(57)【要約】【課題】被浄化物質の吸蔵時及び還元時において、吸蔵還元触媒から未浄化の被浄化物質が放出される可能性を低くすることができる排気浄化システムを提供する。【解決手段】排気浄化システム１は、吸蔵還元触媒２、燃料噴射装置３、吸蔵還元触媒２の入口側に配置された第１濃度検出センサ４Ａ、吸蔵還元触媒２の出口側に配置された第２濃度検出センサ４Ｂ及び制御装置５を備える。制御装置５の吸着率算出部５１は、第１濃度検出センサ４Ａによって検出されるＮＯｘの濃度をＸ１、及び第２濃度検出センサ４Ｂによって検出されるＮＯｘの濃度をＸ２としたとき、（Ｘ１−Ｘ２）／Ｘ１に基づく吸着率を逐次算出する。制御装置５の還元操作部５２は、吸着率算出部５１によって逐次算出される吸着率が、所定の基準吸着率以下になったときに、燃料噴射装置３を操作して、排気通路７１への還元剤の供給を開始する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（６）の排気通路（７１）に配置され、前記排気通路を流れる排気ガス（Ｇ）に含まれるＮＯｘ又はＳＯｘである被浄化物質の吸蔵及び吸蔵した前記被浄化物質の還元を行うための吸蔵還元触媒（２）と、
前記吸蔵還元触媒における前記被浄化物質の還元を行う際に、前記排気通路における、前記吸蔵還元触媒が配置された位置よりも、前記排気ガスの流れの上流側の位置へ還元剤を供給する燃料噴射手段（３）と、
前記排気通路における、前記吸蔵還元触媒が配置された位置よりも、前記排気ガスの流れの上流側の位置における前記被浄化物質の濃度を検出する第１濃度検出センサ（４Ａ）と、
前記排気通路における、前記吸蔵還元触媒が配置された位置よりも、前記排気ガスの流れの下流側の位置における前記被浄化物質の濃度を検出する第２濃度検出センサ（４Ｂ）と、
第１濃度検出センサ及び第２濃度検出センサから入力信号を受信するとともに、前記燃料噴射手段へ出力信号を送信する制御装置（５）と、を備え、
前記制御装置は、
前記第１濃度検出センサによって検出される前記被浄化物質の濃度をＸ１、及び前記第２濃度検出センサによって検出される前記被浄化物質の濃度をＸ２としたとき、（Ｘ１−Ｘ２）／Ｘ１に基づく吸着率（Ｙ）を逐次算出する吸着率算出部（５１）と、
前記吸着率算出部によって逐次算出される吸着率が、所定の基準吸着率（Ｙ１）以下になったときに、前記燃料噴射手段を操作して、前記排気通路への前記還元剤の供給を開始する還元操作部（５２）と、を有する、排気浄化システム。
【請求項２】
前記排気浄化システムは、前記排気通路における前記排気ガスの温度を測定又は推測する温度検知手段（４２）、及び前記排気通路における前記排気ガスの流量を測定又は推測する流量検知手段のうちの少なくとも一つをさらに備え、
前記制御装置は、前記排気ガスの温度及び前記排気ガスの流量のうちの少なくとも一つに基づいて、前記吸着率又は前記基準吸着率を補正する吸着率補正部（５３）をさらに備える、請求項１に記載の排気浄化システム。
【請求項３】
内燃機関（６）の排気通路（７１）に配置され、前記排気通路を流れる排気ガス（Ｇ）に含まれるＮＯｘ又はＳＯｘである被浄化物質の吸蔵及び吸蔵した前記被浄化物質の還元を行うための吸蔵還元触媒（２）と、
前記吸蔵還元触媒における前記被浄化物質の還元を行う際に、前記排気通路における、前記吸蔵還元触媒が配置された位置よりも、前記排気ガスの流れの上流側の位置へ還元剤を供給する燃料噴射手段（３）と、
前記排気通路における、前記吸蔵還元触媒が配置された位置よりも、前記排気ガスの流れの上流側の位置における前記被浄化物質の濃度を検出する第１濃度検出センサ（４Ａ）と、
前記排気通路における、前記吸蔵還元触媒が配置された位置よりも、前記排気ガスの流れの下流側の位置における前記被浄化物質の濃度を検出する第２濃度検出センサ（４Ｂ）と、
第１濃度検出センサ及び第２濃度検出センサから入力信号を受信するとともに、前記燃料噴射手段へ出力信号を送信する制御装置（５）と、を備え、
前記制御装置は、
前記第１濃度検出センサによって検出される前記被浄化物質の濃度をＸ１、及び前記第２濃度検出センサによって検出される前記被浄化物質の濃度をＸ２としたとき、（Ｘ１−Ｘ２）／Ｘ１に基づく吸着率（Ｙ）を逐次算出する吸着率算出部（５１）と、
前記吸着率と、前記吸蔵還元触媒における、前記排気ガスの流れ方向の全長に対する、前記吸蔵還元触媒の下流端から半分以下の長さの範囲内における被浄化物質の吸着量（Ｚ）との関係として求められた関係マップ（Ｍ）が記憶されたマップ記憶部（５４）と、
前記吸着率算出部によって逐次算出される吸着率を、前記関係マップに照合して得られる前記吸着量が、所定の基準吸着量（Ｚ１）以上になったときに、前記燃料噴射手段を操作して、前記排気通路への前記還元剤の供給を開始する還元操作部（５２）と、を有する、排気浄化システム。
【請求項４】
前記排気浄化システムは、前記排気通路における前記排気ガスの温度を測定又は推測する温度検知手段、及び前記排気通路における前記排気ガスの流量を測定又は推測する流量検知手段のうちの少なくとも一つをさらに備え、
前記制御装置は、前記排気ガスの温度及び前記排気ガスの流量のうちの少なくとも一つに基づいて、前記吸着量又は前記基準吸着量を補正する吸着量補正部をさらに備える、請求項３に記載の排気浄化システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記内燃機関の起動中において、前記還元操作部によって、前記排気通路への前記還元剤の供給が繰り返し行われる際に、前記排気通路への前記還元剤の供給が開始された時点から、前記排気通路への前記還元剤の供給が次に開始される時点までの時間間隔（ｔ）を測定する時間間隔測定部（５５）と、
前記時間間隔が所定の基準時間間隔（ｔ１）以下になったときに、前記吸蔵還元触媒に劣化が生じたことを検出する劣化検出部（５６）と、を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項６】
前記燃料噴射手段は、前記内燃機関における燃料噴射装置によって構成され、
前記還元剤は、空燃比が理論空燃比よりも燃料リッチ側にある状態の前記内燃機関から前記排気通路に排気される未燃ガスによって構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項７】
前記排気通路における、前記吸蔵還元触媒が配置された位置よりも、前記排気ガスの流れの上流側の位置には、三元触媒（２５）が配置されており、
前記第１濃度検出センサは、前記排気通路における、前記三元触媒の配置位置と前記吸蔵還元触媒の配置位置との間に配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスに含まれる被浄化物質を浄化する排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において燃焼が行われた後の排気ガスが流れる排気通路には、排気ガスに含まれるＮＯｘ、ＳＯｘ等の被浄化物質を吸蔵して還元するための吸蔵還元触媒を配置することが行われている。また、吸蔵還元触媒における被浄化物質の吸蔵量が所定の吸蔵量になったときには、内燃機関の空燃比を燃料リッチ側にし、内燃機関から排気通路へ排気される排気ガス中の未燃ガスを利用して、吸蔵還元触媒に吸蔵された被浄化物質を還元することが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１の内燃機関の排気ガス浄化システムは、リーンＮＯｘトラップ触媒装置、及びリーンＮＯｘトラップ触媒装置のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためにリッチ制御を行う制御装置を備える。この排気ガス浄化システムにおいては、内燃機関から排出される単位時間当たりのＮＯｘの排出量を算出し、このＮＯｘの排出量に基づいてリッチ待ち時間閾値を設定する。そして、内燃機関の燃焼運転を行う際の種々の経過時間がリッチ待ち時間閾値以上になったときに、内燃機関におけるリッチ制御を行って、リーンＮＯｘトラップ触媒装置のＮＯｘ吸蔵能力を回復している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１５１１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の排気浄化システムにおいては、被浄化物質の排出量、又は吸蔵還元触媒に吸蔵された被浄化物質の全体の吸蔵量を推定して、この推定量が所定量になったときに、吸蔵還元触媒へ未燃ガス等の還元剤を供給し、吸蔵還元触媒に吸蔵された被浄化物質を還元している。しかし、発明者らの鋭意研究の結果、この被浄化物質の排出量又は被浄化物質の吸蔵量に着目した制御の仕方によっては、吸蔵還元触媒から放出される未浄化の被浄化物質の量を抑えることが難しいことが分かった。
