(57)【要約】【課題】排気通路に複数の触媒を直列に備える場合においても、安定して高浄化率を確保できるとともに触媒臭を抑制することができる技術を提供する。【解決手段】酸素吸蔵能力を有する前段触媒および前段触媒よりも下流側の排気通路に備えられ酸素吸蔵能力を有する後段触媒と、内燃機関から排出される排気ガスの少なくとも一部を、前段触媒を迂回させて後段触媒に流入させる迂回通路と、迂回通路を流通する排気ガスの流量を調節する流量調節弁と、前段触媒および後段触媒が共に酸素吸蔵量が少ないリッチ状態であるときに、内燃機関の気筒内の空燃比をリーンにすると共に流量調節弁を開き内燃機関から排出された排気ガスを迂回通路を介して後段触媒に流入させるリーン化処理を実行する処理実行手段とを備える。【選択図】  図２
2005351108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に備えられ酸素吸蔵能力を有する前段触媒と、
当該前段触媒よりも下流側の排気通路に備えられ酸素吸蔵能力を有する後段触媒と、
内燃機関から排出される排気ガスの少なくとも一部を、前記前段触媒を迂回させて前記後段触媒に流入させる迂回通路と、
当該迂回通路を流通する排気ガスの流量を調節する流量調節弁と、
前記前段触媒および前記後段触媒が共に酸素吸蔵量が少ないリッチ状態であるときに、前記内燃機関の気筒内の空燃比をリーンにすると共に前記流量調節弁を開き前記内燃機関から排出された排気ガスを前記迂回通路を介して前記後段触媒に流入させるリーン化処理を実行する処理実行手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記処理実行手段は、前記前段触媒および前記後段触媒が共に酸素吸蔵量が少ないリッチ状態が所定時間以上継続したときにリーン化処理を実行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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の触媒浄化装置に関し、特に、排気通路に複数の触媒を直列に設置したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化装置として、排気通路に複数の触媒を直列に設置し大気中に排出されるＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘの量の低減を図っている。例えば、特許文献１に記載の排気浄化装置は、上流側から三元触媒、酸化触媒、ＮＯｘ吸収剤を設置している。また、特許文献２に記載の排気浄化装置は、上流側から三元触媒、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を設置している。
【特許文献１】特開平６−３４６７２５号公報
【特許文献２】特開平１１−１４８３４０号公報
【特許文献３】特開平５−２６０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
三元触媒およびＮＯｘ吸蔵還元型触媒は共に、その内部に適量の酸素を吸蔵する能力を有し、排気ガスにＮＯｘが含まれているときは、酸素を吸蔵することでそのＮＯｘを還元し、また、排気ガスにＨＣやＣＯが含まれているときは、吸蔵している酸素を放出することでそれらを酸化することができる触媒である。
【０００４】
それゆえ、これらの触媒を前段触媒、後段触媒として排気通路に直列に触媒を備える場合、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比がリッチとなる運転状態が続くと、前段および後段触媒が共に触媒内の酸素吸蔵量が少ない状態であるリッチ状態となる。一方、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比がリーンとなる運転状態が続くと、前段および後段触媒が共に触媒内の酸素吸蔵量が多い状態であるリーン状態となる。
【０００５】
