(57)【要約】【課題】例えばＮＯｘ等の排気を浄化する内燃機関の排気浄化装置において、硫黄被毒を回復（解消）しつつ、効率的にＮＯｘ浄化性能を回復する。【解決手段】内燃機関（１０）の排気通路（２０）に直列に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒（１２）及びＮＯｘ選択還元触媒（１３）を含む直列排気浄化触媒（１１）と、排気通路における直列排気浄化触媒の上流側に配置されて、尿素を排気通路内に噴射可能な尿素噴射手段（１４）と、前記上流側における排気の空燃比がストイキからリッチの間にあることを条件として尿素を噴射するように尿素噴射手段を制御する尿素噴射制御手段（１５）とを備える。【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配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒及びＮＯｘ選択還元触媒を含む直列排気浄化触媒と、
前記排気通路における前記直列排気浄化触媒の上流側に配置されて、尿素を前記排気通路内に噴射可能な尿素噴射手段と、
前記上流側における排気の空燃比がストイキからリッチの間にあることを条件として前記尿素を噴射するように前記尿素噴射手段を制御する尿素噴射制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記内燃機関を構成する第１の気筒群からの排気の空燃比をストイキよりもリッチ側にするように前記第１の気筒群を燃焼制御し、前記内燃機関を構成する第２の気筒群からの排気の空燃比をストイキよりもリーン側にするように前記第２の気筒群を燃焼制御する燃焼制御手段を更に備え、
前記排気通路は、前記第１の気筒群からの第１の群別通路及び前記第２の気筒群からの第２の群別通路が合流されてなる
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】
前記尿素噴射手段は、前記第１の群別通路に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記尿素噴射制御手段は、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が硫黄被毒を受けた時に前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒を昇温させることで硫黄を脱離させる硫黄被毒回復制御を実行し、
前記硫黄被毒回復制御を実行する際に、前記尿素を噴射するように前記尿素噴射手段を制御する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記燃焼制御手段は、前記第１の気筒群からの排気の空燃比をストイキに近付けるように燃焼制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記硫黄被毒回復制御を実行する際に、
前記尿素噴射制御手段及び前記燃焼制御手段の少なくともいずれか一方は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒を所定温度以上まで上げるための還元剤量及び酸素量を演算し、該演算された還元剤量及び酸素量に基づいて、前記第１の気筒群及び前記第２の気筒群における空燃比及び前記噴射すべき前記尿素の噴射量を決定し、
前記燃焼制御手段は、前記決定された空燃比となるように前記第１の気筒群及び前記第２の気筒群を燃焼制御し、
前記尿素噴射制御手段は、前記決定された噴射量で前記尿素を噴射するように前記尿素噴射手段を制御する
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記尿素噴射制御手段は、
前記硫黄被毒回復制御と同期して、前記尿素を噴射するように前記尿素噴射手段を制御する
ことを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記尿素噴射制御手段は、
前記硫黄被毒回復制御を実行する際に、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が所定温度以上になったことを条件として、前記尿素を噴射するように前記尿素噴射手段を制御する
ことを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記直列排気浄化触媒では、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が前記ＮＯｘ選択還元触媒の上流側に配置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記直列排気浄化触媒では、前記ＮＯｘ選択還元触媒が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に配置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
排気の空燃比をストイキよりもリッチ側にするように燃焼制御される第１の気筒群及び排気の空燃比をストイキよりもリーン側にするように燃焼制御される第２の気筒群から構成される内燃機関の排気を浄化する装置であって、
前記第１の気筒群からの第１の群別通路及び前記第２の気筒群からの第２の群別通路が合流されてなる排気通路に直列に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒及びＮＯｘ選択還元触媒を含む直列排気浄化触媒と、
前記第１の群別通路に配置されて、尿素を前記第１の群別通路内に噴射可能な尿素噴射手段と、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が硫黄被毒を受けた時に前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒を昇温させることで硫黄を脱離させる硫黄被毒回復制御を実行し、該硫黄被毒回復制御を実行する際に、前記尿素を噴射するように前記尿素噴射手段を制御する尿素噴射制御手段と
を備え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、例えばＮＯｘ等の排気を浄化する内燃機関の排気浄化装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の排気浄化装置として、例えば排気中のＮＯｘを低減するために、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（所謂、ＮＳＲ（ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒）が利用されている。このＮＯｘ吸蔵還元触媒において、触媒に硫黄（Ｓ）やその化合物（ＳＯｘ）が付着する硫黄被毒で低下されたＮＯｘ浄化性能を、触媒を高温に且つ空燃比をストイキ又はリッチにするように制御する硫黄被毒回復制御法（特許文献１及び２参照）、或いは空燃比を気筒毎に増減することで触媒温度を制御するバンク制御法（特許文献３参照）により、回復させる。また、排気浄化装置として、ＮＯｘ吸蔵還元触媒と併せて、該ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流又は下流に配置されるＮＯｘ選択還元触媒が利用される場合、ＮＯｘ選択還元触媒の上流に還元剤として尿素を供給する手段（特許文献４及び５参照）を備えることで、触媒温度に拘わらず、ＮＯｘを効率的に還元してＮＯｘ浄化性能を回復させる。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−８８５１８号公報
