(57)【要約】【課題】ＮＯX吸蔵還元触媒装置に担持された酸化触媒の温度が活性温度以上設定温度未満である時に、Ｓ被毒回復処理のために供給された液状燃料によって酸化触媒の温度が活性温度未満となることを防止する。【解決手段】Ｓ被毒回復処理を実施する時に酸化触媒の温度Ｔが活性温度Ｔ１以上設定温度Ｔ２未満である時には、酸化触媒の温度が設定温度以上である時（ステップ１０５）に比較して、ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ供給する単位時間当たりの液状燃料の供給量を減少させ（ステップ１０６）、液状燃料の気化潜熱によって酸化触媒の温度が活性温度未満とならないようにする。【選択図】図２
2010043587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯX吸蔵還元触媒装置を具備し、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置のＳ被毒回復処理を実施する際には、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ液状燃料を供給して気化させ、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置において酸化触媒により燃焼させることにより前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置を所望温度に昇温する内燃機関の排気浄化装置において、Ｓ被毒回復処理を実施する時に前記酸化触媒の温度が活性温度以上設定温度未満である時には、前記酸化触媒の温度が前記設定温度以上である時に比較して、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ供給する単位時間当たりの液状燃料の供給量を減少させ、前記液状燃料の気化潜熱によって前記酸化触媒の温度が活性温度未満とならないようにすることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
Ｓ被毒回復処理を実施する時に前記酸化触媒の温度が前記活性温度以上設定温度未満である時には、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ供給する単位時間当たりの液状燃料の供給量の減少分を、排気ガス中に含まれる未燃燃料を増加させて補う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。
【請求項３】
Ｓ被毒回復処理を実施する時に前記酸化触媒の温度が前記活性温度以上設定温度未満である時には、排気ガスの温度を高めて前記酸化触媒の温度を前記設定温度より高め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。
【請求項４】
前記酸化触媒が劣化するほど前記設定温度を高くすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンのような希薄燃焼を実施する内燃機関の排気系には、ＮＯX吸蔵還元触媒装置が配置されている。ＮＯX吸蔵還元触媒装置は、排気ガスがリーン空燃比である時、すなわち、排気ガス中の酸素濃度が高い時に、排気ガス中のＮＯXを良好に吸蔵する。一方、再生処理として、排気ガスの空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比とすれば、すなわち、排気ガス中の酸素濃度を低下させれば、吸蔵したＮＯXを放出し、こうして放出させたＮＯXを、排気ガス中の還元物質により還元浄化することができる。
【０００３】
このようなＮＯX吸蔵還元触媒装置は、ＮＯXと同様なメカニズムによって排気ガス中のＳＯXも吸蔵してしまう。ＳＯXは安定な硫酸塩として吸蔵されるために前述の再生処理では放出させることはできず、吸蔵量は増加する一方であり（Ｓ被毒）、遂には、再生処理直後においてもＮＯX吸蔵還元触媒装置は十分なＮＯX量を吸蔵することができなくなる。
【０００４】
それにより、ＮＯX吸蔵還元触媒装置におけるＳＯX吸蔵量を推定し、このＳＯX吸蔵量が設定ＳＯX吸蔵量に達した時には、ＮＯX吸蔵還元触媒装置において燃料を燃焼させてＮＯX吸蔵還元触媒装置を約７００°Ｃのような高温として排気ガスの空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比とするＳ被毒回復処理を実施し、吸蔵ＳＯXを放出させるようにしている。
【０００５】
