WO2008091019A1 - 圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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WO2008091019A1
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trap
catalyst
engine
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internal combustion
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Kohei Yoshida
Hiromasa Nishioka
Kotaro Hayashi
Takamitsu Asanuma
Shinya Hirota
Hiroshi Otsuki
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust emission control device for a compression ignition type internal combustion engine.
  • Vo chi storage catalyst air-fuel ratio of the exhaust gas when the lean to release the vo air-fuel ratio of the exhaust gas by occluding becomes the stoichiometric air-fuel ratio or Li Tutsi chi flowing
  • An internal combustion engine in which the engine is disposed in the engine exhaust passage is known.
  • ⁇ ⁇ ⁇ generated when combustion is performed under a lean air-fuel ratio is stored in the ⁇ ⁇ ⁇ storage catalyst.
  • the air-fuel ratio of the exhaust gas and vo chi storage capacity of the Nyu_ ⁇ chi storage catalyst approaches saturation is temporarily re pitch, it is chi Nyu_ ⁇ from O connexion vo chi storage catalyst is released is reduced.
  • the SO x trap rate Changes Te Natsu Ban, so the temperature is lowered in the x trap catalyst, or so x trap the catalyst space velocity of the exhaust gas is increased through the so x trap rate decreases.
  • the S 0 chi trap rate by increasing the S_ ⁇ chi trap rate at a high S o chi trap rate at this time is required not paid at all considered heretofore about this current situation is there. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to provide a compression ignition type internal combustion engine capable of Rukoto maintain the so x trap rate high so x trap rate.
  • the S_ ⁇ x trap catalyst in the exhaust passage downstream of the sky of the exhaust gas flowing fuel ratio is arranged the NO x storage catalysts when lean that releases NO x air-fuel ratio of the exhaust gas which is occluded becomes sense Ronsora ratio or Li pitch for occluding NO x contained in the exhaust gas inflow
  • the compression ignition internal combustion engine is equipped with an electric device that can generate vehicle driving force separately from the vehicle driving force by the engine and can generate electric power by the engine, and the SO x trap rate of the SO x trap catalyst is predetermined. and to adjust the vehicle driving force by drive both the driving force and the electric apparatus by the agency so as to maintain the obtained high so x trap rate.
  • An exhaust emission control device for a compression ignition internal combustion engine is provided. Brief Description of Drawings
  • Fig. 1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine
  • Fig. 2 is a cross-sectional view of the surface portion of the catalyst support of the NO x storage catalyst
  • Fig. 3 is a cross-sectional view of the surface portion of the base of the Sx trap catalyst
  • Fig. 4 Is a graph showing S0 x trap rate
  • Fig. 5 is a graph showing SO x lap rate
  • Fig. 6 is a graph showing output torque of the internal combustion engine
  • Figure 1 shows an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.
  • 1 is an engine body
  • 2 is a combustion chamber of each cylinder
  • 3 is an electronically controlled fuel injection valve for injecting fuel into each combustion chamber
  • 4 is an intake manifold
  • 5 is an exhaust manifold.
  • the intake manifold 4 is connected to the outlet of the compressor 7 a of the exhaust turbocharger 7 via the intake duct 6, and the inlet of the compressor 7 a has an intake air amount detector 8 for detecting the intake air amount. It is connected to the air cleaner 9 via A throttle valve 10 driven by a step motor is arranged in the intake duct ⁇ 6, and a cooling device for cooling the intake air flowing in the intake duct 6 around the intake duct 6 1 1 Is placed.
  • the engine cooling water is guided into the cooling device 11 and the intake air is cooled by the engine cooling water.
  • the exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the exhaust turbine 7 b of the exhaust turbocharger 7, and the outlet of the exhaust turbine 7 b is connected to the inlet of the catalyst compara- tor 12.
  • the SO x trap catalyst 1 3 and the NO x storage catalyst 14 are arranged in order from the upstream side, and the catalyst comparator between the SO x trap catalyst 1 3 and the NO x storage catalyst 1 4 1 2 the is disposed a temperature sensor 1 5 to detect the temperature of the exhaust gas flowing out from the SO x trap catalyst 1 3; is.
  • the temperature of the SO x trap catalyst 13 is estimated from the detected value of the temperature sensor 15.
  • a reducing agent supply valve 16 for supplying a reducing agent made of, for example, a hydrocarbon into the exhaust manifold 5 is attached to the exhaust manifold 5.
  • the exhaust manifold 5 and the intake manifold 4 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 17, and an electronically controlled EGR control valve 18 is disposed in the EGR passage 17.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • a cooling device 19 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 17 is disposed.
  • the engine cooling water is guided into the cooling device 19 and the EGR gas is cooled by the engine cooling water.
  • each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 21 through a fuel supply pipe 20. Fuel is supplied into the common rail 21 from an electronically controlled fuel pump 22 with variable discharge amount, and the fuel supplied into the common rail 21 is fuel injection valve via each fuel supply pipe 20. Supplied to 3.
  • a transmission 25 is connected to the output shaft of the engine, and an electric motor 27 is connected to the output shaft 26 of the transmission 25.
  • the transmission 25 is a type that automatically performs clutch operation and shift operation in a normal stepped automatic transmission having a torque converter, a manual transmission, or a manual transmission having a clutch.
  • a stepped automatic transmission of the type can be used.
  • the electric motor 27 connected to the output shaft 26 of the transmission 25 constitutes an electric device capable of generating a vehicle driving force separately from the vehicle driving force by the engine and generating electric power by the engine. ing.
  • this electric motor 27 is mounted on the output shaft 26 of the transmission 25 and has a rotating magnetic field with a plurality of permanent magnets mounted on the outer peripheral surface. It is composed of an AC synchronous motor equipped with a steering coil 29 on which an exciting coil forming a coil is wound. The excitation coil of the stage 29 is connected to the motor drive control circuit 30, which is connected to the battery 31 that generates a DC high voltage.
  • the electronic control unit 0 4 0 consists of a digital computer and is bidirectional ROM (Read Only Memory) 4 2, RAM (Random Access Memory) 4 3, CPU (Microphone Processor) 4 4, Input Port 4 5 and Output Port 4 6 .
  • the output signals of the intake air amount detector 8 and the temperature sensor 15 are input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47.
  • various signals representing the gear position of the transmission 25 and the rotation speed of the output shaft 26 are input to the input port 45.
  • a load sensor 33 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 3 2 is connected to the accelerator pedal 3 2, and the output voltage of the load sensor 3 3 passes through the corresponding AD converter 4 7.
  • a crank angle sensor 34 that generates an output pulse every time the crankshaft is rotated by 10 ° is connected to the input port 45.
  • the output port 46 is connected to the fuel injection valve 3, the reducing agent supply valve 16, the EGR control valve 18, the fuel pump 22, the transmission 25, and the motor drive control circuit via the corresponding drive circuit 48. 3 Electricity connected to 0, etc. 2 7 Step 2 Power supply to the excitation coil 9 is normally stopped.
  • Low 2 28 is the output shaft 2 of the transmission 2 5 Rotating with 6
  • the DC high voltage of the battery 31 is converted into a three-phase alternating current with a frequency of fm and a current value of Im in the motor driving control circuit 30.
  • This frequency fm is the frequency required to rotate the rotating magnetic field generated by the exciting coil in synchronism with the rotation of the mouth 28.
