(57)【要約】【課題】  ＮＯｘ吸蔵触媒のイオウ被毒の回復を、ＮＯｘ吸蔵触媒の過昇温を招くことなく安定して効率良く行うことができるようにした排気浄化装置を提供する。【解決手段】  ＮＯｘ吸蔵触媒（３６）と、ＮＯｘ吸蔵触媒（３６）に流入する排気中にＨＣを供給するＨＣ供給手段（４８）とを備え、ＨＣ供給手段（４８）を制御することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒（３６）のＳパージのために必要な温度として予め定められた第１温度からリッチスパイクによる温度上昇分を差し引いた第２温度にＮＯｘ吸蔵触媒（３６）を維持するのに必要な量のＨＣ供給を行ってＮＯｘ吸蔵触媒（３６）を昇温した後、リッチスパイクによるＳパージを開始し、引き続き前記ＨＣ供給を行うと共に前記ＨＣ供給に上乗せしてリッチスパイクを行う。【選択図】      図１
2007040222.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、還元雰囲気の時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吸蔵触媒に流入する排気中にＨＣを供給するＨＣ供給手段と、
前記ＨＣ供給手段からリッチスパイクによる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パージを行う制御手段とを備えた排気浄化装置において、
前記制御手段は、前記ＨＣ供給手段を制御することにより、前記Ｓパージのために必要な温度として予め定められた第１温度から前記リッチスパイクによる温度上昇分を差し引いた第２温度に前記ＮＯｘ吸蔵触媒を昇温するのに必要な量のＨＣ供給を行って前記ＮＯｘ吸蔵触媒を昇温した後、前記リッチスパイクによるＳパージを開始し、引き続き前記ＨＣ供給を行うと共に前記ＨＣ供給に上乗せして前記リッチスパイクを行う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ＨＣ供給を所定時間にわたって行った後、前記リッチスパイクによるＳパージを開始することを特徴とする請求項１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、還元雰囲気の時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いる。
一方、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中と共に排出される。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。
【０００３】
そこで、このようなイオウ被毒の回復、即ちＳパージのため、排気中に間欠的にＨＣ（炭化水素）供給を行って、ＮＯｘ吸蔵触媒を昇温すると共に還元雰囲気とすること（以下リッチスパイクと称する）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。
【特許文献１】特開２００４−２５１１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｓパージを行うためには、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を例えば７００℃前後の高温に昇温しながら、ＮＯｘ吸蔵触媒を還元雰囲気とする必要があり、リッチスパイクによるＨＣの供給のみでこれら昇温と還元雰囲気化とを安定して行うことは困難であった。特にディーゼルエンジンや希薄燃焼エンジンなどでは、排気中に酸素が多く含まれており、Ｓパージを開始してリッチスパイクにより排気中にＨＣを供給すると、ＨＣが局所的に排気中の酸素と急激に反応し、ＮＯｘ吸蔵触媒が過昇温となるといった問題があった。
【０００５】
また、このような過昇温を防止するために、リッチスパイクで供給されるＨＣの量を抑えると、Ｓパージが可能となる温度までＮＯｘ吸蔵触媒を昇温するのに時間がかかってＳパージの開始が遅れたり、Ｓパージ開始後もＮＯｘ吸蔵触媒をＳパージを行うのに十分に還元雰囲気とすることができず、Ｓパージに時間がかかるといった問題が発生する。
特許文献１の排気浄化装置では、パティキュレートフィルタにＮＯｘ吸蔵触媒が担持されており、Ｓパージを一旦中断した後に再開する場合には、パティキュレートフィルタを再生するべく昇温した後、更に昇温してＳパージを行うようにしている。このように段階的にＮＯｘ吸蔵触媒を昇温するようにした場合でも、パティキュレートフィルタを再生するためには排気温度を６００℃前後に昇温する必要があり、このような状態でＳパージのためのリッチスパイクを行うと、リッチスパイクによって供給されたＨＣが高温となった触媒上で急激に燃焼して過昇温を招くと共に、Ｓパージに必要な適量のＨＣを排気中に維持することが困難になる。
【０００６】
このように、従来の排気浄化装置においては、ＳパージのためのＮＯｘ吸蔵触媒の昇温と還元雰囲気化との両方を安定して行うことは困難であった。
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、ＮＯｘ吸蔵触媒のイオウ被毒の回復を、ＮＯｘ吸蔵触媒の過昇温を招くことなく安定して効率良く行うことができるようにした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】
【０００７】
