JP2003013732A - 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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孝太郎 林
Soichi Matsushita
宗一 松下
Hisashi Oki
久 大木
Seiji Ogawara
誠治 大河原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気中の還元成分量に応じてＮＯｘを吸収及
び放出するＮＯｘ吸収剤を含む排気浄化用触媒を搭載す
る内燃機関の排気浄化装置において、排気中の微粒子に
よる当該排気浄化触媒への堆積を好適に抑制することの
できる内燃機関の排気浄化装置を提供する。 【解決手段】 エンジン１は、その排気系４０にＮＯｘ
触媒４２Ａを備えるとともに、燃料添加ノズル１７を通
じて排気中の還元成分（ＨＣ成分）を適宜増量すること
で、同触媒４２ＡによるＮＯｘ浄化作用を機能させる。
ＮＯｘ触媒４２Ａを構成するハニカム形状の構造体のう
ち、排気流路としての上流側部位には、貴金属触媒のみ
が担持され、ＮＯｘ吸収剤は担持されていない。また、
ＮＯｘ触媒４２Ａを構成するハニカム形状の構造体のう
ち、排気流路としての下流側部位には、貴金属触媒及び
ＮＯｘ吸収剤の何れもが所定の密度で担持されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気に
含まれる有害成分及び微粒子を浄化する排気浄化装置に
関し、とくに、ＮＯｘの還元反応を促進する触媒を排気
通路に備えて、且つ、その触媒に流入する排気中の還元
成分を増量する機能を有する内燃機関の排気浄化装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばディーゼルエンジンのように、広
い運転領域において高い空燃比（リーン雰囲気）の混合
気を燃焼に供して機関運転を行う内燃機関では、一般
に、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する機能を備
えたＮＯｘ触媒がその排気通路に備えられる。ＮＯｘ触
媒としては、例えば多孔質セラミックのハニカム構造体
（担体）に、酸素の存在下でＮＯｘを吸収する能力を有
するＮＯｘ吸収剤と、炭化水素（ＨＣ）を酸化させる能
力を有する貴金属触媒（貴金属）とを併せて担持したも
のが多く採用される（例えば特開２０００−７３７４８
号公報記載のエンジン）。
【０００３】例えば図１０（ａ）は、従来よく知られた
ＮＯｘ触媒の使用態様の一例を示す略図である。なお、
図１０（ａ）は当該ＮＯｘ触媒を収容する触媒ケーシン
グの外観をその外郭の一部を取り除いて示す側面図であ
り、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＢＸ−ＢＸ断面を
示す断面図である。
【０００４】両図に示すように、内燃機関の排気通路１
４０の通路途中に設けられた触媒ケーシング１４２は、
ＮＯｘ触媒１４２Ａを内蔵する。ＮＯｘ触媒１４２Ａ
は、ハニカム形状の構造体にＮＯｘ吸収剤及び貴金属触
媒を担持して構成されたものである。排気通路１４０内
の排気は、矢指方向に沿って上流側通路（１４０ａ）か
ら触媒ケーシング１４２へ流入し、ハニカム状の通路構
造（１４２Ａ）を通り抜けて下流側通路１４０ｂに排出
される。
【０００５】ＮＯｘ触媒１４２Ａは、基本的には以下の
メカニズムによって排気中に含まれるＮＯｘ等の有害成
分を浄化する。
【０００６】すなわち、ＮＯｘ吸収剤は、排気中の酸素
濃度が高い状態ではＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度
が低い状態ではＮＯｘを放出する特性を有する。また、
排気中にＮＯｘが放出されたとき、排気中にＨＣやＣＯ
等が存在していれば、貴金属触媒がこれらＨＣやＣＯの
酸化反応を促すことで、ＮＯｘを酸化成分、ＨＣやＣＯ
を還元成分とする酸化還元反応が両者間で起こる。すな
わち、ＨＣやＣＯはＣＯ2やＨ2Ｏに酸化され、ＮＯｘは
Ｎ2に還元される。
【０００７】ところで、ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸収剤）は
排気中の酸素濃度が高い状態にあるときでも所定の限界
量のＮＯｘを吸収すると、それ以上ＮＯｘを吸収しなく
なる。そこで、このようなＮＯｘ触媒を排気通路に備え
た内燃機関では、同ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収量が限界量
に達する前に、排気通路のＮＯｘ触媒上流に軽油等の還
元剤を供給することで、ＮＯｘ触媒に吸収されたＮＯｘ
を放出および還元浄化し、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力
を回復させるといった制御を所定のインターバルで繰り
返すのが一般的である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、排気通路内
に軽油等の還元剤が供給されると、この還元剤（とくに
その高沸点成分）が結合剤（バインダ）として作用し、
排気中に微粒子（煤等）が形成され易くなる。
【０００９】そして排気中に形成された微粒子は、ＮＯ
ｘ触媒の構造体、とくに排気通路の上流側に面する構造
体の端面に堆積し、この端面を閉塞させる懸念があっ
た。このようなＮＯｘ触媒への微粒子の堆積、或いはこ
の微粒子の堆積による構造体端面の閉塞は、当該ＮＯｘ
触媒による排気浄化の効率低下や、内燃機関が排気通路
から受ける背圧上昇に起因する燃費や機関出力の低下
等、種々の不具合を引き起こすことになる。
【００１０】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、排気中の還
元成分量に応じてＮＯｘを吸収及び放出するＮＯｘ吸収
剤を含む排気浄化用触媒を搭載する内燃機関の排気浄化
装置において、排気中の微粒子による当該排気浄化触媒
への堆積を好適に抑制することのできる内燃機関の排気
浄化装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、内燃機関の排気中に含まれる有害成分を
浄化する内燃機関の排気浄化装置において、当該内燃機
関の排気流路に設けられ、排気中の酸素濃度が高い場合
には同排気中のＮＯｘを吸収し、低い場合には吸収した
ＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤を、貴金属とともに担体
