(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の排気通路に配置されるＮＳＲ触媒を具備する排気浄化装置の制御装置において、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒で生成されるＮ２Ｏの量を可及的に少なくすることを課題とする。【解決手段】本発明に係わる制御装置は、ＮＳＲ温度ＴｎｓｒがＮＳＲ触媒の活性開始温度以上且つ活性完了温度未満の暖機温度範囲に属する場合において、前記ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが所定温度Ｔｔｈｒ未満であるときは、前記ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが前記所定温度Ｔｔｈｒ以上であるときに比べ、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比が低くなるように、燃料供給装置からＮＳＲ触媒へ供給される燃料の量を制御するようにした。【選択図】図３
2017194022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置されるＮＯＸ吸蔵還元型触媒と、
前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒へ流入する排気に燃料を供給する燃料供給装置と、
を備える排気浄化装置に適用される制御装置であって、
前記制御装置は、
前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒の温度であるＮＳＲ温度を取得するＮＳＲ温度取得手段と、
前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯＸの量であるＮＯＸ吸蔵量を取得するＮＯＸ吸蔵量取得手段と、
前記ＮＳＲ温度取得手段により取得されるＮＳＲ温度が前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒の活性開始温度以上である状態において、前記ＮＯＸ吸蔵量取得手段により取得されるＮＯＸ吸蔵量が所定の閾値以上であるときに、前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比より低いリッチ空燃比となるように、前記燃料供給装置から燃料を供給させることで、前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯＸを還元及び浄化する処理であるリッチスパイク処理を実行する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記ＮＳＲ温度取得手段により取得されるＮＳＲ温度が、前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒の活性開始温度以上且つ前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒の活性完了温度未満の温度範囲である暖機温度範囲に属している場合において、前記ＮＳＲ温度取得手段により取得されるＮＳＲ温度が所定温度未満であるときは、前記ＮＳＲ温度取得手段により取得されるＮＳＲ温度が前記所定温度以上であるときに比べ、前記リッチスパイク処理の実行時に前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒へ流入する排気の空燃比が低くなるように、前記燃料供給装置から供給される燃料量を制御する、排気浄化装置の制御装置。
【請求項２】
前記排気浄化装置は、
前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒より下流の排気通路に配置される選択還元型触媒を更に備え、
前記制御装置は、
前記選択還元型触媒の温度であるＳＣＲ温度を取得するＳＣＲ温度取得手段を更に備え、
前記制御手段は、前記ＮＳＲ温度取得手段により取得されるＮＳＲ温度が前記暖機温度範囲に属し、且つ前記ＮＯＸ吸蔵量取得手段により取得されるＮＯＸ吸蔵量が前記所定の閾値以上である場合であっても、前記ＳＣＲ温度取得手段により取得されるＳＣＲ温度が前記選択還元型触媒の活性開始温度未満であるときは、前記リッチスパイク処理を実行しない、請求項１に記載の排気浄化装置の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ＮＳＲ温度取得手段により取得される温度が前記暖機温度範囲に属している場合において、前記ＮＯＸ吸蔵量取得手段により取得されるＮＯＸ吸蔵量が前記所定の閾値以上となったときに前記ＳＣＲ温度取得手段により取得されるＳＣＲ温度が前記選択還元型触媒の活性開始温度未満であれば、前記選択還元型触媒を昇温させるための処理である昇温処理を、前記ＳＣＲ温度取得手段により取得されるＳＣＲ温度が前記選択還元型触媒の活性開始温度以上となるまで実行した後に、前記リッチスパイク処理を実行する、請求項２に記載の排気浄化装置の制御装置。
【請求項４】
前記排気浄化装置は、
前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒より下流の排気通路に配置される選択還元型触媒と、
前記選択還元型触媒へアンモニア又はアンモニアの前駆体である添加剤を供給する添加剤供給装置と、
を更に備え、
前記制御装置は、
前記選択還元型触媒の温度であるＳＣＲ温度を取得するＳＣＲ温度取得手段と、
前記選択還元型触媒に吸着されているアンモニアの量であるＮＨ３吸着量を取得するＮＨ３吸着量取得手段と、
を更に備え、
前記制御手段は、前記ＮＳＲ温度取得手段により取得されるＮＳＲ温度が前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒の活性開始温度以上であり、且つ前記ＳＣＲ温度取得手段により取得されるＳＣＲ温度が前記選択還元型触媒の活性開始温度以上である場合において、前記ＮＯＸ吸蔵量取得手段により取得されるＮＯＸ吸蔵量が前記所定の閾値以上になったときに前記ＮＨ３吸着量取得手段によって取得されるＮＨ３吸着量が所定量未満であれば、前記選択還元型触媒のＮＨ３吸着量が前記所定量以上となるように、前記添加剤供給装置から添加剤を供給させる処理であるＮＨ３補給処理を実行して、そのＮＨ３補給処理の終了後に前記リッチスパイク処理を実行する、請求項１に記載の排気浄化装置の制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒へ流入するＮＯＸのうち、単位時間あたりに前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒をすり抜けるＮＯＸの量であるＮＯＸすり抜け量を演算する演算手段を更に備え、
前記制御手段は、前記ＳＣＲ温度取得手段により取得されるＳＣＲ温度が、前記選択還元型触媒が吸着することができるアンモニアの量が前記所定量未満となる温度である吸着限界温度以上である場合において、前記リッチスパイク処理が実行されていないときは、前記演算手段により演算されるＮＯＸすり抜け量に対するアンモニアの量の当量比が所定比となる量の添加剤が前記選択還元型触媒へ供給され、且つ前記リッチスパイク処理が実行されているときは、前記演算手段により演算されるＮＯＸすり抜け量に対するアンモニアの量の当量比が所定比より大きくなる量の添加剤が前記選択還元型触媒へ供給されるように、前記添加剤供給装置を制御するための当量比制御を実行する、請求項４に記載の排気浄化装置の制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記ＮＳＲ温度取得手段により取得されるＮＳＲ温度が前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒の活性完了温度以上である場合において、前記ＳＣＲ温度取得手段により取得されるＳＣＲ温度が前記選択還元型触媒の活性開始温度以上であるときは、前記ＳＣＲ温度取得手段により取得されるＳＣＲ温度が前記選択還元型触媒の活性開始温度未満であるときに比べ、前記リッチスパイク処理の実行時に前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒へ流入する排気の空燃比が高くなるように、前記燃料供給装置から供給される燃料の量を制御する、請求項２乃至５の何れか一項に記載の排気浄化装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に配置されるＮＯＸ吸蔵還元型触媒を含む排気浄化装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
理論空燃比より高いリーン空燃比の混合気で運転される内燃機関の排気浄化装置として、該内燃機関の排気通路に配置されるＮＯＸ吸蔵還元型触媒（ＮＳＲ（NOX Storage Reduction）触媒）を備えたものが知られている。このような排気浄化装置においては、内燃
機関の排気に含まれるＮＯＸがＮＳＲ触媒に吸蔵される。そして、ＮＳＲ触媒のＮＯＸ吸蔵量が所定の閾値以上になったときに排気の空燃比をリッチ空燃比にする処理（リッチスパイク処理）が実行されることで、ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯＸが還元及び浄化される。
【０００３】
ところで、上記したリッチスパイク処理が実行されると、ＮＳＲ触媒においてＮＯＸが還元される際に、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）が生成される場合がある。Ｎ２Ｏは、二酸化炭素（ＣＯ２）の約３００倍の温室効果をもたらすといわれており、その排出を極力抑えることが望ましい。このような要求に対し、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒から流出するＮ２Ｏの量を予測して、その予測値が所定値を超える場合には、ＮＳＲ触媒を昇温させてからリッチスパイク処理を実行し、又はリッチスパイク処理の実行時における排気の空燃比を低下させる方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２１１６７６号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２７２９５号公報
【特許文献３】特開２００２−１８８４２９号公報
【特許文献４】特開２０１５−０３４５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来技術は、リッチスパイク処理の実行時におけるＮＳＲ触媒の温度が低いときは高いときに比べ、ＮＳＲ触媒で生成されるＮ２Ｏが多くなり易いという知見、及びリッチスパイク処理の実行時における排気の空燃比が高いときは低いときに比べ、ＮＳＲ触媒で生成されるＮ２Ｏが多くなり易いという知見に基づくものである。
