JP2005090253A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＯx 被毒回復制御によってＮＯx 触媒に堆積しているＳＯx を離脱させるとき、多量のＨＣが大気中に放出されるのを抑制する。
【解決手段】排気中のＮＯx を吸蔵、還元するＮＯx 触媒を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＮＯx 触媒に堆積しているＳＯx の離脱を行うときに、燃料の硫黄分の濃度を検出し、ＮＯx 触媒に堆積しているＳＯx 量を上記燃料の硫黄分の濃度を加味して推定するとともに、ＮＯx 触媒に流入する排気の空燃比を、推定されるＳＯx 堆積量の減少に従ってよりリッチ側の空燃比とすることにより、ＮＯx 触媒から流出する排気のＨＣ濃度を許容ＨＣ濃度以下とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関、特に希薄燃焼を行う内燃機関から排出される排気中の窒素酸化物（ＮＯx ）を浄化すべく吸蔵、還元型ＮＯx 触媒（以下、単にＮＯx 触媒」という）が開発されている。このＮＯx 触媒は、触媒周囲の雰囲気が高酸素濃度状態である場合は排気中のＮＯx を触媒内へと吸蔵し、触媒周囲の雰囲気が低酸素濃度状態で且つ還元成分である燃料の未燃成分（以下、「ＨＣ」という。）が存在している場合等は、触媒内に吸蔵されているＮＯx を還元することで、排気の浄化を行う触媒である。吸蔵、還元型のＮＯx 触媒においては、ＮＯx と同様に排気中の硫黄酸化物（ＳＯx ）も吸蔵されて堆積することとなり、ＮＯx 触媒におけるＳＯx 堆積量が増加するに従い、ＮＯx 触媒の排気浄化機能が低減するため十分なＮＯx の浄化が行われない問題や、更に、ＮＯx 触媒による酸化機能が低下する問題が発生する。

そこで、ＳＯx の堆積量が増大したＮＯx 触媒の温度を上昇させるとともに、ＮＯx 触媒をＨＣが存在している一定の空燃比の雰囲気に曝すことによって、ＮＯx 触媒に堆積したＳＯx を該触媒から離脱させ、以てＮＯx 触媒のＮＯx 排気浄化機能を回復させる制御（以下、「ＳＯx 被毒回復制御」という）が行われる（例えば、特許文献１を参照。）。なお、ＳＯx 被毒回復制御において、ＮＯx 触媒をＨＣの存在する一定の空燃比の雰囲気に曝すためには、例えば排気通路への燃料添加を行って排気の空燃比をリッチ側に変化させるという方法が用いられる。

また、ＳＯx 被毒回復制御において、ＮＯx 触媒に堆積したＳＯx を離脱させる際には、その離脱に伴い硫化水素が発生するため、大気中に放出された排気が異臭を放つという問題が発生する。この問題に対処する技術としては、ＮＯx 触媒からのＳＯx の離脱の過程において、大量のＳＯx が短時間で発生しないように、ＮＯx 触媒に堆積したたＳＯx 堆積量に基づいてＳＯx の放出度合を抑制するように内燃機関の運転を制御するという技術が公開されている（例えば、特許文献２を参照。）。
特開平０７−２１７４７４号公報 特開２０００−１６１１０７号公報

