JP2008303835A

JP2008303835A - 内燃機関の排気浄化システム

Info

Publication number: JP2008303835A
Application number: JP2007153160A
Authority: JP
Inventors: Norihisa Nakagawa; 徳久中川; Taiga Hagimoto; 大河萩本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2008-12-18

Abstract

【課題】内燃機関の排気通路に設けられた触媒に吸着した硫黄成分が触媒から脱離する際に発生する刺激臭によって車両の乗員が不快感を感じることを抑制する技術を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられた第１触媒と、第１触媒より下流に設けられた第２触媒と、第１触媒より下流且つ第２触媒より上流の検出箇所における排気の空燃比を検出する手段と、前記検出箇所における排気の空燃比を概ね理論空燃比とすべく燃料噴射量を制御する手段と、第１触媒より上流を流れる排気の一部を、第１触媒をバイパスさせて第２触媒に導くバイパス手段と、バイパス手段によって第１触媒をバイパスさせられる排気の量を制御する流量制御手段と、を備え、触媒に吸着した硫黄成分が触媒から脱離する際に発生する刺激臭が車両の乗員に知覚され得る所定の条件が成立する場合には、バイパス手段による前記排気のバイパスを停止するように前記流量制御手段を制御する。
【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。

内燃機関の排気通路に上流から第１触媒と第２触媒との２つの排気浄化触媒を設け、第１触媒と第２触媒との間の排気通路に排気の空燃比を検出する酸素センサを設け、酸素センサによる検出値に基づいて第１触媒から流出する排気の空燃比が概ね理論空燃比となるように空燃比制御を行うようにした排気浄化システムが知られている。第１触媒から流出する排気の空燃比が概ね理論空燃比となるような制御を行うのは、第１触媒の排気浄化効率を良好に保つためである。第１触媒及び第２触媒は、ともに酸素吸蔵能を有し、酸素吸蔵量が所定量近傍である場合に良好な排気浄化効率を得ることができる。そして、第１触媒における酸素吸蔵量が所定量近傍であるときに第１触媒を通過して第１触媒から流出する排気の空燃比は概ね理論空燃比となる。従って、酸素センサの検出値が概ね理論空燃比に対応した値となるように燃料噴射量を制御することにより、第１触媒における酸素吸蔵量が所定量近傍である状態に保つことができ、第１触媒の排気浄化効率を良好に保つことができる。

ところで、酸素センサによる検出値が概ね理論空燃比に対応した値となるように燃料噴射量が制御された場合、第２触媒が酸素不足の状態となり、第２触媒の排気浄化効率が低下するという問題がある。これは、酸素センサによる検出値が概ね理論空燃比に対応した値となるのは、酸素センサによる検出対象となる排気中にほとんど酸素が含まれていないときであるからである。よって、上記の空燃比制御が継続して行われた場合、第２触媒に十分な量の酸素が供給されなくなり、第２触媒において酸素不足が発生し、第２触媒の排気浄化効率が低下する場合がある。

これに対し、第１触媒より上流の排気通路と、第１触媒より下流且つ第２触媒より上流の排気通路と、を接続するバイパス通路を設け、第１触媒より上流を流れる排気の一部を、第１触媒をバイパスさせて直接第２触媒に導くようにした技術が提案されている。これによれば、第１触媒における排気浄化作用や酸素吸蔵作用によって酸素が消費される前の、比較的多くの酸素を含む排気が、第１触媒をバイパスして直接第２触媒に流入することになるので、第２触媒における酸素不足を解消することができる。この構成によれば、第１触媒と第２触媒とのトータルで考えた排気浄化効率を向上させることができる。

排気浄化触媒に排気中の硫黄成分（ＳＯｘ）が吸着すると、排気浄化効率が低下するという問題がある。そこで、排気浄化触媒がＳＯｘ被毒した場合、排気浄化触媒を昇温させたり、排気浄化触媒をリッチ雰囲気にしたりすることによって、排気浄化触媒に吸着したＳＯｘを脱離させる処理が行われる。特許文献１には、この処理（ＳＯｘ被毒再生制御）を低負荷運転時には行わないようにすることで、ＳＯｘ被毒再生制御の実行回数を低減することを図る技術が開示されている。
特開２０００−３０３８２５号公報特開２００５−１４７０８２号公報特開２００５−２９１１４８号公報特開２００５−１１３６９１号公報

