JP2002309928A - 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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Toru Nakazono
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＮＯＸ吸蔵還元触媒の実際の劣化状態を検出
し、かつ、短時間でＮＯＸ吸蔵還元触媒を再生すること
ができる内燃機関の排気浄化装置を提供することであ
る。 【解決手段】 排気通路にＮＯＸ吸蔵還元触媒を設けた
内燃機関において、前記排気通路のＮＯＸ吸蔵還元触媒
の下流側に酸素センサを設け、リッチスパイク実行時に
おける前記酸素センサの出力電圧値が最高値を記録する
前の少ない変化量の電圧値を記録する時間の長さにより
ＮＯＸ吸蔵還元触媒の劣化状態を判定する判定手段を備
えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気通路にＮＯＸ
吸蔵還元触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】排気通路にＮＯＸ吸蔵還元触媒（以下、
吸蔵触媒と呼ぶ。）を備えた内燃機関においては、吸蔵
触媒にＮＯＸがある程度まで吸蔵されると、空燃比を一
時的かつ急激にリーンからリッチに切換えるリッチスパ
イクと呼ばれる操作を行い、吸蔵されたＮＯＸを還元し
除去している。
【０００３】このリッチスパイクにより吸蔵触媒を再生
する方法の発明としては、本願出願人の出願である特開
２０００−４５７５２号（内燃機関における窒素酸化物
吸蔵還元触媒の浄化方法）がある。特開２０００−４５
７５２号では、吸蔵触媒のＮＯＸの吸蔵可能容量を把握
し、吸蔵触媒に流入するＮＯＸの積算値が吸蔵可能容量
に達したら（又は達する手前で）リッチスパイクを実行
して吸蔵触媒を浄化し、吸蔵触媒の吸蔵能力を十分に発
揮することができるように配慮していた。
【０００４】しかし、吸蔵触媒は、排気ガス中に含まれ
る硫黄成分により吸蔵触媒が被毒し、時間が経過するに
つれて劣化しＮＯＸの吸蔵可能容量が減少してしまう。
被毒した吸蔵触媒から硫黄成分を除去する方法として、
本願出願人の出願である特開２０００−８９０９号（内
燃機関の制御方法）があるが、特開２０００−８９０９
号では、内燃機関の運転時間が所定時間（例えば１００
分）経過すると、空燃比をリーンからリッチに切換え、
排気温度が６００℃以上の環境下で所定時間（１０分程
度）運転することにより吸蔵触媒を再生していた。
【０００５】このように、従来は吸蔵触媒が硫黄成分に
よりどの程度被毒されているかを内燃機関の運転時間か
ら推測するのみであった。つまり吸蔵触媒の実際の劣化
状態を把握することなく、所定時間が経過すると機械的
に再生作業を行っていた。ここで「吸蔵触媒の劣化」と
は、硫黄成分による被毒と熱劣化により吸蔵触媒の浄化
性能の低下を意味している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明では、吸
蔵触媒の実際の劣化状態を検出し、かつ、短時間で吸蔵
触媒を再生することができる内燃機関の排気浄化装置を
提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１の発明では、排気通路にＮＯＸ吸蔵還元触媒を
設けた内燃機関において、前記排気通路のＮＯＸ吸蔵還
元触媒の下流側に酸素センサを設け、リッチスパイク実
行時における前記酸素センサの出力電圧値が最高値を記
録する前の少ない変化量の電圧値を記録する時間の長さ
によりＮＯＸ吸蔵還元触媒の劣化状態を判定する判定手
段を備えた。請求項２の発明では請求項１の発明におい
て、前記判定手段により判定されたＮＯＸ吸蔵還元触媒
の劣化の度合が大きくなるほどＮＯＸ吸蔵還元触媒の再
生時におけるＮＯＸ吸蔵還元触媒より上流側の排気通路