前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、還元雰囲気の時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吸蔵触媒に流入する排気中にＨＣを供給するＨＣ供給手段と、前記ＨＣ供給手段からリッチスパイクによる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吸蔵触媒のイオウ被毒を回復させる制御手段とを備え、前記制御手段は、前記ＨＣ供給手段を制御することにより、前記Ｓパージのために必要な温度として予め定められた第１温度から前記リッチスパイクによる温度上昇分を差し引いた第２温度に前記ＮＯｘ吸蔵触媒を維持するのに必要な量のＨＣ供給を行って前記ＮＯｘ吸蔵触媒を昇温した後、前記リッチスパイクによるＳパージを開始し、引き続き前記ＨＣ供給を行うと共に前記ＨＣ供給に上乗せして前記リッチスパイクを行うことを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
このように構成された排気浄化装置によれば、リッチスパイクによるＮＯｘ吸蔵触媒のＳパージを開始するのに先立ち、制御手段がＨＣ供給手段を制御することにより、イオウ被毒を回復するための温度として予め定められた第１温度からリッチスパイクによる温度上昇分を差し引いた第２温度にＮＯｘ吸蔵触媒を昇温するのに必要な量のＨＣ供給によりＮＯｘ吸蔵触媒が前記第２温度又はその近傍に昇温される。そして、その後リッチスパイクによるＳパージが開始されると、引き続き前記ＨＣ供給が行われると共に前記ＨＣ供給に上乗せしてリッチスパイクが行われる。
【０００９】
また、このような排気浄化装置において、前記制御手段は、前記ＨＣ供給を所定時間にわたって行った後、前記リッチスパイクによるＳパージを開始す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、前記ＨＣ供給が所定時間行われた後、リッチスパイクによるＳパージが開始される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の排気浄化装置によれば、リッチスパイクによるＮＯｘ吸蔵触媒のＳパージを開始するのに先立ち、イオウ被毒を回復するための温度として予め定められた第１温度からリッチスパイクによる温度上昇分を差し引いた第２温度にＮＯｘ吸蔵触媒を維持するのに必要な量のＨＣがＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気中に供給されるので、ＨＣの供給を開始した直後で排気中に酸素が多く含まれるような状況であっても、供給されたＨＣと酸素との反応によってＮＯｘ吸蔵触媒が過昇温となることがない。
【００１１】
また、前記第１温度からリッチスパイクによる温度上昇分を差し引いた第２温度にＮＯｘ吸蔵触媒を昇温するのに必要な量のＨＣ供給を引き続き行いながら、このＨＣ供給に上乗せしてリッチスパイクによるＳパージを行うので、リッチスパイクによるＳパージ実行中にＮＯｘ吸蔵触媒の温度を、イオウ被毒を回復するための温度である前記第１温度に維持することが容易となる。
【００１２】
更に、最初からリッチスパイクのみでＮＯｘ吸蔵触媒の昇温を行うと、過昇温を防止するためにリッチスパイクによるＨＣ供給量を抑制しなければならず、ＮＯｘ吸蔵触媒の昇温に時間がかかってＳパージの開始が遅れたり、Ｓパージに必要な量のＨＣを供給することができないという問題があったが、本発明の排気浄化装置では、リッチスパイクを行わずに一旦前記第２温度にＮＯｘ吸蔵触媒を昇温することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒が過昇温となるおそれがないため、結果的にＳパージの開始を早めることができると共に、Ｓパージ開始後はリッチスパイクによってＳパージに必要な量のＨＣを供給可能となる。
【００１３】
また、特に請求項２の排気浄化装置によれば、イオウ被毒を回復するための温度として予め定められた第１温度からリッチスパイクによる温度上昇分を差し引いた第２温度にＮＯｘ吸蔵触媒を昇温するのに必要な量のＨＣ供給を所定時間行った後に、リッチスパイクによるＳパージが開始される。このため、前記ＨＣ供給を開始した直後に排気中に酸素が多く含まれていて、局所的に温度が急激に上昇することがあっても、前記所定時間が経過する間にＮＯｘ吸蔵触媒内部の温度が均一化され、リッチスパイクによるＨＣ供給を開始したときにリッチスパイクによるＨＣが局所的な高温部分で燃焼することに起因する過昇温の発生をより一層確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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を介して排気後処理装置２８に接続されている。また、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。
【００１７】
排気後処理装置２８は、上流側ケーシング３０と、上流側ケーシング３０の下流側に連通路３２で連通された下流側ケーシング３４とで構成される。
上流側ケーシング３０内には、ＮＯｘ吸蔵触媒３６が収容されると共に、ＮＯｘ吸蔵触媒３６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）３８が収容されている。
【００１８】
このＮＯｘ吸蔵触媒３６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。