  • This frequency fm is based on the number of rotations of the output shaft 26. Is calculated by In the motor drive control circuit 30, this frequency f m is a three-phase AC frequency.
  • the output torque of electric motor 27 is almost equal to the current value Im of three-phase AC. Proportional.
  • This current value Im is calculated by the CPU 44 based on the required output torque of the electric motor 27, and in the motor drive control circuit 3.0, this current value Im is set as a three-phase AC current value.
  • the electric motor 27 When the electric motor 27 is driven by an external force, the electric motor 27 operates as a generator, and the generated power is regenerated in the battery 31.
  • the CPU 44 determines whether or not the electric motor 2 7 should be driven by an external force. When it is determined that the electric motor 2 7 should be driven by an external force, the electric motor control circuit 3 0 It is controlled so that the power generated in the night 27 is regenerated in the battery 3 1.
  • N_ ⁇ x storage catalyst 1 4 will be described as shown in FIG. 1, a catalyst responsible body consisting N_ ⁇ x storage catalyst 1 4, for example, alumina on a substrate of this are supported, Figure 2 the catalyst carrier A cross section of the 60 surface portion is shown schematically. On the surface of the catalyst support 6 0 As shown in Figure 2 are supported noble metal catalyst 61 is dispersed, the layer of the NO x absorbent 6 2 is formed further on the surface of the catalyst support 6 0 ing.
  • the present invention according to embodiments of platinum P t is used et been with us ⁇ as the precious metal catalyst 61 is N_ ⁇ x absorbent 6
  • the component 2 constitutes the example force re U beam K, Na Bok Li um N a, cesium At least one selected from alkaline metals such as C s, alkaline earth such as calcium Ba, alkaline earth such as calcium Ca, lanthanum La, ⁇ ⁇ • Jum Y One is used
  • combustion chamber 2 and NO x storage catalyst 1 4 When the ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the exhaust passage upstream of the engine intake passage, combustion chamber 2 and NO x storage catalyst 1 4 is called the air-fuel ratio of the exhaust gas, the NO x absorbent 6 2 air-fuel ratio of the exhaust gas is absorbed sometimes NO x lean, the oxygen concentration in the exhaust gas performs the absorbing and releasing action of the NO x which releases N_ ⁇ x absorbed to decrease. That is, the case where barium Ba is used as a component constituting the NO x absorbent 62 will be described as an example.
  • the oxygen concentration in the exhaust gas decreases and the reaction is reversed. proceed to - ( ⁇ N0 2 N_ ⁇ 3), thus to the NO x absorbent 6 2 in the nitrate ion N 0 3 in the - direction is release from the NO x absorbent 6 2 in the form of N0 2.
  • the released NO x is then reduced by unburned HC and CO contained in the exhaust gas.
  • air-exhaust gas by supplying a reducing agent from the reducing agent feed valve 1 6 before absorption capacity of N_ ⁇ x absorbent 6 2 is saturated ratio temporarily re pitch and it'll you are from connexion N_ ⁇ x absorbent 6 2 so as to release the NO x.
  • the exhaust gas contains s0 x , that is, so 2 ,
  • Figure 3 is cross-section of the surface part of the base 6 5 of this the SO x trap catalyst 1 3 Is shown schematically.
  • a coat layer 66 is formed on the surface of the substrate 65, and a noble metal catalyst 67 is dispersedly supported on the surface of the coat layer 66.
  • platinum is used as the noble metal catalyst 67
  • the components constituting the coat layer 66 are, for example, potassium K, sodium Na, cesium Cs, and the like.
  • At least one selected from alkaline earths such as alkaline metals, alkaline Ba, calcium Ca, and rare earths such as lanthanum La and yttrium Y is used. That is, the coating layer 6 6 of the S0 x trap catalyst 1 3 is strongly basic.
  • SO x i.e. S_ ⁇ 2 contained in the exhaust gas is oxidized platinum P t 6 7 as shown in FIG. 3, then caught capturing the coat layer 6 6. That is, S 0 2 diffuses into the coating layer 66 in the form of sulfate ions SO to form sulfate.
  • the coat layer 6 6 as described above and exhibits a strong basicity, therefore some S_ ⁇ 2 contained in the exhaust gas as shown in Figure 3 directly trapped in the coat layer 6 6 Is done.
  • Shading shows the concentration of trapped S_ ⁇ x in Coat layer 6 6 3.
  • the SO x concentration in the coat layer 6 6 is highest near the surface of the coat layer 6 6, and gradually decreases with increasing depth.
  • the SO x concentration in the vicinity of the surface of the coat layer 6 6 increases, the basicity of the surface of the coat layer 6 6 decreases, and the SO x trapping capability decreases.
  • the SO x trap rate if the ratio of the SO x trapped in the SO x trap catalyst 1 3 among the SO x contained in the exhaust gas is referred to as the SO x trap rate, if the basicity of the surface of the coat layer 6 6 weakens As a result, the SO x trap rate decreases.
  • the SO x concentration in the vicinity of the surface of the coat layer 6 6 increases after traveling a long distance of, for example, about 50,000 km. Therefore, the SO x ⁇ wrap catalyst 1 3 has a long SO x ⁇ wrap ability. Weaken over time Is not. Note that performs the temperature increase control for increasing the air-fuel ratio is lean under S_ ⁇ x trap catalyst 1 3 temperature of the exhaust gas in the embodiment according to the present invention when the weakened S_ ⁇ x trap capability, it Therefore, the S ⁇ x ⁇ lap ability is restored.
  • the SO x intensively present in the vicinity of the surface in the coat layer 6 6 becomes the coat layer 6 6. It diffuses toward the back of the coating layer 6 6 so that the S0 x concentration in the inside becomes uniform.
  • the nitrate produced in the coat layer 66 is concentrated near the surface of the coat layer 66, and is stably dispersed from the unstable state throughout the coat layer 66. It changes to the state.
  • the SO x trap ability of the SO x trap catalyst 1 3 does not weaken over a long period of time.
  • the SO x trap rate varies depending on the engine operating conditions, and this change in the SO x trap rate is shown in Figs.
  • Figure 4 shows the relationship between the temperature T of the SO x trap catalyst 13 and the S o x trap rate.
  • the SO x ⁇ wrap rate is approximately 100 percent.
  • the temperature T of the SO x trap catalyst 13 is lower than the limit temperature To, the activity of platinum 67 is weakened, and the SO x trap rate is lowered.
  • the amount of fuel injection is large, that is, as becomes amount of SO x is a number included in the exhaust gas the SO x trap rate decreases.
  • Figure 5 shows the amount of intake air G a, that is, the exhaust flowing through the SO v trap catalyst 1 3. It shows the relationship between the space velocity of gas and the SO x trap rate. As shown in Fig. 5, when the intake air amount Go is smaller than the predetermined limit air amount Go determined by the SO x trap catalyst 1 3, the SO x trap rate is almost 100%, and the intake air When the amount G exceeds the limit air amount Go, the space velocity of the exhaust gas flowing through the SO x trap catalyst 1 3 increases and the SO x trap rate decreases.
  • the present invention in higher the SO x trap rate of the SO x trap catalyst 1 3 by using the electric device is predetermined S_ ⁇ x trap rate, the vehicle by the engine so as to maintain, for example, almost 1 0 0 percent The driving force and the vehicle driving force by the electric device are adjusted.
