(57)【要約】【課題】ＮＯｘの外部への排出をより確実に抑制することのできる排ガス浄化装置の提供を目的とする。【解決手段】エンジン１の燃焼室１４から排出される排ガス中に含まれるＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と当該ＮＯｘ吸着材に吸着されたＮＯｘが酸素不足雰囲気下で転化されてなるＮＨ３を吸着するＮＨ３吸着材とを含有するＮＯｘ吸着触媒装置５４と、当該ＮＯｘ吸着触媒装置５４の下流側に設けられて、前記排気通路内のＮＯｘを前記ＮＯｘ吸着材がＮＯｘを吸着する温度よりも高い温度で吸蔵するＮＯｘ吸蔵材を含有するＮＯｘ吸蔵触媒装置５６とを設ける。【選択図】図１
2008298024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーンバーンエンジンにおける排ガス浄化装置であって、
前記エンジンの排気通路に設けられて、前記エンジンの燃焼室から排出される排ガス中に含まれるＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と当該ＮＯｘ吸着材に吸着されたＮＯｘが酸素不足雰囲気下で転化されてなるＮＨ３を吸着するＮＨ３吸着材とを含有するＮＯｘ吸着触媒装置と、
当該ＮＯｘ吸着触媒装置の下流側に設けられて、前記ＮＯｘ吸着材がＮＯｘを吸着する温度よりも高い温度で前記排気通路内のＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵材を含有するＮＯｘ吸蔵触媒装置とを備えることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排ガス浄化装置において、
前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置におけるＮＯｘの吸蔵状態を判断する吸蔵状態判断手段と、
前記吸蔵状態判断手段で判断された前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置におけるＮＯｘの吸蔵状態に基づいて、前記排ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ側のＮＯｘ放出空燃比にするリッチ化制御を実施し、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置に含まれる前記ＮＯｘ吸蔵材に吸蔵されたＮＯｘを放出させるとともにこの放出されたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ放出手段とを有することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項２に記載の排ガス浄化装置において、
前記ＮＯｘ放出手段は、前記吸蔵状態判断手段にて前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置がＮＯｘの吸蔵に対して飽和状態であると判断された場合に、前記リッチ化制御を開始することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の排ガス浄化装置において、
前記吸蔵状態判断手段で判断された前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置におけるＮＯｘの吸蔵状態に応じて前記ＮＯｘ放出空燃比を算出するＮＯｘ放出空燃比算出手段を有することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載の排ガス浄化装置において、
前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置の下流側に設けられて、前記排気通路内のＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段を有し、
前記吸蔵状態判断手段は、前記ＮＯｘ濃度検出手段で検出された前記ＮＯｘの濃度に基づいて前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置におけるＮＯｘの吸蔵状態を判断することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれかに記載の排ガス浄化装置において、
前記ＮＯｘ吸着触媒装置の上流側に設けられて、前記排気通路内の排ガスの温度を検出する排ガス温度検出手段を有し、
前記ＮＯｘ放出手段は、前記排ガス温度検出手段で検出された前記排ガスの温度が予め設定された所定値以上の場合に、前記リッチ化制御の実施を許可することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれかに記載の排ガス浄化装置において、
前記エンジンから排出される粒子状物質を捕集するとともに、この捕集した前記粒子状物質を燃焼除去するパティキュレートフィルタを有し、
前記ＮＯｘ吸着触媒装置および前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置が、前記パティキュレートフィルタの下流側に設けられていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項８】
請求項７に記載の排ガス浄化装置において、
前記排ガスの空燃比を、通常運転時の空燃比よりもリッチ側で、かつ、理論空燃比よりもリーン側にする再生制御を行い、前記パティキュレートフィルタに捕集された前記粒子状物質を燃焼除去する再生制御手段を有し、
前記ＮＯｘ放出手段は、前記再生制御手段による前記再生制御の実施中に、前記リッチ化制御の実施を許可することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項９】
請求項８に記載の排ガス浄化装置において、
前記ＮＯｘ吸着触媒装置の上流側に設けられて、前記排気通路内の排ガスの温度を検出する排ガス温度検出手段を有し、
前記ＮＯｘ放出手段は、前記再生制御手段による前記再生制御が終了した直後であって、前記排ガス温度検出手段で検出された前記排ガスの温度が予め設定された通常運転可能温度以上となる期間中において、前記吸蔵状態判断手段にて前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置がＮＯｘの吸蔵に対して飽和状態であると判断された場合に、前記リッチ化制御を実施することを特徴とする排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排ガスに含まれるＮＯｘの外部への排出を抑制するための排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記のような排ガス浄化装置として、エンジンの排気通路にＮＯｘを吸着可能なＮＯｘ吸着材とＮＯｘから生成されるＮＨ３を吸着可能なＮＨ３吸着材とを有するＮＯｘ触媒装置を備え、前記ＮＨ３吸着材に吸着されたＮＨ３により前記ＮＯｘが還元浄化されるものが知られている。具体的には、酸素不足雰囲気下で前記ＮＯｘはＮＨ３に転化され、この転化されたＮＨ３が前記ＮＨ３吸着材に吸着される。そして、酸素過剰雰囲気下で、前記ＮＯｘ吸着材にＮＯｘが吸着されるとともにこの吸着したＮＯｘが前記ＮＨ３で還元浄化される。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ＮＯｘ吸着能力を有するセリアを含有するＮＯｘ吸着材と、ＮＨ３吸着能力を有するゼオライトを含有するＮＨ３吸着材とを備えたＮＯｘ触媒装置を有する装置が開示されている。この装置では、前記ＮＯｘ吸着材に吸着されているＮＯｘの量を推定し、この推定値が所定値以上の場合に前記燃焼室の空燃比をリッチの状態に制御して前記ＮＯｘを前記ＮＨ３に転化する。
