(57)【要約】【課題】  還元剤を排気ガス中に供給してＮＯｘ触媒に保持されているＮＯｘを還元する場合においても、燃費よくＮＯｘを還元することができる技術を提供する。【解決手段】  ＮＯｘ吸蔵還元型触媒７と、ＮＯｘ触媒７を含みループ状に形成された気流通路と、気流通路に排気ガスが流入するのを遮断する入口側遮断弁１１と、気流通路から排気ガスが流出するのを遮断する出口側遮断弁１２と、気流通路に還元剤を供給する還元剤供給手段８と、気流通路に気流を発生させる気流発生手段１０と、ＮＯｘ触媒７に保持されたＮＯｘを還元すべく、両遮断弁１１、１２を閉じ、気流発生手段１０にて気流を発生させると共に還元剤供給手段８から還元剤を供給させるＮＯｘ還元処理手段２０とを備える。【選択図】  図２
2005344662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ排気ガス中のＮＯｘを保持するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、
当該ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を含みループ状に形成された気流通路と、
当該気流通路に排気ガスが流入するのを遮断する入口側遮断弁と、
前記気流通路から排気ガスが流出するのを遮断する出口側遮断弁と、
前記気流通路に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記気流通路に気流を発生させる気流発生手段と、
前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に保持されたＮＯｘを還元すべく、前記両遮断弁を閉じ、前記気流発生手段にて前記気流通路に気流を発生させると共に前記還元剤供給手段から還元剤を供給させるＮＯｘ還元処理手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記気流発生手段は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の一方から他方に向かう順方向の気流および前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の前記他方から前記一方に向かう逆方向の気流を発生させることが可能であり、
前記ＮＯｘ還元処理手段は、前記気流発生手段にて前記気流通路に順方向の気流を発生させると共に前記還元剤供給手段から還元剤を供給させた後、少なくとも逆方向の気流をも発生させ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ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の前記他方側に他方側空燃比センサを更に備え、
前記ＮＯｘ還元処理手段は、前記他方側空燃比センサがリッチ空燃比を検出したときに前記気流発生手段にて前記気流通路に逆方向の気流を発生させ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ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の前記一方側に一方側空燃比センサを更に備え、
前記ＮＯｘ還元処理手段は、前記気流発生手段にて前記気流通路に逆方向の気流を発生させた後、前記一方側空燃比センサがリッチ空燃比を検出したときに前記気流発生手段にて前記気流通路に再度順方向の気流を発生させ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。
【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係り、特に、還元剤の添加により排気ガス中の酸化物を還元する触媒を有するもの関する。
【背景技術】
【０００２】
希薄燃焼可能な内燃機関から排出される排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する手段の一つに内燃機関の排気通路にＮＯｘ吸蔵還元型触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」という場合もある。）を備えることが知られている（例えば、特許文献１参照）。このＮＯｘ触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーンのときはＮＯｘを保持し、流入排気ガスの空燃比がリッチになると保持したＮＯｘを放出し、Ｎ２に還元する触媒である。
【０００３】
