(57)【要約】【課題】ＳＯXトラップ触媒の高いＳＯXトラップ率を維持する。【解決手段】機関の出力に電気モータ２７による出力を重疊しうるようにする。ＮＯX吸蔵触媒１４上流の機関排気通路内に排気ガス中に含まれるＳＯXを捕獲しうるＳＯXトラップ触媒１３を配置する。ＳＯXトラップ触媒１３のＳＯXトラップ率が予め定められた高いＳＯXトラップ率に維持されるように機関による車両駆動力と電気モータ２７による車両駆動力とを調整する。【選択図】図１
2008179330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路内に排気ガス中に含まれるＳＯXを捕獲しうるＳＯXトラップ触媒を配置し、ＳＯXトラップ触媒下流の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯXを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯXを放出するＮＯX吸蔵触媒を配置した圧縮着火式内燃機関において、機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置を具備しており、ＳＯXトラップ触媒のＳＯXトラップ率が予め定められた高いＳＯXトラップ率に維持されるように機関による車両駆動力と電動装置による車両駆動力とを調整するようにした圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
上記ＳＯXトラップ触媒は予め定められた限界温度以下になるとＳＯXトラップ率が低下する性質を有し、ＳＯXトラップ触媒の温度が該限界温度以下のときには機関の出力トルクを増大したときにＳＯXトラップ率が上記予め定められた高いＳＯXトラップ率になるか否かに応じて機関による車両駆動力と電動装置による車両駆動力とを調整するようにした請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
機関の出力トルクを増大したときにＳＯXトラップ率が上記予め定められた高いＳＯXトラップ率になるときには機関の出力トルクを要求トルクに対して増大すると共に出力トルクの増大分を電動装置による発電作用のために消費するようにした請求項２に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
機関の出力トルクを増大したときにＳＯXトラップ率が上記予め定められた高いＳＯXトラップ率にならないときには機関を停止すると共に電動装置によって車両を駆動するようにした請求項２に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
吸入空気量が予め定められた限界吸入空気量よりも少ないときには機関の出力トルクを増大したときにＳＯXトラップ率が上記予め定められた高いＳＯXトラップ率になると判断され、吸入空気量が予め定められた限界吸入空気量も多いときには機関の出力トルクを増大したときにＳＯXトラップ率が上記予め定められた高いＳＯXトラップ率にならないと判断される請求項２に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
上記ＳＯXトラップ触媒は予め定められた限界温度以下になるとＳＯXトラップ率が低下する性質を有し、ＳＯXトラップ触媒の温度が該限界温度以上のときにはＳＯXトラップ触媒の温度低下以外の理由によってＳＯXトラップ率が低下しない限り、機関によって車両が駆動される請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
ＳＯXトラップ触媒の温度が上記限界温度以上のときに吸入空気量が予め定められた限界空気量よりも多くなってＳＯXトラップ率が低下したときには機関の出力トルクを要求トルクに対して減少させると共に出力トルクの減少分を電動装置による車両駆動力により補充するようにした請求項６に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯXを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯXを放出するＮＯX吸蔵触媒を機関排気通路内に配置した内燃機関が公知である。この内燃機関ではリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときに発生するＮＯXがＮＯX吸蔵触媒に吸蔵される。一方、ＮＯX吸蔵触媒のＮＯX吸蔵能力が飽和に近づくと排気ガスの空燃比が一時的にリッチにされ、それによってＮＯX吸蔵触媒からＮＯXが放出され還元される。
【０００３】
