(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置され、流入排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯXを吸収し流入排気の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯXを放出するＮＯX吸収剤と、
前記ＮＯX吸収剤上流側の排気通路に配置され、流入排気中の有害成分を除去する排気浄化手段と、
前記ＮＯX吸収剤の温度を上昇させるとともに、前記ＮＯX吸収剤に流入する排気の酸素濃度を低下させることにより前記ＮＯX吸収剤を硫黄被毒から回復させる硫黄被毒解消手段と、
前記排気浄化手段の温度を上昇させるとともに、前記排気浄化手段に流入する排気の空燃比をリーン空燃比にすることにより前記排気浄化手段に捕集または付着した排気中の有害成分を燃焼させる燃焼手段と、
前記硫黄被毒解消手段を作動させ、前記ＮＯX吸収剤が硫黄被毒から回復した後にのみ前記燃焼手段を作動させて前記排気浄化手段に捕集または付着した排気中の有害成分を燃焼させる制御手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気浄化手段は、排気中の可溶有機成分を酸化する、酸化触媒または三元触媒であり、前記有害成分は排気中の可溶有機成分である請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記排気浄化手段は、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタであり、前記有害成分は排気中のパティキュレートである請求項１に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関し、詳細には機関の排気中の有害成分を除去する排気浄化手段と排気中のＮＯX 成分を除去するＮＯX 吸収剤とを備えた排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カリウムＫ、ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とから成るＮＯX 吸収剤を使用した排気浄化装置が知られている。
【０００３】
ＮＯX 吸収剤は流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯX を硝酸塩の形で吸収し、流入排気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯX を放出するとともに、排気中の還元成分と反応させて放出したＮＯX を還元浄化するＮＯX の吸放出作用を示す。
このＮＯX 吸収剤によるＮＯX 吸放出作用については後に説明するが、排気中に硫黄酸化物（ＳＯX ）が存在するとＮＯX 吸収剤はＮＯX の吸収作用を行うのと全く同じメカニズムで排気中のＳＯX を吸収する。
【０００４】
ところが、ＮＯX 吸収剤に吸収されたＳＯX は安定な硫酸塩を形成するため一般に分解、放出されにくく、ＮＯX 吸収剤内に蓄積されやすい傾向がある。ＮＯX 吸収剤内のＳＯX 蓄積量が増大すると、ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収容量が減少して排気中のＮＯX の除去を十分に行うことができなくなるため、ＮＯX の浄化効率が低下する、いわゆるＮＯX 吸収剤の硫黄被毒（以下「Ｓ被毒」と称する）が生じる問題がある。特に、燃料として比較的硫黄成分を多く含む軽油を使用するディーゼル機関においてはこのＳ被毒の問題が生じやすい。
【０００５】
一方、ＮＯX 吸収剤に吸収されたＳＯX についても、ＮＯX の放出、還元浄化と同じメカニズムで放出、還元浄化が可能であることが知られている。しかし、上述のようにＮＯX 吸収剤内に蓄積された硫酸塩は比較的安定であるため、通常のＮＯX の放出、還元浄化操作（以下「ＮＯX 吸収剤の再生操作」という）を行なう温度（例えば、２５０℃程度）ではＮＯX 吸収剤内に吸収されたＳＯX を放出させることは困難である。このため、Ｓ被毒を解消するためには、ＮＯX 吸収剤を通常の再生操作時より高い温度（例えば５００℃以上）に昇温し、かつ流入する排気の空燃比をリッチにするＳ被毒解消操作を定期的に行う必要がある。
【０００６】
ＮＯX 吸収剤を高温にして再生操作を行うことによりＮＯX 吸収剤のＳ被毒を解消するようにした排気浄化装置としては、例えば特開平６−８８５１８号公報に記載されたものがある。同公報の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配置したＮＯX 吸収剤をＳ被毒から回復させるために、機関が排気温度が高くリーン空燃比で運転されているときに機関空燃比を間欠的にまたは連続的にリッチ空燃比とする構成を開示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特開平６−８８５１８号公報の装置では、機関が排気温度が高くリーン空燃比の状態で運転されていることが確認されてからＳ被毒解消操作を行うため、Ｓ被毒解消操作が開始される前に必ずＮＯX 吸収剤の温度が高く流入排気の空燃比がリーンな状態が生じることになる。前述したように、ＮＯX 吸収剤に吸収されたＳＯX は吸収剤内に比較的安定な硫酸塩の粒子を生成するが、この硫酸塩粒子は高温のリーン空燃比雰囲気に曝されると比較的容易にシンタリングを生じ硫酸塩粒子が粗大化する傾向がある。しかも、粗大化した硫酸塩粒子は安定性が高くなり、Ｓ被毒解消操作によっても容易には分解しなくなる。
【０００８】
このため、上記公報の装置のようにＳ被毒解消操作の前にＮＯX 吸収剤が高温の酸化雰囲気になる状態が存在すると、Ｓ被毒解消操作を行う前にＮＯX 吸収剤に吸収された硫酸塩が粗大化してしまい、その後Ｓ被毒解消操作を行っても粗大化した硫酸塩を分解することはできず、Ｓ被毒を十分に解消することができない問題がある。
【０００９】
また、排気通路のＮＯX 吸収剤上流側に排気中の微粒子（例えばディーゼルパティキュレート）を捕集するパティキュレートフィルタを設けたような場合には定期的にパティキュレートフィルタに捕集したパティキュレート（煤）を燃焼させてパティキュレートフィルタを再生する必要があるが、通常この燃焼は酸素過剰雰囲気下で行われる。このため、パティキュレートフィルタとＮＯX 吸収剤との両方を備えた排気浄化装置ではパティキュレートフィルタの再生操作中は煤の燃焼により高温となったリーン空燃比の排気が連続的にＮＯX 吸収剤に流入することになり、ＮＯX 吸収剤中の硫酸塩粒子が粗大化し易くなるためＳ被毒の解消が困難となる問題が生じる。
【００１０】
