JP2000204927A - 排気浄化装置 - Google Patents

排気浄化装置

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JP2000204927A JP11287876A JP28787699A JP2000204927A JP 2000204927 A JP2000204927 A JP 2000204927A JP 11287876 A JP11287876 A JP 11287876A JP 28787699 A JP28787699 A JP 28787699A JP 2000204927 A JP2000204927 A JP 2000204927A
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真紀 上久保
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディーゼル機関やリーンバーンエンジン等の
酸素過剰雰囲気下で、ＮＯｘの吸収−放出還元サイクル
を効率良く行い、燃費を悪化させることなく高いレベル
のＮＯｘ除去を実現する。 【解決手段】 回転数積算値ΣＮｅに基づいてＮＯｘ吸
収触媒に吸収能力の５０％のＮＯｘが吸収されたと判定
（ステップ３）したら、ディーゼル機関における燃料噴
射時期のアドバンス等によって、排気中の還元成分濃度
を低下させた運転（ステップ７）を第１の所定期間（Ｃ
０）の間行い、次に、燃料噴射時期のリタード等によっ
て、排気中の還元成分濃度を増加させた運転（ステップ
９）を第２の所定期間（Ｃ１）の間行う。一旦還元成分
濃度を低下させることによりＮＯｘ放出率が高くなる。
特定の酸素濃度の下で還元成分濃度を増加させることに
より、放出されたＮＯｘが高い効率で還元される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機関あるいは燃焼
装置から排出された排気を浄化するための排気浄化装置
に関し、特に酸素過剰な排気中のＮＯXを高効率で浄化
するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼル機関やリーンバーン運転を行
うガソリン機関は、燃費が良いという利点を持つ一方、
酸素過剰な排気中のＮＯXを浄化することが困難である
という問題を持っている。このような機関の排気に含ま
れるＮＯXを浄化するための装置として、特許公報第２
６００４９２号や特開平６−２１２９６１号公報では、
触媒担体に白金ＰｔとバリウムＢａを担持させたＮＯX
吸収剤を機関の排気通路に配置した装置が提案されてい
る。
【０００３】これらの公報によれば、上記のＮＯX吸収
剤は、流入する排気の空燃比がリーンのときにＮＯXを
吸収し、流入する排気の酸素濃度が低下したときにＮＯ
Xを放出すると説明されており、特に、リーンの度合い
が大きい（酸素濃度が高い）状態からリーンの度合いが
小さい（酸素濃度が低い）状態へ変化しただけでもＮＯ
Xの放出が起こるとしている。また、放出されたＮＯXを
ＮＯX吸収剤上で還元浄化するには、ＮＯX吸収剤に流入
する排気を理論空燃比またはリッチ空燃比にする必要が
あると説明している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような従来装置で
は、リーンバーン運転中にＮＯX吸収剤のＮＯX吸収量が
飽和量に近づいたとき一旦リーンバーン運転を中断して
理論空燃比またはリッチ空燃比運転を行うことになるた
め、リーンバーン運転による燃費向上効果を低下させる
要因となる。また、特開平６−２１２９６１号公報に
は、ＮＯX吸収剤にＨＣ吸収剤を内蔵させ、ＮＯX吸収剤
からＮＯXを放出させるときには爆発行程で燃料の副噴
射を行うディーゼル機関の排気浄化装置が開示されてお
り、このような装置では、副噴射による排気温度上昇に
伴なってＨＣ吸着剤からＨＣが放出されるので、多量の
副噴射を行わなくてもＮＯX吸収剤からＮＯXを放出還元
することができるとしている。しかしながら、ディーゼ
ル機関はもともとＮＯX排出量よりもＨＣ排出量が少な
いため、ＮＯX吸収剤が許容量のＮＯXを吸収する間に多
量のＨＣをＨＣ吸着剤に吸着させておくことが実際上は
困難であり、結局のところ、排気の空燃比をリッチにす
るための大部分のＨＣを副噴射で供給することになる恐
れがあり、燃費を悪化させる可能性があることに変わり
はない。
【０００５】また、特開平１１−２１４６号公報には、
空燃比２２程度のリーン運転中に発生したＮＯXをＮＯX
吸収剤（酸化バリウムＢａＯ）に吸収させる一方、ＮＯ
X吸収剤の飽和が判定されたときには、空燃比２４〜２
５の極端なリーン運転を行うことでＨＣの発生量を増加
させ、ＮＯX吸収剤からＮＯXを放出させると共に触媒
（白金Ｐｔ）で放出ＮＯXを還元するようにした装置が
開示されているが、単に排気中のＨＣ量を増減させるだ
けでは多量のＮＯXを放出還元することが困難である。
【０００６】本発明は、酸素過剰な排気に含まれるＮＯ
Xを、機関あるいは燃焼装置の燃費を悪化させることな
く、効率良く浄化することができる排気浄化装置を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１にかかる発明
は、機関もしくは燃焼装置の排気通路に配置され、流入
する排気の還元成分濃度が低いときに排気中のＮＯXを
吸収し、かつ流入する排気の還元成分濃度が高いときに
ＮＯXを放出還元する排気浄化用触媒と、この排気浄化
用触媒に吸収されたＮＯXを放出還元すべきときに、上
記排気浄化用触媒に流入する排気の還元成分濃度を第１
の所定期間低下させる還元成分濃度低下手段と、上記第
１の所定期間に続いて、上記排気浄化用触媒に流入する
排気の還元成分濃度を第２の所定期間増加させる還元成
分濃度増加手段と、を備えていることを特徴としてい
る。
【０００８】ここで、ＮＯXの吸収および放出還元は、
請求項２のように、酸素濃度４．５％（ほぼ空燃比１８
相当）以上の酸素過剰雰囲気下で行われることが望まし
い。また、第１の所定期間中の還元成分濃度は、請求項
３のように、１００ｐｐｍ以下であることが望ましい。
さらに、第２の所定期間において還元成分濃度を増加さ
せるとき、請求項４のように、排気の酸素濃度を低下さ
せないようにすることが望ましい。
【０００９】かかる構成に基づく作用効果を説明する。
【００１０】まず、従来のＮＯX吸収放出メカニズムは
概略以下のようなものであると考えられる。
【００１１】機関あるいは燃焼装置から排出される排気
中のＮＯXは、そのほとんどが不活性なＮＯであるが、
排気が酸素過剰状態であれば、排気中の酸素が触媒金属
（以下白金Ｐｔとして説明する）表面に吸着されて活性
酸素種となり、この活性酸素種が不活性なＮＯを活性な
ＮＯ2に酸化する。生成されたＮＯ2は吸収成分（以下マ
グネシウムＭｇとして説明する）に化学的に吸着され、
さらにＭｇ上でＮＯ3 -（硝酸イオン）となって吸収され
る。一連の吸収反応には、雰囲気中の酸素が使用される
ので、吸収反応の速度は、排気の酸素濃度が高いほど大
きくなる。
【００１２】一方、生成したＮＯ3が分解してＮＯ、Ｎ
Ｏ2とＯ2とに戻る反応も吸収反応と同時に生じており、
このような分解反応の速度は生成したＮＯ3 -の量、すな
わち触媒のＮＯX吸収量が多くなるほど大きくなる。な
お、分解反応で生じたＮＯ、ＮＯ2とＯ2は、雰囲気中に
放出されて雰囲気の酸素濃度を上昇させることになるの
で、分解反応の速度は酸素濃度が高いほど小となる。
【００１３】上記の反応の結果として、触媒が吸収保持
することが可能なＮＯX量は、吸収反応と分解放出反応
とが平衡状態となるときのＮＯX量（以下、この量を平
衡ＮＯX吸収量と表現する）ということになり、酸素濃
度が高い場合、吸収反応速度が大かつ分解反応速度が小
であるから、平衡ＮＯX吸収量は大、酸素濃度が低い場
合、吸収反応速度が小かつ分解反応速度が大であるか
ら、平衡ＮＯX吸収量は小となる。よって触媒は、酸素
濃度が高くＮＯX吸収量が平衡ＮＯX吸収量より少ない間
はＮＯXを吸収し、酸素濃度が低下して平衡ＮＯX吸収量
がＮＯX吸収量より小さくなると過剰分のＮＯXを放出す
る。
【００１４】このようなメカニズムに基づくＮＯXの吸
収−放出サイクルが常に得られるか否かについて実験し
た結果を図１に示す。この図は、酸素濃度の変化幅を一
定の２．５％とし、酸素濃度低下時の酸素濃度を横軸
に、そのときのＮＯX放出量を縦軸に取ったもので、最
低酸素濃度を０％とした場合は多量のＮＯXが放出され
るが、最低酸素濃度を３％とする（酸素濃度５．５％で
ＮＯXを吸収させ、３％で放出させる）と放出ＮＯX量が
極端に減少し、最低酸素濃度４．５％以上ではほとんど
ＮＯXを放出しないことが判る。
【００１５】この理由については定かではないが、酸素
濃度４．５％以上ではＰｔ上における活性酸素種の生成
が飽和に達してしまい、それ以上の範囲で酸素濃度を変
化させても、平衡ＮＯX吸収量が変化しなくなるためと
考えられる。
【００１６】このような酸素過剰条件下であっても、本
発明によればＮＯXの吸収−放出還元サイクルを得るこ
とが可能であり、このメカニズムは概略以下のようなも
のであると考えられる。
【００１７】Ｐｔ上で生成された活性酸素種は、ＮＯを
ＮＯ2に酸化するだけでなく、排気中の還元成分（Ｈ
Ｃ、ＣＯ）も酸化する。そのため、排気中の還元成分濃
度が高い場合、還元成分濃度が低い場合と比較してＮＯ
の酸化反応に寄与する活性酸素種が少なくなり、前述の
吸収反応速度が小さくなる。よって触媒の平衡ＮＯX吸
収量は還元成分濃度が低いとき大、還元成分濃度が高い
ときに小となるから、触媒は、還元成分濃度が低くＮＯ
X吸収量が平衡ＮＯX吸収量より少ない間はＮＯXを吸収
し、還元成分濃度が増加して平衡ＮＯX吸収量がＮＯX吸
収量より小さくなると過剰分のＮＯXを放出する。
【００１８】このＮＯX放出は、吸収反応速度が低下し
たことにより起こるもので、このときの分解反応速度は
あまり変化しておらず、過剰分のＮＯX分解反応は比較
的ゆっくり進行する。このため、ＮＯやＮＯ2よりも吸
着力の強いＮＯ3 -がＰｔ表面上に長く留まることにな
り、排気中の還元成分とＰｔ上で出会う確率が高くな
る。よって、放出させるべき過剰ＮＯXの一部は、雰囲
気中に放出させる前にＰｔ上で還元浄化される。
【００１９】このようなメカニズムによるＮＯXの吸収
−放出還元サイクルは、触媒に流入する還元成分濃度で
