JP2002161781A

JP2002161781A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2002161781A
Application number: JP2000363538A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kato; 健治加藤; Takaaki Ito; 隆晟伊藤; Hiroshi Tanaka; 比呂志田中; Shuichi Kubo; 修一久保; Yoshiyuki Mandokoro; 良行政所; Hitoshi Ban; 仁司伴
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2002-06-07

Abstract

(57)【要約】【課題】ＮＯ_x 吸収剤からＳＯ_x を放出すべきときに
ＮＯ_x 吸収剤の温度を急速に上昇させる。【解決手段】リーン空燃比のときにＮＯ_x を吸収しか
つ酸素を貯蔵することのできるＮＯ_x 吸収剤２６を機関
排気通路内に配置する。ＮＯ_x 吸収剤２６からＳＯ_x を
放出すべきときにはＮＯ_x 吸収剤２６に流入する排気ガ
スの空燃比をリッチ空燃比とリーン空燃比に交互に切換
えると共にこのときのリッチ空燃比を１４以下としかつ
リッチ時間をリーン時間とほぼ等しくするか又はリッチ
時間をリーン時間よりも長くする。

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】リーン混合気を燃焼せしめるようにした
内燃機関において、流入する排気ガスの空燃比がリーン
のときにはＮＯ_x を吸収し、流入する排気ガス中の酸素
濃度が低下すると吸収したＮＯ_x を放出するＮＯ_x 吸収
剤を機関排気通路内に配置し、リーン混合気を燃焼せし
めた際に発生するＮＯ_x をＮＯ_x 吸収剤により吸収し、
ＮＯ_x 吸収剤のＮＯ_x吸収能力が飽和する前にＮＯ_x 吸
収剤への流入排気ガスの空燃比を一時的にリッチにして
ＮＯ_x 吸収剤からＮＯ_x を放出させると共に放出された
ＮＯ_x を還元するようにした内燃機関が公知である。

【０００３】ところが燃料および機関の潤滑油内にはイ
オウが含まれているので排気ガス中にはＳＯ_x が含まれ
ており、従ってこのＳＯ_x もＮＯ_x と共にＮＯ_x 吸収剤
に吸収される。しかしながらこのＳＯ_x はＮＯ_x 吸収剤
への流入排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけでは
ＮＯ_x 吸収剤から放出されず、従ってＮＯ_x 吸収剤内の
ＳＯ_x の量は次第に増大することになる。ところがＮＯ
_x 吸収剤内のＳＯ_x の量が増大するとＮＯ_x 吸収剤が吸
収しうるＮＯ_x の量が次第に低下し、ついにはＮＯ_x 吸
収剤がＮＯ_x をほとんど吸収できなくなってしまう。と
ころがこのＳＯ _x はＮＯ_x 吸収剤の温度をほぼ６００℃
以上に上昇させると熱分解し、このときＮＯ_x 吸収剤へ
の流入排気ガスの空燃比をリッチにするとＮＯ_x 吸収剤
からＳＯ _x を放出させることができる。

【０００４】そこでＮＯ_x 吸収剤からＳＯ_x を放出すべ
きときにはＮＯ_x 吸収剤への流入排気ガスの空燃比をリ
ッチ空燃比とリーン空燃比に交互に切換えることにより
ＮＯ _x 吸収剤の温度を上昇させ、ＮＯ_x 吸収剤の温度が
上昇したら空燃比が理論空燃比となるようにフィードバ
ック制御してＮＯ_x 吸収剤からＳＯ_x を放出させるよう
にした内燃機関が公知である（特開２０００−３４９４
３号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで空燃比をリッ
チにするとＮＯ_x 吸収剤の温度が上昇する。従ってこの
内燃機関におけるようにリーン空燃比とリッチ空燃比に
交互に切換えるとＮＯ_x吸収剤の温度を上昇させること
ができる。しかしながらこの内燃機関ではリッチ時間に
比べてリーン時間がはるかに長いためにリッチ空燃比の
ときにＮＯ_x 吸収剤の温度がたとえ上昇したとしても次
に空燃比がリッチにされるまでの間にＮＯ _x 吸収剤の温
度が低下してしまい、斯くしてＮＯ_x 吸収剤の温度を急
速かつ大巾に上昇させることができないという問題があ
る。

【０００６】一方、空燃比が理論空燃比となるようにフ
ィードバック制御するようにした場合にはリーン時間と
リッチ時間はほぼ等しくなる。しかしながら空燃比をフ
ィードバック制御した場合には通常空燃比は理論空燃比
１４．６を中心としてリーン側およびリッチ側にせいぜ
い０．２程度しか変化しない。このように空燃比が理論
空燃比を中心として０．２程度しか変化しない場合には
たとえＮＯ_x 吸収剤に酸素を貯留できたとしてもリッチ
空燃比のときの排気ガス中の還元剤の量が極めて少ない
ために貯蔵酸素による還元剤の酸化作用による発熱量は
極めて小さくなる。従って空燃比を理論空燃比にフィー
ドバック制御してもＮＯ_x 吸収剤の温度は上昇しない。
上述の内燃機関においても空燃比のフィードバック制御
を開始するとＮＯ_x 吸収剤の温度は次第に低下してお
り、このことからも空燃比をフィードバック制御するこ
とによってＮＯ_x 吸収剤の温度が上昇しないことがわか
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに１番目の発明では、流入する排気ガスの空燃比がリ
ーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯ_x を吸収し、
流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチにな
ると吸収したＮＯ_x を放出するＮＯ_x 吸収剤を機関排気
通路内に配置し、ＮＯ_x 吸収剤は排気ガスの空燃比がリ
ーンのときに排気ガス中の酸素を貯蔵する機能を有し、
ＮＯ_x 吸収剤からＳＯ_x を放出すべきときにはＮＯ_x 吸
収剤に流入する排気ガスの空燃比をリッチ空燃比とリー
ン空燃比に交互に切換えると共にこのときのリッチ空燃
比を１４以下としかつリッチ時間をリーン時間とほぼ等
しくするか又はリッチ時間をリーン時間よりも長くする
ようにしている。

