JP2004124799A

JP2004124799A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2004124799A
Application number: JP2002289454A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kato; 加藤　健治
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: JP4103525B2

Abstract

【課題】三元触媒及びＮＯｘ吸蔵還元触媒における浄化性能を向上させることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】排気通路５に三元触媒２１及び／又はＮＯｘ吸蔵還元触媒２２が設けられた内燃機関１の排気浄化装置２０において、三元触媒等の上流域で排気に超音波を照射して排気中に含まれている水分を過酸化水素に変化させる。その過酸化水素により、ＨＣ、ＣＯの未燃物を酸化させてこれらの浄化性能を向上させる。また、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２に対しては、ＨＣ被毒の解消にも過酸化水素を利用する。
【選択図】　　　図１

Description

【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三元触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒を利用して浄化する排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関から排出されるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ（窒素酸化物）の浄化には従来から三元触媒が多用されているが、空燃比を意図的に希薄域（リーン域）に制御する、いわゆるリーンバーンエンジンの普及によりＮＯｘ吸蔵還元触媒も多用されている。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、空燃比がリーン域に制御されている間はＮＯｘを吸蔵し、空燃比が一時的にリッチに制御されたとき、それまで吸蔵していたＮＯｘを還元し、その還元によって得られた酸素でＨＣやＣＯを酸化するものである。そして、内燃機関の始動時に触媒が活性化されてその浄化性能を発揮するまでの対策として、内燃機関の排気通路の上流側に始動時触媒として熱容量が小さい三元触媒を設置し、その下流側にＮＯｘ吸蔵還元触媒を設置した排気浄化装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、酸化チタン触媒の上流側に過酸化水素水を噴霧することにより、ＯＨラジカルを生じさせてＮＯｘを除去する技術も提案されている（特開平１０−２６６８３１号公報参照）。さらに、水に対して２００ｋＨｚ付近の超音波を照射して過酸化水素を生成する技術も提案されている（非特許文献１参照）。その他に、本願に関連する従来技術として特許文献２〜４がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−６２５６３号公報
【特許文献２】
特開平９−２８００３５
【特許文献３】
特開平１０−２６６８３１号公報
【特許文献４】
特開平９−２９０１３６号公報
【非特許文献１】
２００１年９月７日付日刊工業新聞
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関において空燃比がリーン域に制御されている場合、始動時触媒ではＨＣやＣＯを十分に浄化できないことがある。そして、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の表面近傍に過剰なＨＣが残留するいわゆるＨＣ被毒が生じ、それにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯ（一酸化窒素）からＮＯ_２（二酸化窒素）への酸化反応が妨害されてＮＯｘの吸蔵能力が低下することがある。
【０００６】
そこで、本発明は、三元触媒及びＮＯｘ吸蔵還元触媒における浄化性能を向上させることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の排気浄化装置は、排気通路に設けられた三元触媒と、前記三元触媒の上流に過酸化水素を存在させる手段とを備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。また、第２の排気浄化装置は、排気通路に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流に過酸化水素を存在させる手段とを備えることにより、上述した課題を解決する（請求項２）。さらに、第２の排気浄化装置においては、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流に三元触媒が配置され、前記過酸化水素を存在させる手段は、前記三元触媒のさらに上流に過酸化水素を存在させてもよい（請求項３）。
