JP2000337129A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被毒したＮＯX吸収剤を高温にして蓄積した
硫黄化合物を除去する際に、内燃機関の燃費及び運転特
性の悪化を抑制する。 【解決手段】 内燃機関１１に接続された排気管２２
に、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯX）を還元浄化する
窒素酸化物（ＮＯX）吸収剤２６を備えた。内燃機関１
１とＮＯX吸収剤２６との間に燃料供給装置２９を備
え、ＮＯX吸収剤２６が劣化している場合に、排気管２
２内に燃料を供給する。供給した燃料をＮＯX吸収剤２
６内で燃焼させて温度を上昇させる。ＮＯX吸収剤２６
の温度が所定値を越えた場合に、排気ガスの空燃比が理
論空燃比よりもリッチ側になるように燃料噴射弁１６を
制御する。排気ガス中で増大したＨＣ，ＣＯによりＮＯ
X吸収剤２６に吸収された硫黄化合物を還元浄化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関し、特に排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化
する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関に供給する混合気の空燃
比を理論空燃比（ストイキ）よりリーン側に設定して、
いわゆるリーンバーン制御を行うと窒素酸化物（Ｎ
ＯX）の排出量が増加する傾向がある。このため、内燃
機関の排気系に、排気ガス中からＮＯXを吸収あるいは
吸着して除去するＮＯX吸収剤を内蔵する排気浄化装置
を設け、排気ガスの浄化を行う技術が知られている。こ
のＮＯX吸収剤は、排気ガスの空燃比が理論空燃比より
もリーン側に設定されて排気ガス中の酸素濃度が比較的
高い状態においてはＮＯXを吸収し、逆に空燃比が理論
空燃比よりもリッチ側に設定されて排気ガス中の酸素濃
度が低く、ＨＣ及びＣＯ等が多い状態においては、吸収
したＮＯXを還元浄化して窒素ガスとして排出する。
【０００３】ところで、内燃機関の燃料や潤滑剤には硫
黄が含まれているため、排気ガス中には例えば硫黄酸化
物（ＳＯX）等の硫黄化合物が存在する。上記のような
ＮＯX吸収剤は、排気ガス中のＮＯXに加えて硫黄化合物
も吸収する。ここで、ＮＯX吸収剤に吸収された硫黄化
合物は、ＮＯXに比べてより蓄積されやすい性質を有し
ており、硫黄化合物の蓄積量が増大するのに伴ってＮＯ
Xの吸収が妨げられ、徐々にＮＯXの浄化効率が低下し
て、いわゆる被毒によるＮＯX吸収剤の劣化が生じる。
このようにＮＯX吸収剤の被毒が生じた場合は、ＮＯX吸
収剤を適宜の高温にすると共に、排気ガスの空燃比を理
論空燃比よりもリッチ側に設定して、この状態を適宜の
時間持続することにより、ＮＯX吸収剤に吸収された硫
黄化合物を除去して被毒を解消する方法が知られてい
る。ここで、ＮＯX吸収剤の温度を制御する内燃機関の
制御装置としては、例えば、特開平７−１８６７８５号
公報に開示されているように、内燃機関に接続された自
動変速機の変速段を制御することによって排気ガスの温
度を制御する内燃機関の制御装置が知られている。
【０００４】この内燃機関の排気浄化装置で使用される
ＮＯX吸収剤では、排気ガスの空燃比が理論空燃比より
もリーン側に設定されている時は、排気ガス中の硫黄化
合物、例えばＳＯ2が触媒の白金Ｐｔ上で酸化されてＳ
Ｏ3 -やＳＯ4 -等の硫酸イオンとなり、さらにＮＯX吸収
剤に含まれる酸化バリウムＢａＯと結合してＢａＳＯ4
を形成する。ここで、ＮＯX吸収剤に吸収された硫黄化
合物の量が所定値を越えると、自動変速機の変速段が自
動的に低い変速段に設定されると共に、内燃機関の空燃
