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WO2009082035A1 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置 Download PDF

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Publication number
WO2009082035A1
WO2009082035A1 PCT/JP2008/073958 JP2008073958W WO2009082035A1 WO 2009082035 A1 WO2009082035 A1 WO 2009082035A1 JP 2008073958 W JP2008073958 W JP 2008073958W WO 2009082035 A1 WO2009082035 A1 WO 2009082035A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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fuel
catalyst
exhaust
amount
oxidation catalyst
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/073958
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kenichi Tsujimoto
Mikio Inoue
Shinya Hirota
Original Assignee
Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2007335261A external-priority patent/JP2009156168A/ja
Priority claimed from JP2007335212A external-priority patent/JP4730379B2/ja
Priority claimed from JP2007335231A external-priority patent/JP4888380B2/ja
Priority claimed from JP2007335226A external-priority patent/JP4867911B2/ja
Application filed by Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha filed Critical Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority to EP08865277.1A priority Critical patent/EP2239432B1/en
Priority to CN2008801180184A priority patent/CN101878353B/zh
Priority to US12/740,138 priority patent/US8534051B2/en
Publication of WO2009082035A1 publication Critical patent/WO2009082035A1/ja

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    • F01N3/0885—Regeneration of deteriorated absorbents or adsorbents, e.g. desulfurization of NOx traps
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
  • the engine exhaust passage the N_ ⁇ x air-fuel ratio of the exhaust gas occluding emptied ratio gully pitch of the exhaust gas occluded Manual flowing NO x contained in the exhaust gas when the lean flowing the N_ ⁇ x storage catalyst to release place, is discharged from the engine to place small fuel reforming catalyst having a small cross-section than the cross-section of the exhaust passage to the NO x storage catalyst in the engine exhaust passage upstream of the exhaust
  • An internal combustion engine in which a part of the gas is circulated in the fuel reforming catalyst and fuel is injected toward the upstream end face of the fuel reforming catalyst when N0 x should be released from the N0 x storage catalyst. It is known (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 0 0 5- 1 2 7 2 5 7).
  • An object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that supplies an amount of fuel suitable for the purpose.
  • an exhaust purification catalyst having an oxidation function is disposed in the engine exhaust passage, and the exhaust gas that is smaller in volume than the exhaust purification catalyst and flows into the exhaust purification catalyst in the engine exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst.
  • a small oxidation catalyst through which part of the gas flows and a fuel supply valve for supplying fuel to the small oxidation catalyst are arranged, and the oxidation reaction heat generated in the small oxidation catalyst by the fuel supplied from the fuel supply valve Therefore, when raising the temperature of the exhaust purification catalyst, the first amount of fuel necessary for the small oxidation catalyst to generate heat is supplied from the fuel supply valve, and the fuel supplied from the fuel supply valve is supplied by the small oxidation catalyst.
  • Fig. 1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine
  • Fig. 2 is an enlarged view around the small oxidation catalyst of Fig. 1
  • Fig. 3 is a diagram for explaining the absorption and release action of ⁇ ⁇ ⁇
  • Fig. 4 is from the fuel supply valve
  • Fig. 5 is a time chart showing fuel supply control of the first quantity QA from the fuel supply valve
  • Fig. 5 is a time chart showing fuel supply control of the first quantity QA from the fuel supply valve.
  • Fig. 7 is a time chart showing fuel supply control of the second quantity QB from the fuel supply valve
  • Fig. 1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine
  • Fig. 2 is an enlarged view around the small oxidation catalyst of Fig. 1
  • Fig. 3 is a diagram for explaining the absorption and release action of ⁇ ⁇ ⁇
  • Fig. 4 is from the fuel supply valve
  • Fig. 5
  • FIG. 8 is fuel supply 9 is a time chart showing fuel supply control of the second amount QB from the valve
  • FIG. 9 is a time chart showing fuel supply control of the second amount QB from the fuel supply valve
  • FIG. 10 is from the fuel supply valve.
  • Time chart showing fuel supply control of the third quantity QN Fig. 11 is a time chart showing fuel supply control of the fourth quantity QS from the fuel supply valve
  • Fig. 12 is the fuel supply quantity QA, QB
  • Fig. 13 is a time chart showing the catalyst activation control
  • Fig. 14 is a flowchart for executing the catalyst activation control
  • Fig. 15 is the NO x release control and Pati
  • Fig. 16 is a time chart showing N ⁇ x release control and S ⁇ x release control
  • FIG. 17 is occluded NO x amount NO XA and occluded SO x amount S.
  • ⁇ A diagram showing the XZ map
  • Fig. 18 is a flowchart for executing the exhaust purification process
  • Fig. 19 is an enlarged view around the small oxidation catalyst
  • Fig. 20 is a diagram showing the injection timing of additional fuel
  • Fig. 21 is a map of retard amount ⁇ R and additional fuel amount QPB, QPN, QPS
  • Fig. 22 is a flowchart for performing temperature rise control
  • FIG. 26 is an enlarged view around the small oxidation catalyst
  • Fig. 27 is a diagram showing a modification of the small oxidation catalyst
  • Fig. 28 is a time chart showing basic control of exhaust purification
  • Fig. 29 Is a flowchart for performing basic control of exhaust purification
  • FIG. 30 is a diagram showing smoke concentration and the like
  • FIG. 31 is a diagram showing various modifications
  • FIG. 32 is a diagram showing various modifications
  • FIG. 33 is a diagram showing various modifications.
  • FIG. 1 shows an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.
  • 1 is an engine body
  • 2 is a combustion chamber of each cylinder
  • 3 is an electronically controlled fuel injection valve for injecting fuel into each combustion chamber
  • 4 is an intake manifold
  • 5 is an exhaust manifold.
  • the intake manifold 4 is connected to the outlet of the compressor 7a of the exhaust turbocharger 7 via the intake duct ⁇ 6, and the inlet of the compressor 7a is connected to the air cleaner 9 via the intake air amount detector 8.
  • the A throttle valve 10 driven by a step motor is arranged in the intake duct 6, and a cooling device 1 for cooling the intake air flowing in the intake duct 6 around the intake duct 6 1 is placed.
  • the engine cooling water is guided into the cooling device 11 and the intake air is cooled by the engine cooling water.
  • the exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the exhaust turbo bin 7 b of the exhaust turbocharger 7, and the outlet of the exhaust evening bin 7 b is connected to the exhaust purification catalyst 1 3 having an oxidizing function via the exhaust pipe 12 Connected.
  • a part of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 1 3 is smaller than the exhaust purification catalyst 1 3 in the engine exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst 1 3, that is, in the exhaust pipe 1 2.
  • a small-sized oxidation catalyst 14 that circulates is arranged, and this small-sized oxidation catalyst 14 is disposed in the upstream engine exhaust passage, that is, in the exhaust pipe 12, in order to supply fuel to the small-sized oxidation catalyst 14. 1 5 is placed.
  • this exhaust purification catalyst 1 3 comprises an oxidation catalyst, and particulates in the exhaust gas are collected in the engine exhaust passage downstream of the exhaust purification catalyst 1 3, that is, downstream of the oxidation catalyst 1 3. Patty Kiyu Refill 1 6 will be arranged. Further, N_ ⁇ x occlusion catalyst 1 7 In examples particulates fill the evening 1 6 engine exhaust passage downstream of which is shown in Figure 1 is arranged.
  • Exhaust manifold 5 and intake manifold 4 are exhaust gas recirculation (hereinafter
  • the EGR passage 18 is provided with an electronically controlled EGR control valve 19 which is connected to each other via a passage 18. Further, a cooling device 20 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 18 is disposed around the EGR passage 18.
  • the engine cooling water is guided into the cooling device 20 and the EGR gas is cooled by the engine cooling water.
  • each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 2 2 via a fuel supply pipe 21, and this common rail 2 2 is connected to a fuel tank 2 4 via an electronically controlled variable discharge fuel pump 2 3. Is done.
  • the fuel stored in the fuel tank 2 4 is supplied to the common rail 2 2 by the fuel pump 2 3, and the fuel supplied to the common rail 2 2 is a fuel injection valve via each fuel supply pipe 2 1. Supplied to 3.
  • the electronic control unit 30 consists of a digital computer and is connected to each other by a bidirectional bus 3 1 RM (read-only memory) 3 2, RAM (random access memory) 3 3, CPU (microphone processor) 3 4, Input port 3 5 and Output port 3 6 are provided.
  • a temperature sensor 25 for detecting the temperature of the small oxidation catalyst 14 is disposed downstream of the small oxidation catalyst 14, and the oxidation catalyst 13 or the particulate filter 16 is disposed downstream of the particulate filter 16.
  • a temperature sensor 26 for detecting the temperature is arranged, and a temperature sensor 2 7 for detecting the temperature of the NO x storage catalyst 17 is arranged downstream of the NO x storage catalyst 17, and these temperature sensors 2
  • the output signals of 5, 26, and 27 are input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37.
  • the particulate filter 16 has a difference between before and after the particulate filter 16
  • the differential pressure sensor 28 for detecting the pressure is attached, and the output signals of the differential pressure sensor 28 and the intake air amount detector 8 are input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37.
  • the 7 The load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, and the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 3 via the corresponding AD converter 37. Input to 5. Furthermore, a crank angle sensor 42 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 15 ° is connected to the input port 35. On the other hand, the output port 36 is connected to the fuel injection valve 3, the step motor for driving the throttle valve 10, the EGR control valve 19, and the fuel pump 23 via the corresponding drive circuit 38.
  • Fig. 2 (A) shows an enlarged view around the small oxidation catalyst 14 in Fig. 1, and Fig. 2 (B) shows a cross-sectional view taken along line BB in Fig. 2 (A).
  • the small-sized oxidation catalyst 14 has a substrate having a laminated structure of a thin metal plate and a thin metal corrugated plate.
  • a catalyst carrier layer made of alumina is formed, and a noble metal catalyst such as platinum Pt, rhodium Rd, palladium Pd is supported on the catalyst carrier.
  • This substrate can also be formed from cordierite.
  • FIGS. 1 shows an enlarged view around the small oxidation catalyst 14 in Fig. 1
  • Fig. 2 (B) shows a cross-sectional view taken along line BB in Fig. 2 (A).
  • the small-sized oxidation catalyst 14 has a substrate having a laminated structure of a thin metal plate and a thin metal corrugated plate.
  • a catalyst carrier layer made of alumina is formed
  • this small oxidation catalyst 14 is an exhaust purification catalyst 1 3, that is, a cross section smaller than the entire cross section of the exhaust gas flow toward the oxidation catalyst 1 3, The cross section is smaller than the cross section 2 and has a cylindrical shape extending in the exhaust gas flow direction at the center of the exhaust pipe 12.
  • the small oxidation catalyst 14 is disposed in the cylindrical outer frame 14a, and the cylindrical outer frame 14a has a plurality of stays. 2 9 is supported in the exhaust pipe 1 2.
  • the oxidation catalyst 13 is formed from a monolith catalyst carrying a noble metal catalyst such as platinum Pt.
  • a noble metal catalyst is supported on the particulate filter 16.
  • a noble metal catalyst such as platinum Pt can be supported on the particulate film 16, and in this case, the oxidation catalyst 13 can be omitted.
  • the NO x storage catalyst 17 shown in FIG. 1 also carries a catalyst carrier made of alumina, for example, on its substrate, and FIG. 3 schematically shows a cross section of the surface portion of this catalyst carrier 45. Show. As shown in FIG. 3, the noble metal catalyst 46 is dispersedly supported on the surface of the catalyst support 45, and a layer of NO x absorbent 47 is formed on the surface of the catalyst support 45. Has been.
  • platinum Pt is used as the noble metal catalyst 4 6, and the constituents of the NO x absorbent 4 7 include alkali metals such as potassium K, sodium Na, and cesium C s, At least one selected from alkaline earths such as Baum Ba and Calcium Ca, and rare earths such as lanthanum La and yttrium Y is used.
  • alkali metals such as potassium K, sodium Na, and cesium C s
  • alkaline earths such as Baum Ba and Calcium Ca
  • rare earths such as lanthanum La and yttrium Y is used.
  • N_ ⁇ x absorbent 4 7 the air-fuel ratio of the exhaust gas is occluded sometimes NO x lean, the oxygen concentration in the exhaust gas performs the absorbing and releasing action of the NO x that releases NO x occluding the drops.
  • Oxygen concentration in the exhaust gases are NO 2 at high as the surface of the platinum P t 4 6 generated, N_ ⁇ x absorber 4 7 N ⁇ 2 unless N_ ⁇ x absorption capacity is not saturated of N_ ⁇ x absorber 4 Nitrate ions NO 3 are produced by absorption in
  • N0 x absorbent 4 7 will become saturated in the meantime (the absorption capacity will be saturated, so N0 absorbent 4 7 will cause N ⁇ x no longer able to absorb. Therefore, in the embodiment according to the present invention is the air-fuel ratio of the exhaust gas by the fuel supply feeding the fuel supply valve 1 5 before absorption capacity of N_ ⁇ x absorbent 4 7 is saturated temporarily re pitch, thereby so that to release N_ ⁇ x from the NO x absorbent 4 7.
  • the exhaust gas contains SO x, i.e. S_ ⁇ 2, this S_ ⁇ 2 flows into the NO x storage catalyst 1 7
  • This S_ ⁇ 2 is Oite oxidized platinum P t 4 6 and S ⁇ 3
  • this SO 3 is absorbed in the NO x absorbent 4 7 while bonding with the carbonate Bariumu B a C 0 3, diffused in the NO x absorbent 4 7 in the form of sulfuric acid I O emissions S 0 4, stable Sulfated B a S 0 4 is produced.
  • this sulfate B a S_ ⁇ 4 to the NO x absorbent 4 7 to have a strong basicity hard to break down.
  • the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x storage catalyst 1 7 while raising the temperature of the NO x storage catalyst 1 7 to 6 0 0 ° C or more S_ ⁇ x release temperature in Li pitch is increased to S_ ⁇ x release temperature the temperature of the NO x storage catalyst 1 7 by supplying fuel from the fuel supply valve 1 5 when N_ ⁇ x storage catalyst 1 7 has Ji play the Iou poisoning,
  • the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the N0 x storage catalyst 17 is switched to release SO x from the NO x storage catalyst 17.
  • the nozzle of the fuel supply valve 15 is located at the center of the cross section of the exhaust pipe 12, and from this nozzle port toward the upstream end face of the small oxidation catalyst 14, Fuel F, light oil F, is injected. At this time, if the small oxidation catalyst 14 is activated, the fuel is oxidized in the small oxidation catalyst 14, and the temperature of the small oxidation catalyst 14 is raised by the oxidation reaction heat generated at this time.
  • the flow rate resistance in the small oxidation catalyst 14 is large, so the amount of exhaust gas flowing in the small oxidation catalyst 14 is small.
  • the gas expands in the small oxidation catalyst 14, and the amount of exhaust gas flowing in the small oxidation catalyst 14 is further reduced.
  • the flow rate of the exhaust gas in the small oxidation catalyst 14 is considerably slower than the flow rate of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 12.
  • the oxidation reaction in the small oxidation catalyst 14 becomes active, and the volume of the small oxidation catalyst 14 is small, so the temperature of the small oxidation catalyst 14 is low. Rises rapidly to a very high temperature.
  • the temperature of the small oxidation catalyst 14 is increased, hydrocarbons in the fuel having a large number of carbon atoms are decomposed to generate highly reactive hydrocarbons having a small carbon number. That is, the fuel is reformed to a highly reactive fuel. Therefore, when fuel is supplied to the small oxidation catalyst 14, the small oxidation catalyst 14 constitutes a rapid heat generator that rapidly generates heat on the one hand, and a reformed fuel discharger that discharges the reformed fuel on the other hand. To do.
  • the first embodiment according to the present invention does not cause such a problem, and optimal fuel supply control according to the purpose is performed.
