JP2007231795A

JP2007231795A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2007231795A
Application number: JP2006052877A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hokutou; 宏之北東
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】機関背圧を低く維持しつつ触媒の温度を正確に制御する。
【解決手段】第１の気筒群１ａに接続された第１の排気通路１３ａを、互いに並列接続された第１の排気分流路２１ａ及び第２の排気分流路２２ａを介して共通の排気通路２４に接続すると共に、第２の気筒群に接続された第２の排気通路１３ｂを、互いに並列接続された第１の排気分流路２１ｂ及び第２の排気分流路２２ｂを介して共通の排気通路２４に接続する。共通の排気通路２４内にＮＯｘ吸蔵還元触媒２６を配置する。通常運転時には排気制御弁２８を開弁して排気ガスが第１の排気分流路２１ａ，２１ｂ及び第２の排気分流路２２ａ，２２ｂを介しＮＯｘ吸蔵還元触媒２６に到るようにし、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２６を昇温すべきときには排気制御弁２８を閉弁して排気ガスが第１の排気分流路２１ａ，２１ｂを介しＮＯｘ吸蔵還元触媒２６に到るようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。

機関排気通路を、互いに並列配置された短い排気分流路及び長い排気分流路を介して触媒に接続し、通常運転時には短い排気分流路を開通させかつ長い排気分流路を閉鎖し、触媒の温度が上限温度を越えたときには長い排気分流路を開通させかつ短い排気分流路を閉鎖するようにした内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。

排気ガスが短い排気分流路内を流通すると短い排気分流路の管壁から周囲空気への放熱量が少なくなり、排気ガスが長い排気分流路内を流通すると長い排気分流路の管壁から周囲空気への放熱量が多くなる。そこでこの内燃機関では触媒の温度が過度に高くなったときには排気ガスが長い排気分流路内を流通するようにし、それにより触媒に流入する排気ガスの温度を低下させて触媒の温度を低下させるようにしている。

特開２００４−８４５３７号公報

この内燃機関では、排気ガスは短い排気分流路及び長い排気分流路のいずれか一方のみを流通せしめられる。したがって、いずれの排気分流路も機関背圧を十分に低下しうる大きな寸法にする必要がある。しかしながら、例えば車両床下の空間は一般に小さく、この小さな車両床下に寸法の大きな二つの排気分流路を配置するのは現実的でない。

上記問題点を解決するために本発明の一つの観点によれば、機関排気通路を、互いに並列配置された第１の排気分流路及び第２の排気分流路を介して触媒に接続し、該触媒を昇温すべきときには第２の排気分流路を閉鎖して排気ガスが第１の排気分流路を介し触媒に到るようにし、該触媒を昇温すべきでないときには第２の排気分流路を開通させて排気ガスが第１の排気分流路及び第２の排気分流路を介し触媒に到るようにしている。

また、上記問題点を解決するために本発明の別の観点によれば、複数の気筒が第１の気筒群と第２の気筒群とに分割されており、第１の気筒群に接続された第１の排気通路を、互いに並列接続された第１の排気分流路及び第２の排気分流路を介して共通の排気通路に接続すると共に、第２の気筒群に接続された第２の排気通路を、互いに並列接続された第１の排気分流路及び第２の排気分流路を介して共通の排気通路に接続し、該共通の排気通路内に触媒を配置し、該触媒を昇温すべきときには第１の排気通路に接続された第２の排気分流路及び第２の排気通路に接続された第２の排気分流路を閉鎖して排気ガスが第１の排気通路に接続された第１の排気分流路及び第２の排気通路に接続された第１の排気分流路を介し触媒に到るようにし、該触媒を昇温すべきでないときには第１の排気通路に接続された第２の排気分流路及び第２の排気通路に接続された第２の排気分流路を開通させて排気ガスが第１の排気通路に接続された第１の排気分流路及び第２の排気分流路並びに第２の排気通路に接続された第１の排気分流路及び第２の排気分流路を介し触媒に到るようにしている。

