JP2000161107A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JP2000161107A
JP2000161107A JP10342037A JP34203798A JP2000161107A JP 2000161107 A JP2000161107 A JP 2000161107A JP 10342037 A JP10342037 A JP 10342037A JP 34203798 A JP34203798 A JP 34203798A JP 2000161107 A JP2000161107 A JP 2000161107A
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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒上からのSOxの放出に伴い生成される
2Sの濃度を低く抑え、排ガスの異臭を防止可能な内
燃機関の排気浄化装置を提供する。 【解決手段】 高温且つ排気空燃比がリッチ空燃比とさ
れる第2の運転状態(Sパージ、NOxパージ、エンリ
ッチ運転)にあるときに触媒(吸蔵型NOx触媒)から
放出される硫黄成分(SO2)により発生する硫化水素
(H2S)は、硫黄放出制御手段(S16,S26)により、触媒
に吸蔵されたSOxの蓄積量Qsに基づいて内燃機関の運
転が制御されてSO2の放出度合が抑制されることで、
急激に大量発生しないようにされる。これにより、H2
S濃度が低く抑えられ、排ガスが異臭を放つことが確実
に防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に係り、詳しくは、排気中の硫黄成分により生成
される硫化水素(H2S)の大量発生を抑え、異臭を防
止する技術に関する。
【0002】
【関連する背景技術】一般に、燃料中にはS(サルフ
ァ)成分(硫黄成分)が含まれており、このS成分は、
排気空燃比が主としてリーン空燃比であるときに酸素と
反応してSOx(硫黄酸化物)となり、特に、触媒が吸
蔵型NOx触媒である場合において、該SOxが硫酸塩X
−SO4として触媒に吸蔵され、該触媒のNOx浄化効率
を低下させるという問題がある(S被毒)。
【0003】そこで、触媒上に所定量以上のSOxが吸
蔵された場合、触媒を高温とし且つ触媒周辺をリッチ空
燃比状態(酸素濃度が低下した還元雰囲気)とすること
で、吸蔵されたSOxを例えばSO2として放出(Sパー
ジ)しNOxの浄化効率を復活させる技術が特開平7−
217474号公報等に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、SO2が放
出されると、高温且つCO(一酸化炭素)、HC(炭化
水素)等が多く存在する上記還元雰囲気のもとでは、例
えば下記各化学反応式に従って硫化水素(H2S)が発
生する。 SO2+3H2→H2S+2H2O SO2+2CO+H2→H2S+CO2 3SO2+C36→3H2S+3CO2 このH2Sは一般に知られるように強い臭気を発するた
め、極力発生しないようにすることが望ましい。
【0005】しかしながら、上記公報に開示された技術
では、吸蔵されたSOxがSO2として瞬時に多量に放出
されることになるため、当該放出されたSO2と触媒周
辺のHC等との化学反応が急速に進行することになり、
2Sが急激に大量に生成されてしまうことになる。こ
のようにH2Sが急激に大量に生成されると、即ちH2
濃度が局所的に高まることになり、大気中に排出された
排ガスが極めて強い臭気を放ち好ましいことではない。
【0006】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、触媒上か
らのSOxの放出に伴い生成されるH2Sの濃度を低く抑
え、排ガスの異臭を防止可能な内燃機関の排気浄化装置
を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項1の発明では、高温且つ排気空燃比がリ
ッチ空燃比とされる第2の運転状態にあるときに触媒か
ら放出される硫黄成分(SO2)により発生する硫化水
素(H2S)は、硫黄放出制御手段により、触媒に吸蔵
されたSOxの蓄積量に基づいて内燃機関の運転が制御
され、SO2の放出度合が抑制されることで急激に大量