【特許文献２】特開平６−６６１２９号公報
【特許文献３】特開平８−１８９３８８号公報
【特許文献４】特開２００６−２７４９８６号公報
【特許文献５】特開２００４−２１８４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の技術背景によれば、硫黄被毒回復制御法及びバンク制御法において、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を昇温させるために、空燃比のリッチ度合いを大きくする必要がある。このため、空燃比がリッチの排気に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）等が増大するといった問題点がある。また、硫黄脱離に比較的長い時間を要するため、空燃比がリッチの燃焼時間が長くなり、燃費が悪化するといった問題点がある。
【０００５】
また、ＮＯｘ吸蔵還元触媒及びＮＯｘ選択還元触媒、並びに尿素供給手段を備える排気浄化装置では、触媒からＮＯｘが効率的に還元されるが、硫黄被毒の回復（解消）について何ら検討がされていない。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、例えば硫黄被毒を解消しつつ、効率的にＮＯｘ浄化性能を回復可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る第１の内燃機関の排気浄化装置は上記課題を解決するために、内燃機関の排気通路に直列に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒及びＮＯｘ選択還元触媒を含む直列排気浄化触媒と、前記排気通路における前記直列排気浄化触媒の上流側に配置されて、尿素を前記排気通路内に噴射可能な尿素噴射手段と、前記上流側における排気の空燃比がストイキからリッチの間にあることを条件として前記尿素を噴射するように前記尿素噴射手段を制御する尿素噴射制御手段とを備える。
【０００８】
本発明の第１の内燃機関の排気浄化装置によれば、適用される内燃機関として、例えば希薄燃焼エンジンが使用される。このような内燃機関の排気系に備えられる直列排気浄化触媒は、例えばＮＯｘ吸蔵還元触媒及びＮＯｘ選択還元触媒からなる。これら２つの触媒の配置について、例えば内燃機関の排気通路の上流側にＮＯｘ吸蔵還元触媒が配置され、その下流側にＮＯｘ選択還元触媒が配置される。
【０００９】
典型的には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、流入する排気の空燃比がリーンの時に、排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比がストイキ又はリッチになると、吸蔵しているＮＯｘを放出する。この放出時に、排気に含まれるＣＯ、ＨＣ、水素（Ｈ２）等の還元剤により、ＮＯｘが還元（浄化）される。一方、ＮＯｘ選択還元触媒は、アンモニア（ＮＨ３）等の還元剤を用いてＮＯｘを選択的に還元する。
【００１０】
本発明の排気浄化装置は、上述のＮＯｘ吸蔵還元触媒を昇温させることで、ＮＯｘ浄化性能を低下させる硫黄被毒を解消する。ここで特に、直列排気浄化触媒の上流側には、尿素噴射手段が配置される。尿素噴射手段は、排気の空燃比がストイキからリッチの間にある場合に、尿素（（ＮＨ２）２ＣＯ）を噴射して、アンモニア（ＮＨ３）を生成させる。ここで「排気の空燃比がストイキからリッチの間にある」とは、例えばＮＯｘ吸蔵還元触媒の硫黄被毒回復のためのリッチ制御や、吸蔵しているＮＯｘを還元するためのリッチスパイク制御が実行されていることを示す。具体的に、硫黄被毒回復制御やリッチスパイク制御の実行下で、尿素が噴射されると、噴射された尿素が排気通路内で熱分解及び加水分解し、アンモニアが生成される。ＮＯｘ吸蔵還元触媒では、硫酸塩として吸着している硫黄（Ｓ）分が、生成されたアンモニアにより、脱離されることで、硫黄被毒が解消される。一方、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側に配置されるＮＯｘ選択還元触媒では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒から漏れ出すアンモニアを用いて、吸蔵しているＮＯｘが還元（浄化）される。
【００１１】
逆に、排気の空燃比がリーンであるリーンバーン制御の実行下で、尿素が噴射されると、尿素から生成されたアンモニアは、排気中の酸素（Ｏ２）と優先的に反応し、消費されてしまう。このため、ＮＯｘ吸蔵還元触媒における硫黄脱離、及びＮＯｘ選択還元触媒におけるＮＯｘ還元にアンモニアを利用できず、アンモニアを生成するための尿素噴射自体が無駄になってしまう。また、アンモニアと排気中の酸素（Ｏ２）とが触媒に流入すると、ＮＯｘが新たに生成され、ＮＯｘの増加を助長することになってしまう。
【００１２】
以上のように本発明の第１の内燃機関の排気浄化装置によれば、排気中に酸素が殆ど含まれない、即ち、排気の空燃比がストイキからリッチの間にあることを条件として尿素を噴射するので、噴射された尿素から生成されたアンモニアが効果的にＮＯｘ還元や硫黄脱離に利用される。また、このアンモニアの利用により、硫黄被毒回復に要するリッチ燃焼時間が、アンモニアを利用しない場合と比較して短縮されるので、燃費悪化が抑制され、効率的にＮＯｘ浄化性能を回復させることができる。
【００１３】
尚、尿素を噴射させることの条件として、排気の空燃比がストイキからリッチの間にあることは、十分条件でもいいし、必要条件の一つでもよい。他の必要条件としては、例えば触媒が硫黄脱離可能な状態にあることや、ＮＯｘ吸蔵還元触媒及びＮＯｘ選択還元触媒が劣化していないこと等がある。
【００１４】
本発明に係る第１の内燃機関の排気浄化装置の一態様では、前記内燃機関を構成する第１の気筒群からの排気の空燃比をストイキよりもリッチ側にするように前記第１の気筒群を燃焼制御し、前記内燃機関を構成する第２の気筒群からの排気の空燃比をストイキよりもリーン側にするように前記第２の気筒群を燃焼制御する燃焼制御手段を更に備え、前記排気通路は、前記第１の気筒群からの第１の群別通路及び前記第２の気筒群からの第２の群別通路が合流されてなる。
【００１５】
この態様によれば、第１及び第２の気筒群において、排気の空燃比がリッチ及びリーンになるように相異なる燃焼が行われる。排気通路は、第１の気筒群から還元剤を多く含む排気（即ち、リッチガス）を導く第１の群別通路、及び第２の気筒群から酸素を多く含む排気（即ち、リーンガス）を導く第２の群別通路を合流させると共に、合流された第１及び第２の群別通路を流れる還元剤と酸素とを直列排気浄化触媒のＮＯｘ吸蔵還元触媒に導く。このように構成すれば、例えば第１の群別通路からの還元剤量、及び第２の群別通路からの酸素量の空燃比を夫々増減させて、触媒における反応熱を変化させ、触媒温度を制御することが可能である（即ち、バンク制御）。この制御によりＮＯｘ吸蔵還元触媒が昇温されると、触媒に付着している硫黄が脱離して硫黄被毒が解消され、ＮＯｘ浄化性能を回復させることができる（即ち、硫黄被毒回復制御）。
