JP2003027924A

JP2003027924A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2003027924A
Application number: JP2001216215A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Onodera; 仁小野寺; Yasunari Hanaki; 保成花木; Hiroaki Kaneko; 浩昭金子
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】低温時において、ＮＯｘの排出を確実に防止し
つつ、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされたＮＯｘを脱
離浄化する。【解決手段】ＮＯｘトラップ触媒１１の上流側に、Ｈ₂
の生成もしくは減少を抑止しつつ、ＣＯの濃度に対する
Ｈ₂濃度の比率を増大させる酸化触媒１０を配置する。
該酸化触媒１０が劣化しているか否かを判断し、劣化し
ているとき、かつ、排温が所定温度を下回るときは、排
気空燃比をリッチ化してＮＯｘトラップ触媒１１にトラ
ップされたＮＯｘの脱離浄化を行うことを禁止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気中のＮＯｘを
還元浄化する内燃機関に排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃費向上の観点から比較的低負荷
の運転領域で希薄燃焼を行う、すなわち、理論空燃比よ
りもリーンで運転される内燃機関が普及しつつある。か
かる機関の排気通路には、従来から広く用いられている
三元触媒の他に、排気空燃比がリーンのときに排気中の
ＮＯｘをトラップし、排気空燃比がリッチのときにトラ
ップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒を備
えるものが知られている。

【０００３】また、このようなＮＯｘトラップ触媒にお
ける各還元剤（ＨＣ、ＣＯ及びＨ₂）とＮＯｘとの反応
率、すなわち、各還元剤に対するＮＯｘ浄化率は、触媒
温度（排温）に依存していることが知られており、図７
に示すように、触媒温度が所定温度Ｔｓを下回るとき
は、Ｈ₂によるＮＯｘ浄化率が高く、所定温度を上回る
ときは、ＨＣ、ＣＯによるＮＯｘ浄化率が高くなる。

【０００４】希薄燃焼を行う機関の排温は低く、通常運
転域においては、前記ＮＯｘトラップ触媒の温度が前記
所定温度Ｔｓを下回るため、ＮＯｘトラップ触媒にトラ
ップされたＮＯｘを浄化する場合は、Ｈ₂を還元剤とし
て用いるのが効果的である。ところが、排気中のＣＯ
は、ＮＯｘトラップ触媒表面の貴金属に吸着しやすいた
め（ＮＯｘトラップ触媒のＣＯ被毒）、ＮＯｘトラップ
触媒に流入するＣＯ量がＨ₂量よりも多くなると、ＣＯ
被毒によってＨ₂とＮＯｘとの反応が起こり難くなり、
ＮＯｘを浄化できないといった問題があった。

【０００５】このため、本願出願人は先に以下のような
排気浄化システムを提案した。すなわち、流入する排気
中のＨＣとＣＯを酸化する酸化触媒を、ＮＯｘトラップ
触媒の上流側に配置し、排温が所定温度を下回る低温時
に、ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気のＨ₂濃度の絶
対値若しくはＣＯ濃度に対する比率が所定値以上となる
ように運転することで上記問題を解決している（特願２
０００−２９８８３２号参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の排気浄化システムでは、ＮＯｘトラップ触媒の上流
側に配置した酸化触媒の劣化を考慮していないため、例
えば経時劣化により前記酸化触媒のＨ₂生成能やＣＯ酸
化能が低下した場合には、ＮＯｘトラップ触媒に流入す
る排気のＨ₂濃度を所望のものとすることができない。

