JPH05195755A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JPH05195755A
JPH05195755A JP4219145A JP21914592A JPH05195755A JP H05195755 A JPH05195755 A JP H05195755A JP 4219145 A JP4219145 A JP 4219145A JP 21914592 A JP21914592 A JP 21914592A JP H05195755 A JPH05195755 A JP H05195755A
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Satomi Seto
里美 瀬戸
Shinya Hirota
信也 広田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構成位置や運転条件に左右されずに強制的に
ＮＯx 吸収放出材を再生する。 【構成】 排気系６、５４、３０にＮＯx 吸収放出材
２、５６、３４Ａ、３４Ｂを具備した内燃機関の排気浄
化装置において、ＮＯx 吸収放出材２、５６、３４Ａ、
３４Ｂにヒータ２４、８４、３８Ａ、３８Ｂを設け、Ｎ
Ｏx 吸収運転が所定期間連続したときに、ヒータ２４、
８４、３８Ａ、３８ＢをＯＮにして、強制的にＮＯx 吸
収放出材２、５６、３４Ａ、３４Ｂを所定温度（たとえ
ば、５００°Ｃ）以上にしてＮＯx を放出させ、ＮＯx
吸収放出材２、５６、３４Ａ、３４Ｂを再生するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、希薄空燃比域で燃焼可
能な内燃機関からの排気ガスのＮＯx を、ＮＯx 吸収放
出材と、三元触媒またはＮＯx 分解触媒の組合せで高効
率で浄化する、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】希薄空燃比域で燃焼可能な内燃機関、い
わゆるリーンバーンエンジンは、燃費の改善とＣＯ2 の
排出低減とを同時に達成し得るエンジンとして開発が推
進され、一部実用化されている。リーンバーンエンジン
では、空燃比リーン域では従来の三元触媒がＮＯx 還元
能力をもたないので、ＮＯx の浄化が問題となり、空燃
比リーン域の排気ガス中のＮＯx を浄化できる装置の開
発が望まれている。
【０００３】空燃比リーン域の排気ガス中のＮＯx を浄
化できる装置として、本出願人により、先に、リーンバ
ーンエンジンの排気通路に、リーン排気中のＮＯｘを吸
収し、排気をリッチとした時、ＮＯｘを放出還元するＮ
Ｏｘ吸収放出材を配設し、ＮＯｘ収能力が飽和する前に
燃焼空燃比をリッチとしＮＯｘを放出還元する内燃機関
の排気浄化装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記装置に記
載のＮＯｘ吸収放出材によるＮＯｘの放出作用は、排気
の空燃比のみでなく、温度によっても左右される。従っ
て、温度によっては勝手にＮＯｘが放出される場合があ
り、ＮＯｘ浄化率の向上があまり期待できなかったり、
また、ＮＯｘの放出処理（リッチ処理）をする際に、Ｎ
Ｏｘ吸収放出材のＮＯｘ放出に適さない温度条件である
場合、ＮＯｘの放出処理の効率が良くなく、ＮＯｘ放出
処理の時間を延長したり、頻度を増やしたりする必要が
生じ、ドラビリ悪化等につながるといった問題がある。
また、いつＮＯｘ放出処理が導入されてもいいように常
にＮＯｘ吸収放出材を適性温度となるようにしようとす
れば、搭載位置等の制約を受けることになり、設計の自
由度が奪われる。
【０００５】本発明の目的は、ＮＯｘ吸収放出材を具備
した内燃機関の排気浄化装置において、搭載位置等の節
約を受けることなく、ＮＯｘ吸収放出材の温度を意図的
に制御可能とし、ＮＯｘ浄化率やドラビリを向上する内
燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、次の内燃機関の排気浄化装置によって達成され
る。すなわち、 （請求項１） 酸素過剰空燃比にて燃焼可能な内燃機関
において、流入排気ガスが酸素過剰空燃比の時に排気ガ
ス流のＮＯｘを吸収し、所定温度以上で吸収されたＮＯ
ｘを放出するＮＯｘ吸収放出材を前記内燃機関の排気通
路中に設け、所定のＮＯｘ放出処理時に、前記ＮＯｘ吸
収放出材を加熱するＮＯｘ吸収材加熱手段が設けられた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 （請求項２） 前記ＮＯｘ吸収放出材のＮＯｘ放出処理
時に、前記ＮＯｘ吸収放出材への流入排気の空燃比を理
論空燃比以下に制御する空燃比制御手段が設けられてい
ることを特徴とする請求項１項記載の排気浄化装置。 （請求項３） 前記ＮＯｘ吸収放出材の下流側に酸素過
剰空燃比の排気中にてＮＯｘを選択還元可能なＮＯｘ選
択還元触媒が設けられたことを特徴とする請求項１項記
載の排気浄化装置。
【０００７】
【作用】請求項１項について、上記本発明の内燃機関で
は、所定のＮＯｘ放出処理時において、ＮＯｘ吸収放出
材が、ＮＯｘ吸収放出材加熱手段によって加熱される。
従って、前記所定のＮＯｘ放出処理時におけるＮＯｘ放
出効率が上がる。または加熱そのものによってＮＯｘの
放出が行える等、ＮＯｘ吸収放出材の温度を意図的に制
御することができるため、制御性に優れ、搭載位置等の
制約も受けないため設計の自由度も確保される。更に請
求項２項について、ＮＯｘ吸収放出材のＮＯｘ放出作用
は、排気中の酸素濃度の操作によってＮＯｘ放出処理を
行う場合にも、温度によって放出反応の反応性に強弱が
あるが、上記本発明の内燃機関では、ＮＯｘ放出処理時
において、ＮＯｘ吸収放出材が、ＮＯｘ吸収放出材加熱
手段によって加熱されるため、常にＮＯｘ放出の反応性
が強い状態とされ、前記ＮＯｘ放出処理時において、常
に放出効率を高めることが可能となる。更に請求項３項
について、従来より知られた酸素過剰排気中にてＮＯｘ
の還元が行えるＣｕ／ゼオライト系を中心としたＮＯｘ
選択還元触媒では、ＮＯｘの浄化効率を高めるために
は、排気中にある程度の高めのＮＯｘ濃度が必要である
が、上記本発明の内燃機関では、前記ＮＯｘ選択還元触
媒の上流側に前記ＮＯｘ吸収放出材が配設され、且つ前
記ＮＯｘ吸収放出材は、所定のＮＯｘ放出処理時におい
て、ＮＯｘ吸収放出材加熱手段によって加熱されるた
め、排気中のＮＯｘを溜めておき、所定のＮＯｘ放出処
理時に、ＮＯｘが加熱により一度に放出され、比較的高
濃度のＮＯｘが前記ＮＯｘ選択還元触媒に流入すること
