(57)【要約】【課題】排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するための再生制御において、再生のメカニズムの時間的な変化を考慮した還元剤供給制御を行うことができ、還元剤を適切な量で供給して効率よく浄化能力を回復できると共に、還元剤の排気ガス浄化装置の下流側への流出を防止できる排気ガス浄化システムの再生制御方法及び排気ガス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、上流側から順に還元剤供給装置１７と排気ガス浄化装置２０を配置し、前記排気ガス浄化装置２０の浄化能力を回復するための還元剤Ｆを排気ガスＧ中に供給する還元剤供給制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記排気ガス浄化装置２０の再生時に、前記排気ガス浄化装置２０に流入する排気ガス中の還元剤濃度を時間的に変化させる。【選択図】図３
2007138866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置を配置し、前記排気ガス浄化装置の上流側に排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給装置を設けると共に、前記排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するための再生の際に、前記還元剤供給装置から還元剤を前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中に供給する還元剤供給制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄化システムの制御方法において、
前記排気ガス浄化装置の再生時の還元剤供給に際して、再生時の排気ガス浄化装置の状態の時間的な変化に対応するように、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中の還元剤濃度を時間的に変化させることを特徴とする排気ガス浄化システムの再生制御方法。
【請求項２】
前記排気ガス浄化装置がＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持した排気ガス浄化装置であって、該排気ガス浄化装置のＮＯｘ再生時の還元剤供給に際して、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中の還元剤濃度を、再生当初は０．０１ｓ〜０．５０ｓの間に空気過剰率換算で０．７０〜０．８０の高濃度にし、空気過剰率換算で０．７０〜０．９０の高濃度を所定の時間維持し、その後の所定の時間の間、空気過剰率換算で０．８０〜１．００の低濃度にし、その後還元剤の供給を停止することを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化システムの再生制御方法。
【請求項３】
前記排気ガス浄化装置がＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持した触媒担持ＤＰＦ装置と該触媒担持ＤＰＦ装置の下流側に配置されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置とを備え、前記排気ガス浄化装置のＰＭ再生時の還元剤供給に際して、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中の還元剤濃度を、再生当初の所定の時間の間は空気過剰率換算で１．５〜５．０の低濃度、その後の所定時間の間は空気過剰率換算で０．９０〜１．００の高濃度とし、その後の所定時間の間は空気過剰率換算で１．５〜５．０の低濃度にし、その後還元剤の供給を停止することを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化システムの再生制御方法。
【請求項４】
内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置を配置し、前記排気ガス浄化装置の上流側に還元剤供給装置を設けると共に、前記排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するための再生制御の際に、前記還元剤供給装置から還元剤を前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中に供給する還元剤供給制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
前記排気ガス浄化媒装置の上流側で前記排気通路を分岐して第１分岐排気通路と第２分岐排気通路を設けて前記排気ガス浄化媒装置の上流側で合流させ、前記第１分岐排気通路に前記還元剤供給装置を配置すると共に、前記第１分岐排気通路の排気ガスの流れを制御する流路制御手段を設け、
前記排気ガス浄化装置がＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持し、
該ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ再生時の還元剤供給に際して、前記流路制御手段により、前記第１分岐排気通路における排気ガスの流れを停止し、前記還元剤供給装置から還元剤を前記第１分岐排気通路内の排気ガス中に供給した後に、この還元剤の供給を維持しながら、前記流路制御手段により、前記第１分岐排気通路の排気ガスを流すと共に、前記第２分岐排気通路の排気ガス流れを停止し、その後還元剤の供給を所定の時間行った後に停止することを特徴とする排気ガス浄化システムの再生制御方法。
【請求項５】
内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置を配置し、前記排気ガス浄化装置の上流側に還元剤供給装置を設けると共に、前記排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するための再生制御の際に、前記還元剤供給装置から還元剤を前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中に供給する還元剤供給制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
前記排気ガス浄化媒装置の上流側で前記排気通路を分岐して第１分岐排気通路と第２分岐排気通路を設けて前記排気ガス浄化媒装置の上流側で合流させ、前記第１分岐排気通路に前記還元剤供給装置を配置すると共に、前記第１分岐排気通路の排気ガスの流れを制御する流路制御手段を設け、
前記排気ガス浄化装置がＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持し、
