JP2830669B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気浄化装
置に関し、詳細には、内燃機関の排気中のＮＯ_X を効果
的に除去可能な排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の排気浄化装置の例としては、例
えば特開昭６２─１０６８２６号公報に開示されたもの
がある。同公報の装置は、ディーゼル機関の排気通路に
酸素の存在下でＮＯ_X を吸収する吸収剤（触媒）を収容
した容器を接続し、このＮＯ_X 吸収剤に排気中のＮＯ_X
を吸収させ、該吸収剤のＮＯ_X 吸収効率が低下した時に
容器への排気の流入を遮断して容器内に気体状の還元剤
を供給することにより、還元雰囲気を生成して吸収剤か
らＮＯ_X を放出させると共に、放出されたＮＯ_X を還元
浄化するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭６２─１０
６８２６号公報の装置は、ＮＯ_X 吸収剤を収容する容器
上流側に設けた遮断弁を用いて容器への排気の流入を完
全に遮断して、排気中に含まれる酸素が流入することを
防止してから容器内に還元剤を供給する事により、容器
内を還元雰囲気にしてＮＯ_X 吸収剤のＮＯ_X 放出、還元
浄化を行っている。このため、ＮＯ_X 吸収剤の上記ＮＯ
_X 放出及び還元浄化操作（以下、「再生」操作という）
を行う際に前記遮断弁下流側の排気通路と容器内の空間
全体を還元雰囲気にするだけの量の還元剤を使用する必
要があり、還元剤の消費量が増大する問題がある。

【０００４】また、上記公報の装置では、ＮＯ_X 吸収剤
再生操作時に容器内への排気の流入を完全に遮断する必
要があるため、エンジン運転中に再生操作を行うために
はＮＯ_X 吸収剤を収容した複数の容器をエンジン排気通
路に並列に接続して、ＮＯ_X吸収剤の再生操作実行中で
も他のＮＯ_X 吸収剤を通して排気を流すことができるよ
うにする必要があり、排気系の構造が複雑になる問題が
ある。

【０００５】この構造の複雑化の問題を回避するため
に、例えばＮＯ_X 吸収剤に流入する排気を完全に遮断す
るのではなく、流入する排気の流量を所定流量まで低減
して還元剤を供給することにより、ＮＯ_X 吸収剤の再生
操作時にもエンジン排気の流路を確保するようにした構
成も可能である。しかし、この構成によれば複数のＮＯ
_X 吸収剤容器を排気系に並列配置する必要がなくなり、
排気系の構造は簡単になるものの、この場合、ＮＯ_X 吸
収剤を還元雰囲気に保つためには流入する排気中の酸素
を全て消費することのできるだけの量の還元剤を連続的
に供給する必要があるため、上記と同様に還元剤の消費
量が増大する問題が生じる。

【０００６】また、ＮＯ_X 吸収剤からのＮＯ_X の放出速
度は温度が高いほど大きくなるため、ＮＯ_X 吸収剤の温
度が高い状態で再生操作を行うほど短時間でＮＯ_X 吸収
剤の再生を完了することができる。上記従来技術では、
ＮＯ_X 吸収剤上での還元剤の燃焼によりＮＯ_X 吸収剤の
温度がある程度上昇するが、ＮＯ_X 吸収剤は還元雰囲気
に保持されるため酸素量の不足により還元剤の燃焼は生
じにくく、再生操作実行時に十分にＮＯ_X 吸収剤の温度
が上昇しない場合がある。

