JP2000110553A

JP2000110553A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2000110553A
Application number: JP10283621A
Authority: JP
Inventors: Makoto Saito; 誠斉藤; Kinji Houdaira; 欣二宝平
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-10-06
Filing date: 1998-10-06
Publication date: 2000-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ＮＯｘ吸着装置の吸着剤として用いるＭｎ酸
化物の還元による吸着性能の低下を抑制する。【解決手段】Ｍｎ酸化物が還元されやすい所定温度以
上のリッチな排気がＮＯｘ吸着装置に流入した時間を積
算し（ステップ１０１〜１０４）、その積算時間Ｔが判
定値Ｔs 以上となったときに、Ｍｎ酸化物の再生を必要
とする程度の還元が発生したと判断し（ステップ１０
５）、排気の空燃比をリーンに制御してＭｎ酸化物の酸
化再生処理を開始する（ステップ１０６）。この再生処
理中は、流入排気温度Ｔh がＭｎ酸化物を酸化できる所
定温度Ｔm 以上であれば、一定の処理周期ΔＴで積算時
間Ｔを所定時間ΔＴ・ｎずつ減算していき（ステップ１
０７，１０８）、その結果、積算時間Ｔが０以下となっ
たときに、Ｍｎ酸化物の再生が完了したと判断して、再
生処理を終了する（ステップ１０９）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気中の窒素酸化
物（以下「ＮＯｘ」と表記する）を吸着する窒素酸化物
吸着装置（以下「ＮＯｘ吸着装置」という）を備えた内
燃機関の排気浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般のガソリンエンジンは、冷間始動時
や運転中の燃焼状態の変動等により有害成分であるＨＣ
（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ等を排出す
る。通常、これらの有害成分は排気通路に設けられた三
元触媒により浄化されるが、三元触媒の未活性時や排気
の空燃比が理論空燃比からずれている時は、三元触媒で
有害成分を十分に浄化できないため、排気管から有害成
分が大気中へ排出されてしまう。

【０００３】この問題を解決するために、三元触媒の上
流側に有害成分を吸着する吸着装置を設置し、三元触媒
で浄化できないときには、有害成分を吸着装置で一旦吸
着しておき、その後、三元触媒で浄化できる状態になっ
たときに、吸着装置から有害成分を脱離させて、三元触
媒で浄化する方法が考案されている。近年、この吸着装
置として、特に低温でのＮＯｘ吸着性に優れる材料であ
るマンガン酸化物（以下「Ｍｎ酸化物」と表記する）と
ジルコニウム酸化物（以下「Ｚｒ酸化物」と表記する）
の混合物を主成分とした吸着剤をハニカム体に担持した
ＮＯｘ吸着装置を用いることが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＮＯｘ吸着
装置の吸着剤として用いるＭｎ酸化物とＺｒ酸化物の混
合物は、３００℃以上のリッチな排気に長時間晒され続
けると、Ｍｎ酸化物が還元し始め、このＭｎ酸化物の還
元量が増加するに従って、Ｚｒ酸化物粒子が凝集して吸
着剤が劣化し、ＮＯｘの吸着性能が著しく低下すること
が知られている。一旦、凝集したＺｒ酸化物粒子は、排
気中で再び微粒化することは不可能であるため、Ｍｎ酸
化物の還元による吸着性能の低下を抑制する必要がある
が、未だに解決策がないのが現状である。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、ＮＯｘ吸着装置の吸
着剤として用いるＭｎ酸化物の還元による吸着性能の低
下を抑制することができ、長期間にわたって排気浄化性
能を良好に保つ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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の排気浄化装置は、上
流側触媒と下流側触媒との間の排気通路にＮＯｘ吸着装
置を設け、このＮＯｘ吸着装置のＭｎ酸化物の還元状態
を還元状態判定手段で判定し、Ｍｎ酸化物の還元状態が
所定以上になったと判定されたとき（つまりＭｎ酸化物
の再生を必要とする程度の還元が発生したと判定された
とき）、ＮＯｘ吸着装置に流入する排気の空燃比を空燃
比制御手段により一時的にリーンに制御する。このよう
にすれば、Ｍｎ酸化物が還元し始めたときに、排気の空
燃比が一時的にリーンに制御されるため、還元し始めた
Ｍｎ酸化物を酸化雰囲気に晒して、Ｍｎ酸化物を酸化し
て再生させることができる。これにより、Ｍｎ酸化物の
還元によるＺｒ酸化物粒子の凝集を未然に防止すること
ができて、ＮＯｘ吸着装置の性能低下を抑制することが
でき、長期間にわたって排気浄化性能を良好に保つこと
ができる。

【０００７】この場合、Ｍｎ酸化物の還元は、高温のリ
ッチ雰囲気で発生するという点に着目し、請求項２のよ
うに、ＮＯｘ吸着装置に流入する排気の温度（以下「流
入排気温度」という）を排気温度検出手段で検出すると
共に、ＮＯｘ吸着装置に流入する排気の空燃比（以下
「流入排気空燃比」という）を空燃比検出手段で検出
し、流入排気温度が所定温度以上で且つ流入排気空燃比
が所定値以下（リッチ）となっている時間を積算し、そ
の積算時間に基づいてＭｎ酸化物の還元状態を判定して
も良い。つまり、Ｍｎ酸化物が還元されやすい高温のリ
ッチ雰囲気に晒されている時間が長くなるほど、Ｍｎ酸
化物の還元量が増加するため、所定温度以上のリッチ雰
囲気に晒されている時間を積算することで、その積算時
間からＭｎ酸化物の還元状態を簡単に判定することがで
きる。

【０００８】また、Ｍｎ酸化物の還元は、排気の空燃比
がリッチになるほど促進されるという点に着目し、請求
項３のように、流入排気温度が所定温度以上のときの理
論空燃比と流入排気空燃比との差（リッチ度合）を所定
周期で積算し、その積算値に基づいてＭｎ酸化物の還元
状態を判定するようにしても良い。このようにすれば、
排気のリッチ度合によるＭｎ酸化物の単位時間当りの還
元量の相違も考慮してＭｎ酸化物の還元状態を精度良く
判定することができる。

【０００９】また、請求項４のように、ＮＯｘ吸着装置
に流入する排気の成分（以下「流入排気成分」という）
を流入排気成分検出手段により検出すると共に、ＮＯｘ
吸着装置から流出する排気の成分（以下「流出排気成
分」という）を流出排気成分検出手段により検出し、検
出した流入排気成分と流出排気成分を比較することで、
Ｍｎ酸化物の還元状態を判定するようにしても良い。つ
まり、Ｍｎ酸化物の還元量が増加してＮＯｘ吸着装置の
吸着性能が低下するほど、ＮＯｘ吸着装置の流入排気成
分と流出排気成分との差が少なくなるため、流入排気成
分と流出排気成分を比較すれば、ＮＯｘ吸着装置の吸着
性能、ひいては、Ｍｎ酸化物の還元状態を精度良く判定
することができる。

