JP2000303825A - 希薄燃焼式内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＳＯx 被毒再生制御の回数をできるだけ減ら
す。 【解決手段】希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に設け
られた低温低負荷運転時用の第１の吸蔵還元型ＮＯx 触
媒８ａと、この第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒の下流側に
設けられた高温高負荷時用の第２の吸蔵還元型ＮＯx 触
媒８ｂとを備えた装置において、第１の吸蔵還元型ＮＯ
x 触媒をバイパス通路６ａで第２の吸蔵還元型ＮＯx 触
媒へと迂回せしめ、バイパス通路と第１の吸蔵還元型Ｎ
Ｏx 触媒への排気管路を切り換える切換弁２５を備え、
低負荷運転時に第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒がＳＯx 被
毒していると判定されても、ＳＯx 被毒再生処理を行わ
ず、高負荷運転時に第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒がＳＯ
x 被毒していると判定されたときのみ、ＳＯx 被毒再生
処理を行うことで、ＳＯx 被毒再生制御回数を減らす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は希薄燃焼式内燃機関
の排気浄化装置に係り、特に、排気浄化のために必要な
吸蔵還元型ＮＯx 触媒のＳＯx 被毒からの再生に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】希薄燃焼式内燃機関の排気浄化装置に関
連して、特許第２６０５５８０号が知られている。

【０００３】この装置は、ＮＯx 吸収材を機関排気通路
内に配置するとともに、ＳＯx 吸収材をＮＯx 吸収材の
上流側排気通路に配置し、ＳＯx 吸収材とＮＯx 吸収材
との間の排気通路からＮＯx 吸収材をバイパスするバイ
パス通路を分岐し、バイパス通路の分岐部にＮＯx 吸収
材とバイパス通路のいずれか一方に排気ガスを流入させ
る切換弁を配置し、ＮＯx 吸収材からＮＯx を放出すべ
きときは、排気ガスがＮＯx 吸収材に流入する位置に切
換弁を保持するとともにＳＯx 吸収材に流入する排気ガ
ス中の酸素濃度を低下させ、ＳＯx 吸収材からＳＯx を
放出すべきときには排気ガスがバイパス通路に流入する
位置に切り換えるとともに、ＳＯx 吸収材に流入する排
気ガスの空燃比をリッチにする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような装置で、さ
らに内燃機関の運転状況に応じて、ＮＯx 吸収材を使い
分けるため、さらにＮＯx 吸収材を追加して、一方を低
負荷（低温）時に用いられるＮＯx 吸収材とし、他方を
高負荷（高温）時に用いられるＮＯx 吸収材とすること
が考えられる。

【０００５】その場合、２つのＮＯx 吸収材がＳＯx 被
毒したとき、運転状況に関係なくＳＯx 被毒再生処理を
行うと、ＳＯx 被毒再生処理が頻繁に行われることとな
り、燃費が低下する。

【０００６】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
で、希薄燃焼式内燃機関の排気浄化装置において、複数
のＮＯx 吸収材を用いた場合、ＳＯx 被毒再生処理を少
なくすることを課題とする。

【０００７】

【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、以下の手段を採った。本発明では、希薄燃
焼可能な内燃機関の排気通路に設けられた第１の吸蔵還
元型ＮＯx 触媒と、この第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒の
下流側に設けられた第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒と、第
１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒を迂回して、その上流側の排
気ガスを第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒へと案内するバイ
パス通路と、バイパス通路と第１の吸蔵還元型ＮＯx 触
媒への排気管路を切り換えて第１の吸蔵還元型ＮＯx 触
媒と第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒とを選択する切換手段
とを備えている。

【０００８】本発明では、第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒
とその下流側に設けられた第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒
とを備えている。第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒は内燃機
関に近く、第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒は内燃機関から
遠いので、排気温度としては例えば１００℃程の差がで
る。

【０００９】内燃機関が低負荷運転時には、第１の吸蔵
還元型ＮＯx 触媒の温度がＮＯx 浄化に適切であるなら
ば、第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒の温度はＮＯx 浄化に
は低すぎる結果となる。一方、内燃機関が高負荷運転と
なると、第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒に排気ガスを導入
すると触媒温度が高くなりすぎる。その場合は、第１の
吸蔵還元型ＮＯx 触媒を迂回してバイパス通路から排気
ガスを第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒に導入する。する
と、内燃機関からの距離から第２の吸蔵還元型ＮＯx 触
媒の温度はＮＯx 浄化に最適な温度となる。

【００１０】このようにして、２つの吸蔵還元型ＮＯx
触媒を内燃機関の運転状況に応じて使い分けることがで
きるが、このために、本発明では、前記内燃機関の運転
状態が高温高負荷運転状態にあるか否かを判定する運転
状態判定手段を備え、内燃機関の運転状態が高温高負荷
運転状態にあると判定したとき、前記切換手段によりバ
イパス通路を開いて第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒で排気
浄化を行うようにすることができる。

【００１１】このような排気浄化装置において、本発明
では、前記切換手段によりバイパス通路が開かれている
ことを条件に作動して、第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒へ
の排気ガスの空燃比をストイキあるいはリッチ状態とす
ることで第２の吸蔵還元型触媒のＳＯx 被毒を再生する
ＳＯx 被毒再生制御手段を備える。

【００１２】このために、第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒
がＳＯx により被毒されているか否かを判定するＳＯx
被毒判定手段を備えるとよい。低負荷運転時に第２の吸
蔵還元型触媒がＳＯx 被毒していると判定したときで
も、低負荷運転時には、第２の吸蔵還元型触媒を使用し
ないので、このときはＳＯx 被毒再生制御を行わない。
従って、ＳＯx 被毒再生制御の回数が減る。

【００１３】ＳＯx 被毒判定手段は、吸蔵還元型ＮＯx
触媒がＳＯx で被毒されているか否かを判定する。吸蔵
還元型ＮＯx 触媒がＳＯx 被毒しているか否かは、次の
ような方法により検出することができる。まず、吸蔵還
元型ＮＯx 触媒への入りガスの空燃比をストイキあるい
はリッチにすると、吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸収されて
いたＮＯx が放出・還元されるので、吸蔵還元型ＮＯx
触媒からの出ガスの空燃比はリーンとなる。もし、ＳＯ
x 被毒している場合、ＮＯx の放出・還元が行われない
ので、出ガスの空燃比がリーンとなる程度あるいは時間
が少なくなる。よって、吸蔵還元型ＮＯx 触媒からの出
ガスの空燃比を検出することで、吸蔵還元型ＮＯx 触媒
がＳＯx 被毒していると判定することが可能となる。な
お判定時までにおける走行状態や燃料使用量などからＳ
Ｏx 被毒していると推定するようにしてもよい。