内燃機関から排出される既燃ガスの空燃比は、巨視的スケール（長時間スケール）で見
て概ね理論空燃比に制御されている場合であっても、微視的スケール（短時間スケール）で見ればリーン雰囲気（酸化雰囲気）とリッチ雰囲気（還元雰囲気）との間を振動している。従って、上記のように、内燃機関から排出された既燃ガスの一部が第１触媒をバイパスして直接第２触媒に供給されるようにした構成では、第２触媒に十分な酸素が供給され、第２触媒の排気浄化効率の低下を抑制できるという効果が得られるとともに、第２触媒が還元雰囲気に曝される機会も増加することになるため、第２触媒がＳＯｘ被毒した場合であっても、比較的容易に第２触媒から硫黄成分が脱離するようになるという効果をも得られることになる。

ところで、一般に高温且つ還元雰囲気下で排気浄化触媒に吸着されたＳＯｘが排気浄化触媒から脱離する時には、刺激臭を有する硫化水素（Ｈ_２Ｓ）が発生するという性質がある。そのため、上記のように排気浄化触媒に吸着した硫黄成分が脱離し易い構成を有する排気浄化システムを備えた内燃機関では、車両が低速走行している場合等において、当該車両の乗員に排気浄化触媒から放出されるＨ_２Ｓの刺激臭によって乗員が不快感を感じる場合があるという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気通路に設けられた触媒に吸着した硫黄成分が触媒から脱離する際に発生する刺激臭によって車両の乗員が不快感を感じることを抑制する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられ排気通路を流れる排気を浄化する第１触媒と、
前記排気通路における第１触媒より下流に設けられ排気通路を流れる排気を浄化する第２触媒と、
前記排気通路における第１触媒より下流且つ前記第２触媒より上流の検出箇所における排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段による検出結果に基づいて前記検出箇所における排気の空燃比を概ね理論空燃比とすべく燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段と、
前記排気通路における前記第１触媒より上流を流れる排気の一部を、前記第１触媒をバイパスさせて前記第２触媒に導くバイパス手段と、
前記バイパス手段によって前記第１触媒をバイパスさせられる排気の量を制御するバイパス流量制御手段と、
を備え、
前記第１触媒又は前記第２触媒に吸着した硫黄成分が触媒から脱離する際に発生する刺激臭が前記内燃機関を搭載した車両の乗員に知覚され得る所定の条件が成立する場合には、前記バイパス手段による前記排気のバイパスを停止するように前記バイパス流量制御手段を制御することを特徴とする。

ここで、所定の条件とは、該条件が成立するときに第２触媒において硫黄成分の脱離反応が進行すると、該脱離反応に伴って発生する刺激臭によって車両の乗員が不快感を感じる可能性があるような条件であり、予め実験や適合作業等によって求められる。本発明によれば、この所定の条件が成立する場合には、バイパス流量制御手段によってバイパス手段による排気のバイパスが停止される。バイパス手段による排気のバイパスが停止されると、ＨＣ等の未燃燃料成分を多く含む既燃ガスが第２触媒に直接供給されることがなくなり、第２触媒が還元雰囲気になりにくくなる。これにより、第２触媒において硫黄成分の脱離反応が進行しにくくなり、刺激臭を伴うＨ_２Ｓの発生が抑制される。従って、上記所定の条件が成立する場合においても、Ｈ_２Ｓの刺激臭によって乗員が不快感を感じることを抑制できる。

上記所定の条件が成立する場合としては、車両の車速が所定車速以下である場合を例示することができる。

ここで、所定車速とは、第１触媒や第２触媒から硫黄成分が脱離する反応が進行する際に発生するＨ_２Ｓが、該Ｈ_２Ｓの刺激臭によって乗員が不快感を感じない量の上限値を越える量、車両の乗員居住空間内に流入するような車速の上限値であり、予め実験等により求められる。すなわち、所定車速より車速が速い場合は、第１触媒や第２触媒において硫黄成分の脱離反応に伴ってＨ_２Ｓが発生しても、該Ｈ_２Ｓは車両の後方に散逸して車両の乗員居住空間内に流入しにくく、従って乗員がＨ_２Ｓの刺激臭によって不快感を感じる可能性は低い。しかし、所定車速より遅い低速走行時には、第１触媒や第２触媒においてＨ_２Ｓが発生した場合に、乗員が不快感を感じない程度の量を越えるＨ_２Ｓが車両の乗員居住空間内に流入する可能性がある。これに対し、本発明によれば、車速が所定車速以下である低速走行時には、バイパス手段による排気のバイパスが停止され、第２触媒が還元雰囲気になることが抑制され、第２触媒におけるＨ_２Ｓの発生が抑制されるので、触媒におけるＨ_２Ｓの発生量が抑制される。よって、乗員がＨ_２Ｓの刺激臭によって不快感を感じることを抑制できる。

