JPH06272545A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＮＯ_X 吸収剤再生操作時に発生するアンモニ
ア、未浄化ＮＯ_X 等の大気放出を防止し、ＮＯ_X 吸収剤
の再生条件の範囲を拡大することにより短時間で効率的
な再生を行う。 【構成】 内燃機関の排気通路１を２つの分岐通路３
ａ、３ｂに分岐し、分岐部に排気切り換え弁２を設け
る。また、通路３ａには還元剤供給装置１１とＮＯ_X吸
収剤５を設け、通路３ａ、３ｂの合流部下流側にリーン
排気空燃比下でＮＯ_Xを選択還元するＮＯ_X 選択還元触
媒９を配置する。ＮＯ_X 吸収剤再生時に発生したアンモ
ニア、未浄化ＮＯ_X を含むＮＯ_X 吸収剤出口排気は、通
路３ｂを通る排気と混合したあとＮＯ_X 選択還元触媒に
流入し、アンモニア、ＮＯ_X の両方が同時に浄化されて
大気放出が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気浄化装
置に関し、詳細には、ディーゼルエンジンや希薄燃焼を
行うガソリンエンジン等、リーン空燃比の燃焼を行う内
燃機関の排気中のＮＯ_X を効果的に除去可能な排気浄化
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の排気浄化装置の例としては、例
えば特開昭６２─１０６８２６号公報に開示されたもの
がある。同公報の装置は、ディーゼル機関の排気通路に
酸素の存在下でＮＯ_X を吸収する吸収剤（触媒）を配置
して排気中のＮＯ_X を吸収させ、該吸収剤のＮＯ_X 吸収
能力が飽和したときに吸収剤への排気の流入を遮断して
吸収剤に還元剤を供給し、吸収剤からＮＯ_X を放出させ
るとともに放出されたＮＯ_X を還元浄化するようにした
ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭６２─１０
６８２６号公報の排気浄化装置では、ＮＯ_X 吸収剤から
のＮＯ_X の放出と還元浄化（以下「再生」という）を行
うために、水素等の気体状還元剤をＮＯ_X 吸収剤に供給
し、ＮＯ_X 吸収剤をリッチ空燃比下の雰囲気にすること
によりＮＯ_X の再生を行っている。

【０００４】しかし、上記公報の装置ではＮＯ_X 吸収剤
の再生操作時に、還元剤の供給を開始してからＮＯ_X 吸
収剤の雰囲気がリーンからリッチに切り換わるのに時間
がかかるような場合には、ＮＯ_X 吸収剤上での還元剤の
燃焼によりＮＯ_X 吸収剤の温度が上昇し、リッチ雰囲気
に切り換わる前にＮＯ_X 吸収剤からＮＯ_X が放出されて
しまう場合がある。この時、ＮＯ_X 吸収剤は十分な還元
雰囲気（リッチ雰囲気）にないため、放出されたＮＯ_X
は十分に還元されず未浄化のＮＯ_X が大気に放出されて
しまう場合がある。

【０００５】また、この未浄化のＮＯ_X の大気放出を防
止するためには、多量の還元剤を供給して短時間でＮＯ
_X 吸収剤の雰囲気をリッチに切り換える必要があるが、
この場合再生時のＮＯ_X 吸収剤の雰囲気がリッチになり
すぎて（空燃比が低くなりすぎて）、ＮＯ_X 吸収剤から
放出されたＮＯ_X の一部が過剰なＨＣ成分と反応してア
ンモニア（ＮＨ₃ ）を生成し、このアンモニアが大気に
放出されてしまう問題が生じる。

【０００６】一方、後述のように、ＮＯ_X 吸収剤の再生
操作時においては一般にＮＯ_X 吸収剤の雰囲気空燃比が
リッチなほど（すなわち空燃比が低いほど）短時間で完
全な再生を行うことができることが知られている。従っ
て、車両用の排気浄化装置等においては、できるだけ短
時間でＮＯ_X 吸収剤の再生操作を完了し、次のＮＯ_X吸
収に備えるためには還元剤の供給量を増やしてできるだ
けリッチ雰囲気下でＮＯ_X 吸収剤の再生を行うことが好
ましい。

