(57)【要約】【課題】電気化学リアクタの温度をできる限り低く維持してＮＯｘの浄化率ができる限り高く維持する。【解決手段】機関本体から排出された排気ガスを浄化する内燃機関の排気浄化システム４０は、所定温度以上であるときに排気ガス中のＮＯｘを浄化する排気浄化触媒４４と、排気ガスの温度を低下させて排気音の音量を低下させるマフラ４５と、電気化学リアクタ４６と、を備える。電気化学リアクタは、プロトン伝導性の固体電解質層７５と、アノード層７６と、カソード層７７とを備えると共に、アノード層から固体電解質層を通ってカソード層に流れる電流が供給されるように構成される。マフラは排気浄化触媒よりも下流側に配置され、電気化学リアクタはマフラよりも下流側に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関本体から排出された排気ガスを浄化する内燃機関の排気浄化システムであって、
所定温度以上であるときに排気ガス中のＮＯｘを浄化することができる排気浄化触媒と、排気ガスの温度を低下させて排気音の音量を低下させるマフラと、電気化学リアクタと、を備え、
前記電気化学リアクタは、プロトン伝導性の固体電解質層と、該固体電解質層の表面上に配置されたアノード層と、前記固体電解質層の表面上に配置されたカソード層とを備えると共に、前記アノード層から前記固体電解質層を通って前記カソード層に流れる電流が供給されるように構成され、
前記マフラは前記排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側に配置され、前記電気化学リアクタは前記マフラよりも排気流れ方向下流側に配置される、内燃機関の排気浄化システム。
【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システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関から排出された排気ガスを浄化するために様々な排気浄化システムが提案されている（例えば、特許文献１〜３）。斯かる排気浄化システムの一つとして、プロトン伝導性の固体電解質層と、固体電解質層の表面上に配置されたアノード層及びカソード層とを備える電気化学リアクタが排気通路内に設けられたものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
斯かる電気化学リアクタでは、アノード層から固体電解質層を介してカソード層に流れるように電気化学リアクタに電流を供給すると、カソード層上にてＮＯｘがＮ2に還元され、浄化される。特に、プロトン伝導性の固体電解質層を備える電気化学リアクタでは、電気化学リアクタの温度が低温であっても排気ガス中のＮＯｘを浄化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４１７５０号公報
【特許文献２】特開２０１７−０８９５９７号公報
【特許文献３】特開２０００−１６１０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、三元触媒等の排気浄化触媒では、排気浄化触媒の温度がその活性温度未満であるときにはその浄化率が低い。そこで、内燃機関の排気通路内に排気浄化触媒に加えて、プロトン伝導性の固体電解質層を備えた電気化学リアクタを設けることが考えられる。斯かる構成により、排気浄化触媒の温度が活性温度に達するまでの間に電気化学リアクタによって排気ガス中のＮＯｘを浄化することができる。
【０００６】
しかしながら、プロトン伝導性の固体電解質層を備える電気化学リアクタでは、その温度が高温になると、生成されたプロトンがＮＯｘよりも排気ガス中の酸素と反応してしまうため、ＮＯｘの浄化率が低下する。したがって、場合によっては、排気浄化触媒の温度がその活性温度に到達する前に、電気化学リアクタにおけるＮＯｘの浄化率が低下してしまう可能性がある。排気浄化触媒の温度がその活性温度に到達するまで電気化学リアクタにおけるＮＯｘの浄化率を高く維持するためには、電気化学リアクタの温度をできる限り低く維持することが必要である。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電気化学リアクタの温度をできる限り低く維持してＮＯｘの浄化率ができる限り高く維持されるようにした内燃機関の排気浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
【０００９】
