酸素の量が所定量以下になるまでの期間としてもよい。この所定量は、リッチスパイクを実施しているときの排気がＮＳＲ触媒を流通してアンモニアが発生したとしても、そのアンモニアにより三元触媒で発生するＮＯｘ量が許容範囲内になる三元触媒の酸素吸蔵量の上限値である。このように、リッチスパイクを実施するときに、三元触媒に所定量よりも多くの酸素が吸蔵されている状態でＮＳＲ触媒から三元触媒へアンモニアが流れることを抑制できるため、三元触媒でのＮＯｘの発生が抑制されるので、三元触媒から流出するＮＯｘ量を低減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＮＳＲ触媒よりも下流に三元触媒を備えている場合において、空燃比をリーン空燃比から一時的にリッチ空燃比まで低下させたときに、三元触媒から流出する
ＮＯｘ量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例に係る内燃機関１と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係るリッチスパイク時の制御フローを示したフローチャートである。
【図３】実施例１に係る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４】実施例２に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
＜実施例１＞
図１は、本実施例１に係る内燃機関１と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、ガソリン機関である。内燃機関１は、たとえば車両に搭載される。内燃機関１には、排気通路２が接続されている。この排気通路２の途中には、上流側から順に、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３（以下、ＮＳＲ触媒３という。）と、三元触媒４と、が設けられている。
【００１６】
ＮＳＲ触媒３は、排気の空燃比がリーン空燃比のときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気の空燃比がリッチ空燃比のときには吸蔵していたＮＯｘを放出及び還元する。なお、「吸蔵」とは、一時的なＮＯｘの吸着をも含む用語として使用している。ＮＳＲ触媒３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。また、ＮＳＲ触媒３は酸素吸蔵能力を有しており、リーン空燃比のときに酸素を吸蔵し、この吸蔵した酸素をリッチ空燃比のときに放出する。
【００１７】
三元触媒４は、触媒雰囲気が理論空燃比またはその付近でＮＯｘ，ＨＣおよびＣＯを浄化する。この三元触媒４は、酸素吸蔵能力を有している。すなわち、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、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。このような酸素吸蔵能力により、三元触媒４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。
【００１８】
なお、ＮＳＲ触媒３をリッチ空燃比の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、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Ｈ２ＯからＨ２が発生すれば、該Ｈ２がＮＳＲ触媒３においてＮＯと反応してアンモニアが生成される。
【００１９】
また、ＮＳＲ触媒３よりも上流の排気通路２と、ＮＳＲ触媒３よりも下流で且つ三元触媒４よりも上流の排気通路２と、を接続する迂回路５が設けられている。ＮＳＲ触媒３よりも上流の排気通路２であって迂回路５が接続されている箇所には、排気をＮＳＲ触媒３または迂回路５の何れか一方を選択して流通させる切換弁５１が設けられている。
【００２０】
切換弁５１よりも上流の排気通路２には、排気の空燃比及び排気のＮＯｘ濃度を検出する第一ＮＯｘセンサ１１が取り付けられている。また、ＮＳＲ触媒３よりも下流で且つ三
元触媒４よりも上流の排気通路２には、排気の空燃比及び排気のＮＯｘ濃度を検出する第二ＮＯｘセンサ１２が取り付けられている。また、三元触媒４よりも下流の排気通路２には、排気の空燃比及び排気のＮＯｘ濃度を検出する第三ＮＯｘセンサ１３が取り付けられている。
【００２１】
また、内燃機関１には、該内燃機関１へ燃料を供給する噴射弁６が取り付けられている。さらに、内燃機関１には、気筒内に電気火花を発生させる点火プラグ９が設けられている。また、内燃機関１には、吸気通路７が接続されている。吸気通路７の途中には、内燃機関１の吸入空気量を調整するスロットル８が設けられている。スロットル８よりも上流の吸気通路７には、内燃機関１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１９が取り付けられている。
