JP3897621B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【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】
近年、自動車等に搭載される内燃機関、特に酸素過剰状態の混合気（所謂、リーン空燃比の混合気）を燃焼可能とするディーゼル機関やリーンバーン・ガソリン機関では、この内燃機関の排気系にＮＯx吸蔵剤を配置する技術が提案されている。このＮＯx吸蔵剤の一つとして、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していた窒素酸化物（ＮＯx）を放出しつつ窒素（Ｎ2）に還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒が知られている。
【０００３】
吸蔵還元型ＮＯx触媒が内燃機関の排気系に配置されると、内燃機関が希薄燃焼運転されて排気の空燃比が高くなるときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵され、吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比が低くなったときは吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されていた窒素酸化物（ＮＯx）が放出されつつ窒素（Ｎ2）に還元される。
【０００４】
ところで、吸蔵還元型ＮＯx触媒には燃料に含まれる硫黄分が燃焼して生成される硫黄酸化物（ＳＯx）もＮＯxと同じメカニズムで吸蔵される。このように吸蔵されたＳＯxはＮＯxよりも放出されにくく、ＮＯx触媒内に蓄積される。これを硫黄被毒（ＳＯx被毒）といい、ＮＯx浄化率が低下するため、適宜の時期にＳＯx被毒から回復させる被毒回復処理を施す必要がある。この被毒回復処理は、ＮＯx触媒を高温（例えば６００乃至６５０℃程度）にしつつ酸素濃度を低下させた排気をＮＯx触媒に流通させて行われている。
【０００５】
ところが希薄燃焼運転時の排気の温度は低いため、ＳＯx被毒の回復に必要とされる温度まで触媒を昇温させることは困難である。このようなときに、排気中へ燃料の供給を行うことにより触媒の温度を上昇させつつ排気の酸素濃度を低下させることができる。
【０００６】
例えば、特開平１１−３４３８３６号公報に記載された内燃機関の排気浄化装置では、吸蔵還元型ＮＯx触媒の被毒回復が必要となった場合には、この吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比近傍に維持しつつ、間欠的に空燃比を理論空燃比よりも小さくしている。これにより、被毒回復中の大部分の時間は理論空燃比近傍の空燃比に維持される。
【０００７】
また、間欠的に空燃比を理論空燃比よりも小さくすることにより、被毒回復中の平均空燃比は理論空燃比よりもリッチ側になる。すなわち、排気中の酸素濃度が低下する。このため、比較的短時間で吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒を回復させることが可能である。なお、前記公報によれば、被毒回復制御は、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が、例えば３００℃以上であって、かつ吸蔵された硫黄酸化物が所定量以上のときに実行される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したようにＮＯｘの放出、還元や硫黄被毒回復は排気中の酸素濃度を低下させて行われるが、これは内燃機関が低負荷運転を行っているときに実行される。これは高負荷運転を行っているときに還元剤を多量に排気中に供給すると、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が過剰に上昇してしまい、この吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱劣化を誘発する虞があるからである。
【０００９】
また、還元剤の添加は上記のような目的を達成するために必要充分な量を最低限供給すればよく、過剰な添加は還元剤である燃料を余分に消費するので燃費悪化につながる。このような観点からはできるだけ還元剤の添加量を減らすことが望まれ、そのための一つの方法として吸入空気量を減量するこが考えられる。
【００１０】
しかしながら、低負荷運転時であっても過度な吸入空気量の減量は吸気管内圧が低下し、内燃機関を良好な運転状態に保持できなくなるので、その減量には限界がある。
【００１１】
本発明はかかる事情に鑑みてされたもので、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関の排気浄化装置において、吸入空気量を過度に減らすことなく、排気中の酸素濃度を低くするために添加する還元剤の量をできるだけ少なくすることが可能な技術を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本発明の内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。即ち、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、排気系に配置され、流入する排気中の酸素濃度が高いときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸蔵したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵剤と、このＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度が高いときにＮＯｘ吸蔵剤に還元剤を供給して、ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度を低下させるとともに、放出されたＮＯｘを還元浄化する還元剤の添加手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、吸入空気を加熱するインテークヒータを設け、前記還元剤の添加手段により排気中に還元剤を添加する際に、前記インテークヒータによる吸入空気の加熱を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明の最大の特徴は、内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯｘ吸蔵剤からＮＯｘを放出させ、このＮＯｘを還元浄化するために排気中に還元剤を添加する際に、吸入空気を加熱して吸入空気量を減少させ、以て所定の空燃比にするための還元剤の添加量を減らすことにある。
【００１４】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、軽負荷時に、インテークヒータにより吸入空気を加熱し、この状態において排気が所定の空燃比となるように所定量の還元剤を添加して排気をリッチにする。吸入空気の温度が上昇すれば、吸入空気の密度が低下するので、所定の空燃比にするための還元剤である燃料供給量を減少させることが可能である。なお、本発明においては、インテークヒータの代わりにグロープラグを設け、該グロープラグにより吸入空気を加熱するようにしても良い。
【００１５】
