JPH1181992A

JPH1181992A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JPH1181992A
Application number: JP9250295A
Authority: JP
Inventors: Kanehito Nakamura; 兼仁中村; Tsukasa Kuboshima; 司窪島
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-09-16
Filing date: 1997-09-16
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ノッキングの発生やスモークの発生を防ぎな
がら、ＮＯｘ吸着材を用いてＮＯｘを効率良く浄化でき
るようにする。【解決手段】集合排気管１８にＮＯｘ吸着材１９を配
設すると共に、その下流に排気中のＮＯｘを還元浄化す
るＮＯｘ触媒２０を配設する。ＮＯｘ触媒２０のＮＯｘ
浄化温度範囲は、ＮＯｘ吸着材１９のＮＯｘ吸着温度範
囲よりも高温となっている。エンジン電子制御回路２５
は、エンジン運転中にＮＯｘ吸着材１９のＮＯｘ吸着量
を推定し、このＮＯｘ吸着量が所定量以上になったと判
断した時に、燃料噴射量を増量補正すると共に、燃料噴
射時期を遅角補正し、エンジン出力を変化させずに排気
温度を上昇させる。これにより、ＮＯｘ吸着材１９を温
度上昇させてＮＯｘを脱離させると共に、ポスト噴射を
行って、炭化水素をＮＯｘ触媒２０に供給し、排気中の
ＮＯｘを還元浄化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、希薄空燃比で運転
される内燃機関の排気ガス中に含まれる窒素酸化物を浄
化する内燃機関の排気浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】希薄空燃比で燃焼が行われる内燃機関か
ら排出される排気中の窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」と表
記する）を浄化するために、排気管にＮＯｘ吸着材を設
置し、リーン雰囲気でＮＯｘを吸着し、リッチ雰囲気で
ＮＯｘを脱離させ、更に炭化水素を還元剤としてＮＯｘ
吸着材に供給してＮＯｘを還元浄化する技術が提案され
ている。この技術をディーゼルエンジンに適用した公知
技術として、特開平５一１５６９９３号公報がある。こ
のものは、リッチ雰囲気をつくるために内燃機関の燃焼
形態を通常の拡散燃焼主体の燃焼から予混合燃焼主体の
燃焼に切り換えるようにしている。予混合燃焼主体の燃
焼に切り換える手段として、燃焼開始前に燃焼室に噴射
する燃料量を増大させるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ディー
ゼルエンジンでリッチ雰囲気をつくるために燃焼開始前
に燃焼室に噴射する燃料量を増量すると、燃料の早期着
火（ノッキング）が発生しやすくなる。特に、エンジン
負荷が高くなりシリンダ温度が高くなると、ノッキング
が起こりやすい。更に、燃焼開始前に燃料噴射量を増量
すると、燃料が完全燃焼せずに、大量のスモークが発生
してしまい、排気エミッションが悪化するばかりか、発
生した大量のスモークがＮＯｘ吸着材に付着して、ＮＯ
ｘ吸着能力が低下してしまう。

【０００４】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、ノッキングの発生や
スモークの発生を防ぎながら、ＮＯｘ吸着材を用いてＮ
Ｏｘを効率良く浄化できる内燃機関の排気浄化装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の排気浄化装置によれ
ば、排気通路にＮＯｘ吸着材を配設すると共に、その下
流に排気中のＮＯｘを還元浄化する触媒を配設し、前記
ＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸着量を吸着量推定手段により推
定する。そして、制御手段は、吸着量推定手段の推定結
果に基づき、ＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸着量が所定量以上
になったと判断した時に、昇温手段を作動させてＮＯｘ
吸着材を温度上昇させてＮＯｘを脱離させると共に、還
元剤供給手段を作動させて触媒に還元剤を供給し、この
触媒でＮＯｘを還元浄化する。

【０００６】この構成では、ＮＯｘ吸着材からＮＯｘを
脱離させる手段として、リッチ雰囲気をつくるのではな
く、ＮＯｘ吸着材を温度上昇させるようにしている。こ
のため、リッチ雰囲気をつくるために燃焼開始前に燃料
噴射量を増量する必要がなくなり、燃料噴射量の増量に
よるノッキングの発生やスモークの発生の問題を解消す
ることができ、安定した燃焼状態のもとでＮＯｘを効率
良く浄化できて、低エミッション化、ドライバビリティ
向上の要求を十分に満たすことができる。

【０００７】この場合、請求項２のように、触媒のＮＯ
ｘ浄化温度範囲の少なくとも高温範囲がＮＯｘ吸着材の
ＮＯｘ吸着温度範囲よりも高温側に位置するように設定
すると良い。一般に、リーン雰囲気でＮＯｘを浄化する
触媒として、比較的低温域でＮＯｘを浄化する触媒や、
比較的高温域でＮＯｘを浄化する触媒まで各種の触媒が
あるが、触媒のＮＯｘ浄化温度範囲の少なくとも高温範
囲がＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸着温度範囲よりも高温であ
れば、ＮＯｘ吸着材からＮＯｘが脱離する温度が触媒の
ＮＯｘ浄化温度範囲内の温度となり、ＮＯｘ吸着材から
脱離したＮＯｘを触媒で確実に還元浄化することができ
る。

【０００８】ところで、還元剤供給手段については、例
えばポスト噴射等によりＮＯｘ吸着材の上流側から還元
剤を供給する方法と、還元剤供給手段をＮＯｘ吸着材と
触媒との間に設けて、ＮＯｘ吸着材と触媒との間に還元
剤を供給する方法の２通りが考えられる。ここで、ＮＯ
ｘ吸着材の上流側から還元剤を供給する場合には、ＮＯ
ｘ吸着材に例えばＰｔやＰｄのような低温活性触媒種が
含有されていると、還元剤が触媒上流のＮＯｘ吸着材を
通過する際に比較的低温度でも酸化されてしまい、触媒
に還元剤が供給されず、ＮＯｘを還元浄化できない。

【０００９】この対策として、請求項３のように、ＮＯ
ｘ吸着材は、該ＮＯｘ吸着材からＮＯｘが脱離する温度
領域の少なくとも低温範囲で、還元剤を酸化しないよう
に構成することが好ましい。このようにすれば、ＮＯｘ
吸着材の上流側から供給した還元剤が全てＮＯｘ吸着材
で酸化されてしまうことを防止でき、還元剤を触媒に確
実に供給することができる。尚、ＮＯｘ吸着材と触媒と
の間に還元剤を供給する場合には、還元剤がＮＯｘ吸着
材を通過しないので、ＮＯｘ吸着材による還元剤の酸化
の問題は起こらず、例えばＰｔやＰｄのような低温活性
触媒種が含有されているＮＯｘ吸着材も使用可能であ
る。

【００１０】また、請求項４のように、触媒とＮＯｘ吸
着材の間に炭化水素吸着材を配設しても良い。つまり、
内燃機関の排気中には微量の炭化水素が含まれており、
これを炭化水素吸着材で吸着し、高温時に脱離させて下
流の触媒にＮＯｘの還元剤として供給するようにすれ
ば、還元剤供給手段で供給する還元剤量を低減できて経
済的である。しかも、排気温度が触媒のＮＯｘ浄化温度
範囲よりも低い時でも、還元剤（炭化水素）が触媒をす
り抜けて排出されることを防止でき、大気中への炭化水
素排出量を大幅に低減できる。一般に、炭化水素吸着材
が炭化水素を吸着できる温度は、ＮＯｘ吸着材がＮＯｘ
を吸着できる温度より低い。従って、炭化水素吸着材を
ＮＯｘ吸着材の下流に配設すれば、排気ガスが比較的高
温になる加速時等でも、ＮＯｘ吸着材の熱容量により排
気ガスが冷却されるため、炭化水素吸着材に流入する排
気ガスの温度が低くなり、炭化水素吸着材で排気中の炭
化水素を吸着することができる。

