JP3832157B2 - 排気浄化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関あるいは燃焼装置から排出された排気を浄化するための排気浄化装置に関し、特に酸素過剰な排気中のＮＯ_Xを高効率で浄化するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関やリーンバーン運転を行うガソリン機関は、燃費が良いという利点を持つ一方、酸素過剰な排気中のＮＯ_Xを浄化することが困難であるという問題を持っている。このような機関の排気に含まれるＮＯ_Xを浄化するための装置として、特許公報第２６００４９２号や特開平６−２１２９６１号公報では、触媒担体に白金ＰｔとバリウムＢａを担持させたＮＯ_X吸収剤を機関の排気通路に配置した装置が提案されている。
【０００３】
これらの公報によれば、上記のＮＯ_X吸収剤は、流入する排気の空燃比がリーンのときにＮＯ_Xを吸収し、流入する排気の酸素濃度が低下したときにＮＯ_Xを放出すると説明されており、特に、リーンの度合いが大きい（酸素濃度が高い）状態からリーンの度合いが小さい（酸素濃度が低い）状態へ変化しただけでもＮＯ_Xの放出が起こるとしている。また、放出されたＮＯ_XをＮＯ_X吸収剤上で還元浄化するには、ＮＯ_X吸収剤に流入する排気を理論空燃比またはリッチ空燃比にする必要があると説明している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来装置では、リーンバーン運転中にＮＯ_X吸収剤のＮＯ_X吸収量が飽和量に近づいたとき一旦リーンバーン運転を中断して理論空燃比またはリッチ空燃比運転を行うことになるため、リーンバーン運転による燃費向上効果を低下させる要因となる。また、特開平６−２１２９６１号公報には、ＮＯ_X吸収剤にＨＣ吸収剤を内蔵させ、ＮＯ_X吸収剤からＮＯ_Xを放出させるときには爆発行程で燃料の副噴射を行うディーゼル機関の排気浄化装置が開示されており、このような装置では、副噴射による排気温度上昇に伴なってＨＣ吸着剤からＨＣが放出されるので、多量の副噴射を行わなくてもＮＯ_X吸収剤からＮＯ_Xを放出還元することができるとしている。しかしながら、ディーゼル機関はもともとＮＯ_X排出量よりもＨＣ排出量が少ないため、ＮＯ_X吸収剤が許容量のＮＯ_Xを吸収する間に多量のＨＣをＨＣ吸着剤に吸着させておくことが実際上は困難であり、結局のところ、排気の空燃比をリッチにするための大部分のＨＣを副噴射で供給することになる恐れがあり、燃費を悪化させる可能性があることに変わりはない。
【０００５】
また、特開平１１−２１４６号公報には、空燃比２２程度のリーン運転中に発生したＮＯ_XをＮＯ_X吸収剤（酸化バリウムＢａＯ）に吸収させる一方、ＮＯ_X吸収剤の飽和が判定されたときには、空燃比２４〜２５の極端なリーン運転を行うことでＨＣの発生量を増加させ、ＮＯ_X吸収剤からＮＯ_Xを放出させると共に触媒（白金Ｐｔ）で放出ＮＯ_Xを還元するようにした装置が開示されているが、単に排気中のＨＣ量を増減させるだけでは多量のＮＯ_Xを放出還元することが困難である。
【０００６】
本発明は、酸素過剰な排気に含まれるＮＯ_Xを、機関あるいは燃焼装置の燃費を悪化させることなく、効率良く浄化することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１にかかる発明は、ディーゼル機関の排気通路に配置され、流入する排気の還元成分濃度が低いときに排気中のＮＯ_Ｘを吸収し、かつ流入する排気の還元成分濃度が高いときにＮＯ_Ｘを放出還元する排気浄化用触媒と、
この排気浄化用触媒に吸収されたＮＯ_Ｘを放出処理すべき時期に達したことを運転履歴から判定する手段と、
この放出処理を、空燃比がリーンな状態での運転を継続したまま行う放出処理手段と、
を備え、上記放出処理手段は、
上記排気浄化用触媒に流入する排気の還元成分濃度を第１の所定期間低下させる還元成分濃度低下手段と、
上記第１の所定期間に続いて、上記排気浄化用触媒に流入する排気の還元成分濃度を第２の所定期間増加させる還元成分濃度増加手段と、
を含むことを特徴としている。
【０００８】
ここで、ＮＯ_Xの吸収および放出還元は、請求項２のように、酸素濃度４．５％（ほぼ空燃比１８相当）以上の酸素過剰雰囲気下で行われることが望ましい。また、第１の所定期間中の還元成分濃度は、請求項３のように、１００ｐｐｍ以下であることが望ましい。さらに、第２の所定期間において還元成分濃度を増加させるとき、請求項４のように、排気の酸素濃度を低下させないようにすることが望ましい。
【０００９】
かかる構成に基づく作用効果を説明する。
【００１０】
まず、従来のＮＯ_X吸収放出メカニズムは概略以下のようなものであると考えられる。
【００１１】
機関あるいは燃焼装置から排出される排気中のＮＯ_Xは、そのほとんどが不活性なＮＯであるが、排気が酸素過剰状態であれば、排気中の酸素が触媒金属（以下白金Ｐｔとして説明する）表面に吸着されて活性酸素種となり、この活性酸素種が不活性なＮＯを活性なＮＯ₂に酸化する。生成されたＮＯ₂は吸収成分（以下マグネシウムＭｇとして説明する）に化学的に吸着され、さらにＭｇ上でＮＯ₃ ^-（硝酸イオン）となって吸収される。一連の吸収反応には、雰囲気中の酸素が使用されるので、吸収反応の速度は、排気の酸素濃度が高いほど大きくなる。
【００１２】
一方、生成したＮＯ₃が分解してＮＯ、ＮＯ₂とＯ₂とに戻る反応も吸収反応と同時に生じており、このような分解反応の速度は生成したＮＯ₃ ^-の量、すなわち触媒のＮＯ_X吸収量が多くなるほど大きくなる。なお、分解反応で生じたＮＯ、ＮＯ₂とＯ₂は、雰囲気中に放出されて雰囲気の酸素濃度を上昇させることになるので、分解反応の速度は酸素濃度が高いほど小となる。
【００１３】
上記の反応の結果として、触媒が吸収保持することが可能なＮＯ_X量は、吸収反応と分解放出反応とが平衡状態となるときのＮＯ_X量（以下、この量を平衡ＮＯ_X吸収量と表現する）ということになり、酸素濃度が高い場合、吸収反応速度が大かつ分解反応速度が小であるから、平衡ＮＯ_X吸収量は大、酸素濃度が低い場合、吸収反応速度が小かつ分解反応速度が大であるから、平衡ＮＯ_X吸収量は小となる。よって触媒は、酸素濃度が高くＮＯ_X吸収量が平衡ＮＯ_X吸収量より少ない間はＮＯ_Xを吸収し、酸素濃度が低下して平衡ＮＯ_X吸収量がＮＯ_X吸収量より小さくなると過剰分のＮＯ_Xを放出する。
【００１４】
このようなメカニズムに基づくＮＯ_Xの吸収−放出サイクルが常に得られるか否かについて実験した結果を図１に示す。この図は、酸素濃度の変化幅を一定の２．５％とし、酸素濃度低下時の酸素濃度を横軸に、そのときのＮＯ_X放出量を縦軸に取ったもので、最低酸素濃度を０％とした場合は多量のＮＯ_Xが放出されるが、最低酸素濃度を３％とする（酸素濃度５．５％でＮＯ_Xを吸収させ、３％で放出させる）と放出ＮＯ_X量が極端に減少し、最低酸素濃度４．５％以上ではほとんどＮＯ_Xを放出しないことが判る。
【００１５】
この理由については定かではないが、酸素濃度４．５％以上ではＰｔ上における活性酸素種の生成が飽和に達してしまい、それ以上の範囲で酸素濃度を変化させても、平衡ＮＯ_X吸収量が変化しなくなるためと考えられる。
【００１６】
このような酸素過剰条件下であっても、本発明によればＮＯ_Xの吸収−放出還元サイクルを得ることが可能であり、このメカニズムは概略以下のようなものであると考えられる。
【００１７】
Ｐｔ上で生成された活性酸素種は、ＮＯをＮＯ₂に酸化するだけでなく、排気中の還元成分（ＨＣ、ＣＯ）も酸化する。そのため、排気中の還元成分濃度が高い場合、還元成分濃度が低い場合と比較してＮＯの酸化反応に寄与する活性酸素種が少なくなり、前述の吸収反応速度が小さくなる。よって触媒の平衡ＮＯ_X吸収量は還元成分濃度が低いとき大、還元成分濃度が高いときに小となるから、触媒は、還元成分濃度が低くＮＯ_X吸収量が平衡ＮＯ_X吸収量より少ない間はＮＯ_Xを吸収し、還元成分濃度が増加して平衡ＮＯ_X吸収量がＮＯ_X吸収量より小さくなると過剰分のＮＯ_Xを放出する。
【００１８】
このＮＯ_X放出は、吸収反応速度が低下したことにより起こるもので、このときの分解反応速度はあまり変化しておらず、過剰分のＮＯ_X分解反応は比較的ゆっくり進行する。このため、ＮＯやＮＯ₂よりも吸着力の強いＮＯ₃ ^-がＰｔ表面上に長く留まることになり、排気中の還元成分とＰｔ上で出会う確率が高くなる。よって、放出させるべき過剰ＮＯ_Xの一部は、雰囲気中に放出させる前にＰｔ上で還元浄化される。
【００１９】
このようなメカニズムによるＮＯ_Xの吸収−放出還元サイクルは、触媒に流入する還元成分濃度で触媒の平衡ＮＯ_X吸収量が変化する場合常に得られるが、特に、還元成分濃度を増加させる前に一旦還元成分濃度を低下させると、還元成分濃度増加時のＮＯ_X放出率が良好となり、場合によっては、過剰分より多いＮＯ_Xを放出することもあることがわかった。すなわち、還元成分濃度を増加させたとき、触媒のＮＯ_X吸収量がそのときの平衡ＮＯ_X吸収量より少なくなってもＮＯ_Xの放出が継続して発生する場合がある。この理由については定かではないが、触媒の表面状態が急変することによる現象であると思われる。
【００２０】
次に、還元成分濃度を低下させる際の還元成分濃度がＮＯ_X放出率に及ぼす影響について実験した結果を図２に示す。この図は、一定の還元成分濃度条件（５００ｐｐｍ以上）で放出処理を行うこととしたとき、還元成分濃度低下時の還元成分濃度を横軸に、放出処理時のＮＯ_X放出率を縦軸に取ったものである。なお、ＮＯ_X吸収率は、還元成分濃度をゼロとしたときの平衡ＮＯ_X吸収量をＡ、放出処理によって放出あるいは還元浄化されるＮＯ_X量をＢとしたときに、Ｂ／Ａ×１００（％）で定義するものである。
【００２１】
この図から明らかなように、吸収過程の還元成分濃度が所定濃度以下であるときＮＯ_X放出率が大きく向上するのに対し、吸収過程の還元成分濃度が所定濃度以上であるとＮＯ_X放出率が低くなる。