また、排気中のＨＣ、ＣＯ成分の浄化やＳＯＦ（可溶有機成分）の浄化のためにＮＯX 吸収剤上流側の排気通路に酸化触媒または三元触媒を設けた場合にも上記と同様な問題が生じる。
内燃機関の排気中、特にディーゼルエンジンの排気中にはカーボン粒子に付着したＳＯＦ（未燃燃料、未燃潤滑油等の炭化水素成分）が多く含まれる。これらのＳＯＦは、その一部が酸化触媒や三元触媒で酸化されるものの、残りの部分は触媒表面に付着する。このため、触媒表面のＳＯＦ付着量が多くなると触媒成分がＳＯＦに覆われてしまい触媒としての機能を果たせなくなり、いわゆるＳＯＦ被毒が生じる。従って、排気中のＳＯＦの量が多い場合には定期的に触媒に付着したＳＯＦを燃焼させて触媒機能を回復（再生）させる必要が生じる。この触媒のＳＯＦ被毒回復操作は高温かつ酸素過剰雰囲気下で行うため、触媒の再生操作を行うとＮＯX 吸収剤に高温かつリーン空燃比の排気が連続的に流入することになり、上述のパティキュレートフィルタの場合と同様にＮＯX 吸収剤のＳ被毒の解消が困難となる問題が生じる。
【００１１】
本発明は上記問題に鑑み、特にＮＯX 吸収剤の上流側に排気中のＳＯＦやパティキュレートを捕集、あるいは排気浄化のための手段を設けた排気浄化装置において、ＮＯX 吸収剤中の硫酸塩粒子の粗大化を防止してＳ被毒解消を容易に行うことを可能とする手段を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の排気通路に配置され、流入排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯXを吸収し流入排気の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯXを放出するＮＯX吸収剤と、前記ＮＯX吸収剤上流側の排気通路に配置され、流入排気中の有害成分を除去する排気浄化手段と、前記ＮＯX吸収剤の温度を上昇させるとともに、前記ＮＯX吸収剤に流入する排気の酸素濃度を低下させることにより前記ＮＯX吸収剤を硫黄被毒から回復させる硫黄被毒解消手段と、前記排気浄化手段の温度を上昇させるとともに、前記排気浄化手段に流入する排気の空燃比をリーン空燃比にすることにより前記排気浄化手段に捕集または付着した排気中の有害成分を燃焼させる燃焼手段と、前記硫黄被毒解消手段を作動させ、前記ＮＯX吸収剤が硫黄被毒から回復した後にのみ前記燃焼手段を作動させて前記排気浄化手段に捕集または付着した排気中の有害成分を燃焼させる制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、前記排気浄化手段は、排気中の可溶有機成分を酸化する、酸化触媒または三元触媒であり、前記有害成分は排気中の可溶有機成分である請求項１に記載の排気浄化装置が提供される。
請求項３に記載の発明によれば、前記排気浄化手段は、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタであり、前記有害成分は排気中のパティキュレートである請求項１に記載の排気浄化装置が提供される。
【００１４】
すなわち、請求項１から３の発明では、制御手段は常に硫黄被毒解消手段をまず作動させてＮＯX 吸収剤のＳ被毒を解消し吸収剤中の硫酸塩を放出させる。そして、制御手段はＮＯX 吸収剤のＳ被毒が解消された後に燃焼手段を作動させる。このため、排気浄化手段に捕集されたＳＯＦ、パティキュレート等の有害成分が燃焼して高温かつリーン空燃比の排気が下流側のＮＯX 吸収剤に流入する時には、常にＮＯX 吸収剤中の硫酸塩粒子が除去された状態になっており、吸収剤中には粗大化すべき硫酸塩粒子が存在しない。従って、本発明では排気浄化手段の有害成分燃焼操作を繰り返してもＮＯX 吸収剤中の硫酸塩粒子の粗大化が生じることがなく、Ｓ被毒解消操作によって容易にＮＯX 吸収剤のＳ被毒が解消される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を自動車用ディーゼル機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
図１において、６はディーゼル機関１の排気管、６ａ、６ｂは排気管６の分岐通路を示す。本実施形態では、分岐通路６ａ、６ｂにはそれぞれＮＯX 吸収剤付パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１０ａ、１０ｂが配置されている。
【００１６】
本実施形態では、ＤＰＦ１０ａ、１０ｂは焼結金属、金属製フォームフィルタなど内部に曲折した小径の排気通路を有するフィルタであり、排気がこの曲折した排気通路を通過する際に通路壁面と衝突し排気中の煤等の微粒子が通路壁面に付着して捕集される、いわゆる衝突捕集型のパティキュレートフィルタとされている。
【００１７】
また、本実施形態ではＤＰＦ１０ａ、１０ｂ内の上記排気通路壁面には後述するＮＯX 吸収剤を担持させＤＰＦ１０ａ、１０ｂがＮＯX 吸収剤としての機能をも備えるようにしている。このため、本実施形態ではＤＰＦ１０ａ、１０ｂの上流側部分は主に排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタとして、下流側部分は主にパティキュレート除去後の排気中のＮＯX を除去するＮＯX 吸収剤として機能する。
【００１８】
更に、本実施形態ではＤＰＦ１０ａ、１０ｂの基体はリレー１１を介して電源に接続され、ＤＰＦ１０ａと１０ｂとにそれぞれ独立して通電することが可能となっている。本実施形態では、後述するようにＤＰＦ１０ａ、１０ｂに担持されたＮＯX 吸収剤のＳ被毒解消操作時および、ＤＰＦ１０ａ、１０ｂに捕集されたパティキュレートを燃焼させる際にＤＰＦ１０ａ、１０ｂの基体にそれぞれ通電を行い、ＤＰＦ１０ａ、１０ｂの金属製基体を発熱させる。すなわち、本実施形態ではＤＰＦ１０ａ、１０ｂの基体そのものが電気ヒータとして機能する。
【００１９】
図１において、９は分岐通路６ａ，６ｂの分岐部に設けられた排気切換弁、９ａは排気切換弁９の切換え動作を行う、ソレノイド、負圧アクチュエータ等の適宜な形式のアクチュエータである。
また、図１において１２はＤＰＦ１０ａ、１０ｂのそれぞれ上流側の分岐通路６ａ、６ｂに還元剤を供給するための還元剤供給装置である。本実施形態では還元剤としてディーゼル機関１の燃料（軽油）が使用されており、還元剤供給装置１２は機関燃料系統から供給された軽油をＤＰＦ１０ａ、１０ｂの上流側の排気通路６ａ、６ｂ内に霧状に噴射するノズル１２ａ、１２ｂを備えている。この還元剤供給装置１２は、後述するＮＯX 吸収剤の再生操作とＳ被毒解消操作時にＤＰＦ１０ａ、１０ｂに流入する排気の酸素濃度を低下させてＮＯX 吸収剤に吸収されたＮＯX 成分とＳＯX 成分とを放出させるために使用される。
【００２０】
