(57)【要約】【課題】第１のNOX 浄化方法が行われているときには、炭化水素供給弁からの炭化水素の噴射周期を長くすることにより触媒温度を低下させる。【解決手段】内燃機関において、機関排気通路内に炭化水素供給弁（15）と排気浄化触媒（13）とが配置される。炭化水素供給弁（15）から予め定められた範囲内の周期でもって炭化水素を噴射し、それにより生成された還元性中間体により排気ガス中に含まれるNOX を還元している場合において、排気浄化触媒（13）温度が、NOX 浄化率の低下を引き起こす予め定められた温度を越えたときには、排気浄化触媒（13）の温度を低下させるために、炭化水素供給弁（15）からの炭化水素の噴射周期を長くすると共に炭化水素供給弁（15）からの炭化水素の噴射量を増大させる。【選択図】図２０
2015209803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路内に配置された排気浄化触媒と、排気浄化触媒上流の機関排気通路内に配置された炭化水素供給弁とを具備しており、該排気浄化触媒の排気ガス流通表面上には貴金属触媒が担持されていると共に該貴金属触媒周りには塩基性層が形成されており、該排気浄化触媒は、炭化水素供給弁から予め定められた範囲内の周期でもって予め定められた量の炭化水素を噴射することにより排気浄化触媒内に生成された還元性中間体でもって排気ガス中に含まれるNOX を還元する性質を有すると共に、炭化水素供給弁からの炭化水素の噴射周期を該予め定められた範囲よりも長くすると排気ガス中に含まれるNOX の吸蔵量が増大する性質を有している内燃機関の排気浄化装置において、炭化水素供給弁から該予め定められた範囲内の周期でもって該予め定められた量の炭化水素を噴射することにより排気ガス中に含まれるNOX を該排気浄化触媒において還元しているときに、該排気浄化触媒の温度が、NOX 浄化率の低下を引き起こす予め定められた温度を越えた場合には、該排気浄化触媒の温度を低下させるために、炭化水素供給弁からの炭化水素の噴射周期を長くすると共に炭化水素供給弁からの炭化水素の噴射量を増大するようにした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】
機関排気通路内に配置された排気浄化触媒と、排気浄化触媒上流の機関排気通路内に配置された炭化水素供給弁とを具備しており、排気浄化触媒の排気ガス流通表面上には貴金属触媒が担持されていると共に貴金属触媒周りには塩基性層が形成されており、排気浄化触媒は、炭化水素供給弁から予め定められた範囲内の周期でもって予め定められた量の炭化水素を噴射することにより排気浄化触媒内に生成された還元性中間体でもって排気ガス中に含まれるNOX を還元する性質を有すると共に、炭化水素供給弁からの炭化水素の噴射周期を予め定められた範囲よりも長くすると排気ガス中に含まれるNOX の吸蔵量が増大する性質を有している内燃機関であって、炭化水素供給弁から予め定められた範囲内の周期でもって予め定められた量の炭化水素を噴射することによりNOX を還元しているときに、排気浄化触媒の温度が活性温度よりも低い場合には、炭化水素供給弁からの炭化水素の噴射周期を短くすると共に炭化水素供給弁からの炭化水素の噴射量を減少するようにした内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第  ２０１１／１１４４９９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
即ち、この内燃機関では、炭化水素供給弁から噴射された炭化水素が排気浄化触媒において改質され、改質された炭化水素とNOX とが反応して還元性中間体が生成され、この還元性中間体によってNOX が浄化される。この場合、排気浄化触媒の温度が低くなって排気浄化触媒の酸化能力が低下すると、一回の噴射に対し改質しうる炭化水素量が減少し、このとき一回当りの噴射量を減少させないとNOX の浄化に寄与することなく消費される炭化水素量が増大してしまう。そこで、この内燃機関では、炭化水素供給弁から予め定められた範囲内の周期でもって予め定められた量の炭化水素を噴射することによりNOX を還元しているときに、排気浄化触媒の温度が活性温度よりも低い場合には、炭化水素供給弁からの炭化水素の噴射量を減少させるようにしている。
【０００５】
一方、この内燃機関では、排気浄化触媒が活性化している状態で、炭化水素供給弁から予め定められた範囲内の周期でもって予め定められた量の炭化水素を噴射することによりNOX を還元している場合には、排気浄化触媒の温度によってNOX 浄化率が変化する。例えば、排気浄化触媒の温度が過度に高くなるとNOX 浄化率が低下してしまう。従って、この場合、排気浄化触媒の温度をなりゆきで変化させておくと、目標とする高いNOX 浄化率を維持することができないという問題を生ずる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の問題を解決するために、本発明によれば、機関排気通路内に配置された排気浄化触媒と、排気浄化触媒上流の機関排気通路内に配置された炭化水素供給弁とを具備しており、該排気浄化触媒の排気ガス流通表面上には貴金属触媒が担持されていると共に該貴金属触媒周りには塩基性層が形成されており、該排気浄化触媒は、炭化水素供給弁から予め定められた範囲内の周期でもって予め定められた量の炭化水素を噴射することにより排気浄化触媒内に生成された還元性中間体でもって排気ガス中に含まれるNOX を還元する性質を有すると共に、炭化水素供給弁からの炭化水素の噴射周期を該予め定められた範囲よりも長くすると排気ガス中に含まれるNOX の吸蔵量が増大する性質を有している内燃機関の排気浄化装置において、炭化水素供給弁から該予め定められた範囲内の周期でもって該予め定められた量の炭化水素を噴射することにより排気ガス中に含まれるNOX を該排気浄化触媒において還元しているときに、該排気浄化触媒の温度が、NOX 浄化率の低下を引き起こす予め定められた温度を越えた場合には、該排気浄化触媒の温度を低下させるために、炭化水素供給弁からの炭化水素の噴射周期を長くすると共に炭化水素供給弁からの炭化水素の噴射量を増大するようにした内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
炭化水素供給弁から予め定められた範囲内の周期でもって予め定められた量の炭化水素を噴射することによりNOX を還元している場合において、排気浄化触媒の温度が、NOX 浄化率の低下を引き起こす予め定められた温度を越えたときには、排気浄化触媒の温度が低下せしめられので、高いNOX 浄化率を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】図２は触媒担体の表面部分を図解的に示す図である。
【図３】図３は排気浄化触媒における酸化反応を説明するための図である。
【図４】図４は排気浄化触媒への流入排気ガスの空燃比の変化を示す図である。
【図５】図５はNOx浄化率Ｒ１を示す図である。
【図６】図６Ａおよび６Ｂは排気浄化触媒における酸化還元反応を説明するための図である。
【図７】図７Ａおよび７Ｂは排気浄化触媒における酸化還元反応を説明するための図である。
【図８】図８は排気浄化触媒への流入排気ガスの空燃比の変化を示す図である。
【図９】図９はNOx浄化率Ｒ２を示す図である。
【図１０】図１０は炭化水素の噴射周期ΔＴとNOx浄化率Ｒ１との関係等を示す図である。
【図１１】図１１Ａおよび１１Ｂは炭化水素の基準噴射量ＷＴおよび基準噴射周期ΔＴのマップを示すである。
【図１２】図１２はNOx放出制御を示す図である。
【図１３】図１３は排出NOx量NOXAのマップを示す図である。
【図１４】図１４は燃料噴射時期を示す図である。
【図１５】図１５は追加の燃料量WRのマップを示す図である。
