WO2011080845A1 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust purification device for an internal combustion engine.
  • a catalyst device in which silver oxide is supported using alumina as a carrier coating material is known (see Patent Document 1). Such a catalyst device adsorbs NO X at a low temperature and releases the adsorbed NO X at a high temperature. To function.
  • an object of the present invention in the exhaust purification system for an internal combustion engine catalytic converter is disposed in the exhaust system of the silver-alumina-based, is to restore the reduced NO X adsorbing capacity of the catalyst device of the silver-alumina-based.
  • An exhaust purification system of an internal combustion engine according to claim 1 according to the present invention the silver-alumina-based catalyst device is disposed in the exhaust system, in order to recover the NO X adsorbing capacity of the catalytic converter, in the catalytic converter
  • the exhaust gas air-fuel ratio is made rich.
  • An exhaust purification system of an internal combustion engine according to claim 2 of the present invention in the exhaust purification system of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the catalytic device when NO X adsorbing capacity of the catalytic converter becomes less than the set capacity It is characterized by recovering the NO X adsorption ability of NO.
  • an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine wherein the total time during which the temperature of the catalyst device is equal to or higher than a set temperature is a set time. NO X adsorbing capacity of the catalytic converter when the a is and determines that drops to the setting capability.
  • the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the second aspect wherein the temperature difference between the temperature of the catalyst apparatus and the set temperature per unit time is positive. characterized by determining that NO X adsorbing capacity of the catalytic converter when the integrated value of said temperature difference when there is a set integrated value drops to the setting capability.
  • the exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 5 according to the present invention is the exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 4, wherein the NO X adsorption capability of the catalyst device is the set capability.
  • the exhaust gas air-fuel ratio flowing into the catalyst device cannot be made rich due to other demands when the exhaust gas air-fuel ratio becomes rich, the exhaust gas air-fuel ratio flowing into the catalyst equipment is made rich when the other demands disappear.
  • the method is characterized in that a larger amount of a reducing substance is allowed to flow into the catalyst device than a predetermined amount.
  • the engine exhaust system arranged silver-alumina-based catalyst device becomes equal to or higher than the set temperature when NO X adsorbing capacity of silver is a solid solution in alumina Although but decreases, it is possible to restore the NO X adsorbing capacity for silver reduction substance in exhaust gas acts on the alumina is recovered from the solid solution by the exhaust gas air-fuel ratio in the catalyst device richer .
  • the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 2 of the present invention in the exhaust gas purification apparatus for the internal combustion engine according to claim 1, when the NO X adsorption capability of the catalyst device becomes equal to or less than the set capability, the catalyst device being adapted to restore of the NO X adsorbing capacity, when the NO X adsorbing capacity of the catalyst device exceeds the set capacity, the exhaust gas air-fuel ratio in the catalyst system rich in order to recover the NO X adsorbing capacity No deterioration of fuel consumption can be suppressed.
  • the longer the time during which the temperature of the catalyst device is equal to or higher than the set temperature the longer the catalyst for NO X adsorbing capacity of the apparatus is reduced, so that it is determined that the NO X adsorbing capacity of the catalyst device when the sum of such time becomes the set time has decreased to the setting capability. Thereby, it can be judged comparatively accurately that the NO X adsorption capacity has decreased to the set capacity.
  • the temperature difference between the temperature of the catalyst device and the set temperature per unit time is positive. decreases the NO X adsorbing capacity of the catalyst device when it is, the decrease of the NO X adsorbing capacity per unit time of the catalytic converter as the temperature difference is large to increase the integrated value of the temperature difference is set integrated value NO X adsorbing capacity of the catalyst device is adapted to determine that it has decreased to the set capacity when it becomes. Thereby, it can be judged comparatively accurately that the NO X adsorption capacity has decreased to the set capacity.
  • the NO X adsorption capacity of the catalyst device is set capacity.
  • the exhaust gas air-fuel ratio flowing into the catalyst device due to other requests cannot be made rich when the engine becomes For example, by extending the time required to reduce the air-fuel ratio to a smaller value, or the like, so that a larger amount of reducing substance flows into the catalyst device, and thereby the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst device.
