JP3514200B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、希薄燃焼可能な内
燃機関より排出される排気ガスから窒素酸化物（ＮＯ
x）を浄化することができる排気浄化装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】希薄燃焼可能な内燃機関より排出される
排気ガスからＮＯxを浄化する排気浄化装置として、吸
蔵還元型ＮＯx触媒がある。この吸蔵還元型ＮＯx触媒
（以下、ＮＯx触媒と略すときもある）は、流入排気ガ
スの空燃比がリーン（即ち、酸素過剰雰囲気下）のとき
にＮＯxを吸収し、流入排気ガスの酸素濃度が低下した
ときに吸収したＮＯxを放出しＮ₂に還元する触媒であ
る。

【０００３】この吸蔵還元型ＮＯx触媒を内燃機関の排
気通路に配置すると、リーン空燃比の排気ガスから窒素
酸化物（ＮＯx）を吸収することができるが、ＮＯx触媒
のＮＯx吸収容量にも限界があるため、ＮＯx吸収量が所
定量になったときに、ＮＯx触媒に酸素濃度の低い還元
ガス（例えば、理論空燃比またはリッチ空燃比の排気ガ
ス）を流して吸収されているＮＯxを脱離しＮ₂に還元す
る（以下、この処理をＮＯx放出処理と称す）ことによ
り、ＮＯx吸収能力を回復させる必要がある。

【０００４】そこで、吸蔵還元型ＮＯx触媒を用いた排
気浄化システムとして、特開昭６２−１０６８２６号公
報等に開示されるように、排気通路を途中で分岐して２
本の排気通路にし、それぞれの排気通路に吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒を配置し、一方のＮＯx触媒に排気ガスを流して
排気ガス中のＮＯxを吸収し、その間に他方のＮＯx触媒
に還元ガスを流して該ＮＯx触媒のＮＯx放出処理を行う
ようにした排気浄化システムが開発されている。

【０００５】前記公報に開示された排気浄化装置では、
それぞれのＮＯx触媒で上述の如く並行処理可能にする
ために、排気通路の分岐部に、排気ガスをいずれのＮＯ
x触媒に流すか切り替えるための排気切替弁を設け、こ
の排気切替弁と各ＮＯx触媒との間の各排気通路に還元
ガス供給口を設けて各ＮＯx触媒に還元ガスを供給可能
にし、さらに還元ガスをいずれの還元ガス供給口に導入
するか選択的に切り替える還元ガス切替手段を設けてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来の排気浄化装置では、還元ガス供給口が２つ必要で
あり、そのため各還元ガス供給口に還元ガスを導入する
ための還元ガス通路も２つ必要になり、さらに、還元ガ
ス切替手段とその制御が必要になることにより、装置の
複雑化とコストアップを招いた。特に、車両搭載用の排
気浄化装置の場合には、搭載スペースが小さいため、装
置の複雑化は大きな障害となる。

【０００７】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、還元剤の供給口を単一にして、装置の簡略化お
よびコストダウンを図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にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。 （１） 本発明は、（イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排
気通路であって並列的に複数に分岐された排気通路と、
（ロ）分岐された前記複数の排気通路のそれぞれに配置
され、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯ
xを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸
収したＮＯxを放出しＮ₂に還元する吸蔵還元型ＮＯx触
媒と、（ハ）排気ガスをいずれの前記吸蔵還元型ＮＯx
触媒に導入するか選択的に切り替える排気経路切替手段
と、（ニ）排気ガスが流れていない前記吸蔵還元型ＮＯ
x触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、を備えた
内燃機関の排気浄化装置において、前記還元剤供給手段
の還元剤供給口は、前記排気経路切替手段が排気ガスを
いずれの吸蔵還元型ＮＯx触媒に導入しているかにかか
わらず、排気ガスが流れていない吸蔵還元型ＮＯx触媒
に連なる流路に位置していることを特徴とする。

【０００９】この内燃機関の排気浄化装置では、排気経
路切替手段によっていずれかの吸蔵還元型ＮＯx触媒に
排気ガスを流すかを選択し、選択された吸蔵還元型ＮＯ
x触媒に排気ガスを流すことにより排気ガス中のＮＯxが
該吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収される。そして、その間
に、排気ガスが流れていない吸蔵還元型ＮＯx触媒に還
元剤供給装置から還元剤を供給することにより、該吸蔵
還元型ＮＯx触媒に吸収されているＮＯxを脱離し、Ｎ₂
に還元し、これによって、該吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮ
Ｏx吸収能力を回復する。即ち、排気ガス中のＮＯx除去
処理と、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力回復処理
を同時に並行して実行することができる。この排気浄化
装置では、還元剤供給手段及び還元剤供給口が一つで済
むので、装置の簡略化およびコストダウンを図ることが
できる。

【００１０】前記（１）に記載の内燃機関の排気浄化装
置においては、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度または
排気ガス温度が所定温度以下のときに、前記排気経路切
替手段が総ての前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に排気ガスを
流すよう作動するようにしてもよい。このようにする
と、総ての吸蔵還元型ＮＯx触媒にリーン空燃比の排気
ガスと還元剤との混合ガスを供給することができ、その
結果、吸蔵還元型ＮＯx触媒において還元剤が酸化する
ことによって、吸蔵還元型ＮＯx触媒を昇温させること
ができる。

【００１１】前記（１）に記載の内燃機関の排気浄化装
置においては、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流に点火
手段を備えることができる。このようにすると、排気ガ
スが流れていない吸蔵還元型ＮＯx触媒に供給される還
元剤を該吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流において点火
手段で着火することができ、その結果、還元剤の燃焼熱
を利用して該吸蔵還元型ＮＯx触媒を加熱し昇温するこ
とができる。したがって、吸蔵還元型ＮＯx触媒の触媒
床温度をＮＯx吸収に必要な温度まで迅速に昇温した
り、あるいは、ＮＯx触媒の触媒床温度をＮＯx放出・還
元に必要な温度まで迅速に昇温することができる。

【００１２】（２） また、本発明は、希薄燃焼可能な
内燃機関の排気通路に、流入する排気ガスの空燃比がリ
ーンのときにＮＯxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃
度が低いときに吸収したＮＯxを放出しＮ₂に還元する吸
蔵還元型ＮＯx触媒が設けられ、吸蔵還元型ＮＯx触媒よ
りも上流の排気通路に還元剤を供給する還元剤供給手段
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記排気通
路は、内燃機関に接続された上流側排気通路と、この上
流側排気通路から二つに分岐されて並列配置された第１
下流側排気通路及び第２下流側排気通路とを有し、前記
第１及び第２下流側排気通路にそれぞれ前記吸蔵還元型
ＮＯx触媒を備え、前記排気通路の上流側排気通路と第
１及び第２下流側排気通路との分岐部には排気経路切替
弁が設けられ、前記排気経路切替弁は、（イ）前記上流
側排気通路に接続された第１ポートと前記第１下流側排
気通路に接続された第２ポートと前記第２下流側排気通
路に接続された第３ポートとを有するハウジングと、
（ロ）このハウジング内に回動可能に支持され、前記第
１ポートと第２ポートを連通するとともにこれらポート
から第３ポートを遮断する第１ポジションと、前記第１
ポートと第３ポートを連通するとともにこれらポートか
ら第２ポートを遮断する第２ポジションに切り替え可能
な弁体と、（ハ）前記ハウジング内に設けられ、前記弁
体が第１ポジションに位置したときに第１ポートから遮
断されるとともに第３ポートに連通し、第２ポジション
に位置したときに第１ポートから遮断されるとともに第
２ポートに連通する還元剤供給部と、を備え、前記排気
経路切替弁の還元剤供給部に前記還元剤供給手段から還
元剤が供給されることを特徴とする。

