JP3870749B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気通路に少なくとも２個の触媒を直列に配置した内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の自動車の排出ガス浄化システムにおいては、例えば、特開２０００−２１３３号公報に示すように、エンジン始動直後の炭化水素（以下「ＨＣ」と表記する）の排出量を低減するために、排気通路に２個のＨＣ吸着触媒を直列に設置したものがある。一般に、ＨＣ吸着触媒は、ゼオライト等のＨＣ吸着成分と貴金属等の三元触媒成分とを担体に担持させた触媒であり、始動直後のように触媒温度が低い時に排出ガス中のＨＣを吸着し、触媒温度がＨＣ脱離温度領域に昇温した時に、それまでに吸着したＨＣを脱離させ、更に、触媒温度が活性温度領域に昇温した時に、三元触媒成分によって排出ガスの浄化反応を促進させるものである。
【０００３】
更に、上記公報のものは、上流側ＨＣ吸着触媒の上流側に酸素センサを設置すると共に、下流側ＨＣ吸着触媒の上流側と下流側にそれぞれ空燃比センサを設置し、下流側ＨＣ吸着触媒の上流側と下流側の各空燃比センサの出力に基づいて、空燃比フィードバック制御（比例積分制御）の比例定数や積分定数を補正することで、活性化したＨＣ吸着触媒での空燃比が理論空燃比となるように制御して、活性化したＨＣ吸着触媒での浄化率を高めて、排気エミッションを改善するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報の空燃比制御では、活性化したＨＣ吸着触媒での空燃比が理論空燃比となるように制御されるため、活性化したＨＣ吸着触媒での浄化率は高くなるが、活性化していないＨＣ吸着触媒については、却って浄化率が低下する場合がある。例えば、エンジン始動後に上流側ＨＣ吸着触媒が活性化し、下流側ＨＣ吸着触媒の温度がＨＣ脱離温度領域である場合、上記公報の空燃比制御では、上流側ＨＣ吸着触媒での空燃比が理論空燃比となるように制御されるため、下流側ＨＣ吸着触媒での空燃比が脱離ＨＣによってリッチとなり（つまり脱離ＨＣと反応する酸素が不足する状態となり）、脱離ＨＣが浄化されずにそのまま大気中に排出されてしまう。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、エンジン始動後のＨＣ排出量を低減することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の内燃機関の排気浄化装置は、排気通路に少なくとも２個の触媒を直列に配置し、そのうちの下流側触媒にはＨＣ吸着触媒を用い、上流側触媒の上流側及び下流側触媒の上流側と下流側にそれぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出するセンサを設置している。そして、メインフィードバック制御手段は、上流側触媒の上流側のセンサの出力に基づいて該上流側触媒の上流側の空燃比を第１の目標空燃比に一致させるように燃料噴射量をフィードバック補正し、第１のサブフィードバック制御手段は、下流側触媒の上流側のセンサの出力に基づいて該下流側触媒の上流側の空燃比を第２の目標空燃比に一致させるように前記第１の目標空燃比をフィードバック補正し、第２のサブフィードバック制御手段は、下流側触媒の下流側のセンサの出力に基づいて前記第２の目標空燃比をフィードバック補正する。更に、内燃機関の運転中は、脱離炭化水素浄化制御手段によって、下流側触媒の温度がＨＣ脱離温度領域に昇温しているか否かを判定し、下流側触媒の温度がＨＣ脱離温度領域に昇温した時に前記第２の目標空燃比をそれまでよりもリーン側の空燃比に切り換えて脱離ＨＣの浄化を促進する脱離ＨＣ浄化制御を実行する。
【０００７】
このように、下流側触媒の温度がＨＣ脱離温度領域に昇温した時に、第２の目標空燃比（下流側触媒の上流側の目標空燃比）をそれまでよりもＮＯｘが増加しない範囲内でリーン側の空燃比に切り換えると、下流側触媒に流入する排出ガスの空燃比がリーン側に制御される。これにより、下流側触媒に流入する排出ガス中の酸素濃度が増加するため、下流側触媒から脱離したＨＣと排出ガス中の酸素とが反応しやすくなって脱離ＨＣの浄化が促進され、ＨＣ排出量が低減される。また、第２の目標空燃比でリーン化を実施するため、ＮＯｘの増加も防止することができる。
【０００８】
この場合、請求項２のように、脱離ＨＣ浄化制御の実行中に、少なくとも下流側触媒の下流側のセンサの出力に基づいて該下流側触媒の劣化の有無を下流側触媒劣化判定手段によって判定するようにしても良い。つまり、下流側触媒（ＨＣ吸着触媒）の劣化度合が進むほど、ＨＣ吸着能力が低下してＨＣ吸着量が減少し、触媒温度がＨＣ脱離温度領域に昇温した時のＨＣ脱離量が減少する。このように、下流側触媒が劣化してＨＣ脱離量が減少すると、下流側触媒内で脱離ＨＣと反応する排出ガス中の酸素の割合が少なくなって、下流側触媒から流出する排出ガスの空燃比（下流側触媒の下流側のセンサの出力）が通常よりも早くリーン側に変化する。この特性を考慮して、脱離ＨＣ浄化制御の実行中に、下流側触媒の下流側のセンサの出力の挙動を監視すれば、下流側触媒のＨＣ脱離能力の判定、ひいては下流側触媒の劣化判定を行うことができる。この際、下流側触媒の上流側と下流側の両方のセンサの出力の挙動を監視すれば、下流側触媒の劣化判定（ＨＣ脱離能力の判定）を更に精度良く行うことができる。
【０００９】
また、請求項３のように、下流側触媒の温度がＨＣ脱離温度領域に昇温しているか否かを、下流側触媒の温度又は排出ガスの温度を検出する温度センサの出力に基づいて判定するようにしても良い。このようにすれば、下流側触媒の温度がＨＣ脱離温度領域に昇温するタイミング（ＨＣ脱離タイミング）を精度良く検出することができる。
【００１０】
或は、始動後経過時間に応じて下流側触媒の温度が上昇することに着目して、請求項４のように、下流側触媒の温度がＨＣ脱離温度領域に昇温しているか否かを、始動後経過時間に基づいて判定するようにしても良い。このようにすれば、触媒温度又は排出ガスの温度を検出する温度センサを設ける必要がなく、その分、製造コストを低減することができる。尚、始動後経過時間の判定値は、演算処理の簡略化のために固定値としても良いが、始動時の冷却水温や外気温、始動からの燃料消費量積算値等によって始動後経過時間の判定値を補正するようにすれば、判定精度を向上することができる。
【００１１】
この場合、請求項５のように、下流側触媒の温度がＨＣ脱離温度領域から活性温度領域に昇温した時、又は、下流側触媒の下流側のセンサ出力がリッチからリーンに切り換わった時に、第２の目標空燃比を通常の設定値に戻すようにすると良い。このようにすれば、ＨＣ脱離が終了した時点で、第２の目標空燃比を通常の設定値に戻すことができ、脱離ＨＣ浄化制御から触媒活性時の空燃比制御への切り換えを最適なタイミングで行うことができる。
【００１２】
また、請求項６のように、脱離ＨＣ浄化制御の実行中に下流側触媒の下流側の目標空燃比を通常よりもリーン側の空燃比に切り換えるようにしても良い。このようにすれば、下流側触媒に流入する排出ガスの空燃比をより確実にリーン側に制御することができ、脱離ＨＣの浄化能力をより確実に高めることができる。
【００１３】
以上説明した請求項１乃至６に係る発明は、下流側触媒をＨＣ吸着触媒とした構成となっているが、上流側触媒をＨＣ吸着触媒とした構成のものに対して本発明を適用する場合は、請求項７のように、脱離炭化水素浄化制御手段によって、上流側触媒（ＨＣ吸着触媒）の温度がＨＣ脱離温度領域に昇温しているか否かを判定し、上流側触媒の温度がＨＣ脱離温度領域に昇温した時に第１の目標空燃比をそれまでよりもリーン側の空燃比に切り換えて脱離ＨＣの浄化を促進する脱離ＨＣ浄化制御を実行するようにすれば良い。
【００１４】
このように、上流側触媒をＨＣ吸着触媒とした構成のものでは、上流側触媒の温度がＨＣ脱離温度領域に昇温した時に、第１の目標空燃比（上流側触媒の上流側の目標空燃比）をそれまでよりもリーン側の空燃比に切り換えると、上流側触媒に流入する排出ガスの空燃比がリーン側に制御される。これにより、上流側触媒に流入する排出ガス中の酸素濃度が増加するため、上流側触媒から脱離したＨＣと排出ガス中の酸素とが反応しやすくなって脱離ＨＣの浄化が促進され、ＨＣ排出量が低減される。
【００１５】
この場合、請求項８のように、脱離ＨＣ浄化制御の実行中に、少なくとも上流側触媒（ＨＣ吸着触媒）の下流側のセンサの出力に基づいて該上流側触媒の劣化の有無を上流側触媒劣化判定手段によって判定するようにしても良い。つまり、下流側触媒（ＨＣ吸着触媒）が劣化してＨＣ脱離量が減少すると、上流側触媒内で脱離ＨＣと反応する排出ガス中の酸素の割合が少なくなって、上流側触媒から流出する排出ガスの空燃比（上流側触媒の下流側のセンサの出力）が通常よりも早くリーン側に変化する。この特性を考慮して、脱離ＨＣ浄化制御の実行中に、上流側触媒の下流側のセンサの出力の挙動を監視すれば、上流側触媒のＨＣ脱離能力の判定、ひいては上流側触媒の劣化判定を行うことができる。この際、上流側触媒の上流側と下流側の両方のセンサの出力の挙動を監視すれば、上流側触媒の劣化判定（ＨＣ脱離能力の判定）を更に精度良く行うことができる。
