JP2003328730A - 排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃費悪化を抑制しつつＮＯｘの外部への放出
を防止する排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法を提
供する。 【解決手段】 ＮＯｘ吸蔵剤を排気ガス通路に配置した
排気ガス浄化装置において、上記ＮＯｘ吸蔵剤を昇温す
る昇温手段と、上記ＮＯｘ吸蔵剤の劣化の度合を判断す
る劣化判断手段とを備えていて、上記内燃機関の始動か
ら上記昇温手段による上記ＮＯｘ吸蔵剤の昇温が開始さ
れるまでの待ち時間Ｐが上記ＮＯｘ吸蔵剤の劣化の度合
に応じて決定される排気ガス浄化装置を提供する。本発
明によれば、ＮＯｘ吸蔵剤の劣化の度合に応じて、すな
わち低温時のＮＯｘ吸蔵能力に応じて、ＮＯｘ吸蔵剤の
昇温が開始されるまでの待ち時間Ｐが決定されるので、
燃費悪化を抑制しつつＮＯｘの外部への放出を防止する
ために適切な時期に昇温を開始することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気ガ
スを浄化する技術に関し、特に、排気ガス中の窒素酸化
物（ＮＯｘ）を除去する手段を有する排気ガス浄化装置
及び排気ガス中の窒素酸化物を除去する手段を用いた排
気ガス浄化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車等に搭載される筒内噴射
型の内燃機関、例えばディーゼル機関では、排気ガス中
に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去することが要求
されており、このような要求に対し、ＮＯｘ吸蔵剤を内
燃機関の排気ガス通路に配置するようにした装置及び方
法が提案されている。

【０００３】このように用いられるＮＯｘ吸蔵剤は、排
気ガス中のＮＯｘを吸着及び吸収する作用を有し、この
作用を利用して排気ガス中のＮＯｘが除去される。ここ
で、「ＮＯｘを吸着する」とは、主にＮＯｘ吸蔵剤の表
面等にＮＯｘをＮＯまたはＮＯ_２等の形で吸着すること
を言い、「ＮＯｘを吸収する」とは主にＮＯｘ吸蔵剤の
内部にＮＯｘを硝酸塩等の形で蓄積することを言うもの
とする。そして、このようなＮＯｘを吸着する能力（以
下、「ＮＯｘ吸着能力」という）とＮＯｘを吸収する能
力（以下、「ＮＯｘ吸収能力」という）とを合わせた能
力が、ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘを吸蔵する能力（以下、
「ＮＯｘ吸蔵能力」という）ということになる（すなわ
ち、本明細書において「吸蔵」という語は「吸収」及び
「吸着」の両方の意味を含むものとして用いる。）。

【０００４】このうちＮＯｘ吸着能力は、ＮＯｘ吸蔵剤
の温度が低い時にも発揮されるが、吸着できるＮＯｘ量
（ＮＯｘ吸着容量）は吸収できるＮＯｘ量（ＮＯｘ吸収
容量）に比べて少ないため、ＮＯｘの吸蔵を開始してか
ら比較的短時間で大きな能力低下が生じてしまう。この
ため実際には、大部分のＮＯｘはＮＯｘ吸蔵剤に吸収さ
れることになるが、ＮＯｘ吸収能力は主にＮＯｘ吸蔵剤
が活性化状態となった時に発揮されるため、ＮＯｘをＮ
Ｏｘ吸蔵剤に十分に吸収させるためには、ＮＯｘ吸蔵剤
をＮＯｘ吸蔵剤が活性化状態となる温度に昇温する必要
がある。

【０００５】なお、実際にＮＯｘ吸蔵剤を昇温した場
合、ＮＯｘ吸蔵剤がある温度に達すると活性化が開始さ
れてＮＯｘ吸蔵能力（この場合、主にはＮＯｘ吸収能
力）が急激に上昇し始める。以下では特に断らない限
り、この活性化が開始される温度を活性化温度と称する
こととする。

【０００６】以上のようなことから、上記のようなＮＯ
ｘ吸蔵剤を内燃機関、例えばディーゼル機関の排気ガス
通路に配置して排気ガス中のＮＯｘを除去する目的で使
用する場合、機関始動後にＮＯｘ吸蔵剤を昇温させる昇
温制御が行われ、ＮＯｘ吸蔵剤が活性化温度以上に昇温
される。これは、上述したようにＮＯｘ吸蔵剤によるＮ
Ｏｘの吸収が主にＮＯｘ吸蔵剤の温度が活性化温度以上
になった時に行われる一方、特にディーゼル機関の場合
には排気ガス温度が低く、通常運転状態ではＮＯｘ吸蔵
剤を活性化温度以上にすることが困難なためである。

【０００７】一方、ＮＯｘ吸蔵剤によるＮＯｘの吸着
は、上述したようにＮＯｘ吸蔵剤の温度が活性化温度以
下でも行われるため、機関始動後しばらくの間（すなわ
ちＮＯｘ吸着容量がある間）は、ＮＯｘ吸着剤の温度が
活性化温度以下であっても排気ガス中のＮＯｘが外部へ
放出されることはない。このため、上記昇温制御を機関
始動直後に行う必要はなく、実際には上記昇温制御は、
機関始動から一定時間経ってから、もしくは機関が高負
荷運転状態になった時等ＮＯｘ吸蔵剤を効率よく昇温さ
せることができる時まで待って行われる。こうすること
によって、昇温制御を行うことによる燃費悪化を抑制し
つつ、ＮＯｘの外部への放出を抑制することができる。

【０００８】しかしながら、ＮＯｘ吸蔵剤が長期に渡っ
て使用されて劣化してくると、機関始動後に同じように
上記昇温制御を実施するようにしてもＮＯｘがＮＯｘ吸
蔵剤に吸蔵されず外部へ放出されてしまう場合がある。
そしてこれは、ＮＯｘ吸蔵剤の劣化によるＮＯｘ吸着容
量の低下と活性化温度の上昇によるものと考えられる。

【０００９】すなわち、ＮＯｘ吸蔵剤が長期に渡って使
用されると、ＮＯｘ吸蔵剤中の貴金属等の凝集が進んで
その表面積が少なくなり、ＮＯｘ吸着容量が低下する。
また、ＮＯｘ吸蔵剤が劣化すると、その活性化温度が次
第に高くなることがわかっている。ＮＯｘ吸着容量が低
下すると排気ガス中のＮＯｘ量が同じであってもより早
く容量が飽和状態に近づいてＮＯｘ吸蔵能力（この場
合、主にはＮＯｘ吸着能力）が低下してしまい、その後
ＮＯｘ吸蔵剤の温度が活性化温度に達してＮＯｘの吸収
が行われるようになるまで十分なＮＯｘの吸蔵を行うこ
とができなくなってしまう。一方、劣化後においては活
性化温度が高くなるため、同様な昇温制御を行っても劣
化後の活性化温度に達するまでの時間は長くなる。この
ようなことから、ＮＯｘ吸蔵剤が新品である時と同様に
機関始動後の昇温制御を実施するようにしてもＮＯｘが
ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されず外部へ放出されてしまう場合
があると考えられる。

【００１０】これに対し、ＮＯｘ吸蔵剤が劣化した時の
ことを考えて、例えば機関始動直後に昇温制御を開始す
るようにすると、ＮＯｘ吸蔵剤が新品の時には不必要な
昇温制御が行われることになり、燃費の悪化を招いてし
まう。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑みてなされたもので、その目的は、ＮＯｘ吸蔵剤の劣
化の度合に応じて適切な時期に昇温を開始することによ
って、燃費悪化を抑制しつつＮＯｘの外部への放出を防
止する排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法を提供す
ることである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に
記載された排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法を提
供する。１番目の発明は、排気ガス中のＮＯｘを吸蔵す
る機能を有するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される
排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装
置において、上記ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵能力を維持
又は向上するために上記ＮＯｘ吸蔵剤を昇温する昇温手
段と、上記ＮＯｘ吸蔵剤の劣化の度合を判断する劣化判
断手段とを備えていて、上記内燃機関の始動から上記昇
温手段による上記ＮＯｘ吸蔵剤の昇温が開始されるまで
の待ち時間が上記ＮＯｘ吸蔵剤の劣化の度合に応じて決
定されることを特徴とする排気ガス浄化装置を提供す
る。

