(57)【要約】【課題】従来の排気浄化装置は、軽負荷運転状態にてＮＯX触媒の床温を上昇させると、Ｎ2Ｏの生成量が多くなってしまうことがある。【解決手段】排気通路２８ａに配される触媒３０ａを有し、エンジン１０から排気通路に導かれた排気を浄化するための本発明による排気浄化装置３０は、エンジンの負荷を取得する負荷取得手段１３，１５と、取得したエンジンの負荷が軽負荷であるか否かを判定する第１の判定手段１４ａと、触媒床温ＴCを取得する手段３３と、排気中でＮ2Ｏの生成が始まる第１の温度と触媒によりＮ2Ｏの浄化が可能となる第２の温度との間に触媒床温があるか否かを判定する第２の判定手段１４ａと、触媒床温を低下させる床温制御手段１１ｐ，１１ｓ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｊ，１４ｋ，１７，２９とを具え、軽負荷運転状態にて触媒床温が第１および第２の温度の間にある場合、触媒床温は第１の温度以下に制御される。【選択図】図２
2016031019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に配される触媒コンバーターを有し、内燃機関から排気通路に導かれた排気を浄化するための排気浄化装置であって、
前記内燃機関の負荷を取得する負荷取得手段と、
この負荷取得手段によって取得した前記内燃機関の負荷が軽負荷であるか否かを判定する第１の判定手段と、
前記触媒コンバーターの床温を取得する手段と、
排気中で亜酸化窒素の生成が始まる第１の温度と、前記触媒コンバーターにより亜酸化窒素の浄化が可能となる第２の温度との間に前記触媒コンバーターの床温があるか否かを判定する第２の判定手段と、
前記触媒コンバーターの床温を制御する床温制御手段と
を具え、前記床温制御手段は、前記内燃機関の負荷が軽負荷であると前記第１の判定手段が判断し、かつ前記触媒コンバーターの床温が前記第１の温度と前記第２の温度との間にあると前記第２の判定手段が判断した場合、前記触媒コンバーターの床温が前記第１の温度以下となるように制御することを特徴とする排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気を浄化するための排気浄化装置に関し、特に亜酸化窒素を含む窒素酸化物を浄化するための排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出される排気に対する環境への影響をできるだけ少なくするため、排気中に含まれる有害成分を捕捉または吸着する触媒装置を内燃機関の排気通路中に組み込んだ排気浄化装置が知られている。例えば、特許文献１には排気中の窒素酸化物（ＮＯX）を還元処理して窒素ガス（Ｎ2）や水（Ｈ2Ｏ）に変換するためのＮＯX触媒コンバーターを組み込んだ排気浄化装置が開示されている。
【０００３】
このようなＮＯX触媒コンバーターを組み込んだ排気浄化装置においては、ＮＯX触媒コンバーターが不活性状態から活性状態へと遷移する際にＮＯXの還元を充分に行うことができず、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）が生成されてしまうことが知られている。このＮ2Ｏは、地球に対する温室効果が二酸化炭素（ＣＯ2）の約３００倍程度あるとされ、米国などでは大気浄化法による排出規制対象成分となっている。このため、上述した引用文献１においては、ＮＯX触媒コンバーターの床温やその劣化の度合いならびに排気中の酸素濃度などに基づいてＮ2Ｏの生成量を推定し、ＮＯX触媒コンバーターの床温やここを通過する排気の理論空燃比を制御している。より具体的には、Ｎ2Ｏの生成量が予め設定した規定値よりも多くなると予測された場合、ＮＯX触媒コンバーターの床温を例えば５００℃以上に上昇させたり、ここを通過する排気の理論空燃比をリッチ化させ、Ｎ2Ｏの生成量を規定値未満に抑えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２１１６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