【０００６】
しかしながら、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒で生成されるＮ２Ｏの量とＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比との相関は、ＮＳＲ触媒の温度が高いときと低いときとで異なる傾向の相関になるという新たな知見を得た。
【０００７】
本発明は、上記した新たな知見に基づいてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路に配置されるＮＳＲ触媒を具備する排気浄化装置の制御装置において、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒で生成されるＮ２Ｏの量を可及的に少なくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者は、ＮＳＲ触媒の温度が所定温度未満となる条件下においては、リッチスパ
イク処理の実行時にＮＳＲ触媒で生成されるＮ２Ｏの量は、排気の空燃比が高いときより排気の空燃比が低いときの方が少なくなる一方で、ＮＳＲ触媒の温度が前記所定温度以上となる条件下においては、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒で生成されるＮ２Ｏの量は、排気の空燃比が低いときより高いときの方が少なくなるという知見を得た。この知見に基づくと、リッチスパイク処理が実行される際のＮＳＲ触媒の温度が所定温度未満である場合は、前記所定温度以上である場合に比べ、ＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比が低くなるように、リッチスパイク処理を実行することにより、ＮＳＲ触媒で生成されるＮ２Ｏの量を少なく抑えることができる。
【０００９】
そこで、本発明は、ＮＳＲ触媒の温度が所定温度度未満であるときは、ＮＳＲ触媒の温度が前記所定温度以上であるときに比べ、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比が低くなるように、燃料供給装置から排気中に供給される燃料の量を制御するようにした。
【００１０】
詳細には、本発明は、内燃機関の排気通路に配置されるＮＳＲ触媒と、前記ＮＳＲ触媒へ流入する排気に燃料を供給する燃料供給装置と、を備える排気浄化装置に適用される制御装置である。この制御装置は、前記ＮＳＲ触媒の温度であるＮＳＲ温度を取得するＮＳＲ温度取得手段と、前記ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯＸの量であるＮＯＸ吸蔵量を取得するＮＯＸ吸蔵量取得手段と、前記ＮＳＲ温度取得手段により取得されるＮＳＲ温度が前記ＮＳＲ触媒の活性開始温度以上である状態において、前記ＮＯＸ吸蔵量取得手段により取得されるＮＯＸ吸蔵量が所定の閾値以上であるときに、前記ＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比より低いリッチ空燃比となるように、前記燃料供給装置から燃料を供給させることで、前記ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯＸを還元及び浄化する処理であるリッチスパイク処理を実行する制御手段を備える。そして、前記制御手段は、前記ＮＳＲ温度取得手段により取得されるＮＳＲ温度が、前記ＮＳＲ触媒の活性開始温度以上且つ前記ＮＳＲ触媒の活性完了温度未満の温度範囲である暖機温度範囲に属する場合において、前記ＮＳＲ温度取得手段により取得されるＮＳＲ温度が所定温度未満であるときは、前記ＮＳＲ温度取得手段により取得されるＮＳＲ温度が前記所定温度以上であるときに比べ、前記リッチスパイク処理の実行時に前記ＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比が低くなるように、前記燃料供給装置から供給される燃料の量を制御するようにした。
【００１１】
ここでいう「活性開始温度」は、ＮＳＲ触媒のＮＯＸ浄化性能が活性し始めるＮＳＲ温度である。また、「活性完了温度」は、ＮＳＲ触媒のＮＯＸ浄化性能が所望のＮＯＸ浄化性能を発揮し得る最低のＮＳＲ温度である。
【００１２】
上記した排気浄化装置の制御装置によれば、ＮＳＲ温度が前記暖機温度範囲に属する場合において、ＮＳＲ温度が所定温度未満であるときは、ＮＳＲ温度が所定温度以上であるときに比べ、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比が低くされるため、ＮＳＲ触媒で生成されるＮ２Ｏの量を少なく抑えつつ、ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯＸを還元及び浄化することができる。
【００１３】
次に、本発明に係わる制御装置は、ＮＳＲ触媒及び燃料供給装置に加えて、ＮＳＲ触媒より下流の排気通路に配置される選択還元型触媒（ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒）を更に備える排気浄化装置に適用することもできる。その場合、本発明に係
わる制御装置は、ＳＣＲ触媒の温度であるＳＣＲ温度を取得するＳＣＲ温度取得手段を備えるようにしてもよい。そして、前記制御手段は、前記ＮＳＲ温度取得手段により取得されるＮＳＲ温度が前記暖機温度範囲に属し、且つ前記ＮＯＸ吸蔵量取得手段により取得されるＮＯＸ吸蔵量が前記所定の閾値以上である場合であっても、前記ＳＣＲ温度取得手段により取得されるＳＣＲ温度が前記ＳＣＲ触媒の活性開始温度未満であるときは、前記リッチスパイク処理を実行しないようにしてもよい。ここでいう「ＳＣＲ触媒の活性開始温
度」は、ＳＣＲ触媒のＮＯＸ浄化性能が活性し始める温度である。
【００１４】
ＮＳＲ温度がＮＳＲ触媒の前記暖機温度範囲に属している場合において、ＮＳＲ触媒のＮＯＸ吸蔵量が前記所定の閾値以上に達したときに、ＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比がＮ２Ｏの生成抑制に適した空燃比となるように、リッチスパイク処理が実行されると、ＮＳＲ触媒に吸蔵されていたＮＯＸのうち、該ＮＳＲ触媒によって浄化されないＮＯＸの量が増える可能性がある。その際、ＳＣＲ温度が該ＳＣＲ触媒の活性開始温度以上であれば、ＮＳＲ触媒によって浄化されなかったＮＯＸがＳＣＲ触媒によって浄化されることになる。一方、ＳＣＲ温度が該ＳＣＲ触媒の活性開始温度未満であれば、ＮＳＲ触媒によって浄化されなかったＮＯＸがＳＣＲ触媒によっても浄化されないことになる。これに対し、ＮＳＲ温度が前記暖機温度範囲に属し、且つＮＳＲ触媒のＮＯＸ吸蔵量が前記所定の閾値以上である場合において、ＳＣＲ温度が該ＳＣＲ触媒の活性開始温度未満であるときは、リッチスパイク処理が実行されないようにすれば、ＮＳＲ触媒及びＳＣＲ触媒で浄化されないＮＯＸ量の増加を抑制することができる。
【００１５】
なお、ＮＳＲ温度が前記暖機温度範囲に属し、且つＮＳＲ触媒のＮＯＸ吸蔵量が前記所定の閾値以上である場合において、ＳＣＲ温度がＳＣＲ触媒の活性開始温度未満となる状態が続くと、リッチスパイク処理が実行されない期間が長くなるため、ＮＳＲ触媒のＮＯＸ吸蔵能力が飽和してしまう可能性がある。そこで、本発明の制御手段は、前記ＮＳＲ温度取得手段により取得されるＮＳＲ温度が前記暖機温度範囲に属している場合において、前記ＮＯＸ吸蔵量取得手段により取得されるＮＯＸ吸蔵量が前記所定の閾値以上になったときに前記ＳＣＲ温度取得手段によって取得されるＳＣＲ温度がＳＣＲ触媒の活性開始温度未満であれば、ＳＣＲ触媒を昇温させるための昇温処理を、前記ＳＣＲ温度取得手段によって取得されるＳＣＲ温度がＳＣＲ触媒の活性開始温度以上となるまで実行した後に、リッチスパイク処理を実行するようにしてもよい。このような構成によれば、ＮＳＲ温度が前記暖機温度範囲に属し、且つＮＳＲ触媒のＮＯＸ吸蔵量が前記所定の閾値以上となる状態において、リッチスパイク処理が実行されない期間が長くなることを抑制することができる。その結果、ＮＳＲ触媒のＮＯＸ吸蔵能力が飽和し難くなる。
【００１６】
また、本発明に係わる制御装置は、ＮＳＲ触媒及び燃料供給装置に加えて、ＮＳＲ触媒より下流の排気通路に配置されるＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒へアンモニア（ＮＨ３）又はＮＨ３の前駆体である添加剤を供給する添加剤供給装置と、を更に備える排気浄化装置に適用することもできる。その場合、本発明に係わる制御装置は、ＳＣＲ温度を取得するＳＣＲ温度取得手段と、ＳＣＲ触媒に吸着されているＮＨ３の量であるＮＨ３吸着量を取得するＮＨ３吸着量取得手段と、を更に備えるようにしてもよい。そして、前記制御手段は、前記ＮＳＲ温度取得手段により取得されるＮＳＲ温度がＮＳＲ触媒の活性開始温度以上であり、且つ前記ＳＣＲ温度取得手段により取得されるＳＣＲ温度がＳＣＲ触媒の活性開始温度以上である場合において、ＮＯＸ吸蔵量取得手段により取得されるＮＯＸ吸蔵量が前記所定の閾値以上になったときに前記ＮＨ３吸着量取得手段によって取得されるＮＨ３吸着量が所定量未満であれば、ＳＣＲ触媒のＮＨ３吸着量が前記所定量以上となるように、前記添加剤供給装置から添加剤を供給させる処理であるＮＨ３補給処理を実行して、そのＮＨ３補給処理の終了後にリッチスパイク処理を実行するようにしてもよい。ここでいう「所定量」は、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒から流出し得る量のＮＯＸを、ＳＣＲ触媒において還元及び浄化するために必要となる最低のＮＨ３の量に相当する。
【００１７】
ＮＳＲ温度が該ＮＳＲ触媒の活性開始温度以上であり、且つＳＣＲ温度が該ＳＣＲ触媒の活性開始温度以上となる状態においてリッチスパイク処理が実行される場合は、前述したように、ＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比がＮ２Ｏの生成を抑制するのに適した空燃比になるように、燃料供給装置から供給される燃料の量が制御される。その場合、ＮＳＲ触媒によって浄化しきれなかったＮＯＸがＳＣＲ触媒によって浄化されることになるが、
その際のＳＣＲ触媒のＮＨ３吸着量が前記所定量より少なければ、ＮＳＲ触媒によって浄化しきれなかったＮＯＸの一部がＳＣＲ触媒によっても浄化されない可能性がある。これに対し、上記したように、ＮＨ３補給処理が実行された後に、リッチスパイク処理が実行されれば、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒において浄化されないＮＯＸがＳＣＲ触媒においてより確実に浄化されるようになる。その結果、リッチスパイク処理の実行時に、ＮＳＲ触媒及びＳＣＲ触媒によって浄化されないＮＯＸ量の増加を抑制しつつ、Ｎ２Ｏの生成量を少なく抑えることができる。