【００１３】ＮＯｘ吸蔵剤が低温（例えば２００℃未
満）の時のＮＯｘ吸蔵能力は、ＮＯｘ吸蔵剤の劣化の度
合によって大きく変化する。また、この低温時のＮＯｘ
吸蔵能力を利用してＮＯｘ吸蔵剤の昇温開始時期を遅ら
せることで燃費悪化を抑制することができる。１番目の
発明によれば、ＮＯｘ吸蔵剤の劣化の度合に応じて、す
なわち低温時のＮＯｘ吸蔵能力に応じて、ＮＯｘ吸蔵剤
の昇温が開始されるまでの待ち時間が決定されるので、
燃費悪化を抑制しつつＮＯｘの外部への放出を防止する
ために適切な時期に昇温を開始することが可能となる。

【００１４】２番目の発明では１番目の発明において、
上記内燃機関の始動から上記昇温手段による上記ＮＯｘ
吸蔵剤の昇温が開始されるまでの待ち時間が、上記ＮＯ
ｘ吸蔵剤の劣化の度合が高いほど短く設定される。ＮＯ
ｘ吸蔵剤が低温（例えば２００℃未満）の時のＮＯｘ吸
蔵能力は、ＮＯｘ吸蔵剤の劣化の度合が高いほど早期に
低下する。この発明によれば、上記ＮＯｘ吸蔵剤の昇温
が開始されるまでの待ち時間が、上記ＮＯｘ吸蔵剤の劣
化の度合が高いほど短く設定されるので、ＮＯｘの外部
への放出を防止するために適切な時期に昇温を開始する
ことが可能となる。

【００１５】３番目の発明では１番目または２番目の発
明において、上記劣化判断手段は、上記内燃機関の始動
から上記ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵能力が予め定めた値
よりも小さくなるまでの経過時間が短いほど、上記ＮＯ
ｘ吸蔵剤の劣化の度合が高いと判断する。上述したよう
に、ＮＯｘ吸蔵剤が低温（例えば２００℃未満）の時の
ＮＯｘ吸蔵能力は、ＮＯｘ吸蔵剤の劣化の度合が高いほ
ど早期に低下する。本発明では、このことを利用してＮ
Ｏｘ吸蔵剤の劣化の度合が判断される。本発明によって
も１番目の発明とほぼ同様の作用及び効果が得られる。

【００１６】４番目の発明では３番目の発明において、
上記劣化判断手段が上記ＮＯｘ吸蔵剤の下流において排
気ガスのＮＯｘ濃度を推定するＮＯｘ濃度推定手段を含
んでいて、上記ＮＯｘ濃度が予め定めた濃度を超えた時
に上記ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵能力が予め定めた値よ
りも小さくなったものとする。この発明によれば、簡単
な方法でＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵能力の変化を推定す
ることができる。

【００１７】５番目の発明では１番目から４番目の何れ
かの発明において、上記劣化判断手段が上記ＮＯｘ吸蔵
剤の下流において排気ガスのＮＯｘ濃度を推定するＮＯ
ｘ濃度推定手段を含んでいて、上記待ち時間が、上記内
燃機関の始動から上記ＮＯｘ濃度が上記ＮＯｘ吸蔵剤の
劣化の度合に応じて予め定められるＮＯｘ濃度に達する
までとされる。本発明によっても１番目の発明とほぼ同
様の作用及び効果が得られる。

【００１８】６番目の発明では１番目から５番目の何れ
かの発明において、更に、上記待ち時間が、機関始動か
ら所定の判断時までの機関排出ＮＯｘ積算量が多いほど
短く、少ないほど長く補正される。７番目の発明では１
番目から６番目の何れかの発明において、更に、上記待
ち時間が、機関始動から所定の判断時まで平均排気ガス
温度が高いほど長く、低いほど短く補正される。

【００１９】ＮＯｘ吸蔵能力の機関始動からの経時変化
（低下の仕方）は、ＮＯｘ吸蔵剤の劣化度合以外に、機
関排出ＮＯｘ積算量や排気ガス温度（すなわち、それに
影響を受けるＮＯｘ吸蔵剤温度）等、機関始動からの機
関運転状態の履歴によって決定される要因にも影響を受
ける。６番目及び７番目の発明によれば、これら劣化度
合以外の要因に対応して上記待ち時間が補正されるの
で、燃費悪化を抑制しつつＮＯｘの外部への放出を防止
するためにより適切な時期に昇温を開始することが可能
となる。

【００２０】８番目の発明では、排気ガス中のＮＯｘを
吸蔵する機能を有するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出
される排気ガスが通る排気ガス通路に配置して行う排気
ガス浄化方法であって、機関始動から予め定められた待
ち時間が経過した時に上記ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵能
力を維持又は向上するために上記ＮＯｘ吸蔵剤の昇温が
行われる排気ガス浄化方法において、機関始動後、上記
ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵能力が予め定めた値よりも小
さくなるまでの経過時間が短いほど、次回以降の機関始
動時における上記待ち時間が短く設定されることを特徴
とする、排気ガス浄化方法を提供する。

【００２１】この発明によれば、始動の度に次回以降の
始動の際の適切な上記待ち時間が決定され、１番目の発
明と同様、燃費悪化を抑制しつつＮＯｘの外部への放出
を防止することができる。９番目の発明では８番目の発
明において、上記待ち時間が、機関始動から所定の判断
時までの機関排出ＮＯｘ積算量及び機関始動から所定の
判断時まで平均排気ガス温度の少なくとも一方に応じて
補正される。本発明によっても６番目及び７番目の発明
とほぼ同様の作用及び効果が得られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態について詳細に説明する。なお、図面におい
て、同一または類似の構成要素には共通の参照番号を付
す。図１は本発明を筒内噴射型の圧縮着火式内燃機関に
適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式
内燃機関に適用することもできる。

【００２３】図１を参照すると、１は機関本体、２はシ
リンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、
５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、
８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートをそれ
ぞれ示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介し
てサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸
気ダクト１３を介して排気ターボチャージャ１４のコン
プレッサ１５に連結される。吸気ダクト１３内にはステ
ップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配
置され、更に吸気ダクト１３周りには吸気ダクト１３内
を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１８が配置
される。図１に示される実施形態では機関冷却水が冷却
装置１８内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷
却される。

【００２４】一方、排気ポート１０は排気マニホルド１
９及び排気管２０を介して排気ターボチャージャ１４の
排気タービン２１に連結され、排気タービン２１の出口
は、パティキュレートフィルタ２２を内蔵したケーシン
グ２３に連結される。後述するようにこのパティキュレ
ートフィルタ２２にはＮＯｘ吸蔵剤４６が担持されてい
る。また、パティキュレートフィルタ２２（ＮＯｘ吸蔵
剤４６）の下流側には、排気ガス中のＮＯｘ濃度を測定
するＮＯｘ濃度センサ４４が設けられている。

【００２５】排気マニホルド１９とサージタンク１２と
は排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２４を介
して互いに連結され、ＥＧＲ通路２４内には電気制御式
ＥＧＲ制御弁２５が配置される。また、ＥＧＲ通路２４
周りにはＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却す
るための冷却装置２６が配置される。図１に示される実
施形態では機関冷却水が冷却装置２６内に導かれ、機関
冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料
噴射弁６は燃料供給管６ａを介して燃料リザーバ、いわ
ゆるコモンレール２７に連結される。このコモンレール
２７内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８か
ら燃料が供給され、コモンレール２７内に供給された燃
料は各燃料供給管６ａを介して燃料噴射弁６に供給され
る。コモンレール２７にはコモンレール２７内の燃料圧
を検出するための燃料圧センサ２９が取付けられ、燃料
圧センサ２９の出力信号に基づいてコモンレール２７内
の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２８の吐
出量が制御される。