になり、ＮＯｘ選択還元触媒でのＮＯｘ浄化率を向上さ
れることが可能となる。
【０００８】
【実施例】以下に、本発明の望ましい実施例を、図面を
参照して説明する。図１−図６は本発明の第１実施例に
係り、図７−図１１は本発明の第２実施例に係り、図１
２ないし図１５は本発明の第３実施例に係わり、図１６
ないし図１９は本発明の第４実施例に係る。 第１実施例 図１に示すように、希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路
６には、ＮＯx 吸収放出材２と、ＮＯｘ吸収放出材２と
同位置あるいはその下流にＮＯx 分解触媒４とが配置さ
れる。ＮＯx 吸収放出材２には、ＮＯx 吸収材２を加熱
可能のヒータ２４が設けられる。排気通路６には、ヒー
タ２４付きＮＯx 吸収放出材２およびＮＯx 分解触媒４
をバイパスするように、バイパス通路８が設けられる。
排気通路６とバイパス通路８との分岐点には、ヒータ２
４付きＮＯx 吸収放出材２およびＮＯx 分解触媒４側に
流れる排気ガス量と、バイパス通路８に流れる排気ガス
量との割合を変えるバイパスバルブ１０が設けられる。
ヒータ２４は、ＮＯx 吸収放出材強制再生手段２６によ
ってＯＮ、ＯＦＦされる。バイパスバルブ１０は、バイ
パスバルブ制御手段１２によって制御される。ＮＯx 吸
収放出材がＮＯx を連続して吸収する運転状態が所定時
間以上継続したときに、ヒータ２４はＯＮとされ、ヒー
タ２４ＯＮにより排気ガス温度（ＮＯx 吸収放出材床
温）Ｔが所定温度Ｔ0 を超えたときに、バイパスバルブ
１０は、所定時間、たとえば１０秒間、ＮＯx 吸収放出
材２およびＮＯx 分解触媒４側に流れる排気ガス量を絞
る。
【０００９】図２は、具体的な系統図を示している。１
４は制御装置で、マイクロコンピュータから成る。ＮＯ
x 吸収放出材強制再生手段２６およびバイパスバルブ制
御手段１２は制御装置１４に記憶されたプログラム中
に、すなわち図３、図４のプログラム中に設定されてい
る手段から成る。制御装置１４は、演算を実行するセン
トラルプロセッサユニット（ＣＰＵ）１４ａ、読出し専
用のメモリであるリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１４
ｂ、一時記憶用のメモリであるランダムアクセスメモリ
（ＲＡＭ）１４ｂｃ、アナログ量をディジタル量に変換
するＡ／Ｄコンバータ１４ｄ、インプットインタフェー
ス１４ｅ、アウトプットインタフェース１４ｆ、を備え
ている。制御装置１４には、さらに、後述するタイマ１
４ｇが接続されている。
【００１０】排気通路６には、ヒータ２４の下流に排気
温センサ（ＮＯx 吸収放出材床温センサ）１６が設置さ
れており、その出力はＡ／Ｄコンバータ１４ｄに入力さ
れ、演算における排気温Ｔとして用いられる。またＣＰ
Ｕ１４ａの演算の指令は、アウトプットインタフェース
１４ｆを介して、ヒータ２４、およびバイパスバルブ１
０のアクチュエータに送られ、ヒータ２４のＯＮ、ＯＦ
Ｆ、およびバイパスバルブ１０が制御される。
【００１１】上記装置において、ＮＯx 吸収放出材２
は、空燃比リーン運転時に排気ガス温度が約５００°Ｃ
以下になる排気通路部分に配置される。このような排気
通路部分は、図５に示すように、通常、エンジン１８か
ら離れた、車両２０の床下部分である。図５にて、２２
はマフラを示している。
【００１２】ＮＯx 吸収放出材２は、所定温度（たとえ
ば５００°Ｃ）以下でＮＯx を吸収し、吸収したＮＯx
を前記所定温度を超える温度で放出する固体材から成
り、このような性質をもつＮＯx 吸収放出材として、ア
ルカリ土類と銅の複合酸化物（Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系）、た
とえばＭｎＯ2 ・ＢａＣｕＯ2 や、希土類（たとえばＬ
ａ）と貴金属（たとえばＰｔ）の組合せ物がある。Ｂａ
−Ｃｕ−Ｏ系のＮＯx 吸収放出材２は、約５００°Ｃ以
下で、ＮＯをＮＯ2 の形にし、それを安定してＮＯx 吸
収放出材結晶構造の中に吸収できる。Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系
ＮＯx 吸収放出材２は、約５００°Ｃを超える温度で、
そのＮＯ2 吸収能力を喪失し、それまで吸収していたＮ
Ｏ2 を、吸収工程に比べてはるかに短時間に、放出する
性質をもつ。たとえば、数時間をかけて吸収したものを
約１０秒間で放出する。
【００１３】上記のＢａ−Ｃｕ−Ｏ系ＮＯx 吸収放出材
２は、たとえば、次のようにして作製される。 製作例１ 白金入り 硝酸銅と硝酸Ｂａを等モル比混合し、６５０°Ｃで４時
間空気中で焼成した。これを８硝酸白金中に浸漬し、白
金を担持した。その後５００°Ｃで窒素気流中で焼成し
た。 製作例２ セリウム入り 硝酸銅と硝酸Ｂａを等モル比混合し、６５０°Ｃで４時
間空気中で焼成した。これを硝酸セリウム溶液中に浸漬
し、セリウムを担持した。その後５００°Ｃ空気流中で
焼成した。 モノリス化 上記焼成物の粉末を１００部、シリカゾルを１００部、
部水を１０部混合したスラリーを調整し、コージェライ
ト製のモノリスをその中に浸漬した。引上げセルのつま
りをエア吹きで取り除き、２５０°Ｃで乾燥した。一連
の操作を数回繰り返した。その後、５００°Ｃで焼成
し、ＮＯx 吸収放出材２を得た。
【００１４】また、図６は、Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ（Ｂａ：Ｃ
ｕ＝１：１３）ＮＯx 吸収放出材にＮＯx を供給した際
の出口ガスにおけるＮＯ濃度と温度との特性を示してい
る。ただし、酸素非共存下で、空間速度は６０００／時
の場合である。酸素共存下で試験すると図６のＮＯx 放
出特性は５０−１００°Ｃ右側にずれる。このことか
ら、Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系のＮＯx 吸収放出材は、空燃比が
リーン域の酸素過剰の排気中で、約５００°Ｃを超える
温度で、たとえばヒータ２４がＯＮされている時に、Ｎ
Ｏx を放出し、約５００°Ｃ以下、たとえばヒータ２４
がＯＦＦ時ではＮＯx を吸収することがわかる。また、
空燃比をストイキまたはリッチにすると、酸素非共存下
に近くなってＮＯx 放出特性が低温側にずれ、ＮＯx 放
出は促進される。
【００１５】ＮＯx 分解触媒４は、Ｃｕ−ＺＳＭ−５、
すなわちゼオライトＺＳＭ−５にＣｕ等の遷移金属をイ
オン交換して担持した触媒、またはアルミナＡｌ2 Ｏ3
に白金Ｐｔを担持した触媒、またはアルミナにコバルト
