(57)【要約】【課題】Ｓパージの際のＮＯｘ吸蔵触媒の熱劣化を防止しながら、効率良くＮＯｘの浄化を行うことができる排気浄化装置を提供する。【解決手段】ＮＯｘ吸蔵触媒（４４）の上流側の排気通路（２０）に前段酸化触媒（２８）を設けると共に、前段酸化触媒（２８）の前後の排気通路（２０）に連通し前段酸化触媒（２８）をバイパスする排気バイパス通路（３０）を設け、ＨＣ供給手段（５２）から排気中にＨＣ供給を行ってＮＯｘ吸蔵触媒（４４）のＳパージを行うときには、前段酸化触媒（２８）を経由して排気をＮＯｘ吸蔵触媒（４４）に流入させる一方、Ｓパージを行わない所定の運転状態では排気バイパス通路（３０）を介して排気をＮＯｘ吸蔵触媒（４４）に流入させる。【選択図】図１
2007154769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に設けられ、酸化雰囲気のときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、還元雰囲気のときに吸蔵していた前記ＮＯｘを放出して還元するＮＯｘ吸蔵触媒と、
前記ＮＯｘ吸蔵触媒の上流側の排気通路に設けられた前段酸化触媒と、
前記前段酸化触媒の前後の排気通路に連通し、前記前段酸化触媒をバイパスする排気バイパス通路と、
前記エンジンの排気を前記前段酸化触媒側に流通させる第１の状態と、前記排気バイパス通路側に流通させる第２の状態とに切り換え可能な排気通路切換手段と、
前記排気通路切換手段より上流側の排気中にＨＣを供給するＨＣ供給手段と、
前記ＨＣ供給手段からＨＣ供給を行って前記ＮＯｘ吸蔵触媒を昇温すると共に還元雰囲気とすることにより前記ＮＯｘ吸蔵触媒のＳパージを行い、前記Ｓパージを行うときに前記排気通路切換手段を前記第１の状態とする一方、前記Ｓパージを行わない所定の運転状態では前記排気通路切換手段を前記第２の状態とする制御手段と
を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記Ｓパージを行う際に、ＨＣ供給手段からのＨＣ供給により前記ＮＯｘ吸蔵触媒を間欠的に還元雰囲気とすると共に、前記ＮＯｘ吸蔵触媒を還元雰囲気とするのに対応して前記排気通路切換手段を間欠的に前記第１の状態に切り換えることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記ＮＯｘ吸蔵触媒の下流側の排気通路に、前記エンジンの排気中に含まれるパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを更に備え、
前記制御手段は、前記ＨＣ供給手段から排気中にＨＣを供給して前記パティキュレートフィルタの再生を行うときには、前記排気通路切換手段を前記第２の状態とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ＨＣ供給手段から排気中にＨＣを供給して前記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出還元するときには、前記排気通路切換手段を前記第２の状態とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの排気を浄化するための排気浄化装置に関し、特にＮＯｘ吸蔵触媒を備えた排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化雰囲気のときに排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を吸蔵し、還元雰囲気のときに吸蔵していた前記ＮＯｘを放出して還元するＮＯｘ吸蔵触媒をエンジンの排気通路に設け、排気中のＮＯｘを浄化するようにした排気浄化装置が知られており、例えば特許文献１などに開示されている。
【０００３】
この特許文献１に開示された排気浄化装置では、ＮＯｘ吸蔵触媒の上流側に前段酸化触媒が設けられており、この前段酸化触媒により排気中のＮＯが還元しやすいＮＯ２に転化されるようになっている。そして、エンジンの通常運転時には酸化雰囲気のもとでＮＯｘ吸蔵触媒が排気中のＮＯｘを吸蔵していくが、このように排気中のＮＯｘを吸蔵していく状態が長く継続すると、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵能力が飽和し、排気中のＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されずにそのまま大気中に放出されるおそれがある。このようなＮＯｘ吸蔵能力の飽和を防止するため、所定時間ごとに排気中にＨＣ（炭化水素）を供給して還元雰囲気とすることにより、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出還元するようにしている。このとき、ＮＯｘ吸蔵触媒の上流側の前段酸化触媒で排気中のＨＣが酸化されてＮＯｘの放出還元のためのＨＣが不足するのを防止するため、ＮＯｘの放出還元を行う際にはＨＣを供給された排気が前段酸化触媒をバイパスするようにしている。
【０００４】
ところで、燃料中やエンジンの潤滑油中にはイオウ成分が含まれており、このイオウ成分がＳＯｘ（硫黄酸化物）となってエンジンの排気と共に排出される。このＳＯｘもＮＯｘと同様のメカニズムによりＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵され、ＳＯｘの吸蔵量増大と共にＮＯｘ吸蔵能力が低下する、いわゆるイオウ被毒が生じる。
そこで、このようなイオウ被毒の回復、即ちＳパージを行うためには、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を７００℃前後に昇温すると共に、ＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気を還元雰囲気とする必要があり、ＮＯｘ吸蔵触媒を昇温して還元雰囲気とするために排気中にＨＣの供給が行われる。即ち、排気中に供給されたＨＣは、ＮＯｘ吸蔵触媒上で排気中の酸素と反応することにより、酸化反応熱でＮＯｘ吸蔵触媒を昇温すると共に排気中の酸素をなくして還元雰囲気とする。
【０００５】
ところが、ディーゼルエンジンなどのようにリーン空燃比で運転されるエンジンでは排気中の酸素濃度が比較的高いため、連続的にＨＣを排気中に供給するのでは、このようにＮＯｘ吸蔵触媒の温度をＳパージに適する温度に維持しながら還元雰囲気となるようにＨＣの供給量を制御することが困難であった。そこで、間欠的にＨＣの供給を行うことにより、ＮＯｘ吸蔵触媒をＳパージに適する温度に昇温しながら還元雰囲気とすることが知られている（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２−１８８４３２号公報
