(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置において、排気の空燃比を低下させる手段を複数組み合わせ、さらに各手段による空燃比低下の割合を適正な値に設定することによりＮＯx還元効率をより向上させる技術を提供する。【解決手段】内燃機関１の燃焼室から排出されるガスの空燃比を低下させる分と、燃料添加弁７から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、を合わせて吸蔵還元型ＮＯx触媒６に流入する排気の空燃比を目標空燃比まで低下させることによりＮＯxを還元するときに、燃料添加弁７から添加される燃料の気化率が低いほど該燃料添加弁７により空燃比を低下させる分を小さくする。【選択図】図１
2008115838.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、還元剤の供給により浄化能力が回復される吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気通路において排気中に燃料を添加する燃料
添加弁と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の浄化能力を回復するときに、浄化能力を回復しないときと
比較して、内燃機関の燃焼室から排出されるガスの空燃比を低下させる排気空燃比低下手段と、
前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、を合わせて前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入
する排気の空燃比を目標空燃比まで低下させることにより浄化能力を回復するときに、前記燃料添加弁から添加される燃料の気化率が低いほど該燃料添加弁により空燃比を低下させる分を小さくする空燃比低下割合変更手段と、
を具備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】
前記空燃比低下割合変更手段は、排気の温度又は前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度に応
じて、前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合を変更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】
前記空燃比低下割合変更手段は、排気の流量に応じて、前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合を変更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４】
前記空燃比低下割合変更手段は、前記燃料添加弁から供給される還元剤のなかで排気通路の壁面に付着する量の割合に応じて、前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合を変更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５】
前記空燃比低下割合変更手段は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度分布に応じて、前記
排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合を変更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。
【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】
排気通路に設けられる吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単にＮＯx触媒ともいう。）へ還元剤を添加することにより、該ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxを還元することができる。そして、還元剤の添加は、排気通路に燃料添加弁を備えて該燃料添加弁から燃料を噴射したり、内燃機関から還元剤を含んだガスを排出させたりして行なうことができる。例えば、ＥＧＲガス量の増加、吸気絞り弁による吸入空気量の低減、気筒内への副噴射等により排気の空燃比を低下させつつ還元剤を供給することができる。
【０００３】
ここで、燃料添加弁から燃料を添加する場合には、内燃機関の運転状態の影響をあまり受けないため、広い運転領域での燃料添加が可能である。しかし、燃料が拡散する前にＮＯx触媒に到達して該ＮＯx触媒を燃料がすり抜けたり、排気通路に燃料が付着したりして、ＮＯx還元効率が悪化する運転領域がある。なおＮＯx還元効率は、供給される還元剤の中でＮＯxの還元のために反応する還元剤の量を、供給される還元剤の量で除した値とす