【０００７】しかし、上記公報の装置では、未浄化のＮ
Ｏ_X やアンモニアの大気放出を防止するために還元剤の
供給量等の再生条件が制限されてしまい、短時間で効率
的なＮＯ_X 吸収剤の再生操作を行うことができない問題
が生じる。本発明は、ＮＯ_X 吸収剤再生操作時の未浄化
のＮＯ_X やアンモニアの大気放出の問題を解決し、ＮＯ
_X 吸収剤の再生条件の範囲を拡げて短時間で効率的なＮ
Ｏ _X 吸収剤再生を行うことができる内燃機関の排気浄化
装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、リーン
空燃比の燃焼を行うことのできる内燃機関の排気通路
に、流入排気の空燃比がリーンのときにＮＯ_X を吸収し
流入排気の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯ_X を
放出するＮＯ_X 吸収剤を配置し排気中のＮＯ_X を吸収さ
せ、その後ＮＯ_X 吸収剤に流入する排気空燃比をリッチ
にして吸収したＮＯ_X をＮＯ_X 吸収剤から放出させると
共に該ＮＯ_X を還元浄化する内燃機関の排気浄化装置に
おいて、前記ＮＯ_X 吸収剤の下流側にリーン排気空燃比
条件下で排気中のＮＯ_X とＨＣとを選択的に反応させＮ
Ｏ_X を分解するＮＯ_X 選択還元触媒を設けたことを特徴
とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。

【０００９】

【作用】ＮＯ_X 吸収剤再生操作時に発生する未浄化のＮ
Ｏ_X やアンモニアはＮＯ_X 吸収剤下流側に配置した選択
還元触媒により同時に分解されてＮ₂ 、Ｈ₂ Ｏ、ＣＯ₂
に変換されるため、ＮＯ_X とアンモニアが大気放出され
ることがない。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面を用いて本発明の実施例を説
明する。図１において、１は図示しない内燃機関の排気
管を示す。本実施例では排気管１には２つの分岐通路３
ａ、３ｂが設けられており、通路３ａ側には上流側か
ら、後述する還元剤供給装置１１とＮＯ_X 吸収剤５、及
び排気温度に応じた信号を発生する排気温度センサ６、
排気中の酸素濃度に対応する連続出力を発生する酸素濃
度センサ７がそれぞれ設けられている。また、排気通路
３ｂは排気温度センサ６と酸素濃度センサ７の下流側で
再び排気通路３ａと合流している。すなわち、排気通路
３ｂは、ＮＯ_X 吸収剤５をバイパスして排気を下流側に
流すバイパス通路の役割を果たしている。

【００１１】更に、排気管１の排気通路３ａ、３ｂの分
岐部には排気切り換え弁２が設けられ、排気通路３ａ、
３ｂの一方を所定の開度に閉鎖して排気通路３ａ、３ｂ
に排気を分配するようになっている。図に２ａで示すの
は、後述するエンジン制御回路（ＥＣＵ）２０からの制
御信号により切り換え弁２を駆動して所定の切り換え位
置をとらせるための負圧アクチュエータ等、適宜な形式
のアクチュエータである。

【００１２】本実施例では、ＮＯ_X 吸収剤５の下流側の
排気通路３ａ、３ｂの合流部の更に下流の排気管１には
後述するＮＯ_X 選択還元触媒９が設けられている。すな
わち、ＮＯ_X 選択触媒９には排気通路３ａと３ｂの両方
を通る排気が流入するようになっている。図に２０で示
すのはエンジン１の制御回路（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ
２０はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及び入力ポート、出力
ポートを相互に双方向バスで接続した構成の公知のディ
ジタルコンピュータからなり、エンジンの燃料噴射量制
御等の基本制御を行っている。また、本実施例ではＥＣ
Ｕ２０は、更に、図示しない駆動回路や負圧制御弁等を
介してアクチュエータ２ａを駆動して排気切り換え弁２
の切り換え位置制御を行うほか、還元剤供給装置１１か
らの還元剤供給制御を行っている。これらの制御のため
ＥＣＵ２０の入力ポートには、排気温度、排気酸素濃度
が、排気温度センサ６及び酸素濃度センサ７からそれぞ
れ入力されているほか、エンジン回転数、アクセル開度
等の信号がそれぞれ図示しないセンサから入力されてい
る。