【００１６】
また、上流側触媒と下流側触媒を両方ともＨＣ吸着触媒とした構成のものに対して本発明を適用する場合は、請求項９のように、第１の脱離炭化水素浄化制御手段によって、上流側触媒（ＨＣ吸着触媒）の温度がＨＣ脱離温度領域に昇温しているか否かを判定し、上流側触媒の温度がＨＣ脱離温度領域に昇温した時に、第１の目標空燃比を上流側触媒の下流側のセンサの出力に応じて上流側触媒の温度がＨＣ脱離温度領域外である時の目標空燃比よりもリーン側の空燃比に切り換えて脱離ＨＣの浄化を促進する脱離ＨＣ浄化制御を実行し、更に、第２の脱離炭化水素浄化制御手段によって、下流側触媒（ＨＣ吸着触媒）の温度がＨＣ脱離温度領域に昇温しているか否かを判定し、下流側触媒の温度がＨＣ脱離温度領域に昇温した時に、第２の目標空燃比を下流側触媒の下流側のセンサの出力に応じて下流側触媒の温度がＨＣ脱離温度領域外である時の目標空燃比よりもリーン側の空燃比に切り換えて脱離ＨＣの浄化を促進する脱離ＨＣ浄化制御を実行するようにすると良い。このようにすれば、上流側触媒と下流側触媒を両方ともＨＣ吸着触媒とした場合に、上流側触媒と下流側触媒の両方を効率良く使用して脱離ＨＣ浄化制御を実行することができ、触媒温度がＨＣ脱離温度領域である時のＨＣ浄化率を更に高めることができる。
【００１７】
また、請求項１０のように、ＨＣ吸着触媒としては、ＨＣ吸着成分に加えて三元触媒成分も担持したものを用いると良い。このようにすれば、排出ガス中のＨＣ等のリッチ成分を浄化できることは勿論のこと、ＮＯｘ等のリーン成分も効率良く浄化することができ、排出ガス浄化効率を更に高めるこができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明の実施形態（１）を図１乃至図８に基づいて説明する。
【００１９】
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、スロットルバルブ１５と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。
【００２０】
更に、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１８が設けられている。また、サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート近傍に、燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。
【００２１】
一方、エンジン１１の排気管２１（排気通路）の途中には、上流側触媒として排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を低減させる三元触媒２２が設置され、この三元触媒２２の下流側に、ＨＣ吸着触媒２３（下流側触媒）が直列に設置されている。このＨＣ吸着触媒２３は、ゼオライト等のＨＣ吸着成分と貴金属等の三元触媒成分とを担体に担持させた触媒であり、エンジン始動直後のように触媒温度が低い時に排出ガス中のＨＣを吸着し、触媒温度がＨＣ吸着温度領域からＨＣ脱離温度領域に昇温した時に、それまでに吸着したＨＣを脱離させ、更に、触媒温度がＨＣ脱離温度領域から活性温度領域に昇温した時に、三元触媒成分によって排出ガスの浄化反応を促進させる。尚、上流側の触媒２２も、ＨＣ吸着触媒を用いても良い。
【００２２】
三元触媒２２の上流側及びＨＣ吸着触媒２３の上流側と下流側には、それぞれ空燃比センサ２４、第１の酸素センサ２５、第２の酸素センサ２６が設置されている。この場合、空燃比センサ２４は、上流側の三元触媒２２に流入する排出ガスの空燃比に応じたリニアな空燃比信号を出力するリニアＡ／Ｆセンサが用いられ、第１の酸素センサ２５と第２の酸素センサ２６は、各触媒２２，２３から流出する排出ガスのリッチ／リーンに応じて出力電圧が反転する酸素センサが用いられている。尚、上流側の三元触媒２２の上流側のセンサ２４は、空燃比センサに代えて酸素センサを用いても良く、同様に、下流側のＨＣ吸着触媒２３の上流側と下流側のセンサ２５，２６は、酸素センサに代えて空燃比センサ（リニアＡ／Ｆセンサ）を用いても良い。
【００２３】
また、下流側のＨＣ吸着触媒２３には、触媒温度を検出する温度センサ３０が設けられている。温度センサ３０の取付位置は、下流側のＨＣ吸着触媒２３の入口部、出口部、中間部のいずれでも良い。尚、下流側のＨＣ吸着触媒２３の複数箇所に複数の温度センサを設置して、複数の温度センサの出力から下流側のＨＣ吸着触媒２３の平均的な温度を検出するようにしても良い。
【００２４】
一方、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２７や、エンジン回転速度を検出するクランク角センサ２８が取り付けられている。
【００２５】
これら各種のセンサ出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２９に入力される。このＥＣＵ２９は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶されたメイン／サブフィードバック制御プログラム（図示せず）を実行することで、特許請求の範囲でいうメインフィードバック制御手段、第１のサブフィードバック制御手段、第２のサブフィードバック制御手段として機能し、メインフィードバック制御（以下「メインＦ／Ｂ制御」と表記する）、第１のサブフィードバック制御（以下「第１のサブＦ／Ｂ制御」と表記する）、第２のサブフィードバック制御（以下「第２のサブＦ／Ｂ制御」と表記する）を実行する。
【００２６】
メインＦ／Ｂ制御では、上流側の三元触媒２２の上流側に設置された空燃比センサ２４の出力に基づいて三元触媒２２の上流側の空燃比をメインＦ／Ｂ目標空燃比（第１の目標空燃比）に一致させるように空燃比フィードバック補正係数（燃料噴射量のフィードバック補正量）を算出する。そして、この空燃比フィードバック補正係数や、冷却水温による補正係数、加減速の補正係数、学習補正係数等を、エンジン運転状態に応じて求めた基本噴射量に乗算して、最終的な燃料噴射量を求める。
【００２７】
第１のサブＦ／Ｂ制御では、下流側のＨＣ吸着触媒２３の上流側に設置された第１の酸素センサ２５の出力ＶＦに基づいて該ＨＣ吸着触媒２３の上流側の空燃比をサブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇ（第２の目標空燃比）に一致させるように、メインＦ／Ｂ目標空燃比をフィードバック補正する。
【００２８】
第２のサブＦ／Ｂ制御では、下流側のＨＣ吸着触媒２３の下流側に設置された第２の酸素センサ２６の出力ＶＲに基づいて、該ＨＣ吸着触媒２３の下流側の空燃比がＨＣ吸着触媒２３の浄化率の高くなる空燃比となるように、サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇを設定する。
【００２９】
ところで、下流側のＨＣ吸着触媒２３は、エンジン始動直後のように触媒温度が低い時に排出ガス中のＨＣを吸着し、触媒温度がＨＣ吸着温度領域からＨＣ脱離温度領域に昇温した時に、それまでに吸着したＨＣを脱離させ、更に、触媒温度がＨＣ脱離温度領域から活性温度領域に昇温した時に、三元触媒成分によって排出ガスの浄化反応を促進させる。
【００３０】
このようなＨＣ吸着触媒２３のＨＣ吸着・脱離・浄化特性を考慮して、ＥＣＵ２９は、後述する図２及び図３の各プログラムを実行することで、下流側のＨＣ吸着触媒２３の温度がＨＣ脱離温度領域に昇温しているか否かを判定し、下流側のＨＣ吸着触媒２３の温度がＨＣ脱離温度領域に昇温した時に、サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇをそれまでよりもリーン側の空燃比に切り換えて脱離ＨＣの浄化を促進する脱離ＨＣ浄化制御を実行する。更に、この脱離ＨＣ浄化制御の実行中に、後述する図５のＨＣ吸着触媒劣化判定プログラムを実行することで、下流側のＨＣ吸着触媒２３の上流側と下流側に設置された２つの酸素センサ２５，２６の出力に基づいてＨＣ吸着触媒２３の劣化の有無を判定する（この機能が特許請求の範囲でいう下流側触媒劣化判定手段に相当する）。以下、これら各プログラムの処理内容を説明する。
【００３１】
