(57)【要約】【課題】ＳＯxトラップ触媒の再生時に排出されるＳＯxの濃度を限度以下に抑える。【解決手段】機関の出力に電気モータ２７による出力を重疊しうるようにする。ＮＯx吸蔵触媒１４上流の機関排気通路内に排気ガス中に含まれるＳＯxを捕獲しうるＳＯxトラップ触媒１３を配置する。ＳＯxトラップ触媒１３を再生すべきときにはＳＯxトラップ触媒１３から流出する排気ガス中のＳＯx濃度が再生期間中、予め定められたＳＯx濃度以下となるように機関による車両駆動力と電気モータ２７による車両駆動能力とを調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路内に排気ガス中に含まれるＳＯxを捕獲しうるＳＯxトラップ触媒を配置し、ＳＯxトラップ触媒下流の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯxを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯxを放出するＮＯx吸蔵触媒を配置した圧縮着火式内燃機関において、機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置を具備しており、ＳＯxトラップ触媒を再生すべきときにはＳＯxトラップ触媒から流出する排気ガス中のＳＯx濃度が再生期間中、予め定められたＳＯx濃度以下となるように機関による車両駆動力と電動装置による車両駆動力とを調整するようにした圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
ＳＯxトラップ触媒を再生すべきときにはＳＯxトラップ触媒から流出する排気ガス中のＳＯx濃度が再生期間中、予め定められたＳＯx濃度以下となるように機関の出力トルクが制御され、要求トルクに対するトルクの不足分又は過剰分を電動装置によって調整するようにした請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
ＳＯxトラップ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチのもとでＳＯxトラップ触媒を再生が行われ、このとき再生処理が進行するにつれて機関の出力トルクが増大せしめられる請求項２に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
ＳＯxトラップ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンのもとでＳＯxトラップ触媒を再生が行われ、このとき再成処理の初期段階を除いて機関の出力トルクがほぼ一定に保持される請求項２に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
ＳＯxトラップ触媒から流出する排気ガス中のＳＯx濃度を検出し、検出されたＳＯx濃度が予め定められたＳＯx濃度範囲内となるように機関の出力トルクが制御される請求項２に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯxを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯxを放出するＮＯx吸蔵触媒を機関排気通路内に配置した内燃機関が公知である。この内燃機関ではリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときに発生するＮＯxがＮＯx吸蔵触媒に吸蔵される。一方、ＮＯx吸蔵触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和に近づくと排気ガスの空燃比が一時的にリッチにされ、それによってＮＯx吸蔵触媒からＮＯxが放出され還元される。
【０００３】
ところで燃料および潤滑油内にはイオウが含まれており、従って排気ガス中にはＳＯxが含まれている。このＳＯxはＮＯxと共にＮＯx吸蔵触媒に吸蔵される。ところがこのＳＯxは排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけではＮＯx吸蔵触媒から放出されず、従ってＮＯx吸蔵触媒に吸蔵されているＳＯxの量が次第に増大していく。その結果吸蔵しうるＮＯx量が次第に減少してしまう。
【０００４】
ところがこの場合、ＮＯx吸蔵触媒に吸蔵されたＳＯxはＮＯx吸蔵触媒の温度を上昇させかつＮＯx吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするとＮＯx吸蔵触媒から徐々に放出される。そこで電動モータを具備し、ＮＯx吸蔵触媒からＳＯxを放出すべきときには排気ガスの空燃比をリッチにすると共に、電動モータにより膨張行程時にクランクシャフトの回転速度を早めて後燃え期間を長くすることにより排気ガス温を高めるようにしたハイブリッド内燃機関が公知である（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
