(57)【要約】【課題】  触媒の不活性時にもＮＯ2は低温吸蔵されることを利用した排気浄化装置において、触媒劣化状態等を考慮して排気ガスの浄化を行い得る排気浄化装置を提供する。【解決手段】  排気通路内に配置された貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤とからなるＮＯｘ吸蔵触媒１１であって、流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合において、不活性時には排ガス中のＮＯ2をＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵し、活性時には排ガス中のＮＯｘをＮＯｘ吸収剤に高温吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒１１と、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の活性状態に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ浄化能力を推定する手段３０と、を具備した内燃機関の排気浄化装置において、上記ＮＯｘ浄化能力推定手段はＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合を推定する手段を備えていて、推定された劣化度合が高い程上記ＮＯｘ吸蔵触媒の低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力を大きく推定する、排気浄化装置を提供する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路内に配置された貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤とからなるＮＯｘ吸蔵触媒であって、流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合において、活性化されていない時には排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2をＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵し、活性化されている時には排気ガス中に含まれる窒素酸化物ＮＯｘをＮＯｘ吸収剤に高温吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒と、
該ＮＯｘ吸蔵触媒の活性状態に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ浄化能力を推定する手段と、を具備した内燃機関の排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ浄化能力推定手段は上記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合を推定する手段を備えていて、該劣化度合推定手段によって推定された劣化度合が高い程、上記ＮＯｘ吸蔵触媒の上記低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力を大きく推定する排気浄化装置。
【請求項２】
機関排気通路内に配置された貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤とからなるＮＯｘ吸蔵触媒であって、流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合において、活性化されていない時には排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2をＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵し、活性化されている時には排気ガス中に含まれる窒素酸化物ＮＯｘをＮＯｘ吸収剤に高温吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒と、
該ＮＯｘ吸蔵触媒の活性状態に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ浄化能力を推定する手段と、を具備した内燃機関の排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ浄化能力推定手段は上記ＮＯｘ吸蔵触媒の硫黄被毒の度合を推定する手段を備えていて、該硫黄被毒度合推定手段によって推定された硫黄被毒の度合が高い程、上記ＮＯｘ吸蔵触媒の上記低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力を小さく推定するようにした排気浄化装置。
【請求項３】
上記ＮＯｘ浄化能力推定手段が更に上記ＮＯｘ吸蔵触媒の硫黄被毒の度合を推定する手段を備えていて、推定された硫黄被毒の度合が高い程上記ＮＯｘ吸蔵触媒の上記低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力を小さく推定する請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
機関排気通路内に配置された貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤とからなるＮＯｘ吸蔵触媒であって、流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合において、活性化されていない時には排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2をＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵し、活性化されている時には排気ガス中に含まれる窒素酸化物ＮＯｘをＮＯｘ吸収剤に高温吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒を具備し、機関の始動後に上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を予め定めた目標温度以上に上昇させる昇温制御が実施される内燃機関の排気浄化装置において、
更に上記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合を推定する手段を備えていて、該劣化度合推定手段によって推定された劣化度合が高い程、上記昇温制御の開始時期が遅れるようにされる、または、機関の始動から上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が上記目標温度になるまでの時間が長くなるようにされる排気浄化装置。
【請求項５】
機関排気通路内に配置された貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤とからなるＮＯｘ吸蔵触媒であって、流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合において、活性化されていない時には排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2をＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵し、活性化されている時には排気ガス中に含まれる窒素酸化物ＮＯｘをＮＯｘ吸収剤に高温吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒を具備し、機関の始動後に上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を予め定めた目標温度以上に上昇させる昇温制御が実施される内燃機関の排気浄化装置において、
更に上記ＮＯｘ吸蔵触媒の硫黄被毒の度合を推定する手段を備えていて、該硫黄被毒度合推定手段によって推定された硫黄被毒の度合が高い程、上記昇温制御の開始時期が早まるようにされる、または、機関の始動から上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が上記目標温度になるまでの時間が短くなるようにされる排気浄化装置。
【請求項６】
機関排気通路内に配置された貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤とからなるＮＯｘ吸蔵触媒であって、流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合において、活性化されていない時には排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2をＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵し、活性化されている時には排気ガス中に含まれる窒素酸化物ＮＯｘをＮＯｘ吸収剤に高温吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒と、該ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合を推定する手段とを具備し、機関の始動後に上記劣化度合推定手段によって推定された劣化度合が所定の劣化度合以上であれば上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を低く維持するための低温維持制御が実施される内燃機関の排気浄化装置において、
上記劣化度合推定手段によって推定された劣化度合が高い程、上記低温維持制御の実施時間を長くする、または上記低温維持制御において維持する温度を低くするようにした排気浄化装置。
【請求項７】
機関排気通路内に配置された貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤とからなるＮＯｘ吸蔵触媒であって、流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合において、活性化されていない時には排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2をＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵し、活性化されている時には排気ガス中に含まれる窒素酸化物ＮＯｘをＮＯｘ吸収剤に高温吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒を具備し、上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が所定温度未満である時には、リーン空燃比のもとで燃焼を行った際に発生する一酸化窒素ＮＯに対する二酸化窒素ＮＯ2の割合を、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が上記所定温度以上である時の同一の機関運転状態の場合に比べて増大させるようにしている排気浄化装置において、
更に上記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合を推定する手段を備えていて、該劣化度合推定手段によって推定された劣化度合が高い程、上記所定温度が高く設定されるようになっている排気浄化装置。
【請求項８】
