(57)【要約】【課題】  リッチスパイク時に少ないエネルギーで高いＮＯｘ浄化率を得ることができる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】  内燃機関の排気通路に介装されており、内部に複数の流路が並設され、且つ、各流路内の排気流れを直列方向に組み合わせるとともに、リーン運転時に排気中のＮＯｘを吸蔵してリッチ運転時に吸蔵されたＮＯｘを放出還元するＮＯｘ吸蔵触媒と、ＮＯｘ吸蔵触媒に配設され、直列方向に組み合わされた各流路内の排気流れの方向を逆転可能に切り換える切換弁と、ＮＯｘ吸蔵触媒に配設された温度検出手段の情報に基づき入口側の温度と出口側の温度とを比較する温度判定手段と(S303−S305)、リッチ運転時に入口側の温度が出口側の温度よりも低い場合に現在の排気流れの方向を維持し、入口側の温度が出口側の温度よりも高い場合に排気流れの方向が逆転するように切換弁を作動させる切換弁制御手段とを具備する(S306、S307)。【選択図】      図３
2006274909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に介装されており、内部に複数の流路が並設され、且つ、該各流路内の排気流れを直列方向に組み合わせるとともに、リーン運転時に排気中のＮＯｘを吸蔵してリッチ運転時に該吸蔵されたＮＯｘを放出還元するＮＯｘ吸蔵触媒と、
該ＮＯｘ吸蔵触媒に配設され、前記直列方向に組み合わされた各流路内の排気流れの方向を逆転可能に切り換える切換弁と、
前記ＮＯｘ吸蔵触媒の入口側と出口側とに配設された温度検出手段と、
該温度検出手段の情報に基づき前記入口側の温度と前記出口側の温度とを比較する温度判定手段と、
前記リッチ運転時に前記入口側の温度が前記出口側の温度よりも低い場合に現在の排気流れの方向を維持し、前記入口側の温度が前記出口側の温度よりも高い場合に排気流れの方向が逆転するように前記切換弁を作動させる切換弁制御手段と
を具備したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記切換弁制御手段は、前記入口側の温度が所定温度以下であって、且つ、前記内燃機関への燃料噴射が無噴射状態のとき、上流側に位置した流路のみ排気を流すように前記切換弁を作動させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記温度判定手段は、前記入口側の温度及び前記出口側の温度の両温度がＮＯｘを浄化可能な範囲内の温度である場合に、両温度の高低を判定してい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、詳しくは、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘをリッチスパイクによって放出還元させる内燃機関に好適な排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の排気浄化装置は、気筒内に対して行われる燃焼の改善のみでは対応困難な問題を解決する。しかし、その構造の大型化は避けなければならず、この排気浄化装置の内部を分割させた技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
詳しくは、当該排気浄化装置は、並列に区分された第１から第３までの３つの構造体を備え、これら第１から第３の各構造体内には、ＮＯｘ吸収剤、ＳＯｘ吸収剤、或いは酸化触媒等がそれぞれ備えられている。これにより、ＮＯｘの吸蔵や放出、ＳＯｘの捕捉や放出、ＨＣ及びＣＯの浄化等の各機能が発揮されるとともに、構造のコンパクト化が図られる。
【特許文献１】特開２００２−８９２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記特許文献１に記載の排気浄化装置には、第１から第３の各構造体内の総てをＮＯｘ吸蔵触媒とする構成についても開示されている。また、この排気浄化装置は、機関から排出された排気の流れ方向を第１から第３の構造体の順に流す場合と、逆に第３から第１の構造体の順に流す場合と、第１から第３の各構造体に同方向の排気の流れを形成させる場合とに切り換え可能な切換弁を具備する。そして、定常時には切換弁を中立位置に保持して第１から第３の各構造体に同方向の排気の流れを形成させ、リーン運転時に排気中のＮＯｘを吸蔵してリッチ運転時に吸蔵されたＮＯｘを放出還元させている。