【０００７】このような場合に、排気空燃比をリッチに
してＮＯｘの脱離浄化を実行しようとすると、ＮＯｘが
浄化されずに排出されるばかりでなく、酸化触媒で酸化
されないＨＣ、ＣＯもそのまま排出されることになり排
気エミッションが悪化するおそれがあった。本発明は、
上記問題に鑑みなされたものであって、ＮＯｘトラップ
触媒がトラップしたＮＯｘを効率的に浄化して該触媒を
再生すると共に、ＮＯｘ以外のエミッション（ＣＯ、Ｈ
Ｃ）も良好に浄化できるようにした内燃機関の排気浄化
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのため、請求項１に係
る発明は、内燃機関の排気通路に設置され、排気空燃比
がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、排気空
燃比がリッチのときにトラップしたＮＯｘを脱離浄化す
るＮＯｘトラップ触媒と、該ＮＯｘトラップ触媒の上流
側に配置され、Ｈ₂を生成し若しくはＨ₂の減少を抑止し
つつ、ＣＯの濃度に対するＨ₂濃度の比率を増大させる
酸化触媒と、排気空燃比をリッチにして前記ＮＯｘトラ
ップ触媒がトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘ脱
離浄化手段と、前記酸化触媒が劣化しているか否かの劣
化判断を行う劣化判断手段と、該劣化判断手段が酸化触
媒の劣化を判断したとき、かつ、排温が所定温度を下回
るときに、前記ＮＯｘ脱離浄化手段による排気空燃比の
リッチ化を禁止するリッチ化禁止手段と、を備えること
を特徴とする。

【０００９】請求項２に係る発明は、前記劣化判断手段
は、前記ＮＯｘトラップ触媒上流側の排気のＨ₂濃度と
ＣＯ濃度を検出し、該Ｈ₂濃度の絶対値若しくはＣＯ濃
度に対する比率がそれぞれの閾値を下回るときに劣化し
ていると判断するものであることを特徴とする。請求項
３に係る発明は、前記酸化触媒の劣化判断前に、排気空
燃比を所定期間ストイキとする前処理を実行することを
特徴とする。

【００１０】請求項４に係る発明は、前記前処理は、該
前処理なしで行った前記酸化触媒の劣化判断により酸化
触媒が劣化していると判断したときのみ実行し、該前処
理実行後に再度酸化触媒の劣化判断を行って最終的な判
断とすることを特徴とする。

【００１１】請求項５に係る発明は、排温を昇温させる
昇温手段を備え、前記劣化判断手段により酸化触媒が劣
化していると判断したときは、排温を前記所定温度以上
に昇温させた後、排気空燃比をリッチにすることを特徴
とする。請求項６に係る発明は、前記酸化触媒は三元触
媒の機能を有するものであって、前記酸化触媒の劣化診
断により酸化触媒が劣化していると判断したときは、排
気空燃比をストイキとすることを特徴とする。

【００１２】請求項７に係る発明は、前記排気のＣＯ濃
度は、排気空燃比を一時的にリッチにしたときに前記Ｎ
Ｏｘトラップ触媒上流側に設けたＣＯセンサにより検出
され、前記排気のＨ₂濃度は、排気空燃比を一時的にリ
ッチにしたときの前記ＮＯｘトラップ触媒上流側に設け
られた空燃比センサのポンピング電流と前記ＣＯセンサ
により検出されたＣＯ濃度とに基づいて検出されること
を特徴とする。

【００１３】請求項８に係る発明は、排気通路内に排温
を検出する排温センサを備えることを特徴とする。

【００１４】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、排温が所
定温度以下の低温領域において、酸化触媒により増大さ
れたＨ₂を還元剤として用いることにより、排気空燃比
をリッチにしてＮＯｘトラップ触媒から脱離させたＮＯ
ｘを効果的に脱離浄化し、再生できる。

【００１５】ここで、上記のような低温領域でのＮＯｘ
脱離浄化処理（低温ＮＯｘ処理）は、ＮＯｘトラップ触
媒にＨ₂を供給する酸化触媒の劣化の状態を判断し、劣
化していると判断したときは、前記低温ＮＯｘ処理を禁
止する。すなわち、前記酸化触媒が劣化して還元剤であ
るＨ₂の供給が不足するようなときは、排気空燃比のリ
ッチ化を禁止するので、浄化されずにそのままＮＯｘが
排出されることを確実に防止できる。

