JP2001107720A - 排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸収したＮＯｘの浄化に際し、排気ガスの空
燃比を理論空燃比〜リッチにする必要が無く、内燃機関
の燃費を悪化させず、かつ酸素被毒を解除しつつ、ＮＯ
ｘを効率よく浄化できる排気ガス浄化用触媒及び排気ガ
ス浄化システムを提供すること。 【解決手段】 随時供給可能な固体還元材と、ＮＯｘ吸
収材と、貴金属とを含有する排気ガス浄化用触媒であ
る。この排気ガス浄化用触媒を用いて成る排気ガス浄化
システムである。ＮＯｘ吸収材と貴金属を組み合わせた
ＮＯｘ吸収浄化部と、固体還元材を随時供給できる固体
還元材供給手段とを備え、固体還元材をＮＯｘ吸収浄化
部に所望のタイミングで供給し、吸収されているＮＯｘ
由来成分を還元浄化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス浄化用触
媒及び排気ガス浄化システムに係り、更に詳細には、所
定の粒状還元材と窒素酸化物吸収材を用い、リーンバー
ンエンジンなどから排出されるリーンバーン排気ガス中
の窒素酸化物（ＮＯｘ）を効率良く浄化できる排気ガス
浄化用触媒及び排気ガス浄化システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関が理論空燃比よりもリ
ーンで運転されている場合、従来の三元触媒では排出さ
れるＮＯｘの浄化が困難となる。そこで、リーン運転時
に排出されるＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収材を備えたＮ
Ｏｘ吸収触媒が用いられる。このＮＯｘ吸収触媒は、空
燃比がリーンに設定されたときに排出されるＮＯｘをＮ
Ｏｘ吸収材により吸収し、また、空燃比が理論空燃比又
はそれよりリッチに設定され排気ガス中の酸素濃度が低
く、且つ還元剤である炭化水素類（ＨＣ）及び一酸化炭
素（ＣＯ）が多いときに、吸収したＮＯｘを放出して浄
化する。

【０００３】しかし、ＮＯｘ吸収触媒に含まれるＮＯｘ
吸収材は、吸収できるＮＯｘ量に限界があり、空燃比を
リーンに設定して長時間運転を継続すると、吸収されな
かったＮＯｘがそのまま大気中に排出される。そのた
め、上記リーン運転とリッチ運転を適時繰り返し運転す
る空燃比制御方法が採られている。また、ＮＯｘ吸収材
に吸収されたＮＯｘを放出させて浄化するためには、吸
収されたＮＯｘと当量比のＨＣ及びＣＯを必要とする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような空燃比制御方法において、ＮＯｘ吸収材に吸収さ
れたＮＯｘを放出・浄化すべく、リッチ運転を行ってよ
り多くのＨＣ及びＣＯを供給することは、内燃機関の燃
料消費を増加し、燃費の悪化を招くという課題がある。

【０００５】しかも、例えば、ＮＯｘ吸収触媒の上流に
三元触媒を配置した場合には、理論空燃比又はそれより
もリッチの運転時に供給されるＨＣ及びＣＯは、上流に
配置した三元触媒によって浄化されてしまい、ＮＯｘ吸
収材に吸収されたＮＯｘに対する還元剤の供給が当量比
よりも不足するため、ＮＯｘは放出されるものの、その
浄化が不完全となり、大気中にＮＯｘが排出されてしま
う。従って、リーンでＮＯｘを吸収し理論空燃比〜リッ
チでＮＯｘを放出する機能を有する排気ガス浄化触媒の
上流に、三元触媒を配置した場合には、更に多量の燃料
を供給して空燃比をリッチ化しなければならず、上述の
ような燃費の悪化は更に促進されることになる。

【０００６】また、ＳＡＥ９８０５４０、特公平６−１
６８１７号公報では、アルカリ金属を燃料へ直接添加し
て、ＮＯｘの浄化効率を上げるという技術が開示されて
いるが、燃料中にアルカリ金属のカリウムやナトリウム
が存在すると、該アルカリ金属がコーディエライト内部
へも熱拡散してしまい、コーディエライト成分と化学反
応してコーディエライトの結晶を破壊するおそれがある
という課題がある。このアルカリ金属の熱拡散により、
コーディエライトの熱膨張量が増え、熱の影響によりも
ろくなる傾向があるという課題もある。

【０００７】更に、排気ガス中にアルカリ金属を添加す
るという技術もあるが、スパイク時やストイキ運転時の
ＨＣ浄化能力の安定的な確保が困難であるという課題が
ある。排ガス浄化触媒に担持されたアルカリ金属は、Ｎ
Ｏｘ吸蔵材として働くが、貴金属に電子的に作用してＨ
Ｃ転化率を悪化させる効果も持つ。通常、両者のバラン
スを考えて触媒設計が行われるが、排気ガス中に連続的
にアルカリ金属が供給されると、運転履歴毎にＨＣ転化
率の悪化代が異なり、最終的には、三元成分浄化ウイン
ドウが失われ、上記現象が顕著になってしまう。

【０００８】更にまた、リーン運転で触媒を使用し続け
ると、触媒表面に酸素が吸着し、ＮＯｘとＨＣの反応を
阻害し、性能を低下させるという課題がある。この酸素
吸着被毒を解除する方法として、特開平５−３１２０２
４号公報及び特開平５−３１２０２６号公報には、リッ
チ運転を利用して、排気中の酸素を減らし、同時に増大
するＨＣ及びＣＯの還元成分により触媒表面の吸着酸素
を還元除去する方法が開示されている。しかし、リッチ
運転を行うことは、内燃機関の燃料消費が増加し、燃費
を悪化させることにつながる。しかも、例えばＮＯｘ吸
着触媒の上流にＨＣ吸着機能を有する触媒を配置した場
合には、理論空燃比又はそれよりリッチ運転時に供給さ
れるＨＣは上流に配置したＨＣ吸着触媒により吸着され
てしまい、ＮＯｘ還元触媒表面の酸素被毒解除が不完全
になる。従って、ＮＯｘを還元する機能を有した排気ガ
ス浄化触媒の上流にＨＣ吸着触媒を配置した場合には、
より多くの燃料を供給して空燃比をリッチ化しなければ
ならず、上述のように燃費の悪化を招くことになる。

【０００９】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、吸収したＮＯｘの浄化に際し、排気ガスの空燃比を
理論空燃比〜リッチにする必要が無く、内燃機関の燃費
を悪化させず、かつ酸素被毒を解除しつつ、ＮＯｘを効
率よく浄化できる排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化
システムを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討を行った結果、特定の粒状還元材
を、ＮＯｘ吸収材及び触媒金属の近傍に好ましくは適切
なタイミングで供給することにより、上記課題が解決さ
れることを見出し、本発明を完成するに至った。

【００１１】即ち、本発明の排気ガス浄化用触媒は、内
燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒におい
て、随時供給可能な粒状還元材と、ＮＯｘ吸収材と、貴
金属とを含有して成ることを特徴とする。

【００１２】また、本発明の排気ガス浄化用触媒の好適
形態は、上記粒状還元材が、上記排気ガスの流れによっ
て飛散可能で且つ上記貴金属に対して付着性を有し、上
記ＮＯｘ吸収材が、上記排気ガス中のＮＯｘをＮＯ_３ ⁻
又はＮＯ_２ ⁻の形式で保持することを特徴とし、この場
合、上記粒状還元材が、炭素質材料及び／又はパティキ
ュレートであることが好ましい。更に、上記粒状還元材
が、酸素被毒化を解除する性質を有することが好まし
い。なお、本発明の排気ガス浄化用触媒では、上記排気
ガスの空燃比が常時リーン域にあってもよい。

