(57)【要約】【課題】本発明は、排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をより好適に目標空燃比に制御することが可能な技術を提供することを目的とする。【解決手段】ＮＯｘ触媒６よりも上流側の排気通路３に燃料添加弁９を設け、燃料添加弁９よりも上流側の排気通路３に上流側空燃比センサ１１を設け、ＮＯｘ触媒６よりも下流側の排気通路３に下流側空燃比センサ１２を設ける。さらに、上流側空燃比センサ１１よりも上流側の排気通路３に酸化機能を有する触媒８を設ける。【選択図】図１
2008231926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側の前記排気通路に設けられ排気中に燃料を添加する燃料添加弁と、
該燃料添加弁よりも上流側の前記排気通路に設けられた上流側空燃比センサと、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側の前記排気通路に設けられた下流側空燃比センサと、
前記上流側空燃比センサよりも上流側の前記排気通路に設けられた酸化機能を有する触媒と、を備えたことを特徴とする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、内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単にＮＯｘ触媒と称する）が設けられている場合、該ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ還元制御や該ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを還元するＳＯｘ被毒回復制御が行われる。ＮＯｘ還元制御やＳＯｘ被毒回復制御の実行時においては、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を通常運転時（即ち、ＮＯｘ還元制御やＳＯｘ被毒回復制御が実行されていない時）よりも低下させて制御毎に定めたれた目標空燃比に制御する必要がある。
【０００３】
ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を低下させる方法としては、内燃機関の気筒内での混合気の空燃比（以下、筒内空燃比と称する）を低下させると共に、ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気通路に設けられた燃料添加弁から排気中に燃料を添加する方法がある。
【０００４】
特許文献１には、ターボチャージャのタービンハウジングよりも下流側の排気通路に、空燃比センサ、燃料添加弁、ＮＯｘ触媒、温度センサ、ＮＯｘ触媒を担持したフィルタ、酸化触媒、温度センサ、空燃比センサを上流から順に設けた構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１０５８２１号公報
【特許文献２】特開２００５−１０５８２８号公報
【特許文献３】特開２００３−２８６８７８号公報
【特許文献４】特開２００５−０６９０８６号公報
【特許文献５】特開２００５−０７６６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
筒内空燃比を低下させることで内燃機関から排出される排気の空燃比を低下させることが出来る。そして、排気通路に設けられた燃料添加弁から排気中に燃料を添加することで排気の空燃比をさらに低下させることが出来る。
【０００６】
しかしながら、燃料添加弁から添加された燃料は気化し難い。そのため、燃料添加弁からの燃料添加量が過剰に多くなると、燃料がＮＯｘ触媒をすり抜けることによる白煙の発生や、ＮＯｘ触媒に付着した燃料が酸化することによるＮＯｘ触媒の過昇温を招く虞がある。また、燃料添加弁からの燃料添加量が過剰に多くなると、燃料が添加された排気の空燃比を空燃比センサの検出値に基づいて高精度で検出することが困難となる虞がある。
【０００７】
一方、筒内空燃比を過剰に低下させると失火等の問題を招く虞がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、排気通路に設けられたＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をより好適に目標空燃比に制御することが可能な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】
【０００９】
本発明においては、ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気通路に燃料添加弁が設けられている。また、燃料添加弁よりも上流側の排気通路に上流側空燃比センサが設けられており、ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気通路に下流側空燃比センサが設けられている。さらに、上流