ところで燃料および潤滑油内にはイオウが含まれており、従って排気ガス中にはＳＯXが含まれている。このＳＯXはＮＯXと共にＮＯX吸蔵触媒に吸蔵される。とこらがこのＳＯXは排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけではＮＯX吸蔵触媒から放出されず、従ってＮＯX吸蔵触媒に吸蔵されているＳＯXの量が次第に増大していく。その結果吸蔵しうるＮＯX量が次第に減少してしまう。
【０００４】
ところがこの場合、ＮＯX吸蔵触媒に吸蔵されたＳＯXはＮＯX吸蔵触媒の温度を上昇させかつＮＯX吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするとＮＯX吸蔵触媒から徐々に放出される。ただしこの場合、ＳＯXの放出中にＮＯX吸蔵触媒の温度が低下するとＳＯXの放出作用は中断してしまい、ＳＯXの放出作用が一旦中断してしまうとＮＯX吸蔵触媒の温度が再び上昇するまでＳＯXの放出作用が行われない。従ってＳＯXの放出中にＮＯX吸蔵触媒の温度が低下するとＳＯXを放出させるのに長時間を要することになる。
【０００５】
そこで電動モータを具備し、排気温が低くなったときには温度の低い排気ガスがＮＯX吸蔵触媒に流入してＮＯX吸蔵触媒の温度が低下するのを制御するために機関の運転を停止させ、このとき電動モータによって車両を駆動するようにしたハイブリッドディーゼル機関が公知である（例えば特許文献１参照）。このディーゼル機関ではＮＯX吸蔵触媒の温度が低下したときにはＮＯX吸蔵触媒の温度を上昇させてＳＯX放出作用を継続させるのではなくて、ＮＯX吸蔵触媒の温度低下によりＳＯXの放出作用が中断するのを許容するようにしている。
【０００６】
これに対して、ＮＯX吸蔵触媒上流の機関排気通路内に排気ガス中のＳＯXを捕獲しうるＳＯXトラップ触媒を配置した内燃機関が公知である（特許文献２参照）。この内燃機関では排気ガスに含まれるＳＯXをＳＯXトラップ触媒により捕獲することによってＮＯX吸蔵触媒にＳＯXが流入するのを阻止するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−１３３５６３号公報
【特許文献２】特開２００５−１３３６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところでこのようなＳＯXトラップ触媒を用いた場合、ＳＯXトラップ率が低下してＳＯXがＮＯX吸蔵触媒に流入すると、即ちＳＯXトラップ触媒によるＮＯX吸蔵触媒へのＳＯX流入阻止作用が中断されるとＳＯXトラップ触媒をＮＯX吸蔵触媒の上流に配置した意味がなくなってしまう。従って、このようなＳＯXトラップ触媒を用いた場合にはＮＯX吸蔵触媒へのＳＯX流入阻止作用が中断されることなく、ＳＯXトラップ率を高いＳＯXトラップ率に維持し続けることが必要となる。
【０００８】
ところでＳＯXトラップ率は機関の運転状態が変化するとそれに伴なって変化し、ＳＯXトラップ触媒の温度が低下したり、或いはＳＯXトラップ触媒を流れる排気ガスの空間速度が高くなるとＳＯXトラップ率が低下する。このときにはＳＯXトラップ率を上昇させてＳＯXトラップ率を高いＳＯXトラップ率に維持し続けることが必要となるがこのことについてこれまで全く考慮が払われなかったのが現状である。
本発明はＳＯXトラップ率を高いＳＯXトラップ率に維持することのできる圧縮着火式内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
即ち、本発明によれば、機関排気通路内に排気ガス中に含まれるＳＯXを捕獲しうるＳＯXトラップ触媒を配置し、ＳＯXトラップ触媒下流の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯXを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯXを放出するＮＯX吸蔵触媒を配置した圧縮着火式内燃機関において、機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置を具備しており、ＳＯXトラップ触媒のＳＯXトラップ率が予め定められた高いＳＯXトラップ率に維持されるように機関による車両駆動力と電動装置による車両駆動力とを調整するようにしている。
【発明の効果】
【００１０】
ＮＯX吸蔵触媒にＳＯXが流入するのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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を検出するための吸入空気量検出器８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁１０が配置され、更に吸気ダクト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。
