JP2009036120A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯ_２の外部への排出を抑制する技術を提供する。
【解決手段】他の触媒よりも最下流の内燃機関１の排気通路２に設けられ、ＮＯ_２を生成する酸化触媒６と、ＮＯ_２を生成する酸化触媒６よりも下流の排気通路２に設けられ、排気を加熱して排気中のＮＯ_２をＮＯに転化させる電気ヒータ９と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

排気通路に電気ヒータを設けると共にこの電気ヒータよりも下流側の排気通路に排気空燃比リーンの排気中でＮＯｘを還元することのできるＮＯｘ触媒を設け、ＮＯｘ触媒の温度をＮＯｘ触媒から排出されるＮＯｘ濃度を小とする温度になるように電気ヒータを制御する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、排気通路に電気ヒータを設けると共にこの電気ヒータよりも下流側の排気通路にＮＯｘ吸収剤を担持させた酸化触媒及びフィルタを設け、フィルタで微粒子物質を燃焼させる際に必要に応じて電気ヒータで排気を加熱する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平５−２３１１３５号公報 特開平８−３３８２２９号公報

ところで、他の触媒よりも最下流の排気通路に設けられた酸化触媒などの触媒からＮＯ_２が外部へ排出される場合がある。ＮＯ_２は外部へ排出されると、環境負荷などの影響がＮＯよりも大きい。このため、ＮＯ_２をできる限り外部へ排出しないことが望まれている。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯ_２の外部への排出を抑制する技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
他の触媒よりも最下流の内燃機関の排気通路に設けられ、ＮＯ_２を生成する触媒と、
前記ＮＯ_２を生成する触媒よりも下流の前記排気通路に設けられ、排気を加熱して排気中のＮＯ_２をＮＯに転化させる排気昇温手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。

他の触媒よりも最下流の排気通路に設けられたＮＯ_２を生成する触媒からＮＯ_２が外部へ排出される場合がある。ＮＯ_２は外部へ排出されると、環境負荷などの影響がＮＯよりも大きい。このため、ＮＯ_２をできる限り外部へ排出しないことが望まれている。

そこで、本発明では、ＮＯ_２を生成する触媒よりも下流の排気通路に、排気を加熱して排気中のＮＯ_２をＮＯに転化させる排気昇温手段を備えるようにした。

本発明によると、ＮＯ_２を生成する触媒で生成されたＮＯ_２が下流の排気通路へ流出しても、ＮＯ_２を生成する触媒よりも下流の排気通路で排気昇温手段が排気を加熱して排気中のＮＯ_２をＮＯに転化させる。よって、外部へはＮＯ_２から転化したＮＯが排出されることになり、外部へ排出されるトータルのＮＯｘ量は同じであるが、ＮＯ_２の外部への排出を抑制できる。

ここで、排気を加熱する排気昇温手段としては、例えば、電気ヒータなどが挙げられる
。

前記ＮＯ_２を生成する触媒の温度を検出する触媒温度検出手段をさらに備え、前記触媒温度検出手段で検出する前記ＮＯ_２を生成する触媒の温度が、前記ＮＯ_２を生成する触媒がＮＯ_２を生成しない温度域では、前記排気昇温手段による排気の加熱を行わないとよい。また、前記ＮＯ_２を生成する触媒に流入する排気の排気空燃比を検出する排気空燃比検出手段をさらに備え、前記排気空燃比検出手段で検出する前記ＮＯ_２を生成する触媒に流入する排気の排気空燃比が、前記ＮＯ_２を生成する触媒がＮＯ_２を生成しない排気空燃比域では、前記排気昇温手段による排気の加熱を行わないとよい。

これらによると、ＮＯ_２を生成する触媒がＮＯ_２を生成しない場合に、排気昇温手段による排気の加熱を行わないので、排気昇温手段が排気の加熱を行うことで生じる余計なエネルギ消費を抑制できる。排気昇温手段が電気ヒータである場合には、消費電力を抑制できる。

また、本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
他の触媒よりも最下流の前記排気通路に設けられ、酸化能を有する触媒と、
前記酸化能を有する触媒を排気にバイパスさせるバイパス通路と、
排気を前記酸化能を有する触媒へ流通させるか前記バイパス通路へ流通させるか切り替える切替手段と、
を備え、
前記酸化能を有する触媒が当該酸化能を有する触媒よりも上流の排気中のＮＯを用いてＮＯ_２を生成する場合には、前記切替手段によって排気を前記バイパス通路へ流通させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。

