(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に配置され、排気ガスの酸素濃度が高い酸素過剰雰囲気では該排気ガス中のＮＯｘを吸収し該排気ガスの酸素濃度が低下するとその吸収していたＮＯｘを放出して還元浄化するＮＯｘ吸収触媒と、
上記ＮＯｘ吸収触媒よりも上流側の上記排気通路に配置され、上記酸素過剰雰囲気でその排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元触媒と、
上記ＮＯｘ還元触媒に供給される排気ガス中の還元剤を増量する還元剤増量手段とを備えたエンジンの排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ吸収触媒は、所定の第１温度域にあるときは該第１温度域よりも低い第２温度域にあるときよりもＮＯｘ浄化性能が高く、
上記ＮＯｘ還元触媒は、上記第２温度域にあるときは上記第１温度域にあるときよりもＮＯｘ浄化性能が高く、
上記還元剤増量手段は、上記ＮＯｘ吸収触媒に吸収されたＮＯｘ量が所定値以上であるときにおいて、該ＮＯｘ吸収触媒の温度が所定温度よりも高いときは該ＮＯｘ吸収触媒からＮＯｘが放出されるように上記排気ガス中の還元剤を第１度合で増量させ、該ＮＯｘ吸収触媒の温度が上記所定温度以下のときは上記還元剤を上記第１度合よりも低い第２度合で増量させることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載されているエンジンの排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ還元触媒は、ゼオライトにＰｔを担持してなるものであることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
請求項２に記載されているエンジンの排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ還元触媒は、担体に担持されていて、該担体の排気ガス流れ方向の上流側部位は下流側部位よりもＰｔ担持量が多いことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１に記載されているエンジンの排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ還元触媒と上記ＮＯｘ吸収触媒との間にディーゼルパティキュレートフィルタが配置されていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１に記載されているエンジンの排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ還元触媒は、ディーゼルパティキュレートフィルタのセル表面にコーティングされていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
請求項１に記載されているエンジンの排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ吸収触媒は、ディーゼルパティキュレートフィルタのセル表面にコーティングされていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの排気ガスを浄化するための触媒として、排気ガスの酸素濃度が高い酸素過剰雰囲気では排気ガス中のＮＯｘをＢａ等のＮＯｘ吸収材に吸収し、排気ガスの酸素濃度が低下したとき（理論空燃比近傍になったとき又は理論空燃比よりもリッチになったとき）に吸収していたＮＯｘ（窒素酸化物）を放出して貴金属上に移動させ、これを排気ガス中の還元ガス（ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ等）と反応させてＮ２に還元浄化するＮＯｘ吸収触媒が知られている。
【０００３】
例えば、特開平１１−２２３１２３号公報には、リーンバーンガソリンエンジンの排気ガスを浄化するために、排気ガスの酸素濃度が高い酸素過剰雰囲気でその排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元触媒と上記ＮＯｘ吸収触媒とを前者が排気通路における上流側に、後者が下流側になるように配置することが記載されている。上記ＮＯｘ還元触媒としては、銅、コバルト、鉄又はニッケルのうちの少なくとも一つと白金等の貴金属とをゼオライトに担持させたものが開示されている。