【００１２】
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の出口は触媒コンバータ１２の入口に連結される。触媒コンバータ１２内には上流側から順にＳＯXトラップ触媒１３およびＮＯX吸蔵触媒１４が配置され、ＳＯXトラップ触媒１３とＮＯX吸蔵触媒１４間の触媒コンバータ１２内にはＳＯXトラップ触媒１３から流出する排気ガスの温度を検出するための温度センサ１５が配置される。本発明による実施例ではこの温度センサ１５の検出値からＳＯXトラップ触媒１３の温度が推定される。また、排気マニホルド５内には排気マニホルド５内に例えば炭化水素からなる還元剤を供給するための還元剤供給弁１６が取付けられる。
【００１３】
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１７を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１７内には電子制御式ＥＧＲ制御弁１８が配置される。また、ＥＧＲ通路１７周りにはＥＧＲ通路１７内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１９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１９内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管２０を介してコモンレール２１に連結される。このコモンレール２１内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２２から燃料が供給され、コモンレール２１内に供給された燃料は各燃料供給管２０を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００１４】
一方、図１に示される実施例では機関の出力軸に変速機２５が連結され、変速機２５の出力軸２６に電気モータ２７が連結される。この場合、変速機２５としては、トルクコンバータを具えた通常の有段自動変速機、手動変速機、或いはクラッチを具えた手動変速機におけるクラッチ操作および変速操作を自動的に行うようにした形式の有段自動変速機等を用いることができる。
【００１５】
また、変速機２５の出力軸２６に連結された電気モータ２７は機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置を構成している。図１に示される実施例ではこの電気モータ２７は変速機２５の出力軸２６上に取付けられかつ外周面に複数個の永久磁石を取付けたロータ２８と、回転磁界を形成する励磁コイルを巻設したステータ２９とを具備した交流同期電動機からなる。ステータ２９の励磁コイルはモータ駆動制御回路３０に接続され、このモータ駆動制御回路３０は直流高電圧を発生するバッテリ３１に接続される。
【００１６】
電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備する。吸入空気量検出器８および温度センサ１５の出力信号は夫々対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、入力ポート４５には変速機２５の変速段、および出力軸２６の回転数等を表わす種々の信号が入力される。
【００１７】
一方、アクセルペダル３２にはアクセルペダル３２の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ３３が接続され、負荷センサ３３の出力電圧は対応するＡＤ変換機４７を介して入力ポート４５に入力される。更に入力ポート４５にはクランクシャフトが例えば１０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ３４が接続される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁３、還元剤供給弁１６、ＥＧＲ制御弁１８、燃料ポンプ２２、変速機２５、モータ駆動制御回路３０等に接続される。
【００１８】
電気モータ２７のステータ２９の励磁コイルへの電力の供給は通常停止せしめられており、このときロータ２８は変速機２５の出力軸２６と共に回転している。一方、電気モータ２７を駆動せしめるときにはバッテリ３１の直流高電圧がモータ駆動制御回路３０において周波数がｆｍで電流値がＩｍの三相交流に変換され、この三相交流がステータ２９の励磁コイルに供給される。この周波数ｆｍは励磁コイルにより発生する回転磁界をロータ２８の回転に同期して回転させるのに必要な周波数であり、この周波数ｆｍは出力軸２６の回転数に基づいてＣＰＵ４４で算出される。モータ駆動制御回路３０ではこの周波数ｆｍが三相交流の周波数とされる。
