(57)【要約】【課題】ＮＯｘ吸収還元触媒の硫黄酸化物の被毒除去の頻度（タイミング）を適正化する排ガス浄化システムを提供すること。【解決手段】三元触媒１６及びＮＯｘ触媒１７と、三元触媒１６及びＮＯｘ触媒１７に捕捉されているＳＯｘを放出温度まで昇温させる温度調整部５０、５１と、温度調整部５０、５１を制御する制御部５２と、を備え、所定のタイミングで、三元触媒１６又はＮＯｘ触媒１７のいずれかをＳＯｘが放出される温度まで昇温部４５によって昇温をさせるとともに、昇温部４５によって昇温がなされていない触媒に対して空燃比制御部４２によって排気ガスの空燃比をリッチ側に制御するものであり、かつ、所定のタイミングは、三元触媒１６及びＮＯｘ触媒１７の両方のＳＯｘ捕捉量を指標として決定される。【選択図】図７
2008128208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己着火により駆動し得る内燃機関の排ガス系に備えられる排ガス浄化システムであって、
ＮＯｘの捕捉・浄化機能を備えるとともにＳＯｘの捕捉・浄化機能も備える第一の浄化部及び第二の浄化部と、
前記第一の浄化部及び前記第二の浄化部の少なくとも一方を、当該浄化部に捕捉されたＳＯｘが放出される温度まで昇温をさせる温度調整手段と、
前記第一の浄化部及び前記第二の浄化部に供給される排気ガスの空燃比の調整をする空燃比制御手段と、
所定のタイミングで前記温度調整手段を制御する制御手段と、を備え、
前記所定のタイミングで、前記第一の浄化部又は前記第二の浄化部のいずれかをＳＯｘが放出される温度まで前記温度調整手段によって昇温をさせるとともに、前記温度調整手段によって昇温がなされていない浄化部に対して前記空燃比制御手段によって排気ガスの空燃比をリッチ側に制御するものであり、かつ、前記所定のタイミングは、前記第一の浄化部及び前記第二の浄化部の両方のＳＯｘ捕捉量を指標として決定されるものであることを特徴とする排ガス浄化システム。
【請求項２】
前記内燃機関から出力される排気ガスの流路上に、前記第一の浄化部及び前記第二の浄化部が直列的に配置されており、
前記第一の浄化部は、三元触媒であり、
前記第二の浄化部は、ＮＯｘ還元吸収触媒であることを特徴とする請求項１記載の排ガス浄化システム。
【請求項３】
前記ＳＯｘ捕捉量は、理論ＳＯｘ捕捉量であることを特徴とする請求項１記載の排ガス浄化システム。
【請求項４】
前記第一の浄化部及び第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘの捕捉推定量をそれぞれ求める捕捉推定量算出手段と、
前記捕捉推定量算出手段により算出された前記第一の浄化部のＳＯｘの捕捉推定量に基づいて、前記第二の浄化部のＳＯｘの捕捉推定量を補正し、当該補正後の捕捉推定量に基づいて、前記第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘを放出するように前記温度調整手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の排ガス浄化システム。
【請求項５】
前記捕捉推定量算出手段が前記内燃機関の燃料消費量に基づいて、前記第一の浄化部及び前記第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘの捕捉推定量をそれぞれ算出する場合には、
前記動作制御手段は、前記第一の浄化部がＳＯｘにより被毒されているときには、前記第二の浄化部のＳＯｘの捕捉推定量を推定するカウンタを停止することにより、前記第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘの捕捉推定量を補正し、当該補正後の捕捉推定量に基づいて、前記第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘを放出するように前記温度調整手段の動作を制御することを特徴とする請求項４記載の排ガス浄化システム。
【請求項６】
前記捕捉推定量算出手段が走行距離に基づいて、前記第一の浄化部及び前記第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘの捕捉推定量をそれぞれ算出する場合には、
前記動作制御手段は、前記第一の浄化部がＳＯｘにより被毒されているときには、前記走行距離に応じて前記第二の浄化部のＳＯｘの捕捉推定量を推定するカウンタを加算しないことにより、前記第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘの捕捉推定量を補正し、当該補正後の捕捉推定量に基づいて、前記第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘを放出するように前記温度調整手段の動作を制御することを特徴とする請求項４記載の排ガス浄化システム。
【請求項７】
前記第一の浄化部の温度を検出する温度検出手段と、
前記第一の浄化部及び前記第二の浄化部に供給される排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記第一の浄化部の温度と、前記排気ガスの空燃比との関係から、前記第一の浄化部によるＳＯｘの放出量を決定するためのテーブルが格納されている格納手段と、
前記温度検出手段により検出された温度と、前記空燃比検出手段により検出された空燃比とに基づいて、前記格納手段に格納されている前記テーブルから、前記第一の浄化部によるＳＯｘの放出量を算出する放出量算出手段と、を備え、
前記捕捉推定量算出手段は、走行距離又は燃料消費量から求めた値から、前記放出量算出手段により算出された前記放出量を減算することにより、前記第一の浄化部のＳＯｘの捕捉推定量を算出することを特徴とする請求項４記載の排ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスに含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する排ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス浄化システムでは、内燃機関の排気系にＮＯｘを浄化するためのＮＯｘ吸収還元触媒が設けられている。ここで、ＮＯｘ吸収還元触媒は、内燃機関から排出された排ガス中のＮＯｘを吸収し、吸収したＮＯｘの量が所定量を上回ったときに、燃料の増量等により排ガスを還元状態に制御し、吸収したＮＯｘを還元する。このようにして、ＮＯｘ吸収還元触媒は、ＮＯｘの吸収及び還元によって、ＮＯｘを浄化し、かつ、ＮＯｘを吸収する吸収剤の吸収能力を回復する。
【０００３】
また、ＮＯｘ吸収還元触媒は、排ガスに含まれている硫黄酸化物により被毒する。ここで、排ガス浄化システムでは、ＮＯｘ吸収還元触媒に被毒している硫黄酸化物を除去するための除去手段を備えており、一定の走行距離や燃料消費量に基づいてＮＯｘ吸収還元触媒に被毒している硫黄酸化物の被毒量を推定し、当該推定結果に応じて、除去手段を駆動することにより、ＮＯｘ吸収還元触媒の被毒除去を行っている（例えば、特許文献１乃至３を参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３６４３４９号公報
【特許文献２】特開平６−６６１２９号公報
【特許文献３】特開平７−２１７４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関とＮＯｘ吸収還元触媒との間に三元触媒（Ｔｈｒｅｅ  Ｗａｙ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）を設けた排ガス浄化システムの場合には、三元触媒にも硫黄酸化物が被毒し、車両の走行状況によっては、三元触媒のみに硫黄酸化物が被毒し、ＮＯｘ吸収還元触媒には硫黄酸化物が被毒しないような場合が生じ得る。
【０００５】
このような場合において、従来からの構成（例えば、特許文献１乃至３を参照。）を採用すると、三元触媒に被毒している硫黄酸化物の被毒量を考慮せずに、ＮＯｘ吸収還元触媒の被毒量を推定することになり、当該推移量に大きな誤差が生じてしまう。
【０００６】
また、例えば、上述のように、三元触媒にのみ硫黄酸化物が被毒し、ＮＯｘ吸収還元触媒には硫黄酸化物が被毒していないに場合においても、一定の走行距離や燃料消費量に基づいて、ＮＯｘ吸収還元触媒の硫黄酸化物の被毒量を推定し、当該推定結果に応じて硫黄酸化物を除去する除去手段が駆動してしまう。このように、余分な硫黄酸化物の被毒除去が行われてしまうと、燃料消費が悪化してしまう問題がある。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、三元触媒に被毒する硫黄酸化物の被毒推定量を考慮して、システム全体の被毒量を推定し、ＮＯｘ吸収還元触媒の硫黄酸化物の被毒除去の頻度（タイミング）を適正化することにより、燃料消費を低減することができる排ガス浄化システム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】