また、上記所定の条件が成立する場合としては、車両の車速が上記所定車速以下であり、且つ、第２触媒の温度が所定温度以上の場合とすることもできる。

ここで、所定温度とは、第２触媒において硫黄成分の脱離反応が進行する温度の下限値（例えば４００℃）であり、予め実験等により求められる。第２触媒の温度が所定温度より低い場合、第２触媒が還元雰囲気に曝されても硫黄成分の脱離反応が進行しにくく、従ってＨ_２Ｓが発生しにくい。よって、低速走行時であっても、乗員がＨ_２Ｓの刺激臭によって不快感を感じる可能性は低い。従って、このような場合にはバイパス手段による排気のバイパスを停止しないようにすれば、第２触媒が酸素不足状態になる機会を低減でき、第２触媒の排気浄化効率の低下を抑制できる。

また、上記所定の条件が成立する場合としては、車両の車速が上記所定車速以下であり、且つ、第２触媒の温度が上記所定温度以上であり、且つ、第２触媒における硫黄成分の吸着量が所定量以上の場合とすることもできる。

ここで、所定量とは、第２触媒における硫黄成分の脱離反応に伴って発生し且つ乗員居住空間内に流入するＨ_２Ｓの量が、上記低車速条件下においても、乗員が不快感を感じない上限量を超えないような、第２触媒における硫黄成分の吸着量の上限値であり、予め実験等により求められる。つまり、第２触媒における硫黄成分の吸着量が上記所定量より少なければ、上記低車速条件下で第２触媒における硫黄成分の脱離反応が進行しても、脱離反応に伴って発生するＨ_２Ｓの刺激臭によって乗員が不快感を感じる虞が少ない。よって、そのような場合にはバイパス手段による排気のバイパスを停止しないようにすれば、第２触媒が酸素不足状態になる機会を低減でき、第２触媒の排気浄化効率の低下を抑制できる。

また、上記所定の条件が成立する場合としては、車両が後退運転している場合、車両の窓又はドアが開いている場合を例示することもできる。これらの条件が成立する場合、触媒から放出されるＨ_２Ｓが乗員の居住空間内に流入し易い。従って、第２触媒において硫黄成分の脱離反応が進行しないようにバイパス手段による排気のバイパスを停止することが好適である。

本発明により、内燃機関の排気通路に第１触媒と第２触媒との２つの排気浄化触媒を設
け、第１触媒から流出する排気の空燃比を概ね理論空燃比とする空燃比制御を行うとともに、第１触媒より上流の排気の一部に第１触媒をバイパスさせて直接第２触媒に導き、第２触媒により多くの酸素を供給することで第２触媒の排気浄化効率の低下を抑制するようにした排気浄化システムにおいて、排気浄化触媒から放出されるＨ_２Ｓの刺激臭によって乗員が不快感を感じることを抑制することが可能になる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、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。

図１は、内燃機関の排気通路に複数の触媒が設けられた排気浄化システムの一例を示す図である。

図１において、内燃機関１は、シリンダブロック２を有する。シリンダブロック２には、シリンダブロック２の内部を往復運動可能なピストン４が設けられている。ピストン４の上方には、燃焼室５が形成されている。シリンダブロック２の上方には、シリンダヘッド３が設けられている。シリンダヘッド３には、吸気通路６及び排気通路７が接続されている。吸気通路６と燃焼室５との接続部には、吸気弁８が設けられている。排気通路７と燃焼室５との接続部には、排気弁９が設けられている。吸気通路６には、吸気に燃料を噴射する燃料噴射弁１０が設けられている。

排気通路７には、排気を浄化するための２つの触媒（第１触媒１１、第２触媒１２）が設けられている。第２触媒１２は、排気通路７において、第１触媒１１より下流側に設けられている。第１触媒１１及び第２触媒１２は、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び窒素酸化物（ＮＯｘ）の３種の物質を酸化還元反応によって同時に排気中から除去することができる三元触媒である。

