JP2002180885A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】内燃機関の排気浄化装置において、触媒冷間時
等の排気エミッションの悪化を防止することを目的とす
る。 【解決手段】内燃機関１と、排気浄化触媒２０と、運転
状態検出手段３５と、機関出力とはならない時期に燃料
を噴射させる副噴射手段３５と、副噴射実行の可否を判
定する燃料添加判定手段３５と、ＥＧＲ装置２６と、を
具備し、排気浄化触媒２０が活性温度に達していなく、
且つ、内燃機関１が暖機されていないときには、副噴射
を行うとともにＥＧＲガス割合を１０パーセント以下に
制御してＥＧＲガスを導入する。
等の排気エミッションの悪化を防止することを目的とす
る。 【解決手段】内燃機関１と、排気浄化触媒２０と、運転
状態検出手段３５と、機関出力とはならない時期に燃料
を噴射させる副噴射手段３５と、副噴射実行の可否を判
定する燃料添加判定手段３５と、ＥＧＲ装置２６と、を
具備し、排気浄化触媒２０が活性温度に達していなく、
且つ、内燃機関１が暖機されていないときには、副噴射
を行うとともにＥＧＲガス割合を１０パーセント以下に
制御してＥＧＲガスを導入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気を
浄化する排気浄化装置に関する。
浄化する排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車等に搭載される内燃機関、
特に酸素過剰状態の混合気（所謂、リーン空燃比の混合
気）を燃焼可能とするディーゼル機関やリーンバーン・
ガソリン機関では、該内燃機関の排気中に含まれる窒素
酸化物（ＮＯx）を浄化する技術が望まれている。
特に酸素過剰状態の混合気（所謂、リーン空燃比の混合
気）を燃焼可能とするディーゼル機関やリーンバーン・
ガソリン機関では、該内燃機関の排気中に含まれる窒素
酸化物（ＮＯx）を浄化する技術が望まれている。
【０００３】このような要求に対し、内燃機関の排気系
にリーンＮＯx触媒を配置する技術が提案されている。
排気中の有害成分を浄化する排気浄化装置として、選択
還元型ＮＯx触媒や吸蔵還元型ＮＯx触媒などのリーンＮ
Ｏx触媒が知られている。
にリーンＮＯx触媒を配置する技術が提案されている。
排気中の有害成分を浄化する排気浄化装置として、選択
還元型ＮＯx触媒や吸蔵還元型ＮＯx触媒などのリーンＮ
Ｏx触媒が知られている。
【０００４】選択還元型ＮＯx触媒は、酸素過剰の雰囲
気で炭化水素（ＨＣ）の存在下でＮＯxを還元または分
解する触媒であり、この選択還元型ＮＯx触媒でＮＯxを
浄化するためには適量のＨＣ成分（還元剤）が必要とさ
れる。この選択還元型ＮＯx触媒を前記内燃機関の排気
浄化に用いる場合、該内燃機関の通常運転時の排気中の
ＨＣ成分の量は極めて少ないので、通常運転時にＮＯx
を浄化するためには、選択還元型ＮＯx触媒にＨＣ成分
を供給する必要がある。
気で炭化水素（ＨＣ）の存在下でＮＯxを還元または分
解する触媒であり、この選択還元型ＮＯx触媒でＮＯxを
浄化するためには適量のＨＣ成分（還元剤）が必要とさ
れる。この選択還元型ＮＯx触媒を前記内燃機関の排気
浄化に用いる場合、該内燃機関の通常運転時の排気中の
ＨＣ成分の量は極めて少ないので、通常運転時にＮＯx
を浄化するためには、選択還元型ＮＯx触媒にＨＣ成分
を供給する必要がある。
【０００５】一方、吸蔵還元型ＮＯx触媒は、流入排気
の空燃比がリーン空燃比のときはＮＯxを吸収し、流入
排気の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯxを放出し、
Ｎ2に還元する触媒である。
の空燃比がリーン空燃比のときはＮＯxを吸収し、流入
排気の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯxを放出し、
Ｎ2に還元する触媒である。
【０００６】この吸蔵還元型ＮＯx触媒が内燃機関の排
気系に配置されると、内燃機関が希薄燃焼運転されて排
気の空燃比が高くなるときは排気中の窒素酸化物（ＮＯ
x）が吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収され、吸蔵還元型ＮＯ
x触媒に流入する排気の空燃比が低くなったときは吸蔵
還元型ＮＯx触媒に吸収されていた窒素酸化物（ＮＯx）
が放出されつつ窒素（Ｎ2）に還元される。
気系に配置されると、内燃機関が希薄燃焼運転されて排
気の空燃比が高くなるときは排気中の窒素酸化物（ＮＯ
x）が吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収され、吸蔵還元型ＮＯ
x触媒に流入する排気の空燃比が低くなったときは吸蔵
還元型ＮＯx触媒に吸収されていた窒素酸化物（ＮＯx）
が放出されつつ窒素（Ｎ2）に還元される。
【０００７】これらリーンＮＯx触媒を用いた排気浄化
システムにおいては、リーンＮＯx触媒の触媒床温の管
理が非常に重要である。
システムにおいては、リーンＮＯx触媒の触媒床温の管
理が非常に重要である。
【０００８】例えば、リーンＮＯx触媒には活性温度が
あり、触媒床温がこの活性温度範囲から外れると、浄化
能力が極度に低下する。
あり、触媒床温がこの活性温度範囲から外れると、浄化
能力が極度に低下する。
【０００９】このような問題に対し、特許第２８４５０
５６号公報に記載されたような内燃機関の排気浄化装置
が提案されている。この公報に記載された内燃機関の排
気浄化装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒において排気中の
酸素と反応して消費される還元剤の量と吸蔵還元型ＮＯ
x触媒に吸収されている窒素酸化物（ＮＯx）を還元する
ために必要となる還元剤の量とを考慮して、還元剤の添
加量を決定することにより、還元剤の過剰供給や供給不
足を防止、以てＮＯx吸蔵材の温度の低下の問題を解決
しようとするものである。
５６号公報に記載されたような内燃機関の排気浄化装置
が提案されている。この公報に記載された内燃機関の排
気浄化装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒において排気中の
酸素と反応して消費される還元剤の量と吸蔵還元型ＮＯ
x触媒に吸収されている窒素酸化物（ＮＯx）を還元する
ために必要となる還元剤の量とを考慮して、還元剤の添
加量を決定することにより、還元剤の過剰供給や供給不
足を防止、以てＮＯx吸蔵材の温度の低下の問題を解決
しようとするものである。
【００１０】また、内燃機関から排出される窒素酸化物
（ＮＯx）の量を低減する方法としては、内燃機関の排
気通路を流れる排気の一部を該内燃機関の吸気通路へ再
循環させる排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recircul
ation）装置を利用する方法が提案されている。
（ＮＯx）の量を低減する方法としては、内燃機関の排
気通路を流れる排気の一部を該内燃機関の吸気通路へ再
循環させる排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recircul
ation）装置を利用する方法が提案されている。
【００１１】ＥＧＲ装置は、排気中に含まれる水蒸気
（Ｈ2Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ2）
等の不活性ガス成分が持つ不燃性及び吸熱性を利用し
て、内燃機関の燃焼室における混合気の燃焼速度及び燃
焼温度を低下させ、以て燃焼時に発生する窒素酸化物
（ＮＯx）の量を低減させるものである。
（Ｈ2Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ2）
等の不活性ガス成分が持つ不燃性及び吸熱性を利用し
て、内燃機関の燃焼室における混合気の燃焼速度及び燃
焼温度を低下させ、以て燃焼時に発生する窒素酸化物
（ＮＯx）の量を低減させるものである。
【００１２】尚、上記したようなＥＧＲ装置としては、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路
と、ＥＧＲ通路内を流れる排気（ＥＧＲガス）の流量を
調整するＥＧＲ弁とから構成される装置や、ＥＧＲ通路
及びＥＧＲ弁に加えてＥＧＲガスを冷却するためのＥＧ
ＲクーラをＥＧＲ通路の途中に設けて構成される装置
等、種々の構成の装置が提案されている。
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路
と、ＥＧＲ通路内を流れる排気（ＥＧＲガス）の流量を
調整するＥＧＲ弁とから構成される装置や、ＥＧＲ通路
及びＥＧＲ弁に加えてＥＧＲガスを冷却するためのＥＧ
ＲクーラをＥＧＲ通路の途中に設けて構成される装置
等、種々の構成の装置が提案されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、内燃機関始動
直後はリーンＮＯx触媒が活性温度に達していないた
め、触媒が機能せず、排気中のＮＯxは浄化されずにＮ
Ｏx触媒を通過し、大気中に放出されることになる。そ
こで、内燃機関の始動直後等にＮＯx触媒を早期に温度
上昇させることが重要となる。
直後はリーンＮＯx触媒が活性温度に達していないた
め、触媒が機能せず、排気中のＮＯxは浄化されずにＮ
Ｏx触媒を通過し、大気中に放出されることになる。そ
こで、内燃機関の始動直後等にＮＯx触媒を早期に温度
上昇させることが重要となる。
【００１４】ＮＯx触媒の温度を早期に上昇させる手段
として、内燃機関の気筒内へ機関出力のための燃料を噴
射させる主噴射の後の機関出力とはならない時期（例え
ば膨張行程）に再度燃料を噴射させる副噴射（ポスト噴
射ともいう）を例示できる。副噴射により噴射された燃
料は内燃機関の気筒内で燃焼し排気の温度を上昇させ
る。この副噴射を用いるとＮＯx触媒の温度を早期に上
昇させることができるが、この場合においてもＮＯx触
媒が活性温度に達するまでにはある程度の時間が必要と
なる。
として、内燃機関の気筒内へ機関出力のための燃料を噴
射させる主噴射の後の機関出力とはならない時期（例え
ば膨張行程）に再度燃料を噴射させる副噴射（ポスト噴
射ともいう）を例示できる。副噴射により噴射された燃
料は内燃機関の気筒内で燃焼し排気の温度を上昇させ
る。この副噴射を用いるとＮＯx触媒の温度を早期に上
昇させることができるが、この場合においてもＮＯx触
媒が活性温度に達するまでにはある程度の時間が必要と
なる。
【００１５】そこで、ＮＯx触媒が活性温度に達するま
での期間のＮＯxの排出を抑制することも重要となる。
このようなときにＥＧＲを使用するとＮＯxの排出を低
減することが可能となるが、排気のエネルギーの一部を
ＥＧＲガスとして取り出すため、例えばＥＧＲクーラ装
着の場合などはＥＧＲクーラへ排気のエネルギーを与え
ることになり逆に、再循環した排気の温度は低下するの
で、ＮＯx触媒が活性温度に達するまでの時間が長くな
る。また、ＥＧＲガス割合が多くなると失火の原因とな
りＨＣ排出量が増加する。しかし、反対にＥＧＲ量を減
少させるとＮＯxの排出量が多くなるばかりでなく、吸
気絞り弁を使用している場合には、内燃機関の吸気量が
減少するため圧縮圧力が低下し、失火の原因となりＨＣ
排出量が増加する。
での期間のＮＯxの排出を抑制することも重要となる。
このようなときにＥＧＲを使用するとＮＯxの排出を低
減することが可能となるが、排気のエネルギーの一部を
ＥＧＲガスとして取り出すため、例えばＥＧＲクーラ装
着の場合などはＥＧＲクーラへ排気のエネルギーを与え
ることになり逆に、再循環した排気の温度は低下するの
で、ＮＯx触媒が活性温度に達するまでの時間が長くな
る。また、ＥＧＲガス割合が多くなると失火の原因とな
りＨＣ排出量が増加する。しかし、反対にＥＧＲ量を減
少させるとＮＯxの排出量が多くなるばかりでなく、吸
気絞り弁を使用している場合には、内燃機関の吸気量が
減少するため圧縮圧力が低下し、失火の原因となりＨＣ
排出量が増加する。
【００１６】そこで、ＮＯx排出量低減及びＮＯx触媒の
早期温度上昇を実現するための最適なＥＧＲ量を求める
ことが重要となる。
早期温度上昇を実現するための最適なＥＧＲ量を求める
ことが重要となる。
【００１７】本発明は、上記したような種々の問題に鑑
みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置にお
いて、吸気中のＥＧＲガス割合を調整することにより、
触媒を早期に温度上昇させ、且つ、その期間のＮＯxの
排出を低減する技術を提供し、以て、始動直後等におけ
る触媒冷間時等の排気エミッションの悪化を防止するこ
とを目的とする。
みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置にお
いて、吸気中のＥＧＲガス割合を調整することにより、
触媒を早期に温度上昇させ、且つ、その期間のＮＯxの
排出を低減する技術を提供し、以て、始動直後等におけ
る触媒冷間時等の排気エミッションの悪化を防止するこ
とを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。即ち、本発明に係
る内燃機関の排気浄化装置は、酸素過剰状態の混合気を
燃焼可能とする希薄燃焼式の内燃機関と、前記内燃機関
の排気通路に設けられ、排気中の有害成分を浄化する排
気浄化触媒と、前記車両の運転状態を検出する運転状態
検出手段と、前記内燃機関へ機関出力のための燃料が主
噴射された後の機関出力とはならない時期に再度燃料を
噴射させる副噴射手段と、前記運転状態検出手段により
検出された車両の運転状態に基づいて前記副噴射手段の
実行の可否を判定する燃料添加判定手段と、前記内燃機
関の吸気系に排気の一部を再循環させるＥＧＲ装置と、
を具備し、前記排気浄化触媒が活性温度に達していな
く、且つ、前記内燃機関が暖機されていないときには、
副噴射を行うとともにＥＧＲガス割合を１０パーセント
以下に制御してＥＧＲガスを導入した。
するために、以下の手段を採用した。即ち、本発明に係
る内燃機関の排気浄化装置は、酸素過剰状態の混合気を
燃焼可能とする希薄燃焼式の内燃機関と、前記内燃機関
の排気通路に設けられ、排気中の有害成分を浄化する排
気浄化触媒と、前記車両の運転状態を検出する運転状態
検出手段と、前記内燃機関へ機関出力のための燃料が主
噴射された後の機関出力とはならない時期に再度燃料を
噴射させる副噴射手段と、前記運転状態検出手段により
検出された車両の運転状態に基づいて前記副噴射手段の
実行の可否を判定する燃料添加判定手段と、前記内燃機
関の吸気系に排気の一部を再循環させるＥＧＲ装置と、
を具備し、前記排気浄化触媒が活性温度に達していな
