(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に装着され、
高温活性型ＮＯｘ還元触媒と、
前記高温活性型ＮＯｘ還元触媒の下流側の排気通路に配置され、加熱手段が設けられた低温活性型ＮＯｘ還元触媒を配置した内燃機関の排気浄化用触媒装置において、
高温活性型ＮＯｘ還元触媒の温度を検出する温度センサと、低温活性型ＮＯｘ還元触媒の温度を検出する温度センサとを有し、
内燃機関の負荷、回転数、エンジン冷却水温度の少なくともいずれか１つに基づいて、内燃機関から排出されるＨＣ発生量を計算するＨＣ発生量計算手段と、
前記計算された内燃機関から排出されるＨＣ発生量と、前記温度センサにより検出された高温活性型ＮＯｘ還元触媒の温度に基づいて、高温活性型ＮＯｘ還元触媒に流入したＨＣの酸化量を計算する流入ＨＣ酸化量計算手段と、
流入したＨＣの吸着量を計算する流入ＨＣ吸着量計算手段と、
前記計算された内燃機関から排出されるＨＣ発生量と、前記計算された流入ＨＣ酸化量と、前記計算された流入ＨＣ吸着量とにより高温活性型ＮＯｘ還元触媒を通過するＨＣの量を計算する流入ＨＣ通過量計算手段と、
前記計算されたＨＣ吸着量を積算するとともに、該積算値を前記温度センサにより検出された高温活性型ＮＯｘ還元触媒の温度と積算値の大きさに基づいて、高温活性型ＮＯｘ還元触媒に吸着したＨＣの酸化量の値を計算する吸着ＨＣ酸化量計算手段と、
吸着したＨＣの脱離量の値を計算する吸着ＨＣ脱離量計算手段により減算補正してＨＣ吸着量を積算するＨＣ吸着量積算手段と、
前記吸着ＨＣ脱離量計算手段により計算されたＨＣ脱離量と、前記流入ＨＣ通過量計算手段より計算されたＨＣ通過量と、前記温度センサにより検出された高温活性型ＮＯｘ還元触媒と低温活性型ＮＯｘ還元触媒の温度とにより、前記低温活性型ＮＯｘ還元触媒の加熱手段への通電の要否を判定し、低温活性型ＮＯｘ還元触媒を加熱制御する加熱手段作動判定手段を設けたことを特徴とする内燃機関の排気浄化用触媒装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化用触媒装置において、前記加熱手段作動判定手段は、前記検出された高温活性型ＮＯｘ還元触媒の温度が、ＨＣが脱離する所定の温度以上であってＨＣが脱離する所定の温度よりも高い所定のＨＣ酸化活性温度以下の温度範囲であり、前記検出された低温活性型ＮＯｘ還元触媒の温度が所定のＮＯｘ活性下限温度以下である場合に、前記計算されたＨＣ脱離量とＨＣ通過量の和からＨＣ量の過不足を判定するとともに、前記加熱手段への通電の要否判断を行なうことを特徴とする内燃機関の排気浄化用触媒装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化用触媒装置において、
前記加熱手段作動判定手段は、前記計算されたＨＣ脱離量とＨＣ通過量の和が所定量以上である場合に、前記加熱手段への通電が必要であると判定して通電を開始するとともに、通電開始後は、検出された高温活性型ＮＯｘ還元触媒の温度と、低温活性型ＮＯｘ還元触媒の温度と、計算されたＨＣ脱離量とＨＣ通過量の和に基づいて、低温活性型ＮＯｘ還元触媒の温度が前記所定のＮＯｘ活性下限温度よりも高く、かつＮＯｘ活性上限温度よりも低い所定の設定温度に達する場合か、前記検出された高温活性型ＮＯｘ還元触媒の温度がＨＣが脱離する所定の温度以下になるか、所定のＨＣ酸化活性温度以上の温度になるか、ＨＣ脱離量とＨＣ通過量の和が所定量以下になる場合のいずれか一つの条件に合致するまで通電を継続することを特徴とする内燃機関の排気浄化用触媒装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディーゼルエンジン用触媒装置に関し、特に還元剤としてのＨＣを効率よくＮＯｘ触媒に供給し、ＮＯｘの浄化効率を向上するディーゼルエンジン用のＮＯｘ触媒装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、酸素過剰な排気条件であるディーゼルエンジンにおいても、ＮＯｘ還元触媒を排気系に装着し、ＮＯｘを還元浄化しようとする試みが行なわれている。