【０００８】
これらの排気浄化装置によれば、触媒の上流に存在する過酸化水素の酸化作用により、三元触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＨＣやＣＯの酸化反応が促進されてこれらの浄化性能が向上する。また、特にＮＯｘ吸蔵還元触媒が設けられている場合には、過酸化水素の酸化作用によってＨＣ被毒が解消され、ＮＯからＮＯ_２への酸化反応が促進されてＮＯｘの吸蔵能力が向上する。特に高温域ではＮＯからＮＯ_２への酸化反応がＮＯｘの吸蔵速度を支配する律速工程となるため、その酸化反応を過酸化水素によって促進すればＮＯｘ吸蔵還元触媒における単位時間当たりのＮＯｘ吸蔵量が増加し、その結果、ＮＯｘ吸蔵還元触媒にて吸蔵されることなく下流側に排出されるＮＯｘ量が減少してＮＯｘの浄化性能が向上する。
【０００９】
本発明の排気浄化装置において、前記過酸化水素を存在させる手段は、前記排気通路内に超音波を照射して過酸化水素を生成する超音波照射手段を備えてもよい（請求項４）。これにより、排気に含まれる水分を過酸化水素に変えて上述した酸化作用によるＨＣ、ＣＯの浄化と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＨＣ被毒の解消とを図ることができる。排気中の水分を利用して過酸化水素を得るようにしたので、過酸化水素用のタンクを設けてそこに過酸化水素を蓄えておく必要をなくすことができる。また、仮に過酸化水素のタンクを設けるにしても、そのタンクに必要な容量を減少させることができ、かつ過酸化水素を補充する頻度も減らすことができる。
【００１０】
さらに、超音波照射手段による超音波照射位置又はその上流側にて排気通路に水分を供給する水分供給手段を備えてもよい（請求項５）。この場合には、排気に含まれている水分では十分な過酸化水素を生成することができないときに、水分を追加して必要な量の過酸化水素を生成することができる。
【００１１】
なお、本発明の排気浄化装置において、過酸化水素の存在は、排気通路内において過酸化水素を生成する場合と、排気通路外から排気通路内に過酸化水素を供給する場合（請求項６）のいずれの態様も含むものである。
【００１２】
また、本発明の排気浄化装置においては、所定の制御則に従って前記過酸化水素の存在状態を制御する制御手段を備えてもよい（請求項７）。この場合の制御則は過酸化水素の存在の適否に応じて種々定めてよい。例えば、制御手段は、前記触媒が所定レベルまで暖機されていないときには前記触媒の上流側に過酸化水素を存在させないように前記存在状態を制御してもよい（請求項８）。触媒の暖機中には過酸化水素を存在させないことにより、ＨＣやＣＯの未燃物の過酸化水素による酸化を防止し、それらの未燃物の燃焼熱による触媒の暖機促進効果を確実に発揮させることができる。
【００１３】
また、前記制御手段は、前記排気通路の排気の温度が所定温度以上のときには前記触媒の上流側に過酸化水素を存在させないように前記存在状態を制御してもよい（請求項９）。過酸化水素は所定温度以上の高温域で水と酸素とに分解するため、排気温度がそのような高温域にあるときは過酸化水素を存在させないように制御することにより、過酸化水素を無駄に生成し、又は供給することを防止できる。
【００１４】
さらに、本発明の排気浄化装置においては、空燃比を一時的にリッチ側に設定するリッチスパイクが実行されているときは前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に過酸化水素を存在させないように前記過酸化水素の存在状態を制御する制御手段を備えてもよい（請求項１０）。リッチスパイク時に過酸化水素が存在すると、その過酸化水素の酸化作用によってＮＯからＮＯ_２への酸化反応が促進され、ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯ_２の還元が邪魔されてリッチスパイクによるＮＯｘ吸蔵能力の回復が妨げられるおそれがある。そこで、リッチスパイク時には過酸化水素を存在させないように制御すれば、リッチスパイクによるＮＯｘ吸蔵能力の回復効果を確実に発揮させることができる。
【００１５】
本発明の排気浄化装置においては、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力の現状を特定し、その特定結果に基づいて前記過酸化水素の存在状態を制御する制御手段を備えてもよい（請求項１１）。又は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力の将来の低下を予測し、その予測結果に基づいて前記過酸化水素の存在状態を制御する制御手段を備えてもよい（請求項１２）。このようにすれば、ＨＣ被毒等によってＮＯｘ吸蔵能力が現実に低下し、あるいは将来の低下が予測されるときに過酸化水素によってＨＣを削減し、ＮＯｘ吸蔵能力の回復やその低下の予防を図ることができる。
