(57)【要約】【課題】  吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に対して機能再生処理が適切に行われる空燃比のガスを安定に供給できるとともに、この機能再生処理時にＮＯｘ触媒に供給すべき還元剤の量を低減させ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】  排気通路６に配置された吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１２と、前記ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段１３と、前記ＮＯｘ触媒よりも上流の前記排気通路に空気を導入する空気導入手段９、１４と、前記還元剤供給手段及び前記空気導入手段の動作を制御する動作制御手段２０と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記動作制御手段は、前記内燃機関の停止後、前記ＮＯｘ触媒の機能を再生すべく前記ＮＯｘ触媒に空気が導入されるように前記空気導入手段を動作させるとともに前記ＮＯｘ触媒に還元剤が供給されるように前記還元剤供給手段を動作させる機能再生処理を実行する触媒機能再生手段２０を備えている。【選択図】      図１
2006112347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に配置された吸蔵還元型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ＮＯｘ触媒よりも上流の前記排気通路に空気を導入する空気導入手段と、前記還元剤供給手段及び前記空気導入手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記動作制御手段は、前記内燃機関の停止後、前記ＮＯｘ触媒の機能を再生すべく前記ＮＯｘ触媒に空気が導入されるように前記空気導入手段を動作させるとともに前記ＮＯｘ触媒に還元剤が供給されるように前記還元剤供給手段を動作させる機能再生処理を実行する触媒機能再生手段を備えている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ＮＯｘ触媒の温度を取得する温度取得手段を備え、
前記触媒機能再生手段は、前記内燃機関の停止後、前記温度取得手段により取得された温度が前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元可能な温度域にあると判断した場合に、前記機能再生処理を実行す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ＮＯｘ触媒の温度を取得する温度取得手段を備え、
前記触媒機能再生手段は、前記内燃機関の停止後、前記温度取得手段により取得された温度が前記ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させることが可能な温度域にあると判断した場合、前記機能再生処理を実行す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４】
前記ＮＯｘ触媒の上流に排気中のＣＯ２を吸収可能なように設けられ、第一の温度域でＣＯ２を吸収し、前記第一の温度域よりも高い第二の温度域でＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材と、前記ＣＯ２吸放出材を昇温する昇温手段と、を備え、
前記触媒機能再生手段は、前記機能再生処理の実行時に前記ＣＯ２吸放出材が前記第二の温度域に昇温されるように前記昇温手段の動作を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記ＣＯ２吸放出材に吸収されているＣＯ２量を推定するＣＯ２吸収量推定手段を備え、
前記触媒機能再生手段は、前記ＣＯ２吸収量推定手段により推定されたＣＯ２量が、前記機能再生処理の実行時に前記ＣＯ２吸放出材から前記ＮＯｘ触媒にＣＯ２を供給し続けることが可能な所定量以上であると判断した場合、前記機能再生処理を実行することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記空気導入手段として、前記内燃機関の吸気通路に配置され、電動機により駆動される過給機と、前記過給機よりも下流側の前記吸気通路と前記ＮＯｘ触媒よりも上流側の前記排気通路とを接続させるＥＧＲ通路と、が設けられ、
前記触媒機能再生手段は、前記内燃機関の停止後、前記ＥＧＲ通路を介して前記ＮＯｘ触媒に空気が導かれるように前記電動機の動作を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記触媒機能再生手段は、前記機能再生処理の実行時に前記ＮＯｘ触媒に導かれる空気に脈動が生じるように前記電動機の動作を制御して前記過給機の回転数を変動させることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記還元剤供給手段から供給された還元剤が前記ＮＯｘ触媒に到達したか否かを判断する到達判断手段を備え、
前記触媒機能再生手段は、前記到達判断手段により前記ＮＯｘ触媒に還元剤が到達したと判断された場合、前記過給機の回転数が低下するように前記電動機の動作を制御することを特徴とする請求項７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関する。
【背景技術】
【０００２】
排気通路に設けられたＮＯｘ吸収剤への還元剤供給時に排気シャッターバルブの開度を制御し、このＮＯｘ吸収剤に流入する酸素量を還元剤供給開始初期とその後で変化させる装置が知られている（特許文献１参照）。また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ還元時に電動機付きターボチャージャの回生発電量を増加させるか又は電動機への通電量を低下させて吸入空気量を低下させ、ＮＯｘ還元効率を向上させる装置が知られている（特許文献２参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献３〜５が存在する。
【特許文献１】特開平０６−２００７４０号公報
【特許文献２】特開２００４−１７６６７５号公報
【特許文献３】特開平１１−２６２６３１号公報
【特許文献４】特開２００４−１０８２１２号公報
【特許文献５】特開２００３−３０７１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
内燃機関の運転時は、内燃機関の運転状態に応じて排気の流量が変化するので、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸収剤）に対してＮＯｘ還元などの機能再生処理が適切に行われる空燃比の排気を安定に供給できないおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に対して機能再生処理が適切に行われる空燃比のガスを安定に供給できるとともに、この機能再生処理時にＮＯｘ触媒に供給すべき還元剤の量を低減させ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】