【００１６】
上述した排気通路が第１及び第２の群別通路が合流されてなる態様では、前記尿素噴射手段は、前記第１の群別通路に配置されているように構成してもよい。
【００１７】
このように構成すれば、尿素噴射手段により、還元雰囲気の第１の群別通路内に、尿素が確実に噴射される。噴射された尿素から生成されたアンモニアは、酸化により消費されることなく、第１の群別通路及び排気通路を介してＮＯｘ吸蔵還元触媒に達する。すると、ＮＯｘ吸蔵還元触媒において、単に硫黄被毒回復制御が実行されるよりも、硫黄脱離がアンモニアの作用により促進されるので、硫黄被毒回復制御を実行する時間が短縮され、効率的にＮＯｘ浄化性能を回復させることができる。
【００１８】
尚、尿素噴射手段は、第２の群別通路に配置されていてもよく、排気中の酸素量に応じて、尿素が噴射されてもよい。
【００１９】
本発明に係る第１の内燃機関の排気浄化装置の他の態様では、前記尿素噴射制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が硫黄被毒を受けた時に前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒を昇温させることで硫黄を脱離させる硫黄被毒回復制御を実行し、前記硫黄被毒回復制御を実行する際に、前記尿素を噴射するように前記尿素噴射手段を制御する。
【００２０】
上述のＮＯｘ吸蔵還元触媒及びＮＯｘ選択還元触媒には、ＮＯｘやＳＯｘ等が吸着されるが、ＮＯｘの還元が数秒で行われるのに対し、ＳＯｘの脱離は少なくとも数分を要する。このＳＯｘの脱離時間に対応して、硫黄被毒回復制御が実行されるが、リッチ燃焼時間が長い分、ＣＯやＨＣ等の放出量が増大されたり、燃費悪化が懸念される。
【００２１】
この態様によれば、硫黄被毒回復制御では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒が硫黄被毒を受けた時に、燃焼制御手段により、ＮＯｘ吸蔵還元触媒が昇温されることで、ＮＯｘ吸蔵還元触媒が効率的に硫黄脱離を行う状態になる。この状態下で、即ち、硫黄被毒回復制御の実行中に、尿素噴射手段により尿素が噴射されると、硫黄脱離が促進されるので、硫黄被毒回復制御を実行するリッチ燃焼時間が短縮される。また、例えば第１の気筒群からの排気の空燃比をストイキに近付けると共に、尿素を噴射すれば、ＣＯやＨＣ等の放出量が減少されるので、燃費悪化が抑制され、効率的にＮＯｘ浄化性能を回復させることができる。また、尿素は、酸素（Ｏ２）を殆ど含まない排気が導かれる第１の群別通路内に噴射されるので、尿素から生成されるアンモニアが酸化により消費されない。従って、硫黄被毒回復制御に、尿素を噴射する制御は適用し易く、噴射される尿素を最大限に活かして、効率的にＮＯｘ浄化性能を回復させることができる。
【００２２】
上述した硫黄被毒回復制御が実行される態様では、前記燃焼制御手段は、前記第１の気筒群からの排気の空燃比をストイキに近付けるように燃焼制御してもよい。
【００２３】
このように構成すれば、その空燃比のリッチ度合いが高い場合と比較して、ＣＯやＨＣ等の放出量が大幅に減少されると共に、燃料の供給量が減少されるので、燃費悪化が大幅に抑制される。
【００２４】
本発明に係る第１の内燃機関の排気浄化装置の他の態様では、前記硫黄被毒回復制御を実行する際に、前記尿素噴射制御手段及び前記燃焼制御手段の少なくともいずれか一方は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒を所定温度以上まで上げるための還元剤量及び酸素量を演算し、該演算された還元剤量及び酸素量に基づいて、前記第１の気筒群及び前記第２の気筒群における空燃比及び前記噴射すべき前記尿素の噴射量を決定し、前記燃焼制御手段は、前記決定された空燃比となるように前記第１の気筒群及び前記第２の気筒群を燃焼制御し、前記尿素噴射制御手段は、前記決定された噴射量で前記尿素を噴射するように尿素噴射手段を制御する。
【００２５】
バンク制御により触媒を昇温させることで実行される硫黄被毒回復制御では、典型的に、第１及び第２の気筒群において、混合気中の燃料に対する空気の重量比、所謂Ａ／Ｆ値が、例えば「１２」及び「１８」として、混合気の空燃比（燃焼空燃比）が夫々設定される。この場合、第１の気筒群からのリッチガス、及び第２の気筒群からのリーンガスが合流される排気通路に配置される直列排気浄化触媒の下流には、Ｏ２センサが配置される。このＯ２センサにより、直列排気浄化触媒よりも下流を流れる排気の酸素濃度が検出され、その検出結果に基づいて、第１及び第２の気筒群に設定される燃焼空燃比のフィードバック制御が行われる。このフィードバック制御により、排気浄化触媒の平均空燃比がストイキに保持されて、触媒の三元活性によりＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等が浄化されるので、排気エミッションの悪化が抑制される。
【００２６】
この態様によれば、硫黄被毒回復制御を実行する際に、尿素噴射制御手段及び燃焼制御手段の少なくともいずれか一方により、先ず、硫黄脱離が十分に行われるＮＯｘ吸蔵還元触媒の昇温量が求められる。この昇温量は、例えば摂氏７００度から昇温前の触媒温度を引いた温度とする。この昇温量に基づいて、排気中のＣＯやＨＣ等の還元剤量、及び酸素量が演算される。昇温量に対して要求される還元剤量及び酸素量は、研究や実験等により予め設定されており、昇温量対還元剤量、及び昇温量対酸素量の関係が夫々マップで示される。これらマップを用いて演算された還元剤量及び酸素量の割合は、バンク制御が行われる第１及び第２の気筒群における燃焼空燃比に対応している。従って、演算された還元剤量に基づいて、第１の気筒群の燃焼空燃比が決定され、演算された酸素量に基づいて、第２の気筒群の燃焼空燃比が決定される。ここで特に、演算された還元剤量に基づいて、第１の群別通路内への尿素の噴射量も決定される。この後、燃焼制御手段により、第１及び第２の気筒群が夫々、決定された燃焼空燃比となるように制御されると共に、尿素噴射制御手段により、尿素噴射手段が、決定された噴射量で尿素が噴射されるように制御される。
【００２７】
従って、例えば第１の気筒群の燃焼空燃比がストイキに決定された場合に、少なく放出されるＣＯ、ＨＣ、水素（Ｈ２）等の還元剤量を補充するように、尿素の噴射量が増大される。また、第１の気筒群の燃焼空燃比がややリッチに決定された場合に、ストイキの場合よりも多く放出される還元剤量を、主として硫黄脱離に利用するので、尿素の噴射量が減少される。このように、第１の気筒群からの排気（リッチガス）中の還元剤量に対応して尿素の噴射量を増減させることで、必要な量のアンモニアを取得（生成）し、リッチガス中の還元剤量と取得されたアンモニアとを併せて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒における硫黄脱離を十分に行うことができる。こうして、尿素から生成されるアンモニアを利用すれば、硫黄脱離が促進されるので、硫黄被毒回復制御の実行時間が短縮され、効率的にＮＯｘ浄化性能を回復させることができる。