【０００７】本発明は、上述の問題に鑑み、ＮＯ_X 吸収
剤の再生時の還元剤消費量を低減するとともに再生時に
ＮＯ_X 吸収剤の温度を速やかに上昇させて短時間で効率
的な再生を行うことのできる内燃機関の排気浄化装置を
提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、理論空
燃比よりリーン側の空燃比で運転することのできる内燃
機関の排気通路に、流入排気の空燃比がリーンのときに
ＮＯ_X を吸収し、流入排気の酸素濃度が低下したときに
吸収したＮＯ_X を放出するＮＯ_X 吸収剤を配置して該Ｎ
Ｏ_X 吸収剤に排気中のＮＯ_X を吸収させ、所定の運転条
件下で該ＮＯ_X吸収剤に還元剤を導入して排気の酸素濃
度を低下させＮＯ_X 吸収剤から吸収したＮＯ_X を放出さ
せると共に放出されたＮＯ_X を還元浄化する内燃機関の
排気浄化装置において、前記ＮＯ_X の放出、還元操作時
にＮＯ_X 吸収剤に流入する排気に還元剤を導入する還元
剤供給手段と、排気中の前記還元剤の割合を制御する還
元剤濃度調節手段と、該還元剤濃度調節手段を制御して
ＮＯ_X 吸収剤に流入する排気中に還元剤濃度の高いリッ
チ空燃比排気の層と還元剤濃度の低いリーン空燃比排気
の層とを交互に生成する制御手段とを備えたことを特徴
とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。

【０００９】

【作用】ＮＯ_X 吸収剤に流入する排気中に還元剤濃度の
高い層と低い層とを交互に生成することにより、ＮＯ_X
吸収剤中を、両側を還元剤濃度が低く酸素を多量に含む
層（リーン空燃比層）で挟まれた還元剤濃度の高い層
（リッチ空燃比層）が上流側から下流側に向けて通過し
て行くことになる。

【００１０】このため、リッチ空燃比層とその両側のリ
ーン空燃比層との境界部分近傍では酸素が十分に存在す
る条件下で還元剤の燃焼が行われＮＯ_X 吸収剤の温度が
上昇する。この境界部分は上記リッチ空燃比層と共にＮ
Ｏ_X 吸収剤中を上流側から下流側に向けて移動して行く
ため、リッチ空燃比層の通過に伴いＮＯ_X 吸収剤全体が
上流側から下流側に向けて加熱され、速やかに温度が上
昇する。

【００１１】また、リッチ空燃比層の内部は酸素濃度が
低く還元雰囲気になっているので、リッチ空燃比層の通
過に伴いＮＯ_X 吸収剤が上流側から下流側に向けて順次
再生される。

【００１２】

【実施例】以下、添付図面を用いて本発明の実施例につ
いて説明する。図１は、本発明をディーゼルエンジンの
排気浄化装置に適用した場合の実施例を示している。図
１において、１はディーゼルエンジン、２はエンジンの
吸気管、３はエンジンの排気管を示す。また、排気管３
には後述のＮＯ_X 吸収剤５が接続されており、エンジン
の排気管３のＮＯ_X 吸収剤５の上流側には排気制御弁６
が設けられている。

【００１３】制御弁６は全開時の排気抵抗の少ないバタ
フライ弁の形式であり、エンジンの通常運転時には全開
に保持されており、ＮＯ_X 吸収剤５からのＮＯ_X の放
出、還元操作時に所定開度まで閉弁され、排気管３を絞
ってエンジンに吸入される空気量を低下させる。７は制
御弁６を開閉駆動するソレノイド、負圧アクチュエータ
等の適宜な形式のアクチュエータである。アクチュエー
タ７は後述の電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０からの信
号により作動して排気制御弁６の開閉を行う。

【００１４】また、エンジン排気管３の制御弁６とＮＯ
_X 吸収剤５との間には還元剤供給装置１１が配置されて
おり、ＮＯ_X 吸収剤５の下流側には、排気温度センサ１
２が配置されている。還元剤供給装置１１は、ＮＯ_X 吸
収剤５の上流側の排気管３に還元剤を噴射する噴射弁１
１ａを備え、ＥＣＵ２０からの入力信号に応じて所定の
流量の還元剤を排気管３内に注入する。なお、噴射弁１
１ａは制御弁６の上流側に還元剤を噴射する位置に設け
てもよい。還元剤としては、排気中で水素、炭化水素や
一酸化炭素等の還元成分を発生するものであれば良く、
水素、一酸化炭素等の気体、プロパン、プロピレン、ブ
タン等の液体又は気体の炭化水素、ガソリン、軽油、灯
油等の液体燃料等が使用できる。本実施例では、ディー
ゼルエンジンを使用しているため還元剤としてエンジン
の燃料と同じ軽油を使用しており、還元剤供給装置１１
にはエンジンの図示しない燃料系統から軽油が供給され
る。また、噴射弁１１ａはＥＣＵ２０からの信号に応じ
て開弁し、霧状の軽油をＮＯ_X 吸収剤５の上流側排気通
路に噴射する。

