JP3834832B2

JP3834832B2 - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP3834832B2
Application number: JP07279995A
Authority: JP
Inventors: 明秀高見; 秀治岩国; 誠京極
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1995-03-30
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2021-10-18
Also published as: JPH08270440A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車のリーンバーンエンジン等、リーンな空燃比の混合気で主に運転される内燃機関の排気浄化装置に関し、特にリーンな空燃比の混合気で運転される領域（以下、リーン運転領域という）で発生したＮＯｘ（窒素酸化物）の外気への排出量を低減する対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開平５−１３３２２２号公報には、リーンバーンエンジンの排気系に、リーン運転領域においてＨＣ（炭化水素）の存在下で排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ浄化用触媒（例えば銅イオン交換ゼオライト等の遷移金属ゼオライト）が配置されている場合に、上記ＮＯｘ浄化用触媒の下流側に、理論空燃比の混合気で運転される領域（以下、理論空燃比運転領域という）での排気ガスに対するＨＣ、ＣＯ（一酸化炭素）及びＮＯｘ浄化能の三元能（以下、単に三元能という）を有する三元触媒に、該三元触媒を加熱可能な電気ヒータが併設されてなるヒータ付触媒（以下、ＥＨＣという）を配置することが記載されている。
【０００３】
この従来例では、冷機時に、エンジンの始動と同時に上記ＥＨＣのヒータに通電されるようにすることで、該ＥＨＣの触媒を短時間（例えば４０秒間）のうちに活性温度域（三元触媒の場合では一般に３００℃以上）に昇温させて排気浄化が行えるようになっている。
【０００４】
一方、例えば特開平５−３０２５０８号公報には、リーンバーンエンジンの排気系に、リーン運転領域のときに排気ガス中のＮＯｘを吸着する一方、理論空燃比運転領域のときに該吸着したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸着用触媒が配置されている場合に、上記ＮＯｘ吸着用触媒の上流側に、上記の場合と同じようにリーン運転領域でのＮＯｘ浄化能を持ったＮＯｘ浄化用触媒を配置する技術が提案されている。
【０００５】
この提案例では、リーン運転領域のときのＮＯｘの一部をＮＯｘ浄化用触媒で浄化するようにしておくことで、その残りのＮＯｘだけをＮＯｘ吸着用触媒に吸着させればよいようになされている。つまり、ＮＯｘ吸着用触媒に吸着されたＮＯｘを放出させるためには、リーン運転領域を理論空燃比運転領域に切り換える必要がある。したがって、ＮＯｘ吸着用触媒が吸着すべきＮＯｘの量を低減することができれば、理論空燃比運転領域に切り換える頻度が少なくて済むようになるので、その分だけ燃料消費率の向上が図れるのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の従来例では、リーン運転領域であっても、ＮＯｘ浄化用触媒が活性温度域に達していない低温時には、排気ガス中のＮＯｘは、ＮＯｘ浄化用触媒では浄化されないために、未浄化の状態で外気に排出されるという問題がある。