【００１３】還元剤供給装置１１は排気通路３ａのＮＯ
_X 吸収剤５上流側に後述の還元剤を供給する噴射弁１１
ａを備えている。噴射弁１１ａはＮＯ_X 吸収剤５の再生
操作時にＥＣＵ２０の制御信号に応じた開度まで開弁
し、開度に応じた量の還元剤を排気通路３ａに供給す
る。ＮＯ_X 吸収剤５のＮＯ_X 放出、還元操作（再生操
作）に使用する還元剤としては、排気中で炭化水素、一
酸化炭素等の還元成分を発生するものであれば良く、水
素、一酸化炭素等の気体、プロパン、プロピレン、ブタ
ン等の液体又は気体の炭化水素、ガソリン、軽油、灯油
等の液体燃料等が使用できる。、本実施例では還元剤は
図示しない容器、ポンプ等の供給源から還元剤供給装置
１１に供給され、ＥＣＵ２０の信号に応じて噴射弁１１
ａからＮＯ_X 吸収剤５に供給される。

【００１４】ＮＯ_X 吸収剤５は例えばアルミナ等の担体
を使用し、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 ，セシウムＣs のようなアルカリ金
属、バリウムＢa , 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つと、白金Ｐt のような貴金属と
が担持されている。このＮＯ_X 吸収剤５は流入する排気
の空燃比がリーンの場合にはＮＯ_X を吸収し、酸素濃度
が低下するとＮＯ_X を放出するＮＯ_X の吸放出作用を行
う。

【００１５】なお、上述の排気空燃比とは、ここではＮ
Ｏ_X 吸収剤５の上流側の排気通路やエンジン燃焼室、吸
気通路等にそれぞれ供給された空気量の合計と燃料の合
計の比を意味するものとする。従って、ＮＯ_X 吸収剤５
の上流側排気通路に燃料、還元剤または空気が供給され
ない場合には排気空燃比はエンジンの運転空燃比（エン
ジン燃焼室内の燃焼における空燃比）と等しくなる。

【００１６】本実施例では、リーン空燃比の燃焼を行う
機関が使用されているため、通常運転時の排気空燃比は
リーンであり、ＮＯ_X 吸収剤５は排気中のＮＯ_X の吸収
を行う。また、還元剤供給装置１１から排気中に還元剤
が導入されて酸素濃度が低下すると、ＮＯ_X 吸収剤５は
吸収した還元剤の放出を行う。この吸放出作用の詳細な
メカニズムについては明らかでない部分もある。しか
し、この吸放出作用は図６に示すようなメカニズムで行
われているものと考えられる。次にこのメカニズムにつ
いて担体上に白金Ｐt およびバリウムＢa を担持させた
場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金
属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズム
となる。

【００１７】すなわち、流入排気がかなりリーンになる
と流入排気中の酸素濃度が大巾に増大し、図６(A) に示
されるようにこれら酸素Ｏ₂ がＯ₂ ^- またはＯ^2-の形で
白金Ｐt の表面に付着する。一方、流入排気中のＮＯは
白金Ｐt の表面上でこのＯ₂ ^- またはＯ^2-と反応し、Ｎ
Ｏ₂ となる（２ＮＯ＋Ｏ₂ →２ＮＯ₂ ) 。次いで生成さ
れたＮＯ₂ の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ吸収剤内
に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図６
(A) に示されるように硝酸イオンＮＯ₃ ^- の形で吸収剤
内に拡散する。このようにしてＮＯ_X がＮＯ_X 吸収剤５
内に吸収される。

【００１８】従って、流入排気中の酸素濃度が高い限り
白金Ｐt の表面でＮＯ₂ が生成され、吸収剤のＮＯ_X 吸
収能力が飽和しない限りＮＯ₂ が吸収剤内に吸収されて
硝酸イオンＮＯ₃ ^- が生成される。これに対して流入排
気中の酸素濃度が低下してＮＯ₂ の生成量が減少すると
反応が逆方向（ＮＯ₃ ^- →ＮＯ₂ ）に進み、こうして吸
収剤内の硝酸イオンＮＯ₃ ^- がＮＯ₂ の形で吸収剤から
放出される。すなわち、流入排気中の酸素濃度が低下す
るとＮＯ_X 吸収剤５からＮＯ_X が放出されることにな
る。