【特許文献１】特開２００５−２１４０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、前記のようなＮＯｘ吸着材は、排ガスの温度が所定値以上になると吸着しているＮＯｘが脱離するという特性を有している。そのため、エンジンの運転条件等によっては排ガスの温度が前記所定温度以上になり、前記ＮＯｘ吸着材からＮＯｘが脱離して当該ＮＯｘが外部に排出されてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、排ガス温度が高温の場合にもＮＯｘの外部への排出をより確実に抑制することのできる排ガス浄化装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために本発明は、リーンバーンエンジンにおける排ガス浄化装置であって、前記エンジンの排気通路に設けられて、前記エンジンの燃焼室から排出される排ガス中に含まれるＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と当該ＮＯｘ吸着材に吸着されたＮＯｘが酸素不足雰囲気下で転化されてなるＮＨ３を吸着するＮＨ３吸着材とを含有するＮＯｘ吸着触媒装置と、当該ＮＯｘ吸着触媒装置の下流側に設けられて、前記ＮＯｘ吸着材がＮＯｘを吸着する温度よりも高い温度で前記排気通路内のＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵材を含有するＮＯｘ吸蔵触媒装置とを備えることを特徴とする排ガス浄化装置を提供する（請求項１）。
【０００７】
本発明によれば、前記ＮＯｘ吸着材を含有するＮＯｘ吸着触媒装置の下流側に、当該ＮＯｘ吸着材がＮＯｘを吸着する温度よりも高い温度でＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵材を含有するＮＯｘ吸蔵触媒装置が設けられているので、排ガス温度が高温になることにより前記ＮＯｘ吸着材からＮＯｘが脱離した場合であっても、前記ＮＯｘ吸蔵材がこの脱離したＮＯｘを吸蔵することができる。このことは、より広い排ガス温度域ひいてはより広い運転領域にわたってＮＯｘの外部への排出を抑制する。
【０００８】
また本発明において、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置におけるＮＯｘの吸蔵状態を判断する吸蔵状態判断手段と、前記吸蔵状態判断手段で判断された前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置におけるＮＯｘの吸蔵状態に基づいて、前記排ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ側のＮＯｘ放出空燃比にするリッチ化制御を実施し、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置に含まれる前記ＮＯｘ吸蔵材に吸蔵されたＮＯｘを放出させるとともにこの放出されたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ放出手段とを有するのが好ましい（請求項２）。
【０００９】
この構成では、前記ＮＯｘ放出手段によって、前記排ガスの空燃比がリッチ側に制御されることによって前記ＮＯｘ吸蔵材に吸蔵されたＮＯｘが放出および還元浄化されており、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置のＮＯｘ吸蔵能力の回復が図られている。このことは、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置による排ガス中のＮＯｘの吸蔵能力を維持し、ＮＯｘの外部への放出をより確実に抑制する。特に、本構成では、前記ＮＯｘ吸蔵状態判断手段で判断された前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置のＮＯｘの吸蔵状態に基づき前記リッチ化制御が実施されており、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置のＮＯｘ吸蔵能力の回復が効率よく行われる。
【００１０】
前記構成において、前記ＮＯｘ放出手段は、前記吸蔵状態判断手段にて前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置がＮＯｘの吸蔵に対して飽和状態であると判断された場合に、前記リッチ化制御を開始するのが好ましい（請求項３）。
【００１１】
このようにすれば、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置が飽和状態となった時点で前記リッチ化制御が開始されるので、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置のＮＯｘ吸蔵能力の回復がより効率よく行われる。
【００１２】
また、前記吸蔵状態判断手段で判断された前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置におけるＮＯｘの吸蔵状態に応じて前記ＮＯｘ放出空燃比を算出するＮＯｘ放出空燃比算出手段を有するのが好ましい（請求項４）。
【００１３】
このようにすれば、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置におけるＮＯｘの吸蔵状態に応じて前記排ガスの空燃比が制御されるので、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置のＮＯｘ吸蔵能力の回復がより効率よく行われる。
【００１４】
前記構成において、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置の下流側に設けられて、前記排気通路内のＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段を有し、前記吸蔵状態判断手段は、前記ＮＯｘ濃度検出手段で検出された前記ＮＯｘの濃度に基づいて前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置におけるＮＯｘの吸蔵状態を判断するのが好ましい（請求項５）。
【００１５】
このようにすれば、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置のＮＯｘ吸蔵状態がより正確に判断されるので、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置のＮＯｘ吸蔵能力の回復がより一層効率よく行われる。
【００１６】
また、前記構成において、前記ＮＯｘ吸着触媒装置の上流側に設けられて、前記排気通路内の排ガスの温度を検出する排ガス温度検出手段を有し、前記ＮＯｘ放出手段は、前記排ガス温度検出手段で検出された前記排ガスの温度が予め設定された所定値以上の場合に、前記リッチ化制御の実施を許可するのが好ましい（請求項６）。
【００１７】
前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置にＮＯｘが吸蔵されるのは、前述のように、排ガスの高温化によって前記ＮＯｘ吸着触媒装置からＮＯｘが脱離する場合であるので、前記のように排ガスの温度が所定値以上の高温時に前記リッチ化制御を許可すれば、リッチ化に伴う余分な燃料消費を抑えつつ前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置のＮＯｘ吸蔵能力の回復を効率よく行うことができる。
【００１８】
