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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-07
(45)【発行日】2023-08-16
(54)【発明の名称】触媒制御装置
(51)【国際特許分類】
F01N 3/18 20060101AFI20230808BHJP
F01N 3/08 20060101ALI20230808BHJP
F01N 3/20 20060101ALI20230808BHJP
F02D 43/00 20060101ALI20230808BHJP
F02D 45/00 20060101ALI20230808BHJP
【ＦＩ】
F01N3/18 Z
F01N3/08 A ZAB
F01N3/20 B
F02D43/00 301E
F02D45/00 360A
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020152906
(22)【出願日】2020-09-11
(65)【公開番号】P2022047158
(43)【公開日】2022-03-24
【審査請求日】2022-04-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000000170
【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】長岡 大治
(72)【発明者】
【氏名】猪股 浩典
【審査官】小川 克久
(56)【参考文献】
【文献】特開２００３－０９０２４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２１０５２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１２７１２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０３６１５４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０１Ｎ ３／１８
Ｆ０１Ｎ ３／０８
Ｆ０１Ｎ ３／２０
Ｆ０２Ｄ ４３／００
Ｆ０２Ｄ ４５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関の排気管に配置されたＮＯＸ吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を調節して、前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒におけるＮＯＸの吸蔵および還元を制御する触媒制御装置であって、前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒の温度を取得する取得部と、
前記排気ガスの空燃比を低下させてリッチ空燃比に制御するリッチ制御期間において、前記取得部で取得される前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒の温度が所定の閾値以下の場合に、前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒の温度が前記所定の閾値を超える場合と比較して、前記排気ガスの空燃比が高くなるように制御する空燃比制御部とを備え、
前記空燃比制御部は、前記リッチ制御期間を開始するときの前記ＮＯ Ｘ 吸蔵還元型触媒の温度が所定の閾値以下の場合に、前記ＮＯ Ｘ 吸蔵還元型触媒の温度が所定の閾値を超えるまでの間にわたって前記排気ガスの空燃比が高くなるように制御する触媒制御装置。
【請求項2】
内燃機関の排気管に配置されたＮＯＸ吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を調節して、前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒におけるＮＯＸの吸蔵および還元を制御する触媒制御装置であって、前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒の温度を取得する取得部と、
前記排気ガスの空燃比を低下させてリッチ空燃比に制御するリッチ制御期間において、前記取得部で取得される前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒の温度が所定の閾値以下の場合に、前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒の温度が前記所定の閾値を超える場合と比較して、前記排気ガスの空燃比が高くなるように制御する空燃比制御部とを備え、