第１触媒１１より上流の排気通路７には、第１Ａ／Ｆセンサ１５が設けられている。第１Ａ／Ｆセンサ１５により、内燃機関１から排出された排気の空燃比が検出される。第１Ａ／Ｆセンサ１５により検出される空燃比と目標空燃比との偏差に基づいて、燃料噴射量の指令値がフィードバック制御により決定される。排気通路７における第１触媒１１と第２触媒１２との間には、第２Ａ／Ｆセンサ１６が設けられている。第２Ａ／Ｆセンサ１６により、第１触媒１１から流出する排気の空燃比が検出される。第２Ａ／Ｆセンサ１６により検出された空燃比の値に基づいて、第２Ａ／Ｆセンサ１６により検出される空燃比の値を概ね理論空燃比とする空燃比制御が行われる。この場合、第２Ａ／Ｆセンサ１６により検出された空燃比がリッチであれば、燃料噴射量の指令値が相対的にリーン側に補正される。一方、第２Ａ／Ｆセンサ１６により検出された空燃比がリーンであれば、燃料噴射量の指令値が相対的にリッチ側に補正される。

排気通路７には、内燃機関１からの排気を、第１触媒１１及び第２Ａ／Ｆセンサ１６をバイパスさせて、直接第２触媒１２に導くバイパス通路１３が設けられている。バイパス通１３の一端は排気通路７における第１触媒１１より上流に設けられた分岐部７ａに接続されている。バイパス通路１３の他端は、排気通路７における第２Ａ／Ｆセンサ１６より下流且つ第２触媒１２より上流に設けられた合流部７ｂに接続されている。内燃機関１から排出された排気は、分岐部７ａにおいてその一部がバイパス通路１３に流入する。バイパス通路１３を流れる排気は、合流部７ｂにおいて排気管７に流入する。

バイパス通路１３は、排気通路７を流れる排気の流量のうち予め定められた所定の割合の流量を流すことが可能に構成されている。上記所定の割合は、例えば１０％程度に設定する。この場合、排気通路７と比較してバイパス通路１３を細い配管で構成することができるので、製造性が向上し、製造コストを低減することができる。バイパス通路１３には、バイパス通路１３内の排気の流量を制御するためのバイパス１４が設けられている。

合流部７ｂが第２Ａ／Ｆセンサ１６よりも下流側に設けられるのは、バイパス通路１３を流れて排気通路７に流入する排気が第２Ａ／Ｆセンサ１６の検出結果に影響を与えることを抑制するためである。合流部７ｂが第２Ａ／Ｆセンサ１６よりも上流に設けられた場合には、第２Ａ／Ｆセンサ１６による検出対象はバイパス通路１３を流れて排気通路７に流入する排気と第１触媒１１から流出する排気とが混合した排気となる。このため、第１触媒１１から流出する排気の空燃比を正確に検出することが困難になる。これに対し、本実施例のように、合流部７ｂを第２Ａ／Ｆセンサ１６より下流に設けることにより、第２Ａ／Ｆセンサ１６は、バイパス通路１３から排気通路７に流入する排気の影響を受けにくくなり、第１触媒１１から流出する排気の空燃比を正確に検出することが可能になる。

内燃機関１が搭載された車両（図示略）には、車両各部を制御するＥＣＵ２０が設けられている。第１Ａ／Ｆセンサ１５、第２Ａ／Ｆセンサ１６は、ＥＣＵ２０に接続されており、それぞれの検出結果がＥＣＵ２０に入力される。燃料噴射弁１０及びバイパス１４は、ＥＣＵ２０に接続されており、それぞれの動作がＥＣＵ２０により制御される。

本実施例では、第１触媒１１より上流の排気通路７を流れる排気の一部をバイパス通路１３を介して第２触媒１２に供給するのは、第２触媒１２が排気を十分に浄化することが可能な場合（活性化している場合）である。これは、第２触媒が活性化していない場合にバイパス通路１３を介して第２触媒１２に排気を供給すると、当該排気中の有害物質が第２触媒１２において十分に浄化されないまま第２触媒１２から流出してしまうからである。

第２触媒１２が活性化しているか否かは、第２触媒１２の温度に基づいて判定する。第２触媒１２の温度が予め定められた所定の温度よりも高い場合に、バイパス通路１３を介して第２触媒１２に排気が供給される。第２触媒１２の温度は、センサ等により直接検出する方法の他に、既知の触媒温度推定モデル等に基づいて推定することができる。