機関排気通路内に配置された貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤とからなるＮＯｘ吸蔵触媒であって、流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合において、活性化されていない時には排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2をＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵し、活性化されている時には排気ガス中に含まれる窒素酸化物ＮＯｘをＮＯｘ吸収剤に高温吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒を具備し、上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が所定温度未満である時には、リーン空燃比のもとで燃焼を行った際に発生する一酸化窒素ＮＯに対する二酸化窒素ＮＯ2の割合を、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が上記所定温度以上である時の同一の機関運転状態の場合に比べて増大させるようにしている排気浄化装置において、
更に上記ＮＯｘ吸蔵触媒の硫黄被毒の度合を推定する手段を備えていて、該硫黄被毒度合推定手段によって推定された硫黄被毒の度合が高い程、上記所定温度が低く設定されるようになっている排気浄化装置。
【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】
リーン空燃比のもとで燃焼が行われている時に排気ガス中に含まれるＮＯｘを浄化するための触媒として、アルミナからなる担体の表面上にアルカリ金属あるいはアルカリ土類からなるＮＯｘ吸収剤の層を形成し、更に白金のような貴金属触媒を担体表面上に担持した触媒が公知である（例えば特許文献１参照）。この触媒では触媒が活性化すると排気ガスの空燃比がリーンの時には排気ガス中に含まれるＮＯｘがＮＯｘ吸収剤内に吸蔵され、排気ガスの空燃比がリッチにされるとＮＯｘ吸収剤に吸蔵されていたＮＯｘが放出され、還元される。
【０００３】
ところでこのようなＮＯｘの吸放出作用は触媒が活性化していないと行われないと考えられており、したがってこの特許文献１に記載された内燃機関では触媒が活性化していない時には電気ヒータにより触媒を加熱するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１０８８２６
【特許文献２】特開２００２−８９２４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながらこのようにＮＯｘの吸放出作用を行うようにした触媒について本発明者が研究を重ねた結果、排気ガス中に含まれる一酸化窒素ＮＯは触媒が活性化しないとＮＯｘ吸収剤に吸蔵されないが排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2は触媒が活性化しなくても、触媒活性時に一酸化窒素ＮＯが吸蔵されるのとは異なるメカニズムでＮＯｘ吸収剤に吸蔵（低温吸蔵）されることが判明したのである。
【０００６】
そして、このような本発明者により見出された事実、すなわち触媒が活性化していない状態においてもＮＯ2がＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵されるということを利用すれば、従来よりも効率的に排気ガス中のＮＯｘを除去することが可能になる。しかしながらその一方で、このような場合において、触媒のＮＯｘ浄化能力（触媒の不活性時における低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力も含む）が、触媒状態すなわち触媒の劣化や硫黄被毒の程度によって大きく異なるために意図した通りの充分なＮＯｘの除去が行えない場合があることが判明した。そして更に、このような問題は、触媒の不活性時におけるＮＯｘ浄化能力が上記触媒状態によって大きな影響を受けることから、触媒の不活性時において特に顕著であることも判明した。
【０００７】
そこで、本発明では、触媒が活性化しない状態においても二酸化窒素ＮＯ2がＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵されることを利用して排気ガスを浄化するようにした排気浄化装置において、上記触媒状態を考慮して排気ガスの浄化を行うことができる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】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、機関排気通路内に配置された貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤とからなるＮＯｘ吸蔵触媒であって、流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合において、活性化されていない時には排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2をＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵し、活性化されている時には排気ガス中に含まれる窒素酸化物ＮＯｘをＮＯｘ吸収剤に高温吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒と、該ＮＯｘ吸蔵触媒の活性状態に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ浄化能力を推定する手段と、を具備した内燃機関の排気浄化装置において、上記ＮＯｘ浄化能力推定手段は上記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合を推定する手段を備えていて、該劣化度合推定手段によって推定された劣化度合が高い程上記ＮＯｘ吸蔵触媒の上記低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力を大きく推定する排気浄化装置を提供する。
【０００９】
ＮＯｘ吸蔵触媒、すなわち貴金属触媒が活性化していない状態から完全に活性化している状態に移る過程においては、貴金属触媒における炭化水素ＨＣの酸化反応の際に二酸化窒素ＮＯ2の一酸化窒素ＮＯへの還元反応が起こる。また、排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2はＮＯｘ吸蔵触媒、すなわち貴金属触媒が活性化していなくてもＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵されるが、排気ガス中に含まれる一酸化窒素ＮＯはＮＯｘ吸蔵触媒が活性化して二酸化窒素ＮＯ2に酸化されないとＮＯｘ吸収剤に高温吸蔵されない。
【００１０】
以上のようなことから、上記のような二酸化窒素ＮＯ2の一酸化窒素ＮＯへの還元反応が起こるとＮＯｘ吸蔵触媒が活性化されていない時におけるＮＯｘ浄化能力（すなわち、上記低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力）が低下することになる。一方、上述したように上記二酸化窒素ＮＯ2の一酸化窒素ＮＯへの還元反応は、貴金属触媒における炭化水素ＨＣの酸化反応に伴って生じるので、ＮＯｘ吸蔵触媒が劣化し貴金属触媒がシンタリングする等してその酸化性能が低下すると起こり難くなる。そして上記二酸化窒素ＮＯ2の一酸化窒素ＮＯへの還元反応が減少すれば、その結果として、上記ＮＯｘ吸蔵触媒が活性化されていない時における上記ＮＯｘ浄化能力の低下が抑制される。つまり、ＮＯｘ吸蔵触媒が劣化すると上記ＮＯｘ吸蔵触媒が活性化されていない時における上記ＮＯｘ浄化能力の低下が抑制される。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、上記ＮＯｘ吸蔵触媒の活性状態、例えば温度に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ浄化能力を推定する手段が、上記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合を推定する手段を備えていて、推定された劣化度合が高い程上記ＮＯｘ吸蔵触媒の上記低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力を大きく推定するようにされている。このようにすると結果的には、推定された劣化度合が高い程、ＮＯｘ吸蔵触媒の活性の比較的低い状態（低活性側）におけるＮＯｘ浄化能力、すなわち例えばＮＯｘ吸蔵触媒の温度の低い場合におけるＮＯｘ浄化能力をより大きく推定することになる。より具体的には、例えばＮＯｘ吸蔵触媒の温度が劣化度合によって定まる所定温度以下である範囲についてＮＯｘ浄化能力をより大きく推定するようにする。
【００１２】
そして、このようにすることで、上記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ浄化能力、特にＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合に影響を受け易い上記ＮＯｘ吸蔵触媒の活性の比較的低い状態におけるＮＯｘ浄化能力をより正確に推定することができる。そのため、このように推定されるＮＯｘ浄化能力に基づいて排気ガスの浄化を行うことで、意図した通りの充分なＮＯｘの除去を効率的に行うことが可能となる。
なお、本明細書においてＮＯｘ浄化能力とは例えば、ＮＯｘ吸蔵速度（単位時間当たりにＮＯｘ吸収剤に吸蔵されるＮＯｘ量）を意味する。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、機関排気通路内に配置された、貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤とからなるＮＯｘ吸蔵触媒であって、流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合において、活性化されていない時には排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2をＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵し、活性化されている時には排気ガス中に含まれる窒素酸化物ＮＯｘをＮＯｘ吸収剤に高温吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒と、該ＮＯｘ吸蔵触媒の活性状態に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ浄化能力を推定する手段と、を具備した内燃機関の排気浄化装置において、上記ＮＯｘ浄化能力推定手段は上記ＮＯｘ吸蔵触媒の硫黄被毒の度合を推定する手段を備えていて、該硫黄被毒度合推定手段によって推定された硫黄被毒の度合が高い程、上記ＮＯｘ吸蔵触媒の上記低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力を小さく推定するようにした排気浄化装置を提供する。
【００１４】
上記ＮＯｘ吸蔵触媒が硫黄被毒されると上記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ浄化能力が低下することになるが、特に上記ＮＯｘ吸蔵触媒が活性化されていない時における上記ＮＯｘ浄化能力（すなわち、上記低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力）の低下が顕著である。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、上記ＮＯｘ吸蔵触媒の活性状態、例えば温度に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ浄化能力を推定する手段が、上記ＮＯｘ吸蔵触媒の硫黄被毒の度合を推定する手段を備えていて、推定された硫黄被毒の度合が高い程上記ＮＯｘ吸蔵触媒の上記低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力を小さく推定するようにされている。このようにすると結果的には、推定された硫黄被毒の度合が高い程、ＮＯｘ吸蔵触媒の活性の比較的低い状態（低活性側）におけるＮＯｘ浄化能力、すなわち例えばＮＯｘ吸蔵触媒の温度の低い場合におけるＮＯｘ浄化能力をより小さく推定することになる。より具体的には、例えばＮＯｘ吸蔵触媒の温度が硫黄被毒度合によって定まる所定温度以下である範囲についてＮＯｘ浄化能力をより小さく推定するようにする。