発生しないようにされる。これにより、H2S濃度が低
く抑えられ、排ガスが異臭を放つことが確実に防止され
る。
【0008】好ましくは、触媒を吸蔵型NOx触媒と
し、該吸蔵型NOx触媒に吸蔵されたSOxの蓄積量に基
づいて内燃機関の目標空燃比、ひいては排気空燃比の初
期値を設定するのがよく、これにより、H2Sが発生し
易いリッチ空燃比化初期においてSO2の放出度合が良
好に抑制され、H2S濃度が好適に低く抑えられる。さ
らに、吸蔵型NOx触媒に吸蔵されたSOxの蓄積量に基
づいて内燃機関の目標空燃比、ひいては排気空燃比を徐
々にリッチ空燃比化するのがよく、これにより、SO2
の放出度合を略一定に保持してSO2の放出を効率よく
促進可能になるとともに、空燃比を目標のリッチ空燃比
に早期に到達させることが可能とされ、内燃機関の出力
トルク不足や燃費の悪化を防止しながら、H2S濃度が
好適に低く抑えられる。
【0009】また、触媒の下流に酸素貯蔵能力を有する
後段触媒を設けることが好ましい。これにより、上記前
段側の触媒から放出されたSO2により発生するH2
が、後段触媒に貯蔵された酸素(O2)により還元さ
れ、H2S濃度がさらに低く抑えられる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づき説明する。図1を参照すると、車両に搭載さ
れた本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図
が示されており、以下同図に基づいて本発明に係る内燃
機関の排気浄化装置の構成を説明する。
【0011】機関本体(以下、単にエンジンという)1
は、例えば、燃料噴射モード(運転モード)を切換える
ことで吸気行程での燃料噴射(吸気行程噴射モード)ま
たは圧縮行程での燃料噴射(圧縮行程噴射モード)を実
施可能な筒内噴射型火花点火式直列4気筒ガソリンエン
ジンとされている。そして、この筒内噴射型のエンジン
1は、容易にして理論空燃比(ストイキオ)での運転や
リッチ空燃比での運転(リッチ空燃比運転)の他、リー
ン空燃比での運転(リーン空燃比運転)が実現可能とさ
れており、特に圧縮行程噴射モードでは、超リーン空燃
比での運転が可能とされている。
【0012】同図に示すように、エンジン1のシリンダ
ヘッド2には、各気筒毎に点火プラグ4とともに電磁式
の燃料噴射弁6が取り付けられており、これにより、燃
焼室8内に燃料を直接噴射可能とされている。燃料噴射
弁6には、燃料パイプを介して燃料タンクを擁した燃料
供給装置(共に図示せず)が接続されている。より詳し
くは、燃料供給装置には、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポ
ンプとが設けられており、これにより、燃料タンク内の
燃料を燃料噴射弁6に対し低燃圧或いは高燃圧で供給
し、該燃料を燃料噴射弁6から燃焼室内に向けて所望の
燃圧で噴射可能とされている。この際、燃料噴射量は高
圧燃料ポンプの燃料吐出圧と燃料噴射弁6の開弁時間、
即ち燃料噴射時間とから決定される。
【0013】シリンダヘッド2には、各気筒毎に略直立
方向に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと連
通するようにして吸気マニホールド10の一端がそれぞ
れ接続されている。そして、吸気マニホールド10の他
端にはスロットル弁11が接続されており、該スロット
ル弁11にはスロットル開度θthを検出するスロットル
センサ11aが設けられている。
【0014】また、シリンダヘッド2には、各気筒毎に
略水平方向に排気ポートが形成されており、各排気ポー
トと連通するようにして排気マニホールド12の一端が
それぞれ接続されている。図中符号13は、クランク角
を検出するクランク角センサであり、該クランク角セン
サ13はエンジン回転速度Neを検出可能とされてい
る。
【0015】なお、当該筒内噴射型のエンジン1は既に
公知のものであり、その構成の詳細についてはここでは
説明を省略する。同図に示すように、排気マニホールド
12には排気管(排気通路)14が接続されており、こ
の排気管14にはエンジン1に近接した小型の近接三元
触媒20、吸蔵型NOx触媒(触媒)30及び三元触媒
32を介してマフラー(図示せず)が接続されている。
つまり、本発明の排気浄化装置では吸蔵型NOx触媒3
