JP2002349247A - 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】 エンジン１の排気通路１２に、貴金属をセリ
ア（ＣｅＯ2 ）のみに担持してなるトラップ成分又はゼ
オライトを含有する低温ＮＯｘトラップ触媒（例えばゼ
オライト排気浄化触媒）１３を配置し、これにより低温
時にＮＯｘをトラップし、トラップしたＮＯｘを高温時
に脱離処理を行う場合に、低温時におけるＮＯｘの脱離
を抑制する。 【解決手段】 ゼオライト排気浄化触媒１３に流入する
水分量を、少なくともエンジン１から排出される水分量
よりも低減すると共に、かつ完全除湿ではない所定の水
分濃度以上を供給するようにコントロールする。このた
めの水分量コントロール手段としては、ゼオライト排気
浄化触媒１３の上流に、水分トラップ１４を設け、かつ
この水分トラップ１４の一部に排気ガスをそのまま通過
させる排気通路１４ａを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の内燃機
関から排出される排気ガスを浄化する装置に係り、特に
排気ガス中のＮＯｘを高効率で浄化するための排気浄化
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の理論空燃比近傍で運転される内燃
機関の排気ガスは三元触媒で浄化することができる。三
元触媒は流入する排気の空燃比が理論空燃比のときにＨ
Ｃ、ＣＯ成分の酸化とＮＯｘの還元とを同時に行うもの
であり、リーン空燃比で運転し燃費を向上させるいわゆ
るリーンバーンエンジンの排気浄化には適しない。
【０００３】このようなリーンバーンエンジンの場合、
流入する排気の空燃比がリーンである場合にＮＯｘをト
ラップし、流入する排気の空燃比がリッチである場合に
トラップしたＮＯｘを放出、浄化処理するＮＯｘトラッ
プ触媒などを用いる。ＮＯｘトラップ触媒としては、ア
ルカリ金属（Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｃｓ等）、アルカリ土類
（Ｂａ、Ｃａ等）、希土類（Ｌａ、Ｙ等）から選ばれた
少なくとも１つと貴金属（Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等）とを担
持させたものが知られているが、このようなＮＯｘトラ
ップ触媒はそのＮＯｘトラップ機能を発揮するのに最低
でも２００℃（一般的には３００℃前後）以上の活性温
度が必要となる。従って、内燃機関の始動直後等の低温
状態においては未活性の状態であり、ＮＯｘのトラップ
及び浄化処理を行うことができない。
【０００４】一方、特開平１−１５５９３４号公報に
は、道路トンネルにおける換気ガスの浄化（ＮＯｘ除
去）のため、ゼオライトの吸着能を使用し、トンネル中
に排出されたＮＯｘをゼオライトに吸着、浄化する技術
について記載されている。この技術はＮＯｘを比較的低
温（常温）でゼオライトに吸着させ、その再生、すなわ
ちＮＯｘの脱離のためにゼオライトを１５０℃以上の高
温にさらすというものである。また、ゼオライトヘのＮ
Ｏｘの吸着を促進するために、その上流部にてシリカゲ
ル等により水分を除去するものとしている。
【０００５】すなわち、予め乾燥させたガス中のＮＯｘ
を、ゼオライトにより低温時に吸着処理させ、高温にす
ることでこのＮＯｘを脱離させ、この時に還元剤により
浄化するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術を内燃機関の排気系に適用した場合、始動
後の低温時において乾燥させた排気ガス中のＮＯｘを、
ゼオライトによりトラップすることは可能であるが、比
較的低温（例えば２００℃以下）にてトラップしたＮＯ
ｘが脱離してしまい、例えば貴金属を含む触媒を併用し
た場合でも、２００℃以下では触媒は十分に活性せず、
このような条件で還元剤が存在しても低温のため還元反
応が起きず、ＮＯｘが浄化できずに放出されてしまうと
いう問題点があった。
【０００７】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点の解決のために各種検討を行い、貴金属をセリア（Ｃ
ｅＯ2 ）のみに担持してなるトラップ成分を含有する低
温ＮＯｘトラップ触媒（以下、セリアベース排気浄化触
媒という）やゼオライトを含有する低温ＮＯｘトラップ
触媒（以下、ゼオライト排気浄化触媒という）が低温時
にＮＯｘをトラップするときの条件に関し、流入する排
気ガス中の水分量をコントロールすることで、上記問題
点を解決できることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
【０００９】すなわち、低温時にゼオライト排気浄化触
媒にＮＯｘをトラップさせる場合に、内燃機関から排出
される水分量を減少させることでＮＯｘのトラップ量を
増加させることができるが、この場合にゼオライト排気
浄化触媒に流入する排気ガス中の水分を完全に除湿する
のではなく、ある程度の濃度の水分を残した状態で、こ
の水分と共にＮＯｘをトラップさせることで、温度上昇
に伴うＮＯｘの脱離を特に２００℃程度までは大幅に抑
制できることを見出したものである。
【００１０】図１にその実験結果を示している。図１に
示すように、ＮＯｘトラップ期間中（ゼオライト排気浄
化触媒が低温の期間）の水分濃度が０％（完全除湿の状
態）の場合、ゼオライト排気浄化触媒の温度が２００℃
以下でのＮＯｘ脱離割合（ＮＯｘトラップ量に対する脱
離量の割合）が高く、半分以上が脱離するのに対し、水
分濃度が増加すると、この２００℃以下でのＮＯｘ脱離
割合が急激に減少し、特に水分濃度を概略１％（もしく
はそれ以上）にコントロールすることで、低温時のＮＯ
ｘの脱離を大幅に抑制できることが、本発明者らの検討
によって明らかになった。尚、セリアベース排気浄化触
媒についても図１と同様の実験結果が得られた。
【００１１】このような背景の下、請求項１の発明で
は、内燃機関の排気通路に、貴金属をセリア（Ｃｅ
Ｏ2 ）のみに担持してなるトラップ成分又はゼオライト
を含有する低温ＮＯｘトラップ触媒を配置し、この低温
ＮＯｘトラップ触媒により排気温度の低温時にＮＯｘを
トラップし、トラップしたＮＯｘを高温時において脱離
処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記低温
ＮＯｘトラップ触媒に流入する水分量をコントロールす
