(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置において、
上記ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において還元剤を添加する還元剤添加手段を備えていて、
上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにすると共に上記ＮＯｘ吸蔵剤の一部分のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる排気ガス浄化装置であって、
上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御する流入排気ガス流量制御手段を含んでいて上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御することによって上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの方向を反転することなく一方向に流した状態で上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にすることができるＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段を具備する排気ガス浄化装置。
【請求項２】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置において、
上記ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において還元剤を添加する還元剤添加手段を備えていて、
上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにすると共に上記ＮＯｘ吸蔵剤の一部分のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる排気ガス浄化装置であって、
上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの方向を反転することなく一方向に流した状態で上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にすることができるＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段を具備する排気ガス浄化装置であり、
硫黄分の外部への放出の可否を判定する硫黄分放出可否判定手段を有し、
該硫黄分放出可否判定手段により硫黄分を外部へ放出すべきでないと判定される場合には、上記ＮＯｘ吸蔵剤の所定の部分のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせると共に、該放出された硫黄分を上記ＮＯｘ吸蔵剤の上記所定の部分より下流側の部分に再度吸蔵させ、
上記硫黄分放出可否判定手段により硫黄分を外部へ放出してもよいと判定される場合に、上記ＮＯｘ吸蔵剤の上記下流側の部分が硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる、排気ガス浄化装置。
【請求項３】
上記ＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段は、上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御する流入排気ガス流量制御手段を含む、請求項２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
更に上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度を推定する温度推定手段を有し、該温度推定手段によって推定された温度に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度が制御される、請求項１から３の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
更に上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの方向を反転する流入排気ガス反転手段を具備し、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの方向を反転することによって上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にする、請求項１から４の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項６】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置において、
上記ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において還元剤を添加する還元剤添加手段を備えていて、
上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにすると共に上記ＮＯｘ吸蔵剤の一部分のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる排気ガス浄化装置であって、
上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御する流入排気ガス流量制御手段を含んでいて上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御することによって上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にするＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段を具備し、
更に上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度を推定する温度推定手段を有していて、該温度推定手段によって推定された温度に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度が制御される、排気ガス浄化装置。
【請求項７】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置において、
上記ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において還元剤を添加する還元剤添加手段を備えていて、
上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにすると共に上記ＮＯｘ吸蔵剤の一部分のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる排気ガス浄化装置であって、
上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にするＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段を具備し、
更に上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度を推定する温度推定手段を有していて、該温度推定手段によって推定された温度に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度が制御される、排気ガス浄化装置であり、
硫黄分の外部への放出の可否を判定する硫黄分放出可否判定手段を有し、
該硫黄分放出可否判定手段により硫黄分を外部へ放出すべきでないと判定される場合には、上記ＮＯｘ吸蔵剤の所定の部分のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせると共に、該放出された硫黄分を上記ＮＯｘ吸蔵剤の上記所定の部分より下流側の部分に再度吸蔵させ、
上記硫黄分放出可否判定手段により硫黄分を外部へ放出してもよいと判定される場合に、上記ＮＯｘ吸蔵剤の上記下流側の部分が硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる、排気ガス浄化装置。
【請求項８】
上記ＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段は、上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの方向を反転する流入排気ガス反転手段を含む、請求項６または７に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項９】
上記ＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段は、内燃機関から排出される排気ガスの温度を制御する排気ガス温度制御手段を含む、請求項１から８の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１０】
上記ＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段は、還元剤添加量を制御する還元剤添加量制御手段を含む、請求項１から９の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１１】
上記還元剤添加量制御手段は、還元剤添加頻度を制御する還元剤添加頻度制御手段を含む、請求項１０に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１２】
上記ＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段によって制御される制御パラメータを制御することによって、上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上となるようにして硫黄分の放出を行わせる部分を、上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流れ方向の上流側から下流側へ移動させる、請求項１から１１の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１３】
上記ＮＯｘ吸蔵剤が、排気ガス中の排気微粒子を除去する手段に担持されて上記排気ガス通路に配置されている、請求項１から１２の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１４】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置して行う排気ガス浄化方法であって、
上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにすると共に上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御することによって上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの方向を反転することなく一方向に流した状態で上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの一部分のみを選択的に硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる、排気ガス浄化方法。
【請求項１５】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置して行う排気ガス浄化方法であって、
上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにすると共に上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの方向を反転することなく一方向に流した状態で上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの一部分のみを選択的に硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる、排気ガス浄化方法であり、
上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときになると硫黄分の外部への放出の可否を判定し、
硫黄分を外部へ放出すべきでないと判定される場合には、上記ＮＯｘ吸蔵剤の所定の部分のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせると共に、該放出された硫黄分を上記ＮＯｘ吸蔵剤の上記所定の部分より下流側の部分に再度吸蔵させ、
硫黄分を外部へ放出してもよいと判定される場合に、上記ＮＯｘ吸蔵剤の上記下流側の部分が硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる、排気ガス浄化方法。
【請求項１６】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置して行う排気ガス浄化方法であって、
上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにすると共に上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御することによって上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの一部分のみを選択的に硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせ、かつ上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度が推定されて該推定された温度に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度が制御される、排気ガス浄化方法。
【請求項１７】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置して行う排気ガス浄化方法であって、
上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにすると共に上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの一部分のみを選択的に硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせ、かつ上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度が推定されて該推定された温度に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度が制御される、排気ガス浄化方法であり、