【００１６】また、ＮＯｘを脱離させるための排気空燃
比のリッチ化により増加するＨＣ、ＣＯについても（酸
化されずに）そのまま排出されることを防止できる。請
求項２に係る発明によれば、Ｈ₂によるＮＯｘ浄化率が
向上する排気の状態が、Ｈ₂濃度が所定濃度（閾値）以
上であり、かつ、ＣＯ濃度に対するＨ₂の比率が所定値
（閾値）以上であるときなので、ＮＯｘトラップ触媒上
流側の排気のＨ₂濃度とＣＯ濃度を検出し、Ｈ₂濃度の絶
対値若しくはＣＯ濃度に対する比率がそれぞれの閾値を
下回るときは、酸化触媒が劣化していると判断し、前記
低温ＮＯｘ処理を禁止し、脱離させたＮＯｘが浄化され
ずに排出されることを防止する。

【００１７】なお、前記酸化触媒としては、少なくとも
流入した排気のＣＯ濃度に対するＨ ₂濃度の比率を増大
させて排出するものであればよく、例えば、排気中のＨ
₂をほとんど酸化させないもの、ＣＯを酸化させるも
の、ＨＣ及びＣＯからＨ₂を生成するもの等がある。請
求項３に係る発明によれば、酸化触媒の劣化判断に先立
って、所定期間のあいだ排気空燃比をストイキとする前
処理を行うことで、酸化触媒の劣化が一時的なものであ
る場合には、あらかじめ回復させておくことができる。
このため、酸化触媒の劣化判断を精度よく行うことがで
きる。

【００１８】なお、酸化触媒の劣化判断に先立って前処
理を行っても回復しない場合は、永久的な劣化と考えら
れる。この場合は、排気エミッションが悪化してしまう
ため前記低温ＮＯｘ処理は行わず、後述するような他の
方法によりＮＯｘを脱離浄化することになる。請求項４
に係る発明によれば、酸化触媒が劣化していると判断し
たときに、前記前処理を行って再度酸化触媒の劣化判断
をすることにより、常に前処理（ストイキ運転）を行う
場合にくらべて、燃費の悪化を最小限に防止できる。

【００１９】請求項５に係る発明によれば、酸化触媒が
劣化していると判断したときは、昇温手段により排温を
前記所定温度以上とすることにより、ＨＣ、ＣＯによる
ＮＯｘ浄化率が向上するので、排気空燃比をリッチにし
て脱離させたＮＯｘを、ＨＣ、ＣＯを還元剤として還元
浄化できる。

【００２０】請求項６に係る発明によれば、酸化触媒は
三元触媒としての機能を有するので、排気空燃比をスト
イキとすることにより、排気中のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣを
浄化することができる。請求項７に係る発明によれば、
排気空燃比を一時的にリッチにしてＣＯセンサの出力と
空燃比センサのポンピング電流を検出することにより、
排気のＣＯ濃度が検出でき、また、Ｈ₂濃度も容易に算
出できる。

【００２１】なお、排気空燃比をリッチにするのは、Ｃ
Ｏセンサ出力と空燃比センサのポンピング電流を検出す
るための短時間であるので、排気エミッションの悪化も
最小限に抑制できる。請求項８に係る発明によれば、排
温センサにより排温を検出することにより、Ｈ₂による
ＮＯｘ浄化が効率的であるか、又は、ＨＣ、ＣＯによる
ＮＯｘ浄化が効率的であるかを容易に判断できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。図１に示すシステム図において、機関
１の吸気通路２には、吸入空気量を検出するエアフロー
メータ１５、吸入空気量を制御するスロットル弁３が設
けられている。