【０００４】
一方、上記定常時から軽負荷時に移行して排気温度が低くなった場合には、上記中立位置での保持が解除され、第１から第３の構造体の順に向かう排気の流れと、第３から第１の構造体の順に向かう排気の流れとを交互に形成させる。中立位置にて低くなった各構造体の前段部分を昇温させ、失活を防止するためである。
すなわち、上記特許文献１に記載の排気浄化装置では、各構造体の前段部分を活性させるために排気の流れ方向を切り換える点については考慮されているが、リッチスパイク時における排気の流れ方向の切り換えについては格別の配慮がなされていない。
【０００５】
また、当該リッチスパイク時においては、触媒内の温度分布が均一ではない点にも留意しなければならない。このリッチスパイク時には、吸蔵されたＮＯｘを還元するためにＨＣ等の還元剤を添加することになるものの、この添加された還元剤は、上流側には高濃度の還元剤が供給されるが、ＮＯｘの放出還元及び触媒の酸素ストレージ剤にそれぞれ消費され、下流側に至るに連れて還元剤の濃度は低くなる。そして、この還元剤の濃度に応じて触媒内の温度が大きく変化するからである。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、リッチスパイク時に少ないエネルギーで高いＮＯｘ浄化率を得ることができる内燃機関の排気浄化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】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に介装されており、内部に複数の流路が並設され、且つ、各流路内の排気流れを直列方向に組み合わせるとともに、リーン運転時に排気中のＮＯｘを吸蔵してリッチ運転時に吸蔵されたＮＯｘを放出還元するＮＯｘ吸蔵触媒と、ＮＯｘ吸蔵触媒に配設され、直列方向に組み合わされた各流路内の排気流れの方向を逆転可能に切り換える切換弁と、ＮＯｘ吸蔵触媒の入口側と出口側とに配設された温度検出手段と、温度検出手段の情報に基づき入口側の温度と出口側の温度とを比較する温度判定手段と、リッチ運転時に入口側の温度が出口側の温度よりも低い場合に現在の排気流れの方向を維持し、入口側の温度が出口側の温度よりも高い場合に排気流れの方向が逆転するように切換弁を作動させる切換弁制御手段とを具備したことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２記載の発明では、切換弁制御手段は、入口側の温度が所定温度以下であって、且つ、内燃機関への燃料噴射が無噴射状態のとき、上流側に位置した流路のみ排気を流すように切換弁を作動させることを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、温度判定手段は、入口側の温度及び出口側の温度の両温度がＮＯｘを浄化可能な範囲内の温度である場合に、両温度の高低を判定していることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、リッチスパイク時における触媒内の温度分布が均一ではない点に着目したものである。そして、請求項１記載の本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、切換弁制御手段は、リッチスパイク時における両端箇所の温度のうち、低い方の箇所が上流側となるように切換弁を作動させている。すなわち、リッチスパイク時に入口側の温度が出口側の温度よりも低い場合には現在の排気流れの方向を維持し、入口側の温度が出口側の温度よりも高い場合には排気流れの方向が逆転するように切換弁を作動させている。よって、リッチスパイク時には、まず、この温度の低い流路に対して高濃度の還元剤が供給され、当該流路の温度が上昇する。
【００１０】
