JP4894954B2 - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の排気浄化システムに係り、特に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを浄化するために、空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイク制御を行う内燃機関の排気浄化システムに関する。

従来、例えば日本特開２００１−２７１６７９号公報に開示されるように、内燃機関の排気通路にＮＯｘ吸蔵還元触媒（以下、「ＮＳＲ触媒」と称する）を備えるシステムが知られている。ＮＳＲ触媒は、内燃機関から排出される燃焼ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を触媒内部に吸蔵する吸蔵機能と、ＮＯｘおよび炭化水素（ＨＣ）等を浄化処理する触媒機能と、を備えた触媒である。内燃機関がリーン空燃比で運転される場合には、ＮＯｘを多量に含む排気ガスが排出される。このため、上記のＮＳＲ触媒は、このＮＯｘをその内部に吸蔵して、該ＮＯｘが触媒下流への放出される事態を抑制する。

ここで、ＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘは、所定のタイミングで浄化処理される。より具体的には、上記従来のシステムでは、内燃機関から未燃成分を一時的に排出するリッチスパイクを実行する。これにより、該触媒内のＮＯｘと未燃成分とを該触媒内で反応させる。

リッチスパイクの開始によって内燃機関から多量の未燃成分が排出されると、ＮＳＲ触媒の下流に放出される排気ガスは、該触媒中に未燃成分によって還元されるべきＮＯｘが残存している間はストイキ雰囲気となる。その後、触媒内に吸着していたＮＯｘの還元が完了すると、未燃成分が触媒下流に放出されるため、排気ガスはリッチ雰囲気に変化する。上記従来のシステムでは、このような触媒下流の排気ガスのリッチ雰囲気への変化を酸素濃度や窒素酸化物濃度から検出して、その検出タイミングでリッチスパイクを終了することとしている。これにより、過剰なリッチスパイクの実行を防止することができるので、燃費悪化を抑制することができる。

日本特開２００１−２７１６７９号公報 日本特開２０００−３５６１２５号公報

上記従来のシステムでは、リッチスパイクによってＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘを処理することとしている。しかしながら、リッチスパイクの実行時においては、吸蔵されていたＮＯｘの一部が該触媒下流に放出されてしまう場合がある。すなわち、リッチスパイクが実行されてＮＳＲ触媒内に還元剤である未燃成分が導入されると、吸蔵されていたＮＯｘが脱離して触媒上で反応する。しかしながら、脱離したＮＯｘの中には、触媒上で浄化されずに該触媒下流に吹き抜けてしまうＮＯｘが存在する。この吹き抜けＮＯｘを抑制する方法としては、触媒容量を拡大して反応場を増やすことが考えられる。しかしながら、触媒の容量拡大は、貴金属の増加による大幅なコスト上昇を招いてしまう。このため、触媒容量を拡大することなく、吹き抜けＮＯｘによるエミッション悪化を抑制することのできるシステムが望まれていた。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ＮＳＲ触媒を備える内燃機関において、ＮＯｘの吹き抜けによるエミッション悪化を抑制することのできる内燃機関の排気浄化システムを提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、リーンバーン運転が可能な内燃機関の排気浄化システムであって、
前記内燃機関の排気通路に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒（以下、ＮＳＲ触媒）と、
前記ＮＳＲ触媒の下流に配置されたＮＯｘ選択還元触媒（以下、ＳＣＲ）と、
前記ＳＣＲの下流に配置され、ＮＨ_３濃度に応じた出力を発する排気ガスセンサと、
リッチスパイクを実行するリッチスパイク手段と、を備え、
前記リッチスパイク手段は、前記リーンバーン運転中の所定のタイミングで前記リッチスパイクを開始し、前記排気ガスセンサがＮＨ_３濃度の上昇を示す所定の出力特性を発したタイミングで前記リッチスパイクを終了することを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記ＮＳＲ触媒の上流に配置された三元触媒と、
前記ＮＳＲ触媒の上流且つ前記三元触媒の下流に配置され、酸素濃度に応じた出力を発する第２の排気ガスセンサと、を更に備え、
前記リッチスパイク手段は、
所定の空燃比でリッチスパイクを行う第１のリッチスパイク手段と、
前記所定の空燃比よりもリーン空燃比でリッチスパイクを行う第２のリッチスパイク手段と、
前記内燃機関の低負荷運転時に、前記第２の排気ガスセンサが酸素濃度の低下を示す所定の出力特性を発したタイミングで、前記第１のリッチスパイク手段から前記第２のリッチスパイク手段への切り替えを行う切替手段と、
を含むことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明において、
前記ＮＳＲ触媒の下流且つ前記ＳＣＲ触媒の上流に配置され、酸素濃度に応じた出力を発する第３の排気ガスセンサを更に備え、
前記リッチスパイク手段は、
所定の空燃比でリッチスパイクを行う第１のリッチスパイク手段と、
前記所定の空燃比よりもリーン空燃比でリッチスパイクを行う第２のリッチスパイク手段と、
前記内燃機関の高負荷運転時に、前記第３の排気ガスセンサが酸素濃度の低下を示す所定の出力特性を発したタイミングで、前記第１のリッチスパイク手段から前記第２のリッチスパイク手段への切り替えを行う第２の切替手段と、
を含むことを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記ＳＣＲは、Ｆｅ系ゼオライト触媒であることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記排気ガスセンサの下流に配置された第２のＮＯｘ選択還元触媒（以下、第２のＳＣＲ）を更に備えることを特徴とする。

また、第６の発明は、第５の発明において、
前記第２のＳＣＲは、Ｆｅ系ゼオライト触媒であることを特徴とする。

また、第７の発明は、上記の目的を達成するため、リーンバーン運転が可能な内燃機関の排気浄化システムであって、
前記内燃機関の排気通路に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒（以下、ＮＳＲ触媒）と、
前記ＮＳＲ触媒の下流に配置されたＮＯｘ選択還元触媒（以下、ＳＣＲ）と、
前記ＳＣＲの下流に配置された第２のＮＯｘ選択還元触媒（以下、第２のＳＣＲ）と、
リッチスパイクを実行するリッチスパイク手段と、
前記リッチスパイクの実行中に、前記第２のＳＣＲに吸蔵されるＮＨ_３量を推定する推定手段と、を備え、
前記リッチスパイク手段は、リーンバーン運転中の所定のタイミングで前記リッチスパイクを開始し、前記推定手段によって推定されたＮＨ_３量が所定量に達するタイミングで前記リッチスパイクを終了することを特徴とする。