引用文献１に開示された従来の排気浄化装置において、Ｎ2Ｏの生成量が規定値よりも多くなると予測された場合、ＮＯX触媒コンバーターの床温を上昇させても、これが搭載された内燃機関の運転状態によってはＮ2Ｏの生成量を抑制し切れない場合がある。より具体的には、内燃機関の軽負荷運転状態にてＮＯX触媒コンバーターの床温を上昇させると、Ｎ2Ｏの生成量が却って多くなってしまう場合がある。
【０００６】
ここで、ＮＯX触媒コンバーターの床温と、このＮＯX触媒コンバーターによるＮ2ＯのみおよびＮＯXの浄化率と、Ｎ2Ｏの生成割合との関係を模式的に図１０に示す。この図１０から明らかなように、Ｎ2Ｏの生成は、ＮＯX触媒コンバーターの床温が約１５０℃となるあたりから始まって約３７０℃で最大となり、その後、これがＮＯX触媒コンバーターの活性化に伴って熱分解し、減少に転じることが理解される。つまり、内燃機関の軽負荷運転状態にて１５０℃よりも低温となっているＮＯX触媒コンバーターを活性化させるため、その床温を例えば４００℃〜５００℃程度まで上昇させる場合、Ｎ2Ｏの生成が始まる１５０℃から、このＮ2Ｏの浄化が始まる約３８０℃までの温度領域（以下、これを便宜的にＮ2Ｏ多生成温度領域と呼称する）をＮＯX触媒コンバーターが通ることとなる。吸入空気量が少ない内燃機関の軽負荷運転状態においては、排気の温度上昇率が緩やかとなるため、Ｎ2Ｏの生成量が顕著となる上述のＮ2Ｏ多生成温度領域を通過するために要する時間が長く掛かってしまい、その過程でより多量のＮ2Ｏが生成されてしまう。特に、アルコール混合燃料を使用する内燃機関を搭載した車両のように、排気温が基本的に低い傾向にある内燃機関においては、Ｎ2Ｏの生成量が多いＮ2Ｏ多生成温度領域での使用頻度が必然的に多くなる傾向にあり、改善が望まれる。
【０００７】
なお、図１０に示したＮＯX触媒コンバーターの床温と、Ｎ2ＯのみおよびＮＯXの浄化率との関係はあくまでも一例であって、ＮＯX触媒コンバーターやこれが組み込まれた内燃機関の排気系の構成によって、これとは多少異なる特性を持つことに注意されたい。
【０００８】
本発明の目的は、内燃機関が軽負荷運転状態にあっても、従来のものよりもＮ2Ｏの生成量を抑制することができる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】
【０００９】
排気通路に配される触媒コンバーターを有し、内燃機関から排気通路に導かれた排気を浄化するための本発明による排気浄化装置は、前記内燃機関の負荷を取得する負荷取得手段と、この負荷取得手段によって取得した前記内燃機関の負荷が軽負荷であるか否かを判定する第１の判定手段と、前記触媒コンバーターの床温を取得する手段と、排気中でＮ2Ｏの生成が始まる第１の温度と前記触媒コンバーターによりＮ2Ｏの浄化が可能となる第２の温度との間に前記触媒コンバーターの床温があるか否かを判定する第２の判定手段と、前記触媒コンバーターの床温を制御する床温制御手段とを具え、前記床温制御手段は、前記内燃機関の負荷が軽負荷であると前記第１の判定手段が判断し、かつ前記触媒コンバーターの床温が前記第１の温度と前記第２の温度との間にあると前記第２の判定手段が判断した場合、前記触媒コンバーターの床温を前記第１の温度以下に制御することを特徴とするものである。
【００１０】
触媒コンバーターの床温が第１の温度と第２の温度との間にある場合、つまり前述したＮ2Ｏ多生成温度領域にある場合、ＮＯX中に占めるＮ2Ｏの生成割合が増大する傾向にある。本発明においては、このような運転状態において内燃機関が軽負荷の場合、触媒コンバーターの床温を第１の温度以下に制御することによってＮ2Ｏの生成を抑制する。
【００１１】
本発明による排気浄化装置において、触媒コンバーターが三元触媒コンバーターを含むものであってよい。
【００１２】
負荷取得手段がアクセル開度センサーを含むものであってよい。
【００１３】