  • the exhaust temperature when brought into increased vehicle driving force is increased by engine when the temperature T of the SO x trap catalyst 1 3 ruled lower than the limit temperature T o, of the SO x trap catalyst 1 3 thus
  • the temperature T can be made higher than the limit temperature T o.
  • the SO x trap rate is lower than rises to a higher predetermined the SO x trap rate is the amount of intake air G a is a limit air quantity G o
  • the S0 x trap rate cannot increase to a predetermined high SO x trap rate.
  • the SO x trap rate becomes a predetermined high S0 x trap rate when the engine output torque is increased. Depending on whether or not, the vehicle driving force by the engine and the vehicle driving force by the electric device are adjusted.
  • Fig. 6 shows the relationship between the accelerator pedal 3 2 equal depression amount line didi, the engine speed N, and the engine output torque TQ.
  • the amount of depression of the accelerator pedal 3 2 increases from d, to di.
  • the output torque TQ at that time becomes the required torque.
  • the increase ⁇ TQ of the output torque is consumed for power generation by the electric device so that the vehicle driving force does not increase. . That is, at this time, the electric device is operated as a generator, and the increase in output torque ATQ is used for power generation by the generator.
  • the temperature T of the SO x trap catalyst 1 3 is the critical temperature T o hereinafter, not a high S_ ⁇ x trap rate even S_ ⁇ x trap rate, the output torque as the increased predetermined agencies , i.e.
  • temperature T of S_ ⁇ x trap catalyst 1 3 in the embodiment according to the present invention becomes less critical temperature T o, and the intake air amount G a the engine is stopped when greater than the limit air quantity G o.
  • Such an operating state occurs mainly during engine warm-up operation, and therefore the engine may be stopped during engine warm-up operation.
  • FIG. 7 shows the operation control routine. This routine is executed by interruption every fixed time.
  • step 70 the required torque TQ is calculated based on the depression amounts d, to di of the accelerator pedal 32 and the engine speed N from the relationship shown in FIG.
  • step 7 1 it is determined whether or not the temperature T of the S ⁇ x trap catalyst 13 estimated by the temperature sensor 15 is higher than the limit temperature T o. If T> To, the process proceeds to step 7 2. It is determined whether or not the intake air amount G detected by the intake air amount detector 8 is larger than the limit air amount Go. If GG o, go to step 7 3.
  • step 73 the required torque TQ calculated in step 70 is made the final required torque of the engine, and then in step 74, fuel injection control is performed so as to obtain this final required torque.
  • step 75 the electric motor 27 is freely rotated.
  • step 76 the torque correction values ⁇ TQU and ATQD are cleared.
  • the torque decrease correction amount ⁇ TQD is set as the output torque TQ m of the electric motor 27 for driving the vehicle.
  • the electric motor 27 is driven so as to generate the output Trque TQ m.
  • the torque increase correction amount ⁇ TQU is queried.
  • step 71 determines whether or not the suction gas G is greater than the limit air amount Go.
  • G ⁇ Go SO;
  • the trapping catalyst 1 3 can be heated to raise the SO x trap rate to approximately 100 percent, so when G ⁇ Go, the process proceeds to step 84.
  • the output torque of is gradually increased.
  • step 84 a constant value (3) is added to the torque increase correction amount ⁇ TQU.
  • step 86 fuel injection control is performed so that this final required torque T Q e is obtained.
  • step 87 the electric motor 27 is operated as a generator, and the torque increase correction amount ⁇ TQU is consumed for power generation.
  • step 88 the torque reduction correction amount ⁇ TQD is cleared.
  • the routine proceeds to step 89 and the engine is stopped.
  • step 90 the required torque TQ calculated at step 70 is set as the output torque TQ m of the electric motor 27 for driving the vehicle.
  • step 9 the electric motor 27 is driven so as to generate the output torque TQ m.
  • the transmission 25 is set to the neutral position. Then go to step 76.
  • the electric apparatus is composed of an electric motor and a pair of motor generators 100, 1 0 1 operating as a generator and a planetary gear mechanism 1 0 2.
  • the planetary gear mechanism 10 2 includes a sun gear 1 0 3, a ring gear 1 0 4, a planetary gear 1 0 5 disposed between the sun gear 1 0 3 and the ring gear 1 0 4, and a planetary gear 1 0 5 carrying a lane carrier 10 6.
  • the sun gear 10 3 is connected to the rotary shaft 10 07 of the motor generator 10 1
  • the planetary carrier 1 0 6 is connected to the output shaft 1 1 1 of the internal combustion engine 1.
  • the ring gear 10 4 is connected to the rotating shaft 10 8 of the motor generator 100 on the one hand, and is connected to the output shaft 110 connected to the driving wheel on the other hand via the belt 10 9. . Therefore, it can be seen that when the ring gear 10 4 is rotated, the output shaft 110 is rotated accordingly.
  • the motor generator 100 operates mainly as an electric motor, and the motor generator 100 operates mainly as a generator. . That is, when the vehicle is driven only by the output of the internal combustion engine 1, the rotation of the motor generator 10 1 is stopped. At this time, when the output shaft 1 1 1 of the internal combustion engine 1 is rotated, the ring gear 10 4 is rotated. When the ring gear 10 4 is rotated, the rotational force of the ring gear 10 4 is transmitted to the output shaft 1 1 0 via the belt 10 9, and when the vehicle is thereby driven, the motor The lazy evening 1 0 0 will be idle.