【００２２】
この理由については定かではないが、還元成分濃度が所定濃度以上になるとＰｔ上における還元成分と活性酸素種との反応が飽和に達してしまい、それ以上の範囲で還元成分濃度を変化させても、平衡ＮＯ_X吸収量が変化しなくなるためと考えられる。
【００２３】
なお、Ｐｔ−Ｍｇ触媒を用いた図２の実験では、ＮＯ_X放出率の特性が変化する所定濃度が１００ｐｐｍ付近となっている。この値は触媒金属の種類や担持量で多少変化するものと思われるが、触媒金属として白金系金属を担持させた場合、図２とほぼ同様の特性を示すものと考えられる。
【００２４】
次に、放出処理を行う際の酸素濃度の影響について実験した結果を図３に示す。この図は、還元成分濃度を一定以下（１００ｐｐｍ以下）とした後、一定の還元成分濃度（２００ｐｐｍ以上）で放出処理を行うこととしたとき、放出処理実行時の酸素濃度を横軸に、放出処理時のＮＯ_X低減率を縦軸に取ったものである。なお、ＮＯ_X低減率は、放出処理実行中に触媒に新たに流入するＮＯ_X量をａ１、触媒からＮＯ、ＮＯ₂として放出されるＮＯ_X量をａ２、触媒でＮ₂に還元浄化されるＮＯ_X量をａ３としたときに、ａ３／（ａ１＋ａ２＋ａ３）×１００（％）で定義するものである。
【００２５】
この図から明らかなように、放出処理時の酸素濃度が４．５％より低くなるとＮＯ_X低減率が急激に低下する。これは、酸素濃度が４．５％以下になると前述したＮＯ₃ ^-の分解反応速度が急激に大きくなり、ＮＯ₃ ^-が速やかにＮＯあるいはＮＯ₂に分解され、ＮＯ₃ ^-より吸着力の弱いＮＯ、ＮＯ₂は速やかに雰囲気中に放出されるためと考えられる。一旦雰囲気中に放出されたＮＯ_Xが酸素過剰雰囲気下でＮ₂に還元されることはほとんどない。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
図４は、この発明を直列４気筒のディーゼル内燃機関１に適用した実施の形態を示している。
【００２８】
この機関１は、いわゆるコモンレール型の燃料噴射装置を具備している。高圧ポンプ２は、機関１によって回転駆動され、燃料タンク（図示せず）から吸入した燃料を所定の高圧まで昇圧して吐出する。高圧ポンプ２の吐出側には、逆止弁を介して高圧燃料配管３が接続されている他、電磁弁４を介して燃料戻し配管５も接続されている。高圧ポンプから吐出された高圧燃料は、一部が燃料戻し配管５を通って燃料タンクへ戻され、残りが高圧燃料配管３からコモンレール６、高圧燃料配管７を通って燃料噴射弁８に供給される。電磁弁４の開度に応じて燃料タンクへ戻される燃料量が決まり、同時にコモンレール６側に送られる燃料量も決まるので、電磁弁４の開度を変えることによりコモンレール６内の燃料圧力を変えることができる。コモンレール６内の燃料圧力は、圧力センサ９によって検出される。
【００２９】
次に、機関１の吸気系について説明する。
【００３０】
機関１は各気筒に２つの吸気弁を備えており、このため、燃焼室１２とコレクタ１３とを接続する気筒毎の吸気通路１４も燃焼室１３側が２つに分岐している。分岐した通路の一方には、スワール制御弁１５が設けられている。スワール制御弁１５は弁軸１６に取付けられており、スワール制御弁１５の開度は、弁軸１６の一端部に取付けられたスワール制御弁アクチュエータ１７によって変えることができる。スワール制御弁１５の開度が小さくなるほど２つの分岐通路を流れる空気量の差が大きくなり、燃焼室１２内に強いスワールが形成される。
【００３１】
コレクタ１３の上流側には、吸気通路２０を介してインタークーラ２１が接続されており、さらに上流側には、吸気通路２２を介してターボ過給機２３のコンプレッサ側が接続されている。インタークーラ２１は、過給によって温度上昇した空気を冷却し、吸気充填効果を向上させるものであり、空冷式、水冷式のいずれでも良い。また、インタークーラ２１の下流側吸気通路２０と上流側吸気通路２２とはバイパス通路２４で接続されており、吸気通路２２とバイパス通路２４との接続部にはバイパス制御弁２５が設けられている。バイパス制御弁２５は、インタークーラ２１をバイパスする空気量を変化させるもので、バイパス空気量が多くなるほどコレクタ１３内の空気の温度が上昇する。
【００３２】
次に、機関１の排気系について説明する。
【００３３】
機関１の排気側には排気マニホルド３０が取付けられ、その下流側には排気通路３１を介してターボ過給機２３のタービン側が接続されている。ターボ過給機２３は、可変ノズル型ターボ過給機として構成されており、ノズルベーンアクチュエータ３２でノズルベーン３３の角度を変化させ、排気タービン３４に当たる排気ガスの角度を変えることにより、過給圧を変化させることができる。なお、過給圧を変化させる方法としては、排気タービン３４の上流側排気通路３１と下流側排気通路３５とを接続するバイパス通路を設け、このバイパス通路を流れる排気の量を変えるようにすることもできる。
【００３４】
排気通路３１には、排気還流通路３６が接続されており、この排気還流通路３６を介して排気の一部がコレクタ１３へ還流される。還流される排気の量は、排気還流通路３６に介装された排気還流制御弁３７によって調節することができる。
【００３５】
排気通路３５の下流側には、流入する排気中の還元成分濃度が低いときに排気中のＮＯ_Xを吸収し、かつ流入する排気中の還元成分濃度が高いときにＮＯ_Xを放出還元する排気浄化用媒体３８が配置されている。排気浄化用媒体３８は、Ｐｔ（貴金属）とＢａ（ＮＯ_X吸収材）とを担持したアルミナ（基材）のコート層をハニカム担体上に形成したものである。
【００３６】
次に、機関１の制御系について説明する。
【００３７】
コントローラ４０には、アクセル開度センサ４１が検出したアクセル開度信号Ａｃｃ、回転数センサ４２が検出した回転数信号Ｎｅ、圧力センサ９が検出した燃料圧力信号Ｐ等が入力される。コントローラ４０は、これらの入力信号を処理し、電磁弁４、燃料噴射弁８、スワール制御弁アクチュエータ１７、バイパス制御弁２５、ノズルベーンアクチュエータ３２、排気還流制御弁３７へ、それぞれ制御信号を出力してこれらを制御する。
【００３８】
コントローラ４０が行う制御の詳細を、図５から図８の制御フローチャートを用いて説明する。
【００３９】
図５は、コントローラ４０が一定時間（たとえば１０［ｍｓ］）毎に実行するルーチンを示している。なお、本ルーチンは、電磁弁４や燃料噴射弁８等の装置に対する制御値を算出あるいは設定する処理を行うルーチンで、各装置の制御自体は本ルーチンとは別に実行されるそれぞれの制御ルーチンで行われる。
【００４０】
図５を参照すると、まず始めにステップ１（図中はＳ１等と略記する）でアクセル開度センサ４１の信号Ａｃｃ、回転数センサ４２の信号Ｎｅ、圧力センサ９の信号Ｐの読み取りが行われる。次いで、ステップ２では、今回検出した現在の機関回転数Ｎｅを前回本ルーチン実行時の回転数積算値ΣＮｅに加算して新たな積算値ΣＮｅを算出する。なお、図中のΣＮｅ_Zは、前回本ルーチン実行時に本ステップで算出し、後述するステップ１２でメモリにストアしておいた積算値ΣＮｅを示す。
【００４１】
この回転数積算値ΣＮｅは、触媒３８に吸収されたＮＯ_X量を示すパラメータとなる。すなわち、触媒３８に吸収されるＮＯ_X量は、機関１から排出された排気の流量と排気中のＮＯ_X濃度とに比例しており、正確には、機関回転数と機関負荷とに比例することになる。従って、ＮｅとＡｃｃの積の累積からＮＯ_Xの吸収量を推定することができるが、本実施形態では、これを単純化して、回転数積算値ΣＮｅを触媒３８のＮＯ_X吸収量パラメータとしている。
【００４２】
次いでステップ３では、回転数積算値ΣＮｅが所定値ＳＮＥ以下か否かを判断する。この所定値ＳＮＥは、触媒３８に、そのＮＯ_X吸収能力のたとえば５０％のＮＯ_X量が吸収されていると推定される回転数積算値に対応している。つまり、ステップ３では、触媒３８に吸収能力の５０％のＮＯ_Xが吸収されたか否かを判断している。ここで、ΣＮｅ≦ＳＮＥのとき、つまり、触媒３８のＮＯ_X吸収量が５０％以下であると判断した場合には、ステップ４に進んで通常運転用の制御値の算出あるいは設定を行う。
【００４３】
ステップ４で算出あるいは設定する制御値は、燃料噴射時間Ｔ、燃料噴射時期ＩＴ、目標燃料圧力ＴＰ、スワール制御弁１５の目標開度ＴＳ、全吸入空気流量とバイパス通路２４側流量との目標流量割合ＴＢ、目標排気還流率ＴＥ、および可変ノズル型ターボ過給機２３の目標ノズル角度ＴＮの７つである。詳細は図６を用いて後述する。ここでは、ＨＣ、ＮＯ_X、ＰＭ（パティキュレートマター）の全ての排出特性が平均的に良好となり、燃費や出力特性も良好となる制御値を、そのときの運転条件に基づいて算出あるいは設定する。
【００４４】
ステップ３の判断がＮＯであるとき、つまり、触媒３８のＮＯ_X吸収量が５０％を越えていると判断した場合にはステップ５に進んでカウンタＣの値を１だけインクリメントする。カウンタＣは、触媒３８のＮＯ_X吸収量が５０％を越えてからの経過時間を計測するカウンタで、カウンタＣの値に本ルーチンの実行間隔時間である１０［ｍｓ］を乗算した値が経過時間を表す。なお、図中のＣ_Zは、前回本ルーチン実行時のカウンタ値を示す。
【００４５】
次いでステップ６では、カウンタＣの値が所定値Ｃ０以下か否かを判断する。本ステップの判断がＹＥＳであるときは、続くステップ７で還元成分濃度低下運転用の制御値の算出あるいは設定を行う。このような処理により、触媒３８のＮＯ_X吸収量が５０％を越えた時点から第１の所定時間（＝Ｃ０×１０［ｍｓ］）が経過するまでの間、各装置に対する制御値はステップ７で算出あるいは設定されることになり、この期間中は還元成分濃度低下運転が行われる。第１の所定期間を１０［ｓ］とする場合、Ｃ０を１０００に設定すれば良い。
【００４６】
ステップ７では、前述の７つの制御値を算出あるいは設定する。詳細は図７を用いて後述する。ここで算出あるいは設定する制御値は、特に還元成分であるＨＣの排出量が少なくなるような制御値、たとえば、排気のＨＣ濃度が１００ｐｐｍ以下となるような制御値である。
【００４７】
