JP2842122B2 - 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、ディーゼルエンジンや希薄混合気
の燃焼を行うガソリンエンジン等、リーン空燃比の燃焼
を行う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】ディーゼルエンジンの排気通路に、酸素
の存在下でＮＯ_X を吸収する触媒（ＮＯ_X 吸収剤）を２
つ並列配置して一方のＮＯ_X 吸収剤に排気中のＮＯ_X を
吸収させ、一定時間使用してＮＯ_X の吸収能力が低下し
た場合に、他方のＮＯ_X 吸収剤に排気の流れを切り換え
てＮＯ_X の吸収を行うとともに、吸収効率が低下したＮ
Ｏ_X 吸収剤への排気の流入を遮断して還元剤を供給する
ことによりＮＯ_X 吸収剤からのＮＯ_X の放出と還元浄化
とを行うようにした内燃機関の排気浄化装置が公知であ
る（特開昭６２─１０６８２６号公報参照） 同公報の装置では、ＮＯ_X 吸収剤は片方づつＮＯ_X の吸
収能力が低下するまで連続的に使用され、吸収能力が低
下した時点でＮＯ_X 吸収剤からのＮＯ_X の放出と還元浄
化の操作が行われる。（以下、このＮＯ_X 吸収剤からの
ＮＯ_X の放出及び還元浄化操作をＮＯ_X 吸収剤の再生操
作と呼ぶ。）

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＮＯ_X 吸収剤
のＮＯ_X 吸収能力（ここでは、ＮＯ_X 吸収剤に流入する
排気中に含まれるＮＯ_X 量のうち、ＮＯ_X 吸収剤が吸収
出来るＮＯ_X 量の比率をＮＯ_X 吸収能力と呼ぶ）は、図
８に示すようにある程度ＮＯ_X を吸収すると使用時間が
経過（ＮＯ_X 吸収剤に吸収されたＮＯ_X 量が増大）する
につれて低下して行く。このため、使用時間が経過する
につれて、ＮＯ_X 吸収剤に流入する排気中のＮＯ_X のう
ち吸収されずにＮＯ_X 吸収剤を通過して大気に放出され
るＮＯ_X 量の比率（図８斜線部分に相当）が増大する。

【０００４】機関の通常の運転状態で、ＮＯ_X の排出量
がそれほど多くない場合であれば、ＮＯ_X 吸収剤の吸収
能力がある程度低下して、ＮＯ_X 吸収剤を通過するＮＯ
_X 量の比率が増大してもその絶対量は少なく実際上問題
にはならない。しかし、この状態で機関がＮＯ_X 排出量
が増大する運転領域で運転されたような場合には、ＮＯ
_X 吸収剤を通過して大気に放出されるＮＯ_X の絶対量も
機関のＮＯ_X 排出量に比例して増大する問題が生じる。

【０００５】上記従来技術においては、このＮＯ_X 排出
量増大運転時に大気に放出されるＮＯ_X 量を少なく抑え
ようとすると、再生操作の間隔を短く設定することによ
りＮＯ_X 吸収剤の吸収能力が低下を始める前に再生操作
を行うようにして、常にＮＯ _X 吸収剤の吸収能力を高く
維持する必要がある。このため、通常の運転状態であれ
ば使用可能な程度の吸収能力が残っているＮＯ_X 吸収剤
であっても早めに再生操作を行わねばならず、再生操作
実行の頻度が増大することになり還元剤の消費量が増大
する等の問題が新たに生じる。

【０００６】本発明は、上記問題に鑑み、頻繁な再生操
作を行うことなくＮＯ_X 排出量が増大する機関運転条件
での大気へのＮＯ_X 放出量を少なく抑えることができる
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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、リーン
空燃比の燃焼を行う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 を放出する第一と
第二のＮＯ_X 吸収剤を並列配置し、排気中のＮＯ_X を除
去する内燃機関の排気浄化装置において、前記第二のＮ
Ｏ_X 吸収剤のＮＯ_X 吸収能力を検出する検出手段と、前
記機関のＮＯ_X 排出量が増大する運転条件を検出する運
転条件検出手段とを備え、通常は前記第一のＮＯ_X 吸収
剤のみを使用して排気中のＮＯ_X を吸収し、前記運転条
件検出手段がＮＯ_X 排出量が増大する運転条件を検出し
た時に、前記第二のＮＯ_X 吸収剤のＮＯ_X 吸収能力が所
定値以上である限りは前記第二のＮＯ_X 吸収剤のみを使
用して排気中のＮＯ_X を吸収するようにしたことを特徴
とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。