そして、前段および後段触媒が共にリッチ状態あるいはリーン状態になると、排気ガスを浄化する能力が低下する。例えば、前段および後段触媒が共にリッチ状態である時に排気ガスがこれらの触媒を通過すると、触媒内の酸素吸蔵量が少ないために排気ガス中のＨＣ、ＣＯを十分に酸化できない。また、前段および後段触媒が共にリーン状態である時に排気ガスがこれらの触媒を通過すると、触媒内の酸素吸蔵量が多いために排気ガス中のＮＯｘを十分に還元できない。
【０００６】
また、特許文献２に記載の内燃機関の排気浄化装置のように、前段触媒が三元触媒、後段触媒がＮＯｘ吸蔵還元型触媒である場合であって、前段触媒がリーン状態、後段触媒がリッチ状態である場合、排気ガス中のＮＯｘを前段触媒で浄化できなくなるので後段触媒のみでの浄化となる。一方、前段触媒がリッチ状態、後段触媒がリーン状態である場合には、排気ガス中のＮＯｘを、前段触媒で還元できるとともに後段触媒であるＮＯｘ吸蔵還元型触媒で吸蔵することができるのでＮＯｘ浄化率が高くなる。また、排気ガスの大気への排出口に近い後段触媒が長時間リッチ状態になると、硫化水素が生成されやすくなるので触媒臭が発生してしまうおそれがある。なお、前段触媒がリーン状態で後段触媒がリッチ状態、あるいは前段触媒がリッチ状態で後段触媒がリーン状態である場合には、いずれかの触媒がリッチ状態であるので、ＨＣ、ＣＯの浄化率は高い。
【０００７】
以上のことにより、酸素吸蔵能力を有する触媒を２つ備える排気浄化装置においては、前段触媒がリッチ状態で後段触媒がリーン状態となっているのが好ましい。
【０００８】
ところで、フューエルカット運転状態が継続される場合などにおいては、排気通路には空気が通過することから前段および後段触媒は共にリーン状態となる。かかる状態から排気ガス浄化に最適な状態である前段触媒がリッチ状態で後段触媒がリーン状態へ移行するには、前段触媒へ流入する排気ガスの空燃比をリッチに、つまり気筒内の混合気の空燃比をリッチにすればよい。
【０００９】
一方、高負荷運転が継続される場合などにおいては、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比がリッチである状態が継続されるので、前段および後段触媒が共にリッチ状態となるおそれがある。そして、かかる状態から排気ガス浄化に最適な状態である前段触媒がリッチ状態で後段触媒がリーン状態へ移行するには、先ず、気筒内の混合気の空燃比をリーンにし内燃機関から排出される排気ガスの空燃比をリーンにして前段および後段触媒を共にリーン状態にした後に、気筒内の混合気の空燃比をリッチにして前段触媒をリッチ状態にする必要がある。そのため、前段および後段触媒が共にリッチ状態である状態から前段触媒がリッチ状態で後段触媒がリーン状態である状態へ移行する過程で上述した理由により排気エミッションが悪化するおそれがある。
【００１０】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気通路に複数の触媒を直列に備える場合においても、安定して高浄化率を確保できるとともに触媒臭を抑制することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にあっては、内燃機関の排気通路に備えられ酸素吸蔵能力を有する前段触媒と、当該前段触媒よりも下流側の排気通路に備えられ酸素吸蔵能力を有する後段触媒と、内燃機関から排出される排気ガスの少なくとも一部を、前記前段触媒を迂回させて前記後段触媒に流入させる迂回通路と、当該迂回通路を流通する排気ガスの流量を調節する流量調節弁と、前記前段触媒および前記後段触媒が共に酸素吸蔵量が少ないリッチ状態であるときに、前記内燃機関の気筒内の空燃比をリーンにすると共に前記流量調節弁を開き前記内燃機関から排出された排気ガスを前記迂回通路を介して前記後段触媒に流入させるリーン化処理を実行する処理実行手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置においては、処理実行手段が、前段触媒および後段触媒が共に酸素吸蔵量が少ないリッチ状態であるときに、内燃機関の気筒内の空燃比をリーンにすると共に流量調節弁を開き内燃機関から排出された排気ガスを迂回通路を介して後段触媒に流入させるリーン化処理を実行するので、リーン空燃比の排気ガスが後段触媒に直接流入し、後段触媒がリーン状態となる。その結果、前段触媒がリッチ状態で後段触媒がリーン状態へと移行されるので、安定して高浄化率を確保することができる。また、排気ガスの大気への排出口に近い後段触媒がリーン状態になるので、硫化水素の生成が抑制され、触媒臭の発生を抑制することができる。