【００２３】機関１の各気筒には、燃焼室４内に燃料を
噴射する燃料噴射弁５、燃焼室５内で火花点火を行う点
火プラグ６が設けられており、吸気弁７を介して吸入さ
れた空気に対して前記燃料噴射弁５から燃料を噴射して
混合気を形成し、該混合気を前記燃焼室４内で圧縮し、
点火プラグ６による火花点火によって着火する。機関１
の排気は、燃焼室４から排気弁８を介して排気通路９に
排出される。

【００２４】排気通路９には、三元触媒としての機能を
備えた酸化触媒１０とＮＯｘトラップ触媒１１が設けら
れ、これら両触媒の間に、排気中のＣＯ濃度を検出する
ＣＯセンサ１２、排気空燃比を検出する空燃比センサ１
３、及び排気温度を検出する排温センサ１４が設けられ
ている。前記酸化触媒１０は、排気中のＨＣ、ＣＯを選
択的に酸化してＨ₂濃度を増大させるＨ₂生成機能を有
し、式（１）に示す燃焼反応により、排気中のＨＣをＯ
₂と反応させＨＣの部分酸化物を生成させ、ＨＣ＋Ｏ₂→ＨＣ（Ｏ）＋ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ … （１）更に、式（２）に示すように、ＣＯ（排気中のＣＯを含
む）とＨ₂Ｏとを反応させてＨ₂を生成する。

【００２５】ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ→Ｈ₂＋ＣＯ₂ … （２）また、酸化触媒１０は三元触媒としての機能も有してお
り、排気空燃比がストイキのときには、排気中のＨＣ、
ＣＯ及びＮＯｘを効果的に浄化することができる。前記
ＮＯｘトラップ触媒１１は、排気空燃比がリーンのとき
に排気中のＮＯｘをトラップし、排気空燃比をリッチに
することでトラップしたＮＯｘを脱離浄化し、再生す
る。

【００２６】空燃比センサ１３は、そのポンピング電流
を検出することにより広範囲にわたって空燃比を検出で
きるいわゆる広域型空燃比センサである。なお、排気空
燃比がリッチであるときには、前記酸化触媒１０により
排気中のＨＣは酸化されるので、空燃比センサ１３のセ
ンサ室に導入される還元剤はＣＯとＨ₂となる。従っ
て、排気空燃比がリッチのときに空燃比センサ１３が検
出するポンピング電流は、ＣＯ及びＨ₂が酸化するのに
必要なＯ₂をセンサ室内に発生させるのに使用した（負
の）電流である。

【００２７】排温センサ１４は、排気温度（ＮＯｘトラ
ップ触媒１１の温度）を検出（推定）する。エンジンコ
ントロールユニット（ＥＣＵ）２０には、図示しないク
ランク角センサ等を含む各種センサからの信号が入力さ
れる。ＥＣＵ２０は、通常運転域を含む比較的低負荷の
運転域においてはリーン運転を行うように制御し、比較
的高負荷の運転域において空燃比を理論空燃比（ストイ
キ）へと制御すると共に、所定のタイミングで強制的に
排気空燃比をリッチにして、前記ＮＯｘトラップ触媒１
１にトラップされたＮＯｘを脱離浄化して、ＮＯｘトラ
ップ触媒１１を再生する。

【００２８】なお、前述したように、排温（ＮＯｘトラ
ップ触媒１１の温度）が所定温度Ｔｓ（例えば２５０
℃）を下回る低温領域においてはＨ₂によるＮＯｘ浄化
率が高いので、排気空燃比をリッチにしてＮＯｘトラッ
プ触媒１１から脱離させたＮＯｘを、酸化触媒１１によ
ってその濃度比率が増大されたＨ₂により還元浄化する
ことでＮＯｘトラップ触媒１１の再生を行う。

【００２９】また、本実施形態に係る機関では、上記の
ような低温領域でのＮＯｘの脱離浄化（以下、低温ＮＯ
ｘ処理という）を行う前に予め酸化触媒１０が劣化して
いるか否かを判断し、劣化していると判断したときは低
温ＮＯｘ処理を禁止するようにしている。以下、低温Ｎ
Ｏｘ処理の可否判断について説明する。