床温制御手段は、吸気弁の閉弁時期を遅角側に変更することができる可変動弁機構と、燃料の噴射割合を変更することができるポート噴射型式の燃料噴射弁および筒内噴射型式の燃料噴射弁と、ＥＧＲ量を変更することができるＥＧＲ装置と、排気通路の周囲を流れる冷却水の流量を変更することができる可変排気冷却装置との少なくとも１つを含むものであってよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、内燃機関の負荷が軽負荷状態にあって触媒コンバーターの床温が第１の温度と第２の温度との間にある場合、触媒コンバーターの床温を第１の温度以下に制御することにより、Ｎ2Ｏの生成量を従来のものよりも抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による排気浄化装置を搭載した車両のエンジンシステムの一実施形態を模式的に表す概念図である。
【図２】図１に示したエンジンシステムにおける主要部分の制御ブロック図である。
【図３】吸気弁の閉弁時期とエンジンの燃焼室の温度との関係を模式的に表すグラフである。
【図４】ＮＯXの温度と吸気弁の閉弁時期（遅角量）との関係を模式的に表すグラフである。
【図５】燃料の噴射割合とエンジンの燃焼室の温度との関係を模式的に表すグラフである。
【図６】ＥＧＲ量とエンジンの燃焼室の温度との関係を模式的に表すグラフである。
【図７】水ポンプの駆動デューティーと排気温との関係を模式的に表すグラフである。
【図８】図１に示した実施形態において、排気浄化装置に組み込まれた触媒コンバーターの床温を制御する手順を表すフローチャートである。
【図９】アクセル開度の変化と、触媒コンバーターの床温の変化と、吸気弁閉弁時期の変化と、制御フラグとの関係を模式的に示すタイムチャートである。
【図１０】排気浄化装置に組み込まれた触媒コンバーターの床温と、排気の浄化率と、Ｎ2Ｏの生成割合との関係を模式的に表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明による排気浄化装置を火花点火方式の多気筒内燃機関を搭載した車両に適用した実施形態について、図１〜図９を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、本発明の適用対象となるものに要求される特性に応じてその構成を適宜変更することが可能である。例えば、燃料である軽油を燃料噴射弁から圧縮状態にある燃焼室内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火方式の内燃機関に対しても本発明は有効である。
【００１７】
本実施形態におけるエンジンシステムの概念を図１に示し、このエンジンシステムにおける制御ブロックを図２に示す。なお、図１にはエンジン１０の吸排気のための動弁機構や消音器の他に、エンジン１０の円滑な運転のために必要とされる各種センサー類などもその一部が便宜的に省略されていることに注意されたい。
【００１８】
本実施形態におけるエンジン１０は、ガソリンやアルコールまたはこれらの混合物あるいは液化天然ガスなどの燃料を燃料噴射弁１１ｐ，１１ｓから噴射し、燃焼室１０ａ内にて点火プラグ１２により着火させる火花点火方式の多気筒内燃機関である。しかしながら、単気筒の内燃機関であっても本発明を適用し得ることは言うまでもない。本実施形態においては、ポート噴射型式および筒内噴射型式の２種類の燃料噴射弁１１ｐ，１１ｓを具えており、これらの噴射割合を車両の運転状態に応じて気筒毎に変更することができるようになっている。
【００１９】
燃料噴射弁１１ｐ，１１ｓから燃焼室１０ａ内に供給される燃料の量および噴射タイミングならびにこれらの噴射割合は、運転者によるアクセルペダル１３の踏み込み量を含む車両の運転状態に基づいてＥＣＵ１４により制御される。アクセルペダル１３の踏み込み量は、アクセル開度センサー１５により検出され、その検出情報がＥＣＵ１４に出力される。本実施形態では、これらアクセルペダル１３およびアクセル開度センサー１５が本発明におけるエンジン１０の負荷を取得するための負荷取得手段として機能する。
【００２０】