【００１８】
ところで、ＳＣＲ温度がＳＣＲ触媒の活性開始温度以上である場合において、ＳＣＲ温度がある程度高くなると、ＳＣＲ温度が高くなるほど、ＳＣＲ触媒が吸着することができるＮＨ３の量（以下、「ＮＨ３吸着容量」と称する）が少なくなる傾向がある。そのため、ＳＣＲ触媒のＮＨ３吸着容量が前記所定量より少なくなる程度にＳＣＲ温度が高くなると、たとえ添加剤供給装置からＳＣＲ触媒へ添加剤を供給しても、ＳＣＲ触媒のＮＨ３吸着量を増やすことができなくなる。よって、ＳＣＲ触媒のＮＨ３吸着容量が前記所定量未満となる程度にＳＣＲ温度が高いときは、ＮＳＲ触媒へ流入するＮＯＸのうち、単位時間あたりにＮＳＲ触媒をすり抜けるＮＯＸの量（ＮＯＸすり抜け量）を演算して、そのＮＯＸすり抜け量に対するＮＨ３の量の当量比が所定比となる量の添加剤を単位時間あたりにＳＣＲ触媒へ供給する必要がある。しかしながら、上記したように、ＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比がＮ２Ｏの生成抑制に適した空燃比となるようにリッチスパイク処理が実行されるときは、ＮＳＲ触媒に吸蔵されていたＮＯＸのうち、ＮＳＲ触媒で浄化されずに該ＮＳＲ触媒から流出するＮＯＸの量が増える可能性がある。そのため、ＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比がＮ２Ｏの生成抑制に適した空燃比となるようにリッチスパイク処理が実行されているときは、前記ＮＯＸすり抜け量より多い量のＮＯＸがＳＣＲ触媒へ流入する可能性がある。そのような状態において、前記ＮＯＸすり抜け量に対するＮＨ３の量の当量比が前記所定比となる量の添加剤がＳＣＲ触媒へ供給されると、ＳＣＲ触媒へ流入するＮＯＸを還元するために必要となるＮＨ３の量に対して、ＳＣＲ触媒へ供給されるＮＨ３の量が少なくなる可能性がある。それに伴い、ＳＣＲ触媒において浄化されないＮＯＸの量が増える可能性がある。そこで、本発明の制御手段は、ＳＣＲ温度が吸着限界温度以上である場合において、リッチスパイク処理が実行されていないときは、ＮＯＸすり抜け量に対するＮＨ３の量の当量比が所定比となる量の添加剤がＳＣＲ触媒へ供給され、且つリッチスパイク処理が実行されているときは、ＮＯＸすり抜け量に対するＮＨ３の量の当量比が所定比より大きくなる量の添加剤がＳＣＲ触媒へ供給されるように、前記添加剤供給装置を制御するための当量比制御を実行するようにしてもよい。ここでいう「吸着限界温度」は、ＳＣＲ触媒のＮＨ３吸着容量が前記所定量より少なくなる最低のＳＣＲ温度である。このような構成によれば、ＳＣＲ温度が吸着限界温度より高い状態でリッチスパイク処理が実行されても、ＮＳＲ触媒及びＳＣＲ触媒で浄化されないＮＯＸ量の増加を抑制しつつ、Ｎ２Ｏの生成を抑制することができる。
【００１９】
ここで、排気浄化装置がＮＳＲ触媒とＳＣＲ触媒とを備える構成において、ＮＳＲ温度がＮＳＲ触媒の活性完了温度以上である場合は、ＮＳＲ触媒のＮＯＸ吸蔵量が前記所定の閾値以上になったときに、リッチスパイク処理が実行される。その際、ＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比がＮＯＸの浄化に適した空燃比になるように、燃料供給装置から供給される燃料の量が制御されると、ＮＳＲ触媒に吸蔵されていたＮＯＸを効果的に浄化することができる。ただし、ＮＳＲ温度が該ＮＳＲ触媒の活性完了温度以上である場合であっても、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比がＮＯＸの浄化に適した空燃比にされると、ＮＳＲ触媒において少量のＮ２Ｏが生成される可能性がある。そこで、本発明の制御手段は、前記ＮＳＲ温度取得手段により取得されるＮＳＲ温度が前記ＮＳＲ触媒の活性完了温度以上である場合において、前記ＳＣＲ温度取得手段により取得されるＳＣＲ温度がＳＣＲ触媒の活性開始温度以上であるときは、前記ＳＣＲ温度取得手段によりＳＣＲ温度がＳＣＲ触媒の活性開始温度未満であるときに比べ、リッチスパイ
ク処理の実行時にＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比が高くなるように、前記燃料供給装置から供給される燃料の量を制御するようにしてもよい。このような構成によれば、ＮＳＲ温度が該ＮＳＲ触媒の活性完了温度以上である場合において、ＳＣＲ触媒によって浄化されないＮＯＸ量の増加を抑えつつ、Ｎ２Ｏが生成される機会を少なく抑えることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、内燃機関の排気通路に配置されるＮＳＲ触媒を具備する排気浄化装置の制御装置において、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒で生成されるＮ２Ｏの量を可及的に少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態において、本発明を適用する内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。
【図２】ＮＳＲ温度ＴｎｓｒとＮＳＲ触媒から排出される排気のＮ２Ｏ濃度との相関を示す図である。
【図３】第１の実施形態において、リッチスパイク処理が実行される際にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態において、本発明を適用する内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。
【図５】第２の実施形態において、リッチスパイク処理が実行される際にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態の変形例において、リッチスパイク処理が実行される際にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態の変形例において、当量比制御が実行される際にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２３】
＜実施形態１＞
先ず、本発明の第１の実施形態について、図１乃至図３に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、図示しない気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁２を備える圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。なお、内燃機関１は、理論空燃比より高いリーン空燃比の混合気により運転される火花点火式の内燃機関であってもよい。
【００２４】
内燃機関１は、排気通路３と接続されている。排気通路３は、内燃機関１の気筒内で燃焼されたガス（排気）が流通する通路である。排気通路３の途中には、排気浄化装置が設けられている。排気浄化装置は、排気通路３に配置されるＮＳＲ触媒４と、該ＮＳＲ触媒４より上流の排気通路３に配置される燃料添加弁６と、を備えている。
【００２５】
ＮＳＲ触媒４は、アルミナ等のコート層によって被覆されたハニカム構造体と、コート層に担持される貴金属（白金、パラジウム、ロジウム等）と、コート層に担持されるＮＯＸ吸蔵剤（バリウム、リチウム等）とから構成される。このように構成されるＮＳＲ触媒４は、該ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは、排気中のＮＯＸを吸蔵（ここでいう吸蔵とは、化学的にＮＯＸを吸蔵する態様、及び物理的にＮＯＸを吸着する態様を含む）する。また、ＮＳＲ触媒４は、該ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の
酸素濃度が低く、且つ未燃燃料の濃度が高いとき（すなわち、該ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比がリッチ空燃比であるとき）は、吸蔵していたＮＯＸを脱離させつつ、脱離したＮＯＸを未燃燃料により窒素（Ｎ２）やアンモニア（ＮＨ３）に還元させる。燃料添加弁６は、ＮＳＲ触媒４より上流の排気通路３を流れる排気中に燃料を添加する装置であり、本発明に係わる「燃料供給装置」に相当する。なお、燃料供給装置は、排気行程中の気筒の燃料噴射弁２から燃料を噴射させることによって実現してもよい。
【００２６】
前記ＮＳＲ触媒４より上流の排気通路３には、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比に相関する電気信号を出力する第一Ａ／Ｆセンサ９と、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気に含まれるＮＯＸの濃度に相関する電気信号を出力する第一ＮＯＸセンサ１０と、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の温度に相関する電気信号を出力する第一温度センサ１１と、が設けられる。また、前記ＮＳＲ触媒４より下流の排気通路３には、ＮＳＲ触媒４から流出する排気の温度に相関する電気信号を出力する第二温度センサ１２と、ＮＳＲ触媒４から流出する排気の空燃比に相関する電気信号を出力する第二Ａ／Ｆセンサ１３と、ＮＳＲ触媒４から流出する排気のＮＯＸ濃度に相関する電気信号を出力する第二ＮＯＸセンサ１４と、が設けられる。
【００２７】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ８が併設される。ＥＣＵ８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ８は、上記した第一Ａ／Ｆセンサ９、第一ＮＯＸセンサ１０、第一温度センサ１１、第二温度センサ１２、第二Ａ／Ｆセンサ１３、及び第二ＮＯＸセンサ１４に加え、アクセルポジションセンサ１７、クランクポジションセンサ１８、エアフローメータ１９等の各種センサと電気的に接続され、それら各種センサの出力信号が入力されるようになっている。なお、アクセルポジションセンサ１７は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関する電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ１８は、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電機信号を出力するセンサである。エアフローメータ１９は、内燃機関１の吸入空気量に相関する電気信号を出力するセンサである。
【００２８】