一方、ＮＯx吸蔵触媒上流の機関排気通路内に排気ガス中のＳＯxを捕獲しうるＳＯxトラップ触媒を配置した内燃機関が公知である（特許文献２参照）。この内燃機関では排気ガスに含まれるＳＯxをＳＯxトラップ触媒により捕獲することによってＮＯx吸蔵触媒にＳＯxが流入するのを阻止するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−６１２３４号公報
【特許文献２】特開２００５−１３３６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところでこのようなＳＯxトラップ触媒を用いた場合でもＳＯxトラップ触媒のＳＯxトラップ率が低下してきたときにはＳＯxトラップ触媒を再生する必要がある。この場合、ＳＯxトラップ触媒は昇温することによって再生することができる。しかしながらこのＳＯxトラップ触媒に捕獲されるＳＯx量はＮＯx吸蔵触媒に吸蔵されるＳＯx量に比べて極めて多く、ＳＯxトラップ触媒が少しでも過度に温度上昇せしめられると捕獲されているＳＯxが一気に放出される。その結果、ＳＯxトラップ触媒から流出する排気ガス中のＳＯx濃度が極めて高くなってしまう。
【０００７】
ＳＯxはそれ自体が有害であり、また温度が高くなると有害な硫化水素Ｈ2Ｓに変化することもあるので排出される排気ガス中のＳＯx濃度が高くなることだけは回避しなければならない。即ち、ＳＯxトラップ触媒を用いた場合にはＳＯxトラップ触媒から流出する排気ガス中のＳＯx濃度を一定限度以内に保持する必要がある。
本発明はＳＯxトラップ触媒から流出する排気ガス中のＳＯx濃度を一定限度以下に保持することのできる圧縮着火式内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
即ち、本発明によれば、機関排気通路内に排気ガス中に含まれるＳＯxを捕獲しうるＳＯxトラップ触媒を配置し、ＳＯxトラップ触媒下流の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯxを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯxを放出するＮＯx吸蔵触媒を配置した圧縮着火式内燃機関において、機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置を具備しており、ＳＯxトラップ触媒を再生すべきときにはＳＯxトラップ触媒から流出する排気ガス中のＳＯx濃度が再生期間中、予め定められたＳＯx濃度以下となるように機関による車両駆動力と電動装置による車両駆動力とを調整するようにしている。
【発明の効果】
【０００９】
排気ガス中のＳＯx濃度を一定限度以下に保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口は吸入空気量を検出するための吸入空気量検出器８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁１０が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１１が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１１内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【００１１】
一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口は触媒コンバータ１２の入口に連結される。触媒コンバータ１２内には上流側から順にＳＯxトラップ触媒１３およびＮＯx吸蔵触媒１４が配置され、ＳＯxトラップ触媒１３とＮＯx吸蔵触媒１４間の触媒コンバータ１２内にはＳＯxトラップ触媒１３から流出する排気ガスの温度を検出するための温度センサ１５と、ＳＯxトラップ触媒１３から流出する排気ガス中のＳＯx濃度を検出するためのＳＯxセンサ１６とが配置される。本発明による実施例ではこの温度センサ１５の検出値からＳＯxトラップ触媒１３の温度が推定される。
【００１２】
排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１７を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１７内には電子制御式ＥＧＲ制御弁１８が配置される。また、ＥＧＲ通路１７周りにはＥＧＲ通路１７内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１９が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１９内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管２０を介してコモンレール２１に連結される。このコモンレール２１内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２２から燃料が供給され、コモンレール２１内に供給された燃料は各燃料供給管２０を介して燃料噴射弁３に供給される。なお、排気マニホルド５内には排気マニホルド５内に例えば炭化水素からなる還元剤を供給するための還元剤供給弁２３が取付けられる。
