(57)【要約】【課題】ＮＯｘ吸着材を備えた内燃機関の排気浄化装置に関し、酸化されたＮＯｘ吸着材を効果的に還元処理することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関１０から排出された排気ガスが流通するための排気通路１４と、排気通路１４との上流側接続部において排気通路１４から分岐し、上流側接続部より下流の下流側接続部において、再び排気通路１４に合流するバイパス通路２０と、排気ガスの流入先を排気通路１４とバイパス通路２０との間で切り替える切替バルブ２２と、排気通路１４における上流側接続部の上流に設けられた前段触媒１６と、バイパス通路２０に配置され、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材２４と、を備え、ＮＯｘ吸着材２４において酸化による吸着性能低下が判定された場合に、内燃機関１０の排気空燃比を理論空燃比よりも燃料リッチに制御する。【選択図】図２
2008309013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出された排気ガスが流通するための主排気通路と、
前記主排気通路との上流側接続部において前記主排気通路から分岐し、前記上流側接続部より下流の下流側接続部において、再び前記主排気通路に合流するバイパス通路と、
排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記バイパス通路との間で切り替える切替手段と、
前記主排気通路における前記上流側接続部の上流に設けられた前段触媒と、
前記バイパス通路に配置され、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材と、
前記ＮＯｘ吸着材において酸化による吸着性能低下が判定された場合に、前記内燃機関の排気空燃比を理論空燃比よりも燃料リッチに制御するリッチ制御手段と、
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】
前記前段触媒の温度を取得する温度取得手段を更に備え、
前記リッチ制御手段は、前記前段触媒の温度が所定値より大きい場合に、前記内燃機関の排気空燃比を理論空燃比よりも燃料リッチに制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記内燃機関から排出される排気ガスの温度を制御する排気ガス温度制御手段を更に備え、
前記前段触媒の温度が所定値より小さい場合に、前記内燃機関から排出される排気ガスの温度を上昇させることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記排気ガス温度制御手段は、前記前段触媒の温度が所定値より小さい場合に、前記内燃機関における点火時期を遅角させることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記主排気通路における前記下流側接続部の更に下流に設けられた後段触媒と、
前記後段触媒の上流に空気を導入する空気導入手段と、を更に備え、
前記空気導入手段は、
前記リッチ制御手段によって前記内燃機関の排気空燃比が理論空燃比より燃料リッチに制御される場合に空気を導入することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項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】
この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、低温時に排気ガス中のＮＯｘを吸着できるＮＯｘ吸着材を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開２０００−３４５８３２号公報に開示されているように、触媒とは別にＮＯｘ吸着材を備えた排気浄化装置が提案されている。触媒は低温時の活性度が低く、冷間始動時にはＮＯｘを十分に浄化することができない。そこで、低温時でもＮＯｘを吸着できるＮＯｘ吸着材を備えることで、ＮＯｘの大気中への排出を防止することとしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４５８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＮＯｘ吸着材の吸着性能は、使用によって次第に低下することが知られている。吸着性能の低下原因としては種々の原因が考えられるが、その中の一つとして酸化による性能低下が考えられる。この酸化よる吸着性能の低下は、ＮＯｘ吸着サイトが形成されるイオン交換サイト上の金属等が酸化されることによって起こるものと推定されており、理論的にはＮＯｘ吸着材を還元雰囲気に晒すことで回復することができる。しかしながら、その還元処理の最適な方法や条件等は確立されておらず、更なる改善が望まれている。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、排気通路にＮＯｘ吸着材を備えた内燃機関において、酸化されたＮＯｘ吸着材を効果的に還元処理することのできる内燃機関の排気浄化装置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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関から排出された排気ガスが流通するための主排気通路と、
