JP4525487B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

リーン空燃比での燃焼を実施する内燃機関が公知であり、このような内燃機関の排気通路には、ＮＯ_Xを浄化するためのＮＯ_X触媒装置が配置されている。さらに、このような内燃機関においても、機関始動時には、理論空燃比又はリッチ空燃比での運転が実施されるために、この運転時に排出されるＮＯ_X、ＣＯ、及びＨＣ等を浄化するための三元触媒装置を、排気通路におけるＮＯ_X触媒装置の上流側の機関本体近傍に配置することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、リーン空燃比の運転においても、排気ガス中には未燃燃料としてＨＣが含まれている。低負荷側のリーン空燃比運転においては、機関本体近傍の三元触媒装置によって、排気ガス中のＨＣを浄化することができる。しかしながら、高負荷側のリーン空燃比運転においては、燃料噴射量の増大に伴って、排気ガス中に含まれるＨＣも多くなり、機関始動時に早期暖機されることを意図して容量を比較的小さくされた機関本体近傍の三元触媒装置では十分にＨＣを浄化することができない。

それにより、高負荷側のリーン空燃比運転時のＨＣを十分に浄化するために、排気通路には、機関本体近傍の三元触媒装置とＮＯ_X触媒装置との間に、もう一つの三元触媒装置を配置することが考えられる。

特開２００３−３４３２５１号公報 特開２００１−２７１１４号公報 特開平５−４４４５４号公報

ところで、ＮＯ_X触媒装置は、リーン空燃比の排気ガスからＮＯ_Xを良好に吸蔵するものであるが、無制限にＮＯ_Xを吸蔵することはできない。それにより、ＮＯ_X吸蔵可能量に達する以前に、排気ガスの空燃比をリッチにするリッチ化制御を実施し、ＮＯ_X触媒装置からＮＯ_Xを放出させると共に、放出させたＮＯ_Xを還元浄化してＮＯ_X触媒装置を再生することが必要である。

リッチ化制御は、一般的に、燃焼空燃比をリッチにしたり、又は、気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁によって、膨張行程又は排気行程で気筒内へ追加燃料を噴射したりする。こうして気筒からはリッチ空燃比の排気ガスが排出されるが、この排気ガスは、機関本体近傍の三元触媒装置だけでなく、その下流側のもう一つの三元触媒装置を通過しないと、ＮＯ_X触媒装置へ到達しない。

三元触媒装置には、一般的に、Ｏ₂ストレージ能力を持たせており、排気ガスの空燃比がリーンである時には余剰酸素を吸蔵し、排気ガスの空燃比がリッチとなった時には吸蔵した酸素を放出することにより、排気ガスの空燃比が変動しても、三元触媒装置内の雰囲気を理論空燃比近傍に維持してＮＯ_X、ＣＯ、及びＨＣを良好に浄化するようになっている。

それにより、リッチ空燃比とされた排気ガスは、二つの三元触媒装置がＯ₂ストレージ能力により吸蔵した酸素を放出させ、酸素が放出されている間はリッチ空燃比の排気ガスとしてＮＯ_X触媒装置へ到達せず、特に、排気ガス量が比較的少ない低負荷側運転においては、二つの三元触媒装置が全ての酸素を放出するまでに比較的長い時間を必要とするために、リッチ化制御を開始してからＮＯ_X触媒装置の再生が開始されるまでの無駄時間が非常に長くなってしまう。

従って、本発明の目的は、排気通路の機関本体近傍に配置された三元触媒装置と、排気通路の三元触媒装置の下流側に配置されたＮＯ_X触媒装置とを具備する内燃機関の排気浄化装置において、リーン空燃比運転時における排気ガス中のＨＣを十分に浄化可能とすると共に、特に低負荷側運転時において、ＮＯ_X触媒装置の再生が開始されるまでの無駄時間を短縮することである。

本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置は、排気通路の機関本体近傍に配置された三元触媒装置と、前記排気通路の前記三元触媒装置の下流側に配置されたＮＯ_X触媒装置と、前記三元触媒装置と前記ＮＯ_X触媒装置との間において前記排気通路に分岐部及び合流部を有する分岐通路と、前記分岐通路に配置されたもう一つの三元触媒装置とを具備し、高負荷側のリーン空燃比運転の場合には、排気ガスが前記分岐通路を通過して前記ＮＯ_X触媒装置へ流入するようにし、低負荷側のリーン空燃比運転時に、前記ＮＯ_X触媒装置からＮＯ_Xを放出させて還元浄化する前記ＮＯ_X触媒装置の再生のために気筒内から排出される排気ガスの空燃比のリッチにするリッチ化制御が実施される場合には、排気ガスが前記分岐通路を通過せずに前記ＮＯ_X触媒装置へ流入するようにすることを特徴とする。