【００１３】この内燃機関の排気浄化装置では、排気経
路切替弁の弁体を第１ポジションに位置させると排気ガ
スが第１下流側排気通路に流れ第２下流側排気通路には
流れず、排気ガス中のＮＯxは第１下流側排気通路に設
けられた吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収される。そして、
このように弁体を第１ポジションに位置させているとき
に還元剤供給部に還元剤を供給すると、還元剤は第２下
流側排気通路に流れ、第２下流側排気通路に設けられた
吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収されているＮＯxが脱離し、
Ｎ₂に還元され、これによって、該吸蔵還元型ＮＯx触媒
のＮＯx吸収能力が回復する。即ち、排気ガス中のＮＯx
除去処理と、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力回復
処理を同時に並行して実行することができる。

【００１４】また、排気経路切替弁の弁体を第２ポジシ
ョンに位置させると排気ガスが第２下流側排気通路に流
れ第１下流側排気通路には流れず、排気ガス中のＮＯx
は第２下流側排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯx触
媒に吸収される。そして、このように弁体を第２ポジシ
ョンに位置させているときに還元剤供給部に還元剤を供
給すると、還元剤は第１下流側排気通路に流れ、第１下
流側排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収
されているＮＯxが脱離し、Ｎ₂に還元され、これによっ
て、該吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力が回復す
る。即ち、排気ガス中のＮＯx除去処理と、吸蔵還元型
ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力回復処理を同時に並行して実
行することができる。この排気浄化装置では、還元剤供
給手段及び還元剤供給部が一つで済むので、装置の簡略
化およびコストダウンを図ることができる。

【００１５】前記（２）に記載の内燃機関の排気浄化装
置においては、前記排気経路切替弁は、第１ポートと第
２ポートと第３ポートと還元剤供給部を同時に連通させ
る第３ポジションに前記弁体を保持可能にすることがで
きる。このようにすると、第１下流側排気通路と第２下
流側排気通路の両方にリーン空燃比の排気ガスと還元剤
との混合ガスを供給することができるようになり、その
結果、吸蔵還元型ＮＯx触媒において還元剤が酸化する
ことによって、吸蔵還元型ＮＯx触媒を昇温させること
ができる。

【００１６】前記（２）に記載の内燃機関の排気浄化装
置においては、前記排気経路切替手段と前記第１下流側
排気通路の吸蔵還元型ＮＯx触媒との間、及び、前記排
気経路切替手段と前記第２下流側排気通路の吸蔵還元型
ＮＯx触媒との間に、それぞれ点火手段を備えることが
できる。

【００１７】その場合に、前記排気経路切替手段によっ
て排気ガスの流通を閉ざされるべき第１または第２下流
側排気通路に属する前記点火手段は、該下流側排気通路
への排気ガスの流通を閉ざすべく前記排気経路切替手段
が排気経路を切り替えた後に作動せしめられるようにす
ることができる。

【００１８】吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤を供給して
吸蔵還元型ＮＯx触媒からＮＯxを放出しＮ₂に還元する
には、吸蔵還元型ＮＯx触媒を所定温度以上にする必要
がある。したがって、ＮＯx放出・還元を行うときにそ
の対象となる吸蔵還元型ＮＯx触媒が所定温度に達して
いない場合には、該吸蔵還元型ＮＯx触媒を加熱し昇温
するのが好ましい。吸蔵還元型ＮＯx触媒からＮＯxを放
出し還元するときには、該ＮＯx触媒への排気ガスの流
通を閉ざして行うが、その際に、前記排気経路切替手段
によって該吸蔵還元型ＮＯx触媒への排気ガスの流通を
閉ざした後に、該吸蔵還元型ＮＯx触媒が収容された下
流側排気通路の点火手段を作動させると、該吸蔵還元型
ＮＯx触媒の上流において還元剤を燃焼させることがで
き、この燃焼熱を利用して該吸蔵還元型ＮＯx触媒を昇
温することができる。

【００１９】また、前記（２）に記載の内燃機関の排気
浄化装置において、前記排気経路切替手段と前記第１下
流側排気通路の吸蔵還元型ＮＯx触媒との間、及び、前
記排気経路切替手段と前記第２下流側排気通路の吸蔵還
元型ＮＯx触媒との間に、それぞれ点火手段を備える場
合に、前記排気経路切替手段によって排気ガスの流通を
開始すべき第１または第２下流側排気通路に属する前記
点火手段は、該下流側排気通路に排気ガスを流すべく前
記排気経路切替手段が排気経路を切り替える前に作動せ
しめられるようにすることができる。

【００２０】排気ガス中のＮＯxを吸蔵還元型ＮＯx触媒
に吸収させるには、吸蔵還元型ＮＯx触媒を所定温度以
上にする必要がある。したがって、排気ガスを吸蔵還元
型ＮＯx触媒に流して排気ガス中のＮＯxを吸収させると
きに、該吸蔵還元型ＮＯx触媒が所定温度に達していな
い場合には、該吸蔵還元型ＮＯx触媒を加熱し昇温する
のが好ましい。吸蔵還元型ＮＯx触媒への排気ガスの流
通を開始するときには、前記排気経路切替手段によって
該吸蔵還元型ＮＯx触媒への排気ガスの流通を許容する
が、その際に、前記排気経路切替手段によって該吸蔵還
元型ＮＯx触媒への排気ガスの流通を許容する前に、即
ち、該吸蔵還元型ＮＯx触媒が収容されている下流側排
気通路に排気ガスを流すべく前記排気経路切替手段が排
気経路を切り替える前に、該下流側排気通路の点火手段
を作動させると、該吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流におい
て還元剤を燃焼させることができ、この燃焼熱を利用し
て該吸蔵還元型ＮＯx触媒を昇温することができる。

【００２１】前記（１）及び（２）に記載の内燃機関の
排気浄化装置において、希薄燃焼可能な内燃機関として
は、ディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジ
ンを例示することができる。

【００２２】前記（１）及び（２）に記載の内燃機関の
排気浄化装置において、還元剤として、ＬＰＧ（液化天
然ガス），ＣＮＧ（天然ガス），ガソリン，軽油を気化
したガスや、さらにこれらガスを加熱して分解したもの
や、燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスなどを用いる
ことができる。ここで、燃焼式ヒータとは、暖機促進や
車室内暖房装置の性能向上等を目的として、動力源とし
ての内燃機関とは別に設けた燃焼室で燃料を燃焼して熱
エネルギーを得る装置である。

【００２３】前記（１）及び（２）に記載の内燃機関の
排気浄化装置において、吸蔵還元型ＮＯx触媒は、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一つと、白金Ｐｔの
ような貴金属とが担持されてなるものを例示することが
できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の実施の形態を図１から図６の図面に基いて
説明する。尚、以下の各実施の形態は、本発明を内燃機
関としてのディーゼルエンジンに適用した態様である。

【００２５】〔第１の実施の形態〕初めに、本発明に係
る内燃機関の排気浄化装置の第１の実施の形態を図１か
ら図４の図面を参照して説明する。図１は、内燃機関と
してのディーゼルエンジンの排気浄化装置の概略構成を
示す図である。この図において、エンジン１は直列４気
筒であり、吸気管２及び吸気マニホルド３を介して各気
筒に吸気が供給される。