上に担持してなる排気浄化触媒と、該排気浄化触媒に流
入する排気中の還元成分を増量する還元成分増量手段
と、を備える内燃機関の排気浄化装置であって、前記担
体上におけるＮＯｘ吸収剤の担持量が、前記排気流路に
沿って上流側で少なく下流側で多く分布することを要旨
とする。
【００１２】なお、前記増量される還元成分は炭化水素
（ＨＣ）を含むのがよい。
【００１３】排気中に存在する成分の酸化を促す機能を
有する貴金属をＮＯｘ吸収剤と併せて所定の担体に担持
した状態で排気中に晒した場合、当該担体へのＮＯｘ吸
収剤の担持量が多くなるほど貴金属の作用効率は低下す
る。すなわち同構成によれば、前記排気浄化触媒に流入
する排気中の還元成分が増量された場合、当該還元成分
の酸化を促す前記貴金属の触媒作用が、前記排気流路の
下流側に比し、上流側で相対的に高まるようになる。こ
のため、前記排気浄化触媒に流入する排気にとっての流
入部位或いはその近傍において、排気中の還元成分が効
率的に酸化（分解）されるため、当該流入部位やその近
傍において煤等の微粒子が形成され難くなる。よって、
微粒子の堆積等に起因する排気浄化触媒のつまりが好適
に防止又は抑制されるようになる。
【００１４】また、他の発明は、内燃機関の排気中に含
まれる有害成分を浄化する内燃機関の排気浄化装置にお
いて、当該内燃機関の排気流路に設けられ、排気中の酸
素濃度が高い場合には同排気中のＮＯｘを吸収し、低い
場合には吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤を、貴
金属とともに担体上に担持してなる排気浄化触媒と、前
記排気流路における前記排気浄化触媒の上流に設けら
れ、排気中の成分を酸化する機能を有する酸化触媒と、
該酸化触媒に流入する排気中の還元成分を増量する還元
成分増量手段と、を備えることを要旨とする。
【００１５】同構成によれば、増量された還元成分が、
前記排気浄化触媒に流入する前に酸化触媒によって酸化
（分解）され、少なくともより低沸点の成分に変化す
る。このため、当該排気浄化触媒、とくに排気の流入部
位（上流端）やその近傍において顕著な微粒子の形成が
抑制される。よって、微粒子の堆積等に起因する排気浄
化触媒のつまりが好適に防止又は抑制されるようにな
る。
【００１６】また、前記排気浄化触媒の担体は、ハニカ
ム形状の構造体であるのが好ましい。
【００１７】同構成によれば、前記ハニカム形状の構造
体にとって、その上流端面に微粒子が堆積して当該端面
が閉塞されるといったことがなくなるため、当該排気浄
化触媒による排気の浄化機能が長期に亘って好適に保持
されるようになる。
【００１８】また、前記排気流路の前記排気浄化触媒上
流で排気中の微粒子を捕集する機能は有しないことが好
ましい。
【００１９】同構成によれば、排気中における微粒子の
形成を抑制することで、排気浄化触媒のつまりを防止又
は抑制するといった上記各構成に基づく作用が効率的に
機能するようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
にかかる内燃機関の排気浄化装置を、ディーゼルエンジ
ンシステムに適用した第１の実施の形態について説明す
る。
【００２１】〔エンジンシステムの構造及び機能〕図１
において、内燃機関（以下、エンジンという）１は、燃
料供給系１０、燃焼室２０、吸気系３０及び排気系４０
等を主要部として構成される直列４気筒のディーゼルエ
ンジンシステムである。
【００２２】先ず、燃料供給系１０は、サプライポンプ
１１、コモンレール１２、燃料噴射弁１３、遮断弁１
４、調量弁１６、燃料添加ノズル１７、機関燃料通路Ｐ
１及び添加燃料通路Ｐ２等を備えて構成される。
【００２３】サプライポンプ１１は、燃料タンク（図示
略）から汲み上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路Ｐ１
を介してコモンレール１２に供給する。コモンレール１
２は、サプライポンプ１１から供給された高圧燃料を所
定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、
この蓄圧した燃料を各燃料噴射弁１３に分配する。燃料
噴射弁１３は、その内部に電磁ソレノイド（図示略）を
備えた電磁弁であり、適宜開弁して燃焼室２０内に燃料
を噴射供給する。
【００２４】他方、サプライポンプ１１は、燃料タンク
から汲み上げた燃料の一部を添加燃料通路Ｐ２を介して
燃料添加ノズル１７に供給する。添加燃料通路Ｐ２に
は、サプライポンプ１１から燃料添加ノズル１７に向か
って遮断弁１４及び調量弁１６が順次配設されている。
遮断弁１４は、緊急時において添加燃料通路Ｐ２を遮断
し、燃料供給を停止する。調量弁１６は、燃料添加ノズ
ル１７に供給する燃料の圧力（燃圧）を制御する。燃料
添加ノズル１７は所定圧以上の燃圧（例えば０．２ＭＰ
ａ）が付与されると開弁し、排気系４０内に燃料を噴射
供給する機械式の開閉弁である。すなわち調量弁１６に
より燃料添加ノズル１７上流の燃圧が制御されることに
より、所望の燃料が適宜のタイミングで燃料添加ノズル
１７より噴射供給（添加）される。
【００２５】吸気系３０は、各燃焼室２０内に供給され
る吸入空気の通路（吸気通路）を形成する。一方、排気
系４０は、各燃焼室２０から排出される排気ガスの通路
（排気通路）を形成する。
【００２６】また、このエンジン１には、周知の過給機
（ターボチャージャ）５０が設けられている。ターボチ
ャージャ５０は、シャフト５１を介して連結された２つ
のタービンホイール５２，５３を備える。一方のタービ
ンホイール（吸気側タービンホイール）５２は、吸気系
３０内の吸気に晒され、他方のタービンホイール（排気
側タービンホイール）５３は排気系４０内の排気に晒さ
れる。このような構成を有するターボチャージャ５０
は、排気側タービンホイール５２が受ける排気流（排気
圧）を利用して吸気側タービンホイール５３を回転さ
せ、吸気圧を高めるといったいわゆる過給を行う。
【００２７】吸気系３０において、ターボチャージャ５
０に設けられたインタークーラ３１は、過給によって昇
温した吸入空気を強制冷却する。インタークーラ３１よ
りもさらに下流に設けられたスロットル弁３２は、その
開度を無段階に調節することができる電子制御式の開閉
弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を
絞り、同吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有
する。
【００２８】また、エンジン１には、燃焼室２０の上流