内のＣＯ濃度が高くなるように設定する空燃比設定手段
を備えた。請求項３の発明では請求項２の発明におい
て、ＮＯＸ吸蔵還元触媒の再生時において、前記ＮＯＸ
吸蔵還元触媒より下流側の排気通路内のＣＯ濃度が一定
になるようにＮＯＸ吸蔵還元触媒より上流側の排気通路
内の空燃比を設定するようにした。請求項４の発明では
請求項１〜３のいずれかの発明において、排気ガス流量
検出手段と排気ガス中のＮＯＸ濃度を検出するＮＯＸ濃
度検出手段と、ＮＯＸ吸蔵還元触媒の温度を検出する温
度センサとを備え、前記排気ガス流量検出手段とＮＯＸ
濃度検出手段により得られた排気ガス流量とＮＯＸ濃度
からＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入する単位時間当たりのＮ
ＯＸ量を算出する算出手段を備え、前記温度センサによ
り前記ＮＯＸ吸蔵還元触媒のＮＯＸ吸蔵可能容量を推定
し、ＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入する積算ＮＯＸ量が吸蔵
可能量に達したらＮＯＸ吸蔵還元触媒の再生を行うよう
にした。請求項５の発明では請求項４の発明において、
劣化したＮＯＸ吸蔵還元触媒のＮＯＸ吸蔵可能容量を推
定し、前記ＮＯＸ吸蔵可能容量に応じたリッチスパイク
の実行間隔を設定するようにした。請求項６の発明では
請求項２又は３の発明において、ＮＯＸ吸蔵還元触媒の
下流側の排気通路内に二次空気供給通路と酸化触媒を配
置し、ＮＯＸ吸蔵還元触媒を通過したＣＯを前記酸化触
媒内で酸化させるようにした。請求項７の発明では請求
項１の発明において、ＮＯＸ吸蔵還元触媒の上流側の排
気通路内に酸素吸蔵機能と酸化機能を備えた三元触媒を
配置した。請求項８の発明では請求項７の発明におい
て、三元触媒とＮＯＸ吸蔵還元触媒とを一体的にユニッ
ト化し、排気通路の上流側に三元触媒がくるように前記
ユニットを配置するようにした。
【０００８】
【発明の実施の形態】（請求項１の発明の実施例）図１
は、請求項１の発明を実施した内燃機関１００の正面略
図である。内燃機関１００の排気管１にはユニット化さ
れたＮＯＸ吸蔵還元触媒２が設けてある。ＮＯＸ吸蔵還
元触媒２の下流側の排気通路（排気管１）には酸素セン
サ３が設置されている。酸素センサ３は、信号線６を介
してＣＰＵ４と接続されており、酸素センサ３で検出し
た検出信号は信号線６を介してＣＰＵ４へ伝達される。
またＣＰＵ４は、詳しくは後述するメモリ５にアクセス
可能となっている。
【０００９】図２は、酸素センサ３の出力電圧の波形を
示すグラフである。図１のＮＯＸ吸蔵還元触媒２は、排
気管１内を流れる排気ガス中のＮＯＸを吸蔵するが、吸
蔵量が吸蔵可能容量に達するとそれ以上吸蔵することが
できなくなるので、吸蔵量が吸蔵可能容量の例えば９０
％に達すると、空燃比λを理論空燃比より僅かにリッチ
側に設定するリッチスパイクと呼ばれる操作を行う。
【００１０】図２において、リッチスパイクは時刻ｔ１
から時刻ｔ２まで行われている。内燃機関１００（図
１）の通常運転時には、空燃比はリーン（λ＝１．３〜
１．５）に設定されている。空燃比λの値が大きくなる
ほど（つまり、希薄になるほど）酸素濃度は高くなり、
酸素センサ３の出力電圧値は、酸素が多くなるほど低く
なる。したがって図２に示すように、リッチスパイク実
行中は酸素濃度が低くなるので、出力電圧値は高くなっ
ている。
【００１１】ところで、図２において時刻ｔ３から時刻
ｔ４までの間は電圧値がＥＡからほとんど変化せず（請
求項１の「少ない変化量の電圧値」）、時刻ｔ４を過ぎ
ると再度急激に上昇しているのがわかる。空燃比λがリ
ーンのときには、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２はＮＯＸを吸蔵
すると同時に酸素も吸蔵する。リッチスパイクを実行す
ると、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２に吸蔵された酸素が放出さ