【００２２】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、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。ＥＣＵ１０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１６を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知するアクセル開度センサ１７、および機関回転速度を検知するクランクポジションセンサ１８が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。一方、ＥＣＵ１０には、噴射弁６、スロットル８、点火プラグ９、切換弁５１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。
【００２３】
ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態（例えば、機関回転速度及びアクセル開度）に基づいて目標空燃比を設定する。そして、実際の空燃比が目標空燃比となるように、スロットル８または噴射弁６を制御する。なお、本実施例１に係る内燃機関１は、リーンバーン運転（すなわち、リーン空燃比での運転）が行われる。ただし、内燃機関１の冷間始動時や高負荷運転時、後述のリッチスパイク時などにおいては、理論空燃比以下で運転される場合もある。
【００２４】
また、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態または目標空燃比に応じて切換弁５１を操作する。内燃機関１の目標空燃比がリーン空燃比の場合には、ＮＳＲ触媒３においてＮＯｘを吸蔵するために、ＮＳＲ触媒３に排気が流通するようにＥＣＵ１０が切換弁５１を操作する。リッチパイクを実施するときの切換弁５１の操作については後述する。
【００２５】
また、内燃機関１の冷間始動時には内燃機関１が理論空燃比で運転される。このときには、ＮＳＲ触媒３ではＮＯｘを吸蔵することができない。しかし、ＮＳＲ触媒３の温度上昇を優先させるために、ＥＣＵ１０は、ＮＳＲ触媒３に排気が流通するように切換弁５１を操作する。
【００２６】
ＥＣＵ１０は、リーンバーン運転を行っているときに、内燃機関１からの排気の空燃比を一時的に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。リッチスパイクは、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘを還元するために実施される。リッチスパイクは、噴射弁６から噴射する燃料の量、及び、スロットル８の開度を調整することにより実施される。なお、本実施例１においてはＥＣＵ１０がリッチスパイクを実施することにより、本発明における空燃比制御部として機能する。
【００２７】
ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘを還元するためのリッチスパイクは、ＮＳＲ触媒３のＮＯｘ吸蔵量が第一吸蔵量となったときに実施される。ＮＳＲ触媒３におけるＮＯｘ吸蔵量は、たとえば、単位時間にＮＳＲ触媒３に流入するＮＯｘ量から、単位時間にＮＳＲ触媒３から流出するＮＯｘ量と、単位時間にＮＳＲ触媒３で還元されるＮＯｘ量と、を減算することにより求まる値を積算することにより求めることができる。単位時間にＮＳ
Ｒ触媒３に流入するＮＯｘ量は、内燃機関１の運転状態に基づいて推定される。また、単位時間にＮＳＲ触媒３から流出するＮＯｘ量は、第二ＮＯｘセンサ１２及びエアフローメータ１９の検出値に基づいて求めることができる。単位時間にＮＳＲ触媒３で還元されるＮＯｘ量、すなわち、単位時間にリッチスパイクにより減少するＮＯｘ吸蔵量は、ＮＳＲ触媒３の温度、エアフローメータ１９の検出値、排気の空燃比と関連している。したがって、これらの関係を予め実験またはシミュレーション等により求めておくことにより、ＮＳＲ触媒３の温度、エアフローメータ１９の検出値、排気の空燃比に基づいて、単位時間にＮＳＲ触媒３で還元されるＮＯｘ量を算出することができる。なお、ＮＳＲ触媒３のＮＯｘ吸蔵量は、上記方法に限らず、他の周知の方法により算出してもよい。以下、ＥＣＵ１０により算出されるＮＯｘ吸蔵量を、推定ＮＯｘ吸蔵量ともいう。
【００２８】
ＮＳＲ触媒３に吸蔵さているＮＯｘを還元するためのリッチスパイクは、推定ＮＯｘ吸蔵量が第二吸蔵量以下となるまで実施される。この第二吸蔵量は、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘの還元が完了したといえるＮＯｘ吸蔵量である。第二吸蔵量は略０としてもよい。
【００２９】
