JP3427581B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気浄化
装置に関し、詳細には排気中のＨＣ、ＣＯ及びＮＯ
X （本明細書では、ＮＯ、ＮＯ2 、Ｎ2 Ｏ、Ｎ3 Ｏ4 等
の窒素酸化物をＮＯXと総称する）等の有害成分を高い
効率で浄化することが可能な排気浄化装置に関する。
装置に関し、詳細には排気中のＨＣ、ＣＯ及びＮＯ
X （本明細書では、ＮＯ、ＮＯ2 、Ｎ2 Ｏ、Ｎ3 Ｏ4 等
の窒素酸化物をＮＯXと総称する）等の有害成分を高い
効率で浄化することが可能な排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両用等の内燃機関の排気中に含まれる
ＨＣ、ＣＯ、ＮＯX 等の有害成分を浄化する排気浄化装
置としては、三元触媒を用いたものが従来から知られて
いる。三元触媒は、排気空燃比が理論空燃比の時にＨ
Ｃ、ＣＯ成分の酸化とＮＯX 成分の還元とを同時に行
い、これら三成分を同時に浄化することができる。しか
し、過渡運転時等には機関空燃比が理論空燃比から多少
外れることは避けがたく、このような場合には浄化され
ずに三元触媒を通過するＨＣ、ＣＯ、ＮＯX 成分が少量
残ることになる。
ＨＣ、ＣＯ、ＮＯX 等の有害成分を浄化する排気浄化装
置としては、三元触媒を用いたものが従来から知られて
いる。三元触媒は、排気空燃比が理論空燃比の時にＨ
Ｃ、ＣＯ成分の酸化とＮＯX 成分の還元とを同時に行
い、これら三成分を同時に浄化することができる。しか
し、過渡運転時等には機関空燃比が理論空燃比から多少
外れることは避けがたく、このような場合には浄化され
ずに三元触媒を通過するＨＣ、ＣＯ、ＮＯX 成分が少量
残ることになる。
【０００３】三元触媒のＨＣ、ＣＯ成分とＮＯX 成分の
浄化率は排気空燃比に対して逆の変化傾向を示し、例え
ばＨＣ、ＣＯ成分の浄化率は排気空燃比が理論空燃比よ
り大きい（すなわちリーン空燃比である）ほど良好にな
り、理論空燃比より小さい領域（リッチ空燃比領域）で
は急激に悪化する。また、ＮＯX 成分の浄化率は空燃比
がリッチになる程良好になり、リーン空燃比領域では急
激に悪化する。従って、理論空燃比では三元触媒は上記
三成分を同時に高効率で浄化できるものの、それぞれの
成分の浄化率は１００％ではなく、多少のＨＣ、ＣＯや
ＮＯX 成分が浄化されないまま触媒を通過してしまうこ
とになる。これら三成分のうち、ＨＣ、ＣＯ成分は酸化
触媒などを用いて比較的容易に浄化することができる
が、ＮＯX成分、特に比較的少量のＮＯX 成分を完全に
浄化することは困難であり、三元触媒を用いた排気浄化
装置では、従来排気中のＮＯX を完全に除去することは
困難な問題があった。
浄化率は排気空燃比に対して逆の変化傾向を示し、例え
ばＨＣ、ＣＯ成分の浄化率は排気空燃比が理論空燃比よ
り大きい（すなわちリーン空燃比である）ほど良好にな
り、理論空燃比より小さい領域（リッチ空燃比領域）で
は急激に悪化する。また、ＮＯX 成分の浄化率は空燃比
がリッチになる程良好になり、リーン空燃比領域では急
激に悪化する。従って、理論空燃比では三元触媒は上記
三成分を同時に高効率で浄化できるものの、それぞれの
成分の浄化率は１００％ではなく、多少のＨＣ、ＣＯや
ＮＯX 成分が浄化されないまま触媒を通過してしまうこ
とになる。これら三成分のうち、ＨＣ、ＣＯ成分は酸化
触媒などを用いて比較的容易に浄化することができる
が、ＮＯX成分、特に比較的少量のＮＯX 成分を完全に
浄化することは困難であり、三元触媒を用いた排気浄化
装置では、従来排気中のＮＯX を完全に除去することは
困難な問題があった。
【０００４】上記問題を解決するために、例えば特開平
４−３６５９２０号公報は脱硝反応を利用した内燃機関
の排気浄化装置を提案している。三元触媒は、排気空燃
比が理論空燃比よりリッチ側のときに、排気中のＮＯX
の大部分をＮ2 に変換するとともにＮＯX の一部をＮＨ
3 に変換する作用を行う。上記公報の装置は、ＮＯXの
ＮＨ3 への転換効率の高い三元触媒を用いてＮＨ3 を発
生させ、このＮＨ3 と排気中のＮＯX とを反応させて脱
硝反応によりＮ2 とＨ2 Ｏに浄化するようにしたもので
ある。
４−３６５９２０号公報は脱硝反応を利用した内燃機関
の排気浄化装置を提案している。三元触媒は、排気空燃
比が理論空燃比よりリッチ側のときに、排気中のＮＯX
の大部分をＮ2 に変換するとともにＮＯX の一部をＮＨ
3 に変換する作用を行う。上記公報の装置は、ＮＯXの
ＮＨ3 への転換効率の高い三元触媒を用いてＮＨ3 を発
生させ、このＮＨ3 と排気中のＮＯX とを反応させて脱
硝反応によりＮ2 とＨ2 Ｏに浄化するようにしたもので
ある。
【０００５】すなわち、上記公報の装置では、多気筒機
関の一部の気筒をリッチ空燃比で運転し、他の気筒をリ
ーン空燃比で運転する。また、リッチ空燃比運転される
気筒に接続された排気通路には、上記ＮＨ3 発生効率の
高い三元触媒が配置され、この三元触媒下流側でリーン
空燃比気筒からの排気がリッチ空燃比気筒からの排気と
合流するようにされている。
関の一部の気筒をリッチ空燃比で運転し、他の気筒をリ
ーン空燃比で運転する。また、リッチ空燃比運転される
気筒に接続された排気通路には、上記ＮＨ3 発生効率の
高い三元触媒が配置され、この三元触媒下流側でリーン
空燃比気筒からの排気がリッチ空燃比気筒からの排気と
合流するようにされている。
【０００６】リッチ空燃比気筒からの排気に含まれるＮ
ＯX 成分の一部は上記三元触媒によりＮＨ3 に転換され
るため、三元触媒下流側でのリッチ空燃比気筒からの排
気には比較的多量のＮＨ3 が含まれることになる。一
方、リーン空燃比気筒から排出される排気には比較的多
量のＮＯX が含まれる。上記特開平４−３６５９２０号
公報の装置は、上記ＮＨ3 を含む排気とＮＯXを含む排
気とを合流させ、ＮＯX とＮＨ3 とを反応させて脱硝反
応を生じさせることによりＮＨ3 とＮＯX とをＮ2 とＨ
2 Ｏとに転換するようにして、ＮＯX の浄化効率を向上
させたものである。
ＯX 成分の一部は上記三元触媒によりＮＨ3 に転換され
るため、三元触媒下流側でのリッチ空燃比気筒からの排
気には比較的多量のＮＨ3 が含まれることになる。一
方、リーン空燃比気筒から排出される排気には比較的多
量のＮＯX が含まれる。上記特開平４−３６５９２０号
公報の装置は、上記ＮＨ3 を含む排気とＮＯXを含む排
気とを合流させ、ＮＯX とＮＨ3 とを反応させて脱硝反
応を生じさせることによりＮＨ3 とＮＯX とをＮ2 とＨ
2 Ｏとに転換するようにして、ＮＯX の浄化効率を向上
させたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平４−３６５
９２０号公報の装置は理論的には、排気中のＮＯX 成分
を完全に除去することが可能である。しかし、ＮＨ3 成
分とＮＯX 成分とを過不足なく反応させＮＨ3 とＮＯX
との両方を完全に除去するためには、発生するＮＨ3 の
量とＮＯX の量との比率を厳密に管理する必要があり、
現実にはＮＯX の高い浄化効率を得ることは極めて難し
いという問題がある。
９２０号公報の装置は理論的には、排気中のＮＯX 成分
を完全に除去することが可能である。しかし、ＮＨ3 成
分とＮＯX 成分とを過不足なく反応させＮＨ3 とＮＯX
との両方を完全に除去するためには、発生するＮＨ3 の
量とＮＯX の量との比率を厳密に管理する必要があり、
現実にはＮＯX の高い浄化効率を得ることは極めて難し
いという問題がある。
【０００８】例えば、内燃機関から排出されるＮＯX 成
分は、その殆どがＮＯ（一酸化窒素）の形態であり、こ
れらのＮＯ成分はＮＨ3 成分と以下に示す脱硝反応を生
じ、Ｎ2 とＨ2 Ｏに転換される。 ４ＮＨ3 ＋４ＮＯ＋Ｏ2 →４Ｎ2 ＋６Ｈ2 Ｏ しかし、上記反応により完全にＮＨ3 やＮＯX の大気へ
の放出を防止するためには、ＮＨ3 とＮＯX （ＮＯ）と
の量の比率を厳密に制御してＮＨ3 とＮＯX とが過不足
なく反応するようにする必要がある。
分は、その殆どがＮＯ（一酸化窒素）の形態であり、こ
れらのＮＯ成分はＮＨ3 成分と以下に示す脱硝反応を生
じ、Ｎ2 とＨ2 Ｏに転換される。 ４ＮＨ3 ＋４ＮＯ＋Ｏ2 →４Ｎ2 ＋６Ｈ2 Ｏ しかし、上記反応により完全にＮＨ3 やＮＯX の大気へ
の放出を防止するためには、ＮＨ3 とＮＯX （ＮＯ）と
の量の比率を厳密に制御してＮＨ3 とＮＯX とが過不足
なく反応するようにする必要がある。
【０００９】ところが、上記特開平４−３６５９２０号
公報の装置のように、リーン空燃比で運転する気筒によ
りＮＯX を、リッチ空燃比で運転する気筒の排気中のＮ
ＯXを三元触媒で処理することによりＮＨ3 を、それぞ
れ別に発生させるようにしていると、上記比率を一定に
維持するためにはリーン空燃比の気筒とリッチ空燃比の
気筒とで発生するＮＯX の量との比が一定に維持される
必要がある。しかし、気筒からのＮＯX 発生量は機関負
荷や回転数等の運転条件に応じて変動し、しかもリーン
空燃比気筒とリッチ空燃比気筒とではＮＯX 発生量の変
動が同一ではない。このため、全ての運転条件下でＮＨ
3 とＮＯX との発生量の比率を厳密に制御するために
は、これらの気筒の空燃比を運転条件に合わせて極めて
精密に別々に制御する必要が生じる。
公報の装置のように、リーン空燃比で運転する気筒によ
りＮＯX を、リッチ空燃比で運転する気筒の排気中のＮ
ＯXを三元触媒で処理することによりＮＨ3 を、それぞ
れ別に発生させるようにしていると、上記比率を一定に
維持するためにはリーン空燃比の気筒とリッチ空燃比の
気筒とで発生するＮＯX の量との比が一定に維持される
必要がある。しかし、気筒からのＮＯX 発生量は機関負
荷や回転数等の運転条件に応じて変動し、しかもリーン
空燃比気筒とリッチ空燃比気筒とではＮＯX 発生量の変
動が同一ではない。このため、全ての運転条件下でＮＨ
3 とＮＯX との発生量の比率を厳密に制御するために
は、これらの気筒の空燃比を運転条件に合わせて極めて
精密に別々に制御する必要が生じる。
【００１０】ところが実際には、全ての運転条件下でＮ
Ｈ3 とＮＯX との発生量の比率を厳密に維持できるよう
に上記リッチ空燃比運転気筒とリーン空燃比運転気筒の
空燃比を制御することは困難である。このため、上記特
開平４−３６９５２０号公報の装置では、ＮＨ3 とＮＯ
X との発生量のバランスが崩れ、ＮＨ3 やＮＯX の大気
放出が生じるおそれがあり、排気の浄化が不十分になる
場合が生じる。
Ｈ3 とＮＯX との発生量の比率を厳密に維持できるよう
に上記リッチ空燃比運転気筒とリーン空燃比運転気筒の
空燃比を制御することは困難である。このため、上記特
開平４−３６９５２０号公報の装置では、ＮＨ3 とＮＯ
X との発生量のバランスが崩れ、ＮＨ3 やＮＯX の大気
放出が生じるおそれがあり、排気の浄化が不十分になる
場合が生じる。
【００１１】本発明は上記問題を解決し、排気中のＨ
Ｃ、ＣＯ、ＮＯX の三成分、特にＮＯ X 成分を極めて高
い浄化効率で浄化することが可能な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。
Ｃ、ＣＯ、ＮＯX の三成分、特にＮＯ X 成分を極めて高
い浄化効率で浄化することが可能な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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置
であって、前記排気通路を流れる排気中に含まれるＮＯ
Xの全量をＮ 2 とＮＨ 3 とに転換し、転換により生成した
ＮＨ 3 の一部を更に転換することにより、転換されなか
ったＮＨ3と過不足なく反応してＮ2とＨ2Ｏとを生成す
る量のＮＯXとを生成する成分比形成手段と、前記成分
比形成手段により生成されたＮＨ3とＮＯXとを反応させ
てＮ2とＨ2Ｏとを生成する浄化手段とを備えた内燃機関
の排気浄化装置が提供される。
よれば、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置
であって、前記排気通路を流れる排気中に含まれるＮＯ
Xの全量をＮ 2 とＮＨ 3 とに転換し、転換により生成した
ＮＨ 3 の一部を更に転換することにより、転換されなか
ったＮＨ3と過不足なく反応してＮ2とＨ2Ｏとを生成す
る量のＮＯXとを生成する成分比形成手段と、前記成分
比形成手段により生成されたＮＨ3とＮＯXとを反応させ
てＮ2とＨ2Ｏとを生成する浄化手段とを備えた内燃機関
の排気浄化装置が提供される。
【００１３】請求項１の発明では、成分比形成手段は、
機関から別々にＮＨ3とＮＯXとを発生させるのではな
く、機関から発生したＮＯ X の全量を一旦Ｎ 2 とＮＨ 3 と
に転換し、このＮＨ 3 の一部を更にＮＯ X に転換すること
により、転換されなかったＮＨ3と過不足なく反応する
量のＮＯXとに転換する。このため、機関運転状態に応
じてＮＯ X の発生量が変化した場合でも成分比形成手段
により生成されるＮＨ3とＮＯXとの量は、互いに過不足
なく反応してＮＨ3とＮＯXとの全量がＮ2とＨ2Ｏとにな
る比率に維持される。従って、浄化手段では上記により
生成されたＮＨ3とＮＯXとの全量が互いに過不足なく反
応してＮ2とＨ2Ｏとに転換される。
機関から別々にＮＨ3とＮＯXとを発生させるのではな
く、機関から発生したＮＯ X の全量を一旦Ｎ 2 とＮＨ 3 と
に転換し、このＮＨ 3 の一部を更にＮＯ X に転換すること
により、転換されなかったＮＨ3と過不足なく反応する
量のＮＯXとに転換する。このため、機関運転状態に応
じてＮＯ X の発生量が変化した場合でも成分比形成手段
により生成されるＮＨ3とＮＯXとの量は、互いに過不足
なく反応してＮＨ3とＮＯXとの全量がＮ2とＨ2Ｏとにな
る比率に維持される。従って、浄化手段では上記により
生成されたＮＨ3とＮＯXとの全量が互いに過不足なく反
応してＮ2とＨ2Ｏとに転換される。
【００１４】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の発明において前記成分比形成手段により生成されるＮ
ＯX は、前記ＮＨ3 の量に対してモル比で３／４の量の
ＮＯ 2 である排気浄化装置が提供される。ＮＨ3 と、Ｎ
Ｈ3 に対してモル比で３／４の量のＮＯ2 は、 ８ＮＨ3 ＋６ＮＯ2 →７Ｎ2 ＋１２Ｈ2 Ｏ の反応を生じるため、請求項２の発明では成分比形成手
段で生成されたＮＨ3とＮＯ2 とは浄化手段で過不足な
く反応し、その全量がＮ2 とＨ2 Ｏとに転換される。
の発明において前記成分比形成手段により生成されるＮ
ＯX は、前記ＮＨ3 の量に対してモル比で３／４の量の
ＮＯ 2 である排気浄化装置が提供される。ＮＨ3 と、Ｎ
Ｈ3 に対してモル比で３／４の量のＮＯ2 は、 ８ＮＨ3 ＋６ＮＯ2 →７Ｎ2 ＋１２Ｈ2 Ｏ の反応を生じるため、請求項２の発明では成分比形成手
段で生成されたＮＨ3とＮＯ2 とは浄化手段で過不足な
く反応し、その全量がＮ2 とＨ2 Ｏとに転換される。
【００１５】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
の発明において前記成分比形成手段により生成されるＮ
ＯX は、前記ＮＨ3 の量に対してモル比で１：１の量の
ＮＯである排気浄化装置が提供される。ＮＨ3 と、ＮＨ
3 に対してモル比で１：１の量のＮＯは、 ４ＮＨ3 ＋４ＮＯ＋Ｏ2 →４Ｎ2 ＋６Ｈ2 Ｏ の反応を生じるため、請求項３の発明では成分比形成手
段で生成されたＮＨ3とＮＯとは浄化手段で過不足なく
反応し、その全量がＮ2 とＨ2 Ｏとに転換される。
の発明において前記成分比形成手段により生成されるＮ
ＯX は、前記ＮＨ3 の量に対してモル比で１：１の量の
ＮＯである排気浄化装置が提供される。ＮＨ3 と、ＮＨ
3 に対してモル比で１：１の量のＮＯは、 ４ＮＨ3 ＋４ＮＯ＋Ｏ2 →４Ｎ2 ＋６Ｈ2 Ｏ の反応を生じるため、請求項３の発明では成分比形成手
段で生成されたＮＨ3とＮＯとは浄化手段で過不足なく
反応し、その全量がＮ2 とＨ2 Ｏとに転換される。
【００１６】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
の発明において前記成分比形成手段により生成されるＮ
ＯX は、ＮＯ2 とＮＯとの混合物であり、該ＮＯ2 とＮ
Ｏとの合計モル数が前記ＮＨ3 のモル数の３／４より大
きく１より小さくされた排気浄化装置が提供される。す
なわち、請求項４の発明では、成分比形成手段により生
成されるＮＯ2 とＮＯとの量の比率は一定ではないが、
ＮＯ2 とＮＯの量の合計は、生成されるＮＨ 3 と過不足
なく反応する量に常に維持される。これにより、浄化手
段では、 ８ＮＨ3 ＋６ＮＯ2 →７Ｎ2 ＋１２Ｈ2 Ｏ ４ＮＨ3 ＋４ＮＯ＋Ｏ2 →４Ｎ2 ＋６Ｈ2 Ｏ の反応が生じ、ＮＨ3 とＮＯ2 、ＮＯのそれぞれ全量が
Ｎ2 とＨ2 Ｏとに転換される。