れるため、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２の下流側の排気管１内
における酸素濃度が一時的に高くなり、吸蔵された酸素
が放出され尽くすまではリッチスパイクの実行中にも関
わらず、時刻ｔ ３から時刻ｔ４の間では酸素濃度がほと
んど変化せず、このことが酸素センサ３の出力電圧値に
も反映されている。
【００１２】リッチスパイクは例えば５秒間行われ、Ｎ
ＯＸ吸蔵還元触媒２が新品のときには時刻ｔ４で吸蔵し
ていた酸素を放出し尽くし、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２の劣
化が進行してくると、例えば図２に示すように時刻ｔ４
に達する手前の時刻ｔ５で吸蔵していた酸素を放出し尽
くす。
【００１３】ＮＯＸ吸蔵還元触媒が新品で吸蔵能力が高
いときには、ＮＯＸとともに酸素も多量に吸蔵される。
しかし、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２が長時間使用されて劣化
が進行すると吸蔵能力が低下し、リッチスパイクを実行
したときに放出される酸素量も少なくなる。そのため、
ＮＯＸ吸蔵還元触媒２が劣化すると、図２に示す時刻ｔ
５で酸素がすべて放出され尽くし、電圧値は比較的早期
に最高値ＥＢまで上昇する。
【００１４】したがって、この酸素センサ３の出力電圧
の波形により、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２の劣化の進行度合
を知ることができる。そこで、予めＮＯＸ吸蔵還元触媒
２の酸素吸蔵量（ＮＯＸ吸蔵量）と電圧波形との相関関
係を実験により求めておき、図１のメモリ５に記憶させ
ておく。メモリ５に記憶されたデータと、実測されたリ
ッチスパイク実行時における酸素センサ３の出力電圧値
の波形をＣＰＵ４が比較することによりＮＯＸ吸蔵還元
触媒２の劣化の進行度合を推定することができる。
【００１５】（請求項２の発明の実施例）図１に示すよ
うに、空気供給管７と燃料供給管９とがミキサ８に接続
されている。ミキサ８で生成された混合気は、ミキサ８
から混合気供給管１１を介して内燃機関１００の燃焼室
（図示せず）へ供給され、燃焼室で燃焼が行われる。
【００１６】燃焼室へ供給する混合気の空燃比λは、燃
料供給管９の途中に設けた燃料供給量調整弁１０の開度
を調整することにより変更することができる。すなわ
ち、開度を小さくすると、燃料の供給量が減少するので
空燃比λは大きく（リーンに）なり、逆に開度を大きく
すると空燃比λは小さく（リッチに）なる。
【００１７】図１３は、空燃比λとＣＯ濃度及びＮＯＸ
濃度の関係を示すグラフである。図１３に示すように、
空燃比λがリッチになるほど触媒下流のＣＯ濃度は高く
なりＮＯＸ濃度は低くなる。逆に空燃比λがリーンにな
ると、ＣＯ濃度は低くなりＮＯＸ濃度は高くなる。ＣＯ
とＮＯＸの両方の濃度が比較的低くなる空燃比λの領域
を浄化ウィンドウと呼ぶ。
【００１８】劣化したＮＯＸ吸蔵還元触媒から硫黄成分
を除去する作業を「再生」と呼ぶ。ＮＯＸ吸蔵還元触媒
を再生するとＮＯＸ吸蔵還元触媒から硫黄成分が除去さ
れ、ＮＯＸの吸蔵可能容量が新品のときの吸蔵可能容量
に近づく。
【００１９】ＣＯ濃度が高いほど硫黄成分を除去するの
に有利である（図１０に示すように、ＣＯ濃度が大きく
なるほど再生速度が速くなる）ので、燃料供給量調整弁
１０（空燃比設定手段）を調整することにより再生時に
は空燃比λを浄化ウィンドウのリッチ側の端部（λ＝
０．９９〜０．９９７）に設定し、かつ排気ガスの温度
が再生が可能な温度（６００℃以上が好ましい）となる
ように内燃機関１００を運転する。
【００２０】図３に示すように触媒上流のＣＯ濃度を一
定に保つと、触媒下流側のＣＯ濃度は、当初は低くなる
が、時刻ｔＡになると所定の値まで上昇する。吸蔵限界