他の触媒よりも最下流の排気通路に設けられた酸化能を有する触媒からＮＯ_２が外部へ排出される場合がある。ＮＯ_２は外部へ排出されると、環境負荷などの影響がＮＯよりも大きい。このため、ＮＯ_２をできる限り外部へ排出しないことが望まれている。

そこで、酸化能を有する触媒が当該酸化能を有する触媒よりも上流の排気中のＮＯを用いてＮＯ_２を生成する場合には、切替手段によって排気をバイパス通路へ流通させるようにした。

本発明によると、酸化能を有する触媒が当該酸化能を有する触媒よりも上流の排気中のＮＯを用いてＮＯ_２を生成する場合には、切替手段によって排気をバイパス通路へ流通させ、排気に酸化能を有する触媒をバイパスさせる。よって、外部へは酸化能を有する触媒よりも上流の排気中のＮＯがバイパス通路を経て排出されることになり、ＮＯ_２の外部への排出を抑制できる。

前記酸化能を有する触媒の温度を検出する触媒温度検出手段をさらに備え、前記触媒温度検出手段で検出する前記酸化能を有する触媒の温度が、前記酸化能を有する触媒が排気中のＮＯを用いてＮＯ_２を生成する温度域では、前記切替手段によって排気を前記バイパス通路へ流通させるとよい。また、前記酸化能を有する触媒に流入する排気の排気空燃比を検出する排気空燃比検出手段をさらに備え、前記排気空燃比検出手段で検出する前記酸化能を有する触媒に流入する排気の排気空燃比が、前記酸化能を有する触媒が排気中のＮＯを用いてＮＯ_２を生成する排気空燃比域では、前記切替手段によって排気を前記バイパス通路へ流通させるとよい。

これらによると、酸化能を有する触媒が当該酸化能を有する触媒よりも上流の排気中のＮＯを用いてＮＯ_２を生成する場合を判断でき、この場合に酸化能を有する触媒で生成さ
れるＮＯ_２の外部への排出を抑制できる。

前記バイパス通路に排気を加熱して前記酸化能を有する触媒よりも上流の排気中のＮＯ_２をＮＯに転化させる排気昇温手段をさらに備えるとよい。

これによると、バイパス通路に備えられた排気昇温手段で酸化能を有する触媒よりも上流の排気中のＮＯ_２がＮＯに転化される。よって、外部へは酸化能を有する触媒よりも上流の排気中のＮＯ_２も削減されることになり、ＮＯ_２の外部への排出をより抑制できる。

本発明によると、内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯ_２の外部への排出を抑制することができる。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関及びその排気系の概略構成を示す図である。

図１に示す内燃機関１は、ピストンと共に燃焼室を形成する気筒を４つ有する水冷式の４ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関１は、車両に搭載されている。

内燃機関１には、排気通路２が接続されている。排気通路２の途中には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単にＮＯｘ触媒という）４が内部に設置された第１触媒コンバータ３が配置されている。

ＮＯｘ触媒４は、ＮＯｘ触媒４に流入する排気の空燃比がリーン（理論空燃比より高い）であるときには、排気中のＮＯｘを吸蔵して大気中に放出しないようにし、ＮＯｘ触媒４に流入する排気の空燃比が理論空燃比あるいはリッチであるときには、吸蔵されていたＮＯｘを放出する。そして、排気の空燃比が理論空燃比あるいはリッチである際に、排気中にＨＣやＣＯ等の還元成分が存在していれば、ＮＯｘ触媒４から放出されたＮＯｘをＮ_２に還元して除去する触媒である。

なお、不図示であるが、第１触媒コンバータ３よりも上流の排気通路２には、燃料添加弁が配置されていてもよい。燃料添加弁は、排気中に還元剤たる燃料を添加することができる。

第１触媒コンバータ３よりも下流の排気通路２には、酸化触媒６が内部に設置された第２触媒コンバータ５が配置されている。本実施例における酸化触媒６が、本発明のＮＯ_２を生成する触媒に相当する。