【００１３】次に、本発明の排気ガス浄化システムは、
上述の如き排気ガス浄化用触媒を用いて成る排気ガス浄
化システムであって、上記排気ガス浄化用触媒の構成成
分のうちのＮＯｘ吸収材と貴金属を組み合わせて成るＮ
Ｏｘ吸収浄化部と、上記排気ガス浄化用触媒の構成成分
のうちの粒状還元材を随時供給できる粒状還元材供給手
段と、を備え、上記粒状還元材を上記粒状還元材供給手
段から上記ＮＯｘ吸収浄化部に所望のタイミングで供給
し、上記ＮＯｘ吸収材に吸収されているＮＯｘ由来成分
を還元浄化する、ことを特徴とする。

【００１４】また、本発明の排気ガス浄化システムの好
適形態は、上記ＮＯｘ由来成分が上記ＮＯｘ吸収材に吸
収された量を推定するＮＯｘ吸収量推定手段を付加して
成り、このＮＯｘ吸収量推定手段によって算出されたＮ
Ｏｘ推定吸収量が上記ＮＯｘ吸収材のＮＯｘ飽和吸収量
以下の特定値を超えたときを、上記所望タイミングとし
て判断することを特徴とする。

【００１５】更に、本発明の排気ガス浄化システムの他
の好適形態は、上記粒状還元材がパティキュレートであ
り、上記粒状還元材供給手段が、この内燃機関の点火時
期を遅角させ得る点火時期遅角手段であるか、又はこの
内燃機関の排気行程でシリンダ内に燃料を噴射して再度
燃焼させ得る再燃焼手段であることを特徴とする。

【００１６】更にまた、本発明の排気ガス浄化システム
の更に他の好適形態は、上記ＮＯｘ吸収浄化部の排気ガ
ス温度を検出する排気ガス温度検出手段を付加して成
り、この排気ガス温度検出手段によって検出された排気
ガス温度が特定温度よりも低いときに、上記パティキュ
レートを供給することを特徴とする。

【００１７】また、本発明の排気ガス浄化システムの他
の好適形態は、この内燃機関の負荷を検出する負荷検出
手段を付加して成り、この負荷検出手段によって検出さ
れた負荷が特定負荷よりも低いときに、上記パティキュ
レートを供給することを特徴とする。なお、本発明の排
気ガス浄化システムでは、上記ＮＯｘ吸収浄化部の上流
に三元触媒を配置してもよい。

【００１８】更に、本発明の排気ガス浄化システムの更
に他の好適形態は、上記ＮＯｘ吸収浄化部が酸素被毒さ
れる期間が、あらかじめ設定された期間を超えたとき
に、一定期間上記パティキュレートを供給することを特
徴とする。なお、本発明の排気ガス浄化システムでは、
ＮＯｘ吸収浄化部の上流に、ＨＣ吸着触媒を配置しても
よい。

【００１９】

【作用】本発明において、排気ガス中のＮＯｘの浄化メ
カニズムは、必ずしも明らかではないが、現時点では以
下のようなものであると推察される。即ち、図９に示す
ように、まず、粒状還元材（代表的には、炭素分）が貴
金属に付着する。また、排気ガスがリーンの際、排気ガ
ス中のＮＯｘはＮＯｘ吸収材に主としてＮＯ_３ ⁻又はＮ
Ｏ_２ ⁻の形式で吸収・保持される。そして、貴金属に付
着した粒状還元材と、ＮＯｘ吸収材に保持されているＮ
Ｏｘ由来の成分であるＮＯ_３ ⁻又はＮＯ_２ ⁻とが反応し
て窒素と二酸化炭素を発生し、このようにして、ＮＯｘ
が浄化される。なお、この際の浄化反応は、主に次式で
表されるものであると考えられる。 ２Ｃ＋２ＮＯ_２→Ｎ_２＋２ＣＯ_２… ３Ｃ＋２ＮＯ_３→Ｎ_２＋３ＣＯ_２…

【００２０】上述のように、本発明においては、ＮＯｘ
の浄化に際し、ＮＯｘ吸収材に吸収させたＮＯｘ（詳細
にはＮＯｘ由来成分）を当該ＮＯｘ吸収材外に放出させ
る必要はなく、この結果、排気ガスの空燃比を理論空燃
比〜リッチにする調整する必要が無くなる。よって、Ｎ
Ｏｘ吸収材のＮＯｘ飽和吸収量を考慮しながら、適切な
タイミングで所定の粒状還元材を供給してやれば、排気
ガスの空燃比を特に制御することなく、代表的には常時
リーン状態のままで、良好なＮＯｘ浄化を実現すること
ができる。

【００２１】また、本発明者らの知見から、上記粒状還
元材は触媒酸素被毒を解除する還元材として用いること
もできることが判明しており、その解除メカニズムを、
図１に示した。即ち、リーン空燃比領域において、通常
時、いわゆるリーンＮＯｘ触媒では、ＨＣが触媒層でＮ
Ｏｘ及びＯ_２と図示したように反応し、ＮＯｘが浄化さ
れる（図１ａ）。ところが、このような状態が継続する
と、触媒表面にＯ_２が吸着して酸素被毒が生じ、ＮＯｘ
とＨＣとの反応が阻害され（図１ｂ）、ＮＯｘ浄化性能
が低下する。これに対し、本発明では、パティキュレー
ト成分に代表される粒状還元材を供給し触媒に付着させ
る。このように触媒に付着したパティキュレート成分に
は、低温から分解してＨＣを生成するＳＯＦ（有機溶媒
可溶分）が含まれており、これから生成したＨＣがＯ_２
を反応消費して触媒の酸素被毒を解除する。また同様
に、パティキュレート成分に含まれる煤等のカーボン分
も接触している触媒と燃焼反応を起こし、酸素被毒を解
除して、触媒表面を還元する（図１ｃ）。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の排気ガス浄化用触
媒について詳細に説明する。上述の如く、本発明の排気
ガス浄化用触媒は、粒状還元材と、ＮＯｘ吸収材と、貴
金属とを含有する。

【００２３】ここで、粒状還元材は、還元性を有し、対
象となる排気ガス中において固体状態で安定的に存在で
きれば、特に限定されるものではないが、排気ガス流に
よってある程度飛行移動可能であり、且つ貴金属に対し
て付着性を有するものが好ましい。また、かかる粒状還
元材は、ＮＯｘの浄化反応によって消費されるので、随
時供給可能であることを要する。具体的には、各種炭素
質材料やパティキュレートなどを例示することができる
が、排気ガス中での供給の簡便性を考慮すると、これら
のうちでも燃料由来のものが好ましく、パティキュレー
ト（煤などのカーボン分やＳＯＦ）を特に好適に使用で
きる。

【００２４】更に、上記粒状還元材は、本発明の排気ガ
ス浄化用触媒のＮＯｘ浄化触媒成分が受けた酸素被毒を
解除できることが好ましい。上述の如く、リーン域で通
常のＮＯｘ浄化触媒を使用し続けると、触媒表面に酸素
が吸着してしまい、ＮＯｘとＨＣの反応が阻害されてし
まう。しかし、上記粒状還元材を本発明の排気ガス浄化
用触媒に供給すれば、上記粒状還元材のうち、特に上記
触媒に付着したパティキュレートに含まれるＳＯＦが分
解されることによりＨＣが生成され、このＨＣが上記触
媒表面に吸着した酸素を水（Ｈ_２Ｏ）や二酸化炭素（Ｃ
Ｏ_２）に還元し、酸素被毒が解除されるので、且つ本発
明の排気ガス浄化用触媒の寿命も長くすることができ
る。このような上記粒状還元材から生成されたＨＣによ
るＮＯｘの浄化は、低排ガス温度、低負荷時に行われて
おり、空燃比をリッチに設定することなく、ＮＯｘの浄
化を行うことができ、燃費効率も維持できる。