【００１０】一方、請求項５のように、上流側触媒とＮ
Ｏｘ吸着装置との間の排気通路から分岐してＮＯｘ吸着
装置の下流側の排気通路に合流するバイパス通路を設
け、排気流路切換手段により上流側触媒から流出する排
気の流路をＮＯｘ吸着装置を通過する流路とバイパス通
路を通過する流路との間で切り換えるようにしても良
い。このようにすれば、ＮＯｘ吸着装置によりＮＯｘを
吸着／脱離するときのみ、上流側触媒から流出する排気
の流路をＮＯｘ吸着装置を通過する流路に切り換えて、
それ以外のときは、バイパス通路を通過する流路に切り
換えて、上流側触媒から流出する排気がＮＯｘ吸着装置
を通過しないようにすることができる。これにより、Ｍ
ｎ酸化物が還元されやすい高温のリッチな排気がＮＯｘ
吸着装置を通過する頻度を少なくすることができ、Ｍｎ
酸化物の還元抑制効果を高めることができる。

【００１１】この場合、請求項６のように、ＮＯｘ吸着
装置の下流側から排気の一部を上流側触媒の上流側の排
気通路に還流させる還流路を設けるようにしても良い。
このようにすれば、ＮＯｘ吸着装置から脱離したＮＯｘ
の一部を上流側触媒の上流側に戻して、上流側触媒で浄
化することができ、上流側触媒及び下流側触媒の両方を
有効に利用してＮＯｘ吸着装置から脱離したＮＯｘを効
率良く浄化することができ、ＮＯｘ浄化率を向上させる
ことができる。

【００１２】また、請求項７のように、ＮＯｘ吸着装置
の下流側から排気の一部を内燃機関の吸気通路に還流さ
せる還流路を設けるようにしても良い。このようにすれ
ば、排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）と同じように、還流
排気ガスにより燃焼時の最高温度を低下させてＮＯｘの
発生量を少なくすることができると共に、ＮＯｘ吸着装
置から脱離したＮＯｘを内燃機関を介して上流側触媒の
上流側に戻すことができ、上流側触媒及び下流側触媒の
両方でＮＯｘ吸着装置から脱離したＮＯｘを効率良く浄
化することができる。

【００１３】また、請求項８のように、流入排気空燃比
を検出する空燃比検出手段は、排気中の酸素濃度又は空
燃比を検出する酸素センサ又は空燃比センサ、排気中の
炭化水素濃度を検出する炭化水素センサ、排気中の一酸
化炭素濃度を検出する一酸化炭素センサ、排気中のＮＯ
ｘ濃度を検出するＮＯｘセンサのうちの少なくとも１つ
を用いるようにすれば良い。これらのセンサによって流
入排気空燃比を精度良く検出することができる。

【００１４】また、請求項９のように、流入排気成分検
出手段や流出排気成分検出手段は、排気中の酸素濃度又
は空燃比を検出する酸素センサ又は空燃比センサ、排気
中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサのうちの少なく
とも１つを用いるようにしても良い。これらのセンサに
よってＮＯｘ吸着装置の流入排気と流出排気の空燃比
（酸素濃度）又はＮＯｘ濃度を精度良く検出することが
でき、その検出結果に基づいてＮＯｘ吸着装置の吸着性
能、ひいては、Ｍｎ酸化物の還元状態を精度良く判定す
ることができる。

【００１５】また、請求項１０のように、Ｍｎ酸化物を
再生させる際に、内燃機関に供給する混合気の空燃比を
リーンに制御することで、ＮＯｘ吸着装置に流入する排
気の空燃比をリーンに制御するようにしても良い。この
ようにすれば、燃料噴射量を減量補正するだけで、排気
の空燃比を簡単にリーンに制御することができ、制御が
容易であると共に、排気の空燃比をリーンに制御するた
めの新たな装置を必要とせず、構成が簡単である。

【００１６】しかし、内燃機関に供給する混合気の空燃
比をリーンに制御すると、内燃機関の燃焼状態が変化し
て出力トルクが変動してしまうため、ドライバビリティ
に悪影響を及ぼしてしまうおそれがある。

【００１７】そこで、請求項１１のように、外気をＮＯ
ｘ吸着装置の上流側へ導入する二次空気導入装置を設
け、Ｍｎ酸化物を再生させる際に、二次空気導入装置を
作動させて外気をＮＯｘ吸着装置の上流側に導入するこ
とで、ＮＯｘ吸着装置に流入する排気の空燃比をリーン
にするようにしても良い。このようにすれば、内燃機関
に供給する混合気の空燃比をリーンにしなくても、ＮＯ
ｘ吸着装置に流入する排気の空燃比をリーンにすること
ができ、ドライバビリティに悪影響を及ぼすことなく、
Ｍｎ酸化物を再生することが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】［実施形態（１）］以下、本発明
の実施形態（１）を図１及び図２に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてシステム全体の概略構成を説明す
る。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２（吸気通
路）には、スロットル開度を調整するスロットルバルブ
１３が設けられている。一方、エンジン１１の排気管１
４（排気通路）の途中には２個の触媒１５，１６が直列
に配設されている。各触媒１５，１６は、ＨＣ、ＣＯ、
ＮＯｘを同時に浄化する三元触媒又はＮＯｘも浄化可能
な酸化触媒である。

【００１９】上流側触媒１５と下流側触媒１６との間の
排気管１４には、ＮＯｘ吸着装置１７（窒素酸化物吸着
装置）が配置されている。このＮＯｘ吸着装置１７は、
低温でのＮＯｘ吸着性に優れたＭｎ酸化物とＺｒ酸化物
の混合物を主成分とした吸着剤をハニカム体に担持した
ものである。このＮＯｘ吸着装置１７は、始動直後等、
触媒１５，１６の未活性時に、上流側触媒１５を通過し
たＮＯｘを一旦吸着し、その後、下流側触媒１６がＮＯ
ｘ浄化可能な活性状態になったときに、ＮＯｘ吸着装置
１７からＮＯｘを脱離して下流側触媒１６で浄化させ
る。

【００２０】ＮＯｘ吸着装置１７の上流側には、排気温
度センサ１８と排気の空燃比（酸素濃度）を検出する空
燃比センサ１９が設置されている。排気温度センサ１８
は、ＮＯｘ吸着装置１７に流入する排気の温度（以下
「流入排気温度」という）Ｔhを検出する排気温度検出
手段として機能し、空燃比センサ１９は、ＮＯｘ吸着装
置１７に流入する排気の空燃比（以下「流入排気空燃
比」という）Ｆを検出する空燃比検出手段として機能す
る。