【０００８】

【作用】ＮＯ_X 排出量の比較的少ない通常運転時は第一
のＮＯ_X 吸収剤のみを使用してＮＯ_X の吸収を行い、Ｎ
Ｏ_X 排出量の増大する運転条件では、第二のＮＯ_X 吸収
剤のみを使用してＮＯ_X の吸収を行うことにより、第二
のＮＯ_X 吸収剤は通常運転中に吸収能力が低下せず、Ｎ
Ｏ_X 排出量増大時に高い吸収能力を発揮する。これによ
り、ＮＯ_X 排出量増大時に大気に放出されるＮＯ_X 量が
低減される。また、第一のＮＯ_X 吸収剤は通常運転時に
問題とならない範囲でＮＯ_X 吸収能力が低下するまで使
用できるため、再生操作の頻度増大が防止される。

【０００９】

【実施例】以下、添付図面を用いて本発明の実施例を説
明する。図１は本発明の排気浄化装置をガソリンエンジ
ンに適用した実施例の構成を示す図である。図１におい
て、１０はリーン空燃比の燃焼を行うガソリンエンジ
ン、２はエンジン１０の排気通路を示す。排気通路２
は、その下流側で２つの分岐通路２ａ、２ｂに分岐して
おり、排気通路２の分岐部２ｃには分岐通路２ａ、２ｂ
への排気の流入を切り換える排気制御弁６が設けられて
いる。図に７で示すのは、後述のＥＣＵ２０からの信号
により作動して排気制御弁６を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。本実施例では、分岐通路２ａ、２ｂにはそれぞれ第
一と第二のＮＯ_X 吸収剤３ａ、３ｂが配置されている。
排気制御弁６は、アクチュエータ７により図にＡ〜Ｃで
示す３つの位置をとるように駆動される。排気制御弁６
が図のＢの位置をとると、排気通路２の排気は、その全
量が分岐通路２ａに流入し、ＮＯ_X 吸収剤３ａを通過す
る。また、排気制御弁６が図のＡの位置をとると、排気
はその全量が分岐通路２ｂに導かれ、ＮＯ_X 吸収剤３ｂ
を通過する。また、排気制御弁６が図のＣの位置をとる
と、排気は分岐通路２ａ、２ｂの両方に導かれＮＯ_X 吸
収剤３ａと３ｂの両方を通過する。本実施例では、後述
のように通常の運転中は制御弁６は図のＢの位置をと
り、ＮＯ_X 吸収剤３ａにより排気中のＮＯ_X の吸収を行
う。また、エンジン１０がＮＯ_X の排出量が増大する運
転条件になった場合には制御弁６は図のＡの位置に切り
換えられ、ＮＯ_X 吸収剤３ｂのみにより排気中のＮＯ_X
の吸収を行う。更に、ＮＯ_X 吸収剤の再生操作を行う場
合には制御弁６は図のＣの位置に保持され、ＮＯ_X 吸収
剤３ａ、３ｂの再生が同時に行われる。以下の説明で
は、便宜上ＮＯ_X 吸収剤３ａをメインＮＯ_X 吸収剤、Ｎ
Ｏ_X 吸収剤３ｂをサブＮＯ_X 吸収剤と称する。

【００１０】図に１２で示したのは、排気通路２の分岐
部２ｃ上流側に配置された酸素濃度センサである。本実
施例では、酸素濃度センサ１２として排気中の酸素濃度
に応じて、連続的に変化する信号を出力するリーンミク
スチャセンサが使用されているが、排気空燃比が理論空
燃比よりリッチ側かリーン側かに応じて出力が急変する
タイプのセンサを使用しても良い。

【００１１】図に２０で示すのはエンジン１０の電子制
御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ２０はＣＰＵ、Ｒ
ＡＭ、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、本実施例では運転状態を検出して排気制御弁
６を切り換える制御と、ＮＯ_X 吸収剤３ａ、３ｂの再生
操作の制御とを行っている。これらの制御のためＥＣＵ
２０の入力ポートには、酸素濃度センサ１２から排気酸
素濃度信号が入力されている他、エンジン回転数、スロ
ットル開度、エンジン吸入空気量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。