まで吸蔵した新品の触媒では、ＮＯＸや酸素などのＣＯ
が反応する対象が多く、所定の値まで上昇するのに時間
がかかる。
【００２１】しかし、被毒が進んだ触媒では、吸蔵した
ＮＯＸ量及び酸素量が少ないため、ＣＯと反応する対象
が少なくなり、時刻ｔＡより手前の時刻ｔＢになると所
定の値までＣＯ濃度が上昇する。
【００２２】図４に示すように再生当初は、ＣＯ濃度を
高く設定しても、触媒下流にはＣＯはあまり流れない。
ゆえに再生の度合に応じて触媒上流側のＣＯ濃度を低く
設定していけば、触媒下流側のＣＯ濃度を低く抑えなが
ら触媒の再生時間を短縮することができる。
【００２３】図４では、触媒下流側のＣＯ濃度を排出可
能な環境基準値内に設定し、触媒再生中の触媒下流側の
ＣＯ濃度が、この設定値になるように触媒上流側のＣＯ
濃度を設定する。再生中の触媒上流側のＣＯ濃度を予め
高めることにより、再生時間を短縮することができる。
【００２４】図１４は、ＮＯＸ吸蔵還元触媒があまり劣
化していない場合とかなり劣化が進んだ場合における設
定した触媒上流側のＣＯ濃度と再生完了時間の関係を示
すグラフである。図１４に示すように、設定するＣＯ濃
度が同じであれば、劣化が進むほど被毒量が多くなるた
め再生が完了するのに時間がかかる。また、再生時間を
揃えると、あまり劣化していない場合にはＣＯ濃度を低
く設定することができる。
【００２５】（請求項３の発明の実施例）請求項２の発
明の実施例において、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２を再生して
いる間は、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２の下流側の排気管１内
のＣＯ濃度が一定となるように、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２
の上流側の空燃比λを設定する。
【００２６】ＮＯＸ吸蔵還元触媒２の劣化の度合ごとに
パターン分けして、設定する下流側ＣＯ濃度と、調整す
る上流側ＣＯ濃度との関係を予め調査してマップを作成
し、このマップをメモリ５に記憶しておく。酸素センサ
３の出力電圧波形（図２）からＮＯＸ吸蔵還元触媒２の
劣化度合を推定し、かつ下流側ＣＯ濃度の設定値を選定
することにより、ＣＰＵ４はメモリ５に記憶されたマッ
プを参照して上流側ＣＯ濃度を適切に調整できるように
燃料供給量調整弁１０の開度を調整する。
【００２７】（請求項４の発明の実施例）図１に示すよ
うに、内燃機関１０２には機関回転数検出装置１３と機
関負荷検出装置１４が設けてある。これらで検出された
検出信号は、ＣＰＵ４へ送られる。また、排気管１には
温度センサ１５が設けてある。温度センサ１５で検出し
た排気ガスの温度からＮＯＸ吸蔵還元触媒の温度をＣＰ
Ｕ４が推定する。
【００２８】図５は、触媒温度とＮＯＸ吸蔵可能容量の
関係を示すグラフである。図５に示すように、ＮＯＸ吸
蔵還元触媒２が新品でも劣化していても温度が上昇する
とＮＯＸの吸蔵可能容量が変化する。したがって、ＮＯ
Ｘ吸蔵還元触媒２の劣化度合と温度から、吸蔵可能な容
量を求めることができる。
【００２９】まず、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２の劣化度合ご
とに温度と吸蔵可能量の関係を予め実験を行って求めて
おき、マップを作成してメモリ５に記憶させておく。内
燃機関１０２の運転状態に応じてＮＯＸ吸蔵還元触媒の
温度は変化する（図９に示すように、機関負荷及び機関
回転数のいずれが大きくなっても排気ガス温度（ＮＯ Ｘ
吸蔵還元触媒２の温度）は上昇することがわかる。）
が、この温度は温度センサ１５で検出し、検出信号はＣ
ＰＵ４へ伝送する。ＮＯＸ吸蔵還元触媒２の劣化度合
は、図２の酸素センサ３の出力電圧波形から推定するこ
とができる。したがって、これらから現在のＮＯＸ吸蔵
還元触媒２によるＮＯＸの吸蔵可能容量を把握すること
