(57)【要約】【課題】内燃機関の始動時に選択還元型触媒を早期に適正な浄化性能を発揮する状態とすることが出来る内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、分岐部１５の下流に並列に接続された排気通路１６ａ、１６ｂと、各排気通路１６ａ、１６ｂの途中に設けられたＳＣＲ（選択還元型触媒）２３ａ、２３ｂと、ＳＣＲ２３ｂへの排気の流入を制限するための排気制御弁２５と、内燃機関の始動時に、ＳＣＲ２３ａの暖機条件及び吸着ＮＨ３量条件が成立するまでは、排気制御弁２５を閉じ、ＳＣＲ２３ａの暖機条件及び吸着ＮＨ３量条件が成立した後、ＳＣＲ２３ｂの暖機条件及び吸着ＮＨ３量条件が成立するまでは、分岐部１５に流入するＮＯｘ濃度が所定濃度以下である場合に限りＳＣＲ２３ｂへ排気が流入するように排気制御弁２５を制御するＥＣＵ４０を備える。【選択図】図１
2016109049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気が通過する、排気の空燃比が所定のリーン空燃比域にある場合に排気中のＮＯｘを吸着し、排気の空燃比が所定のリッチ空燃比域にある場合に吸着したＮＯｘを還元する排気浄化触媒であって、排気の空燃比が理論空燃比以下のときにＮＨ３が生成される排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒を通過した前記内燃機関の排気が流入する分岐部と、
前記分岐部の下流に並列に接続された第１及び第２排気通路と、
前記第１排気通路の途中に設けられた、排気中のＮＨ３を吸着すると共に、吸着したＮＨ３により排気中のＮＯｘを還元する第１選択還元型触媒と、
前記第２排気通路の途中に設けられた、排気中のＮＨ３を吸着すると共に、吸着したＮＨ３により排気中のＮＯｘを還元する第２選択還元型触媒と、
前記第２選択還元型触媒への排気の流入を制限するための排気制御弁と、
各選択還元型触媒に吸着されている吸着ＮＨ３量の推定結果と各選択還元型触媒の温度に基づき、前記内燃機関の始動制御を行う始動制御部とを備え、
前記始動制御部は、
前記内燃機関の始動後に、前記第１選択還元型触媒の温度に関する第１暖機条件及び前記第１選択還元型触媒の吸着ＮＨ３量に関する第１吸着ＮＨ３量条件が成立するまで、前記第２選択還元型触媒への排気の流入が制限されるように前記排気制御弁を制御すると共に、前記内燃機関の排気の空燃比を所定のリッチ空燃比に調整し、
前記第１暖機条件及び前記第１吸着ＮＨ３量条件が成立したときに、前記内燃機関の排気の空燃比を前記所定のリーン空燃比域に調整するリーン制御を行いつつ、前記内燃機関の排気の空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイク制御を行うリーン運転状態に移行し、
前記リーン運転状態への移行後、前記第２選択還元型触媒の温度に関する第２暖機条件及び前記第２選択還元型触媒の吸着ＮＨ３量に関する第２吸着ＮＨ３量条件が成立するまで、前記分岐部に流入するＮＯｘ濃度が所定濃度を超える場合に前記第２選択還元型触媒への排気の流入が制限されるように前記排気制御弁を制御する
ことを特徴とする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、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化用の触媒が適正な浄化性能を発揮するためには、触媒の温度が所定の温度範囲内にあることが必要とされる。そのため、内燃機関の冷間始動時に、触媒を早期に暖機するための様々な技術が開発されている。例えば、Ｖ型内燃機関の各バンクからの排気通路を触媒の上流側で連通させると共に各排気通路に制御弁を設けることにより、一方の制御弁を閉じることによって内燃機関からの全排気で特定の触媒が暖機できるようにした排気浄化装置（例えば、特許文献１参照）が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１２１１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
排気浄化用の触媒として、ＳＣＲ（選択還元型触媒）が知られているが、ＳＣＲは、暖機が完了していても、或る量以上のＮＨ３を保持していなければ、適正な浄化性能を発揮しない触媒である。従って、ＳＣＲを備えた内燃機関の排気浄化装置に、上記技術のような、ＮＨ３量を考慮しない従来の触媒暖機技術を適用したのでは、燃費や排気エミッションを悪化させてしまう虞がある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、内燃機関の始動時に選択還元型触媒を早期に適正な浄化性能を発揮する状態とすることが出来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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気が通過する、排気の空燃比が所定のリーン空燃比域にある場合に排気中のＮＯｘを吸着し、排気の空燃比が所定のリッチ空燃比域にある場合に吸着したＮＯｘを還元する排気浄化触媒であって、排気の空燃比が