【０００７】
一方、後者の従来例では、ＮＯｘ吸着用触媒に吸着させる必要のあるＮＯｘの量自体は確かに低減されるのであるが、ＮＯｘ吸着用触媒は、リーン運転領域のときであってもＮＯｘを１００％の吸着率で吸着する訳ではなく、そのＮＯｘ吸着率には２０〜８０％ほどの変動幅がある。このような事情から、ＮＯｘ吸着用触媒のＮＯｘ吸着能を十分に活用することができない状態のままで燃料消費率の向上のみが図られるとすると、ＮＯｘ吸着用触媒に流入したＮＯｘの一部は該ＮＯｘ吸着用触媒に吸着されず、やはり未浄化のままで外気に排出される虞れが生じる。したがって、もしも、燃料消費率向上とＮＯｘ排出量低減とが共に図れるようにするとすれば、ＮＯｘ吸着率の変動に応じてリーン運転領域及び理論空燃比運転領域を切り換えるような非常に微妙でかつ複雑な制御システムが必要となる。
【０００８】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的は、リーンな空燃比の混合気で主に運転される内燃機関の排気浄化装置において、ＥＨＣ及びＮＯｘ吸着用触媒を適正に組み合わせ、上記ＮＯｘ吸着用触媒のＮＯｘ吸着率を高いレベルに維持できるようにすることで、リーン運転領域のときの排気ガスの低温域から高温域に亘る広い温度領域においてＮＯｘの外気への排出量を低減できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明では、ゼオライトを含有するＮＯｘ吸着用触媒は、所定の温度域（例えば、２５０〜３５０℃）で極めて高いＮＯｘ吸着率を示すとの知見に基づき、上記ＥＨＣのヒータの加熱温度でＮＯｘ吸着用触媒の入口ガス温度を制御できるようにし、このことでＮＯｘ吸着用触媒のＮＯｘ吸着率が高いレベルに維持されるようにした。
【００１０】
具体的には、本発明では、内燃機関の排気系に配置されていて、リーン運転領域のときに排気ガス中のＮＯｘを吸着する一方、理論空燃比運転領域のときに上記吸着したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸着能を少なくとも有し、かつ入口ガス温度が所定の温度域にあるときに該所定温度域以外の温度域にあるときよりもＮＯｘ吸着率が高くなるようになされたゼオライト含有のＮＯｘ吸着用触媒と、このＮＯｘ吸着用触媒の下流側に配置されていて、理論空燃比運転領域での排気ガスに対する三元能を少なくとも有する排気浄化用触媒と、上記ＮＯｘ吸着用触媒の上流側に配置されていて、理論空燃比運転領域での排気ガスに対する三元能を少なくとも有する排気浄化用触媒に、上記ＮＯｘ吸着用触媒の入口ガス温度が上記所定温度域になるように少なくとも該排気浄化用触媒を加熱可能なヒータが併設されてなるヒータ付触媒とを備えるようにする。
【００１１】
請求項２の発明では、上記請求項１の発明において、ＮＯｘ吸着用触媒の入口ガス温度を検出する温度検出手段と、リーン運転領域のときに上記温度検出手段により検出される入口ガス温度が所定の温度域に維持されるようにヒータ付触媒のヒータによる加熱温度を制御する制御手段とを備えるようにする。
【００１２】
請求項３の発明では、上記請求項２の発明において、ＮＯｘ吸着用触媒が、その入口ガス温度が２５０〜３５０℃の温度域にあるときに該温度域以外の温度域にあるときよりもＮＯｘの吸着率が高くなるように構成されている場合に、制御手段は、上記ＮＯｘ吸着用触媒の入口ガス温度が２５０〜３５０℃の温度域に維持されるようにヒータ付触媒のヒータによる加熱温度を制御する構成とされているものとする。
【００１３】
【作用】