また、フィルタ３８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。
【００１９】
ＮＯｘ吸蔵触媒３６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３８に流入し、フィルタ３８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３８から除去し、フィルタ３８を連続再生すると共にＮ２となって大気中に排出される。
上流側ケーシング３０内には、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の下流側に、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃを検出する排気温度センサ４０が設けられている。また、フィルタ３８の前後には、フィルタ３８上流側の排気圧力を検出する上流圧力センサ４２と、フィルタ３８下流側の排気圧力を検出する下流圧力センサ４４とが設けられている。
【００２０】
下流側ケーシング３４内には、後段酸化触媒４６が収容されている。後段酸化触媒４６は、ＮＯｘ吸蔵触媒３６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３８の強制再生でフィルタ３８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３８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。
【００２１】
排気絞り弁２６と排気後処理装置２８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）４８が設けられている。この燃料添加弁４８からＮＯｘ吸蔵触媒３６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３８を還元雰囲気とする。これにより、ＮＯｘ吸蔵触媒３８に吸蔵されているＮＯｘが放出され還元される。
【００２２】
また、後述するフィルタ３８の強制再生の際にも、フィルタ３８の昇温を行うために燃料添加弁４８から排気中への燃料噴射を行う。
ＥＣＵ（制御手段）５０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。
【００２３】
ＥＣＵ５０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、排気温度センサ４０、上流圧力センサ４２、及び下流圧力センサ４４のほか、エンジン回転数を検出する回転数センサ５２、及びアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ５４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、及び燃料添加弁４８などの各種デバイス類が接続されている。
【００２４】
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ＥＣＵ５０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、回転数センサ５２によって検出されたエンジン回転数とアクセル開度センサ５４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。
【００２５】
またＥＣＵ５０は、フィルタ３８を強制再生するための制御も行う。フィルタ３８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３６を通過してフィルタ３８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３８内にパティキュレートが過剰に堆積し、フィルタ３８が目詰まりを起こすおそれがあるため、フィルタ３８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３８の強制再生が行われる。
【００２６】
即ち、上流圧力センサ４２及び下流圧力センサ４４や吸気流量センサ１６の検出値などに基づきフィルタ３８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４８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３８を昇温する。即ち、燃料添加弁４８によって供給されたＨＣはＮＯｘ吸蔵触媒３６に達し、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３８内に流入する。フィルタ３８に堆積したパティキュレートは、このようにして高温となった排気により焼却され、フィルタ３８が強制再生される。
【００２７】
更にＥＣＵ５０は、ＮＯｘ吸蔵触媒３６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３６に吸蔵されていく。そして、ＮＯｘ吸蔵触媒３６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３６のＮＯｘ吸蔵能力が飽和し、排気中のＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒３６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。
【００２８】
