(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置において、フィルタの再生とＮＯxの浄化とを両立させることができる技術を提供する。【解決手段】排気中のＮＯxを吸蔵しこのＮＯxが還元剤の添加により還元される吸蔵還元型ＮＯx触媒３０を少なくとも含む第１排気浄化装置３０と、第１排気浄化装置３０よりも下流側に設けられ、酸化能を有する触媒４２を担持するかまたは酸化能を有する触媒４２を上流側に備え、且つ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ４１を少なくとも含む第２排気浄化装置４１，４２と、第１排気浄化装置３０よりも下流で且つ第２排気浄化装置４１，４２よりも上流から排気中へ燃料を供給する燃料供給手段６と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気中のＮＯxを吸蔵しこのＮＯxが還元剤の添加により還元される吸蔵還元型ＮＯx触
媒を少なくとも含む第１排気浄化装置と、
前記第１排気浄化装置よりも下流側に設けられ、酸化能を有する触媒を担持するかまたは酸化能を有する触媒を上流側に備え、且つ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを少なくとも含む第２排気浄化装置と、
前記第１排気浄化装置よりも下流で且つ前記第２排気浄化装置よりも上流から排気中へ燃料を供給する燃料供給手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記第１排気浄化装置へ流入する排気の空燃比を低下させる空燃比低下手段をさらに備え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】
前記空燃比低下手段により空燃比を低下させ且つ前記燃料供給手段により燃料を供給するモードを少なくとも含んで前記パティキュレートフィルタの再生処理を行うフィルタ再生手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記モードを実行しているときに、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxの還元処理を行なうことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記モードを実行しているときと、していないときとでは、実行しているときのほうが前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高くするかまたは空燃比低下の度合いを大きくすることの少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記モードを実行しているときと、していないときとでは、実行しているときのほうが前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を低くするかまたは空燃比低下の度合いを小さくすることの少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記モードを実行しているときに、前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方を、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度に基づいて決
定することを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記モードを実行しているときに、前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方を、前記第２排気浄化装置に流入する排気の温度に基づいて決定することを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記酸化能を有する触媒の温度が所定温度よりも低い場合には、前記モードを実行しているときと、していないときとでは、実行しているときのほうが前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高くすることを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記酸化能を有する触媒の温度が所定温度以上の場合には、前記モードを実行しているときと、していないときとでは、実行しているときのほうが前記空燃比低下手段による空燃比低下の度合いを大きくすることを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が所定温度よりも低い場合には、前記モードを実行し
ているときと、していないときとでは、実行しているときのほうが前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高く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。
【請求項１２】
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が所定温度以上の場合には、前記モードを実行してい
るときと、していないときとでは、実行しているときのほうが前記空燃比低下手段による空燃比低下の度合いを大きく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。
【請求項１３】
前吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が所定温度近傍の場合には、前記モードを実行している
ときと、していないときとでは、実行しているときのほうが前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高くし且つ空燃比低下の度合いを小さく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。
【請求項１４】
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度がＮＯxを浄化可能な温度よりも高い場合には、ＮＯx
浄化可能な温度内の場合と比較して、前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高くし且つ空燃比低下の度合いを小さく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。
【請求項１５】
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxを還元する要求値が所定値以上の場合には、要求値が所定値よりも低い場合と比較して、前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高くし且つ空燃比低下の度合いを小さく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。
【請求項１６】
前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方を、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯx浄化率及び前記第２排気浄化装置に流入する排気の温度に基づいて決定することを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１７】
前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方を、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒から前記第２排気浄化装置に至るまでの排気の放熱量と
、前記第２排気浄化装置に流入する排気の温度と、に基づいて決定することを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１８】
前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方を、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯx浄化率と、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒から
前記第２排気浄化装置に至るまでの排気の放熱量と、前記第２排気浄化装置に流入する排気の温度と、に基づいて決定することを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１９】
前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方を、燃費悪化の上昇代に対するＮＯx浄化率の向上代が所定値以上となるように決定す
ることを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２０】
前記モードを実行しているときに、内燃機関の燃焼室から排出されるガスの空燃比を、該モードを実行していないときよりも低くすることを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２１】
前記モードを実行しているときに、前記燃料供給手段から供給する燃料量を、前記パテ
ィキュレートフィルタの温度に基づいて決定することを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２２】
前記モードを実行しているときに、前記燃料供給手段から供給する燃料量を、前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方に基づいて決定することを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２３】
前記モードを実行しているときに、前記燃料供給手段から供給する燃料量を、前記第２排気浄化装置に流入する排気の温度に基づいて決定することを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２４】
前記モードを実行しているときに、前記燃料供給手段から供給する燃料量を、前記第１排気浄化装置から流出する還元剤量に基づいて決定することを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２５】
前記第１排気浄化装置または前記第２排気浄化装置の浄化能力を夫々高温下で回復させる再生手段を備え、
前記第２排気浄化装置が新品の状態から所定期間は、該第２排気浄化装置に備わる浄化装置の浄化能力を回復させ且つ前記第１排気浄化装置の浄化能力の回復は行なわないことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２６】
前記第２排気浄化装置は吸蔵還元型ＮＯx触媒をパティキュレートフィルタに担持させ
たものであることを特徴とする請求項２５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２７】
前記所定期間以降は、前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置の全体としての浄化能力に応じて、前記第１排気浄化装置の浄化能力を回復させる頻度を変更することを特徴とする請求項２５または２６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２８】
上流側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復処理と、下流側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復処理と、を異なる時期に行なうことを特徴とする請求項２６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】
内燃機関の排気通路に吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単にＮＯx触媒という。）を配置する技術が知られている。このＮＯx触媒は、流入する排気の酸素濃度が高いときに排気中
のＮＯxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときに吸蔵し
ていたＮＯxを還元する。
【０００３】
また、酸化能を有する触媒を担持または上流に備えたパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）を備え、排気中の粒子状物質（以下、ＰＭという。）を捕集する技術が知られている。フィルタに捕集されているＰＭ量が一定量に達すると、酸化能を有する触媒に還元剤を供給し、該フィルタの温度を上昇させることによりＰＭを酸化させて除去することができる。このようにＰＭを除去することをフィルタの再生という。
【０００４】
そして、排気通路の上流側から、ＮＯx触媒と、酸化能を有する触媒を担持したフィル
タとを備え、ＮＯx触媒よりも上流側に備えた還元剤添加弁から還元剤を添加することに
より排気の温度を上昇させてフィルタの再生を行なう技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
しかし、フィルタの再生を行なうためには、該フィルタの温度を例えば６００℃以上の高温に維持する必要があるため、排気中に多くの還元剤が供給される。このようにして供給された還元剤は、ＮＯx触媒でも反応するため該ＮＯx触媒も高温となる。そのため、ＮＯx触媒の熱劣化が進行する虞がある。また、ＮＯx触媒がＮＯxの浄化を行なうことので
きる温度は例えば６００℃よりも低いため、フィルタの再生中にはＮＯxの浄化が不十分
となる虞もある。
【０００６】
また、排気通路の上流側から順にＮＯxトラップ触媒とパティキュレートフィルタとを
備え、ＮＯxトラップ触媒とパティキュレートフィルタとの間に空気供給路を接続し、Ｎ
Ｏxトラップ触媒のＮＯx還元中であって排気の空燃比がリッチとされるときにパティキュレートフィルタに空気を供給することでフィルタの再生を同時に行う技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
しかし、空気を供給することで排気の温度が低下するため、より多くの燃料を供給することによりフィルタの再生を行う必要がある。また、ＮＯx還元中にＮＯxトラップ触媒から流出する排気はリッチ度合いが低いため、パティキュレートフィルタの温度を上昇させるためには、燃料分が不足するおそれもある。
【０００８】