ステップ６の判断がＮＯであるときはステップ８に進む。ステップ８ではカウンタＣの値が所定値Ｃ１（＞Ｃ０）以下か否かを判断する。本ステップの判断がＹＥＳであるときは、続くステップ９で還元成分濃度増加運転用の制御値の算出あるいは設定を行う。このような処理により、第１の所定期間が経過した後、第２の所定期間（＝（Ｃ１−Ｃ０）×１０［ｍｓ］）が経過するまでの間、各装置に対する制御値はステップ９で算出あるいは設定されることになり、この期間中は還元成分濃度増加運転が行われる。第２の所定期間は、触媒３８がＮＯ_Xを完全に放出し得る時間に設定する。第２の所定期間を１０［ｓ］とする場合、Ｃ１をＣ０＋１０００に設定すれば良い。
【００４８】
ステップ９では、前述の７つの制御値を算出あるいは設定する。詳細は図８を用いて後述する。ここで算出あるいは設定する制御値は、特に還元成分であるＨＣの排出量が多くなるような制御値、たとえば、排気のＨＣ濃度が２００ｐｐｍ以上となるような制御値である。
【００４９】
ステップ８の判断がＮＯであるときはステップ１０に進む。処理がステップ１０に進むのは、第１の所定期間還元成分濃度低下運転が行われ、それに引き続き第２の所定期間還元成分濃度増加運転が行われた後である。よって、本ステップでは、ＮＯ_X吸収量のパラメータである回転数積算値ΣＮｅを０にリセットする。また、カウンタＣの値も０にリセットする。
【００５０】
ステップ１１では、ステップ４、ステップ７、ステップ９のうちの何れかのステップで算出あるいは設定された制御値をコントローラー４０内部のメモリにストアする処理を行う。前述の通り、本ルーチンは制御値の算出あるいは設定だけを行うもので、実際の各装置の制御は別のルーチンで行うため、制御値の受け渡しを行うために一旦メモリに値をストアする。メモリにストアされた値は各装置の制御ルーチンから自由に参照することが可能とされる。また、一旦メモリにストアされた値は、次に本ステップが実施されて新しい値のストアが行われるまでメモリ内に保持される。
【００５１】
次いでステップ１２では、ステップ２、ステップ５、ステップ１０で算出あるいはリセットされたΣＮｅとＣの値をメモリにストアする。
【００５２】
以上のようなルーチンを一定時間毎に実行することにより、通常運転中に触媒３８のＮＯ_X吸収量が所定量に達したとき、一旦排気の還元成分濃度を低下させ、その後排気の還元成分濃度を増加させる排気制御を行うことができる。
【００５３】
次に、図６は、図５のステップ４（通常運転設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【００５４】
始めに、ステップ４０１では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料噴射量Ｑを制御マップ（図示せず）からルックアップする。なお、この制御マップは、アクセル開度と回転数とで領域が区分され、各領域毎に燃料噴射量が書き込まれているもので、図中のｍＱ（Ａｃｃ、Ｎｅ）は、現在のアクセル開度Ａｃｃ、回転数Ｎｅが属している領域のマップ設定値を表す。
【００５５】
ステップ４０２では、ステップ４０１で算出した燃料噴射量Ｑとステップ１で読み込んだ燃料圧力Ｐとに基づいて燃料噴射時間Ｔを算出する。燃料噴射時間Ｔは、コントローラ４０が燃料噴射弁８に送る開弁信号の幅を示している。燃料噴射弁８から噴射される燃料の量は、燃料噴射弁８の開弁時間に比例し、そのときの比例定数は、コモンレール６内の燃料圧力Ｐに応じて定まる。よって、所定の式にＱとＰとを代入すれば、燃料噴射量Ｑに対応する燃料噴射時間Ｔを算出することができる。
【００５６】
ステップ４０３では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料噴射時期ＩＴを制御マップからルックアップする。なお、この制御マップは、アクセル開度と回転数とで領域が区分され、各領域毎に燃料噴射時期が書き込まれているものである。図９に通常運転用の基本燃料噴射時期制御マップの特性を示す。この制御マップには、燃料噴射を開始する時期のクランク角度が圧縮上死点からの進角度で書き込まれている。
【００５７】
ステップ４０４では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいてコモンレール６内の目標燃料圧力ＴＰを制御マップからルックアップする。なお、Ａｃｃ、Ｎｅと無関係に、目標燃料圧力ＴＰを予め定めた固定値に設定しても良い。
【００５８】
ステップ４０５では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいてスワール制御弁１５の目標開度ＴＳを通常運転用制御マップからルックアップする。
【００５９】
ステップ４０６では、全吸入空気流量とバイパス通路２４側流量との目標流量割合ＴＢを０に設定する。すなわち、通常運転中は吸入空気の全量がインタークーラ２１側を通過するようにする。
【００６０】
ステップ４０７では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて目標排気還流率ＴＥを制御マップからルックアップする。
【００６１】
ステップ４０８では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて可変ノズル型ターボ過給機２３の目標ノズル角度ＴＮを制御マップからルックアップする。なお、本明細書では、排気タービン３４に当たる排気ガスが排気タービン３４の接線方向に近くなるときを「ノズルベーン３３の開度が大きい」あるいは「ノズル角度が大きい」と表現する。すなわち、目標ノズル角度ＴＮが大きいほど排気ガスが排気タービン３４の接線方向から流入するようになり、過給圧が上昇する。
【００６２】
ステップ４０１からステップ４０８の各ステップで参照される制御マップには、前述の通り、ＨＣ、ＮＯ_X、ＰＭの全ての排出特性が平均的に良好となり、燃費や出力特性も良好となる制御値がマップ設定値として書き込まれている。
【００６３】
次に、図７は、図５のステップ７（還元成分濃度低下設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【００６４】
ほとんどのステップでは通常運転時と同じ制御値の算出あるいは設定が行われる。以下では、異なる処理を行うステップについて説明する。
【００６５】
ステップ７０３では、現在のアクセル開度Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する基本燃料噴射時期制御マップのマップ設定値ｍＩＴ（Ａｃｃ、Ｎｅ）に所定のアドバンス補正値ＩＴＡ（たとえば３゜）を加算した値を燃料噴射時期ＩＴとする。一般的に、ディーゼル機関では、燃料噴射時期をアドバンスさせるほど排気のＨＣ濃度が低下する特性（図１０参照）となる。なお、アドバンス補正値を用いて基本燃料噴射時期を補正するのではなく、アドバンス補正後の噴射時期を書き込んだ別の燃料噴射時期制御マップを予め用意しておくようにしても良い。
【００６６】
ステップ７０７では、現在のアクセル開度Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する目標排気還流率制御マップのマップ設定値ｍＴＥ（Ａｃｃ、Ｎｅ）から所定の減少補正値ＥＤを減算した値を目標排気還流率ＴＥとする。一般的に、ディーゼル機関では、排気還流率を低下させるほど排気のＨＣ濃度が低下する特性（図１１参照）となる。なお、マップ設定値に補正を加える上記の方法であれば、排気還流率低下によるＨＣ濃度低下の程度やＨＣ以外の排気特性の悪化の程度を常に同じくすることが可能である。単にＨＣ濃度を低下させれば良い場合は、目標排気還流率ＴＥを０に設定すればよい。
【００６７】
本実施形態では、燃料噴射時期を進角させる制御と排気還流率を減少させる制御の両方を行って排気のＨＣ濃度を低下させるようにしているが、ディーゼル機関はもともと排気のＨＣ濃度が低く、何れか一方の補正を行うだけでも排気のＨＣ濃度を１００ｐｐｍ以下に低下させることが可能な場合もある。このような場合、何れか一方の補正だけを行うようにしても良い。ただし、ここでのＨＣ濃度を低くしておくほど続く還元成分濃度増加運転時のＮＯ_X放出特性が良好となるので、両方の補正を同時に行うことが望ましい。
【００６８】
なお、燃料噴射時期のアドバンス補正や排気還流率の減少補正を行うと、ＨＣ排出特性以外の機関特性が多少悪化する恐れはあるが、第１の所定期間中に限られた運転であるから問題はない。
【００６９】
次に、図８は、図５のステップ９（還元成分濃度増加設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【００７０】
本実施形態では、排気の還元成分濃度を増加させるときであっても、燃料噴射量は通常運転中と同じ量にしている。すなわち、ステップ９０１とステップ９０２で行う処理は、通常運転時にステップ４０１とステップ４０２で行う処理と全く同一である。このため、還元成分濃度増加運転を行っても機関の燃費を大幅に悪化させることが無く、また、機関の運転性を大幅に悪化させるようなことも無い。
【００７１】
ステップ９０３では、現在のアクセル開度Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する基本燃料噴射時期制御マップのマップ設定値ｍＩＴ（Ａｃｃ，Ｎｅ）から所定のリタード補正値ＩＴＲ（たとえば３°）を減算した値を燃料噴射時期ＩＴとする。減算補正後の燃料噴射時期ＩＴが負の値になる場合は、燃料噴射を圧縮上死点後に開始することになる。一般的に、ディーゼル機関では、燃料噴射時期をリタードさせるほど排気のＨＣ濃度が増加する特性（図１０参照）となる。また、燃料噴射時期リタードによるＨＣ濃度増加は、排気の酸素濃度低下を伴わないので、触媒３８に吸収されているＮＯｘ（ＮＯ₃ ^-）の分解放出速度を増大させることがなく、Ｎｏｘの還元反応効率が良好となる。なお、リタード補正値を用いて基本燃料噴射時期を補正するのではなく、リタード補正後の噴射時期を書き込んだ別の燃料噴射時期制御マップを予め用意しておくようにしても良い。