この結果、ＮＯｘ吸蔵触媒全体の温度がＮＯｘを高い効率で浄化可能な範囲内に保持され易くなり、ＮＯｘの効率の良い放出還元が可能となるし、また、還元剤の添加量も低減され、リッチスパイク時の燃費低減が図られる。
また、請求項２記載の発明によれば、温度の低い方の箇所が所定温度以下であって、且つ、燃料噴射量が認められないときには、当該温度の低い方の箇所にだけ排気流れを形成させる。これにより、温度の高い方等の他の箇所では触媒温度の低下が防止され、ＮＯｘ吸蔵触媒全体の温度低下は回避される。
【００１１】
更に、請求項３記載の発明によれば、切換弁制御手段がいずれか温度の低い方の箇所を上流側とするように切換弁を作動させるにあたり、この温度は、温度判定手段によってＮＯｘを浄化可能な範囲内の温度であることが既に判定されている。従って、温度の低い方のいずれの箇所が選択されても、各流路内では確実にＮＯｘを浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明に係る排気浄化装置が適用されるディーゼル機関（以下、エンジンという）２を示す。同図に示されるように、エンジン２の各気筒４には燃料噴射装置を有した燃料供給系６が配設されている。この気筒４には、吸気弁８の開弁により燃焼室１０に新気を導入させる吸気通路１２と、排気弁１４の開弁により燃焼室１０からの排気を導出させる排気通路１６とが接続されている。
【００１３】
吸気通路１２の上流側には過給機１８が介装され、この吸気通路１２の先端部には図示しないエアクリーナが接続されている。また、吸気通路１２の適宜位置にはインタークーラ２０が介装され、更に、この吸気通路１２の流路面積を調節する給気スロットル２２が配設されている。
一方、排気通路１６の下流側の適宜位置には後述するＮＯｘ吸蔵触媒５０が介装されている。このＮＯｘ吸蔵触媒５０は、排気空燃比がストイキオよりも希薄（リーン）状態のときに排気中のＮＯｘを吸蔵するのに対し、排気空燃比が過濃（リッチ）状態にて排気中に還元剤としての未燃燃料（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）が存在するときに、吸蔵したＮＯｘの放出還元を行う。なお、ＮＯｘ吸蔵触媒５０の機能については公知である。
【００１４】
また、排気通路１６からはＥＧＲ通路２４が分岐して延び、ＥＧＲ通路２４の先端は吸気通路１２に接続され、このＥＧＲ通路２４には、ＥＧＲクーラ２６や電子コントロールユニット（ＥＣＵ）６０に電気的に接続されたＥＧＲバルブ２８が設けられている。
エアクリーナからの新気は、過給機１８を介して吸気通路１２に入ってインタークーラ２０に達し、給気スロットル２２で調整された後、各気筒４の燃焼室１０内に導かれる。そして、燃料供給系６から供給される燃料の燃焼により、クランク軸３０及びフライホイール３２を作動させる。燃焼が終了すると、排気は排気通路１６に排出され、ＮＯｘ吸蔵触媒５０に導入される。
【００１５】
本実施形態のＮＯｘ吸蔵触媒５０は、排気通路１６から導入された排気の流れの方向を逆転可能に構成されている。
具体的には、図２に示されるように、ＮＯｘ吸蔵触媒５０は円筒状の触媒本体５００を備え、この触媒本体５００の内部は３つの流路５０１，５０２，５０３が区画されている。より詳しくは、第１の流路５０１及び第３の流路５０３は触媒本体５００の長手軸方向に沿って筒状に延び（同図（ａ））、これら流路５０１及び流路５０３は触媒本体５００の外周縁に沿ってこの縁の内側に形成されており、触媒本体５００の直径部分を境にして上側には流路５０１が（同図（ｂ））、下側には流路５０３が（同図（ｃ））それぞれ配設されている。
【００１６】
第２の流路５０２は流路５０１及び流路５０３の内側に配設され、触媒本体５００の長手軸方向に沿って筒状に延びており、これら流路５０１、流路５０２及び流路５０３は並設されている（同図（ａ））。また、これら流路５０１、流路５０２及び流路５０３は同じ断面積を有し、触媒も均等に有している。