（吸気系３０）及び下流（排気系４０）をバイパスする
排気還流通路（ＥＧＲ通路）６０が形成されている。こ
のＥＧＲ通路６０は、排気の一部を適宜吸気系３０に戻
す機能を有する。ＥＧＲ通路６０には、電子制御によっ
て無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に
調整することができるＥＧＲ弁６１と、ＥＧＲ通路６０
を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ
６２が設けられている。
【００２９】また、排気系４０において、排気側タービ
ンホイール５２が設けられた部位より下流側には、排気
の流路に沿って排気通路４０ａ、ＮＯｘ触媒ケーシング
４２、排気通路４０ｂ、フィルタケーシング４３及び排
気通路４０ｃが順次連結されている。ＮＯｘ触媒ケーシ
ング４２には、排気中に含まれるＮＯｘ等の有害成分を
浄化する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が収容されている。ま
た、フィルタケーシング４３内には、排気中に含まれる
煤等の微粒子をＮＯｘ等の有害成分と併せて浄化するパ
ティキュレートフィルタが収容されている。
【００３０】また、エンジン１の各部位には、各種セン
サが取り付けられており、当該部位の環境条件や、エン
ジン１の運転状態に関する信号を出力する。
【００３１】すなわち、レール圧センサ７０は、コモン
レール１２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出
信号を出力する。燃圧センサ７１は、添加燃料通路Ｐ２
内を流通する燃料のうち、調量弁１６へ導入される燃料
の圧力（燃圧）Ｐgに応じた検出信号を出力する。エア
フロメータ７２は、吸気系３０内のスロットル弁３２下
流において吸入空気の流量（吸気量）Ｇａに応じた検出
信号を出力する。空燃比（Ａ／Ｆ）センサ７３は、排気
系４０の触媒ケーシング４２下流において排気中の酸素
濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。排
気温センサ７４は、同じく排気系４０の触媒ケーシング
４２下流において排気の温度（排気温度）ＴＥＸに応じ
た検出信号を出力する。ＮＯｘセンサ７５は、同じく排
気系４０の触媒ケーシング４２下流において排気中のＮ
Ｏｘ濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力す
る。
【００３２】また、アクセル開度センサ７６はエンジン
１のアクセルペダル（図示略）に取り付けられ、同ペダ
ルへの踏み込み量ＡＣＣに応じた検出信号を出力する。
クランク角センサ７７は、エンジン１の出力軸（クラン
クシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パル
ス）を出力する。これら各センサ７０〜７７は、電子制
御装置（ＥＣＵ）８０と電気的に接続されている。
【００３３】ＥＣＵ８０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、
読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ、タイマーカウン
タ等と、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入力回路と、外部出力
回路とが双方向性バスにより接続されて構成される論理
演算回路を備える。
【００３４】ＥＣＵ８０は、上記各種センサの検出信号
を外部入力回路を介して入力し、これら信号に基づいて
エンジン１の燃料噴射等についての基本制御を行う他、
還元剤（還元剤として機能する燃料）添加にかかる添加
タイミングや供給量の決定等に関する還元剤（燃料）添
加制御等、エンジン１の運転状態に関する各種制御を行
う。
【００３５】なお、燃料噴射弁１３を通じて各気筒に燃
料を供給する他、燃料添加ノズル１７を通じて排気系４
０に燃料を添加する機能を備えた燃料供給系１０、排気
系４０に備えられたＮＯｘ触媒やパティキュレートフィ
ルタ、およびこれら燃料供給系１０やＮＯｘ触媒及びパ
ティキュレートフィルタの機能を制御するＥＣＵ８０等
は、併せて本実施の形態にかかるエンジン１の排気浄化
装置を構成する。上記燃料添加制御等は、当該それら制
御に関する指令信号を出力するＥＣＵ８０を含め、この
排気浄化装置を構成する各種部材の作動を通じて実施さ
れる。
【００３６】次に、以上説明したエンジン１の構成要素
のうち、排気系４０に設けられた触媒ケーシング４２及
びフィルタケーシング４３について、その構造及び機能
を詳しく説明する。
【００３７】〔触媒ケーシングの機能〕図２は、図１に
示した触媒ケーシング４２を、その内部構造の一部とと
もに拡大して示す側面図である。触媒ケーシング４２
は、その内部に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触
媒という）４２Ａを収容する。
【００３８】ＮＯｘ触媒４２Ａは、例えばアルミナ（Ａ
ｌ2Ｏ3）を主材料とするハニカム形状の構造体を担体と
し、この構造体（担体）の表面にＮＯｘ吸収剤として機
能する例えばカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リ
チウム（Ｌｉ）、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、
バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、
ランタン（Ｌａ）、或いはイットリウム（Ｙ）のような
希土類と、酸化触媒（貴金属触媒）として機能する例え
ば白金Ｐｔのような貴金属とが担持されることによって
構成される。
【００３９】また特に、ＮＯｘ触媒４２Ａを構成するハ
ニカム形状の構造体のうち、排気流路として上流側に位
置する所定範囲Ｒ１には、貴金属触媒のみが担持され、
ＮＯｘ吸収剤は担持されていない。一方、ＮＯｘ触媒４
２Ａを構成するハニカム形状の構造体のうち、排気流路
として下流側に位置する所定範囲Ｒ２には、貴金属触媒
及びＮＯｘ吸収剤の何れもが所定の密度で担持されてい
る。
【００４０】ＮＯｘ吸収剤は、排気中の酸素濃度が高い
状態ではＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度が低い状態
ではＮＯｘを放出する特性を有する。また、排気中にＮ
Ｏｘが放出されたとき、排気中にＨＣやＣＯ等が存在し
ていれば、貴金属触媒がこれらＨＣやＣＯの酸化反応を
