(57)【要約】【課題】排気浄化機能を維持しながらも、前段の触媒の容量を削減することの可能な内燃機関の排気浄化方法を提供する。【解決手段】この内燃機関１の排気浄化方法では、内燃機関１の排気通路１２に配置されるＮＯx吸蔵還元型の第１触媒２０よりも排気流れ下流側に配置されるＮＯx吸蔵還元型の第２触媒２１に流入する排気の温度が１００［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲であるとき、第１触媒２０に流入する排気の温度と、第２触媒２１に流入する排気の温度との差を５０［℃］以上から１５０［℃］以下の範囲に設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）の排気通路（１２）に配置されるＮＯx吸蔵還元型の第１触媒（２０）よりも排気流れ下流側に配置されるＮＯx吸蔵還元型の第２触媒（２１）に流入する排気の温度が１００［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲であるとき、前記第１触媒に流入する排気の温度と、前記第２触媒に流入する排気の温度との差を５０［℃］以上から１５０［℃］以下の範囲に設定する
内燃機関の排気浄化方法。
【請求項２】
前記第１触媒のＮＯx吸蔵量が飽和状態になった場合には、前記第１触媒に流入する排気の温度が２５０［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲であるときに、前記第１触媒に流入する排気中の酸素比率を７［％］以上に設定する
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化方法。
【請求項３】
内燃機関（１）の排気通路（１２）に配置されるＮＯx吸蔵還元型の第１触媒（２０）と、
前記排気通路において前記第１触媒よりも排気流れ下流側に配置されるＮＯx吸蔵還元型の第２触媒（２１）と、を備え、
前記第２触媒に流入する排気の温度が２００［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲であるときに、前記第１触媒に流入する排気の温度と、前記第２触媒に流入する排気の温度との差が５０［℃］以上から１５０［℃］以下の範囲に設定される
内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記内燃機関の駆動を制御する制御部（４０）と、
前記第１触媒のＮＯx吸蔵量を検出する吸蔵量検出部（３２，３３）と、を備え、
前記制御部は、
前記第１触媒のＮＯx吸蔵量が飽和状態であることを検出した場合、前記第１触媒に流入する排気の温度が２５０［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲であるときに、前記第１触媒に流入する排気中の酸素比率が７［％］以上となるように前記内燃機関のリーンバーン制御を実行する
請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記第２触媒に流入する排気の温度を調整する温度調整部（２２）を更に備える
請求項３又は４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方法、及び排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気浄化装置としては、特許文献１に記載の装置がある。特許文献１に記載の排気浄化装置は、窒素酸化物（以下、「ＮＯx」）吸着材と、ＮＯx吸蔵還元型触媒とを備えている。ＮＯx吸着材及びＮＯx吸蔵還元型触媒は、内燃機関の排気管に配置されている。ＮＯx吸着材は、ＮＯx吸蔵還元型触媒よりも排気流れ上流側に配置されている。ＮＯx吸着材は、エンジンの排気に含まれるＮＯxを吸着する。これにより、ＮＯxの除去された排気がＮＯx吸蔵還元型触媒に接触するため、ＮＯx吸蔵還元型触媒における炭化水素（以下、「ＨＣ」）及び一酸化炭素（以下、「ＣＯ」）と酸素（以下、「Ｏ2」）との反応性が向上する。また、ＮＯx吸着材は排気の低温域でＮＯxを吸着するため、低温域におけるＮＯxの排出が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８９０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の排気浄化装置では、例えば内燃機関の低負荷運転が継続したような場合、排気が低温域で推移し続ける。