(57)【要約】【課題】  燃料添加によってＮＯｘ吸蔵還元触媒が過昇温されるのを抑制し、燃料添加の後にＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が高いことが原因でＮＯｘ除去率が低下するのを抑制するようにした内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】  燃料添加手段１２と、燃料添加手段下流の機関排気通路内に配置されたＨＣ吸着酸化触媒４２と、ＨＣ吸着酸化触媒下流に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒４３とを具備していて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化すべきときに燃料添加手段１２から燃料を添加する場合には、添加する燃料の量と共に燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度を制御してＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度が予め定めた上限温度より高くならないようにしつつＮＯｘ吸蔵還元触媒４３に流入する排気ガスの空燃比を予め定めた目標空燃比にすることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置を提供する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中に燃料を添加するための燃料添加手段と、該燃料添加手段下流の機関排気通路内に配置されて排気ガス中に含まれる炭化水素を吸着し且つ酸化するＨＣ吸着酸化触媒と、該ＨＣ吸着酸化触媒下流の機関排気通路内に配置されて流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵したＮＯｘを放出し還元剤が存在すれば放出したＮＯｘを還元して浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒とを具備していて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化すべきときには上記燃料添加手段から燃料を添加し、添加した燃料の一部を上記ＨＣ吸着酸化触媒において酸化させると共にＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比を予め定めた目標空燃比にする内燃機関の排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化すべきときに上記燃料添加手段から燃料を添加する場合には、添加する燃料の量と共に燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度を制御して上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が予め定めた上限温度より高くならないようにしつつ上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比を上記目標空燃比にすることを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化すべきときに、そのときの機関運転状態において上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比を上記目標空燃比にするために必要な量の燃料を上記燃料添加手段から添加した場合に上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が上記上限温度よりも高くなると推定される場合には、燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度が低減されて上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比を上記目標空燃比にするために上記燃料添加手段から添加する必要のある燃料の量が低減されるようになっている、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化すべきときに、そのときの機関運転状態において上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比を上記目標空燃比にするために必要な量の燃料を上記燃料添加手段から添加した場合に上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が上記上限温度よりも高くなると推定される場合には、上記燃料添加手段から添加した場合に上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が上記上限温度以下になると推定される燃料の量が推定されて目標添加燃料量とされると共に該目標添加燃料量の燃料を上記燃料添加手段から添加した場合に上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比が上記目標空燃比になる燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度が推定されて目標酸素濃度とされ、燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度が上記目標酸素濃度へと低減されると共に上記燃料添加手段から上記目標添加燃料量の燃料が添加される、請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記内燃機関は上記機関排気通路から機関吸気通路へと連通する排気再循環通路を具備していて、燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度を低減する場合には上記排気再循環通路を通した排気ガスの再循環が開始される、もしくは上記排気再循環通路を通して再循環される排気ガスの量が増加せしめられる、請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
上記内燃機関は排気ターボチャージャを具備していて、上記排気再循環通路は上記排気ターボチャージャのタービンよりも下流の機関排気通路から上記排気ターボチャージャのコンプレッサよりも上流の機関吸気通路へと連通している、請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度を低減する場合には、上記内燃機関の燃料噴射圧を高圧化する制御と、燃料噴射時期を進角する制御と、筒内流入空気の気流を強化する制御のうちの少なくとも一つが実施される、請求項４または５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】
排気ガス中に含まれるＮＯｘを浄化するために流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵されたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵還元触媒を機関排気通路内に配置した内燃機関が公知である。この内燃機関ではリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときに発生するＮＯｘがＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵される。
【０００３】
ところでこのようなＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いたときにはＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力が飽和する前にＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させる必要があり、この場合ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすればＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させかつ放出したＮＯｘを還元することができる。そこで従来の内燃機関ではＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出するために燃焼室内における空燃比をリッチにするか、またはＮＯｘ吸蔵還元触媒上流の機関排気通路内に燃料を供給してＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにしている。
