(57)【要約】【課題】  還元剤供給装置からのＮＯX吸蔵還元触媒への還元剤の供給を適切に行うことにより、ＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されている成分を効果的に脱離・浄化させる。【解決手段】  機関排気通路に配置された酸化触媒２０と、その排気下流側に配置されたＮＯX吸蔵還元触媒２３と、ＮＯX吸蔵還元触媒のみに還元剤を供給する還元剤供給装置２５とを具備し、ＮＯX吸蔵還元触媒へのＮＯX吸蔵量が限界吸蔵量よりも多い場合には機関本体１から排出される排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比又はリッチとするＮＯX脱離処理によりＮＯX吸蔵還元触媒からＮＯXを脱離させる内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯX脱離処理中においてはＮＯX脱離処理開始から所定の供給時間が経過するまでの間にのみ還元剤供給装置から還元剤をＮＯX吸蔵還元触媒に供給するようにした。【選択図】      図５
2007046515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路に配置された上流側排気浄化触媒と、該上流側排気浄化触媒よりも排気下流側において機関排気通路に配置された下流側排気浄化触媒と、下流側排気浄化触媒のみに還元剤を供給する還元剤供給装置とを具備し、上記下流側排気浄化触媒は流入排気ガスの空燃比がリーンのときには流入排気ガス中のＮＯXを吸蔵すると共に流入排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチのときには吸蔵しているＮＯXを脱離させ、上記下流側排気浄化触媒へのＮＯX吸蔵量が限界吸蔵量よりも多い場合には機関本体から排出される排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比又はリッチとするＮＯX脱離処理により下流側排気浄化触媒からＮＯXを脱離させる内燃機関の排気浄化装置において、
上記ＮＯX脱離処理中においてはＮＯX脱離処理開始から所定の供給時間が経過するまでの間にのみ還元剤供給装置から還元剤を下流側排気浄化触媒に供給するようにした、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
上記ＮＯX脱離処理開始から所定の供給時間が経過するまでの間に上記還元剤供給装置から下流側排気浄化触媒に供給される還元剤の量は、ＮＯX脱離処理開始時におけるＮＯX吸蔵量に応じて定められる、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
上記還元剤供給装置は還元剤として水素を供給する水素供給装置である、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
機関排気通路に配置された排気浄化触媒と、該排気浄化触媒に水素を供給する水素供給装置とを具備し、上記排気浄化触媒は流入排気ガスの空燃比がリーンのときには流入排気ガス中のＳＯXを吸蔵すると共に流入排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチであって該排気浄化触媒の温度がＳＯX脱離温度以上のときには吸蔵しているＳＯXを脱離させ、上記排気浄化触媒へのＳＯX吸蔵量が限界吸蔵量よりも多い場合には機関本体から排出される排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比又はリッチとすると共に上記排気浄化触媒の温度をＳＯX脱離温度以上にまで昇温させるＳＯX脱離処理を行って排気浄化触媒からＳＯXを脱離させる内燃機関の排気浄化装置において、
ＳＯX脱離処理開始から所定の待ち時間経過後、ＳＯX脱離処理を実行しつつ水素供給装置から水素を排気浄化触媒に供給するようにした、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
上記排気浄化触媒よりも排気下流側の排気ガス中のＳＯXの濃度を検出するＳＯX濃度検出装置を更に具備し、該ＳＯX濃度検出装置によって検出されたＳＯX濃度に基づいて水素供給装置からの水素の供給量を制御するようにした、請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
上記水素供給装置よりも排気上流側の排気ガス中の水素濃度を検出する水素濃度検出装置を更に具備し、該水素濃度検出装置によって検出された水素濃度に基づいて水素供給装置からの水素の供給量を制御するようにした、請求項３〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【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】
内燃機関本体から排出される排気ガス中には、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯX）等の有害成分が含まれており、これら有害成分を除去するために内燃機関には排気浄化触媒が設けられている。斯かる排気浄化触媒の一つにＮＯX吸蔵還元触媒が挙げられ、このＮＯX吸蔵還元触媒は、ＮＯX吸蔵還元触媒に流入する排気ガス（以下、「流入排気ガス」と称す）の空燃比がリーンのとき（すなわち、流入排気ガス中の酸素濃度が高いとき）には流入排気ガス中のＮＯXを吸蔵する。一方、流入排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチのとき（すなわち、流入排気ガス中の酸素濃度が低いとき）には吸蔵しているＮＯXを脱離させる。脱離せしめられたＮＯXは排気ガス中の還元剤（炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ））によって還元、浄化される。斯かるＮＯX吸蔵還元触媒により排気ガスの空燃比がリーンのときであっても排気ガス中のＮＯXを除去することができるようになる。
【０００３】
ところが、ＮＯX吸蔵還元触媒の吸蔵能力は限られており、ＮＯX吸蔵還元触媒は一定量よりも多くのＮＯXを吸蔵することはできない。特に、内燃機関として成層燃焼を主に行うガソリン直噴エンジンやリーンバーンエンジンを用いた場合、排気ガスの空燃比はほとんどの場合にリーンでありＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されるＮＯXは増大する一方である。そこで、ＮＯX吸蔵還元触媒を備えた内燃機関では、一時的に流入排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比又はリッチとするリッチスパイクを行い、ＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されているＮＯXを脱離・浄化させるようにしている。