前記制御装置が、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ再生時の還元剤供給に際して、前記流路制御手段により、前記第１分岐排気通路における排気ガスの流れを停止し、前記還元剤供給装置から還元剤を前記第１分岐排気通路内の排気ガス中に供給した後に、この還元剤の供給を維持しながら、前記流路制御手段により、前記第１分岐排気通路の排気ガスを流すと共に、前記第２分岐排気通路の排気ガス流れを停止し、その後還元剤の供給を所定の時間行った後に停止する制御を行うことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項６】
前記排気ガス浄化装置が、上流側から、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持した触媒担持ＤＰＦ装置と、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置と、酸化触媒又は三元触媒を担持した触媒装置を有してなることを特徴とする請求項５記載の排気ガス浄化システム。
【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排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置を備えた排気ガス浄化システムの再生制御方法及び排気ガス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り、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となっている。そのため、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浄化触媒として、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒やＮＯｘ直接還元型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ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置は、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ＮＯ2 が放出されると共に、このＮＯ2 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ＮＯｘ再生制御を行っている。
【０００６】
また、ＮＯｘ直接還元型触媒を担持したＮＯｘ直接還元型触媒装置は、β型ゼオライト等の担体に触媒成分であるロジウムやパラジウム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ＮＯｘ再生制御を行い、触媒の活性物質を再生して活性化する。
【０００７】
これらのＮＯｘ浄化触媒装置を備えた排気ガス浄化システムでは、この空燃比リッチ制御を行うＮＯｘ再生制御は、通常、ＮＯｘ吸蔵量、ＮＯｘ浄化率、リーン継続時間等の一条件が、予め設定された閾値に達した場合に、自動的に開始されるように制御されている。
【０００８】
そして、ＮＯｘ再生制御ではない、通常の運転状態における燃焼は、ディーゼルエンジン等の場合には、酸素過多状態の空燃比リーン状態である。従って、このＮＯｘ再生制御で空燃比リッチ状態にするためには、吸気量を減少するか、燃料量を増加するか、あるいは、両方を実施するか、これらのいずれかのＮＯｘ再生用の空燃比リッチ制御を行う必要がある。
【０００９】
この吸気量を減少する吸気系リッチ制御ではＥＧＲ量の増加、排気絞り、吸気絞り等の方法があり、燃料量を増加する燃料系リッチ制御では、シリンダ内（筒内）噴射におけるポスト噴射や排気管への直接軽油等の燃料を噴射して、ＮＯｘ浄化触媒装置に流入する排気ガス中にＨＣ，ＣＯ等の還元剤を供給する排気管内直接噴射等の方法がある。
【００１０】
この排気管内直接噴射は、ポスト噴射に比べてエンジンの運転状態に影響を与えないという利点があり、この排気管内直接噴射を使用した内燃機関の排気浄化装置や内燃機関の排気浄化システムが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【００１１】
しかしながら、ＮＯｘ再生制御の時に、空燃比リーン状態から空燃比リッチ状態に切り替える排気管内直接噴射においては、還元剤噴射装置から排気管内に還元剤を噴射し始めても、定量噴射を行った場合には、還元剤噴射装置の特性により瞬時に目標の供給量にならないため、即ち、応答の時間遅れが生じるため、図４に示すように、排気ガス中の空燃比状態（空気過剰率λ）を瞬時にリッチ状態にすることができず、図４のＡで示すようになだらかな移行となってしまう。
【００１２】
その結果、再生制御の初期においては排気ガス中に酸素が存在するため、供給した還元剤はＮＯｘ吸蔵還元型触媒の触媒金属の触媒作用によって酸化されて消費され、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒から放出されるＮＯｘを十分に還元できなくなる。
【００１３】
そして、このＮＯｘ再生時のＮＯｘの放出量は特に再生当初に多いため、図４のＢで示すようにＮＯｘがＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置の下流側に一時的ではあるが、大量に放出（スリップ）され、ＮＯｘ浄化性能が悪化してしまうという問題がある。また、供給された還元剤の消費量が少なくなるため、還元剤の酸化による発熱が不十分となってＮＯｘ吸蔵還元型触媒の昇温が緩慢になり、触媒の活性化が遅れるという問題も生じる。
【００１４】
また、その後は、図４のＣで示すように還元剤量が多く深いリッチとなり、還元されなかったＮＯｘに対応する分の還元剤がＮＯｘの放出が終了した後も排気ガス中に供給されるために、図４のＤで示すように、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置の下流側に還元剤が流出し、ＨＣ，ＣＯスリップの問題が生じる。また、ＮＯｘの還元に寄与しない還元剤を供給してしまうので燃費の悪化を招くことになる。
【００１５】
この還元剤の供給の問題は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置単独の排気ガス浄化システムだけでなく、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置の上流側に酸化触媒を配置した排気ガス浄化システム等でも生じる。
【００１６】
本発明者らは、これらの結果を踏まえて実験やシミュレーション計算等を行った結果、次のような知見を得た。
【００１７】
ＮＯｘ再生時において、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置に流入する排気ガス中の還元剤濃度を、図３に示すように、再生当初は迅速に、空気過剰率換算で０．７０〜０．９０程度の高濃度（Ｅ、Ｆ）にして、その後は空気過剰率換算で０．８０〜１．００程度の低濃度（Ｇ）すると、再生当初のＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置の下流側のＮＯｘ濃度の山を図３のＨで示すように小さくすることができる。また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置の下流側のＨＣ濃度とＣＯ濃度も再生当初に小さい山（Ｉ）があるものの終了間際の山を無くす（Ｊ）ことができる。