図２の下流側触媒のＨＣ浄化制御プログラムは、イグニッションスイッチ（図示せず）のオン後に所定時間毎又は所定クランク角毎に実行され、特許請求の範囲でいう脱離炭化水素浄化制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、メインＦ／Ｂ制御及びサブＦ／Ｂ制御の実行中であるか否かを判定し、これらのＦ／Ｂ制御の実行中でなければ、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００３２】
一方、メインＦ／Ｂ制御及びサブＦ／Ｂ制御の実行中であれば、ステップ１０２に進み、図３の下流側触媒のＨＣ脱離タイミング判定プログラムを実行し、下流側のＨＣ吸着触媒２３のＨＣ脱離タイミングであるか否か（つまり下流側のＨＣ吸着触媒２３の温度がＨＣ脱離温度領域に昇温しているか否か）を次のようにして判定する。
【００３３】
図３の下流側触媒のＨＣ脱離タイミング判定プログラムが起動されると、まずステップ２０１で、温度センサ３０で検出した下流側のＨＣ吸着触媒２３の温度がＨＣ脱離温度領域内（Ｔ１≦下流側触媒温度≦Ｔ２）であるか否かを判定する。このＨＣ脱離温度領域の下限温度Ｔ１は、例えば１００℃、ＨＣ脱離温度領域の上限温度Ｔ２は例えば２００℃とすれば良い。尚、排出ガスの温度を温度センサで検出して、排出ガスの温度からＨＣ吸着触媒２３の温度を推定するようにしても良い。
【００３４】
また、触媒温度（又は排出ガス温度）を検出する温度センサ３０を持たないシステムでは、下流側のＨＣ吸着触媒２３の温度を判定するパラメータとして始動後経過時間を用い、現在までの始動後経過時間が、ｔ１≦始動後経過時間≦ｔ２であるか否かで、下流側のＨＣ吸着触媒２３の温度がＨＣ脱離温度領域内であるか否かを判定するようにしても良い。この場合、ＨＣ脱離温度領域の下限温度Ｔ１に対応する始動後経過時間ｔ１は例えば４０ｓｅｃに設定し、ＨＣ脱離温度領域の上限温度Ｔ２に対応する始動後経過時間ｔ２は例えば７０ｓｅｃに設定すれば良い。尚、始動後経過時間の判定値ｔ１，ｔ２は、演算処理の簡略化のために固定値としても良いが、始動時の冷却水温や外気温、始動からの燃料消費量積算値等によって始動後経過時間の判定値ｔ１，ｔ２を補正するようにすれば、判定精度を向上することができる。
【００３５】
もし、ステップ２０１で、下流側のＨＣ吸着触媒２３の温度がＨＣ脱離温度領域内でないと判定された場合は、ステップ２０４に進み、下流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２をＨＣ脱離タイミングではないことを意味する「０」にセットして、本プログラムを終了する。
【００３６】
これに対し、ステップ２０１で、下流側のＨＣ吸着触媒２３の温度がＨＣ脱離温度領域内であると判定された場合（Ｔ１≦下流側触媒温度≦Ｔ２の場合）は、ステップ２０２に進み、下流側のＨＣ吸着触媒２３の下流側に設置された第２の酸素センサ２６の出力ＶＲがストイキ（理論空燃比）に相当する所定電圧（例えば０．４５Ｖ）よりも大きいか否か、つまり下流側のＨＣ吸着触媒２３の下流側の空燃比がリッチになっているか否かを判定し、それによって、下流側のＨＣ吸着触媒２３からＨＣの脱離が発生しているか否かを判定する。
【００３７】
このステップ２０２で、第２の酸素センサ２６の出力ＶＲがリーン出力（０．４５Ｖ以下）の場合には、ＨＣの脱離が発生していないと判断して、ステップ２０４に進み、下流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２をＨＣ脱離タイミングでないことを意味する「０」にセットして、本プログラムを終了する。
【００３８】
一方、ステップ２０２で、第２の酸素センサ２６の出力ＶＲがリッチ出力（０．４５Ｖ以上）である場合は、ＨＣの脱離が発生していると判断して、ステップ２０３に進み、下流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２をＨＣ脱離タイミングであることを意味する「１」にセットして、本プログラムを終了する。
【００３９】
以上のようにして、図３の下流側触媒のＨＣ脱離タイミング判定プログラムを終了すると、図２の下流側触媒のＨＣ浄化制御プログラムのステップ１０３に進み、下流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２が「１」であるか否かを判定し、ＸＤＡＴＵＲＩ２＝０の場合（ＨＣ脱離タイミングでない場合）は、ステップ１０４に進み、サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇ（下流側のＨＣ吸着触媒２３の上流側の目標空燃比）を通常設定する。この通常設定では、図４のサブＦ／Ｂ目標空燃比マップを用いて、下流側のＨＣ吸着触媒２３の下流側に設置された第２の酸素センサ２６の出力ＶＲに応じてサブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇを設定する。この際、第２の酸素センサ２６の出力ＶＲが高くなるほど（つまりＨＣ吸着触媒２３の下流側の空燃比がリッチになるほど）、サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇをリーン側に変化させるが、通常設定では、サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇのリーン側限界値がストイキ（例えば０．４５Ｖ）に制限される。
【００４０】
一方、ステップ１０３で、下流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２が「１」と判定された場合（ＨＣ脱離タイミングである場合）は、ステップ１０５に進み、サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇ（下流側のＨＣ吸着触媒２３の上流側の目標空燃比）をリーン設定する。このリーン設定では、図４のサブＦ／Ｂ目標空燃比マップを用いて、下流側のＨＣ吸着触媒２３の下流側に設置された第２の酸素センサ２６の出力ＶＲに応じてサブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇをリーン設定し、サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇを通常よりもリーン側に設定して、脱離ＨＣの浄化を促進する脱離ＨＣ浄化制御を実行する。
【００４１】
図４のサブＦ／Ｂ目標空燃比マップでは、３種類のリーン設定値▲１▼〜▲３▼が例示されており、その中から、排出ガス浄化システムの仕様に応じていずれか１つのリーン設定値を選択すれば良い。このリーン設定では、第２の酸素センサ２６の出力ＶＲがリッチ出力（ＶＲ＞０．４５Ｖ）の時は、いずれのリーン設定値▲１▼〜▲３▼も、リーン（ＶＲｔｇ＜０．４５Ｖ）に設定される。また、第２の酸素センサ２６の出力ＶＲがストイキ（０．４５Ｖ）の時は、いずれのリーン設定値▲１▼〜▲３▼も、ストイキ（０．４５Ｖ）又はその付近に設定される。第２の酸素センサ２６の出力ＶＲがリーン出力（ＶＲ＜０．４５Ｖ）の時は、リーン設定値▲１▼はストイキ又はその付近に固定され、リーン設定値▲２▼は通常設定値よりもリーン側に所定電圧Ｖｏｆだけオフセットした値に設定され、リーン設定値▲３▼は、リッチ側の限界値が通常設定値と同じ値に設定されている。
【００４２】
このようにして、サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇをリーン設定した後、ステップ１０６に進み、図５の下流側のＨＣ吸着触媒劣化判定プログラムを実行し、下流側のＨＣ吸着触媒２３が劣化しているか否かを次のようにして判定する。図５の下流側のＨＣ吸着触媒劣化判定プログラムが起動されると、まずステップ２１１で、下流側のＨＣ吸着触媒２３の上流側に設置された第１の酸素センサ２５の出力ＶＦがストイキに相当する所定電圧（例えば０．４５Ｖ）よりも小さいか否か、つまり下流側のＨＣ吸着触媒２３の上流側の空燃比がリーンになっているか否かを判定し、それによって、下流側のＨＣ吸着触媒２３のＨＣ脱離能力を判定できる状態であるか否かを判定する。もし、第１の酸素センサ２５の出力ＶＦが所定電圧（０．４５Ｖ）以上の場合（下流側のＨＣ吸着触媒２３の上流側の空燃比がストイキ又はリッチの場合）は、下流側のＨＣ吸着触媒２３のＨＣ脱離能力を判定できないと判断して、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００４３】
これに対し、ステップ２１１で、第１の酸素センサ２５の出力ＶＦが所定電圧（０．４５Ｖ）未満の場合（下流側のＨＣ吸着触媒２３の上流側の空燃比がリーンの場合）は、下流側のＨＣ吸着触媒２３のＨＣ脱離能力を判定できると判断して、ステップ２１２に進み、現在の第２の酸素センサ２６の出力ＶＲと第１の酸素センサ２５の出力ＶＦとの差ΔＶ(i) を算出する。
ΔＶ(i) ＝ＶＲ−ＶＦ
【００４４】
このΔＶ(i) は、下流側のＨＣ吸着触媒２３のＨＣ脱離量を評価するパラメータとなる。つまり、下流側のＨＣ吸着触媒２３のＨＣ脱離量が多くなるほど、ΔＶ(i) が大きくなるという関係がある。