このような状況で前段のＮＯx吸着材がＮＯxを吸着し続けると、ＮＯx吸着材のＮＯx吸蔵量が飽和状態となる可能性がある。ＮＯx吸着材のＮＯx吸蔵量が飽和状態になると、排気に含まれるＮＯxをＮＯx吸着材で吸着することができないため、車外に排出される排気のＮＯx比率が高くなる懸念がある。これを回避するためには、例えばＮＯx吸着材の容量を拡大すればよいが、ＮＯx吸着材に用いられる貴金属が増加することになるため、コストアップが避けられない。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気浄化機能を維持しながらも、前段の触媒の容量を削減することの可能な内燃機関の排気浄化方法、及び排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、内燃機関（１）の排気浄化方法では、内燃機関の排気通路（１２）に配置されるＮＯx吸蔵還元型の第１触媒（２０）よりも排気流れ下流側に配置されるＮＯx吸蔵還元型の第２触媒（２１）に流入する排気の温度が１００［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲であるとき、第１触媒に流入する排気の温度と、第２触媒に流入する排気の温度との差を５０［℃］以上から１５０［℃］以下の範囲に設定する。
【０００７】
また、内燃機関（１）の排気浄化装置（２）は、内燃機関（１）の排気通路（１２）に配置されるＮＯx吸蔵還元型の第１触媒（２０）と、  排気通路において第１触媒よりも排気流れ下流側に配置されるＮＯx吸蔵還元型の第２触媒（２１）と、を備える。排気浄化装置では、第２触媒に流入する排気の温度が２００［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲であるときに、第１触媒に流入する排気の温度と、第２触媒に流入する排気の温度との差が５０［℃］以上から１５０［℃］以下の範囲に設定される。
【０００８】
ＮＯx吸蔵還元型の触媒は、流入する排気の温度が２００［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲である場合、排気の空燃比がリーンとなったときに排気中のＮＯをＮＯxとして吸蔵することができる。すなわち、ＮＯx吸蔵還元型の触媒は、ＮＯxの自己吸蔵が可能である。ＮＯx吸蔵還元型の触媒に吸蔵されたＮＯxは、排気の空燃比がリッチとなったときに、排気中のＨＣやＣＯ等の還元性成分と反応して還元される。
【０００９】
また、ＮＯx吸蔵還元型の触媒は、流入する排気の温度が２００［℃］未満である場合、排気中のＮＯをＮＯxとして吸蔵することが難しくなる。すなわち、ＮＯx吸蔵還元型の触媒は、ＮＯxの自己吸蔵が難しくなる。但し、ＮＯx吸蔵還元型の触媒は、流入する排気の温度が２００［℃］未満である場合でも、排気中にＮＯ2が含まれていれば、これを吸蔵することは可能である。
【００１０】
さらに、ＮＯx吸蔵還元型の触媒は、ＮＯxの吸蔵量が飽和状態になると、ＮＯxを含む排気が触媒の後方へと流出する。この際、触媒に流入する排気の温度が２５０［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲であれば、触媒から流出するＮＯxに対するＮＯ2の比率が高くなることが発明者らにより確認されている。
【００１１】
以上のようなＮＯx吸蔵還元型の触媒の特性に鑑みると、上記方法及び構成によれば、第２触媒に流入する温度が２００［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲であるとき、排気中のＮＯxを第１触媒及び第２触媒のいずれかで吸蔵することができる。よって、排気浄化機能を確保することができる。
【００１２】
一方、例えば車両が低負荷運転を継続しているような状況では、第２触媒に流入する排気の温度が１００［℃］以上から２００［℃］以下の範囲になる可能性がある。このような状況では、第２触媒での自己吸蔵が難しくなる。しかしながら、第１触媒に流入する排気の温度と、第２触媒に流入する排気の温度との差が５０［℃］以上から１５０［℃］以下の範囲であれば、第１触媒に流入する排気の温度が２５０［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲になる状況が生じ得る。すなわち、第１触媒でＮＯxを吸蔵することができる。また、第１触媒のＮＯxの吸蔵量が飽和状態になった場合には、第１触媒からＮＯ2リッチな排気が排出されるが、この排気中のＮＯ2は後段の第２触媒で吸蔵することができる。よって、第１触媒及び第２触媒の両者で排気浄化機能を確保することができる。