触媒の平衡ＮＯX吸収量が変化する場合常に得られる
が、特に、還元成分濃度を増加させる前に一旦還元成分
濃度を低下させると、還元成分濃度増加時のＮＯX放出
率が良好となり、場合によっては、過剰分より多いＮＯ
Xを放出することもあることがわかった。すなわち、還
元成分濃度を増加させたとき、触媒のＮＯX吸収量がそ
のときの平衡ＮＯX吸収量より少なくなってもＮＯXの放
出が継続して発生する場合がある。この理由については
定かではないが、触媒の表面状態が急変することによる
現象であると思われる。
【００２０】次に、還元成分濃度を低下させる際の還元
成分濃度がＮＯX放出率に及ぼす影響について実験した
結果を図２に示す。この図は、一定の還元成分濃度条件
（５００ｐｐｍ以上）で放出処理を行うこととしたと
き、還元成分濃度低下時の還元成分濃度を横軸に、放出
処理時のＮＯX放出率を縦軸に取ったものである。な
お、ＮＯX吸収率は、還元成分濃度をゼロとしたときの
平衡ＮＯX吸収量をＡ、放出処理によって放出あるいは
還元浄化されるＮＯX量をＢとしたときに、Ｂ／Ａ×１
００（％）で定義するものである。
【００２１】この図から明らかなように、吸収過程の還
元成分濃度が所定濃度以下であるときＮＯX放出率が大
きく向上するのに対し、吸収過程の還元成分濃度が所定
濃度以上であるとＮＯX放出率が低くなる。
【００２２】この理由については定かではないが、還元
成分濃度が所定濃度以上になるとＰｔ上における還元成
分と活性酸素種との反応が飽和に達してしまい、それ以
上の範囲で還元成分濃度を変化させても、平衡ＮＯX吸
収量が変化しなくなるためと考えられる。
【００２３】なお、Ｐｔ−Ｍｇ触媒を用いた図２の実験
では、ＮＯX放出率の特性が変化する所定濃度が１００
ｐｐｍ付近となっている。この値は触媒金属の種類や担
持量で多少変化するものと思われるが、触媒金属として
白金系金属を担持させた場合、図２とほぼ同様の特性を
示すものと考えられる。
【００２４】次に、放出処理を行う際の酸素濃度の影響
について実験した結果を図３に示す。この図は、還元成
分濃度を一定以下（１００ｐｐｍ以下）とした後、一定
の還元成分濃度（２００ｐｐｍ以上）で放出処理を行う
こととしたとき、放出処理実行時の酸素濃度を横軸に、
放出処理時のＮＯX低減率を縦軸に取ったものである。
なお、ＮＯX低減率は、放出処理実行中に触媒に新たに
流入するＮＯX量をａ１、触媒からＮＯ、ＮＯ2として放
出されるＮＯX量をａ２、触媒でＮ2に還元浄化されるＮ
ＯX量をａ３としたときに、ａ３／（ａ１＋ａ２＋ａ
３）×１００（％）で定義するものである。
【００２５】この図から明らかなように、放出処理時の
酸素濃度が４．５％より低くなるとＮＯX低減率が急激
に低下する。これは、酸素濃度が４．５％以下になると
前述したＮＯ3 -の分解反応速度が急激に大きくなり、Ｎ
Ｏ3 -が速やかにＮＯあるいはＮＯ2に分解され、ＮＯ3 -
より吸着力の弱いＮＯ、ＮＯ2は速やかに雰囲気中に放
出されるためと考えられる。一旦雰囲気中に放出された
ＮＯXが酸素過剰雰囲気下でＮ2に還元されることはほと
んどない。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】図４は、この発明を直列４気筒のディーゼ
ル内燃機関１に適用した実施の形態を示している。
【００２８】この機関１は、いわゆるコモンレール型の
燃料噴射装置を具備している。高圧ポンプ２は、機関１
によって回転駆動され、燃料タンク（図示せず）から吸
入した燃料を所定の高圧まで昇圧して吐出する。高圧ポ
ンプ２の吐出側には、逆止弁を介して高圧燃料配管３が
接続されている他、電磁弁４を介して燃料戻し配管５も
接続されている。高圧ポンプから吐出された高圧燃料
は、一部が燃料戻し配管５を通って燃料タンクへ戻さ
れ、残りが高圧燃料配管３からコモンレール６、高圧燃
料配管７を通って燃料噴射弁８に供給される。電磁弁４
の開度に応じて燃料タンクへ戻される燃料量が決まり、
同時にコモンレール６側に送られる燃料量も決まるの
で、電磁弁４の開度を変えることによりコモンレール６
内の燃料圧力を変えることができる。コモンレール６内
の燃料圧力は、圧力センサ９によって検出される。
【００２９】次に、機関１の吸気系について説明する。
【００３０】機関１は各気筒に２つの吸気弁を備えてお
り、このため、燃焼室１２とコレクタ１３とを接続する
気筒毎の吸気通路１４も燃焼室１３側が２つに分岐して
いる。分岐した通路の一方には、スワール制御弁１５が
設けられている。スワール制御弁１５は弁軸１６に取付
けられており、スワール制御弁１５の開度は、弁軸１６
の一端部に取付けられたスワール制御弁アクチュエータ
１７によって変えることができる。スワール制御弁１５
の開度が小さくなるほど２つの分岐通路を流れる空気量
の差が大きくなり、燃焼室１２内に強いスワールが形成
される。
【００３１】コレクタ１３の上流側には、吸気通路２０
を介してインタークーラ２１が接続されており、さらに
上流側には、吸気通路２２を介してターボ過給機２３の
コンプレッサ側が接続されている。インタークーラ２１
は、過給によって温度上昇した空気を冷却し、吸気充填
効果を向上させるものであり、空冷式、水冷式のいずれ
でも良い。また、インタークーラ２１の下流側吸気通路
２０と上流側吸気通路２２とはバイパス通路２４で接続
されており、吸気通路２２とバイパス通路２４との接続
部にはバイパス制御弁２５が設けられている。バイパス
制御弁２５は、インタークーラ２１をバイパスする空気
量を変化させるもので、バイパス空気量が多くなるほど
コレクタ１３内の空気の温度が上昇する。
【００３２】次に、機関１の排気系について説明する。
【００３３】機関１の排気側には排気マニホルド３０が
取付けられ、その下流側には排気通路３１を介してター
ボ過給機２３のタービン側が接続されている。ターボ過
給機２３は、可変ノズル型ターボ過給機として構成され
ており、ノズルベーンアクチュエータ３２でノズルベー
ン３３の角度を変化させ、排気タービン３４に当たる排
気ガスの角度を変えることにより、過給圧を変化させる
ことができる。なお、過給圧を変化させる方法として
は、排気タービン３４の上流側排気通路３１と下流側排
気通路３５とを接続するバイパス通路を設け、このバイ
パス通路を流れる排気の量を変えるようにすることもで
きる。
【００３４】排気通路３１には、排気還流通路３６が接
続されており、この排気還流通路３６を介して排気の一
部がコレクタ１３へ還流される。還流される排気の量
は、排気還流通路３６に介装された排気還流制御弁３７
によって調節することができる。
【００３５】排気通路３５の下流側には、流入する排気
中の還元成分濃度が低いときに排気中のＮＯXを吸収
し、かつ流入する排気中の還元成分濃度が高いときにＮ
ＯXを放出還元する排気浄化用媒体３８が配置されてい
る。排気浄化用媒体３８は、Ｐｔ（貴金属）とＢａ（Ｎ
ＯX吸収材）とを担持したアルミナ（基材）のコート層
をハニカム担体上に形成したものである。
【００３６】次に、機関１の制御系について説明する。
【００３７】コントローラ４０には、アクセル開度セン
サ４１が検出したアクセル開度信号Ａｃｃ、回転数セン
サ４２が検出した回転数信号Ｎｅ、圧力センサ９が検出
した燃料圧力信号Ｐ等が入力される。コントローラ４０
は、これらの入力信号を処理し、電磁弁４、燃料噴射弁
８、スワール制御弁アクチュエータ１７、バイパス制御
弁２５、ノズルベーンアクチュエータ３２、排気還流制
御弁３７へ、それぞれ制御信号を出力してこれらを制御
する。
【００３８】コントローラ４０が行う制御の詳細を、図
５から図８の制御フローチャートを用いて説明する。
【００３９】図５は、コントローラ４０が一定時間（た
とえば１０［ｍｓ］）毎に実行するルーチンを示してい
る。なお、本ルーチンは、電磁弁４や燃料噴射弁８等の
装置に対する制御値を算出あるいは設定する処理を行う
ルーチンで、各装置の制御自体は本ルーチンとは別に実
行されるそれぞれの制御ルーチンで行われる。
【００４０】図５を参照すると、まず始めにステップ１
（図中はＳ１等と略記する）でアクセル開度センサ４１
の信号Ａｃｃ、回転数センサ４２の信号Ｎｅ、圧力セン
サ９の信号Ｐの読み取りが行われる。次いで、ステップ
２では、今回検出した現在の機関回転数Ｎｅを前回本ル
ーチン実行時の回転数積算値ΣＮｅに加算して新たな積
算値ΣＮｅを算出する。なお、図中のΣＮｅZは、前回
本ルーチン実行時に本ステップで算出し、後述するステ
ップ１２でメモリにストアしておいた積算値ΣＮｅを示
す。
【００４１】この回転数積算値ΣＮｅは、触媒３８に吸
収されたＮＯX量を示すパラメータとなる。すなわち、
触媒３８に吸収されるＮＯX量は、機関１から排出され
た排気の流量と排気中のＮＯX濃度とに比例しており、
正確には、機関回転数と機関負荷とに比例することにな
る。従って、ＮｅとＡｃｃの積の累積からＮＯXの吸収
量を推定することができるが、本実施形態では、これを
単純化して、回転数積算値ΣＮｅを触媒３８のＮＯX吸
収量パラメータとしている。
【００４２】次いでステップ３では、回転数積算値ΣＮ
ｅが所定値ＳＮＥ以下か否かを判断する。この所定値Ｓ
ＮＥは、触媒３８に、そのＮＯX吸収能力のたとえば５
０％のＮＯX量が吸収されていると推定される回転数積
算値に対応している。つまり、ステップ３では、触媒３
８に吸収能力の５０％のＮＯXが吸収されたか否かを判
断している。ここで、ΣＮｅ≦ＳＮＥのとき、つまり、
触媒３８のＮＯX吸収量が５０％以下であると判断した
場合には、ステップ４に進んで通常運転用の制御値の算
出あるいは設定を行う。
【００４３】ステップ４で算出あるいは設定する制御値
は、燃料噴射時間Ｔ、燃料噴射時期ＩＴ、目標燃料圧力
ＴＰ、スワール制御弁１５の目標開度ＴＳ、全吸入空気
流量とバイパス通路２４側流量との目標流量割合ＴＢ、
目標排気還流率ＴＥ、および可変ノズル型ターボ過給機
２３の目標ノズル角度ＴＮの７つである。詳細は図６を
用いて後述する。ここでは、ＨＣ、ＮＯX、ＰＭ（パテ
ィキュレートマター）の全ての排出特性が平均的に良好
となり、燃費や出力特性も良好となる制御値を、そのと
きの運転条件に基づいて算出あるいは設定する。
【００４４】ステップ３の判断がＮＯであるとき、つま
り、触媒３８のＮＯX吸収量が５０％を越えていると判
断した場合にはステップ５に進んでカウンタＣの値を１
だけインクリメントする。カウンタＣは、触媒３８のＮ
ＯX吸収量が５０％を越えてからの経過時間を計測する