酸化触媒６は、排気に含まれるＣＯやＨＣを酸素と反応させてＣＯ_２とＨ_２Ｏに変えて浄化する触媒である。

第２触媒コンバータ５の直上流の排気通路２には、酸化触媒６の温度を検出する触媒温度センサ７と、酸化触媒６に流入する排気空燃比を検出する排気空燃比センサ８と、が配置されている。本実施例における触媒温度センサ７及び排気空燃比センサ８が、それぞれ本発明の触媒温度検出手段及び排気空燃比検出手段に相当する。

第２触媒コンバータ５よりも下流の排気通路２には、電気で排気を加熱する電気ヒータ９が配置されている。本実施例における電気ヒータ９が、本発明の排気昇温手段に相当する。

電気ヒータ９の直下流の排気通路２には、電気ヒータ９で加熱された排気温度を検出する排気温度センサ１０が配置されている。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１１が併設されている。このＥＣＵ１１は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。

ＥＣＵ１１には、触媒温度センサ７、排気空燃比センサ８及び排気温度センサ１０などの各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１１に入力されるようになっている。

一方、ＥＣＵ１１には、電気ヒータ９などが電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１１によりこれらの機器が制御される。

そして、ＥＣＵ１１は、ＮＯｘ触媒４に対して、通常運転時の排気浄化制御の他に、内燃機関１の運転状態などを基にＮＯｘ還元制御を実施する。

ＮＯｘ還元制御は、燃料添加弁やアフター噴射などにより燃料を排気に比較的時間を空けて間欠的に添加し、排気空燃比を理論空燃比あるいはリッチとし、ＮＯｘ触媒４から吸蔵したＮＯｘを放出及びＮ_２に還元させる制御である。なお、ＮＯｘ還元制御は、比較的短時間のうちに繰り返し実行される制御である。

ここで、ＮＯｘ還元制御時のＮＯｘ触媒４から吸蔵したＮＯｘを放出及びＮ_２に還元させる際に、一部のＮＯｘはＮ_２まで還元されず、ＮＯとして放出される場合があった。そして、この放出されたＮＯは、下流の酸化触媒６でＮＯ_２に酸化され外部へ放出される。ＮＯ_２は外部へ排出されると、環境負荷などの影響がＮＯよりも大きい。このため、ＮＯ_２をできる限り外部へ排出しないことが望まれている。

そこで、本実施例では、ＮＯ_２を生成する酸化触媒６よりも下流の排気通路２に、排気を加熱して排気中のＮＯ_２をＮＯに転化させる電気ヒータ９を備えるようにした。

ここで、ＮＯ_２の転化率は図２に示すようになっており、酸化触媒６が温度Ａの時にＮＯ_２がＮＯ２Ａ量生成したとすると、酸化触媒６の下流の排気を電気ヒータ９で温度Ｂに昇温させることで熱力学平衡によりＮＯ２生成量はＮＯ２Ｂ量まで下がることとなる。

これによると、酸化触媒６で生成されたＮＯ_２が下流の排気通路２へ流出しても、酸化触媒６よりも下流の排気通路２で電気ヒータ９が排気を加熱して排気中のＮＯ_２をＮＯに転化させる。よって、外部へはＮＯが排出されることになり、外部へ排出されるトータルのＮＯｘ量は同じであるが、ＮＯより環境負荷などの影響が大きいＮＯ_２の外部への排出を抑制できる。

ここで、酸化触媒６が例えば２００℃よりも低い温度や例えば５５０℃よりも高い温度の時にＮＯ_２を生成しない触媒である場合には、２００℃よりも低い温度や５５０℃よりも高い温度の時に、酸化触媒６はＮＯ_２を生成しない。また、酸化触媒６に流入する排気空燃比が理論空燃比あるいはリッチの時は、同様に、酸化触媒６はＮＯ_２を生成しない。
よって、このような酸化触媒６がＮＯ_２を生成しない時は、電気ヒータ９で排気を加熱する必要が無い。

そこで、本実施例では、触媒温度センサ７で検出する酸化触媒６の温度が、酸化触媒６がＮＯ_２を生成しない温度域（本実施例においては一例として２００℃よりも低い温度や５５０℃よりも高い温度）では、電気ヒータ９による排気の加熱を行わないと共に、排気空燃比センサ８で検出する酸化触媒６に流入する排気の排気空燃比が、酸化触媒６がＮＯ_２を生成しない排気空燃比域（理論空燃比あるいはリッチ）では、電気ヒータ９による排気の加熱を行わないようにした。