【０００６】
具体的には、吸蔵還元触媒においては、被浄化物質の吸蔵量に分布が生じ、排気ガスの流れの上流側に位置する部位ほど、被浄化物質が多く吸蔵されることが分かった。そして、内燃機関の燃焼運転時において、時間の経過とともに吸蔵還元触媒の上流側部位から先に被浄化物質が吸蔵されていき、吸蔵還元触媒の下流側部位において、被浄化物質の吸蔵が始まる頃には、既に、吸蔵還元触媒から未浄化の被浄化物質が放出されやすい状態が形成されることが分かった。
【０００７】
この吸蔵還元触媒から未浄化の被浄化物質が放出されやすい理由の一つは、吸蔵還元触媒へ還元剤が供給されたときには、吸蔵還元触媒に吸蔵された被浄化物質は、その吸蔵部位よりも下流側に位置する部位を通過する際に還元されるためであると考えられる。そのため、吸蔵還元触媒の下流側部位には、被浄化物質が還元されるために、被浄化物質の吸蔵量が少ない十分な吸蔵スペース（空きスペース）が必要であることが分かった。
【０００８】
また、吸蔵還元触媒から未浄化の被浄化物質が放出されやすい他の理由は、吸蔵還元触媒の下流側部位に吸蔵された被浄化物質は、無害な物質に還元される際に吸蔵還元触媒を通過する距離が短く、還元される前に放出されるためであると考えられる。そのため、吸蔵還元触媒の下流側部位に被浄化物質が吸蔵される量が少ないうちに、吸蔵還元触媒における被浄化物質を還元することが有効であることが分かった。
【０００９】
吸蔵還元触媒の下流側部位に、被浄化物質の吸蔵量が少ない十分な空きスペースがない場合には、還元処理時において、被浄化物質が還元剤によって十分に還元されず、この被浄化物質が吸蔵還元触媒から未浄化のまま放出されるおそれがある。そのため、吸蔵還元触媒から放出される未浄化の被浄化物質の量を少なく抑えるためには、吸蔵還元触媒における被浄化物質の全体の吸蔵量等の絶対量に基づいて、還元剤を供給するタイミングを決定するのでは不十分であることが分かった。そして、吸蔵還元触媒から放出される未浄化の被浄化物質の量を少なく抑えるためには、吸蔵還元触媒において逐次変化する被浄化物質の吸蔵能力を示す尺度に基づいて、還元剤を供給するタイミングを決定することが有効であることが分かった。
【００１０】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、被浄化物質の吸蔵時及び還元時において、吸蔵還元触媒から未浄化の被浄化物質が放出される可能性を低くすることができる排気浄化システムを提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、内燃機関（６）の排気通路（７１）に配置され、前記排気通路を流れる排気ガス（Ｇ）に含まれるＮＯｘ又はＳＯｘである被浄化物質の吸蔵及び吸蔵した前記被浄化物質の還元を行うための吸蔵還元触媒（２）と、
前記吸蔵還元触媒における前記被浄化物質の還元を行う際に、前記排気通路における、前記吸蔵還元触媒が配置された位置よりも、前記排気ガスの流れの上流側の位置へ還元剤を供給する燃料噴射手段（３）と、
前記排気通路における、前記吸蔵還元触媒が配置された位置よりも、前記排気ガスの流れの上流側の位置における前記被浄化物質の濃度を検出する第１濃度検出センサ（４Ａ）と、
前記排気通路における、前記吸蔵還元触媒が配置された位置よりも、前記排気ガスの流れの下流側の位置における前記被浄化物質の濃度を検出する第２濃度検出センサ（４Ｂ）と、
第１濃度検出センサ及び第２濃度検出センサから入力信号を受信するとともに、前記燃料噴射手段へ出力信号を送信する制御装置（５）と、を備え、
前記制御装置は、
前記第１濃度検出センサによって検出される前記被浄化物質の濃度をＸ１、及び前記第２濃度検出センサによって検出される前記被浄化物質の濃度をＸ２としたとき、（Ｘ１−Ｘ２）／Ｘ１に基づく吸着率（Ｙ）を逐次算出する吸着率算出部（５１）と、
前記吸着率算出部によって逐次算出される吸着率が、所定の基準吸着率（Ｙ１）以下になったときに、前記燃料噴射手段を操作して、前記排気通路への前記還元剤の供給を開始する還元操作部（５２）と、を有する、排気浄化システムにある。
【００１２】
本発明の他の態様は、内燃機関（６）の排気通路（７１）に配置され、前記排気通路を流れる排気ガス（Ｇ）に含まれるＮＯｘ又はＳＯｘである被浄化物質の吸蔵及び吸蔵した前記被浄化物質の還元を行うための吸蔵還元触媒（２）と、
前記吸蔵還元触媒における前記被浄化物質の還元を行う際に、前記排気通路における、前記吸蔵還元触媒が配置された位置よりも、前記排気ガスの流れの上流側の位置へ還元剤を供給する燃料噴射手段（３）と、
前記排気通路における、前記吸蔵還元触媒が配置された位置よりも、前記排気ガスの流れの上流側の位置における前記被浄化物質の濃度を検出する第１濃度検出センサ（４Ａ）と、
前記排気通路における、前記吸蔵還元触媒が配置された位置よりも、前記排気ガスの流れの下流側の位置における前記被浄化物質の濃度を検出する第２濃度検出センサ（４Ｂ）と、
第１濃度検出センサ及び第２濃度検出センサから入力信号を受信するとともに、前記燃料噴射手段へ出力信号を送信する制御装置（５）と、を備え、
前記制御装置は、
前記第１濃度検出センサによって検出される前記被浄化物質の濃度をＸ１、及び前記第２濃度検出センサによって検出される前記被浄化物質の濃度をＸ２としたとき、（Ｘ１−Ｘ２）／Ｘ１に基づく吸着率（Ｙ）を逐次算出する吸着率算出部（５１）と、
前記吸着率と、前記吸蔵還元触媒における、前記排気ガスの流れ方向の全長に対する、前記吸蔵還元触媒の下流端から半分以下の長さの範囲内における被浄化物質の吸着量（Ｚ）との関係として求められた関係マップ（Ｍ）が記憶されたマップ記憶部（５４）と、
前記吸着率算出部によって逐次算出される吸着率を、前記関係マップに照合して得られる前記吸着量が、所定の基準吸着量（Ｚ１）以上になったときに、前記燃料噴射手段を操作して、前記排気通路への前記還元剤の供給を開始する還元操作部（５２）と、を有する、排気浄化システムにある。
【発明の効果】
【００１３】
（一態様の排気浄化システム）
前記一態様の排気浄化システムにおいては、第１濃度検出センサ及び第２濃度検出センサの２つの濃度検出センサを利用し、制御装置の吸着率算出部によって、吸蔵還元触媒の逐次変化する（リアルタイムな）吸蔵能力を示す吸着率を算出する。吸着率は、２つの濃度検出センサによって検出される被浄化物質の濃度の差に基づいており、逐次変化する被浄化物質の濃度の差を示すものである。
【００１４】