【００１６】
そして、このようにすることで、上記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ浄化能力、特にＮＯｘ吸蔵触媒の硫黄被毒の度合に影響を受け易い上記ＮＯｘ吸蔵触媒の活性の比較的低い状態におけるＮＯｘ浄化能力をより正確に推定することができる。そのため、このように推定されるＮＯｘ浄化能力に基づいて排気ガスの浄化を行うことで、意図した通りの充分なＮＯｘの除去を効率的に行うことが可能となる。
【００１７】
請求項３に記載の発明では請求項１に記載の発明において、上記ＮＯｘ浄化能力推定手段が更に上記ＮＯｘ吸蔵触媒の硫黄被毒の度合を推定する手段を備えていて、推定された硫黄被毒の度合が高い程上記ＮＯｘ吸蔵触媒の上記低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力を小さく推定する。
【００１８】
請求項３に記載の発明によっても、特に上記ＮＯｘ吸蔵触媒の活性の比較的低い状態、すなわち例えば低温時におけるＮＯｘ浄化能力を正確に推定することができ、推定されるＮＯｘ浄化能力に基づいて排気ガスの浄化を行うことで、意図した通りの充分なＮＯｘの除去を効率的に行うことが可能となる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、機関排気通路内に配置された貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤とからなるＮＯｘ吸蔵触媒であって、流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合において、活性化されていない時には排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2をＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵し、活性化されている時には排気ガス中に含まれる窒素酸化物ＮＯｘをＮＯｘ吸収剤に高温吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒を具備し、機関の始動後に上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を予め定めた目標温度以上に上昇させる昇温制御が実施される内燃機関の排気浄化装置において、更に上記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合を推定する手段を備えていて、該劣化度合推定手段によって推定された劣化度合が高い程、上記昇温制御の開始時期が遅れるようにされる、または、機関の始動から上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が上記目標温度になるまでの時間が長くなるようにされる排気浄化装置を提供する。
【００２０】
請求項４に記載の発明によると、ＮＯｘ吸蔵触媒が劣化された場合にはＮＯｘ吸蔵触媒の昇温が遅くなりＮＯｘ吸蔵触媒の温度の低い状態が長くされる。そして上述したようにＮＯｘ吸蔵触媒が劣化された場合には低温側でのＮＯｘ浄化能力が上昇するので、本発明のようにＮＯｘ吸蔵触媒の温度の低い状態を長くすることで、効率的且つ充分なＮＯｘの除去が可能となる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、機関排気通路内に配置された貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤とからなるＮＯｘ吸蔵触媒であって、流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合において、活性化されていない時には排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2をＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵し、活性化されている時には排気ガス中に含まれる窒素酸化物ＮＯｘをＮＯｘ吸収剤に高温吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒を具備し、機関の始動後に上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を予め定めた目標温度以上に上昇させる昇温制御が実施される内燃機関の排気浄化装置において、更に上記ＮＯｘ吸蔵触媒の硫黄被毒の度合を推定する手段を備えていて、該硫黄被毒度合推定手段によって推定された硫黄被毒の度合が高い程、上記昇温制御の開始時期が早まるようにされる、または、機関の始動から上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が上記目標温度になるまでの時間が短くなるようにされる排気浄化装置を提供する。
【００２２】
請求項５に記載の発明によると、ＮＯｘ吸蔵触媒が硫黄被毒された場合にはＮＯｘ吸蔵触媒の昇温が速くなりＮＯｘ吸蔵触媒の温度の低い状態が短くされる。そして上述したようにＮＯｘ吸蔵触媒が硫黄被毒された場合には低温側でのＮＯｘ浄化能力が特に低下するので、本発明のようにＮＯｘ吸蔵触媒の温度の低い状態を短くすることで、充分なＮＯｘの除去の実現を図ることができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、機関排気通路内に配置された貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤とからなるＮＯｘ吸蔵触媒であって、流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合において、活性化されていない時には排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2をＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵し、活性化されている時には排気ガス中に含まれる窒素酸化物ＮＯｘをＮＯｘ吸収剤に高温吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒と、該ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合を推定する手段とを具備し、機関の始動後に上記劣化度合推定手段によって推定された劣化度合が所定の劣化度合以上であれば上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を低く維持するための低温維持制御が実施される内燃機関の排気浄化装置において、上記劣化度合推定手段によって推定された劣化度合が高い程、上記低温維持制御の実施時間を長くする、または上記低温維持制御において維持する温度を低くするようにした排気浄化装置を提供する。
【００２４】
請求項６に記載の発明によると、ＮＯｘ吸蔵触媒が劣化している場合にはＮＯｘ吸蔵触媒が温度の低い状態に長く維持されることになる。そして上述したようにＮＯｘ吸蔵触媒が劣化された場合には低温側でのＮＯｘ浄化能力が上昇するので、本発明のようにＮＯｘ吸蔵触媒を温度の低い状態に長く維持することで、効率的且つ充分なＮＯｘの除去が可能となる。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、機関排気通路内に配置された貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤とからなるＮＯｘ吸蔵触媒であって、流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合において、活性化されていない時には排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2をＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵し、活性化されている時には排気ガス中に含まれる窒素酸化物ＮＯｘをＮＯｘ吸収剤に高温吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒を具備し、上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が所定温度未満である時には、リーン空燃比のもとで燃焼を行った際に発生する一酸化窒素ＮＯに対する二酸化窒素ＮＯ2の割合を、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が上記所定温度以上である時の同一の機関運転状態の場合に比べて増大させるようにしている排気浄化装置において、更に上記ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合を推定する手段を備えていて、該劣化度合推定手段によって推定された劣化度合が高い程、上記所定温度が高く設定されるようになっている排気浄化装置を提供する。
【００２６】
上述したように排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2はＮＯｘ吸蔵触媒が活性化しなくてもＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵されるが、排気ガス中に含まれる一酸化窒素ＮＯはＮＯｘ吸蔵触媒が活性化して二酸化窒素ＮＯ2に酸化されないとＮＯｘ吸収剤に高温吸蔵されない。このため、ＮＯｘ吸蔵触媒が活性化していない、または低活性であるＮＯｘ吸蔵触媒の低温時には、排気ガス中の一酸化窒素ＮＯの量を減らし、排気ガス中の二酸化窒素ＮＯ2の量を増大することが好ましい。そこで、上記所定温度を例えば、ＮＯｘ吸収剤に単位時間当たりに低温吸蔵される二酸化窒素ＮＯ2の量と単位時間当たりに高温吸蔵される窒素酸化物ＮＯｘの量とが等しくなる温度に設定すれば、二酸化窒素ＮＯ2の低温吸蔵がより期待できる温度域で排気ガス中の二酸化窒素ＮＯ2の量を増大することになり、ＮＯｘ浄化率の向上を図ることができる。
【００２７】
そして、上述したように低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力はＮＯｘ吸蔵触媒が劣化された場合に結果的に増加するので、本発明のようにＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合が高い程、上記所定温度を高くし、低温吸蔵に期待する温度範囲を広げることで、効率的且つ充分なＮＯｘの除去が可能となる。
【００２８】
請求項８に記載の発明は、機関排気通路内に配置された貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤とからなるＮＯｘ吸蔵触媒であって、流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合において、活性化されていない時には排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2をＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵し、活性化されている時には排気ガス中に含まれる窒素酸化物ＮＯｘをＮＯｘ吸収剤に高温吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒を具備し、上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が所定温度未満である時には、リーン空燃比のもとで燃焼を行った際に発生する一酸化窒素ＮＯに対する二酸化窒素ＮＯ2の割合を、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が上記所定温度以上である時の同一の機関運転状態の場合に比べて増大させるようにしている排気浄化装置において、更に上記ＮＯｘ吸蔵触媒の硫黄被毒の度合を推定する手段を備えていて、該硫黄被毒度合推定手段によって推定された硫黄被毒の度合が高い程、上記所定温度が低く設定されるようになっている排気浄化装置を提供する。