ここで、ＮＳＲ触媒３にリッチ空燃比の排気を流入させると、ＮＳＲ触媒３においてアンモニアが生成される場合がある。このアンモニアが三元触媒４に吸蔵されている酸素により酸化されるとＮＯｘが発生するため、大気中にＮＯｘが放出される虞がある。これに対して本実施例１では、リッチスパイクを開始するときに、切換弁５１により迂回路５に排気を流通させる。すなわち、ＮＳＲ触媒３にリッチ空燃比の排気を流入させる前に、三元触媒４にリッチ空燃比の排気を流入させて、該三元触媒４から酸素を放出させておく。そして、三元触媒４から酸素を放出させた後に、ＮＳＲ触媒３にリッチ空燃比の排気を流入させて、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘを還元する。そうすると、ＮＳＲ触媒３でアンモニアが生成されたとしても、そのときには三元触媒４には酸素がほとんど吸蔵されていないため、アンモニアが酸化されてＮＯｘが発生することを抑制できる。したがって、大気中に放出されるＮＯｘ量を低減できる。
【００３０】
図２は、本実施例１に係るリッチスパイク時の制御フローを示したフローチャートである。本フローチャートはＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。
【００３１】
ステップＳ１０１では、リッチスパイクを実施する前提条件が成立しているか否か判定する。例えば、内燃機関１の運転状態がリッチスパイクを実施するのに適した状態であるか否か判定する。併せて、ＮＳＲ触媒３及び三元触媒４の温度がリッチスパイクを実施するのに適した状態であるか否か判定する。これらの判定がいずれも肯定判定の場合に、ステップＳ１０１で肯定判定がなされ、これらの判定の何れか１つでも否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０１で否定判定がなされる。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ステップＳ１１１へ進む。
【００３２】
ステップＳ１０２では、リッチスパイクを実施する要求があるか否か判定される。リッチスパイクが実施されていない場合には、推定ＮＯｘ吸蔵量が第一吸蔵量に達した場合に、リッチスパイクを実施する要求があると判定される。また、リッチスパイクが実施されている場合には、推定ＮＯｘ吸蔵量が第二吸蔵量よりも多い場合に、リッチスパイクを実施する要求があると判定される。本ステップＳ１０２では、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘの還元が必要であるか否か判定しているといえる。ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１１へ進む。
【００３３】
ステップＳ１０３では、初回フラグが１であるか否か判定される。初回フラグは、リッ
チスパイクが終了すると１になり、初回フラグが１のときに本ステップＳ１０３が初めて実行されると０になるフラグである。初回フラグが１のときにはリッチスパイクが実施されておらず、前回のリッチスパイクが終了してから初めてステップＳ１０３が処理される。すなわち、本ステップＳ１０３では、リッチスパイクを実施する要求があり、且つ、リッチスパイクが実施されていない状態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へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進む。
【００３４】
ステップＳ１０４では、迂回路５に排気を流通させるように切換弁５１が操作される。このときには、内燃機関１がリーン空燃比で運転されてきたために、三元触媒４には酸素が吸蔵されている。このため、本ステップＳ１０３において、迂回路５が選択され、ＮＳＲ触媒３には排気が流通しないようにしている。これにより、リッチスパイクを実施したとしても、ＮＳＲ触媒３においてアンモニアが生成されることを抑制することができるため、アンモニアが三元触媒４に流入することを抑制できる。ステップＳ１０４の処理が終了するとステップＳ１０５へ進んで、ＥＣＵ１０は初回フラグを０にする。
【００３５】
ステップＳ１０６では、三元触媒４の酸素吸蔵量が所定量よりも多いか否か判定される。本ステップＳ１０６では、ＮＳＲ触媒３にリッチ空燃比の排気を流すと、三元触媒４に吸蔵されている酸素により、許容量よりも多くのＮＯｘが三元触媒４から流出するか否か判定している。これは、リッチスパイクを実施した期間が所定期間に達していない否か判定しているといえる。なお、所定量は、リッチスパイクを実施しているときの排気がＮＳＲ触媒３を流通してアンモニアが発生したとしても、そのアンモニアにより三元触媒４で発生するＮＯｘ量が許容範囲内になる三元触媒４の酸素吸蔵量の上限値である。所定量は０または略０としてもよい。三元触媒４に多くの酸素が吸蔵されている間は、三元触媒４から流出する排気の空燃比が略理論空燃比となり、三元触媒４から酸素が十分に放出されると三元触媒４から流出する排気の空燃比がリッチ空燃比になる。したがって、本ステップＳ１０６では、リッチスパイクが開始された後に三元触媒４から流出する排気の空燃比がリッチ空燃比になるまでは、三元触媒４の酸素吸蔵量が所定量よりも多いと判定することができ、また、三元触媒４から流出する排気の空燃比がリッチ空燃比になったときに、三元触媒４の酸素吸蔵量が所定量以下であると判定することができる。なお、本ステップＳ１０６では、三元触媒４の酸素吸蔵量が所定量よりも多いか否か判定しているが、これに代えて、リッチスパイクが開始された時点からの経過期間が一定期間を超えたか否か判定してもよい。