前記所定の閾値は、温度に対する前記ＮＯ Ｘ 吸蔵還元型触媒の還元速度の変化に基づいて設定される触媒制御装置。
【請求項3】
前記空燃比制御部は、前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒の温度が低くなるほど前記排気ガスの空燃比が高くなるように制御する請求項１または２に記載の触媒制御装置。
【請求項4】
前記空燃比制御部は、前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比と前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒から流出する排気ガスの空燃比とが一致した場合に、前記リッチ制御期間を終了する請求項１～３のいずれか一項に記載の触媒制御装置。
【請求項5】
前記空燃比制御部は、前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒の温度が所定の閾値以下の場合に、前記排気ガスの空燃比をストイキ空燃比、または、リーン空燃比においてストイキ空燃比近傍に制御し、前記ＮＯＸ吸蔵還元型触媒の温度が所定の閾値を超える場合に、前記排気ガスの空燃比をリッチ空燃比に制御する請求項１～４のいずれか一項に記載の触媒制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、触媒制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、例えば内燃機関を備える車両において、排気ガスに含まれるＮＯＸ（窒素酸化物）を吸蔵および還元するＮＯＸ吸蔵還元型触媒（ＬＮＴ触媒、ＬＮＴ：Ｌｅａｎ ＮＯＸ Ｔｒａｐ）が排気管に配置されており、このＬＮＴ触媒を制御する触媒制御装置が実用化されている。ここで、ＬＮＴ触媒からスリップしたＮＯＸが排気管から外部に排出されるのを抑制することが求められている。
【0003】
そこで、ＮＯＸの排出を抑制する技術として、例えば、特許文献１には、内燃機関から排出されるＮＯｘを低減するための内燃機関の排気ガス浄化システムが開示されている。このシステムは、ＬＮＴ触媒と選択還元型触媒とを組み合わせることで、排気管から外部に排出されるＮＯＸの排出量を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０２０－０５１４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１の装置は、ＬＮＴ触媒からのＮＯＸのスリップ自体を抑制するものではないため、外部に排出されるＮＯＸの排出量を確実に抑制することが困難である。
【0006】
本開示は、外部に排出されるＮＯＸの排出量を確実に抑制する触媒制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示に係る触媒制御装置は、内燃機関の排気管に配置されたＮＯＸ吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を調節して、ＮＯＸ吸蔵還元型触媒におけるＮＯＸの吸蔵および還元を制御する触媒制御装置であって、ＮＯＸ吸蔵還元型触媒の温度を取得する取得部と、排気ガスの空燃比を低下させてリッチ空燃比に制御するリッチ制御期間において、取得部で取得されるＮＯＸ吸蔵還元型触媒の温度が所定の閾値以下の場合に、ＮＯＸ吸蔵還元型触媒の温度が所定の閾値を超える場合と比較して、排気ガスの空燃比が高くなるように制御する空燃比制御部とを備え、空燃比制御部は、リッチ制御期間を開始するときのＮＯ
Ｘ
吸蔵還元型触媒の温度が所定の閾値以下の場合に、ＮＯ
Ｘ
吸蔵還元型触媒の温度が所定の閾値を超えるまでの間にわたって排気ガスの空燃比が高くなるように制御するものである。
本開示に係る触媒制御装置は、内燃機関の排気管に配置されたＮＯ Ｘ 吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を調節して、ＮＯ Ｘ 吸蔵還元型触媒におけるＮＯ Ｘ の吸蔵および還元を制御する触媒制御装置であって、ＮＯ Ｘ 吸蔵還元型触媒の温度を取得する取得部と、排気ガスの空燃比を低下させてリッチ空燃比に制御するリッチ制御期間において、取得部で取得されるＮＯ Ｘ 吸蔵還元型触媒の温度が所定の閾値以下の場合に、ＮＯ Ｘ 吸蔵還元型触媒の温度が所定の閾値を超える場合と比較して、排気ガスの空燃比が高くなるように制御する空燃比制御部とを備え、所定の閾値は、温度に対するＮＯ Ｘ 吸蔵還元型触媒の還元速度の変化に基づいて設定されるものである。