また、ＥＣＵ８は、上記した燃料噴射弁２、燃料添加弁６、尿素添加弁７等の各種機器と電気的に接続され、上記した各種センサの出力信号に基づいて、それらの各種機器を制御することができるようになっている。例えば、ＥＣＵ８は、クランクポジションセンサ１８の出力信号に基づいて演算される機関回転速度とアクセルポジションセンサ１７の出力信号（アクセル開度）とに基づいて、燃料噴射弁２の燃料噴射量や燃料噴射時期を制御する。また、ＥＣＵ８は、ＮＳＲ触媒４の温度（ＮＳＲ温度）が活性開始温度以上となる状態において、前記ＮＳＲ触媒４に吸蔵されているＮＯＸの量（ＮＯＸ吸蔵量）が所定の閾値以上であるときに、前記燃料添加弁６から排気中に燃料を添加させることにより、前記ＮＳＲ触媒４へ流入する排気を、酸素濃度が低く、且つ未燃燃料の濃度が高いガス（リッチ空燃比のガス）にするリッチスパイク処理を実行する。以下、本実施形態におけるリッチスパイク処理の実行方法について説明する。
【００２９】
リッチスパイク処理において、燃料添加弁６から排気中に添加される燃料量は、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比がＮＳＲ触媒４に吸蔵されているＮＯＸの還元及び浄化に適したリッチ空燃比となるように制御されるのが一般的である。具体的には、ＮＳＲ温度が活性完了温度（例えば、ＮＳＲ触媒４がリッチ雰囲気にあるときのＮＯＸ浄化率が８０％以上になる温度であって、およそ３５０℃）以上であるときは、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比がリッチ度合の比較的大きな基準リッチ空燃比（例えば、約１３．５）となるように、燃料添加弁６の燃料添加量が制御される。また、ＮＳＲ温度が、活性開始温度（例えば、ＮＳＲ触媒４がリッチ雰囲気にあるときのＮＯＸ浄化率が２０％以上になる温度であって、およそ２００℃）以上、且つ前記活性完了温度未満の暖機温度範囲に属す
るときは、基準リッチ空燃比よりリッチ度合の小さいリッチ空燃比であって、且つＮＳＲ温度が低くなるほどリッチ度合の小さいリッチ空燃比となるように、燃料添加弁６の燃料添加量が制御される。
【００３０】
ところで、ＮＳＲ温度が暖機温度範囲に属する場合のように、ＮＳＲ触媒４が暖機過程にある場合においては、リッチスパイク処理が実行された際に、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されていたＮＯＸの一部が窒素（Ｎ２）に還元されずに、Ｎ２Ｏが生成される可能性がある。
【００３１】
ここで、本願発明者は、ＮＳＲ温度が暖機温度範囲に属する場合において、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒４で生成されるＮ２Ｏの生成量を少なくする上で有効な方法を確立するにあたり、鋭意の実験及び検証を行った結果、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒４で生成されるＮ２Ｏの量は、ＮＳＲ温度が所定温度（例えば、約２５０℃）未満であれば、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が高いとき（リッチ度合が小さいとき）より低いとき（リッチ度合が大きいとき）の方が少なくなる一方で、ＮＳＲ温度が前記所定温度以上であれば、排気の空燃比が低いとき（リッチ度合が大きいとき）より高いとき（リッチ度合が小さいとき）の方が少なくなるという知見を得た。そのため、ＮＳＲ温度が暖機温度範囲に属する場合において、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が、上記したようなＮＯＸの浄化に適した空燃比にされると、ＮＳＲ触媒４で生成されるＮ２Ｏの量が多くなる虞がある。
【００３２】
そこで、本実施形態のリッチスパイク処理では、ＮＳＲ温度が前記暖機温度範囲に属する場合において、ＮＳＲ温度が前記所定温度未満であるときは、ＮＳＲ温度が前記所定温度以上であるときに比して、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が低くなるように、燃料添加弁６の燃料添加量を制御するようにした。詳細には、ＮＳＲ温度が暖機温度範囲に属している状態において、ＮＳＲ温度が前記所定温度未満となる条件下でリッチスパイク処理を実行する場合は、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が、ＮＯＸの浄化に適した空燃比より低い第一リッチ空燃比となるように、燃料添加弁６の燃料添加量を制御する。また、ＮＳＲ温度が暖機温度範囲に属している状態において、ＮＳＲ温度が前記所定温度以上となる条件下でリッチスパイク処理を実行する場合は、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が、ＮＯＸの浄化に適した空燃比より高い空燃比であって、且つ前記第一リッチ空燃比より高い第二リッチ空燃比となるように、燃料添加弁６の燃料添加量を制御する。
【００３３】
ここで、ＮＳＲ温度とＮＳＲ触媒４から排出される排気のＮ２Ｏ濃度との相関を図２に示す。図２中の横軸は、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒを示し、図２中の縦軸は、ＮＳＲ触媒４から排出される排気のＮ２Ｏ濃度を示す。また、図２中の実線は、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が第一リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ１であるときの相関を示す。一方、図２中の一点鎖線は、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が第二リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ２であるときの相関を示す。さらに、図２中のＴｎｓｒ１は、ＮＳＲ触媒４の活性開始温度を示し、図２中のＴｎｓｒ２は、ＮＳＲ触媒４の活性完了温度を示す。そして、図２中のＴｔｈｒは、上記した所定温度を示す。
【００３４】
図２に示すように、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが暖機温度範囲に属し、且つＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが所定温度Ｔｔｈｒ未満である場合は、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が第二リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ２であるときに比べ、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が第一リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ１であるときの方が、ＮＳＲ触媒４から排出される排気のＮ２Ｏ濃度が低くなる。一方、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが暖機温度範囲に属し、且つＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが所定温度Ｔｔｈｒ以上である場合は、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が第一リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ１であるときに比べ、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が第二リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ２であるときの方が、ＮＳＲ触媒４から排出される排気のＮ２Ｏ濃度が低くなる。
【００３５】
したがって、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが暖機温度範囲に属する場合において、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが前記所定温度Ｔｔｈｒ未満であるときは、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比を第一リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ１とし、且つＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが前記所定温度Ｔｔｈｒ以上であるときは、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比を第二リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ２とすれば、ＮＳＲ触媒４で生成されるＮ２Ｏの量を少なく抑えることができる。
【００３６】
なお、上記した第一リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ１は、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが活性開始温度Ｔｎｓｒ１以上且つ前記所定温度Ｔｔｈｒ未満であるときに、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ浄化率が所望の下限値を下回らない範囲においてＮ２Ｏの生成量が最も少なくなると考えられる空燃比である。一方、上記した第二リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ２は、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが前記所定温度Ｔｔｈｒ以上且つ活性完了温度Ｔｎｓｒ２未満であるときに、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ浄化率が所望の下限値を下回らない範囲においてＮ２Ｏの生成量が最も少なくなると考えられる空燃比である。このように第一リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ１及び第二リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ２が設定されると、ＮＳＲ触媒４において浄化されないＮＯＸの量が過剰に多くなることを抑制しつつ、ＮＳＲ触媒４において生成されるＮ２Ｏの量を少なく抑えることができる。なお、上記の条件を満たす第一リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ１及び第二リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ２は、予め実験的に求めておくものとする。
【００３７】