更に、本実施形態ではＤＰＦ１０ａ、１０ｂの上流側の分岐通路６ａ、６ｂに二次空気を供給する二次空気供給装置１３が設けられている。二次空気供給装置１３は、エアポンプ、空気タンク等の加圧空気源１３ｃから空気をそれぞれの分岐通路６ａ、６ｂに供給する二次空気ノズル１３ａ、１３ｂを備えている。本実施形態では、二次空気供給装置１３は後述するＤＰＦ１０ａ、１０ｂの再生操作（パティキュレートの燃焼操作）時にＤＰＦ１０ａ、１０ｂに燃焼用の空気を供給するために用いられる。
【００２１】
ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の形式のディジタルコンピュータからなり、燃料噴射量制御等の機関の基本制御を行う他、本実施形態ではＮＯX 吸収剤の再生操作、Ｓ被毒解消操作及びパティキュレートフィルタの再生操作（パティキュレートの燃焼操作）の制御をも行っている。これらの制御のため、ＥＣＵ３０の入力ポートには、図示しないアクセル開度センサから運転者のアクセルペダル踏み込み量に対応した電圧信号と機関回転速度センサから機関回転数を表すパルス信号が入力されている。
【００２２】
一方、ＥＣＵ３０の出力ポートは、図示しない駆動回路を通じて排気切換え弁９のアクチュエータ９ａ、還元剤供給装置１２のノズル１２ａ、１２ｂ、ＤＰＦ１０ａ、１０ｂ通電加熱用のリレー１１及び二次空気供給装置１３のノズル１３ａ、１３ｂにそれぞれ接続され、これらの作動を制御している。
次に、ＤＰＦ１０ａ、１０ｂに担持されたＮＯX 吸収剤について説明する。
ＮＯX 吸収剤は、例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とから成り、ＤＰＦ１０ａ、１０ｂに流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯX を吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯX を放出するＮＯX の吸放出作用を行う。
【００２３】
この吸放出のメカニズムについて、以下に白金ＰｔおよびバリウムＢａを使用した場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
流入排気中の酸素濃度が増大すると（すなわち排気の空気過剰率λが１より大きく（リーンに）なると）、これら酸素は白金Ｐｔ上にＯ2 - またはＯ2-の形で付着し、排気中のＮＯX は白金Ｐｔ上のＯ2 - またはＯ2-と反応し、これによりＮＯ2 が生成される。また、流入排気中のＮＯ2 及び上記により生成したＮＯ2 は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ吸収剤中に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオンＮＯ3 - の形で吸収剤内に拡散する。このため、リーン雰囲気下では排気中のＮＯX がＮＯX 吸収剤内に硝酸塩の形で吸収されるようになる。
【００２４】
また、流入排気中の酸素濃度が大幅に低下すると（すなわち、排気の空気過剰率λが１以下（リッチ）になると）、白金Ｐｔ上でのＮＯ2 生成量が減少するため、反応が逆方向に進むようになり、吸収剤内の硝酸イオンＮＯ3 - はＮＯ2 の形で吸収剤から放出されるようになる。この場合、排気中にＣＯ等の還元成分やＨＣ、ＣＯ2 等の成分が存在すると白金Ｐｔ上でこれらの成分によりＮＯ2 が還元される。
【００２５】
すなわち、ＮＯX 吸収剤は流入する排気がリーンの条件下では排気中のＮＯX を吸収し、流入する排気がリッチの条件下では吸収したＮＯX を放出、還元するＮＯX の吸放出作用を行う。
ところが、排気中に硫黄酸化物（ＳＯX ）が含まれているとリーン条件下では上記のＮＯX 吸収と全く同じメカニズムでＳＯX が硫酸塩（例えばＢａＳＯ4 ）の形でＮＯX 吸収剤に吸収される。この硫酸塩はＮＯX と同様排気空燃比がリッチになるとＳＯ2 の形でＮＯX 吸収剤から放出されるが、一般に硫酸塩は安定性が高くＮＯX 吸収剤からＳＯX を放出させるにはＮＯX の放出の際よりリッチかつ高温の条件が必要とされる。このため、通常のＮＯX 吸収剤の再生操作では十分にＳＯX を放出させることができず、徐々にＳＯX が吸収剤内に蓄積されてしまいＮＯX の吸収に関与できる吸収剤の量が減少する。このため、ＳＯX の蓄積によりＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収容量が低下する、いわゆるＮＯX 吸収剤のＳ被毒が生じることになる。
【００２６】
Ｓ被毒を解消するためには通常のＮＯX 吸収剤再生操作条件（例えば２５０℃程度以上）より高温（例えば５００℃以上）でＮＯX 吸収剤をリッチ雰囲気にして吸収したＳＯX を放出させるようにすれば良い。しかし、ＮＯX 吸収剤中の硫酸塩粒子は高温かつリーンな雰囲気に曝されると容易に粗大化する傾向があり、一旦粗大化した硫酸塩粒子は高温リッチ雰囲気においても容易に分解せずＮＯX 吸収剤から放出させることが困難となる。通常、本実施形態のようにパティキュレートフィルタとＮＯX 吸収剤との両方を用いる装置では、パティキュレートフィルタに捕集したパティキュレートを燃焼させる際にＮＯX 吸収剤に高温かつリーンな排気が流入するため、ＮＯX 吸収剤に吸収した硫酸塩の粗大化が生じやすくＳ被毒解消が困難になる問題がある。本実施形態では、以下に説明する方法でＮＯX 吸収剤の再生操作、Ｓ被毒解消操作、及びＤＰＦの再生操作（パティキュレートの燃焼）を行うことにより、硫酸塩粒子の粗大化を生じることなくＮＯX 吸収剤をＳ被毒から回復させるようにしている。
【００２７】
次に、本実施形態におけるＮＯX 吸収剤の再生、Ｓ被毒解消、ＤＰＦの再生の各操作について説明する。本実施形態では機関１の運転中ＥＣＵ３０は排気切り換え弁９を一方の位置に切り換えてＤＰＦ１０ａ、１０ｂの一方（例えば１０ａ）側に機関１の排気の略全量を導き、この一方のＤＰＦにより排気パティキュレートを捕集する。本実施形態では機関１としてディーゼル機関が使用されているため通常運転時の排気空燃比はかなりリーンである。このため排気が流れる側のＤＰＦ（ＤＰＦ１０ａ）ではＤＰＦに担持したＮＯX 吸収剤により排気中のＮＯX が吸収され排気から除去される。
【００２８】
また、使用中の側のＤＰＦ（１０ａ）でＮＯX 吸収量が増大してきた場合、ＥＣＵ３０は切り換え弁９を切り換えて排気をもう一方のＤＰＦ（ＤＰＦ１０ｂ）の側に流し、もう一方の側のＤＰＦ（１０ｂ）でパティキュレートの捕集とＮＯX の吸収とを行う。これにより、ＮＯX 吸収量が増大したＤＰＦ（１０ａ）の側には排気がほとんど流入しなくなる。
【００２９】