前記主排気通路との上流側接続部において前記主排気通路から分岐し、前記上流側接続部より下流の下流側接続部において、再び前記主排気通路に合流するバイパス通路と、
排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記バイパス通路との間で切り替える切替手段と、
前記主排気通路における前記上流側接続部の上流に設けられた前段触媒と、
前記バイパス通路に配置され、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材と、
前記ＮＯｘ吸着材において酸化による吸着性能低下が判定された場合に、前記内燃機関の排気空燃比を理論空燃比よりも燃料リッチに制御するリッチ制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記前段触媒の温度を取得する温度取得手段を更に備え、
前記リッチ制御手段は、前記前段触媒の温度が所定値より大きい場合に、前記内燃機関の排気空燃比を理論空燃比よりも燃料リッチに制御することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記内燃機関から排出される排気ガスの温度を制御する排気ガス温度制御手段を更に備え、
前記前段触媒の温度が所定値より小さい場合に、前記内燃機関から排出される排気ガスの温度を上昇させることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第３の発明において、
前記排気ガス温度制御手段は、前記前段触媒の温度が所定値より小さい場合に、前記内燃機関における点火時期を遅角させることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第１乃至４の何れか１つの発明において、
前記主排気通路における前記下流側接続部の更に下流に設けられた後段触媒と、
前記後段触媒の上流に空気を導入する空気導入手段と、を更に備え、
前記空気導入手段は、
前記リッチ制御手段によって前記内燃機関の排気空燃比が理論空燃比より燃料リッチに制御される場合に空気を導入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、ＮＯｘ吸着材において酸化による吸着性能低下が判定された場合に、内燃機関の空燃比が理論空燃比よりも燃料リッチに制御される。リッチ運転時の排気ガスには、通常（ストイキ）運転時に比して多量の炭化水素（ＨＣ）が含まれている。これらのＨＣは前段触媒に導入されて、水蒸気改質反応によりＨ２やＣＯに改質される。このため、本発明によれば、ＮＯｘ吸着材に還元剤としてのＨ２、ＣＯを導入することができ、ＮＯｘ吸着材の還元反応を効果的に促進し、低下した吸着性能を効率よく回復させることができる。
【００１２】
第２の発明によれば、前段触媒の温度が所定値より高い温度に昇温されている場合に、リッチ運転が実行される。高温に昇温された前段触媒では、ＨＣの改質反応が活発に行われる。このため、本発明によれば、還元剤としてのＨ２及びＣＯの生成量を効果的に増大させることができる。
【００１３】
第３の発明によれば、前段触媒の温度が所定値に達していない場合に、内燃機関から排出される排気ガスの温度が高くなるように制御される。このため、本発明によれば、前段触媒を効果的に昇温させることができる。
【００１４】
第４の発明によれば、内燃機関から排出される排気ガスの温度を上昇させるために、内燃機関における点火時期が遅角側に制御される。このため、本発明によれば、前段触媒を効果的に昇温させることができる。
【００１５】
第５の発明によれば、リッチ運転が実行されている場合に、後段触媒の上流に空気が導入される。リッチ運転が実行されると、後段触媒に導入されるＨＣ、ＣＯの量が増加する。このため、本発明によれば、酸化剤としての空気を後段触媒に導入することにより、ＨＣ、ＣＯを効果的に処理することができ、排気エミッションが悪化する事態を効果的に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づいてこの発明のいくつかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１としての排気浄化装置を備える内燃機関システムの概略構成を説明するための図である。図１に示すとおり、本実施の形態の排気浄化システムは、内燃機関（以下、単に「エンジン」とも称す）１０を備えている。エンジン１０には、筒内に空気を取り込むための吸気通路１２と、筒内から排出された排気ガスが流れる排気通路１４とが接続されている。排気通路１４には、上流側から順に、排気ガスを浄化するための触媒としての前段触媒（ＳＣ）１６と後段触媒（ＵＦ）１８とが直列に配置されている。前段触媒１６には、触媒内部の温度を検出するための温度センサ５２が組み込まれている。