【００２６】電子制御ユニット３０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備す
る。燃料圧センサ２９及びＮＯｘ濃度センサ４４の出力
信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５
に入力される。また、アクセルペダル４０にはアクセル
ペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する
負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧
は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入
力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが
例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクラン
ク角センサ４２が接続される。一方、出力ポート３６は
対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁６、スロット
ル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２５、及
び燃料ポンプ２８に接続される。

【００２７】図２にパティキュレートフィルタ２２の拡
大断面図を示す。図２を参照すると、パティキュレート
フィルタ２２は多孔質セラミックから成り、排気ガスは
矢印で示されるように図中左から右に向かって流れる。
パティキュレートフィルタ２２内には、上流側に栓４８
が施された第１通路５０と下流側に栓５２が施された第
２通路５４とが交互に配置されハニカム状をなしてい
る。排気ガスが図中左から右に向かって流れると、排気
ガスは第２通路５４から多孔質セラミックの隔壁を通過
して第１通路５０に流入し、下流側に流れる。この時、
排気ガス中の排気微粒子（パティキュレート）は多孔質
セラミックによって捕集されて排気ガス中から除去さ
れ、排気微粒子の大気への放出が防止される。

【００２８】第１通路５０及び第２通路５４の隔壁の表
面及び内部の細孔内にはＮＯｘ吸蔵剤４６が担持されて
いる。ＮＯｘ吸蔵剤４６は、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、イットリウムＹのような希土類
から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金
属とから成る。このようなＮＯｘ吸蔵剤４６は流入排気
ガスの空燃比がリーンの時にはＮＯｘを吸蔵し、流入排
気ガスの空燃比が小さくなり、且つ還元剤が存在してい
れば吸蔵していたＮＯｘを放出または脱離して還元浄化
する作用（ＮＯｘ吸蔵還元浄化作用）を有する。

【００２９】図１に示されるような圧縮着火式内燃機関
では、通常時の排気ガス空燃比はリーンでありＮＯｘ吸
蔵剤４６は排気ガス中のＮＯｘの吸蔵を行う。そして一
定期間使用してＮＯｘ吸蔵剤の吸蔵効率が低下した時ま
たは低下する前にＮＯｘ吸蔵剤に還元剤（例えば燃料）
を供給する等のＮＯｘ還元浄化制御を行い、ＮＯｘ吸蔵
剤に吸蔵したＮＯｘを放出または脱離させ、還元浄化す
るようにしている。

【００３０】ところで、上述のようなＮＯｘの吸蔵は、
ＮＯｘ吸蔵剤の表面等にＮＯｘをＮＯまたはＮＯ_２等の
形で吸着すること（ＮＯｘの吸着）と、ＮＯｘ吸蔵剤の
内部にＮＯｘを硝酸塩等の形で蓄積すること（ＮＯｘの
吸収）とによって行われるものと考えられる。そして、
このうちのＮＯｘの吸着はＮＯｘ吸蔵剤の温度が低い時
（例えば２００℃未満の時）にも行われるが、ＮＯｘの
吸収については主にＮＯｘ吸蔵剤の温度が活性化温度以
上（例えば２００℃以上）となった時に行われる。

【００３１】このため、排気ガス通路にＮＯｘ吸蔵剤を
配置した内燃機関、特に本実施形態のようなディーゼル
機関においては、機関を始動した後、しばらくしてから
ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵能力を維持又は向上するため
にＮＯｘ吸蔵剤を昇温させる昇温制御が行われる。これ
は、機関始動後しばらくの間はＮＯｘを吸着により吸蔵
し、ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸着容量が飽和状態になる頃
までにＮＯｘ吸蔵剤を活性化温度に昇温するようにし
て、そこからは主に吸収によってＮＯｘを吸蔵しようと
するものである。そして、このように昇温制御の開始時
期、すなわち昇温を開始する時期を遅らせることによっ
て、燃費悪化を抑制することができる。

【００３２】ところが、ＮＯｘ吸蔵剤が長期に渡って使
用されて劣化してくると、機関始動後に同じように上記
昇温制御を実施するようにしてもＮＯｘがＮＯｘ吸蔵剤
に吸蔵されず外部へ放出されてしまう場合がある。そし
てこれは、ＮＯｘ吸蔵剤の劣化によるＮＯｘ吸着容量の
低下と活性化温度の上昇によるものと考えられる。すな
わち、ＮＯｘ吸蔵剤が長期に渡って使用されると、ＮＯ
ｘ吸蔵剤中の貴金属等の凝集が進んでその表面積が少な
くなり、ＮＯｘ吸着容量が低下すると共にＮＯｘ吸着能
力も低下するようになる。また、ＮＯｘ吸蔵剤が劣化す
ると、その活性化温度が次第に高くなることがわかって
いる。このため、ＮＯｘ吸蔵剤が劣化すると、特に低温
領域（例えば２００℃未満）においてＮＯｘ吸蔵能力が
低下する（図３）。

【００３３】ＮＯｘ吸着容量が低下すると排気ガス中の
ＮＯｘ量が同じであってもより早く容量が飽和状態に近
づいてＮＯｘ吸蔵能力（この場合、主にはＮＯｘ吸着能
力）が急速に低下してしまい、その後ＮＯｘ吸蔵剤の温
度が活性化温度に達してＮＯｘの吸収が行われるように
なるまで十分なＮＯｘの吸蔵を行うことができなくなっ
てしまう。一方、劣化後においては活性化温度が高くな
るため、同様な昇温制御を行っても劣化後の活性化温度
に達するまでの時間は長くなる。このようなことから、
ＮＯｘ吸蔵剤が新品である時と同様に機関始動後の昇温
制御を実施するようにしてもＮＯｘがＮＯｘ吸蔵剤に吸
蔵されず外部へ放出されてしまう場合があると考えられ
る。

【００３４】これに対し、ＮＯｘ吸蔵剤が劣化した時の
ことを考えて、例えば機関始動直後に昇温制御を開始す
るようにすると、ＮＯｘ吸蔵剤が新品の時には不必要な
昇温制御が行われることになり、燃費の悪化を招いてし
まう。本発明は、このような問題に鑑みてなされたもの
であり、ＮＯｘ吸蔵剤の劣化の度合に応じて適切な時期
に昇温制御を開始することによって、燃費悪化を抑制し
つつＮＯｘの外部への放出を防止しようとするものであ
る。

【００３５】次に、図１に示した構成において実施し得
る、上記目的を達成するための方法の一例について、図
４を参照しつつ説明する。図４は、この方法を実施する
ための制御ルーチンを示すフローチャートである。本制
御ルーチンはＥＣＵ３０により機関の始動と同時にスタ
ートする。本制御ルーチンがスタートすると、すなわち
機関が始動されるとステップ１００においてタイマが作
動し始め機関始動からの経過時間の測定が開始される。
またそれと同時に、ステップ１０２においてＮＯｘ濃度
センサ４４によるＮＯｘ吸蔵剤４６（パティキュレート
フィルタ２２）下流におけるＮＯｘ濃度Ｃｎの測定が開
始される。

【００３６】続くステップ１０４においては、機関始動
からの経過時間が昇温制御待ち時間Ｐに達したか否かが
判定される。この昇温制御待ち時間Ｐとしては、機関の
始動が２回目以降の時には、前回の機関始動時において
後述するステップ１１２で設定された待ち時間Ｐが用い
られるが、最初に機関を始動する時には予め定め、ＲＯ
Ｍ３２に記憶しておいた初期値（初期待ち時間）Ｐ_０が
用いられる。この初期待ち時間Ｐ_０としては、例えば新
品のＮＯｘ吸蔵剤４６に適応した昇温制御待ち時間を設
定するようにしてもよい。

【００３７】ステップ１０４において機関始動からの経
過時間が昇温制御待ち時間Ｐに達していないと判定され
た場合にはステップ１００へ戻り、そこからの制御が繰
り返される。すなわち、機関始動からの経過時間の測定
及びＮＯｘ吸蔵剤４６（パティキュレートフィルタ２
２）下流におけるＮＯｘ濃度Ｃｎの測定が継続される。
一方、ステップ１０４において機関始動からの経過時間
が昇温制御待ち時間Ｐに達したと判定された場合にはス
テップ１０６に進み、ＮＯｘ吸蔵剤４６を活性化温度以
上とするための昇温制御が実施される。