【００４５】
そして、次のステップ２１３で、前回までのΔＶの積算値ΣΔＶ(i-1) に今回のΔＶ(i) を加算して、今回までの積算値ΣΔＶ(i) を劣化判定パラメータとして求める。
ΣΔＶ(i) ＝ΣΔＶ(i-1) ＋ΔＶ(i)
【００４６】
この後、ステップ２１４に進み、下流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２が「１」から「０」に切り換わったか否かで、サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇのリーン設定の終了タイミングであるか否か（つまりＨＣ脱離の終了か否か）を判定する。ここで、ＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２が「１」から「０」に切り換わるタイミングは、下流側のＨＣ吸着触媒２３の温度がＨＣ脱離温度領域から活性温度領域（所定温度Ｔ２以上）に昇温した時、又は、下流側のＨＣ吸着触媒２３の下流側に設置された第２の酸素センサ２６の出力ＶＲがリッチからリーン（０．４５Ｖ未満）に切り換った時である。
【００４７】
もし、ステップ２１４で、「Ｎｏ」と判定された場合、つまり、ＨＣ脱離が終了していない場合は、下流側のＨＣ吸着触媒２３の劣化判定を行うことなく、本プログラムを終了する。これにより、ＨＣ脱離タイミング（ＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２＝１）と判定される期間中は、本プログラムが起動される毎に、上述したステップ２１１〜２１３の処理により、劣化判定パラメータΣΔＶ(i) を積算する処理のみを行い、ＨＣ脱離開始後の総ＨＣ脱離量に相当する劣化判定パラメータΣΔＶ(i) を求める。
【００４８】
その後、脱離ＨＣ浄化制御の終了タイミングになった時点で、ステップ２１４で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ２１５に進み、ＨＣ脱離タイミングと判定される期間中に積算した劣化判定パラメータΣΔＶ(i) （つまり総ＨＣ脱離量）を所定の劣化判定値Ｋ１と比較し、劣化判定パラメータΣΔＶ(i) が劣化判定値Ｋ１以上である場合は、下流側のＨＣ吸着触媒２３のＨＣ脱離能力（ＨＣ吸着能力）が正常と判断して、ステップ２１６に進み、劣化判定フラグＸＨＣＤＡＩＡＧ２を正常を意味する「０」にセットして、本プログラムを終了する。
【００４９】
これに対し、ステップ２１５で、劣化判定パラメータΣΔＶ(i) が劣化判定値Ｋ１よりも小さいと判定された場合は、下流側のＨＣ吸着触媒２３のＨＣ脱離能力（ＨＣ吸着能力）が劣化していると判断して、ステップ２１６に進み、劣化判定フラグＸＨＣＤＡＩＡＧ２を劣化有りを意味する「１」にセットして、本プログラムを終了する。この場合は、警告ランプ（図示せず）を点灯して、下流側のＨＣ吸着触媒２３の劣化を運転者に知らせると共に、劣化の情報をＥＣＵ２９のバックアップＲＡＭ等に記憶する。
【００５０】
以上説明した本実施形態（１）のＨＣ浄化制御の一例を図６乃至図８のタイムチャートを用いて説明する。図６は第１及び第２の酸素センサ２５，２６の未活性状態で始動したときに下流側のＨＣ吸着触媒２３が正常に機能している場合の制御例であり、図７は第１及び第２の酸素センサ２５，２６が活性済みの状態で始動したときに下流側のＨＣ吸着触媒２３が正常に機能している場合の制御例であり、図８は下流側のＨＣ吸着触媒２３が劣化している時の制御例である。
【００５１】
エンジン始動後、下流側のＨＣ吸着触媒２３の温度がＨＣ吸着温度領域（所定温度Ｔ１以下）の期間は、排出ガス中のＨＣがＨＣ吸着触媒２３に吸着され、エンジン始動後、暫くして第１及び第２の酸素センサ２５，２６の出力ＶＦ，ＶＲ（ＨＣ吸着触媒２３の上流側と下流側の空燃比）がサブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇに追従するようになる。その後、下流側のＨＣ吸着触媒２３の温度がＨＣ吸着温度領域からＨＣ脱離温度領域（Ｔ１〜Ｔ２）に昇温した時点で、ＨＣ脱離タイミングと判断されて、ＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２が「０」から「１」に切り換えられ、サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇがリーン設定値に切り換えられる。
【００５２】
このように、ＨＣ脱離タイミングと判定される期間中は、サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇがリーン設定値に切り換えられて、下流側のＨＣ吸着触媒２３に流入する排出ガスの空燃比がリーン側に制御されるため、下流側のＨＣ吸着触媒２３に流入する排出ガス中の酸素濃度が増加して、下流側のＨＣ吸着触媒２３から脱離したＨＣと排出ガス中の酸素とが反応しやすくなって脱離ＨＣの浄化が促進され、ＨＣ排出量が低減される。従来は、ＨＣ脱離タイミング中も、サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇが通常設定値に維持されるため、脱離ＨＣと反応する酸素が不足する状態となり、脱離ＨＣが浄化されずにそのまま大気中に排出されてしまう（図６参照）。
【００５３】
また、本実施形態（１）では、ＨＣ脱離タイミングと判定される期間中は、第２の酸素センサ２６の出力ＶＲと第１の酸素センサ２５の出力ＶＦとの差ΔＶ(i) を積算する処理を所定周期で繰り返し、その積算値を劣化判定パラメータΣΔＶ(i) として求める。
【００５４】
その後、下流側のＨＣ吸着触媒２３の温度がＨＣ脱離温度領域から活性温度領域（所定温度Ｔ２以上）に昇温した時（図６参照）、又は、下流側のＨＣ吸着触媒２３の下流側に設置された第２の酸素センサ２６の出力ＶＲがリッチからリーン（０．４５Ｖ未満）に切り換わった時に（図８参照）、ＨＣ脱離が終了したと判断されて、ＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２が「１」から「０」に切り換えられ、サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇが通常設定値に戻される。
【００５５】
このＨＣ脱離の終了時に、それまでに積算した劣化判定パラメータΣΔＶ(i) （つまり総ＨＣ脱離量）を所定の劣化判定値Ｋ１と比較し、劣化判定パラメータΣΔＶ(i) が劣化判定値Ｋ１以上である場合は、下流側のＨＣ吸着触媒２３のＨＣ脱離能力（ＨＣ吸着能力）が正常と判断され、劣化判定フラグＸＨＣＤＡＩＡＧ２が正常を意味する「０」にセットされる。
【００５６】
また、下流側のＨＣ吸着触媒２３の劣化度合が進むほど、ＨＣ吸着能力が低下してＨＣ吸着量が減少し、触媒温度がＨＣ脱離温度領域に昇温した時のＨＣ脱離量が減少する。このＨＣ脱離量の減少により、下流側のＨＣ吸着触媒２３内で脱離ＨＣと反応する排出ガス中の酸素の割合が少なくなって、図８に示すように、下流側のＨＣ吸着触媒２３から流出する排出ガスの空燃比（第２の酸素センサ２６の出力ＶＲ）が通常よりも早くリーン側に変化し、ＨＣ脱離の終了時までに積算した劣化判定パラメータΣΔＶ(i) （つまり総ＨＣ脱離量）が正常時よりも小さくなる。このため、下流側のＨＣ吸着触媒２３が劣化すると、ＨＣ脱離の終了時までに積算した劣化判定パラメータΣΔＶ(i) が劣化判定値Ｋ１よりも小さくなり（図８参照）、下流側のＨＣ吸着触媒２３のＨＣ脱離能力（ＨＣ吸着能力）が劣化していると判断され、劣化判定フラグＸＨＣＤＡＩＡＧ２が劣化有りを意味する「１」にセットされる。
【００５７】
尚、始動時に下流側のＨＣ吸着触媒２３の温度が低い場合は、第１及び第２の酸素センサ２５，２６の温度も低い場合が多く、図６に示すように、両酸素センサ２５，２６が未活性状態（リーン出力）で始動される場合が多いが、例えば、両酸素センサ２５，２６が活性化した直後にエンジン運転が停止された場合は、下流側のＨＣ吸着触媒２３が暖機される前にエンジン運転が停止されるため、その直後に、再始動すると、図７に示すように、下流側のＨＣ吸着触媒２３の温度が低いにも拘らず、両酸素センサ２５，２６が活性済みの状態（リッチ出力）で始動されることがある。このような図７の場合においても、始動時に下流側のＨＣ吸着触媒２３の温度が低ければ、図６の場合（始動時の両酸素センサ２５，２６が未活性の場合）と同様の脱離ＨＣ浄化制御を行うことができ、脱離ＨＣの浄化率を向上することができる。
【００５８】
［実施形態（２）］