また本発明において、前記エンジンから排出される粒子状物質を捕集するとともに、この捕集した前記粒子状物質を燃焼除去するパティキュレートフィルタを有し、前記ＮＯｘ吸着触媒装置および前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置が、前記パティキュレートフィルタの下流側に設けられているのが好ましい（請求項７）。
【００１９】
この構成によれば、前記粒子状物質の燃焼除去時にパティキュレートフィルタ内の排ガス温度およびパティキュレートフィルタよりも下流側の排ガス温度が上昇し、前記ＮＯｘ吸着材がＮＯｘを脱離したとしても、前記ＮＯｘ吸蔵材がこの脱離したＮＯｘを吸蔵するので、前記粒子状物質の燃焼除去により粒子状物質の外部への排出を抑制しつつ前記ＮＯｘの外部への排出を抑制することが可能となる。
【００２０】
前記構成において、前記排ガスの空燃比を、通常運転時の空燃比よりもリッチ側で、かつ、理論空燃比よりもリーン側にする再生制御を行い、前記パティキュレートフィルタに捕集された前記粒子状物質を燃焼除去する再生制御手段を有し、前記ＮＯｘ放出手段は、前記再生制御手段による前記再生制御の実施中に、前記リッチ化制御の実施を許可するのが好ましい（請求項８）。
【００２１】
このようにすれば、前記再生制御手段により前記パティキュレートフィルタに捕集された前記粒子状物質が燃焼除去され、このパティキュレートフィルタの再生が可能になるとともに、前記粒子状物質の燃焼等により排ガス温度が上昇し、前記ＮＯｘ吸蔵材のＮＯｘ吸蔵量が増加しても、この再生制御の実施中に前記リッチ化制御が実施されるので、前記ＮＯｘ吸蔵材の吸蔵性能を確保することが可能になる。
【００２２】
ここで、前記ＮＯｘ吸着触媒装置の上流側に、前記排気通路内の排ガスの温度を検出する排ガス温度検出手段を設け、前記ＮＯｘ放出手段を、前記再生制御手段による前記再生制御が終了した直後であっても、前記排ガス温度検出手段で検出された前記排ガスの温度が予め設定された通常運転可能温度以上となる期間中は、前記吸蔵状態判断手段にて前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置がＮＯｘの吸蔵に対して飽和状態であると判断された場合に、前記リッチ化制御を実施するよう構成してもよい（請求項９）。
【００２３】
このようにすれば、前記再生制御が終了した後であっても、排ガスの温度が高温であり、かつ、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置が飽和状態にある場合に、前記リッチ化制御が実行されるので、前記ＮＯｘ吸蔵触媒層地のＮＯｘ吸蔵能力の回復がより確実に行われ、ＮＯｘの外部への放出がより確実に抑制される。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、広範囲の運転条件においてより確実にＮＯｘの外部への放出を抑制することが可能な排ガス浄化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。ここでは、本発明にかかる排ガス浄化装置をディーゼルエンジンに搭載した場合について説明する。図１は本発明に係る排ガス浄化装置１０を含むディーゼルエンジンの概略構成図である。
【００２６】
このディーゼルエンジンのエンジン本体１には、複数の気筒１２（例えば４気筒）が形成されており、各気筒１２にはコンロッドを介してクランクシャフト３に連結されたピストン１３が嵌挿されている。また、ピストン１３の上方には燃焼室１４が形成されている。そして、このディーゼルエンジンでは、通常の運転条件にて前記燃焼室１４内の空燃比が理論空燃比よりリーンの状態で運転されるよう構成されている。
【００２７】
各気筒１２の燃焼室１４の頂部には、燃焼室１４内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１６が設けられている。この燃料噴射弁１６は、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射するように構成されている。この燃料噴射弁１６は、圧縮行程の上死点付近で燃料を噴射するメイン噴射と当該メイン噴射の後に膨張行程で燃料を噴射するポスト噴射とを実施可能なように構成されている。
【００２８】
エンジン本体１には、クランクシャフト３の回転速度すなわちエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ３０が設けられている。また、各気筒１２の燃焼室１４は吸気通路２１および排気通路２２に通じており、各通路２１，２２との間に吸気弁１７および排気弁１８が設けられている。前記吸気通路２１には、吸気スロットル４０が設けられている。この吸気スロットル４０は、その開度に応じて吸気通路２１の流路断面積を調節することで各気筒１２に流入する吸気量を制御する。また、この吸気スロットル４０の下流には吸気通路２１に排気通路２２から排ガスを還流させるためのＥＧＲ通路２３が接続されている。このＥＧＲ通路２３には、前記吸気通路２１に還流する排ガス（以下ＥＧＲガスという）の量を調節するためのＥＧＲバルブ４１が設けられている。このＥＧＲ通路２３を通り前記吸気通路２１に還流されたＥＧＲガスは、吸気通路２１の上流から流入した新気と合流して各気筒１２内に流入する。
【００２９】
前記排気通路２２には、ＤＯＣ（酸化触媒）５０と、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ；パティキュレートフィルタ）５２、とＮＯｘ吸着触媒装置５４と、ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６とが設けられている。前記ＤＰＦ５２の上下流部、具体的には前記ＤＯＣ５０と前記ＤＰＦ５２との間、および、前記ＤＰＦ５２と前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４との間には、それぞれ背圧センサ３３，３４が取り付けられている。また、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４の上流部、具体的には前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４と前記ＤＰＦ５２との間には、排ガス温度センサ（排ガス温度検出手段）３５および空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）３６が取り付けられている。さらに、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６の下流部には、ＮＯｘセンサ（ＮＯｘ濃度検出手段）３７が取り付けられている。また、前記ＤＯＣ５０の上流部には前記ＥＧＲ通路２３が接続されており、ＤＯＣ５０の上流の排ガスが前記ＥＧＲ通路２３に流入するよう構成されている。前記背圧センサ３３，３４は、前記ＤＰＦ５２の上下流部の圧力を検出するためのものである。前記排ガス温度センサ３５は、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４等に流入する排ガスの温度を検出するためのものであり、前記ＮＯｘセンサ３７は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６の下流部のＮＯｘ（窒素酸化物）濃度を検出するためのものである。前記Ａ／Ｆセンサ３６は、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４に流入する排ガスの空燃比を検出するためのものである。
【００３０】