以上の構成により、請求項１の発明では、内燃機関の排気系において、排気ガス温度が低温域にあるとき、その排気ガスはＥＨＣのヒータにより加熱されてゼオライト含有のＮＯｘ吸着用触媒及びＥＨＣの排気浄化用触媒を順に通過し、このことで、これらＮＯｘ吸着用触媒及び排気浄化用触媒は短時間で活性温度域に昇温（例えば４０秒間で３００℃に昇温）するようになる。そして、理論空燃比運転領域のときには、上記排気浄化用触媒により排気ガス中のＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘが浄化される。一方、リーン運転領域のときには、上記ＮＯｘ吸着用触媒により排気ガス中のＮＯｘが吸着された後、該排気ガス中のＨＣ及びＣＯは排気浄化用触媒により浄化される。
【００１４】
このとき、上記ＮＯｘ吸着用触媒におけるＮＯｘ吸着率は、ＥＨＣのヒータの加熱温度により変化する。つまり、ＮＯｘ吸着用触媒の入口ガス温度が所定の温度域にあるときには、該所定温度域以外の温度域にあるときよりもＮＯｘ吸着率は高くなる。したがって、上記ＥＨＣのヒータによりＮＯｘ吸着用触媒の入口ガス温度が所定温度域に加熱されるようにすることで、ＮＯｘ吸着用触媒のＮＯｘ吸着率は高いレベルに維持されるようになる。よって、排気ガスの低温域から高温域に亘る広い温度領域において、上記ＮＯｘ吸着用触媒によるＮＯｘの吸着が効率よく行われるようになり、その分だけリーン運転領域でのＮＯｘ排出量が低減されることとなる。
【００１５】
請求項２の発明では、上記ＮＯｘ吸着用触媒の入口ガス温度が温度検出手段により検出され、その入口ガス温度が所定の温度域になるように、制御手段によりヒータ付触媒のヒータによる加熱温度が制御される。これにより、上記ＮＯｘ吸着用触媒のＮＯｘ吸着率は高いレベルに維持されるようになる。よって、上記請求項１の発明での作用が具体的に営まれる。
【００１６】
請求項３の発明では、上記ＮＯｘ吸着用触媒の入口ガス温度が２５０〜３５０℃の温度域に維持されることで、該ＮＯｘ吸着用触媒のＮＯｘ吸着率は高いレベルに維持される。よって、上記請求項１の発明での作用が、より具体的に営まれる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例に係る自動車用リーンバーンエンジンの排気浄化装置を図面に基づいて説明する。
【００１８】
上記排気浄化装置では、図１に示すように、内燃機関としてのエンジン１の排気系である排気通路２の途中に１つの触媒ケース３が配設されており、この触媒ケース３の内部に、上流側から下流側に亘り、ＥＨＣ４、ＮＯｘ吸着用触媒５及び排気浄化用触媒としての三元触媒６が順に配設されている。
【００１９】
上記ＥＨＣ４は、図示は省略するが、理論空燃比運転領域での三元能を有する排気浄化用触媒としての三元触媒に、該三元触媒を加熱可能なヒータが併設されてなっている。また、上記ＮＯｘ吸着用触媒５は、リーン運転領域のときに排気ガス中のＮＯｘを吸着する一方、理論空燃比運転領域のときに上記吸着したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸着能と、理論空燃比運転領域での排気ガスに対する三元能とを有し、かつ入口ガス温度が所定の温度域にあるときに該所定温度域以外の温度域にあるときよりもＮＯｘ吸着率が高くなるようになされている。そして、上記三元触媒６は、上記ＥＨＣ４の三元触媒と同じ触媒能を有しており、該三元触媒よりも容量が大きくなされている。
【００２０】