比が理論空燃比によりもリッチ側に設定される。すなわ
ち、内燃機関が高速回転で運転されることによって排気
ガスの温度が上昇し、ＮＯX吸収剤が例えば６００℃程
度まで昇温させられる。これによって、ＮＯX吸収剤中
に生成されたＢａＳＯ4は高温により分解されてＳＯ3 -
やＳＯ4 -等の硫酸イオンが生成される。さらに、排気ガ
ス中の酸素濃度が低下させられると共に、未燃のＨＣ、
ＣＯの量が増大させられているため、ＮＯX吸収剤中に
生成されたＳＯ3 -やＳＯ4 -等の硫酸イオンは還元されて
ＮＯX吸収剤から放出される。こうして、ＮＯX吸収剤に
吸収された硫黄化合物の還元除去が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような内燃機関
の制御装置では、排気浄化装置のＮＯX吸収剤の温度を
上昇させる際、内燃機関に接続された自動変速機の変速
段が、例えば通常運転時よりも低い変速段に設定される
ために、内燃機関の燃費及び運転特性が悪化するという
問題がある。本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、被毒したＮＯX吸収剤を高温にして蓄積した硫黄化
合物を除去する際に、内燃機関の燃費及び運転特性の悪
化を抑制することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決して係る
目的を達成するために、本発明の内燃機関の排気浄化装
置は、内燃機関の排気系に設けられ、排気ガスの空燃比
が理論空燃比よりもリーンのとき窒素酸化物を吸収し、
リッチのとき前記窒素酸化物を還元する窒素酸化物吸収
剤を具備する内燃機関の排気浄化装置であって、前記排
気ガスの空燃比を制御する空燃比制御手段（後述する実
施形態では燃料噴射弁１６）と、前記排気系において前
記窒素酸化物吸収剤の上流側に燃料を供給する燃料供給
手段（後述する実施形態では燃料供給装置２９）と、前
記窒素酸化物吸収剤の窒素酸化物吸収能力が硫黄被毒に
より低下した場合に、前記燃料供給手段により燃料を供
給して前記窒素酸化物吸収剤の温度を上昇させる温度上
昇手段（後述する実施形態ではＥＣＵ１５）と、前記窒
素酸化物吸収剤の温度が所定値を越えたときに、前記空
燃比制御手段により前記排気ガスの空燃比が理論空燃比
あるいは理論空燃比よりもリッチ側になるように制御し
て、前記窒素酸化物吸収剤の窒素酸化物吸収能力を再生
させる再生手段（後述する実施形態ではＥＣＵ１５）と
を備えることを特徴としている。
【０００７】上記構成の内燃機関の排気浄化装置によれ
ば、劣化した窒素酸化物吸収剤の温度を上昇させる際
に、窒素酸化物吸収剤の上流側に備えた燃料供給手段に
より燃料を供給するだけであり、例えば、内燃機関を高
速回転させて排気ガスの温度を上昇させる場合に比べ
て、内燃機関の回転数を変化させることが無いことから
快適な運転状態を維持することができると共に、内燃機
関を高速回転させることが無いことから燃費が悪化する
ことを防ぐことができる。また、例えば窒素酸化物吸収
剤を加熱するために、ヒータやバーナ等の補助加熱装置
を必要としないため、装置が複雑化することを防ぐと共
に、装置の製作コストの削減に資することが可能とな
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の内燃機関の排気浄
化装置の一実施形態について添付図面を参照しながら説
明する。図１は本発明の一実施形態による内燃機関の排
気浄化装置１０の構成図である。先ず、本実施の形態に
よる内燃機関の排気浄化装置１０に備えられた空燃比制
御装置について説明する。この空燃比制御装置では、例
えば多気筒のエンジン等をなす内燃機関１１の吸気管１
２の途中にスロットル弁１３が備えられており、このス