本開示に係る触媒制御装置は、内燃機関の排気管に配置されたＮＯ Ｘ 吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を調節して、ＮＯ Ｘ 吸蔵還元型触媒におけるＮＯ Ｘ の吸蔵および還元を制御する触媒制御装置であって、ＮＯ Ｘ 吸蔵還元型触媒の温度を取得する取得部と、排気ガスの空燃比を低下させてリッチ空燃比に制御するリッチ制御期間において、取得部で取得されるＮＯ Ｘ 吸蔵還元型触媒の温度が所定の閾値以下の場合に、ＮＯ Ｘ 吸蔵還元型触媒の温度が所定の閾値を超える場合と比較して、排気ガスの空燃比が高くなるように制御する空燃比制御部とを備え、所定の閾値は、温度に対するＮＯ Ｘ 吸蔵還元型触媒の還元速度の変化に基づいて設定されるものである。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、外部に排出されるＮＯＸの排出量を確実に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示の実施の形態に係る触媒制御装置を備えた車両の構成を示す図である。
【図2】本実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図3】ＬＮＴ触媒の内部温度によらずに空燃比をリッチ制御した場合のＮＯＸおよび炭化水素のスリップ量を示すグラフである。
【図4】ＬＮＴ触媒の内部温度に応じて空燃比をリッチ制御した場合のＮＯＸおよび炭化水素のスリップ量を示すグラフである。
【図5】ＬＮＴ触媒の内部温度に応じた係数の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示に係る実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0011】
図１に、本開示の実施の形態に係る触媒制御装置を備えた車両の構成を示す。車両は、内燃機関１と、排気管２と、内燃機関制御部３と、浄化装置４とを有する。なお、車両としては、例えば、トラックなどの商用車が挙げられ、車両以外の適用としては移動体である船舶及び産業機械並びに定置式エンジン等が挙げられる。
【0012】
内燃機関１は、車両を駆動するためのもので、例えば、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程の４つの行程を繰り返す、いわゆる４ストローク機関から構成されている。内燃機関１としては、例えば、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。
【0013】
排気管２は、内燃機関１の排気口から外部に延びるように配置され、内燃機関１から排出される排気ガスを外部に排出する流路である。
【0014】
内燃機関制御部３は、内燃機関１を制御するもので、内燃機関１および浄化装置４の触媒制御装置８にそれぞれ接続されている。内燃機関制御部３は、例えば、吸気の流量、排気ガスの流量、燃料の供給およびエンジン回転数などを制御する。なお、燃料としては、例えば軽油が挙げられる。
【0015】
浄化装置４は、ＮＯＸ吸蔵還元型触媒（ＬＮＴ触媒）５と、入口ラムダセンサ６ａと、出口ラムダセンサ６ｂと、温度センサ７と、触媒制御装置８とを有する。入口ラムダセンサ６ａ、出口ラムダセンサ６ｂおよび温度センサ７は、それぞれ、触媒制御装置８の取得部９に接続されている。
【0016】
ＬＮＴ触媒５は、排気管２内に配置され、排気ガスに含まれるＮＯＸを吸蔵および還元して浄化する。例えば、ＬＮＴ触媒５は、白金などの貴金属触媒と、バリウムなどのアルカリ土類金属などで形成されるＮＯＸ吸蔵材とを担体に担持させた成型体から構成することができる。これにより、ＬＮＴ触媒５は、排気ガスがリーン空燃比、すなわちストイキ空燃比（空気過剰率＝１）より燃料比率が低い空燃比のときに、排気ガスに含まれるＮＯＸをＮＯＸ吸蔵材に吸蔵する。そして、ＬＮＴ触媒５は、排気ガスがリッチ空燃比、すなわちストイキ空燃比より燃料比率が高い空燃比にされると、酸素濃度が減少すると共に一酸化炭素および炭化水素などの還元剤量が増加するため、貴金属触媒の三元機能により、ＮＯＸ吸蔵材に吸蔵されたＮＯＸを還元剤と反応させて窒素などに還元して浄化する。
なお、本開示において、空燃比は、空気過剰率で表すものとする。
なお、本開示において、空燃比は、空気過剰率で表すものとする。
【0017】
入口ラムダセンサ６ａは、排気管２においてＬＮＴ触媒５の上流側に配置され、ＬＮＴ触媒５に流入する排気ガスの空燃比を検出する。すなわち、入口ラムダセンサ６ａは、ＬＮＴ触媒５がＮＯＸと反応する前の空燃比を検出する。
【0018】
出口ラムダセンサ６ｂは、排気管２においてＬＮＴ触媒５の下流側に配置され、ＬＮＴ触媒５から流出する排気ガスの空燃比を検出する。すなわち、出口ラムダセンサ６ｂは、ＬＮＴ触媒５がＮＯＸと反応した後の空燃比を検出する。
【0019】
温度センサ７は、排気管２においてＬＮＴ触媒５の上流側に配置され、ＬＮＴ触媒５を流通する排気ガスの温度を検出する。