の発明において前記成分比形成手段により生成されるＮ
ＯX は、ＮＯ2 とＮＯとの混合物であり、該ＮＯ2 とＮ
Ｏとの合計モル数が前記ＮＨ3 のモル数の３／４より大
きく１より小さくされた排気浄化装置が提供される。す
なわち、請求項４の発明では、成分比形成手段により生
成されるＮＯ2 とＮＯとの量の比率は一定ではないが、
ＮＯ2 とＮＯの量の合計は、生成されるＮＨ 3 と過不足
なく反応する量に常に維持される。これにより、浄化手
段では、 ８ＮＨ3 ＋６ＮＯ2 →７Ｎ2 ＋１２Ｈ2 Ｏ ４ＮＨ3 ＋４ＮＯ＋Ｏ2 →４Ｎ2 ＋６Ｈ2 Ｏ の反応が生じ、ＮＨ3 とＮＯ2 、ＮＯのそれぞれ全量が
Ｎ2 とＨ2 Ｏとに転換される。
【００１７】請求項５に記載の発明によれば、請求項１
の発明において前記成分比形成手段は、排気中のＮＯX
の全量をＮ2 とＮＨ3 とに転換するＮＨ3 生成手段と、
前記ＮＨ3 生成手段により生成されたＮＨ3 のうちの一
部を転換し、転換されなかったＮＨ3 成分の量と過不足
なく反応してＮ2 とＨ2 Ｏとを生成する量のＮＯX を生
成するＮＯX 生成手段と、を備えた排気浄化装置が提供
される。
の発明において前記成分比形成手段は、排気中のＮＯX
の全量をＮ2 とＮＨ3 とに転換するＮＨ3 生成手段と、
前記ＮＨ3 生成手段により生成されたＮＨ3 のうちの一
部を転換し、転換されなかったＮＨ3 成分の量と過不足
なく反応してＮ2 とＨ2 Ｏとを生成する量のＮＯX を生
成するＮＯX 生成手段と、を備えた排気浄化装置が提供
される。
【００１８】すなわち、請求項５の発明では、請求項１
の作用に加え、機関から発生するＮＯの全量を一旦Ｎ 2
とＮＨ3に転換したあと、さらにその一部がＮＯXに転換
されるため、機関運転状態にかかわらず浄化手段で反応
するＮＨ3とＮＯ2との比率が常に一定に維持される。請
求項６に記載の発明によれば、請求項５の発明において
前記ＮＯX生成手段が、前記ＮＨ3生成手段により生成さ
れたＮＨ3の量の３／７を転換し、ＮＯ2を生成するよう
にした排気浄化装置が提供される。
の作用に加え、機関から発生するＮＯの全量を一旦Ｎ 2
とＮＨ3に転換したあと、さらにその一部がＮＯXに転換
されるため、機関運転状態にかかわらず浄化手段で反応
するＮＨ3とＮＯ2との比率が常に一定に維持される。請
求項６に記載の発明によれば、請求項５の発明において
前記ＮＯX生成手段が、前記ＮＨ3生成手段により生成さ
れたＮＨ3の量の３／７を転換し、ＮＯ2を生成するよう
にした排気浄化装置が提供される。
【００１９】これにより、ＮＨ3 生成手段とＮＯX 生成
手段とによりモル比で４：３のＮＨ 3 とＮＯ2 とが生成
されることになり、浄化手段では８ＮＨ3 ＋６ＮＯ2 →
７Ｎ 2 ＋１２Ｈ2 Ｏの反応によりＮＨ3 とＮＯ2 とが過
不足なく反応し、その全量がＮ2 とＨ2 Ｏとに転換され
る。請求項７に記載の発明によれば、請求項５の発明に
おいて前記ＮＯX 生成手段が、前記ＮＨ3 生成手段によ
り生成されたＮＨ3 の量の１／２を転換し、ＮＯを生成
するようにした排気浄化装置が提供される。
手段とによりモル比で４：３のＮＨ 3 とＮＯ2 とが生成
されることになり、浄化手段では８ＮＨ3 ＋６ＮＯ2 →
７Ｎ 2 ＋１２Ｈ2 Ｏの反応によりＮＨ3 とＮＯ2 とが過
不足なく反応し、その全量がＮ2 とＨ2 Ｏとに転換され
る。請求項７に記載の発明によれば、請求項５の発明に
おいて前記ＮＯX 生成手段が、前記ＮＨ3 生成手段によ
り生成されたＮＨ3 の量の１／２を転換し、ＮＯを生成
するようにした排気浄化装置が提供される。
【００２０】これにより、ＮＨ3 生成手段とＮＯX 生成
手段とによりモル比で１：１のＮＨ 3 とＮＯとが生成さ
れることになり、浄化手段では、４ＮＨ3 ＋４ＮＯ＋Ｏ
2 →４Ｎ2 ＋６Ｈ2 Ｏの反応によりＮＨ3 とＮＯとが過
不足なく反応し、その全量がＮ2 とＨ2 Ｏとに転換され
る。請求項８に記載の発明によれば、請求項５の発明に
おいて前記ＮＯX 生成手段が、前記ＮＨ3 生成手段によ
り生成されたＮＨ3 の量の３／７より大きく１／２より
小さい量を転換し、ＮＯ2 とＮＯとを生成するようにし
た排気浄化装置が提供される。
手段とによりモル比で１：１のＮＨ 3 とＮＯとが生成さ
れることになり、浄化手段では、４ＮＨ3 ＋４ＮＯ＋Ｏ
2 →４Ｎ2 ＋６Ｈ2 Ｏの反応によりＮＨ3 とＮＯとが過
不足なく反応し、その全量がＮ2 とＨ2 Ｏとに転換され
る。請求項８に記載の発明によれば、請求項５の発明に
おいて前記ＮＯX 生成手段が、前記ＮＨ3 生成手段によ
り生成されたＮＨ3 の量の３／７より大きく１／２より
小さい量を転換し、ＮＯ2 とＮＯとを生成するようにし
た排気浄化装置が提供される。
【００２１】すなわち、請求項８の発明ではＮＯX 生成
手段により転換されなかったＮＨ3と過不足なく反応す
る量のＮＯ2 とＮＯとがＮＯX 生成手段により生成され
るため、ＮＯX 生成手段で転換されるＮＨ3 の量はＮＨ
3 生成手段により生成されるＮＨ3 の量の３／７から１
／２の間の量になる。請求項９に記載の発明によれば、
請求項５の発明において前記ＮＯX 生成手段は、前記Ｎ
Ｈ3 生成手段によりＮＨ3 を生成した後の排気を所定の
流量比に分流する第１と第２の分岐通路と、前記第１の
分岐通路を流れる排気中のＮＨ3 の全量をＮＯX に転換
する転換手段と、前記転換手段による転換処理後の前記
第１の分岐通路を流れる排気と前記第２の分岐通路を流
れる排気とが合流する合流排気通路とを備え、前記第１
と第２の分岐通路の前記流量比は、前記転換手段により
生成されるＮＯX の量が前記第２の分岐通路を流れる排
気中のＮＨ3 と過不足なく反応してＮ2 とＨ2 Ｏとを生
成する量となる流量比に設定され、前記浄化手段は前記
合流排気通路に配置された排気浄化装置が提供される。
手段により転換されなかったＮＨ3と過不足なく反応す
る量のＮＯ2 とＮＯとがＮＯX 生成手段により生成され
るため、ＮＯX 生成手段で転換されるＮＨ3 の量はＮＨ
3 生成手段により生成されるＮＨ3 の量の３／７から１
／２の間の量になる。請求項９に記載の発明によれば、
請求項５の発明において前記ＮＯX 生成手段は、前記Ｎ
Ｈ3 生成手段によりＮＨ3 を生成した後の排気を所定の
流量比に分流する第１と第２の分岐通路と、前記第１の
分岐通路を流れる排気中のＮＨ3 の全量をＮＯX に転換
する転換手段と、前記転換手段による転換処理後の前記
第１の分岐通路を流れる排気と前記第２の分岐通路を流
れる排気とが合流する合流排気通路とを備え、前記第１
と第２の分岐通路の前記流量比は、前記転換手段により
生成されるＮＯX の量が前記第２の分岐通路を流れる排
気中のＮＨ3 と過不足なく反応してＮ2 とＨ2 Ｏとを生
成する量となる流量比に設定され、前記浄化手段は前記
合流排気通路に配置された排気浄化装置が提供される。
【００２２】これにより、浄化手段に供給される排気中
のＮＨ3 とＮＯX とのモル比は排気の分流という機械的
手段を用いて一定に維持されるようになる。請求項１０
に記載の発明によれば、請求項９の発明において前記転
換手段は、排気中のＮＨ3 の全量をＮＯ2 に転換し、前
記第１と第２の分岐通路の流量比は３：４である排気浄
化装置が提供される。
のＮＨ3 とＮＯX とのモル比は排気の分流という機械的
手段を用いて一定に維持されるようになる。請求項１０
に記載の発明によれば、請求項９の発明において前記転
換手段は、排気中のＮＨ3 の全量をＮＯ2 に転換し、前
記第１と第２の分岐通路の流量比は３：４である排気浄
化装置が提供される。
【００２３】これにより、浄化手段では排気中のＮＨ3
とＮＯ2 との全量が過不足なく反応し、Ｎ2 とＨ2 Ｏと
に転換される。請求項１１に記載の発明によれば、請求
項９の発明において前記転換手段は、排気中のＮＨ3 の
全量をＮＯに転換し、前記第１と第２の分岐通路の流量
比は１：１である排気浄化装置が提供される。
とＮＯ2 との全量が過不足なく反応し、Ｎ2 とＨ2 Ｏと
に転換される。請求項１１に記載の発明によれば、請求
項９の発明において前記転換手段は、排気中のＮＨ3 の
全量をＮＯに転換し、前記第１と第２の分岐通路の流量
比は１：１である排気浄化装置が提供される。
【００２４】これにより、浄化手段では排気中のＮＨ3
とＮＯとの全量が過不足なく反応し、Ｎ2 とＨ2 Ｏとに
転換される。請求項１２に記載の発明によれば、請求項
９の発明において前記転換手段は、排気中のＮＨ3 の全
量をＮＯ2 とＮＯとに転換し、前記第１と第２の分岐通
路の流量比は３：４と１：１との間である排気浄化装置
が提供される。
とＮＯとの全量が過不足なく反応し、Ｎ2 とＨ2 Ｏとに
転換される。請求項１２に記載の発明によれば、請求項
９の発明において前記転換手段は、排気中のＮＨ3 の全
量をＮＯ2 とＮＯとに転換し、前記第１と第２の分岐通
路の流量比は３：４と１：１との間である排気浄化装置
が提供される。
【００２５】すなわち、転換手段では第２の分岐通路を
通る排気中のＮＨ3 と過不足なく反応する量のＮＯ2 、
ＮＯとが生成されるため、第１の分岐通路と第２の分岐
通路との流量比は３：４と１：１との間になる。請求項
１３に記載の発明によれば、請求項９から１２までのい
ずれか１項の発明において前記第２の分岐通路に、前記
転換手段と同程度の流路抵抗を有する抵抗手段を備えた
排気浄化装置が提供される。
通る排気中のＮＨ3 と過不足なく反応する量のＮＯ2 、
ＮＯとが生成されるため、第１の分岐通路と第２の分岐
通路との流量比は３：４と１：１との間になる。請求項
１３に記載の発明によれば、請求項９から１２までのい
ずれか１項の発明において前記第２の分岐通路に、前記
転換手段と同程度の流路抵抗を有する抵抗手段を備えた
排気浄化装置が提供される。
【００２６】すなわち、第２の分岐通路に、第１分岐通
路上の転換手段と同程度の流路抵抗を有する抵抗手段を
設けたため、排気圧力の脈動が両方の分岐通路で同程度
に減衰され、分岐通路への排気の逆流などが発生しな
い。請求項１４に記載の発明によれば、請求項５から７
までのいずれか１項の発明において前記ＮＨ3 生成手段
は前記機関排気通路に設けられた三元触媒を備え、前記
ＮＯX 生成手段は該三元触媒下流側の排気通路に設けら
れた酸化触媒を備え、前記浄化手段は該酸化触媒下流側
の排気通路に設けられた脱硝／酸化触媒を備えた排気浄
化装置が提供される。
路上の転換手段と同程度の流路抵抗を有する抵抗手段を
設けたため、排気圧力の脈動が両方の分岐通路で同程度
に減衰され、分岐通路への排気の逆流などが発生しな
い。請求項１４に記載の発明によれば、請求項５から７
までのいずれか１項の発明において前記ＮＨ3 生成手段
は前記機関排気通路に設けられた三元触媒を備え、前記
ＮＯX 生成手段は該三元触媒下流側の排気通路に設けら
れた酸化触媒を備え、前記浄化手段は該酸化触媒下流側
の排気通路に設けられた脱硝／酸化触媒を備えた排気浄
化装置が提供される。
【００２７】すなわち、請求項１４の発明では、請求項
５から７のＮＨ3 生成手段、ＮＯX生成手段、浄化手段
は単一の排気通路に配置された、それぞれ三元触媒、酸
化触媒、脱硝／酸化触媒からなり、三元触媒で生成され
た排気中のＮＨ3 の一部が、酸化触媒を通過する際にＮ
ＯX に転換される。請求項１５に記載の発明によれば、
請求項８の発明において前記ＮＨ3 生成手段は前記機関
排気通路に設けられた三元触媒を備え、前記ＮＯX 生成
手段は該三元触媒下流側の排気通路に設けられた酸化触
媒を備え、前記浄化手段は該酸化触媒下流側の排気通路
に設けられた脱硝／酸化触媒を備えた排気浄化装置が提
供される。
５から７のＮＨ3 生成手段、ＮＯX生成手段、浄化手段
は単一の排気通路に配置された、それぞれ三元触媒、酸
化触媒、脱硝／酸化触媒からなり、三元触媒で生成され
た排気中のＮＨ3 の一部が、酸化触媒を通過する際にＮ
ＯX に転換される。請求項１５に記載の発明によれば、
請求項８の発明において前記ＮＨ3 生成手段は前記機関
排気通路に設けられた三元触媒を備え、前記ＮＯX 生成
手段は該三元触媒下流側の排気通路に設けられた酸化触
媒を備え、前記浄化手段は該酸化触媒下流側の排気通路
に設けられた脱硝／酸化触媒を備えた排気浄化装置が提
供される。
【００２８】すなわち、請求項１５の発明では、請求項
８のＮＨ3生成手段、ＮＯX生成手段、浄化手段は単一の
排気通路に配置された、それぞれ三元触媒、酸化触媒、
脱硝／酸化触媒からなり、三元触媒で生成された排気中
のＮＨ3の一部が、酸化触媒を通過する際にＮＯ2とＮＯ
とに転換される。請求項１６に記載の発明によれば、請
求項１５の発明において前記ＮＯX生成手段は、さらに
前記酸化触媒の温度に応じて前記転換されるＮＨ3の量
を３／７から１／２の間で変更する可変手段を備えた排
気浄化装置が提供される。
８のＮＨ3生成手段、ＮＯX生成手段、浄化手段は単一の
排気通路に配置された、それぞれ三元触媒、酸化触媒、
脱硝／酸化触媒からなり、三元触媒で生成された排気中
のＮＨ3の一部が、酸化触媒を通過する際にＮＯ2とＮＯ
とに転換される。請求項１６に記載の発明によれば、請
求項１５の発明において前記ＮＯX生成手段は、さらに
前記酸化触媒の温度に応じて前記転換されるＮＨ3の量
を３／７から１／２の間で変更する可変手段を備えた排
気浄化装置が提供される。
【００２９】すなわち、請求項１６の発明では、酸化触
媒で生成されるＮＯ2 とＮＯとの量の比率が温度により
変化する場合でも、酸化触媒を通過するＮＨ3 の量と酸
化触媒で転換されるＮＨ3 の量との比率が温度に応じて
調整されるため、酸化触媒を通過した排気は、ＮＨ
3 と、このＮＨ3 と過不足なく反応する量のＮＯ、ＮＯ
2を含むことになる。
媒で生成されるＮＯ2 とＮＯとの量の比率が温度により
変化する場合でも、酸化触媒を通過するＮＨ3 の量と酸
化触媒で転換されるＮＨ3 の量との比率が温度に応じて
調整されるため、酸化触媒を通過した排気は、ＮＨ
3 と、このＮＨ3 と過不足なく反応する量のＮＯ、ＮＯ
2を含むことになる。
【００３０】請求項１７に記載の発明によれば、請求項
９から１２までのいずれか１項の発明において前記ＮＨ
3 生成手段は前記機関排気通路に設けられた三元触媒を
備え、前記転換手段は前記第１の分岐通路に設けられた
酸化触媒を備え、前記浄化手段は前記合流排気通路に設
けられた脱硝／酸化触媒を備えた排気浄化装置が提供さ
れる。
９から１２までのいずれか１項の発明において前記ＮＨ
3 生成手段は前記機関排気通路に設けられた三元触媒を
備え、前記転換手段は前記第１の分岐通路に設けられた
酸化触媒を備え、前記浄化手段は前記合流排気通路に設
けられた脱硝／酸化触媒を備えた排気浄化装置が提供さ
れる。
【００３１】すなわち、三元触媒で生成されたＮＨ3 の
うち、第１の分岐通路に流入する排気中のＮＨ3 は酸化
触媒により全量がＮＯX に転換されてから、また第２の
分岐通路に流入する排気中のＮＨ3 はそのまま、合流排
気通路に流入する。従って合流排気通路上の脱硝／酸化
触媒に流入する排気はＮＨ3 と、このＮＨ3 と過不足な
く反応する量のＮＯX を含むことになる。
うち、第１の分岐通路に流入する排気中のＮＨ3 は酸化
触媒により全量がＮＯX に転換されてから、また第２の
分岐通路に流入する排気中のＮＨ3 はそのまま、合流排
気通路に流入する。従って合流排気通路上の脱硝／酸化
触媒に流入する排気はＮＨ3 と、このＮＨ3 と過不足な
く反応する量のＮＯX を含むことになる。
【００３２】請求項１８に記載の発明によれば、請求項
１３の発明において前記ＮＨ3 生成手段は前記機関排気
通路に設けられた三元触媒を備え、前記転換手段は前記
第１の分岐通路に設けられた酸化触媒を備え、前記浄化
手段は前記合流排気通路に設けられた脱硝／酸化触媒を
備えた排気浄化装置が提供される。すなわち、三元触媒
で生成されたＮＨ3 のうち、第１の分岐通路に流入する
排気中のＮＨ3 は酸化触媒により全量がＮＯとＮＯ2 と
に転換されてから、また第２の分岐通路に流入する排気
中のＮＨ3 はそのまま、合流排気通路に流入する。従っ
て合流排気通路上の脱硝／酸化触媒に流入する排気は常
に、ＮＨ3 と、このＮＨ3 と過不足なく反応する量のＮ
Ｏ、ＮＯ2 を含むことになる。
１３の発明において前記ＮＨ3 生成手段は前記機関排気
通路に設けられた三元触媒を備え、前記転換手段は前記
第１の分岐通路に設けられた酸化触媒を備え、前記浄化
手段は前記合流排気通路に設けられた脱硝／酸化触媒を
備えた排気浄化装置が提供される。すなわち、三元触媒
で生成されたＮＨ3 のうち、第１の分岐通路に流入する
排気中のＮＨ3 は酸化触媒により全量がＮＯとＮＯ2 と
に転換されてから、また第２の分岐通路に流入する排気
中のＮＨ3 はそのまま、合流排気通路に流入する。従っ
て合流排気通路上の脱硝／酸化触媒に流入する排気は常
に、ＮＨ3 と、このＮＨ3 と過不足なく反応する量のＮ
Ｏ、ＮＯ2 を含むことになる。
【００３３】請求項１９に記載の発明によれば、請求項
１８の発明において前記ＮＯX 生成手段は、前記酸化触
媒の温度に応じて前記第１と第２の分岐通路の流量比を