【図１６】図１６は第１のNOx浄化方法と第２のNOx浄化方法のと使用領域を示す図である。
【図１７】図１７はNOx浄化率Ｒ１を示す図である。
【図１８】図１８は炭化水素の噴射周期ΔＴと触媒温度ＴＣとの関係を示す図である。
【図１９】図１９Ａおよび１９Ｂは炭化水素の噴射量ＷＴを示す図である。
【図２０】図２０は触媒温度ＴＣと炭化水素の噴射量ＷＴの変化を示す図である。
【図２１】図２１は排気浄化制御を行うためのフローチャートである。
【図２２】図２２は第１のNOx浄化方法と第２のNOx浄化方法のと使用領域を示す図である。
【図２３】図２３はNOx浄化率Ｒ１を示す図である。
【図２４】図２４は触媒温度ＴＣと炭化水素の噴射時間ＷＴの変化を示す図である。
【図２５】図２５は補正係数ＫＫの値を示す図である。
【図２６】図２６は排気浄化制御を行うためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口は吸入空気量検出器８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内にはアクチュエータにより駆動されるスロットル弁10が配置され、吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置11が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置11内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【００１０】
一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口は排気管12を介して排気浄化触媒13の入口に連結される。本発明による実施例では、この排気浄化触媒13はNOx吸蔵触媒からなる。排気浄化触媒13の出口はパティキュレートフィルタ14に連結され、排気浄化触媒13上流の排気管12内には圧縮着火式内燃機関の燃料として用いられる軽油その他の燃料からなる炭化水素を供給するための炭化水素供給弁15が配置される。図１に示される実施例では炭化水素供給弁15から供給される炭化水素として軽油が用いられている。なお、本発明はリーン空燃比のもとで燃焼の行われる火花点火式内燃機関にも適用することができる。この場合、炭化水素供給弁15からは火花点火式内燃機関の燃料として用いられるガソリンその他の燃料からなる炭化水素が供給される。
【００１１】
一方、排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、EGRと称す）通路16を介して互いに連結され、EGR通路16内には電子制御式EGR制御弁17が配置される。また、EGR通路16の周りにはEGR通路16内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置18が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置18内に導かれ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。各燃料噴射弁３は燃料供給管19を介してコモンレール20に連結され、このコモンレール20は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ21を介して燃料タンク22に連結される。燃料タンク22内に貯蔵されている燃料は燃料ポンプ21によってコモンレール20内に供給され、コモンレール20内に供給された燃料は各燃料供給管19を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００１２】
電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM（リードオンリメモリ）32、RAM（ランダムアクセスメモリ）33、CPU（マイクロプロセッサ）34、入力ポート35および出力ポート36を具備する。排気浄化触媒13の下流には排気浄化触媒13から流出した排気ガスの温度を検出するための温度センサ23が配置されており、パティキュレートフィルタ14にはパティキュレートフィルタ14の前後差圧を検出するための差圧センサ24が取り付けられている。これら温度センサ23、差圧センサ24および吸入空気量検出器８の出力信号は夫々対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35にはクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁３、スロットル弁10の駆動用アクチュエータ、炭化水素供給弁15、EGR制御弁17および燃料ポンプ21に接続される。
【００１３】
図２は、図１に示される排気浄化触媒13の基体上に担持された触媒担体の表面部分を図解的に示している。この排気浄化触媒13では図２に示されるように例えばアルミナからなる触媒担体50上には白金Ptからなる貴金属触媒51が担持されており、更にこの触媒担体50上にはカリウムＫ、ナトリウムNa、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金属、ランタノイドのような希土類および銀Ag、銅Cu、鉄Fe、イリジウムIrのようなNOxに電子を供与しうる金属から選ばれた少なくとも一つを含む塩基性層53が形成されている。また、排気浄化触媒13の触媒担体50上には白金Ptに加えてロジウムRh或いはパラジウムPdを担持させることができる。なお、排気ガスは触媒担体50上に沿って流れるので貴金属触媒51は排気浄化触媒13の排気ガス流通表面上に担持されていると言える。また、塩基性層53の表面は塩基性を呈するので塩基性層53の表面は塩基性の排気ガス流通表面部分54と称される。
【００１４】
炭化水素供給弁15から排気ガス中に炭化水素が噴射されるとこの炭化水素は排気浄化触媒13において改質される。本発明ではこのとき改質された炭化水素を用いて排気浄化触媒13においてNOxを浄化するようにしている。図３はこのとき排気浄化触媒13において行われる改質作用を図解的に示している。図３に示されるように炭化水素供給弁15から噴射された炭化水素HCは貴金属触媒51によって炭素数の少ないラジカル状の炭化水素HCとなる。
【００１５】
図４は炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射タイミングと排気浄化触媒13への流入排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inの変化とを示している。なお、この空燃比（Ａ／Ｆ）inの変化は排気浄化触媒13に流入する排気ガス中の炭化水素の濃度変化に依存しているので図４に示される空燃比（Ａ／Ｆ）inの変化は炭化水素の濃度変化を表しているとも言える。ただし、炭化水素濃度が高くなると空燃比（Ａ／Ｆ）inは小さくなるので図４においては空燃比（Ａ／Ｆ）inがリッチ側となるほど炭化水素濃度が高くなっている。
【００１６】
図５は、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を周期的に変化させることによって図４に示されるように排気浄化触媒13への流入排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inを周期的にリッチにしたときの排気浄化触媒13によるNOx浄化率Ｒ１を排気浄化触媒13の各触媒温度TCに対して示している。さて、長期間に亘るNOx浄化に関する研究の結果、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動させると、図５に示されるように350℃以上の高温領域においても極めて高いNOx浄化率Ｒ１が得られることが判明している。