【０００８】
本発明に係る排ガス浄化システムは、上記課題を解決するために、自己着火により駆動し得る内燃機関の排ガス系に備えられる排ガス浄化システムであって、ＮＯｘの捕捉・浄化機能を備えるとともにＳＯｘの捕捉・浄化機能も備える第一の浄化部及び第二の浄化部と、前記第一の浄化部及び前記第二の浄化部の少なくとも一方を、当該浄化部に捕捉されたＳＯｘが放出される温度まで昇温をさせる温度調整手段と、前記第一の浄化部及び前記第二の浄化部に供給される排気ガスの空燃比の調整をする空燃比制御手段と、所定のタイミングで前記温度調整手段を制御する制御手段と、を備え、前記所定のタイミングで、前記第一の浄化部又は前記第二の浄化部のいずれかをＳＯｘが放出される温度まで前記温度調整手段によって昇温をさせるとともに、前記温度調整手段によって昇温がなされていない浄化部に対して前記空燃比制御手段によって排気ガスの空燃比をリッチ側に制御するものであり、かつ、前記所定のタイミングは、前記第一の浄化部及び前記第二の浄化部の両方のＳＯｘ捕捉量を指標として決定されるものであることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、一方の浄化部に被毒する硫黄酸化物の被毒推定量を考慮して、システム全体の被毒量を推定し、他方の浄化部の硫黄酸化物の被毒除去の頻度（タイミング）を適正化することにより、燃料消費を低減することができる。
【００１０】
また、排ガス浄化システムでは、前記内燃機関から出力される排気ガスの流路上に、前記第一の浄化部及び前記第二の浄化部が直列的に配置されており、前記第一の浄化部は、三元触媒であり、前記第二の浄化部は、ＮＯｘ還元吸収触媒であることが好ましい。
【００１１】
本発明によれば、第一の浄化部（三元触媒）に被毒する硫黄酸化物の被毒推定量を考慮して、システム全体の被毒量を推定し、第二の浄化部（ＮＯｘ還元吸収触媒）の硫黄酸化物の被毒除去の頻度（タイミング）を適正化することにより、燃料消費を低減することができる。
【００１２】
また、排ガス浄化システムでは、前記ＳＯｘ捕捉量は、理論ＳＯｘ捕捉量であることが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、浄化部に被毒しているＳＯｘを除去する所定のタイミングとして、第一の浄化部及び第二の浄化部の両方の理論ＳＯｘ捕捉量を指標として決定するので、ＳＯｘの被毒除去のタイミングを適正化することができる。
【００１４】
また、排ガス浄化システムでは、前記第一の浄化部及び第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘの捕捉推定量をそれぞれ求める捕捉推定量算出手段と、前記捕捉推定量算出手段により算出された前記第一の浄化部のＳＯｘの捕捉推定量に基づいて、前記第二の浄化部のＳＯｘの捕捉推定量を補正し、当該補正後の捕捉推定量に基づいて、前記第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘを放出するように前記温度調整手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えることが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、第一の浄化部に捕捉されているＳＯｘの捕捉推定量に基づいて、第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘの捕捉推定量を補正するので、第一の浄化部のＳＯｘの捕捉推定量を考慮して第二の浄化部のＳＯｘの捕捉推定量を求めることができ、第二の浄化部の硫黄酸化物の被毒除去の頻度（タイミング）を適正化することができる。
【００１６】
また、排ガス浄化システムでは、前記捕捉推定量算出手段が前記内燃機関の燃料消費量に基づいて、前記第一の浄化部及び前記第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘの捕捉推定量をそれぞれ算出する場合には、前記動作制御手段は、前記第一の浄化部がＳＯｘにより被毒されているときには、前記第二の浄化部のＳＯｘの捕捉推定量を推定するカウンタを停止することにより、前記第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘの捕捉推定量を補正し、当該補正後の捕捉推定量に基づいて、前記第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘを放出するように前記温度調整手段の動作を制御することが好ましい。
【００１７】
本発明によれば、第一の浄化部がＳＯｘにより被毒されているときには、第二の浄化部のＳＯｘの捕捉推定量を推定するカウンタを停止することにより、第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘの捕捉推定量を補正するので、複雑な制御を伴うことなく燃料消費量に基づいて第二の浄化部に捕捉されている正確なＳＯｘの捕捉推定量を求めることができる。
【００１８】
また、排ガス浄化システムでは、前記捕捉推定量算出手段が走行距離に基づいて、前記第一の浄化部及び前記第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘの捕捉推定量をそれぞれ算出する場合には、前記動作制御手段は、前記第一の浄化部がＳＯｘにより被毒されているときには、前記走行距離に応じて前記第二の浄化部のＳＯｘの捕捉推定量を推定するカウンタを加算しないことにより、前記第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘの捕捉推定量を補正し、当該補正後の捕捉推定量に基づいて、前記第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘを放出するように前記温度調整手段の動作を制御することが好ましい。
【００１９】
本発明によれば、第一の浄化部がＳＯｘにより被毒されているときには、走行距離に応じて第二の浄化部のＳＯｘの捕捉推定量を推定するカウンタを加算させないことにより、第二の浄化部に捕捉されているＳＯｘの捕捉推定量を補正するので、複雑な制御を伴うことなく走行距離に基づいて第二の浄化部に捕捉されている正確なＳＯｘの捕捉推定量を求めることができる。
【００２０】
また、排ガス浄化システムでは、前記第一の浄化部の温度を検出する温度検出手段と、前記第一の浄化部及び前記第二の浄化部に供給される排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記第一の浄化部の温度と、前記排気ガスの空燃比との関係から、前記第一の浄化部によるＳＯｘの放出量を決定するためのテーブルが格納されている格納手段と、前記温度検出手段により検出された温度と、前記空燃比検出手段により検出された空燃比とに基づいて、前記格納手段に格納されている前記テーブルから、前記第一の浄化部によるＳＯｘの放出量を算出する放出量算出手段と、を備え、前記捕捉推定量算出手段は、走行距離又は燃料消費量から求めた値から、前記放出量算出手段により算出された前記放出量を減算することにより、前記第一の浄化部のＳＯｘの捕捉推定量を算出することが好ましい。
【００２１】
本発明によれば、走行距離又は燃料消費量から求めた値から、放出量算出手段により算出された放出量を減算することにより、第一の浄化部のＳＯｘの捕捉推定量を算出するので、正確に第一の浄化部のＳＯｘの捕捉推定量を求めることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、三元触媒に被毒する硫黄酸化物の被毒推定量を考慮して、システム全体の被毒量を推定し、ＮＯｘ吸収還元触媒の硫黄酸化物の被毒除去の頻度（タイミング）を適正化することにより、燃料消費を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２４】
図１は、本発明を適用した排ガス浄化システム１を、内燃機関（以下、「エンジン」という。）３とともに示している。また、エンジン３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば、４気筒（１つのみ図示）のディーゼルエンジンである。
【００２５】
エンジン３のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂの間には、燃焼室３ｃが形成されている。シリンダヘッド３ｂには、吸気管４及び排気管５（排気系）がそれぞれ接続されるとともに、燃料噴射弁（以下、「インジェクタ」という。）６が、燃焼室３ｃに臨むように取り付けられている。
