JPH04175416A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、希薄燃焼可能な自動車用内燃機関の排気系に
、酸化雰囲気中でもＮＯｘを還元できる触媒を具備した
内燃機関の排気浄化装置に関し、とくにリーンＮＯＸ触
媒のＮＯＸ浄化率を向上させる制御［ｌ装置に関する。

［従来の技術］ 自動車用内燃機関には、燃費等性能が優れていること、
公害対策上ＣＯやＨＣエミッションの排出が低いこと、
等種々の性能が要求される。これらの要求を同時に満足
するものとして、希麺空燃比領域で燃焼を行わせるリー
ンバーンエンジンが注目されている。しかし、リーンバ
ーンエンジンでは、空燃比リーン域での燃焼のため、三
元触媒によるＮＯｘ還元が期待できず、ＮＯＸ対策が問
題となる。

空燃比リーン域でも、ＨＣ存在下で、ＮＯＸを還元する
ことができる触媒として、特開平１−１７１６２５号公
報は、遷移金属を担持せしめたゼオライト系触媒を提案
している。また、特開昭１−１７１６２５号公報は、ゼ
オライト系触媒が耐熱性に乏しいため、排気温高温域で
、触媒を排気−ガスから遮断して、耐熱耐久性を向上さ
せる方法も提案している。しかしながら、従来技術は、
ゼオライド系触媒のＮＯｘ浄化率を高める方法ｔごつい
では教示していない。

［発明が解決しようとする課題］ ゼオライト系触媒は、触媒床温によってもＮＯｘ浄化率
が変化し、また温度過渡状態によってもＮＯｘ浄化率が
変化することか、発明者等による試験により見出された
。

本発明は温度条件を制御することにより、ゼオライト系
触媒のＮＯｘ浄化率を高めることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置は、次の装置から成る。すなわち、 希薄燃焼可能な自動車用内燃機関と、 内燃機関の排気系に設けられ、遷移金属或いは貴金属を
担持せしめたゼオライトからなり、酸化雰囲気中、１−
１Ｇ存在下で、排気ガス中のＮＯＸを還元する触媒（以
下、リーンＮＯｘ触媒という）と、 前記触媒か活性を示す触媒床温領域で、前記触媒を冷却
し、その後、冷却を停止して触媒床温を上昇させるサイ
クルを繰返し実行する冷却−昇温サイクル実行手段と、 かう成る内燃機関の排気）挙止装置。

［作　　用］ 発明者等による試験によれば、リーンＮＯｘ触媒は、触
媒活性温度領域において、定常時や降温過程よりも昇温
過程に於ける方か、より高ＬＭ　Ｎ　ＯＸ浄化率を示す
。本発明では、触媒床温の冷却、冷却停止による昇温の
サイクルを実行するので、積極的に昇温過程が繰返し作
り出され、リーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化率が高められ
る。

［実施例コ 以下に、本発明の望ましい複数の実施例を、図面を参照
して説明する。

このうち、第１〜第３実施例は第１〜第１１図に対応し
、リーンＮＯｘ触媒にバイパス通路を設け、排気ガスの
流れをリーンＮＯｘ触媒とバイパス通路との間に切替え
ることによって、リーンＮＯｘ触媒の冷却、昇温を繰返
すものである。

第４実施例は第１２図〜第１７図に対応し、リーンＮＯ
ｘ触媒をペレット触媒から構成して、このペレット触媒
を冷却チャンバに循環させることにより、リーンＮＯｘ
触媒の冷却、昇温サイクルを実行するものである。

第５実施例は第１８図〜第２４図に対応し□、リーンＮ
Ｏｘ触媒の上流の排気系に二次空気を供給することによ
り、リーンＮＯｘ触媒の冷却、昇温サイクルを実行する
ものである。

第６実施例〜第７実施例は第２５図〜第３４図に対応し
、リーンＮＯｘ触媒を並列に複数個設けて、排気ガスを
交互に流すことにより、リーンＮＯｘ触媒の冷却、昇温
サイクルを実行するものである。

第８実施例は第３５図〜第３８図に対応し、リーンＮＯ
ｘ触媒を複数個直列に設けて、排気ガスを交互に流すこ
とにより、リーンＮＯｘ触媒の冷却、昇温サイクルを実
行するものである。

第９〜第１０実施例は第３９図〜第４１図に対応する。

以下にそれぞれの実施例を詳述する。

第１〜第３実施例 第１〜第３実施例の内燃機関の排気浄化装置は、第１図
に示すように、希薄燃焼可能な自動車用内燃機関２と、
内燃機関の排気系に設けられたり−ンＮＯＸ触媒４と、
排気系においてリーンＮＯｘ触媒４をバイパスするバイ
パス通路６と、排気をリーンＮＯｘ触媒４とバイパス通
路６との間に切替えるバイパス弁８と、内燃機関２の運
転状態を検出する運転状態検出手段１０と、運転状態検
出手段１０からの信号に基いて燃料噴射量、点火時期を
演算し、燃料噴射、点火を実行する燃焼制御手段１２と
、バイパス弁８の切替を制御するバイパス制御手段１４
と、から成る。従来に比べて最も異なる点は、バイパス
制御手段１４の存在であり、このバイパス制御手段１４
は、次の３つの態様の何れかから成る。

（１）　第１実施例においては、内燃機関２の運転状態
がＮＯｘ排出量の少ない運転状態で、かつ、触媒床温く
またはそれに相関する触媒人ガス温、出ガス温）が第１
の所定温（たとえば４５０℃）以上の時、バイパスＯＮ
となるよう（こバイパス弁８を切替え、触媒床温（また
はそれに相関する触媒人カス温、出カス温）が第２の所
定温（たとえば３００℃）以下になるとバイパスＯＦＦ
となるようにバイパス弁８を切替える、バイパス制御手
段１４、（２）　第２実施例においては、内燃機関２の
運転状態がリーンＮＯｘ触媒４によるＮＯｘ浄化が期待
できない運転状態で、がっ、触媒床温くまたはそれに相
関する触媒人カス温、出ガス温〉が第１の所定温（たと
えば４５０℃）以上の時、バイパスＯＮとなるようにバ
イパス弁８を切替え、触媒床温（またはそれに相関する
触媒人ガス温、出ガス温）が第２の所定温くたとえば、
３００’Ｃ）以下になるとバイパスＯＦＦとなるように
バイパス弁８を切替える、バイパス制御手段１４゜（３
）　第３実施例においては、触媒床温（またはそれに相
関する触媒人カス温、触媒量ガス温が所定温度（たとえ
ば、３００’Ｃ）以上の時に、バイパス弁８をバイパス
ＯＮとバイパスＯＦＦとの間に繰返し切替えるバイパス
制御手段１４゜第１〜第３実施例を、第２図〜第８図を
参照してさらに詳しく説明する。これらの図のうち、第
、　２図、第３図、および第４図、第６図、第７図、第
８図のステップ１０２〜１１０は、第１〜第３実施、　
例に共通な構成である。

まず、第１〜第３実施例に共通な構成を説明する。第２
図に示すように、内燃機関２の吸気系にはスロットル弁
２８、燃料噴射弁１６（筒内噴射の場合もある）が設け
られ、気筒には点火栓３８（ディーゼルの場合は点火栓
なし）が設けられ、排気系には、リーンＮＯｘ触媒４の
下流に三元触媒２２が設けられる。ただし、三元触媒２
２はなくてもよい。

燃料噴射、点火時期、バイパス制御はエンジンコントロ
ールコンピュータ２０（ＥＣＬＩ）からの指令信号によ
って行われ、ＥＣＬＪ２０には各種の運転状態検出手段
の出力が入力される。

運転状態検出手段には、第２図、第３図に示すように、
ディストリビュータ２４に内蔵されたクランク角度セン
サ２６が含まれ、その出力は燃料噴射のタイミング用信
号・とぎれるとともに、その出力から演粋によりエンジ
ン回転速度信号ＮＥが求まる。また、運転状態検出手段
には吸気管圧力センサ３２か含まれ、その出力は吸気管
圧力ＰＭである。

その伯の運転状態検出手段には、水温センサ３４、空燃
比センサ１８、スロットル開度センサ３０．排気温セン
サ４２（触媒人ガス温度センサ、これは触媒床温度セン
サ、触媒用ガス温度センサであってもよい）、ＨＣセン
サ４４が含まれる。

ＥＣＵ２０は、第３図に示すように、セントラルプロセ
ッサユニット（ＣＰＵ）２０ａ、リードオンリメモリ（
ＲＯＭ＞２０ｂ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２
０ｃ、アナログ信号用入力インターフェイス２０ｄ　、
アナログ／ディジタルコンバータ２０ｅ　１ディジタル
信号用入力インターフェイス２０ｆ、出力インターフェ
イス２０ｇ、定電圧電源２０ｈから成る。ＥＣＵ２０の
演緯はＣＰ　Ｕ　２０ａで行われ、出力インターフェイ
ス２０ｇを介して、各気筒の燃料噴射弁（インジェクタ
）１６に送信されて燃料噴射を制御するとともにイグナ
イタ４ｏに送信されて点火プラグ３８の点火時期を制御
する。また、ＥＣＵ２０の出力はバイパス制御弁８（の
アクチュエータ）に送信されて、バイパス制御が行われ
る。

ＣＰ　Ｕ　２０ａにおける演粋の実行は、第４．６．７
．８図の何れかのバイパス制御フローチャートに従う・
て、行われる。各制御は、燃料噴射、点火実行の制御の
ためのフロ一部分と、バイパス弁８の制御のためのフロ
一部分とから成り、このうち、燃料噴射、点火実行のフ
ロ一部分は、第１〜第３実施例に共通である。

このフローの共通部分を、たとえば第４図を例にとって
説明する。第４図において、ステップ１゜２で、運転状
態検出手段の出力から、機関の運転状態を読み込む。こ
の機関の運転状態（は、機関の回転速度ＮＥ、吸気管圧
力ＰＭが含まれる。ついでステップ１０４にて、吸気管
圧力ＰＭと機関回転速度ＮＥより、空燃比が理論空燃比
となるように、基本燃料噴射量ＴＰを算出するとともに
、点火時期を求める。　　　　□ つぎに１．水温等の運転条件に応じて基本燃料噴射量Ｔ
−Ｐを補正する操作を行う。まず、ステップ１０６で、
水温センサからの出力ｒＨＷ等を読込む。

つぎに、ステップ１０８で、基本燃料噴射量ＴＰ、点火
時期を補正する。さらに詳しくは、水温増量ＦＷＬを算
出する。水温増量ＦＷＬは、暖機時のドライバビリティ
向上のための燃料噴射増量で、たとえばマツプより求め
られる。

基本燃料噴射量ＴＰは、上記の水温ＴＨＷによる補正の
他に、機関回転速度ＮＥ、吸気管圧力ＰＭによっても補
正される。機関回転速度ＮＥに対するリーン化補正係数
ＫＬＥＡＮＮＥはたとえばＮＥ−ＫＬＥＡＮＮＥマツプ
から求められ、吸気管圧力ＰＭに対するリーン化補正係
数ＫＬＥＡＮＰＭは、たとえばＰＭ−ＫＬＥＡＮＰＭマ
ツプから求められる。そして、ＫＬＥＡＮＮＥとＫＬＥ
ＡＮＰＭから、リーン化補正係数ＫＬＥＡＮを、ＫＬＥ
ＡＮ＝ＫＬＥＡＮＮＥ−ＫＬＥＡＮＰＭとして求める。