３／４から１までの間で変更する可変手段を備えた排気
浄化装置が提供される。すなわち、請求項１９の発明で
は、第１の分岐通路上の酸化触媒で生成されるＮＯ2 と
ＮＯとの量の比率が温度により変化する場合でも、第１
の分岐通路を通りＮＯ2 とＮＯとに転換されるＮＨ3 の
量と第２の分岐通路を通りそのまま合流排気通路に流入
するＮＨ3 の量との比率が温度に応じて調整されるた
め、合流排気通路上の脱硝／酸化触媒に流入する排気は
常に、ＮＨ3 と、このＮＨ3 と過不足なく反応する量の
ＮＯ、ＮＯ2 を含むことになる。
１８の発明において前記ＮＯX 生成手段は、前記酸化触
媒の温度に応じて前記第１と第２の分岐通路の流量比を
３／４から１までの間で変更する可変手段を備えた排気
浄化装置が提供される。すなわち、請求項１９の発明で
は、第１の分岐通路上の酸化触媒で生成されるＮＯ2 と
ＮＯとの量の比率が温度により変化する場合でも、第１
の分岐通路を通りＮＯ2 とＮＯとに転換されるＮＨ3 の
量と第２の分岐通路を通りそのまま合流排気通路に流入
するＮＨ3 の量との比率が温度に応じて調整されるた
め、合流排気通路上の脱硝／酸化触媒に流入する排気は
常に、ＮＨ3 と、このＮＨ3 と過不足なく反応する量の
ＮＯ、ＮＯ2 を含むことになる。
【００３４】請求項２０に記載の発明によれば、請求項
１８の発明において前記ＮＯX 生成手段は、前記酸化触
媒に流入する排気空燃比に応じて前記第１と第２の分岐
通路の流量比を３／４から１までの間で変更する可変手
段を備えた排気浄化装置が提供される。すなわち、請求
項２０の発明では、第１の分岐通路上の酸化触媒で生成
されるＮＯ2 とＮＯとの比率が酸化触媒に流入する排気
の空燃比により変化するような場合でも、第１の分岐通
路を通りＮＯ2 とＮＯとに転換されるＮＨ3 の量と第２
の分岐通路を通りそのまま合流排気通路に流入するＮＨ
3 の量との比率が酸化触媒に流入する排気空燃比に応じ
て調整されるため、合流排気通路上の脱硝／酸化触媒に
流入する排気は常に、ＮＨ3 と、このＮＨ3 と過不足な
く反応する量のＮＯ、ＮＯ2 を含むことになる。
１８の発明において前記ＮＯX 生成手段は、前記酸化触
媒に流入する排気空燃比に応じて前記第１と第２の分岐
通路の流量比を３／４から１までの間で変更する可変手
段を備えた排気浄化装置が提供される。すなわち、請求
項２０の発明では、第１の分岐通路上の酸化触媒で生成
されるＮＯ2 とＮＯとの比率が酸化触媒に流入する排気
の空燃比により変化するような場合でも、第１の分岐通
路を通りＮＯ2 とＮＯとに転換されるＮＨ3 の量と第２
の分岐通路を通りそのまま合流排気通路に流入するＮＨ
3 の量との比率が酸化触媒に流入する排気空燃比に応じ
て調整されるため、合流排気通路上の脱硝／酸化触媒に
流入する排気は常に、ＮＨ3 と、このＮＨ3 と過不足な
く反応する量のＮＯ、ＮＯ2 を含むことになる。
【００３５】請求項２１に記載の発明によれば、請求項
１から２０までのいずれか１項の発明において前記内燃
機関は、該内燃機関の運転空燃比を理論空燃比よりリッ
チ側に制御する空燃比制御装置を備えた排気浄化装置が
提供される。これによりＮＨ3 生成手段では空燃比調整
剤の添加などの補助的手段を用いることなく排気中のＮ
ＯX の全量がＮ2 とＮＨ3 とに転換される。
１から２０までのいずれか１項の発明において前記内燃
機関は、該内燃機関の運転空燃比を理論空燃比よりリッ
チ側に制御する空燃比制御装置を備えた排気浄化装置が
提供される。これによりＮＨ3 生成手段では空燃比調整
剤の添加などの補助的手段を用いることなく排気中のＮ
ＯX の全量がＮ2 とＮＨ3 とに転換される。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。図１は、本発明を適用し
た内燃機関の概略構成を示す図である。図１において１
は多気筒内燃機関本体、２は機関１の吸気通路、３は機
関１の各気筒の排気ポートを排気通路４に接続する排気
マニホルドを示している。
の実施形態について説明する。図１は、本発明を適用し
た内燃機関の概略構成を示す図である。図１において１
は多気筒内燃機関本体、２は機関１の吸気通路、３は機
関１の各気筒の排気ポートを排気通路４に接続する排気
マニホルドを示している。
【００３７】また、排気通路４の排気マニホルド３接続
部下流側には後述する三元触媒１１が設けられている。
本実施形態では、排気通路４は三元触媒１１下流側で２
つの分岐通路４ａ、４ｂに分岐しており、第１の分岐通
路４ａ側には後述する酸化触媒１３が、また第２の分岐
通路４ｂ側には酸化触媒１３と同程度の流路抵抗を有す
る抵抗体１７が設けられている。
部下流側には後述する三元触媒１１が設けられている。
本実施形態では、排気通路４は三元触媒１１下流側で２
つの分岐通路４ａ、４ｂに分岐しており、第１の分岐通
路４ａ側には後述する酸化触媒１３が、また第２の分岐
通路４ｂ側には酸化触媒１３と同程度の流路抵抗を有す
る抵抗体１７が設けられている。
【００３８】分岐通路４ａ、４ｂは、酸化触媒１３、抵
抗体１７の下流側で合流排気管５に接続されて合流して
おり、合流排気管５上には後述する脱硝／酸化触媒１５
が設けられている。また、合流排気管５には脱硝／酸化
触媒１５下流側で図示しないマフラーが接続され、マフ
ラー下流側で大気に開放されている。図に２１で示すの
は、分岐通路４ａの酸化触媒１３上流側に二次空気を注
入する二次空気供給装置である。二次空気供給装置２１
は、エアポンプ等の空気供給源２１ｃからの加圧空気を
分岐通路４ａ内に噴射する空気ノズル２１ａ、後述する
制御回路３０からの制御信号に応じてノズル２１ａから
の二次空気噴射量を調節する流量制御弁２１ｂを備えて
いる。
抗体１７の下流側で合流排気管５に接続されて合流して
おり、合流排気管５上には後述する脱硝／酸化触媒１５
が設けられている。また、合流排気管５には脱硝／酸化
触媒１５下流側で図示しないマフラーが接続され、マフ
ラー下流側で大気に開放されている。図に２１で示すの
は、分岐通路４ａの酸化触媒１３上流側に二次空気を注
入する二次空気供給装置である。二次空気供給装置２１
は、エアポンプ等の空気供給源２１ｃからの加圧空気を
分岐通路４ａ内に噴射する空気ノズル２１ａ、後述する
制御回路３０からの制御信号に応じてノズル２１ａから
の二次空気噴射量を調節する流量制御弁２１ｂを備えて
いる。
【００３９】図に３０で示すのは、機関１の制御回路で
ある。制御回路３０は、例えばＲＡＭ（ランダムアクセ
スメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＣＰＵ
（マイクロプロセッサ）及び入出力ポートを双方向性バ
スで接続した公知の構成のディジタルコンピュータから
なり、本実施形態では、機関１への燃料供給量を調節し
て機関空燃比を制御する空燃比制御、及び二次空気供給
装置２１からの分岐通路４ａへの二次空気供給量を制御
する二次空気制御を行う。
ある。制御回路３０は、例えばＲＡＭ（ランダムアクセ
スメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＣＰＵ
（マイクロプロセッサ）及び入出力ポートを双方向性バ
スで接続した公知の構成のディジタルコンピュータから
なり、本実施形態では、機関１への燃料供給量を調節し
て機関空燃比を制御する空燃比制御、及び二次空気供給
装置２１からの分岐通路４ａへの二次空気供給量を制御
する二次空気制御を行う。
【００４０】この制御のため、制御回路３０の入力ポー
トには、機関吸気通路２に設けられたエアフローメータ
（図示せず）から機関吸入空気量を表す吸気量信号と、
回転数センサ（図示せず）から機関回転数を表す回転数
信号が入力されている他、排気通路４の三元触媒１１上
流側に設けられた空燃比センサ３１から排気通路４内の
排気空燃比を表す信号が入力されている。
トには、機関吸気通路２に設けられたエアフローメータ
（図示せず）から機関吸入空気量を表す吸気量信号と、
回転数センサ（図示せず）から機関回転数を表す回転数
信号が入力されている他、排気通路４の三元触媒１１上
流側に設けられた空燃比センサ３１から排気通路４内の
排気空燃比を表す信号が入力されている。
【００４１】なお、本明細書では、排気通路のある箇所
における排気空燃比とは、その箇所の上流側の排気通路
及び機関に供給された空気量合計と燃料量合計との比を
意味するものとする。従って、空燃比センサ３１の部分
における排気空燃比は機関空燃比（機関燃焼室内の燃焼
空燃比）に等しくなる。また、制御回路３０の出力ポー
トは、機関１の各気筒の吸気ポートに加圧燃料を噴射す
る燃料噴射弁（図示せず）にそれぞれ接続され、各気筒
への燃料噴射量、すなわち機関空燃比を制御している。
における排気空燃比とは、その箇所の上流側の排気通路
及び機関に供給された空気量合計と燃料量合計との比を
意味するものとする。従って、空燃比センサ３１の部分
における排気空燃比は機関空燃比（機関燃焼室内の燃焼
空燃比）に等しくなる。また、制御回路３０の出力ポー
トは、機関１の各気筒の吸気ポートに加圧燃料を噴射す
る燃料噴射弁（図示せず）にそれぞれ接続され、各気筒
への燃料噴射量、すなわち機関空燃比を制御している。
【００４２】次に、本実施形態の作用について説明す
る。本実施形態では、制御回路３０は機関１の空燃比を
理論空燃比より僅かにリッチ側（例えば、λ（空気過剰
率）で０．９８〜０．９９５程度）になるように制御し
ている。例えば、制御回路３０は入力ポートに入力する
吸気量信号と機関回転数信号とに基づいて、機関１回転
当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎを計算し、機関回転数Ｎと上
記Ｑ／Ｎとの値に基づいて機関１の基本燃料噴射量ＴＡ
ＵＰを、 ＴＡＵＰ＝（Ｑ／Ｎ）×α （αは定数） として計算する。ここで、ＴＡＵＰは機関空燃比を理論
空燃比（λ＝１．０）とする燃料噴射量である。次い
で、制御回路３０は上記ＴＡＵＰを用いて、実際の燃料
噴射量ＴＡＵを、 ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ×（１／λT ）×ＦＡＦ として算出する。ここで、λT は機関空燃比の空気過剰
率の制御目標値であり、本実施形態では前述のようにλ
T ＝０．９８〜０．９９５程度に設定される。
る。本実施形態では、制御回路３０は機関１の空燃比を
理論空燃比より僅かにリッチ側（例えば、λ（空気過剰
率）で０．９８〜０．９９５程度）になるように制御し
ている。例えば、制御回路３０は入力ポートに入力する
吸気量信号と機関回転数信号とに基づいて、機関１回転
当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎを計算し、機関回転数Ｎと上
記Ｑ／Ｎとの値に基づいて機関１の基本燃料噴射量ＴＡ
ＵＰを、 ＴＡＵＰ＝（Ｑ／Ｎ）×α （αは定数） として計算する。ここで、ＴＡＵＰは機関空燃比を理論
空燃比（λ＝１．０）とする燃料噴射量である。次い
で、制御回路３０は上記ＴＡＵＰを用いて、実際の燃料
噴射量ＴＡＵを、 ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ×（１／λT ）×ＦＡＦ として算出する。ここで、λT は機関空燃比の空気過剰
率の制御目標値であり、本実施形態では前述のようにλ
T ＝０．９８〜０．９９５程度に設定される。
【００４３】また、ＦＡＦは空燃比補正係数であり、排
気通路４に設けた空燃比センサ３１の出力に基づくフィ
ードバックにより決定される。空燃比センサ３１は、排
気空燃比の広い範囲にわたって排気空燃比と１対１に対
応する連続出力信号を発生するいわゆる全域空燃比セン
サが用いられる。制御回路３０は、空燃比センサ３１の
出力から機関１の排気空燃比（空気過剰率λ）を検出
し、排気の空気過剰率λが上記制御目標値λT に一致す
るようにＦＡＦの値をフィードバック制御により決定す
る。これにより、機関１の燃料噴射弁の流量特性の個体
差や経時的変化等にかかわらず、機関空燃比が正確に目
標空燃比（目標空気過剰率）に維持される。
気通路４に設けた空燃比センサ３１の出力に基づくフィ
ードバックにより決定される。空燃比センサ３１は、排
気空燃比の広い範囲にわたって排気空燃比と１対１に対
応する連続出力信号を発生するいわゆる全域空燃比セン
サが用いられる。制御回路３０は、空燃比センサ３１の
出力から機関１の排気空燃比（空気過剰率λ）を検出
し、排気の空気過剰率λが上記制御目標値λT に一致す
るようにＦＡＦの値をフィードバック制御により決定す
る。これにより、機関１の燃料噴射弁の流量特性の個体
差や経時的変化等にかかわらず、機関空燃比が正確に目
標空燃比（目標空気過剰率）に維持される。
【００４４】なお、ＦＡＦの値は、例えば目標空気過剰
率λT と空燃比センサ３１で検出した排気空燃比（空気
過剰率）との偏差に基づくＰＩＤ（比例積分微分）制
御、あるいは他の公知のフィードバック制御により決定
される。また、後述するように本実施形態では三元触媒
１１で機関から排出されるＮＯX の全量をＮ2 とＮＨ3
とに変換するため、機関空燃比は常に理論空燃比よりリ
ッチ側に維持する必要がある。このため、空燃比補正係
数ＦＡＦの値には下限値を設けて、フィードバック制御
中に過渡的に機関空燃比がリーンになることを防止して
もよい。
率λT と空燃比センサ３１で検出した排気空燃比（空気
過剰率）との偏差に基づくＰＩＤ（比例積分微分）制
御、あるいは他の公知のフィードバック制御により決定
される。また、後述するように本実施形態では三元触媒
１１で機関から排出されるＮＯX の全量をＮ2 とＮＨ3
とに変換するため、機関空燃比は常に理論空燃比よりリ
ッチ側に維持する必要がある。このため、空燃比補正係
数ＦＡＦの値には下限値を設けて、フィードバック制御
中に過渡的に機関空燃比がリーンになることを防止して
もよい。
【００４５】上記のように、理論空燃比より僅かにリッ
チ側の空燃比の機関１の各気筒からの排気は、排気マニ
ホルド３から排気通路４に流入し、排気通路４上の三元
触媒１１に流入する。三元触媒１１は、ハニカム状に成
形したコージェライト等の担体を用いて、この担体表面
にアルミナの薄いコーティングを形成し、このアルミナ
層に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等の貴金
属触媒成分を担持させたものである。図２は、三元触媒
１１のＨＣ、ＣＯ、ＮＯX の浄化率を示す図である。図
２に示すように、三元触媒１１は理論空燃比（λ＝１．
０）でＨＣ、ＣＯ、ＮＯX の３成分を高効率で浄化す
る。ＨＣ、ＣＯの浄化率は排気空燃比が理論空燃比より
リーン（λ＞１．０）の領域では理論空燃比における浄
化率より高くなり、逆にＮＯX の浄化率は排気空燃比が
理論空燃比よりリッチ（λ＜１．０）側の領域で理論空
燃比における浄化率より高くなる。
チ側の空燃比の機関１の各気筒からの排気は、排気マニ
ホルド３から排気通路４に流入し、排気通路４上の三元
触媒１１に流入する。三元触媒１１は、ハニカム状に成
形したコージェライト等の担体を用いて、この担体表面
にアルミナの薄いコーティングを形成し、このアルミナ
層に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等の貴金
属触媒成分を担持させたものである。図２は、三元触媒
１１のＨＣ、ＣＯ、ＮＯX の浄化率を示す図である。図
２に示すように、三元触媒１１は理論空燃比（λ＝１．
０）でＨＣ、ＣＯ、ＮＯX の３成分を高効率で浄化す
る。ＨＣ、ＣＯの浄化率は排気空燃比が理論空燃比より
リーン（λ＞１．０）の領域では理論空燃比における浄
化率より高くなり、逆にＮＯX の浄化率は排気空燃比が
理論空燃比よりリッチ（λ＜１．０）側の領域で理論空
燃比における浄化率より高くなる。
【００４６】排気空燃比が理論空燃比よりリッチな領域
では、機関排気中のＮＯX のほぼ全量を占めるＮＯは、 ２ＣＯ＋２ＮＯ→Ｎ2 ＋２ＣＯ2 及び、 ２Ｈ2 ＋２ＮＯ→Ｎ2 ＋２Ｈ2 Ｏ の還元反応により大部分がＮ2 に転換されるが、残りの
僅かな量のＮＯは、 ５Ｈ2 ＋２ＮＯ→２ＮＨ3 ＋２Ｈ2 Ｏ の反応によりＮＨ3 に転換される。
では、機関排気中のＮＯX のほぼ全量を占めるＮＯは、 ２ＣＯ＋２ＮＯ→Ｎ2 ＋２ＣＯ2 及び、 ２Ｈ2 ＋２ＮＯ→Ｎ2 ＋２Ｈ2 Ｏ の還元反応により大部分がＮ2 に転換されるが、残りの
僅かな量のＮＯは、 ５Ｈ2 ＋２ＮＯ→２ＮＨ3 ＋２Ｈ2 Ｏ の反応によりＮＨ3 に転換される。
【００４７】また、触媒成分としてロジウムＲｈを多く
含む程、上記ＮＯ→Ｎ2 の転換効率は高くなり、それに
応じてＮＯ→ＮＨ3 の転換効率は低くなる。なお、本実
施形態では、後述するように下流側の酸化触媒１３や脱
硝／酸化触媒１５で排気中のＮＯX やＮＨ3 の処理を行
うが、脱硝／酸化触媒１５での処理量を少くして最終的
なＮＯX の浄化効率を向上させるためには、三元触媒１
１ではＮＯ→Ｎ2 の転換量が多く、かつＮＨ3 の発生量
