JP2005291057A

JP2005291057A - 排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JP2005291057A
Application number: JP2004105831A
Authority: JP
Inventors: Minehiro Murata; 峰啓村田; Yasuhiro Tsutsui; 泰弘筒井; Nobuhiro Kondo; 暢宏近藤; 嘉則 ▲高▼橋; Yoshinori Takahashi
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】Ｓ被毒回復制御時に、過昇温を抑制しながらＳ被毒回復が有効に行われる目標温度までの上昇時間を短縮可能な排気ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】ディーゼルエンジン１の排気通路５０に設けられ、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比がリッチの時に吸蔵したＮＯｘを放出しＮ_２に還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒２０と、このＮＯｘ触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段２１と、ＮＯｘ触媒２０からＳＯｘを放出させるＳＯｘ被毒回復処理を実行する時期を判定する被毒回復時期判定手段４２と、ＮＯｘ触媒の温度を検出する排気温度センサ３２と、被毒回復時期判定手段４２により実行時期であると判定され、かつ排気温度センサ３２からの検出温度が予め設定された目標温度未満の場合に、還元剤の添加量が比較的多くなる第１のマップ４０を選択し、検出温度が目標温度に達した場合に第１のマップ４０による添加量よりも少ない還元剤の添加量となる第２のマップ４１を用いて還元剤供給手段２１から還元剤を添加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスに含まれる有害成分や微粒子等を浄化する排気ガス浄化装置に関する。

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希薄燃焼可能な内燃機関では、排気ガス中の窒素酸化物（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等でハニカム構造体とされた担持体に、酸素の存在下でＮＯｘを吸蔵する能力を有するＮＯｘ吸蔵剤と、炭化水素（ＨＣ）を酸化させる能力を有する貴金属触媒とを併せて担持したものが採用される。

ＮＯｘ触媒は、排気ガス中の排気空燃比が理論空燃比以上（以下、「リーン」と記す）ではＮＯｘを吸蔵し、排気ガス中の排気空燃比が理論空燃比以下（以下「リッチ」と記す）ではＮＯｘを放出する特性を有する。排気ガス中にＮＯｘが放出された時、排気ガス中に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ＣＯ_２やＨ_２Ｏに酸化され、ＮＯｘはＮ_２に還元される。
ＮＯｘ触媒は、排気ガスがリーン状態にあるときでも所定の限界量のＮＯｘを吸蔵すると、それ以上ＮＯｘを吸蔵しなくなるので、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が限界量に達する前に、排気通路のＮＯｘ触媒上流に燃料で用いている軽油等の還元剤を還元剤供給手段で供給し、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出および還元浄化し、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるといった再生動作制御を所定間隔で繰り返すのが一般的である。

しかし、内燃機関の燃料中（軽油）には硫黄成分が含まれているため、排気ガス中にはＮＯｘの他、このような燃料中の硫黄成分を起源とする硫黄酸化物（ＳＯｘ）も存在する。排気ガス中に存在するＳＯｘはＮＯｘ触媒に吸蔵され、しかも、この触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出するために十分な条件下（排気ガスリッチ条件下）にあっても当該触媒から容易には放出されない。このため、機関運転の継続に伴い、排気ガス中のＳＯｘが徐々にＮＯｘ触媒に吸蔵されてＳ被毒が生じることとなる。

ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘの除去を効率的に行うためには、吸入空気量を少なくしながら機関に対する燃料噴射量を多くして排気空燃比を理論空燃比（ストイキオ）よりも濃いリッチ程度とし、かつ、ＮＯｘ触媒の温度を、例えば目標温度となる６００℃以上に昇温するために、還元剤供給手段で燃料をＮＯｘ触媒上流の排気通路に添加する運転制御（以下、Ｓ被毒回復制御という）が知られている。このようにＳ被毒回復制御を実施することにより、ストイキオ、若しくはリッチ程度に調整された排気ガス中の還元成分が、当該触媒に堆積したＳＯｘを高温条件下で除去するようになる。ところが、排気ガス中の還元成分がＮＯｘ触媒に吸蔵したＳＯｘ等を除去する際にも、還元成分の反応熱によって同触媒は加熱され続けるため、その触媒温度が触媒や触媒担持体の限界温度を超える過昇温を生じてしまうことがある。
そこで、一般に、Ｓ被毒回復制御を行う場合の還元剤供給手段から添加される還元剤量は、過昇温の発生を極力抑えるようにするために、還元剤の添加量を少なめに設定する場合や、特許文献１のように還元剤供給手段から断続的に還元剤を供給するような制御がなされている。

