(57)【要約】【課題】より幅広い機関運転状態において過昇温することなく排気ガス浄化手段から硫黄分を離脱させることができる排気ガス浄化方法を提供する。【解決手段】排気ガスの空燃比がリーンの時にはＳＯｘを吸蔵し、硫黄分離脱温度以上に昇温され且つ流通する排気ガスの空燃比がリッチになった時には吸蔵したＳＯｘを離脱させる排気ガス浄化手段４６を内燃機関の排気ガス通路に配置し、この排気ガス浄化手段４６から硫黄分を離脱させるべき時には、排気ガス浄化手段４６の温度を硫黄分離脱温度以上の予め定めた温度範囲内の温度に調整する温度調整工程（ステップ１０３）と、排気ガス浄化手段４６の温度が上記温度範囲内にある時に排気ガス浄化手段４６を流通する排気ガスの空燃比をリッチに制御して排気ガス浄化手段４６から硫黄分を離脱させる硫黄分離脱工程（ステップ１０７）とを繰り返す、排気ガス浄化方法を提供する。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流通する排気ガスの空燃比がリーンの時にはＳＯｘを吸蔵し、その温度が硫黄分離脱温度以上に昇温され且つ流通する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチになった時には吸蔵したＳＯｘを離脱させる排気ガス浄化手段を内燃機関の排気ガス通路に配置し、上記排気ガス浄化手段から硫黄分を離脱させるべき時には、上記排気ガス浄化手段の温度を硫黄分離脱温度以上の予め定めた温度範囲内の温度に調整する温度調整工程と、上記排気ガス浄化手段の温度が上記温度範囲内にある時に上記排気ガス浄化手段を流通する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチに制御して上記排気ガス浄化手段から硫黄分を離脱させる硫黄分離脱工程とを繰り返す、排気ガス浄化方法。
【請求項２】
上記温度調整工程では、上記排気ガス浄化手段を流通する排気ガスの空燃比を制御することによって、上記排気ガス浄化手段の温度が上昇または低下させられる、請求項１に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項３】
上記排気ガス浄化手段を流通する排気ガスの流量が上記硫黄分離脱工程よりも上記温度調整工程において多い、請求項１または２に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項４】
上記温度調整工程と上記硫黄分離脱工程との繰り返しが、上記排気ガス浄化手段からの硫黄分の離脱が終了するまで行われる、請求項１から３の何れか一項に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項５】
上記温度調整工程と上記硫黄分離脱工程との繰り返しが、予め定めた所定回数だけ行われる、請求項１から３の何れか一項に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項６】
上記温度調整工程及び上記硫黄分離脱工程は、夫々に対して予め定めた所定時間だけ継続される、請求項１から５の何れか一項に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項７】
上記温度調整工程に対して予め定めた所定時間が上記排気ガス浄化手段の温度上昇速度または温度低下速度に応じて補正され、上記硫黄分離脱工程に対して予め定めた所定時間が上記排気ガス浄化手段からの硫黄分の離脱速度に応じて補正される、請求項６に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項８】
上記温度調整工程における上記排気ガス浄化手段を流通する排気ガスの空燃比が上記排気ガス浄化手段の温度上昇速度または温度低下速度に応じて制御され、上記硫黄分離脱工程における上記排気ガス浄化手段を流通する排気ガスの空燃比が上記排気ガス浄化手段からの硫黄分の離脱速度に応じて制御される、請求項１から７の何れか一項に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項９】
上記排気ガス浄化手段は、流通する排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯｘを吸蔵し流通する排気ガスの空燃比が小さくなり、且つ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を含む、請求項１から８の何れか一項に記載の排気ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等に搭載される筒内噴射型の内燃機関、例えばディーゼル機関では、排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去することが要求されており、このような要求に対し、排気ガス浄化手段としてＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関の排気ガス通路に配置する方法が提案されている。
【０００３】
このように用いられるＮＯｘ吸蔵剤は、排気ガスの空燃比がリーンの時にはＮＯｘを吸蔵し、排気ガス中の空燃比が小さくなり、且つ排気ガス中にＨＣやＣＯ等の還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化する作用（ＮＯｘの吸蔵離脱及び還元浄化作用）を有する。この作用を利用して、排気ガスの空燃比がリーンの時に排気ガス中のＮＯｘをＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵させ、一定期間使用してＮＯｘ吸蔵剤の吸蔵効率が低下した時または低下する前にＮＯｘ吸蔵剤に還元剤（燃料）を供給する等して、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵したＮＯｘの還元浄化を行うようにしている。
【０００４】
なお、本明細書において「吸蔵」という語は「吸収」及び「吸着」の両方の意味を含むものとして用いる。ここで、「吸収」とはＮＯｘを硝酸塩等の形で蓄積することを言い、「吸着」とはＮＯ２等の形で吸着することを言う。
【０００５】
ところで、内燃機関の燃料には硫黄（Ｓ）成分が含まれている場合があり、この場合には排気ガス中に硫黄酸化物（ＳＯｘ）が含まれることとなる。排気ガス中にＳＯｘが存在するとＮＯｘ吸蔵剤はＮＯｘの吸蔵作用を行うのと全く同じメカニズムで排気ガス中のＳＯｘの吸蔵を行う。
【０００６】
ところが、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されたＳＯｘは比較的安定であり、一般にＮＯｘ吸蔵剤に蓄積されやすい傾向がある。ＮＯｘ吸蔵剤のＳＯｘ蓄積量が増大すると、ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵容量が減少して排気ガス中のＮＯｘの除去を十分に行うことができなくなるため、ＮＯｘの浄化効率が低下するいわゆる硫黄被毒（Ｓ被毒）の問題が生じる。特に、燃料として比較的硫黄成分を多く含む軽油を使用するディーゼルエンジンにおいてはこの硫黄被毒の問題が生じやすい。
【０００７】