【００２９】
上述したように低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力はＮＯｘ吸蔵触媒が硫黄被毒された場合に大きな影響を受ける。つまり、ＮＯｘ吸蔵触媒が硫黄被毒されると低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力は極めて低くなってしまう。そのため、本発明のようにＮＯｘ吸蔵触媒の硫黄被毒の度合が高い程、上記所定温度を低くし、低温吸蔵に期待する温度範囲を縮小することで、充分なＮＯｘの除去の実現を図ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
各請求項に記載の発明は、ＮＯｘ吸蔵触媒が活性化しない状態においても二酸化窒素ＮＯ2がＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵されることを利用して排気ガスを浄化するようにした排気浄化装置において、意図した通りの充分なＮＯｘの除去を行うことを可能にするという共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は本発明を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。
【００３２】
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドをそれぞれ示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口はエアクリーナ８に連結される。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁９が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置（インタークーラ）１０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インタークーラ１０内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口はＮＯｘ吸蔵触媒１１を内蔵したケーシング１２に連結される。排気マニホルド５の集合部出口には排気マニホルド５内を流れる排気ガス中に例えば炭化水素からなる還元剤を供給するための還元剤供給弁１３が配置される。
【００３３】
排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１４を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１４内には電子制御式ＥＧＲ制御弁１５が配置される。また、ＥＧＲ通路１４周りにはＥＧＲ通路１４内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置（ＥＧＲクーラ）１６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ＥＧＲクーラ１６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３は燃料供給管１７を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール１８に連結される。このコモンレール１８内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１９から燃料が供給され、コモンレール１８内に供給された燃料は各燃料供給管１７を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００３４】
電子制御ユニット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及び出力ポート３６を具備する。ＮＯｘ吸蔵触媒１１にはＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度を検出するための温度センサ２０が取付けられ、この温度センサ２０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１５°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３、スロットル弁９駆動用ステップモータ、還元剤供給弁１３、ＥＧＲ制御弁１５、及び燃料ポンプ１９に接続される。
【００３５】
図１に示すＮＯｘ吸蔵触媒１１はモノリス触媒からなり、このＮＯｘ吸蔵触媒１１の基体上には例えばアルミナからなる触媒担体が担持されている。図２（Ａ）から（Ｃ）はこの触媒担体４５の表面部分の断面を図解的に示している。図２（Ａ）から（Ｃ）に示されるように触媒担体４５の表面上には貴金属触媒４６が分散して担持されており、更に触媒担体４５の表面上にはＮＯｘ吸収剤４７の層が形成されている。
【００３６】
本発明の実施形態では、貴金属触媒４６としては例えば白金Ｐｔが用いられており、ＮＯｘ吸収剤４７を構成する成分としては例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、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が用いられている。
【００３７】
機関吸気通路、燃焼室２及びＮＯｘ吸蔵触媒１１上流の排気通路内に供給された空気及び燃料（炭化水素）の比を排気ガスの空燃比と称するとＮＯｘ吸収剤４７は、貴金属触媒４６が活性化していれば、すなわちＮＯｘ吸蔵触媒１１が活性化していれば排気ガスの空燃比がリーンの時にはＮＯｘを高温吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると高温吸蔵したＮＯｘを放出するＮＯｘの吸放出作用を行う。なお、ＮＯｘ吸蔵触媒１１上流の排気通路内に燃料（炭化水素）あるいは空気が供給されない場合には排気ガスの空燃比は燃焼室２内における混合気の空燃比に一致し、したがってこの場合にはＮＯｘ吸収剤４７は燃焼室２内における混合気の空燃比がリーンの時にはＮＯｘを高温吸蔵し、燃焼室２内における混合気中の酸素濃度が低下すると高温吸蔵したＮＯｘを放出することになる。
【００３８】
すなわち、ＮＯｘ吸収剤４７を構成する成分としてバリウムＢａを用いた場合を例にとって説明すると、排気ガスの空燃比がリーンの時、すなわち排気ガス中の酸素濃度が高い時には貴金属触媒４６が活性化していれば排気ガス中に含まれるＮＯは図２（Ａ）に示されるように貴金属触媒４６上において酸化されてＮＯ2となり、次いでＮＯｘ吸収剤４７内に高温吸蔵されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオンＮＯ3-の形でＮＯｘ吸収剤４７内に拡散する。このようにしてＮＯｘがＮＯｘ吸収剤４７内に高温吸蔵される。すなわち、このような硝酸イオンＮＯ3-の形での吸蔵を高温吸蔵と称する。排気ガス中の酸素濃度が高い限り貴金属触媒４６の表面でＮＯ2が生成され、ＮＯｘ吸収剤４７の高温吸蔵能力が飽和しない限りＮＯ2がＮＯｘ吸収剤４７内に高温吸蔵されて硝酸イオンＮＯ3-が生成される。
【００３９】
これに対し、燃焼室２内における空燃比をリッチあるいは理論空燃比にすることによって、または還元剤供給弁１３から還元剤を供給することによって排気ガスの空燃比をリッチあるいは理論空燃比にすると排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向に進み、斯くしてＮＯｘ吸収剤４７内の硝酸イオンＮＯ3-がＮＯ2またはＮＯ等の形でＮＯｘ吸収剤４７から放出される。そしてこの場合、排気ガス中に還元剤（未燃ＨＣ，ＣＯ等）が存在する状態になっているため、放出されたＮＯｘは次いで排気ガス中に含まれる還元剤（未燃ＨＣ，ＣＯ等）によって還元される。
【００４０】
さて、排気ガス中の窒素酸化物ＮＯｘは一酸化窒素ＮＯの形ではＮＯｘ吸収剤４７に高温吸蔵されず、二酸化窒素ＮＯ2の形にならなければＮＯｘ吸収剤４７に高温吸蔵されない。すなわち、排気ガス中に含まれる一酸化窒素ＮＯは二酸化窒素ＮＯ2にならないと、すなわち酸化されないとＮＯｘ吸収剤４７に高温吸蔵されない。貴金属触媒４６、すなわち例えば白金Ｐｔは本来的に低温での活性を有しているが、ＮＯｘ吸収剤４７の塩基性はかなり強く、そのために貴金属触媒４６の低温での活性、すなわち酸化性が弱められてしまう。その結果、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが低下すると、一酸化窒素ＮＯを二酸化窒素ＮＯ2に酸化する作用が弱まってしまう。このため、一酸化窒素ＮＯを酸化するには貴金属触媒４６の温度が高く活性化していること、すなわちＮＯｘ吸蔵触媒１１が活性化していることが必要であり、したがってこれまでＮＯｘを浄化するためには貴金属触媒４６が活性化していること、すなわちＮＯｘ吸蔵触媒１１が活性化していることが必要であると考えられてきた。
【００４１】
ところがこのＮＯｘ吸蔵触媒１１について本発明者が研究を重ねた結果、排気ガス中に含まれる一酸化窒素ＮＯは貴金属触媒４６が活性化しないと、すなわちＮＯｘ吸蔵触媒１１が活性化しないとＮＯｘ吸収剤４７に吸蔵されないが排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2はＮＯｘ吸蔵触媒１１が活性化しなくても図２（Ｂ）に示されるように亜硝酸ＮＯ2-の形でＮＯｘ吸収剤４７に低温吸蔵されることが判明したのである。なお、本明細書ではこのような亜硝酸ＮＯ2-の形での吸蔵を上述の高温吸蔵と区別して低温吸蔵と称する。また、高温吸蔵と低温吸蔵とを特に区別する必要の無い場合にはこれらをまとめて単に吸蔵という。
【００４２】
このようにＮＯｘ吸蔵触媒１１が活性化していなくても二酸化窒素ＮＯ2が低温吸蔵されるので、本発明の実施形態では、例えばリーン空燃比のもとで燃焼が行われている場合等、流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合において、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が活性化されていない状態で排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2をＮＯｘ吸収剤に低温吸蔵させるようにしている。すなわち、図１に示されるような圧縮着火式内燃機関では、通常運転時の排気ガス空燃比はリーンである。そして例えば、機関の冷間始動後しばらくの間は、ＮＯｘ吸蔵触媒１１は活性化していない状態にある。このため、例えば、このような機関始動後しばらくの間等には、ＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ吸収剤４７が排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2を低温吸蔵する。
【００４３】
ところで、図２（Ｂ）で示されたようなＮＯｘ吸蔵触媒１１が活性化していない状態から図２（Ａ）で示されたようなＮＯｘ吸蔵触媒１１が活性化している状態への移行は、実際にはＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣの上昇に伴って徐々に起こる。そして、これら二つの状態の間には図２（Ｃ）で示されるような中間的な状態（以下、「中間状態」と称す）が存在する。
