(57)【要約】  本発明は、内燃機関の排気通路に前段触媒と後段触媒とが上流側から順に直列に並べて設置されている場合において、後段触媒の還元剤被毒や外部への還元剤の放出を抑制しつつ後段触媒を早期に昇温させることを課題とする。本発明においては、前段触媒４をその外周面と排気通路２の内周面との間を排気が流れるように設ける。また、前段触媒４を還元剤が通過するように還元剤を添加する還元剤添加弁６を排気通路２における前段触媒４の直上流に設ける。さらに、前段触媒４と後段触媒１４との間の排気通路２に排気中の還元剤を一時的に保持する機能を有する保持触媒１３を設ける。
2009008450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路にその外周面と前記排気通路の内周面との間を排気が流れるように設けられた酸化機能を有する前段触媒と、
該前段触媒よりも下流側の排気通路に設けられた酸化機能を有する後段触媒と、
前記排気通路における前記前段触媒の直上流に設けられており、前記後段触媒を昇温させるときに前記前段触媒を還元剤が通過するように還元剤を添加する還元剤添加弁と、
前記排気通路における前記前段触媒より下流側且つ前記後段触媒よりも上流側に設けられ排気中の還元剤を一時的に保持する機能を有する保持触媒と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記保持触媒が、酸化機能および還元剤吸着機能を有する還元剤吸着酸化触媒であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記後段触媒を昇温させるときに、前記還元剤添加弁からの還元剤の添加開始時点から所定のタイミングまでの間における単位時間当たりの還元剤の添加量を、前記所定のタイミング以降における単位時間当たりの還元剤の添加量より少なくすることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記所定のタイミングが、前記前段触媒が第一所定温度以上となったタイミングであることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記所定のタイミングが、前記還元剤吸着酸化触媒が第二所定温度以上となったタイミングであることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記後段触媒を昇温させるときに、前記前段触媒の温度が第一所定温度以上となるまでは、前記還元剤添加弁から還元剤を添加せずに前記内燃機関から排出されるＨＣの量を増加させる排出ＨＣ増加制御を実行し、前記前段触媒の温度が前記第一所定温度以上となってから前記還元剤添加弁から還元剤を添加することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記還元剤添加弁が、前記還元剤吸着酸化触媒を昇温させるときにも前記前段触媒を還元剤が通過するように還元剤を添加するものであって、
前記還元剤吸着酸化触媒を昇温させるときに、前記還元剤添加弁からの還元剤の添加開始時点から所定のタイミングまでの間における単位時間当たりの還元剤の添加量を、前記所定のタイミング以降における単位時間当たりの還元剤の添加量より少なくすることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記所定のタイミングが、前記前段触媒が第一所定温度以上となったタイミングであることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記還元剤添加弁が、前記還元剤吸着酸化触媒を昇温させるときにも前記前段触媒を還元剤が通過するように還元剤を添加するものであって、
前記還元剤吸着酸化触媒を昇温させるときに、前記前段触媒の温度が前記第一所定温度以上となるまでは、前記還元剤添加弁から還元剤を添加せずに前記内燃機関から排出されるＨＣの量を増加させる排出ＨＣ増加制御を実行し、前記前段触媒の温度が前記第一所定温度以上となってから前記還元剤添加弁から還元剤を添加することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記還元剤吸着酸化触媒における還元剤の吸着量が許容範囲の上限値を越えたか否かを判別する判定手段をさらに備え、
前記判定手段によって前記還元剤吸着酸化触媒における還元剤の吸着量が許容範囲の上限値を越えたと判定されたときには、前記還元剤添加弁による還元剤の添加を停止することを特徴とする請求項２から９のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
前記保持触媒が、その温度が吸着温度上限値以下の場合は排気中の還元剤を吸着し、その温度が前記吸着温度上限値より高いときは吸着された還元剤を放出する機能を有する還元剤吸着触媒であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
前記後段触媒を昇温させるときに、前記還元剤添加弁からの還元剤の添加開始時点から所定のタイミングまでの間における単位時間当たりの還元剤の添加量を、前記所定のタイミング以降における単位時間当たりの還元剤の添加量より少なくすることを特徴とする請求項１１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１３】
前記所定のタイミングが、前記前段触媒が第一所定温度以上となったタイミングであることを特徴とする請求項１２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１４】
前記後段触媒を昇温させるときに、前記前段触媒の温度が第一所定温度以上となるまでは、前記還元剤添加弁から還元剤を添加せずに前記内燃機関から排出されるＨＣの量を増加させる排出ＨＣ増加制御を実行し、前記前段触媒の温度が前記第一所定温度以上となってから前記還元剤添加弁から還元剤を添加することを特徴とする請求項１１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１５】
前記還元剤吸着酸化触媒における還元剤の吸着量が許容範囲の上限値を越えたか否かを判別する判定手段をさらに備え、
前記判定手段によって前記還元剤吸着酸化触媒における還元剤の吸着量が許容範囲の上限値を越えたと判定されたときには、前記還元剤添加弁による還元剤の添加を停止することを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１６】
前記第一所定温度が、前記前段触媒を流れる排気の粘性係数が上昇することで前記前段触媒を通過する排気の流量が減少し、それによって前記前段触媒において酸化可能な還元剤の量が十分に増加したと判断出来る温度であることを特徴とする請求項４、６、８、９、１３及び１４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１７】
前記第二所定温度が、前記還元剤吸着酸化触媒の酸化能力が十分に高くなっていると判断出来る温度であることを特徴とする請求項５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】