  • NO X adsorbing capacity is further decreased to proceed solid solution of silver in until it is rich, a sufficient amount of silver is recovered from the solid solution by more reducing material, thoroughly NO X adsorbing capacity It can be restored.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention.
  • reference numeral 1 denotes an exhaust passage of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is an internal combustion engine that performs lean combustion, such as a diesel engine or a direct injection spark ignition internal combustion engine.
  • the exhaust gas of such an internal combustion engine in order to contain a relatively large amount of NO X, in the exhaust passage 1, NO X catalyst device 2 for adsorbing NO X is arranged.
  • the NO X catalyst device 2 is a silver-alumina-based catalyst device in which silver oxide is supported using alumina as a carrier coating material, and NO X in exhaust gas can be adsorbed as silver nitrate at low temperatures, and at high temperatures (500 ° C or higher) and a releasing NO X adsorbed.
  • Released NO X for example, used in NO X reduction catalyst disposed downstream of the NO X catalyst device 2, a reduced material supplied from the upstream side or downstream side of the NO X catalyst device 2 as required Can be reduced and purified.
  • 3 is a particulate filter for collecting particulates in exhaust gas is disposed upstream of the NO X catalyst device 2.
  • Reference numeral 4 denotes an oxidation catalyst device for oxidizing and purifying HC, CO and the like in the exhaust gas, and is disposed immediately upstream of the particulate filter 3.
  • 5 is a temperature sensor for measuring the temperature of the exhaust gas flowing into the NO X catalyst device 2 as a temperature of the NO X catalyst device 2.
  • an alumina Al 2 O 3 carrier coat layer is formed on a honeycomb-shaped substrate, and silver 0 is added to 200 g of alumina (lanthanum La may be mixed for improving heat resistance).
  • the silver carrier Ag 2 O is supported on the alumina carrier coat layer at a ratio of 2 mol.
  • alumina MI386 (La / Al 2 O 3 ) powder 710.4 g of binder A520 and 3600 g of water with an attritor for 20 minutes
  • the material is coated at 200 g / L per unit volume.
  • this is baked at 250 ° C. for 30 minutes in the air, and then baked at 500 ° C. for 1 hour to form an alumina carrier coat layer on the substrate.
  • ion nitrate water is added to 236.2 g of silver nitrate to dissolve it to 1700 cc, and an aqueous silver nitrate solution with an Ag concentration of 0.82 mol / L is prepared.
  • the aforementioned alumina carrier coat layer is immersed in such an aqueous silver nitrate solution for 30 minutes, and Ag 0.2 mol / L per unit volume is supported by water absorption.
  • the blower-type dryer is operated and dried for 20 minutes.
  • nitrogen containing 5% hydrogen passes through 7 L per minute at 500 ° C. for 3 hours.
  • Bake In the catalyst thus prepared, as shown in FIG. 2A, silver oxide Ag 2 O is exposed from the alumina Al 2 O 3 carrier coat layer, and NO in the exhaust gas is changed to NO 2 . After oxidation, it can be held well as silver nitrate AgNO 3 .
  • step 101 the current temperature of the exhaust gas flowing into the NO X catalyst device 2 is detected as the temperature T of the current of the NO X catalyst device 2 by the temperature sensor 5.
  • the temperature T of the current of the NO X catalyst device 2 it is also possible to estimate the temperature T of the current of the NO X catalyst device 2 based on the NO X catalyst temperature in the current of the exhaust gas flowing into the device 2 and the last NO temperature X catalyst device 2 T '.
  • step 102 whether or not the temperature T of the current of the NO X catalyst device 2 is higher than the set temperature T1 (e.g. 550 ° C) is determined. When this determination is negative, no further decreases NO X adsorbing capacity of the NO X catalyst device 2 is between the current unit time, the process proceeds to step 104.
  • the set temperature T1 e.g. 550 ° C
  • step 103 the integrated value A and the current of the NO X catalyst device 2 temperature T and the set temperature T1 After the temperature difference ⁇ T (T ⁇ T1) is accumulated, the routine proceeds to step 104.
  • the temperature T of the current of the NO X catalyst device 2 is higher than the set temperature T1 is reduced NO X catalyst device 2 of the NO X adsorbing capacity.