が少ない方が好ましい。そこで、本実施形態ではこの点
を考慮して、三元触媒１１にはロジウムＲｈの担持量を
多く配合したものが使用される。
含む程、上記ＮＯ→Ｎ2 の転換効率は高くなり、それに
応じてＮＯ→ＮＨ3 の転換効率は低くなる。なお、本実
施形態では、後述するように下流側の酸化触媒１３や脱
硝／酸化触媒１５で排気中のＮＯX やＮＨ3 の処理を行
うが、脱硝／酸化触媒１５での処理量を少くして最終的
なＮＯX の浄化効率を向上させるためには、三元触媒１
１ではＮＯ→Ｎ2 の転換量が多く、かつＮＨ3 の発生量
が少ない方が好ましい。そこで、本実施形態ではこの点
を考慮して、三元触媒１１にはロジウムＲｈの担持量を
多く配合したものが使用される。
【００４８】図２、(A) 線は本実施形態の三元触媒１１
のＮＨ3 発生量と空燃比との関係を示している。図２
(A) 線に示すように、本実施形態の三元触媒１１では空
燃比が理論空燃比よりリッチ側になる程ＮＨ3 発生量が
増大する。また、理論空燃比より僅かにリッチな空燃比
（λ＝０．９８〜０．９９５程度）では、ＮＨ3 の発生
量は比較的僅かであり、ＮＨ3 に転換されなかったＮＯ
X はその全量がＮ2 に転換される。
のＮＨ3 発生量と空燃比との関係を示している。図２
(A) 線に示すように、本実施形態の三元触媒１１では空
燃比が理論空燃比よりリッチ側になる程ＮＨ3 発生量が
増大する。また、理論空燃比より僅かにリッチな空燃比
（λ＝０．９８〜０．９９５程度）では、ＮＨ3 の発生
量は比較的僅かであり、ＮＨ3 に転換されなかったＮＯ
X はその全量がＮ2 に転換される。
【００４９】このように、ロジウムＲｈを多く含有する
三元触媒１１に理論空燃比より僅かにリッチ空燃比側の
排気を通過させることにより、排気中のＮＯX の全量が
Ｎ2と僅かな量のＮＨ3 とに転換されることになる。上
記三元触媒１１を通過した排気は、次に分岐通路４ａ、
４ｂに分流される。本実施形態では、排気通路４から流
入する排気は、第１の分岐通路４ａと第２の分岐通路４
ｂとに、所定の流量比ａ：ｂで流入するようにそれぞれ
の分岐通路の流路抵抗が設定されている。なお、流量比
ａ：ｂの設定については後述する。このように、第１と
第２の分岐通路４ａ、４ｂの流路抵抗を予め設定するこ
とにより、複雑な流量制御を行うことなく排気通路４か
らの排気を所定の流量比で分岐通路４ｂ、４ａに分流す
ることができる。
三元触媒１１に理論空燃比より僅かにリッチ空燃比側の
排気を通過させることにより、排気中のＮＯX の全量が
Ｎ2と僅かな量のＮＨ3 とに転換されることになる。上
記三元触媒１１を通過した排気は、次に分岐通路４ａ、
４ｂに分流される。本実施形態では、排気通路４から流
入する排気は、第１の分岐通路４ａと第２の分岐通路４
ｂとに、所定の流量比ａ：ｂで流入するようにそれぞれ
の分岐通路の流路抵抗が設定されている。なお、流量比
ａ：ｂの設定については後述する。このように、第１と
第２の分岐通路４ａ、４ｂの流路抵抗を予め設定するこ
とにより、複雑な流量制御を行うことなく排気通路４か
らの排気を所定の流量比で分岐通路４ｂ、４ａに分流す
ることができる。
【００５０】第１の分岐通路４ａ流入した排気（流量比
ａの側の排気）は、二次空気供給装置２１から供給され
る二次空気で空燃比をリーン側に調整された後、分岐通
路４ａ上の酸化触媒１３に流入する。酸化触媒１３は、
前述の三元触媒１１と同様のコージェライト担体を用
い、アルミナ層上に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ等の酸化
触媒成分を担持させたものが使用される。酸化触媒１３
は、リーン空燃比下で通過する排気中のＨＣ、ＣＯ成分
を酸化してＨ2Ｏ、ＣＯ2に転換するとともに、 ２ＮＨ3＋（７／２）Ｏ2→２ＮＯ2＋３Ｈ2Ｏ 及び、４ＮＨ3＋５Ｏ2→４ＮＯ ＋６Ｈ2Ｏ の酸化反応により排気中のＮＨ3のほぼ全量をＮＯ2、Ｎ
Ｏ等のＮＯXに転換する。
ａの側の排気）は、二次空気供給装置２１から供給され
る二次空気で空燃比をリーン側に調整された後、分岐通
路４ａ上の酸化触媒１３に流入する。酸化触媒１３は、
前述の三元触媒１１と同様のコージェライト担体を用
い、アルミナ層上に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ等の酸化
触媒成分を担持させたものが使用される。酸化触媒１３
は、リーン空燃比下で通過する排気中のＨＣ、ＣＯ成分
を酸化してＨ2Ｏ、ＣＯ2に転換するとともに、 ２ＮＨ3＋（７／２）Ｏ2→２ＮＯ2＋３Ｈ2Ｏ 及び、４ＮＨ3＋５Ｏ2→４ＮＯ ＋６Ｈ2Ｏ の酸化反応により排気中のＮＨ3のほぼ全量をＮＯ2、Ｎ
Ｏ等のＮＯXに転換する。
【００５１】上記酸化触媒１３におけるＮＨ3 の酸化に
よる生成ＮＯX 中のＮＯ2 とＮＯとの比率は、酸化触媒
１３の温度と酸化触媒１３に流入する排気の空燃比によ
り変化する。図３は酸化触媒のＮＨ3 の酸化により生成
されるＮＯX 中の、ＮＯ2 とＮＯとの比率の一般的な温
度変化を示しており、縦軸は生成ＮＯX 中に占めるＮＯ
2 の比率を、横軸は酸化触媒温度ＴC を、それぞれ示し
ている。また、図３の実線は酸化触媒１３に流入する排
気の空燃比がλ＝１．０２の場合のＮＯ2 生成比率を、
点線はλ＝１．０５の場合のＮＯ2 生成比率をそれぞれ
示している。
よる生成ＮＯX 中のＮＯ2 とＮＯとの比率は、酸化触媒
１３の温度と酸化触媒１３に流入する排気の空燃比によ
り変化する。図３は酸化触媒のＮＨ3 の酸化により生成
されるＮＯX 中の、ＮＯ2 とＮＯとの比率の一般的な温
度変化を示しており、縦軸は生成ＮＯX 中に占めるＮＯ
2 の比率を、横軸は酸化触媒温度ＴC を、それぞれ示し
ている。また、図３の実線は酸化触媒１３に流入する排
気の空燃比がλ＝１．０２の場合のＮＯ2 生成比率を、
点線はλ＝１．０５の場合のＮＯ2 生成比率をそれぞれ
示している。
【００５２】図３に示すように、例えばλ＝１．０２の
場合には酸化触媒温度ＴC が低い（ＴC ＜Ｔ1 ）領域で
は、ＮＨ3 の酸化によりＮＯ2 とＮＯの両方が生成さ
れ、生成ＮＯX 中のＮＯ2 の比率は温度ＴC とともに増
大し、Ｔ1 ≦ＴC ≦Ｔ2 の中温度領域では、ＮＯ2 の比
率は１００％になる。すなわち、Ｔ1 ≦ＴC ≦Ｔ2 の領
域では、酸化触媒１３に流入する排気中のＮＨ3 は、そ
の全量がＮＯ2 に転換される。なお、図３に示すよう
に、ＮＯの生成比率は１００％からＮＯ2 の生成比率を
引いた値となる。 一方、酸化触媒温度ＴC がさらに高
くなると、ＮＯ2 の比率は温度上昇とともに低下し、Ｔ
C ≧Ｔ3 の高温領域ではほぼ０になる。すなわち、ＴC
≧Ｔ3 の領域では酸化触媒１３に流入する排気中のＮＨ
3 は、その全量がＮＯに転換され、ＮＯ2 は生成しな
い。
場合には酸化触媒温度ＴC が低い（ＴC ＜Ｔ1 ）領域で
は、ＮＨ3 の酸化によりＮＯ2 とＮＯの両方が生成さ
れ、生成ＮＯX 中のＮＯ2 の比率は温度ＴC とともに増
大し、Ｔ1 ≦ＴC ≦Ｔ2 の中温度領域では、ＮＯ2 の比
率は１００％になる。すなわち、Ｔ1 ≦ＴC ≦Ｔ2 の領
域では、酸化触媒１３に流入する排気中のＮＨ3 は、そ
の全量がＮＯ2 に転換される。なお、図３に示すよう
に、ＮＯの生成比率は１００％からＮＯ2 の生成比率を
引いた値となる。 一方、酸化触媒温度ＴC がさらに高
くなると、ＮＯ2 の比率は温度上昇とともに低下し、Ｔ
C ≧Ｔ3 の高温領域ではほぼ０になる。すなわち、ＴC
≧Ｔ3 の領域では酸化触媒１３に流入する排気中のＮＨ
3 は、その全量がＮＯに転換され、ＮＯ2 は生成しな
い。
【００５３】図３の温度Ｔ1 〜Ｔ3 は酸化触媒の種類に
より異なるが、通常Ｔ2 は１００℃から２００℃程度、
Ｔ3 は３５０℃から４００℃程度の温度となる。更に、
図３に点線で示したように、酸化触媒１３に流入する排
気空燃比が高くなると、すなわち、排気空燃比のリーン
の程度が大きくなると、同一の触媒温度であっても排気
空燃比のリーンの程度が小さい場合に較べて高温側での
ＮＯ2 の生成比率が高くなる。また、低温側ではＮＯ2
の生成比率は触媒温度のみによって定まり排気空燃比の
リーンの程度には影響を受けない。
より異なるが、通常Ｔ2 は１００℃から２００℃程度、
Ｔ3 は３５０℃から４００℃程度の温度となる。更に、
図３に点線で示したように、酸化触媒１３に流入する排
気空燃比が高くなると、すなわち、排気空燃比のリーン
の程度が大きくなると、同一の触媒温度であっても排気
空燃比のリーンの程度が小さい場合に較べて高温側での
ＮＯ2 の生成比率が高くなる。また、低温側ではＮＯ2
の生成比率は触媒温度のみによって定まり排気空燃比の
リーンの程度には影響を受けない。
【００５４】排気空燃比のリーンの程度が大きいとＮＯ
2 の生成比率が高くなるのは、高温側では反応速度が高
いためＮＯ2 とＮＯとの生成比率は化学平衡によって支
配されるようになり排気中の酸素濃度が高くなるとＮＯ
2 の生成比率が高くなるためである。一方、低温側では
反応速度は低くＮＯ2 とＮＯとの生成比率は反応速度に
よって支配されるようになり、排気空燃比のリーンの程
度にはあまり影響を受けなくなるためである。
2 の生成比率が高くなるのは、高温側では反応速度が高
いためＮＯ2 とＮＯとの生成比率は化学平衡によって支
配されるようになり排気中の酸素濃度が高くなるとＮＯ
2 の生成比率が高くなるためである。一方、低温側では
反応速度は低くＮＯ2 とＮＯとの生成比率は反応速度に
よって支配されるようになり、排気空燃比のリーンの程
度にはあまり影響を受けなくなるためである。
【００５５】酸化触媒１３に流入する排気中のＮＨ3 を
完全にＮＯ2 、ＮＯ等のＮＯX に転換し、かつＨＣ、Ｃ
Ｏ成分を完全に酸化するためには流入する排気の空燃比
はできるだけリーンであることが好ましい。また、後述
するように、脱硝／酸化触媒１５での酸化反応によるＨ
Ｃ、ＣＯ成分の浄化を行うためには分岐通路４ａと４ｂ
からの排気が集合排気通路５で合流後もリーン空燃比と
なっていることが好ましい。このためには、二次空気供
給装置２１から分岐通路４ａに供給する二次空気の量は
多い程好ましいが、一方、多量の二次空気を供給すると
二次空気により酸化触媒１３が冷却されてしまい、酸化
反応の低下のためにＮＨ3 の全量がＮＯ X に転換されな
くなる恐れがある。
完全にＮＯ2 、ＮＯ等のＮＯX に転換し、かつＨＣ、Ｃ
Ｏ成分を完全に酸化するためには流入する排気の空燃比
はできるだけリーンであることが好ましい。また、後述
するように、脱硝／酸化触媒１５での酸化反応によるＨ
Ｃ、ＣＯ成分の浄化を行うためには分岐通路４ａと４ｂ
からの排気が集合排気通路５で合流後もリーン空燃比と
なっていることが好ましい。このためには、二次空気供
給装置２１から分岐通路４ａに供給する二次空気の量は
多い程好ましいが、一方、多量の二次空気を供給すると
二次空気により酸化触媒１３が冷却されてしまい、酸化
反応の低下のためにＮＨ3 の全量がＮＯ X に転換されな
くなる恐れがある。
【００５６】そこで、本実施形態では、二次空気供給装
置２１から分岐通路４ａに供給する空気の量は、酸化触
媒１３入口での排気の空気過剰率λが１．０５程度にな
るように設定される。すなわち、本実施形態では酸化触
媒１３入口での排気の空燃比のリーンの程度は比較的大
きくなるように固定され、比較的高温でもＮＯ2 の生成
率は大きくなっている（図３点線参照）。
置２１から分岐通路４ａに供給する空気の量は、酸化触
媒１３入口での排気の空気過剰率λが１．０５程度にな
るように設定される。すなわち、本実施形態では酸化触
媒１３入口での排気の空燃比のリーンの程度は比較的大
きくなるように固定され、比較的高温でもＮＯ2 の生成
率は大きくなっている（図３点線参照）。
【００５７】前述の制御回路３０は、機関吸入空気量Ｑ
と目標空燃比λT とから、酸化触媒１３入口で排気空気
過剰率λを１．０５に維持するのに必要な二次空気量を
算出し、算出された二次空気量を得るように制御弁２１
ｂの開度を調節してノズル２１ａからの二次空気噴射量
を制御することにより酸化触媒１３入口の排気の空気過
剰率を制御する。
と目標空燃比λT とから、酸化触媒１３入口で排気空気
過剰率λを１．０５に維持するのに必要な二次空気量を
算出し、算出された二次空気量を得るように制御弁２１
ｂの開度を調節してノズル２１ａからの二次空気噴射量
を制御することにより酸化触媒１３入口の排気の空気過
剰率を制御する。
【００５８】なお、分岐通路４ａ上の酸化触媒１３下流
側に空燃比センサ３１と同様な空燃比センサを配置し
て、酸化触媒１３を通過した排気の空燃比が目標値（本
実施形態では１．０５）になるように制御弁２１ｂ開度
をフィードバック制御すれば、より正確にＮＯ2 とＮＯ
との比率を制御することが可能となる。上記のように、
酸化触媒１３に流入する排気空燃比をリーンに維持する
ことにより、分岐通路４ａを流れる排気中のＮＨ3 は全
量がＮＯX に転換される。
側に空燃比センサ３１と同様な空燃比センサを配置し
て、酸化触媒１３を通過した排気の空燃比が目標値（本
実施形態では１．０５）になるように制御弁２１ｂ開度
をフィードバック制御すれば、より正確にＮＯ2 とＮＯ
との比率を制御することが可能となる。上記のように、
酸化触媒１３に流入する排気空燃比をリーンに維持する
ことにより、分岐通路４ａを流れる排気中のＮＨ3 は全
量がＮＯX に転換される。
【００５９】一方、分岐通路４ｂに流入した排気は、ダ
ミーの抵抗体１７を通過してそのまま集合排気通路５に
流入する。すなわち、分岐通路４ｂには第１と第２の分
岐通路４ａ、４ｂの流量比ａ：ｂに応じて、三元触媒１
１で発生したＮＨ3 の全体のｂ／（ａ＋ｂ）の量のＮＨ
3 が流入し、この量のＮＨ3 がそのまま集合排気通路５
に流入することになる。
ミーの抵抗体１７を通過してそのまま集合排気通路５に
流入する。すなわち、分岐通路４ｂには第１と第２の分
岐通路４ａ、４ｂの流量比ａ：ｂに応じて、三元触媒１
１で発生したＮＨ3 の全体のｂ／（ａ＋ｂ）の量のＮＨ
3 が流入し、この量のＮＨ3 がそのまま集合排気通路５
に流入することになる。
【００６０】また、上述のように、第１の分岐通路４ａ
には、三元触媒１１で発生したＮＨ 3 の量のうち、第１
と第２の分岐通路４ａ、４ｂの流量比ａ：ｂに応じて、
ａ／（ａ＋ｂ）の量のＮＨ3 が流入し、このＮＨ3 が同
量のＮＯX （ＮＯ2 、ＮＯまたはこれらの混合物）に転
換されて集合排気通路５に流入するため、集合排気通路
５で合流後の排気中には、モル比でａ：ｂのＮＯX とＮ
Ｈ3 とが含まれることになる。
には、三元触媒１１で発生したＮＨ 3 の量のうち、第１
と第２の分岐通路４ａ、４ｂの流量比ａ：ｂに応じて、
ａ／（ａ＋ｂ）の量のＮＨ3 が流入し、このＮＨ3 が同
量のＮＯX （ＮＯ2 、ＮＯまたはこれらの混合物）に転
換されて集合排気通路５に流入するため、集合排気通路
５で合流後の排気中には、モル比でａ：ｂのＮＯX とＮ
Ｈ3 とが含まれることになる。
【００６１】更に、前述のように、分岐通路４ａから流
入する排気のλは１．０５程度に制御されており、分岐
通路４ｂから流入する排気のλは０．９８〜０．９９５
程度に制御されているため、合流後の排気の空燃比はλ
で１．０１〜１．０２程度のリーン空燃比になる。すな
わち、集合排気通路５に流入する排気はリーン空燃比で
あり、かつモル比でａ：ｂの割合のＮＯX とＮＨ3 とを
含んでいる。
入する排気のλは１．０５程度に制御されており、分岐
通路４ｂから流入する排気のλは０．９８〜０．９９５
程度に制御されているため、合流後の排気の空燃比はλ
で１．０１〜１．０２程度のリーン空燃比になる。すな
わち、集合排気通路５に流入する排気はリーン空燃比で
あり、かつモル比でａ：ｂの割合のＮＯX とＮＨ3 とを
含んでいる。
【００６２】集合排気通路５上に配置された脱硝／酸化
触媒１５としては、三元触媒１１と同様な担体上に酸化
バナジウムＶ2 Ｏ5 とチタニアＴｉＯ2 を担持させたも
のが使用される。この脱硝／酸化触媒１５は、リーン空
燃比下で、 ４Ｃm Ｈn ＋（４ｍ＋ｎ）Ｏ2 →４ｍＣＯ2 ＋２ｎＨ2 Ｏ ２ＣＯ ＋ Ｏ2 →２ＣＯ2 の酸化反応と、 ８ＮＨ3 ＋６ＮＯ2 →１２Ｈ2 Ｏ＋７Ｎ2 …（１） 及び、４ＮＨ3 ＋４ＮＯ ＋Ｏ2 → ６Ｈ2 Ｏ＋４Ｎ2 …（２） の脱硝反応とを同時に行う。
触媒１５としては、三元触媒１１と同様な担体上に酸化
バナジウムＶ2 Ｏ5 とチタニアＴｉＯ2 を担持させたも
のが使用される。この脱硝／酸化触媒１５は、リーン空
燃比下で、 ４Ｃm Ｈn ＋（４ｍ＋ｎ）Ｏ2 →４ｍＣＯ2 ＋２ｎＨ2 Ｏ ２ＣＯ ＋ Ｏ2 →２ＣＯ2 の酸化反応と、 ８ＮＨ3 ＋６ＮＯ2 →１２Ｈ2 Ｏ＋７Ｎ2 …（１） 及び、４ＮＨ3 ＋４ＮＯ ＋Ｏ2 → ６Ｈ2 Ｏ＋４Ｎ2 …（２） の脱硝反応とを同時に行う。
【００６３】このため、脱硝／酸化触媒１５に流入する
排気中のＨＣ、ＣＯはリーン空燃比下でその全量がＨ2
ＯとＣＯ2 に転換される。また、流入する排気中のＮＨ