【００１８】
また、本実施の形態のシステムは、排気通路１４の一部を迂回するバイパス通路２０を備えている。バイパス通路２０は、前段触媒１６の下流に位置する上流側接続部２０ａにおいて排気通路１４から分岐し、当該上流側接続部２０ａの下流に位置する下流側接続部２０ｂにおいて再び排気通路１４に合流するように構成されている。上流側接続部２０ａには、排気ガスの流入先を排気通路１４とバイパス通路２０との間で切り替えるための切替バルブ２２が配置されている。切替バルブ２２は、負圧ダイアフラム２２ａに作用するエンジン吸気負圧が電磁弁（図示せず）によって制御されることにより開閉駆動される。
【００１９】
バイパス通路２０の途中には、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材２４が配置されている。そのようなＮＯｘ吸着材２４としては、例えば、Ｆｅイオン交換ゼオライト等の金属イオン交換ゼオライトを用いることができる。
【００２０】
本実施の形態のシステムは、図１に示すとおり、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力部には、上述した温度センサ５２の他、エンジン１０を制御するための空燃比センサ、水温センサなどの各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力部には、上述した切替バルブ２２の他、エンジン１０を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、入力された各種の情報に基づいて、所定のプログラムに従って各機器を駆動する。
【００２１】
［実施の形態１の動作］
次に、ＥＣＵ５０によって制御されるシステムの動作について説明する。尚、ここでは、システムで実現される様々な動作のうち、ＮＯｘ吸着材２４に係る動作について説明する。
【００２２】
（冷間始動時における動作）
エンジン１０の冷間始動時には、筒内から排出される排気ガス中のＮＯｘをＮＯｘ吸着材２４に吸着させるための動作が行われる。具体的には、切替バルブ２２によって排気ガスの流入先がバイパス通路２０側に切り替えられる。
【００２３】
このような状態では、エンジン１０から排出された排気ガスの全部が、排気通路１４からバイパス通路２０に導入される。バイパス通路２０に導入された排気ガスは、ＮＯｘ吸着材２４を通過した後、再び排気通路１４に戻されて大気中に放出される。冷間始動時は前段触媒１６および後段触媒１８における活性が発現していないため、排気ガスに含まれるＮＯｘをこれら前段触媒１６および後段触媒１８で浄化することができない。しかしながら、排気ガスの全部をバイパス通路２０に導入することで、排気ガスに含まれるＮＯｘはＮＯｘ吸着材２４に吸着されて取り除かれる。これにより、前段触媒１６および後段触媒１８で浄化できないＮＯｘが大気中に放出される事態を効果的に抑制することができる。
【００２４】
（触媒暖機後における動作）
エンジン１０の始動後は、前段触媒１６に流れ込む排気ガスの温度が上昇することで、やがて、前段触媒１６の温度は活性温度まで上昇する。前段触媒１６が活性化することで、排気ガスに含まれるＮＯｘは他の未浄化成分とともに前段触媒１６で浄化できるようになる。そこで、前段触媒１６の温度が活性温度まで上昇したことが検出されたら、切替バルブ２２が操作されて排気ガスの流入先がバイパス通路２０から排気通路１４へ切り替えられる。これにより、前段触媒１６で浄化された排気ガスは、ＮＯｘ吸着材２４を経ることなく、そのまま排気通路１４を通って大気中に排出される。
【００２５】
（吸着ＮＯｘのパージ処理動作）
次に、エンジン１０の冷間始動時において、ＮＯｘ吸着材２４に吸着されたＮＯｘ（以下、「吸着ＮＯｘ」と称す）の処理動作について説明する。上述したとおり、エンジン１０の冷間始動が開始されてから前段触媒１６の活性が発現するまでの期間は、排気ガスがバイパス通路２０に導入され、前段触媒１６において浄化できなかったＮＯｘがＮＯｘ吸着材２４に吸着される。これらの吸着ＮＯｘは、後段触媒１８の活性が発現した後に、当該後段触媒１８おいて浄化処理される。
【００２６】
つまり、エンジン１０の暖機運転が進行すると、やがて、エンジン１０から比較的離れた場所に配置されている後段触媒１８の温度も活性温度まで上昇し、当該後段触媒１８においてＮＯｘを浄化できるようになる。そこで、後段触媒１８の温度が活性温度まで上昇したことが検出されたら、切替バルブ２２が操作されて排気ガスの流入先が排気通路１４からバイパス通路２０へ切り替えられる。これにより、筒内から排出された排気ガスがバイパス通路２０に導入される。その結果、始動後に比較的暖まってきた排気ガスがＮＯｘ吸着材２４に導入されることで、吸着ＮＯｘが該ＮＯｘ吸着材２４から脱離し、排気通路１４の下流に配置された後段触媒１８によって浄化される。