る手段を有し、この水分量コントロール手段により、前
記低温ＮＯｘトラップ触媒に流入する水分量を、少なく
とも内燃機関から排出される水分量よりも低減すると共
に、かつ完全除湿ではない所定の水分濃度以上を供給す
るようにコントロールすることを特徴とする。
【００１２】請求項２の発明では、前記水分量コントロ
ール手段は、少なくとも低温からの内燃機関始動後の所
定期間、あるいは前記低温ＮＯｘトラップ触媒の温度が
所定温度よりも低温である期間において作動するもので
あることを特徴とする。請求項３の発明では、前記水分
量コントロール手段は、前記低温ＮＯｘトラップ触媒の
上流の排気通路に、吸収、凝縮等により排気ガス中の水
分を一時的にトラップする水分トラップを設けたもので
あり、かつこの水分トラップは、流入する排気ガスの一
部をそのまま水分をトラップせずに下流に通過させる構
造であることを特徴とする。
【００１３】請求項４の発明では、前記水分トラップの
構造は、その一部に上流から下流に排気ガスをそのまま
通過させる排気通路を設けたものであることを特徴とす
る。請求項５の発明では、前記水分トラップに設けた排
気通路は、排気ガスが上流から下流にそのまま通過する
割合が１／５から１／１２の範囲となるように構成され
ていることを特徴とする。
【００１４】請求項６の発明では、前記水分トラップの
構造はハニカム構造であり、そのハニカムの各セルの大
きさを、排気ガスが上流から下流にそのまま通過する割
合が１／５から１／１２の範囲となるように設定したこ
とを特徴とする。請求項７の発明では、前記水分トラッ
プは、内燃機関の運転状態が所定の高速高負荷条件とな
った場合に、排気ガスが上流から下流にそのまま通過す
る割合が１／５から１／１２の範囲となるように構成さ
れていることを特徴とする。
【００１５】請求項８の発明では、前記水分トラップ
は、吸湿性を持つゼオライト、あるいはアルミナにより
構成されたものであり、低温で一時的に水分をトラップ
し、高温時に脱離放出するものであることを特徴とす
る。請求項９の発明では、前記水分コントロール手段
は、前記低温ＮＯｘトラップ触媒の一部に上流から下流
に排気ガスをそのまま通過させる排気通路を設けたもの
であることを特徴とする。
【００１６】請求項１０の発明では、主にゼオライトで
構成された低温ＮＯｘトラップ触媒には、高温時に脱離
するＮＯｘと排気中の還元成分とを反応させ浄化するた
めの、貴金属を含む触媒を担持したことを特徴とする。
請求項１１の発明では、前記低温ＮＯｘトラップ触媒の
温度、あるいは直前の排気ガスの温度を検出、推定する
手段を有し、低温からの内燃機関始動後に前記温度が所
定温度以上となった場合に、所定の期間、排気ガスの空
燃比をリッチ化することを特徴とする。
【００１７】請求項１２の発明では、前記低温ＮＯｘト
ラップ触媒の上流、あるいは下流の排気通路に、もしく
は前記低温ＮＯｘトラップ触媒と一体で、流入する排気
ガスの空燃比がリーンの時にＮＯｘをトラップし、流入
する排気ガスの空燃比がリッチである時にトラップした
ＮＯｘを脱離、浄化するＮＯｘトラップ触媒を備えてい
ることを特徴とする。
【００１８】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、水分量コント
ロール手段により、低温ＮＯｘトラップ触媒に流入する
水分量を、少なくとも内燃機関から排出される水分量よ
りも低減すると共に、かつ完全除湿ではない所定の水分
濃度以上を供給するようにコントロールすることで、前
述のように、低温ＮＯｘトラップ触媒からのＮＯｘの脱
離を、特に２００℃程度以下で大幅に抑制することが可
能となり、この温度域でのＮＯｘ放出を低減することが
できる。
【００１９】請求項２の発明によれば、前記水分量コン
トロール手段は、少なくとも低温からの内燃機関始動後
の所定期間、あるいは低温ＮＯｘトラップ触媒の温度が
所定温度よりも低温である期間において作動するもので
あることにより、水分コントロールを必要な期間のみに
限定でき、例えば低温においては水分を吸着するシリカ
ゲルや、同じく低温での水分吸着作用のあるゼオライ
ト、あるいはアルミナ等で水分をコントロールすること
が可能となり、すなわちシンプルな構成で水分コントロ
ールすることができる。
【００２０】請求項３の発明によれば、前記水分量コン
トロール手段は、低温ＮＯｘトラップ触媒の上流に水分
トラップを設けたものであり、かつこの水分トラップ
は、流入する排気ガスの一部をそのまま水分をトラップ
せずに下流に通過させる構造であることにより、内燃機
関から排出される水分を除湿する場合に、完全に除湿す
るのではなく、一部の水分はそのまま下流に通過させる
ため、適切な水分濃度にコントロールすることができ
る。
【００２１】請求項４の発明によれば、前記水分トラッ
プの構造は、その一部に上流から下流に排気ガスをその
まま通過させる排気通路を設けたものであることによ
り、簡単な構成で水分濃度のコントロールができる。請
求項５の発明によれば、前記水分トラップに設けた排気
通路は、排気ガスが上流から下流にそのまま通過する割
合が１／５から１／１２の範囲となるように構成されて
いることにより、下流の低温ＮＯｘトラップ触媒に最適
な水分濃度を供給することができる。
【００２２】すなわち、一般に内燃機関から排出される
排気ガス中の水分濃度は、空燃比（Ａ／Ｆ）によって変
化するが、Ａ／Ｆ＝４０程度で水分濃度＝５％程度、理
論空燃比近傍で水分濃度＝１２％程度であり、このう
ち、トラップされずに下流側に通過する割合を１／５か
ら１／１２の範囲に調整することによって、下流の低温
ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気ガス中の水分濃度を
概略１％前後（０．４％〜２．４％程度）にコントロー
ルすることが可能となる。図１に実験結果を示したよう
に、特に水分濃度を概略１％程度にすることで、低温時
のＮＯｘの脱離を大幅に低減できることが、本発明者ら
の検討によって明らかになっており、これにより低温時
の未浄化ＮＯｘの放出を大幅に低減できる。
【００２３】また、ＮＯｘトラップ期間における内燃機
関の空燃比の設定が基本的にほぼ固定されている場合、
例えば内燃機関の常温始動からの所定期間は標準的な空
燃比としてＡ／Ｆ＝４０が設定されている場合、排気ガ
ス中の水分濃度は約５％であるから、水分トラップにお
ける排気ガスの上流から下流にそのまま通過する割合を