【０００８】２番目の発明では１番目の発明において、
リーン時間はＮＯ_x 吸収剤が貯蔵しうるほぼ全酸素を供
給するのに必要な時間とされており、リッチ時間はＮＯ
_x 吸収剤に貯蔵されているほぼ全酸素が排気ガス中の還
元剤の酸化のために消費されるのに必要な時間とされて
いる。３番目の発明では１番目の発明において、ＮＯ_x
吸収剤上流の機関排気通路内に排気ガス中の酸素を貯蔵
可能な触媒を配置し、リーン時間はＮＯ_x 吸収剤および
触媒が貯蔵しうるほぼ全酸素を供給するのに必要な時間
とされており、リッチ時間はＮＯ_x 吸収剤および触媒に
貯蔵されているほぼ全酸素が排気ガス中の還元剤の酸化
のために消費されるのに必要な時間とされている。

【０００９】４番目の発明では１番目の発明において、
機関の運転状態によってはリッチ時間がリーン時間の２
倍以上となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１および図２は本発明を成層燃
焼式内燃機関に適用した場合を示している。しかしなが
ら本発明は均一リーン空燃比のもとで燃焼が行われる火
花点火式内燃機関、および空気過剰のもとで燃焼が行わ
れるディーゼル機関にも適用することができる。

【００１１】図１を参照すると、１は機関本体を示し、
機関本体１は１番気筒＃１、２番気筒＃２、３番気筒＃
３および４番気筒＃４からなる４つの気筒を有する。図
２は各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の側面断面図を示し
ている。図２を参照すると、２はシリンダブロック、３
はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６はシ
リンダヘッド３の内壁面周縁部に配置された燃料噴射
弁、７はシリンダヘッド３の内壁面中央部に配置された
点火栓、８は吸気弁、９は吸気ポート、１０は排気弁、
１１は排気ポートを夫々示す。

【００１２】図１および図２を参照すると、吸気ポート
９は対応する吸気枝管１２を介してサージタンク１３に
連結され、サージタンク１３は吸気ダクト１４およびエ
アフローメータ１５を介してエアクリーナ１６に連結さ
れる。吸気ダクト１４内にはステップモータ１７により
駆動されるスロットル弁１８が配置される。一方、図１
に示される実施例では点火順序が１−３−４−２とされ
ており、図１に示されるように点火順序が一つおきの気
筒＃１、＃４の排気ポート１１は共通の第１の排気マニ
ホルド１９に連結され、点火順序が一つおきの残りの気
筒＃２、＃３の排気ポート１１は共通の第２の排気マニ
ホルド２０に連結される。これら第１の排気マニホルド
１９と第２の排気マニホルド２０は夫々対応する第１の
触媒コンバータ２１および第２の触媒コンバータ２２を
介して共通の排気管２３に連結される。第１の触媒コン
バータ２１および第２の触媒コンバータ２２内には夫々
酸素貯蔵能力を有する触媒、例えば三元触媒２４，２５
が配置される。

【００１３】排気管２３はＮＯ_x 吸収剤２６を内蔵した
ケーシング２７を介して排気管２８に連結され、排気管
２８は三元触媒２９を内蔵した触媒コンバータ３０に連
結される。排気管２８内には空燃比センサ３１が配置さ
れる。なお、機関の種類によっては触媒コンバータ２
１，２２を設けなくてもよく、また触媒コンバータ３０
を設けなくてもよい。

【００１４】一方、排気管２３とサージタンク１３とは
排気ガス再循環（以下ＥＧＲと称す）通路３２を介して
互いに連結され、ＥＧＲ通路３２内には電気制御式ＥＧ
Ｒ制御弁３３が配置される。燃料噴射弁６は共通の燃料
リザーバ、いわゆるコモンレール３４に連結される。こ
のコモンレール３４内へは燃料タンク３５内の燃料が電
気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ３６を介して供給さ
れ、コモンレール３４内に供給された燃料が各燃料噴射
弁６に供給される。コモンレール３４にはコモンレール
３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ３７が取
付けられ、燃料圧センサ３７の出力信号に基づいてコモ
ンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料
ポンプ３６の吐出量が制御される。

【００１５】電子制御ユニット４０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備
する。エアフローメータ１５は吸入空気量に比例した出
力電圧を発生し、この出力電圧は対応するＡＤ変換器４
７を介して入力ポート４５に入力される。また、空燃比
センサ３１の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介し
て入力ポート４５に入力され、更に入力ポート４５には
燃料圧センサ３７の出力信号が対応するＡＤ変換器４７
を介して入力される。

【００１６】また、アクセルペダル５０にはアクセルペ
ダル５０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負
荷センサ５１が接続され、負荷センサ５１の出力電圧は
対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力
される。また、入力ポート４５にはクランクシャフトが
例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクラン
ク角センサ５２が接続される。一方、出力ポート４６は
対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁６、点火栓
７、スロットル弁制御用ステップモータ１７、ＥＧＲ制
御弁３３および燃料ポンプ３６に接続される。

【００１７】図３は燃料噴射量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ（＝Ｑ₁
＋Ｑ₂ ）、噴射開始時期θＳ１，θＳ２、噴射完了時期
θＥ１，θＥ２および燃焼室５内における平均空燃比Ａ
／Ｆを示している。なお、図３において横軸Ｌはアクセ
ルペダル５０の踏込み量、即ち要求負荷を示している。
図３からわかるように要求負荷ＬがＬ₁ よりも低いとき
には圧縮行程末期のθＳ２からθＥ２の間において燃料
噴射Ｑ２が行われる。このときには平均空燃比Ａ／Ｆは
かなりリーンとなっている。要求負荷ＬがＬ₁ とＬ₂ の
間のときには吸気行程初期のθＳ１からθＥ１の間にお
いて第１回目の燃料噴射Ｑ１が行われ、次いで圧縮行程
末期のθＳ２からθＥ２の間において第２回目の燃料噴
射Ｑ２が行われる。このときにも空燃比Ａ／Ｆはリーン
となっている。要求負荷ＬがＬ₂よりも大きいときには
吸気行程初期のθＳ１からθＥ１の間において燃料噴射
Ｑ１が行われる。このときには要求負荷Ｌが低い領域で
は平均空燃比Ａ／Ｆがリーンとされており、要求負荷Ｌ
が高くなると平均空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比とされ、要
求負荷Ｌが更に高くなると平均空燃比Ａ／Ｆがリッチと
される。なお、圧縮行程末期にのみ燃料噴射Ｑ２が行わ
れる運転領域、二回に亘って燃料噴射Ｑ１およびＱ２が
行われる運転領域および吸気行程初期にのみ燃料噴射Ｑ
１が行われる運転領域は要求負荷Ｌのみにより定まるの
ではなく、実際には要求負荷Ｌおよび機関回転数により
定まる。