【００２６】燃料タンク４の燃料（軽油）は吐出圧制御
可能な燃料供給ポンプ５によって吸い上げられてコモン
レール６に供給される。エンジンコントロール用電子制
御ユニット（ＥＣＵ）５０は、コモンレール６内の燃料
圧力がエンジン１の運転状態に応じて所定圧力値となる
ように、燃料供給ポンプ５の運転を制御する。

【００２７】また、エンジン１には、コモンレール６か
ら供給される燃料を各気筒内に噴射する燃料噴射弁７が
設けられており、燃料噴射弁７の開弁時期及び開弁期間
は、エンジン１の運転状態に応じてＥＣＵ５０によって
制御される。

【００２８】各気筒の燃焼室には、各気筒における圧縮
上死点近傍において対応する燃料噴射弁７から燃料が噴
射され、リーン空燃比で燃焼して生じた排気が排気マニ
ホールド８を介して排気管９に排出される。

【００２９】排気管９は、内部にＳＯx吸収剤２１を収
容したＳトラップ２０に連結され、Ｓトラップ２０は排
気管１０を介して三方弁（排気経路切替手段、排気経路
切替弁）３０に連結されている。尚、この実施の形態に
おいて、排気管９，１０は上流側排気通路を構成する。

【００３０】ＳＯx吸収剤２１は、排気ガスの空燃比が
リーンのときにＳＯxを吸収するものであり、三元触媒
や吸蔵還元型ＮＯx触媒や選択還元型ＮＯx触媒等から構
成することができる。

【００３１】三方弁３０のハウジング３１はラグビーボ
ール形をなし、３つのポート３１ａ，３１ｂ，３１ｃを
備えている。第１ポート３１ａはハウジング３１の上流
端側に設けられ、この第１ポート３１ａに前記排気管１
０が連結されている。第２ポート３１ｂと第３ポート３
１ｃは第１ポート３１ａよりも下流側に配置され互いに
離間して設けられていて、第２ポート３１ｂと第３ポー
ト３１ｃにはそれぞれ排気管１１，１２が連結されてい
る。

【００３２】排気管１１，１２にはそれぞれ吸蔵還元型
ＮＯx触媒（以下、ＮＯx触媒と略す）６１，６２が収容
されており、ＮＯx触媒６１，６２よりも下流において
排気管１１，１２は排気管１３に合流している。ＮＯx
触媒６１，６２については後で詳述する。尚、この実施
の形態において、排気管１１は第１下流側排気通路を構
成し、排気管１２は第２下流側排気通路を構成する。

【００３３】ハウジング３１の内部には弁体３２が支軸
３３を回転中心にして回動可能に取り付けられている。
支軸３３はハウジング３１の中央よりも下流側にずらし
て配置されており、この支軸３３を回転中心にして弁体
３２を回動させたときに、弁体３２の全周縁がハウジン
グ３１の内面を摺動するようになっている。

【００３４】また、ハウジング３１の下流端側には外方
へ膨出する還元剤供給室（還元剤供給部）３４が設けら
れており、この還元剤供給室３４内においてだけはハウ
ジング３１に対する弁体３２の摺動状態は解除される。

【００３５】弁体３２は、図２に示すように、弁体３２
の下流側端縁が還元剤供給室３４から若干外れて弁体３
２の全周縁がハウジング３１の内面に摺接する状態とな
る位置（図２において太い実線と太い破線で示す位置）
の範囲で回動するように、その回動範囲（作動範囲）が
設定されている。弁体３２は弁駆動装置３５によって回
転駆動され、ＥＣＵ５０によって弁体３２の停止位置が
制御される。

【００３６】そして、弁体３２が図２において太い実線
で示すように位置したとき（以下の説明では「弁体３２
が第１ポジションに位置したとき」という）に、第１ポ
ート３１ａと第２ポート３１ｂが連通して、排気管１０
と排気管１１が連通する。また、これと同時に、第３ポ
ート３１ｃは、第１ポート３１ａ及び第２ポート３１ｂ
から遮断され、還元剤供給室３４と連通する。

【００３７】また、弁体３２が図２において太い破線で
示すように位置したとき（以下の説明では「弁体３２が
第２ポジションに位置したとき」という）に、第１ポー
ト３１ａと第３ポート３１ｃが連通して、排気管１０と
排気管１２が連通する。また、これと同時に、第２ポー
ト３１ｂは、第１ポート３１ａ及び第３ポート３１ｃか
ら遮断され、還元剤供給室３４と連通する。

【００３８】したがって、三方弁３０は、排気ガスをＮ
Ｏx触媒６１，６２のいずれに導入するか選択的に切り
替える排気経路切替手段ということができる。また、還
元剤供給室３４は、三方弁３０が排気ガスをＮＯx触媒
６１，６２のいずれに導入しているかにかかわらず、排
気ガスが流れていないＮＯx触媒に連なる流路の一部と
いうことができる。

【００３９】さらに、図２において細い破線で示すよう
に、弁体３２の下流側端縁が還元剤供給室３４の中央に
収まるように弁体３２が位置したとき（以下の説明では
「弁体３２が第３ポジションに位置したとき」という）
には、第１ポート３１ａと第２ポート３１ｂと第３ポー
ト３１ｃと還元剤供給室３４の総てが連通し、その結
果、排気管１０及び後述のリッチガス供給ノズル４０は
排気管１１，１２の両方に連通する。

【００４０】ハウジング３１には、リッチガス供給ノズ
ル（還元剤供給口）４０が還元剤供給室３４に臨んで設
けられており、リッチガス供給ノズル４０は、リッチガ
ス供給装置（還元剤供給手段）４１から供給されるリッ
チガス（還元剤）を還元剤供給室３４に放出する。この
リッチガスは後述するように吸蔵還元型ＮＯx触媒６
１，６２に還元剤として供給されＮＯxの放出・還元に
使用される。リッチガス供給装置４１はＥＣＵ５０によ
って作動制御される。

【００４１】前記リッチガスとしては、ＬＰＧ（液化天
然ガス），ＣＮＧ（天然ガス），ガソリン，軽油を気化
したガスや、さらにこれらガスを加熱して分解したもの
や、あるいは燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスなど
を用いることができる。ここで、燃焼式ヒータとは、暖
機促進や車室内暖房装置の性能向上等を目的として、動
力源としての内燃機関とは別に設けた燃焼室で燃料を燃
焼して熱エネルギーを得る装置である。

【００４２】排気管１３には、排気管１１，１２に近い
位置に、排気ガスの温度に対応した出力信号をＥＣＵ５
０に出力する排気温センサ１６が取り付けられている。
ＥＣＵ５０はデジタルコンピュータからなり、双方向バ
スによって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリーメ
モリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ
（セントラルプロセッサユニット）、入力ポート、出力
ポートを具備し、エンジン１の燃料噴射量制御等の基本
制御を行うほか、この実施の形態では、三方弁３０の弁
体３２の作動制御等を行っている。

【００４３】これら制御のために、ＥＣＵ５０の入力ポ
ートには、アクセル開度センサ１４からの入力信号と、
クランク角センサ１５からの入力信号が入力される。ア
クセル開度センサ１４はアクセル開度に比例した出力電
圧をＥＣＵ５０に出力し、ＥＣＵ５０はアクセル開度セ
ンサ１４の出力信号に基づいてエンジン負荷を演算す
る。クランク角センサ１５はクランクシャフトが一定角
度回転する毎に出力パルスをＥＣＵ５０に出力し、ＥＣ
Ｕ５０はこの出力パルスに基づいてエンジン回転速度を
演算する。これらエンジン負荷とエンジン回転速度によ
ってエンジン運転状態が判別される。

