JP3570237B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
排気通路内の或る位置よりも上流の排気通路内、燃焼室内、および吸気通路内に供給された全燃料量および全還元剤量に対する全空気量の比をその位置を流通する排気の空燃比と称すると、リーン混合気を燃焼せしめるようにした内燃機関において、流入する排気の空燃比がリーンのときにNOX を吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸収しているNOX を放出するNOX 吸収剤を機関排気通路内に配置し、NOX 吸収剤に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにしてNOX 吸収剤から吸収されているNOX を放出させると共に還元するようにした内燃機関の排気浄化装置が公知である(特開平6−66129号公報参照)。この排気浄化装置ではさらに、NOX 吸収剤を一時的に加熱しつつNOX 吸収剤に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにしてNOX 吸収剤から吸収されているSOX を放出させるようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、NOX 吸収剤はモノリス型触媒コンバータに設けられるのが一般的である。このモノリス型触媒コンバータは排気通路軸線に対しほぼ平行に延びる複数のセルであって両端が開放されたセルを有し、これらセルの内壁面上にNOX 吸収剤が配置される。この場合、排気上流側のNOX 吸収剤部分から放出されたNOX またはSOX がセル内を流通するときに排気下流側のNOX 吸収剤部分に到達する可能性がある。しかしながら、NOX 吸収剤に流入する排気の空燃比をリッチにしたと云っても例えばNOX 吸収剤に流入する排気の空燃比をリッチにした直後は排気下流側のNOX 吸収剤部分周りの酸素濃度はほとんど低下しておらず、したがってこのNOX 吸収剤部分にNOX またはSOX が到るとこのNOX またはSOX がNOX 吸収剤内に再び吸収されることになるという問題点がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために1番目の発明によれば、複数の気筒を具備すると共にこれら気筒が複数の気筒群に分割されており、各気筒群が分岐排気通路を介して共通の合流排気通路に接続されており、流入する排気の空燃比がリーンのときにNO X を吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸収しているNO X を放出するNO X 吸収剤を含む触媒コンバータを各分岐通路内に配置し、酸化雰囲気においてNO X を選択的に還元可能な選択還元触媒を合流排気通路内に配置し、NO X 吸収剤から吸収されているNO X またはSO X を放出させるべきときには当該NO X 吸収剤に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにすると共に残りのNO X 吸収剤に流入する排気の空燃比をリーンにして選択還元触媒が酸化雰囲気に維持されるようにしている。
【0005】
すなわち1番目の発明では、1番目の発明では、NOX吸収剤から排出される多量のHC,COが選択還元触媒において確実に酸化される。
また、2番目の発明では1番目の発明において、前記触媒コンバータが排気通路軸線に対しほぼ平行に延びる多孔質セル壁により画定された複数のセルを具備し、これらセルは排気上流端が開放されかつ排気下流端が閉鎖された上流端開放セルと、排気上流端が閉鎖されかつ排気下流端が開放された下流端開放セルとからなり、これら上流端開放セルと下流端開放セルとが交互に繰り返し並べられて形成されており、前記NO X 吸収剤が上流端開放セルの内壁面上および下流端開放セルの内壁面上に配置されている。すなわち2番目の発明では、触媒コンバータに流入した排気はまず上流端開放セル内に流入し、次いでセル壁を通過して下流端開放セル内に流入し、斯くして触媒コンバータから流出する。その結果、下流端開放セル内にはその周りのセル壁から排気が流入するので下流端開放セル内に流入したNO X およびSO X が再びNO X 吸収剤に到達するのが阻止され、したがってNO X 吸収剤から放出されたNO X およびSO X が再びNO X 吸収剤に吸収されるのが阻止される。さらに、上流端開放セルの内壁面上および下流端開放セルの内壁面上にNO X 吸収剤が配置されるのでNO X およびSO X がNO X 吸収剤に確実に吸収されると共に、NO X 吸収剤を通過するときの排気流速が低下せしめられる。その結果、NO X 吸収剤と排気との接触時間が長くなるので、酸素濃度が低下せしめられた排気をNO X およびSO X 放出のために有効に利用することが可能となる。
【0006】
【発明の実施の形態】
図1は本発明を火花点火式機関に適用した場合を示している。しかしながら、本発明をディーゼル機関に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4つの気筒を具備する。各気筒はそれぞれ対応する枝管2を介してサージタンク3に接続され、サージタンク3は吸気ダクト4を介してエアクリーナ5に接続される。吸気ダクト4内には吸気制御弁6が配置される。また、各気筒には筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁7が設けられる。一方、各気筒は排気マニホルド8および排気管9を介してNOX 吸収剤10を備えたウォールフロー型の触媒コンバータ11に接続され、触媒コンバータ11は排気管12に接続される。この触媒コンバータ11には電気ヒータ17が設けられており、この電気ヒータ17は電子制御ユニット20からの出力信号に基づきオンオフされるスイッチ18を介して電源19に接続される。
【0007】
電子制御ユニット20はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス21によって相互に接続されたROM(リードオンリメモリ)22、RAM(ランダムアクセスメモリ)23、CPU(マイクロプロセッサ)24、常時電力が供給されているB−RAM(バックアップRAM)25、入力ポート26および出力ポート27を具備する。サージタンク3にはサージタンク3内の圧力に比例した出力電圧を発生する圧力センサ28が取り付けられ、排気管12には排気管12内を流通する排気の温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ29が取り付けられる。これらセンサ28および29の出力電圧はそれぞれ対応するAD変換器30を介して入力ポート26に入力される。CPU24では圧力センサ28の出力電圧から吸入空気量Qが算出される。また、入力ポート26には機関回転数Nを表す出力パルスを発生する回転数センサ31が接続される。一方、出力ポート27はそれぞれ対応する駆動回路32を介して燃料噴射弁7およびスイッチ18に接続される。
【0008】