【０００４】
ところで、ＮＯX吸蔵還元触媒から脱離せしめられたＮＯXを還元するためには還元剤が必要となる。上述したようにＮＯXが脱離せしめられるときには排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチとされているため排気ガス中にはＨＣやＣＯが存在し、これら排気ガス中のＨＣやＣＯを還元剤として用いることもできる。一方、還元剤として比較すると、ＨＣやＣＯの還元能力よりも水素（Ｈ2）の還元能力の方が高いため、還元剤として水素を用いるとＮＯX吸蔵還元触媒からＮＯXを効果的に脱離・還元することができる。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載の排気浄化装置では、ＮＯX吸蔵還元触媒からＮＯXを脱離させるべきときに、リッチスパイクにより流入排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比にすると共に、ＮＯX吸蔵還元触媒に水素を供給することにより効果的にＮＯXを脱離・還元させることとしている。特に、上記排気浄化装置では、リッチスパイクを開始してから所定期間が経過してからＮＯX吸蔵還元触媒に水素を供給するようになっており、これにより水素の消費量を抑えることとしている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８０８２４号公報
【特許文献２】特開２００２−２３５５９４号公報
【特許文献３】特開２００１−２５４６４０号公報
【特許文献４】特開平５−１０６４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、リッチスパイク実行時においてはリッチスパイクの開始初期においてＮＯX吸蔵還元触媒から脱離せしめられたＮＯXの一部が還元されずにＮＯX吸蔵還元触媒から流出してしまう場合がある。一方、リッチスパイクを開始してからある程度の時間が経過してからは上述したような流出はあまり起こらない。一方、特許文献１に記載の排気浄化装置ではリッチスパイクを開始してから所定期間が経過してからＮＯX吸蔵還元触媒に水素を供給することとしているが、所定期間経過後に水素を供給しても上述したＮＯX吸蔵還元触媒からのＮＯXのしみ出しを防止することができず、還元剤として水素を供給しているにも関わらずＮＯX吸蔵還元触媒からＮＯXを効果的に浄化することができない。従って、ＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されているＮＯXを効果的に脱離・浄化させるためには、還元剤供給装置からＮＯX吸蔵還元触媒へ適切に還元剤を供給する必要がある。
【０００８】
また、ＮＯX吸蔵還元触媒にはＮＯXだけでなくＳＯXも吸蔵され、ＳＯX吸蔵量の増大に伴ってＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵能力が低下する。従って、ＮＯX吸蔵能力確保のためにはＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されたＳＯXを脱離させなければならず、このときにも還元剤の供給が必要である。そして、ＳＯXの脱離においてもＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されているＳＯXを効果的に脱離させるためには、還元剤供給装置からＮＯX吸蔵還元触媒へ適切に還元剤を供給する必要がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、還元剤供給装置からのＮＯX吸蔵還元触媒への還元剤の供給を適切に行うことにより、ＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されている成分を効果的に脱離・浄化させることができる内燃機関の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】
【００１０】
上記課題を解決するために、第１の発明では、機関排気通路に配置された上流側排気浄化触媒と、該上流側排気浄化触媒よりも排気下流側において機関排気通路に配置された下流側排気浄化触媒と、下流側排気浄化触媒のみに還元剤を供給する還元剤供給装置とを具備し、上記下流側排気浄化触媒は流入排気ガスの空燃比がリーンのときには流入排気ガス中のＮＯXを吸蔵すると共に流入排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチのときには吸蔵しているＮＯXを脱離させ、上記下流側排気浄化触媒へのＮＯX吸蔵量が限界吸蔵量よりも多い場合には機関本体から排出される排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比又はリッチとするＮＯX脱離処理により下流側排気浄化触媒からＮＯXを脱離させる内燃機関の排気浄化装置において、上記ＮＯX脱離処理中においてはＮＯX脱離処理開始から所定の供給時間が経過するまでの間にのみ還元剤供給装置から還元剤を下流側排気浄化触媒に供給するようにした。
ＮＯX脱離処理を実行した場合、ＮＯX脱離処理の初期を除いてＮＯXを適切に浄化することができるが、ＮＯX脱離処理の初期においては下流側排気浄化触媒からＮＯXがしみ出してしまう。第１の発明によれば、ＮＯX脱離処理の初期において還元剤供給装置から還元剤を下流側排気浄化触媒に供給することによりＮＯXのしみ出しを抑制することができる。
なお、「所定の供給時間」とは、しみ出し現象が起こり得る時間、すなわちＮＯX脱離処理開始後、還元剤を供給しなければＮＯX吸蔵還元触媒からＮＯXが流出し得る時間に対応する時間を意味する。
【００１１】
第２の発明では、第１の発明において、上記ＮＯX脱離処理開始から所定の供給時間が経過するまでの間に上記還元剤供給装置から下流側排気浄化触媒に供給される還元剤の量は、ＮＯX脱離処理開始時におけるＮＯX吸蔵量に応じて定められる。
還元剤供給装置から還元剤を供給しない場合、ＮＯX脱離処理を実行したときにＮＯX吸蔵還元触媒からしみ出すＮＯXの量はＮＯX脱離処理開始時におけるＮＯX吸蔵量に応じて異なる。第２の発明では、ＮＯX吸蔵量に応じて還元剤の供給量が定められるため、ＮＯX吸蔵還元触媒からのＮＯXのしみ出し量に応じて還元剤を供給することができる。