ロットル弁１３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ
１４が連結されており、このθＴＨセンサ１４はスロッ
トル弁１３の開度に応じた電気信号を出力して電子コン
トロールユニット（ＥＣＵ）１５に供給する。さらに、
燃料噴射弁１６は内燃機関１１とスロットル弁１３との
間に備えられており、図示しない燃料ポンプが接続され
ていると共に、ＥＣＵ１５に電気的に連結されており、
このＥＣＵ１５からの電気信号により燃料噴射時間、す
なわち燃料噴射弁１６の開弁時間が制御される。
【０００９】吸気管１２内でスロットル弁１３の下流
（内燃機関１１側）には、吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）セ
ンサ１７が備えられており、このＰＢＡセンサ１７によ
り吸気管１２内の絶対圧は電気信号に変換されてＥＣＵ
１５に供給される。さらに、ＰＢＡセンサ１７の下流に
は吸気温（ＴＡ）センサ１８が備えられており、吸気温
を測定して対応する電気信号をＥＣＵ１５に供給する。
内燃機関１１に備えられたエンジン水温（ＴＷ）センサ
１９は、例えばサーミスタ等からなり、内燃機関１１の
冷却水温度を測定して対応する電気信号をＥＣＵ１５に
出力する。また、エンジン回転数（ＮＥ）センサ２０及
び気筒判別（ＣＹＬ）センサ２１は、内燃機関１１の図
示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取り付けられ
ている。ＮＥセンサ２０は内燃機関１１の各気筒の吸入
行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し、所定のクランク
角度位置、例えば４気筒エンジンではクランク角度１８
０°毎にＴＤＣ信号パルスを出力し、ＣＹＬセンサ２１
は特定の気筒の所定のクランク角度位置で気筒判別信号
パルスを出力し、これらの各信号パルスはＥＣＵ１５に
供給される。
【００１０】次に、本実施の形態による内燃機関の排気
浄化装置１０について説明する。この排気浄化装置１０
は、ＥＣＵ１５と、排気管２２と、ＬＡＦセンサ２４
と、第１Ｏ2センサ２５と、窒素酸化物吸収剤２６と、
第２Ｏ2センサ２７と、ＣＡＴ温センサ２８と、燃料供
給装置２９とを備えて構成されている。排気管２２は内
燃機関１１の各気筒に接続されて図示しない排気管集合
部を構成する。排気管２２には排気ガス中のＨＣ、Ｃ
Ｏ、ＮＯX等の成分を浄化する触媒、例えば三元触媒
（ＴＷＣ）２３が備えられている。ＴＷＣ２３の上流側
すなわち内燃機関１１とＴＷＣ２３との間には、例えば
比例型の酸素濃度検出器をなす比例型空燃比（ＬＡＦ）
センサ２４が備えられており、さらに、下流側には第１
Ｏ2センサ２５が備えられている。なお、ＬＡＦセンサ
２４は排気ガス中の酸素濃度にほぼ比例する電気信号を
出力してＥＣＵ１５に供給し、第１Ｏ2センサ２５は理
論空燃比の前後において変化する出力特性を有してお
り、例えば理論空燃比よりもリッチ側で高レベル、リー
ン側で低レベルとなる電気信号を出力してＥＣＵ１５に
供給する。
【００１１】排気管２２の第１Ｏ2センサ２５の下流側
には、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯX）を還元浄化す
る窒素酸化物（ＮＯX）吸収剤２６が備えられている。
さらに、ＮＯX吸収剤２６の下流には第２Ｏ2センサ２７
が備えられており、排気ガス中の酸素濃度を測定して対
応する電気信号をＥＣＵ１５に供給する。ＮＯX吸収剤
２６は例えば白金Ｐｔ等により構成された触媒からな
り、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン側に設