【００１３】
一方、図１に示される実施例では機関の出力軸に変速機２５が連結され、変速機２５の出力軸２６に電気モータ２７が連結される。この場合、変速機２５としては、トルクコンバータを具えた通常の有段自動変速機、手動変速機、或いはクラッチを具えた手動変速機におけるクラッチ操作および変速操作を自動的に行うようにした形式の有段自動変速機等を用いることができる。
【００１４】
また、変速機２５の出力軸２６に連結された電気モータ２７は機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置を構成している。図１に示される実施例ではこの電気モータ２７は変速機２５の出力軸２６上に取付けられかつ外周面に複数個の永久磁石を取付けたロータ２８と、回転磁界を形成する励磁コイルを巻設したステータ２９とを具備した交流同期電動機からなる。ステータ２９の励磁コイルはモータ駆動制御回路３０に接続され、このモータ駆動制御回路３０は直流高電圧を発生するバッテリ３１に接続される。
【００１５】
電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備する。吸入空気量検出器８、温度センサ１５およびＳＯxセンサ１６の出力信号は夫々対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、入力ポート４５には変速機２５の変速段、および出力軸２６の回転数等を表わす種々の信号が入力される。
【００１６】
一方、アクセルペダル３２にはアクセルペダル３２の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ３３が接続され、負荷センサ３３の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。更に入力ポート４５にはクランクシャフトが例えば１０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ３４が接続される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁３、ＥＧＲ制御弁１８、燃料ポンプ２２、還元剤供給弁２３、変速機２５、モータ駆動制御回路３０等に接続される。
【００１７】
電気モータ２７のステータ２９の励磁コイルへの電力の供給は通常停止せしめられており、このときロータ２８は変速機２５の出力軸２６と共に回転している。一方、電気モータ２７を駆動せしめるときにはバッテリ３１の直流高電圧がモータ駆動制御回路３０において周波数がｆｍで電流値がＩｍの三相交流に変換され、この三相交流がステータ２９の励磁コイルに供給される。この周波数ｆｍは励磁コイルにより発生する回転磁界をロータ２８の回転に同期して回転させるのに必要な周波数であり、この周波数ｆｍは出力軸２６の回転数に基づいてＣＰＵ４４で算出される。モータ駆動制御回路３０ではこの周波数ｆｍが三相交流の周波数とされる。
【００１８】
一方、電気モータ２７の出力トルクは三相交流の電流値Ｉｍにほぼ比例する。この電流値Ｉｍは電気モータ２７の要求出力トルクに基づきＣＰＵ４４において算出され、モータ駆動制御回路３０ではこの電流値Ｉｍが三相交流の電流値とされる。
【００１９】
また、外力により電気モータ２７を駆動する状態にすると電気モータ２７は発電機として作動し、このとき発生した電力がバッテリ３１に回生される。外力により電気モータ２７を駆動すべきか否かはＣＰＵ４４において判断され、外力により電気モータ２７を駆動すべきであると判別されたときにはモータ制御回路３０により、電気モータ２７に発生した電力がバッテリ３１に回生されるように制御される。
【００２０】
次に図１に示されるＮＯx吸蔵触媒１４について説明すると、このＮＯx吸蔵触媒１４では基体上に例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、図２はこの触媒担体６０の表面部分の断面を図解的に示している。図２に示されるように触媒担体６０の表面上には貴金属触媒６１が分散して担持されており、更に触媒担体６０の表面上にはＮＯx吸収剤６２の層が形成されている。
【００２１】
本発明による実施例では貴金属触媒６１として白金Ｐｔが用いられており、ＮＯx吸収剤６２を構成する成分としては例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。