一方、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されたＳＯｘについても、ＮＯｘと同じメカニズムで離脱させることが可能であることが知られている。しかし、ＳＯｘは比較的安定した形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されるため、通常のＮＯｘの還元浄化が行われる温度（例えば２５０℃程度以上）ではＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されたＳＯｘを離脱させることは困難である。このため、硫黄被毒を解消するためには、ＮＯｘ吸蔵剤を通常のＮＯｘの還元浄化時より高い温度、すなわち硫黄分離脱温度（例えば６００℃）以上に昇温すると共に流通する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチ（以下、単にリッチという）にして硫黄分の離脱を行わせる硫黄被毒再生制御を定期的に行う必要がある。なお、ここで硫黄分離脱温度とはＮＯｘ吸蔵剤からの硫黄分の離脱が可能となる下限の温度である。
【０００８】
このような硫黄被毒再生制御を実施する方法としては、いわゆる低温燃焼を利用する方法がある（例えば、特開２０００−２９１４６２号公報）。低温燃焼は、内燃機関の排気側から吸気側へ極めて大量の排気ガスを再循環させ、この再循環ガス（ＥＧＲガス）の吸熱作用によって燃料及びその周囲のガス温を比較的低温に保った状態で燃焼を行わせ、スモークの発生を抑えるというものである。このような低温燃焼が行われると、排気ガス中に還元剤（ＨＣ、ＣＯ等）が多く含まれるようになり、主にその反応によって排気ガス通路内に配置されたＮＯｘ吸蔵剤を硫黄分離脱温度以上に昇温することができる。そしてこの場合には、ＮＯｘ吸蔵剤の各部分間における温度差も比較的小さいので、低温燃焼を空燃比がリッチの状態で行わせることによって、もしくは、ＮＯｘ吸蔵剤の上流で還元剤を添加して排気ガスの空燃比をリッチにすることによって、ＮＯｘ吸蔵剤のほぼ全体を硫黄被毒再生することができる。
【０００９】
しかしながら、この低温燃焼は機関の要求トルクが高くなると、すなわち燃料噴射量が多くなると燃焼時における燃料及び周囲のガス温が高くなるために、その実施が困難となる。すなわち、低温燃焼を行い得るのは燃焼による発熱量が比較的少ない機関の低負荷運転時に限られる。したがって、このような低温燃焼を利用したＮＯｘ吸蔵剤の硫黄被毒再生方法は、機関が高負荷で運転されている時には実施することができない。
【００１０】
一方、硫黄被毒再生制御を実施する他の方法として、ＮＯｘ吸蔵剤の上流において排気ガス通路内へ燃料（還元剤）を添加する方法が公知であり（例えば、特開平１１−３５０９４９）、この場合には添加した燃料の反応によってＮＯｘ吸蔵剤が昇温される。そして、この方法によれば上記低温燃焼を行うことのできない運転領域においても硫黄被毒再生を実施することができる。
【００１１】
しかしながら、このような燃料または還元剤の添加による方法によって空燃比をリッチの状態に維持しようとすると、ＮＯｘ吸蔵剤における燃料または還元剤の反応によりＮＯｘ吸蔵剤の温度が次第に上昇し、機関の運転状態によってはＮＯｘ吸蔵剤が熱劣化を起こす温度（以下、「熱劣化温度」という）を超えてしまう場合がある。特に、排気ガス通路内に添加される燃料または還元剤の反応性が比較的低い場合には、通常、ＮＯｘ吸蔵剤の下流側部分において温度が上昇し易く、その部分が過昇温されてしまう、すなわち熱劣化温度を超えてしまう恐れがある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、より幅広い機関運転状態において過昇温することなく排気ガス浄化手段から硫黄分を離脱させることができる排気ガス浄化方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された排気ガス浄化方法を提供する。
１番目の発明は、流通する排気ガスの空燃比がリーンの時にはＳＯｘを吸蔵し、その温度が硫黄分離脱温度以上に昇温され且つ流通する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチになった時には吸蔵したＳＯｘを離脱させる排気ガス浄化手段を内燃機関の排気ガス通路に配置し、上記排気ガス浄化手段から硫黄分を離脱させるべき時には、上記排気ガス浄化手段の温度を硫黄分離脱温度以上の予め定めた温度範囲内の温度に調整する温度調整工程と、上記排気ガス浄化手段の温度が上記温度範囲内にある時に上記排気ガス浄化手段を流通する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチに制御して上記排気ガス浄化手段から硫黄分を離脱させる硫黄分離脱工程とを繰り返す、排気ガス浄化方法を提供する。
【００１４】
本発明によれば、上記温度調整工程と上記硫黄分離脱工程とが繰り返されて上記排気ガス浄化手段からの硫黄分の離脱が図られるので、硫黄分の離脱を行うために上記排気ガス浄化手段を流通する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチに維持し続けた場合には上記排気ガス浄化手段が過昇温されてしまうような機関運転状態においても硫黄分の離脱（例えば硫黄被毒再生）を行うことができる。すなわち、本発明では例えば上記硫黄分離脱工程において上記の予め定めた温度範囲を超えて温度が上昇し上記排気ガス浄化手段が過昇温されてしまう恐れが生じた場合には、続く温度調整工程において上記排気ガス浄化手段の温度が上記温度範囲内の温度へ調整されて上記排気ガス浄化手段の過昇温が回避され、その後再び上記硫黄分離脱工程によって上記排気ガス浄化手段からの硫黄分の離脱が行われる。このように本発明によれば、より幅広い機関運転状態において過昇温することなく排気ガス浄化手段から硫黄分を離脱させることができる。
【００１５】
２番目の発明は１番目の発明において、上記温度調整工程では、上記排気ガス浄化手段を流通する排気ガスの空燃比を制御することによって、上記排気ガス浄化手段の温度が上昇または低下させられる。
上記排気ガス浄化手段を流通する排気ガスの空燃比を制御することにより、上記排気ガス浄化手段において反応する燃料（還元剤）量を増減することができるので、上記排気ガス浄化手段の温度を上昇または低下させることができる。すなわち、本発明によれば簡易な方法によって上記排気ガス浄化手段の温度調整ができる。
【００１６】
３番目の発明は１番目または２番目の発明において、上記排気ガス浄化手段を流通する排気ガスの流量が上記硫黄分離脱工程よりも上記温度調整工程において多い。
上記排気ガス浄化手段を流通する排気ガスの流量が制御可能な場合には、上記温度調整工程と上記硫黄分離脱工程の夫々において、上記排気ガス流量を各工程に望ましい流量とすることによって、上記排気ガス浄化手段からの硫黄分の離脱を促進することができる。すなわち、上記温度調整工程において排気ガス通路内に燃料（還元剤）を添加して上記排気ガス浄化手段の温度を上昇させる必要がある場合には、上記排気ガス流量を増加することによって酸素を多く供給し上記排気ガス浄化手段の温度を早期に上昇させることができる。また、上記硫黄分離脱工程において排気ガス通路内に燃料（還元剤）を添加して上記排気ガス浄化手段を流通する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにする必要がある場合には、上記排気ガス流量を低下させることによって必要な燃料（還元剤）の量を低減することができる。また、この場合、上記硫黄分離脱工程における温度上昇が抑制されるので、上記排気ガスの流量が制御できない場合には上記排気ガス浄化手段が過昇温されてしまうような機関運転状態においても硫黄分の離脱（例えば硫黄被毒再生）を行うことができる。