0の下流に三元触媒32を有している。また、排気管1
4の吸蔵型NOx触媒30直上流部には排気温度を検出
する高温センサ16が設けられている。
【0016】吸蔵型NOx触媒30は、酸化雰囲気にお
いてNOxを一旦吸蔵させ、主としてCO(一酸化炭
素)の存在する還元雰囲気中においてNOxをN2(窒
素)等に還元させる機能を持つものである。詳しくは、
吸蔵型NOx触媒30は、貴金属として白金(Pt),
ロジウム(Rh)等を有した触媒として構成されてお
り、吸蔵材としてはバリウム(Ba)等のアルカリ金
属、アルカリ土類金属が採用されている。
【0017】また、吸蔵型NOx触媒30には、上述し
たように、酸化雰囲気においてNOxの代わりに硫黄酸
化物であるSOx(硫黄成分)も吸蔵される。三元触媒
32は通常使用される三元触媒であり、内部に酸素を貯
留する機能を有している。さらに、入出力装置、記憶装
置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央処理装
置(CPU)、タイマカウンタ等を備えたECU(電子
コントロールユニット)40が設置されており、このE
CU40により、エンジン1を含めた本発明に係る内燃
機関の排気浄化装置の総合的な制御が行われる。ECU
40の入力側には、上述したスロットルセンサ11a、
クランク角センサ13、高温センサ16等の各種センサ
類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が
入力する。
【0018】一方、ECU40の出力側には、点火コイ
ルを介して上述した点火プラグ4や燃料噴射弁6等が接
続されており、これら点火コイル、燃料噴射弁6等に
は、各種センサ類からの検出情報に基づき演算された駆
動信号が出力される。これにより、燃料噴射弁6から適
正量の燃料が適正なタイミングで噴射され、点火プラグ
4によって適正なタイミングで点火が実施される。
【0019】ところで、ECU40では、スロットルセ
ンサ11aからのスロットル開度情報θthとクランク角
センサ13からのエンジン回転速度情報Neとに基づい
てエンジン負荷に対応する目標筒内圧、即ち目標平均有
効圧Peを求めるようにされており、さらに、当該目標
平均有効圧Peとエンジン回転速度情報Neとに応じて燃
料噴射モード設定マップ(図示せず)より燃料噴射モー
ドを設定するようにされている。例えば、目標平均有効
圧Peとエンジン回転速度Neとが共に小さいときには、
燃料噴射モードは圧縮行程噴射モードとされ、燃料は圧
縮行程で噴射され、一方、目標平均有効圧Peが大きく
なり或いはエンジン回転速度Neが大きくなると燃料噴
射モードは吸気行程噴射モードとされ、燃料は吸気行程
で噴射される。吸気行程噴射モードには、リーン空燃比
とされる吸気リーンモード、理論空燃比とされるストイ
キオフィードバックモード、及び、リッチ空燃比を含む
オープンループモード(O/Lモード)とがある。
【0020】そして、目標平均有効圧Peとエンジン回
転速度Neとから制御目標となる目標空燃比(目標A/
F)が設定され、上記適正量の燃料噴射量は該目標A/
Fに基づいて決定される。また、上記高温センサ16に
より検出された排気温度情報からは吸蔵型NOx触媒3
0の温度、即ち触媒温度Tcatが推定される。詳しく
は、高温センサ16を吸蔵型NOx触媒30に直接設置
できないことに起因して発生する誤差を補正するため
に、目標平均有効圧Peとエンジン回転速度情報Neとに
応じて予め実験等により温度差マップ(図示せず)が設
定されており、触媒温度Tcatは、目標平均有効圧Peと
エンジン回転速度情報Neとが決まると一義に推定され
るようにされている。
【0021】以下、このように構成された本発明に係る
内燃機関の排気浄化装置の作用について説明する。即
ち、吸蔵型NOx触媒30には、上述したように、排気
空燃比が主としてリーン空燃比とされる酸化雰囲気(第
1の運転状態)のもとでNOxの他にSOxも吸蔵される
のであるが、当該吸蔵型NOx触媒30に吸蔵されたS
Oxの本発明に係る放出制御(S放出制御)について説
明する。
【0022】図2を参照すると、ECU40が実行する
S放出制御ルーチンのフローチャートが示されており、
以下当該フローチャートに沿って説明する。なお、吸蔵
型NOx触媒30に吸蔵されたSOxは、吸蔵型NOx触