理論空燃比以下のときにＮＨ３が生成される排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒を通過した前記内燃機関の排気が流入する分岐部と、前記分岐部の下流に並列に接続された第１及び第２排気通路と、前記第１排気通路の途中に設けられた、排気中のＮＨ３を吸着すると共に、吸着したＮＨ３により排気中のＮＯｘを還元する第１選択還元型触媒と、前記第２排気通路の途中に設けられた、排気中のＮＨ３を吸着すると共に、吸着したＮＨ３により排気中のＮＯｘを還元する第２選択還元型触媒と、前記第２選択還元型触媒への排気の流入を制限するための排気制御弁と、各選択還元型触媒に吸着されている吸着ＮＨ３量の推定結果と各選択還元型触媒の温度に基づき、前記内燃機関の始動制御を行う始動制御部とを備える。そして、本発明の内燃機関の排気浄化装置の始動制御部は、前記内燃機関の始動後に、前記第１選択還元型触媒の温度に関する第１暖機条件及び前記第１選択還元型触媒の吸着ＮＨ３量に関する第１吸着ＮＨ３量条件が成立するまで、前記第２選択還元型触媒への排気の流入が制限されるように前記排気制御弁を制御すると共に、前記内燃機関の排気の空燃比を所定のリッチ空燃比に調整し、前記第１暖機条件及び前記第１吸着ＮＨ３量条件が成立したときに、前記内燃機関の排気の空燃比を前記所定のリーン空燃比域に調整するリーン制御を行いつつ、前記内燃機関の排気の空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイク制御を行うリーン運転状態に移行し、前記リーン運転状態への移行後、前記第２選択還元型触媒の温度に関する第２暖機条件及び前記第２選
択還元型触媒の吸着ＮＨ３量に関する第２吸着ＮＨ３量条件が成立するまで、前記分岐部に流入するＮＯｘ濃度が所定濃度を超える場合に前記第２選択還元型触媒への排気の流入が制限されるように前記排気制御弁を制御する。
【０００７】
すなわち、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、第２暖機条件及び第２吸着ＮＨ３量条件（第２選択還元型触媒に関する暖機条件及びＮＨ３量条件）が成立すると、排気浄化触媒を通過した内燃機関の排気が、第１選択還元型触媒及び第２選択還元型触媒に分配供給される状態となる装置である。ただし、本発明の内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の始動後、第１暖機条件及び第１吸着ＮＨ３量条件（第１選択還元型触媒に関する暖機条件及びＮＨ３量条件）が成立するまでは、第１選択還元型触媒だけに内燃機関の排気が流入する。従って、第１選択還元型触媒は、第１選択還元型触媒と第２選択還元型触媒との総容量と同容量の１つの選択還元型触媒が設けられている場合よりも、早期に、適正な浄化性能を発揮する状態となる。そのため、本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、早期に内燃機関を燃費が良く有害排出物質が少ない状態で動作させること（早期に内燃機関に対するリーン制御を開始すること）が可能となる。
【０００８】
また、第１暖機条件及び第１吸着ＮＨ３量条件の成立直後の状態は、第１選択還元型触媒に吸着しているＮＨ３しかＮＯｘの還元に利用できないが故に内燃機関に対して行える制御内容（リーン運転時の空燃比や実施できるリッチスパイク制御の内容）が制限される状態である。そのため、本発明の内燃機関の排気浄化装置では、第１暖機条件及び第１吸着ＮＨ３量条件の成立後に、第２選択還元型触媒を排気浄化に利用できる状態とするための制御が行われる。ただし、リッチスパイク制御を伴うリーン制御が既に開始されているため、第２選択還元型触媒の暖機等のために単に排気浄化弁を開けたのでは、ＮＯｘが、十分な量のＮＨ３量を吸着していない／暖機が完了していない状態にある第２選択還元型触媒を通過して大気中に放出されてしまうことがある。一方、『前記第１暖機条件及び前記第１吸着ＮＨ３量条件が成立した後、前記第２選択還元型触媒の温度に関する第２暖機条件及び前記第２選択還元型触媒の吸着ＮＨ３量に関する第２吸着ＮＨ３量条件が成立するまで、前記分岐部に流入するＮＯｘ濃度が所定濃度を超える場合に前記第２選択還元型触媒への排気の流入が制限されるように前記排気制御弁を制御する』ようにしておけば、上記状態にある第２選択還元型触媒を通過して許容濃度を超える濃度のＮＯｘが大気中に放出されるのを抑止しつつ、第２選択還元型触媒の暖機と第２選択還元型触媒へのＮＨ３の供給とを完了させることが出来る。そのため、本発明の内燃機関の排気浄化装置に、上記構成を採用しているのである。
【０００９】
尚、本発明の内燃機関の排気浄化装置における排気浄化触媒は、複数の触媒を組み合わせたものであっても良い。また、本発明の内燃機関の排気浄化装置における内燃機関と分岐部との間の排気通路は、複数の排気通路を組み合わせたものであっても、単一の排気通路であっても良い。また、本発明の内燃機関の排気浄化装置の排気制御弁は、第２選択還元型触媒への排気の流入を制限できるものであれば良い。従って、排気制御弁は、第２選択還元型触媒の上流側に設けられたものであっても下流側に設けられたものであっても良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、内燃機関の始動時に選択還元型触媒を早期に適正な浄化性能を発揮する状態とすることが出来る内燃機関の排気浄化装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施例１に係る内燃機関システムの概略構成図である。