る。
【０００４】
一方、内燃機関から低い空燃比のガスを排出させる場合には、燃焼室内で酸素濃度を大幅に低下させることができ、しかもＮＯx還元効率の高いＣＯが生成されるため、ＮＯx還元効率は高くなる。しかし、ＥＧＲガス量を増加させたり、吸入空気量を低減させたりすると燃焼状態が不安定となるため、内燃機関の低負荷運転時等の狭い運転領域でしか用いることができない。
【０００５】
そこで、上記２種類の手段を組み合わせることにより、互いの欠点を補ってＮＯx還元
効率を高める技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。つまり、上記２種類の手段を組み合わせることにより、夫々の手段で低下させる空燃比は小さくて済むため、燃焼状態の悪化を抑制しつつ、燃料がＮＯx触媒をすり抜けることを抑制できる。
【特許文献１】特開２００５−２２６４６３号公報
【特許文献２】特開２００４−３３２７１２号公報
【特許文献３】特開２００５−９０４３９号公報
【特許文献４】特開２００２−３８９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、内燃機関から低空燃比のガスを排出させることができる運転領域は狭く、また燃料添加弁により燃料を添加する場合には該燃料が拡散し難いため、前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合をどのように決定するのかによりＮＯx還元効率が変わる。
【０００７】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、排気の空燃比を低下させる手段を複数組み合わせ、さらに各手段による空燃比低下の割合を適正な値に設定することによりＮＯx還元効率をより向上させる技術を提
供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために本発明によ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、還元剤の供給により浄化能力が回復される吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気通路において排気中に燃料を添加する燃料
添加弁と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の浄化能力を回復するときに、浄化能力を回復しないときと
比較して、内燃機関の燃焼室から排出されるガスの空燃比を低下させる排気空燃比低下手段と、
前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、を合わせて前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入
する排気の空燃比を目標空燃比まで低下させることにより浄化能力を回復するときに、前記燃料添加弁から添加される燃料の気化率が低いほど該燃料添加弁により空燃比を低下させる分を小さくする空燃比低下割合変更手段と、
を具備することを特徴とする。
【０００９】
吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxを還元するときや、硫黄被毒回復を行うときには、該吸蔵還元型ＮＯx触媒へ流入する排気の空燃比を低下させつつ該吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒へ還元剤が供給される。そして、吸蔵還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給するために、燃料添加弁から還元剤を添加したり、内燃機関から排出されるガスの空燃比を低下させたりする。この燃料添加弁からの燃料添加と、内燃機関から排出されるガスの空燃比を低下させるのとは、同時に行なうこともできるし、何れか一方のみを行なうこともできる。
【００１０】
ここで、気筒内に供給される燃料は、高温の燃焼ガスに晒されるため殆どが気化した状態か、改質された状態で内燃機関から排出される。そのため、内燃機関から排出された燃料は吸蔵還元型ＮＯx触媒で反応し易い。
【００１１】
しかし、燃料添加弁から添加される燃料は、気筒内よりも温度が低い排気中に添加されるため、気筒内に供給される燃料と比較して気化し難い。そのため、液体のまま吸蔵還元型ＮＯx触媒に到達したり、気化しても拡散が進んでいないために局所的に空燃比が低い
状態の排気が吸蔵還元型ＮＯx触媒に到達したりすることがある。このような場合には、
燃料添加弁から燃料を添加してもＮＯx還元効率は低い。
【００１２】