それゆえ、このＮＯｘ触媒では、ＮＯｘ保持能力が飽和する前に、所定のタイミングで流入排気ガスの空燃比をリッチにして、ＮＯｘ触媒に保持されているＮＯｘを放出、還元させ、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ保持能力を回復させる必要がある。
【０００４】
そして、特にディーゼルエンジンの如く内燃機関から排出される排気ガス中に多量の酸素が存在する場合には、当該排気ガス中に還元剤を供給することによりＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすることが知られている（例えば、特許文献１、２および４参照）。
【特許文献１】特開２０００−２４０４２８号公報
【特許文献２】特開昭６２−１０６８２６号公報
【特許文献３】特許３２４８１８７号公報
【特許文献４】特開２００３−１１３７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、排気ガス中に供給された還元剤は、その全てがＮＯｘの還元に利用されるわけではなく、その一部は排気ガス中に存在する酸素と反応し、残りの還元剤がＮＯｘの還元に利用されるに過ぎない。そのため、特にディーゼルエンジンの如く排気ガス中に多量の酸素が存在する場合には、ＮＯｘ触媒に保持されているＮＯｘを充分に還元するには多量の還元剤が必要となる。
【０００６】
また、多量の還元剤を供給してＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにしたとしても、当該排気ガス中に存在する還元剤全てがＮＯｘの還元に用いられるわけではなく、その一部はＮＯｘを還元することなくＮＯｘ触媒をすり抜けてしまうおそれがある。そして、かかる場合には燃費が悪化してしまう。
【０００７】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、還元剤を排気ガス中に供給してＮＯｘ触媒に保持されているＮＯｘを還元する場合においても、燃費よくＮＯｘを還元することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ排気ガス中のＮＯｘを保持するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、当該ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を含みループ状に形成された気流通路と、当該気流通路に排気ガスが流入するのを遮断する入口側遮断弁と、前記気流通路から排気ガスが流出するのを遮断する出口側
遮断弁と、前記気流通路に還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記気流通路に気流を発生させる気流発生手段と、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に保持されたＮＯｘを還元すべく、前記両遮断弁を閉じ、前記気流発生手段にて前記気流通路に気流を発生させると共に前記還元剤供給手段から還元剤を供給させるＮＯｘ還元処理手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置においては、ＮＯｘ還元処理手段が先ず両遮断弁を閉じることによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒を含む気流通路に排気ガスが流入および気流通路から排気ガスが流出するのが遮断される。そして、還元剤供給手段から還元剤を供給させると、当該供給された還元剤は、これまで流通していた排気ガスの温度により高温となっている気流通路内で気化し、気流発生手段にて気流通路に発生させられた気流に乗りＮＯｘ吸蔵還元型触媒に到達する。また、当該還元剤と両遮断弁が閉ざされる前に気流通路に流入していた排気ガスとで局所的にリッチな空燃比の排気ガスを形成している。それゆえ、当該リッチ空燃比の排気ガスがＮＯｘ吸蔵還元型触媒に到達することにより、当該触媒に保持されたＮＯｘを還元することができる。これにより、単にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を通過する排気ガスに還元剤を供給してリッチ空燃比とするのと比較すると供給する還元剤量を低減することができるので燃費の向上を図ることができる。
【００１０】
また、前記気流発生手段は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の一方から他方に向かう順方向の気流および前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の前記他方から前記一方に向かう逆方向の気流を発生させることが可能であり、前記ＮＯｘ還元処理手段は、前記気流発生手段にて前記気流通路に順方向の気流を発生させると共に前記還元剤供給手段から還元剤を供給させた後、少なくとも逆方向の気流をも発生させることが好適である。