【００１６】
なお、本発明において、「吸蔵」の語はＮＯｘを最終的にどのような形態で保持するかに拘わりなく、広くＮＯｘ又はこれに基づく生成物を保持するすべての態様を含む意味に解されるべきであり、例えば吸着や吸収の概念もその範疇に含まれる。例えば、ＮＯをＮＯ_２→ＮＯ_３ ⁻の順に変化させて触媒の表面又は内部に保持する場合も、ＮＯをＮＯ_２に変化させた状態で触媒の表面又は内部に保持する場合も本発明の吸蔵の概念に含まれる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の排気浄化装置及びこれが適用される内燃機関の概要を示している。内燃機関１は車両に搭載される４サイクル火花点火式のガソリンエンジンとして構成されている。周知のように、内燃機関１には、燃焼室２に空気を取り込むための吸気通路３と、吸入空気量を制御するためのスロットルバルブ４と、燃焼室２からの排気を所定の排気位置まで導くための排気通路５と、これらの通路３，５を開閉するための吸気バルブ６及び排気バルブ７と、燃料タンク８に蓄えられたガソリン燃料を燃焼室２に直接噴射する燃料噴射弁９と、燃料混合気に着火する点火プラグ１０とが設けられている。
【００１８】
内燃機関１が搭載された車両には、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１が設けられる。ＥＣＵ１１は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺装置を含んだ周知のコンピュータである。ＥＣＵ１１は、そのＲＯＭに記録された各種のプログラム及びデータに基づいて内燃機関１の各種の制御を実行する。例えば、ＥＣＵ１１は、吸気量を検出するエアフロメータ、冷却水温を検出する水温センサ、スロットルバルブ４の開度を検出するスロットルセンサ、空燃比に対応した信号を出力する空燃比センサ等（いずれも図示を省略した。）の出力に基づいて内燃機関１の運転状態や車両の走行状態を検出し、その検出結果に基づいて燃料噴射弁９の燃料噴射時期及び噴射量を制御する。この燃料噴射弁９からの燃料噴射量の制御により、燃焼室２における空燃比が、理論空燃比と、理論空燃比よりも燃料が少ないリーン域と、理論空燃比よりも燃料が多いリッチ域との間で適宜に切替制御される。一般に、燃料噴射弁９から燃焼室２内に燃料を直接噴射する内燃機関１においては、低負荷低回転時に燃料を圧縮行程で噴射して成層燃焼を実現し、高負荷高回転時には吸気行程で燃料を噴射して均質燃焼を実現している。成層燃焼では燃焼室全体からみて空燃比がリーン域に制御される。このようなＥＣＵ１１による空燃比制御は周知の内燃機関と同様でよく、ここでは詳細を省略する。
【００１９】
内燃機関１には排気浄化装置２０が取り付けられている。排気浄化装置２０は、排気通路５に設けられた第１触媒２１と、その下流側に設けられた第２触媒２２とを備えている。第１触媒２１は、内燃機関１の冷間始動時に第２触媒２２が活性化されるまでの有害物質の排出量を低減することを主たる目的として設けられた、いわゆるスタート触媒である。第１触媒２１は早期活性化のために内燃機関１の排気ポートになるべく近付けて配置され、かつその熱容量は第２触媒２２のそれよりも十分に小さく設定される。第１触媒２１には三元触媒が使用される。三元触媒は、排気ガスに含まれるＮＯｘを還元させる一方で、ＨＣ、ＣＯを酸化させてこれらを浄化する周知の排気ガス浄化用の触媒である。
【００２０】
一方、第２触媒２２にはＮＯｘ吸蔵還元触媒が使用される。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、空燃比がリーン域に制御されているときは図２（ａ）に示すようにＮＯｘと白金Ｐｔの表面のＯ^２−又はＯ_２ ⁻とを反応させてＮＯ_２を生成し、これをさらに酸化しつつ吸蔵材の内部にＮＯ_３ ⁻の形で吸蔵して拡散させ、その一方、空燃比がリッチに制御された場合には、図２（ｂ）に示すように吸蔵材からＮＯ_２を放出し、そのＮＯ_２を排気中のＨＣ、ＣＯにて還元してＮ_２へと変化させるとともに、ＨＣ、ＣＯを酸化させる。
【００２１】
図３に示すように、内燃機関１の空燃比（Ａ／Ｆ）が連続的にリーン域に制御されると、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量が増加してそのＮＯｘ浄化性能が徐々に低下し、やがては浄化性能が限界に達する。そこで、ＥＣＵ１１は排気通路５から放出される排気ガスの状態を例えば排気通路５の第２触媒２２よりも下流側に設けたＮＯｘセンサ１３やＨＣセンサ１４等の出力に基づいて監視し、ＮＯｘの浄化性能が一定の限界を超えて劣化した場合には、空燃比を意図的にリッチ域に制御してＮＯｘの放出を促し、これによりＮＯｘ浄化性能の回復を図っている。このような処理は、いわゆるリッチスパイクとして知られている。
【００２２】
