(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路であって並列に分岐された複数の排気通路と、
前記分岐された複数の排気通路に夫々設けられ酸化機能を有する複数の触媒と、
前記複数の触媒の夫々に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記内燃機関から排出される排気の温度を上昇させて前記複数の触媒の温度を上昇させる触媒昇温手段と、
前記排気通路を流通する排気の流量を調整する流量調整手段と、
前記複数の触媒の夫々の温度を推定する温度推定手段と、を備え、
前記複数の触媒の温度を上昇させる必要がある場合には、前記流量調整手段が排気を流通させる触媒を選択して該触媒へ排気を流通させつつ、前記選択された触媒の温度が還元剤を浄化可能な温度よりも低ければ前記触媒昇温手段が排気温度を上昇させることにより前記選択された触媒の温度を上昇させ、若しくは、前記選択された触媒の温度が還元剤を浄化可能な温度であれば前記還元剤供給手段が前記選択された触媒へ還元剤を供給して該触媒の温度を上昇させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
内燃機関の排気通路であって並列に分岐された複数の排気通路と、
前記分岐された複数の排気通路に夫々設けられ酸化機能を有する複数の触媒と、
前記複数の触媒の夫々に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記内燃機関から排出される排気の温度を上昇させて前記複数の触媒の温度を上昇させる触媒昇温手段と、
前記排気通路を流通する排気の流量を調整する流量調整手段と、
前記複数の触媒の夫々の温度を推定する温度推定手段と、を備え、
前記複数の触媒の温度を上昇させる必要がある場合には、前記流量調整手段が排気を多量に流通させる触媒を選択して該選択された触媒へ主に排気を流通させつつ選択されなかった触媒へは前記選択された触媒よりも少量の排気を流通させ、選択された触媒の温度が還元剤を浄化可能な温度よりも低ければ前記触媒昇温手段が前記選択された触媒の温度を上昇させ、若しくは、前記選択された触媒の温度が還元剤を浄化可能な温度であれば前記還元剤供給手段が前記選択された触媒へ還元剤を供給して該触媒の温度を上昇させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記選択された触媒の温度が窒素酸化物を浄化可能な温度に上昇した場合には、選択さ
れなかった触媒の中から新たに触媒を選択して排気を流通させることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記触媒は、排気中の粒子状物質を一時捕獲可能なパティキュレートフィルタに担持され、前記選択された触媒の温度が粒子状物質を除去可能な温度に上昇した場合には、選択されなかった触媒の中から新たに触媒を選択して排気を流通させることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記内燃機関の排気浄化装置は、触媒上流の排気の圧力の上昇を検知する排気圧力検知手段を備え、前記流量調整手段は、前記排気圧力検知手段が検知した圧力の上昇が所定値以上の場合には選択されなかった触媒に流通する排気の流量を増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
内燃機関の排気通路であって並列に分岐された複数の排気通路と、
前記分岐された複数の排気通路に夫々設けられ排気中の窒素酸化物を浄化するＮＯx触媒と、
前記ＮＯx触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記還元剤供給手段によらないでＮＯx触媒の温度を上昇させるＮＯx触媒昇温手段と、
前記排気通路を流通する排気の流量を調整する流量調整手段と、
前記触媒の温度を推定する温度推定手段と、を備え、
前記ＮＯx触媒の温度が還元剤を浄化可能な温度よりも低い場合には、前記流量調整手段はＮＯx触媒でのＮＯx還元時よりも多量の排気を該ＮＯx触媒へ流通させ且つ前記ＮＯx触媒昇温手段は前記触媒の温度を上昇させ、若しくは、前記ＮＯx触媒の温度が還元剤を浄化可能な温度である場合には、前記還元剤供給手段は排気の空燃比が理論空燃比よりも大きくなるように還元剤を供給して前記ＮＯx触媒の温度を上昇させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【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する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置として、排気通路に複数の排気浄化触媒を並列に配置する技術が知られている。このような内燃機関の排気浄化装置では、酸化機能を有する触媒、例えばＮＯｘ触媒を並列に配置することがある。
【０００３】
ＮＯｘ触媒は、ディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジンなど希薄燃焼可能な内燃機関から排出される排気を浄化可能な触媒であり、これには選択還元型ＮＯｘ触媒や吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等が挙げられる。
【０００４】
例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、流入排気の酸素濃度が高いときはＮＯｘを吸収し、流入排気の酸素濃度が低下すると吸収していたＮＯｘを放出しつつＮ２に還元するＮＯｘの吸放出作用を行う。
【０００５】
この吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の場合、前記内燃機関では通常運転時の排気の空燃比がリーンとなるため、排気中のＮＯｘがＮＯｘ触媒に吸収されることとなる。しかしながら、リーン空燃比の排気がＮＯｘ触媒に供給され続けると、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力が飽和し、それ以上ＮＯｘを吸収できなくなり、ＮＯｘがリークされることとなる。そこで、ＮＯｘ触媒では、ＮＯｘ吸収能力が飽和する前に所定のタイミングで流入排気の酸素濃度を低下させるとともに排気中のＨＣ成分量を増加させ、ＮＯｘ触媒に吸収されていたＮＯｘを放出しつつＮ２に還元し、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力を回復させる必要がある。
【０００６】
このようにリーンＮＯｘ触媒を利用した排気浄化装置では、ＮＯｘが浄化されるために間欠的に排気の酸素濃度を低下させる必要がある。そして、間欠的に排気の酸素濃度を低下させる方法の一例として排気中の燃料添加が挙げられる。
【０００７】
一方、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒には燃料に含まれる硫黄分が燃焼して生成される硫黄酸化物（ＳＯｘ）もＮＯｘと同様のメカニズムで吸収される。このように吸収されたＳＯｘはＮＯｘよりも放出されにくく、ＮＯｘ触媒内に蓄積される。これを硫黄被毒（ＳＯｘ被毒）といい、ＮＯｘ浄化率が低下するため、適宜の時期にＳＯｘ被毒から回復させる被毒回復処理を施す必要がある。この被毒回復処理は、ＮＯｘ触媒を高温（例えば６００乃至６５０℃程度）にしつつ酸素濃度を低下させた排気をＮＯｘ触媒に流通させて行われている。
【０００８】
ところが希薄燃焼運転時の排気の温度は低いため、ＳＯｘ被毒の回復に必要とされる温度まで触媒を昇温することは困難である。
【０００９】
このような問題に対し、例えば特許第２７２７９０６号では、ＮＯｘ吸収剤を担持したパティキュレートフィルタを排気管に２つ並列に配置した内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯｘ吸収剤に流入する排気を一方ずつ遮断して該遮断したＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させている。このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、一方のＮＯｘ吸収剤の再生操作実行中には他方のＮＯｘ吸収剤に排気を流通させて運転できるので、全体として排気流量を絞る必要がなく内燃機関の出力低下を発生させることもない。このため、運転条件に左右されることなく任意の時期にＮＯｘ吸収剤の再生等の操作を行うことが可能となる。そして、還元剤供給時にパティキュレートが燃焼してＳＯｘ被毒の解消に必要とされる温度までフィルタの温度を上昇させることが可能となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、各種触媒には排気を効果的に浄化することができる温度範囲（温度ウィンド）があり、この温度ウィンドまで早期に温度上昇させることが重要となる。