ＥＣＵ１４は、周知のワンチップマイクロプロセッサーであり、図示しないデータバスにより相互接続されたＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリーおよび入出力インターフェースなどを含む。本実施形態におけるＥＣＵ１４は、アクセル開度センサー１５や後述する各種センサー類などからの情報に基づき、車両の運転状態を判定する運転状態判定部１４ａと、燃料噴射設定部１４ｂと、燃料噴射弁駆動部１４ｃとを有する。本実施形態における運転状態判定部１４ａは、本発明における第１の判定手段としても機能し、アクセル開度センサー１５からの検出情報に基づいてエンジン１０の負荷が軽負荷であるか否かを判定する。また、燃料噴射設定部１４ｂは、運転状態判定部１４ａにて判定される車両の運転状態に基づき、燃料噴射弁１１ｐ，１１ｓからの燃料の噴射量および噴射時期と、これらの噴射割合とを設定する。ＥＣＵ１４の燃料噴射弁駆動部１４ｃは、この燃料噴射設定部１４ｂにて設定された噴射量の燃料が設定された噴射時期に設定された噴射割合にて噴射されるように、燃料噴射弁１１ｐ，１１ｓをそれぞれ駆動する。
【００２１】
燃焼室１０ａに臨む吸気ポート１６ａおよび排気ポート１６ｂが形成されたシリンダーヘッド１６には、吸気弁１７ａおよび排気弁１７ｂを含む可変動弁機構１７が組み込まれている。また、先の燃料噴射弁１１ｐ，１１ｓや燃焼室１０ａ内の混合気を着火させる点火プラグ１２およびこの点火プラグ１２に火花を発生させるイグニッションコイル１８なども、このシリンダーヘッド１６に組み込まれている。
【００２２】
点火プラグ１３の点火時期は、ＥＣＵ１４の運転状態判定部１４ａからの情報に基づき、ＥＣＵ１４の点火時期設定部１４ｄにて設定される。ＥＣＵ１４のイグニッションコイル駆動部１４ｅは、この点火時期設定部１４ｄにて設定された点火時期に点火プラグ１３が火花放電を起こすように、イグニッションコイル１８を駆動する。
【００２３】
本実施形態における可変動弁機構１７は、吸気弁１７ａおよび排気弁１７ｂの開閉時期を車両の運転状態に応じて進角側および遅角側に変更することができる周知のものである。ＥＣＵ１４は、車両の運転状態に応じて吸気弁１７ａおよび排気弁１７ｂの開閉時期を設定するための吸排気弁開閉時期設定部１４ｆと、可変動弁機構１７を駆動するための可変動弁機構駆動部１４ｇとをさらに有する。可変動弁機構駆動部１４ｇは、吸気弁１７ａおよび排気弁１７ｂの開閉時期が吸排気弁開閉時期設定部１４ｆにて設定された開閉時期となるように、可変動弁機構１７を駆動する。
【００２４】
なお、本発明における可変動弁機構は、車両の運転状態に応じて少なくとも吸気弁１７ａの閉弁時期をピストン１９の圧縮上死点（ＢＴＤＣ）を基準にして遅角側に変更することができるようになっていればよい。
【００２５】
吸気ポート１６ａに連通するようにシリンダーヘッド１６に連結されて吸気ポート１６ａと共に吸気通路２０ａを画成する吸気管２０の途中には、吸気通路２０ａの開度を調整するためのスロットル弁２１が組み込まれている。このスロットル弁２１の開度は、アクセル開度センサー１５によって検出されるアクセルペダル１３の踏み込み量や車両の運転状態に基づき、ＥＣＵ１４のスロットル開度設定部１４ｈにて設定される。そして、このスロットル開度設定部１４ｈにて設定された開度となるように、ＥＣＵ１４のスロットル駆動部１４ｉがスロットルアクチュエーター２２を介してスロットル弁２１の駆動を行う。
【００２６】
スロットル弁２１よりも上流側の吸気管２０には、吸気通路２０ａを流れる吸気の流量を検出してこれをＥＣＵ１４に出力するエアーフローメーター２３が設けられている。
【００２７】
ピストン１９が往復動するシリンダーブロック２４には、クランク角センサー２５が取り付けられている。このクランク角センサー２５は、連接棒２６を介してピストン１９が連結されるクランク軸２７の回転位相、つまりクランク角を検出してこれをＥＣＵ１４に出力する。ＥＣＵ１４は、クランク角センサー２５からの情報に基づいてクランク軸２７の回転位相やエンジン回転数を実時間で把握する。
【００２８】