また、本発明による請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記排気通路内には切換弁が配置され、前記切換弁により前記排気通路を閉鎖すると、前記切換弁の直上流側に位置する前記分岐部から前記切換弁の直下流側に位置する前記合流部へ排気ガスは前記分岐通路を通過することを特徴とする。

また、本発明による請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、高負荷側のリーン空燃比運転時に前記リッチ化制御が実施される場合にも、排気ガスが前記分岐通路を通過せずに前記ＮＯ_X触媒装置へ流入するようにすることを特徴とする。

また、本発明による請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、機関本体から前記ＮＯ_X触媒装置までの排気ガスの放熱量は、前記分岐通路を通過した場合の方が前記分岐通路を通過しない場合より大きくなっており、低負荷側のリーン空燃比運転の場合には、排気ガスが前記分岐通路を通過せずに前記ＮＯ_X触媒装置へ流入するようにすることを特徴とする。

また、本発明による請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記もう一つの三元触媒装置のＯ₂ストレージ能力は、機関本体近傍の前記三元触媒装置のＯ₂ストレージ能力より小さくされており、高負荷側のリーン空燃比運転時に前記リッチ化制御が実施される場合には、排気ガスが前記分岐通路を通過して前記ＮＯ_X触媒装置へ流入するようにすることを特徴とする。

本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、高負荷側のリーン空燃比運転の場合には、排気ガスが分岐通路を通過してＮＯ_X触媒装置へ流入するようになっており、それにより、排気ガス中に比較的多く含まれるＨＣは、機関本体近傍の三元触媒装置及び分岐通路に配置されたもう一つの三元触媒装置によって十分に浄化される。また、低負荷側のリーン空燃比運転時に、ＮＯ_X触媒装置の再生のために気筒内から排出される排気ガスの空燃比のリッチにするリッチ化制御が実施される場合には、排気ガスが分岐通路を通過せずにＮＯ_X触媒装置へ流入するようになっており、リッチ化制御された排気ガスがもう一つの三元触媒装置においてＯ₂ストレージ能力により吸蔵された酸素を放出させることがないために、比較的早期にリッチ空燃比の排気ガスとしてＮＯ_X触媒装置へ到達するようになり、リッチ化制御を開始してからのＮＯ_X触媒装置の再生が開始されるまでの無駄時間を短縮することができる。

また、本発明による請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、排気通路内には切換弁が配置され、切換弁により排気通路を閉鎖すると、切換弁の直上流側に位置する分岐部から切換弁の直下流側に位置する合流部へ排気ガスは分岐通路を通過するようになっており、簡単な構成によって確実に排気ガスが分岐通路を通過するようにすることができる。

また、本発明による請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、高負荷側のリーン空燃比運転時に、リッチ化制御が実施される場合には、排気ガスが分岐通路を通過せずにＮＯ_X触媒装置へ流入するようになっており、リッチ化制御された排気ガスがもう一つの三元触媒装置においてＯ₂ストレージ能力により吸蔵された酸素を放出させることがないために、より短時間でリッチ空燃比の排気ガスとしてＮＯ_X触媒装置へ到達するようになり、リッチ化制御を開始してからのＮＯ_X触媒装置の再生が開始されるまでの無駄時間をさらに短縮することができる。

また、本発明による請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、機関本体からＮＯ_X触媒装置までの排気ガスの放熱量は、分岐通路を通過した場合の方が分岐通路を通過しない場合より大きくなっており、低負荷側のリーン空燃比運転の場合には、排気ガスが分岐通路を通過せずにＮＯ_X触媒装置へ流入するようになっている。それにより、高負荷側運転であるために排気ガス温度が比較的高い時には排気ガス温度を十分に低下させ、低負荷側運転であるために排気ガス温度が比較的低い時には排気ガス温度をそれほど低下させることなく、排気ガスはＮＯ_X触媒装置へ流入するために、ＮＯ_X触媒装置の温度を良好なＮＯ_X吸蔵を可能とする設定温度範囲内に維持することができる。