【００１５】また、図に２０で示すのはエンジン１の電
子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ２０はＣＰ
Ｕ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及び入力ポート、出力ポートを相
互に双方向バスで接続した構成の公知のディジタルコン
ピュータからなり、エンジンの燃料噴射量制御等の基本
制御を行うほか、本実施例では排気制御弁６の開閉制御
と、還元剤噴射弁１１ａからの還元剤噴射の制御とを行
っている。これらの制御のためＥＣＵ２０の入力ポート
２４には、排気温度センサ１２から排気温度信号が入力
されている他、エンジン回転数、アクセル開度等の信号
がそれぞれ図示しないセンサから入力されている。

【００１６】ＮＯ_X 吸収剤５は例えばアルミナ等の担体
を使用し、この担体上に例えばカリウムＫ，ナトリウム
Ｎa ，リチウムＬi ，セシウムＣs のようなアルカリ金
属、バリウムＢa , カルシウムＣa のようなアルカリ土
類、ランタンＬa ，イットリウムＹのような希土類から
選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐt のような貴金属と
が担持されている。このＮＯ_X 吸収剤５は流入する排気
の空燃比がリーンの場合にはＮＯ_X を吸収し、酸素濃度
が低下するとＮＯ_X を放出するＮＯ_X の吸放出作用を行
う。

【００１７】なお、上述の排気空燃比とは、ここではＮ
Ｏ_X 吸収剤５の上流側の排気通路やエンジン燃焼室、吸
気通路等にそれぞれ供給された空気量の合計と燃料の合
計の比を意味するものとする。従って、ＮＯ_X 吸収剤５
の上流側排気通路に燃料、還元剤または空気が供給され
ない場合には排気空燃比はエンジンの運転空燃比（エン
ジン燃焼室内の燃焼における空燃比）と等しくなる。

【００１８】本実施例ではディーゼルエンジンが使用さ
れているため、通常運転時の排気空燃比はリーンであ
り、ＮＯ_X 吸収剤５は排気中のＮＯ_X の吸収を行う。ま
た、後述の操作により排気中に還元剤が導入されて酸素
濃度が低下すると、ＮＯ_X 吸収剤５は吸収した還元剤の
放出を行う。この吸放出作用の詳細なメカニズムについ
ては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出
作用は図２に示すようなメカニズムで行われているもの
と考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白
金Ｐt およびバリウムＢa を担持させた場合を例にとっ
て説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土
類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。

【００１９】即ち、流入排気がかなりリーンになると流
入排気中の酸素濃度が大巾に増大し、図２(A) に示され
るようにこれら酸素Ｏ₂ がＯ₂ ^- またはＯ^2-の形で白金
Ｐtの表面に付着する。一方、流入排気中のＮＯは白金
Ｐt の表面上でこのＯ₂ ^- またはＯ^2-と反応し、ＮＯ₂
となる（２ＮＯ＋Ｏ₂ →２ＮＯ₂ ) 。次いで生成された
ＮＯ₂ の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ吸収剤内に吸
収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図２(A)
に示されるように硝酸イオンＮＯ₃ ^- の形で吸収剤内に
拡散する。このようにしてＮＯ_X がＮＯ_X 吸収剤５内に
吸収される。