【００２１】これら排気温度センサ１８、空燃比センサ
１９及び各種センサ（図示せず）の出力信号は、エンジ
ン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２０に入力さ
れる。このＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータを主体
として構成され、各種センサで検出した運転状態に応じ
て燃料噴射量や点火時期を制御する。

【００２２】エンジン１１は、通常、ストイキ燃焼とな
るように燃料噴射制御が行われるが、運転状態の急変動
や高負荷運転での過昇温防止のための燃料噴射量の増量
補正によりリッチガスがＮＯｘ吸着装置１７に流入する
ことがある。ところが、ＮＯｘ吸着装置１７の吸着剤と
して用いるＭｎ酸化物とＺｒ酸化物の混合物は、約３０
０℃以上且つリッチな排気に長時間晒され続けると、Ｍ
ｎ酸化物が還元し始め、このＭｎ酸化物の還元量が増加
するに従って、Ｚｒ酸化物粒子が凝集して吸着剤が劣化
し、ＮＯｘ吸着性能が著しく低下してしまう。

【００２３】この対策として、ＥＣＵ２０は、メモリ
（記憶媒体）に記憶された図２のＭｎ酸化物還元判定及
び再生制御プログラムを実行することで、Ｍｎ酸化物の
還元が発生しやすい所定温度以上のリッチな排気にＭｎ
酸化物が晒された時間を積算して、その積算時間Ｔが判
定値Ｔs 以上になったときに、Ｍｎ酸化物の還元状態が
所定以上になったと判断して、ＮＯｘ吸着装置１７に流
入する排気の空燃比を一時的にリーンに制御して、Ｍｎ
酸化物を再生させる。以下、図２のＭｎ酸化物還元判定
及び再生制御プログラムの処理内容を説明する。

【００２４】本プログラムが起動されると、まず、ステ
ップ１０１で、積算時間Ｔのカウンタを０にリセットす
る。この積算時間Ｔは、後述するＭｎ酸化物還元発生条
件を満たす所定温度以上のリッチな排気がＮＯｘ吸着装
置１７に流入した時間の積算値であり、Ｍｎ酸化物の還
元状態の判定に使用される。

【００２５】積算時間Ｔのリセット後、ステップ１０
２，１０３で、一定周期ΔＴで排気温度センサ１８で検
出される流入排気温度Ｔh と空燃比センサ１９で検出さ
れる流入排気空燃比Ｆに基づいて、次の，のＭｎ酸
化物還元発生条件が成立しているか否かを判定する。

【００２６】流入排気温度Ｔh がＭｎ酸化物の還元が
発生しやすい所定温度Ｔm 以上であること（ステップ１
０２）流入排気空燃比ＦがＭｎ酸化物の還元が発生しやすい
所定値Ｆm 以下のリッチ状態であること（ステップ１０
３）これら２つの条件，のうちいずれか１つでも成立し
ない条件があれば、Ｍｎ酸化物還元発生条件が不成立と
なり、Ｍｎ酸化物を還元するような排気が流れていない
と判断し、ステップ１０２に戻り、以後、Ｍｎ酸化物還
元発生条件が成立するまで、一定周期ΔＴでＭｎ酸化物
還元発生条件の判定を繰り返す。

【００２７】その後、２つの条件，が共に成立した
ときに、Ｍｎ酸化物還元発生条件が成立し、Ｍｎ酸化物
が還元されやすい所定温度Ｔm 以上のリッチな排気が流
れていると判断して、ステップ１０４に進み、Ｍｎ酸化
物が所定温度以上のリッチな排気に晒されている時間Ｔ
を前回までの積算時間Ｔに処理周期ΔＴを加算して求め
る（Ｔ＝Ｔ＋ΔＴ）。この積算時間Ｔは、Ｍｎ酸化物の
還元状態を判定するのに用いられる。

【００２８】この後、ステップ１０５で、積算時間Ｔが
判定値Ｔs 以上であるか否かで、Ｍｎ酸化物の再生を必
要とする程度の還元（以下単に「Ｍｎ酸化物の還元」と
いう）が発生したか否かを判定し、積算時間Ｔが判定値
Ｔs 未満であれば、Ｍｎ酸化物の還元が発生していない
と判断して、上記ステップ１０２に戻り、Ｍｎ酸化物還
元発生条件が成立する毎に積算時間Ｔの積算処理を繰り
返す（ステップ１０２〜１０４）。

【００２９】その後、積算時間Ｔが判定値Ｔs 以上とな
ったときに、Ｍｎ酸化物の還元が発生したと判断して、
ステップ１０６以降のＭｎ酸化物の再生処理（リーン制
御）を実施する。以上説明したステップ１０１〜１０５
の処理が特許請求の範囲の請求項１，２に記載した還元
状態判定手段としての役割を果たす。

【００３０】Ｍｎ酸化物の再生処理中は、ステップ１０
６で、エンジン１１に供給する混合気の空燃比を燃料噴
射量の減量補正によりリーンに制御することで、ＮＯｘ
吸着装置１７に流入する排気の空燃比がリーンとなるよ
うに制御する。このリーン制御は、ステップ１０７〜１
０９の処理によりＭｎ酸化物が所定温度Ｔm 以上のリッ
チな排気に晒された時間Ｔに見合った時間だけ実施さ
れ、Ｍｎ酸化物が酸化再生される。

【００３１】Ｍｎ酸化物の再生処理中は、ステップ１０
７で、流入排気温度Ｔh がＭｎ酸化物を酸化できる所定
温度Ｔm 以上であるか否かを判定する。もし、流入排気
温度Ｔh が所定温度Ｔm 未満であれば、還元されたＭｎ
酸化物を酸化再生できないと判断して、ステップ１０８
の積算時間Ｔの減算処理を行わなず、リーン制御を継続
する。一方、流入排気温度Ｔh が所定温度Ｔm 以上であ
れば、還元されたＭｎ酸化物を酸化再生できると判断し
て、ステップ１０８に進み、次式により積算時間Ｔの減
算処理を行う。Ｔ＝Ｔ−ΔＴ・ｎここで、ΔＴ・ｎは、１回の減算処理で減算する時間で
あり、ｎは、Ｍｎ酸化物の酸化量を還元量に一致させる
ための補正係数であり、０＜ｎ≦１の範囲で設定されて
いる。

【００３２】上記ステップ１０８で積算時間Ｔを減算処
理する毎に、ステップ１０９に進み、減算処理された積
算時間Ｔが０以下になったか否かを判定し、積算時間Ｔ
が０以下になっていなければ、Ｍｎ酸化物の再生が完了
していないと判断して、上記ステップ１０６に戻り、Ｍ
ｎ酸化物の再生処理を継続する。