【図２】図２は、実施例１に係る内燃機関システム内のＥＣＵが実行する始動処理の流れ図である。
【図３】図３は、実施例１に係る内燃機関システム内のＥＣＵが実行する排気制御弁制御処理の流れ図である。
【図４】図４は、しみだしＮＯｘを説明するための図である。
【図５】図５は、実施例２に係る内燃機関システムの概略構成図である。
【図６】図６は、実施例２に係る内燃機関システム内のＥＣＵが実行する始動処理の流れ図である。
【図７】図７は、第１実施例の変形例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【００１３】
《実施例１》
図１に、本発明の内燃機関の排気浄化装置を適用した内燃機関システムの一例の概略構成を示す。まず、この図１を用いて、本実施例（実施例１）に係る内燃機関システムの構成を説明する。
【００１４】
本実施例に係る内燃機関システムは、車両に搭載されるシステムである。図示してあるように、内燃機関システムは、内燃機関１０とＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０と
を備えている。
【００１５】
内燃機関１０は、２つのバンク１０ａ、１０ｂを有するガソリンエンジンやディーゼルエンジンである。内燃機関１０のバンク１０ａ、バンク１０ｂには、それぞれ、排気通路１２ａ、排気通路１２ｂが接続されている。排気通路１２ａ及び１２ｂは、下流側で合流して排気通路１４の一端に接続されており、排気通路１４の他端（下流側の端）には、排気通路１６ａと排気通路１６ｂとが並列に接続されている。以下、排気通路１２ａ、排気通路１２ｂ及び排気通路１４の接続箇所のことを合流部１３と表記し、排気通路１６ａ、排気通路１６ｂ及び排気通路１４の接続箇所のことを分岐部１５と表記する。
【００１６】
排気通路１２ａの途中には、上流側から順に、スタート触媒（ＳＣ）２１ａ、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＲ）２２ａが配設されている。排気通路１２ｂの途中には、上流側から順に、ＳＣ２１ａと同構成（同仕様）のＳＣ２１ｂ、ＮＳＲ２２ａと同構成のＮＳＲ２２ｂが配設されている。
【００１７】
各排気通路１２ｘ（ｘ＝ａ，ｂ）に配設されているＳＣ２１ｘは、触媒雰囲気（流入する排気の空燃比）が理論空燃比のときにＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯを効率良く浄化する三元触媒である。ＮＳＲ２２ｘは、流入する排気の空燃比が所定のリーン空燃比域にある場合に排気中のＮＯｘを吸着し、排気の空燃比が所定のリッチ空燃比域にあり、且つ、還元剤（ＨＣやＣＯ）が存在する場合に、吸着していたＮＯｘを放出してＮ２に還元する触媒である。尚、流入する排気の空燃比がリッチである場合、ＳＣ２１ｘ内では、排気中のＮ２やＮＯｘがＨ２やＨＣと反応してアンモニア（ＮＨ３）が生成される。流入する排気の空燃比がリッチである場合、ＮＳＲ２２ｘ内でも、アンモニア（ＮＨ３）が生成される。
【００１８】
各排気通路１２ｘ（ｘ＝ａ、ｂ）の途中には、ＳＣ２１ｘに流入する排気の空燃比を検出するためのＡ／Ｆセンサ３１ｘ、ＮＳＲ２２ｘに流入する排気の空燃比を検出するためのＡ／Ｆセンサ３３ｘが設けられている。尚、このＡ／Ｆセンサ３３ｘは、Ｏ２センサであっても良い。
【００１９】
ＳＣ２１ｘ（ｘ＝ａ、ｂ）には、その温度を測定するための温度センサ３２ｘが設けられている。また、各ＮＳＲ２２ｘには、その温度を測定するための温度センサ３４ｘが設
けられている。
【００２０】
排気通路１４の途中には、排気通路１４を流れるＮＯｘの濃度（合流部１３側から分岐部１５に流入するＮＯｘの濃度）を測定するためのＮＯｘセンサ３５が設けられている。
【００２１】
排気通路１６ａの途中には、選択還元型触媒（ＳＣＲ）２３ａが配設されており、排気通路１６ｂの途中には、ＳＣＲ２３ａと同構成のＳＣＲ２３ｂが配設されている。ＳＣＲ２３ｘ（ｘ＝ａ、ｂ）は、流入する排気中のＮＨ３を吸着しておき、ＮＯｘが通過するときに、吸着していたＮＨ３によりＮＯｘを選択的に還元する触媒である。ＳＣＲ２３ｘには、その温度を測定するための温度センサ３６ｘが設けられている。
【００２２】
尚、各触媒の温度や排気通路１４を流れるＮＯｘの濃度を測定するために上記位置に設けられている各センサは、そこに設けておく必要があるものではない。幾つかの触媒の温度を、他の情報（他のセンサ、内燃機関の運転状態）から推定する場合には、当該幾つかの触媒用の温度センサを省略しておいても良い。また、ＮＯｘ濃度を、他のセンサの出力や内燃機関の運転状態から推定する場合には、ＮＯｘセンサ３５を省略しておいても良い。
【００２３】
排気通路１６ｂのＳＣＲ２３ｂよりも上流側の部分には、ＳＣＲ２３ｂへの排気の流入を制限する（オン・オフする）ための排気制御弁２５が設けられている。