（１）機関本体から排出された排気ガスを浄化する内燃機関の排気浄化システムであって、所定温度以上であるときに排気ガス中のＮＯｘを浄化することができる排気浄化触媒と、排気ガスの温度を低下させて排気音の音量を低下させるマフラと、電気化学リアクタと、を備え、前記電気化学リアクタは、プロトン伝導性の固体電解質層と、該固体電解質層の表面上に配置されたアノード層と、前記固体電解質層の表面上に配置されたカソード層とを備えると共に、前記アノード層から前記固体電解質層を通って前記カソード層に流れる電流が供給されるように構成され、前記マフラは前記排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側に配置され、前記電気化学リアクタは前記マフラよりも排気流れ方向下流側に配置される、内燃機関の排気浄化システム。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電気化学リアクタの温度をできる限り低く維持してＮＯｘの浄化率ができる限り高く維持されるようにした内燃機関の排気浄化システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第一実施形態に係る排気浄化システムを備える内燃機関の概略的な構成図である。
【図２】図２は、電気化学リアクタの断面側面図である。
【図３】図３は、電気化学リアクタの隔壁を概略的に示す拡大断面図である。
【図４】図４は、電気化学リアクタの隔壁を概略的に示す拡大断面図である。
【図５】図５は、内燃機関の冷間始動時における排気浄化触媒の温度及びリアクタの温度のタイムチャートである。
【図６】図６は、第二実施形態に係る排気浄化システムを備える内燃機関の、図１と同様な概略的な構成図である。
【図７】図７は、内燃機関の冷間始動時における排気浄化触媒の温度等のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１３】
＜第一実施形態＞
≪内燃機関全体の説明≫
まず、図１を参照して、第一実施形態に係る排気浄化システムを備える内燃機関１の構成について説明する。図１は、第一実施形態に係る排気浄化システムを備える内燃機関１の概略的な構成図である。図１に示したように、内燃機関１は、機関本体１０、燃料供給装置２０、吸気システム３０、排気浄化システム４０及び制御装置５０を備える。
【００１４】
機関本体１０は、複数の気筒１１が形成されたシリンダブロックと、吸気ポート及び排気ポートが形成されたシリンダヘッドと、クランクケースとを備える。各気筒１１内にはピストンが配置されると共に、各気筒１１は吸気ポート及び排気ポートに連通している。
【００１５】
燃料供給装置２０は、燃料噴射弁２１、デリバリパイプ２２、燃料供給管２３、燃料ポンプ２４及び燃料タンク２５を備える。燃料噴射弁２１は、各気筒１１内に燃料を直接噴射するようにシリンダヘッドに配置されている。燃料ポンプ２４によって圧送された燃料は、燃料供給管２３を介してデリバリパイプ２２に供給され、燃料噴射弁２１から各気筒１１内に噴射される。
【００１６】
吸気システム３０は、吸気マニホルド３１、吸気管３２、エアクリーナ３３、過給機５のコンプレッサ３４、インタークーラ３５、及びスロットル弁３６を備える。各気筒１１の吸気ポートは、吸気マニホルド３１及び吸気管３２を介してエアクリーナ３３に連通している。吸気管３２内には、吸入空気を圧縮して吐出する過給機５のコンプレッサ３４と、コンプレッサ３４によって圧縮された空気を冷却するインタークーラ３５とが設けられている。スロットル弁３６は、スロットル弁駆動アクチュエータ３７によって開閉駆動される。
【００１７】
排気浄化システム４０は、排気マニホルド４１、排気管４２、過給機５のタービン４３、排気浄化触媒４４、マフラ４５及び電気化学リアクタ（以下、単に「リアクタ」という）４６を備える。各気筒１１の排気ポートは、排気マニホルド４１及び排気管４２を介して排気浄化触媒４４に連通し、排気浄化触媒４４は排気管４２を介してマフラ４５に連通し、マフラ４５は排気管４２を介してリアクタ４６に連通している。
【００１８】
したがって、マフラ４５は排気浄化触媒４４の排気流れ方向下流側（以下、単に「下流側」という）において排気通路に配置され、リアクタ４６はマフラ４５の下流側において排気通路に配置される。排気ポート、排気マニホルド４１、排気管４２、排気浄化触媒４４、マフラ４５及びリアクタ４６は内燃機関１の排気通路を形成する。
【００１９】