【００１４】高負荷運転時は切換手段によりバイパス通
路が開かれて第２の吸蔵還元型触媒が使用される状況と
なるが、このことを条件に、前記ＳＯx 被毒再生制御手
段は、このＳＯx 被毒判定手段により前記第２の吸蔵還
元型ＮＯx 触媒がＳＯx 被毒されていると判定されたと
き、排気ガスの空燃比をストイキあるいはリッチに制御
する。

【００１５】なお、本発明では、内燃機関近傍の排気管
に排気浄化のためのＳトラップ材を備えるようにしても
よい。Ｓトラップ材は、前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒の上
流側に配置されるため、内燃機関から排出されるＳＯx
を捕捉して、下流側の触媒がＳＯx 被毒するのを可能な
かぎり防止する。Ｓトラップ材を備える場合、Ｓトラッ
プ材のＳＯx 被毒再生制御を行う場合があるが、その場
合、前記切換手段によりバイパス通路を開くとともに第
１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒への排気通路を閉じ、第２の
吸蔵還元型ＮＯx 触媒のみへと排気ガスを案内する。こ
のようにすると、Ｓトラップ材から放出されるＳＯx は
第２の吸蔵還元触媒でのみ補足される。このため、第１
の吸蔵還元型ＮＯx 触媒はＳＯx で被毒されにくくなる
一方、ＳＯx 被毒再生処理を第２の吸蔵還元型ＮＯx 触
媒について行えばよいこととなる。

【００１６】さらに、前記内燃機関は、多気筒式の内燃
機関であるとき、前記ＳＯx 被毒再生制御手段は、前記
内燃機関の各気筒の内、一部気筒につきストイキあるい
はリッチ制御し、他の気筒についてはリーン制御するよ
うにしてもよい。

【００１７】これにより、ＳＯx 被毒再生制御を行う場
合、内燃機関の一部の気筒に関しては空燃比が理論空燃
比であるストイキあるいはリッチ燃焼運転が行われる一
方、残余の気筒については、リーン燃焼運転が行われ
る。このときストイキ・リッチ燃焼運転の気筒から排出
される残存酸素を含む空気と、リーン燃焼運転の気筒か
ら排出される未燃炭化水素を含む燃料とが略同時に吸蔵
還元型ＮＯx 触媒に供給され、この未燃炭化水素を含む
燃料が残存酸素存在の下に触媒の余熱により燃焼する。
この燃焼により発生する熱で触媒が加熱され、付着した
ＳＯx 等の浄化能力低下物質が燃焼除去される。

【００１８】なお、本発明を、希薄燃焼式内燃機関とし
て、成層燃焼と均質リーン燃焼とを行うことのできる筒
内噴射式内燃機関に適用し、ＳＯx 被毒の再生制御を行
う場合、以下のような手段でＳＯx 被毒再生を行っても
よい。

【００１９】すなわち、機関運転用の主たる燃料噴射と
は別に、追加燃料の副噴射を行うことで、未燃焼燃料を
ＮＯx 触媒に供給制御する副噴射燃料制御手段と、この
ときの主噴射を均質リーンに制御する手段と、を備え、
主噴射と副噴射を行ったときの排気ガスのトータルの空
燃比を下げるようにする。

【００２０】成層燃焼時に、ＳＯx 被毒再生制御を行う
ため排気ガスの空燃比を例えば理論空燃比である１４．
５以下にする場合、成層燃焼の運転状態で主噴射の量を
多くするとスモークが発生する。そこで、主噴射の量は
そのままで副噴射の量を増やすと未燃燃料が多くなりす
ぎて過度な昇温となる。

【００２１】そこで、主噴射を均質リーンにしてスモー
クの発生なくして排気ガスの空燃比を下げる一方、それ
だけでは不十分なため、副噴射も行うようにする。副噴
射を行う側からみれば、副噴射だけで空燃比を下げるの
ではないから未燃燃料がＮＯx 触媒が過度に供給されて
ＮＯx 触媒が高温になりすぎない。

【００２２】より具体的には、前記したＳＯx 被毒判定
手段により前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒がＳＯx 被毒され
ていると判定されたとき、副噴射燃料制御手段は、機関
運転用の主たる燃料噴射とは別に、追加燃料の副噴射を
機関の膨張行程もしくは排気行程で行い、未燃焼燃料を
吸蔵還元型ＮＯx 触媒に供給制御する。このとき、主噴
射を均質リーンに制御し、主噴射と副噴射を行ったとき
の排気ガスのトータルの空燃比をストイキまたはリッチ
に制御する。

【００２３】このことにより、吸蔵還元型ＮＯx 触媒の
温度を所定の温度まで昇温させることが可能となり、吸
蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されたＳＯx を燃やして浄化
することができる。

【００２４】換言すれば、主噴射を均質リーンとするこ
とで、主噴射での空燃比のリッチ度合いを成層燃焼に比
べて大きくすることができる。このため、主噴射と副噴
射の関係で決まるトータル空燃比をストイキ又はリッチ
とするための副噴射燃料量を大きくする必要がなく、吸
蔵還元型ＮＯx 触媒の温度が高くなりすぎない。

【００２５】なお、前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒の温度が
所定値を越えるまで主噴射と副噴射のトータルの排気ガ
ス中の空燃比をリーンに制御するようにすると、確実な
昇温を確保できる。

【００２６】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
とが担持されている。機関吸気通路及びＮＯx 触媒上流
での排気通路内に供給された空気及び燃料（炭化水素）
の比をＮＯx 触媒への流入排気ガスの空燃比と称すると
き、このＮＯx 触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーン
のときはＮＯxを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が
低下すると吸収したＮＯx を放出する。

