(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、流入する排気中のＰＭをトラップするＰＭトラップと、排気の空気過剰率が大きいとき流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気の空気過剰率が小さいときトラップしたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘトラップ触媒とのうち、少なくとも一方を有する排気浄化手段と、
前記排気浄化手段の上流側排気通路に配置され、排気の空気過剰率が略１のとき流入する排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの三成分を浄化する三元触媒と、
前記三元触媒の上流側排気通路に配置され、その担体温度に応じて流入する排気中のＨＣを吸着するか吸着したＨＣを放出するＨＣ吸着放出手段と、
冷間時に前記排気浄化手段を再生すべきとき、前記三元触媒の担体温度が、前記三元触媒の酸化活性温度である第１所定温度を下回るときは排気の空気過剰率を小さくし、前記第１所定温度を上回り且つ前記第１所定温度より高い前記三元触媒が三元性能を発揮する温度である第２所定温度を下回るときは排気の空気過剰率を大きくし、前記第２所定温度を上回るときは前記排気浄化手段の温度が前記排気浄化手段が再生可能となる温度である第３所定温度に達するまで排気の空気過剰率を小さくする空気過剰率制御手段と、
を備えることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
前記第１所定温度は、前記三元触媒に流入する排気の空気過剰率が大きいとき前記三元触媒のＨＣ浄化率が所定の浄化率を上回り、前記三元触媒に流入する排気の空気過剰率が小さいとき前記ＨＣ浄化率が前記所定の浄化率を下回る温度であることを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
運転状態に基づいて排気の目標空気過剰率を設定する目標空気過剰率設定手段を備え、
前記空気過剰率制御手段は、前記第１所定温度を上回り且つ前記第２所定温度を下回るときに、前記三元触媒に流入する排気の空気過剰率を前記目標空気過剰率に制御し、
前記第１所定温度は、排気の空気過剰率が前記目標空気過剰率のとき前記三元触媒のＨＣ浄化率が前記所定の浄化率を上回る温度であることを特徴とする請求項２記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
前記第２所定温度は、前記三元触媒に流入する排気の空気過剰率が小さいとき前記三元触媒の三成分の浄化率が所定の浄化率を上回る温度であることを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
前記空気過剰率制御手段は、前記第２所定温度を上回るときに前記第３所定温度に達するまで、前記三元触媒に流入する排気の空気過剰率を略１に制御することを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
前記三元触媒及び前記ＨＣ吸着放出手段は、一体的に構成されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項７】
前記空気過剰率制御手段は、シリンダへ流入する吸入空気量を調節可能な吸気絞り弁を含んで構成されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項８】
前記空気過剰率制御手段は、排気の一部を吸気側へ還流する排気還流量を調節可能なＥＧＲ弁を含んで構成されることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載のディーゼル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、ディーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のディーゼルエンジンの排気浄化装置として、特開平７−１８９６５４号公報に示されるものがある。