内燃機関の排気浄化装置においては、内燃機関の排気通路に複数の触媒を直列に並べて設置する場合がある。例えば、特許文献１には、内燃機関の排気通路に、酸化触媒、ＨＣ吸着材およびＮＯｘ浄化触媒を上流側から順に直列に並べて設置する技術が記載されている。この特許文献１における酸化触媒には大口径の貫通孔が設けられている。この貫通孔は排気に含まれるＨＣが通るバイパス路を構成する。【０００３】
また、特許文献２には、排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側に、燃料噴射手段から噴射された燃料を改質する改質触媒を設ける技術が記載されている。この特許文献２おける改質触媒は排気通路の中央部に配置されており、これにより、該改質触媒の外周に排気が流れる迂回路が形成されている。【０００４】
また、特許文献３には、内燃機関の排気通路に三元触媒およびＨＣ吸着機能及びＨＣ酸化機能を有する触媒を上流側から順に配置した構成が開示されている。【０００５】
また、特許文献４には、内燃機関の排気通路に二つのＨＣ吸着機能及びＨＣ酸化機能を有する触媒を直列に配置した構成が開示されている。この特許文献４には、排気エミッション悪化を抑制するために各触媒の状態に応じて空燃比を制御する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２４２６６５号公報
【特許文献２】特開２００５−１２７２５７号公報
【特許文献３】特許第３４７０５９７号公報
【特許文献４】特開２０００−２１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内燃機関の排気通路に前段触媒と後段触媒とを上流側から順に直列に並べて設置すると共に、前段触媒をその外周面と排気通路の内周面との間を排気が流れるように設ける場合がある。この場合、前段触媒を還元剤が通過するように還元剤を添加する還元剤添加弁を排気通路における前段触媒の直上流に設ける。このように還元剤添加弁が設けられることにより、還元剤添加弁から添加された還元剤の略全てが前段触媒に流入する。【０００７】
上記構成において、後段触媒を昇温させる場合、還元剤添加弁からの還元剤の添加を実行する。還元剤添加弁から還元剤が添加されると、添加された還元剤の一部が前段触媒において酸化される。このときに生じる酸化熱によって排気が昇温され、該排気によって後段触媒が昇温される。【０００８】
ここで、上記構成の場合、前段触媒の排気の流れる方向に対して垂直方向の断面積が、排気通路の排気の流れる方向と垂直方向の断面積よりも小さい。そのため、前段触媒内を排気が通過するときの排気の流通抵抗が大きくなり、前段触媒内を流れる排気の流量が少なくなる。これにより、還元剤添加弁から還元剤が添加されたときに該還元剤が前段触媒内を通過するのにかかる時間が長くなるため、前段触媒における還元剤の酸化が促進され易くなる。その結果、排気の昇温が促進され易くなる。従って、後段触媒を早期に昇温させることが可能となる。【０００９】
しかしながら、前段触媒の温度が比較的低いときに還元剤添加弁から還元剤が添加された場合、前段触媒において酸化されずに該前段触媒をすり抜ける還元剤の量が多くなる。その結果、後段触媒に付着する還元剤が増加することで該後段触媒の性能が低下する還元剤被毒が生じたり、後段触媒をもすり抜けて外部に放出される還元剤の量が増加したりする虞がある。【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、後段触媒の還元剤被毒や外部への還元剤の放出を抑制しつつ後段触媒を早期に昇温させることが出来る技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、内燃機関の排気通路に前段触媒と後段触媒とを上流側から順に直列に並べて設置すると共に、前段触媒をその外周面と排気通路の内周面との間を排気が流れるように設ける。また、前段触媒を還元剤が通過するように還元剤を添加する還元剤添加弁を排気通路における前段触媒の直上流に設ける。さらに、前段触媒と後段触媒との間の排気通路に排気中の還元剤を一時的に保持する機能を有する保持触媒を設ける。【００１２】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路にその外周面と前記排気通路の内周面との間を排気が流れるように設けられた酸化機能を有する前段触媒と、
該前段触媒よりも下流側の排気通路に設けられた酸化機能を有する後段触媒と、
前記排気通路における前記前段触媒の直上流に設けられており、前記後段触媒を昇温させるときに前記前段触媒を還元剤が通過するように還元剤を添加する還元剤添加弁と、
前記排気通路における前記前段触媒より下流側且つ前記後段触媒よりも上流側に設けられ排気中の還元剤を一時的に保持する機能を有する保持触媒と、を備えることを特徴とする。【００１３】
本発明においては、後段触媒を昇温させるべく還元剤添加弁から添加された還元剤が前段触媒をすり抜けた場合、すり抜けた還元剤が保持触媒に一時的に保持される。該還元剤が保持触媒に一時的に保持されている間に、前段触媒の温度上昇に伴って後段触媒の温度が上昇する。そのため、保持触媒に一時的に保持された還元剤が放出される場合、温度が上昇した後段触媒に該還元剤が供給される。【００１４】
従って、本発明によれば、後段触媒の還元剤被毒や外部への還元剤の放出を抑制しつつ後段触媒を早期に昇温させることが出来る。【００１５】
本発明において、保持触媒は、酸化機能および還元剤吸着機能を有する還元剤吸着酸化触媒であってもよい。【００１６】
この場合、前段触媒をすり抜けた還元剤が還元剤吸着酸化触媒に吸着される。そして、還元剤吸着酸化触媒に吸着された還元剤は、前段触媒の温度上昇に伴って還元剤吸着酸化触媒の温度が上昇することにより酸化される。【００１７】
従って、上記構成によれば、後段触媒の還元剤被毒や外部への還元剤の放出を抑制しつつ後段触媒をより早期に昇温させることが出来る。【００１８】
保持触媒が還元剤吸着酸化触媒である場合においては、後段触媒を昇温させるときに、還元剤添加弁からの還元剤の添加開始時点から所定のタイミングまでの間における単位時間当たりの還元剤の添加量を、該所定のタイミング以降における単位時間当たりの還元剤の添加量より少なくしてもよい。【００１９】
これによれば、前段触媒の温度が比較的低い間は、前段触媒の温度が比較的高いときに比べて単位時間当たりの前段触媒に供給される還元剤の量が少ない。従って、前段触媒をすり抜ける還元剤の量を抑制することが出来る。その結果、後段触媒の還元剤被毒や外部への還元剤の放出をより抑制することが出来る。【００２０】
また、上記によれば、前段触媒の温度が上昇すると前段触媒に供給される還元剤の量が増加する。これにより、前段触媒において還元剤が酸化することで生じる熱量が増加し、その結果、後段触媒の昇温が促進される。そのため、後段触媒をより早期に昇温することが出来る。【００２１】
前段触媒の温度が高いほど、該前段触媒を流れる排気の温度も高くなり、それに伴って該前段触媒を流れる排気の粘性係数が上昇する。そのため、前段触媒よりも上流側の排気通路を流れる排気の流量が同一であっても、前段触媒の温度が高いほど該前段触媒内を通過する排気の流量は少なくなる。これにより、還元剤添加弁から添加された還元剤が前段触媒内を通過するのにかかる時間がより長くなる。その結果、前段触媒において還元剤の酸化がより促進され易くなり、還元剤が前段触媒をすり抜け難くなる。【００２２】