前記還元剤添加手段としては、排気通路中に設置したノズルから還元剤を添加するもの、または燃焼室内における燃料のメイン噴射の後、所定時間をおいて行われる副噴射等、が例示できる。
【００１６】
第２の発明は、排気系に配置され、流入する排気中の酸素濃度が高いときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸蔵したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵剤と、このＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度が高いときにＮＯｘ吸蔵剤に還元剤を供給して、ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度を低下させるとともに、放出されたＮＯｘを還元浄化する還元剤の添加手段と、前記内燃機関の吸気系に排気の一部を再循環させるＥＧＲ装置と、吸気系に再循環する排気の量をコントロールするＥＧＲ弁と、ＥＧＲ装置による吸気系への排気の還流口よりも上流に配置され、吸入空気量をコントロールする吸気絞り弁と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、吸入空気を加熱するインテークヒータを設け、前記還元剤の添加手段により排気中に還元剤を添加する際に、前記吸気絞り弁及び／または前記ＥＧＲ弁の開度を調整して吸入空気量を減らし、前記インテークヒータによる吸入空気の加熱を行うことを特徴とする。
【００１７】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、軽負荷時に、吸気絞り弁及び／または前記ＥＧＲ弁を調整して吸入空気量を減少させるとともに、インテークヒータにより吸入空気を加熱する。吸入空気量を減少させながらこれを加熱するため、排気を所定の空燃比にするために添加する還元剤の量をさらに減少させることが可能である。なお、本発明においては、インテークヒータの代わりにグロープラグを設け、該グロープラグにより吸入空気を加熱するようにしても良い。
【００１８】
第３の発明は、排気系に配置され、流入する排気中の酸素濃度が高いときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸蔵したＮＯｘを放出、還元するＮＯｘ吸蔵剤と、
このＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度が高いときにＮＯｘ吸蔵剤に還元剤を供給して、ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度を低下させるとともに、放出されたＮＯｘを還元浄化する還元剤の添加手段と、
前記内燃機関のの吸気系に排気の一部を再循環させるＥＧＲ装置と、吸気系に排気の一部を再循環させるためのＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲクーラと、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記ＥＧＲクーラをバイパスして排気の一部をＥＧＲクーラを通過させずに吸気系に再循環させるためのクーラバイパス通路を形成し、
前記還元剤の添加手段により排気中に還元剤を添加する際に、吸気系に再循環させる排気がクーラバイパス通路を通過するようにしたことを特徴とする。
【００１９】
ここでは、吸入空気の温度を上昇させる手段として、ＥＧＲ装置によって吸気系に再循環される排気をＥＧＲクーラによって冷却することなく、これを吸気系に戻すようにしている。このため内燃機関の吸入空気の温度が上昇し、上述のように添加する還元剤の量を減少させることができる。
【００２０】
第４の発明は、排気系に配置され、流入する排気中の酸素濃度が高いときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸蔵したＮＯｘを放出、還元するＮＯｘ吸蔵剤と、
このＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気の空燃比がリーンのときにＮＯｘ吸蔵剤に還元剤を供給して、ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気の空燃比を低下させるとともに、放出されたＮＯｘを還元浄化する還元剤の添加手段と、
吸入空気を排気のエネルギーによって過給して内燃機関に供給する過給装置と、過給された吸入空気を冷却するためのインタークーラと、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記インタークーラをバイパスするインタークーラバイパス通路を形成し、
前記還元剤の添加手段により排気中に還元剤を添加する際に、過給された吸入空気の全部または一部がインタークーラバイパス通路を通過するようにしたことを特徴とする。
【００２１】
この発明では、吸入空気の温度を上昇させる手段として、過給装置によって過給される吸入空気をインタークーラで冷却しないことにより、内燃機関の吸入空気の温度が上昇し、上述のように添加する還元剤の量を減少させることができる。
【００２２】
なお、前記インタークーラバイパス通路には、このインタークーラバイパス通路内を通過する吸入空気を暖める暖気供給手段を設けることができる。例えば、インタークーラバイパス通路の周囲に内燃機関の冷却水を接触させて、その熱交換によってインタークーラバイパス通路内の吸入空気を暖めることが可能である。
【００２４】
前記ＮＯｘ吸蔵剤は、排気系に配置され、内燃機関の排気中の微粒子を一時期捕集可能であり、所定温度領域では前記微粒子を連続的に酸化除去することが可能なフィルタに担持されたものとしてもよい。
【００２５】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、吸入空気を昇温させることでその空気密度を低くし、吸入空気量（新気）を減らすことができるので、目標空燃比とするための添加還元剤の供給量を減少させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。ここでは、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置を車両駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、本実施の形態に係る排気浄化装置を適用する内燃機関１とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【００２７】
図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼル機関である。
【００２８】
内燃機関１は、各気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）４と接続されている。このコモンレール４には、このコモンレール４内の燃料の圧力に対応した電気信号を出力するコモンレール圧センサ４ａが取り付けられている。
【００２９】
前記コモンレール４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転トルクを駆動源として作動するポンプであり、この燃料ポンプ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａが内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられたクランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されている。
