WO2012147183A1

WO2012147183A1 - 内燃機関の制御システム

Info

Publication number: WO2012147183A1
Application number: PCT/JP2011/060303
Authority: WO
Inventors: 裕介中山; 徹木所; 櫻井　健治; 裕澤田
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2012-11-01

Abstract

　本発明は、複数種の燃料を使用可能な内燃機関の制御システムにおいて、排気系に配置される三元触媒のＮＯ_Ｘ吸着能を有効に活用することにより、排気エミッションの低減を図ることを課題とする。この課題を解決するために、本発明の内燃機関の制御システムは、排気系に配置された三元触媒の温度が活性温度より低く、且つ内燃機関が気体燃料により運転されているときに、内燃機関で燃焼される混合気の空燃比を理論空燃比より低くするようにした。

Description

内燃機関の制御システム

　本発明は、複数種の燃料を使用可能な内燃機関の制御技術に関する。

　近年、複数種の燃料により運転可能な内燃機関が提案されている。このような内燃機関において、該内燃機関の排気系に配置された吸蔵還元型ＮＯ_Ｘ触媒のＮＯ_Ｘ還元処理を行うときに、液体燃料を使用する技術についても提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。

特開２００４－２３９１３２号公報

　ところで、内燃機関の排気系に三元触媒を配置し、内燃機関の冷間時などに排気中に含まれるＮＯ_Ｘを三元触媒に吸着させることにより、排気エミッションの低減を図る場合がある。

　本発明は、複数種の燃料を使用可能な内燃機関の制御システムにおいて、排気系に配置される三元触媒のＮＯ_Ｘ吸着能を有効に活用することにより、排気エミッションの低減を図ることを目的とする。

　本発明は、上記した課題を解決するために、液体燃料と気体燃料を使用可能な内燃機関の制御システムにおいて、内燃機関から排出されるＮＯ_Ｘの量（以下、「ＮＯ_Ｘ排出量」と称する）と三元触媒が吸着可能なＮＯ_Ｘの量（以下、「ＮＯ_Ｘ吸着容量」と称する）と混合気の空燃比との関係に着目した。

　従来、三元触媒が排気中のＮＯ_Ｘを吸着可能な状態にあるときに、内燃機関で燃焼に供される混合気の空燃比が理論空燃比（ストイキ）より低く（リッチ）されると、三元触媒のＮＯ_Ｘ吸着容量が減少すると考えられていた。

　しかしながら、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、内燃機関が気体燃料により運転されるときに混合気の空燃比がリッチにされると、混合気の空燃比がストイキにされた場合に比べ、ＮＯ_Ｘ排出量に対するＮＯ_Ｘ吸着容量の割合（以下、「ＮＯ_Ｘ吸着率」と称する）が高くなることがわかった。

　そこで、本発明の内燃機関の制御システムは、
　内燃機関の排気系に配置される三元触媒と、
　内燃機関へ液体燃料と気体燃料の何れか一方を供給する供給装置と、
　前記供給装置が気体燃料を内燃機関へ供給しているときに、内燃機関で燃焼される混合気の空燃比がリッチとなるように前記供給装置を制御する制御部と、
を備えるようにした。

　このように構成された内燃機関の制御システムによれば、ＮＯ_Ｘ排出量に対するＮＯ_Ｘ吸着容量の割合（ＮＯ_Ｘ吸着率）を高めることができる。その結果、大気中へ排出されるＮＯ_Ｘ量を少なく抑えることができる。

　ここで、三元触媒のＮＯ_Ｘ吸着容量は、三元触媒の温度が活性温度より低い温度域にあるときに多くなる傾向がある。よって、本発明の内燃機関の制御システムは、三元触媒が未活性状態にあり且つ内燃機関が気体燃料により運転されているときに、混合気の空燃比をリッチにしてもよい。

　たとえば、本発明の内燃機関の制御システムは、三元触媒の温度を取得する温度取得部を更に備えるようにしてもよい。その場合、制御部は、供給装置が気体燃料を内燃機関へ供給しており且つ温度取得部により取得された温度が三元触媒の活性温度より低いときに、混合気の空燃比がリッチとなるように供給装置を制御すればよい。このような構成によれば、三元触媒が未活性状態にあるときに、大気中へ排出されるＮＯ_Ｘの量を低減させることができる。