促すことで、ＮＯｘを酸化成分、ＨＣやＣＯを還元成分
とする酸化還元反応が両者間で起こる。すなわち、ＨＣ
やＣＯはＣＯ2やＨ2Ｏに酸化され、ＮＯｘはＮ2に還元
される。
【００４１】一方、ＮＯｘ吸収剤は排気中の酸素濃度が
高い状態にあるときでも所定の限界量のＮＯｘを吸収す
ると、それ以上ＮＯｘを吸収しなくなる。エンジン１で
は、触媒ケーシング４２内に収容されたＮＯｘ触媒４２
Ａ（ＮＯｘ吸収剤）のＮＯｘ吸収量が限界量に達する前
に、燃料添加ノズル１７を通じて排気通路の触媒ケーシ
ング４２上流に還元剤（本実施の形態では燃料）を添加
供給することで、ＮＯｘ触媒に吸収されたＮＯｘを放出
および還元浄化し、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力を回復
させるといった制御を所定のインターバルで繰り返す。
【００４２】また、ＮＯｘ触媒４２Ａは、排気流路とし
て上流側に位置する所定範囲Ｒ１に、ＮＯｘ吸収剤を担
時せず、貴金属触媒のみを担時した部位を有する。この
ため、燃料添加ノズル１７を通じた還元剤の添加供給に
より、排気通路４０ａから触媒ケーシング４２へ還元剤
が流入すると、ＮＯｘ触媒４２Ａの範囲Ｒ１を通過する
際、排気中の還元剤（ＨＣ成分）が貴金属触媒の作用で
酸化（分解）される。この貴金属触媒の作用により、例
えば高沸点のＨＣ成分は、比較的低沸点の成分へとその
性状を変化させた上で範囲Ｒ２に達する。そして範囲Ｒ
２においては、この低沸点化されたＨＣ成分がＮＯｘ吸
収剤にＮＯｘの放出を促す。範囲Ｒ２のようにＮＯｘ吸
収剤と貴金属触媒とが混在する部位において排気中にＮ
Ｏｘが放出されると、貴金属触媒が排気中のＨＣやＣＯ
の酸化反応を促すことで、ＮＯｘを酸化成分、ＨＣやＣ
Ｏを還元成分とする酸化還元反応が両者間で起こること
は上述した通りである。
【００４３】〔フィルタケーシングの機能〕また、触媒
ケーシング４２の排気流路下流には、フィルタケーシン
グ４３が設けられている。フィルタケーシング４３内に
は、排気中に含まれる煤等の微粒子をＮＯｘ等の有害成
分と併せて浄化するパティキュレートフィルタが収容さ
れている。
【００４４】図３は、パティキュレートフィルタの一部
について、排気の流入口（上流側端面）の正面図（図３
（ａ））と、その断面構造（ＢIII−ＢIII断面）を示す
側断面図である。
【００４５】図３（ａ）に併せ示すように、パティキュ
レートフィルタ４３Ａは、触媒ケーシング４２と同様、
複数の通路４３ｂを区画形成するハニカム形状の構造体
４３ａを担体として有し、この担体表面にＮＯｘ吸収剤
及び貴金属触媒を担持して構成されたものである。ただ
し、触媒ケーシング４２内に収容されている構造体とは
異なり、ガス（排気）を透過させる多孔質材料（例えば
コージライト等のセラミック材料にアルミナ、チタニ
ア、ジルコニア若しくはゼオライト等のコート材をウォ
ッシュコートしたもの）によって形成されており、しか
も各通路４３ｂの一方の端は栓４３ｃによって閉塞され
他方の端が開口していることで、各通路４３ｂの開口端
から流入した排気は、通路内壁を形成する多孔質材料を
通過することによって隣接する他の通路内に流入し、当
該他の通路の開口端から排出されることになる。
【００４６】このような構造を有するパティキュレート
４３Ａは、排気中に含まれる煤等の微粒子やＮＯｘ等の
有害成分を、以下のメカニズムに基づいて浄化する。
【００４７】ＮＯｘ吸収剤は、貴金属触媒との協働によ
り、排気中の酸素濃度や還元成分量に応じてＮＯｘの吸
収、放出及び浄化を繰り返し行うことは上述した通りで
ある。その一方、ＮＯｘ触媒は、このようなＮＯｘの浄
化を行う過程で、副次的に活性酸素を生成する特性を有
する。パティキュレートフィルタ４３Ａを排気が通過す
る際、その排気中に含まれる煤等の微粒子は構造体（多
孔質材料）４３ａに捕捉される。ここで、ＮＯｘ触媒の
生成する活性酸素は、酸化剤として極めて高い反応性
（活性）を有しているため、捕捉された微粒子のうちＮ
Ｏｘ触媒の表面や近傍に堆積した微粒子は、この活性酸
素と（輝炎を発することなく）速やかに反応し、浄化さ
れることになる。
【００４８】〔燃料添加制御の基本原理及び制御手順〕
次に、本実施の形態にかかる燃料添加制御の基本原理や
制御手順等について詳述する。
【００４９】一般に、ディーゼルエンジンでは、燃焼室
内で燃焼に供される燃料及び空気の混合気の酸素濃度
が、ほとんどの運転領域で高濃度状態にある。
【００５０】燃焼に供される混合気の酸素濃度は、燃焼
に供された酸素を差し引いてそのまま排気中の酸素濃度
に反映されるのが通常であり、混合気中の酸素濃度（空
燃比）が高ければ、排気中の酸素濃度（空燃比）も基本
的には同様に高くなる。一方、上述したように、ＮＯｘ
触媒は排気中の酸素濃度が高ければＮＯｘを吸収し、低
ければＮＯｘをＮＯ２若しくはＮＯに還元して放出する
特性を有するため、排気中の酸素が高濃度状態にある限
りＮＯｘを吸収することとなる。ただし、当該ＮＯｘ触
媒のＮＯｘ吸収量に限界量が存在し、同ＮＯｘ触媒が限
界量のＮＯｘを吸収した状態では、排気中のＮＯｘが同
ＮＯｘ触媒に吸収されず触媒ケーシングを素通りするこ
ととなる。
【００５１】そこで、エンジン１のように燃料添加ノズ
ル１７を備えた内燃機関では、適宜の時期に燃料添加ノ
ズル１７を通じ排気系４０のＮＯｘ触媒４２Ａ上流に燃
料を添加することで、一時的に排気中の酸素濃度を低減
し、且つ還元成分量（ＨＣ等）を増大させる。するとＮ
Ｏｘ触媒４２Ａは、これまでに吸収したＮＯｘをＮＯ２
若しくはＮＯに還元して放出し、自身のＮＯｘ吸収能力
を回復（再生）するようになる。放出されたＮＯ２やＮ
Ｏが、ＨＣやＣＯと反応して速やかにＮ２に還元される
ことは上述した通りである。
【００５２】このとき、自身の吸収したＮＯｘを、上記
態様で放出し、さらに還元浄化するＮＯｘ触媒４２Ａに
とって、触媒ケーシング４２内に流入する排気中の還元
成分量（燃料の濃度）と、酸素濃度（空燃比）とにより
還元浄化の効率が決定づけられることとなる。
【００５３】エンジン１のＥＣＵ８０は、ＮＯｘセンサ
７５の出力信号に基づいてＮＯｘ触媒４２Ａ下流におけ
る排気中のＮＯｘ濃度を連続的に観測する。ＮＯｘ触媒
４２ＡによるＮＯｘの吸収能力（吸収効率）は、当該Ｎ
Ｏｘ触媒４２Ａに吸蔵されているＮＯｘ量が大きくなる
ほど、言い換えれば、ＮＯｘ触媒４２Ａに吸蔵されてい
るＮＯｘ量が当該ＮＯｘ触媒４２Ａの吸蔵し得るＮＯｘ
の最大量（飽和量）に近づくほど低くなる。すなわち、
ＮＯｘ触媒４２Ａ内におけるＮＯｘの吸蔵量が増大すれ
ば、当該ＮＯｘ触媒４２Ａを素通りして下流に放出され