【００４４】
この中間状態においては、図２（Ｃ）に示されているように二酸化窒素ＮＯ2が貴金属触媒４６上で排気ガス中の炭化水素ＨＣと反応して一酸化窒素ＮＯに還元される反応が起こる。すなわち、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が完全に活性化し貴金属触媒４６の酸化性が充分である時に炭化水素ＨＣが存在する場合には、二酸化窒素ＮＯ2は貴金属触媒４６上で排気ガス中の炭化水素ＨＣと反応して窒素Ｎ2に還元される（換言すれば、炭化水素ＨＣが二酸化窒素ＮＯ2の酸素によって酸化される）が、上記中間状態ではＮＯｘ吸蔵触媒１１は活性化の過程にあり貴金属触媒４６の酸化性が不充分であるため二酸化窒素ＮＯ2は一酸化窒素ＮＯまでにしか還元されないのである。
【００４５】
そして、このように中間状態では排気ガス中の二酸化窒素ＮＯ2が一酸化窒素ＮＯに還元されるので、排気ガス中の二酸化窒素ＮＯ2の割合が減り、一酸化窒素ＮＯの割合が増えることになる。中間状態において二酸化窒素ＮＯ2はＮＯｘ吸収剤４７に低温吸蔵され得るのであるが、上述したように排気ガス中の二酸化窒素ＮＯ2の割合が減り、一酸化窒素ＮＯの割合が増えるので、結果としてこの中間状態におけるＮＯｘ浄化能力、例えばＮＯｘ吸蔵速度は低下すると考えられる。
【００４６】
なお、更に詳細には、図２（Ａ）から（Ｃ）を参照して説明した上記ＮＯｘ吸蔵触媒１１における各反応が、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の活性状態の変化、すなわち温度変化に伴ってそれぞれの割合を変化させながら起きることになる。換言すれば、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣに応じてＮＯｘ吸蔵触媒１１の活性状態が定まり、その活性状態に応じて上記の各反応が割合を変えて起きることになる。つまり、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが次第に上昇する場合を例にとると、初めのうちはＮＯｘ吸蔵触媒１１が低温であるため図２（Ｂ）を参照して説明したＮＯｘ吸蔵触媒１１が活性化されていない場合の反応（すなわち二酸化窒素ＮＯ2の低温吸蔵）の割合が大きいが、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが上昇してくると次第に図２（Ｃ）を参照して説明した中間状態での反応（すなわち二酸化窒素ＮＯ2の一酸化窒素ＮＯへの還元反応等）の割合が増加してくる。更に温度ＴＣが上昇すると、上記中間状態での反応の割合が低下し図２（Ａ）を参照して説明したＮＯｘ吸蔵触媒１１が活性化されている場合の反応（すなわち窒素酸化物ＮＯｘの高温吸蔵）の割合が大きくなる。
【００４７】
そして、以上のようなＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度変化とＮＯｘ吸蔵触媒１１の活性状態（すなわち活性状態に応じた上記の各反応）との関係から、ＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ浄化能力ＮｃとＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣとの関係は図３に示すようになると考えられる。図中のＴｍ、Ｔａ、Ｔｋはそれぞれ、上述したＮＯｘ吸蔵触媒１１が活性化されていない場合の反応、中間状態である場合の反応、活性化されている場合の反応の各反応の割合が多い活性状態に対応するＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣの例を表している。
【００４８】
以下、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが温度Ｔｍから温度Ｔｋまで徐々に上昇していく場合を例にとって図３について説明する。ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが温度Ｔｍである場合にはＮＯｘ吸蔵触媒１１が活性化されていない状態にあるので、この場合のＮＯｘ浄化能力Ｎｃは殆どが二酸化窒素ＮＯ2の低温吸蔵に基づくものである。そのため、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが温度Ｔｍから上昇していくとＮＯｘ浄化能力Ｎｃは次第に低下する。すなわち、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが温度Ｔｍから上昇していくと、上述した中間状態における二酸化窒素ＮＯ2から一酸化窒素ＮＯへの還元反応が徐々に多くなるため低温吸蔵できる二酸化窒素ＮＯ2が減少する。その結果としてＮＯｘ浄化能力Ｎｃが次第に低下するのである。
【００４９】
一方、更にＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが上昇して温度Ｔａに近づいてくると、ＮＯｘ吸蔵触媒が徐々に活性化し始めてＮＯｘの高温吸蔵が可能になってくる。そしてＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが温度Ｔａを超えると低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力Ｎｃの低下度合を高温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力Ｎｃの上昇度合が上回り、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度上昇に伴って全体のＮＯｘ浄化能力Ｎｃが上昇するようになる。つまり、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが温度Ｔａとなった時にＮＯｘ浄化能力Ｎｃが極小値をとる。
【００５０】
ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが温度Ｔａを超えると、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣの上昇に伴って一酸化窒素ＮＯを酸化して二酸化窒素ＮＯ2とする酸化反応が活発化し、その結果として次第に多くのＮＯｘが高温吸蔵されるようになってＮＯｘ浄化能力Ｎｃは上昇していく。そして、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが温度ＴｋとなるころにはＮＯｘ吸蔵触媒１１が完全に活性化され、この場合のＮＯｘ浄化能力Ｎｃの殆どが窒素酸化物ＮＯｘの高温吸蔵に基づくものとなる。
【００５１】
ところで、図３に示されるようなＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ浄化能力ＮｃとＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣとの関係を把握することは、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣを制御して排気ガス中のＮＯｘを浄化する際に重要である。すなわち、ＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ浄化能力ＮｃとＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣとの関係を正確に把握していればＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣを制御することで排気ガス中のＮＯｘを効率的且つ充分に除去することが可能になる。
【００５２】
一方、上述したように、ＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ浄化能力ＮｃとＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣとの関係は、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が各温度ＴＣの場合においてＮＯｘ吸蔵触媒１１において生じる各反応（すなわち、図２（Ａ）から（Ｃ）を参照して説明した各反応）のバランスによって決定される。したがって、このＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ浄化能力ＮｃとＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣとの関係は、ＮＯｘ吸蔵触媒１１における上記各反応に影響を与える要因、すなわち例えばＮＯｘ吸蔵触媒１１の触媒状態によっても影響を受ける。ここで、上記触媒状態の例としては、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合や硫黄被毒の度合が挙げられる。
【００５３】
すなわち、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化すると、貴金属触媒４６がシンタリングしてその表面積が低下する等して酸化性能の低下が生じる。そのため、上述した中間状態における二酸化窒素ＮＯ2から一酸化窒素ＮＯへの還元反応が抑制されると共に、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が活性化されている状態における一酸化窒素ＮＯから二酸化窒素ＮＯ2への酸化反応が抑制される。その結果、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化している場合、ＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ浄化能力ＮｃとＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣとの関係は図４に示したようになる。
【００５４】
すなわち、図４において、実線が、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化している場合のＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ浄化能力ＮｃとＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣとの関係を表しており、点線が、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化していない場合のＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ浄化能力ＮｃとＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣとの関係を表している。つまり、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化している場合は劣化していない場合に比べ、低温側でのＮＯｘ浄化能力Ｎｃが上昇し高温側でのＮＯｘ浄化能力Ｎｃが低下する。また、その結果として、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化している場合にＮＯｘ浄化能力Ｎｃが極小となる温度Ｔｂは、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化していない場合（温度Ｔａ）に比べ高くなっている。そしてこのような傾向は、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合が高い程大きくなる。
【００５５】
