内燃機関の排気浄化装置
【課題】内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘを浄化する際に発生するＮ２ Ｏの車外への排出を防止することにある。
【解決手段】リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒（１５）の下流に配置されてＮ２ Ｏの浄化を行うＮ２ Ｏ分解触媒（１６）を設け、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒（１５）の上流に配置されて燃料添加を行う燃料添加用インジェクタ（１７）を設け、Ｎ２ Ｏ分解触媒（１６）の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α）以上であってリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒（１５）のＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β）に達した場合に燃料添加用インジェクタ（１７）に燃料噴射指示を行う制御装置（２２）を設けている。
【解決手段】リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒（１５）の下流に配置されてＮ２ Ｏの浄化を行うＮ２ Ｏ分解触媒（１６）を設け、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒（１５）の上流に配置されて燃料添加を行う燃料添加用インジェクタ（１７）を設け、Ｎ２ Ｏ分解触媒（１６）の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α）以上であってリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒（１５）のＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β）に達した場合に燃料添加用インジェクタ（１７）に燃料噴射指示を行う制御装置（２２）を設けている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、特に燃料添加を行って一時的に吸蔵されたＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載した内燃機関においては、排気ガスの有害成分を浄化するための排気浄化触媒を備えた排気浄化装置が搭載されている。
この排気浄化装置には、内燃機関の排気管に配置されて排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化触媒（三元触媒）と、この排気浄化触媒の下流に配置されてＮＯｘの吸蔵を行うリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒とを備え、内燃機関から排出されるＮＯｘを浄化するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１５１４０号公報
【０００４】
特許文献１に係る内燃機関の排気浄化装置は、冷間始動時において排気浄化触媒を用いた排気ガスの有害成分の浄化ができない問題に着目した技術である。そのため、内燃機関の排気側に排気浄化触媒を備えるとともに、その排気浄化触媒の下流には、主排気通路から分岐して設けられた分岐通路に水分吸着材とＮＯｘ吸着材とを備え、これにより、冷間始動時の排気ガス中に含まれるＮＯｘをＮＯｘ吸着材に一時的に吸着させ、排気浄化触媒の活性後にＮＯｘ吸着材に吸着したＮＯｘを排気浄化触媒の上流に戻してＮＯｘを浄化し、冷間始動時におけるＮＯｘの排出を防止している。
さらに、特許文献１に係る内燃機関の排気浄化装置では、水分吸着材と、この水分吸着材に吸着した水分を導入する水分導入手段を備え、ＮＯｘ吸着材にその水分を導入して、ＮＯｘの脱離を制御する手段も備えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記の特許文献１において、内燃機関としての、リーンバーン（希薄燃焼）ガソリン機関やディーゼル機関等の場合に、空燃比が理論空燃比よりも空気量が多く、リーン（酸素雰囲気）領域で燃焼を行うことから、排気浄化触媒（三元触媒）では、排気ガス中のＮＯｘを十分に浄化できない。その理由は、内燃機関のリーン領域での燃焼によりＮＯｘを多く発生する一方で、ＮＯｘを還元するためのＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素）の発生量が少ないことにある。
このため、内燃機関には、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えている。このリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒もＮＯｘの吸蔵を行うものであり、ＮＯｘ吸蔵触媒の一種である。
リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒の反応メカニズムは、リーン雰囲気で触媒担体に一旦ＮＯｘを吸蔵させた後、一時的に燃料の追加供給を行い、理論空燃比よりも燃料の比率を多くし、リッチ雰囲気に切り替え、吸蔵したＮＯｘを脱離させて三元触媒反応で浄化するというものである。
しかしながら、リッチ雰囲気でリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵したＮＯｘを浄化する時に、Ｎ２ Ｏが排出されることが、近年報告されている。
Ｎ２ Ｏは、二酸化炭素（ＣＯ２ ）、メタン（ＣＨ４ ）、フロン（ＰＦＣ）等とともに、オゾン層破壊物質であると同時に、地球温暖化をもたらす温室効果ガスである。その大気中での寿命が１５０年で、地球温暖化係数はＣＯ２ の３１０倍であることから、ある国の規制では、車両の排出ガス規制が導入される等、排出量の抑制が求められている。
主な排出源は、車両、燃焼、アジピン酸製造、自然界（土壌や、湖、湿地等）が挙げられる。特に、車両から排出されるＮ２ Ｏは、我国では総Ｎ２ Ｏ排出量の約２０％を占めていることから、排気ガス中のＮ２ Ｏの削減に取り組む必要があった。
また、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒を設置することで、ＮＯｘを浄化することはできるが、Ｎ２ Ｏを外部に排出してしまうという問題点が生じた。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘを浄化する際に発生するＮ２ Ｏの車外への排出を防止する内燃機関の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】
【０００７】
この発明は、内燃機関と、この内燃機関の排気管に配置されて排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化触媒と、この排気浄化触媒の下流に配置されてＮＯｘの吸蔵を行うリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒とを備えて前記内燃機関から排出されるＮＯｘを浄化する内燃機関の排気浄化装置において、前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流に配置されてＮ２ Ｏの浄化を行うＮ２ Ｏ分解触媒を設け、このＮ２ Ｏ分解触媒の温度を検出するＮ２ Ｏ分解触媒温度センサを設け、前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流に配置されて燃料添加を行う燃料添加用インジェクタを設け、この燃料添加用インジェクタに燃料噴射指示を行う制御装置を設け、この制御装置は、前記Ｎ２ Ｏ分解触媒の温度が第一所定温度以上であって前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量に達した場合に前記燃料添加用インジェクタに燃料噴射指示を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の内燃機関の排気浄化装置は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘを浄化する際に発生するＮ２ Ｏの車外への排出を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は内燃機関の排気浄化装置のシステム構成図である。（実施例１）
【図２】図２は排気浄化制御のフローチャートである。（実施例１）
【図３】図３は内燃機関の排気浄化装置のシステム構成図である。（実施例２）
【図４】図４は内燃機関の排気浄化装置のシステム構成図である。（実施例３）