１／５程度に設定することで、水分濃度を比較的精度よ
く約１％にコントロールすることができる。つまり、Ｎ
Ｏｘトラップ期間中の標準空燃比が基本的にほぼ固定さ
れている場合は、通過ガス割合をそれに応じて設定する
ことで、上記低温時の未浄化ＮＯｘ放出の低減をより効
果的に行うことができる。
【００２４】請求項６の発明によれば、前記水分トラッ
プの構造はハニカム構造であり、そのハニカムの各セル
の大きさを、排気ガスが上流から下流にそのまま通過す
る割合が１／５から１／１２の範囲となるように設定し
たことにより、上記と同様な効果が得られる一方、上記
のような排気通路加工を行う必要が無くなり、製造工程
をより簡略化することができる。
【００２５】請求項７の発明によれば、前記水分トラッ
プは、内燃機関の運転状態が所定の高速高負荷条件とな
った場合に、排気ガスが上流から下流にそのまま通過す
る割合が１／５から１／１２の範囲となるように構成さ
れていることにより、ＮＯｘの排出量の多い高速高負荷
条件に適切な水分と共にＮＯｘをトラップすることにな
るため、この高速高負荷時にトラップした大量のＮＯｘ
について、２００℃以下の低温時の脱離を抑制でき、よ
り効率的にＮＯｘの放出量の低減ができる。
【００２６】ここで、高速高負荷時に水分トラップをそ
のまま通過する排気ガス割合が１／５から１／１２とな
るように、例えばハニカム構造の各セルの大きさを設定
した場合、アイドル等の低速低負荷では、水分トラップ
をそのまま通過する排気ガス割合がほぼ０に近くなる可
能性があり、このような条件では低温ＮＯｘトラップ触
媒に流入する排気ガス中の水分濃度がほぼ０％まで除湿
されることになる。しかしながら、アイドル等の条件で
はＮＯｘの排出量が非常に少なく、仮にこの条件でトラ
ップされたＮＯｘが２００℃以下の低温で未浄化のまま
放出されることになっても、高速高負荷時に大量に排出
されるＮＯｘをトラップし、これを低温で未浄化のまま
排出させないように設定する方が、結果としてＮＯｘの
低減効果をより大きくできることとなる。
【００２７】請求項８の発明によれば、前記水分トラッ
プは、吸湿性を持つゼオライト、あるいはアルミナによ
り構成されたものであり、低温で一時的に水分をトラッ
プし、高温時に脱離放出するものであることにより、水
分のコントロールが必要な低温時に機能すると共に、内
燃機関の排気系に装着した場合の耐久性も兼ね備えた水
分トラップとすることができる。
【００２８】請求項９の発明によれば、前記水分コント
ロール手段は、低温ＮＯｘトラップ触媒の一部に上流か
ら下流に排気ガスをそのまま通過させる排気通路を設け
たものであることにより、仮にゼオライト排気浄化触媒
の上流側に水分トラップを配置しない構成においても、
ゼオライト排気浄化触媒に流入する水分量をコントロー
ルすることができる。
【００２９】すなわち、内燃機関から排出された排気ガ
ス中に含まれる水分は、その一部が低温ＮＯｘトラップ
触媒に設けられた排気通路を通ってそのまま下流に流出
するため、低温ＮＯｘトラップ触媒には内燃機関からの
水分量がすべて流入するのではなく、一部低減された量
が流入する。本発明者らは、低温ＮＯｘトラップ触媒で
のＮＯｘのトラップは、同時に吸着する水分が飽和した
時点で急激にＮＯｘのトラップ能力が落ちることを確認
しており、流入する水分量が減少した場合は、その分だ
けＮＯｘトラップ能力が増大する（ＮＯｘトラップ期間
が延びる）。また、実際に流入する分の排気ガスには当
然ある程度の濃度の水分が含まれているため（上流側に
水分トラップが無い場合は、水分濃度は内燃機関から排
出される排気ガスの水分濃度と概略同等となり、上流側
に水分トラップがある場合は、そこでコントロールされ
た水分濃度となる。）、この水分と共にトラップされた
ＮＯｘは、２００℃以下の低温時の脱離が抑制され、こ
の温度域のＮＯｘの放出を大幅に低減できる。
【００３０】ここで、低温ＮＯｘトラップ触媒に設けら
れた排気通路を通ってそのまま下流に流出する排気ガス
中には、上記の水分の他に、当然ながらＮＯｘも含まれ
るため、このＮＯｘはトラップされずに、放出してしま
うことになる。しかしながら、上記のように流入する水
分量を低減した場合に、実際には低温ＮＯｘトラップ触
媒への水分吸着が飽和するまでの期間を延ばすことがで
きるようになり、これはＮＯｘをトラップできる期間を
延長することになる。内燃機関からのＮＯｘの排出特性
を考えてみると、ＮＯｘの排出は燃焼温度が高くなるに
つれて、急激に増加することが解っている。内燃機関の
始動直後は、燃焼室壁温等が低い状態であり、燃焼温度
も低く、従ってＮＯｘの排出が比較的少ないが、暖機が
進むにつれて各部温度の上昇に伴い燃焼温度も上昇する
ため、ＮＯｘの排出も増加する傾向となる。つまり、Ｎ
Ｏｘをトラップする期間が延長した場合、より排出量の
多い状態のＮＯｘをトラップすることが可能となり、Ｎ
Ｏｘトラップ期間において、一部の排気ガス（ＮＯｘも
含む）をそのまま放出したとしても、結果としてＮＯｘ
の低温での放出を抑制することが可能となる。
【００３１】また、前述のように高速高負荷条件ではＮ
Ｏｘの排出量が増大するが、ＮＯｘをトラップできる期
間が延長された場合、このような高速高負荷条件が含ま
れる可能性が増加する。つまり、実際の運転状態を考え
ると、始動直後はアイドル状態であり、ある期間アイド
ルのまま暖機した後に発進加速のために比較的高速高負
荷状態に移行する。この期間の長さは条件によって大き
く変動するものであるが、ＮＯｘトラップ期間が長いほ
ど確率的に高速高負荷条件を含むことになることは間違
いなく、このような排出量の多い高速高負荷条件のＮＯ
ｘをトラップすることが可能となり、ＮＯｘトラップ期
間において、一部の排気ガス（ＮＯｘも含む）をそのま
ま放出したとしても、実際に行われる各種の運転条件を
総合的にみると、結果としてＮＯｘの低温での放出を抑
制することが可能となる。
【００３２】請求項１０の発明によれば、低温ＮＯｘト
ラップ触媒にゼオライト排気浄化触媒を用いる場合に、
高温時に脱離するＮＯｘと排気中の還元成分とを反応さ
せ浄化するための、貴金属を含む触媒を担持したことに
より、２００℃以下で抑制されていたＮＯｘが更なる昇
温に伴って脱離する場合に、貴金属を含む触媒が活性
し、排気中の還元成分をＮＯｘと反応させ、還元浄化す
ることができるため、低温時にトラップしたＮＯｘを浄
化せずに放出することを防止できる。尚、セリアベース
排気浄化触媒のＮＯｘトラップ成分はもともと貴金属を