定されている時に、排気ガス中のＮＯXを吸収する。な
お、以下において吸収とは、例えばＮＯXがＮＯ3 -等の
硝酸イオンに変換された後に触媒中に吸収（更には拡
散）される状態、あるいは例えばＮＯXが触媒の表面上
に化学吸着される状態の何れかを示すものとする。そし
て、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に設
定されて排気ガス中の酸素濃度が低下すると、吸収した
ＮＯXを排気ガス中で増大した未燃のＨＣ、ＣＯ等によ
り還元して窒素（Ｎ2）ガスとして排出する。また、Ｎ
ＯX吸収剤２６には触媒（ＣＡＴ）の温度を測定するＣ
ＡＴ温センサ２８が備えられており、ＣＡＴ温センサ２
８からの電気信号はＥＣＵ１５に供給されている。三元
触媒２３とＮＯX吸収剤２６との間には、図示しない燃
料ポンプに接続された燃料供給装置２９が備えられてお
り、ＥＣＵ１５からの電気信号により燃料の供給量及び
供給時間が制御されている。ここで排気管２２内に供給
された燃料はＮＯX吸収剤２６内で燃焼してＮＯX吸収剤
２６の温度を上昇させる。
【００１２】また、内燃機関１１にはバルブタイミング
機構（ＶＴＥＣ）３０が備えられており、ＶＴＥＣ３０
は内燃機関１１の運転状態、すなわち回転状態に応じて
吸気弁及び排気弁のバルブタイミングの切替を行う。Ｅ
ＣＵ１５は、例えば各センサからの電気信号を受信する
入力回路１５ａと、ＣＰＵ１５ｂと、ＣＰＵ１５ｂで実
行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する
記憶手段１５ｃと、例えば燃料噴射弁１６及び燃料供給
装置２９に駆動信号を出力する出力回路１５ｄとを備え
て構成されている。ここで、ＣＰＵ１５ｂは各センサか
ら入力信号の基づいてＮＯXセンサ２６の劣化度合いを
検出して、例えばＮＥセンサ２０から出力されるＴＤＣ
信号パルスに同期して燃料噴射弁１６及び燃料供給装置
２９の燃料噴射時間あるいは燃料噴射量を制御する。
【００１３】本実施の形態による内燃機関の排気浄化装
置１０は上記構成を備えており、次に、内燃機関の排気
浄化装置１０の動作について図１から図３を参照しなが
ら説明する。図２は図１に示す内燃機関の排気浄化装置
１０の動作を示すフローチャートであり、図３は図１に
示す内燃機関の排気浄化装置１０の動作を示すタイミン
グチャートである。先ず、内燃機関１１に供給する混合
気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定してリー
ンバーン制御により運転すると、ＮＯX吸収剤２６は排
気ガス中のＮＯXに加えて硫黄化合物、例えばＳＯXを吸
収して徐々に蓄積していく。この硫黄化合物の蓄積量の
増加に伴って排気ガス中に含まれるＮＯXの浄化効率、
すなわちＮＯX吸収剤２６に吸収されるＮＯXの量が減少
していく。ここで、ＥＣＵ１５は、ＮＥセンサ２０から
出力されるＴＤＣパルス信号の発生に同期して、硫黄化
合物の蓄積によって劣化したＮＯX吸収剤２６から硫黄
化合物を除去して、ＮＯX吸収剤２６の劣化を解消する
一連の処理を開始する（ステップＳ１）。
【００１４】先ず、ＥＣＵ１５は、例えばリーンバーン
制御により継続運転した時間や、例えば第１及び第２Ｏ
2センサ２５，２７からの電気信号に基づいてＮＯX吸収
剤２６に吸収された硫黄化合物の量を推定し、この推定
量が所定値を越えているか否かの判定を行う（ステップ
Ｓ２）。すなわち、図２に示すように、ＮＯX吸収剤２
６が吸収した硫黄化合物の量が所定値を越えている場合
は、ＮＯX吸収剤２６の劣化を判定するフラグ（ＮＯＸ
ＣＡＴ劣化）に「１」がセットされており、逆に、吸収
された硫黄化合物の量が所定値を越えていない場合は、
ＮＯＸＣＡＴ劣化に「０」がセットされており、ステッ