媒30を高温とし且つ排気空燃比をリッチ空燃比(還元
雰囲気)として強制的に吸蔵型NOx触媒30からSOx
を放出(第2の運転状態であって、以下、Sパージとい
う)させる場合の他、吸蔵型NOx触媒30が高温であ
るときに排気空燃比をリッチ空燃比(還元雰囲気)とし
て強制的に吸蔵型NOx触媒30に吸蔵されたNOxを放
出(第2の運転状態であって、以下、NOxパージとい
う)させる場合や、吸蔵型NOx触媒30が高温である
ときに上記O/Lモードが選択されて目標A/Fがリッ
チ空燃比(還元雰囲気)とされる場合(第2の運転状態
であって、以下、エンリッチ運転という)においても放
出されるため、以下、これら各場合について説明する。
【0023】先ず、ステップS10では、吸蔵型NOx
触媒30に吸蔵されたSOxの蓄積量(被毒S量Qs)の
推定を行う。以下、被毒S量Qsの推定方法について説
明する。被毒S量Qsは、基本的には燃料噴射積算量Qf
に基づき設定されるものであり、燃料噴射制御ルーチン
(図示せず)の実行周期毎に次式により演算される。
【0024】Qs=Qs(n-1)+ΔQf・K−Rs …(1) ここに、Qs(n-1)は被毒S量の前回値であり、ΔQfは
実行周期当たりの燃料噴射積算量、Kは補正係数、Rs
は実行周期当たりの放出S量を示している。つまり、現
在の被毒S量Qsは、実行周期当たりの燃料噴射積算量
ΔQfを補正係数Kで補正して積算するとともに、該積
算値から実行周期当たりの放出S量Rsを減算すること
で求められる。
【0025】補正係数Kは、例えば、次式(2)に示すよ
うに、空燃比A/Fに応じたS被毒係数K1、燃料中の
S含有量に応じたS被毒係数K2及び触媒温度Tcatに応
じたS被毒係数K3の3つの補正係数の積からなってい
る。 K=K1・K2・K3 …(2) また、実行周期当たりの放出S量Rsは次式(3)から演算
される。
【0026】Rs=α・R1・R2・dT …(3) ここに、αは単位時間当たりの放出率(設定値)であ
り、dTは燃料噴射制御ルーチンの実行周期を示してお
り、R1及びR2はそれぞれ触媒温度Tcatに応じた放出
能力係数及び空燃比A/Fに応じた放出能力係数を示し
ている。そして、ステップS12において、上記のよう
に求めた被毒S量Qsが所定量Qs1を超えたか否かを判
別する。判別結果が真(Yes)で、上記のようにして
求めた被毒S量Qsが所定量Qs1に達したと判定された
場合には、次にステップS14に進み、Sパージを開始
する。
【0027】ステップS14では、吸蔵型NOx触媒3
0の昇温を行うべく排ガスの昇温処理を行う。排ガスの
昇温処理としては、点火時期リタードによって燃焼を緩
慢にする方法の他、当該筒内噴射型のエンジン1にあっ
ては燃料噴射時期を複数回(例えば2回)に分割する分
割噴射(例えば2段噴射)による方法がある。
【0028】2段噴射は、主噴射を圧縮行程或いは吸気
行程で行うとともに副噴射を膨張行程(特に、膨脹行程
中期又はそれ以降)で行い、副噴射によって供給される
燃料が主噴射による主燃焼の余剰酸素と混合し再燃焼す
ることを利用して排ガスを昇温させるというものであ
る。なお実際には、この昇温処理では温度フィードバッ
ク制御が行われ、触媒温度TcatがSパージに適した所
定の高温Tcat1(例えば、650℃〜700℃)に保持
されることになるが、ここでは詳細な説明を省略する。
【0029】昇温処理が開始されたら、次に、ステップ
S16において、目標A/Fをリッチ空燃比として排気
空燃比をリッチ空燃比、即ちCOやHC等の還元剤の存
在する還元雰囲気とする。但し、ここでは、上記被毒S
量Qsに応じて目標A/Fを設定するようにする(硫黄
放出制御手段)。ここで、図3を参照すると、予め実験
等により設定された被毒S量Qsに応じた目標A/Fの
設定マップが示されており、目標A/FはECU40に
記憶された当該マップより読み出される。つまり、被毒
S量Qsが大きいほどリッチ化度合を小さく目標A/F
をストイキオ(値14.7)寄りに設定する。なお、図
3のマップでは、触媒温度Tcatをも加味して被毒S量
Qsと触媒温度Tcatとの積(Qs・Tcat)に応じて目標
A/Fを設定するようにしているが、触媒温度Tcatを
考慮せず被毒S量Qsのみに応じて目標A/Fを設定す
るようにしてもよい。
【0030】上記ステップS12の判別結果が真(Ye
