(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に設けられ、吸収したＮＯxを還元剤によって放出して還元するＮＯx触媒と、
このＮＯx触媒の上流の排気通路に設けられた還元剤供給手段と、
内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、
内燃機関の負荷に基づいて還元剤添加期間と還元剤添加間隔を制御する還元剤添加制御手段と、を備え、
内燃機関の負荷が小さい時には、内燃機関の負荷が大きいときに比較して添加する還元剤の添加期間を長くすることにより添加する還元剤の量を多くし、かつ還元剤添加間隔を長く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】
車両の運転状態に応じて還元剤添加の可否を判断する添加可否判断手段をさらに備え、前記添加可否判断手段により添加可能と判断された時には、前記負荷検出手段により検出された内燃機関の負荷が小さい時には、内燃機関の負荷が大きいときに比較して添加する還元剤の添加期間を長くすることにより添加する還元剤の量を多くし、かつ還元剤添加間隔を長くす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３】
前記内燃機関の負荷が小さい時には、前記還元剤添加間隔を、前回の添加還元剤と次回の添加還元剤とが干渉し合わない間隔まで長くすることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希薄燃焼可能な内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジンなど希薄燃焼可能な内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置として、選択還元型ＮＯｘ触媒や吸蔵還元型ＮＯｘ触媒などのＮＯｘ触媒がある。
【０００３】
選択還元型ＮＯｘ触媒は、酸素過剰の雰囲気において炭化水素（ＨＣ）の存在下でＮＯｘを還元または分解する触媒であり、この選択還元型ＮＯｘ触媒でＮＯｘを浄化するためには適量のＨＣ成分（以下、還元剤という）が必要とされる。この選択還元型ＮＯｘ触媒を前記内燃機関の排気浄化に用いる場合、この内燃機関の通常運転時の排気中のＨＣ成分の量は極めて少ないので、通常運転時にＮＯｘを浄化するためには、選択還元型ＮＯｘ触媒に還元剤として、例えば燃料である軽油を供給する必要がある。
【０００４】
一方、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーンのときはＮＯｘを吸収し、流入排気ガスの酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘを放出し、Ｎ２に還元する触媒である。
【０００５】
この吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を前記内燃機関の排気浄化に用いる場合、この内燃機関では通常運転時の排気ガスの空燃比がリーンであるため、排気ガス中のＮＯｘがＮＯｘ触媒に吸収されることになる。しかしながら、リーン空燃比の排気ガスをＮＯｘ触媒に供給し続けると、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力が飽和して、それ以上ＮＯｘを吸収できなくなり、排気中のＮＯｘをリークさせることになる。
【０００６】
そこで吸蔵還元型ＮＯｘ触媒では、ＮＯｘ吸収能力が飽和する前に、所定のタイミングで流入排気ガスの空燃比をリッチにすることによって酸素濃度を低下させ、ＮＯｘ触媒に吸収されているＮＯｘを放出してＮ２に還元し、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力を回復させる必要がある。以下、このように流入排気ガスの空燃比を一時的にリッチにすることをリッチスパイクと称する。
【０００７】