【００１３】
このように、第１触媒及び第２触媒の両者で排気浄化機能を確保する構成であれば、排気浄化機能を担保しながらも、第１触媒の容量的な制約を緩和することができる。すなわち、前段の第１触媒の容量を削減することができる。
【００１４】
なお、上記手段、及び特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、排気浄化機能を維持しながらも、前段の触媒の容量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態の内燃機関及び排気浄化装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】ＮＯx吸蔵還元型の触媒に流入する排気の温度と、触媒に流入する排気中のＯ2比率と、触媒通過後の排気中のＮＯxに対するＮＯ2の比率との関係を示すグラフである。
【図３】実施形態の排気浄化装置の動作例を模式的に示す図である。
【図４】実施形態の排気浄化装置の動作例を模式的に示す図である。
【図５】第１触媒に流入する排気の温度と、ＮＯｘ浄化率との関係を示すグラフである。
【図６】他の実施形態の内燃機関及び排気浄化装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、内燃機関の排気浄化方法及び排気浄化装置の一実施形態について説明する。
図１に示されるように、本実施形態の内燃機関１には、燃料噴射弁１０が取り付けられている。燃料噴射弁１０は、内燃機関１の図示しない燃焼室に燃料を噴射する。
【００１８】
内燃機関１には、燃焼室に連通される吸気通路１１及び排気通路１２が接続されている。内燃機関１では、吸気通路１１を通じて燃焼室に導入される吸入空気と、燃料噴射弁１０から噴射される燃料とにより混合気が生成される。この混合気が燃焼することにより内燃機関１の動力が得られる。混合気の燃焼により生成される排気は、排気通路１２を通じて車外へと排出される。
【００１９】
吸気通路１１には、スロットルバルブ１３と、エアフロメータ３０とが設けられている。スロットルバルブ１３は、その開閉動作により内燃機関１の吸入空気量を調整する。エアフロメータ３０は、スロットルバルブ１３よりも空気流れ上流側に配置されている。エアフロメータ３０は、内燃機関１の吸入吸気量に応じた検出信号を出力する。
【００２０】
排気通路１２には、第１触媒２０、及び第２触媒２１が配置されている。第２触媒２１は、第１触媒２０よりも排気流れ下流側に配置されている。
【００２１】
第１触媒２０及び第２触媒２１は、ＮＯx吸蔵還元型の触媒である。すなわち、第１触媒２０及び第２触媒２１は、流入する排気の空燃比が所定の空燃比よりもリーン側である場合には、すなわち所定の空燃比よりも大きい値である場合には、排気中のＮＯをＮＯxとして吸蔵する。また、第１触媒２０及び第２触媒２１は、流入する排気の空燃比が所定の空燃比よりもリッチ側である場合には、すなわち所定の空燃比よりも小さい値である場合には、排気中のＨＣやＣＯ等の還元剤を用いて、吸蔵されたＮＯxを窒素（以下、「Ｎ2」）に還元して浄化する。なお、所定の空燃比は、第１触媒２０及び第２触媒２１の性能に応じて適宜設定される。
【００２２】
排気通路１２には、温度センサ３１と、ＮＯxセンサ３２〜３４とが設けられている。
【００２３】
温度センサ３１、及びＮＯxセンサ３２は、第１触媒２０に対して排気流れ上流側に配置されている。温度センサ３１は、第１触媒２０に流入する排気の温度に応じた検出信号を出力する。ＮＯxセンサ３２は、第１触媒２０に流入する排気中のＮＯx量に応じた検出信号を出力する。
【００２４】
ＮＯxセンサ３３は、第１触媒２０に対して排気流れ下流側であって、且つ第２触媒２１に対して排気流れ上流側に配置されている。ＮＯxセンサ３４は、第１触媒２０から排出される排気中のＮＯx量に応じた検出信号、換言すれば第２触媒２１に流入する排気中のＮＯx量に応じた検出信号を出力する。
【００２５】
ＮＯxセンサ３４は、第２触媒２１に対して排気流れ下流側に配置されている。ＮＯxセンサ３４は、第２触媒２１から排出される排気中のＮＯx量に応じた検出信号を出力する。