第２触媒１２にバイパス通路１３を介して内燃機関１からの排気が供給されることにより、第２触媒１２に酸素が供給されることになる。これにより、第２触媒１２において酸素不足によって排気浄化効率が低下することが抑制される。これにより、第２触媒１２において排気の浄化が効率よく行われるようになるため、第１触媒及び第２触媒のトータルで考えた排気性能を向上させる（排気エミッションを低減する）ことが可能になる。

ところで、触媒には排気中の硫黄成分（ＳＯｘ）が吸着する性質があり、ＳＯｘの吸着量が増加すると触媒の排気浄化効率が低下するという問題がある。触媒に吸着した硫黄成分は、触媒の温度が高温且つ触媒が還元雰囲気に曝されると触媒から脱離する。ここで、内燃機関１から排出される既燃ガスの空燃比は、巨視的スケール（長時間スケール）で見れば概ね理論空燃比に制御されている場合であっても、微視的スケール（短時間スケール）で見ると酸素を多く含むリーン雰囲気（酸化雰囲気）の状態とＨＣ等の未燃燃料成分を多く含むリッチ雰囲気（還元雰囲気）の状態との間を振動している。従って、内燃機関１から排出される既燃ガスが直接供給される第１触媒１１は、上述のように十分な酸素が供給されて排気浄化効率が好適に保たれるとともに、還元雰囲気に曝される機会も多いため、第１触媒１１に吸着した硫黄成分は第１触媒１１から脱離し易い。

一方、内燃機関１から排出される既燃ガスは、第１触媒１１を通過する際に、含有する酸素や未燃燃料等の還元成分が第１触媒１１における排気浄化反応のために消費されたり第１触媒１１自体に吸蔵されたりする。そのため、第１触媒１１から流出する排気の空燃比は微視的スケールで見ても値の振幅が小さく、第２触媒１２は、上述のように十分な酸素が供給されず排気浄化効率が低下する傾向があるとともに、還元雰囲気に曝される機会も少なく、第２触媒１２に吸着した硫黄成分は第２触媒１２から脱離しにくかった。

これに対し、本実施例のように構成された排気浄化システムの場合は、上述のようにバイパス通路１３を介して内燃機関１から排出される既燃ガスの一部が第１触媒１１をバイパスして直接第２触媒１２に供給されるため、上述のように第２触媒に十分な量の酸素を供給することができ、第２触媒の排気浄化効率の低下が抑制されるとともに、第２触媒１２が還元雰囲気に曝される機会が増加するため、第２触媒１２に吸着した硫黄成分が第２触媒１２から脱離し易くなる。

ここで、一般に高温且つ還元雰囲気下で排気浄化触媒に吸着されたＳＯｘが排気浄化触媒から脱離する際には、刺激臭を有する硫化水素（Ｈ_２Ｓ）が発生するという性質がある。そのため、本実施例のように第１触媒１１のみならず第２触媒１２に吸着したＳＯｘの脱離反応も進行し易い構成を有する排気浄化システムでは、各触媒から放出されるＨ_２Ｓの刺激臭によって車両の乗員が不快感を感じる機会が増加するという問題があった。

そこで、本実施例の排気浄化システムでは、触媒から放出されたＨ_２Ｓが車室内に流入し易い所定の条件が成立する場合には、バイパス弁１４を閉弁し、バイパス通路１３を介して内燃機関１からの排気を第２触媒１２に直接供給することを停止するようにした。これにより、第２触媒１２において硫黄成分の脱離反応が進行しにくくなり、第２触媒１２から放出されるＨ_２Ｓの量が減少することになるため、上記所定の条件が成立する場合であっても、乗員が不快感を感じるほどの量のＨ_２Ｓが車室内に流入することを抑制できる。よって、Ｈ_２Ｓの刺激臭によって乗員が不快感を感じる機会を低減することが可能になる。

車両が高速走行している場合は、触媒から放出されたＨ_２Ｓは車両後方に散逸し易いため、車室内には流入しにくい。しかしながら、車両が低速走行している場合は、触媒から放出されたＨ_２Ｓが排気系周辺に漂い、車室内に流入し易いため、乗員がＨ_２Ｓの刺激臭を知覚して不快感を感じる可能性が高い。そこで、本実施例では、少なくとも車速が所定車速以下である場合にバイパス弁１４を閉弁して排気のバイパスを停止させるようにした。

