JP2845071B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気浄化装
置に関し、詳細には、内燃機関の排気中のＮＯ_X を効果
的に除去可能な排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の排気浄化装置の例としては、例
えば特開昭６２─１０６８２６号公報に開示されたもの
がある。同公報の装置は、ディーゼル機関の排気通路に
酸素の存在下でＮＯ _X を吸収する触媒を配置して排気中
のＮＯ _X を吸収させ、該触媒のＮＯ _X 吸収効率が低下し
たときに触媒への排気の流入を遮断して触媒に気体状の
還元剤を供給することにより、触媒からＮＯ _X を放出さ
せると共に放出されたＮＯ _X を還元浄化するようにした
ものである。同公報の装置は、機関排気通路を一対の排
気枝通路に分岐させ、それぞれの枝通路に上記触媒を配
置し、切換弁を用いて一方の触媒に排気を導くと共に、
他方の触媒への排気の流入を遮断して上記ＮＯ _X の放
出、還元浄化を行っている。すなわち、上記特開昭６２
−１０６８２６号公報の装置では、機関運転中、触媒か
らのＮＯ _X の放出、還元浄化のために触媒への排気の導
入が交互に停止される。 しかし、このように触媒への排
気の導入を停止すると停止中に触媒温度が低下してしま
う。このため、上記特開昭６２−１０６８２６号公報の
装置では、排気の導入を再開後も触媒温度が上昇して活
性化温度に到達するまでしばらくの間触媒にＮＯ _X が吸
収されず、排気中のＮＯ _X がそのまま大気に放出される
問題がある。本出願人は、上記触媒温度の低下による問
題を解決するために、流入する排気ガスの空燃比がリー
ンであるときにＮＯ _X を吸収し、流入する排気ガス中の
酸素濃度を低下させると吸収したＮＯ _X を放出するＮＯ
_X 吸収剤を機関排気通路内に配置すると共に、機関運転
中常時ＮＯ _X 吸収剤に排気ガスを流通させておき、ＮＯ
_X 吸収剤に流入する排気ガスがリーンのときにＮＯ _X 吸
収剤に吸収されたＮＯ _X をＮＯ _X 吸収剤に流入する排気
ガス中の酸素濃度が低下せしめられたときにＮＯ _X 吸収
剤から放出するようにした内燃機関の排気浄化装置を既
に提案している（国際公開第ＷＯ９３／０７３６３号公
報）。 この排気浄化装置では排気通路に枝通路を設けて
おらず、排気通路に配置したＮＯ _X 吸収剤に機関運転中
常時排気を流通させたままで、機関の運転空燃比（燃 焼
室内における燃焼の空燃比）をリーンとリッチ（又は理
論空燃比）とに切換えることによりＮＯx 吸収剤のＮＯ
x 吸収，放出作用の制御を行っている。このように、常
時ＮＯ _X 吸収剤に排気を流通させたままでＮＯ _X の吸放
出を行わせるようにしたことにより上述の触媒温度低下
の問題が解決される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ＷＯ９３／０７３
６３号公報の装置のように、ＮＯ _X 吸収剤に常時排気を
流通させたままでＮＯ _X の吸放出を行わせることにより
ＮＯ _X 吸収剤の温度低下を防止する際に、機関の運転空
燃比をリーンからリッチに切り換える代わりに、機関運
転空燃比はリーンに保持したままで上記特開昭６２−１
０６８２号公報の装置のようにＮＯ _X 吸収剤に還元剤を
供給してＮＯ _X 吸収剤上で燃焼させることにより酸素濃
度を低下させ、ＮＯ _X 吸収剤から吸収したＮＯ _X を放
出、還元浄化することも可能である。 ところで、ディー
ゼルエンジンの排気には、一般に可溶性有機物（ＳＯ
Ｆ）や、すす（ドライスート）等の未燃成分の微粒子
（ディーゼルパティキュレート）が含まれている。これ
らの微粒子は高温では燃焼、気化するが、ディーゼルエ
ンジンの排気温度は一般的にガソリンエンジン等に較べ
て低いため、ディーゼルエンジンの排気通路にＮＯ _X 吸
収剤を配置するような場合には、上記ＳＯＦ等の微粒子
がＮＯ_X 吸収剤に付着、堆積するいわゆる低温被毒が生
じる。