【００１２】
第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記還元剤供給装置は還元剤として水素を供給する水素供給装置である。
【００１３】
上記課題を解決するために、第４の発明では、機関排気通路に配置された排気浄化触媒と、該排気浄化触媒に水素を供給する水素供給装置とを具備し、上記排気浄化触媒は流入排気ガスの空燃比がリーンのときには流入排気ガス中のＳＯXを吸蔵すると共に流入排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチであって該排気浄化触媒の温度がＳＯX脱離温度以上のときには吸蔵しているＳＯXを脱離させ、上記排気浄化触媒へのＳＯX吸蔵量が限界吸蔵量よりも多い場合には機関本体から排出される排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比又はリッチとすると共に上記排気浄化触媒の温度をＳＯX脱離温度以上にまで昇温させるＳＯX脱離処理を行って排気浄化触媒からＳＯXを脱離させる内燃機関の排気浄化装置において、ＳＯX脱離処理開始から所定の待ち時間経過後、ＳＯX脱離処理を実行しつつ水素供給装置から水素を排気浄化触媒に供給するようにした。
ＳＯX脱離処理においてはＮＯX吸蔵還元触媒からＳＯXが脱離しにくい領域がある。斯かる領域に吸蔵されているＳＯXは、脱離するのに時間がかかり、ＳＯX脱離処理の後期においても脱離されずに残る傾向にある。第４の発明によれば、ＳＯX脱離処理の後期において還元能力の高い水素が供給されるため、斯かる領域に吸蔵されているＳＯXも迅速に脱離させることができる。
なお、所定の待ち時間とは例えばＳＯX脱離処理開始から水素供給開始時期までの時間を意味し、「水素供給開始時期」とは例えばＮＯX吸蔵還元触媒のＳＯX吸蔵量が限界吸蔵量よりも少ない所定の吸蔵量以下となった時期又はＮＯX吸蔵還元触媒からのＳＯX流出速度が所定の流出速度以下となった時期を意味する。
【００１４】
第５の発明では、第４の発明において、上記排気浄化触媒よりも排気下流側の排気ガス中のＳＯXの濃度を検出するＳＯX濃度検出装置を更に具備し、該ＳＯX濃度検出装置によって検出されたＳＯX濃度に基づいて水素供給装置からの水素の供給量を制御するようにした。
【００１５】
第６の発明では、第３〜第５のいずれか一つの発明において、上記水素供給装置よりも排気上流側の排気ガス中の水素濃度を検出する水素濃度検出装置を更に具備し、該水素濃度検出装置によって検出された水素濃度に基づいて水素供給装置からの水素の供給量を制御するようにした。
【発明の効果】
【００１６】
第１〜第３の発明によれば、ＮＯX脱離処理の初期において還元剤供給装置から還元剤を下流側排気浄化触媒に供給することにより、ＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されているＮＯXを適切に浄化することができ、よってＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されている成分を効果的に脱離・浄化させることができる。
【００１７】
第４〜第６の発明によれば、ＳＯX脱離処理の後期において水素供給装置から水素をＮＯX吸蔵還元触媒に供給することにより、ＳＯXが脱離しにくい領域に吸蔵されているＳＯXも迅速に脱離させることができ、よってＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されている成分を効果的に脱離させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の第一実施形態の排気浄化装置を筒内噴射型火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は別の火花点火式内燃機関や圧縮自着火式内燃機関に適用することも可能である。
【００１９】
図１に示したように、本実施形態では、機関本体１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２内で往復動するピストン３と、シリンダブロック２上に固定されたシリンダヘッド４とを具備する。ピストン３とシリンダヘッド４との間には燃焼室５が形成される。シリンダヘッド４には各気筒毎に吸気弁６と、吸気ポート７と、排気弁８と、排気ポート９とが配置される。さらに、図１に示したようにシリンダヘッド４の内壁面の中央部には点火プラグ１０が配置され、シリンダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴射弁１１が配置される。また、ピストン３の頂面には燃料噴射弁１１の下方から点火プラグ１０の下方まで延びるキャビティ１２が形成されている。
【００２０】
各気筒の吸気ポート７は吸気枝管１３を介してサージタンク１４に連結され、サージタンク１４は吸気管１５を介してエアクリーナ１６に連結される。吸気管１５内にはステップモータ１７によって駆動されるスロットル弁１８が配置される。一方、各気筒の排気ポート９は排気枝管１９を介して上流側排気浄化触媒（例えば、三元触媒）２０を内蔵した触媒コンバータ２１に連結される。触媒コンバータ２１は排気管２２を介して下流側排気浄化装置（ＮＯX吸蔵還元触媒）２３を内蔵した触媒コンバータ２４に連結され、この触媒コンバータ２４はマフラ（図示せず）を介して大気に連通される。
【００２１】
また、本実施形態の内燃機関は、ガソリン等の炭化水素系燃料と空気との混合気を改質して改質ガスを生成可能な燃料改質システム（リフォーマシステム）２５を備える。従って、機関本体１は燃料改質システム２５によって生成される改質ガスと燃料噴射弁１１によって供給される燃料との双方又は何れか一方を用いて運転される。燃料改質システム２５は、筒状に形成された改質システム本体２６と、改質システム本体２６内に内蔵された改質触媒２７と、改質システム本体２６の一方の端部に配置された改質用燃料噴射弁２８とを有する。改質触媒２７としては、例えばジルコニアにロジウムを担持させたものが用いられる。改質用燃料噴射弁２８は、燃料タンク（図示せず）に連結されており、本実施形態では燃料噴射弁１１に供給される燃料と同じ燃料を噴射する。
【００２２】
