JPH08200049A - 排気浄化装置 - Google Patents

排気浄化装置

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JPH08200049A
JPH08200049A JP7263019A JP26301995A JPH08200049A JP H08200049 A JPH08200049 A JP H08200049A JP 7263019 A JP7263019 A JP 7263019A JP 26301995 A JP26301995 A JP 26301995A JP H08200049 A JPH08200049 A JP H08200049A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関１の排気通路１７に、流入する排気
空燃比がリーンのときに排気中のＮＯX を吸収し、排気
空燃比がリッチの時に吸収したＮＯX を放出するＮＯX
吸収剤１８を配置するとともに、機関１の燃料噴射量を
制御する制御回路３０を設ける。制御回路３０は通常時
は機関１がリーン空燃比で運転されるように燃料噴射量
を制御し、リーン空燃比運転中にＮＯX 吸収剤のＮＯX
吸収量が増大すると機関１の空燃比がリッチ空燃比にな
るように燃料噴射量を制御してＮＯ X 吸収剤からのＮＯ
X 放出と還元浄化を行う。また、制御回路３０は、機関
運転状態に基づいてＮＯX 吸収剤温度を算出し、ＮＯX
吸収剤温度が所定温度より高いときにはＮＯX 吸収剤か
らのＮＯX 放出と還元浄化操作とを禁止する。 【解決手段】 ＮＯX 吸収剤の再生操作時に未浄化のＮ
ＯX が放出されることを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】大部分の機関運転領域においてリーン空
燃比の燃焼を行う内燃機関の排気通路に、流入排気の空
燃比がリーンのときにＮＯX を吸収し、流入排気中の酸
素濃度が低下したときに吸収したＮＯX を放出するＮＯ
X 吸収剤を配置した内燃機関の排気浄化装置が本願出願
人により既に提案されている（国際公開公報第ＷＯ９３
−７３６３号参照）。同公報の排気浄化装置では、機関
のリーン空燃比運転中の排気中の窒素酸化物（ＮＯX ）
をＮＯX 吸収剤に吸収させ、ＮＯX 吸収後に機関に供給
する燃料を増量して前記ＮＯX 吸収剤に流入する排気空
燃比をリッチにすることにより、前記ＮＯX 吸収剤から
吸収したＮＯX を放出させるとともに、放出されたＮＯ
X を排気中の未燃ＨＣ、ＣＯ等の還元成分により還元浄
化している（なお、本明細書では上記ＮＯX 吸収剤から
の吸収したＮＯX の放出と還元浄化とを行うための操作
を「ＮＯX 吸収剤の再生操作」と呼ぶ）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
にリーン空燃比運転中に空燃比をリッチに切り換えてＮ
ＯX 吸収剤の再生操作を行うと問題が生じる場合があ
る。前述のように、ＮＯX 吸収剤は排気空燃比がリッチ
になり排気中の酸素濃度が低下した状態では吸収したＮ
ＯX を放出するが、このＮＯX は排気中の未燃ＨＣ、Ｃ
Ｏ成分と反応して還元されるため、再生操作中にはＮＯ
X 吸収剤下流側にＮＯX がそのまま流出することはない
はずである。
【０００４】ところが、実際には上記のように排気空燃
比をリーンからリッチに切り換えてＮＯX 吸収剤の再生
操作を行うと、空燃比切換時に、一時的にＮＯX 吸収剤
から放出されたＮＯX が還元されないまま下流側に流出
してしまう場合が生じる。上記のようにリッチ空燃比切
換時に何故一時的なＮＯX 流出が生じるかは明らかにな
っていない部分もあるが、排気空燃比の切換時にＮＯX
吸収剤内部の空燃比がリーンからリッチに連続的に変化
し、中間の空燃比領域を通過するためではないかと考え
られる。
【０００５】すなわち、ＮＯX 吸収剤に流入する排気の
空燃比がリーンからリッチに切り換えられた場合でも、
ＮＯX 吸収剤内部の空燃比は瞬間的にリッチになるわけ
ではなく、微視的にはリーンからリッチに連続的に変化
することになる。このため、ＮＯX 吸収剤からは、ＮＯ
X 吸収剤内部の空燃比がＮＯX の還元浄化に充分なリッ
チ状態になる前に排気中の酸素濃度の低下によりＮＯX
の放出が開始される。しかし、この中間の空燃比領域で
は排気は充分にリッチになっておらず、排気中の酸素濃
度が還元反応に充分な程低下していなかったり、放出さ
れたＮＯX の全量を還元するのに充分な量の未燃ＨＣ、
ＣＯ成分が排気中に含まれていない場合が生じる。この
ため、この中間空燃比領域では、放出されたＮＯX のう
ち一部が還元浄化されないままＮＯX 吸収剤下流側に流
出してしまうと考えられる。
【０００６】この場合でも排気空燃比がリッチに切り換
えられてからある程度の時間が経過すると、ＮＯX 吸収
剤内部の空燃比も充分にリッチになるため放出されたＮ
ＯXの全量が還元浄化されるようになり、下流側に未浄
化のＮＯX が流出することはない。しかし、上記のよう
にＮＯX 吸収剤の再生操作毎にＮＯX 吸収剤からのＮＯ
X流出が生じると、排気性状の悪化を招くこととなり好
ましくない。
【０００７】そこで、本発明は上記問題に鑑み、ＮＯX
吸収剤に吸収されたＮＯX の還元浄化を行う際にＮＯX
吸収剤下流側へのＮＯX の流出を防止可能な排気浄化装
置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、内燃機関排気通路に配置され、流入する排気の
空燃比がリーンのときに排気中のＮＯX を吸収し排気中
の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯX を放出する
ＮＯX 吸収剤と、前記ＮＯX 吸収剤温度を検出する温度
検出手段と、排気空燃比をリッチにすることにより、前
記ＮＯX 吸収剤から吸収したＮＯX を放出させるととも
に放出されたＮＯX を還元浄化する再生手段と、前記Ｎ
ＯX 吸収剤温度が予め定めた所定温度より高いときに、
前記再生手段によるＮＯX 吸収剤からのＮＯX の放出と
還元浄化操作を禁止する禁止手段と、を備えた排気浄化
装置が提供される。
【０００９】また、請求項２に記載の発明によれば、内
燃機関排気通路に配置され、流入する排気の空燃比がリ
ーンのときに排気中のＮＯX を吸収し排気中の酸素濃度
が低下したときに吸収したＮＯX を放出するＮＯX 吸収
剤と、排気空燃比をリッチにすることにより、前記ＮＯ
X 吸収剤から吸収したＮＯX を放出させるとともに放出
されたＮＯX を還元浄化する再生手段と、少なくとも前
記再生手段によるＮＯ X 吸収材からのＮＯX の放出と還
元浄化操作の開始時に、前記ＮＯX 吸収剤の温度を予め
定めた所定温度以下にする温度低下手段と、を備えた排
気浄化装置が提供される。
【００１０】請求項３に記載の発明によれば、内燃機関
排気通路に配置され、流入する排気の空燃比がリーンの
ときに排気中のＮＯX を吸収し排気中の酸素濃度が低下
したときに吸収したＮＯX を放出するＮＯX 吸収剤と、
排気空燃比をリッチにすることにより、前記ＮＯX 吸収
