(57)【要約】【課題】触媒が活性温度に達しているにも拘らず不活性状態であることを低減し、排気をより確実に浄化することができる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関１の排気通路２に直列に備えられた複数の触媒３，４と、複数の触媒の内、排気流路の最上流に位置する触媒３以外の触媒である後段触媒４が活性状態であるか不活性状態であるかを判別する判別手段と、判別手段にて後段触媒が不活性状態であると判別された場合には、活性状態であると判別された場合よりも、後段触媒４に流入する排気中の後段触媒４を活性化させる物質の量を増量させる増量手段５と、を備える。増量手段５が後段触媒４を活性化させる物質の量を増量させることにより、後段触媒４を、不活性状態から活性状態へと回復させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に直列に備えられた複数の触媒と、
前記複数の触媒の内、排気流路の最上流に位置する触媒以外の触媒である後段触媒が活性状態であるか若しくは不活性状態であるかを判別する判別手段と、
前記判別手段にて前記後段触媒が不活性状態であると判別された場合には、活性状態であると判別された場合よりも、後段触媒に流入する排気中の当該後段触媒を活性化させる物質の量を増量させる増量手段と、
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】
前記増量手段は、少なくとも、排気の一部を前記最上流に位置する触媒を迂回させ前記不活性状態であると判別された後段触媒に直接流入させる迂回通路、前記不活性状態であると判別された後段触媒と当該後段触媒のすぐ上流に配置された触媒との間の排気通路に備えられ当該後段触媒に流入する排気中に燃料を添加する燃料添加手段、あるいは前記不活性状態であると判別された後段触媒の上流に配置された触媒における排気が通過する部位を制限する通過部位制限手段のいずれかを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３】
前記後段触媒の上流の排気の空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、
前記後段触媒の下流の排気の空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、
を更に備え、
前記判別手段は、上流側空燃比検出手段の検出値と下流側空燃比検出手段の検出値に基づいて前記後段触媒が不活性状態であるか否かを判別することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記判別手段にて不活性状態であると判別され、前記増量手段が不活性状態であると判別された後段触媒に流入する排気中の当該後段触媒を活性化させる物質の量を増量させても、当該後段触媒が活性状態にならない場合は、当該後段触媒が劣化していると判定する劣化判定手段を更に備えることを特徴とする請求項１、２又は３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２つの触媒を直列に設置し、さらに前段触媒をバイパスするバイパス通路を備え、排気温度が所定温度未満では前段触媒に排気を流して当該前段触媒を早期に活性化させ、排気温度が所定温度以上では、バイパス通路を介して前段触媒をバイパスさせて直接後段触媒に排気を流し、前段触媒の熱劣化を抑制しているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−２４６８５２号公報
【特許文献２】特開平５−３１２０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した特許文献１に記載のように、２つの触媒が排気通路に直列に備えられた排気浄化装置において、前段触媒を通過した排気が後段触媒に流入する場合においては、当該排気の空燃比の変動が少なく安定している、定常運転が持続して排気量の変動が小さい、あるいは前段触媒の浄化性能が高い等の条件下では、前段触媒で排気の浄化の大部分が行われる。
【０００４】
そのため、浄化すべき物質が後段触媒へはあまり流入せず、当該触媒上であまり反応が行われない。そして、このような状態が継続されると、後段触媒が、温度的には活性温度に達しているにも拘らず、排気浄化性能が一時的に低下する不活性状態に陥るおそれがある。
【０００５】
後段触媒がこのような不活性状態である時に、排気の空燃比の変動が大きくなり浄化すべき物質が当該後段触媒に多く流入してしまうと、後段触媒でも浄化することができずに、大気中に排出されてしまうおそれがある。
【０００６】