  • the decrease in the NO X adsorption capacity of the NO X catalyst device 2 during the current unit time increases as the temperature difference ⁇ T between the current temperature T of the NO X catalyst device 2 and the set temperature T1 increases.
  • FIG. 4 is a time chart illustrating the change in temperature of the NO X catalyst device 2 due to the change of the engine operating condition, between time t1 and from between and time t3 t2 t4, the temperature of the NO X catalyst device 2 T becomes the set temperature T1 or higher, the solid solution of silver in progress, NO X adsorbing capacity of the NO X catalyst device 2 is gradually decreased.
  • step 104 it is determined whether or not the integrated value A of the temperature difference ⁇ T corresponding to the current amount of decrease in NO X adsorption capacity is equal to or greater than the set integrated value A ′.
  • the NO X adsorption capability of the X catalyst device 2 has not decreased so much, and the fuel is not consumed unnecessarily, and the flag F is set to 0 in step 110 and the process is terminated.
  • the determination in step 104 is affirmed and the process proceeds to step 105 to determine whether or not the regeneration process of the particulate filter 3 is currently being performed.
  • a regeneration process is required to burn out the collected particulates.
  • additional fuel is supplied into the cylinder in the expansion stroke or the exhaust stroke so that a relatively large amount of unburned fuel is contained in the exhaust gas having a lean air-fuel ratio.
  • the additional fuel may be supplied to the exhaust passage 1 on the upstream side of the oxidation catalyst device 4.
  • step 106 it is determined in step 106 whether or not the flag F is 1.
  • the flag F is 0, the determination in step 107 is denied and the first enrichment control is performed in step 107.
  • the flag F is 1, the determination at step 107 is affirmed and the second enrichment control is performed at step 108.
  • the combustion air-fuel ratio is set to a predetermined first rich air-fuel ratio in the first setting period, or additional fuel is supplied into the cylinder in the expansion stroke or the exhaust stroke to reduce the air-fuel ratio of the exhaust gas. or as one rich air-fuel ratio, or, in the upstream side of the NO X catalyst device 2, a control to supply additional fuel to the exhaust passage 1 or the air-fuel ratio of the exhaust gas to the first rich air-fuel ratio.
  • the NO X catalytic device 2 is subjected to the first enrichment control.
  • the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into is the first rich air-fuel ratio
  • the NO X catalyst device 2 reducing substances such as HC and CO contained relatively large in the exhaust gas, acts on the alumina carrier coat layer Recover silver from solid solution.
  • the NO X adsorption capability of the NO X catalyst device 2 can be almost completely recovered.
  • the second enrichment control in a first setting period, a small second rich air fuel ratio of the exhaust gas than the first rich air-fuel ratio flowing into the NO X catalyst device 2 by the first enrichment control a similar manner or a ratio, or, in the longer than the first set time period the second set time period, or the air-fuel ratio of the exhaust gas by the first enrichment control a similar manner flows into the NO X catalyst device 2 as the first rich air-fuel ratio, or, in a second setting period, the air-fuel ratio of the exhaust gas by the first enrichment control a similar manner flows into the NO X catalyst device 2 or the second rich air-fuel ratio, a large amount than the first enrichment control reducing substance is controlled to be supplied to the NO X catalyst device 2.
  • the enrichment control is performed is a case where the flag F is 1, i.e., the integrated value A is set integrated value A 'and turned to NO X adsorbing capacity of the NO X catalyst device 2 sets has been determined to have decreased to capacity, for regeneration processing of the particulate filter 3 is performed, it is not possible to exhaust gas a rich air-fuel ratio, NO X catalyst device recovery 2 of the NO X adsorbing capacity This is the case when abandoned.
  • the flag F is 1, i.e., the integrated value A is set integrated value A 'and turned to NO X adsorbing capacity of the NO X catalyst device 2 sets has been determined to have decreased to capacity, for regeneration processing of the particulate filter 3 is performed, it is not possible to exhaust gas a rich air-fuel ratio, NO X catalyst device recovery 2 of the NO X adsorbing capacity This is the case when abandoned.