【0020】
触媒制御装置８は、取得部９と、空燃比制御部１０とを有する。取得部９は、空燃比制御部１０に接続されている。
【0021】
取得部９は、入口ラムダセンサ６ａおよび出口ラムダセンサ６ｂで検出される排気ガスの空燃比を取得すると共に、温度センサ７で検出される排気ガスの温度を取得する。ここで、取得部９は、ＬＮＴ触媒５を流通する排気ガスの温度に対するＬＮＴ触媒５の内部温度の変化を示す温度データが予め保存されており、温度センサ７で検出された排気ガスの温度に基づいて温度データを参照することにより、ＬＮＴ触媒５の内部温度を取得する。
【0022】
空燃比制御部１０は、入口ラムダセンサ６ａ、出口ラムダセンサ６ｂおよび温度センサ７で検出される検出値に基づいて、内燃機関制御部３を介してＬＮＴ触媒５に流入する排気ガスの空燃比を調節し、ＬＮＴ触媒５におけるＮＯＸの吸蔵および還元を制御する。
【0023】
ここで、空燃比制御部１０は、排気ガスの空燃比を低下させてリッチ空燃比に制御するリッチ制御期間において、取得部９で取得されるＬＮＴ触媒５の内部温度が所定の閾値以下の場合に、ＬＮＴ触媒５の内部温度が所定の閾値を超えている場合と比較して、排気ガスの空燃比が高くなるように制御する。
【0024】
このとき、所定の閾値は、ＬＮＴ触媒５の内部温度に対する還元速度の変化に基づいて設定することができる。例えば、所定の閾値は、ＬＮＴ触媒５の還元速度が急激に上昇するときの内部温度より小さな値に設定することができる。これにより、空燃比制御部１０は、ＬＮＴ触媒５の内部温度が所定の閾値以下の場合には、排気ガスの空燃比を比較的高い値に維持する。そして、空燃比制御部１０は、ＬＮＴ触媒５の内部温度が所定の閾値を超えた場合に、ＬＮＴ触媒５の還元速度の上昇に応じて排気ガスの空燃比が低下するように制御することができる。例えば、空燃比制御部１０は、排気ガスの空燃比を空気過剰率で１．３～０．８の範囲に制御することができる。
このようにして、空燃比制御部１０は、ＬＮＴ触媒５の内部温度が低くなるほど排気ガスの空燃比が高くなるように制御することができる。
このようにして、空燃比制御部１０は、ＬＮＴ触媒５の内部温度が低くなるほど排気ガスの空燃比が高くなるように制御することができる。
【0025】
なお、内燃機関制御部３、取得部９および空燃比制御部１０の機能は、コンピュータプログラムにより実現させることもできる。例えば、コンピュータの読取装置が、内燃機関制御部３、取得部９および空燃比制御部１０の機能を実現するためのプログラムを記録した記録媒体からそのプログラムを読み取り、記憶装置に記憶させる。そして、ＣＰＵが、記憶装置に記憶されたプログラムをＲＡＭにコピーし、そのプログラムに含まれる命令をＲＡＭから順次読み出して実行することにより、内燃機関制御部３、取得部９および空燃比制御部１０の機能を実現することができる。
【0026】
次に、本実施の形態の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。
【0027】
まず、図１に示すように、内燃機関制御部３が内燃機関１を制御して車両が走行されると、内燃機関１で生じた排気ガスが排気管２を流通して外部に排出される。このとき、内燃機関１では、リーン空燃比の排気ガスが生成され、この排気ガスが排気管２に配置されたＬＮＴ触媒５を流通することにより、排気ガスに含まれるＮＯＸがＬＮＴ触媒５で順次吸蔵される。
【0028】
このとき、空燃比制御部１０は、ステップＳ１で、ＬＮＴ触媒５におけるＮＯＸの吸蔵量を算出する。空燃比制御部１０は、例えば、内燃機関制御部３から順次出力される内燃機関１の吸気の流量などに基づいて、排気ガスにおけるＮＯＸの含有量を算出し、このＮＯＸの含有量に基づいてＬＮＴ触媒５におけるＮＯＸの吸蔵量を算出することができる。また、空燃比制御部１０は、図示しないＮＯＸセンサでＬＮＴ触媒５に流入する排気ガスのＮＯＸ量を検出し、そのＮＯＸ量に基づいてＬＮＴ触媒５におけるＮＯＸの吸蔵量を算出することもできる。
【0029】
続いて、空燃比制御部１０は、ステップＳ２で、ＮＯＸの吸蔵量が所定の値を超えたか否かを判定する。なお、所定の値は、例えば、ＬＮＴ触媒５に吸蔵可能なＮＯＸの容量に基づいて設定することができる。空燃比制御部１０は、ＮＯＸの吸蔵量が所定の値以下の場合には、ＮＯＸの吸蔵量が所定の値を超えるまで判定を繰り返す。
【0030】
そして、空燃比制御部１０は、ＮＯＸの吸蔵量が所定の値を超えた場合には、ステップＳ３に進んで、ＬＮＴ触媒５に流入する排気ガスの空燃比を低下させると共にＬＮＴ触媒５の内部温度を上昇させてリッチ制御を開始する。このとき、空燃比制御部１０は、ステップＳ４で、取得部９で取得されるＬＮＴ触媒５の内部温度が所定の閾値を超えているか否かを判定する。
【0031】