上記実施形態（１）では、ＨＣ脱離タイミングと判定される期間中の第２の酸素センサ２６の出力ＶＲと第１の酸素センサ２５の出力ＶＦとの差ΔＶ(i) の積算値を劣化判定パラメータΣΔＶ(i) として用いて、下流側のＨＣ吸着触媒２３の劣化判定を行うようにしたが、図９及び図１０に示す本発明の実施形態（２）では、下流側のＨＣ吸着触媒２３の劣化度合が進むほど、ＨＣ脱離時間（ＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２＝１となる時間）が短くなることに着目して、ＨＣ脱離時間を劣化判定パラメータとして用いて、ＨＣ脱離時間が劣化判定値Ｋ２よりも短いか否かによって、下流側のＨＣ吸着触媒２３の劣化の有無を判定するようにしている。
【００５９】
本実施形態（２）のＨＣ吸着触媒２３の劣化判定は、図９の下流側触媒のＨＣ吸着触媒劣化判定プログラムによって次のように実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ２２１で、サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇをリーン設定値に切り換えてからのＨＣ脱離時間ｔ(i) をカウントする。
ｔ(i) ＝ｔ(i-1) ＋Δｔ
ここで、ｔ(i-1) は前回までの経過時間、Δｔは演算間隔である。
【００６０】
この後、ステップ２２２に進み、下流側のＨＣ吸着触媒２３の下流側に設置された第２の酸素センサ２６の出力ＶＲがリッチからリーン（０．４５Ｖ未満）に切り換わったか否かを判定し、リーンに切り換わっていなければ、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００６１】
その後、第２の酸素センサ２６の出力ＶＲがリッチからリーンに切り換わった時点で、ＨＣ脱離が終了したと判断されて、ＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２が「１」から「０」に切り換えられる。この時点で、ステップ２２２からステップ２２３に進み、ＨＣ脱離時間ｔ(i) を所定の劣化判定値Ｋ２と比較し、ＨＣ脱離時間ｔ(i) が劣化判定値Ｋ２以上である場合は、下流側のＨＣ吸着触媒２３のＨＣ脱離能力（ＨＣ吸着能力）が正常と判断して、ステップ２２４に進み、劣化判定フラグＸＨＣＤＡＩＡＧ２を正常を意味する「０」にセットして、本プログラムを終了する。
【００６２】
これに対して、ステップ２２３で、ＨＣ脱離時間ｔ(i) が劣化判定値Ｋ２よりも短いと判定された場合は、下流側のＨＣ吸着触媒２３のＨＣ脱離能力（ＨＣ吸着能力）が劣化していると判断して、ステップ２２５に進み、劣化判定フラグＸＨＣＤＡＩＡＧ２を劣化有りを意味する「１」にセットして、本プログラムを終了する。この場合は、警告ランプ（図示せず）を点灯して、下流側のＨＣ吸着触媒２３の劣化を運転者に知らせると共に、劣化の情報をＥＣＵ２９のバックアップＲＡＭ等に記憶する。
【００６３】
尚、前記実施形態（１）と同様に、始動時のＨＣ吸着触媒２３の温度が低ければ、両酸素センサ２５，２６が活性済み（リッチ出力）の状態で始動される場合でも、本実施形態（２）の制御を適用することができる。
【００６４】
［実施形態（３）］
上記実施形態（１），（２）では、ＨＣ脱離タイミングと判定される期間中に下流側のＨＣ吸着触媒２３の上流側の目標空燃比（サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇ）のみをリーン設定値に切り換え、下流側のＨＣ吸着触媒２３の下流側の目標空燃比は、リーン側に切り換えないが、図１１に示す本発明の実施形態（３）では、ＨＣ脱離タイミングと判定される期間中に、下流側のＨＣ吸着触媒２３の上流側の目標空燃比（サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇ）を上流側のリーン設定値に切り換えると共に、下流側のＨＣ吸着触媒２３の下流側の目標空燃比も、通常よりリーン側の空燃比（下流側のリーン設定値）に切り換える。その他の構成や制御仕様は、前記実施形態（１）又は（２）と同じである。
【００６５】
本実施形態（３）のように、ＨＣ脱離タイミングと判定される期間中に、下流側のＨＣ吸着触媒２３の上流側の目標空燃比（サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇ）を上流側のリーン設定値に切り換えると共に、下流側のＨＣ吸着触媒２３の下流側の目標空燃比も通常よりリーン側の空燃比に切り換えるようにすれば、下流側のＨＣ吸着触媒２３に流入する排出ガスの空燃比をより確実にリーン側に制御することができ、脱離ＨＣの浄化能力をより確実に高めることができる。
【００６６】
尚、前記実施形態（１）と同様に、始動時のＨＣ吸着触媒２３の温度が低ければ、両酸素センサ２５，２６が活性済みの状態（リッチ出力）で始動される場合でも、本実施形態（３）の制御を適用することができる。
【００６７】
［実施形態（４）］
上記実施形態（１）〜（３）では、下流側触媒をＨＣ吸着触媒２３で構成し、上流側触媒を三元触媒２２で構成したが、図１２乃至図１５に示す本発明の実施形態（４）では、上記実施形態（１）〜（３）とは反対に、上流側触媒をＨＣ吸着触媒２２ａで構成し、下流側触媒を三元触媒２３ａで構成している。このＨＣ吸着触媒２２ａは、ゼオライト等のＨＣ吸着成分と貴金属等の三元触媒成分とを担体に担持させた触媒である。その他のシステム構成は、前記実施形態（１）で説明した図１と同じである。
【００６８】
本実施形態（４）では、ＥＣＵ２９によって、図１３の上流側触媒のＨＣ浄化制御プログラムと図１４の上流側触媒のＨＣ脱離タイミング判定プログラムと図１５の上流側触媒のＨＣ吸着触媒劣化判定プログラムを実行する。以下、これら各プログラムの処理内容を説明する。
【００６９】
図１３の上流側触媒のＨＣ浄化制御プログラムは、イグニッションスイッチ（図示せず）のオン後に所定時間毎又は所定クランク角毎に実行され、特許請求の範囲でいう脱離炭化水素浄化制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ３０１で、メインＦ／Ｂ制御及びサブＦ／Ｂ制御の実行中であるか否かを判定し、これらのＦ／Ｂ制御の実行中でなければ、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００７０】
一方、メインＦ／Ｂ制御及びサブＦ／Ｂ制御の実行中であれば、ステップ３０２に進み、図１４の上流側触媒のＨＣ脱離タイミング判定プログラムを実行し、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａのＨＣ脱離タイミングであるか否か（つまり上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの温度がＨＣ脱離温度領域に昇温しているか否か）を次のようにして判定する。
【００７１】
図１４の上流側触媒のＨＣ脱離タイミング判定プログラムが起動されると、まずステップ４０１で、温度センサ３０で検出した上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの温度がＨＣ脱離温度領域内（Ｔ１ａ≦触媒温度≦Ｔ２ａ）であるか否かを判定する。ＨＣ脱離温度領域の下限温度Ｔ１ａは例えば１００℃、ＨＣ脱離温度領域の上限温度Ｔ２ａは例えば２００℃とすれば良い。尚、排出ガスの温度を温度センサで検出して、排出ガスの温度から上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの温度を推定するようにしても良い。
【００７２】
また、触媒温度（又は排出ガス温度）を検出する温度センサ３０を持たないシステムでは、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの温度を判定するパラメータとして始動後経過時間を用い、現在までの始動後経過時間が、ｔ１ａ≦始動後経過時間≦ｔ２ａであるか否かで、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの温度がＨＣ脱離温度領域内であるか否かを判定するようにしても良い。尚、始動後経過時間の判定値ｔ１ａ，ｔ２ａは、演算処理の簡略化のために固定値としても良いが、始動時の冷却水温や外気温、始動からの燃料消費量積算値等によって始動後経過時間の判定値ｔ１ａ，ｔ２ａを補正するようにすれば、判定精度を向上することができる。
【００７３】
もし、ステップ４０１で、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの温度がＨＣ脱離温度領域内でないと判定された場合は、ステップ４０４に進み、上流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ１をＨＣ脱離タイミングではないことを意味する「０」にセットして、本プログラムを終了する。
【００７４】