  • the first enrichment control cannot be performed due to another request, and the other request is eliminated and the NO X catalyst device 2 is removed
  • the second enrichment control performed many of the reducing agent than the first enrichment control is adapted to flow into the NO X catalyst device 2, thereby, NO X catalyst
  • NO X catalyst Although so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the apparatus 2 by solid solution of silver until the rich proceeds and NO X adsorbing capacity decreases further than the set capacity, a sufficient amount of the more reducing substances Silver is recovered from the solid solution, and the NO X adsorption ability can be sufficiently recovered.
  • the first rich air-fuel ratio of the first setting period and a first enrichment control for implementing the first enrichment control is the amount required to substantially fully recover the NO X adsorbing capacity was reduced to a set capacity It is set to supply the reducing agent to the NO X catalyst device 2.
  • step 109 the integrated value A corresponding to the current decrease amount of the NO X adsorption capability of the NO X catalyst device 2 is reset to zero.
  • step 110 the flag F is set to 0, and the process is terminated.
  • the amount of decrease in the current of the NO X adsorbing capacity of the NO X catalyst device 2 is the integrated value a of the temperature difference ⁇ T at which is positive, but simply the amount of time that the temperature T of the NO X catalyst device 2 becomes the set temperature T1 or more, of the NO X catalyst device 2 current NO X may be used as a decrease in the adsorption capacity.
  • the oxidation catalyst device 2 can be omitted.

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Abstract

本内燃機関の制御装置は、銀アルミナ系の触媒装置が機関排気系に配置され、触媒装置のＮＯX吸着能力を回復させるために（ステップ１０４）、触媒装置内の排気ガス空燃比をリッチにする（ステップ１０７又は１０８）。

Description

内燃機関の排気浄化装置
　本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
　アルミナを担体コート材として酸化銀を担持させた触媒装置が公知であり（特許文献１参照）、このような触媒装置は、低温時においてＮＯＸを吸着し、高温時には吸着したＮＯＸを放出するように機能する。
特許２８０１４２３ 特開２００７−３８１４５
　前述のような銀アルミナ系の触媒装置において、銀がアルミナに固溶して、ＮＯＸを吸着するためのＮＯＸ吸着能力が低下することがある。
　従って、本発明の目的は、銀アルミナ系の触媒装置が機関排気系に配置された内燃機関の排気浄化装置において、銀アルミナ系の触媒装置の低下したＮＯＸ吸着能力を回復させることである。