以上のようにこの発明によれば、上記排気ガス浄化手段からの硫黄分の離脱を促進することができると共に、更に幅広い機関運転状態において排気ガス浄化手段を過昇温することなく硫黄分の離脱を行うことが可能となる。
【００１７】
４番目の発明は１番目から３番目の何れかの発明において、上記温度調整工程と上記硫黄分離脱工程との繰り返しが、上記排気ガス浄化手段からの硫黄分の離脱が終了するまで行われる。
これにより、上記排気ガス浄化手段からの硫黄分の離脱、例えば上記排気ガス浄化手段の硫黄被毒再生が確実に実施され得る。
５番目の発明は１番目から３番目の何れかの発明において、上記温度調整工程と上記硫黄分離脱工程との繰り返しが、予め定めた所定回数だけ行われる。
このようにすることにより、制御を単純化することができる。
【００１８】
６番目の発明は１番目から５番目の何れかの発明において、上記温度調整工程及び上記硫黄分離脱工程は、夫々に対して予め定めた所定時間だけ継続される。
このようにすることにより、制御を単純化することができる。
７番目の発明は６番目の発明において、上記温度調整工程に対して予め定めた所定時間が上記排気ガス浄化手段の温度上昇速度または温度低下速度に応じて補正され、上記硫黄分離脱工程に対して予め定めた所定時間が上記排気ガス浄化手段からの硫黄分の離脱速度に応じて補正される。
本発明のようにすることによって、実際の状況に応じた制御が行われるようになり、上記温度調整工程と上記硫黄分離脱工程とが効率良く実施され、上記排気ガス浄化手段から確実に硫黄分を離脱させることができる。
【００１９】
８番目の発明は１番目から７番目の何れかの発明において、上記温度調整工程における上記排気ガス浄化手段を流通する排気ガスの空燃比が上記排気ガス浄化手段の温度上昇速度または温度低下速度に応じて制御され、上記硫黄分離脱工程における上記排気ガス浄化手段を流通する排気ガスの空燃比が上記排気ガス浄化手段からの硫黄分の離脱速度に応じて制御される。
本発明のようにすることにより、実際の状況に応じた制御が行われるようになって上記温度調整工程と上記硫黄分離脱工程とが効率良く実施され、上記排気ガス浄化手段から確実に硫黄分を離脱させることができる。
【００２０】
９番目の発明は１番目から８番目の何れかの発明において、上記排気ガス浄化手段は、流通する排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯｘを吸蔵し流通する排気ガスの空燃比が小さくなり、且つ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を含む。
本発明によれば、排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し且つ還元浄化することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明を筒内噴射型の圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式内燃機関に適用することもできる。
【００２２】
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介して排気ターボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。吸気ダクト１３内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置され、更に吸気ダクト１３周りには吸気ダクト１３内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１８が配置される。図１に示される実施形態では機関冷却水が冷却装置１８内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【００２３】
一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９および排気管２０を介して排気ターボチャージャ１４の排気タービン２１に連結され、排気タービン２１の出口には排気ガス浄化器１００が連結される。排気ガス浄化器１００はＮＯｘ吸蔵剤４６を内蔵している。また、ＮＯｘ吸蔵剤４６の上流側には、必要に応じて還元剤を排気経路内に添加する還元剤添加ノズル４４が設けられている。なお、この還元剤添加ノズル４４はＮＯｘ吸蔵剤４６と排気ポート１０との間であればどこに配置してもよい。
【００２４】
また、本明細書においては便宜上、「ＮＯｘ吸蔵剤の上流側部分」及び「ＮＯｘ吸蔵剤の下流側部分」等の表現を担持体に担持されたＮＯｘ吸蔵剤のうち「担持体の上流側部分に担持されているＮＯｘ吸蔵剤」及び「担持体の下流側部分に担持されているＮＯｘ吸蔵剤」という意味で用いる。
【００２５】
排気マニホルド１９とサージタンク１２とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２４を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２４内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２５が配置される。また、ＥＧＲ通路２４周りにはＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２６が配置される。図１に示される実施形態では機関冷却水が冷却装置２６内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管６ａを介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２７に連結される。このコモンレール２７内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８から燃料が供給され、コモンレール２７内に供給された燃料は各燃料供給管６ａを介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２７にはコモンレール２７内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ２９が取付けられ、燃料圧センサ２９の出力信号に基づいてコモンレール２７内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２８の吐出量が制御される。
【００２６】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２５、還元剤添加ノズル４４および燃料ポンプ２８に接続される。
【００２７】
次にＮＯｘ吸蔵剤４６について説明する。ＮＯｘ吸蔵剤４６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、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と、白金Ｐｔのような貴金属とから成る。ＮＯｘ吸蔵剤４６は流通排気ガス（以下「ＮＯｘ吸蔵剤流通排気ガス」という）の空燃比がリーンのときにはＮＯｘを吸蔵し、ＮＯｘ吸蔵剤流通排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを離脱させて還元浄化する作用（ＮＯｘの吸蔵離脱及び還元浄化作用）を有する。