図2には触媒コンバータ11が詳細に示される。図2を参照すると、ウォールフロー型の触媒コンバータ11は排気通路軸線に対しほぼ平行に延びる多孔質セル壁14により画定された複数のセルを具備し、これらセルは排気上流端15uが開放されかつ排気下流端15dが閉鎖された上流端開放セル16uと、排気上流端15uが閉鎖されかつ排気下流端15dが開放された下流端開放セル16dとからなり、これら上流端開放セル16uと下流端開放セル16dとが交互に繰り返し並べられて形成されている。断面1in2 当たりのセル数は例えば300であり、セル壁14の厚さは例えば0.3mmとされる。上流端開放セル16uの内壁面上にはNOX 吸収剤10が配置され、下流端開放セル16dの内壁面上にもNOX 吸収剤10が配置される。したがって、図2において矢印EGでもって示すように触媒コンバータ11内に流入した排気はまず上流端開放セル16u内に流入し、次いで上流端開放セル16u側のNOX 吸収剤10、セル壁14、下流端開放セル16d側のNOX 吸収剤10を順次通過して下流端開放セル16d内に流入し、斯くして触媒コンバータ11から流出する。なお、本実施態様では例えばセラミックからなるセル壁14の細孔の内壁面上にもNOX 吸収剤10が配置されており、したがって排気はセル壁14を通過するときにもNOX 吸収剤10と接触する。
【0009】
NOX 吸収剤10は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、パラジウムPd、ロジウムRh、イリジウムIrのような貴金属とが担持されている。このNOX 吸収剤10は流入する排気の空燃比がリーンのときにはNOX を吸収し、流入する排気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。なお、NOX 吸収剤10上流の排気通路内に燃料或いは空気が供給されない場合にはNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比は各気筒の燃焼室内に供給された燃料量の合計に対する空気量の合計の比に一致する。
【0010】
上述のNOX 吸収剤10を機関排気通路内に配置すればこのNOX 吸収剤10は実際にNOX の吸放出作用を行うが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3(A)および図3(B)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。
【0011】
すなわち、流入する排気がかなりリーンになると流入する排気中の酸素濃度が大巾に増大し、図3(A)に示されるようにこれら酸素O2 がO2 − またはO2−の形で白金Ptの表面に付着する。一方、流入する排気中のNOは白金Ptの表面上でO2 − またはO2−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上でさらにに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3(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NOX がNOX 吸収剤10内に吸収される。
【0012】
流入する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NOX 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。これに対して流入する排気中の酸素濃度が低下してNO2 の生成量が低下すると反応が逆方向(NO3 − →NO2 )に進み、斯く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。すなわち、流入する排気中の酸素濃度が低下するとNOX 吸収剤10からNOX が放出されることになる。流入する排気のリーンの度合が低くなれば流入する排気中の酸素濃度が低下し、したがって流入する排気のリーンの度合を低くすればNOX 吸収剤10からNOX が放出されることになる。
【0013】
一方、このとき流入する排気の空燃比をリッチにすると機関からは多量の未燃HC,COが排出され、これら未燃HC,COは白金Pt上の酸素O2 − またはO2−と反応して酸化せしめられる。また、流入する排気の空燃比をリッチにすると流入する排気中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤からNO2 が放出され、このNO2 は図3(B)に示されるように未燃HC,COと反応して還元せしめられる。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。したがって流入する排気の空燃比をリッチにすると短時間のうちにNOX 吸収剤10からNOX が放出されることになる。
【0014】
図1の内燃機関では通常、燃焼室で燃焼せしめられる混合気の空燃比はリーンに維持されるのでNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比は通常リーンであり、したがってこのとき排気中のNOX はNOX 吸収剤10に吸収される。ところが、NOX 吸収剤10のNOX 吸収能力には限界があるのでNOX 吸収剤10のNOX 吸収能力が飽和する前にNOX 吸収剤10からNOX を放出させる必要がある。そこで図1に示す内燃機関では、NOX 吸収剤10のNOX 吸収量が予め定められた設定量よりも多くなったときにはNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにしてNOX 吸収剤10からNOX を放出させると共に還元するようにしている。
【0015】
ところで、NOX 吸収剤10からのNOX 放出メカニズムや放出されたNOX の還元作用のことを考えると、NOX 吸収剤10内に酸素が存在するとNOX 吸収剤10においてNOX を良好に浄化できないと考えることもできる。しかしながら、本願発明者によれば、NOX 吸収剤10内に或る程度の量の酸素が存在しているとNOX 吸収剤10においてNOX を良好に浄化できることが確認されている。
【0016】
NOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチのときにNOX 吸収剤10内に酸素が存在していると、なぜNOX が良好に浄化されるかについては明らかにされていない。しかしながら次の理由によるものと考えられる。すなわち、通常運転時各気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンであると言っても各気筒から排出される排気中にはHCが含まれている。このHCの一部はNOX 吸収剤10において酸化されるが残りのHCは酸化されることなく触媒粒子例えば白金Ptの表面上に付着する。また、NOX 吸収剤10からNOX を放出すべきときには上述したようにNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチにされるのでNOX 吸収剤10に多量のHCが流入し、このHCの一部が白金Pt表面上に付着する。ところが、このHCが白金Pt表面を覆うとNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリーンのときには白金Pt表面に酸素O2 がO2 − またはO2−の形で付着できなくなるためにNOX がNOX 吸収剤10に吸収されにくくなり、斯くしてNOX 吸収剤10から多量のNOX が排出される。一方、NOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチのときには白金Pt表面上でNOX 吸収剤10から放出されたNOX が排気中のHC,COと反応しにくくなり、斯くしてこの場合にもNOX 吸収剤10から多量のNOX が排出される。