また、第８の発明は、第７の発明において、
前記ＳＣＲおよび前記第２のＳＣＲは、Ｆｅ系ゼオライト触媒であることを特徴とする。

リッチスパイクが実行されると、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）においてＮＨ_３が生成される。生成されたＮＨ_３は、排気通路を流通して下流側に配置されたＮＯｘ選択還元触媒（ＳＣＲ）内に吸蔵される。該ＳＣＲでは、吸蔵されたＮＨ_３を用いて、ＮＳＲ触媒の下流に吹き抜けたＮＯｘを選択的に還元する。第１の発明によれば、排気ガスセンサがＮＨ_３の濃度上昇を示す所定の出力特性を発したタイミング、すなわち、ＳＣＲの下流にＮＨ_３が吹き抜けたタイミングで、リッチスパイクが終了される。このＮＨ_３の吹き抜けは、ＮＨ_３がＳＣＲに容量一杯に吸蔵されたことを示している。このため、本発明によれば、かかるタイミングでリッチスパイクを終了することで、ＮＨ_３をＳＣＲに最大限に吸蔵しつつ、リッチスパイクが過剰に実行されてエミッションや燃費が悪化する事態を有効に回避することができる。

第２の発明によれば、内燃機関の低負荷運転時において、第２の排気ガスセンサが酸素濃度の低下を示す所定の出力特性を発したタイミング、すなわち、ＮＳＲ触媒の上流の空燃比が所定のリッチ空燃比となるタイミングで、第１のリッチスパイク手段から該第１のリッチスパイクよりもリーン空燃比の第２のリッチスパイク手段への切り替えが行われる。内燃機関の低負荷運転時には、ＮＯｘの排出量が比較的少量であるため、多量のＮＨ_３を生成して該ＳＣＲへ吸蔵する必要性は低い。このため、本発明によれば、ＨＣ，ＣＯエミッションの悪化や燃費の悪化の抑制を優先しつつ、ＳＣＲへのＮＨ_３の吸蔵を行うことができる。

第３の発明によれば、内燃機関の高負荷運転時において、第３の排気ガスセンサが酸素濃度の低下を示す所定の出力特性を発したタイミング、すなわち、ＮＳＲ触媒の下流の空燃比が所定のリッチ空燃比となるタイミングで、第１のリッチスパイク手段から該第１のリッチスパイクよりもリーン空燃比の第２のリッチスパイク手段への切り替えが行われる。内燃機関の高負荷運転時には、ＮＯｘの排出量が比較的多量であるため、多量のＮＨ_３を生成して該ＳＣＲへ吸蔵する必要性が高い。また、ＮＳＲ触媒におけるＮＨ_３の生成量は、リッチ空燃比のリッチスパイクである方が多量となる。このため、本発明によれば、ＳＣＲへのＮＨ_３の吸蔵を優先しつつ、ＨＣ，ＣＯエミッションの悪化や燃費の悪化を抑制することができる。

第４の発明によれば、ＳＣＲの材料にはＦｅ系ゼオライトが使用されている。このため、本発明によれば、該ＳＣＲにおけるＮＯｘの選択還元性能を有効に高めることができる。

排気ガスセンサがＮＨ_３の濃度上昇を示す所定の出力特性を発したタイミングで、リッチスパイクが終了されたとしても、輸送遅れ分のＮＨ_３がＳＣＲの下流に放出されてしまう。第５の発明によれば、排気ガスセンサの下流側には第２のＳＣＲが配置されている。このため、本発明によれば、輸送遅れ分のＮＨ_３を該第２のＳＣＲに吸蔵することができるので、ＮＨ_３エミッションの悪化を効果的に抑制することができる。

第６の発明によれば、第２のＳＣＲの材料にはＦｅ系ゼオライトが使用されている。このため、本発明によれば、該第２のＳＣＲにおけるＮＯｘの選択還元性能を有効に高めることができる。

第７の発明によれば、ＳＣＲの下流側に配置された第２のＮＯｘ選択還元触媒（第２のＳＣＲ）に吸蔵されるＮＨ_３量が推定される。そして、当該推定量が所定量となるタイミングでリッチスパイクが終了される。このため、本発明によれば、第２のＳＣＲにもＮＨ_３を有効に吸蔵することができるので、ＮＯｘの浄化能力を効果的に高めることができる。

第８の発明によれば、ＳＣＲおよび第２のＳＣＲの材料にはＦｅ系ゼオライトが使用されている。このため、本発明によれば、該ＳＣＲおよび該第２のＳＣＲにおけるＮＯｘの選択還元性能を有効に高めることができる。

本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。 ＮＳＲ触媒１６の下流側におけるＮＯｘ濃度の時間変化を示す図である。 リッチスパイクが実行された場合における吸蔵ＮＯｘの脱離現象を説明するための図である。 ＳＣＲ１８の下流およびＮＳＲ触媒１６の下流へのＮＯｘ排出量を示す図である。 本発明の実施の形態１において実行されるリッチスパイク制御について説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２の構成を説明するための図を示す。 排気空燃比とＮＨ_３の生成濃度との関係を示すマップである。 本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。

以下、図面に基づいてこの発明のいくつかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施の形態のシステムは、内燃機関（エンジン）１０を備えている。内燃機関１０の排気側には、排気通路１２が連通している。排気通路１２には、三元触媒であるスタート触媒（以下、「ＳＣ」と称する）１４が配置されている。また、排気通路１２におけるＳＣ１４の下流側には、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）１６が配置されている。更に、排気通路１２におけるＮＳＲ触媒１６の下流側には、ＮＯｘ選択還元触媒（以下、「ＳＣＲ」と称する）１８が配置されている。

内燃機関１０は、空燃比がリッチである場合に、ＨＣおよびＣＯを排出し易い。また、空燃比がリーンである場合にＮＯｘを排出しやすい。ＳＣ１４は、リーン雰囲気では酸素（Ｏ_２）を吸着しながらＮＯｘを還元（Ｎ_２に浄化）する。他方、リッチ雰囲気では、酸素を放出しながらＨＣおよびＣＯを酸化（Ｈ_２Ｏ、ＣＯ_２に浄化）する。リッチ雰囲気下では、また、排気ガス中に含まれる窒素が水素と反応することにより、アンモニア（ＮＨ_３）が生成される。

