JP4341196B2 - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関の排気ガス浄化装置に係り、特に燃料及び装置潤滑油の硫黄含量に由来する硫黄化合物による触媒の被毒から回復を行う際に、大気中に硫黄化合物が放出されることの防止、及び硫黄化合物による触媒の被毒の防止を行う内燃機関の排気ガス浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の排気ガス中には、主な有害物質として一酸化炭素（ＣＯ）、未燃焼炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）が存在する。更に、排気ガスは、少量の水素（Ｈ２）並びに硫黄酸化物（ＳＯｘ）を含有し、これらは燃料及び装置潤滑油の硫黄含量に由来する。
【０００３】
内燃機関の排気ガス浄化装置としては、特開平１０−３１７９４６号公報に開示されるものがある。この公報に開示される排気浄化装置は、内燃機関の排気管内に配された三元触媒と、排気管内において三元触媒の下流に配されたＮＯｘ吸蔵還元触媒とを備え、ＮＯｘ吸蔵還元触媒にＮｉ又はＮｉの酸化物を添加し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の浄化能力を短時間内に復活させている。
【０００４】
また、特開平１１−３５０９４５号公報に開示されるものがある。この公報に開示される内燃機関用排ガス浄化装置の運転法は、硫黄トラップ及び窒素酸化物吸蔵触媒からなる排ガス浄化装置を改善している。
【０００５】
更に、特開２０００−４２３７０号公報に開示されるものがある。この公報に開示される排気ガス浄化用触媒装置およびその使用方法は、排気ガス中の硫黄による被毒を防止し、従来の触媒では十分な活性を示さなかったリーン雰囲気下におけるＮＯｘ浄化性能を向上させている。
【０００６】
更にまた、実開昭６２−１１９４１５号公報に開示されるものがある。この公報に開示される内燃機関の２次空気制御装置は、内燃機関の排気系の排気通路に酸素濃度検出器及び触媒を設け、酸素濃度検出器からの信号によって排気ガスを浄化する２次空気の注入を制御する内燃機関の２次空気制御装置において、触媒の触媒床温度が６００度以上８００度以下の範囲において２次空気を排気通路に注入する手段を備えている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の内燃機関の排気ガス浄化装置において、排気ガス浄化用の触媒は、排気ガス中の硫黄化合物（ＳＯｘ、Ｈ２Ｓ）等を吸着し、硫黄被毒による性能低下を引き起こしている。
【０００８】
特に、窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒では、硫黄被毒による影響が甚大であり、硫黄被毒を防ぐ方策が数多く検討されている（例えば、特開平７−２１７４７４号公報等）。
【０００９】
そして、触媒に吸着した硫黄を取り除く、つまり触媒を硫黄被毒から回復させる際には、触媒を硫黄脱離温度（例えば６００度）以上とし、且つ空燃比をリッチ化することが必要である。
【００１０】
このとき、吸着していた硫黄が硫化水素（Ｈ２Ｓ）となって放出されるため、テールパイプから硫黄臭が発生するという不都合がある。
【００１１】
また、その他の特許出願においては、触媒の硫黄被毒後にパージ制御を行うものがあるが、この特許出願は、窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒の比較的表層部位のみ脱離できる。
【００１２】
しかし、触媒層の深い部分の脱離が難しく、硫黄被毒からの回復が十分にできないという不都合がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、
排気通路に三元触媒からなる第１触媒を設け、
この第１触媒よりも下流側に硫黄化合物を吸着可能な第２触媒を設けた内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記第１触媒と第２触媒間の排気通路に排気ガスを浄化する二次エアを排気通路に供給可能な二次エア供給手段を設け、
前記第１触媒が硫黄化合物によって被毒しているか否かを検出する被毒検出手段を設け、
前記第１触媒が劣化しているかどうかを判定し、劣化していないと判定された場合には、前記第１触媒は硫黄吸着能力があると判断し、
前記被毒検出手段により第１触媒の被毒が検出され、かつ前記第１触媒に硫黄吸着能力があると判断された場合には、被毒回復制御を行う被毒回復制御手段と、二次エアを前記第２触媒に供給する前記二次エア供給手段とを実施し、
前記被毒回復制御手段と、前記二次エア供給手段とを一定時間実施した後、両手段を停止するとともに、
前記第１触媒の被毒劣化が解消された場合には、第２触媒の硫黄パージ制御を行うことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、第１触媒が硫黄化合物による被毒から回復するときには、第１触媒の下流側から放出される硫黄化合物を下流側に位置する第２触媒によって吸着し、大気中に硫黄化合物が放出されることを防止している。
【００１５】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００１６】
図１〜図４はこの発明の第１実施例を示すものである。図２において、２は内燃機関、４は吸気通路、６は排気通路である。
【００１７】
前記内燃機関２の吸気系においては、上流側に図示しないスロットルバルブを配置したスロットルボディ８を設け、このスロットルボディ８よりも下流側の吸気通路４を、気筒数に応じて、例えば４つに分岐させ、各分岐吸気通路部分にインジェクタ１０を夫々設けるとともに、各気筒上部に点火プラグ１２を夫々配設する。
【００１８】
また、前記内燃機関２の排気系においては、各気筒に連絡する分岐排気通路の合流部位に、酸素センサや空燃比センサ、あるいは窒素酸化物（ＮＯｘ）センサからなる第１排気センサ１４を設け、この第１排気センサ１４よりも下流側の排気通路６に排気ガス浄化装置１６を設けるとともに、排気ガス浄化装置１６よりも下流側の排気通路６に、酸素センサや空燃比センサ、あるいは窒素酸化物（ＮＯｘ）センサからなる第２排気センサ１８を設ける。
【００１９】
このとき、前記排気ガス浄化装置１６は、少なくとも窒素酸化物を吸着または吸蔵可能な第１触媒２０と、この第１触媒２０よりも下流側に位置し、且つ硫黄化合物を吸着可能な第２触媒２２とを有している。
【００２０】
そして、前記第１触媒２０と第２触媒２２間の排気通路６に排気ガスを浄化する二次エアを排気通路６に供給可能な二次エア供給手段（「二次エア供給装置」ともいう）２４を設け、前記第１触媒２０が硫黄化合物によって被毒しているか否かを検出する被毒検出手段２６を設け、この被毒検出手段２６により第１触媒２０の被毒が検出された場合には被毒回復制御を行う被毒回復制御手段２８を設ける構成とする。
【００２１】
詳述すれば、図２に示す如く、前記第１触媒２０に第１温度センサ３０を設けるとともに、前記第２触媒２２に第２温度センサ３２を設け、これらの第１、第２温度センサ３０、３２を制御手段（「コントロールユニット」ともいう）３４の入力部側に接続して設ける。
【００２２】
この制御手段３４の入力部側には、第１、第２温度センサ３０、３２以外にも、第１、第２排気センサ１４、１８やその他各種センサ、あるいはエンジン回転、ブースト、スロットル開度、車速、水温等を検出する検出手段（図示せず）が接続されている。
【００２３】
このとき、前記第１触媒２０が硫黄化合物によって被毒しているか否かを検出する被毒検出手段２６は、前記制御手段３４の入力部側に接続される各種センサ群によって構成される。
【００２４】
実際には、被毒検出手段２６により、第１触媒２０が硫黄化合物によって被毒しているか否かの検出は、
（１）図示しないオドメータの読み値
（２）エンジン回転及び図示しないタイマの積分値
（３）硫黄化合物（ＳＯｘ）センサや窒素酸化物（ＮＯｘ）センサの出力値
（４）フロントである第１排気センサ１４及びリヤである第２排気センサ１８による触媒劣化検出
（５）窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒である前記第１触媒２０の使用環境が６００度以下である時間の積分値