【図５】図５は排気浄化制御のフローチャートである。（実施例３）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘを浄化する際に発生するＮ２ Ｏの車外への排出を防止する目的を、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流にＮ２ Ｏ分解触媒を設置し、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵したＮＯｘを浄化する際に発生するＮ２ ＯをＮ２ Ｏ分解触媒で浄化して実現するものである。
【実施例１】
【００１１】
図１、図２は、この発明の実施例１を示すものである。
図１において、１は車両に搭載されるリーンバーンガソリン機関等からなる内燃機関、２は内燃機関１の吸気装置、３は内燃機関１の排気装置である。
内燃機関１には、点火プラグ４が取り付けられている。
吸気装置２においては、内燃機関１に連通する吸気通路５を形成する吸気管６が接続している。 この吸気管６の途中には、サージタンク７と、このサージタンク７の上流でスロットルバルブ８とが設けられている。また、吸気管６には、スロットルバルブ８よりも上流で、吸入空気量を測定するマスエアフローセンサ９が取り付けられ、また、サージタンク７の下流で、燃料を噴射するインジェクタ１０が取り付けられている。
【００１２】
排気装置３においては、内燃機関１に連通する排気通路１１を形成する排気管１２が接続している。
この排気管１２には、内燃機関１から排出されるＮＯｘを浄化する排気浄化装置１３を構成するように、内燃機関１側から順次に、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化触媒（三元触媒）１４と、この排気浄化触媒１４の下流に配置されてＮＯｘの吸蔵を行うリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５と、このリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５の下流に配置されてＮ２ Ｏの浄化を行うＮ２ Ｏ分解触媒１６とが設けられている。
このＮ２ Ｏ分解触媒１６は、所定温度以上にならないと、活性化しない性質を有し、ゼオライト系の担体に各種の遷移金属を担持させた構成のものや、酸化マグネシウムや酸化亜鉛等の塩基性担体に各種の遷移金属を担持させた構成のものである。
また、排気管１２には、排気浄化触媒１４とリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５との間で、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５の上流に配置されて燃料添加を行う燃料添加用インジェクタ１７が設けられている。
更に、排気管１２には、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５の上流側のＮＯｘ濃度を検出する上流側ＮＯｘセンサ１８と、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５の下流側のＮＯｘ濃度を検出する下流側ＮＯｘセンサ１９とが設けられている。
また、排気浄化触媒１４には、該排気浄化触媒１４の温度を検出する排気浄化触媒温度センサ２０が設けられている。
更に、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６には、該Ｎ２ Ｏ分解触媒１６の温度を検出するＮ２ Ｏ分解触媒温度センサ２１が設けられている。
【００１３】
点火プラグ４とスロットルバルブ８とマスエアフローセンサ９とインジェクタ１０と燃料添加用インジェクタ１７と上流側ＮＯｘセンサ１８と下流側ＮＯｘセンサ１９と排気浄化触媒温度センサ２０とＮ２ Ｏ分解触媒温度センサ２１とは、制御装置（ＥＣＵ）２２に連絡している。
この制御装置２２は、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α：Ｎ２ Ｏ分解触媒が活性化する温度）以上であってリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５のＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β：燃料添加を行うための排気浄化触媒のＮＯｘ吸蔵量の閾値）に達した場合に、燃料添加用インジェクタ１７に燃料噴射指示を行うものである。
上記のＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）は、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５の上流・下流に配置した上流側ＮＯｘセンサ１８・下流側ＮＯｘセンサ１９で検出されたＮＯｘ濃度と、マスエアフローセンサ９で検出された吸入空気量とから求められる。
【００１４】
次に、この実施例１における排気浄化制御を、図２のフローチャートに基づいて説明する。
図２に示すように、制御装置２２のプログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、先ず、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６の温度（Ｔｃ）を読み込み（ステップＡ０２）、このＮ２ Ｏ分解触媒１６の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α）以上か否か（Ｔｃ≧α）を判断する（ステップＡ０３）。
このステップＡ０３がＮＯの場合には、前記ステップＡ０２に戻る。つまり、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６の温度（Ｔｃ）が所定温度以上にならないと活性化せず、Ｎ２ Ｏを浄化できないため、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α）以上になるまで、燃料添加用インジェクタ１７からの燃料添加をしないようにする。このとき、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５が燃料添加時にＮ２ Ｏを発生することから、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６の冷機時には、Ｎ２ Ｏが流入するおそれがない。
このステップＡ０３がＹＥＳの場合には、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５に吸蔵しているＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β）に達したか否か（Ｍ≧β）を判断する（ステップＡ０４）。このステップＡ０４がＮＯの場合には、前記ステップＡ０２に戻る。
このステップＡ０４がＹＥＳの場合には、燃料添加用インジェクタ１７から燃料添加を実行し、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５内の浄化をする（ステップＡ０５）。つまり、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５が活性化した後は、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５のＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が多いと、燃料添加持に、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５に吸蔵されたＮＯｘが浄化されず、ＮＯｘがリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５から排出されようとしている場合において、ＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β）以上で、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６が活性化したときに、所定量の燃料添加を行い、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６にてＮ２ Ｏの浄化を実施する。
その後、プログラムをリターンする（ステップＡ０６）。
【００１５】
このように、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５の下流にＮ２ Ｏ分解触媒１６を配置し、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α）以上であってリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５のＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β）に達した場合に、燃料添加用インジェクタ１７に燃料噴射指示を行うことにより、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５に吸蔵したＮＯｘを浄化する際に、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５で発生したＮ２ Ｏを浄化でき、Ｎ２ Ｏを車両外部に排出することを防止できる。