ところで、ＮＯX吸蔵還元触媒装置が下限温度未満となるとＮＯX吸蔵能力が低下するために、排気ガス温度が低い時には、設定間隔で液状燃料を機関排気系へ供給し、こうして液状燃料をＮＯX吸蔵還元触媒装置へ供給してＮＯX吸蔵還元触媒装置において燃焼させることによりＮＯX吸蔵還元触媒装置を下限温度以上へ昇温させる制御が実施されている。しかしながら、このような昇温制御ではＮＯX吸蔵還元触媒装置の温度が下限温度を下回ってしまう時には、液状燃料を機関排気系に供給する間隔を短くすると共に一回に供給する燃料量を少なくしてＮＯX吸蔵還元触媒装置の温度を下限温度以上に回復することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６４２２
【特許文献２】特開２００５−９０２７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の技術において、ＮＯX吸蔵還元触媒装置の温度を下限温度以上に回復するために、一回に供給される燃料量を少なくしているが、燃料の供給間隔は短くされ、結果的には、単位時間当たりの供給燃料量は増加させているはずである。そうでなければ、設定間隔で燃料を供給していたにも係わらずに下限温度を下回ったＮＯX吸蔵還元触媒装置の温度を下限温度以上に回復することはできない。
【０００８】
ところで、Ｓ被毒回復処理を実施する時においては、ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ供給した液状燃料を気化させてＮＯX吸蔵還元触媒装置に担持された酸化触媒により燃焼させることにより約７００°Ｃのような所望温度としなければならず、そのためには、単位時間当たりの液状燃料供給量は比較的多くしなければならない。
【０００９】
もちろん、この時において酸化触媒の温度は活性温度以上であることが必要であるが、設定温度未満であると、比較的多く供給される液状燃料を良好に燃焼させることができないだけでなく、液状燃料の気化潜熱によって酸化触媒の温度を活性温度未満としてしまうことがある。
【００１０】
この時には、排気ガス温度を上昇させて、活性温度未満に低下した酸化触媒の温度を設定温度以上に回復させなければ、液状燃料を良好に燃焼させることができず、Ｓ被毒回復処理のためにＮＯX吸蔵還元触媒装置を所望温度とするまでに非常に長い時間が必要となってしまう。
【００１１】
ＮＯX吸蔵還元触媒装置に担持された酸化触媒の温度が活性温度以上設定温度未満である場合において、前述の技術を適用して、一回の液状燃料供給量を減少させても単位時間当たり液状燃料供給量を増加させたのでは、液状燃料の気化潜熱が増加するだけであり、やはり、酸化触媒の温度を活性温度未満としてしまう。
【００１２】
従って、本発明の目的は、ＮＯX吸蔵還元触媒装置に担持された酸化触媒の温度が活性温度以上設定温度未満である時に、Ｓ被毒回復処理のために供給された液状燃料によって酸化触媒の温度が活性温度未満となることを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、ＮＯX吸蔵還元触媒装置を具備し、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置のＳ被毒回復処理を実施する際には、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ液状燃料を供給して気化させ、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置において酸化触媒により燃焼させることにより前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置を所望温度に昇温する内燃機関の排気浄化装置において、Ｓ被毒回復処理を実施する時に前記酸化触媒の温度が活性温度以上設定温度未満である時には、前記酸化触媒の温度が前記設定温度以上である時に比較して、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ供給する単位時間当たりの液状燃料の供給量を減少させ、前記液状燃料の気化潜熱によって前記酸化触媒の温度が活性温度未満とならないようにすることを特徴とする。
【００１４】
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、Ｓ被毒回復処理を実施する時に前記酸化触媒の温度が前記活性温度以上設定温度未満である時には、前記ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ供給する単位時間当たりの液状燃料の供給量の減少分を、排気ガス中に含まれる未燃燃料を増加させて補うことを特徴とする。
【００１５】