く、且つ、前記内燃機関が暖機されていないときには、
副噴射を行うとともにＥＧＲガス割合を１０パーセント
以下に制御してＥＧＲガスを導入した。
【００１９】本発明においては、前記内燃機関に吸入さ
れる新気の量を調整する吸気絞り弁を具備し、ＥＧＲ制
御を行うとともに吸気絞り弁の閉弁制御を行うことがで
きる。
れる新気の量を調整する吸気絞り弁を具備し、ＥＧＲ制
御を行うとともに吸気絞り弁の閉弁制御を行うことがで
きる。
【００２０】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、排気中の有害成分が排気浄化装置の触媒によ
って浄化される。また、内燃機関始動直後の排気浄化装
置が活性温度に達していないときには、機関出力を発生
させるための燃料が内燃機関の気筒内へ主噴射された後
に、機関出力に影響しない例えば膨張行程に再度燃料を
噴射させる副噴射が行われる。この副噴射により噴射さ
れた燃料は気筒内で燃焼し排気の温度が上昇する。この
ように通常よりも温度の高い排気が排気浄化触媒に到達
すると排気浄化触媒の温度が早期に上昇する。
装置では、排気中の有害成分が排気浄化装置の触媒によ
って浄化される。また、内燃機関始動直後の排気浄化装
置が活性温度に達していないときには、機関出力を発生
させるための燃料が内燃機関の気筒内へ主噴射された後
に、機関出力に影響しない例えば膨張行程に再度燃料を
噴射させる副噴射が行われる。この副噴射により噴射さ
れた燃料は気筒内で燃焼し排気の温度が上昇する。この
ように通常よりも温度の高い排気が排気浄化触媒に到達
すると排気浄化触媒の温度が早期に上昇する。
【００２１】また、内燃機関から排出された排気の一部
は吸気系に再循環され、再循環ガス（ＥＧＲガス）とな
って新気と共に燃焼室に吸入される。ＥＧＲガスは自ら
燃焼することはなく、燃焼温度を低下させる働きをし、
以て窒素酸化物（ＮＯx）の発生量が抑制される。
は吸気系に再循環され、再循環ガス（ＥＧＲガス）とな
って新気と共に燃焼室に吸入される。ＥＧＲガスは自ら
燃焼することはなく、燃焼温度を低下させる働きをし、
以て窒素酸化物（ＮＯx）の発生量が抑制される。
【００２２】ここで、ＮＯxの発生を抑制するという点
においては、吸気中のＥＧＲガス割合は大きいほど良い
が、排気浄化触媒の早期温度上昇という点においては、
ＥＧＲガス割合は小さいほど良い。
においては、吸気中のＥＧＲガス割合は大きいほど良い
が、排気浄化触媒の早期温度上昇という点においては、
ＥＧＲガス割合は小さいほど良い。
【００２３】また、吸気絞り弁を使用すると、内燃機関
に吸入される新気量を調整することができ、空燃比制御
が容易に行える。しかし、吸気絞り弁によって内燃機関
に吸入される新気の量が制限され気筒内の圧力が低くな
るために、内燃機関の圧縮行程における圧縮圧力が上昇
せず、失火する虞がある。このようなときには、ＥＧＲ
ガスを吸入させることにより圧縮圧力を増加させ、失火
を抑制することができる。
に吸入される新気量を調整することができ、空燃比制御
が容易に行える。しかし、吸気絞り弁によって内燃機関
に吸入される新気の量が制限され気筒内の圧力が低くな
るために、内燃機関の圧縮行程における圧縮圧力が上昇
せず、失火する虞がある。このようなときには、ＥＧＲ
ガスを吸入させることにより圧縮圧力を増加させ、失火
を抑制することができる。
【００２４】この場合、ＥＧＲガス割合が大きいほど圧
縮圧力は大きくなるが、所定割合以上になると、新気量
が減少することに起因した失火により排気中の未燃炭化
水素量（以下、ＴＨＣ:Total Hydorocarbonsとする）が
増加する。
縮圧力は大きくなるが、所定割合以上になると、新気量
が減少することに起因した失火により排気中の未燃炭化
水素量（以下、ＴＨＣ:Total Hydorocarbonsとする）が
増加する。
【００２５】また、ＥＧＲガスが所定割合よりも少なく
なると圧縮圧力が上昇しないことに起因した失火により
ＴＨＣが増加する。
なると圧縮圧力が上昇しないことに起因した失火により
ＴＨＣが増加する。
【００２６】このように、内燃機関に吸入される吸気中
のＥＧＲガス割合は、排気中のガス成分及び排気浄化触
媒の温度上昇に影響する。
のＥＧＲガス割合は、排気中のガス成分及び排気浄化触
媒の温度上昇に影響する。
【００２７】そこで、本発明においては、実験結果に基
づけば最適なＥＧＲガス割合は１０パーセント以下であ
り、内燃機関に吸入されるＥＧＲガス割合を調整するこ
とにより、有害成分の発生を抑制しつつ排気浄化触媒を
早期に温度上昇させることによって、排気中の有害成分
が大気中へ放出されることを抑制する。
づけば最適なＥＧＲガス割合は１０パーセント以下であ
り、内燃機関に吸入されるＥＧＲガス割合を調整するこ
とにより、有害成分の発生を抑制しつつ排気浄化触媒を
早期に温度上昇させることによって、排気中の有害成分
が大気中へ放出されることを抑制する。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて
説明する。ここでは、本発明に係る排気浄化装置を車両
駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説
明する。
気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて
説明する。ここでは、本発明に係る排気浄化装置を車両
駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説
明する。
【００２９】図１は、本発明に係る排気浄化装置を適用
する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図であ
る。
する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図であ
る。
【００３０】図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を
有する水冷式の４サイクル・ディーゼル機関である。
有する水冷式の４サイクル・ディーゼル機関である。
【００３１】内燃機関１は、各気筒２の燃焼室に直接燃
料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁
３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレー
ル）４と接続されている。このコモンレール４には、該
コモンレール４内の燃料の圧力に対応した電気信号を出
力するコモンレール圧センサ４ａが取り付けられてい
る。
料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁
３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレー
ル）４と接続されている。このコモンレール４には、該
コモンレール４内の燃料の圧力に対応した電気信号を出
力するコモンレール圧センサ４ａが取り付けられてい
る。
【００３２】前記コモンレール４は、燃料供給管５を介
して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６
は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転ト
ルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポン
プ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａが内燃
機関１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられた
クランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されてい
る。
して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６
は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転ト
ルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポン
プ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａが内燃
機関１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられた
クランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されてい
る。
【００３３】このように構成された燃料噴射系では、ク
ランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ
伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトから
該燃料ポンプ６の入力軸へ伝達された回転トルクに応じ
た圧力で燃料を吐出する。
ランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ
伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトから
該燃料ポンプ６の入力軸へ伝達された回転トルクに応じ
た圧力で燃料を吐出する。
【００３４】前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、
燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給され、コモ
ンレール４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴
射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流
が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃
料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。
燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給され、コモ
ンレール４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴
射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流
が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃
料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。
【００３５】次に、内燃機関１には、吸気枝管８が接続
されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室
と図示しない吸気ポートを介して連通している。
されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室
と図示しない吸気ポートを介して連通している。
【００３６】前記吸気枝管８は、吸気管９に接続され、
この吸気管９は、エアクリーナボックス１０に接続され
ている。前記エアクリーナボックス１０より下流の吸気
管９には、該吸気管９内を流通する吸気の質量に対応し
た電気信号を出力するエアフローメータ１１と、該吸気
管９内を流通する吸気の温度に対応した電気信号を出力
する吸気温度センサ１２とが取り付けられている。
この吸気管９は、エアクリーナボックス１０に接続され
ている。前記エアクリーナボックス１０より下流の吸気
管９には、該吸気管９内を流通する吸気の質量に対応し
た電気信号を出力するエアフローメータ１１と、該吸気
管９内を流通する吸気の温度に対応した電気信号を出力
する吸気温度センサ１２とが取り付けられている。
【００３７】前記吸気管９における吸気枝管８の直上流
に位置する部位には、該吸気管９内を流通する吸気の流
量を調節する吸気絞り弁１３が設けられている。この吸
気絞り弁１３には、ステッパモータ等で構成されて該吸
気絞り弁１３を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ
１４が取り付けられている。
に位置する部位には、該吸気管９内を流通する吸気の流
量を調節する吸気絞り弁１３が設けられている。この吸
気絞り弁１３には、ステッパモータ等で構成されて該吸
気絞り弁１３を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ
１４が取り付けられている。
【００３８】前記エアフローメータ１１と前記吸気絞り
弁１３との間に位置する吸気管９には、排気の熱エネル
ギを駆動源として作動する遠心過給機（ターボチャージ
ャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａが設けられ、
コンプレッサハウジング１５ａより下流の吸気管９に
は、前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて
高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６
が設けられている。
弁１３との間に位置する吸気管９には、排気の熱エネル
ギを駆動源として作動する遠心過給機（ターボチャージ
ャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａが設けられ、
コンプレッサハウジング１５ａより下流の吸気管９に
は、前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて
高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６
が設けられている。
【００３９】このように構成された吸気系では、エアク
リーナボックス１０に流入した吸気は、該エアクリーナ
ボックス１０内の図示しないエアクリーナによって吸気
中の塵や埃等が除去された後、吸気管９を介してコンプ
レッサハウジング１５ａに流入する。
リーナボックス１０に流入した吸気は、該エアクリーナ
ボックス１０内の図示しないエアクリーナによって吸気
中の塵や埃等が除去された後、吸気管９を介してコンプ
レッサハウジング１５ａに流入する。
【００４０】コンプレッサハウジング１５ａに流入した
吸気は、該コンプレッサハウジング１５ａに内装された
コンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記
コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温とな
った吸気は、インタークーラ１６にて冷却された後、必
要に応じて吸気絞り弁１３によって流量を調節されて吸
気枝管８に流入する。吸気枝管８に流入した吸気は、各
枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２の
燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼さ
れる。
吸気は、該コンプレッサハウジング１５ａに内装された
コンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記
コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温とな
った吸気は、インタークーラ１６にて冷却された後、必
要に応じて吸気絞り弁１３によって流量を調節されて吸
気枝管８に流入する。吸気枝管８に流入した吸気は、各
枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２の
燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼さ
れる。
【００４１】一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接
続され、排気枝管１８の各枝管が図示しない排気ポート
を介して各気筒２の燃焼室と連通している。
続され、排気枝管１８の各枝管が図示しない排気ポート
を介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００４２】前記排気枝管１８は、前記遠心過給機１５
のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タ
ービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続され、こ
の排気管１９は、下流にて図示しないマフラーに接続さ
れている。
のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タ
ービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続され、こ
の排気管１９は、下流にて図示しないマフラーに接続さ
れている。
【００４３】前記排気管１９の途中には、排気中の有害
ガス成分を浄化するための排気浄化触媒２０が配置され
ている。排気浄化触媒２０より下流の排気管１９には、
該排気管１９内を流通する排気の空燃比に対応した電気
信号を出力する空燃比センサ２３と、該排気管１９内を
流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気
温度センサ２４とが取り付けられている。
ガス成分を浄化するための排気浄化触媒２０が配置され
ている。排気浄化触媒２０より下流の排気管１９には、
該排気管１９内を流通する排気の空燃比に対応した電気
信号を出力する空燃比センサ２３と、該排気管１９内を
流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気
温度センサ２４とが取り付けられている。
【００４４】前記した空燃比センサ２３及び排気温度セ
ンサ２４より下流の排気管１９には、該排気管１９内を
流通する排気の流量を調節する排気絞り弁２１が設けら
れている。この排気絞り弁２１には、ステッパモータ等
で構成されて該排気絞り弁２１を開閉駆動する排気絞り
用アクチュエータ２２が取り付けられている。
ンサ２４より下流の排気管１９には、該排気管１９内を
流通する排気の流量を調節する排気絞り弁２１が設けら
れている。この排気絞り弁２１には、ステッパモータ等
で構成されて該排気絞り弁２１を開閉駆動する排気絞り
用アクチュエータ２２が取り付けられている。
【００４５】このように構成された排気系では、内燃機
関１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気
ポートを介して排気枝管１８へ排出され、次いで排気枝
管１８から遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂ
へ流入する。タービンハウジング１５ｂに流入した排気
は、該排気が持つ熱エネルギを利用してタービンハウジ
ング１５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイール
を回転させる。その際、タービンホイールの回転トルク
は、前述したコンプレッサハウジング１５ａのコンプレ
ッサホイールへ伝達される。
関１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気
ポートを介して排気枝管１８へ排出され、次いで排気枝
管１８から遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂ
へ流入する。タービンハウジング１５ｂに流入した排気
は、該排気が持つ熱エネルギを利用してタービンハウジ
ング１５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイール
を回転させる。その際、タービンホイールの回転トルク
は、前述したコンプレッサハウジング１５ａのコンプレ
ッサホイールへ伝達される。
【００４６】前記タービンハウジング１５ｂから排出さ
れた排気は、排気管１９を介して排気浄化触媒２０へ流
入し、排気中の有害ガス成分が除去又は浄化される。排
気浄化触媒２０にて有害ガス成分を除去又は浄化された
排気は、必要に応じて排気絞り弁２１によって流量を調
節された後にマフラーを介して大気中に放出される。
れた排気は、排気管１９を介して排気浄化触媒２０へ流
入し、排気中の有害ガス成分が除去又は浄化される。排
気浄化触媒２０にて有害ガス成分を除去又は浄化された
排気は、必要に応じて排気絞り弁２１によって流量を調
節された後にマフラーを介して大気中に放出される。
【００４７】また、排気枝管１８と吸気枝管８とは、排
気枝管１８内を流通する排気の一部を吸気枝管８へ再循
環させる排気再循環通路（ＥＧＲ通路）２５を介して連
通されている。このＥＧＲ通路２５の途中には、電磁弁
などで構成され、印加電力の大きさに応じて前記ＥＧＲ
通路２５内を流通する排気（以下、ＥＧＲガスと称す
る）の流量を変更する流量調整弁（ＥＧＲ弁）２６が設
けられている。
気枝管１８内を流通する排気の一部を吸気枝管８へ再循
環させる排気再循環通路（ＥＧＲ通路）２５を介して連
通されている。このＥＧＲ通路２５の途中には、電磁弁
などで構成され、印加電力の大きさに応じて前記ＥＧＲ
通路２５内を流通する排気（以下、ＥＧＲガスと称す
る）の流量を変更する流量調整弁（ＥＧＲ弁）２６が設
けられている。
【００４８】前記ＥＧＲ通路２５においてＥＧＲ弁２６
より上流の部位には、該ＥＧＲ通路２５内を流通するＥ
ＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２７が設けられてい
る。
より上流の部位には、該ＥＧＲ通路２５内を流通するＥ
ＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２７が設けられてい
る。
【００４９】このように構成された排気再循環機構で
は、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、ＥＧＲ通路２５が導
通状態となり、排気枝管１８内を流通する排気の一部が
前記ＥＧＲ通路２５へ流入し、ＥＧＲクーラ２７を経て
吸気枝管８へ導かれる。
は、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、ＥＧＲ通路２５が導
通状態となり、排気枝管１８内を流通する排気の一部が
前記ＥＧＲ通路２５へ流入し、ＥＧＲクーラ２７を経て
吸気枝管８へ導かれる。
【００５０】その際、ＥＧＲクーラ２７では、ＥＧＲ通
路２５内を流通するＥＧＲガスと所定の冷媒との間で熱
交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却されることになる。
路２５内を流通するＥＧＲガスと所定の冷媒との間で熱
交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却されることになる。
【００５１】ＥＧＲ通路２５を介して排気枝管１８から
吸気枝管８へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管８の上
流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼
室へ導かれ、燃料噴射弁３から噴射される燃料を着火源
として燃焼される。
吸気枝管８へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管８の上
流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼
室へ導かれ、燃料噴射弁３から噴射される燃料を着火源
として燃焼される。
【００５２】ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ2Ｏ）や
二酸化炭素（ＣＯ2）などのように、自らが燃焼するこ
とがなく、且つ、吸熱性を有する不活性ガス成分が含ま
れているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、
混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物（ＮＯ
x）の発生量が抑制される。
二酸化炭素（ＣＯ2）などのように、自らが燃焼するこ
とがなく、且つ、吸熱性を有する不活性ガス成分が含ま
れているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、
混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物（ＮＯ
x）の発生量が抑制される。
【００５３】更に、ＥＧＲクーラ２７においてＥＧＲガ
スが冷却されると、ＥＧＲガス自体の温度が低下すると
ともにＥＧＲガスの体積が縮小されるため、ＥＧＲガス
が燃焼室内に供給されたときに該燃焼室内の雰囲気温度
が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内に
供給される新気の量（新気の体積）が不要に減少するこ
ともない。
スが冷却されると、ＥＧＲガス自体の温度が低下すると
ともにＥＧＲガスの体積が縮小されるため、ＥＧＲガス
が燃焼室内に供給されたときに該燃焼室内の雰囲気温度
が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内に
供給される新気の量（新気の体積）が不要に減少するこ
ともない。
【００５４】次に、本実施の形態に係る排気浄化触媒２
０について具体的に説明する。
０について具体的に説明する。
【００５５】排気浄化触媒２０は、還元剤の存在下で排
気中の窒素酸化物（ＮＯx）を浄化するＮＯx触媒であ
る。このようなＮＯx触媒としては、選択還元型ＮＯx触
媒や吸蔵還元型ＮＯx触媒等を例示することができる
が、ここでは吸蔵還元型ＮＯx触媒を例に挙げて説明す
る。以下、排気浄化触媒２０を吸蔵還元型ＮＯx触媒２
０と称するものとする。
気中の窒素酸化物（ＮＯx）を浄化するＮＯx触媒であ
る。このようなＮＯx触媒としては、選択還元型ＮＯx触
媒や吸蔵還元型ＮＯx触媒等を例示することができる
が、ここでは吸蔵還元型ＮＯx触媒を例に挙げて説明す
る。以下、排気浄化触媒２０を吸蔵還元型ＮＯx触媒２
０と称するものとする。
【００５６】吸蔵還元型ＮＯx触媒２０は、例えば、ア
ルミナを担体とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナ
トリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、もしくはセシウ
ム（Ｃｓ）等のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）もし
くはカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ランタン
（Ｌａ）もしくはイットリウム（Ｙ）等の希土類とから
選択された少なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属
とを担持して構成されている。尚、本実施の形態では、
アルミナからなる担体上にバリウム（Ｂａ）と白金（Ｐ
ｔ）とを担持して構成される吸蔵還元型ＮＯx触媒を例
に挙げて説明する。
ルミナを担体とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナ
トリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、もしくはセシウ
ム（Ｃｓ）等のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）もし
くはカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ランタン
（Ｌａ）もしくはイットリウム（Ｙ）等の希土類とから
選択された少なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属
とを担持して構成されている。尚、本実施の形態では、
アルミナからなる担体上にバリウム（Ｂａ）と白金（Ｐ
ｔ）とを担持して構成される吸蔵還元型ＮＯx触媒を例
に挙げて説明する。
【００５７】このように構成された吸蔵還元型ＮＯx触
媒２０は、該吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気
の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）
を吸収する。
媒２０は、該吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気
の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）
を吸収する。
【００５８】一方、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０は、該吸
蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の酸素濃度が低