【００１１】
ここで、特許第２７２７９０６号では、前記還元剤の添加が行われているときにはＮＯｘ吸収剤に排気がほとんど流通しない状態なので、該ＮＯｘ吸収剤は排気のエネルギをほとんど得ることができない。このときに排気からのエネルギを多く得ることができればＮＯｘ吸収剤を早期に温度上昇させることが可能となる。
【００１２】
一方、排気の温度を上昇させてＮＯｘ吸収剤の温度を上昇させようとすると、スモークが発生したり運転状態の悪化を生じさせたりする虞がある。また、排気中へ還元剤を添加してＮＯｘ吸収剤の昇温を図る場合には、還元剤の添加量によっては酸素が不足して還元剤の一部が酸化されず十分な温度上昇が得られなくなる虞がある。
【００１３】
尚、上記した触媒の昇温制御は堆積したパティキュレートを酸化させる際にも行われ、触媒を短時間に昇温させることが望まれる。
【００１４】
本発明は、以上の問題を解決するためになされたものであり、酸化機能を有する触媒を複数備えた内燃機関の排気浄化装置において、触媒を早期に温度上昇させることができる技術を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための第１の発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。即ち、第１の発明は、内燃機関の排気通路であって並列に分岐された複数の排気通路と、前記分岐された複数の排気通路に夫々設けられ酸化機能を有する複数の触媒と、前記複数の触媒の夫々に還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記還元剤供給手段によらないで前記内燃機関から排出される排気の温度を上昇させて前記複数の触媒の温度を上昇させる触媒昇温手段と、前記排気通路を流通する排気の流量を調整する流量調整手段と、前記複数の触媒の夫々の温度を推定する温度推定手段と、を備え、前記複数の触媒の温度を上昇させる必要がある場合には、前記流量調整手段が排気を流通させる触媒を選択して該触媒へ排気を流通させつつ、前記選択された触媒の温度が還元剤を浄化可能な温度よりも低ければ前記触媒昇温手段が排気温度を上昇させることにより前記選択された触媒の温度を上昇させ、若しくは、前記選択された触媒の温度が還元剤を浄化可能な温度であれば前記還元剤供給手段が前記選択された触媒へ還元剤を供給して該触媒の温度を上昇させることを特徴とする。
【００１６】
本発明の最大の特徴は、複数の触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置において、複数の触媒の温度を上昇させる必要がある場合に、選択された触媒にのみ排気を流通させることにより、選択された触媒へ排気のエネルギを集中して与えることを可能とし、短時間に触媒の浄化率を上昇させることにある。
【００１７】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、複数の触媒の温度が還元剤浄化可能温度よりも低い場合には、流量調整手段は選択された触媒へ排気を流通させ、且つ、触媒昇温手段は排気の温度を上昇させることにより選択された触媒の温度を上昇させる。選択された触媒の温度が還元剤を浄化することができる温度以上になった場合には、還元剤供給手段は選択された触媒へ還元剤を供給して必要とされる温度（例えばＮＯx浄化可能な温度）まで該触媒を昇温させる。このようにして、選択された触媒を早期に昇温させることが可能となる。
【００１８】
尚、温度推定手段は、触媒の温度を直接計測しても良いし、触媒上流の排気の温度から触媒の温度を推定しても良い。
【００１９】
上記課題を達成するための第２の発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。即ち、第２の発明は、内燃機関の排気通路であって並列に分岐された複数の排気通路と、前記分岐された複数の排気通路に夫々設けられ酸化機能を有する複数の触媒と、前記複数の触媒の夫々に還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記内燃機関から排出される排気の温度を上昇させて前記複数の触媒の温度を上昇させる触媒昇温手段と、前記排気通路を流通する排気の流量を調整する流量調整手段と、前記複数の触媒の夫々の温度を推定する温度推定手段と、を備え、前記複数の触媒の温度を上昇させる必要がある場合には、前記流量調整手段が排気を多量に流通させる触媒を選択して該選択された触媒へ主に排気を流通させつつ選択されなかった触媒へは前記選択された触媒よりも少量の排気を流通させ、選択された触媒の温度が還元剤を浄化可能な温度よりも低ければ前記触媒昇温手段が前記選択された触媒の温度を上昇させ、若しくは、前記選択された触媒の温度が還元剤を浄化可能な温度であれば前記還元剤供給手段が前記選択された触媒へ還元剤を供給して該触媒の温度を上昇させることを特徴とする。
【００２０】
本発明の最大の特徴は、酸化機能を有する触媒を複数備えた内燃機関の排気浄化装置に
おいて、複数の触媒の温度を上昇させる必要がある場合に、選択された触媒に多量の排気を流通させつつその他の触媒にも少量の排気を流通させることにより、選択された触媒を早期に昇温させ、その後その他の触媒を容易に昇温させることにある。
【００２１】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、複数の触媒の温度が還元剤浄化可能温度よりも低い場合には、流量調整手段は選択された触媒へ多量の排気を流通させ他の触媒にはそれよりも少量の排気を流通させる。更に、触媒昇温手段は内燃機関から排出される排気の温度を上昇させることにより選択された触媒の温度を上昇させる。選択された触媒の温度が還元剤を浄化することができる温度以上になった場合には、還元剤供給手段は選択された触媒へ還元剤を供給して該触媒を昇温させる。このようにして、選択された触媒を早期に昇温させることができる。また、他の触媒にも排気が少量流通しているため徐々に温度を上昇させることができ、その後の温度上昇に要する時間を短縮することが可能となる。
【００２２】
尚、温度推定手段は、触媒の温度を直接計測しても良いし、触媒上流の排気の温度から触媒の温度を推定しても良い。
【００２３】
第１又は第２の発明においては、前記選択された触媒の温度が窒素酸化物を浄化可能な温度に上昇した場合には、選択されなかった触媒の中から新たに触媒を選択して排気を流通させることができる。
【００２４】
このようにして、順に触媒を昇温することにより、少なくとも１つの触媒を早期に活性化することが可能となる。
【００２５】
第１又は第２の発明においては、前記触媒は、排気中の粒子状物質を一時捕獲可能なパティキュレートフィルタに担持され、前記選択された触媒の温度が粒子状物質を除去可能な温度に上昇した場合には、選択されなかった触媒の中から新たに触媒を選択して排気を流通させることができる。
【００２６】
このようにして、順に触媒を昇温することにより、少なくとも１つの触媒を粒子状物質除去可能な温度まで早期に活性化することが可能となる。
【００２７】
第１又は第２の発明においては、前記内燃機関の排気浄化装置は、触媒上流の排気の圧力の上昇を検知する排気圧力検知手段を備え、
前記流量調整手段は、前記排気圧力検知手段が検知した圧力の上昇が所定値以上の場合には選択されなかった触媒に流通する排気の流量を増加させることができる。
【００２８】
通常の運転中には全ての触媒へ排気を流通させるため、各触媒の容量を小さくすることが可能となるが、このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、選択された触媒へ集中して排気を流通させようとすると、排気の流通可能な量に対して排気の発生量が多くなるため、該触媒上流の排気の圧力が上昇する虞がある。そこで、このような場合には、他の触媒にも排気を流通させることにより触媒上流の排気の圧力を減少させることが可能となる。
【００２９】
上記課題を達成するための第３の発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。即ち、第３の発明は、