【００３８】この昇温制御は種々の方法で実施すること
が可能であるが、本実施形態の説明では、燃料噴射弁６
のシリンダ内への燃料噴射を制御することによって排気
ガスを昇温する等してＮＯｘ吸蔵剤４６を昇温する方法
を例にとって説明する。すなわち、ステップ１０６の昇
温制御で行い得る排気ガス昇温方法（ＮＯｘ吸蔵剤昇温
方法）として有効な方法の一つは、燃料噴射時期を圧縮
上死点以後まで遅角させる方法である。すなわち、通常
主燃料Ｑ_m は図５において（Ｉ）に示されるように圧縮
上死点付近で噴射される。この場合、図５の（II）に示
されるように主燃料Ｑ_m の噴射時期が遅角されると後燃
え期間が長くなり、斯くして排気ガス温度が上昇する。

【００３９】また、燃焼室５から排出される排気ガスの
温度を上昇させるために図５の（III)に示されるように
主燃料Ｑ_m に加え、吸気上死点付近において補助燃料Ｑ
_v を噴射することもできる。このように補助燃料Ｑ_v を
追加的に噴射すると補助燃料Ｑ_v 分だけ燃焼せしめられ
る燃料が増えるために排気ガス温度が上昇する。一方、
このように吸気上死点付近において補助燃料Ｑ_v を噴射
すると圧縮行程中に圧縮熱によってこの補助燃料Ｑ_v か
らアルデヒド、ケトン、パーオキサイド、一酸化炭素等
の中間生成物が生成され、これら中間生成物によって主
燃料Ｑ_mの反応が加速される。したがってこの場合には
図５の（III)に示されるように主燃料Ｑ_m の噴射時期を
大巾に遅らせても失火を生ずることなく良好な燃焼が得
られる。すなわち、このように主燃料Ｑ_m の噴射時期を
大巾に遅らせることができるので排気ガス温度をすみや
かに上昇させることができる。

【００４０】また、図５の（IV）に示されるように主燃
料Ｑ_mに加え、膨張行程中または排気工程中に補助燃料
Ｑ_pを噴射することもできる。この場合、大部分の補助
燃料Ｑ_p は燃焼することなく未燃ＨＣの形で排気通路内
に排出される。この未燃ＨＣはＮＯｘ吸蔵剤４６（パテ
ィキュレートフィルタ２２）上において過剰酸素により
酸化され、この時発生する酸化反応熱によってＮＯｘ吸
蔵剤４６の温度が上昇せしめられる。

【００４１】ステップ１０６において、上述の何れかの
方法によってＮＯｘ吸蔵剤４６の活性化温度以上への昇
温が図られると、続くステップ１０８において、機関の
始動からその時までにＮＯｘ吸蔵剤４６の下流のＮＯｘ
濃度Ｃｎが予め定めた濃度Ｃｎｂを超えることがあった
かどうかが判定される。この予め定めた濃度Ｃｎｂは、
例えば外部へ放出可能なＮＯｘ濃度の上限値とする。

【００４２】これまでの説明からも明らかなように、本
制御ルーチンがスタートしてから、すなわち機関が始動
されてから、ステップ１０６での昇温制御によってＮＯ
ｘ吸蔵剤４６の温度が活性化温度以上に昇温されるまで
は、排気ガス中のＮＯｘは主にＮＯｘ吸蔵剤４６による
ＮＯｘの吸着によって除去されている。そして、ステッ
プ１０６の昇温制御によってＮＯｘ吸蔵剤４６の温度が
活性化温度以上になると、排気ガス中のＮＯｘは、今度
は主にＮＯｘ吸蔵剤４６によるＮＯｘの吸収によって除
去されるようになる。

【００４３】したがって、ステップ１０８において、機
関の始動からその時までにＮＯｘ吸蔵剤４６の下流のＮ
Ｏｘ濃度Ｃｎが予め定めた濃度Ｃｎｂを超えることがあ
った場合は、すなわち、ＮＯｘ吸蔵剤４６のＮＯｘ吸着
能力が低下してＮＯｘが十分に吸着できなくなる時期と
ＮＯｘ吸蔵剤４６が活性化温度に達してＮＯｘを十分に
吸収できるようになる時期との関係において、昇温制御
待ち時間Ｐが不適切であったために（より詳細には長過
ぎたために）、ＮＯｘが十分に除去できない期間が存在
し、ＮＯｘ濃度が予め定めた濃度Ｃｎｂを超えた排気ガ
スが外部へ放出されてしまった場合である。したがっ
て、この場合には昇温制御待ち時間Ｐを短く設定し直
し、ＮＯｘ吸蔵剤４６の下流のＮＯｘ濃度Ｃｎが常に予
め定めた濃度Ｃｎｂ以下となるようにする必要がある。
そのため、この場合には制御はステップ１１０へ進む。

【００４４】一方、ステップ１０８において、機関の始
動からその時までにＮＯｘ吸蔵剤４６の下流のＮＯｘ濃
度Ｃｎが予め定めた濃度Ｃｎｂを超えることが無かった
場合には、上述したＮＯｘ吸蔵剤４６のＮＯｘ吸着能力
が低下してＮＯｘが十分に吸着できなくなる時期とＮＯ
ｘ吸蔵剤４６が活性化温度に達してＮＯｘを十分に吸収
できるようになる時期との関係において、昇温制御待ち
時間Ｐが適切であったことになるため、昇温制御待ち時
間Ｐの再設定は行われず、そのまま制御は終了する。こ
の場合、次回の機関始動時においても今回用いられた昇
温制御待ち時間Ｐが用いられる。ステップ１１０に進む
と、ＮＯｘ吸蔵剤４６の下流のＮＯｘ濃度Ｃｎが予め定
めた濃度Ｃｎｂを超えた時期、すなわち機関の始動から
ＮＯｘ濃度Ｃｎが予め定めた濃度Ｃｎｂを超えるまでの
経過時間が求められ、ＮＯｘ吸蔵剤４６の劣化の度合が
判断される。

【００４５】すなわち、上述したようにＮＯｘ吸蔵剤が
長期間に渡って使用されて劣化すると、ＮＯｘ吸蔵剤中
の貴金属等の凝集が進んでその表面積が少なくなり、Ｎ
Ｏｘ吸着容量が低下する。このため、ＮＯｘ吸蔵剤の劣
化が進むと、機関始動からより短い時間でＮＯｘ吸着容
量が飽和状態に近づいて排気ガス中のＮＯｘを十分に吸
着できなくなり、そのために機関始動からより短い時間
でＮＯｘ吸蔵剤４６の下流のＮＯｘ濃度Ｃｎが予め定め
た濃度Ｃｎｂを超えることとなる。したがって、ＮＯｘ
吸蔵剤４６の下流のＮＯｘ濃度Ｃｎが予め定めた濃度Ｃ
ｎｂを超えた時期、すなわち機関の始動後、ＮＯｘ濃度
Ｃｎが予め定めた濃度Ｃｎｂを超えるまでの経過時間を
測定することによってＮＯｘ吸蔵剤４６の劣化の度合を
判断することができる。

【００４６】ステップ１１０においてＮＯｘ吸蔵剤４６
の劣化の度合、すなわちＮＯｘ吸蔵剤４６の下流のＮＯ
ｘ濃度Ｃｎが予め定めた濃度Ｃｎｂを超えた時期が求め
られると、続くステップ１１２において、これに応じた
新たな昇温制御待ち時間Ｐが設定され、ＲＯＭ３２へ記
憶される。この新たな昇温制御待ち時間Ｐは、昇温制御
によってＮＯｘ吸蔵剤４６の温度が活性化温度になる時
期がステップ１１０において求められたＮＯｘ吸蔵剤４
６の下流のＮＯｘ濃度Ｃｎが予め定めた濃度Ｃｎｂを超
える時期となるように、もしくはそれよりも早くなるよ
うに設定される。こうすることによって、ＮＯｘ吸蔵能
力が不足してＮＯｘが十分に除去できない期間が生じる
ことを防ぎ、ＮＯｘ濃度が予め定めた濃度Ｃｎｂを超え
た排気ガスが外部へ放出されてしまうことが防止され
る。