【０００４】
すなわち、上記公報に記載された技術は、排気ガス温度が相対的に低い（２５０〜４００℃）ときのＮＯｘ浄化率が高いＮＯｘ吸収触媒に、排気ガス温度が高いとき（４００℃以上）のＮＯｘ浄化率が高いＮＯｘ還元触媒を組み合わせることにより、排気ガス中のＮＯｘを浄化することができる温度範囲を高温側に拡大している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ディーゼルエンジンの場合、一般には車両走行速度６０ｋｍ／ｈを越える高速走行では排気ガス温度が３５０℃ないしは４００℃程度まで上昇するものの、６０ｋｍ／ｈ以下の低速走行での排気ガス温度は１５０〜２００℃程度であって低い。また、ガソリンエンジンでもエンジン始動時の排気ガス温度は低い。これに対して、上記公報に記載のＮＯｘ還元触媒は、高温時のＮＯｘ浄化率は高いものの、低温時にはＮＯｘ浄化特性が悪化する。一方、上記ＮＯｘ吸収触媒は上記ＮＯｘ還元触媒よりも低温時に有効であるといっても、その有効な温度範囲は２５０〜４００℃程度であって、ディーゼルエンジンのように排気ガス温度が低い場合は有効ではない。
【０００６】
本発明の課題は、ＮＯｘを有効に浄化することができる温度域を低温側に拡大することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、ＮＯｘ吸収触媒に低温でのＮＯｘ浄化活性に優れたＮＯｘ還元触媒を組み合わせたものである。
【０００８】
すなわち、請求項１に係る発明は、エンジンの排気通路に配置され、排気ガスの酸素濃度が高い酸素過剰雰囲気では該排気ガス中のＮＯｘを吸収し該排気ガスの酸素濃度が低下するとその吸収していたＮＯｘを放出して還元浄化するＮＯｘ吸収触媒と、
上記ＮＯｘ吸収触媒よりも上流側の上記排気通路に配置され、上記酸素過剰雰囲気でその排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元触媒と、
上記ＮＯｘ還元触媒に供給される排気ガス中の還元剤を増量する還元剤増量手段とを備えたエンジンの排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ吸収触媒は、所定の第１温度域にあるときは該第１温度域よりも低い第２温度域にあるときよりもＮＯｘ浄化性能が高く、
上記ＮＯｘ還元触媒は、上記第２温度域にあるときは上記第１温度域にあるときよりもＮＯｘ浄化性能が高く、
上記還元剤増量手段は、上記ＮＯｘ吸収触媒に吸収されたＮＯｘ量が所定値以上であるときにおいて、該ＮＯｘ吸収触媒の温度が所定温度よりも高いときは該ＮＯｘ吸収触媒からＮＯｘが放出されるように上記排気ガス中の還元剤を第１度合で増量させ、該ＮＯｘ吸収触媒の温度が上記所定温度以下のときは上記還元剤を上記第１度合よりも低い第２度合で増量させることを特徴とする。
【０００９】
従って、排気ガス温度が低い第２温度域ではＮＯｘ還元触媒によって排気ガス中のＮＯｘを還元浄化し、必要に応じて排気ガス中の還元剤を増量することによってそのＮＯｘの還元浄化反応を促進し、排気ガス温度が高い第１温度域では、排気ガス中の還元剤量を間欠的に増大させることにより、ＮＯｘ吸収触媒によるＮＯｘの吸収・放出還元反応を利用してＮＯｘの浄化を図ることができ、排気ガス温度が全体的に低いディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジンに適用して、コールドスタート時から高速走行モードまで、比較的広い温度範囲で排気ガス中のＮＯｘを効率良く浄化することができる。
【００１０】
また、ＮＯｘ吸収触媒に吸収されたＮＯｘ量が所定値以上であるときにおいて、該ＮＯｘ吸収触媒の温度が所定温度よりも高いときは還元剤の増量度合が高いから、ＮＯｘ吸収触媒からＮＯｘを速やかに放出させてこれを還元浄化し、該ＮＯｘ吸収触媒のＮＯｘ吸収能を回復させることができる。一方、ＮＯｘ吸収触媒の温度が上記所定温度以下のときは還元剤の増量度合が低いから、その増量された還元剤によってＮＯｘ還元触媒でのＮＯｘの還元浄化反応を促進し、その反応熱で下流側に流れる排気ガス温度を上昇させてＮＯｘ吸収触媒の温度を放出ＮＯｘの還元浄化に適した温度にまで高めることができる。よって、放出されるＮＯｘが未浄化のまま排出される量を少なくすることができるとともに、還元剤の浪費、つまりは燃費の悪化を避けることができる。
