JP2005061340A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＮＯxパージ時のＨＣ供給量の最適化を図り、吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯx浄化性能を効果的に向上可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】 還元剤供給手段は、ＮＯx吸蔵量が所定量に達したとき、全還元剤供給量の範囲内で還元剤、即ち燃料（軽油、ＨＣ）を複数回に分割して間欠的に供給するものであって(B12)、触媒温度検出手段(18)により検出される吸蔵型ＮＯx触媒の温度が低温であるほど該分割の回数を多くして一回の還元剤供給量を抑制する一方、該温度が高温であるほど該分割の回数を少なくして一回の還元剤供給量を増大する(B10)。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、詳しくは、吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯx浄化技術に関する。

近年、内燃機関（エンジン）の排気通路にＮＯx浄化用のＮＯx触媒を配した車両が実用化されており、最近では、酸素過剰雰囲気においてもＮＯxを浄化可能な吸蔵型ＮＯx触媒が開発されている。特に、ディーゼルエンジンでは、燃焼がリーン空燃比の下で実施されるため、排気中の酸素量が多く、ガソリンエンジンで実用化されている三元触媒は機能せず、排気通路に吸蔵型ＮＯx触媒を設けることは有効である。

この吸蔵型ＮＯx触媒は、酸素過剰状態（酸化雰囲気）において排気中のＮＯxを硝酸塩Ｘ−ＮＯ₃として吸蔵し、該吸蔵したＮＯxをＣＯ（一酸化炭素）過剰状態（還元雰囲気）で放出しＮ₂（窒素）に還元させる特性（同時に炭酸塩Ｘ−ＣＯ₃が生成される）を有した触媒として構成されている。例えば、ガソリンエンジンの排気通路に当該吸蔵型ＮＯx触媒を設けた場合には、リッチ空燃比運転に定期的に切換えてＣＯの多い還元雰囲気を生成し、これにより吸蔵したＮＯxを浄化還元（ＮＯxパージ）して吸蔵型ＮＯx触媒の再生を図るようにしている。

一方、ディーゼルエンジンでは、上述したように燃焼がリーン空燃比の下で実施されるため、リッチ空燃比運転を実施することは困難であり、膨張行程以降で燃料（軽油）の再供給を行うポスト噴射を行ったり、排気中に燃料（軽油）を添加したりすることで、排気中にＨＣ（炭化水素）を供給して還元雰囲気を生成し、排気通路内や触媒内でＨＣをＣＯに変質させ、ＮＯxパージするようにしている。

しかしながら、燃料の供給方法等によっては、燃料が供給過多となり、燃料が還元剤としての機能を果たさずにＨＣの状態のまま吸蔵型ＮＯx触媒をすり抜けて触媒下流側にスリップしてしまう場合があり、このような場合には排気エミッションが悪化するという問題がある。
そこで、例えば、燃料を分割して供給することにより過剰な燃料供給を抑え、吸蔵型ＮＯx触媒における燃料のスリップを防止することが考えられている（特許文献１等参照）。
特開２００２−１０６３３２号公報（段落００５８等）

ところで、ＨＣの酸化反応には、ＣＯ₂まで酸化する完全酸化反応と、ＣＯで反応が停止する不完全酸化反応とがあり、ＮＯxパージを行うためには、主に不完全酸化反応を生起させて、吸蔵型ＮＯx触媒においてＣＯを多く存在させる必要がある。
しかしながら、上記各反応は排気温度や吸蔵型ＮＯx触媒の温度、即ち触媒温度と供給燃料量とに依存していることが確認されており、触媒温度が高く供給燃料量が少ないと完全酸化反応が進行してＣＯ₂に対しＣＯが不足し易く、一方、触媒温度が低く供給燃料量が多いと酸化反応自体が進行せずＨＣのスリップが発生し易いという問題がある。つまり、触媒温度と供給燃料量とによってＣＯの量が増減変動し、これに応じてＮＯx浄化性能が変化する。