【００２５】一方、ＮＯｘ吸収材としては、排気ガス中
のＮＯｘをＮＯ_３ ⁻又はＮＯ_２ ⁻の形式で吸収・保持で
きる材料が好ましく、リーン域でかかる吸収を行うもの
が良好である。但し、従来のＮＯｘ吸蔵・浄化法に用い
られるものと異なり、吸収したＮＯｘを理論空燃比（ス
トイキ）〜リッチ域で排気ガス中（気相）に放出する必
要はない。従って、本発明の排気ガス浄化用触媒は、常
時リーン域で運転される内燃機関からの排気ガスに対し
ても良好なＮＯｘ浄化を実現し、優れた排気ガス浄化性
能を発揮する。

【００２６】上記ＮＯｘ吸収材の例としては、ゼオライ
トや、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類元素
及びこれらの任意の組み合わせに係る元素、特にこれら
元素の酸化物を挙げることができる。具体的には、ゼオ
ライトについては、Ｙ型、Ｌ型、モルデナイト、ＭＦＩ
ゼオライトや、これらのゼオライトに金属を担持したＣ
ｕ−ゼオライト等が挙げられる。また、アルカリ金属、
アルカリ土類金属等については、カリウム（Ｋ）、ナト
リウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）及びセシウム（Ｃ
ｓ）のようなアルカリ金属及びこれらの酸化物、バリウ
ム（Ｂａ）及びカルシウム（Ｃａ）のようなアルカリ土
類金属及びこれらの酸化物、ランタン（Ｌａ）及びイッ
トリウム（Ｙ）のような希土類元素及びこれらの酸化物
が挙げられ、本発明では、これらの２種以上を任意に組
み合わせて用いることができる。本発明の排気ガス浄化
用触媒においては、例えば触媒コート層中などに上記ア
ルカリ金属等を担持させることにより、触媒上のみに上
記アルカリ金属等を固定でき、担体の一例であるコーデ
ィライトへのアルカリ金属等の拡散を防止できる。この
ようにすれば、上述のような、アルカリ金属を燃料へ直
接添加することによる触媒への悪影響を回避することが
できる。

【００２７】また、貴金属としては、三元触媒に通常用
いられる白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）又はロジウ
ム（Ｒｈ）及びこれらの任意の混合元素を用いることが
できる。

【００２８】次に、本発明の排気ガス浄化システムにつ
いて詳細に説明する。 （１）上述の如く、本発明の排気ガス浄化システムは、
上記ＮＯｘ吸収材と貴金属を含有するＮＯｘ吸収浄化部
と、上記粒状還元材を随時意図的に供給できる粒状還元
材供給手段とを備える。

【００２９】ここで、ＮＯｘ吸収浄化部については詳細
な説明を省略するが、代表的には、ＮＯｘ吸収材と貴金
属及びその他の添加剤を、アルミナなどの高比表面積を
有する多孔質基材を介してハニカム状モノリス担体等の
一体構造型担体に担持して成る触媒を備えるものであ
る。一方、粒状還元材供給手段としては、上述の粒状還
元材を上記ＮＯｘ吸収浄化部に供給できれば特に限定さ
れるものではなく、例えば、対象とする排気ガス系に対
する、圧送及び／又は吸引手段と連結している適当な容
器に各種粒状還元材を充填したものであってもよい。

【００３０】また、本発明において、粒状還元材供給手
段の好適形態としては、粒状還元材としてパティキュレ
ートを用いるパティキュレート供給手段を挙げることが
でき、かかるパティキュレート供給手段は、内燃機関、
特に自動車エンジンでは特別な部材を設置することなく
構成可能である。例えば、対象とする内燃機関の点火時
期を遅角させることにより、その排気ガス中にパティキ
ュレートを供給することができる。また、排気行程でシ
リンダ内に燃料を噴射して再度燃焼させることによって
も、パティキュレートを排気ガス中に供給することがで
きる。よって、このような制御を実行できる要素・部材
は、パティキュレート供給手段として機能する。

【００３１】また、パティキュレートの供給は排気ガス
温度にも影響を受けるため、上記排気ガスを還流するこ
と、いわゆるＥＧＲによって排気ガスの温度を調節し
て、パティキュレートの供給を制御することも可能であ
る。このようなパティキュレート供給手段を用いる場合
には、対象排気ガスの温度を検出できるような温度検出
手段を付加することが望ましく、検出温度が、パティキ
ュレートが排気ガス中に安定的に存在し得る温度（以
下、「ＰＭ存在温度」という）よりも低い場合に、パテ
ィキュレートを供給するように制御することが好まし
い。

【００３２】なお、内燃機関にかかる負荷が増大する
と、吸入空気量が増大して排気ガス量やＮＯｘ濃度が増
大し、パティキュレートの供給量も増大するが、余りに
過剰のパティキュレートを供給すると、触媒である上記
ＮＯｘ吸収浄化部が目詰まりしたり、消費しきれなかっ
たパティキュレートが大気中に放出されてしまうことが
ある。従って、パティキュレート検出手段を用いる場合
には、内燃機関の負荷検出手段を付加することが望まし
く、検出負荷が、パティキュレートを放出しない負荷値
（以下、「ＰＭ無放出負荷」という）より低いときに、
パティキュレートを供給するように制御することが好ま
しい。

【００３３】本発明の好適形態において、上述のような
ＮＯｘ浄化のためのパティキュレートの供給の制御は、
同時に酸素被毒解除のためのパティキュレートの供給の
制御ともなる。従って、上述のような各種制御により供
給されたパティキュレートから生成されたＨＣ、煤等の
カーボン分やＳＯＦが、上記触媒表面に付着した酸素を
還元したり燃焼反応等を起こすことにより、本発明の排
気ガス浄化用触媒の酸素被毒を解除できる。

【００３４】（２）本発明の排気ガス浄化システムで
は、粒状還元材を粒状還元材供給手段からＮＯｘ吸収浄
化部に所望のタイミングで供給し、ＮＯｘ吸収浄化部に
吸収されているＮＯｘ由来成分を還元浄化する。

【００３５】ここで、「所望のタイミング」とは、ＮＯ
ｘを浄化すべきときをいい、ＮＯｘ吸収浄化部のＮＯｘ
吸収材に吸収されたＮＯｘ由来成分を還元浄化すべき時
点を意味し、具体的には、排気ガス中のＮＯｘが大気中
に放出されるのを回避すべく、ＮＯｘ吸収材のＮＯｘ由
来成分吸収量（累積量）が、その飽和吸収量に達した時
点をいう。かかるＮＯｘ由来成分飽和吸収量（以下、
「ＮＯｘ飽和吸収量」と略す）は、使用するＮＯｘ吸収
材についての解析によって予め決定可能であり、また、
任意の時点におけるＮＯｘ由来成分吸収量も推定可能で
あり、現実的には、推定されたＮＯｘ由来成分吸収量
（以下、「ＮＯｘ推定吸収量」と略す）と、上記ＮＯｘ
飽和吸収量との対比によって、上記所望のタイミングが
決定される。代表的には、大気中へのＮＯｘ放出を確実
に回避すべく、ＮＯｘ推定吸収量がＮＯｘ飽和吸収量以
下の特定値を超えた時点が、所望のタイミングとして採
用される。