ＮＳＲ触媒１６は、リーン雰囲気下では、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵する。また、ＮＳＲ触媒１６は、リッチ雰囲気下で吸蔵しているＮＯｘを放出する。リッチ雰囲気下で放出されたＮＯｘは、ＨＣやＣＯにより還元される。この際、ＳＣ１４の場合と同様に、ＮＳＲ１６においてもＮＨ_３が生成される。

ＳＣＲ１８は、ＳＣ１４およびＮＳＲ触媒１６が、リッチ雰囲気下で生成するＮＨ_３を吸蔵し、リーン雰囲気下では、ＮＨ_３を還元剤として、排気ガス中のＮＯｘを選択的に還元する機能を有している。ＳＣＲ１８によれば、ＮＳＲ触媒１６の下流に吹き抜けてきたＮＨ_３およびＮＯｘが大気中に放出される事態を有効に阻止することができる。

図１に示すシステムは、排気通路１２におけるＳＣ１４の上流側に、空燃比（Ａ／Ｆ）センサ２０を備えている。Ａ／Ｆセンサ２０は、内燃機関１０の排気空燃比を検出することができる。また、図１に示すシステムは、排気通路１２におけるＮＳＲ触媒１６の上流側、且つＳＣ１４の下流側の位置、および、ＮＳＲ触媒１６の下流側、且つＳＣＲ１８の上流側の位置に、酸素（Ｏ_２）センサ２２，２４を備えている。Ｏ_２センサ２２，２４は、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を発生するセンサである。更に、排気通路１２におけるＳＣＲ１８の下流側には、ＮＯｘセンサ２６が配置されている。ＮＯｘセンサは、排気ガス中のＮＯｘおよびＮＨ_３に反応して、それらの濃度に応じた信号を発生する。このため、ＮＯｘセンサ２６によれば、リッチ雰囲気下ではＳＣＲ１８の下流におけるＮＨ_３濃度を、また、リーン雰囲気下では、ＳＣＲ１８の下流におけるＮＯｘ濃度を、それぞれ検知することができる。

本実施の形態のシステムは、図１に示すとおり、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)３０を備えている。ＥＣＵ３０の出力部には、燃料噴射装置（図示せず）等の種々のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ３０の入力部には、上述したＡ／Ｆセンサ２０、Ｏ_２センサ２２，２４、およびＮＯｘセンサ２６の他、内燃機関１０の運転条件および運転状態を検出するための種々のセンサ類が接続されている。ＥＣＵ３０は、入力された各種の情報に基づいて、図１に示すシステムの状態を制御することができる。

[実施の形態１の動作]
（リッチスパイク制御）
次に、図２および図３を参照して、リッチスパイク制御の基本動作について説明する。ＥＣＵ３０は、通常、内燃機関１０をリーン空燃比で運転（リーン運転）させる。リーン運転中は、ＮＯｘ等の酸化剤がＨＣ、ＣＯ等の還元剤よりも多量に排出される。このため、三元触媒を用いて当該排気ガスを浄化しようとしても、還元剤の不足によって全てのＮＯｘを浄化することができない。そこで、本実施の形態１のシステムは、排気通路１２にＮＳＲ触媒１６を備えることとしている。ＮＳＲ触媒１６は、ＮＯｘをＢａ（ＮＯ_３）_２等の硝酸塩として吸蔵する機能を有している。このため、本実施の形態１のシステムによれば、リーン運転中であっても、該ＮＯｘが大気中に放出されてしまう事態を効果的に抑制することができる。

但し、ＮＳＲ触媒１６のＮＯｘ吸蔵性能は、吸蔵量が増加するにつれて低下してしまう。このため、リーン運転が長時間継続されると、吸蔵されなかったＮＯｘが該触媒下流に吹き抜けてしまう。図２は、ＮＳＲ触媒１６の下流側におけるＮＯｘ濃度の時間変化を示す図である。この図に示すとおり、リーン運転中においては、ＮＯｘ吸蔵性能の低下に起因して、ＮＳＲ触媒１６に吸蔵されなかったＮＯｘの吹き抜け量が徐々に増大している。

そこで、本実施の形態１のシステムでは、ＮＳＲ触媒１６に吸蔵されたＮＯｘを定期的に脱離させて処理するリッチスパイク制御が実行される。より具体的には、図２に示すとおり、ＮＳＲ触媒１６の吸蔵性能が低下する所定のタイミングで、内燃機関１０の排気空燃比が一時的にリッチに（例えば、Ａ／Ｆ＝１２）される。

図３は、リッチスパイクが実行された場合における吸蔵ＮＯｘの脱離現象を説明するための図である。この図に示すとおり、リッチスパイク実行中の排気ガスには、ＨＣ、ＣＯ、Ｈ_２等の還元剤が多量に含まれている。このため、これらの還元剤がＮＳＲ触媒１６内へ導入されると、硝酸塩として吸蔵されていたＮＯｘは、ＮＯまで還元されて塩基から脱離される。脱離したＮＯｘは、ＮＳＲ触媒１６内の触媒上でＮ_２等に浄化されて処理される。このように、リーン運転中にリッチスパイクを実行することにより、ＮＳＲ触媒１６に吸蔵されていたＮＯｘを脱離処理することができるので、ＮＯｘ吸蔵性能を有効に回復させることができる。

（ＳＣＲ１８の機能および動作）
上述したとおり、リッチスパイクの実行によって、ＮＳＲ触媒１６のＮＯｘ吸蔵性能を有効に回復させることができる。しかしながら、図２に示すとおり、リッチスパイクの実行中にＮＳＲ触媒１６の下流に吹き抜けてしまうＮＯｘが存在する。これは、ＮＳＲ触媒１６から脱離した後に、触媒上で浄化されずに該触媒下流にそのまま吹き抜けてしまうＮＯｘである。また、上述したとおり、リッチスパイクの実行前にＮＳＲ触媒１６の下流に吹き抜けてしまうＮＯｘも存在する。これらの吹き抜けＮＯｘがそのまま大気中に放出されてしまうとエミッションの悪化を招いてしまう。

そこで、本実施の形態１のシステムは、ＮＳＲ触媒１６の下流側に吹き抜けたＮＯｘを処理するためのＳＣＲ１８を備えることとしている。上述したとおり、ＳＣＲ１８は、ＳＣ１４およびＮＳＲ触媒１６が、リッチ雰囲気下で生成するＮＨ_３をその内部に吸蔵している。このため、ＳＣＲ１８によれば、ＮＳＲ触媒１６の下流に吹き抜けてきたＮＯｘをＮＨ_３で選択的に還元して浄化することができる。これにより、ＮＯｘが大気中に放出されてエミッションが悪化する事態を有効に阻止することができる。