剤から吸収したＮＯX を放出させるとともに放出された
ＮＯX を還元浄化する再生手段と、ＮＯX 吸収剤に吸収
されたＮＯX 量に応じたタイミングで前記再生手段を作
動させ、ＮＯX 吸収剤からのＮＯX の放出と還元浄化操
作を行う再生操作実行手段と、ＮＯX 吸収剤温度が高い
ほど、ＮＯX 吸収剤の前記再生操作実行手段のによるＮ
ＯX 吸収剤再生操作実行タイミングを遅らせる再生タイ
ミング可変手段と、を備えた排気浄化装置が提供され
る。
【００１１】以下、上記各請求項の作用について説明す
る。本願出願人は上記ＮＯX 吸収剤再生時のＮＯX の流
出現象に関して研究を重ねた結果、ＮＯX の流出量が空
燃比切換時のＮＯX 吸収剤温度に関係することを発見し
た。すなわち、空燃比切換時のＮＯX 吸収剤温度が高い
程空燃比切換時にＮＯX 吸収剤下流側に流出するＮＯX
量が増大し、温度が低い程空燃比切換時にＮＯX 吸収剤
下流側に流出するＮＯX 量は低下する。
【００１２】各請求項に記載の発明はこの点に着目し、
空燃比切換時のＮＯX 流出量が排気性状の悪化を招かな
い程度に低下する温度条件でＮＯX 吸収剤に吸収された
ＮＯ X の還元浄化を行うようにしたものである。すなわ
ち、請求項１に記載の発明では、禁止手段は、温度検出
手段により検出されたＮＯX 吸収剤温度が予め定めた所
定温度より高い場合には、再生手段によるＮＯX 吸収剤
からのＮＯX の放出、還元浄化操作を禁止する。このた
め、再生手段によるＮＯX 吸収剤の再生操作は、常に上
記所定温度以下の条件で実行される。
【００１３】また、請求項２に記載の発明では、温度低
下手段は、少なくとも再生手段によるＮＯX 吸収剤の再
生操作実行時には、ＮＯX 吸収剤の温度を予め定めた所
定温度以下にする。このため、ＮＯX 吸収剤の再生操作
は、常に上記所定温度以下の条件で実行される。更に、
請求項３記載の発明では、再生タイミング可変手段はＮ
ＯX 吸収剤温度が高いほど、再生操作実行タイミングを
遅らせる。これにより、ＮＯX 吸収剤高温時には、再生
操作が実行される頻度が少なくなるため、高温下での再
生によるＮＯX の流出が低減される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図１は本発明を適用する内
燃機関の一実施形態を示す図である。図１を参照する
と、１は機関本体、２はピストン、３は燃焼室、４は点
火栓、５は吸気弁、６は吸気ポート、７は排気弁、８は
排気ポートをそれぞれ示す。吸気ポート６は対応する枝
管９を介してサージタンク１０に連結され、各枝管９に
はそれぞれ吸気ポート６内に向けて燃料を噴射する燃料
噴射弁１１が取付けられる。サージタンク１０は吸気ダ
クト１２およびエアフローメータ１３を介してエアクリ
ーナ１４に連結され、吸気ダクト１２内にはスロットル
弁１５が配置される。一方、排気ポート８は排気マニホ
ルド１６および排気管１７を介してＮＯX 吸収剤１８を
内蔵したケーシング１９に接続されている。
【００１５】制御回路３０はディジタルコンピュータか
らなり、双方向性バス３１によって相互に接続されたＲ
ＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムア
クセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３
４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。
エアフローメータ１３は吸入空気量に比例した出力電圧
を発生し、この出力電圧がＡＤ変換器３７を介して入力
ポート３５に入力される。また、入力ポート３５には機
関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ２
３が接続される。一方、出力ポート３６は点火回路３
８、駆動回路３９を介してそれぞれ点火栓４および燃料
噴射弁１１に接続される。
【００１６】図１に示す内燃機関では例えば次式に基づ
いて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。 ＴＡＵ＝ＴＰ・Ｋt ここでＴＰは基本燃料噴射時間を示しており、Ｋt は補
正係数を示している。基本燃料噴射時間ＴＰは機関シリ
ンダ内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とする
のに必要な燃料噴射時間を示している。この基本燃料噴
射時間ＴＰは予め実験により求められ、機関負荷Ｑ／Ｎ
（吸入空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）および機関回転数Ｎの
関数として図２に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３
２内に記憶されている。補正係数Ｋt は機関シリンダ内
に供給される混合気の空燃比を制御するための係数であ
ってＫt ＝１．０ であれば機関シリンダ内に供給され
る混合気は理論空燃比となる。これに対してＫt ＜１．
０になれば機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比
は理論空燃比よりも大きくなり、すなわちリーンとな
り、Ｋt ＞１．０になれば機関シリンダ内に供給される
混合気の空燃比は理論空燃比よりも小さくなる、すなわ
ちリッチとなる。
【００１７】図１に示される内燃機関では通常例えばＫ
t ＝０．７に維持されており、機関シリンダ内に供給さ
れる混合気の空燃比はリーンとなってシリンダ内ではリ
ーン混合気の燃焼が行われる。図３は燃焼室３から排出
される排気ガス中の代表的な成分の濃度を概略的に示し
ている。図３からわかるように燃焼室３から排出される
排気ガス中の未燃ＨＣ、ＣＯの濃度は燃焼室３内に供給
される混合気の空燃比がリッチになるほど増大し、燃焼
室３から排出される排気ガス中の酸素Ｏ2 の濃度は燃焼
室３内に供給される混合気の空燃比がリーンになるほど
増大する。
【００１８】ケーシング１９内に収容されているＮＯX
吸収剤１８は例えばアルミナを担体とし、この担体上に
例えばカリウムＫ，ナトリウムＮa , リチウムＬi ，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
と、白金Ｐt 、ロジウムＲｈ等のような貴金属とが担持
されている。機関吸気通路およびＮＯX 吸収剤１８上流
の排気通路内に供給された空気および燃料の比をＮＯX
吸収剤１８への排気ガスの空燃比と称すると、このＮＯ
X 吸収剤１８は流入排気ガスの空燃比がリーンのときに
はＮＯX を吸収し、流入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。なお、ＮＯX 吸収剤１８上流の排気通路内に燃料或
いは空気が供給されない場合には流入排気ガスの空燃比
は燃焼室３内に供給される混合気の空燃比に一致し、従
ってこの場合にはＮＯX 吸収剤１８は燃焼室３内に供給
される混合気の空燃比がリーンのときにはＮＯX を吸収
し、燃焼室３内に供給される混合気中の酸素濃度が低下
すると吸収したＮＯX を放出することになる。