【００２０】従って、流入排気中の酸素濃度が高い限り
白金Ｐt の表面でＮＯ₂ が生成され、吸収剤のＮＯ_X 吸
収能力が飽和しない限りＮＯ₂ が吸収剤内に吸収されて
硝酸イオンＮＯ₃ ^- が生成される。これに対して流入排
気中の酸素濃度が低下してＮＯ₂ の生成量が減少すると
反応が逆方向（ＮＯ₃ ^- →ＮＯ₂ ）に進み、こうして吸
収剤内の硝酸イオンＮＯ₃ ^- がＮＯ₂ の形で吸収剤から
放出される。すなわち、流入排気中の酸素濃度が低下す
るとＮＯ_X 吸収剤５からＮＯ_X が放出されることにな
る。

【００２１】一方、流入排気中にＨＣ，ＣＯ等の還元成
分が存在すると、これらの成分は白金Ｐt 上の酸素Ｏ₂
^- またはＯ^2-と反応して酸化され、排気中の酸素を消費
して排気中の酸素濃度を低下させる。また、排気中の酸
素濃度低下によりＮＯ_X 吸収剤５から放出されたＮＯ₂
は図２(B) に示すようにＨＣ，ＣＯと反応して還元され
る。このようにして白金Ｐt の表面上にＮＯ₂ が存在し
なくなると吸収剤から次から次へとＮＯ₂ が放出され
る。

【００２２】すなわち、流入排気中のＨＣ，ＣＯは、ま
ず白金Ｐt 上のＯ₂ ^- またはＯ^2-とただちに反応して酸
化され、次いで白金Ｐt 上のＯ₂ ^- またはＯ^2-が消費さ
れてもまだＨＣ，ＣＯが残っていればこのＨＣ，ＣＯに
よって吸収剤から放出されたＮＯ_X および機関から排出
されたＮＯ_X が還元される。また、上述のＮＯ_X 吸収剤
からのＮＯ_X の放出作用は、ＮＯ_X 吸収剤の温度が高い
ほど活発になるため、再生時にＮＯ_X 吸収剤の温度を高
く保持することにより、短時間でＮＯ_X 吸収剤に吸収さ
れたＮＯ_X を完全に放出させて完全な再生を行うことが
できる。

【００２３】本実施例では、ＮＯ_X 吸収剤の再生時にＮ
Ｏ_X 吸収剤５を通過する排気中に還元剤濃度の高い層と
低い層とを交互に生成することにより、これらの層の境
界付近で白金Ｐt の触媒作用による還元剤の燃焼を促進
するとともに、還元剤の燃焼により温度が上昇したＮＯ
_X 吸収剤を還元剤濃度が高い層が通過する際に吸収され
たＮＯ_X の放出、還元を行う。

【００２４】このように、還元剤濃度の高い層と低い層
とを交互にＮＯ_X 吸収剤を通過させることにより、ＮＯ
_X 吸収剤の再生操作時に流入する排気の還元剤濃度を常
時高く保持する場合に較べ還元剤の消費量が大幅に低減
されると同時にＮＯ_X 吸収剤の温度を効率よく上昇させ
ることができる。次に、再生操作時にＮＯ_X 吸収剤に流
入する排気中に還元剤濃度の高い層と低い層とを交互に
生成する方法について図３から図５を用いて説明する。

【００２５】本実施例では、排気制御弁６の開閉操作と
還元剤噴射弁１１ａの噴射制御により排気中に還元剤の
濃度の高低を生じさせている。このための排気制御弁６
と還元剤噴射弁１１ａとの作動の組み合わせとしては以
下の３つがある。 排気制御弁６に所定間隔で開閉動作を行わせ、還元剤
噴射弁１１ａからは連続的に還元剤を噴射する。

【００２６】排気制御弁６に所定間隔で開閉動作を行
わせ、この開閉動作に応じて還元剤噴射弁１１ａから間
欠的に還元剤を噴射する。 排気制御弁６は所定の一定開度に保持したまま還元剤
噴射弁１１ａから間欠的に還元剤を噴射する。 図３から図５はそれぞれ上記からの場合に付いての
排気制御弁６の動作（各（Ａ）図）、還元剤噴射弁１１
ａからの還元剤噴射量（各（Ｂ）図）、それによるＮＯ
_X 吸収剤５を通過する排気流量の変化（各（Ｃ）図）と
空燃比の変化（各（Ｄ）図）を時間を横軸にとって示し
ている。