【００３０】
このように構成された燃料噴射系では、クランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトからこの燃料ポンプ６の入力軸へ伝達された回転トルクに応じた圧力で燃料を吐出する。
【００３１】
前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給され、コモンレール４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。
【００３２】
次に、内燃機関１には、吸気枝管８が接続されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室と吸気ポート（図示省略）を介して連通している。
【００３３】
前記吸気枝管８は、吸気管９に接続され、この吸気管９は、エアクリーナボックス１０に接続されている。前記エアクリーナボックス１０より下流の吸気管９には、この吸気管９内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ１１が取り付けられている。
【００３４】
前記吸気管９における吸気枝管８の直上流に位置する部位には、この吸気管９内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁１３が設けられている。この吸気絞り弁１３には、ステップモータ等で構成されてこの吸気絞り弁１３を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１４が取り付けられている。
【００３５】
前記エアフローメータ１１と前記吸気絞り弁１３との間に位置する吸気管９には、排気の熱エネルギを駆動源として作動する遠心過給機（ターボチャージャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａが設けられ、コンプレッサハウジング１５ａより下流の吸気管９には、前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６が設けられている。さらにこのインタークーラ１６の下流には、吸入空気を加熱するインテークヒータ２１が設けられている。このインテークヒータ２１は、インタークーラ１６を通過した吸入空気の温度が、所定温度よりも低いときにこれを加熱する。
【００３６】
このように構成された吸気系では、エアクリーナボックス１０に流入した吸気は、このエアクリーナボックス１０内のエアクリーナ（図示省略）によって吸気中の塵や埃等が除去された後、吸気管９を介してコンプレッサハウジング１５ａに流入する。
【００３７】
コンプレッサハウジング１５ａに流入した吸気は、このコンプレッサハウジング１５ａに内装されたコンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温となった吸気は、インタークーラ１６にて冷却された後、必要に応じて吸気絞り弁１３によって流量を調節されて吸気枝管８に流入する。吸気枝管８に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２の燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼される。
【００３８】
一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接続され、排気枝管１８の各枝管が排気ポート（図示省略）を介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００３９】
前記排気枝管１８は、前記遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続され、この排気管１９は、下流にてマフラー（図示省略）に接続されている。
【００４０】
前記排気管１９の途中には、吸蔵還元型ＮＯx触媒を担持したパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）２０が設けられている。フィルタ２０より上流の排気管１９には、この排気管１９内を流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ２４が取り付けられている。
【００４１】
このように構成された排気系では、内燃機関１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気ポートを介して排気枝管１８へ排出され、次いで排気枝管１８から遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂへ流入する。タービンハウジング１５ｂに流入した排気は、この排気が持つ熱エネルギを利用してタービンハウジング１５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイールを回転させる。その際、タービンホイールの回転トルクは、前述したコンプレッサハウジング１５ａのコンプレッサホイールへ伝達される。
【００４２】
前記タービンハウジング１５ｂから排出された排気は、排気管１９を介してフィルタ２０へ流入し、排気中のＰＭが捕集され且つ有害ガス成分が除去又は浄化される。フィルタ２０にてＰＭを捕集され且つ有害ガス成分を除去又は浄化された排気は、マフラーを介して大気中に放出される。
【００４３】
また、排気枝管１８と吸気枝管８とは、排気枝管１８内を流通する排気の一部を吸気枝管８へ再循環させる排気再循環通路（以下、ＥＧＲ通路とする。）２５を介して連通されている。このＥＧＲ通路２５の途中には、電磁弁などで構成され、印加電力の大きさに応じて前記ＥＧＲ通路２５内を流通する排気（以下、ＥＧＲガスとする。）の流量を変更する流量調整弁（以下、ＥＧＲ弁とする。）２６が設けられている。
【００４４】
前記ＥＧＲ通路２５の途中でＥＧＲ弁２６より上流には、このＥＧＲ通路２５内を流通するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２７が設けられている。前記ＥＧＲクーラ２７には、冷却水通路（図示省略）が設けられ内燃機関１を冷却するための冷却水の一部が循環する。
【００４５】
このように構成された排気再循環機構では、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、ＥＧＲ通路２５が導通状態となり、排気枝管１８内を流通する排気の一部が前記ＥＧＲ通路２５へ流入し、ＥＧＲクーラ２７を経て吸気枝管８へ導かれる。
【００４６】
その際、ＥＧＲクーラ２７では、ＥＧＲ通路２５内を流通するＥＧＲガスと内燃機関１の冷却水との間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却される。
【００４７】
ＥＧＲ通路２５を介して排気枝管１８から吸気枝管８へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管８の上流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼室へ導かれる。
【００４８】
ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ2Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ2）などのように、自らが燃焼することがなく、且つ、熱容量が高い不活性ガス成分が含まれているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物（ＮＯx）の発生量が抑制される。
【００４９】
さらに、ＥＧＲクーラ２７においてＥＧＲガスが冷却されると、ＥＧＲガス自体の温度が低下するとともにＥＧＲガスの体積が縮小されるため、ＥＧＲガスが燃焼室内に供給されたときにこの燃焼室内の雰囲気温度が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内に供給される吸入空気の量（新気の体積）が不要に減少することもない。
【００５０】
次に、本実施の形態に係るフィルタ２０について説明する。
【００５１】
図２は、フィルタ２０の断面図である。図２（Ａ）は、フィルタ２０の横方向断面を示す図である。図２（Ｂ）は、フィルタ２０の縦方向断面を示す図である。
【００５２】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるようにフィルタ２０は、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路５０、５１を具備するいわゆるウォールフロー型である。これら排気流通路は下流端が栓５２により閉塞された排気流入通路５０と、上流端が栓５３により閉塞された排気流出通路５１とにより構成される。なお、図２（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓５３を示している。従って、排気流入通路５０および排気流出通路５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配置される。換言すると排気流入通路５０および排気流出通路５１は各排気流入通路５０が４つの排気流出通路５１によって包囲され、各排気流出通路５１が４つの排気流入通路５０によって包囲されるように配置される。
【００５３】
フィルタ２０は、例えばコージェライトのような多孔質材料から形成されており、従って排気流入通路５０内に流入した排気は図２（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔壁５４内を通って隣接する排気流出通路５１内に流出する。
【００５４】
本発明による実施例では各排気流入通路５０および各排気流出通路５１の周壁面、即ち各隔壁５４の両側表面上および隔壁５４内の細孔内壁面上には例えばアルミナからなる担体の層が形成されており、この担体上に吸蔵還元型ＮＯx触媒が坦持されている。
【００５５】
次に、本実施の形態に係るフィルタ２０に担持された吸蔵還元型ＮＯx触媒の働きについて説明する。
【００５６】
フィルタ２０は、例えば、アルミナを担体とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、もしくはセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）もしくはカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ランタン（Ｌａ）もしくはイットリウム（Ｙ）等の希土類とから選択された少なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属とを担持して構成されている。尚、本実施の形態では、アルミナからなる担体上にバリウム（Ｂａ）と白金（Ｐｔ）とを担持し、更にＯ2ストレージ能力のあるセリア（Ｃｅ2Ｏ3）を添加して構成される吸蔵還元型ＮＯx触媒を採用した。
【００５７】
このように構成されたＮＯx触媒は、このＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵する。
【００５８】
一方、ＮＯx触媒は、このＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸蔵していた窒素酸化物（ＮＯx）を放出する。その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、ＮＯx触媒は、このＮＯx触媒から放出された窒素酸化物（ＮＯx）を窒素（Ｎ2）に還元せしめることができる。
【００５９】
ところで、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合は、内燃機関１から排出される排気の空燃比がリーン雰囲気となり排気の酸素濃度が高くなるため、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒に吸蔵されることになるが、内燃機関１の希薄燃焼運転が長期間継続されると、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和し、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒にて除去されずに大気中へ放出されてしまう。
【００６０】
特に、内燃機関１のようなディーゼル機関では、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気が燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排気の空燃比がリーン空燃比となるため、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和し易い。
【００６１】
従って、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合は、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和する前にＮＯx触媒に流入する排気中の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高め、ＮＯx触媒に吸蔵された窒素酸化物（ＮＯx）を放出及び還元させる必要がある。
【００６２】
このように酸素濃度を低下させる方法としては、排気中の燃料添加や、気筒２内への膨張行程中の燃料噴射等の方法が考えられるが、本実施の形態では、フィルタ２０より上流の排気管１９を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する還元剤供給機構を備え、この還元剤供給機構から排気中へ燃料を添加することにより、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高めるようにした。
【００６３】
還元剤供給機構は、図１に示されるように、その噴孔が排気枝管１８内に臨むように取り付けられ、ＥＣＵ３５からの信号により開弁して燃料を噴射する還元剤噴射弁２８と、前述した燃料ポンプ６から吐出された燃料を前記還元剤噴射弁２８へ導く還元剤供給路２９と、還元剤供給路２９に設けられてこの還元剤供給路２９内の燃料の流通を遮断する遮断弁３１と、を備えている。
【００６４】
このような還元剤供給機構では、燃料ポンプ６から吐出された高圧の燃料が還元剤供給路２９を介して還元剤噴射弁２８へ印加される。そして、ＥＣＵ３５からの信号によりこの還元剤噴射弁２８が開弁して排気枝管１８内へ還元剤としての燃料が噴射される。
【００６５】