この他に、基本燃料噴射量ＴＰは、加速増量ＦＡＣＣ、
スロットル高開度時増量ＦＰＯＷＥＲ１触媒過熱防止増
量ＯＴＰが施されることがある。

リーン化補正係数ＫＬＥＡＮ、各種の増量か算出された
後、燃料噴射量ＴＡＵは次式より算出される。

ＴＡＵ＝ＴＰ−ＫＬＥＡ＼・ＦＷＬ・ （１＋ＦＡＣＣ＋ＦＰＯＷＥＲ−Ｖ−０王Ｐ）以上の演
粋がステップ１０８で行われる。

ついで、ステップ１１０に進み、ＴＡＵをセットし、Ｔ
ＡＵだけ燃料噴射を実行し、かつ点火実行処理をする。

ステップ１０２〜１１０は、第１図で述べた燃焼制御手
段１２に相当する。

ついで、バイパス弁８の制御へと進むが、以上までは第
１〜第３実施例に共通で、バイパス弁８の制御から、第
１〜第３実施例について構成が異なる。

つぎに、第１〜第３実施例のうち各実施例で異なる部分
について、説明する。

第１実施例は、ＮＯＸ浄化の不要な時期に触媒を冷却し
て高いＮＯＸ浄化率を示す温度にリーンＮＯｘ触媒４を
制御するもので、第４図に示したフロニを有する。すな
わち、燃料噴射、点火実行処理から、ステップ２０２に
進み、排気温ＴＥＸを読み込む。ついで、ステップ２０
４に進み、ＴＥＸが第１の所定温度Ｔ４５０　　（たと
えば４５０℃）を越えるとステップ２０６に進んでフラ
グをセットし、７４５０以下だとステップ２１６．２１
Ｂへと進んで、ＴＥＸが第２の所定温度Ｔ３００　　（
たとえば３００℃）以下でステップ２２０に進んで、フ
ラグをリセットする。このようなフラグの操作により、
第５図のように、昇温過程と降温過程でセット、リセッ
トはヒステリシスを画く。フラグがセットで、かつＮＯ
Ｘ排出量が少ない運転状態の時に、バイパス制御を実行
して触媒床温を自然冷却する（排気を、バイパス通路６
に流してリーンＮＯｘ触媒４を通さない。） このために、フラグがセットの時は、ステップ２０＆　
、２１Ｇ　、２１２４：進み、ＮＯＸ排出量が少ない時
（アイドル時、減速時、Ｆ／Ｃ時）か否かを判定し、Ｎ
Ｏｘ排出口が少ない時なら、リーンＮＯｘ触媒４に通さ
ないで放出しても問題ないから、ステップ２１４に進ん
でバイパス「ＯＮ」実行処理をして、排気をバイパス通
路６に流してリーンＮＯｘ触媒４を通さないようにする
。これによって、リーＮＯＸ触媒４の触媒床温は徐々に
下っていく。

また、フラグかりセットであれば、ステップ２２２に進
んで、バイパスｒＯＦＦＪ実行処理をして、排気をリー
ンＮＯｘ触媒４に通し、排気熱でり一ンＮＯＸ触媒４を
昇温する。ステップ２１４またはステップ２２２の操作
が終了すると、次のルーチンへとリターンする。

ステップ２０２〜２２２は、第１図のバイパス制御手段
１４に対応し、該手段１４は、内燃機関の運転状態がＮ
ＯＸ排出量の少ない運転状態で、かつ、触媒床温または
それに相関する触媒人ガス温、出ガス瀉が第１の所定温
Ｔ４５０以上の時、バイパスＯＮとなるようにバイパス
弁８を切替え、触媒床温または触媒人ガス温、出ガス温
が第１の所定温より低い第２の所定温Ｔ　３００以下に
なるとバイパスが解除するようにバイパス弁８を切替え
る。　　　　゛第２実施例は、ＮＯｘ浄化の無駄な時期
に触媒を冷却して高いＮｏ浄化率を示す温度にリーンＮ
ＯＸ触媒４を制御するもので、第６図に示したフローを
有する。第６図のフローでは、ステップ１０２〜１１０
までの燃料噴射、点火実行制御は、第１実施例の第４図
のフローの１０２〜１１０まてのステップと同じである
ので、同一符号を付すことにより説明を省略する。また
、第６図において、ステップ２０２〜２０６、ステップ
２１４〜２２２までのバイパス制御は、第１実施例の第
４図のフローのステップ２０２〜２０６、ステップ２１
４〜２２２までのステップと同じであるので、同一符号
を付すことにより説明を省略する。第２実施例のバイパ
ス制御か、第１実施例と異なるところは、第１実施例の
第４図のフロー２０８．２１０　、２１２が第２実施例
の第６図のステップ３０２．３０４に変わることである
。

第２実施例においては、排気をリーンＮＯｘ触媒に通し
てもＮＯｘ浄化が期待できない条件下、たとえば活性種
を生成する排気中のＩ］ｃの濃度か低い時に、排気をバ
イパス通路６側に流すように制御する。

ステップ３０２　Ｃは、ＨＣ濃度ＣＨＣを読み込み、ス
テップ３０４（ご進んで、ＨＣ１度ＣＨＣか、所定のａ
度αより低いか否かを判断し、低い時はＮ。

×浄化が期待できない条件だから、ステップ２１４に進
んで、バイパスＯＮ実行処理をする。また、ステップ３
０２でＨＣ″ａ度ＣＨＣがα以上だと、ステップ２２２
に進んでバイパスＯＦＦ実行処理をする。

第７図は第２実施例のもう１つの例で、空燃比がリッチ
な時のＮＯＸ浄化が期待できない条件下に、排気をバイ
パス通路６側に流すように制御する例であり、第６図の
ステップ３０２．３０４を、第７図でステップ３０＆　
、３０８に変えたもので、他のステップはすべて第６図
と同一である。第７図の例は、ステップ３０６で空燃比
Ａ／Ｆを読み込み、ステップ３０８に進んでＡ／Ｆがリ
ッチか否かを判定し、Ａ／ＦリッチならＮＯｘ浄化が期
待できない条件だから、ステップ２１４に進んでバイパ
スＯＮ実行処理をし、Ａ／Ｆリッチでないなら、ステッ
プ２２２に進んで、バイパスＯＦＦ実行処理をする。そ
して、ステップ２１４．２２２からリターンして次のル
ーチンへと逝む。

第３実施例は、バイパスＯＮ、ＯＦＦの繰返し制御を行
なうもので、第８図のフローを有する。

第８図のフローにおいて、ステップ１０２〜１１０の燃
料噴射、点火制御は、第１実施例のステップ１０２〜１
１０と同じであるので、同一符号を付すことにより説明
を省略する。続いて、ステップ４０２に進み４０２〜４
２４のステップに従って、バイパスＯＮ、ＯＦＦの繰り
返し制御を行なう。

ステップ４０２は、現在の運転状態がバイパス条件か否
か、たとえば排気ｍＴＥＸが３００℃以上が否か、を判
定するステップである。ステップ４０２でもしもバイパ
ス条件にないなら、バイパスＯＮ。

ＯＦＦを行なっても無意味だから、ステップ４２６に進
み、バイパスカウンタＣ０ＦＦをクリアし、ステップ４
２２に進んでバイパスカウンタＣＯＮもクリアし、ステ
ップ４２４に進んでバイパスＯＦＦ実行処理をする。

ステップ４０２でバイパス条件と判断されるとバイパス
ＯＮ、ＯＦＦの繰り返し制御を実行するために、次のス
テップ４０４へと進んでいく。はじめてバイパス条件と
判断された場合には、ステップ４２６．４２２にてバイ
パスカウンタＣ０ＦＦ、Ｃ０Ｎは０にクリアされている
ことからステップ４０４．４０６でともに肯定判定され
ステップ４１６に進む。

ステップ′４１６ではバイパスカウンタＣＯＮを７とお
き、次いでステップ４１２ＣＯＦＦをクリアし、ステッ
プ４１４でバイパスＯＮ実行処理をする。

次いでこのルーチンが実行されるとステップ４゜６では
否定判定されてステップ４０８に進み、バイパスカウン
タＣＯＮをこのルーチンの実行毎に１づつ進めていき、
ステップ４１０で、遂にＣＯＮがβ以上になる迄はステ
ップ４１２へと進む。この操作により、ＣＯＮがβを越
える迄の時間においては、ステップ４１４へと進み、バ
イパスＯＮ実行処理を続ける。

ステップ４１０で、遂にＣＯＮがβを越えると、ステッ
プ４１８へと進み、Ｃ０ＦＦを１づつ進める。

次のルーチンではステップ４０４でＣ０ＦＦ＝１となっ
ているから、ステップ４０４からステップ４１８に進み
、ステップ４１８でバイパスカウンタＣ０ＦＦを１づつ
進める。そして、ステップ４２０に進み１回のルーチン
毎に１づつ進められるＣ０ＦＦがγを越える迄はステッ
プ４２２に進んでＣＯＮをクリアし、ざらにステップ４
２４に進んでバイパスＯＦＦ実行処理を続ける。そして
、ステップ４２０でＣ０ＦＦが遂にγを越えると、再び
ステップ４０８に進む。かくして、バイパスＯＮは時間
β続き、続いてバイパスＯＦＦが時間γ続き、あとはβ
、γ、β、γのバイパスＯＮ、ＯＦＦを繰り返す。

バイパス解除時は、排気がリーンＮＯｘ触媒４を通らな
いから、リーンＮＯｘ触媒４は自然冷却で徐々（降温し
でいき、バイパスカウンタは排気がリーンＮＯｘ触媒４
を通るから、排気ガスの高温と触媒によるＨＣｌの部分
酸化反応あるいは完全酸化反応における発熱によって、
リーンＮＯＸ触ｔＩ１４は昇温していく。そして、バイ
パスＯＮ、ＯＦＦが繰り返すことにより、リーンＮＯｘ
触媒４の昇温、降温が積極的に繰り返され、積極的に昇
温過程における高いＮＯｘ浄化率が作り出されていく。

次に、作用を説明する。

第１実施例の排気浄化装置によるＮＯｘ浄化制御では、
ＮＯＸ排出量の少ない運転条件下（たとえば、アイドル
、減速、燃料カット時なと）で、かつ触媒床温あるいは
それに相関する触媒式カス温、出ガス温−が第１の所定
値（たとえば４５０℃）を越えると、排気はバイパスさ
れて、リーンＮＯｘ触媒４は降温され、触媒床温あるい
はそれに相関する触媒式カス温、出カス温か第２の所定
値（たとえば３００℃）以下になると、バイパス解除さ
れて、排気はリーンＮＯＸ触１４に通され、リーンＮＯ
ｘ触媒４は昇温される。

このようにして、リーンＮＯｘ触媒４は、第９図の高い
ＮＯＸ浄化率を示せる温度領域（’３００℃〜４５０℃
）（制御され、ＮＯｘ浄化率が向上される。また、リー
ンＮＯｘ触媒は３００℃〜４５０°Ｃの間で、昇温と降
温とを繰り返すから、３００℃〜４５０℃のある一定温
度に保たれるよりは、昇温過程が繰り返されることによ
るＮＯｘ浄化率の向上（第１０図）が得られる。これら
の２つの作用によって、リーンＮＯｘ触媒４のＮＯｘ浄
化率は、高く保たれる。