【００１１】ところで、ＮＯｘ吸着材を温度上昇させる
昇温手段としては、ＮＯｘ吸着材に電気ヒータ等の発熱
源を設けることが考えられるが、請求項５のように、排
気温度を上昇させることで、ＮＯｘ吸着材を温度上昇さ
せるようにしても良い。排気温度を上昇させる手段とし
ては、例えば、次のような方法が考えられる。

【００１２】燃料噴射量を増量して燃料噴射時期を遅
角する。燃料噴射時期の遅角は、燃料噴射量の増量によ
るエンジントルクの上昇を抑えるために行う。ガソリンリーンバーンエンジンや筒内噴射ガソリンエ
ンジンにおいては、点火時期を遅角させる。この際、ト
ルク低下を抑えるために燃料噴射量を増量しても良い。内燃機関の膨張行程前半で筒内に少量の燃料を噴射し
て燃焼させる。ディーゼルエンジンにおいては、吸気絞り弁を一時的
に絞って吸入空気量を一時的に減少させる。

【００１３】これら〜のいずれかの方法で排気温度
を上昇させれば、電気ヒータ等の特別な加熱装置を必要
とせず、ＮＯｘ吸着材の昇温、つまり、ＮＯｘの脱離を
実現できる。特に、エンジン負荷が低い場合は、吸気絞
り弁により吸入空気量を減らして排気温度を昇温する方
法が有効であり、一方、エンジン負荷が高い場合は、燃
料噴射時期又は点火時期を遅角し、それによってエンジ
ン出力が低下する分、燃料噴射量を増量する方法が有効
である。また、内燃機関の膨張行程前半で筒内に少量の
燃料を噴射して燃焼させる方法を用いれば、エンジン出
力のための燃料噴射量や燃料噴射時期を大きく変更する
必要がないため、トルクショックの発生や燃費の悪化が
少ない。

【００１４】また、請求項６のように、排気通路を２つ
に分岐して第１の排気通路と第２の排気通路を形成し、
第１の排気通路にＮＯｘ吸着材と第１の触媒を直列に配
設すると共に、第２の排気通路に炭化水素吸着材と第２
の触媒を直列に配設し、第１及び第２の排気通路の上流
側分岐部に、排気の流れを切り換える排気通路切換手段
を配設した構成としても良い。この場合、排気温度を排
気温度判定手段により判定し、排気温度に応じて排気通
路切換手段を切り換えれば、ＮＯｘ吸着材、炭化水素吸
着材、各触媒をそれぞれ有効に活用して、排気中のＮＯ
ｘを効率良く浄化できる。しかも、排気温度が低い時に
は、排気中の炭化水素を炭化水素吸着材で吸着して、そ
の後のＮＯｘの浄化のために蓄えておくことができるた
め、還元剤供給手段で供給する還元剤量を低減できて経
済的であると共に、排気温度が触媒のＮＯｘ浄化温度範
囲よりも低い時でも、還元剤（炭化水素）が触媒をすり
抜けて排出されることを防止でき、大気中への炭化水素
排出量を大幅に低減することができる。

【００１５】この場合、請求項７のように、第１の触媒
のＮＯｘ浄化温度範囲の少なくとも高温範囲がＮＯｘ吸
着材のＮＯｘ吸着温度範囲よりも高温側に位置するよう
に設定すると共に、第２の触媒のＮＯｘ浄化温度範囲の
少なくとも高温範囲が炭化水素吸着材の炭化水素吸着温
度範囲よりも高温側に位置するように設定することが好
ましい。このようにすれば、第１の排気通路側では、Ｎ
Ｏｘ吸着材からＮＯｘが脱離する温度が第１の触媒のＮ
Ｏｘ浄化温度範囲内の温度となり、ＮＯｘ吸着材から脱
離したＮＯｘを第１の触媒で確実に還元浄化することが
できる。また、第２の排気通路側では、炭化水素吸着材
から炭化水素が脱離する温度が第２の触媒のＮＯｘ浄化
温度範囲内の温度となり、炭化水素吸着材から脱離した
炭化水素を第２の触媒で還元剤として有効に利用してＮ
Ｏｘを浄化することができる。

【００１６】ところで、ＮＯｘ吸着材はＮＯｘを化学的
に吸着するため脱離温度が一般的に高温であり、一方、
炭化水素吸着材は炭化水素を物理的に吸着するため脱離
温度が一般的に低温である。

【００１７】この関係を考慮し、請求項８のように、Ｎ
Ｏｘ吸着材の下流に配設する第１の触媒を高温型（ＮＯ
ｘ浄化温度範囲が高温）にし、炭化水素吸着材の下流に
配設する第２の触媒を低温型（ＮＯｘ浄化温度範囲が低
温）にすることが好ましい。このようにすれば、ＮＯｘ
吸着材のＮＯｘ脱離温度と第１の触媒のＮＯｘ浄化温度
範囲とが対応し、炭化水素吸着材の炭化水素脱離温度と
第２の触媒のＮＯｘ浄化温度範囲とが対応するため、排
気温度に応じて排気通路切換手段を切り換えることで、
排気温度を問わず、第１及び第２の両触媒を利用してＮ
Ｏｘを効率良く還元浄化できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】

［実施形態（１）］以下、本発明をディーゼルエンジン
に適用した実施形態（１）を図１乃至図６に基づいて説
明する。

【００１９】まず、図１に基づいてエンジン制御システ
ム全体の構成を説明する。内燃機関であるディーゼルエ
ンジン１０の各気筒には、吸気管１１を通して吸入され
る吸入空気が吸気マニホールド１３を通して吸入され
る。ディーゼルエンジン１０の各気筒には、電磁弁式の
燃料噴射弁１４が取り付けられ、各燃料噴射弁１４に
は、高圧燃料ポンプ１５から高圧に蓄圧された燃料がコ
モンレール１６を通して分配される。

【００２０】この燃料噴射弁１４は、図６に示すよう
に、圧縮上死点近傍でエンジン出力発生のためのメイン
噴射を行うと共に、このメイン噴射に先立ち、パイロッ
ト噴射を行って少量の燃料を噴射し、この燃料が着火状
態になったところで、メイン噴射を行うことで、燃焼初
期の予混合燃焼を減少させてＮＯｘ排出量を低減させ
る。更に、燃料噴射弁１４は、気筒内の温度が低下して
燃料が燃焼しない膨張行程後半にポスト噴射を実行し、
ＮＯｘ触媒２０に炭化水素を還元剤として供給する。従
って、燃料噴射弁１４は特許請求の範囲でいう還元剤供
給手段としての役割も果たす。

【００２１】ディーゼルエンジン１０の各気筒から排出
される排気ガスは、排気マニホールド１７を通して１本
の集合排気管１８（排気通路）に排出され、この集合排
気管１８の途中には、排気中のＮＯｘを吸着するＮＯｘ
吸着材１９が配設され、その下流に排気中のＮＯｘを還
元浄化する触媒、すなわちＮＯｘ触媒２０が配設されて
いる。