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Abstract

内燃機関において、機関の出力に電気モータ（２７）による出力を重疊しうるように形成される。ＮＯＸ吸蔵触媒（１４）上流の機関排気通路内に排気ガス中に含まれるＳＯＸを捕獲しうるＳＯＸトラップ触媒（１３）が配置される。ＳＯＸトラップ触媒（１３）のＳＯＸトラップ率が予め定められた高いＳＯＸトラップ率に維持されるように機関による車両駆動力と電気モータ（２７）による車両駆動力とが調整される。

Description

明 細 書 圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置 技術分野
本発明は圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置に関する。 背景技術
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含ま れる N Οχを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリ ツチになると吸蔵した ΝΟχを放出する ΝΟχ吸蔵触媒を機関排気通 路内に配置した内燃機関が公知である。 この内燃機関ではリーン空 燃比のもとで燃焼が行われているときに発生する Ν Ο χが Ν Ο χ吸蔵 触媒に吸蔵される。 一方、 Ν〇χ吸蔵触媒の ΝΟχ吸蔵能力が飽和に 近づく と排気ガスの空燃比が一時的にリ ッチにされ、 それによつて ΝΟχ吸蔵触媒から Ν〇χが放出され還元される。
ところで燃料および潤滑油内にはィォゥが含まれており、 従って 排気ガス中には S〇 χが含まれている。 この S Ο χは Ν Ο χと共に Ν Οχ吸蔵触媒に吸蔵される。 とこらがこの S Οχは排気ガスの空燃比 を単にリ ッチにしただけでは Ν Οχ吸蔵触媒から放出されず、 従つ て Ν Οχ吸蔵触媒に吸蔵されている S Οχの量が次第に増大していく 。 その結果吸蔵しうる Ν〇χ量が次第に減少してしまう。
ところがこの場合、 ΝΟχ吸蔵触媒に吸蔵された S Oxは NOx吸 蔵触媒の温度を上昇させかつ NOx吸蔵触媒に流入する排気ガスの 空燃比をリ ッチにすると NOx吸蔵触媒から徐々に放出される。 た だしこの場合、 S〇xの放出中に N Ox吸蔵触媒の温度が低下すると S Oxの放出作用は中断してしまい、 S Oxの放出作用が一旦中断し てしまう と N〇x吸蔵触媒の温度が再び上昇するまで S Oxの放出作 用が行われない。 従って S O xの放出中に N〇 x吸蔵触媒の温度が低 下すると S〇xを放出させるのに長時間を要することになる。
そこで電動モー夕を具備し、 排気温が低くなつたときには温度の 低い排気ガスが NOx吸蔵触媒に流入して N Ox吸蔵触媒の温度が低 下するのを制御するために機関の運転を停止させ、 このとき電動モ 一夕によって車両を駆動するようにしたハイブリ ツ ドディーゼル機 関が公知である （例えば特開 2 0 0 5— 1 3 3 5 6 3号公報参照） 。 このディーゼル機関では NOx吸蔵触媒の温度が低下したときに は NOx吸蔵触媒の温度を上昇させて S〇x放出作用を継続させるの ではなくて、 NOx吸蔵触媒の温度低下により S〇xの放出作用が中 断するのを許容するようにしている。
これに対して、 N〇x吸蔵触媒上流の機関排気通路内に排気ガス 中の S〇xを捕獲しうる S Ox トラップ触媒を配置した内燃機関が公 知である （特開 2 0 0 5— 1 3 3 6 1 0号公報参照） 。 この内燃機 関では排気ガスに含まれる S Oxを S〇x トラップ触媒により捕獲す ることによって NOx吸蔵触媒に S Oxが流入するのを阻止するよう にしている。
ところでこのような s〇x トラップ触媒を用いた場合、 s〇x トラ ップ率が低下して S〇 xが N O x吸蔵触媒に流入すると、 即ち S〇 x トラップ触媒による NOx吸蔵触媒への S〇x流入阻止作用が中断さ れると S Ox トラップ触媒を NOx吸蔵触媒の上流に配置した意味が なくなってしまう。 従って、 このような S〇x トラップ触媒を用い た場合には N〇x吸蔵触媒への S Ox流入阻止作用が中断されること なく、 S Ox トラップ率を高い S Ox トラップ率に維持し続けること が必要となる。
ところで S Ox トラップ率は機関の運転状態が変化するとそれに 伴なつて変化し、 s ox トラップ触媒の温度が低下したり、 或いは s ox トラップ触媒を流れる排気ガスの空間速度が高くなると s ox トラップ率が低下する。 このときには S〇 χ トラップ率を上昇させ て S 0 χ トラップ率を高い S ο χ トラップ率に維持し続けることが必 要となるがこのことについてこれまで全く考慮が払われなかったの が現状である。 発明の開示
本発明の目的は s ox トラップ率を高い s ox トラップ率に維持す ることのできる圧縮着火式内燃機関を提供することにある。
本発明によれば、 機関排気通路内に排気ガス中に含まれる s ox を捕獲しうる s〇x トラップ触媒を配置し、 s〇x トラップ触媒下流 の排気通路内に、 流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排 気ガス中に含まれる NOxを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理 論空燃比又はリ ッチになると吸蔵した NOxを放出する NOx吸蔵触 媒を配置した圧縮着火式内燃機関において、 機関による車両駆動力 とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動 装置を具備しており、 S Ox トラップ触媒の S〇x トラップ率が予め 定められた高い s ox トラップ率に維持されるように機関による車 両駆動力と電動装置による車両駆動力とを調整するようにした。 圧 縮着火式内燃機関の排気浄化装置が提供される。 図面の簡単な説明
図 1は圧縮着火式内燃機関の全体図、 図 2は NOx吸蔵触媒の触 媒担体の表面部分の断面図、 図 3は S〇x トラップ触媒の基体の表 面部分の断面図、 図 4は S〇x トラップ率を示す図、 図 5は S Ox ラップ率を示す図、 図 6は内燃機関の出力 トルクを示す図、 図 7は 運転制御を行うためのフローチャー ト、 図 8 は電動装置の別の実施 例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
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。 吸気マ二ホル ド 4は吸気ダク ト 6 を介して排気ターボチャージャ 7 のコンプレツ サ 7 aの出口に連結され、 コンプレッサ 7 aの入口は吸入空気量を 検出するための吸入空気量検出器 8 を介してエアク リーナ 9 に連結 される。 吸気ダク 卜 6内にはステップモ一夕により駆動されるスロ ッ トル弁 1 0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 1 1 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 1 1 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 7 bの入口に連結され、 排気タービン 7 bの出口は触媒コンパ一 夕 1 2の入口に連結される。 触媒コンバータ 1 2内には上流側から 順に S O x トラップ触媒 1 3および N O x吸蔵触媒 1 4が配置され、 S O x トラップ触媒 1 3 と N O x吸蔵触媒 1 4間の触媒コンパ一夕 1 2内には S O x トラップ触媒 1 3から流出する排気ガスの温度を検 出するための温度センサ 1 5が配置さ ;れる。 本発明による実施例で はこの温度センサ 1 5の検出値から S O x トラップ触媒 1 3の温度 が推定される。 また、 排気マニホルド 5内には排気マニホルド 5内 に例えば炭化水素からなる還元剤を供給するための還元剤供給弁 1 6が取付けられる。 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 、 E G Rと称す） 通路 1 7 を介して互いに連結され、 E G R通路 1 7 内には電子制御式 E G R制御弁 1 8が配置される。 また、 E G R 通路 1 7周り には E G R通路 1 7 内を流れる E G Rガスを冷却する ための冷却装置 1 9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 1 9内に導かれ、 機関冷却水によって E G Rガス が冷却される。 一方、 各燃料噴射弁 3 は燃料供給管 2 0 を介してコ モンレール 2 1 に連結される。 このコモンレール 2 1 内へは電子制 御式の吐出量可変な燃料ポンプ 2 2から燃料が供給され、 コモンレ ール 2 1 内に供給された燃料は各燃料供給管 2 0 を介して燃料噴射 弁 3 に供給される。