【０００４】このＳＯＦ等による低温被毒が生じると、
ＮＯ_X 吸収剤表面はＳＯＦ粒子により覆われてしまい触
媒作用が阻害されるためＮＯ_X 吸収剤上での上述の還元
剤の燃焼が生じなくなり、還元剤を供給しても排気中の
酸素を消費することができなくなってしまう。このた
め、ＮＯ_X 吸収剤に吸収されたＮＯ_X の放出と還元浄化
が行えず、ＮＯ_X 吸収剤のＮＯ_X 吸収能力が飽和してし
まい排気中のＮＯ_X の除去ができなくなる問題がある。
特に、還元剤として比較的揮発性の低い軽油、灯油等の
液体還元剤を使用する場合には上記のＳＯＦによる被毒
の他に、気化しないままＮＯ_X 吸収剤に到達した還元剤
によりＮＯ_X 吸収剤表面が覆われる、還元剤による低温
被毒が生じ、更にＮＯ_X 吸収剤の被毒が生じやすくな
る。上記ＷＯ９３／０７３６３号公報の装置のように常
時ＮＯ _X 吸収剤に排気を流通させながら還元剤を用いて
ＮＯ _X 吸収剤からのＮＯ _X の放出を行わせるようにした
装置では、排気の切り換えによるＮＯ _X 吸収剤の温度低
下の問題は解決できるものの、上述のＮＯ _X 吸収剤の被
毒の問題を解決することはできない。

【０００５】本発明は、上記問題に鑑み、ＮＯ _X 吸収剤
の温度低下の問題を解決すると共に、上記のＳＯＦや液
体還元剤等の排気中の未燃成分によるＮＯ_X 吸収剤の被
毒の問題を解決し、排気浄化効率の低下を防止すること
のできるディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供する
ことを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、流入す
る排気ガスの空燃比がリーンであるときにＮＯ _X を吸収
し、流入する排気ガス中の酸素濃度を低下させると吸収
したＮＯ _X を放出するＮＯ _X 吸収剤を機関排気通路内に
配置すると共に、機関運転中常時ＮＯ _X 吸収剤に排気ガ
スを流通させておき、ＮＯ _X 吸収剤に流入する排気ガス
がリーンのときにＮＯ _X 吸収剤に吸収されたＮＯ _X をＮ
Ｏ _X 吸収剤に流入する排気ガス中の酸素濃度が低下せし
められたときにＮＯ _X 吸収剤から放出するようにした内
燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯ _X 吸収剤に還
元剤を供給してＮＯ _X 吸収剤に流入する排気ガス中の酸
素濃度を低下せしめることによりＮＯ _X 吸収剤に吸収さ
れているＮＯ _X をＮＯ _X 吸収剤から放出させると共に、
排気中の未燃成分によるＮＯ_X 吸収剤の被毒を検出する
手段と、前記被毒が検出されたときにＮＯ_X 吸収剤を加
熱して被毒回復を行う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が提供される。

【０００７】

【作用】ＮＯ_X 吸収剤に付着したＳＯＦや液体還元剤は
高温で燃焼、気化する。本発明では、被毒検出手段によ
りＮＯ_X 吸収剤の被毒が検出されると、被毒回復手段に
よりＮＯ_X 吸収剤の加熱が行われる。これにより、ＮＯ
_X 吸収剤の表面を覆うＳＯＦや液体還元剤が燃焼、気化
してＮＯ_X 吸収剤の表面から除去されるのでＮＯ_X 吸収
剤の被毒が解消する。

【０００８】

【実施例】図１を参照して、本発明をディーゼルエンジ
ンに適用した場合の実施例について説明する。図１にお
いて、１はディーゼルエンジン、２はエンジンの吸気
管、３はエンジンの排気管を示す。本実施例では、エン
ジンの吸気管２にはシャッターバルブ６が設けられてい
る。

【０００９】シャッターバルブ６は全開時の吸気抵抗の
少ないバタフライ弁の形式であり、エンジンの通常運転
時には全開に保持されており、後述のＮＯ_X 吸収剤から
のＮＯ_X の放出、還元操作時に所定開度まで閉弁され、
吸気管２を絞ってエンジンに吸入される空気量を低下さ
せる。７は後述の電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０から
の信号を受けてシャッターバルブ６を開閉駆動するステ
ップモータ、負圧アクチュエータなどの適宜な形式のア
クチュエータ、８はシャッターバルブの開度を検出する
開度センサである。

【００１０】又、エンジン排気管３には排気温度センサ
１３と、その下流側に還元剤供給装置１１が配置されて
おり、排気管３は、更にその下流部でＮＯ_X 吸収剤１５
を収容したケーシングに接続されている。また、ＮＯ_X
吸収剤１５の下流側の排気管には排気中の酸素濃度に応
じて連続的に変化する信号を出力するリーンミクスチャ
センサを用いた酸素濃度センサ１０が設けられている。