s)で、被毒S量Qsが所定量Qs1を超える場合には、
被毒S量Qsは極めて多いとみなすことができる、従っ
て、この場合には、目標A/Fは極めてストイキオ(値
14.7)寄りのリッチ空燃比とされる。このように目
標A/F(即ち、目標A/Fの初期値)が設定された
ら、ステップS18において再び上記式(1)によって被
毒S量Qsの推定を行う。つまり、昇温処理が行われて
吸蔵型NOx触媒30が高温となり且つ上記の如く目標
A/Fがリッチ空燃比とされ排気空燃比がリッチ空燃比
とされると、SOx(実際にはSO2であり、以下SO2
と記す)の放出が開始され、放出S量Rsが増加する一
方で被毒S量Qsが減少するため、改めて被毒S量Qsの
推定を行う。
【0031】そして、ステップS20において、被毒S
量Qsが所定値Qs0(値0或いは値0近傍値)より大き
いか否かを判別する。判別結果が真(Yes)で被毒S
量Qsが未だ所定値Qs0よりも大きいと判定された場合
には、上記ステップS16に戻り、上記図3のマップか
ら被毒S量Qsに応じた目標A/Fを読み出すととも
に、ステップS18において、さらに被毒S量Qsの推
定を行う。つまり、被毒S量Qsが減少すると、これに
応じてステップS20の判別結果が偽(No)となるま
で目標A/Fを繰り返し更新するようにする。この場
合、目標A/Fは被毒S量Qsの減少に応じてリッチ空
燃比側に変化させられ、図3に示す如く、最終的には所
定のリッチ空燃比AF1(目標リッチ空燃比であって、
例えば、値12)とされる。
【0032】このように、被毒S量Qsに応じて目標A
/Fを設定するようにすると、Sパージによって放出さ
れるSO2が上述の如く還元雰囲気のもとで反応してH2
Sを発生するのであるが、特にSO2の放出量が一気に
増加してH2Sが多量に発生し易いSパージの開始時に
おいて、COやHCの供給量を制限するようにでき、S
2の放出量を抑制してH2Sの発生量を少なく抑えるこ
とができる。
【0033】つまり、図4を参照すると、上記ステップ
S10乃至ステップS20の実施結果、即ちSパージ実
施時における目標A/Fの時間変化(a)とH2S発生
量の時間変化(b)とがタイムチャートとして実線で示
されており、併せて目標A/FをSパージ開始から直ぐ
に所定のリッチ空燃比AF1(例えば、値12)とした
従来の場合を破線で示してあるが、このように、被毒S
量Qsに応じて目標A/Fを最初はストイキオ近傍のリ
ッチ化度合の小さな値とし、徐々に所定のリッチ空燃比
AF1に向けて移行させることで、従来Sパージの開始
直後に一時的に大量に発生していたH2Sの発生量(破
線で示す)を実線で示す如く少なくするとともに該少な
い量のまま保持するようにでき、H2S濃度を低く抑え
て排ガスが異臭を放つことを確実に防止することができ
る。
【0034】また、特に目標A/Fを徐々に所定のリッ
チ空燃比AF1に向けて移行させることにより、H2Sの
発生量を少ない量のまま略一定に保持してSO2の放出
を効率よく促進することができ、目標A/Fを所定のリ
ッチ空燃比AF1に早期に到達させることが可能とされ
る。これにより、Sパージの長期化を極力防止し内燃機
関の出力トルク不足や燃費の悪化を好適に防止しなが
ら、H2S濃度を低く抑えることができる。
【0035】このようにしてSO2の放出が進み、ステ
ップS20の判別結果が偽(No)とされ被毒S量Qs
が所定値Qs0(値0或いは値0近傍値)以下と判定され
ると、吸蔵型NOx触媒30に吸蔵されたSOxはSO2
として十分に放出されたとみなすことができる。故に、
この場合には、Sパージを終了し、昇温処理を止めると
ともにリッチ空燃比化されていた目標A/Fを上記燃料
噴射モード設定マップに応じた値に戻す。
【0036】一方、ステップS12の判別結果が偽(N
o)で、被毒S量Qsが所定量Qs1に達していないと判
定された場合には、次にステップS22に進む。ステッ
プS22では、NOxパージが必要か否かを判別する。
判別結果が真(Yes)で、NOxパージが必要と判定
された場合には、NOxパージを開始し、次にステップ
S24に進む。
【0037】ステップS24では、触媒温度Tcatが上
記所定の高温Tcat1(例えば、650℃〜700℃)に
達しているか否かを判別する。判別結果が真(Yes)
で触媒温度Tcatが所定の高温Tcat1を超えるほど高温
である場合には、次にステップS26に進む。ステップ