【００２７】図３は上記の場合を示し、排気制御弁６
は所定の間隔で開閉作動され（図３（Ａ））、それによ
って排気流量（流速）は増減する（同（Ｃ））。一方、
還元剤噴射弁１１ａは連続的に還元剤を噴射している
（同（Ｂ））。排気制御弁６が閉弁している期間（区間
Ｉ）には、排気流速が低下しているため、この時に噴射
弁１１ａから噴射された還元剤は噴射弁１１ａの近傍に
高濃度の還元剤の層を形成し、空燃比は理論空燃比より
大幅にリッチとなる。次いで排気制御弁が所定の開度ま
で開弁すると（区間II）、比較的多量の排気が流入して
流速が上昇するので、この高濃度の還元剤層は排気に搬
送されて噴射弁１１ａ近傍の還元剤濃度は低下する。こ
れにより、排気制御弁６の開閉動作に伴って還元剤の高
濃度層と低濃度層とが交互に形成され、排気流に運ばれ
てＮＯ_X 吸収剤中を通過する。

【００２８】前述のように、還元剤の高濃度層と低濃度
層との境界付近ではＮＯ_X 吸収剤上で還元剤の燃焼が促
進されてＮＯ_X 吸収剤の温度が上昇するが、図３の例で
は還元剤の低濃度層もある程度の還元剤を含むため低濃
度層の通過時にも還元剤の燃焼が生じ、ＮＯ_X 吸収剤の
温度が一層早く上昇する。なお、図３の場合は還元剤の
高濃度層と低濃度層とが交互に形成されるが、低濃度層
は理論空燃比に較べてかなりリーン側の空燃比になって
おり、排気制御弁の開閉間隔を適当に設定することによ
り全体として排気空燃比の平均値はリーンに保持されて
いるため、流入する排気の空燃比を常に理論空燃比より
リッチ側に保持する場合に較べて還元剤供給量は大幅に
低減される。

【００２９】図４は、上記の場合を示し、還元剤噴射
弁１１ａからは排気制御弁６の開弁期間のみ還元剤が噴
射される。この結果、図３の場合と較べて還元剤の低濃
度層は殆ど還元剤を含まないことになり、還元剤供給量
は更に低減される。図５は上記の場合を示す。この場
合、排気制御弁６は一定の開度に保持され（図５
（Ａ））、排気流量は一定になる。また、還元剤供給量
噴射弁１１ａは間欠的に還元剤の噴射を行う（同
（Ｂ））。このため、図４の場合と同様に、還元剤の高
濃度層と還元剤を殆ど含まない低濃度層とが交互に排気
中に形成される。

【００３０】なお、還元剤噴射弁１１ａから還元剤を間
欠的に噴射するのではなく、噴射量を所定間隔で増減す
るようにすれば、図３の場合と同様に還元剤の高濃度層
とある程度の還元剤を含む低濃度層とを交互に排気中に
形成することができる。また、上記〜の方法は再生
操作時に単独で使用することもできるが、ＮＯ_X 吸収剤
の温度条件等に応じて切り換えて使用することもでき
る。

【００３１】図６は、排気制御弁６と還元剤噴射弁１１
ａの作動の制御の実施例を示すフローチャートである。
本ルーチンは、上述のＥＣＵ２０により一定時間毎に実
行される。本実施例ではＮＯ_X 吸収剤５の温度条件に応
じて上記との方法を切り換える制御を行う。すなわ
ち、ＮＯ_X 吸収剤下流に設けた排気温度センサ１２によ
り検出した排気温度Ｔ_EXが第一の所定値Ｔ₁ 以下の場合
には、ＥＣＵ２０は、ＮＯ_X 吸収剤の温度が低く再生に
時間がかかると判断して還元剤を連続的に噴射して上記
の方法により、ＮＯ_X 吸収剤の温度を急速に上昇させ
る。排気温度Ｔ_EXが第一の所定値Ｔ₁ を越えた場合には
還元剤の間欠噴射に切り換えて上記の方法により再生
を行い還元剤消費量を低減する。また、排気温度Ｔ_EXが
第二の所定温度Ｔ₂ 以上になった場合には、ＮＯ_X 吸収
剤の温度が十分に高くなっておりＮＯ_X の放出、還元反
応の速度が早くなっていると考えられるので、間欠噴射
実行時の還元剤噴射量を減少し、更に還元剤の消費量を
低減させる。