【0017】
一方、NOX 吸収剤10からNOX を放出すべくNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチにされたときに、NOX 吸収剤10内に酸素が存在すると白金Pt周りが局所的に酸化雰囲気となりうる。このとき、通常運転時に比べてNOX 吸収剤10に流入する排気の温度が高められるためにNOX 吸収剤10の温度が高められ、その結果白金Pt表面上のHCが酸素により酸化される。したがって、白金Pt表面上からHCが除去され、斯くしてNOX 吸収剤10の良好なNOX 浄化作用が確保される。あるいは、NOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチにされるとまず、NOX 吸収剤10に流入する排気中のHC,COが例えば白金Pt表面上で酸素と反応する。その結果、白金Pt周りが局所的に加熱せしめられ、それにより白金Pt表面上に付着しているHCと酸素との反応が促進せしめられ、斯くして白金Pt表面上からHCが除去される。
【0018】
ところが、NOX 吸収剤10内の酸素濃度が過度に高くなると酸素と白金Pt表面上のHCまたは流入排気中のHCとの反応が過度に生じ、その結果触媒コンバータ11の温度が過度に高くなって触媒コンバータ11が溶損する恐れがある。したがって、NOX 吸収剤10においてNOX を良好に浄化するためにはNOX 吸収剤10内の酸素量を予め定められた設定範囲内、すなわちNOX 吸収剤10の溶損を生ずることなく白金Pt表面のHCを良好に除去できる範囲内に維持することが必要となる。
【0019】
そこで本実施態様では、NOX 吸収剤10からNOX を放出すべきときにNOX 吸収剤10に流入する排気中の酸素濃度がこの設定範囲内にあるようにNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比を制御するようにしている。
なお、本実施態様におけるような火花点火式ガソリン機関では設定範囲は例えば0.3%から1.0%程度である。これに対し、ディーゼル機関では設定範囲は例えば1.0%から2.0%程度である。ディーゼル機関の設定範囲がガソリン機関よりも高いのはディーゼル機関の排気温度がガソリン機関よりも低いために触媒コンバータ11の溶損が生じにくいからであり、ディーゼル機関の燃料である軽油がガソリンに比べて活性が低いために比較的多量の酸素を必要とするからである。
【0020】
ところが、NOX 吸収剤10に流入する排気中に酸素を含ませることにより白金Pt周りに酸素が供給するようにすると、排気中の酸素は必ずしも白金Pt周りに到達せず、したがって酸素を白金Pt表面上のHC除去のために有効に利用することができない。一方、白金Pt周りのNOX 吸収剤10から酸素を供給すればほとんどの酸素が白金Ptに到達することができる。
【0021】
そこで本実施態様では、流入する排気中の酸素濃度が高くなると酸素を蓄え、流入する排気中の酸素濃度が低くなると蓄えている酸素を放出する酸素吸蔵剤を白金Pt周りのNOX 吸収剤10内に設け、NOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリーンのときに酸素吸蔵剤内に酸素を蓄え、NOX 吸収剤からNOX を放出させるべくNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチにされたときに酸素吸蔵剤から白金Pt周りに酸素を供給するようにしている。
【0022】
一方、上述したように白金Pt周りの温度が高くなると白金Pt表面上のHCの酸化反応および除去作用が促進され、あるいはNOX 吸収剤10からのNOX 放出作用と放出されたNOX の還元反応とが促進される。白金Pt表面上で酸素と還元剤例えばHCとが反応すると白金Pt周りの温度が高くなるので白金Pt周りに還元剤を供給すれば白金Pt周りの温度を高めることができる。一方、上述したようにNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチになると酸素吸蔵剤から白金Pt周りに酸素が供給される。そこで本実施態様では、NOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチのときに白金Pt周りにHCを供給するようにしている。
【0023】
NOX 吸収剤10に流入する排気中にHCを含ませるよりも白金Pt周りのNOX 吸収剤10からHCを供給した方が白金Pt周りの温度を高めるためにHCを有効に利用することができる。そこで本実施態様では、その温度が低いときにHCを吸着し、その温度が高くなると吸着しているHCが脱離するHC吸着剤をNOX 吸収剤10内に設けると共に、NOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリーンのときにこの排気の温度を低くし、NOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチのときにこの排気の温度を高くしている。
【0024】
すなわち、酸素吸蔵剤をOC、HC吸着剤をADでそれぞれ表すと図4(A)に示されるように、NOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリーンのときにはNOX 吸収剤10内に流入する排気中のNOX が吸収され、酸素吸蔵剤OC内に流入する排気中の酸素O2 が蓄えられ、HC吸着剤の温度が低くされるのでHC吸着剤AD内に流入する排気中のHCが吸着される。これに対し、NOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチになると図4(B)に示されるようにNOX 吸収剤10からNOX が放出され、酸素吸蔵剤OCから酸素O2 が放出され、HC吸着剤の温度が高められるのでHC吸着剤からHCが脱離する。酸素吸蔵剤OCから放出された酸素O2およびHC吸着剤から脱離したHCは次いで白金Pt表面上に移動して反応し、斯くして白金Pt周りの温度が高められる。なお、HC吸着剤から脱離したHCの一部がNOX 吸収剤10から放出されたNO2 を還元することもありうる。
【0025】
酸素吸蔵剤としては例えばセリアCeO2 を用いることができ、HC吸着剤としてはゼオライトまたはモルデナイトを用いることができ、ゼオライトまたはモルデナイトは担体として用いることができる。そこで本実施態様では、NOX 吸収剤10を例えばゼオライトまたはモルデナイトを担体とし、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、パラジウムPd、ロジウムRh、イリジウムIrのような貴金属と、セリアCeO2 とを担持させて形成している。