そこで、後段触媒の昇温実行時において単位時間当たりの還元剤添加量を増加させる所定のタイミングを、前段触媒が第一所定温度以上となったタイミングとしてもよい。【００２３】
ここで、第一所定温度は、前段触媒を流れる排気の粘性係数が上昇することで前段触媒を通過する排気の流量が減少し、それによって前段触媒において酸化可能な還元剤の量が十分に増加したと判断出来る温度である。【００２４】
これによれば、前段触媒をすり抜ける還元剤の量をより抑制することが出来る。【００２５】
保持触媒が還元剤吸着酸化触媒である場合においては、還元剤添加弁から還元剤が添加されると、前段触媒の温度と共に還元剤吸着酸化触媒の温度も上昇する。【００２６】
そこで、後段触媒の昇温実行時において単位時間当たりの還元剤添加量を増加させる所定のタイミングを、還元剤吸着酸化触媒が第二所定温度以上となったタイミングとしてもよい。【００２７】
ここで、第二所定温度は、還元剤吸着酸化触媒の酸化能力が十分に高くなっていると判断出来る温度である。【００２８】
これによれば、還元剤吸着酸化触媒をすり抜ける還元剤の量を抑制することが出来る。その結果、後段触媒の還元剤被毒や外部への還元剤の放出をより抑制することが出来る。【００２９】
保持触媒が還元剤吸着酸化触媒である場合においては、後段触媒を昇温させるときに、前段触媒の温度が第一所定温度以上となるまでは、還元剤添加弁から還元剤を添加せずに内燃機関から排出されるＨＣの量を増加させる排出ＨＣ増加制御を実行してもよい。そして、前段触媒の温度が第一所定温度以上となってから還元剤添加弁から還元剤を添加してもよい。【００３０】
上記の場合、前段触媒の温度が第一所定温度以上となるまでは内燃機関から排出され前段触媒に供給されるＨＣが増加する。そして、該ＨＣが前段触媒において酸化されることで前段触媒の温度が上昇する。また、内燃機関から排出されたＨＣのうち前段触媒に流入しなかったものは還元剤吸着酸化触媒に吸着される。還元剤吸着酸化触媒に吸着されたＨＣは、前段触媒の温度上昇に伴って還元剤吸着酸化触媒の温度が上昇することにより酸化される。そのため、内燃機関から排出されるＨＣを増加することで前段触媒に供給されるＨＣを増加させた場合であっても、後段触媒に付着するＨＣが増加することで後段触媒の性能が低下するＨＣ被毒や外部へのＨＣの放出は抑制される。【００３１】
保持触媒が還元剤吸着酸化触媒である場合においては、還元剤吸着酸化触媒を昇温させるときにも還元剤添加弁から前段触媒を還元剤が通過するように還元剤を添加してもよい。この場合、還元剤吸着酸化触媒を昇温させるときに、還元剤添加弁からの還元剤の添加開始時点から所定のタイミングまでの間における単位時間当たりの還元剤の添加量を、所定のタイミング以降における単位時間当たりの還元剤の添加量より少なくしてもよい。【００３２】
これによれば、前段触媒をすり抜ける還元剤の量を抑制することが出来る。そのため、還元剤吸着酸化触媒における還元剤の吸着量の増加を抑制することが出来る。その結果、後段触媒の還元剤被毒や外部への還元剤の放出を抑制することが出来る。また、上記によれば、還元剤吸着酸化触媒をより早期に昇温することが出来る。【００３３】
また、還元剤吸着酸化触媒の昇温実行時において単位時間当たりの還元剤添加量を増加させる所定のタイミングを、前段触媒が第一所定温度以上となったタイミングとしてもよい。【００３４】
これによれば、前段触媒をすり抜ける還元剤の量をより抑制することが出来る。そのため、還元剤吸着酸化触媒における還元剤の吸着量の増加をより抑制することが出来る。【００３５】
保持触媒が還元剤吸着酸化触媒である場合において、還元剤吸着酸化触媒を昇温させるときにも前段触媒を還元剤が通過するように還元剤添加弁から還元剤を添加する場合、還元剤吸着酸化触媒を昇温させるときに、前段触媒の温度が第一所定温度以上となるまでは、還元剤添加弁から還元剤を添加せずに排出ＨＣ増加制御を実行してもよい。そして、前段触媒の温度が第一所定温度以上となってから還元剤添加弁から還元剤を添加してもよい。【００３６】
この場合も、内燃機関から排出されたＨＣのうち前段触媒に流入しなかったものは還元剤吸着酸化触媒に吸着される。そして、還元剤吸着酸化触媒に吸着されたＨＣは、前段触媒の温度上昇に伴って還元剤吸着酸化触媒の温度が上昇することにより酸化される。そのため、後段触媒のＨＣ被毒や外部へのＨＣの放出は抑制される。【００３７】
保持触媒が還元剤吸着酸化触媒である場合においては、還元剤吸着酸化触媒における還元剤の吸着量が許容範囲の上限値を越えたか否かを判別する判定手段をさらに備えてもよい。この場合、判定手段によって還元剤吸着酸化触媒における還元剤の吸着量が許容範囲の上限値を越えたと判定されたときには、還元剤添加弁による還元剤の添加を停止してもよい。【００３８】
これによれば、前段触媒をすり抜けた還元剤が還元剤吸着酸化触媒をもすり抜けて後段触媒に到達することを抑制することが出来る。従って、後段触媒の還元剤被毒や外部への還元剤の放出をより抑制することが出来る。【００３９】
本発明において、保持触媒は、その温度が吸着温度上限値以下の場合は排気中の還元剤を吸着し、その温度が吸着温度上限値より高いときは吸着された還元剤を放出する機能を有する還元剤吸着触媒であってもよい。【００４０】
この場合、還元剤吸着触媒の温度が吸着温度上限値以下のときは前段触媒をすり抜けた還元剤が還元剤吸着触媒に吸着される。そして、前段触媒の温度上昇に伴って還元剤吸着触媒及び後段触媒の温度が上昇する。そのため、還元剤吸着触媒の温度が吸着温度上限値より上昇し吸着されていた還元剤が放出されたときは後段触媒の温度も上昇している。これにより、還元剤吸着触媒から放出され後段触媒に供給された還元剤が後段触媒において酸化される。【００４１】
従って、上記構成の場合においても、後段触媒の還元剤被毒や外部への還元剤の放出を抑制しつつ後段触媒を早期に昇温させることが出来る。【００４２】
保持触媒が還元剤吸着触媒である場合においても、保持触媒が還元剤吸着酸化触媒である場合と同様、後段触媒を昇温させるときに、還元剤添加弁からの還元剤の添加開始時点から所定のタイミングまでの間における単位時間当たりの還元剤の添加量を、該所定のタイミング以降における単位時間当たりの還元剤の添加量より少なくしてもよい。これによれば、後段触媒の還元剤被毒や外部への還元剤の放出をより抑制することが出来、また、後段触媒をより早期に昇温することが出来る。【００４３】
上記の場合、後段触媒の昇温実行時において単位時間当たりの還元剤添加量を増加させる所定のタイミングを、保持触媒が還元剤吸着酸化触媒である場合と同様、前段触媒が第一所定温度以上となったタイミングとしてもよい。これによれば、前段触媒をすり抜ける還元剤の量をより抑制することが出来る。【００４４】
保持触媒が還元剤吸着触媒である場合においても、保持触媒が還元剤吸着酸化触媒である場合と同様、後段触媒を昇温させるときに、前段触媒の温度が第一所定温度以上となるまでは、還元剤添加弁から還元剤を添加せずに内燃機関から排出されるＨＣの量を増加させる排出ＨＣ増加制御を実行してもよい。そして、前段触媒の温度が第一所定温度以上となってから還元剤添加弁から還元剤を添加してもよい。【００４５】