【００２７】なお、主燃料噴射は吸気行程あるいは圧縮
行程に行われる。一方、副噴射は、膨張行程から排気行
程で行われる。以上説明した本発明の各構成は、可能な
限り互いに組み合わせることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。

【００２９】図１に示した例は、希薄燃焼式の内燃機関
であり、ピストン１を有するシリンダ２のヘッドに燃料
噴射弁３、吸気バルブ４、排気バルブ５を備えている。
そして、排気ポートから排気ガスを排出する排気管６
に、三元触媒７と第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ、第
２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ｂを配置している。また、
第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａの上流側排気管６から
分岐して、第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａを迂回して
排気ガスを第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ｂへと案内す
るバイパス通路６ａが設けられている。

【００３０】第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａの上流側
排気管６のバイパス通路６ａへの分岐点には、第１の吸
蔵還元型ＮＯx 触媒８ａへの排気流路と、バイパス通路
６ａを介して第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａへと排気
ガスを案内する排気流路とを選択する切換手段としての
切換弁２５が設けられている。

【００３１】なお、排気管６の途中から排気ガスの一部
を吸気管９へと戻すＥＧＲ管１０が設けられている。ま
た、１１は電子制御スロットル、１２は燃料ポンプ、１
３はエンジン制御用コンピュータからなる制御装置（Ｅ
ＣＵと呼ぶ）である。また、１４、１５、２６は酸素セ
ンサであり、排気ガスの空燃比を測定する空燃比センサ
として機能する。酸素センサ１５は第１の吸蔵還元型Ｎ
Ｏx 触媒８ａからの出ガスの空燃比を測定するため、バ
イパス通路６ａと排気管６との合流点よりも上流に配置
される。１６はクランク角センサでありエンジン回転数
を検出する。また、図示しないが吸気管内を流れる吸気
量を検出するエアフローメータが設けられている。

【００３２】三元触媒７は、流入する排気ガスの空燃比
がリーンのときにＳＯx を吸収し、酸素濃度が低くなっ
たときに吸収したＳＯx を放出するＳトラップ材として
働く。 このＳトラップ材７は、図２に示したように内
燃機関の近傍である排気マニホールドに設けられてい
る。Ｓトラップ材として働く三元触媒に代えて、吸蔵還
元型ＮＯx 触媒の中でも、ＳＯx 吸収能の高いＮＯx 触
媒や、ゼオライトに白金Ｐｔを担持させたものを用いる
ことができる。

【００３３】図示した内燃機関は、直列の４気筒であ
り、第１と第４の気筒＃１，＃４が組となり、第２と第
３の気筒＃２、＃３が組となって、交互に駆動する。排
気管はデュアル式であり、第１と第４の気筒＃１，＃４
に接続したマニホールドが第１の排気管に接続し、第２
と第３の気筒＃２、＃３に接続したマニホールドが第２
の排気管に接続している。そして、第１と第４の気筒＃
１，＃４に接続したマニホールドと第１の排気管との間
に第１のＳトラップ材が介装され、第２と第３の気筒＃
２、＃３に接続したマニホールドと第２の排気管との間
に第２のＳトラップ材が介装されている。

【００３４】また、前記第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯ
x 触媒８ａ，８ｂ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Ｂ
ａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬ
ａ、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い
る。機関吸気通路および吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８
ｂ上流での排気通路内に供給された空気および燃料（炭
化水素）の比を吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂへの流
入排気ガスの空燃比と称するとき、この吸蔵還元型ＮＯ
x 触媒８ａ，８ｂは、流入排気ガスの空燃比がリーンの
ときはＮＯx を吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低
下すると吸収したＮＯx を放出する。

【００３５】なお、吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂ上
流の排気通路内に燃料（炭化水素）あるいは空気が供給
されない場合、流入排気ガスの空燃比は燃焼室内に供給
される混合気の空燃比に一致し、従って、この場合に
は、吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂは燃焼室内に供給
される混合気の空燃比がリーンのときには、ＮＯx を吸
収し、燃焼室内に供給される混合気中の酸素濃度が低下
すると吸収したＮＯx を放出・還元する。

【００３６】吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂでのＮＯ
x 吸収・還元は、図３に示したようなメカニズムで行わ
れると考えられている。このメカニズムは、担体上に白
金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合であるが、
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。

【００３７】まず、排気ガスがかなりリーンになると排
気ガス中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 ^-またはＯ^2-の形で白金Ｐｔ
の表面に付着する。次に、排気ガスに含まれるＮＯは、
白金Ｐｔの表面上でＯ₂ ^-またはＯ^2-と反応し、ＮＯ₂ と
なる（２ＮＯ＋Ｏ₂ →２ＮＯ₂ ）。

【００３８】その後、生成されたＮＯ₂ は、吸蔵還元型
ＮＯx 触媒８ａ，８ｂのＮＯx 吸収能力が飽和しない限
り、白金Ｐｔ上で酸化されながら触媒内に吸収されて酸
化バリウムＢａＯと結合し、図３（Ａ）に示されるよう
に硝酸イオンＮＯ₃ ^-の形で吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，
８ｂ内に拡散する。このようにしてＮＯx が吸蔵還元型
ＮＯx 触媒８ａ，８ｂ内に吸収される。

【００３９】これに対し、排気ガス中の酸素濃度が低下
した場合は、ＮＯ₂の生成量が低下し、前記反応とは逆
の反応によって、吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂ内の
硝酸イオンＮＯ₃ ^-は、ＮＯ₂ またはＮＯの形で吸蔵還元
型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂから放出される。

【００４０】つまり、ＮＯx は、排気ガス中の酸素濃度
が低下すると、吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂから放
出されることになる。図４に示されたように、流入排気
ガスのリーン度合いが低くなれば、流入排気ガス中の酸
素濃度が低下し、従って、流入排気ガスのリーン度合い
を低くすれば、たとえ流入排気ガスの空燃比がリーンで
あっても吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂからＮＯx が
放出されることとなる。

【００４１】一方、このとき、燃焼室内に供給する混合
気がストイキあるいはリッチにされて、排気ガスの空燃
比がストイキあるいはリッチになると、図４に示すよう
に多量の未燃ＨＣ，ＣＯがエンジンから排出される。こ
れら未燃ＨＣ，ＣＯは、白金Ｐｔ上の酸素Ｏ₂ ^-またはＯ
^2-とすぐに反応して酸化される。