カウンタで、カウンタＣの値に本ルーチンの実行間隔時
間である１０［ｍｓ］を乗算した値が経過時間を表す。
なお、図中のＣZは、前回本ルーチン実行時のカウンタ
値を示す。
【００４５】次いでステップ６では、カウンタＣの値が
所定値Ｃ０以下か否かを判断する。本ステップの判断が
ＹＥＳであるときは、続くステップ７で還元成分濃度低
下運転用の制御値の算出あるいは設定を行う。このよう
な処理により、触媒３８のＮＯX吸収量が５０％を越え
た時点から第１の所定時間（＝Ｃ０×１０［ｍｓ］）が
経過するまでの間、各装置に対する制御値はステップ７
で算出あるいは設定されることになり、この期間中は還
元成分濃度低下運転が行われる。第１の所定期間を１０
［ｓ］とする場合、Ｃ０を１０００に設定すれば良い。
【００４６】ステップ７では、前述の７つの制御値を算
出あるいは設定する。詳細は図７を用いて後述する。こ
こで算出あるいは設定する制御値は、特に還元成分であ
るＨＣの排出量が少なくなるような制御値、たとえば、
排気のＨＣ濃度が１００ｐｐｍ以下となるような制御値
である。
【００４７】ステップ６の判断がＮＯであるときはステ
ップ８に進む。ステップ８ではカウンタＣの値が所定値
Ｃ１（＞Ｃ０）以下か否かを判断する。本ステップの判
断がＹＥＳであるときは、続くステップ９で還元成分濃
度増加運転用の制御値の算出あるいは設定を行う。この
ような処理により、第１の所定期間が経過した後、第２
の所定期間（＝（Ｃ１−Ｃ０）×１０［ｍｓ］）が経過
するまでの間、各装置に対する制御値はステップ９で算
出あるいは設定されることになり、この期間中は還元成
分濃度増加運転が行われる。第２の所定期間は、触媒３
８がＮＯXを完全に放出し得る時間に設定する。第２の
所定期間を１０［ｓ］とする場合、Ｃ１をＣ０＋１００
０に設定すれば良い。
【００４８】ステップ９では、前述の７つの制御値を算
出あるいは設定する。詳細は図８を用いて後述する。こ
こで算出あるいは設定する制御値は、特に還元成分であ
るＨＣの排出量が多くなるような制御値、たとえば、排
気のＨＣ濃度が２００ｐｐｍ以上となるような制御値で
ある。
【００４９】ステップ８の判断がＮＯであるときはステ
ップ１０に進む。処理がステップ１０に進むのは、第１
の所定期間還元成分濃度低下運転が行われ、それに引き
続き第２の所定期間還元成分濃度増加運転が行われた後
である。よって、本ステップでは、ＮＯX吸収量のパラ
メータである回転数積算値ΣＮｅを０にリセットする。
また、カウンタＣの値も０にリセットする。
【００５０】ステップ１１では、ステップ４、ステップ
７、ステップ９のうちの何れかのステップで算出あるい
は設定された制御値をコントローラー４０内部のメモリ
にストアする処理を行う。前述の通り、本ルーチンは制
御値の算出あるいは設定だけを行うもので、実際の各装
置の制御は別のルーチンで行うため、制御値の受け渡し
を行うために一旦メモリに値をストアする。メモリにス
トアされた値は各装置の制御ルーチンから自由に参照す
ることが可能とされる。また、一旦メモリにストアされ
た値は、次に本ステップが実施されて新しい値のストア
が行われるまでメモリ内に保持される。
【００５１】次いでステップ１２では、ステップ２、ス
テップ５、ステップ１０で算出あるいはリセットされた
ΣＮｅとＣの値をメモリにストアする。
【００５２】以上のようなルーチンを一定時間毎に実行
することにより、通常運転中に触媒３８のＮＯX吸収量
が所定量に達したとき、一旦排気の還元成分濃度を低下
させ、その後排気の還元成分濃度を増加させる排気制御
を行うことができる。
【００５３】次に、図６は、図５のステップ４（通常運
転設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【００５４】始めに、ステップ４０１では、ステップ１
で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づ
いて燃料噴射量Ｑを制御マップ（図示せず）からルック
アップする。なお、この制御マップは、アクセル開度と
回転数とで領域が区分され、各領域毎に燃料噴射量が書
き込まれているもので、図中のｍＱ（Ａｃｃ、Ｎｅ）
は、現在のアクセル開度Ａｃｃ、回転数Ｎｅが属してい
る領域のマップ設定値を表す。
【００５５】ステップ４０２では、ステップ４０１で算
出した燃料噴射量Ｑとステップ１で読み込んだ燃料圧力
Ｐとに基づいて燃料噴射時間Ｔを算出する。燃料噴射時
間Ｔは、コントローラ４０が燃料噴射弁８に送る開弁信
号の幅を示している。燃料噴射弁８から噴射される燃料
の量は、燃料噴射弁８の開弁時間に比例し、そのときの
比例定数は、コモンレール６内の燃料圧力Ｐに応じて定
まる。よって、所定の式にＱとＰとを代入すれば、燃料
噴射量Ｑに対応する燃料噴射時間Ｔを算出することがで
きる。
【００５６】ステップ４０３では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料
噴射時期ＩＴを制御マップからルックアップする。な
お、この制御マップは、アクセル開度と回転数とで領域
が区分され、各領域毎に燃料噴射時期が書き込まれてい
るものである。図９に通常運転用の基本燃料噴射時期制
御マップの特性を示す。この制御マップには、燃料噴射
を開始する時期のクランク角度が圧縮上死点からの進角
度で書き込まれている。
【００５７】ステップ４０４では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいてコモ
ンレール６内の目標燃料圧力ＴＰを制御マップからルッ
クアップする。なお、Ａｃｃ、Ｎｅと無関係に、目標燃
料圧力ＴＰを予め定めた固定値に設定しても良い。
【００５８】ステップ４０５では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいてスワ
ール制御弁１５の目標開度ＴＳを通常運転用制御マップ
からルックアップする。
【００５９】ステップ４０６では、全吸入空気流量とバ
イパス通路２４側流量との目標流量割合ＴＢを０に設定
する。すなわち、通常運転中は吸入空気の全量がインタ
ークーラ２１側を通過するようにする。
【００６０】ステップ４０７では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて目標
排気還流率ＴＥを制御マップからルックアップする。
【００６１】ステップ４０８では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて可変
ノズル型ターボ過給機２３の目標ノズル角度ＴＮを制御
マップからルックアップする。なお、本明細書では、排
気タービン３４に当たる排気ガスが排気タービン３４の
接線方向に近くなるときを「ノズルベーン３３の開度が
大きい」あるいは「ノズル角度が大きい」と表現する。
すなわち、目標ノズル角度ＴＮが大きいほど排気ガスが
排気タービン３４の接線方向から流入するようになり、
過給圧が上昇する。
【００６２】ステップ４０１からステップ４０８の各ス
テップで参照される制御マップには、前述の通り、Ｈ
Ｃ、ＮＯX、ＰＭの全ての排出特性が平均的に良好とな
り、燃費や出力特性も良好となる制御値がマップ設定値
として書き込まれている。
【００６３】次に、図７は、図５のステップ７（還元成
分濃度低下設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【００６４】ほとんどのステップでは通常運転時と同じ
制御値の算出あるいは設定が行われる。以下では、異な
る処理を行うステップについて説明する。
【００６５】ステップ７０３では、現在のアクセル開度
Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する基本燃料噴射時期制御マ
ップのマップ設定値ｍＩＴ（Ａｃｃ、Ｎｅ）に所定のア
ドバンス補正値ＩＴＡ（たとえば３゜）を加算した値を
燃料噴射時期ＩＴとする。一般的に、ディーゼル機関で
は、燃料噴射時期をアドバンスさせるほど排気のＨＣ濃
度が低下する特性（図１０参照）となる。なお、アドバ
ンス補正値を用いて基本燃料噴射時期を補正するのでは
なく、アドバンス補正後の噴射時期を書き込んだ別の燃
料噴射時期制御マップを予め用意しておくようにしても
良い。
【００６６】ステップ７０７では、現在のアクセル開度
Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する目標排気還流率制御マッ
プのマップ設定値ｍＴＥ（Ａｃｃ、Ｎｅ）から所定の減
少補正値ＥＤを減算した値を目標排気還流率ＴＥとす
る。一般的に、ディーゼル機関では、排気還流率を低下
させるほど排気のＨＣ濃度が低下する特性（図１１参
照）となる。なお、マップ設定値に補正を加える上記の
方法であれば、排気還流率低下によるＨＣ濃度低下の程
度やＨＣ以外の排気特性の悪化の程度を常に同じくする
ことが可能である。単にＨＣ濃度を低下させれば良い場
合は、目標排気還流率ＴＥを０に設定すればよい。
【００６７】本実施形態では、燃料噴射時期を進角させ
る制御と排気還流率を減少させる制御の両方を行って排
気のＨＣ濃度を低下させるようにしているが、ディーゼ
ル機関はもともと排気のＨＣ濃度が低く、何れか一方の
補正を行うだけでも排気のＨＣ濃度を１００ｐｐｍ以下
に低下させることが可能な場合もある。このような場
合、何れか一方の補正だけを行うようにしても良い。た
だし、ここでのＨＣ濃度を低くしておくほど続く還元成
分濃度増加運転時のＮＯX放出特性が良好となるので、
両方の補正を同時に行うことが望ましい。
【００６８】なお、燃料噴射時期のアドバンス補正や排
気還流率の減少補正を行うと、ＨＣ排出特性以外の機関
特性が多少悪化する恐れはあるが、第１の所定期間中に
限られた運転であるから問題はない。
【００６９】次に、図８は、図５のステップ９（還元成
分濃度増加設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【００７０】本実施形態では、排気の還元成分濃度を増
加させるときであっても、燃料噴射量は通常運転中と同
じ量にしている。すなわち、ステップ９０１とステップ
９０２で行う処理は、通常運転時にステップ４０１とス
テップ４０２で行う処理と全く同一である。このため、
還元成分濃度増加運転を行っても機関の燃費を大幅に悪
化させることが無く、また、機関の運転性を大幅に悪化
させるようなことも無い。