上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときになると硫黄分の外部への放出の可否を判定し、
硫黄分を外部へ放出すべきでないと判定される場合には、上記ＮＯｘ吸蔵剤の所定の部分のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせると共に、該放出された硫黄分を上記ＮＯｘ吸蔵剤の上記所定の部分より下流側の部分に再度吸蔵させ、
硫黄分を外部へ放出してもよいと判定される場合に、上記ＮＯｘ吸蔵剤の上記下流側の部分が硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる、排気ガス浄化方法。
【請求項１８】
更に、上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上となるようにして硫黄分の放出を行わせる部分を、上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流れ方向の上流側から下流側へ移動させることを含む、請求項１４から１７の何れか一項に記載の排気ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガスを浄化する技術に関し、特に、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する手段を有する排気ガス浄化装置及び排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する手段を用いた排気ガス浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等に搭載される筒内噴射型の内燃機関、例えばディーゼル機関では、排気ガス中に含まれる煤等の排気微粒子を除去すると共に窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去することが要求されており、このような要求に対し、ＮＯｘ吸蔵剤が担持されたパティキュレートフィルタを内燃機関の排気ガス通路に配置する方法が提案されている。
【０００３】
このように用いられるＮＯｘ吸蔵剤は、排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯｘを吸蔵し、排気ガス中の空燃比が小さくなり、かつ排気ガス中にＨＣやＣＯ等の還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化する作用（ＮＯｘの吸収放出及び還元作用またはＮＯｘの吸着及び還元作用）を有する。この作用を利用して、排気ガスの空燃比がリーンのときに排気ガス中のＮＯｘをＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵させ、一定期間使用してＮＯｘ吸蔵剤の吸蔵効率が低下したときまたは低下する前にＮＯｘ吸蔵剤に還元剤（燃料）を供給する等して、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵したＮＯｘの還元浄化を行うようにしている。
【０００４】
なお、本明細書において「吸蔵」という語は「吸収」及び「吸着」の両方の意味を含むものとして用いる。したがって、「ＮＯｘ吸蔵剤」は、「ＮＯｘ吸収剤」と「ＮＯｘ吸着剤」の両方を含み、前者はＮＯｘを硝酸塩等の形で蓄積し、後者はＮＯ2等の形で吸着する。また、硫黄分などに関するＮＯｘ吸蔵剤からの「放出」という語についても、「吸収」に対応する「放出」の他、「吸着」に対応する「脱離」の意味も含むものとして用いる。
ところで、内燃機関の燃料には硫黄（Ｓ）成分が含まれている場合があり、この場合には排気ガス中に硫黄酸化物（ＳＯｘ）が含まれることとなる。排気ガス中にＳＯｘが存在するとＮＯｘ吸蔵剤はＮＯｘの吸蔵作用を行うのと全く同じメカニズムで排気ガス中のＳＯｘの吸蔵を行う。
【０００５】
ところが、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されたＳＯｘは比較的安定であり、一般にＮＯｘ吸蔵剤に蓄積されやすい傾向がある。ＮＯｘ吸蔵剤のＳＯｘ蓄積量が増大すると、ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵容量が減少して排気ガス中のＮＯｘの除去を十分に行うことができなくなるため、ＮＯｘの浄化効率が低下するいわゆる硫黄被毒（Ｓ被毒）の問題が生じる。特に、燃料として比較的硫黄成分を多く含む軽油を使用するディーゼルエンジンにおいてはこの硫黄被毒の問題が生じやすい。
【０００６】
一方、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されたＳＯｘについても、ＮＯｘと同じメカニズムで放出または脱離等（以下、単に「放出」という）が可能であることが知られている。しかし、ＳＯｘは比較的安定した形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されるため、通常のＮＯｘの還元浄化制御が行われる温度（例えば２５０℃程度以上）ではＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されたＳＯｘを放出等させることは困難である。このため、硫黄被毒を解消するためには、ＮＯｘ吸蔵剤を通常のＮＯｘ還元浄化制御時より高い温度、すなわち硫黄分放出温度（例えば６００℃以上）に昇温し、且つ流入する排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチ（以下、単にリッチという）にする硫黄被毒再生制御を定期的に行う必要がある。
【０００７】
硫黄被毒再生を実施するために、ＮＯｘ吸蔵剤の上流において排気ガス通路内へ還元剤を添加して、ＮＯｘ吸蔵剤を昇温すると共にＮＯｘ吸蔵剤において略ストイキまたはリッチ雰囲気を作り出す方法が公知である。しかしながら、この方法では排気ガス通路内に添加される還元剤の反応性が比較的低いことから、一般にＮＯｘ吸蔵剤に大きな温度分布が生じることとなる。
【０００８】
すなわち、還元剤は添加後徐々に反応するため、通常、ＮＯｘ吸蔵剤の上流側部分よりも下流側部分で温度が上昇する傾向がある。また、この温度分布は内燃機関の運転状態、すなわち排気ガス流量や排気ガス温度によっても影響を受ける。例えば、排気ガス流量が少ない場合にはＮＯｘ吸蔵剤の下流側部分に達するまでに還元剤が反応し、ＮＯｘ吸蔵剤の上流側部分で温度が上昇する傾向がある。また、排気ガス温度が高い場合には還元剤の反応性が高まることからＮＯｘ吸蔵剤の上流側部分で温度が上昇する。
【０００９】
このようにＮＯｘ吸蔵剤に温度分布が生じると、ある部分については硫黄分放出温度に達するが別の部分では硫黄分放出温度に達しないという状況が生じ、ＮＯｘ吸蔵剤全体として十分な硫黄被毒再生が行えないという問題が生じる。また、硫黄分放出温度に達しない部分を硫黄分放出温度以上にしようとしてＮＯｘ吸蔵剤全体を昇温すると、もともと硫黄分放出温度以上であった部分の温度が熱劣化を起こす温度を超えてしまう恐れがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ＮＯｘ吸蔵剤が熱劣化することを抑制しつつ、硫黄被毒再生を実施できる排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された排気ガス浄化装置または排気ガス浄化方法を提供する。
【００１２】
１番目の発明は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置において、上記ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において還元剤を添加する還元剤添加手段を備えていて、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにすると共に上記ＮＯｘ吸蔵剤の一部分のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる排気ガス浄化装置であって、上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御する流入排気ガス流量制御手段を含んでいて上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御することによって上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの方向を反転することなく一方向に流した状態で上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にすることができるＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段を具備する排気ガス浄化装置を提供する。
【００１３】
１番目の発明によれば、ＮＯｘ吸蔵剤の一部分のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせるため、ＮＯｘ吸蔵剤全体を硫黄分放出温度以上にして硫黄被毒再生を行う場合に比べて硫黄被毒再生が行われる部分における温度差が小さく、高温部分の温度がＮＯｘ吸蔵剤が熱劣化を起こす温度を超えてしまう恐れが少ないので、熱劣化を抑制しつつＮＯｘ吸蔵剤を硫黄被毒再生することができる。そしてこの作用効果は本願の発明の全てに共通するものである。
また、１番目の発明によれば特に、ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御することによってＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの方向を反転することなく簡易にＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にすることができるので、状況に応じてＮＯｘ吸蔵剤の任意の部分の硫黄被毒再生を行うことができる。
【００１４】
２番目の発明は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置において、上記ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において還元剤を添加する還元剤添加手段を備えていて、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにすると共に上記ＮＯｘ吸蔵剤の一部分のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる排気ガス浄化装置であって、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの方向を反転することなく一方向に流した状態で上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にすることができるＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段を具備する排気ガス浄化装置であり、硫黄分の外部への放出の可否を判定する硫黄分放出可否判定手段を有し、その硫黄分放出可否判定手段により硫黄分を外部へ放出すべきでないと判定される場合には、上記ＮＯｘ吸蔵剤の所定の部分のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせると共に、その放出された硫黄分を上記ＮＯｘ吸蔵剤の上記所定の部分より下流側の部分に再度吸蔵させ、上記硫黄分放出可否判定手段により硫黄分を外部へ放出してもよいと判定される場合に、上記ＮＯｘ吸蔵剤の上記下流側の部分が硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる、排気ガス浄化装置を提供する。
【００１５】
２番目の発明によれば、硫黄分を外部へ放出すべきでないときにおける硫黄分の外部への放出が抑制されると共に、硫黄分を外部へ放出すべきでないときにも（部分的な）硫黄被毒再生を行うことができる。また、硫黄分を外部へ放出すべきでないときに硫黄分をより下流側部分に移動させておけば、硫黄分を外部へ放出してもよくなった場合にこの下流側部分だけ硫黄被毒再生を実施すればよいので、ＮＯｘ吸蔵剤全体の硫黄被毒再生を行う場合に比べて硫黄分の外部への放出を伴う硫黄被毒再生の時間が短縮できる。
【００１６】
３番目の発明では２番目の発明において、上記ＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段は、上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御する流入排気ガス流量制御手段を含む。
この発明によれば、流入排気ガス流量制御手段によって、ＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にすることができる。また、２番目の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００１７】
４番目の発明では１番目から３番目の何れかの発明において、更に上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度を推定する温度推定手段を有し、その温度推定手段によって推定された温度に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度が制御される。
これにより、ＮＯｘ吸蔵剤のうちの硫黄被毒再生を行おうとする部分を確実に硫黄被毒再生に適した温度に保つことができる。特に、ＮＯｘ吸蔵剤のうちの高温となる部分の温度が制御されることになるのでＮＯｘ吸蔵剤の熱劣化を確実に防止できる。
【００１８】
５番目の発明では１番目から４番目の何れかの発明において、更に上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの方向を反転する流入排気ガス反転手段を具備し、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの方向を反転することによって上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にする。
５番目の発明によれば、まず、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの方向を反転することができるので、通常使用時において排気ガスの流れ方向によるＮＯｘ吸蔵量等の偏りを解消でき、ＮＯｘ吸蔵剤全体を効率良く使用することができる。