【００４４】次に、排気管１１，１２に収容されている
ＮＯx触媒６１，６２について、即ち、吸蔵還元型ＮＯx
触媒について説明する。ＮＯx触媒（吸蔵還元型ＮＯx触
媒）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一つと、
白金Ｐｔのような貴金属とが担持されてなる。

【００４５】このＮＯx触媒は、流入排気ガスの空燃比
（以下、排気空燃比と称す）がリーンのときはＮＯxを
吸収し、流入排気ガスの空燃比が理論空燃比またはリッ
チになって排気ガスの酸素濃度が低下すると吸収したＮ
Ｏxを放出する。ここで、排気空燃比とは、機関吸気通
路およびＮＯx触媒より上流の排気通路内に供給された
空気および燃料（還元剤）の比をいう。

【００４６】したがって、ＮＯx触媒より上流の排気通
路内に燃料、還元剤あるいは空気が供給されない場合に
は、排気空燃比はエンジン燃焼室内に供給される混合気
の空燃比に一致する。

【００４７】ＮＯx触媒のＮＯx吸放出作用のメカニズム
については明らかでない部分もあるが、図３に示すよう
なメカニズムで行われると考えられている。このメカニ
ズムについて、担体上に白金Ｐｔ及びバリウム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のメ
カニズムとなる。

【００４８】まず、流入排気ガスの空燃比がかなりリー
ンになると流入排気ガスの酸素濃度が大巾に増大するた
め、図３（Ａ）に示すように酸素Ｏ₂ がＯ₂ ^-又はＯ^2-の
形で白金Ｐｔの表面に付着する。次に、流入排気ガスに
含まれるＮＯは、白金Ｐｔの表面上でＯ₂ ^-又はＯ^2-と反
応し、ＮＯ₂ となる（２ＮＯ＋Ｏ₂ →２ＮＯ₂ ）。

【００４９】次いで、生成されたＮＯ₂は、白金Ｐｔ上
で酸化されつつＮＯx触媒内に吸収されて酸化バリウム
（ＢａＯ）と結合しながら硝酸イオンＮＯ₃ ^-の形でＮＯ
x触媒内に拡散する。このようにしてＮＯxがＮＯx触媒
内に吸収される。

【００５０】流入排気ガスの酸素濃度が高い限り白金Ｐ
ｔの表面でＮＯ₂が生成され、ＮＯx触媒のＮＯx吸収能
力が飽和しない限り、ＮＯ₂がＮＯx触媒内に吸収されて
硝酸イオンＮＯ₃ ^-が生成される。

【００５１】これに対し、流入排気ガスの空燃比が理論
空燃比またはリッチになって流入排気ガスの酸素濃度が
低下した場合は、ＮＯ₂の生成量が低下し、反応が逆方
向（ＮＯ₃ ^-→ＮＯ₂）に進み、ＮＯx触媒内の硝酸イオン
ＮＯ₃ ^-がＮＯ₂またはＮＯの形でＮＯx触媒から放出され
る。

【００５２】一方、流入排気ガス中に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 ^-又はＯ^2-と反応して酸化され、排気ガス中の酸素を
消費して排気ガスの酸素濃度を低下させる。また、排気
ガスの酸素濃度低下によりＮＯx触媒から放出されたＮ
Ｏ₂ またはＮＯは、図３（Ｂ）に示すように、ＨＣ，Ｃ
Ｏと反応して還元されＮ₂となる。

【００５３】即ち、流入排気ガス中のＨＣ，ＣＯは、ま
ず白金Ｐｔ上の酸素Ｏ₂ ^-又はＯ^2-とただちに反応して酸
化せしめられ、次いで白金Ｐｔ上の酸素Ｏ₂ ^-又はＯ^2-が
消費されてもまだＨＣ，ＣＯが残っていれば、このＨ
Ｃ，ＣＯによってＮＯx触媒から放出されたＮＯxおよび
エンジンから排出されたＮＯxがＮ₂に還元せしめられ
る。

【００５４】このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ₂
またはＮＯが存在しなくなると、ＮＯx触媒から次から
次へとＮＯ₂またはＮＯが放出され、さらにＮ₂に還元せ
しめられる。したがって、流入排気ガスの空燃比を理論
空燃比またはリッチにすれば短時間の内にＮＯx触媒に
吸収されているＮＯxが放出されることになる。

【００５５】このように、排気空燃比がリーンになると
ＮＯxがＮＯx触媒に吸収され、排気空燃比を理論空燃比
あるいはリッチにするとＮＯxがＮＯx触媒から短時間の
うちに放出され、Ｎ₂に還元される。したがって、大気
中へのＮＯxの排出を阻止することができる。

【００５６】ところで、ディーゼルエンジンの場合は、
ストイキ（理論空燃比、Ａ／Ｆ＝１３〜１４）よりもは
るかにリーン域で燃焼が行われるので、通常の機関運転
状態ではＮＯx触媒に流入する排気ガスの空燃比は非常
にリーンであり、排気ガス中のＮＯxはＮＯx触媒に吸収
され、ＮＯx触媒から放出されるＮＯx量は極めて少な
い。

【００５７】また、ガソリンエンジンの場合には、燃焼
室に供給する混合気の空燃比を理論空燃比またはリッチ
にすることにより排気ガスの空燃比を理論空燃比または
リッチにし、排気ガスの酸素濃度を低下させて、ＮＯx
触媒に吸収されているＮＯxを放出させることができる
が、ディーゼルエンジンの場合には、燃焼室に供給する
混合気の空燃比を理論空燃比またはリッチにすると燃焼
の際に煤が発生するなどの問題があり採用することはで
きない。

【００５８】したがって、ディーゼルエンジンでは、Ｎ
Ｏx触媒のＮＯx吸収能力が飽和する前に所定のタイミン
グで、燃焼用の混合気とは別に還元剤を直接、ＮＯx触
媒に供給してＮＯxの放出を行う必要がある。

【００５９】そのため、この実施の形態では、ＮＯx触
媒６１，６２の上流の排気通路に還元剤を含むリッチガ
スを供給して、ＮＯx触媒からＮＯxを放出し、還元する
ようにしている。

【００６０】次に、本実施の形態における排気浄化装置
の作用について説明する。尚、この実施の形態では、Ｅ
ＣＵ５０は、エンジン１の始動と同時にリッチガス供給
装置４１を作動し、常時、リッチガスをリッチガス供給
ノズル４０から三方弁３０の還元剤供給室３４に供給す
るものとする。

【００６１】前述したように、エンジン１はディーゼル
エンジンのため通常の運転状態では排気空燃比はリーン
であり酸素濃度が高い。この排気ガスがＳＯx吸収剤２
１に流れると、排気ガス中のＳＯxはＳＯx吸収剤２１に
吸収されるので、ＳＯxを除去された排気ガスがＳＯx吸
収剤２１から流出し、三方弁３０を通って下流のＮＯx
触媒６１，６２に流入する。したがって、ＮＯx触媒６
１，６２のＳＯx被毒が防止される。