前記ＤＯＣ５０は、排ガスの酸化反応を促すためのものであって、排ガス中のＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素）はこのＤＯＣ５０内で酸化浄化される。また、このＤＯＣ５０は、前記酸化反応によって排ガス温度を昇温し、下流に設けられた前記ＤＰＦ５２に高温の排ガスを流入させるという役割を担う。
【００３１】
前記ＤＰＦ５２は、排ガス中のＰＭ（パティキュレートマター：排ガスに含まれる煤等からなる粒子状物質）を捕集するためのものである。このＤＰＦ５２は、例えばＳｉＣ等のセラミック製ウォールスルータイプであって、前記ＰＭがＤＰＦ５２の流入側セルから流出側セルに向かってセル壁を通過する際に、当該ＰＭがその内部に捕集されるよう構成されている。また、このＤＰＦ５２には、排ガスの酸化反応を促す白金等を含む触媒が担持されており、このＤＰＦ５２内での酸化反応によって、前記捕集したＰＭを燃焼除去できるようになっている。具体的には、前記ＤＯＣ５０内での酸化反応によって排ガス温度が昇温されることにより、前記ＰＭが白金等の触媒作用によって燃焼する。
【００３２】
前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４は、排ガス中のＮＯｘを浄化するためのものである。このＮＯｘ吸着触媒装置５４は、図２に示すように、基材５４ａと、ＮＯｘ吸着触媒層５４ｂと、ＮＨ３吸着触媒層５４ｃとから構成されている。前記基材５４ａとしては、例えばハニカム状をなすコージェライト担体基材を用いることができる。
【００３３】
前記ＮＯｘ吸着触媒層５４ｂには、白金等の貴金属と排ガス中のＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材とアルミナ等のサポート材とが担持されている。前記白金は触媒として作用するものであり、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４内での各種反応を促進させる。前記ＮＯｘ吸着材は、例えばＣｅＯ２（酸化セリウム）、又はＣｅ（セリウム）とＺｒ（ジルコニウム）または希土類元素を組み合わせたセリア系の複酸化物であって、排ガス中のＮＯｘを吸着するものである。具体的には、このＮＯｘ吸着材は、排ガス中のＮＯ（一酸化窒素）と酸素とが前記触媒の作用で反応することで生成されたＮＯ２（二酸化窒素）を吸着するとともに、前記排ガス中のＮＯを吸着する。
【００３４】
前記ＮＨ３吸着触媒層５４ｃには、ＮＨ３吸着材であるゼオライトが担持されている。このＮＨ３吸着材は、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４内に流入した排ガスが酸素不足雰囲気すなわち理論空燃比よりもリッチ状態とされた際に、前記触媒の作用によって前記ＮＯｘ吸着材に吸着されているＮＯ２が、排ガス中のＣＯあるいはＨＣと水との反応により生成した水素と反応することで転化されてなるＮＨ３（アンモニア）を、ＮＨ４＋（アンモニウムイオン）として吸着・保持する。
【００３５】
そして、これら触媒層５４ｂ，５４ｃを有する前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４では、通常の運転状態、すなわち排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンの状態であって、ＮＯｘ吸着触媒装置５４の内部が酸素過剰の雰囲気となる場合に、前記ＮＨ３吸着材に吸着されているＮＨ３によって排ガス中のＮＯｘおよび前記ＮＯｘ吸着材に吸着されているＮＯｘをＮ２（窒素）に還元浄化する。
【００３６】
前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６は、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４と同様に、排ガス中のＮＯｘを浄化するためのものである。このＮＯｘ吸蔵触媒装置５６は、図３に示すように、基材５６ａと、ＮＯｘ吸蔵触媒層５６ｂとから構成されている。前記基材５６ａとしては、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４の基材５４ａと同じく、例えばハニカム状をなすコージェライト担体基材を用いることができる。
【００３７】
前記ＮＯｘ吸蔵触媒層５６ｂには、触媒として作用する白金等の貴金属と、排ガス中のＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵材と、アルミナ等のサポート材とが担持されている。前記ＮＯｘ吸蔵材としては、例えば、Ｋ（カリウム）、Ｎａ（ナトリウム）等のアルカリ金属、あるいは、Ｂａ（バリウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）等のアルカリ土類金属を用いることができる。このＮＯｘ吸蔵材は、排ガス中のＮＯｘを硝酸塩の形で吸蔵・保持する。そして、このＮＯｘ吸蔵材を含む前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６では、排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチの状態であって、ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６の内部が酸素不足の雰囲気となる場合に、排ガスに含まれる未燃のＨＣやＣＯによって、前記ＮＯｘ吸蔵材に吸蔵されているＮＯｘをＮ２に還元浄化する。
【００３８】
ここで、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４に含まれるＮＯｘ吸着材であるセリア系の複酸化物およびＮＨ３吸着材であるゼオライトは、３００℃以下の雰囲気下で、排ガス中のＮＯｘあるいはＮＨ３を吸着し、３００℃以上の雰囲気下で、吸着しているＮＯｘあるいはＮＨ３を脱離させてしまうという特性を有している。一方、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６に含まれるＮＯｘ吸蔵材であるバリウム等は、３００℃〜６００℃の高温状態にて、前記ＮＯｘを吸蔵するという特性を有している。
【００３９】
従って、前記排ガスの温度が３００℃以下の場合には、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４が、ＮＯｘを吸着するとともに前記ＮＨ３がこのＮＯｘを還元浄化することで、ＮＯｘの外部への排出を抑制する。一方、排ガスの温度が３００℃以上の場合には、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４からＮＯｘが放出されるが、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６が、このＮＯｘ吸着触媒装置５４から放出されたＮＯｘおよび排ガス中のＮＯｘを吸蔵することで、外部へのＮＯｘの排出を抑制する。
【００４０】
前記排ガス温度は、例えば、前記ＤＰＦ５２内に堆積したＰＭを燃焼させるために後述するＤＰＦ再生制御部６０によって前記ＤＯＣ内での酸化反応が促進されて排ガス温度が昇温された場合および前記ＰＭが燃焼を開始した場合に、３００℃以上になる。
【００４１】
本ディーゼルエンジンには、エンジンの運転を制御するコントロールユニットとして、ＥＣＵ２が設けられている。ＥＣＵ２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたコンピュータ等からなり、予めＲＯＭ（またはＲＡＭ）に記憶されているプログラムがＣＰＵによって実行されることによって、各アクチュエータ等の動作を制御している。
【００４２】
本実施形態におけるＥＣＵ２には、図示しない種々の制御部に加えて、ＤＰＦ再生制御部（再生制御手段）６０と、ＮＨ３生成部７２と、Ｓリジェネ制御部７４と、吸蔵状態判断部（吸蔵状態判断手段）７６と、ＮＯｘ放出部（ＮＯｘ放出手段）７８と、ＮＯｘ放出空燃比算出部（ＮＯｘ放出空燃比算出手段）８０が設けられている。