【００２８】
図１に示されるような圧縮着火式内燃機関では、通常時の排気ガス空燃比はリーンでありＮＯｘ吸蔵剤４６は排気ガス中のＮＯｘの吸蔵を行う。また、還元剤添加ノズル４４からＮＯｘ吸蔵剤４６上流側の排気ガス通路に還元剤が供給されてＮＯｘ吸蔵剤流通排気ガスの空燃比が小さくなると共に還元剤の存在する状態になるとＮＯｘ吸蔵剤４６は吸蔵したＮＯｘを離脱させると共に離脱させたＮＯｘを還元浄化する。
【００２９】
この吸蔵離脱及び還元浄化作用の詳細なメカニズムについては明らかでない部分もあるが、この吸蔵離脱及び還元浄化作用は図２に示すようなメカニズムで行われているものと考えられる。次にこのメカニズムについて白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させ、ＮＯｘを硝酸塩の形で吸蔵する場合を例にとって説明する。
【００３０】
すなわち、ＮＯｘ吸蔵剤流通排気ガスの空燃比がかなりリーンになるとＮＯｘ吸蔵剤流通排気ガス中の酸素濃度が大幅に増大し、図２（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ２がＯ２−またはＯ２−の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、ＮＯｘ吸蔵剤流通排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ２−またはＯ２−と反応し、ＮＯ２となる（２ＮＯ＋Ｏ２→２ＮＯ２）。次いで生成されたＮＯ２の一部は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつＮＯｘ吸蔵剤４６内に吸蔵されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図２（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ３−の形でＮＯｘ吸蔵剤４６内に拡散する。このようにしてＮＯｘがＮＯｘ吸蔵剤４６内に吸蔵される。
【００３１】
ＮＯｘ吸蔵剤流通排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ２が生成され、ＮＯｘ吸蔵剤４６のＮＯｘ吸蔵能力が飽和しない限りＮＯ２がＮＯｘ吸蔵剤４６内に吸蔵されて硝酸イオンＮＯ３−が生成される。これに対してＮＯｘ吸蔵剤流通排気ガス中の酸素濃度が低下してＮＯ２の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ３−→ＮＯ２）に進み、斯くしてＮＯｘ吸蔵剤４６内の硝酸イオンＮＯ３−がＮＯ２の形で吸蔵剤から離脱される。すなわち、ＮＯｘ吸蔵剤流通排気ガス中の酸素濃度が低下するとＮＯｘ吸蔵剤４６からＮＯｘが離脱されることになる。ＮＯｘ吸蔵剤流通排気ガスのリーンの度合いが低くなればＮＯｘ吸蔵剤流通排気ガス中の酸素濃度が低下し、従ってＮＯｘ吸蔵剤流通排気ガスのリーンの度合いを低くすればＮＯｘ吸蔵剤４６からＮＯｘが離脱されることになる。
【００３２】
一方、このときＮＯｘ吸蔵剤流通排気ガスの空燃比を小さくすると、ＨＣ、ＣＯは白金Ｐｔ上の酸素Ｏ２−またはＯ２−と反応して酸化せしめられる。また、ＮＯｘ吸蔵剤流通排気ガスの空燃比を小さくするとＮＯｘ吸蔵剤流通排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するためにＮＯｘ吸蔵剤４６からＮＯ２が離脱され、このＮＯ２は図２（Ｂ）に示されるように未燃ＨＣ、ＣＯと反応して還元浄化せしめられる。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ２が存在しなくなるとＮＯｘ吸蔵剤４６から次から次へとＮＯ２が離脱される。従ってＮＯｘ吸蔵剤流通排気ガスの空燃比を小さくし、かつ還元剤が存在する状態にすると短時間のうちにＮＯｘ吸蔵剤４６からＮＯｘが離脱されて還元浄化されることになる。
【００３３】
なお、ここでいう排気ガスの空燃比とはＮＯｘ吸蔵剤４６上流側の排気ガス通路と燃焼室または吸気通路に供給された空気と燃料との比率をいうものとする。従って排気ガス通路に空気や還元剤が供給されていないときには排気ガスの空燃比は機関の運転空燃比（燃焼室内の燃焼空燃比）に等しくなる。また、ここでは還元剤として、貯蔵、補給等の際の煩雑さを避けるため内燃機関の燃料である軽油を使用する。
【００３４】
次にＮＯｘ吸蔵剤４６の硫黄被毒のメカニズムについて説明する。排気ガス中にＳＯｘ成分が含まれていると、ＮＯｘ吸蔵剤４６は上述のＮＯｘの吸蔵と同じメカニズムで排気ガス中のＳＯｘを吸蔵する。すなわち、排気ガスの空燃比がリーンのとき、排気ガス中のＳＯｘ（例えばＳＯ２）は白金Ｐｔ上で酸化されてＳＯ３−、ＳＯ４−となり、酸化バリウムＢａＯと結合してＢａＳＯ４を形成する。ＢａＳＯ４は比較的安定であり、また、結晶が粗大化しやすいため一旦生成されると分解されにくく離脱されにくい。このため、ＮＯｘ吸蔵剤４６中のＢａＳＯ４の生成量が増大するとＮＯｘの吸蔵に関与できるＢａＯの量が減少してしまいＮＯｘの吸蔵能力が低下してしまう。
【００３５】
この硫黄被毒を解消するためには、ＮＯｘ吸蔵剤４６中に生成されたＢａＳＯ４を高温で分解するとともに、これにより生成されるＳＯ３−、ＳＯ４−の硫酸イオンをスライトリーンを含むほぼ理論空燃比またはリッチ雰囲気（以下、単にリッチ雰囲気という）下で還元し、気体状のＳＯ２に転換してＮＯｘ吸蔵剤４６から離脱させる必要がある。従って硫黄被毒再生を行うためには、ＮＯｘ吸蔵剤４６を高温且つリッチ雰囲気の状態にすることが必要とされる。
【００３６】
このような硫黄被毒再生を実施する方法としては、いわゆる低温燃焼を利用する方法があるが、この方法は上述したように機関の運転状態が低負荷運転状態の時にのみ実施可能である。また、硫黄被毒再生を実施する他の方法として、ＮＯｘ吸蔵剤の上流において排気ガス通路内へ還元剤（燃料）を添加し、その反応によってＮＯｘ吸蔵剤を昇温すると共にリッチ雰囲気を作り出す方法があるが、この方法では、流通する排気ガスの空燃比をリッチの状態に維持し続けようとすると、ＮＯｘ吸蔵剤における還元剤等の反応によりＮＯｘ吸蔵剤の温度が次第に上昇し、機関の運転状態によってはＮＯｘ吸蔵剤が過昇温されてしまう場合がある。特に、排気ガス通路内に添加される還元剤等の反応性が比較的低い場合には、通常、ＮＯｘ吸蔵剤の下流側部分において温度が上昇し易く、その部分の温度が熱劣化温度を超えてしまう恐れがある。
【００３７】
以上のようなことから、結果としてＮＯｘ吸蔵剤の硫黄被毒再生を実施し得る機関運転状態は一部の機関運転状態に限られている。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、より幅広い機関運転状態においてＮＯｘ吸蔵剤（排気ガス浄化手段）を過昇温することなく硫黄被毒再生することを可能にしようとするものである。
【００３８】
次にその具体的な方法であって図１に示された内燃機関で実施し得る方法について図３を参照しつつ説明する。
図３はこの方法を実施するための制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ３０により一定時間毎の割込みによって実施される。
【００３９】
