(57)【要約】【課題】  硫黄パージの際に、短時間でＮＯｘ浄化触媒装置を硫黄パージが可能な温度に昇温できると共に、排気ガスの空燃比を迅速にかつ効率よく硫黄パージが可能なリッチ状態にすることができるＮＯｘ浄化システムの硫黄パージ制御方法及びＮＯｘ浄化システムを提供する。【解決手段】  内燃機関Ｅの排気通路３にＮＯｘ浄化触媒装置２２を配設すると共に、排気通路３に排気絞り弁９を配設したＮＯｘ浄化システム１における、前記ＮＯｘ浄化触媒装置２２を硫黄被毒から回復するための硫黄パージ制御において、硫黄パージ制御中に、ＥＧＲ弁１１を全開にすると共に、前記排気絞り弁８、９を閉弁制御する。【選択図】  図２
2007009810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路にＮＯｘ浄化触媒装置を配設すると共に、排気通路に排気絞り弁を配設したＮＯｘ浄化システムにおける、前記ＮＯｘ浄化触媒装置を硫黄被毒から回復するための硫黄パージ制御方法であって、
前記硫黄パージ制御中に、ＥＧＲ弁を全開にすると共に、前記排気絞り弁を閉弁制御することを特徴とするＮＯｘ浄化システムの硫黄パージ制御方法。
【請求項２】
内燃機関の排気通路に配設されたＮＯｘ浄化触媒装置と、排気通路に配設された排気絞り弁と、前記ＮＯｘ浄化触媒装置を硫黄被毒から回復するための硫黄パージ制御を行う制御装置とを備えたＮＯｘ浄化システムにおいて、
前記制御装置が、前記硫黄パージ制御中に、ＥＧＲ弁を全開にすると共に、前記排気絞り弁を閉弁制御することを特徴とするＮＯｘ浄化システム。
【請求項３】
前記制御装置が、前記硫黄パージ制御が必要と判定した場合に、前記内燃機関と前記ＮＯｘ浄化触媒装置を搭載した車両を停車させる指示を発生し、該指示後に車両が停止したときに、該車両停止時における前記内燃機関のエンジン回転数を、通常のアイドル運転のエンジン回転数よりも高い所定のエンジン回転数まで上昇させる制御を行うことを特徴とする請求項２記載のＮＯｘ浄化システム。
【請求項４】
前記制御装置が、前記硫黄パージ制御中に、吸気絞り弁を閉弁制御することを特徴とする請求項２又は３記載のＮＯｘ浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路にＮＯｘ浄化触媒装置と排気絞り弁を備えたＮＯｘ浄化システムの硫黄パージ制御方法及びＮＯｘ浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に対する排ガス規制は厳しさを増し、エンジン側の技術開発だけでは追いつけない状況となりつつある。そのため、排気ガスを後処理装置によって浄化することが必要不可欠であり、ディーゼルエンジンや一部のガソリンエンジン等の内燃機関や様々な燃焼装置の排気ガス中からＮＯｘ（窒素酸化物）を還元除去するためのＮＯｘ触媒や、これらの排気ガス中の粒子状物質（パティキュレート・マター：以下、ＰＭ）を除去するディーゼルパティキュレートフィルタ装置（以下、ＤＰＦ装置）について、種々の研究や提案がなされている。
【０００３】
この中で、ＮＯｘ低減触媒として、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、ＮＯｘ直接還元型触媒、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒（Selective Catalystic Reduction：ＳＣＲ触媒）等が提案されている。
【０００４】
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持した装置は、酸化機能を持つ貴金属触媒と、アルカリ金属等のＮＯｘ吸蔵機能を持つＮＯｘ吸蔵材を担持して構成されており、これらにより、排気ガス中の酸素濃度によってＮＯｘ吸蔵とＮＯｘ放出・浄化の二つの機能を発揮する。
【０００５】
つまり、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置に流入する排気ガスの空燃比がリーン状態の場合には、排気ガス中の一酸化窒素が貴金属触媒により酸化されて二酸化窒素となり、この二酸化窒素がＮＯｘ吸蔵材に硝酸塩として吸蔵される。一方、排気ガスの空燃比がリッチ状態の場合には、ＮＯｘ吸蔵材から硝酸塩が分解されてＮＯｘが放出されると共に、このＮＯｘは貴金属触媒の触媒作用により排気ガス中の未燃炭化水素や一酸化炭素などにより窒素に還元される。そのため、ＮＯｘ吸蔵材のＮＯｘ吸蔵能力が飽和に近づくと、排気ガス中の空燃比をリッチ状態にするＮＯｘ吸蔵能力回復用の再生制御を行っている。