【００４３】
前記ＤＰＦ再生制御部６０は、前記ＤＰＦ５２の状態に応じてこのＤＰＦ５２の再生制御を実行するためのものである。このＤＰＦ再生制御部６０では、前記背圧センサ３３，３４の出力に基づいてＤＰＦ５２の前後の差圧を算出し、この差圧が所定値以上の場合、すなわち、ＤＰＦ５２内に捕集されたＰＭが所定量以上となった場合に、前記ＤＰＦ５２内の温度を上昇させる。そして、この温度上昇によってＤＰＦ５２内のＰＭを燃焼除去させＤＰＦ５２のＰＭ捕集能力を再生する。具体的には、エンジンの膨張行程で燃料を噴射（所謂、ポスト噴射）し、排ガスの空燃比を通常運転時の空燃比よりもリッチ側で、かつ、理論空燃比よりもリーン側のＤＰＦ再生空燃比（例えば２０）にする。そして、排気通路２２内に未燃のＨＣ成分を増加させ、前記ＤＯＣ５０でこのＨＣ成分を酸化燃焼させることで排ガス温度を高め、この昇温された排ガスをＤＰＦ５２内に流入させる。これにより、このＤＰＦ５２内に設けられた触媒の作用によってＤＰＦ５２内でＰＭの酸化反応が開始する。このとき、前述のように排ガス温度は３００℃以上に昇温される。
【００４４】
前記吸蔵状態判断部７６は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６におけるＮＯｘの吸蔵状態を判断するものである。この吸蔵状態判断部７６では、前記ＮＯｘセンサ３７で検出されたＮＯｘ濃度に基づいて前記ＮＯｘの吸蔵状態を判断している。具体的には、前記ＮＯｘセンサ３７で検出されたＮＯｘ濃度が予め設定された飽和判定値（例えば５０ｐｐｍ）以上であれば、ＮＯｘが前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６で吸蔵されずに下流に排出されており、このＮＯｘ吸蔵触媒装置５６がＮＯｘの吸蔵に対して飽和状態であると判断する。すなわち、このＮＯｘ吸蔵触媒装置５６から、吸蔵されているＮＯｘの放出が必要であると判定する。一方、前記ＮＯｘセンサ３７で検出されたＮＯｘ濃度が予め設定されたリッチ化終了判定値（例えば２０ｐｐｍ）以下であれば、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６がＮＯｘの吸蔵に対して飽和状態でなく、このＮＯｘ吸蔵触媒装置５６に更なるＮＯｘの吸蔵が可能であると判定する。
【００４５】
前記ＮＯｘ放出空燃比算出部８０は、ＮＯｘ放出空燃比を算出するものである。このＮＯｘ放出空燃比とは、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６に吸蔵されているＮＯｘを放出させるとともに、この放出されたＮＯｘを還元浄化するために必要な排ガスの空燃比の値である。このＮＯｘ放出空燃比は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６に吸蔵されているＮＯｘの吸蔵量に依存する。そこで、本実施形態では、前記ＮＯｘの吸蔵量に対する最適なＮＯｘ放出空燃比を予め求め、ＮＯｘ放出空燃比マップを作成しておき、このＮＯｘ放出空燃比マップをこのＮＯｘ放出空燃比算出部８０に設けておく。そして、後述するＮＯｘの吸蔵量の推定値に応じて前記ＮＯｘ放出空燃比マップから適切なＮＯｘ放出空燃比を抽出する。排ガスの空燃比は、後述するＮＯｘ放出部７８によりこのＮＯｘ放出空燃比に制御される。
【００４６】
前記ＮＯｘの吸蔵量は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６から排出されるＮＯｘ量と、ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６のＮＯｘ吸蔵可能量との差に基づき算出できる。ここで、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６から排出されるＮＯｘ量は、前記ＮＯｘセンサ３７で検出されたＮＯｘ濃度および排気流量から算出できる。また、前記排気流量および前記ＮＯｘ吸蔵可能量は、運転条件毎に予め分かっている値である。そこで、本実施形態では、エンジン回転数と噴射量とに基づく排気流量マップおよびＮＯｘ吸蔵可能量マップを予め作成し、これらマップを前記ＮＯｘ放出空燃比算出部８０に設けておく。そして、前記エンジン回転数センサ３０で検出されたエンジン回転数と噴射量とに基づき前記排気流量マップから排気流量を抽出するとともに、前記ＮＯｘ吸蔵可能量マップからＮＯｘ吸蔵可能量を抽出して、これらの値と前記ＮＯｘセンサ３７で検出されたＮＯｘ濃度とに基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６のＮＯｘ吸蔵量を推定する。このＮＯｘ吸蔵量に基づいて前記ＮＯｘ放出空燃比マップから抽出される前記ＮＯｘ放出空燃比は１４前後の値である。ここで、前記ＮＯｘ吸蔵可能量は排ガスの温度により補正等を行ってもよい。
【００４７】
前記ＮＯｘ放出部７８は、排ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ側の前記ＮＯｘ放出空燃比に制御するリッチ化制御を実施し、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６に吸蔵されているＮＯｘをこのＮＯｘ吸蔵触媒装置５６から放出させるものである。
【００４８】
このＮＯｘ放出部７８では、前記吸蔵状態判断部７６において前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６がＮＯｘの吸蔵に対して飽和状態であると判定されると、前記リッチ化制御を開始する。すなわち、前記ＮＯｘセンサ３７で検出されたＮＯｘ濃度が前記飽和判定値以上になれば、排ガスの空燃比を前記ＮＯｘ放出空燃比に制御する。具体的には、前記ＥＧＲバルブ４１の開度を大きくするとともに前記吸気スロットル４０の開度を絞り、燃焼室１４に流入するＥＧＲガス量を増加させつつ燃焼室１４に流入する新気量を低下させる。そして、各気筒１２内にポスト噴射を行うことで各気筒１２内に供給される噴射量を増大させる。このようにして、排ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい前記ＮＯｘ放出空燃比になると、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６の内部は酸素不足の雰囲気となり、前記ＮＯｘ吸蔵材からＮＯｘが放出され、ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６のＮＯｘ吸蔵能力が回復される。ここで、放出されたＮＯｘは未燃のＨＣやＣＯにより還元浄化され、外部には排出されない。
【００４９】
また、前記ＮＯｘ放出部７８では、前記吸蔵状態判断部７６において前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６のＮＯｘの吸蔵量が十分に小さいと判定されるまで前記リッチ化制御を続ける。すなわち、前記ＮＯｘセンサ３７で検出されたＮＯｘ濃度が前記リッチ化終了判定値以下になるまで、排ガスの空燃比を前記ＮＯｘ放出空燃比に保持する。これにより、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６のＮＯｘ吸蔵能力は確実に回復する。
【００５０】