また、ＮＯx触媒には燃料に含まれる硫黄成分もＮＯxと同様に吸蔵される。このように吸蔵された硫黄成分はＮＯxよりも放出されにくく、ＮＯx触媒内に蓄積される。これを硫黄被毒という。この硫黄被毒によりＮＯx触媒でのＮＯx浄化率が低下するため、適宜の時期に硫黄被毒から回復させる硫黄被毒回復処理を施す必要がある。この硫黄被毒回復処理は、ＮＯx触媒を高温にし、且つ理論空燃比またはリッチ空燃比の排気をＮＯx触媒に流通させて行われる。例えばＮＯx触媒に燃料を添加することにより、該燃料がＮＯx触媒で反応して該ＮＯx触媒が高温となる。この状態でさらに燃料を添加して排気の空燃比をリッ
チ空燃比とすることにより、硫黄被毒を回復させることができる。
【０００９】
ところで、内燃機関の排気通路にＮＯx触媒を直列に複数設置することがある。さらに
、ＮＯx触媒をフィルタに担持させることがある。このように配置されたＮＯx触媒では、全てのＮＯx触媒で硫黄被毒が起こり得る。また、フィルタが設置されている場合には、
該フィルタに捕集された粒子状物質（ＰＭ）を酸化させることにより除去することも必要となる。以下、硫黄被毒回復処理のことをＳ再生といい、ＰＭを酸化させることにより該ＰＭを除去することをＰＭ再生という。
【００１０】
そして、ＮＯx触媒を担持したフィルタと、その上流にＮＯx触媒と、を備えた構成において、Ｓ再生及びＰＭ再生を行なう技術が知られている（例えば、特許文献７参照。）。
【００１１】
しかし、Ｓ再生及びＰＭ再生は高温下で行なわれるため、これらを実行することにより、ＮＯx触媒及びフィルタの熱劣化を進行させることがある。さらに、ＮＯx触媒やフィルタが直列に配置されている場合には、上流側のＮＯx触媒等においてＳ再生等を行なうと
、下流側のＮＯx触媒等においてはＳ再生等が必要でない場合であっても高温の排気が流
れることにより熱劣化が進行してしまう。つまり、複数のＮＯx触媒やフィルタの熱劣化
が同時期に進行してしまう。そのため、排気浄化装置全体としての寿命が短くなる。
【特許文献１】特開２００６−２９１８２５号公報
【特許文献２】特開２００３−２０１８２８号公報
【特許文献３】特開平７−１１９４４４号公報
【特許文献４】特開２００５−２４０５６６号公報
【特許文献５】特開２０００−２０５００５号公報
【特許文献６】特開２００５−３６６５８号公報
【特許文献７】特開２００４−２８０３０号公報
【特許文献８】特開２００５−２０７３７７号公報
【特許文献９】特開２００５−９０２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、フィルタの再生とＮＯxの浄化とを両立させることができる技術を提供する
ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
排気中のＮＯxを吸蔵しこのＮＯxが還元剤の添加により還元される吸蔵還元型ＮＯx触
媒を少なくとも含む第１排気浄化装置と、
前記第１排気浄化装置よりも下流側に設けられ、酸化能を有する触媒を担持するかまたは酸化能を有する触媒を上流側に備え、且つ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを少なくとも含む第２排気浄化装置と、
前記第１排気浄化装置よりも下流で且つ前記第２排気浄化装置よりも上流から排気中へ燃料を供給する燃料供給手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
第１排気浄化装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒を少なくとも含み、また他の触媒が組み合
わされていても良い。
【００１５】
第２排気浄化装置は、パティキュレートフィルタに酸化能を有する触媒を担持させたものでも良く、パティキュレートフィルタよりも上流に酸化能を有する触媒を備えていても良い。
【００１６】
燃料供給手段から燃料を供給することにより、第２排気浄化装置に含まれる酸化能を有する触媒にて該燃料を反応させることができる。これにより、パティキュレートフィルタの再生（以下、単にフィルタの再生という。）を行なうことができる。このフィルタの再生は、パティキュレートフィルタの温度を上昇させて該パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質を酸化させることにより行なわれる。
【００１７】
燃料供給手段は第１排気浄化装置と第２排気浄化装置との間に燃料を供給することができる。そのため、燃料供給手段から第２排気浄化装置までの距離を短くすることができる。これにより、燃料供給手段から供給された燃料が直ぐに第２排気浄化装置に流入するため、パティキュレートフィルタの温度を制御するときの応答性及び制御性が高い。さらに、燃料供給手段は、第１排気浄化装置の吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxの還元や硫黄被毒回復を行なわなくても良いため、耐久性が高い。
【００１８】
また、本発明においては、前記第１排気浄化装置へ流入する排気の空燃比を低下させる空燃比低下手段をさらに備えることができる。
【００１９】
空燃比の低下とは、空気量を少なくするか、燃料量を多くするかの少なくとも一方を行うこという。この空燃比の低下は、例えば、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxの還元、硫黄被毒の回復、パティキュレートフィルタの再生等の少なくとも１つを行うことができる空燃比まで低下させることをいい、例えばリッチ空燃比まで低下させても良い。空燃比低下手段は、内燃機関の燃焼室から燃料を含んだガスを排出して排気の空燃比を低下させても良く、排気の流れの中に燃料を直接供給して排気の空燃比を低下させてもよい。
【００２０】
本発明においては、前記空燃比低下手段により空燃比を低下させ且つ前記燃料供給手段により燃料を供給するモードを少なくとも含んで前記パティキュレートフィルタの再生処理を行うフィルタ再生手段をさらに備えることができる。
【００２１】
つまり、フィルタの再生の途中で、空燃比低下手段により空燃比を低下させることと、燃料供給手段により燃料を供給することと、の両方が行なわれるモードが少なくとも実行される。これは、空燃比低下手段により空燃比を低下させることと燃料供給手段から燃料を供給することとを同時に行ったり、交互に行ったり、行う時期が一時的に重なったりすることが含まれる。このモードは、フィルタの再生を行なうときの全期間に亘り実行しても良く、所定の期間だけ実行してもよい。
【００２２】
なお、パティキュレートフィルタの再生処理とは、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質が実際に酸化しているときだけに限らず、それ以前の例えば粒子状物質が酸化するために必要となる温度まで該パティキュレートフィルタの温度を上昇させているときを含むことができる。
【００２３】
空燃比低下手段により空燃比が低下された排気中には、還元剤（ＨＣ又はＣＯ等）が存在する。この還元剤は、第１排気浄化装置に流入する。このときに、第１排気浄化装置に含まれる触媒が活性化していれば、還元剤の反応熱により吸蔵還元型ＮＯx触媒及び排気
の温度が上昇する。そして、排気の温度が上昇することにより、下流に備わる第２排気浄化装置の温度も上昇する。
【００２４】
また、空燃比低下手段により空燃比が低下されると、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵され
ているＮＯxが還元される。これにより、ＮＯxを浄化することができる。
【００２５】
さらに、空燃比低下手段から供給される還元剤量が、第１排気浄化装置で反応するよりも多い場合には、還元剤が第１排気浄化装置をすり抜けて第２排気浄化装置に到達する。つまり空燃比低下手段は、第２排気浄化装置にも還元剤を供給することができる。
【００２６】
一方、燃料供給手段により燃料が供給されると、第２排気浄化装置に備わる酸化能を有する触媒にて燃料が反応し、排気の温度及びパティキュレートフィルタの温度が上昇する。パティキュレートフィルタの温度が粒子状物質を酸化させるために必要となる温度まで上昇した後に燃料の供給を停止する等して該パティキュレートフィルタに多くの酸素を供給すると、粒子状物質が酸化する。
【００２７】
そして、空燃比低下手段と燃料供給手段とを備えることにより、フィルタの再生時において空燃比低下手段から供給する還元剤量を少なくすることができる。つまり、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度上昇を抑制することができるため、該吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱劣化の進行を抑制しつつＮＯxの還元を行うことができる。そして、フィルタの再生は主に燃料
供給手段による還元剤の供給により行うことができる。
【００２８】
すなわち、本発明においては、前記モードを実行しているときに、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxの還元処理を行なうことができる。
【００２９】
このように、第２排気浄化装置に含まれるパティキュレートフィルタの再生を行なっているときであっても、第１排気浄化装置に含まれる吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度を適正値
に保つことができるため、該吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxの還元を同時期に行なうことができる。
【００３０】
また、本発明においては、前記モードを実行しているときと、していないときとでは、実行しているときのほうが前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高くするかまたは空燃比低下の度合いを大きくすることの少なくとも一方を行うことができる。
【００３１】
また、本発明においては、前記モードを実行しているときと、していないときとでは、実行しているときのほうが前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を低くするかまたは空燃比低下の度合いを小さくすることの少なくとも一方を行うことができる。
【００３２】
つまり、前記モードを実行しているときと、していないときとで、前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方を変えることができる。
【００３３】
ここで、空燃比低下の頻度を高くすると、第１排気浄化装置に流入する排気の空燃比が低下される間隔が短くなるため、ある期間における還元剤供給量が多くなる。また、空燃比低下の度合いを大きくすると、第１排気浄化装置に流入する排気の空燃比がより低くなるため、単位時間当たりの還元剤供給量が多くなる。
【００３４】
すなわち、前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高くするかまたは空燃比低下の度合いを大きくすることにより、第１排気浄化装置に流入する還元剤量を増加させることができる。
【００３５】
空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高くすると、第１排気浄化装置にて排気の温度がより高くなるため、フィルタの再生時に燃料供給手段から供給する燃料量を少なくすることができる。ここで、燃料供給手段から還元剤を供給して第２排気浄化装置の温度を上昇させようとすると、該第２排気浄化装置に温度の低い燃料が供給されるため、酸化能を有する触媒が活性温度以下に低下する虞がある。また、燃料供給手段により燃料を供給
すると、酸化能を有する触媒の温度分布が不均一となることにより、燃料が反応し難くなる箇所ができる虞がある。これに対し、第２排気浄化装置に流入する排気の温度を上昇させることにより該第２排気浄化装置の温度を上昇させるようにすれば、酸化能を有する触媒の温度をより均一にすることができる。
【００３６】
また、空燃比低下手段による空燃比低下の度合いを大きくすると、還元剤が第１排気浄化装置で完全に酸化されないまま第２排気浄化装置に流入する。しかし、第１排気浄化装置を通過した還元剤は、反応しやすい状態となっており、下流の酸化能を有する触媒にて容易に反応する。そのため、第１排気浄化装置を還元剤が通過しても、下流の第２排気浄化装置で容易に反応させることができるため、該第２排気浄化装置の温度を容易に上昇させることができる。
【００３７】
さらに、空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高くするかまたは空燃比低下の度合いを大きくすることにより、該空燃比低下手段に含まれる吸蔵還元型ＮＯx触媒における
ＮＯx浄化率が高くなる。ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒に供給する還元剤の量を多くするとＮＯx浄化率は高くなるが、該吸蔵還元型ＮＯx触媒でＮＯxの還元に関与しないまます
り抜ける還元剤も多くなるため、還元剤の消費量が多くなる。しかし、下流にてフィルタの再生を行なっている場合には、吸蔵還元型ＮＯx触媒をすり抜けた還元剤が該フィルタ
の再生に関与するため、燃料供給手段からの還元剤の供給量を減少させることができる。そのため、排気浄化装置全体としては還元剤の消費量の増加を抑制しつつＮＯx浄化率を
向上させることができる。
【００３８】
一方、空燃比低下の頻度を低くすると、第１排気浄化装置に流入する排気の空燃比が低下される間隔が長くなるため、ある期間における還元剤供給量が少なくなる。また、空燃比低下の度合いを小さくすると、第１排気浄化装置に流入する排気の空燃比がより高くなるため、単位時間当たりの還元剤供給量が少なくなる。
【００３９】
つまり、前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を低くするかまたは空燃比低下の度合いを小さくすることにより、第１排気浄化装置に流入する還元剤量を減少させることができる。
【００４０】
ここで、第２排気浄化装置の温度が十分に高くなっている場合には、空燃比低下手段により空燃比を低下させる必要はない。そこで、前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を低くするかまたは空燃比低下の度合いを小さくすることにより、ＮＯxの浄化率をあ
る程度確保しつつ例えば燃料消費量を減少させて燃費を向上させることができる。
【００４１】
また、本発明においては、前記モードを実行しているときに、前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方を、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度に基づいて決定することができる。