【００２８】
尚、尿素の噴射量を増大して、第１の気筒群の燃焼空燃比を常にストイキに近付けるように制御すれば、硫黄被毒回復制御の実行時間が大幅に短縮されなくても、燃費悪化が抑制され、効率的にＮＯｘ浄化性能を回復させることができる。
【００２９】
本発明に係る第１の内燃機関の排気浄化装置の他の態様では、前記尿素噴射制御手段は、前記硫黄被毒回復制御と同期して、前記尿素を噴射するように前記尿素噴射手段を制御する。
【００３０】
ＮＯｘ吸蔵還元触媒において、触媒温度が所定温度よりも低い状態では、硫黄脱離しない或いはし難い。
【００３１】
この態様によれば、尿素噴射制御手段により、硫黄被毒回復制御と同期して周期的に、尿素が噴射される。硫黄被毒回復制御では、バンク制御により触媒が昇温された状態にある。ここで「硫黄被毒回復制御と同期」とは、例えばＮＯｘ吸蔵還元触媒が、硫黄（Ｓ）の脱離が起こる所定温度（即ち、硫黄脱離温度）以上になる状態にある時期を示す。この時期は、例えば所定時間毎に繰り返される。従って、ＮＯｘ吸蔵還元触媒が、昇温過程を含む硫黄脱離温度以下の状態では、尿素が一切噴射されず、硫黄脱離温度に達すると、直ちに尿素の噴射が開始される。これにより、尿素の噴射量が低減されるので、効率的にＮＯｘ浄化性能を回復させることができる。
【００３２】
上述の排気の空燃比がストイキからリッチの間にあることを条件として尿素を噴射する態様では、前記尿素噴射制御手段は、前記硫黄被毒回復制御を実行する際に、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が所定温度以上になったことを条件として、前記尿素を噴射するように前記尿素噴射手段を制御してもよい。
【００３３】
このように構成すれば、排気の空燃比がストイキからリッチの間にあることに加えて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒が所定温度以上になる場合に、尿素噴射制御手段により尿素が噴射される。従って、ＮＯｘ吸蔵還元触媒が硫黄脱離温度以上になる状態にあり、且つ第１の気筒群からの排気の空燃比がストイキからリッチの間にある場合にのみ、尿素が噴射されるので、尿素の噴射量が低減される。また、尿素の噴射量をより低減させるために、第１の気筒群の排気の空燃比がストイキである場合にのみ、尿素が噴射されるようにしてもよい。
【００３４】
本発明に係る第１の内燃機関の排気浄化装置の他の態様では、前記直列排気浄化触媒では、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が前記ＮＯｘ選択還元触媒の上流側に配置されている。
【００３５】
この態様によれば、直列排気浄化触媒の上流側で噴射される尿素から生成されたアンモニアを、ＮＯｘ吸蔵還元触媒において、硫黄脱離やＮＯｘ還元に利用すると共に、ＮＯｘ選択還元型触媒において、ＮＯｘ還元に利用することができる。
【００３６】
本発明に係る第１の内燃機関の排気浄化装置の他の態様では、前記直列排気浄化触媒では、前記ＮＯｘ選択還元触媒が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に配置されている。
【００３７】
この態様によれば、直列排気浄化触媒の上流側で尿素が噴射されることで、ＮＯｘ選択還元触媒において、アンモニアの生成が促進される。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元に本来必要とされる尿素の噴射量が、ＮＯｘ選択還元触媒がＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側に配置される場合と比較して低減される。或いはＮＯｘ選択還元触媒によるアンモニアの増量分、排気の空燃比がストイキに近付けられるので、効率的にＮＯｘ浄化性能を回復させることができる。
【００３８】
本発明に係る第２の内燃機関の排気浄化装置は上記課題を解決するために、排気の空燃比をストイキよりもリッチ側にするように燃焼制御される第１の気筒群及び排気の空燃比をストイキよりもリーン側にするように燃焼制御される第２の気筒群から構成される内燃機関の排気を浄化する装置であって、前記第１の気筒群からの第１の群別通路及び前記第２の気筒群からの第２の群別通路が合流されてなる排気通路に直列に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒及びＮＯｘ選択還元触媒を含む直列排気浄化触媒と、前記第１の群別通路に配置されて、尿素を前記第１の群別通路内に噴射可能な尿素噴射手段と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が硫黄被毒を受けた時に前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒を昇温させることで硫黄を脱離させる硫黄被毒回復制御を実行し、該硫黄被毒回復制御を実行する際に、前記尿素を噴射するように前記尿素噴射手段を制御する尿素噴射制御手段とを備える。
【００３９】
本発明の第２の内燃機関の排気浄化装置によれば、第１及び第２の気筒群の燃焼空燃比を制御すること（即ち、バンク制御）により、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を昇温させることで硫黄被毒回復制御が実行される。この実行中に、尿素噴射手段により尿素が第１の群別通路内に噴射される。この第１の群別通路内を流れる排気中には、酸素が殆ど含まれないので、噴射された尿素から生成されたアンモニアが、酸化されることなく、効果的にＮＯｘ吸蔵還元触媒の硫黄脱離に利用される。また、尿素から生成されたアンモニアの作用により、尿素を噴射しない場合と比較して、硫黄脱離が促進されるので、硫黄被毒回復制御の実行時間が短縮される。更に、尿素を噴射することで、第１の気筒群からの排気の空燃比がストイキに近付けられ、ＣＯやＨＣ等の放出量が減少される。従って、結果として、燃費悪化が抑制され、効率的にＮＯｘ浄化性能を回復させることができる。
【００４０】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
【００４２】
先ず、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成について図１を参照して説明する。ここに図１は、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の概要を示す概略的平面図である。
【００４３】
図１において、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置１００は、排気通路２０を介して内燃機関１０に接続されており、排気通路２０の上流側から下流側に向かって順に、尿素噴射部１４、Ａ／Ｆセンサ１７、直列排気浄化触媒１１、Ｏ２センサ１８、及び排気温センサ１９を備える。排気浄化装置１００及び内燃機関１０は、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１５により総括的に制御される。排気通路２０内の矢印は、排気が流動する方向を示す。