尚、ＳＣＲ１８に使用可能な材料としては、種々のものが考えられる。そこで、本出願の発明者は、ＮＨ_３を効率よく吸蔵することにできるＳＣＲ材料の研究を行った。図４は、ＳＣＲ１８の下流およびＮＳＲ触媒１６の下流へのＮＯｘ排出量を示す図である。尚、このＳＣＲ１８は、Ａｇ系のゼオライトが使用されている。この図に示すとおり、ＳＣＲ１８の下流へのＮＯｘ排出量は、リッチスパイク後のリーン運転時に急増している。これは、本出願の発明者の見解によれば、ＳＣＲ１８内において、以下に示す可逆反応が起こってしまい、吸蔵されたはずのＮＨ_３が再びＮＯｘに戻ったためと考えられる。
ＮＨ_３＋Ｏ_２→ＮＯｘ ・・・（１）

本出願の発明者は、種々の材料を調製して研究を重ねた結果、Ｆｅ系ゼオライトを用いたＳＣＲ１８は、上記可逆反応が起こりにくいことを見出した。そこで、本実施の形態１のシステムでは、Ｆｅ系ゼオライトを用いたＳＣＲ１８を使用することとしている。これにより、上記可逆反応の発生を抑制することができるので、ＳＣＲ１８にＮＨ_３を効率よく吸蔵することができる。

また、本出願の発明者は、種々の床温でＳＣＲ１８の還元性能を調査した結果、ＳＣＲ１８の床温を５００℃以下、好ましくは３００℃前後とすることによって、ＳＣＲ１８における還元反応が活発に行われることを見出した。そこで、本実施の形態１のシステムでは、ＳＣＲ１８の床温が３００℃前後となるように、その配置が調整されている。これにより、ＳＣＲ１８の下流にＮＯｘが放出される事態を効果的に抑止することができる。

（本実施の形態１の特徴的動作）
次に、図５または図６を参照して本実施の形態１の特徴的動作について説明する。上述したとおり、ＮＨ_３は、リッチ雰囲気下、すなわちリッチスパイク実行中におけるＳＣ１４およびＮＳＲ触媒１６（特に、ＮＳＲ触媒１６）において生成される。生成されたＮＨ_３は、ＮＳＲ触媒１６の下流に配置されたＳＣＲ１８に導入されてその内部に吸蔵される。吸蔵されたＮＨ_３はＮＳＲ触媒１６の下流側へ吹き抜けたＮＯｘを選択的に還元する際に使用される。このため、ＳＣＲ１８には、必要十分なＮＨ_３が吸蔵されていることが好ましい。しかしながら、その一方で、リッチスパイクの実行期間を闇雲に長くしてしまうと、エミッションの悪化や燃費の悪化が問題となる。

そこで、本実施の形態１のシステムでは、ＳＣＲ１８内へのＮＨ_３の吸蔵とエミッションの悪化の抑制との両立を図るべく、内燃機関１０の運転状態に応じてリッチスパイクの空燃比およびタイミングを制御することとする。図５は、本実施の形態１において実行されるリッチスパイク制御について説明するための図である。尚、図５中の（Ａ）は、内燃機関１０の低負荷運転時の制御を、図５中の（Ｂ）は内燃機関の高負荷運転時の制御を、それぞれ示している。

先ず、内燃機関１０の低負荷運転時のリッチスパイク制御について説明する。内燃機関１０の低負荷運転中においては、排気ガスに含まれるＮＯｘ量が比較的少量となっている。このため、ＮＳＲ触媒１６に吸蔵されずにＳＣＲ１８まで流入してくるＮＯｘは僅かであり、ＳＣＲ１８におけるＮＨ_３も消費量はそれほど多くないと想定される。

そこで、内燃機関１０の低負荷運転時においては、図５（Ａ）に示すようなリッチスパイクを実行することとする。すなわち、先ず、リッチスパイクの終了タイミングは、ＮＯｘセンサ２６の出力が反転した時点とする。上述したとおり、ＮＯｘセンサ２６は、ＮＯｘおよびＮＨ_３に反応する。リッチスパイクの実行中は、排気空燃比が当然にリッチであるため、排気ガス中のＮＯｘは、ＳＣ１４およびＮＳＲ触媒１６の三元機能で浄化される。このため、リッチスパイクの実行中にＮＯｘセンサ２６の出力が反転した場合には、ＳＣＲ１８の下流にＮＯｘが吹き抜けたのではなく、ＮＨ_３が吹き抜けたことを意味する。ＮＨ_３の吹き抜けは、ＳＣＲ１８内のＮＨ_３の吸着量が容量一杯になったことを意味する。このため、ＮＯｘセンサ２６の出力の反転のタイミングでリッチスパイクを終了することで、ＳＣＲ１８内のＮＨ_３の吸着量を最大限に確保しつつ、過剰なリッチスパイクの実行を抑止することができる。

また、図５（Ａ）に示すとおり、低負荷運転時のリッチスパイク制御は、段階的にリッチスパイクの空燃比を変更することとする。より具体的には、１段目のリッチスパイク（例えば、Ａ／Ｆ＝１２）が実行された後に、該１段目よりもリーン空燃比となる２段目のリッチスパイク（例えば、Ａ／Ｆ＝１４）が実行される。これは、燃料リッチなリッチスパイクが継続されることによるＣＯおよびＨＣのエミッション悪化や燃費の悪化を回避するための制御である。尚、１段目から２段目への切り替えタイミングは、Ｏ_２センサ２２の出力の反転のタイミングとする。これにより、ＮＳＲ触媒１６には主として２段目のリッチスパイクが導入されるので、ＨＣやＣＯの吹き抜けによるエミッション悪化の抑止を優先しつつ、ＳＣＲ１８へのＮＨ_３の吸蔵を行うことができる。

次に、内燃機関１０の高負荷運転時のリッチスパイク制御について説明する。内燃機関１０の高負荷運転中においては、排気ガスに含まれるＮＯｘ量が比較的多量となっている。このため、ＮＳＲ触媒１６に吸蔵されずにＳＣＲ１８まで吹き抜けるＮＯｘが比較的多量に存在し、ＳＣＲ１８では、多量のＮＨ_３が消費される事態が想定される。