【００１１】還元剤供給装置１１は、ＮＯ_X 吸収剤１５
の上流側の排気管３に還元剤を噴射する噴射弁１１ａを
備え、ＥＣＵ２０からの入力信号に応じて所定の流量の
還元剤を排気管３内に注入する。還元剤としては、排気
中で炭化水素や一酸化炭素等の還元成分を発生するもの
であれば良く、水素、一酸化炭素等の気体、プロパン、
プロピレン、ブタン等の液体又は気体の炭化水素、ガソ
リン、軽油、灯油等の液体燃料等が使用できる。本実施
例ではディーゼルエンジンが用いられているため、還元
剤としてエンジンの燃料と同じ軽油を使用しており、軽
油は図示しないエンジンの燃料タンクから供給ポンプに
より加圧されて噴射弁１１ａに供給される。

【００１２】また、図に２０で示すのはエンジン１の電
子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ２０はＣＰＵ
２１，ＲＡＭ２２，ＲＯＭ２３及び入力ポート２４、出
力ポート２５を相互に双方向バス２６で接続した構成の
ディジタルコンピュータからなり、エンジンの燃料噴射
量制御等の基本制御を行うほか、本実施例では還元剤の
供給量の演算及び還元剤噴射弁１１ａの噴射量制御を行
っている。これらの制御のためＥＣＵ２０の入力ポート
２４には、酸素濃度センサ１０と排気温度センサ１３と
から排気中の酸素濃度信号と排気温度信号とが、またシ
ャッターバルブ開度センサ８からシャッターバルブの開
度信号が、それぞれ入力されている他、エンジン回転
数、アクセル開度等の信号がそれぞれ図示しないセンサ
から入力されている。

【００１３】本実施例では、ＮＯ_X 吸収剤１５には加熱
用の電気ヒータ１６が設けられている。ヒータ１６はＮ
Ｏ_X 吸収剤１５の排気入口側（上流側）端面に設けら
れ、ＥＣＵ２０からの信号により通電されてＮＯ_X 吸収
剤１５の上流側端面を加熱するようになっている。な
お、ヒータ１６はＮＯ_X 吸収剤１５の上流側端面近傍に
埋め込む形式のものであっても良い。

【００１４】ＮＯ_X 吸収剤１５は例えばアルミナ等の担
体を使用し、この担体上に例えばカリウム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 ，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と、白金Ｐt のような貴金属
とが担持されている。このＮＯ_X 吸収剤１５は流入する
排気の空燃比がリーンの場合にはＮＯ_X を吸収し、酸素
濃度が低下するとＮＯ_X を放出するＮＯ_X の吸放出作用
を行う。

【００１５】なお、上述の排気空燃比とは、ここではＮ
Ｏ_X 吸収剤１５の上流側の排気通路やエンジン燃焼室、
吸気通路等にそれぞれ供給された空気量の合計と燃料の
合計の比を意味するものとする。従って、ＮＯ_X 吸収剤
１５の上流側排気通路に燃料または空気が供給されない
場合には排気空燃比はエンジンの運転空燃比（エンジン
燃焼室内の燃焼における空燃比）と等しくなる。

【００１６】本実施例では、ディーゼルエンジンが使用
されているため、通常運転時の排気空燃比はリーンであ
り、ＮＯ_X 吸収剤１５は排気中のＮＯ_X の吸収を行う。
また、後述の操作により排気中に還元剤が導入されて酸
素濃度が低下すると、ＮＯ_X吸収剤１５は吸収した還元
剤の放出を行う。この吸放出作用の詳細なメカニズムに
ついては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸
放出作用は図２に示すようなメカニズムで行われている
ものと考えられる。次にこのメカニズムについて担体上
に白金Ｐt およびバリウムＢa を担持させた場合を例に
とって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ
土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。

【００１７】即ち、流入排気がかなりリーンになると流
入排気中の酸素濃度が大巾に増大し、図２(A) に示され
るようにこれら酸素Ｏ₂ がＯ₂ ^- またはＯ^2-の形で白金
Ｐtの表面に付着する。一方、流入排気中のＮＯは白金
Ｐt の表面上でこのＯ₂ ^- またはＯ^2-と反応し、ＮＯ₂
となる（２ＮＯ＋Ｏ₂ →２ＮＯ₂ ) 。次いで生成された
ＮＯ₂ の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ吸収剤内に吸
収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図２(A)
に示されるように硝酸イオンＮＯ₃ ^- の形で吸収剤内に
拡散する。このようにしてＮＯ_X がＮＯ_X 吸収剤１５内
に吸収される。