一定期間は、所定期間に相当する期間であり、三元触媒４の酸素吸蔵量が所定量よりも多くなる期間として予め実験またはシミュレーション等により求めておく。リッチスパイクが開始されていない場合の経過期間は０とする。また、本ステップＳ１０６では、三元触媒４の酸素吸蔵量が所定量よりも多いか否かを三元触媒４から流出する排気の空燃比に基づいて判定しているが、これに代えて、三元触媒４の酸素吸蔵量を推定して、この推定値が所定量よりも多いか否か判定してもよい。三元触媒４の酸素吸蔵量は、三元触媒４に流入する排気の空燃比及び排気の量に基づいて推定することができる。ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進む。
【００３６】
ステップＳ１０７では、迂回路５の選択を維持して排気を流通させる。前述のステップＳ１０４において迂回路５に排気を流通させているため、本ステップＳ１０７では、引き続き、迂回路５に排気を流通させる。すなわち、ステップＳ１０３で否定判定がなされた場合であっても、ステップＳ１０６で否定判定がなされるまでは、引き続き、迂回路５に排気を流通させる。
【００３７】
ステップＳ１０８では、リッチスパイクが開始または継続される。すなわち、内燃機関１がリッチ空燃比で運転される。このリッチスパイクにより、三元触媒４から酸素が放出
される。このときのリッチスパイクは、ＮＯｘを還元するためのリッチスパイクよりも空燃比を低くして実施してもよい。すなわち、三元触媒４から酸素を速やかに放出するために、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘを還元するときのリッチ空燃比よりも、リッチ空燃比の範囲で比較的低い空燃比（以下、この比較的低い空燃比を「強リッチ空燃比」ともいう。）としてもよい。ステップＳ１０８を処理するときには、迂回路５に排気が流通しているため、本ステップＳ１０８において強リッチ空燃比でリッチスパイクが開始または継続されることにより、三元触媒４から酸素を速やかに放出させることができる。なお、本ステップＳ１０８では、リッチスパイクが開始されていない場合にはリッチスパイクを開始し、リッチスパイクが実施中であれば、リッチスパイクを継続する。
【００３８】
一方、ステップＳ１０９では、ＮＳＲ触媒３に排気を流通させるように切換弁５１が操作される。すなわち、本ステップＳ１０９では、ＮＳＲ触媒３が選択され、迂回路５には排気が流通しないようにしている。本ステップＳ１０９を処理するときには、三元触媒４の酸素吸蔵量が所定量以下のため、ＮＳＲ触媒３でアンモニアが発生したとしても、このアンモニアが三元触媒４で酸化されることが抑制される。したがって、ＮＳＲ触媒３に排気を流通させて、ＮＯｘの還元を実施するために、ＮＳＲ触媒３に排気を流通させる。なお、本実施例１においてはＥＣＵ１０がステップＳ１０３からステップＳ１０７、及び、ステップＳ１０９を処理することにより、本発明における切換弁制御部として機能する。
【００３９】
ステップＳ１１０では、リッチスパイクが開始または継続される。すなわち、内燃機関１がリッチ空燃比で運転される。ＮＳＲ触媒３にリッチ空燃比の排気が流入することにより、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘが還元されると共に、ＮＳＲ触媒３でアンモニアが生成される。なお、リッチスパイクを開始する前に内燃機関１がリーン空燃比で運転されているときに、ＮＳＲ触媒３にも酸素が吸蔵される。リッチ空燃比の排気をＮＳＲ触媒３に流入させると、ＮＯｘが還元される前に酸素が放出される。この酸素が放出されている間はＮＯｘが還元されないため、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘを速やかに還元するためには、ＮＳＲ触媒３から酸素を速やかに放出させることが望ましい。そこで、本実施例１では、ＮＳＲ触媒３から酸素が放出されている間は、内燃機関１を強リッチ空燃比で運転し、ＮＳＲ触媒３からの酸素の放出が終了すると、内燃機関１を強リッチ空燃比よりもリッチ空燃比の範囲で比較的高い空燃比でありＮＳＲ触媒３でＮＯｘを還元するのに適した空燃比である弱リッチ空燃比で運転してもよい。ＮＳＲ触媒３から酸素を放出するときに強リッチ空燃比でリッチスパイクを実施することで、ＮＳＲ触媒３から速やかに酸素を放出させることができる。一方、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘを還元させるときに適した空燃比は、強リッチ空燃比よりも高い空燃比であるため、弱リッチ空燃比でリッチスパイクを実施することにより、効率よくＮＯｘを還元することができる。本ステップＳ１１０における強リッチ空燃比は、ステップＳ１０８における強リッチ空燃比と同じであってもよいが、異なる空燃比として、夫々最適な値のリッチ空燃比に設定してもよい。ＮＳＲ触媒３にリッチ空燃比の排気を流入させることにより、ＮＳＲ触媒３においてアンモニアが発生するが、この時点では、三元触媒４の酸素吸蔵量が所定量以下であるため、三元触媒４においてＮＯｘが発生することが抑制される。なお、本ステップＳ１１０では、リッチスパイクが開始されていない場合には、リッチスパイクを開始し、リッチスパイクが実施中であれば、リッチスパイクを継続する。