【特許文献２】特開２００３−１２９８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このように間欠的に排気中にＨＣを供給してＮＯｘ吸蔵触媒のＳパージを行った場合、間欠的なＨＣの供給によりＮＯｘ吸蔵触媒では温度が上下に周期的に変動することになる。特にＨＣの反応が多く行われるＮＯｘ吸蔵触媒内前方では、この温度変動の振幅が大きくなり、ＮＯｘ吸蔵触媒の後方に行くに従って、しだいに温度変動の振幅が小さくなっていく。
【０００７】
ＳパージをＮＯｘ吸蔵触媒内の全域にわたって行うために、ＮＯｘ吸蔵触媒内の後方側でも温度が７００℃前後となるようにＨＣを供給すると、このようにＮＯｘ吸蔵触媒内の前方側ほど温度変動の振幅が大きくなるため、ＮＯｘ吸蔵触媒内の前方側では温度変動のピーク値は７００℃を大きく超え、過昇温となってＮＯｘ吸蔵触媒が劣化してしまうという問題がある。
【０００８】
一方、このような問題を解消するために、ＮＯｘ吸蔵触媒の上流側の排気通路に前段酸化触媒を設け、この前段酸化触媒を温度変動の緩衝材とすることにより、ＮＯｘ吸蔵触媒における温度変動を低減させることが考えられる。一般的に酸化触媒はＮＯｘ吸蔵触媒に比べて耐熱性がある上、ＨＣの反応もＮＯｘ吸蔵触媒よりは鈍いため、このようにＮＯｘ吸蔵触媒の上流側に前段酸化触媒を設けても、ＳパージのＨＣ供給によって前段酸化触媒が劣化することはない。
【０００９】
しかしながら、このようにＮＯｘ吸蔵触媒の上流側に前段酸化触媒を設けると、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出還元する際に供給されたＨＣが前段酸化触媒上で反応するため、ＨＣが不足してＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘの放出及び還元が十分に行われなくなるという問題が生じる。前段酸化触媒で消費される分だけ余分にＨＣを供給すればこのような問題は解消されるが、燃費が悪化するという問題が生じる。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、Ｓパージの際のＮＯｘ吸蔵触媒の熱劣化を防止しながら、効率良くＮＯｘ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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気通路に設けられ、酸化雰囲気のときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、還元雰囲気のときに吸蔵していた前記ＮＯｘを放出して還元するＮＯｘ吸蔵触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の上流側の排気通路に設けられた前段酸化触媒と、前記前段酸化触媒の前後の排気通路に連通し、前記前段酸化触媒をバイパスする排気バイパス通路と、前記エンジンの排気を前記前段酸化触媒側に流通させる第１の状態と、前記排気バイパス通路側に流通させる第２の状態とに切り換え可能な排気通路切換手段と、前記排気通路切換手段より上流側の排気中にＨＣを供給するＨＣ供給手段と、前記ＨＣ供給手段からＨＣ供給を行って前記ＮＯｘ吸蔵触媒を昇温すると共に還元雰囲気とすることにより前記ＮＯｘ吸蔵触媒のＳパージを行い、前記Ｓパージを行うときに前記排気通路切換手段を前記第１の状態とする一方、前記Ｓパージを行わない所定の運転状態では前記排気通路切換手段を前記第２の状態とする制御手段とを備えたことを特徴とする（請求項１）。
【００１２】
このように構成された排気浄化装置によれば、前記ＨＣ供給手段からＨＣ供給を行って前記ＮＯｘ吸蔵触媒を昇温すると共に還元雰囲気とすることにより前記ＮＯｘ吸蔵触媒のＳパージを行うときに、制御手段が排気通路切換手段を第１の状態とすることにより、ＳパージのためにＨＣ供給手段からＨＣが供給された排気は、前段酸化触媒を通過した後にＮＯｘ吸蔵触媒に流入する。一方、前記Ｓパージを行わない所定の運転状態では、制御手段が前記排気通路切換手段を前記第２の状態とすることにより、排気は前段酸化触媒をバイパスしてＮＯｘ吸蔵触媒に流入する。
【００１３】
このような排気浄化装置において、前記制御手段は、前記Ｓパージを行う際に、ＨＣ供給手段からのＨＣ供給により前記ＮＯｘ吸蔵触媒を間欠的に還元雰囲気とすると共に、前記ＮＯｘ吸蔵触媒を還元雰囲気とするのに対応して前記排気通路切換手段を間欠的に前記第１の状態に切り換えることを特徴とする（請求項２）。
このように構成された排気浄化装置によれば、Ｓパージを行う際に、ＨＣ供給手段からのＨＣ供給によりＮＯｘ吸蔵触媒を間欠的に還元雰囲気とするのに対応して、制御手段が排気通路切換手段を間欠的に第１の状態とすることにより、還元雰囲気とするためにＨＣ供給手段からＨＣが供給された排気は、前段酸化触媒を通過した後にＮＯｘ吸蔵触媒に流入する。
【００１４】
また、前記排気浄化装置において、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の下流側の排気通路に、前記エンジンの排気中に含まれるパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを更に備え、前記制御手段は、前記ＨＣ供給手段から排気中にＨＣを供給して前記パティキュレートフィルタの再生を行うときには、前記排気通路切換手段を前記第２の状態とすることを特徴とする（請求項３）。
【００１５】
このように構成された排気浄化装置によれば、ＨＣ供給手段から排気中にＨＣを供給してパティキュレートフィルタの再生を行うときには、制御手段が排気通路切換手段を第２の状態とすることにより、ＨＣを供給された排気が前段酸化触媒をバイパスしてパティキュレートフィルタ上流側のＮＯｘ吸蔵触媒に流入する。
更に、前記排気浄化装置において、前記制御手段は、前記ＨＣ供給手段から排気中にＨＣを供給して前記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出還元するときには、前記排気通路切換手段を前記第２の状態とすることを特徴とする（請求項４）。
【００１６】