【０００５】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、排気通路に配置された吸蔵還元型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ＮＯｘ触媒よりも上流の前記排気通路に空気を導入する空気導入手段と、前記還元剤供給手段及び前記空気導入手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記動作制御手段は、前記内燃機関の停止後、前記ＮＯｘ触媒の機能を再生すべく前記ＮＯｘ触媒に空気が導入されるように前記空気導入手段を動作させるとともに前記ＮＯｘ触媒に還元剤が供給されるように前記還元剤供給手段を動作させる機能再生処理を実行する触媒機能再生手段を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００６】
本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、内燃機関の停止後にＮＯｘ触媒の機能再生処理を実行するため、内燃機関の排気に影響されることなく機能再生に適切な空燃比のガスを安定にＮＯｘ触媒に供給することができる。また、機関運転時と比較して少量の還元剤で空燃比をリッチ側に変化させることができるので、ＮＯｘ触媒に供給すべき還元剤の量を低減することができる。
【０００７】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、前記ＮＯｘ触媒の温度を取得する温度取得手段を備え、前記触媒機能再生手段は、前記内燃機関の停止後、前記温度取得手段により取得された温度が前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元可能な温度域にあると判断した場合に、前記機能再生処理を実行してもよい（請求項２）。内燃機関の停止後で且つＮＯｘ触媒の温度がこのような温度域にある場合に機能再生処理を実行することで、ＮＯｘ触媒に対してＮＯｘ還元処理を実施することができる。
【０００８】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、前記ＮＯｘ触媒の温度を取得する温度取得手段を備え、前記触媒機能再生手段は、前記内燃機関の停止後、前記温度取得手段により取得された温度が前記ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させることが可能な温度域にあると判断した場合、前記機能再生処理を実行してもよい（請求項３）。この場合は、内燃機関の停止後、ＮＯｘ触媒に対して硫黄（Ｓ）被毒回復処理（Ｓ再生）を実施することができる。
【０００９】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、前記ＮＯｘ触媒の上流に排気中のＣＯ２を吸収可能なように設けられ、第一の温度域でＣＯ２を吸収し、前記第一の温度域よりも高い第二の温度域でＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材と、前記ＣＯ２吸放出材を昇温する昇温手段と、を備え、前記触媒機能再生手段は、前記機能再生処理の実行時に前記ＣＯ２吸放出材が前記第二の温度域に昇温されるように前記昇温手段の動作を制御してもよい（請求項４）。この場合、ＣＯ２吸放出材から放出されたＣＯ２もＮＯｘ触媒に導かれるので、空気と還元剤のみがＮＯｘ触媒に供給される場合よりも、さらに少量の還元剤でＮＯｘ触媒に導かれるガスの空燃比をリッチ側に変化させることができる。そのため、機能再生時に供給すべき還元剤の量をさらに低減することができる。
【００１０】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、前記ＣＯ２吸放出材に吸収されているＣＯ２量を推定するＣＯ２吸収量推定手段を備え、前記触媒機能再生手段は、前記ＣＯ２吸収量推定手段により推定されたＣＯ２量が、前記機能再生処理の実行時に前記ＣＯ２吸放出材から前記ＮＯｘ触媒にＣＯ２を供給し続けることが可能な所定量以上であると判断した場合、前記機能再生処理を実行してもよい（請求項５）。この場合、機能再生処理の実行時に確実にＮＯｘ触媒へＣＯ２を供給し続けることができる。
【００１１】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、前記空気導入手段として、前記内燃機関の吸気通路に配置され、電動機により駆動される過給機と、前記過給機よりも下流側の前記吸気通路と前記ＮＯｘ触媒よりも上流側の前記排気通路とを接続させるＥＧＲ通路と、が設けられ、前記触媒機能再生手段は、前記内燃機関の停止後、前記ＥＧＲ通路を介して前記ＮＯｘ触媒に空気が導かれるように前記電動機の動作を制御してもよい（請求項６）。このような過給機とＥＧＲ通路とが設けられている場合は、過給機を動作させて空気を吸引させることで、ＥＧＲ通路を介して空気をＮＯｘ触媒に導くことができる。
【００１２】
本発明の内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒機能再生手段は、前記機能再生処理の実行時に前記ＮＯｘ触媒に導かれる空気に脈動が生じるように前記電動機の動作を制御して前記過給機の回転数を変動させてもよい（請求項７）。このようにＮＯｘ触媒に導かれる空気に脈動を生じさせることで、機能再生処理の実行時に空気が速く移動する時期と空気が遅く移動する時期とを交互に生じさせることができる。そのため、例えば、空気が速く移動する時期に還元剤を多く含む空気をＮＯｘ触媒に到達させ、次の空気が遅く移動する時期にこの還元剤を多く含む空気をＮＯｘ触媒に滞留させることで、ＮＯｘ触媒における還元剤の反応率を向上させることができる。また、空気が遅く移動する時期にＮＯｘ触媒に滞留する空気に還元剤が多く含まれるように還元剤を供給することで、少量の還元剤でＮＯｘ触媒の機能を再生させることができる。
【００１３】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、前記還元剤供給手段から供給された還元剤が前記ＮＯｘ触媒に到達したか否かを判断する到達判断手段を備え、前記触媒機能再生手段は、前記到達判断手段により前記ＮＯｘ触媒に還元剤が到達したと判断された場合、前記過給機の回転数が低下するように前記電動機の動作を制御してもよい（請求項８）。このようにＮＯｘ触媒への還元剤の到達時に過給機の回転数を低下させることで、還元剤が多く含まれているガスをＮＯｘ触媒に確実に滞留させることができる。そのため、ＮＯｘ触媒における還元剤の反応率を向上させることができる。従って、少量の還元剤でもＮＯｘ触媒に対してＮＯｘ還元やＳ再生などの機能再生処理を適切に実施することができる。
【００１４】
本発明において吸蔵還元型のＮＯｘ触媒は、ＮＯｘを触媒にて保持できるものであればよく、吸収又は吸着いずれの態様でＮＯｘが保持されるかは吸蔵の用語によって制限されない。ＳＯｘの被毒についてもその態様を問わないものである。さらに、ＮＯｘやＳＯｘの放出についてもその態様を問わない。
【発明の効果】
【００１５】
