(57)【要約】【課題】ＮＯｘ触媒の下流側に設けられた触媒に対して、バイパス通路より適切に排気ガスを供給することによって、エミッションを向上させることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、ＮＯｘ触媒と、ＮＯｘ触媒の下流側に設けられた排気浄化触媒と、ＮＯｘ触媒をバイパスするバイパス通路とを有し、排気浄化制御を行う。流量調整機構は、バイパス通路を通過する排気ガスの流量を調整し、流量制御手段は、少なくともＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ還元の開始から終了までの間に、流量調整機構を制御してバイパス通路を通過する排気ガスの流量を制御する。これにより、バイパス通路より排気浄化触媒に対して適切に還元剤を供給することができ、排気浄化触媒の浄化率を確保することができる。よって、触媒系全体における浄化率を向上させることが可能となる。【選択図】図１
2008025524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路中に設けられたＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒の下流側に設けられた排気浄化触媒と、前記ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路と、前記ＮＯｘ触媒と前記排気浄化触媒との間の排気通路とをバイパスさせるバイパス通路と、を有する内燃機関の排気浄化装置であって、
前記バイパス通路を通過する排気ガスの流量を調整する流量調整機構と、
少なくとも前記ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ還元の開始から終了までの間に、前記流量調整機構を制御することによって、前記バイパス通路を通過する排気ガスの流量を制御する流量制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記流量制御手段は、前記ＮＯｘ還元の開始後から所定時間が経過するまで、前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御し、
前記所定時間の経過後、前記ＮＯｘ還元の終了まで、前記バイパス通路の流量が小さくなるように、又は概ね「０」となるように制御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装置。
【請求項３】
前記流量制御手段は、前記ＮＯｘ還元の開始後から所定時間が経過するまで、前記バイパス通路の流量が小さくなるように、又は概ね「０」となるように制御し、
前記所定時間の経過後、前記ＮＯｘ還元の終了まで、前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御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装置。
【請求項４】
前記流量制御手段は、前記ＮＯｘ還元の開始から終了までの間の所定期間、前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御し、
前記所定期間以外の前記ＮＯｘ還元を行う期間は、前記バイパス通路の流量が小さくなるように、又は概ね「０」となるように制御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装置。
【請求項５】
ストイキ燃焼時においてＨＣ被毒回復が必要であると判断される場合に、前記ＮＯｘ触媒における上流側の排気ガスの空燃比をわずかにリーンに設定する空燃比制御手段を備え、
前記流量制御手段は、前記空燃比制御手段が空燃比をリーンに設定した際に、前記バイパス通路に排気ガスが流れるように前記流量調整機構に対して制御を行う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装置。
【請求項６】
前記流量制御手段は、前記内燃機関が高負荷運転時に、前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御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装置。
【請求項７】
前記流量制御手段は、硫黄被毒回復時に、前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御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装置。
【請求項８】
前記流量制御手段は、硫黄被毒回復の開始時は、前記バイパス通路の流量が小さくなるように制御し、硫黄被毒回復の終了時は、前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御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装置。
【請求項９】
前記流量制御手段は、前記ＮＯｘ触媒における上流側の排気ガスの空燃比がリッチからリーンに変化した場合に、又はリーンからリッチに変化した場合に、所定時間だけ前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御し、
前記流量制御手段が前記所定時間だけ前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御を行った際に、前記ＮＯｘ触媒と前記排気浄化触媒との間における排気ガスの空燃比又は酸素濃度の変化に基づいて、前記流量調整機構の故障を診断する故障診断手段を更に備え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装置。
【請求項１０】
前記流量制御手段は、前記ＮＯｘ触媒の還元終了後におけるリーン燃焼時に、所定時間だけ前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御し、
前記流量制御手段が前記所定時間だけ前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御した際に、前記ＮＯｘ触媒と前記排気浄化触媒との間における排気ガスのＮＯｘ濃度の変化に基づいて、前記流量調整機構の故障を診断する故障診断手段を更に備え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装置。
【請求項１１】
前記流量制御手段は、前記ＮＯｘ触媒と前記排気浄化触媒との間における排気ガスの温度と、前記ＮＯｘ触媒の温度との偏差が所定以上となった際に、所定時間だけ前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御し、
前記流量制御手段が前記所定時間だけ前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御した際に、前記ＮＯｘ触媒と前記排気浄化触媒との間における排気ガスの温度の変化に基づいて、前記流量調整機構の故障を診断する故障診断手段を更に備え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装置。