第２実施例の排気浄化装置によるＮＯＸ浄化制ＭＩ　Ｆ
　ハ、Ｉ）　−：／ＮＯＸ　ＭＩ４ｋＪ：６ＮＯｘ浄化
が期待できない条件下（たとえば、活性種のＨＣｌ２度
か低い時、空燃比がリッチな時など）で、かつ触媒床温
あるいはそれに相関する触媒人ガス温、出ガス温か第１
の所定１（たとえば４５０℃）を越えると、排気はバイ
パスされて、リーンＮＯｘ触媒４は降温され、触媒床温
あるいはそれ（相関する触媒式カス皇、出ガス澗が第２
の所定値（たとえば３００℃）以゛下になると、バイパ
ス解除されて排気はリーンＮＯｘ触媒４に通され、リー
ンＮ。

×触媒４は昇温される。

このようにして、第２実施例においても、第１実施例と
同様に、第１、第２の所定温度間にり一ンＮＯｘ＠媒４
を制御することと、昇温過程を繰り返し作ることにより
、リーンＮＯｘ触媒４の高いＮＯｘ浄化率が得られる。

第３実施例の排気浄化装置によるＮＯｘ浄化制御では、
一定時間βの昇温、一定時間γの降温か繰り返されるの
で、昇温過程が積極的に作り出され、’）−ンＮＯｘ触
１４（７）高いＮＯｘ浄化率カ１％られる。なあ、４５
０’Ｃ以下により、触媒劣化は当然に対策されている。

第１〜第３実施例によれば、リーンＮＯｘ触媒４を、高
いＮＯｘ浄化率を示す温度領域（たとえば３００℃〜４
５０℃）で、および昇温過程を繰り返し与えながら、使
用することにより、リーンＮ。

×触媒のＮＯＸ浄化率を高めることができる。

第４実施例 本発明の第４実施例の排気浄化装置は、第１２図に示す
如く、リーンＮＯｘＭ媒２１＾を内装する触　　−媒コ
ンバータ２１Ａと、触媒コンバータ２Ａに連通されリー
ンＮＯｘ触媒２１Ａ自体が循環される冷却チャンバＩＩ
Ａと、リーンＮＯｘ触媒２１Ａ自体を触媒コンバータ２
Ａと冷却チＰンバＩＩＡとの間に循環させる循環手段１
２Ａと、循環手段１２Ａにょるり〜ンＮＯｘ触媒２１Ａ
の循環速度を制御する循環速度制御手段２２Ａと、かう
構成される。

リーンＮＯｘ触媒２１Ａは、ペレット状触媒からなる。

リーンＮＯｘ触媒２１Ａ自 で冷却されることにより、リーンＮＯｘ触媒２１Ａの温
度はさかり、その循環速度を制御することにより、リー
ンＮＯｘ触媒温度は高いＮＯｘ浄化率を実現する温度、
すなわち第１７図の山の頂点かその近傍の温度に制御さ
れる。これによって、高いＮＯｘ浄化率か得られる。

第１５図は第４実施例の全体系統を示している。

第１５図において、内燃機関１Ａ　　（図示例はカッリ
ンエンジンであるが、ディーゼルエンジンでもよい）の
排気系６ＡにリーンＮＯｘ触媒２１Ａを内装した触媒コ
ンバータ２Ａが設けられている。触媒コンバータ２Ａに
は、冷却チャンバ１１Ａが連通させて設けられ、循環手
段１２＾はたとえばモータ１２ａＡ（よって回転される
回転スクリュー１２ｂ＾からなる。モータ１２ａＡとバ
ッテリ２４Ａとを接続する回路には可変抵抗２３Ａか設
けられ、可変抵抗２３Ａの抵抗Ｒを変えることによって
、モータ１２ａＡの回転速度、したかってスクリ１１２
ｂＡの速度を変化させ、リーンＮＯｘ触媒２１Ａの循環
速度を制御する。可変抵抗２３Ａは、後述する第１４図
のルーチンとともに、循環速度制御手段２２Ａを構成す
る。吸気系７Ａにはスロットル弁８Ａか設けられ、スロ
ットル開度はスロットル開度センサ９Ａによって検出さ
れる。ＩＯＡはリーンＮＯｘ触媒２１＾の温度Ｔを検出
するセンサである。１３Ａはディストリピュータに設け
たクランク角度センサであり、演算のクランク角割込み
信号とエンジン回転数信号ＮＥを発信する。

第１５図中、１４Ａはマイクロコンピュータからなる制
御回路を示しており、アナログ／ディジタルコンバータ
１５Ａ１人カインターフェース１６Ａ１セントラルプロ
セッサユニット１７Ａ　（ＣＰＵ）、リードオンリメモ
リ１８Ａ　　（ＲＯＭ＞　、ランダムアクセスメモリ１
９＾　（ＲＡＭ）　、出力インターフェース２ＯＡを有
する。

第１３図は触媒コンバータ２Ａとその近傍を拡大して示
している。リーンＮＯｘ触媒２１八は、ペレット状触媒
からなり、流動可能である。１１ａＡ，　１１ｂ＾はペ
レット触媒２１Ａが触媒コンバータ２＾と冷却チャンバ
１１Ａとの間に流動するときに通るパイプであり、パイ
プｌｌａへにスクリュ１２ｂ＾が挿入されている。ペレ
ット触媒２１Ａは触媒コンバータ２Ａの下流部分から冷
却チャンバ１１Ａに流れ、触媒コンバータ２＾の上流部
分から触媒コンバータ２＾に流れる。可変抵抗２３Ａの
抵抗ＲはＥ　Ｃ　Ｕ　１４Ａの指令信号によって変化さ
れる。ＥＣ１Ｊ１４Ａには、エンジン回転数センサ１３
Ａがらのエンジン回転数ＮＥ信号とアクセル開度センサ
９＾からの負荷信号ＰＭが入力される。

第１４図は、Ｅ　Ｃ　Ｌｌ　１４Ａで実行される演算ル
ーチンを示している。この演算ルーチンはＲＯＭ１８Ａ
に記憶され、Ｃ　Ｐ　Ｕ　１７Ａに読み出され、適宜の
時間間隔で割り込まれて演算が実行される。第１４図に
おいて、ステップ１０１Ａでエンジン回転数ＮＥ。

負荷ＰＭが読み込まれ、ステップ１０２Ａに進む。スフ
　ッ７１０２Ａ　Ｆ　ハ、’）−ンＮＯｘ触ｔｓ２１Ａ
を、最も高いＮＯＸ浄化率を与える温度（第１１図の山
の頂点に対応する触媒温度）にするように、ペレット触
媒２１Ａの循環速度を実現する、可変抵抗２３Ａの最適
抵抗ＲＯＰＴを求める。続いて、ステップ１０３＾に進
み、抵抗ＲをＲＯＰＴとおいて、可変抵抗２３＾の抵抗
をＲＯＰＴに変化させ、演算を終了する。

つぎに第４実施例の作用を説明する。

内燃機関１Ａで燃焼された排気ガスは排気管６Ａを通っ
て触媒コンバータ２Ａに流れ、リーンＮＯｘ触媒２１Ａ
にて浄化される。リーンバーンエンジン、ディーゼルエ
ンジンでは、酸素過剰排気であるから、ＨＣ，Ｇｏは十
分に酸化されてＨ２Ｏ、Ｃ　Ｏ　ｔになり、通常ＨＣ，
ＣＯエミッションは規制値以下である。ＮＯｘはリーン
ＮＯｘ触媒２１Ａにて、第１６図のメカニズムによって
浄化される。

リーンＮＯｘ触媒２１ＡによるＮＯｘ浄化には、活性種
が必要であり、この活性種（たとえばＣ０−）は、排気
ガス中に含まれる未燃炭化水素ＨＣの部分酸化によって
生成される。触媒温度Ｔが低い程、ＨＣの直接酸化が抑
えられて部分酸化が多くなり、リーンＮＯｘ触媒２１Ａ
の細孔中に生成して蓄えられる活性種の量が多くなるが
、触媒温度Ｔが低すぎると活性種とＮＯｘとの反応が抑
えられるので、ＮＯｘの浄化率も低くなる。したがって
、ＮＯＸ浄化率特性は第１７図のような山型となる。

一方、触媒温度Ｔは、運転条件によっては、排気ガス温
とＨＣの酸化の発熱によって、第１１図のＮＯｘ浄化率
上の最適温度Ｔ６ＰＴより高くなろうとする。しかし、
第４実施例では、リーンＮ。

×触媒２１Ａが冷却され、その冷却速度が制御されるの
で、触媒温度ＴはＴＯＰＴに制御される。これによって
、良好なＮＯｘ浄化が可能となる。

リーンＮＯｘ触媒２１Ａの温度制御は、リーンＮＯ×触
１２１Ａ自体を冷却チャンバ１１Ａに循環させこの循環
速度を制御することにより行われるので、排気ガスの量
、温度の大小にかかわらず、容易に制御できる。

第４実施例によれば、冷却チャンバ１１Ａと循環手段１
２Ａを設けてリーンＮＯｘ触媒２１Ａを冷却し、循環速
度制御手段２２Ａで循環速度を制御することにより、リ
ーンＮＯｘ触媒温度Ｔを、ＮＯＸ浄化率上の最適温度Ｔ
ＯＰＴに制御するようにしたので、エンジン運転中宮に
、ＮＯＸ浄化率を高く保つことができる。

第５実施例 第５実施例に係る内燃機関の排気浄化装置は、第１８図
に示す如く、 排気系に遷移金属或いは貴金属を担持せしめたゼオライ
トからなり、酸化雰囲気中、ＨＣ存在下で排気ガス中の
ＮＯＸを還元する触媒、いわゆるリーンＮＯｘ触媒２Ｂ
を備えた内燃機関１Ｂであって、 機関運転状態を検出する運転状態検出手段３Ｂと、 運転状態検出手段３８４こよって検出される運転状態が
アイドル状態あるいは減速状態かを判定する判定手段４
Ｂと、 判定手段４Ｂにより、運転状態がアイドル状態或いは減
速状態と判定されたときに、リーンＮＯｘ触媒２Ｂを冷
却する冷却手段５Ｂと、を備えた浄化装置から構成され
る。

種々の試験において、過渡状態におけるリーンＮＯｘ触
媒のＮＯＸ浄化率特性か、定常状態のそれと異なること
が、発明者により見い出された。

すなわち、第２２図に示す如く、排気ガスにリーンＮＯ
ｘ触媒の上流で二次空気を導入してリーンＮＯｘ触媒を
冷却すると、冷却停止後、２〜３分間にわたってリーン
ＮＯｘ触媒出ガス中のＮＯｘ１１度が低減する、すなわ
ち−時的にＮＯｘ浄化率が第２４図の８からＣに上って
、リーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化率が向上されることが
見い出だされた。