ＥＣＵ３０は、この状態で還元剤供給装置１２の排気の流入が停止した側のノズル（１２ａ）からＤＰＦ（１０ａ）に還元剤を供給する。本発明に使用する還元剤としては、排気中で一酸化炭素等の還元成分や炭化水素を発生するものであれば良く、水素、一酸化炭素等の気体、プロパン、プロピレン、ブタン等の液体又は気体の炭化水素、ガソリン、軽油、灯油等の液体燃料等が使用できるが、本実施形態では貯蔵、補給等の際の煩雑さを避けるため前述のようにディーゼル機関１の燃料である軽油を還元剤として使用している。
【００３０】
還元剤がＤＰＦに供給されると、ＮＯX 吸収剤上の白金Ｐｔでは還元剤の酸化により酸素が消費されＮＯX 吸収剤はリッチ雰囲気となるとともに排気中にＨＣ、ＣＯ等の成分が生成される。これにより、ＮＯX 吸収剤から吸収したＮＯX が放出され、白金Ｐｔ上で上記ＨＣ、ＣＯ等の成分により還元浄化されＮＯX 吸収剤の再生が行われる。
【００３１】
上記再生操作によりＮＯX 吸収剤からは吸収したＮＯX が放出されるが、一般にディーゼル機関の排気は低温であるため上記再生操作によってはＮＯX 吸収剤に吸収されたＳＯX は放出されずＮＯX 吸収剤のＳ被毒が進行することになる。しかし、通常の運転では排気温度が低くＮＯX 吸収剤は比較的低温に保持されているためＮＯX 吸収剤中の硫酸塩粒子は通常のＮＯX 吸放出サイクルでは粗大化しておらず比較的分解しやすい状態になっている。
【００３２】
そこで、本実施形態ではＮＯX 吸収剤に吸収されたＳＯX 量が増大している場合には、上記再生操作に代えてＳ被毒解消操作を行う。Ｓ被毒解消操作は上述したＮＯX 吸収剤再生操作と同様に排気の流入を略停止した状態で還元剤供給装置からＤＰＦに還元剤を供給することにより行うが、Ｓ被毒解消操作においては更にリレー１１を閉じてＳ被毒を解消する側のＤＰＦに通電を行う点が相違している。本実施形態では金属製のＤＰＦが使用されているため、ＤＰＦに通電することによりＤＰＦ全体が発熱する。本実施形態ではＤＰＦは比較的小容量のものが使用されていること、及び通電が排気の流れのない状態で行われることからＤＰＦは通電により短時間で昇温し高温（例えば５００℃以上）になる。この状態で還元剤をＤＰＦに供給することにより、ＤＰＦに担持されたＮＯX 吸収剤は高温かつリッチな雰囲気に曝されるため、ＮＯX 吸収剤に吸収された硫酸塩はＳＯ2 の形でＮＯX 吸収剤から放出されＮＯX 吸収剤のＳ被毒が解消される。
【００３３】
更に、本実施形態ではＥＣＵ３０は上記Ｓ被毒解消操作終了後直ちにＤＰＦに捕集されたパティキュレートを燃焼させＤＰＦの再生操作を行う。すなわち、上記Ｓ被毒解消操作を行い十分にＮＯX 吸収剤中の硫酸塩を放出した後、ＥＣＵ３０は直ちに二次空気供給装置１３からＤＰＦに二次空気を供給する。これにより、通電により高温になっているＤＰＦ上のパティキュレートに十分な量の酸素が供給されるため、パティキュレートが燃焼を開始する。この場合、パティキュレートを酸化雰囲気で燃焼させるためＤＰＦを通過する排気はかなりリーンになり、ＤＰＦ上のＮＯX 吸収剤は高温かつリーン空燃比の雰囲気に曝されることになる。しかし、本実施形態ではＤＰＦの再生操作を行う前に必ずＮＯX 吸収剤のＳ被毒解消操作が終了しているためＮＯX 吸収剤中には硫酸塩が存在しない。このため、ＤＰＦの再生操作のためにＮＯX 吸収剤中の硫酸塩粒子が粗大化することがなくＳ被毒解消操作により完全にＳ被毒を解消することができる。
【００３４】
図２、図３は、上記ＮＯX 吸収剤のＳ被毒解消操作を説明するフローチャートである。図２、図３の操作はＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図２においてルーチンがスタートすると、ステップ２０１では現在ＤＰＦ１０ａ、１０ｂのうちどちらのＤＰＦが稼働中か（どちらのＤＰＦに排気を流しているか）が排気切り換え弁９の位置から判定される。ステップ２０１で、例えばＤＰＦ１０ａが稼働中であった場合にはルーチンはステップ２０３に進み、ＤＰＦ１０ａのＳＯX 吸収量が所定値以上になったか否か、すなわちＤＰＦ１０ａのＳＯX カウンタＣＳＡの値が所定値ＣＳ0 以上になったか否かを判定する。ＳＯX カウンタＣＳＡはＤＰＦ１０ａのＳＯX 吸収量を表すカウンタであり後述するカウンタ設定ルーチン（図４）によりカウントアップされる。
【００３５】
ステップ２０３でＣＳＡ≧ＣＳ0 、すなわちＤＰＦ１０ａのＳＯX 吸収量が増大している場合には、ステップ２０５に進み、排気切り換え弁９を切り換えて機関排気の略全量をＤＰＦ１０ｂ側に流し、ステップ２０７でＤＰＦ１０ａに通電して温度を５００℃以上、好ましくは６００℃程度まで上昇させるとともに、還元剤供給装置１２のノズル１２ａからＤＰＦ１０ａに還元剤を供給する。これにより、ＤＰＦ１０ａは排気流から隔離され高温かつリッチ空燃比雰囲気になるためＤＰＦ１０ａ内のＮＯX 吸収剤に吸収されたＳＯX が放出される。ステップ２０９では、このＳ被毒解消操作をＤＰＦ１０ａに吸収されたＳＯX の量（カウンタ値ＣＳ0 に対応する量）を放出させるのに十分な時間として予め実験等により設定された時間だけ継続する。
【００３６】
ステップ２０９で所定の時間Ｓ被毒解消操作を実行してＮＯX 吸収剤内のＳＯX を完全に放出させた後ステップ２１１ではＳＯX カウンタＣＳＡの値を０にリセットし、その後ステップ２１３でＤＰＦ１０ａの再生操作の要否を判定する。ステップ２１３では、ＤＰＦ１０ａが捕集したパティキュレートの量が所定量以上か否か、すなわちＤＰＦ１０ａのパティキュレートカウンタＣＰＡの値が予め定めた所定値ＣＰ0 以上か否かにより再生操作の要否を判定する。パティキュレートカウンタＣＰＡはＤＰＦ１０ａのパティキュレート捕集量を表すカウンタであり、ＳＯX カウンタＣＳＡと同様、図４のカウンタ設定ルーチンによりカウントアップされる。ステップ２１３でＤＰＦ１０ａの再生操作が必要（ＣＰＡ≧ＣＰ0 ）であった場合には、次にステップ２１５で二次空気供給装置１３のノズル１３ａからＤＰＦ１０ａに二次空気を供給する。ステップ２１７ではＤＰＦ１０ａの温度が過度に上昇しない範囲（例えば８００℃以下）で出来るだけ高温になるように予め定めた量の二次空気と還元剤が必要に応じてＤＰＦ１０ａに供給され、ＤＰＦ１０ａに捕集されたパティキュレートの量（ＣＰ0 ）を燃焼させるのに十分な時間として予め実験等により設定された時間だけこの状態に保持される。
【００３７】
所定の時間が経過してステップ２１７のＤＰＦ１０ａの再生操作が完了するとステップ２１８で二次空気と還元剤との供給が停止されるとともに、ＤＰＦ１０ａへの通電が停止される。そして、ステップ２１９ではパティキュレートカウンタＣＰＡの値は０にリセットされ本ルーチンは終了する。
また、ステップ２１３でＣＰＡ＜ＣＰ0 、すなわちＤＰＦ１０ａの再生操作が必要ないと判定された場合には、ステップ２２１でＤＰＦ１０ａへの通電を停止するとともに、ノズル１２ａからの還元剤供給を停止してルーチンを終了する。これにより、次に排気切り換え弁９がＤＰＦ１０ａ側に切り換えられるまでＤＰＦ１０ａは排気流から隔離された状態に保持される。