【００７２】
ステップ９０４では、現在のアクセル開度Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する目標燃料圧力制御マップのマップ設定値ｍＴＰ（Ａｃｃ，Ｎｅ）から所定の減少補正値ＰＤを減算した値を目標燃料圧力ＴＰとする。一般的に、燃料圧力を低下させるほど排気のＨＣ濃度が増加する特性となる。燃料圧力低下によるＨＣ濃度増加は、排気の酸素濃度低下を伴わない。なお、ＡＣＣ，Ｎｅと無関係に、目標燃料圧力ＴＰを予め定めた低圧の固定値に設定しても良い。
【００７３】
ステップ９０５では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいてスワ−ル制御弁１５の目標開度ＴＳを還元成分濃度増加運転用制御マップからルックアップする。一般的に、ディーゼル機関では、スワール制御弁１５の開度を変化させて燃焼室１２内のスワール強度を変化させると排気のＨＣ濃度が変化する。ＨＣ濃度を増加させる場合に、スワールを強めるか弱めるかはそのときの運転条件によって異なるため、ここでは、通常運転用の制御マップとは別に用意した還元成分濃度増加運転用制御マップからマップ設定値をルックアップするようにしている。なお、予混合燃焼を燃焼の主形態とするディーゼル機関では、運転条件に拘わらずスワールを強化するとＨＣ濃度が増加する（図１２参照）ので、そのような場合は、通常運転用の制御マップからルックアップしたマップ設定値に所定の減少補正値を加えたり、単に目標開度を０に設定したりすれば良い。ただし、スワール制御弁１５を閉じると吸入空気量が減少して排気の酸素濃度が若干低下する可能性がある。
【００７４】
ステップ９０６では、全吸入空気流量とバイパス通路２４側流量との目標流量割合ＴＢを所定値ＢＩ（０％＜ＢＩ≦１００％）に設定する。すなわち、吸入空気の一部あるいは全量がインタークーラ２１をバイパスするようにする。インタークーラ２１をバイパスする吸入空気の割合が増加するほど吸気温度が上昇する。一般的にディーゼル機関では、極低温の温度領域を除いて吸気温度が高くなるほど排気のＨＣ濃度が増加する特性（図１３参照）となる。ただし、吸気温度が高くなると空気の密度が低下するので、排気の酸素濃度が若干低下する可能性がある。
【００７５】
ステップ９０７では、現在のアクセル開度Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する目標排気還流率制御マップのマップ設定値ｍＴＥ（Ａｃｃ，Ｎｅ）に所定の増加補正値ＥＩを加算した値を目標排気還流率ＴＥとする。一般的に、ディーゼル機関では、排気還流率を増加させるほど排気のＨＣ濃度が増加する特性（図１１参照）となる。ただし、排気還流率を増加させると吸入空気量が減少するので、排気の酸素濃度が若干低下する可能性がある。なお、マップ設定値に補正を加える上記の方法であれば、排気還流率増加によるＨＣ濃度の増加の程度やＨＣ以外の排気特性の悪化の程度を常に同じくすることが可能である。単にＨＣ濃度を増加させれば良い場合は、排気還流制御弁３７の開度が全開となる目標排気還流率を与えるようにすれば良い。
【００７６】
ステップ９０８では、現在のアクセル開度Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する可変ノズル型ターボ過給機２３の目標ノズル角度制御マップのマップ設定値ｍＴＮ（Ａｃｃ，Ｎｅ）に所定の増加補正値ＮＩを加算した値を目標ノズル角度ＴＮとする。ノズル角度を増加させると過給圧が上昇し、排気の酸素濃度が増加する特性（図１４参照）となる。本実施形態では、還元成分濃度増加運転として吸気温度を上昇させる制御や排気還流率を増加させる制御を行っており、これらの制御は排気の酸素濃度を低下させるので、ノズル角度を増加させる制御によって酸素濃度の低下を抑制している。なお、上記の制御による酸素濃度の低下が問題とならない範囲、すなわち、排気の酸素濃度が４．５％以下に低下しない範囲であれば、ノズル角度を増加させる制御を省略しても良い。また、燃料噴射時期を遅角させる制御や燃料圧力を低下させる制御は酸素濃度の低下を伴わないので、これらの制御だけでＨＣ濃度を増加させるようにした場合もノズル角度を増加させる制御を省略できる。
【００７７】
本実施形態では、燃料噴射時期を遅角させる制御、燃料圧力を低下させる制御、スワール制御弁開度を変更する制御、吸気温度を上昇させる制御、排気還流率を増加させる制御の５つの制御を行って排気のＨＣ濃度を増加させるようにしているが、必ずしも全ての制御を同時に行う必要はなく、要は排気のＨＣ濃度を２００ｐｐｍ以上の適当な濃度まで上昇させることができれば十分である。
【００７８】
各装置の個別の制御は、一般的な方法で行えばよいので、各制御ルーチンの詳細な説明は省略する。概要は以下の通りである。
【００７９】
燃料噴射制御ルーチン：機関のクランク角度がメモリにストアされている燃料噴射時期ＩＴと一致したときに燃料噴射弁８への開弁信号の出力を開始し、メモリにストアされている燃料噴射時間Ｔが経過した時点で開弁信号の出力を終了する。
【００８０】
燃料圧力制御ルーチン：圧力センサ９が検出した燃料圧力信号Ｐとメモリにストアされている目標燃料圧力Ｐとを比較し、Ｐ＞ＴＰであれば電磁弁４の開度を増加させる信号を出力し、反対にＰ＜ＴＰであれば電磁弁４の開度を減少させる信号を出力する。
【００８１】
スワール制御弁制御ルーチン、バイパス制御弁制御ルーチン、排気還流制御弁制御ルーチン、過給圧制御ルーチン：メモリにストアされているそれぞれの目標値（ＴＳ，ＴＢ，ＴＥ，ＴＮ）に対応する制御信号を、それぞれのアクチュエータ（スワール制御弁アクチュエータ１７，バイパス制御弁２５，排気還流制御弁３７，ノズルベーンアクチュエータ３２）に出力する。
【００８２】
次に、図１５から図１７は、還元成分濃度低下運転を燃料噴射時期の進角制御で実現し、還元濃度増加運転をポスト噴射（機関トルクを発生させるための主燃料の噴射の後に行う追加燃料の噴射）によって実現する実施形態を示している。なお、機関の全体構成は図４と同様であるが、スワール制御弁１５やバイパス通路２４は省略しても良い。また、図５の制御フローチャートは本実施形態でもそのまま使用する。
【００８３】
図１５は、図５のステップ４（通常運転設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【００８４】
ステップ４１１では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料噴射量Ｑを制御マップからルックアップする。
【００８５】
ステップ４１２では、ステップ４０１で算出した燃料噴射量Ｑとステップ１で読み込んだ燃料圧力Ｐとに基づいて燃料噴射時間Ｔを算出する。
【００８６】
ステップ４１３では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料噴射時期ＩＴを制御マップからルックアップする。
【００８７】
ステップ４１４では、ポスト噴射の燃料噴射時間を０に設定する。すなわち、通常運転時はポスト噴射を行わない。
【００８８】
ステップ４１５では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて可変ノズル型ターボ過給機２３の目標ノズル角度ＴＮを制御マップからルックアップする。
【００８９】
次に、図１６は、図５のステップ７（還元成分濃度低下設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【００９０】
ステップ７１３以外のステップでは通常運転時と同じ制御値の算出あるいは設定が行われる。
【００９１】
ステップ７１３では、現在のアクセル開度Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する基本燃料噴射時期制御マップのマップ設定値ｍＩＴ（Ａｃｃ，Ｎｅ）に所定のアドバンス補正値ＩＴＡ（たとえば３°）を加算した値を燃料噴射時期ＩＴとする。
【００９２】
次に、図１７は、図５のステップ９（還元成分濃度増加設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【００９３】
ステップ９１１からステップ９１３では通常運転時と同じ制御値の算出が行われる。
【００９４】
ステップ９１４では、ステップ９１１で算出した燃料噴射量Ｑと回転数Ｎｅとに基づいてポスト燃料噴射量Ｑｐを制御マップからルックアップする。ポスト燃料噴射量制御マップの特性を図１８に示す。基本的には、排気流量が多いときほどポスト燃料噴射量Ｑｐも多くして排気のＨＣ濃度を一定濃度にする特性とする。
【００９５】
ステップ９１５では、ステップ９１４で算出したポスト燃料噴射量Ｑｐとステップ１で読み込んだ燃料圧力Ｐとに基づいてポスト燃料噴出時間Ｔを算出する。
【００９６】
ステップ９１６では、ステップ９１４で算出したポスト燃料噴射量Ｑｐ、回転数Ｎｅとに基づいてポスト燃料噴射時期ＩＴｐを制御マップからルックアップする。この制御マップには、ポスト燃料噴射を開始する膨張行程あるいは排気行程のクランク角度が書き込まれている。
【００９７】
ステップ９１７では、現在のアクセル開度Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する可変ノズル型ターボ過給機２３の目標ノズル角度制御マップのマップ設定値ｍＴＮ（Ａｃｃ，Ｎｅ）に所定の増加補正値ＮＩを加算した値を目標ノズル角度ＴＮとする。ポスト噴射を行うと、追加燃料の一部が排気中の酸素と反応して排気の酸素濃度を低下させるので、ノズル角度を増加させる制御を行って酸素濃度の低下を抑制している。なお、先の実施形態の場合と同様に、ポスト噴射による酸素濃度の低下が問題とならない範囲であれば、ノズル角度を増加させる制御を省略しても良い。
【００９８】