【請求項１２】
前記バイパス通路は、前記排気通路における上流側に出口が向くように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１３】
前記バイパス通路の入口が接続された前記排気通路上の位置の上流側に、前記ＮＯｘ触媒とは異なるＮＯｘ触媒を更に備えることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項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、内燃機関に対して排気浄化制御を行う内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」とも呼ぶ。）を用いて排気ガスを浄化することが行われている。特許文献１には、ＮＯｘ触媒の途中にバイパス通路が接続された排気浄化装置が記載されている。特許文献２には、ＮＯｘ触媒にバイパス通路を設けると共に、この触媒の更に上流側に、触媒とバイパス通路とを設けた排気浄化装置が記載されている。また、特許文献３には、上流側のＮＯｘ触媒にバイパス通路が設けられた排気浄化装置において、リーン制御時にのみバイパス通路のガスの流れを遮断する技術が記載されている。その他にも、本発明に関連がある技術が特許文献４に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特表２００１−５０９８５３号公報
【特許文献２】特開平５−３１２０２８号公報
【特許文献３】特許第２５８１３０１号公報
【特許文献４】特開平１１−２００８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１乃至４に記載された技術のように複数の触媒を有して構成された排気浄化装置においては、吸蔵ＮＯｘ還元時に、供給されるＣＯ、Ｈ２、ＨＣなどの還元剤がＮＯｘの放出反応や触媒中の吸蔵酸素との酸化反応により消費されることで還元剤が不足することで、下流側に配置された触媒の還元が不十分になり触媒の浄化率が低下し、エミッションが悪化してしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＮＯｘ触媒の下流側に設けられた触媒に対して、バイパス通路より適切に排気ガスを供給することによって、エミッションを向上させることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、内燃機関の排気通路中に設けられたＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒の下流側に設けられた排気浄化触媒と、前記ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路と、前記ＮＯｘ触媒と前記排気浄化触媒との間の排気通路とをバイパスさせるバイパス通路と、を有する内燃機関の排気浄化装置は、前記バイパス通路を通過する排気ガスの流量を調整する流量調整機構と、少なくとも前記ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ還元の開始から終了までの間に、前記流量調整機構を制御することによって、前記バイパス通路を通過する排気ガスの流量を制御する流量制御手段と、を備える。
【０００７】
上記の内燃機関の排気浄化装置は、排気通路中にＮＯｘ触媒と、ＮＯｘ触媒の下流側に設けられた排気浄化触媒と、ＮＯｘ触媒をバイパスするバイパス通路とを有し、排気浄化制御を行う。具体的には、流量調整機構は、バイパス通路を通過する排気ガスの流量を調整し、流量制御手段は、少なくともＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ還元の開始から終了までの間に、流量調整機構を制御することによってバイパス通路を通過する排気ガスの流量を制御する。上記の内燃機関の排気浄化装置によれば、バイパス通路より排気浄化触媒に対して適切に還元剤を供給することができ、排気浄化触媒の浄化率を確保することができる。よって、触媒系全体における浄化率が向上し、エミッションを向上させることが可能となる。
【０００８】
上記の内燃機関の排気浄化装置の一態様では、前記流量制御手段は、前記ＮＯｘ還元の開始後から所定時間が経過するまで、前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御し、前記所定時間の経過後、前記ＮＯｘ還元の終了まで、前記バイパス通路の流量が小さくなるように、又は概ね「０」となるように制御する。これにより、バイパス通路より排気浄化触媒に対して適量の還元剤を供給することができ、排気浄化触媒の浄化率を確保することができる。また、ＨＣ及びＣＯを含めたエミッションの悪化を効果的に抑制することが可能となる。
【０００９】
上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記流量制御手段は、前記ＮＯｘ還元の開始後から所定時間が経過するまで、前記バイパス通路の流量が小さくなるように、又は概ね「０」となるように制御し、前記所定時間の経過後、前記ＮＯｘ還元の終了まで、前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御する。これにより、ＮＯｘ触媒を早期に還元雰囲気にし、ＮＯｘ排出を抑制することができると共に、排気浄化触媒に対して適切に還元剤を供給することができる。これにより、エミッションを効果的に向上させることが可能となる。排気浄化触媒を早期に還元雰囲気にすることができると共に、ＮＯｘ触媒からのＮＯｘ排出を抑制することができる。また、ＨＣ及びＣＯを含めたエミッションの悪化を効果的に抑制することが可能となる。
【００１０】
上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記流量制御手段は、前記ＮＯｘ還元の開始から終了までの間の所定期間、前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御し、前記所定期間以外の前記ＮＯｘ還元を行う期間は、前記バイパス通路の流量が小さくなるように、又は概ね「０」となるように制御する。これにより、排気浄化触媒を比較的速やかに還元雰囲気にすることができると共に、ＮＯｘ触媒からのＮＯｘ排出を抑制することができる。
【００１１】
上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、ストイキ燃焼時においてＨＣ被毒回復が必要であると判断される場合に、前記ＮＯｘ触媒における上流側の排気ガスの空燃比をわずかにリーンに設定する空燃比制御手段を備え、前記流量制御手段は、前記空燃比制御手段が空燃比をリーンに設定した際に、前記バイパス通路に排気ガスが流れるように前記流量調整機構に対して制御を行う。これにより、下流に位置する排気浄化触媒を適切にリーン雰囲気にすることができ、排気浄化触媒のＨＣ被毒回復を効果的に行うことができる。よって、触媒系全体における浄化率を向上させることができる。