改質システム本体２６の上記一方の端部は改質用吸気管２９に連結され、この改質用吸気管２９はスロットル弁１８の吸気上流側において吸気管１５に連結される。また、改質システム本体２６の他方の端部は吸気側改質ガス供給管３０及び排気側改質ガス供給管３１に連結され、吸気側改質ガス供給管３０は各吸気枝管１３に連結され、排気側改質ガス供給管３１は三元触媒２０の排気下流側であってＮＯX吸蔵還元触媒２３の排気上流側において排気管２２又は触媒コンバータ２４に連結される。改質用吸気管２９には流量調整弁３２が連結され、排気側改質ガス供給管３１には改質ガス貯蔵タンク３３と改質ガス用ポンプ３４が連結される。
【００２３】
このように構成された燃料改質システム２５においては、流量調整弁３２が開弁されると改質用吸気管２９を介して改質システム本体２６に空気が供給される。そして、空気の供給に伴って改質用燃料噴射弁２８から燃料噴射を行うことで混合気が生成されると共に、混合気を改質触媒２７を通過させることで改質触媒２７において炭化水素系燃料と空気とが反応せしめられて、Ｈ2及びＣＯを含む改質ガスが生成せしめられる。生成された改質ガスは、吸気側改質ガス供給管３１を介して吸気枝管１３に供給されると共に、排気側改質ガス供給管３１を介して改質ガス貯蔵タンク３３に貯蔵される。改質ガス貯蔵タンク３３に貯蔵された改質ガスは、改質ガス用ポンプ３４を駆動させることによりＮＯX吸蔵還元触媒２３に供給される。なお、上述したように改質ガスにはＨ2が含まれているため、以下では燃料改質システム２５によってＨ2が生成されて、ＮＯX吸蔵還元触媒２３にＨ2を供給するものとして説明する。
【００２４】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）４１はデジタルコンピュータから成り、双方向性バス４２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）４４、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４５、入力ポート４６及び出力ポート４７を具備する。
【００２５】
スロットル弁１８の吸気上流側の吸気管１５には吸気管１５を通過する空気（吸気ガス）の流量を検出するためのエアフロメータ５０が配置され、流量調整弁３２の上流側の改質用吸気管２９には改質用吸気管２９を通過する空気の流量を検出するためのエアフロメータ５１が配置される。また、排気枝管１９には排気枝管１９内を通過する排気ガスの空燃比（ＮＯX吸蔵還元触媒２３の排気上流側の排気通路、燃焼室５および吸気通路に供給された空気と燃料との比率）を検出する空燃比センサ５２が配置され、ＮＯX吸蔵還元触媒２３の排気上流側の排気管２２には排気管２２内を通過する排気ガス中のＨ2の濃度を検出するためのＨ2センサ５３が配置される。また、ＮＯX吸蔵還元触媒２３の排気下流側の排気管には排気管内を通過する排気ガスの温度を検出する温度センサ５４及び斯かる排気ガス中のＳＯXの濃度を検出するためのＳＯXセンサ５５が配置されると共に、ＮＯX吸蔵還元触媒２３にはＮＯX吸蔵還元触媒２３の排気上流側の排気ガスの圧力と排気下流側の排気ガスの圧力との差圧を検出するための差圧センサ５６が配置される。さらに、アクセルペダル５７にはアクセルペダル５７の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ５８が接続される。これらセンサ５０〜５８の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器４８を介して入力ポート４６に入力される。更に、入力ポート４６にはクランク角センサ５９が接続され、ＣＰＵ３５ではクランク角センサ５９の出力パルスに基づいて機関回転数が計算される。
【００２６】
一方、出力ポート４７は対応する駆動回路４９を介して点火プラグ１０、燃料噴射弁１１及びステップモータ１７にそれぞれ接続され、これらはＥＣＵ４１からの出力に基づいて制御される。
【００２７】
本実施形態で下流側排気浄化触媒として用いられるＮＯX吸蔵還元触媒２３は、ＮＯX吸蔵還元触媒２３に流入する排気ガス（以下、「流入排気ガス」と称す）の空燃比がリーンであるとき、すなわち流入排気ガス中の酸素濃度が高いときには、流入排気ガス中のＮＯXを吸蔵し、流入排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチであるとき、すなわち流入排気ガス中の酸素濃度が低いときには、吸蔵しているＮＯXを脱離させる。脱離せしめられたＮＯXは、流入排気ガス中に含まれる還元剤（例えば未燃ＨＣ）と反応して浄化せしめられる。
【００２８】
斯かるＮＯX吸蔵還元触媒２３のＮＯX吸蔵能力には限界があり、一定量以上のＮＯXを吸蔵することができない。このため、排気ガスの空燃比がリーンである機関運転状態が続くと、ＮＯX吸蔵還元触媒２３へのＮＯX吸蔵量が上記一定量を超えてしまい、その後流入排気ガス中のＮＯXがＮＯX吸蔵還元触媒２３に吸蔵されずに排気下流へと流出してしまうことになる。このため、ＮＯX吸蔵還元触媒２３を備えた多くの内燃機関では、ＮＯX吸蔵還元触媒２３へのＮＯX吸蔵量が限界吸蔵量を超えた場合にＮＯX吸蔵還元触媒２３からＮＯXを脱離・還元させるＮＯX脱離処理を行うこととしている。
【００２９】
ＮＯX脱離処理では、ＮＯX吸蔵還元触媒２３に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチとなるように排気ガスの空燃比が制御される。本実施形態では、機関本体１から排出される排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチとなるように制御される。斯かる制御としては、例えば、燃焼室５に充填される排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチとなるように吸気行程又は圧縮行程中に燃料噴射弁１１から燃料噴射を行ったり、或いは燃焼後の燃焼室５内の排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチとなるように燃料噴射弁１１から燃料噴射を行ったりすることが挙げられる。
【００３０】
このようにＮＯX脱離処理を行うことにより、流入排気ガス中の酸素濃度が低下することによりＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されていたＮＯXがＮＯX吸蔵還元触媒から脱離せしめられると共に脱離せしめられたＮＯXは流入排気ガス中に含まれるＨＣやＣＯによって還元、浄化される。そして、ＮＯX脱離処理によりＮＯX吸蔵還元触媒２３からＮＯXが脱離せしめられてＮＯX吸蔵量がほぼ零になるとＮＯX脱離処理が終了せしめられる。
【００３１】