【００１９】
また、排気ガスの流入方向の反転をＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にすることに利用する場合には、排気ガスの流入方向を反転できない場合に比べ、例えばＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量をあまり絞らずにＮＯｘ吸蔵剤の所望の部分の硫黄被毒再生を行うことができる等、所望の部分の硫黄被毒再生が容易になる。
一般にＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの方向を反転できる場合には、ＮＯｘ吸蔵剤の両端部部分で硫黄被毒が激しいが、排気ガスの流入方向の反転をＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にすることに利用する場合には、ＮＯｘ吸蔵剤の両端部部分の硫黄被毒再生を効率的に行うことができる。
【００２０】
６番目の発明は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置において、上記ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において還元剤を添加する還元剤添加手段を備えていて、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにすると共に上記ＮＯｘ吸蔵剤の一部分のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる排気ガス浄化装置であって、上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御する流入排気ガス流量制御手段を含んでいて上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御することによって上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にするＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段を具備し、更に上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度を推定する温度推定手段を有していて、その温度推定手段によって推定された温度に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度が制御される、排気ガス浄化装置を提供する。
【００２１】
６番目の発明によっても、ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御することによってＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にすることができるので、状況に応じてＮＯｘ吸蔵剤の任意の部分の硫黄被毒再生を行うことができる。また、ＮＯｘ吸蔵剤のうちの硫黄被毒再生を行おうとする部分を確実に硫黄被毒再生に適した温度に保つことができる。
【００２２】
７番目の発明は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置において、上記ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において還元剤を添加する還元剤添加手段を備えていて、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにすると共に上記ＮＯｘ吸蔵剤の一部分のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる排気ガス浄化装置であって、上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にするＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段を具備し、更に上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度を推定する温度推定手段を有していて、その温度推定手段によって推定された温度に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度が制御される、排気ガス浄化装置であり、硫黄分の外部への放出の可否を判定する硫黄分放出可否判定手段を有し、その硫黄分放出可否判定手段により硫黄分を外部へ放出すべきでないと判定される場合には、上記ＮＯｘ吸蔵剤の所定の部分のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせると共に、その放出された硫黄分を上記ＮＯｘ吸蔵剤の上記所定の部分より下流側の部分に再度吸蔵させ、上記硫黄分放出可否判定手段により硫黄分を外部へ放出してもよいと判定される場合に、上記ＮＯｘ吸蔵剤の上記下流側の部分が硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる、排気ガス浄化装置を提供する。
【００２３】
７番目の発明によっても、硫黄分を外部へ放出すべきでないときにおける硫黄分の外部への放出が抑制されると共に、硫黄分を外部へ放出すべきでないときにも（部分的な）硫黄被毒再生を行うことができる。また、硫黄分を外部へ放出すべきでないときに硫黄分をより下流側部分に移動させておけば、硫黄分を外部へ放出してもよくなった場合にこの下流側部分だけ硫黄被毒再生を実施すればよいので、ＮＯｘ吸蔵剤全体の硫黄被毒再生を行う場合に比べて硫黄分の外部への放出を伴う硫黄被毒再生の時間が短縮できる。
【００２４】
８番目の発明では６番目または７番目の発明において、上記ＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段は、上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの方向を反転する流入排気ガス反転手段を含む。
８番目の発明によっても５番目の発明と同様な作用効果が得られる。また、ＮＯｘ吸蔵剤のうちの高温部分の温度が制御されるのでＮＯｘ吸蔵剤の熱劣化を確実に防止できる。
【００２５】
９番目の発明では１番目から８番目の何れかの発明において、上記ＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段は、内燃機関から排出される排気ガスの温度を制御する排気ガス温度制御手段を含む。
１０番目の発明では１番目から９番目の何れかの発明において、上記ＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段は、還元剤添加量を制御する還元剤添加量制御手段を含む。
１１番目の発明では１０番目の発明において、上記還元剤添加量制御手段は、還元剤添加頻度を制御する還元剤添加頻度制御手段を含む。
これら９番目から１１番目の発明によっても、各発明に示された手段によって、もしくはそれらの手段の組合せによって、ＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にすることができ、また、１番目から８番目までの各発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００２６】
１２番目の発明では１番目から１１番目の何れかの発明において、上記ＮＯｘ吸蔵剤温度制御手段によって制御される制御パラメータを制御することによって、上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上となるようにして硫黄分の放出を行わせる部分を、上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流れ方向の上流側から下流側へ移動させる。
【００２７】
これにより、ＮＯｘ吸蔵剤の上流側部分から順に硫黄被毒再生が行われ、最終的にはＮＯｘ吸蔵剤全体の硫黄被毒再生が実施できる。すなわち、まずＮＯｘ吸蔵剤の上流側部分で硫黄被毒再生が行われるが、この際放出した硫黄分の大部分はＮＯｘ吸蔵剤の中央部分や下流側部分に再度吸蔵される。そして硫黄被毒再生の行われる部分が順次下流側に移動するにつれて硫黄分の放出と吸蔵が行われ、ＮＯｘ吸蔵剤内の硫黄分は順次下流側に移動されて行く。そして、最終的にはＮＯｘ吸蔵剤の下流側部分の硫黄被毒再生が行われて下流側部分に移動されてきた硫黄分の放出が行われて、ＮＯｘ吸蔵剤全体の硫黄被毒再生が実現できる。
【００２８】
１３番目の発明では１番目から１２番目の何れかの発明において、上記ＮＯｘ吸蔵剤が、排気ガス中の排気微粒子を除去する手段に担持されて上記排気ガス通路に配置されている。
これによって、ＮＯｘと同時に排気ガス中の排気微粒子をも除去することができる。
【００２９】
１４番目の発明は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置して行う排気ガス浄化方法であって、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにすると共に上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御することによって上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの方向を反転することなく一方向に流した状態で上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの一部分のみを選択的に硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる、排気ガス浄化方法を提供する。
この発明によっても１番目の発明とほぼ同様の作用及び効果が得られる。
【００３０】
１５番目の発明は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置して行う排気ガス浄化方法であって、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにすると共に上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの方向を反転することなく一方向に流した状態で上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの一部分のみを選択的に硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる、排気ガス浄化方法であり、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときになると硫黄分の外部への放出の可否を判定し、硫黄分を外部へ放出すべきでないと判定される場合には、上記ＮＯｘ吸蔵剤の所定の部分のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせると共に、その放出された硫黄分を上記ＮＯｘ吸蔵剤の上記所定の部分より下流側の部分に再度吸蔵させ、硫黄分を外部へ放出してもよいと判定される場合に、上記ＮＯｘ吸蔵剤の上記下流側の部分が硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる、排気ガス浄化方法を提供する。
この発明によっても２番目の発明とほぼ同様の作用及び効果が得られる。
【００３１】
１６番目の発明は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置して行う排気ガス浄化方法であって、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにすると共に上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御することによって上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの一部分のみを選択的に硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせ、かつ上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度が推定されてその推定された温度に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度が制御される、排気ガス浄化方法を提供する。
この発明によっても６番目の発明とほぼ同様の作用及び効果が得られる。
【００３２】
１７番目の発明は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置して行う排気ガス浄化方法であって、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、上記ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにすると共に上記ＮＯｘ吸蔵剤のうちの一部分のみを選択的に硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせ、かつ上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度が推定されてその推定された温度に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上にされる部分の温度が制御される、排気ガス浄化方法であり、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときになると硫黄分の外部への放出の可否を判定し、硫黄分を外部へ放出すべきでないと判定される場合には、上記ＮＯｘ吸蔵剤の所定の部分のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせると共に、その放出された硫黄分を上記ＮＯｘ吸蔵剤の上記所定の部分より下流側の部分に再度吸蔵させ、硫黄分を外部へ放出してもよいと判定される場合に、上記ＮＯｘ吸蔵剤の上記下流側の部分が硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる、排気ガス浄化方法を提供する。
この発明によっても７番目の発明とほぼ同様の作用及び効果が得られる。
【００３３】
１８番目の発明では１４番目から１７番目の何れかの発明において、更に、上記ＮＯｘ吸蔵剤の硫黄分放出温度以上となるようにして硫黄分の放出を行わせる部分を、上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流れ方向の上流側から下流側へ移動させることを含む。