【００１９】上述のＮＯX 吸収剤１８を機関排気通路内
に配置すればこのＮＯX 吸収剤１８は実際にＮＯX の吸
放出作用を行う。この吸放出作用の詳細なメカニズムに
ついては明らかでない部分もあるが、概略図４に示すよ
うなメカニズムで行われているものと考えられる。次に
このメカニズムについて担体上の白金Ｐt およびバリウ
ムＢa を担持させた場合を例にとって説明するが他の貴
金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても
同様なメカニズムとなる。
【００２０】すなわち、流入排気ガスがかなりリーンに
なると流入排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、図４
(A) に示されるようにこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - またはＯ
2-の形で白金Ｐt の表面に付着する。一方、流入排気ガ
ス中のＮＯは白金Ｐt の表面上でＯ2 - またはＯ2-と反
応し、ＮＯ2 となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2)。次いで
生成されたＮＯ2 の一部は白金Ｐt 上で酸化されつつ吸
収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しなが
ら、図４(A) に示されるように硝酸イオンＮＯ3 - 形で
吸収剤内に拡散する。このようにしてＮＯX がＮＯX 吸
収剤１８内に吸収される。
【００２１】流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金
Ｐt の表面でＮＯ2 が生成され、吸収剤のＮＯX 吸収能
力が飽和しない限りＮＯ2 が吸収剤内に吸収されて硝酸
イオンＮＯ3 - が生成される。これに対して流入排気ガ
ス中の酸素濃度が低下してＮＯ2 の生成量が低下すると
反応が逆方向（ＮＯ3 - →ＮＯ2 ）に進み、吸収剤内の
硝酸イオンＮＯ3 - がＮＯ2 の形で吸収剤から放出され
る。すなわち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると
ＮＯX 吸収剤１８からＮＯX が放出されることになる。
図３に示されるように流入排気ガスのリーンの度合が低
くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、従って流
入排気ガスのリーンの度合を低くすれば流入排気ガスが
リーンであってもＮＯX 吸収剤１８からＮＯX が放出さ
れることになる。
【００２２】一方、このとき流入排気ガスの空燃比をリ
ッチにすると図３に示されるように機関からは多量の未
燃ＨＣ，ＣＯが排出され、これら未燃ＨＣ，ＣＯは白金
Ｐt上の酸素Ｏ2 - またはＯ2-と反応して酸化せしめら
れる。また、流入排気ガスの空燃比をリッチにすると流
入排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤
からＮＯ2 が放出され、このＮＯ2 は図４(B) に示され
るように未燃ＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられる。
このようにして白金Ｐt の表面上にＮＯ2 が存在しなく
なると吸収剤から次から次へとＮＯ2 が放出される。従
って流入排気ガスの空燃比をリッチにすると短時間のう
ちにＮＯX 吸収剤１８からＮＯX が放出されることにな
る。
【００２３】すなわち、流入排気ガスの空燃比をリッチ
にするとまず未燃ＨＣ、ＣＯが白金Ｐt 上のＯ2 - また
はＯ2-と直ちに反応して酸化され次いで白金Ｐt 上のＯ
2 -またはＯ2-が消費されてもまだ未燃ＨＣ，ＣＯが残
っていればこの未燃ＨＣ，ＣＯによって吸収剤から放出
されたＮＯX および機関から排出されたＮＯX が還元さ
れる。
【００２４】前述したように図１に示した内燃機関では
通常機関シリンダ内に供給される混合気はリーン（例え
ばＫt ＝０．７）に維持されており、このとき発生する
ＮＯ X はＮＯX 吸収剤１８に吸収される。ところがリー
ン混合気が燃焼され続けるとＮＯX 吸収剤１８のＮＯX
吸収量が増大してＮＯX 吸収能力が飽和するため、ＮＯ
X 吸収剤１８がＮＯX を吸収できなくなってしまう。従
って本発明による実施形態では機関がリーン混合気で継
続して運転されたときには、図５に示されるように機関
シリンダ内に供給される混合気が一時的にリッチ（Ｋt
＝ＫＫ＞１．０）とされ、それによってＮＯX 吸収剤１
８から吸収したＮＯX を放出させるようにしている。
【００２５】ところが、このように空燃比をリッチに切
り換えてＮＯX 吸収剤の再生を行うときに、リッチ空燃
比切換初期に一時的にＮＯX 吸収剤から未浄化のＮＯX
が流出する場合が生じる。図６は上記ＮＯX 流出の状態
を模式的に示す図である。図６において、縦軸はＮＯX
吸収剤１８入口と出口とにおける排気中のＮＯX 濃度、
横軸は時間を示し、図中点線はＮＯX 吸収剤入口におけ
る排気中のＮＯX 濃度、実線はＮＯX 吸収剤出口におけ
るＮＯX 濃度を示す。
【００２６】図６において、区間Ｉは機関がリーン空燃
比で運転されている期間を示し、この期間は機関排気中
のＮＯX 濃度、すなわちＮＯX 吸収剤１８入口での排気
ＮＯ X 濃度は比較的高レベルとなっているが（図６、区
間Ｉ点線）、排気中のＮＯXは殆ど全量がＮＯX 吸収剤
１８に吸収されるためＮＯX 吸収剤１８出口での排気中
のＮＯX 濃度（図６、区間Ｉ実線）は極めて低いレベル
になる。
【００２７】一方、図６の区間IIはＮＯX 吸収剤１８の
再生操作が行われる期間を示している。図６にＲで示し
た時点で機関空燃比がリーンからリッチに切り換えられ
るとＮＯX 吸収剤１８の再生（図６、区間II）が開始さ
れる。機関空燃比がリッチに切り換えられると、機関排
気中のＮＯX 濃度は低下し、ＮＯX 吸収剤１８入口での
排気のＮＯX 濃度は低レベルとなる（図６、区間II点
線）。ところが、空燃比切換（図６Ｒ点）直後ではＮＯ
X 吸収剤１８出口での排気のＮＯX 濃度は逆に増大する
現象が生じる（図６、区間II実線）。
【００２８】また、この空燃比切換時におけるＮＯX 吸
収剤出口でのＮＯX 濃度の増大は一時的であり、ピーク
値（図６、Ｐで示す点）に到達後ＮＯX 濃度は低下す
る。すなわち、ＮＯX 濃度は一時的に増大するが、空燃
比切換後短時間で再び低レベルとなり、その後の再生操
作中は低いレベルとなる。本願出願人は、この問題につ
いて研究を重ねた結果、上記のＮＯX 吸収剤再生操作開
始時にＮＯX 吸収剤から流出するＮＯX の量が、空燃比
切換時のＮＯX 吸収剤温度によって大きく変化すること
を発見した。
【００２９】図７は、空燃比切換時のＮＯX 吸収剤から
のＮＯX 流出量をＮＯX 吸収剤温度を変えて実測した結
果を示す図である。図７では、容積１．７リットルの担
体に白金Ｐｔを２．０グラム／リットル、ロジウムＲｈ
を０．１グラム／リットルと、バリウムＢａ、リチウム
Ｌｉをそれぞれ０．３、０．１ｍｏｌ／リットルずつ担