内燃機関の排気通路であって並列に分岐された複数の排気通路と、
前記分岐された複数の排気通路に夫々設けられ排気中の窒素酸化物を浄化するＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記還元剤供給手段によらないでＮＯｘ触媒の温度を上昇させるＮＯｘ触媒昇温手段と、
前記排気通路を流通する排気の流量を調整する流量調整手段と、
前記触媒の温度を推定する温度推定手段と、
を備え、
前記ＮＯｘ触媒の温度が還元剤を浄化可能な温度よりも低い場合には、前記流量調整手段はＮＯｘ触媒でのＮＯｘ還元時よりも多量の排気を該ＮＯｘ触媒へ流通させ且つ前記ＮＯｘ触媒昇温手段は前記触媒の温度を上昇させ、若しくは、前記ＮＯｘ触媒の温度が還元剤を浄化可能な温度である場合には、前記還元剤供給手段は排気の空燃比が理論空燃比よりも大きくなるように還元剤を供給して前記ＮＯｘ触媒の温度を上昇させることを特徴とする。
【００３０】
本発明の最大の特徴は、昇温が必要なＮＯｘ触媒にＮＯｘ還元時よりも多量の排気を流通させ、且つ、該ＮＯｘ触媒に流通させる排気の空燃比を理論空燃比よりもやや大きくすることでＮＯｘ触媒の昇温に適した状態とすることにある。
【００３１】
ここで、ＮＯｘ触媒からＮＯｘを放出させるときに燃費の悪化の抑制を考慮した場合には、ＮＯｘ触媒に流通する排気の量を少なくし、更に排気の空燃比を理論空燃比よりも小さくしたほうが良い。一方、ＮＯｘ触媒の早期昇温を考慮した場合には、ＮＯｘ触媒に流通する排気の量を多くし、更に排気の空燃比を理論空燃比よりも大きくしたほうが良い。従って、本発明では、ＮＯｘ触媒の昇温を優先することによりＮＯｘ触媒の早期温度上昇が可能となる。
【００３２】
尚、温度推定手段は、触媒の温度を直接計測しても良いし、触媒上流の排気の温度から触媒の温度を推定しても良い。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。ここでは、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置を車両駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明に係る排気浄化装置を適用するエンジン１とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【００３４】
図１に示すエンジン１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼル機関である。
【００３５】
エンジン１は、各気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）４と接続されている。このコモンレール４には、該コモンレール４内の燃料の圧力に対応した電気信号を出力するコモンレール圧センサ４ａが取り付けられている。
【００３６】
前記コモンレール４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６は、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）の回転トルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポンプ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａがエンジン１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられたクランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されている。
【００３７】
このように構成された燃料噴射系では、クランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトから該燃料ポンプ６の入力軸へ伝達された回転トルクに応じた圧力で燃料を吐出する。
【００３８】
前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給され、コモンレール４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。
【００３９】
次に、エンジン１には、吸気枝管８が接続されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室と吸気ポート（図示省略）を介して連通している。
【００４０】
前記吸気枝管８は、吸気管９に接続され、該吸気管９の途中には、排気の熱エネルギを駆動源として作動する遠心過給機（ターボチャージャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａが設けられ、コンプレッサハウジング１５ａより下流の吸気管９には、前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６が設けられている。
【００４１】
このように構成された吸気系では、吸気は吸気管９を介してコンプレッサハウジング１５ａに流入する。
【００４２】
コンプレッサハウジング１５ａに流入した吸気は、該コンプレッサハウジング１５ａに内装されたコンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温となった吸気は、インタークーラ１６にて冷却された後、吸気枝管８に流入する。吸気枝管８に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２の燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼される。
【００４３】
一方、エンジン１には、排気枝管１８が接続され、排気枝管１８の各枝管が排気ポート（図示省略）を介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００４４】
前記排気枝管１８は、前記ターボチャージャ１５のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タービンハウジング１５ｂは、排気管１９の一端と接続され、該排気管１９の他端はマフラー（図示省略）に通じている。
【００４５】
排気管１９は、ターボチャージャ１５の下流で第１排気管１９ａ及び第２排気管１９ｂに分岐している。第１排気管１９ａの途中には第１フィルタ２０ａが設けられ、一方、第２排気管１９ｂの途中には第２フィルタ２０ｂが設けられている。第１フィルタ２０ａ及び第２フィルタ２０ｂは、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）である。尚、本実施の形態で単に「フィルタ２０」と表記した場合には、第１フィルタ２０ａ及び第２フィルタ２０ｂの双方を指し示すものとする。第１フィルタ２０ａ及び第２フィルタ２０ｂには、フィルタ２０の温度に応じた信号を出力するフィルタ温度センサ２４ａ及び２４ｂが夫々設けられている。また、ターボチャージャ１５の下流の排気管１９には、排気の圧力に応じた信号を出力する排気圧力センサ３７が設けられている。
【００４６】
また、第１フィルタ２０ａの下流の第１排気管１９ａにはＥＣＵ３５からの信号により開閉される流路切替弁２２ａが設けられ、一方、第２フィルタ２０ｂの下流の第２排気管１９ｂにはＥＣＵ３５からの信号により開閉される流路切替弁２２ｂが設けられている。そして、流路切替弁２２ａ及び２２ｂの下流で第１排気管１９ａと第２排気管１９ｂとが合流した後マフラー（図示省略）に連結される。第１フィルタ２０ａ及び第２フィルタ２０ｂの上流には、ＥＣＵ３５からの信号により開弁し還元剤たる燃料を噴射する還元剤噴射弁２８ａ及び２８ｂが夫々設けられている。尚、本実施の形態で単に「流路切替弁２２」と表記した場合には、流路切替弁２２ａ及び流路切替弁２２ｂの双方を指し示すものとする。
【００４７】
ところで、ディーゼルエンジンは経済性に優れている反面、排気中に含まれる浮遊粒子状物質である煤に代表されるパティキュレートマター（以下、ＰＭという。）の除去が重要な課題となっている。このため、本実施の形態では、大気中にＰＭが放出されないようにディーゼルエンジンの排気系にＰＭの捕集を行うパティキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」とする）を設けている。
【００４８】
次に、フィルタ２０について説明する。
【００４９】
