JP2009041442A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯ_x吸蔵触媒昇温時におけるＮＯ_xの放出を考慮して尿素供給量を算出する。
【解決手段】機関排気通路内にＮＯ_x選択還元触媒１４を配置し、ＮＯ_x選択還元触媒１４上流の機関排気通路内にＮＯ_x吸蔵触媒１２を配置する。ＮＯ_x吸蔵触媒１２の吸蔵ＮＯ_x量が予め定められている許容値を越えたときにはＮＯ_x吸蔵触媒１２を昇温させてＮＯ_x吸蔵触媒１２からＮＯ_xを放出させる。機関の運転状態から定まる尿素供給量に対し算出された吸蔵ＮＯ_x量の還元分だけ尿素供給量を減少させ、機関の運転状態から定まる尿素供給量に対し算出された放出ＮＯ_x量の還元分だけ尿素供給量を増大させる。
【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。

機関排気通路内にＮＯ_x選択還元触媒を配置し、ＮＯ_x選択還元触媒上流の機関排気通路内に、排気ガス中に含まれるＮＯ_xを硝酸塩の形で吸蔵し還元剤を供給すると吸蔵したＮＯ_xを放出するＮＯ_x吸蔵触媒を配置し、ＮＯ_x選択還元触媒に尿素を供給して尿素から発生するアンモニアにより排気ガス中に含まれるＮＯ_xを選択的に還元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）。この内燃機関ではＮＯ_x吸蔵触媒に吸蔵されるＮＯ_x量およびＮＯ_x吸蔵触媒から放出されるＮＯ_x量を考慮して尿素供給量が決定されている。例えばＮＯ_x吸蔵触媒からＮＯ_xが放出されているときには放出ＮＯ_x量の還元分だけ尿素供給量が増大せしめられる。
特開２００５−２９２５号公報

しかしながらこの内燃機関ではＮＯ_x吸蔵触媒からＮＯ_xを放出させるために還元剤、即ち燃料を供給した場合、一部の吸蔵ＮＯ_xはＮＯ又はＮＯ₂の形でＮＯ_x吸蔵触媒から放出されるが一部の吸蔵ＮＯ_xはＮＯよりも更に還元されてアンモニアＮＨ₃の形で放出される。この場合、吸蔵ＮＯ_xがどの程度ＮＯ_xとなって放出されるか、どの程度アンモニアＮＨ₃となって放出されるかは明確ではない。この場合、アンモニアＮＨ₃となって放出される量が多いと放出されたＮＯ_xがこのアンモニアＮＨ₃によって還元されるので尿素供給量は増大させる必要がなくなる。

ところが上述の内燃機関では吸蔵ＮＯ_xは全てＮＯ_xとなって放出されるとの前提に立っており、従って放出されたＮＯ_x量の還元分だけ尿素供給量が増大せしめられるので尿素供給量が過剰になってしまうという問題がある。このような問題は還元剤を用いてＮＯ_x吸蔵触媒からＮＯ_xを放出させるようにしている限り生ずる。
本発明は、還元剤を供給することなくＮＯ_xを放出させ、それにより上述の如き問題が生ずることのない内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

即ち、本発明によれば機関排気通路内にＮＯ_x選択還元触媒を配置し、ＮＯ_x選択還元触媒に尿素を供給してこの尿素から発生するアンモニアにより排気ガス中に含まれるＮＯ_xを選択的に還元するようにした内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯ_x選択還元触媒上流の機関排気通路内にＮＯ_x吸蔵触媒を配置し、ＮＯ_x吸蔵触媒はＮＯ_x吸蔵触媒の温度に応じて排気ガス中に含まれるＮＯ_xを吸蔵するか或いは吸蔵されているＮＯ_xを放出する性質を有し、ＮＯ_x吸蔵触媒への吸蔵ＮＯ_x量およびＮＯ_x吸蔵触媒からの放出ＮＯ_x量を算出し、算出された吸蔵ＮＯ_x量が予め定められている許容値を越えたときにはＮＯ_x吸蔵触媒を昇温させてＮＯ_x吸蔵触媒からＮＯ_xを放出させ、機関の運転状態から定まる尿素供給量に対し算出された吸蔵ＮＯ_x量の還元分だけ尿素供給量を減少させ、機関の運転状態から定まる尿素供給量に対し算出された放出ＮＯ_x量の還元分だけ尿素供給量を増大させるようにしている。