これは、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質であるＰＭ（Particulate Matter）の浄化処理のため、エンジンの排気通路に、ＰＭトラップとして、酸化触媒付きディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を備え、このＤＰＦでエンジンが排出する排気中のＰＭを捕集し、ＤＰＦの上下差圧が所定圧を超えたときに、吸気絞り弁を制御して空気過剰率を低下させることで、排気温度を上昇させて、ＰＭを燃焼除去するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術は、冷間時にそのまま適用すると、以下の問題が発生した。
すなわち、冷間時は冷却水温やシリンダ壁温等が低く燃料が気化し難いため、排気温度上昇のために空気過剰率を低下させることを冷間時に行うと、暖機後に行う場合に比してエンジンから排出されるＨＣ量が著しく増加してしまう。また、冷間時はＤＰＦの担体温度が低いため、ＤＰＦの酸化機能が発現するまでの間はＨＣが浄化されずにそのまま大気中に排出されてしまう。
【０００４】
したがって、上記従来技術では、冷間時に空気過剰率を低下させると、エンジンから排出されるＨＣ量が大きく、かつ、ＤＰＦの酸化機能が発現するまでの間はＨＣが浄化されずにそのまま大気中に排出されるため、ＤＰＦ昇温中に大気中に放出されるトータルのＨＣ量が暖機後に比して著しく増加してしまうといった問題があった（図５参照）。
【０００５】
これに鑑み、ＤＰＦの酸化機能が発現するまでの間は、エンジンから排出されるＨＣ量の増加を抑制しつつ排気温度を上昇させる方法が考えられるが、空気過剰率の低下代を小さくすると、その分排気温度の上昇代も小さくなり、ＤＰＦの酸化機能が発現するまでに時間を要するため、ＤＰＦ昇温中に大気中に放出されるトータルのＨＣ量を低減させることはできない（図６参照）。
【０００６】
尚、上記の問題は、冷間時のＤＰＦの再生（ＰＭ除去）に際して排気過剰率を低下させて昇温させる場合について述べているが、冷間時のＮＯｘトラップ触媒の再生（Ｓ被毒解除）に際して昇温させる場合にも、同様の問題が発生する。
本発明は、冷間時のＰＭトラップの再生（ＰＭ除去）あるいはＮＯｘトラップ触媒の再生（Ｓ被毒解除）に際し、排気エミッションを悪化させることなく、昇温可能とすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明では、エンジンの排気通路に配置され、流入する排気中のＰＭをトラップするＰＭトラップと、排気の空気過剰率が大きいとき流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気の空気過剰率が小さいときトラップしたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘトラップ触媒とのうち、少なくとも一方を有する排気浄化手段と、前記排気浄化手段の上流側排気通路に配置され、排気の空気過剰率が略１のとき流入する排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの三成分を浄化する三元触媒と、前記三元触媒の上流側排気通路に配置され、その担体温度に応じて流入する排気中のＨＣを吸着するか吸着したＨＣを放出するＨＣ吸着放出手段と、冷間時に前記排気浄化手段を再生すべきとき、前記三元触媒の担体温度が、前記三元触媒の酸化活性温度である第１所定温度を下回るときは排気の空気過剰率を小さくし、前記第１所定温度を上回り且つ前記第１所定温度より高い前記三元触媒が三元性能を発揮する温度である第２所定温度を下回るときは排気の空気過剰率を大きくし、前記第２所定温度を上回るときは前記排気浄化手段の温度が前記排気浄化手段が再生可能となる温度である第３所定温度に達するまで排気の空気過剰率を小さくする空気過剰率制御手段と、を備えて、ディーゼルエンジンの排気浄化装置を構成する。