【００１３】
また、前記処理実行手段は、前記前段触媒および前記後段触媒が共に酸素吸蔵量が少ないリッチ状態が所定時間以上継続したときにリーン化処理を実行することが好適である。リーン化処理は、内燃機関から排出された排気ガスを迂回通路を介して後段触媒に流入させるので、排気ガスを前段触媒および後段触媒に通過させるのに比べると、処理中の排気ガス浄化は悪くなるおそれがある。そこで、前段触媒および後段触媒が共に酸素吸蔵量が少ないリッチ状態が所定時間以上継続したときに限って実行することで、リーン化処理に伴う浄化率の悪化を抑制することができる。また、長時間後段触媒がリッチ状態にされることがないので、硫化水素の生成が抑制され、触媒臭の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、排気通路に複数の触媒を直列に備える場合においても、安定して高浄化率を確保できるとともに触媒臭を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を以下の実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、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、特に特定的な記載がない限りは、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。
【実施例１】
【００１６】
図１に基づいて、本発明の実施例１に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成について説明する。内燃機関１は、ガソリンを燃料とする火花点火式の内燃機関（ガソリン機関）であり、自動車等に搭載される機関である。
【００１７】
内燃機関１の排気通路２には、２つの触媒、すなわち排気通路２の上流側に設けられた前段触媒３と下流側に設けられた後段触媒４が直列に設置されている。なお、触媒３、４としては三元触媒あるいはＮＯｘ吸蔵還元型触媒等、その内部に適量の酸素を吸蔵する能力を有し、排気ガスにＮＯｘが含まれているときは、酸素を吸蔵することでそのＮＯｘを還元し、また、排気ガスにＨＣやＣＯが含まれているときは、吸蔵している酸素を放出することでそれらを酸化することができる触媒を例示することができる。
【００１８】
排気通路２には、前段触媒３の上流において分岐し、前段触媒３を迂回して後段触媒４の上流において再度合流するように迂回通路５が接続されている。そして、この迂回通路５には、当該迂回通路５を流れる排気の流量を調節する流量調節弁６が設けられている。そして、この流量調節弁６は、後述するＥＣＵの指令により制御されるアクチュエータ（図示省略）により駆動される。
【００１９】
そして、流量調節弁６が閉ざされている場合は、迂回通路５には排気が流れずに排気通路２のみに排気が流れ、内燃機関から排出された排気ガス全てが前段触媒３を通過する。一方、流量調節弁６が開かれている場合は、流量調節弁６の開度に応じた量の排気ガスが迂回通路５を流通すると共に、前段触媒３にも排気が通過する。
【００２０】
そして、前段触媒３の上流の排気通路２には、内燃機関１から排出された後の排気ガスの空燃比を検出するメインＡ／Ｆセンサ７が、前段触媒３の下流であって排気通路２と迂回通路５との合流点の上流の排気通路２には、前段触媒３を流出した後の排気ガス中の酸素濃度を検出する第１サブＯ２センサ８が備えられており、後段触媒４の下流の排気通路２には後段触媒４を流出した後の排気ガス中の酸素濃度を検出する第２サブＯ２センサ９が備えられている。
【００２１】
このように構成された排気浄化装置を備えた内燃機関には、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０が併設されている。
【００２２】