なお、排気管２２内を通過する排気ガス中に燃料を添加することができる燃料添加装置を設けて、斯かる燃料添加装置から燃料を添加することによって排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチとなるようにしてもよい。
【００３２】
図２は、ＮＯX脱離処理を行った場合におけるＮＯX吸蔵還元触媒２３に流入する排気ガス中のＮＯX濃度（破線）とＮＯX吸蔵還元触媒２３から流出する排気ガス中のＮＯX濃度（実線）とを示した図である。図中、排気ガス中のＮＯX濃度に加えて、機関本体１から排出される排気ガスの空燃比が示されており、この空燃比がリーンからリッチに切り換わっている期間がＮＯX脱離処理の行われている期間である。よって、図２に示した例では、ＮＯX脱離処理が約１分間隔で行われている。
【００３３】
図２に示したように、ＮＯX脱離処理を開始して機関本体１から排出される排気ガスの空燃比をリッチ（又はほぼ理論空燃比）にすると、ＮＯX吸蔵還元触媒２３から流出する排気ガス（以下、「流出排気ガス」と称す）中のＮＯX濃度が一時的に上昇し、その後低下する。
【００３４】
図３は、一回のＮＯX脱離処理の実行中におけるＮＯX吸蔵還元触媒２３からのＮＯXの脱離量と、流入排気ガス中の還元剤量と、流出排気ガス中のＮＯX濃度とを示す図である。図２と同様に図３には流出排気ガスの空燃比が示されており、この空燃比がリッチである期間がＮＯX脱離処理の行われている期間である。図３に示した例では、一回のＮＯX脱離処理が約０．５秒〜３秒間行われる。
【００３５】
図３に示したように、ＮＯX脱離処理が開始されると、機関本体１から排出される排気ガスの空燃比がリッチとされるため斯かる排気ガスの酸素濃度が低下し、よって流入排気ガス中の酸素濃度が低下せしめられる。このため、ＮＯX脱離処理が開始されると直ぐにＮＯX吸蔵還元触媒２３からＮＯXの脱離が開始される。
【００３６】
一方、流入排気ガス中の還元剤量は、ＮＯX脱離処理が開始されても直ぐには増大せず、或る程度時間が経過してから増大され始める。これは、ＮＯX脱離処理の初期においては、機関本体１から排出された排気ガス中に含まれる還元剤がＮＯX吸蔵還元触媒２３の排気上流側に配置された三元触媒２０において消費されるためである。すなわち、三元触媒では、三元触媒２０への流入排気ガスがリーンの間に三元触媒２０に酸素等が吸着しており、ＮＯX脱離処理の初期には三元触媒２０に流入した排気ガス中の還元剤（ＨＣやＣＯ）と三元触媒２０に吸着されている酸素が反応する。このため、ＮＯX脱離処理の初期には機関本体１から排出された排気ガス中に含まれる還元剤は三元触媒２０において消費され、ＮＯX吸蔵還元触媒２３に流入する排気ガス中にはほとんど含まれていない。
【００３７】
従って、ＮＯX脱離処理の初期においては、流入排気ガス中の酸素濃度が低いにも関わらず流入排気ガス中に還元剤が含まれていない期間が存在し、この期間中はＮＯX吸蔵還元触媒２３からＮＯXが脱離せしめられるがＮＯXが還元されず、よってＮＯX吸蔵還元触媒２３から流出してしまう（図３参照。以下、このような現象をＮＯXの「しみ出し」と称す）。
【００３８】
更に、ＮＯX脱離処理開始後、多少の時間が経過して三元触媒２０において還元剤が消費されなくなるとＮＯX吸蔵還元触媒２３に還元剤が流入し始める。しかしながら、ＮＯX吸蔵還元触媒２３にも酸素等が吸着しており、脱離されたＮＯXと反応する前にこれら吸着している酸素と反応するため、よってＮＯX吸蔵還元触媒２３に還元剤が流入し始めても直ぐにはＮＯXの還元に寄与しない。この様子を図３中の破線に示した。図３中の破線はＮＯXの還元に寄与する還元剤の量を示している。このことも、ＮＯX脱離処理の初期においてＮＯX吸蔵還元触媒からのＮＯXのしみ出しが発生する要因となる。
【００３９】
そこで、本実施形態では、ＮＯX脱離処理開始後、しみ出し現象が起こり得る期間に燃料改質システムによって生成された改質燃料、特にＨ2をＮＯX吸蔵還元触媒２３に供給することとしている。
【００４０】
具体的には、ＮＯX脱離処理の開始と同時に改質ガス用ポンプ３４を駆動させて、改質ガス貯蔵タンク３３に貯蔵されているＨ2をＮＯX吸蔵還元触媒２３に供給する。そして、ＮＯX脱離処理開始から所定の供給期間経過後に改質ガス用ポンプ３４の駆動を停止させてＨ2のＮＯX吸蔵還元触媒２３への供給を終了する。これにより、三元触媒２０を介してＮＯX吸蔵還元触媒２３に流入する排気ガス中に還元剤が存在しないときでも、改質燃料により確実にＮＯXを還元、浄化することができる。
【００４１】
ここで、所定の供給期間とは、例えば、しみ出し現象が起こり得る期間、すなわちＮＯX脱離処理開始後、改質ガス等の還元剤を供給しなければＮＯX吸蔵還元触媒２３からある程度の量のＮＯXが流出し得る期間（図３の期間Ｔ）に対応する期間を意味する。
【００４２】
また、図４に示したように、ＮＯX脱離処理開始時におけるＮＯX吸蔵量とＮＯX脱離処理の初期におけるＮＯXしみ出し量との間には一定の関係があり、ＮＯX吸蔵量が増大するとＮＯXしみ出し量も増大する。そこで、本実施形態では、ＮＯX吸蔵量とＮＯXしみ出し量との関係を予め実験的に又は計算によって算出し、マップとしてＥＣＵ４１のＲＯＭ４４に保存する。そして、ＮＯX脱離処理開始時におけるＮＯX吸蔵還元触媒２３へのＮＯX吸蔵量に基づいて、上記所定の供給期間中に供給すべきＨ2の量を算出するようにしている。特に、本実施形態では、ＮＯX脱離処理は上述したようにＮＯX吸蔵量が限界吸蔵量を超えた場合に行われるが、ＮＯX吸蔵還元触媒２３の劣化等に応じて限界吸蔵量は変化するため、その変化に伴ってＨ2の供給量も変化することになる。
【００４３】
なお、ＮＯX吸蔵還元触媒２３からＮＯXを脱離、還元させる方法として、上記ＮＯX脱離処理によってＮＯXを脱離させることなく燃料改質システム２５によって生成されたＨ2をＮＯX吸蔵還元触媒に供給することのみを行うことも考えられる。しかしながら、Ｈ2のみによってＮＯX吸蔵還元触媒からＮＯXを脱離・還元させるためには、多量のＨ2が必要となるため、燃料改質システム２５による燃料改質能力を高いものとしなければならず、また改質ガス貯蔵タンク３３の容量を大きくしなければならない。このため、燃料改質システム２４及び改質ガス貯蔵タンク３３の大型化が必要となり、これら装置の車両への搭載性が悪化する。
【００４４】