なお、空燃比制御部１０は、内燃機関制御部３を介して内燃機関１の吸気系および燃料系のうち少なくとも一方を制御することにより、ＬＮＴ触媒５に流入する排気ガスの空燃比およびＬＮＴ触媒５の内部温度を変化させることができる。例えば、空燃比制御部１０は、内燃機関１の吸気系および燃料系を制御して、内燃機関１への吸気の流量を減らすと共に燃料の噴射量を増やすことにより、ＬＮＴ触媒５に流入する排気ガスの空燃比を低下させることができる。
【0032】
ここで、内燃機関１の吸気系は、吸気の流量を調節するもので、例えば、吸気スロットル、排気スロットル、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）バルブおよびターボチャージャなどが挙げられる。また、内燃機関１の燃料系は、燃料を噴射するもので、例えば、シリンダー内におけるアフター噴射および排気管２内への燃料噴射などが挙げられる。
【0033】
空燃比制御部１０は、リッチ制御が開始される開始時点において、ＬＮＴ触媒５の内部温度が所定の閾値を超えている場合には、ＬＮＴ触媒５に流入する排気ガスの空燃比をリッチ空燃比、例えば空気過剰率で０．９５に低下させる。これにより、ＬＮＴ触媒５の周囲において酸素濃度が減少すると共に一酸化炭素および炭化水素などの還元剤が増加し、ＬＮＴ触媒５で吸蔵されたＮＯＸを放出および還元して窒素、水および二酸化炭素などの物質に浄化することができる。
【0034】
しかしながら、リッチ制御が開始される開始時点において、ＬＮＴ触媒５の内部温度が所定の閾値以下と低い場合に、リーン空燃比からリッチ空燃比に排気ガスの空燃比を急激に低下させると、ＮＯＸおよび炭化水素が大量にＬＮＴ触媒５からスリップするおそれがある。
【0035】
例えば、図３に示すように、リッチ制御が開始される開始時点Ｔ１の直前において、入口ラムダセンサ６ａで検出される空燃比Ｒ１は、空気過剰率で約２．０以上の空燃比に制御されていたものとする。ここで、開始時点Ｔ１においてＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄは所定の閾値以下、例えば約３００℃以下と低く、この状態で空燃比Ｒ１をリッチ空燃比、具体的には空気過剰率で０．９５に急激に低下させた。
なお、所定の閾値は、例えば、ＬＮＴ触媒５の還元速度が急激に上昇するときの内部温度Ｄより小さな値に設定、すなわちＬＮＴ触媒５の還元速度が低い領域の温度に設定されている。
なお、所定の閾値は、例えば、ＬＮＴ触媒５の還元速度が急激に上昇するときの内部温度Ｄより小さな値に設定、すなわちＬＮＴ触媒５の還元速度が低い領域の温度に設定されている。
【0036】
このように、ＬＮＴ触媒５の還元速度が低いときに空燃比Ｒ１をリッチ空燃比に低下させると、ＬＮＴ触媒５に供給される炭化水素などの還元剤が、ＬＮＴ触媒５でＮＯＸと充分に反応されずに、ＬＮＴ触媒５から大量にスリップすることになる。また、空燃比Ｒ１の低下に応じてＬＮＴ触媒５から放出されたＮＯＸが、還元剤と充分に反応されずに、ＬＮＴ触媒５からそのままスリップすることになる。
【0037】
このため、従来、ＬＮＴ触媒５におけるＮＯＸの吸蔵量が所定の値を超えても、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが所定の閾値以下の場合には、リッチ制御を開始せずに、空燃比Ｒ１は開始時点Ｔ１以前の高い状態で維持されていた。しかしながら、ＬＮＴ触媒５に吸蔵されるＮＯＸの吸蔵量が低下して外部に流出するおそれがあり、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが所定の閾値以下の場合にもリッチ制御を実施することが求められる。
【0038】
そこで、本発明では、空燃比制御部１０は、排気ガスの空燃比Ｒ１を低下させるリッチ制御の開始時点Ｔ１において、取得部９で取得されるＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが所定の閾値以下の場合に、ステップＳ５に進んで、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが所定の閾値を超える場合と比較して、排気ガスの空燃比Ｒ１が高くなるように制御する。例えば、空燃比制御部１０は、リッチ制御の開始時点Ｔ１以前の空燃比Ｒ１より低く、且つ、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが所定の閾値を超える場合に制御される空燃比Ｒ１より高くなるように制御する。
【0039】
このとき、空燃比制御部１０は、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが所定の閾値以下の場合に、排気ガスの空燃比Ｒ１をストイキ空燃比、または、リーン空燃比においてストイキ空燃比近傍に低下するように制御することが好ましい。