【００１２】次に、本実施例で使用するＮＯ_X 吸収剤に
ついて説明する。本実施例で使用するＮＯ_X 吸収剤３
ａ、３ｂは、例えばアルミナを担体とし、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１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 吸収剤は流入する排気の空燃比がリーンのばあい
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。

【００１３】なお、上述の排気空燃比とは、ここではＮ
Ｏ_X 吸収剤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
との比を意味するものとする。従って、ＮＯ_X 吸収剤の
上流側排気通路に燃料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。

【００１４】本実施例では、エンジン１０は大部分の運
転領域で希薄（リーン）空燃比の燃焼を行うため、通常
運転時の排気空燃比はリーンであり、ＮＯ_X 吸収剤は排
気中のＮＯ_X の吸収を行う。また、運転条件の変化によ
り、エンジン１０の運転空燃比が理論空燃比またはリッ
チ空燃比に切り替わり排気中の酸素濃度が低下すると、
ＮＯ_X 吸収剤は吸収した還元剤の放出を行う。

【００１５】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、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Ｐ
t 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。

【００１６】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 ^- 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Ｏ₂ ^- と反応し、ＮＯ₂となる（２ＮＯ＋Ｏ₂ →２
ＮＯ₂ ) 。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Ｂａ
Ｏ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 吸収剤内に吸収される。

【００１７】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、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。即ち、流入排気中の酸素濃度が低下するとＮＯ_X 吸
収剤からＮＯ_X が放出されることになる。

【００１８】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
^- と反応して酸化され、白金上の酸素と排気中の酸素を
消費してＮＯ_X 吸収剤近傍の排気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 吸収剤か
ら放出されたＮＯ₂ は図２(B) に示すように還元成分Ｈ
Ｃ，ＣＯと反応して還元される。このようにして白金Ｐ
t 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。従って流入排気中のＨ
Ｃ，ＣＯ成分が増加すると短時間のうちにＮＯ_X 吸収剤
からＮＯ_X が放出され、還元されることになる。

【００１９】すなわち、排気中の還元成分ＨＣ，ＣＯ
は、まず白金Ｐt 上のＯ₂ ^- とただちに反応して酸化さ
れ、次いで白金Ｐt 上のＯ₂ ^- が消費されてもまだＨ
Ｃ，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 が還元される。本実施例では、エ
ンジン１０の運転空燃比を理論空燃比またはリッチ側に
切り換えることにより、排気酸素濃度を低下させるとと
もに、排気中の未燃ＨＣやＣＯ成分を増加させてＮＯ_X
吸収剤３ａ、３ｂの再生を行っている。

【００２０】次に、本実施例の排気浄化装置の作用につ
いて説明する。本実施例では、通常運転時には、エンジ
ン１０の運転空燃比はかなりリーンであり、排気中のＮ
Ｏ_X量は比較的少ない。この状態では、ＥＣＵ２０は排
気制御弁６を図１のＢの位置に保持し、メインＮＯ_X 吸
収剤３ａのみで排気中のＮＯ_X を吸収し、サブＮＯ_X吸
収剤３ｂのＮＯ_X 吸収能力が通常運転中のＮＯ_X 吸収に
より低下する事を防止する。また、エンジン１０の運転
状態が変化して、エンジンからのＮＯ_X 排出量が増大す
る事が予想される場合（例えば急加速、負荷の急増等に
より、空燃比が理論空燃比側に近づいたような場合）に
は、ＥＣＵ２０は排気制御弁６を図１のＡの位置に切り
換え、サブＮＯ_X 吸収剤３ｂのみで排気中のＮＯ_X を吸
収する。前述のように、サブＮＯ_X 吸収剤３ｂは通常運
転時には使用されておらず、吸収したＮＯ_X 量が比較的
少ないため高い吸収能力を保持しているので、ＮＯ_X 排
出量が増大した場合でも排気中のＮＯ_X を略完全に除去
することができる。