　本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置は、銀アルミナ系の触媒装置が機関排気系に配置され、前記触媒装置のＮＯＸ吸着能力を回復させるために、前記触媒装置内の排気ガス空燃比をリッチにすることを特徴とする。
　本発明による請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒装置のＮＯＸ吸着能力が設定能力以下になった時に前記触媒装置のＮＯＸ吸着能力を回復させることを特徴とする。
　本発明による請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒装置の温度が設定温度以上となっている時間の合計が設定時間となった時に前記触媒装置のＮＯＸ吸着能力が前記設定能力に低下したと判断することを特徴とする。
　本発明による請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、単位時間毎の前記触媒装置の温度と設定温度との温度差が正である時の前記温度差の積算値が設定積算値となった時に前記触媒装置のＮＯＸ吸着能力が前記設定能力に低下したと判断することを特徴とする。
　本発明による請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項２から４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒装置のＮＯＸ吸着能力が前記設定能力となった時に他の要求により前記触媒装置へ流入する排気ガス空燃比をリッチとすることができない時には、前記他の要求が無くなって前記触媒装置へ流入する排気ガス空燃比をリッチとする場合に、予め定めた量より多くの還元物質を前記触媒装置へ流入させるようにすることを特徴とする。
　本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、機関排気系に配置された銀アルミナ系の触媒装置が設定温度以上となると銀がアルミナに固溶してＮＯＸ吸着能力が低下するが、触媒装置内の排気ガス空燃比をリッチにすることにより排気ガス中の還元物質がアルミナに作用して銀が固溶から回復するためにＮＯＸ吸着能力を回復させることができる。
　本発明による請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、触媒装置のＮＯＸ吸着能力が設定能力以下になった時に触媒装置のＮＯＸ吸着能力を回復させるようになっており、触媒装置のＮＯＸ吸着能力が設定能力を上回っている時には、ＮＯＸ吸着能力を回復させるために触媒装置内の排気ガス空燃比をリッチにすることはなく、燃料消費の悪化を抑制することができる。
　本発明による請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、触媒装置の温度が設定温度以上となっている時間が長くなるほど触媒装置のＮＯＸ吸着能力は低下するために、このような時間の合計が設定時間となった時に触媒装置のＮＯＸ吸着能力が設定能力に低下したと判断するようになっている。それにより、ＮＯＸ吸着能力が設定能力に低下したことを比較的正確に判断することができる。
　本発明による請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、単位時間毎の触媒装置の温度と設定温度との温度差が正である時には触媒装置のＮＯＸ吸着能力が低下し、この温度差が大きいほど触媒装置の単位時間当たりのＮＯＸ吸着能力の低下量は大きくなるために、この温度差の積算値が設定積算値となった時に触媒装置のＮＯＸ吸着能力が前記設定能力に低下したと判断するようになっている。それにより、ＮＯＸ吸着能力が設定能力に低下したことを比較的正確に判断することができる。
　本発明による請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項２から４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、触媒装置のＮＯＸ吸着能力が設定能力となった時に他の要求により触媒装置へ流入する排気ガス空燃比をリッチとすることができない時には、他の要求が無くなって触媒装置へ流入する排気ガス空燃比をリッチとする場合に、リッチとする時間を延長したり、より小さなリッチ空燃比としたりする等して、予め定めた量より多くの還元物質を触媒装置へ流入させるようにし、それにより、触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比がリッチとされるまでに銀の固溶が進行してＮＯＸ吸着能力がさらに低下するが、より多くの還元物質によって十分な量の銀が固溶から回復され、ＮＯＸ吸着能力を十分に回復させることができる。
本発明による内燃機関の排気浄化装置を示す概略図である。 ＮＯＸ触媒装置における銀の固溶を説明するための図であり、（Ａ）は固溶前を示し、（Ｂ）は固溶後を示している。 本発明による排気浄化装置において実施されるＮＯＸ触媒装置のＮＯＸ吸着能力を回復させるためのフローチャートである。 ＮＯＸ触媒装置の温度変化の例を示すタイムチャートである。