また、Ｈ2を生成する場合には改質触媒２７をかなりの高温にまで昇温する必要がある。従って、Ｈ2の生成には或る程度のエネルギの消費が必要となる。特に、燃料改質能力を高いものとするためには改質触媒２７を大きくする必要があり、このように大きい改質触媒２７を昇温するのに必要なエネルギも大きくなる。従って、本実施形態のようにＮＯX脱離処理を実行しつつ燃料改質システム２５によって生成されたＨ2をＮＯX吸蔵還元触媒２３に供給することでＮＯX吸蔵還元触媒２３からＮＯXの脱離・還元を行うことにより、燃料改質システム２５等の車両への搭載性の確保及びエネルギ消費の低減を維持しつつＮＯXの脱離・還元を行うことができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、ＮＯX脱離処理初期にＮＯX吸蔵還元触媒２３に供給する還元剤として主にＨ2を用いることを前提としているが、斯かる還元剤はＨ2でなく、他の如何なる還元剤であってもよい。従って、例えば斯かる還元剤としてＨＣ又はＣＯを用いることも可能である。ただし、Ｈ2の還元能力が非常に高いため、斯かる還元剤としてＨ2を用いるのが最も好ましい。
【００４６】
図５は、本発明の第一実施形態の排気浄化装置におけるＮＯX脱離処理に関する制御の制御ルーチンのフローチャートである。各制御ルーチンは一定時間間隔の割り込みによって行われる。
【００４７】
まず、ステップ１０１においてＨ2供給フラグＸＨ２が０であるか否かが判定される。Ｈ2供給フラグＸＨ２はＮＯX吸蔵還元触媒２３にＨ2を供給しているときであるか否かを示すフラグであり、Ｈ2供給を行っているときに１、Ｈ2供給を行っていないときに０とされる。ステップ１０１においてＨ2の供給を行っていないと判定された場合（ＸＨ２＝０）にはステップ１０２へと進む。ステップ１０２ではＮＯX脱離フラグＸＲＳが０であるか否かが判定される。ＮＯX脱離フラグＸＲＳはＮＯX脱離処理を実行しているときであるか否かを示すフラグであり、ＮＯX脱離処理を実行しているときに１、ＮＯX脱離処理を実行していないときに０とされる。ステップ１０２においてＮＯX脱離処理を実行していないと判定された場合（ＸＲＳ＝０）にはステップ１０３へと進む。
【００４８】
ステップ１０３では、ＮＯX吸蔵還元触媒２３へのＮＯX吸蔵量ＱＮＯＸが限界吸蔵量ＱＮＯＸＬを超えているか否かが判定される。ＮＯX吸蔵還元触媒２３へのＮＯX吸蔵量ＱＮＯＸは、例えば差圧センサ５６によって検出されたＮＯX吸蔵還元触媒２３の前後差圧に基づいて算出される。ＮＯX吸蔵量ＱＮＯＸが限界吸蔵量ＱＮＯＸＬを超えていないと判定された場合（ＱＮＯＸ≦ＱＮＯＸＬ）には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ１０３においてＮＯX吸蔵量ＱＮＯＸが限界吸蔵量ＱＮＯＸＬを超えていると判定された場合（ＱＮＯＸ＞ＱＮＯＸＬ）にはステップ１０４へと進む。ステップ１０４では、ＮＯX脱離処理のみによってＮＯX吸蔵還元触媒２３からＮＯXを脱離・還元させようとした場合にしみ出すと予想されるＮＯXの量（以下、「推定しみ出し量」と称す）が、図４に示したようなマップに基づいてＮＯX吸蔵還元触媒２３の劣化及び限界吸蔵量ＱＮＯＸＬ等から算出される。次いで、ステップ１０５では、ステップ１０４で推定された推定しみ出し量に基づいてマップ等によりＮＯX吸蔵還元触媒２３へＨ2を供給すべき時間（以下、「目標供給時間」と称す）ＴＳ及びＨ2を供給すべき量（以下、「目標供給量」と称す）ＱＳが算出される。
【００４９】
次いで、ステップ１０６及びステップ１０７では、ＮＯX脱離処理及びＨ2の供給が開始される。ここで単位時間当たりのＨ2の供給量は、例えば、上記目標供給量ＱＳを目標供給時間ＴＳで除算した値とされる。そして、ステップ１０８において、Ｈ2供給フラグＸＨ2及びＮＯX脱離フラグＸＲＳが１とされ、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００５０】
そして、次のサイクルの制御ルーチンでは、ステップ１０１においてＨ2の供給を行っていると判定され（ＸＨ２＝１）、ステップ１０９へと進む。ステップ１０９では、Ｈ2の供給を開始してから目標供給時間ＴＳが経過したか否かが判定され、経過していないと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられ、Ｈ2の供給が継続される。一方、ステップ１０９において、目標供給時間ＴＳが経過したと判定された場合にはステップ１１０へと進む。ステップ１１０ではＨ2の供給が終了せしめられ、次いでステップ１１１ではＨ2供給フラグＸＨ２が０とされる。
【００５１】
このようにＨ2の供給が終了せしめられた次のサイクルの制御ルーチンでは、ステップ１０１においてＨ2の供給を行っていないと判定される（ＸＨ２＝０）と共にステップ１０２においてＮＯX脱離処理を実行していると判定され（ＸＲＳ＝１）、ステップ１１２へと進む。ステップ１１２では、ＮＯX脱離処理の終了条件が成立したか否かが判定される。ここで、ＮＯX脱離処理の終了条件が成立する場合とは、例えば、ＮＯX吸蔵還元触媒２３に吸蔵されていたＮＯXがほぼ全て脱離せしめられた場合等が挙げられる。ステップ１１２においてＮＯX脱離処理の終了条件が成立していないと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ＮＯX脱離処理の終了条件が成立したと判定された場合にはステップ１１３へと進む。ステップ１１３ではＮＯX脱離処理が終了せしめられ、次いでステップ１１４ではＮＯX脱離フラグＸＲＳが０とされる。
【００５２】
次に、本発明の第二実施形態の排気浄化装置について説明する。
上述したＮＯX吸蔵還元触媒２３は、流入排気ガス中のＮＯXだけでなくＳＯXも吸蔵し得る。すなわち、ＮＯX吸蔵還元触媒２３は、流入排気ガスの空燃比がリーンのときには流入排気ガス中のＳＯXを吸蔵し、流入排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチであってＮＯX吸蔵還元触媒２３の温度がＳＯX脱離温度以上であるときには吸蔵しているＳＯXを脱離させる。
【００５３】
ＮＯX吸蔵還元触媒２３では、ＮＯX吸蔵還元触媒２３のＳＯX吸蔵量が多くなると、吸蔵可能なＮＯX量が減少し、ＮＯX吸蔵能力が低下する。従って、ＮＯX吸蔵還元触媒２３のＮＯX吸蔵能力を維持するためには、ＮＯX吸蔵還元触媒２３のＳＯX吸蔵量を少なく維持する必要がある。ところが、排気ガスの空燃比がリーンである機関運転状態が続くとＮＯX吸蔵還元触媒２３のＳＯX吸蔵量も増加する。そのため、本実施形態の排気浄化装置では、ＮＯX吸蔵還元触媒２３のＳＯX吸蔵量が所定の限界吸蔵量を超えた場合には、ＮＯX吸蔵還元触媒２３の温度をＳＯX脱離温度以上に昇温、維持しつつ流入排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比又はリッチとするＳＯX脱離処理を実行する。この場合も上記ＮＯX脱離処理と同様に流入排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比又はリッチとするために機関本体１から排出される排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチとされる。斯かるＳＯX脱離処理により、ＮＯX吸蔵還元触媒２３に吸蔵されていたＳＯXが脱離せしめられてＮＯX吸蔵還元触媒２３のＳＯX吸蔵量がほぼ零となり、ＮＯX吸蔵還元触媒２３のＮＯX吸蔵能力が回復せしめられる。