ところで、ＮＯx 触媒においては、その排気浄化機能や酸化機能がＳＯx の堆積に伴い低下することとなる。このため、ＳＯx 被毒回復制御によって堆積しているＳＯx をＮＯx 触媒から離脱させる際、ＮＯx 触媒に流入する排気の空燃比を一定の空燃比とすると、同触媒に堆積しているＳＯx の量によっては、ＮＯx 触媒の酸化機能を越えたＨＣが排気とともに同触媒に流入するという状況になる。このような状況下では、排気中のＨＣをＮＯx 触媒で酸化しきれず、同ＨＣが大気中に放出され、白煙が発生するおそれがある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ＳＯx 被毒回復制御によってＮＯx 触媒に堆積しているＳＯx を離脱させるとき、多量のＨＣが大気中に放出されるのを抑制し、白煙の発生を抑制することのできる内燃機関の排気浄化システムを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、排気中のＮＯx を吸蔵、還元するＮＯx 触媒を備え、このＮＯx 触媒に流入する排気の空燃比を所定の空燃比として同触媒に堆積したＳＯx を離脱させるＳＯx 被毒回復制御を行う内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関で使用される燃料の硫黄分の濃度を検出する検出手段と、前記検出された燃料の硫黄分の濃度を加味して前記ＮＯx 触媒のＳＯx 堆積量を推定するＳＯx 堆積量推定手段と、前記ＳＯx 被毒回復制御が行われる際の排気の空燃比を、推定される前記ＳＯx 堆積量の減少に従ってよりリッチ側の空燃比とする空燃比制御手段とを備えた。

また請求項２記載の発明では、排気中のＮＯx を吸蔵、還元するＮＯx 触媒を備え、このＮＯx 触媒に流入する排気の空燃比を所定の空燃比として同触媒に堆積したＳＯx を離脱させるＳＯx 被毒回復制御を行う内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＮＯx 触媒のＳＯx 堆積量を推定するＳＯx 堆積量推定手段と、内燃機関で使用される燃料の硫黄分の濃度を検出する検出手段と、前記ＳＯx 被毒回復制御が行われる際の排気の空燃比を、推定される前記ＳＯx 堆積量の減少に従ってよりリッチ側の空燃比とするとともに、同空燃比を前記検出された燃料の硫黄分の濃度に基づき補正する空燃比制御手段とを備えた。

ＮＯx 触媒は、高酸素濃度の雰囲気中では排気中のＮＯx を触媒内へと吸蔵し、低酸素濃度で且つ還元成分である燃料の未燃成分が存在している雰囲気中において触媒内に吸蔵されているＮＯx を還元することで、排気の浄化を行うものである。更に、ＮＯx 触媒には排気中のＳＯx も吸蔵されて堆積し、そのＳＯx 堆積量が多くなるに従い、ＮＯx 触媒の排気浄化機能および酸化機能は低下する。このため、ＳＯx 被毒回復制御によるＮＯx 触媒の排気浄化機能および酸化機能の回復が図られることとなる。

こうしたＳＯx 被毒回復制御が行われる際には、排気中への燃料の添加や燃焼室における燃料の噴射量や噴射時期の調整等によってＮＯx 触媒に流入する排気の空燃比が所定の空燃比とされ、これによりＮＯx 触媒に還元剤としてのＨＣが供給される。その結果、ＮＯx 触媒に堆積しているＳＯx が離脱させられる。なお、上記所定の空燃比とは、ＮＯx 触媒において堆積しているＳＯx を離脱させるのに必要なＨＣがＮＯx 触媒に供給される排気の空燃比である。

ところで、ＮＯx 触媒の酸化機能はＳＯx 堆積量に応じて変動することとなる。従って、ＮＯx 触媒に流入する排気の空燃比が仮に一定の空燃比であるとすると、ＮＯx 触媒のＳＯx 堆積量が多いときはＮＯx 触媒の酸化機能が低下するため、ＳＯx 被毒回復制御での排気中のＨＣがＮＯx 触媒において酸化されずに、大気へ放出される虞がある。

請求項１、２に記載の発明によれば、ＳＯx 被毒回復制御時、ＮＯx 触媒から流出する排気中に多量のＨＣが含まれないよう、ＮＯx 触媒に流入する排気の空燃比がＳＯx 堆積量推定手段によって推定されるＳＯx 堆積量の減少に従ってよりリッチ側に制御されることとなる。

