(57)【要約】【課題】上流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置及び下流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置を備える内燃機関の排気浄化装置において、下流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置だけの再生処理を可能とする。【解決手段】第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１へ供給される追加燃料を供給する第１燃料供給手段４と、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置と第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２との間に追加燃料を供給する第２燃料供給手段５とを具備する。【選択図】図１
2008002358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気系に直列に配置された上流側の第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び下流側の第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置を備える内燃機関の排気浄化装置において、前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ供給される追加燃料を供給する第１燃料供給手段と、前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置と前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置との間に追加燃料を供給する第２燃料供給手段とを具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の両方の再生処理を実施する際には、前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチ空燃比となるように前記第１燃料供給手段により供給される追加燃料量が決定され、前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比が前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置を再生処理するためのリッチ空燃比となるように前記第２燃料供給手段により供給される追加燃料量が決定され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】
前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の両方の再生処理を実施する際に、前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、前記第１燃料供給手段により供給される追加燃料量及び前記第２燃料供給手段により供給される追加燃料量が決定されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の両方の再生処理を実施する際に、前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置から燃料と共にＮＯXの流出が推定又は検出される時には、前記第２燃料供給手段により供給される追加燃料量を増量して前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比となるようにし、推定又は検出された流出ＮＯX量が多いほど前記第２燃料供給手段による増量分の燃料を多くする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】
前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の両方の再生処理を実施する際に、前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置が設定温度範囲内となるように、前記第１燃料供給手段により供給される追加燃料量が決定されることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の両方の再生処理を実施する際に、前記第２燃料供給手段により追加燃料を供給して前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の再生処理を実施した後に、前記第１燃料供給手段により追加燃料を供給して前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置の再生処理を実施することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置の上流側にはＳトラップ装置が配置され、前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置と前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置との間には、ＮＯX濃度を検出するＮＯXセンサが配置されてい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８】
前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の下流側にも、ＮＯX濃度を検出するＮＯXセンサが配置されてい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９】
前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置の上流側にはＳトラップ装置が配置され、前記第１燃料供給手段により供給された追加燃料は前記Ｓトラップ装置を通過するようになっており、追加燃料の通過により前記Ｓトラップ装置からＳＯXが放出されることが予測される時には、前記第１燃料供給手段による追加燃料の供給を中止又は抑制することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記Ｓトラップ装置が設定温度以上である時にＳＯXが放出されることが予測され、前記設定温度は前記Ｓトラップ装置へのＳＯX吸蔵量が多いほど低くされることを特徴とする請求項９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】
ディーゼルエンジンのように希薄燃焼を実施する内燃機関が公知であり、このような内燃機関の排気通路には、ＮＯXを浄化するためのＮＯX吸蔵還元触媒装置が配置される。排気ガス中のＮＯXを十分に浄化するために、二つのＮＯX吸蔵還元触媒装置を排気通路に直列に配置することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＮＯX吸蔵還元触媒装置は、無制限にＮＯXを吸蔵することはできず、ＮＯXの最大吸蔵可能量を有している。それにより、ＮＯX吸蔵還元触媒装置は、吸蔵ＮＯX量が最大吸蔵可能量に達する以前に、吸蔵ＮＯXを放出して還元浄化する再生処理が必要とされる。ＮＯX吸蔵還元触媒装置からＮＯXを放出させるためには、排気ガス中の酸素濃度を低下させれば良く、こうして放出されたＮＯXは、排気ガス中に還元物質が存在すれば、還元浄化される。それにより、再生処理は、ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりリッチにすることにより実施される。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２１０５２６
【特許文献２】特開平６−１４６８７０
【特許文献３】特許第２８２５１３７号
【特許文献４】特開２０００−１３０２１２
【特許文献５】特開平６−３３６９１４
【特許文献６】特開２００５−１３３６１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の背景技術において、ＮＯX吸蔵還元触媒装置を再生処理するためには、燃焼空燃比をリーンからリッチへ変化させている。しかしながら、こうして燃焼空燃比を変化させるとトルクショックが発生するために、トルクショックを運転者に感じさせないような処置が必要となる。再生処理に際して、トルクショックを発生させないように、膨張行程又は排気行程において気筒内へ追加燃料を供給したり、又は、上流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置の上流側において、機関排気系へ追加燃料を供給したりして、排気ガスの空燃比をリッチにすることが考えられる。
【０００６】