また、制御装置の還元操作部は、吸着率が、未浄化の被浄化物質の放出を防ぐための基準吸着率以下になったときに、排気通路へ還元剤の供給を開始する。そして、吸蔵還元触媒の逐次変化する吸蔵能力を監視することにより、吸蔵還元触媒の下流側部位に被浄化物質が吸蔵される量が少ないうちに、還元剤の供給を開始することが容易になる。そのため、吸蔵還元触媒に被浄化物質が吸蔵される際に、吸蔵還元触媒から未浄化の被浄化物質が放出される可能性を低くすることができる。あるいは、この際に、吸蔵還元触媒から放出される未浄化の被浄化物質の量を少なく抑えることができる。
【００１５】
また、吸蔵還元触媒の逐次変化する吸蔵能力を示す吸着率に基づいて還元剤を排気通路へ供給するタイミングを決定することにより、吸蔵還元触媒の下流側部位に、被浄化物質の吸蔵量が少ない十分な吸蔵スペース（空きスペース）が残された状態で、還元剤による被浄化物質の還元を開始することができる。これにより、吸蔵還元触媒に吸蔵された被浄化物質は、還元剤とともに吸蔵スペースを通過しながら還元剤によって還元される。そのため、還元剤によって被浄化物質が還元される際に、吸蔵還元触媒から未浄化の被浄化物質が放出される可能性を低くすることができる。あるいは、この際に、吸蔵還元触媒から放出される未浄化の被浄化物質の量を少なく抑えることができる。
【００１６】
それ故、前記一態様の排気浄化システムによれば、被浄化物質の吸蔵時及び還元時において、吸蔵還元触媒から未浄化の被浄化物質が放出される可能性を低くすることができる。
【００１７】
（他の態様の排気浄化システム）
前記他の態様の排気浄化システムにおいては、制御装置に、吸着率と、吸蔵還元触媒の下流端から半分以下の長さの範囲内（以下、下流側範囲内ということがある。）における被浄化物質の吸着量との関係マップが記憶されたマップ記憶部を構築している。関係マップは、制御前の準備時において、吸着率と、下流側範囲内における被浄化物質の吸着量との関係を、実測、シミュレーション等を行って求めたものである。
【００１８】
そして、還元操作部は、吸着率算出部によって逐次算出される吸着率を、関係マップに逐次照合して、下流側範囲内における被浄化物質の吸着量を監視し、この吸着量が所定の基準吸着量以上になったときに、還元剤の供給を開始する。これにより、未浄化の被浄化物質が放出される可能性に特に影響する、下流側範囲内における被浄化物質の吸着量に基づいて、還元剤を排気通路へ供給するタイミングを決定することができる。そして、下流側範囲内に、被浄化物質の吸蔵量が少ない十分な吸蔵スペース（空きスペース）が残された状態で、還元剤による被浄化物質の還元を開始することができる。そのため、他の態様の排気浄化システムにおいても、一態様の排気浄化システムと同様の作用効果を得ることができる。
【００１９】
それ故、前記他の態様の排気浄化システムによっても、被浄化物質の吸蔵時及び還元時において、吸蔵還元触媒から未浄化の被浄化物質が放出される可能性を低くすることができる。
【００２０】
なお、本発明の一態様及び他の態様において示す各構成要素のカッコ書きの符号は、実施形態における図中の符号との対応関係を示すが、各構成要素を実施形態の内容のみに限定するものではない。
【００２１】
また、一態様の排気浄化システムにおける「吸着率」及び「基準吸着率」の「吸着」、及び他の態様の排気浄化システムにおける「吸着量」及び「基準吸着量」の「吸着」が示す意味は、吸蔵還元触媒に蓄えられるという意味で「吸蔵」が示す意味と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１にかかる、排気浄化システムを示す構成図。
【図２】実施形態１にかかる、排気通路に配置された吸蔵還元触媒を示す説明図。
【図３】実施形態１にかかる、（ａ）吸蔵還元触媒の各部位におけるＮＯｘの吸着量の時間的変化、（ｂ）吸蔵還元触媒におけるＮＯｘの吸着率の時間的変化を示すグラフ。
【図４】実施形態１にかかる、（ａ）吸蔵還元触媒の入口におけるＮＯｘの濃度の時間的変化、（ｂ）吸蔵還元触媒の出口におけるＮＯｘの濃度の時間的変化を示すグラフ。
【図５】実施形態１にかかる、排気浄化システムの制御動作を示すフローチャート。
【図６】実施形態２にかかる、排気浄化システムを示す構成図。
【図７】実施形態２にかかる、吸蔵還元触媒の部位と、排気ガスの温度が変化したときのＮＯｘの吸着量との関係を示すグラフ。
【図８】実施形態２にかかる、排気浄化システムの制御動作を示すフローチャート。
【図９】実施形態２にかかる、吸蔵還元触媒の部位と、排気ガスの流量が変化したときのＮＯｘの吸着量との関係を示すグラフ。
【図１０】実施形態３にかかる、吸着率と、吸蔵還元触媒の下流側部位におけるＮＯｘの吸着量との関係マップを示すグラフ。
【図１１】実施形態３にかかる、排気浄化システムの制御動作を示すフローチャート。
【図１２】実施形態４にかかる、時間間隔とＮＯｘの浄化性能との関係を示すグラフ。
【図１３】実施形態４にかかる、排気浄化システムの制御動作を示すフローチャート。
【図１４】その他の実施形態にかかる、排気浄化システムを示す構成図。
【図１５】その他の実施形態にかかる、他の排気浄化システムを示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
前述した排気浄化システムにかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
本形態の排気浄化システム１は、図１に示すように、吸蔵還元触媒２、燃料噴射手段としての燃料噴射装置３、第１濃度検出センサ４Ａ、第２濃度検出センサ４Ｂ及び制御装置５を備える。吸蔵還元触媒２は、内燃機関としてのエンジン６の排気通路７１に配置されており、排気通路７１を流れる排気ガスＧに含まれる被浄化物質としてのＮＯｘの吸蔵及び吸蔵したＮＯｘの還元を行うためのものである。燃料噴射装置３は、吸蔵還元触媒２におけるＮＯｘの還元を行う際に、排気通路７１における、吸蔵還元触媒２が配置された位置よりも、排気ガスＧの流れの上流側の位置へ還元剤を供給するものである。
【００２４】
第１濃度検出センサ４Ａは、排気通路７１における、吸蔵還元触媒２が配置された位置よりも、排気ガスＧの流れの上流側の位置におけるＮＯｘの濃度を検出するものである。第２濃度検出センサ４Ｂは、排気通路７１における、吸蔵還元触媒２が配置された位置よりも、排気ガスＧの流れの下流側の位置におけるＮＯｘの濃度を検出するものである。制御装置５は、第１濃度検出センサ４Ａ及び第２濃度検出センサ４Ｂから入力信号を受信するとともに、燃料噴射装置３へ出力信号を送信するよう構成されている。
【００２５】
制御装置５は、吸着率算出部５１及び還元操作部５２を有する。吸着率算出部５１は、第１濃度検出センサ４Ａによって検出されるＮＯｘの濃度をＸ１、及び第２濃度検出センサ４Ｂによって検出されるＮＯｘの濃度をＸ２としたとき、（Ｘ１−Ｘ２）／Ｘ１に基づく吸着率Ｙを逐次算出する制御プログラムである。還元操作部５２は、吸着率算出部５１によって逐次算出される吸着率Ｙが、所定の基準吸着率Ｙ１以下になったときに、燃料噴射装置３を操作して、排気通路７１への還元剤の供給を開始する制御プログラムである。
【００２６】
以下に、本形態の排気浄化システム１について詳説する。
（排気浄化システム１）
本形態の排気浄化システム１は、車両に搭載されるものであり、車両のエンジン６から排気される排気ガスＧの浄化を行うものである。排気浄化システム１の制御装置５は、車両の、コンピュータを用いた電子制御装置（ＥＣＵ）によって構築されている。排気浄化システム１の制御装置５は、エンジン６の電子制御装置に構築することができ、エンジン６の電子制御装置とは別の電子制御装置に構築することもできる。
【００２７】