このため、ＳＯx 被毒回復制御の実行に伴いＮＯx 触媒のＳＯx 堆積量は次第に減少し、ＮＯx 触媒の酸化機能も次第に回復していくが、その回復度合いに応じて排気の空燃比がリッチ側に変化するようになる。即ち、ＳＯx 被毒回復制御の開始直後など、ＳＯx 堆積量が多くＮＯx 触媒の酸化機能がまだ低い場合においては、ＮＯx 触媒に流入する排気の空燃比がリーン側の空燃比とされ、ＳＯx 堆積量の減少によってＮＯx 触媒の酸化機能が次第に回復するに従い、ＮＯx 触媒に流入する排気の空燃比がよりリッチ側の空燃比とされる。従って、ＳＯx 堆積量によって決まるＮＯx 触媒の酸化機能に応じたＨＣをＮＯx 触媒に供給することが可能になる。その結果、ＮＯx 触媒から流出する排気中のＨＣの濃度を、許容ＨＣ濃度以下に抑制することが可能となり、多量のＨＣが大気中に放出されるのを抑制し、白煙の発生を抑制することができるようになる。

なお、請求項１記載の発明では、内燃機関で使用される燃料の硫黄分の濃度が検出手段によって検出され、ＳＯx 堆積量推定手段によるＳＯx 堆積量の推定に際し、上記検出された燃料の硫黄分の濃度が加味される。ここで、内燃機関での燃料の消費に伴うＳＯx 堆積量の増加傾向は同燃料の硫黄分の濃度が高くなるほど急なものとなるが、仮に燃料の硫黄分が予められた規定値未満であるという想定のもとでＳＯx 堆積量の推定が行われると、硫黄分の濃度の高い燃料が給油されたときなどに、推定されるＳＯx 堆積量が実際のＳＯx 堆積量よりも少なくなる。このように、推定されるＳＯx 堆積量が実際のＳＯx 堆積量よりも少ない場合、ＳＯx 被毒回復制御中に上記推定されるＳＯx 堆積量に応じて排気の空燃比が制御されるとき、空燃比が実際のＳＯx 堆積量に対応した適正値よりもリッチになって排気中のＨＣ濃度が高くなり、白煙の発生に繋がるおそれがある。

しかし、上述したように、ＳＯx 堆積量を推定する際には、検出手段によって検出された燃料の硫黄分の濃度が加味されるため、例えば通常よりも硫黄分の濃度の高い燃料が給油されたときにも、その燃料の濃度を加味してＳＯx 堆積量が推定され、推定されたＳＯx 堆積量が実際のＳＯx 堆積量からずれることは抑制される。従って、このずれに起因してＳＯx 被毒回復制御中に空燃比が適正値よりもリッチになり、排気中のＨＣ濃度が高くなって白煙の発生に繋がるのを抑制することができる。

また、請求項２記載の発明では、内燃機関で使用される燃料の硫黄分の濃度に起因して、推定されたＳＯx 堆積量と実際のＳＯx 堆積量との間にずれが生じるとき、その対処として、燃料の硫黄分の濃度に応じてＳＯx 被毒回復制御中の排気の空燃比が補正される。具体的には、検出手段によって内燃機関で使用される燃料の硫黄分の濃度を検出し、その濃度が高いときには同濃度の低いときに比べて排気の空燃比をリーン側に補正する。こうした補正を行うことで、推定されたＳＯx 堆積量が実際のＳＯx 堆積量からずれたとしても、ＳＯx 被毒回復制御中の排気の空燃比が適正値からずれるのを抑制し、上述した白煙の発生等を抑制することができる。

ここで、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明が適用される排気浄化システム、該排気浄化システムを含む内燃機関１およびその制御系統の概略構成を表すブロック図である。

内燃機関１は、４つの気筒２を有する内燃機関である。また、気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。燃料噴射弁３は、燃料を所定圧に蓄圧する蓄圧室４と接続されている。蓄圧室４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。

次に、内燃機関１には吸気枝管７が接続されており、吸気枝管７の各枝管は、気筒２の燃焼室と吸気ポートを介して連通している。ここで、気筒２の燃焼室と吸気ポートとの連通は、吸気弁（図示略）の開閉によって行われる。また、吸気枝管７は吸気管８に接続されている。吸気管８には、該吸気管８内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ９が取り付けられている。前記吸気管８における吸気枝管７の直上流に位置する部位には、該吸気管８内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁１０が設けられている。この吸気絞り弁１０には、ステップモータ等で構成されて該吸気絞り弁１０を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１１が取り付けられている。