【００２２】
機関吸気通路、燃焼室２およびＮＯx吸蔵触媒１４上流の排気通路内に供給された空気および燃料（炭化水素）の比を排気ガスの空燃比と称すると、ＮＯx吸収剤６２は排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯxを吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯxを放出するＮＯxの吸放出作用を行う。
【００２３】
即ち、ＮＯx吸収剤６２を構成する成分としてバリウムＢａを用いた場合を例にとって説明すると、排気ガスの空燃比がリーンのとき、即ち排気ガス中の酸素濃度が高いときには排気ガス中に含まれるＮＯは図２に示されるように白金Ｐｔ６１上において酸化されてＮＯ2となり、次いでＮＯx吸収剤６２内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオンＮＯ3-の形でＮＯx吸収剤６２内に拡散する。このようにしてＮＯxがＮＯx吸収剤６２内に吸収される。排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔ６１の表面でＮＯ2が生成され、ＮＯx吸収剤６２のＮＯx吸収能力が飽和しない限りＮＯ2がＮＯx吸収剤６２内に吸収されて硝酸イオンＮＯ3-が生成される。
【００２４】
これに対し、還元剤供給弁２３から還元剤を供給することによって排気ガスの空燃比をリッチ或いは理論空燃比にすると排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向（ＮＯ3-→ＮＯ2）に進み、斯くしてＮＯx吸収剤６２内の硝酸イオンＮＯ3-がＮＯ2の形でＮＯx吸収剤６２から放出される。次いで放出されたＮＯxは排気ガス中に含まれる未燃ＨＣ，ＣＯによって還元される。
【００２５】
このように排気ガスの空燃比がリーンであるとき、即ちリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときには排気ガス中のＮＯxがＮＯx吸収剤６２内に吸収される。しかしながらリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われるとその間にＮＯx吸収剤６２のＮＯx吸収能力が飽和してしまい、斯くしてＮＯx吸収剤６２によりＮＯxを吸収できなくなってしまう。そこで本発明による実施例ではＮＯx吸収剤６２の吸収能力が飽和する前に還元剤供給弁２３から還元剤を添加することによって排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによってＮＯx吸収剤６２からＮＯxを放出させるようにしている。
【００２６】
ところで排気ガス中にはＳＯx、即ちＳＯ2が含まれており、このＳＯ2がＮＯx吸蔵触媒６２に流入するとこのＳＯ2は白金Ｐｔ６１において酸化されてＳＯ3となる。次いでこのＳＯ3はＮＯx吸収剤６２内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硫酸イオンＳＯ42-の形でＮＯx吸収剤６２内に拡散し、安定した硫酸塩ＢａＳＯ4を生成する。しかしながらＮＯx吸収剤６２が強い塩基性を有するためにこの硫酸塩ＢａＳＯ4は安定していて分解しづらく、排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけでは硫酸塩ＢａＳＯ4は分解されずにそのまま残る。従ってＮＯx吸収剤６２内には時間が経過するにつれて硫酸塩ＢａＳＯ4が増大することになり、斯くして時間が経過するにつれてＮＯx吸収剤６２が吸収しうるＮＯx量が低下することになる。
【００２７】
ところでこの場合、ＮＯx吸蔵触媒１４の温度を６００℃以上のＳＯx放出温度まで上昇させた状態でＮＯx吸蔵触媒１４に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするとＮＯx吸収剤６２からＳＯxが放出される。ただし、この場合ＮＯx吸収剤６２からは少しずつしかＳＯxが放出されない。従ってＮＯx吸収剤６２から全ての吸収ＳＯxを放出させるには長時間に亘って空燃比をリッチにしなければならず、斯くして多量の燃料或いは還元剤が必要になるという問題がある。
【００２８】
そこで本発明による実施例ではＮＯx吸蔵触媒１４の上流にＳＯxトラップ触媒１３を配置してこのＳＯxトラップ触媒１３により排気ガス中に含まれるＳＯxを捕獲し、それによってＮＯx吸蔵触媒１４にＳＯxが流入しないようにしている。次にこのＳＯxトラップ触媒１３について説明する。
【００２９】
図３はこのＳＯxトラップ触媒１３の基体６５の表面部分の断面を図解的に示している。図３に示されるように基体６５の表面上にはコート層６６が形成されており、このコート層６６の表面上には貴金属触媒６７が分散して担持されている。本発明による実施例では貴金属触媒６７として白金が用いられており、コート層６６を構成する成分としては例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。即ち、ＳＯxトラップ触媒１３のコート層６６は強塩基性を呈している。