　ところで、混合気のリッチ度合いが過剰に高くなると、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）などの量が増加するとともに、気体燃料の消費量が増加する。また、混合気のリッチ度合いが過剰に高くなると、内燃機関の失火が発生する可能性もある。

　これに対し、本願発明者の鋭意の実験及び検証を行った結果、混合気の空燃比が特定のリッチ空燃比より低下すると、三元触媒のＮＯ_Ｘ吸着容量がＮＯ_Ｘ排出量に対して過多になるとともに、混合気の空燃比が低くなるほどＮＯ_Ｘ吸着容量とＮＯ_Ｘ排出量との差が拡大することもわかった。

　そこで、本発明の内燃機関の制御システムは、混合気の空燃比が前記した特定のリッチ空燃比を下回らないようにしてもよい。たとえば、本発明の内燃機関の制御システムは、三元触媒から流出するＮＯ_Ｘ量を取得するＮＯ_Ｘ量取得部を更に備えるようにしてもよい。その場合、制御部は、ＮＯ_Ｘ量取得部により取得されるＮＯ_Ｘ量が所定値より多いときは混合気の空燃比が低下し、ＮＯ_Ｘ量取得部により取得されるＮＯ_Ｘ量が所定値より少ないときは混合気の空燃比が上昇するように供給装置を制御すればよい。

　ここでいう「所定値」は、混合気の空燃比が前記した特定のリッチ空燃比と等しくなるときに三元触媒から流出するＮＯ_Ｘ量（たとえば、零）に相当する値である。なお、混合気の空燃比が特定のリッチ空燃比と等しくなるときに内燃機関の失火が発生する虞があれば、混合気の空燃比が失火を回避し得る最低の空燃比に設定されたときに、三元触媒から流出し得るＮＯ_Ｘ量と同等に設定されてもよい。

　このような構成によれば、混合気の空燃比が過剰に低くなる事態、言い換えれば混合気の空燃比が前記した特定のリッチ空燃比を下回る事態を回避することが可能となる。その結果、内燃機関から排出されるＨＣやＣＯの増加、及び気体燃料の消費量の増加を可及的に少なく抑えつつ、三元触媒から流出するＮＯ_Ｘを可及的に少なくすることが可能となる。

　なお、前記した特定のリッチ空燃比が内燃機関の運転条件にかかわらず略一定となる場合には、前記した特定のリッチ空燃比を目標値として混合気の空燃比（供給装置から内燃機関へ供給される気体燃料の量）が制御されてもよい。

　本発明によれば、液体燃料と気体燃料を使用可能な内燃機関の制御システムにおいて、三元触媒のＮＯ_Ｘ吸着能を有効に活用することにより、排気エミッションの低減を図ることができる。

本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。ＮＯ_Ｘ排出量とＮＯ_Ｘ吸着容量と混合気の空燃比との関係を示す図である。ＮＯ_Ｘ吸着処理ルーチンを示すフローチャートである。

　以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り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、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、液体燃料と気体燃料を使用可能な火花点火式内燃機関である。なお、ここでいう「液体燃料」としては、ガソリン等の石油系液体燃料、またはエタノールやメタノール等が石油系液体燃料に混合された混合液体燃料などの非メタン炭化水素燃料を用いることができる。また、「気体燃料」としては、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を用いることができる。

　内燃機関１の気筒２には、ピストン３が摺動自在に装填されている。ピストン３は、図示しないコネクティングロッドを介して機関出力軸（クランクシャフト）に連結されている。内燃機関１は、気筒２内へ新気（空気）を導入するための吸気ポート４と、気筒２内から既燃ガスを排出するための排気ポート５と、を備えている。内燃機関１は、吸気ポート４の開口端を開閉するための吸気バルブ６と、排気ポート５の開口端を開閉するための排気バルブ７と、を備えている。吸気バルブ６と排気バルブ７は、図示しないインテークカムシャフトとエキゾーストカムシャフトによりそれぞれ開閉駆動される。また、内燃機関１は、気筒２内に火種としての火花を発生させるための点火プラグ８を備えている。

　前記吸気ポート４には、吸気通路９が接続されている。吸気通路９は、大気中から取り込んだ新気（空気）を吸気ポート４へ導くための通路である。一方、前記排気ポート５には、排気通路１０が接続されている。排気通路１０は、排気ポート５から流出する既燃ガス（排気）を後述する排気浄化装置１５，１６などを経由させた後に大気中へ排出させるための通路である。