冷却停止直後に過渡的にＮＯｘ浄化率が向上する理由は
、次のように推定される。すなわち、冷却中にリーンＮ
Ｏｘ触媒の内部温度が低下してリーンＮＯｘ触媒内部で
の１−１０の部分酸化が促進され、これによって多量生
成された活性種がリーンＮＯｘ触媒の細孔中に蓄積され
る。冷却中は、活性種が増えてもリーンＮＯｘ触媒の温
度が低いから活性種とＮＯＸの反応速度か遅い（第２４
図のＤ）ので、Ｎ０Ｘｉｉ：度の低減はみられない。し
かし、冷却を停止するとリーンＮＯｘ触媒の温度が徐々
に（触媒熱容量大のため徐々となる）上っていくから、
第２４図の山の右側の領域に入っていき、リーンＮＯｘ
触媒中に蓄えられている活性種を使いきる迄は、蓄えら
れた活性種によってＮＯＸ浄化率が著しく向上し、−時
的にＮＯｘ浄化率が第２４図のＢからＣにはね上る。冷
却中に蓄えられた活性種を使いきると、第２４図の過渡
ＮＯｘ浄化率Ｃは定常ＮＯｘ浄化率Ｂに戻る。

第５実施例は、冷却停止後のリーンＮＯｘ触媒のＮＯＸ
浄化率の過渡的上昇現象を、積極的に内燃機関の排気浄
化システムに利用したものである。

すなわち、第５実施例に係る内燃機関の排気浄化装置で
は、運転状態検出手段３Ｂによって検出された機関運転
状態が、判定手段４Ｂによって、アイドル或いは減速状
態にあると判定されたときには、冷却手段５Ｂによって
たとえば二次空気を導入してリーンＮＯｘ触１２Ｂを冷
却する。すなわち、第２２図の冷却に相当する行為をリ
ーンＮＯ×触１［２Ｂに対して行う。アイドルおよび減
速状態以外のときには冷却を行わないのは、たとえば加
速時には排気量大かつ排気温度大のため、冷却を効果的
に行うことができないからである。

実際の車両走行は、アイドル、減速、加速の繰り返しで
あるから、判定手段４Ｂがアイドルおよび減速状態にな
いと判定したときは冷却が停止され、この冷却、冷却停
止は頻繁に繰り返されることとなる。そして、冷却停止
後においては、一定時間にわたって、第２２図および第
２３図で説明した過渡的ＮＯｘ浄化率向上が得られる。

これが冷却、冷却停止の繰り返しにより、頻繁に得られ
るので、全体的にみてＮＯＸ浄化率の向上が得られる。

第１９図は、第５実施例の機器系統を示している。

第１９図において、内燃機関１Ｂの排気系６Ｂにはリー
ンＮＯｘ触媒２Ｂが設けられている。内燃機関１Ｂの吸
気系７Ｂに設けられたスロットル弁８Ｂにはスロットル
開度を検出するスロットルセンサ９Ｂが設けられている
。スロットル弁８Ｂ全開のときは、アイドル時或いは減
速時とみなしてよいから、スロットル開度がアイドル時
或いは減速時を検出するための信号となる。また、排気
系６Ｂ（は排気温センサ１０Ｂが設けられている。スロ
ットルセンサ９Ｂおよび排気温センサ１０Ｂは、第１８
図の運転状態検出手段３Ｂを構成する。

排気系６８には、排気カス中に二次空気を所定時間導入
してリーンＮＯｘ触媒２Ｂを冷却するための、二次空気
導入装置１１Ｂが設けられ、この装置１１Ｂにはエアポ
ンプ１２Ｂか含まれる。エアポンプ１２８の作動時間を
制御することによって、リーンＮＯＸ触媒冷却時間が決
められる。エアポンプ１２Ｂを含む二次空気導入装置１
１Ｂは、第１８図の冷却手段５Ｂの一部（残りは後述の
第２０図のステップ１０８Ｂ）を構成する。

リーンＮＯＸ触媒２Ｂの冷却のための二次空気導入の制
御は、第１９図のエンジンコントロールユニット（ＥＣ
Ｕ＞１４８によって行なわれる。Ｅ　ＣＵ１４Ｂは、ス
ロットルセンサ９Ｂ、排気温センサ１０Ｂからのアナロ
グ信号をディジタル量に変換するためのＡ／Ｄコンバー
タ１５ｂ、演粋の割り込み基準信号となるクランク角度
センサ１３Ｂからのディジタル信号を受ける入力インタ
ーフェース１６Ｂ、第２０図のフローに従って演騨を実
行するセントラルプロセッサユニット（ＣＰＬＩ）１７
Ｂ１第２０図のルーチン、第２１図のマツプを記憶して
いる読み出し専用記憶要素のリードオンリメモリ（ＲＯ
Ｍ）１８Ｂ、演算値および入力値を一時記憶するアクセ
スランダムメモリ（ＲＡＭ＞　１９８　、　ＣＰＵ１７
Ｂが・　演篩した指令信号をエアポンプ１２Ｂに送る出
力インターフェース２０Ｂを有するマイクロコンピュー
タからなる。ＣＰＵ１７Ｂは、ＲＯＭ１８Ｂから第２０
・図のルーチン、第２１図のマツプを読み出して、演′
算を実行する。

゛　第２０図は、リーンＮＯＸ触媒２Ｂを所定時間冷却
するための、すなわち二次空気の導入を制御するための
ルーチンである。また、第２１図は、スロットル開度が
零になる前の排気温度Ｔによって要求される冷却時間（
エアポンプ作動所定時間ｔＡ）が異なるので、排気温度
Ｔに対するエアポンプ作動所定時間ｔＡのマツプＣであ
る。第２０図中、Ａはスロットル開度であり、Ａ＝Ｏす
なわち全開のときがアイドル時或いは減速時に対応する
。なあ、ｔはタイマ作動時間、ＦＡＩＲはエアポンプ作
動フラグ、ＦＥはエアポンプ終了フラグを示す。ＦＡＩ
Ｒ＝１．０はそれぞれエアポンプ作動、作動停止に対応
し、ＦＥ＝１、Ｏはそれぞれエアポンプ作動終了、終了
前に対応する。

所定のクランク角アングルにて第２０図のルーチン（割
込み、ステップ１０１Ｂにてスロットル開度Ａを読み込
む。ステップ１０２ＢにてＦ′ＡＩＲ＝１か否かを判定
し、アイドル、減速時以外からアイドル、減速時に移る
ときは前回のルーチンでＦＡＩＲ＝Ｏとおいであるため
、ステップ１０ＭＢに進んで排気温度Ｔを読み込んだ後
、ステップ１０４Ｂに進む。

ステップ１０４ＢでＡ＝Ｏか否か、すなわちスロットル
開度全開（アイドル時或いは減速時）か否かを判定する
。ステップ１０４Ｂが第１８図の判定手段４Ｂを構成す
る。アイドル時或いは減速時に移ったときは、ステップ
１０１ＢでＡ＝Ｏが読み込まれているから、ステップ１
０４ＢにてＡ＝Ｏが判定され、ステップ１０５Ｂに進む
。ステップ１０５Ｂにおいては、前回のルーチンでＦＥ
＝Ｏとおかれているから、ＦＥ＝１ではないと判定され
ステップ１０６Ｂに進み、ステップ１０６ＢではＦＡＩ
Ｒ＝Ｏのままであるからステップ１０７Ｂに進んでＦＡ
ＩＲ＝１とあき、さらにステップ１０８Ｂに進んでエア
ポンプ１２ＢをＯＮとしかつタイマ（ＲＯＭ１８Ｂに記
憶しである）をＯＮにして、リターンする。これによっ
て、アイドル時、減速時に、エアポンプ１２Ｂか作動さ
れてり一ンＮＯＸ触媒２Ｂの冷却が開始されるとともに
タイマが冷却時間をカウントし始める。ステップ１０８
Ｂは第１８図の冷却手段５Ｂの一部を構成する。

再度第２０図のルーチンに割り込まれ、ステップ１０２
Ｂにきたときには、前回ルーチンでステップ１０７Ｂに
てＦＡＩＲ＝１とおいであるから、ステップ１０２Ｂで
ＦＡＩＲ＝１と判定され、今度はステップ１０３Ｂに進
んで、タイマ作動時間ｔが第２１図にて排気温度Ｔに対
して記憶されているエアポンプ作動所定時間ｔＡに達し
ているか否かを判定する。なおｔはタイマーにより１秒
毎に増加される。↑くｔＡだと、冷却を続行すべきであ
るからステップ１０４Ｂ、１０５Ｂ、１０６Ｂへと選む
。前回のルーチンのステップ１０７ＢでＦＡＩＲ＝１と
おいたから、今回ルーチンのステップ１０６ＢではＦＡ
ＩＲ＝１となっており、ステップ１０７Ｂ、１０８Ｂを
迂回してリターンする。したがって、エアポンプ１２Ｂ
はＯＮされ続けており、タイマもＯＮされ続けて（Ａる
。

上記のルーチンの繰り返しによってリーンＮ。

×触媒２Ｂが冷却されていって、遂にタイマ作動時間が
第２１図のマツプで定めたｔＡ以上（こなると、そのと
きのルーチンではステップ１０３Ｂにきたときにｔ≧ｔ
Ａとなるから、ステップ１１１Ｂに進み、ステップ１１
ＢでＦＡＩＲ＝Ｏとおき、ステップ１１２Ｂでエアポン
プ終了フラグＦＥ＝１とおいて、ステップ１０３Ｂに進
み、エアポンプ１２ＢをＯＦＦにするとともに、タイマ
をＯＦＦにして↑をクリアし、その後リターンする。こ
れによって、所定時間ｔＡ（ただし、ｔＡは、スロット
ル開度が零（こなる前の排気温度によって、第２１図に
示す如く、異なる）だけ、リーンＮＯｘ触媒２Ｂは冷却
される。

エアポンプ作動終了後、したがって前回ルーチンのステ
ップ１１２ＢでのＦＥ＝”Ｉ後、まだアイドル状態或い
は減速状態が続いていると、続く割込みルーチンにおい
て、ステップ１０２Ｂ、　１０３Ｂ、　１０４Ｂ。

１０５Ｂへと進み、ステップ１０５ＢでＦＥ＝１と判定
されるからそのままリターンする。したがって、前回ル
ーチンのステップ１１３ＢのエアポンプＯＦＦ。

タイマＯＦＦが続行される。このため、１回のアイドル
時或いは減速時には、１回のみエアポンプ１２Ｂが所定
時間ｔＡだけ作動され、時間↑ＡだけリーンＮＯｘ触媒
２Ｂは冷却されることになる。

そのうち、機関運転状態がアイドルおよび減速時以外に
なる、たとえば加速状態に移る。そのときの割込みルー
チンでは、ステップ１０１ＢでＡを読み込む。前回ルー
チンでＦＡＩＲ＝０となっているから、今回ルーチンの
ステップ１０２Ｂでステップ１０３Ｂを迂回してステッ
プ１０１′Ｂ、ステップ１０４Ｂに進む。ステップ１０
４ＢではＡ＝Ｏでないからステップ１０９Ｂに進み、通
常は前回ルーチンでＦＡＩＲ＝Ｏとおかれているからス
テップ１１０Ｂに進み、ＦＥ＝Ｏとおいてリターンする
。この経路ではエアポンプＯＮ経路は迂回されているか
ら、アイドル時或いは減速時以外のときにエアポンプ１
２ＢがＯＮされることはない。