【００２６】
内燃機関１には、内燃機関１の駆動を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０が設けられている。本実施形態では、ＥＣＵ４０が制御部に相当する。ＥＣＵ４０には、温度センサ３１、及びＮＯxセンサ３２〜３４のそれぞれの検出信号が取り込まれている。また、ＥＣＵ４０には、車両に設けられるアクセルポジションセンサ３５、及びクランクポジションセンサ３６のそれぞれの検出信号が取り込まれている。アクセルポジションセンサ３５は、運転者のアクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力する。クランクポジションセンサ３６は、内燃機関１のクランク軸の回転角に応じた検出信号を出力する。
【００２７】
ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータを中心に構成されており、メモリやＣＰＵ等を備えている。ＥＣＵ４０は、各センサ３０〜３６により内燃機関１の機関出力や運転状態を検出し、検出される機関出力や運転状態に基づいて燃料噴射弁１０やスロットルバルブ１３の駆動を制御する。
【００２８】
例えばＥＣＵ４０は、アクセルポジションセンサ３５の検出信号に基づいてアクセルペダルの踏み込み量を検出する。また、ＥＣＵ４０は、クランクポジションセンサ３６の検出信号に基づいて、クランク角、及び機関回転速度を検出する。ＥＣＵ４０は、アクセルペダルの踏み込み量、クランク角、及び機関回転速度等に基づいて、燃料噴射弁１０の燃料噴射量及び燃料噴射時期、並びにスロットルバルブ１３の開度等を機関運転状態に適合するように制御する。この際、ＥＣＵ４０は、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側になるように、燃料噴射弁１０及びスロットルバルブ１３を駆動させる、いわゆるリーンバーン制御を行う。
【００２９】
リーンバーン制御の実行時、排気中のＮＯx量が多くなる。排気中のＮＯxは、排気が第１触媒２０及び第２触媒２１を通過する際に、それらの触媒２０，２１により吸蔵される。以下、第１触媒２０及び第２触媒２１に吸蔵されたＮＯxを「吸蔵ＮＯx」と称する。ＥＣＵ４０がリーンバーン制御を継続すると、第１触媒２０及び第２触媒２１のＮＯx吸蔵量が増加する。ＥＣＵ４０は、第１触媒２０及び第２触媒２１のＮＯx吸蔵量が増加した際、排気の空燃比をリーン側に一時的に変化させる、いわゆるリッチスパイクを実行することにより、排気中のＨＣ量及びＣＯ量を増加させる。これにより、排気中のＨＣ及びＣＯにより第１触媒２０及び第２触媒２１の吸蔵ＮＯxが窒素（以下、「Ｎ2」）に還元されて浄化される。よって、リッチスパイクを定期的に行うことにより、第１触媒２０及び第２触媒２１における排気中のＮＯxの浄化機能を担保することができる。以下では、便宜上、第１触媒２０及び第２触媒２１における排気中のＮＯx浄化機能を、単に排気浄化機能と称する。
【００３０】
本実施形態の排気浄化装置２は、第１触媒２０、第２触媒２１、温度センサ３１、ＮＯxセンサ３２〜３４、及びＥＣＵ４０により構成されている。
【００３１】
次に、排気浄化装置２の構成について詳しく説明する。はじめに、第１触媒２０、及び第２触媒２１の特性について詳しく説明する。
【００３２】
第１触媒２０及び第２触媒２１のようなＮＯx吸蔵還元型の触媒は、流入する排気の温度が２００［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲である場合、排気中のＮＯをＮＯxとして吸蔵することができる。すなわち、ＮＯx吸蔵還元型の触媒は、ＮＯxの自己吸蔵が可能である。
【００３３】
また、ＮＯx吸蔵還元型の触媒は、流入する排気の温度が２００［℃］未満である場合、排気中のＮＯをＮＯxとして吸蔵することが難しくなる。すなわち、触媒によるＮＯxの自己吸蔵が難しくなる。但し、ＮＯx吸蔵還元型の触媒は、流入する排気の温度が２００［℃］未満の場合でも、排気中にＮＯ2が含まれていれば、これを吸蔵することは可能である。
【００３４】
さらに、ＮＯx吸蔵還元型の触媒においてＮＯx吸蔵量が飽和状態になると、ＮＯxを含む排気が触媒の後方へと流出してしまう。この際、触媒から流出するＮＯxに対するＮＯ2比率は、触媒に流入する排気中のＯ2比率と、触媒に流入する排気の温度とにより変化することが発明者らの実験により確認されている。