　ここで、内燃機関１には、液体燃料と気体燃料を選択的に内燃機関１へ供給するための供給装置が設けられている。供給装置は、第１燃料噴射弁１１と、第１燃料通路１１０と、第１燃料タンク１１１と、燃料ポンプ１１２と、第１遮断弁１１３と、第２燃料噴射弁１２と、第２燃料通路１２０と、第２燃料タンク（ＣＮＧボンベ）１２１と、レギュレータ１２２と、第２遮断弁１２３と、を備えている。なお、第１燃料噴射弁１１と第２燃料噴射弁１２は、それぞれ気筒毎に設けられるものとする。

　第１燃料噴射弁１１は、前記内燃機関１における吸気ポート４の近傍に取り付けられ、吸気ポート４内へ液体燃料を噴射する。第１燃料噴射弁１１は、第１燃料通路１１０を介して第１燃料タンク１１１に連通している。第１燃料通路１１０の途中には、燃料ポンプ１１２と第１遮断弁１１３が配置されている。燃料ポンプ１１２は、第１燃料タンク１１１に貯留されている液体燃料を第１燃料噴射弁１１へ供給する。第１遮断弁１１３は、第１燃料通路１１０の遮断と導通を切り替える機器である。

　第２燃料噴射弁１２は、前記吸気通路９における前記吸気ポート４の近傍に取り付けられ、吸気通路９内へ気体燃料を噴射する。第２燃料噴射弁１２は、第２燃料通路１２０を介して第２燃料タンク１２１に連通している。第２燃料通路１２０の途中には、レギュレータ１２２と第２遮断弁１２３が配置されている。レギュレータ１２２は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を所定の圧力まで減圧する機器である。第２遮断弁１２３は、第２燃料通路１２０の遮断と導通を切り替える機器である。また、第２燃料タンク１２１には、該第２燃料タンク１２１に貯蔵されている気体燃料の量に相関した電気信号を出力する残量センサ１２４が取り付けられている。

　次に、前記第２燃料噴射弁１２より上流の吸気通路９には、スロットル弁１３が配置されている。スロットル弁１３は、吸気通路９の通路断面積を変更することにより、気筒２内へ導入される空気量を調整する機器である。スロットル弁１３より上流の吸気通路９には、エアフローメータ１４が取り付けられている。エアフローメータ１４は、吸気通路９内を流れる空気量（質量）に相関した電気信号を出力するセンサである。

　前記排気通路１０には、第１排気浄化装置１５が配置されている。第１排気浄化装置１５は、低温状態にあるときに排気中の窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を吸着可能な三元触媒を含有している。第１排気浄化装置１５は、本発明にかかる三元触媒に相当する。

　前記第１排気浄化装置１５より下流の排気通路１０には、第２排気浄化装置１６が配置されている。第２排気浄化装置１６は、第１排気浄化装置１５と同様に、排気中の窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を吸着可能な三元触媒を含有している。

　前記第１排気浄化装置１５より上流の排気通路１０には、空燃比センサ１７が配置されている。空燃比センサ１７は、排気通路１０を流れる排気の空燃比と相関する電気信号を出力するセンサである。前記第１排気浄化装置１５より下流、且つ前記第２排気浄化装置１６より上流の排気通路１０には、ＮＯ_Ｘセンサ２１が配置されている。ＮＯ_Ｘセンサ２１は、第１排気浄化装置１５から流出する排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）の濃度と相関する電気信号を出力するセンサである。ＮＯ_Ｘセンサ２１は、本発明に係わるＮＯ_Ｘ量取得部に相当する。また、前記第２排気浄化装置１６より下流の排気通路１０には、Ｏ_２センサ１８と排気温度センサ１９が配置されている。Ｏ_２センサ１８は、排気に含まれる酸素（Ｏ_２）の濃度と相関する電気信号を出力するセンサである。排気温度センサ１９は、排気の温度と相関する電気信号を出力するセンサである。

　このように構成された内燃機関１には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、上記したエアフローメータ１４、空燃比センサ１７、Ｏ_２センサ１８、排気温度センサ１９、ＮＯ_Ｘセンサ２１、および残量センサ１２４などの各種センサと電気的に接続され、各種センサの出力信号を入力可能に構成されている。