そのため、空燃比低下割合変更手段は、燃料添加弁から添加される燃料の気化率が低いほど、燃料添加弁から添加する燃料量を減少させる。つまり、排気の空燃比を目標空燃比まで低下させるときに、前記燃料の気化率が低いほど、排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分を大きくし、燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分を小さくしている。このときの割合は、段階的に変更しても良く、連続的に変更しても良い。なお、気化率は、燃料添加弁から添加される燃料の中で気化する燃料の割合としてもよい。また、気化率の代わりに、燃料添加弁から添加された燃料が排気中でどれだけ拡散しているのか、または、燃料添加弁から添加された燃料のなかでどれだけの燃料が吸蔵還元型ＮＯx触媒に到達するのかに基づいて、燃料添加弁により空燃比を低下させる分
を小さくしてもよい。
【００１３】
このようにすることで、燃料添加弁から供給される燃料によるＮＯx還元効率が低くな
るほど、該燃料添加弁からの燃料供給量が少なくなるので、全体としてのＮＯx還元効率
を向上させることができる。
【００１４】
また、燃料の気化率の低下は、内燃機関が比較的低い負荷で運転されているときに多く見られる。このような運転状態では、内燃機関の燃焼室から排出されるガスの空燃比を低下させても燃焼状態は悪化し難いので、排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分を大きくすることができる。
【００１５】
本発明においては、前記空燃比低下割合変更手段は、排気の温度又は前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度に応じて、前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記
燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合を変更することができる。
【００１６】
つまり、燃料添加弁から添加される燃料の気化率を排気の温度又は吸蔵還元型ＮＯx触
媒の温度で判断している。ここで、排気の温度が低くなるほど、燃料添加弁から添加された燃料の気化率が低下する。これにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比
を均一に低下させることが困難となる。また、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が低くなるほ
ど、該吸蔵還元型ＮＯx触媒にて燃料が反応し難くなる。これらにより、ＮＯx還元効率が低下する。これに対し、例えば排気の温度又は吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が低くなるほ
ど、燃料添加弁により空燃比を低下させる分を小さくすることで、ＮＯx還元効率を向上
させることができる。
【００１７】
本発明においては、前記空燃比低下割合変更手段は、排気の流量に応じて、前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合を変更することができる。
【００１８】
つまり、燃料添加弁から添加される燃料の気化率を排気の流量で判断している。ここで、排気の流量が少なくなるほど、燃料が気化したときに広い範囲に拡散し難くなるため、排気中の空燃比が目標空燃比よりも高い箇所と低い箇所とができてしまい、ＮＯx還元効
率が低下する。これに対し、たとえば排気の流量が少なくなるほど、燃料添加弁により空燃比を低下させる分を小さくすることで、気化しにくい燃料の量を減少させることができるので、ＮＯx還元効率を向上させることができる。
【００１９】
本発明においては、前記空燃比低下割合変更手段は、前記燃料添加弁から供給される燃料のなかで排気通路の壁面に付着する量の割合に応じて、前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合を変更することができる。
【００２０】
つまり、燃料添加弁から添加される燃料の気化率を、燃料添加弁から供給される燃料のなかで排気通路の壁面に付着する量の割合で判断している。ここで、燃料添加弁から添加される燃料が排気通路の壁面に多く付着していると、排気の空燃比を目標空燃比にすることが困難となる。たとえば、排気通路の壁面に付着していた燃料が徐々に蒸発しても、排気の空燃比がＮＯx還元に必要となる値まで低下しなければＮＯxは殆ど還元されないので、ＮＯx還元効率が低下する。これに対し、たとえば燃料添加弁から供給される燃料のな
かで排気通路の壁面に付着する量の割合が高くなるほど、燃料添加弁により空燃比を低下させる分を小さくすることで、ＮＯx還元効率を向上させることができる。
【００２１】
本発明においては、前記空燃比低下割合変更手段は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度
分布に応じて、前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合を変更することができる。
【００２２】