【０００８】
請求項２では、前記第１所定温度は、前記三元触媒に流入する排気の空気過剰率が大きいとき前記三元触媒のＨＣ浄化率が所定の浄化率を上回り、前記三元触媒に流入する排気の空気過剰率が小さいとき前記ＨＣ浄化率が前記所定の浄化率を下回る温度であることを特徴とする。
請求項３では、運転状態に基づいて排気の目標空気過剰率を設定する目標空気過剰率設定手段を備え、前記空気過剰率制御手段は、前記第１所定温度を上回り且つ前記第２所定温度を下回るときに、前記三元触媒に流入する排気の空気過剰率を前記目標空気過剰率に制御し、前記第１所定温度は、排気の空気過剰率が前記目標空気過剰率のとき前記三元触媒のＨＣ浄化率が前記所定の浄化率を上回る温度であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明では、前記第２所定温度は、前記三元触媒に流入する排気の空気過剰率が小さいとき前記三元触媒の三成分の浄化率が所定の浄化率を上回る温度であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明では、前記空気過剰率制御手段は、前記第２所定温度を上回るときに前記第３所定温度に達するまで、前記三元触媒に流入する排気の空気過剰率を略１に制御することを特徴とする。
請求項６の発明では、前記三元触媒及び前記ＨＣ吸着放出手段は、一体的に構成されることを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明では、前記空気過剰率制御手段は、シリンダへ流入する吸入空気量を調節可能な吸気絞り弁を含んで構成されることを特徴とする。
請求項８の発明では、前記空気過剰率制御手段は、排気の一部を吸気側へ還流する排気還流量を調節可能なＥＧＲ弁を含んで構成されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、冷間時において、ＰＭフィルタやＮＯｘトラップ触媒をその再生に必要な温度まで昇温させる間、連続的に空気過剰率を低下させると、大幅にＨＣが悪化することから、昇温過程において、一旦空気過剰率を大きくすることで、エンジンから排出されるＨＣを低減させると共に、三元触媒へ導入される排気中の酸素を増加させ、三元触媒の酸化機能にて冷間時にＨＣ吸着放出手段により吸着したＨＣを酸化することで、その酸化熱を利用し、排気温度を上昇させることが可能となる。
【００１３】
但し、空気過剰率大の状態では、ＰＭフィルタやＮＯｘトラップ触媒の再生に必要な温度までは昇温できないため、その後再度、空気過剰率を低下させ、最大限の昇温効果を得て、必要な温度まで昇温させる。このときは、三元触媒が活性化しているので、ＨＣの他、ＣＯ、ＮＯｘが大気中に放出されることはない。
従って、排気エミッションを悪化させることなく、十分な昇温効果を得ることができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、前記第１所定温度の設定により、三元触媒がＨＣ酸化機能を有する温度に達したときに空気過剰率大へ移行することで、次のような効果が得られる。ＨＣ吸着放出手段は低温の場合、エンジンから排出されるＨＣを一時的に保持する機能を有している。そして、温度上昇に伴い、吸着したＨＣを放出するが、三元触媒にてこれを酸化するためには、排気中に酸素を共存させる必要がある。この特徴を考慮すると、三元触媒がＨＣを酸化できる温度に達したところで、空燃比過剰率を大きくして、酸素を供給すると、酸化反応を起こし、急激に温度を上昇させることができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、一時的に排気過剰率を大きくする際にこれを通常運転時の目標排気過剰率とする場合に、請求項２の効果を得ることができる。