【０００４】
一方、ＮＯｘ吸蔵還元触媒上流の機関排気通路内に排気ガス中に含まれる炭化水素、即ちＨＣを吸着し且つ酸化するためのＨＣ吸着酸化触媒を配置した内燃機関が公知である（例えば、特許文献１参照）。この内燃機関ではリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときに発生するＨＣはＨＣ吸着酸化触媒に吸着され、このとき発生するＮＯｘはＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵される。
【０００５】
ところでこの内燃機関では、ＨＣ吸着酸化触媒の温度が活性化温度付近、即ち２００℃付近になると吸着されているＨＣの酸化反応が活発となり、その結果排気ガス中の酸素が急激に消費されるために排気ガス中の酸素濃度が急激に低下する。従ってこのときには少量の燃料を追加供給すれば排気ガスの空燃比をリッチにすることができる。そこでこの内燃機関ではＨＣ吸着酸化触媒において十分な量の酸素が消費されているか否かを検出し、ＨＣ吸着酸化触媒において十分な量の酸素が消費されているときに排気ガスの空燃比をリッチにしてＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させるようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−９７２５５号公報
【特許文献２】特開平１１−８１９９１号公報
【特許文献３】特開平１１−５０８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒を使用して排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して除去する場合、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が特定の温度範囲にある場合において排気ガス中から除去されるＮＯｘの割合であるＮＯｘ除去率が高くなる。したがって、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒を使用して排気ガス中のＮＯｘを除去する場合には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度を上記特定温度範囲内に維持することが望ましい。
【０００８】
一方、上述したようなＮＯｘ吸蔵還元触媒上流の機関排気通路内にＨＣ吸着酸化触媒を配置した内燃機関において、ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ還元すべく（すなわち、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするために）ＮＯｘ吸蔵還元触媒上流において排気ガス中に燃料が添加される場合には、添加された燃料の一部がＨＣ吸着酸化触媒において酸化されて排気ガス中の酸素濃度が低減されると共に、酸化反応によって排気ガスの温度が上昇し、結果としてＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が上昇することになる。
【０００９】
このことは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が上記特定温度範囲よりも低い場合には好都合であるが、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が上記特定温度範囲の中の高温側にある場合等には温度上昇によってＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が上記特定温度範囲から外れてしまい、その後にＮＯｘ吸蔵還元触媒によってＮＯｘを吸蔵して除去する場合においてＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が高いことが原因でＮＯｘ除去率が低下しＮＯｘが外部へ放出されてしまう可能性を増してしまう恐れがある。
【００１０】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたもので、その目的は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒上流の機関排気通路内にＨＣ吸着酸化触媒が配置されていて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化すべきときにはＨＣ吸着酸化触媒上流で排気ガス中に燃料が添加され、添加された燃料の一部がＨＣ吸着酸化触媒において酸化される内燃機関の排気浄化装置において、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化するときにＮＯｘ吸蔵還元触媒が過昇温されるのを抑制するようにした内燃機関の排気浄化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【００１２】
請求項１に記載の発明は、排気ガス中に燃料を添加するための燃料添加手段と、該燃料添加手段下流の機関排気通路内に配置されて排気ガス中に含まれる炭化水素を吸着し且つ酸化するＨＣ吸着酸化触媒と、該ＨＣ吸着酸化触媒下流の機関排気通路内に配置されて流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵したＮＯｘを放出し還元剤が存在すれば放出したＮＯｘを還元して浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒とを具備していて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化すべきときには上記燃料添加手段から燃料を添加し、添加した燃料の一部を上記ＨＣ吸着酸化触媒において酸化させると共にＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比を予め定めた目標空燃比にする内燃機関の排気浄化装置において、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化すべきときに上記燃料添加手段から燃料を添加する場合には、添加する燃料の量と共に燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度を制御して上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が予め定めた上限温度より高くならないようにしつつ上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比を上記目標空燃比にすることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【００１３】
上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒を使用して排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して除去する場合、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が特定の温度範囲にある場合に排気ガス中から除去されるＮＯｘの割合であるＮＯｘ除去率が高くなる。したがって、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒を使用して排気ガス中のＮＯｘを除去する場合には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度を上記特定温度範囲内に維持することが望ましい。
【００１４】