本実施例では、主燃料噴射の他にポスト噴射を行う必要があるので、燃料噴射弁８を制御する制御ルーチンは概略以下のようなものとなる。
【００９９】
燃料噴射制御ルーチン：機関のクランク角度がメモリにストアされている燃料噴射時期ＩＴと一致したときに燃料噴射弁８への開弁信号の出力を開始し、メモリにストアされている燃料噴射時間Ｔが経過した時点で開弁信号の出力を終了する。これにより、主燃料噴射が行われる。続けて、ポスト燃料噴射時間Ｔｐが０でないときは、機関のクランク角度がメモリにストアされているポスト燃料噴射時期ＩＴｐと一致したときに燃料噴射弁８への開弁信号の出力を開始し、メモリにストアされているポスト燃料噴射時間Ｔｐが経過した時点で開弁信号の出力を終了する。これにより、ポスト噴射が行われる。
【０１００】
次に、図１９から図２２は、還元成分濃度低下運転を燃料噴射時期の進角制御で実現し、還元成分濃度増加運転を触媒３８上流側排気通路３５への還元剤供給によって実現する実施形態を示している。なお、水素や炭化水素等の還元剤を貯蔵しておく還元剤タンク５０と、この還元剤タンク５０に蓄えられた還元剤を排気通路３５内へ噴射供給する還元剤噴射弁５１とを備える他は図４と同様の構成であるが、スワール制御弁１５やバイパス通路２４は省略しても良い。また、図５のフローチャートは本実施形態でもそのまま使用する。
【０１０１】
図２０は、図５のステップ４（通常運転設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１０２】
ステップ４２１では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料噴射量Ｑを制御マップからルックアップする。
【０１０３】
ステップ４２２では、ステップ４０１で算出した燃料噴射量Ｑとステップ１で読み込んだ燃料圧力Ｐとに基づいて燃料噴射時間Ｔを算出する。
【０１０４】
ステップ４２３では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料噴射時期ＩＴを制御マップからルックアップする。
【０１０５】
ステップ４２４では、還元剤噴射弁５１へ出力するデューティ制御信号のデューティ比Ｄを０に設定する。デューティ比はデューティ制御信号のＯＮ時間とＯＦＦ時間との比を示すもので、Ｄ＝０は、ＯＮ時間が０であることを示す。すなわち、通常運転時は還元剤の供給を行わない。
【０１０６】
ステップ４２５では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて可変ノズル型ターボ過給機２３の目標ノズル角度ＴＮを制御マップからルックアップする。
【０１０７】
次に、図２１は、図５のステップ７（還元成分濃度低下設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１０８】
ステップ７２３で燃料噴射時期を進角補正する以外は、通常運転時と同じ制御値の算出あるいは設定が行われる。
【０１０９】
次に、図２２は、図５のステップ９（還元成分濃度増加設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１１０】
ステップ９２１からステップ９２３では通常運転時と同じ制御値の算出が行われる。
【０１１１】
ステップ９２４では、ステップ９２１で算出した燃料噴射量Ｑと回転数Ｎｅとに基づいてデューティ比Ｄを制御マップからルックアップする。この制御マップは、排気流量が多いときほどデューティ比Ｄも大きくして排気の還元成分濃度を一定濃度にする特性となる。なお、還元剤噴射弁５１に供給される還元剤の圧力を一定に保っておけば、デューティ比Ｄと単位時間あたりに噴射される還元剤の量との間には常に一定の比例関係が成立する。
【０１１２】
ステップ９２５では、現在のアクセル開度Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する可変ノズル型ターボ過給機２３の目標ノズル角度制御マップのマップ設定値ｍＴＮ（Ａｃｃ，Ｎｅ）に所定の増加補正値ＮＩを加算した値を目標ノズル角度ＴＮとする。排気通路に還元剤を供給すると、還元剤の一部が排気中の酸素と反応して排気の酸素濃度を低下させるので、ノズル角度を増加させる制御を行って酸素濃度の低下を抑制している。なお、先の実施形態の場合と同様に、還元剤供給による酸素濃度の低下が問題とならない範囲であれば、ノズル角度を増加させる制御を省略しても良い。
【０１１３】
還元剤噴射弁５１の制御を行う個別の制御ルーチンでは、メモリにストアされているデューティ比Ｄに応じて還元剤噴射弁５１へデューティ制御信号を出力する。
【０１１４】
次に、図２３から図２６は、還元成分濃度低下運転を酸化触媒の使用で実現し、還元成分濃度増加運転を燃料噴射時期の遅角補正によって実現する実施形態を示している。なお、触媒３８の上流側排気通路３５と並列に分岐通路６０が設けられ、その分岐通路６０に酸化触媒６１が、排気通路３５と分岐通路６０との接続部に切替制御弁６２が、それぞれ設けられている他は図４と同様の構成であるが、スワール制御弁１５やバイパス通路２４，ターボ過給機２３等は省略しても良い。また、図５の制御フローチャートは本来実施形態でもそのまま使用する。
【０１１５】
図２４は、図５のステップ４（通常運転設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１１６】
ステップ４３１では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料噴射量Ｑを制御マップからルックアップする。
【０１１７】
ステップ４３２では、ステップ４０１で算出した燃料噴射量Ｑとステップ１で読み込んだ燃料圧力Ｐとに基づいて燃料噴射時間Ｔを算出する。
【０１１８】
ステップ４３３では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料噴射時期ＩＴを制御マップからルックアップする。
【０１１９】
ステップ４３４では、切替フラグＦを０に設定する。切替フラグＦは、切替制御弁６２の状態を制御するフラグで、排気の全量を排気通路３５側へ流通させるとき０に設定する。
【０１２０】
次に、図２５は、図５のステップ７（還元成分濃度低下設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１２１】
ステップ７３４以外のステップでは通常運転時と同じ制御値の算出あるいは設定が行われる。
【０１２２】
ステップ７３４では、切替フラグＦを１に設定する。切替フラグＦが１のとき、排気の全量が分岐通路６０側へ流通する。酸化触媒６１を通過させた排気を触媒３８は流入させるようにすることで排気の還元成分濃度を確実に低下させることができる。本実施形態ではディーゼル機関に本発明を適用した例で説明しているが、通常運転時のＨＣ濃度が比較的高いガソリン機関に本発明を適用する場合に本実施形態のような酸化触媒の使用が特に効果的である。
【０１２３】
次に、図２６は、図５のステップ９（還元成分濃度増加設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１２４】
ステップ９３１とステップ９３２は通常運転時と同じ制御値の算出が行われる。
【０１２５】
ステップ９３３では、現在のアクセル開度Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する基本燃料噴射時期制御マップのマップ設定値ｍＩＴ（Ａｃｃ，Ｎｅ）から所定のリタード補正値ＩＴＲ（たとえば３°）を減算した値を燃料噴射時期ＩＴとする。
【０１２６】
ステップ９３４では、切替フラグＦを０に設定する。すなわち、排気の全量を排気通路３５側へ流通させる。
【０１２７】
切替制御弁６２の制御を行う個別の制御ルーチンでは、メモリにストアされている切替フラグＦに応じて切替制御弁６２へ切替信号を出力する。
【０１２８】
次に、図２７から図３０は、還元成分濃度低下運転および増加運転を、触媒３８の上流側排気通路３５に配置したＨＣ吸着触媒７０でのＨＣの吸着および脱離によって実現する実施形態を示している。なお、ＨＣ吸着触媒７０と排気温度センサ７１とが設けられている他は図４と同様の構成であるが、スワール制御弁１５やバイパス通路２４は省略しても良い。
【０１２９】
ＨＣ吸着触媒７０は、所定の脱離温度以下の低温時には排気中のＨＣを吸着し、かつ脱離温度より高いと吸着していたＨＣを放出する特性を有している。
【０１３０】
図３１は、このＨＣ吸着触媒７０の温度特性の一例を示しており、まず、昇温過程では、所定温度Ｔ０以下でＨＣを吸着することによりＨＣを低減する。続けて昇温を行うと、吸着したＨＣが温度による拡散エネルギーの増大によって放出され、入口側のＨＣ濃度より出口側のＨＣ濃度が高くなる。さらに昇温を続けると、ＨＣ吸着触媒上の触媒が活性状態となり、再びＨＣが低減する。
【０１３１】
この高温域から続けて降温させると、この場合には先に低温の排気に晒されていないことから、ＨＣ放出現象は認められず、Ｔ０以下の領域で、再びＨＣ吸着によるＨＣの低減が認められる。
【０１３２】
次に、本実施形態の制御について説明する。なお、図５の制御フローチャートは本実施形態でもそのまま使用する。
【０１３３】
図２８は、図５のステップ４（通常運転設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１３４】
ステップ４４１では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料噴射量Ｑを制御マップからルックアップする。
【０１３５】
ステップ４４２では、ステップ４０１で算出した燃料噴射量Ｑとステップ１で読み込んだ燃料圧力Ｐとに基づいて燃料噴射時間Ｔを算出する。
【０１３６】
ステップ４４３では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料噴射時期ＩＴを制御マップからルックアップする。
【０１３７】