【００１７】
更にこのときには窒素および炭化水素を含む多量の還元性中間体が塩基性層53の表面上に、即ち排気浄化触媒13の塩基性排気ガス流通表面部分54上に保持又は吸着され続けており、この還元性中間体が高NOx浄化率Ｒ１を得る上で中心的役割を果していることが判明している。次にこのことについて図６Ａおよび６Ｂを参照しつつ説明する。なお、これら図６Ａおよび６Ｂは排気浄化触媒13の触媒担体50の表面部分を図解的に示しており、これら図６Ａおよび６Ｂには排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度が予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動せしめたときに生ずると推測される反応が示されている。
【００１８】
図６Ａは排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度が低いときを示しており、図６Ｂは炭化水素供給弁15から炭化水素が供給されて排気浄化触媒13への流入排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリッチにされたとき、即ち排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度が高くなっているときを示している。
【００１９】
さて、図４からわかるように排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比は一瞬を除いてリーンに維持されているので排気浄化触媒13に流入する排気ガスは通常酸素過剰の状態にある。このとき排気ガス中に含まれるNOの一部は排気浄化触媒13上に付着し、排気ガス中に含まれるNOの一部は図６Ａに示されるように白金51上において酸化されてNO2となり、次いでこのNO2は更に酸化されてNO3となる。また、NO2の一部はNO2-となる。従って白金Pt51上にはNO2- とNO3とが生成されることになる。排気浄化触媒13上に付着しているNOおよび白金Pt51上において生成されたNO2-とNO3は活性が強く、従って以下これらNO、NO2-およびNO3を活性NOx*と称する。
【００２０】
一方、炭化水素供給弁15から炭化水素が供給されて排気浄化触媒13への流入排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリッチにされるとこの炭化水素は排気浄化触媒13の全体に亘って順次付着する。これら付着した炭化水素の大部分は順次酸素と反応して燃焼せしめられ、付着した炭化水素の一部は順次、図３に示されるように排気浄化触媒13内において改質され、ラジカルとなる。従って、図６Ｂに示されるように活性NOx*周りの炭化水素濃度が高くなる。ところで活性NOx*が生成された後、活性NOx*周りの酸素濃度が高い状態が一定時間以上継続すると活性NOx*は酸化され、硝酸イオンNO3-の形で塩基性層53内に吸収される。しかしながらこの一定時間が経過する前に活性NOx*周りの炭化水素濃度が高くされると図６Ｂに示されるように活性NOx*は白金51上においてラジカル状の炭化水素HCと反応し、それにより還元性中間体が生成される。この還元性中間体は塩基性層53の表面上に付着又は吸着される。
【００２１】
なお、このとき最初に生成される還元性中間体はニトロ化合物R-NO2であると考えられる。このニトロ化合物R-NO2は生成されるとニトリル化合物R-CNとなるがこのニトリル化合物R-CNはその状態では瞬時しか存続し得ないのでただちにイソシアネート化合物R-NCOとなる。このイソシアネート化合物R-NCOは加水分解するとアミン化合物R-NH2となる。ただしこの場合、加水分解されるのはイソシアネート化合物R-NCOの一部であると考えられる。従って図６Ｂに示されるように塩基性層53の表面上に保持又は吸着されている還元性中間体の大部分はイソシアネート化合物R-NCOおよびアミン化合物R-NH2であると考えられる。
【００２２】
一方、図６Ｂに示されるように生成された還元性中間体の周りに炭化水素HCが付着しているときには還元性中間体は炭化水素HCに阻まれてそれ以上反応が進まない。この場合、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度が低下し、次いで還元性中間体の周りに付着している炭化水素が酸化せしめられて消滅し、それにより還元性中間体周りの酸素濃度が高くなると、還元性中間体は排気ガス中のNOxや活性NOx*と反応するか、周囲の酸素と反応するか、或いは自己分解する。それによって還元性中間体R-NCOやR-NH2は図６Ａに示されるようにＮ2，CO2，H2Oに変換せしめられ、斯くしてNOxが浄化されることになる。
【００２３】
このように排気浄化触媒13では、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を高くすることにより還元性中間体が生成され、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を低下させた後、酸素濃度が高くなったときに還元性中間体が排気ガス中のNOxや活性NOx*や酸素と反応し、或いは自己分解し、それによりNOxが浄化される。即ち、排気浄化触媒13によりNOxを浄化するには排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を周期的に変化させる必要がある。
【００２４】
無論、この場合、還元性中間体を生成するのに十分高い濃度まで炭化水素の濃度を高める必要があり、生成された還元性中間体を排気ガス中のNOxや活性NOx*や酸素と反応させ、或いは自己分解させるのに十分低い濃度まで炭化水素の濃度を低下させる必要がある。即ち、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅で振動させる必要がある。なお、この場合、生成された還元性中間体R-NCOやR-NH2が排気ガス中のNOxや活性NOx*や酸素と反応するまで、或いは自己分解するまでこれら還元性中間体を塩基性層53上に、即ち塩基性排気ガス流通表面部分54上に保持しておかなければならず、そのために塩基性の排気ガス流通表面部分54が設けられている。
【００２５】
一方、炭化水素の供給周期を長くすると炭化水素が供給された後、次に炭化水素が供給されるまでの間において酸素濃度が高くなる期間が長くなり、従って活性NOx*は還元性中間体を生成することなく硝酸塩の形で塩基性層53内に吸収されることになる。これを回避するためには排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の周期でもって振動させることが必要となる。
【００２６】
そこで本発明による実施例では、排気ガス中に含まれるNOxと改質された炭化水素とを反応させて窒素および炭化水素を含む還元性中間体R-NCOやR-NH2を生成するために排気浄化触媒13の排気ガス流通表面上には貴金属触媒51が担持されており、生成された還元性中間体R-NCOやR-NH2を排気浄化触媒13内に保持しておくために貴金属触媒51周りには塩基性層53が形成されており、塩基性層53上に保持された還元性中間体R-NCOやR-NH2はＮ2，CO2，H2Oに変換せしめられ、炭化水素濃度の振動周期は還元性中間体R-NCOやR-NH2を生成し続けるのに必要な振動周期とされる。因みに図４に示される例では噴射間隔が３秒とされている。
【００２７】