一方、上記のようなＮＯｘ吸蔵還元触媒上流の機関排気通路内にＨＣ吸着酸化触媒が配置されていて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化すべきときにはＨＣ吸着酸化触媒上流で排気ガス中に燃料が添加され、添加された燃料の一部がＨＣ吸着酸化触媒において酸化される内燃機関の排気浄化装置においては、添加された燃料の一部がＨＣ吸着酸化触媒において酸化されるため排気ガス中の酸素濃度が低減されると共に、酸化反応によって排気ガスの温度が上昇し、結果としてＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が上昇することになる。
【００１５】
このことは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が上記特定温度範囲よりも低い場合には好都合であるが、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が上記特定温度範囲の中の高温側にある場合等には温度上昇によってＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が上記特定温度範囲から外れてしまい、その後にＮＯｘ吸蔵還元触媒によってＮＯｘを吸蔵して除去する場合においてＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が高いことが原因でＮＯｘ除去率が低下しＮＯｘが外部へ放出されてしまう可能性を増してしまう恐れがある。
【００１６】
これに対し、請求項１に記載の発明では、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化すべきときに上記燃料添加手段から燃料を添加する場合には、添加する燃料の量と共に燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度を制御して上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が予め定めた上限温度より高くならないようにしつつ上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比を上記目標空燃比にするようになっている。このようにすることによって、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化するときにＮＯｘ吸蔵還元触媒が過昇温されるのが抑制される。そしてこの結果、その後にＮＯｘ吸蔵還元触媒によって排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して除去する場合においてＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が高いことが原因でＮＯｘ除去率が低下することが抑制され、ＮＯｘの外部への放出が増加するのを防ぐことができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明では請求項１に記載の発明において、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化すべきときに、そのときの機関運転状態において上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比を上記目標空燃比にするために必要な量の燃料を上記燃料添加手段から添加した場合に上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が上記上限温度よりも高くなると推定される場合には、燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度が低減されて上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比を上記目標空燃比にするために上記燃料添加手段から添加する必要のある燃料の量が低減されるようになっている。
【００１８】
燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度を低減すると、より少ない量の燃料を添加することで上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすることができる。つまり、燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度を低減すると上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比を上記目標空燃比にするために上記燃料添加手段から添加する必要のある燃料の量を低減することができる。そして上記燃料添加手段から添加される燃料の量が低減されると上記ＨＣ吸着酸化触媒で酸化される燃料の量も低減されるためＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度上昇が抑制される。
【００１９】
以上のようなことから、請求項２に記載の発明によっても請求項１に記載の発明と同様、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化するときにＮＯｘ吸蔵還元触媒が過昇温されるのが抑制される。そしてその結果、その後にＮＯｘ吸蔵還元触媒によって排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して除去する場合においてＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が高いことが原因でＮＯｘ除去率が低下することが抑制され、ＮＯｘの外部への放出が増加するのを防ぐことができる。また、上記燃料添加手段から添加される燃料の量が低減されるので燃費悪化の抑制も図ることができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明では請求項１または２に記載の発明において、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化すべきときに、そのときの機関運転状態において上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比を上記目標空燃比にするために必要な量の燃料を上記燃料添加手段から添加した場合に上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が上記上限温度よりも高くなると推定される場合には、上記燃料添加手段から添加した場合に上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が上記上限温度以下になると推定される燃料の量が推定されて目標添加燃料量とされると共に該目標添加燃料量の燃料を上記燃料添加手段から添加した場合に上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比が上記目標空燃比になる燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度が推定されて目標酸素濃度とされ、燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度が上記目標酸素濃度へと低減されると共に上記燃料添加手段から上記目標添加燃料量の燃料が添加されるようになっている。
【００２１】
請求項３に記載の発明によっても請求項２に記載の発明と同様、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化するときにＮＯｘ吸蔵還元触媒が過昇温されるのが抑制される。そしてその結果として、その後にＮＯｘ吸蔵還元触媒によって排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して除去する場合においてＮＯｘ除去率が低下するのが抑制され、ＮＯｘの外部への放出が増加するのを防ぐことができる。また、請求項２に記載の発明と同様、燃費悪化の抑制も図ることができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明では請求項１から３の何れかの発明において、上記内燃機関は上記機関排気通路から機関吸気通路へと連通する排気再循環通路を具備していて、燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度を低減する場合には上記排気再循環通路を通した排気ガスの再循環が開始される、もしくは上記排気再循環通路を通して再循環される排気ガスの量が増加せしめられるようになっている。