これに対し、ステップ４０１で、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの温度がＨＣ脱離温度領域内であると判定された場合（Ｔ１ａ≦上流側触媒温度≦Ｔ２ａの場合）は、ステップ４０２に進み、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの下流側に設置された第１の酸素センサ２５の出力ＶＦがストイキ（理論空燃比）に相当する所定電圧（例えば０．４５Ｖ）よりも大きいか否か、つまり上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの下流側の空燃比がリッチになっているか否かを判定し、それによって、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａからＨＣの脱離が発生しているか否かを判定する。
【００７５】
このステップ４０２で、第１の酸素センサ２５の出力ＶＦがリーン出力（０．４５Ｖ以下）の場合には、ＨＣの脱離が発生していないと判断して、ステップ４０４に進み、上流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ１をＨＣ脱離タイミングでないことを意味する「０」にセットして、本プログラムを終了する。
【００７６】
一方、ステップ４０２で、第１の酸素センサ２５の出力ＶＦがリッチ出力（０．４５Ｖ以上）である場合は、ＨＣの脱離が発生していると判断して、ステップ４０３に進み、上流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ１をＨＣ脱離タイミングであることを意味する「１」にセットして、本プログラムを終了する。
【００７７】
以上のようにして、図１４の上流側触媒のＨＣ脱離タイミング判定プログラムを終了すると、図１３の上流側触媒のＨＣ浄化制御プログラムのステップ３０３に進み、上流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ１が「１」であるか否かを判定し、ＸＤＡＴＵＲＩ１＝０の場合（ＨＣ脱離タイミングでない場合）は、ステップ３０４に進み、メインＦ／Ｂ第１目標空燃比（上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの上流側の目標空燃比）を通常設定する。
【００７８】
一方、ステップ３０３で、上流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２が「１」と判定された場合（ＨＣ脱離タイミングである場合）は、ステップ３０５に進み、メインＦ／Ｂ第１目標空燃比をリーン設定する。これにより、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの上流側の目標空燃比を通常よりもリーン側に設定して、脱離ＨＣの浄化を促進する脱離ＨＣ浄化制御を実行する。
【００７９】
この後、ステップ３０６に進み、図１５の上流側のＨＣ吸着触媒劣化判定プログラム（特許請求の範囲でいう上流側触媒劣化判定手段としての役割を果たすプログラム）を実行し、前記実施形態（２）と同様の方法で、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａが劣化しているか否かを次のようにして判定する。
【００８０】
図１５の上流側のＨＣ吸着触媒劣化判定プログラムが起動されると、まず、ステップ４２１で、メインＦ／Ｂ第１目標空燃比をリーン設定値に切り換えてからのＨＣ脱離時間ｔ(i) をカウントする。
ｔ(i) ＝ｔ(i-1) ＋Δｔ
ここで、ｔ(i-1) は前回までの経過時間、Δｔは演算間隔である。
【００８１】
この後、ステップ４２２に進み、ＨＣ吸着触媒２２ａの下流側に設置された第１の酸素センサ２５の出力ＶＦがリッチからリーン（０．４５Ｖ未満）に切り換わったか否かを判定し、リーンに切り換わっていなければ、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００８２】
その後、第１の酸素センサ２５の出力ＶＦがリッチからリーンに切り換わった時点で、ＨＣ脱離が終了したと判断されて、ＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ１が「１」から「０」に切り換えられる。この時点で、ステップ４２２からステップ４２３に進み、ＨＣ脱離時間ｔ(i) を所定の劣化判定値Ｋ２ａと比較し、ＨＣ脱離時間ｔ(i) が劣化判定値Ｋ２ａ以上である場合は、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａのＨＣ脱離能力（ＨＣ吸着能力）が正常と判断して、ステップ４２４に進み、劣化判定フラグＸＨＣＤＡＩＡＧ１を正常を意味する「０」にセットして、本プログラムを終了する。
【００８３】
これに対して、ステップ４２３で、ＨＣ脱離時間ｔ(i) が劣化判定値Ｋ２ａよりも短いと判定された場合は、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａのＨＣ脱離能力（ＨＣ吸着能力）が劣化していると判断して、ステップ４２５に進み、劣化判定フラグＸＨＣＤＡＩＡＧ１を劣化有りを意味する「１」にセットして、本プログラムを終了する。この場合は、警告ランプ（図示せず）を点灯して、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの劣化を運転者に知らせると共に、劣化の情報をＥＣＵ２９のバックアップＲＡＭ等に記憶する。
【００８４】
以上説明した本実施形態（４）では、上流側触媒をＨＣ吸着触媒２２ａとした構成とし、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの温度がＨＣ脱離温度領域に昇温した時に、メインＦ／Ｂ第１目標空燃比（ＨＣ吸着触媒２２ａの上流側の目標空燃比）をそれまでよりもリーン側の空燃比に切り換えるようにしたので、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの温度がＨＣ脱離温度領域に昇温した時に、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａに流入する排出ガスの空燃比をリーン側に制御することができて、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａに流入する排出ガス中の酸素濃度を増加させることができ、それによって、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａから脱離したＨＣと排出ガス中の酸素とが反応しやすくなって脱離ＨＣの浄化を促進させることができ、ＨＣ排出量を低減することができる。
【００８５】
しかも、本実施形態（４）では、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの劣化度合が進むほど、ＨＣ脱離時間（ＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ１＝１となる時間）が短くなることに着目して、ＨＣ脱離時間を劣化判定パラメータとして用いて、ＨＣ脱離時間が劣化判定値Ｋ２ａよりも短いか否かによって、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの劣化の有無を判定するようにしたので、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの劣化判定も精度良く行うことができる。
【００８６】
［実施形態（５）］
図１６乃至図１８に示す本発明の実施形態（５）では、上流側触媒と下流側触媒を両方ともＨＣ吸着触媒２２ａ，２３で構成している。各ＨＣ吸着触媒２２ａ，２３は、ゼオライト等のＨＣ吸着成分と貴金属等の三元触媒成分とを担体に担持させた触媒である。その他のシステム構成は、前記実施形態（１）で説明した図１と同じである。
【００８７】
本実施形態（５）では、ＥＣＵ２９によって、図１７の上下流側触媒のＨＣ浄化制御プログラムと図１８の上下流側触媒のＨＣ脱離タイミング判定プログラムを実行すると共に、前記図５又は図９と図１５のＨＣ吸着触媒劣化判定プログラムによって、上流側と下流側のＨＣ吸着触媒２２ａ，２３の劣化の有無を判定する。
【００８８】
図１７の上下流側触媒のＨＣ浄化制御プログラムは、イグニッションスイッチ（図示せず）のオン後に所定時間毎又は所定クランク角毎に実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ５０１で、メインＦ／Ｂ制御及びサブＦ／Ｂ制御の実行中であるか否かを判定し、これらのＦ／Ｂ制御の実行中でなければ、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００８９】