触媒本体５００の中心軸部分、つまり、流路５０２の中央部分には、上記長手軸方向に沿って筒状のロッド支持部５０４が配設されており、ロッド支持部５０４内には排気上流側から下流側に向けてロッド５０５が、排気下流側から上流側に向けてロッド５０６がそれぞれ貫挿されている。これらロッド５０５の上流側端部分及びロッド５０６の下流側端部分は触媒本体５００の両端面からそれぞれ突出し、ロッド５０５の突出端側には係止部５１４を介して流入方向切換弁（切換弁）５０８が固定され、この突出端側は継手５２３を介して駆動軸５２５に連結されている。一方、ロッド５０６の突出端側にも係止部５１６を介して流入方向切換弁（切換弁）５１８が固定され、この突出端側は継手５２４を介して駆動軸５２６に連結されている。これら駆動軸５２５，５２６はＥＣＵ６０からの指示信号に応じて回転される。つまり、ＥＣＵ６０からオン信号が出力されると、この駆動軸５２５，５２６の回転がロッド５０５，５０６にそれぞれ伝達され、各流入方向切換弁５０８，５１８もロッド５０５，５０６と同方向にそれぞれ回転される。なお、本実施形態においては、駆動軸５２５と駆動軸５２６とは別個に回転可能に構成されている。
【００１７】
この流入方向切換弁５０８は、同図（ｂ）に示されるように、触媒本体５００の直径を基準とした半円状の蓋部５１０と、流路５０２の直径を基準とした半円状の蓋部５１１とから構成され、蓋部５１０と蓋部５１１とは一体に形成されている。そして、流入方向切換弁５０８はロッド５０５の回転に応じて、流路５０２及び流路５０３（同図（ｂ））、或いは流路５０１及び流路５０２のいずれかを覆う。また、蓋部５１０及び蓋部５１１と触媒本体５００の一端面側との間には通路５１２が形成されている（同図（ａ））。
【００１８】
これに対し、流入方向切換弁５１８もまた、同図（ｃ）に示されるように、触媒本体５００の直径を基準とした半円状の蓋部５２０と、流路５０２の直径を基準とした半円状の蓋部５２１とから構成され、蓋部５２０と蓋部５２１とが一体に形成されている。そして、流入方向切換弁５１８はロッド５０６の回転に応じて、流路５０１及び流路５０２（同図（ｃ））、或いは流路５０２及び流路５０３のいずれかを覆う。また、蓋部５２０及び蓋部５２１と触媒本体５００の他端面側との間にも通路５２２が形成されている（同図（ａ））。
【００１９】
ところで、駆動軸５２５と駆動軸５２６とが別個に回転されることにより、これら流入方向切換弁５０８と流入方向切換弁５１８とが逆位相の向きに配置された場合には、同図（ａ）に示されるように、流入方向切換弁５０８が流路５０２及び流路５０３（同図（ｂ））を覆う位置では、流入方向切換弁５１８は流路５０１及び流路５０２（同図（ｃ））を覆う位置に設けられる。この結果、流入方向切換弁５０８が流路５０２及び流路５０３の上流側を覆う場合には、流入方向切換弁５１８は流路５０１の下流側及び流路５０２を覆い、流路５０１が流路５０２よりも上流側に位置するとともに、この流路５０２が流路５０３よりも上流側に位置する。
【００２０】
一方、流入方向切換弁５０８が流路５０１の上流側及び流路５０２を覆う場合には、流入方向切換弁５１８は流路５０２及び流路５０３の下流側を覆い、流路５０３が流路５０２よりも上流側に位置するとともに、この流路５０２が流路５０１よりも上流側に位置する。
これに対し、流入方向切換弁５０８と流入方向切換弁５１８とが同位相の向きに配置された場合には、流入方向切換弁５０８が流路５０２及び流路５０３の上流側（同図（ｂ））を覆う位置では、流入方向切換弁５１８もまた流路５０２及び流路５０３の下流側を覆う位置に設けられる。この結果、流路５０１にのみ排気が流入され、流路５０２及び流路５０３には排気は流入されない。なお、流入方向切換弁５０８が流路５０１の上流側及び流路５０２を覆い、流入方向切換弁５１８が同じく流路５０１の下流側及び流路５０２を覆うことも可能であり、この場合には流路５０３にのみ排気が流入される。
【００２１】
再び図１に戻ると、本実施形態においては、ＮＯｘ吸蔵触媒５０の上流側の適宜位置に、ＨＣをＮＯｘ吸蔵触媒５０に直接供給する添加インジェクタ４４が配設され、この添加インジェクタ４４は燃料添加ライン４６を介してポンプ４８に接続されている。