Ｃｏを担持した触媒などから成り、これらは何れも、Ｎ
Ｏx を、低空間速度で、適量のＨＣ存在下であるいは炭
化水素ＨＣ無しで、Ｎ2 とＯ2 に分解できる。逆にＨＣ
量が多すぎるとＨＣ被毒を起してＮＯx 分解効率が低下
し、また高空間速度ではＮＯx 分解効率が悪い。したが
って、ヒータ２４がＯＮされて排気温Ｔが所定温Ｔ
0 （たとえば５００°Ｃ）以上になり、ＮＯx 吸収放出
材２が高温域でＮＯx を放出しているときには、放出さ
れたＮＯx を高効率で分解するために、ＮＯx 分解触媒
４の単位面積あたりを流れる排気ガス流は低速（低空間
速度）でなければならず、このために、バイパスバルブ
制御手段１２は、排気ガス高温時（Ｔ＞Ｔ0 ）に、ヒー
タ２４付きＮＯx 吸収放出材２およびＮＯx 分解触媒４
側に流れる排気ガスを絞るように、バイパスバルブ１０
を制御する。
【００１６】図３、図４は、通常運転時はＮＯx をＮＯ
x 吸収放出材２に吸収し、所定時にヒータ２４をＯＮに
してＮＯx 吸収放出材２を加熱しＮＯx 吸収放出材２に
ＮＯx を放出させるとともに、排気温Ｔが所定温Ｔ0 以
上になった時に排気ガス流を絞ってＮＯx 分解触媒４に
高効率でＮＯx を分解させるように、バイパスバルブ１
０を制御するためのプログラムのフローチャートを示し
ている。これらのプログラムはＲＯＭ１４ｂに記憶され
ており、ＣＰＵ１４ａに読出されて演算が実行される。
図３、図４のフローチャートは、一定時間間隔毎に、ま
たは一定クランク角毎に、割込まれる。
【００１７】図３のフローにおいて、ステップ１０２
で、ヒータおよびバイパスフラグ動作フラグＦｄｂが１
か否かが判定される。Ｆｄｂ＝１が、ヒータ２４がＯＮ
で、かつバイパスバルブ１０がヒータ２４付きＮＯx 吸
収放出材２およびＮＯx 分解触媒４側に流れる排気ガス
量を絞りバイパス通路８側にも排気ガスを流す場合に対
応し、Ｆｄｂ＝０が、ヒータ２４がＯＦＦで、かつ、排
気ガスの全量がヒータ２４付きＮＯx 吸収放出材２およ
びＮＯx 分解触媒４側に流れている場合に対応する。
【００１８】ステップ１０２で、Ｆｄｂ＝１と判定され
た場合は、既にヒータ２４がＯＮで、かつバイパスバル
ブ１０が動作中であって、ステップ１０４−１１０に通
してヒータＯＮおよびバイパスバルブ動作を開始する必
要がないから、そのままリターンする。ステップ１０２
でＦｄｂ＝０と判定された場合は、ステップ１０４に進
み、回転積算フラグＦｄｇが１か否かを判定する。Ｆｄ
ｇ＝１は、ＮＯx 吸収放出材２が再生された後の積算時
間ＳＮｅが所定時間ＳＮｅ０を超えていず、ＮＯx 吸収
放出材２が飽和していないことを意味し、Ｆｄｇ＝０は
ＮＯx 吸収放出材２が飽和しているかあるいは飽和しそ
うになっていることを意味する。
【００１９】ステップ１０４でＦｄｇ＝１と判定された
場合は、ＮＯx 吸収放出材２にＮＯx を放出させた後余
り時間が経過しておらず、ＮＯx 吸収放出材２を再生す
る必要がないので、そのままリターンし、Ｆｄｇ＝０と
判定された場合は、ステップ１０４´に進んでヒータ２
４をＯＮとする。続いて、ステップ１０６に進み、ヒー
タ２４による加熱によって排気温（ＮＯx 吸収材床温）
Ｔが所定温度Ｔ0 より高くなったか否かを判定する。こ
こで、Ｔ0 は、ＮＯx 吸収放出材２が、空燃比リーンの
排気中で、ＮＯx を吸収する温度領域とＮＯx を放出す
る温度領域との境目の温度であり、通常５００°Ｃ近傍
にある。
【００２０】ステップ１０６でＴがＴ0 以下と判定され
た場合には、ＮＯx 吸収放出材２はヒータ２４ＯＮ後Ｎ
Ｏx を放出できる温度にまだ昇温していないから、その
ままリターンし、ステップ１０６でＴがＴ0 を超えたと
判定された場合に、ＮＯx 吸収放出材２が放出し始める
ＮＯx をＮＯx 分解触媒４が高効率で分解できるよう
に、バイパスバルブ１０を制御するために、ステップ１
０８、１１０へと進む。
【００２１】ステップ１０８では、この経路を通るとき
には、ヒータ２４がＯＮしておりかつバイパスバルブ１
０を動作させるので、ヒータおよびバイパスバルブ動作
フラグＦｄｂを１とおく。続いて、ステップ１１０に進
み、バイパスバルブ１０を動作させるとともに、タイマ
１４ｇをＯＮにする。バイパスバルブ１０が動作させる
ことは、ＮＯx 吸収放出材２およびＮＯx 分解触媒４側
に流れる排気ガス量を絞るようにバイパスバルブ１０を
操作することを意味する。
【００２２】タイマ１４ｇは、ＯＮ後約１０秒後に、ヒ
ータ２４をＯＦＦし、積算エンジン回転数ＳＮｅを０に
クリアするとともに、バイパスバルブ動作フラグＦｄｂ
を０にクリアする。したがって、タイマ１４ｇは、ヒー
タ２４をＯＮしてＴ＞Ｔ0 になった後約１０秒間ヒータ
２４をＯＮに保ち、バイパスバルブ１０動作を約１０秒
間継続させ、その間にＮＯx 吸収放出材２のＮＯx 放出
を完了させ、ＮＯx 放出が完了したであろうタイマＯＮ
後１０秒後に、Ｆｄｂを０にクリアする。上記におい
て、ステップ１０４、１０４´、タイマ１４ｇはＮＯx
吸収放出材強制再生手段２６を構成し、ステップ１０
６、１１０、タイマ１４ｇはバイパスバルブ制御手段１
２を構成する。
【００２３】図３のルーチンから図４のルーチンへと割
込まれる。図４のルーチンは、図３のルーチンでＮＯx
吸収放出材２が再生されると、ＮＯx 吸収放出材２が飽
和する迄はたとえ排気温ＴがＴ0 を超えてもヒータ２４
およびバイパスバルブ１０を動作させないようにし、バ
イパス通路８を通って排気ガスがＮＯx を浄化されるこ
となく外部に流出される状態が長時間続かないようにす
るためのルーチンである。
【００２４】ステップ２０２で、Ｆｄｂ＝１か否かを判
定する。タイマ１４ｇＯＮ後約１０秒後にはＦｄｂ＝０
にクリアされるので、一定時間経過するまではＦｄｂ＝
１でないため、ステップ２０４へと進み、ＮＯx 吸収放
出材２の再生後の使用時間が、ルーチンへの割込み毎に
積算されていく。ステップ２０２でＦｄｂ＝１と判定さ
れたときは、ＮＯx 吸収放出材２が飽和寸前にあるの
で、そのままリターンして図３のルーチンへの次回の割
込みに入っていく。
【００２５】ステップ２０２でＦｄｂ＝０と判定されて
ステップ２０４に進むと、エンジン回転積算ＳＮｅを積
算していき、ステップ２０６で、ＳＮｅが所定のエンジ
ン回転積算ＳＮｅ０を超えたか否かを判定する。ＳＮｅ
がＳＮｅ０以下なら、ＮＯx吸収放出材２はまだ飽和し
ていないとみなしてよいから、ステップ２１２に進んで
Ｆｄｇ＝１とおいて、図３の演算に備える。ステップ２
０２でＳＮｅがＳＮｅ０を越えたと判定されると、ステ
ップ２０８、２１０に進みＦｄｂ＝１、Ｆｄｇ＝１とお
いて、図３の演算に備える。