【００４２】
吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度によって、第２排気浄化装置に流入する排気の温度や第２
排気浄化装置の温度が変わる。また、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度によって、空燃比低下
手段から供給される還元剤の反応のし易さが変わる。つまり、第１排気浄化装置から流出する排気の温度または排気中の還元剤濃度が変わる。そのため、フィルタの再生にも影響を及ぼす。つまり、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度に応じて空燃比低下手段による空燃比低
下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方を決定することにより、フィルタの温度を適正な値に制御することができる。すなわち、ＮＯxの浄化率の向上を主目的とす
るのではなく、パティキュレートフィルタの温度上昇を主目的として前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方を決定している。
【００４３】
また、本発明においては、前記モードを実行しているときに、前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方を、前記第２排気浄化装置に流入する排気の温度に基づいて決定することができる。
【００４４】
前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いを変更することにより、第１排気浄化装置に流入する還元剤量が変わるので、該第１排気浄化装置から流出する排気の温度及び第２排気浄化装置に流入する排気の温度が変わる。また、第１排気浄化触媒をすり抜けて第２排気浄化装置に流入する還元剤量も変わる。つまり、第２排気浄化装置に流入する排気の温度に基づいて、空燃比低下手段から供給される還元剤量を調節することにより、第２排気浄化装置に流入する排気の温度を所望の温度とすることができる。これにより、酸化能を有する触媒の温度またはパティキュレートフィルタの温度を所望の温度とすることができる。
【００４５】
また、本発明においては、前記酸化能を有する触媒の温度が所定温度よりも低い場合には、前記モードを実行しているときと、していないときとでは、実行しているときのほうが前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高くすることができる。
【００４６】
ここでいう所定温度とは、還元剤の少なくとも一部の反応を促進させることが可能な温度である。所定温度は、酸化能を有する触媒の活性温度またはライトオフ温度としても良い。また、所定温度以上なのは、酸化能を有する触媒の一部であっても良く、また全部であっても良い。
【００４７】
酸化能を有する触媒の温度が例えば活性温度よりも低いときに空燃比低下手段から供給される還元剤が第１排気浄化装置をすり抜けると、該酸化能を有する触媒において還元剤はほとんど酸化されない。ここで、ある期間において空燃比低下手段から供給される還元剤量を増加させる方法として、空燃比低下の頻度を高くすること、または空燃比低下の度合いを大きくすることを挙げることができる。そして、空燃比低下の度合いを大きくすると、排気中の還元剤濃度が高くなるため第１排気浄化装置をすり抜ける還元剤が多くなる。一方、空燃比低下の頻度を高くすると、排気中の還元剤濃度は変わらないため第１排気浄化装置をすり抜ける還元剤量はほとんど変わらない。つまり、酸化能を有する触媒の温度が所定温度よりも低い場合に空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高めれば、第１排気浄化装置により多くの還元剤を供給しつつ、該酸化能力を有する触媒に到達する還元剤量を減少させることができる。これにより、第２排気浄化装置を還元剤がすり抜けることを抑制できる。そして、第１排気浄化装置にて排気の温度が高くなるため、下流に備わる酸化能を有する触媒の温度を上昇させることができる。また、吸蔵還元型ＮＯx触媒に
供給する還元剤量を増加させることができるため、ＮＯxの浄化率を向上させることがで
きる。なお、酸化能を有する触媒の温度が所定温度よりも低い場合には、温度が低いほど、空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高くしても良い。
【００４８】
一方、本発明においては、前記酸化能を有する触媒の温度が所定温度以上の場合には、前記モードを実行しているときと、していないときとでは、実行しているときのほうが前記空燃比低下手段による空燃比低下の度合いを大きくすることができる。
【００４９】
つまり、酸化能を有する触媒の温度が所定温度以上となった場合には、第１排気浄化装置から多くの還元剤を流出させても、該酸化能を有する触媒にて酸化させることができる。しかも、第１排気浄化装置から流出する還元剤は、吸蔵還元型ＮＯx触媒にて反応し易
い状態となっているため、酸化能を有する触媒にて速やかに反応する。そのため、フィルタの再生を効率良く行なうことができる。また、空燃比低下の頻度を高くするだけだと、排気中に含まれる酸素を消費するために還元剤が使われることになるため、より多くの還元剤が必要となる。しかし、空燃比低下の度合いを大きくすれば、酸素を消費するための
還元剤量を減少させることができる。また、吸蔵還元型ＮＯx触媒に供給する還元剤量を
増加させることができるため、ＮＯxの浄化率を向上させることができる。なお、酸化能
を有する触媒の温度が所定温度以上場合には、温度が高いほど、空燃比低下手段による空燃比低下の度合いを大きくしても良い。
【００５０】
また、本発明においては、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が所定温度よりも低い場合
には、前記モードを実行しているときと、していないときとでは、実行しているときのほうが前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高くすることができる。
【００５１】
ここでいう所定温度とは、還元剤の少なくとも一部の反応を促進させることが可能な温度である。所定温度は、吸蔵還元型ＮＯx触媒の活性温度またはライトオフ温度としても
良い。また、所定温度以上なのは、吸蔵還元型ＮＯx触媒の一部であっても良く、また全
部であっても良い。
【００５２】
ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が低いと化学反応速度が遅くなる。そのため、吸
蔵還元型ＮＯx触媒の温度が低いときに空燃比低下の度合いを大きくすると、該吸蔵還元
型ＮＯx触媒をすり抜ける還元剤が増加する。これに対し、空燃比低下の頻度を高めるこ
とで、還元剤のすり抜けを抑制しつつＮＯxの浄化率を向上させることができる。なお、
吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が所定温度よりも低い場合には、温度が低いほど、空燃比低
下手段による空燃比低下の頻度を高くしても良い。
【００５３】
一方、本発明においては、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が所定温度以上の場合には
、前記モードを実行しているときと、していないときとでは、実行しているときのほうが前記空燃比低下手段による空燃比低下の度合いを大きくすることができる。
【００５４】
ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒では温度が高くなると還元剤の反応速度が速くなるため
、空燃比低下の度合いを大きくしても該吸蔵還元型ＮＯx触媒にて反応させることができ
る。つまり、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が高くなると第１排気浄化装置をすり抜ける還
元剤が少なくなる。そのため、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が所定温度以上となった場合
には空燃比低下の度合いを大きくすることができる。これにより、ＮＯxの浄化率を向上
させることができる。なお、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が所定温度以上の場合には、温
度が高いほど、空燃比低下手段による空燃比低下の度合いを大きくしても良い。
【００５５】
さらに、本発明においては、前吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が所定温度近傍の場合には
、前記モードを実行しているときと、していないときとでは、実行しているときのほうが前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高くし且つ空燃比低下の度合いを小さくすることができる。
【００５６】
所定温度近傍とは、還元剤の反応可能な温度の前後を含む温度としてもよい。また、吸蔵還元型ＮＯx触媒の少なくとも一部が所定温度近傍であれば良い。
【００５７】
ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が所定温度近傍の場合には、空燃比低下の度合い
を高くすると該吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が低下してしまい、再度温度上昇させなけれ
ばならなくなる虞がある。これに対し空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高くし且つ空燃比低下の度合いを小さくすることにより、還元剤濃度が低い状態で還元剤を反応させることができるので、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度低下を抑制できる。このときには、
排気の空燃比がリーンとなるように空燃比低下手段は空燃比を調節しても良い。また、ある期間における空燃比低下手段により供給される還元剤量は、前記モードを実行しているときと、していないときとで同じとすることができる。さらに、前記所定温度近傍より低い温度であっても同様に、空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高くし且つ空燃比低
下の度合いを小さくすれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度低下を抑制することができる。
【００５８】
また、本発明においては、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度がＮＯxを浄化可能な温度よりも高い場合には、ＮＯx浄化可能な温度内の場合と比較して、前記空燃比低下手段によ
る空燃比低下の頻度を高くし且つ空燃比低下の度合いを小さくすることができる。
【００５９】
ＮＯxを浄化可能な温度は、ＮＯx浄化率が許容範囲内となる温度としても良い。また、ＮＯxを浄化可能な温度よりも高いとは、ＮＯx浄化率が許容範囲外となる温度またはＮＯxを還元することができない温度としても良い。吸蔵還元型ＮＯx触媒は温度が高くなりすぎるとＮＯx浄化率が低下してしまう。そして、ＮＯxを浄化することができないほど吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が高いときに空燃比低下手段からＮＯx還元のための還元剤を供給してもＮＯxの還元は殆ど行われない。このような場合には、空燃比低下手段による空燃
比低下の頻度を高くし且つ空燃比低下の度合いを小さくすることにより、第１排気浄化装置をすり抜ける還元剤量を減少させることができる。そのため、燃料供給手段からの燃料供給量の目標値を算出し易くすることができる。ここで、前述のように第１排気浄化装置をすり抜ける還元剤量を正確に求めるのは困難であるため、パティキュレートフィルタの温度を目標値とするために、燃料供給手段からどれだけの燃料を供給すればよいのか求めるのが困難となる。しかし、第１排気浄化装置をすり抜ける還元剤が無くなれば、燃料供給手段からの燃料供給量を容易に設定することができる。つまり、吸蔵還元型ＮＯx触媒
においてＮＯxの還元がほとんど行われないのであれば、パティキュレートフィルタの再
生を優先的に行う。
【００６０】
また、本発明においては、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxを還元する要求値が所定値以上の場合には、要求値が所定値よりも低い場合と比較して、前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度を高くし且つ空燃比低下の度合いを小さくすることができる。
【００６１】
吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxを還元する要求値とは、ＮＯxの還元が必
要とされる度合いの高さを示しており、例えば吸蔵還元型ＮＯx触媒の目標温度としても
良い。つまり、要求値が高いときには、速やかにＮＯxを還元させるために、吸蔵還元型
ＮＯx触媒の目標温度をより高くする等が行われる。
【００６２】
ここで、ＮＯxを還元する要求値が高くなると、より速やかにＮＯxを還元する必要があるため、より多くの還元剤が供給される。このように還元剤の供給量が多くなると吸蔵還元型ＮＯx触媒にて還元剤が反応し難くなり、該吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が低下する虞がある。これに対し、吸蔵還元型ＮＯx触媒にて還元剤が反応し易いように空燃比低下手
段による空燃比低下の頻度を高くし且つ空燃比低下の度合いを小さくすれば、還元剤供給量を多くしつつ吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度低下を抑制することができる。
【００６３】
つまり、ＮＯxを還元する要求値が所定値以上の場合とは、還元剤の供給により吸蔵還
元型ＮＯx触媒の温度が例えば活性温度またはライトオフ温度よりも低くなる場合をいう
。
【００６４】
また、本発明においては、前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方を、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯx浄化率及び前記第２排気浄化装置に流入する排気の温度に基づいて決定することができる。
【００６５】
また、本発明においては、前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方を、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒から前記第２排気浄化装置に