排気浄化触媒４４は、例えば、三元触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒であり、一定の活性温度以上になるとＮＯｘや未燃ＨＣ等の排気ガス中の成分を十分に浄化する。一方、排気浄化触媒４４は、その温度が一定の活性温度未満であると排気ガス中のＮＯｘや未燃ＨＣ等の成分を十分に浄化することができない。
【００２０】
マフラ４５は、排気ガスが外部へ排出されるときに生じる排気音の音量を低下させるように構成される。具体的には、マフラ４５は、高温・高圧の排気ガスがそのまま外部へ排出されることのないように、機関本体１０から排出された排気ガスの圧力や温度を徐々に低下させるように構成される。マフラ４５は、排気ガスの圧力や温度を徐々に低下させて排気音の音量を低下させることができれば、如何なる構成であってもよい。マフラ４５は、複数の仕切りを有するように構成されてもよいし、グラスウール等を有するように構成されてもよい。
【００２１】
特に、本実施形態のマフラ４５は、排気管４２に比べて表面積が大きくなるように形成される。この結果、マフラ４５から大気中への放熱量が多くなり、よって排気ガスの温度を低下させることができる。また、マフラ４５は、排気管４２に比べて大きく且つ複雑な構成を有する。このため、マフラ４５は、マフラ４５を構成する部材の熱容量が排気管４２の熱容量に比べて大きくなるように構成されている。
【００２２】
また、排気管４２内には、排気ガスのエネルギによって回転駆動せしめられる過給機５のタービン４３が設けられている。
【００２３】
制御装置５０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５１及び各種センサを備える。各種センサとしては、例えば、吸気管３２内を流れる吸気ガスの流量を検出する流量センサ５２、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ５３、リアクタ４６に流入する排気ガスのＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ５４等が挙げられ、これらセンサはＥＣＵ５１に接続される。また、各種センサには、内燃機関１の負荷を検出する負荷センサ５５、機関回転速度を検出するのに用いられるクランク角センサ５６も含まれ、これらセンサもＥＣＵ５１に接続される。また、ＥＣＵ５１は、内燃機関１の運転を制御する各アクチュエータに接続される。図１に示した例では、ＥＣＵ５１は、燃料噴射弁２１、燃料ポンプ２４及びスロットル弁駆動アクチュエータ３７に接続され、これらアクチュエータを制御している。
【００２４】
≪電気化学リアクタの構成≫
次に、図２及び図３を参照して、本実施形態に係るリアクタ４６の構成について説明する。図２は、リアクタ４６の断面側面図である。図２に示したように、リアクタ４６は、隔壁７１と、隔壁によって画定される通路７２とを備える。隔壁７１は、互いに平行に延びる複数の第１隔壁と、これら第１隔壁に対して垂直に且つ互いに平行に延びる複数の第２隔壁とを備える。通路７２は、これら第１隔壁及び第２隔壁によって画定され、互いに平行に延びる。したがって、本実施形態に係るリアクタ４６は、ハニカム構造を有する。リアクタ４６に流入した排気ガスは複数の通路７２を通って流れる。なお、リアクタ４６は必ずしもハニカム構造を有する必要はなく、例えば、上述した第２隔壁のない構造（板状の隔壁を等間隔に複数配置したスタック型構造）等、他の構造を有してもよい。
【００２５】
図３は、リアクタ４６の隔壁７１の拡大断面図である。図３に示したように、リアクタ４６の隔壁７１は、固体電解質層７５と、固体電解質層７５の一方の表面上に配置されたアノード層７６と、アノード層７６が配置された表面とは反対側の固体電解質層７５の表面上に配置されたカソード層７７とを備える。
【００２６】
固体電解質層７５は、プロトン伝導性を有する多孔質の固体電解質を含む。固体電解質としては、例えば、ペロブスカイト型金属酸化物ＭＭ’1-xＲxＯ3-α（Ｍ＝Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍ’＝Ｃｅ，Ｚｒ、Ｒ＝Ｙ、Ｙｂであり、例えば、ＳｒＺｒxＹｂ1-xＯ3-α、ＳｒＣｅＯ3、ＢａＣｅＯ3、ＣａＺｒＯ3、ＳｒＺｒＯ3など）、リン酸塩（例えば、ＳｉＯ2−Ｐ2Ｏ5系ガラスなど）、金属ドープＳｎxＩｎ1-xＰ2Ｏ7（例えば、ＳｎＰ2Ｏ7など）又はゼオライト（例えば、ＺＳＭ−５）が使用される。