ここで、吸気管８において、エアフローメータ９と吸気絞り弁１０との間に位置する部分には、排気のエネルギーを駆動源として作動する遠心過給機（ターボチャージャ）１７のコンプレッサハウジング１７ａが設けられている。また吸気管８において、コンプレッサハウジング１７ａより下流の部分には、前記コンプレッサハウジング１７ａ内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１８が設けられている。

一方、内燃機関１には排気枝管１２が接続され、排気枝管１２の各枝管が排気ポートを介して気筒２の燃焼室と連通している。ここで、気筒２の燃焼室と排気ポートとの連通は、排気弁（図示略）の開閉によって行われる。また、排気枝管１２には、排気枝管１２を流れる排気に対して燃料を添加する燃料添加弁３０が設けられている。

また、前記排気枝管１２は、前記遠心過給機１７のタービンハウジング１７ｂと接続されている。前記タービンハウジング１７ｂは、排気管１３と接続され、この排気管１３は、下流にてマフラー（図示略）に接続されている。更に、排気管１３の途中には、内燃機関から排出される排気中のＮＯx を吸蔵、還元して排気の浄化を行うＮＯx 触媒１６が設けられている。尚、ＮＯx 触媒１６に代えて、ＮＯx 触媒が担持されたフィルタであって排気中の粒子状物質を捕集する機能を有する排気浄化手段を用いてもよい。

更に、ＮＯx 触媒１６の下流の排気管１３には、該排気管１３内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁１４が設けられている。この排気絞り弁１４には、ステップモータ等で構成されて該排気絞り弁１４を開閉駆動する排気絞り用アクチュエータ１５が取り付けられている。

ここで、燃料噴射弁３および燃料添加弁３０は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ：Electronic Control Unit と称する）２０からの制御信号によって開閉動作を行う。即ち、ＥＣＵ２０からの指令によって、燃料噴射弁３および燃料添加弁３０における燃料の噴射時期および噴射量が弁毎に制御される。

ＥＣＵ２０には、アクセル開度センサ１９、クランクポジションセンサ３３、及び高硫黄濃度燃料使用スイッチ３４が電気的に接続されている。
アクセル開度センサ１９はアクセル開度に応じた信号をＥＣＵ２０に出力し、クランクポジションセンサ３３は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号をＥＣＵ２０に出力する。ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ１９からアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関出力等を算出するとともに、クランクポジションセンサ３３からの内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度や気筒２におけるサイクルの状態等を算出する。

高硫黄濃度燃料使用スイッチ３４は、内燃機関１で使用される燃料の種類に応じて給油時に車両の運転者によって操作されるものである。内燃機関１で使用される燃料としては、通常、硫黄濃度が予め定められた規定値未満のものが用いられるが、何らかの理由により上記規定値よりも高い硫黄濃度の燃料が給油される場合、運転者によって高硫黄濃度燃料使用スイッチ３４がオン操作される。また硫黄濃度が上記規定値である燃料が吸される場合には、運転者によって高硫黄濃度燃料使用スイッチ３４がオフ操作される。ＥＣＵ２０は、高硫黄濃度燃料使用スイッチ３４からの信号を受け取り、これにより内燃機関１で使用される燃料の硫黄濃度を検出する。

また、ＥＣＵ２０には、排気管１３におけるＮＯx 触媒１６の下流部分に設けられて、同触媒１６から流出する排気の空燃比を検出する排気空燃比センサ３２が電気的に接続されている。そして、排気空燃比センサ３２が排気中の酸素の濃度に応じた電圧をＥＣＵ２０に伝えることで排気の空燃比が検出される。このセンサやＮＯx 触媒１６等で構成される排気浄化システムによって、内燃機関１から排出される排気の浄化が行われる。