【００１１】
ＮＯｘ吸収触媒としては、アルミナ等の無機多孔質材に、触媒金属及びＮＯｘ吸収材を担持させたものを採用することができる。触媒金属としては、貴金属、その他の遷移金属を採用することができ、貴金属としては、例えば、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ等を採用することができる。ＮＯｘ吸収材としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属等の化合物（炭酸塩又は酸化物）を採用することができる。
【００１２】
ＮＯｘ還元触媒としては、ゼオライト等の無機多孔質材に触媒金属を担持させたものを採用することができる。触媒金属としては、貴金属、その他の遷移金属を採用することができ、貴金属としては、例えば、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ等を採用することができる。
【００１３】
例えば、γーアルミナにＰｔ及びＢａを担持させたＮＯｘ吸収触媒では、２５０〜４００℃（第１温度域）でＮＯｘ浄化性能が高く、それよりも低い第２温度域ではＮＯｘ浄化性能が低くなる。ゼオライトにＰｔを担持させたＮＯｘ還元触媒では、１５０〜２５０℃（第２温度域）でＮＯｘ浄化性能が高く、第１温度域ではＮＯｘ浄化性能が低くなる。
【００１４】
上記還元剤増量手段としては、エンジン燃焼室に燃料を供給する燃料噴射弁の作動を制御して、主噴射量を増量する、主噴射後に後噴射を実行する、或いは後噴射量を増量する、という方法を採用することができ、或いはこれらとＥＧＲ（排気還流）制御とを組み合わせるという方法を採用することができ、或いは排気通路に還元剤を直接供給する、というものであってもよい。
【００１５】
上記酸素過剰雰囲気とは、例えば酸素濃度４〜５％から２０％程度の雰囲気（空燃比ではＡ／Ｆ＝１６〜２２あるいはＡ／Ｆ＝１８〜５０）であり、排気ガスの酸素濃度が低下したときとは、例えば２％以下、あるいは０．５％以下となったときをいう。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載されているエンジンの排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ還元触媒は、ゼオライトにＰｔを担持してなるものであることを特徴とする。
【００１７】
従って、排気ガス温度が低いときのＮＯｘ浄化に有利になる。
【００１８】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載されているエンジンの排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ還元触媒は、担体に担持されていて、該担体の排気ガス流れ方向の上流側部位は下流側部位よりもＰｔ担持量が多いことを特徴とする。
【００１９】
すなわち、ＮＯｘ還元触媒の活性温度はＰｔ担持量に依存し、Ｐｔ担持量が多くなるほど低温で活性を示すようになる。本発明の場合、ＮＯｘ還元触媒は、その担体の上流側部位と下流側部位とでＰｔ担持量が異なり、上流側部位の方がＰｔ担持量が多いから、上流側部位では低温活性を示し、下流側部位では高温活性を示すことになり、従って、全体として広い温度域でＮＯｘを還元浄化することができる。
【００２０】
そうして、排気ガス温度が低い場合でもＰｔ担持量が多い上流側部位でＮＯｘの還元反応が進み易くなるから、その際の反応熱でＮＯｘ還元触媒全体の温度上昇が図れ、それに伴って該ＮＯｘ還元触媒から下流側に流れる排気ガス温度が上昇する。従って、ＮＯｘ吸収触媒のＮＯｘ吸収量が多くなったときにおいて、その触媒温度がＮＯｘの還元浄化に適切な温度にまで上昇していないときでも、還元剤増量手段によって、上流側のＮＯｘ還元触媒に供給される還元剤を増量すると、下流側のＮＯｘ吸収触媒の温度を速やかに上昇させることができ、該ＮＯｘ吸収触媒から放出されるＮＯｘの還元浄化に有利になる。
【００２１】
例えば、上流側部位の担体１Ｌ当たりのＰｔ担持量は３〜６ｇ、下流側部位の同Ｐｔ担持量０．３ｇ以上３ｇ未満とすればよい。