ＮＯｘ還元触媒として代表的なものは、Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔ等の金属でイオン交換したＣｕ−ゼオライト系、Ｐｄ−ゼオライト系、あるいはＰｔ−ゼオライト系の触媒が種々提案されている。しかしながら、これらの触媒はＮＯｘの還元効率を高めるために還元剤としてのＨＣを必要とする。
【０００３】
このため、ゼオライト系のＨＣ吸着材を金属でイオン交換したＮＯｘ還元触媒の前に配置して、排気温度が低いときにＨＣをＨＣ吸着材に吸着させ、排気温度が高くなって吸着材から脱離するＨＣを還元剤として利用することで、２次燃料の供給量を少なくすることが提案されている（特開平７−１９０３１号公報参照）。
【０００４】
また、リーンＮＯｘ還元触媒は活性温度領域（ウィンドウ）が狭いため、温度を上昇させるとともに還元剤としてのＨＣを供給する目的で、ＮＯｘ還元触媒の前に酸化触媒を配置し、酸化触媒の上流部や酸化触媒とＮＯｘ還元触媒の間に、還元剤としての軽油等を添加する装置を設けることも提案されている（特開平８−４９５３３号公報参照）。
【０００５】
また、コールドＨＣの浄化のため、電気加熱触媒（ＥＨＣ）の前にＨＣ吸着材を配置し、暖機途中で吸着材の温度がＨＣの脱離温度以上になったらＥＨＣを加熱して活性温度以上にし、コールドＨＣを浄化することも提案されている（特開平５−１２５９３１号公報，特開平５−１８７２２８号公報参照）。
【０００６】
また、リーンバーンガソリンエンジンに用いられるリーンＮＯｘ触媒では、金属でイオン交換したゼオライトのＮＯｘ還元触媒そのものも、ＨＣ吸着効果が高いため、細孔径の大きな金属−ゼオライト吸着触媒を排気上流側に配置し、細孔径の小さなものを排気下流側に配置する（特開平２−１３９０４０号公報参照）ことや、逆に細孔径の小さな金属−ゼオライト吸着触媒を排気上流側に配置し、細孔径の大きなものを排気下流側に配置する（特開平４−２７７０６号公報参照）こと等で、ＨＣの吸着分布を制御し、ＮＯｘの浄化率を向上させようとする試みも提案されている。
【０００７】
ただし、金属−ゼオライト触媒は一般的にＮＯｘの活性温度範囲が狭く、かつイオン交換に用いる金属によってＮＯｘの活性温度範囲が異なる。例えば、前述したＣｕ−ゼオライト系触媒は高温活性型（約４００℃以上で活性が高い）、Ｐｄ−ゼオライト系は中高温活性型（約３００〜４５０℃で活性が高い）、そしてＰｔ−ゼオライト系は低温活性型（約２００〜２５０℃で活性が高い）、というようにおおよそ区分される。ＮＯｘ活性温度範囲を広げるためには、異なる金属が担持された触媒層を設ける（特開平１−３１０７４２号公報参照）ことや、高温活性型と低温活性型の触媒の対を交互に近接して２対以上設ける（特開平６−１８５３４２号公報参照）ことなども提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
（搭載性とコストの問題）
２次燃料供給装置を設ける構成の触媒装置では、ＮＯｘ浄化率の向上と引換えに２次燃料供給によって大幅な燃費悪化を招く。また、未燃の燃料処置の問題が生じるため、ＮＯｘ還元触媒の下流に酸化触媒を配置する必要を生じ、システムが複雑でコスト高になる。また、大きな搭載スペースを確保する必要があり、搭載性が悪くなる。
【０００９】
（活性ウィンドウの問題）
ＥＨＣの上流部にＨＣ吸着材を備えたものであっては、暖機途中で吸着材温度がＨＣ離脱温度以上になったらＥＨＣを加熱して活性温度以上にし、コールドＨＣを浄化する。しかし、ＨＣの浄化率は高くできても、リーンＮＯｘ触媒では加熱しすぎで逆にＮＯｘの浄化率は下がるし、逆に暖機が完了後も加熱しないとＨＣ，ＮＯｘの浄化率が低くなる。
【００１０】
（ＨＣおよびＨＣ吸着材の特性上の問題）
ガソリンエンジンの排気と比較すると、ディーゼルエンジンのＨＣの分子が大きいものの割合が多い（通常Ｃ１０〜Ｃ２３で、ガソリンエンジンのＨＣはＣ１０以下が大半を占める）。ゼオライトは、例えばＸ，Ｙ型ゼオライト、モルデナイト、ＺＳＭ−５、及びフェリライト等があるが、最も大きな細孔径を持つＸ，Ｙ型であっても細孔径は約８Ａ程度であり、ディーゼルエンジンのＨＣは大半がこの径以上である。