【００３５】
詳しくは、図２に示されるように、触媒に流入する排気の温度が２５０［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲である場合、触媒通過後の排気中のＮＯxに対するＮＯ2の比率が高まる。触媒に流入する排気の温度が２５０［℃］未満の場合には、排気の温度が低温のためにＮＯ2が生成され難いため、ＮＯ2比率が低下すると考えられる。また、触媒に流入する排気の温度が３５０［℃］を超えると、排気の温度によりＮＯ2が分解されてしまうため、ＮＯ2比率が低下すると考えられる。
【００３６】
一方、触媒に流入する排気中のＯ2比率が７［％］以上である場合、触媒通過後の排気中のＮＯxに対するＮＯ2の比率が高まる。
【００３７】
以上により、ＮＯx吸蔵還元型の触媒においてＮＯx吸蔵量が飽和状態になった場合には、触媒に流入する排気の温度が２５０［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲であるときに、触媒に流入する排気中のＯ2比率を７［％］以上に設定すれば、触媒通過後の排気中のＮＯxに対するＮＯ2の比率を高めることができる。
【００３８】
次に、このようなＮＯx吸蔵還元型の触媒の特性に基づく排気浄化の原理について説明する。
【００３９】
図１に示されるような排気浄化装置２では、第２触媒２１に流入する排気の温度が２００［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲であれば、第２触媒２１がＮＯxを自己吸蔵できる。よって、排気浄化機能を確保することができる。
【００４０】
一方、内燃機関１の低負荷運転時には、第２触媒２１に流入する排気の温度が２００［℃］未満となる状況が生じ得る。このような状況では、第２触媒２１が排気中のＮＯをＮＯxとして吸蔵できないため、第２触媒２１で排気浄化機能を確保することができない。しかしながら、このような状況であっても、第１触媒２０に流入する排気の温度が２００［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲であれば、第１触媒２０が排気中のＮＯをＮＯxとして吸蔵できるため、排気浄化機能を確保することが可能である。
【００４１】
ただし、内燃機関１の低負荷運転の継続等により第１触媒２０のＮＯx吸蔵量が飽和状態になった場合、第１触媒２０に流入する排気の温度が２００［℃］以上から２５０［℃］であると、ＮＯリッチな排気が第１触媒２０から排出される可能性がある。この場合、第２触媒２１に流入する排気の温度が２００［℃］未満であると、第２触媒２１では排気中のＮＯを吸蔵できず、排気浄化機能を担保することができない。
【００４２】
これに対し、内燃機関１の低負荷運転の継続等により第１触媒２０のＮＯx吸蔵量が飽和状態になった場合でも、第１触媒２０に流入する排気の温度が２５０［℃］から３５０［℃］の範囲であれば、ＮＯ2リッチな排気が第１触媒２０から排出される。特に、第１触媒２０に流入する排気中のＯ2比率が７［％］以上であれば、ＮＯ2リッチな高い排気を第１触媒２０から効果的に排出することができる。第１触媒２０からＮＯ2リッチな排気が排出されるのであれば、そのＮＯ2を第２触媒２１で吸蔵することができるため、排気浄化機能を担保することができる。
【００４３】
次に，以上のような排気浄化の原理に基づき構成される本実施形態の排気浄化装置２の具体的な構成について説明する。
【００４４】
本実施形態の排気浄化装置２では、第２触媒２１に流入する排気の温度が１００［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲になるとき、第１触媒２０に流入する排気の温度と、第２触媒２１に流入する排気の温度との差が５０［℃］以上から１５０［℃］以下の範囲となる。具体的には、この条件を満たすように、内燃機関１から第１触媒２０までの排気通路１２ａの長さＬ１や、第１触媒２０から第２触媒２１までの排気通路１２ｂの長さＬ２が実験等を通じて設定されている。
【００４５】