3 とＮＯX （ＮＯ2 、ＮＯ）とが過不足なく反応して全
量がＨ2 ＯとＮ2 とに転換されるためには、ＮＨ3 とＮ
ＯX （ＮＯ2 、ＮＯ）とのモル比が上記脱硝反応を生じ
るように正確に維持されている必要がある。
排気中のＨＣ、ＣＯはリーン空燃比下でその全量がＨ2
ＯとＣＯ2 に転換される。また、流入する排気中のＮＨ
3 とＮＯX （ＮＯ2 、ＮＯ）とが過不足なく反応して全
量がＨ2 ＯとＮ2 とに転換されるためには、ＮＨ3 とＮ
ＯX （ＮＯ2 、ＮＯ）とのモル比が上記脱硝反応を生じ
るように正確に維持されている必要がある。
【００６４】上述のように、脱硝／酸化触媒１５に流入
する排気中のＮＯX とＮＨ3 とのモル比は第１と第２の
分岐通路４ａ、４ｂの流量比ａ：ｂに等しくなるが、図
３で説明したように酸化触媒１３で生成されるＮＯ2 と
ＮＯとの比率は酸化触媒温度と流入する排気空燃比とに
よって異なってくる。本実施形態では、上述のように酸
化触媒に流入する排気空燃比はλ＝１．０５になるよう
に正確に制御されているため排気空燃比の変動によるＮ
Ｏ2 の生成比率の変動は考慮する必要はないものの、運
転中に酸化触媒温度が広い範囲で変化する場合には流量
比ａ：ｂを固定していると脱硝／酸化触媒１５で過不足
なくＮＯX とＮＨ3 とを反応させることができず、ＮＨ
3 またはＮＯX が脱硝／酸化触媒１５で浄化されずに下
流側に流出することになる。
する排気中のＮＯX とＮＨ3 とのモル比は第１と第２の
分岐通路４ａ、４ｂの流量比ａ：ｂに等しくなるが、図
３で説明したように酸化触媒１３で生成されるＮＯ2 と
ＮＯとの比率は酸化触媒温度と流入する排気空燃比とに
よって異なってくる。本実施形態では、上述のように酸
化触媒に流入する排気空燃比はλ＝１．０５になるよう
に正確に制御されているため排気空燃比の変動によるＮ
Ｏ2 の生成比率の変動は考慮する必要はないものの、運
転中に酸化触媒温度が広い範囲で変化する場合には流量
比ａ：ｂを固定していると脱硝／酸化触媒１５で過不足
なくＮＯX とＮＨ3 とを反応させることができず、ＮＨ
3 またはＮＯX が脱硝／酸化触媒１５で浄化されずに下
流側に流出することになる。
【００６５】例えば、機関排気温度が高く、酸化触媒１
３温度も高くなっている状態では、酸化触媒１３でＮＨ
3 の全量がＮＯに転換されるため、脱硝／酸化触媒１５
では上記（１）式の反応のみが生じる。この場合、ＮＯ
１モルはＮＨ3 １モルと過不足なく反応するため、ＮＯ
X （ＮＯ）とＮＨ3 とのモル比は正確に１：１になって
いる必要がある。すなわち、流量比ａ：ｂは１：１に設
定する必要がある。一方、酸化触媒温度が中程度である
場合（図３で、Ｔ1 ≦ＴC ≦Ｔ2 ′）には、酸化触媒１
３ではＮＨ3 の全量がＮＯ2 に転換されるため、脱硝／
酸化触媒１５では上記（２）式の反応が生じる。この場
合には、ＮＯ2 １モルとＮＨ3 ４／３モルとが過不足な
く反応するため流量比ａ：ｂは３：４に設定する必要が
ある。
３温度も高くなっている状態では、酸化触媒１３でＮＨ
3 の全量がＮＯに転換されるため、脱硝／酸化触媒１５
では上記（１）式の反応のみが生じる。この場合、ＮＯ
１モルはＮＨ3 １モルと過不足なく反応するため、ＮＯ
X （ＮＯ）とＮＨ3 とのモル比は正確に１：１になって
いる必要がある。すなわち、流量比ａ：ｂは１：１に設
定する必要がある。一方、酸化触媒温度が中程度である
場合（図３で、Ｔ1 ≦ＴC ≦Ｔ2 ′）には、酸化触媒１
３ではＮＨ3 の全量がＮＯ2 に転換されるため、脱硝／
酸化触媒１５では上記（２）式の反応が生じる。この場
合には、ＮＯ2 １モルとＮＨ3 ４／３モルとが過不足な
く反応するため流量比ａ：ｂは３：４に設定する必要が
ある。
【００６６】しかし、運転状態がほぼ一定であり、機関
排気温度（酸化触媒１３温度）がほぼ一定であるような
機関では、酸化触媒１３で生成されるＮＯ2 とＮＯとの
比率もほぼ一定になるため、流量比ａ：ｂを固定するこ
とが可能である。以下、流量比ａ：ｂを固定した場合の
本実施形態の作用について説明する。まず、大部分の運
転領域において比較的低い負荷の運転が行われ、酸化触
媒１３温度が常に図３のＴ1 とＴ2 ′の間の中程度の温
度になるような機関の場合について考える。この場合に
は、酸化触媒１３では、ＮＨ3 のほぼ全量がＮＯ2 に転
換されるため、脱硝／酸化触媒１５での反応は上記
（１）式のみになる。このため、流量比ａ：ｂは３：４
に設定される。すなわち、三元触媒１１を通過した排気
は、その３／７の量が第１の分岐通路４ａに流入し、４
／７の量が第２の分岐通路４ｂに流入するように設定さ
れる。これにより、三元触媒１１で生成されたＮＨ3 の
３／７の量は同じモル数のＮＯ2 に転換されるため、合
流後の排気中のＮＯ2 とＮＨ3 とのモル比は正確に３：
４に維持される。
排気温度（酸化触媒１３温度）がほぼ一定であるような
機関では、酸化触媒１３で生成されるＮＯ2 とＮＯとの
比率もほぼ一定になるため、流量比ａ：ｂを固定するこ
とが可能である。以下、流量比ａ：ｂを固定した場合の
本実施形態の作用について説明する。まず、大部分の運
転領域において比較的低い負荷の運転が行われ、酸化触
媒１３温度が常に図３のＴ1 とＴ2 ′の間の中程度の温
度になるような機関の場合について考える。この場合に
は、酸化触媒１３では、ＮＨ3 のほぼ全量がＮＯ2 に転
換されるため、脱硝／酸化触媒１５での反応は上記
（１）式のみになる。このため、流量比ａ：ｂは３：４
に設定される。すなわち、三元触媒１１を通過した排気
は、その３／７の量が第１の分岐通路４ａに流入し、４
／７の量が第２の分岐通路４ｂに流入するように設定さ
れる。これにより、三元触媒１１で生成されたＮＨ3 の
３／７の量は同じモル数のＮＯ2 に転換されるため、合
流後の排気中のＮＯ2 とＮＨ3 とのモル比は正確に３：
４に維持される。
【００６７】このため、脱硝／酸化触媒１５では脱硝反
応によりＮＨ3 とＮＯ2 とが過不足無く反応してＮ2 に
転換され、脱硝／酸化触媒１５下流側にはＮＨ3 やＮＯ
2 が殆ど流出しない。図４は本実施形態の上記作用を簡
略化して説明した図である。図４において図１と同じ参
照符号は図１と同じ要素を示している。
応によりＮＨ3 とＮＯ2 とが過不足無く反応してＮ2 に
転換され、脱硝／酸化触媒１５下流側にはＮＨ3 やＮＯ
2 が殆ど流出しない。図４は本実施形態の上記作用を簡
略化して説明した図である。図４において図１と同じ参
照符号は図１と同じ要素を示している。
【００６８】図４において、機関１から排出された排気
（三元触媒１１入口の排気）のλは０．９８〜０．９９
５であり、比較的高濃度のＨＣ、ＣＯ、及びＮＯX（Ｎ
Ｏ）を含んでいる（図４、Ａ部）。また、三元触媒１１
通過後の排気（図４、Ｂ部）は、排気中のＨＣ、ＣＯの
大部分が浄化され、かつＮＯX成分はその全量がＮ 2 とＮ
Ｈ 3 とに転換されている。
（三元触媒１１入口の排気）のλは０．９８〜０．９９
５であり、比較的高濃度のＨＣ、ＣＯ、及びＮＯX（Ｎ
Ｏ）を含んでいる（図４、Ａ部）。また、三元触媒１１
通過後の排気（図４、Ｂ部）は、排気中のＨＣ、ＣＯの
大部分が浄化され、かつＮＯX成分はその全量がＮ 2 とＮ
Ｈ 3 とに転換されている。
【００６９】三元触媒１１通過後の排気は分岐通路４
ａ、４ｂにより流量比３：４に分流される。これによ
り、分岐通路４ａ、４ｂに流入するＨＣ、ＣＯ、ＮＨ3
の量もモル比で３：４に分流される。分岐通路４ａに流
入した排気は二次空気供給装置２１からの二次空気によ
り空燃比が増大し、λ＝１．０５程度のリーン空燃比に
なる（図４、Ｃ部）。このリーン空燃比の排気は酸化触
媒１３に流入し、排気中のＨＣ、ＣＯ成分は全量が酸化
されてＨ2 Ｏ、ＣＯ2 に転換される。また、排気中のＮ
Ｈ3 はその全量が酸化されてＮＯ2 に転換される（図
４、Ｄ部） 分岐通路４ｂに流入した排気は空燃比、成分とも変化し
ない（図４、Ｅ部）。このため、分岐通路４ａの酸化触
媒１３出口での排気中のＮＯ2 の量と分岐通路４ｂの排
気中のＮＨ3 の量とはモル比で３：４となる。
ａ、４ｂにより流量比３：４に分流される。これによ
り、分岐通路４ａ、４ｂに流入するＨＣ、ＣＯ、ＮＨ3
の量もモル比で３：４に分流される。分岐通路４ａに流
入した排気は二次空気供給装置２１からの二次空気によ
り空燃比が増大し、λ＝１．０５程度のリーン空燃比に
なる（図４、Ｃ部）。このリーン空燃比の排気は酸化触
媒１３に流入し、排気中のＨＣ、ＣＯ成分は全量が酸化
されてＨ2 Ｏ、ＣＯ2 に転換される。また、排気中のＮ
Ｈ3 はその全量が酸化されてＮＯ2 に転換される（図
４、Ｄ部） 分岐通路４ｂに流入した排気は空燃比、成分とも変化し
ない（図４、Ｅ部）。このため、分岐通路４ａの酸化触
媒１３出口での排気中のＮＯ2 の量と分岐通路４ｂの排
気中のＮＨ3 の量とはモル比で３：４となる。
【００７０】従って、集合排気通路５で合流直後の排気
には、分岐通路４ｂ側から流入するＨＣ、ＣＯ成分の
他、モル比で３：４のＮＯ2 とＮＨ3 とが含まれる。ま
た、合流後の排気空燃比はλ＝１．０１〜１．０２程度
のリーンとなる（図４、Ｆ部）。この排気は、脱硝／酸
化触媒１５に流入し、排気中のＨＣ、ＣＯ成分は酸化さ
れてＨ2 Ｏ、ＣＯ2 に転換され、モル比で３：４のＮＯ
2 とＮＨ3 とは過不足なく反応してＮ2 とＨ2 Ｏとに転
換される。この結果、脱硝／酸化触媒１５下流側の排気
中のＨＣ、ＣＯ成分とＮＯX （ＮＯ2 ）、ＮＨ3 成分は
略ゼロになり、機関１から排出されたＨＣ、ＣＯ、及び
ＮＯX 成分は略完全に浄化される。
には、分岐通路４ｂ側から流入するＨＣ、ＣＯ成分の
他、モル比で３：４のＮＯ2 とＮＨ3 とが含まれる。ま
た、合流後の排気空燃比はλ＝１．０１〜１．０２程度
のリーンとなる（図４、Ｆ部）。この排気は、脱硝／酸
化触媒１５に流入し、排気中のＨＣ、ＣＯ成分は酸化さ
れてＨ2 Ｏ、ＣＯ2 に転換され、モル比で３：４のＮＯ
2 とＮＨ3 とは過不足なく反応してＮ2 とＨ2 Ｏとに転
換される。この結果、脱硝／酸化触媒１５下流側の排気
中のＨＣ、ＣＯ成分とＮＯX （ＮＯ2 ）、ＮＨ3 成分は
略ゼロになり、機関１から排出されたＨＣ、ＣＯ、及び
ＮＯX 成分は略完全に浄化される。
【００７１】なお、本実施形態では分岐通路４ｂ側には
ダミーの抵抗体１７が設けられている。抵抗体１７は分
岐通路４ａ側の酸化触媒１３と同一の担体のみを用いた
もので、触媒成分は担持していない。抵抗体１７は分岐
通路４ｂ側に酸化触媒１３と略同程度の流路抵抗を設け
るために使用される。本来、分岐通路４ａ、４ｂの流量
比を所定値に設定するだけであれば流路断面積等を調整
すれば足り、特に抵抗体１７を設ける必要はない。しか
し、実際の運転では、排気に脈動が生じているため、分
岐通路４ａ側と４ｂ側で流路抵抗の構成が異なると、排
気脈動に応じて分岐通路４ａ、４ｂの合流部付近で図１
に矢印(A) で示したような往復循環流が発生することに
なり、脱硝／酸化触媒１５に流入する排気中のＮＨ3 と
ＮＯ2 との成分比を正確に維持できなくなるおそれがあ
る。
ダミーの抵抗体１７が設けられている。抵抗体１７は分
岐通路４ａ側の酸化触媒１３と同一の担体のみを用いた
もので、触媒成分は担持していない。抵抗体１７は分岐
通路４ｂ側に酸化触媒１３と略同程度の流路抵抗を設け
るために使用される。本来、分岐通路４ａ、４ｂの流量
比を所定値に設定するだけであれば流路断面積等を調整
すれば足り、特に抵抗体１７を設ける必要はない。しか
し、実際の運転では、排気に脈動が生じているため、分
岐通路４ａ側と４ｂ側で流路抵抗の構成が異なると、排
気脈動に応じて分岐通路４ａ、４ｂの合流部付近で図１
に矢印(A) で示したような往復循環流が発生することに
なり、脱硝／酸化触媒１５に流入する排気中のＮＨ3 と
ＮＯ2 との成分比を正確に維持できなくなるおそれがあ
る。
【００７２】すなわち、分岐通路４ｂ側に抵抗体１７を
設けていない場合、分岐通路４ａ側では酸化触媒１３を
通過する排気の脈動は触媒１３の流路抵抗により減衰す
るが、分岐通路４ｂ側では脈動が減衰せずに合流部まで
伝達される。また、酸化触媒１３が存在するために両方
の排気通路を通って合流部に到達する排気の脈動の位相
もずれるため、排気脈動に応じて合流部付近で上記循環
流が生じることになるのである。これに対して、本実施
形態のように分岐通路４ｂ側にもダミーの抵抗体１７を
設けることにより、分岐通路４ｂ側でも分岐通路４ａ側
と同程度に排気の脈動が減衰し、合流部での排気脈動の
位相も一致するようになるため、合流部近傍で上記循環
流が生じることが防止される。
設けていない場合、分岐通路４ａ側では酸化触媒１３を
通過する排気の脈動は触媒１３の流路抵抗により減衰す
るが、分岐通路４ｂ側では脈動が減衰せずに合流部まで
伝達される。また、酸化触媒１３が存在するために両方
の排気通路を通って合流部に到達する排気の脈動の位相
もずれるため、排気脈動に応じて合流部付近で上記循環
流が生じることになるのである。これに対して、本実施
形態のように分岐通路４ｂ側にもダミーの抵抗体１７を
設けることにより、分岐通路４ｂ側でも分岐通路４ａ側
と同程度に排気の脈動が減衰し、合流部での排気脈動の
位相も一致するようになるため、合流部近傍で上記循環
流が生じることが防止される。
【００７３】抵抗体１７は上記のように排気脈動を減衰
と位相の一致の目的で設けるものであるため、厳密に酸
化触媒１３と同一の抵抗を有する必要はなく酸化触媒１
３と概略同程度の抵抗を有するものであれば良い。例え
ば、分岐通路４ａ、４ｂを通る排気流量を３：４に正確
に分流するため分岐通路４ａと４ｂの長さ、及び酸化触
媒１３と抵抗体１７の長さを同一にして、これらの流路
断面積の比を一律に３：４に設定するようにしても良
い。
と位相の一致の目的で設けるものであるため、厳密に酸
化触媒１３と同一の抵抗を有する必要はなく酸化触媒１
３と概略同程度の抵抗を有するものであれば良い。例え
ば、分岐通路４ａ、４ｂを通る排気流量を３：４に正確
に分流するため分岐通路４ａと４ｂの長さ、及び酸化触
媒１３と抵抗体１７の長さを同一にして、これらの流路
断面積の比を一律に３：４に設定するようにしても良
い。
【００７４】次に、大部分の運転領域において高負荷運
転が行われ、酸化触媒１３温度が常に図３のＴ3 ′以上
の高温になるような機関の場合について考える。この場
合には、酸化触媒１３では、ＮＨ3 のほぼ全量がＮＯに
転換されるため、脱硝／酸化触媒１５での反応は上記
（２）式のみになる。このため、流量比ａ：ｂは１：１
に設定される。すなわち、三元触媒１１を通過した排気
は、その１／２の量が第１の分岐通路４ａに流入し、三
元触媒１１で生成されたＮＨ3 の１／２の量が同じモル
数のＮＯに転換されるため、合流後の排気中のＮＯ2 と
ＮＨ3 とのモル比は正確に１：１に維持される。
転が行われ、酸化触媒１３温度が常に図３のＴ3 ′以上
の高温になるような機関の場合について考える。この場
合には、酸化触媒１３では、ＮＨ3 のほぼ全量がＮＯに
転換されるため、脱硝／酸化触媒１５での反応は上記
（２）式のみになる。このため、流量比ａ：ｂは１：１
に設定される。すなわち、三元触媒１１を通過した排気
は、その１／２の量が第１の分岐通路４ａに流入し、三
元触媒１１で生成されたＮＨ3 の１／２の量が同じモル
数のＮＯに転換されるため、合流後の排気中のＮＯ2 と
ＮＨ3 とのモル比は正確に１：１に維持される。
【００７５】図５は、このときの各部の排気成分を示す
図４と同様な図である。この場合も、機関から排出され
たＮＯX の全量が最終的にＮ2 とＨ2 Ｏとに浄化される
ことが判る。次に、本発明の別の実施形態について説明
する。図１の実施形態では、第１の分岐通路と第２の分
岐通路との流量比ａ：ｂは一定値に固定されているた
め、酸化触媒１３の温度や流入する排気空燃比が変化し
て酸化触媒でＮＯ2 とＮＯとの両方が生成されるように
なると、脱硝／酸化触媒１５においてＮＨ3 とＮＯX と
の全量が反応することができず、ＮＨ3 またはＮＯX が
下流側に流出することになる。以下に説明する実施形態
では、酸化触媒温度１３と流入する排気空燃比とに応じ
て第１と第２の分岐通路の流量比ａ：ｂを変更するよう
にして、脱硝／酸化触媒１５でＮＨ3 とＮＯX とを過不
足なく反応させるようにしている。
図４と同様な図である。この場合も、機関から排出され
たＮＯX の全量が最終的にＮ2 とＨ2 Ｏとに浄化される
ことが判る。次に、本発明の別の実施形態について説明
する。図１の実施形態では、第１の分岐通路と第２の分
岐通路との流量比ａ：ｂは一定値に固定されているた
め、酸化触媒１３の温度や流入する排気空燃比が変化し
て酸化触媒でＮＯ2 とＮＯとの両方が生成されるように
なると、脱硝／酸化触媒１５においてＮＨ3 とＮＯX と
の全量が反応することができず、ＮＨ3 またはＮＯX が
下流側に流出することになる。以下に説明する実施形態
では、酸化触媒温度１３と流入する排気空燃比とに応じ
て第１と第２の分岐通路の流量比ａ：ｂを変更するよう
にして、脱硝／酸化触媒１５でＮＨ3 とＮＯX とを過不