至るまでの排気の放熱量と、前記第２排気浄化装置に流入する排気の温度と、に基づいて
決定することができる。
【００６６】
さらに、本発明においては、前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方を、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯx浄化率と、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒から前記第２排気浄化装置に至るまでの排気の放熱量と、前記第
２排気浄化装置に流入する排気の温度と、に基づいて決定することができる。
【００６７】
吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯx浄化率は、該吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度に応じて
変わる。ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が低すぎても、また高すぎてもＮＯx浄化率は低下する。つまり、ＮＯx浄化率にはピークがあり、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度がＮＯx浄化率のピークとなる温度より高くなるほどＮＯx浄化率は低下する。同様に、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度がＮＯx浄化率のピークとなる温度より低くなるほどＮＯx浄化率は低
下する。
【００６８】
ところで、第１排気浄化装置と第２排気浄化装置との間を排気が流れると、該排気の熱が排気通路から外部に放出されるため排気の温度が低下する。そして、吸蔵還元型ＮＯx
触媒から第２排気浄化装置に至るまでは、その距離に応じて排気の熱が排気通路の外部に放出される。この放熱量は、第１排気浄化装置から流出する排気の温度が高くなるほど多くなる。つまり、第２排気浄化装置に流入する排気の温度を高くしようとすると、排気通路における放熱量が増加する。そのため、第１排気浄化装置から流出する排気の温度を高めてパティキュレートフィルタの温度を粒子状物質の酸化可能な温度（例えば６５０℃）まで上昇させようとすると、空燃比低下手段からより多くの還元剤を供給しなくてはならない。
【００６９】
ここで、パティキュレートフィルタの温度分布が均一であればフィルタの再生を効率良く行なうことができる。そして、パティキュレートフィルタの温度分布を均一にするには、第２排気浄化装置に流入する排気の温度を高くすると良い。しかし、排気の温度を高くすると還元剤の消費量が増えすぎたり、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度がＮＯx浄化率のピークを超えてＮＯx浄化率が低下したりする。
【００７０】
その点、吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯx浄化率及び前記第２排気浄化装置に流入する排気の温度に基づいて空燃比低下手段から還元剤を供給すれば、還元剤の消費量を抑えつつＮＯxの浄化率を向上させることができる。
【００７１】
また、空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方を、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒から前記第２排気浄化装置に至るまでの排気の放熱量
と、前記第２排気浄化装置に流入する排気の温度と、に基づいて決定すれば、燃費の悪化を抑制しつつパティキュレートフィルタの温度をより上昇させることができる。
【００７２】
さらに、空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方を、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯx浄化率と、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒
から前記第２排気浄化装置に至るまでの排気の放熱量と、前記第２排気浄化装置に流入する排気の温度と、に基づいて決定すれば、ＮＯx浄化率の低下を抑制することができる。
【００７３】
また、本発明においては、前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方を、燃費悪化の上昇代に対するＮＯx浄化率の向上代が所定
値以上となるように決定することができる。
【００７４】
還元剤に燃料を用いている場合には、還元剤の供給により燃費が悪化する。つまり、還元剤の供給量が多くなるほど燃費悪化の上昇代が大きくなる。一方、吸蔵還元型ＮＯx触
媒の温度がＮＯx浄化率のピークになる温度よりも低い場合には、該吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度を上昇させることによりＮＯx浄化率が上昇する。つまりＮＯx浄化率の向上代は大きくなるが、還元剤の供給により温度を上昇させると燃費悪化の上昇代が大きくなる。
【００７５】
ここで、燃費悪化の上昇代に対するＮＯx浄化率の向上代が大きいということは、燃費
が悪化してもそれ以上にＮＯx浄化率の向上が大きいことになる。そのため、燃費悪化の
上昇代に対するＮＯx浄化率の向上代が所定値以上となるように前記第２排気浄化装置に
流入する排気の温度を決定すれば、燃費悪化を抑制しつつＮＯx浄化率を向上させること
ができる。この所定値は、ＮＯx浄化率と燃費とに対して夫々どれだけの値が要求されて
いるのかにより決定しても良い。
【００７６】
また、本発明においては、前記モードを実行しているときに、内燃機関の燃焼室から排出されるガスの空燃比を、該モードを実行していないときよりも低くすることができる。
【００７７】
空燃比低下手段により空燃比を低下させる前または燃料供給手段から燃料を供給する前に排気の空燃比を低下させておくことにより、空燃比低下手段による空燃比の低下分が小さくても吸蔵還元型ＮＯx触媒にてＮＯxを還元させることができる。また、空燃比を低下させることにより内燃機関の燃焼室から排出されるＮＯx量を減少させることができる。
そして、空燃比を低下させることにより内燃機関の燃焼室から例えスモークが発生したとしても、フィルタの再生中であるため該スモークは酸化されるので、パティキュレートフィルタの目詰まりも起こり難い。
【００７８】
また、本発明においては、前記モードを実行しているときに、前記燃料供給手段から供給する燃料量を、前記パティキュレートフィルタの温度に基づいて決定することができる。
【００７９】
つまり、パティキュレートフィルタの温度に応じて粒子状物質の酸化量が変わったり、粒子状物質の酸化が困難となったりする。そのため、パティキュレートフィルタの温度に基づいて燃料供給手段から燃料を供給すれば、パティキュレートフィルタの再生が可能となったり、再生を速やかに完了させたりできる。
【００８０】
また、本発明においては、前記モードを実行しているときに、前記燃料供給手段から供給する燃料量を、前記空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方に基づいて決定することができる。
【００８１】
つまり、空燃比低下手段により低下された排気の空燃比により、第１排気浄化装置から流出する排気の温度、空燃比、還元剤濃度、または還元剤量等が変わる。そのため、フィルタの再生に際し燃料供給手段から供給する還元剤の適量も変わる。したがって、空燃比低下手段による空燃比低下の頻度または空燃比低下の度合いの少なくとも一方に基づいて、燃料供給手段から供給する還元剤量を決定することにより、フィルタの再生に適量となる還元剤を供給することができる。
【００８２】
例えば吸蔵還元型ＮＯx触媒にて上昇する排気の温度または吸蔵還元型ＮＯx触媒をすり抜ける還元剤量を予測し、フィルタの再生を行なうための不足分を燃料供給手段から供給するようにしても良い。
【００８３】
また、本発明においては、前記モードを実行しているときに、前記燃料供給手段から供給する燃料量を、前記第２排気浄化装置に流入する排気の温度に基づいて決定することができる。
【００８４】
ここで、第２排気浄化装置に流入する排気の温度が変われば、フィルタの再生に際し燃料供給手段から供給する還元剤の適量も変わる。また、空燃比低下手段により空燃比が低下されたときに第１排気浄化装置で反応した還元剤量に応じて第２排気浄化装置に流入する排気の温度が変わる。つまり、第１排気浄化装置をすり抜けた還元剤量に応じて第２排気浄化装置に流入する排気の温度が変わる。例えば、第２排気浄化装置に流入する排気の温度が低いほど、第１排気浄化装置をすり抜けた還元剤量が多いことになる。すなわち、この排気の温度に応じて、空燃比低下手段から第２排気浄化装置へ供給される還元剤量を求めることができる。一方、第２排気浄化装置に流入する排気の温度が高ければ、燃料供給手段から供給する燃料量が少なくてもフィルタの再生を行なうことができる。したがって、前記第２排気浄化装置に流入する排気の温度に基づいて、燃料供給手段から供給する還元剤量を決定することにより、フィルタの再生に適量となる還元剤を供給することができる。
【００８５】
また、本発明においては、前記モードを実行しているときに、前記燃料供給手段から供給する燃料量を、前記第１排気浄化装置から流出する還元剤量に基づいて決定することができる。
【００８６】
第２排気浄化装置に供給される還元剤は、第１排気浄化装置から流出する還元剤量と、燃料供給手段から供給される還元剤量と、を合わせた量となる。つまり、第１排気浄化装置から流出する還元剤量が分かれば、フィルタの再生に必要となる残りの燃料量を燃料供給手段から供給することができる。これにより、燃料供給手段から過不足無く還元剤を供給することができる。なお、還元剤量は、ＨＣ量としても良い。
【００８７】
また、本発明においては、前記第１排気浄化装置または前記第２排気浄化装置の浄化能力を夫々高温下で回復させる再生手段を備え、
前記第２排気浄化装置が新品の状態から所定期間は、該第２排気浄化装置に備わる浄化装置の浄化能力を回復させ且つ前記第１排気浄化装置の浄化能力の回復は行なわないことができる。
【００８８】
「高温下で」とは、前記第１排気浄化装置または前記第２排気浄化装置を高温としたり、前記第１排気浄化装置または前記第２排気浄化装置を流れる排気の温度を高温としたりすることが含まれる。そして、「浄化能力を夫々高温下で回復させる」とは、吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＳ再生や、パティキュレートフィルタにおけるＰＭ再生が含まれる。
つまり、再生手段は、夫々の浄化装置を別々に高温状態とすることができ、これにより、夫々の浄化装置の浄化能力を別々に回復させることができる。
【００８９】
そして、新品状態から夫々の浄化装置の浄化能力を夫々回復させると、夫々の浄化装置において熱劣化が進行するため、排気浄化装置全体としての浄化能力の低下が早い。また、第１排気浄化装置の浄化能力を回復させた場合には、第２排気浄化装置へ上流から温度の高い排気が流れてくるため、該第２排気浄化装置の温度も上昇し得る。そのため、第２排気浄化装置の熱劣化が早まるので、排気浄化装置全体としての浄化能力の低下が早い。
【００９０】
一方、第２排気浄化装置が新品の状態から所定期間は、該第２排気浄化装置のみの浄化能力を回復させることにより、第１排気浄化装置の熱劣化の進行は抑制される。この場合、前記所定期間は第１排気浄化装置において浄化能力の回復は行なわれないため、排気浄化装置全体としての浄化能力は、夫々の浄化装置において浄化能力の回復を行なった場合よりも低くなる。
【００９１】
しかし、所定期間経過後に第１排気浄化装置の浄化能力を回復させることにより、それ以降は該第１排気浄化装置の浄化能力が向上する。また、所定期間が経過するまでは第１
排気浄化装置の熱劣化の進行は抑制されていたので、第１排気浄化装置の寿命がその分長くなる。すなわち、排気浄化装置全体としての寿命を延ばすことができる。
【００９２】
なお、前記所定期間内の排気浄化装置全体としての浄化能力が許容範囲となるように、浄化装置の容量および前記所定期間を決定してもよい。また、前記所定期間は、第２排気浄化装置が新品の状態から、第２排気浄化装置だけでは浄化能力が許容範囲よりも低くなるまでの期間であればよい。
【００９３】
また、本発明においては、前記第２排気浄化装置は吸蔵還元型ＮＯx触媒をパティキュ
レートフィルタに担持させたものであってもよい。
【００９４】
吸蔵還元型ＮＯx触媒においてはＳ再生が行なわれ、パティキュレートフィルタにおい
てはＰＭ再生が行われる。そして、下流側にパティキュレートフィルタを備えると、ＰＭ再生を行なうときの熱により上流側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱劣化が進行することが無
いので、該上流側の吸蔵還元型ＮＯxの寿命を延ばすことができる。また、上流側にパテ
ィキュレートフィルタを備えると、該パティキュレートフィルタでＰＭが詰った場合に、ＰＭ再生を行なわなくてはならなくなるので、前記所定期間内にＰＭ再生が行われる虞がある。この場合、上流側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱劣化を進行させるとともに、下流側
の吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱劣化も進行させてしまう。これに対し、パティキュレートフ
ィルタを下流側へ備えることにより、上流側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱劣化の進行を抑
制することができる。
【００９５】
本発明においては、前記所定期間以降は、前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置の全体としての浄化能力に応じて、前記第１排気浄化装置の浄化能力を回復させる頻度を変更することができる。
【００９６】
つまり、第１排気浄化装置の浄化能力を頻繁に回復させていると、該第１排気浄化装置の熱劣化の進行が早くなり、該第１排気浄化装置の寿命が短くなる。これにより、排気浄化装置全体としての寿命も短くなる。一方、排気浄化装置全体としての浄化能力に応じて、第１排気浄化装置の浄化能力を回復させることにより、該浄化能力を回復させる回数を可及的に減少させることができる。そのため、排気浄化装置全体としての熱劣化の進行を抑制することができるので、該排気浄化装置全体としての寿命を延ばすことができる。すなわち、排気浄化装置全体としての浄化能力が低下するほど、第１排気浄化装置の浄化能力を回復させる頻度を高めても良い。