エンジン１０の排気ポート１６ｂには排気管２８の基端が接続し、この排気管２８は排気ポート１６ｂと共に排気通路２８ａを画成する。このエンジン１０には、排気通路２８ａ内を流れる排気の一部を吸気通路２０ａへと導いてＮＯXの発生量を抑制するためのＥＧＲ装置２９と、排気浄化装置３０とが組み込まれている。
【００２９】
ＥＧＲ装置２９は、ＥＧＲ通路３１ａを画成するＥＧＲ管３１とＥＧＲ制御弁３２とを具えている。ＥＧＲ管３１は、一端が排気管２８に連通すると共に他端がスロットル弁２１とシリンダーヘッド１６との間に位置する吸気管２０に連通している。吸気管２０とＥＧＲ管３１との接続部分に近接するＥＧＲ管３１の一端側に配され、ＥＣＵ１４によりその作動が制御されるＥＧＲ制御弁３２は、車両の運転状態に基づき、ＥＧＲ通路３１ａから吸気通路２０ａへと還流される排気の流量、つまりＥＧＲ量を制御する。
【００３０】
ＥＣＵ１４のＥＧＲ量設定部１４ｊは、エンジン回転速度と燃料噴射量とに基づき、排気通路２８ａからＥＧＲ通路３１ａを介して燃焼室１０ａ内に還流すべきＥＧＲ量を設定する。さらに、ＥＧＲ通路３１ａの両端部における吸気圧と排気圧との比および設定したＥＧＲ量に基づき、ＥＧＲ制御弁３２の開度を設定してこれをＥＣＵ１４のＥＧＲ制御弁駆動部１４ｋに出力する。ＥＧＲ制御弁駆動部１４ｋは、ＥＧＲ制御弁３２の開度をＥＧＲ量設定部１４ｊにて設定された開度となるように、ＥＧＲ制御弁３２を駆動する。なお、車両の運転状態がＥＧＲ運転領域外にある場合、ＥＧＲ量設定部１４ｊはＥＧＲ制御弁３２の開度を０に設定し、ＥＧＲ通路３１ａを閉止した状態に維持する。
【００３１】
ＥＣＵ１４は、アクセル開度センサー１５，エアーフローメーター２３，クランク角センサー２５や後述する他のセンサーなどからの検出情報に基づき、エンジン１０の運転状態を把握する。そして、予め設定されたプログラムに従って円滑なエンジン１０の運転がなされるように、燃料噴射弁１１ｐ，１１ｓ，可変動弁機構１７，イグニッションコイル１８，スロットルアクチュエーター２２，ＥＧＲ制御弁３２などの作動を制御する。
【００３２】
燃焼室１０ａ内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための排気浄化装置３０は、ＥＧＲ管３１と排気管２８との接続部分よりも下流側に位置する排気管２８に配されている。本実施形態における排気浄化装置３０は、主として排気中のＮＯXを浄化するための三元触媒コンバーター３０ａを有するが、他の触媒コンバーターを採用したり、あるいは別な触媒コンバーターをさらに追加したりすることも可能である。この排気浄化装置３０には、三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCを検出してこれをＥＣＵ１４に出力する触媒温度センサー３３が取り付けられている。なお、このような触媒温度センサー３３に代えて排気浄化装置３０に流入する直前の排気温と排気浄化装置３０から流出する直後の排気温とに基づき、三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCを取得することも可能である。
【００３３】
ＥＧＲ管３１および排気管２８の接続部分と排気浄化装置３０との間に位置する排気管２８には、排気通路２８ａを流れる排気中のＮＯX濃度を検出してこれをＥＣＵ１４に出力するＮＯXセンサー３４が設けられている。なお、このようなＮＯXセンサー３４を用いず、吸入空気量や空燃比，点火時期，エンジンの冷却水温，エンジン回転数などに基づき、予め記憶しておいたマップから排気中のＮＯX濃度をより迅速に取得することも可能である。しかしながら、ＮＯXセンサー３４を用いた場合には、より高精度にＮＯX濃度を検出することができる。
【００３４】
運転状態判定部１４ａは、三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCが排気中でＮ2Ｏの生成が始まる第１の温度ＴLと、この三元触媒コンバーター３０ａによりＮ2Ｏの浄化が可能となる第２の温度ＴHとの間、すなわちＮ2Ｏ多生成温度領域にあるか否かを判定する。つまり、本実施形態における運転状態判定部１４ａは、本発明における第２の判定手段としても機能する。