なお、ここで、低温側においてＮＯｘ浄化能力Ｎｃが上昇するのは、上記中間状態における二酸化窒素ＮＯ2から一酸化窒素ＮＯへの還元反応が抑制されることにより、低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力の低下が抑制されるためである。
【００５６】
また、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化は、例えばＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度が高い程、または、触媒種によって定まる上限温度以上の温度となっている時間が長い程、あるいは、流入する排気ガスの酸素濃度が高い程、その進行が速くなることが判明している。したがって、このことを利用してＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化の度合を推定することができる。すなわち、例えば、新品のＮＯｘ吸蔵触媒１１を取り付けた時からのＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度履歴に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合を推定することができる。
【００５７】
一方、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の硫黄被毒は、排気ガス中の硫黄酸化物ＳＯｘが窒素酸化物ＮＯｘを高温吸蔵するのと同じメカニズムでＮＯｘ吸収剤４７に吸蔵され、ＮＯｘ吸収剤４７内に硫酸塩、例えば硫酸バリウムＢａＳＯ4を生成することによって生じる。このような硫酸塩は塩基度が低いため、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒されるとＮＯｘ吸収剤４７上の塩基点が減少し二酸化窒素ＮＯ2の低温吸蔵が起こり難くなる。また、上記のように硫酸塩は窒素酸化物ＮＯｘを高温吸蔵するのと同じメカニズムで硫黄酸化物ＳＯｘを吸蔵することによって生じるため、ＮＯｘ吸収剤４７内に硫酸塩が増える分だけ高温吸蔵できるＮＯｘ量が減少してしまう。そのため、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒されると窒素酸化物ＮＯｘの高温吸蔵も起こり難くなる。以上のようなことから、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒された場合、ＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ浄化能力ＮｃとＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣとの関係は図５に示したようになる。
【００５８】
すなわち、図５において、実線が、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒されている場合のＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ浄化能力ＮｃとＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣとの関係を表しており、点線が、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒されていない場合のＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ浄化能力ＮｃとＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣとの関係を表している。つまり、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒されている場合は硫黄被毒されていない場合に比べて、全温度域でＮＯｘ浄化能力Ｎｃが低下する。但し、その影響は低温側で大きく、その結果としてＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒されている場合にＮＯｘ浄化能力Ｎｃが極小となる温度Ｔｓは、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒されていない場合（温度Ｔａ）に比べ低くなっている。そしてこのような傾向は、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の硫黄被毒の度合が高い程大きくなる。
【００５９】
なお、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の硫黄被毒の度合は、例えば前回の硫黄被毒解消制御実施後の燃料消費量から推定することができる。すなわち、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の硫黄被毒は、ＮＯｘ吸蔵触媒１１を６００℃程度に昇温すると共にＮＯｘ吸蔵触媒１１に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチにすると、硫黄酸化物ＳＯｘがＮＯｘ吸収剤４７から放出されて解消されることがわかっている。したがって、上記のようなＮＯｘ吸蔵触媒を備えた排気浄化装置では通常、ＮＯｘ吸蔵触媒１１を６００℃程度に昇温すると共にＮＯｘ吸蔵触媒１１に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチにする硫黄被毒解消制御が定期的に実施される。このような硫黄被毒解消制御が実施されれば硫黄被毒は基本的には解消されるので、燃料の硫黄含有量を予め求めておけば、硫黄被毒解消制御実施後の燃料消費量から現在の硫黄被毒の度合を推定することができる。更に、オイルの硫黄含有量も求めておきオイル消費量も考慮して硫黄被毒の度合を求めるようにしてもよい。
【００６０】
あるいは、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の下流側に排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサを設けておき、ＮＯｘセンサの出力値に基づいて硫黄被毒の度合を推定するようにしてもよい。すなわち、この場合には例えば、硫黄被毒されていない時の基準出力を予め求めておき、その基準出力と実際のＮＯｘセンサ出力値とを比較して硫黄被毒の度合を推定するようにする。
【００６１】
以上、説明したように、ＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ浄化能力ＮｃはＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣ（すなわち、活性状態）の他、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合や硫黄被毒の度合等の触媒状態にも影響を受ける。そこで本発明の実施形態では、上記触媒状態を考慮して、すなわち上述したような上記触媒状態のＮＯｘ浄化能力Ｎｃへの影響を考慮して排気ガスの浄化を行うようにしている。
【００６２】
すなわち、例えば本発明の一実施形態においては、機関の始動から所定時間ｔｓ経過後にＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが所定の目標温度Ｔｏ未満であればＮＯｘ吸蔵触媒１１の活性化を目的としてＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣを上記目標温度Ｔｏまで上昇させる昇温制御を実施するようにしている排気浄化装置において、推定されたＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合が高い程、始動からＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが上記目標温度Ｔｏになるまでの時間が長くなるようにされている。より具体的には例えば、上記所定時間ｔｓを長くしたり、昇温のペースを遅く（単位時間当たりの温度上昇を小さく）したりする。また、例えば上記昇温制御において上記の最終的な目標温度Ｔｏまでの間に段階的にターゲット温度を設定し各ターゲット温度に維持する時間ｔｉを定めることで昇温のペースを決定している場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合が高い程、各ターゲット温度における上記維持時間ｔｉを長くするようにする。
【００６３】
このようにすると、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化された場合にはＮＯｘ吸蔵触媒１１の昇温が遅くなりＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣの低い状態が長くされる。そして上述したようにＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化された場合には低温側でのＮＯｘ浄化能力Ｎｃが上昇するので、上記のようにしてＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣの低い状態を長くすることで、より効率的なＮＯｘの除去が可能となる。
【００６４】
なお、始動からＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが上記目標温度Ｔｏになるまでの時間をどの程度長くするか（より具体的には、例えば上記所定時間ｔｓをどの程度長くするか、あるいは昇温ペースをどの程度遅くするか等）については、事前にマップを作成しておき、そのマップに基づいて求めるようにする。すなわち、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合と低温側でのＮＯｘ浄化能力Ｎｃの上昇との関係を事前に求め、それに基づいてＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合に対応して必要な制御パラメータ（例えば、上記所定時間ｔｓ等）の適切な値が求められるマップを作成しておき、そのマップに基づいて求めるようにする。なお、このマップには、複数の劣化度合に対応して複数の値が規定されていてもよいし、劣化している場合と劣化していない場合の二つの値のみが規定されていてもよい。
【００６５】
また、本発明の別の実施形態においては、機関の始動から所定時間ｔｓ経過後にＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが所定の目標温度Ｔｏ未満であればＮＯｘ吸蔵触媒１１の活性化を目的としてＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣを上記目標温度Ｔｏまで上昇させる昇温制御を実施するようにしている排気浄化装置において、推定されたＮＯｘ吸蔵触媒１１の硫黄被毒の度合が高い程、始動からＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが上記目標温度Ｔｏになるまでの時間が短くなるようにされている。より具体的には例えば、上記所定時間ｔｓを短くしたり、昇温のペースを速く（単位時間当たりの温度上昇を大きく）したりする。また、例えば上記昇温制御において上記の最終的な目標温度Ｔｏまでの間に段階的にターゲット温度を設定し各ターゲット温度に維持する時間ｔｉを定めることで昇温のペースを決定している場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の硫黄被毒の度合が高い程、各ターゲット温度における上記維持時間ｔｉを短くするようにする。
【００６６】