等を用いて行われる。
【００２５】
また、前記制御手段３４の出力部側には、インジェクタ１０や点火プラグ１２を制御する点火制御ユニット（図示せず）、二次エア供給手段２４が接続される。
【００２６】
そして、前記制御手段３４内に、図２に示す如く、被毒回復制御を行う被毒回復制御手段２８を設けるものである。
【００２７】
この被毒回復制御手段２８は、少なくとも空燃比をリッチ化して第１触媒２０の被毒回復制御を行う。すなわち、実際には、空燃比をリッチ化するとともに、内燃機関２の点火時期を、例えば遅角制御する等の方策によって、第１触媒２０を硫黄被毒回復温度（例えば６００度）まで昇温させ、第１触媒２０の硫黄被毒を回復するものである。
【００２８】
また、前記被毒回復制御手段２８によって、第１触媒２０の被毒回復制御を行うと同時に、前記制御手段３４から二次エア供給手段２４へ制御信号が出力され、二次エア供給手段２４によって、二次エアを第２触媒２２に供給すべく制御するものである。そして、二次エアを供給することにより、硫化水素を吸着もしくは酸化可能状態とする。
【００２９】
このとき、前記二次エア供給手段２４は、第１触媒２０に硫黄吸着能力があると判定された場合にのみ二次エアを第２触媒２２に供給する。なお、二次エアの供給量は、第１触媒２０の状態に応じて増減させるべく設定することが可能である。
【００３０】
更に、前記第１触媒２０は、窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒からなり、前記第２触媒２２は、少なくともニッケルまたは鉄が担持された触媒からなる。
【００３１】
更にまた、前記被毒回復制御手段２８によって、第１触媒２０の被毒回復制御を行った後に、第１触媒２０の被毒劣化が解消された場合には、第２触媒２２の硫黄パージ制御をも行うものである。
【００３２】
なお、前記第１触媒２０を、窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒とする代わりに、三元触媒とすることも可能である。
【００３３】
次に、第１触媒２０を窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒とした図１の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。なお、図１の制御用フローチャートにおいて、第１触媒２０を「上流触媒」、第２触媒２２を「下流触媒」ともいう。
【００３４】
制御用プログラムがスタート（１０２）すると、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号が制御手段３４に取り込まれる（１０４）。
【００３５】
そして、上流触媒である第１触媒２０が被毒劣化しているか否かの判断（１０６）を行い、この判断（１０６）がＮＯの場合には、そのまま制御用プログラムのエンド（１２４）に移行させ、判断（１０６）がＹＥＳの場合には、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＮするとともに、前記二次エア供給手段２４をＯＮして二次エアを第２触媒２２に供給し、タイマをスタート（１０８）させる。
【００３６】
また、所定時間（「被毒回復に必要な時間」と換言できる）の経過後にタイマをエンド（１１０）とし、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＦＦするとともに、前記二次エア供給手段２４をＯＦＦして二次エアの第２触媒２２への供給を中止する（１１２）。
【００３７】
その後、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号を制御手段３４に取り込み（１１４）、上流触媒である第１触媒２０が被毒劣化が解消したか否かの判断（１１６）を行う。
【００３８】
この判断（１１６）がＮＯの場合には、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＮするとともに、前記二次エア供給手段２４をＯＮして二次エアを第２触媒２２に供給し、タイマをスタートさせる処理（１０８）に戻り、判断（１１６）がＹＥＳの場合には、下流触媒である第２触媒２２の硫黄パージ制御をＯＮするとともに、タイマをスタート（１１８）させる。
【００３９】
そして、所定時間の経過後にタイマをエンド（１２０）とし、下流触媒である第２触媒２２の硫黄パージ制御をＯＦＦ（１２２）し、制御用プログラムのエンド（１２４）に移行させる。
【００４０】
また、前記第１触媒２０を三元触媒とした図３の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００４１】
制御用プログラムがスタート（２０２）すると、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号が制御手段３４に取り込まれる（２０４）。
【００４２】
そして、上流触媒である第１触媒２０が被毒劣化しているか否かの判断（２０６）を行い、この判断（２０６）がＮＯの場合には、そのまま制御用プログラムのエンド（２３６）に移行させ、判断（２０６）がＹＥＳの場合には、上流触媒である第１触媒２０に硫黄吸着能力があるか否かの判断（２０８）を行う。
【００４３】
この判断（２０８）がＹＥＳの場合には、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＮするとともに、前記二次エア供給手段２４をＯＮして二次エアを第２触媒２２に供給し、タイマをスタート（２１０）させ、判断（２０８）がＮＯの場合には、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＮするとともに、タイマをスタート（２１２）させる。
【００４４】
また、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＮするとともに、前記二次エア供給手段２４をＯＮして二次エアを第２触媒２２に供給し、タイマをスタートさせる処理（２１０）から所定時間の経過後にタイマをエンド（２１４）とし、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＦＦするとともに、前記二次エア供給手段２４をＯＦＦして二次エアの第２触媒２２への供給を中止する（２１６）。
【００４５】
その後、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号を制御手段３４に取り込み（２１８）、上流触媒である第１触媒２０が被毒劣化が解消したか否かの判断（２２０）を行う。
【００４６】
この判断（２２０）がＮＯの場合には、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＮするとともに、前記二次エア供給手段２４をＯＮして二次エアを第２触媒２２に供給し、タイマをスタートさせる処理（２１０）に戻り、判断（２２０）がＹＥＳの場合には、下流触媒である第２触媒２２の硫黄パージ制御をＯＮするとともに、タイマをスタート（２２２）させる。
【００４７】
更に、上述した制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＮするとともに、タイマをスタートさせる処理（２１２）から所定時間の経過後にタイマをエンド（２２４）とし、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＦＦする（２２６）。
【００４８】
その後、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号を制御手段３４に取り込み（２２８）、上流触媒である第１触媒２０が被毒劣化が解消したか否かの判断（２３０）を行う。
【００４９】
この判断（２３０）がＮＯの場合には、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＮするとともに、タイマをスタートさせる処理（２１２）に戻り、判断（２３０）がＹＥＳの場合には、上述した下流触媒である第２触媒２２の硫黄パージ制御をＯＮするとともに、タイマをスタート（２２２）させる。
【００５０】