【実施例２】
【００１６】
図３は、この発明の実施例２を示すものである。
図３において、１０１は車両に搭載される内燃機関としてのディーゼル機関、１０２はディーゼル機関１０１の吸気装置、１０３はディーゼル機関１０１の排気装置である。
吸気装置１０２においては、ディーゼル機関１０１に連通する吸気通路１０４を形成する吸気管１０５が接続している。この吸気管１０５の途中には、吸入空気量を測定するマスエアフローセンサ１０６が取り付けられている。
【００１７】
排気装置１０３においては、ディーゼル機関１０１に連通する排気通路１０７を形成する排気管１０８が接続している。
この排気管１０８には、ディーゼル機関１０１から排出されるＮＯｘを浄化する排気浄化装置１０９を構成するように、ディーゼル機関１０１側から順次に、ＮＯｘの吸蔵を行うリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０と、ＮＯとＨＣとＣＯのいずれかを酸化反応させるディーゼル酸化触媒１１１と、このディーゼル酸化触媒１１１の下流で粒子状物質（ＰＭ）を燃焼して除去を行うディーゼルパティキュレートフィルタ１１２と、このディーゼルパティキュレートフィルタ１１２の下流でＮ２ Ｏの浄化を行うＮ２ Ｏ分解触媒１１３とが設けられる。
また、排気管１０８には、ディーゼル機関１０１とリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０との間で、燃料添加を行う燃料添加用インジェクタ１１４が設けられている。
更に、排気管１０８には、燃料添加用インジェクタ１１４とディーゼル酸化触媒１１１との間で、燃料添加用インジェクタ１１４側から順次に、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１５の上流側のＮＯｘ濃度を検出する上流側ＮＯｘセンサ１１５と空燃比センサ１１６とが設けられ、さらに、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１５の下流側で、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１５の下流側のＮＯｘ濃度を検出する下流側ＮＯｘセンサ１１７とが設けられている。
リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０には、該リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０の温度を検出するリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒温度センサ１１８が設けられている。
ディーゼル酸化触媒１１１には、該ディーゼル酸化触媒１１１の温度を検出するディーゼル酸化触媒温度センサ１１９が設けられている。
Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３には、該Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３の温度を検出するＮ２ Ｏ分解触媒温度センサ１２０が設けられている。
【００１８】
燃料添加用インジェクタ１１４は、インジェクタドライバ１２１に連絡している。
上流側ＮＯｘセンサ１１５は、コモンレール１２２に連絡している。このコモンレール１２２は、燃料ポンプ１２３に連絡している。
空燃比センサ１１６と下流側ＮＯｘセンサ１１７とリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒温度センサ１１８とディーゼル酸化触媒温度センサ１１９とＮ２ Ｏ分解触媒温度センサ１２０とは、コントローラ（制御部）１２４に連絡している。
また、このコントローラ１２４には、マスエアフローセンサ１０６とインジェクタドライバ１２１とコモンレール１２２と燃料ポンプ１２３とが連絡している。
このコントローラ１２４は、制御装置（ＥＣＵ）１２５に連絡し、この制御装置１２５によって制御され、インジェクタドライバ１２１等の各機器を作動させる。
このような構造において、排気管１０８には、ディーゼル機関１０１側から順次に、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０とディーゼル酸化触媒１１１とディーゼルパティキュレートフィルタ１１２とＮ２ Ｏ分解触媒１１３とが配置される。そして、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０をリッチ雰囲気にした時に浄化されずに放出されたＮＯ及び未使用のＨＣ、ＣＯ成分を、ディーゼル酸化触媒１１１でＮＯ２ とＣＯ２ とにし、粒子状物質が下流のディーゼルパティキュレートフィルタ１１２でＮＯ２ により酸化浄化され、最後に、Ｎ２ ＯがＮ２ Ｏ分解触媒１１３で浄化される。
そして、制御装置１２５は、上記の実施例１と同様に、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α）以上であってリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０のＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β）に達した場合に燃料添加用インジェクタ１１４に燃料噴射指示を行う。ここでの、排気浄化制御は、上記の実施例１における図２のフローチャートと同様に実施されるので、その具体的な説明を省略する。
つまり、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３は所定温度以上にならないと活性化せず、Ｎ２ Ｏを浄化できないため、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α）以上になるまで燃料添加しないように制御する。Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３が活性化した後は、ＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が多いと、燃料添加時に浄化されずに排出されるＮＯｘが多くなるため、ＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β）に達したときに、燃料添加を実施する。
なお、ディーゼル酸化触媒１１１とディーゼルパティキュレートフィルタ１１２とを、燃料添加用インジェクタ１１４の上流に設けても良い。
【００１９】
この実施例２の排気浄化制御によれば、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０に吸蔵したＮＯｘを浄化する際、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０で発生したＮ２ Ｏを浄化することができ、Ｎ２ Ｏを車両外部に排出することを防止できる。
【実施例３】
【００２０】
図４、図５は、この発明の実施例３を示すものである。
この実施例３の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、上記の実施例２に係る構造において、図４に示すように、排気管１０８には、ディーゼルパティキュレートフィルタ１１２とＮ２ Ｏ分解触媒１１３との間で、排気ガス中の水分を吸着する水吸着材１２６が設けられる。
この水吸着材１２６には、該水吸着材１２６の温度（Ｔ）を検出する水吸着材用温度センサ１２７が設けられる。
また、排気管１０８には、水吸着材１２６の下流で、排気ガス中のＮ２ Ｏの濃度を測定するＮ２ Ｏ濃度センサ１２８が設けられ、さらに、このＮ２ Ｏ濃度センサ１２８の下流で排気ガスの流れる通路を切り換える流路切換部１２９が設けられる。
水吸着材用温度センサ１２７とＮ２ Ｏセンサ１２８と流路切換部１２９とは、コントローラ１２４に連絡している。
更に、排気管１０８には、流路切換部１２９の下流で、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３を備えるメイン通路１３０が設けられる。
また、排気管１０８には、流路切換部１２９を始端とし、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３を迂回して、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３の下流に終端するバイパス通路１３１が設けられる。
流路切換部１２９は、排気ガスをメイン通路１３０若しくはバイパス通路１３１のどちらか一方に通過可能とするように切り換えられる。