ステプ１０９ＢでＦＡＩＲ＝１となるのは、エアポンプ
１２Ｂが作動され始めてｔＡ時間以内に加速状態が始ま
るような場合である。そのときはステップ１０９Ｂでス
テップ１１１Ｂに進み、ＦＡＩＲ＝０とおき、ステップ
１１２ＢでＦＥ＝１とおいて、ステップ１１３Ｂに進ん
でエアポンプ１２ＢをＯＦＦにするとともにタイマをＯ
ＦＦしてリターンする。したがって、ニアポンプ１２Ｂ
作動中にアイドル或いは減速状態から加速状態に移ると
きは、エアポンプ作動所定時間ｔＡになっていなくても
、直ちにエアポンプ１２Ｂが停止され、リーンＮＯｘ触
媒２Ｂの冷却は停止される。

つぎに、第５実施例の作用を説明する。

機関運転状態がアイドル状態或いは減速、状態になると
、エアポンプ１２Ｂが作動されてリーンＮＯＸ触媒２Ｂ
の冷却が開始され、加速状態に移るかまたは第２１図で
定めたｔＡ時間が経過するかの何れか早い時まで、冷却
され続ける。第２１図の冷却時間ｔＡは、触媒内部温度
をＮＯｘ浄化率向上上最適温度までに冷却する時間に定
められている。

第２３図に示す如く、非冷却時、たとえば５２０℃であ
った触媒内部温度を、冷却によって約３００℃まで冷却
するのがＮＯｘ浄化率向上上望ましく、それ以下、たと
えば約２００℃までに冷却しても、それ以上、たとえば
約４００℃までに冷却しても、最適のＮＯｘ浄化率向上
は得られない。

このようにリーンＮＯＸ触媒２を冷却すると、゛　　　
第１６図の直接酸化が抑えられて部分酸化が促進され、
リーンＮＯＸ触媒２Ｂにて生成される活性種量が増え、
活性種はリーンＮＯＸ触媒２Ｂの細孔中に蓄えられる。

冷却中には、第１６図の活性種とＮＯＸとの反応か、第
２４図の曲線りによって抑えられるので、ＮＯｘ浄化率
の向上はほとんどない。

しかし、冷却停止後加速時の高温排気ガスが流れてきて
、リーンＮＯＸ触媒２Ｂの温度が上ってくると、第２４
図の特性Ｃのよう（こ、高温側のＮＯｘ浄化率が高くな
る。このＮＯｘ浄化率向上は、第２２図に示す如く、−
時的にあられれ、やがて第２４図のＢの定常状態の特性
に戻る。これは、冷却中にリーンＮＯＸ触媒２Ｂに蓄え
られた活性種がＮＯｘと結びついて使いきられるまでの
時間、有効　。

であり、約３分間位続く。

実際の車両の走行では、アイドル、減速状態、加速状態
が頻繁に繰り返され、そのたび毎に上記の過渡的ＮＯｘ
浄化率向上（第２４図の特性Ｃ）か得られるから、車両
走行時間の全体をならしてみると、全体的にみてのＮＯ
ｘ浄化率が大幅に向上されることになる。

また、繰り返しリーンＮＯＸ触［２Ｂを冷却するために
、触媒細孔へのコークの蓄積が抑制され、触媒の耐久性
が向上される。

第５実施例は、リーンＮＯＸ触媒の冷却直後に一時的に
ＮＯｘ浄化率の向上かみられることを見い出し、それを
内燃機関の排気浄化装置に積極的に適用したものである
。

この運転は、運転状態検出手段（よって検出された運転
状態が、アイドル状態或いは減速状態にあるかを判定手
段によって判定し、アイドル状態或いは減速状態にある
と判定されたときは、冷却手段によってリーンＮＯｘ触
媒は冷却される。これによって、次の加速時間が始まっ
た直後一定時間にわたり浄化率の向上があられれ、車両
の走行においてそれが繰り返されることにより、全体的
にみたＮＯｘ浄化率の向上を得ることができる。

第６〜第７実施例 第６〜第７実施例においては、内燃機関の排気系に、リ
ーンＮＯｘ触媒を、複数、互いに並列に設け、排気温度
が高いときに、並列のリーンＮ。

触媒を交互に冷却するようになっている。

排気高温時には、リーンＮＯｘ触媒が交互に冷却される
ので、ＨＣの直接酸化が抑制されてＨＣの部分酸化が促
進され、触媒全域で活性種が生成されて、活性種が増加
する。しかも、リーンＮ。

×触媒の冷却、昇温か繰り返されるので、降温時や定常
時に比べて高い昇温時のＮＯｘ浄化率（第８図参照）を
有効に利用できる。しかも、ＮＯｘ還元反応は触媒人ガ
ス温が高いために、触媒が活性化されているために、速
い。これらの結果、従来に比べて、排気高温時のリーン
ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化率が向上する。なお、低温化に
より、リーンＮＯｘ触媒の耐久劣化も同時に改善させる
。

ざらに詳しく説明すると、第２５図、第２６図は本発明
の第６実施例を示している。第２５図において、図示し
ない希薄燃焼可能な内燃機関の排気系（は、複数のリー
ンＮＯｘ触媒２Ｃ，２Ｃが互いに並列に設けられている
。排気管の、複数のリーンＮ。

触媒２Ｃ１２Ｃへの分岐部には、図示略のアクチュエー
タで駆動される、切替弁４Ｃが設けられ、内燃機関から
流れてくる排気ガスを、何れかのリーンＮＯｘ触媒２Ｃ
に選択的に導くことができるようになっている。リーン
ＮＯｘ触媒２Ｃの上流側でかつ切替弁４Ｃより下流側の
排気管には、それぞれ、二次空気導入口６Ｃ１６Ｃが設
けられ、各リーンＮＯｘ触媒２に上流から図示略のポン
プにより二次空気を選択的に供給して、該二次空気を供
給されたリーンＮＯｘ触媒２Ｃを冷却することができる
ようになっている。また、切替弁４Ｃの上流側の排気管
には排気温センサ１２Ｃが設けられ、各リーンＮＯｘ触
媒２Ｃの下流側には、必要に応じて、三元触媒８Ｃが設
けられている。

第２６図は切替弁４Ｃの切替、二次空気の供給の制御フ
ローを示している。ただし、第２５図に示したように、
リーンＮｏｘ触媒２Ｃ１２Ｃのうち一方を触媒Ｎｏ、１
、他方を触媒Ｎｏ、２と呼ぶこととし、二次空気導入口
６Ｃ，６Ｃより供給される二次空気のうち一方を二次空
気Ｎｏ、１、他方を二次空気Ｎｏ、２と呼ぶことにする
。ここで、二次空気Ｎｏ、１は触媒Ｎｏ、１に導かれる
二次空気に対応し、二次空気Ｎｏ、２は触媒Ｎｏ、２に
導かれる二次空気に対応するものとする。また切替弁４
Ｃは、ＯＮで第２５図の実線の位置をとり、ＯＦＦで第
２５図の破線の位置をとるものとする。

第２６図において、ステップ１０１Ｃで排気温（触媒人
ガス温）ＴＨＥを読込む。続いて、ステップ１０２Ｃに
進み、ステップ１０２Ｃで、排気温か低温か否かを判断
し、低温なら、すなわちＴＨＥ＜ＴＨＥＯ（たとえば、
３００℃）なら二次空気を供給する必要がないので、ス
テップ１０３Ｃ〜１０８Ｃに進み、ステップ１０３Ｃて
切替弁４ＣをＯＦＦにして触媒Ｎ００１側に排気ガスを
通して、触媒Ｎｏ、１によりＮＯｘ浄化させるようにす
るとともに、ステップ１０４Ｃで二次空気Ｎ００１をＯ
ＦＦにし、ステップ１０５Ｃで二次空気Ｎ０９１の作動
を示すフラグＦＥ１をＯとする。同様に、ステップ１０
８Ｃで二次空気Ｎ００２をＯＦＦにし、ステップ１０７
Ｃで二次空気Ｎ００２の作動を示すフラグＦＥ２をＯと
する。そして、ステップ１０８Ｃで次回作動させる二次
空気を指示するフラグＦａｉｒを１とし、次回作動させ
る二次空気をＮｏ、１と指示しておく。これは、触媒Ｎ
ｏ、１を今使用しているからである。

次々とこのルーチンがまわっている間に、ステップ１０
２Ｃで、ＴＨＥ＞ＴＨＥＯとなったとすると（初めてな
ったとする）、ステップ１０２Ｃからステップ１０９ｃ
に進み、続いて、ステップ１０９Ｃ→ステツプ１１０Ｃ
→ステツプ１１１Ｃ→ステツプ１１２Ｃと進む。何とな
れば、前回のルーチンの実行の際に、ステップ１０５Ｃ
でＦＥ１＝Ｏ、ステップ１０７ＣでＦＥ２＝Ｏ、ステッ
プ１０８ＣでＦａｉｒ　＝　１となっているからである
。ステップ１１２Ｃでは、触媒Ｎｏ、１を冷却し、触媒
Ｎｏ、２側に排気ガスを流すために、切替弁４ＣをＯＮ
とする。そして、ステップ１１３Ｃで二次空気Ｎ００１
をＯＮにし、フラグＦＥ１を１とし、二次空気Ｎ００１
による冷却がＯＮＬでいるから、ＦａｉｒをＯとする。

続いて、ステップ１１６０に進み、ステップ１１６Ｃで
排気ＷＴＨＥに応じポンプ出力を定め、タイマーをＯに
セットする。

次にこのルーチンがまわると、前回のステップ１１４Ｃ
でＦＥ１＝１になっているから、ステップ１０９Ｃから
ステップ１１８Ｃに進み、タイマでカウントアツプされ
ていく時間ｔがｔＡに達したか否かを判別する。ただし
、タイマーは別のフローにてカウントアツプされている
。ステップ１１８Ｃで↑＜ｔＡならその状態を続け、何
もせずリターンさせる。

タイマーの時間↑がｔＡに達したら、ステップ１１９Ｃ
に進み、二次空気Ｎｏ−１をＯＦＦとし、続いてステッ
プ１２０Ｃｋ：進み、ＦＥ　１　＝Ｏとする。

次にこのルーチンがまわると、先に説明したようにステ
ップ１１５ＣにてＦａｉｒ＝０とされているので、ステ
ップ１１１Ｃからステップ１２１Ｃに進み、切替弁４Ｃ
を０ＦＦＡして排気カスを触媒Ｎｏ、１側に切替え、ス
テップ１２２Ｃで二次空気Ｎｏ、２をＯＮにして、ステ
ップ１２３Ｃｔ−ＦＥ２＝１トＬ、、ステップ１２４Ｃ
でＦａｉｒ＝１とする。

次にこのルーチンがまわると、前回のステップ１２３Ｃ
でＦＥ２＝１となっているから、ステップ１１０Ｃでス
テップ１２５Ｃに進む。そして、タイマのカウントｔが
ｔＡに達する迄はそのままリターンし、タイマのカウン
トｔがｔＡに達すると、二次空気Ｎｏ、２をＯＦＦにし
て、ステップ１２７ＣでＦＥ２＝Ｏとする。