請求項４に記載の発明のようにすれば、燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度を容易に低減することができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明では請求項４に記載の発明において、上記内燃機関は排気ターボチャージャを具備していて、上記排気再循環通路は上記排気ターボチャージャのタービンよりも下流の機関排気通路から上記排気ターボチャージャのコンプレッサよりも上流の機関吸気通路へと連通している。
【００２４】
請求項５に記載の発明のようにすれば、排気再循環通路が排気ターボチャージャのタービンよりも上流の機関排気通路から排気ターボチャージャのコンプレッサよりも下流の機関吸気通路へと連通している場合に比べて低温の排気ガスを再循環することが出来るので、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化するときにＮＯｘ吸蔵還元触媒が過昇温されるのをより確実に抑制することが出来る。また、より多量の排気ガスを再循環させることが出来るので燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度をより低くすることが出来る。
【００２５】
請求項６に記載の発明では請求項４または５に記載の発明において、燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度を低減する場合には、上記内燃機関の燃料噴射圧を高圧化する制御と、燃料噴射時期を進角する制御と、筒内流入空気の気流を強化する制御のうちの少なくとも一つが実施されるようになっている。
【００２６】
排気ガスの再循環を開始することによって、もしくは再循環する排気ガスの量を増加せしめることによって燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度を低減すると、燃焼が悪化してスモークの増加やトルク低下等が生じる恐れがある。一方、内燃機関の燃料噴射圧を高圧化すると燃料の霧化が促進されてより良好な燃焼が行われるようになる。また、燃料噴射時期を進角するとより長い混合時間が確保できるため燃料と空気の混合状態が向上されより良好な燃焼が行われるようになる。更に、筒内流入空気の気流を強化すると燃料と空気の混合が促進されて混合状態が向上されより良好な燃焼が行われるようになる。
【００２７】
以上のようなことから、請求項６に記載の発明のようにすれば、排気ガスの再循環を開始することによって、もしくは再循環する排気ガスの量を増加せしめることによって燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度を低減した場合に燃焼が悪化して生ずる恐れのあるスモークの増加やトルク低下等を抑制することが出来る。
【発明の効果】
【００２８】
各請求項に記載の発明は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒上流の機関排気通路内にＨＣ吸着酸化触媒が配置されていて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化すべきときにはＨＣ吸着酸化触媒上流で排気ガス中に燃料が添加され、添加された燃料の一部がＨＣ吸着酸化触媒において酸化される内燃機関の排気浄化装置において、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化するときにＮＯｘ吸蔵還元触媒が過昇温されるのを抑制することができるという共通の効果を奏する。そしてその結果、その後にＮＯｘ吸蔵還元触媒によって排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して除去する場合においてＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が高いことが原因でＮＯｘ除去率が低下することが抑制され、ＮＯｘの外部への放出が増加するのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１に本発明を適用した圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口はエアクリーナ８に連結される。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁９が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置（インタークーラ）１０が配置される。本実施形態では機関冷却水がインタークーラ１０内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【００３０】
一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口は排気管１１に連結される。排気マニホルド５には燃料を排気ガス中に添加するための燃料添加弁１２が取付けられる。本実施形態ではこの燃料は軽油からなる。図１に示されるように排気管１１には排気ガス中の有害成分、特にＮＯｘを浄化するための後処理装置４０が取付けられる。この後処理装置４０では上流側にＨＣ吸着酸化触媒４２が配置され、その下流側にＮＯｘ吸蔵還元触媒４３が配置される。
【００３１】
図１に示されているようにこの内燃機関では、後処理装置４０の下流（より詳細にはＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の下流）の機関排気通路から排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの上流の機関吸気通路へと連通する排気再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１３が設けられており、ＥＧＲ通路１３内には電子制御式ＥＧＲ制御弁１４が配置される。また、ＥＧＲ通路１３周りにはＥＧＲ通路１３内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置（ＥＧＲクーラ）１５が配置される。本実施形態では機関冷却水がＥＧＲクーラ１５内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。なお、他の実施形態においては、ＥＧＲ通路１３が機関排気通路としての排気マニホルド５から機関吸気通路としての吸気マニホルド４へと連通するように設けられていても良い。
【００３２】
一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管１６を介してコモンレール１７に連結される。このコモンレール１７内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１８から燃料が供給され、コモンレール１７内に供給された燃料は各燃料供給管１６を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００３３】
電子制御ユニット２０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス２１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２４、入力ポート２５および出力ポート２６を具備する。図１に示されるようにアクセルペダル３０にはアクセルペダル３０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ３１が接続され、負荷センサ３１の出力電圧は対応するＡＤ変換器２７を介して入力ポート２５に入力される。更に入力ポート２５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ３２が接続される。一方、出力ポート２６は対応する駆動回路２８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁９駆動用ステップモータ、燃料添加弁１２、ＥＧＲ制御弁１４および燃料ポンプ１８に接続される。