【００４７】そしてこの新たな昇温制御待ち時間Ｐの設
定の際には、劣化によるＮＯｘ吸蔵剤４６の活性化温度
の上昇に留意する必要がある。すなわち、上述したよう
にＮＯｘ吸蔵剤が劣化すると、その活性化温度は次第に
高くなる。このため、上述した新たな昇温制御待ち時間
Ｐの設定の際には、昇温制御によってＮＯｘ吸蔵剤４６
の温度が劣化後の活性化温度になる時期がステップ１１
０において求められたＮＯｘ吸蔵剤４６の下流のＮＯｘ
濃度Ｃｎが予め定めた濃度Ｃｎｂを超える時期となるよ
うに、もしくはそれよりも早くなるように設定する必要
がある。

【００４８】ＮＯｘ吸蔵剤４６が各劣化度合の時の活性
化温度は実験等によって求めることができる。また、Ｎ
Ｏｘ吸蔵剤４６の劣化の度合は、上述したようにステッ
プ１１０で求められるＮＯｘ吸蔵剤４６の下流のＮＯｘ
濃度Ｃｎが予め定めた濃度Ｃｎｂを超えた時期、すなわ
ち機関の始動からＮＯｘ濃度Ｃｎが予め定めた濃度Ｃｎ
ｂを超えるまでの経過時間によって判断できる。したが
ってステップ１１０で求められる上記時期もしくは上記
経過時間で示される劣化度合とその劣化度合に対応する
活性化温度との関係を予め求め、ＲＯＭ３２に記憶させ
ておけば、ステップ１１０で上記時期もしくは上記経過
時間を求めることにより、その時のＮＯｘ吸蔵剤４６の
劣化度合に対応した活性化温度を求めることができる。

【００４９】そして、機関始動から昇温制御が行われる
までのＮＯｘ吸蔵剤４６の温度の経時変化（すなわち、
温度上昇の仕方）及び昇温制御開始後のＮＯｘ吸蔵剤４
６の温度の経時変化（すなわち、温度上昇の仕方）につ
いて標準的なものを予め求めて設定しておくことによ
り、ステップ１１０で求められた上記時期までに、もし
くは上記経過時間が過ぎるまでに、ＮＯｘ吸蔵剤４６を
その時のＮＯｘ吸蔵剤４６の劣化度合に対応した活性化
温度に上昇させるようにする昇温制御開始時期、すなわ
ち新たな昇温制御待ち時間Ｐを求めることができる。ス
テップ１１２においては、このようにして新たな昇温制
御待ち時間Ｐが設定されてＲＯＭ３２へ記憶され、制御
が終了する。そして、次の機関始動の際に本制御ルーチ
ンが実行される時、この新たな昇温制御待ち時間Ｐが用
いられる。

【００５０】図６は、機関の始動後に昇温制御待ち時間
Ｐを経て昇温制御が開始されるという上述したような制
御を行った場合に関し、ＮＯｘ吸蔵剤４６の温度Ｔの経
時変化と、それに対応するＮＯｘ吸蔵剤４６のＮＯｘ吸
蔵能力Ｋ及びＮＯｘ吸蔵剤４６の下流におけるＮＯｘ濃
度Ｃｎの経時変化について一例を示したものである。図
６においてＮＯｘ吸蔵能力Ｋを示す部分（上段）、ＮＯ
ｘ濃度Ｃｎを示す部分（中段）及びＮＯｘ吸蔵剤４６の
温度Ｔを示す部分（下段）の各部分に示されている各曲
線ＡはＮＯｘ吸蔵剤４６が劣化する前であって昇温制御
待ち時間ＰがＰａに設定されている場合について示し、
各曲線ＢはＮＯｘ吸蔵剤４６が劣化した後であって上述
した方法により昇温制御待ち時間ＰがＰｂに再設定され
た場合について示している。

【００５１】ＮＯｘ吸蔵能力Ｋを示す部分（上段）及び
ＮＯｘ濃度Ｃｎを示す部分（中段）に示されている各曲
線Ｃ（点線）は、ＮＯｘ吸蔵剤４６が劣化した後であっ
て昇温制御待ち時間Ｐが劣化前と同じＰａに設定されて
いる場合について示している。なお、当然のことなが
ら、実際にはＮＯｘ吸蔵剤４６の劣化の程度には様々な
状態があるが、ここでは説明を簡単にするために劣化し
ていない状態（すなわち、劣化前の状態）と劣化した状
態（すなわち、劣化後の状態）という二つの状態を想定
して説明する。

【００５２】まず、ＮＯｘ吸蔵剤４６が劣化していない
場合について、すなわち各曲線Ａで示される場合につい
て説明する。この場合、ＮＯｘ吸蔵剤４６の温度Ｔが以
下のように制御され、燃費悪化を抑制しつつＮＯｘの外
部への放出防止が図られる。すなわち、この場合、図６
に示された例では昇温制御待ち時間ＰはＰａに設定され
ており、この昇温制御待ち時間Ｐａが経過するまではＮ
Ｏｘ吸蔵剤４６の温度Ｔは緩やかに上昇する。そしてこ
の昇温制御待ち時間Ｐａが経過したところで昇温制御が
開始され、ＮＯｘ吸蔵剤４６の温度Ｔは急速に上昇せし
められ、始動後の経過時間がＰｙとなった時に、この場
合の、すなわち劣化前のＮＯｘ吸蔵剤４６の活性化温度
（より詳細には活性化が開始する温度）Ｔａに達するよ
うにされる。

【００５３】このようなＮＯｘ吸蔵剤４６の温度制御
は、上述したように、燃費悪化を抑制しつつＮＯｘの外
部への放出防止を図るために、ＮＯｘ吸蔵剤４６が劣化
していない場合において、昇温制御の開始時期を遅らせ
ると共に外部へ放出される排気ガスのＮＯｘ濃度である
濃度Ｃｎを予め定めた濃度Ｃｎｂ以下に維持しようとす
るものであり、この温度制御に対応して、ＮＯｘ吸蔵能
力Ｋ及びＮＯｘ濃度Ｃｎは次のように変化する。

【００５４】つまり、この機関の始動からＮＯｘ吸蔵剤
４６の温度ＴがＴａに達するまでの間、すなわち、始動
後の経過時間がＰｙになるまでの間は、ＮＯｘ吸蔵剤４
６が活性化していないので、排気ガス中のＮＯｘは主に
吸着により除去される。上述したように、ＮＯｘ吸蔵剤
４６が劣化していない場合には、吸着によるＮＯｘ吸蔵
能力Ｋがしばらくの間は高く維持されるので、図６に示
された例では、始動後の経過時間がＰｙになるまでの間
はＮＯｘ吸蔵能力Ｋが必要ＮＯｘ吸蔵能力Ｋｂを上回
り、ＮＯｘ濃度Ｃｎが予め定めた濃度Ｃｎｂ（例えば外
部へ放出可能なＮＯｘ濃度の上限値）を超えることはな
い（図６の上段及び中段に示された曲線Ａを参照）。

【００５５】そして、時間が経過して次第にＮＯｘの吸
着によるＮＯｘ吸蔵能力Ｋが低下してくると、始動後の
経過時間がＰａとなった時に昇温制御が始まってＮＯｘ
吸蔵剤４６の温度Ｔが上昇し、ＮＯｘ吸蔵能力ＫがＫｂ
未満となる時またはＫｂ未満となる前に、すなわちＮＯ
ｘ濃度Ｃｎが予め定めた濃度Ｃｎｂを超える時または超
える前に温度Ｔが劣化前のＮＯｘ吸蔵剤４６の活性化温
度Ｔａに達する。これによってＮＯｘ吸蔵能力Ｋは上昇
し、外部へ放出される排気ガスのＮＯｘ濃度Ｃｎは予め
定めた濃度Ｃｎｂ以下に維持される。