【００１８】従って、流入排気中の酸素濃度が高い限り
白金Ｐt の表面でＮＯ₂ が生成され、吸収剤のＮＯ_X 吸
収能力が飽和しない限りＮＯ₂ が吸収剤内に吸収されて
硝酸イオンＮＯ₃ ^- が生成される。これに対して流入排
気中の酸素濃度が低下してＮＯ₂ の生成量が減少すると
反応が逆方向（ＮＯ₃ ^- →ＮＯ₂ ）に進み、こうして吸
収剤内の硝酸イオンＮＯ₃ ^- がＮＯ₂ の形で吸収剤から
放出される。即ち、流入排気中の酸素濃度が低下すると
ＮＯ_X 吸収剤１５からＮＯ_X が放出されることになる。

【００１９】一方、流入排気中にＨＣ，ＣＯ等の還元成
分が存在すると、これらの成分は白金Ｐt 上の酸素Ｏ₂
^- またはＯ^2-と反応して酸化され、排気中の酸素を消費
して排気中の酸素濃度を低下させる。また、排気中の酸
素濃度低下によりＮＯ_X 吸収剤１５から放出されたＮＯ
₂ は図２(B) に示すようにＨＣ，ＣＯと反応して還元さ
れる。このようにして白金Ｐt の表面上にＮＯ₂ が存在
しなくなると吸収剤から次から次へとＮＯ₂ が放出され
る。従って流入排気中のＨＣ，ＣＯ成分が増加する程短
時間のうちにＮＯ_X 吸収剤１５からＮＯ_X が放出され、
還元されることになる。

【００２０】即ち、流入排気中のＨＣ，ＣＯは、まず白
金Ｐt 上のＯ₂ ^- またはＯ^2-とただちに反応して酸化さ
れ、次いで白金Ｐt 上のＯ₂ ^- またはＯ^2-が消費されて
もまだＨＣ，ＣＯが残っていればこのＨＣ，ＣＯによっ
て吸収剤から放出されたＮＯ_X および機関から排出され
たＮＯ_X が還元される。従って、エンジン排気中に含ま
れるＳＯＦや気化していない還元剤等がＮＯ_X吸収剤の
表面に付着する低温被毒が生じると白金Ｐt 上での酸化
による酸素消費が阻害され、排気の酸素濃度を充分に低
下させることができなくなり、上述のＮＯ_X の放出、還
元が行われなくなってしまい、排気中のＮＯ_X の除去が
行えなくなる。

【００２１】本実施例では、上記低温被毒が生じたこと
を前記還元剤供給装置１１からの還元剤供給開始後の酸
素濃度センサ１０の出力の変化から検出して、被毒回復
処理を行う。次に、図３を用いて本実施例のＮＯ_X 吸収
剤の被毒検出原理を説明する。図３は、還元剤供給開始
後のＮＯ_X 吸収剤１５下流側の排気酸素濃度の時間的変
化の被毒の有無による相違を示している。ＮＯ_X 吸収剤
の被毒が生じていない場合（図３、実線）には還元剤が
ＮＯ_X 吸収剤に到達すると直ちに白金Ｐt 上での酸化反
応により排気中の酸素が消費されるため、下流側の排気
酸素濃度は急速に低下する。

【００２２】しかし、低温被毒が生じると上述のように
白金Ｐt 上にＳＯＦ等が付着して酸化反応に関与できる
白金Ｐt の表面積が減少するため白金Ｐt 上での酸化反
応が低下する。このため、下流側での排気酸素濃度の低
下は緩やかになり、被毒の程度（付着量）が増すほど還
元剤供給開始後一定時間（図３ｔ ₀ ）経過後の排気酸素
濃度は高くなる（図３、点線）。本実施例では、上記を
利用してＮＯ_X 吸収剤に吸収されたＮＯ_X の放出、還元
浄化操作（以下、ＮＯ_X 吸収剤の「再生」操作とい
う。）の際に、還元剤供給開始後一定時間経過後の排気
酸素濃度を計測し、酸素濃度が所定値Ａ₀ より大きい場
合にＮＯ_X 吸収剤の被毒が生じたと判断している。

【００２３】図４は、上述のＮＯ_X 吸収剤の被毒判定動
作を示すフローチャートの一例を示している。本ルーチ
ンは前述のＥＣＵ２０により、一定時間毎に実行され
る。図４においてルーチンがスタートするとステップ４
０１ではＮＯ_X 吸収剤の再生操作実行のための条件が成
立しているか否かが判定される。ここで、ＮＯ_X 吸収剤
の再生実行条件は、（１）アクセル開度が所定値以下、
かつ、エンジン回転数が所定値以上であること（すなわ
ちエンジンブレーキ中であること）、（２）エンジン排
気温度が所定温度（Ｔ_START ）以上であること、（３）
前回ＮＯ_X 吸収剤の再生操作を行ってから所定時間が経
過していること、等であり、（１）〜（３）の条件が全
部成立した場合のみにステップ４０３以下のＮＯ_X 吸収
剤再生操作を行う。