【００３３】Ｍｎ酸化物の再生処理中は、上述したよう
に流入排気温度Ｔh が所定温度Ｔm以上であれば、一定
の処理周期ΔＴで積算時間ＴをΔＴ・ｎずつ減算してい
き、その結果、積算時間Ｔが０以下となったときに、Ｍ
ｎ酸化物の再生が完了したと判断して、再生処理を終了
する。尚、上記ステップ１０６〜１０９の処理が特許請
求の範囲でいう空燃比制御手段としての役割を果たす。

【００３４】以上説明した実施形態（１）によれば、Ｎ
Ｏｘ吸着装置１７のＭｎ酸化物が所定温度Ｔm 以上のリ
ッチな排気に晒された時間Ｔが判定値Ｔs 以上になった
ときに、Ｍｎ酸化物の還元が発生したと判断して、排気
の空燃比をリーン制御することで、Ｍｎ酸化物を酸化雰
囲気に晒してＭｎ酸化物を酸化再生させる。これによ
り、Ｍｎ酸化物の還元によるＺｒ酸化物粒子の凝集を未
然に防止することができて、ＮＯｘ吸着装置１７の性能
低下を抑制することができ、長期間にわたって排気浄化
性能を良好に維持することができる。しかも、Ｍｎ酸化
物が所定温度Ｔm以上のリッチな排気に晒された時間Ｔ
に見合った時間だけ再生処理を実施するので、過不足の
ない適正なＭｎ酸化物再生処理を実施することができ
る。

【００３５】尚、上記実施形態（１）では、Ｍｎ酸化物
の再生処理（リーン制御）中に一定の処理周期ΔＴで積
算時間ＴをΔＴ・ｎずつ減算していき、その結果、積算
時間Ｔが０以下となったときに、再生処理を終了するよ
うにしたが、再生処理時間を積算し、その積算時間が所
定時間（Ｔ・ｎ）になったときに、再生処理を終了する
ようにしても良い。

【００３６】［実施形態（２）］上記実施形態（１）で
は、Ｍｎ酸化物が所定温度以上のリッチな排気に晒され
た時間の積算値に基づいてＭｎ酸化物の還元状態を判定
するようにしたが、図３に示す本発明の実施形態（２）
では、Ｍｎ酸化物の還元は、排気の空燃比がリッチにな
るほど促進されるという点に着目し、所定温度以上の排
気のリッチ度合の積算値に基づいてＭｎ酸化物の還元状
態を判定するようにしている。本実施形態（２）のシス
テム構成は、上記実施形態（１）で説明した図１と同じ
である。

【００３７】本実施形態（２）で実行する図３のＭｎ酸
化物還元判定及び再生制御プログラムでは、まず、ステ
ップ２０１で、リッチ積算値Ｆt を０にリセットする。
このリッチ積算値Ｆt は、後述するように所定温度以上
の排気のリッチ度合ΔＦを一定周期ΔＴで積算した値で
あり、Ｍｎ酸化物の還元状態の判定に使用される。

【００３８】リッチ積算値Ｆt のリセット後、ステップ
２０２に進み、流入排気温度Ｔh が所定温度Ｔm 以上か
否かを判定し、所定温度Ｔm 未満であれば、ステップ２
０２で待機し、所定温度Ｔm 以上であれば、ステップ２
０３に進み、理論空燃比Ｆiと流入排気空燃比Ｆとの
差、つまりリッチ度合ΔＦを算出する（ΔＦ＝Ｆi −
Ｆ）。この後、ステップ２０４で、前回までのリッチ積
算値Ｆt に今回のリッチ度合ΔＦを加算してリッチ積算
値Ｆt を更新する（Ｆt ＝Ｆ＋ΔＦ）。

【００３９】この場合、流入排気空燃比Ｆがリッチ（Ｆ
i ＞Ｆ）であれば、リッチ度合ΔＦがプラス値となり、
リッチ積算値Ｆt は増加するが、流入排気空燃比Ｆがリ
ーン（Ｆi ＜Ｆ）であれば、リッチ度合ΔＦがマイナス
値となり、リッチ積算値Ｆtは減少する。また、流入排
気空燃比Ｆがリッチになるほど、Ｍｎ酸化物の還元が発
生しやすくなり、反対に、流入排気空燃比Ｆがリーンに
なるほど、Ｍｎ酸化物の酸化が発生しやすくなる。従っ
て、ステップ２０２〜２０４の処理で積算したリッチ積
算値Ｆt は、流入排気空燃比Ｆのリッチ／リーンによる
Ｍｎ酸化物の還元／酸化反応を累積した値となり、現在
のＭｎ酸化物の還元状態に対応した値となる。

【００４０】リッチ積算値Ｆt の積算後、ステップ２０
５に進み、リッチ積算値Ｆt が判定値Ｆs 以上か否かを
判定し、リッチ積算値Ｆt が判定値Ｆs 未満であれば、
Ｍｎ酸化物の還元が発生していない（Ｍｎ酸化物の再生
を必要としない）と判断して、上記ステップ２０２に戻
り、所定温度Ｔm 以上の排気のリッチ度合ΔＦを一定周
期ΔＴで積算する処理（ステップ２０２〜２０４）を繰
り返す。

【００４１】その後、リッチ積算値Ｆt が判定値Ｆs 以
上となったときに、Ｍｎ酸化物の還元が発生したと判断
して、ステップ２０６以降のＭｎ酸化物の再生処理（リ
ーン制御）を実施する。以上説明したステップ２０１〜
２０５の処理が特許請求の範囲の請求項１，３に記載し
た還元状態判定手段としての役割を果たす。

【００４２】Ｍｎ酸化物の再生処理中は、ステップ２０
６で、エンジン１１に供給する混合気の空燃比を燃料噴
射量の減量補正によりリーンに制御することで、ＮＯｘ
吸着装置１７に流入する排気の空燃比がリーンとなるよ
うに制御する。このリーン制御は、ステップ２０７〜２
１０の処理によりＭｎ酸化物の還元量（リッチ積算値Ｆ
t ）に見合った酸化を生じさせるように次のようにして
実施される。

【００４３】Ｍｎ酸化物の再生処理中は、ステップ２０
７で、流入排気温度Ｔh がＭｎ酸化物を酸化できる所定
温度Ｔm 以上であるか否かを判定する。もし、流入排気
温度Ｔh が所定温度Ｔm 未満であれば、還元されたＭｎ
酸化物を酸化再生できないと判断して、そのステップ２
０７で待機する。一方、流入排気温度Ｔh が所定温度Ｔ
m 以上であれば、還元されたＭｎ酸化物を酸化再生でき
ると判断して、ステップ２０８に進み、理論空燃比Ｆi
と流入排気空燃比Ｆとの差、つまりリッチ度合ΔＦを算
出する。リーン制御中は、リッチ度合ΔＦはマイナス値
となる。