【0026】
本実施態様では、NOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比をリッチにするために、機関出力のための機関吸気行程または圧縮行程における燃料噴射とは別に、燃料噴射弁7から膨張行程または排気行程に2回目の燃料噴射すなわち2次燃料噴射を行うようにしている。この2次燃料噴射による燃料は機関出力にほとんど寄与しない。NOX 吸収剤10からNOX を放出させるべきときの2次燃料噴射時間TAUSはTNとされる。このTNはNOX 吸収剤10内の排気中の酸素濃度を上述の設定範囲に維持するのに必要な2次燃料噴射時間であって、機関負荷Q/N(吸入空気量Q/機関回転数N)と機関回転数Nとの関数として予め実験により求められている。このTNは図5に示されるマップの形で予めROM22内に記憶されている。
【0027】
NOX 吸収剤10の温度が高いときにはHCと酸素との反応が活発になるのでNOX 吸収剤10の温度が高いときにNOX 吸収剤10に多量の酸素を供給すれば白金Pt表面上のHCを良好に除去することができる。一方、NOX 吸収剤10の温度が低いときにはNOX 吸収剤10に多量の酸素を供給してもこの酸素をHC除去のために有効に利用できない。むしろ、NOX 吸収剤10の温度を低下させ、あるいはNOX 吸収剤10からのNOX 放出作用またはNOX の還元作用を阻害する。一方、温度センサ29により検出されるNOX 吸収剤10から排出される排気の温度TEXはNOX 吸収剤10の温度を表している。そこで本実施態様では、図6(A)に示されるように排気温度TEXが高いとき程NOX 吸収剤10内の排気中の酸素濃度COXが高くなるように2次燃料噴射時間TNを補正係数KRN(>0)でもって補正するようにしている。
【0028】
また、NOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチになったときにHC吸着剤から脱離するHC量が多くなればこのHCに見合うだけの酸素が必要となる。そこで本実施態様では、HC吸着剤に吸着されているHC量SHCを求め、図6(B)に示されるように吸着HC量SHCが多いとき程NOX 吸収剤10内の排気中の酸素濃度COXが高くなるように2次燃料噴射時間TNを補正係数KRNでもって補正するようにしている。なお、補正係数KRNは排気温度TEXおよび吸着HC量SHCの関数として図6(C)に示すマップの形で予めROM22内に記憶されている。
【0029】
一方、NOX 吸収剤10からNOX を放出させるべきときの2次燃料噴射時期FITはADVとされる。このADVは例えば圧縮上死点後(ATDC)90°クランク角(CA)から120°CA程度に定められる。
上述したように、NOX 吸収剤10からNOX を放出させるべきときにはHC吸着剤からHCがNOX 吸収剤10に供給される。ところが、通常運転時に機関から排出されるHC量は少ないので通常運転時にHC吸着剤に十分な量のHCを吸着させることができない。そこで本実施態様では、通常運転時に2次燃料噴射を行い、それによりHC吸着剤にHCを供給して吸着させるようにしている。
【0030】
ところが通常運転時、すなわちNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリーンのときに2次燃料噴射を行ってNOX 吸収剤10に流入する排気中の酸素濃度が低下するとNOX 吸収剤10からNOX が放出されてしまう。また、2次燃料噴射によるHCがNOX 吸収剤10内で酸化されるとHC吸着剤の温度が高くなってHC吸着剤からHCが脱離してしまう。そこで、HC吸着剤にHCを供給すべきときの2次燃料噴射時間TAUSを、NOX 吸収剤10からNOX が放出されずかつHC吸着剤からHCが脱離しない2次燃料噴射時間TAに定めている。このTAは機関負荷Q/Nと機関回転数Nとの関数として予め実験により求められており、図7に示されるマップの形で予めROM22内に記憶されている。
【0031】
一方、HC吸着剤にHCを供給すべきときの2次燃料噴射時期FITはRTDとされ、このRTDはADVよりも遅角された例えばATDC150°CAから180°CA程度に定められる。このように2次燃料噴射時期を遅くすると2次燃料噴射によるHCのうち燃焼室内または排気通路内で燃焼せしめられるHCの割合が小さくなるのでNOX 吸収剤10に流入する排気の温度が低く維持される。また、このときHC吸着剤に供給されるHCは重質HC(高分子HC)であるのでNOX 吸収剤10内で酸化されにくい。したがって、通常運転時にHC吸着剤の温度上昇を抑制することができ、斯くしてHC吸着剤からHCが脱離するのを抑制することができる。
【0032】
逆に、NOX 吸収剤10からNOX を放出させるべきときのように2次燃料噴射時期を早めると燃焼室内または排気通路内で燃焼せしめられるHCの割合が大きくなるのでNOX 吸収剤10に流入する排気の温度が高められ、したがってHC吸着剤からHC脱離が促進される。また、このときNOX 吸収剤10に供給されるHCは軽質HC(低分子HC)であるのでNOX 吸収剤10内で反応しやすい。したがって、NOX 吸収剤10から放出されたNOX を容易に還元することができる。
【0033】
このように図1の内燃機関では排気中のNOX を良好に浄化することができる。ところが燃料および機関の潤滑油内にはイオウ分が含まれているので流入する排気中にはイオウ分例えばSOX が含まれており、NOX 吸収剤10にはNOX ばかりでなくSOX も吸収される。このNOX 吸収剤10へのSOX 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。
【0034】
すなわち、NOX の吸収メカニズムを説明したときと同様に担体上に白金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と、前述したように流入する排気の空燃比がリーンのときには酸素O2 がO2 − またはO2−の形で白金Ptの表面に付着しており、流入する排気中のSOX 例えばSO2 は白金Ptの表面でO2 − またはO2−と反応してSO3 となる。次いで生成されたSO3 は白金Pt上で更に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、硫酸イオンSO4 2− の形で吸収剤内に拡散する。次いでこの硫酸イオンSO4 2− はバリウムイオンBa2+と結合して硫酸塩BaSO4 を生成する。
【0035】
しかしながらこの硫酸塩BaSO4 は分解しずらく、流入する排気の空燃比を単にリッチにしても硫酸塩BaSO4 は分解されずにそのまま残る。したがってNOX 吸収剤10内には時間が経過するにつれて硫酸塩BaSO4 が増大することになり、斯くして時間が経過するにつれてNOX 吸収剤10が吸収しうるNOX 量が低下することになる。
【0036】