特開２００３−１６６４１５

このように、過昇温の発生を抑制するために還元剤の添加量を抑えてしまうと、触媒を目標温度まで上昇させるのに時間を要してしまうとともに、過渡時の追従性が好ましくなかった。特許文献１では、過昇温抑制のために、還元剤を断続的に添加するように制御しているが、この制御は複数のマップによる切替制御ではない。
本発明は、Ｓ被毒回復制御時に、過昇温を抑制しながらＳ被毒回復が有効に行われる目標温度までの上昇時間を短縮可能な排気ガス浄化装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に設けられ、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、流入する排気ガスの空燃比がリッチのときに吸蔵したＮＯｘを放出しＮ_２に還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、このＮＯｘ触媒に還元剤を添加する還元剤供給手段と、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒からＳＯｘを放出させるＳＯｘ被毒回復処理を実行する時期を判定する被毒回復時期判定手段と、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度を検出する温度検出手段と、被毒回復時期判定手段により実行時期であると判定され、かつ、温度検出手段からの検出温度が予め設定された目標温度よりも低い場合に、還元剤の添加量が比較的多くなる第１のマップを選択するとともに、検出温度が目標温度に達した場合に第１のマップによる添加量よりも少ない還元剤の添加量となる第２のマップを用いて還元剤供給手段による還元剤添加量を制御する制御手段とを有することしている。

この制御手段で、温度検出手段での検出温度が目標温度に対して予め設定された所定値以上の偏差の場合にマップの切替制御を行うように制御すると、マップ切替時期にある程度の余裕が生まれるので、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＳパージ温度制御より安定化できると共に温度分布のバラツキを低減することができ、Ｓパージ効率を向上することができる。マップの切替の手法しては、偏差が、所定値よりも大きい側に増加している場合には第１のマップを選択し、所定値より小さい側に増加している場合には第２のマップを選択するようにすればよい。

本発明によれば、被毒回復時期判定手段により実行時期であると判定され、かつ温度検出手段からの検出温度が予め設定された、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の被毒回復に必要な目標温度以下の場合には、還元剤の添加量が比較的多くなる第１のマップによる還元剤の添加が行われるので、目標温度以下から目標温度までの間に排気ガス中に添加される添加剤量が多くなって、触媒の昇温速度が向上するので目標温度までの上昇時間を短縮することができる。検出温度が目標温度に達した場合には第２のマップが選択され、第１のマップによる添加量よりも少ない還元剤が排気ガスに添加されるので、触媒の昇温速度を抑えられ、過昇温を抑制することができる。

図１は、本発明の一実施形態としての排気ガス浄化装置を示す。排気ガス浄化装置は、内燃機関としての（以下、「エンジン」という）１に適用したものである。エンジン１は、４気筒であって、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系４及び排気系５等を主要部として構成されている。燃料供給系２は、サプライポンプ９、コモンレール６、インジェクタ７を備えている。サプライポンプ９は、エンジン１によって駆動され、図示しない燃料タンクから汲み上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路８を介してコモンレール６に供給する。コモンレール６は、サプライポンプ９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気筒の燃焼室３に臨むように配設されたインジェクタ７にそれぞれ分配する。各インジェクタ７は、その内部に図示しない電磁ソレノイドを備えた周知の電磁弁であり、適宜開弁して燃焼室３内に燃料を噴射供給する。

吸気系４は、各燃焼室３内に供給される吸入空気の通路（吸気通路）を形成し、排気系５は、各燃焼室３から排出される排気ガスの通路（排気通路）を形成する。エンジン１には、周知の過給機であるターボチャージャ１０が設けられている。ターボチャージャ１０は、シャフト１１を介して連結された回転体１２，１３を備えている。一方の回転体となるタービンホイール１２は排気系５内の排気に晒され、他方の回転体となるコンプレッサホイール１３は、吸気系４内の吸気に晒される。このような構成を有するターボチャージャ１０は、タービンホイール１２が受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサホイール１３を回転させ、吸気圧を高めるといった周知と過給を行う。コンプレッサホイール１３よりも吸気上流側には、吸気系４内に導入される空気（吸入空気）の流量（吸気量）に応じた検出信号を出力するエアフロセンサ２８が設けられている。