ができる。
【００３０】次に、このＮＯＸ吸蔵還元触媒２にどのく
らいの濃度のＮＯＸが流入しているかを調べる。内燃機
関１００の運転状況は、空燃比λ，機関回転数検出装置
１３と機関負荷検出装置１４とで検出する機関回転数と
機関負荷とから把握することができる。これらにより排
気ガス流量と排気ガス中のＮＯＸ濃度とを検出すること
ができる（排気ガス流量検出手段，ＮＯＸ濃度検出手
段）。
【００３１】ＮＯＸ吸蔵還元触媒２に流入する単位時間
当りのＮＯＸ量をＣＰＵ４により算出する（ＮＯＸ量算
出手段）。
【００３２】ＣＰＵ４は、上で求めた現在のＮＯＸ吸蔵
還元触媒２の吸蔵可能容量の例えば９０％〜９５％に達
したらリッチスパイクを行い、吸蔵されたＮＯＸを還元
除去する。このようにすることにより、ＮＯＸ吸蔵還元
触媒２の劣化度合に応じて吸蔵能力を十分に発揮させる
ことができ、排気ガスの浄化を良好に行うことができ
る。
【００３３】もちろん、ＣＰＵ４が算出したＮＯＸの総
量（積算ＮＯＸ量）が、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２の吸蔵可
能容量の１００％に達するまで吸蔵を行い、その後にリ
ッチスパイクを実行してもよいが、大気に排出する排気
ガス中に含まれるＮＯＸ量が増加する恐れがあるので、
上述のように吸蔵可能容量の９０〜９５％程度を吸蔵の
上限に設定するのが好ましい。
【００３４】（請求項５の発明の実施例）請求項４の発
明の実施例において、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２の吸蔵可能
容量の９０〜９５％程度を吸蔵の上限に設定したが、吸
蔵したＮＯＸを還元除去する際には、ＣＰＵ４が算出し
た積算ＮＯＸ量に相当するＮＯＸが還元除去されるのに
必要な時間だけリッチスパイクを行うようにする。つま
り、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２の吸蔵可能容量（又は吸蔵可
能容量の９０〜９５％）に相当するＮＯＸが吸蔵される
リーン運転時間が経過するとリッチスパイクを行うよう
にする。
【００３５】（請求項６の発明の実施例）図１１は、請
求項６の発明を実施した内燃機関１０４の正面略図であ
る。請求項２及び３の発明において、ＮＯＸ吸蔵還元触
媒２を再生する際に、ＣＯ濃度が高くなるように空燃比
λを設定していたが、ＣＯ濃度が高く設定されることに
よりＣＯが大気中に排出されるのを防止するため、ＮＯ
Ｘ吸蔵還元触媒２より下流側の排気通路（排気管１）に
酸化触媒２０を配置した。ＣＯを酸化するため、ポンプ
２１により酸化触媒２０の上流の排気通路内に２次空気
を供給する。その他の構成は内燃機関１００と同じであ
る。
【００３６】（請求項７，８の発明の実施例）図６は、
請求項７及び８の発明を実施した内燃機関１０３の正面
略図である。内燃機関１０３では、ＮＯＸ吸蔵還元触媒
２の上流側に三元触媒１９を配置した点のみが内燃機関
１００と相違しており、その他の構成は内燃機関１００
と同じである。
【００３７】空燃比λを制御する際、酸素センサ３の出
力電圧値が急激に変動するまで燃料供給量調整弁１０を
操作し、その燃料供給量調整弁１０の操作量で操作前の
空燃比λを検出する。この操作はリーンスパイクと呼ば
れる。ＮＯＸ吸蔵還元触媒２を再生する際には、まずリ
ーンスパイクを行い、現在の空燃比λがいかなる値にな
っているかを検出し、空燃比λを再生に必要なだけリッ
チ側へシフトさせる。
【００３８】酸素が存在するとＮＯＸ吸蔵還元触媒２の
再生に支障を来すため、再生作業を開始する前にリーン
スパイクを実行した際に生じた酸素を除去する必要があ
る。そこで、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２の上流側に配置した
三元触媒１９により酸素を吸蔵し、酸素を下流側のＮＯ
Ｘ吸蔵還元触媒２へ流さないようにする。