本形態の被浄化物質はＮＯｘ（窒素酸化物）であり、吸蔵還元触媒２は、有害物質であるＮＯ、ＮＯ2、Ｎ2Ｏ等のＮＯｘを吸蔵し、ＮＯｘを無害なＮ2（窒素）に還元して浄化するものである。また、本形態の燃料噴射手段は、エンジン６における燃料噴射装置（インジェクター）３によって構成されている。燃料噴射装置３は、図１においては簡略化して示すが、エンジン６の各気筒にそれぞれ設けられたものとすることができる。
【００２８】
本形態のエンジン６は、自然着火によって燃焼を行うディーゼルエンジンであり、ディーゼルエンジンにおいては、燃料噴射装置３から噴射された燃料（軽油）が空気と混合されて燃焼する。吸蔵還元触媒２に供給される還元剤は、空燃比を理論空燃比よりも燃料リッチ側にしてエンジン６における燃焼運転を行ったときに、エンジン６から排気通路７１に排気される排気ガスＧに含まれる未燃ガスによって構成される。未燃ガス中には、還元剤となるＣＯ（一酸化炭素）、Ｈ2（水素）、ＨＣ（炭化水素）等が含まれている。未燃ガスが、有害物質であるＮＯｘと反応することにより、ＮＯｘが無害なＮ2（窒素）に還元・浄化される。
【００２９】
燃料噴射手段を、エンジン６における燃料噴射装置３によって構成することにより、排気浄化システム１の構成を簡単にすることができる。また、燃料噴射手段は、排気通路７１に別途設けられた燃料供給装置としてもよい。この場合には、エンジン６における燃焼運転の状況に拘わらず、エンジン６における燃焼運転と独立して還元剤を排気通路７１へ供給することができる。
【００３０】
エンジン６は、複数の気筒を有するレシプロエンジンの他、ロータリーエンジン等の種々のエンジンとすることができる。また、エンジン６は、点火コイルによって着火されて燃焼を行うガソリンエンジンとすることもできる。
【００３１】
吸蔵還元触媒２は、複数の孔を有するハニカム状等に形成されたセラミックス（金属酸化物）の担持体に、ＮＯｘの吸蔵を促進する物質、ＮＯｘの還元反応を促進する触媒としての貴金属、酸素を放出する機能を有する酸化セリウム（セリア、ＣｅＯ2）等が担持されたものである。吸蔵還元触媒２は、排気通路７１内に配置された、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯの有害物質を浄化する三元触媒２５と併用される。
【００３２】
図１に示すように、エンジン６には、燃焼後の排気ガスＧが流れる排気管７が接続されており、排気管７の排気通路７１には、排気ガスＧの流れの上流側から順に三元触媒２５及び吸蔵還元触媒２が配置されている。排気通路７１における、三元触媒２５が配置された位置よりも上流側の位置には、エンジン６における空燃比を検出するための空燃比センサ４１が配置されている。吸蔵還元触媒２を三元触媒２５と併用することにより、吸蔵還元触媒２は、三元触媒２５によって浄化しきれなかったＮＯｘを吸蔵し還元することができる。
【００３３】
第１濃度検出センサ４Ａの検知部は、排気通路７１における、吸蔵還元触媒２の入口側の位置であって、排気通路７１における、三元触媒２５と吸蔵還元触媒２との間の位置に配置されている。第２濃度検出センサ４Ｂの検知部は、排気通路７１における、吸蔵還元触媒２の出口側の位置に配置されている。第１濃度検出センサ４Ａ、第２濃度検出センサ４Ｂ、空燃比センサ４１等は、排気管７に取り付けられている。そして、排気通路７１内には、各センサ４Ａ，４Ｂ，４１等における、排気ガスＧに晒される検知部が配置される。以降の実施形態においても同様である。
【００３４】
空燃比センサ４１は、酸素のイオンを伝導させる性質を有する固体電解質体と、固体電解質体に設けられた一対の電極と、一対の電極に電圧を印加する手段と、一対の電極間に生じるイオン電流を検出する手段とを有するものである。そして、空燃比センサ４１は、排気ガスＧに含まれる酸素濃度の変化を受けて一対の電極間に生じるイオン電流の大きさ及び方向によって、エンジン６の空燃比を、燃料リッチ側及び燃料リーン側において定量的に求める。また、制御装置５においては、空燃比センサ４１による空燃比のフィードバックを受けて、エンジン６の空燃比を目標とする空燃比に制御する空燃比制御が行われる。
【００３５】
各濃度検出センサ４Ａ，４Ｂは、酸素のイオンを伝導させる性質を有する固体電解質体と、固体電解質体に設けられた一対の第１電極と、一対の第１電極に電圧を印加する手段と、固体電解質体に設けられた一対の第２電極と、一対の第２電極間に生じるイオン電流を検出する手段とを有するものである。そして、各濃度検出センサ４Ａ，４Ｂは、一対の第１電極によって、排気ガスＧ中の酸素を除去し、一対の第２電極によって、酸素が除去された後の排気ガスＧにおけるＮＯｘの濃度を求める。一対の第２電極間には、ＮＯｘの濃度の変化を受けてイオン電流が生じ、このイオン電流の大きさの変化によってＮＯｘの濃度が求められる。
【００３６】
吸蔵還元触媒２における複数の孔は、排気通路７１における排気ガスＧの流れの方向に沿って配置されている。発明者らの知見により、吸蔵還元触媒２における被浄化物質としてのＮＯｘの吸着量（吸蔵量）は、排気ガスＧの流れの上流側に位置する部位ほど多くなることが分かっている。本形態においては、吸蔵還元触媒２を、排気ガスＧの流れの方向に沿って上流側から下流側に向けて４等分したときに、４つの触媒部位（触媒領域）Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４におけるＮＯｘの吸着量の時間的変化を、コンピュータのシミュレーションを行って求めている。また、このときのＮＯｘの吸着率Ｙの時間的変化も、コンピュータのシミュレーションを行って求めている。
【００３７】
図２には、吸蔵還元触媒２の４つの触媒部位Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４にＮＯｘが吸蔵される状態を模式的に示す。同図においては、吸蔵還元触媒２にＮＯｘが吸蔵された部位を符号Ｎで示し、ＮＯｘがまだ吸蔵されていない部位を符号Ｓで示す。同図は、ＮＯｘが吸蔵還元触媒２の上流側から先に吸蔵されていく状態を示すイメージ図であり、実際のＮＯｘの吸蔵状態とは異なる。実際には、上流側に位置する触媒部位Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ほどＮＯｘの吸蔵量が多くなる。
【００３８】
図３（ａ）には、４つの触媒部位Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４、及び吸蔵還元触媒２の全体ＰにおけるＮＯｘの吸着量の時間的変化を示す。同図においては、上流側に位置する触媒部位から順に、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の符号を付して示す。同図に示すように、４つの触媒部位Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４における吸着量の増加速度は、上流側に位置する触媒部位ほど速くなっている。そして、上流側に位置する触媒部位ほど、より早い時期に多くのＮＯｘが吸着（吸蔵）される。
【００３９】
制御装置５の吸着率算出部５１は、第１濃度検出センサ４ＡによるＮＯｘの濃度と、第２濃度検出センサ４ＢによるＮＯｘの濃度との差を逐次算出するものである。各濃度検出センサ４Ａ，４ＢによるＮＯｘの濃度は、検出精度のばらつきを考慮して、複数回検出された濃度の値の平均値等としてもよい。第１濃度検出センサ４Ａによって検出される、排気ガスＧ中のＮＯｘの濃度が体積比率でＸ１（ｐｐｍ）であり、第２濃度検出センサ４Ｂによって検出されるＮＯｘの濃度が体積比率でＸ２（ｐｐｍ）であるときに、吸着率算出部５１によるＮＯｘの吸着率Ｙは、Ｙ＝（Ｘ１−Ｘ２）／Ｘ１×１００（％）として算出される。
【００４０】