【００１２】
上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記流量制御手段は、前記内燃機関が高負荷運転時に、前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御する。これにより、高負荷運転時に、排気系の流路面積を拡大することができるため、背圧を低減し性能を向上させることが可能となる。
【００１３】
上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記流量制御手段は、硫黄被毒回復時に、前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御する。これにより、排気浄化触媒に還元剤が適切に供給されるため、排気浄化触媒の硫黄被毒回復を効果的に行うことが可能となる。
【００１４】
好ましくは、前記流量制御手段は、硫黄被毒回復の開始時は、前記バイパス通路の流量が小さくなるように制御し、硫黄被毒回復の終了時は、前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御することができる。
【００１５】
上記の内燃機関の排気浄化装置において好適には、前記流量制御手段は、前記ＮＯｘ触媒における上流側の排気ガスの空燃比がリッチからリーンに変化した場合に、又はリーンからリッチに変化した場合に、所定時間だけ前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御し、前記流量制御手段が前記所定時間だけ前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御を行った際に、前記ＮＯｘ触媒と前記排気浄化触媒との間における排気ガスの空燃比又は酸素濃度の変化に基づいて、前記流量調整機構の故障を診断する故障診断手段を更に備える。これにより、空燃比などを切り替える制御などを行う必要がないため、ドライバビリティーなどに悪影響を及ぼすことなく、流量調整機構の故障診断を適切に行うことができる。
【００１６】
好適には、前記流量制御手段は、前記ＮＯｘ触媒の還元終了後におけるリーン燃焼時に、所定時間だけ前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御し、前記流量制御手段が前記所定時間だけ前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御した際に、前記ＮＯｘ触媒と前記排気浄化触媒との間における排気ガスのＮＯｘ濃度の変化に基づいて、前記流量調整機構の故障を診断する故障診断手段を更に備える。
【００１７】
更に好適には、前記流量制御手段は、前記ＮＯｘ触媒と前記排気浄化触媒との間における排気ガスの温度と、前記ＮＯｘ触媒の温度との偏差が所定以上となった際に、所定時間だけ前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御し、前記流量制御手段が前記所定時間だけ前記バイパス通路の流量が大きくなるように制御した際に、前記ＮＯｘ触媒と前記排気浄化触媒との間における排気ガスの温度の変化に基づいて、前記流量調整機構の故障を診断する故障診断手段を更に備える。
【００１８】
上記の内燃機関の排気浄化装置において好適には、前記バイパス通路は、前記排気通路における上流側に出口が向くように構成されている。これにより、簡便な構成により、排気浄化触媒に対して還元剤を均一に供給することができる。よって、排気浄化触媒の浄化率を効果的に向上させることができる。
【００１９】
上記の内燃機関の排気浄化装置において好適には、前記バイパス通路の入口が接続された前記排気通路上の位置の上流側に、前記ＮＯｘ触媒とは異なるＮＯｘ触媒を更に備える。これにより、ＮＯｘ還元中に排気浄化触媒に供給されるＮＯｘ量を大きく低減することができる。よって、エミッションを更に効果的に向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２１】
［全体構成］
まず、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたシステムの全体構成について説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用された車両の構成を示す概略図である。なお、図１では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。
【００２３】
車両は、主に、吸気通路３と、内燃機関（エンジン）４と、排気通路５と、前段触媒６と、後段触媒７と、バイパス通路８と、バイパス通路弁９と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０と、を備える。
【００２４】
吸気通路３は、外部から吸入された吸気が通過する通路である。内燃機関４は、吸気通路３より吸気が供給され、吸気と燃料とを混合した混合気を気筒内で燃焼することによって動力を発生する。内燃機関４は、例えばガソリンエンジンやデーゼルエンジンなどによって構成される。内燃機関４内における燃焼により発生した排気ガスは、排気通路５に排出される。
【００２５】
排気通路５中には、前段触媒６及び後段触媒７の２つの触媒が設けられている。前段触媒６は、所謂ＮＯｘ吸蔵触媒によって構成され、空燃比がリーンであるときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチであるときに吸蔵するＮＯｘを還元する。後段触媒７は、上記のようなＮＯｘ吸蔵触媒又は三元触媒によって構成される。
【００２６】
バイパス通路８は、前段触媒６の上流側の排気通路５と、前段触媒６と後段触媒７との間の排気通路５とに接続されており、前段触媒６をバイパスして排気ガスを流す通路である。更に、バイパス通路８中には、バイパス通路８を通過する排気ガス（以下、「バイパスガス」とも呼ぶ。）の流量を調整可能なバイパス通路弁９が設けられている。バイパス通路弁９は、ＥＣＵ２０から供給される制御信号に応じて開閉などが制御される。バイパス通路弁９は、本発明における流量調整機構として動作する。
【００２７】
ＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＡ／Ｄ変換器などを含んで構成される。ＥＣＵ２０は、車両内の各種センサから供給される出力に基づいて、車両内の制御を行う。例えば、ＥＣＵ２０は、空燃比をリッチやリーンなどに切り替える制御を実行する。本実施形態では、ＥＣＵ２０は、主に、バイパス通路弁９に対して制御信号を供給することによって、バイパス通路８を通過する排気ガスの流量を制御する。このように、ＥＣＵ２０は、本発明における流量制御手段として動作する。
【００２８】