一方、これらＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力を回復させるには、適正に排気の空燃比をリッチにする必要がある。そこで従来は、還元剤としての燃料添加パターン及び目標燃料添加圧を、内燃機関の回転数と噴射量の関係を実験によって求めたマップに基づいて設定するようにしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが内燃機関の排気ポートにおいて還元剤の供給をする場合、通常、排気ポートとＮＯｘ触媒との距離が離れており、内燃機関の運転条件によっては排気流に還元剤が乗りにくく、還元剤の供給の効率が悪い場合が生じる。具体的には内燃機関が低回転で低負荷の領域では排気の流速が遅く、また排気温度が低いことから添加される還元剤の一部が排気通路内において壁面に付着し、その結果、排気ポートにおけるリッチスパイクとＮＯｘ触媒でのリッチスパイクの度合いが異なってくる。換言すると、排気ポート側でのリッチスパイクが目標とする空燃比に達するものであっても、ＮＯｘ触媒側では、上記の壁面付着によってＮＯｘ触媒に到達する還元剤の量が減少してリッチの度合いが低下する。また瞬間的に施したリッチスパイクがＮＯｘ触媒側では反応の遅れが生じる結果、リッチの期間が延長され、目標とする空燃比よりもリッチの程度が弱くなる。
【０００９】
例えば、排気ポートにおけるリッチスパイクの程度を図６（Ａ）に示す程度のものとしも、ＮＯｘ触媒では図６（Ｂ）に示すようにリッチの度合いが低下する。したがってＮＯｘ触媒では目標とする空燃比にならずに、ＮＯｘ放出、還元が十分に行われないことになる。するとＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力が飽和して回復できない状態が生じる場合があり、排気中のＮＯｘがリークする虞がある。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関の運転状態が変化してもＮＯｘ触媒に適切な量の還元剤を供給することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に設けられ、吸収したＮＯxを還元剤によって放出して還元するＮＯx触媒と、このＮＯx触媒の上流の排気通路に設けられた還元剤供給手段と、内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、内燃機関の負荷に基づいて還元剤添加期間と還元剤添加間隔を制御する還元剤添加制御手段と、を備え、
内燃機関の負荷が小さい時には、内燃機関の負荷が大きいときに比較して添加する還元剤の添加期間を長くすることにより添加する還元剤の量を多くし、かつ還元剤添加間隔を長くすることを特徴とする。
【００１２】
内燃機関の低回転、低負荷時は排気の流速が遅く、還元剤が排気流に乗りにくいので、機関負荷の程度に応じて添加する還元剤の添加期間及び添加間隔を制御する。すなわち内燃機関の低回転、低負荷時は還元剤の添加期間及び添加間隔を長くし、一方では機関負荷が高くなるにしたがって還元剤の添加期間及添加間隔を短くする。ここで燃料の添加期間と添加量は、還元剤の添加圧力（燃圧）が変化しなければ一定の関係であることから、還元剤の添加量は添加期間に比例する。
【００１３】
このように本発明では、内燃機関の排気の流速や温度による排気通路内での還元剤の壁面付着の程度等を考慮しつつ、還元剤の添加期間及び添加間隔をコントロールして、運転状態にかかわらず、常にＮＯｘ触媒側に十分な還元剤を供給できるようにする。
【００１４】
一方、内燃機関の低回転、低負荷時にはＮＯｘの発生量も少なく添加間隔を長くして、排気の流速が遅い状況下で前回の添加還元剤と次回のそれが干渉し合って、リッチの度合いが不必要に大きくなることを避けるようにする。
【００１５】
また本発明では、車両の運転状態に応じて還元剤添加の可否を判断する添加可否判断手段を備えることが望ましく、ＮＯｘ触媒が活性温度にあるか否か、内燃機関の運転領域が還元剤添加可能な範囲にあるか否か等を判断し、ＮＯｘを放出、還元させることが可能なときに還元剤の供給がされるようにして、還元剤がＮＯｘ触媒をすり抜けることを防止できる。
【００１６】
本発明の排気浄化装置において、希薄燃焼可能な内燃機関としては、筒内直接噴射式のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジンを例示することができる。
【００１７】