【００１１】
局所的にリッチ空燃比となった排気ガスがＮＯｘ吸蔵還元型触媒に到達したとしても、当該排気ガス中に存在する還元剤全てがＮＯｘを還元するわけではなく、その一部はＮＯｘを還元することなくＮＯｘ吸蔵還元型触媒をすり抜けてしまうおそれがあるが、ＮＯｘ還元処理手段は、気流発生手段にて気流通路に順方向の気流を発生させると共に還元剤供給手段から還元剤を供給させた後、少なくとも逆方向の気流をも発生させるので、すり抜けてしまった還元剤を再度ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に到達させることができる。これにより、より多くの還元剤をＮＯｘ還元に寄与させることができるので、供給する還元剤量を低減することができ、燃費の向上を図ることができる。
【００１２】
また、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の前記他方側に他方側空燃比センサを更に備え、前記ＮＯｘ還元処理手段は、前記他方側空燃比センサがリッチ空燃比を検出したときに前記気流発生手段にて前記気流通路に逆方向の気流を発生させることが好適である。
【００１３】
局所的にリッチ空燃比となった排気ガス中に存在する還元剤の一部がＮＯｘ吸蔵還元型触媒をすり抜けてしまったことを、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の他方側に備えられた他方側空燃比センサがリッチ空燃比を検出することで把握することができるので、他方側空燃比センサがリッチ空燃比を検出したときに気流発生手段にて気流通路に逆方向の気流を発生させることで、触媒をすり抜けてしまった還元剤をより確実に再度触媒に到達させることができ、より確実にＮＯｘ還元に寄与させることができる。
【００１４】
また、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の前記一方側に一方側空燃比センサを更に備え、前記ＮＯｘ還元処理手段は、前記気流発生手段にて前記気流通路に逆方向の気流を発生させた後、前記一方側空燃比センサがリッチ空燃比を検出したときに前記気流発生手段にて前記気流通路に再度順方向の気流を発生させることが好適である。
【００１５】
気流発生手段にて気流通路に逆方向の気流を発生させて一旦触媒をすり抜けてしまった
還元剤を再度触媒に到達させても、その一部の還元剤は触媒をすり抜けてしまう場合がある。かかる場合、触媒の一方側に備えられた一方側空燃比センサがリッチ空燃比を検出することでそのことを把握することができるので、一方側空燃比センサがリッチ空燃比を検出したときに気流発生手段にて気流通路に再度順方向の気流を発生させることで、触媒をすり抜けてしまった還元剤をより確実に再度触媒に到達させることができ、より確実にＮＯｘ還元に寄与させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、還元剤を排気ガス中に供給してＮＯｘ触媒に保持されているＮＯｘを還元する場合においても、燃費よくＮＯｘを還元することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この最良の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１８】
図１は、実施例１に係る内燃機関（図示省略）の排気浄化装置１の概略構成を示す図である。
【００１９】
内燃機関としては、軽油を燃料とする圧縮着火式の内燃機関（ディーゼル機関）又はガソリンを燃料とする火花点火式の内燃機関（ガソリン機関）を例示することができる。この内燃機関の排気通路２は、途中で分岐して第１の排気通路３および第２の排気通路４となっている。そして、これら第１の排気通路３および第２の排気通路４にはそれぞれ第１のケーシング５および第２のケーシング６が接続されている。
【００２０】
各ケーシング５、６は、図１にその断面図が示されており、本図に示すようにループ状に形成されている。そして、その中にはＮＯｘ吸蔵還元型触媒（以下、「ＮＯｘ触媒」という）７、還元剤たる燃料を添加して供給する還元剤供給手段としての還元剤添加弁８、回転方向を制御可能な電動モータ９によって回転駆動され気流を発生する電動ファン１０が配置されている。
【００２１】
また、各ケーシング５、６の入口側（上流側）にはそれぞれ、その弁が閉じることでケーシング内に排気ガスが流入するのを遮断し、その弁が開くことで排気ガスが流入するのを許容する入口側遮断弁１１が備えられている。また、各ケーシング５、６の出口側（下流側）にはそれぞれ、その弁が閉じることでケーシング内から排気ガスが流出するのを遮断し、その弁が開くことで排気ガスが流出するのを許容する出口側遮断弁１２が備えられている。