【００１８】図２は要求負荷ＬがＬ₁ （図３）よりも小
さいとき、即ち圧縮行程末期においてのみ燃料噴射Ｑ２
が行われる場合を示している。図２に示されるようにピ
ストン４の頂面上にはキャビティ４ａが形成されてお
り、要求負荷ＬがＬ₁ よりも低いときには燃料噴射弁６
からキャビティ４ａの底壁面に向けて圧縮行程末期に燃
料が噴射される。この燃料はキャビティ４ａの周壁面に
より案内されて点火栓７に向かい、それによって点火栓
７の周りに混合気Ｇが形成される。次いでこの混合気Ｇ
は点火栓７により着火せしめられる。

【００１９】一方、前述したように要求負荷ＬがＬ₁ と
Ｌ₂ との間にあるときには二回に分けて燃料噴射が行わ
れる。この場合、吸気行程初期に行われる第１回目の燃
料噴射Ｑ１によって燃焼室５内に稀薄混合気が形成され
る。次いで圧縮行程末期に行われる第２回目の燃料噴射
Ｑ２によって点火栓７周りに最適な濃度の混合気が形成
される。この混合気が点火栓７により着火せしめられ、
この着火火炎によって稀薄混合気が燃焼せしめられる。

【００２０】一方、要求負荷ＬがＬ₂ よりも大きいとき
には図３に示されるように燃焼室５内にはリーン又は理
論空燃比又はリッチ空燃比の均一混合気が形成され、こ
の均一混合気が点火栓７により着火せしめられる。ケー
シング２７内に配置されたＮＯ_x 吸収剤２６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くとも一つと、白金Ｐｔのような貴
金属とが担持されている。更に担体上には酸素貯蔵能力
を有する多量のセリウムＣｅが担持されている。機関吸
気通路、燃焼室５およびＮＯ _x 吸収剤２６上流の排気通
路内に供給された空気および燃料（炭化水素）の比をＮ
Ｏ_x 吸収剤２６への流入排気ガスの空燃比と称するとこ
のＮＯ_x 吸収剤２６は流入排気ガスの空燃比がリーンの
ときにはＮＯ_x を吸収し、流入排気ガスの空燃比が理論
空燃比又はリッチになると吸収したＮＯ_x を放出するＮ
Ｏ_x の吸放出作用を行う。

【００２１】このＮＯ_x 吸収剤２６を機関排気通路内に
配置すればＮＯ_x 吸収剤２６は実際にＮＯ_x の吸放出作
用を行うが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。しかしながらこの吸放出作
用は図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に白金
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。

【００２２】図１に示される内燃機関では通常燃焼室５
における空燃比がリーンの状態で燃焼が行われる。この
ように空燃比がリーンの状態で燃焼が行われている場合
には排気ガス中の酸素濃度は高く、このときには図４
（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ₂ がＯ₂ ^-又は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 ^-又はＯ^2-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 ^-の形で吸収剤
内に拡散する。このようにしてＮＯ_x がＮＯ_x 吸収剤２
６内に吸収される。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ＮＯ_x
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。

【００２３】一方、流入排気ガスの空燃比がリッチにさ
れると流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、その結果白
金Ｐｔの表面でのＮＯ₂ の生成量が低下する。ＮＯ₂ の
生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ₃ ^-→ＮＯ₂ ）に
進み、斯くして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。このときＮＯ_x 吸収剤２６
から放出されたＮＯ_x は図４（Ｂ）に示されるように流
入排気ガス中に含まれる多量の未燃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Ｎ
Ｏ₂ が放出される。従って流入排気ガスの空燃比がリッ
チにされると短時間のうちにＮＯ_x 吸収剤２６からＮＯ
_x が放出され、しかもこの放出されたＮＯ_x が還元され
るために大気中にＮＯ_x が排出されることはない。

【００２４】なお、この場合、流入排気ガスの空燃比を
理論空燃比にしてもＮＯ_x 吸収剤２６からＮＯ_x が放出
される。しかしながら流入排気ガスの空燃比を理論空燃
比にした場合にはＮＯ_x 吸収剤２６からＮＯ_x が徐々に
しか放出されないためにＮＯ _x 吸収剤２６に吸収されて
いる全ＮＯ_x を放出させるには若干長い時間を要する。

【００２５】ところでＮＯ_x 吸収剤２６のＮＯ_x 吸収能
力には限度があり、従ってＮＯ_x 吸収剤２６のＮＯ_x 吸
収能力が飽和する前にＮＯ_x 吸収剤２６からＮＯ_x を放
出させる必要がある。そのためにはＮＯ_x 吸収剤２６に
吸収されているＮＯ_x 量を推定する必要がある。そこで
本発明による実施例ではリーン空燃比のもとで燃焼が行
われているときの単位時間当りのＮＯ_x 吸収量Ａを要求
負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数として予め求めておい
てこのＮＯ_x 吸収量Ａを積算することによりＮＯ_x 吸収
剤２６に吸収されているＮＯ_x 量ΣＮＯＸを推定し、こ
のＮＯ_x 吸収量ΣＮＯＸが予め定められた許容最大値Ｍ
ＡＸＮを越えたときにＮＯ_x 吸収剤２６からＮＯ_x を放
出させるようにしている。即ち、ＮＯ_x 吸収量ΣＮＯＸ
が許容最大値ＭＡＸＮを越えたときには燃焼室５内にお
ける平均空燃比が一時的にリッチとされ、それによって
ＮＯ_x 吸収剤２６からＮＯ_x が放出される。なお、本発
明による実施例では燃焼室５内における平均空燃比をリ
ッチとすべきときには吸気行程噴射Ｑ₁ と圧縮行程噴射
Ｑ₂ の２回に分けて燃料噴射が行われる。