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、触媒が活性温度に達しているにも拘らず不活性状態であることを低減し、排気をより確実に浄化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】
【０００７】
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直列に備えられた複数の触媒と、前記複数の触媒の内、排気流路の最上流に位置する触媒以外の触媒である後段触媒が活性状態であるか若しくは不活性状態であるかを判別する判別手段と、前記判別手段にて前記後段触媒が不活性状態であると判別された場合には、活性状態であると判別された場合よりも、後段触媒に流入する排気中の当該後段触媒を活性化させる物質の量を増量させる増量手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
内燃機関の排気通路に複数の触媒が直列に備えられている場合において、排気の空燃比の変動が少なくて安定している、定常運転が持続して排気量の変動が小さい、あるいは前段触媒の浄化性能が高い等の条件下では、排気流路の最上流に位置する触媒である前段触媒で排気の浄化の大部分が行われる。そのため、ＨＣ、ＣＯ等の浄化されるべき物質が後段触媒へあまり流入しない。
【０００９】
触媒が酸化触媒、三元触媒、あるいはリーンＮＯｘ触媒等の酸化能を有するものである場合は、ＨＣ、ＣＯは、触媒上で酸化され、その反応により、同時に触媒を活性化させる物質でもある。また、触媒が三元触媒、リーンＮＯｘ触媒である場合は、ＮＯｘは、触媒上で還元され、その反応により、同時に触媒を活性化させる物質でもある。ゆえに、ＨＣ、ＣＯ等の浄化されるべき物質が後段触媒へあまり流入しない状態が継続すると、後段触媒が、温度的には活性温度に達しているにも拘らず、排気浄化性能が一時的に低下する不活性状態に陥るおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明は、後段触媒が不活性状態であるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段にて前記後段触媒が不活性状態であると判別された場合には、活性状態であると判別される場合よりも、後段触媒に流入する排気中の当該後段触媒を活性化させる物質の量を増量させる増量手段と、を備えるようにした。
【００１１】
このようにすれば、触媒の温度が活性温度に達しているにも拘らず不活性状態であることを低減することができるので、排気の空燃比の変動が大きくなり浄化されるべき物質全てが前段触媒では浄化されず後段触媒に多く流入してしまう場合等においても、後段触媒で浄化することができ、大気中に排出される有害な物質を低減することができる。
【００１２】
また、前記増量手段は、少なくとも、（１）排気の一部を前記最上流に位置する触媒を迂回させ前記不活性状態であると判別された後段触媒に直接流入させる迂回通路、（２）前記不活性状態であると判別された後段触媒と当該後段触媒のすぐ上流に配置された触媒との間の排気通路に備えられ当該後段触媒に流入する排気中に燃料を添加する燃料添加手段、あるいは（３）前記不活性状態であると判別された後段触媒の上流に配置された触媒における排気が通過する部位を制限する通過部位制限手段のいずれかを備えることが好適である。
【００１３】
上記（１）の迂回通路を備えている場合は、内燃機関から排出された排気全てが前段触媒を通過した後に後段触媒に流入するのではなく、内燃機関から排出された排気の一部が直接後段触媒に流入するので、後段触媒に流入する排気中の当該後段触媒を活性化させる物質の量を増量させることができる。
【００１４】
また、（２）の燃料添加手段によれば、不活性状態であると判別された後段触媒と当該後段触媒のすぐ上流に配置された触媒との間で、当該後段触媒に流入する排気中に燃料を添加することにより後段触媒に流入する排気中の当該後段触媒を活性化させる物質の量を増量させることができる。
【００１５】
また、（３）通過部位制限手段が、前記不活性状態であると判別された後段触媒の上流に配置された触媒における排気が通過する部位を制限することにより、前段触媒の一部に排気が集中するので、排気全てが当該部位のみでは浄化され難くなる。その結果、前記不活性状態であると判別された後段触媒の上流に配置された触媒にて浄化されずに通過した排気中の、浄化されるべき物質であり、かつ後段触媒を活性化させる物質が、多目に後段触媒に流入することとなる。
【００１６】