ここで、ＮＯx 触媒１６にＳＯx が吸蔵されて堆積することで、ＮＯx 触媒の浄化能力が低下するため、ＮＯx 触媒に堆積したＳＯx を離脱させるＳＯx 被毒回復制御が、ＥＣＵ２０によって行われる。該ＳＯx 被毒回復制御においては、ＮＯx 触媒１６に流入する排気の空燃比を所定の空燃比とすることで、ＮＯx 触媒１６の床温を適切な温度とするとともに、還元剤としてのＨＣをＮＯx 触媒１６に供給する。

このとき、ＥＣＵ２０より燃料添加弁３０に対して噴射指令が出されることで、燃料添加弁３０によって燃料が排気に添加され、ＮＯx 触媒１６に流入する排気の空燃比が調整される。燃料添加弁３０より排気中に添加された燃料の一部がＮＯx 触媒１６の酸化機能によって酸化されることでＮＯx 触媒１６の床温が上昇するとともに、残りの燃料がＮＯx 触媒１６に供給されることでＳＯx 被毒回復制御に必要な還元剤が供給される。

ＳＯx 被毒回復制御における排気の空燃比に関する制御は、排気空燃比センサ３２によって検出された空燃比に基づいて、ＮＯx 触媒１６に流入する排気の空燃比を推定し、その推定される空燃比が所定の排気の空燃比となるように、燃料添加弁３０による燃料の添加量を制御するものである。ＮＯx 触媒１６における排気の空燃比と排気空燃比センサ３２によって検出される空燃比との関係は、あらかじめ実験等で求めておきマップとしてＥＣＵ２０内のＲＯＭに格納しておけばよい。

ここで、ＳＯx 被毒回復制御においてＮＯx 触媒１６に堆積しているＳＯx を離脱させるためには、ＮＯx 触媒１６に流入する空燃比を所定の空燃比とするのは先述の通りであるが、ＮＯx 触媒１６に堆積しているＳＯx 量が多くなるに従い、ＮＯx 触媒１６の有する酸化機能が低下する。従って、ＮＯx 触媒１６に堆積しているＳＯx 量が多いとき、例えばＳＯx 被毒回復制御が開始されて間もないときは、ＮＯx 触媒１６に流入する排気の空燃比が過度にリッチ側の空燃比であると、本来はＮＯx 触媒１６において酸化されるべき量のＨＣが酸化されずにＮＯx 触媒１６を通過し、多量のＨＣが大気へ放出され白煙が発生する虞が生じる。

そこで、ＳＯx 被毒回復制御が行われているときに多量のＨＣが大気へ放出されるのを抑制し、以て白煙の発生を防止する制御について、図２に基づいて説明する。図２はＮＯx 触媒１６でのＳＯx 被毒回復制御時における白煙の発生を防止する制御のフローチャートである。尚、該制御は、ＥＣＵ２０によって、ＳＯx 被毒回復制御とともに実行される。

まず、Ｓ１００では、ＮＯx 触媒１６に堆積しているＳＯx 堆積量を推定する。具体的には、前回のＳＯx 被毒回復制御が終了した以降において内燃機関１での燃料消費量、もしくは該燃料消費量と関連のある内燃機関１を備える車両の移動距離等や、内燃機関１の燃料の硫黄濃度等から推定する。Ｓ１００の処理が終了すると、Ｓ１０１へ進む。

Ｓ１０１では、Ｓ１００において推定されたＮＯx 触媒１６でのＳＯx 堆積量が、所定の堆積量より多いか否かが判断される。所定の堆積量とは、ＮＯx 触媒１６に堆積したＳＯx 量が多くＮＯx 触媒１６の排気浄化機能が低下しているために、堆積しているＳＯx を離脱させる必要があると判断するための閾値である。従って、Ｓ１０１でＮＯx 触媒１６のＳＯx 堆積量が所定の堆積量より多いと判断されると、堆積しているＳＯx を離脱させるべくＳ１０３以降の処理が行われる。一方で、Ｓ１０１でＮＯx 触媒１６のＳＯx 堆積量が所定の堆積量以下と判断されると、再びＳ１００の処理が行われる。