【００２７】
アノード層７６及びカソード層７７は、共にＰｔ、Ｐｄ又はＲｈ等の貴金属を含む。また、アノード層７６は、水分子を保持可能（すなわち、吸着可能及び／又は吸収可能）な物質を含む。水分子を保持可能な物質としては、具体的には、ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナ等が挙げられる。一方、カソード層７７は、ＮＯｘを保持可能（すなわち、吸着可能及び／又は吸収可能）な物質を含む。ＮＯｘを保持可能な物質としては、具体的には、Ｋ、Ｎａ等のアルカリ金属、Ｂａ等のアルカリ土類金属、Ｌａ等の希土類等が挙げられる。
【００２８】
また、排気浄化システム４０は、電源装置８１、電流計８２及び電流調整装置８３とを備える。電源装置８１の正極はアノード層７６に接続され、電源装置８１の負極はカソード層７７に接続される。電流調整装置８３は、アノード層７６から固体電解質層７５を通ってカソード層７７に流れるようにリアクタ４６に供給される電流の大きさを変化させることができるように構成される。また、電流調整装置８３は、アノード層７６とカソード層７７との間に印加される電圧を変化させることができるように構成される。
【００２９】
電源装置８１は電流計８２と直列に接続され、電流計８２はＥＣＵ７５に接続される。電流調整装置８３も、ＥＣＵ７５に接続され、電流調整装置８３はＥＣＵ５１によって制御される。したがって、電流調整装置８３及びＥＣＵ５１は、アノード層７６から固体電解質層７５を通ってカソード層７７に流れる電流の大きさを制御する電流制御装置として機能する。特に、本実施形態では、電流調整装置８３は、電流計８２によって検出される電流値が目標値となるように制御される。
【００３０】
このように構成されたリアクタ４６では、電源装置８１からアノード層７６及びカソード層７７に電流が流されると、アノード層７６及びカソード層７７ではそれぞれ下記式のような反応が生じる。
アノード側  ２Ｈ2Ｏ→４Ｈ+＋Ｏ2＋４ｅ
カソード側  ２ＮＯ＋４Ｈ+＋４ｅ→Ｎ2＋２Ｈ2Ｏ
【００３１】
すなわち、アノード層７６では、アノード層７６に保持されている水分子が電気分解されて酸素とプロトンとが生成される。生成された酸素は排気ガス中に放出されると共に、生成されたプロトンは固体電解質層７５内をアノード層７６からカソード層７７へと移動する。カソード層７７では、カソード層７７に保持されているＮＯがプロトン及び電子と反応して窒素と水分子が生成される。
【００３２】
したがって、本実施形態によれば、電源装置８１からアノード層７６及びカソード層７７に電流を流すことにより、排気ガス中のＮＯをＮ2に還元、浄化することができる。
【００３３】
なお、上記実施形態では、アノード層７６及びカソード層７７は固体電解質層７５の反対側の二つの表面上に配置されている。しかしながら、アノード層７６及びカソード層７７は、固体電解質層７５の同一の表面上に配置されてもよい。この場合、プロトンは、アノード層７６及びカソード層７７が配置された固体電解質層７５の表面近傍を移動することになる。
【００３４】
また、図４に示したように、アノード層７６は、電気伝導性を有する貴金属を含む導電層７６ａと、水分子を保持可能な物質を含む水分子保持層７６ｂとの二つの層を含んでもよい。この場合、固体電解質層７５の表面上に導電層７６ａが配置され、固体電解質層７５側とは反対側の導電層７６ａの表面上に水分子保持層７６ｂが配置される。
【００３５】
同様に、カソード層７７は、電気伝導性を有する貴金属を含む導電層７７ａと、ＮＯｘを保持可能な物質を含むＮＯｘ保持層７７ｂとの二つの層を含んでもよい。この場合、固体電解質層７５の表面上に導電層７７ａが配置され、固体電解質層７５側とは反対側の導電層７７ａの表面上にＮＯｘ保持層７７ｂが配置される。
【００３６】
≪作用・効果≫
次に、図５を参照して、上記実施形態に係る排気浄化システム４０における作用・効果について説明する。図５は、内燃機関１の冷間始動時における排気浄化触媒４４の温度及びリアクタ４６の温度のタイムチャートである。リアクタ４６の温度における破線は、上記実施形態とは異なりマフラ４５がリアクタ４６よりも下流側に設けられた場合を示している。一方、リアクタ４６の温度における実線は、上記実施形態のように、マフラ４５がリアクタ４６よりも排気流れ方向上流側（以下、単に「上流側」という）に設けられた場合を示している。
【００３７】