【００２６】
インジェクタ６は、燃焼室３ｃの天壁中央部に配置されており、コモンレールを介して、高圧ポンプ及び燃料タンク（いずれも図示せず）に順に接続されている。インジェクタ６の開弁時間である燃料噴射量ＴＯＵＴは、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御される（図２を参照。）。
【００２７】
また、エンジン３のクランクシャフト３ｄには、マグネットロータ３０ａが取り付けられており、このマグネットロータ３０ａとＭＲＥピックアップ３０ｂによって、クランク角センサ３０（運転状態検出手段）が構成されている。クランク角センサ３０は、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号及びＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２８】
ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下、「エンジン回転数」という。）ＮＥを求める。ＴＤＣ信号は、各気筒のピストン３ａが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０゜ごとに出力される。
【００２９】
吸気管４には、過給装置７が設けられており、過給装置７は、ターボチャージャーで構成された過給機８と、これに連結されたアクチュエータ９と、ベーン開度制御弁１０を備えている。
【００３０】
過給機８は、吸気管４に設けられた回転自在のコンプレッサブレード８ａと、排気管５に設けられた回転自在のタービンブレード８ｂ及び複数の回動自在の可変ベーン８ｃ（２つのみ図示）と、これらのブレード８ａ，８ｂを一体に連結するシャフト８ｄとを有している。過給機８は、排気管５内の排ガスによりタービンブレード８ｂが回転駆動されるのに伴い、これと一体のコンプレッサブレード８ａが回転駆動されることによって、吸気管４内の吸入空気を加圧する過給動作を行う。
【００３１】
アクチュエータ９は、負圧によって作動するダイアフラム式のものであり、各可変ベーン８ｃに機械的に連結されている。アクチュエータ９には、負圧ポンプから負圧供給通路（いずれも図示せず）を介して負圧が供給され、この負圧供給通路の途中にベーン開度制御弁１０が設けられている。ベーン開度制御弁１０は、電磁弁で構成されており、その開度がＥＣＵ２からの駆動信号で制御されることにより、アクチュエータ９への供給負圧が変化し、それに伴い、可変ベーン８ｃの開度が変化することにより、過給圧が制御される。
【００３２】
吸気管４の過給機８よりも下流側には、上流側から順に、水冷式のインタークーラ１１及びスロットル弁１２が設けられている。インタークーラ１１は、過給装置７の過給動作により吸入空気の温度が上昇したとき等に、吸入空気を冷却するものである。スロットル弁１２には、例えば直流モータで構成されたアクチュエータ１２ａが接続されている。スロットル弁１２の開度（以下、「スロットル弁開度」という。）ＴＨは、アクチュエータ１２ａに供給される電流のデューティ比をＥＣＵ２で制御することによって、制御される。
【００３３】
ここで、本発明の好適な一実施形態によれば、スロットル弁１２の操作を伴わずに、可変ベーン８ｃの開度を変化させることにより、スロットリングを伴わずに混合気内の吸入空気量の低下をさせる。より具体的には、アクセルペダル（図示しない）の操作に応じたＥＣＵ２の制御にしたがって、スロットル弁１２の操作を伴わずに、可変ベーン８ｃを開状態にすることにより、吸入空気量を低下させ、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆを理想空燃比（以下、「ストイキ」という。）近傍又はリッチにして排気ガスの浄化を行うようにしている。
【００３４】
また、吸気管４には、過給機８よりも上流側にエアフローセンサ３１が設けられており、また、インタークーラ１１とスロットル弁１２の間に過給圧センサ３２が設けられている。エアフローセンサ３１は、吸入空気量ＱＡを検出し、過給圧センサ３２は、吸気管４内の過給圧ＰＡＣＴを検出し、それらの検出信号は、ＥＣＵ２に出力される。
【００３５】
さらに、吸気管４の吸気マニホールド４ａは、その集合部から分岐部にわたって、スワール通路４ｂとバイパス通路４ｃに仕切られており、これらの通路４ｂ，４ｃはそれぞれ、吸気ポートを介して各燃焼室３ｃに連通している。
【００３６】
バイパス通路４ｃには、燃焼室３ｃ内にスワールを発生させるためのスワール装置１３が設けられている。スワール装置１３は、スワール弁１３ａと、これを開閉するアクチュエータ１３ｂと、スワール制御弁１３ｃを備えている。アクチュエータ１３ｂ及びスワール制御弁１３ｃはそれぞれ、過給装置７のアクチュエータ９及びベーン開度制御弁１０と同様に構成されており、スワール制御弁１３ｃは、前記負圧ポンプに接続されている。以上の構成により、スワール制御弁１３ｃの開度がＥＣＵ２からの駆動信号で制御されることにより、アクチュエータ１３ｂに供給される負圧が変化し、スワール弁１３ａの開度が変化することによって、スワールの強さが制御される。
【００３７】
また、エンジン３には、ＥＧＲ管１４ａ及びＥＧＲ制御弁１４ｂを有するＥＧＲ装置１４が設けられている。ＥＧＲ管１４ａは、吸気管４と排気管５の間に、具体的には、吸気マニホールド４ａの集合部のスワール通路４ｂと排気管５の過給機８よりも上流側とをつなぐように接続されている。このＥＧＲ管１４ａを介して、エンジン３の排ガスの一部が吸気管４にＥＧＲガスとして還流し、それにより、燃焼室３ｃ内の燃焼温度が低下することによって、排ガス中のＮＯｘが低減される。
【００３８】
ＥＧＲ制御弁１４ｂは、ＥＧＲ管１４ａに取り付けられたリニア電磁弁で構成されており、そのバルブリフト量ＶＬＡＣＴが、ＥＣＵ２からのデューティ制御された駆動信号で制御されることによって、ＥＧＲガス量が制御される。
【００３９】
また、ＥＧＲ装置１４には、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲ冷却装置１５が設けられており、ＥＧＲ冷却装置１５は、バイパス通路１５ａ、ＥＧＲ通路切替弁１５ｂ及びＥＧＲクーラ１５ｃを有している。バイパス通路１５ａは、ＥＧＲ管１４ａのＥＧＲ制御弁１４ｂよりも下流側に、ＥＧＲ管１４ａをバイパスするように設けられており、ＥＧＲ通路切替弁１５ｂはバイパス通路１５ａの分岐部に取り付けられ、ＥＧＲクーラ１５ｃはバイパス通路１５ａの途中に設けられている。ＥＧＲ通路切替弁１５ｂは、ＥＣＵ２による制御によって、ＥＧＲ通路切替弁１５ｂよりも下流側の部分を、ＥＧＲ管１４ａ側とバイパス通路１５ａ側に選択的に切り替える。
【００４０】
以上により、ＥＧＲ通路切替弁１５ｂがバイパス通路１５ａ側に切り替えられた場合には、ＥＧＲガスは、バイパス通路１５ａに通され、ＥＧＲクーラ１５ｃで冷却された後、吸気管４に還流する。一方、逆側に切り替えられた場合には、ＥＧＲガスは、ＥＧＲ管１４ａのみを介し、冷却されることなく吸気管４に還流する。
【００４１】
ここで、本発明の好適な一実施形態によれば、スロットル弁１２の操作を伴わずに、ＥＧＲ制御弁１４ｂを制御して排気ガス還流率（ＥＧＲ率）を変化させることにより、スロットリングを伴わずに混合気内の吸入空気量の低下をさせる。より具体的には、アクセルペダル（図示しない）の操作に応じたＥＣＵ２の制御にしたがって、ＥＧＲ制御弁１４ｂを開状態にして排気ガス還流率（ＥＧＲ率）を上げることによって、吸入空気量を低下させ、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆをストイキ近傍又はリッチにして排気ガスの浄化を行うようにしている。
【００４２】
また、排気管５の過給機８よりも下流側には、上流側から順に、三元触媒（ＴＷＣ、Ｔｈｒｅｅ  Ｗａｙ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）１６及びＮＯｘ触媒１７が設けられている。三元触媒１６は、ストイキ雰囲気下において、排ガス中のＨＣ及びＣＯを酸化するとともに、ＮＯｘを還元することによって、排ガスを浄化する。ＮＯｘ触媒１７（ＮＯｘ捕捉材）は、排ガス中の酸素濃度が高い酸化雰囲気において、排ガス中のＮＯｘを捕捉する。捕捉されたＮＯｘは、酸素濃度が低い還元雰囲気において、排ガス中の還元剤によって還元され、浄化される。ＮＯｘ触媒１７には、その温度（以下、「ＮＯｘ触媒温度」という。）ＴＬＮＣを検出するＮＯｘ触媒温度センサ３６が設けられており、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。
【００４３】