【００２６】ところで排気ガス中にはＳＯ_x が含まれて
おり、ＮＯ_x 吸収剤２６にはＮＯ_xばかりでなくＳＯ_x
も吸収される。このＮＯ_x 吸収剤２６へのＳＯ_x の吸収
メカニズムはＮＯ_x の吸収メカニズムと同じであると考
えられる。即ち、ＮＯ_x の吸収メカニズムを説明したと
きと同様に担体上に白金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と、前述したように流
入排気ガスの空燃比がリーンのときには酸素Ｏ₂ がＯ₂ ^-
又はＯ^2-の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、流入排
気ガス中のＳＯ₂ は白金Ｐｔの表面でＯ₂ ^-又はＯ^2-と反
応してＳＯ₃ となる。次いで生成されたＳＯ₃ の一部は
白金Ｐｔ上で更に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、硫酸イオンＳＯ₄ ^2-
の形で吸収剤内に拡散し、安定した硫酸塩ＢａＳＯ₄ を
生成する。

【００２７】しかしながらこの硫酸塩ＢａＳＯ₄ は安定
していて分解しづらく、流入排気ガスの空燃比を単にリ
ッチにしても硫酸塩ＢａＳＯ₄ は分解されずにそのまま
残る。従ってＮＯ_x 吸収剤２６内には時間が経過するに
つれて硫酸塩ＢａＳＯ₄ が増大することになり、斯くし
て時間が経過するにつれてＮＯ_x 吸収剤２６が吸収しう
るＮＯ_x 量が低下することになる。ところがこの場合、
ＮＯ_x 吸収剤２６の温度が一定温度、例えば６００℃以
上になるとＮＯ_x 吸収剤２６内において硫酸塩ＢａＳＯ
₄ が分解し、斯くしてこのときＮＯ_x 吸収剤２６に流入
する排気ガスの空燃比がリッチになるとＮＯ_x 吸収剤２
６からＳＯ_x が放出される。そこで本発明ではＮＯ_x 吸
収剤２６内に吸収されているＳＯ_x 量が許容最大値ＭＡ
ＸＳを越えたときはＮＯ_x 吸収剤２６の温度をほぼ６０
０℃以上まで上昇させてＮＯ_x 吸収剤２６からＳＯ_x を
放出させるようにしている。

【００２８】ここでＮＯ_x およびＳＯ_x 放出処理の概要
について図５および図６を参照しつつ説明する。なお、
図５はＮＯ_x 吸収剤２６に吸収されていると推定される
ＮＯ _x 吸収量ΣＮＯＸ、およびＮＯ_x 吸収剤２６への流
入排気ガスの空燃比Ａ／Ｆを示しており、図６はＮＯ_x
およびＳＯ_x の放出処理ルーチンを示している。図６を
参照するとまず初めにステップ１００において要求負荷
Ｌおよび機関回転数Ｎに基づいて単位時間当りのＮＯ_x
吸収量Ａが算出される。次いでステップ１０１ではＮＯ
_x 吸収量ΣＮＯＸにＡが加算される。従って図５に示さ
れるようにＮＯ_x 吸収量ΣＮＯＸは徐々に増大する。次
いでステップ１０２ではＮＯ_x 吸収量ΣＮＯＸが許容最
大値ＭＡＸＮを越えたか否かが判別される。ΣＮＯＸ＞
ＭＡＸＮになるとステップ１０３に進み、ＮＯ_x を放出
するために図５に示される如く空燃比Ａ／Ｆを一時的に
リッチにする処理が行われる。次いでステップ１０４に
進む。

【００２９】ステップ１０４では噴射量Ｑに定数ｋを乗
算した積ｋ・ＱがΣＳＯＸに加算される。燃料中にはほ
ぼ一定量の硫黄Ｓが含まれており、従ってＮＯ_x 吸収剤
２６に吸収されるＳＯ_x 量はｋ・Ｑで表わすことができ
る。従ってこのｋ・Ｑを順次積算することによって得ら
れるΣＳＯＸはＮＯ_x 吸収剤２６に吸収されていると推
定されるＳＯ_x 量を表わしている。ステップ１０５では
このＳＯ_x 量ΣＳＯＸが許容最大値ＭＡＸＳを越えたか
否かが判別され、ΣＳＯＸ＞ＭＡＸＳになるとステップ
１０６に進んでＳＯ_x の放出処理が行われる。

【００３０】例えば図５のｔ₁ においてΣＳＯＸ＞ＭＡ
ＸＳになったと判断されたときにはその後ΣＮＯＸ＞Ｍ
ＡＸＳとなったときにＺで示すように空燃比が短かい周
期でリッチとリーンに交互に切換えられ、それによって
ＮＯ_x 吸収剤２６からのＳＯ _x の放出が行われる。以
下、図５のＺで示されるＳＯ_x の放出制御について詳細
に説明する。

【００３１】前述したようにＮＯ_x 吸収剤２６からＳＯ
_x を放出させるためにはＮＯ_x 吸収剤２６の温度をほぼ
６００℃以上まで上昇させ、しかも空燃比をリッチにす
る必要がある。ところでリーン空燃比のもとで燃焼が行
われているときにはＮＯ_x 吸収剤２６の温度は３００℃
から５００℃程度であり、従ってＮＯ_x 吸収剤２６から
ＳＯ_x を放出させるためにはＮＯ_x 吸収剤２６の温度を
１００℃から３００℃程度上昇させる必要がある。しか
しながら実際問題として特別な加熱手段を用いることな
くＮＯ_x 吸収剤２６の温度を急速に１００℃から３００
℃程度上昇させるのはかなり困難である。

【００３２】この点に関し実験および研究を重ねた結
果、ＮＯ_x 吸収剤２６に多量の酸素を貯蔵しうる能力を
もたせ、図５のＺで示されるように空燃比をリッチとリ
ーンに交互に切換え、空燃比がリーンのときにＮＯ_x 吸
収剤２６に酸素を貯蔵させ、空燃比がリッチになったと
きに排気ガス中に含まれるＣＯ等の還元成分を貯蔵され
た酸素により酸化させ、このとき酸化反応による単位時
間当りの発熱量ができるだけ大きくなるようにリッチ空
燃比のリッチの度合、リッチ時間およびリーン時間を定
めるとＮＯ_x 吸収剤２６の温度を急速に１００℃から３
００℃程度上昇させることができることが判明したので
ある。