以上に説明したように、本発明によれば、内燃機関の停止後にＮＯｘ触媒の機能再生処理を行うので、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に機能再生処理が適切に行われる空燃比のガスを安定に供給することができる。また、機能再生処理の実行時にはＣＯ２吸放出材から放出されたＣＯ２がＮＯｘ触媒に導かれるので、少量の還元剤を供給することでＮＯｘ触媒に導かれる空気の空燃比をリッチ側に変化させることができる。そのため、機能再生時に供給すべき還元剤の量を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の排気浄化装置が適用された内燃機関としてのディーゼルエンジン１の一形態を示している。エンジン１は車両に走行用動力源として搭載されるもので、複数のシリンダ２（図１では一つのみを示す。）を備え、各シリンダ２にはピストン３が上下動自在に挿入されている。また、エンジン１は、各シリンダ２に形成される燃焼室４に吸気を取り込むための吸気通路５と、燃焼室４から排気を所定の排気位置まで導くための排気通路６と、これら通路５、６を燃焼室４に対してそれぞれ開閉するための吸気バルブ７及び排気バルブ８とを備えている。吸気通路５には、ターボ過給機９のコンプレッサ９ａと、吸入空気量を調整するための吸気絞り弁１０とが設けられている。排気通路６には、ＣＯ２吸放出材１１と、ターボ過給機９のタービン９ｂと、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒と略称する。）１２と、ＮＯｘ触媒１２に還元剤（例えば、軽油などの燃料）を供給する還元剤供給手段としての排気添加弁１３とが設けられている。ターボ過給機９のコンプレッサ９ａとタービン９ｂとは、互いに不図示の回転軸を介して一体回転可能に連結されている。また、ターボ過給機９はこの回転軸を駆動するための電気モータ（電動機）９ｃを備えている。排気通路６と吸気通路５とはＥＧＲ通路１４で接続されており、ＥＧＲ通路１４にはＥＧＲ弁１５が設けられている。
【００１７】
ＣＯ２吸放出材１１には、ＣＯ２吸放出材１１を昇温する昇温手段としての電気ヒータ１６が設けられている。ＣＯ２吸放出材１１は、例えばリチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３）等のリチウムの複合酸化物を主体として構成され、第一の温度域（例えば４００°Ｃ〜５８０°Ｃ）でＣＯ２を吸収し、第一の温度域よりも高い第二の温度域（例えば６００°Ｃ〜７００°Ｃ）でＣＯ２を放出する特性を備えた公知のものである。なお、以降、第一の温度域をＣＯ２吸収温度域、第二の温度域をＣＯ２放出温度域と記述することもある。
【００１８】
ＮＯｘ触媒１２は、排気の空燃比がリーンのときはＮＯｘを吸蔵し、排気の空燃比が理論空燃比又はリッチになる（酸素濃度が低下する）と吸蔵していたＮＯｘを放出し、窒素（Ｎ２）に還元する性質を有している。ＮＯｘ触媒１２に吸蔵可能なＮＯｘ量には上限があるため、吸蔵されているＮＯｘ量がこの上限に達しないようにＮＯｘ触媒１２からＮＯｘを放出させてＮ２に還元させるＮＯｘ還元を行い、ＮＯｘ触媒１２の排気浄化機能を再生させる。また、ＮＯｘ触媒１２は、排気中に含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）により被毒される。そのため、ＮＯｘ触媒１２をＮＯｘ触媒１２からＳが放出される温度域に昇温させるとともに排気の空燃比を理論空燃比又はリッチして硫黄被毒を回復させ、ＮＯｘ触媒１２の機能を再生させるＳ再生を行う。排気添加弁１３は、排気に燃料などの還元剤を添加することで、これらＮＯｘ還元やＳ再生を実行するときに必要な還元雰囲気を生成する。
【００１９】
排気添加弁１３の動作はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０により制御されている。ＥＣＵ２０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を組み合わせたコンピュータとして構成され、例えばエンジン１の運転状態に応じて吸気絞り弁１０やＥＧＲ弁１５の動作を制御して燃焼室４に供給される吸入空気量を調整したり、電気モータ９ｃの動作を制御してエンジン１の過給状態を調整するなどしてエンジン１の運転状態を制御する。この他、ＥＣＵ２０は、ＣＯ２吸放出材１１の温度を制御するために電気ヒータ１６の動作を制御している。ＥＣＵ２０は、図２のＮＯｘ還元ルーチンを実行することにより、エンジン１の停止後即ちエンジン１が停止しているときに排気添加弁１３やターボ過給機９の電気モータ９ｃを動作させてＮＯｘ触媒１２に対してＮＯｘ還元処理を実行する。図２のルーチンはエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。ＥＣＵ２０は、このように排気添加弁１３や電気モータ９ｃの動作を制御することで、本発明の動作制御手段として機能する。また、ＥＣＵ２０は、図２のルーチンを実行してＮＯｘ触媒１２の機能を再生させることにより、本発明の触媒機能再生手段として機能する。なお、エンジン１を停止させる条件としては、例えばエンジン１を停止させるために運転者がイグニッションスイッチをエンジン１の停止位置に切り替えた場合や、アイドルストップ運転やエコラン運転などにおいてエンジン１が所定の時間アイドル状態にあるなどの所定の条件が満たされた場合などがある。運転者によってイグニッションスイッチがエンジン１の停止位置に切り替えられた場合は、その後ＥＣＵ２０も停止させられるが、図２のルーチンでは、エンジン１の停止後に排気添加弁１３や電気モータ９ｃを動作させるとともにこれらの機器の動作をＥＣＵ２０で制御する必要がある。そのため、ＥＣＵ２０などの起動及びその停止を制御する電源制御回路２１は、エンジン１の停止後も図２のルーチンが終了するまでＥＣＵ２０や図２のルーチンで使用する種々の機器及びセンサが停止しないように、これらの機器への電力供給停止時期を遅延させてもよい。
【００２０】
図２のルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１においてエンジン１が停止している（停止中である）か否か判断する。なお、本発明におけるエンジン１の停止とは、ピストン３の上下動が停止し、不図示のクランク軸が停止している状態を指す。エンジン１が停止しているか否かは、例えば不図示のエンジン回転角度センサの出力信号を参照して判断する。エンジン１が停止していないと判断した場合は、今回のルーチンを終了する。一方、エンジン１が停止していると判断した場合はステップＳ１２に進み、ＥＣＵ２０はＮＯｘ触媒１２の温度（触媒床温）がＮＯｘ還元を実行可能な即ちＮＯｘ触媒１２がＮＯｘ還元機能を発揮する活性温度域（例えば、２００°Ｃ〜５００°Ｃ）であるか否か判断する。触媒床温は、例えば吸入空気量やエンジン１に供給された燃料量などエンジン１の運転状態を参照して取得する。このようにエンジン１の運転状態から触媒床温を取得することで、ＥＣＵ２０は本発明の温度取得手段として機能する。また、触媒床温は、ＮＯｘ触媒１２に触媒床温に対応した信号を出力する温度センサを設けて取得してもよいし、排気温度を参照して取得してもよい。触媒床温がＮＯｘ還元を実行可能な活性温度域ではないと判断した場合は、今回のルーチンを終了する。
【００２１】