【００７１】ステップ９０３では、現在のアクセル開度
Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する基本燃料噴射時期制御マ
ップのマップ設定値ｍＩＴ（Ａｃｃ，Ｎｅ）から所定の
リタード補正値ＩＴＲ（たとえば３°）を減算した値を
燃料噴射時期ＩＴとする。減算補正後の燃料噴射時期Ｉ
Ｔが負の値になる場合は、燃料噴射を圧縮上死点後に開
始することになる。一般的に、ディーゼル機関では、燃
料噴射時期をリタードさせるほど排気のＨＣ濃度が増加
する特性（図１０参照）となる。また、燃料噴射時期リ
タードによるＨＣ濃度増加は、排気の酸素濃度低下を伴
わないので、触媒３８に吸収されているＮＯｘ（Ｎ
Ｏ3 -）の分解放出速度を増大させることがなく、Ｎｏｘ
の還元反応効率が良好となる。なお、リタード補正値を
用いて基本燃料噴射時期を補正するのではなく、リター
ド補正後の噴射時期を書き込んだ別の燃料噴射時期制御
マップを予め用意しておくようにしても良い。
【００７２】ステップ９０４では、現在のアクセル開度
Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する目標燃料圧力制御マップ
のマップ設定値ｍＴＰ（Ａｃｃ，Ｎｅ）から所定の減少
補正値ＰＤを減算した値を目標燃料圧力ＴＰとする。一
般的に、燃料圧力を低下させるほど排気のＨＣ濃度が増
加する特性となる。燃料圧力低下によるＨＣ濃度増加
は、排気の酸素濃度低下を伴わない。なお、ＡＣＣ，Ｎ
ｅと無関係に、目標燃料圧力ＴＰを予め定めた低圧の固
定値に設定しても良い。
【００７３】ステップ９０５では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいてスワ
−ル制御弁１５の目標開度ＴＳを還元成分濃度増加運転
用制御マップからルックアップする。一般的に、ディー
ゼル機関では、スワール制御弁１５の開度を変化させて
燃焼室１２内のスワール強度を変化させると排気のＨＣ
濃度が変化する。ＨＣ濃度を増加させる場合に、スワー
ルを強めるか弱めるかはそのときの運転条件によって異
なるため、ここでは、通常運転用の制御マップとは別に
用意した還元成分濃度増加運転用制御マップからマップ
設定値をルックアップするようにしている。なお、予混
合燃焼を燃焼の主形態とするディーゼル機関では、運転
条件に拘わらずスワールを強化するとＨＣ濃度が増加す
る（図１２参照）ので、そのような場合は、通常運転用
の制御マップからルックアップしたマップ設定値に所定
の減少補正値を加えたり、単に目標開度を０に設定した
りすれば良い。ただし、スワール制御弁１５を閉じると
吸入空気量が減少して排気の酸素濃度が若干低下する可
能性がある。
【００７４】ステップ９０６では、全吸入空気流量とバ
イパス通路２４側流量との目標流量割合ＴＢを所定値Ｂ
Ｉ（０％＜ＢＩ≦１００％）に設定する。すなわち、吸
入空気の一部あるいは全量がインタークーラ２１をバイ
パスするようにする。インタークーラ２１をバイパスす
る吸入空気の割合が増加するほど吸気温度が上昇する。
一般的にディーゼル機関では、極低温の温度領域を除い
て吸気温度が高くなるほど排気のＨＣ濃度が増加する特
性（図１３参照）となる。ただし、吸気温度が高くなる
と空気の密度が低下するので、排気の酸素濃度が若干低
下する可能性がある。
【００７５】ステップ９０７では、現在のアクセル開度
Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する目標排気還流率制御マッ
プのマップ設定値ｍＴＥ（Ａｃｃ，Ｎｅ）に所定の増加
補正値ＥＩを加算した値を目標排気還流率ＴＥとする。
一般的に、ディーゼル機関では、排気還流率を増加させ
るほど排気のＨＣ濃度が増加する特性（図１１参照）と
なる。ただし、排気還流率を増加させると吸入空気量が
減少するので、排気の酸素濃度が若干低下する可能性が
ある。なお、マップ設定値に補正を加える上記の方法で
あれば、排気還流率増加によるＨＣ濃度の増加の程度や
ＨＣ以外の排気特性の悪化の程度を常に同じくすること
が可能である。単にＨＣ濃度を増加させれば良い場合
は、排気還流制御弁３７の開度が全開となる目標排気還
流率を与えるようにすれば良い。
【００７６】ステップ９０８では、現在のアクセル開度
Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する可変ノズル型ターボ過給
機２３の目標ノズル角度制御マップのマップ設定値ｍＴ
Ｎ（Ａｃｃ，Ｎｅ）に所定の増加補正値ＮＩを加算した
値を目標ノズル角度ＴＮとする。ノズル角度を増加させ
ると過給圧が上昇し、排気の酸素濃度が増加する特性
（図１４参照）となる。本実施形態では、還元成分濃度
増加運転として吸気温度を上昇させる制御や排気還流率
を増加させる制御を行っており、これらの制御は排気の
酸素濃度を低下させるので、ノズル角度を増加させる制
御によって酸素濃度の低下を抑制している。なお、上記
の制御による酸素濃度の低下が問題とならない範囲、す
なわち、排気の酸素濃度が４．５％以下に低下しない範
囲であれば、ノズル角度を増加させる制御を省略しても
良い。また、燃料噴射時期を遅角させる制御や燃料圧力
を低下させる制御は酸素濃度の低下を伴わないので、こ
れらの制御だけでＨＣ濃度を増加させるようにした場合
もノズル角度を増加させる制御を省略できる。
【００７７】本実施形態では、燃料噴射時期を遅角させ
る制御、燃料圧力を低下させる制御、スワール制御弁開
度を変更する制御、吸気温度を上昇させる制御、排気還
流率を増加させる制御の５つの制御を行って排気のＨＣ
濃度を増加させるようにしているが、必ずしも全ての制
御を同時に行う必要はなく、要は排気のＨＣ濃度を２０
０ｐｐｍ以上の適当な濃度まで上昇させることができれ
ば十分である。
【００７８】各装置の個別の制御は、一般的な方法で行
えばよいので、各制御ルーチンの詳細な説明は省略す
る。概要は以下の通りである。
【００７９】燃料噴射制御ルーチン：機関のクランク角
度がメモリにストアされている燃料噴射時期ＩＴと一致
したときに燃料噴射弁８への開弁信号の出力を開始し、
メモリにストアされている燃料噴射時間Ｔが経過した時
点で開弁信号の出力を終了する。
【００８０】燃料圧力制御ルーチン：圧力センサ９が検
出した燃料圧力信号Ｐとメモリにストアされている目標
燃料圧力Ｐとを比較し、Ｐ＞ＴＰであれば電磁弁４の開
度を増加させる信号を出力し、反対にＰ＜ＴＰであれば
電磁弁４の開度を減少させる信号を出力する。
【００８１】スワール制御弁制御ルーチン、バイパス制
御弁制御ルーチン、排気還流制御弁制御ルーチン、過給
圧制御ルーチン：メモリにストアされているそれぞれの
目標値（ＴＳ，ＴＢ，ＴＥ，ＴＮ）に対応する制御信号
を、それぞれのアクチュエータ（スワール制御弁アクチ
ュエータ１７，バイパス制御弁２５，排気還流制御弁３
７，ノズルベーンアクチュエータ３２）に出力する。
【００８２】次に、図１５から図１７は、還元成分濃度
低下運転を燃料噴射時期の進角制御で実現し、還元濃度
増加運転をポスト噴射（機関トルクを発生させるための
主燃料の噴射の後に行う追加燃料の噴射）によって実現
する実施形態を示している。なお、機関の全体構成は図
４と同様であるが、スワール制御弁１５やバイパス通路
２４は省略しても良い。また、図５の制御フローチャー
トは本実施形態でもそのまま使用する。
【００８３】図１５は、図５のステップ４（通常運転設
定）で行う処理の詳細を示す図である。
【００８４】ステップ４１１では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料
噴射量Ｑを制御マップからルックアップする。
【００８５】ステップ４１２では、ステップ４０１で算
出した燃料噴射量Ｑとステップ１で読み込んだ燃料圧力
Ｐとに基づいて燃料噴射時間Ｔを算出する。
【００８６】ステップ４１３では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料
噴射時期ＩＴを制御マップからルックアップする。
【００８７】ステップ４１４では、ポスト噴射の燃料噴
射時間を０に設定する。すなわち、通常運転時はポスト
噴射を行わない。
【００８８】ステップ４１５では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて可変
ノズル型ターボ過給機２３の目標ノズル角度ＴＮを制御
マップからルックアップする。
【００８９】次に、図１６は、図５のステップ７（還元
成分濃度低下設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【００９０】ステップ７１３以外のステップでは通常運
転時と同じ制御値の算出あるいは設定が行われる。
【００９１】ステップ７１３では、現在のアクセル開度
Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する基本燃料噴射時期制御マ
ップのマップ設定値ｍＩＴ（Ａｃｃ，Ｎｅ）に所定のア
ドバンス補正値ＩＴＡ（たとえば３°）を加算した値を
燃料噴射時期ＩＴとする。
【００９２】次に、図１７は、図５のステップ９（還元
成分濃度増加設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【００９３】ステップ９１１からステップ９１３では通
常運転時と同じ制御値の算出が行われる。
【００９４】ステップ９１４では、ステップ９１１で算
出した燃料噴射量Ｑと回転数Ｎｅとに基づいてポスト燃
料噴射量Ｑｐを制御マップからルックアップする。ポス
ト燃料噴射量制御マップの特性を図１８に示す。基本的
には、排気流量が多いときほどポスト燃料噴射量Ｑｐも
多くして排気のＨＣ濃度を一定濃度にする特性とする。
【００９５】ステップ９１５では、ステップ９１４で算
出したポスト燃料噴射量Ｑｐとステップ１で読み込んだ
燃料圧力Ｐとに基づいてポスト燃料噴出時間Ｔを算出す
る。
【００９６】ステップ９１６では、ステップ９１４で算
出したポスト燃料噴射量Ｑｐ、回転数Ｎｅとに基づいて
ポスト燃料噴射時期ＩＴｐを制御マップからルックアッ
プする。この制御マップには、ポスト燃料噴射を開始す
る膨張行程あるいは排気行程のクランク角度が書き込ま
れている。
【００９７】ステップ９１７では、現在のアクセル開度
Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する可変ノズル型ターボ過給