【００３９】図６に示すように、三元触媒１９とＮＯＸ
吸蔵還元触媒２とをユニット化して排気通路（排気管
１）に設置すると、三元触媒１９とＮＯＸ吸蔵還元触媒
２の間で排気ガスの温度が低下することを防止すること
ができ、高温でＮＯＸ吸蔵還元触媒２を再生することが
できる。
【００４０】
【発明の効果】請求項１の発明では、メモリ５に記憶さ
れた劣化していないＮＯＸ吸蔵還元触媒２による酸素セ
ンサ３の出力電圧データと、実測したリッチスパイク実
行時における酸素センサ３の出力電圧値の波形をＣＰＵ
４が比較することによりＮＯＸ吸蔵還元触媒２の劣化の
進行度合を推定することができる。したがって、ＮＯＸ
吸蔵還元触媒２をＮＯＸ吸蔵機能を十分に発揮できる状
態に保つことができ、良好にＮＯＸを浄化することがで
きる。
【００４１】請求項２の発明では、ＮＯＸ吸蔵還元触媒
２の劣化の度合に応じて、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２の再生
時におけるＮＯＸ吸蔵還元触媒２より上流側の排気通路
（排気管１）内のＣＯ濃度を設定する空燃比設定手段
（燃料供給量調整弁１０）を備えたので、良好にＮＯＸ
吸蔵還元触媒２を再生させることができる。したがっ
て、常に良好にＮＯＸを浄化することができる。
【００４２】請求項３の発明では、請求項２の発明にお
いて、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２より下流側のＣＯ濃度が一
定になるようにＮＯＸ吸蔵還元触媒２より上流側の空燃
比λを設定するようにしたので、排出されるＣＯ濃度を
環境基準値内の所定濃度に抑えながらＮＯＸ吸蔵還元触
媒２の再生時間を最短にすることができる。したがっ
て、熱効率を高く維持することができる。
【００４３】請求項４の発明では、ＮＯＸ吸蔵還元触媒
２のＮＯＸ吸蔵可能容量を推定し、ＮＯＸ吸蔵還元触媒
２に流入するＮＯＸ量の総量（積算ＮＯＸ量）がＮＯＸ
吸蔵可能容量に達したらＮＯＸ吸蔵還元触媒２の再生を
行うようにしたので、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２の吸蔵能力
を最大限有効に活用することができる。
【００４４】機関回転数や機関負荷が変動しても、排出
されるＮＯＸの総量を算出するようにしたので、運転環
境が変化してもＮＯＸ吸蔵還元触媒２の再生時期を適切
に判断することができ、良好な浄化性能を発揮すること
ができる。
【００４５】請求項５の発明では、ＮＯＸ吸蔵還元触媒
２の劣化度合に応じてＮＯＸの吸蔵可能容量を推定し、
リッチスパイクの実行間隔を設定するようにしたので、
ＮＯ Ｘ吸蔵還元触媒２の劣化度合に応じて必要最小限の
再生を行うことができ、リッチでの運転時間を最短にす
ることができ、ＣＯの排出を最小限に抑えることがで
き、かつ熱効率を高く維持することができる。
【００４６】請求項６の発明では、ＮＯＸ吸蔵還元触媒
２の下流側の排気通路（排気管１）に酸化触媒２０を配
置したので、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２を再生させる際に、
多量のＣＯのうち再生に使用されなかったＣＯが大気中
へ排出されることを確実に防止することができる。つま
り、再生に有効なＣＯを多量に流しても、ＮＯＸ吸蔵還
元触媒２を通過したＣＯは酸化触媒２０で酸化処理する
ことができるので、大気中に排出することを防止するこ
とができる。
【００４７】請求項７の発明では、ＮＯＸ吸蔵還元触媒
２の上流側の排気通路（排気管１）に三元触媒１９を設
け、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２の再生時にＮＯＸ吸蔵還元触
媒２の上流側で三元触媒１９により酸素を吸蔵させるよ
うにしたので、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２を良好に再生させ