還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた排気の酸素濃度を低下させる。
【００６６】
このようにして形成された酸素濃度の低い排気はフィルタ２０に流入し、フィルタ２０に吸蔵されていた窒素酸化物（ＮＯx）を放出させつつ窒素（Ｎ2）に還元することになる。
【００６７】
その後、ＥＣＵ３５からの信号により還元剤噴射弁２８が閉弁し、排気枝管１８内への還元剤の添加が停止されることになる。
【００６８】
以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設されている。このＥＣＵ３５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。
【００６９】
ＥＣＵ３５には、コモンレール圧センサ４ａ、エアフローメータ１１、排気温度センサ２４、クランクポジションセンサ３３、アクセル開度センサ３６等の各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。
【００７０】
一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、還元剤噴射弁２８、ＥＧＲ弁２６、遮断弁３１等が電気配線を介して接続され、上記した各部をＥＣＵ３５が制御することが可能になっている。
【００７１】
ここで、ＥＣＵ３５は、図３に示すように、双方向性バス３５０によって相互に接続された、ＣＰＵ３５１と、ＲＯＭ３５２と、ＲＡＭ３５３と、バックアップＲＡＭ３５４と、入力ポート３５６と、出力ポート３５７とを備えるとともに、前記入力ポート３５６に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３５５を備えている。
【００７２】
前記入力ポート３５６は、クランクポジションセンサ３３のようにデジタル信号形式の信号を出力するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。
【００７３】
前記入力ポート３５６は、コモンレール圧センサ４ａ、エアフローメータ１１、排気温度センサ２４、アクセル開度センサ３６等のように、アナログ信号形式の信号を出力するセンサのＡ／Ｄ３５５を介して入力し、それらの出力信号をＣＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。
【００７４】
前記出力ポート３５７は、燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、ＥＧＲ弁２６、還元剤噴射弁２８、遮断弁３１等と電気配線を介して接続され、ＣＰＵ３５１から出力される制御信号を、前記した燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、ＥＧＲ弁２６、還元剤噴射弁２８、あるいは遮断弁３１へ送信する。
【００７５】
前記ＲＯＭ３５２は燃料噴射弁３を制御するための燃料噴射制御ルーチン、吸気絞り弁１３を制御するための吸気絞り制御ルーチン、ＥＧＲ弁２６を制御するためのＥＧＲ制御ルーチン、フィルタ２０に還元剤を添加して吸蔵されたＮＯxを放出させるＮＯx浄化制御ルーチン、フィルタ２０のＳＯx被毒を回復する被毒回復制御ルーチン、フィルタ２０に捕集されたＰＭを燃焼除去するためのＰＭ燃焼制御ルーチン等のアプリケーションプログラムを記憶している。
【００７６】
前記ＲＯＭ３５２は、上記したアプリケーションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶している。前記制御マップは、例えば、内燃機関１の運転状態と基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）との関係を示す燃料噴射量制御マップ、内燃機関１の運転状態と基本燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関１の運転状態と吸気絞り弁１３の目標開度との関係を示す吸気絞り弁開度制御マップ、内燃機関１の運転状態とＥＧＲ弁２６の目標開度との関係を示すＥＧＲ弁開度制御マップ、内燃機関１の運転状態と還元剤の目標添加量（若しくは排気の目標空燃比）との関係を示す還元剤添加量制御マップ、還元剤の目標添加量と還元剤噴射弁２８の開弁時間との関係を示す還元剤噴射弁制御マップ等である。
【００７７】
前記ＲＡＭ３５３は、各センサからの出力信号やＣＰＵ３５１の演算結果等を格納する。前記演算結果は、例えば、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機関回転数である。これらのデータは、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する都度、最新のデータに書き換えられる。
【００７８】
前記バックアップＲＡＭ３５４は、内燃機関１の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモリである。
【００７９】
前記ＣＰＵ３５１は、前記ＲＯＭ３５２に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作して、燃料噴射弁制御、吸気絞り制御、ＥＧＲ制御、ＮＯx浄化制御、被毒回復制御、ＰＭ燃焼制御等を実行する。
【００８０】
次に、本発明を、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒２０を使用したＮＯｘ浄化制御に適用する場合を例として説明する。
【００８１】
ＮＯx浄化制御では、ＣＰＵ３５１は、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気中の酸素濃度を比較的に短い周期でスパイク的（短時間）に低くする、所謂リッチスパイク制御を実行する。
【００８２】
リッチスパイク制御では、ＣＰＵ３５１は、所定の周期毎にリッチスパイク制御実行条件が成立しているか否かを判別する。このリッチスパイク制御実行条件としては、例えば、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０が活性状態にあること、被毒解消制御が実行されていないこと、排気温度センサ２４の出力信号値（排気温度）が所定の上限値以下であること、等の条件を例示することができる。
【００８３】
上記したようなリッチスパイク制御実行条件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８からスパイク的に還元剤たる燃料を噴射させるべく流量調整弁３０を制御することにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気中の酸素濃度を一時的に所定の目標酸素濃度とする。
【００８４】
具体的には、ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数、アクセル開度センサ３６の出力信号（アクセル開度）、エアフローメータ１１の出力信号値（吸入空気量）、燃料噴射量等を読み出す。ＣＰＵ３５１は、前記した機関回転数とアクセル開度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータとしてＲＯＭ３５２の還元剤添加量制御マップへアクセスし、排気中の酸素濃度を予め設定された目標酸素濃度とする上で必要となる還元剤の添加量（目標添加量）を算出する。