さらに、排気管５の三元触媒１６のすぐ上流側及び下流側には、第１のＡ／Ｆセンサ３３及び第２のＡ／Ｆセンサ３４がそれぞれ設けられている。第１及び第２のＡ／Ｆセンサ３３，３４はそれぞれ、リッチ領域からリーン領域までの広範囲な空燃比の領域において排ガス中の酸素濃度Ａ／Ｆ１，Ａ／Ｆ２をリニアに検出する。ＥＣＵ２は、第１のＡ／Ｆセンサ３３で検出された酸素濃度Ａ／Ｆ１に基づいて、燃焼室３ｃで燃焼した実際のガスの空燃比を表す実空燃比Ａ／ＦＡＣＴを算出する。ＥＣＵ２にはさらに、アクセル開度センサ３５から、アクセルペダル（図示せず）の操作量（以下、「アクセル開度」という。）ＡＰを表す検出信号が出力される。
【００４４】
ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種センサ３０〜３６からの検出信号は、それぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。
【００４５】
ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラム等にしたがって、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、燃料噴射量や吸入空気量の制御を含むエンジン３の制御を実行する。
【００４６】
＜ＮＯｘ触媒１７の構成＞
ＮＯｘ触媒１７は、２層以上の異なる触媒層により被覆された担体からなる一体構造型の触媒であって、アンモニア吸着能を有する固体酸触媒を含む第一触媒層と、貴金属と酸化セリウム系材料とを含む第二触媒層と、を少なくとも備えるＮＯｘ浄化触媒で構成されている。このＮＯｘ浄化触媒について以下に説明する。
【００４７】
＜第一触媒層＞
＜構成成分＞
第一触媒層は、ＮＯｘ浄化触媒において、排気ガスと直接接する最表面層として使用されることが好ましい。又、実質的に白金成分を含まないことが好ましく、貴金属成分全般を含まないことがより好ましい。
【００４８】
この第一触媒層は、アンモニア吸着能を有する固体酸触媒を含む。該固体酸触媒としては、ゼオライト系触媒を用いることが好ましい。また、ゼオライト系触媒に鉄元素が添加されることが好ましく、さらにセリウム元素が添加されることが好ましい。
【００４９】
ゼオライト系触媒に鉄元素、又はセリウム元素を添加することにより排気ガスの浄化性能、特にＮＯｘの浄化性能が向上する理由は定かではないが、鉄元素についてはＮＯｘや還元成分の吸着が行われ、セリウム元素については酸素の吸蔵放出能力によりＮＯｘの吸着が行われ、また酸素の吸蔵放出能力により還元成分による触媒被毒の抑制が期待される。このように両成分を併せて用いることで、これらの作用が相乗して触媒としてより優れた効果が発揮されるものと思われる。
【００５０】
＜第二触媒層＞
＜構成成分＞
第二触媒層には、白金等の貴金属と酸化セリウム系材料とが添加されている。これは、酸化セリウム系材料と白金との貴金属の相乗作用で、ＮＯｘの浄化能力が向上するためである。このようにＮＯｘの浄化性能が向上する理由は定かではないが、還元成分による白金の被毒が防止されたり、ＮＯｘの吸着作用がその一因ではないかと考えられる。
【００５１】
第二触媒層は、触媒活性種としての貴金属と酸化セリウム系材料、好ましくは、貴金属を担持した酸化セリウム系材料及び貴金属を担持した酸化ジルコニウム系材料を含む。貴金属としては、白金を必須成分とするもので、必要に応じて金、パラジウム、ロジウムを使用することができるが、活性の高さから、白金を主成分として用いることが好ましい。
【００５２】
白金を使用することにより排気ガス中のＮＯｘの浄化が促進される理由は定かでないが、白金により排気ガス中の大部分を占めるＮＯをＮＯ２に酸化し、このＮＯ２が、本発明に使用される触媒のセリウム成分に吸着することで、還元成分との反応が促進されるのが一因でないかと考えられる。
【００５３】
この触媒活性種の貴金属は、酸化セリウム系材料や上記の酸化セリウム系材料以外の耐熱性無機酸化物（単に耐熱性無機酸化物ともいう）に担持されて使用される。この貴金属の担持については、触媒層を構成する酸化セリウム系材料や耐熱性無機酸化物全体に担持させることもできるが、特定の無機酸化物に担持させても良い。特定の無機酸化物としては高比表面積値を有し、耐熱性に優れる酸化セリウム系材料が含まれることが好ましく、このような酸化セリウム系材料としては、耐熱性向上のため、結晶中に微量のランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）等の希土類元素が取り込まれたものが好ましい。また、他の耐熱性無機酸化物としては、γ−アルミナが好ましい。
【００５４】
＜第一触媒層と第二触媒層との積層形態＞
本発明においては、ＮＯｘ触媒１７を構成するＮＯｘ浄化触媒は、第一触媒層と第二触媒層との配置関係を有している。すなわち、担体上に第二触媒層及び第一触媒層が順次積層され、第一触媒層が最上層となるように構成されていることが好ましい。また、下層の第二触媒層は、第一触媒層側から担体側に向かって、貴金属含量が順次又は段階的に減少するように構成されていることが好ましい。このことは、下層は必ずしも１層である必要はなく、貴金属含量が順次又は段階的に減少するように、多層で構成されていても良いことを意味する。
【００５５】
＜ＮＯｘ浄化装置の配置＞
ＮＯｘ触媒１７は、図１に示すように、エンジン３からの排気管５に接続されているが、さらに、ＮＯｘ触媒１７を４００℃以下、好ましくは３００℃以下で温調可能な、図示しない温度調節手段を備えていても良い。
【００５６】
また、エンジン３からの排気管５には、その排気方向に沿って、三元触媒１６と、ＮＯｘ触媒１７と、が順次配置されている構成が好ましい。そして、この場合、ＮＯｘ触媒１７がエンジン３からの熱影響を実質的に受けない位置に離れて配置されることが好ましい。このＮＯｘ触媒１７は、低温における運転領域で十分なＮＯｘ浄化能力を有することを特徴としている。したがって、エンジン３からの熱影響を実質的に受けない位置に離れて配置しても、十分なＮＯｘ除去効果を得ることができる。具体的には、ＮＯｘ触媒１７を、例えば車両の床下等へ配置しても良く、本発明におけるＮＯｘ触媒１７はレイアウト上の自由度が高いという特徴がある。
【００５７】
＜第１実施例＞
ここで、ディーゼル用のＮＯｘ触媒１７が作用する温度域は、約２５０℃〜４００℃であり、また、ＮＯｘ触媒１７に捕捉（以下、「被毒」という。）されている硫黄酸化物（以下、「ＳＯｘ」という。）の除去を行うための温度域は、約６００℃である。したがって、ＳＯｘの除去制御中（つまり、約６００℃のとき）は、ＮＯｘの処理能力が低下してしまい、ＮＯｘ触媒１７が作用しているときに比べて、ＮＯｘが約９０パーセント増加してしまう。
【００５８】
本発明に係る排ガス浄化システム１は、ＮＯｘ触媒１７をＳＯｘの除去が可能な高温（約５００℃〜７００℃）の状態にしつつ、ＮＯｘ触媒１７の上流側に配置されている三元触媒１６へ流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆをストイキ（１４．７）以下に制御することにより、ＮＯｘの浄化と、ＳＯｘの除去を同時に行うことを可能とする。以下に、ＮＯｘの浄化と、ＳＯｘの除去を同時に行うための制御について、図１の簡略図である図３を用いて説明する。なお、以下では、図１と同一の構成要件には同一の名称及び番号を付す。
【００５９】
排ガス浄化システム１は、図３に示すように、エンジン３から排出された排気ガスが通る排気管５に第１のＡ／Ｆセンサ３３（空燃比検出手段）と、三元触媒１６（第一の浄化部）と、ＮＯｘ触媒１７（第二の浄化部）とが配置されており、ＥＣＵ２により各種の制御が行われる。
【００６０】
また、三元触媒１６には、三元触媒１６の温度を検出する三元触媒温度センサ４０（温度検出手段）が設けられている。また、三元触媒温度センサ４０は、検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００６１】
ＥＣＵ２は、図３に示すように、第１のＲＯＭ４１（第一の格納手段）と、Ａ／Ｆ制御部４２（空燃比制御手段、制御手段）とを備えている。
【００６２】
第１のＲＯＭ４１は、エンジン３のトルクと回転数との関係から、ストイキ以下である目標空燃比を決定するためのテーブルが格納されている。また、当該テーブルは、例えば、図４に示すように、トルク（０、５０、１００、１５０、２００）と回転数（０、１０００、２０００、３０００）との関係から、目標空燃比が定められている。また、図４に示すテーブルは、三元触媒１６が６００℃のときを基準に目標空燃比が定められている。なお、図４に示すテーブルは、一例であって、目標空燃比がストイキ（Ａ／Ｆ＝１４．７）以下であれば良く、特にこれに限られない。
【００６３】
また、Ａ／Ｆ制御部４２は、エンジン３から検出したトルクと回転数とに基づいて、第１のＲＯＭ４１に格納されているテーブルから目標空燃比を求め、第１のＡ／Ｆセンサ３３により供給された酸素濃度Ａ／Ｆ１が、当該目標空燃比となるようにエンジン３を制御する。
【００６４】