上記排気通路２におけるエンジン１の出口側の位置には、該エンジン１に供給された混合気の空燃比をチェックするために排気ガス中のＯ₂の濃度を検出するＯ₂センサ７が配置されている。また、上記ＮＯｘ吸着用触媒５の入口側には、該ＮＯｘ吸着用触媒５の入口ガス温度を検出する温度検出手段としての温度センサ８が配置されている。さらに、上記ＥＨＣ４のヒータの部分には、該ヒータの作動を確認するためにその加熱温度を検出する温度センサ９が配置されている。これらセンサ７〜９の各検出信号は、制御手段としての自動車のＣＰＵ１０に入力可能に接続されている。そして、上記ＣＰＵ１０では、各検出信号に基づき、ＥＨＣ４のヒータへの通電等を制御するようになされている。
【００２１】
具体的には、上記ＥＨＣ４のヒータは、基本的には、自動車のエンジン１を始動する際にイグニッションスイッチがオンされると同時に通電されて昇温を開始し、所定の温度に達すると上記通電が自動的に停止されるようになされている。その加熱性能は、例えば２５℃の雰囲気下で通電が開始された時点から４０秒程度が経過した時点で３００℃の加熱温度に達する。
【００２２】
上記ＮＯｘ吸着用触媒５は、母材としてのＭＦＩ型ゼオライトに、活性種としてのＲｈ（ロジウム）が担持されてなる触媒パウダーを、コージェライト製ハニカム担体に該担体１リットル当たり２ｇの割合となるように担持させることでなっていて、その容量は０．５リットルとされている。このＮＯｘ吸着用触媒５は、リーン運転領域のときに、図２に示すように、約２００〜４００℃の活性温度域でＮＯｘを吸着するが、そのうちの２５０〜３５０℃の温度域で約７０％から８０％を超える範囲にＮＯｘ吸着率が高くなっていて、約３００℃のときにピークに達するようなＮＯｘ吸着特性を有する。
【００２３】
上記三元触媒６は、母材としてのアルミナ（酸化アルミニウム）及びセリア（酸化セリウム）に、活性種としてのＰｔ（白金）及びＲｈが担持されてなる触媒パウダーを、コージェライト製ハニカム担体に該担体１リットル当たり１．６ｇの割合となるように担持させてなっている。その際に、Ｐｔ及びＲｈはＰｔ：Ｒｈ＝５：１の比率とされている。また、その容量は１．０リットルである。
【００２４】
そして、上記ＣＰＵ１０では、ＮＯｘ吸着用触媒５の入口ガス温度が２５０〜３５０℃の温度域に維持されるようにＥＨＣ４のヒータによる加熱温度を制御するようになされている。つまり、ここでは、ＥＨＣ４のヒータの加熱温度が３００℃に達した時点では通電は停止されず、例えば上記入口ガス温度が３００℃に達した時点で通電が停止され、その後は、入口ガス温度が３００±５０℃の温度域に維持されるように通電とその停止とが繰り返される。
【００２５】
ここで、上記排気浄化装置において、ＣＰＵ１０によるＥＨＣ４のヒータ制御が行われない場合と、行われる場合とについてそれぞれ冷機時における作動を説明する。
【００２６】
先ず、ヒータ制御が行われない場合には、図３に示すように、始動してから油温及び水温が所定の温度に上昇するまでの間はエンジン１は理論空燃比（λ＝１）領域ないしリッチ領域での運転が行われる。一方、ＥＨＣ４のヒータは、エンジン１の始動と同時に通電（作動）され、その時点から４０秒が経過した時点で３００℃程度に昇温し、その後、所定時間（例えば１０秒間）が経過した時点で通電を停止（作動せず）される。そして、ＥＨＣ４の三元触媒及び下流側の三元触媒６（ＴＷＣ）は排気浄化を開始する。この理論空燃比運転領域のときには、ＮＯｘ吸着触媒５は排気ガスに対し三元触媒として機能（作動）する。
【００２７】
上記エンジン１の油温及び水温が十分に昇温した後には、該エンジン１は主にリーン領域で運転される。このリーン運転領域のときには、三元触媒６はＮＯｘを殆ど浄化しない（一部作動）。一方、ＮＯｘ吸着用触媒５は、リーン運転領域のときに排気ガス中のＮＯｘを吸着するのであるが、ＥＨＣ４のヒータへの通電が早い時点で停止されるために、リーン運転領域に切り換えられた直後の段階ではＮＯｘ吸着用触媒５の入口ガス温度が十分に昇温しておらず、したがって、ＮＯｘ吸着率の低い状態（一部作動）に留まる。やがて、排気ガス自体が昇温し、ＮＯｘ吸着用触媒５の入口ガス温度が２００〜４００℃、好ましくは３００℃をピークとする２５０〜３５０℃の温度域に入るようになると、ＮＯｘ吸着用触媒５はＮＯｘを高い吸着率で吸着（作動）するようになる。