【００３０】
さて、排気ガス中に含まれるＳＯx、即ちＳＯ2は図３に示されるように白金Ｐｔ６７において酸化され、次いでコート層６６内に捕獲される。即ち、ＳＯ2は硫酸イオンＳＯ42-の形でコート層６６内に拡散し、硫酸塩を形成する。なお、上述したようにコート層６６は強塩基性を呈しており、従って図３に示されるように排気ガス中に含まれるＳＯ2の一部は直接コート層６６内に捕獲される。
【００３１】
図３においてコート層６６内における濃淡は捕獲されたＳＯxの濃度を示している。図３からわかるようにコート層６６内におけるＳＯx濃度はコート層６６の表面近傍が最も高く、奥部に行くに従って次第に低くなっていく。コート層６６の表面近傍におけるＳＯx濃度が高くなるとコート層６６の表面の塩基性が弱まり、ＳＯxの捕獲能力が弱まる。ここで排気ガス中に含まれるＳＯxのうちでＳＯxトラップ触媒１３に捕獲されるＳＯxの割合をＳＯxトラップ率と称すると、コート層６６の表面の塩基性が弱まればそれに伴なってＳＯxトラップ率が低下することになる。
【００３２】
図４にＳＯxトラップ率の時間的変化を示す。図４に示されるようにＳＯxトラップ率は初めはほぼ１００パーセントに近いが時間が経過すると急速に低下する。そこで本発明ではＳＯxトラップ率が予め定められた率よりも低下したときには排気ガスの空燃比がリーン或いはリッチのもとでＳＯxトラップ触媒１３の温度を上昇させる昇温制御を行い、それによってＳＯxトラップ率を回復させるようにしている。
【００３３】
例えば、排気ガスの空燃比がリーンのもとでＳＯxトラップ触媒１３の温度を上昇させるとコート層６６内の表面近傍に集中的に存在するＳＯxはコート層６６内におけるＳＯx濃度が均一となるようにコート層６６の奥部に向けて拡散していく。即ち、コート層６６内に生成されている硝酸塩はコート層６６の表面近傍に集中している不安定な状態からコート層６６内の全体に亘って均一に分散した安定した状態に変化する。コート層６６内の表面近傍に存在するＳＯxがコート層６６の奥部に向けて拡散するとコート層６６の表面近傍のＳＯx濃度が低下し、斯くしてＳＯxトラップ触媒１３の昇温制御が完了するとＳＯxトラップ率が回復する。
【００３４】
ＳＯxトラップ触媒１３の昇温制御を行ったときにＳＯxトラップ触媒１３の温度をほぼ４５０℃程度にすればコート層６６の表面近傍に存在するＳＯxをコート層６６内に拡散させることができ、ＳＯxトラップ触媒１３の温度を６００℃程度まで上昇させるとコート層６６内のＳＯx濃度をかなり均一化することができる。従って本発明による実施例ではＳＯxトラップ触媒１３の昇温制御時にはＳＯxトラップ触媒１３の温度が６００℃程度まで上昇され、６００℃程度に維持される。
【００３５】
一方、ＳＯxトラップ触媒１３を昇温した状態でＳＯxトラップ触媒１３に流入する排気ガスの空燃比をリッチにしてもＳＯxトラップ率を回復することができる。即ち、ＳＯxトラップ触媒１３を昇温した状態でＳＯxトラップ触媒１３に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするとＳＯxトラップ触媒１３から捕獲されているＳＯxが放出され、斯くしてＳＯxトラップ率が回復される。従ってＳＯxトラップ触媒１３を昇温した状態でＳＯxトラップ触媒１３に流入する排気ガスの空燃比をリーンにしてもリッチにしてもＳＯxトラップ率を回復することができることになる。
【００３６】
次にＳＯxトラップ率を回復するためのＳＯxトラップ触媒１３の再生作用の開始時期について説明する。
本発明による実施例では、ＳＯxトラップ触媒１３に捕獲されたＳＯx量を推定し、ＳＯxトラップ触媒１３に捕獲されたＳＯx量が予め定められた量を越えたときにＳＯxトラップ率が予め定められた率よりも低下したと判断され、このときＳＯxトラップ率を回復するためのＳＯxトラップ触媒１３の再生作用が開始される。
【００３７】
即ち、燃料中には或る割合でイオウが含まれており、従って排気ガス中に含まれるＳＯx量、即ちＳＯxトラップ触媒１３に捕獲されるＳＯx量は燃料噴射量に比例する。燃料噴射量は要求トルクおよび機関回転数の関数であり、従ってＳＯxトラップ触媒１３に捕獲されるＳＯx量も要求トルクおよび機関回転数の関数となる。本発明による実施例ではＳＯxトラップ触媒１３に単位時間当り捕獲されるＳＯx量ＳＯＸＡが要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図５（Ａ）に示されるようなマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００３８】