【００５４】
ところで、ＮＯX吸蔵還元触媒２３にはＮＯX吸蔵剤が担持されているが、ＮＯX吸蔵剤にＳＯXが吸蔵されている状態は、ＮＯX吸蔵剤にＮＯXが吸蔵されている状態よりも安定している。このためＮＯX吸蔵還元触媒２３に吸蔵されたＳＯXはＮＯXよりも脱離されにくく、上述したＮＯX脱離処理が０．５〜３秒程度で終了するのに対して、ＳＯX脱離処理は３０分程度行っても完全に脱離させることができない場合がある。また、ＳＯXを脱離させるのに時間を要する他の理由としては、ＮＯX吸蔵還元触媒２３の上流端から脱離したＳＯXがその下流側に再び吸蔵され、これを繰り返しながら吸蔵されているＳＯXが徐々に下流側に移動し、最後にＮＯX吸蔵還元触媒２３から排出されることが挙げられる。
【００５５】
図６は、ＳＯX脱離処理の開始後、ＮＯX吸蔵還元触媒２３からのＳＯX脱離量の推移を示す図である。図中の実線は後述する本発明のＨ2の供給を行いつつＳＯX脱離処理を実行した場合のＳＯX脱離量の推移を示しており、一方、図中の破線は斯かるＨ2の供給を行うことなくＳＯX脱離処理を実行した場合のＳＯX脱離量の推移を示している。
【００５６】
図６からわかるように、ＮＯX吸蔵還元触媒２３の温度をＳＯX脱離温度以上に上昇させると共に流入排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比又はリッチにすることによりＳＯX脱離処理が開始されると、ＳＯX流出量が急激に増大し、その後徐々に減少していく。このように、ＳＯX流出量が徐々に減少していくのは、ＮＯX吸蔵還元触媒２３の領域毎に温度分布の存在や、ＮＯXが吸蔵されている場所から貴金属（白金等）までの距離等により、ＮＯX吸蔵還元触媒２３からＳＯXが脱離し易い場所と脱離しにくい場所とがあり、脱離しにくい場所に吸蔵されているＳＯXが残る傾向にあるためであると考えられる。すなわち、ＳＯX脱離処理の開始からある程度の時間が経過しても、脱離しにくい場所に吸蔵されているＳＯXは脱離しにくく、斯かるＳＯXを迅速に脱離させるためには還元能力の高い還元剤をＮＯX吸蔵還元触媒２３に供給する必要がある。
【００５７】
このような観点から、ＳＯX脱離処理中にＮＯX吸蔵還元触媒２３に供給する還元剤としては、機関本体１から排出された排気ガス中に含まれるＨＣやＣＯを用いるよりも、還元能力の高いＨ2を用いる方が好ましい。一方で、上述したようにＳＯX脱離処理中に還元剤としてＨ2のみを用いようとすると、燃料改質システム２４及び改質ガス貯蔵タンク３３の大型化が必要となると共に改質触媒３３を昇温するのに必要なエネルギが大きくなってしまう。
【００５８】
そこで、本実施形態ではＳＯX脱離処理の前期においてはＮＯX吸蔵還元触媒２３へのＨ2の供給をせず、後期においてのみＨ2の供給を行うこととしている。これにより、ＳＯX脱離処理の前期においては、機関本体１から排出される排気ガス中のＨＣ及びＣＯによっても比較的迅速にＳＯXを脱離させることができ、Ｓ再生の後期において、ＮＯX吸蔵還元触媒２３にＨ2を供給することにより、図６に実線で示したようにＳＯX脱離処理の後期においても迅速にＳＯXを脱離、流出させるようにしている。これにより、Ｈ2の供給量を最小としながらもＳＯXを迅速に脱離させることができるようになる。
【００５９】
なお、ＳＯX脱離処理の「後期」とは、所定の待ち時間経過後、すなわちＨ2供給開始時期以降を意味し、「Ｈ2供給開始時期」とはＮＯX吸蔵還元触媒２３のＳＯX吸蔵量が上記限界吸蔵量よりも少ない所定の吸蔵量（以下、「供給開始吸蔵量」と称す）以下となった時期を意味する。Ｈ2供給開始時期は、ＳＯX脱離処理開始からの経過時間や後述するようにＳＯXセンサ５５の出力等に基づいて判断される。
【００６０】
また、本実施形態では、上述したようにＮＯX吸蔵還元触媒２３の排気下流側にＳＯXセンサ５５を有しており、ＳＯX脱離処理の終了時期やＨ2供給開始時期等をＳＯXセンサ５５の出力に応じて制御するようにしている。具体的には、Ｓ再生中においてＳＯXセンサ５５によって検出されたＮＯX吸蔵還元触媒２３から流出する排気ガス中のＳＯXの濃度が所定の濃度（ＳＯX吸蔵量が供給開始吸蔵量であるときに対応するＳＯXの濃度。以下、「Ｈ2供給開始濃度」と称す）ＣＳＯＸ1以下である場合にＮＯX吸蔵還元触媒２３へのＨ2の供給が開始され、また、Ｓ再生中において上記検出されたＳＯXの濃度がほぼ零となった場合にＳＯX脱離処理が終了せしめられる。
【００６１】
図７は、本発明の第二実施形態の排気浄化装置におけるＳＯX脱離処理に関する制御の制御ルーチンのフローチャートである。各制御ルーチンは一定時間間隔の割り込みによって行われる。
【００６２】
まず、ステップ１５１においてＨ2供給フラグＸＨＳが０であるか否かが判定される。Ｈ2供給フラグＸＨＳは図５の制御に用いられるＨ2供給フラグＸＨ２と同様なフラグである。ステップ１５１においてＨ2の供給を行っていないと判定された場合（ＸＨＳ＝０）にはステップ１５２へと進む。ステップ１５２ではＳＯX脱離フラグＸＳが０であるか否かが判定される。ＳＯX脱離フラグＸＳはＳＯX脱離処理を実行しているときであるか否かを示すフラグであり、ＳＯX脱離処理を実行しているときに１、実行していないときに０とされる。ステップ１５２においてＳＯX脱離処理を実行していないと判定された場合にはステップ１５３へと進む。
【００６３】
ステップ１５３では、ＮＯX吸蔵還元触媒２３へのＳＯX吸蔵量ＱＳＯＸが限界吸蔵量ＱＳＯＸＬを超えているか否かが判定される。ここで、ＮＯX吸蔵還元触媒２３へのＳＯX吸蔵量は、例えば、前回ＳＯX脱離処理を実行してから供給された燃料の総量に燃料の単位質量当たりの硫黄成分含有率を乗算することによって算出される。ＳＯX吸蔵量ＱＳＯＸが限界吸蔵量ＱＳＯＸＬ以下であると判定された場合（ＱＳＯＸ≦ＱＳＯＸＬ）には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ１５３においてＳＯX吸蔵量ＱＳＯＸが限界吸蔵量ＱＳＯＸＬを超えていると判定された場合（ＱＳＯＸ＞ＱＳＯＸＬ）にはステップ１５４へと進む。ステップ１５４ではＳＯX脱離処理が開始される。ＳＯX脱離処理においては、まずＮＯX吸蔵還元触媒２３がＳＯX脱離温度にまで昇温せしめられ、その後機関本体１から排出される排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチとされる。そして、ステップ１５５において、ＳＯX脱離フラグＸＳが１とされ、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００６４】
