(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置において、還元剤をより確実に吸蔵還元型ＮＯx触媒へ供給することができる技術を提供する。【解決手段】吸蔵還元型ＮＯx触媒５と、酸化能力を有する触媒４と、還元剤供給手段３と、２つの触媒を迂回するバイパス通路７と、を備え、吸蔵還元型ＮＯx触媒５の浄化能力を回復させる場合に還元剤供給手段３から還元剤を供給し、その後、酸化能力を有する触媒４の温度が所定温度以上となったときにバイパス通路７を流通する排気の量をそれ以前よりも増加させる。【選択図】図１
2009127546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路を流通する排気中のＮＯxを吸蔵し還元剤を供給することでＮＯxを還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流側の排気通路に設けられ酸化能力を有する触媒と
、
前記酸化能力を有する触媒よりも上流側から還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記酸化能力を有する触媒よりも上流の排気通路と前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下
流の排気通路とを接続し前記酸化能力を有する触媒及び前記吸蔵還元型ＮＯx触媒を迂回
するバイパス通路と、
前記バイパス通路を流通する排気の量を調節する調節手段と、
前記酸化能力を有する触媒の温度を測定または推定する温度測定手段と、
前記還元剤供給手段により還元剤を供給することで前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の浄化能
力を回復させる回復手段と、
を備え、
前記回復手段により前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の浄化能力を回復させる場合に前記還元
剤供給手段から還元剤を供給し、その後、前記酸化能力を有する触媒の温度が所定温度以上となったときに前記調節手段により前記バイパス通路を流通する排気の量をそれ以前よりも増加させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記還元剤供給手段は、前記酸化能力を有する触媒よりも上流であって前記バイパス通路が接続される箇所よりも下流の排気通路へ還元剤を噴射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】
内燃機関の排気通路に吸蔵還元型ＮＯx触媒と、該吸蔵還元型ＮＯx触媒をバイパスする通路と、該吸蔵還元型ＮＯx触媒へ向けて還元剤を噴射するノズルと、排気の流れを吸蔵
還元型ＮＯx触媒またはパイパス通路の何れか一方に流すように切り替える調整弁と、備
え、吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流側の排気通路内の排気の温度に基づいて、還元剤を
噴射するノズルと調節弁とを制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この技術では、所定値以上の排気の温度が測定されると、排気の温度に基づいて、大部分の排気をバイパス通路に流し且つ一部の排気をＮＯx触媒に流すように調整弁を操作す
ると同時に、所定時間だけ還元剤を噴射している。
【特許文献１】特開２００２−３４９２３６号公報
【特許文献２】特開２００７−１５４８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、調整弁の操作と同時に還元剤を供給すると、還元剤がＮＯx触媒へ到達するま
でに時間がかかり、排気通路の壁面に付着する還元剤量が多くなる虞がある。また、ＮＯx触媒の上流側に酸化触媒を備えている場合には、該酸化触媒に還元剤が付着して、ＮＯx触媒へ還元剤が到達するまでに時間がかかる虞がある。
【０００５】
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、還元剤をより確実に吸蔵還元型ＮＯx触媒へ供給することができる技術を提
供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
排気通路を流通する排気中のＮＯxを吸蔵し還元剤を供給することでＮＯxを還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流側の排気通路に設けられ酸化能力を有する触媒と
、
前記酸化能力を有する触媒よりも上流側から還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記酸化能力を有する触媒よりも上流の排気通路と前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下
流の排気通路とを接続し前記酸化能力を有する触媒及び前記吸蔵還元型ＮＯx触媒を迂回
するバイパス通路と、
前記バイパス通路を流通する排気の量を調節する調節手段と、
前記酸化能力を有する触媒の温度を測定または推定する温度測定手段と、
前記還元剤供給手段により還元剤を供給することで前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の浄化能
力を回復させる回復手段と、
を備え、
前記回復手段により前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の浄化能力を回復させる場合に前記還元
剤供給手段から還元剤を供給し、その後、前記酸化能力を有する触媒の温度が所定温度以上となったときに前記調節手段により前記バイパス通路を流通する排気の量をそれ以前よ