側空燃比センサよりも上流側の排気通路に酸化機能を有する触媒（以下、酸化機能触媒と称する）が設けられている。
【００１０】
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設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側の前記排気通路に設けられ排気中に燃料を添加する燃料添加弁と、
該燃料添加弁よりも上流側の前記排気通路に設けられた上流側空燃比センサと、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側の前記排気通路に設けられた下流側空燃比センサと、
前記上流側空燃比センサよりも上流側の前記排気通路に設けられた酸化機能を有する触媒と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、筒内空燃比を低下させると共に燃料添加弁から燃料を添加することで流入排気の空燃比を低下させることが出来る。そして、上流側空燃比センサの検出値に基づいて筒内空燃比を制御し、下流側空燃比センサの検出値に基づいて燃料添加弁からの燃料添加量を制御することで、流入排気の空燃比を目標空燃比に制御することが出来る。
【００１２】
また、本発明では、燃料添加弁よりも上流側の排気通路に酸化機能触媒が設けられている。この酸化機能触媒において排気中の燃料成分（ＣＯやＨＣ等）が酸化され、そのときに排気中の酸素が消費される。そのため、流入排気の空燃比を目標空燃比まで低下させるために燃料添加弁から添加する燃料の量をより少ない量をすることが出来る。その結果、白煙の発生やＮＯｘ触媒の過昇温を抑制することが出来る。
【００１３】
また、筒内空燃比を低下させることによって、内燃機関から粒径が大きく蒸発し難い燃料成分が排出される場合がある。本発明では、このような燃料成分が酸化機能触媒によって酸化される。そのため、上流側空燃比センサに燃料成分が付着することを抑制することが出来る。これにより、上流側空燃比センサによる排気の空燃比の検出精度を向上させることが出来るため、筒内空燃比をより高精度で制御することが可能となる。その結果、内燃機関での失火の発生等を抑制することが出来る。
【００１４】
さらに、燃料添加弁から添加する燃料の量をより少ない量とすることが出来ると共に筒内空燃比をより高精度で制御することが可能となることで、流入排気の空燃比をより高精度で目標空燃比に制御することが出来る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、排気通路に設けられたＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をより好適に目標空燃比に制御することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
＜内燃機関の吸排気系の概略構成＞
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。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２および排気通路３が接続されている。吸気通路２にはターボチャージャ５のコンプレッサハウジング５ａが設置されている。吸気通路２におけるコンプレッサハウジング５ａよりも下流側にはスロットル弁４が設けられている。
【００１８】
排気通路３にはターボチャージャ５のタービンハウジング５ｂが設置されている。排気通路３におけるタービンハウジング５ｂより下流側にはＮＯｘ触媒６が設けられている。排気通路３において、ＮＯｘ触媒６の直上流には第一酸化触媒７が設けられており、さらに酸化触媒７よりも上流側には燃料添加弁９が設けられている。燃料添加弁９は排気通路３を流れる排気中に燃料を添加する。
【００１９】
排気通路３におけるタービンハウジング５ｂよりも下流側且つ燃料添加弁９よりも上流側には第二酸化触媒８が設けられている。さらに、排気通路３には、排気通路３を流れる排気の空燃比を検出する上流側空燃比センサ１１および下流側空燃比センサ１２が設けられている。上流側空燃比センサ１１は第二酸化触媒８よりも下流側且つ燃料添加弁９よりも上流側に設けられており、下流側空燃比センサ１２はＮＯｘ触媒６よりも下流側に設けられている。
【００２０】
尚、本実施例においては、第二酸化触媒８が本発明に係る酸化機能触媒に相当する。該第二酸化触媒８は酸化触媒に限られるものではなく、酸化機能を有する触媒であればよい。また、ＮＯｘ触媒６はパティキュレートフィルタに担持された状態であってもよい。
【００２１】
また、内燃機関１には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には上流側空燃比センサ１１および下流側空燃比センサ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。