【００２１】一方、メインＮＯ_X 吸収剤３ａは比較的Ｎ
Ｏ_X 排出量が少ない運転条件で使用されるため、ある程
度までＮＯ_X 吸収能力が低下して排気中のＮＯ_X の一部
がＮＯ_X 吸収剤３ａを通過するようになっても大気に放
出されるＮＯ_X の量は僅かである。本実施例では、後述
のようにエンジン１０の排気空燃比が理論空燃比または
リッチ空燃比になった場合にのみＮＯ_X 吸収剤の再生を
行うため、走行状態によってはＮＯ_X 吸収剤の再生操作
の間隔が長くなる場合があるが、上述のようにメインＮ
Ｏ_X 吸収剤３ａのＮＯ_X 吸収能力の低下をある程度まで
許容できるのでこのような場合にもＮＯ_X の放出量が大
幅に増加することがない。

【００２２】更に、本実施例ではメインＮＯ_X 吸収剤と
サブＮＯ_X 吸収剤とは常に同時に再生を行うようにして
いる。サブＮＯ_X 吸収剤３ｂはＮＯ_X の排出量が増大す
る運転条件下のみで使用され、比較的ＮＯ_X の吸収量が
少ないため、メインＮＯ_X 吸収剤３ａと同じ間隔で再生
を行うことにより常に高い吸収能力を維持することがで
きる。

【００２３】なお、本実施例では、サブＮＯ_X 吸収剤３
ｂのみが使用される運転状態が続き、サブＮＯ_X 吸収剤
３ｂのＮＯ_X 吸収能力が所定値以下になった場合には、
ＮＯ _X 排出量増大時にもメインＮＯ_X 吸収剤３ａを使用
するようにして、サブＮＯ_X吸収剤３ｂはメインＮＯ_X
吸収剤３ａの吸収能力が大幅に低下した場合のバックア
ップ用として使用する。

【００２４】図３は、上記の実施例の排気浄化装置の制
御を示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ
２０により一定時間毎に実行される。図３においてルー
チンがスタートすると、ステップ３０１ではエンジン回
転数Ｎ、エンジン吸入空気量Ｑ、スロットル開度ＴＡ
がそれぞれのセンサから、また排気酸素濃度Ｒ_OXが酸素
濃度センサ１２からそれぞれ読み込まれる。

【００２５】次いで、ステップ３０３では上記により読
み込んだ酸素濃度Ｒ_OXから排気空燃比がリーンになって
いるか否かが判断される。排気空燃比がリーンの場合に
はステップ３０５から３２９が実行され、排気中のＮＯ
_X の吸収が行われる。すなわち、ステップ３０５では後
述のカウンタＴがクリアされ、ステップ３０７ではフラ
グＦＲがセット（＝“１”）されているか否かが判断さ
れる。

【００２６】ここで、フラグＦＲはサブＮＯ_X 吸収剤３
ｂの再生完了時にセットされ、サブＮＯ_X 吸収剤３ｂの
吸収能力が所定値より低下した場合にリセット（＝
“０”）されるフラグである。ステップ３０７でフラグ
ＦＲがセット（＝“１”）されている場合にはステップ
３０９に進み、エンジン１０がＮＯ_X の排出量が増大す
る運転状態で運転されているか否かが判断される。ここ
で、ＮＯ_X の排出量が増大する運転状態とは、例えば、
エンジン１回転当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎ（エンジン負
荷を表すパラメータ）が所定値以上か（すなわち、エン
ジン負荷が高いか否か）、スロットル開度ＴＡ が所定
値以上か（同）、スロットル開度の増大速度ΔＴＡ が
所定値以上か（負荷が急増しているか否か）等により判
断する。

【００２７】ステップ３０７、３０９が共に成立してい
る場合には、サブＮＯ_X 吸収剤３ｂの吸収能力が十分に
高い状態でエンジンのＮＯ_X 排出量が増大しているの
で、ステップ３１１以降を実行し、サブＮＯ_X 吸収剤３
ｂによるＮＯ_X 吸収を行う。すなわち、ステップ３１１
で排気制御弁６を図１のＡの位置に切り換えてサブＮＯ
_X 吸収剤３ｂにのみ排気を流入させ、ステップ３１３で
サブＮＯ_X 吸収剤３ｂの使用時間を表すカウンタＴ₂ を
プラス１カウントアップするとともにステップ３１５で
は、サブＮＯ_X 吸収剤３ｂが所定値以上のＮＯ_X 吸収能
力を維持しているか否かを判断する。ＮＯ_X 吸収剤の吸
収能力は、図８で説明したように使用時間と共に低下す
るため、本実施例ではＮＯ_X 吸収剤の使用時間によりＮ
Ｏ_X 吸収剤の吸収能力を判定しており、ステップ３１５
では、カウンタＴ₂ の値がが所定値Ｔ_b を越えた場合に
サブＮＯ_X 吸収剤３ｂの能力が低下したと判断してステ
ップ３１７でフラグＦＲをリセットする。ここでＴ
₂ は、図８にＴ_B で示す時間に相当するルーチン実行回
数である。