ここで、所定車速とは、第１触媒１１や第２触媒１２において硫黄成分の脱離反応が進行する際に、該脱離反応に伴って発生したＨ_２Ｓが一定量以上車室内に流入するような車速の上限値であり、予め実験等により求められる。但し、一定量とは、乗員がＨ_２Ｓの刺激臭を知覚しにくく、不快感を感じにくいＨ_２Ｓの量の上限値である。例えば、所定車速は２０ｋｍ／ｈとされる。車速が所定車速以下である場合には、車両が停止している状態も含まれる。

ところで、第２触媒１２の温度が硫黄成分の脱離反応が好適に進行する温度に達していない低温状態である場合には、第２触媒が還元雰囲気に曝されたとしても硫黄成分の脱離反応は進行しにくく、従ってＨ_２Ｓは発生しにくい。よって、このような場合には、車両が低速走行時にバイパス弁１４が開弁されて排気のバイパスが行われたとしても、Ｈ_２Ｓの刺激臭によって乗員が不快感を感じる可能性は低い。そこで、本実施例では、車速が上記所定車速以下であっても、第２触媒１２の温度が所定温度未満である場合には、バイパス弁１４の閉弁制御を行わないようにした。換言すると、少なくとも、車速が所定車速以
下であって、且つ、第２触媒１２の温度が所定温度以上である場合に、バイパス弁１４を閉弁して排気のバイパスを停止させるようにした。

ここで、所定温度とは、第２触媒１２において、第２触媒１２に吸着された硫黄成分の脱離反応が進行する温度の下限値であり、予め実験等により求められる。例えば所定温度は４００℃とされる。

また、第２触媒１２における硫黄成分の吸着量が多くない場合には、第２触媒が所定温度以上であって、且つ還元雰囲気に曝され、第２触媒において硫黄成分の脱離反応が進行した場合であっても、臭気が問題になるほどの大量のＨ_２Ｓは放出されない。よって、第２触媒１２における硫黄成分の吸着量が多くない場合には、車両が低速走行時であって且つ第２触媒の温度が所定温度以上であるときにバイパス弁１４が開弁されて排気のバイパスが行われたとしても、乗員が不快感を感じるほどのＨ_２Ｓが車室内に流入する可能性は低い。そこで、本実施例では、車速が所定車速以下であって、且つ、第２触媒１２の温度が所定温度以上であっても、第２触媒における硫黄成分の吸着量が所定量未満である場合には、バイパス弁１４の閉弁制御を行わないようにした。換言すると、車速が所定車速以下であって、且つ、第２触媒１２の温度が所定温度以上であって、更に、第２触媒１２における硫黄成分の吸着量が所定量以上である場合に、バイパス弁１４を閉弁して排気のバイパスを停止するようにした。

ここで、所定量とは、上記低車速走行条件下においても、第２触媒における硫黄成分の脱離反応に伴って発生し且つ車室内に流入するＨ_２Ｓの量が上述した一定量を超えないような硫黄成分の吸着量の上限値であり、予め実験等により求められる。

以上、本実施例におけるバイパス弁１４の閉弁制御の実行条件をまとめると、（イ）車両の車速が所定車速以下である、（ロ）第２触媒１２の温度が所定温度以上である、（ハ）第２触媒に吸着している硫黄成分の量が所定量以上である、という３つの条件が全て成立する場合に、バイパス弁１４が閉弁され、バイパス通路１３を介した排気のバイパスが停止される。

これにより、触媒から放出されるＨ_２Ｓが車室内に流入して乗員が不快感を感じる可能性のある場合には、内燃機関１から排出される既燃ガスがバイパス通路１３を介して第２触媒１２に供給されることがなくなるため、第２触媒１２において硫黄成分の脱離反応が進行しにくくなり、Ｈ_２Ｓの発生量が減少するため、乗員が不快感を感じることを抑制することができる。一方、乗員が不快感を感じる可能性が低い場合には、バイパス弁１４が開弁され、第２触媒１２への既燃ガスの供給が実行されるので、第２触媒１２に十分な酸素が供給され、且つ、第２触媒１２に吸着した硫黄成分の脱離反応を促進され、第２触媒１２の排気浄化効率を好適に保つことができる。

以下、本実施例のバイパス弁１４の制御について、図２に基づいて説明する。図２は、本実施例のバイパス弁制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の稼働中繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２０は車速Ｖを検出する。

ステップＳ１０２において、ＥＣＵ２０は第２触媒１２の温度Ｔを検出する。第２触媒１２の温度の検出には、温度センサによる直接計測の他、運転状態や運転履歴に基づく既知の触媒温度推定モデルを利用することができる。