さらに、このＮＯｘ放出部７８では、前記ＤＰＦ再生制御部６０による再生制御が実行されてから前記排ガスの温度が予め設定された通常運転許可温度以下に低下するまでの期間のみ、前記リッチ化制御を許可している。この期間は、ＤＰＦ再生制御部６０による再生制御実行されることで排ガスの温度が昇温されている期間であり、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４からＮＯｘが放出されて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６がこの放出されたＮＯｘを吸蔵していく期間に相当する。従って、この期間のみ前記リッチ化制御が実施されるように構成することで、前記リッチ化制御を効率よく実施することが可能になる。前記通常運転許可温度は、例えば、３００℃に設定されている。
【００５１】
ここで、前記再生制御が終了すれば排ガスの空燃比は通常のリーン状態に戻り、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４および前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６に含まれる白金は、高温かつリーンの雰囲気下に晒されることになる。しかしながら、前記のようにＤＰＦ再生制御部６０による再生制御が終了した後にも前記リッチ化制御が実行されていれば、前記白金が前記高温かつリーンの雰囲気間晒される時間が短縮されるので、この白金が前記排ガス中に含まれる酸素により酸化されるのが抑制されるという効果も得られる。
【００５２】
前記ＮＨ３生成部７２は、排ガスに含まれるＮＯｘからＮＨ３を生成するためのものである。前述のように、ＮＨ３は、排ガス中のＣＯあるいはＨＣと水との反応により生成された水素との反応によって生成されるので、このＮＨ３生成部７２では、前記水素を生成するために排ガス中に前記ＣＯあるいはＨＣを供給すべく排ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に保持する。
【００５３】
このようにして排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に保持されると、排ガス中のＣＯおよびＨＣの量が確保されて、これらと水との反応により水素が生成され、この水素によって前記ＮＯｘからＮＨ３が生成される。このようにして生成されたＮＨ３は、前記ＮＨ３吸着材に吸着される。
【００５４】
前記Ｓリジェネ制御部７４は、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４に含まれるＮＯｘ吸着材および前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６に含まれるＮＯｘ吸蔵材に吸着した硫黄成分を、前記ＮＯｘ吸着材およびＮＯｘ吸蔵材からそれぞれ脱離させて、前記ＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸着能力および前記ＮＯｘ吸蔵材のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるものである。このＳリジェネ制御部７４では、前記ＮＯｘ吸着材およびＮＯｘ吸蔵材が、前記吸着していた硫黄成分を酸素濃度の低下および供給されるＨＣあるいはＣＯの増加に伴って脱離するという特性を利用して、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４およびＮＯｘ吸蔵触媒装置５６に流入する排ガスの空燃比を理論空燃比よりも小さい値（例えば１４）に制御する。そして、前記ＮＯｘ吸着材およびＮＯｘ吸蔵材から硫黄成分を脱離させる。
【００５５】
次に、前記ＮＯｘ放出部７８における前記リッチ化制御について図４のフローチャートを用いて説明する。
【００５６】
まず、ステップＳ１にて前記ＤＰＦ５２が再生中であるかどうかを判定する。すなわち、前記ＤＰＦ再生制御部６０によりＤＰＦ５２内のＰＭを燃焼除去制御が実施されて、排ガスが昇温されているかどうかどうかを判定する。この判定がＮＯの場合は、そのまま処理を終了する。一方、この判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ２にて、前記排ガス温度センサ３５で検出された排ガスの温度Ｔｓが前記通常運転許可温度Ｔ１以上であるかどうかを判定する。この判定がＮＯの場合は、そのまま処理を終了する。一方、この判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ３にてＳリジェネ制御が停止中であるかどうかを判定する。すなわち、前記Ｓリジェネ制御部７４にて、排ガスの空燃比のリッチ化が行われているかどうかを判定する。この判定がＮＯの場合、すなわち、Ｓリジェネ制御が実行されている場合には、このＳリジェネ制御部７４によって排ガスの空燃比がリッチ化されており、前記ＮＯｘ放出部７８によるリッチ化制御を行う必要がないので、そのまま処理を終了する。
【００５７】
また、前記Ｓリジェネ制御が実行されていない場合であっても、排ガスの空燃比がリッチ化されている場合には、同様に前記リッチ化制御を行う必要がないので、ステップＳ４にて、前記Ａ／Ｆセンサ３６で検出された排ガスの空燃比Ｏ１が予め設定された値Ｏ０（例えば１４．７）以上であるかどうかを判定する。そして、この判定がＮＯの場合には処理を終了し、この判定がＹＥＳの場合にのみステップＳ５に進む。
【００５８】
ステップＳ５では、前記吸蔵状態判断部７６にて、前記ＮＯｘセンサ３７により検出されたＮＯｘ濃度Ｖｓが前記飽和判定値Ｖ１以上であるかどうかを判定する。
【００５９】
この判定がＹＥＳの場合、すなわち、前記ＮＯｘ濃度Ｖｓが前記飽和判定値Ｖ１以上であって前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６がＮＯｘの吸蔵に対して飽和状態であることが判明した場合には、まず、前記ＮＯｘ放出空燃比算出部８０にて、このＮＯｘ吸蔵触媒装置５６のＮＯｘ吸蔵量を推定し前記ＮＯｘ放出空燃比ＡＦ２を算出する（ステップＳ６）。次に、前記ＮＯｘ放出部７８にて、排ガスの空燃比を前記ＮＯｘ放出空燃比ＡＦ２にまで低下させる（ステップＳ７）。このとき、ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６には、未燃のＨＣ等が流入し前記ＮＯｘ吸蔵材に吸蔵されているＮＯｘが放出される。また、この放出されたＮＯｘは前記ＨＣ等により還元浄化される。
【００６０】
次に、前記吸蔵状態判断部７６にて、前記ＮＯｘセンサ３７により検出されたＮＯｘ濃度が前記リッチ化終了判定値Ｖ２以下であるかどうかを判定する（ステップＳ８）。この判定がＹＥＳの場合は、ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６から吸蔵されていたＮＯｘが十分に放出されたとして処理を終了する。そして、前記ＤＰＦ再生制御部６０によるＤＰＦ５２の再生制御に戻り、排ガスの空燃比をこの再生制御のための前記ＤＰＦ再生空燃比ＡＦ１に戻す（ステップＳ９）。一方、前記判定がＮＯの場合は、再びステップＳ７に戻る。すなわち、前記ＮＯｘ濃度が前記リッチ化終了判定値Ｖ２以下になるまで、排ガスの空燃比を前記ＮＯｘ放出空燃比ＡＦ２に保持する。また、前記排ガスの空燃比を前記ＤＰＦ再生空燃比ＡＦ１に戻した後も、前記ＤＰＦ再生制御部６０によりＤＰＦ５２の再生制御が続いている場合には（ステップＳ１０にてＹＥＳ）、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２〜ステップＳ１０までを繰り返す。
【００６１】
ここで、本実施形態では、前述のように、前記ＤＰＦ再生制御部６０による再生制御が終了した後も、排ガスの温度Ｔｓが前記通常運転許可温度Ｔ１以下に低下するまでは、前記リッチ化制御を実行している。
【００６２】