【００４２】また、流入排気ガスの空燃比がストイキあ
るいはリッチになると、排気ガス中の酸素濃度は極度に
低下するため、吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂは、Ｎ
Ｏ₂またはＮＯを放出する。このＮＯ₂ またはＮＯは、
図３（Ｂ）に示すように、未燃ＨＣ、ＣＯと反応して還
元される。このようにして白金Ｐｔ上のＮＯ₂ またはＮ
Ｏが存在しなくなると、触媒から次から次へとＮＯ₂ ま
たはＮＯが放出される。従って、流入排気ガスの空燃比
をリッチにすると短時間の内に吸蔵還元型ＮＯx 触媒８
ａ，８ｂからＮＯx が放出される。白金Ｐｔ上のＯ₂ ^-ま
たはＯ^2-を消費しても未燃ＨＣ，ＣＯが残っていれば、
吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂから放出されたＮＯx
も、エンジンから排出されたＮＯx も、この未燃ＨＣ，
ＣＯによって還元される。

【００４３】従って、流入排気ガスの空燃比をリッチに
すれば短時間の内に吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂに
吸収されているＮＯx が放出され、しかも、この放出さ
れたＮＯx が還元されるために大気中にＮＯx が排出さ
れるのを阻止することができる。

【００４４】また、吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂは
還元触媒の機能を有しているので、流入排気ガスの空燃
比を理論空燃比にしても吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８
ｂから放出されたＮＯx が還元される。しかし、流入排
気ガスの空燃比を理論空燃比にした場合、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx 触媒８ａ，８ｂからはＮＯx が徐々にしか放出され
ないため、吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂに吸収され
ている全ＮＯx を放出するには長い時間を要する。

【００４５】流入排気ガスの空燃比をリーンの度合いを
低くすればたとえ流入排気ガスの空燃比がリーンであっ
たとしても、吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂからＮＯ
x が放出される。従って、吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，
８ｂからＮＯx を放出させるには、流入排気ガス中の酸
素濃度を低下させればよいこととなる。

【００４６】また、排気管６には、第１の吸蔵還元型Ｎ
Ｏx 触媒８ａの上流側に触媒入ガス温度センサ１７ａが
設けられるとともに、第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ｂ
の上流側に触媒入ガス温度センサ１７ｂが設けられ、第
２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ｂの下流側に触媒出ガス温
度センサ１８が設けられ、これらもまたそれぞれコンピ
ュータからなる制御装置（ＥＣＵ）１３に電気的に接続
されている。

【００４７】これらセンサや酸素センサ、クランク角セ
ンサ等からの情報により、各触媒の状態ひいては内燃機
関の運転状態が検出される。そして、これらセンサ等か
ら入力されるデータから内燃機関の運転状態を判定する
運転状態判定手段２１が前記制御装置（ＥＣＵ）１３の
コンピュータ上に実現されている。さらに、触媒入ガス
温度センサ１７ａ、１７ｂと触媒出ガス温度センサ１８
とで検出した触媒温度状況によって触媒の温度状態を検
出する。

【００４８】さらに、酸素センサ１４，１５、２６から
の情報を基に第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８
ａ，８ｂがＳＯx 被毒しているか否かの判定を行うＳＯ
x 被毒判定手段２２や、排気ガスの空燃比をストイキあ
るいはリッチ状態とすることで吸蔵還元型ＮＯx 触媒８
ａ、８ｂのＳＯx 被毒を再生するＳＯx 再生制御手段２
３もまた制御装置（ＥＣＵ）１３上に実現されている。

【００４９】ＳＯx 被毒判定手段２２では、酸素センサ
１４で検出した吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂへの入
りガスの空燃比がストイキあるいはリッチになった後、
酸素センサ１５、２６で検出した吸蔵還元型ＮＯx 触媒
８ａ，８ｂの出ガスの空燃比が通常よりも短時間の間だ
けリーンとなるか全くリーンとならない場合は、ＮＯx
の放出・還元が行われていないか十分でないことを意味
するのでＳＯx 被毒状態にあると判定する。なお、判定
時までにおける走行状態や燃料使用量などからＳＯx 被
毒していると推定するようにしてもよい。以下、本排気
浄化装置による排気浄化制御例を説明する。

【００５０】＜排気浄化処理＞まず、制御装置（ＥＣ
Ｕ）１３に入力されるクランク角センサからの信号によ
りエンジン回転数を検出するとともに、エアフローメー
タからの吸入空気量やアクセル開度などから運転状態判
定手段２１により前記内燃機関の運転状態が高温高負荷
運転状態にあるか否かを判定する。エンジン回転数が高
く、吸入空気量が多いときは高温高負荷運転と判定す
る。あるいは、図５のステップ１０に示したように、単
に触媒への入りガス温度が所定の閾値より低いか否かに
より低温低負荷運転であるか否かを判定するようにして
もよい。

【００５１】高温高負荷運転状態でない場合、すなわ
ち、低温低負荷運転の場合、切換弁によりバイパス通路
６ａを閉じ、第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａへの排気
管路を選択して排気ガスを第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒
８ａへと導く。この結果、排気ガスは第１の吸蔵還元型
ＮＯx 触媒８ａで浄化され、さらに、第２の吸蔵還元型
ＮＯx 触媒８ｂを通過して、図示しないマフラーを経由
して大気へと排出される。

【００５２】一方、運転状態判定手段２１により内燃機
関の運転状態が高温高負荷運転状態にあると判定したと
き、前記切換弁２５により第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒
８ａへの排気管路を閉じ、バイパス通路６ａを開いて、
第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａを経ずに、排気ガスを
第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ｂへと案内する。

【００５３】第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ｂは、第１
の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａの下流側にあり、その分、
内燃機関から離れた位置にあるため、第２の吸蔵還元型
ＮＯx 触媒への入り口温度に比べて、第２の吸蔵還元型
ＮＯx 触媒への入り口温度は低くなる。従って、高温高
負荷運転状態にあるときは、第２の吸蔵還元型ＮＯx触
媒が最適な活性化温度となる。