含んでおり、２００℃以上でＮＯｘが脱離するときには
この貴金属によってＮＯｘを還元浄化することができ
る。
【００３３】請求項１１の発明によれば、前記低温ＮＯ
ｘトラップ触媒の温度を直接あるいは間接的に検出する
手段を有し、低温からの内燃機関始動後に前記温度が所
定温度以上となった場合に、所定の期間、空燃比をリッ
チ化することにより、２００℃以下で抑制されていたＮ
Ｏｘが更なる昇温に伴って脱離する場合に、還元剤を十
分に供給することができるため、より効率的にＮＯｘの
還元浄化を行うことができる。
【００３４】請求項１２の発明によれば、前記低温ＮＯ
ｘトラップ触媒の上流、下流、あるいはこれと一体に、
排気空燃比がリーンの時にＮＯｘをトラップし、排気空
燃比がリッチである時にトラップしたＮＯｘを脱離、浄
化するＮＯｘトラップ触媒を備えていることにより、前
記低温ＮＯｘトラップ触媒による低温時におけるＮＯｘ
トラップ処理が機能しない高温時においてＮＯｘをトラ
ップ浄化処理することが可能となり、内燃機関の低温か
ら高温のあらゆる条件でＮＯｘ浄化を行うことができ
る。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図２は本発明の第１実施形態を示
す内燃機関（以下エンジンという）のシステム図であ
る。エンジン１の吸気通路２には吸入空気量を制御する
電制スロットル弁３が設置され、エンジン１の燃焼室４
には燃料噴射弁５と点火プラグ６とが設置されており、
これらはエンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵと
いう）７により駆動される。
【００３６】ＥＣＵ７には、吸気通路２の電制スロット
ル弁３上流に設けたエアフローメータ８により検出され
る吸入空気量Ｑａの他、アクセルペダルセンサ９により
検出されるアクセル開度Ａｐｏ、クランク角センサ１０
により検出されるエンジン回転数Ｎｅ、水温センサ１１
により検出されるエンジン冷却水温Ｔｗなどが入力され
ている。
【００３７】ＥＣＵ７では、主にアクセル開度Ａｐｏに
基づいて、エンジン１に必要な負荷（要求トルク）Ｌを
算出する。そして、負荷Ｌ、エンジン回転数Ｎｅ、エン
ジン冷却水温Ｔｗ等に基づいて、目標空燃比の指標とし
て目標燃空比ＴＦＢＹＡを算出する。尚、ここでいう目
標燃空比ＴＦＢＹＡは、空気過剰率λの逆数であり、理
論空燃比では１．０、リーン空燃比では１より小さな値
をとる。そして、この目標燃空比ＴＦＢＹＡを実現すべ
く必要な空気量を得るために電制スロットル弁３を駆動
する。すなわち、同一の負荷で考えた場合、目標空燃比
が理論空燃比よりもリーンであるほど、スロットル開度
を大きくして吸気空気量Ｑａを増加させ、また理論空燃
比に近づくほど、スロットル開度を小さくして吸入空気
量Ｑａを減少させる。
【００３８】また、実際の吸入空気量Ｑａとエンジン回
転数Ｎｅとから、基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ
（Ｋは定数）を演算し、これに目標燃空比ＴＦＢＹＡを
乗じることで、最終的な燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔｐ×ＴＦＢ
ＹＡ×ＣＯＥＦ（ＣＯＥＦは各種補正係数）を演算す
る。そして、このＴｉに対応するパルス幅の燃料噴射パ
ルス信号により燃料噴射弁５を駆動する。尚、点火プラ
グ６の点火時期は、エンジン回転数Ｎｅ及び負荷Ｌに基
づいて制御する。
【００３９】エンジン１からの排気は排気通路１２より
排出されるが、この排気通路１２には、低温ＮＯｘトラ
ップ触媒としてゼオライト排気浄化触媒１３が設けられ
ており、その上流に水分トラップ１４が設けられてい
る。また、ゼオライト排気浄化触媒１３の下流にはＮＯ
ｘトラップ触媒１５が設けられている。従って、排気
は、水分トラップ１４、ゼオライト排気浄化触媒１３、
ＮＯｘトラップ触媒１５の順で、これらを通過後、大気
に放出される。
【００４０】また、ゼオライト排気浄化触媒１３には触
媒温度センサ１６が設置されており、ゼオライト排気浄
化触媒１３の温度Ｔｃａｔを検出して、ＥＣＵ７に入力
している。ゼオライト排気浄化触媒１３は、主にゼオラ
イトで構成されたものである。ここでゼオライトとして
は、例えばβゼオライト、Ａ型ゼオライト、Ｙ型ゼオラ
イト、Ｘ型ゼオライト、ＺＳＭ−５、ＵＳＹ、モルデナ
イト、フェリエライトを使用でき、これらのゼオライト
をハニカム担体にコーティングして構成されたものであ
る。尚、ゼオライト排気浄化触媒１３に替えてセリアベ
ース排気浄化触媒を使用しても良い。このセリアベース
排気浄化触媒は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、
ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム
（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、及びその他の貴金属の
群から選択される一種又は二種以上の貴金属をセリア
（ＣｅＯ2 ）のみに担持してなるトラップ成分を含有す
る触媒である。このような触媒は、粉末状にした前記の
トラップ成分をハニカム担体に直接コーティングした
り、ハニカム担体に施したアルミナ等のウォッシュコー
ト上にトラップ成分をコーティングしたり、トラップ成
分をアルミナ等と混合したものをハニカム担体にコーテ
ィングしたりして得ることができる。
【００４１】このようなゼオライト排気浄化触媒１３
（又はセリアベース排気浄化触媒）では、触媒温度が１
００℃以下というような低い条件でもＮＯｘをトラップ
することができる。また、この触媒が昇温するに伴い、
低温でトラップしたＮＯｘは脱離するが、これは前述し
たように、ＮＯｘトラップ期間中の水分をコントロール
することで、特に２００℃以下での脱離を抑制できるこ
とがわかった。
【００４２】また、このゼオライト排気浄化触媒１３
は、その表層にさらに白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジ
ウムＲｈ等の貴金属を担持したアルミナをコーティング
したものでも良い。このようにすると、触媒が昇温し、
ＮＯｘが脱離する場合に、ＮＯｘの浄化を触媒作用によ
り促進することが可能となる。このＮＯｘの浄化は、主
に排気中の還元成分（ＨＣ、ＣＯ、Ｈ2 等）や、ゼオラ