このように構成された排気浄化装置によれば、ＨＣ供給手段から排気中にＨＣを供給してＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出還元するときには、制御手段が排気通路切換手段を第２の状態とすることにより、ＨＣを供給された排気が前段酸化触媒をバイパスしてＮＯｘ吸蔵触媒に流入する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の排気浄化装置によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒のＳパージを行うときにＨＣ供給手段からＨＣが供給された排気は、前段酸化触媒を通過した後にＮＯｘ吸蔵触媒に流入するので、供給されたＨＣの酸化反応によって生じるＮＯｘ吸蔵触媒の温度変動を前段酸化触媒で緩衝することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒の熱劣化を防止しながらＮＯｘ吸蔵触媒のＳパージを適正に行うことができる。そして、ＮＯｘ吸蔵触媒のＳパージを行わない所定運転状態では、排気は前段酸化触媒をバイパスしてＮＯｘ吸蔵触媒に流入するので、運転状態に応じて排気中にＨＣを供給しても、排気中のＨＣが前段酸化触媒で反応して無駄に消費されることがなくなり、燃費の悪化を防止することが可能となる。
【００１８】
また、請求項２の排気浄化装置によれば、ＨＣの間欠的な供給によりＮＯｘ吸蔵触媒が還元雰囲気となるのに合わせてＮＯｘ吸蔵触媒の温度がピークに達するが、ＨＣを供給された排気がこれに対応して間欠的に前段酸化触媒を通過してからＮＯｘ吸蔵触媒に流入するので、前段酸化触媒が緩衝材となってＮＯｘ吸蔵触媒の温度変動を抑制し、熱劣化を防止することが可能となる。また、Ｓパージ実行中でもＮＯｘ吸蔵触媒を還元雰囲気とするためのＨＣ供給を行わない期間では、前段酸化触媒をバイパスして排気がＮＯｘ吸蔵触媒に供給されるので、ＮＯｘ吸蔵触媒をＳパージに必要な温度に維持するために供給されたＨＣを、前段酸化触媒で無駄に消費されることなくＮＯｘ吸蔵触媒に供給することが可能となり、燃費の悪化を防止することができる。
【００１９】
更に、請求項３の排気浄化装置によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒の下流側に排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを有する場合に、パティキュレートフィルタの再生時にはＨＣを供給された排気が前段酸化触媒をバイパスする。従って、パティキュレートフィルタの再生のために排気中に供給されたＨＣが前段酸化触媒によって無駄に消費されて、パティキュレートフィルタ上流のＮＯｘ吸蔵触媒を昇温できずにパティキュレートフィルタを十分昇温できなかったり、余分なＨＣの供給により燃費が悪化するという問題を防止することが可能となる。
【００２０】
更にまた、請求項４の排気浄化装置によれば、ＨＣ供給手段から排気中にＨＣを供給してＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出還元するときには、ＨＣを供給された排気が前段酸化触媒をバイパスしてＮＯｘ吸蔵触媒に流入するので、排気中のＨＣが前段酸化触媒で反応して無駄に消費されることがなくなり、ＮＯｘの放出還元を適正に行うと共に燃費の悪化を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の１実施形態に係る排気浄化装置が適用される４気筒のディーゼルエンジン（以下、エンジンという）のシステム構成図を示しており、図１に基づき本発明に係る排気浄化装置の構成を説明する。
エンジン１は各気筒共通の高圧蓄圧室（以下コモンレールという）２を備えており、燃料噴射ポンプ（図示せず）から供給されてコモンレール２に蓄えられた高圧の燃料である軽油が、各気筒に設けられたインジェクタ４に供給され、各インジェクタ４からそれぞれの気筒内に軽油が噴射される。
【００２２】
吸気通路６にはターボチャージャ８が装備されており、図示しないエアクリーナから吸入された吸気は、吸気通路６からターボチャージャ８のコンプレッサ８ａへと流入し、コンプレッサ８ａで過給された吸気はインタークーラ１０及び吸気制御弁１２を介して吸気マニホールド１４に導入される。また、吸気通路６のコンプレッサ８ａより上流側には、エンジン１への吸入空気流量を検出するための吸気流量センサ１６が設けられている。
【００２３】
一方、エンジン１の各気筒から排気が排出される排気ポート（図示せず）は、排気マニホールド１８を介して排気管（排気通路）２０に接続されている。なお、排気マニホールド１８と吸気マニホールド１４との間には、ＥＧＲ弁２２を介して排気マニホールド１８と吸気マニホールド１４とを連通するＥＧＲ通路２４が設けられている。
排気管２０はターボチャージャ８のタービン８ｂを経た後、排気絞り弁２６を介して前段酸化触媒２８に接続されている。タービン８ｂの回転軸はコンプレッサ８ａの回転軸と連結されており、タービン８ｂが排気管２０内を流動する排気を受けてコンプレッサ８ａを駆動する。
【００２４】
排気バイパス通路３０は、前段酸化触媒２８の前後の排気管２０に連通して前段酸化触媒２８をバイパスするように設けられており、前段酸化触媒２８の上流側にある排気バイパス通路３０と排気管２０との接続部分には、図２に示すように排気バイパス通路３０側を閉じて前段酸化触媒２８側を開く第１位置（第１の状態）と、図３に示すように排気バイパス通路３０側を開いて前段酸化触媒２８側を閉じる第２位置（第２の状態）とに切り換え可能な排気通路切換弁（排気通路切換手段）３２が設けられている。
【００２５】
この排気通路切換弁３２には、図示しない負圧源から負圧を供給されて排気通路切換弁３２を第１位置と第２位置との間で切り換え駆動する負圧アクチュエータ３４が連結されている。
前段酸化触媒２８下流側の排気管２０と排気バイパス通路３０との合流点より下流側には、排気後処理装置３６が接続されている。この排気後処理装置３６は、上流側ケーシング３８と、上流側ケーシング３８の下流側に連通路４０で連通された下流側ケーシング４２とで構成される。
【００２６】
上流側ケーシング３８内には、ＮＯｘ吸蔵触媒４４が収容されると共に、ＮＯｘ吸蔵触媒４４の下流側にパティキュレートフィルタ（以下フィルタという）４６が収容されている。