この問題は、上記の如く燃料を分割して供給した場合であっても一回の分割供給毎に同様に生じるものであり、特許文献１に開示の技術は、吸蔵型ＮＯx触媒におけるＨＣのスリップは防止可能であっても、生成されるＣＯの量までも考慮したものではなく、ＮＯx浄化性能の向上という点では効果的なものではない。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ＮＯxパージ時のＨＣ供給量の最適化を図り、吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯx浄化性能を効果的に向上可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１の内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気通路に設けられ、酸化雰囲気中で排気中のＮＯxを吸蔵させ、還元雰囲気中で前記吸蔵させたＮＯxを放出し還元する機能を有するとともに、酸化雰囲気中で酸素を捕捉する酸素捕捉機能を有した吸蔵型ＮＯx触媒と、該吸蔵型ＮＯx触媒の排気上流側に設けられ、該吸蔵型ＮＯx触媒にＨＣを還元剤として供給する還元剤供給手段と、前記吸蔵型ＮＯx触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、前記吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵量を検出するＮＯx吸蔵量検出手段と、該ＮＯx吸蔵量検出手段により検出されるＮＯx吸蔵量に応じて還元剤供給量を設定する還元剤供給量設定手段とを備え、前記還元剤供給手段は、前記ＮＯx吸蔵量検出手段により検出されるＮＯx吸蔵量が所定量に達したとき、前記還元剤供給量設定手段により設定される還元剤供給量の範囲内で前記還元剤を複数回に分割して間欠的に供給するものであって、前記触媒温度検出手段により検出される前記吸蔵型ＮＯx触媒の温度が低温であるほど該分割の回数を多くして一回の還元剤供給量を抑制する一方、該温度が高温であるほど該分割の回数を少なくして一回の還元剤供給量を増大することを特徴としている。

故に、吸蔵型ＮＯx触媒が酸素捕捉機能を有していることにより、還元剤供給手段により還元剤を複数回に分割して間欠的に供給することで、吸蔵型ＮＯx触媒に酸素を適宜補充しながら当該捕捉された酸素を有効に還元剤の酸化、即ちＣＯの発生に利用し、効率よくＮＯxパージを行うことが可能である。
また、請求項２の内燃機関の排気浄化装置では、さらに、前記吸蔵型ＮＯx触媒の排気下流側に設けられ、該吸蔵型ＮＯx触媒の排気下流側の排気空燃比を検出する排気空燃比検出手段を備え、前記還元剤供給手段は、該排気空燃比検出手段により検出される排気空燃比が所定値よりもリッチ空燃比寄りとならないように前記一回の還元剤供給量を決定して前記還元剤の分割供給を行うことを特徴としている。

このように、一回の還元剤供給量が、排気空燃比検出手段により検出される排気空燃比が所定値よりもリッチ空燃比寄りとならないように調整されて還元剤が分割供給されることにより、吸蔵型ＮＯx触媒の排気下流側のリッチ空燃比化、即ち吸蔵型ＮＯx触媒における還元剤（ＨＣ）のスリップを確実に防止しながら、一回の還元剤供給量の最適化が図られ、ＮＯx浄化性能がより一層効果的に向上する。

本発明の請求項１の内燃機関の排気浄化装置によれば、還元剤の分割供給により、吸蔵型ＮＯx触媒に酸素を適宜補充しながら捕捉された酸素を有効に還元剤の酸化、即ちＣＯの発生に利用して効率よくＮＯxパージを行うことができるし、また、ＮＯx吸蔵量が所定量に達し、吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯxパージを行うべきときには、ＮＯx吸蔵量に応じて設定される還元剤供給量の範囲内で、例えば同一の機関状態（機関回転速度等）の下、触媒温度検出手段により検出される吸蔵型ＮＯx触媒の温度が低温であるほど分割の回数を多くして一回の還元剤供給量を抑制する一方、該温度が高温であるほど該分割の回数を少なくして一回の還元剤供給量を増大するよう還元剤を分割供給するようにしたので、分割した一回の還元剤供給量の最適化を図り、生成されるＣＯの量を適正なものにでき、触媒温度に拘わらずＮＯx浄化性能を効果的に向上させることができる。