ターボチャージャ１０よりも下流側の吸気系４に設けられたインタークーラ１４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１４よりもさらに下流に設けられたスロットル弁１５は、その開度を無段階に調節することの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変更し、同吸入空気の供給量（流量）を調整する機能を有する。

エンジン１には、燃焼室３の上流（吸気系４）及び下流（排気系５）をバイパスする排気還流通路となるＥＧＲ通路１６が形成されている。ＥＧＲ通路１６は、排気の一部を適宜吸気系４に戻す機能を有する。ＥＧＲ通路１６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（ＥＧＲガス）の流量を自在に調整することができるＥＧＲ弁１７と、ＥＧＲ通路１６を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ１８が設けられている。
タービンホイール１２よりも排気ガス流出方向の下流側の排気通路５０には、排気通路５０を流れる排気ガス中に還元剤となる燃料を添加供給する還元剤供給手段としての還元剤噴射ノズル２１と、ケーシング２７内に収納され、排気ガスを浄化するための吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下「ＮＯｘ触媒」と記す）２０が配設されている。

還元剤噴射ノズル２１は、添加燃料通路２３を介してサプライポンプ９と接続されていて、燃料タンクから汲み上げられた燃料の一部が供給されるようになっている。添加燃料通路２３には、サプライポンプ９から還元剤噴射ノズル２１への燃料の流量と添加燃料通路２３の開閉を行う電磁調量弁２４が配設されている。電磁調整弁２４は、その開閉タイミングが制御手段２５によって制御され、ＮＯｘ触媒２０よりも上流側で還元剤となる燃料を排気通路５０の排気ガス中に添加供給する。

ＮＯｘ触媒２０よりも上流側の排気通路５０には、空燃比（Ａ／Ｆ）センサ３０が配設されている。空燃比（Ａ／Ｆ）センサ３０は、ケーシング２７上流において排気ガス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。ＮＯｘ触媒２０よりも下流側の排気通路５０には、ＮＯｘ触媒２０の温度を検出する温度検出手段としての排気温度センサ３２と、ＮＯｘセンサ３１が配設されている。ＮＯｘセンサ３１は、ＮＯｘ触媒２０の下流において排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。アクセルポジションセンサ３３はエンジン１の図示しないアクセルペダルに取り付けられ、同ペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力する。クランク角センサ３４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３０〜３４は、制御装置２５の入力側と電気的に接続されている。

制御手段２５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭ、タイマーカウンタ等を備えた周知のコンピュータで構成されている。制御手段２５は、各種センサの検出信号を図示しない外部入力回路から入力し、これら信号に基づきインジェクタ７の開閉弁動作に関する制御や、ＥＧＲ弁１７の開度調整、或いはスロットル弁１５の開度調整等、エンジン１の運転状態に関する各種制御を実施する。

ＮＯ_Ｘ触媒２０は、ケーシング２７に収納されて排気通路５０上に装着されている。ＮＯ_Ｘ触媒２０は、ハニカム形状の構造体である担持体と、この担体体の表面にＮＯｘ吸蔵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ている。

ＮＯｘ吸蔵剤は、排気ガスがリーンな状態ではＮＯｘを吸蔵し、排気ガスがリッチな状態ではＮＯｘを放出する特性を有する。また、排気ガス中にＮＯｘが放出されたとき、排気ガス中に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ＣＯ_２やＨ_２Ｏに酸化され、ＮＯｘはＮ_２に還元される。

ＮＯｘ吸蔵剤は、排気ガスがリーンな状態にあるときでも所定の限界量のＮＯｘを吸蔵すると、それ以上ＮＯｘを吸蔵しなくなる。エンジン１では、ＮＯｘ触媒２０のＮＯｘ吸蔵量が限界量に達する前に、ＥＧＲや吸気絞りによる吸入空気量の減少、エンジン噴射量の増大及び還元剤噴射ノズル２１を通じて排気通路５０のＮＯｘ触媒２０の上流に還元剤（本形態では燃料）を添加供給することで、リッチ化してＮＯｘ触媒２０に吸蔵されたＮＯ_Ｘを放出および還元浄化し、ＮＯｘ触媒２０のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるといった制御を所定の間隔で繰り返す。