以下、本実施形態におけるリッチスパイク処理の実行手順について図３に沿って説明する。図３は、内燃機関１の運転中において所定の周期でＥＣＵ８が実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ８のＲＯＭ等に記憶されている。
【００３８】
図３の処理ルーチンでは、ＥＣＵ８は、先ずＳ１０１の処理において、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒを取得する。ここで、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒは、第一温度センサ１１の測定値と第二温度センサ１２の測定値との差、及び排気流量（吸入空気量（エアフローメータ１９の測定値）と燃料噴射量との総和）をパラメータとして演算されるものとする。なお、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒは、第二温度センサ１２の測定値と排気流量とをパラメータとして演算されてもよい。このように、ＥＣＵ８がＳ１０１の処理を実行することにより、本発明に係わる「ＮＳＲ温度取得手段」が実現される。
【００３９】
Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ１０１の処理で取得されたＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが活性開始温度Ｔｎｓｒ１以上であるか否かを判別する。Ｓ１０２の処理において否定判定された場合は、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ浄化性能が活性していないため、ＥＣＵ８は、本処理ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０２の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０３の処理へ進む。
【００４０】
Ｓ１０３の処理では、ＥＣＵ８は、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ吸蔵量Ａｎｏｘを取得する。ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ吸蔵量Ａｎｏｘは、前回のリッチスパイク処理が終了した時点から単位時間あたりにＮＳＲ触媒４に吸蔵されるＮＯＸ量を積算する方法によって別途に求められる。単位時間あたりにＮＳＲ触媒４に吸蔵されるＮＯＸ量は、単位時間あたりにＮＳＲ触媒４へ流入するＮＯＸ量と単位時間あたりにＮＳＲ触媒４から流出するＮＯＸ量との差に相当する。そして、単位時間あたりにＮＳＲ触媒４へ流入するＮＯＸ量は、第一ＮＯＸセンサ１０の測定値（ＮＳＲ触媒４へ流入する排気のＮＯＸ濃度）と排気流量とを乗算することにより求めることができる。また、単位時間あたりにＮＳＲ触媒４から流出するＮＯＸ量は、第二ＮＯＸセンサ１４の測定値と排気流量とを乗算することにより求めることができる。なお、単位時間あたりにＮＳＲ触媒４へ流入するＮＯＸの量は、内燃機関１の運転条件（機関負荷や機関回転速度等）をパラメータとして推定されてもよい。このよ
うに、ＥＣＵ８がＳ１０３の処理を実行することにより、本発明に係わる「ＮＯＸ吸蔵量取得手段」が実現される。
【００４１】
Ｓ１０４の処理では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ１０３の処理で取得されたＮＯＸ吸蔵量Ａｎｏｘが所定の閾値Ａｎｏｘｔｈｒ以上であるか否かを判別する。ここでいう所定の閾値Ａｎｏｘｔｈｒは、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ吸蔵量Ａｎｏｘが該所定の閾値Ａｎｏｘｔｈｒ以上となる状態で内燃機関１が停止されると、次回の始動後においてＮＳＲ触媒４が所望のＮＯＸ吸蔵能力を発揮することができなくなる可能性があると考えられる値である。Ｓ１０４の処理において否定判定された場合は、リッチスパイク処理を実行する必要がないため、ＥＣＵ８は、本処理ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０４の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０５の処理へ進む。
【００４２】
Ｓ１０５の処理では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ１０１の処理で取得されたＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが活性完了温度Ｔｎｓｒ２以上であるか否かを判別する。Ｓ１０５の処理において肯定判定された場合は、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ浄化性能が十分に活性しているとみなすことができる。そこで、ＥＣＵ８は、Ｓ１０６の処理へ進み、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比（Ａ／Ｆ）が前述した基準リッチ空燃比Ａ／Ｆｒｓｔとなるように、リッチスパイク処理を実行する。詳細には、ＥＣＵ８は、内燃機関１から排出される排気の空燃比（第一ＮＯＸセンサ１０の測定値）と前記基準リッチ空燃比Ａ／Ｆｒｓｔとの差、及び排気流量をパラメータとして、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比を前記基準リッチ空燃比Ａ／Ｆｒｓｔとするために必要な燃料添加量を演算する。次いで、ＥＣＵ８は、前記燃料添加量に基づいて、燃料添加弁６を制御することにより、リッチスパイク処理を実行する。その場合、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されていたＮＯＸを効率的に還元及び浄化することができる。なお、Ｓ１０６の処理におけるリッチスパイク処理は、予め定められた期間が経過した時点で終了されてもよく、又は第二Ａ／Ｆセンサ１３の測定値が前記基準リッチ空燃比Ａ／Ｆｒｓｔ以下に低下した時点で終了されてもよい。
【００４３】
前記Ｓ１０５の処理において否定判定された場合は、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが暖機温度範囲に属することになるため、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比がＮＯＸの浄化に適した空燃比にされると、前述したようにＮ２Ｏの生成量が増える可能性がある。そこで、ＥＣＵ８は、Ｓ１０７以降の処理において、Ｎ２Ｏの生成を抑制しつつ、リッチスパイク処理を実行する。
【００４４】
先ず、Ｓ１０７の処理では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ１０１の処理で取得されたＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが所定温度Ｔｔｈｒ以上であるか否かを判別する。Ｓ１０７の処理で肯定判定された場合は、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが所定温度Ｔｔｈｒ以上且つ活性完了温度Ｔｎｓｒ２未満の温度範囲に属していることになる。所定温度Ｔｔｈｒ以上且つ活性完了温度Ｔｎｓｒ２未満の温度範囲においてＮＳＲ触媒４で生成されるＮ２Ｏの量は、前述した図２の説明で述べたように、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気のリッチ度合が大きい場合より小さい場合の方が少なくなる。そこで、前記Ｓ１０７の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０８の処理へ進み、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が、ＮＯＸの浄化に適した空燃比よりリッチ度合の大きな第二リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ２となるように、リッチスパイク処理を実行する。ここで、第二リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ２は、前述したように、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが所定温度Ｔｔｈｒ以上且つ活性完了温度Ｔｎｓｒ２未満であるときに、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ浄化率が所望の下限値を下回らない範囲においてＮ２Ｏの生成量が最も少なくなる空燃比であるため、ＮＳＲ触媒４において浄化されないＮＯＸの量が過剰に多くなることを抑制しつつ、ＮＳＲ触媒４において生成されるＮ２Ｏの量を少なく抑えることができる。なお、前記Ｓ１０８の処理におけるリッチスパイク処理は、予め定められた期間が経過した時点で終了されてもよく、又は第二Ａ／Ｆセンサ１３の測定値が前記第二リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ２以下に低下した時点で終了されてもよい。
【００４５】
一方、前記Ｓ１０７の処理で否定判定された場合は、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが活性開始温度Ｔｎｓｒ１以上且つ所定温度Ｔｔｈｒ未満の温度範囲に属していることになる。活性開始温度Ｔｎｓｒ１以上且つ所定温度Ｔｔｈｒ未満の温度範囲においてＮＳＲ触媒４で生成されるＮ２Ｏの量は、前述した図２の説明で述べたように、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気のリッチ度合が小さい場合より大きい場合の方が少なくなる。そこで、ＥＣＵ８は、Ｓ１０９の処理へ進み、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が、ＮＯＸの浄化に適した空燃比より低い第一リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ１となるように、リッチスパイク処理を実行する。ここで、第一リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ１は、前述したように、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが活性開始温度Ｔｎｓｒ１以上且つ所定温度Ｔｔｈｒ未満であるときに、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ浄化率が所望の下限値を下回らない範囲においてＮ２Ｏの生成量が最も少なくなる空燃比であるため、ＮＳＲ触媒４において浄化されないＮＯＸの量が過剰に多くなることを抑制しつつ、ＮＳＲ触媒４において生成されるＮ２Ｏの量を少なく抑えることができる。なお、前記Ｓ１０９の処理におけるリッチスパイク処理は、予め定められた期間が経過した時点で終了されてもよく、又は第二Ａ／Ｆセンサ１３の測定値が前記第一リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ１以下に低下した時点で終了されてもよい。