【００３３】このことについて図７を参照しつつ具体的
に説明する。なお、図７は図５におけるＺ領域のＳＯ_x
放出制御開始直後を拡大して示している。また、図７は
排気ガス量がほぼ同一のもとで空燃比をリーン又はリッ
チにした場合を示している。前述したようにＮＯ_x 吸収
剤２６の担体上には酸素を貯蔵可能な多量のセリウムＣ
ｅが担持されており、図７に示す例ではＳＯ_x 放出制御
領域Ｚ内におけるリーン時間ＴＬはＮＯ_x 吸収剤２６が
貯蔵しうるほぼ全酸素を供給するのに必要な時間とさ
れ、ＳＯ_x 放出制御領域Ｚ内におけるリッチ時間ＴＲは
排気ガスの還元剤を酸化するためにＮＯ_x 吸収剤２６に
貯蔵されているほぼ全酸素が消費されるのに必要な時間
とされている。この場合、これらリーン時間ＴＬおよび
リッチ時間ＴＲはリーン空燃比のリーン度合、およびリ
ッチ空燃比のリッチ度合に応じて変化する。

【００３４】即ち、図８（Ａ）に示されるように排気ガ
ス中の酸素濃度は排気ガスの空燃比Ａ／Ｆがリーンとな
るほど高くなり、図８（Ｂ）に示されるように排気ガス
中のＣＯ等の還元剤の濃度は排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが
リッチになるほど高くなる。従ってリーン時間ＴＬはリ
ーン度合が大きくなるほど短かくてすみ、リッチ時間Ｔ
Ｒはリッチ度合が大きくなるほど短かくてすむことにな
る。

【００３５】さて、セリアは排気ガスの空燃比がリーン
のときには酸素を取入れ（２ＣｅＯ ₂ ＋Ｏ→Ｃｅ₂ Ｏ
₃ ）、排気ガスの空燃比がリッチのときには還元剤を酸
化するために酸素が放出される（Ｃｅ₂ Ｏ₃ →２ＣｅＯ
₂ ＋Ｏ）。この還元剤の主成分はＣＯであるが図１に示
されるようにＮＯ_x 吸収剤２６の上流に三元触媒２４，
２５が配置されている場合には三元触媒２４，２５にお
いて水素Ｈ₂ が生成されるので（ＣＯ＋Ｈ₂ Ｏ→ＣＯ₂
＋Ｈ₂ ）還元剤はＣＯとＨ₂ とになる。

【００３６】還元剤の主成分がＣＯであろうと、ＣＯお
よびＨ₂ であろうと還元剤は一分子当りセリアから一つ
の酸素原子を奪う。これに対して排気ガスの空燃比がリ
ーンのときにはセリアは一酸素分子Ｏ₂ から二つの酸素
原子を奪う。従ってリーン空燃比のときの排気ガス中の
酸素濃度とリッチ空燃比のときの排気ガス中の還元剤の
濃度とが等しい場合にはリッチ時間ＴＲはリーン時間Ｔ
Ｌの２倍の時間を必要とする。

【００３７】例えば図７のＳＯ_x 放出制御領域Ｚにおけ
るリーン空燃比が２０であるとすると図８（Ａ）からわ
かるように酸素濃度は６％となり、ＳＯ_x 放出制御領域
Ｚにおけるリッチ空燃比をほぼ１２．５とすると図８
（Ｂ）からわかるように還元剤濃度も６％となる。従っ
てこの場合にはリッチ時間ＴＬをリーン時間ＴＲの２倍
にすればリーン空燃比のときに最大貯蔵量までＮＯ_x 吸
収剤２６に酸素を貯蔵でき、リッチ空燃比のときに貯蔵
された全酸素が還元剤の酸化に使用されることになる。

【００３８】一方、図７のＳＯ_x 放出制御領域Ｚにおけ
るリッチ空燃比を１０にすると図８（Ｂ）からわかるよ
うに還元剤の濃度は１２％となり、このときにはリッチ
空燃比をほぼ１２．５にした場合に比べてリッチ時間Ｔ
Ｒは半分にする必要がある。従ってこの場合にはリッチ
時間ＴＬをリーン時間ＴＲとほぼ等しくすればリーン空
燃比のときに最大貯蔵量までＮＯ_x 吸収剤２６に酸素を
貯蔵でき、リッチ空燃比のときに貯蔵された全酸素が還
元剤の酸化に使用されることになる。

【００３９】また、通常図７のＳＯ_x 放出制御領域Ｚに
おける空燃比を１０以下のリッチ空燃比とすることはほ
とんどない。また、図７のＳＯ_x 放出制御領域Ｚにおけ
る空燃比は２０よりもはるかに大きくなることはあるが
２０よりも極度に小さくなることはない。この場合、空
燃比が２０よりも大きくなればなるほどリーン時間ＴＬ
を短かくしなければならないのでこの場合にはリッチ時
間ＴＲがリーン時間ＴＬに比べて長くなる。即ち、リー
ン空燃比のときに最大貯蔵量までＮＯ_x 吸収剤２６に酸
素を貯蔵し、リッチ空燃比のときに貯蔵された全酸素を
還元剤の酸化に使用するためにはリッチ時間ＴＲをリー
ン時間ＴＬとほぼ等しくするか或いはリッチ時間ＴＲを
リーン時間ＴＬよりも長くする、即ちリーン時間ＴＬに
対するリッチ時間ＴＲのリッチリーン時間比（ＴＲ／Ｔ
Ｌ）をほぼ１か１よりも大きくする必要がある。

【００４０】図９（Ａ）はＳＯ_x 放出制御領域Ｚにおけ
るリーン空燃比を縦軸にとり、リッチ空燃比を横軸にと
り、リッチリーン時間比を実線で示している。図９
（Ａ）からわかるようにリッチリーン時間比が１となる
のはリーン空燃比が２０でリッチ空燃比が１０のときだ
けであり、リッチ空燃比が１２であればリーン空燃比が
２０のときにはリッチリーン時間比はほぼ２となり、リ
ーン度合が高くなるにつれてリッチリーン時間比が増大
する。