すなわち、ステップ１１２０〜１１５Ｃは触媒Ｎｏ、１
を冷却するように、切替弁４ＣをＯＮに切替え、二次空
気Ｎｏ、１をＯＮにするルーチン、ステップ１１８０〜
１２０Ｃはその状態を時間ｔＡ迄持続するルーチン、ス
テン７’１１８Ｃ〜１１２０ＣＬ；Ｊ触＊Ｎｏ、２をＯ
Ｎにするルーチン、ステップ１２１０〜１２７Ｃをその
状態を時間ｔＡだけ持続させるルーチンである。

かくして、触媒Ｎｏ、１、触媒Ｎｏ、２は、時間ｔＡづ
つ、交互に冷却されていく。

上記各こおいて、二次空気導入口６Ｃ１６Ｃ１そこから
導入される二次空気、二次空気の導入を交互にする第２
６図の制御フローのステップは、リーンＮＯｘ触媒２Ｃ
，２Ｃを排気温が高い時に、交互に冷却する触媒冷却手
段を構成する。

第２７図〜第３２図は、本発明の第７実施例を示してい
る。第７実施例の要素のうち第６実施例に準じるものは
、第２７図で第２５図と同一符号を付して説明を省略す
る。

第７実施例が第６実施例と異なるところは、第７実施例
では、リーンＮＯｘ触媒２Ｃは、第２８図〜第３１図に
示すように、互いに並列に複数に区画されており、その
上流（切替弁が設けられていないことである。リーンＮ
Ｏｘ触媒２Ｃの各セルは流れ方向に互いに平行でセル間
の隔壁で隔てられているから、セルに入った排気ガスが
他のセルを流れる排気ガスと触媒中で混じり合うことは
ない。

そして、リーンＮＯＸ触媒２Ｃの区画のための仕切板１
０Ｃは上流側に向って延ばされており、仕切板１０Ｃの
上流側端より下流でかつリーンＮＯｘ触媒２Ｃの上流で
、二次空気が選択的に任意の区画に導入されるようにな
っている。１つの区画に二次空気が導入されると、その
区画のリーンＮＯＸ触媒２Ｃの二次空気による冷却が行
われる。区画数は、第２８図〜第３１図に示すように、
２以上であり、冷却は順に行われる。第２８図〜第３１
図は、仕切板１０Ｃによる分割が、それぞれ、２分割、
３分割、４分割、５分割の場合を示している。

第７実施例の制御フローは、第３２図に示すように、第
６実施例の第２６図の制御フローから切替弁１０４Ｃに
係るステップ１０３Ｃ，１１２Ｃ，１２１Ｃを除いたも
のであり、他は第１実施例に準じるので、準じる部分に
第２６図と同一の符号を付すことにより説明を省略する
。

つぎに第６実施例、第７実施例の作用について説明する
。

排気温度が低い時は、ＨＣのＣＯ２、Ｈ２Ｏへの直接酸
化が進まないから、触媒を冷却する必要はなく、冷却の
ための二次空気は供給されない。

排気温度が高くなった時には、リーンＮＯｘ触媒２Ｃの
上流に、二次空気を交互に導入してり一ンＮＯＸ触媒２
Ｃ，２Ｃを交互に冷却する。これによって、ＨＣの直接
的な酸化が抑制され、ＮＯ還元に使用される活性種が触
媒全域で生成され、リーンＮＯｘ触媒２Ｃが有効に利用
される。また、ＮＯＸの還元反応は触媒人ガス温が高い
ため、活性度が高く、速い。また、二次空気導入にょる
リーンＮＯｘ触媒２Ｃの降温、排気ガスが流れることに
よるリーンＮＯｘ触媒、２Ｃの昇温か、第３３図に示す
如く、時間的に繰り返されることにより、第１０図の昇
温過程の高いＮＯｘ浄化率が繰り返し得られる。これら
の相開作用により、高温域でのリーンＮＯｘ触媒の触媒
浄化率は、第３４図に示す如く、大幅に向上される。

第６実施例、第７実施例によれば、次の効果を得る。

排気高温時には、並列のリーンＮＯｘ触媒を交互に冷却
するので、ＨＣの直接酸化が抑制され、ジーＮｏ触媒の
ＮＯＸ浄化率が向上する。

触媒を冷却するため、実質的な触媒温度か低下し、触媒
の耐熱耐久性も向上する。

触媒上のカーボン（析出物）が冷却時の空気により燃焼
し、そのためカーボンによる触媒浄化性能の低下が防止
できる。

［以下余白］ 第８実施例 本発明の第８実施例に係る内燃機関の排気浄化装置は、
第３５図に示す如く、 希薄燃焼可能な内燃機関１Ｄの排気系２０に設けられた
第１のリーンＮＯｘ触媒３Ｄと、第１のリーンＮＯｘ触
媒３Ｄをバイパスするバイパス通路５０と、 排気の流れを第１のリーンＮＯｘ触媒３０とバイパス通
路５Ｄとの間に切替える切替弁８ｄと、第１のリーンＮ
Ｏｘ触媒３Ｄおよびバイパス通路５０より下流に設けら
れかつ第１のリーンＮＯｘ触媒３０に対して直列に設け
られた第２のり一ンＮＯ触媒６Ｄと、 排気低温時には排気ガスを第１のリーンＮＯｘ触媒３Ｄ
に流し、排気高温時には排気ガスを第１のリーンＮＯｘ
触媒３Ｄとバイパス通路５Ｄとに交互に流すように、切
替弁８０の切替を制御する切替弁制御手段９Ｄと、から
成る。

排気低温時には、排気ガスは第１のリーンＮＯｘ触媒３
Ｄに流され、従来同様、第１のリーンＮ０ｘ触媒３０で
ＮＯＸが浄化される。第１のり−ンＮＯＸ触媒３Ｄを通
過した排気ガスは第２のリーンＮＯｘ触媒６０に流れる
が、排気管を通る時の放熱の降温で、第２のリーンＮＯ
ｘ触媒６Ｄに入る時には温度かさがりすぎており、第２
のり一ンＮＯＸ触媒６０の活性が低下するので、第２の
リーンＮＯｘ触媒６０でのＮＯ浄化は多くを期待できな
い。

一方、排気高温時には、−５定時間毎に切替弁８Ｄが切
替えられ、排気ガスが第１のリーンＮＯｘ触媒３Ｄに流
れる場合と、バイパス通路５０を流れて第２のリーンＮ
Ｏｘ触媒６Ｄに流れる場合とが、交互に繰返される。排
気ガスがバイパス通路側５Ｄに流れるときは第２のリー
ンＮＯｘ触媒６０に流れる迄に排気温は低くなり、第２
のリーンＮｏ触媒６０でのＨＣの直接酸化が抑制されて
部〜９酸化が促進され、多くの活性種が生成されてＮＯ
ｘが浄化される。排気ガスがバイパス通路５Ｄを流れて
いる間に第１のリーンＮＯｘ触媒３Ｄは自然放熱で冷え
る。つぎに、切替弁８０が切替えられて、“排気ガスが
第１のリーンＮＯｘ触媒３Ｄ側に流されたとき、第１の
リーンＮＯｘ触媒３０の触媒床温がさげられているから
、高温になる迄は、高いＮＯＸ浄化率を示すことができ
る。第１のリーンＮＯｘ触媒３Ｄが高温になると、切替
弁８Ｄはバイパス通路側に切替わる。後はこれを繰返す
。リーンＮＯｘ触媒は、同じ温度領域であっても、昇温
時の方が降温時よりも高いＮＯＸ浄化率を示すので、第
１のリーンＮＯｘ触媒３Ｄを自然放熱で降温させ、排気
ガスを通して昇温させることを繰り返すことによって、
第１のリーンＮ。

×触媒３０を、高いＮＯｘ浄化率を示すことのできる態
様で使用している。

第８実施例をさらに詳しく説明すると、第３５図におい
て、１Ｄは希薄燃焼可能な内燃機関で、その排気系２Ｄ
には、第１のリーンＮＯｘ触媒３Ｄが設けられている。

第１のリーンＮＯｘ触媒３Ｄの後部には、必要に応じて
三元触媒４Ｄが設けられる。第１のリーンＮＯｘ触媒３
Ｄと並列にバイパス通路５０が設けられる。第１のリー
ンＮＯｘ触媒３０が設けられた分岐通路とバイパス通路
５０との合流部より下流の排気系には、第２のり一ンＮ
０ＸＩＩ！に媒６Ｄが設けられる。したがって、第１の
リーンＮＯｘ触媒３Ｄと第２のリーンＮＯｘ触媒６Ｄと
は直列の関係にある。第２のリーンＮＯｘ触媒６Ｄの後
部には、必要に応じて、三元触媒７０が設けられる。８
０は切替弁であり、排気の流れを、第１のリーンＮＯｘ
触媒３Ｄとバイパス通路５０との間に切替える。切替弁
８０の切替は、切替弁制御手段９０によって制御される
。

より詳しくは、切替弁８Ｄのアクチュエータは、エンジ
ンコントロールコンピュータ（ＥＣＵ）の出力に従って
作動される。ＥＣＬＩは、通常のコンピュータと同様、
セントラルプロセッサユニット（ＣＰＬＪ）、リードオ
ンメモリ（ＲＯＭ＞　、ランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）　、入出力インターフェイスを有している。各種セ
ンサからの出力、たとえば、エンジン負荷Ｑ／Ｎやエン
ジン回転速度ＮＥは入力インターフェイスを介してＲＡ
Ｍに一時記憶される。また、第３６図、第３７図、第３
８図の切替弁制御プログラム、そのサブルーチン、およ
びマツプがＲＯＭに記憶されている。ＣＰＵはこれらの
制御プログラムおよびマツプをＲＯＭから読出し、ＲＡ
Ｍに一時記憶しておいた入力値を読出して、演棹を実行
し、切替弁の切替えの実行処理をする。ここで、第３７
図のサブルーチンを含む第３６図のフローで表わされる
手段が切替弁制御手段９０を構成する。

第３６図において、ステップ１０１Ｄで、エンジン負荷
Ｑ／Ｎ、エンジン回転速度ＮＥを読込む。続いて、ステ
ップ１０２０に進み、ステップ１０２Ｄにて、エンジン
負荷Ｑ／Ｎ、エンジン回転速度ＮＥから、第３８図の二
次元マツプに基づいて、排気温度ＴＥＸ、ＷＯＴ　（ワ
イドオープンスロットル）フラグＦＷを算出する。ただ
し、排気温度ＴＥＸは、排気系に排気温センサを設けて
、それより直接測定したものを用いてもよい。また、Ｆ
Ｗ＝１は、機関運転状態が第３８図の出力空燃比域Ａに
あることを意味し、したがって、空燃比リッチにあるこ
とを意味し、ＦＷ＝Ｏは機関運転状態が第３８図のＢ、
Ｃの空燃比リーン域にあることを意味する。ただし、第
３８図て、Ｂは空燃比リーン域でかつ高温域、Ｃは空燃
比リーン域でかつ低温域にあることを意味する。