S26では、上記Sパージの場合と同様に、被毒S量Q
sに応じて目標A/Fをリッチ空燃比として排気空燃比
をリッチ空燃比、即ちCOやHC等の還元剤の存在する
還元雰囲気とする。つまり、上記図3のマップから目標
A/Fを読み出すようにする(硫黄放出制御手段)。
【0038】NOxパージは、排気空燃比をリッチ空燃
比とする点で、上記Sパージの場合と何ら変わらない。
従って、ステップS24の判別結果が真(Yes)とさ
れ触媒温度Tcatが所定の高温Tcat1を超えているとき
には、目標A/Fをリッチ空燃比とすると、吸蔵型NO
x触媒30に吸蔵されたSOxは図らずもSO2として放
出されてしまう。
【0039】従って、触媒温度Tcatが所定の高温Tcat
1を超えている場合のNOxパージでは、上記同様、被毒
S量Qsに応じて目標A/Fを設定するようにし、これ
により、SO2の放出量が一気に増加するNOxパージの
開始時において、COやHCの供給量を制限し、SO2
の放出量を抑制してH2Sの発生量を少なく抑えるよう
にするのである。
【0040】そして、NOxパージが実施されている間
は、SO2の放出により減量する被毒S量Qsがステップ
S10において推定し続けられることになり、ステップ
S22、ステップS24を経てステップS26が繰り返
し実行されて、目標A/Fが所定のリッチ空燃比AF1
(例えば、値12)に向けて徐々に変化させられる。つ
まり、図5を参照すると、NOxパージ実施時における
目標A/Fの時間変化(a)とH2S発生量の時間変化
(b)とがタイムチャートとして実線で示されており、
併せて目標A/FをNOxパージ開始から直ぐに所定の
リッチ空燃比AF1(例えば、値12)とした従来の場
合を破線で示してあるが、このように、被毒S量Qsに
応じて目標A/Fを最初はストイキオ近傍のリッチ化度
合の小さな値とし、徐々に所定のリッチ空燃比AF1に
向けて移行させることで、従来NOxパージの開始直後
に一時的に大量に発生していたH2Sの発生量(破線で
示す)を、上記Sパージの場合と同様に、実線で示す如
く少なくするとともに該少ない量のまま保持するように
でき、NOxパージ時においてもH2S濃度を低く抑えて
排ガスが異臭を放つことを確実に防止することができ
る。
【0041】また、特に目標A/Fを徐々に所定のリッ
チ空燃比AF1に向けて移行させることにより、H2Sの
発生量を少ない量のまま略一定に保持し、目標A/Fを
所定のリッチ空燃比AF1に早期に到達させてNOxパー
ジを効率よく促進することができ、これにより、NOx
パージの長期化を極力防止して内燃機関の出力トルク不
足や燃費の悪化を好適に防止しながら、NOxパージ時
における排ガスの異臭を確実に防止することができる。
【0042】なお、NOxパージに関しては、吸蔵型N
Ox触媒30に吸蔵されたNOxを十分に放出できるよう
な目標A/Fの時間積分値が予め所定時間積分値として
設定されており、NOxパージ時間tnoxは、例えば、当
該所定時間積分値に基づいて設定される。つまり、目標
A/Fの時間積分値が所定時間積分値に達した時点でN
Oxパージが終了されるようにされている。
【0043】このようにNOxパージが終了されると、
上記ステップS22の判別結果は偽(No)となり、次
にステップS28に進む。ステップS28では、上記燃
料噴射モードがO/Lモードとされて運転状態がエンリ
ッチ運転とされ、目標A/Fがリッチ空燃比化されたか
否かを判別する。つまり、目標A/Fがリッチ空燃比化
されて排気空燃比が自然にリッチ空燃比、即ち還元雰囲
気とされたか否かを判別する。
【0044】ステップS28の判別結果が真(Yes)
で、車両の登坂路走行等により自然に目標A/Fがリッ
チ空燃比化されたと判定された場合には、次に上記ステ
ップS24に進み、上述したように、触媒温度Tcatが
上記所定の高温Tcat1(例えば、650℃〜700℃)
に達しているか否かを判別する。ステップS24の判別
結果が真(Yes)で触媒温度Tcatが所定の高温Tcat
1を超えるほど高温である場合には、上述の通り、次に
ステップS26に進み、被毒S量Qsに応じて目標A/
Fをリッチ空燃比として排気空燃比をリッチ空燃比、即
ち還元雰囲気とする。つまり、燃料噴射モードに応じて
設定される上記通常の目標A/Fに拘わらず、この場合
にも上記図3のマップから目標A/Fを読み出すように