図２にフィルタ２０の構造を示す。なお、図２において（Ａ）はフィルタ２０の横方向断面を示しており、（Ｂ）はフィルタ２０の縦方向断面図を示している。図２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるようにフィルタ２０は、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路５０、５１を具備するいわゆるウォールフロー型である。これら排気流通路は下流端が栓５２により閉塞された排気流入通路５０と、上流端が栓５３により閉塞された排気流出通路５１とにより構成される。なお、図２（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓５３を示している。従って、排気流入通路５０および排気流出通路５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配置される。換言すると排気流入通路５０および排気流出通路５１は各排気流入通路５０が４つの排気流出通路５１によって包囲され、各排気流出通路５１が４つの排気流入通路５０によって包囲されるように配置される。
【００５０】
フィルタ２０は例えばコージェライトのような多孔質材料から形成されており、従って排気流入通路５０内に流入した排気は図２（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔壁５４内を通って隣接する排気流出通路５１内に流出する。
【００５１】
本発明による実施例では各排気流入通路５０および各排気流出通路５１の周壁面、即ち各隔壁５４の両側表面上および隔壁５４内の細孔内壁面上には例えばアルミナからなる担体の層が形成されており、この担体上に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が坦持されている。
【００５２】
次に、本実施の形態に係るフィルタ２０に担持された吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の働きについて説明する。
【００５３】
フィルタ２０は、例えば、アルミナを担体とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、もしくはセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）もしくはカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ランタン（Ｌａ）もしくはイットリウム（Ｙ）等の希土類とから選択された少なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属とを担持して構成されている。
【００５４】
このように構成されたＮＯｘ触媒は、該ＮＯｘ触媒に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸収する。
【００５５】
一方、ＮＯｘ触媒は、該ＮＯｘ触媒に流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸収していた窒素酸化物（ＮＯｘ）を放出する。その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、ＮＯｘ触媒は、該ＮＯｘ触媒から放出された窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素（Ｎ２）に還元せしめることができる。
【００５６】
このように構成された排気系では、エンジン１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気ポートを介して排気枝管１８へ排出され、次いで排気枝管１８からターボチャージャ１５のタービンハウジング１５ｂへ流入する。タービンハウジング１５ｂに流入した排気は、該排気が持つ熱エネルギを利用してタービンハウジング１５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイールを回転させる。その際、タービンホイールの回転トルクは、前述したコンプレッサハウジング１５ａのコンプレッサホイールへ伝達される。
【００５７】
前記タービンハウジング１５ｂから排出された排気は、第１排気管１９ａ及び第２排気管１９ｂを介してフィルタ２０へ流入し、排気中のＰＭが捕集され且つ有害ガス成分が除去又は浄化される。フィルタ２０にてＰＭを捕集され且つ有害ガス成分を除去又は浄化された排気は排気管１９を流通した後、マフラー（図示省略）を介して大気中に放出される。この場合、流路切替弁２２は双方開弁されている。
【００５８】
また、排気枝管１８と吸気枝管８とは、排気枝管１８内を流通する排気の一部を吸気枝管８へ再循環させる排気再循環通路（ＥＧＲ通路）２５を介して連通されている。このＥＧＲ通路２５の途中には、電磁弁などで構成され、印加電力の大きさに応じて前記ＥＧＲ通路２５内を流通する排気（以下、ＥＧＲガスと称する）の流量を変更する流量調整弁（ＥＧＲ弁）２６が設けられている。
【００５９】
前記ＥＧＲ通路２５の途中でＥＧＲ弁２６より上流には、該ＥＧＲ通路２５内を流通するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２７が設けられている。前記ＥＧＲクーラ２７には、冷却水通路（図示省略）が設けられエンジン１を冷却するための冷却水の一部が循環する。
【００６０】
このように構成された排気再循環機構では、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、ＥＧＲ通路２５が導通状態となり、排気枝管１８内を流通する排気の一部が前記ＥＧＲ通路２５へ流入し、ＥＧＲクーラ２７を経て吸気枝管８へ導かれる。
【００６１】
その際、ＥＧＲクーラ２７では、ＥＧＲ通路２５内を流通するＥＧＲガスとエンジン１の冷却水との間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却される。
【００６２】
ＥＧＲ通路２５を介して排気枝管１８から吸気枝管８へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管８の上流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼室へ導かれる。
【００６３】
ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ２）などのように、自らが燃焼することがなく、且つ、吸熱性を有する不活性ガス成分が含まれているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量が抑制される。
【００６４】
以上述べたように構成されたエンジン１には、該エンジン１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）３５が併設されている。このＥＣＵ３５は、エンジン１の運転条件や運転者の要求に応じてエンジン１の運転状態を制御するユニットである。
【００６５】
ＥＣＵ３５には、コモンレール圧センサ４ａ、フィルタ温度センサ２４ａ及び２４ｂ、クランクポジションセンサ３３、水温センサ３４、アクセル開度センサ３６、排気圧力センサ３７等の各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。
【００６６】
一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３、流路切替弁２２、ＥＧＲ弁２６等が電気配線を介して接続され、上記した各部をＥＣＵ３５が制御することが可能になっている。
【００６７】
ここで、ＥＣＵ３５は、図３に示すように、双方向性バス３５０によって相互に接続された、ＣＰＵ３５１と、ＲＯＭ３５２と、ＲＡＭ３５３と、バックアップＲＡＭ３５４と、入力ポート３５６と、出力ポート３５７とを備えるとともに、前記入力ポート３５６に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３５５を備えている。
【００６８】
前記入力ポート３５６は、クランクポジションセンサ３３のようにデジタル信号形式の信号を出力するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。
【００６９】