ＥＣＵ２５は、各種センサの検出信号から把握されるエンジン１の運転状態に基づきインジェクタ７による燃料噴射制御を行う。ここでの燃料噴射制御とは、各インジェクタ７を通じた各燃焼室３内への燃料噴射の実施に関し、燃料の噴射量、噴射タイミング、噴射パターンといったパラメータを設定し、これら設定されたパラメータに基づいて各インジェクタ７の開閉弁操作を実行する一連の処理をいう。ＥＣＵ２５は、このような一連の処理を、エンジン１の運転中所定時間毎に繰り返し行う。燃料の噴射量や噴射タイミングはアクセルペダルヘの踏み込み量およびエンジン回転数（クランク角センサのパルス信号に基づいて演算することができるパラメータ）に基づき、予め設定された図示しないマップを参照して決定する。

ＥＣＵ２５は、燃料の噴射パターンの設定に関し、圧縮上死点近傍での燃料噴射を主噴射として各気筒について行うことで機関出力を得る他、主噴射に先立つ燃料噴射（以下、パイロット噴射という）や、主噴射に後続する燃料噴射（以下、ポスト噴射という）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。

ポスト噴射によって燃焼室３内に供給される燃料は、燃焼ガス中で軽質なＨＣに改質され、排気系５に排出される。すなわち、還元剤として機能する軽質なＨＣが、ポスト噴射を通じて排気系５に添加され、排気ガス中の還元成分濃度を高めることとなる。排気系５に添加された還元成分はＮＯｘ触媒２０を介し、同ＮＯｘ触媒から放出されるＮＯｘや排気ガス中に含まれるその他の酸化成分と反応する。このとき発生する反応熱は、ＮＯｘ触媒の床温(温度)を上昇させる。

ＥＣＵ２５は、各種センサの検出信号から把握されるエンジン１の運転状態に基づきＥＧＲ制御を実施する。ＥＧＲ制御とは、ＥＧＲ通路１６に設けられたＥＧＲ弁１７を駆動操作して、ＥＧＲ通路１６を通過するガスの流量、すなわち、排気系５から吸気系４に還流される排気ガスの流量調整を行う処理のことをいう。

目標となるＥＧＲ弁１７の開弁量（以下、目標開弁量）は、基本的にはエンジン１の負荷や回転数等の運転状態に基づき、予め設定された図示しないマップを参照して決定される。ＥＣＵ２５は、この目標開弁量をエンジン１の運転中所定時間毎に更新し、逐次、ＥＧＲ弁１７の実際の開弁量が更新された目標開弁量に合致するよう同ＥＧＲ弁１７の駆動回路に指令信号を出力する。

還元剤噴射ノズル２１を通じ、燃料（還元剤）を排気系５に直接添加することによっても、ポスト噴射と同様、排気ガス中の還元成分濃度を高め、結果としてＮＯｘ触媒２０の床温を上昇させることができる。還元剤噴射ノズル２１によって添加された燃料は、ポスト噴射によるものに比べ、排気ガス中においてより高分子の状態を保持しつつ不均一に分布する傾向がある。また、還元剤噴射ノズル２１による燃料添加では、一度に添加することのできる燃料量や添加タイミングの自由度が、ポスト噴射による場合よりも大きい。

次にＳ被毒回復制御の概要について述べる。上記ポスト噴射及び燃料添加制御は、共通して排気ガス中の還元成分を増量するように作用するため、何れかの制御を所定の間隔で繰り返し実施することにより、ＮＯｘ触媒２０に吸蔵されたＮＯｘを放出および還元浄化し、ＮＯｘ触媒２０のＮＯｘ吸蔵能力を回復させることができる。

ＥＣＵ２５は、エンジン１の機関運転の継続に伴いＮＯｘ触媒２０に徐々に吸蔵されるＳＯｘ等を除去するために、図２に示すように、ＮＯｘ触媒２０を目標温度（例えば６００℃程度）以上に昇温させた上でリッチ化制御（以下、Ｓ披毒回復制御）を実施する。Ｓ被毒回復制御を実施することにより、ＮＯｘ触媒２０に供給された多量の還元成分が、当該触媒に吸蔵されたＳＯｘを高温条件下で除去するようになる。ＥＣＵ２５は、Ｓ披毒回復制御の一環として、ＮＯｘ触媒２０を目標温度にまで昇温するために上記ポスト噴射あるいは排気燃料添加制御を実施する。本形態では、ＮＯｘ触媒２０に吸蔵されたＮＯｘの放出および還元浄化に要する量よりも多量の燃料（還元成分）を、還元剤噴射ノズル２１を通じてＮＯｘ触媒２０の上流に供給する制御（以下、還元成分供給制御という）を実施する。