【００１９】
一方、電気モータ２７の出力トルクは三相交流の電流値Ｉｍにほぼ比例する。この電流値Ｉｍは電気モータ２７の要求出力トルクに基づきＣＰＵ４４において算出され、モータ駆動制御回路３０ではこの電流値Ｉｍが三相交流の電流値とされる。
【００２０】
また、外力により電気モータ２７を駆動する状態にすると電気モータ２７は発電機として作動し、このとき発生した電力がバッテリ３１に回生される。外力により電気モータ２７を駆動すべきか否かはＣＰＵ４４において判断され、外力により電気モータ２７を駆動すべきであると判別されたときにはモータ制御回路３０により、電気モータ２７に発生した電力がバッテリ３１に回生されるように制御される。
【００２１】
次に図１に示されるＮＯX吸蔵触媒１４について説明すると、このＮＯX吸蔵触媒１４では基体上に例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、図２はこの触媒担体６０の表面部分の断面を図解的に示している。図２に示されるように触媒担体６０の表面上には貴金属触媒６１が分散して担持されており、更に触媒担体６０の表面上にはＮＯX吸収剤６２の層が形成されている。
【００２２】
本発明による実施例では貴金属触媒６１として白金Ｐｔが用いられており、ＮＯX吸収剤６２を構成する成分としては例えばカリウム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、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。
【００２３】
機関吸気通路、燃焼室２およびＮＯX吸蔵触媒１４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、ＮＯX吸収剤６２は排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯXを吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯXを放出するＮＯXの吸放出作用を行う。
【００２４】
即ち、ＮＯX吸収剤６２を構成する成分としてバリウムＢａを用いた場合を例にとって説明すると、排気ガスの空燃比がリーンのとき、即ち排気ガス中の酸素濃度が高いときには排気ガス中に含まれるＮＯは図２に示されるように白金Ｐｔ６１上において酸化されてＮＯ2となり、次いでＮＯX吸収剤６２内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオンＮＯ3-の形でＮＯX吸収剤６２内に拡散する。このようにしてＮＯXがＮＯX吸収剤６２内に吸収される。排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔ６１の表面でＮＯ2が生成され、ＮＯX吸収剤６２のＮＯX吸収能力が飽和しない限りＮＯ2がＮＯX吸収剤６２内に吸収されて硝酸イオンＮＯ3-が生成される。
【００２５】
これに対し、還元剤供給弁１６から還元剤を供給することによって排気ガスの空燃比をリッチ或いは理論空燃比にすると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ＮＯX吸収剤６２内の硝酸イオンＮＯ3-がＮＯ2の形でＮＯX吸収剤６２から放出される。次いで放出されたＮＯXは排気ガス中に含まれる未燃ＨＣ，ＣＯによって還元される。
【００２６】
このように排気ガスの空燃比がリーンであるとき、即ちリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときには排気ガス中のＮＯXがＮＯX吸収剤６２内に吸収される。しかしながらリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われるとその間にＮＯX吸収剤６２のＮＯX吸収能力が飽和してしまい、斯くしてＮＯX吸収剤６２によりＮＯXを吸収できなくなってしまう。そこで本発明による実施例ではＮＯX吸収剤６２の吸収能力が飽和する前に還元剤供給弁１６から還元剤を供給することによって排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによってＮＯX吸収剤６２からＮＯXを放出させるようにしている。
【００２７】