また、請求項２の内燃機関の排気浄化装置によれば、排気空燃比検出手段により検出される排気空燃比が所定値よりもリッチ空燃比寄りとならないように一回の還元剤供給量を調整し、還元剤を分割供給するようにしたので、吸蔵型ＮＯx触媒の排気下流側のリッチ空燃比化、即ち吸蔵型ＮＯx触媒における還元剤（ＨＣ）のスリップを確実に防止しながら、一回の還元剤供給量の最適化を図り、ＮＯx浄化性能をより一層効果的に向上させることができる。

図１を参照すると、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置が概略的に示されている。
エンジン１は例えばディーゼルエンジンからなり、当該エンジン１の吸気通路２には吸入空気量Ｑaを検出するエアフローセンサ４が設けられている。
一方、エンジン１の排気通路６には、主として排気中のＮＯxを浄化可能な吸蔵型ＮＯx触媒１０が介装されている。

吸蔵型ＮＯx触媒１０は、上述したように、酸素過剰状態（酸化雰囲気）において排気中のＮＯxを硝酸塩Ｘ−ＮＯ₃として吸蔵し、該吸蔵したＮＯxをＣＯ過剰状態（還元雰囲気）で放出しＮ₂に還元する特性を有している。また、当該吸蔵型ＮＯx触媒１０は、セリア（Ｃｅ）を含有しており、酸素過剰状態（酸化雰囲気）において酸素（Ｏ₂）を捕捉する機能（Ｏ₂ストレージ機能）をも併せ有している。

そして、吸蔵型ＮＯx触媒１０の排気上流側には、還元剤として軽油、即ち燃料（ＨＣ）を排気通路６に供給する噴射弁（還元剤供給手段）１２が設けられている。当該噴射弁１２は管路１２ａを介して軽油タンク１３に接続されている。
これより、噴射弁１２から軽油（ＨＣ）が排気通路６に供給されると、排気通路６内でＨＣが排気中のＯ₂及び吸蔵型ＮＯx触媒１０に捕捉されたＯ₂によって酸化されてＣＯに変質し、吸蔵型ＮＯx触媒１０において還元雰囲気が生成され、吸蔵型ＮＯx触媒１０に吸蔵されたＮＯxが当該ＣＯによって良好に放出され、還元（ＮＯxパージ）される。

噴射弁１２よりも排気上流側には、エンジン１の燃焼室から排出される排気中のＮＯx濃度を検出するＮＯxセンサ１４が設けられており、吸蔵型ＮＯx触媒１０の排気下流側には、吸蔵型ＮＯx触媒１０を経て排出される排気中の酸素濃度、ひいては排気空燃比を検出するＯ₂センサ（排気空燃比検出手段）１６が設けられている。
さらに、吸蔵型ＮＯx触媒１０には、当該吸蔵型ＮＯx触媒１０の温度、即ち触媒温度Ｔcを検出する温度センサ（触媒温度検出手段）１８が設けられている。

ＥＣＵ２０は、エンジン１を含めた本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の総合的な制御を行うための制御装置であり、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタ等から構成されている。
ＥＣＵ２０の入力側には、上記エアフローセンサ４、ＮＯxセンサ１４、Ｏ₂センサ１６、温度センサ１８等の各種センサ類が接続されており、出力側には、上記噴射弁１２等の各種デバイス類が接続されている。