【００２６】つぎに、第１実施例の作用を説明する。通
常運転時には、排気ガスの全量がヒータ２４付きＮＯx
吸収放出材２およびＮＯx 分解触媒４側に流れている。
この時は、ヒータ２４はＯＦＦで、排気ガス温度はＮＯ
x 吸収放出材２の入口で５００°Ｃ以下のため、排気ガ
ス中のＮＯxはＮＯx 吸収放出材２に吸収されていく。
ＮＯx 吸収放出材２のＮＯx 吸収容量は、ＮＯx 吸収放
出材２の容積にもよるが、通常数時間連続してＮＯx を
吸収できる程度にある。数時間の連続運転後に、ＮＯx
吸収放出材２が飽和に近づいてくると、ヒータ２４はＯ
Ｎとされ、ヒータによる加熱によって、排気ガス温（Ｎ
Ｏx 吸収材床温）もＮＯx 吸収放出材２の入口で５００
°Ｃを超える。この高温状態ではＮＯx 吸収放出材２は
ＮＯx を放出するので、ＮＯx 吸収放出材２は再生され
る。ＮＯx 放出時には、ＮＯx 分解触媒４が高効率のＮ
Ｏx 分解能力をもつように、バイパスバルブ１０によっ
てＮＯx 分解触媒４を流れる排気ガス流を絞り、低空間
速度とする。これによって、ＮＯx 吸収放出材２から放
出されたＮＯx はＮＯx 分解触媒４で、高効率でＮ2 と
Ｏ2 に分解される。
【００２７】ＮＯx 吸収放出材２の再生、すなわち吸収
ＮＯx の全量放出は、約１０秒間、５００°Ｃ以上の排
気ガスを流すだけで達成される。この間は、排気ガスの
一部はバイパス通路８に流され、バイパス通路８を通る
排気ガスはＮＯx が分解されることなく外部へ排出され
るが、この状態は約１０秒間と短いため、ＮＯx 排出量
としては、わずかである。
【００２８】上記のＮＯx 吸収放出材２によるＮＯx の
吸収、およびヒータ２４のＯＮ時におけるＮＯx 吸収放
出材２の強制的再生は、排気温の影響およびＮＯx 吸収
放出材２の搭載位置の影響を受けることなく行われる。
したがって、排気浄化システムの自由度が大になる。
【００２９】第２実施例 図７に示すように、希薄燃焼可能な内燃機関５２の排気
通路５４には、ＮＯｘ吸収放出材５６が配設されてお
り、それと同位置あるいは下流に三元触媒５８が配設さ
れている。ＮＯｘ吸収放出材５６は、空燃比リーン域運
転時に排気ガス温度が約５００℃以下になる位置に配置
され、したがって、車両６０の床下に配設されている。
排気通路５４のうち、内燃機関５２とＮＯｘ吸収放出材
５６の間の部分には、もう一つの三元触媒６４が設けら
れることが望ましく、該三元触媒６４は内燃機関２のす
ぐ下流に配置されることが望ましい。ＮＯｘ吸収放出材
５６は、第１実施例と同様に、所定温度（たとえば５０
０℃）以下でＮＯｘを吸収し、吸収したＮＯｘを前記所
定温度を超える温度で放出する固体材から成り、たとえ
ばＢａ−Ｃｕ−Ｏ系吸収材から成る。
【００３０】三元触媒５８は、従来知られているよう
に、ストイキで、ＮＯx 、ＣＯ、ＨＣの有害成分を浄化
できる。しかし、三元触媒５８は空燃比リーン域ではＮ
Ｏx の浄化能力をもたず、ストイキか空燃比リッチ域で
ＮＯx の浄化能力をもつ。三元触媒５８は、空燃比リッ
チ域では、ＣＯとＨＣエミッションを浄化するだけであ
る。
【００３１】内燃機関５２とＮＯｘ吸収放出材５６との
間の部分に配設される三元触媒６４は、コールド用三元
触媒として機能する。すなわち、機関始動時直後等は多
量のＨＣエミッションがエンジンから排出されるにかか
わらず、下流側の三元触媒５８がまだ十分に暖機されて
いないので、ＨＣ浄化能力が弱い。三元触媒の活性温度
は約２５０℃以上である。このコールド時ＨＣを浄化す
るために、機関直後に三元触媒６４を配置して、三元触
媒６４の暖機性を高め、機関始動後できるだけ速い時期
からＨＣを浄化できるようにしてある。
【００３２】上流側の三元触媒６４を設けることが望ま
しい理由は、上記のコールド用触媒としての機能をもた
せること以外に、ＮＯｘ吸収放出材５６のＨＣ被毒を抑
制することにある。発明者等の試験によれば、多量のＨ
Ｃを流すと、ＮＯｘ吸収放出材５６のＮＯｘ吸収能力が
低下する。これは、ＮＯｘ吸収放出材５６が折角ＮＯを
ＮＯ2 に転換して吸収しようとしても、ＨＣの還元作用
によりＮＯ2 がＮＯに転換され、ＮＯの形ではＮＯｘ吸
収放出材５６に吸収されないためである。
【００３３】ＮＯｘ吸収放出材５６と三元触媒５８を組
合せてＮＯｘを浄化するようにしても、低温リーンバー
ン状態が長時間継続すると、遂にはＮＯｘ吸収放出材５
６のＮＯｘ吸収能力が飽和し、それ以後の継続リーンバ
ーンのＮＯｘはＮＯｘ吸収放出材５６で吸収されずに三
元触媒５８に流れ、三元触媒５８も空燃比リーンではＮ
Ｏｘを還元できないから、そのまま外部に放出されてし
まう。このようなＮＯｘ吸収放出材５６の飽和によるＮ
Ｏｘの外部放出を防止するために、第２実施例では、図
７−図１１に示すようなヒータＯＮ、ＯＦＦ制御が行わ
れる。
【００３４】図８において、６６はマイクロコンピュー
タから成る制御装置（ＥＣＵ）であり、演算を実行する
セントラルプロセッサユニット（ＣＰＵ）６６ａ、読み
出し専用のメモリ（ＲＯＭ）６６ｂ、一時記憶用のメモ
リ（ＲＡＭ）６６ｃ、入力インターフェイス（Ｉ／Ｉ）
６６ｄ、出力インターフェイス（Ｏ／Ｉ）６６ｅ、アナ
ログ量をディジタル量に変換するアナログ／ディジタル
変換器（Ａ／Ｄ）６６ｆから成る。ＣＰＵ６６ａは後述
の第１タイマ６８、第２タイマ７０と接続されている。
【００３５】また、吸気系にはスロットルバルブ８２の
下流に吸気圧センサ７８が設けられて吸気圧信号ＰＭを
発信し、ディストリビュータにはクランク角度センサ７
６が内蔵されていてエンジン回転数ＮＥを発信する。ま
た、排気系５４には、ヒータ８４の下流にＮＯｘ吸収放
出材５６に対して排気温センサ（床温センサ）７２が設
けられて排気温信号Ｔを発信し、かつ酸素センサ７４も
設けられる。これらのセンサの信号のうちアナログ信号
はＡ／Ｄ変換器６６ｆに入力され、ディジタル信号は入
力インターフェイス６６ｄに入力される。ＣＰＵ６６ａ
の演算結果は出力インターフェイス６６ｅを介してそれ
ぞれの機器、たとえばヒータ８４、燃料噴射弁８０に出
力される。
【００３６】ＲＯＭ６６ｂは図９、図１０のフローチャ
ートを記憶しており、これらはＣＰＵ６６ａに読出され
て演算が実行される。図９、図１０のフローチャート
は、リーンバーンが第１の所定期間続くと、ヒータ８４
を第２の所定期間だけＯＮにするとともに、ヒータＯＮ
の間空燃比を強制的にストイキまたはリッチにするため
の制御フローチャートである。
【００３７】図９のフローチャートは一定時間毎に割込
まれる。まず、ステップ３０２で放出動作要求フラグＦ
ｄが１か否かを判定し、Ｆｄ＝１、すなわちＮＯｘ吸収
