JP4792424B2 - 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。

機関排気通路内にＮＯ_x選択還元触媒を配置し、ＮＯ_x選択還元触媒上流の機関排気通路内に、排気ガス中に含まれるＮＯ_xを吸蔵し還元剤を供給すると吸蔵したＮＯ_xを放出するＮＯ_x吸蔵触媒を配置し、ＮＯ_x選択還元触媒に尿素を供給して尿素から発生するアンモニアにより排気ガス中に含まれるＮＯ_xを選択的に還元するようにした内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。この内燃機関ではＮＯ_x吸蔵触媒に吸蔵されるＮＯ_x量およびＮＯ_x吸蔵触媒から放出されるＮＯ_x量を考慮して尿素供給量が決定されている。例えばＮＯ_x吸蔵触媒へのＮＯ_xの吸着量が増大しているときにはＮＯ_x選択還元触媒に流入する排気ガス中のＮＯ_x量が吸着したＮＯ_x量分だけ減少するのでその分だけ尿素供給量が減少せしめられる。
特開２００５−２９２５号公報

ところでＮＯ_x選択還元触媒にはアンモニアが吸着するタイプの触媒とアンモニアが吸着しないタイプの触媒とがあり、アンモニアが吸着するタイプのＮＯ_x選択還元触媒を用いた場合には多量のアンモニアを吸着させておかないと排気ガス中のＮＯ_xを十分に還元することができない。

一方、上述の内燃機関ではＮＯ_x吸蔵触媒からＮＯ_xを放出すべきときにはＮＯ_xが一気に放出される。従って上述の内燃機関においてアンモニアを吸着するタイプのＮＯ_x選択還元触媒を用いた場合にはＮＯ_x吸蔵触媒からＮＯ_xが一気に放出されたときに多量のアンモニアがＮＯ_x選択還元触媒に吸着していないとＮＯ_xを十分に還元することはできない。しかしながら上述の内燃機関ではＮＯ_x吸蔵触媒へのＮＯ_xの吸着量が増大しているときには尿素供給量が減少せしめられる。従ってＮＯ_x吸蔵触媒からＮＯ_xが一気に放出されたときにはＮＯ_x選択還元触媒に十分な量のアンモニアが吸着しておらず、斯くしてＮＯ_xを十分に還元することができないという問題がある。
本発明は、ＮＯ_x吸着触媒からＮＯ_xが放出されても放出されたＮＯ_xを十分に還元することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

即ち、本発明によれば機関排気通路内にＮＯ_x選択還元触媒を配置し、ＮＯ_x選択還元触媒に尿素を供給してこの尿素から発生するアンモニアをＮＯ_x選択還元触媒に吸着させ、主に吸着したアンモニアにより排気ガス中に含まれるＮＯ_xを選択的に還元するようにした内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯ_x選択還元触媒上流の機関排気通路内にＮＯ_x吸着触媒を配置し、このＮＯ_x吸着触媒はＮＯ_x吸着触媒の温度に応じて排気ガス中に含まれるＯ_xを吸着するか或いは吸着されているＮＯ_xを放出する性質を有し、ＮＯ_x吸着触媒へのＮＯ_xの吸着量が増大しているときには尿素供給量を増大するようにしている。

ＮＯ_x吸着触媒へのＮＯ_xの吸着量が増大しているときには尿素供給量が増大せしめられるのでＮＯ_x吸着触媒からＮＯ_xが放出されるときにはＮＯ_x吸着触媒に十分な量のアンモニアが吸着している。従ってＮＯ_x吸着触媒からＮＯ_xが放出されたときにＮＯ_xが良好に還元される。

図１に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口は吸入空気量検出器８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁１０が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１１が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１１内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。

一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口はＮＯ_x吸着触媒１２の入口に連結される。このＮＯ_x吸着触媒１２の下流にはＮＯ_x吸着触媒１２に隣接して排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタ１３が配置され、このパティキュレートフィルタ１３の出口は排気管１４を介してＮＯ_x選択還元触媒１５の入口に連結される。このＮＯ_x選択還元触媒１５の出口には酸化触媒１６が連結される。