また、前記後段触媒の上流の排気の空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、前記後段触媒の下流の排気の空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、を更に備え、前記判別手段は、上流側空燃比検出手段の検出値と下流側空燃比検出手段の検出値に基づいて前記後段触媒が不活性状態であるか否かを判別することが好適である。
【００１７】
そして、前記判別手段にて不活性状態であると判別され、前記増量手段が、不活性状態
であると判別された後段触媒に流入する排気中の当該後段触媒を活性化させる物質の量を増量させても、後段触媒が活性状態にならない場合は、当該後段触媒が劣化していると判定する劣化判定手段を更に備えることが好適である。
【００１８】
このようにして触媒の劣化を早期に発見し、当該排気浄化装置を搭載した車両の運転者に早期に知らせることにより、大気中に排出される有害な物質を低減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、触媒が活性温度に達しているにも拘らず不活性状態であることを低減することができるので、排気をより確実に浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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】
【００２１】
本発明の実施例１に係る内燃機関の排気浄化装置の構成について説明する。
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関１の排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【００２２】
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）又は軽油を燃料とする圧縮着火式の内燃機関（ディーゼル機関）であり、自動車等に搭載される機関である。
【００２３】
そして、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としては酸化触媒、三元触媒、あるいはリーンＮＯｘ触媒等を例示することができる。また、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。
【００２４】
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図示しないアクチュエータにより駆動される。
【００２５】
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内燃機関１からの排気の一部が迂回通路５を流通すると共に、前段触媒３を排気が通過する。
【００２６】
そして、前段触媒３の下流であって排気通路２と迂回通路５との合流点の上流には、前段触媒３を流出した後の排気中の酸素濃度を検出する上流側空燃比検出手段としての上流側酸素センサ７が備えられており、後段触媒４の下流には後段触媒４を流出した後の排気中の酸素濃度を検出する下流側空燃比検出手段としての下流側酸素センサ８が備えられている。
【００２７】
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。
【００２８】
ＥＣＵ１０には、上述した上流側酸素センサ７や、下流側酸素センサ８等が電気的に接
続され、それらの出力信号がＥＣＵ１０へ入力されるようになっている。更に、ＥＣＵ１０は、上述した流量調節弁６を駆動する図示しないアクチュエータと電気的に接続され、ＥＣＵ１０が、流量調節弁６の開度を制御することが可能になっている。
【００２９】
このように内燃機関の排気通路に複数の触媒３，４が直列に備えられている場合において、排気の空燃比の変動が少なくて安定している、定常運転が持続して排気量の変動が小さい、あるいは前段触媒３の浄化性能が高い等の条件下では、排気流路の最上流に位置する触媒である前段触媒３で排気の浄化の大部分が行われる。そのため、ＨＣ、ＣＯ等の浄化されるべき物質が後段触媒４へあまり流入しない。
【００３０】
そして、触媒３，４が酸化触媒、三元触媒、あるいはリーンＮＯｘ触媒等の酸化能を有するものである場合は、ＨＣ、ＣＯは、後段触媒４上で酸化され、その反応により、同時に触媒を活性化させる物質でもある。ゆえに、ＨＣ、ＣＯ等の浄化されるべき物質が後段触媒４へあまり流入しない状態が継続されると、後段触媒４が、温度的には活性温度に達しているにも拘らず、排気浄化性能が一時的に低下する不活性状態に陥るおそれがある。また、触媒が三元触媒、リーンＮＯｘ触媒である場合は、ＮＯｘは、触媒上で還元され、その反応により、同時に触媒を活性化させる物質でもある。ゆえに、浄化されるべき物質であるＮＯｘが後段触媒４へあまり流入しない状態が継続されると、後段触媒４が、温度的には活性温度に達しているにも拘らず、排気浄化性能が一時的に低下する不活性状態に陥るおそれがある。