【００３６】上述のようなタイミングでＮＯｘ吸収浄化
部に供給された粒状還元材は、上記作用の項で説明した
ように、貴金属に付着し、ＮＯｘ吸収材に保持されてい
るＮＯｘ由来成分と次式に示すように反応して窒素と二
酸化炭素を発生し、排気ガス中のＮＯｘを浄化する。な
お、この浄化の際、排気ガスの空燃比をストイキ〜リッ
チに制御する必要がないのは上述の通りである。 Ｃ＋２ＮＯ→Ｎ_２＋ＣＯ_２…’ ２Ｃ＋２ＮＯ_２→Ｎ_２＋２ＣＯ_２…（主反応） ３Ｃ＋２ＮＯ_３→Ｎ_２＋３ＣＯ_２…（主反応）

【００３７】以上のように、本発明の排気ガス浄化シス
テムは、対象とする内燃機関の排気ガスが常時リーンで
あっても良好な浄化性能を発揮するが、排気ガスの空燃
比をストイキ〜リッチに調整する空燃比制御手段を付加
することも可能である。かかる空燃比制御手段として
は、粒状還元材供給手段としてパティキュレート供給手
段を採用した場合、付加的に設置された温度検出手段に
よって検出された排気ガス温度がＰＭ存在温度より高い
とき、又は付加的に設置された負荷検出手段によって検
出された負荷がＰＭ無放出負荷よりも高いときに、空燃
比をストイキ〜リッチに調整するように作動するものが
好適である。かかる空燃比制御手段を付加し、上記ＮＯ
ｘ浄化吸収部に、リーン域で排気ガス中のＮＯｘを吸収
しストイキ〜リッチで吸収ＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収
材と貴金属とを用いると、自動車などの内燃機関におけ
る不可避的な暖気、加速及び全負荷運転などにより排気
ガスがストイキ〜リッチにされ、この間に吸収ＮＯｘの
全部又は一部が浄化され得るので、上述した粒状還元材
の供給頻度を低減することが可能になる。

【００３８】更に、本発明の排気ガス浄化システムにお
いては、ＮＯｘ吸収浄化部の排気ガス上流側に、三元触
媒を設置することが可能であり、かかる付加設置によ
り、排気ガスの浄化効率をいっそう向上することができ
る。またこの際、三元触媒において、ＮＯｘ還元に必要
とされる排気ガス中のＨＣ、ＣＯ及びＨ_２などが消費さ
れても、本発明の浄化システムでは、上述の如く粒状還
元材がＮＯｘ吸収浄化部に確実に供給されるので、吸収
されたＮＯｘ由来成分を還元するのに支障を来すことも
ない。

【００３９】（３）本発明の排気ガス浄化システムで
は、ＮＯｘ吸収浄化部が酸素被毒される期間が、あらか
じめ設定された期間を超えたときに、一定期間パティキ
ュレートを供給し、ＮＯｘ吸収浄化部の触媒表面に吸着
した酸素を還元及び燃焼する。

【００４０】ここで、「あらかじめ設定された期間を超
えたとき」とは、事前に実験で求められた触媒酸素被毒
許容時間を超えたときをいい、この期間を経過したとき
に、上記ＮＯｘ吸収浄化部の触媒の酸素被毒解除操作が
行われる。

【００４１】更に、本発明の排気ガス浄化システムにお
いては、ＮＯｘ吸収浄化部の上流に、ＨＣ吸着触媒を配
置することが可能である。触媒低温時に上記ＨＣ吸着触
媒に吸着したＨＣが、触媒暖機過程で放出され、下流の
上記ＮＯｘ吸収浄化部に流入することにより、ＮＯｘ浄
化及び触媒酸素被毒解除の効率を一層向上することがで
きる。またこの際、ＮＯｘ吸収浄化部において、触媒暖
機前に上記ＨＣ吸着触媒にＨＣが吸着されたり、触媒暖
機後に放出されたＨＣがＮＯｘ還元に消費されても、本
発明の浄化システムでは、上述の如く粒状還元材がＮＯ
ｘ吸収浄化部に確実に浄化されるので、触媒酸素被毒を
解除するのに支障を来すこともない。

【００４２】

【実施例】以下、本発明の排気ガス浄化システムを、図
面を参照して実施例により更に詳細に説明する。

【００４３】図２は、本発明の排気ガス浄化システムを
適用した内燃機関の一例を示す構成図である。同図にお
いて、符号１は内燃機関、２はピストン、３は燃焼室、
４は点火プラグ、５は吸気弁、６は吸気ポート、７は排
気弁、８は排気ポートを示す。吸気ポート６は対応する
枝管９を介してサージタンク１０に連結されている。ま
た、サージタンク１０は吸気ダクト１１及びエアフロー
メータ１２を介してエアクリーナー１３に連結されてお
り、吸気ダクト１１にはスロットル弁１４が配置されて
いる。更に、燃料噴射弁１５は内燃機関本体のシリンダ
ヘッドに配置され、噴射される燃料は燃焼室３内へ直接
噴射される構成となっている。一方、排気ポート８は、
排気マニホールド１６及び排気管１７を介してＮＯｘ吸
収・浄化機能を有するＮＯｘ吸収浄化部１８へ連結され
ている。なお、ＮＯｘ吸収浄化部１８は、上述のように
ＮＯｘ吸収材と貴金属とを含有している。

【００４４】電子制御ユニットはＲＯＭ、ＲＡＭ及びＣ
ＰＵを有し、入力ポート及び出力ポートを備えている。
エアフローメータ１２は吸入空気量に比例した出力電圧
を発生し、この出力電圧はＡＤ変換され入力ポートへ入
力される。上記ＮＯｘ吸収浄化部１８には、排気ガス温
度に比例した出力電圧を発生する温度センサ１９が配置
され、この温度センサ１９からの出力電圧はＡＤ変換さ
れ入力ポートへ入力される。入力ポートには内燃機関１
の回転数を検知するための回転センサ２０が接続されて
いる。また、排気管マニホールド１６には空燃比センサ
２１が接続されており、この空燃比センサ２１の出力電
圧はＡＤ変換され入力ポートへ入力される。この出力電
圧により、ＮＯｘ吸収機能を有するＮＯｘ吸収浄化部１
８へ流入する排気ガスの空燃比を知ることができる。な
お、出力ポートからは制御信号が、対応する駆動回路を
介して点火プラグ４及び燃料噴射弁１５に送信される。

【００４５】通常、図２に示したような内燃機関では、
燃料噴射弁から燃料が噴射される時期、即ち燃料噴射時
期（ＴＫ）は、例えば次式 ＴＫ＝ＴＰ×Ｋ… （式中のＴＰは基本燃料噴射時期、Ｋは補正係数を示
す）によって算出される。ここで、基本燃料噴射時期Ｔ
Ｐは、内燃機関のシリンダ内に供給される混合気の空燃
比を理論空燃比にとするのに必要な燃料噴射時期を表し
ている。また、基本燃料噴射時期ＴＰは、予め実験によ
り求められ、機関負荷となる吸入空気量Ｑと機関回転数
Ｎの関数として、図３に示したマップ形式で電子制御ユ
ニット内のＲＯＭに記憶されている。