【００２８】前述のステップ３０７でＦＲ＝０であった
場合（サブＮＯ_X 吸収剤３ｂの吸収能力が所定値以下の
場合）及び、ステップ３０９でエンジンのＮＯ_X 排出量
が増大していないと判断された場合にはステップ３１９
に進み、カウンタＴ₁ の値が所定値Ｔａを越えているか
否かが判断される。ここで、Ｔ₁ はステップ３２９によ
りカウントアップされるメインＮＯ_X 吸収剤３ａの使用
時間を表すカウンタで、所定値Ｔａは図８にＴ_A で示す
時間（メインＮＯ_X 吸収剤３ａの吸収能力が大幅に低下
する使用時間）に相当するルーチン実行回数である。

【００２９】ステップ３１９でＴ₁ ＜Ｔ_A であった場
合にはメインＮＯ_X 吸収剤３ａの吸収能力は大幅に低下
していないのでステップ３２７に進み、排気制御弁６を
図１のＢの位置に切り換えてメインＮＯ_X 吸収剤３ａで
ＮＯ_X 吸収を行い、ステップ３２９でカウンタＴ₁ をプ
ラス１カウントアップする。すなわち、メインＮＯ_X吸
収剤３ａの吸収能力が大幅に低下していない場合には、
エンジンのＮＯ_X 排出量が増大していない時（通常の運
転状態の場合）及びサブＮＯ_X 吸収剤３ｂの吸収能力が
低下を始めた時の両方の場合にメインＮＯ_X 吸収剤３ａ
でＮＯ_X の吸収を行う。

【００３０】ステップ３１９〜３２５はサブＮＯ_X 吸収
剤３ｂをメインＮＯ_X 吸収剤３ａのバックアップ用とし
て使用する場合の動作を示している。サブＮＯ_X 吸収剤
３ｂは、メインＮＯ_X 吸収剤３ａの吸収能力が大幅に低
下しており（ステップ３１９でＴ₁ ＞Ｔａ）、かつサブ
ＮＯ_X 吸収剤３ｂの吸収能力がメインＮＯ_X 吸収剤３ａ
の吸収能力より高い場合（ステップ３２１でＴ₂ ≦
Ｔ₁ ）にのみメインＮＯ_X吸収剤３ａのバックアップと
して使用される。

【００３１】なお、ステップ３０３でエンジン１０の排
気空燃比が理論空燃比又はリッチ空燃比になっている場
合には図４ステップ３３１〜３４１を実行してメインＮ
Ｏ_X吸収剤３ａとサブＮＯ_X 吸収剤３ｂの両方の再生操
作を行う。すなわち、ステップ３３１では排気制御弁６
は図１のＣの位置に保持され、リッチ空燃比になった排
気が両方のＮＯ_X 吸収剤を通過するようにする。また、
再生操作が実行されるとメインＮＯ_X 吸収剤３ａの使用
時間を示すカウンタＴ₁ は必ずクリアされるが（ステッ
プ３４１）、サブＮＯ_X 吸収剤３ｂの使用時間を示すカ
ウンタＴ₂ のクリアとフラグＦＲのセット（＝“１”）
は、サブＮＯ_X 吸収剤３ｂが不十分な再生状態でＮＯ_X
排出量増大時に使用されるのを防止するため再生操作が
所定時間以上継続した場合（ステップ３３５でＴ＞Ｔ_R
の場合）にのみ行われる（ステップ３３７、３３９）。

【００３２】次に図５に本発明の排気浄化装置をディー
ゼルエンジンに適用した実施例を示す。図５において図
１と同じ参照符号は図１と同じ要素を示すのでここでは
詳細は省略する。本実施例において図１と相違する点
は、図１のガソリンエンジン１０の代わりにディーゼル
エンジン１１が用いられている点と、排気通路２に還元
剤供給装置１３と排気温度センサ１４が設けられている
点である。