ＥＣＵ１０には、上述したメインＡ／Ｆセンサ７、第１サブＯ２センサ８、第２サブＯ２センサ９、吸気通路に備えられたエアフローメータ（図示省略）、クランクポジションセンサ（図示省略）、内燃機関１を搭載した車両に取り付けられたアクセルポジションセンサ（図示省略）等の各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力されるようになっている。
【００２３】
例えば、ＥＣＵ１０は、一定時間毎に実行すべき基本ルーチンにおいて、各種センサの
出力信号の入力、機関回転数の演算、燃料噴射量の演算、燃料噴射時期の演算などを実行する。基本ルーチンにおいてＥＣＵ１０が入力した各種信号やＥＣＵ１０が演算して得られた各種制御値は、ＥＣＵ１０のＲＡＭに一時的に記憶される。
【００２４】
更に、ＥＣＵ１０は、各種のセンサからの信号の入力、一定時間の経過、あるいはクランクポジションセンサからのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理において、ＲＡＭから各種制御値を読み出し、それら制御値に従って燃料噴射弁等を制御する。
【００２５】
上述したように前段触媒３および後段触媒４は共に、その内部に適量の酸素を吸蔵する能力を有し、排気ガスにＮＯｘが含まれているときは、酸素を吸蔵することでそのＮＯｘを還元し、また、排気ガスにＨＣやＣＯが含まれているときは、吸蔵している酸素を放出することでそれらを酸化することができる触媒である。それゆえ、内燃機関１から排出される排気ガスの空燃比がリッチとなる運転状態が続くと、前段触媒３および後段触媒４が共に触媒内の酸素吸蔵量が少ない状態であるリッチ状態となる。一方、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比がリーンとなる運転状態が続くと、前段触媒３および後段触媒４が共に触媒内の酸素吸蔵量が多い状態であるリーン状態となる。
【００２６】
そして、両触媒３、４が共にリッチ状態である時に排気ガスがこれらの触媒を通過すると、触媒内の酸素吸蔵量が少ないために排気ガス中のＨＣ、ＣＯを十分に酸化できなくなる。また、両触媒３、４が共にリーン状態である時に排気ガスがこれらの触媒を通過すると、触媒内の酸素吸蔵量が多いために排気ガス中のＮＯｘを十分に還元できなくなる。
【００２７】
また、前段触媒３が三元触媒、後段触媒４がＮＯｘ吸蔵還元型触媒である場合であって、前段触媒３がリーン状態、後段触媒４がリッチ状態である場合、排気ガス中のＮＯｘを前段触媒３で還元できなくなるので後段触媒４のみでの浄化となる。一方、前段触媒３がリッチ状態、後段触媒４がリーン状態である場合には、排気ガス中のＮＯｘを、前段触媒３で還元できるとともに後段触媒４であるＮＯｘ吸蔵還元型触媒で吸蔵することができるのでＮＯｘ浄化率が高くなる。また、排気ガスの大気への排出口に近い後段触媒４が長時間リッチ状態になると、硫化水素が生成されやすくなるので触媒臭が発生してしまうおそれがある。なお、前段触媒３がリーン状態、後段触媒４がリッチ状態、あるいは前段触媒３がリッチ状態、後段触媒４がリーン状態である場合には、いずれかの触媒がリッチ状態であるので、ＨＣ、ＣＯの浄化率は高い。
【００２８】
以上のことにより、本実施例における排気浄化装置においては、前段触媒３および後段触媒４が共にリッチ状態あるいはリーン状態であることは好ましくない。また、前段触媒３が三元触媒、後段触媒４がＮＯｘ吸蔵還元型触媒である場合には、前段触媒３がリーン状態、後段触媒４がリッチ状態であるよりも前段触媒３がリッチ状態で後段触媒４がリーン状態となっている方が好ましい。したがって、前段触媒３がリッチ状態で後段触媒４がリーン状態となっているのが排気ガス浄化には最適な状態といえる。
【００２９】
ところで、気筒内の空燃比がリーンである運転状態が継続する場合は、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比がリーンとなる運転状態が続くので、また、フューエルカット運転状態が継続される場合においては、排気通路２には空気が通過するのみであることから、両触媒３、４は共にリーン状態となる。かかる状態から排気ガス浄化に最適な状態である前段触媒３がリッチ状態で後段触媒４がリーン状態へ移行するには、前段触媒３へ流入する排気ガスの空燃比をリッチに、つまり気筒内の混合気の空燃比をリッチにすればよく、ＥＣＵ１０が燃料噴射弁を制御することにより容易に最適な状態に移行することができる。