【００４６】上記補正係数Ｋは供給される混合気の空燃
比を制御するために用いられる。即ち、上記式におい
て、Ｋ＝１．０の場合、供給される混合気は理論空燃比
となる。また、Ｋ＜１．０になると、供給される混合気
の空燃比は理論空燃比よりも大きくなりリーンとなり、
これとは反対にＫ＞１．０となると、供給される混合気
は理論空燃比よりも小さくなりリッチとなる。

【００４７】また、この補正係数は内燃機関の運転状態
に応じて制御される。図４は上記補正係数Ｋの制御の概
略図を示している。図４において、内燃機関が暖気中に
は、補正係数はＫ＞１．０となり、機関水温が上昇する
につれて補正係数Ｋが低下する。機関暖気が終了する
と、補正係数ＫはＫ＜１．０となり、混合気の空燃比は
リーンに維持される。また、加速運転が行われるとき、
補正係数Ｋはその負荷に応じて、Ｋ≧１．０となる。更
に機関が全負荷の運転となれば、補正係数ＫはＫ＞１．
０となる。よって、本実施例に関する内燃機関では、暖
気中、加速及び全負荷運転中以外は、供給される混合気
の空燃比がリーンに維持されることとなる。

【００４８】ここで、上述のような内燃機関に従来公知
の排気ガス浄化システムを適用した場合を考慮すると、
かかる従来公知のＮＯｘ吸蔵浄化システムや装置では、
内燃機関から排気ガス浄化用触媒（特にＮＯｘ吸蔵浄化
型触媒）へ流入する排気ガスの空燃比がリーンのとき、
ＮＯｘがＮＯｘ吸収材に吸収され、流入する排気ガスの
空燃比が理論空燃比又はリッチのとき、吸収したＮＯｘ
が放出される。従って、従来のＮＯｘ吸蔵浄化型触媒で
は、内燃機関の加速時及び全負荷運転時、即ち流入する
排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチとされた時
に、吸収したＮＯｘを放出して浄化することになる。

【００４９】しかし、実際の走行中において、内燃機関
の加速及び全負荷運転が行われる頻度が少ない場合、排
気ガス浄化触媒（ＮＯｘ吸蔵浄化型触媒）は、吸収した
ＮＯｘを放出浄化したとしても十分なＮＯｘ放出を行う
ことができず、ＮＯｘの吸収が飽和状態となり、結果と
してＮＯｘの吸収が実質的に不可能となる。そこで、従
来は、供給される混合気の空燃比がリーンのときに、周
期的・強制的に空燃比をリッチとすることにより、吸収
したＮＯｘの放出浄化を促す方法が採られている。とこ
ろが、かかる周期的なリッチ化によって、燃料消費量は
増大し、結果として燃費の悪化を招いていた。

【００５０】これに対し、本実施例の排気ガス浄化シス
テムでは、図５（Ａ）に示すように、上記ＮＯｘ吸収浄
化部１８に流入する混合気の空燃比が継続してリーンを
維持しているときには、空燃比がリーンの状態を維持し
たまま、ＮＯｘ吸収浄化部１８に、粒状還元材の一例で
あるパティキュレート（ＰＭ）を供給する。あるいはま
た、図５（Ｂ）に示すように、空燃比がややリーンの状
態を維持したまま、ＮＯｘ吸収浄化部１８にパティキュ
レートが供給される。実際の走行中においては、定速走
行状態であって、図５（Ａ）は点火時期を遅らせたも
の、図５（Ｂ）は再度噴射をさせたものに相当する。Ｎ
Ｏｘ吸収浄化部１８、詳細には貴金属に付着したパティ
キュレートは、上述したように還元剤として機能し、吸
収されたＮＯｘ由来成分を浄化する（図９参照）。従っ
て、本実施例の排気ガス浄化システムによれば、流入す
る混合気の空燃比をリッチにして燃費を犠牲にすること
なく、吸収されたＮＯｘ分を浄化することができる。

【００５１】次に、本実施例における粒状還元材の供給
制御について詳細に説明する。本実施例においては、パ
ティキュレートを粒状還元材として用いるため、粒状還
元材供給手段として特別な部材を設置する必要はない
が、下記のようなパティキュレート供給制御や内燃機関
の運転制御を実施する。

【００５２】かかるパティキュレートの供給制御を行う
に際しては、ＮＯｘ吸収浄化部１８に含まれるＮＯｘ吸
収材のＮＯｘ吸収量を推定し、このＮＯｘ推定吸収量
と、当該ＮＯｘ吸収材のＮＯｘ飽和吸収量とを基準とし
て各種処理を実行することが好ましい。ここで、ＮＯｘ
吸収材に吸収されるＮＯｘ量は、内燃機関から排出され
る排気ガスの量と、その排気ガス中のＮＯｘ濃度に比例
する。また、この排気ガスの量は吸入空気量に比例し、
ＮＯｘ濃度は内燃機関の負荷に比例する。よって、上記
ＮＯｘ吸収量の推定は、吸入空気量と内燃機関の負荷と
の積の累積値から行うことができる。なお、本実施例の
排気ガス浄化システムでは、更に単純化して、機関回転
数の累積値によりＮＯｘ吸収量を推定するが、かかる機
関回転数の計測監視手段は、ＮＯｘ吸収量推定手段とし
て機能する。

【００５３】図６は、本実施例におけるパティキュレー
ト供給制御の一例を示すフローチャートであり、本実施
例の排気ガス浄化システムにおいて所望のタイミングで
実行される割り込みルーチンを示している。なお、かか
るルーチンは、図２に示した温度センサ１９、回転セン
サ２０やエアフローメータ１２からのデータ信号に応じ
た上記電子制御ユニットでの演算により、処理実行され
る。同図において、まず、ステップ１００では、基本燃
料噴射時期ＴＰに対する補正係数Ｋが１．０よりも小さ
いか否か、即ちリーン空燃比となっているかどうかが判
別される。Ｋ＜１．０のとき、即ちリーン空燃比のとき
は、ステップ１０１に進み、現在の機関回転数ＮＥが機
関回転数の累積値ΣＮＥに加算され、新しい累積値ΣＮ
Ｅとなる。

【００５４】次に、ステップ１０２に進み、ΣＮＥが、
予め定められた値ＳＮＥよりも大きいか否かが判別され
る。このＳＮＥは予め実験により求められており、当該
ＮＯｘ吸収材のＮＯｘ飽和吸収量以下の特定値（以下、
「ＮＯｘ準飽和吸収量」という）に相当する、機関回転
数の累積値を示している。なお、ＮＯｘ飽和吸収量は温
度によっても変動するが、このＳＮＥは温度条件をも加
味したものである。また、上記ＮＯｘ準飽和吸収量は、
ＮＯｘ飽和吸収量以下の値であれば問題はないが、大気
中への未浄化ＮＯｘの放出を確実に回避すべく、通常、
上記ＮＯｘ飽和吸収量の５０〜８０％の値が採用され
る。ΣＮＥ≦ＳＮＥのとき、即ちその時点におけるＮＯ
ｘ推定吸収量がＮＯｘ準飽和吸収量以下のときは、処理
サイクルを完了し、ΣＮＥ＞ＳＮＥのとき、即ちその時
点におけるＮＯｘ推定吸収量が、ＮＯｘ準飽和吸収量を
超えたときには、ステップ１０３へ進む。