このような追加燃料は、上流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置において、排気ガス中の酸素を消費するのに使用されると共に、酸素濃度の低下により上流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置から放出されたＮＯXの還元浄化にも使用される。それにより、下流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置へリッチ空燃比の排気ガスを流入させて下流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置だけを再生処理することが望まれる場合にも、上流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置を再生処理する分を合わせて供給しなければならず、追加燃料量は比較的多くなる。
【０００７】
こうして、下流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置だけを再生処理することができないだけでなく、このように比較的多量の燃料を上流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入させると、特に、機関排気系に追加燃料が供給される場合には、上流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置に担持された酸化触媒が液状燃料により濡らされて良好に機能しないこともある。
【０００８】
上流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置の酸化触媒が良好に機能しなければ、排気ガス中の酸素を使用して追加燃料を良好に燃焼させることができず、排気ガス中の酸素濃度が低下しないために、上流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置だけでなく下流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置においても良好な再生処理を実現することができない。
【０００９】
従って、本発明の目的は、上流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置及び下流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置を備える内燃機関の排気浄化装置において、下流側のＮＯX吸蔵還元触媒装置だけの再生処理を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置は、機関排気系に直列に配置された上流側の第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び下流側の第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置を備える内燃機関の排気浄化装置において、前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ供給される追加燃料を供給する第１燃料供給手段と、前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置と前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置との間に追加燃料を供給する第２燃料供給手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明による請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の両方の再生処理を実施する際には、前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチ空燃比となるように前記第１燃料供給手段により供給される追加燃料量が決定され、前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比が前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置を再生処理するためのリッチ空燃比となるように前記第２燃料供給手段により供給される追加燃料量が決定されることを特徴とする。
【００１２】
本発明による請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の両方の再生処理を実施する際に、前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、前記第１燃料供給手段により供給される追加燃料量及び前記第２燃料供給手段により供給される追加燃料量が決定されることを特徴とする。
【００１３】
本発明による請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の両方の再生処理を実施する際に、前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置から燃料と共にＮＯXの流出が推定又は検出される時には、前記第２燃料供給手段により供給される追加燃料量を増量して前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比となるようにし、推定又は検出された流出ＮＯX量が多いほど前記第２燃料供給手段による増量分の燃料を多くすることを特徴とする。
【００１４】
本発明による請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項２から４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の両方の再生処理を実施する際に、前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置が設定温度範囲内となるように、前記第１燃料供給手段により供給される追加燃料量が決定されることを特徴とする。
【００１５】
本発明による請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の両方の再生処理を実施する際に、前記第２燃料供給手段により追加燃料を供給して前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の再生処理を実施した後に、前記第１燃料供給手段により追加燃料を供給して前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置の再生処理を実施することを特徴とする。
【００１６】
本発明による請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置の上流側にはＳトラップ装置が配置され、前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置と前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置との間には、ＮＯX濃度を検出するＮＯXセンサが配置されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明による請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の下流側にも、ＮＯX濃度を検出するＮＯXセンサが配置されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明による請求項９に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置の上流側にはＳトラップ装置が配置され、前記第１燃料供給手段により供給された追加燃料は前記Ｓトラップ装置を通過するようになっており、追加燃料の通過により前記Ｓトラップ装置からＳＯXが放出されることが予測される時には、前記第１燃料供給手段による追加燃料の供給を中止又は抑制することを特徴とする。
【００１９】
本発明による請求項１０に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項９に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記Ｓトラップ装置が設定温度以上である時にＳＯXが放出されることが予測され、前記設定温度は前記Ｓトラップ装置へのＳＯX吸蔵量が多いほど低くされることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、機関排気系に直列に配置された上流側の第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び下流側の第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置を備える内燃機関の排気浄化装置において、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ供給される追加燃料を供給する第１燃料供給手段と、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置と第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置との間に追加燃料を供給する第２燃料供給手段とを具備するために、例えば、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置が劣化した場合等において、第２燃料供給手段により供給される必要最小限の追加燃料により第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置だけを再生処理することができる。