図３（ｂ）には、ＮＯｘの吸着量の時間的変化に対応する、ＮＯｘの吸着率Ｙの時間的変化を示す。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、最も下流側に位置する触媒部位Ｐ４へのＮＯｘの吸着が開始される時期から、ＮＯｘの吸着率Ｙが低下を開始していることが分かる。吸蔵還元触媒２に、排気ガスＧに含まれる全てのＮＯｘが吸着され、吸蔵還元触媒２からＮＯｘが排出されないときには、吸着率Ｙは１００％となる。吸着率Ｙが１００％から低下するに従って、吸蔵還元触媒２から未浄化のままで放出されるＮＯｘの量が多くなる。
【００４１】
還元操作部５２において定める所定の基準吸着率Ｙ１は、例えば、９８〜９９．９％の範囲内から適宜選択して決定することができる。この基準吸着率Ｙ１の値は、車両等においてＮＯｘの排出濃度として許容される許容値を超えないように決定することができる。還元操作部５２は、最も下流側に位置する触媒部位Ｐ４へのＮＯｘの吸着が開始される時期の直後に、排気通路７１への還元剤の供給を開始することが好ましい。
【００４２】
吸蔵還元触媒２においては、ＮＯｘの吸蔵とＮＯｘの還元（浄化）とが繰り返し行われる。還元操作部５２による還元剤の供給は、ＮＯｘの吸着率Ｙが基準吸着率Ｙ１になるごとに繰り返し行われる。図４（ａ）には、吸蔵還元触媒２の入口におけるＮＯｘの濃度の時間的変化を示し、図４（ｂ）には、吸蔵還元触媒２の出口におけるＮＯｘの濃度の時間的変化を示す。
【００４３】
同図に示すように、吸蔵還元触媒２の入口に一定濃度のＮＯｘが到達する場合において、吸蔵還元触媒２においてＮＯｘが吸蔵された後、吸蔵還元触媒２の出口に放出されるＮＯｘの量は、時間の経過とともに徐々に増加する。そして、吸着率Ｙが基準吸着率Ｙ１に到達したときに、還元操作部５２によって排気通路７１へ還元剤が供給され、この還元剤によって吸蔵還元触媒２に吸蔵されたＮＯｘが還元される。吸蔵還元触媒２においてＮＯｘの吸蔵が行われる時間帯を符号Ｔ１で示し、吸蔵還元触媒２においてＮＯｘの還元（浄化）が行われる時間帯を符号Ｔ２で示す。この還元剤による還元後の吸蔵還元触媒２においては、吸蔵還元触媒２の出口に放出されるＮＯｘの量がほぼゼロとなる。
【００４４】
（制御動作）
次に、本形態の排気浄化システム１を用いた制御動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。
まず、第１、第２濃度検出センサ４Ａ，４Ｂ等が正常に動作しているか否かの検査が行われる（ステップＳ１０１）。この検査は、例えば、空燃比センサ４１によって測定されるエンジン６の空燃比と、第１、第２濃度検出センサ４Ａ，４Ｂが示すＮＯｘの濃度との関係が、制御装置５内にマップ等として記憶された規定の範囲内にあるか否かによって行うことができる。
【００４５】
ステップＳ１０１の検査において、第１、第２濃度検出センサ４Ａ，４Ｂのいずれかに異常が見つかった場合には、還元操作部５２による排気通路７１への還元剤の供給は行われない。ステップＳ１０１の検査において、第１、第２濃度検出センサ４Ａ，４Ｂに異常がない場合には、第１濃度検出センサ４Ａによって、吸蔵還元触媒２の入口側のＮＯｘの濃度が検出され、第２濃度検出センサ４Ｂによって、吸蔵還元触媒２の出口側のＮＯｘの濃度が検出される（ステップＳ１０２）。
【００４６】
次いで、吸着率算出部５１は、各濃度検出センサ４Ａ，４ＢによるＮＯｘの濃度を用いて、吸蔵還元触媒２におけるＮＯｘの吸着率Ｙを算出する（ステップＳ１０３）。次いで、還元操作部５２は、ＮＯｘの吸着率Ｙが基準吸着率Ｙ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ＮＯｘの吸着率Ｙが基準吸着率Ｙ１を超える場合には、ステップＳ１０２に戻って、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４が繰り返し実行される。
【００４７】
そして、ＮＯｘの吸着率Ｙが基準吸着率Ｙ１以下になった場合には、還元操作部５２は、空燃比が燃料リッチ側になるようにしてエンジン６の燃焼運転を行い、還元剤としての、排気ガスＧに含まれる未燃ガスが排気通路７１へ供給されるようにする（ステップＳ１０５）。次いで、第２濃度検出センサ４ＢによってＮＯｘの濃度が検出される（ステップＳ１０６）。次いで、第２濃度検出センサ４ＢによるＮＯｘの濃度がほぼゼロになったか否かが判定される（ステップＳ１０７）。第２濃度検出センサ４ＢによるＮＯｘの濃度がほぼゼロになっていない場合には、ステップＳ１０６に戻って、ステップＳ１０６及びＳ１０７が繰り返し実行される。
【００４８】
そして、第２濃度検出センサ４ＢによるＮＯｘの濃度がほぼゼロになった場合には、吸蔵還元触媒２に吸蔵されたＮＯｘがほぼなくなったとみなして、還元操作部５２による、エンジン６における空燃比が燃料リッチ側になるようにした燃焼運転を終了する（ステップＳ１０８）。なお、還元操作部５２による空燃比の操作が行われないときには、制御装置５による空燃比制御が行われる。
【００４９】
その後、還元処理を意図的に行わないための信号が制御装置５に入力されない限り、あるいはエンジン６が停止されない限りは（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８が繰り返し実行される。
【００５０】
なお、還元操作部５２による燃料リッチ側の燃焼運転は、この燃焼運転を開始した後、所定の時間が経過したときに終了することもできる。この所定の時間は、吸蔵還元触媒２に吸蔵されたＮＯｘの略全体が還元される時間として定めることができる。また、還元操作部５２によって還元処理を行っているときにも、各濃度検出センサ４Ａ，４ＢによるＮＯｘの濃度の検出及び吸着率算出部５１によるＮＯｘの吸着率Ｙの算出を継続し、この吸着率Ｙがほぼ１００％になったときに、還元操作部５２による燃料リッチ側の燃焼運転を終了することもできる。
【００５１】
（作用効果）
本形態の排気浄化システム１においては、吸蔵還元触媒２の入口側及び出口側に配置された２つの濃度検出センサ４Ａ，４Ｂを利用し、制御装置５の吸着率算出部５１によって、吸蔵還元触媒２の逐次変化する（リアルタイムな）吸蔵能力を示す吸着率Ｙを算出する。吸着率Ｙは、２つの濃度検出センサ４Ａ，４Ｂによって検出されるＮＯｘの濃度の差に基づいており、逐次変化するＮＯｘの濃度の差を示すものである。
【００５２】
また、制御装置５の還元操作部５２は、吸着率Ｙが、未浄化のＮＯｘの放出を防ぐための基準吸着率Ｙ１以下になったときに、排気通路７１へ還元剤の供給を開始する。そして、吸蔵還元触媒２の逐次変化する吸蔵能力を監視することにより、吸蔵還元触媒２の下流側部位におけるＮＯｘの吸着量が少ないうちに、還元剤の供給を開始することが容易になる。そのため、吸蔵還元触媒２にＮＯｘが吸蔵される際に、吸蔵還元触媒２から未浄化のＮＯｘが放出される可能性を低くすることができる。あるいは、この際に、吸蔵還元触媒２から放出される未浄化のＮＯｘの量を少なく抑えることができる。
【００５３】
吸蔵還元触媒２におけるＮＯｘの還元反応は次のように行われる。
吸蔵還元触媒２に、還元剤としての、排気ガスＧ中の未燃ガスが到達すると、吸蔵還元触媒２における酸化セリウムが酸素を放出する。次いで、未燃ガスが、吸蔵還元触媒２から放出される酸素と反応することにより、吸蔵還元触媒２の温度が上昇し、吸蔵還元触媒２に吸蔵されるＮＯｘが放出される。そして、このＮＯｘは、吸蔵還元触媒２における貴金属と接触することによって還元され、Ｎ2等の無害な物質に浄化される。
【００５４】
吸蔵還元触媒２の下流側部位の内部において放出されたＮＯｘは、下流側部位の内部を通過することができる距離が短い。そして、下流側部位の内部において放出されたＮＯｘは、吸蔵還元触媒２における貴金属と十分に接触する機会がなく、吸蔵還元触媒２の下流端から流出するおそれがある。