ディーゼルエンジンのＨＣ吸着は、ゼオライトの細孔構造の影響（形状選択性）が少なく、物理的吸着作用の影響を比較的強く受ける。排気温度が低いほど、かつ吸着材としてのゼオライト（またはウォッシュコート：Ａｌ２  Ｏ３  ）量が多いほどＨＣの吸着量が多くなる特性があり、排気上流ほどＨＣの吸着量が多くなる特性がある。
【００１１】
（ＮＯｘ活性温度範囲拡大上の問題）
リーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ活性温度範囲拡大のために、活性温度の異なる触媒を複数組み合わせる場合でも、従来のように、単に低温活性型と高温活性型の触媒の対を交互に近接して２対以上設ける（特開平６−１８５３４２号公報参照）方法では、広い温度範囲でＮＯｘの浄化性能を高める効果は低い。
すなわち、リーンＮＯｘ触媒はＨＣが存在しなければＮＯｘは還元浄化されない。従来のものは、特に高温条件において最上流の１段目触媒（中高温活性型）でＮＯｘの還元浄化が行なわれても、２段目の触媒（低温活性型）ではＨＣは酸化処理されるため、下流部では還元剤としてのＨＣがほとんど存在せず、温度条件によっては下流部に配置された触媒ではＮＯｘの還元浄化が行なわれないという事態が生じる。
このため、触媒は最も高温活性型の触媒を排気上流側に、最も低温活性型の触媒を排気下流側に配置することが望ましい方法である。
【００１２】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、リーンＮＯｘ触媒、特に金属−ゼオライト系触媒の持つＨＣ吸着作用を最大限に活用して活性温度範囲を拡大すると共に、リーンＮＯｘ触媒の活性ウィンドウに基づいて効果的な加熱昇温を行なうことで、ＮＯｘ還元浄化効率を向上させつつ、搭載性とコスト、白煙発生の問題の無い排気浄化用触媒装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、図１に示すように、ディーゼルエンジンの排気系に装着され、エンジンから排出される炭化水素（以下ＨＣ）を吸着・離脱するＨＣ吸着作用が高く、比較的高い温度範囲でＮＯｘを還元する特性の高温活性型ＮＯｘ還元触媒４０と、高温活性型ＮＯｘ還元触媒４０の排気下流の排気通路に配置され、比較的低い温度範囲でＮＯｘを還元する特性の低温活性型ヒータ付きＮＯｘ還元触媒５０と、高温活性型ＮＯｘ還元触媒４０の温度を検出する温度センサ２１と、低温活性型ヒータ付きＮＯｘ還元触媒５０の温度を検出する温度センサ２２と、エンジンの負荷、回転数、エンジン冷却水温度の少なくともいずれか１つに基づいて、ＨＣ発生量を計算するＨＣ発生量計算手段２３と、前記計算されたＨＣ発生量と、前記温度センサ２１により検出された高温活性型ＮＯｘ還元触媒４０の温度に基づいて、高温活性型ＮＯｘ還元触媒４０に流入したＨＣの酸化量を計算する流入ＨＣ酸化量計算手段２４と、流入したＨＣの吸着量を計算する流入ＨＣ吸着量計算手段２５と、前記計算されたＨＣ発生量と流入ＨＣ酸化量と流入ＨＣ吸着量とにより高温活性型ＮＯｘ還元触媒４０を通過するＨＣの量を計算する流入ＨＣ通過量計算手段２６と、前記計算されたＨＣ吸着量を積算するとともに、該積算値を前記温度センサ２１により検出された高温活性型ＮＯｘ還元触媒４０の温度と積算値の大きさに基づいて、高温活性型ＮＯｘ還元触媒４０に吸着したＨＣの酸化量の値を計算する吸着ＨＣ酸化量計算手段２７と、吸着したＨＣの脱離量の値を計算する吸着ＨＣ脱離量計算手段２８により減算補正してＨＣ吸着量を積算するＨＣ吸着量積算手段２９と、前記吸着ＨＣ脱離量計算手段２８により計算されたＨＣ脱離量と、前記流入ＨＣ通過量計算手段２６より計算されたＨＣ通過量と、前記温度センサ２１，２２により検出された高温活性型ＮＯｘ還元触媒４０と低温活性型ヒータ付きＮＯｘ還元触媒５０の温度とにより、前記低温活性型ヒータ付きＮＯｘ還元触媒５０の加熱手段への通電の要否を判定し、低温活性型ヒータ付きＮＯｘ還元触媒５０を加熱制御する加熱手段作動判定手段３０を設けた。
【００１４】