下したときは吸収していた窒素酸化物（ＮＯx）を放出
する。その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素
（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒２０は、該吸蔵還元型ＮＯx触媒２０から放出さ
れた窒素酸化物（ＮＯx）を窒素（Ｎ2）に還元せしめる
ことができる。
蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の酸素濃度が低
下したときは吸収していた窒素酸化物（ＮＯx）を放出
する。その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素
（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒２０は、該吸蔵還元型ＮＯx触媒２０から放出さ
れた窒素酸化物（ＮＯx）を窒素（Ｎ2）に還元せしめる
ことができる。
【００５９】尚、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸放
出作用については明らかにされていない部分もあるが、
おおよそ以下のようなメカニズムによって行われている
と考えられる。
出作用については明らかにされていない部分もあるが、
おおよそ以下のようなメカニズムによって行われている
と考えられる。
【００６０】先ず、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０では、該
吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の空燃比がリ
ーン空燃比となって排気中の酸素濃度が高まると、図２
（Ａ）に示されるように、排気中の酸素（Ｏ2）がＯ2 -
またはＯ2-の形で白金（Ｐｔ）の表面上に付着する。排
気中の一酸化窒素（ＮＯ）は、白金（Ｐｔ）の表面上で
Ｏ2 -またはＯ2-と反応して二酸化窒素（ＮＯ2）を形成
する（２ＮＯ＋Ｏ2→２ＮＯ2）。二酸化窒素（ＮＯ2）
は、白金（Ｐｔ）の表面上で更に酸化され、硝酸イオン
（ＮＯ3 -）の形で吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収され
る。尚、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収された硝酸イ
オン（ＮＯ3 -）は、酸化バリウム（ＢａＯ）と結合して
硝酸バリウム（Ｂａ（ＮＯ3）2）を形成する。
吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の空燃比がリ
ーン空燃比となって排気中の酸素濃度が高まると、図２
（Ａ）に示されるように、排気中の酸素（Ｏ2）がＯ2 -
またはＯ2-の形で白金（Ｐｔ）の表面上に付着する。排
気中の一酸化窒素（ＮＯ）は、白金（Ｐｔ）の表面上で
Ｏ2 -またはＯ2-と反応して二酸化窒素（ＮＯ2）を形成
する（２ＮＯ＋Ｏ2→２ＮＯ2）。二酸化窒素（ＮＯ2）
は、白金（Ｐｔ）の表面上で更に酸化され、硝酸イオン
（ＮＯ3 -）の形で吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収され
る。尚、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収された硝酸イ
オン（ＮＯ3 -）は、酸化バリウム（ＢａＯ）と結合して
硝酸バリウム（Ｂａ（ＮＯ3）2）を形成する。
【００６１】このように吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流
入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは、排気
中の窒素酸化物（ＮＯx）が硝酸イオン（ＮＯ3-）とし
て吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収される。
入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは、排気
中の窒素酸化物（ＮＯx）が硝酸イオン（ＮＯ3-）とし
て吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収される。
【００６２】上記したようなＮＯx吸収作用は、流入排
気の空燃比がリーン空燃比であり、且つ吸蔵還元型ＮＯ
x触媒２０のＮＯx吸収能力が飽和しない限り継続され
る。従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気
の空燃比がリーン空燃比であるときは、吸蔵還元型ＮＯ
x触媒２０のＮＯx吸収能力が飽和しない限り、排気中の
窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収
され、排気中から窒素酸化物（ＮＯx）が除去されるこ
とになる。
気の空燃比がリーン空燃比であり、且つ吸蔵還元型ＮＯ
x触媒２０のＮＯx吸収能力が飽和しない限り継続され
る。従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気
の空燃比がリーン空燃比であるときは、吸蔵還元型ＮＯ
x触媒２０のＮＯx吸収能力が飽和しない限り、排気中の
窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収
され、排気中から窒素酸化物（ＮＯx）が除去されるこ
とになる。
【００６３】これに対して、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０
では、該吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の酸
素濃度が低下すると、白金（Ｐｔ）の表面上において二
酸化窒素（ＮＯ2）の生成量が減少するため、酸化バリ
ウム（ＢａＯ）と結合していた硝酸イオン（ＮＯ3 -）が
逆に二酸化窒素（ＮＯ2）や一酸化窒素（ＮＯ）となっ
て吸蔵還元型ＮＯx触媒２０から離脱する。
では、該吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の酸
素濃度が低下すると、白金（Ｐｔ）の表面上において二
酸化窒素（ＮＯ2）の生成量が減少するため、酸化バリ
ウム（ＢａＯ）と結合していた硝酸イオン（ＮＯ3 -）が
逆に二酸化窒素（ＮＯ2）や一酸化窒素（ＮＯ）となっ
て吸蔵還元型ＮＯx触媒２０から離脱する。
【００６４】その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸
化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、それら
の還元成分が白金（Ｐｔ）上の酸素（Ｏ2 -またはＯ2-）
と部分的に反応して活性種を形成する。この活性種は、
吸蔵還元型ＮＯx触媒２０から放出された二酸化窒素
（ＮＯ2）や一酸化窒素（ＮＯ）を窒素（Ｎ2）に還元せ
しめることになる。
化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、それら
の還元成分が白金（Ｐｔ）上の酸素（Ｏ2 -またはＯ2-）
と部分的に反応して活性種を形成する。この活性種は、
吸蔵還元型ＮＯx触媒２０から放出された二酸化窒素
（ＮＯ2）や一酸化窒素（ＮＯ）を窒素（Ｎ2）に還元せ
しめることになる。
【００６５】従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入
する排気の空燃比が理論空燃比又はリッチ空燃比となっ
て排気中の酸素濃度が低下するとともに還元剤の濃度が
高まると、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収されていた
窒素酸化物（ＮＯx）が放出及び還元され、以て吸蔵還
元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸収能力が再生されることに
なる。
する排気の空燃比が理論空燃比又はリッチ空燃比となっ
て排気中の酸素濃度が低下するとともに還元剤の濃度が
高まると、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収されていた
窒素酸化物（ＮＯx）が放出及び還元され、以て吸蔵還
元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸収能力が再生されることに
なる。
【００６６】ところで、内燃機関１が希薄燃焼運転され
ている場合は、内燃機関１から排出される排気の空燃比
がリーン雰囲気となり排気の酸素濃度が高くなるため、
排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒２０に吸収されることになるが、内燃機関１の
希薄燃焼運転が長期間継続されると、吸蔵還元型ＮＯx
触媒２０のＮＯx吸収能力が飽和し、排気中の窒素酸化
物（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx触媒２０にて除去されず
に大気中へ放出されてしまう。
ている場合は、内燃機関１から排出される排気の空燃比
がリーン雰囲気となり排気の酸素濃度が高くなるため、
排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒２０に吸収されることになるが、内燃機関１の
希薄燃焼運転が長期間継続されると、吸蔵還元型ＮＯx
触媒２０のＮＯx吸収能力が飽和し、排気中の窒素酸化
物（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx触媒２０にて除去されず
に大気中へ放出されてしまう。
【００６７】特に、内燃機関１のようなディーゼル機関
では、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気
が燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排
気の空燃比がリーン空燃比となるため、吸蔵還元型ＮＯ
x触媒２０のＮＯx吸収能力が飽和し易い。
では、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気
が燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排
気の空燃比がリーン空燃比となるため、吸蔵還元型ＮＯ
x触媒２０のＮＯx吸収能力が飽和し易い。
【００６８】従って、内燃機関１が希薄燃焼運転されて
いる場合は、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸収能力
が飽和する前に吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排
気中の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高
め、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収された窒素酸化物
（ＮＯx）を放出及び還元させる必要がある。
いる場合は、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸収能力
が飽和する前に吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排
気中の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高
め、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収された窒素酸化物
（ＮＯx）を放出及び還元させる必要がある。
【００６９】これに対し、本実施の形態に係る内燃機関
の排気浄化装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０より上流
の排気通路を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）
を添加する還元剤供給機構を備え、この還元剤供給機構
から排気中へ燃料を添加することにより、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒２０に流入する排気の酸素濃度を低下させると
ともに還元剤の濃度を高めるようにした。
の排気浄化装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０より上流
の排気通路を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）
を添加する還元剤供給機構を備え、この還元剤供給機構
から排気中へ燃料を添加することにより、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒２０に流入する排気の酸素濃度を低下させると
ともに還元剤の濃度を高めるようにした。
【００７０】還元剤供給機構は、図１に示されるよう
に、その噴孔が排気枝管１８内に臨むよう内燃機関１の
シリンダヘッドに取り付けられ、所定の開弁圧以上の燃
料が印加されたときに開弁して燃料を噴射する還元剤噴
射弁２８と、前述した燃料ポンプ６から吐出された燃料
を前記還元剤噴射弁２８へ導く還元剤供給路２９と、こ
の還元剤供給路２９の途中に設けられ該還元剤供給通路
２９内を流通する燃料の流量を調整する流量調整弁３０
と、この流量調整弁３０より上流の還元剤供給路２９に
設けられて該還元剤供給路２９内の燃料の流通を遮断す
る遮断弁３１と、前記流量調整弁３０より上流の還元剤
供給路２９に取り付けられ該還元剤供給路２９内の圧力
に対応した電気信号を出力する還元剤圧力センサ３２
と、を備えている。
に、その噴孔が排気枝管１８内に臨むよう内燃機関１の
シリンダヘッドに取り付けられ、所定の開弁圧以上の燃
料が印加されたときに開弁して燃料を噴射する還元剤噴
射弁２８と、前述した燃料ポンプ６から吐出された燃料
を前記還元剤噴射弁２８へ導く還元剤供給路２９と、こ
の還元剤供給路２９の途中に設けられ該還元剤供給通路
２９内を流通する燃料の流量を調整する流量調整弁３０
と、この流量調整弁３０より上流の還元剤供給路２９に
設けられて該還元剤供給路２９内の燃料の流通を遮断す
る遮断弁３１と、前記流量調整弁３０より上流の還元剤
供給路２９に取り付けられ該還元剤供給路２９内の圧力
に対応した電気信号を出力する還元剤圧力センサ３２
と、を備えている。