そして、所定時間の経過後にタイマをエンド（２３２）とし、下流触媒である第２触媒２２の硫黄パージ制御をＯＦＦ（２３４）し、制御用プログラムのエンド（２３６）に移行させる。
【００５１】
図４には、この第１実施例における前記排気ガス浄化装置１６を用いた場合の効果を示す図を開示する。
【００５２】
これにより、前記第１触媒２０が硫黄化合物による被毒から回復するときに、第１触媒２０の下流側から放出される硫黄化合物を下流側に位置する第２触媒２２によって吸着可能であり、大気中に硫黄化合物が放出されることを防止し得て、実用上有利である。
【００５３】
なお、第２触媒２２に吸着した硫黄化合物の脱離は、上流側に位置する第１触媒２０の硫黄化合物が脱離した後に行われることにより、第２触媒２２の硫黄吸着性能を十分に確保でき、且つ硫化水素の排出を防止し得るものである。
【００５４】
また、前記被毒回復制御手段２８は、少なくとも空燃比をリッチ化して第１触媒２０の被毒回復制御を行うことにより、第１触媒２０を硫黄被毒から回復させることができる。
【００５５】
更に、前記被毒回復制御手段２８によって、第１触媒２０の被毒回復制御を行うと同時に、二次エア供給手段２４によって、二次エアを第２触媒２２に供給すべく制御することにより、第１触媒２０から被毒回復制御により放出される硫黄化合物が、下流側に位置する第２触媒２２にそのまま流入するのを防止でき、第２触媒２２の浄化性能の劣化を未然に防止することが可能である。
【００５６】
更にまた、第１触媒２０の劣化がある程度進んだ場合には、硫黄化合物の排出量が減少するので、二次エア供給制御を行う必要がないことにより、前記二次エア供給手段２４に、第１触媒２０に硫黄吸着能力があると判定された場合にのみ二次エアを第２触媒２２に供給する機能を付加し、不要な制御を回避し、制御の信頼性を向上させている。
【００５７】
また、前記被毒回復制御手段２８によって、第１触媒２０の被毒回復制御を行った後に、第１触媒２０の被毒劣化が解消された場合には、第２触媒２２の硫黄パージ制御を行うことにより、第１触媒２０の被毒回復制御が完全に終了してから、第２触媒の硫黄パージ制御が行われることとなり、硫黄化合物の放出を確実に防止することが可能である。
【００５８】
図５〜図７はこの発明の第２実施例を示すものである。この第２実施例において上述第１実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
【００５９】
この第２実施例の特徴とするところは、第１触媒２０よりも上流側の排気通路６に第２触媒３０２を配設した点にある。
【００６０】
すなわち、排気通路６に少なくとも窒素酸化物を吸着または吸蔵可能な窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒からなる第１触媒２０を設け、この第１触媒２０よりも上流側に硫黄化合物を吸着可能な第２触媒３０２を設ける。
【００６１】
そして、前記第２触媒３０２に吸着された硫黄化合物量が設定量を越えているか否かを判定する吸着量判定手段３０４を設け、この吸着量判定手段３０４により硫黄化合物量が設定量を越えたと判断された場合に、第１触媒２０と第２触媒３０２との両方の温度が設定温度を越えているか否かを判定する触媒温度判定手段３０６を設け、この触媒温度判定手段３０６により２つの触媒である第１、第２触媒２０、３０２の温度が共に設定温度を越えている場合には前記第２触媒３０２の被毒回復制御を行う被毒回復制御手段３０８を設ける構成とする。
【００６２】
また、この被毒回復制御手段３０８は、空燃比をリッチ化して第２触媒３０２の被毒回復制御を行うものである。
【００６３】
そして、内燃機関２の排気ガス浄化装置３１０は、第１触媒２０と第２触媒３０２との両方の温度の少なくともいずれか一方が設定温度よりも低い場合に、温度の低い触媒の温度を上昇させるべく制御する触媒温度上昇手段（図示せず）を設ける。
【００６４】
この触媒温度上昇手段としては、内燃機関２の点火時期を、例えば遅角制御する等によって、第１触媒２０あるいは第２触媒３０２を硫黄被毒回復温度（例えば６００度）まで昇温させる方策が考えられる。
【００６５】
更に、前記被毒回復制御手段３０８は、第１触媒２０の硫黄吸着能力があると判定された場合にのみ、第２触媒３０２の被毒回復制御を行うものである。
【００６６】
更にまた、前記第２触媒３０２は、少なくともニッケルまたは鉄が担持された触媒からなる。
【００６７】
符号３０は第１温度センサ（「温度センサＡ」ともいう）、３２は第２温度センサ（「温度センサＢ」ともいう）、３４は制御手段である。
【００６８】
なお、前記第１触媒２０を、窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒とする代わりに、三元触媒とすることも可能である。
【００６９】
次に、第１触媒２０を窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒とした図６の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。なお、図６の制御用フローチャートにおいて、第１触媒２０を「下流触媒」、第２触媒２２を「上流触媒」ともいう。
【００７０】
制御用プログラムがスタート（４０２）すると、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号が制御手段３４に取り込まれる（４０４）。
【００７１】
そして、上流触媒である第２触媒３０２の硫黄吸着量が大か否かの判断（４０６）を行い、この判断（４０６）がＮＯの場合には、そのまま制御用プログラムのエンド（４２８）に移行させ、判断（４０６）がＹＥＳの場合には、温度センサＡである第１温度センサ３０が設定温度である６００度を越え、且つ温度センサＢである第２温度センサ３２が設定温度である６００度を越えているか否かの判断（４０８）に移行させる。
【００７２】
この判断（４０８）がＹＥＳ、つまり第１、第２触媒２０、３０２の両方の温度が設定温度である６００度を越えている場合には、制御手段３４内の被毒回復制御手段３０８による上流触媒である第２触媒３０２の被毒回復制御をＯＮするとともに、空燃比をリッチ化し、タイマをスタートさせる処理（４１０）に移行させ、判断（４０８）がＮＯ、つまり第１、第２触媒２０、３０２のいずれか一方の触媒の温度が設定温度である６００度以下の場合には、前記触媒温度上昇手段によって、第１触媒２０あるいは第２触媒３０２において温度の低い触媒を硫黄被毒回復温度（例えば６００度）まで昇温させる触媒昇温制御をＯＮするとともに、空燃比をリーン化し、タイマをスタートさせる処理（４１２）に移行させる。
【００７３】
また、処理（４１２）の後、所定時間（「被毒回復に必要な時間」と換言できる）の経過後にタイマをエンド（４１４）とし、前記触媒温度上昇手段による触媒昇温制御をＯＦＦ（４１６）し、その後、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号を制御手段３４に取り込み（４１８）、温度センサＡである第１温度センサ３０が設定温度である６００度を越え、且つ温度センサＢである第２温度センサ３２が設定温度である６００度を越えているか否かの判断（４０８）に戻る。
【００７４】
上述した制御手段３４内の被毒回復制御手段３０８による上流触媒である第２触媒３０２の被毒回復制御をＯＮするとともに、空燃比をリッチ化し、タイマをスタートさせる処理（４１０）の後には、所定時間（「被毒回復に必要な時間」と換言できる）の経過後にタイマをエンド（４２０）とし、制御手段３４内の被毒回復制御手段３０８による上流触媒である第２触媒３０２の被毒回復制御をＯＦＦするとともに、空燃比をリーン化してストイキ状態とする（４２２）。
【００７５】
その後、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号を制御手段３４に取り込み（４２４）、上流触媒である第２触媒３０２が被毒劣化が解消したか否かの判断（４２６）を行う。
【００７６】
この判断（４２６）がＮＯの場合には、温度センサＡである第１温度センサ３０が設定温度である６００度を越え、且つ温度センサＢである第２温度センサ３２が設定温度である６００度を越えているか否かの判断（４０８）に戻り、判断（４２６）がＹＥＳの場合には、制御用プログラムのエンド（４２８）に移行させる。