この発明によっても１２番目の発明とほぼ同様の作用及び効果が得られる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
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。なお、本発明はＮＯｘ吸蔵剤であるＮＯｘ吸収剤とＮＯｘ吸着剤のどちらを用いても実施可能であるが、以下ではＮＯｘ吸収剤を用いた場合について説明する。
図１は本発明を筒内噴射型の圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式内燃機関にも適用することもできる。
【００３５】
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介して排気ターボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。吸気ダクト１３内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置され、更に吸気ダクト１３周りには吸気ダクト１３内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１８が配置される。図１に示される実施形態では機関冷却水が冷却装置１８内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【００３６】
一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９および排気管２０を介して排気ターボチャージャ１４の排気タービン２１に連結され、排気タービン２１の出口には排気ガス浄化装置１００が連結される。排気ガス浄化装置１００は後述するようにＮＯｘ吸収剤４６を担持しているパティキュレートフィルタ２２を内蔵している。また、パティキュレートフィルタ２２の上流側には、必要に応じて還元剤を排気経路内に添加する還元剤添加ノズル４４が設けられている。なお、この還元剤添加ノズル４４はパティキュレートフィルタ２２と排気ポート１０との間であればどこに配置してもよい。
【００３７】
また、本明細書においては便宜上、「ＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）の上流側部分」及び「ＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）の下流側部分」等の表現をパティキュレートフィルタのような担持体に担持されたＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）のうち「担持体の上流側部分に担持されているＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）」及び「担持体の下流側部分に担持されているＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）」という意味で用いる。
【００３８】
排気マニホルド１９とサージタンク１２とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２４を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２４内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２５が配置される。また、ＥＧＲ通路２４周りにはＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２６が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置２６内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管６ａを介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２７に連結される。このコモンレール２７内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８から燃料が供給され、コモンレール２７内に供給された燃料は各燃料供給管６ａを介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２７にはコモンレール２７内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ２９が取付けられ、燃料圧センサ２９の出力信号に基づいてコモンレール２７内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２８の吐出量が制御される。
【００３９】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２５、還元剤添加ノズル４４および燃料ポンプ２８に接続される。
【００４０】
図２にパティキュレートフィルタ２２の拡大断面図を示す。図２を参照すると、パティキュレートフィルタ２２は多孔質セラミックから成り、排気ガスは矢印で示されるように図中左から右に向かって流れる。パティキュレートフィルタ２２内には、上流側に栓４８が施された第１通路５０と下流側に栓５２が施された第２通路５４とが交互に配置されハニカム状をなしている。排気ガスが図中左から右に向かって流れると、排気ガスは第２通路５４から多孔質セラミックの隔壁を通過して第１通路５０に流入し、下流側に流れる。このとき、排気ガス中の排気微粒子（パティキュレート）は多孔質セラミックによって捕集されて排気ガス中から除去され、排気微粒子の大気への放出が防止される。
【００４１】
第１通路５０および第２通路５４の隔壁の表面及び内部の細孔内にはＮＯｘ吸収剤４６が担持されている。ＮＯｘ吸収剤４６は、例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とから成る。ＮＯｘ吸収剤４６は流入排気ガス（以下「ＮＯｘ吸収剤流入排気ガス」という）の空燃比がリーンのときにはＮＯｘを吸収し、ＮＯｘ吸収剤流入排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ還元剤が存在していれば吸収したＮＯｘを放出して還元浄化する作用（ＮＯｘの吸収放出及び還元浄化作用）を有する。
【００４２】
図１に示されるような圧縮着火式内燃機関では、通常時の排気ガス空燃比はリーンでありＮＯｘ吸収剤４６は排気ガス中のＮＯｘの吸収を行う。また、還元剤添加ノズル４４からパティキュレートフィルタ２２上流側の排気ガス通路に還元剤が供給されてＮＯｘ吸収剤流入排気ガスの空燃比が小さくなると共に還元剤の存在する状態になるとＮＯｘ吸収剤４６は吸収したＮＯｘを放出すると共に放出したＮＯｘを還元浄化する。
【００４３】
この吸収放出及び還元浄化作用の詳細なメカニズムについては明らかでない部分もあるが、この吸収放出及び還元浄化作用は図３に示すようなメカニズムで行われているものと考えられる。次にこのメカニズムについて白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【００４４】
すなわち、ＮＯｘ吸収剤流入排気ガスの空燃比がかなりリーンになるとＮＯｘ吸収剤流入排気ガス中の酸素濃度が大幅に増大し、図３（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ2がＯ2-またはＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、ＮＯｘ吸収剤流入排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2-またはＯ2-と反応し、ＮＯ2となる（２ＮＯ＋Ｏ2→２ＮＯ2）。次いで生成されたＮＯ2の一部は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつＮＯｘ吸収剤４６内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図３（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ3-の形でＮＯｘ吸収剤４６内に拡散する。このようにしてＮＯｘがＮＯｘ吸収剤４６内に吸収される。
【００４５】
ＮＯｘ吸収剤流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ2が生成され、ＮＯｘ吸収剤４６のＮＯｘ吸収能力が飽和しない限りＮＯ2がＮＯｘ吸収剤４６内に吸収されて硝酸イオンＮＯ3-が生成される。これに対してＮＯｘ吸収剤流入排気ガス中の酸素濃度が低下してＮＯ2の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ3-→ＮＯ2）に進み、斯くしてＮＯｘ吸収剤４６内の硝酸イオンＮＯ3-がＮＯ2の形で吸収剤から放出される。すなわち、ＮＯｘ吸収剤流入排気ガス中の酸素濃度が低下するとＮＯｘ吸収剤４６からＮＯｘが放出されることになる。ＮＯｘ吸収剤流入排気ガスのリーンの度合いが低くなればＮＯｘ吸収剤流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、従ってＮＯｘ吸収剤流入排気ガスのリーンの度合いを低くすればＮＯｘ吸収剤４６からＮＯｘが放出されることになる。
【００４６】
一方、このときＮＯｘ吸収剤流入排気ガスの空燃比を小さくすると、ＨＣ、ＣＯは白金Ｐｔ上の酸素Ｏ2-またはＯ2-と反応して酸化せしめられる。また、ＮＯｘ吸収剤流入排気ガスの空燃比を小さくするとＮＯｘ吸収剤流入排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するためにＮＯｘ吸収剤４６からＮＯ2が放出され、このＮＯ2は図３（Ｂ）に示されるように未燃ＨＣ、ＣＯと反応して還元浄化せしめられる。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ2が存在しなくなるとＮＯｘ吸収剤４６から次から次へとＮＯ2が放出される。従ってＮＯｘ吸収剤流入排気ガスの空燃比を小さくし、かつ還元剤が存在する状態にすると短時間のうちにＮＯｘ吸収剤４６からＮＯｘが放出されて還元浄化されることになる。
【００４７】
なお、ここでいう排気ガスの空燃比とはＮＯｘ吸収剤４６上流側の排気ガス通路とエンジン燃焼室または吸気通路に供給された空気と燃料との比率をいうものとする。従って排気ガス通路に空気や還元剤が供給されていないときには排気ガスの空燃比はエンジンの運転空燃比（エンジン燃焼室内の燃焼空燃比）に等しくなる。また、本発明に使用する還元剤としては、排気ガス中で炭化水素や一酸化炭素等の還元成分を発生するものであれば良いが、本実施形態では、貯蔵、補給等の際の煩雑さを避けるため内燃機関の燃料である軽油を還元剤として使用する。
【００４８】
次にＮＯｘ吸収剤４６の硫黄被毒のメカニズムについて説明する。排気ガス中にＳＯｘ成分が含まれていると、ＮＯｘ吸収剤４６は上述のＮＯｘの吸収と同じメカニズムで排気ガス中のＳＯｘを吸収する。すなわち、排気ガスの空燃比がリーンのとき、排気ガス中のＳＯｘ（例えばＳＯ2）は白金Ｐｔ上で酸化されてＳＯ3-、ＳＯ4-となり、酸化バリウムＢａＯと結合してＢａＳＯ4を形成する。ＢａＳＯ4は比較的安定であり、また、結晶が粗大化しやすいため一旦生成されると分解放出されにくい。このため、ＮＯｘ吸収剤４６中のＢａＳＯ4の生成量が増大するとＮＯｘの吸収に関与できるＢａＯの量が減少してしまいＮＯｘの吸収能力が低下してしまう。
【００４９】
この硫黄被毒を解消するためには、ＮＯｘ吸収剤４６中に生成されたＢａＳＯ4を高温で分解するとともに、これにより生成されるＳＯ3-、ＳＯ4-の硫酸イオンをスライトリーンを含む略ストイキまたはリッチ雰囲気（以下、単にリッチ雰囲気という）下で還元し、気体状のＳＯ2に転換してＮＯｘ吸収剤４６から放出させる必要がある。従って硫黄被毒再生を行うためには、ＮＯｘ吸収剤４６を高温且つリッチ雰囲気の状態にすることが必要とされる。
【００５０】
硫黄被毒再生を実施するためにＮＯｘ吸収剤４６を高温且つリッチ雰囲気の状態にする方法としては、ＮＯｘ吸収剤４６の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加し、還元剤の反応によってＮＯｘ吸収剤４６を昇温すると共にリッチ雰囲気を作り出す方法がある。しかしながら、通常の方法で還元剤を添加した場合には、還元剤の反応性が比較的低いことからＮＯｘ吸収剤４６に大きな温度分布が生じることとなる。すなわち、還元剤は添加後徐々に反応するため、通常、ＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分よりも下流側部分で温度が上昇する傾向がある。また、この温度分布は内燃機関の運転状態、すなわち排気ガス流量や排気ガス温度によっても影響を受ける。
【００５１】
このようにＮＯｘ吸収剤４６に温度分布が生じると、ある部分については硫黄分が放出される温度、すなわち硫黄分放出温度ＴＳに達するが別の部分では硫黄分放出温度ＴＳに達しないという状況が生じ、ＮＯｘ吸収剤４６全体として十分な硫黄被毒再生が行えないという問題が生じる。そしてこの問題に対応するためにＮＯｘ吸収剤４６全体を硫黄分放出温度ＴＳ以上にしようとするとＮＯｘ吸収剤４６の高温となっている部分がＮＯｘ吸収剤４６の熱劣化を起こす温度、すなわち熱劣化温度ＴＤを超えてしまう恐れがある。
【００５２】
そこで、本発明ではＮＯｘ吸収剤４６の一部分のみを硫黄被毒再生することを容認することによって、もしくは、一部分ずつ硫黄被毒再生することによってＮＯｘ吸収剤４６が熱劣化することを抑制しつつ、硫黄被毒再生を実施する。
その具体的方法として、まず図１に示された内燃機関で実施し得る本発明によるＮＯｘ吸収剤４６の一部分を選択的に硫黄被毒再生する手法及びその手法を利用したＮＯｘ吸収剤４６の硫黄被毒再生方法について説明する。
【００５３】
ＮＯｘ吸収剤４６の一部分を選択的に硫黄被毒再生する最初の手法は、ＮＯｘ吸収剤４６上の温度分布が排気ガス温度に影響を受けることを利用する。
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は夫々排気ガス温度の異なる状態において還元剤の添加を行った場合のＮＯｘ吸収剤４６の各部分の温度の経時変化を示したものである。これらの図から排気ガス温度の低い状態ではＮＯｘ吸収剤４６の下流側部分の温度が上昇しやすく（図４（ａ））、排気ガス温度が高い状態ではＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分の温度が上昇しやすい（図４（ｃ））ことがわかり、排気ガス温度がそれらの中間的な温度の場合にはＮＯｘ吸収剤４６の中央部分の温度が上昇しやすい（図４（ｂ））ことがわかる。