なお、流量調整機構を、上記のようなバイパス通路弁９によって構成することに限定はされない。即ち、流量調整機構を弁によって構成することに限定はされない。他の例では、バイパス通路弁９の代わりに、ＮＯｘ吸蔵時とＮＯｘ還元時とにおける運転条件の差（例えば、ガス量、空燃比、排気温度など）に応じて、流量バランスが変化する機構によって流量調整機構を構成しても良い。具体的には、排気温度に応じて排気通路抵抗が変化する部材や、排気組成に応じて排気通路抵抗が変化する膜などによって流量調整機構を構成することも可能である。
【００２９】
［バイパス流量制御方法］
前述したように、本実施形態では、ＥＣＵ２０は、バイパス通路８を通過する排気ガスの流量（以下、単に「バイパス流量」とも呼ぶ。）を制御する。以下、バイパス流量制御方法の実施例について、具体的に説明する。
【００３０】
（第１実施例）
第１実施例では、前段触媒６におけるＮＯｘ吸蔵時とＮＯｘ還元時とにおいて、バイパス流量を切り替える。具体的には、ＮＯｘ吸蔵時にはバイパス流量を概ね「０」とし、ＮＯｘ還元時にはバイパス流量を大きくする。言い換えると、ＥＣＵ２０は、ＮＯｘ吸蔵時にはバイパス通路弁９を閉にし、ＮＯｘ還元時にはバイパス通路弁９を開にする。
【００３１】
このような制御を行う理由は、以下の通りである。ＮＯｘ還元時に、後段触媒７が還元剤不足によって吸蔵ＮＯｘを排出してしまう可能性がある。そのため、ＮＯｘ吸蔵時には、後段触媒７に対してのＮＯｘの供給を抑制することが好ましい。したがって、第１実施例では、ＮＯｘ吸蔵時にバイパス流量を少なくし、この際に後段触媒７に対してＮＯｘが供給されることを抑制する。一方、ＮＯｘ還元時においては、後段触媒７に適切に還元剤が供給されて、所望の還元効果が得られることが好ましい。よって、第１実施例では、ＮＯｘ還元時におけるバイパス流量を大きくする。
【００３２】
図２は、第１実施例に係るバイパス流量制御方法を説明するための図である。図２（ａ）は空燃比（Ａ／Ｆ）を示し、図２（ｂ）はバイパス通路弁９の開閉を示し、図２（ｃ）は前段触媒６のＮＯｘ吸蔵量を示し、図２（ｄ）は後段触媒７のＮＯｘ吸蔵量を示している。なお、図２は、横軸に時間を示している。
【００３３】
図２（ａ）に示すように時刻ｔ１１までは、空燃比がリーンに設定されている。そのため、図２（ｃ）に示すように、前段触媒６はＮＯｘを徐々に吸蔵する。このようにＮＯｘ吸蔵時には、ＥＣＵ２０は、図２（ｂ）に示すようにバイパス通路弁９を閉に設定する。この場合には、バイパス流量は概ね「０」である。そのため、前段触媒６にのみＮＯｘが吸蔵され、図２（ｄ）に示すように後段触媒７にはＮＯｘは吸蔵されない。
【００３４】
そして、ＥＣＵ２０は、時刻ｔ１１において空燃比をリーンからリッチに切り替えて、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの間、空燃比をリッチに設定する。これにより、図２（ｃ）に示すように、前段触媒６は吸蔵するＮＯｘを放出する。即ち、前段触媒６はＮＯｘを還元する。このようなＮＯｘ還元を行う際（時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの間）、ＥＣＵ２０は、バイパス通路弁９を開に設定する。この場合、バイパス通路８に排気ガスが流れ、前段触媒６における上流側の排気ガスが後段触媒７に供給される。これにより、後段触媒７に適量の還元剤が供給されることとなる。そのため、図２（ｄ）中の矢印５０で示すように、前段触媒６から排出されたＮＯｘが後段触媒７によって適切に浄化されていることがわかる。この場合には、後段触媒７の下流側にはＮＯｘがほとんど排出されないこととなる。
【００３５】
以上より、第１実施例によれば、前段触媒６及び後段触媒７によりＮＯｘを適切に浄化することができ、エミッションを効果的に向上させることが可能となる。
【００３６】
（第２実施例）
次に、第２実施例に係るバイパス流量制御方法について説明する。第２実施例では、ＮＯｘ吸蔵時とＮＯｘ還元時とにおいてバイパス流量を切り替える点で第１実施例と同様であるが、ＮＯｘ還元時においてバイパス流量を変化させる点で第１実施例とは異なる。具体的には、第２実施例では、ＮＯｘ還元の開始後から所定時間が経過するまで、バイパス流量が大きくなるように制御し、当該所定時間の経過後、ＮＯｘ還元の終了まで、バイパス流量が小さくなるように、又は概ね「０」となるように制御する。
【００３７】
このような制御を行う理由は、以下の通りである。前段触媒６からの排出ＮＯｘを高い割合で還元するためには、後段触媒７に十分な還元剤が供給されると共に、前段触媒６から排出されたＮＯｘが到達するタイミングにおいて後段触媒７が概ね完全に還元雰囲気になっていることが好ましい。そのため、第２実施例では、ＮＯｘ還元の開始後から所定時間が経過するまで、バイパス流量が大きくなるように制御する。
【００３８】
一方、前段触媒６の還元が終了する前に後段触媒７の還元及び吸蔵酸素の消費が終了した場合に、バイパス流量を大きくする制御を継続してしまうと、ＨＣ及びＣＯのエミッションが悪化してしまう場合がある。即ち、ＨＣ及びＣＯのエミッションの観点からは、後段触媒７が還元雰囲気になった後は多量の還元剤の供給を抑制することが好ましい。したがって、第２実施例では、上記した所定時間の経過後、ＮＯｘ還元の終了まで、バイパス流量が小さくなるように、又は概ね「０」となるように制御する。なお、上記した所定時間は、後段触媒７の還元及び吸蔵酸素の消費が概ね終了するような時間に設定される。
【００３９】
図３は、第２実施例に係るバイパス流量制御方法を説明するための図である。図３（ａ）は空燃比（Ａ／Ｆ）を示し、図３（ｂ）はバイパス通路弁９の開閉を示し、図３（ｃ）は前段触媒６のＯ２吸蔵量を示し、図３（ｄ）は後段触媒７のＯ２吸蔵量を示し、図３（ｅ）は後段触媒７のＮＯｘ排出量を示している。なお、図３は、横軸に時間を示している。また、図３では、実線で示すグラフが、第２実施例に係るバイパス流量制御を実行したときの結果を示し、一点鎖線で示すグラフが、ＮＯｘ還元時に、バイパス通路弁９を開に維持し続けた場合の結果を示している。
【００４０】
ＥＣＵ２０は、時刻ｔ２１までは空燃比をリーンに設定し、時刻ｔ２１において空燃比をリーンからリッチに切り替える。そして、時刻ｔ２１から時刻ｔ２４までの間、空燃比をリッチに維持し、時刻ｔ２４で空燃比をリッチからリーンに切り替える。即ち、ＥＣＵ２０は、時刻ｔ２１から時刻ｔ２４までの間、ＮＯｘ還元を実行する。
【００４１】
この場合、ＥＣＵ２０は、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの間（前述した所定時間に対応する）、バイパス通路弁９を開に設定する。即ち、ＮＯｘ還元の開始後から所定時間が経過するまで、バイパス流量が大きくなるように制御する。そして、ＥＣＵ２０は、時刻ｔ２２においてバイパス通路弁９を開から閉にし、時刻ｔ２２から時刻ｔ２４までの間、バイパス通路弁９を閉に設定する。即ち、上記した所定時間の経過後、ＮＯｘ還元の終了まで、バイパス流量が概ね「０」となるように制御する。
【００４２】
ここで、図３（ｄ）を参照して、第２実施例に係る制御を行った場合（実線で示すグラフ）と、バイパス通路弁９を開に維持し続けた場合（一点鎖線で示すグラフ）とを比較すると、第２実施例に係る制御によれば、後段触媒７が速やかに還元雰囲気になっていることがわかる。そして、図３（ｅ）中の矢印５５で示すように、後段触媒７から排出されるＮＯｘが抑制されていることがわかる。これは、前段触媒６から排出されたＮＯｘが後段触媒７によって適切に浄化されていることを示している。