【００２４】ここで、ＮＯ_X 吸収剤の再生をエンジンブ
レーキ中にのみ行うのは（上記条件（１））、再生時に
は後述のように吸気シャッターバルブを閉じて吸入空気
量を低減する必要があるため、通常運転中に再生を行う
とトルクショックを生じ運転性が悪化するためである。
また、排気温度が所定値以上（上記条件（２））とする
のは、ＮＯ_X 吸収剤がＮＯ_X 放出、還元作用の活性化す
る活性化温度に達していることが必要だからである。ま
た、前回の再生操作実行から所定時間が経過しているこ
と（上記条件（３））を再生実行条件としているのは頻
繁な再生操作を避けて真に再生が必要な場合にのみ再生
操作を行うようにするためである。

【００２５】なお、上記条件（３）の代わりに、ＮＯ_X
吸収剤のＮＯ_X 吸収量が所定値以上になっていることを
再生操作の実行条件としても良い。ＮＯ_X 吸収剤のＮＯ
_X 吸収量は、例えば、単位時間当たりのエンジンからの
ＮＯ_X の排出量を予めエンジン負荷（アクセル開度）と
エンジン回転数等の関数としてＥＣＵ２０のＲＯＭ２３
に記憶しておき、一定時間毎にアクセル開度と回転数と
から上記関数によりＮＯ_X 排出量を求め、これに一定の
係数を乗じたものを上記一定時間内のＮＯ_X 吸収剤のＮ
Ｏ_X 吸収量として積算することにより求められる。

【００２６】ステップ４０１で上記再生操作実行条件の
いずれかが成立していない場合、或いは、再生操作実行
中に上記条件が成立しなくなった場合にはステップ４１
９、４２１が実行され、再生操作は中止される。また、
ステップ４０１で上記条件の全てが成立している場合に
はステップ４０３から４０７でＮＯ_X 吸収剤１５の再生
操作が実行される。

【００２７】すなわち、ステップ４０３ではカウンタＴ
がプラス１カウントアップされ、ステップ４０５ではカ
ウンタＴの値が所定値Ｔ₀ 以上か否かが判定される。カ
ウンタＴは、再生操作が開始されてからの時間を表すカ
ウンタであり、所定値Ｔ₀ はＮＯ_X 吸収剤の再生が完全
に行われるために必要な時間に相当するルーチン実行回
数である。ステップ４０５でＴ＜Ｔ₀ である場合には未
だＮＯ_X 吸収剤の再生が完全に行われていないと判断し
て、ステップ４０７に進み、再生操作を実行（継続）す
る。すなわち、ステップ４０７ではエンジン吸気管２の
シャッターバルブ６を所定の開度まで閉弁してエンジン
の吸入空気量を絞るとともに還元剤供給装置１１から所
定量の還元剤をＮＯ_X 吸収剤１５に供給する。

【００２８】シャッターバルブの開度は急激な減速が生
じるのを防止するため、予めエンジン回転数の関数とし
て設定されており、この関数はＥＣＵ２０のＲＯＭ２３
に数値テーブルの形で格納されている。ステップ４０７
では、エンジン回転数を基に数値テーブルからシャッタ
ーバルブ６の開度設定値を読みだし、シャッターバルブ
開度センサ８で検出した開度が上記設定値に等しくなる
ようにシャッターバルブアクチュエータ７を駆動してシ
ャッターバルブ６を所定開度に制御する。また、還元剤
供給量は、エンジン吸入空気量（シャッターバルブ６の
開度とエンジン回転数）に応じて決定される。ステップ
４０５でＴ≧Ｔ₀ であった場合には、すなわち再生操作
が所定時間以上行われておりＮＯ_X 吸収剤のＮＯ_X 放出
と還元とが完全に行われたと考えられるので、ステップ
４１９に進みインテークシャッターバルブ６を全開にす
るとともに還元剤供給装置１１からの還元剤供給を停止
して再生操作を終了し、ステップ４２１でカウンタＴを
クリア（＝０）してルーチンを終了する。

【００２９】次いでステップ４０９〜４１７ではＮＯ_X
吸収剤の被毒の有無が判定される。すなわち、ステップ
４０９ではカウンタＴの値が所定値Ｔ ₀ になったか否か
が判定される。ここで、Ｔ ₀ は図３の時間ｔ ₀ に相当す
るルーチン実行回数である。ステップ４０９でＴ＝Ｔ ₀
である場合にはステップ４１１でＮＯ_X 吸収剤１５出口
での排気酸素濃度Ａが酸素濃度センサ１０から読み込ま
れ、ステップ４１３では酸素濃度Ａが所定値Ａ₀ （図
３）より大きいか否かが判定される。