【００１９】一方、流入排気中にＨＣ、ＣＯ等の還元成
分が存在すると、これらの成分は白金Ｐt 上の酸素Ｏ₂
^- またはＯ^2-と反応して酸化され、排気中の酸素を消費
して排気中の酸素濃度を低下させる。また、排気中の酸
素濃度低下によりＮＯ_X 吸収剤５から放出されたＮＯ₂
は図６(B) に示すようにＨＣ，ＣＯと反応して還元され
る。このようにして白金Ｐt の表面上にＮＯ₂ が存在し
なくなると吸収剤から次から次へとＮＯ₂ が放出され
る。

【００２０】すなわち、流入排気中のＨＣ，ＣＯは、ま
ず白金Ｐt 上のＯ₂ ^- またはＯ^2-とただちに反応して酸
化され、次いで白金Ｐt 上のＯ₂ ^- またはＯ^2-が消費さ
れてもまだＨＣ，ＣＯが残っていればこのＨＣ，ＣＯに
よって吸収剤から放出されたＮＯ_X および機関から排出
されたＮＯ_X が還元される。従って、流入排気中のＨ
Ｃ、ＣＯの量が十分でない場合にはＮＯ_X 吸収剤から放
出されたＮＯ_X は還元されずにそのまま下流側に流出す
ることになる。

【００２１】また、前述のように、ＮＯ_X の放出、還元
（再生）操作を行う場合、ＮＯ_X 吸収剤の雰囲気がリッ
チな条件下で再生を行うほど短時間で完全な再生が行う
ことができることが知られている。これは、ＮＯ_X 吸収
剤内に硝酸イオンＮＯ₃ ^- の形で吸収されたＮＯ_X がＮ
Ｏ₂ の形でＮＯ_X 吸収剤から放出される（ＮＯ₃ ^- →Ｎ
Ｏ₂ ）の反応が雰囲気がリッチになる程活発になり、Ｎ
Ｏ_X の放出速度が高くなるためと考えられる。

【００２２】一方、ＮＯ_X 吸収剤のリッチ雰囲気の度合
いが大きいと（すなわちリッチ処理を行うと）、放出さ
れたＮＯ_X の一部は、還元されてＮ₂ になる代わりに過
剰なＨＣ成分と反応してＮＨ₃ を生成してしまうことも
同様に知られている。従って、ＮＯ_X 吸収剤の再生操作
時には還元剤の供給量は上記の未浄化ＮＯ_Xとアンモニ
アの発生を生じない範囲で制御する必要があり、ＮＯ_X
吸収剤の再生条件が制限されることになる。本発明で
は、上記ＮＯ_X 吸収剤の下流側にＮＯ_X選択還元触媒を
配置してＮＯ_X 吸収剤再生時の未浄化ＮＯ_X とアンモニ
アとの両方を浄化することにより、ＮＯ_X 吸収剤の再生
条件の幅を拡げて短時間で効率的な再生を行うようにし
ている。

【００２３】本実施例では、ＮＯ_X 吸収剤５の下流側の
排気管１に配置されるＮＯ_X 選択還元触媒９としては例
えば、ゼオライトＺＳＭ−５にＣｕ等の金属をイオン交
換して担持させたものが用いられる。ＮＯ_X 選択還元触
媒９はリーン雰囲気下で適量のＨＣが存在するとＮＯ_X
を還元してＮ₂ に転換することができる。更に、ＮＯ _X
選択還元触媒９は、酸素の存在下でアンモニアとＮＯと
を反応させ、 ４ＮＨ₃ ＋４ＮＯ＋Ｏ₂ →４Ｎ₂ ＋６Ｈ₂ Ｏ の反応によりアンモニアをＮ₂ に転換することが知られ
ている。すなわち、ＮＯ_X 選択還元触媒９はリーン雰囲
気下でＮＯ_X とアンモニアの両方を同時に浄化すること
ができる。

【００２４】次に、本実施例の排気浄化操作について説
明する。本実施例では、通常運転時には排気切り換え弁
２はバイパス側の排気通路３ｂを閉鎖する位置に保持さ
れ、排気はその全量がＮＯ_X 吸収剤５に流入する。これ
により、排気中のＮＯ_X はＮＯ_X 吸収剤５に吸収され、
ＮＯ_X を除去された排気がＮＯ_X 選択還元触媒９に流入
する。このとき、ＮＯ_X 選択還元触媒９は排気中に含ま
れる僅かなＨＣをゼオライトの細孔に吸着する。