リッチスパイクが適切に行われた場合にはＮＯｘ吸蔵量がほぼ０まで低減し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ浄化性能はほぼ初期状態まで回復する。しかしながら、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の表面近傍に過剰なＨＣが残留する、いわゆるＨＣ被毒が進行すると、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の表面におけるＮＯｘからＮＯ_２への酸化反応が阻止され、その結果、図３に破線で示すようにリッチスパイクを行ってもＮＯｘ浄化性能が初期状態まで戻らず、その後の浄化性能も劣化することがある。図１の第１触媒２１の容量を増加させて、第２触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）２２に導かれるＨＣの量を削減すればＨＣ被毒は軽減されるが、第１触媒２１は早期に活性化させる必要があってその容量には制限がある。
【００２３】
以上のような事情を考慮して、図１の排気浄化装置２０は、第１触媒２１よりも上流側にて排気通路５内に水分を供給する水分供給機構２３と、第１触媒２１よりも上流側にて排気通路５内に超音波を照射する超音波照射機構３０とをさらに備えている。水分供給機構２３は、水タンク２４からポンプ２５で汲み上げた水を切替弁２６の開放によってノズル２７に供給し、そのノズル２７から排気通路５内に水分を噴射する。なお、切替弁２６の閉鎖によりノズル２７への水の供給は停止される。
【００２４】
超音波照射機構３０は、排気通路５に向かって超音波を照射する照射器３１と、ＥＣＵ１１からの指示に従って超音波発信用の所定周波数の駆動電流を照射器３１に供給する駆動回路３２とを備えている。照射器３１から照射される超音波の周波数は、排気中の水分を過酸化水素に変換するのに適した周波数域である２００ｋＨｚ前後に設定される。照射器３１は水分供給機構２３のノズル２７よりも排気通路５の下流側に設置される。換言すれば、水分供給機構２３のノズル２７は、超音波照射機構３０による超音波の照射位置又はその上流側の位置にて排気に水分を供給するように設けられている。
【００２５】
以上の構成によれば、水分供給機構２３から排気通路５に水分を供給しつつ超音波照射機構３０の照射器３１から排気通路５に超音波を照射することにより、排気に含まれている水分を過酸化水素に変換することができる。変換された過酸化水素は強い酸化作用を持っているため、第１触媒（三元触媒）２１及び第２触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）２２におけるＨＣ、ＣＯの酸化反応が促進されてそれらの浄化性能が向上する。また、第２触媒２２においては、過酸化水素の存在によりＮＯからＮＯ_２への酸化反応が促進されてＮＯｘの浄化能力が高まる。さらに、第１触媒２１及び第２触媒２２におけるＨＣの浄化性能が向上すること、及び第２触媒２２におけるＨＣの酸化が促進されることの相乗効果により、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＨＣ被毒も軽減される。
【００２６】
水分供給機構２３及び超音波照射機構３０を利用した過酸化水素の生成は、その必要性に応じて適宜に行ってよいが、その好適な制御例を図４により説明する。
【００２７】
図４はＥＣＵ１１が一定周期で繰り返し実行する過酸化水素供給制御ルーチンを示している。この図４のルーチンを実行することにより、ＥＣＵ１１は排気浄化装置２０の制御手段として機能する。
【００２８】
図４の過酸化水素供給制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１１はステップＳ１で空燃比制御条件を読み込む。空燃比制御条件は、内燃機関１の空燃比をその運転状態等に応じて適宜に制御するためにＥＣＵ１１が設定するものである。続くステップＳ２では、読み込んだ空燃比制御条件からリッチスパイク処理の実行中か否かを判断する。リッチスパイク中であればステップＳ１２へ進み、水分及び超音波の供給をそれぞれ中止して今回のルーチンを終える。リッチスパイク中に過酸化水素が存在すると、ＮＯｘ吸蔵還元触媒にてＮＯからＮＯ_２の酸化反応が生じてＮＯｘの放出作用が損なわれるおそれがあるためである。
【００２９】
ステップＳ２でリッチスパイク処理の実行中でないときはステップＳ３に進み、ＥＣＵ１１は第２触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）２２の近傍に設置された触媒温度センサ１６（図１参照）から触媒温度を読み込み、続くステップＳ４で触媒２２の温度が所定の活性化温度以上か否か（つまり、触媒２２が所定レベルまで暖機されているか否か）を判断する。そして、触媒温度が活性化温度未満のときはステップＳ１２へ進んで過酸化水素の供給を中止する。触媒２２の活性前に過酸化水素によってＨＣ、ＣＯが酸化されると、これらの未燃物の二次燃焼による触媒の暖機の促進効果が損なわれるからである。
【００３０】