【0040】
例えば、空燃比制御部１０は、空気過剰率が１．０～１．２の範囲となるように排気ガスの空燃比Ｒ１を低下させることができる。図４に示すように、実際に、リッチ制御の開始時点Ｔ１からＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが所定の閾値を超える温度上昇時点Ｔ１ａまでの間にわたって、空気過剰率が１．０～１．２の範囲となるように排気ガスの空燃比Ｒ１を低下させた。その結果、空気過剰率が１．０～１．２の範囲に空燃比Ｒ１を制御することで、その他の範囲に空燃比Ｒ１を制御した場合と比較して、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが速やかに上昇することがわかった。また、排気ガスの空燃比Ｒ１をストイキ空燃比以上に制御することにより、ＬＮＴ触媒５に供給されるＮＯＸおよび還元剤の量を抑制することもできる。このように、ＬＮＴ触媒５に供給されるＮＯＸおよび還元剤の量を抑制しつつＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄを速やかに上昇させることができ、ＬＮＴ触媒５からのＮＯＸおよび炭化水素のスリップ量を大きく抑制することができる。
【0041】
このようにして、空燃比制御部１０は、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが所定の閾値以下の場合に、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが所定の閾値を超える場合と比較して、排気ガスの空燃比Ｒ１が高くなるように制御する。これにより、ＬＮＴ触媒５からのＮＯＸおよび炭化水素のスリップ量を抑制することができ、排気管２から外部に排出されるＮＯＸおよび炭化水素の排出量を確実に抑制することができる。
このとき、空燃比制御部１０は、排気ガスの空燃比Ｒ１をストイキ空燃比、または、リーン空燃比においてストイキ空燃比近傍に制御することにより、ＬＮＴ触媒５からのＮＯＸおよび炭化水素のスリップ量を大きく抑制することができる。
このとき、空燃比制御部１０は、排気ガスの空燃比Ｒ１をストイキ空燃比、または、リーン空燃比においてストイキ空燃比近傍に制御することにより、ＬＮＴ触媒５からのＮＯＸおよび炭化水素のスリップ量を大きく抑制することができる。
【0042】
また、空燃比制御部１０は、リッチ制御の開始時点Ｔ１からＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが所定の閾値を超える温度上昇時点Ｔ１ａまでの間にわたって排気ガスの空燃比Ｒ１を高く制御するため、ＬＮＴ触媒５からのＮＯＸおよび炭化水素のスリップ量を確実に抑制することができる。
さらに、所定の閾値は、温度に対するＬＮＴ触媒５の還元速度の変化に基づいて設定されている。このため、空燃比制御部１０は、所定の閾値に基づいて排気ガスの空燃比Ｒ１を制御することにより、ＬＮＴ触媒５からのＮＯＸおよび炭化水素のスリップ量を高精度に抑制することができる。
さらに、所定の閾値は、温度に対するＬＮＴ触媒５の還元速度の変化に基づいて設定されている。このため、空燃比制御部１０は、所定の閾値に基づいて排気ガスの空燃比Ｒ１を制御することにより、ＬＮＴ触媒５からのＮＯＸおよび炭化水素のスリップ量を高精度に抑制することができる。
【0043】
続いて、空燃比制御部１０は、ステップＳ４で、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが温度上昇時点Ｔ１ａで所定の閾値を超えた場合に、ステップＳ６に進んで、排気ガスの空燃比Ｒ１をリッチ空燃比に制御する。
このとき、空燃比制御部１０は、図４に示すように、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが高くなるのに従って排気ガスの空燃比Ｒ１が低くなるように制御することが好ましい。これにより、ＬＮＴ触媒５の還元速度の上昇に応じてＬＮＴ触媒５への還元剤の供給量を増やすことができ、ＮＯＸおよび炭化水素のスリップ量を抑制しつつＬＮＴ触媒５に吸蔵されたＮＯＸを還元処理することができる。
このとき、空燃比制御部１０は、図４に示すように、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが高くなるのに従って排気ガスの空燃比Ｒ１が低くなるように制御することが好ましい。これにより、ＬＮＴ触媒５の還元速度の上昇に応じてＬＮＴ触媒５への還元剤の供給量を増やすことができ、ＮＯＸおよび炭化水素のスリップ量を抑制しつつＬＮＴ触媒５に吸蔵されたＮＯＸを還元処理することができる。
【0044】