ＮＯ_x選択還元触媒１５上流の排気管１４内には尿素水供給弁１７が配置され、この尿素水供給弁１７は供給管１８、供給ポンプ１９を介して尿素水タンク２０に連結される。尿素水タンク２０内に貯蔵されている尿素水は供給ポンプ１９によって尿素水供給弁１７から排気管１４内を流れる排気ガス中に噴射され、尿素から発生したアンモニア（（ＮＨ₂）₂ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ→２ＮＨ₃＋ＣＯ₂）によって排気ガス中に含まれるＮＯ_xがＮＯ_x選択還元触媒１５において還元される。

排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２１を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２１内には電子制御式ＥＧＲ制御弁２２が配置される。また、ＥＧＲ通路２１周りにはＥＧＲ通路２１内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２３が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置２３内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管２４を介してコモンレール２５に連結され、このコモンレール２５は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２６を介して燃料タンク２７に連結される。燃料タンク２７内に貯蔵されている燃料は燃料ポンプ２６によってコモンレール２５内に供給され、コモンレール２５内に供給された燃料は各燃料供給管２４を介して燃料噴射弁３に供給される。

電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。ＮＯ_x選択還元触媒１５の上流側および下流側には夫々温度センサ２８ａ，２８ｂが配置され、更にＮＯ_x吸着触媒１２にはＮＯ_x吸着触媒１２の床温を検出するための温度センサ２９が取付けられる。これら温度センサ２８ａ，２８ｂ，２９および吸入空気量検出器８の出力信号は夫々対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。

一方、アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁１０の駆動用ステップモータ、尿素水供給弁１７、供給ポンプ１９、ＥＧＲ制御弁２２および燃料ポンプ２６に接続される。

ＮＯ_x吸着触媒１２の基体は多数の細孔を有するコージライト或いはゼオライトからなり、この基体上には例えばアルミナからなる触媒担体の層が形成されていてこの触媒担体上に例えば白金のような貴金属触媒が担持されている。一方、パティキュレートフィルタ１３としては触媒を担持していないパティキュレートフィルタを用いることもできるし、例えば白金のような貴金属触媒を担持したパティキュレートフィルタを用いることもできる。また、ＮＯ_x選択還元触媒１５は低温で高いＮＯ_x浄化率を有するアンモニア吸着タイプのＦｅゼオライトから構成されている。酸化触媒１６は例えば白金からなる貴金属触媒を担持しており、この酸化触媒１６はＮＯ_x選択還元触媒１５から漏出したアンモニアを酸化する作用をなす。

さて、図３においてＮＨ_maxは飽和状態にあるＮＯ_x選択還元触媒１５へのアンモニア吸着量、即ち飽和吸着量を示しており、本発明による実施例では破線で示されるようにこのアンモニアの飽和吸着量ＮＨ_maxよりも若干少ないアンモニア吸着量ΣＮＨ₃が目標アンモニア吸着量ＮＨ₀とされる。図３に示されるようにこの目標アンモニア吸着量ＮＨ₀はＮＯ_x選択還元触媒１５の床温ＴＢの関数であり、床温ＴＢが高くなるほどこの目標アンモニア吸着量ＭＨ₀は低下する。本発明による実施例では通常ＮＯ_x選択還元触媒１５へのアンモニア吸着量ΣＮＨ₃が目標アンモニア吸着量ＮＨ₀となるように尿素の供給が制御されている。

一方、図４はＮＯ_x吸着触媒１２が吸着しうるＮＯ_xの最大吸着量ＮＭＡＸを示している。なお、図４において縦軸はＮＯ_x吸着触媒１２へのＮＯ_x吸着量ΣＮＯＸを示しており、横軸はＮＯ_x吸着触媒１２の床温ＴＣを示している。図４に示されるように最大ＮＯ_x吸着量ＮＭＡＸはＮＯ_x吸着触媒１２の床温ＴＣが低くなるほど増大し、従ってＮＯ_x吸着触媒１２はＮＯ_x吸着触媒１２の床温ＴＣが低いとき、例えば機関始動時に多量のＮＯ_xを吸着する機能を有していることがわかる。