【００４３】
このように、第２実施例によれば、バイパス通路８より後段触媒７に対して適切に還元剤を供給することができ、後段触媒７の浄化率を確保することができる。また、ＨＣ及びＣＯを含めたエミッションの悪化を効果的に抑制することが可能となる。
【００４４】
なお、図３では、バイパス流量制御としてバイパス通路弁９の開閉を行う例を示したが、この代わりに、バイパス通路弁９における開度を調整することによってバイパス流量を制御しても良い。
【００４５】
（第３実施例）
次に、第３実施例に係るバイパス流量制御方法について説明する。第３実施例では、ＮＯｘ還元時においてバイパス流量を変化させる点で第２実施例と同様であるが、バイパス流量を変化させるタイミングが第２実施例とは異なる。具体的には、第３実施例では、ＮＯｘ還元の開始後から所定時間が経過するまで、バイパス流量が小さくなるように、又は概ね「０」となるように制御し、当該所定時間の経過後、ＮＯｘ還元の終了まで、バイパス流量が大きくなるように制御する。
【００４６】
このような制御を行う理由は、以下の通りである。前段触媒６は多量のＮＯｘを吸蔵しているため、ＮＯｘ還元時になるべく多くの還元剤を供給することが還元剤不足を発生させずに高浄化率を得る上で望ましい。したがって、第３実施例では、ＮＯｘ還元の開始後から所定時間が経過するまで、バイパス流量が小さくなるように、又は概ね「０」となるように制御する。一方、前段触媒６から後段触媒７へのＮＯｘの排出タイミングは、ＮＯｘ還元実行期間中の中期以降になると考えられる。よって、第３実施例では、上記した所定時間の経過後、ＮＯｘ還元の終了まで、バイパス流量が大きくなるように制御する。なお、上記した所定時間は、前段触媒６が十分に還元雰囲気になるまでに要する時間に相当する。
【００４７】
図４は、第３実施例に係るバイパス流量制御方法を説明するための図である。図４（ａ）は空燃比（Ａ／Ｆ）を示し、図４（ｂ）はバイパス通路弁９の開閉を示し、図４（ｃ）は前段触媒６のＯ２吸蔵量を示し、図４（ｄ）は後段触媒７のＯ２吸蔵量を示し、図４（ｅ）は後段触媒７のＮＯｘ排出量を示している。なお、図４は、横軸に時間を示している。また、図４では、実線で示すグラフが、第３実施例に係るバイパス流量制御を実行したときの結果を示し、一点鎖線で示すグラフが、ＮＯｘ還元時に、バイパス通路弁９を開に維持し続けた場合の結果を示している。
【００４８】
ＥＣＵ２０は、時刻ｔ３１までは空燃比をリーンに設定し、時刻ｔ３１において空燃比をリーンからリッチに切り替える。そして、時刻ｔ３１から時刻ｔ３４までの間、空燃比をリッチに維持し、時刻ｔ３４で空燃比をリッチからリーンに切り替える。即ち、ＥＣＵ２０は、時刻ｔ３１から時刻ｔ３４までの間、ＮＯｘ還元を実行する。
【００４９】
この場合、ＥＣＵ２０は、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２までの間（前述した所定時間に対応する）、バイパス通路弁９を閉に設定し続ける。即ち、ＮＯｘ還元の開始後から所定時間が経過するまで、バイパス流量が概ね「０」となるように制御する。そして、ＥＣＵ２０は、時刻ｔ３２においてバイパス通路弁９を閉から開にし、時刻ｔ３２から時刻ｔ３４までの間、バイパス通路弁９を開に設定する。即ち、上記した所定時間の経過後、ＮＯｘ還元の終了まで、バイパス流量が概ね「０」となるように制御する。
【００５０】
ここで、図４（ｃ）を参照して、第３実施例に係る制御を行った場合（実線で示すグラフ）と、バイパス通路弁９を開に維持し続けた場合（一点鎖線で示すグラフ）とを比較すると、第３実施例に係る制御によれば、前段触媒６が速やかに還元雰囲気になっていることがわかる。また、図４（ｄ）を参照すると、時刻ｔ３２以降、後段触媒７が速やかに還元雰囲気に移行していることがわかる。そして、図４（ｅ）中の矢印５６で示すように、後段触媒７から排出されるＮＯｘが抑制されていることがわかる。
【００５１】
このように、第３実施例によれば、前段触媒６を早期に還元雰囲気にし、ＮＯｘ排出を抑制することができると共に、後段触媒７に対して適切に還元剤を供給することができる。これにより、エミッションを効果的に向上させることが可能となる。
【００５２】
なお、図４では、バイパス流量制御としてバイパス通路弁９の開閉を行う例を示したが、この代わりに、バイパス通路弁９における開度を調整することによってバイパス流量を制御しても良い。
【００５３】
（第４実施例）
次に、第４実施例に係るバイパス流量制御方法について説明する。第４実施例では、ＮＯｘ還元時においてバイパス流量を変化させる点で第２実施例及び第３実施例と同様であるが、バイパス流量を変化させるタイミングが第２実施例及び第３実施例とは異なる。具体的には、第４実施例では、ＮＯｘ還元の開始から終了までの間の所定期間、バイパス流量が大きくなるように制御し、当該所定期間以外のＮＯｘ還元を行う期間は、バイパス通路の流量が小さくなるように、又は概ね「０」となるように制御する。
【００５４】
図５は、第４実施例に係るバイパス流量制御方法を説明するための図である。図５（ａ）は空燃比（Ａ／Ｆ）を示し、図５（ｂ）はバイパス通路弁９の開閉を示し、図５（ｃ）は前段触媒６のＯ２吸蔵量を示し、図５（ｄ）は後段触媒７のＯ２吸蔵量を示し、図５（ｅ）は前段触媒６のＮＯｘ排出量を示し、図５（ｆ）は後段触媒７のＮＯｘ排出量を示している。なお、図５は、横軸に時間を示している。また、図５では、実線で示すグラフが、第４実施例に係るバイパス流量制御を実行したときの結果を示し、一点鎖線で示すグラフが、ＮＯｘ還元時に、バイパス通路弁９を開に維持し続けた場合の結果を示している。
【００５５】
ＥＣＵ２０は、時刻ｔ４１までは空燃比をリーンに設定し、時刻ｔ４１において空燃比をリーンからリッチに切り替える。そして、時刻ｔ４１から時刻ｔ４４までの間、空燃比をリッチに維持し、時刻ｔ４４で空燃比をリッチからリーンに切り替える。即ち、ＥＣＵ２０は、時刻ｔ４１から時刻ｔ４４までの間、ＮＯｘ還元を実行する。
【００５６】
この場合、ＥＣＵ２０は、時刻ｔ４１から時刻ｔ４２までの間、バイパス通路弁９を閉に設定し続ける。即ち、バイパス流量が概ね「０」となるように制御する。そして、ＥＣＵ２０は、時刻ｔ４２においてバイパス通路弁９を閉から開にし、時刻ｔ４２から時刻ｔ４３までの間（前述した所定期間に対応する）、バイパス通路弁９を開に設定する。即ち、ＥＣＵ２０は、所定期間、バイパス流量が大きくなるように制御する。次に、ＥＣＵ２０は、時刻ｔ４３においてバイパス通路弁９を開から閉にし、時刻ｔ４３以降、バイパス通路弁９を閉に維持し続ける。
【００５７】
このように制御した場合、図５（ｃ）を参照すると、前段触媒６が比較的速やかに還元雰囲気に移行していると共に、図５（ｄ）を参照すると、後段触媒７が比較的速やかに還元雰囲気に移行していることがわかる。そして、前段触媒６からのＮＯｘ排出が抑制されていることがわかると共に（図５（ｅ）参照）、後段触媒７からのＮＯｘ排出も抑制されていることがわかる（図５（ｆ）参照）。