プＳ２ではＮＯＸＣＡＴ劣化が「１」であるか否かの判
定を行う。この判定結果が「ＮＯ」の場合、すなわちＮ
ＯX吸収剤２６が劣化していない、あるいはＮＯX吸収剤
２６の劣化が解消している場合は、後述する目標空燃比
係数（ＫＣＭＤ）を理論空燃比に対応する値よりもリッ
チ側に設定して燃料噴射弁１６を制御した全時間（ＲＩ
ＣＨＩＴＯＴＡＬ）を「０」としてリセットする（ステ
ップＳ３）。そして、ＫＣＭＤをリッチ側に設定してい
るか否かを示すフラグ（ＦＲＩＣＨ）に「０」をセット
して（ステップＳ４）、一連の処理を終了する（ステッ
プＳ５）。
【００１５】一方、ステップＳ２における判定結果が
「ＹＥＳ」の場合、すなわちＮＯX吸収剤２６が劣化し
ている場合は、リーンバーン制御の実行条件が成立して
いるか否かの判定を行う（ステップＳ６）。ここでリー
ンバーン制御の実行条件とは、例えば、内燃機関１１が
ＬＡＦセンサ２４の測定値に応じたフィードバック制御
を実行する運転条件にあり、排気ガスの空燃比に対して
設定される目標空燃比係数（ＫＣＭＤ）が、理論空燃比
に対応する値よりもリーン側の所定値以下とされている
等である。なお、例えば燃料噴射弁１６の制御に利用さ
れる目標空燃比係数（ＫＣＭＤ）は、空燃比（Ａ／Ｆ）
の逆数すなわち燃空比（Ｆ／Ａ）に比例し、理論空燃比
に対応する値は１．０となる。このＫＣＭＤは、ＰＢＡ
センサ１７、ＴＷセンサ１９、ＮＥセンサ２０等の測定
値に基づく内燃機関１１の運転パラメータに応じて設定
される。
【００１６】ステップＳ６での判定結果が「ＮＯ」の場
合は、ステップＳ４以下の処理を行う。一方、判定結果
が「ＹＥＳ」の場合はＦＲＩＣＨが「１」であるか否
か、すなわちＫＣＭＤが理論空燃比に対応する値よりも
リッチ側に設定されているか否かの判定を行う（ステッ
プＳ７）。この判定結果が「ＹＥＳ」の場合は、後述す
るステップＳ１０以下の処理を行う。一方、判定結果が
「ＮＯ」の場合、すなわち図３における例えばｔ１以前
の状態のように、燃料噴射弁１６に対して設定されるＫ
ＣＭＤが理論空燃比に対応する値よりもリーン側に設定
されている場合は、ＣＡＴ温センサ２８により得られる
ＮＯX吸収剤２６の触媒の温度（ＴＣＡＴ）が所定の上
限温度（ＴＣＡＴＲＥＦ１）、例えば６５０℃を越えて
いるか否かを判定する（ステップＳ８）。この判定結果
が「ＹＥＳ」の場合は、後述するステップＳ１０以下の
処理を行う。一方、判定結果が「ＮＯ」の場合、例えば
図３におけるｔ１以前の状態では、燃料供給装置２９を
制御して所定時間、例えば１０ｍｓの間、排気管２２内
に燃料の供給を行う（ステップＳ９）。これにより、図
３における例えばｔ１からｔ２の間で示されるように、
燃料供給装置２９から供給された燃料はＮＯX吸収剤２
６内で燃焼してＴＣＡＴを上昇させ、ＮＯX吸収剤２６
中に吸収された硫黄化合物を例えば分解してＳＯ3 -やＳ
Ｏ4 -等の硫酸イオンを生成する。そして、ステップＳ４
以下の処理を行う。
【００１７】ステップＳ１０は、例えば図３におけるｔ
２近傍のようにＮＯX触媒２６のＴＣＡＴが所定の上限
温度（ＴＣＡＴＲＥＦ１）を越えた時、あるいはｔ３近
傍のようにＴＣＡＴが所定の下限温度（ＴＣＡＴＲＥＦ
２）、例えば６００℃よりも小さくなった時に、燃料噴
射弁１６を制御するために設定されるＫＣＭＤをそれぞ
れ、リーン側からリッチ側へ、あるいはリッチ側からリ
ーン側へと切り替える処理を行う。ここでは、ＴＣＡＴ
がＴＣＡＴＲＥＦ２よりも小さいか否かを判定する。こ
の判定結果が「ＮＯ」となるのは、ステップＳ７及びス
テップＳ８の判定条件から以下の２通りである。
【００１８】一方は、図３における例えばｔ２近傍でｔ
２よりも前の状態、すなわち燃料噴射弁１６に対するＫ
ＣＭＤはリーン側に設定されて、ＦＲＩＣＨには「０」