【００３４】
次に図１に示されているＨＣ吸着酸化触媒４２について説明する。図２はＨＣ吸着酸化触媒４２の側面断面図を示している。図２に示されるようにＨＣ吸着酸化触媒４２はハニカム構造をなしており、真直ぐに延びる複数個の排気ガス流通路７３を具備する。本実施形態において、このＨＣ吸着酸化触媒４２はゼオライトのような細孔構造をもつ比表面積の大きな材料から構成されており、図２に示すＨＣ吸着酸化触媒７３の基体はゼオライトの一種であるモルデナイトからなる。ＨＣ吸着酸化触媒４２の表面は凹凸した粗い表面形状を呈しており、この粗い表面形状を有する表面上には多数の細孔が形成されていると共に白金Ｐｔからなる貴金属触媒が分散して担持されている。このＨＣ吸着酸化触媒４２は、排気ガス中に含まれる炭化水素、すなわちＨＣを吸着し且つ酸化する作用を有する。
【００３５】
次にＨＣ吸着酸化触媒４２の下流側に配置されているＮＯｘ吸蔵還元触媒４３について説明する。このＮＯｘ吸蔵還元触媒４３は三次元網目構造のモノリス担体或いはペレット状担体上に担持されているか、またはハニカム構造をなすパティキュレートフィルタ上に担持されている。このようにＮＯｘ吸蔵還元触媒４３は種々の担体上に担持させることができるが、以下ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３をパティキュレートフィルタ上に担持した場合について説明する。
【００３６】
図３（Ａ）および（Ｂ）はＮＯｘ吸蔵還元触媒４３を担持したパティキュレートフィルタ４３ａの構造を示している。なお、図３（Ａ）はパティキュレートフィルタ４３ａの正面図を示しており、図３（Ｂ）はパティキュレートフィルタ４３ａの側面断面図を示している。図３（Ａ）および（Ｂ）に示されるようにパティキュレートフィルタ４３ａはハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路６０，６１を具備する。これら排気流通路は下流端が栓６２により閉塞された排気ガス流入通路６０と、上流端が栓６３により閉塞された排気ガス流出通路６１とにより構成される。なお、図３（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓６３を示している。従って排気ガス流入通路６０および排気ガス流出通路６１は薄肉の隔壁６４を介して交互に配置される。言い換えると排気ガス流入通路６０および排気ガス流出通路６１は各排気ガス流入通路６０が４つの排気ガス流出通路６１によって包囲され、各排気ガス流出通路６１が４つの排気ガス流入通路６０によって包囲されるように配置される。
【００３７】
パティキュレートフィルタ４３ａは例えばコージライトのような多孔質材料から形成されており、従って排気ガス流入通路６０内に流入した排気ガスは図３（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔壁６４内を通って隣接する排気ガス流出通路６１内に流出する。
【００３８】
このようにＮＯｘ吸蔵還元触媒４３をパティキュレートフィルタ４３ａ上に担持させた場合には、各排気ガス流入通路６０および各排気ガス流出通路６１の周壁面、即ち各隔壁６４の両側表面上および隔壁６４内の細孔内壁面上には例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、図４（Ａ）および（Ｂ）はこの触媒担体７０の表面部分の断面を図解的に示している。図４（Ａ）および（Ｂ）に示されるように触媒担体７０の表面上には貴金属触媒７１が分散して担持されており、更に触媒担体７０の表面上にはＮＯｘ吸収剤７２の層が形成されている。
【００３９】
本実施形態では貴金属触媒７１として白金Ｐｔが用いられており、ＮＯｘ吸収剤７２を構成する成分としては例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、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が用いられている。
【００４０】
機関吸気通路、燃焼室２およびＮＯｘ吸蔵還元触媒４３上流の排気通路内に供給された空気および燃料（炭化水素）の比を排気ガスの空燃比と称すると、ＮＯｘ吸収剤７２は排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯｘを吸収し、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。
【００４１】
即ち、ＮＯｘ吸収剤７２を構成する成分としてバリウムＢａを用いた場合を例にとって説明すると、排気ガスの空燃比がリーンのとき、即ち排気ガス中の酸素濃度が高いときには排気ガス中に含まれるＮＯは図４（Ａ）に示されるように白金Ｐｔ７１上において酸化されてＮＯ2となり、次いでＮＯｘ吸収剤７２内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ＮＯｘ吸収剤７２内に拡散する。このようにしてＮＯｘがＮＯｘ吸収剤７２内に吸収される。排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔ７１の表面でＮＯ2が生成され、ＮＯｘ吸収剤７２のＮＯｘ吸収能力が飽和しない限りＮＯ2がＮＯｘ吸収剤７２内に吸収されて硝酸イオンＮＯ3-が生成される。
【００４２】
これに対し、排気ガスの空燃比がリッチ或いは理論空燃比にされると排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向（ＮＯ3-→ＮＯ2）に進み、斯くして図４（Ｂ）に示されるようにＮＯｘ吸収剤７２内の硝酸イオンＮＯ3-がＮＯ2の形でＮＯｘ吸収剤７２から放出される。次いで放出されたＮＯｘは排気ガス中に含まれる未燃ＨＣ，ＣＯによって還元され浄化される。すなわち未燃ＨＣ，ＣＯが還元剤として作用してＮＯｘは窒素Ｎ2へと還元される。
【００４３】
このように排気ガスの空燃比がリーンであるとき、即ちリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときには排気ガス中のＮＯｘがＮＯｘ吸収剤７２内に吸収される。しかしながらリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われるとその間にＮＯｘ吸収剤７２のＮＯｘ吸収能力が飽和してしまい、斯くしてＮＯｘ吸収剤７２によりＮＯｘを吸収できなくなってしまう。そこで本実施形態ではＮＯｘ吸収剤７２の吸収能力が飽和する前に燃料添加弁１２から燃料を添加することによって排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによってＮＯｘ吸収剤７２からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化するようにしている。
【００４４】
ところで、上述したようなＮＯｘ吸収剤７２を含むＮＯｘ吸蔵還元触媒４３を使用して排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して除去する場合、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度が特定の温度範囲にある場合において排気ガス中から除去されるＮＯｘの割合であるＮＯｘ除去率（＝（流入排気ガス中のＮＯｘ量−流出排気ガス中のＮＯｘ量）／流入排気ガス中のＮＯｘ量）が高くなる。これは上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度がこの特定温度範囲内にある時に、上述したＮＯｘ吸蔵還元触媒４３によるＮＯｘの吸蔵、放出及び還元というプロセス全体が活性化されるためである。
【００４５】
図５はＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度ＴｃとＮＯｘ吸蔵還元触媒４３によるＮＯｘ除去率Ｌとの関係を示した図の一例であるが、この図によればＮＯｘ吸蔵還元触媒４３によるＮＯｘ除去率ＬはＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃが下限温度Ｔｃｋと上限温度Ｔｃｊとの間の温度範囲Ｘにあるときに良好となる。なおここで、上記下限温度Ｔｃｋは２５０℃から３００℃の間の温度であり、上記上限温度Ｔｃｊは３５０℃から４００℃の間の温度である。