つまり、燃料添加弁から添加される燃料の気化率を吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度分布で
判断している。ここで、燃料添加弁から吸蔵還元型ＮＯx触媒へ燃料を供給すると、該吸
蔵還元型ＮＯx触媒内の温度が不均一となることがある。すなわち、燃料添加弁から添加
された燃料は、条件によっては拡散し難いので排気の空燃比を局所的に低くする。そのため、吸蔵還元型ＮＯx触媒においても局所的に温度を上昇させることがある。つまり、吸
蔵還元型ＮＯx触媒のなかで温度の低い箇所と高い箇所とができることがあり、この場合
には燃料の気化率が低下していると判断することができる。このような場合には、ＮＯx
還元効率が低下している。また、吸蔵還元型ＮＯx触媒内の温度が不均一となると、一部
で活性温度以下となる虞もある。これに対し、吸蔵還元型ＮＯx触媒内の温度の不均一の
度合いが高くなるほど、燃料添加弁により空燃比を低下させる分を小さくすることで、気化率の低い燃料の供給量を減少させることができるので、ＮＯx還元効率を向上させるこ
とができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、内燃機関の排気浄化装置において、排気の空燃比を低下させる手段を複数組み合わせ、さらに各手段による空燃比低下の割合を適正な値に設定することによりＮＯx還元効率をより向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１とその排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【００２６】
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。この吸気通路２の途中には、スロットル４が設けられている。このスロットル４は、電動アクチュエータにより開閉される。スロットル４よりも上流の吸気通路２には、該吸気通路２内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ５が設けられている。このエアフローメータ５により、内燃機関１の吸入新気量が測定される。
【００２７】
一方、排気通路３の途中には、吸蔵還元型ＮＯx触媒６（以下、ＮＯx触媒６という。）が備えられている。ＮＯx触媒６は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯxを還元する機能を有する。このＮＯx触媒６は、排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタに担持されていてもよい。
【００２８】
さらに、本実施例では、ＮＯx触媒６よりも上流の排気通路３を流通する排気中に還元
剤たる燃料（軽油）を添加する燃料添加弁７を備えている。ここで、燃料添加弁７は、後述するＥＣＵ２０からの信号により開弁して燃料を噴射する。そして、燃料添加弁７から排気通路３内へ噴射された燃料は、排気通路３の上流から流れてきた排気の空燃比をリッチにすると共に、該ＮＯx触媒６に吸蔵されていたＮＯxを還元する。
【００２９】
そして、内燃機関１には、排気通路３内を流通する排気の一部を吸気通路２へ再循環させるＥＧＲ装置８が備えられている。このＥＧＲ装置８は、ＥＧＲ通路８１及びＥＧＲ弁８２を備えて構成されている。
【００３０】
ＥＧＲ通路８１は、ＮＯx触媒６よりも上流側の排気通路３と、スロットル４よりも下
流の吸気通路２と、を接続している。そして、このＥＧＲ通路８１を排気が流通することにより、排気が再循環される。また、ＥＧＲ弁８２は、ＥＧＲ通路８１の通路断面積を調整することにより、該ＥＧＲ通路８１を流れるＥＧＲガスの量を調整する。
【００３１】
また、ＮＯx触媒６よりも下流の排気通路３には、該排気通路３内を流れる排気の温度
に応じた信号を出力する温度センサ９と、該排気通路３内を流れる排気の空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサ１０と、が取り付けられている。この温度センサ９の出力信号に基づいてＮＯx触媒６の温度が検出される。
【００３２】
さらに、内燃機関１には、該内燃機関１の気筒内に燃料を供給する燃料噴射弁１１が備えられている。
【００３３】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ２０が併設されている。このＥＣＵ２０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。
【００３４】
また、ＥＣＵ２０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１２を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１３、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１４が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁１１および燃料添加弁７が電気配線を介して接続され、該ＥＣＵ２０により燃料噴射弁１１および燃料添加弁７の開閉時期が制御される。