ところが、NOX 吸収剤10内で生成された硫酸塩BaSO4 はNOX 吸収剤10の温度が高いときにNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比をリッチまたは理論空燃比にすると分解して硫酸イオンSO4 2− がSO3 の形で吸収材から放出される。そこで本実施態様では、NOX 吸収剤10のSOX 吸収量が予め定められた設定量よりも多くなったときには電気ヒータ17によりNOX 吸収剤10を加熱しつつNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにしてNOX 吸収剤10からSOX を放出させるようにしている。すなわち、NOX 吸収剤10からSOX を放出すべきときにはスイッチ18をオンにしつつ2次燃料噴射が行われる。このとき放出されたSO3 は流入する排気中のHC,COによってただちにSO2に還元せしめられる。なお、NOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比を理論空燃比にしてNOX 吸収剤10からSOX を放出させるようにしてもよい。
【0037】
NOX 吸収剤10からSOX を放出すべきときの2次燃料噴射時間TAUSはTSとされる。このTSはNOX 吸収剤10からNOX を放出すべきときと同様に、NOX 吸収剤10内の排気中の酸素濃度が上述の設定範囲内にあるように定められており、機関負荷Q/Nと機関回転数Nとの関数として図8に示されるマップの形で予めROM22内に記憶されている。また、排気温度TEXが高いとき程NOX 吸収剤10内の排気中の酸素濃度が高くなるように、かつHC吸着剤に吸着されているHC量SHCが多いとき程NOX 吸収剤10内の排気中の酸素濃度が高くなるように、2次燃料噴射時間TSが補正係数KRSでもって補正される。この補正係数KRSは排気温度TEXおよび吸着HC量SHCの関数として図9に示すマップの形で予めROM22内に記憶されている。さらに、このときの2次燃料噴射時期FITはADVとされる。したがって、NOX 吸収剤10からSOX を良好に放出させることができる。
【0038】
ところで、上述したようにNOX 吸収剤10はウォールフロー型の触媒コンバータ11内に設けられているのでNOX 吸収剤10から放出されたNOX およびSOX が再びNOX 吸収剤10に吸収されるのが阻止される。すなわち、図2を参照して説明したように下流端開放セル16d内にはその周りのセル壁から排気が流入するので下流端開放セル16d内に流入したNOX およびSOX が下流端開放セル16d内壁面上のNOX 吸収剤10に到達するのが阻止される。したがって、NOX 吸収剤10からNOX およびSOX を確実にかつ速やかに放出させることができる。
【0039】
また、触媒コンバータ11に流入した排気のすべてがNOX 吸収剤、HC吸着剤、および酸素吸蔵剤を介して流通するので、通常運転時にNOX 吸収剤10にNOX を確実に吸収させることができ、HC吸着剤にHCを効率的に吸着させることができ、酸素吸蔵剤に効率的に酸素を蓄えることができる。さらに、NOX 吸収剤10が上流端開放セル16uの内壁面上および下流端開放セル16dの内壁面上に配置され、さらにセル壁14の細孔内壁面上にも配置される。したがって、NOX がNOX 吸収剤10にさらに確実に吸収される。
【0040】
しかも、NOX 吸収剤10を通過するときの排気流速、またはNOX 吸収剤10における排気の空間速度が低下せしめられるのでNOX 吸収剤10と排気との接触時間が長くなる。その結果、酸素濃度が低下せしめられた排気をNOX 放出作用またはSOX 放出作用のために有効に利用することができる。
図10は本実施態様におけるNOX 放出制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【0041】
図10を参照すると、まずステップ40ではNOX 吸収剤10からNOX を放出させるべきときにセットされ、それ以外はリセットされるNOX フラグがセットされているか否かが判別される。NOX フラグがリセットされているときには次いでステップ41に進み、NOX 吸収剤10に吸収されているNOX 量SNが例えば機関運転状態に基づいて算出される。例えば、NOX 吸収剤10に流入するNOX 量は機関負荷Q/Nが高くなるにつれて多くなり、機関回転数Nが高くなるにつれて多くなるので、機関負荷Q/Nと機関回転数Nの積Q/N・Nの積算値に基づき吸収NOX 量SNを推定することができる。続くステップ42では吸収NOX 量SNが一定値SN1よりも大きいか否かが判別される。この一定値SN1はNOX 吸収剤10が吸収しうる最大NOX 量の約30%である。SN≦SN1のときには処理サイクルを終了する。これに対し、SN>SN1のときには次いでステップ43に進み、NOX フラグがセットされる。
【0042】
NOX フラグがセットされたときにはステップ40からステップ44に進み、NOX フラグがセットされてから一定時間以上経過したか否か、すなわちNOX 吸収剤10のNOX 放出作用が一定時間以上行われたか否かが判別される。NOX フラグがセットされてから一定時間以上経過していないときには処理サイクルを終了する。これに対し、NOX フラグがセットされてから一定時間以上経過したときには次いでステップ45に進み、NOX フラグがリセットされる。
【0043】
図11は本実施態様におけるSOX 放出制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図11を参照すると、まずステップ50ではNOX 吸収剤10からSOX を放出させるべきときにセットされ、それ以外はリセットされるSOX フラグがセットされているか否かが判別される。SOX フラグがリセットされているときには次いでステップ51に進み、NOX 吸収剤10に吸収されているSOX 量SSが例えば機関運転状態に基づいて算出される。例えば、NOX 吸収剤10に流入するSOX 量は積算燃料噴射量が多くなるにつれて多くなるので積算燃料噴射量に基づき吸収SOX 量SSを推定することができる。続くステップ52では吸収NOX 量SSが一定値SS1よりも大きいか否かが判別される。この一定値SS1はNOX 吸収剤10が吸収しうる最大SOX 量の約30%である。SS≦SS1のときには処理サイクルを終了する。これに対し、SS>SS1のときには次いでステップ53に進み、SOX フラグがセットされる。続くステップ54ではスイッチ18がオンにされて電気ヒータ17がオンにされる。
【0044】
SOX フラグがセットされたときにはステップ50からステップ55に進み、SOX フラグがセットされてから一定時間以上経過したか否か、すなわちSOX 吸収剤10のSOX 放出作用が一定時間以上行われたか否かが判別される。SOX フラグがセットされてから一定時間以上経過していないときには処理サイクルを終了する。これに対し、SOX フラグがセットされてから一定時間以上経過したときには次いでステップ56に進み、SOX フラグがリセットされる。続くステップ57ではスイッチ18がオフにされて電気ヒータ17がオフにされる。続くステップ58ではNOX フラグがリセットされ、あるいはリセット状態に維持される。
【0045】