【００４４】
内燃機関１０は、バンク制御可能な希薄燃焼エンジンであり、左右のバンク２３ａ，２３ｂに夫々３つずつ気筒２４が配列されたＶ型エンジンとして構成されている。各気筒２４には、燃料タンク２５に貯蔵される燃料が、燃料通路２１及び複数の燃料噴射２２を介して供給される。供給される燃料は、各燃料噴射弁２２により、各気筒２４内に噴射される。各気筒２４には、噴射弁２２の他に、図示しない吸気弁、点火プラグ及び排気弁が、連結されている。
【００４５】
左のバンク２３ａの３つの気筒２４は、第１気筒群Ｓ１として構成され、第１気筒群Ｓ１では、硫黄被毒を回復（解消）するための硫黄被毒回復制御や、リッチスパイク制御を実行する際に、燃焼空燃比がストイキからリッチの間であるリッチ制御或いはストイキ制御が行われる。このため、第１気筒群Ｓ１から排出される排気の空燃比は、リッチからストイキの間に設定される。一方、右のバンク２３ｂは、第２気筒群Ｓ２として構成され、第２気筒群Ｓ２では、燃焼空燃比がリーンであるリーン制御が行われる。このため、第２気筒群Ｓ２から排出される排気の空燃比は、リーンに設定される。
【００４６】
第１及び第２気筒群Ｓ１，Ｓ２から排出される排気は夫々、排気通路２０を構成する第１群別通路２０ａ及び第２群別通路２０ｂに導かれる。第１及び第２群別通路２０ａ，２０ｂは、下流で合流されて、合流通路２０ｃとなる。第１気筒群Ｓ１から排出されるリッチからストイキの間の排気は、第１群別通路２０ａを介して合流通路２０ｃに達し、第２気筒群Ｓ２から排出されるリーンの排気は、第２群別通路２０ｂを介して合流通路２０ｃに達する。合流通路２０ｃは、第１及び第２群別通路２０ａ，２０ｂからの排気を合流させて、直列排気浄化触媒１１に導く。第１群別通路２０ａには、尿素噴射部１４が配置されている。
【００４７】
直列排気浄化触媒１１は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２及びＮＯｘ選択還元触媒１３からなり、合流通路２０ｃに直列に配置されている。配置の順番について、合流通路２０ｃの上流側にＮＯｘ吸蔵還元触媒１２が配置され、その下流側にＮＯｘ選択還元触媒１３が配置されている。
【００４８】
ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２は、所謂ＮＳＲ（ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒であり、高温で活性状態になる高温活性型の触媒である。ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２は、排気空燃比に応じて、排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、吸蔵しているＮＯｘを還元（浄化）する。
【００４９】
ＮＯｘ選択還元触媒１３は、所謂ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒であり、低温で活性状態になる低温活性型の触媒である。ＮＯｘ選択還元触媒１３は、アンモニアの供給により、ＮＯｘを選択的に還元する。この還元剤として作用するアンモニアは、尿素噴射弁１４から噴射された尿素が、ストイキからリッチの間の排気通路内で熱分解及び加水分解されることで、生成される。ＮＯｘ選択還元触媒１３は、生成されたアンモニアにより、無害の窒素（Ｎ２）を生成することで、ＮＯｘを還元する。
【００５０】
尿素噴射部１４は、本発明に係る「尿素噴射手段」の一例として、尿素を第１群別通路２０ａ内に噴射する。噴射に使用される尿素は、タンク１４ａに尿素水溶液の状態で貯蔵されており、供給通路１４ｂを介して噴射弁１４ｃに達する。噴射弁１４ｃは、所定条件を満たす場合に、第１群別通路２０ａ内に所定量の尿素を噴射する。
【００５１】
Ａ／Ｆセンサ１７は、合流通路２０ｃで、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２よりも上流側に配置され、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２を通過直前の排気のＡ／Ｆ値、即ち、排気空燃比を検出する。検出された排気空燃比は、ＥＣＵ１５に入力される。
【００５２】
Ｏ２センサ１８は、合流通路２０ｃで、ＮＯｘ選択還元触媒１３よりも下流側に配置され、ＮＯｘ選択還元触媒１３を通過直後の排気中の酸素量を検出する。検出された酸素量は、ＥＣＵ１５に入力される。
【００５３】
排気温センサ１９は、合流通路２０ｃで、酸素センサ１８よりも下流側に配置され、ＮＯｘ選択還元触媒１３を通過直後の排気の温度を検出する。検出された温度は、ＥＣＵ１５に入力される。尚、排気の温度を検出する代わりに、ＮＯｘ選択還元触媒１３の触媒温度を検出してもよい。
【００５４】
ＥＣＵ１５は、本発明に係る「尿素噴射制御手段」及び「燃焼制御手段」の一例として、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＡ／Ｄ変換器等を含んで構成される。ＥＣＵ１５は、各種センサ１７〜１９からの入力に基づいて、内燃機関１０及び排気浄化装置１００等を統括的に制御する。具体的に、ＥＣＵ１５は、Ａ／Ｆセンサ１７からの排気空燃比に基づいて、内燃機関１０の運転状態を検知したり、Ｏ２センサ１８からの酸素量に基づいて、バンク制御のフィードバック制御を行ったり、アンモニアの酸化程度を検知したり、排気温センサ１９からの排気温度に基づいて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２及びＮＯｘ選択還元触媒１３の状態を検知する。
【００５５】
ＥＣＵ１５は更に或いは上述の制御や検知と並行して、硫黄被毒回復制御を実行する。ＥＣＵ１５は、この硫黄被毒回復制御を実行する際に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２を、バンク制御により例えば摂氏６５０〜７００度以上に保持して、硫黄脱離可能な状態にすると共に、本実施形態では特に、第１気筒群Ｓ１をリッチ制御又はストイキ制御しつつ、尿素噴射部１４により尿素を噴射させる。
（尿素噴射制御の基本的処理）
【００５６】
ＥＣＵ１５は、所定条件を満たす場合に、尿素噴射部１４により尿素を噴射させる。尿素を噴射する条件について図２を参照して説明する。ここで図２は、本実施形態に係る尿素噴射制御手段による尿素噴射制御の基本的処理の概要を示すフローチャートである。
【００５７】
図２において、先ずＥＣＵ１５により、内燃機関１０の運転状態が読み込まれ（ステップＳ４１）、内燃機関１０において、Ａ／Ｆセンサ１７により出力される排気空燃比がリーンになるリーン制御が開始されているか否かが判定される（ステップＳ４２）。このリーン制御では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２に硫黄（Ｓ）分が吸着される。この判定により、リーン制御が開始されていない場合（ステップＳ４２：ＮＯ）、硫黄（Ｓ）分が未だ吸着されていないと判断され、尿素噴射部１４による尿素噴射が停止される（或いは、尿素噴射が停止されたままの状態が継続される）（ステップＳ４７）。