イト排気浄化触媒１３自体に吸着したＨＣとの反応によ
る還元作用である。本実施形態では、ゼオライト排気浄
化触媒１３はその表層に貴金属の触媒を担持している構
成であるとして説明する。尚、セリアベース排気浄化触
媒を使用する場合、このセリアベース排気浄化触媒のＮ
Ｏｘトラップ成分はもともと貴金属を含んでいるため、
触媒が昇温して所定温度以上になった場合は還元触媒機
能が活性化する。その結果、低温でトラップしたＮＯｘ
が脱離するときには、排気中の還元成分（ＨＣ、ＣＯ、
Ｈ2 等）により脱離ＮＯｘが還元浄化される。
【００４３】上流側の水分トラップ１４としては、シリ
カゲル、活性炭、一部のゼオライト、アルミナ等を使用
できるが、排気系での耐久性を考えた場合、一部のゼオ
ライトか、アルミナが有効である。ここでは、低温での
吸水性に優れるＡ型ゼオライトを使用し、これをハニカ
ム担体にコーティングして、水分トラップ１４を構成し
た。
【００４４】また、この水分トラップ１４は、その上流
と下流とを連通する排気通路（バイパス通路）１４ａを
中心部に有する構造である。この排気通路１４ａは、中
心部にある必要はなく、任意の位置に配置しても構わな
いが、その開口面積は、流入する排気ガスがそのまま下
流に通過する割合が１／５から１／１２となるように、
予め実験的に設定したものである。排気ガスの流れが水
分トラップ１４の中心部と外周部とでは異なる場合があ
るため、排気通路１４ａの開口位置によって、開口面積
を最適な値に設定する必要がある。ここでいう排気ガス
がそのまま下流に通過する割合とは、水分濃度の低下割
合で代表されるものである。本実施形態では、水分トラ
ップ１４は、その排気ガスがそのまま通過する割合がお
よそ１／７となるように設定している。
【００４５】下流側のＮＯｘトラップ触媒１５として
は、例えば、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ
等の貴金属を少なくとも１成分担持したアルミナをハニ
カム担体にコーティングした三元触媒に、さらにバリウ
ムＢａで代表されるアルカリ土類、セシウムＣｓで代表
されるアルカリ金属から選ばれた少なくとも１つの成分
を添加してＮＯｘトラップ機能を持たせたものであり、
触媒の活性温度以上（最低でも２００℃）に達すると、
排気空燃比がリーンの条件で排気中のＮＯｘをトラップ
し、リッチの条件で排気中の還元成分（ＨＣ、ＣＯ、Ｈ
2 等）によりトラップしたＮＯｘを放出すると同時に還
元浄化する特性を有するものである。このようなＮＯｘ
トラップ触媒１５は、最低でも２００℃以上の温度領域
では、上記のようなＮＯｘのトラップ及び浄化を行うこ
とが可能であるが、それ以下の温度ではＮＯｘの浄化は
困難となる。
【００４６】また、エンジン１は筒内直接燃料噴射式の
エンジンであり、部分負荷域ではリーン燃焼が可能なも
のであり、冷機始動後の低温条件（例えば冷却水温が２
５℃程度）から部分負荷域でリーン燃焼を行うものであ
る。始動後、なるべく早くリーン燃焼とすることで、実
用燃費を向上させることを狙い、本実施形態では、この
ような低温条件においても、通常の運転状態で使用する
部分負荷領域は、平均空燃比Ａ／Ｆ＝２５程度で運転す
るように設定しているものである。
【００４７】次に本実施形態の動作について説明する。
エンジン１が常温（約２５℃）から冷機始動した場合で
説明する。上述のように始動直後からエンジン１は平均
空燃比Ａ／Ｆ＝２５程度でリーン運転を行い、この場
合、エンジン１から排出される排気ガス中の水分濃度は
平均すると約７％となる。この排気ガスは、始動後の低
温期間において水分トラップ１４にて大部分の水分がト
ラップされるが、この水分トラップ１４の一部に設けた
排気通路１４ａを通って、一部の排気ガスは水分をトラ
ップされずにそのまま下流に流出する。排気ガスがその
まま通過する割合は、１／７程度に設定されているた
め、水分トラップ１４の下流では、排気ガス中の水分濃
度は平均約１％となり、この排気ガスがゼオライト排気
浄化触媒１３に流入する。
【００４８】ゼオライト排気浄化触媒１３は、１００℃
以下の低温でも排気ガス中のＮＯｘをトラップすること
が可能であり、流入する約１％の水分と共にＮＯｘをト
ラップし、ＮＯｘの脱離を防止できる。その後、触媒の
暖機が進み、ゼオライト排気浄化触媒１３にトラップさ
れたＮＯｘも脱離することになるが、前述のように水分
と共にトラップされたＮＯｘは、約２００℃程度まで脱
離を抑制されているため、未浄化のまま放出されるＮＯ
ｘを大幅に低減できる。さらに、温度が上昇し、２００
℃を超える条件になると、ゼオライト排気浄化触媒１３
にトラップされていたＮＯｘが脱離を開始するが、ゼオ
ライト排気浄化触媒１３の表層の貴金属触媒が２００℃
以上では活性状態となるため、この時排気ガス中に含ま
れるＨＣ、ＣＯ、あるいはゼオライト排気浄化触媒１３
自体に吸着していたＨＣといった還元成分により、脱離
したＮＯｘが還元浄化されるため、未浄化のまま放出さ
れるＮＯｘを低減できる。
【００４９】さらに本実施形態では、フローチャートに
基づいて詳細は後述するが、ゼオライト排気浄化触媒１
３の温度が２００℃以上となると、一定期間、エンジン
１をリッチ運転するように制御している。これにより、
ゼオライト排気浄化触媒１３の温度が２００℃を超え、
ＮＯｘが脱離をしている期間に、リッチ運転によりＨ
Ｃ、ＣＯ等の還元剤が十分に供給されるため、ＮＯｘの
還元浄化が促進され、ＮＯｘの放出を大幅に低減するこ
とができる。
【００５０】さらにその後、エンジン１は通常のリーン
運転に戻るが、このような条件では下流側のＮＯｘトラ
ップ触媒１５も十分に昇温しており（例えば２００℃以
上）、リーン排気ガス中のＮＯｘがトラップされ、また
周期的なリッチ化制御により、ＮＯｘトラップ触媒１５
中にトラップされたＮＯｘが還元浄化されるため、高温
時にもＮＯｘの排出を低減できるものである。
【００５１】このＮＯｘトラップ触媒１５は、ゼオライ
ト排気浄化触媒１３の下流に設置することで説明した
が、これはゼオライト排気浄化触媒１３の上流であって
も問題は無く、あるいはゼオライト排気浄化触媒１３の
表層の貴金属触媒に、バリウムＢａで代表されるアルカ
リ土類、セシウムＣｓで代表されるアルカリ金属から選
ばれた少なくとも１つの成分を添加して、高温時のＮＯ
ｘトラップ機能を持たせたものであっても問題は無い。
【００５２】次に本実施形態での空燃比制御について図
３のフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは
例えば１０msec毎に実行されるものである。Ｓ１では、
エンジン１の冷却水温度Ｔｗを検出し、次のＳ２で、こ
のＴｗが所定値ＴｗＬ（例えば２５℃）よりも高いか否
かを判定する。このＳ２での判定でエンジン冷却水温Ｔ
ｗが所定値ＴｗＬ（２５℃）より高い場合は、リーン燃
焼が可能と判断し、Ｓ３に進む。
【００５３】Ｓ３では、ゼオライト排気浄化触媒１３の
温度Ｔｃａｔを検出し、次のＳ４で、このＴｃａｔが所
定値ＴｃａｔＬ（例えば２００℃）以下であるか否かを
判定する。この所定値ＴｃａｔＬとしては、ゼオライト
排気浄化触媒１３において、トラップしたＮＯｘの脱離
浄化が開始する温度を設定するものであり、水分と共に
トラップしたＮＯｘは概略２００℃程度から脱離を開始
することを確認しているが、実際にはゼオライトの材質
等によって多少異なるため、予め実験的に求めた値を設
定することが望ましい。
【００５４】このＳ４での判定でゼオライト排気浄化触
媒温度ＴｃａｔがＴｃａｔＬ（２００℃）以下の場合、
ゼオライト排気浄化触媒１３にトラップしたＮＯｘの脱
離はまだ開始していないと判断し、Ｓ５に進む。Ｓ５で
は、リーン運転を許可する。このようにリーン運転許可
と判断された場合、エンジン１は、その回転数、負荷等
に応じて、リーンの空燃比（例えばＡ／Ｆ＝２５）に設
定され、その空燃比に基づいて運転される。
【００５５】また、Ｓ４での判定でゼオライト排気浄化
触媒温度Ｔｃａｔが所定値ＴｃａｔＬ（２００℃）を超
えた場合は、ゼオライト排気浄化触媒１３からＮＯｘが
脱離する状態と判断し、Ｓ６に進む。Ｓ６では、Ｔｃａ
ｔがＴｃａｔＬ（２００℃）を超えてからの経過時間
が、所定時間以内か否かを判定する。
【００５６】このＳ６での判定で所定時間以内の場合
は、ＮＯｘの脱離が終了していないと判断して、Ｓ７に
進み、ＮＯｘの還元浄化を十分に行うため、リッチ空燃
比（例えばＡ／Ｆ＝１３）に設定し、この空燃比で運転
する。Ｓ６での判定でＴｃａｔがＴｃａｔＬ（２００
℃）を超えてから、所定時間以上経過した場合は、ＮＯ
ｘの脱離が終了したと判断して、Ｓ８に進み、リーン運
転を許可して、通常のリーン運転を行う。
【００５７】ここで、Ｓ６での所定時間は、ゼオライト
排気浄化触媒１３からのＮＯｘの脱離期間によるもので
あり、ゼオライト排気浄化触媒１３のＮＯｘトラップ量
（容量や材質による）に応じて、予め実験的に求めたも
のである。また、Ｓ８でのリーン運転許可後は、下流側
のＮＯｘトラップ触媒１５がＮＯｘのトラップ及び浄化
を行うことができる温度状態となっているので、通常は
回転数、負荷等に応じたリーン空燃比に設定し、周期的
にＮＯｘトラップ触媒１５にてトラップしたＮＯｘを還
元浄化するためにリッチ空燃比（例えばＡ／Ｆ＝１１程
度）に設定するものである。
【００５８】Ｓ２の判定でエンジン冷却水温Ｔｗが所定
値ＴｗＬ（２５℃）より低い場合は、エンジン１の安定
燃焼の確保のため、Ｓ９に進み、Ｔｗに応じた空燃比に
設定する。この場合、基本的には理論空燃比、あるいは
低温化に伴いリッチ空燃比に設定する。次に本発明の第
２実施形態について説明する。
【００５９】図４は第２実施形態でのエンジン排気系の
システム図であり、排気系以外の構成は第１実施形態
（図１）と同じであるので省略してある。第１実施形態
と異なる点は、上流側の水分トラップ１４の構造であ
り、この水分トラップ１４は、第１実施形態で設けた排
気通路１４ａが無いが、その代わりに、ハニカムの各セ
ルの大きさが比較的大きい、すなわち単位面積あたりの
セル数が少ないものである。そのセル数は、水分トラッ
プ１４の容量やトラップ特性によって異なるが、例えば
１平方インチあたり１００から２００セルという程度に
設定している。
【００６０】このような水分トラップ１４では、容量に
応じてそのセル数、セルの大きさを最適化することによ
って、流入する排気ガス流量に応じた、排気ガスの下流
側への通過割合（水分のトラップ割合）を変化させるこ
とができる。図５に本実施形態の水分トラップ１４の排
気ガス流量に応じた水分トラップ割合の特性を示す。点
Ａはアイドル相当の排気ガス流量であり、この時の水分
トラップ割合はほぼ１００％であるのに対し、一般的な
加減速や一定速走行の領域であるＢ領域では、水分トラ
ップ割合は８０〜９０％となっている。すなわち、エン
ジン１が常温始動後に平均的にＡ／Ｆ＝２５程度で運転
され、排気ガス中の平均の水分濃度が約７％である場
合、始動直後のアイドル条件ではそのほとんどが水分ト
ラップ１４にトラップされ、ゼオライト排気浄化触媒１
３にはほぼ乾燥した排気ガスが流入する。しかし、その
後発進加速ために排気ガス流量が増加すると、１０〜２
０％の排気ガスが水分トラップ１４で水分をトラップさ
れずに下流に流出するため、ゼオライト排気浄化触媒１
３には１％前後の水分を含んだ排気ガスが流入すること
になる。
【００６１】本実施形態の動作を説明すると、先ずエン
ジン１の始動後、アイドル運転中は非常に低負荷のため
ＮＯｘの排出量は比較的少ない。ゼオライト排気浄化触
媒１３には、この少ないＮＯｘが水分が無い状態でトラ
ップされる。ここでトラップしたＮＯｘは、半分程度が
２００℃以下で脱離するが、もともと量が少ないもので
ある。また、このアイドル期間にはゼオライト排気浄化
触媒１３には水分が流入していないため、ＮＯｘのトラ
ップ期間を相対的に延長することが可能となり、その後
の加速期間や定常走行期間のＮＯｘをよりトラップする
ことが可能となる。
【００６２】アイドル後に発進のための加速を行った場
合、比較的高速高負荷となり、ＮＯｘの排出量が増大す
る。この増大したＮＯｘは、１％前後の濃度の水分と共
にゼオライト排気浄化触媒１３にトラップされる。ここ
でトラップされた大量のＮＯｘは、２００℃以下での脱
離が大幅に抑制されるものである。その後は、第１実施
形態と同様に、エンジン１を所定期間リッチ運転を行
い、脱離するＮＯｘを還元浄化するものである。
【００６３】このようにＮＯｘの排出量の多い高速高負
荷条件にて適切な水分と共にＮＯｘをトラップすること
になるため、この高速高負荷時にトラップした大量のＮ
Ｏｘについては、２００℃以下の低温時の脱離を抑制で
きる。また、アイドル等の低負荷条件で排出される比較
的少量のＮＯｘは、その半分程度が２００℃以下の低温
で未浄化のまま放出されることになるが、高速高負荷の
大量に排出されるＮＯｘを相対的に長期間トラップし、