【００３０】図２において、ステップ１１（図ではＳ１
１と記す。以下同様）では、排温センサ１４の検出値よ
り、排気温度が所定温度Ｔｓを下回るか否かを判断す
る。排気温度が所定温度Ｔｓを下回ればステップ１２に
進み、所定温度Ｔｓ以上であれば本フローを終了する。
ステップ１２では、酸化触媒１０が劣化しているか否か
に基づいて低温ＮＯｘ処理が可能であるかを診断する。

【００３１】この診断は、具体的には後述する図３に示
すフローにより行われるが、低温ＮＯｘ処理が可能であ
れば、低温ＮＯｘ処理フラグＦｒｇを立てて、Ｆｒｇ＝
１とし、低温ＮＯｘ処理が不可能であれば、Ｆｒｇ＝０
とする。ステップ１３では、低温ＮＯｘ処理フラグＦｒ
ｇが立っているか（Ｆｒｇ＝１であるか）否かを判断す
る。

【００３２】低温ＮＯｘ処理フラグＦｒｇが立っていれ
ば（Ｆｒｇ＝１であれば）、ステップ１４に進み、低温
ＮＯｘ処理が可能（ＯＫ）と判断し、メモリに記憶す
る。低温ＮＯｘ処理フラグＦｒｇが立っていなければ
（すなわち、Ｆｒｇ≠１であれば）、ステップ１５に進
み、所定期間のあいだ排気空燃比をストイキにして運転
する。ここで、所定期間のあいだ排気空燃比をリッチに
して運転してもよい。

【００３３】このようにストイキ運転を行うのは、以下
の理由による。すなわち、低温ＮＯｘ処理フラグＦｒｇ
が立っていないとき（Ｆｒｇ≠１のとき）は、酸化触媒
１０（のＨ₂生成機能が）劣化していると考えられる
が、劣化には一時的な劣化と永久的な劣化があり、一次
的な劣化の場合は、ストイキ運転を行うことにより回復
させることができ、低温ＮＯｘ処理を実行できる可能性
があるからである。

【００３４】ここで、酸化触媒１０の劣化について詳し
く説明する。排気中のＨＣ、ＣＯは、酸化触媒１０上の
貴金属（例えば、Ｐｔ）が金属の状態（すなわち、還元
状態）にあるときに、リーン雰囲気の下、高効率で浄化
される。これは、Ｐｔ上で気相中のＨＣ、ＣＯとＯ₂と
の反応が起こるためである。しかし、貴金属が酸化物の
状態（酸化状態）にあると、気相中のＯ₂を寄せ付ける
ことができず、ＨＣ、ＣＯの浄化効率が低下する。これ
が酸化触媒１０の一次的な劣化であり、排気空燃比をス
トイキ又はリッチとすることで、貴金属の酸化状態が還
元状態に戻り、ＨＣ、ＣＯの浄化効率が回復する。

【００３５】一方、排気との接触面積を大きくして浄化
効率を高めるため酸化触媒１０上に高分散されている貴
金属（例えば、Ｐｔ、Ｒｈ）が、車両走行時の高温の排
気（例えば、７００℃以上の排気）に曝されて凝集し、
その粒子径が大きくなって、排気との接触面積が低下し
て、ＨＣ、ＣＯの浄化効率が低下する場合がある。この
ように粒子径が大きくなった貴金属は、元の（小さな）
粒子径に戻ることができないため、ＨＣ、ＣＯの浄化効
率が低下したままとなり、排気空燃比をストイキ又はリ
ッチとしても回復しない。これが酸化触媒１０の永久的
な劣化である。

【００３６】図２の低温ＮＯｘ処理の可否判断フローに
戻って、ストイキ運転を行った後、ステップ１６に進
み、低温ＮＯｘ処理が可能であるかを再度診断する。な
お、ここでの処理は前記ステップ１２と同じである。ス
テップ１７では、低温ＮＯｘ処理フラグＦｒｇが１であ
るか否かを判断する。なお、ここでの処理は前記ステッ
プ１３と同じである。