【００５４】
すなわち、硫黄被毒再生を実施するために還元剤添加ノズル４４から還元剤の添加を行っている場合、通常状態であって排気ガス温度の低い場合には還元剤の反応性が低いことから還元剤がＮＯｘ吸収剤４６の下流側部分まで流されてから反応する。したがって、ＮＯｘ吸収剤４６の下流側部分が昇温し、ＮＯｘ吸収剤４６の下流側部分でのみ硫黄被毒再生が行われる。一方、排気ガス温度が高い場合には、添加される還元剤の反応性が向上するため、還元剤がＮＯｘ吸収剤４６のより上流側の部分で反応することになる。これによってＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分が昇温し、ＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分で硫黄被毒再生が行われる。そして排気ガス温度がそれらの中間的な温度の場合には、添加された還元剤がＮＯｘ吸収剤４６の中央部分で反応することになり、その部分が昇温し硫黄被毒再生が行われる。
【００５５】
つまり、還元剤の添加と排気ガスの温度を制御することを組合せることによってＮＯｘ吸収剤４６のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度ＴＳ以上に昇温させてその部分から硫黄分の放出を行わせる、すなわちその部分を硫黄被毒再生することができる。
したがって、例えば以下のような方法でＮＯｘ吸収剤４６を硫黄被毒再生することができる。すなわち、ＮＯｘ吸収剤４６から硫黄分を放出させる必要が生じたとき、つまり硫黄被毒再生実施条件が成立したときに、まず内燃機関から排出される排気ガスの温度を上昇させ、次いで還元剤の添加を開始してその後徐々に排気ガスの温度を通常の状態に戻すようにすることによって、ＮＯｘ吸収剤４６を上流側から順に硫黄被毒再生することができる。この場合、ＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分の硫黄被毒再生が行われているときには、ＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分から放出された硫黄分はその下流側部分に再吸収される。このようにして順次硫黄分がＮＯｘ吸収剤４６の下流側へ移動され、最後にＮＯｘ吸収剤４６の下流側端部の再生が行われることでＮＯｘ吸収剤４６全体の硫黄被毒再生が完了する。
【００５６】
なお、ここでの還元剤の添加は還元剤添加ノズル４４による間欠的な噴射によって行われ、ＮＯｘ吸収剤４６へ流入する排気ガスの空燃比が少なくとも一時的には略ストイキまたはリッチになるように実施される。また、硫黄被毒再生を行っている部分の温度を硫黄分放出温度ＴＳ以上に維持する必要から、一般に排気ガス温度の低下に伴って添加される還元剤の量は増加する。
上記のような硫黄被毒再生の手法または方法を実施するためには、排気ガスが還元剤添加位置（還元剤添加ノズル４４）に達するまでにその温度を上昇させておく必要がある。すなわち、還元剤添加位置よりも上流側において何らかの手段により排気ガス温度を制御する必要がある。そしてそのような方法としては例えば、機関本体１から排出される排気ガスの温度を上昇させる方法がある。そこで、次に機関本体１から排出される排気ガスの温度を上昇させる方法（排気ガス温度上昇制御）について説明する。
【００５７】
機関本体１から排出される排気ガスの温度を上昇させるのに有効な方法の一つは燃料噴射時期を圧縮上死点以後まで遅角させる方法である。すなわち、通常主燃料Ｑm は図５において（Ｉ）に示されるように圧縮上死点付近で噴射される。この場合、図５の（II）に示されるように主燃料Ｑm の噴射時期が遅角されると後燃え期間が長くなり、斯くして排気ガス温度が上昇する。この場合、燃料噴射時期の遅角量を少なくしていけば排気ガス温度を低下させることができる。
【００５８】
また、機関本体１から排出される排気ガスの温度を上昇させるために図５の（III)に示されるように主燃料Ｑm に加え、吸気上死点付近において補助燃料Ｑv を噴射することもできる。このように補助燃料Ｑv を追加的に噴射すると補助燃料Ｑv 分だけ燃焼せしめられる燃料が増えるために排気ガス温が上昇する。
一方、このように吸気上死点付近において補助燃料Ｑv を噴射すると圧縮行程中に圧縮熱によってこの補助燃料Ｑv からアルデヒド、ケトン、パーオキサイド、一酸化炭素等の中間生成物が生成され、これら中間生成物によって主燃料Ｑm の反応が加速される。従ってこの場合には図５の（III)に示されるように主燃料Ｑm の噴射時期を大巾に遅らせても失火を生ずることなく良好な燃焼が得られる。すなわち、このように主燃料Ｑm の噴射時期を大巾に遅らせることができるので排気ガス温をすみやかに上昇させることができる。この場合、補助燃料Ｑv の噴射を停止するか或いは補助燃料Ｑv の噴射量を減少させて主燃料Ｑm の噴射時期の遅角量を少なくしていけば排気ガス温度を低下させることができる。
【００５９】
なお、ここでは機関本体１から排出される排気ガスの温度を上昇させる方法について例示したが、還元剤添加位置よりも上流側において排気ガス温度を制御することができれば上記以外の方法によって排気ガス温度を制御してもよい。
次に図１に示された内燃機関で実施し得るＮＯｘ吸収剤４６の一部分を選択的に硫黄被毒再生する別の手法及びその手法を利用したＮＯｘ吸収剤４６の硫黄被毒再生方法について説明する。
【００６０】
この手法は、ＮＯｘ吸収剤４６上の温度分布が還元剤の添加方法に影響を受けることを利用する。硫黄被毒再生を実施するために還元剤添加ノズル４４から還元剤の添加を行う場合、通常、還元剤は間欠的に噴射され、ＮＯｘ吸収剤４６へ流入する排気ガスの空燃比が少なくとも一時的には略ストイキまたはリッチになるようにされる。ここで、還元剤の添加が高頻度で行われた場合には添加される還元剤の量が多くなり、添加された還元剤の量に対してそれと反応する酸素量が少ないため、ＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分までに酸素がほぼ消費されてしまいＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分のみが加熱されることになる。また、ＮＯｘ吸収剤４６が担持されているパティキュレートフィルタ２２は熱容量が大きく、上流側部分が加熱されてもそれによって下流側部分の温度が上昇するまでには時間を要する。この結果、還元剤の添加が高頻度で行われた場合には、ＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分のみが昇温し、ＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分のみで硫黄被毒再生が行われる。
【００６１】
一方、還元剤の添加が低頻度で行われた場合には、添加される還元剤の量が少ないために酸素が下流側部分まで残存し、そこで上流側部分及び中央部分での反応によって暖められた空気と還元剤が反応するため、下流側部分の温度が上昇する。これによってＮＯｘ吸収剤４６の下流側部分で硫黄被毒再生が行われる。なお、還元剤の添加が中頻度で行なわれた場合には、高頻度で行われた場合と低頻度で行われた場合の中間的な状態となってＮＯｘ吸収剤４６の中央部分の温度が上昇し、その部分の硫黄被毒再生が行われる。
つまり、還元剤の添加方法を制御すること（上述の場合には添加頻度を制御して添加量を制御すること）によって、ＮＯｘ吸収剤４６のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度ＴＳ以上に昇温させてその部分から硫黄分の放出を行わせることができる。
【００６２】
したがって、例えば以下のような方法でＮＯｘ吸収剤４６を硫黄被毒再生することができる。すなわち、ＮＯｘ吸収剤４６から硫黄分を放出させる必要が生じたとき、つまり硫黄被毒再生実施条件が成立したときに、初めは高頻度で還元剤を添加して硫黄被毒再生を開始し、その後徐々に還元剤の添加頻度を低くすることによってＮＯｘ吸収剤４６を上流側から順に硫黄被毒再生することができる。この場合、上述したようにＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分から下流側部分への硫黄分の移動が生じ、最後にＮＯｘ吸収剤４６の下流側端部の再生が行われることでＮＯｘ吸収剤４６全体の硫黄被毒再生が完了する。
【００６３】
次に図６を参照し、ＮＯｘ吸収剤４６の一部分を選択的に硫黄被毒再生する別の手法及びその手法を利用したＮＯｘ吸収剤４６の硫黄被毒再生方法について説明する。
図６はこの手法及び方法を実行するのに適した内燃機関を示している。図６を参照するとこの内燃機関ではＮＯｘ吸収剤４６が担持されたパティキュレートフィルタ２２下流の排気管内にアクチュエータ７２により駆動される排気ガス流量制御弁７３が配置されている。したがってアクチュエータ７２によって排気ガス流量制御弁７３を駆動することによりＮＯｘ吸収剤４６へ流入する排気ガス流量を制御することができる。
【００６４】
この手法では、ＮＯｘ吸収剤４６上の温度分布が排気ガス流量に影響を受けることを利用する。すなわち、硫黄被毒再生を実施するために還元剤添加ノズル４４から還元剤の添加を行っている場合、ＮＯｘ吸収剤４６に流入する排気ガス流量が比較的多い場合には還元剤は遠くまで運ばれてから反応することになる。したがって、ＮＯｘ吸収剤４６の下流側部分が昇温し、ＮＯｘ吸収剤４６の下流側部分でのみ硫黄被毒再生が行われる。一方、ＮＯｘ吸収剤４６に流入する排気ガス流量が比較的少ない場合には還元剤があまり遠くまで運ばれずに反応するのでＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分の温度が上昇し、ＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分で硫黄被毒再生が行われる。
【００６５】
つまり、還元剤の添加と排気ガスの流量を制御することを組合わせることによってＮＯｘ吸収剤４６のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度ＴＳ以上に昇温させてその部分から硫黄分の放出を行わせる、すなわちその部分を硫黄被毒再生することができる。
したがって、例えば以下のような方法でＮＯｘ吸収剤４６を硫黄被毒再生することができる。すなわち、ＮＯｘ吸収剤４６から硫黄分を放出させる必要が生じたとき、つまり硫黄被毒再生実施条件が成立したときに、まず排気ガス流量制御弁７３を閉側にして排気ガス流量を少なくしてから還元剤の添加を開始し、その後徐々に排気ガス流量制御弁７３を開側にして排気ガス流量を多くすることによってＮＯｘ吸収剤４６を上流側から順に硫黄被毒再生することができる。この場合、上述したようにＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分から下流側部分への硫黄分の移動が生じ、最後にＮＯｘ吸収剤４６の下流側端部の再生が行われることでＮＯｘ吸収剤４６全体の硫黄被毒再生が完了する。
【００６６】
次に、以上で説明したような各手法によってＮＯｘ吸収剤４６を上流側部分から下流側部分に向かって硫黄被毒再生する方法の制御ルーチンについて図７を参照しつつまとめて説明する。なお、この制御ルーチンは一定時間毎の割り込みによって実行される。
この制御ルーチンが実行されると、まず、ステップ１００でＮＯｘ吸収剤４６の硫黄被毒再生の実施条件が成立したか否かが判定される。硫黄被毒再生実施条件は、例えばＮＯｘ吸収剤４６に吸収されたＳＯｘ量、すなわち吸収ＳＯｘ量が一定量以上になること等であるが、この場合、吸収ＳＯｘ量を直接求めることは困難であるので例えばエンジンから排出されるＳＯｘ量、すなわち車両走行距離に基づいて吸収ＳＯｘ量を推定する。つまり、前回硫黄被毒再生を実施した時点からの走行距離が予め定められた設定値よりも大きくなった時に硫黄被毒再生実施条件が成立したと判定する。
【００６７】
ステップ１００において硫黄被毒再生実施条件が成立していないと判定された場合には本制御ルーチンは終了し、硫黄被毒再生実施条件が成立していると判定された場合にはステップ１０２に進む。ステップ１０２においては、上述した何れかの手法によって、ＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分を昇温し、その部分の硫黄被毒再生を行うようにする制御が実施される。すなわち、内燃機関からの排気ガスの温度を制御してＮＯｘ吸収剤４６のうちの硫黄被毒再生を行う部分を移動させる場合には排気ガス温度の昇温制御が実施され、ＮＯｘ吸収剤４６へ流入する排気ガス流量を制御してＮＯｘ吸収剤４６のうちの硫黄被毒再生を行う部分を移動させる場合には流入排気ガス流量を減少させる制御が実施され、その後、還元剤の添加が行われる。また、還元剤の添加方法を制御してＮＯｘ吸収剤４６のうちの硫黄被毒再生を行う部分を移動させる場合には高頻度での還元剤の添加が実施される。
【００６８】
ステップ１０２における上流側部分の硫黄被毒再生が十分に行われたと判断されると、次にステップ１０４に進む。なお、ここでのＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分の硫黄被毒再生終了の判断は、例えば再生継続時間を基準にしてもよい（すなわち、再生継続時間が所定時間を超えれば十分に再生が行われたと判断する。）。
【００６９】
ステップ１０４においては、対応する各手法によって硫黄被毒再生を行っている部分を徐々に下流側へ移動させる制御が実施される。すなわち、内燃機関からの排気ガスの温度を制御してＮＯｘ吸収剤４６のうちの硫黄被毒再生を行う部分を移動させる場合には排気ガス温度を徐々に下げる降温制御が実施され、ＮＯｘ吸収剤４６へ流入する排気ガス流量を制御してＮＯｘ吸収剤４６のうちの硫黄被毒再生を行う部分を移動させる場合には流入排気ガス流量を徐々に増加させる制御が実施される。また、還元剤の添加方法を制御してＮＯｘ吸収剤４６のうちの硫黄被毒再生を行う部分を移動させる場合には還元剤の添加を徐々に低頻度にして行く制御が実施される。
【００７０】
各手法とも、移動の過程における各部分の硫黄被毒再生が十分に行われるような各制御パラメータ（排気ガス温度、流入排気ガス流量、還元剤添加頻度）の変化のペース、並びに下流側部分まで硫黄被毒再生が行われるような各制御量の値等を予め実験等で確認し、それに基づいてステップ１０４の制御を行うようにしても良い。
以上のような制御を行うことで、図８の説明図に示すように高温となって硫黄被毒再生が行われる部分が下流側に移動し、それに伴ってＮＯｘ吸収剤４６中の硫黄分（Ｓ）も徐々に下流側に移動する。そして再生の最後にＮＯｘ吸収剤４６の下流側部分を硫黄被毒再生することで、最終的にＮＯｘ吸収剤４６全体の硫黄被毒再生を実施することができる。