つまり、内燃機関１０の高負荷運転時においては、リッチスパイクの実行時に多量のＮＨ_３を生成して効率よく吸蔵することが求められる。ここで、本出願の発明者は、リッチスパイクとＮＨ_３生成量との関係を調査した結果、同じリッチスパイク量でも、長く浅く（リーンで）行うよりも短く深く（リッチで）行うほうが、ＳＣ１４およびＮＳＲ１６（特にＮＳＲ１６）におけるＮＨ_３の生成量が多量となることを見出した。

そこで、内燃機関１０の高負荷運転時においては、上記特性を利用して、１段目のリッチスパイクの期間を低負荷運転時よりも長く確保することとしている。より具体的には、図４（Ｂ）に示すように、１段目から２段目への切り替えタイミングは、Ｏ_２センサ２４の出力の反転のタイミングとしている。これにより、ＮＳＲ触媒１６の下流の排気空燃比がリーンからリッチへ切り替わるまで１段目のリッチスパイクが継続されるので、該ＮＳＲ触媒１６内に主として１段目のリッチスパイクによる排気ガスを導入することができる。これにより、多量のＮＨ_３を生成することができるので、ＳＣＲ１８に効率よく多量のＮＨ_３を吸蔵させることができる。

また、内燃機関１０の高負荷運転時において、リッチスパイクの終了タイミングは、上述した低負荷運転時と同様に、ＮＯｘセンサ２６の出力が反転した時点とする。これにより、ＳＣＲ１８内のＮＨ_３の吸着量を最大限に確保しつつ、過剰なリッチスパイクの実行を抑止することができる。

［実施の形態１における具体的処理］
次に、図６を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図６は、ＥＣＵ３０が、リッチスパイクを実行するルーチンのフローチャートである。また、図７は、図６のステップ１０４で実行されるリッチスパイク制御Ｉのルーチンを示すフローチャートである。さらに、図８は、図６のステップ１０６で実行されるリッチスパイク制御ＩＩのルーチンを示すフローチャートである。尚、図６に示すルーチンは、内燃機関１０のリーン運転中に繰り返し実行されるものとする。

図６に示すルーチンでは、先ず、リッチスパイクの実行条件が成立しているか否かが判定される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、前回のリッチスパイク制御の実行から所定の時間が経過したか否かが判定される。その結果、リッチスパイクの実行条件が成立していないと判定された場合には、本ルーチンは速やかに終了される。

一方、上記ステップ１００において、リッチスパイクの実行条件が成立していると判定された場合には、次のステップに移行し、内燃機関１０が低負荷運転中か否かが判定される（ステップ１０２）。ここでは、具体的には、先ず内燃機関１０の運転状態を検出する種々のセンサの検出信号に基づいて、機関負荷ＫＬが演算される。そして、当該機関負荷ＫＬが所定の基準値ＫＬ_ｔ（例えば、ＫＬ_ｔ＝５０）よりも小さいか否かが判定される。

上記ステップ１０２において、ＫＬ＜ＫＬ_ｔの成立が認められた場合には、内燃機関１０が所定の低負荷運転を実行中であると判断されて、次のステップに移行し、リッチスパイク制御Ｉが実行される（ステップ１０４）。このステップ１０４では、図７に示すルーチンが起動される。

図７に示すルーチンでは、先ず、１段目のリッチスパイク制御が実行される（ステップ１１０）。ここでは、具体的には、内燃機関１０の排気空燃比が所定のリッチ空燃比（例えば、Ａ／Ｆ＝１２）となるように、燃料噴射装置が制御される。次に、Ｏ_２センサ２２の出力が反転したか否かが判定される（ステップ１１２）。その結果、該Ｏ_２センサ２２の出力の反転が認められない場合には、ＮＳＲ触媒１６の上流側の空燃比が未だリーンであると判断されて、本ステップの処理が繰り返し実行される。

一方、上記ステップ１１２において、該Ｏ_２センサ２２の出力の反転が認められた場合には、ＮＳＲ触媒１６の上流側の空燃比がリーンからリッチへ反転したと判断されて、次のステップに移行し、２段目のリッチスパイク制御が実行される（ステップ１１４）。ここでは、具体的には、リッチスパイクの排気空燃比が、１段目のリッチスパイクのそれよりもリーンに切り替えられる（例えば、Ａ／Ｆ＝１４）。

図７に示すルーチンでは、次に、ＮＯｘセンサ２６の出力が反転したか否かが判定される（ステップ１１６）。その結果、該ＮＯｘセンサ２６の出力の反転が認められない場合には、未だＳＣＲ１８の下流側にＮＨ_３が吹き抜けていないと判断されて、本ステップの処理が繰り返し実行される。

一方、上記ステップ１１６において、該ＮＯｘセンサ２６の出力の反転が認められた場合には、ＳＣＲ１８の下流側に吸蔵されなかったＮＨ_３が吹き抜けたと判断されて、次のステップに移行し、リッチスパイク制御が終了される（ステップ１１８）。ここでは、具体的には、内燃機関１０の空燃比が通常のリーン運転の空燃比に制御される。そして、図７に示すルーチンは終了される。

一方、図６に示すルーチンのステップ１０２において、ＫＬ＜ＫＬ_ｔの成立が認めらない場合には、内燃機関１０が所定の高負荷運転を実行中であると判断されて、次のステップに移行し、リッチスパイク制御ＩＩが実行される（ステップ１０６）。このステップ１０６では、図８に示すルーチンが起動される。

図８に示すルーチンでは、先ず、１段目のリッチスパイク制御が実行される（ステップ１２０）。ここでは、具体的には、上記ステップ１１０と同様の処理が実行される。次に、Ｏ_２センサ２４の出力が反転したか否かが判定される（ステップ１２２）。その結果、該Ｏ_２センサ２４の出力の反転が認められない場合には、ＮＳＲ触媒１６の下流側の空燃比が未だリーンであると判断されて、本ステップの処理が繰り返し実行される。

一方、上記ステップ１２２において、該Ｏ_２センサ２４の出力の反転が認められた場合には、ＮＳＲ触媒１６の下流側の空燃比がリーンからリッチへ反転したと判断されて、次のステップに移行し、２段目のリッチスパイク制御が実行される（ステップ１２４）。次に、ＮＯｘセンサ２６の出力が反転したか否かが判定される（ステップ１２６）。ここでは、具体的には、上記ステップ１１４〜１１６と同様の処理が実行される。その結果、該ＮＯｘセンサ２６の出力の反転が認められない場合には、未だＳＣＲ１８の下流側にＮＨ_３が吹き抜けていないと判断されて、本ステップの処理が繰り返し実行される。