ところでＮＯ_x選択還元触媒１５はほぼ２００℃以上にならないと活性化せず、従って機関始動後、ＮＯ_x選択還元触媒１５の温度が上昇するまではＮＯ_x選択還元触媒１５によるＮＯ_xの浄化作用は期待できない。ところが上述したようにＮＯ_x吸着触媒１２はＮＯ_x吸着触媒１２の温度が低くなるほど吸着しうるＮＯ_x量が増大する。従って図１および図２に示されるようにＮＯ_x選択還元触媒１５の上流にＮＯ_x吸着触媒１２が配置されているとＮＯ_x選択還元触媒１５が活性化していないときには排気ガス中のＮＯ_xはＮＯ_x吸着触媒１２に吸着され、斯くしてＮＯ_xが大気中に放出されるのが抑制されることになる。

次いでＮＯ_x吸着触媒１２の温度が上昇してくると図４からわかるように吸着しうるＮＯ_x量が減少するためにＮＯ_x吸着触媒１２からＮＯ_xが放出される。即ち、今、ＮＯ_x吸着触媒１２が図４のＡ点で示される状態、即ち床温ＴＣが比較的低く、ＮＯ_x吸着量ΣＮＯＸが比較的多い状態であったとする。この状態から床温ＴＣがＢ点で示される温度まで上昇するとこのときには最大吸着量ＮＭＡＸに対する超過ＮＯ_x吸着量ΔＮＸがＮＯ_x吸着触媒１２から放出されることになる。

このようにＮＯ_x吸着触媒１２は概略的に言うと低温時にＮＯ_xを吸着し、高温時にＮＯ_xを放出する性質を有する。即ち、ＮＯ_x吸着触媒１２はＮＯ_x吸着触媒１２の温度に応じて排気ガス中に含まれるＮＯ_xを吸着するか或いは吸着されているＮＯ_xを放出する性質を有する。

一方、ＮＯ_x吸着触媒１２の温度が上昇するとＮＯ_x選択還元触媒１５の温度も上昇するためにＮＯ_x選択還元触媒１５が活性化し、斯くしてＮＯ_x選択還元触媒１５においてＮＯ_x吸着触媒１２から放出されたＮＯ_xの還元作用が行われる。このときＮＯ_xはＮＯ_x選択還元触媒１５に吸着されているアンモニアによって還元され、従ってこのとき排気ガス中に含まれる多量のＮＯ_xは十分な量のアンモニアがＮＯ_x選択還元触媒１５に吸着されていれば良好に還元されることになる。即ち、ＮＯ_x選択還元触媒１５に吸着されているＮＯ_x量が少ないと排気ガス中に含まれるＮＯ_xがアンモニアと接触する機会が少なくなり、斯くしてＮＯ_xが十分に還元されなくなる。

そこで本発明では、ＮＯ_x吸着触媒１２へのＮＯ_xの吸着量が増大しているときには尿素供給量を増大するようにしている。次にこのことについて図５に示すタイムチャートを参照しつつ説明する。なお、図５は機関から排出されるＮＯ_x量が一定であると仮定したときのＮＯ_x吸着触媒１２の床温ＴＣ、ＮＯ_x吸着触媒１２へのＮＯ_x吸着量ΣＮＯＸ、尿素供給量およびＮＯ_x選択還元触媒１５へのアンモニア吸着量ΣＮＨ₃の各変化を示している。また、図５において鎖線Ｑｓは機関から排出されるＮＯ_xを還元するのに必要な尿素供給量を表している。