これによると、酸化触媒６がＮＯ_２を生成しない場合に、電気ヒータ９による排気の加熱を行わないので、電気ヒータ９が排気の加熱を行うことで生じる余計なエネルギ消費（消費電力）を抑制できる。

次に、本実施例による電気ヒータ制御ルーチンについて説明する。図３は、本実施例による電気ヒータ制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１１は、各種センサの出力値を読み取り、内燃機関１の運転状態を検出する。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１１は、触媒温度センサ７の出力値から酸化触媒６の触媒温度が２００℃以上５５０℃以下の範囲にあるか否かを判定する。なお、本実施例では、酸化触媒６が例えば２００℃よりも低い温度や例えば５５０℃よりも高い温度の時にＮＯ_２を生成しない触媒である場合なので、上記範囲を設定しているが、上記範囲は、採用する触媒がＮＯ_２を生成する範囲に応じて変更されることはいうまでもない。

ステップＳ１０２において、酸化触媒６の触媒温度が２００℃以上５５０℃以下の範囲にない場合には、本ルーチンを一旦終了する。酸化触媒６が２００℃よりも低い温度や５５０℃よりも高い温度の時は、酸化触媒６はＮＯ_２を生成しないためである。また、酸化触媒６の触媒温度が２００℃以上５５０℃以下の範囲にある場合には、ステップＳ１０３へ移行する。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１１は、排気空燃比センサ８の出力値から酸化触媒６に流入する排気の排気空燃比がリーンであるか否かを判定する。

ステップＳ１０３において、酸化触媒６に流入する排気の排気空燃比がリーンでない場合には、本ルーチンを一旦終了する。酸化触媒６に流入する排気の排気空燃比が理論空燃比あるいはリッチの時は、酸化触媒６はＮＯ_２を生成しないためである。また、酸化触媒６に流入する排気の排気空燃比がリーンである場合には、ステップＳ１０４へ移行する。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１１は、電気ヒータ９で排気を加熱する。ＥＣＵ１１は、所定の目標の排気温度を持っており、排気温度センサ１０の出力値が目標の排気温度となるように電気ヒータ９で排気を加熱する。なお、本ステップの後、本ルーチンを一旦終了する。

これにより、図２に示すように、酸化触媒６が温度Ａの時にＮＯ_２がＮＯ２Ａ量生成したとすると、酸化触媒６の下流の排気を電気ヒータ９で温度Ｂに昇温させることで熱力学平衡によりＮＯ_２生成量はＮＯ２Ｂ量まで下がる。

しかしながら、図２に示すように、酸化触媒６が温度Ｃの時に酸化触媒６の下流の排気を電気ヒータ９で温度Ｄに昇温すると、ＮＯ_２の生成量はＮＯ２Ｃ量からＮＯ２Ｄ量へかえって上昇してしまう。この場合には、排気を温度Ｂまで昇温する必要がある。このため、酸化触媒６の温度によって、目標とする排気温度は変わり、その目標が変更されることに伴い電気ヒータ９への制御（通電量）も変わってくる。

電気ヒータ９で加熱する目標の排気温度の設定方法としては、例えば、以下の２つの方法がある。

第１に、外部へ排出してしまうＮＯ_２の生成量の絶対値で上限を設け、その生成量になるように目標の排気温度を設定する。これにより、ＮＯ_２の生成量は常に一定となる。

第２に、「排気温度＝酸化触媒６の温度＋Ｘ℃」というように、常に排気温度が酸化触媒６の温度より一定以上高くなるように目標の排気温度を設定する。これにより、酸化触媒６から出るＮＯ_２の生成量よりも電気ヒータ９から排出されるＮＯ_２の生成量は減少するが、その生成量は酸化触媒６の温度によって変化することになる。

なお、上記２つの方法の他に、図２に示すＮＯ_２の生成量の最大温度である温度Ｅよりも低い温度に酸化触媒６の温度がなる場合には、電気ヒータ９で排気を加熱しない方法もある。温度Ｅ以上では、上記２の方法のいずれかで目標の排気温度を設定してもよい。これにより、電気ヒータ９で排気を加熱した場合にＮＯ_２の生成量がかえって増大してしまうことを防止できる。