すなわち、NOX 吸収剤10からSOX を放出させるべきときにはNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチにされるのでこのときNOX 吸収剤10から吸収されているNOX も放出される。NOX 吸収剤10のNOX 放出作用を完了させるために必要な時間はNOX 吸収剤10のSOX 放出作用を完了させるために必要な時間よりもかなり短く、したがってNOX 吸収剤10のSOX 放出作用が完了したときにはNOX 放出作用も完了している。そこで、SOX フラグがセットされてから一定時間以上経過したときにはSOX フラグをリセットするだけでなく、NOX フラグもリセットしあるいはリセット状態に維持するようにしている。
【0046】
図12は2次燃料噴射を制御するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
図12を参照すると、まずステップ60ではSOX フラグがセットされているか否かが判別される。SOX フラグがリセットされているとき、すなわちNOX 吸収剤10からSOX を放出させるべきときでないときには次いでステップ61に進み、NOX フラグがセットされているか否かが判別される。NOX フラグがリセットされているとき、すなわちNOX 吸収剤10からNOX およびSOX を放出させるべきときでないときには次いでステップ62に進み、NOX 吸収剤10のHC吸着剤に吸着されているHC量SHCが算出される。例えば、吸着HC量SHCは積算燃料噴射量が多くなるにつれて多くなるので積算燃料噴射量に基づき吸着HC量SHCを推定することができる。続くステップ63では、図7のマップからHC吸着剤にHCを供給するための2次燃料噴射時間TAが算出される。続くステップ64では2次燃料噴射時間TAUSがこのTAとされる。続くステップ65では2次燃料噴射時期FITがRTDとされる。
【0047】
これに対し、NOX フラグがセットされているときにはステップ61からステップ66に進み、図5のマップからNOX 吸収剤10からNOX を放出させるための2次燃料噴射時間TNが算出される。続くステップ67では図6(C)のマップから補正係数KRNが算出される。続くステップ68ではTNとKRNの積の形で2次燃料噴射時間TAUSが算出される。続くステップ69では2次燃料噴射時期FITがADVとされる。一方、SOX フラグがセットされているときにはステップ60からステップ70に進み、図8のマップからNOX 吸収剤10からSOX を放出させるための2次燃料噴射時間TSが算出される。続くステップ71では図9のマップから補正係数KRSが算出される。続くステップ72ではTSとKRSの積の形で2次燃料噴射時間TAUSが算出される。続くステップ69では2次燃料噴射時期FITがADVとされる。
【0048】
図13に別の実施態様を示す。
図13を参照すると、排気マニホルド8の枝管8a内にNOX 吸収剤10を備えたウォールフロー型の触媒コンバータ11がそれぞれ配置される。すなわち一般的に云うと、内燃機関の複数の気筒が複数の気筒群に分割されており、各気筒群に接続された排気通路内にNOX 吸収剤10を配置しているということになる。本実施態様では、各気筒群が1つの気筒から形成されるが、各気筒群を複数の気筒から形成してもよい。
【0049】
一方、排気管9下流には選択還元触媒80を内蔵した触媒コンバータ81が配置される。この選択還元触媒80はゼオライト、モルデナイトのような多孔質担体上に白金Pt、パラジウムPd、ロジウムRh、イリジウムIrのような貴金属、または銅Cu、鉄Fe、コバルトCo、ニッケルNiのような遷移金属が担持されて形成されている。選択還元触媒80は例えば炭化水素HC、一酸化炭素COのような還元剤を含む酸素雰囲気においてNOX をこれらHC,COと選択的に反応せしめ、それによってNOX を窒素N2 に還元することができる。すなわち、選択還元触媒80は流入する排気が還元剤を含んでいると、たとえ酸素雰囲気であっても流入する排気中のNOX を還元する。なお、図13には示されないが、各触媒コンバータ11には図1の実施態様と同様に電気ヒータが設けられており、これら電気ヒータはそれぞれ対応するスイッチを介して電源に接続されている。
【0050】
通常運転時、各気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比はリーンであるのでこのとき各気筒から排出されるNOX はそれぞれ対応するNOX 吸収剤10内に吸収される。NOX がNOX 吸収剤10に吸収されずにNOX 吸収剤10から排出されたとしてもこのとき選択還元触媒80が酸化雰囲気に維持されており、選択還元触媒80に流入する排気中にHC,COが含まれているのでこのNOX は選択還元触媒80において還元される。また、このときNOX 吸収剤10のHC吸着剤にHCを供給すべく各気筒において2次燃料噴射が行われており、このHCのうちHC吸着剤に吸着されなかったHCも選択還元触媒80においてNOX を還元し、或いは酸化される。
【0051】
本実施態様では、各NOX 吸収剤10毎に吸収NOX 量および吸収SOX 量が求められる。i番気筒のNOX 吸収剤10の吸収NOX 量が設定量よりも多くなったときにはi番気筒において2次燃料噴射が行われて対応するNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチにされ、それによりNOX が放出、還元される。この場合の2次燃料噴射時間は上述した実施態様と同様であるので説明を省略する。
【0052】
一方、i番気筒のNOX 吸収剤10の吸収SOX 量が設定量よりも多くなったときにはi番気筒において2次燃料噴射が行われて対応するNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチにされ、それによりSOX が放出される。この場合、NOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチであればリッチである程、NOX 吸収剤10からSOX を良好に放出することができるという考え方もある。そこで本実施態様では、NOX 吸収剤10からSOX を放出すべきときにはNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比ができるだけリッチになるようにこのときの2次燃料噴射時間を定めている。
【0053】
ところが、NOX 吸収剤10からNOX またはSOX を放出させるべくNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチにされると、NOX 吸収剤10から多量のHCが排出される恐れがある。この場合、選択還元触媒80が酸化雰囲気であれば選択還元触媒80においてこのHCを酸化、浄化することができるが、例えばすべてのNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比が同時にリッチにされたときには選択還元触媒80が還元雰囲気となるために選択還元触媒80においてHCを良好に酸化することができなくなる。
【0054】