この制御ルーチンがスタートすると、まず、ステップ１０１でＮＯｘ吸蔵剤４６の硫黄（Ｓ）被毒再生の実施条件が成立したか否かが判定される。硫黄被毒再生の実施条件は、例えばＮＯｘ吸蔵剤４６に吸蔵されたＳＯｘ量、すなわち吸蔵ＳＯｘ量が一定量以上になること等であるが、この場合、吸蔵ＳＯｘ量を直接求めることは困難であるので内燃機関から排出されるＳＯｘ量、すなわち車両走行距離に基づいて吸蔵ＳＯｘ量を推定する。つまり、前回硫黄被毒再生を実施した時点からの走行距離が予め定められた設定値よりも大きくなった時に硫黄被毒再生実施条件が成立したと判定する。
【００４０】
ステップ１０１において硫黄被毒再生実施条件が成立していないと判定された場合には本制御ルーチンは終了し、硫黄被毒再生実施条件が成立していると判定された場合にはステップ１０３に進む。
ステップ１０３では温度調整工程が行われる。温度調整工程は、ＮＯｘ吸蔵剤４６の温度をＮＯｘ吸蔵剤４６からの硫黄分の離脱が可能な予め定めた温度範囲内の温度に調整する工程である。上記温度範囲の下限の温度は、例えば、ＮＯｘ吸蔵剤４６からの硫黄分の離脱が可能となる下限の温度である硫黄分離脱温度（例えば６００℃）とすることができる。また、上限の温度は例えばＮＯｘ吸蔵剤４６の熱劣化温度よりも低い温度であって後述する硫黄分離脱工程に入ってもしばらくは上記熱劣化温度に達しないように考慮された温度とされ得る。
【００４１】
温度調整工程はＮＯｘ吸蔵剤４６の温度をこのように予め定めた温度範囲内の温度とするものであるので、ＮＯｘ吸蔵剤４６の温度が上記温度範囲の下限の温度よりも低ければＮＯｘ吸蔵剤４６の温度は上昇させられ、ＮＯｘ吸蔵剤４６の温度が上記温度範囲の上限の温度よりも高ければＮＯｘ吸蔵剤４６の温度は低下させられる。
【００４２】
ここでＮＯｘ吸蔵剤４６の温度を上昇させる方法としては、還元剤添加ノズル４４から排気ガス通路内に還元剤を添加する方法がある。還元剤添加ノズル４４から還元剤が添加されると、添加された還元剤がＮＯｘ吸蔵剤４６において反応するためにＮＯｘ吸蔵剤４６を昇温することができる。この時、添加される還元剤の量を含めた還元剤の添加方法は、必要な昇温幅に応じて決定され得るが、急激な温度上昇を防ぐと共に添加した還元剤を効率的に昇温に利用するために排気ガスの平均空燃比はリーンとなるように添加することが好ましい。
【００４３】
一方、ＮＯｘ吸蔵剤４６の温度を低下させる方法としては、添加している還元剤の量を低減する、もしくは還元剤の添加を中止するという方法がある。これにより、ＮＯｘ吸蔵剤４６において反応する還元剤の量が低減されると共に、流通する排気ガスによってＮＯｘ吸蔵剤４６の熱が奪われるのでＮＯｘ吸蔵剤４６の温度を低下させることができる。
【００４４】
なお、還元剤添加ノズル４４から還元剤を添加するとＮＯｘ吸蔵剤４６を流通する排気ガスの空燃比は低下し、添加している還元剤の量を低減するもしくは還元剤の添加を中止すると排気ガスの空燃比は上昇する。したがって、上記の説明から、温度調整工程では、ＮＯｘ吸蔵剤４６を流通する排気ガスの空燃比を制御することによって、ＮＯｘ吸蔵剤４６の温度を上昇または低下させているとも言える。
【００４５】
ステップ１０３に続くステップ１０５においては、温度調整工程から硫黄分離脱工程へと制御を切替える条件である第１切替条件が成立したか否かが判定される。この第１切替条件は、基本的にはＮＯｘ吸蔵剤４６の温度が上記予め定めた温度範囲に入ることであるが、具体的には様々な方法で条件を設定することができる。
【００４６】
例えば、本実施形態においてはＮＯｘ吸蔵剤４６の温度を求めるための温度センサは設けずに、温度調整工程の継続時間が所定時間に達した時に上記第１切替条件が成立したものと判定する。上記所定時間はＮＯｘ吸蔵剤４６の温度を上昇させる場合と低下させる場合とで、夫々について一定の時間としてもよい。この場合、例えばＮＯｘ吸蔵剤４６の温度を上昇させる場合と低下させる場合との夫々で還元剤の添加方法を一定とし、ＮＯｘ吸蔵剤４６の温度が上昇してまたは低下して上記予め定めた温度範囲に入るまでの時間を予め求め、その時間を上記所定時間として設定する。この方法は制御が単純化できる利点があるが、あまり詳細な温度調整を行うことはできない。
【００４７】
より詳細な温度調整を行うために上記所定時間を機関の運転状態（例えば、機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ／エンジン回転数Ｎ）及び機関回転数Ｎ等）に応じて決定するようにしてもよい。すなわち、機関の運転状態と還元剤の添加方法等との関係でＮＯｘ吸蔵剤４６の温度を上記予め定めた温度範囲内の温度にまで上昇させるまたは低下させるのに必要な時間を予め求めてマップにしておき、このマップに基づいて上記所定時間をその時の機関運転状態に応じて設定することが可能である。
【００４８】
あるいは、温度センサを設け、それにより測定された温度に基づいて上記第１切替条件が成立したか否かを判定するようにしてもよい。この場合、測定される温度がＮＯｘ吸蔵剤４６のどの部分の温度であるかによって、判定の基準となる温度範囲が上述した予め定めた温度範囲とは異なるものとなる点に留意する必要がある。
【００４９】
すなわち、還元剤の添加が行われた場合には、還元剤（燃料）の反応性が比較的低いこと等からＮＯｘ吸蔵剤４６の各部分間において大きな温度差が生じ、通常、ＮＯｘ吸蔵剤４６の上流側部分よりも下流側部分で温度が上昇する傾向がある。したがって、測定された温度がＮＯｘ吸蔵剤４６の下流側部分の温度である場合には、その温度が硫黄分離脱温度に達したとしてもＮＯｘ吸蔵剤４６の他の部分は未だ硫黄分離脱温度に達していない可能性が高い。その一方、測定された温度がＮＯｘ吸蔵剤４６の上流側部分の温度である場合には、その温度が硫黄分離脱温度に達した時には、ＮＯｘ吸蔵剤４６の下流側部分の温度は既に熱劣化温度を超えてしまっている場合も起こり得る。
【００５０】
以上のようなことから、温度センサを設け、それにより測定された温度に基づいて上記第１切替条件が成立したか否かを判定する場合には、温度センサにより温度が測定されるＮＯｘ吸蔵剤４６の部分とＮＯｘ吸蔵剤４６に生ずる温度分布とを考慮し、判定の基準となる温度範囲を設定する必要がある。ここで、温度センサを設ける位置（ＮＯｘ吸蔵剤４６の上流側部分、中央部分、下流側部分、もしくはＮＯｘ吸蔵剤４６の下流（この場合、排気ガス温度を測定しＮＯｘ吸蔵剤４６の温度を推定する。））について特に制限は無いが、ＮＯｘ吸蔵剤４６の熱劣化を防止することを考慮するとＮＯｘ吸蔵剤４６の下流側部分の温度を測定するようにすることが望ましい。また、判定の基準となる温度範囲を設定する際に後述する硫黄分離脱工程に入ってからの温度上昇を考慮し、判定の基準となる温度範囲の上限温度と下限温度をそれぞれ、上述の硫黄分の放出が可能な予め定めた温度範囲の上限温度と下限温度よりも低く設定するようにしてもよい。
【００５１】
ステップ１０５において第１切替条件が成立していないと判定された場合には、ステップ１０３に戻って温度調整工程が継続され、成立していると判定された場合にはステップ１０７に進む。
ステップ１０７においては、硫黄分離脱工程が実施される。硫黄分離脱工程では、ＮＯｘ吸蔵剤４６を流通する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチ（以下、単に「リッチ」という）に制御され、ＮＯｘ吸蔵剤４６から硫黄分が離脱される。
【００５２】