【０００６】
しかしながら、このＮＯｘ吸蔵材は、ＮＯｘを硝酸塩の形で吸蔵するが、燃料に含まれる硫黄分を硫酸塩の形として吸蔵するため、硫黄分の吸蔵材としても機能する。しかも、ＳＯｘはＮＯｘよりも放出されにくいため、硫黄分により硝酸塩形成反応が阻害されるので、走行距離を重ねるごとにＮＯｘ吸蔵能力が低下するという硫黄被毒の問題がある。
【０００７】
また、ＮＯｘ直接還元型触媒を担持した装置は、β型ゼオライト等の担体に触媒成分であるロジウム（Ｒｈ）やパラジウム（Ｐｄ）等の金属を担持して構成されており、ＮＯｘを直接還元する。そして、この還元の際に触媒の活性物質である金属に酸素が吸着し、ＮＯｘ還元性能が悪化してくるので、ＮＯｘ還元性能を回復するために、排気ガスの空燃比をリッチ状態にして、ＮＯｘ還元性能回復用の再生制御を行い、触媒の活性物質を再生して活性化する。
【０００８】
しかしながら、このＮＯｘ直接還元型触媒装置においても、燃料中に含まれている硫黄分が吸着され、硫黄分の吸着量の増加に伴ってＮＯｘ還元能力が低下するという硫黄被毒の問題がある。
【０００９】
また、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒を担持した装置は、コージェライトや酸化アルミニウムや酸化チタン等で形成されるハニカム構造の担持体（触媒構造体）に、チタニアーバナジウム、ゼオライト、酸化クロム、酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化タングステン等を担持して構成される。この触媒装置では、触媒装置に流入する排気ガス中に尿素水溶液、アンモニア、アンモニア水等のアンモニア系溶液を添加し、発生したアンモニアのＮＯｘとの選択的な還元反応により、ＮＯｘを浄化している。
【００１０】
このアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒装置では、継続して還元反応を行うことができるため、再生制御は特に必要とされないが、このアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒装置においても、燃料中に含まれている硫黄分が吸着され、硫黄分の吸着量の増加に伴ってＮＯｘ還元能力が低下するという硫黄被毒の問題がある。
【００１１】
これらの触媒装置の硫黄被毒の対策として、一酸化炭素や炭化水素等の還元剤により硫黄分を除去する硫黄パージ制御が必要になる。この硫黄パージ制御では触媒温度を、ＮＯｘ吸蔵能力の回復やＮＯｘ直接還元能力の回復のための再生制御時よりも高温にした状態（例えば、６００℃以上の高温状態）を継続して、吸蔵材と硫黄分の化合物を熱分解し、硫黄分を酸化物として排気ガス中に放出させると共に、この放出させた硫黄酸化物を、酸素が不足する還元雰囲気で、還元剤と反応させて還元する。
【００１２】
この硫黄パージ制御では、シリンダ内噴射におけるポスト噴射や排気管内噴射などにより、これらのＮＯｘ浄化触媒を担持した触媒装置に流れ込む排気ガスの空燃比をリッチ状態にし、且つ、排気温度及び触媒温度を上昇させる空燃比リッチ制御を行う。
【００１３】
この硫黄パージ制御の一つとして、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置）において、不要な昇温制御を減少し、燃費を向上させ、短時間の軽負荷状態においてもＳＯｘ被毒回復を可能とするために、ナビゲーションシステムの情報や車両の走行状態の履歴等に基づく等して、ＳＯｘ被毒回復制御に必要となる機関運転条件となる前にそのことを推定し、予めフィルタの昇温制御を行うことができる内燃機関の排気浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１４】
しかしながら、ＮＯｘ浄化触媒装置の硫黄被毒の再生には、排気ガスの昇温制御が不可欠であるが、走行中に、硫黄パージ制御が可能な高温まで触媒を昇温させて、排気ガスの雰囲気を空燃比リッチ状態にすることは、通常のエンジン制御では著しい燃費の悪化を招く。また、走行中に硫黄パージ制御を行うと、走行性能や乗り心地性等のドライバビリティが悪化する。
【００１５】