【００２８】
そして、エンジン１が理論空燃比運転領域に戻ると、ＮＯｘ吸着用触媒５からＮＯｘが放出されて三元触媒６で浄化される。つまり、この場合には、ＮＯｘ吸着用触媒５によるＮＯｘ吸着能が十分に活用されているとはいえない。尚、ヒータ制御の有無に拘らず、入口ガス温度が３５０〜４００℃を超えるとＮＯｘ吸着触媒５のＮＯｘ吸着率は低下（一部作動）するようになるが、そのような場合には、エンジン１の負荷が大きくて理論空燃比運転領域に切り換わっているので、その際の排気ガスはＥＨＣ４の三元触媒及び下流側の三元触媒６により浄化される。よって、ＮＯｘ吸着率の低下に起因する外気へのＮＯｘ排出量の増加は生じない。
【００２９】
次に、ヒータ制御が行われる場合では、図４に示すように、冷間始動後に３００℃に昇温して以降も、ＮＯｘ吸着用触媒５の入口ガス温度が３００±５０℃の温度域に達してその温度域に維持されるように、ＥＨＣ４のヒータへの通電（作動）を繰り返して行う。つまり、常にＮＯｘ吸着用触媒５のＮＯｘ吸着率が略最大レベルとなるようにヒータ制御を続行する。
【００３０】
そして、図５に示すように、ヒータ制御が続行されている状態（作動）で、車速に応じてリーン運転領域及び理論空燃比運転領域等が切り換えられると、ＮＯｘ吸着用触媒５は、リーン運転領域のときに吸着したＮＯｘを理論空燃比運転領域のときに放出し、その放出されたＮＯｘは三元触媒６により浄化（作動）される。
【００３１】
したがって、本実施例によれば、ＥＨＣ４のヒータによる加熱温度を制御することにより、ＮＯｘ吸着用触媒５の入口ガス温度を２５０〜３５０℃の温度域に維持することができるので、上記ＮＯｘ吸着用触媒５のＮＯｘ吸着率を７０％以上の高いレベルに維持することができる。よって、排気ガスの低温域から高温域に亘る広い温度領域において、上記ＮＯｘ吸着用触媒５によるＮＯｘの吸着が効率よく行われ、その分だけリーン運転領域のときに発生したＮＯｘの外気への排出量を低減することができる。
【００３２】
尚、上記実施例では、ＮＯｘ吸着用触媒５の好適な例の１つとして、母材としてのゼオライトに活性種としてのＲｈを担持させて構成されていて、理論空燃比運転領域での排気ガスに対する三元能を併せ持つものを挙げているが、ＮＯｘ吸着用触媒としては、ゼオライトを含有していて、リーン運転領域でのＮＯｘ吸着能を少なくとも有するものであればよく、上記構成のものに限定されるものではない。
【００３３】
また、上記実施例では、ＥＨＣ４の排気浄化用触媒及びＮＯｘ吸着用触媒５の下流側の排気浄化用触媒をそれぞれ三元触媒としていて、その三元触媒の好適な例の１つとして母材としてのアルミナ及びセリアに、活性種としてのＰｔ及びＲｈを担持させて構成されたものを挙げているが、上記排気浄化用触媒としては、理論空燃比運転領域で三元能を少なくとも有するものであれば三元触媒に限定する必要はなく、例えば、上記三元触媒に代えて、リーン運転領域でのＮＯｘ浄化能に上記三元能を併せ持つＮＯｘ浄化用触媒（いわゆる、リーンバーン用三元触媒）を使用するようにしてもよい。そのようなＮＯｘ浄化用触媒の材料構成例としては、母材として主にゼオライトを用い、活性種としてＰｔ、Ｉｒ（イリジウム）及びＲｈを用いてなるもの、又はＰｔ及びＲｈをＰｔ／Ｒｈ≦１／２０の割合で用いてなるものが挙げられる。担体としてはコージェライト製ハニカム担体が好適である。
【００３４】