請求項４の発明によれば、前記第２所定温度の設定により、三元触媒が三元機能を有する温度に達したときに再び空気過剰率を低下させることで、次のような効果が得られる。一般に三元触媒において三元機能が発生する担体温度は、酸化活性が十分になる担体温度よりも高温である。しかし、一旦この三元機能が発生する温度に達した場合、空気過剰率を小さく、特に略１に制御することで、排気中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを同時に酸化・還元することが可能となる。このうち、ＨＣ、ＣＯの酸化の際には上記と同様、その酸化熱により、担体温度を上昇させることができる。さらに、エンジンの排気ガスは空気過剰率が大の状態より、小の状態の方が高温となる。ＰＭトラップやＮＯｘトラップ触媒の再生に必要な温度にまで速やかに昇温することが可能となる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、一時的に空気過剰率を大きくした後、空気過剰率を低下させて、ＰＭフィルタやＮＯｘトラップ触媒の再生に必要な温度まで昇温させる際は、空気過剰率を略１とすることで、最大限の昇温効果を得ると共に、このときは三元触媒が活性化しているのでＨＣの他、ＣＯ、ＮＯｘの浄化も図ることができる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、三元触媒及びＨＣ吸着放出手段を一体化することで、コンパクトに構成できると共に、熱効率を向上させることができる。
請求項７の発明によれば、空気過剰率の制御を吸気絞り弁で行うことにより、十分な空気過剰率の低下を実現可能であり、また、ＥＧＲのように不活性ガス増加による吸入空気量の制御ではないため、エンジンから排出されるＨＣの悪化を防止することができる。
【００１８】
請求項８の発明によれば、空気過剰率の制御をＥＧＲ弁で行うことにより、吸気絞り弁による吸入空気量低下では作動ガス量減少による吸気抵抗増加に起因する燃費悪化を招くことがあるが、これを抑制した制御が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すディーゼルエンジンのシステム図である。
ディーゼルエンジン１の吸気通路２には、エアフローメータ３、過給機４、吸気絞り弁５が設けられており、これらを通過した吸入空気は、マニホールド部６を経て、各気筒の燃焼室内へ流入する。燃料は、高圧燃料ポンプ（図示せず）により高圧化されてコモンレール７に送られ、各気筒の燃料噴射弁８から燃焼室内へ直接噴射される。燃焼室内に流入した空気と噴射された燃料はここで圧縮着火により燃焼する。
【００２０】
エンジン１からの排気はマニホールド部９を経て排気通路１０へ流出する。ここで排気の一部は、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ通路１１によりＥＧＲ弁１２を介して吸気側へ還流される。
排気通路１０には、過給機４より下流側に、排気浄化のため、ＨＣ吸着機能付き三元触媒１３、ＮＯｘトラップ触媒１４、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１５を配置してある。
【００２１】
三元触媒１３は、排気の空気過剰率が略１（排気空燃比がストイキ）のとき、流入する排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの三成分を浄化するものである。また、この三元触媒１３には、担体温度に応じて、流入する排気中のＨＣを吸着するか吸着したＨＣを放出するＨＣ吸着放出手段として、ＨＣ吸着材を担持させてあり、三元触媒１３がＨＣを浄化できない低温時にはＨＣを吸着保持するようにしてある。
【００２２】
ＮＯｘトラップ触媒１４は、排気の空気過剰率が大きいとき（排気空燃比がリーンのとき）流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気の空気過剰率が小さいとき（排気空燃比がストイキ又はリッチのとき）トラップしたＮＯｘを脱離して還元浄化するものである。