また前記負荷検出手段による負荷の検出は、アクセル開度センサの出力信号、またはエアフロメータによる吸入空気量を示す出力信号に基づいて負荷の程度を求めることができる。
【００１８】
本発明の排気浄化装置における排気浄化装置におけるＮＯｘ触媒としては、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒や選択還元型ＮＯｘ触媒を例示することができる。
吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸収し、流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘを放出し、Ｎ２に還元する触媒である。この吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、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と、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されてなる。
【００１９】
選択還元型ＮＯｘ触媒は、酸素過剰の雰囲気で炭化水素の存在下でＮＯｘを還元または分解する触媒をいい、ゼオライトにＣｕ等の遷移金属をイオン交換して担持した触媒、ゼオライトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒、等が含まれる。
【００２０】
本発明の排気浄化装置において、還元剤噴射手段は、還元剤供給ポンプ、排気通路に設けた還元剤噴射ノズル等で構成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の実施の形態を図１から図６の図面に基づいて説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を内燃機関としての車両駆動用ディーゼルエンジンに適用した態様である。
【００２２】
図１は、この実施の形態における内燃機関の排気浄化装置の全体構成を示す図である。この図において、エンジン１は直列４気筒ディーゼルエンジンであり、各気筒の燃焼室には吸気マニホールド２および吸気管３を介して吸気が導入される。吸気管３の始端にはエアクリーナ４が設けられ、吸気管３の途中には、エアフロメータ５、ターボチャージャ６のコンプレッサ６ａ、インタークーラ７、スロットルバルブ８が設けられている。
【００２３】
エアフロメータ５はエアクリーナ４を介して吸気管３に流入する新気の空気量に応じた出力信号をエンジンコントロール用電子制御ユニット（ＥＣＵ）９に出力し、ＥＣＵ９はエアフロメータ５の出力信号に基づいて吸入空気量を演算する。
【００２４】
また、エンジン１の各気筒の燃焼室にはそれぞれ燃料噴射弁１０から燃料（軽油）が噴射される。各燃料噴射弁１０はコモンレール１１に接続されており、コモンレール１１には燃料ポンプ１２から燃料が供給される。燃料ポンプ１２はエンジン１の図示しないクランクシャフトによって駆動される。各燃料噴射弁１０の開弁時期および開弁期間は、エンジン１の運転状態に応じてＥＣＵ９によって制御される。
【００２５】
また、エンジン１の各気筒の燃焼室で生じた排気ガスは、排気マニホールド１３を介して排気管１４に排出され、図示しないマフラーを介して大気に排出される。排気マニホールド１３に排出された排気ガスの一部は、排気還流管１５を介して吸気マニホールド２に再循環可能になっており、排気還流管１５の途中にはＥＧＲクーラ１６とＥＧＲ弁１７が設けられている。ＥＧＲ弁１７は、エンジン１の運転状態に応じてＥＣＵ９によって開度制御され、排気還流量を制御する。
【００２６】
排気管１４の途中には、ターボチャージャ６のタービン６ｂ、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（リーンＮＯｘ触媒）を収納したケーシング１８、排気絞り弁２０が設けられている。タービン６ｂは排気ガスによって駆動され、タービン６ｂに連結されたコンプレッサ６ａを駆動して吸気を昇圧する。
【００２７】