このＮＯｘ吸蔵触媒４４は、流入する排気中の酸素濃度が高い酸化雰囲気にあるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低くＨＣやＣＯ（一酸化炭素）等の還元成分が排気中に含まれる還元雰囲気にあるときに、吸蔵しているＮＯｘを放出して還元する機能を有している。
【００２７】
また、フィルタ４６はハニカム型のセラミック担体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されており、排気中のパティキュレートを捕集することによりエンジン１の排気を浄化する。
ＮＯｘ吸蔵触媒４４へのＮＯｘ吸蔵量が限界量を超えて吸蔵されなくなった排気中のＮＯｘはフィルタ４６に流入し、フィルタ４６に捕捉されて堆積したパティキュレートに対して酸化剤として作用することにより、パティキュレートを酸化してフィルタ４６から除去し、フィルタ４６を連続再生すると共にＮ２となって大気中に排出される。
【００２８】
上流側ケーシング３８内には、ＮＯｘ吸蔵触媒４４の下流側に、ＮＯｘ吸蔵触媒４４の出口側排気温度Ｔｃを検出する触媒温度センサ４８が設けられている。
下流側ケーシング４２内には、後段酸化触媒５０が収容されている。後段酸化触媒５０は、ＮＯｘ吸蔵触媒４４で浄化されずに排気中に残留するＨＣやＣＯを酸化するほか、後述するフィルタ４６の強制再生でフィルタ４６に吸着したＨＣが温度上昇によって離脱した場合にこのＨＣを酸化したり、フィルタ４６の強制再生でパティキュレートが焼却される際に発生するＣＯを酸化し、ＣＯ２として大気中に排出する機能などを有している。
【００２９】
ターボチャージャ８のタービン８ｂと排気絞り弁２６との間の排気管２０には、燃料噴射ポンプ（図示せず）から燃料が供給され、排気管２０内の排気中に燃料を噴射する燃料添加弁（ＨＣ供給手段）５２が設けられている。この燃料添加弁５２からＮＯｘ吸蔵触媒４４に流入する排気中に燃料を噴射することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒４４を還元雰囲気とし、ＮＯｘ吸蔵触媒４４に吸蔵されているＮＯｘが放出され還元される。
【００３０】
また、後述するフィルタ４６の強制再生の際にも、フィルタ４６の昇温のためにＮＯｘ吸蔵触媒４４を昇温させる燃料を燃料添加弁５２から排気中に噴射する。
ＥＣＵ（制御手段）５４は、エンジン１の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
【００３１】
ＥＣＵ５４の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、上述した吸気流量センサ１６、触媒温度センサ４８などの各種センサ類が接続されており、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒のインジェクタ４、吸気制御弁１２、ＥＧＲ弁２２、排気絞り弁２６、負圧アクチュエータ３４、及び燃料添加弁５２などの各種デバイス類が接続されている。
【００３２】
エンジン１の各気筒への燃料供給量の演算、及び演算した燃料供給量に基づくインジェクタ４からの燃料供給制御もＥＣＵ５４によって行われる。エンジン１の運転に必要な燃料供給量（主噴射量）は、図示しない回転数センサによって検出されたエンジン回転数と図示しないアクセル開度センサによって検出されたアクセル開度とに基づき、予め記憶しているマップから読み出して決定する。各気筒に供給される燃料の量は、インジェクタ４の開弁時間によって調整され、決定された燃料量に対応した駆動時間で各インジェクタ４が開弁駆動され、各気筒に主噴射が行われることにより、エンジン１の運転に必要な燃料量が供給される。
【００３３】
またＥＣＵ５４は、フィルタ４６を強制再生するための制御も行う。フィルタ４６に堆積したパティキュレートは、前述したようにＮＯｘ吸蔵触媒４４を通過してフィルタ４６に流入するＮＯ２との反応による連続再生によって酸化除去されるが、このような連続再生だけでは、堆積したパティキュレートが十分に酸化除去されない場合がある。このような状態が継続すると、フィルタ４６内にパティキュレートが過剰に堆積し、フィルタ４６が目詰まりを起こすおそれがあるため、フィルタ４６におけるパティキュレートの堆積状況に応じて、適宜フィルタ４６の強制再生が行われる。
【００３４】
フィルタ４６におけるパティキュレートの堆積量は、例えば図示しない圧力センサで検出したフィルタ４６前後の圧力差や吸気流量センサ１６の検出値などに基づき推定し、フィルタ４６へのパティキュレート堆積量が所定量に達したと判断すると、強制再生の制御が開始される。
この強制再生制御では、吸気制御弁１２や排気絞り弁２６を閉方向に制御することにより排気温度を上昇させると共に、燃料添加弁５２から排気中に燃料を噴射して、パティキュレートを焼却可能な温度までフィルタ４６を昇温する。
【００３５】
このとき、排気通路切換弁３２は図３に示す第２位置とされており、燃料添加弁５２によって排気中に供給されたＨＣは、排気バイパス通路３０を通ってＮＯｘ吸蔵触媒４４に達する。ＮＯｘ吸蔵触媒３６でのＨＣの酸化反応によって更に温度が上昇した高温の排気がフィルタ４６内に流入することにより、フィルタ４６に堆積したパティキュレートが焼却され、フィルタ４６が強制再生される。
【００３６】
なお、上述のように、燃料添加弁５２から供給されたＨＣは前段酸化触媒２８を通らずにＮＯｘ吸蔵触媒４４に供給されるので、前段酸化触媒２８で無駄に消費されることがなく、燃費を悪化させずに、フィルタ４６の強制再生に必要な適正な量のＨＣがＮＯｘ吸蔵触媒４４に供給される。
更にＥＣＵ５４は、ＮＯｘ吸蔵触媒４４によるＮＯｘ浄化を適正に行うための制御も行っている。エンジン１はディーゼルエンジンであって、大部分の運転領域において希薄燃焼となり排気中の酸素濃度が高くなり、排気中のＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒４４に吸蔵されていく。そして、ＮＯｘ吸蔵触媒４４が排気中のＮＯｘを吸蔵していく状態が長く継続すると、ＮＯｘ吸蔵触媒４４のＮＯｘ吸蔵能力が飽和し、排気中のＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒４４に吸蔵されずにそのまま大気中に放出されるおそれがある。
【００３７】
このようなＮＯｘ吸蔵能力の飽和を防止するため、ＥＣＵ５４は燃料添加弁５２を制御し、例えば所定時間ごとに排気中に燃料を噴射することでＨＣを供給してＮＯｘ吸蔵触媒４４を還元雰囲気とし、ＮＯｘ吸蔵触媒４４に吸蔵されているＮＯｘを放出させ還元するようにしている。