【００６２】ＮＯx触媒６１，６２はその触媒床温度Ｔ
が所定温度（以下、この温度を触媒活性温度という）Ｔ
0に達していないとＮＯx浄化率が極めて低くなる性質を
有している。そこで、この排気浄化装置においては、エ
ンジン１を低温始動させるときのようにＮＯx触媒６
１，６２の触媒床温度Ｔが触媒活性温度Ｔ0に達してい
ないときには、三方弁３０の弁体３２を図２において細
い破線で示す第３ポジションに保持して、排気管１０を
排気管１１，１２の両方に連通させる。このようにする
と、エンジンから排出された酸素濃度の高いリーン空燃
比の排気ガスと、リッチガス供給ノズル４０から供給さ
れた還元剤濃度の高いリッチガスが混合した状態で両排
気管１１，１２に流れるようになり、その結果、両ＮＯ
x触媒６１，６２においてリッチガスに含まれる還元剤
が酸化し、ＮＯx触媒６１，６２を昇温する。尚、この
実施の形態においては、ＮＯx触媒６１，６２の触媒床
温度は、排気温センサ１６で検出されるＮＯx触媒６
１，６２の出口の排気ガス温度を代用する。

【００６３】そして、ＮＯx触媒６１，６２の触媒床温
度Ｔが触媒活性温度Ｔ0以上のときには、三方弁３０の
弁体３２を図２において太い実線で示す第１ポジション
あるいは図２において太い破線で示す第２ポジションの
いずれかに位置させて、ＮＯx触媒６１，６２のいずれ
か一方のＮＯx触媒に排気ガスを流してこのＮＯx触媒で
排気ガス中のＮＯxを吸収し、他方のＮＯx触媒にリッチ
ガスを流してこのＮＯx触媒に吸収されているＮＯxを放
出させるとともにＮ₂に還元し浄化する。

【００６４】詳述すると、例えば、三方弁３０の弁体３
２を第１ポジションに位置させると、三方弁３０では第
１ポート３１ａと第２ポート３１ｂが連通するととも
に、第３ポート３１ｃと還元剤供給室３４が連通する。
その結果、排気管１０と排気管１１が連通し排気管１２
が遮断されるので、排気管１０からハウジング３１内に
流入したリーン空燃比の排気ガスは排気管１１に流れ、
排気ガス中のＮＯxは排気管１１のＮＯx触媒６１に吸収
され、ＮＯxを除去された排気ガスが排気管１３に流出
する。これと同時に、還元剤供給室３４に供給されたリ
ッチガスは排気管１２に流れＮＯx触媒６２に流れるの
で、ＮＯx触媒６２に吸収されていたＮＯxが放出される
とともにＮ₂に還元されて浄化され、浄化されたガスが
排気管１３に流出する。

【００６５】一方、三方弁３０の弁体３２を第２ポジシ
ョンに位置させると、三方弁３０では第１ポート３１ａ
と第３ポート３１ｃが連通するとともに、第２ポート３
１ｂと還元剤供給室３４が連通する。その結果、排気管
１０と排気管１２が連通し排気管１１が遮断されるの
で、排気管１０からハウジング３１内に流入したリーン
空燃比の排気ガスは排気管１２に流れ、排気ガス中のＮ
Ｏxは排気管１２のＮＯx触媒６２に吸収され、ＮＯxを
除去された排気ガスが排気管１３に流出する。これと同
時に、還元剤供給室３４に供給されたリッチガスは排気
管１１に流れＮＯx触媒６１に流れるので、ＮＯx触媒６
１に吸収されていたＮＯxが放出されるとともにＮ₂に還
元されて浄化され、浄化されたガスが排気管１３に流出
する。

【００６６】次に、図４を参照して、この実施の形態に
おける三方弁３０の切替処理実行ルーチンを説明する。
このルーチンを構成する各ステップからなるフローチャ
ートはＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶してあり、フローチャ
ートの各ステップにおける処理は総てＥＣＵ５０のＣＰ
Ｕによって実行される。

【００６７】＜ステップ１０１＞まず、ＥＣＵ５０は、
ＮＯx触媒６１，６２の触媒床温度Ｔが触媒活性温度Ｔ0
以上か否かを判定する。

【００６８】＜ステップ１０２＞ステップ１０１で否定
判定した場合には、ＥＣＵ５０はステップ１０２に進
み、三方弁３０の弁体３２を第３ポジションに保持し、
排気ガスとリッチガスの混合ガスを両ＮＯx触媒６１，
６２に流して、ＮＯx触媒６１，６２の昇温処理を実行
する。このステップ１０２による昇温処理はステップ１
０１で肯定判定されるまで続く。

【００６９】＜ステップ１０３＞ステップ１０１で肯定
判定した場合には、ＥＣＵ５０はステップ１０３に進
み、三方弁３０の弁体３２が第１ポジションに位置して
いるか否かを判定する。

【００７０】ここで、前回このルーチンを実行したとき
にステップ１０１で否定判定した場合には、三方弁３０
の弁体３２が第３ポジションに位置しているので、ＥＣ
Ｕ５０は、ステップ１０３で否定判定し、ステップ１０
６に進んで三方弁３０の弁体３２が第２ポジションか否
か判定し、このステップ１０６でも否定判定してステッ
プ１０８に進み、三方弁３０の弁体３２を第１ポジショ
ンに切り替え、切り替え後からの経過時間のカウントを
始め、一旦このルーチンを終了する。

【００７１】弁体３２を第１ポジションに位置させるこ
とにより、排気ガスは排気管１１、ＮＯx触媒６１に流
れ、排気ガス中のＮＯxがＮＯx触媒６１に吸収され、Ｎ
Ｏxを除去された排気ガスが排気管１３に流出する。ま
た、リッチガス供給ノズル４０から供給されたリッチガ
スは排気管１２、ＮＯx触媒６２に流れ、ＮＯx触媒６２
に吸収されているＮＯxが放出され、Ｎ₂に還元されて排
気管１３に流出する。

【００７２】＜ステップ１０４＞ステップ１０３で肯定
判定した場合には、ＥＣＵ５０はステップ１０４に進
み、弁体３２を第１ポジションに切り替えてからの経過
時間がＮＯx放出時間を経過したか否か判定する。ここ
で、ＮＯx放出時間は、ＮＯx触媒６２に吸収されている
ＮＯxのほぼ全量を放出させるために必要なリッチガス
の流通時間であり、ＮＯx放出時間は予め実験を行って
所定時間に設定し、これをＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶さ
せておく。経過時間がＮＯx放出時間を経過していない
ときには、三方弁３０の弁体３２を第１ポジションに保
持し続ける。

【００７３】＜ステップ１０５＞ステップ１０４で肯定
判定した場合には、ＥＣＵ５０はステップ１０５に進ん
で、三方弁３０の弁体３２を第２ポジションに切り替
え、切り替え後からの経過時間のカウントを始め、一旦
このルーチンを終了する。

【００７４】弁体３２を第２ポジションに位置させるこ
とにより、排気ガスは排気管１２、ＮＯx触媒６２に流
れ、排気ガス中のＮＯxがＮＯx触媒６２に吸収され、Ｎ
Ｏxを除去された排気ガスが排気管１３に流出する。ま
た、リッチガス供給ノズル４０から供給されたリッチガ
スは排気管１１、ＮＯx触媒６１に流れ、ＮＯx触媒６１
に吸収されているＮＯxが放出され、Ｎ₂に還元されて排
気管１３に流出する。

【００７５】＜ステップ１０６＞ステップ１０３で否定
判定した場合には、ＥＣＵ５０はステップ１０６に進
み、三方弁３０の弁体３２が第２ポジションに位置して
いるか否か判定する。ここで、前回このルーチンを実行
したときにステップ１０１において肯定判定した場合に
は、三方弁３０の弁体３２は第２ポジションに位置して
いるので、ＥＣＵ５０は、ステップ１０６で肯定判定
し、ステップ１０７に進む。