以上説明したルーチンを実行することにより、電気ヒータ９でＮＯ_２をＮＯに転化して、ＮＯ_２の外部への排出を抑制することができる。

＜実施例２＞
上記実施例１では、酸化触媒６で生成されるＮＯ_２を電気ヒータ９でＮＯに転化して、ＮＯ_２の外部への排出を抑制するようにしていた。これに対し、本実施例では、酸化触媒６でＮＯ_２が生成されてしまうこと自体を抑制する。なお、本実施例では、上記実施例で説明した事項については説明を省略し、特徴部分のみを説明する。

図４は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関及びその排気系の概略構成を示す図である。

図４では、酸化触媒６が内部に設置された第２触媒コンバータ５を排気にバイパスさせるバイパス通路１２が備えられている。

排気通路２とバイパス通路１２との分岐点には、排気を酸化触媒６が内部に設置された第２触媒コンバータ５へ流通させるかバイパス通路１２へ流通させるか切り替える切替弁１３が備えられている。ＥＣＵ１１には、切替弁１３が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１１により切替弁１３が制御される。本実施例の切替弁１３が本発明の切替手段に相当する。

そして、ＥＣＵ１１は、ＮＯｘ触媒４に対して、通常運転時の排気浄化制御の他に、内燃機関１の運転状態などを基にＮＯｘ還元制御を実施する。

ここで、ＮＯｘ還元制御時のＮＯｘ触媒４から吸蔵したＮＯｘを放出及びＮ_２に還元させる際に、一部のＮＯｘはＮ_２まで還元されず、ＮＯとして放出される場合があった。そして、この放出されたＮＯは、下流の酸化触媒６でＮＯ_２に酸化され外部へ放出される。
ＮＯ_２は外部へ排出されると、環境負荷などの影響がＮＯよりも大きい。このため、ＮＯ_２をできる限り外部へ排出しないことが望まれている。

そこで、本実施例では、酸化触媒６が当該酸化触媒６よりも上流のＮＯｘ触媒４から放出された排気中のＮＯを用いてＮＯ_２を生成する場合には、切替弁１３によって排気をバイパス通路１２へ流通させるようにした。

これによると、酸化触媒６が当該酸化触媒６よりも上流の排気中のＮＯを用いてＮＯ_２を生成する場合には、切替弁１３によって排気をバイパス通路１２へ流通させ、排気に酸化触媒６をバイパスさせる。よって、外部へは酸化触媒６よりも上流のＮＯｘ触媒４から放出された排気中のＮＯがバイパス通路１２を経て排出されることになり、ＮＯより環境負荷などの影響が大きいＮＯ_２の外部への排出を抑制できる。

ここで、酸化触媒６は実施例１と同様なものを用いているので、酸化触媒６が２００℃よりも低い温度や５５０℃よりも高い温度の時は、酸化触媒６はＮＯ_２を生成しない。また、酸化触媒６に流入する排気空燃比が理論空燃比あるいはリッチの時は、同様に、酸化触媒６はＮＯ_２を生成しない。このような酸化触媒６がＮＯ_２を生成しない時は、酸化触媒６を排気にバイパスさせる必要が無い。

そこで、本実施例では、触媒温度センサ７で検出する酸化触媒６の温度が、酸化触媒６がＮＯ_２を生成する温度域（本実施例においては一例として２００℃以上５５０℃以下の温度）において、酸化触媒６を排気にバイパスさせると共に、排気空燃比センサ８で検出する酸化触媒６に流入する排気の排気空燃比が、酸化触媒６がＮＯ_２を生成する排気空燃比域（リーン）において、酸化触媒６を排気にバイパスさせるようにした。

これによると、酸化触媒６が当該酸化触媒６よりも上流のＮＯｘ触媒４から放出された排気中のＮＯを用いてＮＯ_２を生成する場合を判断でき、この場合に酸化触媒６で生成されるＮＯ_２の外部への排出を抑制できる。

次に、本実施例によるバイパス通路切替制御ルーチンについて説明する。図５は、本実施例によるバイパス通路切替制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ２０１では、ＥＣＵ１１は、各種センサの出力値を読み取り、内燃機関１の運転状態を検出する。

ステップＳ２０２では、ＥＣＵ１１は、触媒温度センサ７の出力値から酸化触媒６の触媒温度が２００℃以上５５０℃以下の範囲にあるか否かを判定する。

ステップＳ２０２において、酸化触媒６の触媒温度が２００℃以上５５０℃以下の範囲にない場合には、ステップＳ２０５へ移行する。酸化触媒６が２００℃よりも低い温度や５５０℃よりも高い温度の時は、酸化触媒６はＮＯ_２を生成しないためである。また、酸化触媒６の触媒温度が２００℃以上５５０℃以下の範囲にある場合には、ステップＳ２０３へ移行する。