　図１は本発明による内燃機関の排気浄化装置を示す概略図であり、同図において、１は内燃機関の排気通路である。内燃機関は、ディーゼルエンジン又は筒内噴射式火花点火内燃機関のような希薄燃焼を実施する内燃機関である。このような内燃機関の排気ガス中には、比較的多くのＮＯＸが含まれるために、排気通路１には、ＮＯＸを吸着するＮＯＸ触媒装置２が配置されている。
　ＮＯＸ触媒装置２は、アルミナを担体コート材として酸化銀を担持させた銀アルミナ系の触媒装置であり、低温時において排気ガス中のＮＯＸを硝酸銀として吸着することができ、高温時（５００°Ｃ以上）となると吸着したＮＯＸを放出する。放出されたＮＯＸは、例えば、ＮＯＸ触媒装置２の下流側に配置されたＮＯＸ還元触媒において、必要に応じてＮＯＸ触媒装置２の上流側又は下流側から供給された還元物質を使用して還元浄化させることができる。
　３は排気ガス中のパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタであり、ＮＯＸ触媒装置２の上流側に配置されている。４は排気ガス中のＨＣ及びＣＯ等を酸化浄化させるための酸化触媒装置であり、パティキュレートフィルタ３の直上流側に配置されている。５はＮＯＸ触媒装置２の温度としてＮＯＸ触媒装置２へ流入する排気ガスの温度を測定するための温度センサである。
　ＮＯＸ触媒装置２は、例えば、ハニカム状の基材にアルミナＡｌ２Ｏ３担体コート層を形成し、アルミナ２００ｇ（耐熱性向上のためにランタンＬａを混入させても良い）に対して銀０．２ｍｏｌの割合でアルミナ担体コート層に酸化銀Ａｇ２Ｏを担持させたものである。
　このような触媒の調製方法としては、例えば、アルミナＭＩ３８６（Ｌａ／Ａｌ２Ｏ３）粉末の１６００ｇと、バインダＡ５２０の７１０．４ｇと、水の３６００ｇとをアトライタにより２０分攪拌したものを、基材上に単位体積当たり２００ｇ／Ｌでコートする。次いで、これを大気中において２５０°Ｃで３０分焼成し、続いて、５００°Ｃで１時間焼成して、基材上にアルミナ担体コート層を形成する。
　一方、硝酸銀２３６．２ｇにイオン交換水を加えて溶解させて１７００ｃｃとし、Ａｇ濃度０．８２ｍｏｌ／Ｌとなる硝酸銀水溶液を調製する。
　このような硝酸銀水溶液に前述のアルミナ担体コート層を３０分浸漬し、吸水担持により単位体積当たりＡｇ０．２ｍｏｌ／Ｌを担持させる。次いで、送風型乾燥機を作動させて２０分乾燥させ、大気中において５５０°Ｃで３時間焼成した後に、５％の水素を含む窒素が１分間に７Ｌ通過する中で５００°Ｃで３時間焼成する。
　このようして調製された触媒においては、図２（Ａ）に示すように、酸化銀Ａｇ２ＯがアルミナＡｌ２Ｏ３担体コート層から露出しており、排気ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化させた後に硝酸銀ＡｇＮＯ３として良好に保持することができる。しかしながら、ＮＯＸ触媒装置２が約５５０°Ｃ以上の高温となると、図２（Ｂ）に示すように、酸化銀Ａｇ２Ｏの銀Ａｇが徐々にアルミナ担体コート層内へ固溶してしまうために、ＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力が低下する。
　このような銀Ａｇの固溶は、ＨＣ及びＣＯ等の還元物質を供給することにより回復することが分かった。すなわち、図２（Ｂ）のように銀が固溶したアルミナ担体コート層へ還元物質を供給することにより、図２（Ａ）のように銀は酸化銀として再びアルミナ担体コート層から露出し、低下したＮＯＸ吸着能力を回復させることができるのである。
　図３は、ＮＯＸ触媒装置のＮＯＸ吸着能力を回復させるためのフローチャートであり、電子制御装置において予め定めた単位時間毎に実施される。
　先ず、ステップ１０１において、温度センサ５によりＮＯＸ触媒装置２へ流入する現在の排気ガスの温度が現在のＮＯＸ触媒装置２の温度Ｔとして検出される。もちろん、ＮＯＸ触媒装置２へ流入する現在の排気ガスの温度及び前回のＮＯＸ触媒装置２の温度Ｔ’に基づき現在のＮＯＸ触媒装置２の温度Ｔを推定するようにしても良い。また、現在の機関運転状態（機関負荷及び機関回転数）及び前回のＮＯＸ触媒装置２の温度Ｔ’に基に基づき現在のＮＯＸ触媒装置２の温度Ｔを推定するようにしても良い。
　次いで、ステップ１０２において、現在のＮＯＸ触媒装置２の温度Ｔが設定温度Ｔ１（例えば５５０°Ｃ）より高いか否かが判断される。この判断が否定される時には、今回の単位時間の間ではＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力はさらに低下することはなく、そのままステップ１０４へ進む。しかしながら、現在のＮＯＸ触媒装置２の温度Ｔが設定温度Ｔ１より高い時にはステップ１０２の判断が肯定され、ステップ１０３において、積算値Ａに現在のＮＯＸ触媒装置２の温度Ｔと設定温度Ｔ１との温度差ΔＴ（Ｔ−Ｔ１）が積算されてからステップ１０４へ進む。