この場合においても、内燃機関から排出されたＨＣのうち前段触媒に流入しなかったものは還元剤吸着触媒に一旦吸着される。そして、前段触媒の温度上昇に伴って還元剤吸着触媒の温度が吸着温度上限値より高くなると、吸着されていたＨＣが放出される。放出されたＨＣは、前段触媒の温度上昇に伴って温度が上昇した状態の後段触媒において酸化される。そのため、内燃機関から排出されるＨＣを増加することで前段触媒に供給されるＨＣを増加させた場合であっても、後段触媒のＨＣ被毒や外部へのＨＣの放出は抑制される。【００４６】
保持触媒が還元剤吸着触媒である場合においても、保持触媒が還元剤吸着酸化触媒である場合と同様、還元剤吸着酸化触媒における還元剤の吸着量が許容範囲の上限値を越えたか否かを判別する判定手段をさらに備えてもよい。そして、判定手段によって還元剤吸着酸化触媒における還元剤の吸着量が許容範囲の上限値を越えたと判定されたときには、還元剤添加弁による還元剤の添加を停止してもよい。これによれば、後段触媒の還元剤被毒や外部への還元剤の放出をより抑制することが出来る。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、後段触媒の還元剤被毒や外部への還元剤の放出を抑制しつつ後段触媒を早期に昇温させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例１に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係るＮＯｘ触媒昇温制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図３】実施例２に係るＮＯｘ触媒昇温制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図４】実施例３に係るＮＯｘ触媒昇温制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図５】実施例４に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・内燃機関
２・・・排気通路
３・・・吸気通路
４・・・酸化触媒
５・・・パティキュレートフィルタ
６・・・ＨＣ添加弁
９・・・第一温度センサ
１０・・ＥＣＵ
１３・・ＨＣ吸着酸化触媒
１４・・ＮＯｘ触媒
１５・・第二温度センサ
１６・・第三温度センサ
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。【００５１】
＜実施例１＞
＜内燃機関の吸排気系の概略構成＞
ここでは、本発明を車両駆動用のディーゼルエンジンに適用した場合を例に挙げて説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。【００５２】
内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。内燃機関１には、吸気通路３および排気通路２が接続されている。吸気通路３にはスロットル弁７およびエアフローメータ８が設けられている。【００５３】
排気通路２には、排気中の粒子状物質（Particulate Matter：以下、ＰＭと称する）を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、フィルタと称する）５が設けられている。該フィルタ５には吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒と称する）１４が担持されている。【００５４】
排気通路２におけるフィルタ５より上流側には酸化触媒４が設けられている。酸化触媒４は、円柱状の形状であって、その外径は排気通路２の内径よりも小さくなっている。つまり、酸化触媒４の排気を流れる方向に対して垂直方向の断面積は、排気通路２の排気を流れる方向に対して垂直方向の断面積よりも小さくなっている。このような構成により、酸化触媒４の外周面と排気通路２の内周面との間を排気が流れる。【００５５】
排気通路２における酸化触媒４よりも下流側且つフィルタ５よりも上流側には、酸化機能およびＨＣ吸着機能を有するＨＣ吸着酸化触媒１３が設けられている。【００５６】
尚、本実施例においては、酸化触媒４が本発明に係る前段触媒に相当し、ＮＯｘ触媒１４が本発明に係る後段触媒に相当し、ＨＣ吸着酸化触媒１３が本発明に係る保持触媒又は還元剤吸着酸化触媒に相当する。ＨＣ吸着酸化触媒１３としては、三元触媒、酸化触媒、ＮＯｘ触媒等を用いることが出来る。また、酸化触媒４およびＮＯｘ触媒１４は酸化機能を有する触媒であればよい。【００５７】
排気通路２における酸化触媒４の直上流には還元剤としてＨＣ（燃料）を添加するＨＣ添加弁６が設けられている。ＨＣ添加弁６からは、添加されたＨＣが酸化触媒４を通過するように、酸化触媒４の上流側端面に向けてＨＣが噴射される（図１においては、斜線部が燃料の噴霧を表している）。これにより、ＨＣ添加弁６から添加されたＨＣの略全てが酸化触媒４に流入する。尚、本実施例においては、ＨＣ添加弁６が本発明に係る還元剤添加弁に相当する。【００５８】
排気通路２における、酸化触媒４とＨＣ吸着酸化触媒１３との間、ＨＣ吸着酸化触媒１３とフィルタ５との間、および、フィルタ５より下流側には、排気の温度を検出する第一温度センサ９、第二温度センサ１５、第三温度センサ１６がそれぞれ設けられている。【００５９】
以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０には、エアフローメータ８、第一温度センサ９、第二温度センサ１５、第三温度センサ１６、クランクポジションセンサ１１およびアクセル開度センサ１２が電気的に接続されている。これらの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。【００６０】
クランクポジションセンサ１１は、内燃機関１のクランク角を検出するセンサである。アクセル開度センサ１２は、内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出するセンサである。ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１１の出力値に基づいて内燃機関１の機関回転数を算出し、アクセル開度センサ１２の出力値に基づいて内燃機関１の機関負荷を算出する。【００６１】
また、ＥＣＵ１０は、第一温度センサ９の検出値に基づいて酸化触媒４の温度を算出し、第二温度センサ１５の検出値に基づいてＨＣ吸着酸化触媒１３を推定し、第三温度センサ１６の検出値に基づいてフィルタ５およびＮＯｘ触媒１４の温度を算出する。尚、本実施例においては、各温度センサ９、１５、１６を用いずに、内燃機関１の運転状態やＨＣ添加弁６からのＨＣの添加履歴等に基づいて、各触媒４、１３、１４およびフィルタ５の温度を推定してもよい。【００６２】
また、ＥＣＵ１０にはスロットル弁７、ＨＣ添加弁６および内燃機関１の燃料噴射弁が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によってこれらが制御される。【００６３】
＜ＮＯｘ触媒昇温制御＞
本実施例では、未活性の状態のＮＯｘ触媒１４を活性化させるときや、ＮＯｘ触媒１４に吸蔵されたＳＯｘを放出させて還元するとき、フィルタ５に捕集されたＰＭを酸化させて除去するときに、ＮＯｘ触媒１４を昇温させるＮＯｘ触媒昇温制御を実行する。【００６４】