  • the first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 11.
  • the fuel supply control being executed in the example will be described sequentially.
  • Fig. 4 to Fig. 11 show the changes in the fuel injection amount Q from the fuel supply valve 15, the temperature TA of the small oxidation catalyst 14, and the temperature TB of the exhaust purification catalyst 1 3.
  • Time t in Figure 11 Indicates when a command to start fuel injection is issued from the fuel supply valve 15 for some purpose such as temperature rise.
  • FIGS. 4 to 11 show an example in which both the small oxidation catalyst 14 and the exhaust purification catalyst 13 are activated at 200 ° C.
  • FIG. 4 and FIG. 5 show the case where the exhaust-catalyzed catalyst 13 is activated by the oxidation reaction heat generated by the small oxidation catalyst 14.
  • the broken line indicates the exhaust at time t D when the exhaust purification catalyst 1 3 is not activated as in the engine start.
  • the fuel injection command is issued to activate the purification catalyst 1 3
  • the solid line indicates that the exhaust purification catalyst 1 3 has changed from the activated state to the inactive state at time t 0. This shows the case where a fuel injection command is issued to activate the exhaust purification catalyst 13.
  • FIG. 4 shows the case where the small oxidation catalyst 14 is not activated at time t 0 as can be seen from the temperature TA of the small oxidation catalyst 14. Even when fuel is injected from the fuel supply valve 15 when the small oxidation catalyst 14 is not activated, the injected fuel does not undergo an oxidation reaction in the small oxidation catalyst 14 and passes through the small oxidation catalyst 14 in the atmosphere. Will be discharged inside. Accordingly, in this case, as shown in FIG. 4, fuel injection from the fuel supply valve 15 is started after the small oxidation catalyst 14 is activated.
  • this first quantity QA is The amount is necessary for the small oxidation catalyst 14 to generate heat while suppressing the outflow of the reformed fuel from the small oxidation catalyst 14.
  • the exhaust purification catalyst 13 when the exhaust purification catalyst 13 is not activated, or when the exhaust purification catalyst 13 is changed from the activated state to the inactive state, the exhaust purification catalyst 13 is turned on.
  • the fuel supply valve 15 supplies the first amount of QA fuel.
  • the small oxidation catalyst 14 when the small oxidation catalyst 14 is not activated, the first amount is activated after the small oxidation catalyst 14 is activated. QA fuel supply begins.
  • FIG. 5 shows the case where the small oxidation catalyst 14 is activated at the time t fl .
  • the supply of the first amount QA of fuel starts immediately from the fuel supply valve 15.
  • fuel is intermittently supplied in pulses from the fuel supply valve 15, and the fuel supply is stopped when the exhaust purification catalyst 13 is activated.
  • N0 x storage catalyst 1 7 It must be raised from the temperature of N_ ⁇ x storage catalyst 1 7 to 6 0 0 ° C or more S_ ⁇ x release temperature may emit S_ ⁇ x.
  • a large amount of reformed fuel is discharged from the small oxidation catalyst 14, and this reformed fuel is oxidized in the exhaust purification catalyst 13 3, and the particulate filter 1 is heated by the oxidation reaction heat generated at this time. 6 or N0 x storage catalyst 1 7 Is raised in temperature.
  • the fuel supply valve 1 It is necessary to increase the fuel injection quantity from 5, so that the second quantity QB injected at this time is considerably increased compared to the first quantity QA.
  • the temperature of the small oxidation catalyst 1 4 becomes higher than that of the first amount QA. Therefore, the exhaust purification catalyst 1 3 is also affected by the oxidation reaction heat of the small oxidation catalyst 1 4.
  • FIGS. 6 and 7 show the case where the temperature of the exhaust purification catalyst 13 is raised when the exhaust purification catalyst 13 is activated. In this case, time t in Fig. 6 and Fig. 7. Indicates when a command to raise the temperature of the exhaust purification catalyst 1 3 is generated.
  • FIG. 6 shows time t.
  • the small oxidation catalyst 14 is not activated.
  • the supply of the second amount QB of fuel is started.
  • FIG. 7 shows a case where the small oxidation catalyst 14 is activated at time t 0.
  • the supply of the second quantity QB of fuel is started immediately.
  • 8 and 9 show a case in which instruction is generated to be raising the temperature of the exhaust gas purifying catalyst 1 3 In time time t D when the exhaust gas purifying catalyst 1 3 not activated. In this case, as shown in FIG. 8 and FIG.
  • Figure 1 0 is N_ ⁇ from the NO x storage catalyst 1 7:.
  • the fuel of the third quantity QN which is supplied in a larger amount per unit time than the first quantity QA and the second quantity QB, is supplied from 1-5. This is the same as the supply of fuel of the second quantity QB shown in FIGS. 6 to 9 and is performed when both the small oxidation catalyst 14 and the exhaust purification catalyst 13 are activated.
  • the fuel in the second amount QB is greater than the first amount QA is subjected fed when raising the temperature of the NO x storage catalyst 1 7 as described above to release SO x temperature, 1 1, N_ ⁇ x after the temperature of the storage catalyst 1 7 has been raised to release SO x temperature, maintaining the temperature of the NO x storage catalyst 1 7 for releasing S_ ⁇ x from N_ ⁇ x storage catalyst 1 7 S_ ⁇ x release temperature
  • it shows a case where the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the N0 x storage catalyst 17 is turned into a latch.
  • the fuel of the fourth amount QS which is supplied more per unit time than the second amount QB from the fuel supply valve 15, is supplied intermittently until the release of S0 x is completed. .
  • the first quantity QA, the second quantity QB, the third quantity QN, and the fourth quantity QS are the values of the engine as shown in (A) to (D) of FIG.
  • Fig. 13 shows an example of catalyst activation control at engine start.
  • This figure 13 also shows an example in which the temperature TX a at which the small oxidation catalyst 14 is activated is 200 ° C. and the temperature TX b at which the exhaust purification catalyst 13 3 is activated is 200 ° C.
  • Fig. 13 also shows the change in the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 1 3 in the example shown in Fig. 1 3 when the engine is started and the small oxidation catalyst 1 4
  • exhaust temperature rise control is performed to raise the temperature of the exhaust gas until the small oxidation catalyst 14 is activated, and when the small oxidation catalyst 14 is activated, the exhaust purification catalyst 13 is activated.
  • Fuel supply valve 1 5 is supplied with fuel of the first quantity QA.
  • This exhaust temperature increase control is performed, for example, by delaying the timing of fuel injection into the combustion chamber 2.
  • Such exhaust temperature increase control has caused the exhaust purification catalyst 13 to change from an activated state to an inactive state during engine operation. Sometimes done. That is, in the embodiment according to the present invention, when the exhaust gas purification catalyst 1 3 should be activated, when the small oxidation catalyst 14 is not activated, the exhaust gas discharged from the combustion chamber 2 until the small oxidation catalyst 14 is activated.
  • Exhaust temperature control is performed to raise the gas temperature. Although it is preferable to perform the exhaust gas temperature raising control, it is not always necessary.
  • FIG. 14 shows the catalyst activation control routine. This routine is executed by interruption at regular intervals.
  • step 50 whether or not the temperature TB of the exhaust purification catalyst 1 3 is higher than TX b shown in Fig. 1 3, that is, whether the exhaust purification catalyst 13 is activated. It is determined whether or not. If the exhaust purification catalyst 1 3 is not activated, go to step 5 1 JP2008 / 073958 It is determined whether or not the temperature TA of the oxidation catalyst 14 is higher than TX a shown in FIG. 13, that is, whether or not the small oxidation catalyst 14 is activated. When the small oxidation catalyst 1 4 is not activated, proceed to step 5 2 to start the exhaust gas temperature raising control
  • step 51 when it is determined in step 51 that the small oxidation catalyst 14 has been activated, the routine proceeds to step 53, where the first quantity Q from the fuel supply valve 15 is obtained.
  • step 54 the exhaust gas temperature raising control is stopped.
  • step 55 the injection of the first amount Q of fuel is stopped. Then go to step 54.
  • the NO x amount NO XA stored per unit time in the NO x storage catalyst 17 is a function of the required torque TQ and the engine speed N in the form of a map shown in FIG. R OM 3 is stored in the 2, this by integrating the N_ ⁇ x amount NOXA N_ ⁇ x occlusion catalyst 1 7 NO x amount sigma vo chi occluded in is calculated.
  • this N_ ⁇ x amount sigma NOX as shown in FIG. 1 5 is fuel third quantity QN from the fuel supply valve 1 5 per reach allowable value NX is subjected fed.
  • the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing into the NO x storage catalyst 17 is temporarily turned on, so that NO x is released from the NO x storage catalyst 17.
  • the particulate matter contained in the exhaust gas that is, the particulate matter
  • the particulate matter is collected on the particulate filter 16 and is sequentially oxidized.
  • the amount of collected particulate matter is larger than the amount of particulate matter to be oxidized, the particulate matter gradually accumulates on the particulate film 16. In this case, the amount of particulate matter deposited increases. Institution It will cause a decline in power. Therefore, when the amount of accumulated particulate matter increases, the deposited particulate matter must be removed. In this case, the particulate matter deposited is oxidized and removed when the temperature of the particulate filter 16 is increased to about 60 0 X: in excess of air.
  • the particulate filter is used.
  • the temperature of the particulate filter 16 is raised under the lean air-fuel ratio of the exhaust gas, and the particulate matter deposited thereby Is removed by oxidation.
  • the differential pressure ⁇ P across the particulate filter 16 detected by the differential pressure sensor 28 exceeds the allowable value PX as shown in FIG. It is determined that the amount of accumulated particulate matter has exceeded the allowable amount, and at this time, a second amount QB of fuel is injected from the fuel supply valve 15.
  • N_ ⁇ x amount ⁇ N_ ⁇ X being trapped for N_ ⁇ x is released from the NO x storage catalyst 1 7 when the temperature T of the particulate filter 1 6 is increased to decline.
  • the N o x occlusion catalyst 17 occludes 30: (when the amount ⁇ 30 o X reaches the allowable value SX, the fuel supply valve 15 The second quantity QN of fuel is injected, thereby causing the temperature TC of N0 x storage catalyst 17 to rise to the NO x release temperature TX s, then the fuel supply valve 15 to the fourth quantity.
  • the amount of SO x stored in N0 x storage catalyst 1 7 per unit time S0 XZ is stored in advance in the form of a map as shown in Fig. 17 (B) as a function of required torque TQ and engine speed N. 3 Stored in 2 and by accumulating this SO x amount S OX Z, the stored S0 x amount ⁇ S OX is calculated.
  • FIG. 18 shows the exhaust purification treatment routine. This routine is also executed by interruption at regular intervals.
  • N o x amount N o XA stored per unit time is calculated from the map shown in FIG. 17 (A).
  • this N0 XA is added to the N0 x amount ⁇ ⁇ ⁇ stored in the N0 X storage catalyst 1 7.
  • the differential pressure sensor ⁇ 8 detects the differential pressure ⁇ between the front and rear of the particulate filter 16.
  • step 65 it is determined whether or not the differential pressure ⁇ P has exceeded the allowable value PX.
  • the routine proceeds to step 66, where the temperature rise control of the particulate filter 16 is performed. .
  • This temperature rise control is performed by supplying the second amount Q B of fuel from the fuel supply valve 15 while maintaining the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 16 lean.
  • step 67 the unit time from the map shown in Figure 17 (B) SO x amount S OX Z stored per unit is calculated.
  • step 68 this S0 XZ is added to the S0 x amount ⁇ S0 X stored in the N0 x storage catalyst 17.
  • step 69 it is determined whether or not the storage S0 x amount ⁇ S ⁇ X exceeds the allowable value SX. If ⁇ S ⁇ X> SX, the routine proceeds to step 70, where N0 x storage catalyst 1 7 The temperature rise control for increasing the temperature TC of the fuel to the SO x release temperature TX s, that is, the supply control of the second amount QB of fuel from the fuel supply valve 15 is performed.
  • the second amount QB injected from the fuel injection valve 15 is much larger than the first amount QA. Therefore, when the second amount QB of fuel is supplied from the fuel injection valve 15, the exhaust purification is performed.
  • the temperature of catalyst 13 is raised rapidly. However, in this case, depending on the size of the exhaust purification catalyst 13, the temperature of the exhaust purification catalyst 13 may not rise to a target temperature of 600 ° C. or higher. Therefore, in this second embodiment, in such a case, the temperature of the exhaust gas discharged from the fuel chamber 2 is raised, or the exhaust gas is discharged from the combustion chamber 2 and shown in the arrow E in FIG. The amount of unburned HC flowing into 3 is increased.
  • the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 2 is raised by retarding the injection timing of the fuel injected from the fuel injection valve 3 into the combustion chamber 2.
  • the amount of retardation of the fuel injection timing at this time is a function of the required torque TQ and the engine speed N.
  • the small oxidation catalyst 14 undergoes thermal degradation. Therefore, in this second embodiment, when the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 2 is increased, the temperature of the small oxidation catalyst 14 reaches a predetermined allowable temperature, that is, there is a risk of causing thermal deterioration. When there is, the fuel supply amount from the fuel supply valve 15 is decreased and the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 2 is further increased.
  • the temperature of the exhaust purification catalyst 13 is increased to the target temperature by decreasing the amount of fuel supplied from the fuel supply valve 15 and further increasing the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 2. It is possible to prevent the small oxidation catalyst 14 from being thermally deteriorated.
  • the temperature of the exhaust purification catalyst 13 is increased by the oxidation reaction heat of the unburned HC generated in the exhaust purification catalyst 13, and thus the exhaust gas is exhausted.
  • the temperature of the purification catalyst 1 3 can be raised to the target temperature.
  • additional fuel is supplied from the fuel injection valve 3 into the combustion chamber 2 during the latter half of the expansion stroke or during the exhaust stroke, that is, during the period indicated by the broken line J in FIG. As a result, the amount of unburned HC discharged from the combustion chamber 2 is increased.
  • BDC is the exhaust bottom dead center
  • TDC is the intake top dead center
  • EX is the exhaust valve open period.
  • Figure 20 Additional fuel quantity QPB injected during the period indicated by dashed line J in Fig. 0 is a map of the map as shown in Figure 21 (B) as a function of required torque TQ and engine speed N. Is stored in the ROM 3 2 in advance.
  • the small oxidation catalyst 14 is thermally deteriorated. Therefore, in the second embodiment, when the amount of unburned HC discharged from the combustion chamber 2 is increased, the temperature of the small oxidation catalyst 14 reaches a predetermined allowable temperature, that is, as described above. Thus, when there is a risk of thermal degradation, the amount of fuel supplied from the fuel supply valve 15 is decreased and the amount of unburned HC discharged from the combustion chamber 2 is further increased.
  • the target temperature of the exhaust purification catalyst 1 3 is achieved. It is possible to prevent the small oxidation catalyst 14 from being thermally deteriorated.
  • the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 2 is raised or the combustion is performed while the fuel of the second amount QB is being supplied.
  • the amount of unburned HC discharged from chamber 2 is increased.
  • the temperature T B of the exhaust purification catalyst 13 rises rapidly.
  • the supply of the second amount Q B of fuel is stopped.
  • this second embodiment should be released the NO x storage catalyst 1 7 from the NO x by the reforming fuel flowing from the small oxidation catalyst 1 4, i.e. exhaust gas purification by the reforming fuel flowing from a small oxidation catalyst 1 4
  • the amount of unburned HC discharged from the combustion chamber 2 is also increased when exhaust purification is performed in the catalyst 13.
  • oxygen contained in the exhaust gas is used to oxidize the unburned HC, and thus the degree of leanness of the air-fuel ratio of the exhaust gas is reduced. 73958 lowered.
  • Air-fuel ratio of the exhaust gas reformed fuel amount degree of re Ichin of the air-fuel ratio is flowing out comes to small oxidation catalyst 1 4 low exhaust gas flows into the NO x storage catalytic 1 7 even if not many becomes richer You may release the better N_ ⁇ x from the NO x storage catalyst 1 7 and thus.