がセットされていると共に、燃料供給装置２９による排
気管２２内への燃料供給によりＮＯX吸収剤２６のＴＣ
ＡＴが上昇してＴＣＡＴＲＥＦ１を越えている状態であ
る。他方は、図３における例えばｔ２からｔ３近傍まで
の間でＴＣＡＴがＴＣＡＴＲＥＦ２よりも高い状態、す
なわち燃料供給装置２９による排気管２２内への燃料供
給は停止されていると共に、燃料噴射弁１６に対するＫ
ＣＭＤはリッチ側に設定されて、ＦＲＩＣＨには「１」
がセットされることによって、ＮＯX吸収剤２６に流入
する排気ガス中の酸素量が減少してＮＯX吸収剤２６内
での発熱反応が抑制され、ＴＣＡＴが徐々に下降してい
る状態である。このｔ２からｔ３の間では、ＮＯX吸収
剤２６中に生成された例えばＳＯ3 -やＳＯ4 -等の硫酸イ
オンを、排気ガス中で増大している未燃のＨＣ、ＣＯ等
により還元してＮＯX吸収剤２６から例えばＳＯXとして
放出している状態である。
【００１９】このように、ステップＳ１０での判定結果
が「ＮＯ」の場合は、燃料噴射弁１６を制御するために
利用されるＫＣＭＤが、理論空燃比に対応する値よりも
リッチ側に設定される（ステップＳ１１）。そして、Ｆ
ＲＩＣＨに「１」がセットされているか否かを判定し
（ステップＳ１２）、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合
は、一連の処理を終了する（ステップＳ５）。一方、判
定結果が「ＮＯ」の場合は、ＦＲＩＣＨに「１」をセッ
トすると共に、ＫＣＭＤがリッチ側に設定されている時
間（ｔｍＲＩＣＨ）を一度リセットしてから、再度タイ
マーによる計数を開始し（ステップＳ１３）、一連の処
理を終了する（ステップＳ５）。
【００２０】一方、ステップＳ１０での判定結果が「Ｙ
ＥＳ」となるのは、図３における例えばｔ３近傍でｔ３
よりも前の状態であって、燃料供給装置２９による排気
管２２内への燃料供給は停止されていると共に、燃料噴
射弁１６に対するＫＣＭＤはリッチ側に設定されて、Ｆ
ＲＩＣＨには「１」がセットされることによって、ＮＯ
X吸収剤２６のＴＣＡＴが低下してＴＣＡＴＲＥＦ２よ
りも低くなっている状態である。この場合は、燃料噴射
弁１６に対するＫＣＭＤが基本値、例えば理論空燃比に
対応する値よりリーン側に設定されて、ＦＲＩＣＨに
「０」がセットされる。さらに、ＦＲＩＣＨに「１」が
セットされている継続時間、すなわち燃料噴射弁１６に
対するＫＣＭＤがリッチ側に設定されている全時間（Ｒ
ＩＣＨＴＯＴＡＬ）に、増分すなわちｔｍＲＩＣＨの値
を加算する（ステップＳ１４）。
【００２１】次に、ＲＩＣＨＴＯＴＡＬが、所定の時間
（ＲＩＣＨＲＥＦ）を越えているか否かを判定する（ス
テップＳ１５）。この判定結果が「ＹＥＳ」の場合は、
ＮＯ X吸収剤２６の劣化が解消したものと判断してＮＯ
ＸＣＡＴ劣化に「０」をセットして（ステップＳ１
６）、一連の処理を終了する（ステップＳ５）。一方、
判定結果が「ＮＯ」の場合、すなわちＮＯX吸収剤２６
の劣化が解消していないと判断した場合は、一連の処理
を終了する（ステップＳ５）。そして、図３における例
えばｔ３以降のように、新たなＴＤＣパルス信号の発生
に同期して、ＮＯX吸収剤２６の劣化が解消したものと
判断されるまで、上述した一連の処理が繰り返される。
【００２２】本実施の形態による内燃機関の排気浄化装
置１０によれば、劣化したＮＯX吸収剤２６を昇温する
際に、ＮＯX吸収剤２６の上流側に備えた燃料供給装置
２９から排気管２２内に燃料を供給することで、ＮＯX
吸収剤２６内で燃料を燃焼させることができ、容易にＮ
ＯX吸収剤２６の温度を上昇させることができる。この
場合は、例えば内燃機関１１を高速回転させて排気ガス
の温度を上昇させる場合に比べて、内燃機関１１の回転
数を変化させることが無いことから快適な運転状態を維