また、排気通路１６においてＮＯｘ吸蔵触媒５０の上流側の適宜位置には、出力電圧に基づきＮＯｘ濃度、すなわちＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサ３６や、排気通路１６内の温度を検出する排気温度センサ３８がそれぞれ配設されている。この排気温度センサ３８はＮＯｘ吸蔵触媒５０の上流側の温度も検出可能である。更に、ＮＯｘ吸蔵触媒５０の下流側の適宜位置には、ＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサ４０や、ＮＯｘ吸蔵触媒５０の下流側の温度を検出する触媒温度センサ４２がそれぞれ配設され、これら各センサ３６、３８、４０、４２はＥＣＵ６０に電気的に接続されている。
【００２２】
そして、ＥＣＵ６０の入力側には、上述のＮＯｘセンサ３６、排気温度センサ３８、ＮＯｘセンサ４０、触媒温度センサ４２の他、クランク角センサ３４等のエンジン２の運転状態を検出する各種センサも電気的に接続されている。これに対してＥＣＵ６０の出力側には、上述の燃料供給系６、給気スロットル２２、添加インジェクタ４４及び駆動軸５２５，５２６を回転させるアクチュエータやポンプ４８等が電気的に接続されている。
【００２３】
ここで、上述したＮＯｘ吸蔵触媒５０は酸化雰囲気にて排気中のＮＯｘを吸蔵する一方、ＮＯｘ吸蔵量の増加に伴う触媒の性能低下を抑制すべく、ＮＯｘ吸蔵量が飽和に至る前にリッチ運転へ間欠的に切り換えるリッチスパイクを行ってＮＯｘ吸蔵触媒５０の再生を図る。これにより排気の浄化が良好に行われる。
具体的には、本実施形態のリッチスパイクは筒外リッチにて行われている。すなわち、各種センサ３６、３８、４０、４２等の信号に応じてリッチスパイクの指示がなされると、排気通路１６に設けられた添加インジェクタ４４を用い、ポンプ４８から圧送されたＨＣを排気中に直接投入してリッチ運転の条件を作り、この条件が成立すればＮＯｘの放出還元を行う。そして、このＮＯｘの放出還元の際には流入方向切換弁５０８，５１８を作動させる。
【００２４】
より詳しくは、ＥＣＵ６０は触媒温度判定部（温度判定手段）６２と、切換弁制御部（切換弁制御手段）６４とを備えている。
この触媒温度判定部６２では、流路５０１及び流路５０３に対する温度を判定している。より具体的には、筒外リッチの指示がなされた時に排気温度センサ３８からの温度及び触媒温度センサ４２からの温度に基づいて、流路５０１，５０３内の温度がＮＯｘ浄化率温度ウインドウ内に収まっているか、及び流路５０１，５０３内のいずれの温度が低いか否かを判定している。その結果は切換弁制御部６４に出力される。
【００２５】
この切換弁制御部６４では、原則としては流路５０１或いは流路５０３のうち、判定された温度の低い方が最上流側となるように、駆動軸５２５，５２６を回転させて流入方向切換弁５０８，５１８を作動させる。
図３には、上記触媒温度判定部６２及び切換弁制御部６４による排気流入方向の切り換え制御のフローチャートが示されており、以下、上記のように構成された排気浄化装置の本発明に係る作用について説明する。
【００２６】
同図のステップＳ３０１では、まずリッチスパイク時であるか否かが判別され、リッチスパイク中であると判定された場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップＳ３０２に進む。一方、リッチスパイク中ではないと判定されたときには一連のルーチンを抜ける。
ステップＳ３０２では、排気温度センサ３８からの温度に基づいて流路５０１の現在の温度Ｔ１を読み込み、触媒温度センサ４２からの温度に基づいて流路５０３の現在の温度Ｔ３を読み込み、ステップＳ３０３に進む。
【００２７】
次いで、ステップＳ３０３及びステップＳ３０４では、触媒温度判定部６２にて、流路５０１の温度Ｔ１や流路５０３の温度Ｔ３がＮＯｘ浄化率温度ウインドウ内に収まっているか否かが判別される。このＮＯｘ浄化率温度ウインドウについては図４に示される。すなわち、ＮＯｘ吸蔵触媒は、この触媒内の温度が上昇するに連れてＮＯｘ浄化率が向上するが、低温或いは高温になり過ぎると機能しなくなるとの性質を有している。そして、当該ウインドウとは、この触媒が所望のＮＯｘ浄化率を保持するための領域であり、触媒の温度が下限温度ＴL（例えば１５０℃）以上であって、上限温度ＴU（例えば５００℃）以下となる範囲ではＮＯｘは確実に浄化可能となる。
【００２８】