このように、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３が水分により失活する性質を持つため、図４に示すように、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３とディーゼルパティキュレートフィルタ１１２との間に水吸着材１２６を設置し、また、水吸着材１２６とＮ２ Ｏ分解触媒１１３との間にバイパス通路１３１を設置して、Ｎ２ Ｏを外部に排出することなく、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３が水分により失活することを防ぐことができる。
【００２１】
そして、制御装置１２５は、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α：Ｎ２ Ｏ分解触媒が活性化する温度）以上であってリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０のＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β：燃料添加を行うための排気浄化触媒のＮＯｘ吸蔵量の閾値）に達した場合にメイン通路１３０に排気ガスを通過させて燃料添加用インジェクタ１１４に燃料噴射指示を行う一方、Ｎ２ Ｏセンサ１２８が検出した排気ガス中のＮ２ Ｏ濃度（Ｃ）が所定のＮ２ Ｏ濃度（γ）未満である場合にバイパス通路１３１に排気ガスを通過させるとともに水吸着材１２６の温度（Ｔ）が第二所定温度（δ）以上になるまで燃料添加用インジェクタ１１４による燃料噴射の中止とディーゼルパティキュレートフィルタ１１２の再生を行う。
【００２２】
次に、この実施例３に係る排気浄化制御を、図５のフローチャートに基づいて説明する。
図５に示すように、制御装置１２５のプログラムがスタートすると（ステップＢ０１）、先ず、流路切換部１２９によりメイン通路１３０に切り換えて（ステップＢ０２）、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３に排気ガスを流入させ、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３の温度（Ｔｃ）を測定し（ステップＢ０３）、このＮ２ Ｏ分解触媒１１３の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α）以上か否か（Ｔｃ≧α）を判断する（ステップＢ０４）。このステップＢ０４がＮＯの場合には、前記ステップＢ０２に戻る。
このステップＢ０４がＹＥＳの場合には、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０に吸蔵しているＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β）に達したか否か（Ｍ≧β）を判断する（ステップＢ０５）。このステップＢ０５がＮＯの場合には、前記ステップＢ０２に戻る。
このステップＢ０５がＹＥＳの場合には、燃料添加用インジェクタ１１４から燃料添加を行い、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０内のＮＯｘを浄化するとともに、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３にてＮ２ Ｏの浄化を行う（ステップＢ０６）。
そして、Ｎ２ Ｏの濃度（Ｃ）が所定のＮ２ Ｏ濃度（γ）未満であるか否か（Ｃ＜γ）を判断する（ステップＢ０７）。このステップＢ０７がＮＯの場合には、この判断を継続する。
このステップＢ０７がＹＥＳの場合には、メイン通路１３０とバイパス通路１３１との分岐点に設置したＮ２ Ｏ濃度センサ１２８で検出した値が許容範囲内になったことを切換条件として、流路切換部１２９によりバイパス通路１３１に切り換えて（ステップＢ０８）、このバイパス通路１３１に排気ガスが流れるようにし、その後、ディーゼルパティキュレートフィルタ１１２の再生を行って粒子状物質（ＰＭ）の燃焼及び除去を行うとともに、この際、発生する排熱を利用して水吸着材１２６の温度を上昇させて、水吸着材１２６の水分の除去を行う（ステップＢ０９）。
そして、水吸着材１２６の温度（Ｔ）を計測し（ステップＢ１０）、水吸着材１２６の温度（Ｔ）が第二所定温度（δ）以上か否か（Ｔ≧δ）を判断する（ステップＢ１１）。このステップＢ１１がＮＯの場合には、前記ステップＢ１０に戻る。
このステップＢ１１がＹＥＳの場合には、プログラムをリターンする（ステップＢ１２）。
【００２３】
この実施例３の排気浄化制御によれば、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０に吸蔵したＮＯｘを浄化する際、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０で発生したＮ２ Ｏを浄化でき、Ｎ２ Ｏを車両外部に排出することを防止できる。
また、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３が排気ガス中に含まれる水分によって失活することを防止できる。
更に、ディーゼルパティキュレートフィルタ１１２の再生の際に発生する排熱を利用して、水吸着材１２６の水分の除去を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
この発明に係る排気浄化装置を、各種機関に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１ 内燃機関
３ 排気装置
９ マスエアフローセンサ
１２ 排気管
１３ 排気浄化装置
１４ 排気浄化触媒（三元触媒）
１５ リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒
１６ Ｎ２ Ｏ分解触媒
１７ 燃料添加用インジェクタ
１８ 上流側ＮＯｘセンサ
１９ 下流側ＮＯｘセンサ
２０ 排気浄化触媒温度センサ
２１ Ｎ２ Ｏ分解触媒温度センサ
２２ 制御装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、特に燃料添加を行って一時的に吸蔵されたＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載した内燃機関においては、排気ガスの有害成分を浄化するための排気浄化触媒を備えた排気浄化装置が搭載されている。
この排気浄化装置には、内燃機関の排気管に配置されて排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化触媒（三元触媒）と、この排気浄化触媒の下流に配置されてＮＯｘの吸蔵を行うリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒とを備え、内燃機関から排出されるＮＯｘを浄化するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１５１４０号公報
【０００４】
特許文献１に係る内燃機関の排気浄化装置は、冷間始動時において排気浄化触媒を用いた排気ガスの有害成分の浄化ができない問題に着目した技術である。そのため、内燃機関の排気側に排気浄化触媒を備えるとともに、その排気浄化触媒の下流には、主排気通路から分岐して設けられた分岐通路に水分吸着材とＮＯｘ吸着材とを備え、これにより、冷間始動時の排気ガス中に含まれるＮＯｘをＮＯｘ吸着材に一時的に吸着させ、排気浄化触媒の活性後にＮＯｘ吸着材に吸着したＮＯｘを排気浄化触媒の上流に戻してＮＯｘを浄化し、冷間始動時におけるＮＯｘの排出を防止している。
さらに、特許文献１に係る内燃機関の排気浄化装置では、水分吸着材と、この水分吸着材に吸着した水分を導入する水分導入手段を備え、ＮＯｘ吸着材にその水分を導入して、ＮＯｘの脱離を制御する手段も備えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記の特許文献１において、内燃機関としての、リーンバーン（希薄燃焼）ガソリン機関やディーゼル機関等の場合に、空燃比が理論空燃比よりも空気量が多く、リーン（酸素雰囲気）領域で燃焼を行うことから、排気浄化触媒（三元触媒）では、排気ガス中のＮＯｘを十分に浄化できない。その理由は、内燃機関のリーン領域での燃焼によりＮＯｘを多く発生する一方で、ＮＯｘを還元するためのＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素）の発生量が少ないことにある。
このため、内燃機関には、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えている。このリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒もＮＯｘの吸蔵を行うものであり、ＮＯｘ吸蔵触媒の一種である。
リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒の反応メカニズムは、リーン雰囲気で触媒担体に一旦ＮＯｘを吸蔵させた後、一時的に燃料の追加供給を行い、理論空燃比よりも燃料の比率を多くし、リッチ雰囲気に切り替え、吸蔵したＮＯｘを脱離させて三元触媒反応で浄化するというものである。