【００２２】
そして、入口側遮断弁１１および出口側遮断弁１２が共に閉じられた状態で、気流発生手段たる電動ファン１０が回転駆動すると、その回転駆動により発生した気流はループ状に形成されたケーシング内をループする。つまり、ＮＯｘ触媒７を含みループ状に形成されたケーシング内の通路が電動ファン１０の回転駆動により発生した気流が流通する気流通路として機能する。また、電動モータ９の回転方向は制御可能であり、電動ファン１０の回転方向を制御することで、ＮＯｘ触媒７の前側（上流側）から後側（下流側）に向かう順方向の気流およびＮＯｘ触媒７の後側から前側に向かう逆方向の気流を発生させることが可能になっている。
【００２３】
また、ＮＯｘ触媒７の前側（上流側）および後側（下流側）の排気通路には、それぞれ排気通路内を流通する排気ガスの空燃比に対応した電気信号を出力する前側空燃比センサ１３と後側空燃比センサ１４が備えられている。
【００２４】
また、前記内燃機関には、当該内燃機関等を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどからなる算術論理演算回路である。
【００２５】
ＥＣＵ２０には、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトの回転速度に対応した電気信号を出力するクランクポジションセンサ（図示省略）、内燃機関の気筒内に吸入される空気量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ（図示省略）、上述した前側空燃比センサ１３および後側空燃比センサ１４等が電気的に接続され、それらの出力信号がＥＣＵ２０へ入力されるようになっている。
【００２６】
そして、ＥＣＵ２０は、例えば、一定時間毎に実行すべき基本ルーチンにおいて、各種センサの出力信号の入力、機関回転数の演算、吸入空気量の演算などを実行する。基本ルーチンにおいてＥＣＵ２０が入力した各種信号やＥＣＵ２０が演算して得られた各種制御値は、ＥＣＵ２０のＲＡＭに一時的に記憶される。
【００２７】
また、ＥＣＵ２０は、還元剤添加弁８、電動モータ９、入口側遮断弁１１、出口側遮断弁１２と電気的に接続され、ＥＣＵ２０が、還元剤添加弁８を制御することによってケーシング内に添加する燃料量を、電動モータ９を制御することで電動ファン１０の駆動を、入口側遮断弁１１および出口側遮断弁１２を制御することによって排気ガスの流路をそれぞれ制御することが可能になっている。
【００２８】
ところで、ＮＯｘ触媒７は、当該触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比（理論空燃比以上）であるときには、排気ガス中のＮＯｘを保持して大気中に放出しないようにし、当該触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比あるいはリッチ空燃比（理論空燃比以下）となったときには、保持していたＮＯｘを放出及び還元して除去するものである。
【００２９】
それゆえ、ＮＯｘ触媒７では、ＮＯｘ保持能力が飽和する前に、流入排気ガスの空燃比をリッチにして、ＮＯｘ触媒７に保持されているＮＯｘを放出、還元させ、ＮＯｘ触媒７のＮＯｘ保持能力を回復させるＮＯｘ還元処理を実行する必要がある。
【００３０】
ここで、上述したように本実施例に係る排気浄化装置１は、ＮＯｘ触媒７を含む２つのケーシング５、６を備えているが、通常、図１に示すようにケーシング５あるいは６のいずれか一方の入口側遮断弁１１および出口側遮断弁１２を閉じ、他方のケーシング内だけを排気ガスが流通するようにする。例えば、図１には、ケーシング６の入口側遮断弁１１および出口側遮断弁１２を閉じ、ケーシング５内だけを排気ガスが通過している状態を示している。
【００３１】
そして、排気ガスを通過させていたケーシング内のＮＯｘ触媒７のＮＯｘ保持能力が飽和する前の所定のタイミングで、つまり当該触媒に関して上述したＮＯｘ還元処理を実行開始すべき条件（ＮＯｘ還元処理開始条件）が成立した場合に、当該ケーシングの入口側遮断弁１１および出口側遮断弁１２を閉じると共に他方のケーシングの入口側遮断弁１１および出口側遮断弁１２を開き、ＮＯｘ還元処理を開始するようにする。
【００３２】
なお、当該ＮＯｘ還元処理開始条件としては、ＮＯｘ触媒７に保持されたＮＯｘ量が、所定量以上であるという条件を例示することができる。ＮＯｘ触媒７に保持されたＮＯｘ
量は、ＥＣＵ２０において、前回の当該ＮＯｘ触媒７のためのＮＯｘ還元処理終了時から当該ＮＯｘ触媒７を排気ガスが通過している時の機関回転数及び負荷の積算値から推定することができる。また、前記所定量は、ＮＯｘ触媒７の最大ＮＯｘ保持量よりも低めに設定される保持量である。