【００５４】内燃機関の始動時には、第１及び第２の吸
蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂは未だ十分昇温されない
一方、内燃機関に近いＳトラップ材７がまず昇温される
ので、この間はＳトラップ材によりＳＯx 及びＮＯx を
吸収する。暖気が終了するとＳトラップ材７は高温にな
るのでＮＯx は吸収せず、そのまま通過させるので、上
記のような運転状態に応じて第１及び第２の吸蔵還元型
ＮＯx 触媒８ａ、８ｂにより排気浄化を行う。また、Ｓ
トラップ材は機関始動時等に発生するＳＯx を捕捉す
る。

【００５５】＜ＳＯx 被毒再生処理＞内燃機関の運転を
継続していると、ＳＯx が第１及び第２の吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒８ａ、８ｂに付着して、第１及び第２の吸蔵還
元型ＮＯx 触媒８ａ、８ｂのＮＯx 浄化機能が落ちる。

【００５６】そこで、排気ガスの空燃比をストイキある
いはリッチにして第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒
８ａ、８ｂの温度を高温にして、ＳＯx を焼失せしめ
る。このために、以下の制御を行う。

【００５７】第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａがＳＯx
被毒判定手段２２によりＳＯx 被毒していると判定され
た場合、切換弁２５により第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒
８ａへの排気通路が選択されてＳＯx 被毒再生制御が行
われる。

【００５８】ついで、第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ｂ
がＳＯx 被毒しているとＳＯx 被毒判定手段２２により
判定された場合、そのときに切換弁２５により第１の吸
蔵還元型ＮＯx 触媒８ａへの排気通路が選択されて、第
１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａが使用されているときに
は、ＳＯx 被毒再生制御は行わない。

【００５９】第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ｂのＳＯx
被毒再生制御は、図５に示した以下のルーチンに従って
行う。まず、第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａへの入り
ガス温度が所定の閾値より低いか否かが判定される（ス
テップ１０）。入りガス温度が所定の閾値より低い場合
は、低温低負荷運転であり、切換弁２５で、第１の吸蔵
還元型ＮＯx 触媒８ａへの排気通路が選択されて排気浄
化されることは先に述べた通りである。

【００６０】一方、入りガス温度が所定の閾値より高い
場合は、高温高負荷運転であり、切換弁２５で、バイパ
ス通路６ａが選択され、排気ガスは第１の吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒８ａへは流れず、第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒
８ｂへと案内される（ステップ１１）。

【００６１】次いで、第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ｂ
がＳＯx 被毒しているか否かを判定する。ここでは、そ
れまでの走行状態や燃料使用量からＳＯx 被毒量を推定
し、その推定値が所定の閾値より大きいか否かでＳＯx
被毒の有無を判定する（ステップ１２）。ＳＯx 被毒し
ていると判定された場合はＳＯx 被毒再生制御を行い
（ステップ１３）、ＳＯx 被毒していないと判定された
場合はＳＯx 被毒再生制御を行わない。いずれの場合も
その後にリーン制御を行う（ステップ１４）。リーン制
御を行ったら、次いで、第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８
ｂへの入りガス温度が閾値より小さいか否かを判定し
（ステップ１５）、第２の吸蔵還元型ＮＯx触媒８ｂへ
の入りガス温度が閾値より小さくないときはステップ１
２に戻り、ステップ１２からステップ１４までの処理を
繰り返す。一方、第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ｂへの
入りガス温度が閾値より小さい場合は、切換弁２５でバ
イパス通路６ａを閉じて、処理を終了する。なお、この
処理は所定時間毎に繰返して行われる。

【００６２】＜ＳＯx 被毒再生制御の他の例＞図１に示
した内燃機関は、直列の４気筒であり、第１と第４の気
筒＃１，＃４が組となり、第２と第３の気筒＃２、＃３
が組となって、交互に駆動し、第１と第４の気筒＃１，
＃４に接続したマニホールドに第１のＳトラップ材が設
けられ、第２と第３の気筒＃２、＃３に接続したマニホ
ールドに第２のＳトラップ材が設けられていることは先
に説明した通りである。

【００６３】この構成の内燃機関で、前記ＳＯx 被毒再
生制御手段２２は、前記内燃機関の各気筒の内、第１と
第４の気筒＃１，＃４につきストイキあるいはリッチ制
御するときは、第２と第３の気筒＃２、＃３についてリ
ーン制御し、第２と第３の気筒＃２，＃３につきストイ
キあるいはリッチ制御するときは、第１と第４の気筒＃
１、＃４についてリーン制御するようにしてもよい。

【００６４】これにより、ＳＯx 被毒再生制御を行う場
合、ストイキ・リッチ燃焼運転の気筒から排出される残
存酸素を含む空気と、リーン燃焼運転の気筒から排出さ
れる未燃炭化水素を含む燃料とが略同時に吸蔵還元型Ｎ
Ｏx 触媒８ａ、８ｂに供給され、この未燃炭化水素を含
む燃料が残存酸素存在の下に触媒の余熱により燃焼す
る。この燃焼により発生する熱で触媒が加熱され、付着
したＳＯx 等の浄化能力低下物質が燃焼除去される。

【００６５】＜ＳＯx 被毒再生のための昇温制御例＞次
いで、ＳＯx 被毒再生のための触媒の昇温制御例を説明
する。この例は、筒内噴射型内燃機関での制御例であ
り、筒内噴射型内燃機関では、図６に示したように、例
えば、層状燃焼（成層燃焼）時の空燃比が２５〜５０、
弱成層燃焼時の空燃比が２０〜３０、均質リーン燃焼時
の空燃比が１５〜２３、均質燃焼時の空燃比が１２〜１
５と設定される。

【００６６】筒内噴射型内燃機関では、図示しないが、
機関運転用の主たる燃料噴射とは別に、追加燃料の副噴
射を行うことで、未燃焼燃料をＮＯx 触媒に供給制御す
る副噴射燃料制御手段と、このときの主噴射を均質リー
ンに制御する手段と、を備えている。そして、ＳＯx 被
毒判定手段２２により前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，
８ｂがＳＯx 被毒されていると判定されたとき、副噴射
燃料制御手段は、機関運転用の主たる燃料噴射とは別
に、追加燃料の副噴射を機関の膨張行程もしくは排気行
程で行い、未燃焼燃料を吸蔵還元型ＮＯx 触媒に供給制
御する。このとき、主噴射を均質リーンに制御し、主噴
射と副噴射を行ったときの排気ガスのトータルの空燃比
をストイキまたはリッチに制御する。