しかしながら、リッチ雰囲気でリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵したＮＯｘを浄化する時に、Ｎ２ Ｏが排出されることが、近年報告されている。
Ｎ２ Ｏは、二酸化炭素（ＣＯ２ ）、メタン（ＣＨ４ ）、フロン（ＰＦＣ）等とともに、オゾン層破壊物質であると同時に、地球温暖化をもたらす温室効果ガスである。その大気中での寿命が１５０年で、地球温暖化係数はＣＯ２ の３１０倍であることから、ある国の規制では、車両の排出ガス規制が導入される等、排出量の抑制が求められている。
主な排出源は、車両、燃焼、アジピン酸製造、自然界（土壌や、湖、湿地等）が挙げられる。特に、車両から排出されるＮ２ Ｏは、我国では総Ｎ２ Ｏ排出量の約２０％を占めていることから、排気ガス中のＮ２ Ｏの削減に取り組む必要があった。
また、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒を設置することで、ＮＯｘを浄化することはできるが、Ｎ２ Ｏを外部に排出してしまうという問題点が生じた。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘを浄化する際に発生するＮ２ Ｏの車外への排出を防止する内燃機関の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】
【０００７】
この発明は、内燃機関と、この内燃機関の排気管に配置されて排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化触媒と、この排気浄化触媒の下流に配置されてＮＯｘの吸蔵を行うリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒とを備えて前記内燃機関から排出されるＮＯｘを浄化する内燃機関の排気浄化装置において、前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流に配置されてＮ２ Ｏの浄化を行うＮ２ Ｏ分解触媒を設け、このＮ２ Ｏ分解触媒の温度を検出するＮ２ Ｏ分解触媒温度センサを設け、前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流に配置されて燃料添加を行う燃料添加用インジェクタを設け、この燃料添加用インジェクタに燃料噴射指示を行う制御装置を設け、この制御装置は、前記Ｎ２ Ｏ分解触媒の温度が第一所定温度以上であって前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量に達した場合に前記燃料添加用インジェクタに燃料噴射指示を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の内燃機関の排気浄化装置は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘを浄化する際に発生するＮ２ Ｏの車外への排出を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は内燃機関の排気浄化装置のシステム構成図である。（実施例１）
【図２】図２は排気浄化制御のフローチャートである。（実施例１）
【図３】図３は内燃機関の排気浄化装置のシステム構成図である。（実施例２）
【図４】図４は内燃機関の排気浄化装置のシステム構成図である。（実施例３）
【図５】図５は排気浄化制御のフローチャートである。（実施例３）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘを浄化する際に発生するＮ２ Ｏの車外への排出を防止する目的を、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流にＮ２ Ｏ分解触媒を設置し、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵したＮＯｘを浄化する際に発生するＮ２ ＯをＮ２ Ｏ分解触媒で浄化して実現するものである。
【実施例１】
【００１１】
図１、図２は、この発明の実施例１を示すものである。
図１において、１は車両に搭載されるリーンバーンガソリン機関等からなる内燃機関、２は内燃機関１の吸気装置、３は内燃機関１の排気装置である。
内燃機関１には、点火プラグ４が取り付けられている。
吸気装置２においては、内燃機関１に連通する吸気通路５を形成する吸気管６が接続している。 この吸気管６の途中には、サージタンク７と、このサージタンク７の上流でスロットルバルブ８とが設けられている。また、吸気管６には、スロットルバルブ８よりも上流で、吸入空気量を測定するマスエアフローセンサ９が取り付けられ、また、サージタンク７の下流で、燃料を噴射するインジェクタ１０が取り付けられている。
【００１２】
排気装置３においては、内燃機関１に連通する排気通路１１を形成する排気管１２が接続している。
この排気管１２には、内燃機関１から排出されるＮＯｘを浄化する排気浄化装置１３を構成するように、内燃機関１側から順次に、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化触媒（三元触媒）１４と、この排気浄化触媒１４の下流に配置されてＮＯｘの吸蔵を行うリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５と、このリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５の下流に配置されてＮ２ Ｏの浄化を行うＮ２ Ｏ分解触媒１６とが設けられている。
このＮ２ Ｏ分解触媒１６は、所定温度以上にならないと、活性化しない性質を有し、ゼオライト系の担体に各種の遷移金属を担持させた構成のものや、酸化マグネシウムや酸化亜鉛等の塩基性担体に各種の遷移金属を担持させた構成のものである。
また、排気管１２には、排気浄化触媒１４とリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５との間で、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５の上流に配置されて燃料添加を行う燃料添加用インジェクタ１７が設けられている。
更に、排気管１２には、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５の上流側のＮＯｘ濃度を検出する上流側ＮＯｘセンサ１８と、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５の下流側のＮＯｘ濃度を検出する下流側ＮＯｘセンサ１９とが設けられている。
また、排気浄化触媒１４には、該排気浄化触媒１４の温度を検出する排気浄化触媒温度センサ２０が設けられている。
更に、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６には、該Ｎ２ Ｏ分解触媒１６の温度を検出するＮ２ Ｏ分解触媒温度センサ２１が設けられている。
【００１３】
点火プラグ４とスロットルバルブ８とマスエアフローセンサ９とインジェクタ１０と燃料添加用インジェクタ１７と上流側ＮＯｘセンサ１８と下流側ＮＯｘセンサ１９と排気浄化触媒温度センサ２０とＮ２ Ｏ分解触媒温度センサ２１とは、制御装置（ＥＣＵ）２２に連絡している。
この制御装置２２は、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α：Ｎ２ Ｏ分解触媒が活性化する温度）以上であってリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５のＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β：燃料添加を行うための排気浄化触媒のＮＯｘ吸蔵量の閾値）に達した場合に、燃料添加用インジェクタ１７に燃料噴射指示を行うものである。
上記のＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）は、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５の上流・下流に配置した上流側ＮＯｘセンサ１８・下流側ＮＯｘセンサ１９で検出されたＮＯｘ濃度と、マスエアフローセンサ９で検出された吸入空気量とから求められる。
【００１４】
次に、この実施例１における排気浄化制御を、図２のフローチャートに基づいて説明する。
図２に示すように、制御装置２２のプログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、先ず、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６の温度（Ｔｃ）を読み込み（ステップＡ０２）、このＮ２ Ｏ分解触媒１６の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α）以上か否か（Ｔｃ≧α）を判断する（ステップＡ０３）。