【００４６】
なお、ＥＣＵ８が図３の処理ルーチンのＳ１０２、Ｓ１０４−Ｓ１０９の処理を実行することにより、本発明に係わる「制御手段」が実現される。
【００４７】
以上述べた実施形態によれば、リッチスパイク処理の実行時に、ＮＳＲ触媒４によって浄化されないＮＯＸ量の過剰な増加を抑制しつつ、ＮＳＲ触媒４において生成されるＮ２Ｏの量を可及的に少なく抑えることができる。
【００４８】
＜実施形態２＞
次に、本発明の第２の実施形態について図４乃至図５に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略するものとする。
【００４９】
前述した第１の実施形態と本実施形態との相違点は、ＮＳＲ触媒４に加えて、該ＮＳＲ触媒４より下流の排気通路３に配置されるＳＣＲ触媒５を更に備える排気浄化装置において、ＮＳＲ触媒４が暖機温度範囲に属する場合であっても、ＳＣＲ触媒５が未活性状態であるときは、リッチスパイク処理を実行しない点にある。
【００５０】
図４は、本実施形態における内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。図４に示すように、実施形態における排気浄化装置は、ＮＳＲ触媒４及び燃料添加弁６に加え、ＮＳＲ触媒４より下流の排気通路３に配置されるＳＣＲ触媒５と、ＮＳＲ触媒４とＳＣＲ触媒５との間の排気通路３に配置される添加弁７と、を更に備える。
【００５１】
ＳＣＲ触媒５は、コーディライトやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の耐熱鋼から成るハニカム構造体と、ハニカム構造体を被覆するアルミナ系又はゼオライト系のコート層と、コート層に担持される貴金属（白金やパラジウム等）とから構成される。このように構成されるＳＣＲ触媒５は、排気中に含まれるＮＨ３を吸着して、吸着されたＮＨ３を還元剤として排気中のＮＯＸを還元及び浄化する。
【００５２】
添加弁７は、ＮＨ３又はＮＨ３の前駆体である添加剤を排気中に添加するための弁装置である。前記添加剤としては、尿素水溶液やＮＨ３ガス等を使用することができるが、本実施形態では、尿素水溶液を使用するものとする（以下では、添加弁７を「尿素添加弁７」と記す）。尿素添加弁７から添加される尿素水溶液は、排気中又はＳＣＲ触媒５において熱分解され、且つＳＣＲ触媒５において加水分解されて、ＮＨ３を生成する。このよう
にして生成されるＮＨ３は、ＳＣＲ触媒５に吸着される。なお、尿素添加弁７は、本発明に係わる「添加剤供給装置」に相当する。
【００５３】
また、ＳＣＲ触媒５より下流の排気通路３には、ＳＣＲ触媒５から流出する排気のＮＯＸ濃度に相関する電気信号を出力する第三ＮＯＸセンサ１５と、ＳＣＲ触媒５から流出する排気の温度に相関する電気信号を出力する第三温度センサ１６と、が設けられる。これらのセンサの出力信号は、ＥＣＵ８に入力されるようなっている。
【００５４】
図４に示す構成において、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが暖機温度範囲に属する場合において、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ吸蔵量Ａｎｏｘが前記所定の閾値Ａｎｏｘｔｈｒ以上に達しているときに、前述した第１の実施形態と同様の手順によってリッチスパイク処理が実行されると、ＮＳＲ触媒４で浄化しきれないＮＯＸがＳＣＲ触媒５で浄化されることになる。その結果、ＮＳＲ触媒４及びＳＣＲ触媒５で浄化されないＮＯＸ量の増加を抑制することができる。ただし、リッチスパイク処理が実行されるときのＳＣＲ触媒５の温度（ＳＣＲ温度）Ｔｓｃｒが該ＳＣＲ触媒５の活性開始温度Ｔｓｃｒ１未満であると、ＮＳＲ触媒４によって浄化しきれないＮＯＸがＳＣＲ触媒５においても浄化されないことになる。
【００５５】
そこで、本実施形態においては、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが暖機温度範囲に属し、且つＮＳＲ触媒４のＮＯＸ吸蔵量Ａｎｏｘが前記所定の閾値Ａｎｏｘｔｈｒ以上である場合であっても、ＳＣＲ温度ＴｓｃｒがＳＣＲ触媒５の活性開始温度Ｔｓｃｒ１未満であるときは、リッチスパイク処理が実行されないようにした。このような構成によると、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが暖機温度範囲に属する場合におけるリッチスパイク処理は、ＳＣＲ温度Ｔｓｃｒが該ＳＣＲ触媒５の活性開始温度Ｔｓｃｒ１以上であることを前提として実行されることになる。そのため、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比を、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ浄化率が前述の下限値を下回る空燃比に設定しても、排気浄化装置で浄化されないＮＯＸの量の増加を抑制することができる。よって、本実施形態における第一リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ１は、ＮＳＲ温度ＴｎｓｒがＮＳＲ触媒４の活性開始温度Ｔｎｓｒ１以上且つ所定温度Ｔｔｈｒ未満の温度範囲にあるときに、ＮＳＲ触媒４で生成されるＮ２Ｏの量が最も少なくなる空燃比（例えば、約１３．５）に設定されるものとする。同様に、本実施形態における第二リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ２は、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが所定温度Ｔｔｈｒ以上且つＮＳＲ触媒４の活性完了温度Ｔｎｓｒ２未満であるときに、ＮＳＲ触媒４で生成されるＮ２Ｏの量が最も少なくなる空燃比（例えば、約１４．０）に設定されるものとする。このように第一リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ１及び第二リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ２が設定されると、リッチスパイク処理の実行時に排気浄化装置で浄化されないＮＯＸの量の増加を抑制しつつ、ＮＳＲ触媒４で生成されるＮ２Ｏの量をより確実に少なく抑えることができる。
【００５６】
ところで、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが前記暖機温度範囲に属し、且つＮＳＲ触媒４のＮＯＸ吸蔵量Ａｎｏｘが前記所定の閾値Ａｎｏｘｔｈｒ以上である状態において、排気温度が比較的低くなるような機関運転状態が続くと、ＳＣＲ温度Ｔｓｃｒの上昇速度が遅くなるため、リッチスパイク処理が実行されない期間が長くなる可能性がある。そのような場合は、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ吸蔵能力が飽和してしまう虞がある。そこで、本実施形態では、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが前記暖機温度範囲に属している状態において、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ吸蔵量Ａｎｏｘが前記所定の閾値Ａｎｏｘｔｈｒ以上に達したときのＳＣＲ温度ＴｓｃｒがＳＣＲ触媒５の活性開始温度Ｔｓｃｒ１未満であれば、ＳＣＲ触媒５を昇温させる処理（昇温処理）を、ＳＣＲ温度ＴｓｃｒがＳＣＲ触媒５の活性開始温度Ｔｓｃｒ１以上に上昇するまで実行して、その昇温処理の終了後にリッチスパイク処理を実行するようにした。このような構成によれば、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ吸蔵量Ａｎｏｘが前記所定の閾値Ａｎｏｘｔｈｒ以上である状態において、リッチスパイク処理が実行されない期間が長くなることを抑制することができる。それに伴い、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ吸蔵能力が飽和する
ことも抑制することができる。
【００５７】
ここで、上記した昇温処理の実行方法としては、燃料添加弁６からＮＳＲ触媒４へ燃料を供給することで、ＮＳＲ触媒４において燃料の酸化反応を生起させて、その反応熱によってＳＣＲ触媒５へ流入する排気の温度を上昇させる方法を用いることができる。ただし、昇温処理の実行時にＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下になると、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されていたＮＯＸが不要に脱離する可能性がある。そのため、昇温処理の実行時に燃料添加弁６からＮＳＲ触媒４へ供給される燃料量は、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が理論空燃比より高くなるように制御されるものとする。このような方法によって昇温処理が実行されると、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されているＮＯＸを不要に脱離させることなく、ＳＣＲ触媒５を昇温させることができる。なお、排気浄化装置がＳＣＲ触媒５を電気的に加熱するヒータを備えている場合は、ヒータによってＳＣＲ触媒５を加熱する方法によって昇温処理が実行されてもよい。
【００５８】