即ち、本発明では図５に示されるようにＮＯ_x吸着触媒１２の床温ＴＣがＮＯ_xの放出を開始する温度ＴＣｎまで上昇する間はＮＯ_x吸着触媒１２にＮＯ_xが吸着され続けるためにＮＯ_x吸着量ΣＮＯＸが増大し続ける。この間、機関から排出されるＮＯ_xを還元するのに必要な尿素供給量Ｑｓよりも多くの尿素が供給され続け、斯くしてＮＯ_x選択還元触媒１５へのアンモニア吸着量ΣＮＨ₃が増大し続ける。

次いでＮＯ_x吸着触媒１２の床温ＴＣがＴＣｎを越えるとＮＯ_x吸着触媒１２からのＮＯ_xの放出が開始される。このときにはＮＯ_x選択還元触媒１５へのアンモニア吸着量ΣＮＨ₃は放出されたＮＯ_xを還元するのに十分な量であるのでＮＯ_xは良好に還元されることになる。なお、ＮＯ_x吸着触媒１２からのＮＯ_xの放出が開始されると尿素供給量はＱｓ以下に低下せしめられ、斯くしてアンモニア吸着量ΣＮＨ₃が減少する。即ち、本発明ではＮＯ_x吸着触媒からのＮＯ_xの放出量が増大しているときには尿素供給量が減少せしめられる。

次に図６から図１０を参照しつつ本発明による尿素供給方法の一実施例について説明する。
内燃機関においては機関から排出されるＮＯ_xは機関の運転状態に応じて定まる。本発明による実施例では機関から単位時間当り排出されるＮＯ_x量ＮＯＸＡが要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図６（Ａ）に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。なおこの場合、ＮＯ_x吸着触媒１２の上流にＮＯ_xセンサ（図示せず）を配置し、このＮＯ_xセンサの出力からＮＯ_x量ＮＯＸＡを求めるようにしてもよい。

一方、機関から排出されたＮＯ_xのうちＮＯ_x吸着触媒１２に吸着するＮＯ_xの吸着率はＮＯ_x吸着触媒１２に吸着されているＮＯ_x吸着量ΣＮＯＸとＮＯ_x吸着触媒１２内における排気ガス流の空間速度との関数となる。即ち、図６（Ｂ）においてＫ１で示されるように吸着率はＮＯ_x吸着触媒１２に吸着されているＮＯ_x吸着量ΣＮＯＸが増大するほど減少し、図６（Ｃ）においてＫ２で示されるように吸着率はＮＯ_x吸着触媒１２内における排気ガス流の空間速度、即ち吸入空気量Ｇａが増大するほど減少する。これら吸着率Ｋ１，Ｋ２は予めＲＯＭ３２内に記憶されている。本発明による実施例では機関からの排出ＮＯ_x量ＮＯＸＡに吸着率Ｋ１およびＫ２を乗算することによって単位時間当りＮＯ_x吸着触媒１２に吸着されるＮＯ_x量ＮＯＸＡ・Ｋ１・Ｋ２が算出される。

一方、ＮＯ_x吸着触媒１２からはＮＯ_x吸着量ΣＮＯＸおよびＮＯ_x吸着触媒１２内における排気ガスの空間速度、即ち吸入空気量Ｇａに応じた速度でもってＮＯ_xが放出される。即ち、図７（Ａ）に示されるように或る吸入空気量ＧａにおけるＮＯ_xの脱離速度Ｗ、即ちＮＯ_x吸蔵触媒１２から単位時間当り放出されるＮＯ_x量ＷはＮＯ_x吸着量ΣＮＯＸが増大するほど高くなる。即ち、ＮＯ_x吸着量ΣＮＯＸが多いほど多量のＮＯ_xが放出される。

一方、ＮＯ_x吸着触媒１２から脱離するＮＯ_xの脱離率Ｄは図７（Ｂ）に示されるように吸入空気量Ｇａが増大するほど高くなる。この場合、実際のＮＯ_x脱離速度、即ちＮＯ_x吸着触媒１２から単位時間当り実際に脱離されるＮＯ_x量は図７（Ａ）に示される脱離速度Ｗに図７（Ｂ）に示される脱離率Ｄを乗算した値Ｗ・Ｄとなる。なお、これら脱離速度Ｗおよび脱離率Ｄは予めＲＯＭ３２内に記憶されている。