【００７１】
次に、ＮＯｘ吸収剤４６の一部分を選択的に硫黄被毒再生する上述した各手法を応用した別のＮＯｘ吸収剤４６の硫黄被毒再生方法について説明する。これは、硫黄被毒再生に伴う外部（大気）への硫黄分の放出に関し、その放出時期を選択するというものである。
すなわち、例えばアイドリング中や低速運転時は外部へ放出された硫黄分が滞留する等の理由から硫黄分の放出には好ましくない。そして逆に、例えば加速時や高速運転時には、アイドリング中や低速運転時のような問題が無いので硫黄分の外部への放出は可能と考えられる。そこで、硫黄分の外部への放出の可否を判定する手段を設け、ＮＯｘ吸収剤４６から硫黄分を放出させる必要が生じたとき、すなわち硫黄被毒再生実施条件が成立したときに、まず硫黄分の外部への放出の可否を判定するようにする。
【００７２】
そして、硫黄分の外部への放出をすべきではないと判定された場合には、以上で説明した各手法によってＮＯｘ吸収剤４６の所定の部分（例えば上流側部分）のみが硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせると共に、その放出された硫黄分をＮＯｘ吸収剤４６のその他の部分（例えば上記の所定の部分よりも下流側の部分）に再度吸収させる。そしてその後、硫黄分放出可否判定手段により硫黄分を外部へ放出してもよいと判定されたとき（例えば加速時や高速運転時）に、ＮＯｘ吸収剤４６の上記のその他の部分が硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせるようにする。図９はこの方法で硫黄被毒再生を実施する場合の制御ルーチンの一例である。この制御ルーチンも図７に示された制御ルーチンと同様に一定時間毎の割り込みによって実行される。
【００７３】
この制御ルーチンが実行されると、図７の制御ルーチンのステップ１００と同様に、まず、ステップ２００でＮＯｘ吸収剤４６の硫黄被毒再生の実施条件が成立したか否かが判定される。ステップ２００において硫黄被毒再生実施条件が成立していないと判定された場合には本制御ルーチンは終了し、硫黄被毒再生実施条件が成立していると判定された場合にはステップ２０２に進む。ステップ２０２においては、硫黄分の外部への放出の可否が判定される。この硫黄分の外部への放出の可否判定は、上述したように内燃機関の運転状態や車速等に対応させる他、別の基準を設けてもよい。そして、ステップ２０２において硫黄分の外部への放出をすべきではないと判定された場合には、ステップ２０４に進み、先に説明した各手法によってＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分のみから硫黄分の放出を行わせ（すなわち、上述した図７の制御ルーチンにおけるステップ１０２と略同様な制御が行われ）、制御が終了する。この場合、ＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分から放出された硫黄分はＮＯｘ吸収剤４６の下流側部分に再度吸収されることになり、硫黄分が外部へ放出されることが抑制される。
【００７４】
一方、ステップ２０２において硫黄分を外部へ放出してもよいと判定されたときには、ステップ２０６へ進み、先に説明した各手法によってＮＯｘ吸収剤４６の下流側部分を硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる。これにより、前回までの硫黄被毒再生で下流側部分に蓄積された硫黄分が外部へ放出される。
【００７５】
なお、この例におけるＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分及び下流側部分の意味は、夫々上流側及び下流側のほぼ半分の部分を意味し、図７の制御ルーチンで示された方法の説明における上流側部分及び下流側部分よりも広い部分を意味する。また、図９の制御ルーチンではステップ２０６において、ＮＯｘ吸収剤４６の下流側部分のみの硫黄被毒再生が実施されることとしているが、この部分を図７の制御ルーチンのステップ１０２及び１０４と置き換え、ステップ２０２において硫黄分を外部へ放出してもよいと判定されたときには、ＮＯｘ吸収剤４６全体を硫黄被毒再生するようにしても良い。
【００７６】
この硫黄被毒再生方法により、硫黄分の外部への放出が好ましくない場合に硫黄分が外部へ放出されるのが抑制されると共に、硫黄分を外部へ放出すべきでないときにも（部分的な）硫黄被毒再生を行うことができる。これにより、ＮＯｘ吸収能力のある程度の回復が可能である。また、硫黄分を外部へ放出すべきでないときに硫黄分をより下流側部分に移動させておけば、硫黄分を外部へ放出することが可能になった場合にこの下流側部分だけ硫黄被毒再生を実施すればよいので、ＮＯｘ吸収剤４６全体の硫黄被毒再生を行う場合に比べて硫黄分の外部への放出を伴う硫黄被毒再生の時間が短縮できる。
【００７７】
また、図１及び図６に示された内燃機関で実施し得る更に別の硫黄被毒再生方法としては次のようなものがある。すなわち、上述の硫黄被毒再生方法では排気ガス温度、流入排気ガス流量もしくは還元剤添加頻度等の制御パラメータの制御を通じてＮＯｘ吸収剤４６のうちの硫黄被毒再生を行う部分を移動もしくは変化させたが、この方法は意図的に硫黄被毒再生を行う部分を変えることはせず、硫黄被毒再生が一部分でしか行われないことを容認し、内燃機関の運転状態（排気ガス温度、排気ガス流量等）に応じて異なるＮＯｘ吸収剤４６の硫黄分放出温度以上となる部分についてのみ硫黄被毒再生を実施するというものである。
【００７８】
つまり、この方法では、硫黄被毒再生実施条件が成立したときの運転状態（排気ガス温度、排気ガス流量等）に応じて定まる還元剤添加によって昇温しやすい部分についてのみ硫黄被毒再生（硫黄分の放出）が行われる。
より具体的には、例えば、ＮＯｘ吸収剤４６から硫黄分を放出させるべきときに、排気ガス温度が比較的高い場合にはＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分が硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせ、ＮＯｘ吸収剤４６から硫黄分を放出させるべきときに、排気ガス温度が比較的低い場合にはＮＯｘ吸収剤４６の下流側部分が硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる。すなわち、ＮＯｘ吸収剤４６から硫黄分を放出させるべきときの排気ガス温度が高いほど、ＮＯｘ吸収剤４６のより上流側の部分から硫黄分の放出を行わせる。
【００７９】
あるいは、ＮＯｘ吸収剤４６から硫黄分を放出させるべきときに、ＮＯｘ吸収剤４６に流入する排気ガス流量が比較的多い場合にはＮＯｘ吸収剤４６の下流側部分が硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせ、ＮＯｘ吸収剤４６から硫黄分を放出させるべきときに、ＮＯｘ吸収剤４６に流入する排気ガス流量が比較的少ない場合にはＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分が硫黄分放出温度以上となるようにしてその部分から硫黄分の放出を行わせる。すなわち、ＮＯｘ吸収剤４６から硫黄分を放出させるべきときのＮＯｘ吸収剤４６に流入する排気ガス流量が多いほどＮＯｘ吸収剤４６のより下流側の部分から硫黄分の放出を行わせる。
【００８０】
なお、この場合、ＮＯｘ吸収剤４６の一部分しかそのＮＯｘ吸収性能が回復されないので、ＮＯｘ吸収剤４６全体に対して硫黄被毒再生が実施される場合に比べて硫黄被毒再生の実施頻度を多くしてＮＯｘ吸収性能の維持を図るようにしてもよい。すなわち、例えば硫黄分の放出を行わせる部分のＮＯｘ吸収剤全体に対する割合に応じて硫黄被毒再生の実施頻度を決定する。
【００８１】
より具体的には、例えば一回の部分的な硫黄被毒再生でＮＯｘ吸収剤４６全体の３分の１の部分の硫黄被毒再生が実施可能であると推定される場合であって、硫黄被毒再生実施条件が前回の硫黄被毒再生実施時からの走行距離によって成立し、ＮＯｘ吸収剤４６全体の硫黄被毒再生が行われる場合の硫黄被毒再生実施条件が走行距離１０００ｋｍであるとすると、この方法をとる場合の硫黄被毒再生実施条件は例えば走行距離３００ｋｍとすることができる。これにより、ＮＯｘ吸収剤４６全体の硫黄被毒再生が行われる場合の約３倍の頻度で部分的な硫黄被毒再生が実施され、ＮＯｘ吸収剤４６全体に対して硫黄被毒再生が実施される場合とほぼ同等のＮＯｘ吸収性能を維持することができる。なお、一回の部分的な硫黄被毒再生でＮＯｘ吸収剤４６全体のどれだけの部分の硫黄被毒再生が実施可能であるかについては、実験等によって事前に推定値を求めておくことができる。
【００８２】
この硫黄被毒再生方法によってもＮＯｘ吸収剤４６全体を硫黄分放出温度ＴＳ以上とする必要が無いため、ＮＯｘ吸収剤４６の一部が熱劣化を起こす温度以上に過加熱される危険性を低減できる。
また、特に、排気ガス流量と内燃機関の運転状態との関係を考慮すると、上述した排気ガス流量に応じて部分的な硫黄被毒再生を行う場合については、アイドリング中や低速運転時に排気ガス流量が少なく、加速時や高速運転時に排気ガス流量が多いことから、アイドリング中や低速運転時にはＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分が硫黄被毒再生され、加速時や高速運転時にはＮＯｘ吸収剤４６の下流側部分が硫黄被毒再生されることになる。図１０（ａ）及び（ｂ）は夫々アイドリング時と加速時に還元剤添加を行った場合のＮＯｘ吸収剤４６の各部分の温度の経時変化を示したものであるが、この図からもアイドリング時には上流側部分が、加速時には下流側部分が夫々高温となって硫黄被毒再生されることがわかる。
【００８３】
ＮＯｘ吸収剤４６の上流側部分のみが硫黄被毒再生されている場合には、放出された硫黄分は下流側において再吸収されるため、硫黄分の移動のみが起こり硫黄分の外部への放出は抑制される。したがって、上記の方法によれば上述したように硫黄分を外部へ放出することが好ましくないアイドリング中や低速運転時に硫黄被毒再生が行われた場合には硫黄分の外部への放出が抑制され、加速時や高速運転時に硫黄被毒再生が行われた場合にのみ硫黄分が外部へ放出される。
また、図１及び図６において参照番号１００及び１０１で夫々示された排気ガス浄化装置の部分に以下で説明する構成の排気ガス浄化装置１０２、１０３、１０４、１０５を設置しても上述した各手法及び方法による硫黄被毒再生を実施することができる。
【００８４】
図１１に示した排気ガス浄化装置１０２の構成は、ＮＯｘ吸収剤４６を担持したパティキュレートフィルタ２２を備えた基幹通路６０と、パティキュレートフィルタ２２の上流側において基幹通路６０から分岐しパティキュレートフィルタ２２の下流側で基幹通路６０に合流するバイパス通路６２とを備えている。基幹通路１６のパティキュレートフィルタ２２の上流側には、還元剤を基幹通路６０内に添加するための還元剤添加ノズル４４が設けられている。そして、基幹通路６０とバイパス通路６２とのパティキュレートフィルタ２２の下流側の合流部分には、アクチュエータ７２によって駆動される排気ガス流量制御弁７３が設けられ、必要に応じて基幹通路６０とバイパス通路６２の夫々を流れる排気ガスの流量を調整することができる。
【００８５】
つまり、この排気ガス浄化装置１０２を用いた場合には、上述した硫黄被毒再生の手法または方法の実施において、ＮＯｘ吸収剤４６への流入排気ガス流量を制御してＮＯｘ吸収剤４６のうちの硫黄被毒再生を行う部分を変える必要があるときには排気ガス流量制御弁７３が用いられる。すなわち、基幹通路６０とバイパス通路６２の夫々を流れる排気ガスの流量を調整することによってＮＯｘ吸収剤４６への流入排気ガス流量が制御される。排気ガス浄化装置１０２ではバイパス通路６２を用いているため、全排気ガス流量を大きく変動させずにＮＯｘ吸収剤４６への流入排気ガス流量の制御を行うことができる。
排気ガス浄化装置１０２を用いて上述した硫黄被毒再生の各手法または方法を実施する方法については、流入排気ガス流量の制御において上述したようにバイパス通路６２を用いる点以外は、上述の硫黄被毒再生手法及び方法の説明並びに図１及び図６に示された排気ガス浄化装置１００、１０１と図１１に示された排気ガス浄化装置１０２との各構成要素の対応関係等から明らかであるので、その詳細な説明は省略する。
【００８６】
次に図１２に示した構成について説明する。図１２に示した構成は、上流側の基幹通路６４と、分岐した後に合流する二つの分岐通路６６、６６´と、下流側の基幹通路６８とを備えている。第１及び第２の分岐通路６６、６６´には、夫々、ＮＯｘ吸収剤４６、４６´が担持されたパティキュレートフィルタ、すなわち第１及び第２のパティキュレートフィルタ２２、２２´が配置されている。
また、各分岐通路６６、６６´の各パティキュレートフィルタ２２、２２´の上流側には、還元剤を各分岐通路６６、６６´内に添加するための還元剤添加ノズル４４、４４´が設けられている。
【００８７】
そして、各パティキュレートフィルタ２２、２２´の下流側の二つの分岐通路６６、６６´の合流部分には、アクチュエータ７２によって駆動される排気ガス流量制御弁７３が設けられ、必要に応じて両分岐通路６６、６６´を流れる排気ガスの流量割合を制御することができる。排気ガス流量制御弁７３は通常時には図１２に図示されたような中間位置にあり、第１の分岐通路６６を流れる排気ガスの流量と第２の分岐通路６６´を流れる排気ガスの流量とがほぼ同じになるようにされている。
【００８８】
排気ガス浄化装置１０３を用いて上述した硫黄被毒再生の各手法または方法を実施する方法については、上述の硫黄被毒再生手法及び方法の説明並びに図１及び図６に示された排気ガス浄化装置１００、１０１と図１２に示された排気ガス浄化装置１０３との各構成要素の対応関係等から概ね明らかであるのでその詳細な説明は省略する。しかしながら、排気ガス浄化装置１０３の構成は、他の排気ガス浄化装置の構成と異なり硫黄被毒再生を必要とするＮＯｘ吸収剤４６、４６´を夫々が有する分岐通路６６、６６´を備えた構成であるため、これに関連する点について以下で説明する。
【００８９】
すなわち、排気ガス浄化装置１０３においては、硫黄被毒再生を必要とするＮＯｘ吸収剤４６、４６´が２ヶ所にあるので、これらの両方を硫黄被毒再生の対象とする必要があるが、ＮＯｘ吸収剤４６、４６´のうちの硫黄被毒再生を行う部分を変える手法によって、両方のＮＯｘ吸収剤が同時に硫黄被毒再生の対象となる場合、片方ずつを対象とする場合、これらのどちらか一方を選択できる場合がある。
【００９０】