持することができると共に、内燃機関１１を高速回転さ
せることが無いことから燃費が悪化することを防ぐこと
ができる。また、ＮＯX吸収剤２６の温度（ＴＣＡＴ）
が所定の上限値（ＴＣＡＴＲＥＦ１）を超えた場合は、
内燃機関１１の上流側に備えられた燃料噴射弁１６を制
御して、排気ガスの空燃比が理論空燃比、あるいは理論
空燃比よりもリッチ側になるようにするだけで排気ガス
中の未燃のＨＣ，ＣＯの量を増大させることによって、
ＮＯX吸収剤２６に吸収された硫黄化合物を還元浄化す
ることができ、劣化したＮＯX吸収剤２６を容易に再生
することができる。
【００２３】なお、本実施の形態においては、ＮＯX吸
収剤２６は排気ガス中のＮＯXを吸収するとしたが、吸
収とは、例えばＮＯXがＮＯ3 -等の硝酸イオンに変換さ
れた後に触媒中に吸収（更には拡散）される状態に限定
されず、例えばＮＯX吸収剤２６を構成する触媒の表面
上にＮＯXが化学吸着される状態であってもよい。ま
た、本実施の形態においては、排気管２２には排気ガス
中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯX等の成分を浄化する触媒、例え
ば三元触媒（ＴＷＣ）２３が備えられているとしたが、
これに限定されず、ＴＷＣ２３を省略してもよい。ま
た、本実施の形態においては、ＮＯX吸収剤２６の上流
側に第１Ｏ2センサ２５を、下流側に第２Ｏ2センサ２７
を備えるとしたが、これに限定されず、各Ｏ2センサ２
５，２７を省略してもよい。この場合、ＮＯX吸収剤２
６に吸収された硫黄化合物の量は、例えばリーンバーン
制御による運転継続時間や、内燃機関１１に供給された
燃料の総量等から推定すればよい。
【００２４】また、本実施の形態においては、燃料供給
装置２９が排気系に燃料を噴射する時間を１０ｍｓとし
たが、この時間は特に限定されるものではなく、内燃機
関１１の運転状態に応じて設定する等により、適宜の値
が設定されていればよい。また、本実施形態において
は、ＮＯX吸収剤２６の触媒の温度を測定するためにＮ
ＯX吸収剤２６にＣＡＴ温センサ２８を備えたが、これ
に限定されず、ＣＡＴ温センサ２８を省略してもよい。
この場合、触媒の温度ＴＣＡＴは、例えば燃料供給装置
２９から排気管２２内に供給される燃料の総量や、目標
空燃比係数（ＫＣＭＤ）が理論空燃比に対応する値より
もリッチ側、あるいはリーン側に設定されて燃料噴射弁
１６が制御された全時間等に基づいて推定した値を使用
すればよい。また、ＮＯX吸収剤２６の温度が所定の上
限値を越えた場合、燃料噴射弁１６を制御すると共に、
燃料供給装置２９より燃料を供給することにより、排気
ガスの空燃比を理論空燃比あるいは理論空燃比よりもリ
ッチ側にしてＮＯX吸収剤２６の再生を行ってもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の内燃機関
の排気浄化装置によれば、劣化した窒素酸化物吸収剤の
温度を上昇させる際に、窒素酸化物吸収剤の上流側に備
えた燃料供給手段により燃料を供給するだけであり、例
えば、内燃機関を高速回転させて排気ガスの温度を上昇
させる場合に比べて、内燃機関の回転数を変化させるこ
とが無いことから快適な運転状態を維持することができ
ると共に、内燃機関を高速回転させることが無いことか
ら燃費が悪化することを防ぐことができる。また、例え
ば窒素酸化物吸収剤を加熱するためにヒータやバーナ等
の補助加熱装置を必要としないため、装置が複雑化する
ことを防ぐと共に、装置の製作コストの削減に資するこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による内燃機関の排気浄
化装置の構成図である。
【図２】 図１に示す内燃機関の排気浄化装置の動作を