また、上記実施例では、ＥＨＣ４、ＮＯｘ吸着用触媒５及び三元触媒６により排気浄化装置を構成しているが、これに、ＮＯｘ浄化用触媒等のその他の排気浄化部材を追加して配置するようにしてもよい。尚、ＨＣの存在下でＮＯｘを分解浄化する遷移金属ゼオライト等のＮＯｘ浄化用触媒を追加する際には、ＥＨＣ４の上流側や、三元触媒６の下流側等に配置することができるが、上記ＮＯｘ浄化用触媒へのＨＣの供給量を確保する点では、ＥＨＣ４の上流側に配置することが望ましい。
【００３５】
さらに、上記実施例では、ＣＰＵ１０による制御については、ＥＨＣ４のヒータ制御のみを説明したが、図１に破線の矢印で示すように、ＣＰＵ１０から運転領域を切り換える制御信号をエンジン１（具体的には、燃料噴射装置や点火装置等）に出力するようにし、このことで、ＮＯｘ吸着用触媒５のＮＯｘ吸着量に応じてエンジン１をリーン運転領域から理論空燃比運転領域に切り換える制御を併せて行うようにすることもできる。
【００３６】
−具体例−
ここで、上記排気浄化装置の排気浄化能を調べるために行った実験について説明する。実験に際し、加速時及び定速時の大部分をエンジンのリーン領域での運転で走行する車両において、エンジンの排気マニホールドから約０．５ｍｍだけ下流側の排気通路の位置から下流側に亘り、上記実施例のＥＨＣ４、ＮＯｘ吸着用触媒５及び三元触媒６を順に配置してなる本発明システム（図１に示したもの）を本発明例とした。
【００３７】
上記車両には、排気量が１５００ｃｃの直列４気筒のＤＯＨＣエンジンが搭載されたものを用いた。上記エンジンのリーン限界は空燃比Ａ／ＦでＡ／Ｆ＝２７である。また、車両重量は１３００ｋｇである。
【００３８】
上記本発明例と比較するために、比較例１として、理論空燃比運転領域での三元能を有する三元触媒のみのものを、また比較例２として、本発明例の場合と同じＥＨＣのみのものをそれぞれ用意し、各々について、２５℃の雰囲気温度下での冷機時に理論空燃比領域のみで運転した場合の排気浄化率（Ｙ１浄化率）、及びアイドル運転以外の略全域をリーン領域で運転した場合の排気浄化率（ＦＴＰ浄化率）についてそれぞれ調べた。その結果を、次の表１に併せて示す。
【００３９】
【表１】

上記表１から判るように、本発明例では、理論空燃比運転領域及びリーン運転領域の何れにおいても、ＮＯｘ浄化率が向上している。これは、リーン運転領域のときに発生したＮＯｘをＮＯｘ吸着用触媒５に吸着させ、そのＮＯｘを理論空燃比運転領域のときに三元触媒６で浄化するようにして、ＮＯｘの外気への排出量が抑えられるようにしたことによるものと考えられる。また、理論空燃比運転の場合には、上記ＮＯｘ吸着用触媒５は三元触媒となるので、下流側の三元触媒６と相俟って容量がアップしたことになり、その分だけガス空間速度が下がってＮＯｘ浄化率を向上させていることも寄与していると考えられる。
【００４０】
次に、上記本発明システムにおいてＥＨＣ４のヒータ制御を行わない場合、つまり、始動時にヒータに通電してその加熱温度が３００℃に達したときに該通電を停止して以降は通電しない場合を発明例１（表１の本発明例）、ヒータによる加熱温度が３００℃に達して以降にＮＯｘ吸着用触媒５の入口ガス温度が２５０〜３５０℃となるように制御する場合を発明例２、この発明例２の場合と同じヒータ制御に加え、ＮＯｘ吸着用触媒５がＮＯｘを吸着したり該吸着したＮＯｘを放出するように混合気の空燃比をリーン及び理論空燃比間で切り換える空燃比制御を行うようにした場合を発明例３とし、これら発明例１〜３について、上記と同じ排気浄化率をそれぞれ調べた。その結果を、次の表２に併せて示す。
【００４１】
【表２】