また、ＥＣＵ２は、より好適に、三元触媒１６においてＮＯｘを浄化させるために、第２のＲＯＭ４３（第二の格納手段）と、補正係数算出部４４（補正係数算出手段）とを備え、三元触媒１６の温度に基づいて、当該目標空燃比を補正する。
【００６５】
第２のＲＯＭ４３は、三元触媒１６の温度に対応する補正係数テーブルが格納されている。また、当該補正係数テーブルは、三元触媒温度センサ４０により検出された三元触媒１６の温度が６００℃よりも高い場合には、目標空燃比をリーン側に補正し、また、三元触媒温度センサ４０により検出された三元触媒１６の温度が６００℃よりも低い場合には、目標空燃比をリッチ側に補正する補正係数により構成されており、例えば、図５に示すように、三元触媒１６の温度（５００℃、６００℃、７００℃、８００℃）に対応する補正係数（０．９９、１、１．０１、１．０２）が定められている。なお、図５に示す補正係数テーブルは、一例であって、特にこれに限られない。
【００６６】
また、補正係数算出部４４は、三元触媒温度センサ４０により検出された温度に基づいて、第２のＲＯＭ４３に格納されている補正係数テーブルから補正係数を算出し、算出した補正係数をＡ／Ｆ制御部４２に出力する。
【００６７】
Ａ／Ｆ制御部４２は、補正係数算出部４４から供給された補正係数に基づいて、第１のＲＯＭ４１から求めた目標空燃比を補正し、第１のＡ／Ｆセンサ３３により供給された酸素濃度Ａ／Ｆ１が、当該補正後の目標空燃比となるようにエンジン３を制御する。
【００６８】
また、Ａ／Ｆ制御部４２は、具体的には、第１のＡ／Ｆセンサ３３により供給された酸素濃度Ａ／Ｆ１が、目標空燃比よりもリーン側の場合には、ポスト噴射量を増量するようにエンジン３を制御し、また、当該酸素濃度Ａ／Ｆ１が、目標空燃比よりもリッチ側の場合には、ポスト噴射量を減量するようにエンジン３を制御する。
【００６９】
このようにして、ＥＣＵ２は、第１のＡ／Ｆセンサ３３の酸素濃度Ａ／Ｆ１に基づいて、所定のタイミングで、三元触媒１６又はＮＯｘ触媒１７のいずれかをＳＯｘが放出される温度まで昇温をさせるとともに、昇温がなされていない触媒に対して、排気ガスの空燃比をリッチ側に制御する。例えば、ＥＣＵ２は、昇温部４５を制御してＮＯｘ触媒１７を昇温する（図３を参照。）。
【００７０】
つぎに、排ガス浄化システム１の具体的な制御の手順について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下では、ＥＣＵ２により、走行距離又は燃料消費量等によりＮＯｘ触媒１７のＳＯｘの被毒量が推定され、当該推定結果に基づいて、ＮＯｘ触媒１７のＳＯｘの除去が必要であると判断され、ＳＯｘの除去制御の要求がされていることを前提として説明を行う。
【００７１】
ステップＳ１において、Ａ／Ｆ制御部４２は、ＮＯｘ触媒１７の温度（床温）がＳＯｘ除去可能な温度に達しているかどうかを判断する。具体的には、Ａ／Ｆ制御部４２は、ＮＯｘ触媒温度センサ３６から供給されたＴＬＮＣに基づいて、ＮＯｘ触媒１７の温度が所定範囲内（例えば、５００℃〜６００℃）であるかどうかを判断する。なお、ＳＯｘ除去可能な下限温度は、再生時間とＳＯｘ除去の頻度によって約５００℃〜６００℃の範囲で変化する。また、温度は、高いほどＳＯｘ除去を効率的に行うことができるが、触媒の劣化を防ぐためには低い方が望ましく、また、通常制御によるＥＭ（排気ガス）により変化する。本実施の形態においては、ＳＯｘ除去可能な温度を約６００℃であるとし、ステップＳ１の工程においては、当該６００℃からＳＯｘ除去を行う際の温度と下限温度との差により求まる温度（例えば、１００℃）を減算した温度（例えば、５００℃）を基準に判断する。なお、所定範囲として示した５００℃〜６００℃は、例示であって、これに限られない。ＮＯｘ触媒１７の温度は、車種やエンジンの構成、レイアウト等によって変化するものであり、当該所定範囲も適宜変化する。
【００７２】
ＮＯｘ触媒１７の温度がＳＯｘ除去可能な温度でない場合（ＮＯ）には、ステップＳ２へ進み、ＮＯｘ触媒１７の温度がＳＯｘ除去可能な温度である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ３へ進む。
【００７３】
ステップＳ２において、Ａ／Ｆ制御部４２は、ＮＯｘ触媒１７を所定温度まで昇温する制御を行う。具体的には、Ａ／Ｆ制御部４２は、ポスト噴射量を増量したり、吸入空気量を増量したりして、ＮＯｘ触媒１７の温度が所定範囲（例えば、５００℃〜６００℃）以上になるように制御する。なお、燃焼リッチ及びポストリッチの設定は、三元触媒１６が６００℃以上になるように設定されているため、Ａ／Ｆ制御部４２は、ＳＯｘの除去が可能な最低温度である５００℃まで昇温を行うように制御する。
【００７４】
また、ステップＳ３において、Ａ／Ｆ制御部４２は、三元触媒１６に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比と同一かどうかを判断する。具体的には、Ａ／Ｆ制御部４２は、現在の走行状態（エンジン３から検出したトルクと回転数とから求められる）に基づいて、第１のＲＯＭ４１に格納されているテーブル（図４を参照。）から目標空燃比を求める。
【００７５】
また、図４に示すテーブルは、上述したように、三元触媒１６の温度が所定範囲内（例えば、６００℃〜９００℃）のときを基準に目標空燃比が定められているので、三元触媒１６の温度に応じて補正を行う。具体的には、Ａ／Ｆ制御部４２は、補正係数算出部４４から供給された補正係数に基づいて、当該目標空燃比を補正する。なお、所定範囲として示した６００℃〜９００℃は、例示であって、これに限られない。三元触媒１６の温度は、車種やエンジンの構成、レイアウト等によって変化するものであり、当該所定範囲も適宜変化する。
【００７６】
ここで、三元触媒１６の温度が所定範囲内（例えば、６００℃〜９００℃）の場合には、供給したＣＯの反応性が上がるため、ＣＯの供給量を減らすことができるので、目標空燃比をリーン側へ補正する。また、三元触媒１６の温度が所定範囲内（例えば、６００℃〜９００℃）の下限値（例えば、６００℃）よりも低い場合には、還元剤の反応性が悪くなるため、還元剤の供給量を増やすために目標空燃比をリッチ側へ補正する。
【００７７】
Ａ／Ｆ制御部４２は、三元触媒１６の上流側に設けられている第１のＡ／Ｆセンサ３３により検出された酸素濃度Ａ／Ｆ１が、補正後の目標空燃比と同一かどうかを判断する。同一の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ４に進み、同一でない場合（ＮＯ）には、ステップＳ５に進む。
【００７８】
ステップＳ４において、排ガス浄化システム１は、ＮＯｘ触媒１７でＳＯｘの除去を行いつつ、三元触媒１６でＮＯｘの浄化を行う。
【００７９】
また、ステップＳ５において、Ａ／Ｆ制御部４２は、三元触媒１６に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比よりも小さいかどうかを判断する。三元触媒１６に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比よりも小さい場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ６に進み、三元触媒１６に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比よりも小さくない場合（ＮＯ）には、ステップＳ７に進む。
【００８０】
ステップＳ６において、Ａ／Ｆ制御部４２は、ポスト噴射量を減量させるように制御し、空燃比Ａ／Ｆをリーン側へ補正する。
【００８１】
また、ステップＳ７において、Ａ／Ｆ制御部４２は、ポスト噴射量を増量させるように制御し、空燃比Ａ／Ｆをリッチ側へ補正する。
【００８２】
このようにして、排ガス浄化システム１は、供給するＣＯを調整するために、リーン側へ補正する場合には、ポスト噴射量を減量し、また、リッチ側へ補正する場合には、ポスト噴射量を増量する。なお、排ガス浄化システム１は、ポスト噴射量を使用していない燃焼リッチの領域では、メイン噴射量を増減制御することにより、空燃比Ａ／Ｆを補正後の目標空燃比となるように制御する。
【００８３】
したがって、排ガス浄化システム１は、三元触媒１６と、当該三元触媒１６の下流側にあるＮＯｘ触媒１７との両方の雰囲気（Ａ／Ｆ）がストイキ（１４．７）以下となるので、三元触媒１６でＮＯｘを浄化しつつ、ＮＯｘ触媒１７でＳＯｘの除去を行うことができる。ゆえに、排ガス浄化システム１は、従来、ＳＯｘの除去において９０パーセント悪化していたＮＯｘを、ほぼ１００パーセント低減することが可能となり、ＳＯｘ除去制御中の排気ガス（ＥＭ）を通常の走行時と同等程度まで低減することが可能となる。
【００８４】
＜第２実施例＞
ここで、ＮＯｘ触媒は、排ガスに含まれているＳＯｘにより被毒する。排ガス浄化システムでは、一般的に、ＮＯｘ触媒に被毒しているＳＯｘを除去するための除去手段を備えており、一定の走行距離や燃料消費量に基づいてＮＯｘ触媒に被毒しているＳＯｘの被毒量を推定し、当該推定結果に応じて、除去手段を駆動することにより、ＮＯｘ触媒の被毒除去を行っている。