前記入力ポート３５６は、コモンレール圧センサ４ａ、フィルタ温度センサ２４ａ及び２４ｂ、水温センサ３４、排気圧力センサ３７等のように、アナログ信号形式の信号を出力するセンサの出力信号をＡ／Ｄ３５５を介して入力し、それらの出力信号をＣＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。
【００７０】
前記出力ポート３５７は、燃料噴射弁３、流路切替弁２２、ＥＧＲ弁２６、遮断弁３１等と電気配線を介して接続され、ＣＰＵ３５１から出力される制御信号を、前記した燃料噴射弁３、流路切替弁２２、ＥＧＲ弁２６、遮断弁３１等へ送信する。
【００７１】
前記ＲＯＭ３５２は、各種アプリケーションプログラムを記憶している。
【００７２】
前記ＲＯＭ３５２は、上記したアプリケーションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶している。
【００７３】
前記ＲＡＭ３５３は、各センサからの出力信号やＣＰＵ３５１の演算結果等を格納する。前記演算結果は、例えば、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機関回転数である。これらのデータは、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する都度、最新のデータに書き換えられる。
【００７４】
前記バックアップＲＡＭ３５４は、エンジン１の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモリである。
【００７５】
前記ＣＰＵ３５１は、前記ＲＯＭ３５２に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作して、各種制御を実行する。
【００７６】
ところで、エンジン１が希薄燃焼運転されている場合は、エンジン１から排出される排気の空燃比がリーン雰囲気となり排気の酸素濃度が高くなるため、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）がＮＯｘ触媒に吸収されることになるが、エンジン１の希薄燃焼運転が長期間継続されると、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力が飽和し、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）がＮＯｘ触媒にて除去されずに大気中へ放出されてしまう。
【００７７】
特に、エンジン１のようなディーゼル機関では、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気が燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排気の空燃比がリーン空燃比となるため、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力が飽和し易い。
【００７８】
従って、エンジン１が希薄燃焼運転されている場合は、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力が飽和する前にＮＯｘ触媒に流入する排気中の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高め、ＮＯｘ触媒に吸収された窒素酸化物（ＮＯｘ）を放出及び還元させる必要がある。
【００７９】
そこで、本実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置は、フィルタ２０より上流の排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する還元剤供給機構を備え、この還元剤供給機構から排気中へ燃料を添加することにより、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高めるようにした。
【００８０】
還元剤供給機構は、図１に示されるように、その噴孔が第１排気管１９ａ及び第２排気管１９ｂ内に臨むよう該第１排気管１９ａ及び第２排気管１９ｂに設けられ、ＥＣＵ３５からの信号により開弁して燃料を噴射する還元剤噴射弁２８ａ及び２８ｂと、前述した燃料ポンプ６から吐出された燃料を前記還元剤噴射弁２８ａ及び２８ｂへ導く還元剤供給路２９と、還元剤供給路２９に設けられて該還元剤供給路２９内の燃料の流通を遮断する遮断弁３１と、を備えている。
【００８１】
このような還元剤供給機構では、燃料ポンプ６から吐出された高圧の燃料が還元剤供給路２９を介して還元剤噴射弁２８ａ及び２８ｂへ印加される。そして、ＥＣＵ３５からの信号により該還元剤噴射弁２８ａ又は２８ｂが開弁して第１排気管１９ａ又は第２排気管１９ｂ内へ還元剤としての燃料が噴射される。
【００８２】
還元剤噴射弁２８ａ又は２８ｂから第１排気管１９ａ又は第２排気管１９ｂ内へ噴射された還元剤は、酸素濃度の低い排気を形成する。このようにして形成された酸素濃度の低い排気がフィルタ２０ａ又は２０ｂに流入すると、フィルタ２０ａ又は２０ｂに吸収されていた窒素酸化物（ＮＯｘ）を放出させつつ窒素（Ｎ２）に還元することになる。
【００８３】
その後、ＥＣＵ３５からの信号により還元剤噴射弁２８ａ又は２８ｂが閉弁し、第１排気管１９ａ又は第２排気管１９ｂ内への還元剤の添加が停止されることになる。
【００８４】
次に、フィルタ２０に担持された吸蔵還元型ＮＯｘ触媒からＮＯｘを放出・還元させるＮＯｘ浄化制御について詳述する。
【００８５】
このＮＯｘ浄化制御では、ＣＰＵ３５１は、フィルタ２０に流入する排気中の酸素濃度を比較的に短い周期でスパイク的（短時間）に低くする、所謂リッチスパイク制御を実行する。
【００８６】
ここで、流路切替弁２２ａ及び２２ｂの双方が開弁されているときには、フィルタ２０に略同量の排気が流通している。このような場合において、排気中に還元剤を供給すると、必要な酸素濃度に至らしめるために多くの還元剤を必要とし、従って燃費が悪化してしまう。そこで、本実施の形態では、一方の流路切替弁を閉弁して、一方のフィルタに流通する排気の量を減少させつつそのフィルタへ還元剤の供給を行う。このようにして、排気の流通量を減少させることにより少量の還元剤により必要となる酸素濃度を得ることが可能となる。
【００８７】
尚、本実施の形態では、フィルタ２０ａに吸収されたＮＯｘの放出・還元について説明するが、フィルタ２０ｂにおいても同様に処理することができる。
【００８８】
上記したリッチスパイク制御では、ＣＰＵ３５１は、所定の周期毎にリッチスパイク制御実行条件が成立しているか否かを判別する。このリッチスパイク制御実行条件としては、例えば、フィルタ２０ａが活性状態にある、排気温度センサの出力信号値（排気温度）が所定の上限値以下である、被毒回復制御が実行されていない、等の条件を例示することができる。
【００８９】
上記したようなリッチスパイク制御実行条件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３５１は、  流路切替弁２２ａを閉弁する。そして、還元剤噴射弁２８ａからスパイク的に還元剤たる燃料を噴射させるべく当該還元剤噴射弁２８ａを制御することにより、フィルタ２０ａに流入する排気の空燃比を一時的に所定の目標リッチ空燃比とする。
【００９０】
具体的には、ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数、アクセル開度センサ３６の出力信号（アクセル開度）、エアフローメータ（図示省略）の出力信号値（吸入空気量）、空燃比センサの出力信号、燃料噴射量等を読み出す。
【００９１】
ＣＰＵ３５１は、前記した機関回転数とアクセル開度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータとしてＲＯＭ３５２の還元剤添加量制御マップへアクセスし、排気の空燃比を予め設定された目標空燃比とする上で必要となる還元剤の添加量（目標添加量）を算出する。
【００９２】
続いて、ＣＰＵ３５１は、前記目標添加量をパラメータとしてＲＯＭ３５２の還元剤噴射弁制御マップへアクセスし、還元剤噴射弁２８ａから目標添加量の還元剤を噴射させる上で必要となる還元剤噴射弁２８ａの開弁時間（目標開弁時間）を算出する。
【００９３】
還元剤噴射弁２８ａの目標開弁時間が算出されると、ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８ａを開弁させる。
【００９４】
そして、ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８ａを開弁させた時点から前記目標開弁時間が経過すると、還元剤噴射弁２８ａを閉弁させる。