炭化水素濃度の振動周期、即ち炭化水素供給弁15からの炭化水素HCの噴射周期を上述の予め定められた範囲内の周期よりも長くすると塩基性層53の表面上から還元性中間体R-NCOやR-NH2が消滅し、このとき白金Pt53上において生成された活性NOx*は図７Ａに示されるように硝酸イオンNO3-の形で塩基性層53内に拡散し、硝酸塩となる。即ち、このときには排気ガス中のNOxは硝酸塩の形で塩基性層53内に吸収されることになる。
【００２８】
一方、図７ＢはこのようにNOxが硝酸塩の形で塩基性層53内に吸収されているときに排気浄化触媒13内に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチにされた場合を示している。この場合には排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向（NO3-→NO2）に進み、斯くして塩基性層53内に吸収されている硝酸塩は順次硝酸イオンNO3-となって図７Ｂに示されるようにNO2の形で塩基性層53から放出される。次いで放出されたNO2は排気ガス中に含まれる炭化水素HCおよびCOによって還元される。
【００２９】
図８は塩基性層53のNOx吸収能力が飽和する少し前に排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inを一時的にリッチにするようにした場合を示している。なお、図８に示す例ではこのリッチ制御の時間間隔は１分以上である。この場合には排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリーンのときに塩基性層53内に吸収されたNOxは、排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inが一時的にリッチにされたときに塩基性層53から一気に放出されて還元される。従ってこの場合には塩基性層53はNOxを一時的に吸収するための吸収剤の役目を果している。
【００３０】
なお、このとき塩基性層53がNOxを一時的に吸着する場合もあり、従って吸収および吸着の双方を含む用語として吸蔵という用語を用いるとこのとき塩基性層53はNOxを一時的に吸蔵するためのNOx吸蔵剤の役目を果していることになる。即ち、この場合には、機関吸気通路、燃焼室２および排気浄化触媒13上流の排気通路内に供給された空気および燃料（炭化水素）の比を排気ガスの空燃比と称すると、排気浄化触媒13は、排気ガスの空燃比がリーンのときにはNOxを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵したNOxを放出するNOx吸蔵触媒として機能している。
【００３１】
図９の実線は、排気浄化触媒13をこのようにNOx吸蔵触媒として機能させたときのNOx浄化率Ｒ２を示している。なお、図９の横軸は排気浄化触媒13の触媒温度TCを示している。排気浄化触媒13をこのようにNOx吸蔵触媒として機能させた場合には図９において実線で示されるように触媒温度TCが250℃から300℃のときには極めて高いNOx浄化率が得られるが触媒温度TCが350℃以上の高温になるとNOx浄化率Ｒ２が低下する。
【００３２】
このように触媒温度TCが350℃以上になるとNOx浄化率Ｒ２が低下するのは、触媒温度TCが350℃以上になるとNOxが吸蔵されづらくなり、かつ硝酸塩が熱分解してNO2の形で排気浄化触媒13から放出されるからである。即ち、NOxを硝酸塩の形で吸蔵している限り、触媒温度TCが高いときに高いNOx浄化率Ｒ２を得るのは困難である。しかしながら図４から図６Ｂに示される新たなNOx浄化方法では、硝酸塩の形で吸蔵されているNOx量は小量であり、斯くして図５に示されるように触媒温度TCが高いときでも高いNOx浄化率Ｒ１が得られることになる。
【００３３】
本発明による実施例では、この新たなNOx浄化方法を用いてNOｘを浄化しうるように、炭化水素を供給するための炭化水素供給弁15を機関排気通路内に配置し、炭化水素供給弁15下流の機関排気通路内に排気浄化触媒13を配置し、排気浄化触媒13の排気ガス流通表面上には貴金属触媒51が担持されていると共に貴金属触媒51周りには塩基性層53が形成されており、排気浄化触媒13は、炭化水素供給弁15から予め定められた範囲内の周期でもって予め定められた量の炭化水素を噴射することにより排気浄化触媒13内に生成された還元性中間体でもって排気ガス中に含まれるNOX を還元する性質を有すると共に、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期をこの予め定められた範囲よりも長くすると排気ガス中に含まれるNOxの吸蔵量が増大する性質を有しており、機関運転時に炭化水素供給弁15から予め定められた噴射周期でもって予め定められた量の炭化水素を噴射し、それにより排気ガス中に含まれるNOxを排気浄化触媒13において還元するようにしている。
【００３４】
即ち、図４から図６Ｂに示されるNOx浄化方法は、貴金属触媒を担持しかつNOxを吸収しうる塩基性層を形成した排気浄化触媒を用いた場合において、さほど硝酸塩を形成することなくNOxを浄化するようにした新たなNOx浄化方法であると言うことができる。実際、この新たなNOx浄化方法を用いた場合には排気浄化触媒13をNOx吸蔵触媒として機能させた場合に比べて、塩基性層53から検出される硝酸塩は少量である。なお、この新たなNOx浄化方法を以下、第１のNOx浄化方法と称する。
【００３５】
さて、前述したように、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴが長くなると炭化水素が噴射された後、次に炭化水素が噴射される間において、活性NOx*周りの酸素濃度が高くなる期間が長くなる。この場合、図１に示される実施例では、炭化水素の噴射周期ΔＴが５秒程度よりも長くなると活性NOx*が硝酸塩の形で塩基性層53内に吸収され始め、従って図１０に示されるように炭化水素濃度の振動周期ΔＴが５秒程度よりも長くなるとNOx浄化率Ｒ１が低下することになる。従って図１に示される実施例では、炭化水素の噴射周期ΔＴは５秒以下とする必要がある。
【００３６】
一方、本発明による実施例では、炭化水素の噴射周期ΔＴがほぼ0.3秒以下になると噴射された炭化水素が排気浄化触媒13の排気ガス流通表面上に堆積し始め、従って図１０に示されるように炭化水素の噴射周期ΔＴがほぼ0.3秒以下になるとNOx浄化率Ｒ１が低下する。そこで本発明による実施例では、炭化水素の噴射周期が0.3秒から５秒の間とされている。
【００３７】
本発明による実施例では、第１のNOx浄化方法による良好なNOx浄化作用を確保するのに最適な炭化水素供給弁15からの炭化水素噴射量および噴射周期は予め求められている。この場合、本発明による実施例では、第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用を行うときの最適な炭化水素の基準噴射量ＷＴが、燃料噴射弁３からの噴射量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数として図１１Ａに示すようなマップの形で予めROM32内に記憶されており、また、このときの最適な炭化水素の基準噴射周期ΔＴも燃料噴射弁３からの噴射量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数として図１１Ｂに示すようなマップの形で予めROM32内に記憶されている。
【００３８】
次に図１２から図１５を参照しつつ排気浄化触媒13をNOx吸蔵触媒として機能させた場合のNOx浄化方法について具体的に説明する。このように排気浄化触媒13をNOx吸蔵触媒として機能させた場合のNOx浄化方法を以下、第２のNOx浄化方法と称する。
