JP2008057401A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を抑えること
【解決手段】ＮＯｘ触媒８３を備える第１排気浄化流路（排気主通路８１）と、三元触媒８７を備える第２排気浄化流路（排気副通路８５）と、これら第１排気浄化流路及び第２排気浄化流路に対して排気ガス流動方向上流側を流れる排気ガスを当該第１排気浄化流路又は当該第２排気浄化流路へと択一的に流入させる流路切替手段（開閉弁８６）と、燃焼室ＣＣ内に導かれる燃料中の硫黄分含有量を検出する硫黄分含有量検出手段（電子制御装置１、ＳＯｘセンサ８４）と、その硫黄分含有量が所定よりも多いときに、内燃機関を理論空燃比の下でストイキ燃焼させると共に、流路切替手段を駆動制御して当該ストイキ燃焼により排出された排気ガスを第２排気浄化流路へと流入させる制御手段（電子制御装置１）と、を設けること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室から排出された排気ガス中の有害成分の浄化を行う内燃機関の排気浄化装置に関する。

従来、排気ガス中の有害成分を浄化する技術としては、排気ガス中の有害なＨＣ（炭化水素），ＣＯ（一酸化炭素）及びＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化する三元触媒や、排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒という技術が知られている。

ここで、そのＮＯｘ触媒の代表的なものとしては、希薄空燃比下の酸素雰囲気で排気ガス中のＮＯｘを硝酸塩の形で触媒中に吸蔵し、その硝酸塩を酸素濃度の低下した還元雰囲気でＮ₂（窒素）に還元するＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＲ：ＮＯｘ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）がある。

しかしながら、そのＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、燃料中の硫黄分（Ｓ）によって触媒が被毒されるので、これに伴ってＮＯｘの吸蔵能力が低下してしまう。

そこで、そのＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力を継続して発揮させる為には触媒を硫黄被毒から回復させなければならず、下記の特許文献１には、理論空燃比よりも過濃な空燃比（リッチ空燃比）の状態を極短時間だけ作り出し（所謂リッチスパイク）、これによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒を硫黄被毒状態から回復させる硫黄被毒回復制御技術について開示されている。

また、下記の特許文献２には、燃料タンク内の燃料から低硫黄成分燃料を分離させる分離装置を備え、これにより分離された低硫黄成分燃料をＮＯｘ触媒に供給することによって硫黄被毒を抑制させる硫黄被毒抑制制御技術について開示されている。

特開２００４−２３２５７６号公報 特開２００４−９２４３０号公報

しかしながら、燃料中の硫黄分含有量が増えるにつれてＮＯｘ触媒の硫黄被毒状態は激しくなるので、上記特許文献１の硫黄被毒回復制御では硫黄被毒からの回復が追いつかなくなる。次に、上記特許文献２の硫黄被毒抑制制御技術は、燃料タンク内の燃料から低硫黄成分燃料を分離させる分離装置や、その低硫黄成分燃料をＮＯｘ触媒に供給させる供給装置等の大掛かりな装置が必要になるので、これらの車輌への搭載空間が必要になり、また、費用がかかってしまう。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、簡易な構成にてＮＯｘ触媒の硫黄被毒を抑えることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、ＮＯｘ触媒を備える第１排気浄化流路と、三元触媒を備える第２排気浄化流路と、これら第１排気浄化流路及び第２排気浄化流路に対して排気ガス流動方向上流側を流れる排気ガスを当該第１排気浄化流路又は当該第２排気浄化流路へと択一的に流入させる流路切替手段と、燃焼室内に導かれる燃料中の硫黄分含有量を検出する硫黄分含有量検出手段と、その硫黄分含有量が所定よりも多いときに、内燃機関を理論空燃比の下でストイキ燃焼させると共に、流路切替手段を駆動制御して当該ストイキ燃焼により排出された排気ガスを第２排気浄化流路へと流入させる制御手段と、を設けている。

この請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置においては、燃料中に所定よりも多くの硫黄分が含まれているときに、排気ガスがＮＯｘ触媒を通過せずに三元触媒へと迂回させられるので、そのＮＯｘ触媒の硫黄被毒を抑えることができる。また、その際にストイキ燃焼させるので、この排気浄化装置においては、三元触媒で効率良く排気ガス中の有害成分を浄化することができる。

また、上記目的を達成する為、請求項２記載の発明では、上記請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、燃焼室内に導かれる燃料を性状の異なる複数種類の燃料で構成する。そして、制御手段については、ストイキ圧縮自着火拡散燃焼させる際に、燃焼室内に導かれる燃料中に占める蒸発性の良好な燃料の含有割合を増加させるよう構成している。

一般に、圧縮自着火拡散燃焼時には、使用される燃料の蒸発性が低いほどにＰＭやスモークが発生し易くなる。従って、この請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、ストイキ圧縮自着火拡散燃焼させる際に、燃焼室内に導かれる燃料の蒸発性が高くなるので、ＰＭやスモークの発生を抑制することができる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、排気ガスの流路を切り替えるという簡潔な構造によってＮＯｘ触媒の硫黄被毒を抑えることができる。そして、これにより、この排気浄化装置においては、そのＮＯｘ触媒の浄化能力の低下を抑えることができる。また、この排気浄化装置は、そのＮＯｘ触媒に対する硫黄被毒回復制御の実行頻度を下げることができるので、走行性能の悪化や燃費性能の悪化を防ぐことができる。

以下に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施例１を図１及び図２に基づいて説明する。以下においては、適用対象たる内燃機関の一例を説明しつつ本実施例１の排気浄化装置について詳述する。

ここで例示する内燃機関は、ポート噴射した単一性状の燃料又は性状の異なる複数種類の燃料を燃焼室に導いて運転される内燃機関であって、図１に示す如く構成され、その図１に示す制御手段としての電子制御装置（ＥＣＵ）１によって燃焼制御等の各種制御動作が実行される。その電子制御装置１は、図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置），所定の制御プログラム等を予め記憶しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ），そのＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ），予め用意された情報等を記憶するバックアップＲＡＭ等で構成されている。尚、その図１においては１気筒のみを図示しているが、本発明は、これに限らず、多気筒の多種燃料内燃機関にも適用可能である。本実施例１においては、複数の気筒を具備しているものとして説明する。

この内燃機関には、燃焼室ＣＣを形成するシリンダヘッド１１，シリンダブロック１２及びピストン１３が備えられている。ここで、そのシリンダヘッド１１とシリンダブロック１２は図１に示すヘッドガスケット１４を介してボルト等で締結されており、これにより形成されるシリンダヘッド１１の下面の凹部１１ａとシリンダブロック１２のシリンダボア１２ａとの空間内にピストン１３が往復移動可能に配置される。そして、上述した燃焼室ＣＣは、そのシリンダヘッド１１の凹部１１ａの壁面とシリンダボア１２ａの壁面とピストン１３の頂面１３ａとで囲まれた空間によって構成される。