そして、次のサイクルの制御ルーチンでは、ステップ１５２においてＳＯX脱離処理を行っていると判定され（ＸＳ＝１）、ステップ１５６へと進む。ステップ１５６では、ＳＯXセンサ５５で検出されたＳＯX濃度ＣＳＯＸが、Ｈ2供給開始濃度ＣＳＯＸ1以下であるか否かが判定され、Ｈ2供給開始濃度ＣＳＯＸ1よりも高いと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ１５６においてＳＯX濃度ＣＳＯＸがＨ2供給開始濃度ＣＳＯＸ1以下であると判定された場合にはステップ１５７へと進む。ステップ１５７では、ＮＯX吸蔵還元触媒２３へのＨ2の供給が開始される。次いで、ステップ１５８では、Ｈ2供給フラグＸＨＳが１とされ、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００６５】
このようにＨ2の供給が開始せしめられた次のサイクルの制御ルーチンでは、ステップ１５１においてＨ2の供給を行っていると判定され（ＸＨＳ＝１）、ステップ１５９へと進む。ステップ１５９では、ＳＯXセンサ５５で検出されたＳＯX濃度ＣＳＯＸがほぼ零であるか否か、すなわちＮＯX吸蔵還元触媒２３に吸蔵されていたＳＯXがほぼ全て脱離せしめられたか否かが判定され、ＳＯX濃度ＣＳＯＸが零付近でないときには制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ１５９において、ＳＯXセンサ５５で検出されたＳＯX濃度ＣＳＯＸがほぼ零であると判定された場合にはステップ１６０へと進む。ステップ１６０では、Ｈ2の供給が終了せしめられ、次いでステップ１６１ではＳＯX脱離処理が終了せしめられる。その後、ステップ１６２では、ＳＯX脱離フラグＸＳ及びＨ2供給フラグＸＨＳが０とされ、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００６６】
ところで、Ｈ2を供給することによりＳＯXを脱離させようとする場合、ＮＯX吸蔵還元触媒２３において二酸化硫黄（Ｈ2Ｓ）が生成されてしまう場合がある。このＨ2Ｓは、大気中に短時間に多量に放出されると悪臭を放つため、少量ずつ放出されるべきである。このようなＨ2Ｓの生成は、図８に示したように流入排気ガスの空燃比に応じて異なり、流入排気ガスのリッチ度合いが高いほどＨ2Ｓが生成され易い。一方、ＮＯX吸蔵還元触媒２３に流入するＨ2濃度が低いと、ＳＯXの脱離速度が低下してしまう場合がある。従って、ＮＯX吸蔵還元触媒２３に流入する排気ガス中のＨ2の濃度は一定範囲の濃度に維持すべきである。
【００６７】
ここで、内燃機関の排気ガス中にも少量ながらＨ2が含まれている。従って、燃料改質システム２５からＮＯX吸蔵還元触媒２３にＨ2を供給しているときには、ＮＯX吸蔵還元触媒２３へのＨ2の総流入量は機関本体１からの排気ガス中のＨ2の流入量と燃料改質システム２５からの供給Ｈ2の供給量とを合計したものとなっている。このため、燃料改質システム２５から供給するＨ2の流入量を一定にすると、ＮＯX吸蔵還元触媒２３に流入するＨ2の流入量は排気ガス中のＨ2の濃度に応じて変動してしまう。
【００６８】
そこで、本実施形態では、ＮＯX吸蔵還元触媒２３の排気上流に配置されたＨ2センサ５３の出力に基づいて、燃料改質システム２５からのＮＯX吸蔵還元触媒２３へのＨ2供給量を調整することとしている。具体的には、Ｈ2センサによって検出された排気ガス中のＨ2濃度が低い場合には燃料改質システム２５からのＮＯX吸蔵還元触媒２３へのＨ2の供給量を多いものとし、逆にＨ2センサによって検出された排気ガス中のＨ2濃度が高い場合には燃料改質システム２５からのＮＯX吸蔵還元触媒２３へのＨ2の供給量を少ないものとし、ＮＯX吸蔵還元触媒２３に流入するＨ2の濃度をほぼ一定に維持することとしている。これにより、ＳＯXの脱離効率を高く維持しつつＨ2Ｓの発生量を低く維持することができる。
【００６９】
なお、このようにＨ2センサ５３の出力に基づいて燃料改質システム２５からのＮＯX吸蔵還元触媒２３へのＨ2供給量を調整することは、上述した第一実施形態でも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の排気浄化装置が用いられる内燃機関全体を示す図である。
【図２】ＮＯX脱離処理と、ＮＯX吸蔵還元触媒に流入する排気ガス及びＮＯX吸蔵還元触媒から流出する排気ガスのＮＯX濃度との関係を示した図である。
【図３】一回のＮＯX脱離処理の実行中におけるＮＯX吸蔵還元触媒からのＮＯXの脱離量と、流入排気ガス中の還元剤量と、ＮＯX吸蔵還元触媒からのＮＯX流出量との推移を示す図である。
【図４】ＮＯX脱離処理開始時におけるＮＯX吸蔵量とＮＯX脱離処理の開始初期におけるＮＯXしみ出し量との関係を示す図である。
【図５】ＮＯX脱離処理に関する制御の制御ルーチンのフローチャートである。
【図６】ＳＯX脱離処理を開始後、ＮＯX吸蔵還元触媒からのＳＯX流出量の推移を示す図である。
【図７】ＳＯX脱離処理に関する制御の制御ルーチンのフローチャートである。
【図８】流入排気ガスの空燃比とＮＯX吸蔵還元触媒から流出するＨ2Ｓ濃度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１    機関本体
１０    点火プラグ
１１    燃料噴射弁
１８    スロットル弁
２０    酸化触媒
２３    ＮＯX吸蔵還元触媒
２５    燃料改質システム
２７    改質触媒
２８    改質用燃料噴射弁
４１    ＥＣＵ
５２    空燃比センサ
５３    Ｈ2センサ
５５    ＳＯXセンサ
【図１】
2007046515.tif 000003
【図２】
2007046515.tif 000004
【図３】
2007046515.tif 000005
【図４】
2007046515.tif 000006
【図５】
2007046515.tif 000007
【図６】
2007046515.tif 000008
【図７】
2007046515.tif 000009
【図８】
2007046515.tif 000010