【００２２】本実施形態（１）では、ＮＯｘ吸着材１９
として、Ｍｎ（マンガン）−Ｚｒ酸化物（ジルコニア）
を用いており、この材料は低温時にＮＯｘを吸着し、高
温時にＮＯｘを脱離する。反応としては、低温時に、Ｍ
ｎがＮＯをＮＯ₂又はＮＯ₃に酸化し、これらをＺｒが
ＮＯ₃ ^-の形で化学吸着する。高温時には、ＺｒからＮ
Ｏ₃ ^-がＮＯ₂に化学変化して脱離する。一方、ＮＯｘ
触媒２０は、Ｃｕ（銅）ゼオライトを用いており、特定
の温度範囲で炭化水素（軽油等の燃料）を還元剤とし
て、酸素過剰下で選択的にＮＯｘを還元浄化する。

【００２３】ここで、図２を用いてＮＯｘ吸着材１９の
ＮＯｘ吸着率とＮＯｘ触媒２０のＮＯｘ浄化率に関する
温度特性を説明する。ＮＯｘ吸着材１９は約１５０℃以
下ではＮＯｘを吸着せず、約１５０℃から約３５０℃ま
での温度範囲でＮＯｘを吸着し、約３５０℃以上でＮＯ
ｘを脱離する。つまり、約１５０℃から約３５０℃まで
の範囲がＮＯｘ吸着材１９のＮＯｘ吸着温度範囲であ
る。通常のエンジン運転条件では、排気温度がＮＯｘ吸
着材１９のＮＯｘ吸着温度範囲内で制御され、ディーゼ
ルエンジン１０から排出されたＮＯｘがＮＯｘ吸着材１
９で吸着される。

【００２４】一方、ＮＯｘ触媒２０は約３５０℃以下で
ＮＯｘを浄化せず、約３５０℃から５５０℃までの温度
範囲でＮＯｘを浄化し、約５５０℃以上で再びＮＯｘを
浄化しなくなる。つまり、約３５０℃から約５５０℃ま
での範囲がＮＯｘ触媒２０のＮＯｘ浄化温度範囲であ
る。従って、ＮＯｘ触媒２０のＮＯｘ浄化温度範囲は、
ＮＯｘ吸着材１９のＮＯｘ吸着温度範囲よりも高温にな
っており、ＮＯｘ吸着材１９の温度がＮＯｘ吸着温度範
囲を越えて、ＮＯｘ吸着材１９からＮＯｘが脱離する時
に、そのＮＯｘを下流のＮＯｘ触媒２０で還元浄化でき
るようになっている。

【００２５】図１に示すように、ＮＯｘ吸着材１９の上
流側には、排気温度を検出する排気温度センサ２１が設
置され、また、ＮＯｘ触媒２０の下流側には、排気中の
ＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ２２が設置されてい
る。

【００２６】これら排気温度センサ２１、ＮＯｘセンサ
２２の出力信号は、エンジン電子制御回路（以下「ＥＣ
Ｕ」と表記する）２５に入力される。このＥＣＵ２５
は、アクセルセンサ２６及びエンジン回転数センサ２７
等から出力される信号を読み込んでディーゼルエンジン
１０の運転状態を検出し、燃料噴射量や燃料噴射時期を
制御する。

【００２７】このＥＣＵ２５は、マイクロコンピュータ
を主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）
には、燃料噴射量や燃料噴射時期を制御する燃料噴射制
御プログラム（図示せず）や図３及び図４に示すＮＯｘ
浄化制御プログラム等が記憶されている。

【００２８】以下、このＥＣＵ２５によって実行される
図３及び図４のＮＯｘ浄化制御プログラムの処理内容を
説明する。本プログラムは所定時間毎に実行され、特許
請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本プ
ログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、ア
クセルセンサ２６、エンジン回転数センサ２７及び排気
温度センサ２１で検出したアクセル開度ＡＣ、エンジン
回転数Ｎｅ及び排気温度Ｔを読み込む。この後、ステッ
プ１０２に進み、アクセル開度ＡＣとエンジン回転数Ｎ
ｅとに基づいてＮＯｘ排出量を算出する。このＮＯｘ排
出量の算出は、予めアクセル開度ＡＣとエンジン回転数
ＮｅとパラメータとするＮＯｘ排出量のマップｆ（Ａ
Ｃ，Ｎｅ）を設定しておき、その時点のＡＣ，Ｎｅに応
じたＮＯｘ排出量をマップｆ（ＡＣ，Ｎｅ）より算出す
る。

【００２９】この後、ステップ１０３に進み、ＮＯｘ吸
着材１９のＮＯｘ吸着量をＮＯｘ排出量と排気温度Ｔに
基づいて算出する。具体的には、排気温度Ｔに応じたＮ
Ｏｘ吸着材１９の吸着率をマップ等から求め、その吸着
率にＮＯｘ排出量を乗算してＮＯｘ吸着量を算出する。
そして、次のステップ１０４で、ＮＯｘ吸着材１９の積
算ＮＯｘ吸着量を、前回までの積算ＮＯｘ吸着量に今回
のＮＯｘ吸着量（ステップ１０３の演算値）を積算して
求める。上記ステップ１０３，１０４の処理が特許請求
の範囲でいう吸着量推定手段として機能する。

【００３０】次のステップ１０５では、積算ＮＯｘ吸着
量が所定吸着量以上であるか否かを判定し、所定吸着量
未満であれば、以降の処理を行うことなく、本プログラ
ムを終了する。ここで、所定吸着量は、ＮＯｘ吸着材１
９の飽和吸着量以下の範囲で予め設定されている。

【００３１】一方、積算ＮＯｘ吸着量が所定吸着量以上
であれば、ステップ１０６に進み、排気温度センサ２１
で検出した排気温度Ｔを読み込んだ後、ステップ１０７
に進み、この排気温度Ｔを所定温度範囲（ＮＯｘの浄化
に適した温度範囲）と比較する。もし、排気温度Ｔが所
定温度範囲より低温であれば、ステップ１０８に進み、
燃料噴射量を増量補正すると共に、この増量補正による
エンジントルクの上昇を抑えるために、燃料噴射時期を
遅角補正して、排気温度を上昇させ、再度、排気温度Ｔ
を読み込んで所定温度範囲と比較する処理（ステップ１
０６，１０７）を繰り返す。上記ステップ１０８の処理
が特許請求の範囲でいう昇温手段として機能する。

【００３２】これに対し、排気温度Ｔが所定温度範囲よ
り高温の場合は、ステップ１０９に進み、燃料噴射量を
減量補正すると共に、この減量補正によるエンジントル
クの低下を抑えるために、燃料噴射時期を進角補正し
て、排気温度を低下させ、再度、排気温度Ｔを読み込ん
で所定温度範囲と比較する処理（ステップ１０６，１０
７）を繰り返す。

【００３３】以上の処理により、排気温度Ｔが所定温度
範囲内（つまりＮＯｘの浄化に適した温度範囲）になる
と、ステップ１０７から図４のステップ１１０に進み、
膨張行程後半にポスト噴射を開始する。このポスト噴射
を行う膨張行程後半は、気筒内の温度が低下して燃料が
燃焼しないため、ポスト噴射された燃料は、未燃状態の
まま排気ガスに混じってディーゼルエンジン１０から排
出され、ＮＯｘ触媒２０に供給されて、ＮＯｘの還元浄
化のために用いられる。