【００９７】
また、本発明においては、上流側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復処理と、下流
側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復処理と、を異なる時期に行なうことができる。
【００９８】
上流側と下流側との吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復を同時期に行うと、どちらも
熱劣化が進行する。そのため、排気浄化装置全体としての寿命が短くなる。一方、例えば下流側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱劣化が進行してから上流側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復を行うことにより、上流側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱劣化の進行を抑制する
ことができる。これにより、排気浄化装置全体としての寿命を延ばすことができる。
【００９９】
ところで、内燃機関の排気浄化装置において、熱劣化の進行を抑制することにより、排気浄化装置全体としての寿命を延ばすことができる。
【０１００】
そのために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用してもよい。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
高温下で浄化能力が再生される複数の浄化装置と、
前記複数の浄化装置の温度を夫々高くすることにより該浄化装置の浄化能力を夫々回復させる再生手段と、
を備え、
前記複数の浄化装置は内燃機関の排気通路に直列に配置され、下流側に備わる浄化装置が新品の状態から所定期間は、該下流側に備わる浄化装置の浄化能力を回復させ且つこれよりも上流側に備わる浄化装置の浄化能力の回復は行なわないことを特徴としても良い。
【０１０１】
浄化装置は、排気中のＮＯxまたはＰＭ等を浄化することができる。ここで、複数とは
、単一の触媒またはフィルタが複数であってもよいし、触媒またはフィルタを幾つかまとめたものを触媒群とし、この触媒群が複数であってもよい。「高温下で」とは、該浄化装置自体を高温としたり、該浄化装置を流れる排気の温度を高温としたりすることが含まれる。そして、「高温下で浄化能力を再生する」とは、吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＳ再
生や、パティキュレートフィルタにおけるＰＭ再生が含まれる。つまり、再生手段は、夫々の浄化装置を別々に高温状態とすることができ、これにより、夫々の浄化装置の浄化能力を別々に回復させることができる。
【０１０２】
そして、新品状態から夫々の浄化装置の浄化能力を夫々回復させると、夫々の浄化装置において熱劣化が進行するため、排気浄化装置全体としての浄化能力の低下が早い。また、浄化能力を回復させた浄化装置よりも下流に備わる浄化装置には、上流から温度の高い排気が流れてくるため、該下流側に備わる浄化装置の温度も上昇し得る。そのため、下流側に備わる浄化装置の熱劣化が早まるので、排気浄化装置全体としての浄化能力の低下が早い。
【０１０３】
一方、下流側に備わる浄化装置が新品の状態から所定期間は、該下流側に備わる浄化装置のみの浄化能力を回復させることにより、上流側に備わる浄化装置の熱劣化の進行は抑制される。この場合、前記所定期間は上流側の浄化装置において浄化能力の回復は行なわれないため、排気浄化装置全体としての浄化能力は、夫々の浄化装置において浄化能力の回復を行なった場合よりも低くなる。
【０１０４】
しかし、所定期間経過後に上流側の浄化装置の浄化能力を回復させることにより、それ以降は該浄化装置の浄化能力が向上する。また、所定期間が経過するまでは上流側の浄化装置の熱劣化の進行は抑制されていたので、上流側の浄化装置の寿命がその分長くなる。すなわち、排気浄化装置全体としての寿命を延ばすことができる。
【０１０５】
なお、前記所定期間内の排気浄化装置全体としての浄化能力が許容範囲となるように、浄化装置の容量および前記所定期間を決定してもよい。また、前記所定期間は、下流側に備わる浄化装置が新品の状態から、下流側に備わる浄化装置だけでは浄化能力が許容範囲よりも低くなるまでの期間であればよい。
【０１０６】
また、本発明においては、前記下流側に備わる浄化装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒をパ
ティキュレートフィルタに担持させたものであり、前記上流側に備わる浄化装置は吸蔵還元型ＮＯx触媒であってもよい。
【０１０７】
吸蔵還元型ＮＯx触媒においてはＳ再生が行なわれ、パティキュレートフィルタにおい
てはＰＭ再生が行われる。そして、下流側にパティキュレートフィルタを備えると、ＰＭ再生を行なうときの熱により上流側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱劣化が進行することが無
いので、該上流側の吸蔵還元型ＮＯxの寿命を延ばすことができる。また、上流側にパテ
ィキュレートフィルタを備えると、該パティキュレートフィルタでＰＭが詰った場合に、ＰＭ再生を行なわなくてはならなくなるので、前記所定期間内にＰＭ再生が行われる虞がある。この場合、上流側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱劣化を進行させるとともに、下流側
の吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱劣化も進行させてしまう。これに対し、パティキュレートフ
ィルタを下流側へ備えることにより、上流側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱劣化の進行を抑
制することができる。
【０１０８】
本発明においては、前記所定期間以降は、前記複数の浄化装置全体としての浄化能力に応じて、前記上流側に備わる浄化装置の浄化能力を回復させる頻度を変更することができる。
【０１０９】
つまり、上流側に備わる浄化装置の浄化能力を頻繁に回復させていると、該浄化装置の熱劣化の進行が早くなり、該浄化装置の寿命が短くなる。これにより、複数の浄化装置全体としての寿命も短くなる。一方、複数の装置全体としての浄化能力に応じて、上流側に備わる浄化装置の浄化能力を回復させることにより、該浄化能力を回復させる回数を可及的に減少させることができる。そのため、複数の浄化装置全体としての熱劣化の進行を抑制することができるので、該浄化装置全体としての寿命を延ばすことができる。すなわち、複数の浄化装置全体としての浄化能力が低下するほど、上流側に備わる浄化装置の浄化能力を回復させる頻度を高めても良い。
【０１１０】
また、本発明においては、上流側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復処理と、下流
側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復処理と、を異なる時期に行なうことができる。
【０１１１】
上流側と下流側との吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復を同時期に行うと、どちらも
熱劣化が進行する。そのため、排気浄化装置全体としての寿命が短くなる。一方、例えば下流側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱劣化が進行してから上流側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復を行うことにより、上流側の吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱劣化の進行を抑制する
ことができる。これにより、排気浄化装置全体としての寿命を延ばすことができる。
【発明の効果】
【０１１２】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、フィルタの再生とＮＯxの浄化とを両
立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１３】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【０１１４】
図１は、本実施例に係る内燃機関１とその排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【０１１５】
内燃機関１には、燃焼室へ通じる排気通路２が接続されている。この排気通路２は、下流にて大気へと通じている。
【０１１６】
前記排気通路２の途中には、内燃機関１側から順に、吸蔵還元型ＮＯx触媒３０（以下
、ＮＯx触媒３０という。）と、パティキュレートフィルタ４１（以下、フィルタ４１と
いう。）とが設けられている。また、フィルタ４１には酸化触媒４２が担持されている。
【０１１７】
ＮＯx触媒３０は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低く且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯxを還元する機
能を有する。なお、本実施例においてはＮＯx触媒３０が、本発明における第１排気浄化
装置に相当する。また、本実施例ではフィルタ４１及び酸化触媒４２が、本発明における第２排気浄化装置に相当する。ここで、ＮＯx触媒３０には他の触媒が組み合わされてい
ても良い。また、酸化触媒４２は、フィルタ４１に担持されないで該フィルタ４１の上流側に設けられていても良い。酸化触媒４２は、酸化能を有する触媒であれば良く、例えば三元触媒またはＮＯx触媒であっても良い。
【０１１８】
ＮＯx触媒３０よりも上流の排気通路２には、該排気通路２を流通する排気中に還元剤
たる燃料（軽油）を添加する上流側燃料添加弁５を備えている。また、ＮＯx触媒３０よ
りも下流で且つ酸化触媒４２よりも上流の排気通路２には、該排気通路２を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する下流側燃料添加弁６を備えている。
【０１１９】
上流側燃料添加弁５及び下流側燃料添加弁６は、後述するＥＣＵ７からの信号により開弁して排気中へ燃料を噴射する。上流側燃料添加弁５または下流側燃料添加弁６から排気通路２内へ噴射された燃料は、排気通路２の上流から流れてきた排気の空燃比を低下させる。
【０１２０】
そして、ＮＯx触媒３０に吸蔵されているＮＯxの還元時には、上流側燃料添加弁５から燃料を添加することにより、ＮＯx触媒３０に流入する排気の空燃比を比較的に短い周期
でスパイク的（短時間）にリッチとする、所謂リッチスパイク制御を実行する。他にも、ＮＯx触媒３０の硫黄被毒を回復させるときに上流側燃料添加弁５から該ＮＯx触媒３０へ燃料が添加される。
【０１２１】
また、下流側燃料添加弁６から燃料を噴射させることにより酸化触媒４２で燃料を反応させるとフィルタ４１の温度が上昇する。フィルタ４１の温度がＰＭの酸化に必要な温度まで上昇した後に燃料の噴射を停止させて排気の空燃比がリーンとなると、フィルタ４１に捕集されているＰＭが酸化される。つまり、フィルタ４１の再生を行なうことができる。
【０１２２】
下流側燃料添加弁６は、ＮＯx触媒３０とフィルタ４１及び酸化触媒４２との間に燃料
を供給することができる。そのため、下流側燃料添加弁６から酸化触媒４２までの距離が短い。これにより、下流側燃料添加弁６から供給された燃料が直ぐに酸化触媒４２に流入するため、フィルタ４１の温度を制御するときの応答性及び制御性が高い。さらに、下流側燃料添加弁６は、ＮＯx触媒３０に吸蔵されているＮＯxの還元や硫黄被毒回復を行なわなくても良いため寿命が長い。
【０１２３】
なお、上流側燃料添加弁５から燃料を噴射することによってもフィルタ４１の温度を上昇させることができる。すなわち、上流側燃料添加弁５から噴射された燃料がＮＯx触媒
３０で反応すると排気の温度が上昇する。そして、温度の高い排気がフィルタ４１に流入することにより該フィルタ４１の温度が上昇してＰＭが酸化される。また、上流側燃料添加弁５から噴射された燃料がＮＯx触媒３０で完全に反応しないまま酸化触媒４２に到達
すると、該酸化触媒４２にて反応してフィルタ４１の温度が上昇する。これによってもＰＭが酸化される。
【０１２４】
なお、本実施例においては上流側燃料添加弁５が、本発明における空燃比低下手段に相当する。また、本実施例においては下流側燃料添加弁６が、本発明における燃料供給手段に相当する。ここで、空燃比低下手段は内燃機関１から還元剤（ＨＣ，ＣＯ等）を含んだガスを排出させる副噴射等であっても良い。この副噴射は、内燃機関１の燃焼室に燃料を主噴射した後の膨張行程中または排気行程中に再度燃料を噴射するものである。また、主噴射の時期を遅らせる遅延噴射によっても還元剤を含んだガスを排出させることができる。
【０１２５】
また、ＮＯx触媒３０と酸化触媒４２との間の排気通路には、排気の空燃比を測定する
空燃比センサ８と、排気の温度を測定する温度センサ９とが取り付けられている。
【０１２６】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ７が併設されている。このＥＣＵ７は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【０１２７】
そして、ＥＣＵ７には空燃比センサ８及び温度センサ９が電気配線を介して接続され、これらセンサの出力信号がＥＣＵ８７入力されるようになっている。
【０１２８】
また、ＥＣＵ７には、上流側燃料添加弁５及び下流側燃料添加弁６が電気配線を介して接続され、該ＥＣＵ７により上流側燃料添加弁５及び下流側燃料添加弁６が制御される。
【０１２９】
そして、本実施例では、フィルタ４１の再生処理を行なっているときにＮＯxの還元処
理も行う。そのため、フィルタ４１の再生処理を行なっているときに、上流側燃料添加弁５及び下流側燃料添加弁６の両方から燃料添加を行なうモードを実行する。
【０１３０】
このモードは、フィルタ４１の再生処理とＮＯxの還元処理とを同時期に行なうための
ものであり、必ずしも上流側燃料添加弁５及び下流側燃料添加弁６の両方から同時に燃料を添加しなくても良い。つまり、上流側燃料添加弁５と下流側燃料添加弁６とから交互に燃料を添加しても良い。また、フィルタ４１の再生処理とはフィルタ４１に捕集されているＰＭが実際に酸化されているときに限らず、フィルタ４１の温度をＰＭの酸化可能な温度まで上昇させているとき等、ＰＭを酸化させるために必要な処理も含まれる。同様に、ＮＯxの還元処理にはＮＯxを還元させるために必要な処理も含まれる。つまり、フィルタ４１の再生処理及びＮＯxの還元処理には、上流側燃料添加弁５または下流側燃料添加弁