【００２７】
（ＮＯｘ吸着材の還元処理動作）
次に、本実施の形態の特徴的動作であるＮＯｘ吸着材の還元処理動作について説明する。「発明が解決しようとする課題」において既述したとおり、ＮＯｘ吸着材２４の吸着性能は、使用によって次第に低下する。吸着性能の低下には種々の原因が考えられるが、その中の一つとして、ＮＯｘ吸着サイトが形成されるイオン交換サイト上の金属等が酸化されることによって起きる性能低下が考えられる。この酸化による一時的な性能低下は、該ＮＯｘ吸着材２４を還元雰囲気に晒すことで回復させることができる。したがって、ＮＯｘ吸着材２４が酸化された場合に確実に還元動作を行うことができれば、該ＮＯｘ吸着材２４の吸着性能を高い水準で維持することができる。
【００２８】
ＮＯｘ吸着材２４の還元動作としては種々の方法が提案されているが、本実施の形態の還元処理動作は、排気ガスに含まれるＨＣから水蒸気改質反応により改質されたＨ２やＣＯを還元剤として使用する点に特徴がある。つまり、Ｈ２は還元剤としての性能が高い。また、仮に排気ガスに含まれるＨＣをそのまま還元剤として使用すると、還元剤として使用されなかったＨＣが後段触媒１８に過剰に導入されて、排気エミッションが悪化してしまうおそれがある。そこで、本実施の形態においては、ＮＯｘ吸着材２４の上流側に配置された前段触媒１６においてＨＣの水蒸気改質反応が行われる。具体的には、該前段触媒１６の温度が、水蒸気改質反応が活発に行われる温度（例えば、７００℃）に達した場合に、エンジン１０の排気空燃比がリッチになるように空燃比制御が実行される。リッチ運転時の排気ガスには多量のＨＣが含まれている。このため、多量のＨＣが前段触媒１６で改質されて、多量のＨ２およびＣＯが生成される。生成されたＨ２、ＣＯは、バイパス通路２０を介してＮＯｘ吸着材２４に導入される。これにより、該ＮＯｘ吸着材２４が効果的に還元されて、酸化反応により低下した吸着性能が回復される。
【００２９】
［実施の形態１における具体的処理］
次に、図２を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図２は、ＥＣＵ５０が、吸着ＮＯｘのパージ処理を実行中にＮＯｘ吸着材２４の還元処理を実行するルーチンのフローチャートである。
【００３０】
図２に示すルーチンでは、先ず、パージ処理実行条件が成立しているか否かが判定される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、後段触媒１８が所定の活性温度に達しているか否かが判定される。その結果、後段触媒１８の温度が未だ所定の活性温度に達していない場合には、後段触媒１８において未だＮＯｘを浄化することができないと判断され、次のステップに移行し、排気ガスの流入先が制御される（ステップ１０２）。ここでは、具体的には、バイパス通路２０を閉塞させるべく、切替バルブ２２が操作され、排気ガスの流入先が排気通路１４側に制御される。
【００３１】
一方、上記ステップ１００において、後段触媒１８が所定の活性温度に達していると判定された場合には、後段触媒１８においてＮＯｘを浄化することができると判断され、次のステップに移行し、吸着ＮＯｘのパージ処理が実行される（ステップ１０４）。ここでは、具体的には、排気通路１４とバイパス通路２０とを連通させるべく、切替バルブ２２が操作され、排気ガスの流入先がバイパス通路２０側へ切り替えられる。
【００３２】
次に、前段触媒１６の温度TSCが所定値T1より大きいか否かが判定される（ステップ１０６）。ここでは、具体的には、先ず、温度センサ５２の検出信号に基づいて、前段触媒１６の温度TSCが検出される。次いで、温度TSCと所定値T1との大小関係が比較される。所定値T1は、当該前段触媒１６においてＨＣの水蒸気改質反応が活発に行われる温度（例えば、７００℃）として予め設定された値が使用される。その結果、TSC＞T1の成立が認められない場合には、前段触媒１６においてＨＣの水蒸気改質反応が活発に行われないと判断され、本ルーチンは速やかに終了される。
【００３３】
一方、上記ステップ１０６において、TSC＞T1の成立が認められた場合には、前段触媒１６においてＨＣの水蒸気改質反応が活発に行われると判断され、次のステップに移行し、エンジン１０のリッチ運転が実行される（ステップ１０８）。ここでは、具体的には、エンジン１０の空燃比が理論空燃比（ストイキ）よりも燃料リッチに制御される。排気ガスに含まれるＨＣは、前段触媒１６においてＨ２およびＣＯに改質されてＮＯｘ吸着材２４に導入される。これにより、ＮＯｘ吸着材２４の還元が行われる。
【００３４】
以上説明したとおり、本実施の形態１の排気浄化装置によれば、ＮＯｘ吸着材２４内に還元剤としてのＨ２およびＣＯを導入することができる。これにより、ＮＯｘ吸着材２４の還元処理を効果的に実行することができる。
【００３５】