【００３０】Ａ＞Ａ₀ である場合には前述のようにＮＯ
_X 吸収剤１５の低温被毒が生じていると考えられるので
ステップ４１５で被毒が生じていることを表すフラグＦ
₁ をセット（＝“１”）してルーチンを終了する。また
ステップ４１３でＡ≦Ａ₀ である場合にはＮＯ_X 吸収剤
１５の被毒は生じていないと考えられるのでステップ４
１７でフラグＦ₁ をリセット（＝“０”）してルーチン
を終了する。また、ステップ４０９で、Ｔ≠Ｔ ₀ である
場合にはルーチンはそのまま終了する。

【００３１】すなわち、本ルーチンを実行することによ
り、ＮＯ_X 吸収剤１５の低温被毒が生じている場合には
フラグＦ₁ がセット（＝“１”）され、低温被毒が生じ
ていない場合にはフラグＦ₁ がリセット（＝“０”）さ
れる。次に、図５を用いて本実施例の被毒回復処理につ
いて説明する。図５は被毒回復処理のフローチャートの
例を示す。本ルーチンは図４のルーチンと同様にＥＣＵ
２０により一定時間毎に実行されるが、本ルーチンの実
行間隔は図４のルーチンの実行間隔よりかなり長い間隔
に設定される。また、本ルーチンは一定時間毎に実行す
る代わりに車両が一定距離走行する毎に実行してもよ
い。

【００３２】本実施例では、図４のルーチンにより設定
されるフラグＦ₁ の値、ＮＯ_X 吸収剤の再生操作が実行
中か否か、ＮＯ_X 吸収剤上流側排気温度が所定値以上か
に応じて以下のような被毒回復処理を行う。 （１）フラグＦ₁ がセット（＝“１”）された状態でＮ
Ｏ_X 吸収剤の再生操作中に本ルーチンが実行された場合
（図５ステップ５０１、５０３）、ＮＯ_X 吸収剤のヒー
タ１６に所定時間通電して、ＮＯ_X 吸収剤１５の上流側
端面を加熱する（ステップ５０５〜５０９）。ＮＯ_X 吸
収剤表面に付着したＳＯＦ等は、高温（例えば４００度
Ｃ以上）では燃焼、気化する。ＮＯ_X 吸収剤の再生操作
は排気温度が所定値以上になったときに実行されるが、
この時にヒータ１６を用いて加熱するすることによりＮ
Ｏ_X 吸収剤上流側端面の温度は上記温度を越え、端面で
はＳＯＦ等の燃焼が開始される。これにより、ＮＯ_X 吸
収剤の上流側端面の被毒が回復するため、上流側端面で
は還元剤の酸化が生じるようになり、燃焼熱によりＮＯ
_X 吸収剤の温度が上昇する。この温度上昇により、上流
側端面に隣接した部分でもＳＯＦの燃焼が開始され、こ
の部分でも被毒の回復と還元剤の酸化が生じるようにな
る。このように、ＮＯ_X 吸収剤の上流側から下流側に向
けて順次連鎖的にＳＯＦ等の燃焼と還元剤の酸化反応に
よる温度上昇が生じるようになり、ＮＯ_X 吸収剤全体の
被毒が回復する。

【００３３】（２） フラグＦ₁ がセット（＝“１”）
された状態でＮＯ_X 吸収剤の再生操作実行中以外（ＮＯ
_X 吸収操作中）に本ルーチンが実行された場合（図５ス
テップ５０１、５０３）、ＮＯ_X 吸収剤上流側排気ガス
温度が所定値（例えば４００度Ｃ）以上か否かを判定し
（ステップ５１１）、その結果に応じて以下の処理を行
う。

【００３４】排気ガス温度が所定値（例えば４００度
Ｃ）以上であった場合には、再生操作実行中以外であっ
てもヒータ加熱によりＳＯＦの燃焼が可能であるので、
ステップ５０５〜５０９を実行して被毒の回復を行う。 排気ガス温度が所定値（例えば４００度Ｃ）より低い
場合には、ステップ５１３に進み、次回の再生操作実行
開始条件（図４ステップ４０１）のうちの実行開始排気
ガス温度条件の設定値Ｔ_START を所定温度Ｔ_A だけ高く
設定しなおす。これにより、次回の再生操作実行中に本
ルーチンが実行されずヒータ１６が通電が通電されなか
った場合でも、排気ガス温度によりＮＯ_X 吸収剤温度は
ＳＯＦの燃焼が生じる温度まで上昇して被毒の回復が行
われる。