一方、 図 1 に示される実施例では機関の出力軸に変速機 2 5が連 結され、 変速機 2 5の出力軸 2 6 に電気モー夕 2 7が連結される。 この場合、 変速機 2 5 としては、 トルクコンバータを具えた通常の 有段自動変速機、 手動変速機、 或いはクラッチを具えた手動変速機 におけるクラッチ操作および変速操作を自動的に行うようにした形 式の有段自動変速機等を用いることができる。
また、 変速機 2 5の出力軸 2 6 に連結された電気モー夕 2 7 は機 関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関に より発電可能な電動装置を構成している。 図 1 に示される実施例で はこの電気モー夕 2 7 は変速機 2 5の出力軸 2 6上に取付けられか つ外周面に複数個の永久磁石を取付けたロー夕 2 8 と、 回転磁界を 形成する励磁コイルを巻設したステ一夕 2 9 とを具備した交流同期 電動機からなる。 ステ一夕 2 9の励磁コイルはモ一夕駆動制御回路 3 0 に接続され、 このモー夕駆動制御回路 3 0 は直流高電圧を発生 するバッテリ 3 1 に接続される。
電子制御ュニッ 卜 4 0 はデジタルコンピュータからなり、 双方向 性バス 4 1 によって互いに接続された R O M (リー ドオンリ メモリ ) 4 2、 RAM (ランダムアクセスメモリ） 4 3、 C P U (マイク 口プロセッサ） 4 4、 入力ポー ト 4 5および出力ポー ト 4 6を具備 する。 吸入空気量検出器 8および温度センサ 1 5の出力信号は夫々 対応する AD変換器 4 7 を介して入力ポー ト 4 5に入力される。 ま た、 入力ポー ト 4 5には変速機 2 5の変速段、 および出力軸 2 6の 回転数等を表わす種々の信号が入力される。
一方、 アクセルペダル 3 2にはアクセルペダル 3 2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 3 3が接続され、 負荷セ ンサ 3 3の出力電圧は対応する AD変換機 4 7 を介して入力ポー ト 4 5に入力される。 更に入力ポー ト 4 5にはクランクシャフ 卜が例 えば 1 0 ° 回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ 3 4が接続される。 一方、 出力ポー ト 4 6は対応する駆動回路 4 8 を 介して燃料噴射弁 3、 還元剤供給弁 1 6、 E G R制御弁 1 8、 燃料 ポンプ 2 2、 変速機 2 5、 モー夕駆動制御回路 3 0等に接続される 電気モー夕 2 7のステ一夕 2 9の励磁コイルへの電力の供給は通 常停止せしめられており、 このときロー夕 2 8は変速機 2 5の出力 軸 2 6 と共に回転している。 一方、 電気モー夕 2 7 を駆動せしめる ときにはバッテリ 3 1 の直流高電圧がモー夕駆動制御回路 3 0にお いて周波数が f mで電流値が I mの三相交流に変換され、 この三相 交流がステ一夕 2 9の励磁コイルに供給される。 この周波数 f mは 励磁コイルにより発生する回転磁界を口一夕 2 8の回転に同期して 回転させるのに必要な周波数であり、 この周波数 f mは出力軸 2 6 の回転数に基づいて C P U 4 4で算出される。 モー夕駆動制御回路 3 0ではこの周波数 f mが三相交流の周波数とされる。
一方、 電気モー夕 2 7の出力 トルクは三相交流の電流値 I mにほ ぼ比例する。 この電流値 I mは電気モー夕 2 7の要求出力 トルクに 基づき C P U 4 4において算出され、 モー夕駆動制御回路 3. 0では この電流値 I mが三相交流の電流値とされる。
また、 外力により電気モー夕 2 7 を駆動する状態にすると電気モ 一夕 2 7 は発電機として作動し、 このとき発生した電力がバッテリ 3 1 に回生される。 外力により電気モー夕 2 7 を駆動すべきか否か は C P U 4 4 において判断され、 外力により電気モー夕 2 7 を駆動 すべきであると判別されたときにはモー夕制御回路 3 0 により、 電 気モ一夕 2 7 に発生した電力がバッテリ 3 1 に回生されるように制 御される。
次に図 1 に示される N〇x吸蔵触媒 1 4について説明すると、 こ の N〇x吸蔵触媒 1 4では基体上に例えばアルミナからなる触媒担 体が担持されており、 図 2 はこの触媒担体 6 0の表面部分の断面を 図解的に示している。 図 2 に示されるように触媒担体 6 0 の表面上 には貴金属触媒 6 1 が分散して担持されており、 更に触媒担体 6 0 の表面上には N O x吸収剤 6 2の層が形成されている。
本発明による実施例では貴金属触媒 6 1 として白金 P t が用いら れてお Ό 、 N〇x吸収剤 6 2 を構成する成分としては例えば力 リ ウ ム K、 ナ 卜 リ ウム N a、 セシウム C s のようなアルカ リ金属、 ノ リ ゥム B a 、 カルシウム C aのようなアルカ リ土類、 ランタン L a 、 イ ツ 卜 •Jゥム Yのような希土類から選ばれた少なく とも一つが用い られている
機関吸気通路、 燃焼室 2および N O x吸蔵触媒 1 4上流の排気通 路内に供給された空気および燃料 （炭化水素） の比を排気ガスの空 燃比と称すると、 N O x吸収剤 6 2 は排気ガスの空燃比がリーンの ときには N O xを吸収し、 排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収 した N〇xを放出する N O xの吸放出作用を行う。 即ち、 NOx吸収剤 6 2を構成する成分としてバリ ウム B aを用 いた場合を例にとって説明すると、 排気ガスの空燃比がリーンのと き、 即ち排気ガス中の酸素濃度が高いときには排気ガス中に含まれ る N〇は図 2 に示されるように白金 P t 6 1上において酸化されて N02となり、 次いで NOx吸収剤 6 2内に吸収されて酸化バリ ウム B a〇と結合しながら硝酸イオン N03 の形で NOx吸収剤 6 2内 に拡散する。 このようにして NOxが N〇x吸収剤 6 2内に吸収され る。 排気ガス中の酸素濃度が高い限り 白金 P t 6 1.の表面で N〇2 が生成され、 N〇 x吸収剤 6 2の N O x吸収能力が飽和しない限り N 02が^^0^吸収剤 6 2内に吸収されて硝酸ィォン1^03—が生成され る。
これに対し、 還元剤供給弁 1 6から還元剤を供給することによつ て排気ガスの空燃比をリ ッチ或いは理論空燃比にすると排気ガス中 の酸素濃度が低下するために反応が逆方向 （N〇3—→N02) に進 み、 斯く して NOx吸収剤 6 2内の硝酸イオン N 03 -が N02の形で NOx吸収剤 6 2から放出される。 次いで放出された NOxは排気ガ ス中に含まれる未燃 H C， C Oによって還元される。