ステップＳ２０３では、ＥＣＵ１１は、排気空燃比センサ８の出力値から酸化触媒６に流入する排気の排気空燃比がリーンであるか否かを判定する。

ステップＳ２０３において、酸化触媒６に流入する排気の排気空燃比がリーンでない場合には、ステップＳ２０５へ移行する。酸化触媒６に流入する排気の排気空燃比が理論空
燃比あるいはリッチの時は、酸化触媒６はＮＯ_２を生成しないためである。また、酸化触媒６に流入する排気の排気空燃比がリーンである場合には、ステップＳ２０４へ移行する。

ステップＳ２０４では、ＥＣＵ１１は、切替弁１３を用いて排気をバイパス通路１２へ流通させるようにする。すなわち、酸化触媒６が内部に設置された第２触媒コンバータ５を排気にバイパスさせる。これにより、外部へは酸化触媒６よりも上流のＮＯｘ触媒４から放出された排気中のＮＯがバイパス通路１２を経て排出されることになる。なお、本ステップの後、本ルーチンを一旦終了する。

一方、ステップＳ２０５では、ＥＣＵ１１は、切替弁１３を用いて排気を酸化触媒６が内部に設置された第２触媒コンバータ５の配置された排気通路２を流通させるようにする。この場合には酸化触媒６はＮＯ_２を生成しないため、酸化触媒６よりも上流のＮＯｘ触媒４から放出された排気中のＮＯがそのまま外部へ排出されることになる。なお、本ステップの後、本ルーチンを一旦終了する。

以上説明したルーチンを実行することにより、酸化触媒６を排気にバイパスさせて、ＮＯ_２の外部への排出を抑制することができる。

＜実施例３＞
上記実施例２では、酸化触媒６でＮＯ_２が生成されてしまうこと自体を抑制した。本実施例では、これに加えて、酸化触媒６よりも上流の排気中のＮＯ_２を電気ヒータ９でＮＯに転化して、ＮＯ_２の外部への排出をさらに抑制する。なお、本実施例では、上記実施例で説明した事項については説明を省略し、特徴部分のみを説明する。

図６は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関及びその排気系の概略構成を示す図である。

図６では、バイパス通路１２には、電気で排気を加熱する電気ヒータ１４が配置されている。本実施例における電気ヒータ１４が、本発明の排気昇温手段に相当する。

電気ヒータ１４の直下流のバイパス通路１２には、排気温度を検出する排気温度センサ１５が配置されている。ＥＣＵ１１には、排気温度センサ１５が電気配線を介して接続され、この排気温度センサ１５の出力信号がＥＣＵ１１に入力されるようになっている。

本実施例では、上記実施例２と同様に、酸化触媒６が当該酸化触媒６よりも上流のＮＯｘ触媒４から放出された排気中のＮＯを用いてＮＯ_２を生成する場合には、切替弁１３によって排気をバイパス通路１２へ流通させるようにした。

ここで、ＮＯｘ還元制御時のＮＯｘ触媒４から吸蔵したＮＯｘを放出及びＮ_２に還元させる際に、一部のＮＯｘはＮ_２まで還元されず、ＮＯとして放出されるだけでなく、ＮＯ_２としても放出される場合があった。このため、上記実施例２のように、ＮＯｘ触媒４から放出された排気をバイパス通路１２へ流通させるだけでは、ＮＯｘ触媒４から放出された排気中のＮＯ_２がそのまま外部へ排出されてしまっていた。

そこで、本実施例では、バイパス通路１２に排気を加熱して酸化触媒６よりも上流のＮＯｘ触媒４から放出された排気中のＮＯ_２をＮＯに転化させる電気ヒータ１４を備えた。

これによると、バイパス通路１２に備えられた電気ヒータ１４で酸化触媒６よりも上流のＮＯｘ触媒４から放出された排気中のＮＯ_２がＮＯに転化される。よって、外部へは酸
化触媒６よりも上流のＮＯｘ触媒４から放出された排気中のＮＯ_２も削減されることになり、ＮＯ_２の外部への排出をより抑制できる。

次に、本実施例によるバイパス通路切替制御及び電気ヒータ制御ルーチンについて説明する。図７は、本実施例によるバイパス通路切替制御及び電気ヒータ制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。