【００５６】以上の説明から明らかなようにこの場合、
始動後の経過時間Ｐｙにおいて、ＮＯｘ吸蔵能力Ｋの経
時変化を示す曲線Ａは極小値をとり、ＮＯｘ濃度Ｃｎの
経時変化を示す曲線Ａは極大値をとる。次に、ＮＯｘ吸
蔵剤４６が劣化した後であって昇温制御待ち時間Ｐが劣
化前と同じＰａに設定されている場合、すなわち各曲線
Ｃで示される場合について説明する。この場合、昇温制
御待ち時間Ｐが劣化前と同じＰａに設定されており、Ｎ
Ｏｘ吸蔵剤４６の温度制御は上述した劣化前の場合と同
じであるので、ＮＯｘ吸蔵剤４６の温度Ｔの経時変化に
ついては、曲線Ａ（図６のＮＯｘ吸蔵剤４６の温度Ｔの
経時変化を示す部分（下段）の曲線Ａ）で示される。

【００５７】この温度制御に対応して、ＮＯｘ吸蔵能力
Ｋ及びＮＯｘ濃度Ｃｎは次のように変化する。すなわ
ち、この場合においても機関の始動からＮＯｘ吸蔵剤４
６の温度Ｔが活性化温度に達するまでの間は、ＮＯｘ吸
蔵剤４６が活性化していないので、排気ガス中のＮＯｘ
は主に吸着により除去する必要がある。そしてこの場
合、ＮＯｘ吸蔵剤４６が劣化しているので、その活性化
温度は劣化前の活性化温度Ｔａよりも高いＴｂとなる。
そして、ＮＯｘ吸蔵剤４６の温度Ｔの経時変化は劣化前
と同じであるので、ＮＯｘ吸蔵剤４６の温度Ｔが活性化
温度Ｔｂに達するのは始動後の経過時間がＰｙよりも長
いＰｚになった時である。

【００５８】したがって、始動後の経過時間がＰｚにな
るまでの間は、排気ガス中のＮＯｘは主に吸着により除
去する必要があるのであるが、ＮＯｘ吸蔵剤４６が劣化
している場合には、上述したようにＮＯｘ吸蔵剤４６の
ＮＯｘ吸着容量が低下しているために、吸着によるＮＯ
ｘ吸蔵能力Ｋは排出されるＮＯｘ量が同じであるとする
と劣化していない場合に比べて早期に急速に低下する
（図６の上段に示された曲線Ｃ（曲線Ｂが一部重なって
いる）を参照）。このため、図６に示された例では、始
動後の経過時間がＰｘとなった時にＮＯｘ吸蔵能力Ｋが
必要ＮＯｘ吸蔵能力Ｋｂ未満となり、ＮＯｘ濃度Ｃｎが
予め定めた濃度Ｃｎｂを超えてしまっている（図６の上
段及び中段に示された曲線Ｃを参照）。

【００５９】その後も、始動後の経過時間がＰａとなっ
た時に昇温制御が始まってＮＯｘ吸蔵剤４６の温度Ｔが
上昇せしめられ、ＮＯｘ吸蔵剤４６の温度Ｔが活性化温
度Ｔｂに達する時（すなわち、経過時間がＰｚとなる
時）まではＮＯｘ吸蔵能力Ｋは低下を続け、ＮＯｘ濃度
Ｃｎは上昇し続ける。そして、ＮＯｘ吸蔵剤４６の温度
Ｔが活性化温度Ｔｂに達した時、すなわち始動後の経過
時間がＰｚとなった時にＮＯｘ吸蔵能力Ｋは上昇を始
め、ＮＯｘ濃度Ｃｎは低下を始める。

【００６０】このように、ＮＯｘ吸蔵剤４６が劣化した
後においても劣化する前と同様の昇温制御待ち時間Ｐａ
を用いた場合には、ＮＯｘ吸蔵剤４６の昇温が間に合わ
ず、外部へ放出される排気ガスのＮＯｘ濃度Ｃｎを予め
定めた濃度Ｃｎｂ以下に維持することができない。次に
説明する各曲線Ｂで示される場合は、ＮＯｘ吸蔵剤４６
が劣化した後において、図４のフローチャートを参照し
て説明した方法により昇温制御待ち時間ＰがＰｂに再設
定された場合であり、昇温制御待ち時間Ｐを短く設定し
直すことで外部へ放出される排気ガスのＮＯｘ濃度Ｃｎ
を予め定めた濃度Ｃｎｂ以下に維持するようにしたもの
である。

【００６１】ＮＯｘ吸蔵剤４６が劣化しているにもかか
わらず昇温制御待ち時間Ｐが劣化前と同じＰａに設定さ
れている場合には、機関が始動されて図４のフローチャ
ートに示された制御ルーチンが実施されると、ステップ
１０４及びステップ１０５において昇温制御待ち時間Ｐ
ａが経過した時に昇温制御が開始されることになるが、
上述した各曲線Ｃで示された場合のように、ＮＯｘ吸蔵
剤４６の昇温が間に合わず、外部へ放出される排気ガス
のＮＯｘ濃度Ｃｎが予め定めた濃度Ｃｎｂを超えてしま
うことになるため、制御はステップ１０８からステップ
１１０へ進むことになる。このステップ１１０で求めら
れる時期は、ここで説明する図６の例では始動後の経過
時間がＰｘの時である。

【００６２】そして、この経過時間Ｐｘで示されるＮＯ
ｘ吸蔵剤４６の劣化度合に応じて、予め求めておいた関
係に基づいてその時の劣化度合のＮＯｘ吸蔵剤４６の活
性化温度Ｔｂが求められる。次いで、始動後の経過時間
がＰｘの時にＮＯｘ吸蔵剤４６の温度ＴがＴｂとなるよ
うな昇温制御待ち時間Ｐｂが求められる。こうして求め
られた昇温制御待ち時間ＰｂがＲＯＭ３２に記憶され、
次の機関始動の際に図４のフローチャートに示された制
御ルーチンが実行される時に用いられる。この場合、Ｎ
Ｏｘ吸蔵剤４６の温度Ｔ、ＮＯｘ吸蔵能力Ｋ及びＮＯｘ
濃度Ｃｎは図６の各曲線Ｂで示されたように変化し、外
部へ放出される排気ガスのＮＯｘ濃度Ｃｎが予め定めた
濃度Ｃｎｂ以下に維持される。

【００６３】つまり、機関の始動からの経過時間がＰｘ
に達すると吸着によるＮＯｘ吸蔵能力Ｋが不足し始める
が、その時にはＮＯｘ吸蔵剤４６の温度Ｔが活性化温度
Ｔｂになっており、吸収によってＮＯｘが吸蔵されるよ
うになるため、ＮＯｘ吸蔵能力Ｋが必要ＮＯｘ吸蔵能力
Ｋｂより小さくなることはなく、外部へ放出される排気
ガスのＮＯｘ濃度Ｃｎは予め定めた濃度Ｃｎｂ以下に維
持される。そしてこの場合においても、機関始動からの
経過時間がＰｂになるまでは昇温制御が行われないの
で、ＮＯｘ吸蔵剤４６の劣化に対応するために機関始動
直後から昇温制御が開始される場合に比べ、燃費悪化を
抑制することができる。

【００６４】以上のように、図４のフローチャートを参
照して説明した方法により、ＮＯｘ吸蔵剤４６の劣化度
合に応じて昇温制御を開始する時期を設定することによ
って、燃費悪化を抑制しつつＮＯｘの外部への放出を防
止することができる。なお、本発明は上述の実施形態に
限定されるものではなく、ＮＯｘ吸蔵剤の劣化度合の判
断方法やＮＯｘ吸蔵剤を昇温する昇温制御の方法とし
て、他の方法を用いてもよい。

【００６５】例えば、劣化度合を判断する方法として車
両走行距離や熱劣化履歴を用いてもよい。また、図７に
示したように、ＮＯｘ吸蔵剤４６の上流側に燃料添加ノ
ズル４１、下流側に排気ガス中の空燃比を測定する空燃
比センサ４３を設け、上記ノズル４１でパルス状に燃料
添加を行った時の上記空燃比センサ４３の出力からＮＯ
ｘ吸蔵剤４６の劣化度合を判断する公知の劣化判断方法
を用いてよい。