ステップＳ１０３において、ＥＣＵ２０は第２触媒１２における硫黄成分の吸着量Ｍを
検出する。第２触媒１２における硫黄成分の吸着量の検出には、運転状態や運転履歴に基づく既知の硫黄成分吸着量推定モデルを利用することができる。

ステップＳ１０４において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０１で検出した車速Ｖが所定車速Ｖ０以下であるか否かを判定する。ステップＳ１０４で肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０はステップＳ１０５を実行する。一方、ステップＳ１０４で否定判定された場合は、ＥＣＵ２０はステップＳ１０８を実行する。

ステップＳ１０５において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０２で検出した第２触媒１２の温度Ｔが所定温度Ｔ０以上であるか否かを判定する。ステップＳ１０５で肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０はステップＳ１０６を実行する。一方、ステップＳ１０５で否定判定された場合は、ＥＣＵ２０はステップＳ１０８を実行する。

ステップＳ１０６において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０３で検出した第２触媒１２における硫黄成分の吸着量Ｍが所定量Ｍ０以上であるか否かを判定する。ステップＳ１０６で肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０はステップＳ１０７を実行する。一方、ステップＳ１０６で否定判定された場合は、ＥＣＵ２０はステップＳ１０８を実行する。

ステップＳ１０７において、ＥＣＵ２０は、バイパス弁１４を全閉する。これにより、バイパス通路１３を介して行われる排気のバイパスが停止され、第２触媒１２に内燃機関１から排出される既燃ガスが直接供給されることが停止される。

ステップＳ１０８において、ＥＣＵ２０は、バイパス弁１４を通常制御する。すなわち、第２触媒１２に供給される酸素量と未燃燃料成分等の還元成分量とが、第２触媒の排気浄化効率を保つために好適な量となるように予め定められた開度にバイパス弁１４を制御する。

ステップＳ１０７又はステップＳ１０８を実行したＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。

次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例に係る内燃機関の吸排気系及び排気浄化システムの概略構成については実施例１と同様であるので、詳しい説明を省略し、実施例１と実質的に同一の部材及び部分には、同一の名称及び符号を用いる。

本実施例では、車両が後退運転する場合にバイパス弁１４の全閉制御を実行するようにした。これは、車両が後退運転する場合には、車両の後方に放出されたＨ_２Ｓが車室内に流入し易いからである。本実施例により、車両が後退運転している場合には、第２触媒における硫黄成分の脱離反応が進行しにくくなり、Ｈ_２Ｓが発生しにくくなるので、車室内にＨ_２Ｓが流入することが抑制され、乗員がＨ_２Ｓの刺激臭による不快感を感じる可能性を低減できる。

以下、本実施例のバイパス弁１４の制御について、図３に基づいて説明する。図３は、本実施例のバイパス弁制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の稼働中繰り返し実行される。

まず、ステップＳ２０１において、ＥＣＵ２０はシフト位置を検出する。

ステップＳ２０２において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ２０１において検出したシフト位置がＲ（後退）であるか否かを判定する。ステップＳ２０２において肯定判定された場
合は、ＥＣＵ２０はステップＳ２０３を実行する。一方、ステップＳ２０２において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０はステップＳ２０４を実行する。

ステップＳ２０３において、ＥＣＵ２０は、バイパス弁１４を全閉する。これにより、バイパス通路１３を介して行われる排気のバイパスが停止され、第２触媒１２に内燃機関１から排出される既燃ガスが直接供給されることが停止される。

ステップＳ２０４において、ＥＣＵ２０は、バイパス弁１４を通常制御する。

ステップＳ２０３又はステップＳ２０４を実行したＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。

次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例に係る内燃機関の吸排気系及び排気浄化システムの概略構成については実施例１と同様であるので、詳しい説明を省略し、実施例１と実質的に同一の部材及び部分には、同一の名称及び符号を用いる。

本実施例では、車両の窓及びドアの少なくとも一方が開いている場合にバイパス弁１４の全閉制御を実行するようにした。これは、車両の窓やドアが開いている場合には、車外に放出されたＨ_２Ｓが車室内に流入し易い。本実施例により、車両の窓やドアが開いている場合には第２触媒１２においてＨ_２Ｓが発生しにくくなるので、車室内にＨ_２Ｓが流入することが抑制され、乗員がｈ２の刺激臭による不快感を感じる可能性を低減できる。