放出材５６が飽和していてＮＯｘ放出動作が要求される
なら、ステップ３０４−３１６をとばしてそのままリタ
ーンする。通常は後述するステップ４１０によりＦｄ＝
０となっている。ステップ３０２でＦｄ＝０、すなわち
ＮＯｘ吸収放出材５６が飽和しておらずＮＯｘ放出動作
が要求されていないなら、ステップ３０４に進んで、リ
ーンバーン状態の継続時間を、たとえばエンジン回転数
Ｎを積算することによって、カウントしていく。
【００３８】続いて、ステップ３０６で、リーンバーン
継続時間が第１の所定期間に達したか否かを、たとえば
エンジン回転数積算値ＳＮｅが所定の値Ｓｎｅ０に達し
たか否かを判定することによって、判定する。ＳＮｅが
ＳＮｅ０を越えると、ＮＯｘ吸収放出材５６のＮＯｘ吸
収能力が飽和に近づいてＮＯｘ吸収放出材５６のＮＯｘ
放出動作が要求されるから、ステップ３０８に進んでＦ
ｄ＝１とおき、ＳＮｅがＳＮｅ０以下ならステップ３１
２へと進む。通常はＳＮｅはＳＮｅ０以下であるので、
ステップ３１２へと進む。上記において、ステップ３０
４、３０６は、リーンバーン状態が第１の所定期間以上
継続したか否かを判定する判定手段を構成する。
【００３９】ステップ３０８からステップ３１０に進
み、ステップ３１０で、自然放出域フラグＦｄｓが１か
否かを判定する。ステップ３１０でＦｄｓ＝１、すなわ
ち自然放出域にあるならそのままリターンし、Ｆｄｓ＝
０ならステップ３１２に進んで、排気温Ｔが酸素共存下
の自然ＮＯｘ放出温度Ｔ2 より大か否かを判定する。Ｔ
＞Ｔ2 になると自然放出域に入るから、ステップ３１４
に進んで自然放出域フラグＦｄｓを１とおいて、ステッ
プ３１６に進んで第２タイマ７０をＯＮにする。第２タ
イマ７０をＯＮにすると、ＯＮ後約１０秒でＳＮｅは０
にクリアされ、Ｆｄｓも０にクリアされる。第２タイマ
７０がＯＮされた後約１０秒の間は、ＮＯｘ吸収放出材
５６は、Ｔ2 以上の高温のため、空燃比リーン時にＮＯ
ｘを自然放出しており、再生される。ステップ３１２
で、排気温ＴがＴ2 以下なら、そして空燃比リーン時に
は通常ＴがＴ2 以下であるが、その時は自然放出ステッ
プ３１４、３１６をスキップしてリターンする。
【００４０】続いて、図１０のフローチャートに進む。
ステップ４０２で放出動作要求フラグＦｄが１か否かを
判定する。通常は後述するステップ４１０によりＦｄ＝
０となっている。ステップ４０２でＦｄ＝０ならそのま
まリターンし、Ｆｄ＝１ならステップ４０２´に進み、
ヒータ８４をＯＮにする。ついで、ステップ４０４に進
む。
【００４１】ステップ４０４では、排気温Ｔが空燃比ス
トイキの時のＮＯｘ放出特性温度Ｔ 1 より高いか否かを
判定する。ヒータ８４をＯＮにしてもＴがＴ1 に達する
迄、すなわちＴ≦Ｔ1 のときは、空燃比をストイキまた
はストイキよりややリッチにしてもＮＯｘの放出は起ら
ないので、ステップ４０６、４０８、４１０に通しても
意味がなく、そのままリターンする。ステップ４０４で
Ｔ＞Ｔ1 になると、ステップ４０６に進み、ストイキ放
出フラグＦｄｇが１か否かを判定し、Ｆｄｇ＝０のと
き、ステップ４０８に進んで、ストイキマップ制御をす
る（空燃比をストイキに切替える、またはリッチにす
る）とともにＦｄｇ＝１とおく。ステップ４０６でＦｄ
ｇ＝１なら、既にストイキマップ制御をしている状態に
あるからそのままリターンする。
【００４２】ステップ４０８からステップ４１０に進
み、第１タイマ６８をＯＮにする。第１タイマ６８はＯ
Ｎ後第２の所定期間、たとえば約２０秒後にエンジン回
転積算ＳＮｅ、ストイキ放出フラグＦｄｇ、放出動作要
求フラグＦｄを、それぞれ０にクリアするとともに、ヒ
ータ８４をＯＦＦにする。続いてリターンする。上記に
おいて、ステップ４０２´、第１タイマ６８は所定時に
（第１タイマ６８の設定期間だけ）にヒータ８４をＯＮ
にしてＮＯx 吸収放出材５６を加熱するＮＯx 吸収放出
材強制再生手段を構成する。ステップ４０２、４０８、
４１０は、リーンバーン状態が第１の所定期間以上継続
したときに（すなわち、ステップ３０６でＳＮｅ＞ＳＮ
ｅ０と判定されてステップ３０８でＦｄ＝１とおかれた
ときに）、空燃比を、第２の所定期間だけ（第１タイマ
６８の設定期間、たとえば約２０秒）、ストイキまたは
リッチ側にする空燃比変更手段を構成する。
【００４３】燃料噴射制御自体は公知である。すなわ
ち、負荷ＰＭと回転数ＮＥから基本燃料噴射量ＴＡＵを
求め、それに各種の補正を加える。ＰＭとＮＥからＴＡ
Ｕを求めるのに、リーンバーンマップとストイキマップ
の２種類のマップを有しており、空燃比リーン時はリー
ンバーンマップを用い、ストイキ時はストイキマップを
用いる。ステップ４０８のストイキマップ制御は、それ
までリーンバーンでリーンバーンマップを用いてＴＡＵ
を求めていたものを、ストイキマップに切替えてＴＡＵ
を求め、出力空燃比で運転することを意味する。
【００４４】つぎに、第２実施例の作用を説明する。希
薄空燃比運転時には、三元触媒５８はＮＯｘ還元能力を
もたないが、床下配置のためＮＯｘ吸収放出材５６近傍
での排気ガス温度が低いので、排気ガス中のＮＯｘはＮ
Ｏｘ吸収放出材５６によって吸収され、多量のＮＯｘが
外部に放出されることはない。一方、所定期間低速走行
が続いて、ＮＯx 吸収放出材５６が飽和に近づくと、ヒ
ータ８４がＯＮにされ、空燃比がストイキ（理論空燃
比）制御され、そのときは三元触媒５８がＮＯｘ還元能
力をもつようになる。ヒータ８４がＯＮされるので、Ｎ
Ｏｘ吸収放出材５６も一定温度を超え、それまで吸収し
ていたＮＯｘを放出する。この放出されたＮＯｘはＮＯ
ｘ吸収放出材５６と同位置かあるいは下流側の三元触媒
５８によって浄化される。
【００４５】上記において、リーンバーンの連続運転が
第１の所定期間を超えたとステップ３０６で判定される
と、ステップ３０８でＦｄ＝１とおかれ、図１０のフロ
ーチャートに進んだときにステップ４０２´、４０８、
４１０に進んで強制的に第２の所定期間だけ、ヒータ８
４がＯＮされ、かつ、空燃比がストイキまたはリッチと
され、ＮＯｘ吸放出特性が図１１のＴ2 からＴ1 へと移
動され、ＮＯｘ放出が行われ、ＮＯｘ吸収放出材５６が
再生される。ＮＯｘ吸収放出材５６が再生されると、再
びリーンバーンに戻され、上記を繰り返す。
【００４６】第３実施例 図１２に示すように、希薄燃焼可能な内燃機関としての
ディーゼルエンジンの排気通路３０には並行通路部３２
があり、その各通路３２Ａ、３２Ｂに、ディーゼルパテ
ィキュレートフィルタ３４Ａ、３４Ｂがそれぞれ設けら
れている。ディーゼルパティキュレートフィルタ３４
Ａ、３４Ｂは、所定温度以下で排気ガス中のＮＯｘを吸