【００９５】
このように還元剤噴射弁２８ａが目標開弁時間だけ開弁されると、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁２８ａから第１排気管１９ａ内へ噴射されることになる。そして、還元剤噴射弁２８ａから噴射された還元剤は、第１排気管１９ａの上流から流れてきた排気と混ざり合い目標空燃比の混合気を形成する。その後、この排気はフィルタ２０ａに流入する。
【００９６】
この結果、フィルタ２０ａに流入する排気の空燃比は、比較的に短い周期で酸素濃度が変化することになり、以て、フィルタ２０が窒素酸化物（ＮＯｘ）の吸収と放出・還元とを交互に短周期的に繰り返すことになる。
【００９７】
一方、フィルタに捕集されたＰＭは、エンジンが高回転高負荷の領域で運転されたときに排出される高温の排気により燃焼され除去される。しかし、ＰＭの燃焼にはある程度の時間を要するためＰＭが完全に燃焼して除去される前にエンジンの運転領域が高回転高負荷領域から外れてしまうとＰＭが燃え残ることがある。また、軽負荷状態が長期間継続するとＰＭが燃焼しないで堆積してしまう。ＰＭの燃焼に適したエンジンの運転状態を長期間維持することは困難であるため、燃え残ったＰＭが次第にフィルタに堆積し、フィルタの目詰まりを発生させる。
【００９８】
このように燃え残ったＰＭを効果的に除去する方法の一つとしても排気中への燃料添加が有効である。
【００９９】
排気中へ燃料添加を行うと、触媒反応（酸化反応）にてフィルタ２０の温度が上昇する。その際、フィルタ２０に流入した燃料により活性酸素が放出されることによってＰＭが酸化されやすいものに変質し、単位時間あたりの酸化除去可能量が向上する。また、燃料添加により、触媒の酸素被毒が除去され、触媒の活性が上がるため活性酸素を放出し易くなる。そして、活性酸素によりＰＭは酸化燃焼され除去される。
【０１００】
ところで、本実施の形態では、通常の運転時には、流路切替弁２２ａ及び２２ｂの双方を開弁させ、第１排気管１９ａ及び第２排気管１９ｂに排気を流通させて同時に２つのフィルタで排気の浄化を行うようにしている。このようにすると、各フィルタに流通する排気の流量を半減することができるので、フィルタの容量を小さくすることが可能となる。ところが、排気の温度が低い場合には、双方のフィルタの温度が同時に低下してしまい、浄化効率が低下してしまう。上記フィルタ２０に担持された吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、その温度によってＮＯｘ、炭化水素（ＨＣ）等の浄化率が異なるので、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度をＮＯｘ、炭化水素（ＨＣ）等の浄化率が高い温度に維持することが重要となる。
【０１０１】
ここで、燃費の悪化を抑制するために一方のフィルタの流路切替弁を閉弁して排気の流量を減少させつつ燃料を添加して昇温制御を行うと、排気のエネルギをほとんど得ることができないため温度上昇を早期に行うという点で不利になる。従って、排気を浄化可能な温度に上昇するまでの時間が長くなり、その間は排気エミッションが悪化する虞がある。
【０１０２】
そこで、本実施の形態では、フィルタの温度が低い場合には、一方のフィルタへ排気を流通させつつ昇温を行い、少なくとも一方のフィルタが機能するまでの時間を短縮させることとした。
【０１０３】
一方、本実施の形態による吸蔵還元型ＮＯｘ触媒においては、ＮＯｘと炭化水素（ＨＣ）とでは浄化可能な触媒の温度領域（温度ウィンド）が異なり、ＮＯｘよりも炭化水素（ＨＣ）のほうが低温から浄化可能である。従って、炭化水素（ＨＣ）を浄化可能な温度であってもＮＯｘを十分に浄化することができない温度領域が存在する。また、炭化水素（ＨＣ）を十分に浄化することができない温度領域では、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に燃料を供給しても燃料の酸化反応熱による温度上昇は期待できない。
【０１０４】
そこで、本実施の形態では、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度が炭化水素（ＨＣ）を十分に浄化することができない温度領域の範囲内にある場合には、以下に述べる方法で排気の温度を上昇させて吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の昇温を図る。一方、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度が炭化水素（ＨＣ）を浄化可能な温度領域の範囲内にある場合には、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に燃料を供給することにより吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の昇温を図る。ここで、炭化水素（ＨＣ）を浄化することができる温度領域で排気の温度を上昇させて吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度上昇を行わないのは、このような温度領域では燃料を直接吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に供給したほうが必要な燃料の量が少量で済み燃費の悪化を抑制することが可能となり、また、スモークの発生を抑制することができるからである。尚、本実施の形態では、フィルタの温度と吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度とは同義である。
【０１０５】
次に、フィルタ２０を昇温させるために排気の温度を上昇させる方法について説明する。
【０１０６】
本実施の形態では、排気の温度を上昇させるために、エンジン１へ機関出力のための燃料を噴射させる主噴射の後の機関出力とはならない時期に再度燃料を噴射させる副噴射を用いることができる。
【０１０７】
このように膨張行程で燃料を副次的に噴射させるのは、主噴射による燃料噴射量を増量すると機関出力を上昇させて運転状態が悪化する虞があるためである。副噴射により噴射された燃料は気筒２内で燃焼し気筒２内のガス温度を上昇させる。温度が上昇したガスは排気となってフィルタ２０に到達し該フィルタ２０の温度を上昇させる。
【０１０８】
副噴射の量及び噴射時期は、アクセル開度と機関回転数と副噴射量又は副噴射時期との関係を予めマップ化しておきＲＯＭ３５２に記憶させておけば、そのマップとアクセル開度と機関回転数とから算出することができる。
【０１０９】
また、燃料噴射弁３から燃料を主噴射する時期を遅延させること（以下、遅延噴射という）によっても排気の温度を上昇させることができる。これは、燃料噴射時期を通常よりも遅延させると、ピストンの運動に消費されるエネルギ量が少なくなり、従って、排気の温度が高くなることによるものである。しかしながら、遅延させた燃料噴射によりエンジン１の運転を行うと、燃焼状態が不安定になる。従って、燃料噴射を遅延させることができる期間はエンジン１の運転状態により制限される。そこで、本実施の形態においては遅延噴射に先立って排気行程終了時のピストンが上死点近傍にあるときに燃料を噴射させる。このようにすると、その後の吸気行程及び圧縮行程で燃料が蒸発して着火しやすいものとなり燃焼を安定させることができる。従って、燃料噴射時期を更に遅延させることができるので排気の温度を更に上昇させることが可能となる。
【０１１０】
更に、本実施の形態ではＥＧＲ量を増量しても良い。ＥＧＲガスは、その温度が高いために吸気の温度を上昇させ、それに伴って排気の温度が上昇する。ＥＧＲガス量を増大させるためには、例えば、吸気絞り弁１３を閉弁することにより吸気枝管８内部の圧力を減少させて、排気枝管１８内部との差圧を増大させる方法や、流路切替弁２２ａ及び２２ｂを閉弁して排気枝管１８内部の圧力を上昇させることにより、吸気枝管８内部との差圧を増大させる方法等を例示することができる。
【０１１１】
このように、燃料噴射時期の遅延、主噴射後の副次的な噴射（副噴射）及びＥＧＲ量の増量を行うと、排気の温度を上昇させることができる。従って、フィルタ２０の温度を上昇させることができ、炭化水素（ＨＣ）を浄化可能な温度までフィルタ２０の温度を上昇させることができる。
【０１１２】
次に、エンジン１始動時や軽負荷運転が連続した場合等でフィルタが低温のときの本実施の形態によるフィルタ昇温制御について説明する。
【０１１３】
図４は、フィルタ昇温制御のフローを示したフローチャート図である。