またエンジン１のシリンダヘッド３０には、４番気筒の排気ポート１３に望ませて燃料添加ノズル（還元剤添加装置の添加口）１９が取り付けられている。燃料添加ノズル１９には、燃料ポンプ１２でポンプアップされた燃料が、燃料パイプ２０及びシリンダヘッド３０に設けられた燃料通路１２を介して供給可能になっており、燃料パイプ２０の途中に設けられた制御弁２２によって添加量の制御が行われる。なお、制御弁２２はＥＣＵ９によって開閉及び開度制御が行われる。この燃料添加ノズル１９は、燃料が排気集合管１５に向けて噴射されるように取り付けられている。なお、この実施の形態において燃料ポンプ１２、燃料添加ノズル１９、燃料パイプ２０、燃料通路２１、制御弁２２、還元剤添加装置を構成する。
【００２８】
また排気マニホールド１４において１番気筒に対向する部位には、排気の一部を吸気系に戻すための排気環流管（以下、ＥＧＲ管と略す）２３の一端が接続されており、ＥＧＲ管２３の他端は吸気マニホールド２に接続されている。ＥＧＲ管２３の途中にはＥＧＲクーラ２４とＥＧＲ弁２５が設けられている。ＥＧＲ弁２５は、エンジン１の運転状態に応じてＥＣＵ９によって開度制御され、排気環流量を制御する。ＥＧＲ管２３とＥＧＲクーラ２４とＥＧＲ弁２５は排気再循環装置（ＥＧＲ）を構成する。
【００２９】
また排気管１６においてケーシング１８の直ぐ下流には、ケーシング１８から流出する排気温度に対応した出力信号をＥＣＵ９に出力する排気温センサ２６が設けられている。
【００３０】
ＥＣＵ９はデジタルコンピュータからなり、双方向バスによって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ（セントラルプロセッサユニット）、入力ポート、出力ポートを具備し、エンジン１の燃料噴射量制御等の基本制御を行う。
【００３１】
これら制御のために、ＥＣＵ９の入力ポートには、アクセル開度センサ２８からの入力信号と、クランク角センサ２７からの入力信号が入力される。アクセル開度センサ２８はアクセル開度に比例した出力電圧をＥＣＵ９に出力し、ＥＣＵ９はアクセル開度センサ２８の出力信号に基づいてエンジン負荷を演算する。クランク角センサ２７はクランクシャフトが一定角度回転する毎に出力パルスをＥＣＵ９に出力し、ＥＣＵ９はこの出力パルスに基づいて機関回転数を演算する。これらエンジン負荷と機関回転数によってエンジン運転状態が判別され、ＥＣＵ９はエンジン運転状態に応じた燃料噴射量を噴射量マップ（図示せず）を参照して算出し、算出された燃料噴射量に対応する燃料噴射弁１０の開弁期間を算出して、燃料噴射弁１０の作動を制御する。
【００３２】
次に、ケーシング１８に収納された吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒ということもある）について説明する。
吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、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と、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されてなる。
【００３３】
このＮＯｘ触媒は、流入排気の空燃比（以下、排気空燃比と称す）が理論空燃比よりもリーンのときはＮＯｘを吸収し、排気空燃比が理論空燃比あるいはそれよりもリッチになって流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘをＮＯ２またはＮＯとして放出するＮＯｘの吸放出作用を行う。そして、ＮＯｘ触媒から放出されたＮＯｘ（ＮＯ２またはＮＯ）は直ちに排気ガス中の未燃ＨＣやＣＯと反応してＮ２に還元される。したがって、排気空燃比を適宜に制御すれば排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを浄化することができることになる。
【００３４】
なお排気空燃比とは、ここではＮＯｘ触媒の上流側の排気通路やエンジン燃焼室、吸気通路等にそれぞれ供給された空気量の合計と燃料（炭化水素）量の合計の比を意味するものとする。したがって、ＮＯｘ触媒よりも上流の排気通路内に燃料、還元剤あるいは空気が供給されない場合には、排気空燃比はエンジン燃焼室内に供給される混合気の空燃比に一致する。
【００３５】