機２３の目標ノズル角度制御マップのマップ設定値ｍＴ
Ｎ（Ａｃｃ，Ｎｅ）に所定の増加補正値ＮＩを加算した
値を目標ノズル角度ＴＮとする。ポスト噴射を行うと、
追加燃料の一部が排気中の酸素と反応して排気の酸素濃
度を低下させるので、ノズル角度を増加させる制御を行
って酸素濃度の低下を抑制している。なお、先の実施形
態の場合と同様に、ポスト噴射による酸素濃度の低下が
問題とならない範囲であれば、ノズル角度を増加させる
制御を省略しても良い。
【００９８】本実施例では、主燃料噴射の他にポスト噴
射を行う必要があるので、燃料噴射弁８を制御する制御
ルーチンは概略以下のようなものとなる。
【００９９】燃料噴射制御ルーチン：機関のクランク角
度がメモリにストアされている燃料噴射時期ＩＴと一致
したときに燃料噴射弁８への開弁信号の出力を開始し、
メモリにストアされている燃料噴射時間Ｔが経過した時
点で開弁信号の出力を終了する。これにより、主燃料噴
射が行われる。続けて、ポスト燃料噴射時間Ｔｐが０で
ないときは、機関のクランク角度がメモリにストアされ
ているポスト燃料噴射時期ＩＴｐと一致したときに燃料
噴射弁８への開弁信号の出力を開始し、メモリにストア
されているポスト燃料噴射時間Ｔｐが経過した時点で開
弁信号の出力を終了する。これにより、ポスト噴射が行
われる。
【０１００】次に、図１９から図２２は、還元成分濃度
低下運転を燃料噴射時期の進角制御で実現し、還元成分
濃度増加運転を触媒３８上流側排気通路３５への還元剤
供給によって実現する実施形態を示している。なお、水
素や炭化水素等の還元剤を貯蔵しておく還元剤タンク５
０と、この還元剤タンク５０に蓄えられた還元剤を排気
通路３５内へ噴射供給する還元剤噴射弁５１とを備える
他は図４と同様の構成であるが、スワール制御弁１５や
バイパス通路２４は省略しても良い。また、図５のフロ
ーチャートは本実施形態でもそのまま使用する。
【０１０１】図２０は、図５のステップ４（通常運転設
定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１０２】ステップ４２１では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料
噴射量Ｑを制御マップからルックアップする。
【０１０３】ステップ４２２では、ステップ４０１で算
出した燃料噴射量Ｑとステップ１で読み込んだ燃料圧力
Ｐとに基づいて燃料噴射時間Ｔを算出する。
【０１０４】ステップ４２３では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料
噴射時期ＩＴを制御マップからルックアップする。
【０１０５】ステップ４２４では、還元剤噴射弁５１へ
出力するデューティ制御信号のデューティ比Ｄを０に設
定する。デューティ比はデューティ制御信号のＯＮ時間
とＯＦＦ時間との比を示すもので、Ｄ＝０は、ＯＮ時間
が０であることを示す。すなわち、通常運転時は還元剤
の供給を行わない。
【０１０６】ステップ４２５では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて可変
ノズル型ターボ過給機２３の目標ノズル角度ＴＮを制御
マップからルックアップする。
【０１０７】次に、図２１は、図５のステップ７（還元
成分濃度低下設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１０８】ステップ７２３で燃料噴射時期を進角補正
する以外は、通常運転時と同じ制御値の算出あるいは設
定が行われる。
【０１０９】次に、図２２は、図５のステップ９（還元
成分濃度増加設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１１０】ステップ９２１からステップ９２３では通
常運転時と同じ制御値の算出が行われる。
【０１１１】ステップ９２４では、ステップ９２１で算
出した燃料噴射量Ｑと回転数Ｎｅとに基づいてデューテ
ィ比Ｄを制御マップからルックアップする。この制御マ
ップは、排気流量が多いときほどデューティ比Ｄも大き
くして排気の還元成分濃度を一定濃度にする特性とな
る。なお、還元剤噴射弁５１に供給される還元剤の圧力
を一定に保っておけば、デューティ比Ｄと単位時間あた
りに噴射される還元剤の量との間には常に一定の比例関
係が成立する。
【０１１２】ステップ９２５では、現在のアクセル開度
Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する可変ノズル型ターボ過給
機２３の目標ノズル角度制御マップのマップ設定値ｍＴ
Ｎ（Ａｃｃ，Ｎｅ）に所定の増加補正値ＮＩを加算した
値を目標ノズル角度ＴＮとする。排気通路に還元剤を供
給すると、還元剤の一部が排気中の酸素と反応して排気
の酸素濃度を低下させるので、ノズル角度を増加させる
制御を行って酸素濃度の低下を抑制している。なお、先
の実施形態の場合と同様に、還元剤供給による酸素濃度
の低下が問題とならない範囲であれば、ノズル角度を増
加させる制御を省略しても良い。
【０１１３】還元剤噴射弁５１の制御を行う個別の制御
ルーチンでは、メモリにストアされているデューティ比
Ｄに応じて還元剤噴射弁５１へデューティ制御信号を出
力する。
【０１１４】次に、図２３から図２６は、還元成分濃度
低下運転を酸化触媒の使用で実現し、還元成分濃度増加
運転を燃料噴射時期の遅角補正によって実現する実施形
態を示している。なお、触媒３８の上流側排気通路３５
と並列に分岐通路６０が設けられ、その分岐通路６０に
酸化触媒６１が、排気通路３５と分岐通路６０との接続
部に切替制御弁６２が、それぞれ設けられている他は図
４と同様の構成であるが、スワール制御弁１５やバイパ
ス通路２４，ターボ過給機２３等は省略しても良い。ま
た、図５の制御フローチャートは本来実施形態でもその
まま使用する。
【０１１５】図２４は、図５のステップ４（通常運転設
定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１１６】ステップ４３１では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料
噴射量Ｑを制御マップからルックアップする。
【０１１７】ステップ４３２では、ステップ４０１で算
出した燃料噴射量Ｑとステップ１で読み込んだ燃料圧力
Ｐとに基づいて燃料噴射時間Ｔを算出する。
【０１１８】ステップ４３３では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料
噴射時期ＩＴを制御マップからルックアップする。
【０１１９】ステップ４３４では、切替フラグＦを０に
設定する。切替フラグＦは、切替制御弁６２の状態を制
御するフラグで、排気の全量を排気通路３５側へ流通さ
せるとき０に設定する。
【０１２０】次に、図２５は、図５のステップ７（還元
成分濃度低下設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１２１】ステップ７３４以外のステップでは通常運
転時と同じ制御値の算出あるいは設定が行われる。
【０１２２】ステップ７３４では、切替フラグＦを１に
設定する。切替フラグＦが１のとき、排気の全量が分岐
通路６０側へ流通する。酸化触媒６１を通過させた排気
を触媒３８は流入させるようにすることで排気の還元成
分濃度を確実に低下させることができる。本実施形態で
はディーゼル機関に本発明を適用した例で説明している
が、通常運転時のＨＣ濃度が比較的高いガソリン機関に
本発明を適用する場合に本実施形態のような酸化触媒の
使用が特に効果的である。
【０１２３】次に、図２６は、図５のステップ９（還元
成分濃度増加設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１２４】ステップ９３１とステップ９３２は通常運
転時と同じ制御値の算出が行われる。
【０１２５】ステップ９３３では、現在のアクセル開度
Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する基本燃料噴射時期制御マ
ップのマップ設定値ｍＩＴ（Ａｃｃ，Ｎｅ）から所定の
リタード補正値ＩＴＲ（たとえば３°）を減算した値を
燃料噴射時期ＩＴとする。
【０１２６】ステップ９３４では、切替フラグＦを０に
設定する。すなわち、排気の全量を排気通路３５側へ流
通させる。
【０１２７】切替制御弁６２の制御を行う個別の制御ル
ーチンでは、メモリにストアされている切替フラグＦに
応じて切替制御弁６２へ切替信号を出力する。
【０１２８】次に、図２７から図３０は、還元成分濃度
低下運転および増加運転を、触媒３８の上流側排気通路
３５に配置したＨＣ吸着触媒７０でのＨＣの吸着および
脱離によって実現する実施形態を示している。なお、Ｈ
Ｃ吸着触媒７０と排気温度センサ７１とが設けられてい
る他は図４と同様の構成であるが、スワール制御弁１５
やバイパス通路２４は省略しても良い。
【０１２９】ＨＣ吸着触媒７０は、所定の脱離温度以下
の低温時には排気中のＨＣを吸着し、かつ脱離温度より
高いと吸着していたＨＣを放出する特性を有している。
【０１３０】図３１は、このＨＣ吸着触媒７０の温度特
性の一例を示しており、まず、昇温過程では、所定温度
Ｔ０以下でＨＣを吸着することによりＨＣを低減する。
続けて昇温を行うと、吸着したＨＣが温度による拡散エ
ネルギーの増大によって放出され、入口側のＨＣ濃度よ
り出口側のＨＣ濃度が高くなる。さらに昇温を続ける
と、ＨＣ吸着触媒上の触媒が活性状態となり、再びＨＣ
が低減する。
【０１３１】この高温域から続けて降温させると、この
場合には先に低温の排気に晒されていないことから、Ｈ
Ｃ放出現象は認められず、Ｔ０以下の領域で、再びＨＣ
吸着によるＨＣの低減が認められる。
【０１３２】次に、本実施形態の制御について説明す
る。なお、図５の制御フローチャートは本実施形態でも
そのまま使用する。
【０１３３】図２８は、図５のステップ４（通常運転設
定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１３４】ステップ４４１では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料
噴射量Ｑを制御マップからルックアップする。
【０１３５】ステップ４４２では、ステップ４０１で算