【００３４】ポスト噴射開始後、ステップ１１１に進
み、ＮＯｘセンサ２２で検出した排気中のＮＯｘ濃度Ｓ
ＮＯｘを読み込んだ後、ステップ１１２に進み、ＮＯｘ
濃度ＳＮＯｘを所定濃度範囲（ＮＯｘの浄化が適正に行
われている時の濃度範囲）と比較する。もし、ＮＯｘ濃
度ＳＮＯｘが所定濃度範囲より低ければ、ＮＯｘ触媒２
０への炭化水素供給量が多すぎると判断できるため、ス
テップ１１３に進み、ポスト噴射量を減量して、ステッ
プ１１５に進む。

【００３５】これに対し、ＮＯｘ濃度ＳＮＯｘが所定濃
度範囲より高い場合は、ＮＯｘ触媒２０への炭化水素供
給量が少なすぎると判断できるため、ステップ１１４に
進み、ポスト噴射量を増量し、ステップ１１５に進む。
また、ステップ１１２で、ＮＯｘ濃度ＳＮＯｘが所定濃
度範囲内であれば、ポスト噴射量を増減せずに、ステッ
プ１１５に進む。

【００３６】このステップ１１５では、ポスト噴射開始
後、ＮＯｘ吸着材１９で吸着したＮＯｘが全て脱離する
のに必要な所定時間が経過したか否かを判定し、所定時
間が経過していなければ、ステップ１０６に戻り、上述
した処理を繰り返す。ポスト噴射開始後、所定時間が経
過すれば、ステップ１１５からステップ１１６に進み、
ポスト噴射を停止し、燃料噴射量の補正を停止すると共
に、燃料噴射時期の補正を停止し、本プログラムを終了
する。

【００３７】以上説明したＮＯｘ浄化制御の挙動を図５
のタイムチャートを用いて説明する。通常のエンジン運
転条件では、排気温度はＮＯｘ吸着材１９のＮＯｘ吸着
温度範囲内に制御されるため、ディーゼルエンジン１０
から排出されたＮＯｘはＮＯｘ吸着材１９で吸着され、
時間の経過とともにＮＯｘ吸着材１９の積算ＮＯｘ吸着
量が増加していく。その後、時刻Ａで、ＮＯｘ吸着材１
９の積算ＮＯｘ吸着量が所定吸着量に達すると、燃料噴
射量を増量補正すると共に、燃料噴射時期を遅角補正
し、エンジン出力を変化させずに、排気温度を上昇させ
る。

【００３８】この排気温度の上昇により、ＮＯｘ吸着材
１９の温度がＮＯｘ脱離温度領域に上昇すると、ＮＯｘ
吸着材１９からＮＯｘが脱離し始めて、ＮＯｘ吸着材１
９の積算ＮＯｘ吸着量が減少し始め、ＮＯｘ触媒２０へ
の流入ＮＯｘ量が増加し始める。そして、ポスト噴射に
より還元剤である炭化水素（軽油）がＮＯｘ触媒２０に
供給されると、ＮＯｘ触媒２０でＮＯｘが浄化される。

【００３９】この際、ＮＯｘ触媒２０に流入するＮＯｘ
には、ディーゼルエンジン１０から排出されるＮＯｘ
と、ＮＯｘ吸着材１９から脱離するＮＯｘが加わるた
め、排気ガス昇温直後は、高濃度のＮＯｘがＮＯｘ触媒
２０に流入する。また、ＮＯｘ触媒２０の熱容量のた
め、排気ガス昇温直後は、ＮＯｘ触媒２０の温度はやや
低く、ＮＯｘ浄化率もやや低いため、ＮＯｘ触媒２０下
流のＮＯｘセンサ２２の出力は高いが、ＮＯｘ触媒２０
の温度が高くなるに従って、ＮＯｘ浄化率が上昇し、Ｎ
Ｏｘセンサ２２の出力（排気中のＮＯｘ濃度）が低下し
ていく。この際、ＮＯｘセンサ２２の出力が所定範囲に
なるようにポスト噴射量を増減補正してＮＯｘ触媒２０
での反応を制御する。

【００４０】そして、時刻ＡからＮＯｘ吸着材１９で吸
着したＮＯｘが全て脱離する所定時間経過後の時刻Ｂ
で、燃料噴射量の増量補正と燃料噴射時期の遅角補正を
終了して、通常のエンジン運転状態に戻り、再度、ＮＯ
ｘ吸着材１９にＮＯｘを吸着させる。

【００４１】以上のようにして、ＮＯｘ吸着材１９とＮ
Ｏｘ触媒２０とを利用し、排気温度を通常温度域と高温
域とに交互に切り換えることで、ＮＯｘ吸着材１９への
ＮＯｘの吸着と、ＮＯｘ吸着材１９からのＮＯｘ脱離
（ＮＯｘ触媒２０によるＮＯｘ浄化）とを交互に実行し
て、排気中のＮＯｘを効率良く低減する。

【００４２】この場合、ＮＯｘ吸着材１９からＮＯｘを
脱離させる手段として、リッチ雰囲気をつくるのではな
く、排気ガス昇温によりＮＯｘ吸着材１９を温度上昇さ
せるようにしているため、リッチ雰囲気をつくるために
燃焼開始前に燃料噴射量を増量する必要がなくなり、燃
料噴射量の増量によるノッキングの発生やスモークの発
生の問題を解消することができ、安定した燃焼状態のも
とでＮＯｘを効率良く浄化できて、低エミッション化、
ドライバビリティ向上の要求を十分に満たすことができ
る。

【００４３】ところで、仮に、ＮＯｘ吸着材１９とし
て、例えばＰｔ（プラチナ）−Ｂａ（バリウム）を用い
ると、ポスト噴射した炭化水素がＮＯｘ吸着材１９のＰ
ｔで反応してしまい、ＮＯｘ触媒２０に供給できなくな
るという問題が発生する。

【００４４】この点、本実施形態（１）では、ＮＯｘ吸
着材１９として、Ｍｎ（マンガン）−Ｚｒ酸化物（ジル
コニア）を用いているため、ＮＯｘが脱離する３５０℃
でもポスト噴射した炭化水素がＮＯｘ吸着材１９で反応
（酸化）することはなく、ＮＯｘ触媒２０に炭化水素を
供給できる。

【００４５】尚、本実施形態（１）では、排気温度セン
サ２１をＮＯｘ吸着材１９の上流側に配設したが、ＮＯ
ｘ吸着材１９の下流側に配設しても良い。このようにす
ると、ＮＯｘ吸着材１９の熱容量により流入ガス温度に
対してＮＯｘ吸着材１９の温度変化が遅れるが、この構
成では、より正確にＮＯｘ吸着材１９の温度、つまり、
ＮＯｘ吸着材１９のＮＯｘ吸着脱離特性を検出できる。
尚、ＮＯｘ吸着材１９の上流と下流の双方に排気温度セ
ンサを配置し、両排気温度センサの検出温度からＮＯｘ
吸着材１９の温度を評価するようにしても良い。

【００４６】また、本実施形態（１）では、図２に示す
ように、ＮＯｘ触媒２０のＮＯｘ浄化温度範囲の全体が
ＮＯｘ吸着材１９のＮＯｘ吸着温度範囲よりも高温にな
っているが、両者の温度範囲が部分的に重なり合ってい
ても良く、要は、ＮＯｘ触媒２０のＮＯｘ浄化温度範囲
の少なくとも高温範囲がＮＯｘ吸着材１９のＮＯｘ吸着
温度範囲よりも高温側にずれていれば良い。