【００２４】
内燃機関１０には、吸気通路（図示略）も接続されている。当該吸気通路の途中には、内燃機関１０の吸入空気量を調整するスロットルや、内燃機関１０の吸入空気量を検出するセンサであるエアフローメータが取り付けられている。
【００２５】
ＥＣＵ４０は、内燃機関１０の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関システム内の各部（内燃機関１０、排気制御弁２５等）を制御するユニットである。このＥＣＵ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成されており、ＥＣＵ４０のＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプロ
グラム（ファームウェア）が記憶されている。
【００２６】
ＥＣＵ４０には、上記した各種センサの他、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量を検知するアクセル開度センサ、機関回転数を検知するクランクポジションセンサ、イグニッションスイッチ等が電気配線を介して接続されている。また、ＥＣＵ４０には、内燃機関１０が備える燃料噴射弁や、排気制御弁２５等も電気配線を介して接続されている。
【００２７】
以下、本実施例に係る内燃機関システムの動作（機能）を説明する。尚、以下の説明では、ＳＣ２１ａ、ＮＳＲ２２ａ、ＳＣＲ２３ａのことを、それぞれ、第１ＳＣ、第１ＮＳＲ、第１ＳＣＲと表記する。また、ＳＣ２１ｂ、ＮＳＲ２２ｂ、ＳＣＲ２３ｂのことを、それぞれ、第２ＳＣ、第２ＮＳＲ、第２ＳＣＲと表記する。
【００２８】
本実施例に係る内燃機関システムのＥＣＵ４０は、イグニションキーに対して所定の操作が行われると、図２に示した手順の始動処理により内燃機関１０を始動する。
【００２９】
すなわち、この始動処理を開始したＥＣＵ４０は、まず、始動用制御処理及び吸着量管理処理を開始する（ステップＳ１００）。このステップＳ１００にてＥＣＵ４０が開始する始動用制御処理は、所定のリッチ空燃比で内燃機関１０を始動してから内燃機関１０のインテークマニホールドの温度上昇に応じて空燃比をストイキ近傍の空燃比に近づけていく処理である。また、ステップＳ１００にてＥＣＵ４０が開始する吸着量管理処理は、第１ＮＳＲ吸着ＮＯｘ量、第２ＮＳＲ吸着ＮＯｘ量、第１ＳＣＲ吸着ＮＨ３量、及び、第２
ＳＣＲ吸着ＮＨ３量を、内燃機関システムの状態に基づき、現状を表す値となるように更新しながら管理する処理である。ここで、第ｎＮＳＲ吸着ＮＯｘ量（ｎ＝１又は２）とは、その時点において第ｎＮＳＲ内に存在しているＮＯｘ量の推定値のことである。第ｎＳＣＲ吸着ＮＨ３量（ｎ＝１又は２）とは、その時点において第ｎＳＣＲ内に存在しているＮＨ３量の推定値のことである。また、内燃機関システムの状態とは、排気流量、排気中のＮＨ３濃度やＮＯｘ濃度、後述する排気制御弁２５の開閉状態等のことである。
【００３０】
ステップＳ１００の処理を終えたＥＣＵ４０は、『第１ＳＣＲの温度が温度γ以上である』という第１ＳＣＲの暖機条件が成立しているか否かを判断する（ステップＳ１０１）。尚、温度γとは、ＳＣＲ（第１ＳＣＲ、第２ＳＣＲ）の活性化温度として予め定められている温度のことである。また、第１ＳＣＲの暖機条件が満たされても、上流側の他の触媒（第１ＳＣ、第２ＳＣ、第１ＮＳＲ、第２ＮＳＲ）の暖機が完了していないことがある場合には、ステップＳ１０１の判断を、第２ＳＣＲを除く各触媒の暖機条件が成立しているか否かの判断にしておくことが好ましい。また、第１ＳＣＲの温度は、温度センサ３６ａによる温度の測定結果であっても、他の情報からの第１ＳＣＲの温度の推定値であっても良い。
【００３１】
第１ＳＣＲの暖機条件が成立していなかった場合（ステップＳ１０１；ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０３にて、排気制御弁２５を閉じる処理（制御）を行う。尚、このステップＳ１０３の処理は、排気制御弁２５が既に閉じている場合、排気制御弁２５に対する制御を何も行わない処理である。
【００３２】
ステップＳ１０３の処理を終えたＥＣＵ４０は、ステップＳ１０１に戻って第１ＳＣＲの暖機条件が成立しているか否かを再び判断する。
【００３３】
第１ＳＣＲには、内燃機関１０からの排気が排気通路１２ａ及び１２ｂを介して流入している。そのため、ステップＳ１０１、Ｓ１０３の処理が繰り返されているうちに、第１ＳＣＲの暖機条件が成立する。
【００３４】
第１ＳＣＲの暖機条件が成立した場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、『第１ＳＣＲ吸着ＮＨ３量が予め設定されているＮＨ３量閾値以上である』という第１ＳＣＲのＮＨ３量条件が成立しているか否かを判断する（ステップＳ１０２）。尚、既に説明したように、第１ＳＣＲ吸着ＮＨ３量とは、その時点において第１ＳＣＲ内に存在しているＮＯｘ量の推定値のことである。また、ＥＣＵ４０は、吸着量管理処理を行うことにより第１ＳＣＲ吸着ＮＨ３量を現状を表す値に更新する。
【００３５】