【００４４】そして、次のステップ２０９で、前回まで
のリッチ積算値Ｆt に今回のリッチ度合ΔＦを加算して
リッチ積算値Ｆt を更新する（Ｆt ＝Ｆ＋ΔＦ）。リー
ン制御中は、リッチ度合ΔＦはマイナス値となるため、
リッチ積算値Ｆt は減少する。このステップ２０９で、
リッチ積算値Ｆt をリッチ度合ΔＦ（リーン度合）に応
じて減少させる毎に、ステップ２１０に進み、リッチ積
算値Ｆt が０以下になったか否かを判定し、リッチ積算
値Ｆt が０以下になっていなければ、Ｍｎ酸化物の再生
が完了していないと判断して、上記ステップ２０６に戻
り、Ｍｎ酸化物の再生処理を継続する。

【００４５】Ｍｎ酸化物の再生処理中は、上述したよう
に流入排気温度Ｔh が所定温度Ｔm以上であれば、一定
の処理周期ΔＴでリッチ積算値Ｆt をリッチ度合ΔＦ
（リーン度合）に応じて減少させていき、その結果、リ
ッチ積算値Ｆt が０以下となったときに、Ｍｎ酸化物の
再生が完了したと判断して、再生処理を終了する。

【００４６】以上説明した実施形態（２）によれば、所
定温度Ｔm 以上の排気のリッチ度合ΔＦの積算値Ｆt が
判定値Ｆs 以上になったときに、Ｍｎ酸化物の還元が発
生したと判断して、排気の空燃比をリーン制御すること
で、Ｍｎ酸化物を酸化再生させる。従って、前記実施形
態（１）と同じように、Ｍｎ酸化物の還元によるＺｒ酸
化物粒子の凝集を未然に防止することができて、長期間
にわたって排気浄化性能を良好に維持することができ
る。しかも、Ｍｎ酸化物が晒された所定温度Ｔm以上の
排気のリッチ度合ΔＦの積算値Ｆt （還元量に相当）に
見合った量の酸化再生処理を実施するので、過不足のな
い適正なＭｎ酸化物再生処理を実施することができる。

【００４７】［実施形態（３）］次に、本発明の実施形
態（３）を図４及び図５を用いて説明する。本実施形態
（３）では、図４に示すように、上流側触媒１５とＮＯ
ｘ吸着装置１７との間の排気管１４からバイパス通路２
１を分岐させ、このバイパス通路２１をＮＯｘ吸着装置
１７の下流側に合流させると共に、このバイパス通路２
１の上流側の分岐部に流路切換バルブ２２（排気流路切
換手段）を設けた構成としている。

【００４８】ＥＣＵ２０は、始動直後等、触媒１５，１
６の未活性時に、流路切換バルブ２２を図４に実線で示
すバイパス通路閉鎖位置に切り換えて、上流側触媒１５
から流出する排気を実線矢印で示すようにＮＯｘ吸着装
置１７に流すことで、上流側触媒１５を通過したＮＯｘ
をＮＯｘ吸着装置１７に吸着させる。そして、ＮＯｘ吸
着装置１７からＮＯｘを脱離させる時も、流路切換バル
ブ２２を図４に実線で示すバイパス通路閉鎖位置に切り
換えて、ＮＯｘ吸着装置１７から脱離したＮＯｘを下流
側触媒１６で浄化する。これ以外のときは、流路切換バ
ルブ２２を図４に破線で示すようにＮＯｘ吸着装置１７
側を閉鎖する位置に保持して、上流側触媒１５から流出
する排気を破線矢印で示すようにバイパス通路２１に流
すことで、上流側触媒１５から流出する排気がＮＯｘ吸
着装置１７を通過しないようにする。その他の構成は、
前記実施形態（１）と同じである。

【００４９】本実施形態（３）で実行される図５のＭｎ
酸化物還元判定及び再生制御プログラムは、図２のステ
ップ１０１とステップ１０２の間にステップ１０１ａの
処理が加えられ、ステップ１０５とステップ１０６との
間にステップ１０６ａの処理が加えられたものであり、
これ以外のステップは図２と同じである。

【００５０】本プログラムでは、積算時間Ｔのリセット
後（ステップ１０１）、ステップ１０１ａで、排気流路
がＮＯｘ吸着装置１７側の流路に切り換わっているか否
かを判定し、ＮＯｘ吸着装置１７側の流路に切り換わっ
ている場合のみ、前記実施形態（１）と同じ方法で、Ｍ
ｎ酸化物が所定温度Ｔm 以上のリッチな排気に晒された
時間Ｔを積算して、その積算時間ＴからＭｎ酸化物の還
元状態を判定する処理を繰り返す（ステップ１０２〜１
０５）。

【００５１】その後、積算時間Ｔが判定値Ｔs 以上とな
ってＭｎ酸化物の還元が発生したと判断した場合に、ス
テップ１０６ａ以降のＭｎ酸化物の酸化再生処理（リー
ン制御）を実施する。この再生処理中は、ステップ１０
６ａで、排気流路がＮＯｘ吸着装置１７側の流路に切り
換わっているか否かを判定し、ＮＯｘ吸着装置１７側の
流路に切り換わっている場合のみ、前記実施形態（１）
と同じ方法で、積算時間Ｔに見合った時間だけＭｎ酸化
物の再生処理を実行する（ステップ１０６〜１０９）。

【００５２】以上説明した実施形態（３）では、ＮＯｘ
吸着装置１７でＮＯｘを吸着／脱離するときのみ、上流
側触媒１５から流出する排気の流路をＮＯｘ吸着装置１
７を通過する流路に切り換え、それ以外のときは、バイ
パス通路２１を通過する流路に切り換えて上流側触媒１
５から流出する排気がＮＯｘ吸着装置１７を通過しない
ようにするので、Ｍｎ酸化物が還元されやすい高温のリ
ッチな排気がＮＯｘ吸着装置１７を通過する頻度が少な
くなり、Ｍｎ酸化物の還元抑制効果を高めることができ
る。

【００５３】［実施形態（４）］本発明の実施形態
（４）は、上記実施形態（３）と同じく、図４のシステ
ムを採用し、Ｍｎ酸化物還元判定及び再生制御を図６の
プログラムに従って実行する。図６のプログラムは、前
記実施形態（２）で説明した図３のプログラムのステッ
プ２０１とステップ２０２の間にステップ２０１ａの処
理が加えられ、ステップ２０５とステップ２０６の間に
ステップ２０６ａの処理が加えられたものであり、これ
以外のステップは図３と同じである。