【００４７】［実施形態（２）］上記実施形態（１）で
は、ＮＯｘ吸着材１９を温度上昇させる昇温手段として
燃料噴射量を増量補正し、燃料噴射時期を遅角補正して
排気ガス温度を高くしたが、図７に示す本発明の実施形
態（２）のように、早期ポスト噴射を気筒内の温度がま
だ高く燃料が燃焼する膨張行程前半で行い、早期ポスト
噴射により供給された燃料を筒内で燃焼させて排気温度
を高くするようにしても良い。このようにすれば、燃料
噴射量の増量や燃料噴射時期の遅角が不要になり、制御
が簡単になると共に、エンジンの出力変化を小さくでき
る利点がある。

【００４８】［実施形態（３）］前記実施形態（１）で
は、燃料噴射弁１４からポスト噴射により還元剤（炭化
水素）をＮＯｘ触媒２０に供給したが、図８に示す本発
明の実施形態（３）では、ＮＯｘ吸着材１９とＮＯｘ触
媒２０との間に、炭化水素供給手段として電磁弁式の炭
化水素供給ノズル３１を設け、高圧燃料ポンプ１５のフ
ィード圧を取り出して炭化水素供給ノズル３１で燃料供
給量を調量してＮＯｘ触媒２０に供給するようにしてい
る。これ以外の構成は、前記実施形態（１）と同じであ
る。

【００４９】この構成では、還元剤である炭化水素はＮ
Ｏｘ吸着材１９を通らずにＮＯｘ触媒２０に供給される
ため、還元剤がＮＯｘ吸着材１９で反応する問題が生じ
ない。従って、ＮＯｘ吸着材１９として、例えばＰｔ
（プラチナ）−Ｂａ（バリウム）も使用可能である。

【００５０】［実施形態（４）］図９乃至図１１に示す
本発明の実施形態（４）では、ＮＯｘ吸着材１９とＮＯ
ｘ触媒２０との間に、炭化水素（以下「ＨＣ」と表記す
る）を吸着するＨＣ吸着材３２を配設している。ＮＯｘ
吸着材１９としてＭｎ（マンガン）−Ｚｒ（ジルコニ
ア）酸化物を用い、ＮＯｘ触媒２０としてＣｕ（銅）ゼ
オライトを用い、ＨＣ吸着材３２としてゼオライトを用
いている。これ以外のシステム構成は、前記実施形態
（１）と同じである。

【００５１】図１０に示すように、ＨＣ吸着材３２のＨ
Ｃ吸着温度範囲よりもＮＯｘ吸着材１９のＮＯｘ吸着温
度範囲が高く、更に、このＮＯｘ吸着温度範囲よりもＮ
Ｏｘ触媒２０のＮＯｘ浄化温度範囲が高くなっている。
この場合、ＨＣ吸着材３２は約２００℃以下でＨＣを吸
着し、約２００℃以上でＨＣを脱離する。また、ＮＯｘ
吸着材１９は、約１５０℃以下ではＮＯｘを吸着せず、
約１５０℃から約３５０℃までの範囲でＮＯｘを吸着
し、約３５０℃以上でＮＯｘを脱離する。ＮＯｘ触媒２
０は、約３５０℃以下ではＮＯｘを浄化せず、約３５０
℃から約５５０℃までの範囲でＮＯｘを浄化し、約５５
０℃以上でＮＯｘを浄化しなくなる。

【００５２】本実施形態（４）の制御も、前記実施形態
（１）と同じく、図３及び図４に示すＮＯｘ浄化制御プ
ログラムによって行われる。

【００５３】次に、本実施形態（４）のＮＯｘ浄化制御
の挙動を図１１のタイムチャートを用いて説明する。通
常のエンジン運転条件では、排気温度はＮＯｘ吸着材１
９のＮＯｘ吸着温度範囲内に制御されるため、ディーゼ
ルエンジン１０から排出されたＮＯｘはＮＯｘ吸着材１
９で吸着され、時間の経過とともにＮＯｘ吸着材１９の
積算ＮＯｘ吸着量が増加していく。そして、時刻Ａから
Ｂの間では、ＮＯｘ吸着材１９の熱容量によりＨＣ吸着
材３２に流入する排気ガスの温度は、ＮＯｘ吸着材１９
に流入する排気ガスの温度よりも低くなり、ＨＣ吸着材
３２の温度はＨＣ吸着温度範囲内にあるため、排気ガス
中に含まれる微量のＨＣがＨＣ吸着材３２に吸着され
る。

【００５４】その後、エンジン負荷が上昇して排気温度
が高くなる時刻ＢからＣでは、ＮＯｘ吸着材１９が排気
熱で加熱されて、ＨＣ吸着材３２の温度がＨＣ吸着温度
範囲よりも高くなり、ＨＣ吸着材３２に吸着されている
ＨＣが一部脱離して積算ＨＣ吸着量は一時的に減少す
る。

【００５５】その後、時刻ＣからＥで、エンジン負荷が
低下して排気温度が低下すると、再度、ＨＣ吸着材３２
の温度がＨＣ吸着温度範囲内となり、排気ガス中に含ま
れる微量のＨＣがＨＣ吸着材３２に吸着され、積算ＨＣ
吸着量が増加する。

【００５６】その後、時刻Ｅで、ＮＯｘ吸着材１９の積
算ＮＯｘ吸着量が所定吸着量に達すると、燃料噴射量を
増量補正すると共に、燃料噴射時期を遅角補正し、エン
ジン出力を変化させずに、排気温度を高くする。これに
より、ＮＯｘ吸着材１９の温度がＮＯｘ脱離温度領域に
上昇すると、ＮＯｘ吸着材１９からＮＯｘが脱離を始め
て、ＮＯｘ吸着材１９の積算ＮＯｘ吸着量が減少を始
め、ＮＯｘ触媒２０への流入ＮＯｘ量が増加し始める。
このとき、ＨＣ吸着材３２の温度がやや遅れて上昇し、
ＨＣ吸着材３２からＨＣが脱離してＮＯｘ触媒２０へ流
入する。更に、ポスト噴射により還元剤であるＨＣ（軽
油）がＮＯｘ触媒２０に供給される。

【００５７】これにより、ＮＯｘ触媒２０では、ＨＣ吸
着材３２から脱離したＨＣとポスト噴射により供給した
ＨＣを還元剤としてＮＯｘが浄化される。この結果、Ｈ
Ｃ吸着材３２で吸着したＨＣ量の分だけポスト噴射で供
給するＨＣを低減でき、燃費悪化を抑制することができ
て経済的であると共に、排気温度がＮＯｘ触媒２０のＮ
Ｏｘ浄化温度範囲よりも低い時でも、還元剤（ＨＣ）が
ＮＯｘ触媒２０をすり抜けて排出されることを防止で
き、大気中へのＨＣ排出量を大幅に低減できる。その後
のＮＯｘ浄化制御の挙動は、前記実施形態（１）で説明
した内容と同じである。

【００５８】尚、本実施形態（４）では、排気温度セン
サ２１をＮＯｘ吸着材１９の上流側に配設したが、ＮＯ
ｘ吸着材１９とＨＣ吸着材３２との間に配設しても良
い。その他、ＨＣ吸着材３２とＮＯｘ触媒２０との間に
も排気温度センサを配設し、ＮＯｘ吸着材１９とＨＣ吸
着材３２との双方の温度を考慮して、燃料噴射量や燃料
噴射時期の補正量を演算するようにしても良い。