これを低温で未浄化のまま排出させないようにできるた
め、結果としてＮＯｘの排出を大幅に低減できることと
なる。
【００６４】次に本発明の第３実施形態について説明す
る。図６は第３実施形態でのエンジン排気系のシステム
図であり、排気系以外の構成は第１実施形態（図１）と
同じであるので省略してある。第１実施形態と異なる点
は、第１実施形態で設けた上流側の水分トラップ１４が
無く、またゼオライト排気浄化触媒１３には、その上流
から下流に連通する排気通路（バイパス通路）１３ａが
設けられている点である。
【００６５】このような構成では、ゼオライト排気浄化
触媒１３の上流側に水分トラップを配置しない構成にお
いても、ゼオライト排気浄化触媒１３に流入する水分量
をコントロールすることができる。すなわち、エンジン
１から排出された排気ガス中に含まれる水分は、その一
部がゼオライト排気浄化触媒１３に設けられた排気通路
１３ａを通ってそのまま下流に流出するため、ゼオライ
ト排気浄化触媒１３にはエンジン１からの水分量がすべ
て流入するのではなく、一部低減された量が流入する。
ここではほぼ半分の排気ガスがそのまま下流に流出する
ものとする。低温時のゼオライトでのＮＯｘのトラップ
は、同時に吸着する水分が飽和した時点で急激にＮＯｘ
のトラップ能力が落ちるため、ゼオライト排気浄化触媒
１３に流入する水分量が半減すると、ＮＯｘのトラップ
期間はほぼ倍の期間となる。
【００６６】また、始動後低温時の期間は、エンジン１
から排出される排気ガスの水分濃度がそのままゼオライ
ト排気浄化触媒１３に流入し、平均空燃比がＡ／Ｆ＝２
５とすると、平均的に水分濃度＝７％程度の水分が流入
する。この水分と共にトラップしたＮＯｘは、２００℃
以下の低温時の脱離が抑制され、この温度域のＮＯｘの
放出を大幅に低減できる。
【００６７】ここで、ゼオライト排気浄化触媒１３に設
けられた排気通路１３ａを通ってそのまま下流に流出す
る排気ガス中には、上記の水分の他に、当然ながらＮＯ
ｘも含まれるため、このＮＯｘはトラップされずに放出
してしまうことになる。しかしながら、上記のように流
入する水分量を半減した場合には、ＮＯｘをトラップで
きる期間が倍増することになるため、例えば以下のよう
な効果が得られる。
【００６８】エンジン１からのＮＯｘの排出特性を考え
てみると、ＮＯｘの排出は燃焼温度が高くなるにつれ
て、急激に増加することが解っている。エンジン１の始
動直後は、燃焼室壁温等が低い状態であり、燃焼温度も
低く、従ってＮＯｘの排出が比較的少ないが、暖機が進
むにつれて各部温度の上昇に伴い燃焼温度も上昇するた
め、ＮＯｘの排出も増加する傾向となる。つまり、ＮＯ
ｘをトラップする期間が延長した場合、より排出量の多
い状態のＮＯｘをトラップすることが可能となり、ＮＯ
ｘトラップ期間において、一部の排気ガス（ＮＯｘも含
む）をそのまま放出したとしても、結果としてＮＯｘの
低温での放出を抑制することができる。
【００６９】また、前述のように高速高負荷条件ではＮ
Ｏｘの排出量が増大するが、ＮＯｘをトラップできる期
間が延長された場合、このような高速高負荷条件が含ま
れる可能性が増加する。つまり、実際の運転状態を考え
ると、始動直後はアイドル状態であり、ある期間アイド
ルのまま暖機した後に発進加速のために比較的高速高負
荷状態に移行する。この期間の長さは条件によって大き
く変動するものであるが、ＮＯｘトラップ期間が長いほ
ど確率的に高速高負荷条件を含むことになることは間違
いなく、このような排出量の多い高速高負荷条件のＮＯ
ｘをトラップすることが可能となり、ＮＯｘトラップ期
間において、一部の排気ガス（ＮＯｘも含む）をそのま
ま放出したとしても、実際に行われる各種の運転条件を
総合的にみると、結果としてＮＯｘの低温での放出を抑
制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のゼオライト排気浄化触媒における水
分濃度（ＮＯｘトラップ期間中）とＮＯｘ脱離特性（２
００℃以下）との関係を示す特性図
【図２】 本発明の第１実施形態を示すエンジンのシス
テム図
【図３】 本発明の第１実施形態での空燃比制御のフロ
ーチャート
【図４】 本発明の第２実施形態を示すエンジン排気系
のシステム図
【図５】 本発明の第２実施形態での水分トラップにお
ける排気ガス流量と水分トラップ割合との関係を示す特
性図
【図６】 本発明の第３実施形態を示すエンジン排気系
のシステム図
【符号の説明】
１ エンジン ２ 吸気通路 ３ 電制スロットル弁 ４ 燃焼室 ５ 燃料噴射弁 ６ 点火プラグ ７ ＥＣＵ ８ エアフローメータ ９ アクセルペダルセンサ １０ クランク角センサ １１ 水温センサ １２ 排気通路 １３ ゼオライト排気浄化触媒 １３ａ 排気通路 １４ 水分トラップ １４ａ 排気通路 １５ ＮＯｘトラップ １６ ゼオライト排気浄化触媒温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/20 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｅ Ｎ 3/24 3/28 ３０１Ｃ ３０１Ｇ 3/28 ３０１ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０１Ａ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０１ ＺＡＢ １０１Ｂ (72)発明者 堀田 勇 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 福田 隆 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） 3G091 AA02 AA12 AA17 AA24 AA28 AB06 AB08 AB09 AB10 BA03 BA14 BA15 BA19 BA32 CA12 CA26 CB02 DA01 DA02 DA04 DB10 EA01 EA03 EA05 EA07 EA16 EA17 EA18 EA30 EA31 FA02 FA04 FA08 FA09 FA12 FA13 FA14 FA17 FA18 FA19 FB02 FB03 FB10 FB11 FB12 FC04 FC07 FC08 GA06 GB01Y GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB06W GB07W GB09Y GB10Y GB13Y GB16Y HA08 HA18 HA20 HA36 HA39 HA47 HB03 3G301 HA01 HA04 HA07 HA15 JA25 JA26 JB09 KA02 KA05 KA07 KA08 KA09 KA12 KA16 KA21 LA03 LB04 MA01 NA06 NA07 NA08 NC02 NE01 NE06 NE13 NE15 PA01Z PD11Z PD12Z PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z PF16Z 4D048 AA06 AB02 AB07 BA11Y BA19Y BA30Y BA31Y BA32Y BA33Y BA34Y BA41Y CC26 CC32 CC48 CD01 CD08 DA01 DA02 DA03 DA05 DA06 DA10 EA04