収し前記所定温度を越える温度で吸収したＮＯｘを放出
するＮＯｘ吸収放出材を担持し、ディーゼルパティキュ
レートフィルタとして機能する他にＮＯｘ吸収放出材と
しても機能できるようにしてある。ここで、ＮＯｘ吸収
放出材は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例
えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉのよう
なアルカリ金属、バリウムＢａ、セシウムＣｓ、カルシ
ウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イット
リウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一種の
金属と、白金Ｐｔのような貴金属、銅Ｃｕ、鉄Ｆｅのよ
うな遷移金属から選ばれた少なくとも一種の金属とが担
持されている。このＮＯｘ吸収放出材への流入排気ガス
の空燃比がリーンの時はＮＯｘを吸収し、流入排気ガス
の酸素濃度が低下するか、ＮＯｘ吸収放出材の温度が所
定以上となるとＮＯｘを放出する吸収放出作用を行う。
【００４７】並行通路部３２の各通路３２Ａ、３２Ｂに
は、ディーゼルパティキュレートフィルタ兼ＮＯｘ吸収
放出材３４Ａ、３４Ｂ（以下、単にＮＯｘ吸収放出材と
もいう）と同位置または下流側にヒータ付ＮＯｘ分解触
媒３６Ａ、３６Ｂがそれぞれ配設されている。ＮＯｘ分
解触媒３６Ａ、３６Ｂは、ゼオライトＺＳＭ−５にＣｕ
をイオン交換して担持したもの、アルミナＡｌ2 Ｏ3 に
Ｃｕを担持したもの、アルミナに白金、または白金とロ
ジウムを担持したもの、等が用いられる。
【００４８】並行通路部３２の各通路３２Ａ、３２Ｂに
は、ディーゼルパティキュレート兼ＮＯｘ吸収放出材３
４Ａ、３４Ｂの上流側に、通電がＯＮ、ＯＦＦされる電
気ヒータ３８Ａ、３８Ｂがそれぞれ設けられている。電
気ヒータ３８Ａ、３８ＢはＯＮにされると、パティキュ
レート兼ＮＯｘ吸収放出材３４Ａ、３４Ｂに捕集されて
いたディーゼルパティキュレートフィルタ（たとえば、
すす、カーボン）に着火して燃焼させてディーゼルパテ
ィキュレートフィルタを再生する機能をもつ他、ディー
ゼルパティキュレートの燃焼熱が高温のためその熱を利
用してＮＯｘ吸収放出材３４Ａ、３４Ｂを吸収ＮＯｘ放
出温度以上にし、吸収ＮＯｘを放出させてＮＯｘ吸収放
出材３４Ａ、３４Ｂを再生する機能をもつ。
【００４９】並行通路部３２の各通路３２Ａ、３２Ｂに
は、電気ヒータ３８Ａ、３８Ｂの上流側に、排気ガスの
流れを通路３２Ａ、３２Ｂ間に切り替える切替弁４０
Ａ、４０Ｂが設けられており、それぞれアクチュエータ
４２Ａ、４２Ｂによって駆動される。一方の切替弁４０
Ａ、４０Ｂが開のときは、他方の切替弁４０Ｂ、４０Ａ
は閉である。
【００５０】並行通路部３２の各通路３２Ａ、３２Ｂに
は、ディーゼルパティキュレートフィルタ兼ＮＯｘ吸収
放出材３４Ａ、３４Ｂと、切替弁４０Ａ、４０Ｂとの間
の部位に、二次エアを供給する二次エア供給口４６Ａ、
４６Ｂがそれぞれ設けられている。二次エア供給口４６
Ａ、４６Ｂには、エアポンプ５０からのエアが供給され
るようになっており、その配管の途中に二次エアの供給
をＯＮ、ＯＦＦするエアスイッチングバルブ４８Ａ、４
８Ｂが設けられている。
【００５１】ディーゼルパティキュレートフィルタ兼Ｎ
Ｏｘ吸収放出材３４Ａ、３４Ｂに対して設けられた電気
ヒータ３８Ａ、３８Ｂ、およびヒータ付ＮＯｘ吸収分解
触媒３６Ａ、３６Ｂのヒータには、バッテリ８６から通
電され、その電気回路の途中に電気リレー８８が設けら
れて、ヒータを選択的にＯＮ、ＯＦＦできるようになっ
ている。
【００５２】切替弁４０Ａ、４０Ｂの切替および電気ヒ
ータ３８Ａ、３８Ｂ等への通電のＯＮ、ＯＦＦは、電子
制御装置（ＥＣＵ）９０からの指令信号によって行わ
れ、ＥＣＵ９０によって制御される。ＥＣＵ９０は、第
１、第２実施例で説明したと同じように、ＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、インプット／アウトプットインタフェース
を有し、アナログ信号はＡ／Ｄコンバータを介してディ
ジタル信号に転換されて入力されるようになっている。
【００５３】排気通路３０のうち並行通路部３２より上
流側の部分には背圧センサ９２が設けられ、並行通路部
３２より下流側の部分には背圧センサ９４が設けられ
る。この２つの背圧センサ９２、９４の出力差がディー
ゼルパティキュレートフィルタ兼ＮＯｘ吸収放出材３４
Ａ、３４Ｂに捕集されたディーゼルパティキュレートの
量の大小を表し、ディーゼルパティキュレートフィルタ
の再生必要時期を検出できる。背圧センサ９２、９４の
出力信号はＥＣＵ９０に入力される。ＥＣＵ９０には、
エンジン回転数センサ９６からの信号、エンジン負荷セ
ンサ９８からの信号も入力される。
【００５４】切替弁４０Ａ、４０Ｂの切替、電気ヒータ
３８Ａ、３８ＢなどのＯＮ、ＯＦＦを制御するために、
図１３ないし図１５の制御ルーチンがＲＯＭに格納され
ており、ＣＰＵで演算が実行される。図１３のルーチン
は、ディーゼルパティキュレートがたまったときに、た
まった側のディーゼルパティキュレートフィルタ兼ＮＯ
ｘ吸収放出材の再生を開始するためのルーチンであり、
図１４、図１５のルーチンは、所定時間再生を続けて再
生を完了し、リセットするルーチンである。
【００５５】図１３のルーチンは、ステップ５００で一
定時間毎（たとえば、８ミリ秒毎）に割り込まれ、続い
てステップ５０２で、現在のエンジン回転速度Ｎｅ、エ
ンジン負荷（たとえば、アクセル開度）Ｔ、背圧センサ
９２の出力信号Ｐａ、背圧センサ９４の出力信号Ｐｂを
取り入れる。続いて、ステップ５０４で、現在のＮｅと
Ｔとに対応する、パティキュレートが最大許容量たまっ
たときのディーゼルパティキュレートフィルタ兼ＮＯｘ
吸収放出材の上流下流間圧力差Ｐｄを演算する。続い
て、ステップ５０６で、実際の圧力差が許容圧力差Ｐｄ
を越えたか否かを判定する。越えていなければ、ディー
ゼルパティキュレートのたまり量は許容値以下だから、
再生の必要がないので、そのままリターンし、越えたな
らステップ５０８へと進んでディーゼルパティキュレー
トの燃焼による、ディーゼルパティキュレートフィルタ
兼ＮＯｘ吸収放出材の再生を実行する。
【００５６】そのために、ステップ５０８で排気ガスが
今までどちら側の通路３２Ａ、３２Ｂを流れていたかを
判定する。通路Ａ開フラグが１のときが、今迄通路３２
Ａ側を排気ガスが流れていた場合、したがって再生すべ
きはディーゼルパティキュレートフィルタ兼ＮＯｘ吸収