【００７７】
また、前記第１触媒２０を三元触媒とした図７の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００７８】
制御用プログラムがスタート（５０２）すると、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号が制御手段３４に取り込まれる（５０４）。
【００７９】
そして、上流触媒である第２触媒３０２の硫黄吸着量が大か否かの判断（５０６）を行い、この判断（５０６）がＮＯの場合には、そのまま制御用プログラムのエンド（５３０）に移行させ、判断（５０６）がＹＥＳの場合には、下流触媒である第１触媒２０に硫黄吸着能力があるか否かの判断（５０８）に移行させる。
【００８０】
判断（５０８）がＮＯの場合には、そのまま制御用プログラムのエンド（５３０）に移行させ、判断（５０８）がＹＥＳの場合には、温度センサＡである第１温度センサ３０が設定温度である６００度を越え、且つ温度センサＢである第２温度センサ３２が設定温度である６００度を越えているか否かの判断（５１０）に移行させる。
【００８１】
この判断（５１０）がＹＥＳ、つまり第１、第２触媒２０、３０２の両方の温度が設定温度である６００度を越えている場合には、制御手段３４内の被毒回復制御手段３０８による上流触媒である第２触媒３０２の被毒回復制御をＯＮするとともに、空燃比をリッチ化し、タイマをスタートさせる処理（５１２）に移行させ、判断（５１０）がＮＯ、つまり第１、第２触媒２０、３０２のいずれか一方の触媒の温度が設定温度である６００度以下の場合には、前記触媒温度上昇手段によって、第１触媒２０あるいは第２触媒３０２において温度の低い触媒を硫黄被毒回復温度（例えば６００度）まで昇温させる触媒昇温制御をＯＮするとともに、空燃比をリーン化し、タイマをスタートさせる処理（５１４）に移行させる。
【００８２】
また、処理（５１４）の後、所定時間（「被毒回復に必要な時間」と換言できる）の経過後にタイマをエンド（５１６）とし、前記触媒温度上昇手段による触媒昇温制御をＯＦＦ（５１８）し、その後、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号を制御手段３４に取り込み（５２０）、温度センサＡである第１温度センサ３０が設定温度である６００度を越え、且つ温度センサＢである第２温度センサ３２が設定温度である６００度を越えているか否かの判断（５１０）に戻る。
【００８３】
上述した制御手段３４内の被毒回復制御手段３０８による上流触媒である第２触媒３０２の被毒回復制御をＯＮするとともに、空燃比をリッチ化し、タイマをスタートさせる処理（５１２）の後には、所定時間（「被毒回復に必要な時間」と換言できる）の経過後にタイマをエンド（５２２）とし、制御手段３４内の被毒回復制御手段３０８による上流触媒である第２触媒３０２の被毒回復制御をＯＦＦするとともに、空燃比をリーン化してストイキ状態とする（５２４）。
【００８４】
その後、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号を制御手段３４に取り込み（５２６）、上流触媒である第２触媒３０２が被毒劣化が解消したか否かの判断（５２８）を行う。
【００８５】
この判断（５２８）がＮＯの場合には、温度センサＡである第１温度センサ３０が設定温度である６００度を越え、且つ温度センサＢである第２温度センサ３２が設定温度である６００度を越えているか否かの判断（５１０）に戻り、判断（５２８）がＹＥＳの場合には、制御用プログラムのエンド（５３０）に移行させる。
【００８６】
これにより、前記第１触媒２０よりも上流側の排気通路６に設けた第２触媒３０２によって、硫黄化合物による被毒を確実に防止することが可能となる。
【００８７】
また、前記被毒回復制御手段３０８は、空燃比をリッチ化して第２触媒３０２の被毒回復制御を行うことにより、第２触媒３０２を硫黄被毒から回復させることができる。
【００８８】
更に、内燃機関２の排気ガス浄化装置３１０は、第１触媒２０と第２触媒３０２との両方の温度の少なくともいずれか一方が設定温度よりも低い場合に、触媒温度上昇手段（図示せず）によって、温度の低い触媒の温度を上昇させるべく制御することにより、触媒の温度が設定温度を越える場合にのみ被毒回復制御を行うこととなり、硫黄化合物の排出を確実に防止することができる。
【００８９】
更にまた、第１触媒２０の劣化がある程度進んだ場合には、硫黄化合物の排出量が減少するので、上流側に位置する第２触媒３０２の被毒回復制御を行う必要がないことにより、前記被毒回復制御手段３０８に、第１触媒２０に硫黄吸着能力があると判定された場合にのみ第２触媒３０２の被毒回復制御を行う機能を付加し、不要な制御を回避し、制御の信頼性を向上させている。
【００９０】
なお、この発明は上述第１及び第２実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００９１】
例えば、この発明の第１及び第２実施例においては、１個の少なくとも窒素酸化物を吸着または吸蔵可能な第１触媒と、１個の硫黄化合物を吸着可能な第２触媒との合計２個の触媒を配設する構成とししたが、３個以上の触媒を配設する特別構成とすることも可能である。
【００９２】
すなわち、例えば３個の触媒を配設する際には、第１実施例に開示される第１、第２触媒の配設状態において、第１触媒の上流側に硫黄化合物を吸着可能な第３触媒を配設するものである。
【００９３】
さすれば、第１触媒の上流側及び下流側を硫黄化合物を吸着可能な第３触媒及び第２触媒によって挟むことができ、第３触媒によって第１触媒の硫黄化合物による被毒を確実に防止し得るとともに、第３触媒の性能低下等によって、万一、第１触媒が硫黄化合物によって被毒された場合には、第１触媒の下流側から放出される硫黄化合物を下流側に位置する第２触媒によって吸着可能であり、大気中に硫黄化合物が放出されることを防止し得る。
【００９４】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、前記第１触媒が硫黄化合物による被毒から回復するときに、第１触媒の下流側から放出される硫黄化合物を下流側に位置する第２触媒によって吸着可能であり、大気中に硫黄化合物が放出されることを防止し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１実施例を示す第１触媒を窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒とした制御用フローチャートである。
【図２】 内燃機関の排気ガス浄化装置の概略構成図である。
【図３】 第１触媒を三元触媒とした制御用フローチャートである。
【図４】 硫化水素（Ｈ２Ｓ）検出量と経過時間とを示す図である。
【図５】 この発明の第２実施例を示す第１触媒を窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒とした制御用フローチャートである。
【図６】 内燃機関の排気ガス浄化装置の概略構成図である。
【図７】 第１触媒を三元触媒とした制御用フローチャートである。
【符号の説明】
２ 内燃機関
４ 吸気通路
６ 排気通路
８ スロットルボディ
１０ インジェクタ
１２ 点火プラグ
１４ 第１排気センサ
１６ 排気ガス浄化装置
１８ 第２排気センサ
２０ 第１触媒
２２ 第２触媒
２４ 二次エア供給手段（「二次エア供給装置」ともいう）
２６ 被毒検出手段
２８ 被毒回復制御手段
３０ 第１温度センサ
３２ 第２温度センサ
３４ 制御手段（「コントロールユニット」ともいう）
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関の排気ガス浄化装置に係り、特に燃料及び装置潤滑油の硫黄含量に由来する硫黄化合物による触媒の被毒から回復を行う際に、大気中に硫黄化合物が放出されることの防止、及び硫黄化合物による触媒の被毒の防止を行う内燃機関の排気ガス浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の排気ガス中には、主な有害物質として一酸化炭素（ＣＯ）、未燃焼炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）が存在する。更に、排気ガスは、少量の水素（Ｈ２）並びに硫黄酸化物（ＳＯｘ）を含有し、これらは燃料及び装置潤滑油の硫黄含量に由来する。