出した燃料噴射量Ｑとステップ１で読み込んだ燃料圧力
Ｐとに基づいて燃料噴射時間Ｔを算出する。
【０１３６】ステップ４４３では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料
噴射時期ＩＴを制御マップからルックアップする。
【０１３７】次に、図２９は、図５のステップ７（還元
成分濃度低下設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１３８】ステップ７４１とステップ７４２は通常運
転時と同じ制御値の算出が行われる。
【０１３９】ステップ７４３では、現在のアクセル開度
Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する基本燃料噴射時期制御マ
ップのマップ設定値ｍＩＴ（Ａｃｃ，Ｎｅ）に所定のア
ドバンス補正値ＩＴＡ（たとえば３°）を加算した値を
燃料噴射時期ＩＴとする。一般的に、ディーゼル機関で
は、燃料噴射時期をアドバンスさせるほど排気温度が低
下する特性（図３２参照）となる。本実施形態では、燃
料噴射時期の進角補正によって排気温度を低下させ、Ｈ
Ｃ吸着触媒７０の温度をＨＣ脱離温度Ｔ０以下とするこ
とで触媒３８に流入するＨＣ濃度を低下させるようにし
ている。よって、アドバンス補正値ＩＴＡの値は、排気
温度がＴ０以下の温度となるように設定されている。な
お、排気温度がＴ０以下の温度となる噴射時期を書き込
んだ別の燃料噴射時期制御マップを予め用意しておくよ
うにしても良い。
【０１４０】ステップ７４４では、排気温度センサ７１
の信号Ｔｅｘの読み取りが行われる。
【０１４１】ステップ７４５では、ステップ７４４で読
み込んだ排気温度Ｔｅｘが所定温度Ｔ０より大きいか否
かを判断する。ステップ７４３の燃料噴射時期進角補正
により、排気温度がＴ０以下となるようにしているが、
排気通路の熱容量の影響等で排気温度がすぐにはＴ０以
下に下がらない場合が考えられるので、本ステップで排
気温度が実際にＴ０以下まで低下したか確認する。そし
て、Ｔｅｘ＞Ｔ０であると判断された場合は、続くステ
ップ７４６でカウンタＣの値を０にリセットする。これ
により、Ｔｅｘ＞Ｔ０である間はカウンタＣの値が０に
固定され、ＨＣ吸着触媒７０がＨＣを吸着する温度にな
ってからの運転を第１の所定期間（＝Ｃ０×１０［ｍ
ｓ］）継続させることができる。
【０１４２】次に、図３０は、図５のステップ９（還元
成分増加設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１４３】ステップ９４１とステップ９４２は通常運
転時と同じ制御値の算出が行われる。
【０１４４】ステップ９４３では、現在のアクセル開度
Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する基本燃料噴射時期制御マ
ップのマップ設定値ｍＩＴ（Ａｃｃ，Ｎｅ）から所定の
リタード補正値ＩＴＲ（たとえば５°）を減算した値を
燃料噴射時期ＩＴとする。燃料噴射時期をリタードさせ
るほど排気温度が上昇する（図３２参照）。これによ
り、第１の所定期間の運転中にＨＣ吸着触媒７０に吸着
されたＨＣが脱離して放出され、触媒３８に注入する排
気のＨＣ濃度が増加する。よって、リタード補正値ＩＴ
Ｒの値は、排気温度がＴ０以上の温度となるように設定
されている。なお、排気温度がＴ０以上の温度となる噴
射時期を書き込んだ別の燃料噴射時期制御マップを予め
用意しておくようにしても良い。
【０１４５】ステップ９４４では、排気温度センサ７１
の信号Ｔｅｘの読み取りが行われる。
【０１４６】ステップ９４５では、ステップ９４４で読
み込んだ排気温度Ｔｅｘが所定温度Ｔ０より小さいか否
かを判断する。ステップ９４３の燃料噴射時期遅角補正
により、排気温度がＴ０以上となるようにしているが、
すぐにはＴ０以上に上昇しない場合が考えられるので、
本ステップで排気温度が実際にＴ０以上まで上昇したか
確認する。そして、Ｔｅｘ＜Ｔ０であると判断された場
合は、続くステップ９４６でカウンタＣの値をＣ０にセ
ットする。これにより、Ｔｅｘ＜Ｔ０である間はカウン
タＣの値がＣ０に固定され、ＨＣ吸着触媒７０がＨＣを
放出する温度になってからの運転を第２の所定期間（＝
（Ｃ１−Ｃ０）×１０［ｍｓ］）継続させることができ
る。
【０１４７】ＨＣ吸着触媒７０からのＨＣ脱離時に、触
媒３８に流入する排気の酸素濃度が低下して問題を生じ
る場合は、先の実施形態と同様に、可変ノズル型ターボ
過給機２３のノズル角度制御等を行って過給圧を上昇さ
せ、酸素濃度の低下を抑制するようにすることもでき
る。
【０１４８】次に、図３３から図３６は、還元成分濃度
低下運転および増加運転を、先の実施形態と同様にＨＣ
吸着触媒によって実現する実施形態を示している。ただ
し、本実施形態のＨＣ吸着触媒は、バッテリ８１からの
電力供給を受けて発熱するヒーター８２を備えたヒータ
ー付ＨＣ吸着触媒８０となっており、さらに、ヒーター
８２への電力供給を断続するスイッチ８３とヒーター付
ＨＣ吸着触媒８０の温度を検出する触媒温度センサ８４
とが設けられている。ただし、ヒーター付ＨＣ吸着触媒
８０としては、ＨＣ吸着触媒の担体自体を金属等で形成
し、担体をヒーターとして用いるようにしても良い。そ
の他の構成は図４と同様であるが、スワール制御弁１５
やバイパス通路２４は省略しても良い。なお、図５の制
御フローチャートは本実施形態でもそのまま使用する。
【０１４９】図３４は、図５のステップ４（通常運転設
定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１５０】ステップ４５１では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料
噴射量Ｑを制御マップからルックアップする。
【０１５１】ステップ４５２では、ステップ４０１で算
出した燃料噴射量Ｑとステップ１で読み込んだ燃料圧力
Ｐとに基づいて燃料噴射時間Ｔを算出する。
【０１５２】ステップ４５３では、ステップ１で読み込
んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料
噴射時期ＩＴを制御マップからルックアップする。
【０１５３】ステップ４５４では、通電フラグＦを０に
設定する。通電フラグＦは、スイッチ８３の断続を制御
するフラグで、スイッチ８２を非接続状態とするとき０
に設定する。
【０１５４】次に、図３５は、図５のステップ７（還元
成分濃度低下設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１５５】ステップ７５１とステップ７４２は通常運
転時と同じ制御値の算出が行われる。
【０１５６】ステップ７５３では、現在のアクセル開度
Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する基本燃料噴射時期マップ
のマップ設定置ｍＩＴ（Ａｃｃ，Ｎｅ）に所定のアドバ
ンス補正値ＩＴＡ（たとえば３°）を加算した値を燃料
噴射時期ＩＴとする。これにより、排気温度が低下して
ヒーター付ＨＣ吸着触媒８０の温度がＨＣを吸着する温
度になる。
【０１５７】ステップ７５４では、通電フラグＦを０に
設定する。
【０１５８】ステップ７５５では、触媒温度センサ７１
の信号Ｔｃａｔの読み取りが行われる。
【０１５９】ステップ７５６では、ステップ７５５で読
み込んだ触媒温度Ｔｃａｔが所定温度Ｔ０より大きいか
否かを判断し、Ｔｃａｔ＞Ｔ０であると判断された場合
は、続くステップ７５７でカウンタＣの値を０にリセッ
トする。
【０１６０】次に、図３６は、図５のステップ９（還元
成分濃度増加設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１６１】ステップ９５１からステップ９５３では、
通常運転時と同じ制御値の算出が行われる。
【０１６２】ステップ９５４では、通常フラグＦを１に
設定する。通電フラグＦが１のとき、スイッチ８３を接
続状態とする。ヒーター付ＨＣ吸着触媒８０へ電力が供
給され、温度がＴ０以上に上昇すると、吸着されたＨＣ
が脱離して放出され、触媒３８に流入する排気のＨＣ濃
度が増加する。
【０１６３】ステップ９５５では、触媒温度センサ７１
の信号Ｔｃａｔの読み取りが行われる。
【０１６４】ステップ９５６では、ステップ９５６で読
み込んだ触媒温度Ｔｃａｔが所定温度Ｔ０より小さいか
否かを判断する。ヒーター付ＨＣ吸着触媒８０へ電力を
供給してから触媒温度がＴ０以上となるまでには多少の
遅れが生じると考えられるので、本ステップで触媒温度
が実際にＴ０以上まで上昇したか確認する。そして、Ｔ
ｃａｔ＜Ｔ０であると判断された場合は、続くステップ
９５７でカウンタＣの値をＣ０にセットする。
【０１６５】先の実施形態の場合と同様に、ヒーター付
ＨＣ吸着触媒８０からのＨＣ脱離時に、触媒３８に流入
する排気の酸素濃度が低下して問題を生じる場合は、可
変ノズル型ターボ過給機２３のノズル角度制御等を行っ
て過給圧を上昇させ、酸素濃度の低下を抑制するように
することもできる。
【０１６６】最後に、排気浄化用触媒３８として用いる
ことができる種々の触媒を表１から表８に示す。
【０１６７】
【表１】
【０１６８】
【表２】
【０１６９】
【表３】
【０１７０】
【表４】
【０１７１】
【表５】
【０１７２】
【表６】
【０１７３】
【表７】
【０１７４】
【表８】
【０１７５】触媒の基材として使用されるアルミナ（Ａ
１2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）、多孔質アルミノ珪酸塩
（ゼオライト）、シリカ−アルミナ（ＳｉＯ2−Ａ１2Ｏ
3）、チタニア（ＴｉＯ2）には、それぞれ以下のような
特徴がある。
【０１７６】基材をチタニアにすることにより、燃料中
に存在するイオウの被毒に強い触媒とすることができ、
基材をシリカ−アルミナまたは多孔質アルミノ珪酸塩に
することにより、炭素数の多いＨＣによるＮＯｘ還元活
性能が向上する。さらに、基材をシリカ−アルミナとす
ることにより、耐久性が向上する。
【０１７７】触媒は、貴金属と吸収材成分とを、比表面
積が１２０ｍ2／ｇ以上の上記耐火性無機酸化物の基材
に担持させたハニカム状モノリス触媒として構成する。
【０１７８】なお、表８の実施例１９２〜２２３におい
ては、貴金属が吸収材としての機能を兼ねている。