Ｓ１０３では、ＮＯx 触媒１６のＳＯx 堆積量に基づいて、ＮＯx 触媒１６に堆積したＳＯx を離脱させるのに適し、且つＮＯx 触媒１６を通過する排気中のＨＣ濃度が所定のＨＣ濃度を越えない、ＮＯx 触媒１６に流入する排気の空燃比を算出する。具体的には、ＮＯx 触媒１６のＳＯx 堆積量が多くなるに従いＮＯx 触媒１６の酸化機能が低下することを考慮し、ＮＯx 触媒１６でのＳＯx 堆積量が多いときはリーン側の空燃比とし、ＳＯx の離脱が促進するに従ってリッチ側の空燃比となるように算出する。ＳＯx 堆積量およびＮＯx 触媒１６に流入する排気の空燃比との関係は予め実験等で求めておき、ＥＣＵ２０のＲＯＭに格納する。ここでいう所定のＨＣ濃度は、大気へ排出される排気において白煙が発生すると判断されるＨＣ濃度の閾値である。これにより、ＮＯx 触媒１６に堆積しているＳＯx の離脱に際して、多量のＨＣが大気へ放出されるのが抑制され、以て白煙が発生するのが防止される。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。

Ｓ１０４では、燃料添加弁３０によって、内燃機関１から排出される排気に燃料の添加が行われることで、ＮＯx 触媒１６に流入する排気の空燃比が制御される。具体的には、ＮＯx 触媒１６に流入する排気の空燃比を、Ｓ１０３において算出された排気の空燃比とすべく、排気空燃比センサ３２による検出値等に基づいて燃料添加弁３０による燃料の添加量が制御される。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。

Ｓ１０５では、ＮＯx 触媒１６に堆積しているＳＯx 量を推定する。これは、Ｓ１０４での燃料添加によってＮＯx 触媒１６から離脱したＳＯx 量を考慮したＳＯx 堆積量である。従って、以降の排気の空燃比の制御等のＮＯx 触媒１６のＳＯx 堆積量に基づく制御においては、本Ｓ１０５において推定されたＮＯx 触媒１６のＳＯx 堆積量が用いられる。Ｓ１０５の処理が終了すると、Ｓ１０６へ進む。

Ｓ１０６では、ＮＯx 触媒１６に堆積しているＳＯx 量が許容堆積量以下であるか否かが判断される。ここで、許容堆積量とは、ＮＯx 触媒１６において堆積しているＳＯx 量が減少することで、ＮＯx 触媒１６の排気浄化機能が回復したと判断する閾値である。従って、Ｓ１０６でＮＯx 触媒１６に堆積しているＳＯx 量が許容堆積量以下であると判断されると、ＮＯx 触媒１６の堆積ＳＯｘを離脱させたと判断し、本制御を終了する。一方で、Ｓ１０６でＮＯx 触媒１６に堆積しているＳＯx 量が許容堆積量より多いと判断されると、ＮＯx 触媒１６の堆積ＳＯx の離脱はまだ終了していないと判断し、ＮＯx 触媒１６のＳＯx 堆積量が許容堆積量以下となるまでＳ１０３以降の処理が行われる。

以上のように、ＳＯx 被毒回復制御中においては、ＮＯx 触媒１６に流入する排気の空燃比が、同触媒１６のＳＯx 堆積量の減少に基づいて、リーン側の空燃比からよりリッチ側の空燃比とされる。このため、ＮＯx 触媒１６を通過して大気へ放出される排気中のＨＣ濃度を所定の濃度以下に抑えることが可能となり、以て多量のＨＣの大気への放出を抑制し、白煙の発生を抑制することが可能となる。