第１ＳＣＲのＮＨ３量条件が成立していなかった場合（ステップＳ１０２；ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、再び、ステップＳ１０３以降の処理を行う。
【００３６】
上記のような処理を繰り返しているうちに、第１ＳＣＲの暖機条件及びＮＨ３量条件が成立した場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ、Ｓ１０２；ＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、排気制御弁２５を開ける処理（ステップＳ１０４）を行う。その後、ＥＣＵ４０は、内燃機関１０のリーン運転を開始すると共に、排気制御弁制御処理を開始する（ステップＳ１０５）。
【００３７】
排気制御弁制御処理の詳細を説明する前に、始動処理（図２の処理）の残りステップの内容を説明しておくことにする。
【００３８】
ステップＳ１０５の処理を終えたＥＣＵ４０は、ステップＳ１０６にて、『第１ＮＳＲ吸着ＮＯｘ量が既定量以上である』というリッチスパイク条件が成立するのを監視する。
ここで、既定量とは、１つのＮＳＲに吸着可能な最大ＮＯｘ量未満の値となるように予め定められているＮＯｘ量のことである。尚、本内燃機関システムにおける第１ＮＳＲ吸着ＮＯｘ量と第２ＮＳＲ吸着ＮＯｘ量とは、同じ値である。従って、リッチスパイク条件は、『第２ＮＳＲ吸着ＮＯｘ量が既定量以上である』という条件であっても良い。
【００３９】
リッチスパイク条件が成立した場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、排気の空燃比を所定のリッチ空燃比まで一時的に低下させるリッチスパイク制御を実行する（ステップＳ１０７）。尚、リッチスパイク制御を行う時間は、固定しておいても、各ＮＳＲの吸着ＮＯｘ量や第１ＳＣＲ及び第２ＳＣＲの吸着ＮＨ３量に応じた時間としておいても良い。
【００４０】
リッチスパイク制御を終えたＥＣＵ４０は、ステップＳ１０６に戻って、再び、リッチスパイク条件が成立するのを監視する。
【００４１】
以下、排気制御弁制御処理について説明する。
ステップＳ１０５にて開始される排気制御弁制御処理は、図３に示した手順の処理である。
【００４２】
すなわち、この排気制御弁制御処理を開始したＥＣＵ４０は、まず、しみだしＮＯｘ無し条件が成立しているか否かを判断する（ステップＳ２０１）。
【００４３】
詳細については後述するが、しみだしＮＯｘ無し条件としては、以下の条件１〜３のような条件が用いられる。
１．ＮＯｘセンサ３５によるＮＯｘ濃度の検出結果≦所定濃度
２．リッチスパイク制御開始後の経過時間≧ｔ１秒
３．ＮＯｘセンサ３５によるＮＯｘ濃度の検出結果≦所定濃度、且つ、リッチスパイク制御開始後の経過時間≧ｔ１秒
ここで、所定濃度とは、大気への排出を許容するＮＯｘ濃度以下となるように予め定められている濃度のことである。また、ｔ１とは、しみだしＮＯｘ（詳細は後述）の濃度が、所望濃度（例えば、２５ｐｐｍ）となるリッチスパイク制御開始後の経過時間のことである。尚、１の条件における“ＮＯｘセンサ３５によるＮＯｘ濃度の検出結果”は、“他の情報（例えば、内燃機関１０の運転状態）からのＮＯｘ濃度の推定値”であっても良い。
【００４４】
しみだしＮＯｘ無し条件が成立していた場合（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、排気制御弁２５を開ける処理（ステップＳ２０３）を行う。このステップＳ２０３の処理、及び、後述するステップＳ２０４、Ｓ２０５の処理は、いずれも、排気制御弁２５の開閉状態が変わらない場合がある処理である。
【００４５】
ステップＳ２０３の処理を終えたＥＣＵ４０は、ステップ２０１以降の処理を再び実行する。
【００４６】
一方、しみだしＮＯｘ無し条件が成立していなかった場合（ステップＳ２０１；ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、第２ＳＣＲの暖機条件、第２ＳＣＲのＮＨ３量条件の双方が成立しているか否かを判断する（ステップＳ２０２）。ここで、第２ＳＣＲの暖機条件とは、上記した第１ＳＣＲの暖機条件と同様に、『第２ＳＣＲの温度（温度センサ３６ｂによる温度の測定結果）が温度γ以上である』という条件のことである。また、第２ＳＣＲのＮＨ３量条件とは、上記した第１ＳＣＲのＮＨ３量条件と同様に、『第２ＳＣＲ吸着ＮＨ３量が予め設定されているＮＨ３量閾値以上である』という条件のことである。尚、第２ＳＣＲのＮＨ３量条件におけるＮＨ３量閾値は、 第１ＳＣＲのＮＨ３量条件におけるＮＨ３量閾
値と同じであっても異なっていても良い。
【００４７】
第２ＳＣＲの暖機条件及びＮＨ３量条件の双方が成立していなかった場合（ステップＳ２０２；ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、排気制御弁２５を閉じてから（ステップＳ２０４）、ステップ２０１以降の処理を再び実行する。
【００４８】
ＥＣＵ４０は、第２ＳＣＲの暖機条件及びＮＨ３量条件の双方が成立していた場合（ステップＳ２０２；ＹＥＳ）には、排気制御弁２５を開ける処理（ステップＳ２０４）を行う。そして、ＥＣＵ４０は、この排気制御弁制御処理（図３の処理）を終了して、排気制御弁２５の制御を行うことなく（排気制御弁２５を開けたままで）、内燃機関１０の制御（リッチスパイク制御等）を行う状態となる。