この第２のNOx浄化方法では図１２に示されるように塩基性層53に吸蔵された吸蔵NOx量ΣNOXが予め定められた許容量MAXを越えたときに排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inが一時的にリッチにされる。排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリッチにされると、排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリーンのときに塩基性層53内に吸蔵されたNOxが塩基性層53から一気に放出されて還元される。それによってNOxが浄化される。
【００３９】
吸蔵NOx量ΣNOXは例えば機関から排出されるNOx量から算出される。本発明による実施例では機関から単位時間当り排出される排出NOx量NOXAが燃料噴射弁３からの噴射量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数として図１３に示すようなマップの形で予めROM32内に記憶されており、この排出NOx量NOXAから吸蔵NOx量ΣNOXが算出される。この場合、前述したように排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリッチにされる周期は通常１分以上である。
【００４０】
この第２のNOx浄化方法では図１４に示されるように燃焼室２内に燃料噴射弁３から燃焼用燃料Ｑに加え、追加の燃料WRを噴射することによって排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリッチにされる。なお、図１４の横軸はクランク角を示している。この追加の燃料WRは燃焼はするが機関出力となって現われない時期に、即ち圧縮上死点後ATDC90°の少し手前で噴射される。この燃料量WRは噴射量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数として図１５に示すようなマップの形で予めROM32内に記憶されている。無論、この場合炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量を増大させることによって排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inをリッチにすることもできる。
【００４１】
さて、本発明による実施例では、炭化水素供給弁15から予め定められた範囲内の周期でもって予め定められた量の炭化水素を噴射することにより生成されかつ塩基性層53上に保持された還元性中間体でもって排気ガス中に含まれるNOX を還元する第１のNOX 浄化方法と、排気ガスの空燃比がリーンのときに排気浄化触媒13に吸蔵されたNOX を排気浄化触媒13から放出させて還元させるべく上述の予め定められた範囲よりも長い周期でもって排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされる第２のNOX 浄化方法とが用いられている。この場合、図５に示す第１のNOx浄化方法によるNOx浄化率Ｒ１と図９に示す第２のNOx浄化方法によるNOx浄化率Ｒ２とを比較するとわかるように、触媒温度TCが比較的低いときには第２のNOx浄化方法によるNOx浄化率Ｒ２の方が高くなり、触媒温度TCが高くなると第１のNOx浄化方法によるNOx浄化率Ｒ１の方が高くなる。従って、本発明による実施例では、概略的に言うと、触媒温度TCが低いときには第２のNOx浄化方法が用いられ、触媒温度TCが高いときには第１のNOx浄化方法が用いられる。
【００４２】
図１６に、第１のNOx浄化方法が用いられる領域と、第２のNOx浄化方法が用いられる領域が示されている。なお、図１６において、縦軸は排気浄化触媒13の触媒温度ＴＣを示しており、横軸は機関回転数Ｎを示している。図１６に示されるように、触媒温度ＴＣが低いときには第２のNOx浄化方法が用いられ、触媒温度ＴＣが高いときには第１のNOx浄化方法が用いられる。但し、機関回転数Ｎが高くなると、触媒温度ＴＣが低いときでも第１のNOx浄化方法が用いられる。
【００４３】
一方、図１７は、図５と同じNOx浄化率Ｒ１の変化を示している。図１７に示されるように、触媒温度ＴＣが上昇していくと、NOx浄化率Ｒ１が次第に上昇して最大NOx浄化率となり、触媒温度ＴＣが更に増大すると、今度はNOx浄化率Ｒ１が徐々に低下する。図１７のＴＫＯは、NOx浄化率Ｒ１が最大NOx浄化率よりも少し低い許容NOx浄化率となるときの触媒温度ＴＣを示しており、触媒温度ＴＣがこの触媒温度ＴＫＯよりも高くなると、NOx浄化率Ｒ１は急速に低下し始める。図１７に示される例では、この触媒温度ＴＫＯはほぼ５００℃である。このように、触媒温度ＴＣが触媒温度ＴＫＯよりも高くなるとNOx浄化率Ｒ１が低下するのは、炭化水素の酸化が進みすぎて部分酸化された炭化水素が生成されづらくなり、触媒上に吸着或いは保持される部分酸化炭化水素量が減少するからである。この触媒温度ＴＫＯは図１６にも示されており、図１６からわかるように、触媒温度ＴＣがこの触媒温度ＴＫＯとなるのは第１のNOx浄化方法が用いられているときである。
【００４４】
本発明による実施例では、第１のNOx浄化方法が用いられているときに、触媒温度ＴＣが触媒温度ＴＫＯを越えたときには、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴと炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴを制御することによって触媒温度ＴＣが触媒温度ＴＫＯ以下に低下せしめられる。この触媒温度ＴＣの低下制御について図１８、１９Ａおよび１９Ｂを参照しつつ説明する。なお、図１９Ａおよび１９Ｂは、炭化水素供給弁15からの単位時間当りの総噴射量が変化しないようにして炭化水素の噴射量ＷＴと炭化水素の噴射周期ΔＴとを変化させた場合を示しており、図１８はこのように炭化水素供給弁15からの単位時間当りの総噴射量が変化しないようにして炭化水素の噴射量ＷＴと炭化水素の噴射周期ΔＴとを変化させた場合の触媒温度ＴＣと炭化水素の噴射周期ΔＴとの関係を示している。
【００４５】
即ち、第１のNOx浄化方法が用いられているときには、炭化水素供給弁15から噴射された大部分の炭化水素は排気ガス中の酸素を消費するために使用され、残りの炭化水素が還元性中間体の生成に使用される。この場合、機関から排出されるNOｘはこの還元性中間体によって浄化され、従って機関から排出されるNOｘを良好に浄化するには機関から排出されるNOｘ量に応じた量の還元性中間体を生成する必要があり、そのためには生成すべき還元性中間体の量に応じた炭化水素を炭化水素供給弁15から噴射する必要がある。即ち、炭化水素供給弁15からは、機関から単位時間当り排出されるNOｘ量に応じた量の炭化水素を単位時間当り噴射する必要がある。
【００４６】
従って、同一の機関運転状態において、即ちベース空燃比が同一で排気ガス中のNOx量が同一の状態において、炭化水素の噴射量ＷＴ或いは炭化水素の噴射周期ΔＴを変化させる場合、排気ガス中に含まれるNOｘを良好に還元するためには、炭化水素供給弁15からの単位時間当りの総噴射量が変化しないようにして炭化水素の噴射量ＷＴと炭化水素の噴射周期ΔＴとを変化させることが必要となる。従って、炭化水素の噴射量ＷＴ或いは炭化水素の噴射周期ΔＴを変化させる場合、図１９Ｂに示されるように図１９Ａに示される場合に比べて炭化水素の噴射周期ΔＴが長くされると、図１９Ｂに示されるように図１９Ａに示される場合に比べて炭化水素の噴射量ＷＴは増大される。
【００４７】