上記表２から判るように、発明例１及び２を対比すると、発明例２ではＮＯｘ浄化率が向上している。これは、ＥＨＣ４のヒータ制御を行うことで、排気ガスの温度変化に拘らず、ＮＯｘ吸着用触媒５のＮＯｘ吸着率を高いレベルに維持することができるからであると考えられる。尚、ＮＯｘ吸着用触媒５については、三元触媒６の上流側に位置していればＥＨＣ４の上流側に配置されていてもよいようにも考えられるが、その場合には、ヒータ制御によるＮＯｘ吸着特性の十分な活用ができない。
【００４２】
最後に、図６（ａ）に示すように、ＨＣの存在下でＮＯｘを分解浄化するＮＯｘ浄化能に加え、低温域でＨＣを吸着する一方、高温域で上記吸着したＨＣを放出するＨＣ吸着能を有するようになされたＮＯｘ浄化用触媒１１（例えば銅イオン交換ゼオライト等の遷移金属ゼオライト）を、本発明システムが収容された触媒ケース３ｂの上流側の別の触媒ケース３ａ内に配置してなる発明例１と、図６（ｂ）に示すように、同ＮＯｘ浄化用触媒１１を本発明システムの三元触媒６の下流側に配置してなる発明例２と、上記発明例１の三元触媒６を、該三元触媒６と同等の浄化能にリーン運転領域でのＮＯｘ浄化能を併せ持つ排気浄化用触媒としてのＮＯｘ浄化用触媒６′（上記実施例の尚書きで説明したリーンバーン用三
元触媒）に交換してなる発明例３とをそれぞれ用意し、これら発明例１〜３について、上記と同じ排気浄化率をそれぞれ調べた。その際に、比較のため、本発明システムの場合と同じＥＨＣのみの比較例（上記表１の比較例２と同じもの）を用意し、この比較例についても調べた。その結果を、次の表３に併せて示す。
【００４３】
【表３】

上記表３から判るように、発明例１及び２を比較すると、本発明システムの上流側にＮＯｘ浄化用触媒１１を配置した発明例１では、略全ての浄化率において向上している。一方、発明例２のように、ＮＯｘ浄化用触媒１１を本発明システムの下流側に配置すると、ＮＯｘ分解に必要なＨＣがＥＨＣ４で浄化されるために、該ＮＯｘ浄化用触媒１１のＮＯｘ浄化効率が若干低下する。また、発明例１及び３を対比すると、三元触媒６をＮＯｘ浄化用触媒６′に代えても、発明例１の場合に比べて遜色のない浄化性能の得られることが判る。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、内燃機関の排気浄化装置として、リーン運転領域で排気ガス中のＮＯｘを吸着する一方、理論空燃比運転領域で上記吸着したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸着能を少なくとも有し、かつ入口ガス温度が所定の温度域にあるときに該所定温度域以外の温度域にあるときよりもＮＯｘ吸着率が高くなるようになされたゼオライト含有のＮＯｘ吸着用触媒と、このＮＯｘ吸着用触媒の下流側に配置され、理論空燃比運転領域での三元能を少なくとも有する排気浄化用触媒と、上記ＮＯｘ吸着用触媒の上流側に配置され、理論空燃比運転領域での三元能を少なくとも有する排気浄化用触媒に、上記ＮＯｘ吸着用触媒の入口ガス温度が上記所定温度域になるように少なくとも該排気浄化用触媒を加熱可能なヒータが併設されてなるヒータ付触媒とを備えるようにしたので、上記ＥＨＣのヒータでＮＯｘ吸着用触媒の入口ガス温度を上記所定温度域に加熱することができ、このことで、ＮＯｘ吸着用触媒のＮＯｘ吸着率を高いレベルに安定して維持できるようになる。よって、排気ガスの低温域から高温域に亘る広い温度領域において、上記ＮＯｘ吸着用触媒によるＮＯｘ吸着を効率よく行わせることができ、その分だけリーン運転領域のときに発生したＮＯｘの外気への排出量の低減を図ることができる。
【００４５】
請求項２の発明によれば、上記ＮＯｘ吸着用触媒の入口ガス温度を検出する温度検出手段と、リーン運転領域のときに、上記温度検出手段により検出される入口ガス温度が所定の温度域に維持されるようにヒータ付触媒のヒータによる加熱温度を制御する制御手段とを備えるようにしたので、上記ＮＯｘ吸着用触媒の入口ガス温度を該ＮＯｘ吸着用触媒の所定温度域に維持することができる。よって、上記請求項１の発明による効果を具体的に得ることができる。