【００５９】［実施形態（５）］次に、図１２乃至図１
６に基づいて本発明の実施形態（５）を説明する。本実
施形態（５）では、図１２に示すように、集合排気管１
８の途中部を仕切板３３で２つに分岐して、第１の排気
通路３４と第２の排気通路３５を形成し、第１の排気通
路３４にはＮＯｘ吸着材３６と高温型ＮＯｘ触媒３７
（第１の触媒）を直列に配設し、第２の排気通路３５に
はＨＣ吸着材３８と低温型ＮＯｘ触媒３９（第２の触
媒）を直列に配設している。更に、第１及び第２の排気
通路３４，３５の上流側分岐部には、排気ガスの流れを
切り換える排気通路切換バルブ４０（排気通路切換手
段）を配設している。

【００６０】この場合、排気通路切換バルブ４０を、第
１の排気通路３４を閉鎖する位置に切り換えると、排
気ガスは第２の排気通路３５（ＨＣ吸着材３８と低温型
ＮＯｘ触媒３９）に流れる。一方、排気通路切換バルブ
４０を、２の排気通路３５を閉鎖する位置に切り換え
ると、排気ガスは第１の排気通路３４（ＮＯｘ吸着材３
６と高温型ＮＯｘ触媒３７）に流れる。集合排気管１８
の分岐部の上流には排気温度センサ２１（排気温度判定
手段）が配設され、第１の排気通路３４と第２の排気通
路３５が合流する下流位置にはＮＯｘセンサ２１が配設
されている。

【００６１】本実施形態（５）では、ＮＯｘ吸着材３６
としてＭｎ（マンガン）−Ｚｒ酸化物（ジルコニア）を
用い、高温型ＮＯｘ触媒３７としてＣｕ（銅）ゼオライ
トを用いている。また、ＨＣ吸着材３８としてゼオライ
トを用い、低温型ＮＯｘ触媒３９としてＰｔ（プラチ
ナ）ゼオライトを用いている。

【００６２】第１の排気通路３４に配設されたＮＯｘ吸
着材３６と高温型ＮＯｘ触媒３７の温度特性について
は、図１３（ａ）に示すように、ＮＯｘ吸着材３６は、
約１５０℃以下ではＮＯｘを吸着せず、約１５０℃から
３５０℃までの温度範囲でＮＯｘを吸着し、約３５０℃
以上でＮＯｘを脱離する。つまり、約１５０℃から約３
５０℃までの範囲がＮＯｘ吸着材３６のＮＯｘ吸着温度
範囲である。

【００６３】また、高温型ＮＯｘ触媒３７は、約３５０
℃以下でＮＯｘを浄化せず、約３５０℃から約５５０℃
までの温度範囲でＮＯｘを浄化し、約５５０℃以上で再
びＮＯｘを浄化しなくなる。つまり、約３５０℃から約
５５０℃までの範囲がＮＯｘ触媒２０のＮＯｘ浄化温度
範囲である。従って、高温型ＮＯｘ触媒３７のＮＯｘ浄
化温度範囲は、ＮＯｘ吸着材３６のＮＯｘ吸着温度範囲
よりも高温になっており、ＮＯｘ吸着材３６の温度がＮ
Ｏｘ吸着温度範囲を越えて、ＮＯｘ吸着材３６からＮＯ
ｘが脱離する時に、そのＮＯｘを下流のＮＯｘ触媒２０
で還元浄化できるようになっている。

【００６４】一方、第２の排気通路３５に配設されたＨ
Ｃ吸着材３８と低温型ＮＯｘ触媒３９の温度特性につい
ては、図１３（ｂ）に示すように、ＨＣ吸着材３８は、
約２００℃以下でＨＣを吸着し、約２００℃以上でＨＣ
を脱離する。つまり、約２００℃以下がＨＣ吸着材３８
のＨＣ吸着温度範囲である。また、低温型ＮＯｘ触媒３
９は、約２００℃以下でＮＯｘを浄化せず、約２００℃
から約３５０℃までの温度範囲でＮＯｘを浄化し、約３
５０℃以上で再びＮＯｘを浄化しなくなる。つまり、約
２００℃から約３５０℃までの範囲が低温型ＮＯｘ触媒
３９のＮＯｘ浄化温度範囲である。従って、低温型ＮＯ
ｘ触媒３９のＮＯｘ浄化温度範囲は、ＨＣ吸着材３８の
ＨＣ吸着温度範囲よりも高温になっており、ＨＣ吸着材
３８の温度がＨＣ吸着温度範囲を越えて、ＨＣ吸着材３
８からＨＣが脱離する時に、そのＨＣを下流の低温型Ｎ
Ｏｘ触媒３９に供給して排気中のＮＯｘを還元浄化でき
るようになっている。

【００６５】ここで、温度Ｔ１（約１５０℃）以下で
は、ＮＯｘ吸着材３６はＮＯｘを吸着せず、ＨＣ吸着材
３８はＨＣを吸着できるため、排気通路切換バルブ４０
を位置に切り換えて、排気ガスを第２の排気通路３５
に流し、排気中のＨＣをＨＣ吸着材３８に吸着させる。
そして、温度Ｔ１（約１５０℃）から温度Ｔ２（約２２
０℃）までの温度範囲では、ＮＯｘ吸着材３６はＮＯｘ
を吸着し、ＨＣ吸着材３８は２００℃以上でＨＣ吸着率
が低下するため、排気通路切換バルブ４０を位置に切
り換えて、排気ガスを第１の排気通路３４に流し、排気
中のＮＯｘをＮＯｘ吸着材３６に吸着させる。

【００６６】また、温度Ｔ２（約２２０℃）から温度Ｔ
３（約３５０℃）までの温度範囲では、ＨＣ吸着材３６
はＨＣを脱離し、低温型ＮＯｘ触媒３９でＮＯｘを浄化
できるため、排気通路切換バルブ４０を位置に切り換
えて、排気ガスを第２の排気通路３５に流し、ＮＯｘを
浄化させる。そして、温度Ｔ３（約３５０℃）以上で
は、ＮＯｘ吸着材３６はＮＯｘを脱離し、高温型ＮＯｘ
触媒３７でＮＯｘを浄化できるため、排気通路切換バル
ブ４０を位置に切り換えて、排気ガスを第１の排気通
路３７に流し、ＮＯｘを浄化させる。

【００６７】以上のようなＮＯｘ浄化制御は、図１４及
び図１５に示すＮＯｘ浄化制御プログラムによって実行
される。本プログラムは、所定時間毎に起動され、特許
請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本プ
ログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、排
気温度センサ２１で検出した排気温度Ｔを読み込み、次
のステップ２０２で、排気温度Ｔを図１３（ｃ）に示す
基準温度Ｔ１（約１５０℃），Ｔ２（約２２０℃）と比
較する。

【００６８】もし、このステップ２０２で、Ｔ＜Ｔ１で
あれば、ステップ２０３に進み、排気通路切換バルブ４
０を位置に切り換えて、排気ガスを第２の排気通路３
５（ＨＣ吸着材３８と低温型ＮＯｘ触媒３９）に流すと
共に、次のステップ２０４で、所定期間だけポスト噴射
を行い、本プログラムを終了する。この場合、ポスト噴
射により排気ガス中に添加されたＨＣはＨＣ吸着材３８
に吸着される。

【００６９】また、ステップ２０２で、Ｔ１≦Ｔ＜Ｔ２
であれば、ステップ２０５に進み、排気通路切換バルブ
４０を位置に切り換え、排気ガスを第１の排気通路３
４（ＮＯｘ吸着材３６と高温型ＮＯｘ触媒３７）に流し
て、排気中のＮＯｘをＮＯｘ吸着材３６に吸着させると
共に、次のステップ２０６で、ポスト噴射を停止して、
本プログラムを終了する。