【００５５】ステップ１０３では、その時点における排
気ガス温度Ｔがある定められた温度Ｔ１よりも小さいか
否かが判別される。Ｔ≧Ｔ１のときには処理サイクルを
終了し、Ｔ＜Ｔ１のときにはステップ１０４へ進む。な
お、温度Ｔ１は、上述したＰＭ存在温度に対応するが、
代表的には、５５０〜６５０℃である。ステップ１０４
では、内燃機関の吸入空気量Ｑがある定められた値Ｑ１
よりも大きいか否かが判別される。Ｑ≧Ｑ１のときには
処理サイクルを終了し、Ｑ＜Ｑ１のときにはパティキュ
レート成分によるＮＯｘ浄化フラグがセットされる。な
お、吸入空気量Ｑ１は、上述したＰＭ無放出負荷に相当
する。また、本実施例において、吸入空気量Ｑ１はエア
フローメータ１２によって検出されるが、アクセル開度
によっても検出できる。

【００５６】そして、ＮＯｘ浄化フラグがセットされる
と、後述するように、パティキュレートがＮＯｘ吸収浄
化部１８に供給され、ここに付着したパティキュレート
を還元剤として、ＮＯｘ吸収材に吸収されているＮＯｘ
が浄化される（ステップ１０５）。なお、パティキュレ
ートの供給により、通常、排気ガスの空燃比はリーンの
度合いが弱まり、いわば弱リーンとなる。その後、ステ
ップ１０６では、カウント値Ｃが１だけインクリメント
される。また、ステップ１０６では、カウント値Ｃが、
ある定められた値Ｃ０よりも大きくなったか否かが判別
される。Ｃ≦Ｃ０のときには処理ルーチンを完了し、Ｃ
＞Ｃ０のときにはステップ１０８へ進み、パティキュレ
ートによるＮＯｘ浄化フラグがリセットされる。

【００５７】ステップ１０８でＮＯｘ浄化フラグがリセ
ットされると、パティキュレートの供給が終了し、ＮＯ
ｘ吸収浄化部１８に流入する混合気（排気ガス）の空燃
比は、ＮＯｘ浄化フラグセット以前のリーン空燃比（い
わば強リーン）に復帰する。そして、ステップ１０９へ
進み、累積回転数ΣＮＥ及びカウント値Ｃが０とされ、
その後、このルーチンを終了する。

【００５８】一方、当初のステップ１００において、Ｋ
≧１．０と判断されたとき、即ちＮＯｘ吸収浄化部１８
に流入する混合気の空燃比がリッチであるときには、ス
テップ１１０へ進む。ステップ１１０ではＫ≧１．０の
状態がある定められた時間継続したか否かが判別され
る。Ｋ≧１．０の状態がある定められた時間継続しなか
ったときには処理サイクルを終了し、Ｋ≧１．０の状態
がある定められた時間継続したときにはステップ１１０
へ進み、累積回転数ΣＮＥが０となる。このようなステ
ップ１００、１１０及び１１１の処理により、内燃機関
の加速運転などによるストイキ〜リッチ域でのＮＯｘ放
出浄化が十分であったかどうかが判断されるので、ＮＯ
ｘ吸収浄化部１８のＮＯｘ吸収材として、リーン域でＮ
Ｏｘを吸収しストイキ〜リッチで吸収ＮＯｘを放出する
材料を用いた場合には、不要なパティキュレート供給を
省略することができる。

【００５９】次に、本実施例の排気ガス浄化システムに
おけるパティキュレート供給に関連する内燃機関の運転
制御について詳細に説明する。図７は、上記式に関す
る燃料噴射時期ＴＫの算出ルーチンを示し、点火時期の
遅角化制御のフローチャートを表している。同図におい
て、ステップ２００では、図３に示したマップから基本
燃料噴射時期ＴＰが算出される。次に、ステップ２０１
において、内燃機関がリーン燃焼を行うべきか否かが判
別される。リーン燃焼を行うべきでないとき、即ち暖機
運転、加速運転及び全負荷運転時にはステップ２０２へ
進む。

【００６０】ステップ２０２では補正係数Ｋが算出され
る。内燃機関が暖気運転時のとき、補正係数Ｋは内燃機
関の冷却水温の関数となる。よってＫ≧１．０の範囲で
冷却水温が高くなると、Ｋは小さくなる。また、加速運
転時のとき、補正係数Ｋ≧１．０とされる。更に、内燃
機関が全負荷運転時のとき、補正係数はＫ＞１．０とさ
れる。次に、ステップ２０３において補正係数ＫはＫｔ
とされる。更に、ステップ２０４において、燃料噴射時
期ＴＫ＝ＴＰ×Ｋｔが算出される。これにより、内燃機
関から排出される混合気は理論空燃比またはリッチとな
る。

【００６１】一方、ステップ２０１において、リーン燃
焼を行うべき状態であると判別されるときは、ステップ
２０５に進む。ステップ２０５において、補正係数はＫ
＜１．０とされ、ステップ２０６において補正係数Ｋが
Ｋｔとされ、ステップ２０７に進む。ステップ２０７に
おいては、パティキュレートによるＮＯｘ浄化フラグが
セットされているか否かが判別される。パティキュレー
トによるＮＯｘ浄化フラグがセットされていないときに
は、ステップ２０４に進む。よって内燃機関の排出され
る混合気はリーンとなる。

【００６２】一方、ステップ２０７において、パティキ
ュレートによるＮＯｘ浄化フラグがセットされていると
判別されるときは、ステップ２０８へ進み、内燃機関の
点火プラグ４による燃料混合気への点火時期ＡＤＶが、
予め設定された点火時期ＡＤＶ１に設定されて点火時期
が遅角化され、排出される混合気中にパティキュレート
が生成される。これにより、上述したＮＯｘ吸収浄化部
１８にパティキュレートが供給され、貴金属に付着した
パティキュレートが還元剤となり、ＮＯｘ吸収材に吸収
されたＮＯｘが浄化される（図９参照）。

【００６３】次に、パティキュレート供給に関する内燃
機関運転制御の他の例について説明する。図８は、燃料
噴射時期ＴＫの算出ルーチンを示し、シリンダ内に再度
燃料を噴射し、該燃料を燃焼させる制御のフローチャー
トを示す。ステップ２００〜２０６までは、図７のフロ
ーチャートと同様の処理がなされる。

【００６４】ステップ２０７において、パティキュレー
トによるＮＯｘ浄化フラグがセットされていると判別さ
れるとき、ステップ２０８へ進み、Ｋｔはリーン運転時
のＫｔに、点火終了後に更に燃料を噴射するための補正
係数Ｋｔａに設定される。これにより、再度燃料が噴射
・燃焼されて、排出される混合気中にパティキュレート
が生成される。この結果、図７に示した処理と同様に、
ＮＯｘ吸収浄化部１８にパティキュレートが供給され、
貴金属に付着したパティキュレートが還元剤となり、Ｎ
Ｏｘ吸収材に吸収されたＮＯｘが浄化される。