【００３３】本実施例ではディーゼルエンジンが用いら
れているため、エンジンの運転空燃比は常にリーンであ
り、ガソリンエンジンのようにエンジン運転空燃比をリ
ッチにすることによりＮＯ_X 吸収剤を再生することはで
きない。このため、ＮＯ_X 吸収剤の再生時には還元剤供
給装置１３から排気中に還元剤を導入することによりＮ
Ｏ_X 吸収剤の再生操作を行う。本発明に使用可能な還元
剤としては、水素や炭化水素、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、一酸化炭素等の還
元性気体、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。還元剤供給装置１３は、ＮＯ_X 吸収剤３
ａ、３ｂの再生操作時に、ＥＣＵ２０からの制御信号に
応じて所定量の還元剤を排気通路２に噴射する。

【００３４】また、本実施例では、エンジン１１の吸気
通路には図示しないインテークシャッターバルブが設け
られており、ＮＯ_X 吸収剤の再生時にエンジンの吸入空
気量を絞り、ＮＯ_X 吸収剤に流入する排気流量を減少さ
せて還元剤消費量を低減している。なお、本実施例では
ＮＯ_X 吸収剤の再生操作を以下の条件が両方とも成立し
た場合にのみ行う点が図１の実施例と相違する。

【００３５】（１）エンジン回転数が所定値以上、かつ
アクセル開度が所定値以下であること。（すなわち、エ
ンジンブレーキ中であること） （２）排気温度が所定値以上であること。 再生操作をエンジンブレーキ中にのみ行うのは、前述の
ように再生操作時には還元剤消費量を低減するためにイ
ンテークシャッターバルブを閉じてエンジン吸入空気量
を絞る必要があるので、通常走行時に再生操作を行うと
エンジン出力トルクが急変してトルクショックを生じる
からである。

【００３６】また、排気温度が所定値以上であることを
条件とするのは、再生時にＮＯ_X 吸収剤が活性温度に達
している場合にのみ再生を行うようにするためである。
本実施例においても、メインＮＯ_X 吸収剤３ａとサブＮ
Ｏ_X 吸収剤３ｂの切り換えは図１の実施例と同様に行わ
れる。すなわち、ＮＯ_X 排出量の比較的少ない通常の
運転時はメインＮＯ_X 吸収剤３ａのみで吸収を行う。

【００３７】ＮＯ_X 排出量の増大する運転状態では、
サブＮＯ_X 吸収剤３ｂが高い吸収能力を保持している限
りサブＮＯ_X 吸収剤３ｂのみで吸収を行う。 サブＮＯ_X 吸収剤３ｂの吸収能力が低下し始めた場合
は、サブＮＯ_X 吸収剤３ｂをメインＮＯ_X 吸収剤３ａの
バックアップとしてのみ使用する。

【００３８】メインＮＯ_X 吸収剤３ａとサブＮＯ_X 吸
収剤３ｂとの再生は常に同時に行う。 図６、図７は本実施例の排気浄化装置の制御フローチャ
ートを示している。本ルーチンも図３、図４のルーチン
と同様ＥＣＵ２０により一定時間毎に実行される。

【００３９】図６においてルーチンがスタートすると、
ステップ６０１ではエンジン回転数Ｎ、アクセル開度Ａ
_CC、排気温度Ｔ_EXがそれぞれのセンサから読み込まれ、
ステップ６０３では、これらに基づいてＮＯ_X 吸収剤の
再生操作の実行条件（上記（１）、（２）が成立してい
るか否かが判断される。再生条件が成立していない場合
にはステップ６０４〜６２９を実行し、ステップ６０４
で還元剤供給装置１３からの還元剤供給を停止するとと
もに、サブＮＯ _X 吸収剤３ｂの吸収能力が高い状態か否
か（ステップ６０７）、ＮＯ_X 排出量が増大する運転状
態か否か（ステップ６０９）に応じてサブＮＯ_X 吸収剤
３ｂをＮＯ_X 排出量増大時用（ステップ６１１〜６１
７）、またはメインＮＯ_X 吸収剤３ａのバックアップ用
（ステップ６１９〜６２９）に使用する。なお、本実施
例では、ＮＯ_X 排出量が増大する運転状態か否か（ステ
ップ６０９）は、アクセル開度が所定値以上か否か、及
びアクセル開度の増大速度が所定値以上か否か、に基づ
いて判断する。ステップ６０５〜６２９は図３のステッ
プ３０５〜３２９と略同じであるので詳細な説明は省略
する。ステップ６０３でＮＯ_X 吸収剤の再生操作実行条
件が成立している場合には図７ステップ６３１〜６４１
に進み、ＮＯ_X 吸収剤３ａ、３ｂの再生操作を行う。