【００４９】
以下、排気制御弁制御処理の内容をさらに具体的に説明する。
【００５０】
上記した始動処理（図２）の手順から明らかなように、本実施例に係る内燃機関システムの第２ＳＣＲに排気が流入するのは、排気制御弁２５を開ける処理（図２；ステップＳ１０４）が行われた後である。従って、内燃機関システムでは、第２ＳＣＲの状態が暖機条件もＮＨ３量条件も成立していない状態にある状況下、リッチスパイク制御が行われることがある。
【００５１】
リッチスパイク制御は、排気中のＨＣ量を増やしてＮＳＲに供給することにより、ＮＳＲに吸着しているＮＯｘを還元するために行われる制御である。ただし、リッチスパイク制御開始直後には、リッチスパイク制御により排気に含めたＨＣが、ＳＣに吸着されているＯ２との反応により消費されてしまうため、ＮＳＲに届かない。そのため、図４に示したように、リッチスパイク制御開始直後には、ＮＳＲ内でＮＯｘが還元されずに、ＮＳＲからＮＯｘが排出されてしまう。
【００５２】
このような原理で排出されるＮＯｘが、しみだしＮＯｘである。しみだしＮＯｘが、暖機条件もＮＨ３量条件も成立していない状態にある第２ＳＣＲに流入すると、流入したＮＯｘ中の大部分のＮＯｘが大気に排出されてしまうことになる。
【００５３】
そのようなＮＯｘの排出を抑制するために行っている処理が、上記した排気制御弁制御処理である。
【００５４】
すなわち、しみだしＮＯｘの量（濃度）は、ＮＯｘセンサ３５により測定することが出来る。また、しみだしＮＯｘの量（濃度）を、リッチスパイク制御開始後の経過時間（図４参照）から推定することも出来る。
【００５５】
従って、しみだしＮＯｘ無し条件として、上記した条件１〜３のような条件を用いておけば、暖機条件又はＮＨ３量条件が成立していない状態にある第２ＳＣＲに、大気に排出してはならない濃度のＮＯｘが供給されることを抑止できることになる。
【００５６】
以上、説明したように、本実施例に係る内燃機関システムは、排気制御弁制御処理（図３）が完了すると、２系統のＳＣ及びＮＳＲで構成された排気浄化触媒を通過した内燃機関１０の排気が、第１ＳＣＲ及び第２ＳＣＲに分配供給される状態となるシステムである。そして、本実施例に係る内燃機関システムでは、内燃機関１０の始動後、第１ＳＣＲの暖機条件及びＮＨ３量条件が成立するまでは（図２のステップＳ１００〜Ｓ１０４参照）、第１ＳＣＲだけに内燃機関１０の排気が流入する。従って、第１ＳＣＲは、第１ＳＣＲと第２ＳＣＲの総容量と同容量の１つのＳＣＲが設けられている場合よりも早く適正な浄化性能を発揮する状態となる。そのため、本実施例に係る内燃機関システムは、早期に内
燃機関１０を燃費が良く有害排出物質が少ない状態で動作させること（早期に内燃機関に対するリーン制御を開始すること）が可能なシステムとして機能することになる。
【００５７】
また、第１ＳＣＲに関する暖機条件及びＮＨ３量条件の成立直後の状態は、第１ＳＣＲ内のＮＨ３しかＮＯｘの還元に利用できないが故に内燃機関に対して行える制御が制限される状態である。そのため、内燃機関システムでは、第１ＳＣＲに関する上記二条件の成立後に、第２ＳＣＲを排気浄化に利用できる状態とするための制御が行われる。ただし、リッチスパイク制御を伴うリーン制御が既に開始されているため、第２ＳＣＲの暖機等のために単に排気浄化弁２５を開けたのでは、ＮＯｘが、十分な量のＮＨ３量を吸着していない／暖機が完了していない状態にある第２ＳＣＲを通過して大気中に放出されてしまうことがある。一方、上記手順の排気制御弁制御処理（図３）によれば、十分な量のＮＨ３量を吸着していない／暖機が完了していない状態にある第２ＳＣＲを通過して許容濃度を超える濃度のＮＯｘが大気中に放出されるのを抑止しつつ、第２ＳＣＲの暖機と第２ＳＣＲへのＮＨ３の供給とを完了させることが出来る。そのため、本実施例に係る内燃機関システムのＥＣＵ４０に、上記手順の排気制御弁制御処理を行わせているのである。
【００５８】
《実施例２》
図５に、本発明の内燃機関の排気浄化装置を適用した内燃機関システムの一例の概略構成を示す。本実施例（実施例２）に係る内燃機関システムは、排気系の構成及びＥＣＵ４０による制御内容が実施例１に係る内燃機関システムと異なるシステムである。
【００５９】
まず、本実施例に係る内燃機関システムの排気系の構成を説明する。
図示してあるように、内燃機関１０の各バンク１０ａ、１０ｂに接続されている排気通路は、下流側で合流して排気通路４５の一端に接続されており、排気通路４５の他端には、排気通路４１ａと排気通路４１ｂとが並列に接続されている。排気通路４１ａ及び排気通路４１ｂは、下流側で合流して排気通路４６の一端に接続されており、排気通路４６の他端には、排気通路４２ａと排気通路４２ｂとが並列に接続されている。また、排気通路４２ａ及び排気通路４２ｂは、下流側で合流して排気通路４７の一端に接続されており、排気通路４７の他端には、排気通路４３ａと排気通路４３ｂとが並列に接続されている。
【００６０】