【００２１】
本発明による請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の両方の再生処理を実施する際には、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチ空燃比となるように第１燃料供給手段により供給される追加燃料量が決定され、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比が第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置を再生処理するためのリッチ空燃比となるように前記第２燃料供給手段により供給される追加燃料量が決定されるために、第１燃料供給手段により第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の両方を再生処理するのに必要な多量の追加燃料が供給される場合に比較して、第２燃料供給手段の追加燃料供給により、第１燃料供給手段により供給される追加燃料量を減少させることができ、多量の追加燃料が第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入して第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置に担持された酸化触媒が多量の追加燃料により濡らされて機能低下する等の不具合を防止することができ、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の良好な再生処理を実現することができる。
【００２２】
本発明による請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の両方の再生処理を実施する際に、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、第１燃料供給手段により供給される追加燃料量及び第２燃料供給手段により供給される追加燃料量が決定されるようになっている。それにより、第１燃料供給手段により供給される追加燃料量が第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置を再生処理するのに必要な燃料量より多い場合には、第２燃料供給手段により供給される追加燃料量は、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置からの放出ＮＯXを還元浄化するのに必要な燃料量より少なくされ、不足分は第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置からの流出する余剰燃料により補われるようになっており、この余剰燃料は第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置において改質されて反応し易く、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置において良好に放出ＮＯXを還元浄化する。また、第１燃料供給手段により供給される追加燃料量が第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置を再生処理するのに必要な燃料量より少ない場合には、第２燃料供給手段により供給される追加燃料量は、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置からの放出ＮＯXを還元浄化するのに必要な燃料量より多くされ、この時には第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置における放出ＮＯXの還元浄化が不十分となるために第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置からＮＯXが流出するが、このＮＯXは、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置において放出ＮＯXと共に良好に還元浄化される。いずれの場合にも、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比は理論空燃比となり、第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段により供給される追加燃料を合わせて、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置を再生処理する必要最小限の追加燃料が供給される。
【００２３】
本発明による請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置において、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の両方の再生処理を実施する際に、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置から燃料と共にＮＯXの流出が推定又は検出される時には、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置において低温等の理由によりＮＯXの還元浄化が不十分となっている場合であり、この時に、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する燃料とＮＯXとを単に第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入させても、同様に、ＮＯXの還元浄化が不十分となる可能性が高く、それにより、第２燃料供給手段により供給される追加燃料量を増量して第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比となるようにし、推定又は検出された流出ＮＯX量が多いほど第２燃料供給手段による増量分の燃料を多くするようになっている。こうして、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置において、増量燃料によりＮＯXの還元浄化を活発にし、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置からの流出ＮＯX及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置からの放出ＮＯXを確実に還元浄化するようにしている。
【００２４】
本発明による請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項２から４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の両方の再生処理を実施する際に、第１燃料供給手段により供給される追加燃料が第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置において燃焼して排気ガス温度を高めるために、この排気ガスの流入により第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置は昇温する。ＮＯX吸蔵還元触媒装置はＮＯXを吸蔵作用が活発となる設定温度範囲を有しており、第１燃料供給手段により供給される追加燃料量が少ないほど、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガス温度が低くなることを利用して、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の温度を設定温度範囲内となるように、第１燃料供給手段により供給される追加燃料量が決定される。こうして、再生処理が完了した直後において、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置が設定温度範囲内とされるために、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置が設定温度範囲外となっていても第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置によって排気ガス中のＮＯXを良好に吸蔵することができる。
【００２５】