これにより、第１触媒２０に流入する排気の温度と、第２触媒２１に流入する排気の温度との差を「α」とすると、図３に示されるように、第２触媒２１に流入する排気の温度が２００［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲である場合には、第１触媒２０に流入する排気の温度は（２００＋α）［℃］以上から（３５０＋α）［℃］の範囲になる。この場合、排気中のＮＯxを第１触媒２０又は第２触媒２１のいずれかで吸蔵することができる。また、第１触媒２０が４００［℃］以上である場合、第１触媒２０のＮＯx吸蔵量が飽和状態になったときに、図中に示されるようにＮＯリッチな排気が第１触媒２０から排出されるが、この排気中のＮＯは第２触媒２１にて吸蔵される。よって、排気浄化機能を確保することができる。
【００４６】
また、図４に示されるように、第２触媒２１に流入する排気の温度が（２５０−α）［℃］以上から２００［℃］以下の範囲である場合には、第１触媒２０に流入する排気の温度が（４００−α）［℃］から３５０［℃］の範囲になる。この場合、排気中のＮＯxが第１触媒２０で吸蔵される。また、第１触媒２０のＮＯx吸蔵量が飽和状態になった場合、ＮＯ2リッチな排気が第１触媒２０から排出されるが、この排気中のＮＯ2は第２触媒２１で吸蔵される。
【００４７】
一方、ＥＣＵ４０は、第１触媒２０のＮＯx吸蔵量が飽和状態であることを検出した場合、第１触媒２０に流入する排気の温度が２５０［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲であるときに、第１触媒２０に流入する排気中のＯ2比率が７［％］以上となるようにリーンバーン制御を実行する。
【００４８】
具体的には、ＥＣＵ４０は、温度センサ３１の検出信号に基づいて第１触媒２０に流入する排気の温度を検出する。また、ＥＣＵ４０は、ＮＯxセンサ３２〜３４のそれぞれの検出信号に基づいて、第１触媒２０に流入する排気中のＮＯx量、第２触媒２１に流入する排気中のＮＯx量、及び第２触媒２１から排出される排気中のＮＯx量を検出する。ＥＣＵ４０は、第１触媒２０に流入する排気中のＮＯx量と、第２触媒２１に流入する排気中のＮＯx量との差を積算することにより第１触媒２０のＮＯx吸蔵量を算出する。また、ＥＣＵ４０は、第２触媒２１に流入する排気中のＮＯx量と、第２触媒２１から排出される排気中のＮＯx量との差を積算することにより第２触媒２１のＮＯx吸蔵量を算出する。このように、本実施形態では、第１触媒２０のＮＯx吸蔵量を検出する吸蔵量検出部が、ＮＯxセンサ３２，３３により構成されている。また、第２触媒２１のＮＯx吸蔵量を検出する吸蔵量検出部が、ＮＯxセンサ３３，３４により構成されている。
【００４９】
ＥＣＵ４０は、内燃機関１の始動直後であるとき、混合気の空燃比を理想空燃比に近づけた状態で内燃機関１を駆動させる、いわゆるストイキ制御を行う。ＥＣＵ４０は、内燃機関１が始動した後、リーンバーン制御を実行する。また、ＥＣＵ４０は、リーンバーン制御を実行している際、第１触媒２０及び第２触媒２１のＮＯx吸蔵量に基づいてリッチスパイクを定期的に実行する。
【００５０】
ＥＣＵ４０は、リーンバーン制御を実行している際、第１触媒２０に流入する排気の温度が２５０［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲であるときに、第１触媒２０のＮＯx吸蔵量を監視している。ＥＣＵ４０は、第１触媒２０のＮＯx吸蔵量が所定の判定値以上になることに基づいて、第１触媒２０のＮＯx吸蔵量が飽和状態になったと判定する。所定の判定値は、第１触媒２０のＮＯx吸蔵量が飽和状態になったか否かを判定することができるように予め実験等を通じて設定されている。ＥＣＵ４０は、第１触媒２０のＮＯx吸蔵量が飽和状態になったと判定した場合、第１触媒２０に流入する排気中のＯ2比率が７［％］以上となるように調整する。例えば、ＥＣＵ４０は、スロットルバルブ１３の開度の調整により、第１触媒２０に流入する排気中のＯ2比率を調整する。
【００５１】
以上説明した本実施形態の内燃機関１の排気浄化装置２、及び排気浄化方法によれば、以下の（１）及び（２）に示される作用及び効果を得ることができる。
【００５２】