ところで排気ガス中にはＳＯX、即ちＳＯ2が含まれており、このＳＯ2がＮＯX吸蔵触媒６２に流入するとこのＳＯ2は白金Ｐｔ６１において酸化されてＳＯ3となる。次いでこのＳＯ3はＮＯX吸収剤６２内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硫酸イオンＳＯ42-の形でＮＯX吸収剤６２内に拡散し、安定した硫酸塩ＢａＳＯ4を生成する。しかしながらＮＯX吸収剤６２が強い塩基性を有するためにこの硫酸塩ＢａＳＯ4は安定していて分解しづらく、排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけでは硫酸塩ＢａＳＯ4は分解されずにそのまま残る。従ってＮＯX吸収剤６２内には時間が経過するにつれて硫酸塩ＢａＳＯ4が増大することになり、斯くして時間が経過するにつれてＮＯX吸収剤６２が吸収しうるＮＯX量が低下することになる。
【００２８】
ところでこの場合、ＮＯX吸蔵触媒１４の温度を６００℃以上のＳＯX放出温度まで上昇させた状態でＮＯX吸蔵触媒１４に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするとＮＯX吸収剤６２からＳＯXが放出される。ただし、この場合ＮＯX吸収剤６２からは少しずつしかＳＯXが放出されない。従ってＮＯX吸収剤６２から全ての吸収ＳＯXを放出させるには長時間に亘って空燃比をリッチにしなければならず、斯くして多量の燃料或いは還元剤が必要になるという問題がある。また、ＳＯX吸収剤６２から放出されたＳＯXは大気中に排出されることになり、このことも好ましいことではない。
【００２９】
そこで本発明による実地例ではＮＯX吸蔵触媒１４の上流にＳＯXトラップ触媒１３を配置してこのＳＯXトラップ触媒１３により排気ガス中に含まれるＳＯXを捕獲し、それによってＮＯX吸蔵触媒１４にＳＯXが流入しないようにしている。次にこのＳＯXトラップ触媒１３について説明する。
【００３０】
図３はこのＳＯXトラップ触媒１３の基体６５の表面部分の断面を図解的に示している。図３に示されるように基体６５の表面上にはコート層６６が形成されており、このコート層６６の表面上には貴金属触媒６７が分散して担持されている。本発明による実施例では貴金属触媒６７として白金が用いられており、コート層６６を構成する成分としては例えばカリウム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、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。即ち、ＳＯXトラップ触媒１３のコート層６６は強塩基性を呈している。
【００３１】
さて、排気ガス中に含まれるＳＯX、即ちＳＯ2は図３に示されるように白金Ｐｔ６７において酸化され、次いでコート層６６内に捕獲される。即ち、ＳＯ2は硫酸イオンＳＯ42-の形でコート層６６内に拡散し、硫酸塩を形成する。なお、上述したようにコート層６６は強塩基性を呈しており、従って図３に示されるように排気ガス中に含まれるＳＯ2の一部は直接コート層６６内に捕獲される。
【００３２】
図３においてコート層６６内における濃淡は捕獲されたＳＯXの濃度を示している。図３からわかるようにコート層６６内におけるＳＯX濃度はコート層６６の表面近傍が最も高く、奥部に行くに従って次第に低くなっていく。コート層６６の表面近傍におけるＳＯX濃度が高くなるとコート層６６の表面の塩基性が弱まり、ＳＯXの捕獲能力が弱まる。ここで排気ガス中に含まれるＳＯXのうちでＳＯXトラップ触媒１３に捕獲されるＳＯXの割合をＳＯXトラップ率と称すると、コート層６６の表面の塩基性が弱まればそれに伴なってＳＯXトラップ率が低下することになる。
【００３３】
なお、コート層６６の表面近傍におけるＳＯX濃度が高くなるのは例えば５万ｋｍ程度の長距離を走行した後であり、従ってＳＯXトラップ触媒１３のＳＯXトラップ能力は長期間に亘って弱まることはない。なお、ＳＯXトラップ能力が弱まった場合には本発明による実施例では排気ガスの空燃比がリーンのもとでＳＯXトラップ触媒１３の温度を上昇させる昇温制御を行い、それによってＳＯXトラップ能力を回復させるようにしている。
【００３４】
即ち、排気ガスの空燃比がリーンのもとでＳＯXトラップ触媒１３の温度を上昇させるとコート層６６内の表面近傍に集中的に存在するＳＯXはコート層６６内におけるＳＯX濃度が均一となるようにコート層６６の奥部に向けて拡散していく。即ち、コート層６６内に生成されている硝酸塩はコート層６６の表面近傍に集中している不安定な状態からコート層６６内の全体に亘って均一に分散した安定した状態に変化する。コート層６６内の表面近傍に存在するＳＯXがコート層６６の奥部に向けて拡散するとコート層６６の表面近傍のＳＯX濃度が低下し、斯くしてＳＯXトラップ触媒１３の昇温制御が完了するとＳＯXトラップ能力が回復することになる。