放出材３４Ａの場合を意味する。ステップ５０８で通路
Ａ開フラグが１なら、ステップ５１０Ａに進み、ステッ
プ５１０Ａのルートを通るのが１回目かあるいは２回目
以後かを判定する。Ｃ＝１が１回目に対応する。
【００５７】Ｃ＝１のときには、ステップ５１２Ａから
５２２Ａ迄のルートに進み、ディーゼルパティキュレー
トフィルタ兼ＮＯｘ吸収放出材３４Ａの再生を開始す
る。すなわち、ステップ５１２Ａで切替弁４０Ａを閉に
し、ステップ５１４ＡでタイマをＯＮにし、ステップ５
１６Ａでエアポンプ５０をＯＮにし、ステップ５１８Ａ
でリレー８８をＡ側にＯＮにし、ヒータ付触媒３６Ａを
ＯＮにする。これによって、ヒータ３８Ａが加熱され
て、パティキュレートに着火し、ディーゼルパティキュ
レートフィルタの再生が開始される。このとき、エアポ
ンプ５０からのエアが低空間速度でディーゼルパティキ
ュレートフィルタ兼ＮＯｘ吸収放出材３４Ａ中を流れ
る。パティキュレートの燃焼によってガスは高温となっ
ているから、ＮＯｘ吸収放出材３４Ａはそれまで吸着し
ていたＮＯｘを離脱して放出する。
【００５８】続いて、ステップ５２４Ａで、フラグＣを
０にセットしてステップ５２６に進みリターンする。こ
れによって、次のサイクルで再びステップ５１０Ａに入
ってきたときに、ステップ５１０Ａからリターンステッ
プ５２６に進み、いったんステップ５１２Ａ〜５２４Ａ
でＯＮとされた再生はそのまま、ホールドされ、図１
４、図１５のルーチンで再生が終了するまで再生が続け
られる。
【００５９】ステップ５０８で、通路Ａ開フラグが０と
判定されると、今まで排気ガスは通路３２Ｂ側を流れて
いたのであるから、再生されるべきはディーゼルパティ
キュレートフィルタ兼ＮＯｘ吸収放出材３４Ｂである。
したがって、ステップ５０８からステップ５１０Ｂに進
み、Ｂ側のＮＯｘ吸収放出材の再生を開始する。ステッ
プ５１０Ｂ−５２４Ｂは、ステップ５１０Ａ−５２４Ａ
の説明においてＡをＢに変えたものに準じる。
【００６０】ディーゼルパティキュレートフィルタ兼Ｎ
Ｏｘ吸収放出材３４Ａの再生が開始されると、図１４の
ルーチンによって一定時間再生が行われ、その後リセッ
トされる。図１４のルーチンは、ステップ６００Ａで、
一定時間（たとえば、８ミリ秒）毎に割り込まれる。続
いて、ステップ６０２Ａ、６０４Ａでタイマ（ステップ
５１４ＡでＯＮにしたタイマ）のカウントが所定時間Ｔ
1 （たとえば、３分）を越えると、リレー８８をＯＦＦ
にして電気ヒータ３８ＡをＯＦＦにする。続いてステッ
プ６０６Ａ、６０８Ａ、６１０Ａで、タイマのカウント
が所定時間Ｔ2 （たとえば、１５分）を越えると、エア
ポンプ５０をＯＦＦにするとともにエアスイッチングバ
ルブ４８ＡをＯＦＦにし、エアの供給を停止する。続い
て、ステップ６１２Ａ、６１４Ａで、タイマのカウント
が所定時間Ｔ3 （たとえば１５分）を越えると触媒ヒー
タ３６ＡをＯＦＦにする。かくして、Ｔ1 、Ｔ2 、Ｔ3
のうち最大の時間が経過すると、再生は終了する。
【００６１】続いて、ステップ６１６Ａで、リレー８
８、エアポンプ５０、エアスイッチングバルブ４８Ａ、
触媒用ヒータ３６Ａの全てがＯＦＦにされたか、すなわ
ち再生が終了したかを判定し、終了していないならその
ままステップ６１８Ａ〜６２２Ａに進んでリターンし、
終了したなら、ステップ６１８Ａ〜６２２Ａに進んで、
各フラグをリセットする。すなわち、ステップ６１８Ａ
で通路Ａ開フラグを０にリセットし、ステップ６２０Ａ
でフラグＣを１にリセットし、ステップ６２２Ａでタイ
マをカウント０にリセットする。続いて、リターンす
る。
【００６２】ディーゼルパティキュレートフィルタ兼Ｎ
Ｏｘ吸収放出材３４Ｂの再生終了、リセットは図１５の
ルーチンによって行われるが、図１５のルーチンのステ
ップ６００Ｂ〜６２４Ｂは図１４のルーチンのステップ
６００Ａ〜６２４Ａに対応し、図１４のルーチンの説明
においてＡをＢに変えたものに準じる。上記において、
図１３、図１４、図１５のルーチンは、第３実施例にお
けるＮＯｘ吸収放出材強制再生手段を構成する。
【００６３】第３実施例の作用は次の通りである。背圧
センサ９２、９４の出力の差Ｐａ−Ｐｂが、あらかじめ
定められた値Ｐｄより大きくなると、パティキュレート
捕集量が大になって再生時期がきたと推定する。このと
き切替弁４２Ａ、４２Ｂが切り替わり、今まで開となっ
ていた方の切替弁が閉とされ、この閉側の通路に、エア
ポンプ５０より２次エアが供給される。また、ディーゼ
ルパティキュレートフィルタ兼ＮＯｘ吸収放出材に捕集
されたパティキュレートを焼却するためにヒータ３８Ａ
または、３８Ｂに通電される。またＮＯｘ分解触媒３６
Ａ、３６Ｂのヒータにも通電される。ディーゼルパティ
キュレートとともにＮＯｘが吸着しているが、パティキ
ュレートが焼却する温度が高いためＮＯｘは離脱し、Ｎ
Ｏｘ分解触媒３６Ａまたは、３６Ｂ上で分解され、ＮＯ
ｘ吸収放出材３４Ａ、３４Ｂも再生される。この方法は
ＮＯｘが離脱されるとき、高濃度で非常に低い空間速度
が得られること、またＮＯｘ分解触媒３６Ａ、３６Ｂを
活性の高い温度域で使用できることにより、高いＮＯｘ
浄化率を得ることができる。
【００６４】第４実施例 図１６−図１９は第４実施例を示している。第４実施例
は、第３実施例においてＮＯｘ分解触媒３６Ａ、３６Ｂ
の上流側に適当な還元剤（たとえば、ＨＣ、水素等）を
供給できるようにし、ＮＯｘ分解触媒３６Ａ、３６Ｂの
ＮＯｘ浄化率を一層高めたものである。その他の構成、
作用は第３実施例に準じてあるので、以下に第３実施例
と異なる部分のみを説明する。
【００６５】図１６において、ディーゼルパティキュレ
ートフィルタ兼ＮＯｘ吸収放出材３４Ａ、３４Ｂと、Ｎ
Ｏｘ分解触媒３６Ａ、３６Ｂとの間には、ディーゼル燃
料である軽油を定められた量だけ噴射する装置があり、
ディーゼルパティキュレートフィルタ再生の開始ととも
にＨＣ供給弁２８Ａ、２８Ｂが開となってＨＣを供給で
きるようになっている。ＨＣ供給弁２８Ａ、２８Ｂの開
閉はＥＣＵ９０からの指令によって制御される。
【００６６】図１７〜図１９はディーゼルパティキュレ
ートフィルタ兼ＮＯｘ吸収放出材３４Ａ、３４Ｂの再生
制御ルーチンであり、第４実施例のＮＯｘ吸収放出材強
制再生手段を構成するが、ステップ７００Ａ、７００
Ｂ、７０２Ａ、７０４Ａ、７０２Ｂ、７０４Ｂが付加さ
れた点以外は第３実施例の図１３〜図１５のルーチン
に、それぞれ準じる。
【００６７】図１７において、ステップ５２２Ａとステ
ップ５２４Ａとの間にステップ７００Ａが追加され、ス
テップ７００ＡではＨＣ供給弁２８Ａを開にしてＨＣを