【００３８】
一方、ステップ２０３でＣＳＡ＜ＣＳ0 、すなわちＤＰＦ１０ａのＳ被毒解消操作の必要がないと判断された場合にはルーチンはステップ２２３に進み、ＮＯX 吸収剤の再生操作が必要か否かを判定する。ステップ２２３では、ＮＯX カウンタＣＮＡの値が予め定めた所定値ＣＮ0 以上か否かによりＮＯX 吸収剤再生操作の要否を判定する。ここで、ＣＮＡはＤＰＦ１０ａに吸収されたＮＯX の量を表すカウンタであり，図４のカウンタ設定ルーチンでカウントアップされる。
【００３９】
ステップ２２３でＣＮＡ≧ＣＮ0 、すなわちＤＰＦ１０ａのＮＯX 吸収剤に吸収されたＮＯX 量が所定値を越えている場合にはステップ２２５で排気切り換え弁９がＤＰＦ１０ｂ側に排気を流す位置に切り換えられ、ＤＰＦ１０ａは排気流から隔離される。また、ステップ２２７では還元剤供給装置１２のノズル１２ａから還元剤がＤＰＦ１０ａに供給され、ＤＰＦ１０ａは比較的低温でかつリッチ空燃比雰囲気に保持される。これにより、ＤＰＦ１０ａのＮＯX 吸収剤に吸収されたＮＯX が放出、還元浄化される。ステップ２２７では、このＮＯX 吸収剤再生操作ををＤＰＦ１０ａのＮＯX 吸収剤に吸収されたＮＯX 量（カウンタ値ＣＮ0 に対応する量）を放出させるのに十分な時間として予め実験等により設定された時間だけ継続する。そして、ステップ２２９で所定の時間が経過しＮＯX 吸収剤の再生操作が完了するとステップ２３０でノズル１２ａからの還元剤供給を停止してステップ２３１でカウンタＣＮＡの値を０にリセットした後ルーチンを終了する。これにより、ＮＯX 吸収剤再生終了後のＤＰＦ１０ａは次回のＮＯX 吸収操作に備えて排気流から隔離された状態に保持される。また、ステップ２２３でＤＰＦ１０ａのＮＯX 吸収剤の再生を行う必要がない場合には、ステップ２２３から直ちにルーチンを終了し、ＤＰＦ１０ａによるパティキュレート捕集とＮＯX の吸収とが続けられる。
【００４０】
なお、ステップ２０１で現在ＤＰＦ１０ｂが稼働中であった場合には、図３ステップ２３３から２６１でＤＰＦ１０ｂについて上記と同じ操作が実行される。ステップ２３３から２６１は、ステップ２０３から２３１と同様な操作であるのでここでは説明を省略する。なお、ステップ２３３のＣＳＢ、ステップ２４３のＣＰＢ、ステップ２５３のＣＮＡは、それぞれＤＰＦ１０ｂのＳＯX カウンタ、パティキュレートカウンタ、ＮＯX カウンタであり、ＣＳＡ、ＣＰＢ、ＣＮＡと同じ機能を有している。
【００４１】
図４は、図２、図３のＳＯX カウンタ（ＣＳＡ、ＣＳＢ）、パティキュレートカウンタ（ＣＰＡ、ＣＰＢ）及びＮＯX カウンタ（ＣＮＡ、ＣＮＢ）をカウントアップするカウンタ設定操作を示すフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
本操作では、一定時間毎に各カウンタの値を機関の運転条件から定まる量ずつ増大させる操作を行う。前述のように各カウンタの値はそれぞれのＤＰＦに吸収されたＳＯX やＮＯX 、捕集されたパティキュレートの量を表している。本ルーチンでは、以下のように各カウンタの値を設定する。
【００４２】
まず、ＤＰＦに吸収されたＳＯX の量について考える。稼働中のＤＰＦに単位時間当たりに吸収されるＳＯX の量は、機関で単位時間当たりに発生するＳＯX の量に比例する。一方、機関で単位時間当たりに発生するＳＯX の量は機関負荷条件（燃料供給量）によって定まるため、機関負荷条件が定まれば稼働中のＤＰＦに吸収されるＳＯX 量を知ることができる。本実施形態では、予め機関負荷条件（アクセル開度、回転数）を変えて機関が単位時間当たりに発生するＳＯX 量を実測し、稼働中のＤＰＦに単位時間（図４のルーチンの実行間隔に相当する時間）当たりに吸収されるＳＯX 量を算出し、アクセル開度と機関回転数とを用いた数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納している。本ルーチンでは、機関回転数とアクセル開度とから上記マップを用いて前回ルーチン実行時から今回ルーチン実行時までに吸収されたＳＯX 量を算出し、ＳＯX カウンタをこのＳＯX 吸収量だけ増大させる。これによりＳＯX カウンタの値は常にＤＰＦに吸収されたＳＯX の量を表すようになる。
【００４３】
また、ＳＯX の場合と同様、稼働中のＤＰＦに単位時間当たりに吸収または捕集されるＮＯX とパティキュレートとの量も機関負荷条件により定まる。そこで、本実施形態ではＮＯX 量とパティキュレート量とについてもＳＯX の場合と同様、予め機関の負荷条件を変えて計測を行い、単位時間当たりに稼働中のＤＰＦに吸収または捕集されるＮＯX とパティキュレートとの量をそれぞれアクセル開度と機関回転数とを用いた数値マップとしてＥＣＵ３０のＲＯＭに格納している。そして、本ルーチンではルーチン実行毎に機関回転数とアクセル開度とから単位時間当たりにＤＰＦに蓄積されるＮＯX とパティキュレートとの量を算出し、ＮＯX カウンタとパティキュレートカウンタとの値をこの蓄積量にだけ増大させる。これにより、ＮＯX カウンタとパティキュレートカウンタとの値は常にＤＰＦ内に吸収または捕集されたＮＯX 量とパティキュレート量とをそれぞれ表すようになる。
【００４４】
以下、図４のフローチャートについて説明する。図４でルーチンがスタートすると、ステップ４０１ではアクセル開度ＡＣＣと機関回転数ＮＥとがそれぞれ対応するセンサから読み込まれる。そして、ステップ４０３ではＥＣＵ３０のＲＯＭに格納されたそれぞれのマップから、ＡＣＣとＮＥとの値に応じてΔＣＳ、ΔＣＰ、ΔＣＮの値が決定される。ここで、ΔＣＰは、稼働中のＤＰＦに単位時間当たりに捕集されるパティキュレート量、ΔＣＳとΔＣＮとはそれぞれ稼働中のＤＰＦのＮＯX 吸収剤に単位時間当たりに吸収されるＮＯX とＳＯX との量である。
【００４５】
次いで、ステップ４０５では、現在ＤＰＦ１０ａ、１０ｂのうちどちらのＤＰＦが稼働中かが判定され、ＤＰＦ１０ａが運転中であればステップ４０７から４０９でＤＰＦ１０ａ用のＳＯX カウンタＣＳＡ、パティキュレートカウンタＣＰＡ、ＮＯX カウンタＣＮＡがそれぞれステップ４０３で算出したΔＣＳ、ΔＣＰ、ΔＣＮだけ増大される。また、ステップ４０５で現在ＤＰＦ１０ｂが運転中であった場合には、同様にＤＰＦ１０ｂ用の各カウンタＣＳＢ、ＣＰＢ、ＣＮＢがそれぞれΔＣＳ、ΔＣＰ、ΔＣＢだけ増大される。これにより、各ＤＰＦのカウンタはそれぞれのＤＰＦに蓄積されたＳＯX とＮＯX 及びパティキュレートの量を正確に表すことになる。なお、図２、図３で説明したようにＳ被毒解消操作とＮＯX 吸収剤再生操作及びＤＰＦ再生操作が終了するとそれぞれのカウンタの値は０にリセットされる。