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関の排気通路に、貴金属をセリア
    （ＣｅＯ2 ）のみに担持してなるトラップ成分又はゼオ
    ライトを含有する低温ＮＯｘトラップ触媒を配置し、こ
    の低温ＮＯｘトラップ触媒により排気温度の低温時にＮ
    Ｏｘをトラップし、トラップしたＮＯｘを高温時におい
    て脱離処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、 前記低温ＮＯｘトラップ触媒に流入する水分量をコント
    ロールする手段を有し、この水分量コントロール手段に
    より、前記低温ＮＯｘトラップ触媒に流入する水分量
    を、少なくとも内燃機関から排出される水分量よりも低
    減すると共に、かつ完全除湿ではない所定の水分濃度以
    上を供給するようにコントロールすることを特徴とする
    内燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項２】前記水分量コントロール手段は、少なくと
    も低温からの内燃機関始動後の所定期間、あるいは前記
    低温ＮＯｘトラップ触媒の温度が所定温度よりも低温で
    ある期間において作動するものであることを特徴とする
    請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項３】前記水分量コントロール手段は、前記低温
    ＮＯｘトラップ触媒の上流の排気通路に、排気ガス中の
    水分を一時的にトラップする水分トラップを設けたもの
    であり、かつこの水分トラップは、流入する排気ガスの
    一部をそのまま水分をトラップせずに下流に通過させる
    構造であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載
    の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項４】前記水分トラップの構造は、その一部に上
    流から下流に排気ガスをそのまま通過させる排気通路を
    設けたものであることを特徴とする請求項３記載の内燃
    機関の排気浄化装置。
  5. 【請求項５】前記水分トラップに設けた排気通路は、排
    気ガスが上流から下流にそのまま通過する割合が１／５
    から１／１２の範囲となるように構成されていることを
    特徴とする請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置。
  6. 【請求項６】前記水分トラップの構造はハニカム構造で
    あり、そのハニカムの各セルの大きさを、排気ガスが上
    流から下流にそのまま通過する割合が１／５から１／１
    ２の範囲となるように設定したことを特徴とする請求項
    ３記載の内燃機関の排気浄化装置。
  7. 【請求項７】前記水分トラップは、内燃機関の運転状態
    が所定の高速高負荷条件となった場合に、排気ガスが上
    流から下流にそのまま通過する割合が１／５から１／１
    ２の範囲となるように構成されていることを特徴とする
    請求項５又は請求項６記載の内燃機関の排気浄化装置。
  8. 【請求項８】前記水分トラップは、吸湿性を持つゼオラ
    イト、あるいはアルミナにより構成されたものであり、
    低温で一時的に水分をトラップし、高温時に脱離放出す
    るものであることを特徴とする請求項３〜請求項７のい
    ずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
  9. 【請求項９】前記水分コントロール手段は、前記低温Ｎ
    Ｏｘトラップ触媒の一部に上流から下流に排気ガスをそ
    のまま通過させる排気通路を設けたものであることを特
    徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の内
    燃機関の排気浄化装置。
  10. 【請求項１０】主にゼオライトで構成された低温ＮＯｘ
    トラップ触媒には、高温時に脱離するＮＯｘと排気中の
    還元成分とを反応させ浄化するための、貴金属を含む触
    媒を担持したことを特徴とする請求項１〜請求項９のい
    ずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
  11. 【請求項１１】前記低温ＮＯｘトラップ触媒の温度、あ
    るいは直前の排気ガスの温度を検出、推定する手段を有
    し、低温からの内燃機関始動後に前記温度が所定温度以
    上となった場合に、所定の期間、排気ガスの空燃比をリ
    ッチ化することを特徴とする請求項１０記載の内燃機関
    の排気浄化装置。
  12. 【請求項１２】前記低温ＮＯｘトラップ触媒の上流、あ
    るいは下流の排気通路に、もしくは前記低温ＮＯｘトラ
    ップ触媒と一体で、流入する排気ガスの空燃比がリーン
    の時にＮＯｘをトラップし、流入する排気ガスの空燃比
    がリッチである時にトラップしたＮＯｘを脱離、浄化す
    るＮＯｘトラップ触媒を備えていることを特徴とする請
    求項１〜請求項１１のいずれか１つに記載の内燃機関の
    排気浄化装置。
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