ＤＰＦ１５は、ＰＭトラップとして、流入する排気中のＰＭをトラップするものである。
【００２３】
すなわち、エンジン１の排気通路１０に、排気浄化手段として、ＤＰＦ１５又はＮＯｘトラップ触媒１４の少なくとも一方を備え、これらの上流側にＨＣ吸着機能付き三元触媒１３を配置してある。ここでは、三元触媒１３にＨＣ吸着材を担持させることで、三元触媒とＨＣ吸着放出手段とを一体的に構成しているが、別個に構成して、三元触媒１３の上流側にＨＣ吸着放出手段を配置してもよい。
【００２４】
コントロールユニット２０には、エンジン１の制御のため、吸入空気量Ｑａ検出用のエアフローメータ３の他、エンジン回転数Ｎｅ検出用の回転数センサ２１、アクセル開度ＡＰＯ検出用のアクセル開度センサ２２、エンジン冷却水温Ｔｗ検出用の水温センサ２３から、信号が入力されている。
更に、三元触媒１３、ＮＯｘトラップ触媒１４、ＤＰＦ１５には、これらの担体温度の検出のため、温度センサ（熱電対）２４、２５、２６が設けられ、また、ＤＰＦ１５の入口側には排圧センサ２７が設けられており、これらの信号もコントロールユニット２０に入力されている。
【００２５】
コントロールユニット２０は、これらの入力信号に基づいて、燃料噴射弁８への燃料噴射量及び噴射時期制御のための燃料噴射指令信号、吸気絞り弁５への開度指令信号、ＥＧＲ弁１２への開度指令信号等を出力する。
ところで、ＤＰＦ１５又はＮＯｘトラップ触媒１４を備える場合、それぞれ所定の再生処理を行う必要がある。ＤＰＦ１５の場合はＰＭ除去による再生、ＮＯｘトラップ触媒１４の場合はＳ被毒解除による再生を行う。
【００２６】
ＤＰＦ１５の再生時期の判断は、ＤＰＦ１５入口側の排圧センサ２７の出力（排圧）に基づいて行い、これがエンジン運転状態に応じたしきい値を超えたとき、再生時期と判断する。
ＮＯｘトラップ触媒１４の再生時期の判断は、経過時間に基づいて行い、前回の再生から所定時間が経過したとき、再生時期と判断する。
【００２７】
ＤＰＦ１５の再生は、再生時期と判断されたとき、空気過剰率を小さくしてＤＰＦ１５を第３所定温度（６００℃）まで昇温し（昇温制御）、その後、空気過剰率を大きくしてＤＰＦ再生を行う（再生制御）。
ＮＯｘトラップ触媒１４の再生は、再生時期と判断されたとき、空気過剰率を小さくしてＮＯｘトラップ触媒１４を第３所定温度（６００℃）まで昇温し（昇温制御）、その後、その温度を所定時間保つことで、Ｓ被毒解除を行う（再生制御）。
【００２８】
ここで、上記ＤＰＦ１５の再生又はＮＯｘトラップ触媒１４の再生のための昇温に際して、空気過剰率を小さくしているが、これは排気温度と空気過剰率とが相関しており、排気温度は空気過剰率が小さいほど上昇する性質を有することに起因している。
従って、通常（非再生時）、空気過剰率の目標値（目標空気過剰率）はエンジン運転状態に応じて設定されるが、昇温制御中は通常時の目標空気過剰率より小さい空気過剰率（本実施形態では略１）に設定することになる。
【００２９】
図２のフローは、ＤＰＦ１５又はＮＯｘトラップ触媒１４の温度を第３所定温度まで昇温させる際の昇温制御のフローである。本フローは、ＤＰＦ１５又はＮＯｘトラップ触媒１４の再生時期と判断され、昇温制御要求が発せられたとき以降、昇温制御終了まで繰り返し実行されるもので、空気過剰率制御手段に相当する。
【００３０】
Ｓ１では、ＨＣ吸着機能付き三元触媒１３、ＤＰＦ１５、ＮＯｘトラップ触媒１４の各担体温度Ｔ３ｗａｙ、Ｔｄｐｆ、Ｔｎｏｘを読込む。
Ｓ２では、ＨＣ吸着機能付き三元触媒１３の担体温度Ｔ３ｗａｙが第１所定温度＃ＴＢＥＤ１（三元触媒の酸化活性温度）より高いか否かを判定し、低い場合、Ｓ５へ進み、高い場合、Ｓ３へ進む。
【００３１】