ステップＳ４で触媒２２の温度が活性化温度以上であるときはステップＳ５へ進み、排気通路５に設置された排気温センサ１５（図１参照）から排気温度を読み込む。続くステップＳ６では、排気温度が所定の分解温度以上か否かを判断する。分解温度以上であればステップＳ１２へ進んで過酸化水素の供給を中止する。分解温度は過酸化水素が熱によって分解される温度として設定されている。排気温度が分解以上のときに過酸化水素を形成しないのは、排気温度が分解温度以上の状態で過酸化水素を供給しても直ぐに分解され、所定の浄化性能向上効果が得られないためである。
【００３１】
排気温度が分解温度以上でないときはステップＳ７へ進み、ＮＯｘセンサ１３の出力を読み込む。続くステップＳ８では、ＮＯｘセンサ１３の出力を参照して、第２触媒２２を通過するＮＯｘ量が所定量以上か否かを判断する。所定量はＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力が所定レベル未満に低下したときにその下流で検出されるＮＯｘ量に定められる。そして、ＮＯｘ排出量が所定量以上のときはステップＳ１１へ進み、水分供給機構２３による水分の供給と、超音波照射機構３０による超音波の照射とを実行させて過酸化水素を生成させる。これにより、ＨＣ被毒によりＮＯｘ吸蔵還元触媒の吸蔵能力が衰えてＮＯｘ排出量が所定の限度を超えて増加したときに過酸化水素を供給してＨＣ被毒を解消し、ＮＯｘの浄化性能を回復させることができる。つまり、ステップＳ８の判断を設けることにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力に応じて過酸化水素の供給状態を制御することができる。なお、ＮＯｘの吸蔵は空燃比がリーン域に制御されているときに行われるので、ステップＳ８が肯定される条件として、空燃比がリーン域に制御されていることを追加してもよい。
【００３２】
さらに、ステップＳ８で第２触媒２２を通過するＮＯｘ量が所定量未満であったときにはステップＳ９に進み、ＨＣセンサ１４の出力を読み込む。続くステップＳ１０では、ＨＣセンサ１４の出力を参照して、第２触媒２２を通過するＨＣの量が所定量以上か否かを判断する。所定量は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＨＣ被毒が懸念されるときのＨＣ排出量に設定される。そして、ＨＣ排出量が所定量未満のときはステップＳ１２へ進み、ＨＣ排出量が所定量以上のときはステップＳ１１へ進む。これにより、ＨＣ被毒によるＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力の低下が予想される程にＨＣが排出されているときに過酸化水素を供給し、その酸化作用によって触媒２１，２２のＨＣの浄化能力を向上させ、かつＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＨＣ被毒の進行を阻止することができる。以上のようにしてステップＳ１１又はステップＳ１２で過酸化水素の供給を制御して一回のルーチンを終える。
【００３３】
本発明は以上の実施形態に限定されず、種々の形態にて実施してよい。例えば、上記の実施形態では第２触媒２２の下流に配置したＮＯｘセンサ１３及びＨＣセンサ１４の出力を参照してＮＯｘ吸蔵能力の現実の低下や将来の低下の可能性を判別したが、空燃比センサ、Ｏ_２（酸素）センサ、ＣＯセンサ等の排気状態を検出するために使用される各種のセンサを利用してＮＯｘ吸蔵能力の現状や将来の低下を判別してもよい。また、これらのセンサは第２触媒２２の下流側に限らず、第２触媒２２の前後に配置してもよい。さらに、ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵能力の低下が、リッチスパイクの実行回数や実行時間、あるいはリーン運転の継続時間等の内燃機関１の運転制御状態に基づいて特定可能な場合には、これらの運転制御の履歴からＮＯｘ吸蔵能力の現状の特定や将来の低下の予測を行ってもよい。
【００３４】
上記の実施形態では、水分供給機構２３と超音波照射機構３０との組み合わせによって過酸化水素を存在させる手段が構成される。但し、水分供給機構２３については、排気に含まれる水分により十分な過酸化水素が得られる場合にはこれを省略してもよい。本発明は、超音波を利用して排気通路内で過酸化水素を生成する例に限らず、予め排気通路外のタンクに備蓄された過酸化水素をポンプで吸い上げて排気通路内に噴霧する等、排気通路外から過酸化水素を供給する構成もその範囲に含むものである。
【００３５】