【００４６】
そして、このようにＮＯｘ吸蔵還元触媒４３を使用した場合には特定の温度範囲ＸにおいてＮＯｘの除去率Ｌが高くなるので、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３を使用して排気ガス中のＮＯｘを除去する場合には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度を上記特定温度範囲Ｘ内に維持することが望ましい。
【００４７】
一方、本実施形態のようにＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の上流側にＨＣ吸着酸化触媒４２が配置されている場合において、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３からＮＯｘを放出させ還元すべく（すなわち、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするために）ＨＣ吸着酸化触媒４２の上流に設けられた燃料添加弁１２から排気ガス中に燃料が添加される場合には、添加された燃料の一部がＨＣ吸着酸化触媒４２において酸化される。そしてこれにより排気ガス中の酸素濃度が低減されると共に、酸化反応によって排気ガスの温度が上昇し、結果としてＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃが上昇することになる。
【００４８】
このことは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃが上記特定温度範囲Ｘよりも低い場合、すなわち上記下限温度Ｔｃｋより低い場合には好都合であるが、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃが例えば上記特定温度範囲Ｘの中の高温側にある場合等には上記温度上昇によってＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度Ｔｃが上記特定温度範囲Ｘから外れてしまい、その後に排気ガスの空燃比がリーンとなってＮＯｘ吸蔵還元触媒４３によってＮＯｘを吸蔵して除去する場合においてＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃが高いことが原因でＮＯｘ除去率Ｌが低下しＮＯｘが外部へ放出されてしまう可能性を増してしまう恐れがある。
【００４９】
そこで、本実施形態では以下で説明するような特別な制御を行い、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化するときにＮＯｘ吸蔵還元触媒４３が過昇温されるのを抑制するようにしている。この制御はすなわち、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化すべきときに上記燃料添加弁１２から燃料を添加する場合には、添加する燃料の量と共に燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度を制御して上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃが予め定めた上限温度Ｔｃｊより高くならないようにしつつ上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３に流入する排気ガスの空燃比を目標空燃比（すなわち、予め定めたリッチ空燃比）にするというものである。
【００５０】
以下、この制御について図６を参照しつつ具体的に説明する。図６はこの制御を実施するための制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは電子制御ユニット２０により一定時間毎の割込みによって実施される。
【００５１】
この制御ルーチンがスタートすると、まずステップ１０１においてＮＯｘの放出及び還元を行う要求が有るか否か、すなわち上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化すべきときであるか否かが判定される。つまり例えば、リーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われ、ＮＯｘ吸収剤７２のＮＯｘ吸収能力が飽和に近づいている場合等にはＮＯｘの放出及び還元を行う要求があると判定される。
【００５２】
ステップ１０１においてＮＯｘの放出及び還元を行う要求が無いと判定された場合には本制御ルーチンは終了し、ＮＯｘの放出及び還元を行う要求が有ると判定された場合にはステップ１０３に進む。ステップ１０３ではそのときの機関運転状態における排気ガス温度Ｔｅｘが推定される。この排気ガス温度Ｔｅｘの推定は、例えば排気ガス温度を測定する排気温センサ（図示なし）を機関排気通路（例えば、ＨＣ吸着酸化触媒４２の直上流等）に設けておき、それを用いて行うようにしても良いが、本実施形態では機関運転状態から上記排気ガス温度Ｔｅｘを求めるマップを予め作成しておき、それに基づいて行うようにしている。すなわち例えば機関回転数と、機関回転数及びアクセル踏込み量から定まる要求トルクとに基づいて上記排気ガス温度Ｔｅｘが求められるマップを予め作成しておき、それに基づいて推定するようにする。
【００５３】
ステップ１０３において上記排気ガス温度Ｔｅｘが推定されるとステップ１０５に進む。ステップ１０５ではそのときの機関運転状態において上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３に流入する排気ガスの空燃比を予め定めた目標空燃比（すなわち、予め定めたリッチ空燃比）にするために上記燃料添加弁１２から添加することが必要な燃料の量Ｑａｒが推定される。本実施形態においてこの添加燃料量Ｑａｒの推定は、機関運転状態から上記添加燃料量Ｑａｒを求めるマップを予め作成しておき、それに基づいて行うようにしている。すなわち例えば機関回転数と要求トルクとに基づいて上記添加燃料量Ｑａｒを求めることのできるマップを予め作成しておき、それに基づいて推定するようにする。
【００５４】
ステップ１０５において上記添加燃料量Ｑａｒが推定されるとステップ１０７に進む。ステップ１０７ではそのときの機関運転状態において上記燃料添加弁１２からステップ１０５において求められた上記添加燃料量Ｑａｒの燃料が添加された場合のＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃｆが推定される。本実施形態においてこのＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃｆの推定は、排気ガス温度と、上記燃料添加弁１２から添加される燃料の量と、機関運転状態とから上記温度Ｔｃｆを求めるマップを予め作成しておき、それに基づいて行うようにしている。すなわち、このマップに基づいて、ステップ１０３において求められた上記排気ガス温度Ｔｅｘと、ステップ１０５において求められた上記添加燃料量Ｑａｒと、そのときの機関回転数及び要求トルクとから上記温度Ｔｃｆが推定される。
【００５５】
ステップ１０７において上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃｆが推定されるとステップ１０９に進む。ステップ１０９では、ステップ１０７で推定された上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃｆが予め定めた上限温度Ｔｃｊ以下であるか否かが判定される。なお、ここで判定基準として用いられる上限温度Ｔｃｊは、図５を参照して先に説明した上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３によるＮＯｘ還元浄化率Ｌが良好となる特定温度範囲Ｘの上限温度Ｔｃｊである。
【００５６】