このように、空燃比制御部１０は、リッチ制御期間にわたって、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄに応じて排気ガスの空燃比Ｒ１を変化させる。具体的には、空燃比制御部１０は、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが低くなるほど、排気ガスの空燃比Ｒ１が高くなるように制御する。これにより、ＬＮＴ触媒５からのＮＯＸおよび炭化水素のスリップ量を大きく抑制することができ、排気管２から外部に排出されるＮＯＸおよび炭化水素の排出量をより確実に抑制することができる。また、ＬＮＴ触媒５の下流側に選択還元型触媒（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）が配置されている場合には、選択還元型触媒に流入するＮＯＸの量が減少するため、選択還元型触媒の負担を大きく軽減することもできる。
【0045】
ここで、空燃比制御部１０は、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄに応じて排気ガスの空燃比Ｒ１を制御するためのテーブルが予め設定され、このテーブルに基づいて空燃比Ｒ１を制御することが好ましい。
【0046】
例えば、図５に示すように、空燃比制御部１０は、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄに応じた係数の変化を予め設定することができる。この係数は、空燃比Ｒ１の基準の目標値、例えば空気過剰率０．９５に対して、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄに応じた係数を掛けることにより、排気ガスの空燃比Ｒ１を制御する目標値が算出されるように設定されている。このとき、係数の変化は、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄに応じた還元速度の変化に対応するように設定されている。このため、例えば、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが３００℃の場合には、係数が１．２６となるため、この係数を基準の目標値（空気過剰率０．９５）に掛けることにより、排気ガスの空燃比Ｒ１を制御する目標値を空気過剰率で１．２と算出することができる。
このようにして、空燃比制御部１０は、予め設定されたテーブルに基づいて、排気ガスの空燃比Ｒ１を容易に制御することができる。
このようにして、空燃比制御部１０は、予め設定されたテーブルに基づいて、排気ガスの空燃比Ｒ１を容易に制御することができる。
【0047】
なお、図５では、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが３００℃から４５０℃の間で係数が直線的に減少するように設定されているが、ＬＮＴ触媒５の還元速度が急激に低下する場合には、その低下に応じて指数関数的に急激に減少するように設定してもよい。
【0048】
このようにして、ＬＮＴ触媒５に吸蔵されたＮＯＸの還元が進むと、ＬＮＴ触媒５におけるＮＯＸの吸蔵量の減少に応じて出口ラムダセンサ６ｂで検出される空燃比Ｒ２が低下する。そして、空燃比制御部１０は、ステップＳ７で、ＬＮＴ触媒５に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１とＬＮＴ触媒５から流出する排気ガスの空燃比Ｒ２とが一致するか否かを判定する。
【0049】
空燃比制御部１０は、空燃比Ｒ１と空燃比Ｒ２とが終了時点Ｔ２で一致したと判定した場合には、ステップＳ８に進んで、排気ガスの空燃比Ｒ１をリーン空燃比に上昇させてリッチ制御期間を終了する。
このように、空燃比制御部１０は、空燃比Ｒ１と空燃比Ｒ２とが一致したか否かを判定することにより、リッチ制御を適切なタイミングで終了させることができる。
このように、空燃比制御部１０は、空燃比Ｒ１と空燃比Ｒ２とが一致したか否かを判定することにより、リッチ制御を適切なタイミングで終了させることができる。
【0050】
本実施の形態によれば、空燃比制御部１０は、排気ガスの空燃比Ｒ１を低下させてリッチ空燃比に制御するリッチ制御期間において、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが所定の閾値以下の場合に、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが所定の閾値を超える場合と比較して、排気ガスの空燃比Ｒ１が高くなるように制御する。これにより、ＬＮＴ触媒５からのＮＯＸのスリップ量を抑制して、排気管２から外部に排出されるＮＯＸの排出量を確実に抑制することができる。
【0051】