ＮＯ_x吸蔵触媒から放出されるのはＮＯ又はＮＯ₂であり、アンモニアＮＨ₃の形では放出されない。また、ＮＯ_x吸蔵触媒を強制的に昇温させるとＮＯ_xが短時間のうちにまとまって放出され、それにより単位時間当りのＮＯ_x放出量を正確に求めることができるようになる。斯くしてＮＯ_xの還元に必要な尿素供給量を正確に算出することができる。

図１に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口は吸入空気量検出器８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁１０が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１１が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１１内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。

一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口はＮＯ_x吸蔵触媒１２の入口に連結される。このＮＯ_x吸蔵触媒１２の出口は排気管１３を介してＮＯ_x選択還元触媒１４に連結される。このＮＯ_x選択還元触媒１４は低温で高いＮＯ_x浄化率を有するアンモニア吸着タイプのＦｅゼオライトから構成されているか、或いはアンモニアの吸着機能がないチタニア・バナジウム系の触媒から構成されている。

ＮＯ_x選択還元触媒１４上流の排気管１３内には尿素水供給弁１５が配置され、この尿素水供給弁１５は供給管１６、供給ポンプ１７を介して尿素水タンク１８に連結される。尿素水タンク１８内に貯蔵されている尿素水は供給ポンプ１７によって尿素水供給弁１５から排気管１３内を流れる排気ガス中に噴射され、尿素から発生したアンモニア（（ＮＨ₂）₂ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ→２ＮＨ₃＋ＣＯ₂）によって排気ガス中に含まれるＮＯ_xがＮＯ_x選択還元触媒１４において還元される。

排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１９を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１９内には電子制御式ＥＧＲ制御弁２０が配置される。また、ＥＧＲ通路１９周りにはＥＧＲ通路１９内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２１が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置２１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３は燃料供給管２２を介してコモンレール２３に連結され、このコモンレール２３は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２４を介して燃料タンク２５に連結される。燃料タンク２５内に貯蔵されている燃料は燃料ポンプ２４によってコモンレール２３内に供給され、コモンレール２３内に供給された燃料は各燃料供給管２２を介して燃料噴射弁３に供給される。

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および出力ポート３６を具備する。ＮＯ_x吸蔵触媒１２にはＮＯ_x吸蔵触媒１２の床温を検出するための温度センサ２６が取付けられ、この温度センサ２６および吸入空気量検出器８の出力信号は夫々対応する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３、スロットル弁１０の駆動用ステップモータ、尿素水供給弁１５、供給ポンプ１７、ＥＧＲ制御弁２０および燃料ポンプ２４に接続される。

ＮＯ_x吸蔵触媒１２は排気ガス中のＮＯ_xを吸収するタイプの触媒であってもよいし、排気ガス中のＮＯ_xが吸着するタイプの触媒であってもよい。ＮＯ_xを吸収するタイプのＮＯ_x吸蔵触媒１２では触媒担体の表面上に貴金属触媒が分散して担持されており、更に触媒担体の表面上にはＮＯ_x吸収剤の層が形成されている。この場合、例えば貴金属触媒としては白金Ｐｔが用いられており、ＮＯ_x吸収剤を構成する成分としてはカリウム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。

このＮＯ_x吸蔵触媒１２は排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯ_xを吸収し、排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯ_xを放出する機能を有する。圧縮着火式内燃機関では排気ガスの空燃比がリーンであり、従って通常排気ガス中に含まれているＮＯ_xの一部がＮＯ_x吸蔵触媒１２に吸収される。