【００１８】
一方、排気ガス中のＰＭを捕集するＤＰＦ装置に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持させた触媒担持ＤＰＦ装置（ＣＳＦ）とその下流側にＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置を備えた排気ガス浄化システムも提案されている。
【００１９】
この排気ガス浄化システムにおいては、ＤＰＦの過度な目詰まりを回避するために、捕集されたＰＭの堆積量が所定の判定値を超えた時に、ＰＭ再生制御を行う。このＰＭ再生制御では、触媒担持ＤＰＦ装置に流入する排気ガス温度が低温の場合は昇温して担持した触媒を活性化させると共に、還元剤噴射装置から燃料等の還元剤を排気ガス中に供給する。この還元剤を担持触媒の触媒作用により酸化して、この酸化熱により触媒担持ＤＰＦ装置をＰＭ燃焼開始温度以上に昇温して、ＰＭを燃焼除去する。
【００２０】
現行システムではＰＭを再燃焼させるために、先ず、供給排気ガス温度を後噴射（ポスト噴射）等により前段（上流側）に設置された酸化触媒の活性化温度まで昇温した後に、酸化触媒に燃料を供給しＰＭ再燃焼温度の６００℃程度に排気ガスを昇温しＰＭを燃焼させている。
【００２１】
この場合、触媒へ供給する排気ガスの全量を６００℃まで昇温してしまうので燃費の悪化が大きいという問題や、ＰＭ燃焼は局所燃焼であるので、排気ガスの平均温度が６００℃と高温になっている場合は、局所の温度は８００℃程度まで達し、担持触媒の早期の劣化を招くという問題がある。
【００２２】
そして、前記のように頻繁なＰＭ再生は極端な燃費の悪化を招くため、ＰＭがフィルタ内に相当量蓄積してからＰＭ再生燃焼を行っており、そのため、局所温度は更に高温となり、また、ＰＭの蓄積により排圧が上昇し更に燃費の悪化を招くという問題がある。
【００２３】
このＤＰＦ装置に対しても、本発明者らは、実験やシミュレーション計算等を行った結果、フィルタ前段酸化触媒の設置は行わないで、ＰＭ再生制御の場合に、燃費の悪化の原因となる排気ガス全量の昇温は行わずに、ＰＭ蓄積の初期の少量のＰＭが蓄積した時に、次のようなＰＭ再生を行うことで上記の問題を解決できるという知見を得た。
【００２４】
ＰＭ再生制御では、図６に示すように、ＰＭ再生速度はＰＭ蓄積量が小さい程大きい。つまりＰＭ燃焼は、ＰＭ蓄積量が小さい程燃焼速度が上がり短時間でＰＭは消滅し、逆にＰＭ蓄積量が多くなると燃焼速度が極端に低下して燃焼し難くなる。そのため、ＰＭ蓄積の初期の少量のＰＭ蓄積時にＰＭ再生を行う。例えば、ＮＯｘ再生を５〜６回行う毎に１度ＰＭ再生制御を行うことが好ましい。
【００２５】
従って、このＰＭ再生制御では、排気ガス全量を昇温しないので、燃費の悪化は小さく、また、ＰＭ蓄積による排圧の上昇が小さい初期にＰＭ再生を行うので燃費の悪化を防ぐことができる。
【００２６】
そして、このＰＭ再生制御では、排気ガス中に直接燃料を添加し、触媒担持ＤＰＦ装置（ＣＳＦ）に還元剤であるＨＣを供給する。この場合、ＰＭ再生制御の当初は、空気過剰率換算で１．５〜５．０の比較的燃料の少ないリーン状態とし、その後は、空気過剰率換算で１．０〜０．９のリッチ状態とし、その後、再び空気過剰率換算で１．５〜５．０の比較的燃料の少ないリーン状態とする。これにより、ＰＭ再生中もＮＯｘの放出を防止しながら、ＨＣ，ＣＯも浄化でき、ＰＭの迅速な燃焼を排気ガスを過度に昇温することなく完了でき、燃費の悪化、触媒の劣化を防止できることが分かった。
【００２７】
この最初のリーン状態により、ＨＣが触媒担持ＤＰＦ装置の酸化触媒表面に吸着すると、十分な酸素があるので、少量の蓄積ＰＭを着火燃焼させることができる。この着火により、酸化触媒表面のみを局所的に温度上昇する。この昇温により触媒に吸蔵されていたＮＯ2 が放出される。このＮＯ2 によりＰＭを燃焼し、ＮＯ2 はＮＯになる。この放出されたＮＯは下流側のＮＯｘ吸蔵還元型触媒で吸蔵して大気中への放出を防止する。
【００２８】
その後の燃料を濃く供給するリッチ状態により、下流側に配置されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されたＮＯを放出させると共に酸化触媒で還元浄化する。この還元で未使用（余剰）のＨＣ．ＣＯは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の下流側の三元触媒又は酸化触媒で酸化して浄化したり、吸着して浄化したりする。また、同時にＮＯｘ吸蔵還元型触媒の下流側に流出してくるＮＯｘ（スリップＮＯｘ）も浄化する。そして、再び比較的燃料の少ないリーン状態とすることにより、更に高いＨＣ，ＣＯ浄化活性を得る。
【００２９】
しかしながら、従来技術においては、これらの排気ガス浄化装置の再生時の還元剤供給に際して、再生時の排気ガス浄化装置の状態の時間的な変化に対応するように、排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中の還元剤濃度を時間的に変化させることは行われておらず、適正な制御を行うことが望まれている。
【特許文献１】特開２００３−２６９１５５号公報
【特許文献２】特開２００４−３４６７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
本発明は、上記の知見を得て、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、排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するための再生制御において、再生時の排気ガス浄化装置の状態の時間的な変化に対応した再生制御を行うことができ、還元剤を適切な量で排気ガス浄化装置に供給して効率よく浄化能力を回復できると共に、還元剤の排気ガス浄化装置の下流側への流出を防止できる排気ガス浄化システムの再生制御方法及び排気ガス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】
【００３１】
上記のような目的を達成するための排気ガス浄化システムの再生制御方法は、内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置を配置し、前記排気ガス浄化装置の上流側に排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給装置を設けると共に、前記排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するための再生の際に、前記還元剤供給装置から還元剤を前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中に供給する還元剤供給制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄化システムの制御方法において、前記排気ガス浄化装置の再生時の還元剤供給に際して、再生時の排気ガス浄化装置の状態の時間的な変化に対応するように、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中の還元剤濃度を時間的に変化させることを特徴とする。