ところで、ＮＯx 触媒１６の実際のＳＯx 堆積量は内燃機関１で使用される燃料の硫黄濃度の影響を受け、この硫黄濃度が高いほど上記ＳＯx 堆積量の増加傾向が急なものになる。ただし、内燃機関１で使用される燃料としては、通常、硫黄濃度が予め定められた規定値未満のものが用いられる。このため、図２のＳＯx 被毒回復制御のフローチャートにおけるＳ１００やＳ１０５の処理では、燃料の硫黄濃度が上記規定値未満であると想定してＳＯx 堆積量の推定を行うことが考えられる。ＳＯx 被毒回復制御では、推定されたＳＯx 堆積量に対応して排気の空燃比が適正値に制御される。なお、ＳＯx 被毒回復制御中での排気の空燃比の適正値は、図３に示されるようにＳＯx 堆積量の減少に伴いリッチ側に変化することとなる。

従って、燃料の硫黄濃度を上記規定値未満と想定して推定されるＳＯx 堆積量が「Ａ１」という値であるとすると、ＳＯx 被毒回復制御ではＳＯx 堆積量Ａ１に適した排気の空燃比Ｂ１が算出され、その空燃比Ｂ１が得られるよう燃料添加弁３０による燃料の添加量が制御される。しかし、内燃機関の燃料として、何らかの理由により上記規定値よりも高い濃度の燃料が給油された場合、上記のようにＳＯx 堆積量を推定すると、推定されるＳＯx 堆積量Ａ１に対し、実際のＳＯx 堆積量は「Ａ１」よりも多い「Ａ２」という値になる。これは、推定されるＳＯx 堆積量Ａ１は燃料の硫黄濃度を規定値未満と想定して推定したものであるのに対し、実際のＳＯx 堆積量は上記規定値よりも高い硫黄濃度の燃料を使用している分だけ増加するためである。

このような状況下では、ＳＯx 被毒回復制御を行うのに適した排気の空燃比は実際のＳＯx 堆積量Ａ２に対応した値「Ｂ２」となるが、推定されるＳＯx 堆積量Ａ１が実際のＰＯx 堆積量Ａ２よりも少ないため、排気の空燃比は推定されるＳＯx 堆積量Ａ１に対応した値「Ｂ１」に制御される。このため、排気の空燃比（ここでは「Ｂ１」）が、実際のＳＯx 堆積量に対応した適正値（「Ｂ２」）よりもリッチになって、排気中のＨＣ濃度が高くなり、白煙の発生に繋がれるおそれがある。こうした不具合の解消を目的として、図２のフローチャートにおけるＳ１００及びＳ１０５のＳＯx 堆積量の推定処理として、図４に示されるＳＯx 堆積量推定ルーチンが実行される。このＳＯx 堆積量推定ルーチンは、上記Ｓ１００及びＳ１０５に進む毎にＥＣＵ２０を通じて実行される。

同ルーチンにおいては、ステップＳ３０１の処理として、上記規定値よりも硫黄濃度の高い燃料であるか否かが判断される。こうした判断は、車両の運転者によって操作される高硫黄濃度燃料使用スイッチ３４からの信号に基づき行われる。この場合、上記規定値よりも高い濃度の燃料を給油したときに運転者によって高硫黄濃度燃料使用スイッチ３４がオン操作され、そのオン操作に対応した同スイッチ３４からの信号に基づき燃料の硫黄濃度が高い旨判断される。言い換えれば、上記スイッチ３４からの信号に基づき燃料の硫黄濃度が検出されることとなる。なお、燃料の硫黄濃度の検出については、例えば車両の燃料タンクに燃料の硫黄濃度検出用のセンサを設け、そのセンサから出力される信号に基づき行うという方法をとることもできる。

ステップＳ３０１で否定判定がなされると、通常の硫黄濃度、即ち上記規定値未満の硫黄濃度の燃料が使用されているものとして、同規定値未満の硫黄濃度に基づきＳＯx 堆積量の推定を行う。また、ステップＳ３０１で肯定判定がなされると、上記規定値以上の硫黄濃度の燃料が使用されているものとして、同規定値以上の硫黄濃度に基づきＳＯx 堆積量の推定を行う。このように推定されるＳＯx 堆積量は、上記規定値以上の硫黄濃度の燃料が使用されていたとしても、実際のＳＯx 堆積量に対し過度にリッチ側にずれた値をとることはなくなる。