図８は供給すべきアンモニアの補正量ΔＱを算出するためのルーチンを示している。なお、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図８を参照するとまず初めにステップ５０において図６（Ａ）に示すマップから機関からの単位時間当りの排出ＮＯ_x量ＮＯＸＡが算出される。次いでステップ５１ではＮＯ_x吸着触媒１２への吸着ＮＯ_x量ΣＮＯＸが図４に示される最大ＮＯ_x吸着量ＮＭＡＸよりも少ないか否かが判別される。ΣＮＯＸ＜ＮＭＡＸのとき、即ちまだＮＯ_xを吸着する余地があるときにはステップ５２に進む。

ステップ５２では図６（Ｂ）に示す関係から吸着率Ｋ１が算出され、次いでステップ５３では図６（Ｃ）に示す関係から吸着率Ｋ２が算出される。次いでステップ５４では単位時間当りＮＯ_x吸着触媒１２に実際に吸着されるＮＯ_x量ＮＯＸＢ（＝ＮＯＸＡ・Ｋ１・Ｋ２）が算出される。次いでステップ５５では単位時間当りＮＯ_x吸着触媒１２に実際に吸着されるＮＯ_x量ＮＯＸＢに定数Ｃ₁を乗算することによって供給すべきアンモニアの補正量ΔＱ（＝Ｃ₁・ＮＯＸＢ）が算出される。従ってこの補正量ΔＱは吸着ＮＯ_x量ＮＯＸＢに比例している。次いでステップ５６では単位時間当りＮＯ_x吸着触媒１２に実際に吸着されるＮＯ_x量ＮＯＸＢをΣＮＯＸに加算することによってＮＯ_x吸着量ΣＮＯＸが算出される。

一方、ステップ５１においてΣＮＯＸ≧ＮＭＡＸであると判断されたときにはステップ５７に進んで図７（Ａ）に示す関係から脱離速度Ｗが算出される。次いでステップ５８では図７（Ｂ）に示す関係から脱離率Ｄが算出される。次いでステップ５９では単位時間当り実際に脱離するＮＯ_x量ＮＯＸＤ（＝Ｗ・Ｄ）が算出される。次いでステップ６０では単位時間当り実際に脱離するＮＯ_x量ＮＯＸＤに定数−Ｃ₂を乗算することによって供給すべきアンモニアの補正量ΔＱ（＝−Ｃ₂・ＮＯＸＤ）が算出される。従ってこの補正量ΔＱは放出ＮＯ_x量ＮＯＸＤに比例している。次いでステップ６１では単位時間当り実際に放出されるＮＯ_x量ＮＯＸＤをΣＮＯＸから減算することによってＮＯ_x吸着量ΣＮＯＸが算出される。

図９は尿素の供給を制御するためのルーチンを示している。なお、このルーチンも一定時間毎の割込みによって実行される。
図９を参照するとまず初めにステップ７０において図６（Ａ）に示すマップから機関からの単位時間当りの排出ＮＯ_x量ＮＯＸＡが算出される。次いでステップ７１ではＮＯ_x選択還元触媒１５におけるＮＯ_x浄化率Ｒが算出される。このＮＯ_x浄化率Ｒは図１０（Ａ）に示されるようにＮＯ_x選択還元触媒１５の床温ＴＢの関数であり、更に排気ガス量、即ち吸入空気量Ｇａに応じて変化する。このＮＯ_x浄化率Ｒは図１０（Ｂ）に示されるように吸入空気量ＧａおよびＮＯ_x選択還元触媒１５の床温ＴＢの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。