  • the additional fuel QPN injected during the period indicated by the broken line J in FIG. 2 is a function of the required torque TQ and the engine speed N as shown in FIG. ) Is stored in the ROM 32 in advance in the form of a map as shown in FIG.
  • this second embodiment should be released S_ ⁇ x from N_ ⁇ x storage catalyst 1 7 by the reforming fuel you outflow
  • the small oxidation catalyst 1 4 i.e. breaks flowing out from the small oxidation catalyst 1 4
  • the amount of unburned HC discharged from the combustion chamber 2 is also increased when exhaust purification treatment is performed in the exhaust purification catalyst 13 by quality fuel. If the amount of unburned HC discharged from the combustion chamber 2 is increased, the degree of leanness of the air-fuel ratio of the exhaust gas decreases as described above.
  • Air-fuel ratio of the exhaust gas reformed fuel amount degree of lean is flowing out comes to small oxidation catalyst 1 4 lower air-fuel ratio of the exhaust gas flows into the N_ ⁇ x storage catalytic 1 7 even if not so many Li pitch next, it is possible to emit a satisfactorily S_ ⁇ x from the NO x storage catalyst 1 7 and thus.
  • the additional fuel QPS injected during the period indicated by the broken line J in FIG. 20 to increase the amount of unburned HC emissions is shown in FIG. 2 as a function of the required torque TQ and the engine speed N. Pre-stored in R 0 M 3 2 in the form of a map as shown in 1 (D).
  • FIG. 22 shows an embodiment of the temperature rise control performed in step 66 and step 70 in FIG.
  • step 80 the second injected fuel amount QB injected from the fuel supply valve 15 is calculated, and then in step 81, the fuel injection timing of the fuel injection valve 3 is delayed.
  • the angular quantity ⁇ R is calculated.
  • step 82 it is judged if the temperature TA of the small oxidation catalyst 14 is higher than a predetermined allowable temperature TAX. If TA ⁇ TAX, jump to step 85.
  • step 85 fuel injection from the fuel injection valve 3 is performed based on the calculated retardation amount 0 R, and at this time, the temperature of the exhaust gas is raised.
  • step 86 fuel injection from the fuel supply valve 15 is performed based on the calculated injected fuel amount Q B.
  • the routine proceeds to step 83, where a predetermined amount A Q B is subtracted from the injected fuel amount Q B.
  • step 84 a predetermined delay amount is added to the retard amount 0R of the injection timing, and then the routine proceeds to step 85. Therefore, at this time, the injection amount from the fuel supply valve 15 is decreased, and the temperature of the exhaust gas is further increased.
  • FIG. 23 shows another embodiment of the temperature raising control performed in step 66 and step 70 in FIG.
  • step 90 the second injected fuel amount QB injected from the fuel supply valve 15 is calculated, and then in step 91, an additional fuel injected from the fuel injection valve 3 is calculated. Fuel quantity QPB is calculated.
  • step 92 it is judged if the temperature TA of the small oxidation catalyst 14 is higher than a predetermined allowable temperature TAX. If T A ⁇ T A X, jump to step 95.
  • step 95 fuel injection from the fuel injection valve 3 is performed based on the calculated additional fuel amount QPB, and at this time, the amount of unburned HC emissions is increased.
  • step 96 the calculated injected fuel quantity Q Based on B, fuel injection from the fuel supply valve 15 is performed.
  • step 93 a predetermined amount AQB is subtracted from the injected fuel amount QB.
  • step 94 a predetermined amount ⁇ QPB is added to the additional injection amount QPB, and then the routine proceeds to step 95. Therefore, at this time, the injection amount from the fuel supply valve 15 is decreased, and the amount of HC discharged from the combustion chamber 2 is increased.
  • FIG. 24 shows an example of the rich control performed in step 63 of FIG.
  • step 1 0 the third injected fuel amount QN injected from the fuel supply valve 15 is calculated, and then at step 1 0 1 the additional injected from the fuel injection valve 3 The amount of fuel QPN is calculated.
  • step 100 it is judged if the temperature TA of the small oxidation catalyst 14 is higher than a predetermined allowable temperature TAX. When T A ⁇ T A X, jump to step 1 0 5.
  • step 10 05 fuel injection from the fuel injection valve 3 is performed based on the calculated additional fuel amount Q P N, and at this time, the amount of unburned HC emission is increased.
  • step 106 fuel injection from the fuel supply valve 15 is performed based on the calculated injected fuel amount QN.
  • step 103 a predetermined amount ⁇ QN is subtracted from the injected fuel amount QN.
  • step 104 a predetermined amount ⁇ QPN is added to the additional injection amount QPN, and then the routine proceeds to step 105. Therefore, at this time, the injection amount from the fuel supply valve 15 is decreased, and the amount of exhaust H C from the combustion chamber 2 is increased.
  • FIG. 25 shows an example of the rich control performed in step 71 of FIG.
  • step 1 1 the fourth injected fuel amount QS injected from the fuel supply valve 15 is calculated, and then in step 1 1 1 the additional injected from the fuel injection valve 3 The fuel quantity QPS is calculated.
  • step 1 1 2 it is judged if the temperature TA of the small oxidation catalyst 14 is higher than a predetermined allowable temperature TAX. Jump to step 1 1 5 when TA ⁇ TAX.
  • Step 1 15 fuel injection is performed from the fuel injection amount 3 based on the calculated additional fuel amount Q P S. At this time, the amount of unburned HC emission is increased.
  • step 1 1 6 fuel injection from the fuel supply valve 15 is performed based on the calculated injected fuel amount Q S.
  • the routine proceeds to step 1 1 3 and a predetermined amount ⁇ Q S is subtracted from the injected fuel amount Q S.
  • step 1 1 4 a predetermined amount ⁇ Q P S is added to the additional injection amount Q P S, and then the routine proceeds to step 1 15. Therefore, at this time, the injection amount from the fuel supply valve 15 is decreased, and the amount of exhaust H C from the combustion chamber 2 is increased.
  • the exhaust purification catalyst when the temperature of the exhaust purification catalyst 1 3 is raised by the reformed fuel flowing out from the small oxidation catalyst 14, the exhaust purification catalyst is raised by increasing the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 2. 1 3 can be heated well, and small-sized oxidation catalyst 14 Unburned HC discharged from combustion chamber 2 when exhaust purification treatment is performed in exhaust purification catalyst 1 3 by reformed fuel flowing out from 4 By increasing the amount of exhaust gas, the exhaust gas purification catalyst 13 can perform the exhaust gas purification process satisfactorily.
  • the small oxidation catalyst 1 As described above, when the temperature of the exhaust purification catalyst 1 3 is raised, or when exhaust purification treatment is performed in the exhaust purification catalyst 1 3, the small oxidation catalyst 1 The fuel reformed by 4 is sent to the exhaust purification catalyst 13. However, when the fuel reformed by the small oxidation catalyst 14 is sent to the exhaust purification catalyst 1 3, a severe reformed fuel is generated at the inlet of the exhaust purification catalyst 1 3, that is, at the upstream end of the exhaust purification catalyst 1 3. Oxidation reaction occurs. As a result, an extremely large heat of oxidation reaction is generated, which causes a problem that the upstream end portion of the exhaust purification catalyst 1 3 is thermally deteriorated.
  • the activity at the upstream end of the exhaust purification catalyst 13 is reduced, so that the oxidation reaction at the upstream end of the exhaust purification catalyst 13 is suppressed, and thus the upstream end of the exhaust purification catalyst 13 is obtained. It is possible to prevent the part from being thermally deteriorated.
  • the heavy fuel adhering to the upstream end of the exhaust purification catalyst 1 3 evaporates as the temperature of the exhaust purification catalyst 1 3 rises, flows downstream in the exhaust purification catalyst 1 3, and is oxidized during that time.
  • the small-sized oxidation catalyst 1 4 so that a part of the fuel F injected from the fuel injection valve 15 flows through the side of the small-sized oxidation catalyst 14 as indicated by the arrow E.
  • the injection fuel spray region from the fuel supply valve 15 in a plane including the upstream end surface of the fuel is wider than the region of the upstream end surface. That is, the sprayed fuel spray area is expanded radially outward of the upstream end face of the small oxidation catalyst 14. If you do this 8
  • the peripheral part of the fuel spray flows around the small oxidation catalyst 14 toward the exhaust purification device 1 3.
  • FIG. 27 shows a modification of the small oxidation catalyst.
  • FIG. 27 (B) is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 27 (A).
  • a through hole 48 for fuel circulation extending in the flow direction of the exhaust gas is formed at the center of the small oxidation catalyst 14 and the small oxidation catalyst 14 is formed.
  • Fuel is injected from the fuel supply valve 15 toward the upstream end face of the catalyst 14. Therefore, in this modified example, a part of the injected fuel F is sent to the exhaust purification catalyst 13 through the through hole 48 as indicated by an arrow E.
  • fuel is intermittently injected from the fuel injection valve 15 during engine operation.
  • the injected fuel diffuses, so that part of the injected fuel, that is, light oil, does not flow into the small oxidation catalyst 14.
  • the small oxidation catalyst 14 passes through the side of the small oxidation catalyst 14 and flows into the exhaust purification catalyst 13.
  • the heavy fuel contained in the light oil is present at the upstream end of the exhaust purification catalyst 1 3.
  • the precious metal catalyst supported on the exhaust purification catalyst 13 is covered with this heavy fuel.
  • the activity at the upstream end of the exhaust purification catalyst 13 is reduced, so that the oxidation reaction at the upstream end of the exhaust purification catalyst 13 is suppressed. It is possible to prevent the upstream end from being thermally deteriorated.
  • the heavy fuel adhering to the upstream end of the exhaust purification catalyst 13 evaporates as the temperature of the exhaust purification catalyst 13 rises, flows downstream in the exhaust purification catalyst 13 and is oxidized during that time.
  • Fig. 28 shows an example of basic control of exhaust purification after engine start-up after intermittent injection from the fuel injection valve 15 continuously. This figure 28 also shows an example in which the temperature TX a at which the small oxidation catalyst 14 is activated is 200 ° C., and the temperature TX b at which the exhaust purification catalyst 1 3 is activated is 200 ° C. Has been shown to. FIG. 28 also shows changes in the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 13.
  • This figure 28 shows the quantity Q required to prevent thermal degradation of the exhaust purification catalyst 1 3.
  • the fuel supply timing is shown. From Figure 2 8, Fuel Q. It can be seen that the supply of is carried out immediately after the engine is started. Also, In the example shown in Figure 28, fuel Q. Supply for a certain time t. This fuel quantity Q Q is less than the first quantity QA.
  • FIG. 29 shows the basic control of exhaust purification. This routine is executed by interruption at regular intervals.
  • step 120 it is determined whether or not the fuel injection processing from the fuel injection valve 15 is being performed, that is, the fuel injection processing of the above-mentioned amounts of QA, QB, QN and QS. It is determined whether or not the process is being performed. If the fuel injection process is being performed, the process jumps to step 1 2 4, and if not, the process proceeds to step 1 2 1. In step 1 2 1, a certain time t after the last fuel injection from the fuel injection valve 15. It is determined whether or not elapses. When the fixed time tQ has not elapsed since the last fuel injection, the routine jumps to step 1 2 4, and when it has elapsed, the routine proceeds to step 1 2 2. In step 1 2 2, the fuel amount Q fl necessary to prevent thermal deterioration of the exhaust purification catalyst 1 3 is calculated, and then in step 1 2 3, this fuel injection process is performed.
  • step 1 24 it is determined whether or not the temperature T B of the exhaust purification catalyst 1 3 is higher than T x b shown in FIG. 28, that is, whether or not the exhaust purification catalyst 13 is activated.
  • the routine proceeds to step 1 2 5 and the temperature TA of the small oxidation catalyst 1 4 is higher than TX a shown in FIG. 28, that is, the small oxidation catalyst 14 is activated. It is determined whether or not When the small oxidation catalyst 14 is not activated, the routine proceeds to step 1 26 and the exhaust gas temperature raising control is started.
  • step 1 2 5 when it is determined in step 1 2 5 that the small oxidation catalyst 14 has been activated, the routine proceeds to step 1 2 7 where fuel injection of the first amount QA from the fuel supply valve 15 is started. Then in steps 1 2 8 exhaust The temperature rise control is stopped. On the other hand, when it is determined in step 1 24 that the exhaust purification catalyst 13 has been activated, the routine proceeds to step 1 29 where the injection of the first amount Q of fuel is stopped. Then go to step 1 2 8.
  • Fig. 30 (A) shows the smoke concentration SM i (S ⁇ gu SM 2 0 ' ⁇ SM i ⁇ ...) of the exhaust gas from the engine.
  • FIG. 30 (B) shows the deposit amount to the nozzle opening increases as the smoke concentration SM increases. As the amount of deposit increases, it becomes clogged.
  • the fuel Q from the fuel injection valve 15 when the deposit amount exceeds a certain value that is, when the integrated value of the smoke concentration exceeds a certain value. Is injected.
  • the injection amount Q is used to prevent the nozzle opening from being overheated by the cooling action of the injected fuel. As shown in FIG. 30 (C), it is increased as the exhaust temperature Te increases. Amount Q considering clogging. Even if fuel injection is performed at the same timing, it is possible to prevent thermal deterioration of the exhaust purification catalyst 13. Therefore, in this case, the amount of fuel injected intermittently continuously from the fuel injection valve 15 during engine operation.
  • Q c is an amount necessary to prevent thermal deterioration of the exhaust purification catalyst 1 3 and to prevent clogging of the nozzle port of the fuel supply valve 15.
  • Fig. 3 1 (A) it is shown in Fig. 3 1 (A).
  • the nozzle port of the fuel supply valve 15 is arranged in a recess formed on the inner wall surface of the exhaust pipe 12 so as not to be directly exposed to the high-temperature exhaust gas flow.
  • a trough-shaped fuel guide portion 14 b extending from the peripheral portion of the upstream end surface toward the upstream is formed on the upstream end surface of the small oxidation catalyst 14.
  • the fuel is injected from the fuel supply valve 15 toward the fuel guide 14b.
  • the small oxidation catalyst 14 is arranged in the peripheral portion in the exhaust pipe 12.
  • An oxidation catalyst 14 c extending over the entire cross-sectional surface of the exhaust pipe 12 is disposed, and the fuel is supplied in a partial region from the fuel supply valve 15 to the upstream end surface of the oxidation catalyst 14 c.
  • the oxidation catalyst portion 14 in the partial region where the fuel is supplied constitutes a small oxidation catalyst according to the present invention.
  • the small oxidation catalyst 14 is formed in the center of the exhaust pipe 12.
  • the small oxidation catalyst 1 4 is formed in the modification shown in FIG. 3 2 (B). Is formed in the periphery of the exhaust pipe 12.
  • the temperature of the small oxidation catalyst 14 rises due to the heat of oxidation reaction due to the oxidation of the fuel F injected from the fuel supply valve 15.
  • the temperature of the oxidation catalyst 14 c around 4 is also raised, and therefore, in these modifications, the exhaust gas purifying action is also performed in this oxidation catalyst 14 c portion.
  • the exhaust gas flow path in the exhaust pipe 1 2 toward the exhaust purification catalyst 1 3 is formed by a pair of flow paths 1 2 a and 12 b.
  • the pair of flow passages 1 2 a, 1 2 b A small oxidation catalyst 14 is arranged in one of the flow passages 12a. Fuel is injected from the fuel supply valve 15 toward the upstream end face of the small oxidation catalyst 14. Even in this modified example, when viewed from the exhaust purification catalyst 13, the small oxidation catalyst 14 is arranged in a partial region in the cross section of the upstream exhaust flow passage.