【００７６】＜ステップ１０７＞ＥＣＵ５０は、ステッ
プ１０７において、弁体３２を第２ポジションに切り替
えてからの経過時間がＮＯx放出時間を経過したか否か
判定する。ここで、ＮＯx放出時間は、ＮＯx触媒６１に
吸収されているＮＯxのほぼ全量を放出させるために必
要なリッチガスの流通時間であり、ＮＯx触媒６２のＮ
Ｏx放出時間と同じである。経過時間がＮＯx放出時間を
経過していないときには、三方弁３０の弁体３２を第２
ポジションに保持し続ける。

【００７７】＜ステップ１０８＞ステップ１０７で肯定
判定した場合には、ＥＣＵ５０はステップ１０８に進ん
で、三方弁３０の弁体３２を第１ポジションに切り替
え、切り替え後からの経過時間のカウントを始め、この
ルーチンを終了する。

【００７８】このように、この実施の形態の排気浄化装
置では、切替弁３０とリッチガス供給装置４１とリッチ
ガス供給ノズル４０がそれぞれ１つあれば足りる構成に
なっているので、装置を簡略化することができ、コスト
ダウンを図ることができる。また、三方弁３０およびリ
ッチガス供給装置４１の制御も簡単になる。

【００７９】尚、前述の実施の形態では、リッチガス供
給装置４１を常時作動させ、一方のＮＯx触媒のＮＯx放
出処理が終了すると同時に三方弁３０の弁体３２のポジ
ションを切り替えて他方のＮＯx触媒のＮＯx放出処理を
実行するように制御しているが、弁体３２のポジション
切替タイミングはこれに限るものではない。例えば、一
方のＮＯx触媒のＮＯx放出処理が終了しても三方弁３０
の弁体３２のポジション切り替えを実行しないで該一方
のＮＯx触媒を待機状態として他方のＮＯx触媒に排気ガ
スを流し続け、この他方のＮＯx触媒に吸収されたＮＯx
量が所定量に達したとＥＣＵ５０が判定したときに三方
弁３０の弁体３２のポジションを切り替えて、他方のＮ
Ｏx触媒に対してＮＯx放出処理を実行するように制御し
ても、本発明は成立する。尚、その場合には、一方のＮ
Ｏx触媒のＮＯx放出処理が終了すると同時に（即ち、Ｎ
Ｏx放出時間が経過したら）リッチガス供給装置４１を
停止してリッチガスの供給を停止し、弁体３２のポジシ
ョン切り替えと同時にリッチガス供給装置４１を作動し
てリッチガスを供給するように制御するのが好ましい。

【００８０】〔第２の実施の形態〕次に、本発明に係る
内燃機関の排気浄化装置の第２の実施の形態を図５およ
び図６の図面を参照して説明する。第２の実施の形態の
排気浄化装置が第１の実施の形態のものと相違する点を
以下に説明する。

【００８１】第２の実施の形態の排気浄化装置では、Ｎ
Ｏx触媒６１，６２は排気管１１，１２の下流端側に収
容されており、排気管１１，１２においてＮＯx触媒６
１，６２から上流側に所定寸法離間した部位に点火栓
（点火手段）４２，４３が取り付けられている。これら
点火栓４２，４３はＥＣＵ５０によって作動制御され
る。

【００８２】さらに、排気管１１，１２には、点火栓４
２，４３から上流側へ所定寸法離間した部位に消火体４
４，４５が取り付けられており、消火体４４，４５とＮ
Ｏx触媒６１，６２の間はそれぞれ加熱室４６，４７に
なっている。消火体４４，４５は、後述するように加熱
室４６，４７で生じた火炎が加熱室４６，４７から三方
弁３０内に逆火するのを防止するためのものである。

【００８３】その他の構成については第１の実施の形態
のものと同じであるので、同一態様部分に同一符号を付
して説明を省略する。尚、この第２の実施の形態では、
リッチガス供給装置４１を常時作動させ、一方のＮＯx
触媒のＮＯx放出処理が終了すると同時に三方弁３０の
弁体３２のポジションを切り替えて他方のＮＯx触媒の
ＮＯx放出処理を実行するように制御するものとする。

【００８４】この第２の実施の形態の排気浄化装置で
は、前述した第１の実施の形態の排気浄化装置の作用に
加えて、以下に記載の作用がある。前述したように、Ｎ
Ｏx触媒６１，６２はその触媒床温度が触媒活性温度に
達していないとＮＯx浄化率が極めて低くなる。換言す
ると、ＮＯx触媒６１，６２の触媒床温度が触媒活性温
度よりも低いときには、ＮＯx吸収能力およびＮＯx放出
・還元能力が極めて低くなる。

【００８５】したがって、ＮＯx触媒６１，６２に対し
てＮＯx放出処理を実行するときには、ＮＯx放出処理の
開始時点からＮＯx触媒６１，６２が触媒活性温度に達
していることが望ましい。

【００８６】しかしながら、三方弁３０による排気ガス
の経路切り替え前のエンジン運転状態によっては、経路
切り替え時点（即ち、ＮＯx放出処理の開始時点）にお
いてＮＯx放出処理の対象となるＮＯx触媒の触媒床温度
が触媒活性温度に達していない場合もある。

【００８７】そこで、この第２の実施の形態において
は、このようなときには、還元剤供給室３４にリッチガ
スを供給するだけでなく、ＮＯx放出処理の対象となる
ＮＯx触媒（６１あるいは６２）が収容されている排気
管（１１あるいは１２）に取り付けられている点火栓
（４２あるいは４３）を作動させることにより、該排気
管に供給されたリッチガスを着火し、加熱室（４６ある
いは４７）内に火炎を生じさせて、ＮＯx触媒上流空間
および排気管壁を加熱し、これらの熱をＮＯx触媒に受
熱させてＮＯx触媒の触媒床温度をＮＯx放出処理に必要
な触媒活性温度まで迅速に昇温させるようにした。そし
て、ＮＯx触媒の触媒床温度がＮＯx放出処理に必要な触
媒活性温度に達したならば、点火栓の作動を停止し、Ｎ
Ｏx触媒の加熱のためのリッチガスの供給を終了させ
て、その後は、ＮＯx放出・還元のためのリッチガスの
供給を行う。

【００８８】例えば、三方弁３０の弁体３２が第１ポジ
ションから第２ポジションに切り替えられて、ＮＯx触
媒６１に対してＮＯx放出処理が実行される場合に、Ｎ
Ｏx触媒６１の触媒床温度がＮＯx放出処理に必要な触媒
活性温度に達していないときには、三方弁３０による前
記経路切り替え（前記ポジション切り替え）の直後にＥ
ＣＵ５０は点火栓４２を作動する。すると、還元剤供給
室３４に供給されたリッチガスが排気管１１に流入し、
消火体４４を通って加熱室４６に入り、ここで点火栓４
２によって着火せしめられる。この排気管１１には弁体
３２によって排気ガスの流入を殆ど阻止されているの
で、火炎を容易に形成することができる。

【００８９】この火炎はＮＯx触媒６１の上流空間およ
び排気管１１の管壁を加熱し、ＮＯx触媒６１はこれら
熱を受熱して昇温する。そして、ＮＯx触媒６１の触媒
床温度がＮＯx放出処理に必要な触媒活性温度に達した
ならば、ＥＣＵ５０は点火栓４２の作動を停止し、ＮＯ
x触媒６１の加熱のためのリッチガスの供給を終了さ
せ、その後は、ＮＯx放出・還元のためのリッチガスの
供給を行う。尚、ＮＯx触媒６１が直接火炎に晒されな
いように加熱室４６の大きさおよび点火栓４２とＮＯx
触媒６１との離間寸法が設定されている。