そこで本実施態様では、すべてのNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比が同時にリッチになるのを禁止して選択還元触媒80が還元雰囲気に維持されるようにしている。すなわち、例えばすべてのNOX 吸収剤10の吸収SOX 量が設定量よりも多くなったとすると、このとき例えば1番気筒#1において2次燃料噴射が行われて対応するNOX 吸収剤10からSOX が放出され、これに対し残りの2番気筒#2、3番気筒#3、および4番気筒#4では2次燃料噴射が禁止されて対応するNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比はリーンに維持される。その結果、1番気筒のNOX 吸収剤10から排出されるHCを選択還元触媒80において良好に酸化することができる。
【0055】
選択還元触媒80が酸化雰囲気に維持される限り、複数のNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比を同時にリッチにしてもよい。しかしながら本実施態様では、NOX またはSOX が放出されるべきNOX 吸収剤10を一つに制限し、残りの三つのNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比をリーンに維持するようにしている。このようにしているのは次の理由による。すなわち、上述したようにNOX 吸収剤10からSOX を放出させるべきときにはNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比をできるだけリッチにするのが好ましい。一方、NOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比をかなりリッチにするとNOX 吸収剤10から多量のHCが排出され、この多量のHCを酸化するためには多量の酸素が必要となる。そこで本実施態様では、三つの気筒から排出される排気の空燃比をリーンに維持し、それにより選択還元触媒80には多量の酸素が流入するようにしている。
【0056】
言い換えると、SOX を放出させるべきNOX 吸収剤10から排出されるHC量が、選択還元触媒80に流入する酸素が酸化可能な最大量となるまでこのNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比をリッチ側にすることができる。そこで本実施態様では、選択還元触媒80に流入する酸素量に基づいてSOX 放出作用を行うべきNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比、すなわち対応する気筒での2次燃料噴射時間を定めるようにしている。
【0057】
すなわち、選択還元触媒80に流入する酸素量は機関運転状態、例えば機関負荷Q/Nが高くなるにつれて多くなり、機関回転数Nが高くなるにつれて多くなる。そこで、SOX 放出作用を行うべきときの2次燃料噴射時間TSSを機関負荷Q/Nが高くなるにつれて長くなり、機関回転数Nが高くなるにつれて長くなるように定めている。この2次燃料噴射時間TSSは図14に示されるマップの形で予めROM22内に記憶されている。
【0058】
図15は本実施態様におけるNOX 放出制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図15を参照すると、まずステップ100では変数iに順次1,2,3,4が繰り返し代入される。続くステップ101ではi番気筒のNOX 吸収剤10からNOX を放出させるべきときにセットされ、それ以外はリセットされるNOX (i)フラグがセットされているか否かが判別される。NOX (i)フラグがリセットされているときには次いでステップ102に進み、i番気筒のNOX 吸収剤10に吸収されているNOX 量SN(i)が例えば機関運転状態に基づいて算出される。続くステップ103では吸収NOX 量SN(i)が一定値SN1よりも大きいか否かが判別される。SN(i)≦SN1のときには処理サイクルを終了する。これに対し、SN(i)>SN1のときには次いでステップ104に進み、i番気筒以外のNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチにされているか否か、すなわちi番気筒以外のNOX 吸収剤10のNOX 放出作用またはSOX 放出作用が行われているか否かが判別される。i番気筒以外のNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチにされているときには処理サイクルを終了する。i番気筒以外のNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチにされていないとき、すなわちすべてのNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリーンのときには次いでステップ105に進み、NOX (i)フラグがセットされる。
【0059】
NOX (i)フラグがセットされたときにはステップ101からステップ106に進み、NOX (i)フラグがセットされてから一定時間以上経過したか否か、すなわちi番気筒のNOX 吸収剤10のNOX 放出作用が一定時間以上行われたか否かが判別される。NOX (i)フラグがセットされてから一定時間以上経過していないときには処理サイクルを終了する。これに対し、NOX (i)フラグがセットされてから一定時間以上経過したときには次いでステップ107に進み、NOX (i)フラグがリセットされる。
【0060】
すなわち、ステップ100において例えばi=1とされたときにはステップ102において1番気筒のNOX 吸収剤10の吸収NOX 量SN(1)が算出され、ステップ103ではSN(1)がSN1よりも大きいか否かが判別される。SN(1)>SN1のときにはステップ104に進み、2番気筒、3番気筒、4番気筒のNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチであるか否かが判別される。2番気筒、3番気筒、4番気筒のNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がいずれもリッチでないときにはステップ105においてNOX (1)フラグがセットされる。NOX (1)フラグがセットされるとステップ101からステップ106に進み、NOX (1)フラグがセットされてから一定時間経過したときにはステップ107においてNOX (1)フラグがリセットされる。
【0061】
図16は本実施態様におけるSOX 放出制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図16を参照すると、まずステップ110では変数iに順次1,2,3,4が繰り返し代入される。続くステップ111ではi番気筒のNOX 吸収剤10からSOX を放出させるべきときにセットされ、それ以外はリセットされるSOX (i)フラグがセットされているか否かが判別される。SOX (i)フラグがリセットされているときには次いでステップ112に進み、i番気筒のNOX 吸収剤10に吸収されているSOX 量SS(i)が例えば機関運転状態に基づいて算出される。続くステップ113では吸収NOX 量SS(i)が一定値SS1よりも大きいか否かが判別される。SS(i)≦SS1のときには処理サイクルを終了する。これに対し、SS(i)>SS1のときには次いでステップ114に進み、i番気筒以外のNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチにされているか否か、すなわちi番気筒以外のNOX 吸収剤10のNOX 放出作用またはSOX 放出作用が行われているか否かが判別される。i番気筒以外のNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチにされているときには処理サイクルを終了する。i番気筒以外のNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリッチにされていないとき、すなわちすべてのNOX 吸収剤10に流入する排気の空燃比がリーンのときには次いでステップ115に進み、SOX (i)フラグがセットされる。続くステップ116ではi番気筒の電気ヒータ17がオンにされる。