以下、このように構成された排気浄化装置の本発明に係るＮＯxパージ制御について説明する。詳しくは、本発明では軽油を噴射弁１２から分割して間欠的（パルス状）に排気通路６に噴射するようにしており、当該分割噴射によるＮＯxパージ制御について説明する。
軽油の分割噴射を行うのは、軽油中のＨＣからＣＯを発生するためにはＯ₂の存在が不可欠であり、排気中は勿論、適正且つ効果的にＣＯを発生させるには上記吸蔵型ＮＯx触媒１０に捕捉されるＯ₂を有効に使用することが必要であるところ、吸蔵型ＮＯx触媒１０へのＯ₂の捕捉量には限度があり、捕捉Ｏ₂が無くなるとＣＯの生成が急減し、軽油の添加を中断することで排気中のＯ₂を吸蔵型ＮＯx触媒１０に補充することが要求されるためである。

つまり、軽油を噴射弁１２から分割して間欠的（パルス状）に吸蔵型ＮＯx触媒１０に添加することにより、噴射インターバルの間に排気中のＯ₂が吸蔵型ＮＯx触媒１０に良好に補充され、これにより、軽油を連続的に添加する場合に比べて効率よくＣＯを発生させるようにでき、軽油の無駄な供給を防止しながらＮＯx浄化効率の向上を図ることができる。

図２を参照すると、本発明に係るＮＯxパージ制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており、図３には当該ＮＯxパージ制御の制御ブロック図が示されており、以下、制御ブロック図を参照しながら当該フローチャートに沿い本発明に係るＮＯxパージ制御について詳しく説明する（還元剤供給手段）。
先ず、ステップＳ１０では、吸蔵型ＮＯx触媒１０に吸蔵されたＮＯxの量、即ち吸蔵ＮＯx量Ｑnoxを算出する（ＮＯx吸蔵量検出手段）。ここでは、例えば、排気流量に基づいてＮＯx質量流量を算出し、当該ＮＯx質量流量を吸蔵ＮＯx量Ｑnoxとみなす。具体的には、排気流量は略吸入空気量Ｑaに等しいと考えられることから、ここではエアフローセンサ４からの吸入空気量情報Ｑaを使用し、ＮＯxセンサ１４によって検出される触媒上流側のＮＯx濃度情報と当該吸入空気量情報ＱaとからＮＯx質量流量、ひいては吸蔵ＮＯx量Ｑnoxを求める。

なお、排気通路６に排気流量センサを設け、排気流量を直接検出するようにして吸蔵ＮＯx量Ｑnoxを求めてもよい。
また、ここでは触媒上流側のＮＯxセンサ１４のみからのＮＯx濃度情報に基づいて吸蔵ＮＯx量Ｑnoxを求めるようにしたが、触媒下流側に同様のＮＯxセンサを設け、ＮＯxセンサ１４と当該触媒下流側のＮＯxセンサとの出力差に基づいて吸蔵ＮＯx量Ｑnoxを求めるようにしてよく、これにより吸蔵ＮＯx量Ｑnoxの精度が向上する。

また、ＮＯxセンサ１４のＮＯx濃度情報と吸蔵ＮＯx量Ｑnoxとの関係を予めマップとして設定しておき、当該マップから吸蔵ＮＯx量Ｑnoxを求めるようにしてもよい。この場合、触媒上流側のＮＯx濃度についてはエンジン１の運転状態から間接的に求めるようにしてもよい。例えば、エンジン回転速度ＮeとエンジントルクとからＮＯx流量を求め、当該ＮＯx流量と排気流量（吸入空気量Ｑa）とから触媒上流側のＮＯx濃度を求めるようにしてもよい。
ステップＳ１２では、上記吸蔵ＮＯx量Ｑnoxが所定量Ｘ1以上であるか否かを判別する。ここに、所定量Ｘ1は、吸蔵型ＮＯx触媒１０に吸蔵されるＮＯxの飽和量よりも若干少ない値に設定されている。判別結果が偽（Ｎｏ）で吸蔵ＮＯx量Ｑnoxが所定量Ｘ1未満と判定された場合には、そのまま当該ルーチンを抜ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で吸蔵ＮＯx量Ｑnoxが所定量Ｘ1以上と判定された場合には、ＮＯxパージが必要な状況と判断し、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、吸蔵ＮＯx量Ｑnoxに基づいて、噴射弁１２から噴射する軽油の供給量、即ち全軽油添加量Ｑfttlを設定する（還元剤供給量設定手段）。詳しくは、後述するように、触媒温度Ｔcに応じて一回の目標軽油添加量Ｑfが設定され、この目標軽油添加量Ｑfより一回の噴射により発生可能なＣＯ量が決まることから、全軽油添加量Ｑfttlは、触媒温度Ｔcに応じ、吸蔵されたＮＯxを全て還元可能なだけのＣＯが得られるような目標軽油添加量Ｑfの総和に設定される。