高温活性型ＮＯｘ触媒から低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒に流れる還元剤としてのＨＣ量を正確に判定し、還元剤としてのＨＣ量とリーンＮＯｘ触媒の活性ウィンドウに基づいて効果的な加熱昇温を行なうことで、リーンＮＯｘ触媒、特に金属−ゼオライト系触媒の持つＨＣ吸着作用を最大限に活用して活性温度範囲を拡大すると共に、ＮＯｘ還元浄化効率を向上させつつ、搭載性とコスト、白煙発生の問題を解消できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による内燃機関の排気浄化用触媒装置の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
図２は、本発明による内燃機関の排気浄化用触媒装置の一実施の形態のシステム図である。
【００１６】
まず、構成を説明すると、図２に示すように、エンジン１の排気通路２には高温活性型ＮＯｘ触媒３が配置され、高温活性型ＮＯｘ触媒３の下流排気通路には低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒４が配置されている。低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒４は、フェライト系ステンレス薄板を中心電極７に巻回すことにより、ハニカム構造を有した電気加熱型となっている。なお、符号８は接地電極、９はバッテリーである。
【００１７】
ここで、リーンＮＯｘ触媒としては、Ｃｕ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ｐｔ等の少なくとも１種以上の金属でイオン交換した触媒が利用できるが、特に高温活性型としてはＣｕ−ゼオライト系、Ｐｄ−ゼオライト系の材料をコーティングしたものが望ましく、低温活性型としてはＰｔ−ゼオライト系の材料をコーティングしたものが適している。ゼオライトとしては、例えばβ型、ＺＳＭ−５、フェリライト、モルデナイト等があるが、β型またはＺＳＭ−５が好ましい。
【００１８】
５，６は熱電対からなる温度センサで、温度センサ５は高温活性型ＮＯｘ触媒３の入口温度を、温度センサ６は低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒４の出口温度をそれぞれ検出する。１２はエンジン１の燃料噴射ポンプ１１の燃料噴射量（エンジン負荷）Ｑを検出する非接触式変位計、１３はエンジン１の回転数Ｎｅを検出するセンサ（クランク角センサ）、１４は冷却水温Ｔｗを検出するセンサである。
これらのセンサからの信号は、マイクロコンピューターからなるコントロールユニット１０に入力され、コントロールユニット１０は図７，図８に示すフローチャートに従って、低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒４の通電加熱を制御する。
【００１９】
ここで、上記のコントロールユニット１０の機能を図７，図８のフローチャートに沿って詳細に説明する。
ステップＳ１では、エンジン回転数Ｎｅ、エンジン負荷Ｑ、冷却水温Ｔｗ、高温活性型ＮＯｘ触媒３の入口温度Ｔ１、および低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒４の出口温度Ｔ２を読み込む。
【００２０】
ステップＳ２では、通電加熱判定が終了したか否かをみて、判定が終了していない場合はステップＳ３に進む。この場合、フラグＦの値にて判定が終了したか否かを判断するようにしてあり、判定が終了していない場合はＦ＝０となっている。
【００２１】
ステップＳ３では、ＨＣの履歴計算が終了したかどうかをみて、終了していなければステップＳ４に進む。
【００２２】
ステップＳ４では、エンジンのＨＣ発生量ＨＣｇｅｎ  をマップ（エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｑを軸にしたエンジンの暖機完了状態での単位時間当たりのＨＣ発生重量ｇ／ｓｅｃの特性データ）から検索して求め、ステップＳ５に進み、ＨＣ発生量ＨＣｇｅｎ  を補正する。つまり、図５に示すように、冷却水温が低いときにはエンジンの燃焼状態が悪く、未燃焼のＨＣが増加するため、補正計数ＫＨＣでＨＣｇｅｎ  を補正し真の発生量を求める。
【００２３】
ＨＣ  Ｇ＝ＨＣｇｅｎ  ×ＫＨＣ