ところでＮＯ_x選択還元触媒１４はほぼ２００℃以上にならないと活性化せず、従って機関始動後、ＮＯ_x選択還元触媒１４の温度が上昇するまではＮＯ_x選択還元触媒１４によるＮＯ_xの浄化作用は期待できない。ところがＮＯ_x吸蔵触媒１２はＮＯ_x選択還元触媒１４が活性化していない低い温度のときでも排気ガス中のＮＯ_xを吸収する能力を有する。従って図１に示されるようにＮＯ_x選択還元触媒１４の上流にＮＯ_x吸蔵触媒１２が配置されているとＮＯ_x選択還元触媒１４が活性化していないときには排気ガス中のＮＯ_xはＮＯ_x吸蔵触媒１２に吸収され、斯くしてＮＯ_xが大気中に放出されるのが抑制されることになる。

一方、ＮＯ_x吸蔵触媒１２のＮＯ_x吸収能力が飽和してしまうとＮＯ_x吸蔵触媒１２によりＮＯ_xを吸収できなくなってしまう。ところがこの場合、ＮＯ_x吸蔵触媒１２を昇温すると吸収されていたＮＯ_xがＮＯ_x吸蔵触媒１２から放出され、このときＮＯ_x選択還元触媒１４も昇温する。そこで本発明ではＮＯ_x吸蔵触媒１２のＮＯ_x吸収能力が飽和する前にＮＯ_x吸蔵触媒１２を昇温させてＮＯ_x吸蔵触媒１２からＮＯ_xを放出させ、この放出されたＮＯ_xをＮＯ_x選択還元触媒１４において浄化するようにしている。

なお、ＮＯ_x吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比をリッチにしてもＮＯ_x吸蔵触媒１２からＮＯ_xが放出される。しかしながらこの場合には前述したようにＮＯ_xの一部が更に還元されてアンモニアの形で放出されるので本発明では排気ガスの空燃比をリッチにしてＮＯ_xを放出させることはせず、ＮＯ_x吸蔵触媒１２を昇温させることによってＮＯ_xを放出させるようにしている。

一方、ＮＯ_x吸蔵触媒１２としてＮＯ_xを吸着するタイプの触媒を用いた場合でも同様である。即ち、ＮＯ_xを吸着するタイプのＮＯ_x吸蔵触媒１２は多数の細孔を有するコージライト或いはゼオライトからなる基体を有しており、この基体上には例えばアルミナからなる触媒担体の層が形成されていてこの触媒担体上に例えば白金のような貴金属触媒が担持されている。

このＮＯ_x吸蔵触媒１２はＮＯ_x吸蔵触媒１２の温度が低くなるほど吸着しうるＮＯ_x量が増大する。従ってこの場合にもＮＯ_x選択還元触媒１４が活性化していないときには排気ガス中のＮＯ_xはＮＯ_x吸蔵触媒１２に吸着され、斯くしてＮＯ_xが大気中に放出されるのが抑制されることになる。更に、このＮＯ_x吸蔵触媒１２でもＮＯ_x吸蔵触媒１２を昇温すると吸着されていたＮＯ_xがＮＯ_x吸蔵触媒１２から放出される。

従ってＮＯ_xを吸着するタイプのＮＯ_x吸蔵触媒１２を用いた場合でも、ＮＯ_x吸蔵触媒１２のＮＯ_x吸着能力が飽和する前にＮＯ_x吸蔵触媒１２を昇温させてＮＯ_x吸蔵触媒１２からＮＯ_xを放出させ、この放出されたＮＯ_xをＮＯ_x選択還元触媒１４において浄化するようにしている。