【０００３】
内燃機関の排気ガス浄化装置としては、特開平１０−３１７９４６号公報に開示されるものがある。この公報に開示される排気浄化装置は、内燃機関の排気管内に配された三元触媒と、排気管内において三元触媒の下流に配されたＮＯｘ吸蔵還元触媒とを備え、ＮＯｘ吸蔵還元触媒にＮｉ又はＮｉの酸化物を添加し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の浄化能力を短時間内に復活させている。
【０００４】
また、特開平１１−３５０９４５号公報に開示されるものがある。この公報に開示される内燃機関用排ガス浄化装置の運転法は、硫黄トラップ及び窒素酸化物吸蔵触媒からなる排ガス浄化装置を改善している。
【０００５】
更に、特開２０００−４２３７０号公報に開示されるものがある。この公報に開示される排気ガス浄化用触媒装置およびその使用方法は、排気ガス中の硫黄による被毒を防止し、従来の触媒では十分な活性を示さなかったリーン雰囲気下におけるＮＯｘ浄化性能を向上させている。
【０００６】
更にまた、実開昭６２−１１９４１５号公報に開示されるものがある。この公報に開示される内燃機関の２次空気制御装置は、内燃機関の排気系の排気通路に酸素濃度検出器及び触媒を設け、酸素濃度検出器からの信号によって排気ガスを浄化する２次空気の注入を制御する内燃機関の２次空気制御装置において、触媒の触媒床温度が６００度以上８００度以下の範囲において２次空気を排気通路に注入する手段を備えている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の内燃機関の排気ガス浄化装置において、排気ガス浄化用の触媒は、排気ガス中の硫黄化合物（ＳＯｘ、Ｈ２Ｓ）等を吸着し、硫黄被毒による性能低下を引き起こしている。
【０００８】
特に、窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒では、硫黄被毒による影響が甚大であり、硫黄被毒を防ぐ方策が数多く検討されている（例えば、特開平７−２１７４７４号公報等）。
【０００９】
そして、触媒に吸着した硫黄を取り除く、つまり触媒を硫黄被毒から回復させる際には、触媒を硫黄脱離温度（例えば６００度）以上とし、且つ空燃比をリッチ化することが必要である。
【００１０】
このとき、吸着していた硫黄が硫化水素（Ｈ２Ｓ）となって放出されるため、テールパイプから硫黄臭が発生するという不都合がある。
【００１１】
また、その他の特許出願においては、触媒の硫黄被毒後にパージ制御を行うものがあるが、この特許出願は、窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒の比較的表層部位のみ脱離できる。
【００１２】
しかし、触媒層の深い部分の脱離が難しく、硫黄被毒からの回復が十分にできないという不都合がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、
排気通路に三元触媒からなる第１触媒を設け、
この第１触媒よりも下流側に硫黄化合物を吸着可能な第２触媒を設けた内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記第１触媒と第２触媒間の排気通路に排気ガスを浄化する二次エアを排気通路に供給可能な二次エア供給手段を設け、
前記第１触媒が硫黄化合物によって被毒しているか否かを検出する被毒検出手段を設け、
前記第１触媒が劣化しているかどうかを判定し、劣化していないと判定された場合には、前記第１触媒は硫黄吸着能力があると判断し、
前記被毒検出手段により第１触媒の被毒が検出され、かつ前記第１触媒に硫黄吸着能力があると判断された場合には、被毒回復制御を行う被毒回復制御手段と、二次エアを前記第２触媒に供給する前記二次エア供給手段とを実施し、
前記被毒回復制御手段と、前記二次エア供給手段とを一定時間実施した後、両手段を停止するとともに、
前記第１触媒の被毒劣化が解消された場合には、第２触媒の硫黄パージ制御を行うことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、第１触媒が硫黄化合物による被毒から回復するときには、第１触媒の下流側から放出される硫黄化合物を下流側に位置する第２触媒によって吸着し、大気中に硫黄化合物が放出されることを防止している。
【００１５】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００１６】
図１〜図４はこの発明の第１実施例を示すものである。図２において、２は内燃機関、４は吸気通路、６は排気通路である。
【００１７】
前記内燃機関２の吸気系においては、上流側に図示しないスロットルバルブを配置したスロットルボディ８を設け、このスロットルボディ８よりも下流側の吸気通路４を、気筒数に応じて、例えば４つに分岐させ、各分岐吸気通路部分にインジェクタ１０を夫々設けるとともに、各気筒上部に点火プラグ１２を夫々配設する。
【００１８】
また、前記内燃機関２の排気系においては、各気筒に連絡する分岐排気通路の合流部位に、酸素センサや空燃比センサ、あるいは窒素酸化物（ＮＯｘ）センサからなる第１排気センサ１４を設け、この第１排気センサ１４よりも下流側の排気通路６に排気ガス浄化装置１６を設けるとともに、排気ガス浄化装置１６よりも下流側の排気通路６に、酸素センサや空燃比センサ、あるいは窒素酸化物（ＮＯｘ）センサからなる第２排気センサ１８を設ける。
【００１９】
このとき、前記排気ガス浄化装置１６は、少なくとも窒素酸化物を吸着または吸蔵可能な第１触媒２０と、この第１触媒２０よりも下流側に位置し、且つ硫黄化合物を吸着可能な第２触媒２２とを有している。
【００２０】
そして、前記第１触媒２０と第２触媒２２間の排気通路６に排気ガスを浄化する二次エアを排気通路６に供給可能な二次エア供給手段（「二次エア供給装置」ともいう）２４を設け、前記第１触媒２０が硫黄化合物によって被毒しているか否かを検出する被毒検出手段２６を設け、この被毒検出手段２６により第１触媒２０の被毒が検出された場合には被毒回復制御を行う被毒回復制御手段２８を設ける構成とする。
【００２１】
詳述すれば、図２に示す如く、前記第１触媒２０に第１温度センサ３０を設けるとともに、前記第２触媒２２に第２温度センサ３２を設け、これらの第１、第２温度センサ３０、３２を制御手段（「コントロールユニット」ともいう）３４の入力部側に接続して設ける。
【００２２】
この制御手段３４の入力部側には、第１、第２温度センサ３０、３２以外にも、第１、第２排気センサ１４、１８やその他各種センサ、あるいはエンジン回転、ブースト、スロットル開度、車速、水温等を検出する検出手段（図示せず）が接続されている。
【００２３】
このとき、前記第１触媒２０が硫黄化合物によって被毒しているか否かを検出する被毒検出手段２６は、前記制御手段３４の入力部側に接続される各種センサ群によって構成される。
【００２４】
実際には、被毒検出手段２６により、第１触媒２０が硫黄化合物によって被毒しているか否かの検出は、
（１）図示しないオドメータの読み値
（２）エンジン回転及び図示しないタイマの積分値
（３）硫黄化合物（ＳＯｘ）センサや窒素酸化物（ＮＯｘ）センサの出力値
（４）フロントである第１排気センサ１４及びリヤである第２排気センサ１８による触媒劣化検出
（５）窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒である前記第１触媒２０の使用環境が６００度以下である時間の積分値
等を用いて行われる。
【００２５】
また、前記制御手段３４の出力部側には、インジェクタ１０や点火プラグ１２を制御する点火制御ユニット（図示せず）、二次エア供給手段２４が接続される。
【００２６】
そして、前記制御手段３４内に、図２に示す如く、被毒回復制御を行う被毒回復制御手段２８を設けるものである。
【００２７】
この被毒回復制御手段２８は、少なくとも空燃比をリッチ化して第１触媒２０の被毒回復制御を行う。すなわち、実際には、空燃比をリッチ化するとともに、内燃機関２の点火時期を、例えば遅角制御する等の方策によって、第１触媒２０を硫黄被毒回復温度（例えば６００度）まで昇温させ、第１触媒２０の硫黄被毒を回復するものである。