ここでＮＯｘ吸蔵剤４６を通過する排気ガスの空燃比を制御する方法としては、還元剤添加ノズル４４から排気ガス通路内に還元剤を添加する方法がある。硫黄分離脱工程における還元剤の添加はＮＯｘ吸蔵剤４６を流通する排気ガスの空燃比をリッチにするためであるので、添加される還元剤の量を含めて温度調整工程の場合とは異なる方法で行われる。すなわち、例えば、還元剤の添加を還元剤添加ノズル４４からの複数回の噴射により行う場合には、硫黄分離脱工程における還元剤の添加では、温度調整工程における還元剤の添加に比べて、一回当たりの噴射量を多くする（噴射時間を長くする）、噴射圧力を高くする、あるいは、噴射の間隔を短くすること等が行われ、排気ガスの空燃比がリッチになるようにされる。
【００５３】
ステップ１０７に続くステップ１０９においては、硫黄被毒再生の完了条件が成立したか否かが判定される。硫黄被毒再生の完了条件は、種々の方法で設定可能であり、例えば硫黄分離脱工程が行われた時間に対する設定値（すなわち、ＮＯｘ吸蔵剤４６を硫黄被毒再生するのに必要な硫黄分離脱工程の継続時間）を予め定め、それと実際に硫黄分離脱工程が行われた時間との比較で硫黄被毒再生の完了条件が成立したか否かを判定するようにすることができる。本発明においては後述するように、通常、温度調整工程と硫黄分離脱工程とが繰り返し行われるので、この場合に上記設定値と比較されるのは、複数回行われた硫黄分離脱工程の合計時間となる。
【００５４】
あるいは、温度調整工程と硫黄分離脱工程との繰り返しの回数に対する設定値（すなわち、ＮＯｘ吸蔵剤４６を硫黄被毒再生するのに必要な温度調整工程と硫黄分離脱工程との繰り返しの回数）を予め定め、その回数だけ温度調整工程と硫黄分離脱工程とが繰り返された時に硫黄被毒再生完了条件が成立したと判定するようにしてもよい。
【００５５】
更には、排気ガス中のＳＯｘ濃度を測定するＳＯｘセンサをＮＯｘ吸蔵剤４６の下流に設け、これにより測定されるＳＯｘ濃度が予め定めた所定値以下まで低下した場合にＮＯｘ吸蔵剤４６からの硫黄分の離脱が終了したものとし、この時に硫黄被毒再生完了条件が成立したと判定するようにしてもよい。
ステップ１０９において硫黄被毒再生完了条件が成立したと判定されると本制御ルーチンは終了する。ここでは、硫黄被毒再生が温度調整工程と硫黄分離脱工程との繰り返しによって行われるので、硫黄被毒再生の完了条件は温度調整工程と硫黄分離脱工程との繰り返しの終了条件と言うこともできる。
【００５６】
一方、ステップ１０９で硫黄被毒再生完了条件が成立していないと判定された場合にはステップ１１１に進むこととなる。ステップ１１１においては硫黄分離脱工程から温度調整工程へと制御を切替える条件である第２切替条件が成立したか否かが判定される。この第２切替条件は、基本的にはＮＯｘ吸蔵剤４６の温度が上記の予め定めた温度範囲外に出てしまうことであるが、第１切替条件の場合と同様に具体的には様々な方法で条件を設定することができる。
【００５７】
例えば、硫黄分離脱工程の継続時間が所定時間に達した時に上記第２切替条件が成立したと判定するようにしてもよい。この所定時間は一定時間としてもよいし、第１切替条件の場合と同様に、機関の運転状態と還元剤の添加方法等との関係で設定されるようにしてもよい。
すなわち、通常、硫黄分離脱工程において還元剤の添加等によってＮＯｘ吸蔵剤４６を流通する排気ガスの空燃比をリッチにすると、還元剤の反応等によりＮＯｘ吸蔵剤４６の温度は次第に上昇する。そこで、第１切替条件の場合と同様に、機関の運転状態と還元剤の添加方法等との関係でＮＯｘ吸蔵剤４６の温度を上記予め定めた温度範囲外の温度にまで上昇させるのにかかる時間を予め求めてマップにしておけば、このマップに基づいて上記所定時間をその時の機関運転状態に応じて適切に設定することが可能となる。
【００５８】
あるいは、温度センサを設け、それにより測定された温度に基づいて上記第２切替条件が成立したか否かを判定するようにしてもよい。この場合、第１切替条件の場合と同様、測定される温度がＮＯｘ吸蔵剤４６のどの部分の温度であるかによって、判定の基準となる温度範囲が上述した予め定めた温度範囲とは異なるものとなる点に留意する必要がある。
【００５９】
第１切替条件が温度センサにより測定された温度に基づいて判定される場合であって、その温度センサにより温度が測定されるＮＯｘ吸蔵剤４６の部分とＮＯｘ吸蔵剤４６に生ずる温度分布とを考慮して判定の基準となる温度範囲が設定されている場合、同じ温度センサによって測定される温度に基づいて第２切替条件も判定する場合には、第１切替条件の判定基準となる温度範囲と同じ温度範囲を第２切替条件を判定する判定基準とすることができる。
【００６０】
ステップ１１１において第２切替条件が成立していないと判定された場合には、ステップ１０７に戻って硫黄分離脱工程が継続され、成立していると判定された場合にはステップ１０３に進んで再度、温度調整工程が実施される。このようにして、本制御ルーチンによればステップ１０９において硫黄被毒再生完了条件が成立したと判定されるまで温度調整工程と硫黄分離脱工程とが繰り返されて硫黄被毒再生が実施される。
【００６１】
以上、説明したように、この方法によれば一度の硫黄被毒再生が温度調整工程と硫黄分離脱工程との複数回の繰り返しにより行われる。このため、一回の硫黄分離脱工程の時間が短くなるので、硫黄被毒再生を行うために流通する排気ガスの空燃比をリッチに維持し続けるとＮＯｘ吸蔵剤４６が過昇温されてしまうような機関運転状態においても硫黄被毒再生が可能となる。
【００６２】
なお、機関の運転状態が低温燃焼が可能な運転状態であれば、上記温度調整工程においてＮＯｘ吸蔵剤４６の温度を上昇させるために、空燃比をリーンとした低温燃焼が行われてもよく、また上記硫黄分離脱工程において空燃比をリッチとした低温燃焼が行われてもよい。
また、上記第１切替条件と上記第２切替条件のうちの一方を上記温度調整工程または上記硫黄分離脱工程の継続時間で判定するようにし、他方を温度センサにより測定された温度に基づいて判定するようにしてもよい。
【００６３】
更に、上記第１切替条件が上記温度調整工程の継続時間が所定時間に達した時に成立したものと判定する場合において、ＮＯｘ吸蔵剤４６の温度を測定する温度センサも有していて、上記温度調整工程に対して定められた所定時間がＮＯｘ吸蔵剤４６の温度上昇速度または温度低下速度に応じて補正されるようにしてもよい。また、上記第２切替条件が上記硫黄分離脱工程の継続時間が所定時間に達した時に成立したものと判定する場合において、排気ガス中のＳＯｘ濃度を測定するＳＯｘセンサをＮＯｘ吸蔵剤４６の下流に有していて、上記硫黄分離脱工程に対して定められた所定時間がＮＯｘ吸蔵剤４６からの硫黄分の離脱速度に応じて補正されるようにしてもよい。
【００６４】
このようにすることによって、実際の状況に応じた制御が行われるようになり、上記温度調整工程と上記硫黄分離脱工程とが効率良く実施され、ＮＯｘ吸蔵剤４６を確実に硫黄被毒再生することが可能となる。
また同様に、上記温度調整工程におけるＮＯｘ吸蔵剤４６を流通する排気ガスの空燃比がＮＯｘ吸蔵剤４６の温度上昇速度または温度低下速度に応じて制御され、上記硫黄分離脱工程におけるＮＯｘ吸蔵剤４６を流通する排気ガスの空燃比がＮＯｘ吸蔵剤４６からの硫黄分の離脱速度に応じて制御されるようにしてもよい。このようにすることによっても、上記温度調整工程と上記硫黄分離脱工程の効率的な実施が図られるようになり、ＮＯｘ吸蔵剤４６を確実に硫黄被毒再生することが可能となる。
【００６５】