更に、内燃機関が高負荷状態のときに、排気ガスの空燃比をリッチ状態にするために、ＮＯｘ浄化触媒の上流側の酸化触媒で酸化させるためと、放出された硫黄分を還元するために還元剤を添加すると、酸化触媒を通過した還元剤がＮＯｘ浄化触媒装置で燃焼して触媒温度が上昇し、触媒の熱劣化を誘発するという問題もある。
【００１６】
そのため、車両を停車させてエンジンを安定状態にすることが好ましいが、アイドル状態にすると排気ガス温度が低下するので、特に、迅速に効率よく硫黄パージが可能な温度まで触媒温度を昇温することが重要となる。
【特許文献１】特開２００３−１５５９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、硫黄パージの際に、短時間でＮＯｘ浄化触媒装置を硫黄パージが可能な温度に昇温できると共に、排気ガスの空燃比を迅速にかつ効率よく硫黄パージが可能な空燃比リッチ状態にすることができるＮＯｘ浄化システムの硫黄パージ制御方法及びＮＯｘ浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記のような目的を達成するためのＮＯｘ浄化システムの硫黄パージ制御方法は、内燃機関の排気通路にＮＯｘ浄化触媒装置を配設すると共に、排気通路に排気絞り弁を配設したＮＯｘ浄化システムにおける、前記ＮＯｘ浄化触媒装置を硫黄被毒から回復するための硫黄パージ制御方法であって、前記硫黄パージ制御中に、ＥＧＲ弁を全開にすると共に、前記排気絞り弁を閉弁制御することを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、硫黄パージ制御実行の際に、排気ブレーキ又は排気スロットル等の排気絞り弁を閉弁制御して排気絞りを行うことにより、排気圧が上昇する。この効果により、高温の燃焼ガスをシリンダ内（筒内）に残留させたり、排気バルブからシリンダ内に逆流させたりして、所謂内部ＥＧＲを起こし、シリンダ内温度及び排気ガス温度を上げることができる。
【００２０】
その上、ＥＧＲ弁を全開にするので、この排圧上昇により、ＥＧＲ経路のパイプ径やＥＧＲバルブのリフト量やＥＧＲクーラーの性能等によって制限されているＥＧＲ率を、更に高めることができる。この高いＥＧＲ率における燃焼により、排気ガスの空燃比を迅速に硫黄パージが可能となるリッチ状態にすることができる。
【００２１】
また、排気ガスを高温にすることができるので、短時間でＮＯｘ浄化触媒装置を昇温でき、また、ＮＯｘ浄化触媒装置を高温に維持することができる。そのため、硫黄パージを効率よく行えるようになるので、硫黄パージ時間を短くできる。
【００２２】
上記のＮＯｘ浄化システムの硫黄パージ制御方法において、前記ＮＯｘ浄化触媒装置の硫黄パージ制御が必要と判定した場合に、前記内燃機関と前記ＮＯｘ浄化触媒装置を搭載した車両を停車させる指示を発生し、該指示後に車両が停車したときに、該車両停止時における前記内燃機関のエンジン回転数を、通常のアイドル運転のエンジン回転数よりも高い所定のエンジン回転数まで上昇させると、走行中に硫黄パージ制御を行うことを回避できるようになるので、走行中の硫黄パージにおけるドライバビリティの悪化を防止できる。
【００２３】
更に、上記のＮＯｘ浄化システムの硫黄パージ制御方法において、前記硫黄パージ制御中に、吸気絞り弁を閉弁制御すると、吸気量及び吸気マニホールド側の圧力を減少できるので、シリンダ内の新気による冷却を少なくすることができ、シリンダ内の保温や排気温度上昇をより容易にすることができる。
【００２４】
また、上記のような目的を達成するためのＮＯｘ浄化システムは、内燃機関の排気通路に配設されたＮＯｘ浄化触媒装置と、排気通路に配設された排気絞り弁と、前記ＮＯｘ浄化触媒装置を硫黄被毒から回復するための硫黄パージ制御を行う制御装置とを備えたＮＯｘ浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記硫黄パージ制御中に、ＥＧＲ弁を全開にすると共に、前記排気絞り弁を閉弁制御するように構成する。
【００２５】
この構成により、硫黄パージの際に、短時間でＮＯｘ浄化触媒装置を硫黄パージが可能な温度に昇温できると共に、排気ガスの空燃比を迅速に硫黄パージが可能なリッチ状態にすることができる
【００２６】