従って、実際のＳＯx 堆積量が例えば図４に示されるように「Ａ２」であるとき、上記規定値以上の硫黄濃度の燃料が使用されていたとしても、推定されるＳＯx 堆積量を「Ａ２」と同じか、それに近い値とすることができる。このため、ＳＯx 被毒回復制御中において、推定されるＳＯx 堆積量Ａ１に応じて制御された排気の空燃比Ｂ１が、実際のＳＯx 堆積量Ａ２に対応した排気の空燃比の適正値「Ｂ２」に対しリッチ側に大きくずれることはなく、そのずれに起因して排気中のＨＣ濃度が高くなって、白煙の発生に繋がるのを抑制することができる。

なお、上記実施の形態は例えば以下のように変更することもできる。
・検出された燃料の硫黄濃度を加味してＳＯx 堆積量の推定を行う代わりに、その硫黄濃度に基づきＳＯx 被毒回復制御中における排気の空燃比の補正を行うようにしてもよい。この場合、ＳＯx 堆積量の推定については燃料の硫黄濃度が上記規定値未満であると想定して行われ、Ｓ被毒回復制御中に上記ＳＯx 堆積量に基づき行われる排気の空燃比制御において、同空燃比が燃料の硫黄濃度に応じて補正される。例えば、燃料の硫黄濃度が上記規定値よりも高い場合には、推定されるＳＯx 堆積量が実際のＳＯx 堆積量よりも少なくなるものの、Ｓ被毒回復制御中に上記推定されるＳＯx 堆積量に基づき制御される排気の空燃比は燃料の硫黄濃度に応じてリーン側に補正されるため、上記実施の形態と同等の効果が得られるようになる。

本発明の実施の形態に係る排気浄化システムおよび該排気浄化システムを含む内燃機関およびその制御系統の概略構成を表すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る排気浄化システムにおいて、ＮＯx 触媒のＳＯx 被毒回復制御時におけるＮＯx 触媒に流入する排気の空燃比の制御を示すフローチャートである。 ＳＯx 被毒回復制御中におけるＳＯx 堆積量と排気の空燃比との関係を示すグラフ。 ＳＯx 堆積量の具体的な推定手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１…内燃機関、３…燃料噴射弁、１６…ＮＯx 触媒、２０…ＥＣＵ（ＳＯx 堆積量推定手段、空燃比制御手段）、３０…燃料添加弁、３２…排気空燃比センサ、３４…高硫黄濃度燃料使用スイッチ（検出手段）。

Claims (2)

1. 排気中のＮＯx を吸蔵、還元するＮＯx 触媒を備え、このＮＯx 触媒に流入する排気の空燃比を所定の空燃比として同触媒に堆積したＳＯx を離脱させるＳＯx 被毒回復制御を行う内燃機関の排気浄化システムにおいて、
   内燃機関で使用される燃料の硫黄分の濃度を検出する検出手段と、
   前記検出された燃料の硫黄分の濃度を加味して前記ＮＯx 触媒のＳＯx 堆積量を推定するＳＯx 堆積量推定手段と、
   前記ＳＯx 被毒回復制御が行われる際の排気の空燃比を、推定される前記ＳＯx 堆積量の減少に従ってよりリッチ側の空燃比とする空燃比制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 排気中のＮＯx を吸蔵、還元するＮＯx 触媒を備え、このＮＯx 触媒に流入する排気の空燃比を所定の空燃比として同触媒に堆積したＳＯx を離脱させるＳＯx 被毒回復制御を行う内燃機関の排気浄化システムにおいて、
   前記ＮＯx 触媒のＳＯx 堆積量を推定するＳＯx 堆積量推定手段と、
   内燃機関で使用される燃料の硫黄分の濃度を検出する検出手段と、
   前記ＳＯx 被毒回復制御が行われる際の排気の空燃比を、推定される前記ＳＯx 堆積量の減少に従ってよりリッチ側の空燃比とするとともに、同空燃比を前記検出された燃料の硫黄分の濃度に基づき補正する空燃比制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。

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