【００８５】
ところで、エンジンとＮＯｘ触媒との間に三元触媒を設けた排ガス浄化システムの場合には、三元触媒にもＳＯｘが被毒し、車両の走行状況によっては、三元触媒のみにＳＯｘが被毒し、ＮＯｘ触媒にはＳＯｘが被毒しないような場合が生じ得る。
【００８６】
本発明に係る排ガス浄化システム１は、三元触媒１６のＳＯｘの被毒量を考慮して、システム全体のＳＯｘの被毒量を推定し、ＮＯｘ触媒によるＳＯｘ被毒除去の頻度（タイミング）を適正化することにより、燃料消費量を低減することを可能とする。以下に、ＮＯｘ触媒によるＳＯｘ被毒除去の頻度（タイミング）を適正化するための制御について、図１の簡略図である図７を用いて説明する。なお、以下では、図１及び図３と同一の構成要件には同一の名称及び番号を付す。
【００８７】
排ガス浄化システム１は、図７に示すように、エンジン３から排出された排気ガスが通る排気管５に第１のＡ／Ｆセンサ３３（空燃比検出手段）と、三元触媒１６（第一の浄化部）と、ＮＯｘ触媒１７（第二の浄化部）とが配置されており、ＥＣＵ２により各種の制御が行われる。
【００８８】
また、三元触媒１６には、三元触媒１６の温度を検出する三元触媒温度センサ４０（温度検出手段）が設けられている。また、三元触媒温度センサ４０は、検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００８９】
ＥＣＵ２は、図７に示すように、三元触媒温度調整部５０（温度調整手段）と、ＮＯｘ触媒温度調整部５１（温度調整手段）と、制御部５２（捕捉推定量算出手段、動作制御手段、放出量算出手段）とを備えている。
【００９０】
三元触媒温度調整部５０は、制御部５２から供給される信号に応じて、三元触媒１６の温度を調整する。
【００９１】
ＮＯｘ触媒温度調整部５１は、制御部５２から供給される信号に応じて、ＮＯｘ触媒１７の温度を調整する。
【００９２】
制御部５２は、走行距離又は燃料消費量に基づいて、三元触媒１６及びＮＯｘ触媒１７に被毒されているＳＯｘの被毒推定量をそれぞれ算出する。また、制御部５２は、算出された三元触媒１６のＳＯｘの被毒推定量に基づいて、ＮＯｘ触媒１７のＳＯｘの被毒推定量を補正し、補正後の被毒推定量に基づいて、ＮＯｘ触媒１７に被毒されているＳＯｘを放出するようにＮＯｘ触媒温度調整部５１の動作を制御する。
【００９３】
ここで、制御部５２の構成について説明する。制御部５２は、三元触媒１６に被毒されているＳＯｘの被毒推定量をカウントするカウンタ５２Ａと、ＮＯｘ触媒１７に被毒されているＳＯｘの被毒推定量をカウントするカウンタ５２Ｂと、カウンタ５２Ａとカウンタ５２Ｂとを制御するカウンタ制御部５２Ｃとを備える。
【００９４】
カウンタ５２Ａは、カウンタ制御部５２Ｃによりカウント値が加算制御、減算制御又は停止制御され、また、カウント値が所定値に達した場合に、三元触媒温度調整部５０に所定の信号を供給する。三元触媒温度調整部５０は、カウンタ５２Ａから供給された信号に応じて、三元触媒１６の温度を調整する。
【００９５】
カウンタ５２Ｂは、カウンタ制御部５２Ｃによりカウント値が加算制御、減算制御又は停止制御され、また、カウント値が所定値に達した場合に、ＮＯｘ触媒温度調整部５１に所定の信号を供給する。ＮＯｘ触媒温度調整部５１は、カウンタ５２Ｂから供給された信号に応じて、ＮＯｘ触媒１７の温度を調整する。
【００９６】
カウンタ制御部５２Ｃは、走行距離又は燃料消費量に基づいて、ＮＯｘ触媒１７に被毒されているＳＯｘの被毒推定量を算出し、当該算出結果に応じてカウンタ５２Ａを制御し、また、走行距離又は燃料消費量に基づいて、ＮＯｘ触媒１７に被毒されているＳＯｘの被毒推定量を算出し、当該算出結果に応じてカウンタ５２Ｂを制御する。
【００９７】
また、具体的には、カウンタ制御部５２Ｃは、走行距離又は燃料消費量に基づいて、三元触媒１６がＳＯｘにより被毒されていると判断した場合には、ＮＯｘ触媒１７のＳＯｘの被毒推定量を補正するために、カウンタ５２Ｂを停止制御する。
【００９８】
このようにして、排ガス浄化システム１は、カウンタ制御部５２Ｃにより三元触媒１６のＳＯｘ被毒推定量に応じて、ＮＯｘ触媒１７のＳＯｘ被毒推定量を補正するので、ＮＯｘ触媒１７のＳＯｘ被毒推定量を正確に推定することができ、また、カウンタ５２Ｂのカウント値に応じてＮＯｘ触媒１７のＳＯｘ被毒除去の開始タイミングを適正化することができる。
【００９９】
ここで、制御部５２が、エンジン３の燃料消費量に基づいて、三元触媒１６及びＮＯｘ触媒１７に被毒されているＳＯｘの被毒推定量をそれぞれ算出する場合の動作について説明する。
【０１００】
制御部５２は、燃料消費量に基づいて、三元触媒１６がＳＯｘにより被毒されていると判断したときには、ＮＯｘ触媒１７のＳＯｘの被毒推定量を推定するカウンタ５２Ｂを停止制御することにより、ＮＯｘ触媒１７に被毒されているＳＯｘの被毒推定量を補正する。制御部５２は、当該補正後の被毒推定量に基づいて、ＮＯｘ触媒１７に被毒されているＳＯｘを放出するようにＮＯｘ触媒温度調整部５１の動作を制御する。また、制御部５２は、例えば、燃料中に含まれる硫黄分を１０ｐｐｍとし、測定開始からの燃料消費量に基づいてＳＯｘ被毒推定量を算出し、例えば、燃料を２５Ｌ消費したときに、ＳＯｘの被毒推定量を０．０００５ｇであると算出する。
【０１０１】
つぎに、制御部５２が、走行距離に基づいて、三元触媒１６及びＮＯｘ触媒１７に被毒されているＳＯｘの被毒推定量をそれぞれ算出する場合の動作について説明する。
【０１０２】
制御部５２は、走行距離に基づいて、三元触媒１６がＳＯｘにより被毒されていると判断したときには、ＮＯｘ触媒１７のＳＯｘの被毒推定量を推定するカウンタ５２Ｂを走行距離に応じて加算しない、すなわちカウンタ５２Ｂを停止制御することにより、ＮＯｘ触媒１７に被毒されているＳＯｘの被毒推定量を補正する。制御部５２は、当該補正後の被毒推定量に基づいて、ＮＯｘ触媒１７に被毒されているＳＯｘを放出するようにＮＯｘ触媒温度調整部５１の動作を制御する。また、制御部５２は、例えば、走行距離が測定開始から４００ｋｍに達したかどうかで被毒推定量を算出し、例えば、走行距離が４００ｋｍに達した場合には、ＳＯｘの被毒推定量を０．０００５ｇであると算出する。
【０１０３】
また、ＥＣＵ２は、より好適に三元触媒１６に被毒されているＳＯｘの被毒推定量を算出するために、第３のＲＯＭ５３（格納手段）を備える。
【０１０４】
第３のＲＯＭ５３は、三元触媒１６の温度と、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆとの関係から、三元触媒１６によるＳＯｘの放出量を決定するためのテーブルが格納されている。また、当該テーブルは、例えば、図８に示すように、空燃比Ａ／Ｆ（１４．７、１４．５、１４．３、１４．１、１３．９）と三元触媒１６の温度（３００℃、４００℃、５００℃、６００℃）との関係から、三元触媒１６によるＳＯｘの放出量が定められている。また、ＳＯｘの放出量の単位は、ｇ／ｓｅｃである。なお、図８に示すテーブルは、一例であって、特にこれに限られない。
【０１０５】
制御部５２は、例えば、燃料消費量に基づいて、三元触媒１６に被毒されているＳＯｘの被毒推定量を算出（以下、「第１の算出値」という。）し、また、三元触媒温度センサ４０により検出された温度と、第１のＡ／Ｆセンサ３３により検出された酸素濃度Ａ／Ｆ１とに基づいて、第３のＲＯＭ５３に格納されているテーブルから、三元触媒１６によるＳＯｘの放出量を算出（以下、「第２の算出値」という。）する。制御部５２は、第１の算出値から第２の算出値を減算することにより、最終的な三元触媒１６に被毒されているＳＯｘの被毒推定量を算出する。
【０１０６】
ここで、上述したＳＯｘの被毒推定量を補正する手順の具体例について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下では、カウンタ５２Ａ及びカウンタ５２Ｂは、硫黄分が１０ｐｐｍと想定し、燃料消費量から算出された値を積算（カウントアップ）する。
【０１０７】
ステップＳ１０において、制御部５２は、三元触媒１６の温度（床温）がＳＯｘを被毒する温度かどうかを判断する。具体的には、制御部５２は、三元触媒温度センサ４０から供給される検出値に基づいて、三元触媒１６の温度が約２００℃〜４００℃かどうかを判断する。三元触媒１６の温度がＳＯｘの被毒温度の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１１に進み、三元触媒１６の温度がＳＯｘの被毒温度ではない場合（ＮＯ）には、ステップＳ１４に進む。
【０１０８】