一方、触媒床温がＮＯｘ還元を実行可能な活性温度域であると判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ２０はＣＯ２吸放出材１１に吸収されているＣＯ２量（吸収済みＣＯ２量）が放出許可下限値ＧＣ１以上であるか否か判断する。放出許可下限値ＧＣ１としては、例えばＮＯｘ還元の実行時にＮＯｘ触媒１２にＣＯ２を供給し続けることが可能なＣＯ２量が設定される。ＥＣＵ２０は、本ルーチンとは異なるルーチンにおいて吸収済みＣＯ２量を推定している。吸収済みＣＯ２量は、このルーチンで推定された値を使用する。吸収済みＣＯ２量は、例えば以下に示す方法により推定される。吸収済みＣＯ２量を推定する場合、まずＣＯ２吸放出材１１から吸放出されるＣＯ２量（ＣＯ２吸放出量）を算出する。ＣＯ２吸放出量は、例えばＣＯ２吸放出材１１の温度、排気圧、排気中のＣＯ２分圧に応じて変化するため、これらのパラメータに基づいて算出する。また、ＣＯ２吸放出量は、ＣＯ２吸放出材１１の劣化度合いに応じても変化するため、この劣化度を考慮して算出してもよい。次に、この算出したＣＯ２吸放出量を、前回推定した吸収済みＣＯ２量に、吸収時は加算、放出時は減算する。この加減算後の値が現在の吸収済みＣＯ２量となる。なお、前回推定した吸収済みＣＯ２量には、初期値としてＣＯ２吸放出材１１の設置時にゼロが代入され、以降は前回の推定時に推定された値が代入される。ＥＣＵ２０は、このルーチンを実行して吸収済みＣＯ２量を推定することで、本発明のＣＯ２吸収量推定手段として機能する。
【００２２】
吸収済みＣＯ２量が放出許可下限値ＧＣ１未満であると判断した場合は、今回のルーチンを終了する。一方、吸収済みＣＯ２量が放出許可下限値ＧＣ１以上であると判断した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ２０はＣＯ２吸放出材１１がＣＯ２放出温度域に昇温されるように電気ヒータ１６を制御する。次のステップＳ１５においてＥＣＵ２０はＣＯ２吸放出材１１から放出されているＣＯ２放出量が所定の放出量閾値ＧＣＥ以上であるか否か判断する。ＣＯ２放出量は、上述した吸収済みＣＯ２量を推定するルーチンで算出された値を使用する。放出量閾値ＧＣＥは、例えば以下に示す方法で設定される。ＮＯｘ還元時には、後述するようにターボ過給機９を動作させてＮＯｘ触媒１２に空気を導入するが、このとき空気のみがＮＯｘ触媒１２に導入されると、この空気の空燃比をＮＯｘ還元に適正な空燃比（理論空燃比又はリッチ）に変化させるために大量の還元剤を供給する必要がある。そこで、例えば図３（ｂ）に示したようにＮＯｘ触媒１２に到達するガスの組成のうち半分程度がＣＯ２になるようにＣＯ２吸放出材１１からＣＯ２を放出させ、ＮＯｘ還元時に供給する還元剤の量を低減させる。そのため、ＮＯｘ触媒１２に到達するガスがこのような組成になるように放出量閾値ＧＣＥが設定される。なお、図３（ａ）は、ＣＯ２吸放出材１１からＣＯ２の放出がない場合にＮＯｘ触媒１２に到達するガスの組成の一例である。
【００２３】
ＣＯ２放出量が放出量閾値ＧＣＥ未満であると判断した場合はステップＳ１４に戻り、ＥＣＵ２０はステップＳ１４及びＳ１５の処理を繰り返す。一方、ＣＯ２放出量が放出量閾値ＧＣＥ以上であると判断した場合はステップＳ１６に進み、ＥＣＵ２０は電気モータ９ｃを動作させて電気モータ付きターボ過給機（ＭＡＴ、Ｍｏｔｏｒ  Ａｓｓｉｓｔ  Ｔｕｒｂｏ）９を起動させるとともに吸気絞り弁１０及びＥＧＲ弁１５を開弁させ、図１に矢印Ａ、Ｂ、Ｃで示したようにＥＧＲ通路１４を介してＮＯｘ触媒１２に空気を導入する。このようにＮＯｘ触媒１２に空気を導入することで、ＭＡＴ９及びＥＧＲ通路１４は、本発明の空気導入手段として機能する。なお、ＭＡＴ９の回転数は、起動後一定の回転数に維持されてもよい。また、ＥＣＵ２０は排気添加弁１３の動作を制御してＮＯｘ触媒１２への還元剤の添加を開始する。続くステップＳ１７においてＥＣＵ２０はＮＯｘ触媒１２に吸蔵されているＮＯｘ量（ＮＯｘ吸蔵量）が還元停止閾値ＧＮ２以下であるか否か判断する。ＮＯｘ吸蔵量は公知の推定方法によって推定される。例えば、エンジン１の運転中の吸入空気量などに基づいて推定されるＮＯｘ触媒１２に吸蔵されたＮＯｘ量やＮＯｘ還元時に供給された還元剤（燃料）量などに基づいて推定されるＮＯｘ触媒１２から放出されたＮＯｘ量を加減算してＮＯｘ吸蔵量を推定する。還元停止閾値ＧＮ２には、例えばＮＯｘ触媒１２からＮＯｘが殆ど放出されない状態におけるＮＯｘ吸蔵量が設定される。ＮＯｘ吸蔵量が還元停止閾値ＧＮ２以下であると判断した場合は、ステップＳ１８及びＳ１９をスキップしてステップＳ２０に進む。
【００２４】
一方、ＮＯｘ吸蔵量が還元停止閾値ＧＮ２よりも多いと判断した場合はステップＳ１８に進み、ＥＣＵ２０は吸収済みＣＯ２量が放出停止閾値ＧＣ２以下であるか否か判断する。放出停止閾値ＧＣ２には、例えば放出させたＣＯ２によってＮＯｘ触媒１２に到達するガスの組成を図３（ｂ）に示した組成にすることができない吸収済みＣＯ２量が設定される。吸収済みＣＯ２量が放出停止閾値ＧＣ２以下であると判断した場合は、ステップＳ１９をスキップしてステップＳ２０に進む。一方、吸収済みＣＯ２量が放出停止閾値ＧＣ２よりも多いと判断した場合はステップＳ１９に進み、ＥＣＵ２０は触媒床温が活性温度域の下限値（触媒活性閾値）Ｔｅｍｐ１以下であるか否か判断する。触媒活性閾値Ｔｅｍｐ１としては、例えば２００°Ｃが設定される。触媒床温が触媒活性閾値Ｔｅｍｐ１より高いと判断した場合はステップＳ１６に戻り、ＥＣＵ２０はステップＳ１６〜Ｓ１９の処理を繰り返す。一方、触媒床温が触媒活性閾値Ｔｅｍｐ１以下であると判断した場合はステップＳ２０に進み、ＥＣＵ２０は排気添加弁１３からの還元剤の添加を終了させるとともにＭＡＴ９を停止させる。その後、今回のルーチンを終了する。
【００２５】
図４は、図２のＮＯｘ還元ルーチンが実行された場合における触媒床温、吸収済みＣＯ２量、ＣＯ２放出量、及びＮＯｘ吸蔵量の時間変化の一例を示している。図４では、時間Ｔ１においてＣＯ２吸放出材１１からのＣＯ２放出が開始される。時間Ｔ２においてＣＯ２放出量が放出量閾値ＧＣＥ以上になる（図２のステップＳ１５が肯定判断される）と、図２のステップＳ１６以降の処理が開始され、ＮＯｘ還元が実行される。図４では、時間Ｔ３においてＮＯｘ吸蔵量が還元停止閾値ＧＮ２以下になるので、図２のステップＳ２０の処理が実行され、ＮＯｘ還元が終了する。
【００２６】
このように図２のＮＯｘ還元ルーチンでは、エンジン１が停止しているとき（エンジン１の停止後）にＮＯｘ還元処理を実行するので、エンジン１から排出される排気に影響されることなくＮＯｘ還元に適正な空燃比のガスを安定にＮＯｘ触媒１２に供給することができる。また、このＮＯｘ還元時にＣＯ２吸放出材１１からＣＯ２を放出させるので、排気に添加すべき還元剤量を低減させることができる。なお、このＮＯｘ還元処理は、ＮＯｘ吸蔵量が例えばＮＯｘ触媒１２の排気浄化性能を低下させる所定量以上である場合に実施されてもよい。また、ＮＯｘ触媒１２への還元剤の添加は、ＮＯｘ触媒１２がＮＯｘ還元を実行可能な活性温度域となった場合に開始してもよい。
【００２７】
図５は、ＥＣＵ２０がエンジン１の停止後に実行するＳ再生ルーチンを示している。図５のルーチンはエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。図５のルーチンにおいてもエンジン１の停止後、排気添加弁１３や電気モータ９ｃの動作を制御する必要がある。そのため、電源制御回路２１は、エンジン１の停止後も図５のルーチンが終了するまでＥＣＵ２０や図５のルーチンで使用する種々の機器への電力供給停止時期を遅延させてもよい。なお、図５のルーチンにおいて図２のルーチンと同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００２８】