【００８５】
この実施の形態では、吸気絞り弁を閉側に位置させ、かつＥＧＲ弁を開くことで吸入空気量を減少させる。さらに、吸気管９を通過する吸入空気をインテークヒータ２１により加熱するので、その密度が低くなる。すなわち、吸入空気は、インテークヒータ２１により加熱されて昇温されていない場合に比べてその量が減少する。その理由は、吸入空気を暖めることで、次のようにその吸入空気の原子量が減るからである。
【００８６】
吸入空気温度Ｔ1が吸入空気温度Ｔ2よりも高く、流速（ＰＶ）が一定の場合は、ｎ1ＲＴ1＝ｎ2ＲＴ2
（ｎ1は吸入空気温度Ｔ1のときの原子量、ｎ2は吸入空気温度Ｔ2のときの原子量）であるので、ｎ1＜ｎ2となる。
【００８７】
このように、ＥＧＲ弁２６及び吸気絞り弁１３の開度が固定されているときは、吸入空気の温度によってその空気量が異なることになる。
【００８８】
このように、吸入空気は、インテークヒータ２１によって加熱され空気密度が低くなり空気量が少なくなる。したがって、所定の空燃比にするために添加すべき還元剤の量が減少する。
【００８９】
続いて、ＣＰＵ３５１は、前記目標添加量をパラメータとしてＲＯＭ３５２の流量調整弁制御マップへアクセスし、還元剤噴射弁２８から目標添加量の還元剤を噴射させる上で必要となる流量調整弁３０の開弁時間（目標開弁時間）を算出する。
【００９０】
流量調整弁３０の目標開弁時間が算出されると、ＣＰＵ３５１は、流量調整弁３０を開弁させる。この場合、燃料ポンプ６から吐出された高圧の燃料が還元剤供給路２９を介して還元剤噴射弁２８へ供給されるため、還元剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が開弁圧以上に達し、還元剤噴射弁２８が開弁する。
【００９１】
ＣＰＵ３５１は、流量調整弁３０を開弁させた時点から前記目標開弁時間が経過すると、流量調整弁３０を閉弁させる。この場合、燃料ポンプ６から還元剤噴射弁２８に対する還元剤の供給が遮断されるため、還元剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が開弁圧未満となり、還元剤噴射弁２８が閉弁する。
【００９２】
このように流量調整弁３０が目標開弁時間だけ開弁されると、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴射されることになる。そして、還元剤噴射弁２８から噴射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた排気と混ざり合って目標酸素濃度の混合気を形成し、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する。
【００９３】
この結果、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気中の酸素濃度は、比較的に短い周期で「高い」状態と「スパイク的な目標酸素濃度」の状態を交互に繰り返すことになり、以て、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０が窒素酸化物（ＮＯx）の吸収と放出・還元とを交互に短周期的に繰り返すことになる。
【００９４】
なお、ここでは吸気絞り弁１３とEGR弁２６の両方を作動させて吸入空気量を減少させたが、これらの一方を制御して吸入空気量を減少させてもよい。
【００９５】
次に、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０の被毒回復制御について説明する。
【００９６】
被毒回復制御では、ＣＰＵ３５１は、フィルタ２０の酸化物による被毒を回復すべく被毒回復処理を行うことになる。
【００９７】
ここで、内燃機関１の燃料には硫黄（Ｓ）が含まれている場合があり、そのような燃料が内燃機関１で燃焼されると、二酸化硫黄（ＳＯ2）や三酸化硫黄（ＳＯ3）などの硫黄酸化物（ＳＯx）が生成される。
【００９８】
硫黄酸化物（ＳＯx）は、排気とともにフィルタ２０に流入し、窒素酸化物（ＮＯx）と同様のメカニズムによってフィルタ２０に吸蔵される。
【００９９】
具体的には、フィルタ２０に流入する排気中の酸素濃度が高いときには、流入排気ガス中の二酸化硫黄（ＳＯ2）や三酸化硫黄（ＳＯ3）等の硫黄酸化物（ＳＯx）が白金（Ｐｔ）の表面上で酸化され、硫酸イオン（ＳＯ4 2-）の形でフィルタ２０に吸蔵される。更に、フィルタ２０に吸蔵された硫酸イオン（ＳＯ4 2-）は、酸化バリウム（ＢａＯ）と結合して硫酸塩（ＢａＳＯ4）を形成する。
【０１００】
ところで、硫酸塩（ＢａＳＯ4）は、硝酸バリウム（Ｂａ（ＮＯ3）2）に比して安定していて分解し難く、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度が低くなっても分解されずにフィルタ２０内に残留してしまう。
【０１０１】
フィルタ２０における硫酸塩（ＢａＳＯ4）の量が増加すると、それに応じて窒素酸化物（ＮＯx）の吸蔵に関与することができる酸化バリウム（ＢａＯ）の量が減少するため、フィルタ２０のＮＯx吸蔵能力が低下する、いわゆるＳＯx被毒が発生する。
【０１０２】
フィルタ２０のＳＯx被毒を回復する方法としては、フィルタ２０の雰囲気温度をおよそ６００乃至６５０℃の高温域まで昇温させるとともに、フィルタ２０に流入する排気中の酸素濃度を低くすることにより、フィルタ２０に吸蔵されている硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）をＳＯ3 -やＳＯ4 -に熱分解し、次いでＳＯ3 -やＳＯ4 -を排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と反応させて気体状のＳＯ2 -に還元する方法を例示することができる。
【０１０３】
そこで、本実施の形態に係る被毒回復処理では、ＣＰＵ３５１は、先ずフィルタ２０の床温を高める触媒昇温制御を実行した上で、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度を低くするようにした。
【０１０４】
触媒昇温制御では、ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８から燃料を噴射させることにより、フィルタ２０においてその燃料を酸化させ、その際に発生する熱によってフィルタ２０の昇温を高める。このときに還元剤噴射弁２８から噴射される燃料は、ＮＯxの放出・還元時に行われる燃料噴射よりも噴射間隔が短く、かつ、そのときの空燃比は高くなるように噴射量が設定される。
【０１０５】
また、触媒昇温制御では、ＣＰＵ３５１は、例えば、各気筒２の膨張行程時に燃料噴射弁３から副次的に燃料を噴射させるとともに還元剤噴射弁２８から排気中へ燃料を添加させることにより、それらの未燃燃料成分をフィルタ２０において酸化させ、酸化の際に発生する熱によってフィルタ２０の床温を高めるようにしてもよい。
【０１０６】
但し、フィルタ２０が過剰に昇温すると、フィルタ２０の熱劣化が誘発される虞があるため、排気温度センサ２４の出力信号値に基づいて副次的な噴射燃料量及び添加燃料量がフィードバック制御されるようにすることが好ましい。
【０１０７】
上記したような触媒昇温処理によりフィルタ２０の床温が例えば６３０℃の高温域まで上昇すると、ＣＰＵ３５１は、フィルタ２０に流入する排気中の酸素濃度を低下させるべく還元剤噴射弁２８から燃料を噴射させる。
【０１０８】