図４は、図３に示された制御ルーチンに従った制御を行った場合のＮＯｘ吸蔵剤の温度変化の一例を示したものであり、還元剤の添加パターンとＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの空燃比の変化が一緒に示されている。この図において、期間Ａは温度調整工程であってＮＯｘ吸蔵剤の温度を上昇させている期間であり、期間Ｂは硫黄分離脱工程の期間であり、期間Ｃは温度調整工程であってＮＯｘ吸蔵剤の温度を低下させている期間である。空燃比を示す部分のＳは理論空燃比を示し、ＮＯｘ吸蔵剤の温度を示す部分のＴＳは硫黄分離脱温度、ＴＤは熱劣化温度を夫々示す。
【００６６】
図示されているように、期間Ａにおいては還元剤の添加が行われＮＯｘ吸蔵剤の温度の上昇が図られている。そして期間Ｂにおいて、期間Ａの時よりも多量の還元剤が短い間隔で噴射され排気ガスの空燃比がリッチにされている。続く期間Ｃでは還元剤の添加が中止されＮＯｘ吸蔵剤の温度の低下が図られている。
図４に示された例では、ＮＯｘ吸蔵剤のうちの下流側部分で最も温度が上昇し易く、期間Ｂが更に続けば、すなわち期間Ｃに入って還元剤の添加が中止されなければ、下流側部分の温度が熱劣化温度ＴＤを超えてしまう恐れがあることがわかる。つまり、この例における機関の運転状態は硫黄被毒再生を行うために流通する排気ガスの空燃比をリッチに維持し続けるとＮＯｘ吸蔵剤が過昇温されてしまうような機関運転状態であると言え、図３に示された制御ルーチンに従った制御を行うことにより、過昇温が防止されている。
【００６７】
また、この図の例では、期間ＢにおいてＮＯｘ吸蔵剤の温度が上流側部分から下流側部分まで硫黄分離脱温度ＴＳ以上、熱劣化温度ＴＤ未満の温度範囲に入っており、ＮＯｘ吸蔵剤全体からの硫黄分の離脱、すなわちＮＯｘ吸蔵剤全体の硫黄被毒再生が実施されている。
【００６８】
次に図５を参照し、ＮＯｘ吸蔵剤４６についての他の硫黄被毒再生方法について説明する。図５はこの方法を実行するのに適した内燃機関を示している。図５を参照するとこの内燃機関ではＮＯｘ吸蔵剤４６下流の排気管内にアクチュエータ７２により駆動される排気ガス流量制御弁７３が配置されている。したがってアクチュエータ７２によって排気ガス流量制御弁７３を駆動することによりＮＯｘ吸蔵剤４６を流通する排気ガスの流量を制御することができる。
【００６９】
この方法は、その制御ルーチンは図３に示されたものと同様であるが、ＮＯｘ吸蔵剤４６を流通する排気ガスの流量を制御することにより、上記温度調整工程（ステップ１０３）と上記硫黄分離脱工程（ステップ１０７）とを効率良く実施してＮＯｘ吸蔵剤４６からの硫黄分の離脱（すなわち硫黄被毒再生）を促進すると共に、更に幅広い機関運転状態において硫黄被毒再生が実施できるようにしようとするものである。
【００７０】
すなわち、この方法では、図３の制御ルーチンのステップ１０３の温度調整工程において、還元剤の添加によりＮＯｘ吸蔵剤４６の温度を上昇させる必要がある場合には、ＮＯｘ吸蔵剤４６を流通する排気ガスの流量ができるだけ多くなるように制御される。こうすることによって反応に必要な酸素が多く供給されＮＯｘ吸蔵剤４６の温度を早期に上昇させることが可能となる。また、ＮＯｘ吸蔵剤４６の温度を低下させる必要がある場合には、還元剤の添加を中止した状態で上記排気ガス流量ができるだけ多くなるように制御される。こうすることにより、排気ガスによってＮＯｘ吸蔵剤４６の熱が奪われＮＯｘ吸蔵剤４６の温度を早期に低下させることが可能となる。
【００７１】
一方、ステップ１０７の硫黄分離脱工程において排気ガス通路内に還元剤を添加してＮＯｘ吸蔵剤４６を流通する排気ガスの空燃比をリッチにする必要がある場合には、上記排気ガス流量が低減される。これによりＮＯｘ吸蔵剤４６を流通する排気ガスの空燃比をリッチにするために必要な添加還元剤量を低減することができ、燃費改善を図ることができる。また、この場合、硫黄分離脱工程におけるＮＯｘ吸蔵剤４６の温度上昇が抑制されるので、上記排気ガス流量が制御できない場合にはＮＯｘ吸蔵剤４６が過昇温されてしまうような機関運転状態においても硫黄分の離脱（すなわち硫黄被毒再生）を行うことが可能となる。
【００７２】
以上のようにこの方法によれば、ＮＯｘ吸蔵剤４６からの硫黄分の離脱を促進することができると共に、更に幅広い機関運転状態においてＮＯｘ吸蔵剤４６を過昇温することなく硫黄被毒再生することができる。
また、図１及び図５において参照番号１００及び１０１で夫々示された排気ガス浄化器の部分に以下で説明する構成の排気ガス浄化器１０２及び１０３を設置しても上述した方法による硫黄被毒再生を実施することができ、ほぼ同様の作用及び効果を得ることができる。
【００７３】
図６に示した排気ガス浄化器１０２の構成は、ＮＯｘ吸蔵剤４６を備えた基幹通路６０と、ＮＯｘ吸蔵剤４６の上流側において基幹通路６０から分岐しＮＯｘ吸蔵剤４６の下流側で基幹通路６０に合流するバイパス通路６２とを備えている。基幹通路６０のＮＯｘ吸蔵剤４６の上流側には、還元剤を基幹通路６０内に添加するための還元剤添加ノズル４４が設けられている。そして、基幹通路６０とバイパス通路６２とのＮＯｘ吸蔵剤４６の下流側の合流部分には、アクチュエータ７２によって駆動される排気ガス流量制御弁７３が設けられ、必要に応じて基幹通路６０とバイパス通路６２の夫々を流れる排気ガスの流量を調整することができる。
【００７４】
つまり、この排気ガス浄化器１０２を用いた場合には、上述した硫黄被毒再生方法の実施において、ＮＯｘ吸蔵剤４６を流通する排気ガスの流量を制御する必要があるときには排気ガス流量制御弁７３が用いられる。すなわち、基幹通路６０とバイパス通路６２の夫々を流れる排気ガスの流量を調整することによってＮＯｘ吸蔵剤４６を流通する排気ガスの流量が制御される。排気ガス浄化器１０２ではバイパス通路６２を用いているため、全排気ガス流量を大きく変動させずにＮＯｘ吸蔵剤４６を流通する排気ガスの流量を制御することができる。
【００７５】
排気ガス浄化器１０２を用いて上述した硫黄被毒再生方法を実施する方法については、上記排気ガス流量の制御において上述したようにバイパス通路６２を用いる点以外は、上述の硫黄被毒再生方法の説明並びに図１及び図５に示された排気ガス浄化器１００、１０１と図６に示された排気ガス浄化器１０２との各構成要素の対応関係等から明らかであるので、その詳細な説明は省略する。
【００７６】
次に図７に示した構成について説明する。図７に示した構成は、上流側の基幹通路６４と、分岐した後に合流する二つの分岐通路６６、６６´と、下流側の基幹通路６８とを備えている。第１及び第２の分岐通路６６、６６´には、夫々、ＮＯｘ吸蔵剤４６、４６´、すなわち第１及び第２のＮＯｘ吸蔵剤４６、４６´が配置されている。また、各分岐通路６６、６６´のＮＯｘ吸蔵剤４６、４６´の上流側には、還元剤を各分岐通路６６、６６´内に添加するための還元剤添加ノズル４４、４４´が設けられている。
【００７７】
そして、各ＮＯｘ吸蔵剤４６、４６´の下流側の二つの分岐通路６６、６６´の合流部分には、アクチュエータ７２によって駆動される排気ガス流量制御弁７３が設けられ、必要に応じて両分岐通路６６、６６´を流れる排気ガスの流量割合を制御することができる。排気ガス流量制御弁７３は通常時には図７に図示されたような中間位置にあり、第１の分岐通路６６を流れる排気ガスの流量と第２の分岐通路６６´を流れる排気ガスの流量とがほぼ同じになるようにされている。
【００７８】