【００３２】
この方法により、排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するための再生時において、排気ガス中の還元剤濃度を、終始、還元剤を適切な量で供給でき、効率よく浄化能力を回復できる。また、還元剤の排気ガス浄化装置の下流側への流出を防止できる。
【００３３】
そして、上記の排気ガス浄化システムの再生制御方法において、前記排気ガス浄化装置がＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持した排気ガス浄化装置であって、該排気ガス浄化装置のＮＯｘ再生時の還元剤供給に際して、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中の還元剤濃度を、再生当初は０．０１ｓ〜０．５０ｓの間に空気過剰率換算で０．７０〜０．８０の高濃度にし、空気過剰率換算で０．７０〜０．９０の高濃度を所定の時間維持し、その後の所定の時間の間、空気過剰率換算で０．８０〜１．００の低濃度にし、その後還元剤の供給を停止することを特徴とする。
【００３４】
排気ガス浄化装置がＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置の場合には、ＮＯｘ再生の空燃比リッチ制御の時において、再生当初はＮＯｘの放出量が多いのと触媒表面の吸着Ｏ2 を消費する必要があるので、このＯ2 消費と放出されたＮＯｘを迅速に消費還元する必要があり、再生当初は迅速に高濃度にする必要がある。一方、その後はＮＯｘ放出量が少なくなり、略一定量になるので低濃度にする必要がある。
【００３５】
この迅速にというのは、ＮＯｘ再生制御の期間は１回あたり、例えば、２ｓ（秒）〜５ｓ程度であるが、瞬時、例えば０．０１ｓ〜０．５０ｓ程度の間に空気過剰率換算で、０．７０〜０．８０の最高の濃度とし、この最高濃度と空気過剰率換算０．７０〜０．９０（更に好ましい範囲は、０．７５〜０．８５）の高濃度を０．１０ｓ〜２．５ｓ程度の間維持し、その後、空気過剰率換算０．８０〜１．００（更に好ましい範囲は、０．９０〜１．００）の低濃度を０．２０ｓ〜４．０ｓ程度の間に維持した後、還元剤の供給を停止する。
【００３６】
また、好ましい例を再生制御期間との比率で言えば、再生制御期間の１％〜５％の期間の間に最高濃度にし、高濃度維持期間は再生制御期間の２０％〜４０％、低濃度維持期間は再生制御期間の４０％〜６０％、低濃度からリーン状態への復帰の期間は、再生制御期間の残り（１５％〜４０％）とする。
【００３７】
この排気ガス中の還元剤濃度の時間的変化は、例えば、還元剤供給装置に容量の多い燃料添加弁を使用して、再生制御の各期間において、噴射量をデューティ制御等により変化させる制御を行うことにより実行できる。
【００３８】
そして、排気ガス浄化システムの再生制御方法において、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持した触媒担持ＤＰＦ装置と該触媒担持ＤＰＦ装置の下流側に配置されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置とを備え、前記排気ガス浄化装置のＰＭ再生時の還元剤供給に際して、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中の還元剤濃度を、再生当初の所定の時間の間は空気過剰率換算で１．５〜５．０の低濃度、その後の所定時間の間は空気過剰率換算で０．９０〜１．００の高濃度とし、その後の所定時間の間は空気過剰率換算で１．５〜５．０の低濃度にし、その後還元剤の供給を停止することを特徴とする。
【００３９】
この再生においては、ＰＭ再生制御の期間は１回あたり、例えば、１０ｓ〜２４０ｓ程度（通常、２〜３ｍｉｎ）であるが、再生当初の１．０ｓ〜６０．０ｓ程度の間に空気過剰率換算で、１．５〜５．０（更に好ましい範囲は、１．１０〜２．０）の低濃度とし、この低濃度を３．０ｓ〜６０．０ｓ程度の間維持し、その後、空気過剰率換算０．９０〜１．００（更に好ましい範囲は、０．９５〜１．００）の高濃度を３．０ｓ〜６０．０ｓ程度の間維持し、更に、空気過剰率換算５．０〜１．５の低濃度を３．０ｓ〜６０．０ｓ程度の間維持した後、還元剤の供給を停止する。
【００４０】
また、好ましい例を再生制御期間との比率で言えば、再生制御期間の１０％〜２５％の期間の間に低濃度にする。また、再生当初の低濃度維持期間は再生制御期間の３０％〜５０％、高濃度維持期間は再生制御期間の３０％〜５０％、再生終了間際の低濃度維持期間は再生制御期間の残り（１５％〜３０％）とする。
【００４１】
この方法により、排気ガス中の還元剤濃度を、終始、還元剤を適切な量で供給して効率よく浄化能力を回復でき、また、還元剤の排気ガス浄化装置の下流側への流出を防止できる。
【００４２】
また、還元剤供給装置として噴射量の短時間内における変化を実行できる燃料添加弁を使用することが難しい場合には、定量噴射等の燃料添加弁を使用して、下記の排気ガス浄化システムで、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中の還元剤濃度を、再生当初は迅速に高濃度にし、その後は低濃度にすることができる。
【００４３】
この排気ガス浄化システムの再生制御方法は、内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置を配置し、前記排気ガス浄化装置の上流側に還元剤供給装置を設けると共に、前記排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するための再生制御の際に、前記還元剤供給装置から還元剤を前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中に供給する還元剤供給制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記排気ガス浄化媒装置の上流側で前記排気通路を分岐して第１分岐排気通路と第２分岐排気通路を設けて前記排気ガス浄化媒装置の上流側で合流させ、前記第１分岐排気通路に前記還元剤供給装置を配置すると共に、前記第１分岐排気通路の排気ガスの流れを制御する流路制御手段を設け、前記排気ガス浄化装置がＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持し、該ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ再生時の還元剤供給に際して、前記流路制御手段により、前記第１分岐排気通路における排気ガスの流れを停止し、前記還元剤供給装置から還元剤を前記第１分岐排気通路内の排気ガス中に供給した後に、この還元剤の供給を維持しながら、前記流路制御手段により、前記第１分岐排気通路の排気ガスを流すと共に、前記第２分岐排気通路の排気ガス流れを停止し、その後還元剤の供給を所定の時間行った後に停止することを特徴とする。