【００３３】
次に、本実施例に係るＮＯｘ還元処理について詳述する。
先ず、内燃機関がディーゼル機関の如く排気ガス中に多量の酸素が存在することを考慮して、排気ガスの空燃比をリッチにするために、還元剤添加弁８から還元剤たる燃料を添加する。それと共に、順方向に流れる気流を発生させるべく、電動モータ９を駆動させて電動ファン１０を正回転させるようにする（図２の状態）。そうすると、添加された還元剤たる燃料はケーシング内の熱で気化した後、電動ファン１０が発生する気流に乗ってＮＯｘ触媒７に到達する。これにより、ケーシング内の排気ガスの空燃比が局所的にリッチとなり、当該リッチ空燃比の排気ガスがＮＯｘ触媒７に到達し、ＮＯｘ触媒７に保持されているＮＯｘを放出、還元させる。
【００３４】
ただし、局所的にリッチ空燃比となり、当該排気ガスがＮＯｘ触媒７に到達したとしても、当該排気ガス中に存在する還元剤全てがＮＯｘを還元するわけではなく、その一部はＮＯｘを還元することなくＮＯｘ触媒７をすり抜けてしまうおそれがある。
【００３５】
そこで、本実施例においては、局所的にリッチ空燃比となっている排気ガスがＮＯｘ触媒７を通過したところで、逆方向の気流を発生させるべく、電動モータ９の駆動を制御して電動ファン１０を逆回転させるようにする（図３の状態）。そうすると、ＮＯｘ触媒７を通過した局所的にリッチ空燃比となっている排気ガスが逆方向に流れ、再度ＮＯｘ触媒７に到達する（図３の状態）。そして、前回通過した際にＮＯｘ触媒７をすり抜けてしまった還元剤がＮＯｘ触媒７に保持されているＮＯｘを還元することとなる。
【００３６】
なお、電動モータ９の駆動を制御して電動ファン１０を逆回転させるタイミングとしては、ＮＯｘ触媒７の後側に備えられた後側空燃比センサ１４の検出値がリッチとなった時点を例示することができる。あるいは、還元剤添加後あるいは電動ファン駆動開始から局所的にリッチ空燃比となっている排気ガスがＮＯｘ触媒７を通過するまでの時間を予め実験等により求めておき、当該所定時間を経過した時点を電動ファン１０を逆回転させるタイミングとすることができる。そして、当該タイミングとなったことを気流発生方向切換条件が成立したこととする。
【００３７】
上述したように、局所的にリッチ空燃比である排気ガスをＮＯｘ触媒７に再度通過させたとしても、当該排気ガス中に存在する還元剤全てがＮＯｘを還元するわけではなく、その一部はＮＯｘを還元することなくＮＯｘ触媒７をすり抜けてしまうおそれがある。
【００３８】
そのため、順方向の気流を発生させるべく、電動モータ９の駆動を制御して電動ファン１０を再度正回転させるようにする。そうすると、ＮＯｘ触媒７を通過した局所的にリッチ空燃比となっている排気ガスが正方向に流れ、再度ＮＯｘ触媒７に到達する。そして、前回通過した際にＮＯｘ触媒７をすり抜けてしまった還元剤がＮＯｘ触媒７に保持されているＮＯｘを還元する。
【００３９】
なお、電動モータ９の駆動を制御して電動ファン１０の回転を切り換えるタイミングとしては、ＮＯｘ触媒７の前側に備えられた前側空燃比センサ１３の検出値がリッチとなった時点を例示することができる。あるいは、前回電動ファンの回転を切り換えた後から局所的にリッチ空燃比となっている排気ガスがＮＯｘ触媒７を通過するまでの時間を予め実験等により求めておき、当該所定時間を経過した時点を電動ファン１０の回転を切り換えるタイミングとすることができる。そして、当該タイミングとなったことを気流発生方向
切換条件が成立したこととする。
【００４０】
そして、本実施例では、電動モータ９の駆動を制御して電動ファン１０の回転を切り換えることにより、前記最初に局所的にリッチ空燃比となっている排気ガス中の還元剤が存在しなくなるまで、つまりストイキ空燃比となるまで、当該排気ガスがＮＯｘ触媒７を往復するようにする。
【００４１】
なお、当該排気ガスがＮＯｘ触媒７を往復する回数は、ＮＯｘ触媒７の前側に備えられた前側空燃比センサ１３あるいは後側に備えられた後側空燃比センサ１４の検出値がストイキとなるまで、あるいは予め実験等により求めた最終的にストイキ空燃比になるであろう所定回数とする。
【００４２】
そして、ＮＯｘ還元処理を終了させるための条件を、このようにして定められる回数だけ当該排気ガスがＮＯｘ触媒７を往復することとする。すなわち、ＥＣＵ２０は、排気ガスが当該回数だけＮＯｘ触媒７を往復した（ＮＯｘ還元処理終了条件が成立した）場合に、電動ファン１０の駆動を停止させて気流の発生を停止させ、ＮＯｘ還元処理を終了させる。  
【００４３】