次に、図２９は、図５のステップ７（還元成分濃度低下設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１３８】
ステップ７４１とステップ７４２は通常運転時と同じ制御値の算出が行われる。
【０１３９】
ステップ７４３では、現在のアクセル開度Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する基本燃料噴射時期制御マップのマップ設定値ｍＩＴ（Ａｃｃ，Ｎｅ）に所定のアドバンス補正値ＩＴＡ（たとえば３°）を加算した値を燃料噴射時期ＩＴとする。一般的に、ディーゼル機関では、燃料噴射時期をアドバンスさせるほど排気温度が低下する特性（図３２参照）となる。本実施形態では、燃料噴射時期の進角補正によって排気温度を低下させ、ＨＣ吸着触媒７０の温度をＨＣ脱離温度Ｔ０以下とすることで触媒３８に流入するＨＣ濃度を低下させるようにしている。よって、アドバンス補正値ＩＴＡの値は、排気温度がＴ０以下の温度となるように設定されている。なお、排気温度がＴ０以下の温度となる噴射時期を書き込んだ別の燃料噴射時期制御マップを予め用意しておくようにしても良い。
【０１４０】
ステップ７４４では、排気温度センサ７１の信号Ｔｅｘの読み取りが行われる。
【０１４１】
ステップ７４５では、ステップ７４４で読み込んだ排気温度Ｔｅｘが所定温度Ｔ０より大きいか否かを判断する。ステップ７４３の燃料噴射時期進角補正により、排気温度がＴ０以下となるようにしているが、排気通路の熱容量の影響等で排気温度がすぐにはＴ０以下に下がらない場合が考えられるので、本ステップで排気温度が実際にＴ０以下まで低下したか確認する。そして、Ｔｅｘ＞Ｔ０であると判断された場合は、続くステップ７４６でカウンタＣの値を０にリセットする。これにより、Ｔｅｘ＞Ｔ０である間はカウンタＣの値が０に固定され、ＨＣ吸着触媒７０がＨＣを吸着する温度になってからの運転を第１の所定期間（＝Ｃ０×１０［ｍｓ］）継続させることができる。
【０１４２】
次に、図３０は、図５のステップ９（還元成分増加設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１４３】
ステップ９４１とステップ９４２は通常運転時と同じ制御値の算出が行われる。
【０１４４】
ステップ９４３では、現在のアクセル開度Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する基本燃料噴射時期制御マップのマップ設定値ｍＩＴ（Ａｃｃ，Ｎｅ）から所定のリタード補正値ＩＴＲ（たとえば５°）を減算した値を燃料噴射時期ＩＴとする。燃料噴射時期をリタードさせるほど排気温度が上昇する（図３２参照）。これにより、第１の所定期間の運転中にＨＣ吸着触媒７０に吸着されたＨＣが脱離して放出され、触媒３８に注入する排気のＨＣ濃度が増加する。よって、リタード補正値ＩＴＲの値は、排気温度がＴ０以上の温度となるように設定されている。なお、排気温度がＴ０以上の温度となる噴射時期を書き込んだ別の燃料噴射時期制御マップを予め用意しておくようにしても良い。
【０１４５】
ステップ９４４では、排気温度センサ７１の信号Ｔｅｘの読み取りが行われる。
【０１４６】
ステップ９４５では、ステップ９４４で読み込んだ排気温度Ｔｅｘが所定温度Ｔ０より小さいか否かを判断する。ステップ９４３の燃料噴射時期遅角補正により、排気温度がＴ０以上となるようにしているが、すぐにはＴ０以上に上昇しない場合が考えられるので、本ステップで排気温度が実際にＴ０以上まで上昇したか確認する。そして、Ｔｅｘ＜Ｔ０であると判断された場合は、続くステップ９４６でカウンタＣの値をＣ０にセットする。これにより、Ｔｅｘ＜Ｔ０である間はカウンタＣの値がＣ０に固定され、ＨＣ吸着触媒７０がＨＣを放出する温度になってからの運転を第２の所定期間（＝（Ｃ１−Ｃ０）×１０［ｍｓ］）継続させることができる。
【０１４７】
ＨＣ吸着触媒７０からのＨＣ脱離時に、触媒３８に流入する排気の酸素濃度が低下して問題を生じる場合は、先の実施形態と同様に、可変ノズル型ターボ過給機２３のノズル角度制御等を行って過給圧を上昇させ、酸素濃度の低下を抑制するようにすることもできる。
【０１４８】
次に、図３３から図３６は、還元成分濃度低下運転および増加運転を、先の実施形態と同様にＨＣ吸着触媒によって実現する実施形態を示している。ただし、本実施形態のＨＣ吸着触媒は、バッテリ８１からの電力供給を受けて発熱するヒーター８２を備えたヒーター付ＨＣ吸着触媒８０となっており、さらに、ヒーター８２への電力供給を断続するスイッチ８３とヒーター付ＨＣ吸着触媒８０の温度を検出する触媒温度センサ８４とが設けられている。ただし、ヒーター付ＨＣ吸着触媒８０としては、ＨＣ吸着触媒の担体自体を金属等で形成し、担体をヒーターとして用いるようにしても良い。その他の構成は図４と同様であるが、スワール制御弁１５やバイパス通路２４は省略しても良い。なお、図５の制御フローチャートは本実施形態でもそのまま使用する。
【０１４９】
図３４は、図５のステップ４（通常運転設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１５０】
ステップ４５１では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料噴射量Ｑを制御マップからルックアップする。
【０１５１】
ステップ４５２では、ステップ４０１で算出した燃料噴射量Ｑとステップ１で読み込んだ燃料圧力Ｐとに基づいて燃料噴射時間Ｔを算出する。
【０１５２】
ステップ４５３では、ステップ１で読み込んだアクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎｅとに基づいて燃料噴射時期ＩＴを制御マップからルックアップする。
【０１５３】
ステップ４５４では、通電フラグＦを０に設定する。通電フラグＦは、スイッチ８３の断続を制御するフラグで、スイッチ８２を非接続状態とするとき０に設定する。
【０１５４】
次に、図３５は、図５のステップ７（還元成分濃度低下設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１５５】
ステップ７５１とステップ７４２は通常運転時と同じ制御値の算出が行われる。
【０１５６】
ステップ７５３では、現在のアクセル開度Ａｃｃ、回転数Ｎｅに対応する基本燃料噴射時期マップのマップ設定置ｍＩＴ（Ａｃｃ，Ｎｅ）に所定のアドバンス補正値ＩＴＡ（たとえば３°）を加算した値を燃料噴射時期ＩＴとする。これにより、排気温度が低下してヒーター付ＨＣ吸着触媒８０の温度がＨＣを吸着する温度になる。
【０１５７】
ステップ７５４では、通電フラグＦを０に設定する。
【０１５８】
ステップ７５５では、触媒温度センサ７１の信号Ｔｃａｔの読み取りが行われる。
【０１５９】
ステップ７５６では、ステップ７５５で読み込んだ触媒温度Ｔｃａｔが所定温度Ｔ０より大きいか否かを判断し、Ｔｃａｔ＞Ｔ０であると判断された場合は、続くステップ７５７でカウンタＣの値を０にリセットする。
【０１６０】
次に、図３６は、図５のステップ９（還元成分濃度増加設定）で行う処理の詳細を示す図である。
【０１６１】
ステップ９５１からステップ９５３では、通常運転時と同じ制御値の算出が行われる。
【０１６２】
ステップ９５４では、通常フラグＦを１に設定する。通電フラグＦが１のとき、スイッチ８３を接続状態とする。ヒーター付ＨＣ吸着触媒８０へ電力が供給され、温度がＴ０以上に上昇すると、吸着されたＨＣが脱離して放出され、触媒３８に流入する排気のＨＣ濃度が増加する。
【０１６３】
ステップ９５５では、触媒温度センサ７１の信号Ｔｃａｔの読み取りが行われる。
【０１６４】
ステップ９５６では、ステップ９５６で読み込んだ触媒温度Ｔｃａｔが所定温度Ｔ０より小さいか否かを判断する。ヒーター付ＨＣ吸着触媒８０へ電力を供給してから触媒温度がＴ０以上となるまでには多少の遅れが生じると考えられるので、本ステップで触媒温度が実際にＴ０以上まで上昇したか確認する。そして、Ｔｃａｔ＜Ｔ０であると判断された場合は、続くステップ９５７でカウンタＣの値をＣ０にセットする。
【０１６５】
先の実施形態の場合と同様に、ヒーター付ＨＣ吸着触媒８０からのＨＣ脱離時に、触媒３８に流入する排気の酸素濃度が低下して問題を生じる場合は、可変ノズル型ターボ過給機２３のノズル角度制御等を行って過給圧を上昇させ、酸素濃度の低下を抑制するようにすることもできる。
【０１６６】
最後に、排気浄化用触媒３８として用いることができる種々の触媒を表１から表８に示す。
【０１６７】
【表１】

【０１６８】
【表２】

【０１６９】
【表３】

【０１７０】
【表４】

【０１７１】
【表５】

【０１７２】
【表６】

【０１７３】
【表７】

【０１７４】
【表８】

【０１７５】
触媒の基材として使用されるアルミナ（Ａ１₂Ｏ₃）、シリカ（ＳｉＯ₂）、多孔質アルミノ珪酸塩（ゼオライト）、シリカ−アルミナ（ＳｉＯ₂−Ａ１₂Ｏ₃）、チタニア（ＴｉＯ₂）には、それぞれ以下のような特徴がある。
【０１７６】
基材をチタニアにすることにより、燃料中に存在するイオウの被毒に強い触媒とすることができ、基材をシリカ−アルミナまたは多孔質アルミノ珪酸塩にすることにより、炭素数の多いＨＣによるＮＯｘ還元活性能が向上する。さらに、基材をシリカ−アルミナとすることにより、耐久性が向上する。
【０１７７】
触媒は、貴金属と吸収材成分とを、比表面積が１２０ｍ²／ｇ以上の上記耐火性無機酸化物の基材に担持させたハニカム状モノリス触媒として構成する。
【０１７８】
なお、表８の実施例１９２〜２２３においては、貴金属が吸収材としての機能を兼ねている。
【０１７９】
また、これらの触媒は、以下に示す方法で作成することができる。
【０１８０】