【００５８】
一方、ステップＳ４２の判定結果により、リーン制御が開始されている場合（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２に硫黄（Ｓ）分が吸着されていると判断され、前回の硫黄被毒回復制御から所定時間が経過することで、硫黄被毒回復制御が要求されているか否かが判定される（ステップＳ４３）。この判定により、所定時間が経過せずに硫黄被毒回復制御が要求されていない場合（ステップ４３：ＮＯ）、尿素噴射部１４による尿素噴射が停止される（ステップＳ４７）。
【００５９】
一方、ステップＳ４３の判定結果により、硫黄被毒回復制御が要求されている場合（ステップＳ４３：ＹＥＳ）、気筒別制御、即ち、バンク制御が実行されているか否かが判定される（ステップＳ４４）。この判定により、バンク制御が実行されていない場合（ステップＳ４４：ＮＯ）、尿素噴射部１４による尿素噴射が停止される（ステップＳ４７）。
【００６０】
一方、ステップＳ４４の判定結果により、バンク制御が実行されている場合（ステップＳ４４：ＹＥＳ）、第１気筒群Ｓ１においてリッチ制御が行われているか否かが判定され（ステップＳ４５）、判定の結果により、リッチ制御が行われていない場合（ステップＳ４５：ＮＯ）、尿素噴射部１４による尿素噴射が停止される（ステップＳ４７）。
【００６１】
一方、ステップＳ４５の判定結果により、第１気筒群Ｓ１でリッチ制御が行われている場合（ステップＳ４５：ＹＥＳ）、尿素噴射部１４により尿素噴射が実行される（ステップＳ４６）。
【００６２】
このように、ＥＣＵ１５により、排気空燃比がリーンであるリーン制御が開始され、硫黄被毒回復制御が要求され、且つバンク制御によりリッチ制御が行われる場合に、所定条件が満たされたと判定され、第１群別通路２０ａに尿素が噴射される。これにより、噴射される尿素からアンモニアが生成され、生成されたアンモニアが、酸化することなく、還元剤として硫黄被毒を回復（解消）するので、硫黄脱離が促進され、効率的にＮＯｘ浄化性能を回復させることができる。
（尿素噴射制御の第１実施例）
【００６３】
次に、尿素噴射制御の具体的処理について説明する。本実施形態に係る尿素噴射制御手段による尿素噴射制御の第１実施例として、図３から図５を参照して説明する。ここで図３は、本実施形態に係る内燃機関のストイキ制御時の基本燃料噴射量を示すマップであり、図４は、本実施形態に係る内燃機関のストイキ制御時の尿素噴射量を示すマップである。また、図５は、本実施形態に係る尿素噴射制御の第１実施例の処理を示すフローチャートである。第１実施例では、尿素を噴射するための条件は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２について、その触媒温度が例えば摂氏２５０度以上となり、吸蔵しているＮＯｘを効率的に還元可能な状態（即ち、触媒活性状態）にあり、且つ硫黄被毒回復制御或いは第１気筒群Ｓ１でリッチスパイク（ＲＳ）制御が要求される場合である。
【００６４】
先ず、第１実施例で適用されるマップについて図３及び図４を参照して説明する。
【００６５】
図３のマップＭ１において、横軸にストイキ制御を行う内燃機関１０の回転数が、縦軸にその負荷が取られており、これら回転数及び負荷に対応する弧が、基本燃料噴射量として示される。マップＭ１では、これら回転数及び負荷の増大に対応して基本燃料噴射量も増大される。
【００６６】
図４のマップＭ２において、横軸にストイキ制御を行う内燃機関１０の回転数が、縦軸にその負荷が取られており、これら回転数及び負荷に対応する弧が、基本燃料噴射量として示される。マップＭ２では、これら回転数及び負荷の増大に対応して尿素噴射量も増大される。
【００６７】
次に、第１実施例の処理について、図５を参照して説明する。
【００６８】
図５において、先ず、Ａ／Ｆセンサ１７の検出結果に基づいて、内燃機関１０の運転条件（排気空燃比がリーン、ストイキ及びリッチのいずれか）が検出される（ステップＳ５１）。すると、検出された運転条件に基づいて、マップＭ１を用いて基本燃料噴射量が読み取られる（ステップＳ５２）。続いて、排気温センサ１９により排気温度が検出され、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２がＮＯｘを効率的に還元可能な触媒活性状態であるか否かが判定される（ステップＳ５３）。この判定結果により、触媒活性状態にない場合（ステップＳ５３：ＮＯ）、運転条件に対応する目標空燃比が算出され（ステップＳ５４）、算出された目標空燃比に基づいて、燃料噴射量が補正され（ステップＳ５５）、尿素噴射部１４による尿素の噴射が停止される（ステップＳ５６）。この後、補正された燃料噴射量の燃料が各気筒２４内に噴射され（ステップＳ６４）、一連の尿素噴射制御処理が終了される。
【００６９】
一方、ステップＳ５３の判定結果により、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２が触媒活性状態にある場合（ステップＳ５３：ＹＥＳ）、Ａ／Ｆセンサ１７により、排気空燃比がリーンのリーン制御が開始されているか否かが判定される（ステップＳ５７）。この判定結果により、リーン制御が開始されていない場合（ステップＳ５７:ＮＯ）、ステップＳ５４からＳ５６及びＳ６４の処理が行われ、一連の尿素噴射制御処理が終了される。
【００７０】
一方、ステップＳ５７の判定結果により、リーン制御が開始されている場合（ステップＳ５７:ＹＥＳ）、硫黄被毒回復制御が要求されているか否かが判定される（ステップＳ５８）。この判定結果により、硫黄被毒回復制御が要求されていない場合（ステップＳ５８：ＮＯ）、リッチスパイク（ＲＳ）制御が要求されているか否かが判定される（ステップＳ５９）。この判定結果により、リッチスパイク（ＲＳ）制御が要求されていない場合（ステップＳ５９：ＮＯ）、ステップＳ５４からＳ５６及びＳ６４の処理が行われ、一連の尿素噴射制御処理が終了される。
【００７１】
一方、ステップＳ５８の判定結果により、硫黄被毒回復制御が要求されている場合（ステップＳ５８：ＹＥＳ）、或いはステップＳ５９の判定結果により、リッチスパイク（ＲＳ）制御が要求されている場合（ステップＳ５９：ＹＥＳ）、マップＭ２が参照され、運転条件（内燃機関１０の回転数）に基づいて、尿素噴射量が算出される（ステップＳ６０）。続いて、尿素噴射部１４により尿素が噴射中か否かが判定される（ステップＳ６１）。この判定結果により、尿素が現行噴射されていない場合（ステップＳ６１：ＮＯ）、尿素の噴射が開始される一方（ステップＳ６２）、ステップＳ６１の判定結果により、尿素が噴射中である場合（ステップＳ６１：ＹＥＳ）、尿素が継続して噴射される（ステップＳ６３）。この際、ステップＳ６０で算出された噴射量の尿素が噴射される。この後、基本燃料噴射量の燃料が各気筒２４に噴射され（ステップＳ６４）、一連の尿素噴射制御処理が終了される。
【００７２】