【００２２】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載されているエンジンの排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ還元触媒と上記ＮＯｘ吸収触媒との間にディーゼルパティキュレートフィルタが配置されていることを特徴とする。
【００２３】
従って、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる煤を除去することができる。そうして、ディーゼルパティキュレートフィルタよりも上流側に配置されているＮＯｘ還元触媒での触媒反応熱により排気ガス温度を高めてディーゼルパティキュレートフィルタの再生を図ることができる。
【００２４】
請求項５に係る発明は、請求項１に記載されているエンジンの排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ還元触媒は、ディーゼルパティキュレートフィルタのセル表面にコーティングされていることを特徴とする。
【００２５】
従って、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる煤を除去することができるとともに、ＮＯｘ還元触媒での触媒反応熱によりディーゼルパティキュレートフィルタの温度を高めてその再生を図ることができる。
【００２６】
請求項６に係る発明は、請求項１に記載されているエンジンの排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ吸収触媒は、ディーゼルパティキュレートフィルタのセル表面にコーティングされていることを特徴とする。
【００２７】
従って、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる煤を除去することができるとともに、ＮＯｘ吸収触媒から放出されるＮＯｘが還元浄化される際の反応熱によりディーゼルパティキュレートフィルタの温度を高めてその再生を図ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、ＮＯｘ吸収触媒とＮＯｘ還元触媒と還元剤増量手段とを備えたエンジンの排気浄化装置において、上記ＮＯｘ吸収触媒は、所定の第１温度域にあるときは該第１温度域よりも低い第２温度域にあるときよりもＮＯｘ浄化性能が高く、上記ＮＯｘ還元触媒は、上記第２温度域にあるときは上記第１温度域にあるときよりもＮＯｘ浄化性能が高いから、排気ガス温度が全体的に低いディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジンに適用して、コールドスタート時から高速走行モードまで、比較的広い温度範囲で排気ガス中のＮＯｘを効率良く浄化することができ、しかも、上記ＮＯｘ吸収触媒に吸収されたＮＯｘ量が所定値以上であるとき、該触媒温度が低いときは排気ガス中の還元剤を低めの第２度合で増量させるから、ＮＯｘ還元触媒でのＮＯｘの還元浄化反応を促進しつつ、その反応熱で下流側に流れる排気ガス温度を上昇させてＮＯｘ吸収触媒の温度を放出ＮＯｘの還元浄化に適した温度にまで高めることができ、該触媒温度が高いときは排気ガス中の還元剤を高めの第１度合で増量させるから、該触媒からＮＯｘを速やかに放出させてこれを還元浄化し、該触媒のＮＯｘ吸収能を回復させることができるとともに、放出されるＮＯｘが未浄化のまま排出される量を少なくすることができ、燃費の悪化も避けることができる。
【００２９】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載されているエンジンの排気浄化装置において、上記ＮＯｘ還元触媒は、ゼオライトにＰｔを担持してなるものであるから、排気ガス温度が低いときのＮＯｘ浄化に有利になる。
【００３０】
請求項３に係る発明によれば、請求項２に記載されているエンジンの排気浄化装置において、上記ＮＯｘ還元触媒は、担体に担持されていて、該担体の排気ガス流れ方向の上流側部位の方が下流側部位よりもＰｔ担持量が多くなっているから、広い温度域でＮＯｘを還元浄化することができるとともに、ＮＯｘ吸収触媒のＮＯｘ吸収量が多くなったとき、還元剤の増量によってＮＯｘ還元触媒の温度を速やかに上昇させ、ＮＯｘ吸収触媒の昇温を図る上でも有利になる。