【００２５】次いで、後述する所定の再生操作実行条件
が成立すると、排気切替え弁２は排気通路３ａ側を所定
開度まで絞り、ＮＯ_X 吸収剤５に流入する排気の流量を
低減させる。これにより、ＮＯ_X 吸収剤５に流入する排
気をリッチ空燃比にするために必要な還元剤の量が低減
される。また、還元剤供給装置１１からはＮＯ_X 吸収剤
に流入する排気ガスの流量に対してＮＯ_X 吸収剤５の雰
囲気をかなりリッチにすることができるだけの量の還元
剤が供給される。すなわち、ＮＯ_X 吸収剤５のリッチ処
理が行われる。このとき、バイパス側の排気通路３ｂは
全開になるため、排気の殆どは排気通路３ｂを流れるの
で排気抵抗は増大せず、機関の運転に影響は生じない。

【００２６】また、再生操作初期に流出する未浄化のＮ
Ｏ_X と、リッチ処理により発生するアンモニア及び余剰
のＨＣはＮＯ_X 吸収剤５から排気通路３ａに流出し、バ
イパス側の排気通路３ｂとの合流部で排気通路３ｂを流
れてきた排気ガスと混合した後ＮＯ_X 選択還元触媒９に
流入する。このため、ＮＯ_X 吸収剤５から流出したリッ
チ空燃比の排気ガスはバイパス側の排気通路３ｂを流れ
る未浄化のＮＯ_X を含む大量のリーン空燃比の排気ガス
により希釈され、ＮＯ_X 選択還元触媒９に流入する排気
ガスの空燃比は全体としてリーンになる。

【００２７】従ってＮＯ_X 選択還元触媒９ではリーン雰
囲気下で、流入する排気中の未浄化のＮＯ_X と、ＮＯ_X
吸収剤５のリッチ処理により発生するアンモニア、ＨＣ
成分及び、ＮＯ_X 吸収剤５の再生時の反応熱による排気
温度上昇のためにＮＯ_X 選択還元触媒９に吸着されてい
たＨＣ成分が放出されたものが同時に存在することにな
り、排気中の未浄化ＮＯ_X 成分とアンモニア、ＨＣが反
応してＮＯ_X とアンモニアの両方が同時に浄化される。

【００２８】また、所定時間が経過してＮＯ_X 吸収剤５
の再生が完了すると切替えバルブ２はバイパス側排気通
路３ｂを閉鎖する位置に移動し、排気はその全量がＮＯ
_X 吸収剤５に導かれ、ＮＯ_X の吸収が再開される。上述
のように、ＮＯ_X 吸収剤５の下流側にＮＯ_X 選択還元触
媒９を配置して、未浄化ＮＯ_X とアンモニア、ＨＣ成分
を同時に浄化することにより、ＮＯ_X 吸収剤５をリッチ
処理により短時間でＮＯ_X 吸収剤を再生することが可能
になる。また、ＮＯ_X 吸収剤５の再生操作時にもＮＯ_X
選択還元触媒９で排気中のＮＯ_X の浄化を行うことがで
きるため再生操作中のＮＯ_X の大気放出が防止される。

【００２９】次に、本実施例のＮＯ_X 吸収剤５の再生条
件について説明する。一般にＮＯ_X 吸収剤５とＮＯ_X 選
択還元触媒９の活性温度は相違し、通常、ＮＯ_X 選択還
元触媒９はＮＯ_X 吸収剤５より高い活性温度を必要とす
る。このため、本実施例ではＮＯ_X 吸収剤５とＮＯ_X 選
択還元触媒９との両方の温度条件を考慮して、排気温度
センサ６で検出した排気温度に応じてＮＯ_X 吸収剤５の
再生条件を変更している。