【００３２】図６においてルーチンがスタートすると、
ステップ６０１ではＮＯ_X 吸収剤５下流の排気温度Ｔ_EX
が排気温度センサ１２から、また、エンジンのアクセル
開度Ａ_CCとエンジン回転数Ｎとがそれぞれのセンサから
読み込まれる。次いで、ステップ６０３ではＮＯ_X 吸収
剤の再生操作実行条件が成立しているか否かが判定され
る。 ここで、ＮＯ_X 吸収剤の再生実行条件は、（１）
アクセル開度Ａ_CCが所定値以下、かつ、エンジン回転数
Ｎが所定値以上であること（すなわちエンジンブレーキ
中であること）、（２）前回ＮＯ_X 吸収剤の再生操作を
行ってから所定時間が経過していること、であり上記条
件が両方とも成立した場合のみにステップ６０５以下の
ＮＯ_X 吸収剤の再生操作を行う。

【００３３】ここで、ＮＯ_X 吸収剤の再生をエンジンブ
レーキ中にのみ行うのは（上記条件（１））、再生時に
は後述のように排気制御弁６を閉じて排気流量を低減す
る必要があるため、通常運転中に再生を行うとトルクシ
ョックを生じ運転性が悪化するためである。また、前回
の再生操作実行から所定時間が経過していること（上記
条件（２））を再生実行条件としているのは頻繁な再生
操作を避けて真に再生が必要な場合にのみ再生操作を行
うようにするためである。

【００３４】なお、上記条件（２）の代わりに、ＮＯ_X
吸収剤のＮＯ_X 吸収量が所定値以上になっていることを
再生操作の実行条件としても良い。ＮＯ_X 吸収剤のＮＯ
_X 吸収量は、例えば、単位時間当たりのエンジンからの
ＮＯ_X の排出量を予めエンジン負荷（アクセル開度）と
エンジン回転数等の関数としてＥＣＵ２０のＲＯＭに記
憶しておき、一定時間毎にアクセル開度と回転数とから
上記関数によりＮＯ_X排出量を求め、これに一定の係数
を乗じたものを上記一定時間内のＮＯ_X 吸収剤のＮＯ_X
吸収量として積算することにより求められる。

【００３５】ステップ６０３で再生操作の実行条件が成
立している場合にはステップ６０７で排気制御弁６の作
動を制御するフラグＦの値が１にセットされる。フラグ
Ｆが１にセットされると別途一定時間毎にＥＣＵ２０に
より実行される図示しないルーチンにより、排気制御弁
６は一定時間間隔で開閉動作を行う。次いでステップ６
０７では、ステップ６０１で読み込んだ排気温度Ｔ_EXが
第一の所定値Ｔ₁ 以上か否かが判断される。Ｔ₁ はＮＯ
_X 吸収剤の活性温度であり、例えばＴ₁ ＝２５０度Ｃ程
度に設定される。Ｔ_EX＜Ｔ₁ である場合にはＮＯ_X 吸収
剤の温度を早く活性温度以上に上昇させる必要があるの
で、ステップ６０９に進み還元剤噴射弁１１ａの作動を
制御するフラグＧの値を１にセットする。フラグＧの値
が１にセットされると、別途一定時間毎にＥＣＵ２０に
より実行される図示しないルーチンにより、還元剤噴射
弁１１ａは連続的に所定流量の還元剤を噴射する。これ
により、前述のの状態が成立する。