また、上記のＮＯｘ浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記硫黄パージ制御が必要と判定した場合に、前記内燃機関と前記ＮＯｘ浄化触媒装置を搭載した車両を停車させる指示を発生し、該指示後に車両が停止したときに、該車両停止時における前記内燃機関のエンジン回転数を、通常のアイドル運転のエンジン回転数よりも高い所定のエンジン回転数まで上昇させる制御を行うように構成すると、走行中に硫黄パージ制御を行うことを回避するので、走行中の硫黄パージにおけるドライバビリティの悪化を防止できる。
【００２７】
更に、上記のＮＯｘ浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記硫黄パージ制御中に、吸気絞り弁を閉弁制御するように構成すると、吸気量及び吸気マニホールド側の圧力を減少できるので、シリンダ内の新気による冷却を少なくすることができ、シリンダ内の保温や排気温度上昇をより容易にすることができる。
【００２８】
上記のＮＯｘ浄化システムにおいて、ＮＯｘ浄化触媒装置としては、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置、ＮＯｘ直接還元型触媒装置、及び、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒装置等がある。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係るＮＯｘ浄化システムの硫黄パージ制御方法及びＮＯｘ浄化システムによれば、硫黄パージの実行の際に、排気ブレーキ又は排気スロットル等の排気絞りを使用することにより、排気圧を上昇することができる。
【００３０】
この排気圧上昇により、シリンダ内における排気ガス量を増加して、シリンダ内の温度を高温に維持したり、排気ガスを高温にすることが容易となるので、短時間でＮＯｘ浄化触媒装置を昇温でき、また、ＮＯｘ浄化触媒装置を高温に維持することができる。
【００３１】
その上、ＥＧＲ弁を全開により、シリンダ内における排気ガス量を増加でき、排気ガスの空燃比を迅速に硫黄パージが可能なリッチ状態にすることができる。
【００３２】
従って、硫黄パージを迅速かつ効率よく行うことができ、硫黄パージに必要な時間を短くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明に係る実施の形態のＮＯｘ浄化システムの硫黄パージ制御方法及びＮＯｘ浄化システムについて、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
なお、ここでは、ＮＯｘ浄化触媒装置としてＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置を例示して説明するが、本発明はＮＯｘ直接還元型触媒装置等の硫黄パージを空燃比リッチ状態で行うＮＯｘ浄化触媒装置に対しても適用可能である。また、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置の下流側にＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）装置を設けて、硫黄パージ制御におけるスモーク悪化分に対して、スモークをこのＤＰＦ装置で捕集するように構成してもよい。
【００３５】
また、ここでいう排気ガスのリッチ状態とは、必ずしもシリンダ内でリッチ燃焼する必要はなく、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置に流入する排気ガス中に供給した空気量と燃料量（シリンダ内で燃焼した分も含めて）との比が理論空燃比に近い状態（ストイキ状態）か又は理論空燃比より燃料量が多いリッチの状態であることをいう。この燃料量には、排気管内噴射で直接排気ガス中に噴射した還元剤（燃料）の量も含む。
【００３６】
図１に、本発明の実施の形態のＮＯｘ浄化システム１の構成を示す。この排気ガス浄化システム１では、エンジン（内燃機関）Ｅの排気通路３に酸化触媒装置２１とＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置（ＮＯｘ浄化触媒装置）２２を有する排気ガス浄化装置２０が配置される。
【００３７】