ところで、上述したように、第１のNOx浄化方法が用いられているときには、炭化水素供給弁15から噴射された大部分の炭化水素は排気ガス中の酸素を消費するために使用される。即ち、炭化水素供給弁15から噴射された大部分の炭化水素は排気ガス中の酸素と反応して酸化される。しかしながらこの場合、炭化水素供給弁15からの炭化水素の一回当りの噴射量ＷＴが多くなると、排気ガス中における炭化水素濃度が高くなるために酸素不足となって酸素と反応し得ない炭化水素量が増大する。その結果。酸化反応熱の発生量が低下する。即ち、図１９Ｂに示されるように図１９Ａに示される場合に比べて炭化水素の噴射周期ΔＴが長くされて炭化水素の噴射量ＷＴが増大されると酸化反応熱の発生量が低下することになる。従って、第１のNOx浄化方法が用いられているときには、炭化水素の噴射周期ΔＴが長くされると、図１８に示されるように触媒温度ＴＣが低下することになる。
【００４８】
即ち、第１のNOx浄化方法が用いられているときには、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴを長くすると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴを増大すると触媒温度ＴＣを低下させることができることになる。そこで本発明では、炭化水素供給弁15から予め定められた範囲内の周期でもって予め定められた量の炭化水素を噴射することにより排気ガス中に含まれるNOX を排気浄化触媒13において還元しているときに、即ち第１のNOx浄化方法が用いられているときに、排気浄化触媒13の温度ＴＣが、NOX 浄化率Ｒ１の低下を引き起こす予め定められた温度ＴＫＯを越えた場合には、排気浄化触媒13の温度ＴＣを低下させるために、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴを長くすると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴを増大するようにしている。
【００４９】
なお、前述したように、図１７に示される如く、排気浄化触媒13の温度ＴＣが上昇すると、NOX 浄化率Ｒ１は最大NOX 浄化率となった後に許容NOX 浄化率まで低下し、上述のNOX 浄化率Ｒ１の低下を引き起こす予め定められた温度ＴＫＯは、NOX 浄化率Ｒ１が許容NOX 浄化率まで低下したときの排気浄化触媒13の温度ＴＣである。
【００５０】
次に本発明による第１実施例について説明する。この実施例では、図１６および１７に示されるように触媒温度ＴＫＯよりもわずかばかり低い下限触媒温度ＴＫが設定されている。この実施例では、図２０に示されるように、触媒温度ＴＣが触媒温度ＴＫＯよりも低いときには、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴが短くされると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴが少なくされる。このとき、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴは図１１Ｂに示すマップから算出された基準噴射周期ΔＴとされており、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴは図１１Ａに示すマップから算出された基準噴射量ＷＴとされている。次いで、触媒温度ＴＣが触媒温度ＴＫＯを越えると炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴが長くされると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴが増大される。このように炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴが長くされる共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴが増大されると触媒温度ＴＣが低下する。次いで、触媒温度ＴＣが下限触媒温度ＴＫよりも低下すると、今度は炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴが短くされると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴが減少される。
【００５１】
図２１は、第１実施例を実行するための排気浄化制御ルーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図２１を参照すると、まず初めにステップ60において、図１６に基づき、第１のNOX 浄化方法を行うべきか否が判別される。第１のNOX 浄化方法を行うべきでない、即ち第２のNOX 浄化方法を行うべきであると判別されたときにはステップ61に進んで、図１３に示すマップから単位時間当りの排出NOｘ量NOXAが算出される。次いでステップ62では、ΣNOXに単位時間当りの排出NOｘ量NOXAを加算することによって吸蔵NOｘ量ΣNOXが算出される。次いでステップ63では吸蔵NOｘ量ΣNOXが許容値MAXを越えたか否かが判別される。ΣNOX＞MAXになるとステップ64に進んでリッチ制御が行われる。即ち、図１５に示すマップから追加の燃料量WRが算出され、燃料噴射弁３からの追加の燃料の噴射作用が行われる。次いでステップ65ではΣNOXがクリアされる。
【００５２】
一方、ステップ60において、第１のNOX 浄化方法を行うべきであると判別されたときにはステップ66に進んで、図１１Ａに示すマップから炭化水素供給弁15からの炭化水素の基準噴射量ＷＴが算出され、次いでステップ67では図１１Ｂに示すマップから炭化水素の基準噴射周期ΔＴが算出される。次いでステップ68では、触媒温度ＴＣの低下制御を行っていることを示すフラグＦがセットされているか否かが判別される。フラグＦがセットされていないときにはステップ69に進んで、温度センサ23の出力信号に基づいて触媒温度ＴＣが触媒温度ＴＫＯを越えたか否かが判別される。触媒温度ＴＣが触媒温度ＴＫＯを越えていないときにはステップ73にジャンプし、炭化水素供給弁15から、ステップ66において算出された基準噴射量ＷＴの炭化水素がステップ67において算出された基準噴射周期ΔＴでもって噴射される。
【００５３】
一方、ステップ69において、触媒温度ＴＣが触媒温度ＴＫＯを越えたと判別されたときにはステップ70に進んでフラグＦがセットされる。次いで、ステップ71では、ステップ67において算出された基準噴射周期ΔＴに設定値ＫＫ（＞１．０）を乗算することによって噴射周期ΔＴが算出される。従って、ステップ71において算出された噴射周期ΔＴは、ステップ67において算出された基準噴射周期ΔＴよりも長くなる。ステップ72では、ステップ66において算出された基準噴射量ＷＴに設定値ＫＫ（＞１．０）を乗算することによって噴射量ＷＴが算出される。従って、ステップ72において算出された噴射量ＷＴは、ステップ66において算出された基準噴射量ＷＴよりも多くなる。次いでステップ73では、炭化水素供給弁15から、ステップ72において算出された噴射量ＷＴの炭化水素がステップ71において算出された噴射周期ΔＴでもって噴射される。
【００５４】
フラグＦがセットされると、ステップ74に進んで、触媒温度ＴＣが下限触媒温度ＴＫよりも低くなったか否かが判別される。触媒温度ＴＣが下限触媒温度ＴＫよりも高いときにはステップ71に進む。これに対し、ステップ74において触媒温度ＴＣが下限触媒温度ＴＫよりも低くなったと判別されたときにはステップ75に進んでフラグＦがリセットされる。
【００５５】
このように、この実施例では、第１のNOX 浄化方法が用いられているときの炭化水素供給弁15からの炭化水素噴射周期ΔＴおよび炭化水素噴射量ＷＴが夫々、機関の運転状態に応じた基準噴射周期および基準噴射量として予め記憶されており、第１のNOX 浄化方法が用いられているときに、排気浄化触媒13の温度ＴＣが予め定められた温度ＴＫＯを越えた場合には、排気浄化触媒13の温度ＴＣを低下させるために、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴが機関の運転状態に応じた基準噴射周期に比べて長くされると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴが機関の運転状態に応じた基準噴射量に比べて増大される。