［ステップＳ４，Ｓ５が、図１のＨＣ発生量計算手段２３の機能を果たす。］
【００２４】
図６に示すように、高温活性型ＮＯｘ触媒３へ流入するＨＣの酸化率と吸着率、および高温活性型ＮＯｘ触媒３に吸着したＨＣの酸化率と触媒からのＨＣ脱離率は、高温活性型ＮＯｘ触媒入口温度（触媒温度）Ｔ１にそれぞれ依存している。このため、高温活性型ＮＯｘ触媒入口温度Ｔ１による流入ＨＣ酸化率Ｋｏｘｄ  と吸着率Ｋａｄｓ  、および吸着ＨＣ酸化率Ｋｒｅｇ  と脱離率Ｋｄｅｓ  を実験により求め、テーブルデータとして設定する。
【００２５】
ステップＳ６では、高温活性型ＮＯｘ触媒３に吸着したＨＣの単位時間当たりの酸化量ＨＣｒｅｇ  を計算して求める。
【００２６】
ＨＣｒｅｇ  ＝ＨＣａｃｃ  ×Ｋｒｅｇ  
［ステップＳ６が、図１の吸着ＨＣ酸化量計算手段２７の機能を果たす。ライフ第１回の計算ではＨＣａｃｃ  ＝０、よってＨＣｒｅｇ  ＝０］
【００２７】
ステップＳ７では、高温活性型ＮＯｘ触媒３に吸着したＨＣの単位時間当たりの脱離量ＨＣｄｅｓ  を計算して求める。
【００２８】
ＨＣｄｅｓ  ＝ＨＣａｃｃ  ×Ｋｄｅｓ  
［ステップＳ７が、図１の吸着ＨＣ脱離量計算手段２８の機能を果たす。ライフ第１回の計算ではＨＣａｃｃ  ＝０、よってＨＣｒｅｇ  ＝０］
【００２９】
ステップＳ８では、高温活性型ＮＯｘ触媒３に流入するＨＣの単位時間当たりのＨＣ酸化量ＨＣｏｘｄ  を計算して求める。
【００３０】
ＨＣｏｘｄ  ＝ＨＣ  Ｇ×Ｋｏｘｄ  
［ステップＳ８が、図１の流入ＨＣ酸化量計算手段２４の機能を果たす。］
【００３１】
ステップＳ９では、高温活性型ＮＯｘ触媒３に流入するＨＣの単位時間当たりのＨＣ吸着量ＨＣａｄｓ  を計算して求める。
【００３２】
ＨＣａｄｓ  ＝ＨＣ  Ｇ×Ｋａｄｓ  
［ステップＳ９が、図１の流入ＨＣ吸着量計算手段２５の機能を果たす。］
【００３３】
ステップＳ１０では、高温活性型ＮＯｘ触媒３を通り抜ける単位時間当たりのＨＣ通過量ＨＣｐａｓ  を計算して求める。
【００３４】
ＨＣｐａｓ  ＝ＨＣ  Ｇ−ＨＣｏｘｄ  −ＨＣａｄｓ  
［ステップＳ１０が、図１の流入ＨＣ通過量計算手段２６の機能を果たす。］
【００３５】
ステップＳ１１では、高温活性型ＮＯｘ触媒３へのＨＣ累積吸着量ＨＣａｃｃ  を、一定時間毎に流入するＨＣの吸着量ＨＣａｄｓ  とＨＣ酸化量ＨＣｒｅｇ  、および吸着したＨＣの脱離量ＨＣｄｅｓ  と酸化量ＨＣｏｘｄ  とを積算して求める。
【００３６】
ＨＣａｃｃ  ＝ＨＣａｃｃ  ＋ＨＣａｄｓ  −ＨＣｒｅｇ  −ＨＣｄｅｓ  −ＨＣｏｘｄ  
［ステップＳ１１が、図１のＨＣ累積吸着量計算手段２９の機能を果たす。ライフ第１回の計算ではＨＣａｃｃ  ＝ＨＣａｄｓ  ］
【００３７】
ここで、ＨＣ累積吸着量データＨＣａｃｃ  は不揮発メモリに記憶され、エンジンが停止されても消去されないようにしてある。
そして、ステップＳ１２で、ＨＣ計算終了としてフラグをＦ＝１とする。
【００３８】
ステップＳ３で、上述のＨＣ計算が終了している場合はステップＳ１３に進む。そして、ステップＳ１３では、低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒４のヒータの通電加熱判定が終了したかどうかをみて、終了していなければステップＳ１４に進む。
【００３９】
ステップＳ１４では、高温活性型ＮＯｘ触媒３の入口温度Ｔ１がＨＣ脱離判定温度（例えば１９０℃）以上であるか否かを判定する。ステップＳ１４でＨＣ脱離判定温度以上であると判定されたら、ステップＳ１５に進む。
【００４０】
ステップＳ１５では、高温活性型ＮＯｘ触媒３の入口温度Ｔ１がＨＣの活性が高い温度（例えば４００℃）以上であるか否かを判定する。ステップＳ１５でＨＣの活性が高い温度以下であると判定されたら、ステップＳ１６に進む。
【００４１】
ステップＳ１６では、低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒４の出口温度Ｔ２がＮＯｘ活性が得られる下限温度（例えば２００℃）以下であるか否かを判定する。ステップＳ１５で、ＨＣの活性が高い温度以下であると判定されたら、ステップＳ１８に進む。