【００４０】
一方、ステップＳ１０１で否定判定がなされた場合、または、ステップＳ１０２で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１１１へ進み、通常運転が実施される。通常運転では、内燃機関１の運転状態に基づいて目標空燃比が設定され、内燃機関１の運転状態または目標空燃比に基づいて切換弁５１が操作される。また、ステップＳ１１１が処理される時点においてリッチスパイクが実施されている場合には、リッチスパイクを終了させる。その後、ステップＳ１１２へ進んで、初回フラグを１に設定する。
【００４１】
図３は、本実施例１に係る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。実線は本実施例１に係る切換弁５１の操作を行ってリッチスパイクを実施した場合を示し、破線は排気がＮＳＲ触媒３を常に流通するように切換弁５１の操作を行ってリッチスパイクを実施した場合を示している。図３において、「Ｒ／Ｓ要求」はリッチスパイクを実施する要求があるか否かを示しており、「切換弁制御」は切換弁５１がＮＳＲ触媒３または迂回路５のどちらに排気を流通させているのかを示しており、「Ｅ／Ｇ出Ａ／Ｆ」は内燃機関１からの排気の空燃比を示しており、「ＴＷＣ出Ａ／Ｆ」は、三元触媒４から流出する排気の空燃比を示しており、「ＮＳＲ出Ａ／Ｆ」は、ＮＳＲ触媒３より下流の排気通路２であって迂回路５の下流端が接続されている箇所よりも上流の排気通路２における排気の空燃比を示しており、「ＴＷＣ酸素量」は三元触媒４の酸素吸蔵量を示しており、「ＮＳＲ酸素量」はＮＳＲ触媒３の酸素吸蔵量を示しており、「ＮＳＲ＿ＮＯｘ吸蔵量」はＮＳＲ触媒３のＮＯｘ吸蔵量を示しており、「ＴＷＣ入ＮＨ３」は三元触媒４に流入する排気のアンモニア濃度を示しており、「ＴＷＣ後ＮＨ３」は三元触媒４から流出する排気のアンモニア濃度を示しており、「ＴＷＣ入ＮＯｘ」は三元触媒４に流入する排気のＮＯｘ濃度を示しており、「ＴＷＣ後ＮＯｘ」は三元触媒４から流出する排気のＮＯｘ濃度を示している。図３では、前述の三元触媒４の酸素吸蔵量における所定量を０としている。
【００４２】
なお、切換弁制御における「１」は切換弁５１がＮＳＲ触媒３に排気を流通させ、「２」は切換弁５１が迂回路５に排気を流通させていることを示している。したがって、切換弁制御が「１」のときには、「ＴＷＣ入ＮＨ３」は、ＮＳＲ触媒３から流出する排気のアンモニア濃度を示しており、「ＴＷＣ入ＮＯｘ」は、ＮＳＲ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度を示している。一方、切換弁制御が「２」のときには、「ＴＷＣ入ＮＨ３」は、内燃機関１から排出される排気のアンモニア濃度を示しており、「ＴＷＣ入ＮＯｘ」は、内燃機関１から排出される排気のＮＯｘ濃度を示している。
【００４３】
Ｔ１は、ＮＳＲ触媒３におけるＮＯｘ吸蔵量が第一吸蔵量になる時点である。このＴ１の時点で、ＮＯｘの還元が必要となるため、「Ｒ／Ｓ要求」が「無」から「有」になる。Ｔ１以前はリーン空燃比で運転されているため、Ｔ１の時点では、ＮＳＲ触媒３及び三元触媒４の酸素吸蔵量が多い。また、排気がＮＳＲ触媒３に常に流通するように切換弁５１の操作を行ってリッチスパイクを実施した場合（破線）には、Ｔ２においてＮＳＲ触媒３の酸素吸蔵量が０になり、Ｔ４においてＮＳＲ触媒３のＮＯｘ吸蔵量が０になる。一方、本実施例１に係る切換弁５１の操作を行ってリッチスパイクを実施した場合（実線）には、Ｔ３において三元触媒４の酸素吸蔵量が０になり、Ｔ４においてＮＳＲ触媒３の酸素吸蔵量が０になり、Ｔ５においてＮＳＲ触媒３のＮＯｘ吸蔵量が０になる。
【００４４】
先ずは、本実施例１に係る切換弁５１の操作を行ってリッチスパイクを実施した場合（実線）について説明する。Ｔ１において「Ｒ／Ｓ要求」が「無」から「有」に変化すると、切換弁５１が切り換えられて、排気の流路がＮＳＲ触媒３から迂回路５に変わる。同時に、内燃機関１の目標空燃比がリーン空燃比から強リッチ空燃比に変わり、これによって「Ｅ／Ｇ出Ａ／Ｆ」がリーン空燃比から強リッチ空燃比に変化する。Ｔ１において切換弁５１が迂回路５に排気を流通させ、ＮＳＲ触媒３には排気を流通させなくなると、「Ｅ／Ｇ出Ａ／Ｆ」が強リッチ空燃比になったとしても、ＮＳＲ触媒３には強リッチ空燃比の排気が流入しないので、「ＮＳＲ出Ａ／Ｆ」はＴ１以前の空燃比であるリーン空燃比のまま変化しない。切換弁５１は、Ｔ３において「ＴＷＣ酸素量」が０になるまでは、迂回路５に排気を流通させる。このため、Ｔ１からＴ３までは、「ＮＳＲ出Ａ／Ｆ」がリーン空燃比のまま変化しない。したがって、この間はＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘの還元が行われないので、「ＮＳＲ＿ＮＯｘ吸蔵量」は減少しない。
【００４５】
また、Ｔ１からＴ３までは、ＮＳＲ触媒３にリッチ空燃比の排気が流入しないため、Ｎ