このとき、排気通路切換弁３２は図３に示す第２位置とされており、燃料添加弁５２によって排気中に供給されたＨＣは、排気バイパス通路３０を通ってＮＯｘ吸蔵触媒４４に達する。
【００３８】
従って、燃料添加弁５２から供給されたＨＣは前段酸化触媒２８を通らずにＮＯｘ吸蔵触媒４４に供給されるので、前段酸化触媒２８で無駄に消費されることがなく、燃費を悪化させずに、ＮＯｘ吸蔵触媒４４に吸蔵されているＮＯｘの放出還元に必要な適正な量のＨＣがＮＯｘ吸蔵触媒４４に供給される。
以上のように構成された排気浄化装置を備えるエンジン１では、燃料中やエンジン１の潤滑油中にイオウ成分が含まれており、このイオウ成分がＳＯｘとなってエンジン１の排気と共に排出される。排気中に含まれるＳＯｘは、ＮＯｘと同様のメカニズムによりＮＯｘ吸蔵触媒４４に吸蔵されるため、ＳＯｘの吸蔵量が増大するにつれて、ＮＯｘ吸蔵触媒４４のＮＯｘ吸蔵能力が低下する、いわゆるイオウ被毒が生じる。このイオウ被毒を放置した場合にも、ＮＯｘ吸蔵触媒４４によるＮＯｘの浄化効率が低下し、排気中のＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒４４に吸蔵されずにそのまま大気中に放出されてしまうおそれがある。
【００３９】
そこで、ＮＯｘ吸蔵触媒４４を備えた排気浄化装置においては、このようなイオウ被毒の回復、いわゆるＳパージを適宜行う。即ち、エンジン１の燃料消費量や運転時間などに応じてＮＯｘ吸蔵触媒４４のＳＯｘ吸蔵量を推定し、この推定ＳＯｘ吸蔵量が所定値以上となったときにＳパージの制御がＥＣＵ５４によって行われる。
Ｓパージ要否判定の制御は、エンジン１が運転中であるときに、ＥＣＵ５４によって図４のフローチャートに従い所定の制御周期で行われる。
【００４０】
まず最初のステップＳ１０２では、ＳパージフラグＦｓの値が１であるか否かを判定する。このＳパージフラグＦｓは、その値が１であることによってＳパージが必要であることを示すものであり、ＳパージフラグＦｓの値が１のときに後述するＳパージ制御が行われるが、初期値は０となっている。従って、ステップＳ１０２でＳパージフラグＦｓの値が１ではないとしてステップＳ１０４に進むと、上述のように、エンジン１の燃料消費量や運転時間などに応じてＮＯｘ吸蔵触媒４４のＳＯｘ吸蔵量を推定し、この推定ＳＯｘ吸蔵量が所定値以上であるか否かによりＳパージの要否を判定する。ステップＳ１０４でＳパージが不要であると判定した場合には、ステップＳ１２４に進んで排気通路切換弁３２を、図３に示すような第２位置とし、今回の制御周期を終了する。従って、Ｓパージが必要と判定されるまでは、制御周期ごとにステップＳ１０４でＳパージの要否が判定されると共に、排気通路切換弁３２が第２位置に維持される。即ち、Ｓパージが不要とされている間は、エンジン１の排気は前段酸化触媒２８を通らず、排気バイパス通路３０を介してＮＯｘ吸蔵触媒４４に流入することになる。
【００４１】
ＮＯｘ吸蔵触媒４４のＳＯｘ吸蔵量が増大し、ステップＳ１０４でＳパージが必要であると判定すると、ステップＳ１０６に進んでＳパージフラグＦｓの値を１としてステップＳ１０８に進む。
ステップＳ１０８では、排気通路切換弁３２を図２に示すような第１位置とする。従って、エンジン１の排気は前段酸化触媒２８を経由してＮＯｘ吸蔵触媒４４に流入することになる。
【００４２】
次にステップＳ１１０に進むと、タイマフラグＦ１の値が１であるか否かを判定する。タイマフラグＦ１はタイマＴ１がカウント中であることを、その値が１であることによって示すものであり、初期値は０となっている。従って、ステップＳ１１０でタイマフラグＦ１の値が１ではないとしてステップＳ１１２に進むと、タイマＴ１のカウントをスタートさせ、次のステップＳ１１４でタイマフラグＦ１の値を１とする。
【００４３】
次にステップＳ１１６に進むと、タイマＴ１がカウントした時間ｔ１が予め設定された時間ｔａに達したか否かを判定する。この時間ｔａは、ＮＯｘ吸蔵触媒４４のＳパージを完了するのに要する時間として、予め実験等により求められたものであり、ステップＳ１１６の判定を行うことにより、ＮＯｘ吸蔵触媒４４のＳパージが完了したか否かを判定している。
【００４４】
ステップＳ１１６で、タイマＴ１がカウントした時間ｔ１が時間ｔａに達していないと判定した場合には今回の制御周期を終了し、次の制御周期で再びステップＳ１０２から処理を行う。
次の制御周期からは、ＳパージフラグＦｓの値が既に１となっているため、ステップＳ１０２から直接ステップＳ１０８に進むようになる。ステップＳ１０８では引き続き排気通路切換弁３２を図２の第１位置とし、ステップＳ１１０に進む。
【００４５】
タイマフラグＦ１の値が既に１となっていることから、ステップＳ１１０の判定によって、処理はステップＳ１１２及びＳ１１４をとばして直接ステップＳ１１６に進む。そして、ステップＳ１１６ではタイマＴ１がカウントした時間ｔ１が時間ｔａに達したか否かを判定する。
このようにして、ステップＳ１０４の判定によりＮＯｘ吸蔵触媒４４のＳパージが必要であると判定された後、制御周期ごとにステップＳ１１６の判定が繰り返され、Ｓパージが必要となってからの経過時間であるタイマＴ１のカウント時間ｔ１が時間ｔａに達したと判定すると、処理はステップＳ１１６からステップＳ１１８に進む。
【００４６】
Ｓパージが必要となってからの経過時間ｔ１がＳパージに必要な時間ｔａに達したことから、ステップＳ１１８ではＳパージフラグＦｓの値を０とし、次のステップＳ１２０では昇温フラグＦｔの値を０とする。この昇温フラグＦｔは、後述するＳパージ制御で用いられるものであり、ＮＯｘ吸蔵触媒４４の昇温が完了したことを、その値が１であることによって示すものである。
【００４７】
次のステップＳ１２２では、タイマフラグＦ１及びＦ２の値を０とし、制御周期を終了する。なお、タイマフラグＦ２も後述するＳパージ制御で使用するものである。
次の制御周期では、ＳパージフラグＦｓの値が０となっているためにステップＳ１０２からステップＳ１０４に進んで、再びＳパージの要否が判定されるようになり、Ｓパージが不要であればステップＳ１２４に進んで、排気通路切換弁３２が図３に示す第２位置とされる。
【００４８】
以上のようにしてＳパージ要否判定制御が行われることにより、ＮＯｘ吸蔵触媒４４のＳパージが必要であると判定されると、Ｓパージが必要となってからの経過時間ｔ１が時間ｔａに達するまで、ＳパージフラグＦｓの値が１に保持されると共に、排気通路切換弁３２が図２に示す第１位置に保持される。そして、Ｓパージが必要となってからの経過時間ｔ１が時間ｔａに達すると、ＳパージフラグＦｓの値が０とされると共に、排気通路切換弁３２が図３に示す第２位置に切り換えられることになる。