【００３５】
三元触媒コンバーター３０ａに限らず、排気浄化装置３０に組み込まれる一般的な触媒コンバーターは、熱および経時的な劣化に伴い、低温領域での性能が次第に低下する傾向にある。このため、本実施形態においては、エンジン１０が搭載された車両の走行履歴に基づいてＥＣＵ１４の触媒劣化係数取得部１４ｌが第１の温度ＴLおよび第２の温度ＴHを補正している。より具体的には、三元触媒コンバーター３０ａの使用期間が長くなるほど、第１の温度ＴLおよび第２の温度ＴHが漸次高温側へシフトするような触媒劣化係数を取得する。ＥＣＵ１４の第１／第２温度補正部１４ｍは、触媒劣化係数取得部１４ｌにて取得した触媒劣化係数に基づき、第１の温度ＴLおよび第２の温度ＴHを補正する。
【００３６】
本実施形態におけるＥＣＵ１４は、ＮＯXセンサー３４によって検出されたＮＯX濃度に基づき、三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCを第１の温度ＴL以下となるように制御する床温制御手段の一部を構成する。すなわち、排気浄化装置３０の三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCがＮ2Ｏ多生成温度領域にあり、かつエンジン１０が軽負荷運転状態にあると運転状態判定部１４ａが判断した場合、三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCが第１の温度ＴL以下に制御される。三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCを第１の温度ＴL以下に低下させるための触媒床温低下制御は、以下のような種々の手法Ａ〜Ｄによって達成することができ、本実施形態においてはこれらのうちの少なくとも１つが実行される。
【００３７】
手法Ａ：可変動弁機構１７が組み込まれたエンジン１０において、吸気弁１７ａの閉弁時期を変更する。ここで、吸気弁１７ａの閉弁時期と燃焼室１０ａの温度との関係を模式的に図３に示す。すなわち、可変動弁機構１７が組み込まれたエンジン１０においては、吸気弁１７ａの閉弁時期を吸気弁１７ａの閉弁時期を遅くするほど燃焼室１０ａの実質的な圧縮比がより低下するため、燃焼ガスの温度もこれに伴って低下することとなる。より具体的には、ＮＯX濃度とＮ2Ｏの生成量とは比例関係にあるので、ＮＯX濃度が高いほど吸気弁１７ａの閉弁時期の遅角量をより大きく設定すればよいことが理解される。このようなＮＯX濃度と吸気弁１７ａの閉弁時期の遅角量との好ましい関係を模式的に図４に示す。ＥＣＵ１４の吸排気弁開閉時期設定部１４ｆには図４に示すようなマップが記憶されており、検出されたＮＯX濃度に対応する吸気弁１７ａの閉弁時期の遅角量が設定され、可変動弁機構駆動部１４ｇに出力される。この場合、上述した可変動弁機構１７とＥＣＵ１４の吸排気弁開閉時期設定部１４ｆおよび可変動弁機構駆動部１４ｇとが本発明における床温制御手段として機能する。
【００３８】
手法Ｂ：ポート噴射型式および筒内噴射型式の２種類の燃料噴射弁１１ｐ，１１ｓが組み込まれたエンジン１０において、これら２種類の燃料噴射弁１１ｐ，１１ｓから噴射する燃料の割合を変更する。ここで、ポート噴射型式および筒内噴射型式の燃料噴射弁１１ｐ，１１ｓの噴射割合と燃焼室１０ａの温度との関係を模式的に図５に示す。すなわち、筒内噴射型式の燃料噴射弁１１ｓから噴射する燃料の割合を多くするほど、燃焼室１０ａ内壁に付着する燃料の蒸発潜熱により燃焼室１０ａの温度が低下するため、燃焼ガスの温度もこれに伴って低下することとなる。より具体的には、ＮＯX濃度が高いほど筒内噴射型式の燃料噴射弁１１ｓから噴射する燃料の割合を多く設定し、燃焼ガスの温度を低下させることによって三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCを第１の温度ＴL以下に低下させる。この場合、上述した２種類の燃料噴射弁１１ｐ，１１ｓとＥＣＵ１４の燃料噴射設定部１４ｂおよび燃料噴射弁駆動部１４ｃとが本発明における床温制御手段として機能する。