ＳＲ触媒３でアンモニアが生成されないので、「ＴＷＣ入ＮＨ３」は０のまま変化しない。また、Ｔ１からＴ３までは、ＮＳＲ触媒３に強リッチ空燃比の排気が流入しないため、「ＮＳＲ酸素量」は減少しないが、三元触媒４には強リッチ空燃比の排気が流入するため、「ＴＷＣ酸素量」は徐々に減少する。さらに、Ｔ１から後は強リッチ空燃比の排気が三元触媒４に流入することになるが、Ｔ１からＴ３までは、三元触媒４に吸蔵されている酸素が放出されることにより、「ＴＷＣ出Ａ／Ｆ」は理論空燃比（ストイキ）になる。したがって、このときには、三元触媒４においてもアンモニアが生成されないので、「ＴＷＣ後ＮＨ３」は０のまま変化しない。
【００４６】
また、内燃機関１から排出されるＮＯｘは、Ｔ１からＴ３までは、ＮＳＲ触媒３で吸蔵することができないので、「ＴＷＣ入ＮＯｘ」はＴ１以前よりも多くなる。また、Ｔ１からＴ３までは三元触媒４に流入する排気の空燃比がリッチ空燃比になるが、三元触媒４に吸蔵されている酸素が放出されることにより、三元触媒４では理論空燃比となるので、ＮＯｘを還元することができる。しかし、内燃機関１がリッチ空燃比で運転されることにより内燃機関１から排出されるＮＯｘ量が増加するため、三元触媒４だけではＮＯｘを還元することができなくなるため、「ＴＷＣ後ＮＯｘ」が増加する。なお、図３においては、リッチスパイク開始直後、すなわち、Ｔ１の直後に、内燃機関１の空燃比が変化することに伴って内燃機関１からのＮＯｘ排出量が一時的に増加している。このため、「ＴＷＣ入ＮＯｘ」及び「ＴＷＣ後ＮＯｘ」がＴ１の直後に一時的に高くなっている。
【００４７】
そして、Ｔ３において三元触媒４の酸素吸蔵量が０になると、「ＴＷＣ出Ａ／Ｆ」がリッチ空燃比に変化する。しかし、すぐに「切換弁制御」が１に設定されることにより、ＮＳＲ触媒３を排気が流通することになる。切換弁５１により流路が切り替わった直後にはＮＳＲ触媒３に酸素が吸蔵されているため、強リッチ空燃比の排気がＮＳＲ触媒３に流入すると、ＮＳＲ触媒３から酸素が放出される。これにより、「ＮＳＲ出Ａ／Ｆ」は理論空燃比となるので、三元触媒４に流入する排気の空燃比も理論空燃比となる。したがって、「ＴＷＣ出Ａ／Ｆ」はすぐに理論空燃比に戻る。
【００４８】
Ｔ３からＴ４までは、ＮＳＲ触媒３にリッチ空燃比の排気が流入するため、「ＮＳＲ酸素量」が徐々に減少していく。一方、Ｔ３からＴ４までは、「ＮＳＲ出Ａ／Ｆ」が理論空燃比になっているためにＮＯｘは還元されず、「ＮＳＲ＿ＮＯｘ吸蔵量」は変化しない。また、「ＮＳＲ出Ａ／Ｆ」がリッチ空燃比になるまでは、ＮＳＲ触媒３においてアンモニアは生成されないので、Ｔ４までは「ＴＷＣ入ＮＨ３」及び「ＴＷＣ出ＮＨ３」の何れも変化しない。さらに、「ＮＳＲ出Ａ／Ｆ」が理論空燃比になっていることにより、ＮＳＲ触媒３ではＮＯｘを吸蔵することができないので、「ＴＷＣ入ＮＯｘ」は０にならない。また、三元触媒４だけではＮＯｘを還元することが困難であるため、「ＴＷＣ後ＮＯｘ」も０にはならない。
【００４９】
そして、Ｔ４においてＮＳＲ触媒３の酸素吸蔵量が０になると、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘを還元するために「Ｅ／Ｇ出Ａ／Ｆ」がリッチ空燃比の範囲で高くされる。すなわち、本実施例１では、ＮＳＲ触媒３及び三元触媒４に吸蔵されている酸素を放出させるときには強リッチ空燃比として速やかに酸素を放出させ、その後、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘの還元に適した空燃比とするために、リッチ空燃比の範囲で空燃比を高くして弱リッチ空燃比としている。このときには「ＮＳＲ酸素量」及び「ＴＷＣ酸素量」が０であるため、Ｔ４からリッチスパイクが終了するＴ５までは、「Ｅ／Ｇ出Ａ／Ｆ」、「ＴＷＣ出Ａ／Ｆ」、「ＮＳＲ出Ａ／Ｆ」の何れもが弱リッチ空燃比となる。
【００５０】
Ｔ４からＮＯｘの還元が始まると、ＮＳＲ触媒３においてアンモニアが生成されるため、「ＴＷＣ入ＮＨ３」が増加する。このアンモニアが三元触媒４に流入することになるが、このときの「ＴＷＣ酸素量」は０であるため、アンモニアはＮＯｘに酸化されないまま
三元触媒４から流出するので、「ＴＷＣ後ＮＨ３」も同様に増加する。また、Ｔ４からＴ５まではＮＳＲ触媒３において還元されなかったＮＯｘがＮＳＲ触媒３から流出するため、「ＴＷＣ入ＮＯｘ」が増加する。さらに、三元触媒４においても弱リッチ空燃比であるためにＮＯｘを還元することができないため、「ＴＷＣ後ＮＯｘ」も増加する。
【００５１】
そして、Ｔ５においてＮＳＲ触媒３に吸蔵されていたＮＯｘの還元が完了すると、「Ｒ／Ｓ要求」が「有」から「無」に変化する。これにより、リッチスパイクが終了して、内燃機関１がリーン空燃比で運転される。
【００５２】