各排気通路４１ｘ（ｘ＝ａ、ｂ）の途中には、上記したものと同じスタート触媒（ＳＣ）２１ｘが配設されている。排気通路４１ａのＳＣ２１ａよりも上流側の部分には、ＳＣ２１ａへの排気の流入を制限する（オン・オフする）ための第１排気制御弁５１が設けられている。排気通路４１ｂのＳＣ２１ｂよりも上流側の部分には、ＳＣ２１ｂへの排気の流入を制限するための第２排気制御弁５２が設けられている。また、各ＳＣＲ２１ｘには、その温度を測定するための温度センサ３２ｘが取り付けられている。
【００６１】
各排気通路４２ｘ（ｘ＝ａ、ｂ）の途中には、上記したものと同じＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＲ）２２ｘが配設されている。排気通路４２ａのＮＳＲ２２ａよりも上流側の部分には、ＮＳＲ２２ａへの排気の流入を制限するための第３排気制御弁５３が設けられている。また、排気通路４２ｂのＮＳＲ２２ｂよりも上流側の部分には、ＮＳＲ２２ｂへの排気の流入を制限するための第４排気制御弁５４が設けられており、各ＮＳＲ２２ｘには、その温度を測定するための温度センサ３４ｘが取り付けられている。
【００６２】
各排気通路４３ｘ（ｘ＝ａ、ｂ）の途中には、上記したものと同じ選択還元型触媒（ＳＣＲ）２３ｘが配設されている。排気通路４３ａのＳＣＲ２３ａよりも上流側の部分には、ＳＣＲ２３ａへの排気の流入を制限するための第５排気制御弁５５が設けられている。排気通路４３ｂのＳＣＲ２３ｂよりも上流側の部分には、ＳＣＲ２３ｂへの排気の流入を制限するための第６排気制御弁５６が設けられている。また、各ＳＣＲ２３ｘには、その温度を測定するための温度センサ３６ｘが取り付けられている。
【００６３】
排気通路４５の途中には、ＳＣ２１（ＳＣ２１ａ及び／又はＳＣ２１ｂ；以下、同様）に流入する排気の空燃比を検出するためのＡ／Ｆセンサ３１が設けられている。また、排気通路４６の途中には、ＮＳＲ２２に流入する排気の空燃比を検出するためのＡ／Ｆセンサ３３が設けられており、排気通路４７の途中には、ＳＣＲ２３に流入する排気中のＮＯｘ濃度を検出するためのＮＯｘセンサ３５が設けられている。
【００６４】
次に、本実施例に係る内燃機関システムのＥＣＵ４０の機能を説明する。尚、以下の説明では、ＳＣ２１ａ、ＮＳＲ２２ａ、ＳＣＲ２３ａのことを、それぞれ、第１ＳＣ、第１ＮＳＲ、第１ＳＣＲと表記し、ＳＣ２１ｂ、ＮＳＲ２２ｂ、ＳＣＲ２３ｂのことを、それぞれ、第２ＳＣ、第２ＮＳＲ、第２ＳＣＲと表記する。また、第１ＳＣ、第１ＮＳＲ又は第１ＳＣＲのことを、第１触媒と表記する。
【００６５】
本実施例に係る内燃機関システムのＥＣＵ４０は、イグニションキーに対して所定の操作が行われると、図６に示した手順の始動処理により内燃機関１０を始動する。
【００６６】
図示してあるように、この始動処理を開始したＥＣＵ４０は、まず、第２排気制御弁５２、第４排気制御弁５４、第６排気制御弁５６を閉じ、他の各排気制御弁を開ける処理を行う（ステップＳ３０１）。すなわち、ＥＣＵ４０は、内燃機関１０からの排気が、第１ＳＣ、第１ＮＳＲ、第１ＳＣＲを通過する状態を形成するための処理を行う。
【００６７】
次いで、ＥＣＵ４０は、始動用制御処理及び吸着量管理処理を開始する（ステップＳ３０１）。このステップにてＥＣＵ４０が開始する各処理は、実施例１に係る内燃機関システムのＥＣＵ４０が実行する同名の処理と同様のものである。
【００６８】
ステップＳ３０２の処理を終えたＥＣＵ４０は、ステップＳ３０３にて、各第１触媒の暖機条件及び第１ＳＣＲのＮＨ３量条件が成立するのを監視（待機）する。
【００６９】
各第１触媒の暖機条件及び第１ＳＣＲのＮＨ３量条件が成立した場合（ステップＳ３０３；ＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、第１排気制御弁５１、第４排気制御弁５４、第５排気制御弁５５を閉じ、他の各排気制御弁を開ける処理（ステップＳ３０４）を行う。すなわち、ＥＣＵ４０は、第２ＳＣ及び第２ＳＣＲの暖機を推進するために、内燃機関１０からの排気が、第２ＳＣ、第１ＮＳＲ、第２ＳＣＲを通過する状態を形成する。尚、ステップＳ３０４の実行時、第１ＮＳＲの暖機は完了している。そのため、ステップＳ３０４の処理が行われると、内燃機関１０から排出されるＮＯｘが第１ＮＳＲに吸着されることになる。
【００７０】
また、ステップＳ３０４にて、ＥＣＵ４０は、内燃機関１０のリーン運転を開始する。
【００７１】
ステップＳ３０４の処理を終えたＥＣＵ４０は、第２ＳＣ及び第２ＳＣＲの暖機条件が成立するのを監視（待機）する（ステップＳ３０５）。
【００７２】
第２ＳＣ及び第２ＳＣＲの暖機条件が成立した場合（ステップＳ３０５；ＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、第３排気制御弁５３及び第６排気制御弁５６を閉じ、他の各排気制御弁を開ける処理（ステップＳ３０６）を行う。すなわち、ＥＣＵ４０は、第２ＮＳＲの暖機を推進するために、内燃機関１０からの排気が、第１及び第２ＳＣ、第２ＮＳＲ、第１ＳＣＲを通過する状態を形成する。尚、この状態では、ＮＯｘは、第１ＳＣＲにて浄化される。
【００７３】
ステップＳ３０６の処理を終えたＥＣＵ４０は、第２ＮＳＲの暖機条件が成立するのを監視する（ステップＳ３０７）。そして、ＥＣＵ４０は、第２ＮＳＲの暖機条件が成立した場合（ステップＳ３０７；ＹＥＳ）には、全排気制御弁５１〜５６を開ける処理（ステ