本発明による請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の両方の再生処理を実施する際に、第２燃料供給手段により追加燃料を供給して第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の再生処理を実施した後に、第１燃料供給手段により追加燃料を供給して第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置の再生処理を実施するようになっている。それにより、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置の再生処理中にＮＯXが流出しても、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置は、再生処理が完了して十分にＮＯXを還元浄化することができるようになっており、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出するＮＯXを大気中へ放出させることなく良好に浄化することができる。
【００２６】
本発明による請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置の上流側にはＳトラップ装置が配置されている。ＮＯX吸蔵還元触媒装置にはＮＯXだけでなくＳＯXも吸蔵され、ＳＯXは容易に放出させることができないために、ＮＯXの最大吸蔵可能量を減少させる。それにより、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置の上流側にＳトラップ装置を配置して、排気ガス中のＳＯXがＳトラップ装置により吸蔵されるようにし、ＮＯX吸蔵還元触媒装置へのＳＯXの吸蔵を防止している。しかしながら、Ｓトラップ装置にも無制限にＳＯXを吸蔵することはできず、さらにＳＯXを吸蔵することができなくなると、ＳＯXは第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置に吸蔵されるようになってＮＯXの最大吸蔵可能量を減少させ、遂には、再生処理を実施しても第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置において全くＮＯXを吸蔵することができなるくなる。再生処理の完了直後であるにも係わらずに、ＮＯXセンサによりＮＯXが検出されれば、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置は最大限のＳＯXを吸蔵して全くＮＯXが吸蔵できない状態であり、この時には、Ｓトラップ装置及び第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置を交換することにより、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置までもがＳＯXを吸蔵してしまうことを防止することができる。
【００２７】
本発明による請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置において、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の下流側にも、ＮＯX濃度を検出するＮＯXセンサが配置されている。それにより、前述したように、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置と第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置との間の配置されたＮＯXセンサにより、Ｓトラップ装置及び第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置の交換時期を判断することができると共に、再生処理の完了直後において、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置へ流入する排気ガス中の推定ＮＯX濃度と、ＮＯXセンサにより検出されるＮＯX濃度との差が設定値より小さくなれば、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置はＳＯX吸蔵の場合を含めてＮＯX吸蔵能力がかなり低下していると判断することができ、再生処理が無駄となるために第１燃料供給手段による追加燃料の供給を停止することができる。また、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置がＮＯXを殆ど吸蔵していない状態において、ＮＯXセンサにより検出される第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガス中のＮＯX濃度と、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の下流側に配置されたＮＯXセンサにより検出される第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置から流出する排気ガス中のＮＯX濃度との差が設定値より小さくなれば、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置のＮＯX吸蔵能力がかなり低下していると判断することができ、再生処理が無駄となるために第２燃料供給手段による追加燃料の供給を停止することができる。
【００２８】
本発明による請求項９に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置の上流側にはＳトラップ装置が配置され、第１燃料供給手段により供給された追加燃料はＳトラップ装置を通過するようになっており、追加燃料の通過によりＳトラップ装置からＳＯXが放出されることが予測される時には、第１燃料供給手段による追加燃料の供給を中止又は抑制するようになっている。それにより、ＳトラップからＳＯXが放出されて、このＳＯXが第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置に吸蔵されることは防止又は抑制される。
【００２９】
本発明による請求項１０に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項９に記載の内燃機関の排気浄化装置において、Ｓトラップ装置が設定温度以上である時にＳＯXが放出されることが予測され、設定温度はＳトラップ装置へのＳＯX吸蔵量が少ないほど高くされるようになっている。それにより、第１燃料供給手段による追加燃料の供給を中止又は抑制する機会は減少し、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置の良好な再生処理を実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は本発明による内燃機関の排気浄化装置を示す機関排気系の概略図である。内燃機関は、ディーゼルエンジンのような希薄燃焼を実施するものであり、その排気ガス中には、比較的多くのＮＯXが含まれる。それにより、機関排気系には、ＮＯX浄化するための第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２が直列に配置されている。上流側の第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１は、例えば、比較的小型として、エンジンルーム内に配置すれば、機関本体近くに位置して熱容量が小さいために、機関始動直後に活性化して排気ガス中のＮＯXを良好に吸蔵することができる。しかしながら、小型とされた第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１では、排気ガス量が多い時には排気ガス中のＮＯXを十分に吸蔵することができない。それにより、下流側の第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２を比較的大型として、車両床下等に配置することにより、排気ガス量が多い時にも排気ガス中のＮＯXを十分に吸蔵することができる。もちろん、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２をいずれも車両床下に配置するようにしても良い。
【００３１】
第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２は、アルミナ等を使用してＮＯX吸蔵触媒と白金Ｐｔのような貴金属触媒とが担持されたモノリス担体又はペレット担体を有するものである。ＮＯX吸蔵触媒は、例えば、カリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類金属、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つである。このＮＯX吸蔵触媒は、流入する既燃ガスの空燃比がリーンの時、すなわち、酸素濃度が高い時にはＮＯXを吸蔵し、空燃比が理論空燃比又はリッチになると、すなわち、酸素濃度が低下すると、吸蔵したＮＯXを放出するＮＯXの吸放出作用を行う。酸化触媒として機能する貴金属触媒としては、通常、白金Ｐｔが用いられる。