【００３５】
そして、本実施例では、ＮＯx触媒６に吸蔵されているＮＯxを還元するときに、該ＮＯx触媒６に流入する排気の空燃比を目標空燃比に向けて比較的に短い周期でスパイク的（
短時間）にリッチとする、所謂リッチスパイク制御を実行する。このリッチスパイク制御は、ＮＯx触媒６にてＮＯxを還元するときのほかに、ＮＯx触媒６の硫黄被毒を回復させ
るとき、又はＮＯx触媒６がパティキュレートフィルタに担持されているときには該フィ
ルタの温度を上昇させるときにも行なわれる。そして、排気の空燃比を低下させるには、燃料添加弁７から燃料を噴射させることによっても、また内燃機関１から排出されるガスの空燃比を低下させることによっても行なうことができる。つまり、これらの手段によってＮＯx触媒６へ還元剤を供給することにより、該ＮＯx触媒６に吸蔵されているＮＯxの
還元等を行うことができる。なお、本実施例においては燃料添加弁７が、本発明における還元剤供給手段に相当する。
【００３６】
ここで、内燃機関１から排出されるガスの空燃比を低下させる方法として、吸入空気量を減少させたり、ＥＧＲガス量を増加させたりすることが例示できる。また、燃料噴射弁１１から主噴射を行なった後の膨張行程中若しくは排気行程中に再度燃料を噴射する副噴射（ポスト噴射）を行なうことによっても内燃機関１から排出されるガスの空燃比を低下させることができる。
【００３７】
そして、吸入空気量は、スロットル４を閉じ側へ動かすことにより減少させることができる。また、ＥＧＲガス量は、ＥＧＲ弁８２を開き側へ動かすことにより増加させることができる。なお、本実施例においてはスロットル４、ＥＧＲ弁８２、又は燃料噴射弁１１を制御するＥＣＵ２０が、本発明における排気空燃比低下手段に相当する。
【００３８】
また、内燃機関１から排出されるガスの空燃比の低下のことを以下、「燃焼リッチ」又は「燃焼によるリッチ」という。また、燃料添加弁７から燃料を噴射させることによる排気の空燃比の低下のことを以下、「排気添加リッチ」という。
【００３９】
そして、ＮＯxの還元は、燃焼リッチ及び排気添加リッチの何れによっても行うことが
でき、またこれらを組み合わせて行なうこともできる。
【００４０】
燃焼リッチは、燃焼室内で空燃比を大幅に低下させることができ、しかもＮＯx還元効
率の高いＣＯが燃焼室内で生成されるため、ＮＯx還元効率が高い。しかし、燃焼リッチ
を行うことができるのは、内燃機関１の負荷が比較的低いときに限られる。
【００４１】
一方、排気添加リッチは、内燃機関１の負荷の影響を殆ど受けることなく行なうことができるので、燃焼リッチよりも広い範囲の運転領域で行なうことができる。しかし、燃料が拡散し難かったり、排気通路３の壁面に燃料が付着したりするため、ＮＯx還元効率が
悪くなる運転領域がある。
【００４２】
そのため、本実施例では、燃焼リッチ及び排気添加リッチの双方を組み合わせて用い、しかも夫々から添加される還元剤の割合を状況に応じて変更することで、夫々の添加方法の利点を最大限に活用している。
【００４３】
ここで、図２は、還元剤添加時において目標空燃比とするための燃焼リッチ及び排気添加リッチの割合の例を示した図である。図２（Ａ）は燃焼リッチの割合が比較的高い場合、図２（Ｂ）は排気添加リッチの割合が比較的高い場合、図２（Ｃ）は排気添加リッチのみの場合を夫々示している。また、（Ｘ）は燃焼リッチによる空燃比の低下分を示し、（Ｙ）は排気添加リッチによる空燃比の低下分を夫々示している。
【００４４】
還元剤添加前はベース空燃比にて内燃機関１が運転されている。このベース空燃比は、内燃機関１の負荷等により設定される空燃比である。そして、燃焼リッチを行う場合には、内燃機関１の燃焼室内で空燃比が低下され、その排気が排気通路３を流通する。そして、その排気中に燃料添加弁７から燃料が添加されることにより、排気の空燃比が更に低下して、目標空燃比とされる。この目標空燃比とされた排気がＮＯx触媒６に流入すること
により、該ＮＯx触媒６に吸蔵されているＮＯxが還元される。
【００４５】
つまり、内燃機関１からの排気の空燃比を変更し、そのときの排気の空燃比に合わせて燃料添加弁７から燃料を添加することにより、実際の空燃比を目標空燃比に合わせている。なお、排気添加リッチのみを行なうときには、内燃機関１からの排気の空燃比はベース空燃比となる。ここで、燃料添加弁７から添加される燃料を、ベース空燃比から目標空燃比に低下させるために必要な燃料量で除した値を排気添加割合と称する。つまり、図２で示される場合の排気添加割合は、図２（Ａ）が最も低く、図２（Ｃ）が最も高い。
【００４６】
そして、本実施例では、排気の温度が低いほど、又はＮＯx触媒６の温度が低いほど、