【００７１】尚、還元剤噴射弁２８は、該還元剤噴射弁
２８の噴孔が排気枝管１８におけるＥＧＲ通路２５との
接続部位より下流であって、排気枝管１８における４つ
の枝管の集合部に最も近い気筒２の排気ポートに突出す
るとともに、排気枝管１８の集合部へ向くようシリンダ
ヘッドに取り付けられることが好ましい。
２８の噴孔が排気枝管１８におけるＥＧＲ通路２５との
接続部位より下流であって、排気枝管１８における４つ
の枝管の集合部に最も近い気筒２の排気ポートに突出す
るとともに、排気枝管１８の集合部へ向くようシリンダ
ヘッドに取り付けられることが好ましい。
【００７２】これは、還元剤噴射弁２８から噴射された
還元剤（未燃の燃料成分）がＥＧＲ通路２５へ流入する
のを防止するとともに、還元剤が排気枝管１８内に滞る
ことなく遠心過給機のタービンハウジング１５ｂへ到達
するようにするためである。
還元剤（未燃の燃料成分）がＥＧＲ通路２５へ流入する
のを防止するとともに、還元剤が排気枝管１８内に滞る
ことなく遠心過給機のタービンハウジング１５ｂへ到達
するようにするためである。
【００７３】尚、図１に示す例では、内燃機関１の４つ
の気筒２のうち１番（＃１）気筒２が排気枝管１８の集
合部と最も近い位置にあるため、１番（＃１）気筒２の
排気ポートに還元剤噴射弁２８が取り付けられている
が、１番（＃１）気筒２以外の気筒２が排気枝管１８の
集合部と最も近い位置にあるときは、その気筒２の排気
ポートに還元剤噴射弁２８が取り付けられるようにす
る。
の気筒２のうち１番（＃１）気筒２が排気枝管１８の集
合部と最も近い位置にあるため、１番（＃１）気筒２の
排気ポートに還元剤噴射弁２８が取り付けられている
が、１番（＃１）気筒２以外の気筒２が排気枝管１８の
集合部と最も近い位置にあるときは、その気筒２の排気
ポートに還元剤噴射弁２８が取り付けられるようにす
る。
【００７４】また、前記還元剤噴射弁２８は、シリンダ
ヘッドに形成された図示しないウォータージャケットを
貫通、あるいはウォータージャケットに近接して取り付
けられるようにし、前記ウォータージャケットを流通す
る冷却水を利用して還元剤噴射弁２８が冷却されるよう
にしてもよい。
ヘッドに形成された図示しないウォータージャケットを
貫通、あるいはウォータージャケットに近接して取り付
けられるようにし、前記ウォータージャケットを流通す
る冷却水を利用して還元剤噴射弁２８が冷却されるよう
にしてもよい。
【００７５】このような還元剤供給機構では、流量調整
弁３０が開弁されると、燃料ポンプ６から吐出された高
圧の燃料が還元剤供給路２９を介して還元剤噴射弁２８
へ印加される。そして、還元剤噴射弁２８に印加される
燃料の圧力が開弁圧以上に達すると、該還元剤噴射弁２
８が開弁して排気枝管１８内へ還元剤としての燃料が噴
射される。
弁３０が開弁されると、燃料ポンプ６から吐出された高
圧の燃料が還元剤供給路２９を介して還元剤噴射弁２８
へ印加される。そして、還元剤噴射弁２８に印加される
燃料の圧力が開弁圧以上に達すると、該還元剤噴射弁２
８が開弁して排気枝管１８内へ還元剤としての燃料が噴
射される。
【００７６】還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴
射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた
排気ととともにタービンハウジング１５ｂへ流入する。
タービンハウジング１５ｂ内に流入した排気と還元剤と
は、タービンホイールの回転によって撹拌されて均質に
混合され、リッチ空燃比の排気を形成する。
射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた
排気ととともにタービンハウジング１５ｂへ流入する。
タービンハウジング１５ｂ内に流入した排気と還元剤と
は、タービンホイールの回転によって撹拌されて均質に
混合され、リッチ空燃比の排気を形成する。
【００７７】このようにして形成されたリッチ空燃比の
排気は、タービンハウジング１５ｂから排気管１９を介
して吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入し、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒２０に吸収されていた窒素酸化物（ＮＯx）を放
出させつつ窒素（Ｎ2）に還元することになる。
排気は、タービンハウジング１５ｂから排気管１９を介
して吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入し、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒２０に吸収されていた窒素酸化物（ＮＯx）を放
出させつつ窒素（Ｎ2）に還元することになる。
【００７８】その後、流量調整弁３０が閉弁されて燃料
ポンプ６から還元剤噴射弁２８への還元剤の供給が遮断
されると、還元剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が
前記開弁圧未満となり、その結果、還元剤噴射弁２８が
閉弁し、排気枝管１８内への還元剤の添加が停止される
ことになる。
ポンプ６から還元剤噴射弁２８への還元剤の供給が遮断
されると、還元剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が
前記開弁圧未満となり、その結果、還元剤噴射弁２８が
閉弁し、排気枝管１８内への還元剤の添加が停止される
ことになる。
【００７９】以上述べたように構成された内燃機関１に
は、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット
（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設され
ている。このＥＣＵ３５は、内燃機関１の運転条件や運
転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユ
ニットである。
は、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット
（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設され
ている。このＥＣＵ３５は、内燃機関１の運転条件や運
転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユ
ニットである。
【００８０】ＥＣＵ３５には、コモンレール圧センサ４
ａ、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１２、吸気
管圧力センサ１７、空燃比センサ２３、排気温度センサ
２４、還元剤圧力センサ３２、クランクポジションセン
サ３３、水温センサ３４、アクセル開度センサ３６等の
各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種
センサの出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっ
ている。
ａ、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１２、吸気
管圧力センサ１７、空燃比センサ２３、排気温度センサ
２４、還元剤圧力センサ３２、クランクポジションセン
サ３３、水温センサ３４、アクセル開度センサ３６等の
各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種
センサの出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっ
ている。
【００８１】一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３、吸
気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエー
タ２２、ＥＧＲ弁２６、流量調整弁３０、遮断弁３１等
が電気配線を介して接続され、上記した各部をＥＣＵ３
５が制御することが可能になっている。
気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエー
タ２２、ＥＧＲ弁２６、流量調整弁３０、遮断弁３１等
が電気配線を介して接続され、上記した各部をＥＣＵ３
５が制御することが可能になっている。
【００８２】ここで、ＥＣＵ３５は、図３に示すよう
に、双方向性バス３５０によって相互に接続された、Ｃ
ＰＵ３５１と、ＲＯＭ３５２と、ＲＡＭ３５３と、バッ
クアップＲＡＭ３５４と、入力ポート３５６と、出力ポ
ート３５７とを備えるとともに、前記入力ポート３５６
に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３５５を備え
ている。
に、双方向性バス３５０によって相互に接続された、Ｃ
ＰＵ３５１と、ＲＯＭ３５２と、ＲＡＭ３５３と、バッ
クアップＲＡＭ３５４と、入力ポート３５６と、出力ポ
ート３５７とを備えるとともに、前記入力ポート３５６
に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３５５を備え
ている。
【００８３】前記入力ポート３５６は、クランクポジシ
ョンセンサ３３のようにデジタル信号形式の信号を出力
するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣ
ＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。
ョンセンサ３３のようにデジタル信号形式の信号を出力
するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣ
ＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。
【００８４】前記入力ポート３５６は、コモンレール圧
センサ４ａ、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１
２、吸気管圧力センサ１７、空燃比センサ２３、排気温
度センサ２４、還元剤圧力センサ３２、水温センサ３
４、アクセル開度センサ３６、等のように、アナログ信
号形式の信号を出力するセンサのＡ／Ｄ３５５を介して
入力し、それらの出力信号をＣＰＵ３５１やＲＡＭ３５
３へ送信する。
センサ４ａ、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１
２、吸気管圧力センサ１７、空燃比センサ２３、排気温
度センサ２４、還元剤圧力センサ３２、水温センサ３
４、アクセル開度センサ３６、等のように、アナログ信
号形式の信号を出力するセンサのＡ／Ｄ３５５を介して
入力し、それらの出力信号をＣＰＵ３５１やＲＡＭ３５
３へ送信する。
【００８５】前記出力ポート３５７は、燃料噴射弁３、
吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエ
ータ２２、ＥＧＲ弁２６、流量調整弁３０、遮断弁３１
等と電気配線を介して接続され、ＣＰＵ３５１から出力
される制御信号を、前記した燃料噴射弁３、吸気絞り用
アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、
ＥＧＲ弁２６、流量調整弁３０、あるいは遮断弁３１へ
送信する。
吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエ
ータ２２、ＥＧＲ弁２６、流量調整弁３０、遮断弁３１
等と電気配線を介して接続され、ＣＰＵ３５１から出力
される制御信号を、前記した燃料噴射弁３、吸気絞り用
アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、
ＥＧＲ弁２６、流量調整弁３０、あるいは遮断弁３１へ
送信する。
【００８６】前記ＲＯＭ３５２は、燃料噴射弁３を制御
するための燃料噴射制御ルーチン、吸気絞り弁１３を制
御するための吸気絞り制御ルーチン、排気絞り弁２１を
制御するための排気絞り制御ルーチン、ＥＧＲ弁２６を
制御するためのＥＧＲ制御ルーチン、吸蔵還元型ＮＯx
触媒２０に吸収された窒素酸化物（ＮＯx）を浄化する
ためのＮＯx浄化制御ルーチン、吸蔵還元型ＮＯx触媒２
０の酸化物による被毒を解消するための被毒解消制御ル
ーチン等のアプリケーションプログラムを記憶してい
る。
するための燃料噴射制御ルーチン、吸気絞り弁１３を制
御するための吸気絞り制御ルーチン、排気絞り弁２１を
制御するための排気絞り制御ルーチン、ＥＧＲ弁２６を
制御するためのＥＧＲ制御ルーチン、吸蔵還元型ＮＯx
触媒２０に吸収された窒素酸化物（ＮＯx）を浄化する
ためのＮＯx浄化制御ルーチン、吸蔵還元型ＮＯx触媒２
０の酸化物による被毒を解消するための被毒解消制御ル
ーチン等のアプリケーションプログラムを記憶してい
る。
【００８７】前記ＲＯＭ３５２は、上記したアプリケー
ションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶して
いる。前記制御マップは、例えば、内燃機関１の運転状
態と基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）との関係を示
す燃料噴射量制御マップ、内燃機関１の運転状態と基本
燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、
内燃機関１の運転状態と吸気絞り弁１３の目標開度との
関係を示す吸気絞り弁開度制御マップ、内燃機関１の運
転状態と排気絞り弁２１の目標開度との関係を示す排気
絞り弁開度制御マップ、内燃機関１の運転状態とＥＧＲ
弁２６の目標開度との関係を示すＥＧＲ弁開度制御マッ
プ、内燃機関１の運転状態と還元剤の目標添加量（もし
くは、排気の目標空燃比）との関係を示す還元剤添加量
制御マップ、還元剤の目標添加量と流量調整弁３０の開
弁時間との関係を示す流量調整弁制御マップ等である。
ションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶して
いる。前記制御マップは、例えば、内燃機関１の運転状
態と基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）との関係を示
す燃料噴射量制御マップ、内燃機関１の運転状態と基本
燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、
内燃機関１の運転状態と吸気絞り弁１３の目標開度との
関係を示す吸気絞り弁開度制御マップ、内燃機関１の運