足なく反応させるようにしている。
【００７６】図６は、本実施形態の構成を示す図１と同
様な図である。本実施形態では、第１と第２の分岐通路
４ａ、４ｂの流路抵抗の比は１：１に固定されている点
と、第１の分岐通路４ａ上に可変絞り弁５１が設けられ
ている点が図１の実施形態と相違している。可変絞り弁
５１は負圧アクチュエータ、ステッパモータ等の適宜な
形式のアクチュエータ５２により駆動され、第１の分岐
通路４ａの流路抵抗を変化させる。すなわち、可変絞り
弁５１の開度を変化させることにより第１と第２の分岐
通路４ａと４ｂとの流量比ａ：ｂを変更することができ
る。
様な図である。本実施形態では、第１と第２の分岐通路
４ａ、４ｂの流路抵抗の比は１：１に固定されている点
と、第１の分岐通路４ａ上に可変絞り弁５１が設けられ
ている点が図１の実施形態と相違している。可変絞り弁
５１は負圧アクチュエータ、ステッパモータ等の適宜な
形式のアクチュエータ５２により駆動され、第１の分岐
通路４ａの流路抵抗を変化させる。すなわち、可変絞り
弁５１の開度を変化させることにより第１と第２の分岐
通路４ａと４ｂとの流量比ａ：ｂを変更することができ
る。
【００７７】本実施形態では、可変絞り弁５１により、
第１と第２の分岐通路４ａ、４ｂの流量比を１：１（可
変絞り弁５１全開時）から３：４（全閉時）まで連続的
に変化させることが可能となっている。次に本実施形態
における流量比ａ：ｂの設定について説明する。酸化触
媒１３においてＮＯ2 とＮＯの生成比率が変化すると、
生成されるＮＯ2 とＮＯとの合計モル数が同一であって
も、これらと過不足なく反応するＮＨ3 の量は変化す
る。すなわち、前述の（１）、（２）式から判るように
ＮＯ2 １モルはＮＨ3 ４／３モルと過不足なく反応する
のに対して、ＮＯ１モルはＮＨ3 １モルと過不足なく反
応する。従って酸化触媒におけるＮＯ2 の生成比率が大
きいほど脱硝／酸化触媒１５において必要とされるＮＨ
3 の量が大きくなる。このため、酸化触媒１３でのＮＯ
2 の生成比率が高いほど第２の分岐通路４ｂの流量を多
くする必要がある。
第１と第２の分岐通路４ａ、４ｂの流量比を１：１（可
変絞り弁５１全開時）から３：４（全閉時）まで連続的
に変化させることが可能となっている。次に本実施形態
における流量比ａ：ｂの設定について説明する。酸化触
媒１３においてＮＯ2 とＮＯの生成比率が変化すると、
生成されるＮＯ2 とＮＯとの合計モル数が同一であって
も、これらと過不足なく反応するＮＨ3 の量は変化す
る。すなわち、前述の（１）、（２）式から判るように
ＮＯ2 １モルはＮＨ3 ４／３モルと過不足なく反応する
のに対して、ＮＯ１モルはＮＨ3 １モルと過不足なく反
応する。従って酸化触媒におけるＮＯ2 の生成比率が大
きいほど脱硝／酸化触媒１５において必要とされるＮＨ
3 の量が大きくなる。このため、酸化触媒１３でのＮＯ
2 の生成比率が高いほど第２の分岐通路４ｂの流量を多
くする必要がある。
【００７８】いま、三元触媒１１でｎモルのＮＨ3が生
成されたとすると、第１と第２の分岐通路４ａ、４ｂの
流量比がａ：ｂの場合、酸化触媒１３にはｎ×ａ／（ａ
＋ｂ）モルのＮＨ3が流入する。酸化触媒１３では、 ２ＮＨ3＋（７／２）Ｏ2→２ＮＯ2＋３Ｈ2Ｏ 及び、４ＮＨ3＋５Ｏ2→４ＮＯ ＋６Ｈ2Ｏ の反応によりＮＨ3１モルからそれぞれ１モルのＮＯ2、
ＮＯが生成されるため、ｎ×ａ／（ａ＋ｂ）モルのＮＨ
3からは合計モル数でｎ×ａ／（ａ＋ｂ）モルのＮＯ2と
ＮＯとが生成されることになる。
成されたとすると、第１と第２の分岐通路４ａ、４ｂの
流量比がａ：ｂの場合、酸化触媒１３にはｎ×ａ／（ａ
＋ｂ）モルのＮＨ3が流入する。酸化触媒１３では、 ２ＮＨ3＋（７／２）Ｏ2→２ＮＯ2＋３Ｈ2Ｏ 及び、４ＮＨ3＋５Ｏ2→４ＮＯ ＋６Ｈ2Ｏ の反応によりＮＨ3１モルからそれぞれ１モルのＮＯ2、
ＮＯが生成されるため、ｎ×ａ／（ａ＋ｂ）モルのＮＨ
3からは合計モル数でｎ×ａ／（ａ＋ｂ）モルのＮＯ2と
ＮＯとが生成されることになる。
【００７９】従って、このときのＮＯ2 の生成比率をＸ
とすると、酸化触媒１３により生成されるＮＯ2 とＮＯ
のモル数は、 ＮＯ2 ： Ｘ×ｎ×ａ／（ａ＋ｂ）モル ＮＯ ：（１−Ｘ）×ｎ×ａ／（ａ＋ｂ）モル、とな
る。また、これらのＮＯ2 とＮＯと過不足なく反応する
ＮＨ3 の量は、それぞれ ＮＯ2 ： ４／３×Ｘ×ｎ×ａ／（ａ＋ｂ）モル ＮＯ ： １×（１−Ｘ）×ｎ×ａ／（ａ＋ｂ）モル、
となり、必要となるＮＨ3 の量の合計は、（（４Ｘ／
３）＋（１−Ｘ））×ｎ×ａ／（ａ＋ｂ）モル＝（１＋
Ｘ／３）×ｎ×ａ／（ａ＋ｂ）モル、となる。
とすると、酸化触媒１３により生成されるＮＯ2 とＮＯ
のモル数は、 ＮＯ2 ： Ｘ×ｎ×ａ／（ａ＋ｂ）モル ＮＯ ：（１−Ｘ）×ｎ×ａ／（ａ＋ｂ）モル、とな
る。また、これらのＮＯ2 とＮＯと過不足なく反応する
ＮＨ3 の量は、それぞれ ＮＯ2 ： ４／３×Ｘ×ｎ×ａ／（ａ＋ｂ）モル ＮＯ ： １×（１−Ｘ）×ｎ×ａ／（ａ＋ｂ）モル、
となり、必要となるＮＨ3 の量の合計は、（（４Ｘ／
３）＋（１−Ｘ））×ｎ×ａ／（ａ＋ｂ）モル＝（１＋
Ｘ／３）×ｎ×ａ／（ａ＋ｂ）モル、となる。
【００８０】脱硝／酸化触媒１５でＮＨ3 とＮＯ2 、Ｎ
Ｏが過不足なく反応するためには、この合計ＮＨ3 量は
第２の分岐通路４ｂを通過するＮＨ3 のモル数、すなわ
ち、ｎ×ｂ／（ａ＋ｂ）に等しくなっていなければなら
ない。従って、（１＋Ｘ／３）×ｎ×ａ／（ａ＋ｂ）＝
ｎ×ｂ／（ａ＋ｂ）、すなわち、（１＋Ｘ／３）×ａ＝
ｂの関係が成立する。
Ｏが過不足なく反応するためには、この合計ＮＨ3 量は
第２の分岐通路４ｂを通過するＮＨ3 のモル数、すなわ
ち、ｎ×ｂ／（ａ＋ｂ）に等しくなっていなければなら
ない。従って、（１＋Ｘ／３）×ｎ×ａ／（ａ＋ｂ）＝
ｎ×ｂ／（ａ＋ｂ）、すなわち、（１＋Ｘ／３）×ａ＝
ｂの関係が成立する。
【００８１】つまり、酸化触媒１３におけるＮＯ2 の発
生比率がＸである場合には、流量比ａ：ｂが、 ａ：ｂ＝１：（１＋Ｘ／３）…（３） となるようにすれば脱硝／酸化触媒１５でＮＨ3 とＮＯ
X とが過不足なく反応し、その全量がＮ2 とＨ2 Ｏとに
転換されることになる。
生比率がＸである場合には、流量比ａ：ｂが、 ａ：ｂ＝１：（１＋Ｘ／３）…（３） となるようにすれば脱硝／酸化触媒１５でＮＨ3 とＮＯ
X とが過不足なく反応し、その全量がＮ2 とＨ2 Ｏとに
転換されることになる。
【００８２】本実施形態では、制御回路３０は機関運転
中、酸化触媒１３の温度ＴC を検出するとともに、二次
空気供給装置２１からの二次空気供給量から酸化触媒１
３入口での排気空燃比（空気過剰率λ）を算出し、温度
ＴC と空燃比λとから図３に基づいて酸化触媒１３にお
けるＮＯ2 の発生比率Ｘを決定する。次いで、この生成
比率Ｘを用いて必要とされる流量比ａ：ｂを上記（３）
式をから算出し、この流量比を得るための可変絞り弁５
１の開度を決定する。すなわち、流量比ａ：ｂ＝１：
（１＋Ｘ／３）を得るためには、可変絞り弁５１の開度
を、第１の分岐通路４ａの流路抵抗が第２の分岐通路の
流路抵抗の（１＋Ｘ／３）倍になるように調節すればよ
い。本実施形態では、第２の分岐通路４ｂの流路抵抗は
一定であるため、予め可変絞り弁５１の開度と第１の分
岐通路４ａの流路抵抗との関係を実験等により決定して
おくことにより、酸化触媒１３温度ＴC と最適な可変絞
り弁５１開度との関係を容易に設定することができる。
中、酸化触媒１３の温度ＴC を検出するとともに、二次
空気供給装置２１からの二次空気供給量から酸化触媒１
３入口での排気空燃比（空気過剰率λ）を算出し、温度
ＴC と空燃比λとから図３に基づいて酸化触媒１３にお
けるＮＯ2 の発生比率Ｘを決定する。次いで、この生成
比率Ｘを用いて必要とされる流量比ａ：ｂを上記（３）
式をから算出し、この流量比を得るための可変絞り弁５
１の開度を決定する。すなわち、流量比ａ：ｂ＝１：
（１＋Ｘ／３）を得るためには、可変絞り弁５１の開度
を、第１の分岐通路４ａの流路抵抗が第２の分岐通路の
流路抵抗の（１＋Ｘ／３）倍になるように調節すればよ
い。本実施形態では、第２の分岐通路４ｂの流路抵抗は
一定であるため、予め可変絞り弁５１の開度と第１の分
岐通路４ａの流路抵抗との関係を実験等により決定して
おくことにより、酸化触媒１３温度ＴC と最適な可変絞
り弁５１開度との関係を容易に設定することができる。
【００８３】また、本実施形態では、制御回路３０は、
例えば酸化触媒１３の触媒床に設けた温度センサ（図示
せず）から酸化触媒１３温度を検出し、この温度に基づ
いて予めＲＯＭに格納した可変絞り弁５１の最適開度を
読み出し、この開度が得られるように可変絞り弁５１の
アクチュエータ５２を駆動する。これにより、酸化触媒
１３の温度が変化しても、つねに脱硝／酸化触媒１５で
はＮＯX とＮＨ3 とが過不足なく反応するようになり、
機関で発生するＮＯX を完全に浄化することが可能とな
る。
例えば酸化触媒１３の触媒床に設けた温度センサ（図示
せず）から酸化触媒１３温度を検出し、この温度に基づ
いて予めＲＯＭに格納した可変絞り弁５１の最適開度を
読み出し、この開度が得られるように可変絞り弁５１の
アクチュエータ５２を駆動する。これにより、酸化触媒
１３の温度が変化しても、つねに脱硝／酸化触媒１５で
はＮＯX とＮＨ3 とが過不足なく反応するようになり、
機関で発生するＮＯX を完全に浄化することが可能とな
る。
【００８４】なお、酸化触媒１３の温度は機関排気温度
に応じて変化するため、予め機関負荷、回転数等の機関
運転状態パラメータと排気温度との関係を求めておき、
上記機関運転状態パラメータから酸化触媒１３温度を推
定するようにしても良い。また、上記実施形態では、図
１、図６に示すように排気通路４を分岐通路４ａ、４ｂ
に分岐させて、それぞれの分岐通路に個別に酸化触媒１
３と抵抗体１７とを設けているが、図７に示すような単
一のハウジング内に酸化触媒と抵抗体とを装着したた複
合型のコンバータを用いて、分岐通路４ａ、４ｂを設け
ない簡易な構成とすることもできる。
に応じて変化するため、予め機関負荷、回転数等の機関
運転状態パラメータと排気温度との関係を求めておき、
上記機関運転状態パラメータから酸化触媒１３温度を推
定するようにしても良い。また、上記実施形態では、図
１、図６に示すように排気通路４を分岐通路４ａ、４ｂ
に分岐させて、それぞれの分岐通路に個別に酸化触媒１
３と抵抗体１７とを設けているが、図７に示すような単
一のハウジング内に酸化触媒と抵抗体とを装着したた複
合型のコンバータを用いて、分岐通路４ａ、４ｂを設け
ない簡易な構成とすることもできる。
【００８５】図７において、複合コンバータ４０はハウ
ジング４１を備える。ハウジング４１は、三元触媒１１
下流側の排気通路４に接続される排気入口４３と、脱硝
／酸化触媒１５の上流側の集合排気通路５に接続される
排気出口４５とを備えている。また、ハウジング４１内
部には仕切り板４７が設けられ、入口４３から出口４５
に向かう２つの排気通路４１ａ、４１ｂを形成してい
る。すなわち、入口４３からハウジング４１内に流入し
た排気はハウジング内部で２つの排気通路４１ａ、４１
ｂに分流され、出口４５上流側で再度合流して出口４５
から流出する。また、ハウジング内の排気通路４１ａ入
口には二次空気供給装置２１のノズル２１ａが設けられ
ている。
ジング４１を備える。ハウジング４１は、三元触媒１１
下流側の排気通路４に接続される排気入口４３と、脱硝
／酸化触媒１５の上流側の集合排気通路５に接続される
排気出口４５とを備えている。また、ハウジング４１内
部には仕切り板４７が設けられ、入口４３から出口４５
に向かう２つの排気通路４１ａ、４１ｂを形成してい
る。すなわち、入口４３からハウジング４１内に流入し
た排気はハウジング内部で２つの排気通路４１ａ、４１
ｂに分流され、出口４５上流側で再度合流して出口４５
から流出する。また、ハウジング内の排気通路４１ａ入
口には二次空気供給装置２１のノズル２１ａが設けられ
ている。
【００８６】本実施形態では、ハウジング４１内の排気
通路４１ａには酸化触媒１３が配置され、排気通路４１
ｂにはダミー抵抗体１７が配置されており、排気通路４
１ａと４１ｂとを通る排気流量の比が所定の値になるよ
うに排気通路４１ａ、４１ｂの流路抵抗が設定される。
また、図７に点線で示したように、排気通路４１ａの側
に可変絞り弁５４を設け、排気通路４１ａの流路抵抗を
調節可能とすることも可能である。上記のように複合コ
ンバータ４０を使用することにより、排気通路４を分岐
させる必要がなくなるため、排気系の構成を簡略化する
とともに設置スペースを低減し、車両への搭載性を向上
させることが可能となる。次に、本発明の別の実施形態
について図８を用いて説明する。
通路４１ａには酸化触媒１３が配置され、排気通路４１
ｂにはダミー抵抗体１７が配置されており、排気通路４
１ａと４１ｂとを通る排気流量の比が所定の値になるよ
うに排気通路４１ａ、４１ｂの流路抵抗が設定される。
また、図７に点線で示したように、排気通路４１ａの側
に可変絞り弁５４を設け、排気通路４１ａの流路抵抗を
調節可能とすることも可能である。上記のように複合コ
ンバータ４０を使用することにより、排気通路４を分岐
させる必要がなくなるため、排気系の構成を簡略化する
とともに設置スペースを低減し、車両への搭載性を向上
させることが可能となる。次に、本発明の別の実施形態
について図８を用いて説明する。
【００８７】前述の実施形態は、いずれも機関からの排
気流を所定の流量比の２つの流れに分流して処理するこ
とにより排気中に所定のモル比のＮＨ3 とＮＯX とを生
成させていた。上記実施形態の方法によれば、排気中の
ＮＨ3 とＮＯX とのモル比を複雑な制御を行うことな
く、排気の分流という機械的手段により容易かつ正確に
維持できるという利点がある。しかし、この反面、上記
実施形態では排気流を分流させるために分岐通路や複合
コンバータ等が必要となり、排気系が複雑化する問題が
生じる。以下に説明する実施形態は、排気系に分岐通路
を設けることなく所定のモル比のＮＨ3 とＮＯX とを生
成するものである。
気流を所定の流量比の２つの流れに分流して処理するこ
とにより排気中に所定のモル比のＮＨ3 とＮＯX とを生
成させていた。上記実施形態の方法によれば、排気中の
ＮＨ3 とＮＯX とのモル比を複雑な制御を行うことな
く、排気の分流という機械的手段により容易かつ正確に
維持できるという利点がある。しかし、この反面、上記
実施形態では排気流を分流させるために分岐通路や複合
コンバータ等が必要となり、排気系が複雑化する問題が
生じる。以下に説明する実施形態は、排気系に分岐通路
を設けることなく所定のモル比のＮＨ3 とＮＯX とを生
成するものである。
【００８８】図８は、本実施形態を適用する内燃機関の
図１と同様な概略構成図である。図８において図１と同
じ参照符号は同様な要素を示している。図８に示すよう
に、本実施形態では三元触媒１１下流側には分岐通路が
設けられておらず、三元触媒１１と脱硝／酸化触媒１５
とは単一の排気通路４ｃで接続されており、この排気通
路４ｃ上に酸化触媒１３が配置されている。また、酸化
触媒１３入口に設けられた二次空気供給装置２１の他に
脱硝／酸化触媒１５の入口にも２１と同じ構成の二次空
気供給装置２２が設けられている点が図１の実施形態と
相違している。
図１と同様な概略構成図である。図８において図１と同
じ参照符号は同様な要素を示している。図８に示すよう
に、本実施形態では三元触媒１１下流側には分岐通路が
設けられておらず、三元触媒１１と脱硝／酸化触媒１５
とは単一の排気通路４ｃで接続されており、この排気通
路４ｃ上に酸化触媒１３が配置されている。また、酸化
触媒１３入口に設けられた二次空気供給装置２１の他に
脱硝／酸化触媒１５の入口にも２１と同じ構成の二次空
気供給装置２２が設けられている点が図１の実施形態と
相違している。
【００８９】本実施形態においても、三元触媒１１はロ
ジウムＲｈを多く含むものが使用され、機関１からの排
気中のＮＯのほとんどをＮ2 に転換し、残りの僅かな量
のＮＯを全量ＮＨ3 に転換する。また、本実施形態で
は、三元触媒１１を通過した排気は、その全量が酸化触
媒１３を通過するため、下流側での排気中のＮＨ3 とＮ
ＯX との成分比は酸化触媒１３でのＮＨ3 →ＮＯX の転
換効率を調節することにより制御する。
ジウムＲｈを多く含むものが使用され、機関１からの排
気中のＮＯのほとんどをＮ2 に転換し、残りの僅かな量
のＮＯを全量ＮＨ3 に転換する。また、本実施形態で
は、三元触媒１１を通過した排気は、その全量が酸化触
媒１３を通過するため、下流側での排気中のＮＨ3 とＮ
ＯX との成分比は酸化触媒１３でのＮＨ3 →ＮＯX の転
換効率を調節することにより制御する。
【００９０】前述のように、酸化触媒１３は２ＮＨ3 ＋
７Ｏ2 →２ＮＯ2 ＋３Ｈ2 Ｏ、及び４ＮＨ3 ＋５Ｏ2 →
４ＮＯ ＋６Ｈ2 Ｏ、の酸化反応によりＮＨ3 をＮＯ2
とＮＯとに転換する。従って、排気中の酸素の量が不十
分な場合にはＮＨ3 の全量をＮＯX に転換することはで