【００３５】
上述したようにＳＯXトラップ触媒１３のＳＯXトラップ能力は長期間に亘って弱まることはない。しかしながらＳＯXトラップ率は機関の運転状態に応じて変化し、このＳＯXトラップ率の変化が図４および図５に示されている。
【００３６】
図４はＳＯXトラップ触媒１３の温度ＴとＳＯXトラップ率との関係を示している。図４に示されるようにＳＯXトラップ触媒１３の温度ＴがＳＯXトラップ触媒１３により定まる予め定められた限界温度Ｔｏ以上のときにはＳＯXトラップ率はほぼ１００パーセントであり、ＳＯXトラップ触媒１３の温度Ｔが限界温度Ｔｏよりも低くなると白金６７の活性が弱まるためにＳＯXトラップ率が低下する。また、燃料噴射量が多いほど、即ち排気ガス中に含まれるＳＯX量が多くなるほどＳＯXトラップ率が低下する。
【００３７】
図５は吸入空気量Ｇａ、即ちＳＯXトラップ触媒１３を流れる排気ガスの空間速度とＳＯXトラップ率との関係を示している。図５に示されるように吸入空気量ＧｏがＳＯXトラップ触媒１３により定まる予め定められた限界空気量Ｇｏよりも少ないときにはＳＯXトラップ率はほぼ１００パーセントであり、吸入空気量Ｇが限界空気量Ｇｏを越えるとＳＯXトラップ触媒１３を流れる排気ガスの空間速度が高くなるためにＳＯXトラップ率が低下する。
【００３８】
ＳＯXトラップ率が低下するとＳＯXトラップ触媒１３をすり抜けたＳＯXがＮＯX吸蔵触媒１４に流入することになり、このようにＳＯXがＮＯX吸蔵触媒１４に流入すると、即ちＳＯXトラップ触媒１３によるＮＯX吸蔵触媒１４へのＳＯX流入阻止作用が中断されるとＳＯXトラップ触媒１３をＮＯX吸蔵触媒１４の上流に配置した意味がなくなってしまう。従って、ＳＯXトラップ触媒１３を用いた場合にはＮＯX吸蔵触媒１４へのＳＯX流入阻止作用が中断されることなく、ＳＯXトラップ率を高いＳＯXトラップ率に維持し続けることが必要となる。
【００３９】
そこで本発明では電動装置を利用してＳＯXトラップ触媒１３のＳＯXトラップ率が予め定められた高いＳＯXトラップ率、例えばほぼ１００パーセントに維持されるように機関による車両駆動力と電動装置による車両駆動力とを調整するようにしている。
【００４０】
即ち、ＳＯXトラップ触媒１３の温度Ｔが限界温度Ｔｏよりも低下した場合には機関による車両駆動力を増大させれば排気温が上昇し、斯くしてＳＯXトラップ触媒１３の温度Ｔを限界温度Ｔｏ以上にすることができる。ただし、このとき吸入空気量Ｇａが限界空気量Ｇｏよりも低ければＳＯXトラップ率は予め定められた高いＳＯXトラップ率まで上昇するが吸入空気量Ｇａが限界空気量Ｇｏよりも多いときにはＳＯXトラップ率は予め定められた高いＳＯXトラップ率まで上昇しえない。
【００４１】
従って本発明による実施例ではＳＯXトラップ触媒１３の温度Ｔが限界温度Ｔｏ以下のときには機関の出力トルクを増大したときにＳＯXトラップ率が予め定められた高いＳＯXトラップ率になるか否かに応じて機関による車両駆動力と電動装置による車両駆動力とを調整するようにしている。
【００４２】
即ち、具体的に言うと機関の出力トルクを増大したときにＳＯXトラップ率が予め定められた高いＳＯXトラップ率になるときには機関の出力トルクを要求トルクに対して増大するようにしている。このことを説明するために図６にアクセルペダル３２の等踏込み量線ｄ1〜ｄｉと、機関回転数Ｎと、機関の出力トルクＴＱとの関係を示す。なお、図６においてアクセルペダル３２の踏込み量はｄ1からｄｉに向けて大きくなる。図６においてアクセルペダル３２の踏込み量と機関回転数Ｎが定まるとそのときの出力トルクＴＱが要求トルクとなる。
【００４３】
即ち、例えば今、図６においてＡ点で示される運転状態であったとする。このような運転状態のときにＳＯXトラップ触媒１３の温度Ｔが限界温度Ｔｏ以下となり、このとき機関の出力トルクを増大するとＳＯXトラップ率が予め定められた高いＳＯXトラップ率になるときには機関の出力トルクが図６のＡ点で示される要求トルクから例えばＢ点で示される出力トルクまでΔＴＱだけ徐々に増大せしめられる。それによってＳＯXトラップ率がほぼ１００パーセントまで増大せしめられる。
【００４４】
また、この実施例では機関の出力トルクがΔＴＱだけ増大せしめられたときに車両駆動力が増大しないように出力トルクの増大分ΔＴＱを電動装置による発電作用のために消費するようにしている。即ち、このときには電動装置が発電機として作動せしめられ、出力トルクの増大分ΔＴＱは発電機による発電作用のために使用される。
【００４５】