Ｓ被毒回復制御では、ＮＯｘ触媒２０の温度をＳ被毒回復に必要な目標温度（例えば６００℃）以上に保持するといった条件を成立させた上で、排気系内におけるＮＯｘ触媒上流へ多量の還元成分を供給することになる。ところが、排気系内に供給された多量の還元成分は、高温条件下においてＮＯｘ触媒２０に吸蔵されたＳＯｘ等を除去する機能を発揮する一方、ＮＯｘ触媒２０の温度をさらに上昇させる特性を有する。このため、通常の運転条件下において、多量の還元成分を排気系のＮＯｘ触媒上流に継続して供給した場合、ＮＯｘ触媒２０が過熱してしまう懸念がある。

このため、ＥＣＵ２５は、還元剤の添加量が比較的多くなる第１のマップ４０と、この第１のマップ４０による添加量よりも少ない還元剤の添加量となる第２のマップ４１を備えているとともに、目標温度情報がＲＯＭに予め記憶設定されている。そして、排気温度センサ３２から検出温度情報に応じてマップを切替える機能を有している。ＥＣＵ２５は、排気温度センサ３２からの検出温度が予め設定されたＳパージ目標温度よりも低く、Ｓ被毒回復時期判定手段４２によりＳ被毒回復時期の実行時期の場合には、第１のマップ４０を選択し、このマップに設定された還元剤の添加量を還元剤噴射ノズル２１から噴射させるべく電磁調量弁２４を開閉制御する。ＥＣＵ２５は、排気温度センサ３２からの検知温度が目標温度に達した場合には、第２のマップ４１を選択し、還元剤噴射ノズル２１により添加される還元剤の量の低減するように電磁調量弁２４を開閉制御する。第１のマップ４０及び第２のマップ４１は、予め試験など結果に基づき噴射量が求められ、マップ化されている。

被毒回復時期判定手段４２は、ＮＯ_Ｘ触媒２０に対するＳ被毒が進行しているか否かを判断するものである。本形態において、被毒回復時期判定手段４２は、ＮＯｘセンサ３１の検出信号の履歴から回復時期を判断してＮＯｘ触媒２０によるＮＯｘの浄化機能が低下していると認識される場合、Ｓ被毒回復制御を実施するためのＳパージ信号を出力する。

このような構成の排気ガス浄化装置のＳ被毒回復制御について、図３に示すフローチャートに沿って説明する。ステップＳ１ではＳパージ信号の出力の有無が判断され、この信号が出力されている場合にはステップＳ２に進み、触媒温度が排気温度センサ３２からの信号から触媒温度が検出判断される。触媒温度が目標温度よりも低い場合にはステップＳ３に進み、ＮＯｘ触媒２０を目標温度へと早期に高めるために第１のマップ４０を選択する。第１のマップ４０が選択されると、ステップＳ４において電磁調整弁２４がＥＣＵ２５によって制御され、還元剤となる燃料の噴射量（添加量）が還元剤噴射ノズル２１から排気ガス中に通常よりも多く噴射されることで添加される。これにより、添加された燃料が触媒上で酸化されることによりＮＯｘ触媒２０の温度が昇温する。この制御は継続的に実施され、ステップＳ２において触媒温度が目標温度を超えた場合にはステップＳ５に進んで、添加量が少なくなる第２のマップ４１が選択され、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では電磁調整弁２４がＥＣＵ２５によって制御され、第１のマップ４０の選択時よりも少ない還元剤となる燃料が還元剤噴射ノズル２１から排気ガス中に噴射される。

このように、被毒回復時期判定手段４２により実行時期であると判定され、かつ排気温度センサ３２からの検出温度が予め設定されたＮＯｘ触媒２０の被毒回復に必要な目標温度未満の場合には、第１のマップ４０が選択され、目標温度以下から目標温度までの間に還元剤噴射ノズル２１から排気ガス中に添加される還元剤としての燃料（ＨＣ）の添加量が多くなる。このため、ＮＯｘ触媒２０の昇温速度が向上するので目標温度までの上昇時間を短縮することができる。また、排気温度センサ３２が目標温度に達した場合には第２のマップ４１が選択されるので、第１のマップ４０による添加量よりも少ない還元剤が還元剤噴射ノズル２１から排気ガスに噴射されるので、ＮＯｘ触媒２０での昇温速度を抑えられ、過昇温を抑制することができ、過昇温による触媒及び担持体の破損を防止することができる。