この酸化触媒装置２１は、ハニカム状のコーディエライトあるいは耐熱鋼からなる担体の表面に、活性酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）等の触媒コート層に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属からなる触媒活性成分を担持させて形成する。この酸化触媒装置２１は流入してくる排気ガス中のＨＣ，ＣＯ等の還元剤を酸化して、排気ガスを低酸素状態にすると共に、燃焼熱（酸化反応熱）により排気温度を上げる。
【００３８】
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２は、コージェライト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、極薄板ステンレス等で形成されたモノリス触媒に、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化チタン（ＴｉＯ）等の触媒コート層を設け、この触媒コート層に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の触媒金属とバリウム（Ｂａ）等のＮＯｘ吸蔵材（ＮＯｘ吸蔵物質）を担持させて構成される。このモノリス触媒の構造材の担体は、多数のセルを有しており、また、このセルの内壁に設けられる触媒コート層は、大きな表面積を持っており、排気ガスとの接触効率を高めている。
【００３９】
このＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２では、酸素濃度が高い排気ガスの空燃比リーン状態のときに、排気ガス中のＮＯｘをＮＯｘ吸蔵材が吸蔵することにより、排気ガス中のＮＯｘを浄化する。また、酸素濃度が低いかゼロの排気ガスの空燃比リッチ状態のときに、吸蔵したＮＯｘを放出すると共に放出されたＮＯｘを触媒金属の触媒作用により還元する。これにより、ＮＯｘの大気中への流出を防止する。
【００４０】
そして、吸気通路２に、吸気量を測定するマスエアフローセンサ（ＭＡＦセンサ）５と吸気量を調整するための吸気絞り弁７が配設され、排気ガス浄化装置２０の上流側の排気通路３に、排気ブレーキ８が配設され、あるいは、下流側の排気通路３に、排気スロットル９が配設される。また、ＥＧＲ通路４にＥＧＲクーラー１０とＥＧＲ量を調整するＥＧＲ弁１１が配設される。
【００４１】
そして、この酸化触媒装置２１の上流側に第１酸素センサ２５を配置し、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２の下流側に第２酸素濃度センサ２６を配置する。この第１酸素濃度センサ２５はリッチ深さを制御するために必要な酸素濃度（空燃比、空気過剰率λ）を検出するので、広範囲λセンサが用いられる。一方、第２酸素濃度センサ２６は、リッチ期間を計測するために空燃比がリッチ状態になったか否かを検出できればよいので、リーンとリッチの２値で検出されるバイナリーλセンサが用いられる。
【００４２】
また、排気ガスの温度を検出するために酸化触媒装置２１の上流側に第１温度センサー２７を配置し、酸化触媒装置２１とＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２の間に第２温度センサー２８を配置する。また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２の下流側に第３温度センサー２９を配置する。これらの温度センサ２７〜２９で検出された排気ガス温度から酸化触媒装置２１の触媒温度とＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２の触媒温度Ｔc が推定あるいは算出される。
【００４３】
また、燃料系リッチ制御において排気管内直接噴射を行う場合には、排気ガス浄化装置２０の上流側の排気通路３に、ＮＯｘの還元剤となる炭化水素（ＨＣ）Ｆを供給するＨＣ供給弁（燃料噴射弁）２４を設ける。このＨＣ供給弁２４は、図示しない燃料タンクからエンジンＥの燃料である軽油等の燃料（還元剤）Ｆを排気通路３内に直接噴射して、排気ガスＧの空燃比を硫黄パージが可能なリッチ状態にするためのもので、排気管内噴射による空燃比リッチ制御の手段となるものである。
【００４４】