【００４６】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。
図５は本発明の別の実施形態の概略構成を示す図である。図６において、図１と同じ参照符号は同様の要素を表している。
本実施形態においても、内燃機関１としてはディーゼルエンジンが使用される。本実施形態では、図１の実施形態と異なり機関１の排気通路６は分岐通路を有しておらず、排気通路６上には上流側から三元触媒（または酸化触媒）５１とＮＯX 吸収剤５３とが配置されている。
【００４７】
また、本実施形態では、排気通路６のＮＯX 吸収剤５３入口（三元触媒５１下流側）にはＮＯX 吸収剤５３に流入する排気の温度を検出する排気温度センサ５５が設けられており、排気温度に対応する電圧信号がＥＣＵ３０の入力ポートに供給されている。更に、本実施形態では図１の還元剤供給装置１２及びノズル１２ａは設けられていない。
【００４８】
本実施形態の三元触媒５１は、ハニカム状に成形したコージェライト等の担体を用いて、この担体表面にアルミナの薄いコーティングを形成し、このアルミナ層に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等の貴金属触媒成分を担持させたものが用いられる。三元触媒５１は、リーン空燃比排気中のＨＣ、ＣＯ成分を酸化する他、機関１の排気中に含まれるＳＯＦ（可溶有機成分）を酸化する機能を有する。また、三元触媒の代わりに、三元触媒と同様の担体上に白金Ｐｔ等の酸化触媒成分を担持させた酸化触媒を用いても、三元触媒と同様に排気中のＨＣ、ＣＯ成分やＳＯＦの浄化を行うことができる。
【００４９】
本実施形態のＮＯX 吸収剤５３は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮa 、リチウムＬi 、セシウムＣs のようなアルカリ金属、バリウムＢa 、カルシウムＣa のようなアルカリ土類、ランタンＬa 、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つの成分と、白金Ｐｔのような貴金属とを担持したものである。本実施形態においても、ＮＯX 吸収剤５３の機能は図１のＮＯX 吸収剤と同一である。
【００５０】
図５の実施形態では、内燃機関１としてディーゼルエンジンが使用されているため、排気中には未燃燃料や未燃潤滑油等からなるＳＯＦが比較的多く含まれている。これらのＳＯＦは運転中三元触媒５１によりその一部が酸化されるものの、一部は酸化されずに三元触媒上に付着する。前述したように、ディーゼルエンジンの排気温度は比較的低いため、三元触媒に付着したＳＯＦはそのままでは酸化されず、運転時間とともに三元触媒上のＳＯＦの付着量が増大する。ＳＯＦの付着により三元触媒５１上の三元触媒成分が覆われると、覆われた部分は排気ガスと接触できなくなり触媒としての機能を果たさなくなる。このため、ＳＯＦの付着により三元触媒の機能が低下するいわゆるＳＯＦ被毒が生じるようになる。
【００５１】
このＳＯＦ被毒を解消するためには、三元触媒５１を排気空燃比がリーンな状態で高温にして付着したＳＯＦを燃焼させる必要がある。ところが、本実施形態においても三元触媒５１下流側にＮＯX 吸収剤が配置されているため、ＳＯＦ被毒解消のためにリーン空燃比かつ高温にされた排気がＮＯX 吸収剤５３に流入すると、硫酸塩粒子の粗大化が生じてしまう問題がある。このため、本実施形態においても、三元触媒５１のＳＯＦ被毒解消操作を行う場合には予めＮＯX 吸収剤５３のＳ被毒解消操作を行いＮＯX 吸収剤５３からＳＯX を放出させるようにしている。
【００５２】
また、ディーゼルエンジンは比較的排気温度が低いが、運転条件（負荷）によっては排気温度が高くなる場合がある。このため、三元触媒５１のＳＯＦ被毒解消操作中以外でも高温かつリーン空燃比の排気がＮＯX 吸収剤５３に流入する場合が生じる。この場合には、三元触媒５１のＳＯＦ被毒解消操作を行わなくても高温かつリーン空燃比の排気によりＮＯX 吸収剤５３中の硫酸塩粒子の粗大化が生じる可能性がある。そこで、本実施形態では前述の実施形態と同様に、ＮＯX 吸収剤５３のＳＯX 吸収量に応じてＳ被毒解消操作を行う他に排気温度に応じたＳ被毒解消操作を行う。すなわち、本実施形態では排気温度センサ５５によりＮＯX 吸収剤５３に流入する排気の温度ＴＥを監視し、ＴＥが所定の温度ＴＥ0 に到達した場合にはＮＯX 吸収剤５３に流入する排気をリッチ空燃比にして、まずＮＯX 吸収剤５３からＳＯX を放出させるようにしている。ここで、所定の温度ＴＥ0 とはＮＯX 吸収剤中の硫酸塩がシンタリングにより粗大化を生じる温度の下限値よりやや低い温度とされる。これにより、ＳＯX 放出後に機関排気温度が更に上昇して硫酸塩粒子の粗大化が生じる温度に到達した場合であっても、ＮＯX 吸収剤中には粗大化すべき硫酸塩が存在しないため、硫酸塩粒子の粗大化によりＳ被毒解消が困難になることがない。
【００５３】
次に、本実施形態におけるＳ被毒解消操作について説明する。本実施形態では、ＮＯX 吸収剤５３に高温かつリッチな排気を供給すべきときには、ディーゼルエンジン１において、通常の燃料噴射に加えて各気筒の膨張行程若しくは排気行程中に追加の燃料噴射を行う。膨張行程または排気行程（以下、単に排気行程と言う）で気筒内に噴射された燃料は気筒内で燃焼することなく気化し、排気とともに気筒から排出される。従って、排気行程での噴射を行った場合には機関１の排気には多量の未燃燃料（ＨＣ）が含まれるようになる。しかも、排気行程燃料噴射では噴射された燃料が燃焼しないため、比較的多量の燃料を噴射して排気空燃比をリッチにしても筒内圧力の上昇や気筒発生トルクの増大は生じない。このため、ディーゼルエンジンにおいても排気行程燃料噴射により、前述の実施形態において還元剤を排気通路に噴射した場合と同様に排気空燃比をリッチ空燃比にすることが可能となる。
【００５４】
すなわち、排気行程燃料噴射により排気に供給された燃料は、まず上流側の三元触媒５１に流入し、酸化される。これにより、排気の空燃比が低下してリッチ空燃比になるとともに、燃料の酸化（燃焼）により排気温度が上昇する。この、高温かつリッチ空燃比の排気がＮＯX 吸収剤５３に流入すると、排気行程燃料噴射を実施するまえにすでに温度が上昇していたＮＯX 吸収剤５３は更に温度が上昇し、ＳＯX 放出温度（例えば５００℃）になる。このため、ＮＯX 吸収剤５３からは吸収していたＳＯX が放出されるようになる。ＮＯX 吸収剤５３に吸収されていたＳＯX の全量が放出されると、排気行程燃料噴射の量は全体で空燃比がリーンになる程度まで減量される。これにより、高温になっていた三元触媒５１では燃料の燃焼が続き高温が維持されるが、三元触媒は酸化雰囲気（リーン空燃比）になり三元触媒に付着していたＳＯＦが燃焼する。この場合、下流側のＮＯX 吸収剤５３には高温かつリーンの排気が流入することになるが、ＮＯX 吸収剤中の硫酸塩はすべてＳＯX として放出された状態であるため、ＮＯX 吸収剤中には粗大化すべき硫酸塩粒子は存在しない。