【００２８】
また、前記被毒回復制御手段２８によって、第１触媒２０の被毒回復制御を行うと同時に、前記制御手段３４から二次エア供給手段２４へ制御信号が出力され、二次エア供給手段２４によって、二次エアを第２触媒２２に供給すべく制御するものである。そして、二次エアを供給することにより、硫化水素を吸着もしくは酸化可能状態とする。
【００２９】
このとき、前記二次エア供給手段２４は、第１触媒２０に硫黄吸着能力があると判定された場合にのみ二次エアを第２触媒２２に供給する。なお、二次エアの供給量は、第１触媒２０の状態に応じて増減させるべく設定することが可能である。
【００３０】
更に、前記第１触媒２０は、窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒からなり、前記第２触媒２２は、少なくともニッケルまたは鉄が担持された触媒からなる。
【００３１】
更にまた、前記被毒回復制御手段２８によって、第１触媒２０の被毒回復制御を行った後に、第１触媒２０の被毒劣化が解消された場合には、第２触媒２２の硫黄パージ制御をも行うものである。
【００３２】
なお、前記第１触媒２０を、窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒とする代わりに、三元触媒とすることも可能である。
【００３３】
次に、第１触媒２０を窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒とした図１の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。なお、図１の制御用フローチャートにおいて、第１触媒２０を「上流触媒」、第２触媒２２を「下流触媒」ともいう。
【００３４】
制御用プログラムがスタート（１０２）すると、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号が制御手段３４に取り込まれる（１０４）。
【００３５】
そして、上流触媒である第１触媒２０が被毒劣化しているか否かの判断（１０６）を行い、この判断（１０６）がＮＯの場合には、そのまま制御用プログラムのエンド（１２４）に移行させ、判断（１０６）がＹＥＳの場合には、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＮするとともに、前記二次エア供給手段２４をＯＮして二次エアを第２触媒２２に供給し、タイマをスタート（１０８）させる。
【００３６】
また、所定時間（「被毒回復に必要な時間」と換言できる）の経過後にタイマをエンド（１１０）とし、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＦＦするとともに、前記二次エア供給手段２４をＯＦＦして二次エアの第２触媒２２への供給を中止する（１１２）。
【００３７】
その後、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号を制御手段３４に取り込み（１１４）、上流触媒である第１触媒２０が被毒劣化が解消したか否かの判断（１１６）を行う。
【００３８】
この判断（１１６）がＮＯの場合には、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＮするとともに、前記二次エア供給手段２４をＯＮして二次エアを第２触媒２２に供給し、タイマをスタートさせる処理（１０８）に戻り、判断（１１６）がＹＥＳの場合には、下流触媒である第２触媒２２の硫黄パージ制御をＯＮするとともに、タイマをスタート（１１８）させる。
【００３９】
そして、所定時間の経過後にタイマをエンド（１２０）とし、下流触媒である第２触媒２２の硫黄パージ制御をＯＦＦ（１２２）し、制御用プログラムのエンド（１２４）に移行させる。
【００４０】
また、前記第１触媒２０を三元触媒とした図３の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００４１】
制御用プログラムがスタート（２０２）すると、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号が制御手段３４に取り込まれる（２０４）。
【００４２】
そして、上流触媒である第１触媒２０が被毒劣化しているか否かの判断（２０６）を行い、この判断（２０６）がＮＯの場合には、そのまま制御用プログラムのエンド（２３６）に移行させ、判断（２０６）がＹＥＳの場合には、上流触媒である第１触媒２０に硫黄吸着能力があるか否かの判断（２０８）を行う。
【００４３】
この判断（２０８）がＹＥＳの場合には、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＮするとともに、前記二次エア供給手段２４をＯＮして二次エアを第２触媒２２に供給し、タイマをスタート（２１０）させ、判断（２０８）がＮＯの場合には、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＮするとともに、タイマをスタート（２１２）させる。
【００４４】
また、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＮするとともに、前記二次エア供給手段２４をＯＮして二次エアを第２触媒２２に供給し、タイマをスタートさせる処理（２１０）から所定時間の経過後にタイマをエンド（２１４）とし、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＦＦするとともに、前記二次エア供給手段２４をＯＦＦして二次エアの第２触媒２２への供給を中止する（２１６）。
【００４５】
その後、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号を制御手段３４に取り込み（２１８）、上流触媒である第１触媒２０が被毒劣化が解消したか否かの判断（２２０）を行う。
【００４６】
この判断（２２０）がＮＯの場合には、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＮするとともに、前記二次エア供給手段２４をＯＮして二次エアを第２触媒２２に供給し、タイマをスタートさせる処理（２１０）に戻り、判断（２２０）がＹＥＳの場合には、下流触媒である第２触媒２２の硫黄パージ制御をＯＮするとともに、タイマをスタート（２２２）させる。
【００４７】
更に、上述した制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＮするとともに、タイマをスタートさせる処理（２１２）から所定時間の経過後にタイマをエンド（２２４）とし、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＦＦする（２２６）。
【００４８】
その後、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号を制御手段３４に取り込み（２２８）、上流触媒である第１触媒２０が被毒劣化が解消したか否かの判断（２３０）を行う。
【００４９】
この判断（２３０）がＮＯの場合には、制御手段３４内の被毒回復制御手段２８による上流触媒である第１触媒２０の被毒回復制御をＯＮするとともに、タイマをスタートさせる処理（２１２）に戻り、判断（２３０）がＹＥＳの場合には、上述した下流触媒である第２触媒２２の硫黄パージ制御をＯＮするとともに、タイマをスタート（２２２）させる。
【００５０】
そして、所定時間の経過後にタイマをエンド（２３２）とし、下流触媒である第２触媒２２の硫黄パージ制御をＯＦＦ（２３４）し、制御用プログラムのエンド（２３６）に移行させる。
【００５１】
図４には、この第１実施例における前記排気ガス浄化装置１６を用いた場合の効果を示す図を開示する。
【００５２】
これにより、前記第１触媒２０が硫黄化合物による被毒から回復するときに、第１触媒２０の下流側から放出される硫黄化合物を下流側に位置する第２触媒２２によって吸着可能であり、大気中に硫黄化合物が放出されることを防止し得て、実用上有利である。
【００５３】