そして、エンジンＥの運転の全般的な制御を行うと共に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２のＮＯｘ浄化能力の回復制御と硫黄パージ制御を行う制御装置（ＥＣＵ：エンジンコントロールユニット）３０が設けられる。この制御装置３０に第１及び第２酸素濃度センサ２５、２６や第１〜第３温度センサ２７、２８、２９等からの検出値が入力され、この制御装置３０からエンジンＥの吸気絞り弁（吸気スロットル弁）７、排気ブレーキ８、排気スロットル９、燃ＥＧＲ弁１１、料噴射用のコモンレール電子制御燃料噴射装置の燃料噴射弁１２等を制御する信号が出力される。
【００４５】
このＮＯｘ浄化システム１においては、空気Ａは、吸気通路２の空気清浄器１３、マスエアフローセンサ（ＭＡＦセンサ）５を通過して、ターボチャージャ６のコンプレッサにより圧縮昇圧され、吸気絞り弁７によりその量を調整されて吸気マニホールドよりシリンダ内に入る。そして、シリンダ内で発生した排気ガスＧは、排気マニホールドから排気通路３に出て、ターボチャージャ６のタービンを駆動した後、排気ガス浄化装置２０を通過して浄化された排気ガスＧｃとなって、図示しない消音器を通って大気中に排出される。また、排気ガスＧの一部はＥＧＲガスＧｅとして、ＥＧＲ通路４のＥＧＲクーラー１０を通過し、ＥＧＲ弁１１でその量を調整されて吸気マニホールドに再循環される。
【００４６】
このＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２を備えたＮＯｘ浄化システム１では、エンジンＥの制御装置３０に組み込まれた触媒再生制御手段により、ＮＯｘ吸蔵推定量がＮＯｘ吸蔵飽和量になった時に、シリンダ内のポスト噴射やＨＣ供給弁２４による排気管内噴射等により、排気ガスＧ中に炭化水素等の燃料Ｆを還元剤として供給する。この還元剤Ｆを、上流側の酸化触媒装置２１で酸化することにより、排気ガスＧを空燃比リッチ状態にして、吸収したＮＯｘを放出させる。この放出されたＮＯｘを貴金属触媒により還元させる。この再生処理により、ＮＯｘ吸蔵能力を回復する。
【００４７】
なお、硫黄パージ制御以外の再生制御等は本発明の対象ではなく、この触媒再生制御としては、周知技術のＥＧＲ制御、吸気絞り、排気絞り等の吸気系リッチ制御やシリンダ内燃料噴射におけるポスト噴射や排気管内直接噴射等の燃料系リッチ制御を有する再生制御を用いることができるので、説明は省略する。
【００４８】
そして、本発明においては、このＮＯｘ浄化システム１では、エンジンＥの制御装置３０に組み込まれた硫黄パージ制御手段により、図２に例示するような硫黄パージ制御フローに従って、硫黄パージが実行される。この図２の硫黄パージ制御は、エンジン全般の制御に組み込まれた触媒制御の一部として設けられるものであり、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２のＮＯｘ吸蔵能力回復のための再生制御にと共に繰返し実行されるものとして示してある。
【００４９】
図２の硫黄パージ制御が、硫黄パージ開始のチェックの時間間隔（インターバル）毎に通常の運転制御から呼ばれてスタートすると、ステップＳ１１で、硫黄パージが必要か否かを判定する。この判定方法としては、前回の硫黄パージから後の燃料消費量や走行距離が所定の燃料消費量や所定の走行距離を超えたか否かで判定したり、ＮＯｘ濃度センサを利用したりしてＮＯｘ浄化性能を推定できる場合は、この推定したＮＯｘ浄化性能の劣化状態から判定する。
【００５０】
このステップＳ１１の判定で、硫黄パージが必要でないと判定された時は、リターンに行き、通常の運転制御に戻る。また、硫黄パージが必要であると判定された時は、このエンジンＥを搭載した車両の運転者に対して、車両停止の指示を発生する。この停車依頼の指示はランプの点灯や音声メッセージ等で行う。
【００５１】
次のステップＳ１３で、運転者が車両を停車させて停車状態になった否かを判定し、停車状態にない場合には、ステップＳ１２に戻り、通常の運転制御を維持しながら、車両が停車するのを待つ。この車両の停止状態は、エンジン回転数がアイドリング回転数になったか否か、車速がゼロになったか否か、パーキングブレーキがＯＮになったか否か、ギヤ位置がＭＴ（手動変速機）ではニュートラル、ＡＴ（自動変速機）ではパーキングになっているか否か、排気ガス温度が所定の温度以下になったか否か等の判定方法の一つ又は幾つかの組み合わせから判定する。このステップＳ１３の判定で停車状態になったことを確認した場合には、ステップＳ１４に行く。