【００５４】本プログラムでは、リッチ積算値Ｆt のリ
セット後（ステップ２０１）、ステップ２０１ａで、排
気流路がＮＯｘ吸着装置１７側の流路に切り換わってい
るか否かを判定し、ＮＯｘ吸着装置１７側の流路に切り
換わっている場合のみ、前記実施形態（２）と同じ方法
で、所定温度Ｔm 以上の排気のリッチ度合ΔＦを一定周
期で積算し、そのリッチ積算値Ｆt からＭｎ酸化物の還
元状態を判定する処理を繰り返す（ステップ２０２〜２
０５）。

【００５５】その後、リッチ積算値Ｆt が判定値Ｆs 以
上となってＭｎ酸化物の還元が発生したと判断した場合
に、ステップ２０６ａ以降のＭｎ酸化物の再生処理（リ
ーン制御）を実施する。この再生処理中は、ステップ２
０６ａで、排気流路がＮＯｘ吸着装置１７側の流路に切
り換わっているか否かを判定し、ＮＯｘ吸着装置１７側
の流路に切り換わっている場合のみ、前記実施形態
（２）と同じ方法で、リッチ積算値Ｆt （還元量に相
当）に見合った量の酸化再生処理を実施する（ステップ
２０６〜２１０）。

【００５６】［実施形態（５）］図７に示す本発明の実
施形態（５）では、前記実施形態（３），（４）で採用
した図４の構成に加え、ＮＯｘ吸着装置１７の下流側か
ら排気の一部を上流側触媒１５の上流側の排気管１４に
還流させる還流路２３を設けると共に、この還流路２３
の途中に、還流ガスの逆流を防止する逆止弁２４を設け
た構成としている。その他の構成は、前記実施形態
（３），（４）と同じである。

【００５７】本実施形態（５）では、ＮＯｘ吸着装置１
７を通過した排気の一部を、排気脈動圧を利用して還流
路２３を通して上流側触媒１５の上流側に還流させるこ
とで、ＮＯｘ吸着装置１７から脱離したＮＯｘの一部を
上流側触媒１５の上流側に戻して浄化する。これによ
り、ＮＯｘ吸着装置１７から脱離したＮＯｘを上流側触
媒１５及び下流側触媒１６の両方で効率良く浄化するこ
とができ、ＮＯｘ浄化率を向上させることができる。

【００５８】［実施形態（６）］上記実施形態（５）で
は、ＮＯｘ吸着装置１７を通過した排気の一部を上流側
触媒１５の上流側の排気管１４に戻すようにしたが、図
８に示す本発明の実施形態（６）では、ＮＯｘ吸着装置
１７の下流側から排気の一部を吸気管１２に還流させる
還流路２５を設けると共に、この還流路２５の途中に、
排気還流量を制御する還流弁２６を設けた構成としてい
る。

【００５９】本実施形態（６）では、還流弁２６の開放
時に、吸気管負圧を利用して、ＮＯｘ吸着装置１７の下
流側から排気の一部を吸気管１２に還流させる。これに
より、排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）と同じように、還
流排気ガスにより燃焼時の最高温度を低下させてＮＯｘ
の発生量を少なくすることができると共に、ＮＯｘ吸着
装置１７から脱離したＮＯｘをエンジン１１を介して上
流側触媒１５の上流側に戻すことができ、上流側触媒１
５及び下流側触媒１６の両方でＮＯｘ吸着装置１７から
脱離したＮＯｘを効率良く浄化することができる。尚、
上記実施形態（５），（６）において、下流側触媒１６
を省略した構成としても良い。

【００６０】以上説明した各実施形態（１）〜（６）で
は、ＮＯｘ吸着装置１７に流入する排気の空燃比を検出
する空燃比検出手段として空燃比センサ１９を用いた
が、これ以外に、排気中の酸素濃度を検出する酸素セン
サ、排気中のＨＣ濃度を検出するＨＣセンサ、ＣＯ濃度
を検出するＣＯセンサ、ＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセ
ンサのいずれか１つを用いても良く、勿論、２つ以上の
センサを組み合わせて用いるようにしても良い。また、
実施形態（３）〜（６）において、流路切換バルブ２２
をＮＯｘ吸着装置１７の下流側に配置しても、同様の作
用効果が得られる。

【００６１】［実施形態（７）］次に、図９及び図１０
を用いて本発明の実施形態（７）を説明する。本実施形
態（７）では、図９に示すように、ＮＯｘ吸着装置１７
の上流側と下流側にそれぞれ上流側ＮＯｘセンサ２７と
下流側ＮＯｘセンサ２８を設置し、下流側触媒１６の下
流側に酸素センサ２９を設置している。上流側ＮＯｘセ
ンサ２７は、ＮＯｘ吸着装置１７に流入する排気のＮＯ
ｘ濃度（以下「流入ＮＯｘ濃度」という）を検出し、上
流側排気成分検出手段として機能する。一方、下流側Ｎ
Ｏｘセンサ２８は、ＮＯｘ吸着装置１７から流出する排
気のＮＯｘ濃度（以下「流出ＮＯｘ濃度」という）を検
出し、下流側排気成分検出手段として機能する。これ以
外の構成は、前記実施形態（１）と同じである。

【００６２】本実施形態（７）では、図１０に示すＭｎ
酸化物還元判定及び再生プログラムが実行される。本プ
ログラムが起動されると、まずステップ３０１で、流入
排気温度Ｔh がＭｎ酸化物を還元しやすい所定温度Ｔm
以上であるか否かを判定し、所定温度Ｔm 以上であれ
ば、ステップ３０２に進み、上流側ＮＯｘセンサ２７で
検出された流入ＮＯｘ濃度と下流側ＮＯｘセンサ２８で
検出された流出ＮＯｘ濃度を読み込む。この後、ステッ
プ３０３で、ＮＯｘ吸着率Ｋを、流出ＮＯｘ濃度に対す
る流入ＮＯｘ濃度の比から算出する。Ｋ＝流入ＮＯｘ濃度／流出ＮＯｘ濃度

【００６３】そして、次のステップ３０４で、ＮＯｘ吸
着率Ｋが判定値Ｋs 以下か否かにより、Ｍｎ酸化物の還
元が発生したか否かを判定する。もし、ＮＯｘ吸着率Ｋ
が判定値Ｋs より大きければ、Ｍｎ酸化物の還元が発生
していないと判断して、上記ステップ３０１に戻り、こ
のステップ３０１で「Ｙｅｓ」と判定される毎にＮＯｘ
吸着率Ｋを算出する処理を繰り返す（ステップ３０２，
３０３）。その後、ＮＯｘ吸着率Ｋが判定値Ｋs 以下と
なったときに、Ｍｎ酸化物の還元が発生したと判断し
て、ステップ３０５以降のＭｎ酸化物の再生処理を実施
する。以上説明したステップ３０１〜３０４の処理が特
許請求の範囲の請求項１，４に記載した還元状態判定手
段としての役割を果たす。