ステップ１０９においてステップ１０７で推定された上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃｆが予め定めた上限温度Ｔｃｊ以下であると判定された場合には、ステップ１１１に進む。ステップ１１１では上記燃料添加弁１２から燃料を添加する燃料添加制御が実施される。そしてこのときの目標添加燃料量はステップ１０５で求められた添加燃料量Ｑａｒである。
【００５７】
すなわち、ステップ１０９においてステップ１０７で推定された上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃｆが予め定めた上限温度Ｔｃｊ以下であると判定される場合は、上記添加燃料量Ｑａｒの燃料を上記燃料添加弁１２から添加しても上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃｆが上記上限温度Ｔｃｊより高くならない場合であり、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃｆが上記特定温度範囲Ｘから外れない場合である。したがって、この場合には、ステップ１０５で求められた添加燃料量Ｑａｒの燃料をそのまま添加することによって上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３に流入する排気ガスの空燃比を予め定めた目標空燃比（すなわち、予め定めたリッチ空燃比）にし、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化するようにする。ステップ１１１で燃料添加制御が実施されると本制御ルーチンは終了する。
【００５８】
一方、ステップ１０９においてステップ１０７で推定された上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃｆが予め定めた上限温度Ｔｃｊより高いと判定された場合には、ステップ１１３に進む。ステップ１１３では上記燃料添加弁１２から添加した場合に上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度が上記上限温度Ｔｃｊ以下になると推定される燃料の量Ｑａｓが推定される。本実施形態においてこの添加燃料量Ｑａｓの推定は、排気ガス温度と、機関運転状態とから上記添加燃料量Ｑａｓを求めるマップを予め作成しておき、それに基づいて行うようにしている。
【００５９】
なおここで、この添加燃料量Ｑａｓは上記燃料添加弁１２から添加した場合に上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度が上記上限温度Ｔｃｊになると推定される燃料の量としても良いし、あるいは上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度が上記上限温度Ｔｃｊよりも所定温度（例えば１０℃）だけ低くなると推定される燃料の量としても良い。
【００６０】
また、この添加燃料量Ｑａｓは、通常は上記添加燃料量Ｑａｒよりも少なくなる。すなわち、ステップ１０９においてステップ１０７で推定された上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃｆが予め定めた上限温度Ｔｃｊより高いと判定される場合は、上記添加燃料量Ｑａｒの燃料を上記燃料添加弁１２から添加すると上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃｆが上記上限温度Ｔｃｊよりも高くなる場合であり、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃｆが上記特定温度範囲Ｘから外れてしまう場合である。したがって、この場合には、ステップ１０５で求められた添加燃料量Ｑａｒよりも少ない燃料量（すなわち、上記添加燃料量Ｑａｓ）の燃料を添加するようにして上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度上昇を抑制し、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃが上記特定温度範囲Ｘから外れないようにする必要があるのである。
【００６１】
ステップ１１３において上記添加燃料量Ｑａｓが推定されるとステップ１１５に進む。ステップ１１５では上記添加燃料量Ｑａｓの燃料を上記燃料添加弁１２から添加した場合に上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３に流入する排気ガスの空燃比が上記目標空燃比（すなわち、予め定めたリッチ空燃比）になるようにする燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度Ｃｏｓが推定される。すなわち、添加燃料量を低減しても上記目標空燃比を実現できるようにするためには燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度を低減する必要があるため、ここで上記添加燃料量Ｑａｓに対応する酸素濃度Ｃｏｓを求めるようにしている。本実施形態においてこの酸素濃度Ｃｏｓの推定は、上記添加燃料量Ｑａｓと、機関運転状態とから上記酸素濃度Ｃｏｓを求めるマップを予め作成しておき、それに基づいて行うようにしている。
【００６２】
ステップ１１５において上記酸素濃度Ｃｏｓが推定されるとステップ１１７に進む。ステップ１１７では燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度を低減する酸素濃度低減制御が実施される。そしてこのときの目標酸素濃度はステップ１１５で求められた上記酸素濃度Ｃｏｓである。なお、本実施形態において上記酸素濃度低減制御は、より具体的には上記ＥＧＲ通路１３を通した排気ガスの再循環を開始する、もしくは上記ＥＧＲ通路１３を通して再循環される排気ガスの量を増加することによって行われる。つまり、ＥＧＲ制御弁１４を制御して燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度が上記酸素濃度Ｃｏｓになるようにする。
【００６３】
ステップ１１７に続いてはステップ１１９に進む。ステップ１１９では、ステップ１１７の酸素濃度低減制御により酸素濃度が低減された排気に同期させて上記燃料添加弁１２から燃料を添加する燃料添加制御が実施される。このときの目標添加燃料量はステップ１１３で求められた添加燃料量Ｑａｓである。
【００６４】
ステップ１１７の酸素濃度低減制御及びステップ１１９の燃料添加制御を実施することにより上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３に流入する排気ガスの空燃比が予め定めた目標空燃比（すなわち、予め定めたリッチ空燃比）にされる。そしてこれにより上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３からＮＯｘが放出され且つ放出されたＮＯｘが還元されて浄化される。また、このときＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃは上記特定温度範囲Ｘ内に維持される（すなわち、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３が過昇温されるのが抑制される）。ステップ１１７及びステップ１１９の制御が実施されると本制御ルーチンは終了する。
【００６５】
以上、説明したように、図６に示した制御ルーチンを実施した場合、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化すべきときに、そのときの機関運転状態において上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３に流入する排気ガスの空燃比を予め定めた目標空燃比にするために必要な量Ｑａｒの燃料を上記燃料添加弁１２から添加した場合に上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃが上記上限温度Ｔｃｊよりも高くなると推定される場合には、上記燃料添加弁１２から添加した場合に上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃが上記上限温度Ｔｃｊ以下になると推定される燃料の量Ｑａｓが推定されて目標添加燃料量とされる。また同時に、同目標添加燃料量Ｑａｓの燃料を上記燃料添加弁１２から添加した場合に上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３に流入する排気ガスの空燃比が上記目標空燃比になる燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度Ｃｏｓが推定されて目標酸素濃度とされる。そして、燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度が上記目標酸素濃度Ｃｏｓへと低減されると共に上記燃料添加弁１２から上記目標添加燃料量の燃料が添加される。