ところで、上述した実施の形態１においては、前段触媒１６に配置された温度センサ５２の検出信号に基づいて、該前段触媒１６の温度TSCを検出することとしているが、温度TSCを取得する方法はこれに限られない。すなわち、エンジン１０の回転数あるいは吸入空気量からTSCを推定することとしてもよい。
【００３６】
また、上述した実施の形態１においては、ＮＯｘ吸着材２４のパージ処理が実行されている期間に該ＮＯｘ吸着材２４の還元処理を実行することとしているが、当該還元処理が実行される期間はこれに限られない。すなわち、ＮＯｘ吸着材２４に設けられた温度センサやＮＯｘセンサ等の検出値に基づいて酸化による劣化を判定し、当該判定において劣化判定がなされた場合に吸着能力が低下していると判断して、ＮＯｘ吸着材２４の還元処理を実行することとしてもよい。
【００３７】
尚、上述した実施の形態１においては、排気通路１４が前記第１の発明における「主排気通路」に、切替バルブ２２が前記第１の発明における「切替手段」に、ＮＯｘ吸着材２４が前記第１の発明における「ＮＯｘ吸着材」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「リッチ制御手段」が実現されている。
【００３８】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０６の処理において前段触媒の温度TSCを取得することにより、前記第２の発明における「温度取得手段」が実現されている。
【００３９】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態は、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に後述する図３に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００４０】
実施の形態１において既述したとおり、前段触媒１６は、所定の温度（例えば７００℃）に加熱されることでＨＣの水蒸気改質反応を活発に行うことができる。このため、ＮＯｘ吸着材２４の還元処理を実行する場合において、当該前段触媒１６が所定温度に達していない場合には、当該前段触媒１６を逸早く昇温させることが求められる。
【００４１】
そこで、本実施の形態２では、ＮＯｘ吸着材２４の還元処理を実行する場合において、当該前段触媒１６が所定温度に達していない場合には、エンジン１０における点火時期を遅角側に制御することとする。点火時期が遅角されると排気温度が上昇する。このため、前段触媒１６を効果的に昇温させることができ、ＮＯｘ吸着材２４の還元処理を実行できない事態を逸早く回避することができる。
【００４２】
［実施の形態２における具体的処理］
次に、図３を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図３は、ＥＣＵ５０が、吸着ＮＯｘのパージ処理を実行中にＮＯｘ吸着材２４の還元処理を実行するルーチンのフローチャートである。
【００４３】
図３に示すルーチンでは、先ず、パージ処理実行条件が成立しているか否かが判定される（ステップ２００）。その結果、後段触媒１８の温度が未だ所定の活性温度に達していない場合には、後段触媒１８において未だＮＯｘを浄化することができないと判断され、次のステップに移行し、排気ガスの流入先が制御される（ステップ２０２）。一方、上記ステップ２００において、後段触媒１８が所定の活性温度に達していると判定された場合には、後段触媒１８においてＮＯｘを浄化することができると判断され、次のステップに移行し、吸着ＮＯｘのパージ処理が実行される（ステップ２０４）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００乃至１０４と同様の処理が実行される。
【００４４】
次に、前段触媒１６の温度TSCが所定値T1より大きいか否かが判定される（ステップ２０６）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０６と同様の処理が実行される。その結果、TSC＞T1の成立が認められない場合には、前段触媒１６をＨＣの水蒸気改質反応が活発に行われる温度まで昇温させる必要があると判断され、次のステップに移行し、エンジン１０の点火遅角制御が実行される（ステップ２０８）。点火時期が遅角されると排気温度が上昇する。昇温された排気ガスは排気通路１４を流通し、前段触媒１６に導入される。
【００４５】
一方、上記ステップ２０８において、TSC＞T1の成立が認められた場合には、前段触媒１６がＨＣの水蒸気改質反応が活発に行われる温度まで昇温したと判断され、次のステップに移行し、エンジン１０のリッチ運転が実行される（ステップ２１０）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０８と同様の処理が実行される。
【００４６】
以上説明したとおり、本実施の形態２の排気浄化装置によれば、ＮＯｘ吸着材２４の還元処理を実行する場合において、前段触媒１６の温度を所定温度まで迅速に昇温させることができる。これにより、ＮＯｘ吸着材２４の還元処理を逸早く実行して吸着性能を回復させることができる。