【００３１】
そこで、本実施例に係る排気浄化装置においては、後段触媒４が温度的には活性温度に達しているにも拘らず不活性状態であるか否かを判別し、後段触媒４が温度的には活性温度に達しているにも拘らず不活性状態であると判別された場合は、迂回通路５を介して内燃機関１から排出された排気が直接後段触媒４へも流入するようにする、後段触媒４の活性を回復させる後段触媒回復処理を実行する。
【００３２】
このようにすることで、後段触媒４に流入する排気には、前段触媒３を通過せずに内燃機関１から排出され直接後段触媒４に流入する排気が含まれ、ＨＣ、ＣＯ等が多く後段触媒４に流入するようになる。その結果、後段触媒４が酸化能を有するものである場合は、ＨＣ、ＣＯが後段触媒４上で酸化され、その反応により、同時に後段触媒４が活性化され、後段触媒４の活性が回復し再度活性状態となる。したがって、急激な空燃比変化等に起因して前段触媒で十分に排気浄化を行えない場合が生じても、より確実に後段触媒で浄化することができることとなる。
【００３３】
但し、後段触媒回復処理を実行しても後段触媒４の活性状態が回復しない場合は、後段触媒４が劣化しているおそれがあり、かかる場合は排気エミッションを悪化させてしまうおそれがあるので、後述する後段触媒劣化判定制御を実行して後段触媒４が劣化しているか否かを判定するようにする。
【００３４】
次に、後段触媒４が活性状態であるか不活性状態であるかを判別する手法について説明する。
【００３５】
図２に示したのが、後段触媒４が活性状態である場合の上流側酸素センサ７の出力Ｖ１と下流側酸素センサ８の出力Ｖ２である。このように、後段触媒４が活性状態にある場合は、当該触媒の酸素吸蔵能力により排気中の酸素濃度は平衡状態に近くなるので、下流側酸素センサ８の出力は、上流側酸素センサ７の出力に対して、振幅が小さくなり、軌跡長が短くなる。したがって、上流側酸素センサ７と下流側酸素センサ８の出力の振幅及び軌跡長の差がある基準値より大きい場合は、後段触媒４は活性状態であると判定することができ、振幅及び軌跡長の差が前期基準値以下である場合は、後段触媒４は不活性状態であ
ると判定することができる。
【００３６】
また、後段触媒４が活性状態である場合、後段触媒４上で反応が行われるため、その分下流側酸素センサ８の出力Ｖ２が上流側酸素センサ７の出力Ｖ１に対してある基準値以上に遅れが生じるのに対して、後段触媒４が不活性状態である場合、後段触媒４で反応が行われず単に触媒を排気が通過するだけであるため、下流側酸素センサ８の出力Ｖ２の上流側酸素センサ７の出力Ｖ１に対する遅れが小さくなる。したがって、図３のＴ１あるいはＴ２が基準値以上である場合は、後段触媒４は活性状態であると判定することができ、基準値より小さい場合は、後段触媒４は不活性状態であると判定することができる。
【００３７】
また、後段触媒４が不活性状態である場合は活性状態である場合に比して、下流側酸素センサ８の出力Ｖ２の反転周期（目標空燃比相当値を上下する（又は横切る）周期）が短くなるので、図４に示したように、下流側酸素センサ８の出力Ｖ２の反転周期Ｔ２と上流側酸素センサ７の出力Ｖ１の反転周期Ｔ１の差が基準値以上である場合は、後段触媒４は活性状態であると判定することができ、基準値より小さい場合は、後段触媒４は不活性状態であると判定することができる。同様に、下流側酸素センサ８の出力Ｖ２の単位時間当たりの目標空燃比相当値を横切る反転回数Ｎ２の上流側酸素センサ７の出力Ｖ１の反転回数Ｎ１に対する比が基準値以下である場合は、後段触媒４は活性状態であると判定することができ、基準値より大きい場合は、後段触媒４は不活性状態であると判定することができる。
【００３８】
また、後段触媒４が不活性状態である場合は活性状態である場合に比して、下流側酸素センサ８の出力Ｖ２の振幅が大きくなるので、図５に示したように、下流側酸素センサ８の出力Ｖ２の基準電圧Ｖｍｉｎを下回る時間Ｔ１が基準時間以下である場合、あるいは基準電圧Ｖｍａｘを上回る時間Ｔ２が基準時間以下である場合は、後段触媒４は活性状態であると判定することができ、各々基準時間より長い場合は、後段触媒４は不活性状態であると判定することができる。
【００３９】
但し、上記判定は、フューエルカットあるいは燃料増量等を実行直後でない安定運転領域で行うことが好ましい。フューエルカットを実行した直後では酸素濃度が非常に高くなり、また燃料増量を実行した直後では酸素濃度が非常に低くなるため、精度良く後段触媒４が不活性状態であるか否かを判定することができないおそれがあるためである。