続いて、ステップ１０３Ｄに進み、ＷＯＴフラグＦＷ＝
１か否か、すなわち、機関運転状態が出力空燃比域にあ
るか否かを判別する。ステップ１０３０で、もしもＦＷ
＝１なら、すなわち、出力空燃比域にあるなら、空燃比
リッチのためリーンＮＯｘ触媒に通してもＮＯＸ浄化が
期待できないから、リーンＮＯｘ触媒のリッチ域におけ
る高温劣化を防止するため、ステップ１０７０に進み、
バイパスＯＮとし切替弁８Ｄをバイパス通路５Ｄ側に切
替え、後述するバイパスフラグＦＢをリセットし、カウ
ント時間ｔをリセットする。これによって、排気ガスは
、バイパス通路５Ｄを通って第２のリーンＮＯｘ触媒６
Ｄに流れる間に自然放熱で降温し、第２のリーンＮＯｘ
触媒６０を高温劣化させることなく通過して、その後部
の三元触媒７Ｄで、Ｎ。

Ｘ　、Ｃｏ、ＨＣとも浄化される。

一方、ステップ１０３０でＦＷ＝Ｏなら、機関運転状態
が出力空燃比域になく空燃比リーン域にあるから、ステ
ップ１０４０に進み、ステップ１０４０で、排気温度Ｔ
ＥＸが所定温度、たとえば７００℃より高いか否かを判
別する。ステップ１０４で排気温度ＴＥＸが１５７００
℃なら、触媒床温か、ＨＣの部分酸化を促進させて活性
種を生成できる温度域にあるとみなして、ステップ１０
６０に進み、バイパスＯＦＦとし、切替弁８０を第１の
リーンＮＯｘ触媒３０側に切替え、後述するバイパスフ
ラグＦＢをセットし、カウント時間ｔをリセットする。

この時は、排気ガスは第１のリーンＮＯｘ触媒３Ｄに流
れ、空燃比リーン域で、かつ、ＨＣの直接酸化が促進し
ない温度域で、ＨＣの部分酸化による活性種が多量生成
され、高いＮＯＸ浄化率が得られる。

ステップ１０４０で排気温度ＴＥＸがＴ＞７００℃なら
、もしも排気ガスを第１のリーンＮＯｘ触媒３Ｄに流し
続けると、ＨＣの酸化による発熱により、第１のリーン
ＮＯｘ触媒３Ｄが昇温し続け、遂にはほとんどのＨＣを
直接酸化してしまう温度になってしまって、もはやＮＯ
Ｘ浄化が期待できなくなるので、そのような状態が生じ
ることを防止するために、ステップ１０５Ｄに進む。そ
して、ステップ１０５０にて、ある時間、排気ガスを第
１のリーンＮＯｘ触媒３０に流して第１のリーンＮＯｘ
触媒３ＤでＮＯＸを浄化し、続けである時間排気ガスを
バイパス通路５０に流して降温させ、下流の第２のリー
ンＮＯｘ触媒６ＤでＮＯＸ浄化するとともに、第１のリ
ーンＮＯｘ触媒３Ｄを自然放熱で冷却し、これを繰返す
ようにする。なお、ここである時間は、触媒昇温か３０
０℃程度の触媒昇温時のＮＯＸ浄化率が高くなる温度ま
で自然冷却できる時間に設定される。

第３７図は、ステップ１０５０の一定時間毎にバルブ切
り替えを行なうためのサブルーチンを示している。まず
、ステップ２０１０で、バイパスフラグＦＢ＝１か否か
を判別する。ここで、ＦＢ＝１はバイパス中、０は、排
気ガスが第１のリーンＮＯｘ触媒３Ｄに流れていること
を示す。

ステップ２０１［）でＦＢ＝１なら、すなわちバイパス
中なら、ステップ２０２０に進み、他のルーチンでカウ
ントアツプされるカウント時間ｔが所定時間ｔ＾を越え
たか否かを判別し、越えていないならバイパス中を維持
するために、何もしないでリターンする。ステップ２０
２０で、ｔがｔ＾を越えたら、バイパス中から第１のリ
ーンＮＯｘ触媒３Ｄ側に切替えるために、ステップ２０
３０に進み、バイパスＯＦＦの指令を切替弁８０に出し
て切替え、ステップ２０４ＤでＦＢをＯとおくとともに
、ステップ２０５Ｄでカウント時間ｔをＯとする。

一方、ステップ２０１０でＦＢ＝Ｏなら、すなわち排気
ガスが第１のリーンＮＯｘ触媒３Ｄ側に流れているなら
、ステップ２０６０に進み、カウント時間ｔが所定時間
ｔＡを越えたか否かを判別する。ステップ２０６Ｄでｔ
≦ｔ＾なら、排気ガスが第１のリーンＮＯｘ触媒３Ｄ側
に流れている状態を持続するために、何もしないでリタ
ーンする。そして、ステップ２０６Ｄで１＞１八となっ
たら、ステップ２０７Ｄに進んで、排気ガスの流れをバ
イパス通路５０側に切替えるべく、切替弁８Ｄを切替え
、続いて、ステップ２０８０でＦＢを１とおき、ステッ
プ２０９ＤてｔをＯとおく。

かくして、排気カスはｔＡ時間、第１のリーンＮＯｘ触
媒３Ｄに流れ、続（ｔＡ時間、バイパス通路５Ｄを流れ
、以下、交互に繰り返す。

つぎに、第８実施例の作用を説明する。

排気温低温時は、第３６図でステップ１０１Ｄ、１０２
Ｄ、１０３［）１１０４０．１０６０のルートを通り、
切替弁８Ｄは第１のリーンＮＯｘ触媒３０側に切替わる
。この時は、触媒床温は、たとえば、４００℃〜５００
℃にあり、第１のリーンＮＯｘ触媒３Ｄは高いＮＯｘ浄
化率を示し、第１のリーンＮＯｘ触媒３ＤでＮＯＸが大
部分浄化される。

排気温高温時は、出力空燃比時と出力空燃比時以外とじ
分かれる。

出力空燃比時以外の排気温高温時には、第３６図でステ
ップ１０１０．１０２Ｄ、１０３０．１０４０．１０５
０と進み、切替弁８Ｄは第３７図のサブルーチンに従っ
て、−定時間毎に、第１のリーンＮＯｘ触媒３Ｄとバイ
パス通路５Ｄとの間で切替わる。排気ガスが第１のリー
ンＮＯｘ触１３Ｄを流れているときは、ＨＣの酸化によ
る発熱等により、第１のリーンＮ。

×触媒３Ｄは昇温するが、排気ガスがバイパス通路５Ｄ
を流れているときは、自然放熱で、第１のリーンＮＯｘ
触媒３Ｄは降温する。バイパス通路５Ｄを流れる時は、
排気ガスは第２のリーンＮ。

×触媒６Ｄに到る間に排気管を介しての放熱で降温し、
第２のリーンＮＯｘ触媒６ＤでＮＯｘが浄化される。と
ころで、リーンＮＯｘ触媒は、第１０図に示す如く、昇
温時のＮＯＸ浄化率の方が降温時のＮＯＸ浄化率より大
きい。したがって、上記のように、第１のリーンＮＯｘ
触媒３Ｄが冷却、昇温の繰り返しを受けることと、排気
ガスが第１のリーンＮＯｘ触媒３Ｄに通される時は第１
のリーンＮＯｘ触媒３−Ｄは必ず昇温過程にあることよ
り、第１のリーンＮＯｘ触媒３ＤのＮＯＸ浄化率が大幅
に向上される。

出力空燃比時の排気温高温時は、空燃比がストイキか或
いはリッチになっているので、リーン域でのみＮＯｘ浄
化能力をもつリーンＮＯｘ触媒は、もはやＮＯｘを浄化
できない。このような状態で、リッチでかつ高温の排気
ガスを、上流（ある第１のリーンＮＯｘ触媒３０［通す
と、第１のリーンＮＯｘ触媒３０の劣化がいたずらに進
むので、第３６図（７）ステップ１０１Ｄ、　１０２０
．１０３０．１０７Ｄト進／ｖＦ切替弁８０をバイパス
通路５ｏ側に切替える。そして、排気ガスを降温させて
から第２のリーンＮＯｘ触媒６Ｄを通過させ、その後部
の三元触媒７Ｄで、ＮＯＸ　、）−１ｃ、Ｇｏを浄化す
るよう（する。

第８実施例によれば、排気高温時には、切替弁制御手段
９Ｄにより、排気ガスを第１のリーンＮＯｘ触媒３０と
バイパス通路５０とに交互に流すようにしたので、上流
側の第１のリーンＮＯｘ触媒３０が繰り返し冷却される
ことにより、第１のリーンＮＯｘ触媒３ＤがＮＯｘを浄
化できる温度範囲に保たれ、かつ、昇温過程を積極的に
作り出され、この昇温過程で第１のリーンＮＯｘ触媒３
Ｄが使用される。その結果、排気高温時における第１の
リーンＮＯｘ触媒３０のＮＯｘ浄化率が高くされる。

なお、排気低温時には、切替弁制御手段９Ｄにより、排
気ガスがバイパス通路５Ｄ側に流されるので、第２のリ
ーンＮＯｘ触媒６０に到る迄に降温し、第２のリーンＮ
Ｏｘ触媒６Ｄで、ＮＯｘ浄化される。

第９実施例 第９実施例の内燃機関の排気浄化装置は、第４０図に示
すように、希薄燃焼可能な内燃機関１Ｆと、暖機完了後
の通常の運転状態で触媒床温か高Ｎ。

×浄化率を示す温度範囲（第３９図のＴ、〜Ｔ２　）以
上になる排気系の位置に配置されたリーンＮＯｘ触媒２
Ｅと、触媒床温を検知する触媒床温検出手段４Ｆと、リ
ーンＮＯｘ触媒冷却用の冷却手段（たとえば、二次空気
供給口３Ｅおよびバルブ５Ｆ）と、触媒床温がＴ２にな
ったらＴ、になる迄冷却手段による冷却を実行しＴ、に
なったら冷却を停止する制御装置６［とから成る。

制御装置６Ｆはマイクロコンピュータから成り、第４１
図のプログラムを格納しており、ＣＰＵでプログラムに
沿って演算を実行する。第４１図では、ステップ１０１
Ｆで触媒床ＩＴＥＸを読込み、ステップ１０２ＥでＴＥ
Ｘが第３９図の１２以上か否かを判断する。ＴＥＸｔｊ
％丁２以上ならステップ１０５Ｅに進んで、二次空気供
給口３Ｆから二次空気を供給し、ステップ１０６Ｆでフ
ラグＦを１番こしてリターンする。ステップ１０２Ｅで
ＴＥＸがＴ２より小だとステップ１０３Ｆに進み、フラ
グＦがＯか否かを判断すること（より昇温中か降温中か
を見る。Ｆ＝１だといったんＴＥＸがＴ２を越えてステ
ップ１０６ＥでＦ＝１とされて降温中であるから、ステ
ップ１０４Ｅに進み、ＴＥＸがＴ、になるまでは二次空
気の供給を続け、ＴＥＸ＜Ｔ、になるとステップ１０７
［に進んで、二次空気供給を停止して、ステップ１０８
ＥでフラグＦをＯとする。ステップ１０３ＥでＦ＝０の
ときはエンジンスタートからの昇温中であるから、その
ままステップ１０７Ｆに進んで二次空気供給を停止した
ままとし、触媒を早く昇温させる。上記において、ＴＥ
Ｘが王、になるか否かの経路の代りに、Ｔ２になったら
Ｔ、になるだろう見込み時間だけ二次空気を供給するよ
うにしてもよい。