【００３７】低温ＮＯｘ処理フラグＦｒｇが１であれ
ば、酸化触媒１０の劣化は一時的なものであり、前記所
定期間のストイキ運転により回復しているので、ステッ
プ１４に進み、低温ＮＯｘ処理が可能である旨メモリに
記憶する。これは、酸化触媒１０が一次的に劣化してい
たが、それを解消する処理（ステップ１５）により回復
し、低温ＮＯｘ処理が可能となったものである。

【００３８】低温ＮＯｘ処理フラグＦｒｇが１でなけれ
ば、ステップ１８に進み、低温ＮＯｘ処理が不可能（Ｎ
Ｇ）である旨メモリに記憶する。この場合、酸化触媒１
０が永久的に劣化していると考えられるので、低温ＮＯ
ｘ処理は行わない。そして、ＮＯｘトラップ触媒１１の
浄化、再生時期に、メモリに記憶した結果（低温ＮＯｘ
処理が可能か否か）を読み出し、低温ＮＯｘ処理が可能
（ＯＫ）のときは、低温ＮＯｘ処理を実行する。

【００３９】以上により、ＮＯｘトラップ触媒１１にト
ラップされたＮＯｘを、低温領域においてもＨ₂により
効率的に浄化することができる。また、酸化触媒１０の
劣化診断により、ＮＯｘ浄化が可能であるか否かを判断
してからＮＯｘ浄化処理を実行するので、浄化されない
まま排出されることを抑制できる。

【００４０】なお、以上の低温ＮＯｘの可否判断処理ル
ーチンは、所定時間毎に行うようにしてもよく、また、
ＮＯｘ浄化時期になったときに行うようにしてもよい。
ここで、低温ＮＯｘ処理が不可能（ＮＧ）のとき、すな
わち、酸化触媒１０が永久劣化しているときと考えられ
るときは、以下の方法によりＮＯｘの浄化を行うように
する。

【００４１】まず、一つの方法としては、排温を昇温さ
せて所定温度Ｔｓ以上とした後、排気空燃比をリッチと
する。図７に示すように、排温（ＮＯｘトラップ触媒１
１）が所定温度Ｔｓ以上となると、ＨＣ、ＣＯによるＮ
Ｏｘ浄化率の方がＨ₂によるＮＯｘ浄化率よりも高くな
るので、ＨＣ、ＣＯによりＮＯｘトラップ触媒１０のＮ
Ｏｘ浄化処理を行い、ＮＯｘが浄化されずにそのまま排
出されることを防止する。

【００４２】なお、この場合の排気空燃比をリッチとす
るリッチ化処理は、ＮＯｘトラップ触媒１１に十分なＨ
Ｃ、ＣＯが流入するように空燃比制御を行う。また、排
温を昇温させる手段としては、排気を悪化させるもので
なければどのようなものでもよく、例えば、ヒータを用
いたり、酸化触媒１０の反応熱を利用したりすることが
考えられる。

【００４３】他の方法としては、希薄燃焼（リーン）を
禁止して、排気空燃比をストイキにする。すなわち、酸
化触媒１０は三元触媒としての機能を有するので、排気
空燃比をストイキとすれば、機関から排出されるＨＣ、
ＣＯ、ＮＯｘを浄化することができ、ＮＯｘが浄化され
ずにそのまま排出されることを防止できる。図３は、低
温ＮＯｘ処理診断ルーチンであり、図２のステップ１２
及びステップ１６で行われる。