このステップＡ０３がＮＯの場合には、前記ステップＡ０２に戻る。つまり、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６の温度（Ｔｃ）が所定温度以上にならないと活性化せず、Ｎ２ Ｏを浄化できないため、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α）以上になるまで、燃料添加用インジェクタ１７からの燃料添加をしないようにする。このとき、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５が燃料添加時にＮ２ Ｏを発生することから、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６の冷機時には、Ｎ２ Ｏが流入するおそれがない。
このステップＡ０３がＹＥＳの場合には、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５に吸蔵しているＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β）に達したか否か（Ｍ≧β）を判断する（ステップＡ０４）。このステップＡ０４がＮＯの場合には、前記ステップＡ０２に戻る。
このステップＡ０４がＹＥＳの場合には、燃料添加用インジェクタ１７から燃料添加を実行し、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５内の浄化をする（ステップＡ０５）。つまり、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５が活性化した後は、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５のＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が多いと、燃料添加持に、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５に吸蔵されたＮＯｘが浄化されず、ＮＯｘがリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５から排出されようとしている場合において、ＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β）以上で、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６が活性化したときに、所定量の燃料添加を行い、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６にてＮ２ Ｏの浄化を実施する。
その後、プログラムをリターンする（ステップＡ０６）。
【００１５】
このように、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５の下流にＮ２ Ｏ分解触媒１６を配置し、Ｎ２ Ｏ分解触媒１６の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α）以上であってリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５のＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β）に達した場合に、燃料添加用インジェクタ１７に燃料噴射指示を行うことにより、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５に吸蔵したＮＯｘを浄化する際に、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１５で発生したＮ２ Ｏを浄化でき、Ｎ２ Ｏを車両外部に排出することを防止できる。
【実施例２】
【００１６】
図３は、この発明の実施例２を示すものである。
図３において、１０１は車両に搭載される内燃機関としてのディーゼル機関、１０２はディーゼル機関１０１の吸気装置、１０３はディーゼル機関１０１の排気装置である。
吸気装置１０２においては、ディーゼル機関１０１に連通する吸気通路１０４を形成する吸気管１０５が接続している。この吸気管１０５の途中には、吸入空気量を測定するマスエアフローセンサ１０６が取り付けられている。
【００１７】
排気装置１０３においては、ディーゼル機関１０１に連通する排気通路１０７を形成する排気管１０８が接続している。
この排気管１０８には、ディーゼル機関１０１から排出されるＮＯｘを浄化する排気浄化装置１０９を構成するように、ディーゼル機関１０１側から順次に、ＮＯｘの吸蔵を行うリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０と、ＮＯとＨＣとＣＯのいずれかを酸化反応させるディーゼル酸化触媒１１１と、このディーゼル酸化触媒１１１の下流で粒子状物質（ＰＭ）を燃焼して除去を行うディーゼルパティキュレートフィルタ１１２と、このディーゼルパティキュレートフィルタ１１２の下流でＮ２ Ｏの浄化を行うＮ２ Ｏ分解触媒１１３とが設けられる。
また、排気管１０８には、ディーゼル機関１０１とリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０との間で、燃料添加を行う燃料添加用インジェクタ１１４が設けられている。
更に、排気管１０８には、燃料添加用インジェクタ１１４とディーゼル酸化触媒１１１との間で、燃料添加用インジェクタ１１４側から順次に、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１５の上流側のＮＯｘ濃度を検出する上流側ＮＯｘセンサ１１５と空燃比センサ１１６とが設けられ、さらに、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１５の下流側で、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１５の下流側のＮＯｘ濃度を検出する下流側ＮＯｘセンサ１１７とが設けられている。
リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０には、該リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０の温度を検出するリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒温度センサ１１８が設けられている。
ディーゼル酸化触媒１１１には、該ディーゼル酸化触媒１１１の温度を検出するディーゼル酸化触媒温度センサ１１９が設けられている。
Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３には、該Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３の温度を検出するＮ２ Ｏ分解触媒温度センサ１２０が設けられている。
【００１８】
燃料添加用インジェクタ１１４は、インジェクタドライバ１２１に連絡している。
上流側ＮＯｘセンサ１１５は、コモンレール１２２に連絡している。このコモンレール１２２は、燃料ポンプ１２３に連絡している。
空燃比センサ１１６と下流側ＮＯｘセンサ１１７とリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒温度センサ１１８とディーゼル酸化触媒温度センサ１１９とＮ２ Ｏ分解触媒温度センサ１２０とは、コントローラ（制御部）１２４に連絡している。
また、このコントローラ１２４には、マスエアフローセンサ１０６とインジェクタドライバ１２１とコモンレール１２２と燃料ポンプ１２３とが連絡している。
このコントローラ１２４は、制御装置（ＥＣＵ）１２５に連絡し、この制御装置１２５によって制御され、インジェクタドライバ１２１等の各機器を作動させる。
このような構造において、排気管１０８には、ディーゼル機関１０１側から順次に、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０とディーゼル酸化触媒１１１とディーゼルパティキュレートフィルタ１１２とＮ２ Ｏ分解触媒１１３とが配置される。そして、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０をリッチ雰囲気にした時に浄化されずに放出されたＮＯ及び未使用のＨＣ、ＣＯ成分を、ディーゼル酸化触媒１１１でＮＯ２ とＣＯ２ とにし、粒子状物質が下流のディーゼルパティキュレートフィルタ１１２でＮＯ２ により酸化浄化され、最後に、Ｎ２ ＯがＮ２ Ｏ分解触媒１１３で浄化される。
そして、制御装置１２５は、上記の実施例１と同様に、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α）以上であってリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０のＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β）に達した場合に燃料添加用インジェクタ１１４に燃料噴射指示を行う。ここでの、排気浄化制御は、上記の実施例１における図２のフローチャートと同様に実施されるので、その具体的な説明を省略する。