また、本発明による請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置において、もう一つの三元触媒装置のＯ₂ストレージ能力は、機関本体近傍の三元触媒装置のＯ₂ストレージ能力より小さくされており、高負荷側のリーン空燃比運転時にリッチ化制御が実施される場合には、排気ガスが前記分岐通路を通過してＮＯ_X触媒装置へ流入するようになっている。高負荷側運転時においては、リッチ化制御によって気筒内から排出されるリッチ空燃比の排気ガス量は比較的多く、機関本体近傍の三元触媒装置及び分岐通路のもう一つの三元触媒装置からＯ₂ストレージ能力により吸蔵された全ての酸素を放出させるのにそれほど長い時間を必要としないが、もう一つの三元触媒装置のＯ₂ストレージ能力を小さくしているために、この時間、すなわち、リッチ化制御を開始してからＮＯ_X触媒装置の再生が開始されるまでの無駄時間をさらに短縮することができる。また、高負荷側運転におけるリッチ化制御中の排気ガス温度は比較的高くなるが、排気ガスが分岐通路を通過してＮＯ_X触媒装置へ流入するために、排気ガス温度は十分に低下させられる。それにより、ＮＯ_X触媒装置の温度を良好なＮＯ_X吸蔵を可能とする設定温度範囲内に維持することができる。

図１は本発明による内燃機関の排気浄化装置を示す概略図である。同図において、１は排気通路である。２は、排気通路１における機関本体近傍、例えば、排気マニホルドの排気合流部の直下流側、又は、排気マニホルドの排気枝管のそれぞれに配置された三元触媒装置である。３は、排気通路１における三元触媒装置２の下流側に配置されたＮＯ_X触媒装置である。

本排気浄化装置が取り付けられる内燃機関は、例えば、空燃比２０のような均質リーン混合気を火花着火させるリーン空燃比運転を可能とするものである。均質リーン混合気のリーン空燃比を適当に選択することにより、ＮＯ_X生成量を抑制することができる。しかしながら、それでもＮＯ_Xは生成されるために、排気通路１に配置されたＮＯ_X触媒装置３によってＮＯ_Xを吸蔵し、ＮＯ_Xの大気放出量を低減している。

機関始動時には、着火性を向上させるために、理論空燃比又はリッチ空燃比の均質混合気を着火燃焼させる均質燃焼が実施される。この時には、ＮＯ_Xに加えて、ＨＣ及びＣＯも気筒内から排出されるために、これらを排気通路１の機関本体近傍に配置された三元触媒装置２によって同時に浄化するようになっている。

内燃機関は、例えば、ターボチャージャのような過給機を備えており、それにより、気筒内への多量の吸気の供給が可能となるために、前述したリーン空燃比運転を比較的高負荷側まで実施することができる。内燃機関が例えばハイブリッド車に使用される場合のように、極高負荷域での運転を必要としなければ、最大負荷までリーン空燃比運転が可能となる。しかしながら、極高負荷域での運転を必要とする場合には、この運転領域において、理論空燃比又はリッチ空燃比での均質燃焼を実施するようにしても良い。

４は、三元触媒装置２の上流側に配置されたリニア出力型の空燃比センサであり、この空燃比センサの出力に基づき、各運転において所望空燃比が実現されるように燃料噴射量が制御される。５は、三元触媒装置２の直下流側に配置されたステップ出力型の酸素センサであり、空燃比センサ４の出力を補正するのに使用される。

リーン空燃比運転において、未燃燃料としてＨＣも気筒内から排出される。設定負荷未満の低負荷側の運転においては、排出されるＨＣ量はそれほど多くなく、機関本体近傍に配置された三元触媒装置２によって浄化することができる。しかしながら、設定負荷以上の高負荷側のリーン空燃比運転においては、気筒内へ供給される燃料量が多くなるために、排出されるＨＣ量も多くなる。機関始動直後から排気ガス中のＮＯ_X、ＨＣ、及びＣＯを浄化するために触媒活性温度へ早期暖機されることが意図された低熱容量の機関本体近傍の三元触媒装置２だけでは、このような比較的多量のＨＣを容量不足により十分に浄化することができない。

本排気浄化装置では、排気通路２における三元触媒装置２とＮＯ_X触媒装置３との間に分岐部６ａ及び合流部６ｂを有する分岐通路６が設けられ、分岐通路６にはもう一つの三元触媒装置７が配置されている。本実施形態において、機関本体近傍の三元触媒装置２とＮＯ_X触媒装置３との間において排気通路１には切換部８が設けられており、切換部８内に配置された切換弁８ａが点線で示す第一位置とされると、切換部８において排気通路１は遮断され、切換弁８ａの直上流側に位置する切換部８の第一開口６ａ（切換弁８ａの上流側であれば良い）が分岐部となり、切換弁８ａの直下流側に位置する切換部８の第二開口６ｂ（切換弁８ａの下流側であれば良い）が合流部となって、排気ガスは、点線矢印で示すように、確実に分岐通路６を通過してＮＯ_X触媒装置３へ流入する。