【００４７】
ところで、上述した実施の形態２においては、前段触媒１６に配置された温度センサ５２の検出信号に基づいて、該前段触媒１６の温度TSCを検出することとしているが、温度TSCを取得する方法はこれに限られない。すなわち、エンジン１０の回転数あるいは吸入空気量からTSCを推定することとしてもよい。
【００４８】
また、上述した実施の形態２においては、ＮＯｘ吸着材２４のパージ処理が実行されている期間に該ＮＯｘ吸着材２４の還元処理を実行することとしているが、当該還元処理が実行される期間はこれに限られない。すなわち、ＮＯｘ吸着材２４の酸化劣化を判定し、該酸化劣化が判定された場合に吸着能力が低下していると判断して、ＮＯｘ吸着材２４の還元処理を実行することとしてもよい。
【００４９】
また、上述した実施の形態２においては、エンジン１０の点火遅角制御を行うことにより、排気ガスの温度を昇温させることとしているが、排気ガス温度を昇温させる構成はこれに限られない。すなわち、エンジン１０におけるバルブタイミングや燃料噴射タイミングを制御することにより、排気ガスを昇温させる構成でもよい。
【００５０】
尚、上述した実施の形態２においては、排気通路１４が前記第１の発明における「主排気通路」に、切替バルブ２２が前記第１の発明における「切替手段」に、ＮＯｘ吸着材２４が前記第１の発明における「ＮＯｘ吸着材」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ２０８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「リッチ制御手段」が実現されている。
【００５１】
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ２０６の処理において前段触媒の温度TSCを取得することにより、前記第２の発明における「温度取得手段」が実現されている。
【００５２】
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ２１０の処理を実行することにより、前記第３の発明における「排気ガス温度制御手段」が実現されている。
【００５３】
実施の形態３．
［実施の形態３の特徴］
次に、図４および５を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態は、図４に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００５４】
図４は、本発明の実施の形態３としての排気浄化装置を備える内燃機関システムの概略構成を説明するための図である。図４において、図１に示す実施の形態１のシステムと同一の要素については同一の符号を付している。また、それらに関する説明は省略或いは簡略化するものとする。
【００５５】
本実施の形態の排気浄化装置は、図１に示す排気浄化装置における後段触媒１８に空気を導入する構成を備えたことに特徴がある。つまり、排気通路１４における後段触媒１８の上流且つ下流側接続部２０ｂの下流には、空気導入通路４０の一端が接続されている。空気導入通路４０の他端は大気に開放されており、当該空気導入通路４０の途中には、大気を排気通路１４内に導入するためのポンプ４２が配置されている。
【００５６】
実施の形態１において既述したとおり、ＮＯｘ吸着材２４の還元処理が実行される場合には、エンジン１０の空燃比が燃料リッチに制御される。これにより、排気ガスに含まれる多量のＨＣが前段触媒１６においてＨ２およびＣＯに改質される。しかしながら、ＨＣが過剰に導入された場合等においては、改質されなかったＨＣがそのまま下流に流通してしまう事態が想定される。また、ＮＯｘ吸着材２４において還元反応に寄与しなかったＨ２およびＣＯが下流に流通してしまう事態も想定される。これらの事態が発生した場合、後段触媒１８では酸化剤が不足してしまい、導入されたＨＣ、ＣＯ等をすべて浄化することができず、エミッションが悪化してしまう可能性がある。
【００５７】
そこで、本実施の形態３では、エンジン１０のリッチ制御が行われている場合に、後段触媒１８に空気が導入される。空気には酸化剤としての酸素が多量に含まれている。このため、触媒における酸化剤の不足を効果的に補うことができ、エミッションの悪化を抑制することができる。
【００５８】
［実施の形態３における具体的処理］
次に、図５を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図５は、ＥＣＵ５０が、吸着ＮＯｘのパージ処理を実行中にＮＯｘ吸着材２４の還元処理を実行するルーチンのフローチャートである。
【００５９】