このように排気ガスの空燃比がリーンであるとき、 即ち リーン空 燃比のもとで燃焼が行われているときには排気ガス中の N OxがN 〇： (吸収剤 6 2内に吸収される。 しかしながら リーン空燃比のもと での燃焼が継続して行われるとその間に N〇 x吸収剤 6 2の N O x吸 収能力が飽和してしまい、 斯く して N〇j (吸収剤 6 2により N〇xを 吸収できなくなってしまう。 そこで本発明による実施例では N〇x 吸収剤 6 2の吸収能力が飽和する前に還元剤供給弁 1 6から還元剤 を供給することによって排気ガスの空燃比を一時的にリ ッチにし、 それによつて N〇x吸収剤 6 2から N Oxを放出させるようにしてい る。 ところで排気ガス中には s〇 x、 即ち s o 2が含まれており、 この
S〇2が NOx吸蔵触媒 6 2に流入するとこの S〇2は白金 P t 6 1 において酸化されて S O 3となる。 次いでこの S O 3は N〇 x吸収剤 6 2内に吸収されて酸化バリ ウム B a Oと結合しながら、 硫酸ィォ ン S 04 2 の形で NOx吸収剤 6 2内に拡散し、 安定した硫酸塩 B a S O 4を生成する。 しかしながら N O x吸収剤 6 2が強い塩基性を有 するためにこの硫酸塩 B a S〇4は安定していて分解しづらく、 排 気ガスの空燃比を単にリ ッチにしただけでは硫酸塩 B a S 04は分 解されずにそのまま残る。 従って N O x吸収剤 6 2内には時間が経 過するにつれて硫酸塩 B a S〇 が増大することになり、 斯く して 時間が経過するにつれて N O x吸収剤 6 2が吸収しうる N◦ x量が低 下することになる。
ところでこの場合、 N〇x吸蔵触媒 1 4の温度を 6 0 0で以上の S Ox放出温度まで上昇させた状態で NOx吸蔵触媒 1 4に流入する 排気ガスの空燃比をリ ッチにすると N〇 x吸収剤 6 2から S O xが放 出される。 ただし、 この場合 N〇 x吸収剤 6 2からは少しずつしか S〇xが放出されない。 従って NOx吸収剤 6 2から全ての吸収 S O xを放出させるには長時間に亘つて空燃比をリ ッチにしなければな らず、 斯く して多量の燃料或いは還元剤が必要になるという問題が ある。 また、 S Ox吸収剤 6 2から放出された S〇xは大気中に排出 されることになり、 このことも好ましいことではない。
そこで本発明による実地例では NOx吸蔵触媒 1 4の上流に S〇x トラップ触媒 1 3 を配置してこの S Ox トラップ触媒 1 3により排 気ガス中に含まれる S Oxを捕獲し、 それによつて N Ox吸蔵触媒 1 4に S〇 I (が流入しないようにしている。 次にこの S O x トラップ触 媒 1 3について説明する。
図 3はこの S Ox トラップ触媒 1 3の基体 6 5の表面部分の断面 を図解的に示している。 図 3に示されるように基体 6 5の表面上に はコー ト層 6 6が形成されており、 このコー ト層 6 6の表面上には 貴金属触媒 6 7が分散して担持されている。 本発明による実施例で は貴金属触媒 6 7 と して白金が用いられており、 コー ト層 6 6 を構 成する成分としては例えばカリ ウム K、 ナ トリ ウム N a、 セシウム C s のようなアルカ リ金属、 ノ リ ウム B a、 カルシウム C aのよう なアルカ リ土類、 ランタン L a、 イ ッ ト リ ウム Yのような希土類か ら選ばれた少なく とも一つが用いられている。 即ち、 S〇 x トラッ プ触媒 1 3のコー ト層 6 6は強塩基性を呈している。
さて、 排気ガス中に含まれる S Ox、 即ち S〇2は図 3 に示される ように白金 P t 6 7において酸化され、 次いでコー ト層 6 6内に捕 獲される。 即ち、 S 02は硫酸イオン S O の形でコー ト層 6 6内 に拡散し、 硫酸塩を形成する。 なお、 上述したようにコー ト層 6 6 は強塩基性を呈しており、 従って図 3に示されるように排気ガス中 に含まれる S〇2の一部は直接コー ト層 6 6内に捕獲される。
図 3 においてコー ト層 6 6内における濃淡は捕獲された S〇xの 濃度を示している。 図 3からわかるようにコー ト層 6 6内における S Ox濃度はコー ト層 6 6の表面近傍が最も高く、 奥部に行く に従 つて次第に低くなつていく。 コー ト層 6 6の表面近傍における S O x濃度が高くなるとコー ト層 6 6の表面の塩基性が弱まり、 S Oxの 捕獲能力が弱まる。 ここで排気ガス中に含まれる S Oxのうちで S Ox トラップ触媒 1 3に捕獲される S Oxの割合を S Ox トラップ率 と称すると、 コー ト層 6 6の表面の塩基性が弱まればそれに伴なつ て S O x トラップ率が低下することになる。
なお、 コー ト層 6 6の表面近傍における S Ox濃度が高くなるの は例えば 5万 k m程度の長距離を走行した後であり、 従って S Ox 卜ラップ触媒 1 3の S Ox 卜ラップ能力は長期間に亘つて弱まるこ とはない。 なお、 S〇x トラップ能力が弱まった場合には本発明に よる実施例では排気ガスの空燃比がリーンのもとで S〇 x トラップ 触媒 1 3の温度を上昇させる昇温制御を行い、 それによつて S〇x 卜ラップ能力を回復させるようにしている。
即ち、 排気ガスの空燃比がリーンのもとで S〇x 卜ラップ触媒 1 3の温度を上昇させるとコー ト層 6 6内の表面近傍に集中的に存在 する S O xはコー ト層 6 6内における S〇x濃度が均一となるように コー ト層 6 6の奥部に向けて拡散していく。 即ち、 コー ト層 6 6内 に生成されている硝酸塩はコー ト層 6 6の表面近傍に集中している 不安定な状態からコー ト層 6 6内の全体に亘つて均一に分散した安 定した状態に変化する。 コー ト層 6 6内の表面近傍に存在する S O Xがコー ト層 6 6の奥部に向けて拡散するとコー ト層 6 6の表面近 傍の S〇x濃度が低下し、 斯く して S〇x トラップ触媒 1 3の昇温制 御が完了すると S 〇 x トラップ能力が回復することになる。
上述したように S O x トラップ触媒 1 3 の S O x トラップ能力は長 期間に亘つて弱まることはない。 しかしながら S O x トラップ率は 機関の運転状態に応じて変化し、 この S O x トラップ率の変化が図 4および図 5 に示されている。
図 4は S O x トラップ触媒 1 3の温度 Tと S〇x トラップ率との関 係を示している。 図 4 に示されるように S O x トラップ触媒 1 3の 温度 Tが S〇x トラップ触媒 1 3 により定まる予め定められた限界 温度 T o以上のときには S O x 卜ラップ率はほぼ 1 0 0パーセン ト であり、 S O x トラップ触媒 1 3の温度 Tが限界温度 T oより も低 くなると白金 6 7 の活性が弱まるために S O x トラップ率が低下す る。 また、 燃料噴射量が多いほど、 即ち排気ガス中に含まれる S O x量が多くなるほど S O x トラップ率が低下する。
図 5 は吸入空気量 G a、 即ち S O v トラップ触媒 1 3 を流れる排 気ガスの空間速度と S Ox トラップ率との関係を示している。 図 5 に示されるように吸入空気量 G oが S Ox トラップ触媒 1 3により 定まる予め定められた限界空気量 G oより も少ないときには S Ox トラップ率はほぼ 1 0 0パーセン トであり、 吸入空気量 Gが限界空 気量 G oを越えると S Ox トラップ触媒 1 3 を流れる排気ガスの空 間速度が高くなるために S O x トラップ率が低下する。
S〇x トラップ率が低下すると S〇x トラップ触媒 1 3 をすり抜け た S O xが N O x吸蔵触媒 1 4に流入することになり、 このように S 〇 xが N〇 x吸蔵触媒 1 4に流入すると、 即ち S O x トラップ触媒 1 3による NOx吸蔵触媒 1 4への S〇x流入阻止作用が中断されると S〇x トラップ触媒 1 3 を N Ox吸蔵触媒 1 4の上流に配置した意味 がなくなってしまう。 従って、 S〇 x トラップ触媒 1 3を用いた場 合には NOx吸蔵触媒 1 4への S Ox流入阻止作用が中断されること なく、 S〇x トラップ率を高い S〇x トラップ率に維持し続けること が必要となる。