【００５５】
このため、本実施形態においては機関運転状態により排気温度が上昇した場合でもＮＯX 吸収剤中の硫酸塩の粒子粗大化が生じず、Ｓ被毒の解消が容易になる。
図６、図７は本実施形態の上記Ｓ被毒解消操作を説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
【００５６】
図６において操作がスタートするとステップ６０１では、排気温度センサ５５からＮＯX 吸収剤５３入口の排気温度ＴＥが読み込まれ、この排気温度ＴＥが所定値ＴＥ0 より低いか否かが判定される。また、ＴＥ＜ＴＥ0 であった場合には、ステップ６０３に進み、ＳＯX カウンタＣＳの値が所定値ＣＳ0 に到達しているか否か、すなわちＮＯX 吸収剤５３のＳＯX 吸収量が所定値以上になったか否かが判断される。ここで、ＳＯX カウンタＣＳは図２、図３のＣＳＡ、ＣＳＢと同様なＳＯX 吸収量を表すカウンタであり、図８の操作により設定される。
【００５７】
ステップ６０３でＮＯX 吸収剤５３のＳＯX 吸収量が所定値に到達していた場合には、ステップ６０５から６０９ではＮＯX 吸収剤のＳ被毒解消操作が行われる。すなわち、ステップ６０５では機関１の排気行程燃料噴射が実行され、上流側の三元触媒５１には未燃燃料を多く含むリーン空燃比の排気が流入するようになる。これにより、三元触媒５１上での燃料の燃焼により排気温度が上昇するとともに排気中の酸素濃度が低下し空燃比がリッチになる。この高温リッチの排気は下流側のＮＯX 吸収剤に流入するため、ＮＯX 吸収剤５３からは吸収したＳＯX が放出されるようになる。そして、ステップ６０７では、所定の時間が経過するまでＳ被毒解消操作が続けられる。この所定時間は、ＣＳ0 の量のＳＯX を放出させるのに充分な時間であり、予め実験等により定められる。なお、Ｓ被毒解消操作中の排気行程燃料噴射量は、ＮＯX 吸収剤５３のＳ被毒を解消することができる程度に排気空燃比をリッチにする量とされる。
【００５８】
ステップ６０７で所定時間が経過すると、ステップ６０９ではＳＯX カウンタＣＳの値はクリアされ、Ｓ被毒解消操作は終了する。
なお、本実施形態においてもＮＯX 吸収剤５３に電気ヒータを設け、ステップ６０５で排気行程燃料噴射を開始するとともにＮＯX 吸収剤をヒータを用いて加熱するようにすれば、ＮＯX 吸収剤の温度を更に上昇させて短時間でＳ被毒解消操作を終了させることができる。
【００５９】
図７ステップ６１１からステップ６１７は三元触媒５１のＳＯＦ被毒解消操作を示す。本ＳＯＦ被毒解消操作は常にＮＯX 吸収剤５３のＳ被毒解消操作終了後に行われる。
ステップ６１１ではＳＯＦカウンタＣＦの値が所定値ＣＦ0 に到達したか否かが判定される。ここで、ＳＯＦカウンタＣＦは三元触媒５１へのＳＯＦ付着量を表すカウンタであり、ＳＯX カウンタＣＳと同様、図８の操作により機関運転状態に基づいて設定される。
【００６０】
ステップ６１１でＣＦ≧ＣＦ0 、すなわち三元触媒へのＳＯＦ付着量が所定値に到達していた場合には、ステップ６１３では機関１の排気行程燃料噴射量が排気空燃比がリーン空燃比になるまで低減される。これにより、三元触媒では燃料の燃焼が継続し高温は維持されるものの、燃焼後の排気はリーン空燃比になるため、三元触媒は酸化雰囲気となる。このため、三元触媒上では付着したＳＯＦが燃焼する。この高温リーン空燃比の排気は下流側のＮＯX 吸収剤５３に流入するが、ＮＯX 吸収剤５３からは硫酸塩がＳＯX の形で放出された後であるため、硫酸塩粒子の粗大化は生じない。
【００６１】
ステップ６１５では、所定時間が経過するまでＳＯＦ被毒解消操作が続けられる。この所定時間は、ＣＦ0 に相当する量のＳＯＦを燃焼させるのに充分な時間であり、予め実験等により設定される。そして、ステップ６１５で所定時間が経過すると、ステップ６１６では機関１の排気行程燃料噴射が停止され、ステップ６１７ではＳＯＦカウンタＣＦの値がクリアされ、三元触媒のＳＯＦ被毒解消操作が終了する。
【００６２】
ステップ６１１でＣＦ＜ＣＦ0 の場合には、ＳＯＦ付着量が少くＳＯＦ被毒が生じていないため、ステップ６１９で排気行程燃料噴射を停止し、操作を終了する。すなわち、ＳＯＦ被毒解消操作は行わない。
ステップ６０３で、ＳＯX 吸収量が所定値に到達していない場合には、図７ステップ６２１から６２７でＮＯX 吸収剤５３からのＮＯX 放出操作が行われる。すなわち、ステップ６２１ではＮＯX 吸収量カウンタＣＮの値が所定値ＣＮ0 に到達したか否かが判定され、ＣＮ≧ＣＮ0 であった場合にはステップ６２３でＮＯX 放出操作のための排気行程燃料噴射が行われる。このＮＯX 放出操作時にはＳ被毒解消操作時ほどＮＯX 吸収剤温度を上昇させる必要はないため、ステップ６２３における排気行程燃料噴射量はステップ６０５におけるものより少なく、排気空燃比をリッチ空燃比に維持するのに充分な程度の量であれば良い。
【００６３】
この排気行程燃料噴射は、ステップ６２５で所定時間が経過するまで続けられる。この所定時間はカウンタ値ＣＮ0 に相当する量のＮＯX をＮＯX 吸収剤から放出させるのに充分な時間であり、予め実験等により設定される。そして、ステップ６２５で所定時間が経過するとステップ６２６では排気行程燃料噴射が停止され、ステップ６２７ではＮＯX カウンタＣＮの値がクリアされＮＯX 放出操作が終了する。
【００６４】
ステップ６２９から６３５は機関排気温度が上昇してＮＯX 吸収剤中の硫酸塩粒子が粗大化する可能性がある場合のＳ被毒解消操作である。
すなわち、ステップ６０１でＮＯX 吸収剤５３に流入する排気温度が所定値ＴＥ0 以上になっていた場合には、排気温度が硫酸塩粒子が粗大化する温度まで上昇する前にＳ被毒解消操作を行ってＮＯX 吸収剤中の硫酸塩をＳＯX として放出させておく必要がある。そこで、この場合にはステップ６２９に進み、ＳＯX カウンタの値に関係なくステップ６０５と同じ排気行程燃料噴射を実行する。そして、ステップ６３１ではＳＯX カウンタＣＳの値に基づいてＳ被毒解消操作を継続すべき時間、すなわちＮＯX 吸収剤５３に吸収されたＳＯX を全て放出させるのに必要な時間Ｔが決定される。本実施形態では、予めＳＯX 吸収量を変えて実験を行い、ＳＯX カウンタの値とＳＯX 放出に必要な時間との関係を求め、ＥＣＵ３０のＲＯＭに格納してある。ステップ６３１では、この現在のＳＯX カウンタＣＳの値から、この関係に基づいてＳ被毒解消操作継続時間Ｔが決定される。そして、ステップ６３３では、ステップ６３１で算出した時間Ｔが経過するまでＳ被毒解消操作が続けられる。
【００６５】