【０１１４】
ステップＳ１０１では、流路切替弁２２ａが開弁され、流路切替弁２２ｂが閉弁される。
【０１１５】
ステップＳ１０２では、エンジン１から排出される排気の温度を上昇させる。排気の温度を上昇させる方法としては、例えば、前記した副噴射、遅延噴射、ＥＧＲ量の増量等を用いることができる。
【０１１６】
ステップＳ１０３では、第１フィルタ２０ａの床温が炭化水素（ＨＣ）を十分に浄化することができる温度であるか否か判定される。ＣＰＵ３５１は、フィルタ温度センサ２４ａの出力信号を読み込み、第１フィルタ２０ａの温度を判定する。ここで、第１フィルタ２０ａの温度が炭化水素（ＨＣ）を十分に浄化することができる温度よりも低い場合に、還元剤噴射弁２８ａから燃料を供給すると吸蔵還元型ＮＯｘ触媒で浄化されない燃料が第１フィルタ２０ａを通過して大気中へ放出されてしまう。従って、このような温度では、排気の温度を上昇させることにより第１フィルタ２０ａの温度を上昇させて排気エミッションの悪化を抑制する。一方、第１フィルタ２０ａの床温が炭化水素（ＨＣ）を十分に浄化することができる温度ウィンドに達していれば、還元剤噴射弁２８ａから還元剤を供給することにより第１フィルタ２０ａの温度を上昇させることができる。
【０１１７】
ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０２に戻る。
【０１１８】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０２で開始された排気温度の上昇を終了させる。
【０１１９】
ステップＳ１０５では、還元剤噴射弁２８ａから燃料を噴射して第１フィルタ２０ａの昇温制御が行われる。このときの燃料噴射は、ＮＯｘ放出のための燃料噴射と比較して噴射間隔を短くし、且つ、１回当たりの噴射量を少なくする。このようにすると、フィルタ２０で処理可能な燃料量を供給することができ、フィルタ２０で反応しないまま通過してしまう燃料を減少させ燃費の悪化を抑制することが可能となる。還元剤噴射弁２８ａの開弁時間及び開弁時期は、回転数及び負荷と共に予めマップ化しＲＯＭ３５２に記憶させておいても良い。
【０１２０】
ステップＳ１０６では、第１フィルタ２０ａの床温がＮＯｘを十分に浄化することができる温度であるか否か判定される。ＣＰＵ３５１は、フィルタ温度センサ２４ａの出力信号を読み込み、第１フィルタ２０ａの温度を判定する。
【０１２１】
ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０５に戻る。
【０１２２】
ステップＳ１０７では、冷却水温度が目標温度（例えば７５℃）に達したか否か判定される。
【０１２３】
機関始動時等で冷却水温度が低い場合には排気エミッションが悪化している虞がある。このような場合に、活性状態にない第２フィルタ２０ｂへ排気を流通させると、排気中の有害成分が浄化されずに大気中へ放出されてしまう。そこで、第２フィルタ２０ｂの昇温は冷却水温度が目標温度（例えば７５℃）に達したとき、即ち、暖機が完了したときに開始する。
【０１２４】
ステップＳ１０７で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０８へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７に戻る。
【０１２５】
ステップＳ１０８では、排気の流路が切り替えられる。ＣＰＵ３５１は、流路切替弁２２ｂを開弁し、その後、流路切替弁２２ａを閉弁する。
【０１２６】
ステップＳ１０９では、エンジン１から排出される排気の温度を上昇させる。排気の温度を上昇させる方法としては、例えば、前記した副噴射、遅延噴射、ＥＧＲ量の増量等を用いることができる。
【０１２７】
ステップＳ１１０では、第２フィルタ２０ｂの床温が炭化水素（ＨＣ）を十分に浄化することができる温度であるか否か判定される。ＣＰＵ３５１は、フィルタ温度センサ２４ｂの出力信号を読み込み、第２フィルタ２０ｂの温度を判定する。ここで、第２フィルタ２０ｂの温度が炭化水素（ＨＣ）を十分に浄化することができる温度よりも低い場合に、還元剤噴射弁２８ｂから燃料を供給すると吸蔵還元型ＮＯｘ触媒で浄化されない燃料が第２フィルタ２０ｂを通過して大気中へ放出されてしまう。従って、このような温度では、排気の温度を上昇させることにより第２フィルタ２０ｂの温度を上昇させて排気エミッションの悪化を抑制する。一方、第２フィルタ２０ｂの床温が炭化水素（ＨＣ）を十分に浄化することができる温度ウィンドに達していれば、還元剤噴射弁２８ｂから還元剤を供給することにより第２フィルタ２０ｂの温度を上昇させることができる。
【０１２８】
ステップＳ１１０で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１１へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０９に戻る。
【０１２９】
ステップＳ１１１では、ステップＳ１０９で開始された排気温度の上昇を終了させる。
【０１３０】
ステップＳ１１２では、還元剤噴射弁２８ｂから燃料を噴射して第２フィルタ２０ｂの昇温制御が行われる。
【０１３１】
ステップＳ１１３では、第２フィルタ２０ｂの床温がＮＯｘを十分に浄化することができる温度であるか否か判定される。ＣＰＵ３５１は、フィルタ温度センサ２４ｂの出力信号を読み込み、第２フィルタ２０ｂの温度を判定する。
【０１３２】
ステップＳ１１３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１２に戻る。
【０１３３】
ステップＳ１１４では、流路切替弁２２ａ及び２２ｂの双方を開弁してフィルタ２０ａ及び２０ｂへ排気が流通される。
【０１３４】
ここで、流路切替弁２２の何れか一方が閉弁されると、排気の流路面積が減少して排気の圧力が上昇してしまう。このような状態では、エンジン１の出力の低下や、フィルタ２０の毀損を生じる虞がある。そこで、本制御実行中に排気圧力センサ３７の出力信号が所定の値以上になった場合には、流路切替弁２２ａ及び２２ｂを全開にして減圧させる。このときの判定に用いられる所定値は、エンジン１の出力の低下や、フィルタ２０の毀損が生じることのない値を予め求めておきＲＯＭ３５２に記憶させておく。
【０１３５】
このように、本実施の形態では、一方のフィルタ２０ａに排気を流通させつつ昇温させることが可能となり、短時間で一方のフィルタをＮＯｘ浄化可能な温度まで昇温させることが可能となる。また、他方のフィルタ２０ｂの昇温処理はエンジン１の暖機完了後に開始するので、他方のフィルタ２０ｂの昇温中の排気エミッションの悪化を抑制することが可能である。
【０１３６】
尚、本実施の形態では、フィルタ２０の目標温度をＮＯｘ浄化可能温度に設定したが、これに代えてＰＭの酸化可能温度としても良い。このように設定することにより、フィルタ２０にＰＭを堆積させることなく除去することが可能となる。
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して以下の点で相違する。
【０１３７】
第１の実施の形態では、一方のフィルタを昇温中には他方のフィルタには排気を流通させていなかった。一方、本実施の形態では、他方のフィルタにも少量の排気を流通させる。
【０１３８】
即ち、本実施の形態では、第１の実施の形態の図４中のステップＳ１０１において、流路切替弁２２ａを全開にし、一方、流路切替弁２２ｂを少量開弁させる。このようにして、第１フィルタ２０ａの昇温中にも第２フィルタ２０ｂを徐々に昇温させることができ、第１フィルタ２０ａ昇温完了後に第２フィルタ２０ｂを早期に活性温度まで昇温させることができる。
【０１３９】
また、ステップＳ１０８においては、流路切替弁２２ａを少量開弁させ、流路切替弁２２ｂを全開にする。このようにして、第２フィルタ２０ｂの昇温中においても第１フィルタ２０ａは排気のエネルギを得ることができ温度の下降を抑制することができる。このようにすると、昇温制御中の排気圧力がさほど上昇しないという利点がある。
【０１４０】
その他のハードウェアに関する基本構成は、第１の実施の形態と共通なので説明を割愛する。
【０１４１】
尚、本実施の形態では、フィルタ２０の目標温度をＮＯｘ浄化可能温度に設定したが、これに代えてＰＭの酸化可能温度としても良い。このように設定することにより、フィルタ２０にＰＭを堆積させることなく除去することが可能となる。
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して以下の点で相違する。