【００４９】
ＮＯｘ吸蔵触媒４４のＳパージ制御は、このようにして設定されるＳパージフラグＦｓの値に基づき、図５のフローチャートに従ってＥＣＵ５４により所定の制御周期で行われる。
最初のステップＳ２０２では、ＳパージフラグＦｓの値が１であるか否かを判定する。ＳパージフラグＦｓの値が０である場合にはＮＯｘ吸蔵触媒４４のＳパージが不要であるのでＳパージを行わずに今回の制御周期を終了し、次の制御周期で再びＳパージフラグＦｓの値を判定する。
【００５０】
このようにして制御周期ごとにＳパージフラグＦｓの値を判定し、前述のＳパージ要否判定によってＳパージが必要であると判定されてＳパージフラグＦｓの値が１になると、処理はステップＳ２０２からステップＳ２０４に進むようになりＳパージが開始される。
ステップＳ２０４では、タイマＴ２のカウント時間ｔ２が所定時間ｔｂに達したか否かを判定する。この所定時間ｔｂは、ＮＯｘ吸蔵触媒４４をリッチスパイクによって間欠的に還元雰囲気とする際の周期に相当するものであり、ＮＯｘ吸蔵触媒４４のイオウ被毒を効率良く回復することのできるリッチスパイクの周期として予め実験等によって求められた時間である。
【００５１】
この時点ではタイマＴ２はカウントを開始していないため、ステップＳ２０４でカウント時間ｔ２は所定時間ｔｂに達していないと判定され、次のステップＳ２０６に進む。
ステップＳ２０６では、触媒温度センサ４８の検出値Ｔｃが所定温度Ｔａ以上であるか否かを判定し、検出値Ｔｃが所定温度Ｔａに満たない場合はステップＳ２０８に進み、検出値Ｔｃが所定温度Ｔａ以上の場合はステップＳ２１０に進む。この所定温度ｔａは、後述のリッチスパイクにより燃料添加弁５２から間欠的にＨＣの供給を行ってＮＯｘ吸蔵触媒４４を還元雰囲気としたときの温度上昇により、ＮＯｘ吸蔵触媒４４がＳパージに適した温度となるようにするために、ＮＯｘ吸蔵触媒４４が予め昇温されておくべき温度に相当するものである。
【００５２】
ステップＳ２０８及びＳ２１０では、ＮＯｘ吸蔵触媒４４をこのような温度に昇温するために必要なＨＣ供給量に対応した燃料量が予め記憶されたマップから、エンジン１の運転状態に応じて読み出された燃料供給量に基づき、燃料添加弁５２から燃料を噴射して排気中にＨＣを供給する。
そしてステップＳ２０８では、触媒温度センサ４８の検出値Ｔｃが所定温度Ｔａに達していないことから、幾分多めに増量されたマップが用いられる一方、ステップＳ２１０では、触媒温度センサ４８の検出値Ｔｃが所定温度Ｔａ以上であることから、幾分少なめに減量されたマップが用いられるようになっている。
【００５３】
Ｓパージ制御開始当初は、ＮＯｘ吸蔵触媒４４の温度が十分上昇していないため、ステップＳ２０８による排気中へのＨＣの供給が行われる。こうして排気中に供給されたＨＣは、Ｓパージ要否制御において排気通路切換弁３２が図２の第１位置とされていることから、前段酸化触媒２８を経由してＮＯｘ吸蔵触媒４４に流入する。このとき、前段酸化触媒２８上でのＨＣの酸化反応により温度の上昇した排気がＮＯｘ吸蔵触媒４４に流入すると共に、ＮＯｘ吸蔵触媒４４上でのＨＣの酸化反応によりＮＯｘ吸蔵触媒４４の温度が上昇する。
【００５４】
ステップＳ２０８で排気中へのＨＣの供給を行った後、ステップＳ２１４に進むと、昇温フラグＦｔの値が１であるか否かを判定する。この昇温フラグＦｔは、Ｓパージ要否判定制御で述べたように、ＮＯｘ吸蔵触媒４４の昇温が完了したことを、その値が１であることによって示すものであり、初期値は０となっている。従って、ステップＳ２１４で昇温フラグＦｔの値が１ではないと判断した場合には、これで今回の制御周期を終了し、次の制御周期で再びステップＳ２０２から処理を開始する。
【００５５】
次の制御周期でも依然としてＳパージフラグＦｓの値は１であり、タイマＴ２は時間カウントを開始していないことから、処理はステップＳ２０２及びステップＳ２０４を経てステップＳ２０６に進む。ＮＯｘ吸蔵触媒４４の温度が未だ十分上昇していなければ、ステップＳ２０６では触媒温度センサ４８の検出値Ｔｃが所定温度ｔａに達していないと判断されるので、再びステップＳ２０８により幾分増量されたＨＣの供給が行われる。
【００５６】
このようにして制御周期ごとにステップＳ２０８によるＨＣの供給が繰り返されることによってＮＯｘ吸蔵触媒４４の温度が上昇し、触媒温度センサ４８の検出値Ｔｃが所定温度Ｔａ以上となると、ステップＳ２０６からステップＳ２１０に進んで幾分少なめのＨＣ供給が燃料添加弁５２から行われる。これによりＮＯｘ吸蔵触媒４４の温度は上昇から下降へと転じ、更にその後の制御周期で触媒温度センサ４８の検出値Ｔｃが所定温度Ｔａ未満となると、今度はステップＳ２０８による幾分多めのＨＣ供給が行われる。
【００５７】
このようにしてステップＳ２０８又はステップＳ２１０でのＨＣ供給が触媒温度センサ４８の検出値Ｔｃに応じて切り換えられることにより、ＮＯｘ吸蔵触媒４４の温度が所定温度ｔａに対応する温度に維持される。
ところで、Ｓパージ制御を開始後、ステップＳ２０６において初めて触媒温度センサ４８の検出値Ｔｃが所定温度Ｔａ以上であると判定すると、ステップＳ２０６からステップＳ２１０に進んで幾分少なめのＨＣ供給を行った後、ステップＳ２１２に進んで昇温フラグＦｔの値を１とする。従って、その後の制御周期ではステップＳ２１４において昇温フラグＦｔの値が１であると判定することにより、ステップＳ２１６に処理が進むようになる。
【００５８】
ステップＳ２１６では、タイマフラグＦ２の値が１であるか否かを判定する。このタイマフラグＦ２は、リッチスパイクの周期を定めるためのタイマＴ２が時間のカウントを開始していることを、その値が１であることによって示すものであり、初期値は０となっている。従って、ステップＳ２１６でタイマフラグＦ２の値が１ではないと判定してステップＳ２１８に進むと、タイマＴ２のカウントをスタートさせ、次のステップＳ２２０ではタイマフラグＦ２の値を１とした後、その制御周期を終了する。
【００５９】
次の制御周期においてもＳパージフラグＦｓの値が依然として１であればステップＳ２０４に進む。そして、タイマＴ２によるカウント時間ｔ２が所定時間ｔｂに達していなければ、まだリッチスパイクを行うタイミングではないとして再びステップＳ２０６に進んだ後、ステップＳ２０８又はＳ２１０によるＮＯｘ吸蔵触媒４４の昇温が行われる。
更にその後ステップＳ２１４に進むと、既に昇温フラグＦｔの値は１となっていることからステップＳ２１６に進み、タイマフラグＦ２の値も既に１となっていることから、これでその制御周期を終了する。