ステップＳ１６では、温度センサ１８からの情報に基づき、吸蔵型ＮＯx触媒１０の温度を検出する。
そして、ステップＳ１８では、当該触媒温度Ｔcに応じ、分割噴射、即ちパルス噴射を行う際の一回の目標軽油添加量Ｑfを設定する（ブロックＢ１０）。
実験によれば、ＮＯxパージを行うべく吸蔵型ＮＯx触媒１０に還元剤、即ち燃料（軽油、ＨＣ）を供給する際、完全酸化反応（ＣＯ₂発生）と不完全酸化反応（ＣＯ発生）とは、図４に示すように、吸蔵型ＮＯx触媒１０の温度、即ち触媒温度Ｔcと供給燃料量（軽油添加量）とに依存し、触媒温度Ｔcが高く供給燃料量が少ないと完全酸化反応が進行してＣＯ₂に対してＣＯが不足し易く、一方、触媒温度Ｔcが低く供給燃料量が多いと酸化反応自体が進行せず還元剤（ＨＣ）のスリップが発生し易く、触媒温度Ｔcに対して供給燃料量が適正であると良好にＣＯが発生することが確認された（図４中の斜線範囲）。

従って、吸蔵ＮＯx量Ｑnoxが所定量Ｘ1に達し、ＮＯxパージを行うべきときには、吸蔵ＮＯx量Ｑnoxに応じて設定される還元剤供給量の範囲内で、例えば同一の機関状態（エンジン回転速度Ｎe等）の下、温度センサ１８により検出される吸蔵型ＮＯx触媒１０の温度、即ち触媒温度Ｔcが低温（例えば、図４中温度Ａ側）であるほど分割の回数を多くして一回の還元剤供給量（軽油添加量）を抑制（例えば、図４中添加量Ｃ）する一方、該触媒温度Ｔcが高温（例えば、図４中温度Ｂ側）であるほど該分割の回数を少なくして一回の還元剤供給量を増大（例えば、図４中添加量Ｄ）するよう還元剤を供給する。

故に、ここでは、上記図４をマップとし、同マップより、不完全酸化反応が効果的に進展しＣＯが良好に発生するように目標軽油添加量Ｑfを設定する。詳しくは、触媒温度Ｔcに応じ、不完全酸化反応領域（斜線で示す）に入るように目標軽油添加量Ｑfを設定する。ここでは、最も適正且つ効果的にＣＯが発生しＮＯxを還元するよう、例えば、触媒温度Ｔcが常用低温側の温度Ａのときには目標軽油添加量Ｑfを添加量Ｃとし、常用高温側の温度Ｂのときには目標軽油添加量Ｑfを添加量Ｄとする。これにより、目標軽油添加量Ｑfの最適化が図られ、余分な軽油の添加が好適に防止される。
ステップＳ２０では、このように設定された目標軽油添加量Ｑfに基づき噴射弁１２から軽油をパルス状に噴射する（ブロックＢ１２）。具体的には、ここでは、噴射圧一定の下、目標軽油添加量Ｑfが得られるように噴射時間を可変制御する。つまり、触媒温度Ｔcが温度Ａのときには噴射時間を短くし、触媒温度Ｔcが温度Ｂのときには噴射時間を長くする。