持させたＮＯX 吸収剤を使用した場合の結果を示してい
るが、他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土
類を担持させた場合にも同様な結果が得られている。
【００３０】また、図７は横軸にＮＯX 吸収剤温度を代
表する値として排気温度を、縦軸にＮＯX 吸収剤からの
ＮＯX 流出量を代表する値として流出するＮＯX のピー
ク値（図６、Ｐ点のＮＯX 濃度）をとって示している。
図７に示すように、空燃比切換時のＮＯX 流出量はＮＯ
X 吸収剤温度が低い程小さくなり、図７の例ではＮＯX
吸収剤温度（排気温度）が２００℃以下の領域では、ほ
ぼゼロとなる。
【００３１】このように、或る温度以下の領域で空燃比
切換時のＮＯX 吸収剤からのＮＯX流出がほぼ生じなく
なる理由は現在のところ明らかになっていないが、(1)
ＮＯX 吸収剤からのＮＯX 放出量の変化速度（放出と吸
収との平衡点の移動速度）がＮＯX 吸収剤温度とともに
低下して、空燃比の変化速度に較べてＮＯXの放出速度
の増大が遅くなるため、結果として中間の空燃比領域通
過時のＮＯX放出速度が小さくなる。
【００３２】(2)比較的低い温度領域では、ＮＯX 吸収
剤が、微量のＨＣ、ＣＯの存在下でＮＯX を選択的に還
元する選択還元作用を持つようになる。(3)比較的低い
温度領域では、ＮＯX の放出と同時に、貴金属触媒成分
により）よりＮＨ3 が生成され、このＮＨ3 が、更に放
出されたＮＯX （ＮＯ2 ）と反応して脱硝反応（８ＮＨ
3 ＋６ＮＯ2 →１２Ｈ2 Ｏ＋７Ｎ2 ）が生じている。
【００３３】等のいずれかではないかと考えられる。上
記のように理由は明らかになっていないが、実際に或る
温度領域以下では、空燃比切換時のＮＯX 吸収剤からの
ＮＯX 流出がほぼ生じなくなることが確認されている。
本実施形態では、上記のＮＯX 流出量の温度依存性に着
目して、ＮＯX 吸収剤の温度が、空燃比切換時のＮＯX
流出がほぼ生じなくなる温度（図７の例では２００℃以
下の領域）のときにのみ、ＮＯX 吸収剤の再生操作を実
行するようにしている。
【００３４】すなわち、本実施形態では機関負荷状態と
ＮＯX 吸収剤１８の温度との関係を予め実験により求め
ておき、機関負荷状態からＮＯX 吸収剤１８の温度を推
定し、ＮＯX 吸収剤１８の温度が予め定めた所定温度以
下の場合にのみ空燃比切換によるＮＯX 吸収剤再生操作
を実行するようにしている。ＮＯX 吸収剤の温度はＮＯ
X 吸収剤に流入する排気の温度により決まり、排気温度
は、例えば機関回転数Ｎおよび機関１回転当たりの吸入
空気量Ｑ／Ｎにより代表される機関負荷状態により定ま
る。従って、機関負荷状態を検出することによりＮＯX
吸収剤の温度を求めることができる。図８は、本実施形
態における上述したＮＯX 吸収剤の再生操作を示すフロ
ーチャートである。本ルーチンは、図１の制御回路３０
により一定時間毎に実行される。
【００３５】図８においてルーチンがスタートすると、
ステップ８０１ではＮＯX 吸収剤１８の再生操作を実行
すべきか否か、すなわちＮＯX 吸収量を表すカウンタＣ
Ｒが所定値ＣＲ0 以上になっているか否かが判定され
る。ここで、ＣＲは別途制御回路３０により実行される
ルーチンによりカウントアップされるカウンタである。
ＮＯX 吸収剤１８のＮＯX 吸収量は機関のリーン空燃比
運転時間に応じて増大すると考えられる。そこで、本実
施形態では制御回路３０は別途実行される図示しないル
ーチンで、機関がリーン空燃比で運転されている間一定
時間毎にカウンタＣＲの値を一定量ずつカウントアップ
するようにしている。これにより、カウンタＣＲの値は
ＮＯX 吸収剤１８に吸収されたＮＯX の量を表すパラメ
ータとなる。なお、カウンタＣＲを一定時間毎にカウン
トアップする代わりに、リーン運転中に機関が所定の回
数回転する毎にカウントアップしても良い。
【００３６】また、厳密には機関からのＮＯX 排出量は
機関負荷条件（例えば機関１回転当たりの吸入空気量Ｑ
／Ｎと機関回転数Ｎ）に応じて変化する。一方、ＮＯX
吸収剤のＮＯX 吸収量は機関からのＮＯX 排出量に応じ
て増大するため、機関からのＮＯX 排出量を積算するこ
とによりＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量を正確に推定する
ことができる。そこで、そこで、カウンタＣＲを一定時
間毎にカウントアップする代わりに、一定時間毎に機関
の単位時間当たりのＮＯX 発生量に一定の係数を乗じた
ものを積算し、この積算値を用いてＮＯX 吸収剤に吸収
されたＮＯX 量を判定するようにしても良い。
【００３７】図１５は、機関の単位時間当たりのＮＯX
発生量の機関負荷条件による変化を示す図である。図１
５において、縦軸は機関１回転当たりの吸入空気量Ｑ／
Ｎ、横軸は機関回転数Ｎを示す。図１５に示すように、
機関の単位時間当たりのＮＯ X 発生量は、Ｑ／Ｎが同一
であれば機関回転数Ｎが高いほど、また回転数Ｎが同一
であればＱ／Ｎが大きいほど大きな値になる。上記のよ
うに、機関のＮＯX 発生量を積算してＮＯX 吸収剤の吸
収したＮＯX 量を推定する場合には、図１５の単位時間
当たりのＮＯX 発生量をＱ／ＮとＮとを用いた、図２と
同様な形式の数値テーブルとして制御回路３０のＲＯＭ
３２に予め格納しておき、一定時間毎にＱ／ＮとＮとの
値を読み込み、このＱ／Ｎ、Ｎの値を用いて数値テーブ
ルからＮＯX 発生量を読み出して積算するようにすれば
良い。
【００３８】図１１はステップ８０１のＮＯX 吸収量の
判定値ＣＲ0 の設定を説明する図である。図１１は、Ｎ
ＯX 吸収剤のＮＯX 吸収実行時間によるＮＯX 吸収剤の
ＮＯ X 吸収量とＮＯX 浄化率との変化を示す図である。
図１１(A) は吸収時間によるＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収
量の変化を示しており、図１１(A) 縦軸はＮＯX 吸収剤
の吸収可能な最大ＮＯX 量（ＮＯX 飽和量）に対するＮ
ＯX 吸収量の割合（ＮＯX 吸収量／ＮＯX 飽和量）を、
横軸はＮＯX 吸収時間を示している。図１１(A) に示す
ように、ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量は、ＮＯX 吸収時
間とともに増大し、吸収量が飽和量（１００％）に到達
すると、もはやＮＯX 吸収剤はＮＯX を吸収することは
できなくなる。
【００３９】図１１(B) は、図１１(A) のＮＯX 吸収量
の増加により生じる、ＮＯX 浄化率の変化を示してお
り、図１１(B) 縦軸は、ＮＯX 吸収剤出口での排気中の
ＮＯX濃度を表している。図１１(B) に実線で示すよう
に、ＮＯX 吸収剤出口での排気中のＮＯX 濃度は、ＮＯ
X 吸収量（図１１(A) ）が少ない間は０になっており、
流入排気中のＮＯX は全てＮＯX 吸収剤に吸収される。
しかし、ＮＯX 吸収量（図１１(A) ）が増大して一定の
値（図１１(A) にＣＲ0 で示す）を越えると、ＮＯX 吸
収剤に吸収されずに下流側にＮＯX が流出するようにな
り、その量はＮＯ X 吸収量が増大するにつれて徐々に増
大する。また、ＮＯX 吸収量が１００％（飽和量）に到