  • Fig. 33 shows various modifications of the exhaust purification treatment system. However, in any modification, the small oxidation catalyst 14 and the fuel supply valve 15 are arranged upstream of the exhaust purification catalyst 13 having an oxidation function.
  • the exhaust purification catalyst 13 is made of an oxidation catalyst as in the embodiment shown in FIG.
  • N0 x storage catalyst 1 7 is arranged immediately downstream of the oxidation catalyst 1 3
  • oxidation catalyst 80 and particulate filter 1 6 are arranged downstream of the NO x storage catalyst 1 7.
  • another fuel supply valve 81 is disposed upstream of the oxidation catalyst 80.
  • the exhaust purification catalyst 13 is composed of a NO x storage catalyst. This is downstream of New Omicron chi occlusion catalyst 1 3 Figure 3 3 (Alpha) similarly to the fuel supply valve 81, the catalyst 8 0 and Patikyu rate Fill evening 1 6 oxidation is disposed.
  • the fuel supply valve 8 1 when regenerating the particulate filter 16, the fuel supply valve 8 1 is used only from the fuel supply valve 8 1 or in addition to the fuel supply valve 15. Fuel is also supplied from.
  • the exhaust purification catalyst 13 is composed of an oxidation catalyst as in the embodiment shown in FIG. 1, and a particulate filter 16 is arranged immediately downstream of the oxidation catalyst 1 3. ing.
  • the exhaust gas purification catalyst 13 and the particulate filter 16 are in the exhaust gas in the presence of ammonia in the engine exhaust passage downstream.
  • the NO x selective reduction catalyst 82 capable of reducing the N_ ⁇ x of the aqueous urea solution feed valve 8 3 Togahai location for supplying urea water into N_ ⁇ x election selective reduction based catalyst 8 2.
  • the urea water supply valve 8 3 is supplied with an amount of urea water necessary to reduce N0 x contained in the exhaust gas, and NO x in the exhaust gas is urea water in the N0 x selective reduction catalyst 8 2. It is reduced by ammonia produced from
  • the fuel of the first amount QA is supplied from the fuel supply valve 15 as shown in FIG. 4 or FIG. As shown in 9, a second quantity of QB fuel is supplied. That is, one or both of the first quantity QA fuel and the second quantity QB fuel are supplied.

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Abstract

内燃機関において、機関排気通路内に酸化機能を有する排気浄化触媒（１３）が配置され、排気浄化触媒（１３）上流の機関排気通路内に小型酸化触媒（１４）と、小型酸化触媒（１４）に燃料を供給するための燃料供給弁（１５）とが配置される。排気浄化触媒（１３）を活性化させるときには燃料噴射弁（１５）からの供給燃料により小型酸化触媒（１４）を発熱させ、排気浄化触媒（１３）を更に昇温させるときには燃料供給弁（１５）からの供給燃料を増量して小型酸化触媒（１４）から改質燃料を排出させる。

Description

内燃機関の排気浄化装置
技術分野
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。 明
背景技術
機関排気通路内に、 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 N O xを吸蔵し書流入する排気ガスの空燃比 がリ ッチになると吸蔵した N〇xを放出する N〇x吸蔵触媒を配置し 、 N O x吸蔵触媒上流の機関排気通路内に排気通路の断面よりも小 さな断面を有する小型の燃料改質触媒を配置して機関から排出され た排気ガスの一部を燃料改質触媒内に流通させ、 N〇x吸蔵触媒か ら N〇xを放出すべきときには燃料改質触媒の上流側端面に向けて 燃料を噴射するようにした内燃機関が公知である （例えば特開 2 0 0 5— 1 2 7 2 5 7号公報を参照） 。
この内燃機関では N O x吸蔵触媒から N〇xを放出すべきときに噴 射された燃料は燃料改質触媒内において改質され、 改質された燃料 、 例えば H 2や C Oを含む還元能力の高い燃料が N〇x吸蔵触媒に送 り込まれる。 その結果、 Ν〇χ吸蔵触媒から放出された Ν Ο χが良好 に還元せしめられることになる。
しかしながらこのように改質された燃料を Ν〇χ吸蔵触媒に送り 込んでも Ν Ο χ吸蔵触媒が活性化していない場合のように Ν〇 χ吸蔵 触媒において還元反応が生じないときには Ν Ο χ吸蔵触媒に送り込 まれた改質燃料が Ν Ο χ吸蔵触媒を素通り し、 大気中に排出される という問題を生ずる。 このような問題が生じないようにするには燃 料改質触媒や N O x吸蔵触媒の状態に応じ目的に合った燃料改質触 媒への燃料の供給制御を行う必要がある。 発明の開示
本発明の目的は、 目的に合った量の燃料を供給するようにした内 燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
本発明によれば、 機関排気通路内に酸化機能を有する排気浄化触 媒を配置し、 排気浄化触媒上流の機関排気通路内に排気浄化触媒よ りも体積が小さくかつ排気浄化触媒に流入する排気ガスの一部が流 通する小型酸化触媒と、 小型酸化触媒に燃料を供給するための燃料 供給弁とを配置し、 燃料供給弁から供給された燃料により小型酸化 触媒で発生する酸化反応熱でもって排気浄化触媒を昇温させるとき には小型酸化触媒が発熱するのに必要な第 1 の量の燃料を燃料供給 弁から供給し、 燃料供給弁から供給された燃料を小型酸化触媒によ り改質して小型酸化触媒から流出する改質燃料により排気浄化触媒 を昇温させるとき、 或いは排気浄化触媒において排気浄化処理を行 うときには第 1の量より も多くの燃料を燃料供給弁から供給するよ うにした内燃機関の排気浄化装置が提供さされる。 図面の簡単な説明
図 1 は圧縮着火式内燃機関の全体図、 図 2は図 1 の小型酸化触媒 周りの拡大図、 図 3は Ν Ο χの吸放出作用を説明するための図、 図 4は燃料供給弁からの第 1の量 Q Αの燃料の供給制御を示すタイム チャー ト、 図 5は燃料供給弁からの第 1の量 Q Aの燃料の供給制御 を示すタイムチャー ト、 図 6は燃料供給弁からの第 2の量 Q Bの燃 料の供給制御を示すタイムチャート、 図 7は燃料供給弁からの第 2 の量 Q Bの燃料の供給制御を示すタイムチャー ト、 図 8は燃料供給 弁からの第 2の量 Q Bの燃料の供給制御を示すタイムチャート、 図 9は燃料供給弁からの第 2の量 Q Bの燃料の供給制御を示すタイム チャート、 図 1 0は燃料供給弁からの第 3の量 QNの燃料の供給制 御を示すタイムチャート、 図 1 1は燃料供給弁からの第 4の量 Q S の燃料の供給制御を示すタイムチャート、 図 1 2は燃料供給量 Q A , Q B , Q N, Q Sのマップを示す図、 図 1 3は触媒の活性化制御 を示すタイムチヤ一ト、 図 1 4は触媒の活性化制御を実行するため のフローチャート、 図 1 5は NO x放出制御とパティキユレ一トフ ィル夕の昇温制御を示すタイムチャート、 図 1 6は N〇x放出制御 と S〇x放出制御を示すタイムチャート、 図 1 7は吸蔵 NO x量 NO XAおよび吸蔵 S Ox量 S〇 X Zのマップを示す図、 図 1 8 は排気 浄化処理を実行するためのフローチャート、 図 1 9は小型酸化触媒 周りの拡大図を示す図、 図 2 0は追加燃料の噴射時期を示す図、 図 2 1 は遅角量 Θ Rおよび追加の燃料量 Q P B , Q P N, Q P Sのマ ップを示す図、 図 2 2は昇温制御を行うためのフローチャート、 図
2 3は昇温制御を行うためのフローチャート、 図 2 4は N〇x放出 のためのリ ッチ処理を行うためのフローチャート、 図 2 5は S〇x 放出のためのリ ッチ処理を行うためのフローチャート、 図 2 6は小 型酸化触媒周りの拡大図、 図 2 7は小型酸化触媒の変形例を示す図 、 図 2 8は排気浄化の基本的な制御を示すタイムチャート、 図 2 9 は排気浄化の基本的な制御を実行するためのフローチャート、 図 3 0はスモーク濃度等を示す図、 図 3 1は種々の変形例を示す図、 図
3 2は種々の変形例を示す図、 図 3 3は種々の変形例を示す図であ る。 発明を実施するための最良の形態
図 1 に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。 図 1 を参照すると、 1は機関本体、 2は各気筒の燃焼室、 3は各 燃焼室 2内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、 4 は吸気マニホルド、 5は排気マニホルドを夫々示す。 吸気マ二ホル ド 4は吸気ダク 卜 6を介して排気ターボチャージャ 7のコンプレツ サ 7 aの出口に連結され、 コンプレッサ 7 aの入口は吸入空気量検 出器 8 を介してエアクリーナ 9に連結される。 吸気ダク ト 6内には ステップモータにより駆動されるスロッ トル弁 1 0が配置され、 更. に吸気ダク ト 6周りには吸気ダク ト 6内を流れる吸入空気を冷却す るための冷却装置 1 1が配置される。 図 1 に示される実施例では機 関冷却水が冷却装置 1 1内に導かれ、 機関冷却水によって吸入空気 が冷却される。
一方、 排気マニホルド 5は排気ターボチャージャ 7の排気夕ービ ン 7 bの入口に連結され、 排気夕一ビン 7 bの出口は排気管 1 2を 介して酸化機能を有する排気浄化触媒 1 3 に連結される。 この排気 浄化触媒 1 3上流の機関排気通路内には、 即ち排気管 1 2内には排 気浄化触媒 1 3よりも体積が小さくかつ排気浄化触媒 1 3に流入す る排気ガスの一部が流通する小型酸化触媒 1 4が配置され、 この小 型酸化触媒 1 4上流の機関排気通路内には、 即ち排気管 1 2内には 小型酸化触媒 1 4に燃料を供給するための燃料供給弁 1 5が配置さ れる。
図 1 に示される実施例ではこの排気浄化触媒 1 3は酸化触媒から なり、 排気浄化触媒 1 3下流の、 即ち酸化触媒 1 3下流の機関排気 通路内には排気ガス中のパティキュレートを捕集するためのパティ キユレ一トフィル夕 1 6が配置される。 また、 図 1 に示される実施 例ではパティキュレートフィル夕 1 6下流の機関排気通路内に N〇 x吸蔵触媒 1 7が配置される。
排気マ二ホルド 5 と吸気マ二ホルド 4とは排気ガス再循環 （以下 、 E G Rと称す） 通路 1 8を介して互いに連結され、 E G R通路 1 8内には電子制御式 E G R制御弁 1 9が配置される。 また、 E G R 通路 1 8周りには E G R通路 1 8内を流れる E G Rガスを冷却する ための冷却装置 2 0が配置される。 図 1 に示される実施例では機関 冷却水が冷却装置 2 0内に導かれ、 機関冷却水によって E G Rガス が冷却される。 一方、 各燃料噴射弁 3は燃料供給管 2 1 を介してコ モンレール 2 2 に連結され、 このコモンレール 2 2は電子制御式の 吐出量可変な燃料ポンプ 2 3 を介して燃料タンク 2 4に連結される 。 燃料タンク 2 4内に貯蔵されている燃料は燃料ポンプ 2 3 によつ てコモンレール 2 2内に供給され、 コモンレール 2 2内に供給され た燃料は各燃料供給管 2 1 を介して燃料噴射弁 3に供給される。 電子制御ュニッ ト 3 0はデジタルコンピュータからなり、 双方向 性バス 3 1 によって互いに接続された R〇 M (リードオンリメモリ ) 3 2、 R AM (ランダムアクセスメモリ） 3 3、 C P U (マイク 口プロセッサ） 3 4、 入力ポート 3 5および出力ポート 3 6を具備 する。 小型酸化触媒 1 4の下流には小型酸化触媒 1 4の温度を検出 するための温度センサ 2 5が配置され、 パティキュレートフィル夕 1 6 の下流には酸化触媒 1 3又はパティキュレートフィルタ 1 6 の 温度を検出するための温度センサ 2 6が配置され、 N Ox吸蔵触媒 1 7の下流には N Ox吸蔵触媒 1 7の温度を検出するための温度セ ンサ 2 7が配置され、 これら温度センサ 2 5 , 2 6， 2 7の出力信 号は対応する AD変換器 3 7 を介して入力ポート 3 5に入力される また、 パティキュレートフィルタ 1 6にはパティキユレ一卜フィ ル夕 1 6の前後差圧を検出するための差圧センサ 2 8が取付けられ 、 この差圧センサ 2 8および吸入空気量検出器 8の出力信号は夫々 対応する AD変換器 3 7 を介して入力ポート 3 5に入力される。 7 クセルペダル 4 0にはアクセルペダル 4 0 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 4 1が接続され、 負荷センサ 4 1の 出力電圧は対応する A D変換器 3 7 を介して入力ポート 3 5に入力 される。 更に入力ポート 3 5にはクランクシャフ トが例えば 1 5 ° 回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ 4 2が接続さ れる。 一方、 出力ポート 3 6は対応する駆動回路 3 8 を介して燃料 噴射弁 3、 スロッ トル弁 1 0の駆動用ステップモー夕、 E G R制御 弁 1 9および燃料ポンプ 2 3に接続される。