ップＳ３０８）を行う。
【００７４】
ステップＳ３０８の処理が完了すると、本実施例に係る内燃機関システムの状態は、各触媒の暖機が完了しており、或る程度の量のＮＨ３が第１ＳＣＲ内に存在しており、第２ＳＣＲのＮＨ３量条件が成立していない状態となる。すなわち、ステップＳ３０８の処理が完了すると、本実施例に係る内燃機関システムの状態は、実施例１に係る内燃機関システムのステップＳ１０４の処理の完了時点における状態と本質的には同じものとなる。
【００７５】
そのため、本実施例に係る始動処理（図６）では、ステップＳ３０８の処理の完了後、ステップＳ１０４の処理の完了後に実施例１に係るＥＣＵ４０が行うものと同様の処理が行われる。すなわち、本実施例に係る始動処理では、ステップＳ３０８の処理の完了後に、リッチスパイク制御を伴うリーン運転が開始される。また、制御対象となる排気制御弁が排気制御弁２５ではなく第６排気制御弁５６である点のみが、上記した排気制御弁制御処理（図３）と異なる排気制御弁制御処理が開始される。
【００７６】
以上、説明したように、本実施例に係る内燃機関システムも、排気制御弁制御処理が完了すると、２系統のＳＣ及びＮＳＲで構成された排気浄化触媒を通過した内燃機関１０の排気が、第１ＳＣＲ及び第２ＳＣＲに分配供給される状態となるシステムである。ただし、内燃機関１０の始動後、第１ＳＣＲの暖機条件及びＮＨ３量条件等が成立するまでは（図６のステップＳ３０１〜Ｓ３０３参照）、第１触媒（第１ＳＣ、第１ＮＳＲ、第１ＳＣＲ）だけに内燃機関１０の排気が流入する。従って、常に、第１ＳＣ及び第２ＳＣ、第１ＮＳＲ及び第２ＮＳＲに排気が分配供給される実施例１の内燃機関システムよりも第１ＳＣ、第１ＮＳＲの暖機が早く完了する。また、第１ＳＣＲと第２ＳＣＲの総容量と同容量の１つのＳＣＲが設けられている場合よりも早く第１ＳＣＲが適正な浄化性能を発揮する状態となる。そして、その結果として、本実施例に係る内燃機関システムは、早期に内燃機関１０を燃費が良く有害排出物質が少ない状態で動作させること（早期に内燃機関に対するリーン制御を開始すること）が可能なシステムとして機能することになる。
【００７７】
また、本実施例に係る内燃機関システムは、第２ＳＣＲを除く各触媒の暖機条件等が成立したときに、第２ＳＣＲの暖機条件及びＮＨ３量条件が成立するまで、分岐部４７に流入するＮＯｘ濃度が所定濃度を超える場合に第２ＳＣＲへの排気の流入が制限されるように第６排気制御弁５６を制御する排気制御弁制御処理を開始する。すなわち、本実施例に係る内燃機関システムでは、十分な量のＮＨ３を吸着していない第２ＳＣＲに、当該第２ＳＣＲが浄化できない濃度のＮＯｘが供給されない形で、第２ＳＣＲの暖機と第２ＳＣＲへのＮＨ３の供給とが行われる。従って、上記構成及び制御を採用しておけば、第２ＳＣＲが適正な浄化性能を発揮する状態となる前に、排気通路１６ｂから許容量を超えるＮＯｘが排出されることを抑止しつつ、早期に、第１、第２ＳＣＲの双方が適正な浄化性能を発揮する状態とすることが出来る。
【００７８】
《変形例》
上記した各実施例の内燃機関システムは、各種の変形を行えるものである。例えば、実施例１に係る内燃機関システムを、図７（Ａ）に示したように、内燃機関１０が直列型エンジンであるシステムに変形しても良い。実施例１に係る内燃機関システム（図１）の排気通路１２ａ、１２ｂのＳＣ２１ａ、２１ｂよりも上流側の部分を連通管にて連通させておいても良い。実施例１に係る内燃機関システムを、図７（Ｂ）に示したように、内燃機関１０からの排気が１つのＳＣを通過した後、２つのＮＳＲに分配される排気系を有するものに変形しても良い。また、実施例１に係る内燃機関システムを、内燃機関１０と分岐部１５との間に、１つの排気浄化触媒（例えば、ＮＳＲ）しか設けられていないシステムに変形しても良い。
【００７９】
また、各排気制御弁（２５、５１〜５６）を触媒の下流側に設けておいても良い。さらに、ＥＣＵ４０が行う処理が、上記したものと同内容の処理でなくても良いことや、上記技術を用いて船舶用の内燃機関システム（内燃機関の排気浄化装置）を製造しても良いことなどは、当然のことである。
【符号の説明】
【００８０】
１０    内燃機関
１０ａ，１０ｂ    バンク
１０    内燃機関
１２，１４，１６，４１，４２，４３，４５，４６，４７    排気通路
１３    合流部
１５    分岐部
２１  スタート触媒
２２    ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
２３    選択還元型触媒
２５    排気制御弁
３１，３３    Ａ／Ｆセンサ
３２，３４，３６    温度センサ
３５    ＮＯｘセンサ
４０    ＥＣＵ
５１    第１排気制御弁
５２    第２排気制御弁
５３    第３排気制御弁
５４    第４排気制御弁
５５    第５排気制御弁
５６    第６排気制御弁
【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】
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