達した後は流入排気中のＮＯX はＮＯX 吸収剤に全く吸
収されなくなり、ＮＯX 吸収剤出口での排気中のＮＯX
濃度は流入排気中のＮＯX 濃度（図１１(A) 点線）と同
一になる。
【００４０】本実施形態では、図１１(A) 、(B) に示す
ように、ＮＯX 吸収剤下流側に流出するＮＯX 量が徐々
に増大を開始するＮＯX 吸収量をＣＲ0 として設定して
いる。なお、本実施形態ではステップ８０１の所定値Ｃ
Ｒ0 は、例えばＮＯX 吸収剤１８の最大ＮＯX 吸収量の
７０から８０％程度に相当する値とされているが、ＣＲ
0 の値はＮＯX 吸収剤の種類、サイズ、及び流入排気中
のＮＯX 濃度、流入排気速度等に応じて異なるため、実
際のＮＯX 吸収剤を用いた実験等により決定することが
好ましい。
【００４１】図８ステップ８０１では、上記により設定
されたＣＲ0 の値を用いて、ＣＲ≧ＣＲ0 か否かが判定
され、ＣＲ＜ＣＲ0 の場合にはＮＯX 吸収剤１８のＮＯ
X 吸収量は少なく再生操作を実行する必要はないため、
そのままルーチンを終了する。また、ＣＲ≧ＣＲ0 の場
合にはＮＯX 吸収剤１８のＮＯX 吸収量が増大してお
り、再生操作を実行する必要があるためステップ８０３
に進み、現在の機関回転数Ｎと吸入空気量Ｑをそれぞれ
センサ２３と１３から読み込み、ステップ８０５では読
み込んだＱ、Ｎの値から機関１回転当たりの吸入空気量
Ｑ／Ｎを算出し、このＱ／Ｎと機関回転数ＮとからＮＯ
X 吸収剤１８の温度ＴＨＣを算出する。なお、本実施形
態では予め各負荷条件（Ｎ、Ｑ／Ｎ）毎にＮＯX 吸収剤
１８の温度ＴＨＣを実測により求め、制御回路３０のＲ
ＯＭ３２に、図２に示したと同様な形式の数値マップと
して格納してあり、ステップ８０５ではこのマップから
現在のＮＯX 吸収剤温度ＴＨＣが読み出される。
【００４２】次いで、ステップ８０７では上記によりも
とめたＮＯX 吸収剤温度ＴＨＣが予め定めた所定温度Ｔ
ＨＣ0 以下か否かが判断される。ここで、ＴＨＣ0 はＮ
ＯX再生時にＮＯX の流出が比較的少ない温度であり、
詳細には使用するＮＯX 吸収剤の種類に応じて実験など
により決定される（この温度はＮＯX 排出量の規制値等
から定めるようにしても良く、例えば図７に示した例で
は２５０度Ｃから３００度Ｃ程度を選ぶようにしても良
い）。ステップ８０５でＮＯX 吸収剤温度が上記所定値
以下（ＴＨＣ≦ＴＨＣ0 ）である場合には、ステップ８
０９で再生フラグＸＦの値が１にセットされる。ここ
で、フラグＸＦの値が１にセットされると、別途制御回
路３０により実行される図示しない燃料噴射量演算ルー
チンでは、補正係数Ｋｔの値が１．０より大きい一定値
（ＫＫ）に設定され、機関の混合気の空燃比はリッチに
なる。
【００４３】ステップ８１１、８１２はＮＯX 吸収剤再
生操作の終了時期の判定を示す。本実施形態では、ＮＯ
X 吸収剤の再生中、ルーチン実行毎にステップ８１１で
経過時間カウンタＣＴがカウントアップされ、カウンタ
ＣＴが一定値ＣＴ0 に到達すると、すなわち再生操作が
一定時間実行されると（ステップ８１２）、再生フラグ
ＸＦの値がゼロにリセットされるとともに、カウンタＣ
Ｒ及びＣＴの値がクリアされる。
【００４４】フラグＸＦの値がゼロにリセットされる
と、前述の燃料噴射量演算ルーチンでは、補正係数Ｋｔ
は１より小さい値に設定され、機関は再びリーン空燃比
で運転されるようになる。なお、従来ＮＯX 吸収剤の再
生操作はＮＯX 放出速度を速めるためにできるだけＮＯ
X 吸収剤温度が高い領域で行っていたのに対して、本実
施形態では比較的低い温度領域で再生操作を行うため、
ＮＯX 吸収剤の再生に要する時間は高温で再生を行った
場合に較べて多少長くなる傾向にあるが、従来に較べて
実用上問題になる程の再生時間の差は生じない。
【００４５】一方、ステップ８０７でＮＯX 吸収剤１８
の温度ＴＨＣが予め定めた所定値ＴＨＣ0 より高い場合
（ＴＨＣ≧ＴＨＣ0 ）には、ステップ８１７で再生フラ
グＸＦの値はゼロにリセットされる。これにより、ＮＯ
X 吸収剤温度が所定の温度より高い領域ではＮＯX 吸収
剤の再生操作は実行されない。上述のように、本実施形
態ではＮＯX 吸収剤１８の温度が所定温度より高く、再
生時にＮＯX 吸収剤からのＮＯX の流出が生じる恐れが
ある場合にはＮＯX 吸収剤の再生操作が実施されないた
め、再生時のＮＯX 流出により排気性状が悪化する事態
が防止される。
【００４６】なお、上述の実施形態では機関負荷状態か
ら間接的にＮＯX 吸収剤温度を検出しているが、排気通
路１７のＮＯX 吸収剤１８入口に排気温度センサを設
け、検出した排気温度からＮＯX 吸収剤１８の温度を推
定するようにするか、或いはＮＯX 吸収剤１８の担体温
度を検出する温度センサを設け、直接ＮＯX 吸収剤温度
を検出するようにしても良い。
【００４７】次に、図９を用いて本発明の別の実施形態
について説明する。上記実施形態ではＮＯX 吸収剤１８
の温度が所定温度以下の場合にのみＮＯX 吸収剤の再生
操作を実行しているため、機関排気温度が高い運転状態
が継続するとＮＯX 吸収剤は再生が行われないまま長時
間運転されることになり、極端な場合にはＮＯX 吸収剤
が吸収したＮＯX 量の増大により飽和してしまう可能性
がある。
【００４８】以下の実施形態では、少なくともＮＯX 吸
収剤の再生を行う時にはＮＯX 吸収剤１８の温度が前述
の所定値以下の状態になるようにして、ＮＯX 吸収剤の
再生操作の頻度が低下することを防止している。図９
は、本実施形態の全体構成を示す概略図である。図９は
図１と略同様の構成となっており、図１と同一の参照符
号は同一の要素を表している。図９の実施形態では、Ｎ
ＯX 吸収剤１８の上流側の排気通路（排気管）１７の外
壁に冷却用のフィン９１が設けられている点が図１の実
施形態と相違している。
【００４９】フィン９１は、リーン空燃比運転中に排気
温度が最高になる状態でもＮＯX 吸収剤１８に流入する
排気温度が前述の所定温度以下になるようにフィンの伝
熱面積が設定されている。一般にリーン空燃比運転中は
理論空燃比またはリッチ空燃比運転時より排気温度は低
くなるが、上記フィン９１を排気管１７に設けたことに
より、リーン空燃比運転時にＮＯX 吸収剤１８に流入す
る排気の温度は前述の所定値を越えるとがなくなるた
め、少なくともＮＯX 吸収剤の再生操作開始時（リーン
空燃比運転を継続後リッチ空燃比に切り換える際）には
ＮＯX 吸収剤１８の温度は必ず前述の所定温度より低い
温度になっている。従って、リーン空燃比運転中の機関
の負荷状態にかかわらず、いつでもＮＯX 吸収剤１８の
再生操作を実行することができるためＮＯX 吸収剤の再
生操作の頻度が低下することが防止される。
【００５０】なお、図９の実施形態ではＮＯX 吸収剤１
８上流側の排気管外壁にフィン９１を設けることにより
リーン空燃比運転時の排気温度を所定温度以下に低下さ
せているが、フィン９１を設ける代わりに膨張式のサイ
レンサをＮＯX 吸収剤１８の上流側の排気通路に設け
て、排気の膨張により排気温度を低下させるようにして
も良い。この場合には、サイレンサ自体の熱容量が比較
的大きいため機関運転状態の変化により排気温度が変動