第９実施例によるときは触媒床温が王、〜Ｔ２の範囲に
１ｌｊｌＩできるとともに、冷却−昇温サイクルを実行
でき、リーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化率を高めることが
できる。

第１０実施例 第１０実施例の内燃機関の排気浄化装置は、第４２図に
示すように、希薄燃焼可能な内燃機関１Ｆと、暖機完了
後の通常の運転状態で触媒床温か最高ＮＯｘ浄化率を示
す温度Ｔｏ近傍になる排気系の位置に配置されたリーン
ＮＯｘ触媒２Ｆと、触媒床温を検知する触媒床温検出手
段４Ｆと、リーンＮＯｘ触媒冷却用の冷却手段（たとえ
ば、二次空気供給口３Ｆおよびバルブ５Ｆ＞と、触媒床
温がＴ２になったらＴａ　　（Ｔ、＜Ｔａ≦Ｔｏ　）に
なる迄冷却手段による冷却を実行しＴａになったら冷却
を停止する制御装置６Ｆとから成る。冷却手段として、
バイパス通路８Ｆ、バイパス弁７Ｆを含んでもよい。す
なわち排気ガスをバイパスさせることによりり〜ンＮＯ
ｘ触媒２Ｆを冷却する。

制御装置６Ｆはマイクロコンピュータから成り、第４３
図のプログラムを格納しており、ＣＰｔＪでプログラム
に沿って演算を実行する。第４３図では、ステップ１０
１Ｆで触媒床温ＴＥＸを読込み、ステップ１０２ＦでＴ
ＥＸが第３９図の１２以上か否かを判断する。ＴＥＸが
１２以上ならステップ１０５Ｆに進んで、二次空気供給
口３Ｆから二次空気を供給し、（バイパス弁７ＦをＯＮ
にしてバイパスさせ）ステップ１０６ＦでフラグＦを１
にしてリターンする。

ステップ１０２ＦでＴＥＸが、Ｔ　２より小だとステッ
プ１０３Ｆに進み、フラグＦがＯか否かを判断すること
により昇温中か高温中かを見る。Ｆ＝１だといったんＴ
ＥＸがＴ２を越えてステップ１０６ＦでＦ＝１とされて
降温中であるから、ステシブ１０４Ｆに進み、ＴＥＸが
Ｔａになるまでは二次空気の供給（およびバイパス）を
続け、Ｔ　Ｅ　Ｘ　＜　７３になるとステップ１０７Ｆ
に進んで、二次空気供給を停止して、（およびバイパス
弁１０７ＦをリーンＮＯｘ触媒側に切替える）ステップ
１０８ＦでフラグＦ＠Ｏとする。

ステップ１０３ＦでＦ＝Ｏのときはエンジンスタートか
らの昇温中であるから、そのままステップ１０７Ｆに進
んで二次空気供給を停止したままとし、（およびバイパ
ス弁１０７ＦをリーンＮＯｘ触媒側にしたままとし）触
媒を早く昇温させる。上記において、ＴＥＸかＴ３にな
るか否かの経路の代りに、Ｔ２になったらＴ３になるだ
ろう見込み時間だけ二次空気を供給するようにしてもよ
い。

第１０実施例によるときは活性種の不足する排気高温時
（ＴＥＸ＞Ｔｇ）にリーンＮＯｘ触媒床温が低下される
ので、ＨＣの直接酸化が防止でき、活性種が増加して、
ＮＯｘ浄化率が向上する。また、ＴＯ以下まで冷却され
るので、その後リーンＮＯｘ触媒床温は昇温することに
なり、冷却−昇温サイクルが実行されるので、ＮＯＸ浄
化率が向上する。排気高温時が連続すれば、冷却−昇温
サイクルが繰り返されることになり、さらにＮＯｘ浄化
率が向上する。

なお、第９、第１０実施例とも、冷却手段に、リーンＮ
Ｏｘ触媒を空冷、水冷により冷却する手段、リーンＮＯ
ｘ触媒上流の排気間を空冷、水冷してリーンＮＯｘ触媒
に流入する排気温度を冷却する手段等を使用してもよい
。

「発明の効果」 本発明によれば、リーンＮＯｘ触媒床温か活性を示す温
度領域で、リーンＮＯｘ触媒を冷却し、その後、冷却を
停止して触媒床温を昇温させる冷却−昇温サイクルを実
行するようにしたので、リ　　　　゛−ンＮＯｘ触媒の
ＮＯＸ浄化率を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１〜第３実施例に係る内燃機関の排
気浄化装置の制御系統図、 第２図は本発明の第１〜第３実施例に係る内燃−機関の
排気浄化装置の線量間の制御系統図、第３図はセンサ、
ＥＣＵ、アクチュエータ間の制御ブロック図、 第４図は本発明の第１実施例の制御フロー図、第５図は
第４図のフローにおけるフラグ操作図、第６図は本発明
の第２実施例の一例の制御７０−図、 第７図は本発明の第２実施例のもう一〇の例の制御フロ
ー図、 第８図は本発明の第３実施例の制御フロー図、第９図は
排気温−ＮＯＸ浄化率特性図、第１０図は排気温−ＮＯ
ｘ浄化率特性図、第１１図は排気温−ＮＯｘ浄化率の耐
久特性図、第１２図は本発明の第４実施例に係る内燃機
関の排気浄化装置の概略構成図、 第１３図は第４実施例の触媒コンバータ近傍の概略構成
図、 第１４図は第４実施例の制御フローチャート、第１５図
は第４実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の機器系統
図、 第１６図はリーンＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化メカニズ
ムを示すブロック図、 第１７図は触媒温度−ＮＯｘ浄化率特性図、第１８図は
本発明の第５実施例の内燃機関の排気浄化装置の制御ブ
ロック図、 第１９図は第１８図の具体的な機器系統図、第２０図は
第５実施例の制御を実行するルーチンのフロー図、 第２１図は排気温度−エアポンプ作動所定時間マツプ、 第２２図は冷却停止後経過時間−ＮＯＸ濃度、リーンＮ
Ｏｘ＠媒各部温度特性図、 第２３図は冷却による触媒内部温度とＮＯｘ浄化率特性
図、 第２４図は排気温度−ＮＯｘ浄化率特性図、第２５図は
本発明の第６実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の平
面図、 第２６図は第２５図の排気浄化装置の制御フローチャー
ト、 第２７図は本発明の第７実施例に係る内燃機関の排気浄
化装置の平面図、 第２８図〜第３１図はそれぞれ第２７図の排気浄化装置
の断面図、 第３２図は第２７図の排気浄化装置の制御フローチャー
ト、 第３３図は時間−触媒温度図、 第３４図は触媒人ガス温度−ＮＯｘ浄化率特性図、第３
５図は本発明の第８実施例に係る内燃機関の排気浄化装
置の系統図、 第３６図は第３５図の切替弁制御手段がもつフローチャ
ート、 第３７図は第３６図のフローチャートのサブルーチンの
７０−チＶ−ト、 第３８図はエンジン回転速度−エンジン負荷−排気温度
特性図、 第３９図は本発明の第９実施例および第１０実施例の説
明において用いる触媒床温−ＮＯＸ浄化率特性図、 第４０図は本発明の第９実施例の内燃機関の排気浄化装
置の系統図、 第４１図は本発明の第９実施例における制御を実行する
ためのフローチャート、 第４２図は本発明の第１０実施例の内燃機関の排気浄化
装置の系統図、 第４３図は本発明の第１０実施例における制御を実行す
るためのフローチャート、 である。 ２・・・・・・内燃機関 ４・・・・・・リーンＮＯｘ触媒 ６・・・・・・バイパス通路 ８・・・・・・バイパス弁 １０・・・・・・運転状態検出手段 １２・・・・・・燃焼制御手段 １４・・・・・・バイパス制御手段 ２０・・・・・・ＥＣＵ ４２・・・・・・排気温センサ ４４・・・・・・ＨＣセンサ １Ａ・・・・・・内燃機関 ２＾・・・・・・触媒コンバータ ６＾・・・・・・排気系 １０Ａ・・・・・・触媒温度検出センサ１１Ａ・・・・
・・冷却チャンバ １２Ａ・・・・・・循環手段 １２ａＡ・・・・・・モータ １２ｂＡ・・・・・・スクリュ １４Ａ・・・・・・ＥＣＬＪ ２１Ａ・・・・・・ペレット状リーンＮＯｘ触媒２３＾
・・・・・・可変抵抗 Ｒ・・・・・・可変抵抗２３＾の抵抗 Ｔ・・・・・・リーンＮＯｘ触ｉｓ度 ＴＯＰＴ・・・・・・ＮＯＸ浄化上の最適触媒温度 １Ｂ・・・・・・内燃機関 ２Ｂ・・・・・・リーンＮＯｘ触媒 ３Ｂ・・・・・・運転状態検出手段 ４Ｂ・・・・・・判定手段 ５Ｂ・・・・・・冷却手段 ６Ｂ・・・・・・排気系 ７Ｂ・・・・・・吸気系 ８Ｂ・・・・・・スロットル弁 ９Ｂ・・・・・・スロットルセンサ １０Ｂ・・・・・・排気温度センサ １１Ｂ・・・・・・二次空気導入装置 １２Ｂ・・・・・・エアポンプ １４Ｂ・・・・・・ＥＣＵ １７Ｂ・・・・・・ＣＰＵ １８Ｂ・・・・・・ＲＯＭ ２Ｃ・・・・・・リーンＮＯｘ触媒 ４Ｃ・・・・・・切替弁 ６Ｃ・・・・・・二次空気導入口 １０Ｃ・・・・・・仕切板 １Ｄ・・・・・・内燃機関 ３Ｄ・・・・・・第１のリーンＮＯｘ触媒５Ｄ・・・・
・・バイパス通路 ６Ｄ・・・・・・第２のリーンＮＯｘ触媒８Ｄ・・・・
・・切替弁 ９Ｄ・・・・・・切替弁制御手段 特　許　出　願　人　　トヨタ自動車株式会社イ （バメバス利２町 「９］／−１ｏ６ １瞑く−　　　　　→旨　　　　　　　　１咀鴫−−０
是ボ冊 ≧ 第１６図 第１７図 り−ノＮＯｘ触媒温度　（”Ｃ） 第２４図 排気塁度（℃） 第１９図 第２１図 ！ヘマノプ 排気温室Ｔにスコツドル開度う−１にする前の値第２２
図 ＼づス ４即後時間（汁） 第２７図 １０ｃ仕切板 第２８図　　　　　第２９図 第３４図 人ガス排気温度（℃） 第３７図 □　ニンジン回転速度Ｃ１ＶＥン く−０ξボ子 ≧ 胴３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、希薄燃焼可能な自動車用内燃機関と、 内燃機関の排気系に設けられ、遷移金属或いは貴金属を
   担持せしめたゼオライトからなり、酸化雰囲気中、ＨＣ
   存在下で、排気ガス中のＮＯｘを還元する触媒と、 前記触媒が活性を示す触媒床温領域で、前記触媒を冷却
   し、その後、冷却を停止して触媒床温を上昇させるサイ
   クルを繰返し実行する冷却−昇温サイクル実行手段と、 から成ることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。