　現在のＮＯＸ触媒装置２の温度Ｔが設定温度Ｔ１より高い時にはＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力が低下する。今回の単位時間の間のＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力の低下分は、現在のＮＯＸ触媒装置２の温度Ｔと設定温度Ｔ１との温度差ΔＴが大きいほど大きくなり、すなわち、温度差ΔＴに対応すると考えることができる。それにより、このような温度差ΔＴを積算した積算値Ａは、ＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力の現在の低下量に対応する。
　図４は、機関運転状態の変化等に伴うＮＯＸ触媒装置２の温度変化を例示するタイムチャートであり、時刻ｔ１からｔ２の間及び時刻ｔ３からｔ４の間において、ＮＯＸ触媒装置２の温度Ｔは設定温度Ｔ１以上となり、銀の固溶が進行して、ＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力が徐々に低下する。
　時刻ｔ１からｔ２の間のＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力の低下分は、現在のＮＯＸ触媒装置２の温度Ｔが設定温度Ｔ１以上となっている時間が長いほど銀の固溶が進行し、また、単位時間においては現在のＮＯＸ触媒装置２の温度Ｔが設定温度Ｔ１より高いほど銀の固溶は進行するために、単位時間を微少時間とすれば、図４の斜線で示す面積Ａに相当すると考えることができる。同様に、時刻ｔ３からｔ４の間のＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力の低下量は、図４の斜線で示す面積Ｂに相当すると考えることができる。
　次いで、ステップ１０４において、現在のＮＯＸ吸着能力の低下量に相当する温度差ΔＴの積算値Ａが設定積算値Ａ’以上となったか否かが判断され、この判断が否定される時には、ＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力はそれほど低下しておらず、無駄に燃料を消費することなく、ステップ１１０において、フラグＦを０として終了する。
　一方、温度差ΔＴの積算値Ａが設定積算値Ａ’となると、ステップ１０４の判断が肯定されてステップ１０５へ進み、現在においてパティキュレートフィルタ３の再生処理が実施されているか否かが判断される。
　パティキュレートフィルタ３において、多量のパティキュレートが捕集されて排気抵抗が非常に大きくなる前に、捕集パティキュレートを焼失させる再生処理が必要となる。このような再生処理は、膨張行程又は排気行程において気筒内へ追加燃料を供給し、リーン空燃比の排気ガス中に比較的多くの未燃燃料が含まれるようにし、酸化触媒装置４において未燃燃料を排気ガス中の十分な量の酸素を使用して燃焼させることによりパティキュレートフィルタ３へ流入する排気ガスの温度を高めて捕集パティキュレートを焼失させるようになっている。ここで、追加燃料は酸化触媒装置４の上流側において排気通路１へ供給するようにしても良い。
　積算値Ａが設定積算値Ａ’となってＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力が設定能力まで低下していると判断されても、このようなパティキュレートフィルタ３の再生処理が実施されている時には、ステップ１１１においてフラグＦを１として何もせずに終了する。しかしながら、再生処理が実施されていない時には、ステップ１０６においてフラグＦが１であるか否かが判断され、フラグＦが０の時には、ステップ１０７の判断が否定されてステップ１０７において第一リッチ化制御が実施され、フラグＦが１の時には、ステップ１０７の判断が肯定されてステップ１０８において第二リッチ化制御が実施される。
　第一リッチ化制御は、第一設定期間において、燃焼空燃比を予め定めた第一リッチ空燃比としたり、膨張行程又は排気行程において気筒内へ追加燃料を供給して排気ガスの空燃比を第一リッチ空燃比としたり、又は、ＮＯＸ触媒装置２の上流側において、排気通路１へ追加燃料を供給して排気ガスの空燃比を第一リッチ空燃比としたりする制御である。
　このように、積算値Ａが設定積算値Ａ’となってＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力が設定能力まで低下したと判断された時には、第一リッチ化制御によって、ＮＯＸ触媒装置２へ流入する排気ガスの空燃比が第一リッチ空燃比とされ、ＮＯＸ触媒装置２において、排気ガス中に比較的多く含まれるＨＣ及びＣＯ等の還元物質が、アルミナ担体コート層に作用して銀を固溶から回復させる。その結果、ＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力をほぼ完全に回復させることができる。
　一方、第二リッチ化制御は、第一設定期間において、第一リッチ化制御と同様な方法によりＮＯＸ触媒装置２へ流入する排気ガスの空燃比を第一リッチ空燃比より小さな第二リッチ空燃比としたり、又は、第一設定期間より長い第二設定期間において、第一リッチ化制御と同様な方法によりＮＯＸ触媒装置２へ流入する排気ガスの空燃比を第一リッチ空燃比としたり、又は、第二設定期間において、第一リッチ化制御と同様な方法によりＮＯＸ触媒装置２へ流入する排気ガスの空燃比を第二リッチ空燃比としたりして、第一リッチ化制御より多量の還元物質がＮＯＸ触媒装置２へ供給されるようにする制御である。