本発明は三元触媒とＮＯｘ吸蔵還元触媒とを組み合わせた排気浄化装置に限らず、いずれか一方の触媒のみを利用した排気浄化装置にも適用可能である。本発明は燃料を燃焼室内に直接噴射する内燃機関に限らず、吸気ポートに燃料を噴射する形式の内燃機関にも適用可能である。特には空燃比を意図的にリーン域に設定して内燃機関の運転を継続させる、いわゆるリーンバーンエンジンにおいてＮＯｘ吸蔵還元触媒を利用する際に本発明は好適に適用できるが、それ以外の内燃機関においても過酸化水素の優れた酸化作用が有効に利用できる限りは本発明を適用してよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の排気浄化装置によれば、触媒の上流に存在する過酸化水素の酸化作用を利用して、三元触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＨＣやＣＯの酸化反応を促進してこれらの浄化性能を向上させ、特にＮＯｘ吸蔵還元触媒においては、過酸化水素によってＨＣ被毒を解消し、ＮＯからＮＯ_２への酸化反応を促進してＮＯｘの吸蔵能力、浄化能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気浄化装置及びこれが適用される内燃機関の概要を示す図。
【図２】ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵作用と、ＮＯｘ還元作用とを説明するための図。
【図３】空燃比（Ａ／Ｆ）の変化と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ浄化性能との関係を示す図。
【図４】図１のＥＣＵが実行する過酸化水素供給制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
１　内燃機関
２　燃焼室
３　吸気通路
５　排気通路
９　燃料噴射弁
１０　点火プラグ
１１　エンジンコントロールユニット（制御手段）
１３　ＮＯｘセンサ
１４　ＨＣセンサ
１５　排気温センサ
１６　触媒温度センサ
２０　排気浄化装置
２１　第１触媒（三元触媒）
２２　第２触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）
２３　水分供給機構（水分供給手段）
２４　水タンク
２５　ポンプ
２６　切替弁
２７　ノズル
３０　超音波照射機構（超音波照射手段）
３１　照射器
３２　駆動回路

Claims

排気通路に設けられた三元触媒と、前記三元触媒の上流に過酸化水素を存在させる手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
排気通路に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流に過酸化水素を存在させる手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流に三元触媒が配置され、前記過酸化水素を存在させる手段は、前記三元触媒のさらに上流に過酸化水素を存在させることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
前記過酸化水素を存在させる手段は、前記排気通路内に超音波を照射して過酸化水素を生成する超音波照射手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
前記超音波照射手段による超音波照射位置又はその上流側にて前記排気通路に水分を供給する水分供給手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の排気浄化装置。
前記過酸化水素を存在させる手段は、排気通路外から排気通路内に過酸化水素を供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
所定の制御則に従って前記過酸化水素の存在状態を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
前記制御手段は、前記触媒が所定レベルまで暖機されていないときには前記触媒の上流側に過酸化水素を存在させないように前記存在状態を制御することを特徴とする請求項７に記載の排気浄化装置。
前記制御手段は、前記排気通路の排気の温度が所定温度以上のときには前記触媒の上流側に過酸化水素を存在させないように前記存在状態を制御することを特徴とする請求項７に記載の排気浄化装置。
空燃比を一時的にリッチ側に設定するリッチスパイクが実行されているときは前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に過酸化水素を存在させないように前記過酸化水素の存在状態を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載の排気浄化装置。
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力の現状を特定し、その特定結果に基づいて前記過酸化水素の存在状態を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載の排気浄化装置。
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力の将来の低下を予測し、その予測結果に基づいて前記過酸化水素の存在状態を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載の排気浄化装置。