【００６４】Ｍｎ酸化物の再生処理中は、ステップ３０
５で、エンジン１１に供給する混合気の空燃比を燃料噴
射量の減量補正によりリーンに制御することで、ＮＯｘ
吸着装置１７に流入する排気の空燃比がリーンとなるよ
うに制御する。そして、次のステップ３０６で、流入排
気温度Ｔh が所定温度Ｔm 以上か否かを判定し、所定温
度Ｔm 未満であれば、還元されたＭｎ酸化物を酸化再生
できないと判断して、そのステップ３０６で、流入排気
温度Ｔh が所定温度Ｔm 以上となるまで待機する。

【００６５】一方、ステップ３０６で、流入排気温度Ｔ
h が所定温度Ｔm 以上であれば、還元されたＭｎ酸化物
を酸化再生できると判断して、ステップ３０７に進み、
上流側ＮＯｘセンサ２７で検出された流入ＮＯｘ濃度と
下流側ＮＯｘセンサ２８で検出された流出ＮＯｘ濃度を
読み込み、次のステップ３０８で、ＮＯｘ吸着率Ｋを算
出する。

【００６６】この後、ステップ３０９で、ＮＯｘ吸着率
Ｋが判定値Ｋ0 以上か否かにより、Ｍｎ酸化物の再生が
完了したか否かを判定する。この判定値Ｋ0 は、Ｍｎ酸
化物が還元される前の吸着率に設定されている。もし、
ＮＯｘ吸着率Ｋが判定値Ｋ0未満であれば、Ｍｎ酸化物
の再生が完了していないと判断して、上記ステップ３０
５に戻り、リーン制御を継続しながら、ＮＯｘ吸着率Ｋ
を算出する処理を繰り返す（ステップ３０６〜３０
８）。その後、ＮＯｘ吸着率Ｋが判定値Ｋ0 以上となっ
たときに、Ｍｎ酸化物の再生が完了したと判断してリー
ン制御を終了する。

【００６７】以上説明した実施形態（７）によれば、Ｎ
Ｏｘ吸着装置１７のＮＯｘ吸着率Ｋが判定値Ｋs 以下に
なったときに、Ｍｎ酸化物の還元が発生したと判断し
て、Ｍｎ酸化物の再生処理（リーン制御）を実施し、Ｍ
ｎ酸化物を酸化再生させるので、Ｍｎ酸化物の還元によ
るＺｒ酸化物粒子の凝集を未然に防止することができ
て、長期間にわたって排気浄化性能を良好に維持するこ
とができる。しかも、ＮＯｘ吸着装置１７の流入排気と
流出排気のＮＯｘ濃度を実際に検出するので、その検出
値からＮＯｘ吸着率Ｋを算出して、そのＮＯｘ吸着率Ｋ
からＭｎ酸化物の還元の有無を精度良く判定することが
できる。更に、ＮＯｘ吸着率ＫがＭｎ酸化物の還元前の
吸着率Ｋ0 以上に戻るまで再生処理を実施するので、Ｎ
Ｏｘ吸着装置１７のＮＯｘ吸着性能を確実に復帰させる
ことができる。

【００６８】尚、ＮＯｘ吸着装置１７の上流側と下流側
にそれぞれ空燃比センサ又は酸素センサを設置して、流
入排気空燃比（流入排気酸素濃度）と流出排気空燃比
（流出排気酸素濃度）を比較することで、ＮＯｘ吸着装
置１７の吸着性能を判定して、Ｍｎ酸化物の還元の有無
を判定するようにしても良い。また、ＮＯｘセンサ、酸
素センサ、空燃比センサのうち２種類以上を組み合わせ
て用いるようにしても良い。

【００６９】［実施形態（８）］上述した実施形態
（１）〜（７）では、Ｍｎ酸化物の再生処理時に、エン
ジン１１に供給する混合気の空燃比をリーンに制御する
ことで、ＮＯｘ吸着装置１７に流入する排気の空燃比を
リーンにするようにしたが、エンジン１１に供給する混
合気の空燃比をリーンに制御すると、エンジンの燃焼状
態が変化して出力トルクが変動してしまうため、ドライ
バビリティに悪影響を及ぼしてしまうおそれがある。

【００７０】そこで、図１１に示す本発明の実施形態
（８）では、外気をＮＯｘ吸着装置１７の上流側に導入
するエアポンプ３０（二次空気導入装置）を設け、Ｍｎ
酸化物の再生処理時に、このエアポンプ３０を駆動して
ＮＯｘ吸着装置１７の上流側に外気を導入し、ＮＯｘ吸
着装置１７に流入する排気の空燃比をリーンにするよう
にしている。

【００７１】このようにすれば、エンジン１１に供給す
る混合気の空燃比をリーンに変更しなくても、ＮＯｘ吸
着装置１７に流入する排気の空燃比をリーンにすること
ができるため、ドライバビリティに悪影響を及ぼすこと
なく、Ｍｎ酸化物の再生処理を実行することができる。

【００７２】尚、上記各実施形態（１）〜（８）では、
排気管１４に２個の触媒１５，１６を直列に設けたが、
３個以上の触媒を直列に設けるようにしても良い。この
際、特許請求の範囲でいう「上流側触媒」は、例えば、
３個の触媒を直列に設けた場合、最上流の触媒を上流側
触媒としたり、上流から２番目の触媒を上流側触媒とす
れば良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態（１）における排気浄化装置
全体の概略構成を示す図

【図２】本発明の実施形態（１）におけるＭｎ酸化物還
元判定及び再生制御プログラムの処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図３】本発明の実施形態（２）におけるＭｎ酸化物還
元判定及び再生制御プログラムの処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図４】本発明の実施形態（３）における排気浄化装置
全体の概略構成を示す図

【図５】本発明の実施形態（３）におけるＭｎ酸化物還
元判定及び再生制御プログラムの処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図６】本発明の実施形態（４）におけるＭｎ酸化物還
元判定及び再生制御プログラムの処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図７】本発明の実施形態（５）における排気浄化装置
全体の概略構成を示す図