図２はＮＯ_x吸蔵触媒１２が吸収又は吸着しうるＮＯ_xの最大吸蔵量ＮＭＡＸを示している。なお、図２において縦軸はＮＯ_x吸蔵触媒１２へのＮＯ_x吸蔵量ΣＮＯＸを示しており、横軸はＮＯ_x吸蔵触媒１２の床温ＴＣを示している。図２に示されるように最大ＮＯ_x吸蔵量ＮＭＡＸはＮＯ_x吸蔵触媒１２の床温ＴＣが低くなるほど増大し、従ってＮＯ_x吸蔵触媒１２はＮＯ_x吸蔵触媒１２の床温ＴＣが低いとき、例えば機関始動時に多量のＮＯ_xを吸収又は吸着する機能を有していることがわかる。

一方、本発明では最大ＮＯ_x吸蔵量ＮＭＡＸよりもわずかばかりＮＯ_x吸蔵量の少ない許容値ＮＷが予め定められており、ＮＯ_x吸蔵量ΣＮＯＸがこの予め定められている許容値ＮＷを越えたときにＮＯ_x吸蔵触媒１２を昇温させてＮＯ_x吸蔵触媒１２からＮＯ_xを放出させるようにしている。

例えば図２においてＮＯ_x吸蔵量ΣＮＯＸがＡ点に達するとＮＯ_x吸蔵触媒１２が昇温せしめられる。このとき床温ＴＣがＢ点で示される温度まで上昇したとすると、このときには最大吸蔵量ＮＭＡＸに対する超過ＮＯ_x吸蔵量ΔＮＸがＮＯ_x吸蔵触媒１２から放出されることになる。

さて、ＮＯ_x吸蔵触媒１２は概略的に言うと低温時にＮＯ_xを吸蔵し、即ち吸収又は吸着し、高温時にＮＯ_xを放出する性質を有する。即ち、ＮＯ_x吸蔵触媒１２はＮＯ_x吸蔵触媒１２の温度に応じて排気ガス中に含まれるＮＯ_xを吸蔵するか或いは吸蔵されているＮＯ_xを放出する性質を有する。従って機関から一定量のＮＯ_xが排出されているとするとＮＯ_xがＮＯ_x吸蔵触媒１２に吸蔵されたときにはＮＯ_x吸蔵触媒１２から流出する排気ガス中のＮＯ_x量は減少し、ＮＯ_xがＮＯ_x吸蔵触媒１２から放出しているときにはＮＯ_x吸蔵触媒１２から流出する排気ガス中のＮＯ_x量は増大する。

この場合、ＮＯ_xを還元するのに必要な尿素量はＮＯ_x吸蔵触媒１２から流出する排気ガス中のＮＯ_x量が減少すれば減少し、ＮＯ_x吸蔵触媒１２から流出する排気ガス中のＮＯ_x量が増大すれば増大する。一方、機関の運転状態が定まると機関からのＮＯ_x排出量が定まり、従って機関の運転状態が定まると機関からの排出ＮＯ_xを還元するのに必要な尿素供給量が定まる。そこで本発明ではＮＯ_x吸蔵触媒１２への吸蔵ＮＯ_x量およびＮＯ_x吸蔵触媒１２からの放出ＮＯ_x量を算出し、機関の運転状態から定まる尿素供給量に対し算出された吸蔵ＮＯ_x量の還元分だけ尿素供給量を減少させ、機関の運転状態から定まる尿素供給量に対し算出された放出ＮＯ_x量の還元分だけ尿素供給量を増大させるようにしている。

次に図３から図５を参照しつつ本発明による尿素供給方法の一実施例について説明する。
上述したように機関から排出されるＮＯ_xは機関の運転状態に応じて定まる。本発明による実施例では機関から単位時間当り排出されるＮＯ_x量ＮＯＸＡが要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図３（Ａ）に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。