供給し、ディーゼルパティキュレートフィルタ兼ＮＯｘ
吸収放出材３４Ａから離脱されたＮＯｘがＮＯｘ分解触
媒３６Ａ上で分解されるのを助ける。これはＮＯｘ分解
触媒３６ＡがＮＯｘをＮ2 に分解するには還元剤として
のＨＣが必要であり、それを補給する意味をもつ。同様
に５２２Ｂとステップ５２４Ｂとの間にステップ７００
Ｂが追加され、ステップ７００ＢではＨＣ供給弁２８Ｂ
を開にして、ＮＯｘ吸収放出材３４から離脱されたＮＯ
ｘがＮＯｘ分解触媒３６Ｂ上で分解されるのを助ける。
【００６８】再生が終了すると、図１８に示すように、
ステップ６１４Ａとステップ６１６Ａとの間にステップ
７０２Ａ、７０３Ａを追加して、タイマのカウントが所
定時間Ｔ4 （たとえば、１５分）を越えるとＨＣ供給弁
２８ＡをＯＦＦにしてＨＣの供給を止めるようにする。
図１９は、ＨＣ供給弁２８ＢをＯＦＦにして、ＨＣの供
給を止める場合であり、ステップ７０２Ｂ、７０４Ｂは
図１８のステップ７０２Ａ、７０４Ａに準じる。
【００６９】第４実施例の作用を説明すると、ディーゼ
ルパティキュレートフィルタ兼ＮＯｘ吸収放出材３４
Ａ、３４Ｂの再生時に、ＨＣを噴射して、ＮＯｘ吸収分
解触媒３６Ａ、３６ＢのＮＯｘ浄化率を著しく向上させ
ることができる。すなわち、噴射されたＨＣは熱分解し
て適度のサイズのＨＣ分子となり、それが部分酸化して
活性種を生成し、ＮＯｘの還元、分解を促進する。ＮＯ
ｘ吸収放出材は、前述のとおり酸素過剰の排気中のＮＯ
ｘを吸収し、温度を所定以上とする以外に排気の酸素濃
度を下げることによってもＮＯｘを放出することができ
る。排気の空燃比を理論空燃比以下（リッチ）にすれ
ば、排気中の未燃ＨＣが増加するが、この未燃ＨＣは、
ＮＯｘ吸収放出材に含まれるＰｔ等の貴金属、あるいは
Ｃｕ等の遷移金属の触媒作用によって排気中の酸素成分
と反応し酸化される。排気の空燃比が理論空燃比以下の
時には排気中にほとんど酸素が存在せず、吸収されてい
たＮＯｘは急激に放出されることになり、排気中の未燃
ＨＣは、この放出されたＮＯｘの酸素原子を奪って酸化
する。この時酸素原子を奪われたＮＯｘはＮ2 となり還
元される。上記のようにＮＯｘ吸収放出材にはＮＯｘの
吸収放出作用以外に、酸素濃度の低い状態ではＮＯｘ還
元作用があり、第３、４実施例のように排気中の酸素を
消費するように構成した場合、後流のＮＯｘ分解触媒
は、必ずしも必要ない。
【００７０】
【発明の効果】本発明によれば、排気系にＮＯx 吸収放
出材を具備した内燃機関の排気浄化装置に、ＮＯｘ吸収
放出材加熱手段を設けたので、ＮＯｘ吸収放出材の温度
を意図的に制御することが可能となるため、制御性が向
上すると共に、搭載位置等の制約を受けることがなく、
設計の自由度が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る内燃機関の排気浄化
装置の系統図である。
【図２】図１よりさらに詳しい第１実施例に係る内燃機
関の排気浄化装置の系統図である。
【図３】図１で用いたＮＯx 吸収放出材の再生制御のフ
ローチャートである。
【図４】ＮＯx 吸収放出材の再生終了後一定時間ＳＮｅ
０経過するまではＮＯx 再生ステップ１０４´−１１０
に入っていかないようにするために各種フラグを制御す
るルーチンのフローチャートである。
【図５】図１の内燃機関の排気浄化装置を車両に搭載し
た状態の概略側面図である。
【図６】図１で用いたＮＯx 吸収放出材のＮＯx 吸収、
放出／排気温度特性図である。
【図７】本発明の第２実施例に係る内燃機関の排気浄化
装置を車両に搭載した状態の側面図である。
【図８】図７の内燃機関の排気浄化装置の系統図であ
る。
【図９】図８の排気浄化装置のＮＯx 自然放出制御フロ
ーチャートである。
【図１０】図８の排気浄化装置のＮＯx ヒータ放出制御
フローチャートである。
【図１１】ＮＯx 吸収材のリーンバーン時およびストイ
キ制御時のＮＯx 放出特性ずである。
【図１２】本発明の第３実施例に係る内燃機関の排気浄
化装置の系統図である。
【図１３】図１２の排気浄化装置のＮＯｘ吸収放出材再
生開始制御ルーチンのフローチャートである。
【図１４】図１２の排気浄化装置の一方の通路側のＮＯ
ｘ吸収放出材の再生終了リセットルーチンのフローチャ
ートである。
【図１５】図１２の排気浄化装置の他方の通路側のＮＯ
ｘ吸収放出材の再生終了リセットルーチンのフローチャ
ートである。
【図１６】本発明の第４実施例に係る内燃機関の排気浄
化装置の系統図である。
【図１７】図１６の排気浄化装置のＮＯｘ吸収放出材再
生開始制御ルーチンのフローチャートである。
【図１８】図１６の排気浄化装置の一方の通路側のＮＯ
ｘ吸収放出材の再生終了リセットルーチンのフローチャ
ートである。
【図１９】図１６の排気浄化装置の他方の通路側のＮＯ
ｘ吸収放出材の再生終了リセットルーチンのフローチャ
ートである。
【符号の説明】
２ ＮＯx 吸収放出材 ４ ＮＯx 分解触媒 ６ 排気通路 ８ バイパス通路 １０ バイパスバルブ １２ バイパスバルブ制御手段 １４ 制御装置 １６ 排気温センサ １８ 内燃機関 ２０ 車両 ２２ マフラ ２４ ヒータ ２６ ＮＯx 吸収放出材強制再生手段 ５２ 内燃機関 ５４ 排気通路 ５６ ＮＯx 吸収放出材 ５８ 三元触媒 ６０ 車両 ６２ マフラ ６４ 三元触媒 ６６ ＥＣＵ ６８ 第１タイマ ７０ 第２タイマ ７２ 排気温センサ ８４ ヒータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 酸素過剰空燃比にて燃焼可能な内燃機関
    において、流入排気ガスが酸素過剰空燃比の時に排気ガ
    ス流のＮＯｘを吸収し、所定温度以上で吸収されたＮＯ
    ｘを放出するＮＯｘ吸収放出材を前記内燃機関の排気通
    路中に設け、所定のＮＯｘ放出処理時に、前記ＮＯｘ吸
    収放出材を加熱するＮＯｘ吸収材加熱手段が設けられた
    ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 前記ＮＯｘ吸収放出材のＮＯｘ放出処理
    時に、前記ＮＯｘ吸収放出材への流入排気の空燃比を理
    論空燃比以下に制御する空燃比制御手段が設けられてい
    ることを特徴とする請求項１項記載の排気浄化装置。
  3. 【請求項３】 前記ＮＯｘ吸収放出材の下流側に酸素過
    剰空燃比の排気中にてＮＯｘを選択還元可能なＮＯｘ選
    択還元触媒が設けられたことを特徴とする請求項１項記
    載の排気浄化装置。
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