るＮＯｘ濃度も上昇するようになる。こうした両者の推
移態様には、十分な相関性があるため、ＮＯｘ濃度の推
移態様に基づいてＮＯｘ触媒４２Ａ内におけるＮＯｘの
吸蔵量を把握することができる。
【００５４】そこで、ＥＣＵ８０は、ＮＯｘ触媒４２Ａ
下流におけるＮＯｘ濃度が所定値を上回ったところで、
ＮＯｘ触媒４２Ａ内のＮＯｘ吸蔵量が所定量を上回った
ものと判断して、排気系４０のＮＯｘ触媒４２Ａ上流に
所定量の燃料を添加することにより、触媒ケーシング４
２内に流入する排気中の還元成分量を一時的に増量し、
空燃比を低下させる。以下、排気系４０のＮＯｘ触媒４
２Ａ上流に燃料を添加することを、単に燃料添加とい
う。
【００５５】図４は、燃料添加を周期的に実施した場合
に、ＮＯｘ触媒４２Ａ下流において観測される排気中の
ＮＯｘ濃度の推移を示すタイムチャートである。なお、
同図中、時間軸上に示される時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ
４は、燃料添加が実施されるタイミングに相当する。
【００５６】同図４に示すように、燃料添加は、ＮＯｘ
触媒４２Ａ下流において観測される排気中のＮＯｘ濃度
が上昇する過程で基準値Ｃstdを上回ったときに実施さ
れる。燃料添加が実施されると、ＮＯｘ触媒４２Ａ下流
において観測される排気中のＮＯｘ濃度（以下、単にＮ
Ｏｘ濃度という）が一時的に増大して比較的小さな極大
値に達し、その後、急速に降下して極小値に達する。そ
してその後、ＮＯｘ濃度が徐々に上昇して再び基準値Ｃ
stdに達すると、次回の燃料添加が実施されることにな
る。
【００５７】以下、本実施の形態にかかるエンジン１の
ＥＣＵ８０が実施する「燃料添加制御」に関し、その具
体的な処理手順についてフローチャートを参照して説明
する。
【００５８】図５には、排気系４０へ燃料添加を行うに
あたり、その添加量や添加時期を制御するために実施さ
れる「燃料添加制御ルーチン」の処理内容を示す。この
ルーチン処理は、ＥＣＵ８０を通じてエンジン１の始動
と同時にその実行が開始され、所定時間毎に繰り返され
る。
【００５９】処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ
８０はステップＳ１０１において、燃料添加の実施にか
かる調量弁１６の制御等にとって必要な運転状態を把握
する。例えばＥＣＵ８０は、クランク角センサ７７の出
力信号に基づいてエンジン１の機関回転数ＮＥを、また
ＮＯｘセンサ７５の出力信号に基づいて排気中のＮＯｘ
濃度を各々演算する。また、アクセルの踏み込み量ＡＣ
Ｃや排気温度ＴＥＸ等を把握する。
【００６０】ステップＳ１０２においては、エンジン１
の運転状態に関し、燃料添加の実施に不可欠な条件（必
要条件）が成立しているか否かを判断する。例えば以下
の条件（１）及び（２）が何れも成立していることが、
燃料添加を実施するための必要条件となる。
【００６１】（１）排気温度ＴＥＸが所定温度（例えば
２５０℃）を上回っていること。これは、ＮＯｘ触媒４
２Ａが十分活性化された状態になる条件に相当する。
【００６２】（２）機関回転数ＮＥ及びアクセルの踏み
込み量ＡＣＣの関係等からエンジン１の運転状態が燃料
添加に適していると判断されること。
【００６３】上記条件（１）及び（２）が何れも成立し
ていれば、ＥＣＵ８０はその処理をステップＳ１０３に
移行し、上記条件（１）及び（２）のうち何れか一方で
も成立していなければ、本ルーチンを一旦抜ける。
【００６４】ステップＳ１０３においてＥＣＵ８０は、
調量弁１６を開弁量を調整することにより、燃料添加ノ
ズル１７を通じて燃料添加を実施する。
【００６５】ここで、燃料添加ノズル１７を通じて噴射
される添加燃料量（総量）Ｑは、基本的には調量弁１６
の開弁時間Ｔ（ミリ秒；ｍｓ）、および同弁１６の開弁
中燃料通路Ｐ２を通じて燃料添加ノズルに付与される燃
圧Ｐgの関数として、次式（ｉ）によって決定づけられ
る。
【００６６】Ｑ＝ｆ（Ｔ，Ｐg） …（ｉ） すなわちＥＣＵ８０は、上記決定した添加燃料量Ｑの燃
料が排気系に噴射供給されるように、添加燃料通路Ｐ２
内を流通する燃料のうち調量弁１６へ導入される現在の
燃圧Ｐgに基づいて開弁時間Ｔを演算する。そして同じ
く上記決定された添加パターンに従って燃料が噴射され
るよう、所定のタイミングで、継続的、或いは断続的に
調量弁１６を通電制御することで、総計時間（開弁時
間）Ｔに亘って同調量弁１６を開弁させる。
【００６７】上記ステップＳ１０３における処理を終え
た後、ＥＣＵ８０は本ルーチンを一旦抜ける。
【００６８】〔燃料添加制御の実施による効果等〕上記
燃料添加制御の実施を通じ触媒ケーシング４２に流入す
る排気中のＨＣ成分（還元成分）の濃度が高められる
と、このＨＣ成分の濃度が高められた排気は先ずＮＯｘ
触媒４２Ａの上流部位（範囲Ｒ１）を通過することにな
る。ここで、ＮＯｘ触媒４２Ａの範囲Ｒ１には、貴金属
触媒のみが担持されており、ＮＯｘ吸収剤は担持されて
いない。貴金属触媒は、単独で排気中に晒されることに
より、ＮＯｘ吸収剤と混在して排気中に晒されている場
合と比べて、その酸化力を高め、しかも、より低温で活
性化する傾向を示す。このため、排気中のＨＣ成分は、
ＮＯｘ触媒４２Ａの範囲Ｒ１を通過する際、効率的に酸
化が促され比較的低沸点のＨＣ成分に分解された後、下
流部位（範囲Ｒ２）に達することとなる。
【００６９】本実施の形態にかかるＮＯｘ触媒も含め、
排気中の成分に対して何らかの触媒作用を有する材質を
排気通路の通路途中に設けた場合、当該触媒作用を有す
る材質の下流部位の方が、上流部位よりも昇温し易い傾
向にあることが知られている。
【００７０】このため、排気流路に沿ってＮＯｘ吸収剤
と貴金属触媒とが略均一に分布するようなＮＯｘ触媒に
ＨＣ成分の濃度が高まった排気を直接流入させた場合、
例えばＮＯｘ触媒を構成する構造体のうち比較的温度の
低い状態にある上流部位（例えば上流側の端面や通路構
造）に排気中のＨＣ成分が付着（堆積）し、当該上流部
位を閉塞させる懸念がある。
【００７１】この点、本実施の形態にかかる触媒ケーシ
ング４２内の構造によれば、煤等の微粒子を形成し易い
高沸点のＨＣ成分が、高い酸化力を有するＮＯｘ触媒４
２Ａの上流部位（範囲Ｒ１）において効率的に酸化分解
された後、下流部位（範囲Ｒ２）に到達することにな
る。そして、この酸化分解されたＨＣ成分は、比較的昇
温し易い下流部位（範囲Ｒ２）においてＮＯｘ吸収剤か
ら放出されたＮＯｘと効率的に反応する。すなわち、Ｎ
Ｏｘを含めた排気中の有害成分を、長期に亘って効率的
に浄化することができるようになる。