一方、機関から排出されたＮＯ_xのうちＮＯ_x吸蔵触媒１２に吸蔵されるＮＯ_xの吸蔵率はＮＯ_x吸蔵触媒１２に吸蔵されているＮＯ_x吸蔵量ΣＮＯＸとＮＯ_x吸蔵触媒１２内における排気ガス流の空間速度との関数となる。即ち、図３（Ｂ）においてＫ１で示されるように吸蔵率はＮＯ_x吸蔵触媒１２に吸蔵されているＮＯ_x吸蔵量ΣＮＯＸが増大するほど減少し、図３（Ｃ）においてＫ２で示されるように吸蔵率はＮＯ_x吸蔵触媒１２内における排気ガス流の空間速度、即ち吸入空気量Ｇａが増大するほど減少する。これら吸蔵率Ｋ１，Ｋ２は予めＲＯＭ３２内に記憶されている。本発明による実施例では機関からの排出ＮＯ_x量ＮＯＸＡに吸蔵率Ｋ１およびＫ２を乗算することによって単位時間当りＮＯ_x吸蔵触媒１２に吸蔵されるＮＯ_x量ＮＯＸＡ・Ｋ１・Ｋ２が算出される。

さて、図４における超過ＮＯ_x吸蔵量ΔＮＸは一気に放出されるのではなくて、ＮＯ_x吸蔵触媒１２へのＮＯ_x吸蔵量ΣＮＯＸおよびＮＯ_x吸蔵触媒１２内における排気ガスの空間速度、即ち吸入空気量Ｇａに応じた速度でもって徐々に放出される。即ち、図４（Ａ）に示されるように或る吸入空気量ＧａにおけるＮＯ_xの脱離速度Ｗ、即ちＮＯ_x吸蔵触媒１２から単位時間当り放出されるＮＯ_x量ＷはＮＯ_x吸蔵量ΣＮＯＸが増大するほど高くなる。即ち、ＮＯ_x吸蔵量ΣＮＯＸが多いほど多量のＮＯ_xが放出される。

一方、ＮＯ_x吸蔵触媒１２から脱離されるＮＯ_xの脱離率は図４（Ｂ）に示されるように吸入空気量Ｇａが増大するほど高くなる。この場合、実際のＮＯ_x脱離速度、即ちＮＯ_x吸蔵触媒１２から単位時間当り実際に脱離されるＮＯ_x量は図４（Ａ）に示される脱離速度Ｗに図５（Ｂ）に示される脱離率Ｄを乗算した値Ｗ・Ｄとなる。なお、これら脱離速度Ｗおよび脱離率Ｄは予めＲＯＭ３２内に記憶されている。

図２におけるＡ点から床温ＴＣがゆっくりと上昇するときにはＮＯ_x吸蔵量ΣＮＯＸは最大ＮＯ_x吸蔵量ＮＭＡＸに沿って減少し、ＮＯ_xが少しずつ放出される。しかしながらこのようにＮＯ_xの放出量が少ないときにこの少量のＮＯ_xを還元するのに必要な尿素水を正確に算出するのは実際問題として困難である。そこで本発明ではＮＯ_x吸蔵触媒１２を強制的に昇温させて短時間のうちにＮＯ_xがまとまって放出されるようにしている。ＮＯ_xがまとまって放出されると単位時間当りのＮＯ_x放出量が多くなり、その結果放出されたＮＯ_xを還元するのに必要な尿素水の供給量を正確に算出することができるようになる。

図５は尿素の供給を制御するためのルーチンを示している。なお、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図５を参照するとまず初めにステップ５０において図３（Ａ）に示すマップから機関からの単位時間当りの排出ＮＯ_x量ＮＯＸＡが算出される。次いでステップ５１ではＮＯ_x吸蔵触媒１２の昇温制御中であるか否かが判別される。ＮＯ_x吸蔵触媒１２の昇温制御中でないときにはステップ５２に進んでＮＯ_x吸蔵触媒１２への吸蔵ＮＯ_x量ΣＮＯＸが図２に示される許容値ＮＷよりも少ないか否かが判別される。ΣＮＯＸ＜ＮＷのとき、即ちまだＮＯ_xを吸蔵する余地があるときにはステップ５３に進む。