　また、ＥＣＵ２０は、上記した点火プラグ８、第１燃料噴射弁１１、第２燃料噴射弁１２、スロットル弁１３、燃料ポンプ１１２、第１遮断弁１１３、第２遮断弁１２３などの各種機器と電気的に接続され、上記した各種センサの出力信号に応じて各種機器を制御可能に構成されている。

　たとえば、ＥＣＵ２０は、第１排気浄化装置１５が排気中のＮＯ_Ｘを十分に浄化することができないとき（たとえば、第１排気浄化装置１５が活性していないとき）に、排気中のＮＯ_Ｘを第１排気浄化装置１５に吸着させるための処理（以下、「ＮＯ_Ｘ吸着処理」と称する）を実行する。以下、本実施例におけるＮＯ_Ｘ吸着処理の実行方法について述べる。

　第１排気浄化装置１５に含有される三元触媒は、活性温度より低い低温状態にあるときに、排気中のＮＯ_Ｘを吸着する。そのため、内燃機関１が冷間始動された場合のように、第１排気浄化装置１５が未活性状態にある場合に、排気中のＮＯ_Ｘを第１排気浄化装置１５に吸着させることにより、大気中に排出されるＮＯ_Ｘ量を少なく抑えることができる。

　ただし、排気中に非メタン炭化水素が含まれている場合は、非メタン炭化水素がＮＯ_Ｘに優先して第１排気浄化装置１５に吸着される。そのため、第１排気浄化装置１５が低温状態にあるときに排気中に含まれる非メタン炭化水素の量が多くなると、非メタン炭化水素が三元触媒の表面を覆う現象（ＨＣ被毒）が発生する。三元触媒のＨＣ被毒が発生すると、第１排気浄化装置１５が吸着可能なＮＯ_Ｘの量（ＮＯ_Ｘ吸着容量）が少なくなる。その結果、大気中に排出されるＮＯ_Ｘ量が多くなる。

　ここで、液体燃料（非メタン炭化水素燃料）の既燃ガスは、気体燃料（圧縮天然ガス（ＣＮＧ））の既燃ガスに比べ、多量の非メタン炭化水素を含有する。よって、第１排気浄化装置１５が未活性状態にあるときに内燃機関１が液体燃料により運転されると、第１排気浄化装置１５のＮＯ_Ｘ吸着容量が減少する。その結果、大気中へ排出されるＮＯ_Ｘ量を十分に低減することができない可能性がある。

　これに対し、第１排気浄化装置１５が未活性状態にあるときに内燃機関１が気体燃料により運転されると、第１排気浄化装置１５のＮＯ_Ｘ吸着容量を増加させることができる。そのため、大気中へ排出されるＮＯ_Ｘ量を少なく抑えることが可能となる。

　また、内燃機関１が気体燃料により運転されているときに混合気の空燃比が理論空燃比より低く（リッチ）されると、内燃機関１から排出されるＮＯ_Ｘの量（ＮＯ_Ｘ排出量）に対する第１排気浄化装置１５のＮＯ_Ｘ吸着容量が高くなる。たとえば、図２に示すように、内燃機関１が気体燃料により運転されているときに混合気の空燃比がリッチにされると、ＮＯ_Ｘ排出量（図２中の一点鎖線）が減少する。一方、内燃機関１が気体燃料により運転されているときに混合気の空燃比がリッチにされても、第１排気浄化装置１５のＮＯ_Ｘ吸着容量（図２中の実線）は殆ど変化しない（混合気の空燃比が理論空燃比であるときのＮＯ_Ｘ吸着容量と略同等になる）。

　したがって、内燃機関１が気体燃料により運転されているときに混合気の空燃比がリッチにされると、ＮＯ_Ｘ排出量に対するＮＯ_Ｘ吸着容量の割合（ＮＯ_Ｘ吸着率）が上昇する。

　そこで、本実施例におけるＮＯ_Ｘ吸着処理では、ＥＣＵ２０は、第１排気浄化装置１５の温度が低いときに、内燃機関１を気体燃料により運転させるとともに、内燃機関１で燃焼される混合気の空燃比をストイキよりリッチにするようにした。

　ところで、混合気の空燃比がリッチにされた場合は、混合気の空燃比がストイキにされた場合に比べ、内燃機関１から排出されるＨＣやＣＯの量が増加する。よって、混合気の空燃比が過剰に低くされると（混合気のリッチ度合いが過剰に高くされると）、大気中へ排出されるＨＣやＣＯの量が増加する可能性がある。また、混合気の空燃比が過剰に低くされると、内燃機関１の失火が発生したり、燃料消費量が増加したりする可能性もある。