ところで、ディーゼルエンジンの場合は、ストイキ（理論空燃比、Ａ／Ｆ＝１４〜１５）よりもはるかにリーン域で燃焼が行われるので、通常の機関運転状態ではＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比は非常にリーンであり、排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ触媒に吸収され、ＮＯｘ触媒から放出されるＮＯｘ量は極めて少ない。
【００３６】
また、ガソリンエンジンの場合には、燃焼室に供給する混合気をストイキまたはリッチ空燃比にすることにより排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比にし、排気ガス中の酸素濃度を低下させて、ＮＯｘ触媒に吸収されているＮＯｘを放出させることができるが、ディーゼルエンジンの場合には、燃焼室に供給する混合気をストイキまたはリッチ空燃比にすると燃焼の際に煤が発生するなどの問題があり採用することはできない。
【００３７】
したがって、ディーゼルエンジンでは、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力が飽和する前に所定のタイミングで、排気ガス中に還元剤を供給して排気ガス中の酸素濃度を低下せしめ、ＮＯｘ触媒に吸収されたＮＯｘを放出し還元する必要がある。尚、前記還元剤としては、一般に、ディーゼルエンジンの燃料である軽油を使用することができる。
【００３８】
そのため、この実施の形態では、ＥＣＵ９によりエンジン１の運転状態の履歴からＮＯｘ触媒に吸収されたＮＯｘ量を推定し、その推定ＮＯｘ量が予め設定した所定値に達したときに、所定時間だけ制御弁２２を開弁して所定量の燃料を燃料添加ノズル１９から排気中に噴射し、ＮＯｘ触媒に流入する排気中の酸素濃度を低下させ、ＮＯｘ触媒に吸収されたＮＯｘを放出させてＮ２に還元するようにしている。
【００３９】
ここで燃料添加ノズル１９は燃料を排気集合管１５に向かって噴射するので、添加された燃料は排気集合管１５にスムーズに流れる。そして、燃料添加ノズル１９は４番気筒の排気ポート１３に取り付けられており、一方、排気マニホールド１４におけるＥＧＲ管２３の接続部位は１番気筒に近接した位置であるので、燃料添加ノズル１９から添加された燃料がＥＧＲ管２３に回り込むことはない。
【００４０】
上述したように、ＮＯｘ触媒１７を排気通路内に配置すれば、これに担持されたＮＯｘ  吸収剤がＮＯｘの吸放出作用を行う。このＮＯｘ  吸収・還元のメカニズムは、図２に示したようなものと考えられている。図示のものは、担体上に白金Ｐｔ及びバリウムＢａを担持させた場合であるが、他の貴金属，アルカリ金属，アルカリ土類，希土類を用いても同様のメカニズムとなる。この概略は次のようなものである。
【００４１】
先ず、流入排気ガスのリーンの状態が進行すると、流入排気ガス中の酸素濃度が増大し、図２（Ａ）に示されるように、増大した酸素Ｏ２  はＯ２−  またはＯ２−として白金Ｐｔの表面に付着する。このＯ２−  またはＯ２−と流入排気ガス中のＮＯが反応してＮＯ２  となる（２ＮＯ＋Ｏ２  →２ＮＯ２  ）。このようにして生成されたＮＯ２  の一部は、白金Ｐｔ上でさらに酸化されながら、ＮＯｘ  吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合する。その結果、図２（Ａ）に示すように硝酸イオンＮＯ３−  としてＮＯｘ  吸収剤内に拡散される。以上のようにしてＮＯｘ  がＮＯｘ  吸収剤内に吸収される。
【００４２】
流入排気ガス中の酸素濃度が高い間は、白金Ｐｔの表面でＮＯ２  が生成され、ＮＯｘ  吸収剤の吸収能力が飽和するまでは、ＮＯ２  はＮＯｘ  吸収剤内に吸収され続けて硝酸イオンＮＯ３−  が生成される。
【００４３】
これに対して流入排気ガス中の酸素濃度が低下してＮＯ２  の生成量が低下すると、反応が逆方向（ＮＯ３  −  →ＮＯ２  ）に進み、ＮＯｘ  吸収剤内の硝酸イオンＮＯ３  −  がＮＯ２  としてＮＯｘ  吸収剤から放出される。すなわち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下するとＮＯｘ  吸収剤からＮＯｘ  が放出されることになるが、流入排気ガスのリーンの度合いが低いときは、流入排気ガス中の酸素濃度が低下する。
【００４４】