【０１４２】
第１の実施の形態では、一方のフィルタを昇温中には他方のフィルタには排気を流通させていなかった。一方、本実施の形態では、双方のフィルタに同量の排気を流通させつつ昇温を図る。
【０１４３】
また、燃料添加によりフィルタの昇温を図るときに燃料の添加量を調整して、排気の空燃比を理論空燃比よりもやや大きくする。
【０１４４】
ここで、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出させる場合には、流路切替弁２２を閉弁して排気の流量を減少させると、少量の燃料を添加するだけで排気の空燃比を理論空燃比近傍にすることができ、燃費の悪化を抑制することができる。しかし、流路切替弁を閉弁して排気の流量を減少させると、排気のエネルギを得られなくなるためフィルタの昇温には時間がかかってしまう。また、排気の空燃比をリッチ空燃比とすると、添加された燃料の一部が酸素不足により酸化されないので燃料の添加量に対してフィルタの温度上昇が小さくなる。
【０１４５】
従って、フィルタの温度を早期に上昇させるためには、フィルタに排気を流通させつつ排気の空燃比をリーン空燃比とすると良い。
【０１４６】
そこで、本実施の形態では、フィルタ２０を昇温させる必要が生じたときであって、フィルタ２０の温度がＨＣ浄化可能温度以下の場合には流路切替弁２２ａ及び２２ｂを全開にさせつつ排気の温度を上昇させる。そして、ＨＣ浄化可能温度以上の場合には、排気の空燃比がややリーン空燃比となるように調整して還元剤噴射弁２８ａ及び２８ｂから燃料を添加する。
【０１４７】
その他のハードウェアに関する基本構成は、第１の実施の形態と共通なので説明を割愛する。
【０１４８】
次に、本実施の形態によるフィルタ昇温制御について説明する。
【０１４９】
図５は、本実施の形態によるフィルタ昇温制御のフローを示したフローチャート図である。
【０１５０】
ステップＳ２０１では、流路切替弁２２ａ及び２２ｂが全開にされる。このようにして、排気を双方のフィルタ２０に流通させ、第１フィルタ２０ａ及び第２フィルタ２０ｂを同時に昇温させる。尚、流路切替弁２２ａ及び２２ｂは、多少閉じていても良い。
【０１５１】
ステップＳ２０２では、エンジン１から排出される排気の温度を上昇させる。ここでは、第１の実施の形態の図４中ステップＳ１０２と同様の制御を行う。
【０１５２】
ステップＳ２０３では、フィルタ２０の床温が炭化水素（ＨＣ）を十分に浄化することができる温度であるか否か判定される。ＣＰＵ３５１は、フィルタ温度センサ２４ａ及び２４ｂの出力信号を読み込み、フィルタ２０の温度を判定する。
【０１５３】
ステップＳ２０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０２に戻る。
【０１５４】
ステップＳ２０４では、還元剤噴射弁２８から燃料を噴射してフィルタ２０の昇温制御が行われる。このときに、燃料添加量を調整して空燃比をややリーン空燃比とする。
【０１５５】
具体的には、ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数、アクセル開度センサ３６の出力信号（アクセル開度）、エアフローメータ（図示省略）の出力信号値（吸入空気量）、空燃比センサの出力信号、燃料噴射量等を読み出す。
【０１５６】
ＣＰＵ３５１は、前記した機関回転数とアクセル開度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータとしてＲＯＭ３５２の還元剤添加量制御マップへアクセスし、排気の空燃比を予め設定された目標空燃比とする上で必要となる還元剤の添加量（目標添加量）を算出する。
【０１５７】
続いて、ＣＰＵ３５１は、前記目標添加量をパラメータとしてＲＯＭ３５２の還元剤噴射弁制御マップへアクセスし、還元剤噴射弁２８から目標添加量の還元剤を噴射させる上で必要となる還元剤噴射弁２８の開弁時間（目標開弁時間）を算出する。
【０１５８】
還元剤噴射弁２８の目標開弁時間が算出されると、ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８を開弁させる。
【０１５９】
そして、ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８を開弁させた時点から前記目標開弁時間が経過すると、還元剤噴射弁２８を閉弁させる。
【０１６０】
このように還元剤噴射弁２８が目標開弁時間だけ開弁されると、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁２８から第１排気管１９ａ及び第２排気管１９ｂ内へ噴射されることになる。そして、還元剤噴射弁２８から噴射された還元剤は、第１排気管１９ａ及び第２排気管１９ｂの上流から流れてきた排気と混ざり合い目標空燃比の混合気を形成する。その後、この排気はフィルタ２０に流入する。
【０１６１】
この結果、フィルタ２０に流入する排気の空燃比をややリーン空燃比とすることが可能となる。尚、還元剤噴射弁２８から噴射される燃料の圧力をレギュレータ（図示省略）により減圧して噴射する燃料量を減少させても良い。また、１回当たりの噴射時間を短縮して噴射する燃料量を減少させても良い。
【０１６２】
ステップＳ２０５では、フィルタ２０の床温がＮＯｘを十分に浄化することができる温度であるか否か判定される。ＣＰＵ３５１は、フィルタ温度センサ２４ａ及び２４ｂの出力信号を読み込み、フィルタ２０の温度を判定する。
【０１６３】
ステップＳ２０５で肯定判定がなされた場合には本制御を終了し、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０４に戻る。
【０１６４】
このように、本実施の形態では、双方のフィルタ２０に排気を流通させ、また、排気の空燃比をややリーン空燃比としてフィルタ２０の温度を早期に昇温させることが可能となる。
【０１６５】
尚、本実施の形態では、フィルタ２０の目標温度をＮＯｘ浄化可能温度に設定したが、これに代えてＰＭの酸化可能温度としても良い。このように設定することにより、フィルタ２０にＰＭを堆積させることなく除去することが可能となる。
【０１６６】
【発明の効果】
複数の触媒の中から選択した触媒に排気を流通させることにより、少なくとも最初に選択した触媒を早期に昇温させることができる。
【０１６７】
また、選択した触媒を昇温中に他の触媒に少量の排気を流通させることにより、選択されなかった触媒を昇温するために要する時間を短縮することができる。
【０１６８】
更に、複数のＮＯｘ触媒に同時に排気を流通させ、且つ排気の空燃比を理論空燃比よりも大きくすることで、ＮＯｘ触媒を早期に昇温させることができる。
【０１６９】
以上により、排気の浄化が不十分となる時間を短縮させ、排気エミッションの悪化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置を適用するエンジンとその吸排気系とを併せ示す概略構成図である。
【図２】（Ａ）は、パティキュレートフィルタの横方向断面を示す図である。（Ｂ）は、パティキュレートフィルタの縦方向断面を示す図である。
【図３】ＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施の形態によるフィルタ昇温制御のフローを示すフローチャート図である。
【図５】第３の実施の形態によるフィルタ昇温制御のフローを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１・・・・エンジン
１ａ・・・クランクプーリ
２・・・・気筒
３・・・・燃料噴射弁
４・・・・コモンレール
４ａ・・・コモンレール圧センサ
５・・・・燃料供給管
６・・・・燃料ポンプ
６ａ・・・ポンププーリ
８・・・・吸気枝管
９・・・・吸気管
１５・・・ターボチャージャ
１５ａ・・コンプレッサハウジング
１５ｂ・・タービンハウジング
１６・・・インタークーラ
１８・・・排気枝管
１９・・・排気管
２０・・・パティキュレートフィルタ
２４・・・フィルタ温度センサ
２５・・・ＥＧＲ通路
２６・・・ＥＧＲ弁
２７・・・ＥＧＲクーラ
２８・・・還元剤噴射弁
２９・・・還元剤供給路
３１・・・遮断弁
３３・・・クランクポジションセンサ
３４・・・水温センサ
３５・・・ＥＣＵ
３６・・・アクセル開度センサ
３７・・・排気圧力センサ
【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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