【０１７９】また、これらの触媒は、以下に示す方法で
作成することができる。
【０１８０】１％硝酸水溶液９００ｇにベーマイトアル
ミナ１０ｇを混合撹拌して得られたアルミナゾルと、活
性γアルミナ粉末を磁性ボールミルに投入し、粉砕して
アルミナスラリーを得た。このスラリー液をコーディエ
ライト質モノリス担体（１Ｌ、４００セル）に付着さ
せ、４００℃で１時間焼成してコート層重量１００ｇ／
Ｌの担体を得た。得られた担体材料に、酢酸バリウム水
溶液を含浸し、乾燥した後、空気中で４００℃、１時間
の焼成を行った。当該材料中のバリウム含有量は、１
５．０ｇ／Ｌであった。得られた担体材料に、ジニトロ
ジアミン白金の混合水溶液を含浸し乾燥した後、空気中
で４００℃、１時間の焼成を行い、排気ガス浄化用触媒
を得た。この触媒中の白金の含有量は、１．１８ｇ／Ｌ
であった。
【０１８１】また、酢酸バリウム水溶液の代りに、次の
ような化合物を用いて触媒を作成した。
【０１８２】 バリウム Ｂａ（ＣＨ3ＣＯＯ）2・Ｈ2Ｏ カリウム ＫＣＨ3ＣＯＯ・２Ｈ2Ｏ ナトリウム ＮａＮＯ3 リチウム ＬｉＮＯ3 セシウム Ｃｓ（ＣＨ3ＣＯＯ） マグネシウム Ｍｇ（ＮＯ3）2・６Ｈ2Ｏ カルシウム Ｃａ（ＮＯ3）3 ストロンチウムＳｒ（ＣＨ3ＣＯＯ） ランタン Ｌａ（ＮＯ3）3 セリウム Ｃｅ（ＣＨ3ＣＯＯ）3 イットリウム Ｙ（ＮＯ3）3・６Ｈ2Ｏ プラセオジウムＰｒ（ＮＯ3）3 ネオジウム Ｎｄ（ＣＨ3ＣＯＯ）3 サマリウム Ｓｍ（ＮＯ3）3・６Ｈ2Ｏ ジルコニウム ＺｒＯ（ＮＯ3）2・２Ｈ2Ｏ マンガン Ｍｎ（ＮＯ3）2 鉄 Ｆｅ（ＮＯ3）3・９Ｈ2Ｏ ニッケル Ｎｉ（ＮＯ3）2・６Ｈ2Ｏ コバルト Ｃｏ（ＮＯ3）2・６Ｈ2Ｏ タングステン （ＮＨ4）10［Ｗ12Ｏ42Ｈ2］１０Ｈ2Ｏ モリブデン （ＮＨ4）6［Ｍｏ7Ｏ24］４Ｈ2Ｏ またさらに、ジニトロジアミン白金水溶液の代りに、硝
酸ロジウム、硝酸パラジウム、硝酸イリジウムを用いて
同様に試作した。
【図面の簡単な説明】
【図１】最低酸素濃度とＮＯｘ放出量との関係を示す特
性図。
【図２】還元成分濃度低下時の還元成分濃度とＮＯｘ放
出率との関係を示す特性図。
【図３】放出還元過程の雰囲気酸素濃度とＮＯｘ低減率
との関係を示す特性図。
【図４】この発明をディーゼル内燃機関に適用した実施
の形態を示す構成説明図。
【図５】コントローラが一定時間毎に実行する制御ルー
チンを示すフローチャート。
【図６】通常運転用の制御値設定サブルーチンを示すフ
ローチャート。
【図７】還元成分濃度低下運転用の制御値設定サブルー
チンを示すフローチャート。
【図８】還元成分濃度増加運転用の制御値設定サブルー
チンを示すフローチャート。
【図９】基本燃料噴射時期制御マップの特性を示す特性
図。
【図１０】燃料噴射時期と排気の還元成分濃度との関係
を示す特性図。
【図１１】排気還流率と排気の還元成分濃度との関係を
示す特性図。
【図１２】スワールの強さと排気の還元成分濃度との関
係を示す特性図。
【図１３】吸入空気温度と排気の還元成分濃度との関係
を示す特性図。
【図１４】可変ノズル型ターボ過給機のノズル角度と排
気の酸素濃度との関係を示す特性図。
【図１５】ポスト噴射を用いた実施の形態における通常
運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャー
ト。
【図１６】ポスト噴射を用いた実施の形態における還元
成分濃度低下運転用の制御値設定サブルーチンを示すフ
ローチャート。
【図１７】ポスト噴射を用いた実施の形態における還元
成分濃度増加運転用の制御値設定サブルーチンを示すフ
ローチャート。
【図１８】ポスト燃料噴射量制御マップの特性を示す特
性図。
【図１９】還元剤供給装置を設けた実施の形態を示す構
成説明図。
【図２０】還元剤供給装置を設けた実施の形態における
通常運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャ
ート。
【図２１】還元剤供給装置を設けた実施の形態における
還元成分濃度低下運転用の制御値設定サブルーチンを示
すフローチャート。
【図２２】還元剤供給装置を設けた実施の形態における
還元成分濃度増加運転用の制御値設定サブルーチンを示
すフローチャート。
【図２３】酸化触媒を設けた実施の形態を示す構成説明
図。
【図２４】酸化触媒を設けた実施の形態における通常運
転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図２５】酸化触媒を設けた実施の形態における還元成
分濃度低下運転用の制御値設定サブルーチンを示すフロ
ーチャート。
【図２６】酸化触媒を設けた実施の形態における還元成
分濃度増加運転用の制御値設定サブルーチンを示すフロ
ーチャート。
【図２７】ＨＣ吸着触媒を設けた実施の形態を示す構成
説明図。
【図２８】ＨＣ吸着触媒を設けた実施の形態における通
常運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャー
ト。
【図２９】ＨＣ吸着触媒を設けた実施の形態における還
元成分濃度低下運転用の制御値設定サブルーチンを示す
フローチャート。
【図３０】ＨＣ吸着触媒を設けた実施の形態における還
元成分濃度増加運転用の制御値設定サブルーチンを示す
フローチャート。
【図３１】ＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着放出特性を示す特性
図。
【図３２】燃料噴射時期と排気温度との関係を示す特性
図。
【図３３】ヒーター付ＨＣ吸着触媒を設けた実施の形態
を示す構成説明図。
【図３４】ヒーター付ＨＣ吸着触媒を設けた実施の形態
における通常運転用の制御値設定サブルーチンを示すフ
ローチャート。
【図３５】ヒーター付ＨＣ吸着触媒を設けた実施の形態
における還元成分濃度低下運転用の制御値設定サブルー
チンを示すフローチャート。
【図３６】ヒーター付ＨＣ吸着触媒を設けた実施の形態
における還元成分濃度増加運転用の制御値設定サブルー
チンを示すフローチャート。
【符号の説明】
１…ディーゼル内燃機関 ８…燃料噴射弁 １５…スワール制御弁（スワール制御手段） １７…スワール制御弁アクチュエータ（スワール制御手
段） ２１…インタークーラ（吸入空気温度制御手段） ２３…ターボ過給機 ２４…バイパス通路（吸入空気温度制御手段） ２５…バイパス制御弁（吸入空気温度制御手段） ３６…排気還流通路 ３７…排気還流制御弁 ４０…コントローラ（制御手段） ５０…還元剤タンク（還元剤供給手段） ５１…還元剤噴射弁（還元剤供給手段） ６０…分岐通路 ６１…酸化触媒 ６２…切替制御弁 ７０…ＨＣ吸着触媒（還元成分吸着触媒） ８２…ヒーター（還元成分吸着触媒温度制御手段） ８３…スイッチ（還元成分吸着触媒温度制御手段）
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｒ 3/28 ３０１ 3/28 ３０１Ｃ ３０１Ｐ 3/36 3/36 Ｂ Ｆ０２Ｂ 31/02 Ｆ０２Ｂ 31/02 Ｊ 37/24 Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８５Ｚ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８５ 41/40 Ｄ 41/40 43/00 ３０１Ｎ 43/00 ３０１ ３０１Ｒ ３０１Ｔ ３０１Ｈ Ｆ０２Ｍ 15/00 Ａ Ｆ０２Ｍ 15/00 15/02 Ｇ 15/02 Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０１Ｑ (72)発明者 伊藤 淳二 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 上久保 真紀 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 北原 靖久 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 新沢 元啓 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 機関もしくは燃焼装置の排気通路に配置
    され、流入する排気の還元成分濃度が低いときに排気中
    のＮＯXを吸収し、かつ流入する排気の還元成分濃度が
    高いときにＮＯXを放出還元する排気浄化用触媒と、 この排気浄化用触媒に吸収されたＮＯXを放出還元すべ
    きときに、上記排気浄化用触媒に流入する排気の還元成
    分濃度を第１の所定期間低下させる還元成分濃度低下手
    段と、 上記第１の所定期間に続いて、上記排気浄化用触媒に流
    入する排気の還元成分濃度を第２の所定期間増加させる
    還元成分濃度増加手段と、 を備えていることを特徴とする排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 ＮＯXの吸収および放出還元が、酸素濃
    度４．５％以上の酸素過剰雰囲気下で行われることを特
    徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
  3. 【請求項３】 上記還元成分濃度低下手段は、排気の還
    元成分濃度を１００ｐｐｍ以下に低下させることを特徴
    とする請求項１に記載の排気浄化装置。
  4. 【請求項４】 上記還元成分濃度増加手段は、排気の酸
    素濃度を低下させることなく還元成分濃度を増加させる
    ことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
  5. 【請求項５】 内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射す
    る燃料噴射弁と、この燃料噴射弁からの燃料の噴射時期
    を制御する制御手段とを備え、この制御手段は上記排気
    浄化用触媒に吸収されたＮＯXを放出還元すべきとき
    に、上記第１の所定期間上記燃料噴射弁の燃料噴射時期
    を進角補正することを特徴とする請求項１に記載の排気
    浄化装置。
  6. 【請求項６】 内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射す
    る燃料噴射弁と、この燃料噴射弁からの燃料の噴射時期