排気添加割合を低くする。
【００４７】
図３は、排気の温度又はＮＯx触媒６の温度と、排気添加割合と、の関係を例示した図
である。なお、図３で示す関係は直線で表されているが、曲線であっても良く、排気温度又はＮＯx触媒６の温度の上昇に対して段階的に排気添加割合が高くなっていっても良い
。この関係は、予め実験等により求めることができる。
【００４８】
ここで、排気の温度が低いほど、燃料添加弁７から添加される燃料が霧化し難くなるため、燃料の気化率が低くなる。これにより、排気の温度が低くなるほど、燃料添加弁７から燃料を添加しても排気の空燃比を均一に低下させることが困難となる。つまり、燃料が液体のままＮＯx触媒６に到達したり、気化したとしてもあまり拡散しないままＮＯx触媒６に到達したりするので、排気の空燃比の高い所と低いところとが生じる。この排気がＮＯx触媒６に到達しても、目標空燃比となっている一部分でＮＯxの還元が行われ、目標空燃比に達していない箇所や目標空燃比よりもリッチとなっている箇所においては、ＮＯx
があまり還元されない。そのため、ＮＯx還元効率が低下する。
【００４９】
また、ＮＯx触媒６の温度が低くなるほど、該ＮＯx触媒６で燃料が反応し難くなる。つまり、ＮＯx触媒６の温度が低くなるほど、燃料添加弁７から添加される燃料ではＮＯxの
還元がし難くなる。そのため、ＮＯx還元効率が低下する。
【００５０】
その点、排気の温度が低くなるほど、又はＮＯx触媒６の温度が低くなるほど、排気添
加割合を低くすることにより、ＮＯx還元効率の低下を抑制することができる。つまり、
燃焼リッチの割合を高めることで、最初から気化している燃料や、より反応性の高いＨＣ若しくはＣＯを、より多くＮＯx触媒６に供給することができる。また、燃焼リッチは、
内燃機関１の負荷が比較的低いときに行なうことができるが、このような運転状態では排気の温度及びＮＯx触媒６の温度が低くなる。つまり、排気の温度又はＮＯx触媒６の温度に応じて燃焼リッチの割合を変更することで、燃焼リッチを行うことができない運転状態のときに燃焼リッチの割合が高くなることも抑制される。
【００５１】
このようにして、燃焼状態の悪化を抑制しつつＮＯx還元効率を向上させることができ
る。そのため、ドライバビリティを向上させつつ燃費を向上させることができる。
【００５２】
なお、本実施例においては排気添加割合を変更するＥＣＵ２０が、本発明における空燃比低下割合変更手段に相当する。
【実施例２】
【００５３】
本実施例では、排気の流量が少ないほど、排気添加割合を低くする。他の装置については前記実施例と同様なので、説明を省略する。
【００５４】
図４は、排気の流量と、排気添加割合と、の関係を例示した図である。なお、図４で示す関係は直線で表されているが、曲線であっても良く、排気の流量の上昇に対して段階的に排気添加割合が高くなっていっても良い。この関係は、予め実験等により求めることができる。また、排気の流量は、エアフローメータ５により測定される吸入空気量から求めることができる。
【００５５】
ここで、排気の流量が少なくなるほど、燃料添加弁７から添加される燃料が霧化し難くなるため、燃料の気化率が低くなる。
【００５６】
その点、排気の流量が少なくなるほど、排気添加割合を低くすることにより、ＮＯx還
元効率の低下を抑制することができる。つまり、燃焼リッチの割合を高めることで、最初から気化している燃料や、より反応性の高いＨＣ若しくはＣＯを、より多くＮＯx触媒６
に供給することができる。また、燃焼リッチは、内燃機関１の負荷が比較的低いときに行なうことができるが、このような運転状態では排気の流量が少なくなる。つまり、排気の流量に応じて燃焼リッチの割合を変更することで、燃焼リッチを行うことができない運転状態のときに燃焼リッチの割合が高くなることも抑制される。
【００５７】
このようにして、燃焼状態の悪化を抑制しつつＮＯx還元効率を向上させることができ
る。そのため、ドライバビリティを向上させつつ燃費を向上させることができる。
【００５８】
なお、本実施例においては排気添加割合を変更するＥＣＵ２０が、本発明における空燃比低下割合変更手段に相当する。
【実施例３】
【００５９】
本実施例では、燃料添加弁７から添加される燃料のなかで、排気通路３に付着する割合（以下、壁面付着率という。）が高くなるほど、排気添加割合を低くする。他の装置については前記実施例と同様なので、説明を省略する。なお、排気通路３に付着する燃料には、燃料添加弁７からＮＯx触媒６の間にある部材（たとえばターボチャージャ）に付着す
る燃料を含む。
【００６０】
図５は、壁面付着率と、排気添加割合と、の関係を例示した図である。なお、図５で示す関係は直線で表されているが、曲線であっても良く、壁面付着率の上昇に対して段階的に排気添加割合が低くなっていっても良い。この関係は、予め実験等により求めることができる。また、壁面付着率は、排気の温度、排気通路３の壁面温度、及び排気の流量に基づいて求めることができる。
【００６１】