そして、本実施形態においては、まず、ステップＳ３０３にて流路５０１の温度Ｔ１が当該ウインドウの下限温度ＴLよりも高いと判定された場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップＳ３０４に進み、流路５０１の温度Ｔ１及び流路５０３の温度Ｔ３がいずれもＮＯｘ浄化率温度ウインドウ内の温度であると判定された場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップＳ３０５に進む。
【００２９】
このステップＳ３０５では、触媒温度判定部６２にて、流路５０１の温度Ｔ１及び流路５０３の温度Ｔ３のうち、いずれの温度が低いか否かが判別される。そして、流路５０１の温度Ｔ１が流路５０３の温度Ｔ３以下であると判定された場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップＳ３０６に進み、切換弁制御部６４にて流路５０１（図中（１）と示す）を上流側にする位置、つまり、流入方向切換弁５０８が流路５０２及び流路５０３の上流側を覆うとともに、流入方向切換弁５１８が流路５０１の下流側及び流路５０２を覆う位置にそれぞれ作動されて一連のルーチンを抜ける。よって、この場合には、流路５０１、流路５０２及び流路５０３内の排気流れはこの順序で直列方向に組み合わせられ、排気通路１６からの排気は、最上流側として流路５０１に導入され、通路５２２を経て流路５０２に導入される。次いで、通路５１２を経て流路５０３に導入された後、外部に向かうことになる（図２）。
【００３０】
これに対し、ステップＳ３０５にて流路５０３の温度Ｔ３が流路５０１の温度Ｔ１よりも低いと判定されたときにはステップＳ３０７に進み、切換弁制御部６４にて流路５０３（図中（３）と示す）を上流側にする位置、つまり、流入方向切換弁５０８が流路５０１の上流側及び流路５０２を覆うとともに、流入方向切換弁５１８が流路５０２及び流路５０３の下流側を覆う位置に作動されて一連のルーチンを抜ける。よって、この場合には、流路５０３、流路５０２及び流路５０１内の排気流れはこの順序で直列方向に組み合わせられ、排気の流れの方向が上述とは逆転される。換言すれば、最上流側として流路５０３に導入され、次いで、通路５２２を経て流路５０２に導入され、通路５１２を経て流路５０１に導入された後、外部に向かうことになる。
【００３１】
ところで、上記ステップＳ３０３にて流路５０１の温度Ｔ１が当該ウインドウの下限温度ＴLよりも低いと判定されたときにはステップＳ３０８に進み、燃料供給系６からの噴射量Ｑが認められるか否かが判別される。そして、減速時のように噴射量Ｑが零であると判定された場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップＳ３０９に進み、切換弁制御部６４にて流路５０１のみを使用する位置に作動される。つまり、流入方向切換弁５０８が流路５０２及び流路５０３の上流側を覆うとともに、流入方向切換弁５１８もまた流路５０２及び流路５０３の下流側を覆う位置にそれぞれ作動されて一連のルーチンを抜ける。よって、この場合には、排気は流路５０２及び流路５０３には流入されず、流路５０１にのみ流入された後、外部に向かうことになる。
【００３２】
なお、上記ステップＳ３０４にて流路５０１の温度Ｔ１及び流路５０３の温度Ｔ３いずれかがＮＯｘ浄化率温度ウインドウ内の温度ではないと判定された場合、或いは、上記ステップＳ３０８にて燃料供給系６からの噴射量Ｑが認められた場合には、いずれもステップＳ３１０に進み、前回における排気の流れの方向を維持して一連のルーチンを抜ける。
以上のように、本発明は、リッチスパイク時におけるＮＯｘ吸蔵触媒内の温度分布が均一ではない点、より具体的には、この触媒内において高濃度の還元剤が供給される側の温度が最も高温になる点に着目したものである。
【００３３】
詳しくは、ＮＯｘ吸蔵触媒内におけるリーン運転中の温度分布は、加減速に応じて入口側の温度と出口側の温度とのいずれが高温になるかが変化する。これに対して、ＮＯｘ吸蔵触媒内におけるリッチ運転中の温度分布は、図５に示されるように、このリッチ運転の開始直後では、入口側の温度（図中、実線で示す）が中央の温度（図中、一点鎖線で示す）や出口側の温度（図中、二点鎖線で示す）に比して常に高温になるとの特性がある。そこで、本発明によれば、切換弁制御部６４は、リッチスパイク時における流路５０１，５０３の温度Ｔ１，Ｔ３のうち、低い方の流路が最上流側となるように流入方向切換弁５０８，５１８を作動させている。よって、リッチスパイク時には、まず、この温度の低い流路に対して高濃度の還元剤が供給され、当該流路の温度が上昇する。