【００５５】
本形態においては、吸蔵還元触媒２の逐次変化する吸蔵能力としての吸着率Ｙを監視し、この吸着率Ｙの低下が、例えば２％以下と小さいときに、還元剤の供給を開始する。これにより、吸蔵還元触媒２の下流側部位におけるＮＯｘの吸着量が少ないうちに、ＮＯｘを還元することができる。そのため、吸蔵還元触媒２から未浄化のＮＯｘが放出される可能性を極めて低くすることができる。
【００５６】
また、吸蔵還元触媒２の逐次変化する吸蔵能力を示す吸着率Ｙに基づいて還元剤を排気通路７１へ供給するタイミングを決定することにより、吸蔵還元触媒２の下流側部位に、ＮＯｘの吸蔵量が少ない十分な吸蔵スペース（空きスペース）が残された状態で、還元剤によるＮＯｘの還元を開始することができる。これにより、吸蔵還元触媒２に吸蔵されたＮＯｘは、還元剤とともに十分な吸蔵スペースを通過しながら還元剤によって還元される。そのため、還元剤によってＮＯｘが還元される際に、吸蔵還元触媒２から未浄化のＮＯｘが放出される可能性を低くすることができる。あるいは、この際に、吸蔵還元触媒２から放出される未浄化のＮＯｘの量を少なく抑えることができる。
【００５７】
それ故、本形態の排気浄化システム１によれば、ＮＯｘの吸蔵時及び還元時において、吸蔵還元触媒２から未浄化のＮＯｘが放出される可能性を低く抑えることができる。
【００５８】
＜実施形態２＞
本形態は、制御装置５が、吸着率算出部５１による吸着率Ｙを補正する吸着率補正部５３を有する場合について示す。
本形態の排気浄化システム１は、図６に示すように、排気通路７１における排気ガスＧの温度を測定する温度検知手段としての温度センサ４２を有する。温度センサ４２は、排気通路７１における、三元触媒２５の配置位置と吸蔵還元触媒２の配置位置との間の位置に配置されている。吸着率補正部５３は、排気ガスＧの温度に基づいて、吸着率算出部５１によって算出される吸着率Ｙを補正するよう構成されている。
【００５９】
吸着率Ｙの補正を行うためのパラメータは、本来は、吸蔵還元触媒２の温度である。ただし、吸蔵還元触媒２は、排気ガスＧによって加熱された状態が維持されるため、吸蔵還元触媒２の温度は、排気ガスＧの温度と同等であるとする。
【００６０】
本形態においては、排気ガスＧの温度と吸着率Ｙとの関係が、実測又はシミュレーションを行うことによって求められており、制御装置５には、排気ガスＧの温度と吸着率Ｙとの関係が、温度−吸着率関係マップとして記憶されている。排気ガスＧの温度と吸着率Ｙとの関係は、吸蔵還元触媒２における排気ガスＧの流れ方向の各部位によって異なる。そのため、温度−吸着率関係マップは、例えば、吸蔵還元触媒２の下流側部位における関係として作成することができる。
【００６１】
図７には、吸蔵還元触媒２における触媒部位Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４と、排気ガスの温度が２００℃、３００℃又は４００℃であるときのＮＯｘの吸着量（ｇ／Ｌ）との関係を示す。排気ガスの温度が２００℃と低い場合には、ＮＯｘは各触媒部位Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の全体に分散して吸着しやすくなる。ただし、この場合には、吸蔵還元触媒２の全体におけるＮＯｘの吸着性能が低下する。排気ガスの温度が３００〜４００℃と高い場合には、上流側の触媒部位Ｐ１，Ｐ２と下流側の触媒部位Ｐ３，Ｐ４とにおけるＮＯｘの吸着のしやすさの差が大きくなり、ＮＯｘは、より上流側に位置する触媒部位Ｐ１，Ｐ２に吸着しやすくなる。そして、この場合には、吸蔵還元触媒２の全体におけるＮＯｘの吸着性能が上昇する。
【００６２】
吸着率算出部５１によって算出される吸着率Ｙは、排気ガスＧの温度による影響を受けて若干変化する。吸蔵還元触媒２のＮＯｘを吸着する能力は、排気ガスＧの温度が適切な温度の範囲内にあるときに高くなる。また、各濃度検出センサ４Ａ，４ＢによるＮＯｘの濃度の検出精度も、排気ガスＧの温度が適切な温度の範囲内にあるときに高くなる。本形態の吸蔵還元触媒２は、ＮＯｘの吸着性能を高めるために、温度が３５０℃付近になるようにして使用する。吸蔵還元触媒２の温度は、３００〜４００℃の範囲内になることが好ましい。
【００６３】
（制御動作）
次に、本形態の排気浄化システム１を用いた制御動作について、図８のフローチャートを参照して説明する。
本形態においては、実施形態１のステップＳ１０２が実行された後には、温度センサ４２によって排気ガスＧの温度が測定される（ステップＳ１０２ａ）。そして、吸着率算出部５１によってＮＯｘの吸着率Ｙが算出された後には（ステップＳ１０３）、排気ガスＧの温度を温度−吸着率関係マップに照合して、算出された吸着率Ｙを補正する（ステップＳ１０３ａ）。次いで、還元操作部５２は、補正後の吸着率Ｙが基準吸着率Ｙ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。補正後の吸着率Ｙが基準吸着率Ｙ１を超える場合には、ステップＳ１０２に戻って、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４が繰り返し実行される。その後は、実施形態１の場合と同様にして、ステップＳ１０５〜Ｓ１０９が実行される。
【００６４】
（作用効果）
本形態においては、吸着率Ｙを排気ガスＧの温度等を用いて補正する。そのため、吸着率Ｙをより適切に求めることができ、還元操作部５２によって排気通路７１への還元剤の供給を開始するタイミングをより適切にすることができる。
【００６５】
吸着率補正部５３は、排気ガスＧの温度に基づいて、吸着率Ｙを補正する代わりに、基準吸着率Ｙ１を補正するように構成してもよい。この場合においても、吸着率Ｙを補正する場合と同様の効果が得られる。
【００６６】
また、排気浄化システム１が温度センサ４２を有していない場合には、温度検知手段は、排気ガスＧの温度を測定する代わりに、制御装置５内に構築された、排気ガスＧの温度を推測する温度推測部としてもよい。そして、排気ガスＧの温度は、温度推測部によって、エンジン６の燃焼負荷、空燃比、回転速度等に基づいて推測することができる。
【００６７】
また、排気浄化システム１は、温度検知手段の代わりに、又は温度検知手段とともに、排気通路７１における排気ガスＧの流量を測定又は推測する流量検知手段を有していてもよい。吸着率補正部５３は、排気ガスＧの流量に基づいて、又は排気ガスＧの温度及び流量に基づいて、吸着率算出部５１によって算出される吸着率Ｙを補正してもよい。
【００６８】
排気ガスＧの流量は、図示は省略するが、排気通路７１に配置された流量計によって測定することができる。また、排気ガスＧの流量は、エンジン６の吸気通路に配置された空気流量計（エアフローメータ）によって測定されるエンジン６への空気の吸入量、燃料噴射装置３からエンジン６に噴射される燃料噴射量等に基づいて推測することができる。
【００６９】
図９には、吸蔵還元触媒２における触媒部位Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４と、吸蔵還元触媒２の空間速度（ＳＶ）が１２００００／ｈ、２３００００／ｈ又は４７００００／ｈであるときのＮＯｘの吸着量（ｇ／Ｌ）との関係を示す。吸蔵還元触媒２の空間速度が４７００００／ｈと高い場合には、ＮＯｘは各触媒部位Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の全体に分散して吸着しやすくなる。ただし、この場合には、吸蔵還元触媒２の全体におけるＮＯｘの吸着性能が低下する。吸蔵還元触媒２の空間速度が１２００００〜２３００００／ｈと低い場合には、上流側の触媒部位Ｐ１，Ｐ２と下流側の触媒部位Ｐ３，Ｐ４とにおけるＮＯｘの吸着のしやすさの差が大きくなり、ＮＯｘは、より上流側に位置する触媒部位Ｐ１，Ｐ２に吸着しやすくなる。