尚、還元剤噴射弁２８から過剰な燃料が噴射されると、それらの燃料がフィルタ２０で急激に燃焼してフィルタ２０が過熱し、或いは還元剤噴射弁２８から噴射された過剰な燃料によってフィルタ２０が不要に冷却される虞があるため、ＣＰＵ３５１は、空燃比センサ（図示省略）の出力信号に基づいて還元剤噴射弁２８からの燃料噴射量をフィードバック制御するようにすることが好ましい。
【０１０９】
一方、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴射されと、噴射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた排気と混合される。すると、排気中の酸素濃度が低下して、所定の酸素濃度の排気が吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する。
【０１１０】
このように被毒回復処理が実行されると、フィルタ２０の床温が高い状況下で、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度が低くなるため、フィルタ２０に吸蔵されている硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）がＳＯ3 -やＳＯ4 -に熱分解され、それらＳＯ3 -やＳＯ4 -が排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と反応して還元され、以てフィルタ２０のＳＯx被毒が回復されることになる。
【０１１１】
このような制御においても、上述したリッチスパイク制御の場合と同様に、吸入空気の温度を上昇させて空気密度を低くすることで吸入空気量が少なくなるので、排気を所定の酸素濃度にするために添加すべき還元剤の量を減少させることができる。
【０１１２】
以上説明したように、本実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置では、吸入空気を加熱する手段によって吸入空気の温度を上昇させるので、所定の空燃比にするために添加すべき還元剤の量が減少し、燃費の悪化を抑制することができる。
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して以下の点で相違する。
【０１１３】
図４に示すように、この実施の形態では、内燃機関１の各燃焼室内に臨むグロープラグ６１が設けられている。一般には、グロープラグ６１は、内燃機関１の始動時に燃焼室を加熱し、または噴射された燃料を直接加熱するものであるが、グロープラグ６１を始動時以外にも使用することによって燃焼室内に吸入された空気を暖める。このようにすれば吸入空気の密度が低くなるので、結果として吸入空気量が減少する。したがって、排気を所定の酸素濃度にするために添加すべき還元剤の量が減少する。
【０１１４】
なお、上記制御を実施する際には、排気絞り弁１３、ＥＧＲ弁２６の両方、またはいずれか一方を制御して吸入空気量をできるだけ減少させることが好ましい。
【０１１５】
本実施の形態においては、適用対象となる内燃機関１やその他ハードウェアの基本構成、リッチスパイク制御等については、第１の実施の形態と共通であるため、同一の符号を付して説明を割愛する。
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して以下の点で相違する。
【０１１６】
図５に示すように、この実施の形態では、内燃機関１に設けられたＥＧＲクーラ２７をバイパスするバイパス通路６２が形成されている。すなわち、吸気系に循環する排気がＥＧＲクーラ２７を通過する際に冷やされる結果、吸入空気の温度が低下するが、これを回避するためにＥＧＲクーラ２７をバイパスさせるようにした。このようにすれば、温度の高い排気が吸入空気と混合するので吸入空気全体の温度が上昇する。
【０１１７】
なお、上記制御を実施する際には、排気絞り弁１３、ＥＧＲ弁２６の両方、またはいずれか一方を制御して吸入空気量をできるだけ減少させることが好ましい。
【０１１８】
ところで、この内燃機関では、ＥＧＲ通路２５を経由して吸気系に再循環する排気量を増大させることによって吸入空気量を減らすことができるが、このような場合は吸気管内圧がほとんど低下しない。このような観点からは、吸入空気量を減らす手段としてＥＧＲ弁２６を制御する方法によれば、吸気絞り弁１３を絞る場合に比べて有利となる。
【０１１９】
尚、本実施の形態においては、内燃機関１の基本構成、リッチスパイク制御等については、第１の実施の形態と共通なので同一の符号を付して説明を割愛する。
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して以下の点で相違する。
【０１２０】
図６に示すように、この実施の形態では、内燃機関１に設けられたインタークーラ１６をバイパスするインタークーラバイパス通路６３が形成されている。このインタークーラバイパス通路６３と吸気管９の分岐点には、通路切替弁６５が設けられる。
【０１２１】
吸入空気は、吸気管９において遠心過給機（ターボチャージャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａを通過するが、コンプレッサハウジング１５ａより下流の吸気管９には、前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６が設けらている。必要に応じて通路切替弁６５を作動させ、吸入空気が、このインタークーラ１６を通過しないようにすることでその冷却を防止し、吸入空気の温度を保持するようにした。
【０１２２】
また、インタークーラバイパス通路６３を通過する吸入空気を積極的に暖めるため、このインタークーラバイパス通路６３は、その一部が二重管６４となっており、その内管（図示せず）には過給された吸入空気が流れ、その外周部の外管（図示せず）には内燃機関１の冷却水が流れる構造となっている。そのため冷却水からの熱が内管内の吸入空気に伝わり、両者の間で熱交換がされて吸入空気の温度が上昇する。
【０１２３】
なお、このような二重管６４を採用して吸入空気の積極的加熱を行うことは任意であり、これを設けなくてもよいのは勿論である。
【０１２４】
さらに、第１の実施の形態で説明したようなインテークヒータ２１（図１）は、本実施の形態では併設してもよく、または省略してもよい。インテークヒータ２１を併設する場合には、このインテークヒータ２１は、インタークーラバイパス通路６３に設けるのが好ましい。
【０１２５】
上記制御を実施する際には、排気絞り弁１３、ＥＧＲ弁２６の両方、またはいずれか一方を制御して吸入空気量をできる限り減少させることが好ましい。
【０１２６】
本実施の形態においては、適用対象となる内燃機関１、リッチスパイク制御等については、第１の実施の形態と共通なので説明を割愛する。
＜その他の実施の形態＞
還元剤を排気中に添加する手段は、前記実施の形態では、還元剤を還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴射する構成を示したが、これに限定されることなく、例えば、メイン噴射後に所定の間隔をおいて噴射される副噴射を行うようにして還元剤である燃料を排気中に添加するようにしてもよい。この副噴射は、内燃機関１の膨張行程、排気行程等に行うことができる。この場合は、副噴射による燃料の一部が燃焼室内で燃焼せずに気化し、排気中の酸素濃度が低下する。