こうして、図２に示す表のように、高負荷側のリーン空燃比運転においては、切換弁８ａを第一位置とし、排気ガスが機関本体近傍の三元触媒装置２を通過した後に分岐通路６を通過するようにし、排気ガス中の比較的多量のＨＣを、三元触媒装置２に加えて分岐通路６のもう一つの三元触媒装置７によっても浄化するようにし、容量不足による不十分なＨＣ浄化を防止している。

ところで、ＮＯ_X触媒装置３は、ＮＯ_Xを良好に吸蔵する設定温度範囲（約３００から４５０℃）を有しており、ＮＯ_X触媒装置３の温度を設定温度範囲内に維持することが望ましい。高負荷側のリーン空燃比運転においては、排気ガス温度が、設定温度範囲上限値（約４５０℃）を超えており、十分に温度低下させてＮＯ_X触媒装置３へ流入させないと、ＮＯ_X触媒装置３の温度が設定温度範囲の上側に外れてしまう。

本排気浄化装置において、高負荷側のリーン空燃比運転時には、排気ガスは、分岐通路を通過してＮＯ_X触媒装置３へ流入するようになっており、分岐通路６を通過しない場合に比較して機関本体からＮＯ_X触媒装置３までの経路長が長くなって排気ガスからの放熱量が多くなるために、排気ガスは、ＮＯ_X触媒装置３へ流入する以前に温度範囲上限値以下に温度低下する。それにより、高負荷側のリーン空燃比運転において、ＮＯ_X触媒装置３の温度を設定温度範囲内に維持することができる。

一方、低負荷側のリーン空燃比運転時には、排気ガス温度はそれほど高くなく、本実施形態にように、分岐通路６を通過した時には分岐通路６を通過しない時に比較して放熱量が多くなるようになっている場合には、排気ガスが分岐通路６を通過するようにすると、排気ガスは、ＮＯ_X触媒装置３へ流入する以前に設定温度範囲下限値（約３５０℃）未満に温度低下してしまう。

本実施形態においては、切換部８の切換弁８ａを一点鎖線で示す第二位置とすると、切換部８において排気通路１は開放され、排気ガスは、分岐通路６を通過することなくＮＯ_X触媒装置３へ流入する。それにより、低負荷側のリーン空燃比運転においては、図２に示す表のように、切換弁８ａを第二位置とし、排気ガスは機関本体近傍の三元触媒装置２を通過した後に分岐通路６を通過せずにＮＯ_X触媒装置３へ流入するようにし、排気ガス温度を設定温度範囲下限値未満に温度低下させないようにしている。こうして、ＮＯ_X触媒装置３の温度を設定温度範囲内に維持することができる。低負荷側のリーン空燃比運転においては、排気ガス中にそれほど多くのＨＣ含まれることがないために、機関本体近傍の三元触媒装置２だけによってＨＣを十分に浄化することができ、排気ガスがもう一つの三元触媒装置７を通過しなくても特に問題はない。

ところで、ＮＯ_X触媒装置３は、リーン空燃比の排気ガス中のＮＯ_Xを吸蔵することができるが、無限にＮＯ_Xを吸蔵することはできず、ＮＯ_X吸蔵可能量に達する以前に、ＮＯ_X触媒装置３へ流入する排気ガスの空燃比をリッチ空燃比とし、ＮＯ_X触媒装置３に吸蔵されたＮＯ_Xを放出させると共に、放出させたＮＯ_Xを還元浄化する再生処理が必要である。９はＮＯ_X触媒装置３の直下流側に配置されたステップ出力型の酸素センサである。ＮＯ_Xの還元浄化中においては、ＮＯ_X触媒装置３へ流入する排気ガスの空燃比がリッチでも、ＮＯ_X触媒装置３から排出される排気ガスの空燃比は理論空燃比近傍となるために、酸素センサ９により検出される排気ガスの空燃比は直ぐにはリッチとはならない。酸素センサ９により検出される排気ガスの空燃比がリッチとなれば、ＮＯ_Xの還元浄化が終了し、ＮＯ_X触媒装置３の再生が完了したと判断することができ、リッチ化制御が停止される。