この内燃機関においては、機関回転数や機関負荷等の運転条件と燃焼モードに従って空気と燃料が燃焼室ＣＣに送り込まれ、その運転条件等に応じた燃焼制御が実行される。

例えば、本実施例１の内燃機関は、燃焼モードとして用意した予混合火花点火火炎伝播燃焼モードで運転を行う。この予混合火花点火火炎伝播燃焼モードとは、燃料と空気が予め混ぜ合わされた燃焼室ＣＣ内の予混合気に対して火花点火にて火種を与える予混合火花点火モードを備えた燃焼モードのことであり、その火種を中心にして火炎を伝播させながら燃焼の進行を図るもののことをいう。この予混合火花点火火炎伝播燃焼モードには、均質に混ぜ合わされた予混合気に対して点火を行う均質燃焼や、点火手段の周囲に濃度の高い予混合気を形成すると共に更にその周囲に希薄予混合気を形成し、その濃い予混合気に対して点火を行う成層燃焼などの燃焼形態も含まれる。

また、この本実施例１の内燃機関においては、理論空燃比よりも希薄な空燃比での運転を実行させる運転モード（以下、「リーン運転モード」という。）が少なくとも用意されている。従って、本実施例１の内燃機関は、リーン運転モードが選択されることによって、希薄空燃比の下での予混合火花点火火炎伝播燃焼（以下、「リーン予混合火花点火火炎伝播燃焼」という。）が行われる。この本実施例１の内燃機関においては、そのリーン予混合火花点火火炎伝播燃焼の燃焼モード（以下、「リーン予混合火花点火火炎伝播燃焼モード」という。）を通常運転時の燃焼モードとして設定する。

ここで、燃焼室ＣＣに送り込まれる空気については、図１に示す吸気通路２１とシリンダヘッド１１の吸気ポート１１ｂを介して外部から吸入される。一方、同じく燃焼室ＣＣに送り込まれる燃料については、図１に示す燃料供給装置５０を用いて吸気ポート１１ｂに供給された後、空気と共に混ぜ合わされながら吸入される。

先ず、空気の供給経路について説明する。本実施例１の吸気通路２１上には、外部から導入した空気に含まれる塵埃等の異物を除去するエアクリーナ２２と、外部からの吸入空気量を検出するエアフロメータ２３と、が設けられている。この内燃機関においては、そのエアフロメータ２３の検出信号が電子制御装置１へと送られ、その検出信号に基づいて電子制御装置１が吸入空気量や機関負荷等を算出する。

また、その吸気通路２１上におけるエアフロメータ２３よりも下流側には、燃焼室ＣＣ内への吸入空気量を調節するスロットルバルブ２４と、このスロットルバルブ２４を開閉駆動するスロットルバルブアクチュエータ２５と、が設けられている。本実施例１の電子制御装置１は、そのスロットルバルブアクチュエータ２５を上記の運転条件等に従って駆動制御し、その運転条件等に応じた弁開度（換言すれば、吸入空気量）となるようにスロットルバルブ２４の開弁角度を調節させる。例えば、そのスロットルバルブ２４は、運転条件等に応じた空燃比を成す為に必要な吸入空気量の空気が燃焼室ＣＣに吸入されるよう調節される。この内燃機関においては、そのスロットルバルブ２４の弁開度を検出し、その検出信号を電子制御装置１に送信するスロットル開度センサ２６が設けられている。

更に、吸気ポート１１ｂはその一端が燃焼室ＣＣに開口しており、その開口部分に当該開口を開閉させる吸気バルブ３１が配設されている。その開口の数量は１つでも複数でもよく、その開口毎に吸気バルブ３１が配備される。従って、この内燃機関においては、その吸気バルブ３１を開弁させることによって吸気ポート１１ｂから燃焼室ＣＣ内に空気が吸入される一方、その吸気バルブ３１を閉弁させることによって燃焼室ＣＣ内への空気の流入が遮断される。

ここで、その吸気バルブ３１としては、例えば、図示しない吸気側カムシャフトの回転と弾性部材（弦巻バネ）の弾発力に伴って開閉駆動されるものがある。この種の吸気バルブ３１においては、その吸気側カムシャフトとクランクシャフト１５の間にチェーンやスプロケット等からなる動力伝達機構を介在させることによってその吸気側カムシャフトをクランクシャフト１５の回転に連動させ、予め設定された開閉時期に開閉駆動させる。本実施例１の内燃機関においては、このようなクランクシャフト１５の回転に同期して開閉駆動される吸気バルブ３１を適用する。

但し、この内燃機関は、その吸気バルブ３１の開閉時期やリフト量を変更可能な所謂可変バルブタイミング＆リフト機構等の可変バルブ機構を具備してもよく、これにより、その吸気バルブ３１の開閉時期やリフト量を上記の運転条件等に応じた好適なものへと可変させることができるようになる。更にまた、この内燃機関においては、かかる可変バルブ機構と同様の作用効果を得るべく、電磁力を利用して吸気バルブ３１を開閉駆動させる所謂電磁駆動弁を利用してもよい。

続いて、燃料供給装置５０について説明する。

本実施例１の燃料供給装置５０は、燃料タンク４１に貯留された単一性状の燃料Ｆ（又は性状の異なる複数種類の燃料からなる混合燃料Ｆ）を吸気ポート１１ｂに噴射するものである。例えば、この内燃機関においては、予混合火花点火火炎伝播燃焼モードのみで運転されるので、火炎伝播燃焼に適しているガソリン等の如き蒸発性の高い燃料を使用する。従って、その燃料タンク４１には、そのような蒸発性の高い燃料Ｆを貯留しておく。尚、性状の異なる複数種類の燃料からなる混合燃料Ｆを用いて内燃機関が運転される場合には、その混合燃料Ｆの蒸発性が高くなるように夫々の燃料間の燃料混合比率を設定する。

具体的に、この燃料供給装置５０は、燃料Ｆを燃料タンク４１から吸い上げて燃料通路５１に送出するフィードポンプ５２と、その燃料通路５１から送られてきた燃料Ｆを夫々の気筒に分配するデリバリ通路５３と、このデリバリ通路５３から供給された燃料Ｆを各気筒の吸気ポート１１ｂに噴射する気筒毎の燃料噴射弁５４と、を備える。

この燃料供給装置５０においては、そのフィードポンプ５２及び燃料噴射弁５４を電子制御装置１の燃料噴射制御手段に駆動制御させ、これにより、所望の燃料噴射量，燃料噴射時期及び燃料噴射期間等の燃料噴射条件で燃料Ｆが噴射されるように構成する。例えば、その電子制御装置１の燃料噴射制御手段には、上記の運転条件等に応じた燃料噴射条件で燃料噴射弁５４に燃料噴射を実行させる。

そのようにして噴射された燃料Ｆは、外部から吸入された空気と混ざり合いながら燃焼室ＣＣへと導かれて予混合気を生成する。そして、その予混合気は、点火手段の火花点火によって着火させられて燃焼する。従って、本実施例１の内燃機関には、その予混合気に対して火花点火させる図１に示す点火プラグ６１を配設する。この点火プラグ６１は、電子制御装置１の指示に従い、運転条件等に応じた点火時期になると火花点火を実行する。