このようなＮＯｘ吸蔵能力の飽和を防止するため、ＥＣＵ５０は燃料添加弁４８を制御して、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３６を還元雰囲気とし、ＮＯｘ吸蔵触媒３６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。
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の排気中と共に排出される。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３６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３６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３６によるＮＯｘの浄化効率が低下し、排気中のＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒３６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。
【００２９】
そこで、ＮＯｘ吸蔵触媒３６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３６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ＥＣＵ５０によって行われる。Ｓパージの制御では、ＮＯｘ吸蔵触媒３６を７００℃前後に昇温すると共に、ＮＯｘ吸蔵触媒３６を還元雰囲気とする必要がある。
【００３０】
このようなＳパージの制御ルーチンは、図示しない別のＳパージ制御要否判定ルーチンにより、前述のように推定ＳＯｘ吸蔵量が所定値以上となってＳパージが必要と判断されたときに開始され、図２に示すフローチャートに従って所定の制御周期で行われる。
Ｓパージの制御が開始されると、まずステップＳ２では、フラグＦ１の値が１であるか否かを判定する。フラグＦ１は、ＳパージのためのリッチスパイクによるＨＣ供給を行ってもよいか否かを示すフラグであり、その値が１であることによってリッチスパイクを許可するものである。フラグＦ１の初期値は０となっており、Ｓパージの制御が開始されてから最初の制御周期ではステップＳ４に進むことになる。
【００３１】
ステップＳ４では、フラグＦａの値が１であるか否かを判定する。フラグＦａは、後述するタイマＡがカウントを開始しているか否かを示すフラグであり、その値が１であることによってタイマＡがカウントを開始していることを示すものである。フラグＦａの初期値は０となっているため処理はステップＳ６に進む。
ステップＳ６ではタイマＡのカウントをスタートし、次のステップＳ８では、タイマＡのカウント開始に合わせてフラグＦａの値を１とする。
【００３２】
次のステップＳ１０では、排気温度センサ４０によって検出されたＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃが所定温度Ｔ２以上であるか否かを判定する。
この所定温度Ｔ２は、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が、Ｓパージに必要な温度（第１温度）から、後述するリッチスパイクによるＨＣ供給を行った際に見込まれる温度上昇分を差し引いた温度（第２温度）にあるときの、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度に相当するものである。従って、ステップＳ１０でＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃが所定温度Ｔ２以上であると判定した場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第２温度以上であると判断したことになる。なお、第１温度はＳパージを行うのに必要な温度であって、ＮＯｘ吸蔵触媒３６のＳパージが可能な下限温度より数十℃高めに設定されており、これら第１温度及び第２温度は、ＮＯｘ吸蔵触媒３６やエンジン１の特性に応じて適正な値が設定されるが、本実施形態では例えば第１温度を７００℃、第２温度を５００℃としている。
【００３３】
排気温度センサ４０によって検出されたＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃと所定温度Ｔ２との比較結果に基づき、ステップＳ１０でＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第２温度に達していないと判断した場合にはステップＳ１２に進み、第２温度以上であると判断した場合にはステップＳ１４に進む。
ステップＳ１２及びステップＳ１４では、回転数センサ５２で検出されたエンジン回転数や、アクセル開度センサ５４で検出されたアクセルペダルの踏み込み量などに基づき、予め記憶されたマップから読み出した供給量のＨＣが排気中に供給されるよう、燃料添加弁４８が開閉制御される。このときマップには、ＮＯｘ吸蔵触媒３６を第２温度に昇温するために必要なＨＣ供給量が設定されており、ステップＳ１２に進んだ場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第２温度に達していないため、比較的ＨＣ供給量が多めに設定された増量マップが用いられる。一方、ステップＳ１４に進んだ場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第２温度以上であるため、比較的ＨＣ供給量が少なめに設定された減量マップが用いられる。