　第二リッチ化制御が実施されるのは、フラグＦが１となっている場合であり、すなわち、積算値Ａが設定積算値Ａ’となってＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力が設定能力まで低下したと判断されたが、パティキュレートフィルタ３の再生処理が実施されているために、排気ガスをリッチ空燃比とすることができず、ＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力の回復が断念されていた場合である。
　このように、ＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力が設定能力に低下した時に他の要求により第一リッチ化制御を実施することができずに、他の要求が無くなってＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力を回復させる場合には、第二リッチ化制御を実施し、第一リッチ化制御より多くの還元物質がＮＯＸ触媒装置２へ流入するようにされ、それにより、ＮＯＸ触媒装置２へ流入する排気ガスの空燃比をリッチとするまでに銀の固溶が進行してＮＯＸ吸着能力が設定能力よりさらに低下することとなるが、より多くの還元物質によって十分な量の銀が固溶から回復され、ＮＯＸ吸着能力を十分に回復させることができる。
　ここで、第一リッチ化制御を実施する第一設定期間及び第一リッチ化制御の第一リッチ空燃比は、設定能力まで低下したＮＯＸ吸着能力をほぼ完全に回復させるのに必要な量の還元物質をＮＯＸ触媒装置２へ供給するように設定される。また、他の要求によりリッチ化制御を実施させることができなかった期間が長いほど銀の固溶が進行するために、第二リッチ化制御の第二設定期間を長くし、又は、第二リッチ化制御の第二リッチ空燃比を小さくするようにすれば、銀の固溶が進行するほどより多くの還元物質がＮＯＸ触媒装置２へ供給されるようになり、最小限の燃料消費によって、設定能力よりさらに低下したＮＯＸ吸着能力をほぼ完全に回復させることが可能となる。
　こうして、ＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力がほぼ完全に回復されれば、ステップ１０９において、現在のＮＯＸ触媒装置２のＮＯＸ吸着能力の低下量に相当する積算値Ａは０にリセットされ、ステップ１１０においてフラグＦは０とされて終了する。
　本実施形態において、ＮＯＸ触媒装置２の現在のＮＯＸ吸着能力の低下量は、ステップ１０３において算出されるように、単位時間毎のＮＯＸ触媒装置２の温度Ｔと設定温度Ｔ１との温度差ΔＴが正である時の温度差ΔＴの積算値Ａとしたが、単にＮＯＸ触媒装置２の温度Ｔが設定温度Ｔ１以上となっている時間の合計を、ＮＯＸ触媒装置２の現在のＮＯＸ吸着能力の低下量として使用するようにしても良い。
　ところで、本実施形態において、パティキュレートフィルタ３自身に酸化触媒を担持させれば、酸化触媒装置２を省略することも可能である。
　１　　排気通路
　２　　ＮＯＸ触媒装置
　３　　パティキュレートフィルタ
　４　　酸化触媒装置
　５　　温度センサ

Claims (5)

  1. 　銀アルミナ系の触媒装置が機関排気系に配置され、前記触媒装置のＮＯＸ吸着能力を回復させるために、前記触媒装置内の排気ガス空燃比をリッチにすることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 　前記触媒装置のＮＯＸ吸着能力が設定能力以下になった時に前記触媒装置のＮＯＸ吸着能力を回復させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 　前記触媒装置の温度が設定温度以上となっている時間の合計が設定時間となった時に前記触媒装置のＮＯＸ吸着能力が前記設定能力に低下したと判断することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 　単位時間毎の前記触媒装置の温度と設定温度との温度差が正である時の前記温度差の積算値が設定積算値となった時に前記触媒装置のＮＯＸ吸着能力が前記設定能力に低下したと判断することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 　前記触媒装置のＮＯＸ吸着能力が前記設定能力となった時に他の要求により前記触媒装置へ流入する排気ガス空燃比をリッチとすることができない時には、前記他の要求が無くなって前記触媒装置へ流入する排気ガス空燃比をリッチとする場合に、予め定めた量より多くの還元物質を前記触媒装置へ流入させるようにすることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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