機関背圧を低く維持しつつ触媒の温度を正確に制御することができる。

図１は本発明を火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら、圧縮着火内燃機関に本発明を適用することもできる。

図１を参照すると、機関本体１は例えば６つの気筒２を備えている。これら気筒２は機関本体１の中心軸線の一側において整列された例えば３つの気筒からなる第１の気筒群１ａと、機関本体１の中心軸線の他側において整列された例えば３つの気筒からなる第２の気筒群１ｂとに分割されている。第１及び第２の気筒群１ａ，１ｂはそれぞれ対応する吸気枝管３を介して共通のサージタンク４に連結され、サージタンク４は吸気ダクト５を介してエアクリーナ６に連結される。吸気ダクト５内にはステップモータ７により駆動されるスロットル弁８とエアフローメータ９とが配置される。また、各気筒２には燃料を噴射するための燃料噴射弁１０と、点火栓１１とが設けられる。更に、第１の気筒群１ａは第１の排気マニホルド１２ａ及び第１の排気通路１３ａを介して、第２の気筒群１ｂは第２の排気マニホルド１２ｂ及び第２の排気通路１３ｂを介して、それぞれ排気後処理装置２０に連結される。

図２は排気後処理装置２０を示している。図２に示されるように、第１の排気通路１３ａは互いに並列接続された第１の排気分流路２１ａ及び第２の排気分流路２２ａに連結され、第２の排気通路１３ｂは互いに並列接続された第１の排気分流路２１ｂ及び第２の排気分流路２２ｂに連結される。第１の排気分流路２１ａ，２１ｂは第１の中間排気通路２３ａを介し共通の排気通路２４に連結され、第２の排気分流路２２ａ，２２ｂは第２の中間排気通路２３ｂを介し共通の排気通路２４に連結される。本発明による実施例では、第１の排気分流路２１ａと第２の排気分流路２２ａとは流路長ないし流路抵抗が互いにほぼ等しくされており、第１の排気分流路２１ｂと第２の排気分流路２２ｂとも流路長ないし流路抵抗が互いにほぼ等しくされている。

第１の排気通路１３ａ内及び第２の排気通路１３ｂ内にはそれぞれ第１の三元触媒２５ａ及び第２の三元触媒２５ｂが配置され、共通の排気通路２４内にはＮＯｘ吸蔵還元触媒２６が配置される。また、第２の中間排気通路２３ｂ内にはアクチュエータ２７により駆動される排気制御弁２８が配置される。更に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２６上流の共通の排気通路２４内にはＮＯｘ吸蔵還元触媒２６内に流入する排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ２９が配置され、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２６下流の共通の排気通路２４内にはＮＯｘ吸蔵還元触媒２６から排出された排気ガスの温度を検出するための温度センサ３０が配置される。ＮＯｘ吸蔵還元触媒２６から排出された排気ガスの温度はＮＯｘ吸蔵還元触媒２６の温度を代表している。