本実施例に係るＮＯｘ触媒昇温制御は、ＨＣ添加弁６からＨＣが添加されることで実現される。本実施例においては、上述したように、酸化触媒４の排気の流れる方向に対して垂直方向の断面積が、排気通路２の排気の流れる方向に対して垂直方向の断面積よりも小さい。そのため、酸化触媒４の外径が排気通路２の内径以上であるときに比べて酸化触媒４内を排気が通過するときの排気の流通抵抗が大きく、酸化触媒４内を流れる排気の流量が少ない。これにより、ＨＣ添加弁６からＨＣが添加されたときに該ＨＣが酸化触媒４内を通過するのにかかる時間が長くなるため、酸化触媒４におけるＨＣの酸化が促進され易い。その結果、ＨＣの酸化熱による排気の昇温が促進され易い。【００６５】
また、ＨＣ添加弁６から添加されたＨＣが酸化触媒４をすり抜けた場合、すり抜けたＨＣがＨＣ吸着酸化触媒１３に吸着される。ＨＣ吸着酸化触媒１３の温度は酸化触媒４の温度上昇に伴って上昇する。ＨＣ吸着酸化触媒１３に吸着されたＨＣは該ＨＣ吸着酸化触媒１３の温度が上昇することにより酸化される。そのため、ＨＣ添加弁６から添加されたＨＣが酸化触媒４をすり抜けた場合であっても、該ＨＣがフィルタ５まで到達することを抑制することが出来る。【００６６】
従って、本実施例によれば、ＮＯｘ触媒１４のＨＣ被毒や外部へのＨＣの放出を抑制しつつＮＯｘ触媒１４を早期に昇温させることが出来る。【００６７】
ここで、本実施例に係るＮＯｘ触媒昇温制御の実行時におけるＨＣ添加弁６からのＨＣ添加方法について説明する。酸化触媒４の温度が高いほど、該酸化触媒４を流れる排気の温度も高くなり、それに伴って該酸化触媒４を流れる排気の粘性係数が上昇する。そのため、内燃機関１から排出される排気の流量が同一であっても、酸化触媒４の温度が高いほど該酸化触媒４内を通過する排気の流量は少なくなる。従って、ＨＣ添加弁６からＨＣが添加されたときに、酸化触媒４の温度が高いほど、該酸化触媒４内をＨＣが通過するのにかかる時間が長くなる。その結果、酸化触媒４においてＨＣの酸化がより促進され易くなり、ＨＣが酸化触媒４をすり抜け難くなる。【００６８】
そこで、本実施例では、ＮＯｘ触媒昇温制御の実行時において、酸化触媒４の温度が第一所定温度より低いときは、酸化触媒４の温度が第一所定温度以上のときよりも単位時間当たりのＨＣ添加量を少なくしてＨＣの添加を実行する。ここで、第一所定温度は、酸化触媒４を流れる排気の粘性係数が上昇することで酸化触媒４を通過する排気の流量が減少し、それによって酸化触媒４において酸化可能なＨＣの量が十分に増加したと判断出来る温度である。このような第一所定温度は、実験等に基づいて予め求めることが出来る。【００６９】
これによれば、酸化触媒４をすり抜けるＨＣの量を抑制することが出来る。その結果、ＮＯｘ触媒１４のＨＣ被毒や外部へのＨＣの放出をより抑制することが出来る。【００７０】
また、上記によれば、ＨＣ添加弁６からのＨＣ添加開始後、酸化触媒４の温度が第一所定温度以上となると、単位時間当たりのＨＣ添加量が増加される。これにより、酸化触媒４においてＨＣが酸化することで生じる熱量が増加し、その結果、ＮＯｘ触媒１４の昇温が促進される。そのため、ＮＯｘ触媒１４をより早期に昇温することが出来る。【００７１】
ここで、本実施例に係るＮＯｘ触媒昇温制御のルーチンについて図２に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＮＯｘ触媒１４の昇温実行条件が成立したときに実行される。【００７２】
本ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ１０１において、酸化触媒４の温度Ｔｃが活性温度の下限値Ｔｃ０以上であるか否かを判別する。Ｓ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。【００７３】
Ｓ１０２において、ＥＣＵ１０は、ＨＣ添加弁６により微小ＨＣ添加を実行する。本実施例に係る微小ＨＣ添加とは、単位時間当たりのＨＣ添加量を第一所定量として実行されるＨＣ添加のことである。ここで、第一所定量は、後述する、酸化触媒４の温度Ｔｃが第一所定温度Ｔｃ１以上となった後における単位時間当たりのＨＣ添加量である第二所定量よりも少ない量である。第一所定量は、酸化触媒４の温度Ｔｃが第一所定温度Ｔｃ１より低い状態であっても酸化触媒４をすり抜けるＨＣの量が許容範囲内となる量として設定されている。このような第一所定量は、実験等に基づいて予め求めることが出来る。【００７４】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０３に進み、酸化触媒４の温度Ｔｃが第一所定温度Ｔｃ１以上であるか否かを判別する。Ｓ１０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０４に進む。一方、Ｓ１０３において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０２に戻る。つまり、微小ＨＣ添加を継続する。【００７５】
Ｓ１０４において、ＥＣＵ１０は、ＨＣ添加弁６からの単位時間当たりのＨＣ添加量を第二所定量に増量する。ここで、第二所定量を、酸化触媒４の温度Ｔｃが第一所定温度Ｔｃ１以上の温度であるときに酸化触媒４をすり抜けるＨＣの量が許容範囲内となる範囲で最大のＨＣ添加量として設定してもよい。このような第二所定量は、実験等に基づいて予め求めることが出来る。【００７６】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０５に進み、ＨＣ吸着酸化触媒１３におけるＨＣの吸着量Ｑａｂを推定し、該吸着量Ｑａｂが許容範囲の上限値Ｑｌｉｍｉｔ以下であるか否かを判別する。ＨＣ吸着酸化触媒１３におけるＨＣの吸着量Ｑａｂは、内燃機関１の運転状態、ＨＣ添加弁６からのＨＣ添加量およびＨＣ吸着酸化触媒１３の温度等の履歴に基づいて推定することが出来る。尚、排気通路２における酸化触媒４より下流側且つフィルタ５よりも上流側に排気のＨＣ濃度を検出するＨＣセンサを設け、該ＨＣセンサの出力値に基づいて、ＨＣ吸着酸化触媒１３におけるＨＣの吸着量Ｑａｂが許容範囲の上限値Ｑｌｉｍｉｔ以下であるか否かを判別してもよい。Ｓ１０５において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０６に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０７に進む。【００７７】
Ｓ１０６において、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ触媒１４の温度Ｔｎが目標温度Ｔｎｔ以上となったか否かを判別する。目標温度Ｔｎｔは、ＮＯｘ触媒昇温制御の実行目的に応じて予め定められている。Ｓ１０６において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０７に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０５に戻る。【００７８】
Ｓ１０７において、ＥＣＵ１０は、ＨＣ添加弁６からのＨＣの添加を停止する。その後、ＥＣＵ１０は、本ルーチンの実行を終了する。【００７９】
以上説明したルーチンによれば、酸化触媒４の温度Ｔｃが第一所定温度Ｔｃ１以上となるタイミングの前後で、上述したようにＨＣ添加弁６からの単位時間当たりのＨＣ添加量が変更される。【００８０】