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１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、Ｓ被毒回復処理を実施する時に前記酸化触媒の温度が前記活性温度以上設定温度未満である時には、排気ガスの温度を高めて前記酸化触媒の温度を前記設定温度より高めることを特徴とする。
【００１６】
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１から３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、前記酸化触媒が劣化するほど前記設定温度を高くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
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、Ｓ被毒回復処理を実施する時に酸化触媒の温度が活性温度以上設定温度未満である時には、酸化触媒の温度が設定温度以上である時に比較して、ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ供給する単位時間当たりの液状燃料の供給量を減少させ、液状燃料の気化潜熱によって前記酸化触媒の温度が活性温度未満とならないようにしている。それにより、気化させた燃料を酸化触媒により燃焼させて酸化触媒の温度を活性温度以上設定温度未満に維持することができるために、排気ガス温度が上昇すれば酸化触媒の温度は直ぐに設定温度以上となって単位時間当たりの比較的多量の液状燃料を良好に燃焼させ、Ｓ被毒回復処理のためにＮＯX吸蔵還元触媒装置を所望温度とすることができる。
【００１８】
これに対して、酸化触媒の温度が活性温度以上設定温度未満である時に、酸化触媒の温度が設定温度以上である時と同量の単位時間当たりの液状燃料をＮＯX吸蔵還元触媒装置へ供給して液状燃料の気化潜熱により酸化触媒の温度を活性温度未満に低下させたり、また、この時に液状燃料の供給を停止して酸化触媒の温度を活性温度未満に低下させたりすれば、排気ガス温度の上昇によって酸化触媒の温度が設定温度以上となるのに比較的長い時間が必要となるが、請求項１に記載の本願発明では、排気ガス温度の上昇により直ぐに酸化触媒の温度を設定温度以上とすることができる。
【００１９】
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、Ｓ被毒回復処理を実施する時に酸化触媒の温度が活性温度以上設定温度未満である時には、ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ供給する単位時間当たりの液状燃料の供給量の減少分を、例えば、膨張行程又は排気行程で気筒内へ追加燃料を噴射したりして、排気ガス中に含まれる未燃燃料を増加させて補うことにより、活性温度以上設定温度未満に維持された酸化触媒へ気体燃料が供給され、酸化触媒は温度低下することなく気体燃料を良好に燃焼させることができ、直ぐに、Ｓ被毒回復処理のためにＮＯX吸蔵還元触媒装置を所望温度とすることができる。
【００２０】
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１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、Ｓ被毒回復処理を実施する時に酸化触媒の温度が活性温度以上設定温度未満である時には、排気ガスの温度を高めて酸化触媒の温度を設定温度より高めるようになっており、酸化触媒は、直ぐに、単位時間当たりの比較的多量の液状燃料を良好に燃焼させることができるようになって、Ｓ被毒回復処理のためにＮＯX吸蔵還元触媒装置を所望温度とすることができる。
【００２１】
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１から３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、Ｓ被毒回復処理を実施する際に、酸化触媒が劣化しているほど比較的多量の単位時間当たりの液状燃料を良好に燃焼させることができる酸化触媒の温度は高まるために、単位時間当たりの液状燃料の供給量を減少する閾値としての設定温度を高くするようになっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は本発明による内燃機関の排気浄化装置の実施形態を示す概略図である。内燃機関は、ディーゼルエンジン等の希薄燃焼を実施するものである。１は機関排気通路であり、２はＮＯX吸蔵還元触媒装置である。３はＮＯX吸蔵還元触媒装置２の上流側へ燃料を供給するための燃料供給装置である。