また、その燃焼された後の筒内ガス（燃焼ガス）は、燃焼室ＣＣから図１に示す排気ポート１１ｃへと排出される。ここで、この排気ポート１１ｃには、燃焼室ＣＣとの間の開口を開閉させる排気バルブ７１が配設されている。その開口の数量は１つでも複数でもよく、その開口毎に上述した排気バルブ７１が配備される。従って、この内燃機関においては、その排気バルブ７１を開弁させることによって燃焼室ＣＣ内から排気ポート１１ｃに燃焼ガスが排出され、その排気バルブ７１を閉弁させることによって燃焼ガスの排気ポート１１ｃへの排出が遮断される。

ここで、その排気バルブ７１としては、上述した吸気バルブ３１と同様に、動力伝達機構を介在させたもの、所謂可変バルブタイミング＆リフト機構等の可変バルブ機構を具備したものや所謂電磁駆動弁を適用することができる。

更に、その排気ポート１１ｃに排出された燃焼ガス（以下、「排気ガス」という。）は、図１に示す排気浄化装置８０で有害成分を浄化した後に大気へと放出される。以下、その排気浄化装置８０について詳述する。

ここで、本実施例１の内燃機関は、前述したが如く通常運転時にリーン予混合火花点火火炎伝播燃焼モードで運転させる。これが為、この種の内燃機関においては、一般に、ＨＣやＣＯの生成が抑えられるが、理論空燃比から所定の希薄領域の間での運転であれば、燃焼温度の上昇に伴ってＮＯｘの生成量が増加してしまい、また、これよりも更に薄い希薄領域での運転であれば、逆に燃焼温度が低下して燃焼が不安定になるので、ＨＣが生成されてしまう。

従って、本実施例１の排気浄化装置８０においては、排気主通路８１上に三元触媒８２とＮＯｘ触媒８３を配設する。

その三元触媒８２は、排気ガス中の有害なＨＣ（炭化水素），ＣＯ（一酸化炭素）及びＮＯｘ（窒素酸化物）を無害なＨ₂Ｏ（水），ＣＯ₂（二酸化炭素），Ｎ₂（窒素）へと還元又は酸化させるものである。

また、そのＮＯｘ触媒８３は、排気ガス中のＮＯｘをＨ₂Ｏ，ＣＯ₂，Ｎ₂へと浄化させるものであり、具体的に、ＮＳＲ（ＮＯｘ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）やＤＰＮＲ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）が知られている。そのＮＳＲとは、リーン運転モードでの運転中にＮＯｘを硝酸塩の形で触媒中に吸蔵し、その硝酸塩を酸素濃度の低下した還元雰囲気でＮ₂に還元するＮＯｘ吸蔵還元型触媒のことである。他方、ＤＰＮＲとは、粒子状物質（ＰＭ）とＮＯｘを同時に連続して浄化させることが可能なシステムのことであり、例えば、ＰＭ捕集装置たるＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持させたものである。尚、本実施例１においてはガソリンに代表される蒸発性の高い燃料を使用するので、このＮＯｘ触媒８３としては、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＲ）を適用する。

ここでは、そのＮＯｘ触媒８３を三元触媒８２よりも排気ガス流動方向下流に配置して、その三元触媒８２においてＨＣやＮＯｘを浄化させ、この三元触媒８２で浄化しきれなかったＮＯｘをＮＯｘ触媒８３で浄化させる。この場合、その三元触媒８２には、例えば、機関始動時に早期に触媒の暖機が完了して機関始動時の排気エミッションが低減されるよう比較的小容量のものを適用する。一方、そのＮＯｘ触媒８３は、排気ガス中のＮＯｘ生成量が多くなる高負荷域においてもＮＯｘが十分に吸蔵されるよう比較的大容量のものを適用する。尚、三元触媒８２やＮＯｘ触媒８３が活性状態にあるか否かについては、その夫々の触媒床温を検出することで判断してもよく、また、水温センサ１７から検出した内燃機関の冷却水温から判断してもよい。

ところで、ガソリンや軽油等に含まれる燃料中の硫黄分は、燃焼により酸化してＳＯｘ（酸化硫黄）となる。これが為、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、そのＳＯｘによって覆われて、ＮＯｘ吸蔵能力が低下してしまう。

従って、一般に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が配備された内燃機関においては、そのような硫黄被毒が起きることを想定し、極短時間の間だけリッチ雰囲気を作り出すリッチスパイク制御を行って、そのＮＯｘ吸蔵還元型触媒を硫黄被毒状態から回復させている。ここで、そのリッチスパイク制御は、トルク変動を引き起こすので、アイドル運転時等のような走行性能への影響の少ない状態で行うことが好ましい。一方、アイドル運転されずに長時間運転され続けると、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を硫黄被毒状態から回復させることができないので、通常運転時であってもリッチスパイク制御を行う必要がある。この場合、トルク変動による走行性能への影響を可能な限り回避する為に、リッチスパイク制御と共に点火時期制御等も併用してトルク変動を抑えている。

しかしながら、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、燃料中の硫黄分含有量が増えるにつれて硫黄被毒状態が激しくなり、短時間でＮＯｘ吸蔵能力が損なわれてしまうので、頻繁にリッチスパイク制御等の硫黄被毒回復制御を実行しなければならない。これが為、硫黄分含有量の多い燃料を使用した場合には、良好な走行性能を達成し難くなり、また、頻繁にリッチ空燃比へと切り替えられるので、燃費性能の観点からも好ましくない。

そこで、本実施例１の排気浄化装置８０は、燃焼室ＣＣ内に導かれる燃料中の硫黄分含有量Ｃｓを把握させ、その硫黄分含有量Ｃｓが閾値たる所定量Ｃｓ０を超えているときに排気ガスがＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＯｘ触媒８３）を通過しないように構成し、そのＮＯｘ触媒８３に対する硫黄被毒頻度を抑制して硫黄被毒回復制御を頻繁に実行させないようにする。

先ず、本実施例１の排気浄化装置８０には、燃料中の硫黄分含有量Ｃｓの検出を行う硫黄分含有量検出手段を設ける。例えば、この硫黄分含有量検出手段としては、ガスステーション等の給油施設における給油装置と車輌との間で情報の通信が可能となるように構成し、その給油装置に記憶されている給油対象の燃料中の硫黄分含有量Ｃｓを車輌に受信させ、その受信情報を電子制御装置１に送ることによって検出させる態様が考えられる。また、別形態の硫黄分含有量検出手段としては、排気主通路８１上におけるＮＯｘ触媒８３よりも排気ガス流動方向上流に排気ガス中のＳＯｘ量を検出可能なＳＯｘセンサ８４を配設し、排気ガス中のＳＯｘ量から燃料中の硫黄分含有量Ｃｓを電子制御装置１に推定させるものも考えられる。