【００７２】なお、ＮＯｘ触媒４２Ａ全域に亘るＮＯｘ
吸収剤の分布は均一にして、上流側部位（範囲Ｒ１）に
おける貴金属触媒の担持量を高くする構成を適用して
も、本実施の形態に準ずる効果を奏することはできる。
しかし、本実施の形態にかかる構成によるように、範囲
Ｒ１においてＮＯｘ吸収剤を担持しない構成、若しくは
その担持量を減ずる構成を適用する方が、コスト的な観
点からより大きな効果を奏することができる。 （第２の実施の形態）次に、本発明にかかる内燃機関の
排気浄化装置を、ディーゼルエンジンシステムに適用し
た第２の実施の形態について、上記第１の実施の形態と
異なる点を中心に説明する。なお、当該第２の実施の形
態にあっても、適用対象とするエンジンシステムの基本
構成や、ＥＣＵ及びその周辺の電気的構成（図１）は先
の第１の実施の形態と略同等である。そこで、第１の実
施の形態の構成要素と同等の構造及び機能を有するもの
については同一の符号を用い、ここでの重複する説明は
割愛する。
【００７３】図６に、本実施の形態にかかるエンジン
（内燃機関）の概略構成を示す。
【００７４】同図６に示すように、当該第２の実施の形
態にかかるエンジン１’は、ＮＯｘ触媒４２Ａ内蔵の触
媒ケーシング４２に替え、排気通路４０ａ及び排気通路
４０ｂの間に複合触媒ケーシング４４を備える点で先の
第１の実施の形態にかかるエンジン１（図２）とは異な
る。また、パティキュレートフィルタ４３Ａ内蔵のフィ
ルタケーシング４３に替え、排気通路４０ｂ及び排気通
路４０ｃ間に酸化触媒ケーシング４５を備える点で先の
第１の実施の形態にかかるエンジン１とは異なる。
【００７５】〔複合触媒ケーシング及び酸化触媒ケーシ
ングの機能〕図７は、図６に示した複合触媒ケーシング
４４を、その内部構造の一部とともに拡大して示す側面
図である。
【００７６】同図７に示すように、複合触媒ケーシング
４４の内部には、排気の流路に沿って酸化触媒４４Ａ
（上流側）及びパティキュレートフィルタ４４Ｂ（下流
側）が連設収容されている。このため、排気通路４０ａ
から複合触媒ケーシング４４に流入した排気は、先ず酸
化触媒４４Ａを通過し、その後パティキュレートフィル
タ４４Ｂに流入することになる。
【００７７】酸化触媒４４Ａは、表面をＰｄ及びＰｔ等
の貴金属で被膜させたハニカム状の構造体から形成さ
れ、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素
（ＣＯ）や一酸化窒素（ＮＯ）の酸化を促す機能を有す
る。なお、酸化触媒ケーシング４５にも、この酸化触媒
４４Ａと同等の機能を有する酸化触媒が充填されてい
る。
【００７８】また、パティキュレートフィルタ４４Ｂ
は、第１の実施の形態において説明したパティキュレー
トフィルタ４３Ａ（図１及び図３を参照）と略同等の構
造及び特性を有する。
【００７９】また、当該第２実施の形態にかかるエンジ
ン１’においても、当該エンジン１’の運転状態を統括
制御するＥＣＵ８０は、先の第１の実施の形態と略同等
の制御手順に従い燃料添加ノズル１７を通じた排気系４
０（複合触媒ケーシング４４上流）への燃料添加（燃料
添加制御）を実施する（図４及び図５を参照）。
【００８０】〔燃料添加制御の実施による効果等〕上記
燃料添加制御の実施を通じ複合触媒ケーシング４４に流
入する排気中のＨＣ成分（還元成分）の濃度が高められ
ると、このＨＣ成分の濃度が高められた排気は先ず同ケ
ーシング４４内の上流部位（酸化触媒４４Ａ）を通過す
ることになり、排気中のＨＣ成分は、酸化触媒４４Ａを
通過する際、効率的に酸化が促され比較的低沸点のＨＣ
成分やＣＯ2等に分解された後、下流部位のパティキュ
レートフィルタ４４Ｂに達することとなる。
【００８１】排気中の成分に対して何らかの触媒作用を
有する材質（例えばパティキュレートフィルタ）を排気
通路の通路途中に設けた場合、当該触媒作用を有する材
質の下流部位の方が上流部位よりも昇温し易い傾向にあ
ることは、先の第１の実施の形態においても説明した通
りである。
【００８２】すなわち、排気流路に沿ってＮＯｘ吸収剤
と貴金属触媒とが略均一に分布するパティキュレートフ
ィルタ４４ＢにＨＣ成分の濃度が高まった排気を直接流
入させた場合、例えばパティキュレートフィルタ４４Ｂ
を構成する構造体のうち比較的温度の低い状態にある上
流部位（例えば上流側の端面や通路構造）に排気中のＨ
Ｃ成分が付着（堆積）し、当該上流部位を閉塞させる懸
念がある。
【００８３】この点、本実施の形態にかかる複合触媒ケ
ーシング４４内の構造によれば、煤等の微粒子を形成し
易い高沸点のＨＣ成分が、高い酸化力を有する当該ケー
シング４４内の上流部位（酸化触媒４４Ａ）において効
率的に酸化分解された後、下流部位（パティキュレート
フィルタ４４Ｂ）に到達することになる。そして、この
酸化分解されたＨＣ成分は、比較的昇温し易い下流部位
（パティキュレートフィルタ４４Ｂ）においてＮＯｘ吸
収剤から放出されたＮＯｘと効率的に反応する。また、
上流部位（酸化触媒４４Ａ）においてＨＣ成分が酸化分
解する際に発する熱（反応熱）が、下流部位において効
率的に拡散することにためパティキュレートフィルタ４
４Ｂ全体が一様に昇温しやすくなる。
【００８４】すなわち、本実施の形態によれば、パティ
キュレートフィルタ４４Ｂの構造体のつまりが好適に抑
制・防止され（パティキュレートフィルタ４４Ｂの耐久
性が向上し）、さらにその排気浄化の効率も好適に高め
られるようになる。
【００８５】なお、排気中に含まれる一酸化窒素（Ｎ
Ｏ）は、酸化触媒４４Ａを通過する際、酸化され二酸化
窒素（ＮＯ2）となる傾向がみられる。一方、パティキ
ュレートフィルタ４４Ｂの構造体に担持されるＮＯｘ吸
収剤は各種窒素酸化物のうちＮＯ2を高効率で吸収する
特性を有する。このため、酸化触媒４４ＢによるＮＯの
酸化作用は、ＮＯｘ吸収剤によるＮＯｘの吸収効率を高
めることになる。このような観点からも、複合触媒ケー
シング４４内の上流部位における酸化触媒４４Ａの存在
により、パティキュレートフィルタ４４Ｂによる排気浄
化の能力が高められるようになる。 （第３の実施の形態）次に、本発明にかかる内燃機関の
排気浄化装置を、ディーゼルエンジンシステムに適用し
た第３の実施の形態について、上記第１及び第２の実施
の形態と異なる点を中心に説明する。なお、当該第３の
実施の形態にあっても、適用対象とするエンジンシステ
ムの基本構成や、ＥＣＵ及びその周辺の電気的構成（図
１）は先の第１の実施の形態と略同等である。そこで、
第１の実施の形態の構成要素と同等の構造及び機能を有
するものについては同一の符号を用い、ここでの重複す
る説明は割愛する。