【００５２】
これにより、走行状態中に硫黄パージを実行した場合に発生する走行性能悪化の影響を回避することができる。また、停車中では排気ガス温度の変動が少ないため、温度閾値を設定したフィードバック制御が容易になる。
【００５３】
ステップＳ１４では、プレ昇温である排気ガス昇温制御を所定の時間（触媒温度のチェックのインターバルに関係する時間）の間行う。この排気ガス昇温制御では、シリンダ内噴射においてアフタ噴射やポスト噴射を行い、エンジンＥから排出される排気ガスＧの温度が上昇するようにし、また、必要に応じてＨＣ供給弁２４による排気管内噴射を行い、噴射された炭化水素Ｆを酸化触媒２１で酸化して、排気ガスを昇温させる。この昇温燃焼の実施と共に、排気ブレーキ８又は排気スロットル９を閉じて排気絞りを行う。また、同時にアイドル回転数を、通常のアイドル運転時の回転数から、この回転数の１．２倍〜１．３倍の回転数に、例えば、６００ｒｐｍから７００ｒｐｍ〜８００ｒｐｍに上昇させてアイドルアップする。この排気ガス昇温制御では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２に流入する排気ガスＧの空燃比は空気過剰率換算で５〜１０である。
【００５４】
この排気絞りにより、排気圧が上昇するので、高温の燃焼ガスがシリンダ内に残留したり、排気バルブからシリンダ内に逆流したりして、所謂内部ＥＧＲが生じる。そのため、効率よく又迅速にシリンダ内温度及び排気ガス温度を上げることができる。
【００５５】
次のステップＳ１５で、触媒温度Ｔc が所定の第１温度（第１温度閾値）Ｔc1を超えたか否かを判定し、超えていなければ、ステップＳ１４に戻り、排気ガス昇温制御を続行する。また、触媒温度Ｔc が所定の第１温度（第１温度閾値：例えば、６００℃程度）Ｔc1を超えた場合には、ステップＳ１６に行く。この触媒温度Ｔc は直接触媒温度を測定することが難しいので、上流側の第２温度センサ２８の検出値（排気ガス温度）と下流側の第３温度センサ２９の検出値（排気ガス温度）とから推定して、例えば、平均温度などとして算出される。
【００５６】
ステップＳ１６で、触媒温度Ｔc が所定の第２温度（第２温度閾値：例えば、７５０℃程度）Ｔc2を超えていないか否かを判定し、超えていなければ、ステップＳ１７に行き、超えた場合には、ステップＳ１９に行く。これにより、触媒温度Ｔc が異常に上昇して、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２が過熱により破損するのを防止する。ステップＳ１９では、硫黄パージ制御の終了作業を行うが、ここで、排気ガス昇温制御を終了し、昇温燃焼、排気絞り、アイドルアップを止める。そして、リターンし、通常の運転制御に戻る。
【００５７】
ステップＳ１７では、空燃比リッチ制御を行う。この空燃比リッチ制御では、排気ブレーキ８又は排気スロットル９を閉じる排気絞りを継続すると共に、ＥＧＲ弁１１を全開し、更に、吸気絞り弁７を閉じて吸気絞りを行う。また、シリンダ内噴射においてアフタ噴射やポスト噴射を継続すると共に、ＨＣ供給弁２４による排気管内噴射で還元剤となる炭化水素Ｆを噴射し、還元剤添加を行う。
【００５８】
このシリンダ内噴射により、エンジンＥから排出される排気ガスＧの温度を上昇させると共に、ＨＣ供給弁２４から噴射された還元剤Ｆの一部を酸化触媒２１で酸化して、この酸化反応熱により排気ガスＧを更に昇温させる。また、これらの制御により、排気ガスＧの空燃比を、硫黄パージ可能なリッチ状態にする。この空燃比リッチ状態は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２のＮＯｘ吸蔵材から硫黄成分が放出されるようなストイキ状態を含むリッチ状態であり、空気過剰率（λ）換算で０．９〜１．２である。
【００５９】
このステップＳ１７の空燃比リッチ制御を所定の時間（硫黄パージ制御の完了のチェックのインターバルと触媒温度のチェックのインターバルに関係する時間）の間行い、ステップＳ１８に行く。
【００６０】
ステップＳ１８では、硫黄パージ制御の完了か否かを判定する。この判定には、例えば、硫黄パージが可能な状態の継続時間が所定の時間を経過したときは完了であると判定し、経過していないときは完了していないと判定する方法などを用いることができる。
【００６１】