図 2 ( A ) は図 1 における小型酸化触媒 1 4周りの拡大図を示し ており、 図 2 ( B ) は図 2 ( A ) において B— B線に沿ってみた断 面図を示している。 図 2 ( A ) , ( B ) に示される実施例では小型 酸化触媒 1 4は金属薄肉平板と金属薄肉波形板との積層構造からな る基体を有しており、 この基体の表面上に例えばアルミナからなる 触媒担体の層が形成されていると共にこの触媒担体上には白金 P t 、 ロジウム R d、 パラジウム P dのような貴金属触媒が担持されて いる。 なお、 この基体はコージライ トから形成することもできる。 図 2 ( A ) , ( B ) からわかるようにこの小型酸化触媒 1 4は排 気浄化触媒 1 3、 即ち酸化触媒 1 3に向かう排気ガスの全流路断面 よりも小さな断面、 即ち排気管 1 2の断面よりも小さな断面を有し ていると共に、 排気管 1 2内の中央において排気ガスの流れ方向に 延びる筒状をなしている。 なお、 図 2 ( A ) , ( B ) に示される実 施例では小型酸化触媒 1 4は円筒状外枠 1 4 a内に配置されており 、 この円筒状外枠 1 4 aは複数のステー 2 9 によって排気管 1 2内 に支持されている。
酸化触媒 1 3は例えば白金 P t のような貴金属触媒を担持したモ ノ リス触媒から形成されている。 これに対し図 1 に示される実施例 ではパティキュレートフィルタ 1 6上には貴金属触媒は担持されて いない。 しかしながらパティキュレートフィル夕 1 6上に白金 P t のような貴金属触媒を担持させることもでき、 この場合には酸化触 媒 1 3を省略することもできる。
一方、 図 1 に示される NO x吸蔵触媒 1 7 もその基体上には例え ばアルミナからなる触媒担体が担持されており、 図 3はこの触媒担 体 4 5の表面部分の断面を図解的に示している。 図 3 に示されるよ うに触媒担体 4 5の表面上には貴金属触媒 4 6が分散して担持され ており、 更に触媒担体 4 5の表面上には N Ox吸収剤 4 7の層が形 成されている。
図 3に示される例では貴金属触媒 4 6 として白金 P tが用いられ ており、 N Ox吸収剤 4 7 を構成する成分としては例えばカリウム K、 ナトリウム N a、 セシウム C s のようなアルカリ金属、 バ Uゥ ム B a、 カルシウム C aのようなアルカリ土類、 ランタン L a、 ィ ッ トリウム Yのような希土類から選ばれた少なく とも一つが用いら れている。
機関吸気通路、 燃焼室 2および NOx吸蔵触媒 1 7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） の比を排気ガスの空 燃比と称すると、 N〇 x吸収剤 4 7は排気ガスの空燃比がリーンの ときには N Oxを吸蔵し、 排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵 した NOxを放出する N Oxの吸放出作用を行う。
即ち、 NOx吸収剤 4 7 を構成する成分としてバリウム B aを用 いた場合を例にとって説明すると、 排気ガスの空燃比がリーンのと き、 即ち排気ガス中の酸素濃度が高いときには排気ガス中に含まれ る NOは図 3に示されるように白金 P t 4 6上において酸化されて N O 2となり、 次いで N〇 x吸収剤 4 7内に吸収されて炭酸バリウム B a C〇3と結合しながら硝酸イオン N〇3-の形で N Ox吸収剤 4 7 内に拡散する。 このようにして N〇xが N〇x吸収剤 4 7内に吸蔵さ れる。 排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金 P t 4 6の表面で NO 2が生成され、 N〇 x吸収剤 4 7の N〇 x吸収能力が飽和しない限り N 〇 2が N〇 x吸収剤 4 7内に吸収されて硝酸イオン N O 3が生成され る。
これに対し、 排気ガスの空燃比がリッチ或いは理論空燃比にされ ると排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向 （N〇3- →N02) に進み、 斯く して NOx吸収剤 4 7内の硝酸イオン N〇3一 が N〇 2の形で N O x吸収剤 4 7から放出される。 次いで放出された NOxは排気ガス中に含まれる未燃 H C , C Oによって還元される このように排気ガスの空燃比がリーンであるとき、 即ちリーン空 燃比のもとで燃焼が行われているときには排気ガス中の N 0!^SN 〇 x吸収剤 4 7内に吸蔵される。 しかしながらリーン空燃比のもと での燃焼が継続して行われるとその間に N〇x吸収剤 4 7の 〇!(吸 収能力が飽和してしまい、 斯く して N〇 吸収剤 4 7 により N〇 xを 吸収できなくなってしまう。 そこで本発明による実施例では N〇x 吸収剤 4 7の吸収能力が飽和する前に燃料供給弁 1 5から燃料を供 給することによって排気ガスの空燃比を一時的にリ ッチにし、 それ によって NOx吸収剤 4 7から N〇xを放出させるようにしている。
ところで排気ガス中には S Ox、 即ち S〇 2が含まれており、 この S〇2が NOx吸蔵触媒 1 7 に流入するとこの S〇2は白金 P t 4 6に おいて酸化されて S〇 3となる。 次いでこの S O 3は N O x吸収剤 4 7 内に吸収されて炭酸バリゥム B a C 03と結合しながら、 硫酸ィォ ン S 04 の形で NO x吸収剤 4 7内に拡散し、 安定した硫酸塩 B a S 04を生成する。 しかしながら NOx吸収剤 4 7が強い塩基性を有 するためにこの硫酸塩 B a S〇4は安定していて分解しづらく、 排 気ガスの空燃比を単にリ ッチにしただけでは硫酸塩 B a S Ο,,は分 解されずにそのまま残る。 従って N〇x吸収剤 4 7内には時間が経 過するにつれて硫酸塩 B a S〇4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 N〇x吸収剤 4 7が吸収しうる N〇x量が低 下することになる。 即ち、 N〇x吸蔵触媒 1 7がィォゥ被毒を生ず ることになる。
ところでこの場合、 N O x吸蔵触媒 1 7の温度を 6 0 0 °C以上の S〇x放出温度まで上昇させた状態で N O x吸蔵触媒 1 7 に流入する 排気ガスの空燃比をリ ッチにすると N O x吸収剤 4 7から S〇 xが放 出される。 そこで本発明では N〇x吸蔵触媒 1 7がィォゥ被毒を生 じたときには燃料供給弁 1 5から燃料を供給することによって N O x吸蔵触媒 1 7の温度を S〇x放出温度まで上昇させ、 N〇x吸蔵触媒 1 7に流入する排気ガスの空燃比をリ ッチにして N O x吸蔵触媒 1 7から S O xを放出させるようにしている。
さて、 図 2に示される実施例では燃料供給弁 1 5 のノズルロは排 気管 1 2の断面の中央に配置されており、 このノズル口から小型酸 化触媒 1 4の上流側端面に向けて、 燃料 F、 即ち軽油 Fが噴射され る。 このとき小型酸化触媒 1 4が活性化していれば小型酸化触媒 1 4内で燃料が酸化せしめられ、 このとき発生する酸化反応熱によつ て小型酸化触媒 1 4が昇温せしめられる。
ところで小型酸化触媒 1 4内は流路抵抗が大きいので小型酸化触 媒 1 4内を流れる排気ガス量は少ない。 また、 小型酸化触媒 1 4内 で酸化反応が生じると小型酸化触媒 1 4内でガスが膨張するために 小型酸化触媒 1 4内を流れる排気ガス量が更に減少し、 また酸化反 応によりガス温が上昇するとガスの粘性が高くなるために小型酸化 触媒 1 4内を流れる排気ガス量が更に減少する。 従って小型酸化触 媒 1 4内における排気ガスの流速は排気管 1 2内を流れる排気ガス の流速に比べてかなり遅い。 このように小型酸化触媒 1 4内における排気ガスの流速が遅いの で小型酸化触媒 1 4内における酸化反応は活発となり、 また小型酸 化触媒 1 4の体積が小さいので小型酸化触媒 1 4の温度は急速にか なり高温まで上昇する。 また、 小型酸化触媒 1 4の温度が高くなる と炭素数の多い燃料中の炭化水素が分解して炭素数の少ない反応性 の高い炭化水素が生成される。 即ち燃料が反応性の高い燃料に改質 される。 従って、 小型酸化触媒 1 4に燃料が供給されると小型酸化 触媒 1 4は一方では急速に発熱する急速発熱器を構成し、 他方では 改質された燃料を排出する改質燃料排出器を構成する。
ところで例えば酸化触媒 1 3が活性化していないときに小型酸化 触媒 1 4から改質された燃料を排出させるとこの改質燃料は酸化触 媒 1 3で酸化されることなく酸化触媒 1 3 を素通り し、 斯く して改 質燃料が大気中に排出されてしまうという問題を生ずる。 また、 小 型酸化触媒 1 4が活性化していないときに燃料供給弁 1 5から燃料 を供給した場合にも燃料が大気中に排出されてしまうという問題が 生ずる。
本発明による第 1実施例ではこのような問題を生ずることのない 、 目的に応じた最適な燃料供給制御が行われており、 以下図 4から 図 1 1 を参照しつつ本発明による第 1実施例において実行されてい る燃料供給制御について順次説明する。 なお、 図 4から図 1 1 は燃 料供給弁 1 5からの燃料噴射量 Q、 小型酸化触媒 1 4の温度 T A、 および排気浄化触媒 1 3の温度 T Bの変化を示しており、 図 4から 図 1 1 において時刻 t。は昇温等何らかの目的のために燃料供給弁 1 5から燃料の噴射を開始すべき指令が発せられたときを示してい る。 また、 図 4から図 1 1 は小型酸化触媒 1 4および排気浄化触媒 1 3のいずれも 2 0 0 °Cにおいて活性化する場合を例にとって示し ている。 まず初めに図 4および図 5について説明するとこれら図 4および 図 5は小型酸化触媒 1 4の発生する酸化反応熱によって排気挣化触 媒 1 3 を活性化させるようにした場合を示している。 なお、 図 4お よび図 5の排気浄化触媒 1 3の温度 T Bの変化を示す線図において 破線は、 機関始動時におけるように排気浄化触媒 1 3が活性化して いないときに時刻 t Dにおいて排気浄化触媒 1 3 を活性化すべく燃 料の噴射指令が発せられた場合を示しており、 実線は、 時刻 t 0に おいて排気浄化触媒 1 3が活性化している状態から非活性状態にな つたときに排気浄化触媒 1 3を活性化すべく燃料の噴射指令が発せ られた場合を示している。
図 4は小型酸化触媒 1 4の温度 T Aからわかるように時刻 t 0に おいて小型酸化触媒 1 4が活性化していない場合を示している。 小 型酸化触媒 1 4が活性化していないときに燃料供給弁 1 5から燃料 を噴射させてもこの噴射燃料は小型酸化触媒 1 4において酸化反応 せず、 小型酸化触媒 1 4を素通り して大気中に排出されることにな る。 従ってこの場合には図 4に示されるように小型酸化触媒 1 4が 活性化した後に燃料供給弁 1 5からの燃料噴射が開始される。
燃料供給弁 1 5からの燃料噴射が開始されるとこの噴射燃料は小 型酸化触媒 1 4内で酸化せしめられ、 このとき小型酸化触媒 1 4で 発生する酸化反応熱によって排気浄化触媒 1 3が昇温せしめられる 。 このとき排気浄化触媒 1 3は非活性状態にあるのでこのとき小型 酸化触媒 1 4から改質燃料が排出されるとこの改質燃料は排気浄化 触媒 1 3 を素通り して大気中に排出されることになる。
従ってこのときには小型酸化触媒 1 4が発熱するのに必要な第 1 の量 Q Aの燃料が燃料供給弁 1 5から供給されることになる。 この 場合実際には、 小型酸化触媒 1 4から改質燃料を全く排出させない ようにするのは困難である。 従って本発明ではこの第 1 の量 Q Aは 小型酸化触媒 1 4からの改質燃料の流出を抑制しつつ小型酸化触媒 1 4が発熱するのに必要な量とされている。
即ち、 図 4に示される例では排気浄化触媒 1 3が活性化していな いとき、 又は排気浄化触媒 1 3が活性化している状態から非活性状 態になったときに排気浄化触媒 1 3を活性化すべきときには燃料供 給弁 1 5から第 1の量 Q Aの燃料が供給され、 この場合小型酸化触 媒 1 4が活性化していないときには小型酸化触媒 1 4が活性化した 後に第 1 の量 Q Aの燃料の供給が開始される。
一方、 図 5は時刻 t flにおいて小型酸化触媒 1 4が活性化してい る場合を示している。 この場合には図 5に示されるように時刻 t 0 になると燃料供給弁 1 5からただちに第 1の量 Q Aの燃料の供給が 開始される。 なお、 図 4および図 5に示すいずれの場合でも燃料供 給弁 1 5からは間欠的にパルス状に燃料が供給され、 排気浄化触媒 1 3が活性化すると燃料の供給が停止される。
図 6から図 9は、 燃料供給弁 1 5から供給された燃料を小型酸化 触媒 1 4により改質して小型酸化触媒 1 4から流出する改質燃料に より排気浄化触媒 1 3を昇温させるときの燃料の供給制御を示して おり、 このときには第 1の量 Q Aよりも多い第 2の量 Q Bの燃料が 燃料供給弁 1 5から間欠的に噴射される。
例えばパティキュレートフィル夕 1 6上に堆積したパティキユレ ートを燃焼させるためにはパティキュレートフィル夕 1 6の温度を 6 0 0 °C程度まで上昇させる必要があり、 また N〇x吸蔵触媒 1 7 から S〇xを放出させる場合にも N〇x吸蔵触媒 1 7の温度を 6 0 0 °C以上の S〇x放出温度まで上昇させる必要がある。 このような場 合には小型酸化触媒 1 4から多量の改質燃料を排出させてこの改質 燃料を排気浄化触媒 1 3内で酸化させ、 このとき発生する酸化反応 熱でもってパティキュレートフィルタ 1 6又は N〇x吸蔵触媒 1 7 が昇温せしめられる。
小型酸化触媒 1 4から多量の改質燃料を排出させるには、 即ち第 1の量 Q Aのときに比べて小型酸化触媒 1 4からの改質燃料の流出 量を増大させるには燃料供給弁 1 5からの燃料噴射量を増大する必 要があり、 従ってこのとき噴射される第 2 の量 Q Bは第 1 の量 Q A に比べてかなり増大される。 燃料噴射量が増大されると小型酸化触 媒 1 4の温度が第 1の量 Q Aのときに比べて更に高くなるために小 型酸化触媒 1 4の酸化反応熱によっても排気浄化触媒 1 3は昇温さ れ、 また小型酸化触媒 1 3が高温になると燃料の改質が更に促進さ れるので排気浄化触媒 1 3における燃料の酸化反応は更に促進され る。 従って排気浄化触媒 1 3は急速に昇温せしめられることになる 図 6および図 7は排気浄化触媒 1 3が活性化しているときに排気 浄化触媒 1 3 を昇温させる場合を示している。 なおこの場合、 図 6 および図 7 における時刻 t。は排気浄化触媒 1 3 を昇温すべき指令 が発生せしめられたときを示している。
図 6は時刻 t。において小型酸化触媒 1 4が活性化していない場 合を示している。 この場合には小型酸化触媒 1 4が活性化すると第 2の量 Q Bの燃料の供給が開始される。 これに対し、 図 7は時刻 t 0において小型酸化触媒 1 4が活性化している場合を示している。 この場合にはただちに第 2の量 Q Bの燃料の供給が開始される。 図 8および図 9は排気浄化触媒 1 3が活性化していないときに時 刻 t Dにおいて排気浄化触媒 1 3 を昇温すべき指令が発生された場 合を示している。 この場合には図 8および図 9 に示されるように第 1の量 Q Aを供給することによって小型酸化触媒 1 4を発熱させる ことにより排気浄化触媒 1 3が活性化した後に第 2の量 Q Bの燃料 の供給が開始される。 ただし、 図 8 に示されるように時刻 t。にお いて小型酸化触媒 1 4が活性化していないときには小型酸化触媒 1 4が活性化するのを待って第 1の量 Q Aの燃料の供給が開始される 図 6から図 9に示されるように第 2の量 Q Bの燃料の供給が開始 されると排気浄化触媒 1 3の温度 T Bは急速に上昇し、 排気浄化触 媒 1 3の温度 T Bが目標とする温度に達すると第 2の量 Q Bの燃料 の供給が停止される。