ステップＳ２２では、目標軽油添加量Ｑfに基づく一回の噴射が終了したか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で目標軽油添加量Ｑfだけ噴射が終了したと判定された場合には、ステップＳ２４に進み、軽油の噴射を中断する。
つまり、目標軽油添加量Ｑfに基づく一回の噴射が終了したと判定された場合には、上述したように吸蔵型ＮＯx触媒１０に捕捉されたＯ₂がＣＯの発生に使用されて減少しているため、噴射インターバルを設け、この間に排気中のＯ₂を吸蔵型ＮＯx触媒１０に補充する。

ところで、ステップＳ２２の判別結果が偽（Ｎｏ）で未だ軽油噴射中であると判定された場合には、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６では、Ｏ₂センサ１６からの空燃比情報に基づき、吸蔵型ＮＯx触媒１０の下流側の排気空燃比、即ち触媒下流側の空気過剰率λが所定値λ1以下であるか否かを判別する（ブロックＢ２０）。ここに、所定値λ1は、理論空燃比（λ＝１．０）よりも若干大きなリーン空燃比寄りの値に設定される。判別結果が偽（Ｎｏ）で空気過剰率λが所定値λ1より大であると判定された場合には、ステップＳ２０に戻り、軽油の噴射を継続する。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で空気過剰率λが所定値λ1以下と判定された場合には、ステップＳ２４に進み、目標軽油添加量Ｑfに基づく一回の噴射が終了していなくても軽油の噴射を中断する。

即ち、空気過剰率λが所定値λ1以下と判定されたということは、何らかの要因により目標軽油添加量Ｑfが過剰となり、添加した軽油中のＨＣが吸蔵型ＮＯx触媒１０をすり抜けて触媒下流側にスリップしているものと判断できる。従って、このようにＨＣがスリップしていると判断される場合には、一回の噴射が終了していなくても軽油の噴射を中断する。これにより、ＨＣの触媒下流側へのスリップが確実に防止される。

ステップＳ２８では、目標軽油添加量Ｑfに基づき噴射した軽油の総量ΣＱfn（ｎは噴射回数）が上記全軽油添加量Ｑfttlに達したか否か、即ちＮＯxパージが完了したか否かを判別する（ブロックＢ１４）。一回目の分割噴射では未だ全軽油添加量Ｑfttlに達していないため、判別結果は偽（Ｎｏ）となり、ステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０では、空気過剰率λの時間変化、即ち空気過剰率λの変化率ｄλ／ｄｔが正（≧０）であるか否かを判別する（ブロックＢ２０）。つまり、軽油の噴射を中断すると、排気中にはＨＣが少なくなり排気空燃比はリーン空燃比側、即ち空気過剰率λは大側に移行することになるのであるが、ここでは、Ｏ₂センサ１６からの空燃比情報に基づき、当該空気過剰率λが大側に移行し始めたか否かを判別する。

即ち、上述したように軽油の噴射を中断している噴射インターバルの間には、吸蔵型ＮＯx触媒１０に排気中のＯ₂が捕捉され、この間、空気過剰率λは変化せず、変化率ｄλ／ｄｔは略一定に保持されるのであるが、当該ステップＳ３０では、吸蔵型ＮＯx触媒１０へのＯ₂の捕捉が十分に実施され、余剰のＯ₂が吸蔵型ＮＯx触媒１０の下流側に流出し始めたか否かを判別する。

ステップＳ３０の判別結果が偽（Ｎｏ）で変化率ｄλ／ｄｔが未だ正とならず、空気過剰率λが大側に移行し始めていないと判定された場合には、吸蔵型ＮＯx触媒１０へのＯ₂の捕捉が未だ十分ではないと判定でき、この場合にはステップＳ２４に戻り軽油の噴射を中断し続ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で変化率ｄλ／ｄｔが正と判定された場合には、吸蔵型ＮＯx触媒１０へのＯ₂の捕捉が十分と判定でき、この場合には上記ステップＳ２０に進み、目標軽油添加量Ｑfに基づく軽油の分割噴射を再開する。