このステップＳ１８で硫黄パージ制御が完了していないと判定されたときは、ステップＳ１６に戻り、触媒温度Ｔc が所定の第２温度Ｔc2を超えていないかを確認し、硫黄パージ制御の完了まで、ステップＳ１７の空燃比リッチ制御を繰り返し行う。また、ステップＳ１８で硫黄パージ制御が完了していると判定されたときは、ステップＳ１９に行き、硫黄パージ制御の終了作業を行う。
【００６２】
この空燃比リッチ制御により、触媒温度Ｔc を例えば、６００℃以上の高温状態、かつ、また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２の触媒周囲の雰囲気を空燃比リッチ状態にして、吸蔵材と硫黄分の化合物を熱分解し、硫黄分を酸化物として排気ガスＧ中に放出させる。この放出させた硫黄酸化物は、酸素が不足する還元雰囲気で、残りの還元剤Ｆと反応させて還元する。
【００６３】
この空燃比リッチ制御では、ＥＧＲ弁１１を全開にするので、この排圧上昇により、ＥＧＲ通路４のパイプ径やＥＧＲ弁１１のリフト量やＥＧＲクーラー１０の性能等によって制限されているＥＧＲ率を、更に高めることができる。この高いＥＧＲ率における燃焼により、エンジンＥから排出される時点での排気ガスＧの酸素濃度を低下できるので、更に、酸化触媒２１における還元剤Ｆの酸化による酸素消費を加えることにより、ＮＯｘ浄化触媒装置２２に流入する排気ガスＧの空燃比を迅速にリッチ状態にすることができる。
【００６４】
また、排気ガスＧを高温にすることができるので、短時間でＮＯｘ浄化触媒装置２２を昇温でき、また、ＮＯｘ浄化触媒装置２２を高温に維持することができる。そのため、硫黄パージを効率よく行えるようになるので、硫黄パージ時間を短くできる。
【００６５】
ステップＳ１９の硫黄パージ制御の終了作業では、排気ブレーキ８又は排気スロットル９を通常の運転状態に開き、ＥＧＲ弁１１を通常の運転状態に閉じ、更に、吸気絞り弁７を通常の運転状態に開く。これにより、硫黄パージ用の排気絞り、全開ＥＧＲ，吸気絞りを止める。また、シリンダ内噴射におけるアフタ噴射やポスト噴射や、ＨＣ供給弁２４による排気管内噴射を止める。これらの終了作業をした後リターンに行き、通常の運転状態の制御に戻る。
【００６６】
上記のＮＯｘ浄化システムの硫黄パージ制御方法及びＮＯｘ浄化システム１によれば、硫黄パージの実行の際に、ＥＧＲ弁１１を全開すると共に、排気ブレーキ８又は排気スロットル９の排気絞りを使用することにより、排気圧を上昇することができる。
【００６７】
この排気圧上昇により、シリンダ内における排気ガス量を増加して、シリンダ内の温度を高温に維持したり、排気ガスＧを高温にすることが容易となるので、短時間でＮＯｘ浄化触媒装置であるＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２を昇温でき、また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２を高温に維持することができる。
【００６８】
その上、シリンダ内における排気ガス量の増加により、排気ガスＧの空燃比を迅速にリッチ状態にすることができる。
【００６９】
従って、硫黄パージの際に、短時間でＮＯｘ浄化触媒装置を硫黄パージが可能な温度に昇温できると共に、排気ガスの空燃比を迅速に硫黄パージが可能なリッチ状態にすることができるので、硫黄パージを効率よく行うことができ、硫黄パージ時間を短くできる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る実施の形態のＮＯｘ浄化システムの全体構成を示す図である。
【図２】硫黄パージ制御のフローの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
Ｅ    エンジン（内燃機関）
１    ＮＯｘ浄化システム
３    排気通路
８  排気ブレーキ（排気絞り弁）
９  排気スロットル（排気絞り弁）
２１  酸化触媒
２２  ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＯｘ浄化触媒装置）
２４  ＨＣ供給弁  
Ｇ    排気ガス
Ｇｃ  浄化された排気ガス
Ｔc   触媒温度
ＴC1  所定の第１温度（第１温度閾値）
Ｔc2  所定の第２温度（第２温度閾値）
【図１】
2007009810.tif 000003
【図２】
2007009810.tif 000004