次に、排気がＮＳＲ触媒３に常に流通するように切換弁５１の操作を行ってリッチスパイクを実施した場合（破線）について説明する。図３の破線で示されるように、排気がＮＳＲ触媒３に常に流通するようにした場合には、Ｔ１からリッチ空燃比でリッチスパイクが開始されると、まずはＮＳＲ触媒３に吸蔵されている酸素が徐々に減少し、Ｔ２において「ＮＳＲ酸素量」が０になる。そうすると、Ｔ２から「ＮＳＲ出Ａ／Ｆ」がリッチ空燃比となるため、三元触媒４の酸素吸蔵量が減少を始める。その後、Ｔ４において「ＮＳＲ＿ＮＯｘ吸蔵量」が０になる。「Ｅ／Ｇ出Ａ／Ｆ」は、Ｔ２において「ＮＳＲ酸素量」が０になると強リッチ空燃比から弱リッチ空燃比に変わる。Ｔ２からＴ４までは、「ＮＳＲ出Ａ／Ｆ」がリッチ空燃比のため、ＮＳＲ触媒３においてＮＯｘを吸蔵することができないので、「ＴＷＣ入ＮＯｘ」は高い。また、三元触媒４だけではＮＯｘを浄化し切れないため「ＴＷＣ後ＮＯｘ」も高くなる。
【００５３】
また、Ｔ２において「ＮＳＲ酸素量」が０になり「ＮＳＲ出Ａ／Ｆ」がリッチ空燃比になると、ＮＳＲ触媒３のＮＯｘの還元が始まると共に、ＮＳＲ触媒３においてアンモニアも生成されるため、Ｔ２から後にＮＳＲ触媒３からアンモニアが流出して「ＴＷＣ入ＮＨ３」が上昇する。このときには三元触媒４の酸素吸蔵量が０まで低下していないため、ＮＳＲ触媒３から流出したアンモニアが、三元触媒４に吸蔵されている酸素によって酸化されてＮＯｘが発生する。このため、三元触媒４からＮＯｘが流出するので、Ｔ２から後に「ＴＷＣ後ＮＨ３」は増加しないが、「ＴＷＣ後ＮＯｘ」はさらに増加する。なお、図３においては、ＮＳＲ触媒３から流出したアンモニアが、三元触媒４に吸蔵されている酸素によって酸化されて発生したＮＯｘの分をハッチングで示している。そして、Ｔ４において「ＮＳＲ＿ＮＯｘ吸蔵量」が０になるので、「Ｒ／Ｓ要求」が「有」から「無」に変化してリッチスパイクが終了する。
【００５４】
図３に示されるように、排気がＮＳＲ触媒３に常に流通するように切換弁５１の操作を行ってリッチスパイクを実施した場合（破線）のほうが、本実施例１に係る切換弁５１の操作を行ってリッチスパイクを実施した場合（実線）よりも、リッチスパイクを実施する時間は短いが、排出されるＮＯｘの総量は多くなる。したがって、本実施例１に係る切換弁５１の操作を行ってリッチスパイクを実施することにより、大気中に放出されるＮＯｘ量を低減することができる。
【００５５】
なお、上記説明では、リッチスパイクを終了した後に、リーン空燃比で内燃機関１を運転しているが、これに代えて、リッチスパイクを終了した後に、理論空燃比で内燃機関１を運転することもできる。
【００５６】
以上説明したように本実施例１によれば、ＮＳＲ触媒３よりも下流に三元触媒４を備えている場合において、リッチスパイクを実施するときに、三元触媒４に吸蔵されている酸素を放出させた後にＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘを還元することで、三元触媒４においてアンモニアが酸化されてＮＯｘが発生することを抑制できる。これにより、リッチスパイクを実施しているときに三元触媒４から流出するＮＯｘ量を低減することができる。
【００５７】
＜実施例２＞
図４は、本実施例２に係る内燃機関１と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。図１と異なる点について主に説明する。本実施例２では、第三ＮＯｘセンサ１３よりも下流の排気通路２に選択還元型ＮＯｘ触媒４１（以下、ＳＣＲ触媒４１という。）が設けられている。ＳＣＲ触媒４１は、還元剤を吸着しておき、ＳＣＲ触媒４１にＮＯｘが流入すると、吸着していた還元剤によりＮＯｘを選択還元する。ＳＣＲ触媒４１へ供給する還元剤には、リッチスパイクを実施したときにＮＳＲ触媒３にて生成されるアンモニアを利用することができる。このためＥＣＵ１０は、リッチスパイクを実施することにより、ＮＳＲ触媒３にてアンモニアを生成させ、該アンモニアをＳＣＲ触媒４１へ供給する。
【００５８】
ここで、ＥＣＵ１０は、ＳＣＲ触媒４１のアンモニア吸着量を推定している。本実施例２では、ＳＣＲ触媒４１のアンモニア吸着量の単位時間当たりの変化量を積算することにより、ＳＣＲ触媒４１のアンモニア吸着量を求める。ＳＣＲ触媒４１のアンモニア吸着量の単位時間当たりの変化量は、アンモニア吸着量の単位時間当たりの増加量から単位時間当たりの減少量を減算することにより求めることができる。ＳＣＲ触媒４１のアンモニア吸着量の単位時間当たりの増加量は、ＮＳＲ触媒３において生成される単位時間当たりのアンモニア量とすることができる。また、ＳＣＲ触媒４１のアンモニア吸着量の単位時間当たりの減少量は、ＳＣＲ触媒４１で消費される単位時間当たりのアンモニア量、及び、ＳＣＲ触媒４１から脱離する単位時間当たりのアンモニア量とすることができる。そして、ＳＣＲ触媒４１のアンモニア吸着量の単位時間当たりの変化量を積算することにより、現時点におけるアンモニア吸着量を算出する。これらの値は、例えば、燃料噴射量、ＳＣＲ触媒４１の温度、内燃機関１の吸入空気量などに基づいて算出することができる。ＳＣＲ触媒４１のアンモニア吸着量の算出方法は周知の技術を用いることができるため、詳細は省略する。ＥＣＵ１０は、ＳＣＲ触媒４１のアンモニア吸着量を逐次推定している。
【００５９】