【００３９】
手法Ｃ：ＥＧＲ装置２９が組み込まれたエンジン１０において、ＥＧＲ量を変更する。ここで、ＥＧＲ量とエンジン１０の燃焼室１０ａの温度との関係を図６に示す。すなわち、ＥＧＲ量を高く設定するほど、低酸素の排気がより大量に吸気に取り込まれてその比熱が増加し、燃焼ガスの温度がより低下することとなる。より具体的には、ＮＯX濃度が高いほどＥＧＲ量をより高く設定し、燃焼ガスの温度を低下させることによって三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCを第１の温度ＴL以下に低下させる。この場合、上述したＥＧＲ装置２９とＥＣＵ１４のＥＧＲ量設定部１４ｊおよびＥＧＲ制御弁駆動部１４ｋとが本発明における床温制御手段として機能する。
【００４０】
手法Ｄ：例えば特開２０１０−１５１０２４号公報や特開２０１１−１９６３４９号公報または特開２０１２−００２１２７号公報などで周知の図示しない可変排気冷却装置が組み込まれたエンジンにおいて、冷却水の流量を変更する。ここで、可変排気冷却装置で用いられる水ポンプの駆動デューティーと排気温との関係を模式的に図７に示す。すなわち、水ポンプの駆動デューティーを大きく設定するほど冷却水の流量が増大するため、これに伴って排気温も低下することとなる。より具体的には、ＮＯX濃度が高いほど水ポンプの駆動デューティーをより大きく設定し、排気温を低下させることによって三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCを第１の温度ＴL以下に低下させる。この場合、上述した可変排気冷却装置とその作動を制御するためのシステムとが本発明における床温制御手段として機能する。
【００４１】
次に、このような本実施形態における三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCの制御手順について、図８を参照しながら説明する。まずＳ１１のステップにて三元触媒コンバーター３０ａの劣化係数を取得し、Ｓ１２のステップにて三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCの第１の温度ＴLと第２の温度ＴHとを補正する。次に、Ｓ１３のステップにて三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCを取得し、これが第１の温度ＴLよりも高いか否かをＳ１４のステップにて判定する。ここで、三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCが第１の温度ＴLよりも高い、すなわち三元触媒コンバーター３０ａがＮ2Ｏ多生成温度領域にある可能性があると判断した場合には、Ｓ１５のステップに移行する。このＳ１５のステップでは、三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCが今度は第２の温度ＴHよりも低いか否かを判定する。ここで、三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCが第２の温度ＴLヨリも低い、すなわち三元触媒コンバーター３０ａがＮ2Ｏ多生成温度領域にあると判断した場合には、Ｓ１６のステップに移行する。そして、スロットル開度θOがエンジン１０の軽負荷運転状態を判定するための閾値θL以下であるか否かを判定する。このＳ１６のステップにてスロットル開度θOが閾値θL以下である、すなわちエンジンが低負荷運転領域にあると判断した場合には、三元触媒コンバーター３０ａをＮ2Ｏ多生成温度領域から離脱させてＮ2Ｏの生成を少なくさせることが望ましい。そこで、この場合にはＳ１７のステップに移行して排気中のＮＯX濃度を取得し、このＮＯX濃度に基づいて触媒床温低下制御をＳ１８のステップにて実行する。
【００４２】