転状態と排気絞り弁２１の目標開度との関係を示す排気
絞り弁開度制御マップ、内燃機関１の運転状態とＥＧＲ
弁２６の目標開度との関係を示すＥＧＲ弁開度制御マッ
プ、内燃機関１の運転状態と還元剤の目標添加量（もし
くは、排気の目標空燃比）との関係を示す還元剤添加量
制御マップ、還元剤の目標添加量と流量調整弁３０の開
弁時間との関係を示す流量調整弁制御マップ等である。
【００８８】前記ＲＡＭ３５３は、各センサからの出力
信号やＣＰＵ３５１の演算結果等を記憶する。前記演算
結果は、例えば、クランクポジションセンサ３３がパル
ス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機
関回転数である。これらのデータは、クランクポジショ
ンセンサ３３がパルス信号を出力する都度、最新のデー
タに書き換えられる。
信号やＣＰＵ３５１の演算結果等を記憶する。前記演算
結果は、例えば、クランクポジションセンサ３３がパル
ス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機
関回転数である。これらのデータは、クランクポジショ
ンセンサ３３がパルス信号を出力する都度、最新のデー
タに書き換えられる。
【００８９】前記バックアップＲＡＭ３５４は、内燃機
関１の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモ
リである。
関１の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモ
リである。
【００９０】前記ＣＰＵ３５１は、前記ＲＯＭ３５２に
記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し
て、燃料噴射弁制御、吸気絞り制御、排気絞り制御、Ｅ
ＧＲ制御、ＮＯx浄化制御、被毒解消制御等を実行す
る。
記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し
て、燃料噴射弁制御、吸気絞り制御、排気絞り制御、Ｅ
ＧＲ制御、ＮＯx浄化制御、被毒解消制御等を実行す
る。
【００９１】例えば、燃料噴射弁制御では、ＣＰＵ３５
１は、先ず、燃料噴射弁３から噴射される燃料量を決定
し、次いで燃料噴射弁３から燃料を噴射する時期を決定
する。
１は、先ず、燃料噴射弁３から噴射される燃料量を決定
し、次いで燃料噴射弁３から燃料を噴射する時期を決定
する。
【００９２】燃料噴射量を決定する場合は、ＣＰＵ３５
１は、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数とアク
セル開度センサ３６の出力信号（アクセル開度）とを読
み出す。ＣＰＵ３５１は、燃料噴射量制御マップへアク
セスし、前記機関回転数及び前記アクセル開度に対応し
た基本燃料燃料噴射量（基本燃料噴射時間）を算出す
る。ＣＰＵ３５１は、エアフローメータ１１、吸気温度
センサ１２、水温センサ３４等の出力信号値等に基づい
て前記基本燃料噴射時間を補正し、最終的な燃料噴射時
間を決定する。
１は、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数とアク
セル開度センサ３６の出力信号（アクセル開度）とを読
み出す。ＣＰＵ３５１は、燃料噴射量制御マップへアク
セスし、前記機関回転数及び前記アクセル開度に対応し
た基本燃料燃料噴射量（基本燃料噴射時間）を算出す
る。ＣＰＵ３５１は、エアフローメータ１１、吸気温度
センサ１２、水温センサ３４等の出力信号値等に基づい
て前記基本燃料噴射時間を補正し、最終的な燃料噴射時
間を決定する。
【００９３】燃料噴射時期を決定する場合は、ＣＰＵ３
５１は、燃料噴射開始時期制御マップへアクセスし、前
記機関回転数及び前記アクセル開度に対応した基本燃料
噴射時期を算出する。ＣＰＵ３５１は、エアフローメー
タ１１、吸気温度センサ１２、水温センサ３４等の出力
信号値をパラメータとして前記基本燃料噴射時期を補正
し、最終的な燃料噴射時期を決定する。
５１は、燃料噴射開始時期制御マップへアクセスし、前
記機関回転数及び前記アクセル開度に対応した基本燃料
噴射時期を算出する。ＣＰＵ３５１は、エアフローメー
タ１１、吸気温度センサ１２、水温センサ３４等の出力
信号値をパラメータとして前記基本燃料噴射時期を補正
し、最終的な燃料噴射時期を決定する。
【００９４】燃料噴射時間と燃料噴射時期とが決定され
ると、ＣＰＵ３５１は、前記燃料噴射時期とクランクポ
ジションセンサ３３の出力信号とを比較し、前記クラン
クポジションセンサ３３の出力信号が前記燃料噴射開始
時期と一致した時点で燃料噴射弁３に対する駆動電力の
印加を開始する。ＣＰＵ３５１は、燃料噴射弁３に対す
る駆動電力の印加を開始した時点からの経過時間が前記
燃料噴射時間に達した時点で燃料噴射弁３に対する駆動
電力の印加を停止する。
ると、ＣＰＵ３５１は、前記燃料噴射時期とクランクポ
ジションセンサ３３の出力信号とを比較し、前記クラン
クポジションセンサ３３の出力信号が前記燃料噴射開始
時期と一致した時点で燃料噴射弁３に対する駆動電力の
印加を開始する。ＣＰＵ３５１は、燃料噴射弁３に対す
る駆動電力の印加を開始した時点からの経過時間が前記
燃料噴射時間に達した時点で燃料噴射弁３に対する駆動
電力の印加を停止する。
【００９５】尚、燃料噴射制御において内燃機関１の運
転状態がアイドル運転状態にある場合は、ＣＰＵ３５１
は、水温センサ３４の出力信号値や、車室内用空調装置
のコンプレッサのようにクランクシャフトの回転力を利
用して作動する補機類の作動状態等をパラメータとして
内燃機関１の目標アイドル回転数を算出する。そして、
ＣＰＵ３５１は、実際のアイドル回転数が目標アイドル
回転数と一致するよう燃料噴射量をフィードバック制御
する。
転状態がアイドル運転状態にある場合は、ＣＰＵ３５１
は、水温センサ３４の出力信号値や、車室内用空調装置
のコンプレッサのようにクランクシャフトの回転力を利
用して作動する補機類の作動状態等をパラメータとして
内燃機関１の目標アイドル回転数を算出する。そして、
ＣＰＵ３５１は、実際のアイドル回転数が目標アイドル
回転数と一致するよう燃料噴射量をフィードバック制御
する。
【００９６】また、吸気絞り制御では、ＣＰＵ３５１
は、例えば、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数
とアクセル開度とを読み出す。ＣＰＵ３５１は、吸気絞
り弁開度制御マップへアクセスし、機関回転数及びアク
セル開度に対応した目標吸気絞り弁開度を算出する。Ｃ
ＰＵ３５１は、前記目標吸気絞り弁開度に対応した駆動
電力を吸気絞り用アクチュエータ１４に印加する。その
際、ＣＰＵ３５１は、吸気絞り弁１３の実際の開度を検
出して、実際の吸気絞り弁１３の開度と目標吸気絞り弁
開度との差分に基づいて前記吸気絞り用アクチュエータ
１４をフィードバック制御するようにしてもよい。
は、例えば、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数
とアクセル開度とを読み出す。ＣＰＵ３５１は、吸気絞
り弁開度制御マップへアクセスし、機関回転数及びアク
セル開度に対応した目標吸気絞り弁開度を算出する。Ｃ
ＰＵ３５１は、前記目標吸気絞り弁開度に対応した駆動
電力を吸気絞り用アクチュエータ１４に印加する。その
際、ＣＰＵ３５１は、吸気絞り弁１３の実際の開度を検
出して、実際の吸気絞り弁１３の開度と目標吸気絞り弁
開度との差分に基づいて前記吸気絞り用アクチュエータ
１４をフィードバック制御するようにしてもよい。
【００９７】また、排気絞り制御では、ＣＰＵ３５１
は、例えば、内燃機関１が冷間始動後の暖機運転状態に
ある場合や、車室内用ヒータが作動状態にある場合など
に排気絞り弁２１を閉弁方向へ駆動すべく排気絞り用ア
クチュエータ２２を制御する。
は、例えば、内燃機関１が冷間始動後の暖機運転状態に
ある場合や、車室内用ヒータが作動状態にある場合など
に排気絞り弁２１を閉弁方向へ駆動すべく排気絞り用ア
クチュエータ２２を制御する。
【００９８】この場合、内燃機関１の負荷が増大し、そ
れに対応して燃料噴射量が増量されることなる。その結
果、内燃機関１の発熱量が増加し、内燃機関１の暖機が
促進されるとともに、車室内用ヒータの熱源が確保され
る。
れに対応して燃料噴射量が増量されることなる。その結
果、内燃機関１の発熱量が増加し、内燃機関１の暖機が
促進されるとともに、車室内用ヒータの熱源が確保され
る。
【００９９】次に、ＮＯx浄化制御では、ＣＰＵ３５１
は、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の空燃比
を比較的に短い周期でスパイク的（短時間）にリッチ空
燃比とする、リッチスパイク制御を実行する。
は、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の空燃比
を比較的に短い周期でスパイク的（短時間）にリッチ空
燃比とする、リッチスパイク制御を実行する。
【０１００】リッチスパイク制御では、ＣＰＵ３５１
は、所定の周期毎にリッチスパイク制御実行条件が成立
しているか否かを判別する。このリッチスパイク制御実
行条件としては、例えば、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０が
活性状態にあるか、排気温度センサ２４の出力信号値
（排気温度）が所定の上限値以下であるか、被毒解消制
御が実行されていないか、等の条件を例示することがで
きる。
は、所定の周期毎にリッチスパイク制御実行条件が成立
しているか否かを判別する。このリッチスパイク制御実
行条件としては、例えば、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０が
活性状態にあるか、排気温度センサ２４の出力信号値
（排気温度）が所定の上限値以下であるか、被毒解消制
御が実行されていないか、等の条件を例示することがで
きる。
【０１０１】上記したようなリッチスパイク制御実行条
件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３５１
は、還元剤噴射弁２８からスパイク的に還元剤たる燃料
を噴射させるべく流量調整弁３０を制御することによ
り、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の空燃比
を一時的に所定の目標リッチ空燃比とする。
件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３５１
は、還元剤噴射弁２８からスパイク的に還元剤たる燃料
を噴射させるべく流量調整弁３０を制御することによ
り、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の空燃比
を一時的に所定の目標リッチ空燃比とする。
【０１０２】具体的には、ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５
３に記憶されている機関回転数、アクセル開度センサ３
６の出力信号（アクセル開度）、エアフローメータ１１
の出力信号値（吸入空気量）、燃料噴射量等を読み出
す。更に、ＣＰＵ３５１は、前記した機関回転数とアク
セル開度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータとし
てＲＯＭ３５２の還元剤添加量制御マップへアクセス
し、排気の空燃比を予め設定された目標リッチ空燃比と
する上で必要となる還元剤の添加量（目標添加量）を算
出する。
３に記憶されている機関回転数、アクセル開度センサ３
６の出力信号（アクセル開度）、エアフローメータ１１
の出力信号値（吸入空気量）、燃料噴射量等を読み出
す。更に、ＣＰＵ３５１は、前記した機関回転数とアク
セル開度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータとし
てＲＯＭ３５２の還元剤添加量制御マップへアクセス
し、排気の空燃比を予め設定された目標リッチ空燃比と
する上で必要となる還元剤の添加量（目標添加量）を算
出する。
【０１０３】続いて、ＣＰＵ３５１は、前記目標添加量
をパラメータとしてＲＯＭ３５２の流量調整弁制御マッ
プへアクセスし、還元剤噴射弁２８から目標添加量の還
元剤を噴射させる上で必要となる流量調整弁３０の開弁
時間（目標開弁時間）を算出する。
をパラメータとしてＲＯＭ３５２の流量調整弁制御マッ
プへアクセスし、還元剤噴射弁２８から目標添加量の還
元剤を噴射させる上で必要となる流量調整弁３０の開弁
時間（目標開弁時間）を算出する。
【０１０４】流量調整弁３０の目標開弁時間が算出され
ると、ＣＰＵ３５１は、流量調整弁３０を開弁させる。
この場合、燃料ポンプ６から吐出された高圧の燃料が還
元剤供給路２９を介して還元剤噴射弁２８へ供給される
ため、還元剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が開弁
圧以上に達し、還元剤噴射弁２８が開弁する。
ると、ＣＰＵ３５１は、流量調整弁３０を開弁させる。
この場合、燃料ポンプ６から吐出された高圧の燃料が還
元剤供給路２９を介して還元剤噴射弁２８へ供給される
ため、還元剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が開弁
圧以上に達し、還元剤噴射弁２８が開弁する。
【０１０５】ＣＰＵ３５１は、流量調整弁３０を開弁さ
せた時点から前記目標開弁時間が経過すると、流量調整
弁３０を閉弁させる。この場合、燃料ポンプ６から還元
剤噴射弁２８への還元剤の供給が遮断されるため、還元
剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が開弁圧未満とな
り、還元剤噴射弁２８が閉弁する。
せた時点から前記目標開弁時間が経過すると、流量調整
弁３０を閉弁させる。この場合、燃料ポンプ６から還元
剤噴射弁２８への還元剤の供給が遮断されるため、還元
剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が開弁圧未満とな
り、還元剤噴射弁２８が閉弁する。
【０１０６】このように流量調整弁３０が目標開弁時間
だけ開弁されると、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁２
８から排気枝管１８内へ噴射されることになる。そし
て、還元剤噴射弁２８から噴射された還元剤は、排気枝
管１８の上流から流れてきた排気と混ざり合って目標リ
ッチ空燃比の混合気を形成して吸蔵還元型ＮＯx触媒２
０に流入する。
だけ開弁されると、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁２