【００３０】
一方、高負荷運転が継続される場合などにおいては、内燃機関１から排出される排気ガ
スの空燃比がリッチである状態が継続するので、両触媒３、４が共にリッチ状態となるおそれがある。かかる状態から前段触媒３がリッチ状態で後段触媒４がリーン状態となる排気ガス浄化に最適な状態へ移行するには、先ず、気筒内の混合気の空燃比をリーンにし内燃機関１から排出される排気ガスの空燃比をリーンにして両触媒３、４を共にリーン状態にする。そして、その後に、気筒内の混合気の空燃比をリッチにして前段触媒３をリッチ状態にする必要がある。そのため、両触媒３、４が共にリッチ状態である状態から前段触媒３がリッチ状態で後段触媒４がリーン状態である状態へ移行する場合には、一旦、両触媒３、４が共にリーン状態となるので、上述した理由により浄化率を高くできない。
【００３１】
そこで、本実施例においては、両触媒３、４が共にリッチ状態である状態が所定時間以上継続する場合には、内燃機関１の気筒内の混合気の空燃比をリーンにして内燃機関１から排出される排気ガスの空燃比をリーンにすると共に、流量調節弁６を開き内燃機関１から排出されるリーン空燃比の排気ガスの一部を直接後段触媒４に流入させる後段触媒リーン化処理を実行するようにする。
【００３２】
これにより、両触媒３、４が共にリッチ状態である状態から、両触媒３、４が一旦共にリーン状態となる状態を経由することなく、前段触媒３がリッチ状態で後段触媒４がリーン状態である状態にすることができるので、安定して触媒の高浄化率を確保することができる。
【００３３】
ただし、触媒が活性状態でない場合には、触媒がリッチ状態あるいはリーン状態であるか否かにかかわらずそもそも浄化能力が低いので上述した後段触媒リーン化処理は実行しないようにする。また、内燃機関に要求されている負荷が高いために燃料を増加する、あるいは燃焼温度が高温であるためにその温度を低下させるのを目的として燃料を増加するなどの燃料を増量させている運転状態である場合には、排気ガスがリッチ空燃比になるが、その運転状態を優先させることとし、後段触媒リーン化処理は実行しないようにする。また、吸入空気量が多い運転状態である場合には、酸素吸蔵量の変化が早く、またかかる運転状態である場合には内燃機関に要求されている負荷が高いために安定した出力となるように後段触媒リーン化処理は実行しないようにする。
【００３４】
また、流量調節弁６の開弁量は、所定量の排気ガスが迂回通路５を介して直接後段触媒４に流入するように制御する。吸入空気量が多いと排気ガス量も多くなるので、開弁量が小さくても所定量の排気ガスを直接後段触媒４に流入させることができ、また、かかる場合にはできる限り２つの触媒で排気ガスを浄化させた方が好ましい。一方、吸入空気量が少ないと排気ガス量も少なくなるので、開弁量を大きくしないと所定量の排気ガスを直接後段触媒４に流入させることができなくなる。それゆえ、吸入空気量に反比例するように流量調節弁６の開弁量を制御するようにする。
【００３５】
以下、具体的に本実施例における触媒状態制御について図２に基づいて説明する。図２は、触媒状態制御の制御ルーチンを示すフローチャート図である。本ルーチンは、予めＥＣＵ１０に記憶されており、一定時間の経過、あるいはクランクポジションセンサからのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてＥＣＵ１０が実行するルーチンである。
【００３６】
本ルーチンにおいて、先ずＥＣＵ１０は、ステップ（以下、「Ｓ」という。）１０１において、前段触媒３および後段触媒４が活性状態であるか否かを判定する。これは、内燃機関１の始動後からの吸入空気量および機関回転数から導き出すことができる排気温度の履歴により現時点の触媒温度を推定し、推定した触媒温度が触媒の活性温度以上であるか否かを判定するものである。あるいは、触媒の温度を直に検出する温度センサを各触媒に備え、当該温度センサが検出した温度が活性温度以上であるか否かを判定してもよい。そ
して、肯定判定された場合はＳ１０２へ進み、否定判定された場合にはＳ１０９へ進む。
【００３７】