【００８６】図８に、本実施の形態にかかるエンジン
（内燃機関）の概略構成を示す。
【００８７】同図８に示すように、当該第３の実施の形
態にかかるエンジン１''は、ＮＯｘ触媒４２Ａ内蔵の触
媒ケーシング４２に替え、排気通路４０ａ及び排気通路
４０ｂの間にフィルタケーシング４６を備える点で先の
第１の実施の形態にかかるエンジン１（図２）とは異な
る。また、パティキュレートフィルタ４３Ａ内蔵のフィ
ルタケーシング４３に替え、排気通路４０ｂ及び排気通
路４０ｃ間に酸化触媒ケーシング４７を備える点で先の
第１の実施の形態にかかるエンジン１とは異なる。
【００８８】〔フィルタケーシング及び酸化触媒ケーシ
ングの機能〕図９は、図８に示したフィルタケーシング
４６を、その内部構造の一部とともに拡大して示す側面
図である。
【００８９】同図９に示すように、フィルタケーシング
４６の内部には、パティキュレートフィルタ４６Ａが収
容されている。パティキュレートフィルタ４６Ａは、第
１の実施の形態において説明したパティキュレートフィ
ルタ４３Ａ（図１及び図３を参照）と略同等の構造及び
特性を有する。ただし、パティキュレートフィルタ４６
Ａは、排気流路に沿って下流側の所定範囲Ｒ６にのみ、
そのハニカム状の構造体４６ａ表面にＮＯｘ吸収剤及び
貴金属触媒を何れも担持しており、上流側の所定範囲Ｒ
５には貴金属触媒のみを担持しＮＯｘ吸収剤は担持して
いない点で、上記第１の実施の形態にかかるパティキュ
レートフィルタ４３Ａとは異なる。
【００９０】なお、酸化触媒４７Ａは、第１の実施の形
態において説明した酸化触媒４４Ａ,４５Ａ（図１及び
図３を参照）と略同等の構造及び特性を有する。
【００９１】また、当該第３実施の形態にかかるエンジ
ン１''においても、当該エンジン１''の運転状態を統括
制御するＥＣＵ８０は、先の第１の実施の形態と略同等
の制御手順に従い燃料添加ノズル１７を通じた排気系４
０（フィルタケーシング４６上流）への燃料添加（燃料
添加制御）を実施する（図４及び図５を参照）。
【００９２】〔燃料添加制御の実施による効果等〕上記
燃料添加制御の実施を通じフィルタケーシング４６に流
入する排気中のＨＣ成分（還元成分）の濃度が高められ
ると、このＨＣ成分の濃度が高められた排気は先ず同ケ
ーシング４６内において貴金属触媒のみを担持した上流
部位（範囲Ｒ５）を通過することになり、排気中のＨＣ
成分は、当該範囲Ｒ５を通過する際、効率的に酸化が促
され比較的低沸点のＨＣ成分やＣＯ2等に分解された
後、下流部位（範囲Ｒ６）に達することとなる。
【００９３】すなわち、本実施の形態にかかるフィルタ
ーケーシング４６の構造によっても、煤等の微粒子を形
成し易い高沸点のＨＣ成分が、高い酸化力を有する当該
ケーシング４６内の上流部位（貴金属触媒のみが担持さ
れた部位）において効率的に酸化分解された後、下流部
位（ＮＯｘ触媒及び貴金属触媒が担持された部位）に到
達することになる。そして、この酸化分解されたＨＣ成
分は、比較的昇温し易い下流部位においてＮＯｘ吸収剤
から放出されたＮＯｘと効率的に反応する。また、上流
部位（貴金属触媒）においてＨＣ成分が酸化分解する際
に発する熱（反応熱）が、下流部位において効率的に拡
散することにためパティキュレートフィルタ４６Ａ全体
が一様に昇温しやすくなる。
【００９４】すなわち、本実施の形態によれば、パティ
キュレートフィルタ４６Ａの構造体のつまりが好適に抑
制・防止され（パティキュレートフィルタ４６Ａの耐久
性が向上し）、さらにその排気浄化の効率も好適に高め
られるようになる。
【００９５】なお、上記各実施の形態において採用する
こととしたパティキュレートフィルタは、ＮＯｘ吸収剤
及び貴金属触媒に加え、例えばセリア（Ｃｅ）の酸化物
（Ｃｅ2Ｏ3）を添加することとしてもよい。Ｃｅ2Ｏ
3は、自身がされている排気の特性に応じて酸素を一時
的に保持し、活性化酸素として放出する能力を有するこ
とから、このＣｅ2Ｏ3の存在により、煤等の微粒子の酸
化分解が促進されるためである。
【００９６】また、上記各実施の形態においてＥＣＵ８
０は、ＮＯｘセンサ７５の検出信号に基づいて燃料添加
ノズル１７を通じた排気系４０への還元剤の供給を行う
こととした。これに替え、他の運転状態に関するパラメ
ータに基づいてＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘ量を
推定するとともに、この推定量を基にして排気系４０へ
還元剤を供給するタイミングを決定してもよい。また、
予め設定された所定期間毎に還元剤の供給を行うといっ
た制御構造を適用することもできる。
【００９７】また、上記各実施の形態においては、還元
剤としてディーゼルエンジンの燃料（軽油）を適用する
こととした。この他、ガス中の還元成分としてＮＯｘを
還元する機能を有するものであれば、他の還元剤、例え
ばガソリン、灯油等を用いても構わない。
【００９８】また、上記各実施の形態においては、燃料
タンクからコモンレール１２へ燃料を供給するサプライ
ポンプ１１を用いて、サプライポンプ１１の汲み上げた
燃料の一部を排気系４０内に添加供給する装置構成を適
用することとした。しかし、こうした装置構成に限ら
ず、例えば添加燃料を燃料タンク、或いは他の燃料（還
元剤）供給源から供給する独立した供給系を備える装置
構成を適用してもよい。
【００９９】また、上記各実施の形態においては、燃料
の排気系への添加にあたり、添加燃料通路Ｐ２を介して
供給される燃料の圧力を調量弁１６によって制御し、そ
の圧力制御によって燃料添加ノズル１７の開閉弁動作を
制御する構成を適用している。これに対し、例えば燃料
噴射弁１３のように、ＥＣＵ８０による通電を通じて直
接開閉弁動作を制御される電磁弁等を燃料添加を行う噴
射弁として適用してもよい。
【０１００】また、機関出力を得るために行う圧縮上死
点近傍での燃料噴射（主噴射）の他、例えば主噴射に後
続する燃料噴射（後行程噴射）を副噴射として、適宜選
択された時期、選択された気筒について行うことによ
り、燃料に含まれるＨＣ成分を還元成分として排気系４
０に供給する制御を、燃料添加制御として実施すること
としてもよい。
【０１０１】また、上記各実施の形態においては、本発
明の排気浄化装置を内燃機関としての直列４気筒のディ
ーゼルエンジン１に適用することとしたが、希薄燃焼を
行うガソリンエンジンにも好適に本発明を適用すること
ができる。また、直列４気筒の内燃機関に限らず、搭載
気筒数の異なる内燃機関にも本発明を適用することはで
きる。
【０１０２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