６から燃料を添加していないときも含まれている。さらに、フィルタ４１の再生処理とＮＯxの還元処理とは夫々の少なくとも一部が同時期に行なわれていれば良い。
【０１３１】
そして、ＮＯx触媒３０に吸蔵されているＮＯxの還元を、上流側燃料添加弁５からの燃料添加により行なう。また、フィルタ４１の再生は、上流側燃料添加弁５または下流側燃料添加弁６の少なくとも一方からの燃料添加により行なう。
【０１３２】
このときに、ＮＯx触媒３０の温度がＮＯxの還元可能な温度（例えば５００℃未満）を維持できるように上流側燃料添加弁５からの燃料添加量が調節される。つまり、上流側燃料添加弁５から添加される燃料量は、ＮＯxの還元を行うことができる範囲で行なわれ、
フィルタ４１の再生に必要となる温度まで該フィルタ４１の温度を上昇させるのは、下流側燃料添加弁６からの燃料添加量で調節する。
【０１３３】
ここで、従来では、ＮＯx触媒３０に吸蔵されているＮＯxを全て還元させる理論上の燃料量を上流側燃料添加弁５から供給しても、該ＮＯx触媒３０をすり抜ける燃料があるた
め、それよりも多い燃料を供給する必要があった。しかし、供給する燃料量を増加させると、ＮＯx触媒３０をすり抜ける燃料がさらに増加する。このときにすり抜ける燃料だけ
で下流側のフィルタ４１の再生を行う場合には、さらに多量の燃料を供給する必要があった。しかし、フィルタ４１の再生が可能なほど上流側燃料添加弁５から燃料を供給すると、今度はＮＯx触媒３０の温度が高くなりすぎてＮＯxの還元ができなくなっていた。
【０１３４】
これに対し本実施例によれば、フィルタ４１の再生中であってもＮＯxの還元を行うこ
とができる。また、ＮＯx還元時にＮＯx触媒３０から活性酸素が放出されるため、ＰＭの酸化を促進させることができる。さらに、下流側燃料添加弁６から酸化触媒４２に直接燃料を供給することができるため、ＮＯx触媒３０の温度を過剰に上昇させることなくフィ
ルタ４１の温度を上昇させることができる。
【０１３５】
例えば温度センサ９により測定される排気の温度に基づいてＮＯx触媒３０の温度を推
定し、この温度が例えば５００℃未満となるように上流側燃料添加弁５から燃料を添加させる。このときの添加量はフィードバック制御でも良く、また添加する燃料量とＮＯx触
媒３０の温度上昇値との関係を予め求めておき、温度上昇後のＮＯx触媒３０の温度が例
えば５００℃未満となるように燃料添加量を算出しても良い。なお、本実施例ではフィルタ４１の再生処理とＮＯxの還元処理とを同時期に実行するＥＣＵ７が、本発明における
フィルタ再生手段に相当する。
【０１３６】
ここで、フィルタ４１の再生時にＮＯx還元を行うことで、フィルタ４１の再生を行っ
ていないときと比較して、ＮＯx還元時の燃料添加量を増加させることができる。これに
より、ＮＯx還元量を増加させることができる。この燃料添加量の増加はリッチスパイク
の１回当たりの供給時間を長くして空燃比を低下させたり、単位時間あたりの燃料添加量を増加させて空燃比を低下させたり、リッチスパイクの間隔を短くしたりすることにより可能となる。これは、空燃比低下の頻度を高くしたり（間隔を短くしたり）、空燃比低下の度合いを大きくしたりすることを意味する。一方、燃料添加量の減少は、リッチスパイクの１回当たりの燃料の供給時間を短くして空燃比を上昇させたり、単位時間あたりの燃料添加量を減少して空燃比を上昇させたり、リッチスパイクの間隔を長くしたりすることにより可能となる。これは、空燃比低下の頻度を低くしたり（間隔を長くしたり）、空燃比低下の度合いを小さくしたりすることを意味する。
【０１３７】
そして、ＮＯx還元量を増加させることにより、ＮＯx浄化率を高くすることができる。なお、ここでいうＮＯx浄化率とは、ＮＯx触媒３０に流入するＮＯxのうち該ＮＯx触媒３０で浄化される割合を示す値であり、ある期間においてＮＯx触媒３０に流入するＮＯx量と、ＮＯx触媒３０から流出するＮＯx量と、により得られる。
【０１３８】
しかし、ＮＯx還元量を多くするために上流側燃料添加弁５からＮＯx触媒３０へより多くの燃料を供給すると、燃費が悪化する虞がある。つまり、ＮＯx触媒３０でＮＯxの還元に関与しないまま該ＮＯx触媒３０をすり抜けたり、ＮＯx触媒３０の温度が必要以上に上昇したりする虞がある。その点、フィルタ４１の再生時にＮＯx還元を行えば、ＮＯx触媒３０に還元剤を供給したときに排気の温度が上昇するので、フィルタ４１の温度を上昇させることができる。しかも、ＮＯx触媒３０から流出する排気によりフィルタ４１の温度
を上昇させると、該フィルタ４１内部の温度を均一にすることができる。これにより、ＰＭの除去が容易になる
【０１３９】
また、ＮＯx触媒３０から燃料が流出しても下流の酸化触媒４２にて酸化されるためフ
ィルタ４１の温度を上昇させることができる。このようにして、上流側燃料添加弁５から燃料を供給することによりフィルタ４１の温度を上昇させることができるため、その分下流側燃料添加弁６から供給する燃料量を減少させることができる。
【０１４０】
すなわち、フィルタ４１の再生とＮＯx還元とを同時期に行なうことにより、排気浄化
装置全体としては消費する燃料量が変わらなくてもＮＯx浄化率を向上させることができ
る。
【０１４１】
また、ＮＯx触媒３０をすり抜ける燃料は該ＮＯx触媒３０にて改質されているため、下流側燃料添加弁６から供給される燃料と比較して酸化触媒４２で反応し易い。つまり、上流側燃料添加弁５からの燃料を多くすり抜けさせるほど、フィルタ４１の温度をより速やかに上昇させることができる。
【０１４２】
さらに、ＮＯｘ触媒３０から流出する排気の温度が高くなることにより、フィルタ４１
を均一に昇温させることができる。
【０１４３】
なお、ＮＯx触媒３０の温度がＮＯxを浄化可能な温度の上限値よりも低い場合に限り上流側燃料添加弁５からの燃料添加量を増加させても良い。さらに、ＮＯx触媒３０の温度
がＮＯxを浄化可能な温度の上限値になるまで上流側燃料添加弁５からの燃料添加量を増
加させても良い。
【０１４４】
また、本実施例及び以下の実施例においては、フィルタ４１の再生とＮＯx還元とを同
時期に行なっているときに内燃機関１からの排気の空燃比を低下させても良い。つまり、フィルタ４１の再生とＮＯx還元との何れか一方しか行なっていない場合や、何れも行っ
ていない場合と比較してよりリッチ側の空燃比で内燃機関１を運転させてもよい。例えば、吸入空気量を減少させたり、ＥＧＲガス量を増加させたり、内燃機関１への燃料供給量を増加させることにより排気の空燃比を低下させることができる。
【０１４５】
このように内燃機関１からの排気の空燃比を低下させることにより、該内燃機関１で生成されるＮＯx量が減少する。つまり、ＮＯx触媒３０に吸蔵されるＮＯx量を減少させる
ことができる。また、ＮＯx触媒３０に流入する酸素量を減少させることができるため、
ＮＯxの浄化率を向上させることができる。さらに、内燃機関１からスモークが排出され
たとしても、フィルタ４１の再生中であるためこのスモークは直ぐに酸化される。そのためフィルタ４１の目詰まりも起き難い。
【０１４６】
以上説明したように本実施例によれば、ＮＯx触媒３０に吸蔵されているＮＯxの還元をフィルタ４１の再生時に行うことができる。これにより、燃費の悪化を抑制しつつＮＯx
浄化率を向上させることができる。
【０１４７】
なお、本実施例及び以下の実施例においては、ＮＯx触媒３０におけるＮＯx還元とフィルタ４１の再生とを同時期に行なうことについて説明しているが、ＮＯx触媒３０におけ
る硫黄被毒回復とフィルタ４１の再生とを同時期に行なうことについても同様に適用することができる。
【０１４８】
つまり、ＮＯx触媒３０の硫黄被毒を回復させるためには、上流側燃料添加弁５から燃
料が供給され、ＮＯx触媒３０が高温とされる。このときにＮＯx触媒３０から高温の排気が流出する。この高温の排気がフィルタ４１および酸化触媒４２の温度を上昇させる。つまり、ＮＯx触媒３０の硫黄被毒回復と同時期にフィルタの再生を行うことにより、排気
浄化装置全体としての燃料供給量を減少させることができる。
【実施例２】
【０１４９】
本実施例では、ＮＯx触媒３０の温度または酸化触媒４２に流入する排気の温度に基づ
いて上流側燃料添加弁５からの燃料供給量の最適化を図る。その他の装置については実施例１と同じであるため説明を省略する
【０１５０】
ここで、上流側燃料添加弁５からのリッチスパイク１回当たりの燃料供給量をそのままにして、且つリッチスパイクの間隔を短くする（つまり空燃比低下の頻度を高くする）と、ＮＯx触媒３０に流入する排気の空燃比の最低値は変わらないため、燃料のすり抜けを
抑制することができる。このときには、ＮＯx触媒３０で酸化される燃料が多くなるため
該ＮＯx触媒３０から流出する排気の温度が上昇する。
【０１５１】
また、頻繁にＮＯxの還元が行われるためＮＯx触媒３０に吸蔵されているＮＯx量が平
均して少ない状態となる。このような状態を保つと、例えばＮＯx触媒３０の温度が適正
温度よりも低いとき若しくは高いとき、またはＮＯx触媒３０の劣化が進行したとき等の
ＮＯx触媒３０の吸蔵能力が低下する場合においてもＮＯx浄化率を向上させることができる。
【０１５２】
これに対し、リッチスパイクの間隔を長くする（つまり空燃比低下の頻度を低くする）と、燃料供給時にはより多くのＮＯxが吸蔵されていることになる。しかし、ＮＯx触媒３０のＮＯx吸蔵量が多くなるほど、同じ量の燃料を供給したときのＮＯxの還元量が少なくなってしまう。
【０１５３】
ここで図２は、リッチスパイク１回当たりの燃料供給量は同じでリッチスパイクの間隔を変えたときの、ＮＯx触媒３０に吸蔵されているＮＯx量（ＮＯx吸蔵量）を示した図で
ある。添加パルス（１）及び添加パルス（２）は上流側燃料添加弁５の開弁時期を示している。添加パルスがＯＮのときに上流側燃料添加弁５が開弁しており、ＯＦＦのときに閉弁している。そして、添加パルス（１）はリッチスパイクの間隔が比較的長い場合を示し、添加パルス（２）がリッチスパイクの間隔が比較的短い場合を示している。例えば添加パルス（１）は前記モードを実行していない場合で、添加パルス（２）は前記モードを実行している場合とする。なお、添加パルス（１）により燃料添加が行われるときのリッチスパイクの間隔を「通常間隔」と称し、添加パルス（２）により燃料添加が行われるときのリッチスパイクの間隔を「短縮間隔」と称する。そして、ＮＯx吸蔵量における実線は
短縮間隔の場合を示し、破線は通常間隔の場合を示している。
【０１５４】
通常間隔では、リッチスパイクの間隔が比較的長いため、ＮＯx吸蔵量の最大値が大き
くなる。ここで、前述のようにＮＯx触媒３０に吸蔵されているＮＯx量が多くなるほど、ＮＯxが還元されにくくなる。そのため、通常間隔ではＮＯxの還元が緩慢となるので、ＮＯx吸蔵量が減少し難くなる。つまり、リッチスパイク終了後にＮＯx触媒３０に吸蔵されているＮＯx量が比較的多い。
【０１５５】
一方、短縮間隔では、リッチスパイクの間隔が比較的短いため、ＮＯx吸蔵量の最大値
が小さくなる。つまり、ＮＯx触媒３０に吸蔵されているＮＯx量が少ない状態でＮＯxの
還元が行われるため、ＮＯxが速やかに還元される。そのため、リッチスパイク終了後の
ＮＯx吸蔵量が通常間隔と比較して少なくなる。
【０１５６】
一方、リッチスパイクの間隔をそのままにして、且つリッチスパイク１回当たりの燃料供給量を増加させると、ＮＯx触媒３０に流入する排気の空燃比の最低値が下がるため、
該ＮＯx触媒３０をすり抜ける燃料量が増加する。ただし、ＮＯx触媒３０をすり抜けた燃料は、反応し易い状態となっているため、酸化触媒４２にて容易に酸化される。また、燃料の蒸発も進んでいるため酸化触媒４２で反応し易い。
【０１５７】
ここで、ＮＯxの還元時にはＮＯx触媒３０に流入する排気の空燃比がリッチとされるが、上流側燃料添加弁５から燃料を添加する前の排気の空燃比（ベース空燃比という。）から理論空燃比までは、ＮＯxが殆ど還元されない。つまり、ベース空燃比から理論空燃比
に低下させる分の燃料は、ＮＯxの還元に殆ど関与していない。そのため、リッチスパイ
クの間隔を短くすると、その都度ＮＯxの還元に関与しない燃料が必要となるため、より
多くの燃料が必要となる。一方、リッチスパイクの間隔は通常間隔のままで空燃比低下の度合いを大きくすると、燃料添加の回数を減少させることができるので、ＮＯxの還元に
殆ど関与しない燃料量を減少させることができる。
【０１５８】
次に図３は、ＮＯx触媒３０に流入する排気の空燃比とリッチスパイク一回当たりの燃
料供給量との関係を示した図である。「通常添加量」とはリッチスパイク一回当たりの燃料供給量が比較的少ない場合を示し、「増加添加量」とはリッチスパイク一回当たりの燃料供給量が比較的多い場合を示している。例えば「通常添加量」は前記モードを実行して
いない場合で、「増加添加量」は前記モードを実行している場合とする。
【０１５９】
上流側燃料添加弁５から燃料を添加する前の排気の空燃比（ベース空燃比）は、内燃機関１から排出されるガスの空燃比となるため、所定のリーン空燃比となっている。そして、ＮＯxの還元は排気の空燃比をリッチとして行われるため、所定のリーン空燃比からス
トイキになるまでに供給される燃料量は、ＮＯxの還元に殆ど関与していない。つまり、
図３のハッチングを施した範囲ではＮＯxの還元は殆ど行われない。そして、通常添加量
と増加添加量とでは、所定のリーン空燃比からストイキになるまでに必要となる燃料量は同じである。つまり、図２に示したような短縮間隔では、所定の空燃比からストイキとするまでの回数が多くなるため、その分、ＮＯx還元に殆ど関与しない燃料が多くなる。
【０１６０】
そして、本実施例では、例えばＮＯx触媒３０の温度が目標温度となるように上流側燃
料添加弁５によるリッチスパイクの間隔若しくはリッチスパイク一回当たりの燃料供給量を決定する。つまり、ＮＯx触媒３０の温度に基づいて上流側燃料添加弁５からの燃料添
加量を決定することができる。そして、目標温度はフィルタ４１の温度上昇のし易さ（例えば熱容量、または排気通路２での放熱量）をさらに考慮して決定される。例えば、ＮＯx触媒３０の温度がどの程度であればフィルタ４１の再生を行うことができるのかによっ
て決定される。つまり、ＮＯx触媒３０におけるＮＯx浄化率を向上させるためにリッチスパイクの間隔若しくはリッチスパイク一回当たりの燃料供給量が決定されるのではなく、フィルタ４１の温度上昇を促進させるように決定される。
【０１６１】
そして、ＮＯx触媒３０に流入する排気の温度に応じて該ＮＯx触媒３０に供給が必要となる燃料量が変わるので、該排気の温度に応じてリッチスパイクの間隔若しくはリッチスパイク一回当たりの燃料供給量を決定する。
【０１６２】
例えば目標温度とＮＯx触媒３０に流入する排気の温度との差をパラメータとして、Ｎ
Ｏx触媒３０の温度を目標温度まで上昇させるために必要となるエネルギを算出する。こ