きず、流入したＮＨ3 成分の一部がそのまま下流側に流
出する。また、この下流側に流出するＮＨ3 の割合は酸
化触媒１３に流入する排気空燃比により変化することに
なる。このことは、酸化触媒１３に流入する排気空燃比
を変化させることにより、酸化触媒１３から流出する排
気中のＮＨ3 とＮＯX との比率を制御することができる
ことを意味している。
７Ｏ2 →２ＮＯ2 ＋３Ｈ2 Ｏ、及び４ＮＨ3 ＋５Ｏ2 →
４ＮＯ ＋６Ｈ2 Ｏ、の酸化反応によりＮＨ3 をＮＯ2
とＮＯとに転換する。従って、排気中の酸素の量が不十
分な場合にはＮＨ3 の全量をＮＯX に転換することはで
きず、流入したＮＨ3 成分の一部がそのまま下流側に流
出する。また、この下流側に流出するＮＨ3 の割合は酸
化触媒１３に流入する排気空燃比により変化することに
なる。このことは、酸化触媒１３に流入する排気空燃比
を変化させることにより、酸化触媒１３から流出する排
気中のＮＨ3 とＮＯX との比率を制御することができる
ことを意味している。
【００９１】さらに、図３で説明したように、酸化触媒
１３で生成されるＮＯX のうち、ＮＯ2 とＮＯとの生成
比率は酸化触媒１３の温度により決定される。このた
め、酸化触媒１３温度に応じて酸化触媒１３に流入する
排気空燃比を変化させることにより、酸化触媒を通過す
るＮＨ3 と酸化触媒で生成されるＮＯX （ＮＯ2 、Ｎ
Ｏ）とが互いに過不足なく反応してＮ2 とＨ2 Ｏとに転
換されるように、ＮＨ3 とＮＯX （ＮＯ2 、ＮＯ）との
生成量を制御することが可能となる。
１３で生成されるＮＯX のうち、ＮＯ2 とＮＯとの生成
比率は酸化触媒１３の温度により決定される。このた
め、酸化触媒１３温度に応じて酸化触媒１３に流入する
排気空燃比を変化させることにより、酸化触媒を通過す
るＮＨ3 と酸化触媒で生成されるＮＯX （ＮＯ2 、Ｎ
Ｏ）とが互いに過不足なく反応してＮ2 とＨ2 Ｏとに転
換されるように、ＮＨ3 とＮＯX （ＮＯ2 、ＮＯ）との
生成量を制御することが可能となる。
【００９２】本実施形態では、酸化触媒１３入口の二次
空気供給装置２１からの空気供給量を酸化触媒１３温度
に応じて調節することにより、流入する全ＮＨ3 量のう
ち、そのまま酸化触媒１３を通過する量と、酸化触媒１
３でＮＯX （ＮＯ2 、ＮＯ）に転換される量との比ａ：
ｂを、ＮＨ3 とＮＯX とが過不足なく反応するように制
御する。
空気供給装置２１からの空気供給量を酸化触媒１３温度
に応じて調節することにより、流入する全ＮＨ3 量のう
ち、そのまま酸化触媒１３を通過する量と、酸化触媒１
３でＮＯX （ＮＯ2 、ＮＯ）に転換される量との比ａ：
ｂを、ＮＨ3 とＮＯX とが過不足なく反応するように制
御する。
【００９３】上記のＮＨ3 とＮＯX との成分比を達成す
るために必要な酸化触媒１３入口での排気空燃比は使用
する酸化触媒の種類、温度などにより異なってくるた
め、詳細には使用する酸化触媒毎に空気量、温度を変え
て実験を行い、実測等により決定することが好ましい。
例えば、本実施形態の酸化触媒１３では、空気過剰率λ
を１．０、酸化触媒１３の温度を比較的高い温度にした
場合に下流側の排気中では、ＮＨ3 とＮＯのみが生成さ
れ、そのモル比が１：１になる。
るために必要な酸化触媒１３入口での排気空燃比は使用
する酸化触媒の種類、温度などにより異なってくるた
め、詳細には使用する酸化触媒毎に空気量、温度を変え
て実験を行い、実測等により決定することが好ましい。
例えば、本実施形態の酸化触媒１３では、空気過剰率λ
を１．０、酸化触媒１３の温度を比較的高い温度にした
場合に下流側の排気中では、ＮＨ3 とＮＯのみが生成さ
れ、そのモル比が１：１になる。
【００９４】以下、本実施形態の作用を説明する。図８
は簡単のために、酸化触媒１３でＮＨ3 の全体の１／２
の量をＮＯのみに転換する場合について示している。図
８において、図１の実施形態と同様、機関１からの排気
はその全量が三元触媒１１を通過し、排気中のＮＯX 成
分の全量が三元触媒１１によりＮ2 とＮＨ3 とに転換さ
れる。三元触媒１１を通過した排気は、二次空気供給装
置２１から供給される空気により空燃比がλで１．０に
なるように調整された後、温度ＴC の酸化触媒１３に流
入する。
は簡単のために、酸化触媒１３でＮＨ3 の全体の１／２
の量をＮＯのみに転換する場合について示している。図
８において、図１の実施形態と同様、機関１からの排気
はその全量が三元触媒１１を通過し、排気中のＮＯX 成
分の全量が三元触媒１１によりＮ2 とＮＨ3 とに転換さ
れる。三元触媒１１を通過した排気は、二次空気供給装
置２１から供給される空気により空燃比がλで１．０に
なるように調整された後、温度ＴC の酸化触媒１３に流
入する。
【００９５】前述のように、酸化触媒１３入口の排気空
燃比は触媒により形成されるＮＨ3とＮＯX （この場合
はＮＯ）とのモル比に大きく影響する。このため、酸化
触媒１３入口の二次空気供給装置２１から供給する空気
量はできるだけ厳密に管理する必要がある。従って、図
１の実施形態のように機関吸入空気量と目標空燃比λ T
とに基づいて二次空気量を制御する他、酸化触媒１３下
流側の排気通路に図１の空燃比センサ３１と同様な空燃
比センサを設け、この空燃比センサの出力により二次空
気供給装置２１の制御弁２１ｂをフィードバック制御し
て酸化触媒１３入口の空燃比を正確に制御することが好
ましい。
燃比は触媒により形成されるＮＨ3とＮＯX （この場合
はＮＯ）とのモル比に大きく影響する。このため、酸化
触媒１３入口の二次空気供給装置２１から供給する空気
量はできるだけ厳密に管理する必要がある。従って、図
１の実施形態のように機関吸入空気量と目標空燃比λ T
とに基づいて二次空気量を制御する他、酸化触媒１３下
流側の排気通路に図１の空燃比センサ３１と同様な空燃
比センサを設け、この空燃比センサの出力により二次空
気供給装置２１の制御弁２１ｂをフィードバック制御し
て酸化触媒１３入口の空燃比を正確に制御することが好
ましい。
【００９６】上記のように酸化触媒１３入口の排気空燃
比を管理することにより、酸化触媒１３を通過した排気
中には、モル比で正確に１：１の割合のＮＨ3 とＮＯと
が生成される。この排気は、脱硝／酸化触媒１５入口に
設けた二次空気供給装置２２から供給される空気により
空燃比をリーン側に調整された後、脱硝／酸化触媒１５
に流入する。これにより、脱硝／酸化触媒１５では、図
１の実施形態と同一の反応により、排気中のＮＨ3 とＮ
Ｏとが過不足なく反応し浄化されることになる。
比を管理することにより、酸化触媒１３を通過した排気
中には、モル比で正確に１：１の割合のＮＨ3 とＮＯと
が生成される。この排気は、脱硝／酸化触媒１５入口に
設けた二次空気供給装置２２から供給される空気により
空燃比をリーン側に調整された後、脱硝／酸化触媒１５
に流入する。これにより、脱硝／酸化触媒１５では、図
１の実施形態と同一の反応により、排気中のＮＨ3 とＮ
Ｏとが過不足なく反応し浄化されることになる。
【００９７】なお、脱硝／酸化触媒１５入口の二次空気
供給装置からの空気量は、酸化触媒１３入口ほど厳密に
管理する必要はなく、脱硝／酸化触媒１５が過度に冷却
されない範囲で排気空燃比をリーンに維持する量とすれ
ば足りる。本実施形態では、二次空気供給装置２２から
供給する空気量は脱硝／酸化触媒１５入口での排気空燃
比がλで１．０２程度になるように制御される。
供給装置からの空気量は、酸化触媒１３入口ほど厳密に
管理する必要はなく、脱硝／酸化触媒１５が過度に冷却
されない範囲で排気空燃比をリーンに維持する量とすれ
ば足りる。本実施形態では、二次空気供給装置２２から
供給する空気量は脱硝／酸化触媒１５入口での排気空燃
比がλで１．０２程度になるように制御される。
【００９８】本実施形態では、上述のように脱硝／酸化
触媒１５に流入する排気中のＮＨ3とＮＯとの成分比を
酸化触媒１３入口に供給する二次空気量のみで制御する
ことができるため、排気系に分岐通路を設けることなく
簡易な構成で排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯX 成分を浄化す
ることが可能となる。図９、図１０は上記に説明した排
気浄化装置を実際の内燃機関に搭載した場合の実験結果
を示しており、図９は図１の実施形態に対応した実施
例、図１０は図８の実施形態に対応した実施例の各部位
における排気性状の計測結果を示している。本実験で
は、いずれも内燃機関として排気量２２００ｃｃの４気
筒機関を使用し、回転数１６００ｒｐｍ、出力トルク４
０Ｎｍの条件で計測を行った。また、このときの酸化触
媒温度は３２５℃前後に維持され、酸化触媒ではＮＨ3
の全量がＮＯに転換されている。更に、機関空燃比はλ
＝０．９９５を制御目標空燃比（λT ）として空燃比フ
ィードバック制御を行った。
触媒１５に流入する排気中のＮＨ3とＮＯとの成分比を
酸化触媒１３入口に供給する二次空気量のみで制御する
ことができるため、排気系に分岐通路を設けることなく
簡易な構成で排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯX 成分を浄化す
ることが可能となる。図９、図１０は上記に説明した排
気浄化装置を実際の内燃機関に搭載した場合の実験結果
を示しており、図９は図１の実施形態に対応した実施
例、図１０は図８の実施形態に対応した実施例の各部位
における排気性状の計測結果を示している。本実験で
は、いずれも内燃機関として排気量２２００ｃｃの４気
筒機関を使用し、回転数１６００ｒｐｍ、出力トルク４
０Ｎｍの条件で計測を行った。また、このときの酸化触
媒温度は３２５℃前後に維持され、酸化触媒ではＮＨ3
の全量がＮＯに転換されている。更に、機関空燃比はλ
＝０．９９５を制御目標空燃比（λT ）として空燃比フ
ィードバック制御を行った。
【００９９】図９、図１０の計測部位からは、それ
ぞれ図１、図８にからで示した部位に対応してい
る。例えば、図９に示すように、図１の実施例の場合に
は、機関１からの排気（）は２０００ｐｐｍのＮＯX
を含んでおり、ＨＣ、ＣＯ成分も比較的高いレベルにあ
る。また、三元触媒１１出口では、ＮＯX の全量がＮ2
とＮＨ3 とに転換され排気中に１００ｐｐｍのＮＨ3 が
生成される（）。また、ＨＣ、ＣＯ成分も低減する。
ぞれ図１、図８にからで示した部位に対応してい
る。例えば、図９に示すように、図１の実施例の場合に
は、機関１からの排気（）は２０００ｐｐｍのＮＯX
を含んでおり、ＨＣ、ＣＯ成分も比較的高いレベルにあ
る。また、三元触媒１１出口では、ＮＯX の全量がＮ2
とＮＨ3 とに転換され排気中に１００ｐｐｍのＮＨ3 が
生成される（）。また、ＨＣ、ＣＯ成分も低減する。
【０１００】この排気は分岐通路４ａ、４ｂにより分流
され、全体の７分の３の量の排気が酸化触媒１３に流入
する（）。酸化触媒１３入口で各成分の濃度が低下し
ているのは、二次空気供給装置２１から空気が供給され
排気が希釈されるためである。酸化触媒１３では、流入
する排気中のＮＨ3 （９５ｐｐｍ）の全量がＮＯ2 に転
換され、同量（９５ｐｐｍ）のＮＯ2 が生成される
（）。この排気は分岐通路４ｂを通過してきたＮＨ3
を含む排気と合流、混合して排気中にモル比で４：３の
ＮＨ3 とＮＯ2 とが生成される（）。また、混合後の
排気空燃比は理論空燃比よりリーン側に維持される。
され、全体の７分の３の量の排気が酸化触媒１３に流入
する（）。酸化触媒１３入口で各成分の濃度が低下し
ているのは、二次空気供給装置２１から空気が供給され
排気が希釈されるためである。酸化触媒１３では、流入
する排気中のＮＨ3 （９５ｐｐｍ）の全量がＮＯ2 に転
換され、同量（９５ｐｐｍ）のＮＯ2 が生成される
（）。この排気は分岐通路４ｂを通過してきたＮＨ3
を含む排気と合流、混合して排気中にモル比で４：３の
ＮＨ3 とＮＯ2 とが生成される（）。また、混合後の
排気空燃比は理論空燃比よりリーン側に維持される。
【０１０１】このようにＮＨ3 とＮＯ2 との成分比を調
整した排気を脱硝／酸化触媒１５を通過させることによ
り、脱硝／酸化触媒１５出口ではＨＣ、ＣＯ、ＮＯX を
殆ど含まない排気が得られた（）。また、図１０に示
すように、図８の実施例の場合も脱硝／酸化触媒１５出
口で同様な結果が得られた。
整した排気を脱硝／酸化触媒１５を通過させることによ
り、脱硝／酸化触媒１５出口ではＨＣ、ＣＯ、ＮＯX を
殆ど含まない排気が得られた（）。また、図１０に示
すように、図８の実施例の場合も脱硝／酸化触媒１５出
口で同様な結果が得られた。
【０１０２】以上説明したように、上記各実施形態で
は、機関からの排気中のＮＯの全量を一旦Ｎ2 とＮＨ3
に転換し、このＮＨ3 の一部をＮＯX に再度転換するこ
とにより排気中にＮＨ3 と、このＮＨ3 と過不足なく反
応してＮ2 とＨ2 Ｏとを生成する量のＮＯX とを生成し
ている。このため、機関から発生するＮＯX の量が変動
した場合でも容易にＮＨ3 とＮＯX との量の比を正確に
維持することができ、脱硝／酸化触媒でのＮＨ3 とＮＯ
X との浄化を完全に行うことができる。
は、機関からの排気中のＮＯの全量を一旦Ｎ2 とＮＨ3
に転換し、このＮＨ3 の一部をＮＯX に再度転換するこ
とにより排気中にＮＨ3 と、このＮＨ3 と過不足なく反
応してＮ2 とＨ2 Ｏとを生成する量のＮＯX とを生成し
ている。このため、機関から発生するＮＯX の量が変動
した場合でも容易にＮＨ3 とＮＯX との量の比を正確に
維持することができ、脱硝／酸化触媒でのＮＨ3 とＮＯ
X との浄化を完全に行うことができる。
【０１０３】次に、図１１を用いて、本発明の別の実施
形態について説明する。本実施形態の構成は、図１の構
成において脱硝／酸化触媒１５のさらに下流側の排気通
路にＮＨ3 浄化触媒６１が配置されている点のみが図１
と相違しており、図１と同じ参照符号は図１のものと同
じ要素を表している。また、図１１の実施形態では、第
１の分岐通路４ａと第２の分岐通路４ｂの流量比は３：
４に固定されている。
形態について説明する。本実施形態の構成は、図１の構
成において脱硝／酸化触媒１５のさらに下流側の排気通
路にＮＨ3 浄化触媒６１が配置されている点のみが図１
と相違しており、図１と同じ参照符号は図１のものと同
じ要素を表している。また、図１１の実施形態では、第
１の分岐通路４ａと第２の分岐通路４ｂの流量比は３：
４に固定されている。
【０１０４】ＮＨ3 浄化触媒６１は、例えばゼオライト
ＺＳＭ５に銅Ｃｕ、白金Ｐｔ等を担持させたもので、リ
ーン空燃比下でＮＨ3 を酸化し、ＮＯX を生成すること
なくＮ2 とＨ2 Ｏとに転換するＮＨ3 浄化作用を行う。
本実施形態では、第１と第２の分岐通路４ａ、４ｂの流
量比は３：４に固定されているため、第１の分岐通路４
ａの酸化触媒１３でＮＨ3 の全量がＮＯ2 に転換される
場合には脱硝／酸化触媒１５でＮＨ3 とＮＯ2 とを過不
足なく反応させることができる。ところが、酸化触媒１
３の温度の変化により酸化触媒１３でＮＯ、またはＮＯ
2 とＮＯとの両方が生成されるようになると、流量比を
３：４に固定していたのではＮＨ3 とＮＯX とを過不足
なく反応させることはできなくなる。前述のように、１
モルのＮＯ2 は４／３モルのＮＨ3 と反応するのに対し
て、１モルのＮＯは１モルのＮＨ3 としか反応しない。
このため、分岐通路４ａ、４ｂの流量比を３：４に固定
していると酸化触媒１３でＮＯが生成されるようになっ
た場合には脱硝／酸化触媒１５でＮＯX の量が不足して
しまい、ＮＯX （ＮＯ2 、ＮＯ）と反応せずに脱硝／酸
化触媒１５下流にＮＨ3 が流出するようになる。
ＺＳＭ５に銅Ｃｕ、白金Ｐｔ等を担持させたもので、リ
ーン空燃比下でＮＨ3 を酸化し、ＮＯX を生成すること
なくＮ2 とＨ2 Ｏとに転換するＮＨ3 浄化作用を行う。
本実施形態では、第１と第２の分岐通路４ａ、４ｂの流
量比は３：４に固定されているため、第１の分岐通路４
ａの酸化触媒１３でＮＨ3 の全量がＮＯ2 に転換される
場合には脱硝／酸化触媒１５でＮＨ3 とＮＯ2 とを過不
足なく反応させることができる。ところが、酸化触媒１
３の温度の変化により酸化触媒１３でＮＯ、またはＮＯ
2 とＮＯとの両方が生成されるようになると、流量比を
３：４に固定していたのではＮＨ3 とＮＯX とを過不足
なく反応させることはできなくなる。前述のように、１
モルのＮＯ2 は４／３モルのＮＨ3 と反応するのに対し
て、１モルのＮＯは１モルのＮＨ3 としか反応しない。
このため、分岐通路４ａ、４ｂの流量比を３：４に固定
していると酸化触媒１３でＮＯが生成されるようになっ
た場合には脱硝／酸化触媒１５でＮＯX の量が不足して
しまい、ＮＯX （ＮＯ2 、ＮＯ）と反応せずに脱硝／酸
化触媒１５下流にＮＨ3 が流出するようになる。
【０１０５】この場合、脱硝／酸化触媒１５の下流側に
別の酸化触媒を設けてＮＨ3 を酸化することも考えられ
るが、通常の酸化触媒ではＮＨ3 の酸化により再びＮＯ
X が生成されてしまうため、全体としてのＮＯX 浄化効