次いでステップ７２では排出ＮＯ_x量ＮＯＸＡとＮＯ_x浄化率ＲからＮＯ_xを還元するために単位時間当り消費された吸着アンモニア量ＮＤが算出される。次いでステップ７３ではΣＮＨ₃に尿素の形で単位時間当り供給される供給アンモニア量Ｑを加算し、ΣＮＨ₃から消費されたアンモニア量ＮＤを減算することによってＮＯ_x選択還元触媒１５のアンモニア吸着量ΣＮＨ₃（←ΣＮＨ₃＋ＮＩ−ＮＤ）が算出される。次いでステップ７４ではこのアンモニア吸着量ΣＮＨ₃が目標アンモニア吸着量ＮＨ₀よりも大きいか否かが判別される。

ΣＮＨ₃≧ＮＨ₀のときにはステップ７５に進んでアンモニア供給量Ｑから一定値αが減算され、次いでステップ７７に進む。一方、ΣＮＨ₃＜ＮＨ₀のときにはステップ７６に進んでアンモニア供給量Ｑに一定値αが加算され、次いでステップ７７に進む。ステップ７７ではアンモニア供給量Ｑにアンモニアの補正量ΔＱを加算することによって最終的なアンモニア供給量ＱＦが算出される。次いでステップ７８ではアンモニア供給量がＱＦとなるように尿素水が供給される。

このようにアンモニア供給量Ｑに補正量ΔＱを加算することにより最終的なアンモニア供給量ＱＦが算出される。従って本発明による実施例では機関の運転状態から定まる尿素供給量Ｑに対し、算出された吸着ＮＯ_x量ＮＯＸＢに比例して尿素供給量が増大せしめられ、また機関の運転状態から定まる尿素供給量Ｑに対し、算出された放出ＮＯ_x量ＮＯＸＤに比例して尿素供給量が減少せしめられることになる。

ＮＯ_x吸着触媒１２からのＮＯ_x放出作用が開始された後、ＮＯ_xが放出しなくなるとアンモニアの補正量ΔＱは零となる。このときには機関から排出されるＮＯ_xを還元するのに必要な量の尿素が供給される。本発明による実施例ではこの尿素量は還元すべきＮＯ_x量に対して当量比＝１となる量とされている。

図１１に更に別の実施例を示す。この実施例ではＮＯ_x選択還元触媒１５を昇温するための昇温手段を具備している。図１１に示す例ではこの昇温手段はＮＯ_x選択還元触媒１５の上流に配置された電気ヒータ４３からなる。即ち、ＮＯ_x吸着触媒１２からＮＯ_xが放出されるときにＮＯ_x選択還元触媒１５が活性化していないとＮＯ_xを良好に還元することはできない。そこで本発明ではＮＯ_x吸着触媒１２からＮＯ_xが放出されると予測されるときには昇温手段、即ち電気ヒータ４３によりＮＯ_x選択還元触媒１５を昇温するようにしている。

具体的な一例を挙げると図１２において破線で示されるように最大ＮＯ_x吸着量ＮＭＡＸよりも若干低い判定レベルＮＸが予め設定されており、ＮＯ_x吸着量ΣＮＯＸおよび床温ＴＣから定まる点が判定レベルＮＸを越えたときにＮＯ_x吸着触媒１２からＮＯ_xが放出されると予測される。ＮＯ_xの放出が予測されたときには電気ヒータ４３がオンとされる。

図１３はＮＯ_x選択還元触媒１５の昇温を制御するためのルーチンを示している。なお、このルーチンは図８および図９に示されるルーチンと共に一定時間毎の割込みによって実行される。
図１３を参照するとまず初めにステップ８０においてＮＯ_x選択還元触媒１５を昇温すべきであることを示す昇温フラグがセットされているか否かが判別される。昇温フラグがセットされていないときにはステップ８１に進んでＮＯ_x選択還元触媒１５の床温ＴＢが活性化温度ＴＢ₀よりも低いか否かが判別される。ＴＢ＜ＴＢ₀のとき、即ちＮＯ_x選択還元触媒１５が活性化していないときにはステップ８２に進む。