図５のＳ再生ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１においてエンジン１が停止しているか否か判断する。エンジン１が停止していないと判断した場合は、今回のルーチンを終了する。一方、エンジン１が停止していると判断した場合はステップＳ２１に進み、ＥＣＵ２０は触媒床温がＳ再生を実行可能な、即ちＮＯｘ触媒１２からＳが放出される温度域（Ｓ再生温度域）であるか否か判断する。Ｓ再生温度域としては、例えば６００°Ｃ以上が設定される。触媒床温がＳ再生温度域ではないと判断とした場合は、今回のルーチンを終了する。一方、触媒床温がＳ再生温度域であると判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ２０はステップＳ１６まで図２のルーチンと同様の処理を行う。ステップＳ１６の処理が行われた後はステップＳ２２に進み、ＥＣＵ２０はＮＯｘ触媒１２のＳ被毒量がＳ再生停止閾値ＧＳ２以下であるか否か判断する。Ｓ被毒量は公知の推定方法によって推定される。例えば、エンジン１の運転中にエンジン１に供給された燃料量などに基づいて推定されるＮＯｘ触媒１２に流入したＳ量、及びＳ再生時に添加された還元剤（燃料）量などに基づいて推定されるＮＯｘ触媒１２から放出されたＳ量を加減算してＳ被毒量を推定する。Ｓ再生停止閾値ＧＳ２には、ＮＯｘ触媒１２に対してＳ再生を行ってもＮＯｘ触媒１２から殆どＳが放出されない状態におけるＳ被毒量が設定される。Ｓ被毒量がＳ再生停止閾値ＧＳ２以下であると判断した場合はステップＳ１８及びＳ２３をスキップしてステップＳ２０に進む。
【００２９】
一方、Ｓ被毒量がＳ再生停止閾値ＧＳ２よりも多いと判断した場合はステップＳ１８に進み、ＥＣＵ２０は吸収済みＣＯ２量が放出停止閾値ＧＣ２以下であるか否か判断する。吸収済みＣＯ２量が放出停止閾値ＧＣ２以下であると判断した場合は、ステップＳ２３をスキップしてステップＳ２０に進む。一方、吸収済みＣＯ２量が放出停止閾値ＧＣ２よりも多いと判断した場合はステップＳ２３に進み、ＥＣＵ２０は触媒床温がＳ再生温度域の下限値（Ｓ再生下限温度）Ｔｅｍｐ２以下であるか否か判断する。Ｓ再生下限温度Ｔｅｍｐ２には、例えば６００°Ｃが設定される。触媒床温がＳ再生下限温度Ｔｅｍｐ２より高いと判断した場合はステップＳ１６に戻り、ＥＣＵ２０はステップＳ１６、Ｓ２２、Ｓ１８及びＳ２３の処理を繰り返す。一方、触媒床温がＳ再生下限温度Ｔｅｍｐ２以下であると判断した場合はステップＳ２０に進み、ＥＣＵ２０は排気添加弁１３及びＭＡＴ９の動作を停止する。このようにＳ再生が終了するまでＮＯｘ触媒１２には還元剤が供給され、リッチ雰囲気が維持される。その後、今回のルーチンを終了する。
【００３０】
図６は、図５のＳ再生ルーチンを実行した場合における触媒床温、吸収済みＣＯ２量、ＣＯ２放出量、及びＮＯｘ触媒１２のＳ被毒量の時間変化の一例を示している。図６では、時間Ｔ１１においてＣＯ２吸放出材１１からのＣＯ２放出が開始される。次に、時間Ｔ１２においてＣＯ２放出量が放出量閾値ＧＣＥ以上になると、Ｓ再生が実行される。図６では、時間Ｔ１３においてＳ被毒量がＳ再生停止機閾値ＧＳ２以下になり、Ｓ再生が終了している。
【００３１】
このようにエンジン１が停止しているとき（エンジン１の停止後）にＳ再生処理を実行するので、エンジン１から排出される排気に影響されることなくＳ再生を安定に実行することができる。また、このＳ再生時にＣＯ２吸放出材１１からＣＯ２を放出させることで、Ｓ再生時に使用する還元剤量を低減させることができる。
【００３２】
図７は、図２のＮＯｘ還元ルーチンの変形例を示している。図７のルーチンでは、ＮＯｘ還元時にＭＡＴ９の回転数が変動させ、排気通路６に導入される空気に脈動が生じるように電気モータ９ｃを動作させる点が異なる。図７のルーチンにおいて図２のルーチンと同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図７のルーチンも、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。
【００３３】
図７のルーチンにおいてＥＣＵ２０は、ステップＳ１５まで図２のルーチンと同様の処理を行う。ステップＳ１５においてＣＯ２放出量が所定放出量以上であると判断した場合はステップＳ３１に進み、ＥＣＵ２０は還元剤（燃料）を多く含むリッチガスがＮＯｘ触媒１２に到達したか否かを判断する。リッチガスがＮＯｘ触媒１２に到達したか否かは、例えば以下に示す方法によって判断する。排気添加弁１３による還元剤の添加はパルス状に行われている。そのため、図８（ａ）に示したように排気通路６にはリッチガスが所定の間隔で生成され、ＮＯｘ触媒１２にはリッチガスがこの間隔で到達する。図７のルーチンにおけるＮＯｘ還元はエンジン１の停止後に実行されているため、ＮＯｘ触媒１２には、ＭＡＴ９によって吸気通路５から導入される空気とＣＯ２吸放出材１１から放出されたＣＯ２とが導かれる。吸気通路５から導入される空気量は、吸気通路５に設けられ、吸入空気量に対応した信号を出力する不図示の吸入空気量センサによって取得することができる。ＣＯ２吸放出材１１からのＣＯ２放出量は、上述した吸収済みＣＯ２量を推定するルーチンから取得できる。そのため、吸気通路５から導入された空気量及びＣＯ２放出量を合計することで、ＮＯｘ触媒１２に導かれるガス量を取得することができる。排気添加弁１３からＮＯｘ触媒１２までの排気通路６の長さ及びこの排気通路６を形成する排気管の断面積は、所定の値が設定されている。そこで、まず、ＮＯｘ触媒１２に導かれるガス量を排気管の断面積で除算してＮＯｘ触媒１２に導かれるガスの流速を算出する。次に、排気添加弁１３からＮＯｘ触媒１２までの排気通路６の長さを、算出したガスの流速で除算することで、排気添加弁１３からＮＯｘ触媒１２までのガスの到達時間を算出することができる。リッチガスがＮＯｘ触媒１２に到達したか否かは、排気添加弁１３から還元剤が添加されてから、この到達時間が経過したか否かで判断することができる。なお、還元剤はパルス状に添加されているため、図８（ａ）に示したように排気通路６に所定の間隔で生成されるリッチガスがそれぞれ順に到達したか否か判断する。このようにしてＮＯｘ触媒１２に還元剤が到達したか否かを判断することで、ＥＣＵ２０は本発明の到達判断手段として機能する。
【００３４】
リッチガスがＮＯｘ触媒１２に到達していないと判断した場合はステップＳ３２に進み、ＥＣＵ２０はＭＡＴ９が高回転で動作するように電気モータ９ｃの動作を制御する。また、ＥＣＵ２０は排気添加弁１３を動作させて排気通路６に還元剤を添加する。この高回転には、例えば、あるリッチガス（例えば図８（ａ）のＧｒ（ｉ））がＮＯｘ触媒１２を通過した後、このリッチガスの次のリッチガス（例えば図８（ａ）のＧｒ（ｉ−１））が迅速にＮＯｘ触媒１２に到達するような流速でガスが移動するＭＡＴ９の回転数が設定される。一方、リッチガスがＮＯｘ触媒１２に到達したと判断した場合はステップＳ３３に進み、ＥＣＵ２０はＭＡＴ９が低回転で動作するように電気モータ９ｃの動作を制御する。また、ＥＣＵ２０は排気添加弁１３を動作させて排気通路６に還元剤を添加する。この低回転には、例えば、ＮＯｘ触媒１２に到達したリッチガスによってＮＯｘ還元が十分に行われる程度リッチガスがＮＯｘ触媒１２に滞留するような流速でガスが移動するＭＡＴ９の回転数が設定される。ステップＳ３２又はＳ３３の処理の実行後はステップＳ１７に進み、以降図２のルーチンと同様の処理を行う。