　これに対し、ＥＣＵ２０は、第１排気浄化装置１５から排出されるＮＯ_Ｘ量（ＮＯ_Ｘセンサ２１の出力値）が所定値より大きいときは混合気の空燃比を低下させ、第１排気浄化装置１５から排出されるＮＯ_Ｘ量が所定値より小さいときは混合気の空燃比を上昇させる処理を繰り返し実行することにより、混合気のリッチ度合いを可能な限り低く抑えつつ、第１排気浄化装置１５から流出するＮＯ_Ｘ量を減少させるようにした。

　なお、前記した図２に示した例では、混合気の空燃比が特定のリッチ空燃比（図２中のＡ／Ｆｒ０）と等しくなるときに、第１排気浄化装置１５のＮＯ_Ｘ吸着容量がＮＯ_Ｘ排出量と同等になっている。よって、前記所定値が零に設定されれば、混合気の空燃比を前記した特定のリッチ空燃比Ａ／Ｆｒ０と同等にすることができる。その場合、内燃機関１から排出されるＨＣやＣＯの増加、並びに燃料消費量の増加を少なく抑えつつ、第１排気浄化装置１５から流出するＮＯ_Ｘの量を零にすることができる。

　以下、本実施例におけるＮＯ_Ｘ吸着処理の実行手順について図３に沿って説明する。図３は、ＮＯ_Ｘ吸着処理ルーチンを示すフローチャートである。ＮＯ_Ｘ吸着処理ルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭなどに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ２０によって周期的に実行される。

　図３のＮＯ_Ｘ吸着処理ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において第１排気浄化装置１５のＮＯ_Ｘ吸着条件が成立しているか否かを判別する。たとえば、ＥＣＵ２０は、第１排気浄化装置１５の温度が活性温度未満であるか否かを判別する。ここで、第１排気浄化装置１５の温度としては、排気温度センサ１９の測定値を代替値として用いることができる。その場合、排気温度センサ１９は、本発明に係わる温度取得部に相当する。なお、第１排気浄化装置１５に温度センサが取り付けられている場合は、該温度センサの測定値が第１排気浄化装置１５の温度として用いられてもよい。

　前記Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２へ進む。Ｓ１０２では、ＥＣＵ２０は、ＮＯ_Ｘ吸着フラグＦｎｏｘの値が“０”であるか否かを判別する。ＮＯ_Ｘ吸着フラグＦｎｏｘは、ＮＯ_Ｘ吸着処理が開始されたとき（たとえば、後述するＳ１０３，Ｓ１０４の処理が実行されたとき）に“１”がセットされ、ＮＯ_Ｘ吸着処理が終了されたとき（たとえば、前記Ｓ１０１において否定判定されたとき）に“０”にリセットされるフラグである。

　前記Ｓ１０２においてＮＯ_Ｘ吸着フラグＦｎｏｘの値が“０”であるときは、ＮＯ_Ｘ吸着処理が未だ開始されていないことになる。そのため、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０２において肯定判定された場合（Ｆｎｏｘ＝０）は、Ｓ１０３及びＳ１０４においてＮＯ_Ｘ吸着処理を開始する。

　すなわち、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０３において、気体燃料が内燃機関１へ供給されるように供給装置を制御する。具体的には、ＥＣＵ２０は、燃料ポンプ１１２を停止させるとともに、第１遮断弁１１３および第１燃料噴射弁１１を閉弁状態に保つことにより、液体燃料の供給を停止させる。さらに、ＥＣＵ２０は、第２遮断弁１２３を開弁状態に保つとともに、第２燃料噴射弁１２を適当なタイミングで開閉動作させることにより、気体燃料の供給を行う。この場合、内燃機関１は、気体燃料を使用して運転されることになる。

　続いて、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４において、混合気の目標空燃比Ａ／Ｆｔｒｇをストイキよりリッチなデフォルト値Ａ／Ｆｒに設定する。デフォルト値Ａ／Ｆｒは、内燃機関１の失火や燃料消費量の過剰な増加を抑制することができる範囲内で最も低い空燃比であり、予め実験などを用いた適合処理により求められた空燃比である。このように目標空燃比Ａ／Ｆｔｒｇがリッチにされると、ＮＯ_Ｘ吸着容量を殆ど減少させることなくＮＯ_Ｘ排出量を減少させることができるため、ＮＯ_Ｘ吸着率を高めることができる。