【００４１】なお、前述したように図９（Ａ）は排気ガ
ス流量がほぼ等しい状態で空燃比をリーンとリッチに交
互に切換えるようにした場合を示している。しかしなが
らリーン空燃比からリッチ空燃比に切換えると出力トル
クが増大するのでこのときにはスロットル弁１８の開度
を小さくして吸入空気量を減少させ、それによって出力
トルクが変動しないようにする場合が多い。この場合に
はリッチ空燃比になるとリーン空燃比のときに比べて排
気ガス量が減少するのでリッチ時間ＴＲを長くする必要
があり、この場合にはリーン空燃比が２０でリッチ空燃
比が１０の場合でもリッチリーン時間比は１よりも大き
くなる。従って実際の運転を考えるとリッチリーン時間
比は１よりも大きくなる。

【００４２】また、リーン空燃比のときにＥＧＲガスを
供給している場合にはリッチ空燃比に切換えられたとき
にＥＧＲガスの供給を停止する必要がある。この場合、
リーン空燃比のときに多量のＥＧＲガスを供給していた
とするとリーン空燃比からリッチ空燃比に切換えたとき
に出力トルクが変動しないようにするためには吸入空気
量がほとんど変化しないように、或いは吸入空気量を減
少させるためにスロットル弁１８の開度を大巾に減少さ
せる必要がある。図９（Ｂ）はこのようにリーン空燃比
からリッチ空燃比に切換えられたときにスロットル弁１
８の開度が大巾に減少せしめられ、それによって排気ガ
ス流量が半分になった場合を示している。

【００４３】このようにリーン空燃比からリッチ空燃比
に切換えられたときに排気ガス量が半分になる場合には
リーン空燃比のときとリッチ空燃比のときとで排気ガス
流量がほぼ同じとき、即ち図９（Ａ）に示す場合と比べ
てリッチ時間ＴＲを２倍にする必要がある。従ってこの
場合には図９（Ｂ）に示されるようにリーン空燃比が２
０でリッチ空燃比が１０のときでもリッチリーン時間比
は２となり、リーン空燃比が２０よりも大きくなると、
或いはリッチ空燃比が１０よりも大きくなるとリッチリ
ーン時間比は２よりも大きくなる。

【００４４】なお、図９（Ａ）および（Ｂ）はリッチ空
燃比にするときには吸気行程噴射Ｑ ₁ と圧縮行程噴射Ｑ
₂ を行うようにした場合、即ち燃焼せしめられる混合気
の平均空燃比をリッチにするようにした場合を示してい
る。その他の方法によってＮＯ_x 吸収剤２６への流入排
気ガスの空燃比をリッチにする場合、例えば膨張行程末
期或いは排気行程中に追加の燃料を噴射するようにした
場合、又は排気通路内に炭化水素を供給するようにした
場合には図９（Ａ）および（Ｂ）に示すよりもリッチリ
ーン時間比は更に大きくなる。

【００４５】さて、ＮＯ_x 吸収剤２６の温度は空燃比が
リッチにされたときの貯蔵酸素による還元剤の単位時間
当りの酸化反応発熱量が増大するほど高くなる。単位時
間当りの酸化反応発熱量は還元剤量が多いほど、即ちリ
ッチ度合が高いほど多くなり、従ってリッチ度合が高い
ほどＮＯ_x 吸収剤２６の温度が上昇する。図１０はリッ
チ空燃比Ａ／ＦとＮＯ_x 吸収剤２６の温度上昇量との関
係を示している。図１０に示されるようにリッチ空燃比
を１２にした場合にはＮＯ_x 吸収剤２６の温度をほぼ２
５０℃、リッチ空燃比を１０にした場合にはＮＯ_x 吸収
剤２６の温度を４００℃も上昇させることができ、リッ
チ空燃比が１４であってもＮＯ_x 吸収剤２６の温度を１
００℃上昇させることができる。

【００４６】通常、ＳＯ_x 放出時にはＮＯ_x 吸収剤２６
の温度を１００℃以上上昇させる必要があるので図１０
からわかるようにリッチ空燃比は１４以下にする必要が
ある。しかしながら実際にはＮＯ_x 吸収剤２６の温度を
２５０℃以上上昇させる必要がある場合もあるのでリッ
チ空燃比は１２以上にするのが好ましい。一方、ＮＯ_x
吸収剤２６の上流に三元触媒２４，２５を配置した場合
にはこれら三元触媒２４，２５においてもリーン空燃比
のときには酸素が貯蔵され、リッチ空燃比のときには貯
蔵された酸素により還元剤が酸化されるのでこれら三元
触媒２４，２５の酸素貯蔵作用を考慮してリーン時間Ｔ
Ｌおよびリッチ時間ＴＲを定めなければならない。即
ち、この場合にはＳＯ_x 放出制御領域Ｚ内におけるリー
ン時間ＴＬは三元触媒２４，２５およびＮＯ_x 吸収剤２
６が貯蔵しうるほぼ全酸素を供給するのに必要な時間と
され、ＳＯ_x 放出制御領域Ｚ内におけるリッチ時間ＴＲ
は排気ガスの還元成分を酸化するために三元触媒２４，
２５およびＮＯ _x 吸収剤２６に貯蔵されているほぼ全酸
素が消費されるのに必要な時間とされる。

【００４７】図１１のＸはこのように三元触媒２４，２
５における酸素貯蔵作用を考慮してリーン時間ＴＬおよ
びリッチ時間ＴＲを定めたときの三元触媒２４，２５の
入口における排気ガス温、三元触媒２４，２５の温度お
よびＮＯ_x 吸収剤２６の温度を示している。なお、図１
１のＸ′はＳＯ_x 放出制御開始前を示している。また、
図１１において破線はリッチ空燃比のときの還元剤量が
少ないとき、即ちリッチ時間ＴＲが短かすぎる場合を示
している。

【００４８】三元触媒２４，２５においてはリッチ空燃
比のときに還元剤の酸化作用および炭化水素の熱分解が
行われる。この炭化水素の熱分解は吸熱反応である。リ
ッチ空燃比のときの還元剤量が少ないと炭化水素の熱分
解による吸熱量が少ないために還元剤の酸化反応による
発熱量が吸熱量よりもはるかに多くなり、斯くして図１
１の破線に示すように三元触媒２４，２５の温度が極め
て高くなる。この場合には三元触媒２４，２５が劣化す
ることになる。