一方、上記ステップ１１６において、該ＮＯｘセンサ２６の出力の反転が認められた場合には、ＳＣＲ１８の下流側に吸蔵されなかったＮＨ_３が吹き抜けたと判断されて、次のステップに移行し、リッチスパイク制御が終了される（ステップ１２８）。ここでは、具体的には、上記ステップ１１８と同様の処理が実行されて、図８に示すルーチンは終了される。

以上説明したとおり、本実施の形態１のシステムによれば、ＮＯｘセンサ２６の出力反転のタイミングでリッチスパイクが終了される。これにより、ＳＣＲ１８にＮＨ_３を最大限に吸蔵するとともに、過剰なリッチスパイクの実行を抑止することができる。

また、本実施の形態１のシステムによれば、内燃機関１０の低負荷運転時には、Ｏ_２センサ２２の出力反転のタイミングでリッチスパイクの空燃比が１段目から２段目へ切り替えられる。これにより、ＮＳＲ触媒１６へ１段目のリッチスパイクが導入される事態を抑制することができるので、該ＮＳＲ触媒１６の下流にＣＯやＨＣが吹き抜けてエミッションが悪化する事態を効果的に抑制することができる。

また、本実施の形態１のシステムによれば、内燃機関１０の高負荷運転時には、Ｏ_２センサ２４の出力反転のタイミングでリッチスパイクの空燃比が１段目から２段目へ切り替えられる。これにより、ＮＳＲ触媒１６において、多量のＮＨ_３を生成することができるので、ＳＣＲ１８に効率よく多量のＮＨ_３を吸蔵させることができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、ＮＯｘセンサ２８の出力が反転したタイミングでリッチスパイクを終了することとしているが、このタイミングは出力が反転した場合に限られない。すなわち、リッチスパイクの実行中において、ＮＨ_３がＳＣＲ１８の下流に吹き抜けたことを示す出力特性を発するタイミングであれば、他のタイミングでもよい。また、１段目のリッチスパイク制御から２段目のリッチスパイク制御への切り替えのタイミングについても、Ｏ_２センサ２２，２４の出力が反転したタイミングに限らない。すなわち、リッチスパイクの実行中において、空燃比がリッチとなったことを示す出力特性を発するタイミングであれば、他のタイミングでもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、ＮＳＲ触媒１６が前記第１の発明における「ＮＳＲ触媒」に、ＳＣＲ１８が前記第１の発明における「ＳＣＲ」に、ＮＯｘセンサ２６が前記第１の発明における「排気ガスセンサ」に、それぞれ相当している。また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３０が、上記ステップ１０４または１０６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「リッチスパイク手段」が実現されている。

また、上述した実施の形態１においては、ＳＣ１４が前記第２の発明における「三元触媒」に、Ｏ_２センサ２２が前記第２の発明における「第２の排気ガスセンサ」に、それぞれ相当している。また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３０が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより、前記第２の発明における「第１のリッチスパイク手段」が、上記ステップ１１４の処理を実行することにより、前記第２の発明における「第２のリッチスパイク手段」が、上記ステップ１１２の処理を実行することにより、前記第２の発明における「切替手段」が、それぞれ実現されている。

また、上述した実施の形態１においては、Ｏ_２センサ２４が前記第３の発明における「第３の排気ガスセンサ」に相当しているとともに、ＥＣＵ３０が、上記ステップ１２０の処理を実行することにより、前記第３の発明における「第１のリッチスパイク手段」が、上記ステップ１２４の処理を実行することにより、前記第３の発明における「第２のリッチスパイク手段」が、上記ステップ１２２の処理を実行することにより、前記第３の発明における「切替手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。図９は、実施の形態２の構成を説明するための図を示す。尚、図９に示すシステムにおいて、図１に示すシステムと共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図９に示すとおり、本実施の形態のシステムは、排気通路１２におけるＮＯｘセンサ２６の下流側に、ＳＣＲ２８を更に備えている。ＳＣＲ２８の材料には、ＳＣＲ１８と同様にＦｅ系ゼオライトが使用されている。また、ＳＣＲ２８は、ＳＣＲ１８に比して小容量に構成されている。

上述した実施の形態１のシステムでは、ＮＯｘセンサ２６の出力反転のタイミングでリッチスパイクが終了される。これにより、ＳＣＲ１８にＮＨ_３を最大限に吸蔵するとともに、過剰なリッチスパイクの実行を抑止することとしている。しかしながら、かかるタイミングでリッチスパイクを終了したとしても、その後に輸送遅れ分のＮＨ_３が該ＳＣＲ１８を吹き抜けて大気中に放出されてしまう。

この点、本実施の形態２のシステムによれば、ＳＣＲ１８を吹き抜けた輸送遅れ分のＮＨ_３がＳＣＲ２８によって捕獲される。これにより、リッチスパイクの終了の直後に、輸送遅れ分のＮＨ_３が大気中に放出される事態を効果的に抑制することができる

尚、上述した実施の形態２においては、ＳＣＲ２８が前記第５の発明における「第２のＳＣＲ」に相当している。

実施の形態３．
［実施の形態３の特徴］
次に、図１０乃至図１２を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３は、図９に示すシステムを用いて、図６に示すリッチスパイク制御Ｉおよびリッチスパイク制御ＩＩにおいて、図１１および図１２に示すルーチンを実行することにより実現することができる。

上述したとおり、内燃機関１０の高負荷運転時には、多量のＮＯｘが排出される。このため、ＮＳＲ１６で処理できなかったＮＯｘが該触媒の下流に吹き抜けてしまい、ＮＯｘがＳＣＲ１８に多量に吹き込むことも想定される。この場合、ＳＣＲ１８の容量によっては、その内部に吸蔵されているＮＨ_３が不足してしまうことも想定される。

ここで、上述した実施の形態２のシステムでは、図９に示すとおり、ＳＣＲ１８の下流側に更にＳＣＲ２８を備えることとしている。但し、実施の形態２のシステムにおけるＳＣＲ２８は、リッチスパイクを終了した後の輸送遅れのＮＨ_３を捕捉するためのバッファとして使用されている。このため、実施の形態２のシステムでは、該ＳＣＲ２８は、ＮＯｘを浄化するための触媒として積極的に活用されていない。