排気制御弁２８は通常は開弁されている。排気制御弁２８が開弁されると第２の排気分流路２２ａ，２２ｂが開放される。その結果、図３（Ａ）に示されるように第１の排気通路１３ａ内を流通した排気ガスは第１の排気分流路２１ａ内及び第２の排気分流路２２ａ内を流通した後にＮＯｘ吸蔵還元触媒２６内に流入し、第２の排気通路１３ｂ内を流通した排気ガスは第１の排気分流路２１ｂ内及び第２の排気分流路２２ｂ内を流通した後にＮＯｘ吸蔵還元触媒２６内に流入する。この場合、排気ガスから外気への放熱は第１の排気分流路２１ａ，２１ｂと第２の排気分流路２２ａ，２２ｂとの両方において行われ、したがってＮＯｘ吸蔵還元触媒２６内に流入する排気ガスの温度が低くなる。これに対し、排気制御弁２８が閉弁されると第２の排気分流路２２ａ，２２ｂが閉鎖される。その結果、図３（Ｂ）に示されるように第１の排気通路１３ａ内を流通した排気ガスは第１の排気分流路２１ａ内のみを流通した後にＮＯｘ吸蔵還元触媒２６内に流入し、第２の排気通路１３ｂ内を流通した排気ガスは第１の排気分流路２１ｂ内のみを流通した後にＮＯｘ吸蔵還元触媒２６内に流入する。この場合、排気ガスから外気への放熱は第１の排気分流路２１ａ，２１ｂのみにおいて行われる。また、本発明による実施例では第１の排気分流路２１ａ，２１ｂが第２の排気分流路２２ａ，２２ｂの内側に配置されており、第１の排気分流路２１ａ，２１ｂから外気への放熱も抑制されている。したがって、排気制御弁２８を閉弁するとＮＯｘ吸蔵還元触媒２６内に流入する排気ガスの温度を高くすることができる。

再び図１を参照すると、電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５及び出力ポート４６を具備する。エアフローメータ９、空燃比センサ２９及び温度センサ３０の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、アクセルペダル４９にはアクセルペダル４９の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ５０が接続され、負荷センサ５０の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。更に入力ポート４５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５１が接続される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介してステップモータ７、燃料噴射弁１０、アクチュエータ２７に接続される。

ＮＯｘ吸蔵還元触媒２６は例えばハニカム構造をなし、基材の表面上に例えばアルミナからなる触媒担体が担持されている。図４（Ａ）及び（Ｂ）はこの触媒担体６５の表面部分の断面を図解的に示している。図４（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように触媒担体６５の表面上には貴金属触媒６６が分散して担持されており、更に触媒担体６５の表面上にはＮＯｘ吸収剤６７の層が形成されている。本発明による実施例では貴金属触媒６６として白金Ｐｔが用いられており、ＮＯｘ吸収剤６７を構成する成分としては例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、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が用いられている。

機関吸気通路、燃焼室及びＮＯｘ吸蔵還元触媒２６上流の排気通路内に供給された空気及び燃料（炭化水素）の比を排気ガスの空燃比と称すると、ＮＯｘ吸収剤６７は排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯｘを吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘの吸放出作用を行う。

すなわち、ＮＯｘ吸収剤６７を構成する成分としてバリウムＢａを用いた場合を例にとって説明すると、排気ガスの空燃比がリーンのとき、すなわち排気ガス中の酸素濃度が高いときには排気ガス中に含まれるＮＯは図４（Ａ）に示されるように白金Ｐｔ６６上において酸化されてＮＯ_２となり、次いでＮＯｘ吸収剤６７内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオンＮＯ_３ ⁻の形でＮＯｘ吸収剤６７内に拡散する。このようにしてＮＯｘがＮＯｘ吸収剤６７内に吸収される。排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔ６６の表面でＮＯ_２が生成され、ＮＯｘ吸収剤６７のＮＯｘ吸収能力が飽和しない限りＮＯ_２がＮＯｘ吸収剤６７内に吸収されて硝酸イオンＮＯ_３ ⁻が生成される。

これに対し、排気ガスの空燃比がリッチ或いは理論空燃比にされると排気ガス中の酸化濃度が低下するために反応が逆方向（ＮＯ_３ ⁻→ＮＯ_２）に進み、斯くして図４（Ｂ）に示されるようにＮＯｘ吸収剤６７内の硝酸イオンＮＯ_３ ⁻がＮＯ_２の形でＮＯｘ吸収剤６７から放出される。次いで放出されたＮＯｘは排気ガス中に含まれるＨＣ，ＣＯによって還元される。