【００４０】
また、精度良く後段触媒４が不活性状態であるか否かを判定するには、上記判定において、検出値Ｔ１及びＴ２は、基準反転回数の平均値あるいは積算値を用いることが好ましい。
【００４１】
また、上記４種類の手法は、単独で用いても後段触媒４が不活性状態であるか否かを判別することができるが、相互に組み合わせることにより、より精度良く不活性状態であるか否かを判別することができる
次に、本実施例における後段触媒劣化判定制御について図６に示すフローチャート図に基づいて説明する。本制御ルーチンは、予めＥＣＵ１０のＲＯＭ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ーとした割り込み処理としてＥＣＵ１０が実行するようにするものである。
【００４２】
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、後段触媒劣化判定済みであるか否かを判別する。これは以前のフローの後述するＳ１０８において、既に後段触媒４が劣化していると判定されているか否かを判別するものである。
【００４３】
そして、Ｓ１０１において、後段触媒劣化判定が行われていないと判別された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０２に進む。一方、Ｓ１０１において、後段触媒劣化判定が行われていないと判別された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を終了する。
【００４４】
Ｓ１０２においては、後段触媒４が活性温度に達しているか否かを判別する。これは、内燃機関１始動後に後段触媒４へ流入した排気の累積により後段触媒４の温度を推定するか、後段触媒４の温度を直接測定可能な温度センサで温度を測定するか、あるいは後段触媒４の下流に設けた温度センサの検出値から推定することにより後段触媒４の温度を把握し、当該後段触媒４の温度が所定温度（例えば３５０℃）以上であるか否かを判別するものである。そして、後段触媒４が活性温度に達していると判別された場合は、Ｓ１０３に進み、後段触媒４が活性温度に達していないと判別された場合は、本ルーチンの実行を終了する。
【００４５】
Ｓ１０３においては、後段触媒４が不活性状態であるか否かを判別する。これは、上述した手法のいずれかを用いて、あるいは上述した手法を相互に組み合わせることにより判別するものである。そして、後段触媒４が不活性状態であると判別された場合は、Ｓ１０４に進み、後段触媒４が不活性状態ではないと判別された場合は、本ルーチンの実行を終了する。
【００４６】
Ｓ１０４においては、後段触媒４の活性を回復させるための処理を実行する。具体的には、上述したように、内燃機関１からの排気を、迂回通路５を介して直接後段触媒４へ流入させるように、流路調節弁６の開度を制御するものである。流量調節弁６の開度を決定する手法としては、Ｓ１０３で用いた上流側酸素センサ７及び下流側酸素センサ８の検出値より後段触媒４の不活性の度合いを把握し、当該度合いと予め作成されたマップとに基づいて決定することを例示することができる。
【００４７】
そして、Ｓ１０５においては、後段触媒４の活性が回復したか否かを判別する。これは上述した不活性状態であるか否かを判別する手法を用いて判別するものである。そして、後段触媒４の活性が回復したと判別された場合は、Ｓ１０７に進み、後段触媒４の活性が回復していないと判別された場合は、Ｓ１０６へ進む。
【００４８】
Ｓ１０６においては、Ｓ１０４で実行した後段触媒４の回復処理実行回数が所定回数α（例えば１０回）より少ないか否かを判別する。そして、後段触媒４の回復処理実行回数がαより少ない場合はＳ１０４以下の処理を再度実行する。一方、後段触媒４の回復処理実行回数がα以上である場合はＳ１０８に進む。
【００４９】
Ｓ１０８においては、後段触媒４の回復処理をα回実行しても後段触媒４が活性状態にならないことから、後段触媒４が劣化していると判定して本ルーチンの実行を終了する。なお、所定回数αは内燃機関毎に後段触媒４の容量等に基づいて予め定められるものである。一方、Ｓ１０７においては、後段触媒４の回復処理をα回より少なく実行した段階で後段触媒４が活性状態になったことから、後段触媒４は劣化していないと判定して本ルーチンの実行を終了する。
【００５０】
また、Ｓ１０８にて後段触媒４が劣化していると判定された場合には、当該内燃機関１を搭載した車両の使用者に知らせるように警告灯等に表示させるようにすることが好ましい。
【００５１】
以上説明したように後段触媒劣化判定制御を実行することにより、後段触媒４が劣化しているか否かを確実に把握することができるので、劣化した触媒が使用され続けることに