図５に示すルーチンでは、先ず、パージ処理実行条件が成立しているか否かが判定される（ステップ３００）。その結果、後段触媒１８の温度が未だ所定の活性温度に達していない場合には、後段触媒１８において未だＮＯｘを浄化することができないと判断され、次のステップに移行し、排気ガスの流入先が制御される（ステップ３０２）。一方、上記ステップ３００において、後段触媒１８が所定の活性温度に達していると判定された場合には、後段触媒１８においてＮＯｘを浄化することができると判断され、次のステップに移行し、吸着ＮＯｘのパージ処理が実行される（ステップ３０４）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００乃至１０４と同様の処理が実行される。
【００６０】
次に、前段触媒１６の温度TSCが所定値T1より大きいか否かが判定される（ステップ３０６）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０６と同様の処理が実行される。その結果、TSC＞T1の成立が認められない場合には、前段触媒１６においてＨＣの水蒸気改質反応が活発に行われないと判断され、本ルーチンは速やかに終了される。
【００６１】
一方、上記ステップ３０６において、TSC＞T1の成立が認められた場合には、前段触媒１６においてＨＣの水蒸気改質反応が活発に行われると判断され、次のステップに移行し、エンジン１０のリッチ運転が実行される（ステップ３０８）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０８と同様の処理が実行される。
【００６２】
また、図５に示すルーチンでは、上記ステップ３０８の処理と同時に空気導入通路４０から排気通路１４へ空気が導入される（ステップ３１０）。ここでは、具体的には、ポンプ４２が駆動されて、排気通路１４における後段触媒１８の上流側に空気が導入される。導入された空気は排気ガスとともに後段触媒１８に導入されて、酸化剤として使用される。
【００６３】
以上説明したとおり、本実施の形態３の排気浄化装置によれば、エンジン１０のリッチ運転時において、後段触媒１８における酸化剤不足を効果的に補うことができる。これにより、排気エミッションが悪化する事態を効果的に抑制することができる。
【００６４】
ところで、上述した実施の形態３においては、前段触媒１６に配置された温度センサ５２の検出信号に基づいて、該前段触媒１６の温度TSCを検出することとしているが、温度TSCを取得する方法はこれに限られない。すなわち、エンジン１０の回転数あるいは吸入空気量からTSCを推定することとしてもよい。
【００６５】
また、上述した実施の形態３においては、ＮＯｘ吸着材２４のパージ処理が実行されている期間に該ＮＯｘ吸着材２４の還元処理を実行することとしているが、当該還元処理が実行される期間はこれに限られない。すなわち、ＮＯｘ吸着材２４の酸化劣化を判定し、該酸化劣化が判定された場合に吸着能力が低下していると判断して、ＮＯｘ吸着材２４の還元処理を実行することとしてもよい。
【００６６】
尚、上述した実施の形態３においては、排気通路１４が前記第１の発明における「主排気通路」に、切替バルブ２２が前記第１の発明における「切替手段」に、ＮＯｘ吸着材２４が前記第１の発明における「ＮＯｘ吸着材」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ３０８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「リッチ制御手段」が実現されている。
【００６７】
また、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ３０６の処理において前段触媒の温度TSCを取得することにより、前記第２の発明における「温度取得手段」が実現されている。
【００６８】
また、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ３１０の処理を実行することにより、前記第５の発明における「空気導入手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態１としての排気浄化装置を備える内燃機関システムの概略構成を説明するためのである。
【図２】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態３としての排気浄化装置を備える内燃機関システムの概略構成を説明するためのである。
【図５】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１０  内燃機関（エンジン）
１２  吸気通路
１４  排気通路
１６  前段触媒（ＳＣ）
１８  後段触媒（ＵＦ）
２０  バイパス通路
２２  切替バルブ
２４  ＮＯｘ吸着材
４０  空気導入通路
４２  ポンプ
５０  ECU(Electronic Control Unit)
５２  温度センサ
【図１】
2008309013.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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