ステップ６３３で必要な時間Ｔが経過した場合にはステップ６３５でＳＯX カウンタＣＳの値はクリアされ、次に図７ステップ６１１に進み、必要な場合には続いて三元触媒５１のＳＯＦ被毒解消操作が実行される。
なお、本実施形態では排気行程燃料噴射により各種被毒解消操作を行っているが、排気行程燃料噴射を行う代わりに三元触媒５１上流側の排気通路に図１と同様の還元剤供給装置１２と噴射ノズル１２ａとを設け、ステップ６０５、６１３、６２３及び６２９では排気行程燃料噴射を行う代わりに三元触媒５１上流側の排気通路に還元剤（軽油）を噴射するようにしても良い。
【００６６】
図８は、図６、図７のＳＯX カウンタＣＳ、ＳＯＦカウンタＣＦ及びＮＯX カウンタＣＮの設定操作を示すフローチャートである。本操作では、図４と同様に機関の負荷（アクセル開度ＡＣＣ）と回転数ＮＥとに基づいて単位時間当たりのＮＯX 吸収剤５３へのＳＯX とＮＯX との吸収量ΔＣＳとΔＣＮとを予めＥＣＵ３０のＲＯＭに格納した数値マップから算出し（ステップ８０３）、ΔＣＳとΔＣＮとの積算値としてＣＳとＣＮとを設定する（ステップ８０５、８０９）。また、本実施形態では、同様に機関負荷ＡＣＣと回転数ＮＥとの各条件における三元触媒５１への単位時間当たりのＳＯＦ付着量ΔＣＦを実験等により求めておき、予めＡＣＣ、ＮＥとΔＣＦとの関係を数値マップに格納してある。そして、ＣＳ、ＣＮと同様に機関負荷、回転数からΔＣＦの値を算出し（ステップ８０３）、ΔＣＦの積算値としてＳＯＦカウンタＣＦの値が設定される（ステップ８０７）。
【００６７】
図９、図１０は本発明の他の実施形態の概略構成を説明する図である。
図９、図１０において図１、図５と同じ参照符号は同一の要素を表している。
図９は、図５の三元触媒５１に代えてパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）９１を設けた場合を示す。このＤＰＦ９１は図１の実施形態のものと同様な構成であるが、ＮＯX 吸収剤を排気通路壁面に担持していない点が図１の実施形態のものと異っている。また、図９の実施形態は、ＤＰＦ９１上流側の排気通路に還元剤を噴射する図２と同様な還元剤供給装置１２及び噴射ノズル１２ａを設けた場合を示しているが、図５の実施形態と同様、還元剤供給装置１２を設けずに排気行程燃料噴射により還元剤（燃料）をＤＰＦ９１とＮＯX 吸収剤５３とに供給するようにしても良い。また、本実施形態ではＤＰＦ９１とＮＯX 吸収剤５３とは、それぞれ金属製の担体を有しており、図５と同様にそれぞれ電気ヒータとして機能する。このため、排気温度が低い時のＮＯX 吸収剤５３のＳ被毒解消操作、及びその後のＤＰＦ９１のパティキュレート燃焼操作時には還元剤の供給と同時にそれぞれの担体に通電を行い担体温度を上昇させることが可能となっている。本実施形態においても、図６、図７の実施形態と同様ＮＯX 吸収剤５３のＳＯX 吸収量をＳＯX カウンタで監視し、ＳＯX 吸収量が増大した場合には還元剤供給装置１２から排気に還元剤を供給するとともに、ＮＯX 吸収剤５３に通電を行いＳ被毒解消操作を行う。また、本実施形態では図２、図３と同様にパティキュレートカウンタを用いてＤＰＦ９１のパティキュレート捕集量を監視しており、パティキュレート捕集量が増大した場合には上記ＮＯX 吸収剤のＳ被毒解消操作終了後に還元剤供給装置１２からの還元剤供給量を低減するとともに、パティキュレート９１に通電を行いパティキュレートの燃焼を行う。また、ＮＯX 吸収剤５３に流入する排気温度が硫酸塩粒子の粗大化を生じる温度付近まで上昇した場合には、ＮＯX 吸収剤のＳＯX 吸収量に応じた時間だけＳ被毒解消操作を行うのは図６、図７の実施形態と同様である。
【００６８】
図１０は、図９の実施形態においてＮＯX 吸収剤をパティキュレートフィルタに担持させ、図１の実施形態と同様ＤＰＦ兼ＮＯX 吸収剤１００１として機能させた場合の構成を示す。また、図１０の実施形態では排気行程燃料噴射によりＤＰＦ兼ＮＯX 吸収剤１００１に還元剤を供給する場合を示しており、図９の還元剤供給装置は設けられていない。この場合のＳ被毒解消操作、ＮＯX 放出操作及びパティキュレートの燃焼操作は図９の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００６９】
なお、上述の各実施形態は内燃機関１としてディーゼルエンジンを使用した場合を例にとって説明したが、本発明は、内燃機関１として例えば一部の運転領域でリーン空燃比運転を行うガソリン機関にも同様に適用できることはいうまでもない。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、排気浄化手段に捕集または付着した有害物質を酸化雰囲気下で燃焼させる操作は、常に下流側のＮＯX 吸収剤の硫黄被毒解消操作終了後に行われる。従って、ＮＯX 吸収剤はＳＯX を吸収した状態で高温かつリーン空燃比の雰囲気に曝されることがないため、ＮＯX 吸収剤中の硫酸塩粒子が粗大化することがなく硫黄被毒を容易に解消することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気浄化装置を自動車用ディーゼル機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】図１の実施形態の硫黄被毒解消操作を説明するフローチャートの一部である。
【図３】図１の実施形態の硫黄被毒解消操作を説明するフローチャートの一部である。
【図４】図２、図３に使用するカウンタ値の設定操作を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の排気浄化装置の、図１とは異なる実施形態の概略構成を示す図である。
【図６】図５の実施形態の硫黄被毒解消操作を説明するフローチャートの一部である。
【図７】図５の実施形態の硫黄被毒解消操作を説明するフローチャートの一部である。
【図８】図６、図７に使用するカウンタ値の設定操作を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の排気浄化装置の、図１、図５とは別の実施形態の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の排気浄化装置の、図１、図５、図９とは別の実施形態の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ディーゼル機関
６ａ、６ｂ…排気分岐通路
９…排気切り換え弁
１０ａ、１０ｂ…パティキュレートフィルタ
１２…還元剤供給装置
１３…二次空気供給装置
３０…ＥＣＵ
５１…三元触媒または酸化触媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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