【００６７】＜第１の昇温制御例＞まず、制御装置１３
に、機関の運転状態を示す各種パラーメータが入力され
る。すなわち、エンジン回転数や触媒入りガス温度、触
媒出ガス温度等が入力されている。

【００６８】図６に示したように、低負荷運転時、スパ
ークプラグ近傍にのみ可燃混合気を形成し、シリンダー
内全体では超希薄な空燃比（例えば５０：１）の成層燃
焼を実現する。成層燃焼を実現するため、圧縮行程で燃
料噴射弁から直接筒内へと噴射し、スパークプラグ周り
に混合気を形成する。

【００６９】一方、加速時や登坂時などのような高負荷
運転時には、吸気行程で燃料を噴射し、均質な混合気を
生成し、高出力を実現する。成層燃焼と均質燃焼と間に
は、弱成層燃焼、均質リーン燃焼の領域を実現し、成層
燃焼と均質燃焼との間のトルクのつながりをスムーズに
する。弱成層燃焼は吸気行程と圧縮行程の２回に分けて
燃料を噴射し、空燃比２０〜３０の弱成層燃焼状態を生
成する。均質リーンは、圧縮行程において、均質燃焼時
より少ない量の燃料を噴射して空燃比を１５から２３と
する。

【００７０】機関の運転により発生するＮＯx は吸蔵還
元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂに吸収され、前記した原理に
より放出・還元される。空燃比をリッチ側にして触媒を
活性化するため、副噴射による追加燃料の噴射を行う。
この追加燃料の噴射により、触媒を活性化して吸収して
いたＮＯx を放出・還元する。

【００７１】なお、本例ではガソリンエンジンの例であ
るが、ディーゼルエンジンの場合は、燃焼室での燃焼が
ストイキよりもはるかにリーン域で行われるので、通常
の機関運転状態では吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂに
流入する排気ガスの空燃比は非常にリーンであり、ＮＯ
x の吸収は行われるものの、ＮＯx の放出が行われるこ
とは殆どない。従って、このような追加燃料の噴射はデ
ィーゼルエンジンにおいても重要な技術である。

【００７２】また、ＳＯx 被毒判定手段２２で、吸蔵還
元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂがＳＯxにより被毒されてい
ると判定したとき、吸蔵還元型ＮＯx 触媒の温度を上げ
て、空燃比をストイキあるいはリッチにすることでＳＯ
x 被毒再生処理を行う。

【００７３】ところで、成層燃焼状態にあるとき、その
燃焼形態で空燃比をリッチ側にすると、点火プラグ周り
の燃料が濃くなりすぎてスモークが発生し十分な燃焼が
できなくなる。そこで、成層燃焼のまま空燃比をストイ
キあるいはリッチにするには主噴射はそのままにして副
噴射による追加燃料を増やすことで対処しなければなら
ない。すると、副噴射での燃料量が多くなりすぎで、触
媒温度が高くなりすぎる。

【００７４】そこで、主噴射の空燃比を均質リーンにし
て、副噴射をすることで、トータルの空燃比をストイキ
またはリッチにすることで、触媒温度を６００℃以上と
し、ＳＯx 被毒した吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａ，８ｂを
再生する。

【００７５】この手順を図７のフローチャートで説明す
る。まず、機関の運転状態を読み込み（ステップ１０
１）、得られた情報から吸蔵還元型ＮＯx 触媒がＳＯx
被毒しているか否かの判定を行う（ステップ１０２）、
ＳＯx 被毒していなければ、そのままルーチンを終了
し、ＳＯx 被毒していれば、今度は吸蔵還元型ＮＯx 触
媒が所定の再生温度（６００℃）に達しているか否かを
判定する（ステップ１０３）。所定の再生温度にすでに
達している場合、空燃比をストイキあるいはリッチにし
てＳＯx 被毒の再生制御を行う（ステップ１０４）。こ
こでのストイキあるいはリッチ化は主噴射のみで均質燃
焼状態にして行う。

【００７６】一方、所定の温度に達していない場合、主
噴射での燃料噴射状態を成層燃焼状態（空燃比３０）か
ら、均質リーン状態（空燃比１８）にし、また、副噴射
を同時に行い、トータルの空燃比をストイキ（１４．
５）にする。これにより、触媒温度が６００℃に達し、
吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着していたＳＯx を燃やし、
除去する。

【００７７】この制御例における主噴射と副噴射との関
係、及び、それらによるトータル空燃比、触媒温度の上
昇を図８に示す。このように、主噴射による空燃比を均
質リーンである１８にして副噴射で追加燃料を補い、ト
ータル空燃比を１４．５のストイキにすることで、触媒
温度を触媒再生温度である６００℃に制御することがで
きる。なお、副噴射は２回以上の数回に分けて行っても
よい。

【００７８】＜第２の昇温制御例＞次に、第２の昇温制
御例を説明する。この例では、触媒温度が所定の再生温
度になるまで、主噴射と副噴射のトータルの空燃比を均
質リーンにして、触媒を６００℃以上に昇温する。そし
て、触媒温度が所定の再生温度になった後に、主噴射と
副噴射のトータルの空燃比をストイキまたはリッチにす
ることで、ＳＯx 被毒した吸蔵還元型ＮＯx 触媒を再生
する。

【００７９】この手順を図９のフローチャートで説明す
る。まず、機関の運転状態を読み込み（ステップ２０
１）、得られた情報から吸蔵還元型ＮＯx 触媒がＳＯx
被毒しているか否かの判定を行う（ステップ２０２）、
ＳＯx 被毒していなければ、そのままルーチンを終了
し、ＳＯx 被毒していれば、今度は吸蔵還元型ＮＯx 触
媒が所定の再生温度（６００℃）に達しているか否かを
判定する（ステップ２０３）。

【００８０】所定の温度に達していない場合、主噴射で
の燃料噴射状態を成層燃焼状態（空燃比３０）から、均
質リーン状態（空燃比１８）にし、また、副噴射を同時
に行い、トータルの空燃比を均質リーン（空燃比１６）
として、触媒温度を昇温する（ステップ２０４）。