ＳＣＲ触媒４１へアンモニアを供給するためのリッチスパイクは、ＳＣＲ触媒４１に吸着されているアンモニア量が所定の下限吸着量まで減少したときに実施される。すなわち、ＳＣＲ触媒４１のアンモニア吸着量を所定の下限吸着量以上に維持するようにリッチスパイクが実施される。下限吸着量は、ＳＣＲ触媒４１におけるＮＯｘ浄化率が許容される範囲となるように設定される。なお、ＳＣＲ触媒４１へアンモニアを供給するためのリッチスパイクは、下限吸着量によらずに、所定の間隔で実施してもよい。
【００６０】
そしてリッチスパイクは、ＳＣＲ触媒４１が吸着しているアンモニア量が、目標となるアンモニア量（以下、目標アンモニア量ともいう。）となるまで実施される。この目標アンモニア量は、ＳＣＲ触媒４１におけるＮＯｘ浄化率が許容される範囲で、且つ、ＳＣＲ触媒４１の温度が変動したとしてもＳＣＲ触媒４１からのアンモニアの流出を抑制し得る範囲で設定される。なお、ＳＣＲ触媒４１へアンモニアを供給するためのリッチスパイクは、目標アンモニア量によらずに、予め設定された時間だけ実施してもよく、また、ＳＣＲ触媒４１からアンモニアが流出するまで実施してもよい。また、アンモニアを生成するためのリッチスパイクにおける空燃比は、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘを還元するためのリッチスパイクにおける空燃比と同じであってもよいが、夫々の適切な空燃比に設定してもよい。
【００６１】
このようにＳＣＲ触媒４１にアンモニアを供給する場合にもリッチスパイクが実施される。しかし、ＳＣＲ触媒４１にアンモニアを供給する場合に、三元触媒４に酸素が吸蔵されていると、ＮＳＲ触媒３で生成されたアンモニアが三元触媒４で酸化されてしまう。したがって、ＳＣＲ触媒４１にはアンモニアではなくＮＯｘが流入することになり、ＳＣＲ触媒４１のアンモニア吸着量がさらに減少してしまう。そうすると、ＳＣＲ触媒４１にお
いてＮＯｘの浄化が困難になり、ＳＣＲ触媒４１をＮＯｘが通り抜ける虞がある。
【００６２】
そこで本実施例２において、ＳＣＲ触媒４１にアンモニアを供給するためのリッチスパイクを実施する場合に、先ずは切換弁５１により迂回路５に排気を流通させることにより三元触媒４に吸蔵されている酸素を放出させ、三元触媒４からの酸素の放出が完了した後にＮＳＲ触媒３へ排気を流通させることで、アンモニアを生成させる。このようにしてＮＳＲ触媒３でアンモニアを生成することにより、アンモニアが三元触媒４に流入したとしても、この時には三元触媒４に酸素がほとんど吸蔵されていないため、アンモニアが酸化されることを抑制できる。したがって、ＮＳＲ触媒３で生成されたアンモニアが三元触媒４を通り抜けることができるため、ＳＣＲ触媒４１にアンモニアを供給することができる。
【００６３】
なお、本実施例では、図２のステップＳ１０２において、リッチスパイクを実施する要求があるか否か判定するときに、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘの還元が必要であるか否か判定する代わりに、ＳＣＲ触媒４１にアンモニアを供給する必要があるか否か判定する。そして、リッチスパイクが実施されていない場合には、ＥＣＵ１０が算出しているアンモニアの吸着量が還元吸着量に達した場合に、ＳＣＲ触媒４１にアンモニアを供給する必要があると判定される。一方、リッチスパイクが実施されている場合には、ＥＣＵ１０が算出しているアンモニア吸着量が目標アンモニア量に達するまでは、ＳＣＲ触媒４１にアンモニアを供給する必要があると判定される。
【００６４】
以上説明したように本実施例２によれば、ＮＳＲ触媒３よりも下流に三元触媒４と、ＳＣＲ触媒４１とを備えている場合において、ＳＣＲ触媒４１にアンモニアを供給するためのリッチスパイクを実施するときに、三元触媒４に吸蔵されている酸素を放出させた後にＮＳＲ触媒３でアンモニアを生成することで、三元触媒４においてアンモニアが酸化されてＮＯｘが発生することを抑制できる。これにより、リッチスパイクを実施しているときに三元触媒４から流出するＮＯｘ量を低減することができる。また、三元触媒４でアンモニアが酸化されることを抑制できるため、ＳＣＲ触媒４１により多くのアンモニアを供給することができる。したがって、ＳＣＲ触媒４１においてより多くのＮＯｘを還元することができるため、大気中に放出されるＮＯｘ量を低減することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１  内燃機関
２  排気通路
３  吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＳＲ触媒）
４  三元触媒
５  迂回路
６  噴射弁
７  吸気通路
８  スロットル
９  点火プラグ
１０  ＥＣＵ
１１  第一ＮＯｘセンサ
１２  第二ＮＯｘセンサ
１３  第三ＮＯｘセンサ
１６  アクセルペダル
１７  アクセル開度センサ
１８  クランクポジションセンサ
１９  エアフローメータ
４１  選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）
５１  切換弁
【図１】
0006489070.tif 000002
【図２】
0006489070.tif 000003
【図３】
0006489070.tif 000004
【図４】
0006489070.tif 000005