図５に示したように、排気浄化触媒４４の温度及びリアクタ４６の温度が低い状態で内燃機関１が時刻ｔ１にて始動されると、排気浄化触媒４４の温度は始動直後から上昇し始める。その後、図５に示した例では、排気浄化触媒４４の温度は、時刻ｔ３においてその活性温度Ｔａｃｔに到達し、時刻ｔ３以降は活性温度Ｔａｃｔ以上に維持される。したがって、時刻ｔ３以降は排気浄化触媒４４によって排気ガスが浄化されるようになる。
【００３８】
一方、リアクタ４６は、排気浄化触媒４４よりも下流側にあるため、排気浄化触媒４４よりも遅れてその温度が上昇し始める。マフラ４５が設けられていない場合には、図中に破線で示したように時刻ｔ２’においてリアクタ４６の温度が上昇し始める。一方、マフラ４５が設けられている場合には、図中に実線で示したように時刻ｔ２’よりも遅い時刻ｔ２においてリアクタ４６の温度が上昇し始める。このようにマフラ４５が設けられている場合にリアクタ４６の温度の上昇開始が遅いのは、最初のうちは排気ガスの熱がマフラ４５の昇温に用いられるためである。
【００３９】
また、マフラ４５が設けられている場合には、マフラ４５の表面積が大きいことから排気ガスがマフラ４５において冷却される。このため、マフラ４５が設けられている場合には、マフラ４５が設けられていない場合に比べて、リアクタ４６の上昇速度が遅い。加えて、マフラ４５が設けられている場合には、マフラ４５が設けられていない場合に比べて、リアクタ４６が最終的に到達する温度が低い。
【００４０】
ここで、プロトン伝導性の固体電解質層７５を備えるリアクタ４６では、その温度が比較的低くても（例えば、１００℃以下）、排気ガス中のＮＯｘを浄化することができる。しかしながら、リアクタ４６の温度が上限温度（例えば、１００℃）Ｔｕｐを超えると、カソード層７７上においてプロトンがＮＯｘではなく酸素と反応してしまうようになり、ＮＯｘの浄化率が低下する。
【００４１】
図５からわかるように、マフラ４５が設けられていない場合には、排気浄化触媒４４の温度が活性温度Ｔａｃｔに到達する時刻ｔ３よりも前に、リアクタ４６の温度が上限温度Ｔｕｐに到達する。したがって、リアクタ４６の温度が上限温度を超えてから排気浄化触媒４４の温度が活性温度Ｔａｃｔに到達するまでの間、排気ガス中のＮＯｘを十分に浄化することができない。
【００４２】
一方、マフラ４５が設けられている場合には、排気浄化触媒４４の温度が活性温度Ｔａｃｔに到達する時刻ｔ３以降にリアクタ４６の温度が上限温度Ｔｕｐに到達する。換言すると、本実施形態では、排気浄化触媒４４、マフラ４５及びリアクタ４６は、内燃機関１の冷間始動時において、排気浄化触媒４４の温度が活性温度Ｔａｃｔに到達してから、リアクタ４６の温度が上限温度Ｔｕｐに到達するように構成される。したがって、排気ガス中のＮＯｘは常に排気浄化触媒４４及びリアクタ４６のいずれかに浄化されることから、排気ガス中のＮＯｘを常に十分に浄化することができる。すなわち、本実施形態では、リアクタ４６の温度ができる限り低く維持され、これによってＮＯｘの浄化率ができる限り高く維持されることになる。
【００４３】
＜第二実施形態＞
次に、図６及び図７を参照して、第二実施形態に係る排気浄化システムについて説明する。第二実施形態に係る排気浄化システムは基本的に第一実施形態に係る排気浄化システムと同様な構成を有する。したがって、以下では、主に、第一実施形態に係る排気浄化システムとは異なる部分について説明する。
【００４４】
図６は、第二実施形態に係る排気浄化システム４０を備える内燃機関１の、図１と同様な概略的な構成図である。図６からわかるように、本実施形態に係る排気浄化システム４０では、排気浄化触媒４４の下流側であってマフラ４５の上流側において排気通路にＮＯｘ保持材４７が設けられる。
【００４５】
ＮＯｘ保持材４７は、その温度が限界温度以下の低温である場合には、排気ガス中に含まれるＮＯｘを保持するように構成される。加えて、ＮＯｘ保持材４７は、その温度が限界温度よりも高くなると、保持しているＮＯｘを排気ガス中に放出するように構成される。特に、本実施形態では、排気浄化システム４０は、内燃機関１の冷間始動時において、排気浄化触媒４４が活性温度に到達した後に、ＮＯｘ保持材４７の温度が限界温度に到達するように、構成される。また、本実施形態では、排気浄化システム４０は、内燃機関１の冷間始動時において、ＮＯｘ保持材４７の温度が限界温度に到達した後、或る程度の時間が経過してからリアクタ４６の温度が上限温度に到達するように、構成される。具体的には、ＮＯｘ保持材４７の構造、ＮＯｘ保持材４７とリアクタ４６との間の排気管の長さ、ＮＯｘ保持材４７とリアクタ４６との間のマフラ４５の表面積等が調整される。