なお、第２触媒２２に吸着した硫黄化合物の脱離は、上流側に位置する第１触媒２０の硫黄化合物が脱離した後に行われることにより、第２触媒２２の硫黄吸着性能を十分に確保でき、且つ硫化水素の排出を防止し得るものである。
【００５４】
また、前記被毒回復制御手段２８は、少なくとも空燃比をリッチ化して第１触媒２０の被毒回復制御を行うことにより、第１触媒２０を硫黄被毒から回復させることができる。
【００５５】
更に、前記被毒回復制御手段２８によって、第１触媒２０の被毒回復制御を行うと同時に、二次エア供給手段２４によって、二次エアを第２触媒２２に供給すべく制御することにより、第１触媒２０から被毒回復制御により放出される硫黄化合物が、下流側に位置する第２触媒２２にそのまま流入するのを防止でき、第２触媒２２の浄化性能の劣化を未然に防止することが可能である。
【００５６】
更にまた、第１触媒２０の劣化がある程度進んだ場合には、硫黄化合物の排出量が減少するので、二次エア供給制御を行う必要がないことにより、前記二次エア供給手段２４に、第１触媒２０に硫黄吸着能力があると判定された場合にのみ二次エアを第２触媒２２に供給する機能を付加し、不要な制御を回避し、制御の信頼性を向上させている。
【００５７】
また、前記被毒回復制御手段２８によって、第１触媒２０の被毒回復制御を行った後に、第１触媒２０の被毒劣化が解消された場合には、第２触媒２２の硫黄パージ制御を行うことにより、第１触媒２０の被毒回復制御が完全に終了してから、第２触媒の硫黄パージ制御が行われることとなり、硫黄化合物の放出を確実に防止することが可能である。
【００５８】
図５〜図７はこの発明の第２実施例を示すものである。この第２実施例において上述第１実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
【００５９】
この第２実施例の特徴とするところは、第１触媒２０よりも上流側の排気通路６に第２触媒３０２を配設した点にある。
【００６０】
すなわち、排気通路６に少なくとも窒素酸化物を吸着または吸蔵可能な窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒からなる第１触媒２０を設け、この第１触媒２０よりも上流側に硫黄化合物を吸着可能な第２触媒３０２を設ける。
【００６１】
そして、前記第２触媒３０２に吸着された硫黄化合物量が設定量を越えているか否かを判定する吸着量判定手段３０４を設け、この吸着量判定手段３０４により硫黄化合物量が設定量を越えたと判断された場合に、第１触媒２０と第２触媒３０２との両方の温度が設定温度を越えているか否かを判定する触媒温度判定手段３０６を設け、この触媒温度判定手段３０６により２つの触媒である第１、第２触媒２０、３０２の温度が共に設定温度を越えている場合には前記第２触媒３０２の被毒回復制御を行う被毒回復制御手段３０８を設ける構成とする。
【００６２】
また、この被毒回復制御手段３０８は、空燃比をリッチ化して第２触媒３０２の被毒回復制御を行うものである。
【００６３】
そして、内燃機関２の排気ガス浄化装置３１０は、第１触媒２０と第２触媒３０２との両方の温度の少なくともいずれか一方が設定温度よりも低い場合に、温度の低い触媒の温度を上昇させるべく制御する触媒温度上昇手段（図示せず）を設ける。
【００６４】
この触媒温度上昇手段としては、内燃機関２の点火時期を、例えば遅角制御する等によって、第１触媒２０あるいは第２触媒３０２を硫黄被毒回復温度（例えば６００度）まで昇温させる方策が考えられる。
【００６５】
更に、前記被毒回復制御手段３０８は、第１触媒２０の硫黄吸着能力があると判定された場合にのみ、第２触媒３０２の被毒回復制御を行うものである。
【００６６】
更にまた、前記第２触媒３０２は、少なくともニッケルまたは鉄が担持された触媒からなる。
【００６７】
符号３０は第１温度センサ（「温度センサＡ」ともいう）、３２は第２温度センサ（「温度センサＢ」ともいう）、３４は制御手段である。
【００６８】
なお、前記第１触媒２０を、窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒とする代わりに、三元触媒とすることも可能である。
【００６９】
次に、第１触媒２０を窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒とした図６の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。なお、図６の制御用フローチャートにおいて、第１触媒２０を「下流触媒」、第２触媒２２を「上流触媒」ともいう。
【００７０】
制御用プログラムがスタート（４０２）すると、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号が制御手段３４に取り込まれる（４０４）。
【００７１】
そして、上流触媒である第２触媒３０２の硫黄吸着量が大か否かの判断（４０６）を行い、この判断（４０６）がＮＯの場合には、そのまま制御用プログラムのエンド（４２８）に移行させ、判断（４０６）がＹＥＳの場合には、温度センサＡである第１温度センサ３０が設定温度である６００度を越え、且つ温度センサＢである第２温度センサ３２が設定温度である６００度を越えているか否かの判断（４０８）に移行させる。
【００７２】
この判断（４０８）がＹＥＳ、つまり第１、第２触媒２０、３０２の両方の温度が設定温度である６００度を越えている場合には、制御手段３４内の被毒回復制御手段３０８による上流触媒である第２触媒３０２の被毒回復制御をＯＮするとともに、空燃比をリッチ化し、タイマをスタートさせる処理（４１０）に移行させ、判断（４０８）がＮＯ、つまり第１、第２触媒２０、３０２のいずれか一方の触媒の温度が設定温度である６００度以下の場合には、前記触媒温度上昇手段によって、第１触媒２０あるいは第２触媒３０２において温度の低い触媒を硫黄被毒回復温度（例えば６００度）まで昇温させる触媒昇温制御をＯＮするとともに、空燃比をリーン化し、タイマをスタートさせる処理（４１２）に移行させる。
【００７３】
また、処理（４１２）の後、所定時間（「被毒回復に必要な時間」と換言できる）の経過後にタイマをエンド（４１４）とし、前記触媒温度上昇手段による触媒昇温制御をＯＦＦ（４１６）し、その後、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号を制御手段３４に取り込み（４１８）、温度センサＡである第１温度センサ３０が設定温度である６００度を越え、且つ温度センサＢである第２温度センサ３２が設定温度である６００度を越えているか否かの判断（４０８）に戻る。
【００７４】
上述した制御手段３４内の被毒回復制御手段３０８による上流触媒である第２触媒３０２の被毒回復制御をＯＮするとともに、空燃比をリッチ化し、タイマをスタートさせる処理（４１０）の後には、所定時間（「被毒回復に必要な時間」と換言できる）の経過後にタイマをエンド（４２０）とし、制御手段３４内の被毒回復制御手段３０８による上流触媒である第２触媒３０２の被毒回復制御をＯＦＦするとともに、空燃比をリーン化してストイキ状態とする（４２２）。
【００７５】
その後、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号を制御手段３４に取り込み（４２４）、上流触媒である第２触媒３０２が被毒劣化が解消したか否かの判断（４２６）を行う。
【００７６】
この判断（４２６）がＮＯの場合には、温度センサＡである第１温度センサ３０が設定温度である６００度を越え、且つ温度センサＢである第２温度センサ３２が設定温度である６００度を越えているか否かの判断（４０８）に戻り、判断（４２６）がＹＥＳの場合には、制御用プログラムのエンド（４２８）に移行させる。
【００７７】
また、前記第１触媒２０を三元触媒とした図７の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００７８】
制御用プログラムがスタート（５０２）すると、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号が制御手段３４に取り込まれる（５０４）。
【００７９】
そして、上流触媒である第２触媒３０２の硫黄吸着量が大か否かの判断（５０６）を行い、この判断（５０６）がＮＯの場合には、そのまま制御用プログラムのエンド（５３０）に移行させ、判断（５０６）がＹＥＳの場合には、下流触媒である第１触媒２０に硫黄吸着能力があるか否かの判断（５０８）に移行させる。