【００３１】
請求項４に係る発明によれば、請求項１に記載されているエンジンの排気浄化装置において、上記ＮＯｘ還元触媒と上記ＮＯｘ吸収触媒との間にディーゼルパティキュレートフィルタが配置されているから、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる煤を除去することができ、また、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生にも有利になる。
【００３２】
請求項５に係る発明によれば、請求項１に記載されているエンジンの排気浄化装置において、上記ＮＯｘ還元触媒は、ディーゼルパティキュレートフィルタのセル表面にコーティングされているから、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる煤を除去することができるとともに、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生にも有利になる。
【００３３】
請求項６に係る発明によれば、請求項１に記載されているエンジンの排気浄化装置において、上記ＮＯｘ吸収触媒は、ディーゼルパティキュレートフィルタのセル表面にコーティングされているから、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる煤を除去することができるとともに、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生にも有利になる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３５】
＜排気浄化装置の構成＞
図１は車両に搭載された多気筒のディーゼルエンジン１の１つの気筒２の部分を示す。該エンジン１において、３は燃焼室、４は燃料を燃焼室３に直接噴射して供給する燃料噴射弁、５は吸気通路、６は排気通路である。排気通路６には、リーンＮＯｘ還元触媒７及びＮＯｘ吸収触媒８が前者を排気流れ方向の上流側に、後者をその下流側に配置して設けられている。また、ＮＯｘ還元触媒７よりも上流側の排気通路６から吸気通路５に向かってＥＧＲ（排気還流。以下、同じ。）通路９が延び、該通路９にＥＧＲ弁１０が設けられている。燃料噴射弁４及びＥＧＲ弁１０はエンジンの運転状態等に応じてＥＣＵ（エンジン制御手段）１１により制御される。
【００３６】
ＮＯｘ還元触媒７は、ゼオライト（ＭＦＩ）にＰｔを担持してなるものであって、コージェライト製のハニカム担体のセル表面にコーティングされている。また、担体におけるＰｔ担持量は該担体の上流側部位７ａと下流側部位７ｂとで異なり、上流側部位７ａの方が下流側部位７ｂよりも多くなっている。このようなＮＯｘ還元触媒７では、排気ガスの酸素濃度が高い酸素過剰雰囲気であっても、Ｐｔが排気ガス中のＮＯｘを還元剤（ＨＣ、ＣＯ等）によって還元浄化する働きをする。
【００３７】
ＮＯｘ吸収触媒８は、γ−アルミナにＰｔとＮＯｘ吸収材としてのＢａとを担持させてなるものであって、コージェライト製のハニカム担体のセル表面にコーティングされている。このようなＮＯｘ吸収触媒８では、排気ガスの酸素濃度が高い酸素過剰雰囲気ではＢａが該排気ガス中のＮＯｘを吸収し、該排気ガスの酸素濃度が低下するとその吸収していたＢａがＮＯｘを放出し、この放出されたＮＯｘをＰｔが排気ガス中の還元剤によって還元浄化することになる。
【００３８】
＜ＮＯｘ還元触媒及びＮＯｘ吸収触媒の性能＞
図２はＮＯｘ還元触媒を実車エンジンの排気管に装着し、ＥＵモード（低速モードであるＥＣＥＲ１５と高速モードであるＥＵＤＣとを組み合わせたモード）によってＮＯｘ浄化特性を調べた結果を示すものである。このＮＯｘ還元触媒のハニカム担体の容量は２．５Ｌであり、この担体１Ｌ当たりのゼオライト（ＭＦＩ）担持量は３００ｇ、同じくＰｔ担持量は４．２ｇである。なお、Ｐｔ担持量は担体全体にわたって均一とした。
【００３９】
テスト開始から８００秒までの低速モードでは、積算ＮＯｘ浄化率（テスト開始から各測定時点までのＮＯｘ浄化率）は６５％前後であり、触媒入口温度（触媒入口での排気ガス温度のこと。以下、同じ。）は１５０〜２００℃である。しかし、８００秒を経過して高速モードに移行すると、触媒入口温度が上昇し、積算ＮＯｘ浄化率が低下していき、テスト開始から１０００秒を越えると、触媒入口温度が２５０℃から４００℃にまで上昇し、積算ＮＯｘ浄化率が最終的には４０％近くまで低下している。