【００４４】
あるいは、この排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置を配置し、前記排気ガス浄化装置の上流側に還元剤供給装置を設けると共に、前記排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するための再生制御の際に、前記還元剤供給装置から還元剤を前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中に供給する還元剤供給制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記排気ガス浄化媒装置の上流側で前記排気通路を分岐して第１分岐排気通路と第２分岐排気通路を設けて前記排気ガス浄化媒装置の上流側で合流させ、前記第１分岐排気通路に前記還元剤供給装置を配置すると共に、前記第１分岐排気通路の排気ガスの流れを制御する流路制御手段を設け、前記排気ガス浄化装置がＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持し、前記制御装置が、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ再生時の還元剤供給に際して、前記流路制御手段により、前記第１分岐排気通路における排気ガスの流れを停止し、前記還元剤供給装置から還元剤を前記第１分岐排気通路内の排気ガス中に供給した後に、この還元剤の供給を維持しながら、前記流路制御手段により、前記第１分岐排気通路の排気ガスを流すと共に、前記第２分岐排気通路の排気ガス流れを停止し、その後還元剤の供給を所定の時間行った後に停止する制御を行うことを特徴とする。
【００４５】
これらの排気ガス浄化システムの再生制御方法及びこの排気ガス浄化システムによれば、再生時に排気ガスの流れを第２分岐排気通路側にして、第１分岐排気通路の排気ガスの流れを停止した状態で第１分岐排気通路に滞留した排気ガス中に還元剤を供給するので、供給される還元剤の量が噴射開始から徐々に増加する燃料添加弁を使用した場合であっても、第１分岐排気通路内に滞留した先端側の排気ガスの還元剤濃度が高くなり、その後側の排気ガスの還元剤濃度は低くなる。
【００４６】
そのため、その後、第１分岐排気通路の排気ガスの流れを復活すると、高濃度の排気ガスが最初にＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置に流入し、その後、低濃度の排気ガスがＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置に流入することになる。
【００４７】
従って、第２分岐排気通路と流路制御手段を設けることにより、応答性の遅い燃料添加弁を用いた場合でも、排気ガス浄化装置のＮＯｘ再生時に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置に流入する排気ガス中の還元剤濃度を、再生当初は迅速に高濃度にし、その後は低濃度にすることができる。
【００４８】
そして、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ再生時の還元剤供給に際して、排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中の還元剤濃度を、再生当初は０．０１ｓ〜０．５０ｓの間に空気過剰率換算で０．７０〜０．８０の高濃度にし、空気過剰率換算で０．７０〜０．９０の高濃度を所定の時間維持し、その後の所定の時間の間、空気過剰率換算で０．８０〜１．００の低濃度にし、その後還元剤の供給を停止することが好ましく、これにより、排気ガス中の還元剤濃度を、終始、還元剤を適切な量で供給して効率よく浄化能力を回復でき、また、還元剤の排気ガス浄化装置の下流側への流出を防止できる。
【００４９】
そして、排気ガス浄化装置が、上流側から、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持した触媒担持ＤＰＦ装置と、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置と、酸化触媒又は三元触媒を担持した触媒装置を有してなる場合に適用でき、大きな効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明に係る排気ガス浄化システムの再生制御方法及び排気ガス浄化システムによれば、排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するための再生制御において、排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの還元剤濃度を時間的に変化させて、再生のメカニズムや再生時の排気ガス浄化装置の状態の時間的な変化を考慮した再生制御を行うことができるので、効率よく浄化能力を回復できると共に、還元剤の排気ガス浄化装置の下流側への流出を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの再生制御方法及び排気ガス浄化システムについて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持したＤＰＦ装置、及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置を有する排気ガス浄化装置を例示して、図面を参照しながら説明する。
【００５２】
なお、ここでいう排気ガスのリッチ状態とは、排気ガス浄化浄化装置に流入する排気ガス中に供給した空気量と燃料量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。
【００５３】
本発明の第１の実施の形態について説明する。この第１の実施の形態の排気ガス浄化システム１の構成を図１に示す。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に排気ガス浄化装置２０が配置される。
【００５４】
この排気ガス浄化装置２０は、上流側から順に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持した触媒担持ＤＰＦ装置２１、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２、酸化触媒又は三元触媒を担持した触媒装置２３を有して構成される。
【００５５】
触媒担持ＤＰＦ２１は、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウォールフロータイプのフィルタの部分に、白金、パラジウム等の触媒金属とバリウム等のＮＯｘ吸蔵材（ＮＯｘ吸蔵物質）からなるＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持させて構成される。