【００３６】ステップ６０７でＴ_EX≧Ｔ₁ である場合に
はステップ６１１から６１７により再生操作を行う。す
なわち、ステップ６１１では再生操作の実行時間を表す
カウンタＣをプラス１カウントアップして、ステップ６
１３で排気温度Ｔ_EXが第二の所定値Ｔ₂ 以上か否かを判
断する。ここで、Ｔ₂ は再生時のＮＯ_X 放出、還元反応
が活発になる温度であり、例えばＴ₂ ＝４００度Ｃ程度
に設定される。ステップ６０７でＴ_EX＜Ｔ₂ である場合
にはステップ６１５に進み、前述のフラグＧの値を２に
セットする。フラグＧの値が２にセットされると、別途
ＥＣＵ２０により実行される前述のルーチンにより還元
剤噴射弁１１ａは、排気制御弁６の開弁動作に同期して
所定量の還元剤の間欠噴射を行う。これにより、前述の
の状態が成立し、ＮＯ_X 吸収剤５の昇温と再生とが同
時に行われる。

【００３７】ステップ６１３でＴ_EX≧Ｔ₂ である場合に
はＮＯ_X 吸収剤５の温度は十分に高く、これ以上の昇温
は必要ないので、ステップ６１７でフラグＧの値が３に
セットされる。フラグＧの値が３にセットされると、別
途ＥＣＵ２０により実行される前述のルーチンにより還
元剤噴射弁１１ａの還元剤の間欠噴射の際の還元剤噴射
量はステップ６１５より少ない量に低減される。これに
より、還元剤の消費量が一層低減される。

【００３８】次にステップ６１９からステップ６２５は
再生操作の停止動作を示す。これらのステップはステッ
プ６０３で再生操作実行条件が成立していない場合（再
生実行中に運転状態の変化により成立しなくなった場合
を含む）、及びステップ６１９でカウンタＣの値が所定
値Ｃ₀ 以上になった場合に実行される。ここで所定値Ｃ
₀ は、ＮＯ_X 吸収剤５の再生を完全に行うのに必要な時
間に相当するルーチンの実行回数である。ステップ６２
１から６２５が実行されると、フラグＦとＧの値はゼロ
にリセットされ、カウンタＣの値はクリアされる。な
お、フラグＦの値がゼロリセットされると排気制御弁６
は全開状態に保持され、フラグＧの値がゼロリセットさ
れると還元剤噴射弁１１ａからの還元剤噴射は停止され
る。

【００３９】本実施例のように、還元剤の高濃度そうと
低濃度層とを交互にＮＯ_X 吸収剤中を通過させてＮＯ_X
吸収剤の温度を上昇させることは、軽油、灯油等の揮発
性の低い成分を含む液状還元剤を使用する場合に還元剤
消費量の低減と再生時間の短縮とを達成する上で特に有
効である。すなわち、還元剤噴射弁１１ａから噴射され
た揮発性の低い液状還元剤は排気温度が低いと気化せず
に霧状のままＮＯ_X 吸収剤に到達する場合があるが、こ
の場合ＮＯ_X 吸収剤の温度が低いと還元剤の気化が十分
に行われず供給された還元剤の一部が消費されずに大気
に放出される場合があり、再生に寄与しない還元剤の量
の増大とＨＣ成分のエミッション悪化等の問題を生じる
恐れがある。このため、従来は軽油、灯油等の液状還元
剤を使用する場合にはバーナ、電気ヒータ等により予め
ＮＯ_X 吸収剤の温度を上昇させて置く必要があり、装置
の複雑化とコスト上昇の原因となっていた。しかし、上
記によれば、排気制御弁と還元剤噴射タイミングの制御
により、簡易な方法でＮＯ_X 吸収剤の温度を上昇させる
ことができ、液状還元剤を使用する上での問題が解決さ
れる。

【００４０】以上本発明の一実施例について説明した
が、本発明は上記実施例のみに限定されるものではな
く、種々の応用が可能である。例えば、上述の実施例は
ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合であるが、
本発明は同様に希薄燃焼を行うガソリンエンジンにも適
用できる。また、上記実施例では、排気制御弁を一定間
隔で開閉しているが、排気温度に応じて排気制御弁の開
閉間隔を変えるようにしてもよい。排気温度が低い場合
に排気制御弁の開閉間隔を短くすれば短い周期で還元剤
の高濃度層と低濃度層がＮＯ_X 吸収剤中を通過するよう
になるため、還元剤の燃焼が一層促進され、より短時間
でＮＯ_X 吸収剤の温度を上昇させる事ができる。