【００４０】
これから、上記ＮＯｘ還元触媒７は、触媒入口温度が１５０〜２５０℃程度の低温時（第２温度域）には高いＮＯｘ浄化率を示すが、２５０℃を越えると、ＮＯｘ浄化率が急激に低下する、ということができる。
【００４１】
図３は上記ＮＯｘ吸収触媒８によるＮＯｘ低減率と触媒入口温度との関係をベンチテストによって調べた結果を示す。ＮＯｘ吸収触媒８のハニカム担体の容量は１．３Ｌであり、この担体１Ｌ当たりのγ−アルミナ担持量は１６０ｇ、同じくＰｔ担持量は４．０ｇ、Ｂａ担持量は３０ｇである。テストでは、燃料噴射量を間欠的に増量させてλ（空気過剰率）＝１とするようにした。同図では、触媒入口温度が２２０℃のときのＮＯｘ低減率は低いが、２５０〜４００℃（第１温度域）では高いＮＯｘ低減率を示している。
【００４２】
そうして、以上の結果から、ＮＯｘ還元触媒７とＮＯｘ吸収触媒８とを図１に示すように組み合わせると、触媒入口温度が１５０〜４００℃の広い範囲にわたって高いＮＯｘ浄化率を期待できることがわかる。
【００４３】
＜燃料噴射制御（還元剤増量手段）＞
上記ＮＯｘ還元触媒７は排気ガス中の還元剤が多い場合にはそのＮＯｘ浄化性能が高くなる。また、上記ＮＯｘ吸収触媒８では酸素過剰雰囲気でのＮＯｘ吸収量が多くなったときに排気ガスの酸素濃度を低下させてＮＯｘを放出させる必要がある。以下、そのための燃料噴射制御（換言すれば還元剤増量制御）について説明する。
【００４４】
ＥＣＵ１１のメモリには、アクセル開度（エンジン負荷）とエンジン回転数の変化に対して目標トルクの最適値を実験的に決定して記録した目標トルクマップ、並びにこの目標トルク、吸入空気量及び回転数の変化に応じて実験的に決定した最適な燃料噴射量Ｑｍを記録した燃料噴射量マップが、電子的に格納して備えられている。
【００４５】
通常は、アクセル開度とエンジン回転数とに基づいてマップから目標トルクを求め、この目標トルクとエンジン回転数と吸入空気量とに基づいてマップから燃料噴射量Ｑｍを求め、各気筒の燃料噴射弁４の励磁時間（開弁時間）が決定されるようになっている。そうして、燃料噴射量Ｑｍの燃料が基本的には各気筒２の圧縮行程上死点付近で噴射され（以下、主噴射という）、エンジン１は燃焼室３の空燃比がかなりリーン（酸素濃度２０％以上）な状態で運転される。
【００４６】
また、ＮＯｘ還元触媒７がＮＯｘの還元に適した第２温度域にあるときは燃料噴射量を増量し、その一部を主噴射後の膨張行程又は排気行程で噴射する後噴射を行なうことによって、排気ガス中の還元剤を増量させＮＯｘの還元を促進するようになっている。
【００４７】
また、ＮＯｘ吸収触媒８のＮＯｘ吸収量をエンジンの運転時間等に基づいて推定し、その推定値が所定以上に大きくなってＮＯｘ吸収性能の低下が予想されるときに、燃料噴射量を増量し、その一部を後噴射させることによって、排気ガスの還元剤を増量させるにようになっている。還元剤の増量度合はＮＯｘ吸収触媒８の温度によって異なる。
【００４８】
すなわち、ＮＯｘ吸収触媒８の温度がＮＯｘ還元に適した第１温度域にあるときは、還元剤量が多い第１度合とするとともに、ＥＧＲ率を高めることにより、λ＝１に相当する雰囲気を形成して該触媒８からＮＯｘを放出させ、当該温度が第１温度域以下であるときは（第２温度域）還元剤量が少ない第２度合とすることにより、ＮＯｘ還元触媒７での触媒反応を促進し、その反応熱を利用してＮＯｘ吸収触媒８の昇温を図るようになっている。
【００４９】
そうして、上記燃料噴射制御のために、アクセル開度、エンジン回転数、吸入空気量、ＮＯｘ還元触媒７の温度、ＮＯｘ吸収触媒８の温度をそれぞれ検出する手段が設けられている。
【００５０】
以下、図４に示すフローに従って燃料噴射制御を具体的に説明する。
【００５１】
スタート後のステップＳ１でアクセル開度等の各種データを入力し、ステップＳ２でＮＯｘ吸収量ＮＯａを推定する。続くステップＳ３でＮＯｘ吸収量ＮＯａが所定値を越えているか否か、つまり、ＮＯｘ吸収触媒８のＮＯｘ吸収能が低下しているか否かをみる。ＮＯｘ吸収量ＮＯａが所定値を越えていない場合は通常の燃料噴射制御を行なう。
【００５２】