起因する排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００５２】
なお、本実施例においては、前段触媒３と後段触媒４の２つの触媒を直列に備えた場合について述べたが、同様に３以上のｎ個の触媒を直列に備えるものにも適用することができ、ｎ番目の触媒の上流であってｎ−１番目の触媒の下流の排気通路２に内燃機関１から排出される排気を迂回させる迂回通路５を備えるようにｎ−１個の迂回通路５とｎ−１個の流量調節弁６を備え、各々の流量調節弁６を駆動するｎ−１個のアクチュエータをＥＣＵ１０で制御し、ｎ番目の触媒に流入するＨＣ等の触媒を活性させる物質を増量させることにより、ｎ番目の触媒が活性温度に達しているにも拘らず不活性状態であることを低減することができる。
【実施例２】
【００５３】
実施例１においては、迂回通路５及び流量調節弁６を備えていたが、本実施例においては、図７に示すように、後段触媒４より上流であって上流側酸素センサ７より下流の排気通路２を流通する排気中に還元剤たる燃料を噴射する燃料添加手段たる燃料添加弁１１を備えている。この燃料添加弁１１は、図７に示されるようにその噴孔が排気通路２内に臨むように取り付けられ、所定の開弁圧以上の燃料が印加されたときに開弁して燃料を噴射するものであり、燃料供給路１２を介して図示しない燃料ポンプにて当該燃料添加弁１１へ導かれた燃料タンク１３内の燃料を、排気通路２を流通する排気中に供給することができるものである。そして、ＥＣＵ１０は、当該燃料添加弁１１を駆動する図示しないアクチュエータと電気的に接続され、ＥＣＵ１０が、燃料添加弁１１を制御することで、所望量の燃料を排気中に噴射することが可能になっている。なお、後段触媒４は、酸化能を有する酸化触媒、三元触媒、あるいはリーンＮＯｘ触媒とする。その他の構成は実施例１と同一であるのでその説明は省略する。
【００５４】
そして、実施例１においては、後段触媒４が不活性状態であると判別された場合は、内燃機関１から排出された排気を、迂回通路５を介して直接後段触媒４に流入させるようにしていたが、本実施例においては、後段触媒４が不活性状態であると判別された場合は、燃料添加弁１１を制御し、所望量の燃料を後段触媒４に流入する排気中に供給するようにする。
【００５５】
このようにすることで、後段触媒４に流入する排気には、ＨＣ等の還元剤が多く存在することとなるので、ＨＣ等が後段触媒４上で酸化され、その反応により、同時に後段触媒４が活性化され、後段触媒４の活性が回復し再度活性状態となるようにすることができる。したがって、急激な空燃比変化等に起因して前段触媒で十分に排気浄化を行えない場合が生じても、より確実に後段触媒で浄化することができることとなる。
【００５６】
また、実施例１と同様に、ＥＣＵ１０が後段触媒劣化判定制御を実行することにより、後段触媒４が劣化しているか否かを確実に把握することができ、劣化した触媒が使用され続けることに起因する排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００５７】
なお、実施例１で説明した後段触媒劣化判定制御の制御ルーチンのＳ１０４の後段触媒４の活性を回復させるための処理実行にあたっては、燃料添加弁１１を制御し、所望の燃料量を、後段触媒４に流入する排気中に供給するようにする。供給する所望の燃料量を決定する手法としては、Ｓ１０３で用いた上流側酸素センサ７及び下流側酸素センサ８の検出値より後段触媒４の不活性の度合いを把握し、当該度合いと予め作成されたマップとに基づいて決定することを例示することができる。
【００５８】
なお、本実施例においては、前段触媒３と後段触媒４の２つの触媒を直列に備えた場合について述べたが、同様に３以上のｎ個の触媒を直列に備えるものにも適用することがで
き、ｎ番目の触媒の上流であってｎ−１番目の触媒の下流の排気通路２を流通する排気中に還元剤たる燃料を噴射する燃料添加弁１１を備えるようにｎ−１個の燃料添加弁１１を備え、各々の燃料添加弁１１を駆動するｎ−１個のアクチュエータをＥＣＵ１０で制御し、ｎ番目の触媒に流入するＨＣ等の触媒を活性させる物質を増量させることにより、ｎ番目の触媒が活性温度に達しているにも拘らず不活性状態であることを低減することができる。
【実施例３】
【００５９】
実施例１においては、迂回通路５及び流量調節弁６を備えていたが、本実施例においては、図８に示すように前段触媒３の全体に渡って排気を流入させるか、一部の部位のみ排気を流入させるかを調節するように、前段触媒３の上流の流路面積を低減する通過部位制限手段としての流路制御弁１４を備えている。そして、この流路制御弁１４を駆動する図示しないアクチュエータとＥＣＵ１０は電気的に接続され、ＥＣＵ１０が、流路制御弁１４の弁の位置を制御することで、排気が通過する前段触媒３の部位を制限することが可能になっている。その他の構成は実施例１と同一であるのでその説明は省略する。