例えば、上述した硫黄被毒再生方法の実施において、内燃機関からの排気ガスの温度を制御してＮＯｘ吸収剤のうちの硫黄被毒再生を行う部分を変える手法を用いる場合には、温度制御された（例えば機関本体で昇温された）排気ガスは同時に２ヶ所のＮＯｘ吸収剤４６、４６´に流入することになるため、両方のＮＯｘ吸収剤４６、４６´が同時に硫黄被毒再生の対象となり得る。この場合、還元剤添加ノズル４４、４４´からの還元剤の添加方法を同じにし且つ排気ガス流量制御弁７３が中間位置にあれば、両方のＮＯｘ吸収剤は同じように硫黄被毒再生される。
【００９１】
一方、上述した硫黄被毒再生方法の実施において、硫黄被毒再生を行うＮＯｘ吸収剤４６または４６´に流入する排気ガスの流量を制御してＮＯｘ吸収剤４６または４６´のうちの硫黄被毒再生を行う部分を変える手法を用いる場合には、本排気ガス浄化装置１０３の構成上、流入する排気ガスの流量を所望の値に制御できるのは一方のＮＯｘ吸収剤４６または４６´だけであるので、硫黄被毒再生は一方のＮＯｘ吸収剤４６または４６´ずつ行われる。この場合、排気ガス流量制御弁７３によって硫黄被毒再生を行うＮＯｘ吸収剤４６または４６´に流入する排気ガスの流量が所望の値に制御されると共に、硫黄被毒再生を行うＮＯｘ吸収剤４６または４６´に対応する還元剤添加ノズル４４または４４´から還元剤の添加が行われる。
【００９２】
排気ガス浄化装置１０３においてこの流量制御の手法をとった場合、流入排気ガスの流量制御のために硫黄被毒再生を行うＮＯｘ吸収剤（例えば４６）を迂回した排気ガスはもう一方の硫黄被毒再生を行っていないＮＯｘ吸収剤（例えば４６´）を通過することになるため、硫黄被毒再生実施中においても排気ガスがＮＯｘ吸収剤４６または４６´を全く通過せずに外部へ放出されることが防止される。
【００９３】
更に、上述した硫黄被毒再生方法の実施において、還元剤の添加方法を制御してＮＯｘ吸収剤４６、４６´のうちの硫黄被毒再生を行う部分を変える手法を用いる場合には、排気ガス浄化装置１０３では還元剤添加ノズル４４、４４´が各ＮＯｘ吸収剤４６、４６´の夫々の上流に設けられているので、各還元剤添加ノズル４４、４４´からの還元剤の添加を両方同時に行うか、または片方ずつ行うかを制御することで、ＮＯｘ吸収剤４６、４６´の両方を同時に硫黄被毒再生することも、一方ずつ硫黄被毒再生することも可能である。
【００９４】
次に図１３に示した排気ガス浄化装置１０４について説明する。図１３（ａ）及び（ｂ）は、夫々、上方及び側方から見た場合の排気ガス浄化装置１０４の略示断面図であり、内部の排気ガスの流れが示されている。
図１３に示された排気ガス浄化装置１０４は、基幹通路７８と、基幹通路７８に接続された環状通路８２とを備えている。基幹通路７８と環状通路８２との接続部分には、アクチュエータ８８によって駆動される流量制御切替弁８６が設けられ、必要に応じて排気ガスの経路を切替えることができると共にＮＯｘ吸収剤４６への流入排気ガス流量を制御することができる。基幹通路７８と環状通路８２との接続部分は、４つの通路が接続された二組の対向面を有して構成されている。一方の組の対向面には、基幹通路７８を構成する二つの部分基幹通路７８ａ、７８ｂが接続されており、他方の組の対向面には、環状通路８２を構成する二つの部分環状通路８２ａ、８２ｂが接続されている。
【００９５】
環状通路８２にはＮＯｘ吸収剤４６が担持されたパティキュレートフィルタ２２が配置されている。第１の部分環状通路８２ａは、パティキュレートフィルタ２２（ＮＯｘ吸収剤４６）の第１の面Ｓ１側に通じており、第２の部分環状通路８２ｂは、第２の面Ｓ２側に通じている。また、下流側の部分基幹通路７８ｂには酸化触媒９２が配置されている。下流側の部分基幹通路７８ｂは、環状通路８２のパティキュレートフィルタ２２を内蔵している部分を囲むように形成されている。
また、第１の部分環状通路８２ａには、還元剤を環状通路８２内に添加するための還元剤添加ノズル４４が設けられている。
【００９６】
排気ガス浄化装置１０４に流入した排気ガスは、以下で説明するように必ず基幹通路７８を通り、選択的に環状通路８２を通る。
図１３（ａ）、（ｂ）は、流量制御切替弁８６が第１の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している。この場合、排気ガス浄化装置１０４に流入した排気ガスは、上流側の部分基幹通路７８ａを通って流量制御切替弁８６に到り、第１の部分環状通路８２ａと第２の部分環状通路８２ｂとをこの順序で通って、流量制御切替弁８６のところに戻る。このとき、排気ガスは、ＮＯｘ吸収剤４６を担持したパティキュレートフィルタ２２を第１の面Ｓ１から第２の面Ｓ２に向かって流れる。流量制御切替弁８６のところに戻った排気ガスは、下流側の部分基幹通路７８ｂに流入し、酸化触媒９２を通過した後に排気ガス浄化装置１０４から排出される。なお、酸化触媒９２を通過した排気ガスは、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、部分基幹通路７８ｂの環状通路８２のパティキュレートフィルタ２２を内蔵している部分を囲むように形成されている部分を通る。
【００９７】
図１４は、流量制御切替弁８６が第２の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している図１３（ａ）と同様の図である。この場合、排気ガスは、図１３（ａ）の場合とほぼ同様に流れるが、環状通路８２を流れる方向が反転している。すなわち、基幹通路７８と環状通路８２との接続部分に流入した排気ガスは、第２の部分環状通路８２ｂと第１の部分環状通路８２ａとをこの順序で通って、流量制御切替弁８６のところに戻る。このとき、排気ガスはＮＯｘ吸収剤４６を担持したパティキュレートフィルタ２２を第２の面Ｓ２から第１の面Ｓ１に向かって流れる。このように、ＮＯｘ吸収剤４６へ流入する排気ガスの流れを反転することができるので、通常使用時において排気ガスの流れ方向によるＮＯｘ吸収量等の偏りを解消でき、ＮＯｘ吸収剤４６全体を効率良く使用することができる。
【００９８】
図１５は、流量制御切替弁８６が上記第１の位置と第２の位置との中間である第３の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している図１３（ａ）及び図１４と同様の図である。なお、流量制御切替弁８６を第１の位置と第２の位置とで切替える際には、流量制御切替弁８６は一時的に第３の位置となる。流量制御切替弁８６が第３の位置に位置している場合、基幹通路７８と環状通路８２との接続部分に流入した排気ガスは、殆どがそのまま下流側の部分基幹通路７８ｂに流入し、酸化触媒９２を通過した後に、排気ガス浄化装置１０４から排出される。
【００９９】
上記のように、流量制御切替弁８６が第１または第２の位置にある場合には、排気ガスはＮＯｘ吸収剤４６を担持したパティキュレートフィルタ２２を通過し、更に酸化触媒９２を通過する。一方、流量制御切替弁８６が第３の位置にある場合には、殆どの排気ガスは、ＮＯｘ吸収剤４６を担持したパティキュレートフィルタ２２を通過せずに酸化触媒９２のみを通過して排気ガス浄化装置から排出される。従って、通常の運転中は、排気ガスがＮＯｘ吸収剤４６を担持したパティキュレートフィルタ２２と酸化触媒９２とを通過して浄化されるように、流量制御切替弁８６は第１または第２の位置にある。そして必要に応じてその位置がアクチュエータ８８により第１の位置と第２の位置の間で調整される。
【０１００】
この排気ガス浄化装置１０４を用いた場合においても、上述したのと同様な手法によってＮＯｘ吸収剤４６のうちの硫黄被毒再生を行う部分を変えることができ、それによって上流側から下流側に向かって硫黄被毒再生を行うなどの上述した硫黄被毒再生方法を実施することができる。そしてその方法については、これまでの説明から概ね明らかであると思われるので詳細な説明については省略するが、排気ガス浄化装置１０４の構成は、他の排気ガス浄化装置の構成と異なり、排気ガスの経路を切替えると共にＮＯｘ吸収剤４６への流入排気ガス流量を制御する流量制御切替弁８６を有する構成であるので、これに関連する点について以下で説明する。
【０１０１】
すなわち、内燃機関からの排気ガスの温度を制御してＮＯｘ吸収剤４６のうちの硫黄被毒再生を行う部分を変える場合と還元剤の添加方法を制御してＮＯｘ吸収剤４６のうちの硫黄被毒再生を行う部分を変える場合には、流量制御切替弁８６が第３の位置よりも第１の位置の側にあるように調整され、排気ガスがＮＯｘ吸収剤４６を担持したパティキュレートフィルタ２２を第１の面Ｓ１から第２の面Ｓ２に向かって流れるようにする。これは還元剤添加ノズル４４がＮＯｘ吸収剤４６（パティキュレートフィルタ２２）に対して排気ガスの流れの上流側に位置するようにして、ＮＯｘ吸収剤４６の上流側で還元剤の添加が行えるようにするためである。このように流れの方向を調整した上で排気ガス温度または還元剤添加方法を適切に制御することにより、他の構成の排気ガス浄化装置の場合と同様にＮＯｘ吸収剤４６のうちの硫黄被毒再生を行う部分を変えることができる。
【０１０２】
また、硫黄被毒再生を行うＮＯｘ吸収剤４６に流入する排気ガスの流量を制御してＮＯｘ吸収剤４６のうちの硫黄被毒再生を行う部分を変える場合には、ＮＯｘ吸収剤４６の上流側で還元剤の添加が行えるようにするという上記の場合と同様の理由で、流量制御切替弁８６は第１の位置と第３の位置の間で調整される。すなわち、排気ガスは常にＮＯｘ吸収剤４６を担持したパティキュレートフィルタ２２を第１の面Ｓ１から第２の面Ｓ２に向かって流れるようにしながらその流量を調整する。この流れの方向においてＮＯｘ吸収剤４６に流入する排気ガス流量を制御すれば、他の構成の排気ガス浄化装置の場合と同様にＮＯｘ吸収剤４６のうちの硫黄被毒再生を行う部分を変えることができる。例えば、流量制御切替弁８６を第３の位置から第１の位置へ徐々に移動して硫黄被毒再生を行えば、硫黄被毒再生される部分が上流側から下流側に移動してＮＯｘ吸収剤４６の全体を硫黄被毒再生することができる。
【０１０３】
次に図１６に示した排気ガス浄化装置１０５について説明する。図１６（ａ）及び（ｂ）は、夫々、上方及び側方から見た場合の排気ガス浄化装置１０５の略示断面図であり、内部の排気ガスの流れが示されている。また、図１７及び図１８は夫々、排気ガス浄化装置１０５の図１４及び図１５に対応する図である。
図１６から図１８に示した排気ガス浄化装置１０５の基本構成は、図１３から図１５に示された排気ガス浄化装置１０４と同様であるが、排気ガス浄化装置１０５では、還元剤添加ノズル４４が第１の部分環状通路８２ａではなく、流量制御切替弁８６の上流の部分基幹通路７８ａに設けられている。また、本装置１０５においては、ＮＯｘ吸収剤４６が担持されたパティキュレートフィルタ２２の両端面Ｓ１及びＳ２の近傍にＮＯｘ吸収剤４６の温度を推定する温度推定手段としての温度センサ９６、９６´が設けられている。
【０１０４】
このような構成によって、上述の排気ガス浄化装置１０４で可能な硫黄被毒再生方法に加えて、更に別の方法での硫黄被毒再生が可能となる。この方法はＮＯｘ吸収剤４６へ流入する排気ガスの流れの方向を切替えることによってＮＯｘ吸収剤４６のうちの異なる部分を昇温してその部分を硫黄被毒再生しようとするものであり、その際、昇温される部分の温度をモニターして硫黄被毒再生に適する温度に維持するようにするというものである。
以下、この方法の一例について図１９の制御ルーチンを参照しつつ説明する。なお、この制御ルーチンは一定時間毎の割り込みによって実行される。
【０１０５】
この制御ルーチンが実行されると、図７及び図９に示した制御ルーチンのステップ１００及びステップ２００と同様に、まず、ステップ３００でＮＯｘ吸収剤４６の硫黄被毒再生の実施条件が成立したか否かが判定される。ステップ３００において硫黄被毒再生実施条件が成立していないと判定された場合には本制御ルーチンは終了し、硫黄被毒再生実施条件が成立していると判定された場合にはステップ３０１に進む。ステップ３０１においては、流量制御切替弁８６が制御され、その位置が、少なくとも排気ガスがＮＯｘ吸収剤４６を担持したパティキュレートフィルタ２２を第１の面Ｓ１から第２の面Ｓ２に向かって流れる（この向きを「順流」とする）ようにする所定の位置、例えば図１６に示された第１の位置に調整される。
【０１０６】
次いでステップ３０２において、排気ガスの流れを順流とした状態で還元剤添加ノズル４４によって還元剤の添加を行う。この場合、比較的排気ガス流量が多い通常の状態においては添加される還元剤の反応性の低さに起因して、図２０に示されるように、ＮＯｘ吸収剤４６はその下流側部分、すなわちＳ２側部分のみが昇温され硫黄被毒再生されることとなる。そこで、ステップ３０３においては温度センサ９６によって検出されるＮＯｘ吸収剤４６のＳ２側部分の温度ＴＦ１が硫黄被毒再生に適した温度、すなわち例えば硫黄分放出温度ＴＳ以上であり且つＮＯｘ吸収剤４６の熱劣化温度ＴＤよりも低い温度であるかどうかが判定される。
【０１０７】
ステップ３０３において温度ＴＦ１が硫黄被毒再生に適した温度ではないと判定されるとステップ３０４に進み、温度ＴＦ１を硫黄被毒再生に適した温度とするための流量制御切替弁８６及び還元剤添加ノズル４４に対する制御、例えば流量制御切替弁８６の開度調整量や還元剤添加方法（例えば噴射量や噴射頻度等）が決定される。次いで、この決定された制御に従い、ステップ３０１及びステップ３０２において夫々流量制御切替弁８６及び還元剤添加ノズル４４に対する制御が行われ、再びステップ３０３に進む。
【０１０８】
一方、ステップ３０３において温度ＴＦ１が硫黄被毒再生に適した温度であると判定された場合にはステップ３０５に進み、ＮＯｘ吸収剤４６のＳ２側部分に対する硫黄被毒再生が行われている時間を表すカウンタＣＦが１だけインクリメントされる。続くステップ３０６ではカウンタＣＦが一定値ＣＦ１よりも大きいか否か、すなわち硫黄被毒再生が吸収されているＳＯｘを放出するのに必要な所定時間行われたか否かが判定される。
【０１０９】
ここでＣＦ≦ＣＦ１、すなわちＮＯｘ吸収剤４６のＳ２側部分に対する硫黄被毒再生がまだ所定時間行われていないと判定された場合にはステップ３０１に進み、硫黄被毒再生が継続される。ステップ３０６においてＣＦ＞ＣＦ１、すなわちＮＯｘ吸収剤４６のＳ２側部分に対する硫黄被毒再生が所定時間行われたと判定された場合にはステップ３０７に進み、カウンタＣＦがリセットされると共に還元剤の添加が停止される。これによってＮＯｘ吸収剤４６のＳ２側部分に対する硫黄被毒再生が終了するが、制御は次いでステップ３１１に進みＮＯｘ吸収剤４６のＳ１側部分に対する硫黄被毒再生を開始する。
【０１１０】
すなわち、ステップ３１１において、流量制御切替弁８６の位置が、少なくとも排気ガスがＮＯｘ吸収剤４６を担持したパティキュレートフィルタ２２を第２の面Ｓ２から第１の面Ｓ１に向かって流れる（この向きを「逆流」とする）ようにする所定の位置、例えば図１７に示された第２の位置に調整され、その後のステップが実施される。排気ガスの流れを逆流とした状態で還元剤添加ノズル４４によって還元剤の添加（ステップ３１２）を行うと、ステップ３０２に関して上述したのと同様な理由で、この場合のＮＯｘ吸収剤４６の下流側部分、すなわちＳ１側部分のみが昇温され硫黄被毒再生されることとなる。