【００４１】また、上記実施例では排気制御弁を開閉し
て、還元剤の高濃度層と低濃度層とを排気中に形成して
いるが、排気制御弁を一定開度に保持して還元剤噴射弁
から還元剤の間欠噴射を行う場合も上記実施例と同様な
制御が可能である。さらに、上記実施例では排気制御弁
の開閉を所定時間経過毎に（所定間隔で）行っている
が、他の方法により排気制御弁の開閉タイミングを制御
することもできる。

【００４２】例えば、ＮＯ_X 吸収剤の下流側に排気中の
酸素濃度に応じた出力信号を発生する酸素濃度センサを
配置して、ＮＯ_X 吸収剤下流側の酸素濃度が所定値に達
する毎に排気制御弁（または還元剤噴射弁）を開閉する
ようにしてもよい、還元剤噴射弁から噴射された還元剤
は一定の時間遅れの後酸素濃度センサに到達するため、
上記により、排気制御弁（または還元剤噴射弁）は酸素
濃度センサの出力に応じて開閉動作を繰り返す事にな
る。この場合、排気制御弁等の開弁動作を行う酸素濃度
センサ出力と、閉弁動作を行う出力とに差を設けること
により、排気空燃比の平均値を理論空燃比よりリーン側
に制御することができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明の内燃機関の排気浄化装置は、上
述のようにＮＯ_X 吸収剤に流入する排気中に還元剤濃度
の高いリッチ空燃比排気の層と還元剤濃度の低いリーン
空燃比排気の層とを交互に形成することにより、ＮＯ_X
吸収剤の再生時の還元剤消費量を低減するとともにＮＯ
_X 吸収剤の温度を上昇させて最適な温度で効率的にＮＯ
_X 吸収剤の再生を行うことができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図である。

【図２】本発明のＮＯ_X 吸収剤のＮＯ_X 吸放出作用を示
す図である。

【図３】排気制御弁と還元剤供給装置の作動タイミング
の一例を示す図である。

【図４】排気制御弁と還元剤供給装置の作動タイミング
の一例を示す図である。

【図５】排気制御弁と還元剤供給装置の作動タイミング
の一例を示す図である。

【図６】図１の実施例のＮＯ_X 吸収剤再生操作を示すフ
ローチャートの例である。

【符号の説明】

１…ディーゼルエンジン ３…排気管 ５…ＮＯ_X 吸収剤 ６…排気制御弁 ７…アクチュエータ １１…還元剤供給装置 １１ａ…還元剤噴射弁 １２…排気温度センサ ２０…ＥＣＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/28

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 理論空燃比よりリーン側の空燃比で運転
   することのできる内燃機関の排気通路に、流入排気の空
   燃比がリーンのときにＮＯ_X を吸収し、流入排気の酸素
   濃度が低下したときに吸収したＮＯ_X を放出するＮＯ_X
   吸収剤を配置して該ＮＯ_X 吸収剤に排気中のＮＯ_X を吸
   収させ、所定の運転条件下で該ＮＯ_X吸収剤に還元剤を
   導入して排気の酸素濃度を低下させＮＯ_X 吸収剤から吸
   収したＮＯ_X を放出させると共に放出されたＮＯ_X を還
   元浄化する内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯ
   _X の放出、還元操作時にＮＯ_X 吸収剤に流入する排気に
   還元剤を導入する還元剤供給手段と、排気中の前記還元
   剤の割合を制御する還元剤濃度調節手段と、該還元剤濃
   度調節手段を制御してＮＯ_X 吸収剤に流入する排気中に
   還元剤濃度の高いリッチ空燃比排気の層と還元剤濃度の
   低いリーン空燃比排気の層とを交互に生成する制御手段
   とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。