排気浄化触媒に流入する排気にとっての流入部位或いは
その近傍において、排気中の還元成分が効率的に酸化
（分解）されるため、当該流入部位やその近傍において
煤等の微粒子が形成され難くなる。よって、微粒子の堆
積等に起因する排気浄化触媒のつまりが好適に防止又は
抑制されるようになる。
【０１０３】またとくに、排気浄化触媒のとくに排気の
流入部位（上流端）やその近傍において顕著な微粒子の
形成が抑制される。
【０１０４】また、ハニカム形状の構造体を含む排気浄
化触媒にとっては、その上流端面に微粒子が堆積して当
該端面が閉塞されるといったことがなくなるため、当該
排気浄化触媒による排気の浄化機能が長期に亘って好適
に保持されるようになる。
【０１０５】また、排気中における微粒子の形成を抑制
することで、排気浄化触媒のつまりを防止又は抑制する
といった作用が効率的に機能するようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるディーゼル
エンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】同実施の形態にかかる触媒ケーシングを、その
内部構造の一部とともに拡大して示す側面図
【図３】同実施の形態にかかるパティキュレートフィル
タの一部について、排気の流入口の正面図等。
【図４】燃料添加制御の実施に際し、ＮＯｘ触媒下流で
観測されるＮＯｘ濃度の推移を示すタイムチャート。
【図５】同実施の形態にかかる燃料添加制御手順を示す
フローチャート。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかるディーゼル
エンジンシステムを示す概略構成図。
【図７】同実施の形態にかかる複合触媒ケーシングを、
その内部構造の一部とともに拡大して示す側面図。
【図８】本発明の第３の実施の形態にかかるディーゼル
エンジンシステムを示す概略構成図。
【図９】同実施の形態にかかるフィルタケーシングを、
その内部構造の一部とともに拡大して示す側面図。
【図１０】従来のＮＯｘ触媒の使用態様の一例を示す略
図。
【符号の説明】
１ エンジン（内燃機関） １０ 燃料供給系 １１ サプライポンプ １２ コモンレール １３ 燃料噴射弁 １４ 遮断弁 １６ 調量弁 １７ 燃料添加ノズル（還元成分増量手段を構成） ２０ 燃焼室 ３０ 吸気系 ３１ インタークーラ ３２ スロットル弁 ４０ 排気系 ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 排気通路 ４２ 触媒ケーシング ４２Ａ 吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ触媒） ４３ フィルタケーシング ４３Ａ パティキュレートフィルタ ４４ 複合触媒ケーシング ４４Ａ 酸化触媒 ４４Ｂ パティキュレートフィルタ ４５ 酸化触媒ケーシング ４５Ａ 酸化触媒 ４６ フィルタケーシング ４６ａ 構造体 ４６Ａ パティキュレートフィルタ ４７ 酸化触媒ケーシング ４７Ａ 酸化触媒 ５０ ターボチャージャ ５１ シャフト ５２ 排気側タービンホイール ５３ 吸気側タービンホイール ６０ ＥＧＲ通路 ６１ ＥＧＲ弁 ６２ ＥＧＲクーラ ７０ レール圧センサ ７１ 燃圧センサ ７２ エアフロメータ ７３ 空燃比（Ａ／Ｆ）センサ ７４ 排気温センサ ７５ ＮＯｘセンサ ７６ アクセル開度センサ ７７ クランク角センサ ８０ 電子制御装置（ＥＣＵ） Ｐ１ 機関燃料通路 Ｐ２ 添加燃料通路
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/02 Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１Ｅ ３２１ ３２１Ａ 3/08 3/08 Ｂ 3/36 3/36 Ａ (72)発明者 大木 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 大河原 誠治 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） 3G090 AA03 AA06 BA01 3G091 AA10 AA11 AA18 AB02 AB06 AB09 AB13 AB15 BA11 CA18 GA06 GA17 GA18 GB02W GB03W GB04W GB06X GB10X GB17X HA10 HA15 HA22

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気流路に設けられ、排気中
    の酸素濃度が高い場合には同排気中のＮＯｘを吸収し、
    低い場合には吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤
    を、貴金属とともに担体上に担持してなる排気浄化触媒
    と、 該排気浄化触媒に流入する排気中の還元成分を増量する
    還元成分増量手段とを備える内燃機関の排気浄化装置で
    あって、 前記担体上におけるＮＯｘ吸収剤の担持量が、前記排気
    流路に沿って上流側で少なく下流側で多く分布すること
    を特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 内燃機関の排気流路に設けられ、排気中
    の酸素濃度が高い場合には同排気中のＮＯｘを吸収し、
    低い場合には吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤
    を、貴金属とともに担体上に担持してなる排気浄化触媒
    と、 前記排気流路における前記排気浄化触媒の上流に設けら
    れ、排気中の成分を酸化する機能を有する酸化触媒と、 該酸化触媒に流入する排気中の還元成分を増量する還元
    成分増量手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排
    気浄化装置。
  3. 【請求項３】 前記排気浄化触媒の担体は、ハニカム形
    状の構造体であることを特徴とする請求項１又は２記載
    の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項４】 前記排気流路の前記排気浄化触媒上流で
    排気中の微粒子を捕集する機能は有しないことを特徴と
    する請求項１〜３の何れかに記載の内燃機関の排気浄化
    装置。
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