【００２２】
また、ＥＣＵ１０には、内燃機関１の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁およびスロットル弁４、燃料添加弁９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。
【００２３】
＜ＳＯｘ被毒回復制御＞
本実施例においては、ＮＯｘ触媒６に吸蔵されたＳＯｘを還元すべくＳＯｘ被毒回復制御が行われる。ＮＯｘ触媒６に吸蔵されたＳＯｘを還元するためには、ＮＯｘ触媒６の温度を上昇させると共にＮＯｘ触媒６に流入する排気（流入排気）の空燃比を通常運転時よりも低下させて目標空燃比に制御することが必要である。ここで、目標空燃比は、ＳＯｘの還元が可能となる空燃比であって実験等によって予め定められている。
【００２４】
本実施例に係るＳＯｘ被毒回復制御は、内燃機関１の筒内空燃比を低下させると共に燃料添加弁９から燃料を添加することで実現される。内燃機関１の筒内空燃比を低下させる方法としては、スロットル弁４の開度を小さくすることで入空気量を減少させる方法や内燃機関１における燃料噴射量を増加させる方法等を例示することが出来る。
【００２５】
そして、ＳＯｘ被毒回復制御の実行時においては、上流側空燃比センサ１１の検出値に基づいて内燃機関１の筒内空燃比を制御し、下流側空燃比センサ１２の検出値に基づいて燃料添加弁９からの燃料添加量を制御することで、流入排気の空燃比を目標空燃比に制御する。
【００２６】
本実施例においては、燃料添加弁９よりも上流側の排気通路３に第二酸化触媒８が設けられている。この第二酸化触媒８において排気中の燃料成分が酸化されることで排気中の酸素が消費される。そのため、第二酸化触媒８より下流側に流れる排気中の酸素量が減少する。従って、流入排気の空燃比を目標空燃比まで低下させるために燃料添加弁９から添加する燃料量をより少ない量とすることが出来る。
【００２７】
燃料添加弁９からの燃料添加量をより少ない量とすることによって、ＮＯｘ触媒６をす
り抜ける燃料の量やＮＯｘ触媒６に付着する燃料の量を減少させることが出来る。その結果、白煙の発生やＮＯｘ触媒６の過昇温を抑制することが出来る。
【００２８】
また、筒内空燃比を低下させることで、内燃機関１から粒径が大きく蒸発し難い燃料成分が排出された場合であっても、該燃料成分が第二酸化触媒８によって酸化される。そのため、上流側空燃比センサ１１に燃料成分が付着することを抑制することが出来る。これにより、上流側空燃比センサ１１による排気の空燃比の検出精度を向上させることが出来るため、筒内空燃比をより高精度で制御することが可能となる。その結果、内燃機関１での失火の発生等を抑制することが出来る。
【００２９】
さらに、燃料添加弁９から添加する燃料の量を減らすことが出来ると共に筒内空燃比をより高精度で制御することが可能となることで、流入排気の空燃比をより高精度で目標空燃比に制御することが出来る。
【００３０】
従って、本実施例によれば、ＳＯｘ被毒回復制御の実行時において、流入排気の空燃比をより好適に目標空燃比に制御することが出来る。
【００３１】
また、本実施例の構成によれば、上流側空燃比センサ１１の検出値と下流側空燃比センサ１２の検出値とに基づいて燃料添加弁９の詰まり等の異常を検出することが出来る。
【００３２】
尚、本実施例においては、ＮＯｘ触媒６に吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ還元制御の実行時においても、上記説明したＳＯｘ被毒回復制御の実行時と同様の方法で流入排気の空燃比を目標空燃比に制御してもよい。
【００３３】
また、本実施例では、ＳＯｘ被毒回復制御の実行時に、燃料添加弁９による燃料添加に加えて内燃機関１における副燃料噴射を実行してもよい。この場合、副燃料噴射は、主燃料噴射よりも後の時期であって噴射された燃料が未燃の状態で内燃機関１から排出されるタイミングで実行される。本実施例において、このような副燃料噴射が実行されると、内燃機関１から排出された未燃燃料成分が第二酸化触媒８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を昇温させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】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。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
４・・・スロットル弁
６・・・吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
７・・・第一酸化触媒
８・・・第二酸化触媒
９・・・燃料添加弁
１０・・ＥＣＵ
１１・・上流側空燃比センサ
１２・・下流側空燃比センサ
【図１】
2008231926.tif 000003