【００３４】
次にステップＳ１６に進むと、ステップＳ６でカウントを開始したタイマＡのカウント時間ｔａが所定時間ｔ１に達したか否かを判定する。Ｓパージの制御開始初期段階ではカウント時間ｔａが所定時間ｔ１には達しておらず、これで今回の制御周期を終了する。
次の制御周期では、依然としてフラグＦ１の値が０であるためステップＳ２からステップＳ４へと処理が進み、フラグＦａの値は既に１とされているのでステップＳ４から直接ステップＳ１０へと進むことになる。
【００３５】
ステップＳ１０では、前述のようにして、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃが所定温度Ｔ２以上であるか否かを判定することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第２温度以上であるか否かを判断する。
そして、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第２温度に達していないと判断した場合にはステップＳ１２で増量マップを用いたＨＣ供給が行われ、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第２温度以上であると判断した場合にはステップＳ１４で減量マップを用いたＨＣ供給が行われる。
【００３６】
このようにしてステップＳ１２又はステップＳ１４によるＨＣ供給が制御周期ごとに繰り返し行われることにより、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第２温度又はその近傍に昇温されることになる。
このときの燃料添加弁４８からのＨＣ供給量、ＮＯｘ吸蔵触媒３６に供給される排気の空気過剰率、及びＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度のそれぞれの時間的変化の様子を図３に示す。
【００３７】
Ｓパージの制御が開始されると、図２のステップＳ１２又はステップＳ１４によるＨＣ供給が行われるが、しばらくの間はＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃが所定温度Ｔ２に達しておらず、ステップＳ１２での増量マップを用いたＨＣ供給が行われることになる。
そして、供給されたＨＣが触媒上で酸化することによってＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が上昇し、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃが所定温度Ｔ２以上となった時点で、ステップＳ１４での減量マップを用いたＨＣ供給へと切り替わり、その後はＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃが所定温度Ｔ２を横切るごとに、増量マップを用いたＨＣ供給（ステップＳ１２）と、減量マップを用いたＨＣ供給（ステップＳ１４）とが交互に切り替わる。このようなＨＣ供給が行われることにより、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃが所定温度Ｔ２前後に維持される。
【００３８】
また、このときＮＯｘ吸蔵触媒３６に流入する排気の空気過剰率は、ステップＳ１２又はステップＳ１４によるＨＣ供給により、制御開始前よりは減少して酸素濃度が低下するものの、依然として酸化雰囲気にある。
こうしてＮＯｘ吸蔵触媒３６が第２温度前後に維持されながらタイマＡによるカウントが進み、図２のステップＳ１６でタイマＡのカウント時間ｔａが所定時間ｔ１以上になったと判定すると、ステップＳ１８に進んでフラグＦ１の値を１とした後、その制御周期を終了する。
【００３９】
従って、Ｓパージの制御を開始してから所定時間ｔ１が経過するまでの間は、ステップＳ１２又はステップＳ１４により、ＮＯｘ吸蔵触媒３６を第２温度に昇温するために必要な量のＨＣ供給が行われるだけで、ＳパージのためのリッチスパイクによるＨＣ供給は行われない。
Ｓパージの制御を開始した直後は触媒上の酸素濃度が高く、ステップＳ１２又はステップＳ１４で供給されたＨＣが触媒上の酸素と反応することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒３６では局所的に急激な温度上昇が発生するが、このときに供給されるＨＣはＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度を第２温度に昇温するだけの量であり、リッチスパイクによるＨＣ供給は行われないため、ＮＯｘ吸蔵触媒３６に過昇温を生じるほどの温度上昇にはならない。
【００４０】
また、局所的に上昇した温度は時間の経過と共にＮＯｘ吸蔵触媒３６全体で均一化していくが、所定時間ｔ１はこのような温度の均一化に必要な期間を確保できるように設定されている。従って、上述のように、Ｓパージの制御を開始してから所定時間ｔ１が経過するまではステップＳ１２又はステップＳ１４によるＨＣ供給を行うだけで、リッチスパイクによるＨＣ供給を行わないようにすることにより、ＮＯｘ吸蔵触媒３６が第２温度前後に昇温されながら、局所的に上昇した温度がＮＯｘ吸蔵触媒３６全体で均一化される。
【００４１】
ステップＳ１８でフラグＦ１の値が１とされ、リッチスパイクによるＨＣ供給が許可された後の制御周期では、ステップＳ２からステップＳ２０に処理が進むようになる。