１％硝酸水溶液９００ｇにベーマイトアルミナ１０ｇを混合撹拌して得られたアルミナゾルと、活性γアルミナ粉末を磁性ボールミルに投入し、粉砕してアルミナスラリーを得た。このスラリー液をコーディエライト質モノリス担体（１Ｌ、４００セル）に付着させ、４００℃で１時間焼成してコート層重量１００ｇ／Ｌの担体を得た。得られた担体材料に、酢酸バリウム水溶液を含浸し、乾燥した後、空気中で４００℃、１時間の焼成を行った。当該材料中のバリウム含有量は、１５．０ｇ／Ｌであった。得られた担体材料に、ジニトロジアミン白金の混合水溶液を含浸し乾燥した後、空気中で４００℃、１時間の焼成を行い、排気ガス浄化用触媒を得た。この触媒中の白金の含有量は、１．１８ｇ／Ｌであった。
【０１８１】
また、酢酸バリウム水溶液の代りに、次のような化合物を用いて触媒を作成した。
【０１８２】
バリウム Ｂａ（ＣＨ₃ＣＯＯ）₂・Ｈ₂Ｏ
カリウム ＫＣＨ₃ＣＯＯ・２Ｈ₂Ｏ
ナトリウム ＮａＮＯ₃
リチウム ＬｉＮＯ₃
セシウム Ｃｓ（ＣＨ₃ＣＯＯ）
マグネシウム Ｍｇ（ＮＯ₃）₂・６Ｈ₂Ｏ
カルシウム Ｃａ（ＮＯ₃）₃
ストロンチウムＳｒ（ＣＨ₃ＣＯＯ）
ランタン Ｌａ（ＮＯ₃）₃
セリウム Ｃｅ（ＣＨ₃ＣＯＯ）₃
イットリウム Ｙ（ＮＯ₃）₃・６Ｈ₂Ｏ
プラセオジウムＰｒ（ＮＯ₃）₃
ネオジウム Ｎｄ（ＣＨ₃ＣＯＯ）₃
サマリウム Ｓｍ（ＮＯ₃）₃・６Ｈ₂Ｏ
ジルコニウム ＺｒＯ（ＮＯ₃）₂・２Ｈ₂Ｏ
マンガン Ｍｎ（ＮＯ₃）₂
鉄 Ｆｅ（ＮＯ₃）₃・９Ｈ₂Ｏ
ニッケル Ｎｉ（ＮＯ₃）₂・６Ｈ₂Ｏ
コバルト Ｃｏ（ＮＯ₃）₂・６Ｈ₂Ｏ
タングステン （ＮＨ₄）₁₀［Ｗ₁₂Ｏ₄₂Ｈ₂］１０Ｈ₂Ｏ
モリブデン （ＮＨ₄）₆［Ｍｏ₇Ｏ₂₄］４Ｈ₂Ｏ
またさらに、ジニトロジアミン白金水溶液の代りに、硝酸ロジウム、硝酸パラジウム、硝酸イリジウムを用いて同様に試作した。
【図面の簡単な説明】
【図１】最低酸素濃度とＮＯｘ放出量との関係を示す特性図。
【図２】還元成分濃度低下時の還元成分濃度とＮＯｘ放出率との関係を示す特性図。
【図３】放出還元過程の雰囲気酸素濃度とＮＯｘ低減率との関係を示す特性図。
【図４】この発明をディーゼル内燃機関に適用した実施の形態を示す構成説明図。
【図５】コントローラが一定時間毎に実行する制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】通常運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図７】還元成分濃度低下運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図８】還元成分濃度増加運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図９】基本燃料噴射時期制御マップの特性を示す特性図。
【図１０】燃料噴射時期と排気の還元成分濃度との関係を示す特性図。
【図１１】排気還流率と排気の還元成分濃度との関係を示す特性図。
【図１２】スワールの強さと排気の還元成分濃度との関係を示す特性図。
【図１３】吸入空気温度と排気の還元成分濃度との関係を示す特性図。
【図１４】可変ノズル型ターボ過給機のノズル角度と排気の酸素濃度との関係を示す特性図。
【図１５】ポスト噴射を用いた実施の形態における通常運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図１６】ポスト噴射を用いた実施の形態における還元成分濃度低下運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図１７】ポスト噴射を用いた実施の形態における還元成分濃度増加運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図１８】ポスト燃料噴射量制御マップの特性を示す特性図。
【図１９】還元剤供給装置を設けた実施の形態を示す構成説明図。
【図２０】還元剤供給装置を設けた実施の形態における通常運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図２１】還元剤供給装置を設けた実施の形態における還元成分濃度低下運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図２２】還元剤供給装置を設けた実施の形態における還元成分濃度増加運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図２３】酸化触媒を設けた実施の形態を示す構成説明図。
【図２４】酸化触媒を設けた実施の形態における通常運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図２５】酸化触媒を設けた実施の形態における還元成分濃度低下運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図２６】酸化触媒を設けた実施の形態における還元成分濃度増加運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図２７】ＨＣ吸着触媒を設けた実施の形態を示す構成説明図。
【図２８】ＨＣ吸着触媒を設けた実施の形態における通常運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図２９】ＨＣ吸着触媒を設けた実施の形態における還元成分濃度低下運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図３０】ＨＣ吸着触媒を設けた実施の形態における還元成分濃度増加運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図３１】ＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着放出特性を示す特性図。
【図３２】燃料噴射時期と排気温度との関係を示す特性図。
【図３３】ヒーター付ＨＣ吸着触媒を設けた実施の形態を示す構成説明図。
【図３４】ヒーター付ＨＣ吸着触媒を設けた実施の形態における通常運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図３５】ヒーター付ＨＣ吸着触媒を設けた実施の形態における還元成分濃度低下運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図３６】ヒーター付ＨＣ吸着触媒を設けた実施の形態における還元成分濃度増加運転用の制御値設定サブルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
１…ディーゼル内燃機関
８…燃料噴射弁
１５…スワール制御弁（スワール制御手段）
１７…スワール制御弁アクチュエータ（スワール制御手段）
２１…インタークーラ（吸入空気温度制御手段）
２３…ターボ過給機
２４…バイパス通路（吸入空気温度制御手段）
２５…バイパス制御弁（吸入空気温度制御手段）
３６…排気還流通路
３７…排気還流制御弁
４０…コントローラ（制御手段）
５０…還元剤タンク（還元剤供給手段）
５１…還元剤噴射弁（還元剤供給手段）
６０…分岐通路
６１…酸化触媒
６２…切替制御弁
７０…ＨＣ吸着触媒（還元成分吸着触媒）
８２…ヒーター（還元成分吸着触媒温度制御手段）
８３…スイッチ（還元成分吸着触媒温度制御手段）

Claims (25)

1. ディーゼル機関の排気通路に配置され、流入する排気の還元成分濃度が低いときに排気中のＮＯ_Ｘを吸収し、かつ流入する排気の還元成分濃度が高いときにＮＯ_Ｘを放出還元する排気浄化用触媒と、
   この排気浄化用触媒に吸収されたＮＯ_Ｘを放出処理すべき時期に達したことを運転履歴から判定する手段と、
   この放出処理を、空燃比がリーンな状態での運転を継続したまま行う放出処理手段と、
   を備え、上記放出処理手段は、
   上記排気浄化用触媒に流入する排気の還元成分濃度を第１の所定期間低下させる還元成分濃度低下手段と、
   上記第１の所定期間に続いて、上記排気浄化用触媒に流入する排気の還元成分濃度を第２の所定期間増加させる還元成分濃度増加手段と、
   を含むことを特徴とする排気浄化装置。
2. ＮＯ_Xの吸収および放出還元が、酸素濃度４．５％以上の酸素過剰雰囲気下で行われることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 上記還元成分濃度低下手段は、排気の還元成分濃度を１００ｐｐｍ以下に低下させることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
4. 上記還元成分濃度増加手段は、排気の酸素濃度を低下させることなく還元成分濃度を増加させることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
5. 内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、この燃料噴射弁からの燃料の噴射時期を制御する制御手段とを備え、この制御手段は上記排気浄化用触媒に吸収されたＮＯ_Xを放出還元すべきときに、上記第１の所定期間上記燃料噴射弁の燃料噴射時期を進角補正することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
6. 内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、この燃料噴射弁からの燃料の噴射時期を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記第１の所定期間に続いて、上記第２の所定期間上記燃料噴射弁の燃料噴射時期を遅角補正することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
7. 内燃機関の燃焼室内の吸入空気流動に旋回成分を付与するスワール制御手段と、このスワール制御手段によって燃焼室内に形成される吸入空気の旋回流動強さを制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記第１の所定期間に続いて、上記第２の所定期間燃焼室内に形成される吸入空気の旋回流動強さを強化するよう上記スワール制御手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