また、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが前記暖機温度範囲に属している状態において、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ吸蔵量Ａｎｏｘが前記所定の閾値Ａｎｏｘｔｈｒ以上に達したときのＳＣＲ温度ＴｓｃｒがＳＣＲ触媒５の活性開始温度Ｔｓｃｒ１以上であっても、ＳＣＲ触媒５のＮＨ３吸着量Ａｎｈ３が少なければ、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒４において浄化されないＮＯＸの一部がＳＣＲ触媒５においても浄化されなくなる虞がある。これに対し、本実施形態では、リッチスパイク処理の実行条件（ＮＳＲ温度ＴｎｓｒがＮＳＲ触媒４の活性開始温度Ｔｎｓｒ１以上であり、且つＳＣＲ温度ＴｓｃｒがＳＣＲ触媒５の活性開始温度Ｔｓｃｒ１以上であり、且つＮＳＲ触媒４のＮＯＸ吸蔵量Ａｎｏｘが所定の閾値Ａｎｏｘｔｈｒ以上である）が成立したときに、ＳＣＲ触媒５のＮＨ３吸着量Ａｎｈ３が所定量Ａｎｈ３ｔｈｒ未満であれば、ＳＣＲ触媒５のＮＨ３吸着量Ａｎｈ３が前記所定量Ａｎｈ３ｔｈｒ以上となるように、尿素添加弁７から尿素水溶液を供給させる処理（ＮＨ３補給処理）を実行して、そのＮＨ３補給処理の終了後にリッチスパイク処理を実行するようにした。ここでいう「所定量Ａｎｈ３ｔｈｒ」は、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒４から流出するＮＯＸの量が最も多くなると考えられる条件下において、ＮＳＲ触媒４から流出するＮＯＸの全量をＳＣＲ触媒５によって浄化するために必要となるＮＨ３量である。このような所定量Ａｎｈ３ｔｈｒは、予め実験等を用いた適合処理によって求めておくものとする。このような構成によれば、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒４で浄化されないＮＯＸを、ＳＣＲ触媒５においてより確実に浄化することができる。
【００５９】
以下、本実施形態におけるリッチスパイク処理の実行手順について図５のフローチャートに沿って説明する。図５は、内燃機関１の運転中において所定の周期でＥＣＵ８が実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ８のＲＯＭ等に記憶されている。なお、前述した第１の実施形態における図３の処理ルーチンと同様の処理については、同一の符合を付している。
【００６０】
図５の処理ルーチンでは、ＥＣＵ８は、先ずＳ２０１の処理においてＮＳＲ温度ＴｎｓｒとＳＣＲ温度Ｔｓｃｒとを取得する。ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒは、前述した第１の実施形態と同様の方法により取得されるものとする。一方、ＳＣＲ温度Ｔｓｃｒは、第二温度センサ１２の測定値と第三温度センサ１６の測定値の差、及び排気流量をパラメータとして演算される。別法として、ＳＣＲ温度Ｔｓｃｒは、第三温度センサ１６の測定値と排気流量とをパラメータとして演算してもよい。このような方法によってＥＣＵ８がＳＣＲ温度Ｔｓｃｒを取得することにより、本発明に係わる「ＳＣＲ温度取得手段」が実現される。
【００６１】
ＥＣＵ８は、前記Ｓ２０１の処理を実行した後に、Ｓ１０２−Ｓ１０４の処理を実行する。そして、Ｓ１０４の処理において肯定判定された場合に、ＥＣＵ８は、Ｓ２０２の処
理へ進み、前記Ｓ２０１の処理で取得されたＳＣＲ温度ＴｓｃｒがＳＣＲ触媒５の活性開始温度Ｔｓｃｒ１以上であるか否かを判別する。Ｓ２０２の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ２０３の処理へ進む。
【００６２】
Ｓ２０３の処理では、ＥＣＵ８は、ＳＣＲ触媒５のＮＨ３吸着量Ａｎｈ３を取得する。ＳＣＲ触媒５のＮＨ３吸着量Ａｎｈ３は、以下の方法によって別途に求められて、ＲＡＭ又はバックアップＲＡＭの所定の記憶領域に書き込まれる。ＳＣＲ触媒５のＮＨ３吸着量は、単位時間あたりＳＣＲ触媒５へ供給されるＮＨ３の量から、単位時間あたりのＮＨ３消費量（ＳＣＲ触媒５においてＮＯＸの還元に寄与するＮＨ３の量）及び単位時間あたりのＮＨ３スリップ量（ＳＣＲ触媒５をすり抜けるＮＨ３の量）を減算した値を積算することによって求められる。単位時間あたりにＳＣＲ触媒５へ供給されるＮＨ３の量は、尿素添加弁７から単位時間あたりに添加される尿素水溶液の量をパラメータとして演算される。単位時間あたりのＮＨ３消費量は、単位時間あたりにＳＣＲ触媒５へ流入するＮＯＸの量（ＮＯＸ流入量）とＳＣＲ触媒５のＮＯＸ浄化率とをパラメータとして演算される。その際、単位時間あたりのＮＯＸ流入量は、第二ＮＯＸセンサ１４の測定値と排気流量を乗算することにより求められる。一方、ＳＣＲ触媒５のＮＯＸ浄化率は、排気流量とＳＣＲ温度Ｔｓｃｒとをパラメータとして演算される。なお、ＳＣＲ触媒のＮＯＸ浄化率と排気流量とＳＣＲ温度との相関は、予め実験的に求めておくものとする。また、単位時間あたりのＮＨ３スリップ量は、ＮＨ３吸着量の前回の演算値と、ＳＣＲ温度と、排気の流量と、をパラメータとして求められる。このような方法によってＥＣＵ８がＮＨ３吸着量を取得することにより、本発明に係わる「ＮＨ３吸着量取得手段」が実現される。
【００６３】
ＥＣＵ８は、前記Ｓ２０３の処理を実行した後にＳ２０４の処理へ進み、前記Ｓ２０３の処理で取得されたＮＨ３吸着量Ａｎｈ３が前述した所定量Ａｎｈ３ｔｈｒ以上であるか否かを判別する。Ｓ２０４の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ２０５の処理へ進み、上記したＮＨ３補給処理を実行する。その際、尿素添加弁７から供給される尿素水溶液の量は、前記Ｓ２０３の処理で取得されたＮＨ３吸着量Ａｎｈ３と前記所定量Ａｎｈ３ｔｈｒとの差（＝Ａｎｈ３ｔｈｒ−Ａｎｈ３）を、尿素水溶液の量に換算した量に設定されるものとする。
【００６４】
ＥＣＵ８は、前記Ｓ２０５の処理を実行した後に、Ｓ２０６の処理へ進む。なお、前記Ｓ２０４の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、前記Ｓ２０５の処理をスキップしてＳ２０６の処理へ進む。Ｓ２０６の処理では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ２０１の処理で取得されたＮＳＲ温度ＴｎｓｒがＮＳＲ触媒４の活性完了温度Ｔｎｓｒ２以上であるか否かを判別する。
【００６５】
前記Ｓ２０６の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ２０７の処理へ進み、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が第三リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ３となるように、リッチスパイク処理を実行する。ここでいう「第三リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ３」は、前述した基準リッチ空燃比Ａ／Ｆｒｓｔより高い空燃比であって、Ｎ２Ｏの生成を抑制するのに適した空燃比である。ＮＳＲ温度ＴｎｓｒがＮＳＲ触媒４の活性完了温度Ｔｎｓｒ２以上である場合は、前述の第１の実施形態で述べたように、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比を、ＮＯＸの浄化に適した基準リッチ空燃比Ａ／Ｆｒｓｔにすることで、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されていたＮＯＸを効率的に浄化することができる。しかしながら、ＮＳＲ温度ＴｎｓｒがＮＳＲ触媒４の活性完了温度Ｔｎｓｒ２以上である場合であっても、リッチスパイク処理の実行時にＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が前記基準リッチ空燃比Ａ／Ｆｒｓｔにされると、ＮＳＲ触媒４において少量のＮ２Ｏが生成される可能性がある。これに対し、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比がＮ２Ｏの生成を抑制するのに適した第三リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ３にされると、ＮＳＲ触媒４で生成されるＮ２Ｏの量をより確実に少なく抑えることができる。そして、ＮＳＲ触媒４に吸
蔵されていたＮＯＸのうち、ＮＳＲ触媒４において浄化されないＮＯＸは、ＳＣＲ触媒５において浄化される。その結果、ＮＳＲ触媒４及びＳＣＲ触媒５により浄化されないＮＯＸ量の増加を抑えつつ、ＮＳＲ触媒４において生成されるＮ２Ｏの量をより確実に少なく抑えることができる。なお、前記Ｓ２０７の処理におけるリッチスパイク処理は、予め定められた期間が経過した時点で終了されてもよく、又は第二Ａ／Ｆセンサ１３の測定値が前記第三リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ３以下に低下した時点で終了されてもよい。
【００６６】
また、前記Ｓ２０６の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０７乃至Ｓ１０９の処理を実行する。その際、Ｓ１０８の処理、又はＳ１０９の処理では、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比が第一リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ１又は第二リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ２となるように、リッチスパイク処理が実行されることになるが、その際の第一リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ１と第二リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ２は、前述したように、ＮＳＲ触媒４で生成されるＮ２Ｏの量が最も少なくなる空燃比に設定される。そのため、Ｓ１０８の処理、又はＳ１０９の処理の実行時にＮＳＲ触媒４で生成されるＮ２Ｏの量をより確実に少なく抑えることができる。さらに、Ｓ１０８の処理、又はＳ１０９の処理の実行時において、ＮＳＲ触媒４によって浄化されないＮＯＸは、ＳＣＲ触媒５によって浄化されるため、ＮＳＲ触媒４及びＳＣＲ触媒５により浄化されないＮＯＸ量の増加を抑えることもできる。
【００６７】