また、上記ルーチンによれば、ＨＣ吸着酸化触媒１３における吸着量Ｑａｂが許容範囲の上限値Ｑｌｉｍｉｔを越えたときは、ＨＣ添加弁６によるＨＣの添加が停止される。これにより、酸化触媒４をすり抜けたＨＣがＨＣ吸着酸化触媒１３をもすり抜けてＮＯｘ触媒１４に到達することを抑制することが出来る。従って、ＮＯｘ触媒１４のＨＣ被毒や外部へのＨＣの放出をより抑制することが出来る。【００８１】
＜ＨＣ吸着酸化触媒昇温制御＞
本実施例においては、ＨＣ吸着酸化触媒１３の酸化能力を上昇させるときに、ＨＣ吸着酸化触媒１３を昇温させるＨＣ吸着酸化触媒昇温制御を実行する。本実施例に係るＨＣ吸着酸化触媒昇温制御は、ＮＯｘ触媒昇温制御と同様、ＨＣ添加弁６からＨＣが添加されることで実現される。【００８２】
本実施例によれば、ＨＣ吸着酸化触媒昇温制御の実行時においても、ＨＣ添加弁６から添加されたＨＣが酸化触媒４をすり抜けた場合、すり抜けたＨＣがＨＣ吸着酸化触媒１３に吸着される。また、ＨＣ吸着酸化触媒１３に吸着されたＨＣは該ＨＣ吸着酸化触媒１３の温度が上昇することにより酸化される。従って、ＮＯｘ触媒１４のＨＣ被毒や外部へのＨＣの放出を抑制しつつＨＣ吸着酸化触媒１３を早期に昇温させることが出来る。【００８３】
また、本実施例に係るＨＣ吸着酸化触媒昇温制御の実行時においては、ＮＯｘ触媒昇温制御の実行時におけるＨＣ添加弁６からのＨＣ添加方法と同様の方法でＨＣの添加が行われる。つまり、ＨＣ吸着酸化触媒昇温制御の実行時において、酸化触媒４の温度が第一所定温度より低いときは、酸化触媒４の温度が第一所定温度以上のときよりも単位時間当たりのＨＣ添加量を少なくしてＨＣの添加を実行する。【００８４】
これによれば、酸化触媒４をすり抜けるＨＣの量を抑制することが出来る。そのため、ＨＣ吸着酸化触媒１３におけるＨＣの吸着量の増加を抑制することが出来る。その結果、ＮＯｘ触媒１４のＨＣ被毒や外部へのＨＣの放出をより抑制することが出来る。【００８５】
また、上記によれば、ＨＣ添加弁６からのＨＣ添加開始後、酸化触媒４の温度が第一所定温度以上となると、単位時間当たりのＨＣ添加量が増加される。そのため、ＨＣ吸着酸化触媒１３をより早期に昇温することが出来る。【００８６】
また、本実施例においては、ＨＣ吸着酸化触媒昇温制御の実行時においても、ＮＯｘ触媒昇温制御の実行時と同様、ＨＣ吸着酸化触媒１３における吸着量Ｑａｂが許容範囲の上限値Ｑｌｉｍｉｔを越えたときは、ＨＣ添加弁６によるＨＣの添加が停止される。【００８７】
＜実施例２＞
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。【００８８】
＜ＮＯｘ触媒昇温制御＞
本実施例においても、ＨＣ添加弁６からＨＣが添加されることでＮＯｘ触媒昇温制御が実現される。ここで、本実施例に係るＮＯｘ触媒昇温制御の実行時におけるＨＣ添加弁６からのＨＣ添加方法について説明する。ＨＣ添加弁６からＨＣが添加されて酸化触媒４の温度が上昇すると、それに伴ってＨＣ吸着酸化触媒１３の温度も上昇する。ＨＣ吸着酸化触媒１３の温度が上昇すると該ＨＣ吸着酸化触媒１３の酸化能力が上昇する。【００８９】
そこで、本実施例では、ＮＯｘ触媒昇温制御の実行時において、ＨＣ吸着酸化触媒１３の温度が第二所定温度より低いときは、ＨＣ吸着酸化触媒１３の温度が第二所定温度以上のときよりも単位時間当たりのＨＣ添加量を少なくしてＨＣの添加を実行する。ここで、第二所定温度は、ＨＣ吸着酸化触媒１３の酸化能力が十分に高くなっていると判断出来る温度である。このような第二所定温度は、実験等に基づいて予め求めることが出来る。【００９０】
これによれば、ＨＣ吸着酸化触媒１３をすり抜けるＨＣの量を抑制することが出来る。その結果、ＮＯｘ触媒１４のＨＣ被毒や外部へのＨＣの放出をより抑制することが出来る。【００９１】
また、上記によれば、ＨＣ添加弁６からのＨＣ添加開始後、ＨＣ吸着酸化触媒１３の温度が第二所定温度以上となると、単位時間当たりのＨＣ添加量が増加される。これにより、ＮＯｘ触媒１４をより早期に昇温することが出来る。【００９２】
ここで、本実施例に係るＮＯｘ触媒昇温制御のルーチンについて図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＮＯｘ触媒１４の昇温実行条件が成立したときに実行される。尚、図３に示すフローチャートは、図２に示すフローチャートのＳ１０２〜Ｓ１０４をＳ２０２〜Ｓ２０４に置き換えたものである。そのため、Ｓ２０２〜Ｓ２０４についてのみ説明し、その他のステップの説明を省略する。【００９３】
本ルーチンでは、Ｓ１０１において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０は、Ｓ２０２に進む。Ｓ２０２において、ＥＣＵ１０は、ＨＣ添加弁６により微小ＨＣ添加を実行する。本実施例に係る微小ＨＣ添加とは、単位時間当たりのＨＣ添加量を第三所定量として実行されるＨＣ添加のことである。ここで、第三所定量は、後述する、ＨＣ吸着酸化触媒１３の温度Ｔａｂが第二所定温度Ｔａｂ２以上となった後における単位時間当たりのＨＣ添加量である第四所定量よりも少ない量である。第三所定量は、ＨＣ吸着酸化触媒１３の温度Ｔａｂが第二所定温度Ｔａｂ２より低い状態であってもＨＣ吸着酸化触媒１３をすり抜けるＨＣの量が許容範囲内となる量として設定されている。このような第三所定量は、実験等に基づいて予め求めることが出来る。【００９４】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ２０３に進み、ＨＣ吸着酸化触媒１３の温度Ｔａｂが第二所定温度Ｔａｂ２以上であるか否かを判別する。Ｓ２０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０４に進む。一方、Ｓ２０３において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０２に戻る。つまり、微小ＨＣ添加を継続する。【００９５】
Ｓ２０４において、ＥＣＵ１０は、ＨＣ添加弁６からの単位時間当たりのＨＣ添加量を第四所定量に増量する。ここで、第四所定量を、ＨＣ吸着酸化触媒１３の温度Ｔａｂが第二所定温度Ｔａｂ２以上の温度であるときに酸化触媒４をすり抜けると共にＨＣ吸着酸化触媒１３の温度Ｔａｂをもすり抜けるＨＣの量が許容範囲内となる範囲で最大のＨＣ添加量として設定してもよい。このような第四所定量は、実験等に基づいて予め求めることが出来る。ＥＣＵ１０は、Ｓ２０４の次にＳ１０５に進む。【００９６】
以上説明したルーチンによれば、ＨＣ吸着酸化触媒１３の温度Ｔａｂが第二所定温度Ｔａｂ２以上となるタイミングの前後で、上述したようにＨＣ添加弁６からの単位時間当たりのＨＣ添加量が変更される。【００９７】
また、本実施例に係るＮＯｘ触媒昇温制御の実行時においても、ＨＣ吸着酸化触媒１３における吸着量Ｑａｂが許容範囲の上限値Ｑｌｉｍｉｔを越えたときは、ＨＣ添加弁６によるＨＣの添加が停止される。【００９８】
＜実施例３＞
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。【００９９】
＜ＮＯｘ触媒昇温制御＞