【００４４】ステップ２１からステップ２３では、一時
的に低温ＮＯｘ処理を行い、排気空燃比がリッチな状態
でＨ₂濃度（〔Ｈ₂〕ｄ）及びＣＯ濃度（〔ＣＯ〕ｄ）を
読み込む。ステップ２４では、読み込んだ〔Ｈ₂〕ｄ及
び〔ＣＯ〕ｄからＨ₂濃度とＣＯ濃度との比（〔Ｈ₂／Ｃ
Ｏ〕ｄ）を算出する。

【００４５】ステップ２５では、算出した〔Ｈ₂／Ｃ
Ｏ〕ｄが所定値Ｒｓ以上であるか否かを判断する。この
所定値Ｒｓは、ＮＯｘトラップ触媒１１にトラップされ
たＮＯｘを、Ｈ₂により効率よく還元浄化できる排気の
状態としてあらかじめ設定されている値であり、例えば
Ｒｓ＝１.０である（すなわち、本ステップでは〔Ｈ₂／
ＣＯ〕ｄ≧１.０であるか否かを判断する）。

【００４６】〔Ｈ₂／ＣＯ〕ｄが所定値Ｒｓ以上であれ
ば、ステップ２６に進む。〔Ｈ₂／ＣＯ〕ｄが所定値Ｒ
ｓ未満であれば、ステップ２８に進み、低温ＮＯｘ処理
フラグＦｒｇ＝０とする。ステップ２６では、〔Ｈ₂〕
ｄが最低濃度Ｄｓ以上であるか否かを判断する。この最
低濃度Ｄｓは、ＮＯｘトラップ触媒１１にトラップされ
たＮＯｘをＨ₂により効率よく還元浄化できる排気の状
態としてあらかじめ設定されている値であり、例えばＤ
ｓ＝０.３である（すなわち、本ステップでは〔Ｈ₂〕ｄ
≧０.３であるか否かを判断する）。

【００４７】〔Ｈ₂〕ｄ≧Ｄｓであれば、ステップ２５
に進み、低温ＮＯｘ処理フラグＦｒｇを立てる（Ｆｒｇ
＝１とする）。〔Ｈ₂〕ｄ＜Ｄｓであれば、ステップ２
６に進み、低温ＮＯｘ処理フラグＦｒｇ＝０とする。図
４は、図３に示す低温ＮＯｘ処理診断で使用するＣＯ濃
度〔ＣＯ〕ｄ、Ｈ₂濃度〔Ｈ₂〕ｄの算出ルーチンであ
り、一時的に排気空燃比をリッチにして行う。

【００４８】ステップ３１では、排気中のＣＯ濃度〔Ｃ
Ｏ〕ｄを算出する。具体的には、ＣＯセンサ１２の出力
電圧に基づいて、あらかじめ実験等により求めてあるＣ
Ｏセンサ出力特性（図５）を用いて算出する。ステップ
３２では、空燃比センサ１３におけるＣＯ濃度分の空燃
比センサポンピング電流値Ｉｃｏを算出する。

【００４９】具体的には、ステップ３１で算出した〔Ｃ
Ｏ〕ｄに基づいて、あらかじめ実験等により求めてある
ＣＯ濃度―空燃比センサポンピング電流特性（図６
（Ａ））を用いて算出する。ステップ３３では、空燃比
センサ１３のポンピング電流値Ｉｐを検出する。ステッ
プ３４では、ステップ３３で検出した空燃比センサのポ
ンピング電流Ｉｐから、ステップ３２で算出したＣＯ濃
度分の空燃比センサのポンピング電流Ｉｃｏを減算して
Ｈ₂濃度分の空燃比センサポンピング電流値Ｉｈ2（＝Ｉ
ｐ−Ｉｃｏ）を算出する。

【００５０】ステップ３５では、ステップ４３で算出し
たＨ₂濃度分の空燃比センサポンピング電流値Ｉｈ2に基
づいて、あらかじめ実験等により求めてあるＨ₂濃度―
空燃比センサポンピング電流特性（図６（Ｂ））を用い
てＨ₂濃度〔Ｈ₂〕ｄを算出する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示すシステム図。