【００３０】図２は本実施例におけるＮＯ_X 吸収剤５の
再生操作開始条件を示すマップである。図２において縦
軸はＮＯ_X 吸収剤５がＮＯ_X 吸収に使用された時間Ｔを
示す。時間ＴはＮＯ_X 吸収剤５が吸収したＮＯ_X 量に対
応する値になる。また、図２横軸は排気温度を示し、Ｎ
Ｏ_X 吸収剤５とＮＯ_X 選択還元触媒９の温度に対応す
る。ここで、温度ｔ_A はＮＯ_X 吸収剤５が活性を示す下
限温度（例えば約２５０度Ｃ）に対応する排気温度、温
度ｔ_B はＮＯ_X 選択還元触媒９が活性を示す下限温度
（例えば約３５０度Ｃ）に対応する排気温度である。本
実施例では排気温度ｔがｔ_B より高い場合、すなわちＮ
Ｏ_X 吸収剤５とＮＯ_X 選択還元触媒９の両方が活性を示
す温度領域ではＮＯ_X 吸収剤５のＮＯ_X 吸収量Ｔが第一
の所定値Ｔ_Aより大きい場合にＮＯ_X 吸収剤５の再生を
行う（図２、領域Ｉ）。

【００３１】また、排気温度ｔがｔ_A とｔ_B の間にある
場合、すなわちＮＯ_X 吸収剤５は活性温度に到達してい
るがＮＯ_X 選択還元触媒９が活性温度に到達していない
場合にはＮＯ_X 吸収剤５のＮＯ_X 吸収量Ｔが第二の所定
値Ｔ_B （Ｔ_B ＞Ｔ_A ）より大きい場合にのみＮＯ_X 吸収
剤５の再生を行い（図２、領域ＩＩ）、領域Ｉと領域Ｉ
Ｉでは条件を変えてＮＯ_X 吸収剤５の再生を行ってい
る。以下、それぞれの領域における再生操作について説
明する。

【００３２】（１）領域Ｉ（ｔ≧ｔ_B かつＴ≧Ｔ_A の場
合） ｔ≧ｔ_B の温度領域では、ＮＯ_X 吸収剤５とＮＯ_X 選択
還元触媒９との両方が活性温度に到達しているため、Ｎ
Ｏ_X 吸収剤５のＮＯ_X 吸収量がある程度大きくなった場
合（Ｔ＞Ｔ_A の場合）には通常の再生操作を行う。すな
わち、排気切り換え弁２を切り換えて排気通路３ａを略
全閉にする所定位置に保持してＮＯ_X 吸収剤５を通過す
る排気ガス流量を絞り、還元剤供給装置１１から所定量
の還元剤を供給し、ＮＯ_X 吸収剤５のリッチ処理を行
う。ここでＮＯ_X 吸収量Ｔ_A は、ＮＯ_X 吸収剤５が飽和
するまでに充分余裕を持った吸収量である。

【００３３】（２）領域ＩＩ（ｔ_A ≦ｔ＜ｔ_B かつＴ≧
Ｔ_B の場合） ｔ_A ≦ｔ＜ｔ_B の温度領域ではＮＯ_X 選択還元触媒９は
活性温度に到達していないので、通常はＮＯ_X 吸収剤５
の再生を行わずできるだけ領域Ｉの条件が成立するのを
待つようにし、ＮＯ_X 吸収剤５のＮＯ_X 吸収量が増大し
てＮＯ_X 吸収剤５が飽和する恐れがある値になった場合
（Ｔ≧Ｔ_B の場合）にのみＮＯ_X 吸収剤５の再生を行
う。

【００３４】また、再生操作を実行する場合にはできる
だけＮＯ_X 選択還元触媒９の温度を速く上昇させて領域
Ｉに移行できるように、排気温度ｔを上昇させる操作を
行う。すなわち、領域ＩＩでは再生操作実行時に領域Ｉ
の場合よりもＮＯ_X 吸収剤５を通過する排気ガス流量が
増大する位置に排気切り換え弁２を保持する。また、還
元剤供給装置１１から供給する還元剤の供給量も排気ガ
ス流量に応じて増大させてＮＯ_X 吸収剤５上での還元剤
の酸化反応を活発にする。これによりＮＯ_X 選択還元触
媒９に流入する排気ガス温度が上昇し、ＮＯ_X 選択還元
触媒９の温度が上昇するためＮＯ_X 選択還元触媒９が速
やかに活性温度に到達する。

【００３５】なお、還元剤供給量は排気酸素濃度センサ
７の出力に応じて、ＮＯ_X 吸収剤５を通過する排気ガス
の空燃比が理論空燃比付近になるようにフィードバック
制御してもよい。また、ＮＯ_X 選択還元触媒９に予め電
気ヒータを設けておき、領域ＩＩで再生を行なう場合に
通電してＮＯ_X 選択還元触媒９を加熱するようにすれば
ＮＯ_X 選択還元触媒９を更に速く昇温させることができ
る。