【００４０】すなわち、ステップ６３１で、排気制御弁
６を図５のＣの位置に切り換えるとともに、ステップ６
３２では還元剤供給装置１３からＮＯ_X 吸収剤に還元剤
を供給する。なお、この時、前述のようにエンジン１１
の吸気通路に配置されたインテークシャッターバルブ
（図示せず）は閉弁され、エンジン吸入空気量を低減さ
せる。また、所定時間が経過してＮＯ_X 吸収剤の再生が
完了した場合（ステップ６３５でＴ＞ＴＲ）、または運
転状態が変化してステップ６０３の再生操作実行条件が
成立しなくなった場合にはステップ６０４以下が実行さ
れ、ＮＯ_X の吸収が再開される。なお、図７ステップ６
３３〜６４１は図４ステップ３３３〜３４１と略同じで
あるので詳細な説明は省略する。

【００４１】なお、上述の説明では省略したが、ＮＯ_X
吸収剤３ａ、３ｂの下流側に酸素濃度センサを設け、Ｎ
Ｏ_X 吸収剤３ａ、３ｂの再生操作時にＮＯ_X 吸収剤下流
側の排気酸素濃度に応じて還元剤供給量をフィードバッ
ク制御するようにして、再生操作時に適切な量の還元剤
が供給されるようにすることもできる。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、上述のように排気通路にメイ
ンＮＯ_X 吸収剤とサブＮＯ_X 吸収剤とを並列配置して、
エンジンのＮＯ_X 排出量の比較的少ない運転状態ではメ
インＮＯ_X 吸収剤を使用し、ＮＯ_X 排出量の増大する運
転状態ではサブＮＯ_X 吸収剤を使用するようにすること
により、サブＮＯ_X 吸収剤の吸収能力を高く維持し、Ｎ
Ｏ_X 排出量増大時のＮＯ_X の大気放出を効果的に防止で
きる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をガソリンエンジンに適用した実施例を
示す図である。

【図２】図１の実施例のＮＯ_X 吸収剤のＮＯ_X 吸放出作
用を説明する図である。

【図３】図１の実施例の排気浄化装置の制御動作を示す
フローチャートの一部である。

【図４】図１の実施例の排気浄化装置の制御動作を示す
フローチャートの一部である。

【図５】本発明をディーゼルエンジンに適用した実施例
を示す図である。

【図６】図５の実施例の排気浄化装置の制御動作を示す
フローチャートの一部である。

【図７】図５の実施例の排気浄化装置の制御動作を示す
フローチャートの一部である。

【図８】ＮＯ_X 吸収剤の吸収能力の使用時間による変化
を説明する図である。

【符号の説明】

２…排気通路 ３ａ…メインＮＯ_X 吸収剤 ３ｂ…サブＮＯ_X 吸収剤 ６…排気制御弁 １０…ガソリンエンジン １１…ディーゼルエンジン １２…酸素濃度センサ １３…還元剤供給装置 １４…排気温度センサ ２０…電子制御装置（ＥＣＵ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｒ Ｂ０１Ｄ 53/34 １２９Ｚ (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 53/94 B01D 53/14 B01D 53/56 F01N 3/08 F01N 3/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リーン空燃比の燃焼を行う内燃機関の排
   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Ｎ
   Ｏ_X を放出する第一と第二のＮＯ_X 吸収剤を並列配置
   し、排気中のＮＯ_X を除去する内燃機関の排気浄化装置
   において、前記第二のＮＯ_X 吸収剤のＮＯ_X 吸収能力を
   検出する検出手段と、前記機関のＮＯ_X 排出量が増大す
   る運転条件を検出する運転条件検出手段とを備え、通常
   は前記第一のＮＯ_X 吸収剤のみを使用して排気中のＮＯ
   _X を吸収し、前記運転条件検出手段がＮＯ_X 排出量が増
   大する運転条件を検出した時に、前記第二のＮＯ_X 吸収
   剤のＮＯ_X 吸収能力が所定値以上である限りは前記第二
   のＮＯ_X 吸収剤のみを使用して排気中のＮＯ_X を吸収す
   るようにしたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装
   置。