【００３５】
図８（ａ）は、排気通路６内におけるリッチガスの状態の一例を示している。また、図８（ｂ）は、図７のルーチンを実行した場合における排気通路６内のガス流速、及び排気通路６に生成されるリッチガスの移動量の時間変化の一例を示している。なお、図中のＰｃは、ＮＯｘ触媒１２の位置を示している。図８（ｂ）を参照して図７のルーチンを実行した場合における排気通路６内のリッチガスの移動に関して説明する。図７のルーチンでは、ＮＯｘ触媒１２にリッチガスが到達した場合、ＭＡＴ９が低回転で動作するため、その時点（例えば図８（ｂ）の時間Ｔ２１、Ｔ２３など）でガス流速が低下する。このガス流速の低下はリッチガスの移動量を低下させるので、例えば図８（ｂ）の時間Ｔ２１〜Ｔ２２に示したようにリッチガスＧｒ（ｉ）をＮＯｘ触媒１２に滞留させることができる。時間Ｔ２２においてリッチガスＧｒ（ｉ）がＮＯｘ触媒１２を通過すると次のリッチガスＧｒ（ｉ−１）をＮＯｘ触媒１２に到達させるため、ＭＡＴ９が高回転で動作する。そのため、時間Ｔ２２〜Ｔ２３の間はガス流速が速くなり、リッチガス移動量が増加する。次にリッチガスＧｒ（ｉ−１）がＮＯｘ触媒１２に到達すると、再度ＭＡＴ９が低回転で動作するため、時間Ｔ２３〜Ｔ２４に示したようにリッチガスＧｒ（ｉ−１）をＮＯｘ触媒１２に滞留させることができる。以降、ＮＯｘ還元が終了するまでこのリッチガスの移動が繰り返し行われる。
【００３６】
このように、ＭＡＴ９の回転数を変動させ、ＮＯｘ触媒１２に導かれる空気に脈動を生じさせることで、リッチガスをＮＯｘ触媒１２に滞留させることができるので、ＮＯｘ還元の効率を向上させることができる。また、リッチガスのＮＯｘ触媒１２への到達に合わせて回転数を変更させることにより、より確実にリッチガスをＮＯｘ触媒１２に滞留させることができる。なお、リッチガスがＮＯｘ触媒１２に到達したか否は、例えばＮＯｘ触媒１２の温度変化に基づいて判断してもよい。ＮＯｘ触媒１２にリッチガスが到達した場合、ＮＯｘ触媒１２において還元剤が反応し、ＮＯｘ触媒１２の温度が上昇する。そこで、このＮＯｘ触媒１２の温度を参照することでもリッチガスが到達したか否か判断することができる。
【００３７】
図９はＳ再生ルーチンの変形例を示している。なお、図９において、図５及び図７と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図９のルーチンでは、図５のステップＳ１６に替わり、ステップＳ１５とステップＳ２２の間にステップＳ３１〜Ｓ３３の処理が設けられる。図９のルーチンでは、Ｓ再生時にステップＳ３１〜Ｓ３３の処理が実行されるので、図８に示したようにリッチガスをＮＯｘ触媒１２に滞留させることができる。そのため、この滞留するリッチガスによってＳ再生の効率を向上させることができる。
【００３８】
図２又は図７と、図５又は図９のルーチンは、各々個別に実行してもよいし、これらのルーチンを組み合わせて実行してもよい。組み合わせて実行する場合には、優先順位に基づいて各ルーチンを順に実行してもよいし、これらのルーチンを並列的に実行してもよい。
【００３９】
図１０は、ＥＵＣ２０がエンジン１の停止後にＳ再生を実行する機会を増加させるために実行する触媒昇温制御ルーチンを示している。図１０のルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図１０において図５と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００４０】
図１０のルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１でエンジン１が停止しているか否か判断する。エンジン１が停止していないと判断した場合は、今回のルーチンを終了する。エンジン１が停止していると判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ２０は吸収済みＣＯ２量が放出許可下限値以上であるか否か判断する。吸収済みＣＯ２量が放出許可下限値未満であると判断した場合は、今回のルーチンを終了する。吸収済みＣＯ２量が放出許可下限値以上であると判断した場合はステップＳ２３に進み、ＥＣＵ２０は触媒床温がＳ再生温度域か否か判断する。触媒床温がＳ再生温度域であると判断した場合はステップＳ４１に進み、ＥＣＵ２０は図５又は図９のＳ再生ルーチンを実行する。その後、今回のルーチンを終了する。
【００４１】
一方、触媒床温がＳ再生温度域ではないと判断した場合はステップＳ４２に進み、ＥＣＵ２０は触媒床温が昇温判定温度以上であるか否か判断する。昇温判定温度には、例えばこのＮＯｘ触媒１２の昇温時に排気添加弁１３から添加される還元剤（燃料）によってエンジン１の燃費が悪化しない程度の温度が設定される。なお、ＮＯｘ触媒１２の昇温に使用する還元剤量は例えばＮＯｘ触媒１２の容積や燃料の性状などによって変化するため、これらの条件に応じて昇温判定温度を設定してもよい。昇温判定温度としては、例えば５８０°Ｃが設定される。触媒床温が昇温判定温度未満であると判断した場合は、今回のルーチンを終了する。触媒床温が昇温判定温度以上であると判断した場合はステップＳ４３に進み、ＥＣＵ２０は吸気絞り弁１０及びＥＧＲ弁１５を開弁させるとともにＭＡＴ９を起動させてＮＯｘ触媒１２に空気を導入する。また、排気添加弁１３を動作させてＮＯｘ触媒１２への還元剤の添加を開始する。このようにＮＯｘ触媒１２に還元剤と空気とを導入して、ＮＯｘ触媒１２をＳ再生温度域に昇温させる。その後、ステップＳ２１に戻り、ステップＳ２１の判断が肯定されるか又はステップＳ４２の判断が否定されるまで、ステップＳ２１、Ｓ４２、Ｓ４３の処理を繰り返す。
【００４２】
このように図１０のルーチンを実行することで、触媒昇温が昇温判定温度以上の場合は還元剤が添加され、ＮＯｘ触媒１２がＳ再生温度域に昇温されるので、エンジン１の停止後にＳ再生を実行する機会を増加させることができる。
【００４３】
図１１は、本発明の排気浄化装置の変形例を示している。この変形例では、排気通路６にＣＯ２吸放出材１１が設けられていない点が図１と異なる。この場合、図３、図５、図７、図９に示した各ルーチンからステップＳ１３〜Ｓ１５及びＳ１８が省略される。排気通路６にＣＯ２吸放出材１１が設けられていなくても、エンジン１の停止後にＮＯｘ還元やＳ再生などの機能再生を実行することで、エンジン１の排気に影響されることなくＮＯｘ触媒１２に機能再生に適正な空燃比のガスを安定に供給することができる。また、エンジン１の排気がないため、ガスをリッチ側に変化させるために使用する還元剤の量を低減させることができる。
【００４４】