本実施例１においては、ＳＯｘセンサ８４を排気主通路８１上における三元触媒８２よりも排気ガス流動方向上流に配置し、後者の態様の硫黄分含有量検出手段を構成して硫黄分含有量Ｃｓの検出を行わせる。そして、この検出された硫黄分含有量Ｃｓは所定量Ｃｓ０と比較されるのであるが、その所定量Ｃｓ０については、例えば、走行性能に悪影響を与えるほど頻繁に硫黄被毒回復制御を実行させずとも済む硫黄分含有量を設定すればよく、予め実験やシミュレーションを行って求めておく。また、通常、法令等で認められる燃料中の硫黄分含有量Ｃｓは、排気ガス規制の強化に伴って徐々に少なくなっている。従って、その所定量Ｃｓ０の設定値は、変更できようにしておくことが望ましい。

更に、本実施例１の排気浄化装置８０には、燃焼室ＣＣ内に導かれる燃料中の硫黄分含有量Ｃｓが所定量Ｃｓ０を超えているときに、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＯｘ触媒８３）を通さずに排気ガスが迂回されるバイパス手段を設けている。この本実施例１のバイパス手段は、排気主通路８１上におけるＮＯｘ触媒８３の上流側と下流側とを繋ぐ排気副通路８５と、この排気副通路８５を開閉させる開閉弁８６と、を備える。即ち、その開閉弁８６は、排気主通路８１上におけるＮＯｘ触媒８３を備えた第１排気浄化流路と、下記の三元触媒８７を備えた排気副通路８５（第２排気浄化流路）と、を択一的に切り替える流路切替手段として機能する。

ここで、上述したが如く理論空燃比から所定の希薄領域の間においてのリーン運転モードでの運転はＮＯｘの生成量を増加させるので、この内燃機関においては、排気ガスを排気副通路８５へと迂回させた後もリーン運転モードで運転され続けると、三元触媒８２で浄化しきれなかったＮＯｘが大気へと放出されてしまう。これが為、本実施例１の排気浄化装置８０においては、排気副通路８５上に三元触媒８７を配設し、前段側の三元触媒８２で浄化しきれなかった排気ガス中の有害成分を後段側の三元触媒８７で浄化させる。その後段側の三元触媒８７は、前段側の三元触媒８２と同様に理論空燃比近傍の雰囲気にて浄化性能が発揮される。

そこで、本実施例１においては、理論空燃比又はその近傍での運転を実行させる運転モード（以下、「ストイキ運転モード」という。）を用意し、排気ガスを排気副通路８５へと迂回させる際にリーン運転モードからストイキ運転モードへと切り替えて運転する。従って、本実施例１の内燃機関においては、その際に、理論空燃比又はその近傍の下での予混合火花点火火炎伝播燃焼（以下、「ストイキ予混合火花点火火炎伝播燃焼」という。）が行われる。

以下に、本実施例１の内燃機関の排気浄化装置８０に関わる電子制御装置１の演算処理動作の一例を図２のフローチャートに基づき説明する。

先ず、本実施例１の電子制御装置１は、ＳＯｘセンサ８４から計測した排気ガス中のＳＯｘ量に基づいて燃焼室ＣＣ内に導かれる燃料中の硫黄分含有量Ｃｓを検出し（ステップＳＴ５）、その硫黄分含有量Ｃｓと所定量Ｃｓ０を比較する（ステップＳＴ１０）。

そして、このステップＳＴ１０にて燃料中の硫黄分含有量Ｃｓが所定量Ｃｓ０を超えていると判定した場合、この電子制御装置１は、内燃機関の運転モードをストイキ運転モードに設定し（ステップＳＴ１５）、開閉弁８６を駆動制御して、ＮＯｘ触媒８３への排気ガスの流路を遮断すると共に排気ガスを迂回路たる排気副通路８５へと迂回させる（ステップＳＴ２０）。

これにより、本実施例１の電子制御装置１は、機関回転数や機関負荷等の運転条件に応じてスロットルバルブアクチュエータ２５や燃料噴射弁５４を駆動制御し、燃焼室ＣＣ内に理論空燃比の混合気を形成させる。そして、この電子制御装置１は、運転条件に応じた点火時期になると、その混合気に対して点火プラグ６１から点火させる。これが為、この場合、この内燃機関においては、理論空燃比の下で予混合火花点火火炎伝播燃焼が行われ、排気主通路８１上の前段側の三元触媒８２にて排気ガス中の有害成分（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ）が効率良く浄化される。更に、この内燃機関においては、その浄化後の排気ガスが排気副通路８５を介して後段側の三元触媒８７へと流入するので、前段側の三元触媒８２で浄化しきれなかった残りの有害成分が浄化され、クリーンな排気ガスが大気へと放出される。

一方、本実施例１の電子制御装置１は、上記ステップＳＴ１０にて燃料中の硫黄分含有量Ｃｓが所定量Ｃｓ０以下であると判定した場合、内燃機関の運転モードをリーン運転モードに設定し（ステップＳＴ２５）、開閉弁８６を駆動制御して、ＮＯｘ触媒８３への排気ガスの流路を開放させると共に排気ガスの迂回路たる排気副通路８５を遮断する（ステップＳＴ３０）。

これにより、本実施例１の電子制御装置１は、運転条件に応じた希薄空燃比の混合気を燃焼室ＣＣ内に形成させ、その運転条件に応じた点火時期になると、その混合気に対して点火プラグ６１から点火させる。これが為、この場合、この内燃機関においては、希薄空燃比の下で予混合火花点火火炎伝播燃焼が行われる。そして、この内燃機関においては、ストイキ燃焼時よりも非効率ではあるが、排気主通路８１上の前段側の三元触媒８２にて排気ガス中の有害成分（ＨＣ，ＮＯｘ）が浄化され、ここで浄化しきれなかったＮＯｘがＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒）８３にて吸蔵されるので、クリーンな排気ガスが大気へと放出される。

このように、本実施例１の排気浄化装置８０によれば、燃料中に所定よりも多くの硫黄分が含まれている場合に排気ガスがＮＯｘ触媒８３を通過しないので、そのＮＯｘ触媒８３の硫黄被毒を簡易な構成にて防ぐことができる。従って、この排気浄化装置８０においては、そのＮＯｘ触媒８３の浄化能力の低下を抑えることができる。また、この場合には、そのＮＯｘ触媒８３に対する硫黄被毒回復制御の実行頻度を下げることができるので、走行性能の悪化や燃費性能の悪化を防ぐことができる。

ところで、本実施例１においては、排気浄化装置８０の適用対象としてポート噴射式の内燃機関を例示したが、予混合火花点火火炎伝播燃焼モードで運転される筒内直接噴射式の内燃機関に適用してもよく、上記と同様の効果を奏することができる。