【００６６】一方、ＮＯｘ吸蔵剤を昇温する昇温制御の
方法としては、例えばヒータを用いてＮＯｘ吸蔵剤を直
接昇温するようにしてもよい。あるいは、ＮＯｘ吸蔵剤
の上流側に燃料添加ノズルを設け、燃料添加を行って添
加された燃料の反応によってＮＯｘ吸蔵剤を昇温するよ
うにしてもよい。更に、いわゆる低温燃焼を利用してＮ
Ｏｘ吸蔵剤を昇温するようにしてもよい。低温燃焼は、
内燃機関の排気側から吸気側へ極めて大量の排気ガスを
再循環させ、この再循環ガス（ＥＧＲガス）の吸熱作用
によって燃料及びその周囲のガス温を比較的低温に保っ
た状態で燃焼を行わせ、スモークの発生を抑えるという
ものであるが、このような低温燃焼が行われると、排気
ガス中に還元剤（ＨＣ、ＣＯ等）が多く含まれるように
なり、その反応によって排気ガス通路内に配置されたＮ
Ｏｘ吸蔵剤を昇温することができる。

【００６７】また、図４のフローチャートを参照して説
明した方法においては、昇温制御を開始する時期、すな
わち昇温制御待ち時間Ｐの基準として、機関始動からの
経過時間を用いたが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、機関冷却水温度、排気ガス温度、ＮＯｘ吸蔵剤
温度等を基準として用いてもよい。すなわち、これらの
温度がＮＯｘ吸蔵剤の劣化度に応じて予め定められる温
度に達した時に昇温制御が開始されるようにする。ま
た、ＮＯｘ吸蔵剤の下流におけるＮＯｘ濃度を基準とし
て用いることも可能である。この場合には、このＮＯｘ
濃度がＮＯｘ吸蔵剤の劣化度に応じて予め定められるＮ
Ｏｘ濃度に達した時に昇温制御が開始される。

【００６８】あるいは、機関が始動された時からの機関
排出ＮＯｘ量の経時変化（もしくは機関排出ＮＯｘ積算
量）を推定または実測し、その値からＮＯｘ吸蔵剤に吸
蔵されたＮＯｘ吸蔵量を推定するようにして、その推定
ＮＯｘ吸蔵量を昇温制御を開始する時期、すなわち昇温
制御待ち時間Ｐの基準としてもよい。すなわち、上記の
機関排出ＮＯｘ量の経時変化（もしくは機関排出ＮＯｘ
積算量）は、始動からの機関運転状態（機関負荷Ｑ／Ｎ
（吸入空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）及び機関回転数Ｎ）の
履歴等から推定可能であるので、その時のＮＯｘ吸蔵剤
の劣化度合に応じたＮＯｘ吸蔵能力（ＮＯｘ浄化率）を
用いることによって、もしくはＮＯｘ吸蔵剤の下流にＮ
Ｏｘ濃度センサを設けてＮＯｘ濃度の経時変化を求めて
おくことによって、その時までにＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵さ
れた（主には吸着された）ＮＯｘ吸蔵量は推定できる。
そして、この推定ＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵剤の劣化度
合に応じて予め定められるＮＯｘ吸蔵量に達した時に昇
温制御が開始されるようにする。すなわち、この場合、
昇温制御待ち時間Ｐが、機関の始動から推定ＮＯｘ吸蔵
量がＮＯｘ吸蔵剤の劣化の度合に応じて予め定められる
ＮＯｘ吸蔵量に達するまでとされる。

【００６９】この方法によれば、実際にＮＯｘ吸蔵剤に
吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量が推定されるので、ＮＯｘ
吸蔵剤の吸蔵能力の低下を他の方法よりも正確に推定す
ることが可能であり、燃費悪化を抑制しつつＮＯｘの外
部への放出を防止するためにより適切な時期に昇温制御
開始時期を設定することができる。なお、上記説明から
も明らかなように、このような推定ＮＯｘ吸蔵量を用い
た制御を行う場合には、機関始動時のＮＯｘ吸蔵量（特
にＮＯｘ吸着量）を推定しておく必要があるが、これは
例えば前回のＮＯｘ還元浄化制御実施後の車両走行距離
や運転状態履歴に基づいて推定することができる。そし
てこの機関始動時の推定ＮＯｘ吸蔵量に、上述したよう
に推定した始動からのＮＯｘ吸蔵量を加えてその時の推
定ＮＯｘ吸蔵量が求められる。

【００７０】また、上述した方法の原理を応用し、昇温
制御の開始時期、すなわち昇温制御待ち時間Ｐを始動か
らの機関運転状態履歴に応じて補正するようにしてもよ
い。すなわち、例えば機関始動後の運転が予め定めた標
準的な運転状態よりも機関排出ＮＯｘ量の少ない運転状
態で続けられた場合には、予め定めた標準的な運転状態
履歴を想定して設定した昇温制御の開始時期よりも昇温
制御の開始時期を遅らせるように補正する（すなわち、
昇温制御待ち時間Ｐを長くするように補正する）。つま
り、この場合、上記昇温制御待ち時間Ｐが、機関始動か
ら所定の判断時までの機関排出ＮＯｘ積算量が多いほど
短く、少ないほど長く補正される。この方法によれば、
ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵状態が推定され、それによっ
て、ＮＯｘ吸着容量が飽和状態になる時期がより正確に
把握されることになるので、燃費悪化を抑制しつつＮＯ
ｘの外部への放出を防止するためにより適切な時期に昇
温制御開始時期が設定され得る。

【００７１】更に、機関始動からの運転状態履歴に基づ
いてＮＯｘ吸蔵剤の温度の経時変化（温度上昇の仕方）
について推定し、これによって昇温制御の開始時期、す
なわち昇温制御待ち時間Ｐを補正するようにしてもよ
い。すなわち、図４のフローチャートを参照して説明し
た方法においては、標準的なＮＯｘ吸蔵剤の温度の経時
変化（温度上昇の仕方）を予め求めて設定しておき、そ
れに基づいて昇温制御の開始時期（すなわち昇温制御待
ち時間Ｐ）を求めるようにしたが、この標準的な温度の
経時変化に基づいて求めた昇温制御開始時期を、その時
の機関運転状態履歴から推定されるＮＯｘ吸蔵剤の温度
の経時変化に基づいて補正を行うようにする。例えば、
機関始動後すぐに高負荷運転状態となってそれが続けら
れた場合等、上記の標準的なＮＯｘ吸蔵剤の温度の経時
変化よりもＮＯｘ吸蔵剤の温度が高めになることが推定
される場合には、上記の標準的なＮＯｘ吸蔵剤の温度の
経時変化を想定して設定した昇温制御の開始時期よりも
昇温制御の開始時期を遅らせるように補正する（すなわ
ち、昇温制御待ち時間Ｐを長くするように補正する）。
また、例えば、ＮＯｘ吸蔵剤の温度を排気ガス温度から
推定する場合では、上記昇温制御待ち時間Ｐが、機関始
動から所定の判断時までの平均排気ガス温度が高いほど
長く、低いほど短く補正される。これらの方法によれ
ば、ＮＯｘ吸蔵剤の温度が推定され、それによって、Ｎ
Ｏｘ吸蔵剤を活性化温度にするまでに必要な昇温温度が
より正確に把握されることになるので、燃費悪化を抑制
しつつＮＯｘの外部への放出を防止するためにより適切
な時期に昇温制御開始時期が設定され得る。

【００７２】なお、上述したような昇温制御を開始する
時期の各基準、ＮＯｘ吸蔵剤の劣化度合の各判断方法及
びＮＯｘ吸蔵剤を昇温する昇温制御の各方法は、様々に
組合せることが可能であり、例えば、昇温制御を開始す
る時期の基準として機関冷却水温度を用い、車両走行距
離によってＮＯｘ吸蔵剤の劣化度合を判断し、ヒータに
よって昇温制御を行うようにしてもよい。この場合、例
えば、車両走行距離が大きくなるにつれて、ヒータによ
る昇温制御を開始する機関冷却水温度を低くするように
する。具体的には例えば、車両走行距離がまだ１０ｋｍ
の頃は機関冷却水温度が５０℃になった時にヒータによ
る昇温制御が開始されるが、車両走行距離が１００００
ｋｍの頃になると機関冷却水温度が４０℃になった時に
ヒータによる昇温制御が開始されるようにする。