図 1 0は N Ox吸蔵触媒 1 7から N〇：(を放出すべく N Ox吸蔵触媒 1 7に流入する排気ガスの空燃比をリ ッチにする場合を示している 。 このときには燃料供給弁 1 5から第 1の量 QAおよび第 2の量 Q Bに比べて単位時間当りにおける供給量の多い第 3の量 Q Nの燃料 が供給される。 なお、 この第 3の量 QNの燃料の供給は図 6から図 9に示される第 2の量 Q Bの燃料の供給と同じであって小型酸化触 媒 1 4および排気浄化触媒 1 3が共に活性化しているときに行われ る。
一方、 前述したように NOx吸蔵触媒 1 7 を S Ox放出温度まで昇 温させるときには第 1の量 QAよりも多い第 2の量 Q Bの燃料が供 給され、 図 1 1 は、 N〇x吸蔵触媒 1 7の温度が S Ox放出温度まで 上昇せしめられた後、 N〇x吸蔵触媒 1 7から S〇xを放出するため に N Ox吸蔵触媒 1 7の温度を S〇x放出温度に維持しつつ N〇x吸蔵 触媒 1 7に流入する排気ガスの空燃比をリ ッチにする場合を示して いる。 この場合には燃料供給弁 1 5から第 2の量 Q Bに比べて単位 時間当りにおける供給量の多い第 4の量 Q Sの燃料が間欠的に S〇 xの放出処理が完了するまで供給される。
なお、 本発明による実施例では第 1 の量 QA、 第 2の量 Q B、 第 3の量 QNおよび第 4の量 Q Sは図 1 2の （A) から （D) に示さ れるように機関の要求トルク T Qおよび機関回転数 Nの関数として マップの形で予め R O M 3 2内に記憶されている。
図 1 3は機関始動時における触媒活性化制御の一例を示している 。 この図 1 3 も、 小型酸化触媒 1 4の活性化する温度 T X aが 2 0 0 °Cであり、 排気浄化触媒 1 3の活性化する温度 T X bが 2 0 0 °C である場合を例にとって示されている。 なお、 図 1 3には排気浄化 触媒 1 3 に流入する排気ガスの空燃比 A / Fの変化も示されている 図 1 3に示される例では機関が始動されたときに小型酸化触媒 1 4が活性化していないときには小型酸化触媒 1 4が活性化するまで 排気ガスの温度を上昇せしめる排気昇温制御が行われ、 小型酸化触 媒 1 4が活性化すると排気浄化触媒 1 3が活性化するまで燃料供給 弁 1 5から第 1 の量 Q Aの燃料が供給される。 この排気昇温制御は 例えば燃焼室 2内への燃料噴射時期を遅らすことによって行われる このような排気昇温制御は機関運転中に排気浄化触媒 1 3が活性 化状態から非活性状態になったときにも行われる。 即ち、 本発明に よる実施例では排気浄化触媒 1 3 を活性化すべきときに小型酸化触 媒 1 4が活性化していないときには小型酸化触媒 1 4が活性化する まで燃焼室 2から排出される排気ガスの温度を上昇せしめる排気昇 温制御が行われる。 なお、 この排気昇温制御は行った方が好ましい が必ずしも行う必要はない。
図 1 4に触媒の活性化制御ルーチンを示す。 このルーチンは一定 時間毎の割込みによって実行される。
図 1 4を参照するとまず初めにステップ 5 0 において排気浄化触 媒 1 3 の温度 T Bが図 1 3に示される T X bよりも高いか否か、 即 ち排気浄化触媒 1 3が活性化しているか否かが判別される。 排気浄 化触媒 1 3が活性化していないときにはステップ 5 1 に進んで小型 JP2008/073958 酸化触媒 1 4の温度 TAが図 1 3 に示される T X aよりも高いか否 か、 即ち小型酸化触媒 1 4が活性化しているか否かが判別される。 小型酸化触媒 1 4が活性化していないときにはステップ 5 2に進ん で排気昇温制御が開始される
次いでステツフ 5 1 において小型酸化触媒 1 4が活性化したと判 断されるとステップ 5 3 に進んで燃料供給弁 1 5からの第 1 の量 Q
Aの燃料の噴射が開始される 。 次いでステップ 5 4では排気昇温制 御が停止される。 一 、 ステップ 5 0において排気浄化触媒 1 3が 活性化したと判断されたときにはステップ 5 5に進んで第 1の量 Q の燃料の噴射が停止される。 次いでステツプ 5 4に進む。
次に図 1 5から図 1 8 を参照しつつ排気浄化処理について説明す る。
本発明による実施例では NOx吸蔵触媒 1 7 に単位時間当り吸蔵 される NOx量 NO XAが要求トルク T Qおよび機関回転数 Nの関 数として図 1 7 ( A) に示すマップの形で予め R OM 3 2内に記憶 されており、 この N〇x量 NOXAを積算することによって N〇x吸 蔵触媒 1 7 に吸蔵された NO x量 Σ ΝΟ Χが算出される。 本発明に よる実施例では図 1 5に示されるようにこの N〇x量∑ N O Xが許 容値 NXに達する毎に燃料供給弁 1 5から第 3の量 Q Nの燃料が供 給される。 このとき NOx吸蔵触媒 1 7 に流入する排気ガスの空燃 比 A/Fが一時的にリ ッチにされ、 それによつて NOx吸蔵触媒 1 7から N〇xが放出される。
一方、 排気ガス中に含まれるパティキュレート、 即ち粒子状物質 はパティキユレ一 卜フィルタ 1 6上に捕集され、 順次酸化される。 しかしながら捕集される粒子状物質の量が酸化される粒子状物質の 量よりも多くなると粒子状物質がパティキュレートフィル夕 1 6上 に次第に堆積し、 この場合粒子状物質の堆積量が増大すると機関出 力の低下を招いてしまう。 従って粒子状物質の堆積量が増大したと きには堆積した粒子状物質を除去しなければならない。 この場合、 空気過剰のもとでパティキュレートフィル夕 1 6の温度を 6 0 0 X： 程度まで上昇させると堆積した粒子状物質が酸化され、 除去される 従って本発明による実施例ではパティキュレートフィル夕 1 6上 に堆積した粒子状物質の量が許容量を越えたときには排気ガスの空 燃比がリーンのもとでパティキュレートフィル夕 1 6の温度を上昇 させ、 それによつて堆積した粒子状物質を酸化除去するようにして いる。 具体的に言うと本発明による実施例では差圧センサ 2 8によ り検出されたパティキュレー トフィルタ 1 6の前後差圧△ Pが図 1 5に示されるように許容値 P Xを越えたときに堆積粒子状物質の量 が許容量を越えたと判断され、 このとき燃料供給弁 1 5から第 2の 量 Q Bの燃料が噴射される。 その結果、 パティキュレートフィル夕 1 6に流入する排気ガスの空燃比がリーンに維持されつつパティキ ュレートフィルタ 1 6の温度 Tが昇温せしめられる。 なお、 パティ キュレートフィルタ 1 6の温度 Tが高くなると N O x吸蔵触媒 1 7 から N〇 xが放出されるために捕獲されている N〇 x量∑ N〇 Xは減 少する。
一方、 前述したように N〇x吸蔵触媒 1 7から S〇xを放出させる には N O x吸蔵触媒 1 7 の温度を S O x放出温度まで上昇させかつ N 〇x吸蔵触媒 1 7に送り込まれる排気ガスの空燃比をリ ツチにする 必要がある。 そこで本発明による実施例では図 1 6 に示されるよう に N〇x吸蔵触媒 1 7に吸蔵されている 3〇：(量∑ 3 〇 Xが許容値 S Xに達したときには燃料供給弁 1 5から第 2 の量 Q Nの燃料が噴射 され、 それによつて N〇x吸蔵触媒 1 7の温度 T Cが N O x放出温度 T X s まで上昇せしめられる。 次いで燃料供給弁 1 5から第 4の量 P T/JP2008/073958
Q Sの燃料が噴射され、 それにより N O x吸蔵触媒 1 7の温度 T C が S〇x放出温度 T X s に維持されつつ NOx吸蔵触媒 1 7に流入す る排気ガスの空燃比がリッチとされる。
なお、 単位時間当り N〇x吸蔵触媒 1 7に吸蔵される S Ox量 S〇 X Zは要求トルク T Qおよび機関回転数 Nの関数として図 1 7 ( B ) に示すようなマップの形で予め R O M 3 2内に記憶されており、 この S Ox量 S OX Zを積算することにより吸蔵 S〇x量∑ S OXが 算出される。
図 1 8に排気浄化処理ルーチンを示す。 このルーチンも一定時間 毎の割込みによつて実行される。
図 1 8 を参照するとまず初めにステップ 6 0 において図 1 7 ( A ) に示すマップから単位時間当り吸蔵される N〇x量 N〇 X Aが算 出される。 次いでステップ 6 1ではこの N〇 X Aが N〇 X吸蔵触媒 1 7 に吸蔵されている N〇x量 Σ ΝΟ Χに加算される。 次いでステ ップ 6 2では吸蔵 N Ox量∑ N O Xが許容値 N Xを越えたか否かが 判別され、 ∑ N O X〉 N Xとなったときにはステップ 6 3に進んで N〇x吸蔵触媒に送り込まれる排気ガスの空燃比を一時的にリーン からリ ッチに切換えるリ ッチ処理、 即ち燃料供給弁 1 5から第 3の 量 QNの燃料を噴射する処理が行われ、 ∑ N O Xがクリアされる。
次いでステップ 6 4では差圧センサ 2 8によりパティキユレ一ト フィル夕 1 6の前後差圧 Δ Ρが検出される。 次いでステップ 6 5で は差圧 Δ Pが許容値 P Xを越えたか否かが判別され、 △ P > P Xと なったときにはステップ 6 6 に進んでパティキユレ一卜フィルタ 1 6の昇温制御が行われる。 この昇温制御はパティキュレートフィル 夕 1 6 に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持しつつ燃料供給 弁 1 5から第 2の量 Q Bの燃料を供給することによって行われる。
次いでステップ 6 7では図 1 7 ( B ) に示すマップから単位時間 当り吸蔵される S O x量 S OX Zが算出される。 次いでステップ 6 8ではこの S〇 X Zが N〇 x吸蔵触媒 1 7に吸蔵されている S〇 x量 ∑ S〇 Xに加算される。 次いでステップ 6 9では吸蔵 S〇x量∑ S 〇 Xが許容値 S Xを越えたか否かが判別され、 ∑ S〇X〉 S Xとな つたときにはステップ 7 0に進んで N〇 x吸蔵触媒 1 7の温度 T C を S Ox放出温度 TX s まで上昇させる昇温制御、 即ち燃料供給弁 1 5からの第 2の量 Q Bの燃料の供給制御が行われる。 次いでステ ップ 7 1では N〇x吸蔵触媒 1 7 に送り込まれる排気ガスの空燃比 をリ ッチに維持するリ ッチ処理、 即ち燃料供給弁 1 5から第 4の量 Qの燃料を噴射する処理が行われ、 ∑ S O Xがクリアされる。
次に本発明による第 2実施例について説明する。
前述したように燃料噴射弁 1 5から噴射される第 2の量 Q Bは第 1 の量 QAよりもかなり多く、 従って燃料噴射弁 1 5から第 2の量 Q Bの燃料が供給されると排気浄化触媒 1 3は急速に昇温せしめら れる。 しかしながらこの場合、 排気浄化触媒 1 3の大きさによって は排気浄化触媒 1 3の温度が 6 0 0 °C以上の目標温度まで上昇しな い場合がある。 そこでこの第 2実施例ではこのような場合、 燃料室 2から排出される排気ガスの温度を上昇させるか、 或いは燃焼室 2 から排出されて図 1 9の矢印 Eに示される如く排気浄化触媒 1 3に 流入する未燃 H Cの量を増大させるようにしている。
即ち、 燃焼室 2から排出される排気ガスの温度を上昇させると排 気浄化触媒 1 3は温度上昇し、 斯く して排気浄化触媒 1 3の温度を 目標とする温度まで上昇させることができるようになる。 この場合 、 この第 2実施例では例えば燃料噴射弁 3から燃焼室 2内に噴射さ れる燃料の噴射時期を遅角することによって燃焼室 2から排出され る排気ガスの温度が上昇せしめられる。 このときの燃料噴射時期の 遅角量 は要求トルク T Qおよび機関回転数 Nの関数として図 2 1 ( A ) に示されるようなマップの形で予め R O M 3 2内に記憶さ れている。
ところでこのように燃焼室 2から排出される排気ガスの温度を上 昇させたときに小型酸化触媒 1 4の温度が極度に高くなると小型酸 化触媒 1 4が熱劣化を生ずる。 そこでこの第 2実施例では燃焼室 2 から排出される排気ガスの温度を上昇させたときに小型酸化触媒 1 4の温度が予め定められる許容温度に達したとき、 即ち熱劣化を生 ずる危険性があるときには燃料供給弁 1 5からの燃料供給量を減少 させると共に燃焼室 2から排出される排気ガスの温度を更に上昇さ せるようにしている。
このように燃料供給弁 1 5からの燃料供給量を減少させると共に 燃焼室 2から排出される排気ガスの温度を更に上昇させることによ つて排気浄化触媒 1 3の温度を目標とする温度まで上昇させること ができると共に小型酸化触媒 1 4が熱劣化するのを阻止することが できる。
一方、 燃焼室 2から排出される未燃 H Cの量を増大させると排気 浄化触媒 1 3で発生するこれら未燃 H Cの酸化反応熱により排気浄 化触媒 1 3は温度上昇し、 斯く して排気浄化触媒 1 3の温度を目標 とする温度まで上昇させることができるようになる。 この場合、 こ の第 2実施例では燃料噴射弁 3から膨張行程の後半又は排気行程中 に、 即ち図 2 0において破線 Jで示される期間中に燃焼室 2内に追 加の燃料を供給することによって燃焼室 2から排出される未燃 H C の量が増大せしめられる。
なお、 図 2 0において B D Cは排気下死点、 T D Cは吸気上死点 、 E Xは排気弁の開弁期間を示している。 図 2 0の破線 Jで示され る期間中に噴射される追加の燃料量 Q P Bは要求トルク T Qおよび 機関回転数 Nの関数として図 2 1 ( B ) に示されるようなマップの 形で予め R O M 3 2内に記憶されている。
ところでこのように燃焼室 2から排出される未燃 H Cの量を増大 させたときに小型酸化触媒 1 4の温度が極度に高くなつた場合にも 小型酸化触媒 1 4が熱劣化を生ずる。 そこでこの第 2実施例では燃 焼室 2から排出される未燃 H Cの量を増大させたときに小型酸化触 媒 1 4の温度が予め定められた許容温度に達したとき、 即ち前述し たように熱劣化を生ずる危険性があるときには燃料供給弁 1 5から の燃料供給量を減少させると共に燃焼室 2から排出される未燃 H C の量を更に増大させるようにしている。
このように燃料供給弁 1 5からの燃料供給量を減少させると共に 燃焼室 2から排出される未燃 H Cの量を更に増大させることによつ て排気浄化触媒 1 3の温度を目標とする温度まで上昇させることが できると共に小型酸化触媒 1 4が熱劣化するのを阻止することがで きる。
この第 2実施例では図 6から図 9 に示されるように第 2の量 Q B の燃料が供給されている間、 燃焼室 2から排出される排気ガスの温 度が上昇せしめられるか、 或いは燃焼室 2から排出される未燃 H C の量が増大せしめられる。 その結果、 排気浄化触媒 1 3の温度 T B は急速に上昇する。 次いで排気浄化触媒 1 3 の温度 T Bが目標とす る温度に達すると第 2の量 Q Bの燃料の供給が停止される。
またこの第 2実施例では小型酸化触媒 1 4から流出する改質燃料 により N O x吸蔵触媒 1 7から N O xを放出すべきとき、 即ち小型酸 化触媒 1 4から流出する改質燃料により排気浄化触媒 1 3において 排気浄化処理を行うときにも燃焼室 2から排出される未燃 H Cの量 が増大せしめられる。 燃焼室 2から排出される未燃 H Cの量が増大 せしめられると排気ガス中に含まれる酸素はこれら未燃 H Cを酸化 するために使用され、 斯く して排気ガスの空燃比のリーンの度合が 73958 低くなる。