排気ガス浄化器１０３を用いて上述した硫黄被毒再生方法を実施する方法については、上述の硫黄被毒再生方法の説明並びに図１及び図５に示された排気ガス浄化器１００、１０１と図７に示された排気ガス浄化器１０３との各構成要素の対応関係等から概ね明らかであるのでその詳細な説明は省略する。しかしながら、排気ガス浄化器１０３の構成は、他の排気ガス浄化器の構成と異なり硫黄被毒再生を必要とするＮＯｘ吸蔵剤４６、４６´を夫々が有する分岐通路６６、６６´を備えた構成であるため、これに関連する点について以下で説明する。
【００７９】
すなわち、排気ガス浄化器１０３においては、硫黄被毒再生を必要とするＮＯｘ吸蔵剤４６、４６´が２ヶ所にあるので、これらの両方を硫黄被毒再生の対象とする必要があるが、硫黄被毒再生を行う方法によって、両方のＮＯｘ吸蔵剤を同時に硫黄被毒再生の対象とできる場合と片方ずつを対象としなければならない場合とがある。
【００８０】
すなわち、上述した硫黄被毒再生方法のうちＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御する必要があるものを実施する場合には、本排気ガス浄化器１０３の構成上、流通する排気ガスの流量を所望の値に制御できるのは一方のＮＯｘ吸蔵剤４６または４６´だけであるので、硫黄被毒再生は一方のＮＯｘ吸蔵剤４６または４６´ずつ行われることになる。この場合、排気ガス流量制御弁７３によって硫黄被毒再生を行うＮＯｘ吸蔵剤４６または４６´を流通する排気ガスの流量が実施する工程（温度調整工程または硫黄分離脱工程）及びその目的に応じて所望の値に制御されると共に、硫黄被毒再生を行うＮＯｘ吸蔵剤４６または４６´に対応する還元剤添加ノズル４４または４４´から実施する工程及びその目的に応じた方法で還元剤の添加が行われる。
【００８１】
排気ガス浄化器１０３においてこのような流量制御を行った場合、流量制御の結果、硫黄被毒再生を行うＮＯｘ吸蔵剤（例えば４６）を迂回した排気ガスはもう一方の硫黄被毒再生を行っていないＮＯｘ吸蔵剤（例えば４６´）を通過することになるため、硫黄被毒再生実施中においても排気ガスがＮＯｘ吸蔵剤４６または４６´を全く通過せずに外部へ放出されることが防止される。
【００８２】
また、上述した硫黄被毒再生方法のうちＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御する必要がないものを実施する場合には、排気ガス浄化器１０３では還元剤添加ノズル４４、４４´が各ＮＯｘ吸蔵剤４６、４６´の夫々の上流に設けられているので、実施する工程及びその目的に応じた方法による還元剤の添加を両方の還元剤添加ノズル４４、４４´で同時に行うか、または片方ずつ行うかを制御することで、ＮＯｘ吸蔵剤４６、４６´の両方を同時に硫黄被毒再生することも、一方ずつ硫黄被毒再生することも可能である。
【００８３】
なお、上述の各実施形態においては、温度調整工程においてＮＯｘ吸蔵剤４６または４６´の温度を調整する温度調整手段や硫黄分離脱工程においてＮＯｘ吸蔵剤４６または４６´を流通する排気ガスの空燃比を制御する空燃比制御手段として、還元剤添加ノズル４４または４４´を用いてＮＯｘ吸蔵剤４６または４６´上流の排気ガス通路に還元剤を添加する手段を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば上述の各実施形態において、還元剤添加ノズル４４または４４´からの還元剤の添加の代わりに、もしくはそれに加えて、ポスト噴射を実施するようにしてもよい。ポスト噴射は、機関の膨張行程または排気行程中にシリンダ内へ燃料噴射弁６によって燃料噴射することにより行われるが、これによっても還元剤添加ノズル４４または４４´からの還元剤の添加と同様、ＮＯｘ吸蔵剤４６または４６´の温度の調整やＮＯｘ吸蔵剤４６または４６´を流通する排気ガスの空燃比の制御を実施することができる。
また、還元剤添加ノズル４４または４４´からの還元剤の添加の代わりにポスト噴射が行われる場合には、還元剤添加ノズル４４及び４４´を設ける必要がなくなるという利点がある。
【００８４】
なお、上記目的でポスト噴射が行われる場合には、シリンダ内へ燃料（還元剤）の添加が行われるため、排気ガス浄化器内に複数の排気ガスの経路が存在する場合に排気ガス経路毎に個別に還元剤の添加を行うことができない点に留意する必要がある。例えば、図７に示された排気ガス浄化器１０３においてポスト噴射が行われる場合には、各ＮＯｘ吸蔵剤４６、４６´に対する個別的な還元剤の添加を行うことはできず、また、図６に示された排気ガス浄化器１０２においてポスト噴射が行われる場合には、燃料（還元剤）の添加された排気ガスがＮＯｘ吸蔵剤４６の存在しない排気ガス経路にも流れることになるので燃料（還元剤）の無駄が生じると共に大気中に放出される燃料（還元剤）が増加してしまう。
【００８５】
また、上述の説明においては、排気ガス浄化手段としてＮＯｘ吸蔵剤４６または４６´を例にとり、その硫黄被毒再生について説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、上述したのと同様にして硫黄分を離脱させることができる他の排気ガス浄化手段、例えば硫黄吸着触媒等から硫黄分を離脱させる制御についても適用され得る。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、より幅広い機関運転状態において過昇温することなく排気ガス浄化手段から硫黄分を離脱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を筒内噴射型の圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示す図である。
【図２】図２は、ＮＯｘの吸蔵離脱及び還元浄化作用を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明に従った硫黄被毒再生方法を実施する制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図４は、図３に示された制御ルーチンに従った制御を行った場合のＮＯｘ吸蔵剤の温度変化の一例を、還元剤の添加パターン及びＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの空燃比の変化と共に示したものである。
【図５】図５は、別の排気ガス浄化器を筒内噴射型の圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示す図である。
【図６】図６は、更に別の排気ガス浄化器の構成を示す説明図である。
【図７】図７は、更に別の排気ガス浄化器の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１…機関本体
５…燃焼室
６…電気制御式燃料噴射弁
３０…電子制御ユニット
４４、４４´…還元剤添加ノズル
４６、４６´…ＮＯｘ吸蔵剤
７３…排気ガス流量制御弁
１００、１０１、１０２、１０３…排気ガス浄化器
【図１】
2004068700.tif 000003
【図２】
2004068700.tif 000004
【図３】
2004068700.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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