【００３５】なお、次回の再生操作実行によっても被毒
が回復せずに、再度ステップ５１１、５１３が実行され
た場合には再生操作実行開始排気温度条件は更にＴ_A だ
け高く設定されることになるので、その次の再生操作実
行時には確実にＳＯＦの燃焼がおこなわれ、被毒が回復
することになる。 （３）フラグＦ₁ がリセット（＝“０”）された状態で
本ルーチンが実行された場合、既に被毒は回復している
ため、上記（１）、（２）の操作は行わずステップ５１
５で、再生操作実行開始排気温度条件の設定値Ｔ_START
を初期値Ｔ_S0）に戻した後ルーチンを終了する。

【００３６】上述のように、本実施例ではＮＯ_X 吸収剤
下流側の排気酸素濃度を検出することにより、ＮＯ_X 吸
収剤の低温被毒の有無を判定して被毒回復処理を実行し
ているが、別の方法により低温被毒を判定することもで
きる。図６は、ＮＯ_X 吸収剤温度に基づいて被毒判定を
行う場合の実施例の構成を示す。図６において、図１と
同じ参照符号は同じ構成要素を示すので説明は省略す
る。本実施例では、図１の酸素濃度センサ１０を使用せ
ず、代わりにＮＯ_X 吸収剤の温度を計測する温度センサ
１２が設けられている点が図１の実施例と相違する。温
度センサ１２は、ＮＯ_X 吸収剤１５の上流側端面から所
定距離だけ下流側のＮＯ_X 吸収剤内部に挿入され、この
部分のＮＯ_X 吸収剤温度を計測する。

【００３７】次に、図７（Ａ）、（Ｂ）を用いて本実施
例の被毒検出の原理を説明する。図７（Ａ）は一定時間
排気を流したあとのＮＯ_X 吸収剤内部のＳＯＦ、還元剤
等の付着量の分布を示している。図７（Ａ）に示すよう
にＳＯＦ等の付着量はＮＯ_X 吸収剤の上流側端面近傍で
最も多く、出口側になるに従って少なくなっている。こ
のことは、ＳＯＦ等の付着によりＮＯ_X 吸収剤上流側に
なるほど還元剤の酸化に寄与できる白金Ｐt の表面積は
少なく、下流側になるほど多くなっていることを示して
いる。また、図７（Ｂ）はＮＯ_X 吸収剤の被毒が生じて
いない場合（実線）と被毒が生じた場合（点線）のＮＯ
_X 吸収剤再生操作時のＮＯ_X 吸収剤内部の温度分布を示
している。図から判るように、被毒が生じていない場合
（実線）には、ＮＯ_X 吸収剤上流側端面で最も活発に還
元剤の酸化が行われ、ＮＯ_X 吸収剤下流側になるほど到
達する還元剤の量が減少することからＮＯ_X 吸収剤上流
側端面の温度が最も高くなり、下流側になるほど温度が
低下する。

【００３８】一方、被毒が生じると（点線）、上流側端
面では前述のように反応に寄与できる白金Ｐt の表面積
が少なくなっているので上流側近傍での還元剤の酸化反
応は低下し、上流側で参加されずに下流側まで到達する
還元剤の量が増加する。また、下流側では上流側に較べ
てＳＯＦ等の付着量が少なく、反応に寄与できる白金Ｐ
t の表面積が相対的に多くなっているので還元剤の酸化
反応が活発に行われるようになる。このため、下流側で
はＮＯ_X 吸収剤内部温度が被毒が生じていない場合に較
べて上昇する。従って、ＮＯ_X 吸収剤の上流側端面から
一定の距離だけ下流側の内部温度の上昇を監視すること
によりＮＯ_X 吸収剤の被毒の有無を検出することができ
る。

【００３９】図８は、本実施例のＮＯ_X 吸収剤内部温度
に基づくＮＯ_X 吸収剤の被毒判定動作を示すフローチャ
ートの一例を示している。本ルーチンも図４のルーチン
と同様に前述のＥＣＵ２０により、一定時間毎に実行さ
れる。図８において、ステップ８０１〜８０７及び８１
９、８２１は図４のステップ４０１〜４０７、４１９、
４２１と同様であるので、ここでは図４と相違する部分
についてのみ説明する。