また、潤滑油内にも或る割合でイオウが含まれており、燃焼室２内で燃焼せしめられる潤滑油量、即ち排気ガス中に含まれていてＳＯxトラップ触媒１３に捕獲されるＳＯx量も要求トルクおよび機関回転数の関数となる。本発明による実施例では潤滑油に含まれていてＳＯxトラップ触媒１３に単位時間当り捕獲されるＳＯx量ＳＯＸＢが要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図５（Ｂ）に示されるようなマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されており、ＳＯx量ＳＯＸＡおよびＳＯx量ＳＯＸＢの和を積算することによってＳＯxトラップ触媒１３に捕獲されているＳＯx量ΣＳＯＸが算出される。
【００３９】
また、本発明による実施例では図６に示されるようにＳＯx量ΣＳＯＸと、ＳＯxトラップ触媒１３を再生すべきときの予め定められたＳＯx量ＳＯ（ｎ）との関係が予め記憶されており、ＳＯx量ΣＳＯＸが予め定められたＳＯ（ｎ）（ｎ＝１，２，３，…）を越えたときにＳＯxトラップ触媒１３の再生処理が行われる。なお、図６においてはｎは何回目の再生処理であるかを示している。なお、図６において最初の再生処理は走行距離が５万km程度のときに行われる。
【００４０】
図７はＳＯxトラップ触媒１３の再生時期を決定するためのルーチンを示している。
図７を参照するとまず初めにステップ７０において図５（Ａ），（Ｂ）から夫々単位時間当り捕獲されるＳＯx量ＳＯＸＡおよびＳＯＸＢが読み込まれる。次いでステップ７１ではこれらＳＯＸＡおよびＳＯＸＢの和がＳＯx量ΣＳＯＸに加算される。次いでステップ７２ではＳＯx量ΣＳＯＸが図６に示される予め定められた量ＳＯ（ｎ）（ｎ＝１，２，３，…）に達したか否かが判別される。ＳＯx量ΣＳＯＸが予め定められた量ＳＯ（ｎ）に達したときにはステップ７３に進んで再生制御が行われる。
【００４１】
次に図７のステップ７３において行われるＳＯxトラップ触媒１３の再生制御について説明する。
図８はＳＯxトラップ触媒１３に捕獲されているＳＯx量ΣＳＯＸと、ＳＯxトラップ触媒１３からのＳＯx放出温度ＴＳと、ＳＯxトラップ触媒１３に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆとの関係を示している。図８から捕獲ＳＯx量ΣＳＯＸが多いほどＳＯx放出温度ＴＳが低くなり、排気ガスの空燃比が小さくなるほどＳＯx放出温度ＴＳが低くなることがわかる。
【００４２】
さて、図８においてＳＯxトラップ触媒１３の温度が捕獲ＳＯx量ΣＳＯＸから定まるＳＯx放出温度ＴＳよりも過度に高くなるとＳＯxトラップ触媒１３から多量のＳＯxが急激に放出され、その結果ＳＯxトラップ触媒１３から流出する排気ガス中のＳＯx濃度が極めて高くなる。しかしながら前述したようにＳＯxはそれ自体が有害であり、また温度が高くなると有害な硫化水素Ｈ2Ｓに変化することもあるので排出される排気ガス中のＳＯx濃度が高くなることだけは回避しなければならない。即ち、ＳＯxトラップ触媒１３から流出する排気ガス中のＳＯx濃度を一定限度以内に保持する必要がある。
【００４３】
ところが機関の負荷が大きくなったり小さくなったりするとそれに伴なって排気ガス温が大きく変動する。従って車両走行中にＳＯxトラップ触媒１３の温度が捕獲ＳＯx量ΣＮＯＸから定まるＳＯx放出温度ＴＳよりも過度に高くなるのを阻止するのは困難であり、斯くしてＳＯxトラップ触媒１３から流出する排気ガス中のＳＯx濃度が大巾に高くなるのを阻止するのは困難である。
【００４４】
そこで本発明では電動装置の力を借りて、ＳＯxトラップ触媒１３を再生すべきときにはＳＯxトラップ触媒１３から流出する排気ガス中のＳＯx濃度が再生期間中、予め定められたＳＯx濃度以下となるように機関による車両駆動力と電動装置による車両駆動力とを調整するようにしている。
【００４５】
もう少し具体的に言うと、ＳＯxトラップ触媒１３を再生すべきときにはＳＯxトラップ触媒１３から流出する排気ガス中のＳＯx濃度が再生期間中、予め定められたＳＯx濃度以下となるように機関の出力トルクが制御され、要求トルクに対するトルクの不足分又は過剰分を電動装置によって調整するようにしている。
【００４６】
ところで前述したようにＳＯxトラップ触媒１３の再生は排気ガスの空燃比Ａ／Ｆをリッチにした状態か又はリーンにした状態のいずれかの状態で行うことができる。そこでまず初めに排気ガスの空燃比Ａ／Ｆをリッチにした状態でＳＯxトラップ触媒１３の再生を行うようにした場合について説明する。
【００４７】
この場合には再生時にＳＯxトラップ触媒１３の温度がほぼＳＯx放出温度ＴＳに維持される。再生処理が進行するとＳＯxの放出作用により捕獲ＳＯx量ΣＳＯＸが減少するので図８からわかるようにＳＯx放出温度ＴＳが上昇する。従って本発明では捕獲ＳＯx量ΣＳＯＸが減少するほど排気ガス温を上昇させるために図９に示されるように再生処理が進行するにつれて機関の出力トルクが増大せしめられる。それによって図９に示されるようにＳＯxトラップ触媒１３から流出する排気ガス中のＳＯx濃度が再生期間中、予め定められた濃度ＳＸ以下に維持される。なお、図９に示される例ではＳＯx量ΣＳＯＸが予め定められた量ＳＯＲまで低下したときに再生処理が完了せしめられる。