ここでの第１所定温度＃ＴＢＥＤ１は、図３に示すように、三元触媒に流入する排気の空気過剰率λが大きいとき（運転状態により定まる目標λのとき）三元触媒のＨＣ浄化率が所定の浄化率（例えば５０％）を上回り、三元触媒に流入する排気の空気過剰率λが小さいとき（λ≒１のとき）三元触媒のＨＣ浄化率が前記所定の浄化率を下回る温度（この例では０％となる温度）とする。従って、三元触媒の酸化活性温度と言える。尚、図３に示すように、三元触媒の排気浄化能は、その担体温度とそれに流入する排気の空気過剰率に依存しており、三元機能のうちのＨＣ浄化能は空気過剰率を大きくすることでより低温から発現することになる。
【００３２】
Ｓ３では、ＨＣ吸着機能付き三元触媒１３の担体温度Ｔ３ｗａｙが前記第１所定温度＃ＴＢＥＤ１より高く設定された第２所定温度＃ＴＢＥＤ２（三元触媒が三元機能を発揮する温度）よりも高いか否かを判定し、低い場合、Ｓ６へ進み、高い場合、Ｓ４へ進む。
ここでの第２所定温度＃ＴＢＥＤ２は、図３に示すように、三元触媒に流入する排気の空気過剰率が小さいとき三元触媒の三成分の浄化率が所定の浄化率を上回る温度とする。従って、三元触媒が三元機能を発揮する温度と言える。
【００３３】
Ｓ４では、ＤＰＦ１５の担体温度Ｔｄｐｆ又はＮＯｘトラップ触媒１４の担体温度Ｔｎｏｘが第３所定温度＃ＴＢＥＤ３（再生可能温度；例えば６００℃）よりも高いか否かを判定する。詳しくは、ＤＰＦ１５の再生を行う場合は、ＤＰＦ１５の担体温度Ｔｄｐｆが第３所定温度＃ＴＢＥＤ３（再生可能温度）よりも高いか否かを判定し、ＮＯｘトラップ触媒１４の再生を行う場合は、ＮＯｘトラップ触媒１４の担体温度Ｔｎｏｘが第３所定温度＃ＴＢＥＤ３（再生可能温度）よりも高いか否かを判定する。この判定の結果、低い場合は、Ｓ５へ進み、高い場合は、Ｓ７へ進む。
【００３４】
従って、ＨＣ吸着機能付き三元触媒１３の担体温度Ｔ３ｗａｙが第１所定温度＃ＴＢＥＤ１（三元触媒の酸化活性温度）より低い場合は、Ｓ２からＳ５へ進み、吸気絞り弁５及び／又はＥＧＲ弁１２を動作させることで、空気過剰率を略１まで低下させる。すなわち、図４に示すように、吸気絞り弁５の開度を減少させるか、ＥＧＲ弁１２の開度を増大させ、あるいは両方により、空気過剰率を略１まで低下させる。
【００３５】
次に、ＨＣ吸着機能付き三元触媒１３の担体温度Ｔ３ｗａｙが第１所定温度＃ＴＢＥＤ１（三元触媒の酸化活性温度）より高くなると、Ｓ２からＳ３を経てＳ６へ進み、吸気絞り弁５及び／又はＥＧＲ弁１２を前記とは逆方向に動作させることで、空気過剰率を大きく（リーン側に）する。但し、ここでの空気過剰率は、大きくしさえすればよいので、通常運転時（昇温制御を行わないとき）に目標空気過剰率設定手段により運転状態に基づいて設定される目標空気過剰率（目標λ）とする。これが最も排気が良くなるからである。
【００３６】
次に、ＨＣ吸着機能付き三元触媒１３の担体温度Ｔ３ｗａｙが第２所定温度＃ＴＢＥＤ２（三元触媒が三元機能を発揮する温度）より高くなると、Ｓ３からＳ４を経てＳ５へ進み、再び、吸気絞り弁５及び／又はＥＧＲ弁１２を動作させることで、空気過剰率を略１まで低下させる。
次に、ＤＰＦ１５の担体温度Ｔｄｐｆ又はＮＯｘトラップ触媒１４の担体温度Ｔｎｏｘが第３所定温度＃ＴＢＥＤ３（再生可能温度）より高くなると、Ｓ４からＳ７へ進み、昇温制御を終了する。以降は、再生制御に移る。ＤＰＦ１５の再生の場合は空気過剰率を大きくすればよく、ＮＯｘトラップ触媒１４の再生の場合は空気過剰率を略１としたまま再生動作すればよい。
【００３７】
次に、従来例と比較しつつ本発明の作用効果について説明する。
従来例（特開平７−１８９６５４号公報）では、ＤＰＦの再生が可能な温度まで、吸気絞りを利用して昇温している。その形態は、大きく分けて２種類あり、一つは吸気絞りを段階的に動作させ、もう一つは連続的に動作させるものである。両者とも、昇温制御過程において、空気過剰率を段階的に、あるいは連続的に低下させることに相当する。ここで、前者を第１従来例、後者を第２従来例として、これらの場合のタイムチャートを図５、図６に示す。
【００３８】