ることができ、良好な浄化性能を発揮することができる
る。
【００４８】請求項８の発明では、三元触媒１９とＮＯ
Ｘ吸蔵還元触媒２とをユニット化して排気通路（排気管
１）に設置するようにしたので、三元触媒１９とＮＯＸ
吸蔵還元触媒２の間で排気ガスの温度が低下することを
防止することができ、高温でＮＯＸ吸蔵還元触媒２を再
生することができる。したがって、確実にＮＯＸ吸蔵還
元触媒２を再生することができ、良好にＮＯＸを浄化さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１の発明を実施した内燃機関の正面略
図である。
【図２】 酸素センサの出力電圧の波形を示すグラフで
ある。
【図３】 ＮＯＸ吸蔵還元触媒の上流側と下流側のＣＯ
濃度の時間変化を示すグラフである。
【図４】 ＮＯＸ吸蔵還元触媒の下流側のＣＯ濃度を一
定に保ったときの上流側のＣＯ濃度の変化を示すグラフ
である。
【図５】 ＮＯＸ吸蔵還元触媒の温度とＮＯＸ吸蔵可能
容量の関係を示すグラフである。
【図６】 請求項７及び８の発明を実施した内燃機関の
正面略図である。
【図７】 請求項４の発明を実施した内燃機関の正面略
図である。
【図８】 図７の内燃機関の運転状態が変化した際の排
気ガスとＮＯＸ吸蔵還元触媒の温度の時間変化を示すグ
ラフである。
【図９】 機関負荷と機関回転数によるＮＯＸ吸蔵還元
触媒の温度分布を示すグラフである。
【図１０】 ＮＯＸ吸蔵還元触媒の再生速度と空燃比λ
の関係を示すグラフである。
【図１１】 請求項６の発明を実施した内燃機関の正面
略図である。
【図１２】 ＮＯＸ吸蔵還元触媒の再生速度と温度の関
係を示すグラフである。
【図１３】 空燃比λとＣＯ濃度及びＮＯＸ濃度の関係
を示すグラフである。
【図１４】 ＮＯＸ吸蔵還元触媒があまり劣化していな
い場合とかなり劣化が進んだ場合における設定した触媒
上流側のＣＯ濃度と再生完了時間の関係を示すグラフで
ある。
【符号の説明】
１ 排気管（排気通路） ２ ＮＯＸ吸蔵還元触媒 ３ 酸素センサ ４ ＣＰＵ ５ メモリ １０ 燃料供給量調整弁（空燃比設定手段） １３ 機関回転数検出装置 １４ 機関負荷検出装置 １５ 温度センサ １９ 三元触媒 ２０ 酸化触媒 ２１ ポンプ １００ 内燃機関
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/24 Ｒ 3/22 ３０１ 3/28 ３０１Ｃ 3/24 ３０１Ｄ 3/28 ３０１ ３０１Ｅ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ａ 41/14 ３１０Ｅ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ ３１０Ｋ 41/14 ３１０ ３１０Ｐ 45/00 ３１２Ｒ ３１２Ｔ 45/00 ３１２ ３１４Ｚ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｂ ３１４ １０１Ｂ Ｋ Ｆターム(参考） 3G084 AA04 BA11 BA25 DA10 DA22 DA27 DA28 EA11 EB01 EB11 FA26 FA27 FA28 FA29 FA33 3G091 AA12 AA17 AA23 AB02 AB03 AB06 BA11 BA14 BA15 BA19 BA33 CA22 CB02 DA01 DA02 DA04 DB06 DB10 DC01 EA01 EA03 EA18 EA30 EA33 EA34 FB06 FB07 FB10 FB12 FC02 FC04 HA02 HA09 HA10 HA37 HA39 HA47 HB07 3G301 HA01 HA15 JA15 JA25 JA26 JB09 LA01 LB07 MA01 NA04 NA06 NA07 NA08 ND01 NE01 NE06 NE13 NE15 PA17A PA17B PD01A PD01B PD02A PD02B PD12A PD12B PE01A PE01B 4D048 AA06 AA13 AA18 AB02 AB05 AB07 BD02 CC32 CC36 CC47 DA01 DA02 DA03 DA05 DA08 DA13 DA20 EA04