【００７３】なお、当然のことながら、上述のような昇
温制御を開始する時期の各基準、ＮＯｘ吸蔵剤の劣化度
合の各判断方法及びＮＯｘ吸蔵剤を昇温する昇温制御の
各方法を組合せて用いる場合には、その組合せにおいて
用いられる劣化度合の判断方法で得られる劣化度合と、
それに対応する適切な昇温制御開始時期（すなわち、昇
温制御待ち時間Ｐ）との関係を予め求めておく必要があ
る。この適切な昇温制御開始時期は、その組合せで用い
る昇温制御の方法を使用した場合に、外部へ放出される
排気ガスのＮＯｘ濃度Ｃｎを予め定めた濃度Ｃｎｂ以下
に維持することを可能にする昇温制御開始時期を、その
組合せで用いられる昇温制御開始時期の基準で表したも
のである。上述の例では車両走行距離１００００ｋｍの
劣化度合の時には機関冷却水温度が４０℃となった時が
適切な昇温制御開始時期であり、昇温制御待ち時間Ｐが
経過する時であるとしている。

【００７４】また、図４のフローチャートに示された制
御ルーチンによる方法では、上述したように、先の始動
の際にＮＯｘ吸蔵剤の劣化度合を判断し、その判断結果
に応じた昇温制御待ち時間Ｐは次の始動の際に用いるよ
うにされているが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、ＮＯｘ吸蔵剤の劣化度合を判断する方法により可
能であれば、同じ一回の始動の際に、劣化度合の判断を
し、その判断結果に応じた昇温制御待ち時間Ｐを設定し
て用いるようにしてもよい。例えば、ＮＯｘ吸蔵剤の劣
化度合を車両走行距離によって判断する場合には、その
機関始動時における車両走行距離に応じて昇温制御待ち
時間Ｐを設定し、その同じ機関始動の際においてその昇
温制御待ち時間Ｐを用いることができる。なお、上述し
た実施形態においては、ＮＯｘ吸蔵剤をパティキュレー
トフィルタに担持させているが、ＮＯｘ吸蔵剤とパティ
キュレートフィルタとは別個に独立させてもよい。ま
た、上述した実施形態においては、本発明を筒内噴射型
の圧縮着火式内燃機関に適用したが、本発明は火花点火
式内燃機関に適用することもできる。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、ＮＯｘ吸蔵剤の劣化の
度合に応じて適切な時期に昇温を開始することが可能と
なり、燃費悪化を抑制しつつＮＯｘの外部への放出を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明を筒内噴射型の圧縮着火式内燃
機関に適用した場合の実施形態を示す図である。

【図２】図２は、ＮＯｘ吸蔵剤が担持されたパティキュ
レートフィルタの拡大断面図である。

【図３】図３は、ＮＯｘ吸蔵剤の劣化前後におけるＮＯ
ｘ吸蔵能力と温度との関係を示す図である。

【図４】図４は、図１に示した構成を用いて実施される
制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図５】図５は、筒内噴射制御を説明するための図であ
る。

【図６】図６は、機関の始動後に昇温制御待ち時間を経
て昇温制御が開始されるという図４の制御ルーチンで示
される制御が実施された場合に関し、ＮＯｘ吸蔵剤の温
度の経時変化と、それに対応するＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ
吸蔵能力及びＮＯｘ吸蔵剤の下流におけるＮＯｘ濃度の
経時変化について一例を示したものである。

【図７】図７は、本発明を筒内噴射型の圧縮着火式内燃
機関に適用した場合の別の実施形態を示す図である。

【符号の説明】

１…機関本体 ５…燃焼室 ６…電気制御式燃料噴射弁 ２２…パティキュレートフィルタ ３０…電子制御ユニット ４４…ＮＯｘ濃度センサ ４６…ＮＯｘ吸蔵剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G084 AA01 AA04 BA13 BA15 BA24 CA01 CA02 DA10 DA22 EB20 FA10 FA18 FA28 FA33 FA38 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AB09 BA03 BA14 CA01 CB02 CB03 DA02 EA01 EA03 EA07 EA33 FA01 FB02 GB02Y GB03Y GB05Y GB06Y HA21 HA37

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ガス中のＮＯｘを吸蔵する機能を有
   するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが
   通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置におい
   て、 上記ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵能力を維持又は向上する
   ために上記ＮＯｘ吸蔵剤を昇温する昇温手段と、 上記ＮＯｘ吸蔵剤の劣化の度合を判断する劣化判断手段
   とを備えていて、 上記内燃機関の始動から上記昇温手段による上記ＮＯｘ
   吸蔵剤の昇温が開始されるまでの待ち時間が上記ＮＯｘ
   吸蔵剤の劣化の度合に応じて決定されることを特徴とす
   る排気ガス浄化装置。
2. 【請求項２】 上記内燃機関の始動から上記昇温手段に
   よる上記ＮＯｘ吸蔵剤の昇温が開始されるまでの待ち時
   間が、上記ＮＯｘ吸蔵剤の劣化の度合が高いほど短く設
   定されることを特徴とする、請求項１に記載の排気ガス
   浄化装置。
3. 【請求項３】 上記劣化判断手段は、上記内燃機関の始
   動から上記ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵能力が予め定めた
   値よりも小さくなるまでの経過時間が短いほど、上記Ｎ
   Ｏｘ吸蔵剤の劣化の度合が高いと判断することを特徴と
   する、請求項１または２に記載の排気ガス浄化装置。
4. 【請求項４】 上記劣化判断手段が上記ＮＯｘ吸蔵剤の
   下流において排気ガスのＮＯｘ濃度を推定するＮＯｘ濃
   度推定手段を含んでいて、上記ＮＯｘ濃度が予め定めた
   濃度を超えた時に上記ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵能力が
   予め定めた値よりも小さくなったものとすることを特徴
   とする、請求項３に記載の排気ガス浄化装置。
5. 【請求項５】 上記劣化判断手段が上記ＮＯｘ吸蔵剤の
   下流において排気ガスのＮＯｘ濃度を推定するＮＯｘ濃
   度推定手段を含んでいて、 上記待ち時間が、上記内燃機関の始動から上記ＮＯｘ濃
   度が上記ＮＯｘ吸蔵剤の劣化の度合に応じて予め定めら
   れるＮＯｘ濃度に達するまでとされることを特徴とす
   る、請求項１から４の何れか一項に記載の排気ガス浄化
   装置。
6. 【請求項６】 更に、上記待ち時間が、機関始動から所
   定の判断時までの機関排出ＮＯｘ積算量が多いほど短
   く、少ないほど長く補正されることを特徴とする、請求
   項１から５の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
7. 【請求項７】 更に、上記待ち時間が、機関始動から所
   定の判断時まで平均排気ガス温度が高いほど長く、低い
   ほど短く補正されることを特徴とする、請求項１から６
   に記載の排気ガス浄化装置。
8. 【請求項８】 排気ガス中のＮＯｘを吸蔵する機能を有
   するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが
   通る排気ガス通路に配置して行う排気ガス浄化方法であ
   って、機関始動から予め定められた待ち時間が経過した
   時に上記ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵能力を維持又は向上
   するために上記ＮＯｘ吸蔵剤の昇温が行われる排気ガス
   浄化方法において、 機関始動後、上記ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵能力が予め
   定めた値よりも小さくなるまでの経過時間が短いほど、
   次回以降の機関始動時における上記待ち時間が短く設定
   されることを特徴とする、排気ガス浄化方法。
9. 【請求項９】 上記待ち時間が、機関始動から所定の判
   断時までの機関排出ＮＯｘ積算量及び機関始動から所定
   の判断時まで平均排気ガス温度の少なくとも一方に応じ
   て補正されることを特徴とする、請求項８に記載の排気
   ガス浄化方法。