【００５８】
このように、第４実施例によれば、後段触媒７を早期に還元雰囲気にすることができると共に、前段触媒６からのＮＯｘ排出を抑制することができる。また、ＨＣ及びＣＯを含めたエミッションの悪化を効果的に抑制することが可能となる。
【００５９】
なお、図５では、バイパス流量制御としてバイパス通路弁９の開閉を行う例を示したが、この代わりに、バイパス通路弁９における開度を調整することによってバイパス流量を制御しても良い。
【００６０】
（第５実施例）
次に、第５実施例に係るバイパス流量制御方法について説明する。前述した第１実施例乃至第４実施例に係る制御では、ＮＯｘ還元時におけるエミッション向上を目的としていたが、第５実施例では、ストイキ燃焼時におけるＨＣ被毒回復を目的とした制御を行う。具体的には、第５実施例では、ストイキ燃焼時においてＨＣ被毒回復が必要であると判断される場合に、ＮＯｘ触媒における上流側の排気ガスの空燃比をわずかにリーンに設定する制御を行うと共に、バイパス通路に排気ガスが流れるように制御を行う。
【００６１】
このような制御を行う理由は、以下の通りである。ストイキ燃焼時に特に高いＮＯｘ浄化率を得るためには貴金属のＨＣ被毒を回復することが望ましいが、このためには、触媒を適宜リーン雰囲気にする必要がある。具体的には、本実施形態のように前段触媒６及び後段触媒７の２つの触媒を備える構成においては、これらの２つの触媒に対してＨＣ被毒を行う必要がある。即ち、前段触媒６及び後段触媒７の両方の触媒を適切にリーン雰囲気にすることが望ましい。したがって、第５実施例では、排気ガスの空燃比をリーンに設定した際に、後段触媒７にも適切にリーンの排気ガスを供給するために、バイパス通路弁９を開にする制御を行う。なお、空燃比を大きくリーンに設定してしまうと、フューエルカット時以外の通常運転時においては還元剤不足によりＮＯｘ浄化率の悪化が生じる場合があるため、ＨＣ被毒回復時には、空燃比をわずかにリーンに設定する。
【００６２】
図６は、第５実施例に係るバイパス流量制御方法を説明するための図である。図６（ａ）はサブＯ２センサ出力を示しており、図６（ｂ）は前段触媒６の入りガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を示しており、図６（ｃ）は前段触媒６中の酸素量変化を示しており、図６（ｄ）はバイパス通路弁９の開閉を示しており、図６（ｅ）は後段触媒７の入りガスの空燃比を示しており、図６（ｆ）は後段触媒７中の酸素量変化を示している。なお、図６は、横軸に時間を示している。
【００６３】
図６（ｂ）に示すように、前段触媒６全体が還元雰囲気になった後の空燃比フィードバックが反転した状態（前段触媒６の入りガスの空燃比がストイキよりわずかにリーンになった状態）において、ＥＣＵ２０は、バイパス通路弁９を開にする制御を行う（図６（ｄ）参照）。これにより、図６（ｅ）に示すように、後段触媒７の入りガスの空燃比がリーンになる。即ち、空燃比がリーンである排気ガスが適切に後段触媒７に供給されていると言える。
【００６４】
以上の第５実施例に係る制御によれば、後段触媒７を適切にリーン雰囲気にすることができ、後段触媒７のＨＣ被毒回復を効果的に行うことができる。よって、触媒系全体における浄化率を向上させることができる。また、後段触媒７を早期に酸化雰囲気にすることができるため、Ｈ２Ｓなどに起因する触媒臭を抑制することが可能となる。なお、第５実施例に係る制御をフューエルカット開始時に行った場合にも、上記と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
（第６実施例）
次に、第６実施例に係るバイパス流量制御方法について説明する。第６実施例に係る制御は、バイパス通路弁９の故障診断を目的として行う点で、前述した第１実施例乃至第５実施例に係る制御とは異なる。詳しくは、第６実施例では、バイパス通路８に排気ガスを流したときにおける前段触媒６と後段触媒７との間の排気ガスの状態（例えば、ガスの濃度や温度など）の変化に基づいて、バイパス通路弁９の故障診断を行う。このような故障診断は、前段触媒６を通過後の排気ガスと、前段触媒６を通過していない排気ガス（バイパス通路８より供給される排気ガスに対応する）とでは、排気ガスの状態が異なるということを利用して行われる。
【００６６】
具体的には、ＥＣＵ２０は、バイパス通路８に排気ガスを流したときにおける、前段触媒６と後段触媒７との間における排気ガス中の酸素濃度の変化に基づいて、バイパス通路弁９の故障診断を行う。より詳しくは、前段触媒６における上流側の排気ガスの空燃比がリッチからリーンに大きく変化した直後、又はリーンからリッチに大きく変化した直後で、前段触媒６の吸蔵酸素量が空燃比の変化に追従している際に、所定時間だけバイパス流量が大きくなるように制御することによって、バイパス通路弁９の故障診断を行う。具体的には、ＥＣＵ２０は、上記した制御を行った際に、酸素濃度が変化した場合にはバイパス通路弁９が正常であると診断し、酸素濃度が変化しなかった場合にはバイパス通路弁９が故障していると診断する。
【００６７】
図７は、第６実施例における排気系の概略構成を示す図である。図７に示す排気系は、前述した図１に示す車両に適用される。図示のように、車両は、前段触媒６と後段触媒７との間の排気通路５上に、Ｏ２センサ１０を有する。Ｏ２センサ１０は、前段触媒６と後段触媒７との間の排気ガス中の酸素濃度を検出する。Ｏ２センサ１０は、検出した酸素濃度に対応する検出信号をＥＣＵ２０に供給する。
【００６８】
バイパス通路弁９が正常である場合において、バイパス通路弁９を開にした場合には、Ｏ２センサ１０に前段触媒６を通過していない排気ガスが供給される。この場合には、前段触媒６で酸素が消費されていない排気ガスがＯ２センサ１０に供給されるため、Ｏ２センサ１０が検出する酸素濃度は比較的大きくなる。一方、バイパス通路弁９が正常である場合において、バイパス通路弁９を閉にした場合には、Ｏ２センサ１０に前段触媒６を通過した排気ガスが供給される。この場合には、前段触媒６で酸素が消費された後の排気ガスがＯ２センサ１０に供給されるため、Ｏ２センサ１０が検出する酸素濃度は比較的小さくなる。以上より、バイパス通路弁９が正常である場合には、バイパス通路弁９の開閉を行うことにより、Ｏ２センサ１０の出力が変化すると言える。
【００６９】
一方、バイパス通路弁９が故障している場合には、バイパス通路８に排気ガスが流れないか、或いはバイパス通路８に排気ガスが流れ続ける。そのため、バイパス通路弁９が故障している場合には、バイパス通路弁９に対して開閉の指示を出しても、Ｏ２センサ１０の出力がほとんど変化しないと言える。よって、第６実施例では、バイパス通路弁９に対して開閉の指示を出した時における、Ｏ２センサ１０の出力の変化に基づいてバイパス通路弁９の故障診断を行う。なお、上記のようにＯ２センサ１０を用いて故障診断を行うことに限定はされない。他の例では、Ｏ２センサ１０の代わりに空燃比センサを排気通路５上に設け、空燃比センサが検出した空燃比に基づいてバイパス通路弁９の故障診断を行うことも可能である。
【００７０】