ここで、壁面付着率が高くなるほど、ＮＯx触媒６に到達する排気の空燃比は高くなる
ため、目標空燃比に到達させるためにより多くの燃料を添加しなくてはならない。そのため、ＮＯx還元効率が低下する。
【００６２】
その点、壁面付着率が高くなるほど、排気添加割合を低くすることにより、ＮＯx還元
効率の低下を抑制することができる。つまり、燃焼リッチの割合を高めることで、最初から気化している還元剤をＮＯx触媒６に供給することができる。また、燃焼リッチは、内
燃機関１の負荷が比較的低いときに行なうことができるが、このような運転状態では壁面付着率が高くなる。つまり、壁面付着率に応じて燃焼リッチの割合を変更することで、燃焼リッチを行うことができない運転状態のときに燃焼リッチの割合が高くなることも抑制される。
【００６３】
このようにして、燃焼状態の悪化を抑制しつつＮＯx還元効率を向上させることができ
る。そのため、ドライバビリティを向上させつつ燃費を向上させることができる。
【００６４】
なお、本実施例においては排気添加割合を変更するＥＣＵ２０が、本発明における空燃比低下割合変更手段に相当する。
【実施例４】
【００６５】
本実施例では、ＮＯx触媒６の温度が不均一となるほど、排気添加割合を低くする。他
の装置については前記実施例と同様なので、説明を省略する。
【００６６】
図６は、ＮＯx触媒６の温度の均一度と、排気添加割合と、の関係を例示した図である
。なお、図６で示す関係は直線で表されているが、曲線であっても良く、ＮＯx触媒６の
温度の均一度の上昇に対して段階的に排気添加割合が高くなっていっても良い。また、温度の均一度とは、ＮＯx触媒６内における温度差どれだけ小さいのかを示す値である。つ
まり温度の均一度が大きくなるほど、ＮＯx触媒６内における温度差が小さくなり、温度
の不均一度が大きくなるほど、ＮＯx触媒６内における温度差が大きくなる。そして、図
６の関係は予め実験等により求めることができる。なお、例えばＮＯx触媒６内の数箇所
の温度を測定若しくは推定し、これらの温度の差を求め、この温度の差が大きくなるほど温度の不均一度が大きいとしても良い。
【００６７】
ここで、燃料添加弁７から燃料添加を行なった場合に燃料の気化率が低いと、部分的に排気の空燃比が低くなったり高くなったりするので、ＮＯx触媒６の温度が部分的に高く
なったり低くなったりすることがある。このような場合には、ＮＯx触媒６内で、目標空
燃比に達していない箇所や目標空燃比よりもリッチとなった箇所ができてしまうので、ＮＯx還元効率が低下する虞がある。
【００６８】
その点、ＮＯx触媒６の温度の不均一度が高くなるほど、排気添加割合を低くすること
により、ＮＯx還元効率の低下を抑制することができる。つまり、燃焼リッチの割合を高
めることで、最初からある程度拡散している還元剤をＮＯx触媒６に供給することができ
るため、ＮＯx触媒６の温度を全体的に高めることができる。また、燃焼リッチは、内燃
機関１の負荷が比較的低いときに行なうことができるが、このような運転状態ではＮＯx
触媒６の温度の不均一度が高くなる。つまり、ＮＯx触媒６の温度の不均一度に応じて燃
焼リッチの割合を変更することで、燃焼リッチを行うことができない運転状態のときに燃焼リッチの割合が高くなることも抑制される。
【００６９】
このようにして、燃焼状態の悪化を抑制しつつＮＯx還元効率を向上させることができ
る。そのため、ドライバビリティを向上させつつ燃費を向上させることができる。
【００７０】
なお、本実施例においては排気添加割合を変更するＥＣＵ２０が、本発明における空燃比低下割合変更手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。
【図２】還元剤添加時において目標空燃比とするための燃焼リッチ及び排気添加リッチの割合の例を示した図である。
【図３】排気の温度又はＮＯx触媒の温度と、排気添加割合と、の関係を例示した図である。
【図４】排気の流量と、排気添加割合と、の関係を例示した図である。
【図５】壁面付着率と、排気添加割合と、の関係を例示した図である。
【図６】ＮＯx触媒の温度の不均一度と、排気添加割合と、の関係を例示した図である。
【符号の説明】
【００７２】
１     内燃機関
２     吸気通路
３     排気通路
４     スロットル
５     エアフローメータ
６     吸蔵還元型ＮＯx触媒
７     燃料添加弁
８     ＥＧＲ装置
９     温度センサ
１０   空燃比センサ
１１   燃料噴射弁
１２   アクセルペダル
１３   アクセル開度センサ
１４   クランクポジションセンサ
２０   ＥＣＵ
８１   ＥＧＲ通路
８２   ＥＧＲ弁
【図１】
2008115838.tif 000003
【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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