【００４８】
一方、再生期間中、要求トルクに対するトルクの不足分又は過剰分は電気モータ２７によるトルクの発生又は消費によって調整される。このことを説明するために図１０にアクセルペダル３２の等踏込み量線ｄ1〜ｄｉと、機関回転数Ｎと、機関の出力トルクＴＱとの関係を示す。なお、図１０においてアクセルペダル３２の踏込み量はｄ1からｄｉに向けて大きくなる。図１０においてアクセルペダル３２の踏込み量と機関回転数Ｎが定まるとそのときの出力トルクＴＱが要求トルクとなる。
【００４９】
即ち、再生時においてＳＯxトラップ触媒１３の温度をほぼＳＯx放出温度ＴＳに維持するために今、機関が図１０のＡ点で示す運転状態で運転されていたとする。このとき車両を駆動するための要求トルクＴＱが図１０のＢ点で示されるトルクになったとするとトルクの不足分ΔＴＱｂを補うために電気モータ２７が駆動される。これに対し、車両を駆動するための要求トルクＴＱが図１０のＣ点で示されるトルクになったとするとトルクの過剰分ΔＴＱｃを消費するために電気モータ２７が発電機として作動せしめられる。
【００５０】
図１１は図７のステップ７３において実行されるＳＯxトラップ触媒１３の再生制御を示している。
図１１を参照するとまず初めにステップ８０において図１０からアクセルペダル３２の踏込み量と機関回転数Ｎに基づいて車両を駆動するための要求トルクＴＱが算出される。次いでステップ８１ではＳＯxトラップ触媒１３の温度をほぼＳＯx放出温度ＴＳとするのに必要な機関の出力トルクＴｅが算出される。この機関の出力トルクＴｅはＳＯx量ΣＳＯＸ、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆ、機関回転数Ｎの関数として予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００５１】
次いでステップ８２では要求トルクＴＱから機関の出力トルクＴｅを減算することによって電気モータ２７が発生又は消費すべきトルクＴｍが算出される。次いでステップ８３では出力トルクＴｅが得られるように燃料の噴射制御が行われる。次いでステップ８４ではトルクＴｍに応じて電気モータ２７が制御される。即ち、トルクＴｍが正のときには車両を駆動するためのトルクＴｍが発生するように電気モータ２７が駆動され、トルクＴｍが負のときにはトルクＴｍを消費するように電気モータ２７が発電機として作動せしめられる。
【００５２】
次いでステップ８５では再生処理が完了したか否かが判別される。再生処理が完了していないときにはステップ８０に戻る。これに対して再生処理が完了したときにはステップ８６に進んで再生完了時の残留ＳＯx量ＳＯＲがＳＯx量ΣＳＯＸとされる。
【００５３】
図１２は図７のステップ７３において実行されるＳＯxトラップ触媒１３の再生制御の別の実施例を示している。
この実施例でも基本的には機関の出力トルクＴｅがＳＯx量ΣＳＯＸ、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆ、機関回転数Ｎの関数として予めＲＯＭ４２内に記憶されている出力トルクとされるが、この実施例ではＳＯxセンサ１６により検出されたＳＯx濃度が予め定められたＳＯx濃度範囲内となるように機関の出力トルクが修正される。
【００５４】
即ち、図１２を参照するとこの実施例ではまず初めにステップ９０において図１０からアクセルペダル３２の踏込み量と機関回転数Ｎに基づいて車両を駆動するための要求トルクＴＱが算出される。次いでステップ９１ではＳＯxトラップ触媒１３の温度をほぼＳＯx放出温度ＴＳとするのに必要な機関の出力トルクＴｅが算出される。次いでステップ９２では出力トルクＴｅに修正量ΔＴＱを加算することによって最終的な機関の出力トルクＴｅｏ（＝Ｔｅ＋ΔＴＱ）が算出される。
【００５５】
次いでステップ９３では要求トルクＴＱから最終的な機関の出力トルクＴｅｏを減算することによって電気モータ２７が発生又は消費すべきトルクＴｍが算出される。次いでステップ９４では最終的な機関の出力トルクＴｅｏが得られるように燃料の噴射制御が行われる。次いでステップ９５ではトルクＴｍに応じて電気モータ２７が制御される。即ち、前述したようにトルクＴｍが正のときには車両を駆動するためのトルクＴｍが発生するように電気モータ２７が駆動され、トルクＴｍが負のときにはトルクＴｍを消費するように電気モータ２７が発電機として作動せしめられる。
【００５６】