次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施例２を図２及び図３に基づいて説明する。

本実施例２は、前述した実施例１と同様の部品構成からなる排気浄化装置８０を圧縮自着火拡散燃焼モードで運転される内燃機関に適用したものである。

その圧縮自着火拡散燃焼モードとは、圧縮行程の燃焼室ＣＣ内で形成された高温の圧縮空気の中に高圧の燃料を噴射することによって燃料の一部を自己着火させ、その燃料と空気を拡散混合させながら燃焼を進行させる燃焼形態のことである。従って、本実施例２の内燃機関においては、実施例１の燃料供給装置５０に替えて図３に示す筒内直接噴射用の燃料供給装置１５０が用意されている。この燃料供給装置１５０は、燃料タンク４１に貯留された単一性状の燃料Ｆ（又は性状の異なる複数種類の燃料からなる混合燃料Ｆ）を吸い上げて燃料通路１５１に送出するフィードポンプ１５２と、その燃料通路１５１から送られてきた燃料Ｆを加圧して高圧燃料通路１５５に圧送する高圧燃料ポンプ１５６と、その高圧燃料通路１５５の燃料Ｆを夫々の気筒に分配するデリバリ通路１５３と、このデリバリ通路１５３から供給された燃料Ｆを燃焼室ＣＣ内に直接噴射する各気筒の燃料噴射弁１５４と、を備えたものである。

ここで、燃焼室ＣＣ内の圧縮空気と燃料は瞬時に混合され難いので、燃料の噴射開始直後においては、所々で空燃比に濃淡が生じてしまう。一方、拡散燃焼させる際には一般的に下記の如き着火性に優れた燃料を使用することが好ましく、そのような着火性の良好な燃料は、全噴射量が噴射し終わるのを待つことなく、燃焼に適した空燃比の部分において自ら発火してしまう。これが為、この圧縮自着火拡散燃焼モードにおいては、燃焼に適した空燃比の部分の燃料が先に自己着火し、これにより形成された火炎が残りの燃料と空気を巻き込みながら徐々に燃焼を進行させる。

この圧縮自着火拡散燃焼モードで運転させる為には、通常、発火点が圧縮空気の圧縮熱よりも低い着火性の良好な軽油等のような燃料が必要とされる。従って、本実施例２の燃料タンク４１には、そのような着火性の高い燃料Ｆを貯留しておく。尚、性状の異なる複数種類の燃料からなる混合燃料Ｆを用いて内燃機関が運転される場合には、その混合燃料Ｆの着火性が高くなるように夫々の燃料間の燃料混合比率を設定する。

また、本実施例２の内燃機関においても、実施例１の場合と同様にリーン運転モード又はストイキ運転モードへと運転モードが切り替えられる。本実施例２においては、圧縮自着火拡散燃焼モードのみを備えた内燃機関について例示しているので、リーン運転モードが選択された際に、希薄空燃比の下での圧縮自着火拡散燃焼（以下、「リーン圧縮自着火拡散燃焼」という。）が行われ、ストイキ運転モードが選択された際に、理論空燃比の下での圧縮自着火拡散燃焼（以下、「ストイキ圧縮自着火拡散燃焼」という。）が行われる。

ここで、その運転モードの切り替えは、実施例１と同様に、燃焼室ＣＣ内に導かれる燃料中の硫黄分含有量Ｃｓに応じて行われる。即ち、本実施例２の内燃機関においても、燃料中に所定よりも多くの硫黄分が含まれていれば（Ｃｓ＞Ｃｓ０）、図２のステップＳＴ１５にてストイキ運転モードを設定し、燃料中の硫黄分が所定よりも少なければ（Ｃｓ≦Ｃｓ０）、ステップＳＴ２５にてリーン運転モードを設定する。

そして、本実施例２においては、ストイキ運転モードが設定された際に、同じく実施例１と同様に、ＮＯｘ触媒８３への排気ガスの流路が遮断されると共に排気ガスが排気副通路８５へと迂回させられる。これが為、その際の内燃機関においては、理論空燃比の下で圧縮自着火拡散燃焼が行われ、排気主通路８１上の前段側の三元触媒８２にて排気ガス中の有害成分（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ）が効率良く浄化された後、ここで浄化しきれなかった残りの有害成分が後段側の三元触媒８７で浄化され、クリーンな排気ガスが大気へと放出される。

一方、リーン運転モードが設定された際には、同じく実施例１と同様に、ＮＯｘ触媒８３への排気ガスの流路が開放されると共に排気ガスの迂回路たる排気副通路８５が遮断される。これが為、この際の内燃機関においては、希薄空燃比の下で圧縮自着火拡散燃焼が行われ、ストイキ燃焼時よりも非効率ではあるが、前段側の三元触媒８２にて排気ガス中の有害成分（ＨＣ，ＮＯｘ）が浄化された後、ここで浄化しきれなかったＮＯｘがＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒）８３にて吸蔵され、クリーンな排気ガスが大気へと放出される。

このように、本実施例２の排気浄化装置８０においても、燃料中に所定よりも多くの硫黄分が含まれている場合に排気ガスがＮＯｘ触媒８３を通過しないので、そのＮＯｘ触媒８３の硫黄被毒を簡易な構成にて防ぐことができる。これが為、この排気浄化装置８０においては、実施例１と同様に、ＮＯｘ触媒８３の浄化能力の低下を抑制することができ、また、走行性能や燃費性能の悪化を防ぐことができる。

ところで、軽油中に含まれている硫黄は、燃焼によって酸化してＳＯｘを生成する。従って、燃焼室ＣＣ内においては、そのＳＯｘが軽油中の水分等と結合してＰＭを生成してしまうことがある。これが為、本実施例２のＮＯｘ触媒８３としては、実施例１にて説明したＤＰＮＲを適用することが好ましい。

次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施例３を図４から図６に基づいて説明する。

本実施例３は、前述した実施例１，２と同様の部品構成からなる排気浄化装置８０を性状の異なる複数種類の燃料で運転される内燃機関に適用したものである。

例えば、本実施例３における内燃機関は、実施例１又は実施例２の内燃機関において、燃料供給装置５０又は燃料供給装置１５０を図４に示す燃料供給装置２５０に置き換えることで構成することができる。その燃料供給装置２５０は、性状の異なる複数種類の燃料を燃焼室ＣＣに導くことが可能なものであり、ここでは、性状の異なる２種類の燃料（第１燃料タンク２４１Ａに貯留された第１燃料Ｆ１と第２燃料タンク２４１Ｂに貯留された第２燃料Ｆ２）を予め所定の燃料混合比率で混合し、その混合燃料を燃焼室ＣＣ内に直接噴射させるべく構成したものについて例示する。

具体的に、この燃料供給装置２５０は、第１燃料Ｆ１を第１燃料タンク２４１Ａから吸い上げて第１燃料通路２５１Ａに送出する第１フィードポンプ２５２Ａと、第２燃料Ｆ２を第２燃料タンク２４１Ｂから吸い上げて第２燃料通路２５１Ｂに送出する第２フィードポンプ２５２Ｂと、その第１及び第２の燃料通路２５１Ａ，２５１Ｂから各々送られてきた第１及び第２の燃料Ｆ１，Ｆ２を混ぜ合わせる燃料混合手段２５７と、この燃料混合手段２５７にて生成された混合燃料を加圧して高圧燃料通路２５５に圧送する高圧燃料ポンプ２５６と、その高圧燃料通路２５５の混合燃料を夫々の気筒に分配するデリバリ通路２５３と、このデリバリ通路２５３から供給された混合燃料を燃焼室ＣＣ内に噴射する各気筒の燃料噴射弁２５４と、を備える。