そこで、本実施の形態３のシステムでは、ＳＣＲ２８にも積極的にＮＨ_３を吸蔵して、該ＳＣＲ２８をＮＯｘの浄化のために積極的に使用することとする。より具体的には、リッチスパイク時間を所定時間延長することにより、ＳＣＲ２８の容量の範囲内で所定量のＮＨ_３を吸蔵することとする。これにより、ＮＨ_３がＳＣＲ２８の下流へ放出されることを抑制しつつ、ＳＣＲ２８へＮＨ_３を有効に吸蔵することができる。

ＳＣＲ２８へ所定量のＮＨ_３を吸蔵するためには、該ＳＣＲ２８へ吹き込むＮＨ_３量を把握することが必要となる。そこで、本実施の形態３では、図１０に示すマップを用いて、該ＳＣＲ２８へ流入するＮＨ_３量を推定することとする。図１０は、排気空燃比とＮＨ_３の生成濃度との関係を示すマップである。このマップによれば、排気ガスの空燃比に基づいてＮＨ_３の生成濃度を特定することができる。また、この際の排気ガス量は、内燃機関１０の機関負荷ＫＬに基づいて演算することができる。このため、この特定されたＮＨ_３の生成濃度と排気ガス量とに基づいて、ＳＣＲ２８に流入するＮＨ_３量を推定することができる。

ＳＣＲ２８に所定量のＮＨ_３が吸蔵されるために必要なリッチスパイクの延長時間Ｔは、推定されたＮＨ_３量に基づいて演算することができる。したがって、本実施の形態３のシステムでは、リッチスパイクの実行時に、ＮＯｘセンサ２６の出力が反転し、ＳＣＲ２８にＮＨ_３が導入されてから当該延長時間Ｔが経過した時点でリッチスパイクを終了することとする。これにより、ＳＣＲ２８に所定量のＮＨ_３を吸蔵してリッチスパイクを終了することができる。

[実施の形態３における具体的処理]
次に、図１１および図１２を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図１１は、図６のステップ１０４で実行されるリッチスパイク制御Ｉのルーチンを示すフローチャートである。さらに、図１２は、図６のステップ１０６で実行されるリッチスパイク制御ＩＩのルーチンを示すフローチャートである。尚、図６に示すルーチンは、実施の形態１において既述しているため、その説明を省略する。

図６に示すルーチンにおいてステップ１０４に移行すると、図１１に示すルーチンが起動される。図１１に示すルーチンでは、先ず、１段目のリッチスパイク制御が実行される（ステップ２００）。次に、Ｏ_２センサ２２の出力が反転したか否かが判定される（ステップ２０２）。ここでは、具体的には、上記ステップ１１０〜１１２と同様の処理が実行される。その結果、該Ｏ_２センサ２２の出力の反転が認められない場合には、本ステップの処理が繰り返し実行される。一方、上記ステップ２０２において、該Ｏ_２センサ２２の出力の反転が認められた場合には、２段目のリッチスパイク制御が実行される（ステップ２０４）。次に、ＮＯｘセンサ２６の出力が反転したか否かが判定される（ステップ２０６）。ここでは、具体的には、上記ステップ１１４〜１１６と同様の処理が実行される。その結果、該ＮＯｘセンサ２６の出力の反転が認められない場合には、未だＳＣＲ１８の下流側にＮＨ_３が吹き抜けていないと判断されて、本ステップの処理が繰り返し実行される。

一方、上記ステップ２０６において、該ＮＯｘセンサ２６の出力の反転が認められた場合には、ＳＣＲ１８の下流側に吸蔵されなかったＮＨ_３が吹き抜けたと判断されて、次のステップに移行し、リッチスパイクの延長時間Ｔが演算される（ステップ２０８）。ここでは、具体的には、先ず、ＮＨ_３の生成濃度が演算される。ＥＣＵ３０は上述した図１０に示すマップを記憶している。ここでは、当該マップに従って、排気空燃比に対応するＮＨ_３の生成濃度が特定される。次に、排気ガスの流量が内燃機関１０の機関負荷に基づいて演算される。そして、取得されたＮＨ_３の生成濃度と排気ガスの流量とに基づいて、ＳＣＲ２８へ流入するＮＨ_３量が演算される。次に、ＳＣＲ２８へ流入するＮＨ_３量に基づいて、所定量のＮＨ_３が吸蔵されるために必要なリッチスパイクの延長時間Ｔが演算される。

次に、リッチスパイクの延長時間Ｔが経過したか否かが判定される（ステップ２１０）。ここでは、上記ステップ２０６においてＮＯｘセンサ２６の出力反転が認められた時点から、上記ステップ２０８で演算された延長時間Ｔが経過したか否かが判定される。その結果、未だ延長時間Ｔが経過していない場合には、本ステップが繰り返し実行される。

一方、上記ステップ２１０において、リッチスパイクの延長時間Ｔが経過したと認められた場合には、次のステップに移行し、リッチスパイク制御が終了されて（ステップ２１２）、図１１に示すルーチンは終了される。

一方、図６に示すルーチンにおいて、ステップ１０６に移行すると、図１２に示すルーチンが起動される。図１２に示すルーチンでは、先ず、１段目のリッチスパイク制御が実行される（ステップ２２０）。次に、Ｏ_２センサ２４の出力が反転したか否かが判定される（ステップ２２２）。ここでは、具体的には、上記ステップ１２０〜１２２と同様の処理が実行される。その結果、該Ｏ_２センサ２２の出力の反転が認められない場合には、本ステップの処理が繰り返し実行される。一方、上記ステップ２０２において、該Ｏ_２センサ２２の出力の反転が認められた場合には、２段目のリッチスパイク制御が実行される（ステップ２２４）。次に、ＮＯｘセンサ２６の出力が反転したか否かが判定される（ステップ２２６）。ここでは、具体的には、上記ステップ１２４〜１２６と同様の処理が実行される。その結果、該ＮＯｘセンサ２６の出力の反転が認められない場合には、未だＳＣＲ１８の下流側にＮＨ_３が吹き抜けていないと判断されて、本ステップの処理が繰り返し実行される。

一方、上記ステップ２２６において、該ＮＯｘセンサ２６の出力の反転が認められた場合には、ＳＣＲ１８の下流側に吸蔵されなかったＮＨ_３が吹き抜けたと判断されて、次のステップに移行し、リッチスパイクの延長時間Ｔが演算される（ステップ２２８）。ここでは、具体的には、上記ステップ２０８と同様の処理が実行される。次に、リッチスパイクの延長時間Ｔが経過したか否かが判定される（ステップ２３０）。ここでは、具体的には、上記ステップ２１０と同様の処理が実行される。その結果、未だ延長時間Ｔが経過していない場合には、本ステップが繰り返し実行される。