このように、ＥＣＵ１５により、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２が触媒活性状態にあり、且つ硫黄被毒回復制御が要求される或いはバンク制御により第１気筒群Ｓ１でリッチスパイク（ＲＳ）制御が実行される場合に、所定条件が満たされたと判定され、運転条件に対応する噴射量の尿素が第１群別通路２０ａに噴射される。これにより、噴射される尿素からアンモニアが生成され、生成されたアンモニアが、酸化することなく、還元剤として硫黄被毒を回復（解消）するので、硫黄脱離が促進され、効率的にＮＯｘ浄化性能を回復させることができる。
（尿素噴射制御の第２実施例）
【００７３】
次に、本実施形態に係る尿素噴射制御手段による尿素噴射制御の第２実施例として、図６から図８を参照して説明する。ここで図６は、本実施形態に係る第２気筒群のリーン度合いに対応する尿素噴射量を示すマップであり、図７は、本実施形態に係る内燃機関のリーン制御時の排気中酸素量を示すマップである。また、図８は、本実施形態に係る尿素噴射制御の第２実施例の処理を示すフローチャートである。第２実施例では、尿素を噴射するための条件は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２が触媒活性状態にあり、硫黄被毒回復制御が要求されると共に、リッチ制御又はストイキ制御される第１気筒群Ｓ１が制御中である場合である。このような第２実施例は特に、第１気筒群Ｓ１からの排気空燃比が、ストイキに近付けられる。
【００７４】
先ず、第２実施例で適用されるマップについて図６及び図７を参照して説明する。
【００７５】
図６のマップＭ３−１において、横軸に第２気筒群Ｓ２における燃焼空燃比の補正値のリーン度合いが、縦軸に尿素噴射量が取られている。マップＭ３−１では、リーン度合いが大きい程、排気中に酸素が多く含まれるために、尿素の噴射量が増大される。
【００７６】
図７のマップＭ３−２において、横軸にストイキからリーンの間の空燃比が、縦軸にその空燃比に対応する排気中の酸素量が取られている。マップＭ３−２では、リーン度合いが大きい程、排気中の酸素量も多量に含まれることが示される。このようなマップＭ３−１及びＭ３−２によれば、第２気筒群Ｓ２のリーン度合いが大きくなると共に、放出される酸素で酸化不可能な多量の尿素が必要とされる。
【００７７】
次に、第２実施例の処理について、図８を参照して説明する。
【００７８】
図８において、先ず、第１実施例と同様に、内燃機関１０の運転条件が検出され（ステップＳ５１）、検出された運転条件に基づいて基本燃料噴射量が読み取られた後（ステップＳ５２）、排気温センサ１９の検出温度に基づいてＮＯｘ吸蔵還元触媒１２が触媒活性状態にあるか否かが判定される（ステップＳ５３）。この判定結果により、触媒活性状態にない場合（ステップＳ５３：ＮＯ）、第１実施例と同様にして、運転条件に対応する目標空燃比が算出され（ステップＳ５４）、算出された目標空燃比に基づいて燃料噴射量が補正され（ステップＳ５５）、尿素の噴射が停止された後（ステップＳ５６）、補正された燃料噴射量の燃料が各気筒２４内に噴射され（ステップＳ６４）、一連の尿素噴射制御処理が終了される。
【００７９】
一方、ステップＳ５３の判定結果により、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２が触媒活性状態である場合（ステップＳ５３：ＹＥＳ）、前回の硫黄被毒回復制御から計時される時間から、硫黄被毒状況が検出され（ステップＳ７１）、この検出結果に基づいて、硫黄被毒回復制御が要求されているか否かが判定される（ステップＳ７２）。この判定結果により、硫黄被毒回復制御が要求されていない場合（ステップＳ７２：ＮＯ）、ステップＳ５４からＳ５６及びＳ６４の処理が行われ、一連の尿素噴射制御処理が終了される。
【００８０】
一方、ステップＳ７２の判定結果により、硫黄被毒回復制御が要求されている場合（ステップＳ７２：ＹＥＳ）、制御中の気筒（第１気筒群Ｓ１或いは第２気筒群Ｓ２）が判別され（ステップＳ７３）、制御中の気筒が第１気筒群Ｓ１か否かが判定される（ステップＳ７４）。この判定結果により、第１気筒群Ｓ１でない場合（ステップＳ７４:ＮＯ）、第２気筒群Ｓ２に噴射される燃料の噴射量が、例えば２０％減量されるようにリーン側に補正される（ステップＳ７５）。この後、尿素の噴射が停止され（ステップＳ５６）、補正された燃料噴射量の燃料が各気筒２４内に噴射され（ステップＳ６４）、一連の尿素噴射制御処理が終了される。
【００８１】
一方、ステップＳ７４の判定結果により、第１気筒群Ｓ１である場合（ステップＳ７４:ＹＥＳ）、マップＭ３−１が参照され、第２気筒群Ｓ２の燃焼空燃比の補正値（リーン補正係数）に基づいて、第１群別通路２０ａに供給される尿素噴射量が算出される（ステップＳ７６）。
【００８２】
続いて、第１実施例と同様に、尿素噴射部１４により尿素が噴射中か否かが判定され（ステップＳ６１）、尿素が現行噴射されていない場合（ステップＳ６１：ＮＯ）、尿素の噴射が開始される一方（ステップＳ６２）、尿素が噴射中である場合（ステップＳ６１：ＹＥＳ）、尿素が継続して噴射される（ステップＳ６３）。この際、ステップＳ７６で算出された噴射量の尿素が噴射される。この後、基本燃料噴射量の燃料が各気筒２４に噴射され（ステップＳ６４）、一連の尿素噴射制御処理が終了される。
【００８３】
このように、ＥＣＵ１５により、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２が触媒活性状態にあり、硫黄被毒回復制御が要求された後、バンク制御により第１気筒群Ｓ１が制御中である場合に、所定条件が満たされたと判定され、第２気筒群Ｓ２のリーン補正係数に対応する噴射量の尿素が第１群別通路２０ａに噴射される。これにより、噴射される尿素からアンモニアが生成され、生成されたアンモニアが、酸化することなく、還元剤として硫黄被毒を回復（解消）するので、硫黄脱離が促進され、効率的にＮＯｘ浄化性能を回復させることができる。また、第１気筒群Ｓ１で燃焼空燃比がストイキに近付けられるように制御されるので、燃費悪化が抑制され、より効率的にＮＯｘ浄化性能を回復させることができる。
（尿素噴射制御の第３実施例）
【００８４】
次に、本実施形態に係る尿素噴射制御手段による尿素噴射制御の第３実施例として、図９から図１１を参照して説明する。ここで図９は、本実施形態に係るＮＯｘ吸蔵還元触媒の昇温量に対応する要求酸素量を示すマップであり、図１０は、本実施形態に係るＮＯｘ吸蔵還元触媒の昇温量に対応する要求還元剤量を示すマップである。また、図１１は、本実施形態に係る尿素噴射制御の第３実施例の処理を示すフローチャートである。第３実施例では、尿素を噴射するための条件は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２が触媒活性状態にあり、硫黄被毒回復制御が要求されると共に、リッチ制御又はストイキ制御される第１気筒群Ｓ１が制御中である場合である。このような第３実施例は特に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２の昇温量に基づいて、第１及び第２気筒群Ｓ１，Ｓ２の燃焼空燃比を制御するバンク制御が行われると共に、その昇温量に基づいて、尿素の噴射量が決定される。