第１従来例、すなわち空気過剰率を段階的に動作させた図５の場合を考える。通常、ディーゼルエンジンは、暖機後と比較して冷間時は空気過剰率を大側（リーン側）に設定する。ここで、第１従来例のように空気過剰率を低下させた場合、排気温度が上昇し、三元触媒、ＤＰＦ又はＮＯｘトラップ触媒は通常運転と比較して、早く昇温できる。よって、冷間時にＤＰＦ又はＮＯｘトラップ触媒の再生要求が発生した場合は、空気過剰率を低下させることで早く再生動作を実施することが可能である。
【００３９】
しかし、その昇温過程においては、大幅なＨＣ悪化を招くことになる。これは、空気過剰率の低下に伴い、エンジンから排出されるＨＣ（触媒入口ＨＣ排出量）が悪化すると共に、空気過剰率小での運転を続けるため、酸素不十分雰囲気で、三元触媒の酸化機能が発揮しないので、触媒出口ＨＣ排出量も悪化する。
第２従来例すなわち、空気過剰率を連続的に動作させた図６の場合を考える。この場合、先に示した空気過剰率小での運転を続けた場合と比較して、空気過剰率が大きめであるため、エンジンから排出されるＨＣ（触媒入口ＨＣ排出量）は第１従来例よりも低く抑えることができる。しかし、空気過剰率が比較的大であることから、排気温度の上昇が遅く、第１従来例と比較して、三元触媒、ＤＰＦ又はＮＯｘトラップ触媒の昇温速度が遅くなってしまう。
【００４０】
そこで、本発明では、図３に示したＨＣ吸着機能付き三元触媒の温度特性に着目した。すなわち、三元触媒は、空気過剰率大（リーン）のときのＨＣ浄化性能と、空気過剰率小（ストイキ）のときのＨＣ浄化性能とで、温度特性が異なり、空気過剰率大（リーン）のときに酸化活性の立ち上がりが早期に起こる特徴がある。
【００４１】
次に、本発明の効果を図７をもとに説明する。
ＨＣ吸着機能付き三元触媒の酸化活性温度（＃ＴＢＥＤ１）までは、空気過剰率を略１まで低下させる。その際、エンジンから排出されるＨＣは悪化するが、吸着機能により一時的に触媒内へ保持することができる。
次に、三元触媒の担体温度が三元触媒の酸化活性温度（＃ＴＢＥＤ１）に達したとき、それまで略１であった空気過剰率を大側（リーン側）ヘと推移させる。すると、三元触媒へ導入される排気が酸素雰囲気になると共に、冷間時に吸着したＨＣが酸化反応を起こし、浄化される。その際、ＨＣの酸化反応熱により、触媒の担体温度は急上昇する。
【００４２】
その後、三元機能が発揮する温度（＃ＴＢＥＤ２）に達すると、再び空気過剰率を略１まで低下させる。空気過剰率が略１の状態では排気温度は最も高温となるため、速やかな触媒の昇温が可能となる。加えて、既に三元機能が発揮する温度に達しているため、空気過剰率を略１まで低下させても、触媒において排気は十分に浄化される。
【００４３】
以上説明したように、従来例と比較して本発明を実施した場合、触媒昇温過程において、一旦空気過剰率を大きくすることで、酸化反応熱が発生するため、段階的あるいは連続的に空気過剰率を低下させる場合よりも早期昇温が可能であることのみならず、その際のエミッションも改善できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図
【図２】  昇温制御のフローチャート
【図３】  ＨＣ吸着機能能付き三元触媒のＨＣ浄化性能を示す図
【図４】  空気過剰率に対する吸気絞り弁とＥＧＲ弁の動作を示す図
【図５】  第１従来例を適用した場合のタイムチャート
【図６】  第２従来例を適用した場合のタイムチャート
【図７】  本発明を適用した場合のタイムチャート
【符号の説明】
１  ディーゼルエンジン
２  吸気通路
５  吸気絞り弁
８  燃料噴射弁
１０  排気通路
１１  ＥＧＲ通路
１２  ＥＧＲ弁
１３  ＨＣ吸着機能付き三元触媒
１４  ＮＯｘトラップ触媒
１５  ＤＰＦ（ディーゼルパーティキュレートフィルタ）
２０  コントロールユニット
２４〜２６  温度センサ
２７  排圧センサ
【図１】
0003855818.tif 000002
【図２】
0003855818.tif 000003
【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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