【００６６】
また、図６に示した制御ルーチンを実施した場合、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化すべきときに、そのときの機関運転状態において上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３に流入する排気ガスの空燃比を上記目標空燃比にするために必要な量Ｑａｒの燃料を上記燃料添加弁１２から添加した場合に上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃが上記上限温度Ｔｃｊよりも高くなると推定される場合には、燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度が低減されて上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３に流入する排気ガスの空燃比を上記目標空燃比にするために上記燃料添加弁１２から添加する必要のある燃料の量が低減されるようになっていると言える。
【００６７】
燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度を低減すると、より少ない量の燃料を添加することで上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすることができる。つまり、燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度を低減すると上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３に流入する排気ガスの空燃比を上記目標空燃比にするために上記燃料添加弁１２から添加する必要のある燃料の量を低減することができる。そして上記燃料添加弁１２から添加される燃料の量が低減されると上記ＨＣ吸着酸化触媒４２で酸化される燃料の量も低減されるためＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度上昇が抑制される。
【００６８】
以上のようなことから、本実施形態によれば、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化するときにＮＯｘ吸蔵還元触媒４３が過昇温されるのが抑制される。そしてこの結果、その後にＮＯｘ吸蔵還元触媒４３によって排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して除去する場合においてＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の温度Ｔｃが高いことが原因でＮＯｘ除去率Ｌが低下することが抑制され、ＮＯｘの外部への放出が増加するのを防ぐことができる。また、上記燃料添加弁１２から添加される燃料の量が低減されるので燃費悪化の抑制も図ることができる。
【００６９】
また、本実施形態では上述したように上記ＥＧＲ通路１３が上記排気ターボチャージャ７のタービン７ｂよりも下流の機関排気通路から上記排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａよりも上流の機関吸気通路へと連通するように設けられている。このようにすると、ＥＧＲ通路１３が排気ターボチャージャのタービンよりも上流の機関排気通路から排気ターボチャージャのコンプレッサよりも下流の機関吸気通路へと連通するように設けられている場合、すなわち例えば、排気マニホルド５から吸気マニホルド４へと連通するように設けられている場合に比べて低温の排気ガスを再循環することができ、また再循環された排気ガスがＥＧＲクーラ１５とインタークーラ１０の両方を通ることになるので、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒４３からＮＯｘを放出させ且つ還元して浄化するときに上述した酸素濃度低減制御を実施する場合においてＮＯｘ吸蔵還元触媒４３の過昇温をより確実に抑制することが出来る。また、より多量の排気ガスを再循環させることが出来るので燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度をより低くすることが可能となる。
【００７０】
なお、本発明の他の実施形態においては、上述した酸素濃度低減制御を実施する場合に、内燃機関の燃料噴射圧を高圧化する制御と、燃料噴射時期を進角する制御と、筒内流入空気の気流を強化する制御のうちの少なくとも一つが実施されるようになっていても良い。
【００７１】
すなわち、上述した酸素濃度低減制御を実施する場合、つまり排気ガスの再循環を開始することによって、もしくは再循環する排気ガスの量を増加せしめることによって燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度を低減する場合には、燃焼が悪化してスモークの増加やトルク低下等が生じる恐れがある。一方、燃料ポンプ１８を制御して内燃機関の燃料噴射圧を高圧化すると燃料の霧化が促進されてより良好な燃焼が行われるようになる。また、燃料噴射時期を進角するとより長い混合時間が確保できるため燃料と空気の混合状態が向上されより良好な燃焼が行われるようになる。更に、スワール弁等が設けられている場合に、スワール弁を制御して筒内流入空気の気流を強化すると燃料と空気の混合が促進されて混合状態が向上されより良好な燃焼が行われるようになる。
【００７２】
このようなことから、上記の燃料噴射圧を高圧化する制御、燃料噴射時期を進角する制御、筒内流入空気の気流を強化する制御等を実施すれば、排気ガスの再循環を開始することによって、もしくは再循環する排気ガスの量を増加せしめることによって燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度を低減した場合に燃焼が悪化して生ずる恐れのあるスモークの増加やトルク低下等を抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は、本発明を適用した圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】図２は、ＨＣ吸着酸化触媒の側面断面図である。
【図３】図３は、パティキュレートフィルタの構造を示す図である。
【図４】図４は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。
【図５】図５は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度ＴｃとＮＯｘ吸蔵還元触媒によるＮＯｘ除去率Ｌとの関係を示した図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態において実施される制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
２    燃焼室
３    燃料噴射弁
１１    排気管
１２    燃料添加弁
１３    排気再循環通路（ＥＧＲ通路）
４２    ＨＣ吸着酸化触媒
４３    ＮＯｘ吸蔵還元触媒
【図１】
2006336589.tif 000003
【図２】
2006336589.tif 000004
【図３】
2006336589.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006336589.tif 000007
【図６】
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