【００４２】
図３に示すように、高温活性型ＮＯｘ触媒は２００℃以下の温度ではＨＣの吸着性能が高く、２００℃を超えると徐々に酸化活性が高くなり、約４００℃を超えると酸化活性が活発になる特性である。また、ＮＯｘ活性は、温度が２５０℃を超え約４００℃までは徐々に高くなり、約４００℃以上で安定して高いＮＯｘ活性を示す。
【００４３】
一方、低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒はＨＣの酸化活性は高く、低温から高い活性を示す。しかし、ＮＯｘ活性は突出した特性であり、通常２００〜３００℃の間でのみ活性を示す。
このため、高温活性型ＮＯｘ触媒３の温度が１９０〜４００℃の範囲ならば、流入するＨＣが全て酸化されずに通過し、かつ吸着したＨＣも酸化されすぎずに脱離に適した温度である。また、この条件で低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒４の温度が２００℃以下であれば、通電加熱することで高温活性型ＮＯｘ触媒４からのＨＣを還元剤として活用し、効果的にＮＯｘの浄化が行なえる。図４に、それぞれの温度とＮＯｘ活性との関係を示す。
【００４４】
ステップＳ１８では、温度条件が低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒４の加熱に適しているため、高温活性型ＮＯｘ触媒３からのＨＣ脱離量と通過量から、還元剤としてのＨＣ量の総量ＨＣｒｅｄ  を計算して求める。
【００４５】
ＨＣｒｅｄ  ＝ＨＣｄｅｓ  ＋ＨＣｐａｓ  
【００４６】
そして、ステップＳ１９で、還元剤としてのＨＣ量ＨＣｒｅｄ  が適量であるかを判定し、適量であればステップＳ２０でヒータに通電し、ステップＳ２１でヒータに通電中を示すフラグをＦ＝１とし、ステップＳ２４でヒータの作動判定終了を示すフラグをＦ＝１とし、ステップＳ２５で判定間隔タイマーをリセットする。
【００４７】
ステップＳ１４で高温活性型ＮＯｘ触媒３がＨＣの脱離温度以下であるとき、ステップＳ１５で高温活性型ＮＯｘ触媒３がＨＣ高活性であるとき、ステップＳ１９で還元剤としてのＨＣ量の総量ＨＣｒｅｄ  が適量でないときは、低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒４を加熱してもＮＯｘ浄化効率向上ができないため、ステップＳ２２でヒータへの通電を停止（停止中であればそのまま）して、ステップＳ２３でヒータに通電中を示すフラグをＦ＝０として、ステップＳ２４に進む。
【００４８】
ステップＳ１６で、低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒４がＮＯｘ活性下限温度以上であれば、ステップＳ１７でヒータが通電中であるかを判定し、通電中であればステップＳ１８に、通電停止中であればステップＳ２２に進む。
この意味は、前回判定の結果通電中ならば、後述するように、低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒４が上限設定温度に達するまでは継続して通電すること、通電停止中であれば低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒４がＮＯｘ活性に適した温度であり、通電する必要がないため、節電のために通電停止状態を保つことを意味する。
【００４９】
ステップＳ１３で、上述のヒータ作動判定が終了していればステップＳ２６に進み、全ての判定が終了したフラグをＦ＝１として、ステップＳ１に戻る［ステップＳ１３〜Ｓ２５が、図１の加熱手段作動判定手段３０の機能を果たす。］
【００５０】
ステップＳ２で全ての判定が終了している場合は、ステップＳ２７で低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒４の温度が上限設定温度（例えば２５０℃）以上に達したか否かを判定する。上限設定温度以上ならばステップＳ３０に進み、通電を停止し、ステップＳ３１でヒータ通電停止を示すようにフラグをＦ＝０として、ステップＳ３２に進む。