すなわち、ＤＰＦ５２の再生制御が終了したと判断されると（ステップＳ１０にてＮＯ）、ステップＳ１１にて前記排ガス温度センサ３５で検出された排ガスの温度Ｔｓが前記通常運転許可温度Ｔ１以上であるかどうかを判定する。この判定がＮＯの場合は、排ガスの温度が十分に低下しており、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４からのＮＯｘの放出がほとんどないとして通常運転に戻す（ステップＳ１５）。一方、前記判定がＹＥＳの場合、すなわち、排ガスの温度が十分に低下していない場合にはステップＳ１２に進む。
【００６３】
ステップＳ１２では、前記吸蔵状態判断部７６にて、前記ＮＯｘセンサ３７により検出されたＮＯｘ濃度Ｖｓが前記飽和判定値Ｖ１以上であるかどうかを判定する。この判定がＹＥＳの場合は、前記ＮＯｘ放出部７８にて、排ガスの空燃比を前記ＮＯｘ放出空燃比ＡＦ２にまで低下させ（ステップＳ１３）、前記ＮＯｘ濃度Ｖｓが前記リッチ化終了判定値Ｖ２以下になるまで（ステップＳ１４）この空燃比を保持する。一方、前記ステップＳ１２での判定がＮＯの場合、および、前記ＮＯｘ放出部７８にて排ガスの空燃比を前記ＮＯｘ放出空燃比ＡＦ２に保持することで前記ＮＯｘ濃度Ｖｓが前記リッチ化終了判定値Ｖ２以下になった場合には、通常運転に戻す（ステップＳ１５）。
【００６４】
その後、再び前記排ガス温度Ｔｓが前記通常運転許可温度Ｔ１以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１６）。この判定がＮＯの場合、すなわち、排ガスの温度が未だ十分に低下していない場合には、再びステップＳ１２に戻り、排ガス温度Ｔｓが前記通常運転許可温度Ｔ１よりも低くなるまで、ステップＳ１２〜ステップＳ１６を繰り返す。
【００６５】
以上のようにして前記リッチ化制御が実施された時の排ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）、前記ＮＯｘセンサ３７で検出されたＮＯｘ濃度および前記排ガス温度センサ３５で検出された排ガス温度の変化の一例を図５に示す。
【００６６】
この図に示すように、ＤＰＦ再生制御部６０によりＤＰＦ５２の再生制御が開始されると（ｔ０時点）排ガス温度は６００℃付近にまで昇温される。排ガス温度が３００℃を超え始めた時点では、ＮＯｘ濃度はそれほど上昇しない。これは、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４で吸着されていたＮＯｘが脱離し始めるが、脱離したＮＯｘが前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６にて吸蔵されることでＮＯｘの外部への放出が抑制されているためと考えられる。
【００６７】
一方、排ガス温度の高温状態が続くと、ＮＯｘ濃度は前記飽和判定値Ｖ１を超えて上昇する（ｔ１時点）。これは、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６がＮＯｘの吸蔵に対して飽和状態になり、エンジンからのＮＯｘおよび前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４から脱離したＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒装置５６で吸蔵されることなく放出されるためと考えられる。そして、このようにＮＯｘ濃度が前記飽和判定値Ｖ１以上になると、前記ＮＯｘ放出部７８によりリッチ化制御が実施され、排ガスの空燃比が前記ＮＯｘ放出空燃比に制御される（ｔ１〜ｔ２）。
【００６８】
前記ＮＯｘ放出部７８によりリッチ化制御が実施されると、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６のＮＯｘ吸蔵能力が回復し、このＮＯｘ吸蔵触媒装置５６に再びＮＯｘが吸蔵されていくことになる。図５において、リッチ化制御が開始された後ＮＯｘ濃度が低下しているのは、このようにしてＮＯｘ吸蔵触媒装置５６に再びＮＯｘが吸蔵されていき、ＮＯｘの外部への放出が抑制されているためと考えられる。
【００６９】
前記ＤＰＦ再生制御部６０によるＤＰＦ５２の再生制御が終了すると（ｔ３時点）、排ガスの空燃比は通常のリーン状態（例えば２２）に戻される。しかしながら、ＤＰＦ５２の再生制御が終了した後も、前記ＮＯｘ濃度は徐々に増加していく。これは、前記再生制御が終了した直後は、排ガスの温度が十分に低下しておらず、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４からＮＯｘが脱離するためと考えられる。
【００７０】
ここで、本実施形態では、前述のように、前記ＤＰＦ５２の再生制御が終了した後であってもリッチ化制御が実行されるよう構成されている。従って、排ガスの濃度が前記飽和判定値Ｖ１以上になると、前記ＮＯｘ放出部７８によりリッチ化制御が実施され、排ガスの空燃比が前記ＮＯｘ放出空燃比に制御される（ｔ４〜ｔ５）。そして、このリッチ化制御により前記ＮＯｘ吸蔵能力が回復し、ＮＯｘの外部への放出が再び抑制されることになる。
【００７１】
このようにして、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６によりＮＯｘを吸蔵するとともに、前記ＮＯｘ放出部７８でリッチ化制御を実施し前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６のＮＯｘ吸蔵能力の回復を図ることで、排ガス温度が３００℃以上の高温となるＤＰＦ５２の再生制御期間中にであっても、ＮＯｘの外部への放出を抑制することが可能となる。図５に、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６を設けない場合のＮＯｘ濃度の推移例を破線で示す。この破線で示されるように、ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６を設けない場合には、ＤＰＦ５２の再生制御が開始され排ガス温度が昇温されることにより前記ＮＯｘセンサ３７で検出されるＮＯｘ濃度は増大する。すなわち、ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６を設けない場合には、排ガス温度が昇温されることで、エンジンから排出されるＮＯｘがそのまま外部に放出されるとともに、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４に吸着されていたＮＯｘが脱離して放出され、全体として多量のＮＯｘが外部に放出されることになる。
【００７２】
以上のように、本排ガス浄化装置１０によれば、前記ＮＯｘ吸着材を含有するＮＯｘ吸着触媒装置５４の下流側に、当該ＮＯｘ吸着材がＮＯｘを吸着する温度よりも高い温度で吸蔵するＮＯｘ吸蔵材を含有するＮＯｘ吸蔵触媒装置５６が設けられているので、排ガス温度が高温になることにより前記ＮＯｘ吸着材からＮＯｘが脱離する場合であっても、この脱離したＮＯｘを前記ＮＯｘ吸蔵材で吸蔵することができる。
【００７３】
また、前記ＮＯｘ放出部７８にて前記排ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ側にするリッチ化制御を行えば、ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６に吸蔵されたＮＯｘを放出させることができ、このＮＯｘ吸蔵触媒装置５６のＮＯｘ吸蔵能力を回復させることができる。また、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６における前記ＮＯｘの吸蔵状態を判断する吸蔵状態判断部７６を設けるとともに、この吸蔵状態判断部７６にて判断された前記ＮＯｘの吸蔵状態に基づいて前記リッチ化制御を行えば、前記ＮＯｘ吸蔵能力を効率よく回復させることができる。
【００７４】