する(硫黄放出制御手段)。
【0045】ステップS24の判別結果が真(Yes)
とされ触媒温度Tcatが所定の高温Tcat1を超えている
ときには、目標A/Fがリッチ空燃比化されると、上記
NOxパージの場合と同様、吸蔵型NOx触媒30に吸蔵
されたSOxは図らずもSO2として放出されてしまう。
従って、エンリッチ運転のもとで触媒温度Tcatが所定
の高温Tcat1を超えている場合には、やはり、被毒S量
Qsに応じて目標A/Fを設定するようにし、これによ
り、H2Sが多量に発生し易いNOxパージの開始時にお
いて、COやHCの供給量を制限しSO2の放出量を抑
制して、H2Sの発生量を少なく抑えるようにするので
ある。
【0046】そして、エンリッチ運転が実施されている
間は、SO2の放出により減量する被毒S量Qsがステッ
プS10において推定し続けられることになり、ステッ
プS28、ステップS24を経てステップS26が繰り
返し実行されて、やはり目標A/Fが所定のリッチ空燃
比AF1(例えば、値12)に向けて徐々に変化させら
れる。
【0047】つまり、図6を参照すると、エンリッチ運
転時における目標A/Fの時間変化(a)とH2S発生
量の時間変化(b)とがタイムチャートとして実線(被
毒S量Qsが多い場合)及び二点鎖線(被毒S量Qsが比
較的少ない場合)で示されており、併せて目標A/Fの
切換時から直ぐに所定のリッチ空燃比AF1(例えば、
値12)とした従来の場合を破線で示してあるが、この
ように、実線或いは二点鎖線で示す如く、被毒S量Qs
に応じて目標A/Fを最初はストイキオ近傍のリッチ化
度合の小さな値とし、徐々に所定のリッチ空燃比AF1
に向けて移行させることで、従来目標A/Fの切換時に
一時的に大量に発生していたH2Sの発生量(破線で示
す)を、上記同様、少なくするとともに該少ない量のま
ま保持するようにでき、エンリッチ運転の場合において
もH2S濃度を低く抑えて排ガスが異臭を放つことを確
実に防止することができる。
【0048】また、特に目標A/Fを徐々に所定のリッ
チ空燃比AF1に向けて移行させることにより、H2Sの
発生量を少ない量のまま略一定に保持し、目標A/Fを
所定のリッチ空燃比AF1に早期に到達させることがで
き、これにより、内燃機関の出力トルク不足を好適に防
止しながら、エンリッチ運転時の排ガスの異臭を確実に
防止することができる。
【0049】なお、上述したように、三元触媒32は内
部に酸素を貯留する機能を有している。従って、吸蔵型
NOx触媒30において発生したH2Sは、当該三元触媒
32内部の酸素によって良好に酸化処理される。これに
よっても、排ガスが異臭を放つことが確実に防止され
る。ところで、上記実施形態では、Sパージ時やNOx
パージ時において、共に目標A/Fを被毒S量Qsに応
じて徐々に所定のリッチ空燃比AF1に向けて移行さ
せ、Sパージ時にあっては、被毒S量Qsが所定値Qs0
以下となるまでSパージを継続するようにし、NOxパ
ージ時にあっては、例えば目標A/Fの時間積分値が所
定時間積分値に達するまで継続するようにしたが、これ
に限られるものではない。つまり、他の実施形態とし
て、例えば、上記ステップS16及びステップS26に
おいて、Sパージ或いはNOxパージが開始された時点
で、図7に示すマップから先ずSパージ或いはNOxパ
ージの目標A/Fを固定値として求め(右図)、該目標
A/Fに応じてSパージ時間tsとNOxパージ時間tno
xとを一義に設定するようにしてもよい(左図)。
【0050】つまり、図8(a)に実線で示すように、
Sパージ或いはNOxパージが開始された時点で目標A
/Fを被毒S量Qsに応じて所定のリッチ空燃比AF1よ
りもリッチ化度合の小さな値に設定し、該目標A/Fを
一定に保持したまま、Sパージ時間ts或いはNOxパー
ジ時間tnoxに亘ってSパージ、NOxパージを実施する
ようにしてもよい。
【0051】このようにしても、図8(b)に実線で示
すように、SO2の放出時間は長くなるものの、従来S
パージやNOxパージの開始直後に一時的に大量に発生
していたH2Sの発生量(破線で示す)を十分に少なく
するようにでき、H2S濃度を低く抑えて排ガスが異臭
を放つことを確実に防止することができる。なお、上記
実施形態では、エンジン1を筒内噴射型ガソリンエンジ
ンとしたが、これに限られず、エンジン1は吸気管噴射