以下、本実施例のバイパス弁１４の制御について、図４に基づいて説明する。図４は、本実施例のバイパス弁制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の稼働中繰り返し実行される。

まず、ステップＳ３０１において、ＥＣＵ２０は車両の窓及びドアの開閉状態を検出する。

ステップＳ３０２において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ３０１において検出した窓及びドアの開閉状態に基づいて、車両の窓及びドアの少なくとも一方が開いているか否かを判定する。ステップＳ３０２において肯定判定された場合、すなわち、窓又はドアが開いている場合、ＥＣＵ２０はステップＳ３０３を実行する。一方、ステップＳ３０２において否定判定された場合、すなわち、窓及びドアが両方とも閉じている場合、ＥＣＵ２０はステップＳ３０４を実行する。

ステップＳ３０３において、ＥＣＵ２０は、バイパス弁１４を全閉する。これにより、バイパス通路１３を介して行われる排気のバイパスが停止され、第２触媒１２に内燃機関１から排出される既燃ガスが直接供給されることが停止される。

ステップＳ３０４において、ＥＣＵ２０は、バイパス弁１４を通常制御する。

ステップＳ３０３又はステップＳ３０４を実行したＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。

なお、以上述べた各実施例は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施例には種々の変更を加え得る。また、上記各実施例は本発明の範囲内で可能な限り組み合わせて本発明を実施することができる。例えば、上記実施例１において、簡単に車速が所定車速以下である場合にバイパス弁全閉制御を行うよ
うにしても良い。逆に、実施例２において、後退運転している場合であって、且つ第２触媒の温度が所定温度以上である場合にバイパス弁全閉制御を実行したり、実施例１と同様に、更に第２触媒における硫黄成分吸着量が所定量以上であるという条件が成立する場合に限りバイパス弁全閉制御を実行するようにしても良い。実施例３についても同様である。

実施例１における内燃機関の排気浄化システムを適用する内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。実施例１におけるバイパス弁制御ルーチンを示すフローチャートである。実施例２におけるバイパス弁制御ルーチンを示すフローチャートである。実施例３におけるバイパス弁制御ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１内燃機関
２シリンダブロック
３シリンダヘッド
４ピストン
５燃焼室
６吸気通路
７排気通路
７ａ分岐部
７ｂ合流部
８吸気弁
９排気弁
１０燃料噴射弁
１１第１触媒
１２第２触媒
１３バイパス通路
１４バイパス弁
１５第１Ａ／Ｆセンサ
１６第２Ａ／Ｆセンサ
２０ＥＣＵ

Claims

内燃機関の排気通路に設けられ排気通路を流れる排気を浄化する第１触媒と、
前記排気通路における前記第１触媒より下流に設けられ排気通路を流れる排気を浄化する第２触媒と、
前記排気通路における前記第１触媒より下流且つ前記第２触媒より上流の検出箇所における排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段による検出結果に基づいて前記検出箇所における排気の空燃比を概ね理論空燃比とすべく燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段と、
前記排気通路における前記第１触媒より上流を流れる排気の一部を、前記第１触媒をバイパスさせて前記第２触媒に導くバイパス手段と、
前記バイパス手段によって前記第１触媒をバイパスさせられる排気の量を制御するバイパス流量制御手段と、
を備え、
前記第１触媒又は前記第２触媒に吸着した硫黄成分が触媒から脱離する際に発生する刺激臭が前記内燃機関を搭載した車両の乗員に知覚され得る所定の条件が成立する場合には、前記バイパス手段による前記排気のバイパスを停止するように前記バイパス流量制御手段を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
請求項１において、
前記所定の条件が成立する場合とは、前記車両の車速が所定車速以下の場合である内燃機関の排気浄化システム。
請求項１において、
前記所定の条件が成立する場合とは、前記車両の車速が所定車速以下であり、且つ、前記第２触媒の温度が所定温度以上の場合である内燃機関の排気浄化システム。
請求項１において、
前記所定の条件が成立する場合とは、前記車両の車速が所定車速以下であり、前記第２触媒の温度が所定温度以上であり、且つ、前記第２触媒における硫黄成分の吸着量が所定量以上の場合である内燃機関の排気浄化システム。
請求項１において、
前記所定の条件が成立する場合とは、前記車両が後退運転している場合である内燃機関の排気浄化システム。
請求項１において、
前記所定の条件が成立する場合とは、前記車両の窓及びドアの少なくとも一方が開いている場合である内燃機関の排気浄化システム。