この燃料供給装置２５０においては、その第１フィードポンプ２５２Ａ，第２フィードポンプ２５２Ｂ及び燃料混合手段２５７を電子制御装置１の燃料混合制御手段に駆動制御させ、これにより、所定の燃料混合比率の混合燃料が燃料混合手段２５７で生成されるように構成する。例えば、この燃料供給装置２５０は、その第１フィードポンプ２５２Ａと第２フィードポンプ２５２Ｂの夫々の吐出量を電子制御装置１の燃料混合制御手段に加減させることによって混合燃料の燃料混合比率を調節してもよく、その燃料混合制御手段の指示に従って燃料混合手段２５７に第１及び第２の燃料Ｆ１，Ｆ２の夫々の混合割合を増減させて混合燃料の燃料混合比率を調節してもよい。ここで、その燃料混合比率は、予め設定されている一定値であってもよく、運転条件や燃焼モードに応じて変わる変動値であってもよい。

また、この燃料供給装置２５０は、その高圧燃料ポンプ２５６及び燃料噴射弁２５４を電子制御装置１の燃料噴射制御手段に駆動制御させ、これにより、所望の燃料噴射量，燃料噴射時期及び燃料噴射期間等の燃料噴射条件で上記の生成された混合燃料が噴射されるように構成する。例えば、その電子制御装置１の燃料噴射制御手段には、その混合燃料を高圧燃料ポンプ２５６から圧送させ、運転条件や燃焼モード等に応じた燃料噴射条件で燃料噴射弁２５４に噴射を実行させる。

ところで、本実施例３の内燃機関は、実施例１，２で各々説明した予混合火花点火火炎伝播燃焼モードと圧縮自着火拡散燃焼モードの双方の燃焼モードを適宜選択して運転させる。

従って、この内燃機関には、実施例１の内燃機関と同様の点火プラグ６１が配備されている。

また、本実施例３の電子制御装置１には燃焼モードの設定を行う燃焼モード設定手段が用意されており、その燃焼モード設定手段は、例えば、運転条件（機関回転数Ｎｅ及び機関負荷Ｋｌ）に応じた最適な燃焼モードが図５に示す如き燃焼モードマップデータを利用して設定されるように構成されている。例えば、ここで例示する燃焼モードマップデータは、運転条件をパラメータにして燃焼モードの選択を行わせるものであり、中高負荷・低回転や高負荷・高回転等の運転条件のときに圧縮自着火拡散燃焼モードで運転させ、低負荷・低回転や低中負荷・高回転等の運転条件のときに予混合火花点火火炎伝播燃焼モードで運転させるように、予め実験やシミュレーションに基づき設定されたものである。その機関回転数Ｎｅについては、図４に示すクランク角センサ１６の検出信号から把握することができる。このクランク角センサ１６は、クランクシャフト１５の回転角度を検出するセンサである。一方、機関負荷Ｋｌについては、エアフロメータ２３の検出信号から把握することができる。

ここで、燃焼室ＣＣ内に導かれる燃料は、各実施例１，２において説明したように、予混合火花点火火炎伝播燃焼モード運転時であれば蒸発性の高い燃料特性であることが好ましく、また、圧縮自着火拡散燃焼モード運転時であれば着火性の高い燃料特性であることが好ましい。

ここで示す「燃焼室ＣＣ内に導かれる燃料」とは、本実施例３の内燃機関のように燃料混合手段２５７で混合された各燃料Ｆ１，Ｆ２からなる混合燃料が燃焼室ＣＣへと送られる形態を採っているときにはその混合燃料のことをいう。これが為、第１及び第２の燃料タンク２４１Ａ，２４１Ｂには蒸発性の高い燃料と着火性の高い燃料を個別に貯留しておくことが望ましく、ここでは、第１燃料タンク２４１Ａに着火性が高く蒸発性の低い燃料（第１燃料Ｆ１）を貯留させ、第２燃料タンク２４１Ｂに着火性が低く蒸発性の高い燃料（第２燃料Ｆ２）を貯留させる。

本実施例３においては、第１燃料Ｆ１として軽油を貯留すると共に第２燃料Ｆ２としてガソリンを貯留してもよいが、これらの内の何れか一方が硫黄分を含まない燃料であってもよい。例えば、その後者に示す硫黄分を含まない蒸発性の高い燃料としては、アルコール燃料や硫黄分を含有させることなく蒸発性を高めて生成されたＧＴＬ（Ｇａｓ Ｔｏ Ｌｉｑｕｉｄｓ）燃料等が考えられる。また、硫黄分を含まない着火性の高い燃料としては、硫黄分を含有させることなく着火性を高めて生成されたＧＴＬ燃料等が考えられる。尚、硫黄分を含まずに蒸発性と着火性の双方の高い燃料としてジメチルエーテルが知られており、これが一方の燃料として使用されていてもよい。

夫々の燃料Ｆ１，Ｆ２の様々な燃料特性を総合して勘案しなければならないが、本実施例３において燃焼室ＣＣ内に導かれる燃料は、一般に、第１燃料Ｆ１の燃料混合割合が多ければ着火性が良好で蒸発性に劣る燃料特性となり、第２燃料Ｆ２の燃料混合割合が多ければ着火性に劣り蒸発性が良好な燃料特性となる。従って、本実施例３の電子制御装置１の燃料混合制御手段には、予混合火花点火火炎伝播燃焼モード選択時であれば、蒸発性の高い第２燃料Ｆ２の燃料混合割合を多くした燃料混合比率へと調節させ、圧縮自着火拡散燃焼モード選択時であれば、着火性の高い第１燃料Ｆ１の燃料混合割合を多くした燃料混合比率へと調節させる。ここでは、そのような夫々の燃料混合比率のことを「通常運転時の燃料混合比率」という。

尚、後述する図８に示す内燃機関のように各燃料Ｆ１，Ｆ２が個別に燃焼室ＣＣへと供給される形態を採っている場合には、その供給された各燃料Ｆ１，Ｆ２の全体のことを「燃焼室ＣＣ内に導かれる燃料」という。かかる場合には、第１燃料Ｆ１の供給割合が多ければ着火性が良好で蒸発性に劣る燃料特性となり、第２燃料Ｆ２の供給割合が多ければ着火性に劣り蒸発性が良好な燃料特性となる。

ここで、本実施例３の内燃機関においても、実施例１，２の場合と同様に、燃焼室ＣＣ内に導かれる燃料中の硫黄分含有量Ｃｓに応じてリーン運転モード又はストイキ運転モードが選択される。従って、本実施例３の内燃機関は、リーン予混合火花点火火炎伝播燃焼，ストイキ予混合火花点火火炎伝播燃焼，リーン圧縮自着火拡散燃焼又はストイキ圧縮自着火拡散燃焼の何れかで運転される。