【００３６】また、ＮＯ_X 選択還元触媒９が活性温度に
到達した後は排気切り換え弁２と還元剤供給装置１１は
領域Ｉの場合と同様に制御され、ＮＯ_X 吸収剤５の通常
の再生操作が行われる。図３に上記再生条件の判定フロ
ーチャートを示す。本ルーチンはＥＣＵ２０により所定
時間毎に実行され、判定された領域に応じて再生操作実
行フラグＦと還元剤供給制御フラグＫの値が設定され
る。

【００３７】図３においてステップ３０１から３０３は
上記領域の判定動作を示す。また、ステップ３０４、３
０５はステップ３０１から３０３で条件が上記領域Ｉに
あると判定された場合であり、ステップ３０４では再生
操作実行フラグＦの値が“１”にセットされ、ステップ
３０５で還元剤供給量フラグＫの値が“１”にセットさ
れる。

【００３８】フラグＦの値が“１”にセットされるとＥ
ＣＵ２０により別途実行される図示しないルーチンによ
り排気切り換え弁２は排気通路３ａを略全閉にする第一
の所定開度に保持される。同様に、フラグＫが“１”に
セットされるとＥＣＵ２０により別途行われる図示しな
いルーチンにより還元剤供給装置１１からの還元剤供給
量は排気切り換え弁２の開度に対応してＮＯ_X 吸収剤５
をリッチ処理するのに必要な量に制御される。

【００３９】ステップ３０６、３０７はステップ３０１
から３０３で条件が上記領域ＩＩにあると判定された場
合であり、フラグＦとフラグＫの値はそれぞれ“２”に
セットされる。これにより、排気制御弁２の開度は前記
第一の開度より大きい第二の所定開度に保持され、ＮＯ
_X 吸収剤５を通過する排気ガス流量は領域Ｉより大きい
値に設定される。また、還元剤供給装置１１からの還元
剤供給量は、排気切換え弁２の開度に対応してＮＯ_X 吸
収剤５をリッチ処理するのに必要な量に制御される。

【００４０】ステップ３０６、３０７はステップ３０１
から３０３で条件が上記領域Ｉ、領域ＩＩ以外の領域に
あると判定された場合であり、フラグＦとフラグＫの値
はそれぞれゼロリセットされる。この場合にはＮＯ_X 吸
収剤５の再生操作は行われず、排気切り換え弁２はバイ
パス側排気通路３ｂを全閉にして排気の全量をＮＯ_X吸
収剤５に導くとともに、還元剤供給装置１１からの還元
剤供給は停止される。

【００４１】次に、図４を用いて本発明の別の実施例を
説明する。本実施例では、バイパス側排気通路３ｂに二
次空気を供給する二次空気供給装置１５が設けられてい
る点と、ＮＯ_X 選択還元触媒９入口排気温度を検出する
排気温度センサ１６とが新たに設けられている点が図１
の構成と相違する。前述のように、ＮＯ_X 選択還元触媒
９の活性温度は一般にＮＯ_X 吸収剤５の活性温度よりも
高いため、ＮＯ_X 吸収剤５の再生操作はできるだけ高い
排気温度領域で行うことが好ましい。ところが、ＮＯ_X
吸収剤５とＮＯ_X 選択還元触媒９にはそれぞれ使用上限
温度があり、排気温度がこの上限温度を越えると劣化が
加速される。また、一般にＮＯ_X 選択還元触媒９の使用
上限温度はＮＯ_X 吸収剤５の使用上弦温度より高いた
め、ＮＯ_X 吸収剤５再生時の排気温度の上限はＮＯ_X 選
択還元触媒９の使用上限温度で規制されてしまう。

【００４２】本実施例では、ＮＯ_X 選択還元触媒９に二
次空気を供給して流入排気温度を低下させることによ
り、ＮＯ_X 吸収剤５再生時の排気温度の上限を拡大して
いる。図４において、二次空気供給装置１５はエアポン
プ等の適宜な加圧空気源１５ａと流量制御弁１５ｂとを
そなえ、ＥＣＵ２０からの制御信号により、エアポンプ
１５ａの発停と流量制御弁１５ｂの開度を制御すること
により所定条件下でバイパス側排気通路３ｂに二次空気
が供給される。