【００９０】このようにＮＯx触媒に対する加熱処理を
実行する第２の実施の形態における排気浄化装置によれ
ば、ＮＯx触媒に対するＮＯx放出処理を極めて効率的に
行うことができる。

【００９１】〔第３の実施の形態〕次に、本発明に係る
内燃機関の排気浄化装置の第３の実施の形態を説明す
る。第３の実施の形態の排気浄化装置の構成は前述した
第２の実施の形態のものと全く同じである。第３の実施
の形態の排気浄化装置が第２の実施の形態のものと大き
く相違する点は、ＮＯx触媒６１，６２に対する加熱タ
イミングにある。以下、この相違点について説明する。

【００９２】第３の実施の形態の排気浄化装置において
は、一方のＮＯx触媒のＮＯx放出処理が終了しても直ぐ
には三方弁３０の弁体３２のポジション切り替えを実行
しないで該一方のＮＯx触媒を待機状態として他方のＮ
Ｏx触媒に排気ガスを流し続け、この他方のＮＯx触媒に
吸収されたＮＯx量が所定量に達したとＥＣＵ５０が判
定したときに三方弁３０の弁体３２のポジションを切り
替えて、他方のＮＯx触媒に対するＮＯx放出処理を実行
するように制御されるものとする。

【００９３】また、この第３の実施の形態では、一方の
ＮＯx触媒のＮＯx放出処理が終了すると同時に（即ち、
ＮＯx放出時間が経過したら）リッチガス供給装置４１
を停止してリッチガスの供給を停止し、弁体３２のポジ
ション切り替えと同時にリッチガス供給装置４１を作動
してＮＯx放出処理のためのリッチガスを供給するよう
に制御されるものとする。

【００９４】このように制御した場合には、ＳＯx放出
処理完了後に待機状態となっているＮＯx触媒には排気
ガスが流れないので、ＮＯx触媒の触媒床温度は徐々に
低下することが予想される。したがって、待機状態を解
除してこのＮＯx触媒に排気ガスを流すべき時には、該
ＮＯx触媒の触媒床温度がＮＯx吸収に必要な触媒活性温
度よりも低くなっている場合もあり得る。

【００９５】そこで、第３の実施の形態の排気浄化装置
においては、このようなときには、三方弁３０の弁体３
２のポジション切り替え前に、リッチガス供給装置４１
を作動させ、還元剤供給室３４を介して待機状態のＮＯ
x触媒に対応する排気管（１１あるいは１２）にリッチ
ガスを供給するとともに、該排気管に設けられた点火栓
（４２あるいは４３）を作動させることにより、該排気
管に供給されたリッチガスを着火し、加熱室（４６ある
いは４７）内に火炎を生じさせて、ＮＯx触媒上流空間
および排気管壁を加熱し、これらの熱をＮＯx触媒に受
熱させてＮＯx触媒の触媒床温度をＮＯx吸収に必要な触
媒活性温度まで迅速に昇温させるようにした。そして、
ＮＯx触媒の触媒床温度がＮＯx吸収に必要な触媒活性温
度に達したならば、点火栓の作動を停止し、ＮＯx触媒
加熱のためのリッチガスの供給を終了させる。

【００９６】そして、ＮＯx触媒の加熱完了後に、三方
弁３０の弁体３２のポジション切り替えを行うととも
に、リッチガス供給装置４１を作動させてリッチガスを
還元剤供給室３４に供給し、加熱処理完了後の前記ＮＯ
x触媒に排気ガスを流すとともに他方のＮＯx触媒のＮＯ
x放出処理を実行する。

【００９７】より具体的に説明すると、例えば、今、三
方弁３０の弁体３２が第２ポジションにあり、排気ガス
をＮＯx触媒６２に流してＮＯxの吸収を行っており、且
つ、ＮＯx触媒６１が既にＮＯx放出処理を完了して待機
状態になっているものとする。

【００９８】そして、ＥＣＵ５０は、ＮＯx触媒６２に
吸収されたＮＯx量が所定量に達したと判定した場合に
は、三方弁３０の弁体３２を第２ポジションから第１ポ
ジションに切り替える前に、ＮＯx触媒６１の触媒床温
度がＮＯx吸収に必要な触媒活性温度に達しているか否
か判定する。

【００９９】ＮＯx触媒６１の触媒床温度がＮＯx吸収に
必要な触媒活性温度に達している場合には、ＥＣＵ５０
は直ちに、三方弁３０の弁体３２を第２ポジションから
第１ポジションに切り替えるとともに、リッチガス供給
装置４１を作動させてリッチガスを還元剤供給室３４を
介してＮＯx触媒６２に供給する。これにより、排気ガ
スは排気管１１に流れ、排気ガス中のＮＯxがＮＯx触媒
６１に吸収される。これと同時に、リッチガスによるＮ
Ｏx触媒６２のＮＯx放出処理が実行されることになる。

【０１００】これに対して、ＮＯx触媒６１の触媒床温
度がＮＯx吸収に必要な触媒活性温度に達していない場
合には、ＥＣＵ５０は、三方弁３０の弁体３２を第２ポ
ジションから第１ポジションに切り替える前に、リッチ
ガス供給装置４１を作動させて還元剤供給室３４にリッ
チガスを供給するとともに、点火栓４２を作動させる。
すると、還元剤供給室３４に供給されたリッチガスが排
気管１１に流入し、消火体４４を通って加熱室４６に入
り、ここで点火栓４２によって着火せしめられ、火炎が
生じる。排気管１１には弁体３２によって排気ガスの流
入を殆ど阻止されているので、火炎を容易に形成するこ
とができる。この火炎はＮＯx触媒６１の上流の空間お
よび排気管１１の管壁を加熱し、ＮＯx触媒６１はこれ
らの熱を受熱して昇温する。

【０１０１】そして、ＮＯx触媒６１の触媒床温度がＮ
Ｏx吸収に必要な触媒活性温度に達したならば、ＥＣＵ
５０は、リッチガス供給装置４１および点火栓４２の作
動を停止し、ＮＯx触媒６１に対する加熱を停止する。

【０１０２】そして、その直後、ＥＣＵ５０は、三方弁
３０の弁体３２を第２ポジションから第１ポジションに
切り替えるとともに、リッチガス供給装置４１を作動さ
せてリッチガスを還元剤供給室３４を介してＮＯx触媒
６２に供給する。これにより、排気ガスは排気管１１に
流れ、排気ガス中のＮＯxがＮＯx触媒６１に吸収され
る。これと同時に、リッチガスによるＮＯx触媒６２の
ＮＯx放出処理が実行されることになる。

【０１０３】このようにＮＯx触媒に対する加熱処理を
実行する第３の実施の形態における排気浄化装置によれ
ば、三方弁３０による排気ガスの経路切り替え直後のＮ
Ｏx浄化率を向上させることができる。