特に、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６が飽和状態となった時点で前記リッチ化制御が開始されれば、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６のＮＯｘ吸蔵能力の回復がより効率よく行われる。
【００７５】
また、前記ＮＯｘ放出空燃比を算出するＮＯｘ放出空燃比算出部８０を設け、このＮＯｘ放出空燃比を、前記吸蔵状態判断部７６で判断された前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６におけるＮＯｘの吸蔵状態に応じて算出するようにすれば、ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６におけるＮＯｘの吸蔵状態に応じて排ガスの空燃比が制御されることになり、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６のＮＯｘ吸蔵能力の回復がより一層効率よく行われる。
【００７６】
また、前記吸蔵状態判断部７６が、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６の下流側に設けられたＮＯｘセンサ３７で検出されたＮＯｘ濃度に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６のＮＯｘの吸蔵状態を判断すれば、この吸蔵状態をより正確に判断することができる。
【００７７】
また、前記排ガス温度センサ３５により検出された排ガス温度が前記通常運転許可温度以上の場合に、前記リッチ化制御の実行が許可されるよう構成されていれば、リッチ化に伴う余分な燃料消費を抑えることができ、燃費の向上等につながる。
【００７８】
前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４および前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６が、ＤＰＦ５２の下流側に設けられているものでは、ＤＰＦ５２内でのＰＭの燃焼時に排ガスが高温になった場合にも前記ＮＯｘを吸蔵し、このＮＯｘの外部への排出を抑制できるので、より効果的である。
【００７９】
さらに、前記ＤＰＦ５２を再生制御するＤＰＦ再生制御部６０を設けるとともに、このＤＰＦ再生制御部６０によるＤＰＦ５２の再生制御中、および、ＤＰＦ５２の再生制御の終了後であって排ガスの温度が前記通常運転許可温度以上の場合に、前記リッチ化制御の実施が許可されるよう構成されていれば、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６のＮＯｘ吸蔵能力の回復がより効率よく行われる。
【００８０】
ここで、前記実施形態では、前記ＮＯｘ放出部７８によるリッチ化制御をＤＰＦ再生制御中に行った場合について示したが、ＤＰＦ再生制御中であるかどうかに関わらず、前記排ガス温度センサ３５で検出された排ガスの温度が予め設定された所定値（例えば３００℃）以上となった場合に、前記リッチ化制御を開始してもよい。
【００８１】
この場合には、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４のＮＯｘの放出タイミングを左右する排ガス温度の値に応じて前記リッチ化制御が実施されることになり、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置のＮＯｘ吸蔵能力を効率よく回復させることができる。また、高速運転時等において、排ガス温度が３００℃以上になる場合にも、ＮＯｘの排出を抑制できる。
【００８２】
また、前記ＮＯｘ放出空燃比は一定値であってもよい。また、前記吸蔵状態判断部７６において、このＮＯｘ放出空燃比を一定値とする一方、前記ＮＯｘセンサ３７で検出されたＮＯｘ濃度等に応じて排ガスの空燃比をこのＮＯｘ放出空燃比に保持する期間を算出し、前記ＮＯｘ放出部７８において、この算出された期間だけ前記リッチ化制御を実施するようにしてもよい。さらに、予め設定された一定期間だけ排ガスの空燃比を予め設定された一定値に保持するようにしてもよい。また、前記ＮＯｘ放出部７８において、例えば、排ガスの空燃比を前記ＮＯｘ放出空燃比とリーン側の空燃比との間で小刻みに変化させるようにしてもよい。
【００８３】
また、前記飽和判定値、前記リッチ化終了判定値、前記通常運転許可温度等の具体的な値は、前記に限らない。また、これらの値は運転条件毎に設定されてもよい。さらに、前記実施形態では、前記ＤＰＦ再生制御部６０によるＤＰＦ５２の再生制御中と、この再生制御の終了後とのいずれにおいても、排ガス温度が同じ通常許可温度以上の場合に前記リッチ化制御の実施が許可される場合について示したが、前記再生制御中にリッチ化制御を許可する温度判定値と、再生制御後にリッチ化制御を許可する通常運転許可温度とは異なる値であってもよい。例えば、再生制御中の前記判定値を３００℃とし、再生制御後の通常運転許可温度を４００℃としてもよい。そして、このようにすれば、再生制御後にリッチ化される期間を短縮することができる。
【００８４】
また、前記ＮＯｘ吸着触媒装置５４、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６の具体的な構成および、これらのＮＯｘ吸着触媒装置５４、ＮＯｘ吸蔵触媒装置５６とＤＰＦ５２との配置は前記に限らない。また、前記ＤＰＦ５２は省略可能である。
【００８５】
また、前記ＮＯｘ放出部７８等において、排ガスの空燃比をリッチ化する方法は前記に限らない。
【００８６】
また、本排ガス浄化装置１０は、ディーゼルエンジンに限らず他のリーンバーンエンジンにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置を含むエンジンの概略構成図である。
【図２】図１に示す排ガス浄化装置におけるＮＯｘ吸着触媒装置の内部構造を拡大して示す概略断面図である。
【図３】図１に示す排ガス浄化装置におけるＮＯｘ吸蔵触媒装置の内部構造を拡大して示す概略断面図である。
【図４】図１に示す排ガス浄化装置におけるＮＯｘ放出部によるリッチ化制御の概略フローチャートである。
【図５】図１に示す排ガス浄化装置を用いた際の、排ガスの空燃比、ＮＯｘ濃度および排ガスの温度の変化を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１    エンジン本体
２    ＥＣＵ
２２    排気通路
３５    排ガス温度センサ（排ガス温度検出手段）
３７    ＮＯｘセンサ（ＮＯｘ濃度検出手段）
４０    吸気スロットル
４１    ＥＧＲバルブ
５２    ＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）
５４    ＮＯｘ吸着触媒装置
５４ａ    コージェライト担体基材
５４ｂ    ＮＯｘ吸着触媒層
５４ｃ    ＮＨ３吸着触媒層
５６    ＮＯｘ吸蔵触媒装置
５６ａ    コージェライト担体基材
５６ｂ    ＮＯｘ吸蔵触媒層
６０    ＤＰＦ再生制御部（再生制御手段）
７６    吸蔵状態判断部（吸蔵状態判断手段）
７８    ＮＯｘ放出部（ＮＯｘ放出手段）
８０    ＮＯｘ放出空燃比算出部（ＮＯｘ放出空燃比算出手段）
Ａ／Ｆ    空燃比
ＰＭ    粒子状物質
Ｖ１    飽和判定値
Ｖ２    リッチ化終了判定値
Ｔ１    通常運転許可温度
【図１】
2008298024.tif 000003
【図２】
2008298024.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008298024.tif 000006
【図５】
2008298024.tif 000007