ステップＳ２０では、フラグＦｂの値が１であるか否かを判定する。フラグＦｂは、後述するタイマＢがカウントを開始しているか否かを示すフラグであり、その値が１であることによってタイマＢがカウントを開始していることを示すものである。フラグＦｂの初期値は０となっているため処理はステップＳ２２に進む。
【００４２】
ステップＳ２２ではタイマＢのカウントをスタートし、次のステップＳ２４では、タイマＢのカウント開始に合わせてフラグＦｂの値を１とする。
次のステップＳ２６では、排気温度センサ４０によって検出されたＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃが所定温度Ｔ１以上であるか否かを判定する。
この所定温度Ｔ１は、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が、Ｓパージに必要な温度である第１温度にあるときのＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度に相当するものである。従って、ステップＳ２６でＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃが所定温度Ｔ１以上であると判定した場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第１温度以上であると判断したことになる。
【００４３】
排気温度センサ４０によって検出されたＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃと所定温度Ｔ１との比較結果に基づき、ステップＳ２６でＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第１温度に達していないと判断した場合にはステップＳ２８に進み、第１温度以上であると判断した場合にはステップＳ３０に進む。
ステップＳ２８及びステップＳ３０では、回転数センサ５２で検出されたエンジン回転数や、アクセル開度センサ５４で検出されたアクセルペダルの踏み込み量などに基づき、前記ステップＳ１２又はステップＳ１４で用いたマップから読み出した供給量のＨＣが排気中に供給されるよう、燃料添加弁４８が開閉制御される。このとき、ステップＳ２８に進んだ場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第１温度に達していないため、増量マップが用いられる。一方、ステップＳ３０に進んだ場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第１温度以上であるため、減量マップが用いられる。
【００４４】
このようにしてステップＳ２８又はステップＳ３０でＨＣ供給を行った後、次のステップＳ３２では、燃料添加弁４８からリッチスパイクによるＨＣ供給を行う。このリッチスパイクは、ステップＳ２８又はステップＳ３０によるＨＣ供給に上乗せする形で、予め定められた期間にのみ燃料添加弁４８を開弁してＨＣ供給を行うものであって、リッチスパイクの間隔はエンジン１の運転状態などに応じて変更される。
【００４５】
従って、本実施形態では、各制御周期においてステップＳ３２で毎回リッチスパイクによるＨＣ供給を行うのではなく、その制御周期がリッチスパイクを行うタイミングに該当する場合にリッチスパイクによるＨＣ供給を行うようになっている。
ステップＳ２８又はステップＳ３０により、ＮＯｘ吸蔵触媒３６を第２温度に昇温するために必要な量のＨＣ供給が行われているので、ステップＳ３２でリッチスパイクによるＨＣ供給が行われると、供給されたＨＣの酸化反応によってＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第２温度から更に上昇すると共に、ＮＯｘ吸蔵触媒３６上が還元雰囲気となる。
【００４６】
次にステップＳ３４に進むと、ステップＳ２２でカウントを開始したタイマＢのカウント時間ｔｂが所定時間ｔ２以上となったか否かを判定する。この所定時間ｔｂは、リッチスパイクを行うことによってＮＯｘ吸蔵触媒３６のイオウ被毒を十分回復させることができる時間として設定されたものであり、タイマＢのカウント時間ｔｂが所定時間ｔ２に達しない間は、ステップＳ３４での判定の後、その制御周期を終了する。
【００４７】
次の制御周期以降でも、フラグＦ１の値は１のままであるため、ステップＳ２０に進んでフラグＦｂの値が１であるか否かを判定する。フラグＦｂはタイマＢのカウントを開始したときにステップＳ２４で値が１とされているので、今回はステップＳ２０から直接ステップＳ２６に処理が進む。
ステップＳ２６では、前述のようにして、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃが所定温度Ｔ１以上であるか否かを判定することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第１温度以上であるか否かを判断する。
【００４８】
そして、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第１温度に達していないと判断した場合にはステップＳ２８で増量マップを用いたＨＣ供給が行われ、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第１温度以上であると判断した場合にはステップＳ３０で減量マップを用いたＨＣ供給が行われる。
更に、次のステップＳ３２ではリッチスパイクによるＨＣ供給が行われる。