そこで本発明では電動装置を利用して S Ox トラップ触媒 1 3の S O x トラップ率が予め定められた高い S〇 x トラップ率、 例えばほ ぼ 1 0 0パーセン トに維持されるように機関による車両駆動力と電 動装置による車両駆動力とを調整するようにしている。
即ち、 S Ox トラップ触媒 1 3の温度 Tが限界温度 T oより も低 下した場合には機関による車両駆動力を増大させれば排気温が上昇 し、 斯く して S Ox トラップ触媒 1 3の温度 Tを限界温度 T o以上 にすることができる。 ただし、 このとき吸入空気量 G aが限界空気 量 G oより も低ければ S O x トラップ率は予め定められた高い S O x トラップ率まで上昇するが吸入空気量 G aが限界空気量 G oより も 多いときには S〇 x トラップ率は予め定められた高い S O x トラップ 率まで上昇しえない。 従って本発明による実施例では S O x トラップ触媒 1 3の温度 T が限界温度 T o以下のときには機関の出力 トルクを増大したときに S O x トラップ率が予め定められた高い S〇 x トラップ率になるか否 かに応じて機関による車両駆動力と電動装置による車両駆動力とを 調整するようにしている。
即ち、 具体的に言う と機関の出力 トルクを増大したときに S O x 卜ラップ率が予め定められた高い S O x トラップ率になるときには 機関の出力 トルクを要求トルクに対して増大するようにしている。 このことを説明するために図 6 にアクセルペダル 3 2の等踏込み量 線 d i d i と、 機関回転数 Nと、 機関の出力 トルク T Qとの関係 を示す。 なお、 図 6 においてアクセルペダル 3 2の踏込み量は d , から d i に向けて大きくなる。 図 6 においてアクセルペダル 3 2 の 踏込み量と機関回転数 Nが定まるとそのときの出力 トルク T Qが要 求トルクとなる。
即ち、 例えば今、 図 6 において A点で示される運転状態であった とする。 このような運転状態のときに S O ; ( トラップ触媒 1 3 の温 度 Tが限界温度 T o以下となり、 このとき機関の出力 トルクを増大 すると S O x トラップ率が予め定められた高い S〇 x トラップ率にな るときには機関の出力 トルクが図 6 の A点で示される要求トルクか ら例えば B点で示される出力 トルクまで Δ T Qだけ徐々に増大せし められる。 それによつて S O x トラップ率がほぼ 1 0 0パーセン ト まで増大せしめられる。
また、 この実施例では機関の出力 トルクが Δ T Qだけ増大せしめ られたときに車両駆動力が増大しないように出力 トルクの増大分 Δ T Qを電動装置による発電作用のために消費するようにしている。 即ち、 このときには電動装置が発電機として作動せしめられ、 出力 トルクの増大分 A T Qは発電機による発電作用のために使用される これに対し、 S O x トラップ触媒 1 3の温度 Tが限界温度 T o以 下となり、 機関の出力 トルクを増大したとしても S〇x トラップ率 が予め定められた高い S〇 x トラップ率にならないときには、 即ち 吸入空気量 G aが限界空気量 G oより も多いときには機関の出力 ト ルクを増大しても S O xが N〇x吸蔵触媒 1 4 に流入し続け、 従って S O x トラップ触媒 1 3 を N〇x吸蔵触媒 1 4の上流に配置した意味 がなくなる。 従ってこのときには機関を停止すると共に電動装置に よって車両を駆動するようにしている。 即ち、 このとき機関の出力 トルクが例えば図 6 において A点で示される出力 トルクであつたと すると電動装置は A点で示される出力 トルクを発生するように駆動 される。
このように本発明による実施例では S〇x トラップ触媒 1 3の温 度 Tが限界温度 T o以下となり、 かつ吸入空気量 G aが限界空気量 G oより も多いときには機関が停止される。 このような運転状態は 主に機関暖機運転時に生じ、 従って機関暖機運転時には機関が停止 される場合がある。
一方、 本発明による実施例では S O x トラップ触媒 1 3の温度 T が限界温度 T o以上のときには S〇x トラップ触媒 1 3の温度低下 以外の理由によって S O x トラップ率が低下しない限り、 機関によ つて車両が駆動される。 これに対し、 S O x トラップ触媒 1 3の温 度 Tが限界温度 T o以上のときに吸入空気量 G aが限界空気量 G o より も多くなつて S O； ( トラップ率が低下したときには S〇 x トラッ プ触媒 1 3 の温度 Tを低下させるために機関の出力 トルクを要求 卜 ルクに対して減少させ、 このとき車両の駆動力が変化しないように 出力 トルクの減少分を電動装置による車両駆動力により補充するよ うにしている。 即ち、 例えば今、 図 6 において B点で示される運転状態であった とする。 このとき S〇x トラップ触媒 1 3の温度 Tが限界温度 T o 以上となっており、 吸入空気量 G aが限界空気量 G oより も多くな つたとすると機関の出力 トルクが図 6 の B点で示される要求 トルク から例えば A点で示される出力 トルクまで Δ T Qだけ徐々に減少せ しめられ、 この出力 トルクの減少分が電気モー夕 2 7 の駆動力によ つて補充される。
図 7 に運転制御ルーチンを示す。 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 7 を参照すると、 まず初めにステップ 7 0 において図 6 に示さ れる関係からアクセルペダル 3 2の踏込み量 d ,〜 d i および機関 回転数 Nに基づいて要求トルク T Qが算出される。 次いでステップ 7 1 では温度センサ 1 5 により推定された S〇x トラップ触媒 1 3 の温度 Tが限界温度 T oより も高いか否かが判別され、 T > T oの ときにはステップ 7 2 に進んで吸入空気量検出器 8 により検出され た吸入空気量 Gが限界空気量 G oより も多いか否かが判別される。 G G oのときにはステップ 7 3 に進む。
図 4および図 5からわかるように T〉 T oでかつ G≤ G oのとき には S O x トラップ率がほぼ 1 0 0パーセン トになっている。 従つ て S〇 x トラップ率がほぼ 1 0 0パーセン トのときにステップ 7 3 に進むことがわかる。 ステップ 7 3ではステップ 7 0 において算出 された要求トルク T Qが最終的な機関の要求トルクとされ、 次いで ステップ 7 4ではこの最終的な要求トルクが得られるように燃料の 噴射制御が行われる。 次いでステップ 7 5では電気モータ 2 7が自 由に回転する状態とされる。 次いでステップ 7 6ではトルク補正値 △ T Q U、 A T Q Dがク リアされる。
これに対し、 ステップ 7 2 において G〉 G oであると判別された ときには S O x トラップ率をほぼ 1 0 0パーセン 卜まで上昇させる ためにステップ 7 7 に進んで機関の出力 トルクが徐々に減少せしめ られる。 即ち、 まず初めにステップ 7 7において トルク減少補正量 Δ T Q Dに一定値 αが加算される。 次いでステップ 7 8ではステツ プ 7 0において算出された要求トルク TQから トルク減少補正量△ T Q Dが減算され、 減算結果が最終的な機関の要求トルク T Q e ( = T Q - A T Q D) とされる。 次いでステップ 7 9ではこの最終的 な要求トルク T Q eが得られるように燃料の噴射制御が行われる。 次いでステップ 8 0では卜ルク減少補正量△ T Q Dが車両を駆動 するための電気モー夕 2 7の出力 ルク T Q mとされる 。 次いでス テップ 8 1では出力 卜ルク T Q mを発生するように電気モー夕 2 7 が駆動される。 次いでステツプ 8 2では トルク増大補正量 Δ T Q U がク •Jァされる。
一方 、 ステップ 7 1 において T < T oであると判断されたとさに はステップ 8 3 に進んで吸入 ί¾ Gが限界空 量 G oより ち多い か否かが判別される。 G≤ G oのときには S O； ( トラップ触媒 1 3 を昇温させることによって S O x トラップ率をほぼ 1 0 0パーセン 卜にすることができ、 従って G≤ G oのときにはステップ 8 4に進 んで機関の出力 トルクが徐々に増大される。