【００３４】
この結果、ＮＯｘ吸蔵触媒５０全体の温度が運転状態の変化に伴ってＮＯｘ浄化率温度ウインドウから外れてしまう期間が短くなり、ＮＯｘの効率の良い放出還元が可能となる。しかも、温度の低い流路が出口側に位置する場合に比して触媒温度の上昇に要するＨＣの添加量も低減され、リッチスパイク時の燃費低減が図られる。従って、少ないエネルギーで触媒温度の上昇を図り、高いＮＯｘ浄化率を得ることができる。
【００３５】
また、切換弁制御部６４は、この温度の低い方の流路が下限温度ＴL以下であって、且つ、噴射量Ｑが認められないときには、当該温度の低い方の流路にだけ排気流れを形成させている。これにより、排気が流入された当該流路は仮に犠牲となったとしても、温度の高い方等の他の流路では触媒温度の低下が防止され、ＮＯｘ吸蔵触媒５０全体の温度低下は回避される。
【００３６】
更に、切換弁制御部６４がいずれか温度の低い方の流路を上流側とするように流入方向切換弁５０８，５１８を作動させるにあたり、この温度は、触媒温度判定部６２によってＮＯｘ浄化率温度ウインドウ内の温度であることが既に判定されている。従って、温度の低い方のいずれの流路が選択されたとしても、各流路５０１，５０２，５０３内では確実にＮＯｘを浄化することができ、全運転領域にて高いＮＯｘ浄化率を得ることができる。
【００３７】
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、ＮＯｘ吸蔵触媒５０が３つの流路５０１，５０２，５０３に区画されているが、必ずしもこの形態に限定されるものではない。つまり、任意の複数の流路に区画することができ、この場合にも上記と同様に、リッチスパイク時にＮＯｘが多く吸蔵されている箇所に高濃度の還元剤を供給する効果を奏する。
【００３８】
また、上記実施形態では、排気温度センサ３８や触媒温度センサ４２を用いてＮＯｘ吸蔵触媒５０の上流側や下流側の温度をそれぞれ検出しているが、この構成に代えて流路５０１の内部に温度センサを設けるとともに、流路５０３の内部にも温度センサを設けてＮＯｘ吸蔵触媒５０の上流側や下流側の温度をそれぞれ検出しても良い。
更に、上記実施形態のステップＳ３０３では、流路５０１の温度Ｔ１が下限温度ＴLよりも高いか否かが判別されているが、当該ステップＳ３０３では流路５０３の温度Ｔ３が下限温度ＴLよりも高いか否かを判別しても良い。この場合には、ステップＳ３０８にて噴射量Ｑが零であると判定されたときには、切換弁制御部６４は流路５０３のみを使用する位置に作動させ、排気は流路５０１及び流路５０２には流入されず、流路５０３にのみ流入されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されるエンジンシステム構成図である。
【図２】ＮＯｘ吸蔵触媒の断面図である。
【図３】ＥＣＵが実行する排気流入方向の切り換え制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】ＮＯｘ浄化率温度ウインドウを説明する図である。
【図５】触媒内の温度分布を説明する図である。
【符号の説明】
【００４０】
２  内燃機関
１６  排気通路
５０  ＮＯｘ吸蔵触媒
３８  排気温度センサ（温度検出手段）
４２  触媒温度センサ（温度検出手段）
６０  ＥＣＵ（電子コントロールユニット）
６２  触媒温度判定部（温度判定手段）
６４  切換弁制御部（切換弁制御手段）
５０１  第１の流路（１）
５０２  第２の流路
５０３  第３の流路（３）
５０８  流入方向切換弁（切換弁）
５１８  流入方向切換弁（切換弁）
【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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