また、前記Ｓ２０２の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０５の処理へ進む。そして、Ｓ１０５の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、前述した第１の実施形態と同様に、Ｓ１０６の処理を実行する。一方、Ｓ１０５の処理において否定判定された場合は、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが前記暖機温度範囲に属している状態で、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ吸蔵量Ａｎｏｘが所定の閾値Ａｎｏｘｔｈｒ以上に達しているものの、ＳＣＲ触媒５のＮＯＸ浄化性能が活性していない状態になる。そのような状態において、前述した第１の実施形態と同様の方法によってリッチスパイク処理が実行されると、ＮＳＲ触媒４におけるＮ２Ｏの生成を少なく抑えることはできるが、ＮＳＲ触媒４及びＳＣＲ触媒５を含めた排気浄化装置で浄化されないＮＯＸの量が増える可能性がある。そのため、本実施形態では、Ｓ１０５の処理で否定判定された場合は、リッチスパイク処理を実行せずに、上記した昇温処理を実行するようにした。具体的には、ＥＣＵ８は、先ずＳ２０８の処理において、昇温処理の実行を開始する。続いて、ＥＣＵ８は、Ｓ２０９の処理へ進み、ＳＣＲ温度Ｔｓｃｒを再度取得する。そして、ＥＣＵ８は、Ｓ２１０の処理へ進み、前記Ｓ２０９の処理で取得されたＳＣＲ温度ＴｓｃｒがＳＣＲ触媒５の活性開始温度Ｔｓｃｒ１以上まで上昇したか否かを判別する。Ｓ２１０の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、前記Ｓ２０９の処理へ戻る。一方、Ｓ２１０の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ２１１の処理において昇温処理を終了させた後に、前記Ｓ２０３の処理へ進む。このような手順で昇温処理が実行されると、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒが前記暖機温度範囲に属し、且つＮＳＲ触媒４のＮＯＸ吸蔵量Ａｎｏｘが前記所定の閾値Ａｎｏｘｔｈｒ以上となる状態において、ＳＣＲ触媒５が未活性状態となる期間が短くなる。その結果、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ吸蔵能力が飽和することを抑制することができる。
【００６８】
以上述べた実施形態によれば、リッチスパイク処理の実行時に、ＮＳＲ触媒４及びＳＣＲ触媒５を含む排気浄化装置によって浄化されないＮＯＸ量を少なく抑えつつ、ＮＳＲ触媒４で生成されるＮ２Ｏの量をより確実に少なくすることができる。
【００６９】
（実施形態２の変形例）
ＳＣＲ温度ＴｓｃｒがＳＣＲ触媒５の活性開始温度Ｔｓｃｒ１より高い吸着限界温度Ｔｓｃｒｍａｘ以上になると、ＳＣＲ触媒５のＮＨ３吸着容量が前記所定量Ａｎｈ３ｔｈｒより少なくなる。そのため、ＳＣＲ温度Ｔｓｃｒが前記吸着限界温度Ｔｓｃｒｍａｘ以上である場合には、単位時間あたりにＳＣＲ触媒５へ流入するＮＯＸ量に応じて、単位時間
あたりに尿素添加弁７から排気中へ添加される尿素水溶液の量を制御する必要がある。その際、単位時間あたりにＳＣＲ触媒５へ流入するＮＯＸ量を、第二ＮＯＸセンサ１４の測定値から演算する方法が考えられるが、第二ＮＯＸセンサ１４の位置と尿素添加弁７の位置とが近接していると、上記した方法によって求められた量のＮＯＸが尿素添加弁７の近傍を通過するまでに、そのＮＯＸ量に適した量の尿素水溶液を尿素添加弁７から添加させることが困難となる。そこで、ＳＣＲ温度Ｔｓｃｒが前記吸着限界温度Ｔｓｃｒｍａｘ以上であるときは、単位時間あたりにＮＳＲ触媒４へ流入するＮＯＸのうち、ＮＳＲ触媒４をすり抜けるＮＯＸの量（ＮＯＸすり抜け量）Ａｎｏｘｓｌｐを予測して、そのＮＯＸすり抜け量Ａｎｏｘｓｌｐに対するＮＨ３量の当量比Ｅｒが所定比Ｅｒｓｔ（例えば、１）となる量の尿素水溶液がＳＣＲ触媒５へ供給されるように、尿素添加弁７を制御する必要がある。
【００７０】
ところで、前述した第２の実施形態で述べたように、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比がＮ２Ｏの生成抑制に適した空燃比となるようにリッチスパイク処理が実行された場合には、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されていたＮＯＸの一部が該ＮＳＲ触媒４において浄化されずに、ＳＣＲ触媒５へ流入する可能性がある。そのため、ＳＣＲ温度Ｔｓｃｒが前記吸着限界温度Ｔｓｃｒｍａｘ以上である状態において、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比がＮ２Ｏの生成抑制に適した空燃比となるようにリッチスパイク処理が実行されると、前記ＮＯＸすり抜け量Ａｎｏｘｓｌｐより多い量のＮＯＸがＳＣＲ触媒５へ流入する可能性がある。そのため、本変形例では、ＳＣＲ温度Ｔｓｃｒが前記吸着限界温度Ｔｓｃｒｍａｘ以上である場合において、リッチスパイク処理が実行されていないときは、前記所定比に対応する量の尿素水溶液がＳＣＲ触媒５へ供給され、且つリッチスパイク処理が実行されているときは、前記所定比に対応する量より多い量の尿素水溶液がＳＣＲ触媒５へ供給されるように、尿素添加弁７を制御するための当量比制御を実行するようにした。
【００７１】
以下、本変形例におけるリッチスパイク処理の実行手順と当量比制御の実行手順について、図６、７に沿って説明する。図６は、リッチスパイク処理の実行時にＥＣＵ８によって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。なお、図６において、前述した第２の実施形態における図５と同様の処理については、同一の符合を付している。
【００７２】
先ず、図６の処理ルーチンでは、ＥＣＵ８は、Ｓ２０２の処理を実行した後に、Ｓ３０１の処理を実行する。Ｓ３０１の処理では、ＥＣＵ８は、Ｓ２０１の処理で取得されたＳＣＲ温度Ｔｓｃｒが前記吸着限界温度Ｔｓｃｒｍａｘ未満であるか否かを判別する。Ｓ３０１の処理において肯定判定された場合は、ＳＣＲ触媒５のＮＨ３吸着容量が前記所定量Ａｎｈ３ｔｈｒ以上であるとみなすことができるため、ＥＣＵ８は、前述した第２の実施形態と同様に、Ｓ２０３以降の処理を実行する。一方、Ｓ３０１の処理において否定判定された場合は、ＳＣＲ触媒５のＮＨ３吸着容量が前記所定量Ａｎｈ３ｔｈｒ未満であるとみなすことができるため、ＥＣＵ８は、Ｓ２０３−Ｓ２０５の処理をスキップして、Ｓ２０６の処理へ進むことになる。その場合、ＳＣＲ触媒５に対する尿素水溶液の供給は、図７に示す処理ルーチンに従って行われる。
【００７３】
図７に示す処理ルーチンは、内燃機関１の運転中において所定の周期でＥＣＵ８が実行する処理ルーチンであり、予めＥＣＵ８のＲＯＭ等に記憶されている。
【００７４】
図７の処理ルーチンでは、ＥＣＵ８は、先ずＳ４０１の処理において、ＳＣＲ温度Ｔｓｃｒを取得する。ＳＣＲ温度Ｔｓｃｒの取得方法は、前述した図５、６の処理ルーチンにおけるＳ２０１の処理と同様である。ＥＣＵ８は、Ｓ４０１の処理を実行した後に、Ｓ４０２の処理へ進む。
【００７５】
Ｓ４０２の処理では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ４０１の処理で取得されたＳＣＲ温度Ｔｓｃ
ｒが前記吸着限界温度Ｔｓｃｒｍａｘ以上であるか否かを判別する。Ｓ４０２の処理において否定判定された場合は、当量比制御を実行する必要がないため、ＥＣＵ８は、本処理ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ４０２の処理において肯定判定された場合は、当量比制御を実行する必要があるため、ＥＣＵ８は、Ｓ４０３以降の処理へ進む。
【００７６】
Ｓ４０３の処理では、ＥＣＵ８は、ＮＯＸすり抜け量Ａｎｏｘｓｌｐを演算する。ここで、ＮＯＸすり抜け量Ａｎｏｘｓｌｐは、ＮＳＲ触媒４のＮＯＸ吸蔵量Ａｎｏｘ、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒ、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比、及び排気流量に相関する。そこで、それらの相関を予めマップや関数式の形態でＲＯＭに記憶させておくものとする。そして、ＥＣＵ８は、ＮＯＸ吸蔵量Ａｎｏｘ、ＮＳＲ温度Ｔｎｓｒ、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比、及び排気流量を引数として、ＮＯＸすり抜け量Ａｎｏｘｓｌｐを導出するものとする。このような方法によってＥＣＵ８がＮＯＸすり抜け量Ａｎｏｘｓｌｐを演算することにより、本発明に係わる「演算手段」が実現される。
【００７７】
Ｓ４０４の処理では、ＥＣＵ８は、リッチスパイク処理が実行中であるか否かを判別する。この判別方法としては、リッチスパイク処理が開始されるときにオンにされ、且つリッチ処理が終了されるときにオフにされるフラグを参照する方法を用いることができる。
【００７８】
前記Ｓ４０４の処理において肯定判定された場合は、ＳＣＲ温度ＴｓｃｒがＳＣＲ触媒５の活性開始温度Ｔｓｃｒ１以上である状態でリッチスパイク処理が実行されていることになるため、ＮＳＲ触媒４へ流入する排気の空燃比がＮ２Ｏの生成抑制に適した空燃比になっているとみなすことができる。その場合、ＳＣＲ触媒５へ流入する排気には、上記したように、前記ＮＯＸすり抜け量Ａｎｏｘｓｌｐに加え、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されていたＮＯＸの一部も含まれていることになる。そこで、前記Ｓ４０４の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ４０５の処理へ進み、前記ＮＯＸすり抜け量Ａｎｏｘｓｌｐに対するＮＨ３量の当量比Ｅｒが前記所定比Ｅｒｓｔより大きな比Ｅｒ１となる量の尿素水溶液がＳＣＲ触媒５へ供給されるように、尿素添加弁７を制御する。その際の比Ｅｒ１は、予め実験等を用いた適合作業によって求めておくものとする。
【００７９】
また、前記Ｓ４０４の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ４０６の処理へ進み、前記ＮＯＸすり抜け量Ａｎｏｘｓｌｐに対するＮＨ３量の当量比Ｅｒが前記所定比Ｅｒｓｔとなる量の尿素水溶液がＳＣＲ触媒５へ供給されるように、尿素添加弁７を制御する。
【００８０】
以上述べた変形例によれば、ＳＣＲ温度Ｔｓｃｒが前記吸着限界温度Ｔｓｃｒｍａｘ以上となる状態でリッチスパイク処理が実行される場合においても、ＮＳＲ触媒４及びＳＣＲ触媒５を含む排気浄化装置で浄化されないＮＯＸ量の増加を抑制しつつ、Ｎ２Ｏの生成量を少なく抑えることができる。
【００８１】
なお、前述した第１及び第２実施形態では、本発明に係わる燃料供給装置として、燃料添加弁６を使用する例を挙げたが、排気行程中の気筒の燃料噴射弁２から燃料を噴射させる方法を用いることで、本発明に係わる燃料供給装置を実現することも可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１    内燃機関
２    燃料噴射弁
３    排気通路
４    ＮＳＲ触媒
５    ＳＣＲ触媒
６    燃料添加弁
７    尿素添加弁
８    ＥＣＵ
９    第一Ａ／Ｆセンサ
１０  第一ＮＯＸセンサ
１１  第一温度センサ
１２  第二温度センサ
１３  第二Ａ／Ｆセンサ
１４  第二ＮＯＸセンサ
１５  第三ＮＯＸセンサ
１６  第三温度センサ
【図１】
2017194022.tif 000003
【図２】
2017194022.tif 000004
【図３】
2017194022.tif 000005
【図４】
2017194022.tif 000006
【図５】
2017194022.tif 000007
【図６】
2017194022.tif 000008
【図７】
2017194022.tif 000009