【００３２】
ディーゼルエンジンの排気ガス中には、パティキュレートも含まれており、例えば、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２を、ＮＯX吸蔵触媒と貴金属触媒とを担持するウォールフロー型のパティキュレートフィルタとしても良い。ＮＯX吸蔵触媒は、ＮＯXの吸放出に際して活性酸素を放出し、この活性酸素は輝炎を発生させることなくパティキュレートを酸化除去する。それにより、捕集パティキュレートを自動的に酸化除去することができる。
【００３３】
第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２のいずれにおいても、無制限にＮＯXを吸蔵することはできず、それぞれに、最大吸蔵可能量を有している。本実施形態において、排気ガス中のＮＯXは、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２のいずれかに吸蔵されるために、例えば、機関運転状態毎の単位時間当たりのＮＯX排出量を予めマップ化しておき、各機関運転状態においてＮＯX排出量を積算すれば、この積算値を第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２のＮＯX吸蔵量とすることができる。このＮＯX吸蔵量が、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１の最大吸蔵可能量と第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２の最大吸蔵可能量との合計吸蔵可能量に達する以前の設定値となった時を、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２から吸蔵ＮＯXを放出させて還元浄化する再生時期と判断することができる。このように再生時期を判断することなく、設定車両走行時間毎又は設定車両走行距離毎に再生時期として再生処理を実施するようにしても良い。
【００３４】
図２は、再生処理を実施するための第１フローチャートである。先ず、ステップ１０１において、再生時期であるか否かが判断される。この判断が否定される時にはそのまま終了するが、肯定される時にはステップ１０２へ進む。ステップ１０２では、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１へ追加燃料を供給するための第１燃料供給手段ＦＩによる追加燃料量が決定されて供給される。本実施形態において、第１燃料供給手段ＦＩは、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１の上流側において機関排気系へ追加燃料を供給する第１燃料供給装置４である。しかしながら、第１燃料供給手段ＦＩは、例えば、膨張行程又は排気行程において気筒内へ追加燃料を供給する気筒燃料噴射弁であっても良い。
【００３５】
再生時期を判断するのに使用する前述の設定量は、例えば、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置の最大吸蔵可能量Ａ１に第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の最大吸蔵可能量Ａ２の例えば八割（又は九割）を加えた値（Ａ１＋Ａ２＊０．８）とされる。ここで、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２は、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１より大きな容量を有するために、最大吸蔵可能量Ａ２はＡ１より大きな値となる。排気ガス中のＮＯXは、上流側に位置する第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置に吸蔵され易いために、再生時期として、上流側に位置する第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１にはその最大吸蔵可能量Ａ１のＮＯXが吸蔵されており、下流側に位置する第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２には、余裕を持たせて、その最大吸蔵可能量Ａ２の八割が吸蔵されている状態が想定される。
【００３６】
第１燃料供給手段ＦＩにより供給される追加燃料量Ｑ１は、現在のリーン空燃比の排気ガスを理論空燃比とするのに必要な燃料量ｑｓと第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１の最大吸蔵可能量Ａ１のＮＯXを還元浄化するのに必要な燃料量ｑｒ１との合計に設定燃料量ｑｅを加算した燃料量とする（Ｑ１＝ｑｓ＋ｑｒ１＋ｑｅ）。第１燃料供給手段ＦＩにより供給される追加燃料量Ｑ１は、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１を再生するのに必要な最小量（ｑｓ＋ｑｒ１）に設定燃料量ｑｅが加算されているだけであるために、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１において酸化触媒が多量の燃料により濡らされて機能低下するようなことはない。こうして、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１へ流入する排気ガスの空燃比はリッチ空燃比となる。
【００３７】
こうして、第１燃料供給手段ＦＩにより追加燃料量Ｑ１が供給されると、追加燃料の一部ｑｓにより第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１内において排気ガス中の酸素は殆ど消費されるために、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１からは最大吸蔵可能量Ａ１のＮＯXが放出され、こうして放出されたＮＯXは、追加燃料の一部ｑｒ１によってほぼ全て還元浄化される。それにより、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１からは追加燃料の一部ｑｅを含む理論空燃比よりリッチな空燃比の排気ガスが流出する。
【００３８】
ステップ１０３では、こうして第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１から流出する排気ガス中へ第２燃料供給手段ＲＩより追加燃料が供給される。本実施形態において、第２燃料供給手段ＲＩは、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１と第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２との間において機関排気系へ追加燃料を供給する第２燃料供給装置５である。この追加燃料量Ｑ２は、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２の最大吸蔵可能量Ａ２の八割のＮＯXを還元浄化するのに必要な燃料量ｑｒ２から前述の設定燃料量ｑｅを減算した燃料量とする（Ｑ２＝ｑｒ２−ｑｅ）。
【００３９】
こうして、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２へは、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２の最大吸蔵可能量Ａ２の八割のＮＯXを還元浄化するのに必要な燃料量ｑｒ２を含み殆ど酸素を含まない排気ガスが流入することとなる。それにより、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２からはほぼ全ての吸蔵ＮＯXが放出され、しかも、排気ガス中の燃料量ｑｒ２のうちの僅かな燃料量ｑｅは、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１を通過する際に改質されて気化しており、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２において放出ＮＯXを非常に良好に還元浄化する。また、第２燃料供給手段ＲＩにより供給された追加燃料量Ｑ２（ｑｒ２−ｑｅ）も、第１燃料供給手段ＦＩにより供給された追加燃料量Ｑ１の一部ｑｅの分だけ少なくなるために、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２において気化し易くなり、放出ＮＯXを良好に還元浄化することができる。この再生処理においては、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２から流出する排気ガスの空燃比はほぼ理論空燃比となる。
【００４０】