これに対し、ＳＯXトラップ触媒１３の温度Ｔが限界温度Ｔｏ以下となり、機関の出力トルクを増大したとしてもＳＯXトラップ率が予め定められた高いＳＯXトラップ率にならないときには、即ち吸入空気量Ｇａが限界空気量Ｇｏよりも多いときには機関の出力トルクを増大してもＳＯXがＮＯX吸蔵触媒１４に流入し続け、従ってＳＯXトラップ触媒１３をＮＯX吸蔵触媒１４の上流に配置した意味がなくなる。従ってこのときには機関を停止すると共に電動装置によって車両を駆動するようにしている。即ち、このとき機関の出力トルクが例えば図６においてＡ点で示される出力トルクであったとすると電動装置はＡ点で示される出力トルクを発生するように駆動される。
【００４６】
このように本発明による実施例ではＳＯXトラップ触媒１３の温度Ｔが限界温度Ｔｏ以下となり、かつ吸入空気量Ｇａが限界空気量Ｇｏよりも多いときには機関が停止される。このような運転状態は主に機関暖機運転時に生じ、従って機関暖機運転時には機関が停止される場合がある。
【００４７】
一方、本発明による実施例ではＳＯXトラップ触媒１３の温度Ｔが限界温度Ｔｏ以上のときにはＳＯXトラップ触媒１３の温度低下以外の理由によってＳＯXトラップ率が低下しない限り、機関によって車両が駆動される。これに対し、ＳＯXトラップ触媒１３の温度Ｔが限界温度Ｔｏ以上のときに吸入空気量Ｇａが限界空気量Ｇｏよりも多くなってＳＯXトラップ率が低下したときにはＳＯXトラップ触媒１３の温度Ｔを低下させるために機関の出力トルクを要求トルクに対して減少させ、このとき車両の駆動力が変化しないように出力トルクの減少分を電動装置による車両駆動力により補充するようにしている。
【００４８】
即ち、例えば今、図６においてＢ点で示される運転状態であったとする。このときＳＯXトラップ触媒１３の温度Ｔが限界温度Ｔｏ以上となっており、吸入空気量Ｇａが限界空気量Ｇｏよりも多くなったとすると機関の出力トルクが図６のＢ点で示される要求トルクから例えばＡ点で示される出力トルクまでΔＴＱだけ徐々に減少せしめられ、この出力トルクの減少分が電気モータ２７の駆動力によって補充される。
【００４９】
図７に運転制御ルーチンを示す。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７を参照すると、まず初めにステップ７０において図６に示される関係からアクセルペダル３２の踏込み量ｄ1〜ｄｉおよび機関回転数Ｎに基づいて要求トルクＴＱが算出される。次いでステップ７１では温度センサ１５により推定されたＳＯXトラップ触媒１３の温度Ｔが限界温度Ｔｏよりも高いか否かが判別され、Ｔ＞Ｔｏのときにはステップ７２に進んで吸入空気量検出器８により検出された吸入空気量Ｇが限界空気量Ｇｏよりも多いか否かが判別される。Ｇ≦Ｇｏのときにはステップ７３に進む。
【００５０】
図４および図５からわかるようにＴ＞ＴｏでかつＧ≦ＧｏのときにはＳＯXトラップ率がほぼ１００パーセントになっている。従ってＳＯXトラップ率がほぼ１００パーセントのときにステップ７３に進むことがわかる。ステップ７３ではステップ７０において算出された要求トルクＴＱが最終的な機関の要求トルクとされ、次いでステップ７４ではこの最終的な要求トルクが得られるように燃料の噴射制御が行われる。次いでステップ７５では電気モータ２７が自由に回転する状態とされる。次いでステップ７６ではトルク補正値ΔＴＱＵ、ΔＴＱＤがクリアされる。
【００５１】
これに対し、ステップ７２においてＧ＞Ｇｏであると判別されたときにはＳＯXトラップ率をほぼ１００パーセントまで上昇させるためにステップ７７に進んで機関の出力トルクが徐々に減少せしめられる。即ち、まず初めにステップ７７においてトルク減少補正量ΔＴＱＤに一定値αが加算される。次いでステップ７８ではステップ７０において算出された要求トルクＴＱからトルク減少補正量ΔＴＱＤが減算され、減算結果が最終的な機関の要求トルクＴＱｅ（＝ＴＱ−ΔＴＱＤ）とされる。次いでステップ７９ではこの最終的な要求トルクＴＱｅが得られるように燃料の噴射制御が行われる。
【００５２】
次いでステップ８０ではトルク減少補正量ΔＴＱＤが車両を駆動するための電気モータ２７の出力トルクＴＱｍとされる。次いでステップ８１では出力トルクＴＱｍを発生するように電気モータ２７が駆動される。次いでステップ８２ではトルク増大補正量ΔＴＱＵがクリアされる。
【００５３】
一方、ステップ７１においてＴ≦Ｔｏであると判断されたときにはステップ８３に進んで吸入空気量Ｇが限界空気量Ｇｏよりも多いか否かが判別される。Ｇ≦ＧｏのときにはＳＯXトラップ触媒１３を昇温させることによってＳＯXトラップ率をほぼ１００パーセントにすることができ、従ってＧ≦Ｇｏのときにはステップ８４に進んで機関の出力トルクが徐々に増大される。
【００５４】
即ち、まず初めにステップ８４においてトルク増大補正量ΔＴＱＵに一定値βが加算される。次いでステップ８５ではステップ７０において算出された要求トルクＴＱにトルク増大補正量ΔＴＱＵが加算され、加算結果が最終的な機関の要求トルクＴＱｅ（＝ＴＱ＋ΔＴＱＵ）とされる。次いでステップ８６ではこの最終的な要求トルクＴＱｅが得られるように燃料の噴射制御が行われる。