なお、本ルーチンでは、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０５は、図５に示すバイパス通路切替制御ルーチンと同じであるので説明を省略する。

ステップＳ２０４に引き続くステップＳ３０１では、ＥＣＵ１１は、電気ヒータ１４でバイパス通路１２を流通する排気を加熱する。ＥＣＵ１１は、所定の目標の排気温度を持っており、排気温度センサ１５の出力値が目標の排気温度となるように電気ヒータ１４で排気を加熱する。この電気ヒータ１４の目標の排気温度の設定方法は、上記実施例１と同様な方法が採用できるため、説明を省略する。なお、本ステップの後、本ルーチンを一旦終了する。

以上説明したルーチンを実行することにより、酸化触媒６を排気にバイパスさせ、かつ、電気ヒータ１４でバイパス通路１２を流通するＮＯ_２をＮＯに転化して、ＮＯ_２の外部への排出を抑制することができる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。

実施例１に係る内燃機関及びその排気系の概略構成を示す図である。 実施例１に係る温度に対するＮＯ_２転化率を示す図である。 実施例１に係る電気ヒータ制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施例２に係る内燃機関及びその排気系の概略構成を示す図である。 実施例２に係るバイパス通路切替制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施例３に係る内燃機関及びその排気系の概略構成を示す図である。 実施例３に係るバイパス通路切替制御及び電気ヒータ制御ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 排気通路
３ 第１触媒コンバータ
４ ＮＯｘ触媒
５ 第２触媒コンバータ
６ 酸化触媒
７ 触媒温度センサ
８ 排気空燃比センサ
９ 電気ヒータ
１０ 排気温度センサ
１１ ＥＣＵ
１２ バイパス通路
１３ 切替弁
１４ 電気ヒータ
１５ 排気温度センサ

Claims (7)

1. 他の触媒よりも最下流の内燃機関の排気通路に設けられ、ＮＯ_２を生成する触媒と、
   前記ＮＯ_２を生成する触媒よりも下流の前記排気通路に設けられ、排気を加熱して排気中のＮＯ_２をＮＯに転化させる排気昇温手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記ＮＯ_２を生成する触媒の温度を検出する触媒温度検出手段をさらに備え、
   前記触媒温度検出手段で検出する前記ＮＯ_２を生成する触媒の温度が、前記ＮＯ_２を生成する触媒がＮＯ_２を生成しない温度域では、前記排気昇温手段による排気の加熱を行わないことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記ＮＯ_２を生成する触媒に流入する排気の排気空燃比を検出する排気空燃比検出手段をさらに備え、
   前記排気空燃比検出手段で検出する前記ＮＯ_２を生成する触媒に流入する排気の排気空燃比が、前記ＮＯ_２を生成する触媒がＮＯ_２を生成しない排気空燃比域では、前記排気昇温手段による排気の加熱を行わないことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 他の触媒よりも最下流の内燃機関の排気通路に設けられ、酸化能を有する触媒と、
   前記酸化能を有する触媒を排気にバイパスさせるバイパス通路と、
   排気を前記酸化能を有する触媒へ流通させるか前記バイパス通路へ流通させるか切り替える切替手段と、
   を備え、
   前記酸化能を有する触媒が当該酸化能を有する触媒よりも上流の排気中のＮＯを用いてＮＯ_２を生成する場合には、前記切替手段によって排気を前記バイパス通路へ流通させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記酸化能を有する触媒の温度を検出する触媒温度検出手段をさらに備え、
   前記触媒温度検出手段で検出する前記酸化能を有する触媒の温度が、前記酸化能を有する触媒が排気中のＮＯを用いてＮＯ_２を生成する温度域では、前記切替手段によって排気を前記バイパス通路へ流通させることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記酸化能を有する触媒に流入する排気の排気空燃比を検出する排気空燃比検出手段をさらに備え、
   前記排気空燃比検出手段で検出する前記酸化能を有する触媒に流入する排気の排気空燃比が、前記酸化能を有する触媒が排気中のＮＯを用いてＮＯ_２を生成する排気空燃比域では、前記切替手段によって排気を前記バイパス通路へ流通させることを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記バイパス通路に排気を加熱して前記酸化能を有する触媒よりも上流の排気中のＮＯ_２をＮＯに転化させる排気昇温手段をさらに備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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