【００７０】また、ステップ２０２で、Ｔ≧Ｔ２であれ
ば、ステップ２０７に進み、排気温度Ｔを図１３（ｃ）
に示す基準温度Ｔ３（約３５０℃），Ｔ４（約５８０
℃）と比較する。もし、Ｔ２≦Ｔ＜Ｔ３であれば、ステ
ップ２０８に進み、排気通路切換バルブ４０を位置に
切り換えて、排気ガスを第２の排気通路３５（ＨＣ吸着
材３８と低温型ＮＯｘ触媒３９）に流し、ＨＣ吸着材３
８を昇温してＨＣ吸着材３８からＨＣを脱離させると共
に、次のステップ２０９で、ポスト噴射を行い、排気ガ
スにＨＣを添加する。これにより、ＨＣを下流の低温型
ＮＯｘ触媒３９に供給して排気中のＮＯｘを還元浄化す
る。

【００７１】また、ステップ２０７で、Ｔ３≦Ｔ＜Ｔ４
であれば、ステップ２１０に進み、排気通路切換バルブ
４０を位置に切り換えて、排気ガスを第１の排気通路
３７（ＮＯｘ吸着材３６と高温型ＮＯｘ触媒３７）に流
し、ＮＯｘ吸着材３６を昇温してＮＯｘ吸着材３６から
ＮＯｘを脱離させると共に、次のステップ２１１で、ポ
スト噴射を行い、排気ガスにＨＣを添加する。これによ
り、ＨＣを下流の高温型ＮＯｘ触媒３７に供給してＮＯ
ｘを還元浄化する。

【００７２】上記ステップ２０９又は２１１の処理後、
ステップ２１２に進み、ＮＯｘセンサ２２で検出した排
気中のＮＯｘ濃度ＳＮＯｘを読み込み、次のステップ２
１３で、このＮＯｘ濃度ＳＮＯｘを所定濃度範囲（ＮＯ
ｘの浄化が適正に行われているときの濃度範囲）と比較
する。もし、ＮＯｘ濃度ＳＮＯｘが所定濃度範囲より低
い場合は、ＨＣが多すぎると判断できるため、ステップ
２１４に進み、ポスト噴射量を減量して、本プログラム
を終了する。

【００７３】また、ステップ２１３で、ＮＯｘ濃度ＳＮ
Ｏｘが所定濃度範囲より高い場合には、ＨＣが不足する
と判断できるため、ステップ２１５に進み、ポスト噴射
量を増量して、本プログラムを終了する。

【００７４】尚、図１４のステップ２０７で、Ｔ≧Ｔ４
であれば、１５のステップ２１６に進み、排気通路切換
バルブ４０を位置に切り換えて、排気ガスを第１の排
気通路３７（ＮＯｘ吸着材３６と高温型ＮＯｘ触媒３
７）に流す。つまり、Ｔ≧Ｔ４の場合は、高温型ＮＯｘ
触媒３７の温度がＮＯｘ浄化温度範囲よりも高く、ＮＯ
ｘを浄化できないため、次のステップ２１７で、ポスト
噴射を停止して本プログラムを終了する。

【００７５】以上説明したＮＯｘ浄化制御の挙動を図１
６のタイムチャートを用いて説明する。時刻ＡからＢの
間では排気温度がＴ１以下であるため、排気通路切換バ
ルブ４０の位置をに切り換えて、排気ガスを第２の排
気通路３５に流し、所定時間だけポスト噴射を行い、Ｈ
Ｃ吸着材３８でＨＣを吸着させる。この後、時刻Ｂから
Ｃの間では排気温度はＴ１からＴ２の間であるため、排
気通路切換バルブ４０の位置をに切り換えて、排気ガ
スを第１の排気通路３４に流し、排気中のＮＯｘをＮＯ
ｘ吸着材３６に吸着させる。

【００７６】その後、時刻ＣからＤの間では排気温度が
Ｔ２からＴ３の間であるため、排気通路切換バルブ４０
の位置をに切り換えて、排気ガスを第２の排気通路３
５に流し、ＨＣ吸着材３８からＨＣを脱離させると共
に、ポスト噴射により還元剤であるＨＣを低温型ＮＯｘ
触媒３９に供給して、ＮＯｘを浄化させる。

【００７７】その後、時刻ＤからＥの間では排気温度は
Ｔ３からＴ４の間であるため、排気通路切換バルブ４０
の位置をに切り換えて、排気ガスを第１の排気通路３
４に流し、ＮＯｘ吸着材３６からＮＯｘを脱離させると
共に、ポスト噴射により還元剤であるＨＣを高温型ＮＯ
ｘ触媒３７に供給して、ＮＯｘを浄化させる。

【００７８】その後、時刻ＥからＦの間では排気温度が
Ｔ４以上であるため、排気通路切換バルブ４０の位置を
に切り換えて、排気ガスを第１の排気通路３４に流
す。この時は、高温型ＮＯｘ触媒３７の温度は、ＮＯｘ
浄化温度範囲よりも高く、ＮＯｘを浄化できないため、
ポスト噴射は停止される。

【００７９】その後、時刻ＦからＧの間では排気温度が
Ｔ３からＴ４の間であるため、排気通路切換バルブ４０
の位置をに切り換えて、排気ガスを第１の排気通路３
４に流し、ポスト噴射により還元剤であるＨＣを高温型
ＮＯｘ触媒３７に供給して、ＮＯｘを浄化させる。

【００８０】その後、時刻ＧからＨの間では排気温度が
Ｔ２からＴ３の間であるため、排気通路切換バルブ４０
の位置をに切り換えて、排気ガスを第２の排気通路３
５に流し、ポスト噴射により還元剤であるＨＣを低温型
ＮＯｘ触媒３９に供給して、ＮＯｘを浄化させる。

【００８１】その後、時刻ＨからＩの間では排気温度が
Ｔ１からＴ２の間であるため、排気通路切換バルブ４０
の位置をに切り換えて、排気ガスを第１の排気通路３
４に流し、ＮＯｘ吸着材３６でＮＯｘを吸着させる。

【００８２】そして、時刻Ｉ以降では排気温度はＴ１以
下であるため、排気通路切換バルブ４０の位置をに切
り換えて、排気ガスを第２の排気通路３５に流し、所定
時間だけポスト噴射を行い、ＨＣ吸着材３８でＨＣを吸
着させる。

【００８３】以上説明した実施形態（５）では、排気温
度に応じて排気通路切換バルブ４０を切り換えること
で、ＮＯｘ吸着材３６と高温型ＮＯｘ触媒３７との組み
合わせと、ＨＣ吸着材３８と低温型ＮＯｘ触媒３９との
組み合わせをそれぞれ有効に活用して、排気中のＮＯｘ
を効率良く浄化できる。しかも、排気温度が低い時に
は、排気中のＨＣをＨＣ吸着材３８で吸着して、その後
のＮＯｘの浄化のために蓄えておくことができるため、
ポスト噴射により供給するＨＣ量を低減できて経済的で
あると共に、排気温度が低温型ＮＯｘ触媒３９のＮＯｘ
浄化温度範囲よりも低い時でも、ＨＣが触媒をすり抜け
て排出されることを防止でき、大気中へのＨＣ排出量を
大幅に低減できる。

【００８４】尚、本実施形態（５）においても、還元剤
供給手段として、燃料噴射弁１４のポスト噴射に代え
て、高圧燃料ポンプ１５から燃料が供給される炭化水素
供給ノズルを集合排気管１８の分岐部の上流に設けるよ
うにしても良い。