第１燃料供給手段ＦＩ及び第２燃料供給手段ＲＩにより供給される追加燃料量は、両方を合わせてｑｓ＋ｑｒ１＋ｑｒ２とされれば良い。例えば、第１燃料供給手段ＦＩにより供給される追加燃料量Ｑ１’として、現在のリーン空燃比の排気ガスを理論空燃比とするのに必要な燃料量ｑｓと第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１の最大吸蔵可能量Ａ１のＮＯXを還元浄化するのに必要な燃料量ｑｒ１との合計としても良い。この場合には、第２燃料供給手段ＲＩにより供給される追加燃料量Ｑ２’は、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２の最大吸蔵可能量Ａ２の八割のＮＯXを還元浄化するのに必要な燃料量ｑｒ２とされる。
【００４１】
また、第１燃料供給手段ＦＩにより供給される追加燃料量Ｑ１”として、現在のリーン空燃比の排気ガスを理論空燃比とするのに必要な燃料量ｑｓと第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１の最大吸蔵可能量Ａ１のＮＯXを還元浄化するのに必要な燃料量ｑｒ１との合計から設定燃料量ｑｅ”を減算した燃料量としても良い。この場合には、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１から放出ＮＯXの一部（減算した設定燃料量ｑｅ”に対応する量）が還元浄化されずに第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２へ流入し、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２において還元浄化されることとなる。第２燃料供給手段ＲＩにより供給される追加燃料量Ｑ２”は、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２の最大吸蔵可能量Ａ２の八割のＮＯXを還元浄化するのに必要な燃料量ｑｒ２に設定燃料量ｑｅ”が加算された燃料量とされる。いずれの場合にも、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１に多量の追加燃料が供給されて酸化触媒が燃料により濡らされて機能低下するようなことはない。これらの場合において、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２から流出する排気ガスの空燃比はほぼ理論空燃比となる。設定燃料量ｑｅ”は、最大値として、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１の最大吸蔵可能量Ａ１のＮＯXを還元浄化するのに必要な燃料量ｑｒ１とすることができる。この時には、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１へ流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比となる。
【００４２】
また、第１燃料供給手段ＦＩにより供給される追加燃料量が、排気ガスを理論空燃比とするのに必要な燃料量ｑｓに、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１の最大吸蔵可能量Ａ１のＮＯXを還元浄化するのに必要な燃料量ｑｒ１又はそれ以上の燃料量が加算されている場合（追加燃料量が前述のＱ１’又はＱ１とされる場合）において、もし、ＮＯXを還元浄化するはずの燃料と共に第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１からＮＯXが流出すれば、排気ガス量が多い又は第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１の温度が低い等の理由により、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１ではＮＯXを十分に還元浄化することができなかったと考えられ、このままでは、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２においても、放出ＮＯX及び第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１から流入するＮＯXを良好に還元浄化することができない。
【００４３】
それにより、第１燃料供給手段ＦＩによる追加燃料量が前述のＱ１（又はＱ１’）とされている場合において、例えば、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１と第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２との間に配置されたＮＯXの濃度を検出する第１ＮＯXセンサ６により第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１からＮＯXが流出していることが検出された時（この時には、流出ＮＯX量に対応する燃料も流出している）には、第２燃料供給手段ＲＩの追加燃料量は、前述のＱ２（又はＱ２’）より多くし、すなわち、第１燃料供給手段ＦＩ及び第２燃料供給手段ＲＩにより供給される追加燃料量の合計が、排気ガスの空燃比を理論空燃比とするのに必要な燃料量ｑｓと、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１の最大吸蔵可能量Ａ１のＮＯXを還元浄化するのに必要な燃料量ｑｒ１と、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２の最大吸蔵可能量Ａ２の八割のＮＯXを還元浄化するのに必要な燃料量ｑｒ２との合計より多くする。
【００４４】
それにより、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２において、放出ＮＯX量及び第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１から流入するＮＯX量に対応する以上の燃料を存在させるようにし、還元作用を活発にしてＮＯXを良好に還元浄化する。この場合において、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２から流出する排気ガスの空燃比は理論空燃比よりリッチとなる。第２燃料供給手段ＲＩの追加燃料量（Ｑ２又はＱ２’）の増量分は、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１から流出するＮＯX量が多いほど多くすることが好ましい。
【００４５】
また、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１において、燃料は、排気ガス中の酸素を使用して燃焼し、また、放出ＮＯXを還元する。これらは発熱反応であるために、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１から流出する排気ガス温度を高める。ところで、ＮＯX吸蔵還元触媒装置は、良好にＮＯXを吸蔵する温度範囲（例えば、２５０から５００℃）を有しており、再生処理が完了しても、ＮＯX吸蔵還元触媒装置がこの温度範囲外となっていれば、排気ガス中のＮＯXを良好に吸蔵することができない。それにより、第１燃料供給手段ＦＩにより供給する追加燃料は、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１において高められた排気ガス温度によって、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２の温度が前述の温度範囲内となるように決定されることが好ましい。このようにして第１燃料供給手段ＦＩの追加燃料量が決定された後に、前述のいずれかのようにして第２燃料供給手段ＲＩの追加燃料量を決定すれば良い。
【００４６】
第１燃料供給手段ＦＩにより供給される追加燃料量は、排気ガス中の酸素を消費する燃料量ｑｓに第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１の最大吸蔵可能量のＮＯXを還元浄化するための燃料量ｑｒ１を加算した燃料量とされる時が排気ガスを最も昇温させる。第１燃料供給手段ＦＩによる追加燃料をさらに増量しても排気ガス温度を高めることはできない。一方、追加燃料量を減量するほど、排気ガスの昇温程度が低下する。追加燃料量は排気ガスの空燃比を理論空燃比とする燃料量ｑｓまでは減量可能であり、それにより、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１からの排気ガスによって、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２が前述の温度範囲を超える場合には、第１燃料供給手段ＦＩによる追加燃料量を減量することが好ましい。
【００４７】