ステップ５３では図３（Ｂ）に示す関係から吸蔵率Ｋ１が算出され、次いでステップ５４では図３（Ｃ）に示す関係から吸蔵率Ｋ２が算出される。次いでステップ５５では単位時間当りＮＯ_x吸蔵触媒１２に実際に吸蔵されるＮＯ_x量ＮＯＸＡ・Ｋ１・Ｋ２をΣＮＯＸに加算することによってＮＯ_x吸蔵量ΣＮＯＸが算出される。次いでステップ５６では排出ＮＯ_x量ＮＯＸＡから単位時間当り実際に吸蔵されるＮＯ_x量ＮＯＸＡ・Ｋ１・Ｋ２を減算することによってＮＯ_x吸蔵触媒１２から単位時間当り流出する排気ガス中のＮＯ_x量ＮＯＸＺが算出される。

次いでステップ６４ではＮＯ_x吸蔵触媒１２から流出する排気ガス中のＮＯ_x、即ちＮＯ_x選択還元触媒１４に流入する排気ガス中のＮＯ_xを還元するのに必要な尿素量が算出される。本発明による実施例ではこの尿素量は還元すべきＮＯ_x量に対して当量比＝１となる量にされている。次いでステップ６５では尿素水供給弁１５からの尿素水の供給作用が行われる。

一方、ステップ５２においてΣＮＯＸ≧ＮＷであると判断されたときにはステップ５７に進んでＮＯ_x吸蔵触媒１２の昇温制御が行われる。この昇温制御は例えば燃料噴射時期を遅角させ、リーン空燃比のもとで排気ガス温を上昇させることにより行われる。次いでステップ５８では図４（Ａ）に示す関係から脱離速度Ｗが算出され、次いでステップ５９では図４（Ｂ）に示す関係から脱離率Ｄが算出される。次いでステップ６０では単位時間当り実際に脱離するＮＯ_x量Ｗ・ＤをΣＮＯＸから減算することによってＮＯ_x吸蔵量ΣＮＯＸが算出される。次いでステップ６１では排出ＮＯ_x量ＮＯＸＡに単位時間当り実際に脱離するＮＯ_x量Ｗ・Ｄを加算することによってＮＯ_x吸蔵触媒１２から単位時間当り流出する排気ガス中のＮＯ_x量ＮＯＸＡが算出される。次いでステップ６４ではこのＮＯ_xを還元するのに必要な尿素量が算出される。

このように本発明による実施例では機関から排出されるＮＯ_x量ＮＯＸＡから吸蔵ＮＯ_x量ＮＯＸＡ・Ｋ１・Ｋ２を減算し或いは機関から排出されるＮＯ_x量ＮＯＸＡに放出ＮＯ_x量Ｗ・Ｄを加算することによってＮＯ_x吸蔵触媒１２から流出する排気ガス中のＮＯ_x量ＮＯＸＺが算出され、このＮＯ_x量ＮＯＸＺから供給尿素量が算出される。

一方、ステップ５１において昇温制御中であると判別されたときにはステップ６２に進んでＮＯ_x吸蔵触媒１２への吸蔵ＮＯ_x量ΣＮＯＸが図２に示される最大ＮＯ_x吸着量ＮＭＡＸよりも少なくなったか否かが判別される。ΣＮＯＸ≧ＮＭＡＸのときにはステップ５７に進んで昇温制御が続行される。これに対し、ΣＮＯＸ＜ＮＭＡＸになるとステップ６３に進んで昇温制御が停止される。

図６に別の実施例を示す。この実施例では排気管１３内にＮＯ_x選択還元触媒１４に流入する排気ガス中のＮＯ_x濃度を検出するためのＮＯ_xセンサ４３が配置され、このＮＯ_xセンサ４３の出力信号に基づいて尿素水の供給量が制御される。この実施例ではＮＯ_x選択還元触媒１４において還元すべきＮＯ_xを直接計測しているのでＮＯ_xを還元するために必要な尿素水の供給量を正確に算出することができる。