【0062】
SOX (i)フラグがセットされたときにはステップ111からステップ117に進み、SOX (i)フラグがセットされてから一定時間以上経過したか否か、すなわちi番気筒のSOX 吸収剤10のSOX 放出作用が一定時間以上行われたか否かが判別される。SOX (i)フラグがセットされてから一定時間以上経過していないときには処理サイクルを終了する。これに対し、SOX (i)フラグがセットされてから一定時間以上経過したときには次いでステップ118に進み、SOX (i)フラグがリセットされる。続くステップ119ではi番気筒の電気ヒータ17がオフにされる。続くステップ120ではNOX (i)フラグがリセットされ、あるいはリセット状態に維持される。
【0063】
図17は2次燃料噴射を制御するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
図17を参照すると、まずステップ130では変数iに順次1,2,3,4が繰り返し代入される。続くステップ131ではSOX (i)フラグがセットされているか否かが判別される。SOX (i)フラグがリセットされているとき、すなわちi番気筒のNOX 吸収剤10からSOX を放出させるべきときでないときには次いでステップ132に進み、NOX (i)フラグがセットされているか否かが判別される。NOX (i)フラグがリセットされているとき、すなわちi番気筒のNOX 吸収剤10からNOX およびSOX を放出させるべきときでないときには次いでステップ133に進み、i番気筒のNOX 吸収剤10のHC吸着剤に吸着されているHC量SHC(i)が算出される。続くステップ134では、図7のマップからHC吸着剤にHCを供給するための2次燃料噴射時間TAが算出される。続くステップ135ではi番気筒の2次燃料噴射時間TAUS(i)がこのTAとされる。続くステップ136ではi番気筒の2次燃料噴射時期FIT(i)がRTDとされる。
【0064】
これに対し、NOX (i)フラグがセットされているときにはステップ132からステップ137に進み、図5のマップからi番気筒のNOX 吸収剤10からNOX を放出させるための2次燃料噴射時間TNが算出される。続くステップ138では図6(C)のマップから補正係数KRNが算出される。続くステップ139ではTNとKRNの積の形でi番気筒の2次燃料噴射時間TAUS(i)が算出される。続くステップ140ではi番気筒の2次燃料噴射時期FIT(i)がADVとされる。一方、SOX (i)フラグがセットされているときにはステップ131からステップ141に進み、図14のマップからNOX 吸収剤10からSOX を放出させるための2次燃料噴射時間TSSが算出される。続くステップ142ではi番気筒の2次燃料噴射時間TAUS(i)がこのTSSとされる。続くステップ140ではi番気筒の2次燃料噴射時期FIT(i)がADVとされる。なお、排気浄化装置のその他の構成および作用は上述の実施態様と同様であるので説明を省略する。
【0065】
【発明の効果】
NOX 吸収剤から放出されたNOX が再びNOX 吸収剤に吸収されるのを阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の全体図である。
【図2】触媒コンバータの部分拡大断面図である。
【図3】NOX 吸収剤のNOX 吸放出作用を説明するための図である。
【図4】NOX 吸収剤のNOX 吸放出作用、酸素吸蔵剤の酸素吸放出作用、およびHC吸着剤のHC吸着脱離作用を説明するための図である。
【図5】2次燃料噴射時間TNのマップを示す図である。
【図6】補正係数KRNのマップを示す図である。
【図7】2次燃料噴射時間TAのマップを示す図である。
【図8】2次燃料噴射時間TSのマップを示す図である。
【図9】補正係数KRSのマップを示す図である。
【図10】NOX 放出制御を実行するためのフローチャートである。
【図11】SOX 放出制御を実行するためのフローチャートである。
【図12】2次燃料噴射を制御するためのフローチャートである。
【図13】別の実施態様を示す内燃機関の全体図である。
【図14】2次燃料噴射時間TSSのマップを示す図である。
【図15】図13の実施態様においてNOX 放出制御を実行するためのフローチャートである。
【図16】図13の実施態様においてSOX 放出制御を実行するためのフローチャートである。
【図17】図13の実施態様において2次燃料噴射を制御するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1…機関本体
7…燃料噴射弁
8…排気マニホルド
10…NOX 吸収剤
11…触媒コンバータ
14…セル壁
15u…排気上流端
15d…排気下流端
16u…上流端開放セル
16d…下流端開放セル
Claims (2)
- 複数の気筒を具備すると共にこれら気筒が複数の気筒群に分割されており、各気筒群が分岐排気通路を介して共通の合流排気通路に接続されており、流入する排気の空燃比がリーンのときにNO X を吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸収しているNO X を放出するNO X 吸収剤を含む触媒コンバータを各分岐通路内に配置し、酸化雰囲気においてNO X を選択的に還元可能な選択還元触媒を合流排気通路内に配置し、NO X 吸収剤から吸収されているNO X またはSO X を放出させるべきときには当該NO X 吸収剤に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにすると共に残りのNO X 吸収剤に流入する排気の空燃比をリーンにして選択還元触媒が酸化雰囲気に維持されるようにした内燃機関の排気浄化装置。
- 前記触媒コンバータが排気通路軸線に対しほぼ平行に延びる多孔質セル壁により画定された複数のセルを具備し、これらセルは排気上流端が開放されかつ排気下流端が閉鎖された上流端開放セルと、排気上流端が閉鎖されかつ排気下流端が開放された下流端開放セルとからなり、これら上流端開放セルと下流端開放セルとが交互に繰り返し並べられて形成されており、前記NO X 吸収剤が上流端開放セルの内壁面上および下流端開放セルの内壁面上に配置されている請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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