【０１０４】尚、前述した第２の実施の形態および第３
の実施の形態の排気浄化装置においても、エンジン１を
低温始動させるときのような場合であってＮＯx触媒６
１，６２の触媒床温度が触媒活性温度に達していないと
きに、三方弁３０の弁体３２を図６において細い破線で
示す第３ポジションに保持して、排気管１０を排気管１
１，１２の両方に連通させ、リッチガス供給装置４１を
作動してリッチガスを還元剤供給室３４に供給し、エン
ジンから排出される酸素濃度の高いリーン空燃比の排気
ガスとリッチガス供給装置４１から供給された還元剤濃
度の高いリッチガスとの混合ガスを両排気管１１，１２
に流し、点火栓４２，４３を作動させて、前記混合ガス
を着火して両加熱室４６，４７において火炎を生じせし
め、この火炎で両ＮＯx触媒６１，６２の上流空間およ
び排気管１１，１２の管壁を加熱し、これらの熱を両Ｎ
Ｏx触媒６１，６２に受熱させて両ＮＯx触媒６１，６２
の触媒床温度を触媒活性温度まで迅速に昇温させるよう
にすることも可能である。

【０１０５】この場合、ＮＯx触媒６１，６２の加熱中
にＮＯx触媒６１，６２からＮＯxが放出される虞れがあ
るので、放出されたＮＯxを還元浄化するために、リー
ン空燃比の排気ガスとリッチガス供給装置４１から供給
されるリッチガスとの混合ガスの空燃比が理論空燃比あ
るいはリッチ空燃比になるように、リッチガスのリッチ
度およびリッチガスの流量を制御するのが好ましい。

【０１０６】また、第１、第２、第３の実施の形態の排
気浄化装置においては、ＮＯx触媒６１，６２の基材を
ウオールフロータイプにして、排気ガス中のＰＭ（パー
ティキュレート）も同時に除去することができるように
することもできる。

【０１０７】

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置に
よれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒による排気ガス中のＮＯx
の除去処理と、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力回
復処理を同時に並行して実行することができ、しかも、
装置の簡略化とコストダウンを図ることができるという
優れた効果が奏される。

【０１０８】また、吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流に点火
手段を備えた場合には、必要に応じて吸蔵還元型ＮＯx
触媒を昇温することができ、排気浄化装置のＮＯx浄化
能力を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第１
の実施の形態における概略構成図である。

【図２】 前記第１の実施の形態に使用される三方弁の
拡大断面図である。

【図３】 吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸放出・還元作
用を説明する図である。

【図４】 前記実施の形態における三方弁の切替処理実
行ルーチンの一例である。

【図５】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第２
の実施の形態における概略構成図である。

【図６】 前記第２の実施の形態における要部を拡大し
て示す構成図である。

【符号の説明】

１ ディーゼルエンジン（内燃機関） ７ 燃料噴射弁 ９ 排気管（上流側排気通路） １０ 排気管（上流側排気通路） １１ 排気管（第１下流側排気通路） １２ 排気管（第２下流側排気通路） １６ 排気温センサ ３０ 三方弁（排気経路切替弁、排気経路切替手段） ３１ ハウジング ３１ａ 第１ポート ３１ｂ 第２ポート ３１ｃ 第３ポート ３２ 弁体 ３４ 還元剤供給室（還元剤供給部） ４０ リッチガス供給ノズル（還元剤供給口） ４１ リッチガス供給装置（還元剤供給手段） ４２，４３ 点火栓（点火手段） ４６，４７ 加熱室 ５０ ＥＣＵ ６１，６２ ＮＯx触媒（吸蔵還元型ＮＯx触媒）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/28 Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｈ 7/08 7/08 Ｂ Ｆ０２Ｄ 9/04 Ｆ０２Ｄ 9/04 Ｅ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/36 F01N 7/08 F02D 9/04

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排気通
   路であって並列的に複数に分岐された排気通路と、
   （ロ）分岐された前記複数の排気通路のそれぞれに配置
   され、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯ
   xを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸
   収したＮＯxを放出しＮ₂に還元する吸蔵還元型ＮＯx触
   媒と、（ハ）排気ガスをいずれの前記吸蔵還元型ＮＯx
   触媒に導入するか選択的に切り替える排気経路切替手段
   と、（ニ）排気ガスが流れていない前記吸蔵還元型ＮＯ
   x触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、を備えた
   内燃機関の排気浄化装置において、前記還元剤供給手段
   の還元剤供給口は、前記排気経路切替手段が排気ガスを
   いずれの吸蔵還元型ＮＯx触媒に導入しているかにかか
   わらず、排気ガスが流れていない吸蔵還元型ＮＯx触媒
   に連なる流路に位置していることを特徴とする内燃機関
   の排気浄化装置。
2. 【請求項２】 前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度または
   排気ガス温度が所定温度以下のときに、前記排気経路切
   替手段は総ての前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に排気ガスを
   流すように作動することを特徴とする請求項１に記載の
   内燃機関の排気浄化装置。
3. 【請求項３】 前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流に点火
   手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機
   関の排気浄化装置。
4. 【請求項４】 希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に、
   流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯxを吸
   収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収した
   ＮＯxを放出しＮ₂に還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒が設
   けられ、吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気通路に
   還元剤を供給する還元剤供給手段を備えた内燃機関の排
   気浄化装置において、前記排気通路は、内燃機関に接続
   された上流側排気通路と、この上流側排気通路から二つ
   に分岐されて並列配置された第１下流側排気通路及び第
   ２下流側排気通路とを有し、前記第１及び第２下流側排
   気通路にそれぞれ前記吸蔵還元型ＮＯx触媒を備え、前
   記排気通路の上流側排気通路と第１及び第２下流側排気
   通路との分岐部には排気経路切替弁が設けられ、 前記排気経路切替弁は、 前記上流側排気通路に接続された第１ポートと前記第１
   下流側排気通路に接続された第２ポートと前記第２下流
   側排気通路に接続された第３ポートとを有するハウジン
   グと、 このハウジング内に回動可能に支持され、前記第１ポー
   トと第２ポートを連通するとともにこれらポートから第
   ３ポートを遮断する第１ポジションと、前記第１ポート
   と第３ポートを連通するとともにこれらポートから第２
   ポートを遮断する第２ポジションに切り替え可能な弁体
   と、 前記ハウジング内に設けられ、前記弁体が第１ポジショ
   ンに位置したときに第１ポートから遮断されるとともに
   第３ポートに連通し、第２ポジションに位置したときに
   第１ポートから遮断されるとともに第２ポートに連通す
   る還元剤供給部と、を備え、前記排気経路切替弁の還元
   剤供給部に前記還元剤供給手段から還元剤が供給される
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
5. 【請求項５】 前記排気経路切替弁は、第１ポートと第
   ２ポートと第３ポートと還元剤供給部を同時に連通させ
   る第３ポジションに前記弁体を保持可能であることを特
   徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 【請求項６】 前記排気経路切替手段と前記第１下流側
   排気通路の吸蔵還元型ＮＯx触媒との間、及び、前記排
   気経路切替手段と前記第２下流側排気通路の吸蔵還元型
   ＮＯx触媒との間に、それぞれ点火手段を備えることを
   特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 【請求項７】 前記排気経路切替手段によって排気ガス
   の流通を閉ざされるべき第１または第２下流側排気通路
   に属する前記点火手段は、該下流側排気通路への排気ガ
   スの流通を閉ざすべく前記排気経路切替手段が排気経路
   を切り替えた後に作動せしめられることを特徴とする請
   求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 【請求項８】 前記排気経路切替手段によって排気ガス
   の流通を開始すべき第１または第２下流側排気通路に属
   する前記点火手段は、該下流側排気通路に排気ガスを流
   すべく前記排気経路切替手段が排気経路を切り替える前
   に作動せしめられることを特徴とする請求項６に記載の
   内燃機関の排気浄化装置。