ステップＳ１１において、制御部５２は、三元触媒１６の温度（床温）がＳＯｘの放出温度であり、かつ、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが三元触媒１６のＳＯｘ放出可能な空燃比Ａ／Ｆよりも小さいかどうかを判断する。具体的には、制御部５２は、第３のＲＯＭ５３に格納されているテーブルを参照し、三元触媒温度センサ４０から供給される検出値に基づいて、三元触媒１６の温度がＳＯｘの放出温度であり、かつ、第１のＡ／Ｆセンサ３３から供給される酸素濃度Ａ／Ｆ１に基づいて、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが三元触媒１６のＳＯｘ放出可能な空燃比Ａ／Ｆよりも小さいかどうかを判断する。
【０１０９】
三元触媒１６の温度（床温）がＳＯｘの放出温度であり、かつ、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが三元触媒１６のＳＯｘ放出可能な空燃比Ａ／Ｆよりも小さい場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１２に進み、三元触媒１６の温度（床温）がＳＯｘの放出温度でない、又は、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが三元触媒１６のＳＯｘ放出可能な空燃比Ａ／Ｆよりも小さくない場合（ＮＯ）には、ステップＳ１３に進む。
【０１１０】
ステップＳ１２において、制御部５２は、第３のＲＯＭ５３に格納されているテーブルに基づいて、三元触媒１６のＳＯｘの被毒推定量をカウントするカウンタ５２Ａを減算制御し、ＮＯｘ触媒１７のＳＯｘの被毒推定量をカウントするカウンタ５２Ｂを加算制御する。
【０１１１】
ステップＳ１３において、制御部５２は、第３のＲＯＭ５３に格納されているテーブルに基づいて、三元触媒１６のＳＯｘの被毒推定量をカウントするカウンタ５２Ａを加算制御し、ＮＯｘ触媒１７のＳＯｘの被毒推定量をカウントするカウンタ５２Ｂを停止制御する。
【０１１２】
ステップＳ１４において、制御部５２は、三元触媒１６の温度（床温）がＳＯｘの放出温度であり、かつ、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが三元触媒１６のＳＯｘ放出可能な空燃比Ａ／Ｆよりも小さいかどうかを判断する。具体的には、制御部５２は、第３のＲＯＭ５３に格納されているテーブルを参照し、三元触媒温度センサ４０から供給される検出値に基づいて、三元触媒１６の温度がＳＯｘの放出温度であり、かつ、第１のＡ／Ｆセンサ３３から供給される酸素濃度Ａ／Ｆ１に基づいて、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが三元触媒１６のＳＯｘ放出可能な空燃比Ａ／Ｆよりも小さいかどうかを判断する。
【０１１３】
三元触媒１６の温度（床温）がＳＯｘの放出温度であり、かつ、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが三元触媒１６のＳＯｘ放出可能な空燃比Ａ／Ｆよりも小さい場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１５に進み、三元触媒１６の温度（床温）がＳＯｘの放出温度でない、又は、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが三元触媒１６のＳＯｘ放出可能な空燃比Ａ／Ｆよりも小さくない場合（ＮＯ）には、ステップＳ１６に進む。
【０１１４】
ステップＳ１５において、制御部５２は、第３のＲＯＭ５３に格納されているテーブルに基づいて、三元触媒１６のＳＯｘの被毒推定量をカウントするカウンタ５２Ａを減算制御し、ＮＯｘ触媒１７のＳＯｘの被毒推定量をカウントするカウンタ５２Ｂを加算制御する。
【０１１５】
ステップＳ１６において、制御部５２は、第３のＲＯＭ５３に格納されているテーブルに基づいて、三元触媒１６のＳＯｘの被毒推定量をカウントするカウンタ５２Ａを停止制御し、ＮＯｘ触媒１７のＳＯｘの被毒推定量をカウントするカウンタ５２Ｂを加算制御する。なお、ステップＳ１６の工程は、三元触媒１６の温度が、ＳＯｘの被毒可能な温度ではなく、また、ＳＯｘが放出される温度でもない場合に該当するので、従来と同様の手法により、燃料消費量から算出したＳＯｘの被毒推定量をそのままカウンタ５２Ｂに加算するパターンである。
【０１１６】
また、カウンタ制御部５２Ｃの制御に応じて変化するカウンタ５２Ａとカウンタ５２Ｂの動作について、車両の速度の変化と、燃料消費量から算出されたＳＯｘの被毒推定量の変化と、三元触媒１６の温度変化とのそれぞれと対比したときのタイムチャートを図１０に示す。
【０１１７】
また、車両の速度は、図１０の（Ａ）に示すように、所定時間、第１の速度で一定走行し、その後、第２の速度まで増加し、その後、所定時間、第２の速度で一定走行するように変化する。
【０１１８】
また、燃料消費量から算出されたＳＯｘの被毒推定量は、図１０の（Ｂ）に示すように、車両の速度変化に応じて変化する。
【０１１９】
また、三元触媒１６の温度は、図１０の（Ｃ）に示すように、車両の速度が第１の速度で一定走行しているときには、ＳＯｘの被毒可能な温度内で一定に推移し、車両の速度が第２の速度まで増加しているときには、当該増加に伴って温度が上昇し、車両の速度が第２の速度で一定走行しているときには、上昇した温度が漸減するように変化する。また、図１０では、三元触媒１６の温度がＳＯｘの被毒可能な範囲内で一定に推移しているときを領域１とし、三元触媒１６の温度が被毒可能な範囲内で増加しているときを領域２とし、三元触媒１６の温度が被毒可能な範囲を超えているときを領域３としている。
【０１２０】
ここで、領域１おいては、図１０の（Ｄ）に示すように、カウンタ５２Ａは、カウンタ制御部５２Ｃにより第１の割合で加算制御（カウントアップ）され、また、カウンタ５２Ｂは、カウンタ制御部５２Ｃにより停止制御される。
【０１２１】
また、領域２においては、図１０の（Ｄ）に示すように、カウンタ５２Ａは、カウンタ制御部５２Ｃにより第２の割合で加算制御（カウントアップ）され、また、カウンタ５２Ｂは、カウンタ制御部５２Ｃにより停止制御される。
【０１２２】
また、領域３においては、図１０の（Ｄ）に示すように、カウンタ５２Ａは、カウンタ制御部５２Ｃにより停止制御され、また、カウンタ５２Ｂは、カウンタ制御部５２Ｃにより一定の割合で加算制御される。
【０１２３】
つぎに、走行距離によるＳＯｘの被毒除去の開始タイミングを補正する手順について、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。また、ＥＣＵ２は、第４のＲＯＭ５４を備えているものとする。第４のＲＯＭ５４は、三元触媒１６のＳＯｘの被毒推定量に基づく補正距離を定めるテーブルである。補正距離テーブルは、例えば、図１２に示すように、三元触媒１６のＳＯｘの被毒推定量（０、０．０００１、０．０００２、０．０００３、０．０００４、０．０００５）に対応する積算距離（０、８０、１６０、２４０、３２０、４００）が定められている。なお、図１２に示す補正距離テーブルは、一例であって、特にこれに限られない。
【０１２４】
ステップＳ２０において、制御部５２は、三元触媒１６の温度（床温）がＳＯｘを被毒する温度かどうかを判断する。具体的には、制御部５２は、三元触媒温度センサ４０から供給される検出値に基づいて、三元触媒１６の温度が約２００℃〜４００℃かどうかを判断する。三元触媒１６の温度がＳＯｘの被毒温度の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２１に進み、三元触媒１６の温度がＳＯｘの被毒温度ではない場合（ＮＯ）には、ステップＳ２４に進む。
【０１２５】
ステップＳ２１において、制御部５２は、三元触媒１６の温度（床温）がＳＯｘの放出温度であり、かつ、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが三元触媒１６のＳＯｘ放出可能な空燃比Ａ／Ｆよりも小さいかどうかを判断する。具体的には、制御部５２は、第３のＲＯＭ５３に格納されているテーブルを参照し、三元触媒温度センサ４０から供給される検出値に基づいて、三元触媒１６の温度がＳＯｘの放出温度（３００℃以上）であり、かつ、第１のＡ／Ｆセンサ３３から供給される酸素濃度Ａ／Ｆ１に基づいて、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが三元触媒１６のＳＯｘ放出可能な空燃比Ａ／Ｆであるストイキ（１４．７）よりも小さいかどうかを判断する。
【０１２６】