排気ガスの空燃比のリ一ンの度合が低くなると小型酸化触媒 1 4 から流出する改質燃料量がそれほど多くない場合でも N O x吸蔵触 媒 1 7に流入する排気ガスの空燃比はリッチとなり、 斯く して N O x吸蔵触媒 1 7から良好に N〇xを放出することができる。 なお、 こ のとき未燃 H Cの排出量を増大すべく図 2の破線 Jで示される期間 中に噴射される追加の燃料 Q P Nは要求トルク T Qおよび機関回転 数 Nの関数として図 2 1 ( C ) に示すようなマップの形で予め R O M 3 2内に記憶されている。
更にこの第 2実施例ではこのように小型酸化触媒 1 4から流出す る改質燃料により N〇x吸蔵触媒 1 7から S〇xを放出すべきとき、 即ち小型酸化触媒 1 4から流出する改質燃料により排気浄化触媒 1 3において排気浄化処理を行うときにも燃焼室 2から排出される未 燃 H Cの量が増大せしめられる。 燃焼室 2から排出される未燃 H C の量が増大せしめられると前述したように排気ガスの空燃比のリー ンの度合が低くなる。
排気ガスの空燃比のリーンの度合が低くなると小型酸化触媒 1 4 から流出する改質燃料量がそれほど多くない場合でも N〇x吸蔵触 媒 1 7に流入する排気ガスの空燃比はリ ッチとなり、 斯く して N O x吸蔵触媒 1 7から良好に S〇xを放出することができる。 なお、 こ のとき未燃 H Cの排出量を増大すべく図 2 0の破線 Jで示される期 間中に噴射される追加の燃料 Q P Sは要求トルク T Qおよび機関回 転数 Nの関数として図 2 1 ( D ) に示すようなマップの形で予め R 〇 M 3 2内に記憶されている。
この第 2実施例においても図 1 8に示される排気浄化処理ルーチ ンが用いられる。 なお、 図 2 2は図 1 8のステップ 6 6およびステ ップ 7 0 において行われる昇温制御の一実施例を示している。 図 2 2を参照するとまず初めにステップ 8 0において燃料供給弁 1 5から噴射される第 2の噴射燃料量 Q Bが算出され、 次いでステ ップ 8 1では燃料噴射弁 3の燃料噴射時期の遅角量 Θ Rが算出され る。 次いでステツプ 8 2では小型酸化触媒 1 4の温度 T Aが予め定 められた許容温度 T A Xよりも高いか否かが判別される。 T A≤ T A Xのときにはステップ 8 5にジャンプする。
ステップ 8 5では算出された遅角量 0 Rに基づいて燃料噴射弁 3 からの燃料噴射が行われ、 このとき排気ガスの温度が上昇せしめら れる。 次いでステップ 8 6では算出された噴射燃料量 Q Bに基づい て燃料供給弁 1 5からの燃料噴射が行われる。 一方、 ステップ 8 2 において T A > T A Xであると判別されたときにはステップ 8 3に 進んで噴射燃料量 Q Bから予め定められた量 A Q Bが減算される。 次いでステップ 8 4では噴射時期の遅角量 0 Rに予め定められた遅 角量 が加算され、 次いでステップ 8 5に進む。 従ってこのと きには燃料供給弁 1 5からの噴射量が減少せしめられ、 排気ガスの 温度が更に上昇せしめられる。
図 2 3は図 1 8のステップ 6 6およびステップ 7 0において行わ れる昇温制御の別の実施例を示している。
図 2 3 を参照するとまず初めにステップ 9 0 において燃料供給弁 1 5から噴射される第 2の噴射燃料量 Q Bが算出され、 次いでステ ップ 9 1では燃料噴射弁 3から噴射される追加の燃料量 Q P Bが算 出される。 次いでステップ 9 2では小型酸化触媒 1 4の温度 T Aが 予め定められた許容温度 T A Xよりも高いか否かが判別される。 T A≤ T A Xのときにはステップ 9 5にジャンプする。
ステップ 9 5では算出された追加の燃料量 Q P Bに基づいて燃料 噴射弁 3からの燃料噴射が行われ、 このとき未燃 H Cの排出量が増 大せしめられる。 次いでステップ 9 6では算出された噴射燃料量 Q Bに基づいて燃料供給弁 1 5からの燃料噴射が行われる。 一方、 ス テツプ 9 2において T A > T A Xであると判別されたときにはステ ップ 9 3に進んで噴射燃料量 Q Bから予め定められた量 A Q Bが減 算される。 次いでステップ 9 4では追加の噴射量 Q P Bに予め定め られた量 Δ Q P Bが加算され、 次いでステップ 9 5 に進む。 従って このときには燃料供給弁 1 5からの噴射量が減少せしめられ、 燃焼 室 2からの排出 H Cの量が増大せしめられる。
図 2 4は図 1 8のステップ 6 3において行われるリ ッチ制御の一 実施例を示している。
図 2 4を参照するとまず初めにステツプ 1 0 0 において燃料供給 弁 1 5から噴射される第 3の噴射燃料量 Q Nが算出され、 次いでス テツプ 1 0 1では燃料噴射弁 3から噴射される追加の燃料量 Q P N が算出される。 次いでステツプ 1 0 2では小型酸化触媒 1 4の温度 T Aが予め定められた許容温度 T A Xよりも高いか否かが判別され る。 T A≤ T A Xのときにはステップ 1 0 5にジャンプする。
ステップ 1 0 5では算出された追加の燃料量 Q P Nに基づいて燃 料噴射弁 3からの燃料噴射が行われ、 このとき未燃 H Cの排出量が 増大せしめられる。 次いでステップ 1 0 6では算出された噴射燃料 量 Q Nに基づいて燃料供給弁 1 5からの燃料噴射が行われる。 一方 、 ステップ 1 0 2において T A〉 T A Xであると判別されたときに はステップ 1 0 3 に進んで噴射燃料量 Q Nから予め定められた量△ Q Nが減算される。 次いでステップ 1 0 4では追加の噴射量 Q P N に予め定められた量△ Q P Nが加算され、 次いでステップ 1 0 5に 進む。 従ってこのときには燃料供給弁 1 5からの噴射量が減少せし められ、 燃焼室 2からの排出 H Cの量が増大せしめられる。
図 2 5は図 1 8のステップ 7 1 において行われるリ ッチ制御の一 実施例を示している。 図 2 5を参照するとまず初めにステップ 1 1 0において燃料供給 弁 1 5から噴射される第 4の噴射燃料量 Q Sが算出され、 次いでス テツプ 1 1 1では燃料噴射弁 3から噴射される追加の燃料量 Q P S が算出される。 次いでステップ 1 1 2では小型酸化触媒 1 4の温度 T Aが予め定められた許容温度 T A Xよりも高いか否かが判別され る。 T A≤ T A Xのときにはステップ 1 1 5にジャンプする。
ステップ 1 1 5では算出された追加の燃料量 Q P Sに基づいて燃 料噴射量 3からの燃料噴射が行われ、 このとき未燃 H Cの排出量が 増大せしめられる。 次いでステップ 1 1 6では算出された噴射燃料 量 Q Sに基づいて燃料供給弁 1 5からの燃料噴射が行われる。 一方 、 ステップ 1 1 2において T A > T A Xであると判別されたときに はステップ 1 1 3に進んで噴射燃料量 Q Sから予め定められた量 Δ Q Sが減算される。 次いでステップ 1 1 4では追加の噴射量 Q P S に予め定められた量△ Q P Sが加算され、 次いでステップ 1 1 5に 進む。 従ってこのときには燃料供給弁 1 5からの噴射量が減少せし められ、 燃焼室 2からの排出 H Cの量が増大せしめられる。
このようにこの第 2実施例では小型酸化触媒 1 4から流出する改 質燃料により排気浄化触媒 1 3 を昇温させるときには燃焼室 2から 排出される排気ガスの温度を上昇させることによって排気浄化触媒 1 3 を良好に昇温させることができ、 小型酸化触媒 1 4から流出す る改質燃料により排気浄化触媒 1 3において排気浄化処理を行うと きには燃焼室 2から排出される未燃 H Cの量を増大させることによ つて排気浄化触媒 1 3において良好に排気浄化処理を行うことがで きる。
次に本発明による第 3実施例について説明する。
前述したように排気浄化触媒 1 3 を昇温させるとき、 或いは排気 浄化触媒 1 3において排気浄化処理を行うときには小型酸化触媒 1 4により改質された燃料が排気浄化触媒 1 3に送り込まれる。 しか しながら小型酸化触媒 1 4により改質された燃料が排気浄化触媒 1 3 に送り込まれると排気浄化触媒 1 3の入口部分、 即ち排気浄化触 媒 1 3の上流側端部において激しい改質燃料の酸化反応が生じる。 その結果極めて大きな酸化反応熱が発生するために排気浄化触媒 1 3 の上流側端部が熱劣化するという問題を生ずる。
そこでこの第 3実施例では、 燃料供給弁 1 5から小型酸化触媒 1 4に燃料を供給する際には供給燃料の一部を図 2 6において矢印 E で示されるように小型酸化触媒 1 4に流入させることなく小型酸化 触媒 1 4の側方を通って排気浄化触媒 1 3 に流入させるようにして いる。 このように燃料供給弁 1 5からの供給燃料、 即ち軽油の一部 が排気浄化触媒 1 3に流入せしめられると排気浄化触媒 1 3の上流 側端部には軽油中に含まれる重質の燃料が付着し、 排気浄化触媒 1 3 に担持されている貴金属触媒等がこの重質の燃料によって覆われ てしまう。
その結果、 排気浄化触媒 1 3の上流側端部の活性が低下するため に排気浄化触媒 1 3の上流側端部における酸化反応が抑制され、 斯 く して排気浄化触媒 1 3の上流側端部が熱劣化するのを阻止できる ことになる。 排気浄化触媒 1 3の上流側端部に付着した重質の燃料 は排気浄化触媒 1 3の温度が上昇すると蒸発して排気浄化触媒 1 3 内を下流側に流れ、 その間に酸化せしめられる。
図 2 6に示される実施例では燃料噴射弁 1 5から噴射された燃料 Fの一部が矢印 Eで示される如く小型酸化触媒 1 4の側方を流通す るように、 小型酸化触媒 1 4の上流側端面を含む平面内における燃 料供給弁 1 5からの噴射燃料噴霧領域がこの上流側端面の領域より も広くされている。 即ち、 噴射燃料噴霧領域が小型酸化触媒 1 4の 上流側端面の半径方向外方まで広げられている。 このようにすると 8 燃料噴霧の周縁部が小型酸化触媒 1 4の周囲を排気浄化装置 1 3に 向けて流れることになる。
なお、 全噴射燃料を小型酸化触媒 1 4の上流側端面に衝突させた 場合でも衝突時の反射によってかなりの量の燃料が小型酸化触媒 1 4の側方を飛散する場合がある。 このような場合には全噴射燃料が 小型酸化触媒 1 4の上流側端面に向かうように燃料噴射弁 1 5から 燃料噴射を行う ことができる。
図 2 7 に小型酸化触媒の変形例を示す。 図 2 7 ( B ) は図 2 7 ( A ) の B— B断面に沿ってみた断面図を示している。 図 2 7 ( A ) ， ( B ) に示されるようにこの変形例では小型酸化触媒 1 4の中心 部に排気ガスの流れ方向に延びる燃料流通用貫通孔 4 8が形成され ており、 小型酸化触媒 1 4の上流側端面に向けて燃料供給弁 1 5か ら燃料が噴射される。 従ってこの変形例では噴射燃料 Fの一部が矢 印 Eで示されるように貫通孔 4 8内を通って排気浄化触媒 1 3 に送 り込まれる。
次に排気浄化触媒 1 3の熱劣化を防止するための別の実施例につ いて説明する。
この実施例では排気浄化触媒 1 3の熱劣化を防止するために燃料 噴射弁 1 5から機関運転中継続して燃料を間欠的に噴射するように している。 この場合燃料噴射弁 1 5からたとえ小型酸化触媒 1 4に 向けて燃料が噴射されたとしても噴射燃料が拡散するために噴射燃 料、 即ち軽油の一部は小型酸化触媒 1 4に流入せず、 小型酸化触媒 1 4の側方を通って排気浄化触媒 1 3に流入することになる。 この ように燃料供給弁 1 5からの噴射燃料、 即ち軽油の一部が排気浄化 触媒 1 3に流入せしめられると排気浄化触媒 1 3の上流側端部には 軽油中に含まれる重質の燃料が付着し、 排気浄化触媒 1 3に担持さ れている貴金属触媒等がこの重質の燃料によって覆われてしまう。 その結果、 前述したように排気浄化触媒 1 3の上流側端部の活性 が低下するために排気浄化触媒 1 3 の上流側端部における酸化反応 が抑制され、 斯く して排気浄化触媒 1 3 の上流側端部が熱劣化する のを阻止できることになる。 排気浄化触媒 1 3の上流側端部に付着 した重質の燃料は排気浄化触媒 1 3の温度が上昇すると蒸発して排 気浄化触媒 1 3内を下流側に流れ、 その間に酸化せしめられる。
ところで、 排気浄化触媒 1 3の熱劣化を防止するための排気浄化 触媒 1 3の上流側端部における酸化反応の抑制作用は機関運転中常 に継続して行わなければならず、 従って本発明では排気浄化触媒 1 3の熱劣化を防止するのに必要な量の燃料 Q Dが燃料供給弁 1 5か らの燃料噴射作用が行われているときを除いて機関始動直後から機 関が停止するまで継続して間欠的に燃料噴射弁 1 5から噴射される 図 2 8は機関始動後における排気浄化の基本的な制御の一例を示 している。 この図 2 8 も、 小型酸化触媒 1 4の活性化する温度 T X aが 2 0 0 °Cであり、 排気浄化触媒 1 3の活性化する温度 T X bが 2 0 0 °Cである場合を例にとって示されている。 なお、 図 2 8 には 排気浄化触媒 1 3に流入する排気ガスの空燃比 A / Fの変化も示さ れている。
図 2 8に示される例では機関が始動されたときに小型酸化触媒 1 4が活性化していないときには小型酸化触媒 1 4が活性化するまで 排気ガスの温度を上昇せしめる排気昇温制御が行われ、 小型酸化触 媒 1 4が活性化すると排気浄化触媒 1 3が活性化するまで燃料供給 弁 1 5から第 1 の量 Q Aの燃料が供給される。
この図 2 8には排気浄化触媒 1 3の熱劣化を防止するのに必要な 量 Q。の燃料の供給タイミングが示されている。 図 2 8から、 燃料 Q。の供給は機関始動後、 ただちに行われることがわかる。 また、 図 2 8に示される例では燃料 Q。の供給は一定時間 t。毎に行われて おり、 この燃料量 Q Qは第 1の量 Q Aよりも少ない。
図 2 9に排気浄化の基本的な制御を示す。 このルーチンは一定時 間毎の割込みによって実行される。
図 2 9 を参照するとまず初めにステツプ 1 2 0において燃料噴射 弁 1 5からの燃料の噴射処理が行われているか否か、 即ち前述した Q A , Q B , Q N , Q Sの量の燃料の噴射処理が行われているか否 かが判別される。 燃料の噴射処理が行われているときにはステツプ 1 2 4にジャンプし、 行われていないときにはステップ 1 2 1 に進 む。 ステップ 1 2 1では燃料噴射弁 1 5から最後に燃料が噴射され た後、 一定時間 t。が経過したか否かが判別される。 最後に燃料噴 射が行われてから一定時間 t Qが経過していないときにはステップ 1 2 4にジャンプし、 経過したときにはステップ 1 2 2に進む。 ス テツプ 1 2 2では排気浄化触媒 1 3の熱劣化を防止するのに必要な 燃料量 Q flが算出され、 次いでステップ 1 2 3においてこの燃料の 噴射処理が行われる。
次いでステップ 1 2 4では排気浄化触媒 1 3 の温度 T Bが図 2 8 に示される T X bよりも高いか否か、 即ち排気浄化触媒 1 3が活性 化しているか否かが判別される。 排気浄化触媒 1 3が活性化してい ないときにはステップ 1 2 5に進んで小型酸化触媒 1 4の温度 T A が図 2 8に示される T X aよりも高いか否か、 即ち小型酸化触媒 1 4が活性化しているか否かが判別される。 小型酸化触媒 1 4が活性 化していないときにはステップ 1 2 6に進んで排気昇温制御が開始 される。
次いでステップ 1 2 5において小型酸化触媒 1 4が活性化したと 判断されるとステップ 1 2 7 に進んで燃料供給弁 1 5からの第 1 の 量 Q Aの燃料の噴射が開始される。 次いでステップ 1 2 8では排気 昇温制御が停止される。 一方、 ステップ 1 2 4において排気浄化触 媒 1 3が活性化したと判断されたときにはステップ 1 2 9 に進んで 第 1 の量 Qの燃料の噴射が停止される。 次いでステップ 1 2 8に進 む。