他方、流入排気ガスの空燃比をリッチにすると、ＨＣ，ＣＯは白金Ｐｔ上の酸素Ｏ２  −  またはＯ２−と反応して酸化される。また流入排気ガスの空燃比がリッチであると流入排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するため、ＮＯｘ  吸収剤からＮＯ２  が放出され、このＮＯ２  は図２（Ｂ）に示されるように未燃のＨＣ、ＣＯと反応して還元浄化される。このようにして白金Ｐｔの表面にＮＯ２  が存在しなくなるとＮＯｘ  吸収剤から次々とＮＯ２  が放出される。
【００４５】
したがって流入排気ガスの空燃比をリッチにすると、短時間のうちにＮＯｘ  吸収剤からＮＯｘ  が放出されて還元浄化される。
この実施の形態では、ディーゼルエンジンが使用されているため通常運転時の排気空燃比はリーンであり、ＮＯｘ  吸収剤は排気中のＮＯｘ  を吸収する。また、ＮＯｘ触媒１７の上流側の排気ポートに還元剤が供給されると、このＮＯｘ触媒１７を通過する排気ガスの空燃比はリッチになり、ＮＯｘ  吸収剤からのＮＯｘ  の放出と還元がされる。
【００４６】
なお、ここでいう排気の空燃比とはＮＯｘ  吸収剤の上流側の排気ポートとエンジン燃焼室または吸気通路に供給された空気と燃料との比率をいう。したがって排気ポートに空気や還元剤が供給されないときは、排気空燃比はエンジンの運転空燃比（エンジン燃焼室内の燃焼空燃比）に等しくなる。
【００４７】
また、本発明で使用する還元剤は、排気中で炭化水素や一酸化炭素等の還元成分を発生させるものであればよく、水素、一酸化炭素等の気体、プロパン、プロピレン、ブタン等の液体又は気体の炭化水素、ガソリン、軽油、灯油等の液体燃料等が使用できる。ここでは貯蔵、補給等の際の煩雑さを避けるため、前述のようにエンジン１の燃料である軽油を還元剤として使用する。
【００４８】
なお一般的には、還元剤の供給条件として、還元剤（この実施の形態では燃料）の供給圧力（ひいては噴射圧力）、供給期間、供給間隔があり、これは結局は燃料の供給量にほかならない。ここでは運転条件によって添加燃料の添加期間及び添加間隔をコントロールすることで、効率的なＮＯｘの放出、還元を実行する。
【００４９】
以下、排気ポート１３において燃料添加ノズル１９から還元剤を供給するに際し、エンジン１の負荷状態を判断し、特に排気の流速に応じて還元剤としての燃料（軽油）の添加期間及び添加間隔を制御する場合について説明する。
【００５０】
この制御は、先ずエンジン１の運転条件がＥＣＵ９によって読み込まれる。上述のようにＥＣＵ９は、アクセル開度センサ２８の出力信号に基づいてエンジン負荷を演算し、クランク角センサ２７の出力パルスに基づいて機関回転数を演算する。これらエンジン負荷と機関回転数によってエンジン運転状態が判別され、ＥＣＵ９はエンジン運転状態に応じた燃料噴射量を噴射量マップ（図示せず）を参照して算出する。
【００５１】
次いで、ＥＣＵ９によりエンジン１の運転状態の履歴からＮＯｘ触媒に吸収されたＮＯｘ量を推定し、その推定ＮＯｘ量が予め設定した所定値に達したときに、燃料を燃料添加ノズル１９から排気中に噴射する。
【００５２】
またＥＣＵ９は、上述のようにしてエンジン負荷を演算し、さらにＮＯｘ触媒１７の下流に設置した排気温センサ２６からの信号に基づき、これをＮＯｘ触媒１７の床温として採用する。
【００５３】
さらにＥＣＵ９は、エンジン１に対する燃料噴射量Ｑと機関回転数Ｎｅに基づく運転条件により、還元剤としての燃料の添加期間Ｐを予め実験により求める。この添加期間Ｐは、エンジン１に対する燃料噴射量Ｑ及び機関回転数Ｎｅの関数として、図３（Ｂ）に示すようなマップの形で予めＥＣＵ９のＲＯＭに記憶しておく。
【００５４】
前記燃料添加期間Ｐは、図３（Ａ）に示すように、燃料噴射量Ｑが少ない程、還元剤としての燃料添加期間Ｐは長くなり、燃料噴射量Ｑが増大するにつれて添加期間Ｐは短くなる。燃料噴射量Ｑが少量の場合は機関回転数Ｎｅが上昇しても添加期間Ｐはほぼ一定であるが、燃料噴射量Ｑが増大するにつれて、機関回転数Ｎｅの上昇により添加期間Ｐはさらに短くなる。
【００５５】
一方、図４（Ａ）に示すように燃料の添加間隔Ｉは、エンジン１に対する燃料噴射量Ｑが少ない程、添加間隔Ｉは長くなり、燃料噴射量Ｑが増大するにつれて添加間隔Ｉは短くなるように定められている。
【００５６】