三元触媒１６の温度（床温）がＳＯｘの放出温度（３００℃以上）であり、かつ、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが三元触媒１６のＳＯｘ放出可能な空燃比Ａ／Ｆ（１４．７）よりも小さい場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２２に進み、三元触媒１６の温度（床温）がＳＯｘの放出温度（３００℃以上）でない、又は、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが三元触媒１６のＳＯｘ放出可能な空燃比Ａ／Ｆ（１４．７）よりも小さくない場合（ＮＯ）には、ステップＳ２３に進む。
【０１２７】
ステップＳ２２において、制御部５２は、第３のＲＯＭ５３に格納されているテーブルに基づいて、三元触媒１６のＳＯｘの被毒推定量をカウントするカウンタ５２Ａを減算制御し、被毒推定量を算出する。そして、制御部５２は、第４のＲＯＭ５４に格納されている補正距離テーブルに基づいて、算出した被毒推定量から積算距離βを求め、基準となる開始判定距離から減算する。このようにして、走行距離に基づいて、ＳＯｘの被毒除去の開始タイミングが補正される。
【０１２８】
ステップＳ２３において、制御部５２は、第３のＲＯＭ５３に格納されているテーブルに基づいて、三元触媒１６のＳＯｘの被毒推定量をカウントするカウンタ５２Ａを加算制御し、被毒推定量を算出する。そして、制御部５２は、第４のＲＯＭ５４に格納されている補正距離テーブルに基づいて、算出した被毒推定量から積算距離αを求め、基準となる開始判定距離に加算する。このようにして、走行距離に基づいて、ＳＯｘの被毒除去の開始タイミングが補正される。
【０１２９】
また、ステップＳ２４において、制御部５２は、三元触媒１６の温度（床温）がＳＯｘの放出温度であり、かつ、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが三元触媒１６のＳＯｘ放出可能な空燃比Ａ／Ｆよりも小さいかどうかを判断する。具体的には、制御部５２は、第３のＲＯＭ５３に格納されているテーブルを参照し、三元触媒温度センサ４０から供給される検出値に基づいて、三元触媒１６の温度がＳＯｘの放出温度であり、かつ、第１のＡ／Ｆセンサ３３から供給される酸素濃度Ａ／Ｆ１に基づいて、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが三元触媒１６のＳＯｘ放出可能な空燃比Ａ／Ｆよりも小さいかどうかを判断する。
【０１３０】
三元触媒１６の温度（床温）がＳＯｘの放出温度であり、かつ、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが三元触媒１６のＳＯｘ放出可能な空燃比Ａ／Ｆよりも小さい場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２５に進み、三元触媒１６の温度（床温）がＳＯｘの放出温度でない、又は、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが三元触媒１６のＳＯｘ放出可能な空燃比Ａ／Ｆよりも小さくない場合（ＮＯ）には、ステップＳ２６に進む。
【０１３１】
ステップＳ２５において、制御部５２は、第３のＲＯＭ５３に格納されているテーブルに基づいて、三元触媒１６のＳＯｘの被毒推定量をカウントするカウンタ５２Ａを減算制御し、被毒推定量を算出する。そして、制御部５２は、第４のＲＯＭ５４に格納されている補正距離テーブルに基づいて、算出した被毒推定量から積算距離γを求め、基準となる開始判定距離から減算する。このようにして、走行距離に基づいて、ＳＯｘの被毒除去の開始タイミングが補正される。
【０１３２】
ステップＳ２６において、制御部５２は、第３のＲＯＭ５３に格納されているテーブルに基づいて、三元触媒１６のＳＯｘの被毒推定量をカウントするカウンタ５２Ａを停止制御する。なお、ステップＳ２６の工程は、三元触媒１６の温度が、ＳＯｘの被毒可能な温度ではなく、また、ＳＯｘが放出される温度でもない場合に該当するので、従来と同様の手法により、燃料消費量から算出したＳＯｘの被毒推定量をそのままカウンタ５２Ｂに加算するパターンであり、基準となる開始判定距離に基づいて、ＳＯｘの被毒除去が開始される。
【０１３３】
このようにして、排ガス浄化システム１は、三元触媒１６のＳＯｘの被毒推定量に応じて、ＮＯｘ触媒１７のＳＯｘの被毒推定量を補正するので、ＮＯｘ触媒１７のＳＯｘの被毒推定量を正確に算出できる。また、排ガス浄化システム１は、正確に算出したＮＯｘ触媒１７のＳＯｘの被毒推定量に基づいて、ＮＯｘ触媒１７のＳＯｘの被毒除去開始のタイミングを判断するので、当該タイミングを適正化することができ、燃料消費量の低減を図ることができる。また、排ガス浄化システム１は、三元触媒１６でＮＯｘの浄化を行いつつ、ＮＯｘ触媒１７でＳＯｘの被毒除去を行うため、ＮＯｘ触媒１７の被毒除去を行うタイミングに応じて、上述したＡ／Ｆ制御部４２（空燃比制御手段）による制御動作により、排気ガスの空燃比をリッチ側にする。
【０１３４】
また、排ガス浄化システム１は、走行距離に応じてＳＯｘの被毒除去開始のタイミングを判断する場合には、例えば、トータルの走行距離の積算が４００ｋｍになった時点で、ＳＯｘの被毒除去の制御開始を行う。ここで、三元触媒１６がＳＯｘの被毒をしているときは、三元触媒１６の下流側に配置されているＮＯｘ触媒１７はＳＯｘによる被毒が行われないため、ＮＯｘの浄化率が低下せず、ＳＯｘの被毒除去制御を行う必要がない。
【０１３５】
そこで、本発明に係る排ガス浄化システム１は、三元触媒１６のＳＯｘの被毒推定量に応じて、ＳＯｘの被毒除去開始の判定距離４００ｋｍを補正するので、無駄なＳＯｘの被毒除去制御をなくすことができる。また、本発明に係る排ガス浄化システム１は、上述したように、図１２に示した補正距離テーブルに基づいて算出した距離を開始判定距離に加算することにより、三元触媒１６がＳＯｘ被毒するにしたがって開始判定距離が長くなるように補正し、また、三元触媒１６からＳＯｘが放出された場合には開始判定距離が短くなるように補正するので、三元触媒１６がＳＯｘ被毒する分、ＮＯｘ触媒１７のＳＯｘの被毒除去の開始タイミングが延長され、約１〜２パーセントの燃料消費量の改善を図ることができる。
【０１３６】
なお、本発明は、上述において説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。さらに、本発明は、車両に搭載されたエンジンに限らず、クランク軸が鉛直方向に配置された船外機等のような船舶推進機用エンジンを含む、様々な産業用の内燃機関に適用できることはもちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明を適用した排ガス浄化システムを内燃機関とともに概略的に示す図である。
【図２】排ガス浄化装置の一部を示す図である。
【図３】図１に示す排ガス浄化システムの簡略図を示す第１の図である。
【図４】目標空燃比を決定するためのテーブルを示す模式図である。
【図５】三元触媒の温度に対応する補正係数が定められているテーブルを示す模式図である。
【図６】空燃比Ａ／Ｆを補正後の目標空燃比となるように制御する説明に供するフローチャートである。
【図７】図１に示す排ガス浄化システムの簡略図を示す第２の図である。
【図８】三元触媒によるＳＯｘの放出量を決定するためのテーブルを示す模式図である。
【図９】ＳＯｘの被毒推定量を補正する手順についての説明に供するフローチャートである。
【図１０】カウンタの具体的な動作の説明に供する図である。
【図１１】走行距離によるＳＯｘの被毒除去の開始タイミングを補正する手順についての説明に供するフローチャートである。
【図１２】三元触媒のＳＯｘの被毒推定量に基づく補正距離を定めるテーブルを示す模式図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１  排ガス浄化システム、２  ＥＣＵ、３  エンジン、４  吸気管、５  排気管、６  インジェクタ、８過給機、８ｃ  可変ベーン、１２  スロットル弁、１３ａ  スワール弁、１４ｂ  ＥＧＲ制御弁、１６  三元触媒、１７  ＮＯｘ触媒、３０  クランク角センサ、３１  エアフローセンサ、３３  第１のＡ／Ｆセンサ、３６  ＮＯｘ触媒温度センサ、４０  三元触媒温度センサ、４１  第１のＲＯＭ、４２  Ａ／Ｆ制御部、４３  第２のＲＯＭ、４４  補正係数算出部、４５  昇温部、５０  三元触媒温度調整部、５１  ＮＯｘ触媒温度調整部、５２  制御部、５２Ａ、５２Ｂ  カウンタ、５２Ｃ  カウンタ制御部、５３  第３のＲＯＭ
【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】
2008128208.tif 000010
【図９】
2008128208.tif 000011
【図１０】
2008128208.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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