以下、本実施例に係るＮＯｘ触媒昇温制御のルーチンについて図４に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＮＯｘ触媒１４の昇温実行条件が成立したときに実行される。尚、図４に示すフローチャートは、図２に示すフローチャートのＳ１０２、Ｓ１０４をＳ３０２、Ｓ３０４、Ｓ３０５に置き換えたものである。そのため、Ｓ３０２、Ｓ３０４、Ｓ３０５についてのみ説明し、その他のステップの説明を省略する。【０１００】
本ルーチンでは、Ｓ１０１において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０は、Ｓ３０２に進む。Ｓ３０２において、ＥＣＵ１０は、内燃機関１から排出されるＨＣの量が増加する排出ＨＣ増加制御を実行する。本実施例に係る排出ＨＣ増加制御としては、内燃機関１の吸入空気量を減少させる制御や内燃機関１での燃料噴射時期を遅角させる制御等を例示することが出来る。このとき、ＨＣ添加弁６からのＨＣの添加は実行されない。ＥＣＵ１０は、Ｓ３０２の次にＳ１０３に進む。【０１０１】
本実施例では、Ｓ１０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ３０４に進む。Ｓ３０４において、ＥＣＵ１０は、排出ＨＣ増加制御を停止する。【０１０２】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ３０５に進み、ＨＣ添加弁６からのＨＣの添加を実行する。その後、ＥＣＵ１０はＳ１０５に進む。【０１０３】
以上説明したルーチンによれば、酸化触媒４の温度Ｔｃが第一所定温度Ｔｃ１以上となるまでは、内燃機関１から排出されるＨＣが増加することで酸化触媒４に供給されるＨＣが増加する。そして、該ＨＣが酸化触媒４において酸化されることで酸化触媒４の温度Ｔｃが上昇する。【０１０４】
本実施例においては、内燃機関１から排出されたＨＣのうち酸化触媒４に流入しなかったものはＨＣ吸着酸化触媒１３に吸着される。ＨＣ吸着酸化触媒１３に吸着されたＨＣは、酸化触媒４の温度上昇に伴ってＨＣ吸着酸化触媒１３の温度が上昇することにより酸化される。そのため、酸化触媒４に供給されるＨＣを増加させるべく内燃機関１から排出されるＨＣを増加させた場合であっても、ＮＯｘ触媒１４のＨＣ被毒や外部へのＨＣの放出は抑制される。【０１０５】
そして、上記ルーチンにおいても、酸化触媒４の温度Ｔｃが第一所定温度Ｔｃ１以上となると、ＨＣ添加弁６からのＨＣの添加が実行される。これにより、ＮＯｘ触媒１４の昇温が促進される。【０１０６】
従って、本実施例に係るＮＯｘ触媒昇温制御によっても、ＮＯｘ触媒１４のＨＣ被毒や外部へのＨＣの放出を抑制しつつＮＯｘ触媒１４をより早期に昇温することが出来る。【０１０７】
＜ＨＣ吸着酸化触媒昇温制御＞
本実施例においては、ＨＣ吸着酸化触媒昇温制御においても、酸化触媒４の温度Ｔｃが第一所定温度Ｔｃ１以上となるまでは、ＨＣ添加弁６からのＨＣの添加を実行せずに排出ＨＣ増加制御を実行する。そして、酸化触媒４の温度Ｔｃが第一所定温度Ｔｃ１以上となったときに、排出ＨＣ増加制御を停止してＨＣ添加弁６からのＨＣの添加を実行する。【０１０８】
本実施例に係るＨＣ吸着酸化触媒昇温制御によっても、ＮＯｘ触媒１４のＨＣ被毒や外部へのＨＣの放出を抑制しつつＨＣ吸着酸化触媒１３をより早期に昇温することが出来る。【０１０９】
＜実施例４＞
＜内燃機関の吸排気系の概略構成＞
図５は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。本実施例に係る構成は、実施例１に係る構成におけるＨＣ吸着酸化触媒１３をＨＣ吸着触媒１７に置き換えたものであり、この点以外は実施例１に係る構成と同様である。【０１１０】
ＨＣ吸着触媒１７は、酸化機能を有さず、その温度が吸着温度上限値以下の場合は排気中のＨＣを吸着し、その温度が吸着温度上限値より高いときは吸着されたＨＣを放出する機能を有する触媒である。ＨＣ吸着触媒１７としては、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択的に還元する選択還元型ＮＯｘ触媒を例示することが出来る。ＨＣ吸着触媒１７として選択還元型ＮＯｘ触媒を用いた場合は、ＨＣ吸着触媒１７に尿素を供給するための尿素添加弁を排気通路２に設けてもよい。尚、本実施例においては、ＨＣ吸着触媒１７が本発明に係る保持触媒又は還元剤吸着触媒に相当する。【０１１１】
＜ＮＯｘ触媒昇温制御＞
本実施例においも、ＨＣ添加弁６からＨＣが添加されることでＮＯｘ触媒昇温制御が実現される。そして、本実施例においては、実施例１と同様、図２に示すＮＯｘ触媒昇温制御のルーチンがＥＣＵ１０に予め記憶されており、該ルーチンが実行されることによりＮＯｘ触媒昇温制御が実現される。【０１１２】
本実施例において、ＨＣ吸着触媒１７の温度が吸着温度上限値以下のときは、ＨＣ添加弁６から添加されたＨＣが酸化触媒４をすり抜けた場合、すり抜けたＨＣがＨＣ吸着触媒１７に吸着される。これにより、ＮＯｘ触媒１４のＨＣ被毒や外部へのＨＣの放出が抑制される。【０１１３】
そして、酸化触媒４の温度上昇に伴ってＨＣ吸着触媒１７の温度が上昇すると、ＨＣ吸着触媒１７に吸着されたＨＣが放出され、該ＨＣがＮＯｘ触媒１４に供給される。このとき、ＮＯｘ触媒１４の温度は酸化触媒４の温度上昇に伴って上昇している。そのため、ＮＯｘ触媒１４に供給されたＨＣは該ＮＯｘ触媒１４において酸化される。これにより、ＮＯｘ触媒１４の昇温が促進される。【０１１４】
従って、本実施例によっても、ＮＯｘ触媒１４のＨＣ被毒や外部へのＨＣの放出を抑制しつつＮＯｘ触媒１４を早期に昇温させることが出来る。【０１１５】
また、本実施例においても、図２に示すルーチンによってＮＯｘ触媒昇温制御を行うことにより、実施例１の場合の同様の効果を得ることが出来る。【０１１６】
＜実施例５＞
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は実施例４と同様である。【０１１７】
＜ＮＯｘ触媒昇温制御＞
本実施例においては、実施例３と同様、図４に示すＮＯｘ触媒昇温制御のルーチンがＥＣＵ１０に予め記憶されており、該ルーチンが実行されることによりＮＯｘ触媒昇温制御が実現される。【０１１８】
本実施例においても、内燃機関１から排出されたＨＣのうち酸化触媒４に流入しなかったものはＨＣ吸着触媒１７に一旦吸着される。そして、酸化触媒４の温度上昇に伴ってＨＣ吸着触媒１７の温度が吸着温度上限値より高くなると、吸着されていたＨＣが放出される。このとき、ＮＯｘ触媒１４の温度も酸化触媒４の温度上昇に伴って上昇している。そのため、放出されたＨＣは温度が上昇した状態のＮＯｘ触媒１４に供給される。そのため、該ＨＣがＮＯｘ触媒１４おいて酸化される。【０１１９】
従って、本実施例においても、実施例３の場合と同様、ＮＯｘ触媒１４のＨＣ被毒や外部へのＨＣの放出を抑制しつつＮＯｘ触媒１４をより早期に昇温することが出来る。【０１２０】
尚、上記各実施例においては、酸化触媒４よりも上流側の排気通路２にさらにＮＯｘ触媒等の別の触媒を設けた構成を採用してもよい。【０１２１】
上記各実施例は可能な限り組み合わせることが出来る。
【図１】
2009008450.tif 000003
【図２】
2009008450.tif 000004
【図３】
2009008450.tif 000005
【図４】
2009008450.tif 000006
【図５】