【００５６】
この触媒担持ＤＰＦ２１では、排気ガス中のＰＭ（粒子状物質）を多孔質のセラミックの壁で捕集すると共に、担持したＮＯｘ吸蔵還元型触媒により、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。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。
【００５７】
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２は、コージェライト、炭化ケイ素、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、酸化チタン等の触媒コート層を設け、この触媒コート層に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒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。
【００５８】
このＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２は、触媒担持ＤＰＦ２１で浄化されなかったＮＯｘを浄化するが、特に、触媒担持ＤＰＦ２１のＰＭ再生時に昇温した触媒担持ＤＰＦ２１の触媒表面から放出されるＮＯｘを浄化して、排気ガス浄化装置２０の下流側へのＮＯｘの流出を防止する役割が大きい。
【００５９】
触媒装置２３は、ハニカム状のコージェ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等の触媒コート層に、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属からなる酸化触媒からなる三元触媒などを担持させて形成する。この触媒装置２３は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２から流出してくるＨＣ，ＣＯ等を酸化して、これらの成分が大気中に放出されないようにするためのものである。
【００６０】
また、空燃比リッチ制御において排気管内直接噴射を行うために、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）を含んでいる、軽油などの燃料Ｆを供給するＨＣ供給弁（燃料添加弁：還元剤供給装置）１７を設ける。このＨＣ供給弁１７は、燃料タンク１３からポンプ１４で昇圧されたエンジンＥの燃料（還元剤）Ｆを排気通路３内に直接噴射して、排気ガス浄化装置２０に流入する排気ガスＧの空燃比をリッチ状態にするためのもので、排気管内直接噴射による空燃比リッチ制御の手段となるものである。
【００６１】
そして、この第１の実施の形態では、このＨＣ供給弁１７は、デューティ制御等により燃料噴射量を短時間で変化できる比較的大きな容量の燃料添加弁で形成する。
【００６２】
そして、吸気通路２に、空気清浄器５、吸気量を測定するマスエアフローセンサ（ＭＡＦセンサ）６、ターボチャージャ７のコンプレッサ、吸気量を調整するための吸気絞り弁（吸気スロットル弁）８が配設される。また、排気ガス浄化装置２０の上流側の排気通路３に、還元剤供給装置の燃料添加弁１７が配設され、ＥＧＲ通路４に、ＥＧＲクーラー１１とＥＧＲ量を調整するＥＧＲ弁１２が配設される。
【００６３】
また、触媒担持ＤＰＦ装置２１の目詰まり状態を監視するために、排気ガス浄化装置２０の上流側と下流側を接続する導管に差圧センサ３１を設ける。また、排気ガスの温度を検出するために、触媒担持ＤＰＦ装置２１の上流側に第１温度センサー３２を配置し、触媒担持ＤＰＦ装置２１の下流側に第２温度センサー３３を配置し、更に、触媒装置２３の下流側に第３温度センサー３４を配置する。
【００６４】
また、空燃比制御のために、排気ガス浄化装置２０の上流側に第１酸素濃度センサ３５を配置し、排気ガス浄化装置２０の下流側に第２酸素濃度センサ３６を配置する。更に、ＮＯｘ浄化率を検出するために、排気ガス浄化装置２０の上流側に第１ＮＯｘ濃度センサ３７を、下流側に第２ＮＯｘ濃度センサ３８を配置する。
【００６５】
そして、エンジンＥの運転の全般的な制御を行うと共に、触媒担持ＤＰＦ装置２１に堆積したＰＭを燃焼除去するＰＭ再生制御とＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２のＮＯｘ浄化能力の回復のためのＮＯｘ再生制御と硫黄被毒からの回復のための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。
【００６６】
この制御装置３０に、差圧センサ３１、第１〜第３温度センサ３２，３３，３４、第１及び第２酸素濃度センサ３５，３６、第１及び第２ＮＯｘ濃度センサ３７，３８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８、ＥＧＲ弁１２、コモンレール１５に接続された燃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１６等を制御する信号が出力される。
【００６７】
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５、マスエアフローセンサ６を通過して、ターボチャージャ７のコンプレッサにより圧縮昇圧され、吸気絞り弁８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７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１１を通過し、ＥＧＲ弁１２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。
【００６８】
このＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持した触媒担持ＤＰＦ２１とＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置２２を備えた排気ガス浄化システム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吸蔵推定累積量がＮＯｘ吸蔵飽和量に関係する所定の限界量（判定量）になった時に、ＮＯｘ再生制御を行って、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。
【００６９】
そして、本発明においては、排気ガス浄化装置２０のＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ再生時に、ＨＣ供給弁１７の噴射量をデューティ制御等により変化させる制御を行うことにより、再生のメカニズムの時間的な変化に対応させて、排気ガス浄化装置２０に流入する排気ガス中の還元剤濃度を、時間的に変化させて、再生当初は迅速に所定の範囲内の高濃度にし、その後は所定の範囲内の低濃度にする。この低濃度を所定の予め決められた時間の間、又は、ＮＯｘ再生状態の監視から得られた終了時間まで維持した後、ＨＣ供給弁１７を閉弁し、排気ガス中への還元剤の供給を終了する。