Ｓ１０２においては、上述した燃料を増量させている運転状態（燃料増量中）であるか否かを判定する。そして、否定判定された場合にはＳ１０３へ進み、肯定判定された場合にはＳ１０９へ進む。Ｓ１０３においては、吸入空気量が所定量以下であるか否かを判定する。これは、エアフローメータで検出した吸入空気量が所定量以下であるか否かを判定するものである。そして、肯定判定された場合はＳ１０４へ進み、否定判定された場合にはＳ１０９へ進む。なお、前記所定量は予め実験等により内燃機関毎に定められる量であり、後段触媒リーン化処理を実行することにより所望の出力を発揮できない、あるいは酸素吸蔵量を過剰に多くさせてしまう限界の吸入空気量よりも少なめに設定される量である。
【００３８】
Ｓ１０４においては、第１サブＯ２センサ８の検出値がリッチ空燃比を検出しているか否かを判定する。第１サブＯ２センサ８の検出値がリッチ空燃比を検出しているということは、前段触媒３がリッチ状態であることを意味しており、本ステップでは前段触媒３がリッチ状態であるか否かを判定しているといえる。そして、肯定判定された場合はＳ１０５へ進み、否定判定された場合にはＳ１０９へ進む。
【００３９】
Ｓ１０５においては、第２サブＯ２センサ９の検出値がリッチ空燃比を検出しているか否かを判定する。第２サブＯ２センサ９の検出値がリッチ空燃比を検出しているということは、後段触媒４がリッチ状態であることを意味しており、本ステップでは後段触媒４がリッチ状態であるか否かを判定しているといえる。そして、肯定判定された場合はＳ１０６へ進み、否定判定された場合にはＳ１０９へ進む。
【００４０】
Ｓ１０６においては、触媒リッチカウンタを１だけＵＰさせる。その後Ｓ１０７へ進み、これまでにカウントされた触媒リッチカウンタの値が基準値以上であるか否かを判定する。なお、当該基準値は予め実験等により内燃機関毎に定められる値であり、両触媒３、４が共にリッチ状態である状態が継続すると排気エミッションあるいは触媒臭の発生を過剰に悪化させてしまう限界の値よりも小さめに設定される値である。そして、肯定判定された場合はＳ１０８へ進み、上述した後段触媒リーン化処理を実行する。一方、否定判定された場合には本ルーチンの実行を終了する。
【００４１】
Ｓ１０９においては、後段触媒リーン化処理実行中であるか否かを判定する。そして、肯定判定された場合にはＳ１１０へ進み後段触媒リーン化処理を終了させ、その後Ｓ１１１へ進みこれまでカウントしてきた触媒リッチカウンタをクリア、つまり零にして本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０９で否定判定された場合にもＳ１１１へ進み触媒リッチカウンタをクリアして本ルーチンの実行を終了する。
【００４２】
この触媒状態制御を実行することにより、特定の運転状態である場合を除いて両触媒３、４が共にリッチ状態となる状態が所定時間以上継続した場合には、後段触媒リーン化処理が実行開始される。そして、リーン空燃比の排気ガスが迂回通路５を介して直接後段触媒４に流入するようになる。その後、上述した特定の運転状態を除いて、Ｓ１０５で否定判定、つまり後段触媒４がリーン状態であると判定されるまで後段触媒リーン化処理が継続される。その結果、前段触媒３がリッチ状態で後段触媒４がリーン状態である状態に移行されるので、安定して触媒の高浄化率を確保することができる。また、後段触媒４が長時間リッチ状態になることを回避することができるので触媒臭の発生を抑制することができる。
【００４３】
また、本実施例においては、後段触媒リーン化処理の際、流量調節弁６の開弁量によっては、リーン空燃比の排気ガスの一部が前段触媒３に流入するので、前段触媒３がリーン
状態になる場合があるが、かかる場合は、Ｓ１０４で否定判定され、Ｓ１１０で後段触媒リーン化処理が終了される。その結果、前段触媒３がリーン状態で後段触媒４がリッチ状態である状態となるが、かかる状態は、高浄化率である前段触媒３がリッチ状態で後段触媒４がリーン状態である状態よりはＮＯｘ浄化率は劣るものの、前段触媒３および後段触媒４がリッチ状態である状態よりはＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの浄化率は高いので排気ガスを十分に浄化することができる。
【実施例２】
【００４４】