2009008450.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月7日(2010.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路にその外周面と前記排気通路の内周面との間を排気が流れるように設けられた酸化機能を有する前段触媒と、
該前段触媒よりも下流側の排気通路に設けられた酸化機能を有する後段触媒と、
前記排気通路における前記前段触媒の直上流に設けられており、前記後段触媒を昇温させるときに前記前段触媒を還元剤が通過するように還元剤を添加する還元剤添加弁と、
前記排気通路における前記前段触媒より下流側且つ前記後段触媒よりも上流側に設けられ排気中の還元剤を一時的に保持する機能を有する保持触媒と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記保持触媒が、酸化機能および還元剤吸着機能を有する還元剤吸着酸化触媒であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記後段触媒を昇温させるときに、前記還元剤添加弁からの還元剤の添加開始時点から所定のタイミングまでの間における単位時間当たりの還元剤の添加量を、前記所定のタイミング以降における単位時間当たりの還元剤の添加量より少なくすることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記所定のタイミングが、前記前段触媒が第一所定温度以上となったタイミングであることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記所定のタイミングが、前記還元剤吸着酸化触媒が第二所定温度以上となったタイミングであることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記後段触媒を昇温させるときに、前記前段触媒の温度が第一所定温度以上となるまでは、前記還元剤添加弁から還元剤を添加せずに前記内燃機関から排出されるＨＣの量を増加させる排出ＨＣ増加制御を実行し、前記前段触媒の温度が前記第一所定温度以上となってから前記還元剤添加弁から還元剤を添加することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記還元剤添加弁が、前記還元剤吸着酸化触媒を昇温させるときにも前記前段触媒を還元剤が通過するように還元剤を添加するものであって、
前記還元剤吸着酸化触媒を昇温させるときに、前記還元剤添加弁からの還元剤の添加開始時点から所定のタイミングまでの間における単位時間当たりの還元剤の添加量を、前記所定のタイミング以降における単位時間当たりの還元剤の添加量より少なくすることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記所定のタイミングが、前記前段触媒が第一所定温度以上となったタイミングであることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記還元剤添加弁が、前記還元剤吸着酸化触媒を昇温させるときにも前記前段触媒を還元剤が通過するように還元剤を添加するものであって、
前記還元剤吸着酸化触媒を昇温させるときに、前記前段触媒の温度が前記第一所定温度以上となるまでは、前記還元剤添加弁から還元剤を添加せずに前記内燃機関から排出されるＨＣの量を増加させる排出ＨＣ増加制御を実行し、前記前段触媒の温度が前記第一所定温度以上となってから前記還元剤添加弁から還元剤を添加することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記還元剤吸着酸化触媒における還元剤の吸着量が許容範囲の上限値を越えたか否かを判別する判定手段をさらに備え、
前記判定手段によって前記還元剤吸着酸化触媒における還元剤の吸着量が許容範囲の上限値を越えたと判定されたときには、前記還元剤添加弁による還元剤の添加を停止することを特徴とする請求項２から９のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
前記保持触媒が、その温度が吸着温度上限値以下の場合は排気中の還元剤を吸着し、その温度が前記吸着温度上限値より高いときは吸着された還元剤を放出する機能を有する還元剤吸着触媒であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
前記後段触媒を昇温させるときに、前記還元剤添加弁からの還元剤の添加開始時点から所定のタイミングまでの間における単位時間当たりの還元剤の添加量を、前記所定のタイミング以降における単位時間当たりの還元剤の添加量より少なくすることを特徴とする請求項１１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１３】
前記所定のタイミングが、前記前段触媒が第一所定温度以上となったタイミングであることを特徴とする請求項１２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１４】
前記後段触媒を昇温させるときに、前記前段触媒の温度が第一所定温度以上となるまでは、前記還元剤添加弁から還元剤を添加せずに前記内燃機関から排出されるＨＣの量を増加させる排出ＨＣ増加制御を実行し、前記前段触媒の温度が前記第一所定温度以上となってから前記還元剤添加弁から還元剤を添加することを特徴とする請求項１１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１５】
前記還元剤吸着触媒における還元剤の吸着量が許容範囲の上限値を越えたか否かを判別する判定手段をさらに備え、
前記判定手段によって前記還元剤吸着触媒における還元剤の吸着量が許容範囲の上限値を越えたと判定されたときには、前記還元剤添加弁による還元剤の添加を停止することを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１６】
前記第一所定温度が、前記前段触媒を流れる排気の粘性係数が上昇することで前記前段触媒を通過する排気の流量が減少し、それによって前記前段触媒において酸化可能な還元剤の量が十分に増加したと判断出来る温度であることを特徴とする請求項４、６、８、９、１３及び１４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１７】
前記第二所定温度が、前記還元剤吸着酸化触媒の酸化能力が十分に高くなっていると判断出来る温度であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
保持触媒が還元剤吸着触媒である場合においても、保持触媒が還元剤吸着酸化触媒である場合と同様、還元剤吸着触媒における還元剤の吸着量が許容範囲の上限値を越えたか否かを判別する判定手段をさらに備えてもよい。そして、判定手段によって還元剤吸着触媒における還元剤の吸着量が許容範囲の上限値を越えたと判定されたときには、還元剤添加弁による還元剤の添加を停止してもよい。これによれば、後段触媒の還元剤被毒や外部への還元剤の放出をより抑制することが出来る。
【国際調査報告】
2009008450.tif 000008
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