【００４９】これに対し三元触媒２４，２５における酸
素貯蔵作用を考慮してリーン時間ＴＬおよびリッチ時間
ＴＲを定めた場合には排気ガス中の炭化水素の量が増大
するために吸熱量が多くなり、斯くして図１１のＸで示
されるように三元触媒２４，２５の温度はさほど高くな
らない。前述したようにＮＯ_x 吸収剤２６の温度を上昇
させるには単位時間当りの酸化反応による発熱量を増大
させること、即ちリッチ空燃比のリッチ度合を大きくす
ることが必要である。また、もう一つ必要なことは酸化
反応による発熱が周囲に散逸しないうちにできるだけ早
く酸化反応による発熱を生じさせることである。云い換
えるとリーン空燃比のときに酸素が十分に貯蔵されたら
ただちにリッチ空燃比に切換えることである。というの
は、リッチ時間ＴＲに比べてリーン時間ＴＬを長くしす
ぎると、即ちリッチリーン時間比を１よりも小さくする
とリーン空燃比とされている間にＮＯ_x 吸収剤２６の温
度が低下し、ＮＯ_x 吸収剤２６の温度を高い温度まで上
昇させることができなくなるからである。

【００５０】さて、ＳＯ_x 放出制御が開始されてまず始
めに空燃比がリッチにされるとこのときにＮＯ_x 吸収剤
２６に吸収されているＮＯ_x が放出される。次いでリッ
チ空燃比とリーン空燃比とが交互に繰返されるとＮＯ_x
吸収剤２６の温度は急速に上昇し、ＮＯ_x 吸収剤２６の
温度がほぼ６００℃を越えると空燃比がリッチになった
ときにＮＯ_x 吸収剤２６からＳＯ_x が放出される。リー
ン空燃比のときには排気ガス中の過剰酸素がＮＯ_x 吸収
剤２６に貯蔵され、リッチ空燃比のときには排気ガス中
の還元剤が酸化されるのでＳＯ_x 放出制御が行われてい
る間、ＮＯ_x 吸収剤２６から排出された排気ガスの空燃
比は理論空燃比に維持されている。

【００５１】ＳＯ_x 放出制御はオープンループ制御によ
ってもフィードバック制御によっても行うことができ
る。オープンループ制御によってＳＯ_x 放出制御を行う
ときには機関の種類に応じた最適なリーン時間ＴＬ、リ
ッチ時間ＴＲおよびリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒが例えば
要求負荷Ｌと機関回転数Ｎの関数として夫々図１２
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように予めＲＯＭ４２内
に記憶されている。また、ＮＯ_x 吸収剤２６および三元
触媒２４，２５の酸素貯蔵能力はＮＯ_x 吸収剤２６およ
び三元触媒２４，２５が劣化すると低下する。従って図
１３に示されるようにＮＯ_x 吸収剤２６および三元触媒
２４，２５の劣化度合が大きくなるほど減少する劣化補
正係数ｋを用いて劣化度合が大きくなるほどリーン時間
ＴＬおよびリッチ時間ＴＲが短かくされる。

【００５２】この場合のＳＯ_x 放出制御は図１４に示す
ルーチンによって実行される。即ち、ステップ２００に
おいてリーン時間ＴＬ、リッチ時間ＴＲおよびリッチ空
燃比（Ａ／Ｆ）Ｒが夫々図１２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）
に示すマップから算出される。次いでステップ２０１で
はリーン時間ＴＬおよびリッチ時間ＴＲに図１３に示す
劣化補正係数ｋが乗算される。次いでステップ２０２で
はスロットル弁１８、ＥＧＲ制御弁３３、点火時期等が
リーン空燃比およびリッチ空燃比に応じて制御される。

【００５３】一方、フィードバック制御によってＳＯ_x
放出制御を行う場合には空燃比センサ３１の出力信号を
用いる。この空燃比センサ３１は空燃比が理論空燃比の
ときにはほぼ０．４５（Ｖ）程度の出力電圧Ｖを発生
し、リーン空燃比のときには０．１（Ｖ）程度の出力電
圧Ｖを発生し、リッチ空燃比のときには０．９（Ｖ）程
度の出力電圧を発生する。また、この場合には空燃比セ
ンサ３１の出力電圧Ｖに対して０．４５（Ｖ）よりもや
や高い上限値ＭＡＸと、０．４５（Ｖ）よりもやや低い
下限値ＭＩＮが設定される。

【００５４】図１５に示されるように空燃比Ａ／Ｆがリ
ッチになるとＮＯ_x 吸収剤２６から排出される排気ガス
の空燃比は理論空燃比となるので空燃比センサ３１の出
力電圧Ｖはほぼ０．４５（Ｖ）となる。次いでＮＯ_x 吸
収剤２６に貯蔵されている酸素が少量になるとＮＯ_x 吸
収剤２６から排出される排気ガスの空燃比がリッチにな
り始める。次いで空燃比センサ３１の出力電圧Ｖが上限
値ＭＡＸよりも大きくなると空燃比Ａ／Ｆがリッチから
リーンに切換えられる。次いで空燃比Ａ／Ｆがリーンに
なるとＮＯ_x 吸収剤２６から排出される排気ガスの空燃
比は再び理論空燃比となるので空燃比センサ３１の出力
電圧Ｖはほぼ０．４５（Ｖ）となる。次いでＮＯ_x 吸収
剤２６に貯蔵可能な量近くまで酸素が貯蔵されるとＮＯ
_x 吸収剤２６から排出される排気ガスの空燃比がリーン
になり始める。次いで空燃比センサ３１の出力電圧Ｖが
下限値ＭＩＮよりも小さくなると空燃比Ａ／Ｆがリーン
からリッチに切換えられる。