【図８】本発明の実施形態（６）における排気浄化装置
全体の概略構成を示す図

【図９】本発明の実施形態（７）における排気浄化装置
全体の概略構成を示す図

【図１０】本発明の実施形態（７）におけるＭｎ酸化物
還元判定及び再生制御プログラムの処理の流れを示すフ
ローチャート

【図１１】本発明の実施形態（８）における排気浄化装
置全体の概略構成を示す図

【符号の説明】

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管（吸気通
路）、１４…排気管（排気通路）、１５…上流側触媒、
１６…下流側触媒、１７…ＮＯｘ吸着装置（窒素酸化物
吸着装置）、１８…排気温度センサ（排気温度検出手
段）、１９…空燃比センサ（空燃比検出手段）、２０…
ＥＣＵ（還元状態判定手段，空燃比制御手段）、２１…
バイパス通路、２２…、流路切換バルブ（排気流路切換
手段）、２３…還流路、２４…逆止弁、２５…還流路、
２６…還流弁、２７…上流側ＮＯｘセンサ（上流側排気
成分検出手段）、２８…下流側ＮＯｘセンサ（下流側排
気成分検出手段）、３０…エアポンプ（二次空気導入装
置）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｎ 3/10 Ｆ０１Ｎ 3/20 Ｕ 3/20 Ｒ 3/28 ３０１Ｆ 3/36 ＲＧ 3/28 ３０１Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ａ 3/36 41/14 ３１０Ｌ 45/00 ３１４ＲＦ０２Ｄ 41/04 ３０５３６８Ｇ 41/14 ３１０Ｂ０１Ｄ 53/34 １２９Ａ 45/00 ３１４ 53/36 ＺＡＢＢ３６８Ｆターム(参考） 3G084 AA03 BA13 BA17 BA20 BA24 BA25 CA01 CA02 CA03 DA10 DA19 DA27 EA11 FA26 FA27 FA28 FA29 3G091 AA02 AA11 AA28 AB02 AB03 AB04 AB09 BA07 BA14 BA31 CA12 CA13 CA22 CA23 CA26 CB02 CB05 DA01 DA02 DA03 DA05 DA08 DB06 DB07 DB10 EA17 EA30 EA33 EA34 FA02 FA04 FB02 FB10 FB11 FB12 FC02 FC07 GB01Y GB10Y HA03 HA08 HA12 HA19 HA20 HA36 HA37 HA38 HA42 HB03 HB05 HB07 4D002 AA12 AC10 BA04 CA07 DA11 DA21 DA24 EA02 EA08 EA13 EA14 GA02 GA03 GB02 GB03 GB20 4D048 AA02 AA06 AA18 AB02 AB03 CC25 CC26 CC27 CC32 CC38 CD01 CD08 DA01 DA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気通路に排気中の少なくと
も窒素酸化物を浄化する複数の触媒を直列に配設した内
燃機関の排気浄化装置において、前記複数の触媒のうちの上流側触媒と下流側触媒との間
の排気通路に設けられマンガン酸化物とジルコニウム酸
化物の混合物により排気中の窒素酸化物を吸着する窒素
酸化物吸着装置と、前記窒素酸化物吸着装置のマンガン酸化物の還元状態を
判定する還元状態判定手段と、前記還元状態判定手段により前記マンガン酸化物の還元
状態が所定以上になったと判定されたときに、前記窒素
酸化物吸着装置に流入する排気の空燃比を一時的にリー
ンに制御して該マンガン酸化物を再生させる空燃比制御
手段とを備えていることを特徴とする内燃機関の排気浄
化装置。
【請求項２】前記窒素酸化物吸着装置に流入する排気
の温度（以下「流入排気温度」という）を検出する排気
温度検出手段と、前記窒素酸化物吸着装置に流入する排
気の空燃比（以下「流入排気空燃比」という）を検出す
る空燃比検出手段とを備え、前記還元状態判定手段は、前記流入排気温度が所定温度
以上で且つ前記流入排気空燃比が所定値以下となってい
る時間を積算し、その積算時間に基づいて前記マンガン
酸化物の還元状態を判定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。
【請求項３】前記窒素酸化物吸着装置に流入する排気
の温度（以下「流入排気温度」という）を検出する排気
温度検出手段と、前記窒素酸化物吸着装置に流入する排
気の空燃比（以下「流入排気空燃比」という）を検出す
る空燃比検出手段とを備え、前記還元状態判定手段は、前記流入排気温度が所定温度
以上のときの理論空燃比と前記流入排気空燃比との差を
所定周期で積算し、その積算値に基づいて前記マンガン
酸化物の還元状態を判定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。
【請求項４】前記窒素酸化物吸着装置に流入する排気
の成分（以下「流入排気成分」という）を検出する流入
排気成分検出手段と、前記窒素酸化物吸着装置から流出
する排気の成分（以下「流出排気成分」という）を検出
する流出排気成分検出手段とを備え、前記還元状態判定手段は、前記流入排気成分と前記流出
排気成分を比較することで前記マンガン酸化物の還元状
態を判定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。
【請求項５】前記上流側触媒と前記窒素酸化物吸着装
置との間の排気通路から分岐して前記窒素酸化物吸着装
置の下流側の排気通路に合流するバイパス通路と、前記上流側触媒から流出する排気の流路を前記窒素酸化
物吸着装置を通過する流路と前記バイパス通路を通過す
る流路との間で切り換える排気流路切換手段とを備えて
いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載
の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】前記窒素酸化物吸着装置の下流側から排
気の一部を前記上流側触媒の上流側の排気通路に還流さ
せる還流路を設けたことを特徴とする請求項５に記載の
内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】前記窒素酸化物吸着装置の下流側から排
気の一部を前記内燃機関の吸気通路に還流させる還流路
を設けたことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の
排気浄化装置。
【請求項８】前記空燃比検出手段は、排気中の酸素濃
度又は空燃比を検出する酸素センサ又は空燃比センサ、
排気中の炭化水素濃度を検出する炭化水素センサ、排気
中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素センサ、排気
中の窒素酸化物濃度を検出する窒素酸化物センサのうち
の少なくとも１つを用いて構成されていることを特徴と
する請求項２又は３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】前記流入排気成分検出手段及び前記流出
排気成分検出手段は、排気中の酸素濃度又は空燃比を検
出する酸素センサ又は空燃比センサ、排気中の窒素酸化
物濃度を検出する窒素酸化物センサのうちの少なくとも
１つを用いて構成されてい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。
【請求項１０】前記空燃比制御手段は、前記マンガン
酸化物を再生させる際に、前記内燃機関に供給する混合
気の空燃比をリーンに制御することで、前記窒素酸化物
吸着装置に流入する排気の空燃比をリーンに制御するこ
とを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の内燃
機関の排気浄化装置。
【請求項１１】外気を前記窒素酸化物吸着装置の上流
側へ導入する二次空気導入装置を備え、前記空燃比制御手段は、前記マンガン酸化物を再生させ
る際に、前記二次空気導入装置を作動させて外気を前記
窒素酸化物吸着装置の上流側へ導入することで、前記窒
素酸化物吸着装置に流入する排気の空燃比をリーンに制
御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記
載の内燃機関の排気浄化装置。