また、図１１の変形例では、ＮＯｘ触媒１２の下流側の排気通路６に排気の空燃比（Ａ／Ｆ）に対応した信号を出力するＡ／Ｆセンサ３０が設けられている。このようにＮＯｘ触媒１２の下流にＡ／Ｆセンサ３０が設けられている場合は、このＡ／Ｆセンサ３０の出力に基づいてＮＯｘ還元時やＳ再生時にＭＡＴ９の回転数を変化させてもよい。図８（ａ）に一例を示したように、排気通路６にはパルス状に還元剤が供給されているため、リッチガスは排気通路６を所定の間隔で移動している。Ａ／Ｆセンサ３０はＮＯｘ触媒１２の下流に配置されているため、Ａ／Ｆセンサ３０がリッチの信号を出力した場合は、リッチガスがＮＯｘ触媒１２を通過したと判断することができる。そこで、例えばＡ／Ｆセンサ３０からリッチの信号が出力された場合はＭＡＴ９を高回転で動作させて次のリッチガスをＮＯｘ触媒１２に速やかに移動させ、Ａ／Ｆセンサ３０からリーンの信号が出力された場合はＭＡＴ９を低回転で動作させてＮＯｘ触媒１２にリッチガスを滞留させてもよい。このようにＡ／Ｆセンサ３０の検出値に基づいてＭＡＴ９の回転数を制御することで、リッチガスをＮＯｘ触媒１２に確実に滞留させることができる。また、ＮＯｘ触媒１２をすり抜けた炭化水素（ＨＣ）量に基づいてリッチガスがＮＯｘ触媒１２に到達したか否かを判断してもよい。
【００４５】
図１２は、Ａ／Ｆセンサ３０の拡大図を示している。Ａ／Ｆセンサ３０は、排気の空燃比に対応した信号を出力する検出部３１と、検出部３１を昇温する検出部昇温手段としての検出部ヒータ３２と、検出部３１に排気を導くためのガス導入孔３３ａを有するとともに検出部３１及び検出部ヒータ３２を覆うカバー３３と、を備えている。また、カバー３３内には、第一の温度域でＣＯ２を吸収し、第一の温度域よりも高い第二の温度域でＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材３４と、ＣＯ２吸放出材３４を昇温する昇温手段としてのＣＯ２吸放出材ヒータ３５が設けられている。
【００４６】
検出部ヒータ３２及びＣＯ２吸放出材ヒータ３５の動作は、ＥＣＵ２０によって制御される。ＥＣＵ２０は、例えばＡ／Ｆセンサ３０の動作時、検出部３１の出力を安定させるために検出部ヒータ３２の動作を制御して検出部３１を検出適正温度に維持する。検出適正温度としては、例えば７００°Ｃが設定される。
【００４７】
この検出部３１の温度維持時に検出部３１から発せられる輻射熱を使用してＣＯ２吸放出材３４の温度を調整してもよい。例えば、ＣＯ２吸放出材３４は、検出部ヒータ３２により昇温された検出部３１からの放熱によって第一の温度域に維持されるようにカバー３３内に配置されていてもよい。このような位置に配置することで、検出部３１からの輻射熱によってＣＯ２吸放出材３４を第一の温度域に維持することができるので、ＣＯ２吸放出材３４にＣＯ２を吸収させるために使用するエネルギを低減させることができる。
【００４８】
図１３は、ＥＣＵ２０がＡ／Ｆセンサ３０のゼロ点学習を実施するために実行するＡ／Ｆセンサ学習制御ルーチンを示している。この制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、エンジン１の停止後、ＣＯ２吸放出材３４が第二の温度域に昇温されるようにＣＯ２吸放出材ヒータ３５の動作を制御し、ＣＯ２吸放出材３４から放出されたＣＯ２によってカバー３３内が満たされたと判断した場合に検出部３１のゼロ点を補正（学習）する。このようにゼロ点を学習することによって、ＥＣＵ２０はゼロ点学習手段として機能する。図１３の制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図１３において図２と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００４９】
図１３の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１においてエンジン１が停止しているか否か判断する。エンジン１が停止していないと判断した場合は、今回のルーチンを終了する。一方、エンジン１が停止していると判断した場合はステップＳ５１に進み、ＥＣＵ２０はＡ／Ｆセンサ３０のゼロ点学習を実行する条件が成立しているか否か判断する。学習条件が成立しているか否かは、例えばＡ／Ｆセンサ３０を動作させた時間、Ａ／Ｆセンサ３０を通過したガス量、又はエンジン１が搭載されている車両の走行距離などに基づいて判断され、これらいずれかの値が所定値を超えた場合に成立していると判断する。学習条件が成立していないと判断した場合は、今回のルーチンを終了する。学習条件が成立していると判断した場合はステップＳ５２に進み、ＥＣＵ２０は吸収済みＣＯ２量が所定の学習許可吸収量以上であるか否か判断する。学習許可吸収量としては、例えばカバー３３内を充満させることが可能なＣＯ２を放出させることが可能な吸収済みＣＯ２量が設定される。なお、吸収済みＣＯ２量は、上述したＥＣＵ２０が実行する他のルーチンにおいて推定された値を使用する。吸収済みＣＯ２量が学習許可吸収量未満であると判断した場合は、今回のルーチンを終了する。
【００５０】
一方、吸収済みＣＯ２量が学習許可吸収量以上であると判断した場合はステップＳ５３に進み、ＥＣＵ２０はＣＯ２吸放出材ヒータ３５の動作を制御してＣＯ２吸放出材３４をＣＯ２放出温度域（第二の温度域）に昇温する。この昇温により、ＣＯ２吸放出材３４からＣＯ２の放出が開始される。続くステップＳ５４においてＥＣＵ２０は、ＣＯ２吸放出材３４からのＣＯ２放出量が学習許可放出量以上であるか否か判断する。学習許可放出量としては、例えばカバー３３内をＣＯ２で充満させるために十分な量のＣＯ２量が設定される。なお、ＣＯ２放出量は、上述したようにＥＣＵ２０が実行する他のルーチンにおいて算出された値を使用する。ＣＯ２放出量が学習許可放出量未満であると判断した場合はステップＳ５３に戻り、ＥＣＵ２０はステップＳ５３及びＳ５４の処理を繰り返す。ＣＯ２放出量が学習許可放出量以上である、即ちカバー３３内がＣＯ２で充満され、検出部３１周辺の酸素濃度がゼロであると判断した場合はステップＳ５５に進み、ＥＣＵ２０はＡ／Ｆセンサ３０のゼロ点学習処理を開始する。ゼロ点学習方法の一例を以下に示す。ＥＣＵ２０は、まずカバー３３内がＣＯ２で充満されている状態におけるＡ／Ｆセンサ３０の検出値（実検出値）を取得する。次にこの実検出値と検出部３１周辺の酸素濃度がゼロである場合にＡ／Ｆセンサ３０から出力されるべき出力値との差分を算出する。ＥＣＵ２０はこの差分をオフセット値としてＲＡＭ内に記憶する。以降は、次のゼロ点学習が実行されるまで、ＥＣＵ２０はＡ／Ｆセンサ３０の出力をこのオフセット値で補正して使用する。なお、ゼロ点学習方法は上述した方法に限定されない。排気通路６に設けられているＡ／Ｆセンサ３０に応じた種々の学習方法によってゼロ点を学習させてよい。
【００５１】
次のステップＳ５６においてＥＣＵ２０は、吸収済みＣＯ２量が学習停止値以下であるか否か判断する。学習停止値としては、例えばカバー３３内を充満させることが可能な量のＣＯ２を放出できない吸収済みＣＯ２量が設定される。吸収済みＣＯ２量が学習停止値より多いと判断した場合はステップＳ５５に戻り、ＥＣＵ２０はステップＳ５５及びＳ５６の処理を繰り返す。一方、吸収済みＣＯ２量が学習停止値以下であると判断した場合はステップＳ５７に進み、ＥＣＵ２０はＡ／Ｆセンサ３０のゼロ点学習処理を終了する。その後、今回のルーチンを終了する。
【００５２】
このように、エンジン1の停止後にカバー３３内をＣＯ２で充満させることで、検出部３１の周辺を酸素及び未燃炭化水素（未燃ＨＣ）の無い状態（ストイキ状態）にすることができる。そのため、Ａ／Ｆセンサ３０のゼロ点学習が実施できるので、空燃比が理論空燃比（ストイキ）近傍におけるＡ／Ｆセンサ３０の検出値の精度を向上させることができる。