再生処理のためのリッチ化制御は、内燃機関の燃焼空燃比をリッチにするか、又は、気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁によって膨張行程又は排気行程で追加燃料を噴射することにより実施される。

リッチ化制御によって、気筒内から排出される排気ガスの空燃比はリッチとなるが、切換弁８ａが第一位置となっていると、排気ガスは分岐通路６を通過することとなり、機関本体近傍の三元触媒装置２及び分岐通路６のもう一つの三元触媒装置７を通過しないと、ＮＯ_X触媒装置３へ到達しない。

三元触媒装置は、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である時に、排気ガス中のＮＯ_X、ＣＯ、及びＨＣを良好に浄化するものである。しかしながら、排気ガスの空燃比を常に理論空燃比近傍に維持することは困難であるために、三元触媒装置にはセリア等を担持させてＯ₂ストレージ能力を持たせ、排気ガスの空燃比がリーンとなる時には余剰酸素を吸収し、排気ガスの空燃比がリッチとなる時には吸収した酸素を放出することにより、排気ガスの空燃比に係らずに三元触媒装置内の雰囲気を理論空燃比近傍にすることを可能としている。

それにより、リッチ空燃比の排気ガスが機関本体近傍の三元触媒装置２及び分岐通路３のもう一つの三元触媒装置７を通過する際に、これらの三元触媒装置においてＯ₂ストレージ能力により吸蔵されている酸素が放出され、これら二つの三元触媒装置から酸素が放出されている間は、排気ガスの空燃比はリッチから理論空燃比とされてＮＯ_X触媒装置３へ流入することとなる。高負荷側のリーン空燃比運転において、リッチ化制御が実施される場合には、リッチ空燃比とされた排気ガスが気筒から多量に排出されるために、比較的短時間で二つの三元触媒装置から吸蔵されている酸素が放出され、それにより、リッチ化制御が開始されてから実際にリッチ空燃比の排気ガスがＮＯ_X触媒装置３へ流入してＮＯ_X触媒装置の再生が開始されるまでの無駄時間はそれほど長くはならない。

こうして、図２の表に示すように、高負荷側のリーン空燃比運転時にリッチ化制御が実施される場合には、切換部８の切換弁８ａを点線で示す第一位置とし、排気ガスは、分岐通路６を通過してＮＯ_X触媒装置３へ流入するようにしても良い。それにより、本実施形態にように、排気ガスが分岐通路６を通過した時には分岐通路６を通過しない時に比較して放熱量が多くなるようになっている場合には、高負荷側のために高温の排気ガスは、十分に温度低下してＮＯ_X触媒装置３へ流入し、リッチ制御中においても、ＮＯ_X触媒装置３の温度を設定温度範囲内に維持することができる。

このように、高負荷側のリーン空燃比運転時にリッチ化制御が実施される場合に排気ガスが分岐通路６を通過するようにする際には、分岐通路６に配置されたもう一つの三元触媒装置７のセリア担持量を機関本体近傍の三元触媒装置２に比較して少なくし、分岐通路６のもう一つの三元触媒装置７のＯ₂ストレージ能力を機関本体近傍の三元触媒装置２のＯ₂ストレージ能力に比較して低下させることが好ましい。それにより、こうしない場合に比較して、リッチ化制御が開始されてからＮＯ_X触媒装置３の再生が開始されるまでの無駄時間を短くすることができる。

一方、低負荷側のリーン空燃比運転時にリッチ化制御が実施される場合には、リッチ空燃比とされた排気ガスが気筒からそれほど多量には排出されないために、排気ガスが機関本体近傍の三元触媒装置２及び分岐通路６のもう一つの三元触媒装置７を通過するようにすると、二つの三元触媒装置から吸蔵されている酸素が放出されるまでに比較的長い時間が必要となり、すなわち、リッチ化制御が開始されてから実際にリッチ空燃比の排気ガスがＮＯ_X触媒装置３へ流入してＮＯ_X触媒装置の再生が開始されるまでの無駄時間が非常に長くなる。

それにより、低負荷側のリーン空燃比運転時にリッチ化制御が実施される場合には、図２の表に示すように、切換部８の切換弁８ａを一点鎖線で示す第二位置とし、排気ガスは、分岐通路６を通過せずにＮＯ_X触媒装置３へ流入するようにする。こうして、リッチ空燃比とされた排気ガスは、機関本体近傍の三元触媒装置２だけしか通過しないようにし、リッチ化制御が開始されてから実際にリッチ空燃比の排気ガスがＮＯ_X触媒装置３へ流入してＮＯ_X触媒装置の再生が開始されるまでの無駄時間を短縮させている。