前述したように、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１から還元浄化されないＮＯXが燃料と共に流出する場合において、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２の再生処理が完了していれば、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１から流出するＮＯXを第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２において良好に還元浄化することができる。図３は、このような再生処理を実施するための第２フローチャートである。先ず、ステップ２０１において、再生時期であるか否かが判断される。この判断が否定される時にはそのまま終了するが、肯定される時にはステップ２０２へ進む。ステップ２０２では、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２を最初に再生処理するために、第２燃料供給手段ＲＩによる追加燃料量が決定されて供給される。第２燃料供給手段ＲＩによる追加燃料量は、排気ガスの空燃比を理論空燃比にするための燃料量ｑｓに第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２の最大吸蔵可能量Ａ２の八割のＮＯXを還元浄化する燃料量ｑｒ２が加算された燃料量である。それにより、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２において再生処理が実施される。
【００４８】
次いで、ステップ２０３において、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１を再生処理するために、第１燃料供給手段ＦＩによる追加燃料量が決定されて供給される。第１燃料供給手段ＦＩによる追加燃料量は、排気ガスの空燃比を理論空燃比にするための燃料量ｑｓに第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１の最大吸蔵可能量Ａ１のＮＯXを還元浄化する燃料量ｑｒ１が加算された燃料量である。それにより、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１の再生処理において放出ＮＯXの還元浄化が不十分であって、ＮＯXと共に燃料が第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２へ流入しても、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２では再生処理が完了しており、この時には排気ガス中の酸素濃度が低いために第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１から流入するＮＯXを吸蔵することはできないが、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２においては、放出されるＮＯXが存在しないために、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１から流入する燃料を使用して第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１から流入するＮＯXを良好に還元浄化することができる。
【００４９】
ところで、ＮＯX吸蔵還元触媒装置は、ＮＯXと同様なメカニズムによって排気ガス中のＳＯXも吸蔵してしまう。ＳＯXが吸蔵されると、その分、ＮＯXの最大吸蔵可能量を低減させる。ＳＯXは安定な硫酸塩として吸蔵されているために、放出させるには、ＮＯX吸蔵還元触媒装置を約６５０℃へ昇温して排気ガス中の酸素濃度を低下させなければならない。しかしながら、このような約６５０℃への昇温によってＮＯX吸蔵還元触媒装置は熱劣化してしまう。それにより、ＮＯX吸蔵還元触媒装置には、ＳＯXを吸蔵させないようにすることが望ましく、本実施形態においては、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１の上流側にＳトラップ装置３が配置され、排気ガス中のＳＯXを吸蔵するようになっている。
【００５０】
Ｓトラップ装置３は、基本的にはＮＯX吸蔵還元触媒装置と同じ構成を有し、好ましくは、ＳＯXを吸蔵させるためのＮＯX吸蔵触媒を多量に担持している。Ｓトラップ装置３においては、ＮＯXも吸蔵されるが、排気ガス中のＳＯXが到来すると、ＮＯXとＳＯXとが置換されて、ＳＯXが吸蔵されＮＯXが放出される。
【００５１】
こうして、Ｓトラップ装置３において排気ガス中のＳＯXが吸蔵されることとなるが、Ｓトラップ装置３においても無制限にＳＯXを吸蔵することはできず、Ｓトラップ３において最大吸蔵可能量のＳＯXが吸蔵された時には、排気ガス中のＳＯXは、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１に吸蔵されるようになる。次いで、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１において最大吸蔵可能量Ａ１のＳＯXが吸蔵された時には、排気ガス中のＳＯXは、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２に吸蔵されるようになる。このようにＳＯXが第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２にまで吸蔵されてしまうと、Ｓトラップ装置３及び第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１に加えて第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２まで交換しなければならなくなる。
【００５２】
本実施形態においては、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１と第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２との間に第１ＮＯXセンサ６が配置されているために、これを利用して、このような多大な費用を伴う二つのＮＯX吸蔵還元触媒装置の交換を防止している。図４はＳトラップ装置の交換のための第３フローチャートである。先ず、ステップ３０１において、前述の第１又は第２フローチャートのようにして再生処理が完了したか否かが判断される。この判断が否定される時には、そのまま終了するが、肯定される時には、ステップ３０２へ進む。ステップ３０２において、第１ＮＯXセンサ６によりＮＯXが検出されるか否かが判断される。この判断が否定される時にはそのまま終了する。
【００５３】
一方、ステップ３０２の判断が肯定されれば、再生処理が完了した直後であるにも係わらずに、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１の直下流側においてＮＯXが検出されており、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１は、最大吸蔵可能量Ａ１近傍のＳＯXを吸蔵して殆どＮＯXを吸蔵することができなくなっていると判断することができる。それにより、ステップ３０３において、Ｓトラップ装置３及び第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１を交換する。こうして、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２がＳＯXを吸蔵することが防止され、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置までもが交換されなくて良いようにしている。
【００５４】
また、本実施形態においては、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２の下流側にも排気ガス中のＮＯX濃度を検出する第２ＮＯXセンサ７が配置されている。第１ＮＯXセンサ６及び第２ＮＯXセンサ７を使用して、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２の劣化を判断することができる。図５はそのための第４フローチャートである。先ず、ステップ４０１において、前述の第１又は第２フローチャートのようにして再生処理が完了したか否かが判断される。この判断が否定される時には、そのまま終了するが、肯定される時には、ステップ４０２へ進む。ステップ４０２において、現在の機関運転状態に基づき推定される現在の排気ガス中のＮＯX濃度Ｃ０と、この排気ガスが流入して第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１から流出する排気ガス中のＮＯX濃度Ｃ１との差が設定値ａ以上であるか否かが判断される。
【００５５】
この判断が肯定される時には、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１において良好にＮＯXを吸蔵しており、ステップ４０４へ進む。しかしながら、ステップ４０２における判断が否定される時には、再生処理が完了した直後であるにも係わらずに第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１において良好にＮＯXが吸蔵されていないこととなるために、ステップ４０３において第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１は劣化していると判断することができる。