以下に、本実施例３の内燃機関の排気浄化装置８０に関わる電子制御装置１の演算処理動作の一例を図６のフローチャートに基づき説明する。

本実施例３の電子制御装置１は、実施例１の場合と同様にして燃焼室ＣＣ内に導かれる燃料中の硫黄分含有量Ｃｓを検出し（ステップＳＴ５）、更に、この内燃機関の機関回転数Ｎｅと機関負荷Ｋｌを各々クランク角センサ１６とエアフロメータ２３の検出信号に基づいて検出する（ステップＳＴ７）。

そして、この電子制御装置１は、その硫黄分含有量Ｃｓと所定量Ｃｓ０を比較して（ステップＳＴ１０）、硫黄分含有量Ｃｓが所定量Ｃｓ０を超えていれば内燃機関の運転モードをストイキ運転モードに設定し（ステップＳＴ１５）、硫黄分含有量Ｃｓが所定量Ｃｓ０以下であれば内燃機関の運転モードをリーン運転モードに設定する（ステップＳＴ２５）。

ここで、本実施例３においては、その運転モードの設定の後に、電子制御装置１の燃焼モード設定手段が燃焼モードの設定を行う（ステップＳＴ１６，ＳＴ２６）。その際、燃焼モード設定手段は、上記ステップＳＴ７で検出した機関回転数Ｎｅと機関負荷Ｋｌに応じた燃焼モードを図５の燃焼モードマップデータから選択し、その機関回転数Ｎｅと機関負荷Ｋｌの組み合わせに最適な圧縮自着火拡散燃焼モード又は予混合火花点火火炎伝播燃焼モードを設定する。

先ず、ストイキ運転モード設定後に電子制御装置１の燃焼モード設定手段によって圧縮自着火拡散燃焼モードが設定された場合について説明する。

一般に、燃料中の硫黄は燃焼に伴い酸化してＳＯｘ（酸化硫黄）となるが、そのＳＯｘは、燃料中に含まれる水分等と結合してＰＭになることがある。これが為、硫黄分含有量Ｃｓが多ければ、多量のＰＭが生成されてしまう可能性がある。また、通常、圧縮自着火拡散燃焼モード運転においては、圧縮空気中に燃料が噴射されるので蒸発性の低い燃料を使用した場合に燃料と空気の混合状態が均一になり難く、更に、拡散燃焼期間と後燃え期間で燃焼室ＣＣ内の温度と圧力が低下する為に、不完全燃焼を引き起こしてＰＭやスモークが発生され易くなってしまう。特に、そのＰＭやスモークの発生量は、燃料の蒸発性が低ければ低いほど増加していく。このようなことから、圧縮自着火拡散燃焼モードで運転させる際には、高い着火性だけでなく高い蒸発性も有している燃料を使用することが好ましく、これにより、燃焼室ＣＣ内に導かれる燃料の蒸発性が高まって空気との混合が促進されるので、燃料の過濃領域が減少されてＰＭやスモークの発生量を減少させることができる。

従って、本実施例３の電子制御装置１は、ストイキ圧縮自着火拡散燃焼させる場合、燃焼室ＣＣ内に導かれる燃料中に占める高蒸発性燃料（第２燃料Ｆ２）の含有割合を通常運転時の燃料混合比率のものに対して増加させ（ステップＳＴ１７）、ＰＭやスモークの発生量の減少を図る。そして、この電子制御装置１は、開閉弁８６を駆動制御して、ＮＯｘ触媒８３への排気ガスの流路を遮断すると共に排気ガスを迂回路たる排気副通路８５へと迂回させる（ステップＳＴ２０）。

これにより、この場合の内燃機関においては、通常運転時よりも蒸発性を高めた混合燃料が燃料混合手段２５７にて生成され、これが圧縮空気中に噴射されてストイキ圧縮自着火拡散燃焼が行われるので、ＰＭやスモークの発生量を減少させることができる。その一方で、この場合、この内燃機関においても実施例１と同様に排気ガス中に有害成分（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ）が含まれているが、その有害成分は、排気主通路８１上の前段側の三元触媒８２にて効率良く浄化され、更に、ここで浄化しきれなかったときには残りが後段側の三元触媒８７で浄化される。これが為、この内燃機関は、クリーンな排気ガスを大気へと放出することができる。

尚、燃焼室ＣＣ内に導かれる燃料は、蒸発性を高めることによって着火性が低下していくので、圧縮空気中での自己着火が行われ難くなり、また、適切な拡散燃焼が行われずに失火してしまう可能性もある。これが為、かかる不都合が生じてしまう場合には、点火プラグ６１を用いて圧縮空気中における着火を補助することによって、好適なストイキ圧縮自着火拡散燃焼を行わせてもよい。

他方、ストイキ運転モード設定後に予混合火花点火火炎伝播燃焼モードが設定された場合、電子制御装置１は、燃焼室ＣＣ内に導かれる燃料の燃料混合比率をストイキ予混合火花点火火炎伝播燃焼させる際の通常運転時の燃料混合比率に設定する（ステップＳＴ１８）。そして、この電子制御装置１は、上記ステップＳＴ２０に進み、ＮＯｘ触媒８３を通過させることなく排気ガスを排気副通路８５に迂回させる。

これにより、この場合の内燃機関においては、燃焼室ＣＣ内に形成された理論空燃比の混合気に点火プラグ６１から点火されてストイキ予混合火花点火火炎伝播燃焼が行われる。そして、この場合、この内燃機関においては、排気ガス中に有害成分（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ）が前段側の三元触媒８２と後段側の三元触媒８７によって浄化されるので、クリーンな排気ガスが大気へと放出される。

また、リーン運転モード設定後には、燃焼モード設定手段により設定された燃焼モード（圧縮自着火拡散燃焼モード又は予混合火花点火火炎伝播燃焼モード）に応じて、燃焼室ＣＣ内に導かれる燃料の燃料混合比率が通常運転時の燃料混合比率に設定される（ステップＳＴ２７）。そして、電子制御装置１は、開閉弁８６を駆動制御して、ＮＯｘ触媒８３への排気ガスの流路を開放させると共に排気ガスの迂回路たる排気副通路８５を遮断する（ステップＳＴ３０）。

これにより、この場合の内燃機関においては、リーン圧縮自着火拡散燃焼又はリーン予混合火花点火火炎伝播燃焼が行われる。そして、この場合、この内燃機関においては、ストイキ燃焼時よりも非効率ではあるが、排気主通路８１上の前段側の三元触媒８２にて排気ガス中の有害成分（ＨＣ，ＮＯｘ）が浄化され、ここで浄化しきれなかったＮＯｘがＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒）８３にて吸蔵されるので、クリーンな排気ガスが大気へと放出される。