図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は機関排気通路内に排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタ４４を配置した夫々別の実施例を示している。図７（Ａ）に示される実施例ではパティキュレートフィルタ４４はＮＯ_x吸蔵触媒１２の下流に配置され、図７（Ｂ）に示される実施例ではパティキュレートフィルタ４４はＮＯ_x選択還元触媒１４の下流に配置され、図７（Ｃ）に示される実施例ではパティキュレートフィルタ４４はＮＯ_x吸蔵触媒１２の上流に配置される。

これらの実施例ではＮＯ_x吸蔵触媒１２の昇温作用に合わせてパティキュレートフィルタ４４を昇温させ、それによってパティキュレートフィルタ４４上に堆積したパティキュレートを燃焼させるようにしている。

圧縮着火式内燃機関の全体図である。 ＮＯ_x吸蔵触媒の最大ＮＯ_x吸蔵量ＮＭＡＸ等を示す図である。 機関から排出されるＮＯ_x量ＮＯＸＡのマップ等を示す図である。 ＮＯ_xの脱離速度等を示す図である。 尿素の供給制御を行うためのフローチャートである。 圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す全体図である。 圧縮着火式内燃機関の更に別の実施例を示す図である。

符号の説明

４ 吸気マニホルド
５ 排気マニホルド
７ 排気ターボチャージャ
１２ ＮＯ_x吸蔵触媒
１４ ＮＯ_x選択還元触媒
１５ 尿素水供給弁

Claims (4)

1. 機関排気通路内にＮＯ_x選択還元触媒を配置し、該ＮＯ_x選択還元触媒に尿素を供給して該尿素から発生するアンモニアにより排気ガス中に含まれるＮＯ_xを選択的に還元するようにした内燃機関の排気浄化装置において、上記ＮＯ_x選択還元触媒上流の機関排気通路内にＮＯ_x吸蔵触媒を配置し、該ＮＯ_x吸蔵触媒はＮＯ_x吸蔵触媒の温度に応じて排気ガス中に含まれるＮＯ_xを吸蔵するか或いは吸蔵されているＮＯ_xを放出する性質を有し、ＮＯ_x吸蔵触媒への吸蔵ＮＯ_x量およびＮＯ_x吸蔵触媒からの放出ＮＯ_x量を算出し、算出された吸蔵ＮＯ_x量が予め定められている許容値を越えたときにはＮＯ_x吸蔵触媒を昇温させてＮＯ_x吸蔵触媒からＮＯ_xを放出させ、機関の運転状態から定まる尿素供給量に対し算出された吸蔵ＮＯ_x量の還元分だけ尿素供給量を減少させ、機関の運転状態から定まる尿素供給量に対し算出された放出ＮＯ_x量の還元分だけ尿素供給量を増大させるようにした内燃機関の排気浄化装置。
2. 機関から排出されるＮＯ_x量から上記算出された吸蔵ＮＯ_x量を減算し或いは機関から排出されるＮＯ_x量に、上記算出された放出ＮＯ_x量を加算することによってＮＯ_x吸蔵触媒から流出する排気ガス中のＮＯ_x量を算出し、このＮＯ_x量から供給尿素量を算出するようにした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 上記ＮＯ_x吸蔵触媒はＮＯ_x吸蔵触媒の上流に還元剤を供給せずしてＮＯ_xを放出しうる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. ＮＯ_x吸蔵触媒、ＮＯ_x選択還元触媒に加えて更にパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置し、ＮＯ_x吸蔵触媒の昇温作用に合わせてパティキュレートフィルタを昇温させ、それによりパティキュレートフィルタ上に堆積したパティキュレートを燃焼させるようにした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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