つまり、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３は所定温度以上にならないと活性化せず、Ｎ２ Ｏを浄化できないため、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α）以上になるまで燃料添加しないように制御する。Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３が活性化した後は、ＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が多いと、燃料添加時に浄化されずに排出されるＮＯｘが多くなるため、ＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β）に達したときに、燃料添加を実施する。
なお、ディーゼル酸化触媒１１１とディーゼルパティキュレートフィルタ１１２とを、燃料添加用インジェクタ１１４の上流に設けても良い。
【００１９】
この実施例２の排気浄化制御によれば、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０に吸蔵したＮＯｘを浄化する際、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０で発生したＮ２ Ｏを浄化することができ、Ｎ２ Ｏを車両外部に排出することを防止できる。
【実施例３】
【００２０】
図４、図５は、この発明の実施例３を示すものである。
この実施例３の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、上記の実施例２に係る構造において、図４に示すように、排気管１０８には、ディーゼルパティキュレートフィルタ１１２とＮ２ Ｏ分解触媒１１３との間で、排気ガス中の水分を吸着する水吸着材１２６が設けられる。
この水吸着材１２６には、該水吸着材１２６の温度（Ｔ）を検出する水吸着材用温度センサ１２７が設けられる。
また、排気管１０８には、水吸着材１２６の下流で、排気ガス中のＮ２ Ｏの濃度を測定するＮ２ Ｏ濃度センサ１２８が設けられ、さらに、このＮ２ Ｏ濃度センサ１２８の下流で排気ガスの流れる通路を切り換える流路切換部１２９が設けられる。
水吸着材用温度センサ１２７とＮ２ Ｏセンサ１２８と流路切換部１２９とは、コントローラ１２４に連絡している。
更に、排気管１０８には、流路切換部１２９の下流で、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３を備えるメイン通路１３０が設けられる。
また、排気管１０８には、流路切換部１２９を始端とし、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３を迂回して、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３の下流に終端するバイパス通路１３１が設けられる。
流路切換部１２９は、排気ガスをメイン通路１３０若しくはバイパス通路１３１のどちらか一方に通過可能とするように切り換えられる。
このように、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３が水分により失活する性質を持つため、図４に示すように、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３とディーゼルパティキュレートフィルタ１１２との間に水吸着材１２６を設置し、また、水吸着材１２６とＮ２ Ｏ分解触媒１１３との間にバイパス通路１３１を設置して、Ｎ２ Ｏを外部に排出することなく、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３が水分により失活することを防ぐことができる。
【００２１】
そして、制御装置１２５は、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α：Ｎ２ Ｏ分解触媒が活性化する温度）以上であってリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０のＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β：燃料添加を行うための排気浄化触媒のＮＯｘ吸蔵量の閾値）に達した場合にメイン通路１３０に排気ガスを通過させて燃料添加用インジェクタ１１４に燃料噴射指示を行う一方、Ｎ２ Ｏセンサ１２８が検出した排気ガス中のＮ２ Ｏ濃度（Ｃ）が所定のＮ２ Ｏ濃度（γ）未満である場合にバイパス通路１３１に排気ガスを通過させるとともに水吸着材１２６の温度（Ｔ）が第二所定温度（δ）以上になるまで燃料添加用インジェクタ１１４による燃料噴射の中止とディーゼルパティキュレートフィルタ１１２の再生を行う。
【００２２】
次に、この実施例３に係る排気浄化制御を、図５のフローチャートに基づいて説明する。
図５に示すように、制御装置１２５のプログラムがスタートすると（ステップＢ０１）、先ず、流路切換部１２９によりメイン通路１３０に切り換えて（ステップＢ０２）、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３に排気ガスを流入させ、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３の温度（Ｔｃ）を測定し（ステップＢ０３）、このＮ２ Ｏ分解触媒１１３の温度（Ｔｃ）が第一所定温度（α）以上か否か（Ｔｃ≧α）を判断する（ステップＢ０４）。このステップＢ０４がＮＯの場合には、前記ステップＢ０２に戻る。
このステップＢ０４がＹＥＳの場合には、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０に吸蔵しているＮＯｘ吸蔵量（Ｍ）が所定量（β）に達したか否か（Ｍ≧β）を判断する（ステップＢ０５）。このステップＢ０５がＮＯの場合には、前記ステップＢ０２に戻る。
このステップＢ０５がＹＥＳの場合には、燃料添加用インジェクタ１１４から燃料添加を行い、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０内のＮＯｘを浄化するとともに、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３にてＮ２ Ｏの浄化を行う（ステップＢ０６）。
そして、Ｎ２ Ｏの濃度（Ｃ）が所定のＮ２ Ｏ濃度（γ）未満であるか否か（Ｃ＜γ）を判断する（ステップＢ０７）。このステップＢ０７がＮＯの場合には、この判断を継続する。
このステップＢ０７がＹＥＳの場合には、メイン通路１３０とバイパス通路１３１との分岐点に設置したＮ２ Ｏ濃度センサ１２８で検出した値が許容範囲内になったことを切換条件として、流路切換部１２９によりバイパス通路１３１に切り換えて（ステップＢ０８）、このバイパス通路１３１に排気ガスが流れるようにし、その後、ディーゼルパティキュレートフィルタ１１２の再生を行って粒子状物質（ＰＭ）の燃焼及び除去を行うとともに、この際、発生する排熱を利用して水吸着材１２６の温度を上昇させて、水吸着材１２６の水分の除去を行う（ステップＢ０９）。
そして、水吸着材１２６の温度（Ｔ）を計測し（ステップＢ１０）、水吸着材１２６の温度（Ｔ）が第二所定温度（δ）以上か否か（Ｔ≧δ）を判断する（ステップＢ１１）。このステップＢ１１がＮＯの場合には、前記ステップＢ１０に戻る。
このステップＢ１１がＹＥＳの場合には、プログラムをリターンする（ステップＢ１２）。
【００２３】
この実施例３の排気浄化制御によれば、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０に吸蔵したＮＯｘを浄化する際、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒１１０で発生したＮ２ Ｏを浄化でき、Ｎ２ Ｏを車両外部に排出することを防止できる。
また、Ｎ２ Ｏ分解触媒１１３が排気ガス中に含まれる水分によって失活することを防止できる。
更に、ディーゼルパティキュレートフィルタ１１２の再生の際に発生する排熱を利用して、水吸着材１２６の水分の除去を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
この発明に係る排気浄化装置を、各種機関に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１ 内燃機関
３ 排気装置
９ マスエアフローセンサ
１２ 排気管
１３ 排気浄化装置
１４ 排気浄化触媒（三元触媒）
１５ リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒
１６ Ｎ２ Ｏ分解触媒
１７ 燃料添加用インジェクタ
１８ 上流側ＮＯｘセンサ
１９ 下流側ＮＯｘセンサ
２０ 排気浄化触媒温度センサ
２１ Ｎ２ Ｏ分解触媒温度センサ
２２ 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、この内燃機関の排気管に配置されて排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化触媒と、この排気浄化触媒の下流に配置されてＮＯｘの吸蔵を行うリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒とを備えて前記内燃機関から排出されるＮＯｘを浄化する内燃機関の排気浄化装置において、前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流に配置されてＮ２ Ｏの浄化を行うＮ２ Ｏ分解触媒を設け、このＮ２ Ｏ分解触媒の温度を検出するＮ２ Ｏ分解触媒温度センサを設け、前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流に配置されて燃料添加を行う燃料添加用インジェクタを設け、この燃料添加用インジェクタに燃料噴射指示を行う制御装置を設け、この制御装置は、前記Ｎ２ Ｏ分解触媒の温度が第一所定温度以上であって前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量に達した場合に前記燃料添加用インジェクタに燃料噴射指示を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
内燃機関と、この内燃機関の排気管に配置されてＮＯｘの吸蔵を行うリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒とを備えて前記内燃機関から排出されるＮＯｘを浄化する内燃機関の排気浄化装置において、前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流に配置されてＮＯとＨＣとＣＯのいずれかを酸化反応させるディーゼル酸化触媒を設け、このディーゼル酸化触媒の下流に配置されて粒子状物質を燃焼して除去を行うディーゼルパティキュレートフィルタを設け、このディーゼルパティキュレートフィルタの下流に配置されてＮ２ Ｏの浄化を行うＮ２ Ｏ分解触媒を設け、このＮ２ Ｏ分解触媒の温度を検出するＮ２ Ｏ分解触媒温度センサを設け、前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流に配置されて燃料添加を行う燃料添加用インジェクタを設け、この燃料添加用インジェクタに燃料噴射指示を行う制御装置を設け、この制御装置は、前記Ｎ２ Ｏ分解触媒の温度が第一所定温度以上であって前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量に達した場合に前記燃料添加用インジェクタに燃料噴射指示を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記ディーゼルパティキュレートフィルタと前記Ｎ２ Ｏ分解触媒との間に排気ガス中の水分を吸着する水吸着材を設け、この水吸着材の温度を検出する水吸着材用温度センサを設け、前記水吸着材の下流に排気ガス中のＮ２ Ｏの濃度を測定するＮ２ Ｏ濃度センサを設け、のＮ２ Ｏ濃度センサの下流に排気ガスの流れる通路を切り換える流路切換部を設け、この流路切換部の下流には前記Ｎ２ Ｏ分解触媒を備えるメイン通路を設け、前記Ｎ２ Ｏ分解触媒を迂回するようにバイパス通路を設け、前記流路切換部は排気ガスを前記メイン通路若しくは前記バイパス通路のどちらか一方に通過可能に切り換え動作され、前記制御装置は、前記Ｎ２ Ｏ分解触媒の温度が第一所定温度以上であって前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量に達した場合に前記メイン通路に排気ガスを通過させて燃料添加用インジェクタに燃料噴射指示を行う一方、前記Ｎ２ Ｏセンサが検出した排気ガス中のＮ２ Ｏの濃度が所定の濃度未満である場合に前記バイパス通路に排気ガスを通過させるとともに前記水吸着材の温度が第二所定温度以上になるまで前記燃料添加用インジェクタによる燃料噴射の中止と前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生を行うことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
内燃機関と、この内燃機関の排気管に配置されて排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化触媒と、この排気浄化触媒の下流に配置されてＮＯｘの吸蔵を行うリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒とを備えて前記内燃機関から排出されるＮＯｘを浄化する内燃機関の排気浄化装置において、前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流に配置されてＮ２ Ｏの浄化を行うＮ２ Ｏ分解触媒を設け、このＮ２ Ｏ分解触媒の温度を検出するＮ２ Ｏ分解触媒温度センサを設け、前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流に配置されて燃料添加を行う燃料添加用インジェクタを設け、この燃料添加用インジェクタに燃料噴射指示を行う制御装置を設け、この制御装置は、前記Ｎ２ Ｏ分解触媒の温度が第一所定温度以上であって前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量に達した場合に前記燃料添加用インジェクタに燃料噴射指示を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
内燃機関と、この内燃機関の排気管に配置されてＮＯｘの吸蔵を行うリーンＮＯｘ吸蔵還元触媒とを備えて前記内燃機関から排出されるＮＯｘを浄化する内燃機関の排気浄化装置において、前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流に配置されてＮＯとＨＣとＣＯのいずれかを酸化反応させるディーゼル酸化触媒を設け、このディーゼル酸化触媒の下流に配置されて粒子状物質を燃焼して除去を行うディーゼルパティキュレートフィルタを設け、このディーゼルパティキュレートフィルタの下流に配置されてＮ２ Ｏの浄化を行うＮ２ Ｏ分解触媒を設け、このＮ２ Ｏ分解触媒の温度を検出するＮ２ Ｏ分解触媒温度センサを設け、前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流に配置されて燃料添加を行う燃料添加用インジェクタを設け、この燃料添加用インジェクタに燃料噴射指示を行う制御装置を設け、この制御装置は、前記Ｎ２ Ｏ分解触媒の温度が第一所定温度以上であって前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量に達した場合に前記燃料添加用インジェクタに燃料噴射指示を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記ディーゼルパティキュレートフィルタと前記Ｎ２ Ｏ分解触媒との間に排気ガス中の水分を吸着する水吸着材を設け、この水吸着材の温度を検出する水吸着材用温度センサを設け、前記水吸着材の下流に排気ガス中のＮ２ Ｏの濃度を測定するＮ２ Ｏ濃度センサを設け、のＮ２ Ｏ濃度センサの下流に排気ガスの流れる通路を切り換える流路切換部を設け、この流路切換部の下流には前記Ｎ２ Ｏ分解触媒を備えるメイン通路を設け、前記Ｎ２ Ｏ分解触媒を迂回するようにバイパス通路を設け、前記流路切換部は排気ガスを前記メイン通路若しくは前記バイパス通路のどちらか一方に通過可能に切り換え動作され、前記制御装置は、前記Ｎ２ Ｏ分解触媒の温度が第一所定温度以上であって前記リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量に達した場合に前記メイン通路に排気ガスを通過させて燃料添加用インジェクタに燃料噴射指示を行う一方、前記Ｎ２ Ｏセンサが検出した排気ガス中のＮ２ Ｏの濃度が所定の濃度未満である場合に前記バイパス通路に排気ガスを通過させるとともに前記水吸着材の温度が第二所定温度以上になるまで前記燃料添加用インジェクタによる燃料噴射の中止と前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生を行うことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２５５３４８（Ｐ２０１２−２５５３４８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２７５２９（Ｐ２０１１−１２７５２９）
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]