また機関回転数Ｎｅが低いと添加間隔Ｉは長いが、機関回転数Ｎｅが上昇するに従って添加の添加間隔Ｉは短くなるように定められる。この添加間隔Ｉは機関回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑの関数として、図４（Ｂ）に示すようなマップの形で予めＥＣＵ９のＲＯＭに記憶しておく。
【００５７】
なお、燃料添加ノズル１９から噴射される燃料に作用する圧力が一定であれば、添加期間Ｐと添加燃料の噴射量は一定の関係にある。よって上述のように燃料の添加期間Ｐの長短をコントロールすることは、エンジン１の運転状態に従って添加燃料の噴射量を増減させることになる。
【００５８】
この燃料添加制御は、図５に示す燃料添加ルーチンに従って実行され、この処理ルーチンはＥＣＵ９のＲＯＭに予め記憶されており、ＣＰＵによって繰り返し実行されるルーチンである。
【００５９】
先ず、ステップ１００では、ＮＯｘ還元、放出時期か否かが判断される。運転履歴等からみてＮＯｘ還元、放出時期でないと判断したときは、一旦、このルーチンを終了する。一方、ＮＯｘ還元、放出時期であると判断されたときは、ステップ１０１に進む。
【００６０】
ステップ１０１では、ＥＣＵ９は、エンジン負荷と機関回転数等のエンジン１の運転条件を読み込む。
次にステップ１０２では、ＥＣＵ９が、ステップ１０１で読み込んだ運転条件に基づいて、還元剤としての燃料の添加期間及び添加間隔を算出する。
【００６１】
ステップ１０３では、算出した燃料の添加期間及び添加間隔で燃料添加を実行する。
〔他の実施の形態〕
前述した実施の形態では本発明をディーゼルエンジンに適用した例で説明したが、本発明を希薄燃焼可能なガソリンエンジンに適用することもできる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、還元剤の添加位置とＮＯｘ触媒が離れている場合であっても、添加還元剤の添加期間及び添加間隔をコントロールすることで、適切な還元剤の供給がされる。特に、内燃機関が低回転、低負荷のときは添加還元剤の添加期間及び添加間隔を長くすることで、一部の還元剤の排気通路内での壁面付着が生じても、十分な還元剤を排気流に乗せてＮＯｘ触媒に到達させることができる。
【００６３】
このように内燃機関の運転状態にかかわらず、適切な量の還元剤をＮＯｘ触媒に到達させ、効率のよいＮＯｘ還元をすることができる。したがってＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を常に空近くに維持することが可能で、ＮＯｘの高浄化率を達成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。
【図２】吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸放出作用を説明するための図である。
【図３】燃料添加の噴射期間と機関回転数及び燃料噴射量との関係を示す図である。
【図４】燃料添加の添加間隔と機関回転数及び燃料噴射量との関係を示す図である。
【図５】燃料添加ルーチンを示すフローチャート図である。
【図６】排気ポートとＮＯｘ触媒でのリッチスパイクの空燃比を示す図である。
【符号の説明】
１  エンジン（内燃機関）
２  吸気マニホールド（吸気系）
３  吸気管
６  ターボチャージャ
９  ＥＣＵ（エンジンコントロール用電子制御ユニット）
１０  燃料噴射弁
１２  燃料ポンプ
１３  排気ポート
１４  排気マニホールド
１５  排気集合管
１６  排気管
１７  吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
１９  燃料添加ノズル
２０  燃料パイプ
２１  燃料通路
２２  制御弁
２３  ＥＧＲ管
２４  ＥＧＲクーラ
２５  ＥＧＲ弁
２６  排気温センサ
２７  クランク角センサ
２８  アクセル開度センサ
【図１】
0003613676.tif 000002
【図２】
0003613676.tif 000003
【図３】
0003613676.tif 000004
【図４】
0003613676.tif 000005
【図５】
0003613676.tif 000006
【図６】
0003613676.tif 000007