のエネルギが上流側燃料添加弁５から供給される燃料により得られるように、リッチスパイクの間隔及びリッチスパイク一回当たりの燃料供給量が決定される。これは、リッチスパイク一回当たりの燃料供給量をリッチスパイクの間隔で除した値をパラメータとして得られる燃料分のエネルギが、ＮＯx触媒３０の温度を目標温度まで上昇するために必要と
なるエネルギと等しくなるようにリッチスパイクの間隔またはリッチスパイク一回当たりの燃料供給量を決定しても良い。
【０１６３】
一方、フィルタ４１の再生を行なっていないときにＮＯxの還元を行う場合には、ＮＯx触媒３０に吸蔵されているＮＯx量またはＮＯx触媒３０におけるＮＯx浄化率に基づいて
、リッチスパイクの間隔若しくはリッチスパイク一回当たりの燃料供給量が決定される。
【０１６４】
同様に、フィルタ４１または酸化触媒４２に流入する排気の温度に基づいて上流側燃料添加弁５からのリッチスパイクの間隔若しくはリッチスパイク一回当たりの燃料供給量を決定するようにしても良い。
【０１６５】
つまり、上流側燃料添加弁５からのリッチスパイクの間隔若しくはリッチスパイク一回当たりの燃料供給量を変更することにより、ＮＯx触媒３０に流入する燃料量が変わるの
で、該ＮＯx触媒３０から流出する排気の温度及び酸化触媒４２若しくはフィルタ４１に
流入する排気の温度が変わる。また、ＮＯx触媒３０をすり抜けて酸化触媒４２に流入す
る燃料量も変わる。つまり、酸化触媒４２に流入する排気の温度に基づいて、上流側燃料添加弁５から供給される燃料量を調節することにより、酸化触媒４２及びフィルタ４１に流入する排気の温度を所望の温度とすることができる。
【０１６６】
また、酸化触媒４２が例えば活性温度よりも低い場合や活性温度近傍の場合には通常添加量としつつ短縮間隔とし、活性温度以上となれば増加添加量としつつ通常間隔としてフィルタ４１の温度を上昇させても良い。これにより、酸化触媒４２の温度が活性温度よりも低い場合には該酸化触媒４２に流入する排気の温度自体を上昇させることにより該酸化触媒４２の温度を活性温度まで上昇させることができる。そして、下流側燃料添加弁６からの燃料添加によりフィルタ４１の温度を上昇させることが可能となる。また、酸化触媒４２が活性温度以上となれば、ＮＯx触媒３０を燃料がすり抜けてもその燃料を該酸化触
媒４２にて酸化させてフィルタ４１の温度を上昇させることが可能となる。
【０１６７】
また、ＮＯx触媒３０の温度が比較的低い場合には通常添加量としつつ短縮間隔とし、
比較的高い場合には増加添加量としつつ通常間隔としても良い。ここで、ＮＯx触媒３０
の温度が高くなるほど還元反応速度が速くなるため、単位時間あたりの燃料の供給量を増加させても還元反応を促進させることができる。しかし、ＮＯx触媒３０の温度が低くな
ると還元反応速度が遅くなるため、該ＮＯx触媒３０をすり抜ける燃料が多くなる。その
ため、ＮＯx触媒３０の温度に応じて上流側燃料添加弁５から燃料を供給することにより
、ＮＯx触媒３０をすり抜ける燃料量やＮＯx浄化率を調節することができる。
【０１６８】
さらに、ＮＯx触媒３０の温度が例えば活性温度近傍の場合には、短縮間隔としつつリ
ッチスパイク一回当たりの燃料供給量を減少させても良い。ここで、ＮＯx触媒３０の温
度が活性温度近傍の場合に単位時間当たりにＮＯx触媒３０へ流入する燃料量を多くした
り、リッチスパイク一回当たりの燃料添加量を多くしたりして空燃比低下の度合いを大きくすると、該ＮＯx触媒３０の温度が活性温度よりも低くなる虞がある。これに対し、Ｎ
Ｏx触媒３０に流入する排気の空燃比が例えば常にリーン空燃比となるように上流側燃料
添加弁５から燃料を供給することで、ＮＯx触媒３０の温度低下を抑制できる。この場合
にはＮＯx浄化率が低下する虞があるが、フィルタ４１の温度を上昇させることはできる
。このときに、ＮＯx触媒３０の温度が活性温度よりも十分高いときと比較して、上流側
燃料添加弁５からの燃料供給量の総量が同じになるように、リッチスパイクの間隔及びリッチスパイク一回当たりの燃料供給量を決定しても良い。
【０１６９】
また、ＮＯx触媒３０の温度がＮＯxを浄化可能な温度の上限値を超えている場合には、ＮＯx浄化可能な温度内の場合と比較して、短縮間隔としつつリッチスパイク一回当たり
の燃料供給量を減少させても良い。
【０１７０】
ここで、ＮＯxを浄化することができないほどＮＯx触媒３０の温度が高いときにＮＯx
還元のための燃料を供給してもＮＯxの還元は殆ど行われない。このような場合には、Ｎ
Ｏx浄化率の向上は期待できないため、フィルタ４１の再生に都合が良いように上流側燃
料添加弁５から燃料を添加する。例えばＮＯx触媒３０をすり抜ける燃料量を減少させれ
ば、下流側燃料添加弁６からの燃料供給量の目標値を算出し易くすることができる。つまり、ＮＯx触媒３０をすり抜ける燃料量を正確に求めるのは困難であるため、多くの燃料
がすり抜けるとフィルタ４１の温度制御が困難となる虞がある。しかし、ＮＯx触媒３０
をすり抜ける燃料が無くなれば、下流側燃料添加弁６からの燃料供給量を容易に決定することができる。
【０１７１】
さらに、短縮間隔としつつリッチスパイク一回当たりの燃料供給量を減少させることより、ＮＯx触媒３０から流出する排気の温度を高くすることができるため、フィルタ４１
の温度を上昇させることができる。
【０１７２】
また、例えばＮＯx触媒３０の目標温度が高い場合等、ＮＯx触媒３０に多くの燃料を供給する必要がある場合には、短縮間隔としつつリッチスパイク一回当たりの燃料供給量を減少させても良い。このような場合には、ＮＯx触媒３０の温度が低下し易いため、活性
温度よりも低い温度となる虞がある。これに対し、リッチスパイク一回当たりの燃料供給量を減少させると、ＮＯx触媒３０にて燃料が反応し易くなるため、該ＮＯx触媒３０の温度低下を抑制することができる。このときに、ＮＯx触媒３０の温度が活性温度よりも十
分高いときと比較して、上流側燃料添加弁５からの燃料供給量の総量が同じになるように、リッチスパイクの間隔及びリッチスパイク一回当たりの燃料供給量を決定しても良い。また、温度に応じてリッチスパイクの間隔及びリッチスパイク一回当たりの燃料供給量を決定しても良く、所定の温度でリッチスパイクの間隔及びリッチスパイク一回当たりの燃料供給量を切り替えても良い。
【０１７３】
次に図４は、本実施例によるＮＯx還元制御のフローを示したフローチャートである。
本ルーチンは所定の時間毎に繰り返し実行される。
【０１７４】
ステップＳ１０１では、ＮＯx触媒３０の温度がＮＯxを還元可能な温度となっているか否か判定される。ＮＯx触媒３０の温度は、温度センサ９により得る。
【０１７５】
ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進む。
【０１７６】
ステップＳ１０２では、ＮＯx触媒３０の目標温度が決定される。この目標温度は主に
フィルタ４１の再生に適した温度である。
【０１７７】
ステップＳ１０３では、上流側燃料添加弁５からＮＯx触媒３０に添加する燃料量が取
得される。この燃料量は、目標温度とＮＯx触媒３０に流入する排気の温度との差に応じ
て決定される。本ステップでは、ＮＯx触媒３０にて排気の温度を目標温度まで上昇させ
るために必要な燃料量が求められる。
【０１７８】
ステップＳ１０４では、上流側燃料添加弁５におけるリッチスパイクの間隔及びリッチスパイク一回当たりの燃料添加量が上述のようにして決定される。これは、例えばＮＯx
触媒３０の温度または酸化触媒４２に流入する排気の温度に応じて決定される。
【０１７９】
ステップＳ１０５では、上流側燃料添加弁５を用いた燃料添加が行なわれる。
【０１８０】
ステップＳ１０６では、ＮＯx触媒３０の温度がＮＯx還元可能な温度よりも高いか否か判定される。つまり、ＮＯx触媒３０の温度が高すぎてＮＯxの還元ができないのか、温度が低すぎてＮＯxの還元ができないのか判定される。
【０１８１】
ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、一方否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
【０１８２】
ステップＳ１０７では、短縮間隔としつつリッチスパイク一回当たりの燃料添加量を減少させて上流側燃料添加弁５から燃料添加が行なわれる。これにより、フィルタ４１の温度を上昇させることができる。
【０１８３】
このようにして、上流側燃料添加弁５からの燃料添加量の最適化を図りつつフィルタ４１の再生及びＮＯxの還元を行うことができる。
【実施例３】
【０１８４】
本実施例では、前記モードを実行しているときの下流側燃料添加弁６から供給する燃料量の最適化を図る。その他の装置については実施例１と同じであるため説明を省略する
【０１８５】
例えば、前記モードを実行しているときに、下流側燃料添加弁６から供給する燃料量を、フィルタ４１または酸化触媒４２の温度に基づいて決定する。
【０１８６】
つまり、ＰＭを酸化することのできる温度までフィルタ４１の温度を上昇させるために必要となる燃料量を下流側燃料添加弁６から供給することにより、フィルタ４１の再生が可能となる。
【０１８７】
また例えば、前記モードを実行しているときに、下流側燃料添加弁６から供給する燃料量を、上流側燃料添加弁５から供給される燃料量（リッチスパイクの間隔または一回のリッチスパイク当たりの燃料供給量等）に基づいて決定する。
【０１８８】
つまり、上流側燃料添加弁５により供給された燃料量により、ＮＯx触媒３０から流出
する排気の温度、空燃比、ＨＣ濃度、またはＨＣ量等が変わる。そのため、フィルタ４１の再生に際し下流側燃料添加弁６から供給すべき燃料量も変わる。したがって、上流側燃料添加弁５から供給される燃料量（リッチスパイクの間隔または一回のリッチスパイク当たりの燃料供給量）に基づいて、下流側燃料添加弁６から供給する燃料量を決定することにより、フィルタ４１の再生に適量となる燃料を供給することができる。
【０１８９】
上流側燃料添加弁５から供給される燃料量と、下流側燃料添加弁６から供給される燃料量との関係は、予め実験等により求めてマップ化しておいても良い。この場合、機関回転数、機関負荷、吸入空気量、または排気の温度等に応じて下流側燃料添加弁６から供給される燃料量を変更しても良い。
【０１９０】
また、前記モードを実行しているときに、ＮＯx触媒３０から流出する燃料量を推定し
、この燃料量に応じて下流側燃料添加弁６からの燃料供給量を調節しても良い。ここで、ＮＯx触媒３０から流出する燃料量は例えば空燃比センサ８により得ることができる。
【０１９１】
酸化触媒４２に供給される燃料量は、ＮＯx触媒３０から流出する燃料量と、下流側燃
料添加弁６から供給される燃料量と、を合わせた量となる。つまり、ＮＯx触媒３０から
流出する燃料量が分かれば、フィルタ４１の再生に必要となる残りの燃料量を下流側燃料添加弁６から供給することができる。これにより、下流側燃料添加弁６から過不足無く燃料を供給することができる。
【０１９２】
さらに、前記モードを実行しているときに、下流側燃料添加弁６から供給する燃料量を、ＮＯx触媒３０よりも下流で且つ酸化触媒４２よりも上流の排気の温度または酸化触媒
４２に流入する排気の温度に基づいて決定しても良い。これらの温度に基づいて、上流側燃料添加弁５から供給された燃料の中でＮＯx触媒３０にて反応した量を算出し、上流側
燃料添加弁５により供給された燃料量からＮＯx触媒３０にて反応した燃料量を減じるこ
とによりＮＯx触媒３０をすり抜けた燃料量を算出することができる。そして、フィルタ
４１の再生に必要となる燃料量（目標値）から、このすり抜けた燃料量を減じることにより、下流側燃料添加弁６から供給する燃料量を得ることができる。
【０１９３】
一方、酸化触媒４２に流入する排気の温度が高いほど、フィルタ４１の温度が高くなるため、下流側燃料添加弁６から供給する燃料量は少なくて良い。つまり、酸化触媒４２に流入する燃料量の目標値を少なくすることができる。このような関係に基づいて下流側燃料添加弁６からの燃料添加量を決定することにより、フィルタ４１の再生を行うことができる。
【０１９４】
以上説明したように、本実施例に拠れば、前記モードを実行しているときの下流側燃料添加弁６から供給する燃料量の最適化を図ることができる。
【実施例４】
【０１９５】
本実施例では、ＮＯx浄化率、フィルタ４１若しくは酸化触媒４２に流入する排気の温
度、またはＮＯx触媒３０からフィルタ４１若しくは酸化触媒４２までの間の排気通路２
における放熱量に基づいて上流側燃料添加弁５からの燃料供給量の最適化を図る。その他の装置については実施例１と同じであるため説明を省略する
【０１９６】
酸化触媒４２に流入する排気の温度が低い場合には、排気の温度を上昇させるように上流側燃料添加弁５からの燃料供給量を調整すれば、酸化触媒４２の温度を上昇させることができる。一方、酸化触媒４２に流入する排気の温度が低くても、ＮＯx触媒３０をすり
抜けた燃料は酸化触媒４２で反応し易いために、該酸化触媒４２の温度を上昇させることができる。
【０１９７】
ここで、ＮＯx触媒３０から酸化触媒４２の間の放熱量が多い場合には、ＮＯx触媒３０にて排気の温度を上昇させようとしても放熱により温度が低下してしまうため燃費が悪化する。このような場合には、ＮＯx触媒３０をすり抜ける燃料を多くすることにより酸化
触媒４２にて排気の温度を上昇させれば、放熱による温度低下を抑制できるために燃費の悪化を抑制できる。
【０１９８】
ここで、図５は、酸化触媒４２に流入する排気の温度と、ＮＯx浄化率及び燃費との関
係を示した図である。酸化触媒４２に流入する排気の温度において、「通常」とはフィルタ４１の再生を行なっていない場合を示し、「基準」とはフィルタ４１の再生を行なう上で最低限必要とされる温度であり、「ＮＯx浄化率最大」とはＮＯx触媒３０におけるＮＯx浄化率が最大となる温度である。前記モードを実行していないときには「通常」で示さ
れる温度となり、前記モードを実行するときには「基準」で示される温度以上となる。
【０１９９】
ＮＯx浄化率はＮＯx触媒３０がある温度のときに最大となり、それよりも高くなるほど、また低くなるほどＮＯx浄化率は低下する。そして、ＮＯx触媒３０の温度に応じて酸化触媒４２に流入する温度も変わるので、酸化触媒４２に流入する排気の温度の中でＮＯx
浄化率が最も高くなる温度が存在する。また、ＮＯx触媒３０から流出する排気の温度が
高くなるほど酸化触媒４２に流入する排気の温度が高くなるが、それに応じて排気通路２における放熱量が多くなるため、燃費が悪化する。
【０２００】
ここで、フィルタ４１の再生を行なうときに該フィルタ４１の温度を均一にするとＰＭを除去し易くなる。そして、フィルタ４１の温度を均一にするためには、酸化触媒４２に流入する排気の温度が高いほうが良い。しかし、酸化触媒４２に流入する排気の温度を高くすると前述のように燃費が悪化し、さらにはＮＯx浄化率が低下する虞もある。
【０２０１】
そのため、本実施例では、ＮＯx浄化率の向上と、燃費悪化の抑制と、を考慮して上流