本発明による実施例では、第１の気筒群１ａ及び第２の気筒群１ｂにおいてリーン空燃比のもとで燃焼が行われ、すなわちリーン運転が行われる。その結果、ＮＯｘ吸収剤６７内に流入する排気ガスの空燃比はリーンとなり、このとき排気ガス中のＮＯｘがＮＯｘ吸収剤６７内に吸収される。しかしながらリーン運転が継続して行われるとその間にＮＯｘ吸収剤６７のＮＯｘ吸収能力が飽和してしまい、斯くしてＮＯｘ吸収剤６７によりＮＯｘを吸収できなくなってしまう。そこで本発明による実施例ではＮＯｘ吸収剤６７の吸収能力が飽和する前に排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによってＮＯｘ吸収剤６７からＮＯｘを放出させ、排気中のＨＣ，ＣＯによりＮ_２等に還元するようにしている。排気ガスの空燃比をリッチにするために、例えば第１の気筒群１ａ及び第２の気筒群１ｂにおいてリッチ運転が一時的に行われ、すなわちリッチ空燃比のもとで燃焼が行われる。

排気ガス中にはイオウ分がＳＯｘの形で含まれており、ＮＯｘ吸収剤６７内にはＮＯｘばかりでなくＳＯｘも吸収される。このＳＯｘのＮＯｘ吸収剤６７内への吸収メカニズムはＮＯｘの吸収メカニズムと同じであると考えられる。すなわち、ＮＯｘ吸収剤６７を構成する成分としてバリウムＢａを用いた場合を例にとって簡単に説明すると、排気ガスの空燃比がリーンのときには上述したように酸素Ｏ_２がＯ_２ ⁻又はＯ^２−の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、排気ガス中のＳＯ_２は白金Ｐｔの表面に付着し白金Ｐｔの表面上でＯ_２ ⁻又はＯ^２−と反応し、ＳＯ_３となる。次いで生成されたＳＯ_３は白金Ｐｔ上でさらに酸化されつつＮＯｘ吸収剤６７に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硫酸イオンＳＯ_４ ⁻の形でＮＯｘ吸収剤６７内に拡散する。この硫酸イオンＳＯ_４ ⁻は次いでバリウムイオンＢａ^＋と結合して硫酸塩ＢａＳＯ_４を生成する。ところが、この硫酸塩ＢａＳＯ_４は分解しにくく、排気ガスの空燃比をただ単にリッチにしてもＮＯｘ吸収剤６７内の硫酸塩ＢａＳＯ_４の量は減少しない。このため、時間が経過するにつれてＮＯｘ吸収剤６７内の硫酸塩ＢａＳＯ_４の量が増大し、その結果ＮＯｘ吸収剤６７が吸収しうるＮＯｘの量が減少することになる。

一方、ＮＯｘ吸収剤６７の温度をイオウ放出温度（例えば６００℃）以上に維持しつつ排気ガスの平均空燃比を理論空燃比又はリッチにすると、ＮＯｘ吸収剤６７内の硫酸塩ＢａＳＯ_４が分解してＳＯ_３の形でＮＯｘ吸収剤６７から放出される。この放出されたＳＯ_３は排気ガス中のＨＣ，ＣＯと反応してＳＯ_２に還元せしめられる。このようにしてＮＯｘ吸収剤６７内に硫酸塩ＢａＳＯ_４の形で吸収されているＳＯｘの量が次第に減少し、このときＮＯｘ吸収剤６７からＳＯｘがＳＯ_３の形で流出することがない。そこで本発明による実施例ではＮＯｘ吸収剤６７の吸収能力が飽和する前にＮＯｘ吸収剤６７の温度を一時的にイオウ放出温度以上に維持しつつＮＯｘ吸収剤６７内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによってＮＯｘ吸収剤６７からＳＯｘを放出させるようにしている。