【００４６】
なお、ＮＯｘ保持材４７は、リアクタ４６の上流側であれば上記実施形態における位置とは異なる位置に配置されてもよい。したがって、例えば、ＮＯｘ保持材４７は、マフラ４５の下流側であってリアクタ４６の上流側において排気通路に設けられてもよい。
【００４７】
図７は、内燃機関の冷間始動時における、排気浄化触媒４４の温度、ＮＯｘ保持材４７の温度、リアクタ４６の温度及びリアクタ４６に流入する排気ガス中のＮＯｘ濃度のタイムチャートである。図中の破線は、本実施形態とは異なりＮＯｘ保持材４７が設けられていない場合におけるリアクタ４６の温度及びＮＯｘ濃度の推移を示している。一方、図中の実線は、本実施形態のように、ＮＯｘ保持材４７が設けられている場合におけるリアクタ４６の温度及びＮＯｘ濃度の推移を示している。
【００４８】
図７に示したように、排気浄化触媒４４の温度及びリアクタ４６の温度が低い状態で内燃機関１が時刻ｔ１にて始動されると、排気浄化触媒４４の温度は始動直後から上昇し始め、その後、多少遅れてＮＯｘ保持材４７の温度が上昇し始める。
【００４９】
また、内燃機関１が始動されると、ＮＯｘを含んだ排気ガスが排気浄化触媒４４に流入するようになる。しかしながら、排気浄化触媒４４の温度は活性温度Ｔａｃｔ未満であるため、排気ガス中のＮＯｘは排気浄化触媒４４にて浄化されずに排気浄化触媒４４から流出する。特に、機関始動直後には、機関本体１０から排出された排気ガス中のＮＯｘ濃度は一時的に高くなる。このため、ＮＯｘ保持材４７が設けられていない場合には、比較的高い濃度のＮＯｘがリアクタ４６に流入し、場合によってはリアクタ４６で十分にＮＯｘを浄化することができない場合がある。一方、ＮＯｘ保持材４７が設けられている場合には、排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ保持材４７に保持されるため、リアクタ４６には高い濃度のＮＯｘは流入せず、よってリアクタ４６によって十分にＮＯｘを浄化することができる。
【００５０】
その後、排気浄化触媒４４の温度は時刻ｔ２においてその活性温度Ｔａｃｔに到達し、時刻ｔ２以降は活性温度Ｔａｃｔ以上に維持される。したがって、時刻ｔ２以降は排気浄化触媒４４によって排気ガスが浄化される。よって図７に破線で示したように、ＮＯｘ保持材４７が設けられていない場合には、時刻ｔ２以降、リアクタ４６に流入する排気ガス中のＮＯｘ濃度が低下していく。
【００５１】
一方、ＮＯｘ保持材４７が設けられている場合には、時刻ｔ３においてＮＯｘ保持材４７の温度が限界温度Ｔｌｉｍに到達すると、それ以降はＮＯｘ保持材４７に保持されていたＮＯｘが離脱せしめられる。しかしながら、ＮＯｘ保持材４７からのＮＯｘの離脱速度はそれほど速くないため、ＮＯｘ保持材４７が設けられている場合（実線）のＮＯｘ濃度のピークはＮＯｘ保持材４７が設けられていない場合（破線）のＮＯｘ濃度のピークよりも小さい。
【００５２】
また、本実施形態では、リアクタ４６の上流側に排気浄化触媒４４、ＮＯｘ保持材４７及びマフラ４５が設けられる。このため、機関冷間始動時には排気ガス中の熱がこれらによって奪われることから、リアクタ４６の温度が上昇するのは遅い。このため、時刻ｔ４においてリアクタ４６の温度が上限温度Ｔｕｐに到達する前にＮＯｘ保持材４７に保持されていたＮＯｘのほとんどが離脱し、リアクタ４６に流入する。したがって、ＮＯｘ保持材４７から離脱したＮＯｘのほとんどはリアクタ４６において浄化される。この結果、ＮＯｘ保持材４７が設けられている場合には、リアクタ４６からＮＯｘが流出することが抑制される。
【符号の説明】
【００５３】
１    内燃機関
１０    機関本体
２０    燃料供給装置
３０    吸気システム
４０    排気浄化システム
５０    制御装置
４４    排気浄化触媒
４５    マフラ
４６    電気化学リアクタ
７１    隔壁
７２    通路
７５    固体電解質層
７６    アノード層
７７    カソード層
８１    電源装置
【図１】
2019210921.tif 000003
【図２】
2019210921.tif 000004
【図３】
2019210921.tif 000005
【図４】
2019210921.tif 000006
【図５】
2019210921.tif 000007
【図６】
2019210921.tif 000008
【図７】
2019210921.tif 000009