【００４９】
ステップＳ２８又はステップＳ３０によって供給されるＨＣは、ステップＳ１２又はステップＳ１４で用いられるマップに基づき供給量が設定されるものであり、前述のようにＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度を第２温度に昇温するために必要な量とされている。そして、この第２温度は、Ｓパージに必要な温度である第１温度から、リッチスパイクによるＨＣ供給を行った際に見込まれる温度上昇分を差し引いた温度であることから、ステップＳ２８又はステップＳ３０でＨＣ供給を行うと共にステップＳ３２でリッチスパイクによるＨＣ供給を行うことにより、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度はＳパージに必要な第１温度前後に維持される。
【００５０】
このとき、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度の調整は、上述のように、リッチスパイクによるＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度上昇を見込んだ上で、ステップＳ２８での増量マップによるＨＣ供給とステップＳ３０での減量マップによるＨＣ供給とを切り換えることによって行っているので、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度を容易に第１温度に維持することが可能となる。
図３には、このときの燃料添加弁４８からのＨＣ供給量、ＮＯｘ吸蔵触媒３６に供給される排気の空気過剰率、及びＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度のそれぞれの時間的変化の様子が示されている。
【００５１】
Ｓパージの制御が開始された後、タイマＡによるカウント時間ｔａが所定時間ｔ１以上となると、図２のフローチャートにおけるステップＳ２８又はステップＳ３０によるＨＣ供給とステップＳ３２のリッチスパイクによるＨＣ供給が行われることにより、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度は所定温度Ｔ２から更に上昇するが、しばらくの間はＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃが所定温度Ｔ１に達しておらず、ステップＳ２８での増量マップを用いたＨＣ供給が行われることになる。
【００５２】
そして、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃが所定温度Ｔ１以上となった時点、即ちＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第１温度以上となった時点で、ステップＳ３０での減量マップを用いたＨＣ供給へと切り替わり、その後はＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃが所定温度Ｔ１を横切るごと、即ちＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度が第１温度を横切るたびに、増量マップを用いたＨＣ供給（ステップＳ２８）と、減量マップを用いたＨＣ供給（ステップＳ３０）とが交互に切り替わる。また、このとき、ステップＳ３２でのリッチスパイクによるＨＣ供給が、ステップＳ２８又はステップＳ３０によるＨＣ供給に上乗せする形で行われる。このようなＨＣ供給が行われることにより、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃが所定温度Ｔ１前後に維持され、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度がＳパージに必要な第１温度前後に維持される。
【００５３】
また、このときＮＯｘ吸蔵触媒３６の空気過剰率は、リッチスパイクが行われたときに、リッチスパイクで供給されたＨＣによって一時的に大きく減少し、酸素濃度が低下して還元雰囲気となる。これにより、ＮＯｘ吸蔵触媒３６に吸蔵されていたＳＯｘが放出されてＮＯｘ吸蔵触媒３６のイオウ被毒が回復される。
このようにしてステップＳ３２のリッチスパイクによってＮＯｘ吸蔵触媒のＳパージが行われ、タイマＢのカウント時間が所定時間ｔ２以上となると、ＮＯｘ吸蔵触媒３６のＳパージが完了したものとして、ステップＳ３６に進み、Ｓパージの制御で用いるフラグＦ１、Ｆａ、及びＦｂの値をいずれも０とし、更にステップＳ３８でタイマＡ及びタイマＢをリセットして制御周期を終了すると共に、図示しないＳパージ要否判定ルーチンによって、このＳパージの制御ルーチンが終了される。
【００５４】
以上のように、ＮＯｘ吸蔵触媒３６のＳパージが必要になると、直ちにリッチスパイクによるＨＣ供給を行わず、まず燃料添加弁４８からのＨＣ供給により、ＮＯｘ吸蔵触媒３６を、Ｓパージに必要な温度である第１温度から、リッチスパイクによるＨＣ供給を行った際に見込まれる温度上昇分を差し引いた第２温度に昇温するようにしているため、Ｓパージの制御を開始した直後の酸素濃度が高い状況であっても、ＮＯｘ吸蔵触媒３６が過昇温となるほどの温度上昇を生じることはない。
【００５５】
そして、ＮＯｘ吸蔵触媒３６が過昇温となることがないため、Ｓパージの制御開始当初からリッチスパイクを行う場合のようにＨＣ供給量を抑える必要がなくなり、より一層早くＮＯｘ吸蔵触媒３６をＳパージを実行可能な状態とすることが可能となる。