一方、メインＦ／Ｂ制御及びサブＦ／Ｂ制御の実行中であれば、ステップ５０２に進み、図１８の上下流側触媒のＨＣ脱離タイミング判定プログラムを実行し、上下流側のＨＣ吸着触媒２２ａ，２３のＨＣ脱離タイミングであるか否か（つまり上下流側のＨＣ吸着触媒２２ａ，２３の温度がＨＣ脱離温度領域に昇温しているか否か）を次のようにして判定する。まず、ステップ６０１〜６０４で、前記実施形態（４）で説明した図１４の上流側触媒のＨＣ脱離タイミング判定プログラムのステップ４０１〜４０４と同様の方法で、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａのＨＣ脱離タイミングであるか否かを判定し、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａのＨＣ脱離タイミングであると判定されれば、上流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ１をＨＣ脱離タイミングであることを意味する「１」にセットし、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａのＨＣ脱離タイミングでないと判定されれば、上流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ１をＨＣ脱離タイミングでないことを意味する「０」にセットする。
【００９０】
この後、ステップ６０５〜６０８で、前記実施形態（１）で説明した図３の下流側触媒のＨＣ脱離タイミング判定プログラムのステップ２０１〜２０４と同様の方法で、下流側のＨＣ吸着触媒２３のＨＣ脱離タイミングであるか否かを判定し、下流側のＨＣ吸着触媒２３のＨＣ脱離タイミングであると判定されれば、下流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２をＨＣ脱離タイミングであることを意味する「１」にセットし、下流側のＨＣ吸着触媒２３のＨＣ脱離タイミングでないと判定されれば、下流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２をＨＣ脱離タイミングでないことを意味する「０」にセットする。
【００９１】
以上のようにして図１８の上下流側触媒のＨＣ脱離タイミング判定プログラムを実行した後、図１７の上下流側触媒のＨＣ浄化制御プログラムのステップ５０３に進み、上流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ１が「１」であるか否かを判定し、ＸＤＡＴＵＲＩ１＝０の場合（ＨＣ脱離タイミングでない場合）は、ステップ５０４に進み、メインＦ／Ｂ第１目標空燃比（上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの上流側の目標空燃比）を通常設定する。
【００９２】
一方、ステップ５０３で、上流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２が「１」と判定された場合（ＨＣ脱離タイミングである場合）は、ステップ５０５に進み、メインＦ／Ｂ第１目標空燃比（上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの上流側の目標空燃比）を、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの下流側に設置された第１の酸素センサ２５の出力ＶＦに応じてリーン設定する。これにより、メインＦ／Ｂ第１目標空燃比を上流側のＨＣ吸着触媒２２ａの温度がＨＣ脱離温度領域外である時の目標空燃比よりもリーン側に設定して、脱離ＨＣの浄化を促進する脱離ＨＣ浄化制御を実行する。以上説明したステップ５０１〜５０５の処理が特許請求の範囲でいう第１の脱離炭化水素浄化制御手段としての役割を果たす。
【００９３】
この後、ステップ５０６に進み、前述した図１５の上流側のＨＣ吸着触媒劣化判定プログラムを実行し、前記実施形態（４）と同様の方法で、上流側のＨＣ吸着触媒２２ａが劣化しているか否かを判定する。
【００９４】
この後、ステップ５０７に進み、下流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２が「１」であるか否かを判定し、ＸＤＡＴＵＲＩ２＝０の場合（ＨＣ脱離タイミングでない場合）は、ステップ５０８に進み、前記実施形態（１）と同様の方法で、サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇ（下流側のＨＣ吸着触媒２３の上流側の目標空燃比）を通常設定する。この通常設定では、下流側のＨＣ吸着触媒２３の下流側に設置された第２の酸素センサ２６の出力ＶＲに応じてサブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇを設定する。
【００９５】
一方、ステップ５０７で、下流側触媒のＨＣ脱離タイミングフラグＸＤＡＴＵＲＩ２が「１」と判定された場合（ＨＣ脱離タイミングである場合）は、ステップ５０９に進み、前記実施形態（１）と同様の方法で、サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇ（下流側のＨＣ吸着触媒２３の上流側の目標空燃比）を、下流側のＨＣ吸着触媒２３の下流側に設置された第２の酸素センサ２６の出力ＶＲに応じてリーン設定する。これにより、サブＦ／Ｂ目標空燃比ＶＦｔｇを下流側のＨＣ吸着触媒２３の温度がＨＣ脱離温度領域外である時の目標空燃比よりもリーン側に設定して、脱離ＨＣの浄化を促進する脱離ＨＣ浄化制御を実行する。以上説明したステップ５０７〜５０９の処理が特許請求の範囲でいう第２の脱離炭化水素浄化制御手段としての役割を果たす。
【００９６】
この後、ステップ５１０に進み、前述した図５又は図９の下流側のＨＣ吸着触媒劣化判定プログラムを実行し、前記実施形態（１）又は（２）と同様の方法で、下流側のＨＣ吸着触媒２３が劣化しているか否かを判定する。
【００９７】
以上説明した本実施形態（５）では、上流側触媒と下流側触媒を両方ともＨＣ吸着触媒２２ａ，２３とした場合に、上流側触媒と下流側触媒の両方を効率良く使用して脱離ＨＣ浄化制御を実行することができ、触媒温度がＨＣ脱離温度領域である時のＨＣ浄化率を更に高めることができる。
【００９８】
尚、各実施形態（１）〜（５）で採用した図１、図１２、図１６のシステム構成は、排気管２１に２個の触媒を直列に配置した実施形態であるが、３個以上の触媒を配置して、それらを２つの触媒群に区分し、上流側の触媒群を三元触媒又はＨＣ吸着触媒で構成すると共に、下流側の触媒群をＨＣ吸着触媒で構成し、それぞれの触媒群を１個の触媒と見なして本発明を適用しても良い。
【００９９】
また、各実施形態（１）〜（５）で採用したＨＣ吸着触媒は、排出ガス中のＨＣ等のリッチ成分の他に、ＮＯｘ等のリーン成分も効率良く浄化できるようにするために、ゼオライト等のＨＣ吸着成分と貴金属等の三元触媒成分とを担体に担持させたものを用いたが、ＨＣ吸着成分のみを担体に担持させたものを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】実施形態（１）の下流側触媒のＨＣ浄化制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図３】実施形態（１）の下流側触媒のＨＣ脱離タイミング判定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図４】実施形態（１）のサブＦ／Ｂ目標空燃比マップを概念的に示す図
【図５】実施形態（１）の下流側のＨＣ吸着触媒劣化判定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図６】実施形態（１）において、第１及び第２の酸素センサが未活性状態で始動した場合のＨＣ吸着触媒の正常時の制御例を示すタイムチャート
【図７】実施形態（１）において、第１及び第２の酸素センサが活性済みの状態で始動した場合のＨＣ吸着触媒の正常時の制御例を示すタイムチャート
【図８】実施形態（１）のＨＣ吸着触媒の劣化時の制御例を示すタイムチャート
【図９】実施形態（２）の下流側のＨＣ吸着触媒劣化判定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図１０】実施形態（２）のＨＣ吸着触媒の劣化時の制御例を示すタイムチャート
【図１１】実施形態（３）のＨＣ吸着触媒の正常時の制御例を示すタイムチャート