　なお、前記Ｓ１０１のＮＯ_Ｘ吸着条件として、第１排気浄化装置１５が活性温度未満であり、且つ内燃機関１が気体燃料を使用して運転されていることを条件とする場合は、前記Ｓ１０３の処理は省略されてもよい。

　ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３及びＳ１０４の処理を実行した後に、Ｓ１０５へ進む。Ｓ１０５では、ＥＣＵ２０は、前述したＮＯ_Ｘ吸着フラグＦｎｏｘに“１”をセットする。

　また、ＥＣＵ２０が前記Ｓ１０２の処理を実行する際に、前記ＮＯ_Ｘ吸着フラグＦｎｏｘの値が“１”であれば、ＮＯ_Ｘ吸着処理が既に開始されていることになる。すなわち、本ルーチンの前回以前の実行時にＮＯ_Ｘ吸着処理が開始されていることになる。よって、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０２において否定判定された場合（Ｆｎｏｘ＝１）は、Ｓ１０３乃至Ｓ１０５の処理をスキップしてＳ１０６へ進む。

　Ｓ１０６では、ＥＣＵ２０は、第１排気浄化装置１５から排出されるＮＯ_Ｘ量として、ＮＯ_Ｘセンサ２１の検出値Ｄｎｏｘを読み込む。

　Ｓ１０７では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０６において読み込まれた検出値Ｄｎｏｘが零より大きいか否か判別する。すなわち、ＥＣＵ２０は、第１排気浄化装置１５のＮＯ_Ｘ吸着容量がＮＯ_Ｘ排出量より少ないか否かを判別する。

　前記Ｓ１０７において肯定判定された場合（Ｄｎｏｘ＞０）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０８へ進む。Ｓ１０８では、ＥＣＵ２０は、現時点の目標空燃比Ａ／Ｆｔｒｇから所定量ΔＡを減算することにより、新たな目標空燃比Ａ／Ｆｔｒｇ（＝Ａ／Ｆｔｒｇ－ΔＡ）を算出する。つまり、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０８において、目標空燃比Ａ／Ｆｔｒｇを更に低く（リッチに）する。

　ＥＣＵ２０は、Ｓ１０８の処理を実行した後にＳ１０１へ戻る。その際、ＮＯ_Ｘ吸着条件が成立していれば、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２において否定判定してＳ１０６以降の処理を再度実行することになる。そして、Ｓ１０７において肯定判定されると、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０８において混合気の更なるリッチ化を図ることになる。

　また、前記Ｓ１０７において否定判定された場合（Ｄｎｏｘ≧０）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０９へ進む。Ｓ１０９では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０６で読み込まれた検出値Ｄｎｏｘが零であるか否かを判別する。ここで、前記検出値Ｄｎｏｘが零を示すときは、混合気の空燃比Ａ／Ｆｔｒｇが前述した特定のリッチ空燃比Ａ／Ｆｒ０と等しいことになる。よって、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０９において肯定判定された場合（Ｄｎｏｘ＝０）は、現時点の目標空燃比Ａ／Ｆｔｒｇを継続して使用する。

　一方、前記Ｓ１０９において否定判定された場合（ΔＤ＜０）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１１へ進む。ここで、前記検出値Ｄｎｏｘが零より小さいときは、混合気の空燃比Ａ／Ｆｔｒｇが前述した特定のリッチ空燃比Ａ／Ｆｒ０を下回っていることになる。すなわち、前記検出値Ｄｎｏｘが零より小さいときは、混合気の空燃比が過剰に低くなっていることになる。そこで、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１１において、現時点の目標空燃比Ａ／Ｆｔｒｇに所定量ΔＢを加算することにより、目標空燃比Ａ／Ｆｔｒｇを上昇させる。なお、ここでいう所定量ΔＢは、前述した所定量ΔＡより小さい値である。

　ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１１１の処理を実行した後にＳ１０１へ戻る。その際、ＮＯ_Ｘ吸着条件が成立していれば、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２において否定判定してＳ１０６以降の処理を再度実行することになる。そして、Ｓ１０７及びＳ１０９において否定判定されると、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１１において混合気の更なる上昇を図ることになる。