型ガソリンエンジンであってもよい。この場合、昇温処
理としては点火時期のリタードが選択される。
【0052】また、上記実施形態では、近接三元触媒2
0を設けて排ガスの浄化効率を向上させているが、必ず
しも近接三元触媒20を設けなくてもよく、近接三元触
媒20がなくても本発明を好適に実現可能である。ま
た、上記実施形態では、吸蔵型NOx触媒30の下流に
三元触媒32を設置し、これにより、発生したH2Sの
一部を酸化処理するようにしているが、吸蔵型NOx触
媒30に三元機能を持たせ、三元触媒32を設けないよ
うにしてもよい。
【0053】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項1の内燃機関の排気浄化装置によれば、触媒に吸蔵
されたSOxの蓄積量に基づいて内燃機関の運転を制御
しSO2の放出度合を抑制することにより、H2Sの急激
な大量発生を阻止してH2S濃度を低く抑えるようにで
き、これにより、排ガスが異臭を放つことを確実に防止
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置を示す概
略構成図である。
【図2】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置のS放出
制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図3】被毒S量Qsに応じた目標A/Fの設定マップ
を示す図である。
【図4】Sパージ実施時における目標A/Fの時間変化
(a)とH2S発生量の時間変化(b)とを示すタイム
チャートである。
【図5】NOxパージ実施時における目標A/Fの時間
変化(a)とH2S発生量の時間変化(b)とを示すタ
イムチャートである。
【図6】エンリッチ運転時における目標A/Fの時間変
化(a)とH2S発生量の時間変化(b)とを示すタイ
ムチャートである。
【図7】本発明の他の実施形態に係る、被毒S量Qsに
応じた目標A/FとSパージ時間ts及びNOxパージ時
間tnoxの設定マップを示す図である。
【図8】本発明の他の実施形態に係る、Sパージ或いは
NOxパージ実施時における目標A/Fの時間変化
(a)とH2S発生量の時間変化(b)とを示すタイム
チャートである。
【符号の説明】
1 エンジン(内燃機関) 4 点火プラグ 6 燃料噴射弁 11 スロットル弁 11a スロットルセンサ 13 クランク角センサ 14 排気管(排気通路) 16 高温センサ 30 吸蔵型NOx触媒(触媒) 32 三元触媒 40 電子コントロールユニット(ECU)
フロントページの続き (72)発明者 田村 保樹 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内 Fターム(参考) 3G091 AA17 AA24 AB03 AB05 BA20 CB02 DC01 EA01 EA07 EA17 FB10 FB11 FB12 GB02W GB03W GB05W HA12 3G301 HA01 HA04 HA15 JA00 LA00 LB04 MA01 MA14 MA26 ND01 NE13 NE14 NE15 PA11Z PD11A PD11Z PE01Z PE03Z 4D048 AA02 AA03 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02 BA14Y BA15Y BA30Y BA33Y CA01 CC44 DA01 DA08 EA04

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気通路に設けられ、内燃機関が第1の
    運転状態にあるとき燃料中の硫黄成分を吸蔵し、高温且
    つ排気空燃比がリッチ空燃比とされる第2の運転状態に
    あるとき前記吸蔵した硫黄成分を放出する触媒と、 内燃機関が前記第2の運転状態のとき、前記触媒に吸蔵
    された硫黄成分の蓄積量に基づいて該硫黄成分の放出度
    合を抑制するよう内燃機関の運転を制御する硫黄放出制
    御手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
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