【００５３】
図１４は、Ａ／Ｆセンサ学習制御ルーチンの変形例を示している。図１４においてＥＣＵ２０は、ゼロ点補正後、カバー３３が粒子状物質（ｓｏｏｔなど）が酸化除去される温度域に昇温されるようにＣＯ２吸放出材ヒータ３５の動作を制御する。このようにＣＯ２吸放出材ヒータ３５の動作を制御することで、ＥＣＵ２０は粒子状物質除去手段として機能する。図１４の制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図１４において図１３と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５４】
図１４の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、ステップＳ５７まで図１３の制御ルーチンと同様の処理を実施する。ステップＳ５７においてＡ／Ｆセンサ３０のゼロ点学習処理を終了させた後、ステップＳ６１に進み、ＥＣＵ２０はカバー３３に付着したｓｏｏｔなどの粒子状物質を除去する条件が成立しているか否か判断する。除去条件が成立しているか否かは、例えばＡ／Ｆセンサ３０を動作させた時間、エンジン１に供給された燃料量から推定される排気中のｓｏｏｔ量、又はエンジン１が搭載されている車両の走行距離などに基づいて判断され、これらいずれかの値が所定値を超えた場合に成立していると判断する。除去条件が成立していないと判断した場合は、今回のルーチンを終了する。
【００５５】
一方、除去条件が成立していると判断した場合はステップＳ６２に進み、ＥＣＵ２０はカバー３３に付着したｓｏｏｔが酸化除去される温度域（例えば８００°Ｃ以上）までカバー３３が昇温されるようにＣＯ２吸放出材ヒータ３５の動作を継続（ヒータへの通電を継続）させる。また、ｓｏｏｔの酸化が促進されるようにＥＣＵ２０は吸気絞り弁１０及びＥＧＲ弁１５を開弁させるとともにＭＡＴ９を起動し、排気通路６に空気を導入する。次のステップＳ６３においてＥＣＵ２０は、ｓｏｏｔ除去が終了したか否か判断する。ｓｏｏｔ除去が終了したか否かは、例えばカバー３３の温度がｓｏｏｔが酸化除去される温度域に維持された時間に基づいて判断され、この維持時間が所定時間を超えた場合に終了したと判断される。ｓｏｏｔ除去が終了したと判断していないと判断した場合はステップＳ６２に戻り、ＥＣＵ２０はステップＳ６２及びＳ６３の処理を繰り返す。ｓｏｏｔ除去が終了したと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００５６】
このように、カバー３３に付着したｓｏｏｔを除去することで、ｓｏｏｔの堆積によるガス導入孔３３ａの詰まりを防止することができる。そのため、Ａ／Ｆセンサ３０の機能劣化を防止することができる。また、ゼロ点学習に続いてｓｏｏｔ除去を実施することで、ゼロ点学習時にＣＯ２吸放出材３４を昇温するために使用したエネルギを利用してカバー３３をｓｏｏｔが酸化除去される温度域に昇温することができる。そのため、カバー３３の昇温に使用するエネルギを低減することができる。
【００５７】
本発明は、上述した実行形態に限定されることなく、種々の形態にて実行してよい。例えば、本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。排気通路にＣＯ２吸放出材が配置される位置は、ＭＡＴの上流側に限定されない。ＭＡＴの下流側でかつＮＯｘ触媒の上流側の排気通路にＣＯ２吸放出材を配置してもよい。また、ＥＧＲ通路にＣＯ２吸放出材を配置してもよい。これらの位置に配置しても、エンジンの停止後、ＣＯ２吸放出材から放出させたＣＯ２をＮＯｘ触媒に導くことができる。
【００５８】
また、ＭＡＴの代わりに吸気通路に電気モータで駆動可能なスーパーチャージャや、電動コンプレッサが配置されている場合は、エンジンの停止後にこれらの機器を起動して排気通路に空気を導入してもよい。空気を導入する経路はＥＧＲ通路に限定されない。エンジンの吸排気バルブを任意の時期に開閉可能な動弁機構が設けられている場合は、エンジンの停止後に吸気バルブと排気バルブとを開弁させ、気筒内を介して吸気通路から排気通路に空気を導入してもよい。空気を導入するためのエアーインジェクションが排気通路に設けられている場合は、このエアーインジェクションを動作さえて排気通路に空気を導入してもよい。この場合、排気通路に直接空気を導入することができる。このように排気通路に空気を導入することで、電気モータ駆動のスーパーチャージャ、電動コンプレッサ、動弁機構、エアーインジェクションが本発明の空気導入手段として機能する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の排気浄化装置が適用されたディーゼルエンジンの一形態を示す図。
【図２】図１のＥＣＵが実行するＮＯｘ還元ルーチンを示すフローチャート。
【図３】エンジン停止後にＮＯｘ触媒に到達するガス組成の一例を示す図で、（ａ）はＣＯ２吸放出材からＣＯ２の放出がない場合のガス組成の一例を示し、（ｂ）はＣＯ２吸放出材からＣＯ２の放出がある場合のガス組成の一例を示す。
【図４】図２のＮＯｘ還元ルーチンが実行された場合における触媒床温、吸収済みＣＯ２量、ＣＯ２放出量、及びＮＯｘ吸蔵量の時間変化の一例を示す図。
【図５】図１のＥＣＵが実行するＳ再生ルーチンを示すフローチャート。
【図６】図５のＳ再生ルーチンを実行した場合における触媒床温、吸収済みＣＯ２量、ＣＯ２放出量、及びＮＯｘ触媒のＳ被毒量の時間変化の一例を示す図。
【図７】ＮＯｘ還元ルーチンの変形例を示すフローチャート。
【図８】還元剤添加時の排気通路内におけるリッチガスについて示した図で、（ａ）は排気通路内におけるリッチガスの状態の一例を示し、（ｂ）は図７のＮＯｘ還元ルーチンを実行した場合における排気通路内のガス流速及び排気通路に生成されるリッチガスの移動量の時間変化の一例を示す。
【図９】Ｓ再生ルーチンの変形例を示すフローチャート。
【図１０】図１のＥＵＣが実行する触媒昇温制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１１】本発明の排気浄化装置の変形例を示す図。
【図１２】図１１のＡ／Ｆセンサを拡大して示す図。
【図１３】図１１のＥＣＵが実行するＡ／Ｆセンサ学習制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１４】Ａ／Ｆセンサ学習制御ルーチンの変形例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６０】
１  ディーゼルエンジン（内燃機関）
６  排気通路
９  電気モータ付きターボ過給機（空気導入手段）
９ｃ  電気モータ（電動機）
１１  ＣＯ２吸放出材
１２  吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
１３  排気添加弁（還元剤供給手段）
１４  ＥＧＲ通路（空気導入手段）
１６  電気ヒータ（昇温手段）
２０  エンジンコントロールユニット（動作制御手段、触媒機能再生手段、温度取得手段、ＣＯ２吸収量推定手段、到達判断手段）
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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