【００５６】
次に図２２から図２６を参照しつつ、本発明による第２実施例について説明する。この実施例では、図２２および２３に示されるように、第１のNOx浄化方法が用いられている場合において、NOX 浄化率Ｒ１が最大NOX 浄化率となるときの触媒温度ＴＭが予め求められており、触媒温度ＴＣがこの触媒温度ＴＭとなるように、即ちNOX 浄化率Ｒ１が最大NOX 浄化率となるように、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴと炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴが制御される。従って、この実施例では、第１のNOx浄化方法が用いられているときには、NOX 浄化率Ｒ１が常に最大NOX 浄化率に維持される。
【００５７】
即ち、この実施例では、図２４に示されるように、触媒温度ＴＣが触媒温度ＴＭよりも低いときには、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴが短くされると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴが少なくされる。次いで、触媒温度ＴＣが触媒温度ＴＭを越えると炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴが長くされると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴが増大される。このとき触媒温度ＴＣが低下する。次いで、触媒温度ＴＣが下限触媒温度ＴＭよりも低下すると、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴが短くされると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴが減少される。
【００５８】
この第２実施例では、炭化水素供給弁15から予め定められた範囲内の周期でもって予め定められた量の炭化水素を噴射することにより排気ガス中に含まれるNOX を排気浄化触媒13において還元しているときに、排気浄化触媒13の温度ＴＣが、NOX 浄化率Ｒ１の低下を引き起こす予め定められた温度ＴＭを越えた場合には、排気浄化触媒13の温度ＴＣを低下させるために、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴが長くされると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴが増大される。また、この第２実施例では、炭化水素供給弁13から予め定められた範囲内の周期でもって予め定められた量の炭化水素を噴射することにより排気ガス中に含まれるNOX を排気浄化触媒13において還元しているときに、排気浄化触媒13の温度ＴＣが予め定められた温度ＴＭよりも低下した場合には、排気浄化触媒13の温度ＴＣを上昇させるために、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴが短くされると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴが減少される。
【００５９】
図２６は、第２実施例を実行するための排気浄化制御ルーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図２６を参照すると、まず初めにステップ80において、図１６に基づき、第１のNOX 浄化方法を行うべきか否が判別される。第１のNOX 浄化方法を行うべきでない、即ち第２のNOX 浄化方法を行うべきであると判別されたときにはステップ81に進んで、図１３に示すマップから単位時間当りの排出NOｘ量NOXAが算出される。次いでステップ82では、ΣNOXに単位時間当りの排出NOｘ量NOXAを加算することによって吸蔵NOｘ量ΣNOXが算出される。次いでステップ83では吸蔵NOｘ量ΣNOXが許容値MAXを越えたか否かが判別される。ΣNOX＞MAXになるとステップ84に進んでリッチ制御が行われる。即ち、図１５に示すマップから追加の燃料量WRが算出され、燃料噴射弁３からの追加の燃料の噴射作用が行われる。次いでステップ85ではΣNOXがクリアされる。
【００６０】
一方、ステップ80において、第１のNOX 浄化方法を行うべきであると判別されたときにはステップ86に進んで、図１１Ａに示すマップから炭化水素供給弁15からの炭化水素の基準噴射量ＷＴが算出される。次いでステップ87では、図１１Ｂに示すマップから炭化水素の基準噴射周期ΔＴが算出される。次いでステップ88では、温度センサ23の出力信号に基づいて触媒温度ＴＣが触媒温度ＴＭよりも高いか否かが判別される。触媒温度ＴＣが触媒温度ＴＭよりも高いときにはステップ89に進んで、触媒温度ＴＣと触媒温度ＴＭとの温度差ΔＴＣ（＝ＴＣ−ＴＭ）が算出される。次いでステップ90では、図２５に示される関係から、この温度差ΔＴＣに基づいて補正係数ＫＫの値が算出される。なお、図２５に示されるように、温度差ΔＴＣが大きいほど補正係数ＫＫの値が大きくなる。
【００６１】
次いで、ステップ91では、ステップ87において算出された基準噴射周期ΔＴに、１．０と補正係数ＫＫの値との和（１．０＋ＫＫ）を乗算することによって噴射周期ΔＴが算出される。従って、ステップ91で算出される噴射周期ΔＴは、ステップ87において算出された基準噴射周期ΔＴよりも長く、しかもステップ91で算出される噴射周期ΔＴは、触媒温度ＴＣと触媒温度ＴＭとの温度差ΔＴＣが大きいほど長くされる。次いで、ステップ92では、ステップ86において算出された基準噴射量ＷＴに、１．０と補正係数ＫＫの値との和（１．０＋ＫＫ）を乗算することによって噴射周期ΔＴが算出される。従って、ステップ92で算出される噴射量ＷＴは、ステップ86において算出された基準噴射量ＷＴよりも多く、しかもステップ92で算出される噴射量ＷＴは、触媒温度ＴＣと触媒温度ＴＭとの温度差ΔＴＣが大きいほど多くされる。次いでステップ93では、炭化水素供給弁15から、ステップ92において算出された量ＷＴの炭化水素がステップ91において算出された噴射周期ΔＴでもって噴射される。
【００６２】
一方、ステップ88において、触媒温度ＴＣが触媒温度ＴＭよりも低くなったと判別されたときにはステップ94に進んで、触媒温度ＴＭと触媒温度ＴＣとの温度差ΔＴＣ（＝ＴＭ−ＴＣ）が算出される。次いでステップ95では、図２５に示される関係から、この温度差ΔＴＣに基づいて補正係数ＫＫの値が算出される。次いで、ステップ96では、ステップ87において算出された基準噴射周期ΔＴに、１．０と補正係数ＫＫの値との差（１．０―ＫＫ）を乗算することによって噴射周期ΔＴが算出される。従って、ステップ96で算出される噴射周期ΔＴは、ステップ87において算出された基準噴射周期ΔＴよりも短く、しかもステップ92で算出される噴射周期ΔＴは、触媒温度ＴＭと触媒温度ＴＣとの温度差ΔＴＣが大きいほど短くされる。
【００６３】
次いで、ステップ97では、ステップ86において算出された基準噴射量ＷＴに、１．０と補正係数ＫＫの値との差（１．０―ＫＫ）を乗算することによって噴射周期ΔＴが算出される。従って、ステップ97で算出される噴射量ＷＴは、ステップ86において算出された基準噴射量ＷＴよりも少なく、しかもステップ97で算出される噴射量ＷＴは、触媒温度ＴＭと触媒温度ＴＣとの温度差ΔＴＣが大きいほど少なくされる。次いでステップ93では、炭化水素供給弁15から、ステップ97において算出されＷＴの炭化水素がステップ96において算出された噴射周期ΔＴでもって噴射される。なお、補正係数ＫＫの値は１．０よりも小さい一定値とすることもできる。