【００７０】
本形態の排気浄化システム１におけるその他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【００７１】
＜実施形態３＞
本形態は、制御装置５が、吸着率算出部５１及び還元操作部５２の他に、マップ記憶部５４を有する場合について示す。
本形態の吸着率算出部５１の構成は、実施形態１の場合と同様である。本形態の制御装置５は、吸着率算出部５１の他に、マップ記憶部５４、及び実施形態１の場合とは構成が異なる還元操作部５２を有する。マップ記憶部５４は、実施形態１の図１に示す。
【００７２】
図１０に示すように、マップ記憶部５４は、吸着率算出部５１によって算出される吸着率Ｙと、吸蔵還元触媒２の下流側部位におけるＮＯｘの吸着量Ｚとの関係が求められた吸着率−吸着量関係マップＭを記憶する。吸着率−吸着量関係マップＭは、制御装置５による制御が行われる前の準備時において、吸着率Ｙが変化したときの下流側部位におけるＮＯｘの吸着量Ｚの変化として、実測又はシミュレーションを行って求めたものである。
【００７３】
吸蔵還元触媒２の下流側部位は、吸蔵還元触媒２における、排気ガスＧの流れ方向の全長に対する、吸蔵還元触媒２の下流端から半分以下の長さの範囲内とした。具体的には、本形態の下流側部位は、吸蔵還元触媒２における、排気ガスＧの流れ方向の全長に対する、吸蔵還元触媒２の下流端から１／４の長さの範囲内とした。この下流端から１／４の長さの範囲内は、実施形態１の図１における触媒部位Ｐ４によって示される。
【００７４】
吸蔵還元触媒２の流れ方向の各部位において、ＮＯｘは、上流側に位置する部位から先に吸蔵される性質がある。そして、吸蔵還元触媒２には、上流側に位置する部位ほどＮＯｘが多く吸蔵され、上流側に位置する部位ほどＮＯｘが多く吸蔵された、ＮＯｘの吸着量Ｚの分布が形成される。吸蔵還元触媒２の下流側部位におけるＮＯｘの吸着量Ｚは、吸蔵還元触媒２の全体におけるＮＯｘの吸着量とは異なった尺度となる。
【００７５】
本形態の還元操作部５２は、吸着率算出部５１によって逐次算出される吸着率Ｙを、吸着率−吸着量関係マップＭに照合して得られる吸着量Ｚが、所定の基準吸着量Ｚ１以上になったときに、排気通路７１への還元剤の供給を開始するよう構成されている。吸着率Ｙと、下流端から１／４の長さの範囲内（触媒部位Ｐ４）におけるＮＯｘの吸着量Ｚとの関係は、例えば、実施形態１の図３（ａ）、（ｂ）の破線Ｋ等によって示される。排気通路７１への還元剤の供給は、燃料噴射手段としての燃料噴射装置３を操作して、エンジン６の空燃比を燃料リッチ側にすることによって行われる。
【００７６】
（制御動作）
次に、本形態の排気浄化システム１を用いた制御動作について、図１１のフローチャートを参照して説明する。
まず、第１、第２濃度検出センサ４Ａ，４Ｂ等が正常に動作しているか否かの検査が行われる（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１の検査において、第１、第２濃度検出センサ４Ａ，４Ｂに異常がない場合には、第１濃度検出センサ４Ａによって、吸蔵還元触媒２の入口側のＮＯｘの濃度が検出され、第２濃度検出センサ４Ｂによって、吸蔵還元触媒２の出口側のＮＯｘの濃度が検出される（ステップＳ１０２）。
【００７７】
次いで、吸着率算出部５１は、各濃度検出センサ４Ａ，４ＢによるＮＯｘの濃度を用いて、吸蔵還元触媒におけるＮＯｘの吸着率Ｙを算出する（ステップＳ１０３）。次いで、吸着率算出部５１は、算出された吸着率Ｙを、吸着率−吸着量関係マップＭに照合し、吸着率−吸着量関係マップＭから吸着還元触媒の下流側部位におけるＮＯｘの吸着量Ｚを読み取る（ステップＳ１０３ｂ）。
【００７８】
次いで、還元操作部５２は、吸着還元触媒の下流側部位におけるＮＯｘの吸着量Ｚが基準吸着量以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４ｂ）。下流側部位におけるＮＯｘの吸着量Ｚが基準吸着量Ｚ１未満である場合には、ステップＳ１０２に戻って、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４ｂが繰り返し実行される。
【００７９】
そして、下流側部位におけるＮＯｘの吸着量Ｚが基準吸着量Ｚ１以上になった場合には、還元操作部５２は、空燃比が燃料リッチ側になるようにしてエンジン６の燃焼運転を行い、還元剤としての、排気ガスＧに含まれる未燃ガスが排気通路７１へ供給されるようにする（ステップＳ１０５）。その後は、実施形態１の場合と同様にして、ステップＳ１０６〜Ｓ１０９が実行される。また、本形態において記載を省略したステップは、実施形態１の場合と同様である。
【００８０】
（作用効果）
本形態の排気浄化システム１においては、制御装置５に、吸着率Ｙと、吸蔵還元触媒２の全長に対する、吸蔵還元触媒２の下流側部位としての下流端から１／４の長さの範囲内におけるＮＯｘの吸着量Ｚとの吸着率−吸着量関係マップＭが記憶されたマップ記憶部５４を構築している。そして、還元操作部５２は、吸着率算出部５１によって逐次算出される吸着率Ｙを、吸着率−吸着量関係マップＭに逐次照合して、下流端から１／４の長さの範囲内におけるＮＯｘの吸着量Ｚを監視し、この吸着量Ｚが所定の基準吸着量Ｚ１以上になったときに、還元剤の供給を開始する。これにより、未浄化のＮＯｘが放出される可能性に特に影響する、下流端から１／４の長さの範囲内におけるＮＯｘの吸着量Ｚに基づいて、還元剤を排気通路７１へ供給するタイミングを決定することができる。そして、下流端から１／４の長さの範囲内に、ＮＯｘの吸蔵量が少ない十分な吸蔵スペース（空きスペース）が残された状態で、還元剤によるＮＯｘの還元を開始することができる。そのため、本形態の排気浄化システム１においても、実施形態１の排気浄化システム１と同様の作用効果を得ることができる。
【００８１】
本形態の排気浄化システム１におけるその他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【００８２】
また、本形態の排気浄化システム１も、実施形態２の場合と同様に、排気通路７１における排気ガスＧの温度を測定又は推測する温度検知手段、及び排気通路７１における排気ガスＧの流量を推測する流量検知手段のうちの少なくとも一つをさらに備えていてもよい。温度検知手段及び流量検知手段の構成は実施形態２に示したものと同様である。また、この場合における吸着率補正部５３は、排気ガスＧの温度及び排気ガスＧの流量のうちの少なくとも一つに基づいて、吸蔵還元触媒２の下流側部位におけるＮＯｘの吸着量又は基準吸着量を補正することができる。この補正は、実施形態２の場合と同様にして、温度−吸着量関係マップを用いて行うことができる。
【００８３】
＜実施形態４＞
本形態は、吸蔵還元触媒２の劣化の度合いを検出する機能を有する制御装置５について示す。
本形態の制御装置５は、吸着率算出部５１、還元操作部５２等の他に、時間間隔測定部５５及び劣化検出部５６を有する。時間間隔測定部５５は、内燃機関の起動中において、還元操作部５２によって、排気通路７１への還元剤の供給が繰り返し行われる際に、排気通路７１への還元剤の供給が開始された時点から、排気通路７１への還元剤の供給が次に開始される時点までの時間間隔ｔを測定するよう構成されている。劣化検出部５６は、時間間隔ｔが所定の基準時間間隔ｔ１以下になったときに、吸蔵還元触媒２に劣化が生じたことを検出するよう構成されている。時間間隔測定部５５及び劣化検出部５６は、実施形態１の図１に示す。