図８は、第６実施例に係るバイパス流量制御方法を説明するための図である。図８（ａ）は空燃比（Ａ／Ｆ）を示し、図８（ｂ）はバイパス通路弁９の開閉を示し、図８（ｃ）は前段触媒６中の酸素量変化を示し、図８（ｃ）はＯ２センサ出力を示している。なお、図８は、横軸に時間を示している。また、図８（ｂ）は、ＥＣＵ２０がバイパス通路弁９に対して供給する制御信号に対応するグラフを示している。即ち、バイパス通路弁９の実際の開閉を示しているわけではない。
【００７１】
ＥＣＵ２０は、前段触媒６における上流側の排気ガスの空燃比がリーンからリッチに変化した時刻ｔ５１以降において、バイパス通路弁９の故障診断を行う。この場合、図８（ｃ）に示すように、前段触媒６における酸素量は空燃比の変化に追従していると言える。ＥＣＵ２０は、時刻ｔ５２から時刻ｔ５３までの期間、バイパス通路弁９を開にするための制御信号を供給し、時刻ｔ５３から時刻ｔ５４までの期間、バイパス通路弁９を閉にするための制御信号を供給し、時刻ｔ５４から時刻ｔ５５までの期間、バイパス通路弁９を開にするための制御信号を供給する。
【００７２】
このような制御を行うことにより、図８（ｄ）中の符号６０で示すようなＯ２センサ出力（実線で示す出力）が得られた場合、即ちバイパス通路弁９の開閉指示に応じてＯ２センサ出力が変化した場合、ＥＣＵ２０は、バイパス通路弁９が正常であると診断する。この場合、Ｏ２センサ出力が、バイパス通路８を通過した排気ガスと、バイパス通路弁９を通過していない排気ガスとの両方がＯ２センサ供給されていることを示しているからである。このような場合には、バイパス通路弁９が正常に開閉していることに他ならない。一方、図８中の符号６１で示すようなＯ２センサ出力（一点鎖線で示す出力）が得られた場合、即ちバイパス通路弁９の開閉指示に応じてＯ２センサ出力が変化しない場合、ＥＣＵ２０は、バイパス通路弁９が故障していると診断する。この場合には、Ｏ２センサ出力が、バイパス通路弁９を通過していない排気ガスしかＯ２センサに供給されていないことを示しているからである。
【００７３】
以上の第６実施例に係る制御によれば、空燃比などを切り替える制御などを行う必要がないため、ドライバビリティーなどに悪影響を及ぼすことなく、バイパス通路弁９の故障診断を適切に行うことができる。
【００７４】
なお、上記では、Ｏ２センサ１０の出力に基づいて故障診断を行う例を示したが、これに限定はされない。他の例では、前段触媒６と後段触媒７との間の排気ガス中に、Ｏ２センサ１０の代わりにＮＯｘセンサを設け、ＮＯｘセンサが検出したＮＯｘ濃度の変化に基づいてバイパス通路弁９の故障診断を行うことも可能である。より詳しくは、前段触媒６の還元終了後におけるリーン燃焼時において、前段触媒６が十分にＮＯｘを吸蔵可能な状態にあるときに、所定時間だけバイパス流量が大きくなるように制御することによって、バイパス通路弁９の故障診断を行うことができる。このような故障診断は、前段触媒６が排気ガス中のＮＯｘを吸蔵するため、前段触媒６を通過後の排気ガスと、前段触媒６を通過していない排気ガスとでは、排気ガス中のＮＯｘ濃度が異なるということを利用して行われる。
【００７５】
更に他の例では、前段触媒６と後段触媒７との間の排気ガス中に、Ｏ２センサ１０の代わりに温度センサを設け、温度センサが検出した排気ガスの温度の変化に基づいてバイパス通路弁９の故障診断を行うことも可能である。より詳しくは、前段触媒６と後段触媒７との間における排気ガスの温度と、前段触媒６の温度との偏差が所定以上となった際に（例えば運転状態変化等に起因して偏差が所定以上となる）、所定時間だけバイパス流量が大きくなるように制御することによって、バイパス通路弁９の故障診断を行うことができる。このような故障診断は、上記した温度の偏差が所定以上となり、前段触媒６の熱容量影響により前段触媒６の出ガス温度が十分に応答しない状態においては、前段触媒６を通過後の排気ガスと、前段触媒６を通過していない排気ガスとでは、排気ガスの温度が異なるということを利用して行われる。
【００７６】
（第７実施例）
次に、第７実施例に係るバイパス流量制御方法について説明する。第７実施例では、内燃機関４が高負荷運転時に、バイパス流量が大きくなるように制御する点で、前述した第１実施例乃至第６実施例とは異なる。即ち、高負荷運転時にバイパス通路弁９を開に設定する。このような制御を行うことにより、高負荷運転時に、排気系の流路面積を拡大することができるため、背圧を低減し性能を向上させることが可能となる。
【００７７】
（第８実施例）
次に、第８実施例に係るバイパス流量制御方法について説明する。第８実施例に係る制御は、触媒の硫黄被毒回復を目的として行う点で、前述した第１実施例乃至第７実施例に係る制御とは異なる。具体的には、ＥＣＵ２０は、硫黄被毒回復時に、バイパス流量が大きくなるように制御する。即ち、硫黄被毒回復時にバイパス通路弁９を開に設定する。このような制御を硫黄被毒回復時に行うことにより、後段触媒７に還元剤が適切に供給されるため、後段触媒７の硫黄被毒回復を効果的に行うことが可能となる。
【００７８】
なお、硫黄被毒回復時にバイパス通路弁９を開に設定し続けることに限定はされず、硫黄被毒回復時に、バイパス流量を変化させても良い。具体的には、硫黄被毒回復の開始時は、バイパス流量が小さくなるように制御し、硫黄被毒回復の終了時は、バイパス流量が大きくなるように制御することができる。即ち、硫黄被毒回復の初期には、前段触媒６に全ての還元剤を供給することで前段触媒６の硫黄脱離を促進する。そして、後段触媒７に再付着した硫黄を脱離させる必要性が高い、硫黄被毒回復の後期には、バイパス流量を大きくして後段触媒７に適切に還元剤を供給することによって、後段触媒７の硫黄脱離を促進する。これにより、硫黄被毒回復の全体にわたって硫黄脱離を効率的に行うことができるため、硫黄被毒回復の時間を短縮することができる。よって、硫黄被毒回復に起因する燃費悪化を抑制することが可能となる。
【００７９】
［変形例］
以下で、本発明における変形例について説明する。
【００８０】
（第１の変形例）
第１の変形例では、バイパス通路の構成が前述した実施例とは異なる。具体的に、図９を用いて説明する。図９は、第１の変形例に係る排気系の概略構成を示す図である。なお、図９に示す排気系は、前述した図１に示す車両に適用される。
【００８１】
第１の変形例では、車両は、バイパス通路８ａを有する。バイパス通路８ａは、後端部に位置する出口８ｂが、排気通路５の上流側に向くように構成されている。このように出口８ｂを構成することにより、符号６５で示す矢印のように、排気ガスは上流側に向かって排出される。これにより、簡便な構成により、後段触媒７に対してバイパスガス中に含まれる還元剤を均一に供給することができ、後段触媒７の浄化率を効果的に向上させることができる。
【００８２】
なお、更に他の例では、上記のようにバイパス通路８ａを構成する代わりに、又は上記のようにバイパス通路８ａを構成すると共に、バイパス通路の出口部分を分岐して多孔化して構成したり、バイパス通路の出口部分から後段触媒７までの距離を長く構成したりすることもできる。このようにバイパス通路を構成することにより、後段触媒７への還元剤の均一供給を更に効果的に実現することができる。
【００８３】
（第２の変形例）