また、Ｓパージの制御開始時に触媒上の酸素によって局所的に急激な温度上昇が生じたとしても、Ｓパージの制御を開始してから所定時間ｔ１の間はリッチスパイクによるＨＣ供給を行わないので、ＮＯｘ吸蔵触媒３６全体で温度が均一化される。このような温度の均一化により、その後にリッチスパイクによるＨＣ供給を行ってもＮＯｘ吸蔵触媒３６が過昇温となることはない。
【００５６】
更に、リッチスパイクによるＨＣの供給を開始した後も、ＮＯｘ吸蔵触媒３６を第２温度に昇温するのに必要な量のＨＣ供給を引き続き行いながら、このＨＣ供給に上乗せする形でリッチスパイクによるＨＣ供給を行うようにしており、この第２温度はＳパージに必要な温度である第１温度から、リッチスパイクによるＨＣ供給を行った際に見込まれる温度上昇分を差し引いた温度であることから、リッチスパイクによるＨＣ供給量を上乗せする前のＨＣ供給量を調整することにより、容易にＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度をＳパージに必要な第１温度に維持することが可能となる。
【００５７】
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、ＨＣ供給手段として燃料添加弁４８を用いたが、このような燃料添加弁４８を設けず、エンジン１の各気筒に対する主噴射の後のポスト噴射により排気中にＨＣを供給するようにしてもよい。この場合には、各気筒に設けられたインジェクタ４が本発明のＨＣ供給手段に相当する。
【００５８】
また、前記実施形態では、排気温度センサ４０によって検出されたＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃに基づき、ＮＯｘ触媒３６の温度が第１温度や第２温度に達したか否かを判断するようにしたが、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の担体に温度センサを設け、直接ＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度を検出するようにしてもよいし、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の入口側排気温度を検出してＮＯｘ吸蔵触媒３６の温度を推定するようにしてもよい。
【００５９】
但し、前記実施形態のように、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の出口側排気温度Ｔｃに基づき、ＮＯｘ触媒３６の温度を判定するようにした場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の入口部分や内部における局所的な温度のばらつきの影響を受けにくいという点で、他の場所の温度を検出するものに比べて優れている。
また、前記実施形態では、エンジン１の燃料消費量や運転時間などに応じて推定したＮＯｘ吸蔵触媒３６のＳＯｘ吸蔵量が所定値以上となったときにＳパージの制御を開始するようにしたが、Ｓパージの制御開始条件はこれに限られるものではなく、例えばエンジン１の所定運転時間ごとにＳパージの制御を開始するようにしてもよいし、ＮＯｘ吸蔵触媒３６の下流側にＮＯｘセンサを設け、ＮＯｘセンサが検出した排ガス中のＮＯｘ量が所定量以上になったらＳパージの制御を開始するようにしてもよい。
【００６０】
更に、Ｓパージ制御の終了条件についても、前記実施形態のようにリッチスパイクによるＨＣ供給を開始してからの経過時間に限定されるものではない。例えば、この場合にもＮＯｘ吸蔵触媒３６の下流側に設けたＮＯｘセンサの検出値に基づき、Ｓパージの制御を開始した後の検出値が所定値以下になったらＮＯｘ吸蔵触媒３６のＮＯｘ浄化機能が回復したものとしてＳパージの制御を終了するようにしてもよいし、リッチスパイクによるＨＣ供給を開始してからの経過時間をエンジン１の運転状態に応じて可変するようにしてもよい。
【００６１】
また、前記実施形態では、排気後処理装置２８を上流側ケーシング３０と下流側ケーシング３４とに分けて構成したが、単一のケーシングで排気後処理装置２８を構成するようにしてもよい。
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く、ＮＯｘ吸蔵触媒とこのＮＯｘ吸蔵触媒にＨＣを供給するためのＨＣ供給手段とを備えたエンジンであればどのようなものでも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【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の排気浄化装置で行われるＳパージ制御のフローチャートである。
【図３】図２のＳパージ制御実行時の、ＨＣ供給量、ＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気の空気過剰率、及びＮＯｘ吸蔵触媒の出口側排気温度のそれぞれの時間的変化を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  エンジン
２０  排気管（排気通路）
３６  ＮＯｘ吸蔵触媒
４８  燃料添加弁（ＨＣ供給手段）
５０  ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
2007040222.tif 000003
【図２】
2007040222.tif 000004
【図３】
2007040222.tif 000005