【００７０】
より具体的には、図３に示すように、例えば、１回あたり２ｓ（秒）〜５ｓであるＮＯｘ再生制御の期間において、例えば、０．０１ｓ〜０．５０ｓの間Ｔ１に空気過剰率換算で、０．７０〜０．８０の最高の濃度λｍａｘとし、この最高濃度λｍａｘと空気過剰率換算０．７０〜０．９０（更に好ましい範囲は、０．７５〜０．８５）の高濃度を０．１０ｓ〜２．５ｓの間Ｔ２に維持し、その後、空気過剰率換算０．８０〜１．００（更に好ましい範囲は、０．９０〜１．００）の低濃度を０．２０ｓ〜４．０ｓ位の間Ｔ３に維持した後、還元剤の供給を停止する。
【００７１】
あるいは、再生制御期間との比率では、再生制御期間の１％〜５％の期間Ｔ１の間に最高濃度にする。また、高濃度維持期間Ｔ２は再生制御期間の２０％〜４０％、低濃度維持期間Ｔ３は再生制御期間の４０％〜６０％、低濃度からリーン状態への復帰の期間Ｔ４は、再生制御期間の残り（１５％〜４０％）とする。また、高濃度は、空気過剰率換算で、０．７０〜０．９０（更に好ましい範囲は、０．７５〜０．８５）とし、低濃度は空気過剰率換算で０．８０〜１．００（更に好ましい範囲は、０．９０〜１．００）とする。
【００７２】
これらの各制御期間や還元剤濃度に対応するＨＣ供給弁１７の制御データを予め実験やシミュレーション計算等でマップデータとして制御装置３０に記憶しておき、ＮＯｘ再生制御にこれらのマップデータを参照することにより、容易にこれらの各制御期間や還元剤濃度を実現する制御を実現できる。
【００７３】
つまり、排気ガス浄化装置２０のＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ再生の場合には、ＮＯｘ再生の空燃比リッチ制御の時において、再生当初はＮＯｘの放出量が多いので、この放出されたＮＯｘを迅速に還元する必要がある。そのため、再生当初は迅速に高濃度にする。また、その後はＮＯｘ放出量が少なくなり、略一定量になるので低濃度にする。  このＮＯｘ再生制御により、排気ガス中の還元剤濃度を、終始、還元剤を適切な量で供給して効率よく浄化能力を回復でき、また、還元剤の排気ガス浄化装置の下流側への流出を防止できる。
【００７４】
また、この触媒担持ＤＰＦ装置２１を備えた排気ガス浄化システム１では、エンジンＥの制御装置３０に組み込まれたＰＭ再生制御手段により、差圧センサ３１で検出された差圧で推定されるＰＭの推定累積量がＤＰＦの目つまり量に関係する所定の限界量（判定量）になった時に、ＰＭ再生制御を行って、触媒担持ＤＰＦ装置２１に流入する排気ガスを必要に応じて触媒活性温度以上に昇温すると共に還元剤を供給して、触媒担持ＤＰＦ装置２１をＰＭ燃焼開始温度以上に昇温する。この昇温により、捕集されたＰＭを燃焼除去し、ＰＭ捕集能力を回復する。
【００７５】
そして、本発明においては、排気ガス浄化装置２０のＰＭ再生時に、ＨＣ供給弁１７の噴射量をデューティ制御等により変化させる制御を行うことにより、再生のメカニズムの時間的な変化に対応させて、排気ガス浄化装置２０に流入する排気ガス中の還元剤濃度を、時間的に変化させて、再生当初は所定の範囲内の低濃度、その後は所定の範囲内の高濃度、再生終了間際は所定の範囲内の低濃度にする。この後、ＨＣ供給弁１７を閉弁し、排気ガス中への還元剤の供給を終了する。
【００７６】
より具体的には、図５に示すように、１回あたり１０ｓ〜２４０ｓであるＰＭ再生制御の期間において、例えば、１．０ｓ〜６０．０ｓの間Ｔ５に空気過剰率換算で、１．５〜５．０の低濃度とし、この低濃度を３．０ｓ〜６０．０ｓの間Ｔ６に維持し、その後、空気過剰率換算０．９０〜１．００の高濃度を３．０ｓ〜６０．０ｓの間Ｔ７に維持し、更に、空気過剰率換算１．５０〜５．０の低濃度を３．０ｓ〜６０．０ｓ位の間Ｔ８に維持した後、還元剤の供給を停止する。
【００７７】
あるいは、再生制御期間との比率では、再生制御期間の１０％〜２５％の期間Ｔ５の間に低濃度にする。また、再生当初の低濃度維持期間Ｔ６は再生制御期間の３０％〜５０％、高濃度維持期間Ｔ７は再生制御期間の３０％〜５０％、再生終了間際の低濃度維持期間（Ｔ８＋Ｔ９）は再生制御期間の残り（１５％〜３０％）とする。
【００７８】
この高濃度維持期間Ｔ６はＰＭの燃焼除去の程度によって変化する値であるので、ＰＭの燃焼除去の状態、言い換えれば、フィルタの目詰まりの回復状態を差圧センサ３１でモニターしながら、適宜設定し直すことが好ましい。
【００７９】
また、再生当初の低濃度は、空気過剰率換算で、１．５〜５．０とし、中間の高濃度は、空気過剰率換算で、０．９０〜１．００とし、再生終了間際の低濃度は空気過剰率換算で１．５〜５．０とする。
【００８０】
これらの各制御期間や還元剤濃度に対応するＨＣ供給弁１７の制御データを予め実験やシミュレーション計算等でマップデータとして制御装置３０に記憶しておき、ＮＯｘ再生制御にこれらのマップデータを参照することにより、容易にこれらの各制御期間や還元剤濃度を実現する制御を実現できる。
【００８１】
つまり、排気ガス浄化装置２０の触媒担持ＤＰＦ装置２１のＰＭ再生の場合には、ＰＭ再生の排気ガス昇温制御の時において、再生当初は、着火源として還元剤を供給し、酸化触媒と反応させて、酸化触媒の表面温度を上昇させる必要があるので、着火し易くするために、ある程度の酸素が必要であるため、低濃度にする。その後は、触媒担持ＤＰＦ装置２１の昇温によって触媒担持ＤＰＦ装置２１のＮＯｘ触媒からＮＯ2 を大量に放出させ、このＮＯ2 を還元剤で還元する必要があるため、還元剤の供給を増して高濃度にする。また、この時放出されるＮＯ2 によりＰＭを燃焼させる。更に、ＰＭ再生制御の終了間際は、触媒担持ＤＰＦ装置から放出されるＮＯｘの量が減少してくる。そのため、排気ガス中の還元剤を減少する必要があるため、低濃度にする。
【００８２】
このＰＭ再生制御により、排気ガス中の還元剤濃度を、終始、還元剤を適切な量で供給して効率よく浄化能力を回復でき、また、還元剤の排気ガス浄化装置の下流側への流出を防止できる。
【００８３】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態の排気ガス浄化システム１Ａの構成を図２に示す。この排気ガス浄化システム１Ａは、殆ど第１の実施の形態の排気ガス浄化システム１と同じシステム構成であるが、以下の点が異なる。
【００８４】
この第２の実施の形態では、排気ガス浄化装置２０の上流側で排気通路３を分岐して第１分岐排気通路３Ａと第２分岐排気通路３Ｂを設け、排気ガス浄化装置３０の上流側で合流させる。この第１分岐排気通路３ＡにＨＣ供給弁（燃料添加弁：還元剤供給装置）１７Ａを設ける。
【００８５】
この第２の実施の形態のＨＣ供給弁１７Ａは、第１の実施の形態のＨＣ供給弁１７のように、デューティ制御等により燃料噴射量を短時間で変化できる比較的大きな容量の燃料添加弁で形成する必要はなく、定量噴射をする燃料添加弁や応答性が悪い燃料添加弁で形成してもよい。
【００８６】