【００８１】これにより、触媒温度が６００℃に達した
ら、ステップ２０３で肯定判定されるので、主噴射を均
質リーン（空燃比１８）とするさらに副噴射量を増や
し、トータルでの空燃比をストイキあるいはリッチにし
てＳＯx 被毒の再生制御を行う（ステップ２０５）。こ
の経緯を図１０に示す。

【００８２】図１０で特徴的な点は、触媒温度が６００
℃に達する前に、副噴射を少量行い、６００℃に達した
時点でさらに副噴射の量を多くしている点である。この
ように、予め昇温してから、ストイキあるいはリッチに
制御するので、ＳＯx 被毒したＮＯx 触媒の再生処理が
よりスムーズに行われる。

【００８３】＜Ｓトラップ材の再生＞本例では、内燃機
関近傍の排気管に排気浄化のためのＳトラップ材７を備
えるており、このＳトラップ材もＳＯx 被毒再生制御を
行う場合があるが、その場合、前記切換弁２５によりバ
イパス通路６ａを開くとともに第１の吸蔵還元型ＮＯx
触媒８ａへの排気通路を閉じ、第２の吸蔵還元型ＮＯx
触媒８ｂのみへと排気ガスを案内する。このようにする
と、Ｓトラップ材から放出されるＳＯx は第２の吸蔵還
元型ＮＯx 触媒８ｂでのみ補足される。このため、第１
の吸蔵還元型ＮＯx 触媒８ａはＳＯx で被毒されにくく
なる一方、ＳＯx 被毒再生処理を第２の吸蔵還元型ＮＯ
x 触媒８ｂについて行えばよいこととなる。

【００８４】

【発明の効果】本発明の内燃機関の排気浄化装置によれ
ば、第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒の下流側に設けられた
第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒のＳＯx 被毒再生制御は、
第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒が排気浄化のために使用さ
れているときは、たとえその間に第２の吸蔵還元型ＮＯ
x 触媒がＳＯx 被毒していると判定されても、行われ
ず、バイパス通路が切換手段により選択され第２の吸蔵
還元型ＮＯx 触媒へ排気ガスが流入するときのみに再生
処理されるので、ＳＯx 被毒再生制御回数を減らすこと
ができる。このため、燃費を良好にすることができる。

【００８５】前記内燃機関近傍の排気管に排気浄化のた
めのＳトラップ材を備えると、内燃機関の始動時におけ
るＮＯx を吸収することができるが、このＳトラップ材
のＳＯx 被毒再生制御を行う際、前記切換手段により前
記バイパス通路を開くとともに第１の吸蔵還元型ＮＯx
触媒８ａへの排気通路を閉じ、第２の吸蔵還元型ＮＯx
触媒のみへと排気ガスを案内するようにすれば、ＳＯx
を第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒で捕捉でき、第２の吸蔵
還元型ＮＯx 触媒のＳＯx 被毒再生制御の際、一括して
ＳＯx 浄化を行うことができる。

【００８６】多気筒式の内燃機関の場合で、前記ＳＯx
被毒再生制御手段が、前記内燃機関の各気筒の内、一部
気筒につきストイキあるいはリッチ制御し、他の気筒に
ついてはリーン制御するようにすると、ストイキ・リッ
チ燃焼運転の気筒から排出される残存酸素を含む空気
と、リーン燃焼運転の気筒から排出される未燃炭化水素
を含む燃料とが略同時に吸蔵還元型ＮＯx 触媒に供給さ
れるため、この未燃炭化水素を含む燃料が残存酸素存在
の下に触媒の余熱により効果的に燃焼する。

【００８７】そして、第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒のＳ
Ｏx 被毒再生にこの手法を使用すれば、第１の吸蔵還元
型ＮＯx 触媒をバイパスして、第２の吸蔵還元型ＮＯx
触媒の上流側に燃料と空気の反応体である触媒がないの
で、下流側にある第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒の十分な
昇温制御が可能となって、付着したＳＯx 等の浄化能力
低下物質が良好に除去される。

【００８８】そして、本発明では、前記内燃機関の運転
状態が高温高負荷運転状態にあるか否かを判定する運転
状態判定手段により、内燃機関の運転状態が高温高負荷
運転状態にあると判定したとき、前記切換手段によりバ
イパス通路を開いて第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒で排気
浄化を行うのであり、運転状態に応じた適切な排気浄化
を行える。

【００８９】そして、機関運転用の主たる燃料噴射とは
別に、追加燃料の副噴射を行うことで、未燃焼燃料を前
記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に供給制御する副噴射燃料制御
手段と、このときの主噴射を均質リーンに制御する手段
と、を備え、前記ＳＯx 被毒判定手段により前記第２の
吸蔵還元型ＮＯx 触媒がＳＯx 被毒されていると判定さ
れたとき、前記副噴射燃料制御手段が、機関運転用の主
たる燃料噴射とは別に、追加燃料の副噴射を機関の膨張
行程もしくは排気行程で行い、未燃焼燃料を第２の吸蔵
還元型ＮＯx 触媒に供給制御し、主噴射と副噴射を行っ
たときの排気ガスのトータルの空燃比をストイキまたは
リッチに制御するが、成層燃焼中において、主噴射を均
質リーンに制御しつつ、副噴射で追加燃料を補充するこ
とで、容易に排気浄化用の吸蔵還元型ＮＯx 触媒の昇温
を行い、ＳＯx 被毒再生制御を行うことができる。

【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実施
形態の概略構成図である。

【図２】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の特徴
部分を示した概略構成図である。

【図３】 吸蔵還元型ＮＯx 触媒のＮＯx 吸放出作用を
説明するための図である。

【図４】 機関から排出される排気ガス中の未燃ＨＣ，
ＣＯおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。