【０１１１】
ＮＯｘ吸収剤４６のＳ１側部分に対する硫黄被毒再生を行うための以下の各ステップ（ステップ３１３からステップ３１７）は、排気ガスの流れの方向が逆であるためにパティキュレートフィルタ２２上に担持されたＮＯｘ吸収剤４６の対応部分及び温度センサが逆になることを除き、夫々が上述したＮＯｘ吸収剤４６のＳ２側部分に対する硫黄被毒再生を行うための各ステップ（ステップ３０３からステップ３０７）と同様であるので詳細な説明は省略する。なお、図１９中のＴＦ２は温度センサ９６´によって検出されるＮＯｘ吸収剤４６のＳ１側部分の温度、ＣＲはＮＯｘ吸収剤４６のＳ１側部分に対する硫黄被毒再生が行われている時間を表すカウンタ、ＣＲ１はＮＯｘ吸収剤４６のＳ１側部分の硫黄被毒再生に必要な所定時間を表すカウンタＣＲに対応する一定値を夫々示している。
【０１１２】
一般に、ＮＯｘ吸収剤へ流入する排気ガスの方向を反転できる場合には、ＮＯｘ吸収剤の両端部部分で硫黄被毒が激しいが、上述の方法によればその両端部部分の硫黄被毒再生を効率的に行うことができる。また、順流及び逆流の夫々において下流側部分の硫黄被毒再生が実施されるため、上流側部分で放出された硫黄分によって下流側部分が再被毒されることが防止される。更に、ＮＯｘ吸収剤４６のうちの高温となる部分の温度が制御されるのでＮＯｘ吸収剤４６の過加熱による劣化を確実に防止できる。
【０１１３】
また、順流及び逆流の夫々において硫黄被毒再生を行う際に、上述したような制御パラメータ（排気ガス温度、流入排気ガス流量、もしくは還元剤添加方法）を制御する手法により硫黄被毒再生部分の移動を行っても良い。この場合には、移動させる部分が順流と逆流の夫々において下流側部分となる半分の部分で良いため、より容易に実施可能である。例えば、流入排気ガス流量を制御することによって硫黄被毒再生する部分を移動する場合には、排気ガスの方向を反転して夫々の流れの方向での下流側部分の硫黄被毒再生を行えばよいので、排気ガスの方向を反転できない場合に比べＮＯｘ吸収剤４６へ流入する排気ガスの流量を絞らずにＮＯｘ吸収剤４６全体の硫黄被毒再生を行うことができる。
【０１１４】
更に、図１９に示した制御ルーチンでは、順流での硫黄被毒再生を行ってから逆流での硫黄被毒再生を行う例を示したが、この順序は逆であっても良い。また、当然のことながら、硫黄被毒再生実施条件が成立した時の流量制御切替弁８６の位置に応じて順序を変えるようにしても良い。
また、上述した排気ガス浄化装置１０５で実施し得る硫黄被毒再生方法は、図１６から図１８に示された排気ガス浄化装置１０５の構成において、一つの還元剤添加ノズル４４が流量制御切替弁８６の上流の部分基幹通路７８ａに設けられる代わりに、第１の部分環状通路８２ａと第２の部分環状通路８２ｂにそれぞれ一つずつ還元剤添加ノズルが設けられた別の実施形態の排気ガス浄化装置（図示無し）でも実施可能である。
【０１１５】
この場合の制御ルーチンは、図１９に示された制御ルーチンと基本的に同じにすることができるのでその詳細な説明は省略するが、この場合、各還元剤添加ノズルは、硫黄被毒再生を実施する際の流量制御切替弁８６の位置により各還元剤添加ノズルがＮＯｘ吸収剤４６（パティキュレートフィルタ２２）に対して排気ガスの流れの上流側に位置する場合にのみ還元剤の添加を行うようにすることができる。
即ち、図１９のステップ３０２においては、順流においてＮＯｘ吸収剤４６（パティキュレートフィルタ２２）の上流側に位置する還元剤添加ノズルのみが還元剤の添加を行い、ステップ３１２においては、逆流においてＮＯｘ吸収剤４６（パティキュレートフィルタ２２）の上流側に位置する還元剤添加ノズルのみが還元剤の添加を行うようにする。
【０１１６】
このようにすることによって、各部分環状通路８２ａ、８２ｂにそれぞれ一つずつ還元剤添加ノズルが設けられた排気ガス浄化装置においては、排気ガス浄化装置１０５の場合と比較して、硫黄被毒再生を実施する際に添加される還元剤の無駄を抑制することが可能となる。即ち、排気ガス浄化装置１０５の場合のように一つの還元剤添加ノズル４４が流量制御切替弁８６の上流の部分基幹通路７８ａに設けられている場合には、還元剤添加中に流量制御切替弁８６でＮＯｘ吸収剤４６（パティキュレートフィルタ２２）へ流入する排気ガスの流量を制御すると、還元剤の一部が排気ガスの一部と共にＮＯｘ吸収剤４６（パティキュレートフィルタ２２）をバイパスして、直接、酸化触媒９２へ流入することになり還元剤の無駄が生じてしまう。
【０１１７】
これに対し、第１の部分環状通路８２ａと第２の部分環状通路８２ｂにそれぞれ一つずつ還元剤添加ノズルが設けられ、各還元剤添加ノズルがＮＯｘ吸収剤４６（パティキュレートフィルタ２２）に対して排気ガスの流れの上流側に位置する場合にのみ還元剤の添加を行う場合には、添加された還元剤がＮＯｘ吸収剤４６（パティキュレートフィルタ２２）をバイパスすることがなく、添加された還元剤の無駄が抑制される。
【０１１８】
なお、排気ガス浄化装置１０５で例示した温度推定手段を用いてＮＯｘ吸収剤の温度制御を行う方法は、本明細書で示された他の構成の排気ガス浄化装置に対しても適用可能であり、上述した他の硫黄被毒再生手法及び方法に組合せることができる。そして、排気ガス浄化装置１０５の場合も含め、温度推定手段としては、温度センサをＮＯｘ吸収剤が担持されたパティキュレートフィルタに直接設ける以外の手段、例えば、温度センサをＮＯｘ吸収剤が担持されたパティキュレートフィルタの下流側に設置し、排気ガスの温度を測定することでＮＯｘ吸収剤の温度（特に下流側部分の温度）を推定する等、その他の手段によってＮＯｘ吸収剤の温度を求めてもよい。
【０１１９】
また、上述の各実施形態においては、ＮＯｘ吸収剤４６の上流側において還元剤を添加する還元剤添加手段として、還元剤添加ノズル４４または４４´を用いてＮＯｘ吸収剤４６を担持したパティキュレートフィルタ２２上流側の排気ガス通路に還元剤を供給する手段を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば上述の各実施形態において、還元剤添加ノズル４４または４４´からの還元剤の添加の代わりに、ポスト噴射による還元剤の添加が行われるようにしてもよい。
【０１２０】
この場合、特に、上述の各実施形態の説明のうちの還元剤添加ノズル４４または４４´において還元剤の添加頻度（添加量）を制御する部分については、ポスト噴射量（即ち、燃料（還元剤）添加量）を制御することで、還元剤添加ノズル４４または４４´において還元剤の添加頻度（添加量）を制御した場合と同様な原理によって同様な作用（ＮＯｘ吸収剤の一部分の選択的な昇温）を得ることができる。即ち、ポスト噴射量を多くすることは還元剤添加ノズル４４または４４´で添加頻度を高めることに対応し、ＮＯｘ吸収剤の上流側部分のみを昇温することができ、ポスト噴射量を少なくすることは還元剤添加ノズル４４または４４´で添加頻度を低くすることに対応してＮＯｘ吸収剤の下流側部分のみを昇温することができる。
また、ポスト噴射でのみ上記還元剤の添加を行う場合には、還元剤添加ノズル４４及び４４´を設ける必要がなくなるという利点がある。
【０１２１】
なお、ポスト噴射による還元剤の添加が行われる場合には、燃料噴射弁６によりシリンダ内に還元剤の添加が行われるため、排気ガス浄化装置内に複数の排気ガスの経路が存在する場合に排気ガス経路毎に個別に還元剤の添加を行うことができない点に留意する必要がある。例えば、図１２に示された排気ガス浄化装置１０３においてポスト噴射による還元剤の添加が行われる場合には、各ＮＯｘ吸収剤４６、４６´に対する個別的な還元剤の添加を行うことはできず、また、図１１に示された排気ガス浄化装置１０２や図１３から図１５に示された排気ガス浄化装置１０４においてポスト噴射による還元剤の添加が行われる場合には、還元剤の添加された排気ガスがＮＯｘ吸収剤４６の存在しない排気ガス経路にも流れる場合があるので還元剤の無駄が生じると共に大気中に放出される還元剤が増加する可能性がある。
また、上述の各実施形態においては、ＮＯｘ吸収剤をパティキュレートフィルタ内の排気ガス通路壁面に担持させているが、ＮＯｘ吸収剤とパティキュレートフィルタとは別個に独立させてもよい。
【０１２２】
【発明の効果】
本願の発明は、熱劣化を抑制しつつＮＯｘ吸蔵剤を硫黄被毒再生することができるという共通の効果を奏する。また、１番目の発明によれば、状況に応じてＮＯｘ吸蔵剤の任意の部分の硫黄被毒再生を行うことができる。
２番目の発明によれば、硫黄分を外部へ放出すべきでないときにおける硫黄分の外部への放出が抑制される。
３番目の発明によれば、２番目の発明と同様の効果を得ることができる。
４番目の発明によれば、ＮＯｘ吸蔵剤のうちの硫黄被毒再生を行おうとする部分を確実に硫黄被毒再生に適した温度に保つことができる。
５番目の発明によれば、通常使用時においてＮＯｘ吸蔵剤全体を効率良く使用することができる他、排気ガスの流入方向の反転をＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にすることに利用する場合には、所望の部分の硫黄被毒再生が容易になる。
【０１２３】
６番目の発明によっても、ＮＯｘ吸蔵剤のうちの異なる部分を選択的に硫黄分放出温度以上にすることができ、状況に応じてＮＯｘ吸蔵剤の任意の部分の硫黄被毒再生を行うことができる。また、ＮＯｘ吸蔵剤のうちの硫黄被毒再生を行おうとする部分を確実に硫黄被毒再生に適した温度に保つことができる。
７番目の発明によっても、硫黄分を外部へ放出すべきでないときにおける硫黄分の外部への放出が抑制される。
８番目の発明によっても５番目の発明と同様な効果が得られる。また、ＮＯｘ吸蔵剤の熱劣化を確実に防止できる。
【０１２４】
９番目から１１番目の発明によっても、１番目から８番目までの各発明と同様の効果を得ることができる。
１２番目の発明によれば、ＮＯｘ吸蔵剤の上流側部分から順に硫黄被毒再生が行われ、最終的にはＮＯｘ吸蔵剤全体の硫黄被毒再生が実施できる。
【０１２５】
１３番目の発明によれば、ＮＯｘと同時に排気ガス中の排気微粒子をも除去することができる。
【０１２６】
また、１４番目、１５番目、１６番目、１７番目、１８番目の各発明によって、それぞれ１番目、２番目、６番目、７番目、１２番目の各発明とほぼ同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の排気ガス浄化装置を筒内噴射型の圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示す図である。
【図２】図２は、ＮＯｘ吸収剤が担持されたパティキュレートフィルタの拡大断面図である。
【図３】図３は、ＮＯｘの吸収放出及び還元浄化作用を説明するための図である。
【図４】図４は、排気ガス温度の異なる状態において還元剤の添加を行った場合のＮＯｘ吸収剤の各部分の温度の経時変化を示したものであり、図４（ａ）は排気ガス温度が低い場合、図４（ｂ）は排気ガス温度が中程度の場合、図４（ｃ）は排気ガス温度が高い場合を夫々示す。
【図５】図５は、筒内噴射制御を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の別の排気ガス浄化装置を筒内噴射型の圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示す図である。
【図７】図７は、本発明による硫黄被毒再生方法を実施する制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】図８は、図７のフローチャートで示された制御ルーチンで硫黄被毒再生を実施した場合のＮＯｘ吸収剤の各部分の温度変化と硫黄分（Ｓ）の移動について説明するための図である。
【図９】図９は、本発明による別の硫黄被毒再生方法を実施する制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】図１０（ａ）及び（ｂ）は夫々アイドリング時と加速時に還元剤添加を行った場合のＮＯｘ吸収剤の各部分の温度の経時変化を示したものである。
【図１１】図１１は、本発明の別の排気ガス浄化装置を示す説明図である。
【図１２】図１２は、本発明の更に別の排気ガス浄化装置を示す説明図である。
【図１３】図１３は、本発明の更に別の排気ガス浄化装置を示した説明図であって、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は夫々上方及び側方から見た場合の略示断面図を示しており、流量制御切替弁が第１の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している。
【図１４】図１４は、流量制御切替弁が第２の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している図１３（ａ）と同様の図である。
【図１５】図１５は、流量制御切替弁が第３の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している図１３（ａ）と同様の図である。
【図１６】図１６は、本発明の更に別の排気ガス浄化装置を示した説明図であって、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は夫々上方及び側方から見た場合の略示断面図を示しており、流量制御切替弁が第１の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している。
【図１７】図１７は、流量制御切替弁が第２の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している図１６（ａ）と同様の図である。
【図１８】図１８は、流量制御切替弁が第３の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している図１６（ａ）と同様の図である。
【図１９】図１９は、本発明による別の硫黄被毒再生方法を実施する制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、図１６に示された排気ガス浄化装置において図１６に示された状態（順流）で還元剤の添加が行われた場合のＮＯｘ吸収剤上の温度分布を示す図である。
【符号の説明】
１…機関本体
５…燃焼室
６…電気制御式燃料噴射弁
２２、２２´…パティキュレートフィルタ
３０…電子制御ユニット
４４、４４´…還元剤添加ノズル
４６、４６´…ＮＯｘ吸収剤
７３…排気ガス流量制御弁
８６…流量制御切替弁
９６、９６´…温度センサ
１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５…排気ガス浄化装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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