次いでステップ９６では再生処理が完了したか否かが判別される。再成処理が完了していないときにはステップ９６に進んでＳＯxセンサ１６によりＳＯxトラップ触媒１３から流出した排気ガス中のＳＯx濃度ＳＤが検出される。次いでステップ９８ではＳＯx濃度ＳＤが基準ＳＯx濃度ＳＤｏと一定値αとの和よりも大きいか否かが判別される。ＳＤ＞ＳＤｏ＋αのときにはステップ９９に進んで修正量ΔＴＱから一定値ｍが減算される。これに対し、ＳＤ≦ＳＤｏ＋αのときにはステップ１００に進み、ステップ１００においてＳＤ＜ＳＤｏ−αであると判断されたときにはステップ１０１に進んで修正量ΔＴＱに一定値ｍが加算される。即ち、ＳＯx濃度ＳＤがＳＤｏ−α＜ＳＤ＜ＳＤｏ＋αとなるように最終的な機関の出力トルクＴｅｏが制御される。一方、ステップ９６において再成処理が完了したと判断されたときにはステップ１０２に進んで再成完了時の残留ＳＯx量ＳＯＲがＳＯx量ΣＳＯＸとされる。
【００５７】
次に排気ガスの空燃比Ａ／Ｆをリーンにした状態でＳＯxトラップ触媒１３の再生を行うようにした場合について説明する。この場合には前述したようにＳＯxトラップ触媒１３の温度は６００℃程度まで上昇され、６００℃程度に維持される。しかしながらこの場合、図８のＡ／Ｆ＝１６の曲線からわかるようにＳＯx量ΣＳＯＸ量が多いときにはＳＯx放出温度ＴＳが低くなり、従ってこのときにＳＯxトラップ触媒１３の温度を６００℃程度まで上昇させると多量のＳＯxが放出されてしまう。即ち、このときにはＳＯxトラップ触媒１３の温度をほぼＳＯx放出温度ＴＳに維持する必要がある。
【００５８】
そこで排気ガスの空燃比Ａ／Ｆをリーンにした状態でＳＯxトラップ触媒１３の再生を行うようにした場合には図１３に示されるように再成処理の初期段階では機関の出力トルクを徐々に上昇せしめ、その後、機関の出力トルクをほぼ一定に維持するようにしている。即ちこの場合、機関の出力トルクは再成処理の初期段階を除いてほぼ一定に保持される。
【００５９】
次に図１４を参照しつつ電動装置の別の実施例について説明する。
図１４を参照するとこの実施例では電動装置が、電気モータおよび発電機として作動する一対のモータジェネレータ２００，２０１と遊星歯車機構２０２とにより構成される。この遊星歯車機構２０２はサンギア２０３と、リングギア２０４と、サンギア２０３とリングギア２０４間に配置されたプラネタリギア２０５と、プラネタリギア２０５を担持するプラネタリキャリア２０６とを具備する。サンギア２０３はモータジェネレータ２０１の回転軸２０７に連結され、プラネタリキャリア２０６は内燃機関１の出力軸２１１に連結される。また、リングギア２０４は一方ではモータジェネレータ２００の回転軸２０８に連結され、他方では駆動輪に連結された出力軸２１０にベルト２０９を介して連結される。従ってリングギア２０４が回転するとそれに伴なって出力軸２１０が回転せしめられることがわかる。
【００６０】
この電動装置の詳細な作動については説明を省略するが概略的に言うと、モータジェネレータ２００は主に電動モータとして作動し、モータジェネレータ２０１は主に発電機として作動する。
【００６１】
ＳＯxトラップ触媒１３の再成時に機関の出力トルクだけではトルクが不足するときにはモータジェネレータ２００が駆動され、モータジェネレータ２００の出力トルクが機関の出力トルクに重疊される。このときモータジェネレータ２０１は停止される。これに対し、ＳＯxトラップ触媒１３の再成時に機関の出力トルクが要求トルクに対して過剰になるときにはモータジェネレータ２０１による発電作用が行われ、トルクの過剰分がモータジェネレータ２０１の発電作用により消費される。このときモータジェネレータ２００は停止される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】ＮＯx吸蔵触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。
【図３】ＳＯxトラップ触媒の基体の表面部分の断面図である。
【図４】ＳＯxトラップ率を示す図である。
【図５】吸蔵ＳＯx量ＳＯＸＡ，ＳＯＸＢのマップを示す図である。
【図６】吸蔵ＳＯx量ΣＳＯＸと、再生制御を行うべき吸蔵ＳＯx量ＳＯ（ｎ）との関係を示す図である。
【図７】再生時期を決定するためのフローチャートである。
【図８】ＳＯx放出温度を示す図である。
【図９】再生制御を示すタイムチャートである。
【図１０】機関の出力トルクを示す図である。
【図１１】再生制御を行うためのフローチャートである。
【図１２】再生制御を行うための別の実施例を示すフローチャートである。
【図１３】再生制御を示すタイムチャートである。
【図１４】電動装置の別の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
５    排気マニホルド
１３    ＳＯxトラップ触媒
１４    ＮＯx吸蔵触媒
２５    変速機
２７    電気モータ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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