【図５】 ＳＯx 被毒再生制御の一例を示したフローチ
ャート図である。

【図６】 筒内噴射式内燃機関の燃焼状態領域を示すグ
ラフ図である。

【図７】 ＳＯx 被毒再生のための第１の昇温制御例を
示したフローチャート図である。

【図８】 第１の昇温制御例における空燃比の推移と触
媒温度との関係を示す図である。

【図９】 ＳＯx 被毒再生のための第２の昇温制御例を
示したフローチャート図である。

【図１０】 第２の昇温制御例における空燃比の推移と
触媒温度との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ ピストン ２ シリンダ ３ 燃料噴射弁 ４ 吸気バルブ ５ 排気バルブ ６ 排気管 ６ａ バイパス通路 ７ Ｓトラップ材（三元触媒） ８ａ 第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒 ８ｂ 第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒 ９ 吸気管 １０ ＥＧＲ管 １１ 電子制御スロットル １２ 燃料ポンプ １３ 制御装置（ＥＣＵ） １４，１５、２６ 酸素センサ １７ａ、１７ｂ 触媒入ガス温度センサ １8 触媒出ガス温度センサ ２１ 運転状態判定手段 ２２ ＳＯx 被毒判定手段 ２２ ＳＯx 被毒再生制御手段 ２５ 切換弁（切換手段）

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/08 Ｆ０１Ｎ 3/08 Ｂ 3/24 3/24 Ｅ Ｓ 3/28 ３０１ 3/28 ３０１Ｃ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０１ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０１Ｆ ３０１Ｈ ３０５ ３０５Ａ ３０５Ｄ 41/22 ３０５ 41/22 ３０５Ｚ 41/34 41/34 Ｈ 45/00 ３１４ 45/00 ３１４Ｚ (72)発明者 浅沼 孝充 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 田中 俊明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G084 AA04 BA09 BA13 BA15 CA03 CA04 CA09 DA10 DA25 DA27 EA11 EC02 EC03 FA00 FA10 FA27 FA29 FA33 FA38 3G091 AA11 AA12 AA13 AA17 AA18 AA24 AA28 AB03 AB06 BA11 BA14 BA33 CA12 CA13 CA18 CB02 CB03 CB06 CB08 DA01 DA02 DA03 DA05 DB10 EA01 EA05 EA08 EA17 EA31 EA34 EA38 FA02 FA04 FA12 FA13 FA14 FA17 FB02 FB03 FB10 FB11 FB12 FC04 FC07 FC08 GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X GB16X HA08 HA11 HA12 HA36 HA37 HA42 HB02 HB03 HB05 3G301 HA02 HA04 HA13 HA16 HA18 JA24 JA33 JB09 KA08 KA09 KA25 KB07 LB04 MA01 MA19 MA23 MA26 NA08 NE13 NE14 NE15 PA01Z PB00Z PD03A PD12Z PE01Z PE03Z PF03Z

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に設
   けられた第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒と、この第１の吸
   蔵還元型ＮＯx 触媒の下流側に設けられた第２の吸蔵還
   元型ＮＯx 触媒と、第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒を迂回
   して、その上流側の排気ガスを第２の吸蔵還元型ＮＯx
   触媒へと案内するバイパス通路と、バイパス通路と第１
   の吸蔵還元型ＮＯx 触媒への排気管路を切り換えて第１
   の吸蔵還元型ＮＯx 触媒と第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒
   とを選択する切換手段と、 を備えた希薄燃焼式内燃機関の排気浄化装置において、 前記切換手段によりバイパス通路が開かれていることを
   条件に作動して、第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒への排気
   ガスの空燃比をストイキあるいはリッチ状態とすること
   で第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒のＳＯx 被毒を再生する
   ＳＯx 被毒再生制御手段を備えたことを特徴とする希薄
   燃焼式内燃機関の排気浄化装置。
2. 【請求項２】 第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒がＳＯx に
   より被毒されているか否かを判定するＳＯx 被毒判定手
   段を備え、 前記ＳＯx 被毒再生制御手段は、このＳＯx 被毒判定手
   段により前記第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒がＳＯx 被毒
   されていると判定されたとき、排気ガスの空燃比をスト
   イキあるいはリッチに制御することを特徴とする請求項
   １記載の希薄燃焼式内燃機関の排気浄化装置。
3. 【請求項３】 前記内燃機関近傍の排気管に排気浄化の
   ためのＳトラップ材を備えたことを特徴とする請求項１
   又は２記載の希薄燃焼式内燃機関の排気浄化装置。
4. 【請求項４】 前記内燃機関は、多気筒式の内燃機関で
   あり、前記ＳＯx 被毒再生制御手段は、前記内燃機関の
   各気筒の内、一部気筒につきストイキあるいはリッチ制
   御し、他の気筒についてはリーン制御することを特徴と
   する請求項１から３のいずれかに記載の希薄燃焼式内燃
   機関の排気浄化装置。
5. 【請求項５】 前記内燃機関の運転状態が高温高負荷運
   転状態にあるか否かを判定する運転状態判定手段を備
   え、内燃機関の運転状態が高温高負荷運転状態にあると
   判定したとき、前記切換手段によりバイパス通路を開い
   て第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒で排気浄化を行うことを
   特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の希薄燃焼
   式内燃機関の排気浄化装置。
6. 【請求項６】 機関運転用の主たる燃料噴射とは別に、
   追加燃料の副噴射を行うことで、未燃焼燃料を前記吸蔵
   還元型ＮＯx 触媒に供給制御する副噴射燃料制御手段
   と、このときの主噴射を均質リーンに制御する手段と、
   を備え、 前記ＳＯx 被毒判定手段により前記第２の吸蔵還元型Ｎ
   Ｏx 触媒がＳＯx 被毒されていると判定されたとき、前
   記副噴射燃料制御手段は、機関運転用の主たる燃料噴射
   とは別に、追加燃料の副噴射を機関の膨張行程もしくは
   排気行程で行い、未燃焼燃料を第２の吸蔵還元型ＮＯx
   触媒に供給制御し、主噴射と副噴射を行ったときの排気
   ガスのトータルの空燃比をストイキまたはリッチに制御
   することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載
   の希薄燃焼式内燃機関の排気浄化装置。
7. 【請求項７】 前記Ｓトラップ材のＳＯx 被毒再生制御
   を行う際、前記切換手段により前記バイパス通路を開く
   とともに第１の吸蔵還元型ＮＯx 触媒への排気通路を閉
   じ、第２の吸蔵還元型ＮＯx 触媒のみへと排気ガスを案
   内することを特徴とする請求項３記載の希薄燃焼式内燃
   機関の排気浄化装置。