なお、本実施の形態では、空燃比制御部１０は、リッチ制御期間にわたって、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが低くなるほど排気ガスの空燃比Ｒ１が高くなるように制御したが、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが所定の閾値以下の場合に所定の閾値を超える場合と比較して排気ガスの空燃比Ｒ１が高くなるように制御すればよく、これに限られるものではない。
【0052】
例えば、空燃比制御部１０は、リッチ制御の開始時点Ｔ１からＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが所定の閾値を超える温度上昇時点Ｔ１ａまでの間だけ、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄに応じて排気ガスの空燃比Ｒ１を制御し、温度上昇時点Ｔ１ａ以降はＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄによらずに基準の空燃比Ｒ１、例えば空気過剰率０．９５に維持してもよい。
【0053】
また、本実施の形態では、空燃比制御部１０は、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが温度上昇時点Ｔ１ａで所定の閾値を超えた後は、排気ガスの空燃比Ｒ１を順次低下するように制御したが、これに限られるものではない。例えば、空燃比制御部１０は、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが温度上昇時点Ｔ１ａで所定の閾値を超えた後、再び、所定の閾値以下に低下した場合には、排気ガスの空燃比Ｒ１を高めるように制御することもできる。
【0054】
また、本実施の形態では、取得部９は、温度センサ７で検出された排気ガスの温度に基づいてＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄを算出したが、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄを取得することができればよく、これに限られるものではない。
例えば、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄを直接検出するように温度センサ７を配置し、取得部９は温度センサ７からＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄを取得することもできる。
例えば、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄを直接検出するように温度センサ７を配置し、取得部９は温度センサ７からＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄを取得することもできる。
【0055】
また、本実施の形態では、空燃比制御部１０は、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄが所定の閾値以下の場合に排気ガスの空燃比Ｒ１を制御したが、ＬＮＴ触媒５の温度が所定の閾値以下の場合に排気ガスの空燃比Ｒ１を制御すればよく、ＬＮＴ触媒５の内部温度Ｄに限られるものではない。
【0056】
その他、上記の実施の形態は、何れも本発明の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、上記の実施の形態で説明した各部の形状や個数などについての開示はあくまで例示であり、適宜変更して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【0057】
本開示に係る触媒制御装置は、ＬＮＴ触媒に流入する排気ガスの空燃比を調節してＬＮＴ触媒におけるＮＯＸの吸蔵および還元を制御する装置に利用できる。
【符号の説明】
【0058】
１ 内燃機関
２ 排気管
３ 内燃機関制御部
４ 浄化装置
５ ＮＯＸ吸蔵還元型触媒
６ａ 入口ラムダセンサ
６ｂ 出口ラムダセンサ
７ 温度センサ
８ 触媒制御装置
９ 取得部
１０ 空燃比制御部
Ｄ 内部温度
Ｒ１，Ｒ２ 空燃比
Ｔ１ 開始時点
Ｔ１ａ 温度上昇時点
Ｔ２ 終了時点
２ 排気管
３ 内燃機関制御部
４ 浄化装置
５ ＮＯＸ吸蔵還元型触媒
６ａ 入口ラムダセンサ
６ｂ 出口ラムダセンサ
７ 温度センサ
８ 触媒制御装置
９ 取得部
１０ 空燃比制御部
Ｄ 内部温度
Ｒ１，Ｒ２ 空燃比
Ｔ１ 開始時点
Ｔ１ａ 温度上昇時点
Ｔ２ 終了時点
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