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排気通路にＮＯＸ吸蔵還元触媒を設けた
    内燃機関において、前記排気通路のＮＯＸ吸蔵還元触媒
    の下流側に酸素センサを設け、リッチスパイク実行時に
    おける前記酸素センサの出力電圧値が最高値を記録する
    前の少ない変化量の電圧値を記録する時間の長さにより
    ＮＯＸ吸蔵還元触媒の劣化状態を判定する判定手段を備
    えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 前記判定手段により判定されたＮＯＸ吸
    蔵還元触媒の劣化の度合が大きくなるほどＮＯＸ吸蔵還
    元触媒の再生時におけるＮＯＸ吸蔵還元触媒より上流側
    の排気通路内のＣＯ濃度が高くなるように設定する空燃
    比設定手段を備えた請求項１に記載の内燃機関の排気浄
    化装置。
  3. 【請求項３】 ＮＯＸ吸蔵還元触媒の再生時において、
    前記ＮＯＸ吸蔵還元触媒より下流側の排気通路内のＣＯ
    濃度が一定になるようにＮＯＸ吸蔵還元触媒より上流側
    の排気通路内の空燃比を設定するようにした請求項２に
    記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項４】 排気ガス流量検出手段と排気ガス中のＮ
    ＯＸ濃度を検出するＮＯＸ濃度検出手段と、ＮＯＸ吸蔵
    還元触媒の温度を検出する温度センサとを備え、 前記排気ガス流量検出手段とＮＯＸ濃度検出手段により
    得られた排気ガス流量とＮＯＸ濃度からＮＯＸ吸蔵還元
    触媒に流入する単位時間当たりのＮＯＸ量を算出する算
    出手段を備え、 前記温度センサにより前記ＮＯＸ吸蔵還元触媒のＮＯＸ
    吸蔵可能容量を推定し、 ＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入する積算ＮＯＸ量が吸蔵可能
    量に達したらＮＯＸ吸蔵還元触媒の再生を行うようにし
    た請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化
    装置。
  5. 【請求項５】 劣化したＮＯＸ吸蔵還元触媒のＮＯＸ吸
    蔵可能容量を推定し、前記ＮＯＸ吸蔵可能容量に応じた
    リッチスパイクの実行間隔を設定するようにした請求項
    ４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  6. 【請求項６】 ＮＯＸ吸蔵還元触媒の下流側の排気通路
    内に二次空気供給通路と酸化触媒を配置し、ＮＯＸ吸蔵
    還元触媒を通過したＣＯを前記酸化触媒内で酸化させる
    請求項２，３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装
    置。
  7. 【請求項７】 ＮＯＸ吸蔵還元触媒の上流側の排気通路
    内に酸素吸蔵機能と酸化機能を備えた三元触媒を配置し
    た請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  8. 【請求項８】 三元触媒とＮＯＸ吸蔵還元触媒とを一体
    的にユニット化し、排気通路の上流側に三元触媒がくる
    ように前記ユニットを配置するようにした請求項７に記
    載の内燃機関の排気浄化装置。
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