具体的には、機関から排出されるＳＯｘ量は燃料噴射弁３から機関に供給された燃料量に比例する。したがって、燃料噴射弁３からの燃料噴射量ＱＦを積算した結果はＮＯｘ吸収剤６７内に吸収されたＳＯｘ量を表している。そこで本発明による実施例では、燃料噴射量ＱＦを積算することによってＮＯｘ吸収剤６７内に吸収されたＳＯｘ量ΣＳＯＸを算出している。

吸収ＳＯｘ量ΣＳＯＸが許容値ＭＳに達するとＮＯｘ吸収剤６７からＳＯｘを放出すべきであると判断され、ＮＯｘ吸収剤６７からのＳＯｘ放出作用が行われる。本発明による実施例では、第１の気筒群１ａでリーン運転が行われ第２の気筒群１ｂでリッチ運転が行われ、それによってＮＯｘ吸収剤６７の温度がイオウ放出温度以上に保持されつつＮＯｘ吸収剤６７内に流入する排気ガスの空燃比がリッチに保持される。このようにすると、第１の気筒群１ａからの排気ガス中に含まれる多量の酸素と、第２の気筒群１ｂからの排気ガス中に含まれる多量のＨＣ，ＣＯとがＮＯｘ吸蔵還元触媒２６において発熱反応を生じ、その結果ＮＯｘ吸収剤６７の温度がイオウ放出温度以上に保持される。また、このときＮＯｘ吸収剤６７内に流入する排気ガスの空燃比がリッチに保持されているのでＮＯｘ吸収剤６７からＳＯｘが放出される。

ＮＯｘ吸収剤６７の温度を速やかに上昇させるのは困難である。一方、図３を参照して上述したように、排気制御弁２８を閉弁するとＮＯｘ吸収剤６７内に流入する排気ガスの温度を上昇させることができ、ＮＯｘ吸収剤６７の温度を速やかに上昇させることができる。そこで本発明による実施例では、ＳＯｘ放出作用を行う直前に排気制御弁２８を一時的に閉弁するようにしている。このことを図５を参照しながら更に説明する。

すなわち、図５に矢印Ｘで示されるように吸収ＳＯｘ量ΣＳＯＸが許容値ＭＳよりもわずかばかり少なく設定された設定値ＭＳＰに達すると、それまで開弁されていた排気制御弁２８が閉弁される。その結果、ＮＯｘ吸収剤６７の温度ＴＣが上昇する。次いで、図５に矢印Ｙで示されるように吸収ＳＯｘ量ΣＳＯＸが許容値ＭＳに達すると、ＮＯｘ吸収剤６７内に流入する排気ガスの空燃比がリッチに切り換えられる。図５に示される例では、このときＮＯｘ吸収剤６７の温度ＴＣがイオウ放出温度ＴＳを越えており、したがって吸収ＳＯｘ量ΣＳＯＸが例えば一定値ΔＳずつ減少される。次いで、図５に矢印Ｚで示されるように吸収ＳＯｘ量ΣＳＯＸがゼロに達すると、ＮＯｘ吸収剤６７内に流入する排気ガスの空燃比がリーンに戻され、排気制御弁２８が開弁される。

したがって、本発明は概念的に表現すると、触媒を昇温すべきときには第１の排気通路１３ａに接続された第２の排気分流路２２ａ及び第２の排気通路１３ｂに接続された第２の排気分流路２２ｂを閉鎖して排気ガスが第１の排気通路１３ａに接続された第１の排気分流路２１ａ及び第２の排気通路１３ｂに接続された第１の排気分流路２１ｂを介し触媒に到るようにし、触媒を昇温すべきでないときには第１の排気通路１３ａに接続された第２の排気分流路２２ａ及び第２の排気通路１３ｂに接続された第２の排気分流路２２ｂを開通させて排気ガスが第１の排気通路１３ａに接続された第１の排気分流路２１ａ及び第２の排気分流路２２ａ並びに第２の排気通路１３ｂに接続された第１の排気分流路２１ｂ及び第２の排気分流路２２ｂを介し触媒に到るようにしたことにある。