【００８４】
吸蔵還元触媒２は、ＮＯｘの吸蔵及び還元が繰り返されるごとに少しずつ劣化していき、ＮＯｘの吸蔵及び還元を行う能力が少しずつ低下していく。そして、吸蔵還元触媒２によってＮＯｘを吸着（吸蔵）できる量が減っていくとともに、吸着率算出部５１によって算出される吸着率Ｙが、基準吸着率Ｙ１以下に低下する早さも早くなっていく。なお、吸着率Ｙは大きいほど吸蔵還元触媒２の吸着能力が高いことを示す。
【００８５】
排気浄化システム１においては、吸着率Ｙが基準吸着率Ｙ１以下になったら、又は吸着量Ｚが基準吸着量Ｚ１以上になったら、制御装置５によって排気通路７１へ還元剤が供給されるといったＮＯｘの吸蔵還元の制御により、吸蔵還元触媒２が劣化した状態においても、吸蔵還元触媒２が劣化していない状態と同様の制御が行われる。そのため、排気通路７１への還元剤の供給が開始された時点から、排気通路７１への還元剤の供給が次に開始される時点までの時間間隔ｔが徐々に短縮されていく。
【００８６】
図１２には、時間間隔ｔと、吸蔵還元触媒２によるＮＯｘ浄化性能（ＮＯｘの吸蔵還元能力）との関係を示す。ＮＯｘ浄化性能が劣化するほど、制御装置５によって還元剤が排気通路７１へ供給される時間間隔ｔが短くなる。制御装置５においては、吸蔵還元触媒２の劣化（ＮＯｘ浄化性能の劣化）が許容される限界としての限界ＮＯｘ浄化性能αに対応する時間間隔ｔが、基準時間間隔ｔ１として定められている。同図においては、吸蔵還元触媒２の使用初期における時間間隔をｔ０によって示し、吸蔵還元触媒２の使用初期におけるＮＯｘ浄化性能を１によって示す。
【００８７】
（制御動作）
本形態の制御装置５による吸蔵還元触媒２の劣化診断は、適宜タイミングで行うことができる。図１３に示すように、排気浄化システム１によるＮＯｘの吸蔵還元の制御を行う際には（ステップＳ２０１）、制御装置５の時間間隔測定部５５は、排気通路７１への還元剤の供給が開始された時点から、排気通路７１への還元剤の供給が次に開始される時点までの時間間隔ｔを逐次測定し、記憶する（ステップＳ２０２）。排気通路７１への還元剤の供給の開始時点は、還元剤を排気通路７１へ供給するためにエンジン６において燃料リッチ側の燃焼運転を開始する時点とする。
【００８８】
また、排気浄化システム１によるＮＯｘの吸蔵還元の制御を行う際には、制御装置５は、排気通路７１へ還元剤が供給された回数、言い換えれば吸蔵還元触媒２に吸蔵されたＮＯｘが還元された回数を測定する（ステップＳ２０３）。そして、制御装置５は、この還元回数が、吸蔵還元触媒２の劣化の判定を行うための基準回数になったか否かを判定する（ステップＳ２０４）。還元回数が基準回数になったときには、制御装置５の劣化検出部５６は、時間間隔ｔが所定の基準時間間隔ｔ１以下になったか否かを判定する（ステップＳ２０５）
【００８９】
時間間隔ｔが基準時間間隔ｔ１以下になったときには、劣化検出部５６は、吸蔵還元触媒２に劣化が生じたことを検出する（ステップＳ２０６）。この吸蔵還元触媒２の劣化が検出されたときには、例えば、吸蔵還元触媒２の取り換えが必要な旨の表示等を行うことができる。また、劣化検出部５６による劣化の診断結果は、車両に搭載された車載機能診断装置（ＯＢＤ）等による劣化診断の情報として用いることができる。
【００９０】
なお、還元回数が基準回数になっていないときには、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３が繰り返され、時間間隔ｔが基準時間間隔ｔ１を超えているときには、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４が繰り返される。また、ステップＳ２０１のＮＯｘの吸蔵還元の制御には、実施形態１〜３に示した図５、図８、図１１のフローチャートによる制御が適用される。
【００９１】
本形態においては、吸蔵還元触媒２への還元剤の供給間隔を逐次測定することにより、吸蔵還元触媒２に劣化が生じたか否かを判定することができる。そのため、排気浄化システム１を利用して、吸蔵還元触媒２の劣化診断を行うことができる。
【００９２】
本形態の排気浄化システム１におけるその他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【００９３】
＜その他の実施形態＞
本形態においては、排気浄化システム１の他の種々の構成を示す。
吸蔵還元触媒２は、排気通路７１における、排気ガスＧの流れ方向の複数箇所に分離して配置してもよい。この場合、第１濃度検出センサ４Ａ及び第２濃度検出センサ４Ｂは、複数の吸蔵還元触媒２におけるいずれの吸蔵還元触媒２の上流側位置と下流側位置とに配置してもよい。例えば、吸蔵還元触媒２が、図１４に示すように、排気通路７１における、排気ガスＧの流れ方向の２箇所に分離して配置されている場合には、濃度検出センサ４Ｃ，４Ｄ，４Ｅは、上流側の吸蔵還元触媒２Ａの上流側位置、上流側の吸蔵還元触媒２Ａと下流側の吸蔵還元触媒２Ｂとの中間位置、及び下流側の吸蔵還元触媒２Ｂの下流側位置にそれぞれ配置することができる。
【００９４】
この場合には、上流側の吸蔵還元触媒２Ａの上流側位置に配置された濃度検出センサ４Ｃを第１濃度検出センサ４Ａとするとともに中間位置に配置された濃度検出センサ４Ｄを第２濃度検出センサ４Ｂとして、１段階目の吸着率Ｙを算出し、かつ、中間位置に配置された濃度検出センサ４Ｄを第１濃度検出センサ４Ａとするとともに下流側の吸蔵還元触媒２Ｂの下流側位置に配置された濃度検出センサ４Ｅを第２濃度検出センサ４Ｂとして、２段階目の吸着率Ｙを算出することができる。
【００９５】
また、第１濃度検出センサ４Ａは、上流側の吸蔵還元触媒２Ａの上流側位置に配置し、第２濃度検出センサ４Ｂは、上流側の吸蔵還元触媒２Ａと下流側の吸蔵還元触媒２Ｂとの中間位置、又は下流側の吸蔵還元触媒２Ｂの下流側位置に配置してもよい。
【００９６】
また、第１濃度検出センサ４Ａ及び第２濃度検出センサ４Ｂの少なくとも一方は、排気通路７１における、流れ方向に直交する方向の複数箇所に配置することもできる。図１５においては、第２濃度検出センサ４Ｂを、排気通路７１における、流れ方向に直交する方向の２箇所に配置した場合を示す。この場合には、第２濃度検出センサ４ＢによるＮＯｘの濃度は、２つの第２濃度検出センサ４ＢによるＮＯｘの濃度の平均値とすることができる。この場合には、排気通路７１における、流れ方向に直交する方向に生じるＮＯｘの濃度の分布を反映して、吸着率Ｙを算出することができる。なお、第１濃度検出センサ４Ａを、排気通路７１における、流れ方向に直交する方向の複数箇所に配置する場合も同様である。
【００９７】
実施形態１〜４は、被浄化物質としてのＮＯｘを吸蔵・還元する場合について示した。これ以外に、被浄化物質をＳＯ、ＳＯ2、ＳＯ3等のＳＯｘ（硫黄酸化物）とする場合にも、同様の構成を採用し、同様の作用効果を得ることができる。
【００９８】
本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。また、本発明は、様々な変形例、均等範囲内の変形例等を含む。
【符号の説明】
【００９９】
１  排気浄化システム
２  吸蔵還元触媒
３  燃料噴射装置（燃料噴射手段）
４Ａ  第１濃度検出センサ
４Ｂ  第２濃度検出センサ
５  制御装置
６  エンジン（内燃機関）
７１  排気通路
【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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【図１５】
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