りも増加させることを特徴とする。
【０００７】
ここで、還元剤が酸化能力を有する触媒へ到達すると、該触媒にて還元剤が反応することにより該触媒の温度が上昇する。これにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度を上昇させ
ることもできる。そして、酸化能力を有する触媒の温度が十分に上昇すれば、還元剤の気化を促進させたり、還元剤の改質を促進させたりすることができる。また、バイパス通路を流通する排気の量を増加させることにより、該触媒を通過する排気の量が減少する。つまり、酸化能力を有する触媒におけるＳＶが低下する。
【０００８】
そして、酸化能力を有する触媒の温度が十分に上昇した後に、該触媒を通過する排気の量を減少させることにより、該触媒に液状の還元剤が付着することを抑制できる。そして、還元剤が吸蔵還元型ＮＯx触媒に長時間滞留するため、該吸蔵還元型ＮＯx触媒において還元剤を十分に反応させることができる。これらにより、還元剤の消費量を減少させることができる。
【０００９】
回復手段は、還元剤の供給により、ＮＯxを還元させるのはもちろん、硫黄被毒の解消
を行うこともできる。調節手段は、バイパス通路を流通する排気の量を調節することにより、酸化能力を有する触媒及び吸蔵還元型ＮＯx触媒を通過する排気の量を調節すること
もできる。なお、前記所定温度とは、供給された還元剤が排気通路や触媒に付着する量が許容範囲内となる温度とすることができる。
【００１０】
本発明において前記還元剤供給手段は、前記酸化能力を有する触媒よりも上流であって前記バイパス通路が接続される箇所よりも下流の排気通路へ還元剤を噴射することができる。
【００１１】
このようにすることで、還元剤がバイパス通路へ流入することを抑制できるため、還元剤を吸蔵還元型ＮＯx触媒へより確実に到達させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、還元剤をより確実に吸蔵還元型ＮＯx
触媒へ供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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】
【００１４】
図１は、本実施例に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【００１５】
本実施例に係る内燃機関１には、排気通路２が接続されている。排気通路２には、上流側から順に、燃料添加弁３、酸化触媒４、吸蔵還元型ＮＯx触媒５（以下、ＮＯx触媒５という。）、スイーパー触媒６が備えられている。燃料添加弁３は、排気中に還元剤としての燃料を噴射する。酸化触媒４は、酸化能力を有する触媒であれば他の触媒（例えば三元触媒）であってもよい。ＮＯx触媒５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く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。スイーパー触媒６は、ＮＯx触媒５で反応しなかった還元剤や、該ＮＯx触媒５から流出するＮＯx等を浄化する触媒であり、例えば三元触媒を採用することができる。なお、本実施例においては酸化触媒４が、本発明における酸化能力を有する触媒に相当する。
【００１６】
燃料添加弁３は、後述するＥＣＵ１０からの信号により開弁して排気中へ還元剤たる燃料を噴射する。燃料添加弁３から排気通路２内へ噴射された燃料は、排気通路２の上流から流れてきた排気の空燃比を低下させる。なお、本実施例においては燃料添加弁３が、本発明における還元剤供給手段に相当する。
【００１７】
また、本実施例においては、燃料添加弁３よりも上流の排気通路２と、ＮＯx触媒５よ
りも下流で且つスイーパー触媒６よりも上流の排気通路２と、を接続し、酸化触媒４及びＮＯx触媒５を迂回するバイパス通路７が設けられている。このバイパス通路７の途中に
は、遮断弁８が設けられている。この遮断弁８が開弁することによりバイパス通路７へ排気が流入するので、その分、酸化触媒４及びＮＯx触媒５を通過する排気の量が減少する
。また、遮断弁８を全開としても、酸化触媒４及びＮＯx触媒５には排気が流れる。なお
、本実施例においては遮断弁８が、本発明における調節手段に相当する。
【００１８】
そして、酸化触媒４よりも下流で且つＮＯx触媒５よりも上流の排気通路２には、該排
気通路２を流通する排気の温度を測定する温度センサ１１が取り付けられている。この温度センサ１１により酸化触媒４の温度を得ている。なお、温度センサ１１を酸化触媒４に取り付けて、該酸化触媒４の温度を直接測定しても良い。なお、本実施例においては温度センサ１１が、本発明における温度測定手段に相当する。
【００１９】
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ＥＣＵ１０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。
【００２０】
そして、ＥＣＵ１０には、上記センサ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ＥＣＵ１０に入力されるようになっている。また、ＥＣＵ１０には、燃料添加弁３及び遮断弁８が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０によりこれらの機器が制御される。
【００２１】
ところで、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合は、ＮＯx触媒５に吸蔵されたＮ
Ｏxが飽和する前に該ＮＯx触媒５に吸蔵されたＮＯxを還元させる必要がある。そこで、