図６はＳＯｘ放出制御ルーチンを示している。

図６を参照するとまず初めにステップ１００では放出フラグがセットされているか否かが判別される。この放出フラグはＳＯｘ放出処理を行うべきときにセットされ、ＳＯｘ放出処理を停止すべきときにリセットされるものである。放出フラグがリセットされているときには次いでステップ１０１に進み、燃料噴射量ＱＦがＮＯｘ吸収剤６７に吸収されているＳＯｘ量ΣＳＯＸに加算される。続くステップ１０２では吸収ＳＯｘ量ΣＳＯＸが設定値ＭＳＰよりも大きいか否かが判別される。ΣＳＯＸ≦ＭＳＰのときには処理サイクルを終了する。この場合、排気制御弁２８は開弁状態に保持される。ΣＳＯＸ＞ＭＳＰとなるとステップ１０３に進み、排気制御弁２８が閉弁される。続くステップ１０４では、吸収ＳＯｘ量ΣＳＯＸが許容値ＭＳよりも大きいか否かが判別される。ΣＳＯＸ≦ＭＳのときには処理サイクルを終了する。ΣＳＯＸ＞ＭＳとなるとステップ１０５に進んで放出フラグがセットされる。

放出フラグがセットされるとステップ１００からステップ１０６に進み、ＳＯｘ放出処理が行われる。すなわち、ＮＯｘ吸収剤６７内に流入する排気ガスの空燃比がリッチになりかつＮＯｘ吸収剤６７の温度ＴＣがイオウ放出温度ＴＳ以上になるように第１の気筒群１ａでリーン運転が行われ第２の気筒群１ｂでリッチ運転が行われる。また、ＮＯｘ吸収剤６７内に流入する排気ガスの空燃比がリッチでありかつＮＯｘ吸収剤６７の温度ＴＣがイオウ放出温度ＴＳ以上であると、吸収ＳＯｘ量ΣＳＯＸから一定値ΔＳずつ減算される。続くステップ１０７ではＳＯｘ放出処理を完了すべきか否かが判別される。本発明による実施例では吸収ＳＯｘ量ΣＳＯＸがゼロに達するとＳＯｘ放出処理を完了すべきと判断される。ＳＯｘ放出処理を完了すべきでないと判断されたときには処理サイクルを終了する。ＳＯｘ放出処理を完了すべきと判断されたときには次いでステップ１０８に進み、放出フラグがリセットされる。続くステップ１０９では排気制御弁２８が開弁される。

このように本発明による実施例では、通常運転時には、第１の排気通路１３ａ内を流通した排気ガスが第１の排気分流路２１ａ及び第２の排気分流路２２ａを介し流通され、第２の排気通路１３ｂ内を流通した排気ガスが第１の排気分流路２１ｂ及び第２の排気分流路２２ｂを介し流通される。その結果、各排気分流路２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂの寸法を大きくしなくても機関背圧を十分に低下することができる。もっとも、排気制御弁２８を閉弁すれば機関背圧が上昇しうる。しかしながら、例えば機関高負荷運転時に排気制御弁２８を閉弁するのを禁止し、機関低負荷運転時に排気制御弁２８を閉弁するのを許容するようにすれば、機関背圧を低く維持できる。

図７（Ａ）及び７（Ｂ）並びに図８に種々の変形例を示す。

図７（Ａ）に示す例では第１の排気通路１３ａに接続された第１の排気分流路２１ａ及び第２の排気分流路２２ａと、第２の排気通路１３ｂに接続された第１の排気分流路２１ｂ及び第２の排気分流路２２ｂとが直接的に共通の排気通路２４に接続されると共に、第２の排気分流路２２ａ，２２ｂ内に排気制御弁２８ａ，２８ｂがそれぞれ配置される。図７（Ｂ）に示す例では共通の排気通路２４内に互いに並列に接続された一対のＮＯｘ吸蔵還元触媒２６ａ，２６ｂが配置される。