ステップＳ３２では、ヒータ通電を示すフラグ以外はＦ＝とする。
【００５１】
ステップＳ２７で上限設定温度以下ならばステップＳ２８に進んで、判定間隔が所定時間に達したか否かを判定する。所定時間に達した場合にはステップＳ２９でヒータ通電中か否かを判定し、通電中ならばステップＳ３２に、ヒータ通電停止中ならばステップＳ３０に進む。所定時間に達していないならばステップＳ１に戻る。
【００５２】
これは、通電によって低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒４の温度が上限設定温度に達したのならば、図３または図４に示すように、加熱しすぎでＮＯｘ活性温度範囲を超えないようにする必要があるためで、通電していなくても低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒４が十分なＮＯｘ活性温度範囲にあるため通電の必要がないことを示す。すなわち、節電のために通電を停止する。
【００５３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ＨＣ吸着効果に優れる高温活性型ＮＯｘ触媒を上流に、低温活性型ＮＯｘ触媒を下流に配置して、高温活性型ＮＯｘ触媒から低温活性型ＮＯｘ触媒に流れる還元剤としてのＨＣ量を正確に判定し、還元剤としてのＨＣ量とリーンＮＯｘ触媒の活性ウィンドウに基づいて効果的な加熱昇温を行なうことで、リーンＮＯｘ触媒、特に金属−ゼオライト系触媒の持つＨＣ吸着作用を最大限に活用し、ヒータ通電のための電力消費を節約して活性温度範囲を拡大すると共に、ＮＯｘ還元浄化効率を向上させつつ、搭載性とコスト、白煙発生の問題を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関の排気浄化用触媒装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による内燃機関の排気浄化用触媒装置の実施の形態を示すシステム図である。
【図３】本発明による内燃機関の排気浄化用触媒装置の実施の形態によるＨＣ低減率とＮＯｘ低減率を示した特性図である。
【図４】本発明による内燃機関の排気浄化用触媒装置の実施の形態による触媒入口・出口温度と時間の関係を示した特性図である。
【図５】本発明による内燃機関の排気浄化用触媒装置の実施の形態によるＨＣ排出量補正計数と冷却水温度の関係を示した特性図である。
【図６】本発明による内燃機関の排気浄化用触媒装置の実施の形態によるＨＣ吸着率・ＨＣ脱離率と高温活性型触媒入口温度の関係を示した特性図である。
【図７】本発明の実施の形態の制御動作を説明するためのフローチャート図である。
【図８】本発明の実施の形態の制御動作を説明するためのフローチャート図である。
【符号の説明】
１    エンジン
２    排気通路
３    高温活性型ＮＯｘ触媒
４    低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒
５，６    温度センサ
７    中心電極
８    接地電極
９    バッテリー
１０    コントロールユニット
１１    燃料噴射ポンプ
１２    燃料噴射量（エンジン負荷）Ｑを検出する非接触式変位計
１３    回転数Ｎｅを検出するセンサ（クランク角センサ）
１４    冷却水温Ｔｗを検出するセンサ
２１，２２    温度センサ
２３    ＨＣ発生量計算手段
２４    流入ＨＣ酸化量計算手段
２５    流入ＨＣ吸着量計算手段
２６    流入ＨＣ通過量計算手段
２７    吸着ＨＣ酸化量計算手段
２８    吸着ＨＣ脱離量計算手段
２９    ＨＣ累積吸着量計算手段
３０    加熱手段作動判定手段
４０    高温活性型ＮＯｘ還元触媒
５０    低温活性型ヒータ付きＮＯｘ還元触媒
Ｔ１    高温活性型ＮＯｘ触媒の入口温度
Ｔ２    低温活性型ヒータ付きＮＯｘ触媒の出口温度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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