【００６０】
このように、タイマＴ２のカウント時間ｔ２が所定時間ｔｂに達するまではステップＳ２０８又はステップＳ２１０によるにＮＯｘ吸蔵触媒４４の昇温が引き続き行われる。そして、タイマＴ２のカウント時間ｔ２が所定時間ｔｂに達すると、ステップＳ２０４でタイマＴ２のカウント時間ｔ２が所定時間ｔｂ以上であると判定することにより、ステップＳ２２２に進んで燃料添加弁５２からリッチスパイクのＨＣ供給が行われる。
【００６１】
こうして燃料添加弁５２から排気中に供給されたＨＣは、排気通路切換弁３２が図２に示す第１位置にあることから、前段酸化触媒２８を経由してＮＯｘ吸蔵触媒４４に供給される。このとき、このＨＣは排気中の酸素と前段酸化触媒２８上で反応して前段酸化触媒２８の温度を上昇させ、反応せずにＮＯｘ吸蔵触媒４４に至ったＨＣはＮＯｘ吸蔵触媒４４上で排気中の酸素と反応してＮＯｘ吸蔵触媒４４の温度を上昇させる。しかしながら、多くのＨＣは前段酸化触媒２８上で反応する上、前段酸化触媒２８によって温度の均一化された排気がＮＯｘ触媒４４に供給されるため、この前段酸化触媒２８が温度変動の緩衝材となって、ＮＯｘ吸蔵触媒４４の温度上昇を抑制する。この結果ＮＯｘ吸蔵触媒４４の過昇温による熱劣化が防止される。
【００６２】
このようにしてＳパージに適した温度まで昇温されたＮＯｘ吸蔵触媒４４は、ステップＳ２２２において燃料添加弁５２から供給されたＨＣが排気中の酸素と反応することにより還元雰囲気とされ、ＮＯｘ吸蔵触媒４４のイオウ被毒が回復される。
ステップＳ２２２でリッチスパイクによるＨＣ供給を行うと、次にリッチスパイクによるＨＣ供給を行うタイミングを決定するために、ステップＳ２２４でタイマフラグＴ２の値を０とすると共に、ステップＳ２２６でタイマＴ２をリセットしてその制御周期を終了する。
【００６３】
次の制御周期以降では、再びステップＳ２０８又はステップＳ２１０によるＮＯｘ吸蔵触媒４４の昇温が行われるが、昇温フラグＦｔの値は既に１となっているので、ステップＳ２１４からステップＳ２１６に処理が進み、タイマフラグＦ２の値が０であることによりステップＳ２１８でタイマＴ２の時間カウントが開始される。そして、タイマＴ２のカウント時間ｔ２が再び所定時間ｔｂに達すると、ステップＳ２２２でのリッチスパイクによるＨＣ供給が行われ、ＮＯｘ吸蔵触媒４４が還元雰囲気となってイオウ被毒の回復が行われる。
【００６４】
以上のようにしてＳパージ制御が行われることにより、ＮＯｘ吸蔵触媒４４は時間ｔｂの周期で間欠的にリッチスパイクによるＨＣ供給が行われ、Ｓパージに適した温度に昇温されると共に還元雰囲気とされ、イオウ被毒が回復される。
また、このとき排気通路切換弁３２は、図２に示す第１位置とされているので、間欠的にリッチスパイクで供給されたＨＣによって生じるＮＯｘ吸蔵触媒４４の温度変動は、前段酸化触媒２８が緩衝材となって抑制され、ＮＯｘ吸蔵触媒の熱劣化が防止される。
【００６５】
前述したように、図４のＳパージ要否判定制御において、ＮＯｘ吸蔵触媒４４のＳパージが必要であると判定してからの経過時間ｔ１が所定時間ｔａに達し、Ｓパージが完了したものと判定されてＳパージフラグＦｓの値が０とされると、図５のステップＳ２０２でＳパージフラグＦｓの値が１ではないと判定されるので、その後のＳパージ制御はステップＳ２０２のみが行われることになり、ＮＯｘ吸蔵触媒４４の昇温及びリッチスパイクによるＨＣ供給は行われなくなり、ＮＯｘ吸蔵触媒のＳパージが終了する。
【００６６】
なお、図５のＳパージ制御で用いられる各フラグは、前述したように図４のＳパージ要否判定制御においてＳパージ完了を判定した時点で初期値に戻されるようになっている。
以上で本発明の一実施形態に係る排気浄化装置についての説明を終えるが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。
例えば、前記実施形態では、ＮＯｘ吸蔵触媒４４のＳパージが必要であると判定すると直ちに排気通路切換弁３２を図２に示す第１位置とするようにしたが、ＮＯｘ吸蔵触媒４４の温度が大きく上昇するのはリッチスパイクによるＨＣ供給を行ったときであるので、リッチスパイクによりＨＣ供給を行ってＮＯｘ吸蔵触媒を還元雰囲気とするのに合わせ、排気通路切換弁３２間欠的に図２に示す第１位置とするようにしてもよい。
【００６７】
このようにした場合のＳパージ要否判定制御のフローチャートを図６に、またこれに対応するＳパージ制御のフローチャートを図７に示す。
図６のフローチャートにおいて、図４のフローチャートと共通するステップには図４と同じ符号を付与しており、図４のフローチャートからステップＳ１０８とステップＳ１２４とを削除したものとなっている。
【００６８】
従って、図６のフローチャートによるＳパージ要否判定制御は、この制御の中でＳパージの要否判定に応じて排気通路切換弁３２の位置が制御されない点のみが前記実施形態とは相違しており、各ステップにおける処理内容は前記実施形態と同一であるため、Ｓパージ要否判定制御についての説明は省略する。
図７のフローチャートについても、図５のフローチャートと共通するステップには図５と同じ符号を付与しており、図５のフローチャートにステップＳ２０３、ステップＳ２０５及びステップＳ２２１を加えたものとなっている。
【００６９】
即ち、ステップＳ２０２でＳパージフラグＦｓの値が１ではないと判定した場合には、前記実施形態では直ちにその制御周期を終了したが、この変形例ではステップＳ２０３に進んでその制御周期を終了する。従って、Ｓパージが行われないときにはエンジン１からの排気は前段酸化触媒２８を経由せずに排気バイパス通路３０を介してＮＯｘ吸蔵触媒に流入する。
【００７０】
また、図７のステップＳ２０４でタイマＴ２のカウント時間ｔ２が所定時間ｔｂに達していないと判定した場合、前記実施形態ではステップＳ２０６に進んだが、この変形例ではステップＳ２０５に進んで排気通路切換弁３２を図３に示す第２位置とした後にステップＳ２０６に進む。従って、Ｓパージを行っているときでも、リッチスパイクによるＨＣ供給が行われないときには、エンジン１からの排気は前段酸化触媒２８を経由せずに排気バイパス通路３０を介してＮＯｘ吸蔵触媒４４に流入する。
【００７１】
このようにすることにより、リッチスパイクによるＨＣ供給に先立ってＮＯｘ吸蔵触媒４４を昇温するために燃料添加弁５２から供給されたＨＣが、前段酸化触媒２８で消費されることなくＮＯｘ吸蔵触媒４４に供給されることになる。この結果、前記実施形態のように前段酸化触媒２８上でのＨＣの酸化反応で温度が上昇した排気によりＮＯｘ吸蔵触媒４４を昇温する場合に比べて、より迅速にＮＯｘ吸蔵触媒４４を昇温することができる。