しても、ＮＯX 吸収剤１８に流入する排気温度はほぼ一
定に維持されるのでＮＯX 吸収剤１８の再生操作開始時
の温度をより確実に前述の所定温度以下に維持すること
ができる。
【００５１】また、上述の実施形態はいずれも、大部分
の運転領域でリーン空燃比運転される機関に例をとって
説明したが、本発明はこれに限定される訳ではなく、大
部分の運転領域で理論空燃比（またはリッチ空燃比）で
運転される機関にも適用可能である。図１０は、本実施
形態を理論空燃比より僅かにリッチ側の空燃比（例え
ば、空気過剰率λが０．９５程度）で運転される機関に
本発明を適用した場合を示している。
【００５２】図１０において、１０１は理論空燃比より
僅かにリッチ側の空燃比で運転される内燃機関、１１７
は排気管を示す。本実施形態では排気管１１７には上流
側から順に三元触媒１２１、酸化触媒１２２、ＮＯX 吸
収剤１１８が配置されている。ＮＯX 吸収剤１１８は、
前述の各実施形態と同じものが使用される。また、本実
施形態ではエアポンプ等の空気源１２３ａから遮断弁１
２３ｂを介して、三元触媒１２１と酸化触媒１２２との
間の排気通路に二次空気を供給する二次空気供給装置１
２３が設けられている。
【００５３】本実施形態では機関１０１は理論空燃比よ
り僅かにリッチ側の空燃比で運転されるため、排気は比
較的低いレベルのＮＯX と比較的多量の未燃ＨＣ、ＣＯ
成分を含んでいる。この排気は先ず三元触媒１２１に流
入する。周知のように三元触媒１２１はリッチ空燃比雰
囲気では略完全に排気中のＮＯX を浄化するが、リッチ
空燃比雰囲気ではＮＯX の一部がＮＨ3 に転換される。
このため、三元触媒１２１の出口の排気は、僅かな量の
ＮＨ3 と比較的多量の未燃ＨＣ、ＣＯ成分を含んでい
る。この排気には二次空気供給装置１２３から二次空気
が供給され、空燃比がリーンになった状態で酸化触媒１
２２に流入する。このため、酸化触媒１２２では排気中
の未燃ＨＣ、ＣＯ成分が浄化されるとともに、僅かに含
まれるＮＨ 3 は酸化触媒１２２により酸化されて再度Ｎ
ＯX が生成される。
【００５４】すなわち、酸化触媒１２２を通過してＮＯ
X 吸収剤１１８に流入する排気は、微量のＮＯX を含む
が、未燃ＨＣ、ＣＯを殆ど含まないリーン空燃比の排気
となる。ＮＯX 吸収剤１１８ではこの微量のＮＯX 成分
が完全に吸収されるため、ＮＯX 吸収剤１１８の出口の
排気はＨＣ、ＣＯ成分とＮＯX 成分が完全に浄化された
クリーンな排気となる。
【００５５】また、本実施形態ではＮＯX 吸収剤１１８
の再生は、遮断弁１２３ｂにより二次空気供給装置１２
３からの二次空気供給を停止することにより行う。二次
空気の供給を停止することにより、酸化触媒では酸化反
応が生じなくなるため、ＮＯ X 吸収剤１１８には三元触
媒１２１出口と略同一の性状の排気、すなわち、微量の
ＮＨ3 と比較的多量の未燃ＨＣ、ＣＯ成分を含むリッチ
空燃比の排気が供給されるようになる。このためＮＯX
吸収剤１１８から吸収したＮＯX が放出されるととも
に、放出されたＮＯX が排気中のＮＨ3 成分と、未燃Ｈ
Ｃ、ＣＯ成分により還元浄化される。
【００５６】図１０の実施形態においても、ＮＯX 吸収
剤１１８の再生操作（この場合は二次空気供給の停止）
を、ＮＯX 吸収剤温度が所定温度以上の場合には実施し
ないようにすることにより、上述の実施形態同様、再生
操作開始時のＮＯX の流出を防止することが可能とな
る。なお、図１０の実施形態では、ＮＯX 吸収剤１１８
に流入する排気中のＮＯX 成分濃度は極めて低いため、
ＮＯX 吸収剤が飽和するまでに時間的余裕があり、ＮＯ
X 吸収剤の再生操作の頻度が低下してもＮＯX 吸収剤の
飽和が生じるおそれはない。
【００５７】また、図１０の実施形態においても、図９
と同様にＮＯX 吸収剤１１８と酸化触媒１２２との間の
排気通路にフィン、サイレンサ等を設けて再生操作開始
時のＮＯX 吸収剤温度を低く保つようにすることも可能
である。次に、図１２を用いて、本発明の上記とは別の
実施形態について説明する。図８の実施形態では、ＮＯ
X 吸収剤１８の温度が所定値より高い場合にはＮＯ X 吸
収剤１８の再生操作を禁止することにより高温下での再
生操作実行によるＮＯX 吸収剤再生時のＮＯX 放出量の
増大を防止していたが、本実施形態ではＮＯ X 吸収剤の
高温時にも再生操作を実行する点が図８の実施形態と相
違している。
【００５８】しかし、ＮＯX 吸収剤１８の高温時にも低
温時と同じ頻度でＮＯX 吸収剤の再生操作を実行してい
たのでは、高温時に再生操作が実行される確率が高くな
り再生操作時に放出されるＮＯX 量が増大してしまう可
能性がある。そこで、本実施形態では、ＮＯX 吸収剤高
温時には再生操作実行頻度が少なく、低温時には再生操
作頻度が多くなるように再生操作を制御してできるだけ
ＮＯX 吸収剤高温時に再生操作が実行される確率を小さ
くしている。
【００５９】本実施形態では、以下の方法により、高温
下でＮＯX 吸収剤の再生操作が実行される頻度を低下さ
せている。 ＮＯX 吸収剤低温時には、ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収
量が比較的少ない量に到達する毎に再生操作を実行す
る。 ＮＯX 吸収剤高温時には、ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収
量が比較的多い量に到達するまで再生操作を実行しな
い。
【００６０】ＮＯX 吸収剤の高温状態が終了してＮＯ
X 吸収剤の温度が低下した場合には、ＮＯX 吸収量にか
かわらず直ちに再生操作を実行する。 すなわち、上記により、ＮＯX 吸収剤低温時にはＮＯ
X 吸収剤は常にＮＯX吸収量が少ない状態に維持され
る。このため、運転状態の変化によりいつＮＯX吸収剤
の温度が高温になっても常にＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収
量が少ない状態で高温運転を開始できるため、高温状態
開始後に吸収可能なＮＯX 量が大きくなり、高温状態で
再生操作が実行される確率が低くなる。
【００６１】また、上記により高温状態では再生操作
を開始するＮＯX 吸収量は大きな値に設定されるため、
上記に加えて、更に高温下で再生操作が実行される確
率は低下することになる。また、上記は低温運転に移
行後直ちにＮＯX 吸収剤再生操作を行うことにより、直
後に次回の高温運転が開始される場合に備えるためであ
る。
【００６２】上記からにより、ＮＯX 吸収剤高温時
には再生操作の実行頻度が低下するため、高温下におけ
る再生によりＮＯX が放出される確率が減少する。ま
た、高温時であっても真に必要な場合には再生操作が実
行されるため、排気温度が高い運転状態が継続したよう
な場合にＮＯX 吸収剤の飽和により排気性状が悪化する
ことが防止される。
【００６３】図１２は、本実施形態におけるＮＯX 吸収
剤再生操作を示すフローチャートである。本ルーチンは
図８のルーチンと同様、制御回路３０により一定時間毎
に実行される。図１２においてルーチンがスタートする
と、ステップ１２０１、ステップ１２０３では、それぞ