すなわち、ステップＳ４に進んでエンジンの運転状態に応じて基本噴射量Ｑｂ及び基本噴射時期Ｉｂを設定し、続くステップＳ５で主噴射量Ｑｍとして基本噴射量Ｑｂを設定するとともに、主噴射時期Ｉｍとして基本噴射時期Ｉｂを設定する。続くステップＳ６においてＮＯｘ還元触媒７の温度ＴＮＲが第２温度域にある（ＴＮＲ1＜ＴＮＲ＜ＴＮＲ2）か否かをみて、第２温度域にあればステップＳ７に進んで後噴射量ＱｐとしてＮＯｘ還元促進用の後噴射量Ｑprを設定するとともに、後噴射時期ＩｐとしてＮＯｘ還元促進用の後噴射時期Ｉprを設定し、ステップＳ８に進んで主噴射及び後噴射を実行する。
【００５３】
基本噴射時期Ｉｂは基本的には圧縮行程上死点付近に設定されているが、エンジン水温やエンジン回転数が異なれば燃料噴霧の着火遅れ時間が異なるので、エンジン水温が低いほど、またエンジン回転数が高いほど早められるように設定されている。後噴射時期Ｉｐは、例えばＡＴＤＣ３０〜９０゜ＣＡの範囲でエンジン負荷が高いほど進角するように設定されている。
【００５４】
ステップＳ３でＮＯｘ吸収量ＮＯａが所定値ＮＯao以上であるときは、ステップＳ９に進んで還元剤増量フラグＦ＝１か否かをみる。Ｆ＝０であれば、ステップＳ１０に進んでＦ＝１として、ステップＳ１１に進んでＮＯｘ吸収触媒８の温度ＴＮＴが所定値ＴＮＴo以上か否かをみる。すなわち、ＮＯｘ吸収触媒８が放出するＮＯｘを還元浄化可能な第１温度域になっているか否かの判断である。
【００５５】
ＮＯｘ吸収触媒８の温度ＴＮＴが所定値ＴＮＴoを越えている場合は、ＮＯｘの放出制御を行なう。すなわち、ステップＳ１２に進んで第１度合で還元剤を増量するための第１タイマＴａをインクリメントする。続くステップＳ１３で第１タイマＴａが所定のタイマ時間Ｔao（例えば０．５〜５秒に相当する値）よりも大か否かをみて、否であればステップＳ１４に進んで燃料の主噴射量Ｑｍとして第１度合で還元剤を増量するためのλ用（λ用とは、λ＝１に相当する排気ガスとするための、という意味である。以下、同じ。）噴射量Ｑλを設定するとともに、主噴射時期Ｉｍとしてλ用噴射時期Ｉλを設定する。続くステップＳ１５で後噴射量Ｑｐとしてλ用後噴射量Ｑｐλを設定するとともに、後噴射時期Ｉｐとしてλ用後噴射時期Ｉｐλを設定し、主噴射及び後噴射を実行する（ステップＳ８）。この場合、同時にＥＧＲ率を高める制御を行なう。従って、主噴射量Ｑλ、後噴射量Ｑｐλ及びＥＧＲ率増大によりλ＝１に相当する排気ガスとなる。
【００５６】
一方、ステップＳ１１において、ＮＯｘ吸収触媒８の温度ＴＮＴが所定値ＴＮＴo以下であれば、ＮＯｘ吸収触媒８の昇温制御を行なう。すなわち、ステップＳ１６に進んで第２度合での還元剤を増量するためのタイマ時間Ｔboを現在のＮＯｘ吸収触媒８の温度ＴＮＴに応じて設定し、続くステップＳ１７で第２度合での還元剤を増量するための第２タイマＴｂをインクリメントする。タイマ時間Ｔboは、図５に示すように、温度ＴＮＴが高くなるに従って短くなるように予め設定されてメモリに記憶されている。
【００５７】
続くステップＳ１８で第２タイマＴｂがタイマ時間Ｔboよりも大か否かをみて、否であればステップＳ１９に進んで燃料の主噴射量Ｑｍとして第２度合で還元剤を増量してＮＯｘ吸収触媒８の温度を上昇させるための昇温用噴射量Ｑｕを設定するとともに、主噴射時期Ｉｍとして昇温用噴射時期Ｉｕを設定する。続くステップＳ２０で後噴射量Ｑｐとして昇温用後噴射量Ｑpuを設定するとともに、後噴射時期Ｉｐとして昇温用後噴射時期Ｉpuを設定し、ステップＳ８に進んで主噴射及び後噴射を実行する。ここに、噴射量の関係は(Ｑλ＋Ｑｐλ)＞(Ｑｕ＋Ｑpu)＞(Ｑｂ＋Ｑpr)である。
【００５８】
ステップＳ１８で第２タイマＴｂがタイマ時間Ｔboを越えているときはステップＳ２１に進んで第２タイマＴｂを零に戻し、ＮＯｘ放出制御に移行する（ステップＳ１２に進む）。
【００５９】
ステップＳ１３で第１タイマＴａがタイマ時間Ｔaoを越えたときは、ＮＯｘ放出制御を終了すべくステップＳ２２に進んで第１タイマＴａを零に戻すとともに、ＮＯｘ吸収量ＮＯａをリセットし、さらにＦ＝１として通常制御に移行する（ステップＳ４に進む）。
【００６０】
ステップＳ９でＦ＝１のときは、還元剤の増量制御中であり、ステップＳ２３に進んで第１タイマＴａのカウント中か否かをみる。カウント中であれば、ステップＳ１２に進んでＮＯｘ放出制御を続行し、カウント中でなければ、昇温制御中であるから、ステップＳ１７に進む。