【００２３】
ＮＯX吸蔵還元触媒装置２は、排気ガスがリーン空燃比である時、すなわち、排気ガス中の酸素濃度が高い時に、排気ガス中のＮＯ及びＮＯ2を貴金属触媒（例えば白金Ｐｔ）によりＮＯ3-まで酸化してＮＯX吸蔵成分（例えばカリウムＫ又はバリウムＢａ等）と反応させて硝酸塩として吸蔵する。
【００２４】
ＮＯX吸蔵還元触媒装置２は、無制限にＮＯXを吸蔵することはできないために、機関運転状態毎の単位時間当たりのＮＯX発生量に基づき現在のＮＯX吸蔵量を推定し、これが設定ＮＯX吸蔵量に達した時に、再生処理として、ＮＯX吸蔵還元触媒装置１へ流入する排気ガスをリッチ空燃比とすることにより、すなわち、排気ガス中の酸素濃度を低下させることにより、吸蔵したＮＯXを放出させ、こうして放出させたＮＯXをリッチ空燃比の排気ガス中の還元物質（ＨＣ及びＣＯ）により還元浄化することが必要である。排気ガスをリッチ空燃比とするためには、燃焼空燃比をリッチとしたり、膨張行程又は排気行程において気筒内へ燃料を噴射したり、又は、燃料供給装置３によって機関排気系に燃料を供給したりすれば良い。
【００２５】
ＮＯX吸蔵還元触媒装置２は、ＮＯXと同様なメカニズムによって排気ガス中のＳＯXも吸蔵してしまう。ＳＯXは安定な硫酸塩として吸蔵されるために放出させ難く、前述の再生処理を実施しても吸蔵量は増加する一方であり（Ｓ被毒）、遂には、再生処理直後においても十分な量のＮＯXを吸蔵することができなくなる。
【００２６】
それにより、燃料中に含まれる硫黄がＳＯXとしてＮＯX吸蔵還元触媒装置２に設定割合で吸蔵されるとして、消費燃料量に基づきＮＯX吸蔵還元触媒装置２へ吸蔵されたＳＯX吸蔵量を推定し、これが設定ＳＯX吸蔵量に達した時には、さらにＳＯX吸蔵量が増加すると、再生処理直後に十分な量のＮＯXを吸蔵することができなくなるとして、Ｓ被毒回復処理が実施される。
【００２７】
Ｓ被毒回復処理は、ＮＯX吸蔵還元触媒装置２を所望温度（約７００°Ｃ）として、排気ガスをリッチ空燃比とし、すなわち、排気ガス中の酸素濃度を低下させることにより吸蔵したＳＯXを放出させ、こうして放出させたＳＯXをリッチ空燃比の排気ガス中の還元物質（ＨＣ及びＣＯ）により還元する。ＮＯX吸蔵還元触媒装置２を所望温度に昇温するには、燃料供給装置３によって機関排気通路１内へ液状燃料を供給し、この液状燃料をＮＯX吸蔵還元触媒装置２内において気化させて貴金属触媒によって排気ガス中の酸素を使用して燃焼させるようになっている。再生処理及びＳ被毒回復処理において、ＮＯX吸蔵還元触媒装置２へ供給する燃料は、気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁ではなく、できる限り燃料供給装置３によって機関排気系へ供給することが好ましく、それにより、燃料噴射弁の寿命低下を抑制することができる。
【００２８】
もちろん、ＮＯX吸蔵還元触媒装置２の酸化触媒（貴金属触媒）の温度が活性温度未満である時には、燃料を燃焼させることができず、Ｓ被毒回復処理は断念せざるを得ない。また、酸化触媒の温度が設定温度未満である時には、ＮＯX吸蔵還元触媒装置２へ供給された液状燃料が気化する際の気化潜熱によって酸化触媒の温度が活性化温度未満に低下することがある。この場合には、排気ガス温度の上昇を待って酸化触媒の温度が設定温度以上に回復するまで液状燃料を良好に燃焼させることはできず、Ｓ被毒回復処理のためにＮＯX吸蔵還元触媒装置２を所望温度とするまでに非常に長い時間が必要となってしまう。
【００２９】
本実施形態の排気浄化装置は、図２に示すフローチャートに従ってＮＯX吸蔵還元触媒装置２への液状燃料の供給を制御し、Ｓ被毒回復処理のためにＮＯX吸蔵還元触媒装置２を所望温度とするまでの時間を短縮している。
【００３０】
先ず、ステップ１０１において、ＳＯX吸蔵量が設定ＳＯX吸蔵量に達したＳ被毒回復時期であるか否かが判断される。この判断が否定される時にはそのまま終了するが、肯定される時には、ステップ１０２において、ＮＯX吸蔵還元触媒装置２の温度、すなわち、酸化触媒の温度Ｔが推定される。この温度Ｔは、例えば、ＮＯX吸蔵還元触媒装置２へ流入する排気ガスの温度として、機関運転状態に基づき推定しても温度センサ（図示せず）により測定しても良い。
【００３１】
次いで、ステップ１０３において、酸化触媒の温度Ｔが活性温度Ｔ１未満であるか否かが判断される。この判断が肯定される時には、ＮＯX吸蔵還元触媒装置２において酸化触媒を使用して燃料を燃焼させることができず、Ｓ被毒回復処理を断念してそのまま終了する。一方、ステップ１０３の判断が否定される時には、ステップ１０４において、酸化触媒の温度Ｔが設定温度Ｔ２未満であるか否かが判断される。