上記構成においては、ＥＣＵ２５は、排気温度センサ３２からの温度情報と目標温度とを比較してマップ切替制御を実行するが、切替用のパラメータはこのような検出温度に限定されるものではない。

以下、別なパラメータによる切替制御について図４に示すフローチャートを用いて説明する。この制御の特徴は、排気温度センサ３２での検出温度が目標温度に対して予め設定された所定値以上の偏差の場合、マップ切替制御を実行するものである。この偏差所定値は予めＥＣＵ２５のＲＯＭに記憶設定されている。

図４において、ステップＴ１では図３のステップＳ１同様に、Ｓパージ信号の出力の有無が判断され、この条件を満たす場合にはステップＴ２に進む。ステップＴ２では目標温度と排気温度センサ３２からの検出温度との偏差を算出し、ステップＴ３に進んで算出した偏差と所定値とを比較する。そして、算出偏差が所定値を超えている場合にはステップＴ４に進み、第１のマップ４０を選択する。第１のマップ４０が選択されると、ステップＴ５において電磁調整弁２４がＥＣＵ２５によって制御され、還元剤の噴射量（添加量）が還元剤噴射ノズル２１から排気ガス中に通常よりも多く噴射されることで添加される。これにより、ＮＯｘ触媒２０は添加された燃料が酸化燃焼することで昇温する。この制御は継続的に実施され、ステップＴ３において算出偏差が所定値を超えていない、すなわち低い場合にはステップＴ６に進んで添加量が少なくなる第２のマップ４１が選択され、ステップＴ７に進む。ステップＴ７では電磁調整弁２４がＥＣＵ２５によって制御され、第１のマップ４０の選択時よりも少ない還元剤が還元剤噴射ノズル２１から排気ガス中に噴射される。

このように、被毒回復時期判定手段４２により実行時期であると判定され、排気温度センサ３２での検出温度が目標温度に対して予め設定された所定値以上の偏差の場合にマップの切替制御を行うことで、マップ切替時期にある程度の余裕が生まれる。このため、ＮＯｘ触媒２０を十分に昇温させることができるので、ＮＯｘ触媒２０のＳパージ温度制御を安定してできると共に温度分布のバラツキを低減することができ、Ｓパージ浄化効率を向上することができる。

本発明の一実施形態を示す排気ガス浄化装置とこれを装着したエンジン近傍の構成を示す図である。被毒回復時期と還元剤添加量タイミングと触媒温度の関係を示す線図である。制御手段によるマップ切替制御の一形態を示すフローチャートである。制御手段によるマップ切替制御の別な形態を示すフローチャートである。

符号の説明

１内燃機関
２０吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
２１還元剤供給手段
２５制御手段
３２温度検出手段
４０第１のマップ
４１第２のマップ
４２被毒回復時期判定手段
５０排気通路

Claims

希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に設けられ、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、流入する排気ガスの空燃比がリッチのときに吸蔵したＮＯｘを放出する吸蔵還元ＮＯｘを吸蔵し、流入する排気ガスの空燃比がリッチのときに吸蔵したＮＯｘを放出する吸蔵還元型ＮＯ_Ｘ触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を添加する還元剤供給手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度を検出する温度検出手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒からＳＯｘを放出させるＳＯｘ被毒回復処理を実行する時期を判定する被毒回復時期判定手段と、
前記被毒回復時期判定手段により実行時期であると判定され、かつ前記温度検出手段からの検出温度が予め設定された目標温度よりも低い場合に、還元剤の添加量が比較的多くなる第１のマップを選択するとともに、前記検出温度が目標温度に達した場合に前記第１のマップによる添加量よりも少ない還元剤の添加量となる第２のマップを用いて前記還元剤供給手段により還元剤添加量を制御する制御手段とを有することを特徴とする排気ガス浄化装置。
請求項１記載の排気ガス浄化装置において、
前記制御手段は、前記温度検出手段での検出温度が前記目標温度に対して予め設定された所定値以上の偏差の場合、前記マップの切替制御を行うことを特徴とする排気ガス浄化装置。
請求項２記載の排気ガス浄化装置において、
前記制御手段は、前記偏差が、所定値よりも大きい側に増加している場合には第１のマップを選択し、前記所定値より小さい側に増加している場合には第２のマップを選択することを特徴とする排気ガス浄化装置。