【００８０】
判断（５０８）がＮＯの場合には、そのまま制御用プログラムのエンド（５３０）に移行させ、判断（５０８）がＹＥＳの場合には、温度センサＡである第１温度センサ３０が設定温度である６００度を越え、且つ温度センサＢである第２温度センサ３２が設定温度である６００度を越えているか否かの判断（５１０）に移行させる。
【００８１】
この判断（５１０）がＹＥＳ、つまり第１、第２触媒２０、３０２の両方の温度が設定温度である６００度を越えている場合には、制御手段３４内の被毒回復制御手段３０８による上流触媒である第２触媒３０２の被毒回復制御をＯＮするとともに、空燃比をリッチ化し、タイマをスタートさせる処理（５１２）に移行させ、判断（５１０）がＮＯ、つまり第１、第２触媒２０、３０２のいずれか一方の触媒の温度が設定温度である６００度以下の場合には、前記触媒温度上昇手段によって、第１触媒２０あるいは第２触媒３０２において温度の低い触媒を硫黄被毒回復温度（例えば６００度）まで昇温させる触媒昇温制御をＯＮするとともに、空燃比をリーン化し、タイマをスタートさせる処理（５１４）に移行させる。
【００８２】
また、処理（５１４）の後、所定時間（「被毒回復に必要な時間」と換言できる）の経過後にタイマをエンド（５１６）とし、前記触媒温度上昇手段による触媒昇温制御をＯＦＦ（５１８）し、その後、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号を制御手段３４に取り込み（５２０）、温度センサＡである第１温度センサ３０が設定温度である６００度を越え、且つ温度センサＢである第２温度センサ３２が設定温度である６００度を越えているか否かの判断（５１０）に戻る。
【００８３】
上述した制御手段３４内の被毒回復制御手段３０８による上流触媒である第２触媒３０２の被毒回復制御をＯＮするとともに、空燃比をリッチ化し、タイマをスタートさせる処理（５１２）の後には、所定時間（「被毒回復に必要な時間」と換言できる）の経過後にタイマをエンド（５２２）とし、制御手段３４内の被毒回復制御手段３０８による上流触媒である第２触媒３０２の被毒回復制御をＯＦＦするとともに、空燃比をリーン化してストイキ状態とする（５２４）。
【００８４】
その後、エンジン回転やブースト、スロットル開度、車速、第１、第２排気センサ１４、１８、オドメータ等の各種信号を制御手段３４に取り込み（５２６）、上流触媒である第２触媒３０２が被毒劣化が解消したか否かの判断（５２８）を行う。
【００８５】
この判断（５２８）がＮＯの場合には、温度センサＡである第１温度センサ３０が設定温度である６００度を越え、且つ温度センサＢである第２温度センサ３２が設定温度である６００度を越えているか否かの判断（５１０）に戻り、判断（５２８）がＹＥＳの場合には、制御用プログラムのエンド（５３０）に移行させる。
【００８６】
これにより、前記第１触媒２０よりも上流側の排気通路６に設けた第２触媒３０２によって、硫黄化合物による被毒を確実に防止することが可能となる。
【００８７】
また、前記被毒回復制御手段３０８は、空燃比をリッチ化して第２触媒３０２の被毒回復制御を行うことにより、第２触媒３０２を硫黄被毒から回復させることができる。
【００８８】
更に、内燃機関２の排気ガス浄化装置３１０は、第１触媒２０と第２触媒３０２との両方の温度の少なくともいずれか一方が設定温度よりも低い場合に、触媒温度上昇手段（図示せず）によって、温度の低い触媒の温度を上昇させるべく制御することにより、触媒の温度が設定温度を越える場合にのみ被毒回復制御を行うこととなり、硫黄化合物の排出を確実に防止することができる。
【００８９】
更にまた、第１触媒２０の劣化がある程度進んだ場合には、硫黄化合物の排出量が減少するので、上流側に位置する第２触媒３０２の被毒回復制御を行う必要がないことにより、前記被毒回復制御手段３０８に、第１触媒２０に硫黄吸着能力があると判定された場合にのみ第２触媒３０２の被毒回復制御を行う機能を付加し、不要な制御を回避し、制御の信頼性を向上させている。
【００９０】
なお、この発明は上述第１及び第２実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００９１】
例えば、この発明の第１及び第２実施例においては、１個の少なくとも窒素酸化物を吸着または吸蔵可能な第１触媒と、１個の硫黄化合物を吸着可能な第２触媒との合計２個の触媒を配設する構成とししたが、３個以上の触媒を配設する特別構成とすることも可能である。
【００９２】
すなわち、例えば３個の触媒を配設する際には、第１実施例に開示される第１、第２触媒の配設状態において、第１触媒の上流側に硫黄化合物を吸着可能な第３触媒を配設するものである。
【００９３】
さすれば、第１触媒の上流側及び下流側を硫黄化合物を吸着可能な第３触媒及び第２触媒によって挟むことができ、第３触媒によって第１触媒の硫黄化合物による被毒を確実に防止し得るとともに、第３触媒の性能低下等によって、万一、第１触媒が硫黄化合物によって被毒された場合には、第１触媒の下流側から放出される硫黄化合物を下流側に位置する第２触媒によって吸着可能であり、大気中に硫黄化合物が放出されることを防止し得る。
【００９４】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、前記第１触媒が硫黄化合物による被毒から回復するときに、第１触媒の下流側から放出される硫黄化合物を下流側に位置する第２触媒によって吸着可能であり、大気中に硫黄化合物が放出されることを防止し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１実施例を示す第１触媒を窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒とした制御用フローチャートである。
【図２】 内燃機関の排気ガス浄化装置の概略構成図である。
【図３】 第１触媒を三元触媒とした制御用フローチャートである。
【図４】 硫化水素（Ｈ２Ｓ）検出量と経過時間とを示す図である。
【図５】 この発明の第２実施例を示す第１触媒を窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵型触媒とした制御用フローチャートである。
【図６】 内燃機関の排気ガス浄化装置の概略構成図である。
【図７】 第１触媒を三元触媒とした制御用フローチャートである。
【符号の説明】
２ 内燃機関
４ 吸気通路
６ 排気通路
８ スロットルボディ
１０ インジェクタ
１２ 点火プラグ
１４ 第１排気センサ
１６ 排気ガス浄化装置
１８ 第２排気センサ
２０ 第１触媒
２２ 第２触媒
２４ 二次エア供給手段（「二次エア供給装置」ともいう）
２６ 被毒検出手段
２８ 被毒回復制御手段
３０ 第１温度センサ
３２ 第２温度センサ
３４ 制御手段（「コントロールユニット」ともいう）
Claims (1)
- 排気通路に三元触媒からなる第１触媒を設け、
この第１触媒よりも下流側に硫黄化合物を吸着可能な第２触媒を設けた内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記第１触媒と第２触媒間の排気通路に排気ガスを浄化する二次エアを排気通路に供給可能な二次エア供給手段を設け、
前記第１触媒が硫黄化合物によって被毒しているか否かを検出する被毒検出手段を設け、
前記第１触媒が劣化しているかどうかを判定し、劣化していないと判定された場合には、前記第１触媒は硫黄吸着能力があると判断し、
前記被毒検出手段により第１触媒の被毒が検出され、かつ前記第１触媒に硫黄吸着能力があると判断された場合には、被毒回復制御を行う被毒回復制御手段と、二次エアを前記第２触媒に供給する前記二次エア供給手段とを実施し、
前記被毒回復制御手段と、前記二次エア供給手段とを一定時間実施した後、両手段を停止するとともに、
前記第１触媒の被毒劣化が解消された場合には、第２触媒の硫黄パージ制御を行うことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
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