【００３２】
この判断が否定される時には、酸化触媒の温度Ｔは設定温度Ｔ２以上であり、ステップ１０５において、ＮＯX吸蔵還元触媒装置２を所望温度に昇温すると共に排気ガスの空燃比をリッチとするのに必要な最低限の燃料量として、予め設定された単位時間当たりの第一供給量Ｑ１で燃料供給装置３から液状燃料が供給され、この液状燃料はＮＯX吸蔵還元触媒装置２において気化して酸化触媒によって燃焼させられてＮＯX吸蔵還元触媒装置２を所望温度に昇温させ、また、供給された液状燃料によってＮＯX吸蔵還元触媒装置２内の排気ガスの空燃比はリッチとされているために、ＮＯX吸蔵還元触媒装置２からＳＯXが放出されて還元され、Ｓ被毒回復処理が実施される。ここで、第一供給量Ｑ１は酸化触媒の温度Ｔが高いほど少なくするようにしても良い。
【００３３】
一方、酸化触媒の温度Ｔが設定温度Ｔ２未満である時には、予め設定された単位時間当たりの第一供給量Ｑ１で燃料供給装置３から液状燃料が供給されると、この液状燃料がＮＯX吸蔵還元触媒装置２において気化する際の気化潜熱によって酸化触媒の温度Ｔが活性温度Ｔ１より低下してしまう。また、この時に、液状燃料の供給を停止しても酸化触媒の温度Ｔは活性温度Ｔ１より低下してしまう。それにより、ステップ１０４の判断が肯定される時、すなわち、酸化触媒の温度Ｔが活性温度Ｔ１以上設定温度Ｔ２未満である時には、ステップ１０６において、単位時間当たりの液状燃料の供給量は、第一供給量Ｑ１より少ない第二供給量Ｑ２として、燃料供給装置３から液状燃料を供給するようにしている。
【００３４】
こうして、液状燃料の気化潜熱を減少させ、酸化触媒の温度Ｔが活性温度Ｔ１未満とならないようにし、それにより、気化させた燃料を酸化触媒により燃焼させて酸化触媒の温度Ｔを活性温度Ｔ１以上設定温度Ｔ２未満に維持することができるために、排気ガス温度が上昇すれば酸化触媒の温度Ｔは直ぐに設定温度Ｔ２以上となって単位時間当たりの比較的多量（第一供給量Ｑ１）の液状燃料を良好に燃焼させて、Ｓ被毒回復処理のためにＮＯX吸蔵還元触媒装置２を所望温度とすることができる。
【００３５】
また、本実施形態においては、酸化触媒の温度Ｔが活性温度Ｔ１以上設定温度Ｔ２未満の時には、酸化触媒の温度Ｔが設定温度Ｔ２以上である時に比較して、ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ供給する単位時間当たりの液状燃料の供給量を減少させるだけではなく、ステップ１０７において、単位時間当たりの液状燃料の供給量の減量分ΔＱ（Ｑ１−Ｑ２）を、例えば、膨張行程又は排気行程で気筒内へ追加燃料を噴射したり、燃焼のための燃料噴射量を増量したりして、単位時間当たりに排気ガス中に含まれる未燃燃料を増加させて補うようにしている。
【００３６】
それにより、液状燃料の減量によって活性温度Ｔ１以上設定温度Ｔ２未満に維持された酸化触媒へ気体燃料が供給され、酸化触媒は温度低下することなく気体燃料を良好に燃焼させることができ、直ぐに、Ｓ被毒回復処理のためにＮＯX吸蔵還元触媒装置２を所望温度とすることができる。
【００３７】
また、ステップ１０７では、例えば、燃料噴射時期（火花点火内燃機関の場合には点火時期）の遅角又は膨張行程での燃料噴射によって排気ガスの温度を高めるようにしても良い。それにより、液状燃料の減量によって活性温度Ｔ１以上設定温度Ｔ２未満に維持された酸化触媒の温度を直ぐに設定温度Ｔ２より高めることができ、酸化触媒は、直ぐに、第一供給量Ｑ１の液状燃料を良好に燃焼させることができるようになって、Ｓ被毒回復処理のためにＮＯX吸蔵還元触媒装置２を所望温度とすることができる。
【００３８】
ところで、ＮＯX吸蔵還元触媒装置２の酸化触媒が劣化するほど、Ｓ被毒回復処理を実施する際に、単位時間当たりの第一供給量Ｑ１を良好に燃焼させることができる酸化触媒の温度は高まるために、供給量を第二供給量Ｑ２とする閾値としての設定温度Ｔ２を高くすることが好ましい。ＮＯX吸蔵還元触媒装置２の酸化触媒の劣化は、例えば、ＮＯX吸蔵還元触媒装置２の使用時間又は車両走行距離等に基づき推定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】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。
【図２】Ｓ被毒回復処理のための液状燃料供給の制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
２    ＮＯX吸蔵還元触媒装置
３    燃料供給装置
【図１】
2010043587.tif 000003
【図２】
2010043587.tif 000004