【００６１】
従って、以上のような燃料噴射制御（還元剤増量制御）であれば、ＮＯｘ吸収触媒８のＮＯｘ吸収量ＮＯａが少ないときは通常のエンジン運転状態に応じた燃料噴射制御が行なわれる。この通常制御において、ＮＯｘ還元触媒７の温度が第２温度域にあれば（ＴＮＲ1＜ＴＮＲ＜ＴＮＲ2）、後噴射燃料Ｑprの供給により排気ガス中の還元剤が増量されるため、ＮＯｘ還元触媒７でのＮＯｘ還元浄化が効率良く行なわれることになる。
【００６２】
また、排気ガス温度が上昇し、ＮＯｘ還元触媒７でのＮＯｘの還元浄化効率が低下しても、ＮＯｘ吸収触媒８によってＮＯｘが吸収されるから、未浄化ＮＯｘが大気中に多量に排出されることが防止される。
【００６３】
ＮＯｘ吸収触媒８のＮＯｘ吸収量ＮＯａが所定値ＮＯaoを越えた場合、ＮＯｘ吸収触媒８の温度ＴＮＴがＴＮＴo以下（未だＮＯｘの放出及び還元浄化に適した温度になっていない）のときは、後噴射燃料Ｑpuの供給により排気ガス中の還元剤が第２度合で増量されるから、ＮＯｘ還元触媒７でのＮＯｘの還元浄化（ＨＣの酸化）反応が促進され、該触媒７の温度が上昇する。これにより、該触媒から下流側に流れる排気ガス温度が高くなり、ＮＯｘ吸収触媒８の早期温度上昇が図れることになる。
【００６４】
この昇温制御の時間は第２タイマＴｂによって監視され、タイマ時間Ｔboは昇温制御開始時点でのＮＯｘ吸収触媒８の温度に応じて設定されるから、ＮＯｘ放出制御開始時点での昇温不足や過昇温が避けられ、放出されるＮＯｘの還元浄化に有利になるとともに、必要最小限の時間で最適温度に昇温させることができるから、未浄化ＮＯｘの排出防止に有利になる。
【００６５】
ＮＯｘ放出制御では、後噴射量の増量（還元剤の第１度合での増量）と共にＥＧＲ率が高められるから、後噴射量の増量度合を高くする必要がなく、燃費性能の向上に有利になる。
【００６６】
＜他の実施形態＞
図６に示すように、ＮＯｘ還元触媒７とＮＯｘ吸収触媒８との間の排気通路６にＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）１２を配置することができる。このようにすると、排気ガス中に含まれる煤を除去することができるとともに、ＮＯｘ還元触媒７での触媒反応熱により排気ガス温度を高めてＤＰＦ１２の再生を図ることができる。
【００６７】
図７に示すように、ＮＯｘ還元触媒７をＤＰＦ１２のセル表面にコーティングする構成とすれば、排気ガス中に含まれる煤を除去することができるとともに、ＮＯｘ還元触媒７の触媒反応熱によりＤＰＦ１２の温度を高めてその再生を図ることができる。
【００６８】
図８に示すように、ＮＯｘ吸収触媒８をＤＰＦ１２のセル表面にコーティングする構成とすれば、排気ガス中に含まれる煤を除去することができるとともに、ＮＯｘ吸収触媒８から放出されるＮＯｘが還元浄化される際の反応熱によりＤＰＦ１２の温度を高めてその再生を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係るエンジンの排気浄化装置の構成図。
【図２】  同実施形態に係るＮＯｘ還元触媒の触媒入口ガス温度とＮＯｘ浄化率との関係を実車で評価した結果を示すグラフ図。
【図３】  同実施形態に係るＮＯｘ吸収触媒の触媒入口ガス温度とＮＯｘ低減率との関係をベンチテストで評価した結果を示すグラフ図。
【図４】  同実施形態の燃料噴射制御のフロー図。
【図５】  同実施形態の還元剤を第２度合で増量するタイマ時間とＮＯｘ吸収触媒の温度との関係を示すグラフ図。
【図６】  本発明の他の実施形態に係るエンジンの排気浄化装置の構成図。
【図７】  本発明のさらに他の実施形態に係るエンジンの排気浄化装置の構成図。
【図８】  本発明のさらに他の実施形態に係るエンジンの排気浄化装置の構成図。
【符号の説明】
１  ディーゼルエンジン
２  気筒
３  燃焼室
４  燃料噴射弁
５  吸気通路
６  排気通路
７  ＮＯｘ還元触媒
８  ＮＯｘ吸収触媒
９  ＥＧＲ通路
１０  ＥＧＲ弁
１１  ＥＣＵ（エンジン制御手段）
１２  ＤＰＦ
【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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