【００４０】図８ステップ８０９は再生操作開始後所定
時間以上が経過したか否かの判定である。ここでＴ
₁ は、再生操作開始後ＮＯ_X 吸収剤内部の温度が上昇し
て図７（Ｂ）に示すような温度分布が得られるのに必要
な時間に相当するルーチンの実行回数である。ステップ
８０９で所定時間が経過している場合にはステップ８１
１で排気温度センサ１３からＮＯ_X 吸収剤１５の上流側
排気温度ｔ_inが、またステップ８１２で温度センサ１２
からＮＯ_X 吸収剤１５の内部温度ｔ_c が入力される。次
いで、ステップ８１３では上記により入力したＮＯ_X 吸
収剤内部温度ｔ_c が上流側排気温度ｔ_inより所定値Δｔ
₀ 以上高いか否かが判定される。

【００４１】ステップ８１３でｔ_c ≧ｔ_in＋Δｔ₀ であ
る場合には、すなわちＮＯ_X 吸収剤内部の温度分布が図
７（Ｂ）点線のようになっているのでＮＯ_X 吸収剤の被
毒が生じたと判断してステップ８１５に進みフラグＦ₁
をセット（＝“１”）する。また、ｔ_c ＜ｔ_in＋Δｔ₀
である場合には温度分布は図７（Ｂ）実線の様になって
いるので、被毒は生じていないと判断してステップ８１
７に進みフラグＦ₁ をリセット（＝“０”）する。これ
により、図４のルーチンと同様に被毒の有無をフラグＦ
₁ の値により判断することができる。

【００４２】なお、本実施例においても一定時間毎に図
５に示したルーチンが実行され、被毒が生じていると判
定された場合には被毒回復処理が行われるのは図１の実
施例と同様である。

【００４３】

【発明の効果】本発明の排気浄化装置は、機関運転中常
時ＮＯ _X 吸収剤に排気を流通させた状態でＮＯ _X 吸収剤
に還元剤を供給してＮＯ _X 吸収剤からのＮＯ _X の吸放出
を行うことによりＮＯ _X 吸収剤の温度低下を防止するこ
とを可能とすると共に、更に上述のようにＮＯ_X 吸収剤
のＳＯＦや液体還元剤による低温被毒の有無を判定し
て、被毒が生じている場合には被毒回復処理を行うよう
にしたことにより、排気浄化効率の低下を防止し、常に
排気を良好な状態に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排気浄化装置の一実施例を示す図であ
る。

【図２】ＮＯ_X 吸収剤の吸放出作用を説明する図であ
る。

【図３】図１の実施例のＮＯ_X 吸収剤の被毒検出原理を
説明する図である。

【図４】図１の実施例のＮＯ_X 吸収剤の被毒判定を動作
を示すフローチャートである。

【図５】被毒回復処理を示すフローチャートである。

【図６】本発明の排気浄化装置の別の実施例を示す図で
ある。

【図７】図６の実施例のＮＯ_X 吸収剤の被毒検出原理を
説明する図である。

【図８】図６の実施例のＮＯ_X 吸収剤の被毒判定を動作
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…ディーゼルエンジン ２…エンジン吸気管 ３…エンジン排気管 ６…シャッターバルブ ７…アクチュエータ ８…シャッターバルブ開度センサ １０…酸素濃度センサ １１…還元剤供給装置 １２…ＮＯ_X 吸収剤温度センサ １３…排気温度センサ １５…ＮＯ_X 吸収剤 １６…ヒータ ２０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−106826（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−76923（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 3/08 F01N 3/18 F01N 3/20 F01N 3/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入する排気ガスの空燃比がリーンであ
   るときにＮＯ _X を吸収し、流入する排気ガス中の酸素濃
   度を低下させると吸収したＮＯ _X を放出するＮＯ _X 吸収
   剤を機関排気通路内に配置すると共に、機関運転中常時
   ＮＯ _X 吸収剤に排気ガスを流通させておき、ＮＯ _X 吸収
   剤に流入する排気ガスがリーンのときにＮＯ _X 吸収剤に
   吸収されたＮＯ _X をＮＯ _X 吸収剤に流入する排気ガス中
   の酸素濃度が低下せしめられたときにＮＯ _X 吸収剤から
   放出するようにした内燃機関の排気浄化装置において、 前記ＮＯ _X 吸収剤に還元剤を供給してＮＯ _X 吸収剤に流
   入する排気ガス中の酸素濃度を低下せしめることにより
   ＮＯ _X 吸収剤に吸収されているＮＯ _X をＮＯ _X 吸収剤か
   ら放出させると共に、 排気中の未燃成分によるＮＯ_X 吸
   収剤の被毒を検出する手段と、前記被毒が検出されたと
   きにＮＯ_X 吸収剤を加熱して被毒回復を行う手段とを備
   えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。