（１）排気浄化装置２では、第２触媒２１に流入する排気の温度が２００［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲であるときに、第１触媒２０に流入する排気の温度と、第２触媒２１に流入する排気の温度との差が５０［℃］以上から１５０［℃］以下の範囲に設定される。これにより、内燃機関１の低負荷運転時に、第２触媒２１に流入する排気の温度が（２５０−α）［℃］以上から２００［℃］以下の範囲である場合には、第１触媒２０に流入する排気の温度が（４００−α）［℃］から３５０［℃］の範囲になる。この場合、第１触媒２０のＮＯx吸蔵量が飽和するまでは、排気中のＮＯxを第１触媒２０で吸蔵することができる。また、第１触媒２０のＮＯx吸蔵量が飽和した場合でも、ＮＯ2リッチな排気が第１触媒２０から排出されるため、この排気中のＮＯ2を後段の第２触媒２１で吸蔵することができる。このように、第１触媒２０及び第２触媒２１の両者で排気浄化機能を確保する構成であれば、排気浄化機能を担保しながらも、第１触媒２０の容量的な制約を緩和することができる。例えば第１触媒２０の容量を０．９［Ｌ］に設定し、第２触媒２１の容量を１．８［Ｌ」に設定した場合には、図５に示されるように、第１触媒２０に流入する排気の温度が３００［℃］及び４００［℃］のいずれの場合でも、排気のＮＯx浄化率を９０［％］程度に維持することができる。よって、排気浄化機能を担保しながらも、第１触媒２０の容量を削減することができる。第１触媒２０の容量は、例えば第２触媒２１の容量の半分に設定することができる。なお、第１触媒２０に流入する排気の温度と、第２触媒２１に流入する排気の温度との差を１００［℃］以上に設定すれば、このような作用及び効果が特に得られ易い。よって、第１触媒２０に流入する排気の温度と、第２触媒２１に流入する排気の温度との差は１００［℃］程度に設定することが有効である。
【００５３】
（２）ＥＣＵ４０は、第１触媒２０のＮＯx吸蔵量が飽和状態であることを検出した場合、第１触媒２０に流入する排気の温度が２５０［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲であるときに、第１触媒２０に流入する排気中のＯ2比率が７［％］以上となるように内燃機関１のリーンバーン制御を実行する。これにより、第１触媒２０から排出される排気中のＮＯ2比率を、より効果的に高めることができる。結果的に、第２触媒２１に流入する排気中のＮＯ比率を低下させることができる。よって、第２触媒２１に流入する排気の温度が２００［℃］未満の状況でも、すなわち第２触媒２１で排気中のＮＯをＮＯxとして吸蔵できない状況でも、ＮＯリッチな排気が第２触媒２１に流入し難くなるため、ＮＯが車外に排出され難くなる。
【００５４】
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・図６に示されるように、第１触媒２０と第２触媒２１との間の排気通路１２ｂに温度調整部２２を設け、この温度調整部２２により、第２触媒２１に流入する排気の温度を調整してもよい。温度調整部２２としては、廃熱回収器等の熱交換器を用いることができる。このような構成によれば、排気通路１２ｂの長さを変更することなく、第２触媒２１に流入する排気の温度を調整することができるため、上記の実施形態の構成を実現し易くなる。
【００５５】
・ＥＣＵ４０は、第１触媒２０のＮＯx吸蔵量が飽和状態であることを検出した場合、第１触媒２０に流入する排気の温度が２５０［℃］以上から３５０［℃］以下の範囲であるときに、第１触媒２０に流入する排気中のＯ2比率が７［％］未満となるようにリーンバーン制御を実行してもよい。このような構成でも、上記の（１）に記載の作用及び効果を得ることは可能である。
【００５６】
・第１触媒２０及び第２触媒２１のＮＯx吸蔵量を検出する方法は適宜変更可能である。
・ＥＣＵ４０が提供する手段及び／又は機能は、実体的な記憶装置に記憶されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組み合わせにより提供することができる。例えばＥＣＵ４０がハードウェアである電子回路により提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路により提供することができる。
【００５７】
・本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５８】
１：内燃機関
１２：排気通路
２０：第１触媒
２１：第２触媒
２２：温度調整部
３２，３３：ＮＯxセンサ（吸蔵量検出部）
４０：ＥＣＵ（制御部）
【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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