【００６０】
このように構成された排気浄化装置において、流路制御弁１４が最大に開いている状態では（図８中のＡの位置）、前段触媒３の全体に渡って排気が流入し、流路制御弁１４が最大に閉じている状態では（図８中のＢの位置）、排気通路２の流路面積の約半分が閉ざされており、前段触媒３の約半分の部位にしか排気が流入しないようになっている。
【００６１】
そして、実施例１においては、後段触媒４が不活性状態であると判定された場合は、内燃機関１から排出された排気を迂回通路５を介して直接後段触媒４に流入させるようにしていたが、本実施例においては、後段触媒４が不活性状態であると判定された場合は、流路制御弁１４の開度を制御し、排気が流入する前段触媒３の部位を低減するようにする。
【００６２】
その結果、前段触媒３の、排気が通過可能な部位を通過する排気の量が増えることとなり、排気全てが前段触媒３では浄化されずに、より多くのＨＣ等が後段触媒４へ流入することとなる。そのため、ＨＣ等が後段触媒４上で酸化され、その反応により、同時に後段触媒４が活性化され、後段触媒４の活性が回復し再度活性状態となるようにすることができる。したがって、急激な空燃比変化等に起因して前段触媒で十分に排気浄化を行えない場合が生じても、より確実に後段触媒で浄化することができることとなる。
【００６３】
また、実施例１と同様に、ＥＣＵ１０が後段触媒劣化判定制御を実行することにより、後段触媒４が劣化しているか否かを確実に把握することができ、劣化した触媒が使用され続けることに起因する排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００６４】
なお、実施例１で説明した後段触媒劣化判定制御の制御ルーチンのＳ１０４の後段触媒４の活性を回復させるための処理実行にあたっては、流路制御弁１４の開度を制御し、前段触媒３の、排気が通過する部位を制限するようにする。そして、この流路制御弁１４の開度を決定する手法としては、Ｓ１０３で用いた上流側酸素センサ７及び下流側酸素センサ８の検出値より後段触媒４の不活性の度合いを把握し、当該度合いと予め作成されたマップとに基づいて決定することを例示することができる。
【００６５】
なお、本実施例においては、前段触媒３と後段触媒４の２つの触媒を直列に備えた場合について述べたが、同様に３以上のｎ個の触媒を直列に備えるものにも適用することができ、ｎ番目の触媒の上流に備えられたｎ−１番目までの各触媒の上流の排気通路２に、当該排気通路２の流路面積を調節可能な流路制御弁１４を備えるようにｎ−１個の流路制御弁を備え、当該ｎ−１個の流路制御弁１４を駆動するｎ−１個のアクチュエータをＥＣＵ１０で制御し、ｎ番目の触媒に流入するＨＣ等の触媒を活性させる物質を増量させること
により、ｎ番目の触媒が活性温度に達しているにも拘らず不活性状態であることを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【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】触媒が活性状態にある場合の、上流側酸素センサの出力特性Ｖ１と下流側酸素センサの出力特性Ｖ２を示す図である。
【図３】上流側酸素センサの出力特性Ｖ１と下流側酸素センサの出力特性Ｖ２の相違を示した一例である。
【図４】上流側酸素センサの出力特性Ｖ１と下流側酸素センサの出力特性Ｖ２の相違を示した一例である。
【図５】上流側酸素センサの出力特性Ｖ１と下流側酸素センサの出力特性Ｖ２の相違を示した一例である。
【図６】実施例１に係る後段触媒劣化判定制御の制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図７】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。
【図８】実施例３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】
【００６７】
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  上流側酸素センサ
８  下流側酸素センサ
１０  ＥＣＵ
１１  燃料添加弁
１２  燃料供給路
１３  燃料タンク
１４  流路制御弁
【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】
2005069053.tif 000009
【図８】
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