【図１２】実施形態（４）を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図１３】実施形態（４）の上流側触媒のＨＣ浄化制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図１４】実施形態（４）の上流側触媒のＨＣ脱離タイミング判定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図１５】実施形態（４）の上流側のＨＣ吸着触媒劣化判定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図１６】実施形態（５）を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図１７】実施形態（５）の上下流側触媒のＨＣ浄化制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図１８】実施形態（５）の上下流側触媒のＨＣ脱離タイミング判定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…エアフローメータ、２０…燃料噴射弁、２１…排気管（排気通路）、２２…三元触媒（上流側触媒）、２２ａ…ＨＣ吸着触媒（上流側触媒）、２３…ＨＣ吸着触媒（下流側触媒）、２３ａ…三元触媒（下流側触媒）、２４…空燃比センサ、２５…第１の酸素センサ，２６…第２の酸素センサ、２９…ＥＣＵ（メインフィードバック制御手段，第１のサブフィードバック制御手段，第２のサブフィードバック制御手段，脱離炭化水素浄化制御手段，第１の脱離炭化水素浄化制御手段，第２の脱離炭化水素浄化制御手段，下流側触媒劣化判定手段，上流側触媒劣化判定手段）。

Claims (10)

1. 内燃機関の排気通路に少なくとも２個の触媒を直列に配置した内燃機関の排気浄化装置において、
   下流側触媒は、排出ガス中の炭化水素を吸着し、触媒温度が炭化水素脱離温度領域に昇温した時に、それまでに吸着した炭化水素を脱離させる炭化水素吸着触媒であり、
   上流側触媒の上流側及び前記下流側触媒の上流側と下流側にそれぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出するセンサが設置され、
   前記上流側触媒の上流側のセンサの出力に基づいて該上流側触媒の上流側の空燃比を第１の目標空燃比に一致させるように燃料噴射量をフィードバック補正するメインフィードバック制御手段と、
   前記下流側触媒の上流側のセンサの出力に基づいて該下流側触媒の上流側の空燃比を第２の目標空燃比に一致させるように前記第１の目標空燃比をフィードバック補正する第１のサブフィードバック制御手段と、
   前記下流側触媒の下流側のセンサの出力に基づいて前記第２の目標空燃比をフィードバック補正する第２のサブフィードバック制御手段と、
   前記下流側触媒の温度が炭化水素脱離温度領域に昇温しているか否かを判定し、前記下流側触媒の温度が炭化水素脱離温度領域に昇温した時に前記第２の目標空燃比をそれまでよりもリーン側の空燃比に切り換えて脱離炭化水素の浄化を促進する脱離炭化水素浄化制御を実行する脱離炭化水素浄化制御手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記脱離炭化水素浄化制御の実行中に、少なくとも前記下流側触媒の下流側のセンサの出力に基づいて該下流側触媒の劣化の有無を判定する下流側触媒劣化判定手段を備えてい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。
3. 前記脱離炭化水素浄化制御手段は、前記下流側触媒の温度が炭化水素脱離温度領域に昇温しているか否かを、該下流側触媒の温度又は排出ガスの温度を検出する温度センサの出力に基づいて判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記脱離炭化水素浄化制御手段は、前記下流側触媒の温度が炭化水素脱離温度領域に昇温しているか否かを、始動後経過時間に基づいて判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記脱離炭化水素浄化制御手段は、前記下流側触媒の温度が炭化水素脱離温度領域から活性温度領域に昇温した時、又は、前記下流側触媒の下流側のセンサ出力がリッチからリーンに切り換わった時に、前記第２の目標空燃比を通常の設定値に戻すことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記第２のサブフィードバック制御手段は、前記脱離炭化水素浄化制御の実行中に前記下流側触媒の下流側の目標空燃比を通常よりもリーン側の空燃比に切り換えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 内燃機関の排気通路に少なくとも２個の触媒を直列に配置した内燃機関の排気浄化装置において、
   上流側触媒は、排出ガス中の炭化水素を吸着し、触媒温度が炭化水素脱離温度領域に昇温した時に、それまでに吸着した炭化水素を脱離させる炭化水素吸着触媒であり、
   上流側触媒の上流側及び前記下流側触媒の上流側と下流側にそれぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出するセンサが設置され、
   前記上流側触媒の上流側のセンサの出力に基づいて該上流側触媒の上流側の空燃比を第１の目標空燃比に一致させるように燃料噴射量をフィードバック補正するメインフィードバック制御手段と、
   前記下流側触媒の上流側のセンサの出力に基づいて該下流側触媒の上流側の空燃比を第２の目標空燃比に一致させるように前記第１の目標空燃比をフィードバック補正する第１のサブフィードバック制御手段と、
   前記下流側触媒の下流側のセンサの出力に基づいて前記第２の目標空燃比をフィードバック補正する第２のサブフィードバック制御手段と、
   前記上流側触媒の温度が炭化水素脱離温度領域に昇温しているか否かを判定し、前記上流側触媒の温度が炭化水素脱離温度領域に昇温した時に前記第１の目標空燃比をそれまでよりもリーン側の空燃比に切り換えて脱離炭化水素の浄化を促進する脱離炭化水素浄化制御を実行する脱離炭化水素浄化制御手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
8. 前記脱離炭化水素浄化制御の実行中に、少なくとも前記上流側触媒の下流側のセンサの出力に基づいて該上流側触媒の劣化の有無を判定する上流側触媒劣化判定手段を備えていることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置。
9. 内燃機関の排気通路に少なくとも２個の触媒を直列に配置した内燃機関の排気浄化装置において、
   上流側触媒及び下流側触媒は、それぞれ排出ガス中の炭化水素を吸着し、触媒温度が炭化水素脱離温度領域に昇温した時に、それまでに吸着した炭化水素を脱離させる炭化水素吸着触媒であり、
   前記上流側触媒の上流側及び前記下流側触媒の上流側と下流側にそれぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出するセンサが設置され、
   前記上流側触媒の上流側のセンサの出力に基づいて該上流側触媒の上流側の空燃比を第１の目標空燃比に一致させるように燃料噴射量をフィードバック補正するメインフィードバック制御手段と、
   前記下流側触媒の上流側のセンサの出力に基づいて該下流側触媒の上流側の空燃比を第２の目標空燃比に一致させるように前記第１の目標空燃比をフィードバック補正する第１のサブフィードバック制御手段と、
   前記下流側触媒の下流側のセンサの出力に基づいて前記第２の目標空燃比をフィードバック補正する第２のサブフィードバック制御手段と、
   前記上流側触媒の温度が炭化水素脱離温度領域に昇温しているか否かを判定し、前記上流側触媒の温度が炭化水素脱離温度領域に昇温した時に前記第１の目標空燃比を前記上流側触媒の下流側のセンサの出力に応じて前記上流側触媒の温度が炭化水素脱離温度領域外である時の目標空燃比よりもリーン側の空燃比に切り換えて脱離炭化水素の浄化を促進する脱離炭化水素浄化制御を実行する第１の脱離炭化水素浄化制御手段と、
   前記下流側触媒の温度が炭化水素脱離温度領域に昇温しているか否かを判定し、前記下流側触媒の温度が炭化水素脱離温度領域に昇温した時に前記第２の目標空燃比を前記下流側触媒の下流側のセンサの出力に応じて前記下流側触媒の温度が炭化水素脱離温度領域外である時の目標空燃比よりもリーン側の空燃比に切り換えて脱離炭化水素の浄化を促進する脱離炭化水素浄化制御を実行する第２の脱離炭化水素浄化制御手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
10. 前記炭化水素吸着触媒には、ＨＣ吸着成分に加えて三元触媒成分も担持されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。

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