排気ガス中に添加された還元剤は、その全てがＮＯｘの還元に利用されるわけではなく、その一部は排気ガス中に存在する酸素と反応し、残りの還元剤がＮＯｘの還元に利用されるに過ぎなく、還元剤を添加する前の排気ガス中に多量の酸素が存在する場合に排気ガスの空燃比をリッチ空燃比とするには、多量の還元剤の添加が必要となるが、本実施例におけるＮＯｘ還元処理においては、遮断弁１１、１２を閉じて排気ガスがケーシング内を流通するのを遮断した後に、局所的にリッチ空燃比の排気ガスを形成してＮＯｘ触媒７に到達させるので、添加する還元剤量を削減することができる。
【００４４】
また、添加した還元剤の内排気ガス中に存在していた酸素と反応した残りの還元剤が全てＮＯｘ還元に用いられるまで、局所的に形成されたリッチ空燃比の排気ガスがＮＯｘ触媒７を往復するようにするので、少量の還元剤でＮＯｘ触媒７に保持されたＮＯｘを還元することができ、燃費の向上を図ることができる。
【００４５】
次に、本実施例に係るＮＯｘ還元処理について、ＮＯｘ還元処理制御の制御ルーチンを示す図４のフローチャート図に沿って説明する。
【００４６】
本制御ルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、一定時間の経過、或いはクランクポジションセンサからのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてＮＯｘ還元処理手段としても機能するＥＣＵ２０が実行するルーチンである。
【００４７】
本制御ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ず、ステップ（以下「Ｓ」と示す。）１０１において、現時点で排気ガスが流通しているケーシング５又は６内のＮＯｘ触媒７のための上述したＮＯｘ還元処理開始条件が成立しているか否かを判定する。そして、本ステップで肯定判定された場合にはＳ１０２へ進み、否定判定された場合には本ルーチンの実行を終了する。
【００４８】
Ｓ１０２においては、現時点で排気ガスが流通しているケーシング５又は６の入口側遮断弁１１および出口側遮断弁１２を閉じると共に他方のケーシングの入口側遮断弁１１および出口側遮断弁１２を開くように遮断弁の開閉を切り換える。そして、ケーシング内の排気ガスの空燃比を局所的にリッチ空燃比とすべく、電動モータ９を駆動させて電動ファン１０を正回転させると共に還元剤添加弁８から還元剤を添加する。
【００４９】
その後Ｓ１０３へ進み、上述したＮＯｘ還元処理終了条件が成立したか否かを判定する。そして、肯定判定された場合にはＳ１０４へ進み、電動モータ９の駆動を停止させて電動ファン１０の回転を停止させ、ケーシング内に気流を発生させないようにして、本ルーチンの実行を終了する。一方、否定判定された場合にはＳ１０５へ進む。
【００５０】
Ｓ１０５においては、上述した気流発生方向切換条件が成立しているか否かを判定する。そして、肯定判定された場合にはＳ１０６へ進み、気流発生方向を切り換えるべく、電動モータ９を駆動制御して電動ファン１０の回転方向を切り換える。つまり、現時点で電動ファン１０を正回転させて順方向に気流を発生させている場合は、電動ファン１０を逆回転させて逆方向に気流を発生させるようにする。一方、現時点で電動ファン１０が逆回転している場合は正回転するようにする。そして、その後Ｓ１０３以降の処理を再度実行する。一方、否定判定された場合にもＳ１０３以降の処理を再度実行する。
【００５１】
これにより、Ｓ１０３で肯定判定されるまで、つまり局所的にリッチ空燃比となった排気ガスの空燃比がストイキとなるまで当該排気ガスがＮＯｘ触媒７を往復することとなり、少量の還元剤でＮＯｘ触媒７に保持されたＮＯｘを還元することができ、燃費の向上を図ることができる。
【実施例２】
【００５２】
図５は、実施例２に係る内燃機関（図示省略）の排気浄化装置１の概略構成を示す図である。本実施例に係る排気浄化装置１は実施例１に係る排気浄化装置に対して、以下に述べる部分が異なっており、実施例１と同じ構成部品に対しては同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５３】
内燃機関の排気通路２は、途中で分岐して第１の排気通路３および第２の排気通路４となっている。そして、これら第１の排気通路３および第２の排気通路４にはそれぞれＮＯｘ触媒７が備えられており、ＮＯｘ触媒７の下流において再度合流している。そして、排気通路２から第１の排気通路３あるいは第２の排気通路４への分岐点には、いずれかの排気通路を排気ガスが流通するように排気流路を切り換える上流側切換弁３１が備えられており、第１の排気通路３および第２の排気通路４の合流点には下流側切換弁３２が備えられている。そして、ＥＣＵ２０が上流側切換弁３１および下流側切換弁３２を制御することにより、排気流路が切り換えられるようになっている。
【００５４】