【００７２】
更に、図７のステップＳ２０４でタイマＴ２のカウント時間ｔ２が所定時間ｔｂに達したと判定した場合、前記実施形態ではステップＳ２２２に進んだが、この変形例ではステップＳ２２１に進んで排気通路切換弁３２を図２に示す第１位置とした後にステップＳ２２２に進み、リッチスパイクによるＨＣ供給が行われる。従って、リッチスパイクによって排気中に供給されたＨＣは、前段酸化触媒２８を経由してＮＯｘ吸蔵触媒に供給されることになり、その多くは前段酸化触媒２８上で反応するため、前記実施形態と同様にして前段酸化触媒２８が温度変動の緩衝材となり、ＮＯｘ吸蔵触媒４４の過昇温による熱劣化が防止される。
【００７３】
以上のように、図７のフローチャートによるＳパージ制御を行うことにより、リッチスパイクによるＨＣ供給で間欠的にＮＯｘ吸蔵触媒４４を還元雰囲気とするのに対応して、間欠的に排気通路切換弁３２が図２に示す第１位置とされる。この結果、リッチスパイクによるＨＣ供給の際のＮＯｘ吸蔵触媒の過昇温を防止すると共に、Ｓパージ実行中であってもリッチスパイクを行わない状態では、前段酸化触媒２８によるＨＣの消費をなくして迅速にＮＯｘ吸蔵触媒４４を昇温することができる。
【００７４】
なお、前記実施形態では、図４のフローチャートによるＳパージ要否判定制御の中で排気通路切換弁３２の切り換えを行うようにしたが、前記変形例のように図５のフローチャートによるＳパージ制御の中で切り換えを行うようにしてもよい。この場合には、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ２０２の「Ｎｏ」判定後に排気通路切換弁３２を第２位置とするステップを加入すると共に、ステップＳ２０２の「Ｙｅｓ」判定後に排気通路切換弁３２を第１位置とするステップを加入すればよい。なお、Ｓパージ要否判定制御は前記変形例と同様に図６のフローチャートによって行われることになる。
【００７５】
また、前記実施形態や変形例では、Ｓパージ制御中においてリッチスパイクによる間欠的なＨＣ供給の間にも、ステップＳ２０８又はＳ２１０により燃料添加弁５２からＨＣ供給を行って、ＮＯｘ吸蔵触媒４４を昇温するようにしたが、このようなＨＣ供給をやめ、リッチスパイクによるＨＣ供給のみでＮＯｘ吸蔵触媒４４をＳパージに適した温度に昇温すると共に、還元雰囲気にするようにしてもよい。この場合にも、排気通路切換弁３２の動作は前記実施形態や変形例と同様のものとなる。
【００７６】
また、前記実施形態や変形例では、排気中へのＨＣ供給を、燃料添加弁５２から行うようにしたが、これに代えてエンジン１の各気筒におけるインジェクタ４から主噴射の後のポスト噴射により行うようにしてもよい。このようにしてＨＣを供給する場合にも、前記実施形態や変形例の制御を行うことにより同様の効果を得ることができる。なお、この場合はインジェクタ４がＨＣ供給手段となる。
【００７７】
更に、前記実施形態や変形例では、ＮＯｘ吸蔵触媒４４の下流側にフィルタ４６を設けるようにしたが、フィルタ４６のないものであってもよい。
また、前記実施形態では、Ｓパージ制御が開始されると無条件で排気通路切換弁３２を第１位置とするようにしたが、前段酸化触媒２８の温度を検出し、この温度に基づき前段酸化触媒２８がＳパージ制御によって供給された排気中のＨＣを酸化可能な状態にあると判断したときにのみ第１位置に切り換えるようにしてもよい。なお、このようにした場合には、排気通路切換弁３２を第１位置とした場合にのみＳパージ制御を開始する。
【００７８】
同様に、前記変形例においても、Ｓパージ制御でリッチスパイクによるＨＣ供給を行うときに無条件で排気通路切換弁３２を第１位置とするようにしたが、前段酸化触媒２８の温度に基づき前段酸化触媒２８がＳパージ制御によって供給された排気中のＨＣを酸化可能な状態にあると判断したときにのみ第１位置に切り換えるようにしてもよい。なお、このようにした場合には、排気通路切換弁３２を第１位置とした場合にのみリッチスパイクによるＨＣ供給を行う。
【００７９】
更に、前記実施形態や変形例では、前段酸化触媒２８の上流側のみで、排気通路切換弁３２により排気バイパス通路３０側への排気の流通と前段酸化触媒２８側への排気の流通との切り換えを行うようにしたが、前段酸化触媒２８下流側の排気管２０と排気バイパス通路３０との合流部分にも同様の切換弁を設け、前段酸化触媒２８の前後で同時に切り換えを行うようにしてもよい。また、排気バイパス通路３０と前段酸化触媒２８の入口側とにそれぞれ別個に開閉弁を設け、いずれか一方を選択的に開閉するようにしてもよい。この場合にも、前段酸化触媒２８の入口側だけではなく出口側にも開閉弁を設けるようにしてもよい。
【００８０】
最後に、前記実施形態はディーゼルエンジンの排気浄化装置に本発明を適用したものであったが、エンジンの形式はこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の全体構成図である。
【図２】図１の排気浄化装置における排気通路切換弁を第１位置に切り換えた状態を示す説明図である。
【図３】図１の排気浄化装置における排気通路切換弁を第２位置に切り換えた状態を示す説明図である。
【図４】図１の排気浄化装置におけるＳパージ要否判断制御のフローチャートである。
【図５】図１の排気浄化装置におけるＳパージ制御のフローチャートである。
【図６】図１の排気浄化装置におけるＳパージ要否判断制御の変形例のフローチャートである。
【図７】図１の排気浄化装置におけるＳパージ制御の変形例のフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１  エンジン
２０  排気管（排気通路）
２８  前段酸化触媒
３０  排気バイパス通路
３２  排気通路切換弁（排気通路切換手段）
４４  ＮＯｘ吸蔵触媒
４６  パティキュレートフィルタ
５２  燃料添加弁（ＨＣ供給手段）
５４  ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
2007154769.tif 000003
【図２】
2007154769.tif 000004
【図３】
2007154769.tif 000005
【図４】
2007154769.tif 000006
【図５】
2007154769.tif 000007
【図６】
2007154769.tif 000008
【図７】
2007154769.tif 000009