本実施例では、ＮＯx触媒５に流入する排気の空燃比を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とにより、ＮＯxを還元
させる。同様にして、ＮＯx触媒５の硫黄被毒を解消することもできる。なお、本実施例
においてはＮＯx触媒５に吸蔵されているＮＯxを還元させたり、該ＮＯx触媒５の硫黄被
毒を解消させたりするＥＣＵ１０が、本発明における回復手段に相当する。
【００２２】
また、酸化触媒４を備えることにより、該酸化触媒４にて燃料が反応して排気の温度を上昇させることができる。これにより、ＮＯx触媒５の温度も上昇させることができる。
さらに、酸化触媒４にて燃料を気化させたり、改質させたりすることができるため、ＮＯx触媒５にて燃料を反応させ易くすることができる。
【００２３】
そして、ＮＯx還元時において、燃料添加を開始するときには遮断弁８を全閉としてい
る。これにより、酸化触媒４及びＮＯx触媒５へより多くの排気が通過するため、燃料を
速やかに酸化触媒４及びＮＯx触媒５へ到達させることができる。つまり、酸化触媒４よ
りも上流の排気通路２の壁面に燃料が付着することを抑制できる。そのため、酸化触媒４の温度を速やかに上昇させることができる。このときにＮＯx触媒５から燃料が流出した
としても、下流のスイーパー触媒６により酸化される。
【００２４】
その後、酸化触媒４の温度が規定温度以上に上昇したときに遮断弁８を全開とする。これにより、多くの排気がバイパス通路７を流通すると共に、酸化触媒４及びＮＯx触媒５
を流通する排気の量が減少する。そのため、燃料がＮＯx触媒５に長時間滞留することに
なるので、該燃料が反応する時間を長く取ることができる。つまり、少量の燃料でＮＯx
の還元や硫黄被毒の解消を行うことができる。さらに、酸化触媒４の温度が高くなっているため、排気の速度が遅くなっても該酸化触媒４に燃料が付着することを抑制できる。なお、このときに用いられる規定温度は、酸化触媒４に燃料が付着しない温度または付着したとしても許容範囲内となる温度として、予め実験等により求めておく。
【００２５】
また、遮断弁８を開弁することにより、ＮＯxがバイパス通路７を流れることになるが
、スイーパー触媒６にてＮＯxを浄化できる。さらに、ＮＯx触媒５を通過する排気の速度を遅くすることにより、該ＮＯx触媒５にてＮＯxを効率よく還元することができるので、排気浄化装置全体としてＮＯxの浄化率を高く維持することができる。
【００２６】
また、燃料添加弁３は、酸化触媒４よりも上流であってバイパス通路７が接続される箇所よりも下流の排気通路２に設けられているため、燃料添加弁３から供給される燃料がバイパス通路７に流入することを抑制できる。これにより、燃料の消費量を抑えることができる。
【００２７】
次に図２は、本実施例におけるＮＯx還元のフローを示したフローチャートである。本
ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、硫黄被毒回復時にも同様の処理を行なうことができる。
【００２８】
ステップＳ１０１では、ＮＯx触媒５に吸蔵されているＮＯxの還元を行うか否か判定される。例えばＮＯxの吸蔵量が閾値を超えたためにＮＯxの還元が必要となっている場合に、ＮＯxの還元を行うと判定される。
【００２９】
また、内燃機関１の状態や運転状態がＮＯxの還元に適した状態であるか否か判定され
る。例えば内燃機関１の暖機が完了し、且つ内燃機関１が高負荷高回転でない場合にＮＯxの還元を行うと判定される。
【００３０】
ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
【００３１】
ステップＳ１０２では、燃料添加弁３からの燃料添加によりリッチスパイク制御が開始される。このときには、遮断弁８は全閉とされている。これにより、燃料が速やかに酸化触媒４へ到達する。
【００３２】
ステップＳ１０３では、酸化触媒４の温度が規定温度以上であるか否か判定される。この規定温度は、予め最適値を実験等により求めておく。
【００３３】
ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ戻って酸化触媒４の温度が上昇される。
【００３４】
ステップＳ１０４では、遮断弁８が全開とされる。つまり、バイパス通路７へ排気が流される。なお、酸化触媒４の温度が高くなるほど、遮断弁８の開度を大きくして、該酸化触媒４を通過する排気の速度を遅くしても良い。つまり、酸化触媒４における燃料の気化のし易さ等に応じて、遮断弁８の開度を決定しても良い。
【００３５】
このようにして、酸化触媒４の温度を速やかに上昇させた後に、該酸化触媒４及びＮＯx触媒５を通過する排気の速度が遅くされるため、排気通路２の壁面に燃料が付着するこ
とを抑制できる。また、排気通路２の壁面に付着する燃料量が減少するため、ＮＯx還元
時に消費する燃料量を減少させることができる。
【００３６】
また、遮断弁８を開弁することにより、燃料がＮＯx触媒５に滞留している時間を長く
することができるため、ＮＯx触媒５で反応する燃料量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施例におけるＮＯx還元のフローを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１     内燃機関
２     排気通路
３     燃料添加弁
４     酸化触媒
５     吸蔵還元型ＮＯx触媒
６     スイーパー触媒
７     バイパス通路
８     遮断弁
１０   ＥＣＵ
１１   温度センサ
【図１】
2009127546.tif 000003
【図２】
2009127546.tif 000004