一方、 排気浄化触媒 1 3 の熱劣化を防止するために燃料噴射弁 1 5から燃料 Q oを間欠的に噴射すると燃料噴射弁 1 5 の目詰まりも 同時に防止することができる。 次にこの目詰まりについて間単に説 明すると、 図 3 0 ( A ) は機関からの排出ガスのスモーク濃度 S M i ( S ^^ぐ S M 2 0' < S M i < ··· ) を示しており、 図 3 0 ( B ) に示されるようにスモーク濃度 S Mが高くなるほどノズル口へのデ ポジッ ト量が増大する。 デポジッ ト量が増大すると目詰まり しゃす くなる。
そこで目詰まりを考慮した場合にはデポジッ ト量が一定以上にな つたときに、 即ちスモーク濃度の積算値が一定値以上になったとき に燃料噴射弁 1 5から燃料 Q。が噴射される。 また、 排気ガス温 T eが高くなつたときに噴射燃料の冷却作用によりノズル口が過熱さ れるのを防止するために噴射量 Q。は図 3 0 ( C ) に示されるよう に排気温 T eが高くなるにつれて増大せしめられる。 目詰まりを考 慮した量 Q。およびタイミングで燃料噴射を行っても排気浄化触媒 1 3の熱劣化を防止することができ、 従ってこの場合には燃料噴射 弁 1 5から機関運転中継続して間欠的に噴射される燃料の量 Q cは 排気浄化触媒 1 3の熱劣化を防止しかつ燃料供給弁 1 5のノズル口 の目詰まりを防止するのに必要な量とされていることになる。
次に図 3 1および図 3 2を参照しつつ燃料供給弁 1 5の配置、 或 いは小型酸化触媒 1 4の配置又は形状に関する種々の変形例につい て順次説明する。
まず初めに図 3 1 ( A ) から説明するとこの図 3 1 ( A ) に示さ れる変形例では燃料供給弁 1 5のノズル口が高温の排気ガス流に直 接晒されないように排気管 1 2の内壁面上に形成された凹部内に配 置されている。
また、 図 3 1 ( B ) に示す変形例では小型酸化触媒 1 4の上流側 端面上に上流側端面の周縁部から上流に向けて延びる トラフ状の燃 料案内部 1 4 bが形成されており、 燃料供給弁 1 5から燃料案内部 1 4 bに向けて燃料が噴射される。 一方、 図 3 1 ( C ) に示される 変形例では小型酸化触媒 1 4は排気管 1 2内の周辺部に配置されて いる。
また、 図 3 2 ( A ) および図 3 2 ( B ) に示される変形例では、 排気浄化触媒 1 3上流の機関排気通路内に排気浄化触媒 1 3 に向か う排気ガスの全流路断面に亘つて延びる、 即ち排気管 1 2の全横断 面に亘つて延びる酸化触媒 1 4 cが配置されると共に燃料供給弁 1 5から酸化触媒 1 4 cの上流側端面の一部領域内に燃料が供給され 、 燃料の供給された一部領域内の酸化触媒部分 1 4が本発明で言う ところの小型酸化触媒を構成している。
なお、 図 3 2 ( A ) に示される変形例では小型酸化触媒 1 4は排 気管 1 2内の中央に形成されており、 図 3 2 ( B ) に示される変形 例では小型酸化触媒 1 4が排気管 1 2内の周辺部に形成されている 。 図 3 2 ( A ) , ( B ) に示される変形例でも燃料供給弁 1 5から 噴射された燃料 Fの酸化による酸化反応熱によって小型酸化触媒 1 4が昇温するがこのとき小型酸化触媒 1 4周りの酸化触媒 1 4 c部 分も昇温し、 斯く してこれらの変形例ではこの酸化触媒 1 4 c部分 においても排気ガスの浄化作用が行われる。
図 3 2 ( c ) に示される変形例では排気浄化触媒 1 3 に向かう排 気管 1 2内の排気ガスの流通路が分岐された一対の流通路 1 2 a， 1 2 bから形成されており、 これら一対の流通路 1 2 a , 1 2 bの うちの一方の流通路 1 2 a内に小型酸化触媒 1 4が配置されている 。 燃料供給弁 1 5からは小型酸化触媒 1 4の上流側端面に向けて燃 料が噴射される。 この変形例でも排気浄化触媒 1 3からみれば上流 側の排気流通路の横断面内における一部領域に小型酸化触媒 1 4が 配置されていることになる。
図 3 3は排気浄化処理システムの種々の変形例を示している。 し かしながらいずれの変形例においても酸化機能を有する排気浄化触 媒 1 3の上流に小型酸化触媒 1 4と燃料供給弁 1 5 とが配置されて いることには変りはない。
図 3 3 ( A ) に示される変形例では図 1 に示される実施例と同様 に排気浄化触媒 1 3が酸化触媒からなる。 しかしながらこの変形例 では酸化触媒 1 3のすぐ下流に N〇x吸蔵触媒 1 7が配置され、 N O x吸蔵触媒 1 7の下流に酸化触媒 8 0 とパティキュレートフィル 夕 1 6 とが配置されている。 更に酸化触媒 8 0の上流にはもう一つ の燃料供給弁 8 1が配置されている。
一方、 図 3 3 ( B ) に示す変形例では排気浄化触媒 1 3が N O x 吸蔵触媒から構成される。 この Ν Ο χ吸蔵触媒 1 3の下流には図 3 3 ( Α ) と同様に燃料供給弁 8 1、 酸化触媒 8 0およびパティキュ レートフィル夕 1 6が配置される。 図 3 3 ( A ) , ( Β ) に示され る実施例ではパティキュレー卜フィルタ 1 6を再生する際には燃料 供給弁 8 1のみから、 或いは燃料供給弁 1 5に加えて燃料供給弁 8 1からも燃料が供給される。
図 3 3 ( C ) に示される変形例では図 1 に示される実施例と同様 に排気浄化触媒 1 3が酸化触媒からなり、 酸化触媒 1 3のすぐ下流 にパティキユレ一卜フィルタ 1 6が配置されている。 しかしながら この変形例では排気浄化触媒 1 3およびパティキュレートフィルタ 1 6下流の機関排気通路内にアンモニアの存在のもとで排気ガス中 の N〇xを還元することのできる N O x選択還元触媒 8 2 と、 N〇x選 択還元触媒 8 2に尿素水を供給するための尿素水供給弁 8 3 とが配 置される。 尿素水供給弁 8 3からは排気ガス中に含まれる N〇xを 還元するのに必要な量の尿素水が供給され、 排気ガス中の N O xは N〇x選択還元触媒 8 2において尿素水から生成されたアンモニア によって還元される。
この変形例では N O x選択還元触媒 8 2を活性化すべきときには 図 4或いは図 5に示されるように燃料供給弁 1 5から第 1 の量 Q A の燃料が供給されるか、 或いは図 6から図 9に示されるように第 2 の量 Q Bの燃料が供給される。 即ち、 第 1 の量 Q Aの燃料又は第 2 の量 Q Bの燃料のいずれか一方又は双方が供給される。

Claims

1 . 機関排気通路内に酸化機能を有する排気浄化触媒を配置し、 該排気浄化触媒上流の機関排気通路内に該排気浄化触媒よりも体積 が小さくかつ排気浄化触媒に流入する排気ガスの一部が流通する小 型酸化触媒と、 該小型酸請化触媒に燃料を供給するための燃料供給弁 とを配置し、 該燃料供給弁から供給された燃料により小型酸化触媒 で発生する酸化反応熱でもって排気浄化触媒を昇温させるときには 小型酸化触媒が発熱するのに必要な第 1の量の燃料を燃料供給弁か ら供給し、 該燃料供給弁から供給された燃料を小型酸化触媒により 改質して小型酸化触媒から流出する改質燃囲料により排気浄化触媒を 昇温させるとき、 或いは排気浄化触媒において排気浄化処理を行う ときには上記第 1の量よりも多くの燃料を燃料供給弁から供給する ようにした内燃機関の排気浄化装置。
2 . 上記第 1 の量は小型酸化触媒からの改質燃料の流出を抑制し つつ小型酸化触媒が発熱するのに必要な量とされており、 上記第 1 の量よりも多くの燃料を燃料供給弁から供給するときには小型酸化 触媒からの改質燃料の流出量が増大せしめられる請求項 1 に記載の 内燃機関の排気浄化装置。
3 . 排気浄化触媒が活性化していないとき、 又は排気浄化触媒が 活性化している状態から非活性状態になったときに排気浄化触媒を 活性化すべきときには上記第 1 の量の燃料が供給され、 それによつ て小型酸化触媒が発熱せしめられる請求項 1 に記載の内燃機関の排 気浄化装置。
4 . 排気浄化触媒を活性化すべきときに小型酸化触媒が活性化し ていないときには小型酸化触媒が活性化した後に上記第 1の量の燃 料の供給が開始される請求項 3に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5 . 排気浄化触媒を活性化すべきときに小型酸化触媒が活性化し ていないときには小型酸化触媒が活性化するまで燃焼室から排出さ れる排気ガスの温度が上昇せしめられる請求項 4に記載の内燃機関 の排気浄化装置。
6 . 排気浄化触媒を昇温すべきときに排気浄化触媒が活性化して いないときには小型酸化触媒を発熱させることにより排気浄化触媒 が活性化した後に燃料供給弁から第 1の量よりも多い第 2の量の燃 料の供給が開始される請求項 1 に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7 . 排気浄化触媒を昇温すべきときに排気浄化触媒が活性化して いるときには、 小型酸化触媒が活性化していればただちに、 小型酸 化触媒が活性化していなければ小型酸化触媒が活性化した後に燃料 供給弁から上記第 1の量よりも多い第 2の量の燃料の供給が開始さ れる請求項 1 に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8 . 小型酸化触媒から流出する改質燃料により排気浄化触媒を昇 温させるとき、 或いは排気浄化触媒において排気浄化処理を行うと きには燃焼室から排出される排気ガスの温度を上昇させるか、 或い は燃焼室から排出される未燃 H Cの量を増大させるようにした請求 項 1 に記載の内燃機関の排気浄化装置。
9 . 燃焼室から排出される排気ガスの温度を上昇させたときに小 型酸化触媒の温度が予め定められた許容温度に達したときには燃料 供給弁からの燃料供給量を減少させると共に燃焼室から排出される 排気ガスの温度を更に上昇させるようにした請求項 8 に記載の内燃 機関の排気浄化装置。
1 0 . 燃焼室内に噴射される燃料の噴射時期を遅角することによ つて燃焼室から排出される排気ガスの温度が上昇せしめられる請求 項 8に記載の内燃機関の排気浄化装置。
1 1 . 燃焼室から排出される未燃 H Cの量を増大させたときに小 型酸化触媒の温度が予め定められた許容温度に達したときには燃料 供給弁からの燃料供給量を減少させると共に燃焼室から排出される 未燃 H Cの量を更に増大させるようにした請求項 8に記載の内燃機 関の排気浄化装置。
1 2 . 膨張行程の後半又は排気行程中に燃焼室内に追加の燃料を 供給することによって燃焼室から排出される未燃 H Cの量が増大せ しめられる請求項 8に記載の内燃機関の排気浄化装置。
1 3 . 上記燃料供給弁から小型酸化触媒に燃料を供給する際に供 給燃料の一部を小型酸化触媒に流入させることなく小型酸化触媒の 側方を通って排気浄化触媒に流入させるようにした請求項 1 に記載 の内燃機関の排気浄化装置。
1 4 . 上記燃料供給弁から小型酸化触媒の上流側端面に向けて燃 料が噴射され、 該上流側端面を含む平面内における燃料供給弁から の噴射燃料噴霧領域が該上流側端面の領域よりも広い請求項 1 3に 記載の内燃機関の排気浄化装置。
1 5 . 小型酸化触媒の中心部に排気ガスの流れ方向に延びる燃料 流通用貫通孔が形成されている請求項 1 3 に記載の内燃機関の排気 浄化装置。
1 6 . 上記燃料噴射弁から機関運転中継続して燃料を間欠的に噴 射するようにした請求項 1 に記載の内燃機関の排気浄化装置。
1 7 . 排気浄化触媒の熱劣化を防止するのに必要な量の燃料が、 燃料供給弁からの燃料噴射作用が行われているときを除いて機関始 動直後から機関が停止するまで継続して間欠的に燃料噴射弁から噴 射される請求項 1 6に記載の内燃機関の排気浄化装置。
1 8 . 燃料噴射弁から機関運転中継続して間欠的に噴射される燃 料の量は排気浄化触媒の熱劣化を防止しかつ燃料供給弁のノズルロ の目詰まりを防止するのに必要な量とされている請求項 1 6に記載 の内燃機関の排気浄化装置。
1 9 . 排気浄化触媒が酸化触媒からなると共に排気浄化触媒下流 の機関排気通路内に排気ガス中のパティキユレ一トを捕集するため のパティキユレ一卜フィル夕が配置され、 パティキュレー卜フィル 夕を再生すべくパティキュレートフィルタを昇温させるときには燃 料供給弁から上記第 1 の量よりも多い第 2の量の燃料が供給される 請求項 1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
2 0 . 排気浄化触媒は、 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 N〇 xを吸蔵し流入する排気ガスの空 燃比がリッチになると吸蔵した N O xを放出する N〇x吸蔵触媒から 構成されており、 N O x吸蔵触媒から N〇xを放出すべく排気ガスの 空燃比をリッチにするときには燃料供給弁から上記第 1 の量に比べ て単位時間当りにおける供給量の多い第 3の量の燃料が供給される 請求項 1 に記載の内燃機関の排気浄化装置。
2 1 . N〇x吸蔵触媒を S〇x放出温度まで昇温させるときには燃 料供給弁から上記第 1 の量よりも多い第 2の量の燃料が供給され、 N〇x吸蔵触媒から S O xを放出するために N〇x吸蔵触媒の温度を S 〇x放出温度に維持しつつ排気ガスの空燃比をリ ッチにするときに は燃料供給弁から上記第 2 の量に比べて単位時間当りにおける供給 量の多い第 4の量の燃料が供給される請求項 1 に記載の内燃機関の 排気浄化装置。
2 2 . 排気浄化触媒下流の機関排気通路内にアンモニアの存在の もとで排気ガス中の N O xを還元することのできる N O x選択還元触 媒と、 N O x選択還元触媒に尿素水を供給するための尿素水供給弁 とが配置されており、 N O x選択還元触媒を活性化すべきときには 燃料供給弁から上記第 1の量の燃料又は該第 1 の量の燃料よりも多 い第 2の量の燃料のいずれか一方が供給される請求項 1 に記載の内 燃機関の排気浄化装置。
2 3 . 上記小型酸化触媒は排気浄化触媒に向かう排気ガスの全流 路断面よりも小さな断面を有すると共に排気ガスの流れ方向に延び る筒状をなす請求項 1 に記載の内燃機関の排気浄化装置。
2 4 . 上記小型酸化触媒は排気浄化触媒に向かう排気ガスが流通 する排気管内の中央に配置されている請求項 2 3 に記載の内燃機関 の排気浄化装置。
2 5 . 上記小型酸化触媒は排気浄化触媒に向かう排気ガスが流通 する排気管内の周辺部に配置されている請求項 2 3に記載の内燃機 関の排気浄化装置。
2 6 . 排気浄化触媒に向かう排気ガスの流通路が一対の流通路か ら形成されており、 これら一対の流通路のうちの一方の流通路内に 上記小型酸化触媒が配置されている請求項 2 3 に記載の内燃機関の 排気浄化装置。
2 7 . 燃料供給弁から小型酸化触媒の上流側端面に向けて燃料が 噴射される請求項 2 3 に記載の内燃機関の排気浄化装置。
2 8 . 小型酸化触媒の上流側端面上に該上流側端面の周縁部から 上流に向けて延びる燃料案内部が形成されており、 燃料供給弁から 該燃料案内部に向けて燃料が噴射される請求項 2 3 に記載の内燃機 関の排気浄化装置。
2 9 . 排気浄化触媒上流の機関排気通路内に排気浄化触媒に向か う排気ガスの全流路断面に亘つて延びる酸化触媒が配置されると共 に燃料供給弁から該酸化触媒の上流側端面の一部領域内に燃料が供 給され、 燃料の供給された一部領域内の該酸化触媒部分が上記小型 酸化触媒を構成する請求項 1 に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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