【００６４】
この第２実施例では、第１のNOX 浄化方法が用いられているときの炭化水素供給弁15からの炭化水素噴射周期ΔＴおよび炭化水素噴射量ＷＴが夫々、機関の運転状態に応じた基準噴射周期および基準噴射量として予め記憶されており、第１のNOX 浄化方法が用いられているときに、排気浄化触媒13の温度ＴＣが予め定められた温度ＴＭよりも高くなった場合には、排気浄化触媒13の温度ＴＣを低下させるために、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴが機関の運転状態に応じた基準噴射周期に比べて長くされると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴが機関の運転状態に応じた基準噴射量に比べて増大され、第１のNOX 浄化方法が用いられているときに、排気浄化触媒13の温度ＴＣが予め定められた温度ＴＭよりも低くなった場合には、排気浄化触媒13の温度を上昇させるために、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴが機関の運転状態に応じた基準噴射周期に比べて短くされると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴが機関の運転状態に応じた基準噴射量に比べて減少される。
【００６５】
以上述べたように、本発明では、炭化水素供給弁15から予め定められた範囲内の周期でもって予め定められた量の炭化水素を噴射することにより排気ガス中に含まれるNOX を排気浄化触媒13において還元しているときに、排気浄化触媒13の温度TCが、NOX 浄化率の低下を引き起こす予め定められた温度を越えた場合には、排気浄化触媒13の温度TCを低下させるために、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期を長くすると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量を増大するようにしている。
以下に、この本発明の実施の態様を列挙する。
【００６６】
排気浄化触媒13の温度TCが上昇するとNOX 浄化率が最大NOX 浄化率となった後に許容NOX 浄化率まで低下し、上述の予め定められた温度は、NOX 浄化率が許容NOX 浄化率まで低下したときの排気浄化触媒13の温度TCである。
【００６７】
上述の予め定められた温度は、NOX 浄化率が最大NOX 浄化率となるときの排気浄化触媒13の温度TCである。
【００６８】
この場合において、炭化水素供給弁13から上述の予め定められた範囲内の周期でもって上述の予め定められた量の炭化水素を噴射することにより排気ガス中に含まれるNOX を排気浄化触媒13において還元しているときに、排気浄化触媒13の温度TCが上述の予め定められた温度よりも低下した場合には、排気浄化触媒13の温度TCを上昇させるために、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期を短くすると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量を減少させる。
【００６９】
炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期を長くしかつ炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量を増大させるときには、炭化水素供給弁15から単位時間当たりに噴射される炭化水素の総噴射量が変化しないように、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期が長くされると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量が増大される。
【００７０】
炭化水素供給弁15から上述の予め定められた範囲内の周期でもって上述の予め定められた量の炭化水素を噴射することにより排気浄化触媒13内に生成された還元性中間体でもって排気ガス中に含まれるNOX を還元する第１のNOX 浄化方法と、排気ガスの空燃比がリーンのときに排気浄化触媒13に吸蔵されたNOX を排気浄化触媒13から放出させて還元させるべく上述の予め定められた範囲よりも長い周期でもって排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされる第２のNOX 浄化方法とが用いられており、第１のNOX 浄化方法が用いられているときに、排気浄化触媒13の温度TCが上述の予め定められた温度を越えた場合には、排気浄化触媒13の温度TCを低下させるために、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期を長くすると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量を増大する。
【００７１】
この場合に、第１のNOX 浄化方法が用いられているときの炭化水素供給弁15からの炭化水素噴射周期および炭化水素噴射量が夫々、機関の運転状態に応じた基準噴射周期および基準噴射量として予め記憶されており、第１のNOX 浄化方法が用いられているときに、排気浄化触媒13の温度TCが上述の予め定められた温度を越えた場合には、排気浄化触媒13の温度TCを低下させるために、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期を機関の運転状態に応じた基準噴射周期に比べて長くすると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量を機関の運転状態に応じた基準噴射量に比べて増大する。
【００７２】
第１のNOX 浄化方法が用いられているときの炭化水素供給弁15からの炭化水素噴射周期および炭化水素噴射量が夫々、機関の運転状態に応じた基準噴射周期および基準噴射量として予め記憶されており、第１のNOX 浄化方法が用いられているときに、排気浄化触媒15の温度TCが上述の予め定められた温度よりも高くなった場合には、排気浄化触媒13の温度TCを低下させるために、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期を機関の運転状態に応じた基準噴射周期に比べて長くすると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量を機関の運転状態に応じた基準噴射量に比べて増大させ、第１のNOX 浄化方法が用いられているときに、排気浄化触媒13の温度TCが上述の予め定められた温度よりも低くなった場合には、排気浄化触媒13の温度TCを上昇させるために、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期を機関の運転状態に応じた基準噴射周期に比べて短くすると共に炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量を機関の運転状態に応じた基準噴射量に比べて減少させる。
【符号の説明】
【００７３】
４    吸気マニホルド
５    排気マニホルド
７    排気ターボチャージャ
12    排気管
13    排気浄化触媒
14    パティキュレートフィルタ
15    炭化水素供給弁
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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