れ吸入空気量Ｑと回転数Ｎの読み込みとＮＯX 吸収剤温
度ＴＨＣの算出が行われる。本実施形態においても、Ｎ
ＯX 吸収剤温度ＴＨＣは図８ステップ８０５と同一の方
法でＱ／ＮとＮに基づく数値マップから算出される。
【００６４】次いで、ステップ１２０５では、図８ステ
ップ８０７と同様にＮＯX 吸収剤が高温状態にあるか否
かが判定される。ステップ１２０５で、ＮＯX 吸収剤が
高温状態（ＴＨＣ≧ＴＨＣ0 ）であった場合には、ステ
ップ１２０７に進み、ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量ＣＲ
が第１の所定値ＣＲ1 以上になっているか否かが判定さ
れる。本実施形態では、ＣＲ1 は比較的大きな値（例え
ば、ＮＯX 吸収剤のＮＯX 飽和量の７０％程度）に設定
されている。ステップ１２０５でＣＲ≧ＣＲ1 であった
場合には、ステップ１２０９に進みフラグＸＦの値を０
にセットした後、本ルーチンは終了する。なお、フラグ
ＸＦの機能は図８のものと同一である。また、ステップ
１２０７でＣＲ≧ＣＲ1 であった場合には、ステップ１
２１３からステップ１２１９のＮＯX 吸収剤再生操作を
実行する。なお、ステップ１２１３からステップ１２１
９の各動作は図８ステップ８０９からステップ８１５の
動作と同一である。
【００６５】すなわち、本実施形態では、ＮＯX 吸収剤
１８高温時（ＴＨＣ≧ＴＨＣ0 ）の場合であっても、Ｎ
ＯX 吸収量ＣＲが比較的大きな値に到達した場合（ＣＲ
≧ＣＲ1 ）にはＮＯX 吸収剤の再生操作が実行される。
一方、ステップ１２０５でＴＨＣ＜ＴＨＣ0 、すなわち
ＮＯX 吸収剤が低温状態にあった場合には、ステップ１
２１１に進み前回ルーチン実行時のＮＯX 吸収剤温度Ｔ
ＨＣi-1 が高温であったか否か（ＴＨＣi-1 ≧ＴＨ
Ｃ0 ）が判定され、前回ＮＯX 吸収剤が高温であった場
合には、今回のルーチン実行は高温状態終了後の最初の
ルーチン実行であるため、ステップ１２１３以下を実行
し、現在のＮＯX 吸収剤の吸収量にかかわらず直ちに再
生操作を実行する。これにより、ＮＯ X 吸収剤のＮＯX
吸収量は低下するため、短時間でＮＯX 吸収剤の高温運
転が再開されたような場合でもＮＯX 吸収量が少ない状
態で高温運転を開始することが可能となる。
【００６６】また、ステップ１２１１で前回ルーチン実
行時もＮＯX 吸収剤温度が低温であった場合には、ステ
ップ１２２１に進み、現在のＮＯX 吸収量ＣＲが第２の
所定値ＣＲ2 以上か否かが判定される。ここで、ＣＲ2
は比較的小さな値（ＣＲ2 ＜ＣＲ1 ）とされ、本実施形
態ではＣＲ2 は、例えばＮＯX 吸収剤のＮＯX 飽和量の
１０％程度の値とされている。また、ステップ１２２１
でＣＲ≧ＣＲ2 の場合にはステップ１２１３以下のＮＯ
X 吸収剤再生操作を実行し、ＣＲ＜ＣＲ2 の場合には、
ステップ１２２３でフラグＸＦの値を０にセットし再生
操作は実行しない。これにより、ＮＯX 吸収剤低温時
（ＴＨＣ＜ＴＨＣ0 ）には、ＮＯX 吸収剤１８のＮＯX
吸収量が比較的小さな値（ＣＲ2 ）に到達する毎に再生
操作が実行されるため、比較的短時間毎に再生操作が繰
り返されＮＯX 吸収剤１８のＮＯX吸収量は常に少ない
量に維持される。
【００６７】図１３は、図１２のＮＯX 吸収剤再生操作
によるＮＯX 吸収剤内のＮＯX 吸収量の変化を示す図で
ある。図１３(A) はＮＯX 吸収剤温度ＴＨＣ（排気ガス
温度）の変化を示し、図１３(B) はＮＯX 吸収剤温度Ｔ
ＨＣが図１３(A) のように変化した場合のＮＯX 吸収剤
１８内のＮＯX 吸収量の変化を示している。
【００６８】図１３(A) において、ＮＯX 吸収剤温度Ｔ
ＨＣが低い状態で機関が運転されている間（図１３(A)
区間Ｉ）では、ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量が比較的小
さな値ＣＲ2 に到達する毎に比較的短い間隔で再生操作
が実行され、再生毎にＮＯX吸収量は略０になる。この
ため、低温状態（区間Ｉ）ではＮＯX 吸収剤のＮＯX吸
収量ＣＲはＣＲ2 を越えることはなく、常にＮＯX 吸収
剤のＮＯX 吸収量は比較的小さな値に維持される。この
状態で、機関運転状態が変化してＮＯX 吸収剤温度ＴＨ
Ｃが上昇すると（図１３(A) 、区間II）、図１２で説明
したようにＮＯ X 吸収剤は吸収量ＣＲが比較的大きな値
ＣＲ1 に到達するまで再生操作が実行されなくなる。一
方、ＮＯX 吸収剤は高温状態開始時には最大でもＣＲ2
の量のＮＯX しか吸収していていため、高温状態で再生
操作が実行されるまでに最小でも（ＣＲ1 −ＣＲ2 ）に
相当する量だけのＮＯX を吸収することができる。従っ
て、図２、区間IIのように高温状態の継続時間が比較的
短い場合には、高温状態継続中にＮＯX 吸収剤の吸収量
ＣＲが所定値ＣＲ1 に到達せず、高温状態ではＮＯ X 吸
収剤の再生操作が実行されなくなり、高温状態での再生
操作実行頻度が減少する。また、本実施形態では、高温
状態が終了してＮＯX 吸収剤の温度が低下すると直ちに
にＮＯX 吸収剤の再生操作が実行されるため（図１３
(B) 、III ）高温状態終了後ＮＯX 吸収量ＣＲは直ちに
０になる。従って、一旦高温状態が終了した直後にＮＯ
X 吸収剤が再度高温状態になったような場合でも高温状
態開始時のＮＯX 吸収量ＣＲは低い値に維持されること
になる。
【００６９】また、高温状態が短時間で終了せずにある
程度の時間継続したような場合（図１３(A) 、区間IV）
には、ＮＯX 吸収剤は吸収量ＣＲが比較的大きな値ＣＲ
1 に到達する毎に再生されるため、ＮＯX 吸収剤が飽和
することが防止される。次に、図１４を用いて、本発明
の別の実施形態について説明する。本実施形態では、図
１２の再生操作に加えて、現在ＮＯX 吸収剤の温度が低
くても近い将来にＮＯX 吸収剤の温度が上昇することが
予測されるような場合には、現在のＮＯ X 吸収量にかか
わらず再生操作を実行するようにしている。これによ
り、ＮＯX吸収剤が高温状態になる直前に常に再生操作
が実行されるようになるため、ＮＯ X 吸収剤の高温状態
開始時にはＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量ＣＲを確実に低
下させることが可能となり、図１２の実施形態に較べて
更に高温状態でのＮＯX 吸収剤再生操作実行頻度を低下
させることができる。
【００７０】図１４は、本実施形態のＮＯX 吸収剤再生
操作を示すフローチャートである。図１４のフローチャ
ートは、図１２のフローチャートのステップ１２１１と
１２２１との間にステップ１４０１が付加されている点
のみが相違するため、ここでは相違点のみについて説明
する。本実施形態では図１４において、ステップ１２１
１で前回のルーチン実行時から低温状態が続いていると
判定された場合（図１４ステップ１２１１においてＴＨ
Ｃi-1 ＜ＴＨ0 であった場合）、次に、ステップ１４０
１で現在のスロットル弁開度ＴＡが所定値ＴＡ0 以上か
否かが判定され、スロットル弁開度ＴＡが所定開度ＴＡ
0 以上（ＴＡ≧ＴＡ0 ）であった場合にはステップ１２
１３に進み、ＮＯX 吸収剤の現在のＮＯX 吸収量ＣＲに