また、第１の排気通路３と第２の排気通路４の間には、還元剤添加弁８および電動ファン１０が備えられた還元剤供給通路３３が備えられている。そして、還元剤添加弁８から添加された燃料により局所的にリッチ空燃比となった排気ガスを、電動ファン１０が発生させる気流に乗せてＮＯｘ触媒７の前側に導くための通路である前側導入通路３４が、図５に示すように、還元剤供給通路３３、第１の排気通路３および第２の排気通路４に連通するように備えられている。また、還元剤供給通路３３、ＮＯｘ触媒７後側の第１の排気通路３およびＮＯｘ触媒７後側の第２の排気通路４を連通するように後側導入通路３５が備えられている。
【００５５】
そして、還元剤供給通路３３、前側導入通路３４、第１の排気通路３および後側導入通路３５で第１の気流通路をループ状に形成しており、還元剤供給通路３３、前側導入通路３４、第２の排気通路４および後側導入通路３５で第２の気流通路をループ状に形成している。
【００５６】
また、第１の気流通路および第２の気流通路の前側導入通路３４にはそれぞれ、その弁が閉じることで電動ファン１０が正回転して発生した気流がＮＯｘ触媒７へ向かうのを遮
断し、その弁が開くことで気流がＮＯｘ触媒７へ向かうのを許容する前側遮断弁３６が備えられている。一方、第１の気流通路および第２の気流通路の後側導入通路３５にはそれぞれ、その弁が閉じることで電動ファン１０が逆回転して発生した気流がＮＯｘ触媒７へ向かうのを遮断し、その弁が開くことで気流がＮＯｘ触媒７へ向かうのを許容する後側遮断弁３７が備えられている。
【００５７】
また、第１の気流通路および第２の気流通路の入口側（上流側）にはそれぞれ入口側遮断弁１１が、第１の気流通路および第２の気流通路の出口側（下流側）にはそれぞれ出口側遮断弁１２備えられている。
【００５８】
そして、図６に示したように、例えば、第１の排気通路３に備えられた入口側遮断弁１１および出口側遮断弁１２が共に閉じられ、第１の気流通路における前側遮断弁３６および後側遮断弁３７が共に開かれ、第２の気流通路における前側遮断弁３６および後側遮断弁３７が共に閉じられた状態で、気流発生手段たる電動ファン１０が回転駆動すると、その回転駆動により発生した気流はループ状に形成された第１の気流通路内をループする。
【００５９】
また、ＮＯｘ触媒７の前側（上流側）および後側（下流側）の排気通路には、それぞれ排気通路内を流通する排気ガスの空燃比に対応した電気信号を出力する前側空燃比センサ１３と後側空燃比センサ１４が備えられている。
【００６０】
また、前記内燃機関に併設されているＥＣＵ２０には、還元剤添加弁８、電動モータ９、入口側遮断弁１１、出口側遮断弁１２の他、上流側切換弁３１、下流側切換弁３２、前側遮断弁３６および後側遮断弁３７と電気的に接続され、ＥＣＵ２０が、還元剤添加弁８を制御することによって気流通路内に添加する燃料量を、電動モータ９を制御することで電動ファンの駆動を、上流側切換弁３１、下流側切換弁３２、入口側遮断弁１１および出口側遮断弁１２を制御することによって排気ガスの流路を、前側遮断弁３６、後側遮断弁３７、入口側遮断弁１１および出口側遮断弁１２を制御することによって電動ファン１０が発生した気流の流れ方向をそれぞれ制御することが可能になっている。
【００６１】
ここで、上述したように本実施例に係る排気浄化装置１は、ＮＯｘ触媒７を含む２つの排気通路３、４を備えているが、通常、排気通路３あるいは４のいずれか一方の排気通路を排気ガスが流通するようにする。つまり、第１の排気通路３に排気ガスを流通させる場合には、上流側切換弁３１および下流側切換弁３２が図５に示す位置になるように制御し、第１の排気通路３に備えられた入口側遮断弁１１および出口側遮断弁１２を開くと共に第１の気流通路における前側遮断弁３６および後側遮断弁３７を閉じる。
【００６２】
そして、排気ガスを通過させていた排気通路３あるいは４に備えられたＮＯｘ触媒７のＮＯｘ保持能力が飽和する前の所定のタイミングで、つまり当該触媒に関して上述したＮＯｘ還元処理開始条件が成立した場合に、ＮＯｘ還元処理を実行する。
【００６３】
例えば、図５に示した状態から第１の排気通路３に備えられたＮＯｘ触媒７についてＮＯｘ還元処理を実行する場合においては、ＥＣＵ２０は、第２の排気通路４に排気ガスが流れるように、上流側切換弁３１および下流側切換弁３２が図６に示す位置になるように制御し、第２の排気通路４に備えられた入口側遮断弁１１および出口側遮断弁１２を開くと共に第２の気流通路における前側遮断弁３６および後側遮断弁３７を閉じる。そして、第１の排気通路３に備えられた入口側遮断弁１１および出口側遮断弁１２を閉じると共に第１の気流通路における前側遮断弁３６および後側遮断弁３７を開く。
【００６４】
このような弁開閉切換を行った後に、実施例１と同様な処理を行う。つまり、還元剤添加弁８から還元剤たる燃料を添加すると共に、順方向に流れる気流を発生させるべく、電
動モータ９を駆動させて電動ファン１０を正回転させるようにする（図６の状態）。
【００６５】