示すフローチャートである。
【図３】 図１に示す内燃機関の排気浄化装置の動作を
示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０ 排気浄化装置 １１ 内燃機関 １２ 吸気管 １３ スロットル弁 １４ θＴＨセンサ １５ ＥＣＵ １６ 燃料噴射弁 １７ ＰＢＡセンサ １８ ＴＡセンサ １９ ＴＷセンサ ２０ ＮＥセンサ ２１ ＣＹＬセンサ ２２ 排気管 ２３ ＴＷＣ ２４ ＬＡＦ ２６ ＮＯX吸収剤 ２８ ＣＡＴ温センサ ２９ 燃料供給装置
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 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/36 Ｃ 3/28 ３０１ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ａ 3/36 41/14 ３１０Ｐ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ 45/00 ３１２Ｚ 41/14 ３１０ ３１４Ｚ 45/00 ３１２ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢ ３１４ １０１Ａ １０１Ｂ Ｆターム(参考） 3G084 AA04 BA09 BA13 BA24 DA13 DA22 DA27 DA28 EA11 EB12 FA00 FA02 FA10 FA11 FA20 FA26 FA30 FA38 FA39 3G091 AA12 AA23 AA28 AB03 AB06 AB09 BA04 BA11 BA14 BA15 BA19 BA32 BA33 CA01 CA18 CB02 DB06 DB10 EA01 EA06 EA07 EA15 EA16 EA18 EA31 EA34 FB03 FB10 FB12 FC02 FC04 FC05 FC08 HA08 HA18 HA36 HA37 HA42 3G301 HA01 HA15 HA19 JA02 JA03 MA00 MA01 ND01 NE13 NE15 PA07Z PA10Z PA11Z PD01Z PD03Z PD04A PD04Z PD08Z PD12Z PE01Z PE05Z PE08Z 4D048 AA06 AB02 AC02 BD02 BD03 BD04 CC53 CC61 DA01 DA02 DA03 DA08 DA09 DA13 EA04 EA07

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス
    の空燃比が理論空燃比よりもリーンのとき窒素酸化物を
    吸収し、リッチのとき前記窒素酸化物を還元する窒素酸
    化物吸収剤を具備する内燃機関の排気浄化装置であっ
    て、 前記排気ガスの空燃比を制御する空燃比制御手段と、前
    記排気系において前記窒素酸化物吸収剤の上流側に燃料
    を供給する燃料供給手段と、 前記窒素酸化物吸収剤の窒素酸化物吸収能力が硫黄被毒
    により低下した場合に、前記燃料供給手段により燃料を
    供給して前記窒素酸化物吸収剤の温度を上昇させる温度
    上昇手段と、 前記窒素酸化物吸収剤の温度が所定値を越えたときに、
    前記空燃比制御手段により前記排気ガスの空燃比が理論
    空燃比あるいは理論空燃比よりもリッチ側になるように
    制御して、前記窒素酸化物吸収剤の窒素酸化物吸収能力
    を再生させる再生手段とを備えることを特徴とする内燃
    機関の排気浄化装置。
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