また、この第１分岐排気通路３Ａの排気ガスの流れを制御する第１開閉弁（流路制御手段）１８Ａを設け、第２分岐排気通路３Ｂの排気ガスの流れを制御する第２開閉弁（流路制御手段）１９Ａを設ける。なお、第１開閉弁１８Ａと第２開閉弁１９Ａの代わりに、第１分岐排気通路３Ａと第２分岐排気通路３Ｂとを切り替える三方弁等の切り替え弁（流路制御手段：図示しない）を設けると弁の数を減少できる。
【００８７】
この第２の実施の形態の排気ガス浄化システム１Ａでは、排気ガス浄化装置２０のＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ再生時において、第１の実施の形態の排気ガス浄化システム１と同様に、再生のメカニズムの時間的な変化、即ち、排気ガス浄化装置２０の状態の時間的な変化に対応させて、排気ガス浄化装置２０に流入する排気ガス中の還元剤濃度を、時間的に変化させて、再生当初は迅速に高濃度にし、その後は低濃度にする。
【００８８】
但し、第１の実施の形態のように、ＨＣ供給弁１７の噴射量を時間的に変化させるのではなく、次のように、ＨＣ供給弁１７Ａの開閉制御と第１開閉弁１８Ａ、第２開閉弁１９Ａの開閉制御とを組み合わせて行う。なお、ＨＣ供給弁１７Ａがデューティ制御等により噴射量を変化できる場合には、その噴射量の変化も併用する。
【００８９】
排気ガス浄化装置２０のＮＯｘ再生時に、第１開閉弁１８Ａの閉弁により、第１分岐排気通路３Ａにおける排気ガスの流れを停止すると共に、第２開閉弁１９Ａの開弁により第２分岐排気通路３Ｂを開通して排気ガスを流す。この第１開閉弁１８Ａの閉弁後、ＨＣ供給弁１７Ａを開弁して還元剤（燃料）Ｆの排気管内直接噴射を開始する。この排気管内直接噴射を所定の時間行う。
【００９０】
その後に、排気管内直接噴射を継続して還元剤の供給を維持しながら、開閉弁１８Ａを開弁して、第１分岐排気通路３Ａに排気ガスを流す。それと共に、開閉弁１９Ａを閉弁して、第２分岐排気通路３Ｂの排気ガス流れを停止する制御を行う。
【００９１】
この状態を維持しながら、排気管内直接噴射を予め決められた時間の間、又は、ＮＯｘ再生状態の監視から得られた終了時間まで行う。即ち、還元剤の供給を所定の時間行う。
【００９２】
その後、Ｃ供給弁１７Ａを閉弁し排気管内直接噴射を停止する。この停止により、排気ガス浄化装置２０に流入する排気ガス中の還元剤濃度は徐々に減少し、ＮＯｘ再生制御の前の状態に戻る。
【００９３】
この開閉弁１９Ａの閉弁後の排気管内直接噴射を行う所定の時間を、予め実験や計算シミュレーション等により適切な排気ガス濃度分布を得られた時間とし、マップデータ等で制御装置３０に記憶しておき、ＮＯｘ再生制御時にこのマップデータを参照することで、第１開閉弁１８Ａを閉弁している時の第１分岐排気通路３Ａの排気ガス中の還元剤濃度を先端側では所定の範囲内の高濃度に、後ろ側では所定の範囲内の低濃度にすることができる。
【００９４】
その結果、第１開閉弁１８Ａを開弁して、この所定の濃度分布を持った排気ガスを排気ガス浄化装置２０に流入させることにより、第１の実施の形態のＮＯｘ再生制御と同様に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ再生時の還元剤供給に際して、排気ガス浄化装置２０に流入する排気ガス中の還元剤濃度を、再生当初は０．０１ｓ〜０．５０ｓの間に空気過剰率換算で０．７０〜０．８０の高濃度にし、空気過剰率換算で０．７０〜０．９０の高濃度を所定の時間維持し、その後の所定の時間の間、空気過剰率換算で０．８０〜１．００の低濃度にし、その後還元剤の供給を停止することができる。従って、再生当初は迅速に高濃度にし、その後は低濃度にするという、排気ガス中の濃度の時間的変化を作り出すことができる。
【００９５】
この制御により、排気ガス浄化装置２０のＮＯｘ再生時に、排気ガス浄化装置２０に流入する排気ガス中の還元剤濃度を、再生のメカニズムの時間的な変化に対応させることができ、効率よくＮＯｘ浄化能力を回復できると共に、還元剤Ｆの排気ガス浄化装置２０の下流側への流出を防止できる。
【００９６】
なお、第２の実施の形態においては、第２開閉弁１９Ａを設けない構成とすることもできる。この場合は、排気ガスの大部分が第２分岐排気通路３Ｂでなく、第１分岐排気通路３ａに流れるように、第１分岐排気通路３ａと第２分岐排気通路３Ｂを設ける。この構成は、第１分岐排気通路３ａを従来の排気通路３で構成し、第２分岐排気通路３Ｂをこの排気通路３から分岐するバイパス通路で形成すると容易に形成できる。
【００９７】
この場合は、排気ガス浄化装置２０のＮＯｘ再生時に、第１開閉弁１８Ａを閉弁して第１分岐排気通路３Ａにおける排気ガスの流れを停止し、常時開通している第２分岐排気通路３Ｂに排気ガスを流す。この第１開閉弁１８Ａの閉弁後に、ＨＣ供給弁１７Ａを用いて還元剤Ｆの排気管内直接噴射を開始する。この排気管内直接噴射を所定の時間行う。
【００９８】
その後に、第１開閉弁１８Ａを開弁して第１分岐排気通路３Ａの排気ガスを流す。この時、常時開通している第２分岐排気通路３Ｂにも排気ガスが流れているが、排気ガスの大部分が第１分岐排気通路３ａに流れるように構成されているので、排気ガス浄化装置２０に流入する排気ガス中の還元剤濃度は再生当初は迅速に高濃度となり、その後は低濃度となる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の排気ガス浄化システムの全体構成を示す図である。
【図２】本発明に係る第２の実施の形態の排気ガス浄化システムの全体構成を示す図である。
【図３】本発明に係るＮＯｘ再生制御時における、排気ガス浄化装置に流入する空気過剰率の時間的変化と流出する排気ガス中のＮＯｘ濃度，ＨＣ濃度，ＣＯ濃度を模式的に示す図である。
【図４】従来技術のＮＯｘ再生制御時における、排気ガス浄化装置に流入する空気過剰率の時間的変化と流出する排気ガス中のＮＯｘ濃度，ＨＣ濃度，ＣＯ濃度を模式的に示す図である。
【図５】本発明に係るＰＭ再生制御時における、排気ガス浄化装置に流入する空気過剰率の時間的変化と流出する排気ガス中のＮＯｘ濃度、ＤＰＦ担持触媒表面温度、ＤＰＦ入口排気ガス温度を模式的に示す図である。
【図６】ＰＭ蓄積量とＰＭ再生速度の関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
Ｅ    エンジン（内燃機関）
１，１Ａ    排気ガス浄化システム
２    吸気通路
３    排気通路
３Ａ  第１分岐排気通路
３Ｂ  第２分岐排気通路
４    ＥＧＲ通路
１７、１７Ａ    ＨＣ供給弁  
１８Ａ  第１開閉弁
１９Ａ  第２開閉弁
２０    排気ガス浄化装置
２１    触媒担持ＤＰＦ装置
２２    ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置
２３    触媒装置
Ｇ    排気ガス
Ｇｃ  浄化された排気ガス
Ｇｅ  ＥＧＲガス
【図１】
2007138866.tif 000003
【図２】
2007138866.tif 000004
【図３】
2007138866.tif 000005
【図４】
2007138866.tif 000006
【図５】
2007138866.tif 000007
【図６】
2007138866.tif 000008