そうすると、添加された還元剤たる燃料は還元剤供給通路３３内の熱で気化した後、電動ファン１０が発生する気流に乗ってＮＯｘ触媒７に到達する。これにより、第１の気流通路内の排気ガスの空燃比が局所的にリッチとなり、当該リッチ空燃比の排気ガスがＮＯｘ触媒７に到達し、ＮＯｘ触媒７に保持されているＮＯｘを放出、還元させる。
【００６６】
その後、上述した気流発生方向切換条件が成立した場合には、逆方向の気流を発生させるべく、電動モータ９の駆動を制御して電動ファン１０を逆回転させるようにする（図７の状態）。そうすると、ＮＯｘ触媒７を通過した局所的にリッチ空燃比となっている排気ガスが逆方向に流れ、再度ＮＯｘ触媒７に到達する。そして、前回通過した際にＮＯｘ触媒７をすり抜けてしまった還元剤がＮＯｘ触媒７に保持されているＮＯｘを還元することとなる。
【００６７】
その後、上述した気流発生方向切換条件が再度成立した場合には、順方向の気流を発生させるべく、電動モータ９の駆動を制御して電動ファン１０を再度正回転させるようにする。そうすると、ＮＯｘ触媒７を通過した局所的にリッチ空燃比となっている排気ガスが正方向に流れ、再度ＮＯｘ触媒７に到達する。そして、前回通過した際にＮＯｘ触媒７をすり抜けてしまった還元剤がＮＯｘ触媒７に保持されているＮＯｘを還元する。
【００６８】
そして、上述したＮＯｘ還元処理終了条件が成立した場合に、電動ファン１０の駆動を停止して気流を発生させるのを停止してＮＯｘ還元処理を終了させる。
【００６９】
また、本実施例に係るＮＯｘ還元処理についても、図４のフローチャート図に示したＮＯｘ還元処理制御の制御ルーチンを適用することができる。このようにすることで、実施例１と同様に少量の還元剤でＮＯｘ触媒７に保持されたＮＯｘを還元することができるので、燃費の向上を図ることができる。
【００７０】
なお、実施例１および実施例２におけるＮＯｘ還元処理制御はＮＯｘ触媒７に保持されたＮＯｘを還元する際に好適であることを説明したが、ＮＯｘ触媒７に保持された硫黄酸化物（ＳＯｘ）を還元してＮＯｘ触媒を再生する、いわゆるＳ再生時にも好適であり、同様に燃費の向上を図ることができる。
【００７１】
また、上述した実施例においては、還元剤として燃料を使用しているが、特にこれに限定されるものでなく還元剤として尿素、水素、あるいは燃焼式ヒータの排気ガスを用いても良い。
【００７２】
また、ＮＯｘ触媒７はＮＯｘ吸蔵還元型触媒を用いているが、特にこれに限定されるものでなくＮＯｘ選択還元型触媒でもよい。また、ＮＯｘ触媒７は、単なるＮＯｘ吸蔵還元型触媒ではなく、排気ガス中の煤等の微粒子（ＰＭ：Particulate Matter）を捕捉することができる多孔質セラミック構造体にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持したものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】実施例１に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る排気浄化装置におけるＮＯｘ還元処理の様子を示した図である。
【図３】実施例１に係る排気浄化装置におけるＮＯｘ還元処理の様子を示した図である。
【図４】実施例１に係るＮＯｘ還元処理制御の制御ルーチンのフローチャート図である。
【図５】実施例２に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【図６】実施例２に係る排気浄化装置におけるＮＯｘ還元処理の様子を示した図である。
【図７】実施例２に係る排気浄化装置におけるＮＯｘ還元処理の様子を示した図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  排気浄化装置
２  排気通路
３  第１の排気通路
４  第２の排気通路
５  第１のケーシング
６  第２のケーシング
７  ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
８  還元剤添加弁
９  電動モータ
１０  電動ファン
１１  入口側遮断弁
１２  出口側遮断弁
１３  前側空燃比センサ
１４  後側空燃比センサ
２０  ＥＣＵ
３１  上流側切換弁
３２  下流側切換弁
３３  還元剤供給通路
３４  前側導入通路
３５  後側導入通路
３６  前側遮断弁
３７  後側遮断弁
【図１】
2005344662.tif 000003
【図２】
2005344662.tif 000004
【図３】
2005344662.tif 000005
【図４】
2005344662.tif 000006
【図５】
2005344662.tif 000007
【図６】
2005344662.tif 000008
【図７】
2005344662.tif 000009