ステップ８２では図１２においてＮＯ_x吸着量ΣＮＯＸおよび床温ＴＣから定まる点が判定レベルＮＸを越えたか否かが判別される。ＮＯ_x吸着量ΣＮＯＸおよび床温ＴＣから定まる点が判定レベルＮＸを越えたときにはステップ８３に進んで昇温フラグがセットされる。昇温フラグがセットされるとステップ８０からステップ８４に進んで電気ヒータ４３がオンとされ、昇温作用が開始される。

次いでステップ８５ではＮＯ_x選択還元触媒１５の床温ＴＢが活性化温度ＴＢ₀を越えたか否かが判別される。ＴＢ≧ＴＢ₀になったとき、即ちＮＯ_x選択還元触媒１５が活性化したときにはステップ８６に進んで電気ヒータ４３がオフとされ、昇温作用が停止される。次いでステップ８７では昇温フラグがリセットされる。

なお、ＮＯ_x選択還元触媒１５の昇温方法としては電気ヒータによる昇温方法ばかりでなく、ガスバーナを用いる方法その他の種々の公知の方法を用いることができる。また、ＮＯ_x選択還元触媒１５を昇温する代りに酸化触媒１６を昇温させることもできる。

圧縮着火式内燃機関の全体図である。 圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す全体図である。 目標アンモニア吸着量ＮＨ₀を示す図である。 最大ＮＯ_x吸着量ＮＭＡＸを示す図である。 尿素供給量等の変化を示すタイムチャートである。 機関から排出されるＮＯ_x量ＮＯＸＡのマップ等を示す図である。 ＮＯ_xの脱離速度等を示す図である。 アンモニアの補正量ΔＱを算出するためのフローチャートである。 尿素の供給制御を行うためのフローチャートである。 ＮＯ_x浄化率Ｒを示す図である。 圧縮着火式内燃機関の更に別の実施例を示す全体図である。 判定レベルＮＸを示す図である。 ＮＯ_x選択還元触媒の昇温制御を行うためのフローチャートである。

符号の説明

４ 吸気マニホルド
５ 排気マニホルド
７ 排気ターボチャージャ
１２ ＮＯ_x吸着触媒
１３ パティキュレートフィルタ
１５ ＮＯ_x選択還元触媒
１７ 尿素水供給弁

Claims (5)

1. 機関排気通路内にＮＯ_x選択還元触媒を配置し、該ＮＯ_x選択還元触媒に尿素を供給して該尿素から発生するアンモニアをＮＯ_x選択還元触媒に吸着させ、主に吸着したアンモニアにより排気ガス中に含まれるＮＯ_xを選択的に還元するようにした内燃機関の排気浄化装置において、上記ＮＯ_x選択還元触媒上流の機関排気通路内にＮＯ_x吸着触媒を配置し、該ＮＯ_x吸着触媒はＮＯ_x吸着触媒の温度に応じて排気ガス中に含まれるＮＯ_xを吸着するか或いは吸着されているＮＯ_xを放出する性質を有し、ＮＯ_x吸着触媒へのＮＯ_xの吸着量が増大しているときには尿素供給量を増大するようにした内燃機関の排気浄化装置。
2. ＮＯ_x吸着触媒への吸着ＮＯ_x量を算出し、機関の運転状態から定まる尿素供給量に対し、算出された吸着ＮＯ_x量に比例して尿素供給量を増大させるようにした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. ＮＯ_x吸着触媒からのＮＯ_xの放出量が増大しているときには尿素供給量を減少するようにした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. ＮＯ_x吸着触媒からの放出ＮＯ_x量を算出し、機関の運転状態から定まる尿素供給量に対し、算出された放出ＮＯ_x量に比例して尿素供給量を減少させるようにした請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. ＮＯ_x選択還元触媒を昇温するための昇温手段を具備しており、ＮＯ_x吸着触媒からＮＯ_xが放出されると予測されるときには該昇温手段によりＮＯ_x選択還元触媒を昇温するようにした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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