以降、同様にして、ステップＳ２８の判別結果が真（Ｙｅｓ）となり、軽油の総量ΣＱfnが全軽油添加量Ｑfttlに達するまで軽油の分割が繰り返し実施される。そして、ステップＳ３０の判別結果が真（Ｙｅｓ）となり、軽油の総量ΣＱfnが全軽油添加量Ｑfttlに達すると、ステップＳ３２において軽油の添加が終了させられ、これによりＮＯxパージが完了する（ブロックＢ１６）。

ところで、このように目標軽油添加量Ｑfが設定され、当該目標軽油添加量Ｑfの総和が全軽油添加量Ｑfttlとなるまで軽油の分割噴射が実施されると、上述したように全軽油添加量Ｑfttlは元来目標軽油添加量Ｑfの総和に設定されていることから、全軽油添加量Ｑfttlを当該一回の目標軽油添加量Ｑfで除することで、必然的に噴射の分割回数が決定されることになる。

実際には、分割回数は吸蔵型ＮＯx触媒１０のＮＯx吸蔵能力等に応じて個々に異なってくるが、本実施形態では、当該分割回数は、例えば、吸蔵型ＮＯx触媒１０が図４中温度Ａ近傍では５回となり、温度Ｂ近傍では３回となり、温度Ａ、Ｂの中間近傍では４回となる。
ここで、図５を参照すると、当該吸蔵型ＮＯx触媒１０における軽油噴射回数とＮＯx浄化率との関係が実験結果としてそれぞれ吸蔵型ＮＯx触媒１０が低温（例えば、図４中温度Ａ）である場合（破線）と高温（例えば、図４中温度Ｂ）である場合（実線）とに分けて示されているが、同図に示すように、吸蔵型ＮＯx触媒１０が低温である場合には、軽油噴射回数が５回で最もＮＯx浄化率が高く良好であり、高温である場合には、軽油噴射回数が３回で最もＮＯx浄化率が高く良好であることが分かる。

なお、現実には、全軽油添加量Ｑfttlを一回の目標軽油添加量Ｑfで除し切れず端数が出る場合が多いが、この場合には、上述したようにステップＳ２６においてλ判別が実行されるため、当該端数分については噴射が終了していなくても良好に中断され、ステップＳ２８、ステップＳ３２が実行されてＮＯxパージは良好に完了する。
このように、本発明に係る吸蔵型ＮＯx触媒１０によれば、還元剤である軽油を分割供給することで効率よくＮＯxパージが実施されるが、さらに、触媒温度Ｔcに応じて分割した一回の目標軽油添加量Ｑfの最適化が図られ、これによりＣＯが適正に発生しＮＯxが常に良好に還元除去されることになり、触媒温度Ｔcに拘わらず余分な軽油の添加なくＮＯx浄化性能が効果的に向上することとなる。

つまり、図６を参照すると、上記本発明に係るＮＯxパージ制御を実施した場合の軽油噴射量（軽油噴射圧×噴射時間）（ａ）とこれに応じた実軽油添加量Ｑfr（ｂ）の時間変化が実験結果として吸蔵型ＮＯx触媒１０が低温（例えば、図４中温度Ａ）である場合（破線）と高温（例えば、図４中温度Ｂ）である場合（実線）とにそれぞれ分けて示されているが、触媒温度Ｔcに応じて一回の目標軽油添加量Ｑfを設定しパージ制御を行うことにより、同図（ｂ）に示すように、吸蔵型ＮＯx触媒１０が低温である場合（破線）、高温である場合（実線）共に、実軽油添加量ＱfrがＣＯを発生する不完全燃焼領域内の値（例えば、図４中添加量Ｃ、Ｄ）となる。即ち、実軽油添加量Ｑfrの最大値が、ＨＣスリップ領域（図４参照）に入ることなく制御され、ＨＣの触媒下流へのスリップが良好に防止され、また、ＣＯ₂を発生する完全燃焼領域（図４参照）を十分に超えるように制御され、ＣＯの生成量が不足なく適正な量とされる。