図８に示す例では全気筒が共通の排気マニホルド１２及び排気通路１３に連結され、排気通路１３は互いに並列接続された第１の排気分流路２１及び第２の排気分流路２２に連結される。これら第１の排気分流路２１及び第２の排気分流路２２は共通の排気通路２４に連結される。排気通路１３内には三元触媒２４が配置され、共通の排気通路２４内にはＮＯｘ吸蔵還元触媒２６が配置され、第２の排気分流路２２内には排気制御弁２８が配置される。この例でも、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２６を昇温すべきときには排気制御弁２８が一時的に閉弁される。

内燃機関の全体図である。排気後処理装置を示す図である。排気後処理装置を示す図である。触媒担体の表面部分の断面図である。排気制御弁の開閉弁時期を示すタイムチャートである。ＳＯｘ放出制御を行うためのフローチャートである。排気後処理装置の種々の変形例を示す図である。内燃機関の変形例を示す図である。

符号の説明

１ａ第１の気筒群
１ｂ第２の気筒群
１３ａ第１の排気通路
１３ｂ第２の排気通路
２０排気後処理装置
２１ａ，２１ｂ第１の排気分流路
２２ａ，２２ｂ第１の排気分流路
２４共通の排気通路
２６ＮＯｘ吸蔵還元触媒
２８排気制御弁

Claims

機関排気通路を、互いに並列配置された第１の排気分流路及び第２の排気分流路を介して触媒に接続し、該触媒を昇温すべきときには第２の排気分流路を閉鎖して排気ガスが第１の排気分流路を介し触媒に到るようにし、該触媒を昇温すべきでないときには第２の排気分流路を開通させて排気ガスが第１の排気分流路及び第２の排気分流路を介し触媒に到るようにした内燃機関の排気浄化装置。
複数の気筒が第１の気筒群と第２の気筒群とに分割されており、第１の気筒群に接続された第１の排気通路を、互いに並列接続された第１の排気分流路及び第２の排気分流路を介して共通の排気通路に接続すると共に、第２の気筒群に接続された第２の排気通路を、互いに並列接続された第１の排気分流路及び第２の排気分流路を介して共通の排気通路に接続し、該共通の排気通路内に触媒を配置し、該触媒を昇温すべきときには第１の排気通路に接続された第２の排気分流路及び第２の排気通路に接続された第２の排気分流路を閉鎖して排気ガスが第１の排気通路に接続された第１の排気分流路及び第２の排気通路に接続された第１の排気分流路を介し触媒に到るようにし、該触媒を昇温すべきでないときには第１の排気通路に接続された第２の排気分流路及び第２の排気通路に接続された第２の排気分流路を開通させて排気ガスが第１の排気通路に接続された第１の排気分流路及び第２の排気分流路並びに第２の排気通路に接続された第１の排気分流路及び第２の排気分流路を介し触媒に到るようにした内燃機関の排気浄化装置。
第１の排気通路に接続された第２の排気分流路と第２の排気通路に接続された第２の排気分流路とを共通の第２の中間排気通路を介して前記共通の排気通路に接続すると共に、これら第２の排気分流路を開通又は閉鎖するための排気制御弁を該第２の中間排気通路内に配置した請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記触媒を、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸蔵しているＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤から構成し、ＮＯｘ吸収材内から吸蔵されているイオウを放出させるべきときにはまず第１の排気通路に接続された第２の排気分流路及び第２の排気通路に接続された第２の排気分流路をそれぞれ閉鎖し、次いでこれら第２の排気分流路を閉鎖したままＮＯｘ吸収剤内に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチに保持されかつＮＯｘ吸収剤の温度がイオウ放出温度以上に保持されるように一方の気筒群でリーン運転を行いかつ他方の気筒群でリッチ運転を行うようにした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。