　ＥＣＵ２０が上記したＳ１０８やＳ１１１の処理を繰り返し実行することにより、混合気の空燃比Ａ／Ｆｔｒｇが特定のリッチ空燃比Ａ／Ｆｒ０に収束するようになる。その結果、混合気の空燃比を過剰に低下させることなく、第１排気浄化装置１５から流出するＮＯ_Ｘ量を減少させることができる。その結果、内燃機関１の失火、ＨＣやＣＯの排出量増加、並びに燃料消費量の増加などを抑制しつつ、排気エミッションの低減を図ることができる。

　なお、ＥＣＵ２０が図３の吸着処理ルーチンにしたがって吸着処理を実行し続けると、第１排気浄化装置１５の温度が活性温度以上に上昇する。その場合、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０１において否定判定することになる。Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１２へ進み、前記ＮＯ_Ｘ吸着フラグＦｎｏｘの値を“０”にリセットするとともに、吸着処理の実行を終了（混合気の空燃比を通常の空燃比に戻す）する。

　このようにＥＣＵ２０が図３のＮＯ_Ｘ吸着処理ルーチンを実行することにより、本発明に係わる制御部が実現される。その結果、第１排気浄化装置１５が未活性状態にあるときに、内燃機関１の失火、ＨＣやＣＯの排出量増加、並びに気体燃料の消費量増加などを抑えつつ、大気中へ排出されるＮＯ_Ｘの量を減少（若しくは、ＮＯ_Ｘの排出を抑制）することができる。

　なお、本実施例では、第１排気浄化装置１５から排出されるＮＯ_Ｘ量を取得する方法として、ＮＯ_Ｘセンサ２１の検出値を用いる例について述べたが、第１排気浄化装置１５の温度（排気温度センサ１９の検出値）や第１排気浄化装置１５へ流入する排気の流量（エアフローメータ１４の検出値）などをパラメータとする演算モデルを用いて推定演算するようにしてもよい。

　また、本実施例では、第１排気浄化装置１５を対象にしたＮＯ_Ｘ吸着処理を実行する例について述べたが、第２排気浄化装置１６を対象にしたＮＯ_Ｘ吸着処理を実行してもよい。その場合、第２排気浄化装置１６より下流の排気通路１０にＮＯ_Ｘセンサを取り付け、該ＮＯ_Ｘセンサの検出値をパラメータとして混合気のリッチ化を図ればよい。

１    内燃機関
２    気筒
３    ピストン
４    吸気ポート
５    排気ポート
６    吸気バルブ
７    排気バルブ
８    点火プラグ
９    吸気通路
１０  排気通路
１１  第１燃料噴射弁
１２  第２燃料噴射弁
１３  スロットル弁
１４  エアフローメータ
１５  第１排気浄化装置
１６  第２排気浄化装置
１７  空燃比センサ
１８  Ｏ_２センサ
１９  排気温度センサ
２０  ＥＣＵ
２１  ＮＯ_Ｘセンサ
１１０第１燃料通路
１１１第１燃料タンク
１１２第１燃料ポンプ
１１３第１遮断弁
１２０第２燃料通路
１２１第２燃料タンク
１２２第２レギュレータ
１２３第２遮断弁
１２４残量センサ

Claims

　内燃機関の排気系に配置される三元触媒と、
　内燃機関へ液体燃料と気体燃料の何れか一方を供給する供給装置と、
　前記供給装置が気体燃料を内燃機関へ供給しているときに、内燃機関で燃焼される混合気の空燃比がリッチとなるように前記供給装置を制御する制御部と、
を備える内燃機関の制御システム。
　請求項１において、前記三元触媒の温度を取得する温度取得部を更に備え、
　前記制御部は、前記供給装置が気体燃料を内燃機関へ供給しており、且つ前記温度取得部により取得された温度が前記三元触媒の活性温度より低いときに、混合気の空燃比がリッチとなるように前記供給装置を制御する内燃機関の制御システム。
　請求項１又は２において、前記三元触媒から流出するＮＯ_Ｘ量を取得するＮＯ_Ｘ量取得部を更に備え、
　前記制御部は、前記ＮＯ_Ｘ量取得部により取得されるＮＯ_Ｘ量が所定値より多いときは排気の空燃比が低下し、前記ＮＯ_Ｘ量取得部により取得されるＮＯ_Ｘ量が前記所定値より少ないときは混合気の空燃比が上昇するように供給装置を制御する内燃機関の制御システム。