【００４３】図５は、本実施例における再生操作開始条
件と二次空気導入条件とを示す図２と同様なマップであ
る。図５においてｔ_A 、ｔ_B 、Ｔ_A 、Ｔ_B 及び領域Ｉ、
ＩＩは図２と同様な値を示す。また、ｔ_C はＮＯ_X 選択
還元触媒９の使用上限温度に対して余裕をみた低い温度
とされ、本実施例では例えば６００度Ｃ程度に設定され
る。

【００４４】本実施例では、ＮＯ_X 吸収剤５の再生操作
は二次空気の供給制御とは独立して図５のマップに従っ
て制御される。本実施例のＮＯ_X 吸収剤５の再生操作及
び領域Ｉ、領域ＩＩの設定は図２、図３と同様であるの
でここでは説明を省略する。また、図５領域ＩＩＩは二
次空気の導入が行われる領域を示す。本実施例ではＮＯ
_X 吸収剤５出口の排気温度センサ６により検出した排気
温度がＮＯ_X 選択還元触媒９の使用上限温度ｔ_C を越え
た場合には、ＮＯ_X 吸収剤５の再生操作の有無にかかわ
らず（すなわち、領域Ｉにあるか否かにかかわらず）二
次空気の導入が行われる。また、二次空気の供給量はＮ
Ｏ_X 選択還元触媒９入口排気温度センサ１６の出力に基
づいて、ＮＯ_X 選択還元触媒９入口温度がｔ_C以下にな
るようにＥＣＵ２０によりフィードバック制御される。
これにより、排気温度が高い状態でＮＯ_X 吸収剤５の再
生操作が実行された場合に、再生操作によりＮＯ_X 吸収
剤５出口排気温度が上昇した場合でもＮＯ_X 選択還元触
媒９は使用上限温度以下の温度に保たれるため、劣化が
加速されることがない。

【００４５】

【発明の効果】本発明の排気浄化装置は、ＮＯ_X 吸収剤
の下流側にリーン排気条件下で排気中のＮＯ_X とＨＣと
を選択的に反応させＮＯ_X を分解するＮＯ_X 選択還元触
媒を配置して、ＮＯ_X 吸収剤再生操作時に発生するアン
モニアや未浄化ＮＯ_X を浄化するようにしたことによ
り、ＮＯ_X 吸収剤の再生条件の範囲を拡げ、短時間で効
率的な再生を行うことができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明する図である。

【図２】図１の実施例の再生操作開始条件を示す図であ
る。

【図３】図１の実施例の再生条件の判定を示すフローチ
ャートである。

【図４】本発明の図１とは別の実施例を説明する図であ
る。

【図５】図４の実施例の再生操作開始条件を示す図２と
同様な図である。

【図６】本発明のＮＯ_X 吸収剤の吸放出作用を説明する
図である。

【符号の説明】

１…排気管 ２…排気切り換え弁 ３ａ、３ｂ…分岐排気通路 ５…ＮＯ_X 吸収剤 ６…排気温度センサ ７…排気酸素濃度センサ ９…ＮＯ_X 選択還元触媒 １１…還元剤供給装置 １５…二次空気供給装置 ２０…エンジン制御回路（ＥＣＵ）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/20 ＺＡＢ Ｒ 3/28 ＺＡＢ ３０１ Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リーン空燃比の燃焼を行うことのできる
   内燃機関の排気通路に、流入排気の空燃比がリーンのと
   きにＮＯ_X を吸収し流入排気の酸素濃度が低下したとき
   に吸収したＮＯ_X を放出するＮＯ_X 吸収剤を配置して排
   気中のＮＯ_Xを吸収させ、その後ＮＯ_X 吸収剤に流入す
   る排気空燃比をリッチにして吸収したＮＯ_X をＮＯ_X 吸
   収剤から放出させると共に該ＮＯ_X を還元浄化する内燃
   機関の排気浄化装置において、前記ＮＯ_X 吸収剤の下流
   側にリーン排気空燃比条件下で排気中のＮＯ_X を還元剤
   と選択的に反応させ得るＮＯ_X 選択還元触媒を設けたこ
   とを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。