しかる後、Ｓ１９のステップに移行して制御フラグがセットされているか否かを判定するが、最初は制御フラグがセットされていないので、Ｓ２０のステップに移行して制御フラグをセットした後、Ｓ１１のステップに戻って上述した一連の処理を実行する。
【００４３】
なお、Ｓ１９のステップにて制御フラグがセットされている、すなわち触媒床温低下制御を実行中であると判断した場合には、そのままＳ１１のステップに戻り、上述した一連の処理を実行する。
【００４４】
一方、Ｓ１４のステップにて三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCが第１の温度ＴL以下である、すなわち三元触媒コンバーター３０ａがＮ2Ｏ多生成温度領域にないと判断した場合には、Ｓ２１のステップに移行する。また、Ｓ１５のステップにて三元触媒コンバーター３０ａの床温ＴCが第２の温度ＴL以上である、すなわち三元触媒コンバーター３０ａがＮ2Ｏ多生成温度領域にないと判断した場合にもＳ２１のステップに移行する。さらに、Ｓ１６のステップにてスロットル開度θOが所定値θLよりも大きい、すなわちエンジンが低負荷運転領域にはないと判断した場合も同様に、Ｓ２１のステップに移行する。このＳ２１のステップでは制御フラグがセットされているか否かを判定し、ここで制御フラグがセットされている、すなわち触媒床温低下制御が行われていると判断した場合には、Ｓ２２のステップに移行する。そして、触媒床温低下制御を終了し、制御フラグをリセットした後、Ｓ１１のステップに戻り、上述した一連の処理を実行する。
【００４５】
なお、Ｓ２１のステップにて制御フラグがセットされていない、すなわち触媒床温低下制御が行われていないと判断した場合には、そのままＳ１１のステップに戻って上述した一連の処理を実行する。
【００４６】
図９は、アクセル開度θOと、触媒床温ＴCと、吸気弁閉弁時期と、制御フラグとの関係を模式的に表している。この例では、時刻ｔ1にて例えば図示しないイグニッションキースイッチがオンとなってエンジン１０が始動し、時刻ｔ2にて触媒床温ＴCのゆるやかな上昇を回避すべく、触媒床温低下制御が始まって時刻ｔ3まで継続させている。そして、この時刻ｔ3にてアクセル開度θOが閾値θLを越え、すなわちエンジンが低負荷運転状態から抜け出すため、時刻ｔ3以降は触媒床温低下制御を終了して一般的な通常の制御に戻している。これにより、時刻ｔ3から触媒床温ＴCが急速に上昇し、Ｎ2Ｏ多生成温度領域を短時間で抜ける結果、Ｎ2Ｏの生成量を抑制させることができる。
【００４７】
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【符号の説明】
【００４８】
１０  エンジン
１０ａ  燃焼室
１１ｐ，１１ｓ  燃料噴射弁
１２  点火プラグ
１３  アクセルペダル
１４  ＥＣＵ
１４ａ  運転状態判定部
１４ｂ  燃料噴射設定部
１４ｃ  燃料噴射弁駆動部
１４ｆ  吸排気弁開閉時期設定部
１４ｇ  可変動弁機構駆動部
１４ｊ  ＥＧＲ量設定部
１４ｋ  ＥＧＲ制御弁駆動部
１４ｌ  触媒劣化係数取得部
１４ｍ  第１／第２温度補正部
１５  アクセル開度センサー
１７  可変動弁機構
１７ａ  吸気弁
１７ｂ  排気弁
１８  イグニッションコイル
２０ａ  吸気通路
２８ａ  排気通路
２９  ＥＧＲ装置
３０  排気浄化装置
３０ａ  三元触媒コンバーター
３２  ＥＧＲ制御弁
３３  触媒温度センサー
３４  ＮＯXセンサー
ＴC  三元触媒コンバーターの床温
ＴL  第１の温度
ＴH  第２の温度
【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】
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【図９】
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【図１０】
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