【図２】低温ＮＯｘの可否判断処理ルーチンを示すフロ
ーチャート。

【図３】低温ＮＯｘ処理診断を示すフローチャート。

【図４】ＣＯ濃度、Ｈ₂濃度算出ルーチンを示すフロー
チャート。

【図５】ＣＯセンサ出力特性を示す図。

【図６】空燃比センサポンピング電流特性を示す図。

【図７】ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ浄化特性（浄化
率）を示す図。

【符号の説明】

１機関４燃焼室５燃料噴射弁６点火プラグ１０酸化触媒１１ＮＯｘトラップ触媒１２ＣＯセンサ１３空燃比センサ１４排温センサ２０エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４Ｚ (72)発明者金子浩昭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） 3G084 AA04 BA09 DA10 EB02 EC03 FA07 FA26 FA27 FA28 3G091 AA02 AA12 AB02 AB06 BA07 BA14 BA15 BA19 CB02 DA08 DB10 EA05 EA17 EA33 EA34 FB02 FB10 FC01 FC07 HA10 HA36 HA37 3G301 HA01 HA04 HA15 JA25 JA26 KA08 LB04 MA01 NE14 PA01Z PD01Z PD04Z PD11Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気通路に設置され、排気空燃
比がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、排気
空燃比がリッチのときにトラップしたＮＯｘを脱離浄化
するＮＯｘトラップ触媒と、該ＮＯｘトラップ触媒の上流側に配置され、Ｈ₂を生成
し若しくはＨ₂の減少を抑止しつつ、ＣＯの濃度に対す
るＨ₂濃度の比率を増大させる酸化触媒と、排気空燃比をリッチにして前記ＮＯｘトラップ触媒がト
ラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘ脱離浄化手段
と、前記酸化触媒が劣化しているか否かの劣化判断を行う劣
化判断手段と、該劣化判断手段が酸化触媒の劣化を判断したとき、か
つ、排温が所定温度を下回るときに、前記ＮＯｘ脱離浄
化手段による排気空燃比のリッチ化を禁止するリッチ化
禁止手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】前記劣化判断手段は、前記ＮＯｘトラップ
触媒上流側の排気のＨ₂濃度とＣＯ濃度を検出し、該Ｈ₂
濃度の絶対値若しくはＣＯ濃度に対する比率がそれぞれ
の閾値を下回るときに劣化していると判断するものであ
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。
【請求項３】前記酸化触媒の劣化判断前に、排気空燃比
を所定期間ストイキとする前処理を実行することを特徴
とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】前記前処理は、該前処理なしで行った前記
酸化触媒の劣化判断により酸化触媒が劣化していると判
断したときのみ実行し、該前処理実行後に再度酸化触媒の劣化判断を行って最終
的な判断とす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。
【請求項５】排温を昇温させる昇温手段を備え、前記劣化判断手段により酸化触媒が劣化していると判断
したときは、排温を前記所定温度以上に昇温させた後、
排気空燃比をリッチにすることを特徴とする請求項１か
ら請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化
装置
【請求項６】前記酸化触媒は三元触媒の機能を有するも
のであって、前記劣化判断手段により酸化触媒が劣化していると判断
したときは、排気空燃比をストイキとすることを特徴と
する請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の内燃
機関の排気浄化装置。
【請求項７】前記排気のＣＯ濃度は、排気空燃比を一時
的にリッチにしたときに前記ＮＯｘトラップ触媒上流側
に設けたＣＯセンサにより検出され、前記排気のＨ₂濃度は、排気空燃比を一時的にリッチに
したときの前記ＮＯｘトラップ触媒上流側に設けられた
空燃比センサのポンピング電流と前記ＣＯセンサにより
検出されたＣＯ濃度とに基づいて検出されることを特徴
とする請求項２から請求項６のいずれか１つに記載の内
燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】排気通路内に排温を検出する排温センサを
備えることを特徴とする請求項１から請求項７にいずれ
か１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。