８から排気枝管１８内へ噴射されることになる。そし
て、還元剤噴射弁２８から噴射された還元剤は、排気枝
管１８の上流から流れてきた排気と混ざり合って目標リ
ッチ空燃比の混合気を形成して吸蔵還元型ＮＯx触媒２
０に流入する。
【０１０７】この結果、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流
入する排気の空燃比は、比較的に短い周期で「リーン」
と「スパイク的な目標リッチ空燃比」とを交互に繰り返
すことになり、以て、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０が窒素
酸化物（ＮＯx）の吸収と放出・還元とを交互に短周期
的に繰り返すことになる。
入する排気の空燃比は、比較的に短い周期で「リーン」
と「スパイク的な目標リッチ空燃比」とを交互に繰り返
すことになり、以て、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０が窒素
酸化物（ＮＯx）の吸収と放出・還元とを交互に短周期
的に繰り返すことになる。
【０１０８】また、ＥＧＲ制御では、ＣＰＵ３５１は、
ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数、水温センサ
３４の出力信号（冷却水温度）、アクセル開度センサ３
６の出力信号（アクセル開度）等を読み出し、ＥＧＲ制
御の実行条件が成立しているか否かを判別する。
ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数、水温センサ
３４の出力信号（冷却水温度）、アクセル開度センサ３
６の出力信号（アクセル開度）等を読み出し、ＥＧＲ制
御の実行条件が成立しているか否かを判別する。
【０１０９】上記したＥＧＲ制御実行条件としては、冷
却水温度が所定温度以上にある、内燃機関１が始動時か
ら所定時間以上連続して運転されている、アクセル開度
の変化量が正値である等の条件を例示することができ
る。
却水温度が所定温度以上にある、内燃機関１が始動時か
ら所定時間以上連続して運転されている、アクセル開度
の変化量が正値である等の条件を例示することができ
る。
【０１１０】上記したようなＥＧＲ制御実行条件が成立
していると判定した場合は、ＣＰＵ３５１は、機関回転
数とアクセル開度とをパラメータとしてＥＧＲ弁開度制
御マップへアクセスし、前記機関回転数及び前記アクセ
ル開度に対応した目標ＥＧＲ弁開度を算出する。ＣＰＵ
３５１は、前記目標ＥＧＲ弁開度に対応した駆動電力を
ＥＧＲ弁２６に印加する。一方、上記したようなＥＧＲ
制御実行条件が成立していないと判定した場合は、ＣＰ
Ｕ３５１は、ＥＧＲ弁２６を全閉状態に保持すべく制御
する。
していると判定した場合は、ＣＰＵ３５１は、機関回転
数とアクセル開度とをパラメータとしてＥＧＲ弁開度制
御マップへアクセスし、前記機関回転数及び前記アクセ
ル開度に対応した目標ＥＧＲ弁開度を算出する。ＣＰＵ
３５１は、前記目標ＥＧＲ弁開度に対応した駆動電力を
ＥＧＲ弁２６に印加する。一方、上記したようなＥＧＲ
制御実行条件が成立していないと判定した場合は、ＣＰ
Ｕ３５１は、ＥＧＲ弁２６を全閉状態に保持すべく制御
する。
【０１１１】ここで、本発明においては、内燃機関１の
始動直後等でＮＯx触媒２０が活性温度に達していない
ときに、吸気中のＥＧＲガス割合を調整して排気中の有
害物質を低減し、更に、ＮＯx触媒２０を早期に温度上
昇させることとした。
始動直後等でＮＯx触媒２０が活性温度に達していない
ときに、吸気中のＥＧＲガス割合を調整して排気中の有
害物質を低減し、更に、ＮＯx触媒２０を早期に温度上
昇させることとした。
【０１１２】以下、本発明に係るＥＧＲ制御について述
べる。
べる。
【０１１３】内燃機関１の始動直後はＮＯx触媒２０が
活性温度に達していないため、ＮＯx触媒２０が機能し
ていない。
活性温度に達していないため、ＮＯx触媒２０が機能し
ていない。
【０１１４】このような状態においては、排気中のＮＯ
xは浄化されずにＮＯx触媒２０を通過し、大気中に放出
されることになる。
xは浄化されずにＮＯx触媒２０を通過し、大気中に放出
されることになる。
【０１１５】ここで、ＮＯx触媒２０の温度を早期に上
昇させる手段として、内燃機関１の膨張行程中に燃料を
副次的に噴射させる副噴射（ポスト噴射）を行うことが
有効である。このように膨張行程で燃料を噴射させるの
は、圧縮行程中に行う燃料噴射は機関出力を上昇させ運
転状態が悪化する虞があるためである。副噴射により噴
射された燃料は気筒２内で燃焼し気筒２内のガス温度を
上昇させる。温度が上昇したガスは排気となって排気管
１９を通りＮＯx触媒２０に到達し、ＮＯx触媒２０の温
度を上昇させる。このように副噴射を用いるとＮＯx触
媒の温度を早期に上昇させることができる。
昇させる手段として、内燃機関１の膨張行程中に燃料を
副次的に噴射させる副噴射（ポスト噴射）を行うことが
有効である。このように膨張行程で燃料を噴射させるの
は、圧縮行程中に行う燃料噴射は機関出力を上昇させ運
転状態が悪化する虞があるためである。副噴射により噴
射された燃料は気筒２内で燃焼し気筒２内のガス温度を
上昇させる。温度が上昇したガスは排気となって排気管
１９を通りＮＯx触媒２０に到達し、ＮＯx触媒２０の温
度を上昇させる。このように副噴射を用いるとＮＯx触
媒の温度を早期に上昇させることができる。
【０１１６】副噴射の量及び噴射時期は、アクセル開度
と機関回転数と副噴射量又は副噴射時期との関係を予め
マップ化しておきＲＯＭ３５２に記憶させておけば、そ
のマップとアクセル開度と機関回転数とから算出するこ
とができる。更に、パラメータとして内燃機関１の冷却
水温度を加えてもよい。
と機関回転数と副噴射量又は副噴射時期との関係を予め
マップ化しておきＲＯＭ３５２に記憶させておけば、そ
のマップとアクセル開度と機関回転数とから算出するこ
とができる。更に、パラメータとして内燃機関１の冷却
水温度を加えてもよい。
【０１１７】しかし、ＮＯx触媒２０の温度が上昇し、
触媒の活性温度に達するまでにはある程度の時間が必要
となる。この間に排出されるＮＯxは浄化されずにＮＯx
触媒２０を通過し、大気中へと放出される。そこで、こ
の間のＮＯx排出量自体を低減する必要が生じる。
触媒の活性温度に達するまでにはある程度の時間が必要
となる。この間に排出されるＮＯxは浄化されずにＮＯx
触媒２０を通過し、大気中へと放出される。そこで、こ
の間のＮＯx排出量自体を低減する必要が生じる。
【０１１８】ＮＯx排出量を低減する手段としてＥＧＲ
の使用が挙げられる。図４は、吸気中のＥＧＲガス割合
とＮＯx排出量との関係を求めた図である。この図か
ら、ＥＧＲガス割合が大きいほどＮＯx排出量が減少す
ることが判る。しかし、ＥＧＲガスとなって再循環する
排気ガスは、ＮＯx触媒２０を加熱することなく気筒２
内へ吸入される。この間にＥＧＲガスの温度は低下する
ので、ＥＧＲガス割合が大きいほどＮＯx触媒２０に到
達する排気の温度は低くなり、ＮＯx触媒２０を早期に
温度上昇させるという当初の目的に反することとなる。
の使用が挙げられる。図４は、吸気中のＥＧＲガス割合
とＮＯx排出量との関係を求めた図である。この図か
ら、ＥＧＲガス割合が大きいほどＮＯx排出量が減少す
ることが判る。しかし、ＥＧＲガスとなって再循環する
排気ガスは、ＮＯx触媒２０を加熱することなく気筒２
内へ吸入される。この間にＥＧＲガスの温度は低下する
ので、ＥＧＲガス割合が大きいほどＮＯx触媒２０に到
達する排気の温度は低くなり、ＮＯx触媒２０を早期に
温度上昇させるという当初の目的に反することとなる。
【０１１９】このように、ＮＯxの排出量を低減すると
いう点においては、吸気中のＥＧＲガス割合は大きいほ
ど良いが、ＮＯx触媒２０の早期温度上昇という点にお
いては、ＥＧＲガス割合は小さいほど良い。
いう点においては、吸気中のＥＧＲガス割合は大きいほ
ど良いが、ＮＯx触媒２０の早期温度上昇という点にお
いては、ＥＧＲガス割合は小さいほど良い。
【０１２０】また、吸気絞り弁１３を使用すると、内燃
機関１に吸入される新気量を調整することができ、空燃
比制御が容易に行えるため排気浄化に有効である。しか
し、吸気絞り弁１３によって内燃機関１に吸入される新
気の量が制限され気筒２内の圧力が低くなるために、内
燃機関の圧縮行程における圧縮圧力が上昇せず、失火す
る虞がある。図５は、吸気中のＥＧＲガス割合と気筒２
内の圧縮圧力との関係を求めた図である。この図から、
ＥＧＲガス割合が大きいほど圧縮圧力が高くなることが
判る。即ち、ＥＧＲガスを吸入させると気筒２内の圧力
低下を抑制し、圧縮圧力を増加させ、失火を抑制するこ
とができる。
機関１に吸入される新気量を調整することができ、空燃
比制御が容易に行えるため排気浄化に有効である。しか
し、吸気絞り弁１３によって内燃機関１に吸入される新
気の量が制限され気筒２内の圧力が低くなるために、内
燃機関の圧縮行程における圧縮圧力が上昇せず、失火す
る虞がある。図５は、吸気中のＥＧＲガス割合と気筒２
内の圧縮圧力との関係を求めた図である。この図から、
ＥＧＲガス割合が大きいほど圧縮圧力が高くなることが
判る。即ち、ＥＧＲガスを吸入させると気筒２内の圧力
低下を抑制し、圧縮圧力を増加させ、失火を抑制するこ
とができる。
【０１２１】一方、図６は吸気中のＥＧＲガス割合と未
燃炭化水素量（ＴＨＣ:Total Hydorocarbons）との関係
を求めた図である。吸気中のＥＧＲガス割合が大きくな
ると吸気中の新気の割合が小さくなるために失火の原因
となりＴＨＣ排出量が増加する。反対に排気中のＥＧＲ
ガス割合を小さくすると、吸気絞り弁１３を使用してい
る場合には、圧縮圧力が低下するために失火の原因とな
りＴＨＣ排出量が増加する。
燃炭化水素量（ＴＨＣ:Total Hydorocarbons）との関係
を求めた図である。吸気中のＥＧＲガス割合が大きくな
ると吸気中の新気の割合が小さくなるために失火の原因
となりＴＨＣ排出量が増加する。反対に排気中のＥＧＲ
ガス割合を小さくすると、吸気絞り弁１３を使用してい
る場合には、圧縮圧力が低下するために失火の原因とな
りＴＨＣ排出量が増加する。
【０１２２】このように、内燃機関１に吸入された吸気
中のＥＧＲガス割合は、排気中のガス成分及びＮＯx触
媒２０の温度上昇に影響する。
中のＥＧＲガス割合は、排気中のガス成分及びＮＯx触
媒２０の温度上昇に影響する。
【０１２３】そこで、排気中の有害成分の低減及びＮＯ
x触媒２０の早期温度上昇を実現するための最適なＥＧ
Ｒガス割合を求めることが重要となる。
x触媒２０の早期温度上昇を実現するための最適なＥＧ
Ｒガス割合を求めることが重要となる。
【０１２４】本発明においては、最適なＥＧＲガス割合
を定め、その割合となるようにＥＧＲ制御を行い上記問
題を解決した。
を定め、その割合となるようにＥＧＲ制御を行い上記問
題を解決した。
【０１２５】ここで、実験により求められた図４乃至図
６に基づいて、最適なＥＧＲガス割合は、吸気中の１０
パーセント以下とするのが好ましい。このような割合に
することにより、ＮＯxの排出を抑制することができ、
必要とされる圧縮圧力を確保することができ、ＴＨＣの
排出を抑制することができる。
６に基づいて、最適なＥＧＲガス割合は、吸気中の１０
パーセント以下とするのが好ましい。このような割合に
することにより、ＮＯxの排出を抑制することができ、
必要とされる圧縮圧力を確保することができ、ＴＨＣの
排出を抑制することができる。
【０１２６】本実施の形態に係るＥＧＲ制御では、ＣＰ
Ｕ３５１は、内燃機関１の吸入新気量をパラメータとし
てＥＧＲ弁２６の開度をフィードバック制御し、吸入新
気量及びＥＧＲガス量を調整する。
Ｕ３５１は、内燃機関１の吸入新気量をパラメータとし
てＥＧＲ弁２６の開度をフィードバック制御し、吸入新
気量及びＥＧＲガス量を調整する。
【０１２７】ＥＧＲ弁フィードバック制御では、例え
ば、ＣＰＵ３５１は、アクセル開度や機関回転数等をパ
ラメータとして内燃機関１の目標吸入新気量を決定す
る。その際、アクセル開度と機関回転数と目標吸入新気
量との関係を予めマップ化しておき、そのマップとアク
セル開度と機関回転数とから目標吸入新気量が算出され
る。
ば、ＣＰＵ３５１は、アクセル開度や機関回転数等をパ
ラメータとして内燃機関１の目標吸入新気量を決定す
る。その際、アクセル開度と機関回転数と目標吸入新気
量との関係を予めマップ化しておき、そのマップとアク
セル開度と機関回転数とから目標吸入新気量が算出され
る。
【０１２８】また、上記したようにエミッションの要求
から吸気中のＥＧＲガス割合が、１０パーセント以下と
なるようにＥＧＲガス量及び吸入新気量を調整すること
が好ましい。そこで、ＣＰＵ３５１は、算出された目標
吸入新気量に基づいて吸気中のＥＧＲガス割合が１０パ
ーセント以下となるような目標ＥＧＲガス量を算出す
る。
から吸気中のＥＧＲガス割合が、１０パーセント以下と
なるようにＥＧＲガス量及び吸入新気量を調整すること
が好ましい。そこで、ＣＰＵ３５１は、算出された目標
吸入新気量に基づいて吸気中のＥＧＲガス割合が１０パ
ーセント以下となるような目標ＥＧＲガス量を算出す
る。
【０１２９】ここで、ＥＧＲ弁２６及び吸気絞り弁１３
の開弁変化量と内燃機関１に吸入されるＥＧＲガス量と
の関係を予め実験により求めてマップ化しＲＯＭ３５２
に記憶させておけば、目標ＥＧＲガス量に基づいてＥＧ
Ｒ弁２６及び吸気絞り弁１３の開弁量を補正するための
開弁補正量を算出することができる。更に、パラメータ
として内燃機関１の冷却水温度を加えてもよい。
の開弁変化量と内燃機関１に吸入されるＥＧＲガス量と
の関係を予め実験により求めてマップ化しＲＯＭ３５２
に記憶させておけば、目標ＥＧＲガス量に基づいてＥＧ
Ｒ弁２６及び吸気絞り弁１３の開弁量を補正するための
開弁補正量を算出することができる。更に、パラメータ
として内燃機関１の冷却水温度を加えてもよい。
【０１３０】ＣＰＵ３５１は、前記算出された開弁補正
量に基づいてＥＧＲ弁２６及び吸気絞り弁１３の開弁量
を変更しＥＧＲガス量及び吸入新気量を調整する。
量に基づいてＥＧＲ弁２６及び吸気絞り弁１３の開弁量
を変更しＥＧＲガス量及び吸入新気量を調整する。
【０１３１】上記した手順により目標吸入新気量及び目
標ＥＧＲガス量が決定されると、ＣＰＵ３５１は、ＲＡ
Ｍ３５３に記憶されたエアフローメータ１１の出力信号
値（実際の吸入新気量）を読み出し、実際の吸入新気量
と目標吸入新気量とを比較する。
標ＥＧＲガス量が決定されると、ＣＰＵ３５１は、ＲＡ
Ｍ３５３に記憶されたエアフローメータ１１の出力信号
値（実際の吸入新気量）を読み出し、実際の吸入新気量
と目標吸入新気量とを比較する。
【０１３２】前記した実際の吸入新気量が目標吸入新気
量より少ない場合には、ＣＰＵ３５１は、ＥＧＲ弁２６