一方、上記ステップ２２０において、リッチスパイクの延長時間Ｔが経過したと認められた場合には、次のステップに移行し、リッチスパイク制御が終了されて（ステップ２３２）、図１２に示すルーチンは終了される。

以上説明したとおり、本実施の形態３のシステムによれば、リッチスパイクの終了タイミングを延長時間Ｔだけ遅延させることで、ＳＣＲ２８に所定量のＮＨ_３を吸蔵することができる。これにより、ＳＣＲ１８およびＳＣＲ２８に吸蔵されるＮＨ_３の総量を有効に増量させることができるので、ＮＯｘが多量に排出された場合であっても、未浄化ＮＯｘが大気中へ放出される事態を効果的に抑止することができる。

また、本実施の形態３のシステムによれば、ＳＣＲ２８の容量の範囲内で該ＳＣＲ２８にＮＨ_３が吸蔵される。このため、ＳＣＲ２８に吸蔵しきれなかったＮＨ_３が下流へ吹き抜けてしまう事態を効果的に抑制することができる。

ところで、上述した実施の形態３においては、図１０に規定するマップに従いＮＨ_３の生成濃度を特定し、これを用いてＳＣＲ２８へ吸蔵されるＮＨ_３量を推定することとしているが、ＮＨ_３量の推定方法はこれに限られない。すなわち、ＮＳＲ触媒１６の下流側にＮＨ_３の濃度を検出可能なセンサを設けてＮＨ_３の生成濃度を直接検出し、ＮＨ_３量を推定することとしてもよいし、また、他の公知な手法を駆使してＳＣＲ２８へ吸蔵されるＮＨ_３量を推定することとしてもよい。

尚、上述した実施の形態３においては、ＮＳＲ触媒１６が前記第７の発明における「ＮＳＲ触媒」に、ＳＣＲ１８が前記第７の発明における「ＳＣＲ」に、ＳＣＲ２８が前記第７の発明における「第２のＳＣＲ」に、それぞれ相当している。また、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ３０が、上記ステップ１０４または１０６の処理を実行することにより、前記第７の発明における「リッチスパイク手段」が、上記ステップ２０８の処理を実行することにより、前記第７の発明における「推定手段」が実現されている。

１０ 内燃機関（エンジン）
１２ 排気通路
１４ スタート触媒（ＳＣ）
１６ ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ触媒）
１８ ＮＯｘ選択還元触媒（ＳＣＲ）
２０ Ａ／Ｆセンサ
２２ Ｏ_２センサ
２４ Ｏ_２センサ
２６ ＮＯｘセンサ
２８ ＮＯｘ選択還元触媒（ＳＣＲ）
３０ ＥＣＵ（Electronic Control Unit）

Claims (8)

1. リーンバーン運転が可能な内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記内燃機関の排気通路に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒（以下、ＮＳＲ触媒）と、
   前記ＮＳＲ触媒の下流に配置されたＮＯｘ選択還元触媒（以下、ＳＣＲ）と、
   前記ＳＣＲの下流に配置され、ＮＨ_３濃度に応じた出力を発する排気ガスセンサと、
   リッチスパイクを実行するリッチスパイク手段と、を備え、
   前記リッチスパイク手段は、リーンバーン運転中の所定のタイミングで前記リッチスパイクを開始し、前記排気ガスセンサがＮＨ_３濃度の上昇を示す所定の出力特性を発したタイミングで前記リッチスパイクを終了することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記ＮＳＲ触媒の上流に配置された三元触媒と、
   前記ＮＳＲ触媒の上流且つ前記三元触媒の下流に配置され、酸素濃度に応じた出力を発する第２の排気ガスセンサと、を更に備え、
   前記リッチスパイク手段は、
   所定の空燃比でリッチスパイクを行う第１のリッチスパイク手段と、
   前記所定の空燃比よりもリーン空燃比でリッチスパイクを行う第２のリッチスパイク手段と、
   前記内燃機関の低負荷運転時に、前記第２の排気ガスセンサが酸素濃度の低下を示す所定の出力特性を発したタイミングで、前記第１のリッチスパイク手段から前記第２のリッチスパイク手段への切り替えを行う切替手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化システム。
3. 前記ＮＳＲ触媒の下流且つ前記ＳＣＲ触媒の上流に配置され、酸素濃度に応じた出力を発する第３の排気ガスセンサを更に備え、
   前記リッチスパイク手段は、
   所定の空燃比でリッチスパイクを行う第１のリッチスパイク手段と、
   前記所定の空燃比よりもリーン空燃比でリッチスパイクを行う第２のリッチスパイク手段と、
   前記内燃機関の高負荷運転時に、前記第３の排気ガスセンサが酸素濃度の低下を示す所定の出力特性を発したタイミングで、前記第１のリッチスパイク手段から前記第２のリッチスパイク手段への切り替えを行う第２の切替手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化システム。
4. 前記ＳＣＲは、Ｆｅ系ゼオライト触媒であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の排気浄化システム。
5. 前記排気ガスセンサの下流に配置された第２のＮＯｘ選択還元触媒（以下、第２のＳＣＲ）を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の排気浄化システム。
6. 前記第２のＳＣＲは、Ｆｅ系ゼオライト触媒であることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気浄化システム。
7. リーンバーン運転が可能な内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記内燃機関の排気通路に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒（以下、ＮＳＲ触媒）と、
   前記ＮＳＲ触媒の下流に配置されたＮＯｘ選択還元触媒（以下、ＳＣＲ）と、
   前記ＳＣＲの下流に配置された第２のＮＯｘ選択還元触媒（以下、第２のＳＣＲ）と、
   リッチスパイクを実行するリッチスパイク手段と、
   前記リッチスパイクの実行中に、前記第２のＳＣＲに吸蔵されるＮＨ３量を推定する推定手段と、を備え、
   前記リッチスパイク手段は、リーンバーン運転中の所定のタイミングで前記リッチスパイクを開始し、前記推定手段によって推定されたＮＨ_３量が所定量に達するタイミングで前記リッチスパイクを終了することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
8. 前記ＳＣＲおよび前記第２のＳＣＲは、Ｆｅ系ゼオライト触媒であることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の排気浄化システム。

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