尚、リーン圧縮自着火拡散燃焼時にＰＭやスモークの発生が懸念される場合には、上記ステップＳＴ２７にて上記ステップＳＴ１７と同様に高蒸発性燃料（第２燃料Ｆ２）の含有割合を増加させ、これにより、ＰＭやスモークの発生自体の抑制を図ってもよく、また、ＮＯｘ触媒８３として実施例１で説明したＤＰＮＲを適用することで、ＰＭやスモークの大気への放出を抑えてもよい。

このように、本実施例３の排気浄化装置８０においても、燃料中に所定よりも多くの硫黄分が含まれている場合に排気ガスがＮＯｘ触媒８３を通過しないので、そのＮＯｘ触媒８３の硫黄被毒を簡易な構成にて防ぐことができる。これが為、この排気浄化装置８０においては、実施例１と同様に、ＮＯｘ触媒８３の浄化能力の低下を抑制することができ、また、走行性能や燃費性能の悪化を防ぐことができる。更に、本実施例３の排気浄化装置８０においては、ストイキ圧縮自着火拡散燃焼させる際に蒸発性を高めた燃料を使用しているので、ＰＭやスモークの発生自体を抑えることができる。

ところで、ここでは、本実施例３の排気浄化装置８０の適用対象として、第１燃料Ｆ１と第２燃料Ｆ２の混合燃料を燃焼室ＣＣに直接噴射させる所謂筒内直接噴射式の内燃機関について例示したが、その排気浄化装置８０は、その混合燃料を燃焼室ＣＣ内だけでなく吸気ポート１１ｂへも噴射させるよう構成した内燃機関に適用してもよい。例えば、この種の内燃機関は、図４に示す内燃機関において燃料供給装置２５０を図７に示す燃料供給装置３５０へと置き換えることによって構成することができる。

その図７に示す燃料供給装置３５０は、上述した燃料供給装置２５０の各種構成部品に加えて、燃料混合手段２５７で生成された混合燃料を燃料通路３５５に吐出する燃料ポンプ３５６と、その燃料通路３５５の混合燃料を夫々の気筒に分配するデリバリ通路３５３と、このデリバリ通路３５３から供給された混合燃料を夫々の気筒の吸気ポート１１ｂに噴射する各気筒の燃料噴射弁３５４と、を設けたものである。

例えば、この内燃機関においては、圧縮自着火拡散燃焼モードで運転する際に燃料噴射弁２５４を駆動制御して混合燃料を燃焼室ＣＣ内へと噴射させ、予混合火花点火火炎伝播燃焼モードで運転する際に燃料噴射弁３５４を駆動制御して混合燃料を吸気ポート１１ｂへと噴射させるものとする。

また、本実施例３の排気浄化装置８０は、第１燃料Ｆ１と第２燃料Ｆ２を個別に噴射させるよう構成した内燃機関に適用してもよい。例えば、この種の内燃機関は、図４に示す内燃機関において燃料供給装置２５０を図８に示す燃料供給装置４５０へと置き換えることによって構成することができる。

その図８に示す燃料供給装置４５０は、燃焼室ＣＣ内に第１燃料Ｆ１を直接噴射する第１燃料供給手段と、吸気ポート１１ｂに第２燃料Ｆ２を噴射する第２燃料供給手段と、を備えている。その第１燃料供給手段は、第１燃料Ｆ１を第１燃料タンク２４１Ａから吸い上げて第１燃料通路２５１Ａに送出する第１フィードポンプ２５２Ａと、その第１燃料通路２５１Ａの第１燃料Ｆ１を高圧燃料通路４５５Ａに圧送する高圧燃料ポンプ４５６Ａと、その高圧燃料通路４５５Ａの第１燃料Ｆ１を夫々の気筒に分配する第１デリバリ通路４５３Ａと、この第１デリバリ通路４５３Ａから供給された第１燃料Ｆ１を燃焼室ＣＣ内に噴射する各気筒の燃料噴射弁４５４Ａと、を備える。一方、第２燃料供給手段は、第２燃料Ｆ２を第２燃料タンク２４１Ｂから吸い上げて第２燃料通路２５１Ｂに送出する第２フィードポンプ２５２Ｂと、その第２燃料通路２５１Ｂの第２燃料Ｆ２を夫々の気筒に分配する第２デリバリ通路４５３Ｂと、この第２デリバリ通路４５３Ｂから供給された第２燃料Ｆ２を吸気ポート１１ｂに噴射する各気筒の燃料噴射弁４５４Ｂと、を備える。

例えば、この内燃機関においては、圧縮自着火拡散燃焼モードで運転する際に燃料噴射弁４５４Ａのみ又は双方の燃料噴射弁４５４Ａ，４５４Ｂを駆動制御して燃料を燃焼室ＣＣ内へと導き、予混合火花点火火炎伝播燃焼モードで運転する際に燃料噴射弁４５４Ｂのみ又は双方の燃料噴射弁４５４Ａ，４５４Ｂを駆動制御して燃料を燃焼室ＣＣ内へと導く。その際、この多種燃料内燃機関においては、設定された燃料混合比率となるように夫々の燃料噴射弁４５４Ａ，４５４Ｂを駆動制御させる。

以上のように、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を抑制する技術に有用である。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施例１の構成について示す図である。 実施例１，２の排気浄化装置に関わる電子制御装置の演算処理動作について説明するフローチャートである。 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施例２の構成について示す図である。 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施例３の構成について示す図である。 実施例３において燃焼モードを設定する際に用いる燃焼モードマップデータの一例を示す図である。 実施例３の排気浄化装置に関わる電子制御装置の演算処理動作について説明するフローチャートである。 実施例３の排気浄化装置の変形例の構成について示す図である。 実施例３の排気浄化装置の他の変形例の構成について示す図である。

符号の説明

１ 電子制御装置
８０ 排気浄化装置
８１ 排気主通路
８２，８７ 三元触媒
８３ ＮＯｘ触媒
８４ ＳＯｘセンサ
８５ 排気副通路
８６ 開閉弁（流路切替手段）
ＣＣ 燃焼室

Claims (2)

1. ＮＯｘ触媒を備える第１排気浄化流路と、
   三元触媒を備える第２排気浄化流路と、
   前記第１排気浄化流路及び前記第２排気浄化流路に対して排気ガス流動方向上流側を流れる排気ガスを当該第１排気浄化流路又は当該第２排気浄化流路へと択一的に流入させる流路切替手段と、
   燃焼室内に導かれる燃料中の硫黄分含有量を検出する硫黄分含有量検出手段と、
   前記硫黄分含有量が所定よりも多いときに、内燃機関を理論空燃比の下でストイキ燃焼させると共に、前記流路切替手段を駆動制御して当該ストイキ燃焼により排出された排気ガスを前記第２排気浄化流路へと流入させる制御手段と、
   を設けたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記燃焼室内に導かれる燃料は、性状の異なる複数種類の燃料からなり、
   前記制御手段は、ストイキ圧縮自着火拡散燃焼させる際に、前記燃焼室内に導かれる燃料中に占める蒸発性の良好な燃料の含有割合を増加させるよう構成したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。

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