【００４６】
請求項３の発明によれば、上記ＮＯｘ吸着用触媒の入口ガス温度の所定の温度域が２５０〜３５０℃である場合に、制御手段により、上記入口ガス温度が２５０〜３５０℃の温度域に維持できるようにしたので、上記請求項１の発明による効果を効率よく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る排気浄化装置を示す概略図である。
【図２】ＮＯｘ吸着用触媒のＮＯｘ吸着率の変化を入口ガス温度との関係で示すＮＯｘ吸着特性図である。
【図３】ＥＨＣのヒータ制御が行われない場合の冷機時の排気浄化装置の作動を排気ガスの温度変化と併せて示すタイミングチャート図である。
【図４】ＥＨＣのヒータ制御が行われる場合の冷機時の排気浄化装置の作動を排気ガスの温度変化と併せて示す図３相当図である。
【図５】ＥＨＣのヒータ制御が行われる場合の排気浄化装置の作動を車速変化と併せて示すタイミングチャート図である。
【図６】本実施例の各変形例をそれぞれ示す概略図である。
【符号の説明】
１エンジン（内燃機関）
２排気通路（排気系）
４ＥＨＣ（ヒータ付触媒）
５ＮＯｘ吸着用触媒
６三元触媒（排気浄化用触媒）
６′ ＮＯｘ浄化用触媒（排気浄化用触媒）
８温度センサ（温度検出手段）
１０ＣＰＵ（制御手段）

Claims

内燃機関の排気系に配置され、リーン運転領域のときに排気ガス中のＮＯｘを吸着する一方、理論空燃比運転領域のときに上記吸着したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸着能を少なくとも有し、かつ入口ガス温度が所定の温度域にあるときに該所定温度域以外の温度域にあるときよりもＮＯｘ吸着率が高くなるようになされたゼオライト含有のＮＯｘ吸着用触媒と、
上記ＮＯｘ吸着用触媒の下流側に配置され、理論空燃比運転領域での排気ガスに対するＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘ浄化能の三元能を少なくとも有する排気浄化用触媒と、
上記ＮＯｘ吸着用触媒の上流側に配置され、理論空燃比運転領域での排気ガスに対するＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘ浄化能の三元能を少なくとも有する排気浄化用触媒に、上記ＮＯｘ吸着用触媒の入口ガス温度が上記所定温度域になるように少なくとも該排気浄化用触媒を加熱可能なヒータが併設されてなるヒータ付触媒とを備えている
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、
ＮＯｘ吸着用触媒の入口ガス温度を検出する温度検出手段と、
リーン運転領域のときに上記温度検出手段により検出される入口ガス温度が所定の温度域に維持されるようにヒータ付触媒のヒータによる加熱温度を制御する制御手段とを備えている
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置において、
ＮＯｘ吸着用触媒は、その入口ガス温度が２５０〜３５０℃の温度域にあるときに該温度域以外の温度域にあるときよりもＮＯｘ吸着率が高くなるように構成され、
制御手段は、上記ＮＯｘ吸着用触媒の入口ガス温度が２５０〜３５０℃の温度域に維持されるようにヒータ付触媒のヒータによる加熱温度を制御する構成とされている
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。