    を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記第
    １の所定期間に続いて、上記第２の所定期間上記燃料噴
    射弁の燃料噴射時期を遅角補正することを特徴とする請
    求項１に記載の排気浄化装置。
  7. 【請求項７】 内燃機関の燃焼室内の吸入空気流動に旋
    回成分を付与するスワール制御手段と、このスワール制
    御手段によって燃焼室内に形成される吸入空気の旋回流
    動強さを制御する制御手段とを備え、この制御手段は、
    上記第１の所定期間に続いて、上記第２の所定期間燃焼
    室内に形成される吸入空気の旋回流動強さを強化するよ
    う上記スワール制御手段を制御することを特徴とする請
    求項１に記載の排気浄化装置。
  8. 【請求項８】 内燃機関が吸入する空気の温度を調整す
    る吸入空気温度制御手段と、この吸入空気温度制御手段
    による吸入空気の温度調整を制御する制御手段とを備
    え、この制御手段は、上記第１の所定期間に続いて、上
    記第２の所定期間吸入空気の温度を上昇させるよう上記
    吸入空気温度制御手段を制御することを特徴とする請求
    項１に記載の排気浄化装置。
  9. 【請求項９】 上記排気浄化用触媒の上流側において上
    記排気通路から分岐し再び合流する分岐通路と、この分
    岐通路に配置され、流入する排気中の還元成分を酸化す
    る酸化触媒と、排気の流れを上記排気通路側と上記分岐
    通路側とに選択的に切替える切替制御弁と、この切替制
    御弁による通路の切替えを制御する制御手段とを備え、
    この制御手段は、上記排気浄化用触媒に吸収されたＮＯ
    Xを放出還元すべきときに、上記第１の所定期間排気を
    上記分岐通路側に流すよう上記切替制御弁を制御するこ
    とを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
  10. 【請求項１０】 内燃機関の燃焼室に排気を還流させる
    排気還流通路と、この排気還流通路に配置された排気還
    流制御弁と、この排気還流制御弁の開度を制御する制御
    手段とを備え、この制御手段は、上記排気浄化用触媒に
    吸収されたＮＯ Xを放出還元すべきときに、上記第１の
    所定期間排気還流率が低下するよう上記排気還流制御弁
    を制御することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化
    装置。
  11. 【請求項１１】 内燃機関の燃焼室に排気を還流させる
    排気還流通路と、この排気還流通路に配置された排気還
    流制御弁と、この排気還流制御弁の開度を制御する制御
    手段とを備え、この制御手段は、上記第１の所定期間に
    続いて、上記第２の所定期間排気還流率が増加するよう
    上記排気還流制御弁を制御することを特徴とする請求項
    １に記載の排気浄化装置。
  12. 【請求項１２】 内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射
    する燃料噴射弁と、この燃料噴射弁からの燃料噴射を制
    御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記第１の
    所定期間に続いて、上記第２の所定期間機関トルクを発
    生させるための主燃料を噴射した後に追加燃料を噴射す
    るよう上記燃料噴射弁を制御することを特徴とする請求
    項１に記載の排気浄化装置。
  13. 【請求項１３】 上記排気通路の上記排気浄化用触媒上
    流側において排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段
    と、この還元剤供給手段からの還元剤の供給を制御する
    制御手段とを備え、この制御手段は、上記第１の所定期
    間に続いて、上記第２の所定期間機関排気中に還元剤を
    供給するよう上記還元剤供給手段を制御することを特徴
    とする請求項１に記載の排気浄化装置。
  14. 【請求項１４】 上記排気通路において上記排気浄化用
    触媒の上流側に配置され、所定温度以下のとき排気中の
    還元成分を吸着し、かつ上記所定温度以上のとき吸着し
    た還元成分を放出する還元成分吸着触媒と、この還元成
    分吸着触媒の温度を昇降させる還元成分吸着触媒温度制
    御手段と、この還元成分吸着触媒温度制御手段による上
    記還元成分吸着触媒の温度調整を制御する制御手段とを
    備え、この制御手段は、上記排気浄化用触媒に吸収され
    たＮＯXを放出還元すべきときに、上記第１の所定期間
    上記還元成分吸着触媒の温度が上記所定温度以下となる
    よう還元成分吸着触媒温度制御手段を制御することを特
    徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
  15. 【請求項１５】 上記排気通路において上記排気浄化用
    触媒の上流側に配置され、所定温度以下のとき排気中の
    還元成分を吸着し、かつ上記所定温度以上のとき吸着し
    た還元成分を放出する還元成分吸着触媒と、この還元成
    分吸着触媒の温度を昇降させる還元成分吸着触媒温度制
    御手段と、この還元成分吸着触媒温度制御手段による上
    記還元成分吸着触媒の温度調整を制御する制御手段とを
    備え、この制御手段は、上記第１の所定期間に続いて、
    上記第２の所定期間上記還元成分吸着触媒の温度が上記
    所定温度以上となるよう還元成分吸着触媒温度制御手段
    を制御することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化
    装置。
  16. 【請求項１６】 過給効率を変化させて過給圧を調整す
    ることができる過給機と、この過給機による過給圧を制
    御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記還元成
    分濃度増加手段によって排気の還元成分濃度が増加せし
    められているときに、過給圧が上昇するよう上記過給機
    を制御することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化
    装置。
  17. 【請求項１７】 ディーゼル機関に適用されたことを特
    徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
  18. 【請求項１８】 上記排気浄化用触媒は、カリウム、ナ
    トリウム、リチウム、セシウムからなるアルカリ金属、
    バリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム
    からなるアルカリ土類金属、ランタン、セリウム、プラ
    セオジウム、ネオジウム、サマリウムからなる希土類、
    マンガン、鉄、ニッケル、コバルトからなる遷移金属、
    ジルコニウム、イットリウムから選ばれた少なくとも一
    つと、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウムから選
    ばれた少なくとも一つとを含むことを特徴とする請求項
    １〜１７のいずれかに記載の排気浄化装置。
  19. 【請求項１９】 上記排気浄化用触媒は、タングステン
    と、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウムからなる
    群より選ばれる少なくとも一つを含むことを特徴とする
    請求項１〜１７のいずれかに記載の排気浄化装置。
  20. 【請求項２０】 上記排気浄化用触媒は、タングステン
    とジルコニアが複合化してなる酸化物と、白金、パラジ
    ウム、ロジウム、イリジウムからなる群より選ばれる少
    なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１〜１７の
    いずれかに記載の排気浄化装置。
  21. 【請求項２１】 排気浄化用触媒に流入するリーン排気
    ガスの温度が５０℃〜３００℃の条件で還元成分濃度を
    高めて使用することを特徴とする請求項１９または２０
    に記載の排気浄化装置。
  22. 【請求項２２】 排気浄化用触媒に流入するリーン排気
    ガスの昇温速度が１００℃／ｍｉｎ〜３００℃／ｍｉｎ
    の条件で使用することを特徴とする請求項１９または２
    ０に記載の排気浄化装置。
  23. 【請求項２３】 上記排気浄化用触媒は、カリウム、ナ
    トリウム、リチウム、セシウムからなるアルカリ金属、
    バリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム
    からなるアルカリ土類金属、ランタン、セリウム、プラ
    セオジウム、ネオジウム、サマリウムからなる希土類、
    マンガン、鉄、ニッケル、コバルトからなる遷移金属、
    ジルコニウム、イットリウムから選ばれた二種の元素
    と、白金、パラジウム、ロジウムから選ばれた少なくと
    も一つとを含むことを特徴とする請求項１〜１７のいず
    れかに記載の排気浄化装置。
  24. 【請求項２４】 上記排気浄化用触媒は、上記の成分
    を、比表面積が１２０ｍ 2／ｇ以上の耐火性無機酸化物
    に担持させたハニカム状モノリス触媒として構成されて
    いることを特徴とする請求項１８〜２３のいずれかに記
    載の排気浄化装置。
  25. 【請求項２５】 上記耐火性無機酸化物が、アルミナ
    （Ａｌ2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）、多孔質アルミノ珪
    酸塩（ゼオライト）、シリカ−アルミナ（ＳｉＯ2−Ａ
    ｌ2Ｏ3）、チタニア（ＴｉＯ2）から選ばれた１種以上
    の耐火性無機酸化物であることを特徴とする請求項２４
    記載の排気浄化装置。
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