【００５５】このＳＯ_x 放出制御は図１６に示すルーチ
ンによって実行される。即ち、ＳＯ _x 放出制御が開始さ
れるとステップ３００においてＮＯ_x 吸収剤２６からＮ
Ｏ_xを放出するために空燃比が１２程度のリッチとされ
る。次いでステップ３０１では空燃比がリッチであるか
否かが判別され、空燃比がリッチのときにはステップ３
０２に進んで空燃比センサ３１の出力電圧Ｖが上限値Ｍ
ＡＸより大きくなったか否かが判別される。Ｖ＞ＭＡＸ
になるとステップ３０３に進んで空燃比がリッチからリ
ーンに切換えられ、次いでステップ３０６に進む。

【００５６】空燃比がリーンになるとステップ３０１か
らステップ３０４に進んで空燃比センサ３１の出力電圧
Ｖが下限値ＭＩＮよりも低くなったか否かが判別され
る。Ｖ＜ＭＩＮになるとステップ３０５に進んで空燃比
がリーンから１２程度のリッチ空燃比に切換えられ、次
いでステップ３０６に進む。ステップ３０６ではスロッ
トル弁１８、ＥＧＲ制御弁３３、点火時期等がリーン空
燃比およびリッチ空燃比に応じて制御される。

【００５７】この実施例でもリッチリーン時間比は図９
（Ａ），（Ｂ）に示されるようになる。また、この実施
例では図１５に示されるようにＳＯ_x 放出制御中に空燃
比がスパイク状にリッチ又はリーンになるがこのときＮ
Ｏ_x 吸収剤２６から排出される未燃ＨＣ，ＣＯ，ＮＯ_x
等は三元触媒２９によって浄化される。

【００５８】

【発明の効果】ＮＯ_x 吸収剤からＳＯ_x を放出すべきと
きにＮＯ_x 吸収剤の温度を急速に上昇させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の全体図である。

【図２】燃焼室の側面断面図である。

【図３】噴射量、噴射時期および空燃比を示す図であ
る。

【図４】ＮＯ_x の吸放出作用を説明するための図であ
る。

【図５】ＮＯ_x およびＳＯ_x の放出制御を示すタイムチ
ャートである。

【図６】ＮＯ_x およびＳＯ_x の放出処理を行うためのフ
ローチャートである。

【図７】ＳＯ_x 放出制御を示すタイムチャートである。

【図８】酸素濃度および還元剤濃度を示す図である。

【図９】リッチリーン時間比を示す図である。

【図１０】ＮＯ_x 吸収剤の上昇温度を示す図である。

【図１１】三元触媒の温度を説明するための図である。

【図１２】リーン時間等のマップを示す図である。

【図１３】劣化補正係数ｋを示す図である。

【図１４】ＳＯ_x 放出制御を行うためのフローチャート
である。

【図１５】ＳＯ_x 放出制御を示すタイムチャートであ
る。

【図１６】ＳＯ_x 放出制御を行うためのフローチャート
である。

【符号の説明】

６…燃料噴射弁２４，２５，３０…三元触媒２６…ＮＯ_x 吸収剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｎ 3/18 Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｃ 3/20 Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｅ 3/24 ３０１Ｔ 3/28 ３０１Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ＲＦ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｂ０１Ｄ 53/34 ＺＡＢ１２９ＡＦ０２Ｍ 25/07 ５５０ (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 (72)発明者田中比呂志愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者久保修一愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者政所良行愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者伴仁司愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内Ｆターム(参考） 3G062 AA03 AA06 BA02 BA04 BA05 BA06 BA08 DA01 DA02 EA10 EB15 ED01 FA23 GA00 GA01 GA04 GA06 GA17 3G084 BA09 BA13 BA14 BA15 BA24 DA10 EB11 FA00 FA10 FA18 FA29 FA38 3G091 AA02 AA11 AA12 AA17 AA18 AA28 AB03 AB06 BA04 BA11 BA14 BA15 BA19 CA13 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA01 DA02 DA03 DA10 DB06 DB10 DC01 EA00 EA01 EA03 EA05 EA07 EA30 EA34 FB03 FB10 FB11 FB12 FC08 GB01X GB02Y GB03Y GB04Y GB06W GB10X GB16X HA08 HA11 HA12 HA36 HA37 HB02 HB03 HB05 3G301 HA01 HA04 JA25 LA03 LB04 LB06 MA01 MA11 MA18 ND01 NE13 NE15 PA17Z PB08A PB08Z PD03Z PE03Z PF03Z 4D002 AA02 AA12 BA03 BA05 CA07 DA01 DA02 DA03 DA04 DA11 DA21 DA25 EA08 GA03 GB20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きには排気ガス中に含まれるＮＯ_x を吸収し、流入する
排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収
したＮＯ_x を放出するＮＯ_x 吸収剤を機関排気通路内に
配置し、該ＮＯ_x 吸収剤は排気ガスの空燃比がリーンの
ときに排気ガス中の酸素を貯蔵する機能を有し、ＮＯ_x
吸収剤からＳＯ_x を放出すべきときにはＮＯ_x 吸収剤に
流入する排気ガスの空燃比をリッチ空燃比とリーン空燃
比に交互に切換えると共にこのときのリッチ空燃比を１
４以下としかつリッチ時間をリーン時間とほぼ等しくす
るか又はリッチ時間をリーン時間よりも長くするように
した内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】上記リーン時間はＮＯ_x 吸収剤が貯蔵し
うるほぼ全酸素を供給するのに必要な時間とされてお
り、上記リッチ時間はＮＯ_x 吸収剤に貯蔵されているほ
ぼ全酸素が排気ガス中の還元剤の酸化のために消費され
るのに必要な時間とされている請求項１に記載の内燃機
関の排気浄化装置。
【請求項３】ＮＯ_x 吸収剤上流の機関排気通路内に排
気ガス中の酸素を貯蔵可能な触媒を配置し、上記リーン
時間はＮＯ_x 吸収剤および該触媒が貯蔵しうるほぼ全酸
素を供給するのに必要な時間とされており、上記リッチ
時間はＮＯ_x吸収剤および該触媒に貯蔵されているほぼ
全酸素が排気ガス中の還元剤の酸化のために消費される
のに必要な時間とされている請求項１に記載の内燃機関
の排気浄化装置。
【請求項４】機関の運転状態によっては上記リッチ時
間が上記リーン時間の２倍以上となる請求項１に記載の
内燃機関の排気浄化装置。