第２の変形例では、前段触媒６と後段触媒７との間の排気通路５中に、センサを設ける位置の例を示す。具体的に、図１０を用いて説明する。図１０は、第２の変形例に係る排気系の概略構成を示す図である。なお、図１０に示す排気系は、前述した図１に示す車両に適用される。
【００８４】
第２の変形例では、バイパス通路８ａの出口８ｂの上流側における排気通路５上に、センサ１１を設ける。センサ１１は、Ｏ２センサやＮＯｘセンサや温度センサなどによって構成される。この場合、センサ１１は、バイパスガスの影響を受けていない、前段触媒６通過直後の排気ガスの状態を検出する。このような位置にセンサ１１を設けることにより、前段触媒６の状態を適切に検出することが可能となる。
【００８５】
（第３の変形例）
第３の変形例は、前段触媒６と後段触媒７との間の排気通路５中に設けるセンサの位置が、上記した第２の変形例とは異なる。具体的に、図１１を用いて説明する。図１１は、第３の変形例に係る排気系の概略構成を示す図である。なお、図１１に示す排気系は、前述した図１に示す車両に適用される。
【００８６】
第３の変形例では、バイパス通路８ａの出口８ｂの下流側における排気通路５上に、センサ１２を設ける。センサ１２は、Ｏ２センサやＮＯｘセンサや温度センサなどによって構成される。この場合、センサ１２には、バイパス通路弁９が正常であれば、バイパス通路弁９の開閉に応じた排気ガスが供給される。即ち、センサ１２には、バイパス通路弁９が閉であれば、前段触媒６を通過した排気ガスが供給され、バイパス通路弁９が開であれば、前段触媒６を通過していないバイパスガスが含まれた排気ガスが供給される。一方、バイパス通路弁９が故障している場合には、センサ１２には、前段触媒６を通過した排気ガス、及び前段触媒６を通過していないバイパスガスが含まれた排気ガスのうちのいずれか一方のみが供給される。以上より、前述した第６実施例に係るバイパス通路弁９の故障診断を行う場合には、このような位置にセンサ１２を設けることにより、バイパス通路弁９の故障診断を適切に行うことができる。
【００８７】
（第４の変形例）
第４の変形例は、触媒の構成が前述した実施例とは異なる。具体的に、図１２を用いて説明する。図１２は、第４の変形例に係る排気系の概略構成を示す図である。なお、図１２に示す排気系は、前述した図１に示す車両に適用される。
【００８８】
第４の変形例では、車両は、前段触媒６の上流側に触媒１５が設けられている。触媒１５は、バイパス通路８の入口８ｃが接続された排気通路５上の位置の上流側に配設されており、ＮＯｘ吸蔵触媒によって構成される。このように、前段触媒６の上流側に触媒１５を設けることにより、触媒１５によってＮＯｘが吸蔵されるため、触媒１５と前段触媒６との間の排気通路５中の排気ガスにおけるＮＯｘ量が大きく低減される。そのため、バイパスガス中のＮＯｘ量も低減される。よって、バイパス通路弁９を開にした際に後段触媒７に供給される排気ガス中のＮＯｘ濃度が低減するため、後段触媒７から排出されるＮＯｘ量を大きく低減することができる。
【００８９】
ここで、第４の変形例に係る排気系の構成を適用した場合の結果について、図１３を用いて説明する。図１３（ａ）は空燃比（Ａ／Ｆ）を示し、図１３（ｂ）は図１２中のＡ１部におけるＮＯｘ挙動を示し、図１３（ｃ）は図１２中のＡ２部におけるＮＯｘ挙動を示し、図１３（ｄ）は図１２中のＡ３部におけるＮＯｘ挙動を示し、図１３（ｅ）は図１２中のＡ４部におけるＮＯｘ挙動を示している。なお、Ａ１部は触媒１５の上流側の部分を示しており、Ａ２部は触媒１５と前段触媒６との間の部分を示しており、Ａ３部は前段触媒６と後段触媒７との間の部分を示しており、Ａ４部は後段触媒７の下流側の部分を示している。また、図１３は横軸に時間を示している。
【００９０】
ＥＣＵ５０は、時刻ｔ６１から時刻ｔ６２までの期間、空燃比をリッチに設定すると共にバイパス通路弁９を開にして、ＮＯｘ還元を実行する。この場合、触媒１５によってＮＯｘが吸蔵されるため、Ａ２部におけるＮＯｘ量が低減していると共に（図１３（ｃ）参照）、Ａ３部におけるＮＯｘ量が低減している（図１３（ｄ）参照）。そのため、後段触媒７に供給される排気ガス中のＮＯｘ濃度が低減されるため、後段触媒７から排出されるＮＯｘ量が大きく低減していることがわかる（図１３（ｅ）参照）。
【００９１】
このように、第４の変形例によれば、触媒１５、前段触媒６、及び後段触媒７によりＮＯｘを適切に浄化することができ、エミッションを更に効果的に向上させることが可能となる。
【００９２】
なお、排気通路５上に触媒１５を設けていることにより、後段触媒７への還元剤の供給が、触媒１５におけるＮＯｘ還元及び吸蔵酸素の消費に要する時間だけ遅れることとなる。しかしながら、後段触媒７の前段に前段触媒６が設けてあるので、この前段触媒６において再吸蔵及び還元が行われるため、後段触媒７にＮＯｘが供給されるタイミングにおいては後段触媒７に還元剤が既に供給されている可能性がかなり高いため、特に問題とはならない。
【００９３】
また、第４の変形例に係る構成を適用した場合には、後段触媒７はＮＯｘ吸蔵機能を要しない。そのため、後段触媒７として三元触媒を用いることができる。この場合には、触媒系全体での三元特性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用された車両の構成を示す概略図である。
【図２】第１実施例に係るバイパス流量制御方法を説明するための図である。
【図３】第２実施例に係るバイパス流量制御方法を説明するための図である。
【図４】第３実施例に係るバイパス流量制御方法を説明するための図である。
【図５】第４実施例に係るバイパス流量制御方法を説明するための図である。
【図６】第５実施例に係るバイパス流量制御方法を説明するための図である。
【図７】第６実施例における排気系の概略構成を示す図である。
【図８】第６実施例に係るバイパス流量制御方法を説明するための図である。
【図９】第１の変形例に係る排気系の概略構成を示す図である。
【図１０】第２の変形例に係る排気系の概略構成を示す図である。
【図１１】第３の変形例に係る排気系の概略構成を示す図である。
【図１２】第４の変形例に係る排気系の概略構成を示す図である。
【図１３】第４の変形例に係る排気系の構成を適用した場合の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
３  吸気通路
４  内燃機関
５  排気通路
６  前段触媒
７  後段触媒
８  バイパス通路
９  バイパス通路弁
１０  Ｏ２センサ
１５  触媒
２０  ＥＣＵ
【図１】
2008025524.tif 000003
【図２】
2008025524.tif 000004
【図３】
2008025524.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008025524.tif 000009
【図８】
2008025524.tif 000010
【図９】
2008025524.tif 000011
【図１０】
2008025524.tif 000012
【図１１】
2008025524.tif 000013
【図１２】
2008025524.tif 000014
【図１３】
2008025524.tif 000015