側燃料添加弁５からのリッチスパイクの間隔及びリッチスパイク一回当たりの燃料供給量を決定する。これにより、酸化触媒４２に流入する排気の温度が定まる。この際に、酸化触媒４２の温度が例えば活性温度よりも低くならないようにする。つまり、下流側燃料添加弁６から燃料を供給することにより、フィルタ４１の再生を行なうことができるようにする。
【０２０２】
例えば、図５においてＮＯx浄化率が最大となる温度を目標として、上流側燃料添加弁
５から燃料を供給しても良い。これにより、ＮＯx浄化率を最も高くすることができる。
【０２０３】
しかし、燃費を向上させる要求が大きい場合もある。そのような場合には、酸化触媒４２に流入する温度を「ＮＯx浄化率最大」の場合よりも低下させるように上流側燃料添加
弁５からの燃料供給量を減少させる。
【０２０４】
ここで図６は、酸化触媒４２に流入する排気の温度と、ＮＯx浄化率及び燃費と、ＮＯx浄化率の増加代を燃費悪化の増加代で除した値と、の関係を示した図である。ＮＯx浄化
率及び燃費は図５の場合と同じである。また、ＮＯx浄化率の増加代とは、酸化触媒４２
に流入する排気の温度が微小増加したときのＮＯx浄化率の増加量である。さらに、燃費
悪化の増加代とは、酸化触媒４２に流入する排気の温度が微小増加したときの燃費悪化の増加量である。燃費悪化の増加量は燃費がどれだけ悪化したのかを数値で表したものであり、燃料供給量の増加量としても良い。ＮＯx浄化率の増加代を燃費悪化の増加代で除し
た値とは、燃費の悪化に対してどれだけＮＯx浄化率が向上するのかを示す値となる。
【０２０５】
そして、本実施例では、ＮＯx浄化率の増加代を燃費悪化の増加代で除した値が所定値
Ｙとなるように、酸化触媒４２に流入する排気の温度を決定する。このときの酸化触媒４２に流入する排気の温度を図６では「目標」としている。この所定値Ｙは、ＮＯx浄化率
に対する要求と、燃費に対する要求と、を考慮して決定される値である。つまり、燃費を悪化させてもＮＯx浄化率の向上を優先させたり、ＮＯx浄化率を許容範囲内で低く抑えつつ燃費を向上させたりというように、そのときの要求によって異なる値である。図６に示した場合では、所定値Ｙよりも温度が高くなると、ＮＯx浄化率は上昇しても、燃費悪化
が大きくなるためシステム全体としての効率が低下する。
【０２０６】
このようにして目標温度が決定された後に、酸化触媒４２に流入する排気の温度が目標温度となるように、上流側燃料添加弁５から供給する燃料量が決定される。目標温度と上流側燃料添加弁５から供給する燃料量との関係は予め実験等により求めてマップ化しておいても良い。
【０２０７】
また、ＮＯx触媒３０から酸化触媒４２までの間の放熱量は、例えば温度センサ９によ
り測定される排気の温度及び排気の量から推定しても良い。また、放熱量と排気の温度と排気の量との関係を予め実験等により求めてマップ化しておいても良い。
【０２０８】
なお、酸化触媒４２に流入する排気の温度に代えて、ＮＯx触媒３０の温度、またはＮ
Ｏx触媒３０から流出する排気の温度に目標温度を設定しても良い。
【実施例５】
【０２０９】
図７は、本実施例に係る内燃機関１とその排気系の概略構成を示す図である。図７に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【０２１０】
内燃機関１には、燃焼室へ通じる排気通路２が接続されている。この排気通路２は、下流にて大気へと通じている。
【０２１１】
前記排気通路２の途中には、内燃機関１側から順に、吸蔵還元型ＮＯx触媒３（以下、
上流側ＮＯx触媒３という。）と、パティキュレートフィルタ４Ａ（以下、フィルタ４Ａ
という。）とが設けられている。また、フィルタ４Ａには吸蔵還元型ＮＯx触媒４Ｂ（以
下、下流側ＮＯx触媒４Ｂという。）が担持されている。
【０２１２】
上流側ＮＯx触媒３及び下流側ＮＯx触媒４Ｂは、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低く且つ還元剤が存在するときは吸
蔵していたＮＯxを還元する機能を有する。なお、上流側ＮＯx触媒３は、排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタに担持されていてもよい。また、下流側ＮＯx
触媒４Ｂは、フィルタ４Ａに担持されていなくても良い。すなわち、フィルタ４Ａは無くても良い。
【０２１３】
上流側ＮＯx触媒３よりも上流の排気通路２には、該排気通路２を流通する排気中に還
元剤たる燃料（軽油）を添加する上流側燃料添加弁５を備えている。また、上流側ＮＯx
触媒３よりも下流で且つ下流側ＮＯx触媒４Ｂよりも上流の排気通路２には、該排気通路
２を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する下流側燃料添加弁６を備えている。
【０２１４】
上流側燃料添加弁５及び下流側燃料添加弁６は、後述するＥＣＵ７からの信号により開弁して排気中へ燃料を噴射する。上流側燃料添加弁５及び下流側燃料添加弁６から排気通路２内へ噴射された燃料は、排気通路２の上流から流れてきた排気の空燃比をリッチにする。
【０２１５】
そして、上流側ＮＯx触媒３に吸蔵されているＮＯxの還元時には、上流側燃料添加弁５から燃料を添加することにより、上流側ＮＯx触媒３に流入する排気の空燃比を比較的に
短い周期でスパイク的（短時間）にリッチとする、所謂リッチスパイク制御を実行する。同様に、下流側ＮＯx触媒４Ｂに吸蔵されているＮＯxの還元時には、下流側燃料添加弁６から燃料を添加することにより、下流側ＮＯx触媒４Ｂに流入する排気の空燃比を比較的
に短い周期でスパイク的（短時間）にリッチとする、リッチスパイク制御を実行する。
【０２１６】
他にも、上流側ＮＯx触媒３の硫黄被毒を回復させるときに上流側燃料添加弁５から該
上流側ＮＯx触媒３へ燃料が添加される。また、下流側ＮＯx触媒４Ｂの硫黄被毒を回復させるとき、及びフィルタ４Ａの温度を上昇させてＰＭを酸化させることにより該ＰＭを除去するときに下流側燃料添加弁６から下流側ＮＯx触媒４Ｂ若しくはフィルタ４Ａへ燃料
が添加される。
【０２１７】
すなわち、上流側燃料添加弁５から燃料を噴射させることにより、上流側ＮＯx触媒３
の温度が上昇されると共に排気の空燃比が例えばリッチとされて硫黄被毒が回復される。また、下流側燃料添加弁６から燃料を噴射させることにより、下流側ＮＯx触媒４Ｂの温
度を上昇させると共に排気の空燃比が例えばリッチとされて該下流側ＮＯx触媒４Ｂの硫
黄被毒が回復される。さらに、下流側燃料添加弁６からの燃料の噴射によりフィルタ４Ａの温度も上昇するので、その後に燃料の噴射を停止させて排気の空燃比がリーンとされると、フィルタ４Ａに捕集されているＰＭが酸化される。
【０２１８】
なお、本実施例においては上流側燃料添加弁５から燃料を添加することにより上流側ＮＯx触媒３の浄化能力を回復させるＥＣＵ７、または下流側燃料添加弁６から燃料を添加
することにより下流側ＮＯx触媒４Ｂ若しくはフィルタ４Ａの浄化能力を回復させるＥＣ
Ｕ７が、本発明における再生手段に相当する。
【０２１９】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ７が併設されている。このＥＣＵ７は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【０２２０】
また、ＥＣＵ７には、上流側燃料添加弁５及び下流側燃料添加弁６が電気配線を介して接続され、該ＥＣＵ７により上流側燃料添加弁５及び下流側燃料添加弁６の開閉時期が制御される。
【０２２１】
そして、本実施例においては、上流側ＮＯx触媒３及び下流側ＮＯx触媒４Ｂの新品時から所定の期間は上流側ＮＯx触媒３のＳ再生を禁止する。また、上流側ＮＯx触媒３がパティキュレートフィルタに担持されている場合には、該フィルタのＰＭ再生も禁止する。そして、前記所定の期間は、下流側ＮＯx触媒４ＢのみＳ再生を行なったり、フィルタ４Ａ
のＰＭ再生を行なったりする。
【０２２２】
この所定の期間は、下流側ＮＯx触媒４ＢのＮＯx浄化率が高い期間である。つまり、下流側ＮＯx触媒４ＢのＳ再生やフィルタ４ＡのＰＭ再生を行なうと、下流側ＮＯx触媒４Ｂの熱劣化が進行してＮＯx浄化率が低下してしまう。このように下流側ＮＯx触媒４ＢにおけるＮＯx浄化率が低下して許容値よりも多くのＮＯxが放出される虞がある場合には、上流側ＮＯx触媒３のＳ再生を行なう。したがって、所定の期間とは、下流側ＮＯx触媒４ＢにおいてＳ再生を行なったとしてもＮＯx浄化率が満足できる値にまで回復しないように
なるまでの期間とすることができる。この所定の期間は、予め実験等により求めておいてもよい。また、下流側ＮＯx触媒４Ｂの熱劣化の度合いを推定し、この推定される度合い
に応じて所定の期間を決定してもよい。熱劣化の度合いは、排気の温度と、その温度が流れた時間と、に基づいて求めることができる。さらに、下流側ＮＯx触媒４Ｂよりも下流
の排気通路２においてＮＯx濃度を検出可能なセンサを取り付けて、このセンサにより得
られるＮＯx濃度が閾値を超えた場合に、前記所定の期間が経過したとしてもよい。  
【０２２３】
ここで、図８は、ＮＯx浄化率と、上流側ＮＯx触媒３の硫黄被毒量と、下流側ＮＯx触
媒４Ｂの硫黄被毒量と、の推移を示したタイムチャートである。ＮＯxの浄化率とは、シ
ステム全体のＮＯx浄化率であり、上流側ＮＯx触媒３と下流側ＮＯx触媒４Ｂとを合わせ
たＮＯx浄化率である。ＮＯx浄化率における実線は本実施例によるもの、破線は従来技術によるものを夫々示している。時間が０の時には、上流側ＮＯx触媒３及び下流側ＮＯx触媒４Ｂは新品状態である。
【０２２４】
Ａで示される時間は、上流側ＮＯx触媒３において硫黄被毒量が該上流側ＮＯx触媒３の上限に達する時間である。このＡで示される時間までは、上流側ＮＯx触媒３により排気
中の硫黄成分が吸蔵されるので、下流側ＮＯx触媒４Ｂでの硫黄被毒量はほとんど増加し
ない。ただし、上流側ＮＯx触媒３のＳ再生を行なわないため、ＮＯx浄化率は従来技術によるものと比較して低くなる。
【０２２５】
Ａで示される時間よりも後では、上流側ＮＯx触媒３にて硫黄成分が吸蔵されなくなる
ため、下流側ＮＯx触媒４Ｂの硫黄被毒量が増加する。そのため、下流側ＮＯx触媒４Ｂでは、所定のサイクルＺ毎にＳ再生が行なわれるので、ＮＯx浄化率の低下が抑制される。
しかし、システム全体のＮＯx浄化率は、下流側ＮＯx触媒４Ｂが熱劣化する分、徐々に低下する。
【０２２６】
Ｂで示される時間は、ＮＯx浄化率がある程度低下して上流側ＮＯx触媒３のＳ再生が必要となる時間である。すなわち、下流側ＮＯx触媒４Ｂの熱劣化が進行し、下流側ＮＯx触媒４Ｂだけではシステム全体のＮＯx浄化率を許容範囲に維持することが困難となったと
きがＢで示される時間である。
【０２２７】
Ｂで示される時間において上流側ＮＯx触媒３のＳ再生が行なわれるので、上流側ＮＯx触媒３の硫黄被毒量は略零となる。
【０２２８】
Ｂで示される時間よりも後では、上流側ＮＯx触媒３及び下流側ＮＯx触媒４Ｂの両方においてＳ再生が行なわれる。ただし、上流側ＮＯx触媒３のＳ再生を行なうサイクルは、
下流側ＮＯx触媒４ＢのＳ再生が行なわれるサイクルよりも長い。これにより、上流側Ｎ
Ｏx触媒３の熱劣化が抑制される。これは、上流側ＮＯx触媒３及び下流側ＮＯx触媒４Ｂ
の熱劣化の進行を最小限に抑えるためである。
【０２２９】
Ｃで示される時間は、下流側ＮＯx触媒４Ｂの熱劣化が進行し、さらに上流側ＮＯx触媒３の熱劣化も進行したために、システム全体としてのＮＯx浄化率が許容範囲よりも低く
なる虞のある時間である。そのため、Ｃで示される時間よりも後では、上流側ＮＯx触媒
３のＳ再生を頻繁に行っている。つまり、システム全体としてのＮＯx浄化率に応じて、
上流側ＮＯx触媒３のＳ再生を行なう頻度を変更している。これにより、熱劣化の進行を
最小限に抑えることができる。
【０２３０】
そして、Ｃで示される時間よりも後は、ＮＯxの浄化率が従来技術よりも高くなる。
【０２３１】
ここで、従来では、上流側ＮＯx触媒３と下流側ＮＯx触媒４Ｂとについて新品時から直ぐにＳ再生を行なっていたので、両方の触媒において熱劣化が夫々進行する。また、上流側ＮＯx触媒３のＳ再生を行なうことにより、下流側ＮＯx触媒４Ｂの温度も上昇するため、下流側ＮＯx触媒４Ｂの熱劣化がさらに進行してしまう。
【０２３２】
一方本実施例では、先ず下流側ＮＯx触媒４Ｂの硫黄被毒のみを回復させ、システム全
体としてのＮＯx浄化率が低下してから上流側ＮＯx触媒３の硫黄被毒を回復させることにより、システム全体としてのＮＯx浄化率を許容値以上に長い間維持することができる。
すなわち、システム全体としての寿命を延ばすことができる。
【０２３３】
また、Ａで示される時間までは主に上流側ＮＯx触媒３において硫黄成分が吸蔵される
ため、それまでは下流側ＮＯx触媒４Ｂにおいて硫黄被毒がほとんど起こらないので、下
流側ＮＯx触媒４ＢのＳ再生を開始する時期を先に延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０２３４】
【図１】実施例１から４に係る内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。
【図２】リッチスパイク１回当たりの燃料供給量は同じでリッチスパイクの間隔を変えたときの、ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量（ＮＯx吸蔵量）を示した図である。
【図３】ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比とリッチスパイク一回当たりの燃料供給量との関係を示した図である。
【図４】実施例２によるＮＯx還元制御のフローを示したフローチャートである。
【図５】酸化触媒に流入する排気の温度と、ＮＯx浄化率及び燃費との関係を示した図である。
【図６】酸化触媒に流入する排気の温度と、ＮＯx浄化率及び燃費と、ＮＯx浄化率の増加代を燃費悪化の増加代で除した値と、の関係を示した図である。
【図７】実施例５に係る内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。
【図８】ＮＯx浄化率と、上流側ＮＯx触媒の硫黄被毒量と、下流側ＮＯx触媒の硫黄
【符号の説明】
【０２３５】
１     内燃機関
２     排気通路
３     吸蔵還元型ＮＯx触媒（上流側ＮＯx触媒）
４Ａ   パティキュレートフィルタ
４Ｂ   吸蔵還元型ＮＯx触媒（下流側ＮＯx触媒）
５     上流側燃料添加弁
６     下流側燃料添加弁
７     ＥＣＵ
８     空燃比センサ
９     温度センサ
３０   吸蔵還元型ＮＯx触媒
４１   パティキュレートフィルタ
４２   酸化触媒
【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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