【００５５】
次いでステップ８７では電気モータ２７が発電機として作動せしめられ、トルク増大補正量ΔＴＱＵが発電のために消費される。次いでステップ８８ではトルク減少補正量ΔＴＱＤがクリアされる。
【００５６】
これに対しステップ８３においてＧ＞Ｇｏであると判断されたときには機関の出力トルクを調整してもＳＯXトラップ率をほぼ１００パーセントまで上昇させることはできない。従ってこのときにはステップ８９に進んで機関が停止される。次いでステップ９０ではステップ７０において算出された要求トルクＴＱが車両を駆動するための電気モータ２７の出力トルクＴＱｍとされる。次いでステップ９１では出力トルクＴＱｍを発生するように電気モータ２７が駆動される。このとき変速機２５はニュートラル位置とされる。次いでステップ７６に進む。
【００５７】
次に図８を参照しつつ電動装置の別の実施例について説明する。
図８を参照するとこの実施例では電動装置が、電気モータおよび発電機として作動する一対のモータジェネレータ１００，１０１と遊星歯車機構１０２とにより構成される。この遊星歯車機構１０２はサンギア１０３と、リングギア１０４と、サンギア１０３とリングギア１０４間に配置されたプラネタリギア１０５と、プラネタリギア１０５を担持するプラネタリキャリア１０６とを具備する。サンギア１０３はモータジェネレータ１０１の回転軸１０７に連結され、プラネタリキャリア１０６は内燃機関１の出力軸１１１に連結される。また、リングギア１０４は一方ではモータジェネレータ１００の回転軸１０８に連結され、他方では駆動輪に連結された出力軸１１０にベルト１０９を介して連結される。従ってリングギア１０４が回転するとそれに伴なって出力軸１１０が回転せしめられることがわかる。
【００５８】
この電動装置の詳細な作動については説明を省略するが概略的に言うと、モータジェネレータ１００が主に電動モータとして作動し、モータジェネレータ１０１は主に発電機として作動する。
【００５９】
即ち、内燃機関１の出力のみによって車両を駆動するときはモータジェネレータ１０１の回転が停止される。このとき内燃機関１の出力軸１１１が回転するとリングギア１０４が回転せしめられる。リングギア１０４が回転せしめられるとリングギア１０４の回転力はベルト１０９を介して出力軸１１０に伝達され、それによって車両が駆動せしめられる。このときモータジェネレータ１００は空転する。
【００６０】
一方、電動力のみによって車両を駆動するときには内燃機関１の運転は停止され、モータジェネレータ１００によって車両が駆動される。即ち、モータジェネレータ１００が回転せしめられるとリングギア１０４が回転せしめられ、リングギア１０４の回転力はベルト１０９を介して出力軸１１０に伝達され、それによって車両が駆動せしめられる。一方、このときプラネタリキャリア１０６は回転しないのでリングギア１０４が回転するとサンギア１０３が回転せしめられ、このときモータジェネレータ１０１は空転する。
【００６１】
一方、内燃機関の駆動力に電動力を重疊するときには内燃機関１に加えてモータジェネレータ１００が駆動され、このときにはリングギア１０４の回転力にプラネタリキャリア１０６の回転力が重疊される。一方、このときモータジェネレータ１０１は発電作用をなす。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】ＮＯX吸蔵触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。
【図３】ＳＯXトラップ触媒の基体の表面部分の断面図ある。
【図４】ＳＯXトラップ率を示す図である。
【図５】ＳＯXトラップ率を示す図である。
【図６】内燃機関の出力トルクを示す図である。
【図７】運転制御を行うためのフローチャートである。
【図８】電動装置の別の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
５    排気マニホルド
１３    ＳＯXトラップ触媒
１４    ＮＯX吸蔵触媒
２５    変速機
２７    電気モータ
【図１】
2008179330.tif 000003
【図２】
2008179330.tif 000004
【図３】
2008179330.tif 000005
【図４】
2008179330.tif 000006
【図５】
2008179330.tif 000007
【図６】
2008179330.tif 000008
【図７】
2008179330.tif 000009
【図８】
2008179330.tif 000010