【０１２７】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、吸入空気の温度を上昇させることで、吸入空気量を過度に減らすことなく、空燃比をリッチにするために添加する還元剤の量をできるだけ少なくすることが可能となる。よって還元剤として添加される燃料の量を節減でき、燃費の悪化を招くことが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の内燃機関とその吸排気系とを併せ示す概略構成図である。
【図２】（Ａ）は、パティキュレートフィルタの横方向断面を示す図である。（Ｂ）は、パティキュレートフィルタの縦方向断面を示す図である。
【図３】ＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図４】第２の実施の形態の内燃機関とその吸排気系とを併せ示す概略構成図である。
【図５】第３の実施の形態の内燃機関とその吸排気系とを併せ示す概略構成図である。
【図６】第４の実施の形態の内燃機関とその吸排気系とを併せ示す概略構成図である。
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
１ａ・・・クランクプーリ
２・・・・気筒
３・・・・燃料噴射弁
４・・・・コモンレール
４ａ・・・コモンレール圧センサ
５・・・・燃料供給管
６・・・・燃料ポンプ
６ａ・・・ポンププーリ
８・・・・吸気枝管
９・・・・吸気管
１８・・・排気枝管
１９・・・排気管
２０・・・パティキュレートフィルタ
２１・・・インテークヒータ
２４・・・排気温度センサ
２５・・・ＥＧＲ通路
２６・・・ＥＧＲ弁
２７・・・ＥＧＲクーラ
２８・・・還元剤噴射弁
２９・・・還元剤供給路
３１・・・遮断弁
３３・・・クランクポジションセンサ
３５・・・ＥＣＵ
３６・・・アクセル開度センサ
６１・・・グロープラグ
６２・・・ＥＧＲクーラバイパス通路
６３・・・インタークーラバイパス通路
６４・・・二重管

Claims (5)

  1. 排気系に配置され、流入する排気中の酸素濃度が高いときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸蔵したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵剤と、このＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度が高いときにＮＯｘ吸蔵剤に還元剤を供給して、ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度を低下させるとともに、放出されたＮＯｘを還元浄化する還元剤の添加手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、吸入空気を加熱するインテークヒータを設け、前記還元剤の添加手段により排気中に還元剤を添加する際に、前記インテークヒータによる吸入空気の加熱を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 排気系に配置され、流入する排気中の酸素濃度が高いときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸蔵したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵剤と、このＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度が高いときにＮＯｘ吸蔵剤に還元剤を供給して、ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度を低下させるとともに、放出されたＮＯｘを還元浄化する還元剤の添加手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、吸入空気を加熱するグロープラグを設け、前記還元剤の添加手段により排気中に還元剤を添加する際に、前記グロープラグによる吸入空気の加熱を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  3. 排気系に配置され、流入する排気中の酸素濃度が高いときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸蔵したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵剤と、このＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度が高いときにＮＯｘ吸蔵剤に還元剤を供給して、ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度を低下させるとともに、放出されたＮＯｘを還元浄化する還元剤の添加手段と、前記内燃機関の吸気系に排気の一部を再循環させるＥＧＲ装置と、吸気系に再循環する排気の量をコントロールするＥＧＲ弁と、ＥＧＲ装置による吸気系への排気の還流口よりも上流に配置され、吸入空気量をコントロールする吸気絞り弁と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、吸入空気を加熱するインテークヒータを設け、前記還元剤の添加手段により排気中に還元剤を添加する際に、前記吸気絞
    り弁及び／または前記ＥＧＲ弁の開度を調整して吸入空気量を減らし、また前記インテークヒータによる吸入空気の加熱を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  4. 排気系に配置され、流入する排気中の酸素濃度が高いときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸蔵したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵剤と、このＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度が高いときにＮＯｘ吸蔵剤に還元剤を供給して、ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度を低下させるとともに、放出されたＮＯｘを還元浄化する還元剤の添加手段と、前記内燃機関の吸気系に排気の一部を再循環させるＥＧＲ装置と、吸気系に再循環する排気の量をコントロールするＥＧＲ弁と、ＥＧＲ装置による吸気系への排気の還流口よりも上流に配置され、吸入空気量をコントロールする吸気絞り弁と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、吸入空気を加熱するグロープラグを設け、前記還元剤の添加手段により排気中に還元剤を添加する際に、前記吸気絞り弁及び／または前記ＥＧＲ弁の開度を調整して吸入空気量を減らし、また前記グロープラグによる吸入空気の加熱を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  5. 前記ＮＯｘ吸蔵剤は、排気系に配置され、内燃機関の排気中の微粒子を一時期捕集可能であり、所定温度領域では前記微粒子を連続的に酸化除去することが可能なフィルタに担持されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
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