率が悪化する問題がある。これに対して、本実施形態の
ＮＨ3 浄化触媒６１はＮＯX を生成することなくＮＨ 3
をＮ2 とＨ2 Ｏとに分解することが可能である。
別の酸化触媒を設けてＮＨ3 を酸化することも考えられ
るが、通常の酸化触媒ではＮＨ3 の酸化により再びＮＯ
X が生成されてしまうため、全体としてのＮＯX 浄化効
率が悪化する問題がある。これに対して、本実施形態の
ＮＨ3 浄化触媒６１はＮＯX を生成することなくＮＨ 3
をＮ2 とＨ2 Ｏとに分解することが可能である。
【０１０６】このため、本実施形態では、酸化触媒１３
でＮＯが発生した場合でも脱硝／酸化触媒１５下流に流
出するＮＨ3 を完全にＮ2 とＨ2 Ｏとに転換することが
可能となる。このため、本実施形態では第１と第２の分
岐通路４ａ、４ｂの流量比を３：４に固定したままで、
酸化触媒１３温度が広い範囲で変化した場合、或いは酸
化触媒１３入口への二次空気供給量が何らかの原因で目
標値から外れたような場合でも全体として高いＮＯX 浄
化効率を維持することが可能となる。
でＮＯが発生した場合でも脱硝／酸化触媒１５下流に流
出するＮＨ3 を完全にＮ2 とＨ2 Ｏとに転換することが
可能となる。このため、本実施形態では第１と第２の分
岐通路４ａ、４ｂの流量比を３：４に固定したままで、
酸化触媒１３温度が広い範囲で変化した場合、或いは酸
化触媒１３入口への二次空気供給量が何らかの原因で目
標値から外れたような場合でも全体として高いＮＯX 浄
化効率を維持することが可能となる。
【０１０７】また、図１２は図８の実施形態に上記と同
様なＮＨ3 浄化酸化触媒６１を適用した場合の実施形態
を示している。この場合にも、二次空気供給装置２１か
ら供給される二次空気量は酸化触媒１３で全体のＮＨ3
の量の３／７の量のＮＨ3 がＮＯX に転換される空気量
に固定される。この場合も、酸化触媒１３でＮＯが生成
されるようになると、ＮＯX の量が不足するため脱硝／
酸化触媒１５下流側にＮＨ3 が流出するようになるが、
このＮＨ3 はＮＨ3 浄化触媒６１で完全にＮ2とＨ2 Ｏ
とに転換されるため大気に放出されることはない。
様なＮＨ3 浄化酸化触媒６１を適用した場合の実施形態
を示している。この場合にも、二次空気供給装置２１か
ら供給される二次空気量は酸化触媒１３で全体のＮＨ3
の量の３／７の量のＮＨ3 がＮＯX に転換される空気量
に固定される。この場合も、酸化触媒１３でＮＯが生成
されるようになると、ＮＯX の量が不足するため脱硝／
酸化触媒１５下流側にＮＨ3 が流出するようになるが、
このＮＨ3 はＮＨ3 浄化触媒６１で完全にＮ2とＨ2 Ｏ
とに転換されるため大気に放出されることはない。
【０１０８】以上、本発明について、いずれも機関１が
理論空燃比よりリッチ側で運転される場合を例にとって
説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるわけ
ではなく、リーン空燃比運転を行う内燃機関にも適用可
能である。この場合には、各実施形態の三元触媒１１の
上流側の排気通路に燃料やＨＣ成分等を含む空燃比調整
剤を供給し、三元触媒１１入口での排気空燃比が理論空
燃比より僅かにリッチ（例えばλ＝０．９９５）となる
ようにすれば上記実施形態と全く同等の効果を得ること
ができる。
理論空燃比よりリッチ側で運転される場合を例にとって
説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるわけ
ではなく、リーン空燃比運転を行う内燃機関にも適用可
能である。この場合には、各実施形態の三元触媒１１の
上流側の排気通路に燃料やＨＣ成分等を含む空燃比調整
剤を供給し、三元触媒１１入口での排気空燃比が理論空
燃比より僅かにリッチ（例えばλ＝０．９９５）となる
ようにすれば上記実施形態と全く同等の効果を得ること
ができる。
【０１０９】
【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、機関か
ら排出されるＮＯ X の全量を一旦Ｎ 2 とＮＨ 3 とに転換
し、その後更に、このＮＨ 3 の一部をＮＯ X に再度転換す
るようにしたことにより、上記共通の効果に加え、機関
のＮＯ X 排出量の変動にかかわらず正確にＮＨ 3 とＮＯ X
との成分比を維持できるため、脱硝反応によりＮＨ3と
ＮＯXとを略完全に浄化することが可能となり、機関か
らの排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯXの３成分を高効率で浄
化することができるという共通の効果を奏する。
ら排出されるＮＯ X の全量を一旦Ｎ 2 とＮＨ 3 とに転換
し、その後更に、このＮＨ 3 の一部をＮＯ X に再度転換す
るようにしたことにより、上記共通の効果に加え、機関
のＮＯ X 排出量の変動にかかわらず正確にＮＨ 3 とＮＯ X
との成分比を維持できるため、脱硝反応によりＮＨ3と
ＮＯXとを略完全に浄化することが可能となり、機関か
らの排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯXの３成分を高効率で浄
化することができるという共通の効果を奏する。
【０１１０】更に、請求項９に記載の発明によれば、上
記のＮＨ3とＮＯXとの成分比は排気通路中に設けた分岐
通路により排気を分流するという機械的手段により達成
されるため、上記共通の効果に加えて上記成分比維持の
ための制御が極めて簡単になるという効果を奏する。
記のＮＨ3とＮＯXとの成分比は排気通路中に設けた分岐
通路により排気を分流するという機械的手段により達成
されるため、上記共通の効果に加えて上記成分比維持の
ための制御が極めて簡単になるという効果を奏する。
【０１１１】また、請求項１３に記載の発明では、上記
排気を分流する際に排気脈動などにより、分岐通路での
排気逆流が生じることが防止されるため、請求項９の効
果に加え上記ＮＨ3 とＮＯ2 との成分比をより正確に維
持できるという効果を奏する。 一方、請求項１４に記
載の発明では、機関排気を分流することなく排気中に所
定の比率ののＮＨ3 とＮＯX とを生成することができる
ため、請求項５の効果に加え排気系の構成を簡易にでき
るという効果を奏する。
排気を分流する際に排気脈動などにより、分岐通路での
排気逆流が生じることが防止されるため、請求項９の効
果に加え上記ＮＨ3 とＮＯ2 との成分比をより正確に維
持できるという効果を奏する。 一方、請求項１４に記
載の発明では、機関排気を分流することなく排気中に所
定の比率ののＮＨ3 とＮＯX とを生成することができる
ため、請求項５の効果に加え排気系の構成を簡易にでき
るという効果を奏する。
【０１１２】更に、請求項１６と１９とにに記載の発明
では、酸化触媒温度に応じて生成されるＮＨ3 とＮＯX
との比率を変更するようにしたことにより、前記共通の
効果に加え、生成されるＮＯX のうちＮＯ2 とＮＯとの
比率が変化した場合でもＮＨ 3 とＮＯX とを過不足なく
反応させることができ、全体としてのＮＯX 浄化効率を
高く維持できるという効果を奏する。
では、酸化触媒温度に応じて生成されるＮＨ3 とＮＯX
との比率を変更するようにしたことにより、前記共通の
効果に加え、生成されるＮＯX のうちＮＯ2 とＮＯとの
比率が変化した場合でもＮＨ 3 とＮＯX とを過不足なく
反応させることができ、全体としてのＮＯX 浄化効率を
高く維持できるという効果を奏する。
【０１１３】また、請求項２０にに記載の発明では、酸
化触媒に流入する排気空燃比に応じて生成されるＮＨ3
とＮＯX との比率を変更するようにしたことにより、前
記共通の効果に加え、生成されるＮＯX のうちＮＯ2 と
ＮＯとの比率が変化した場合にもＮＨ3 とＮＯX とを過
不足なく反応させることができ、全体としてのＮＯX浄
化効率を高く維持できるという効果を奏する。
化触媒に流入する排気空燃比に応じて生成されるＮＨ3
とＮＯX との比率を変更するようにしたことにより、前
記共通の効果に加え、生成されるＮＯX のうちＮＯ2 と
ＮＯとの比率が変化した場合にもＮＨ3 とＮＯX とを過
不足なく反応させることができ、全体としてのＮＯX浄
化効率を高く維持できるという効果を奏する。
【０１１４】請求項２１に記載の発明では内燃機関を理
論空燃比よりリッチ空燃比側で運転するようにしたこと
により、上記共通の効果に加え、空燃比調整剤の添加な
どの補助的手段を用いることなく、簡易に排気中に所定
の比率のＮＨ3 とＮＯX とを生成することができるとい
う効果を奏する。
論空燃比よりリッチ空燃比側で運転するようにしたこと
により、上記共通の効果に加え、空燃比調整剤の添加な
どの補助的手段を用いることなく、簡易に排気中に所定
の比率のＮＨ3 とＮＯX とを生成することができるとい
う効果を奏する。
【図１】本発明を適用する内燃機関の概略構成の一実施
形態を示す図である。
形態を示す図である。
【図２】三元触媒の浄化効率を説明する図である。
【図３】酸化触媒のＮＯX 成分生成比率の温度と空燃比
とによる変化を説明する図である。
とによる変化を説明する図である。
【図４】図１の実施形態の作用を説明する図である。
【図５】図１の実施形態の作用を説明する図である。
【図６】本発明の他の実施形態の概略構成を示す図であ
る。
る。
【図７】本発明の他の実施形態の概略構成を示す図であ
る。
る。
【図８】本発明の他の実施形態の概略構成を示す図であ
る。
る。
【図９】図１の実施形態における実際の計測結果を示す
表である。
表である。
【図１０】図５の実施形態における実際の計測結果を示
す表である。
す表である。
【図１１】本発明の他の実施形態の概略構成を示す図で
ある。
ある。
【図１２】本発明の他の実施形態の概略構成を示す図で
ある。
ある。
１…内燃機関本体
４…排気通路
４ａ、４ｂ…分岐通路
１１…三元触媒
１３…酸化触媒
１５…脱硝／酸化触媒
１７…抵抗体
２１、２２…二次空気供給装置
３０…制御回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０１Ｎ 3/22 ３１１ Ｆ０１Ｎ 3/22 ３１１Ｌ
ＺＡＢ ＺＡＢ
Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ｚ
(72)発明者 五十嵐 幸平
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自
動車株式会社内
(72)発明者 伊藤 隆晟
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自
動車株式会社内
(56)参考文献 特開 昭47−15510（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−272545（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−365920（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01N 3/08 - 3/24
F02D 41/04
Claims (21)
- 【請求項１】 内燃機関の排気通路に設けられた排気浄
化装置であって、 前記排気通路を流れる排気中に含まれるＮＯXの全量を
Ｎ 2 とＮＨ 3 とに転換し、転換により生成したＮＨ 3 の一
部を更に転換することにより、転換されなかったＮＨ3
と過不足なく反応してＮ2とＨ2Ｏとを生成する量のＮＯ
Xとを生成する成分比形成手段と、 前記成分比形成手段により生成されたＮＨ3とＮＯXとを
反応させてＮ2とＨ2Ｏとを生成する浄化手段とを備えた
内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】 前記成分比形成手段により生成されるＮ
ＯX は、前記ＮＨ3の量に対してモル比で３／４の量の
ＮＯ2 である請求項１に記載の排気浄化装置。 - 【請求項３】 前記成分比形成手段により生成されるＮ
ＯX は、前記ＮＨ3の量に対してモル比で１：１の量の
ＮＯである請求項１に記載の排気浄化装置。 - 【請求項４】 前記成分比形成手段により生成されるＮ
ＯX は、ＮＯ2 とＮＯとの混合物であり、該ＮＯ2 とＮ
Ｏとの合計モル数は前記ＮＨ3 のモル数の３／４より大
きく１より小さい請求項１に記載の排気浄化装置。 - 【請求項５】 前記成分比形成手段は、排気中のＮＯX
の全量をＮ2 とＮＨ 3 とに転換するＮＨ3 生成手段と、 前記ＮＨ3 生成手段により生成されたＮＨ3 のうちの一
部を転換し、転換されなかったＮＨ3 成分の量と過不足
なく反応してＮ2 とＨ2 Ｏとを生成する量のＮＯX を生
成するＮＯX 生成手段と、を備えた請求項１に記載の排
気浄化装置。 - 【請求項６】 前記ＮＯX 生成手段は、前記ＮＨ3 生成
手段により生成されたＮＨ3 の量の３／７を転換し、Ｎ
Ｏ2 を生成する請求項５に記載の排気浄化装置。 - 【請求項７】 前記ＮＯX 生成手段は、前記ＮＨ3 生成
手段により生成されたＮＨ3 の量の１／２を転換し、Ｎ
Ｏを生成する請求項５に記載の排気浄化装置。 - 【請求項８】 前記ＮＯX 生成手段は、前記ＮＨ3 生成
手段により生成されたＮＨ3 の量の３／７より大きく１
／２より小さい量を転換し、ＮＯ2 とＮＯとを生成する
請求項５に記載の排気浄化装置。 - 【請求項９】 前記ＮＯX 生成手段は、前記ＮＨ3 生成
手段によりＮＨ3 を生成した後の排気を所定の流量比に
分流する第１と第２の分岐通路と、 前記第１の分岐通路を流れる排気中のＮＨ3 の全量をＮ
ＯX に転換する転換手段と、 前記転換手段による転換処理後の前記第１の分岐通路を
流れる排気と前記第２の分岐通路を流れる排気とが合流
する合流排気通路とを備え、 前記第１と第２の分岐通路の前記流量比は、前記転換手
段により生成されるＮＯX の量が前記第２の分岐通路を
流れる排気中のＮＨ3 と過不足なく反応してＮ 2 とＨ2
Ｏとを生成する量となる流量比に設定され、 前記浄化手段は前記合流排気通路に配置された請求項５
に記載の排気浄化装置。 - 【請求項１０】 前記転換手段は、排気中のＮＨ3 の全
量をＮＯ2 に転換し、前記第１と第２の分岐通路の流量
比は３：４である請求項９に記載の排気浄化装置。 - 【請求項１１】 前記転換手段は、排気中のＮＨ3 の全
量をＮＯに転換し、前記第１と第２の分岐通路の流量比
は１：１である請求項９に記載の排気浄化装置。 - 【請求項１２】 前記転換手段は、排気中のＮＨ3 の全
量をＮＯ2 とＮＯとに転換し、前記第１と第２の分岐通
路の流量比は３：４と１：１との間である請求項９に記
載の排気浄化装置。 - 【請求項１３】 前記第２の分岐通路に、前記転換手段
と同程度の流路抵抗を有する抵抗手段を備えた請求項９
から１２までのいずれか１項に記載の排気浄化装置。 - 【請求項１４】 前記ＮＨ3 生成手段は前記機関排気通
路に設けられた三元触媒を備え、前記ＮＯX 生成手段は
該三元触媒下流側の排気通路に設けられた酸化触媒を備
え、前記浄化手段は該酸化触媒下流側の排気通路に設け
られた脱硝／酸化触媒を備えた請求項５から７までのい
ずれか１項に記載の排気浄化装置。 - 【請求項１５】 前記ＮＨ3 生成手段は前記機関排気通
路に設けられた三元触媒を備え、前記ＮＯX 生成手段は
該三元触媒下流側の排気通路に設けられた酸化触媒を備
え、前記浄化手段は該酸化触媒下流側の排気通路に設け
られた脱硝／酸化触媒を備えた請求項８に記載の排気浄
化装置。 - 【請求項１６】 前記ＮＯX生成手段は、さらに前記酸
化触媒の温度に応じて前記転換されるＮＨ3の量を３／
７から１／２の間で変更する可変手段を備えた請求項１
５に記載の排気浄化装置。 - 【請求項１７】 前記ＮＨ3 生成手段は前記機関排気通
路に設けられた三元触媒を備え、前記転換手段は前記第
１の分岐通路に設けられた酸化触媒を備え、前記浄化手
段は前記合流排気通路に設けられた脱硝／酸化触媒を備
えた請求項９から１２までのいずれか１項に記載の排気
浄化装置。 - 【請求項１８】 前記ＮＨ3 生成手段は前記機関排気通
路に設けられた三元触媒を備え、前記転換手段は前記第
１の分岐通路に設けられた酸化触媒を備え、前記浄化手
段は前記合流排気通路に設けられた脱硝／酸化触媒を備
えた請求項１３に記載の排気浄化装置。 - 【請求項１９】 前記ＮＯX 生成手段は、前記酸化触媒
の温度に応じて前記第１と第２の分岐通路の流量比を３
／４から１までの間で変更する可変手段を備えた請求項
１８に記載の排気浄化装置。 - 【請求項２０】 前記ＮＯX 生成手段は、前記酸化触媒
に流入する排気空燃比に応じて前記第１と第２の分岐通
路の流量比を３／４から１までの間で変更する可変手段
を備えた請求項１８にに記載の排気浄化装置。 - 【請求項２１】 前記内燃機関は、該内燃機関の運転空
燃比を理論空燃比よりリッチ側に制御する空燃比制御装
置を備えた請求項１から２０までのいずれか１項に記載
の排気浄化装置。
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