を所定量閉弁させ、吸気絞り弁１３を所定量開弁させ
る。この場合、ＥＧＲ通路２５から吸気枝管８へ流入す
るＥＧＲガス量が減少し、それに応じて内燃機関１の気
筒２内に吸入されるＥＧＲガス量が減少することにな
る。その結果、内燃機関１の気筒２内に吸入される新気
の量は、ＥＧＲガスが減少した分だけ増加する。
量より少ない場合には、ＣＰＵ３５１は、ＥＧＲ弁２６
を所定量閉弁させ、吸気絞り弁１３を所定量開弁させ
る。この場合、ＥＧＲ通路２５から吸気枝管８へ流入す
るＥＧＲガス量が減少し、それに応じて内燃機関１の気
筒２内に吸入されるＥＧＲガス量が減少することにな
る。その結果、内燃機関１の気筒２内に吸入される新気
の量は、ＥＧＲガスが減少した分だけ増加する。
【０１３３】一方、実際の吸入新気量が目標吸入新気量
より多い場合には、ＣＰＵ３５１は、ＥＧＲ弁２６を所
定量開弁させ、吸気絞り弁１３を所定量閉弁させる。こ
の場合、ＥＧＲ通路２５から吸気枝管８へ流入するＥＧ
Ｒガス量が増加し、それに応じて内燃機関１の気筒２内
に吸入されるＥＧＲガス量が増加する。この結果、内燃
機関１の気筒２内に吸入される新気の量は、ＥＧＲガス
が増加した分だけ減少する。
より多い場合には、ＣＰＵ３５１は、ＥＧＲ弁２６を所
定量開弁させ、吸気絞り弁１３を所定量閉弁させる。こ
の場合、ＥＧＲ通路２５から吸気枝管８へ流入するＥＧ
Ｒガス量が増加し、それに応じて内燃機関１の気筒２内
に吸入されるＥＧＲガス量が増加する。この結果、内燃
機関１の気筒２内に吸入される新気の量は、ＥＧＲガス
が増加した分だけ減少する。
【０１３４】以上のようにＥＧＲガス量と吸入新気量を
調整することにより吸気中のＥＧＲガス割合を１０パー
セント以下に調整することができる。
調整することにより吸気中のＥＧＲガス割合を１０パー
セント以下に調整することができる。
【０１３５】次に、本実施の形態の制御フローについて
説明する。
説明する。
【０１３６】図７は、本実施の形態に係るＮＯx触媒昇
温及びＥＧＲ制御のフローチャート図である。
温及びＥＧＲ制御のフローチャート図である。
【０１３７】ステップ１０１では、ＲＡＭ３５３に記憶
されているアクセル開度や機関回転数のデータの読み込
みが行われる。
されているアクセル開度や機関回転数のデータの読み込
みが行われる。
【０１３８】ステップ１０２では、ＲＡＭ３５３に記憶
されている冷却水温度、排気温度等のデータの読み込み
が行われる。
されている冷却水温度、排気温度等のデータの読み込み
が行われる。
【０１３９】ステップ１０３では、ＮＯx触媒２０の床
温が所定温度（例えば３００℃）以下であり、且つ、内
燃機関１の冷却水温度が所定温度（例えば６０℃）以下
であるか否かの判定を行う。ここでは、副噴射によるＮ
Ｏx触媒２０の昇温及びＥＧＲガス割合を所定割合以下
にする必要があるか否かの判定が行われる。
温が所定温度（例えば３００℃）以下であり、且つ、内
燃機関１の冷却水温度が所定温度（例えば６０℃）以下
であるか否かの判定を行う。ここでは、副噴射によるＮ
Ｏx触媒２０の昇温及びＥＧＲガス割合を所定割合以下
にする必要があるか否かの判定が行われる。
【０１４０】ここで、ＮＯx触媒２０の床温は排気温度
センサ２４の出力値を代用する。
センサ２４の出力値を代用する。
【０１４１】この条件を満たしている場合はステップ１
０５へ進み、満たしていない場合は、ステップ１０４へ
進む。
０５へ進み、満たしていない場合は、ステップ１０４へ
進む。
【０１４２】ステップ１０４では、ＮＯx触媒２０が活
性温度に達しているか又は内燃機関１が暖機された状態
なので、通常どおりの燃料噴射制御及びＥＧＲ制御が行
われる。即ち、ＮＯx触媒２０を早期昇温するための制
御は行われない。
性温度に達しているか又は内燃機関１が暖機された状態
なので、通常どおりの燃料噴射制御及びＥＧＲ制御が行
われる。即ち、ＮＯx触媒２０を早期昇温するための制
御は行われない。
【０１４３】ステップ１０５では、ＮＯx触媒２０が活
性温度に達していないで且つ内燃機関１が暖機されてい
ない状態なので、ＮＯx触媒２０を早期に活性温度まで
昇温させるための制御が開始される。
性温度に達していないで且つ内燃機関１が暖機されてい
ない状態なので、ＮＯx触媒２０を早期に活性温度まで
昇温させるための制御が開始される。
【０１４４】ステップ１０６では、副噴射及びＥＧＲガ
ス割合を所定割合以下にするＥＧＲ制御が行われる。Ｎ
Ｏx触媒２０の早期昇温が図られ、また、ＮＯx、ＴＨＣ
等の有害ガス成分の発生が抑制される。
ス割合を所定割合以下にするＥＧＲ制御が行われる。Ｎ
Ｏx触媒２０の早期昇温が図られ、また、ＮＯx、ＴＨＣ
等の有害ガス成分の発生が抑制される。
【０１４５】このようにして、ＮＯx触媒２０及び内燃
機関１の状態に基づいて、ＥＧＲガス割合を変更するこ
とができる。
機関１の状態に基づいて、ＥＧＲガス割合を変更するこ
とができる。
【０１４６】また、ＮＯx触媒２０が活性温度に達して
いないときには、ＥＧＲガス割合を所定値以下に調整す
ることにより、ＮＯx、ＴＨＣ等の有害ガス成分の発生
を抑制することができる。
いないときには、ＥＧＲガス割合を所定値以下に調整す
ることにより、ＮＯx、ＴＨＣ等の有害ガス成分の発生
を抑制することができる。
【０１４７】さらに、ＥＧＲクーラ等を通過するＥＧＲ
ガス量を減少させるので、ＥＧＲガスが不要に冷却され
ることなくＮＯx触媒２０の早期暖機が可能となるの
で、内燃機関１の始動直後においてもＮＯxを早期に浄
化することができる。
ガス量を減少させるので、ＥＧＲガスが不要に冷却され
ることなくＮＯx触媒２０の早期暖機が可能となるの
で、内燃機関１の始動直後においてもＮＯxを早期に浄
化することができる。
【０１４８】このようにしてＥＧＲガス割合に対応した
空燃比制御を行うことができ、排気エミッションの悪化
を防止することができる
空燃比制御を行うことができ、排気エミッションの悪化
を防止することができる
【０１４９】
【発明の効果】本発明によれば、吸気中のＥＧＲガス割
合を１０パーセント以下に調整し、排気の温度を上昇さ
せて排気浄化装置を早期に温度上昇させつつ排気中の有
害成分を抑制することができる。
合を１０パーセント以下に調整し、排気の温度を上昇さ
せて排気浄化装置を早期に温度上昇させつつ排気中の有
害成分を抑制することができる。
【図１】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置を適用
する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図であ
る。
する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図であ
る。
【図２】（Ａ）は、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸収メ
カニズムを説明する図である。（Ｂ）は、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒のＮＯx放出メカニズムを説明する図である。
カニズムを説明する図である。（Ｂ）は、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒のＮＯx放出メカニズムを説明する図である。
【図３】 ＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図４】 排気中のＥＧＲガス割合とＮＯx排出量との
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図５】 排気中のＥＧＲガス割合と気筒内の圧縮圧力
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
【図６】 排気中のＥＧＲガス割合と未燃炭化水素量と
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図７】 本発明に係るＮＯx触媒昇温制御及びＥＧＲ
制御のフローチャート図である。 １・・・・内燃機関 ２・・・・気筒 ３・・・・燃料噴射弁 ４・・・・コモンレール ５・・・・燃料供給管 ６・・・・燃料ポンプ １８・・・排気枝管 １９・・・排気管 ２０・・・吸蔵還元型ＮＯx触媒 ２１・・・排気絞り弁 ２３・・・空燃比センサ ２５・・・ＥＧＲ通路 ２６・・・ＥＧＲ弁 ２７・・・ＥＧＲクーラ ２８・・・還元剤噴射弁 ２９・・・還元剤供給路 ３０・・・流量調整弁 ３１・・・遮断弁 ３２・・・還元剤圧力センサ ３３・・・クランクポジションセンサ ３４・・・水温センサ ３５・・・ＥＣＵ ３５１・・ＣＰＵ ３５２・・ＲＯＭ ３５３・・ＲＡＭ ３５４・・バックアップＲＡＭ
制御のフローチャート図である。 １・・・・内燃機関 ２・・・・気筒 ３・・・・燃料噴射弁 ４・・・・コモンレール ５・・・・燃料供給管 ６・・・・燃料ポンプ １８・・・排気枝管 １９・・・排気管 ２０・・・吸蔵還元型ＮＯx触媒 ２１・・・排気絞り弁 ２３・・・空燃比センサ ２５・・・ＥＧＲ通路 ２６・・・ＥＧＲ弁 ２７・・・ＥＧＲクーラ ２８・・・還元剤噴射弁 ２９・・・還元剤供給路 ３０・・・流量調整弁 ３１・・・遮断弁 ３２・・・還元剤圧力センサ ３３・・・クランクポジションセンサ ３４・・・水温センサ ３５・・・ＥＣＵ ３５１・・ＣＰＵ ３５２・・ＲＯＭ ３５３・・ＲＡＭ ３５４・・バックアップＲＡＭ
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｓ ３Ｇ３０１ Ｆ０２Ｄ 9/02 Ｓ ４Ｄ０４８ Ｆ０２Ｄ 9/02 ３０１Ｚ ３０１ 21/08 ３０１Ａ 21/08 ３０１ ３０１Ｂ 41/06 ３１０ 41/06 ３１０ 41/38 Ｂ 41/38 45/00 ３１４Ｂ 45/00 ３１４ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ ５７０Ｊ ５７０ ５７０Ｄ ５７０Ｅ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ (72)発明者 曲田 尚史 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 小林 正明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 柴田 大介 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 根上 秋彦 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 小田 富久 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 原田 泰生 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 大坪 康彦 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 青山 太郎 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） 3G062 AA01 AA05 AA06 BA05 BA06 DA09 EA10 ED08 FA08 GA01 GA04 GA06 GA08 GA09 GA15 GA17 GA22 3G065 AA01 AA03 AA10 GA01 GA05 GA09 GA10 GA12 GA18 GA27 GA41 GA46 3G084 AA01 AA03 BA05 BA13 BA19 BA20 CA01 DA10 EB02 EB16 EC02 FA07 FA10 FA20 FA33 3G091 AA02 AA10 AA11 AA12 AA18 AA28 AB05 AB06 BA03 BA11 BA14 BA32 BA33 CA13 CA18 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DB10 DC01 EA00 EA01 EA05 EA06 EA07 EA15 EA16 EA17 EA30 EA31 EA34 FA02 FA04 FA06 FA12 FB02 FB10 FB11 FB12 FC07 GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X GB16X HA37 HB05 HB06 3G092 AA02 AA17 AA18 AB03 BA01 BB02 BB13 DC03 DC12 DE02S DG08 EA05 EA17 EC02 FA17 GA01 GA02 HA01Z HA04Z HA06X HB01X HD07X HE01Z HE04Z 3G301 HA02 HA06 HA11 HA13 JA25 KA01 LA03 NA08 NC01 NC04 ND02 NE13 PA01Z PA10Z PD15A PE01Z PE04Z PE08Z PF03Z 4D048 AA06 AB02 AC02 BA15X BA30X CA01 DA01 DA02 EA04
Claims (2)
- 【請求項１】酸素過剰状態の混合気を燃焼可能とする希
薄燃焼式の内燃機関と、 前記内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の有害成分
を浄化する排気浄化触媒と、 前記車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記内燃機関へ機関出力のための燃料が主噴射された後
の機関出力とはならない時期に再度燃料を噴射させる副
噴射手段と、 前記運転状態検出手段により検出された車両の運転状態
に基づいて前記副噴射手段の実行の可否を判定する燃料
添加判定手段と、 前記内燃機関の吸気系に排気の一部を再循環させるＥＧ
Ｒ装置と、 を具備し、 前記排気浄化触媒が活性温度に達していなく、且つ、前
記内燃機関が暖機されていないときには、副噴射を行う
とともにＥＧＲガス割合を１０パーセント以下に制御し
てＥＧＲガスを導入することを特徴とする内燃機関の排
気浄化装置。 - 【請求項２】前記内燃機関に吸入される新気の量を調整
する吸気絞り弁を具備し、ＥＧＲ制御を行うとともに吸
気絞り弁の閉弁制御を行うことを特徴とする請求項１に
記載の内燃機関の排気浄化装置。
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| JP2000380962A JP3912001B2 (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | 内燃機関の排気浄化装置 |
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