【００８５】また、上記各実施形態では、いずれも、排
気温度を排気温度センサで直接検出するようにしたが、
燃料噴射量、エンジン回転数、吸気管圧力（又は吸入空
気量）等から排気温度を推定するようにしても良い。

【００８６】以上説明した各実施形態は、いずれも本発
明をディーゼルエンジンに適用したものであるが、ガソ
リンリーンバーンエンジン、筒内噴射ガソリンエンジン
等、希薄空燃比で運転される種々の内燃機関に適用可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態（１）を示すエンジン制御シ
ステム全体の構成図

【図２】ＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸着率とＮＯｘ触媒のＮ
Ｏｘ浄化率に関する温度特性を示す図

【図３】実施形態（１）のＮＯｘ浄化制御プログラムの
前半の処理の流れを示すフローチャート

【図４】実施形態（１）のＮＯｘ浄化制御プログラムの
後半の処理の流れを示すフローチャート

【図５】実施形態（１）のＮＯｘ浄化制御の挙動を示す
タイムチャート

【図６】パイロット噴射、メイン噴射、ポスト噴射の関
係を示すタイムチャート

【図７】本発明の実施形態（２）で実行するパイロット
噴射、メイン噴射、早期ポスト噴射、ポスト噴射の関係
を示すタイムチャート

【図８】本発明の実施形態（３）を示すエンジン制御シ
ステム全体の構成図

【図９】本発明の実施形態（４）を示すエンジン制御シ
ステム全体の構成図

【図１０】ＨＣ吸着材のＨＣ吸着率、ＮＯｘ吸着材のＮ
Ｏｘ吸着率、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化率に関する温度特
性を示す図

【図１１】実施形態（４）のＮＯｘ浄化制御の挙動を示
すタイムチャート

【図１２】本発明の実施形態（５）を示すエンジン制御
システム全体の構成図

【図１３】（ａ）はＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸着率と高温
型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化率に関する温度特性を示す
図、（ｂ）はＨＣ吸着材のＨＣ吸着率と低温型ＮＯｘ触
媒のＮＯｘ浄化率に関する温度特性を示す図、（ｃ）は
排気通路切換バルブの切換位置と排気温度との関係を示
す図

【図１４】実施形態（５）のＮＯｘ浄化制御プログラム
の前半の処理の流れを示すフローチャート

【図１５】実施形態（５）のＮＯｘ浄化制御プログラム
の後半の処理の流れを示すフローチャート

【図１６】実施形態（５）のＮＯｘ浄化制御の挙動を示
すタイムチャート

【符号の説明】

１０…ディーゼルエンジン（内燃機関）、１１…吸気
管、１４…燃料噴射弁（還元剤供給手段）、１５…高圧
燃料ポンプ、１８…集合排気管（排気通路）、１９…Ｎ
Ｏｘ吸着材、２０…ＮＯｘ触媒、２１…排気温度センサ
（排気温度判定手段）、２２…ＮＯｘセンサ、２５…Ｅ
ＣＵ（吸着量推定手段，昇温手段，制御手段）、２７…
エンジン回転数センサ、３１…炭化水素供給ノズル（還
元剤供給手段）、３２…ＨＣ吸着材、３４…第１の排気
通路、３５…第２の排気通路、３６…ＮＯｘ吸着材、３
７…高温型ＮＯｘ触媒（第１の触媒）、３８…ＨＣ吸着
剤、３９…低温型ＮＯｘ触媒（第２の触媒）、４０…排
気通路切換バルブ（排気通路切換手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｒ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】希薄空燃比で運転される内燃機関の排気
通路に配設され、低温時には排気中の窒素酸化物を吸着
し、高温時には吸着した窒素酸化物を脱離する窒素酸化
物吸着材と、前記排気通路のうちの前記窒素酸化物吸着材の下流に配
設され、排気中の窒素酸化物を還元浄化する触媒と、前記触媒に窒素酸化物の還元剤を供給する還元剤供給手
段と、前記窒素酸化物吸着材の窒素酸化物吸着量を推定する吸
着量推定手段と、前記窒素酸化物吸着材を温度上昇させる昇温手段と、前記吸着量推定手段の推定結果に基づき前記窒素酸化物
吸着材の窒素酸化物吸着量が所定量以上になったと判断
した時に、前記昇温手段を作動させて前記窒素酸化物吸
着材を温度上昇させて窒素酸化物を脱離させると共に、
前記還元剤供給手段を作動させて前記触媒に還元剤を供
給するように制御する制御手段とを備えていることを特
徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装
置において、前記触媒の窒素酸化物浄化温度範囲の少なくとも高温範
囲が前記窒素酸化物吸着材の窒素酸化物吸着温度範囲よ
りも高温側に位置するように設定されていることを特徴
とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装
置において、前記還元剤供給手段は、前記窒素酸化物吸着材の上流側
から前記排気通路内に還元剤を供給し、前記窒素酸化物吸着材は、該窒素酸化物吸着材から窒素
酸化物が脱離する温度領域の少なくとも低温範囲で、前
記還元剤を酸化しないように構成されていることを特徴
とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】請求項２又は３に記載の内燃機関の排気
浄化装置において、前記触媒と前記窒素酸化物吸着材の間に、排気中の炭化
水素を吸着する炭化水素吸着材を配設したことを特徴と
する内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃
機関の排気浄化装置において、前記昇温手段は、排気温度を上昇させることで前記窒素
酸化物吸着材を温度上昇させることを特徴とする内燃機
関の排気浄化装置。
【請求項６】希薄空燃比で運転される内燃機関の排気
通路を２つに分岐して形成した第１の排気通路及び第２
の排気通路と、前記第１の排気通路に配設され、低温時には排気中の窒
素酸化物を吸着し、高温時には吸着した窒素酸化物を脱
離する窒素酸化物吸着材と、前記第１の排気通路のうちの前記窒素酸化物吸着材の下
流に配設され、排気中の窒素酸化物を還元浄化する第１
の触媒と、前記第２の排気通路に配設され、低温時には排気中の炭
化水素を吸着し、高温時には吸着した炭化水素を脱離す
る炭化水素吸着材と、前記第２の排気通路のうちの前記炭化水素吸着材の下流
に配設され、排気中の窒素酸化物を還元浄化する第２の
触媒と、前記第１及び第２の排気通路の上流側分岐部に配設さ
れ、排気の流れを前記第１の排気通路と前記第２の排気
通路のいずれかに選択的に切り換える排気通路切換手段
と、排気温度を判定する排気温度判定手段と、前記排気温度判定手段で判定した排気温度に基づいて前
記排気通路切換手段を切り換える制御手段とを備えてい
ることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装
置において、前記第１の触媒の窒素酸化物浄化温度範囲の少なくとも
高温範囲が前記窒素酸化物吸着材の窒素酸化物吸着温度
範囲よりも高温側に位置するように設定され、前記第２の触媒の窒素酸化物浄化温度範囲の少なくとも
高温範囲が前記炭化水素吸着材の炭化水素吸着温度範囲
よりも高温側に位置するように設定されていることを特
徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】請求項６又は７に記載の内燃機関の排気
浄化装置において、前記第１の触媒の窒素酸化物浄化温度範囲の少なくとも
高温範囲が前記第２の触媒の窒素酸化物浄化温度範囲よ
りも高温となるように設定されていることを特徴とする
内燃機関の排気浄化装置。