【００８５】
先ず、第３実施例で適用されるマップについて図９及び図１０を参照して説明する。
【００８６】
図９において、マップＭ４において、横軸に硫黄被毒回復制御が実行されるＮＯｘ吸蔵還元触媒の昇温量が、縦軸にその昇温量に対応する要求酸素量が取られている。マップＭ４では、昇温量が大きい程、第２気筒群Ｓ２に吸入される酸素量が増大される。
【００８７】
図１０において、マップＭ５において、横軸に硫黄被毒回復制御が実行されるＮＯｘ吸蔵還元触媒の昇温量が、縦軸にその昇温量に対応する要求還元剤量が取られている。マップＭ５では、昇温量が大きい程、第１気筒群Ｓ１に噴射される燃料量が増大される。
【００８８】
次に、第３実施例の処理について、図１１を参照して説明する。
【００８９】
図１１において、先ず、第１及び第２実施例と同様に、内燃機関１０の運転条件が検出され（ステップＳ５１）、検出された運転条件に基づいて基本燃料噴射量が読み取られた後（ステップＳ５２）、排気温センサ１９の検出温度に基づいてＮＯｘ吸蔵還元触媒１２が触媒活性状態にあるか否かが判定される（ステップＳ５３）。この判定結果により、触媒活性状態にない場合（ステップＳ５３：ＮＯ）、第１及び第２実施例と同様にして、運転条件に対応する目標空燃比が算出され（ステップＳ５４）、算出された目標空燃比に基づいて燃料噴射量が補正され（ステップＳ５５）、尿素の噴射が停止された後（ステップＳ５６）、補正された燃料噴射量の燃料が各気筒２４内に噴射され（ステップＳ６４）、一連の尿素噴射制御処理が終了される。
【００９０】
一方、ステップＳ５３の判定結果により、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２が触媒活性状態にある場合（ステップＳ５３：ＹＥＳ）、第２実施例と同様に、硫黄被毒状況が検出され（ステップＳ７１）、この検出結果に基づいて硫黄被毒回復制御が要求されているか否かが判定され（ステップＳ７２）、この判定結果により、硫黄被毒回復制御が要求されていない場合（ステップＳ７２：ＮＯ）、ステップＳ５４からＳ５６及びＳ６４の処理が行われ、一連の尿素噴射制御処理が終了される。
【００９１】
一方、ステップＳ７２の判定結果により、硫黄被毒回復制御が要求されている場合（ステップＳ５８：ＹＥＳ）、排気温センサ１９の検出結果により、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２において、現行の触媒温度が算出されると、算出された現行の触媒温度から、硫黄脱離に必要な触媒の昇温量が算出される（ステップＳ８１）。この算出された昇温量に基づいて、マップＭ４を用いて酸素量が算出され、マップＭ５を用いて還元剤量が算出される（ステップＳ８２）。この後、これら算出された酸素量及び還元剤量から、第１気筒群Ｓ１の燃料噴射量、及び第２気筒群Ｓ２の吸気量が決定され、基本燃料噴射量が補正される。
【００９２】
続いて、第２実施例と同様に、制御中の気筒（第１気筒群Ｓ１或いは第２気筒群Ｓ２）が判別され（ステップＳ７３）、制御中の気筒が第１気筒群Ｓ１か否かが判定され（ステップＳ７４）、この判定結果により、第１気筒群Ｓ１でない場合（ステップＳ７４:ＮＯ）、第２気筒群Ｓ２に噴射される燃料の噴射量が、ステップＳ８２で算出された酸素量に基づいて、リーン側に補正される（ステップＳ７５）。この後、尿素の噴射が停止され（ステップＳ５６）、ステップＳ５２或いはＳ８２或いはＳ７５で補正された燃料噴射量の燃料が各気筒２４内に噴射され（ステップＳ６４）、一連の尿素噴射制御処理が終了される。
【００９３】
一方、ステップＳ７４の判定結果により、第１気筒群である場合（ステップＳ７４:ＹＥＳ）、ステップＳ８２で算出された還元剤量に基づいて、第１群別通路２０ａに供給される尿素噴射量が算出される（ステップＳ８３）。
【００９４】
続いて、第１及び第２実施例と同様に、尿素噴射部１４により尿素が噴射中か否かが判定され（ステップＳ６１）、尿素が現行噴射されていない場合（ステップＳ６１：ＮＯ）、尿素の噴射が開始される一方（ステップＳ６２）、尿素が噴射中である場合（ステップＳ６１：ＹＥＳ）、尿素が継続して噴射される（ステップＳ６３）。この際、ステップＳ８３で算出された噴射量の尿素が噴射される。この後、ステップＳ５２或いはＳ８２で補正された燃料噴射量の燃料が各気筒２４に噴射され（ステップＳ６４）、一連の尿素噴射制御処理が終了される。
【００９５】
このように、ＥＣＵ１５により、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２が触媒活性状態にあり、硫黄被毒回復制御が要求された後、バンク制御により第１気筒群Ｓ１が制御中である場合に、所定条件が満たされたと判定され、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２の昇温に必要な還元剤量に対応する噴射量の尿素が第１群別通路２０ａに噴射される。これにより、噴射される尿素からアンモニアが生成され、生成されたアンモニアが、酸化することなく、還元剤として硫黄被毒を回復（解消）するので、硫黄脱離が促進され、効率的にＮＯｘ浄化性能を回復させることができる。また、バンク制御がＮＯｘ吸蔵還元触媒１２を硫黄脱離可能状態にする昇温量に基づいて行われると共に、その昇温量に基づいて尿素の噴射量が算出されるので、燃料及び尿素噴射量が最低限に抑えられ、より効率的にＮＯｘ浄化性能を回復させることができる。
【００９６】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示す概要的なブロック図である。
【図２】実施形態における尿素噴射制御の基本的処理を示すフローチャートである。
【図３】実施形態における内燃機関の運転状態対基本燃料噴射量の関係を示すマップである。
【図４】実施形態における内燃機関の運転状態対尿素噴射量の関係を示すマップである。
【図５】実施形態における尿素噴射制御の第１実施例の処理を示すフローチャートである。
【図６】実施形態における第２気筒群のリーン補正係数対尿素噴射量の関係を示すマップである。
【図７】実施形態における空燃比対排気中酸素量の関係を示すマップである。
【図８】実施形態における尿素噴射制御の第２実施例の処理を示すフローチャートである。
【図９】実施形態におけるＮＯｘ吸蔵還元触媒の昇温量対要求酸素量の関係を示すマップである。
【図１０】実施形態におけるＮＯｘ吸蔵還元触媒の昇温量対要求還元剤量の関係を示すマップである。
【図１１】実施形態における尿素噴射制御の第３実施例の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９８】
１０…内燃機関、１１…直列排気浄化触媒、１２…ＮＯｘ吸蔵還元触媒、１３…ＮＯｘ選択還元触媒、１４…尿素噴射部、１５…ＥＣＵ、２０…排気通路、１００…排気浄化装置
【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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【図１１】
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