8. 内燃機関が吸入する空気の温度を調整する吸入空気温度制御手段と、この吸入空気温度制御手段による吸入空気の温度調整を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記第１の所定期間に続いて、上記第２の所定期間吸入空気の温度を上昇させるよう上記吸入空気温度制御手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
9. 上記排気浄化用触媒の上流側において上記排気通路から分岐し再び合流する分岐通路と、この分岐通路に配置され、流入する排気中の還元成分を酸化する酸化触媒と、排気の流れを上記排気通路側と上記分岐通路側とに選択的に切替える切替制御弁と、この切替制御弁による通路の切替えを制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記排気浄化用触媒に吸収されたＮＯ_Xを放出還元すべきときに、上記第１の所定期間排気を上記分岐通路側に流すよう上記切替制御弁を制御することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
10. 内燃機関の燃焼室に排気を還流させる排気還流通路と、この排気還流通路に配置された排気還流制御弁と、この排気還流制御弁の開度を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記排気浄化用触媒に吸収されたＮＯ_Xを放出還元すべきときに、上記第１の所定期間排気還流率が低下するよう上記排気還流制御弁を制御することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
11. 内燃機関の燃焼室に排気を還流させる排気還流通路と、この排気還流通路に配置された排気還流制御弁と、この排気還流制御弁の開度を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記第１の所定期間に続いて、上記第２の所定期間排気還流率が増加するよう上記排気還流制御弁を制御することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
12. 内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、この燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記第１の所定期間に続いて、上記第２の所定期間機関トルクを発生させるための主燃料を噴射した後に追加燃料を噴射するよう上記燃料噴射弁を制御することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
13. 上記排気通路の上記排気浄化用触媒上流側において排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、この還元剤供給手段からの還元剤の供給を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記第１の所定期間に続いて、上記第２の所定期間機関排気中に還元剤を供給するよう上記還元剤供給手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
14. 上記排気通路において上記排気浄化用触媒の上流側に配置され、所定温度以下のとき排気中の還元成分を吸着し、かつ上記所定温度以上のとき吸着した還元成分を放出する還元成分吸着触媒と、この還元成分吸着触媒の温度を昇降させる還元成分吸着触媒温度制御手段と、この還元成分吸着触媒温度制御手段による上記還元成分吸着触媒の温度調整を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記排気浄化用触媒に吸収されたＮＯ_Xを放出還元すべきときに、上記第１の所定期間上記還元成分吸着触媒の温度が上記所定温度以下となるよう還元成分吸着触媒温度制御手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
15. 上記排気通路において上記排気浄化用触媒の上流側に配置され、所定温度以下のとき排気中の還元成分を吸着し、かつ上記所定温度以上のとき吸着した還元成分を放出する還元成分吸着触媒と、この還元成分吸着触媒の温度を昇降させる還元成分吸着触媒温度制御手段と、この還元成分吸着触媒温度制御手段による上記還元成分吸着触媒の温度調整を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記第１の所定期間に続いて、上記第２の所定期間上記還元成分吸着触媒の温度が上記所定温度以上となるよう還元成分吸着触媒温度制御手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
16. 過給効率を変化させて過給圧を調整することができる過給機と、この過給機による過給圧を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記還元成分濃度増加手段によって排気の還元成分濃度が増加せしめられているときに、過給圧が上昇するよう上記過給機を制御することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
17. ディーゼル機関の排気通路に配置され、流入する排気の還元成分濃度が低いときに排気中のＮＯ _Ｘ を吸収し、かつ流入する排気の還元成分濃度が高いときにＮＯ _Ｘ を放出還元する排気浄化用触媒と、
    この排気浄化用触媒に吸収されたＮＯ _Ｘ を放出処理すべき時期に達したことを運転履歴から判定する手段と、
    この放出処理を、機関の吸入空気量および燃料噴射量を変化させることなく行う放出処理手段と、
    を備え、上記放出処理手段は、
    上記排気浄化用触媒に流入する排気の還元成分濃度を第１の所定期間低下させる還元成分濃度低下手段と、
    上記第１の所定期間に続いて、上記排気浄化用触媒に流入する排気の還元成分濃度を第２の所定期間増加させる還元成分濃度増加手段と、
    を含むことを特徴とする排気浄化装置。
18. 上記排気浄化用触媒は、カリウム、ナトリウム、リチウム、セシウムからなるアルカリ金属、バリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムからなるアルカリ土類金属、ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネオジウム、サマリウムからなる希土類、マンガン、鉄、ニッケル、コバルトからなる遷移金属、ジルコニウム、イットリウムから選ばれた少なくとも一つと、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウムから選ばれた少なくとも一つとを含むことを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の排気浄化装置。
19. 上記排気浄化用触媒は、タングステンと、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウムからなる群より選ばれる少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の排気浄化装置。
20. 上記排気浄化用触媒は、タングステンとジルコニアが複合化してなる酸化物と、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウムからなる群より選ばれる少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の排気浄化装置。
21. 排気浄化用触媒に流入するリーン排気ガスの温度が５０℃〜３００℃の条件で還元成分濃度を高めて使用することを特徴とする請求項１９または２０に記載の排気浄化装置。
22. 排気浄化用触媒に流入するリーン排気ガスの昇温速度が１００℃／ｍｉｎ〜３００℃／ｍｉｎの条件で使用することを特徴とする請求項１９または２０に記載の排気浄化装置。
23. 上記排気浄化用触媒は、カリウム、ナトリウム、リチウム、セシウムからなるアルカリ金属、バリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムからなるアルカリ土類金属、ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネオジウム、サマリウムからなる希土類、マンガン、鉄、ニッケル、コバルトからなる遷移金属、ジルコニウム、イットリウムから選ばれた二種の元素と、白金、パラジウム、ロジウムから選ばれた少なくとも一つとを含むことを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の排気浄化装置。
24. 上記排気浄化用触媒は、上記の成分を、比表面積が１２０ｍ²／ｇ以上の耐火性無機酸化物に担持させたハニカム状モノリス触媒として構成されていることを特徴とする請求項１８〜２３のいずれかに記載の排気浄化装置。
25. 上記耐火性無機酸化物が、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、シリカ（ＳｉＯ₂）、多孔質アルミノ珪酸塩（ゼオライト）、シリカ−アルミナ（ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃）、チタニア（ＴｉＯ₂）から選ばれた１種以上の耐火性無機酸化物であることを特徴とする請求項２４記載の排気浄化装置。

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