例えば、分岐通路６の長さを短くして、排気ガスが分岐通路６を通過する時と通過しない時とで経路長に大きな差を設けないようにし、別の加熱手段又は冷却手段によって、機関負荷に係わらずにＮＯ_X触媒装置３の温度が設定温度範囲内に維持されるようにすれば、高負荷側のリーン空燃比運転時にリッチ化制御を実施する場合において、図２の表に示すように、切換部８の切換弁８ａを第二位置とし、排気ガスが分岐通路６を通過せずにＮＯ_X触媒装置３へ流入するようにしても良い。それにより、分岐通路６のもう一つの三元触媒装置７から酸素を放出させる必要がないために、リッチ化制御が開始されてからＮＯ_X触媒装置７の再生が開始されるまでの無駄時間をさらに短縮することができる。また、この無駄時間においては、排気ガスの空燃比をリッチするために使用された燃料が、ＮＯ_X触媒装置３の再生に使用されることなく、三元触媒装置において放出された酸素により燃焼させられて無駄に消費されるだけであり、この無駄燃料を減少させることができる。

ところで、分岐通路６に配置されたもう一つの三元触媒装置７をＮＯ_X触媒装置３の下流側に配置すれば、リッチ化制御時の問題は解決される。しかしながら、このような配置では、ＮＯ_X触媒装置３の再生時において、ＮＯ_Xを還元浄化した際に生成されるアンモニアが下流側の三元触媒装置によって酸化されて再びＮＯ_Xが生成され、ＮＯ_Xの大気放出量を低減することができなくなる。

本実施形態において、分岐通路６の材質及び形状（例えばフィンを設ける等）を工夫することにより、分岐通路６を通過した時と通過しない時とで経路長に大きな差がなくても、排気ガスの放熱量を、排気ガスが分岐通路６を通過した場合の方が分岐通路６を通過しない場合より大きくすることができる。

本発明による内燃機関の排気浄化装置を示す概略図である。 本発明による排気浄化装置の切換部に配置された切換弁の制御位置を示す表である。

符号の説明

１ 排気通路
２ 三元触媒装置
３ ＮＯ_X触媒装置
６ 分岐通路
７ もう一つの三元触媒装置
８ 切換部
８ａ 切換弁

Claims (5)

1. 排気通路の機関本体近傍に配置された三元触媒装置と、前記排気通路の前記三元触媒装置の下流側に配置されたＮＯ_X触媒装置と、前記三元触媒装置と前記ＮＯ_X触媒装置との間において前記排気通路に分岐部及び合流部を有する分岐通路と、前記分岐通路に配置されたもう一つの三元触媒装置とを具備し、高負荷側のリーン空燃比運転の場合には、排気ガスが前記分岐通路を通過して前記ＮＯ_X触媒装置へ流入するようにし、低負荷側のリーン空燃比運転時に、前記ＮＯ_X触媒装置からＮＯ_Xを放出させて還元浄化する前記ＮＯ_X触媒装置の再生のために気筒内から排出される排気ガスの空燃比のリッチにするリッチ化制御が実施される場合には、排気ガスが前記分岐通路を通過せずに前記ＮＯ_X触媒装置へ流入するようにすることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記排気通路内には切換弁が配置され、前記切換弁により前記排気通路を閉鎖すると、前記切換弁の直上流側に位置する前記分岐部から前記切換弁の直下流側に位置する前記合流部へ排気ガスは前記分岐通路を通過することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 高負荷側のリーン空燃比運転時に前記リッチ化制御が実施される場合にも、排気ガスが前記分岐通路を通過せずに前記ＮＯ_X触媒装置へ流入するようにすることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 機関本体から前記ＮＯ_X触媒装置までの排気ガスの放熱量は、前記分岐通路を通過した場合の方が前記分岐通路を通過しない場合より大きくなっており、低負荷側のリーン空燃比運転の場合には、排気ガスが前記分岐通路を通過せずに前記ＮＯ_X触媒装置へ流入するようにすることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記もう一つの三元触媒装置のＯ₂ストレージ能力は、機関本体近傍の前記三元触媒装置のＯ₂ストレージ能力より小さくされており、高負荷側のリーン空燃比運転時に前記リッチ化制御が実施される場合には、排気ガスが前記分岐通路を通過して前記ＮＯ_X触媒装置へ流入するようにすることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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