【００６５】次に、本発明の排気ガス浄化システムにお
ける触媒被毒化の解除に関連する内燃機関の運転制御に
ついて、詳細に説明する。図１０は、直列４気筒のディ
ーゼル内燃機関の一例を示す構成図である。上記ディー
ゼル内燃機関３１は、いわゆるコモンレール型の燃料噴
射装置３８を具備し、かつ一方の側面に、吸気管３２と
排気マニホールドとが上下に重なるように配置されてい
る。排気マニホールドに連なる排気管の下流には、ＮＯ
ｘ浄化触媒３６として、ゼオライトとＰｔ、Ｒｈ及びＰ
ｄのいずれか１つとをアルミナに担持した触媒をハニカ
ム担体にコーティングして成る排気ガス浄化触媒が配置
されており、その入口側に排温センサが設けられてい
る。また、ＥＧＲが設けられている。上記コモンレール
型燃料噴射装置は、基本的にアクセル開度と検出された
回転数に基づいて、その噴射量及び噴射時期が制御され
るものであり、特に噴射時期を制御信号に応じて制御で
きるようになっている。また、図１１は、機関回転数と
アクセル開度に応じて設定されている燃料噴射時期のマ
ップを示している。ディーゼル機関においては、上述の
ように、燃料噴射時期を変化させると燃焼状態が変わ
り、排気中のパティキュレート分が変化する。図１２に
示したように、噴射時期をリタード（遅角）させるとパ
ティキュレート量が増加する。また、主噴射終了後、ク
ランク角１００〜２３０゜で燃料噴射を行ういわゆるポ
スト噴射を行っても、パティキュレート量は増大する。
更に、図１３に示すように、上記ＥＧＲ率を増大させて
も、パティキュレート量は増大する。

【００６６】従来は、排気ガス中の酸素により触媒酸素
被毒が生じてＮＯｘ還元浄化性能が低下する課題に対し
て、ガソリンエンジンの場合、供給される混合気の空燃
比がリーンのときに周期的にリッチにして酸素被毒を解
除する方法が採られていた。しかし、このような方法で
は、周期的にリッチ化することにより、燃料消費量は増
大し、結果として燃費の悪化を招くことになる。また、
ディーゼルエンジンの場合、リッチ運転自体が困難なた
め、基本的に排気中の酸素濃度を低減することが出来
ず、酸素被毒の解除は困難であった。

【００６７】これに対し、本実施例の排気ガス浄化シス
テムでは、図５（Ａ）に示すように、上記ＮＯｘ浄化触
媒（図１０）に流入する混合気の空燃比が継続してリー
ンを維持しているときには、空燃比がリーンの状態を維
持したまま、上記ＮＯｘ浄化触媒にパティキュレート成
分を供給する。従って、本実施例の排気ガス浄化システ
ムによれば、ディーゼルエンジンであっても、酸素被毒
を解除し、良好なＮＯｘ浄化性能を維持することができ
る。

【００６８】また、図１４は、本実施例におけるパティ
キュレート供給制御の一例を示すフローチャートであ
り、本実施例の排気ガス浄化システムにおいて燃料噴射
時期を遅角することによりパティキュレート量を増大さ
せる。同図に示したように、ステップ３０１において、
各センサの読み取りが行われる。次にステップ３０２に
おいて、カウント数Ｃがインクリメントされ、ステップ
３０３で所定の値Ｃ_０よりも大きくなったか否かが判別
される。ステップ３０４では、図１１に示した噴射時期
マップから決定される機関回転数とアクセル開度とに応
じた基本燃料噴射時期に対し、一律に３゜遅角させる補
正を加える。なお、基本燃料噴射時期を補正するのでは
なく、遅角時の機関回転数とアクセル開度とに応じた燃
料噴射時期マップを別に与えておき、これにより、遅角
状態を得てもよい。次いで、ステップ３０５では、カウ
ント数Ｃがインクリメントされ、ステップ３０６で所定
の値Ｃ_１よりも大きくなったか否かが判別される。Ｙｅ
ｓとなるまで、遅角状態が継続され、Ｃ＞Ｃ_１になる
と、ステップ３０８でカウント数がリセットされる。

【００６９】図１５は、本実施例におけるパティキュレ
ート供給制御の他の例を示すフローチャートであり、点
火終了後の排気工程に燃料を副噴射させることにより、
パティキュレート量を増大させる。同図に示したよう
に、ステップ４０１において、各センサの読み取りが行
われる。次にステップ４０２において、カウント数Ｃが
インクリメントされ、ステップ４０３で所定の値Ｃ_０よ
りも大きくなったか否かが判別される。ステップ４０４
では、点火終了後の排気工程に燃料を副噴射が実施され
る。なお、副噴射量に特に規定はないが、１気筒１工程
当たり１０ｍｍ^３程度が好ましい。次いで、ステップ４
０５では、カウント数Ｃがインクリメントされ、ステッ
プ４０６で所定の値Ｃ_１よりも大きくなったか否かが判
別される。Ｙｅｓとなるまで、副噴射が継続され、Ｃ＞
Ｃ_１になると、ステップ４０８でカウント数がリセット
される。

【００７０】図１６は、本実施例におけるパティキュレ
ート供給制御の更に他の例を示すフローチャートであ
り、本実施例の排気ガス浄化システムにおいて排気還流
によりパティキュレート量を増大させる。また、上述の
如く、図１３は排気還流と排気中のパティキュレート量
との関係を示したものであり、排気還流率が高くなると
相対的にパティキュレートが増大する。ステップ５０３
でＣ＞Ｃ_０となったとき、排気還流制御弁が全閉とな
り、一定期間後に排気還流制御弁が通常制御に復帰す
る。

【００７１】以上、本発明を一実施例により詳細に説明
したが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
く、本発明の開示の範囲内において種々の変形実施が可
能である。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特定の粒状還元材を、ＮＯｘ吸収材及び触媒金属の近傍
に好ましくは適切なタイミングで供給することとしたた
め、吸収したＮＯｘの浄化に際し、排気ガスの空燃比を
理論空燃比〜リッチにする必要が無く、内燃機関の燃費
を悪化させず、かつ酸素被毒を解除しつつ、ＮＯｘを効
率よく浄化できる排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化
システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における触媒酸素被毒の解除メカニズム
を示す模式図である。

【図２】本発明の排気ガス浄化システムを適用した内燃
機関の一例を示す構成図である。

【図３】本発明の排気ガス浄化システムにおける燃料噴
射時期のマップを示す説明図である。

【図４】本発明の排気ガス浄化システムにおける燃料噴
射時期の補正制御を示す概略図である。

【図５】本発明の排気ガス浄化システムにおけるパティ
キュレート供給の経時変化図である。

【図６】パティキュレート供給制御の一例を示すフロー
チャートであり、所望のタイミングで実行される割り込
みルーチンを示している。

【図７】燃料噴射時期ＴＫの算出ルーチンを示し、点火
時期の遅角化制御のフローチャートである。

【図８】燃料噴射時期ＴＫの算出ルーチンを示し、シリ
ンダ内に再度燃料を噴射し、該燃料を燃焼させる制御の
フローチャートである。

【図９】本発明におけるＮＯｘの浄化メカニズムを示す
模式図である。

【図１０】本発明の排気ガス浄化システムを適用した内
燃機関の一例を示す構成図である。

【図１１】本発明の排気ガス浄化システムにおける燃料
噴射時期のマップを示す説明図である。

【図１２】本発明の排気ガス浄化システムにおけるパテ
ィキュレート量の変化を示すグラフである。

【図１３】本発明の排気ガス浄化システムにおけるパテ
ィキュレート量の変化を示すグラフである。

【図１４】燃料噴射時期の遅角化制御のフローチャート
である。

【図１５】シリンダ内に燃料を副噴射し、該燃料を燃焼
させる制御のフローチャートである。

【図１６】排気還流制御のフローチャートである。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ ピストン ３ 燃焼室 ４ 点火プラグ ５ 吸気弁 ６ 吸気ポート ７ 排気弁 ８ 排気ポート ９ 枝管 １０ サージタンク １１ 吸気ダクト １２ エアフローメータ １３ エアクリーナー １４ スロットル弁 １５ 燃料噴射弁 １６ 排気マニホールド １７ 排気管 １８ 排気ガス浄化触媒 １９ 温度センサ ２０ 回転センサ ２１ 空燃比センサ ３１ ディーゼル内燃機関 ３２ 吸気管 ３６ ＮＯｘ浄化触媒 ３８ コモンレール型燃料噴射装置