実施例１においては、迂回通路５および流量調節弁６を備えていたが、本実施例においては、図３に示すように、後段触媒４より上流であって第１サブＯ２センサ８より下流の排気通路２に二次空気を供給する二次空気供給装置２０を備えている。なお、二次空気供給装置２０は、図３のような内燃機関１により駆動されるエアポンプ２１と、ＥＣＵ１０からの指令により開弁する二次空気供給弁２２等からなり、エアポンプ２１の空気吸入口は導管を介してエアクリーナ下流の吸気通路と連結されているもの、あるいはＥＣＵ１０からの指令信号によりバッテリを駆動源として駆動する電動エアポンプと、当該エアポンプから吐出された空気が排気通路に送られるのを許容し、排気通路からポンプ側に排気ガスが流れるのを許容しないリード弁等からなるものでもよい。
【００４５】
そして、実施例１における後段触媒リーン化処理は、内燃機関１の気筒内の混合気の空燃比をリーンにして内燃機関１から排出される排気ガスの空燃比をリーンにすると共に、流量調節弁６を開き内燃機関１から排出されるリーン空燃比の排気ガスの一部を直接後段触媒４に流入させるものであったが、本実施例における後段触媒リーン化処理は、後段触媒４に流入する排気ガスの空燃比がリーンとなるように二次空気供給装置２０から二次空気を供給するようにする。その際、エアフローメータで検出した吸入空気量に基づいて推定した排気ガス量と、第１サブＯ２センサ８で検出した酸素濃度に基づいて、後段触媒４に流入する排気ガスの空燃比が所望のリーン空燃比となるように上述した二次空気供給弁あるいは電動エアポンプを制御して二次空気を供給する。その他は実施例１と同じであるので、その詳細な説明は省略する。
【００４６】
かかる構成において、実施例１と同様の触媒状態制御を実行することにより、特定の運転状態である場合を除いて両触媒３、４が共にリッチ状態となる状態が所定時間以上継続した場合には、後段触媒リーン化処理が実行開始される。そして、二次空気が供給されリーン空燃比となった排気ガスが後段触媒４に流入するようになる。その後、上述した特定の運転状態を除いて、Ｓ１０５で否定判定、つまり後段触媒４がリーン状態であると判定されるまで後段触媒リーン化処理が継続される。その結果、前段触媒３がリッチ状態で後段触媒４がリーン状態である状態に移行されるので、安定して触媒の高浄化率を確保することができる。また、後段触媒４が長時間リッチ状態になることを回避することができるので触媒臭の発生を抑制することができる。
【００４７】
また、本実施例においては、後段触媒リーン化処理の際の気筒内の混合気の空燃比によっては、内燃機関１から排出される排気ガスの空燃比がリーンとなり、当該リーン空燃比の排気ガスが前段触媒３に流入するので、前段触媒３がリーン状態になる場合がある。かかる場合は、Ｓ１０４で否定判定され、Ｓ１１０で後段触媒リーン化処理が終了される。その結果、前段触媒３がリーン状態で後段触媒４がリッチ状態となるが、かかる状態は、高浄化率である前段触媒３がリッチ状態で後段触媒４がリーン状態である状態よりはＮＯｘ浄化率は劣るものの、前段触媒３および後段触媒４がリッチ状態である状態よりはＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの浄化率は高いので排気ガスを十分に浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例１に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１および実施例２に係る触媒状態制御の制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図３】実施例２に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  内燃機関
２  排気通路
３  前段触媒
４  後段触媒
５  迂回通路
６  流量調節弁
７  メインＡ／Ｆセンサ
８  第１サブＯ２センサ
９  第２サブＯ２センサ
１０  ＥＣＵ
２０  二次空気供給装置
２１  エアポンプ
２２  二次空気供給弁
【図１】
2005351108.tif 000003
【図２】
2005351108.tif 000004
【図３】
2005351108.tif 000005