【００５６】
ステップ４０４では、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１から流出する排気ガス中の酸素濃度Ｃ１が設定値Ｃ以上であるか否かが判断される。第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１が劣化していなければ、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１は良好にＮＯXを吸蔵するために、その下流側において排気ガス中のＮＯX濃度は低い。しかしながら、時間経過と共に第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１には最大吸蔵可能量Ａ１のＮＯXが吸蔵され、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１はＮＯXを吸蔵することができなくなる。この時にステップ４０４の判断が肯定され（第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１が劣化している時には直ぐにステップ４０４の判断は肯定される）、ステップ４０５において、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２へ流入する排気ガス中のＮＯX濃度Ｃ１と第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２から流出する排気ガス中のＮＯX濃度Ｃ２との差が設定値ｂ以上であるか否かが判断される。
【００５７】
第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２が劣化していなければ、再生処理が完了してＮＯXを吸蔵していない状態であり、排気ガス中のＮＯXを良好に吸蔵してステップ４０５の判断が肯定されるはずである。それにより、この判断が肯定される時には、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２は劣化しておらず、そのまま終了する。しかしながら、ステップ４０５の判断が否定される時には、ＮＯXを吸蔵していない状態であるにも係わらずにＮＯXを良好に吸蔵することができないこととなり、ステップ４０６において、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２は劣化していると判断することができる。
【００５８】
こうして、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２を別々に劣化判断することができ、劣化と判断されたＮＯX吸蔵還元触媒装置では再生処理を実施しても燃料の無駄となるために再生処理を中止して燃料を節約することが好ましい。本実施形態では、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２へ直接的に追加燃料を供給する第２燃料供給手段ＲＩが、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１へ追加燃料を供給する第１燃料供給手段ＦＩとは別に設けられているために、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の一方だけを再生処理することができる。
【００５９】
本実施形態において、図１に示すように、第１燃料供給手段４は、Ｓトラップ装置３の上流側に配置されている。気筒内へ追加燃料を供給する場合も含めて、このように再生処理に際して追加燃料がＳトラップ装置３を通過する場合において、機関高負荷時のように排気ガス温度が高い場合に再生処理が実施されると、最も機関本体に近いＳトラップ装置３は約６００℃のように高温となっていることがあり、この時には、Ｓトラップ装置３内において追加燃料が燃焼して排気ガス中の酸素濃度が低下すると、Ｓトラップ装置３からＳＯXが放出されてしまう。こうして放出されたＳＯXは第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１に吸蔵されてＮＯXの最大吸蔵可能量を低下させる。
【００６０】
図６はこれを防止するための第５フローチャートである。先ず、ステップ５０１において、第１及び第２フローチャートにおいて説明したと同様に、再生時期であるか否かが判断される。この判断が否定される時にはそのまま終了する。一方、ステップ５０１の判断が肯定される時には、ステップ５０２において、推定又は測定されるＳトラップ装置３の温度Ｔが設定温度Ｔ’以上であるか否かが判断される。この判断が否定される時には、Ｓトラップ装置３内を追加燃料が通過してもＳＯXは放出されることはないために、ステップ５０３において第１及び第２フローチャートのように再生処理を実施する。
【００６１】
しかしながら、ステップ５０２の判断が肯定される時には、Ｓトラップ装置３において、燃料が燃焼して排気ガス中の酸素濃度が低下すると、ＳＯXが放出されてしまうために、ステップ５０４において第１燃料供給手段ＦＩによる追加燃料の供給を中止して再生処理を中止し、Ｓトラップ装置が温度低下するのが待たれる。再生時期の判断は、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の最大吸蔵可能量Ａ２の八割としているために、このように再生処理を暫く延期しても排気ガス中の多量のＮＯXが大気中へ放出されることはない。
【００６２】
ところで、Ｓトラップ装置３において、吸蔵されているＳＯXが少ない時には、比較的高温度であっても、酸素濃度が低下された時にＳＯXが放出されない。それにより、ステップ５０２の設定温度Ｔ’は、ＳＯX吸蔵量が少ないほど高くすることができ、再生処理を中止する機会を減少させることができる。排気ガス中のＳＯXは主に燃料に含まれる硫黄により生成されるために、内燃機関の積算燃料消費量によりＳトラップ装置３のＳＯX吸蔵量を推定することができる。
【００６３】
また、Ｓトラップ装置３が設定温度Ｔ’以上であっても、排気ガス中の酸素濃度が十分に低下しなければＳＯXは放出されないために、ステップ５０３の判断が肯定される時には、再生処理を中止するのではなく、第１燃料供給手段ＦＩにより供給する追加燃料量を排気ガスの空燃比を理論空燃比とする燃料量ｑｓに第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１の最大吸蔵可能量のＮＯXを還元浄化する燃料量ｑｒ１を加算した燃料量より少なくし、すなわち、追加燃料の供給を抑制し、その分を第２燃料供給手段ＲＩの追加燃料量を増量するようにしても良い。この場合において、Ｓトラップ装置３の温度が高いほど、また、Ｓトラップ装置３に吸蔵されているＳＯX量が多いほど、第１燃料供給手段ＦＩにより供給する追加燃料量を多く減少させるようにすることが好ましい。
【００６４】
また、Ｓトラップ装置３が設定温度Ｔ’上である時には、第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置１の再生処理は中止する一方で、排気ガスの空燃比を理論空燃比とする燃料量ｑｓに第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２の吸蔵ＮＯXを還元浄化する燃料量ｑｒ２を加算した追加燃料量を第２燃料供給手段ＲＩにより供給し、第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置２だけを再生処理するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明による内燃機関の排気浄化装置を示す機関排気系の概略図である。
【図２】再生処理のための第１フローチャートである。
【図３】再生処理のための第２フローチャートである。
【図４】Ｓトラップ装置及び第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置を交換するための第３フローチャートである。
【図５】第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置及び第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置の劣化を判断するための第４フローチャートである。
【図６】再生処理のための第５フローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１    第１ＮＯX吸蔵還元触媒装置
２    第２ＮＯX吸蔵還元触媒装置
３    Ｓトラップ装置
４    第１燃料供給装置
５    第２燃料供給装置
６    第１ＮＯXセンサ
７    第２ＮＯXセンサ
【図１】
2008002358.tif 000003
【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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