即ち、 まず初めにステップ 8 4において トルク増大補正量△ T Q Uに一定値） 3が加算される。 次いでステップ 8 5ではステップ 7 0 において算出された要求トルク T Qに トルク増大補正量 A T QUが 加算され、 加算結果が最終的な機関の要求トルク T Q e (= T Q + △ T QU) とされる。 次いでステップ 8 6ではこの最終的な要求ト ルク T Q eが得られるように燃料の噴射制御が行われる。
次いでステップ 8 7では電気モー夕 2 7が発電機として作動せし められ、 トルク増大補正量 Δ T QUが発電のために消費される。 次 いでステップ 8 8ではトルク減少補正量 Δ T Q Dがク リ アされる。 これに対しステップ 8 3 において G > G oであると判断されたと きには機関の出力 トルクを調整しても S O x トラップ率をほぼ 1 0 0パーセン 卜まで上昇させることはできない。 従ってこのときには ステップ 8 9 に進んで機関が停止される。 次いでステップ 9 0では ステップ 7 0 において算出された要求 トルク T Qが車両を駆動する ための電気モー夕 2 7 の出力 トルク T Q mとされる。 次いでステツ プ 9 1 では出力 トルク T Q mを発生するように電気モー夕 2 7が駆 動される。 このとき変速機 2 5はニュー トラル位置とされる。 次い でステップ 7 6 に進む。
次に図 8 を参照しつつ電動装置の別の実施例について説明する。 図 8 を参照するとこの実施例では電動装置が、 電気モー夕および 発電機として作動する一対のモー夕ジェネレータ 1 0 0， 1 0 1 と 遊星歯車機構 1 0 2 とによ り構成される。 この遊星歯車機構 1 0 2 はサンギア 1 0 3 と、 リ ングギア 1 0 4 と、 サンギア 1 0 3 と リ ン グギア 1 0 4間に配置されたブラネ夕 リギア 1 0 5 と、 ブラネ夕 リ ギア 1 0 5 を担持するブラネ夕リキャ リ ア 1 0 6 とを具備する。 サ ンギア 1 0 3 はモー夕ジェネレータ 1 0 1 の回転軸 1 0 7 に連結さ れ、 ブラネ夕リキャ リ ア 1 0 6 は内燃機関 1 の出力軸 1 1 1 に連結 される。 また、 リ ングギア 1 0 4は一方ではモー夕ジェネレータ 1 0 0 の回転軸 1 0 8 に連結され、 他方では駆動輪に連結された出力 軸 1 1 0 にベルト 1 0 9 を介して連結される。 従ってリ ングギア 1 0 4が回転するとそれに伴なつて出力軸 1 1 0が回転せしめられる ことがわかる。
この電動装置の詳細な作動については説明を省略するが概略的に 言う と、 モー夕ジェネレータ 1 0 0が主に電動モー夕として作動し 、 モー夕ジェネレータ 1 0 1 は主に発電機として作動する。 即ち、 内燃機関 1の出力のみによって車両を駆動するときはモー 夕ジェネレータ 1 0 1 の回転が停止される。 このとき内燃機関 1 の 出力軸 1 1 1が回転するとリ ングギア 1 0 4が回転せしめられる。 リ ングギア 1 0 4が回転せしめられるとリ ングギア 1 0 4の回転力 はベルト 1 0 9 を介して出力軸 1 1 0 に伝達され、 それによつて車 両が駆動せしめられる のときモ一夕ジェ不レー夕 1 0 0は空転 する。
一方、 電動力のみによつて車両を駆動するときには内燃機関 1 の 運転は停止され、 モー夕ンエネレー夕 1 0 0 によって車両が駆動さ れる。 即ち、 モー夕ジェネレー夕 1 0 0が回転せしめられるとリ ン グギア 1 0 4が回転せしめられ、 U ングギア 1 0 4の回転力はベル 卜 1 0 9 を介して出力軸 1 1 0に伝達され、 それによつて車両が駆 動せしめられる。 一方 のときプラネタリキャリア 1 0 6は回転 しないのでリングギア 1 0 4が回転するとサンギア 1 0 3が回転せ しめられ、 このとさモ一夕ジエネレ一夕 1 0 1 は空転する。
一方、 内燃機関の駆動力に電動力を重疊するときには内燃機関 1 に加えてモー夕ジェネレ ―夕 1 0 0が駆動され、 このときにはリン グギア 1 0 4の回転力にプラネ夕りキヤ リア 1 0 6の回転力が重疊 される —力、 のとさモ一夕ジェネレ一夕 1 0 1 は発電作用をな

Claims

1 . 機関排気通路内に排気ガス中に含まれる s o xを捕獲しうる s o x トラップ触媒を配置し、 s o x トラップ触媒下流の排気通路内 に、 流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含 まれる N O xを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又は き卩
リ ッチになると吸蔵した N〇xを放出する N O x吸蔵触媒を配置した 圧縮着火式内燃機関において、 機関による車両駆動力とは別個に車 両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置を具備し ており、 S〇x トラップ触媒の S O x トラップ率が予め定められた高 い S〇x トラップ率に維持されるように機関による車両駆動力と電 囲
動装置による車両駆動力とを調整するようにした圧縮着火式内燃機 関の排気浄化装置。
2 . 上記 S〇x トラップ触媒は予め定められた限界温度以下にな ると S〇x トラップ率が低下する性質を有し、 S O x トラップ触媒の 温度が該限界温度以下のときには機関の出力 トルクを増大したとき に S O x トラップ率が上記予め定められた高い S〇 x トラップ率にな るか否かに応じて機関による車両駆動力と電動装置による車両駆動 力とを調整するようにした請求項 1 に記載の圧縮着火式内燃機関の 排気浄化装置。
3 . 機関の出力 トルクを増大したときに S O x 卜ラップ率が上記 予め定められた高い S〇x トラップ率になるときには機関の出力 卜 ルクを要求トルクに対して増大すると共に出力 トルクの増大分を電 動装置による発電作用のために消費するようにした請求項 2 に記載 の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
4 . 機関の出力 トルクを増大したときに S〇x 卜ラップ率が上記 予め定められた高い S O x トラップ率にならないときには機関を停 止すると共に電動装置によって車両を駆動するようにした請求項 2 に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
5 . 吸入空気量が予め定められた限界吸入空気量より も少ないと きには機関の出力 トルクを増大したときに S O x トラップ率が上記 予め定められた高い s〇x トラップ率になると判断され、 吸入空気 量が予め定められた限界吸入空気量も多いときには機関の出力 トル クを増大したときに S〇x トラップ率が上記予め定められた高い S 〇 x 卜ラップ率にならないと判断される請求項 2 に記載の圧縮着火 式内燃機関の排気浄化装置。
6 . 上記 S〇x トラップ触媒は予め定められた限界温度以下にな ると S〇x トラップ率が低下する性質を有し、 S〇x トラップ触媒の 温度が該限界温度以上のときには S O x トラップ触媒の温度低下以 外の理由によって s o x トラップ率が低下しない限り、 機関によつ て車両が駆動される請求項 1 に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄 化装置。
7 . S O x トラップ触媒の温度が上記限界温度以上のときに吸入 空気量が予め定められた限界空気量より も多くなつて S O x トラッ プ率が低下したときには機関の出力 トルクを要求トルクに対して減 少させると共に出力 トルクの減少分を電動装置による車両駆動力に より補充するようにした請求項 6 に記載の圧縮着火式内燃機関の排 気浄化装置。
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