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ａ 41/34 41/34 Ｆ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｊ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｂ (72)発明者 金坂 浩行 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 上條 元久 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 赤間 弘 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 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 Ｆターム(参考） 3G022 AA03 AA06 AA07 BA01 BA06 DA02 GA01 GA05 GA06 GA08 GA10 3G062 AA01 AA03 AA06 AA07 BA02 BA04 BA05 BA06 BA08 CA06 DA01 DA02 GA01 GA04 GA06 GA09 GA17 3G090 DA10 DA12 DA18 DA20 EA06 3G091 AA02 AA11 AA12 AA17 AA18 AA24 AA28 AB03 AB05 AB06 AB09 AB10 BA11 BA14 BA33 CA16 CA18 CA26 CB02 CB03 CB05 DA01 DA02 DA10 DB06 DB08 DB10 DB13 DC01 EA01 EA03 EA05 EA07 EA17 EA30 EA34 FA04 FA07 FA11 FA14 FA16 FA17 FA18 FB01 FB02 FB10 FB11 FB12 FC02 GA06 GB01X GB01Y GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB06W GB07W GB09Y GB10X GB10Y GB17X HA08 HA10 HA20 HA36 HA38 HB05 3G301 HA01 HA02 HA04 HA06 HA13 HA16 JA15 JA25 JA26 JA33 JB09 LA03 LB04 MA01 MA11 MA18 NA07 NA08 ND01 NE01 NE06 NE12 NE13 NE14 NE15 PA01A PA01B PA11A PA11B PA17A PA17B PD02A PD02B PD11A PD11B PE01A PE01B PE03A PE03B

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関から排出される排気ガスを浄化
   する触媒において、随時供給可能な粒状還元材と、ＮＯ
   ｘ吸収材と、貴金属とを含有して成ることを特徴とする
   排気ガス浄化用触媒。
2. 【請求項２】 上記粒状還元材が、上記排気ガスの流れ
   によって飛散可能で且つ上記貴金属に対して付着性を有
   し、上記ＮＯｘ吸収材が、上記排気ガス中のＮＯｘをＮ
   Ｏ_３ ⁻又はＮＯ_２ ⁻の形式で保持することを特徴とする
   請求項１記載の排気ガス浄化用触媒。
3. 【請求項３】 上記粒状還元材が、炭素質材料及び／又
   はパティキュレートであることを特徴とする請求項１又
   は２記載の排気ガス浄化用触媒。
4. 【請求項４】 上記粒状還元材が、酸素被毒化を解除す
   る性質を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   か１つの項に記載の排気ガス浄化用触媒。
5. 【請求項５】 上記ＮＯｘ吸収材が、アルカリ金属、ア
   ルカリ土類金属及び希土類元素から成る群より選ばれた
   少なくとも１種の元素及び／又はゼオライトを含有し、
   上記貴金属が白金、パラジウム及びロジウムから成る群
   より選ばれた少なくとも１種の元素であることを特徴と
   する請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の排気ガス
   浄化用触媒。
6. 【請求項６】 上記排気ガスの空燃比が常時リーン域に
   あることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項
   に記載の排気ガス浄化用触媒。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１つの項に記載
   の排気ガス浄化用触媒を用いて成る排気ガス浄化システ
   ムであって、 上記排気ガス浄化用触媒の構成成分のうちのＮＯｘ吸収
   材と貴金属を組み合わせて成るＮＯｘ吸収浄化部と、 上記排気ガス浄化用触媒の構成成分のうちの粒状還元材
   を随時供給できる粒状還元材供給手段と、を備え、 上記粒状還元材を上記粒状還元材供給手段から上記ＮＯ
   ｘ吸収浄化部に所望のタイミングで供給し、上記ＮＯｘ
   吸収材に吸収されているＮＯｘ由来成分を還元浄化す
   る、ことを特徴とする排気ガス浄化システム。
8. 【請求項８】 上記ＮＯｘ由来成分が上記ＮＯｘ吸収材
   に吸収された量を推定するＮＯｘ吸収量推定手段を付加
   して成り、このＮＯｘ吸収量推定手段によって算出され
   たＮＯｘ推定吸収量が上記ＮＯｘ吸収材のＮＯｘ飽和吸
   収量以下の特定値を超えたときを、上記所望タイミング
   として判断することを特徴とする請求項７記載の排気ガ
   ス浄化システム。
9. 【請求項９】 上記粒状還元材がパティキュレートであ
   り、上記粒状還元材供給手段が、この内燃機関の点火時
   期を遅角させ得る点火時期遅角手段であることを特徴と
   する請求項７又は８記載の排気ガス浄化システム。
10. 【請求項１０】 上記粒状還元材がパティキュレートで
    あり、上記粒状還元材供給手段が、この内燃機関の排気
    行程でシリンダ内に燃料を噴射して再度燃焼させ得る再
    燃焼手段であることを特徴とする請求項７又は８記載の
    排気ガス浄化システム。
11. 【請求項１１】 上記粒状還元材がパティキュレートで
    あり、上記粒状還元材供給手段が、排気ガスの排気還流
    量を制御する手段であることを特徴とする請求項７又は
    ８記載の排気ガス浄化システム。
12. 【請求項１２】 上記ＮＯｘ吸収浄化部の排気ガス温度
    を検出する排気ガス温度検出手段を付加して成り、この
    排気ガス温度検出手段によって検出された排気ガス温度
    が特定温度よりも低いときに、上記パティキュレートを
    供給することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１
    つの項に記載の排気ガス浄化システム。
13. 【請求項１３】 上記検出された温度が特定温度よりも
    高いときに、上記排気ガスの空燃比をストイキ〜リッチ
    に調整する空燃比制御手段を付加して成ることを特徴と
    する請求項１２記載の排気ガス浄化システム。
14. 【請求項１４】 この内燃機関の負荷を検出する負荷検
    出手段を付加して成り、この負荷検出手段によって検出
    された負荷が特定負荷よりも低いときに、上記パティキ
    ュレートを供給することを特徴とする請求項９〜１１の
    いずれか１つの項に記載の排気ガス浄化システム。
15. 【請求項１５】 上記検出された負荷が特定負荷よりも
    高いときに、上記排気ガスの空燃比をストイキ〜リッチ
    に調整する空燃比制御手段を付加して成ることを特徴と
    する請求項１４記載の排気ガス浄化システム。
16. 【請求項１６】 上記ＮＯｘ吸収浄化部の上流に、三元
    触媒を配置して成ることを特徴とする請求項７〜１５の
    いずれか１つの項に記載の排気ガス浄化システム。
17. 【請求項１７】 上記ＮＯｘ吸収浄化部が酸素被毒され
    る期間が、あらかじめ設定された期間を超えたときに、
    一定期間上記パティキュレートを供給することを特徴と
    する請求項７〜１６のいずれか１つの項に記載の排気ガ
    ス浄化システム。
18. 【請求項１８】 上記ＮＯｘ吸収浄化部の上流に、ＨＣ
    吸着触媒を配置して成ることを特徴とする請求項７〜１
    ７のいずれか１つの項に記載の排気ガス浄化システム。