また、触媒下流の排気の空気過剰率λが所定値λ1以下となったときには（ステップＳ２６）、途中であってもＨＣがスリップしていると判断して軽油の噴射を中断するので（ステップＳ２４）、ＨＣの触媒下流へのスリップを確実に防止でき、ＨＣの大気中への拡散を良好に抑止することができる。
以上で実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、ステップＳ２０において、噴射圧一定の下、目標軽油添加量Ｑfが得られるように噴射時間を可変制御するようにしたが、例えば、他の実施例として、図７に示すように、噴射圧を可変制御するようにしてもよい。即ち、触媒温度Ｔcが高温（例えば、図４中温度Ｂ）のときには噴射圧を高く（ａ）、触媒温度Ｔcが低温（例えば、図４中温度Ａ）のときには噴射圧を低く（ｂ）するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、エンジン１としてディーゼルエンジンを採用したが、エンジン１はディーゼルエンジンに限定されるものではなく、リーンバーンエンジン等のガソリンエンジンであってもよい。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。 本発明に係るＮＯxパージ制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明に係るＮＯxパージ制御の制御ブロック図である。 触媒温度Ｔcと目標軽油添加量Ｑfに応じた完全酸化反応（ＣＯ₂発生）と不完全酸化反応（ＣＯ発生）の関係を示す図である。 吸蔵型ＮＯx触媒における軽油噴射回数とＮＯx浄化率との関係を示す図である。 本発明に係るＮＯxパージ制御を実施した場合の軽油噴射量（軽油噴射圧×噴射時間）（ａ）とこれに応じた実軽油添加量Ｑfr（ｂ）の時間変化を示す図である。 還元剤供給手段における他の実施例を示す図である。

符号の説明

１ エンジン（ディーゼルエンジン）
４ エアフローセンサ
１０ 吸蔵型ＮＯx触媒
１２ 噴射弁（還元剤供給手段）
１４ ＮＯxセンサ
１６ Ｏ₂センサ
１８ 温度センサ（触媒温度検出手段）
２０ ＥＣＵ（電子コントロールユニット）

Claims (2)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、酸化雰囲気中で排気中のＮＯxを吸蔵させ、還元雰囲気中で前記吸蔵させたＮＯxを放出し還元する機能を有するとともに、酸化雰囲気中で酸素を捕捉する酸素捕捉機能を有した吸蔵型ＮＯx触媒と、
   該吸蔵型ＮＯx触媒の排気上流側に設けられ、該吸蔵型ＮＯx触媒にＨＣを還元剤として供給する還元剤供給手段と、
   前記吸蔵型ＮＯx触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
   前記吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵量を検出するＮＯx吸蔵量検出手段と、
   該ＮＯx吸蔵量検出手段により検出されるＮＯx吸蔵量に応じて還元剤供給量を設定する還元剤供給量設定手段とを備え、
   前記還元剤供給手段は、前記ＮＯx吸蔵量検出手段により検出されるＮＯx吸蔵量が所定量に達したとき、前記還元剤供給量設定手段により設定される還元剤供給量の範囲内で前記還元剤を複数回に分割して間欠的に供給するものであって、前記触媒温度検出手段により検出される前記吸蔵型ＮＯx触媒の温度が低温であるほど該分割の回数を多くして一回の還元剤供給量を抑制する一方、該温度が高温であるほど該分割の回数を少なくして一回の還元剤供給量を増大することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. さらに、前記吸蔵型ＮＯx触媒の排気下流側に設けられ、該吸蔵型ＮＯx触媒の排気下流側の排気空燃比を検出する排気空燃比検出手段を備え、
   前記還元剤供給手段は、該排気空燃比検出手段により検出される排気空燃比が所定値よりもリッチ空燃比寄りとならないように前記一回の還元剤供給量を決定して前記還元剤の分割供給を行うことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。

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