かかわらず再生操作を実行する。また、ステップ１４０
１でＴＡ＜ＴＡ0 であった場合には、ステップ１２２１
に進み、ＮＯX 吸収量ＣＲが所定値ＣＲ1 以上の場合に
のみ再生操作を実行する。
【００７１】本実施形態では、スロットル弁開度ＴＡに
基づいて近い将来のＮＯX 吸収剤温度を予測している。
すなわち、ＮＯX 吸収剤温度が低い場合であっても、ス
ロットル弁開度ＴＡがある程度大きい場合には現在の機
関負荷が大きいため、排気温度の上昇により短時間でＮ
ＯX 吸収剤温度が高温になる可能性がある。このため、
本実施形態では、スロットル弁開度ＴＡが所定値ＴＡ0
以上になった場合にはＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量にか
かわらず直ちに再生操作を実行してＮＯX 吸収量を低下
させ、高温状態開始時に確実にＮＯX 吸収量が低い状態
になっているようにしている。
【００７２】なお、ＮＯX 吸収剤の温度上昇の予測はス
ロットル弁開度ＴＡだけでなく、他のパラメータ（例え
ば、機関吸気管負圧等）に基づいて予測するようにして
も良い。
【００７３】
【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、高温状
態でのＮＯX 吸収剤再生に伴うＮＯXの放出を最小限に
抑制し、排気性状の悪化を防止することができるという
共通の効果を奏する。すなわち、請求項１と請求項２と
に記載の発明では、ＮＯX 吸収剤の再生操作開始時には
常にＮＯX 吸収剤温度が予め定めた所定値以下になって
いるため、再生操作開始時にＮＯX 吸収剤から未浄化の
ＮＯX が下流側に流出することがなくなり、常に排気性
状を良好に維持することが可能となる。
【００７４】また、請求項３に記載の発明では、高温時
でのＮＯX 吸収剤の再生頻度を低く維持することができ
るため、ＮＯX 吸収剤再生に伴うＮＯX 放出を最小源に
抑制し、排気性状の悪化を防止することが可能となる。
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図
である。
【図２】図１の機関の燃料噴射量演算に用いるマップの
形式を示す図である。
【図３】空燃比による排気ガス性状の変化を示す図であ
る。
【図４】ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸放出作用を説明する図
である。
【図５】ＮＯX 吸収剤の再生操作時の空燃比設定を説明
する図である。
【図６】ＮＯX 吸収剤からの未浄化のＮＯX 流出を説明
する図である。
【図７】再生時のＮＯX 吸収剤からのＮＯX 流出量の温
度による変化を示す図である。
【図８】図１の実施形態のＮＯX 吸収剤再生操作を示す
フローチャートである。
【図９】図１とは別の実施形態の構成を示す図である。
【図１０】図１とは別の実施形態の構成を示す図であ
る。
【図１１】ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量と排気浄化率と
の関係を説明する図である。
【図１２】図８とは別のＮＯX 吸収剤再生操作の実施形
態を説明するフローチャートである。
【図１３】図１２のフローチャートを補足説明する図で
ある。
【図１４】図１２とは別のＮＯX 吸収剤再生操作の実施
形態をを説明するフローチャートである。
【図１５】機関負荷条件による単位時間当たりの機関か
らのＮＯX 排出量の変化を説明する図である。
【符号の説明】 １…内燃機関本体 １７…排気通路 １８…ＮＯX 吸収剤 ３０…制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 53/86 ＺＡＢ 53/94 Ｆ０１Ｎ 3/08 ＺＡＢ Ａ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１ Ｈ 41/04 ３０５ Ｂ 41/14 ３１０ Ｄ 45/00 ３１４ Ｒ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１ Ａ １０１ Ｂ (72)発明者 伊藤 隆晟 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関排気通路に配置され、流入する
    排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯX を吸収し
    排気中の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯX を放
    出するＮＯX 吸収剤と、 前記ＮＯX 吸収剤温度を検出する温度検出手段と、 排気空燃比をリッチにすることにより、前記ＮＯX 吸収
    剤から吸収したＮＯXを放出させるとともに放出された
    ＮＯX を還元浄化する再生手段と、 前記ＮＯX 吸収剤温度が予め定めた所定温度より高いと
    きに、前記再生手段によるＮＯX 吸収剤からのＮＯX の
    放出と還元浄化操作を禁止する禁止手段と、 を備えた排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 内燃機関排気通路に配置され、流入する
    排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯX を吸収し
    排気中の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯX を放
    出するＮＯX 吸収剤と、 排気空燃比をリッチにすることにより、前記ＮＯX 吸収
    剤から吸収したＮＯXを放出させるとともに放出された
    ＮＯX を還元浄化する再生手段と、 少なくとも前記再生手段によるＮＯX 吸収材からのＮＯ
    X の放出と還元浄化操作の開始時に、前記ＮＯX 吸収剤
    の温度を予め定めた所定温度以下にする温度低下手段
    と、 を備えた排気浄化装置。
  3. 【請求項３】 内燃機関排気通路に配置され、流入する
    排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯX を吸収し
    排気中の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯX を放
    出するＮＯX 吸収剤と、 排気空燃比をリッチにすることにより、前記ＮＯX 吸収
    剤から吸収したＮＯXを放出させるとともに放出された
    ＮＯX を還元浄化する再生手段と、 前記ＮＯX 吸収剤に吸収されたＮＯX の量に応じたタイ
    ミングで前記再生手段を作動させ、ＮＯX 吸収剤からの
    ＮＯX の放出と還元浄化操作を行う再生操作実行手段
    と、 ＮＯX 吸収剤温度が高いほど、ＮＯX 吸収剤の前記再生
    操作実行手段によるＮＯX 吸収剤再生操作実行タイミン
    グを遅らせる再生タイミング可変手段と、 を備えた排気浄化装置。
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