このようにすると、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒された場合にはＮＯｘ吸蔵触媒１１の昇温が速くなりＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣの低い状態が短くされる。そして上述したようにＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒された場合には低温側でのＮＯｘ浄化能力Ｎｃが特に低下するので、上記のようにしてＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣの低い状態を短くすることで、充分なＮＯｘの除去の実現を図ることができる。
【００６７】
なお、始動からＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが上記目標温度Ｔｏになるまでの時間をどの程度短くするか（より具体的には、例えば上記所定時間ｔｓをどの程度短くするか、あるいは昇温ペースをどの程度速くするか等）については、上述した劣化度合の場合と同様にして事前にＮＯｘ吸蔵触媒１１の硫黄被毒の度合と必要な制御パラメータ（例えば、上記所定時間ｔｓ等）の適切な値とを対応させたマップを作成しておき、そのマップに基づいて求めるようにする。
【００６８】
また、ここでの昇温制御は、例えば、以下のように燃料噴射パターンを制御することによって実施できる。すなわち、図６は図１に示した内燃機関で実施し得る燃料噴射パターンのうちの四つの例について示した概略図であるが、通常時には主燃料ｑｍは図６において（Ｉ）で示されるように圧縮上死点付近で噴射される。これに対し、昇温制御が開始されると、例えば図６の（ＩＩ）に示されるような燃料噴射パターンとされる。つまり、主燃料ｑｍの噴射時期が圧縮上死点以後まで遅角せしめられる。このように主燃料ｑｍの噴射時期を圧縮上死点以後まで遅角させると後燃え期間が長くなり、斯くして排気ガス温が上昇する。排気ガス温が高くなるとそれに伴ってＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが上昇する。
【００６９】
また、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣを上昇させるために図６の（III）に示されるように主燃料ｑｍに加え、吸気上死点付近において補助燃料ｑｖを噴射することもできる。このように補助燃料ｑｖを追加的に噴射すると補助燃料ｑｖ分だけ燃焼せしめられる燃料が増えるために排気ガス温が上昇し、斯くしてＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが上昇する。
【００７０】
一方、このように吸気上死点付近において補助燃料ｑｖを噴射すると圧縮行程中に圧縮熱によってこの補助燃料ｑｖからアルデヒド、ケトン、パーオキサイド、一酸化炭素等の中間生成物が生成され、これら中間生成物によって主燃料ｑｍの反応が加速される。したがってこの場合には図６の（III）に示されるように主燃料ｑｍの噴射時期を大巾に遅らせても失火を生ずることなく良好な燃焼が得られる。すなわち、このように主燃料ｑｍの噴射時期を大巾に遅らせることができるので排気ガス温はかなり高くなり、斯くしてＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣをすみやかに上昇させることができる。
【００７１】
また、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣを上昇させるために図６の（IV）に示されるように主燃料ｑｍに加え、膨張行程中または排気行程中に補助燃料ｑｐを噴射することもできる。すなわち、この場合、大部分の補助燃料ｑｐは燃焼することなく未燃ＨＣの形で排気通路内に排出される。この未燃ＨＣはＮＯｘ吸蔵触媒１１上において過剰酸素により酸化され、この時発生する酸化反応熱によってＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが上昇せしめられる。
【００７２】
そして、以上のような燃料噴射パターンにおいて、主噴射ｑｍの遅角量、補助燃料ｑｖ及びｑｐの噴射時期及び噴射量等を調節することによってＮＯｘ吸蔵触媒１１の昇温のペースを制御することができる。
【００７３】
本発明の更に他の実施形態においては、機関の冷間始動後等において、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが上昇して所定温度Ｔｄになった時にＮＯｘ吸蔵触媒１１の活性化を目的としてＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣを所定の目標温度Ｔｏまで昇温する昇温制御を実施するようにしている排気浄化装置において、推定されたＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合が高い程、上記所定温度Ｔｄが高く設定されるようになっている。
【００７４】
このようにすると、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化された場合にはＮＯｘ吸蔵触媒１１がその温度ＴＣの低い状態に長く維持されることになる。そして上述したようにＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化された場合には低温側でのＮＯｘ浄化能力Ｎｃが上昇するので、上記のようにしてＮＯｘ吸蔵触媒１１をその温度ＴＣの低い状態に長く維持することで、より効率的なＮＯｘの除去が可能となる。
【００７５】
更に、この場合において、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合がＮＯｘ浄化能力Ｎｃへ与える影響を考慮して昇温制御の開始温度（すなわち上記所定温度Ｔｄ）と終了温度（すなわち上記目標温度Ｔｏ）を設定することで、ＮＯｘ浄化能力Ｎｃが不足する時間を効率的に短縮することができる。これについて図７を参照しつつ説明する。すなわち図７においては、実線が、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化している場合のＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ浄化能力ＮｃとＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣとの関係を表し、点線が、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化していない場合のＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ浄化能力ＮｃとＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣとの関係を表していて、Ｎｒが必要なＮＯｘ浄化能力を表している。図７で示された例において、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化していない場合には、昇温制御はＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが温度Ｔ1になった時に開始され、温度Ｔ2になった時に終了せしめられる。そして、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化している場合には、昇温制御はＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが温度Ｔ3になった時に開始され、温度Ｔ4になった時に終了せしめられる。
【００７６】
このようにＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合がＮＯｘ浄化能力Ｎｃへ与える影響を考慮して昇温制御の開始温度（すなわち上記所定温度Ｔｄ）と終了温度（すなわち上記目標温度Ｔｏ）を設定することで、昇温制御が劣化度合に応じた適切な温度範囲に対して実施されるようになり、ＮＯｘ浄化能力Ｎｃが必要ＮＯｘ浄化能力Ｎｒ以下になる時間を効率的に短縮することができる。すなわち、例えばＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化している場合にも昇温制御がＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが温度Ｔ1になった時に開始され、温度Ｔ2になった時に終了せしめられたとすると、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが機関の通常運転によって温度Ｔ2から温度Ｔ4に上昇するまでＮＯｘ浄化能力Ｎｃが不足している状態が続いてしまう。
【００７７】
なお、上述したようなＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合に応じた昇温制御の開始温度及び終了温度の設定を行うためには、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合とそれに対応する適切な昇温制御の開始温度及び終了温度との関係を事前に求め、マップ化しておくとよい。
【００７８】
更に、本発明の他の実施形態においては、機関の冷間始動後等において、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが上昇して所定温度Ｔｄになった時にＮＯｘ吸蔵触媒１１の活性化を目的としてＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣを所定の目標温度Ｔｏまで昇温する昇温制御を実施するようにしている排気浄化装置において、推定されたＮＯｘ吸蔵触媒１１の硫黄被毒の度合が高い程、上記所定温度Ｔｄが低く設定されるようになっている。
【００７９】
このようにすると、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒された場合には昇温制御がＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣのより低い時から開始されるようになり、結果としてＮＯｘ吸蔵触媒の温度ＴＣの低い状態が短くされる。そして上述したようにＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒された場合には低温側でのＮＯｘ浄化能力Ｎｃが特に低下するので、上記のようにして昇温制御をＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣのより低い時から開始するようにすることで、充分なＮＯｘの除去の実現を図ることができる。
【００８０】
そして、この場合においても、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の硫黄被毒度合がＮＯｘ浄化能力Ｎｃへ与える影響を考慮して昇温制御の開始温度（すなわち上記所定温度Ｔｄ）と終了温度（すなわち上記目標温度Ｔｏ）を設定することで、ＮＯｘ浄化能力Ｎｃが不足する時間を効率的に短縮することができる。これについて図８を参照しつつ説明する。すなわち図８においては、実線が、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒している場合のＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ浄化能力ＮｃとＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣとの関係を表し、点線が、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒されていない場合のＮＯｘ吸蔵触媒１１のＮＯｘ浄化能力ＮｃとＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣとの関係を表していて、Ｎｒが必要なＮＯｘ浄化能力を表している。図８で示された例において、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒されていない場合には、昇温制御はＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが温度Ｔ1になった時に開始され、温度Ｔ2になった時に終了せしめられる。そして、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒されている場合には、昇温制御はＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが温度Ｔ5以下である時は常に実施され、温度Ｔ5になった時に終了せしめられる。
【００８１】
このようにＮＯｘ吸蔵触媒１１の硫黄被毒度合がＮＯｘ浄化能力Ｎｃへ与える影響を考慮して昇温制御の開始温度（すなわち上記所定温度Ｔｄ）と終了温度（すなわち上記目標温度Ｔｏ）を設定することで、昇温制御が硫黄被毒度合に応じた適切な温度範囲に対して実施されるようになり、ＮＯｘ浄化能力Ｎｃが必要ＮＯｘ浄化能力Ｎｒ以下になる時間を効率的に短縮することができる。すなわち、例えばＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒されている場合にも昇温制御がＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが温度Ｔ1になった時に開始され、温度Ｔ2になった時に終了せしめられるとすると、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが機関の通常運転によって温度Ｔ1に上昇するまでの間及び温度Ｔ2から温度Ｔ5に上昇するまでの間はＮＯｘ浄化能力Ｎｃが不足している状態が続いてしまう。
【００８２】
なお、上述したようなＮＯｘ吸蔵触媒１１の硫黄被毒度合に応じた昇温制御の開始温度及び終了温度の設定を行うためには、劣化度合に関する場合と同様、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の硫黄被毒度合とそれに対応する適切な昇温制御の開始温度及び終了温度との関係を事前に求め、マップ化しておくとよい。
【００８３】
また、本発明の更に別の実施形態においては、機関の始動後等において、推定されたＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合に応じてＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣを低く維持するための低温維持制御が実施されるようになっている。すなわち、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合が高い場合（例えば予め定めた基準の劣化度合より高い場合）に低温維持制御が行われる。また、この場合に劣化度合が高い程、低温維持制御の時間を長くする、あるいは維持する温度を低くするようにしてもよい。この時、制御パラメータ（例えば、低温維持制御の時間等）の具体的な値は、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合と低温側でのＮＯｘ浄化能力Ｎｃの上昇との関係に基づいて事前にＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合と必要な制御パラメータの適切な値とを対応させたマップを作成しておき、それに基づいて求めるようにすることができる。なお、ここでの低温維持制御は、例えば、燃料噴射時期を進角すること、ＥＧＲ量を減少すること、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の上流に空気を導入することの少なくとも何れか一つを実施することで実現することができる。
【００８４】
このような実施形態によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化している場合にＮＯｘ吸蔵触媒１１がその温度ＴＣの低い状態に長く維持される。そして上述したようにＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化された場合には低温側でのＮＯｘ浄化能力Ｎｃが上昇するので、上記のようにしてＮＯｘ吸蔵触媒１１をその温度ＴＣの低い状態に長く維持することで、より効率的なＮＯｘの除去が可能となる。
【００８５】
更に、本発明の他の実施形態においては、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが所定温度Ｔｆ未満である時には、リーン空燃比のもとで燃焼を行った際に発生する一酸化窒素ＮＯに対する二酸化窒素ＮＯ2の割合を、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが所定温度Ｔｆ以上である時の同一の機関運転状態、すなわち同一回転数、同一トルクの場合に比べて増大させるようにしている排気浄化装置において、推定されたＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合が高い程、上記所定温度Ｔｆが高く設定されるようになっている。
【００８６】
上述したように排気ガス中に含まれる二酸化窒素ＮＯ2はＮＯｘ吸蔵触媒１１が活性化しなくてもＮＯｘ吸収剤４７に低温吸蔵されるが、排気ガス中に含まれる一酸化窒素ＮＯはＮＯｘ吸蔵触媒１１が活性化して二酸化窒素ＮＯ2に酸化されないとＮＯｘ吸収剤４７に高温吸蔵されない。このため、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が活性化していない、または低活性であるＮＯｘ吸蔵触媒１１の低温時には、排気ガス中の一酸化窒素ＮＯの量を減らし、排気ガス中の二酸化窒素ＮＯ2の量を増大することが好ましい。そこで、上記所定温度Ｔｆを例えば、ＮＯｘ吸収剤４７に単位時間当たりに低温吸蔵される二酸化窒素ＮＯ2の量と単位時間当たりに高温吸蔵される窒素酸化物ＮＯｘの量とが等しくなる温度に設定すれば、二酸化窒素ＮＯ2の低温吸蔵がより期待できる温度域で排気ガス中の二酸化窒素ＮＯ2の量を増大することになり、ＮＯｘ浄化率の向上を図ることができる。
【００８７】
そして、上述したように低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力ＮｃはＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化された場合に結果的に増加するので、上記のようにＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合が高い程、上記所定温度Ｔｆを高くし、低温吸蔵に期待する温度範囲を広げることで、より効率的なＮＯｘの除去が可能となる。
【００８８】
また、本発明の他の実施形態においては、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが所定温度Ｔｆ未満である時には、リーン空燃比のもとで燃焼を行った際に発生する一酸化窒素ＮＯに対する二酸化窒素ＮＯ2の割合を、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の温度ＴＣが所定温度Ｔｆ以上である時の同一の機関運転状態、すなわち同一回転数、同一トルクの場合に比べて増大させるようにしている排気浄化装置において、推定されたＮＯｘ吸蔵触媒１１の硫黄被毒の度合が高い程、上記所定温度Ｔｆが低く設定されるようになっている。
【００８９】
上述したように低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力ＮｃはＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒された場合に大きな影響を受ける。つまり、ＮＯｘ吸蔵触媒１１が硫黄被毒されると低温吸蔵に基づくＮＯｘ浄化能力Ｎｃは極めて低くなってしまう。そのため、上記のようにＮＯｘ吸蔵触媒１１の硫黄被毒の度合が高い程、上記所定温度Ｔｆを低くし、低温吸蔵に期待する温度範囲を縮小することで、充分なＮＯｘの除去の実現を図ることができる。
【００９０】
なお、上記のＮＯ2の割合（＝ＮＯ2の量／ＮＯの量）は、緩慢な燃焼を行わせると増大することが判明しており、例えば燃料噴射時期を遅角するか、ＥＧＲガス量を増大するか、パイロット噴射を行うか、または予混合気燃焼を行うかの少なくとも何れか一つを行うと燃焼が緩慢となる。そこで本発明による実施形態のうち上記のような排気ガス中の二酸化窒素ＮＯ2量の増大を図るものでは、二酸化窒素ＮＯ2量の増大の必要がある時に上記の燃焼を緩慢にする方法の少なくとも何れか一つを実施して緩慢な燃焼を行わせるようにしている。
【００９１】
なお、以上の説明では、昇温制御は燃料噴射パターンを制御することによって行われたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば電気ヒータを用いる等、他の手段によってＮＯｘ吸蔵触媒１１を昇温するようにしてもよい。
【００９２】
また、以上の説明では理解を容易にするためにＮＯｘ吸蔵触媒１１の劣化度合に応じて行われる制御とＮＯｘ吸蔵触媒１１の硫黄被毒度合に応じて行われる制御とを別々に説明したが、これら両方の度合を考慮して実施する制御を決定するようにしてもよい。この場合、例えばＮＯｘ吸蔵触媒１１が劣化し且つ硫黄被毒されていると、低温側でのＮＯｘ浄化能力Ｎｃは劣化度合に応じた分だけ上昇し、硫黄被毒度合に応じた分だけ低下するものとして実施する制御が決定される。したがって、上述した機関の冷間始動後に昇温制御を開始するまでの所定時間ｔｓを例にとると、劣化度合に応じた分だけ長くされた後、硫黄被毒度合に応じた分だけ短くされて実際の制御に用いられる最終的な所定時間ｔｓが決定される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】図１は、本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。
【図２】図２は、ＮＯｘ吸蔵触媒の担体表面部分の断面を図解的に示す図である。
【図３】図３は、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ浄化能力ＮｃとＮＯｘ吸蔵触媒の温度ＴＣとの関係を示す図である。
【図４】図４は、図３と同様の図であり、ＮＯｘ吸蔵触媒が劣化している場合と劣化していない場合とを比較して示している。
【図５】図５は、図３と同様の図であり、ＮＯｘ吸蔵触媒が硫黄被毒されている場合と硫黄被毒されていない場合とを比較して示している。
【図６】図６は、種々の燃料噴射パターンを示す図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態において、ＮＯｘ吸蔵触媒の昇温制御の開始温度と終了温度を決定する方法を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明の他の実施形態において、ＮＯｘ吸蔵触媒の昇温制御の開始温度と終了温度を決定する方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９４】
３…燃料噴射弁
４…吸気マニホルド
５…排気マニホルド
７…排気ターボチャージャ
１１…ＮＯｘ吸蔵触媒
１３…還元剤供給弁
【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】
2005127248.tif 000008
【図７】
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【図８】
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