(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ると吸蔵した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であって、
上記ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスするバイパス通路と、
上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量と上記ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスする排気ガスの流量とを調整できる排気ガス流量制御手段と、
上記ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、
上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて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リッチ制御とが実施され、
上記昇温制御時にはＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に、
上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、一回の噴射継続時間が昇温制御時よりもリッチ制御時において長く、噴射頻度が昇温制御時よりもリッチ制御時において少ない排気ガス浄化装置。
【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ると吸蔵した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であって、
上記ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスするバイパス通路と、
上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量と上記ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスする排気ガスの流量とを調整できる排気ガス流量制御手段と、
上記ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、
上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて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リッチ制御とが実施され、
上記昇温制御時にはＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に、
上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、該噴射における単位時間当たりの還元剤の噴射量が昇温制御時よりもリッチ制御時において多く、噴射頻度が昇温制御時よりもリッチ制御時において少ない排気ガス浄化装置。
【請求項３】
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ると吸蔵した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であって、
上記ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスするバイパス通路と、
上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量と上記ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスする排気ガスの流量とを調整できる排気ガス流量制御手段と、
上記ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、
上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて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リッチ制御とが実施され、
上記昇温制御時にはＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に、
上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、該噴射における単位時間当たりの還元剤の噴射量が昇温制御時よりもリッチ制御時において多く、一回の噴射継続時間が昇温制御時よりもリッチ制御時において短い排気ガス浄化装置。
【請求項４】
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ると吸蔵した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、
ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、硫黄被毒再生制御を行う対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて対象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リッチ制御とが実施される排気ガス浄化装置であって、
対象ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量と対象ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスする排気ガスの流量とを調整できると共に対象ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの方向を反転できる経路切替弁を有している、排気ガス流量制御手段と、
ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、
上記昇温制御時には対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に、
上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、一回の噴射継続時間が昇温制御時よりもリッチ制御時において長く、噴射頻度が昇温制御時よりもリッチ制御時において少ない排気ガス浄化装置。
【請求項５】
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ると吸蔵した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、
ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、硫黄被毒再生制御を行う対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて対象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リッチ制御とが実施される排気ガス浄化装置であって、
対象ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量と対象ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスする排気ガスの流量とを調整できると共に対象ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの方向を反転できる経路切替弁を有している、排気ガス流量制御手段と、
ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、
上記昇温制御時には対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に、
上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、該噴射における単位時間当たりの還元剤の噴射量が昇温制御時よりもリッチ制御時において多く、噴射頻度が昇温制御時よりもリッチ制御時において少ない排気ガス浄化装置。
【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ると吸蔵した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、
ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、硫黄被毒再生制御を行う対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて対象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リッチ制御とが実施される排気ガス浄化装置であって、
対象ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量と対象ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスする排気ガスの流量とを調整できると共に対象ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの方向を反転できる経路切替弁を有している、排気ガス流量制御手段と、
ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、
上記昇温制御時には対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に、
上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、該噴射における単位時間当たりの還元剤の噴射量が昇温制御時よりもリッチ制御時において多く、一回の噴射継続時間が昇温制御時よりもリッチ制御時において短い排気ガス浄化装置。
【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ると吸蔵した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、
ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御する排気ガス流量制御手段と、
ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、
ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、硫黄被毒再生制御を行う対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて対象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リッチ制御とが実施され、
上記昇温制御時には、昇温開始前の対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度と上記予め定められた温度との差または昇温過程中の対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度と上記予め定められた温度との差に応じて添加される還元剤の量が決定され、対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に上記量の還元剤が排気ガス通路内に対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンに保たれるように添加されることによって対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度が少なくとも上記予め定められた温度に達するまで昇温される一方、
上記リッチ制御時には、対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記昇温制御時に比べて低減されると共に、還元剤が排気ガス通路内に対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比が小さくなるように且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度がＮＯｘ吸蔵剤が劣化される温度に達しないように添加され、更に
上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、一回の噴射継続時間が昇温制御時よりもリッチ制御時において長く、噴射頻度が昇温制御時よりもリッチ制御時において少ない排気ガス浄化装置。
【請求項８】
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ると吸蔵した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、
ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御する排気ガス流量制御手段と、
ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、
ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、硫黄被毒再生制御を行う対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて対象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リッチ制御とが実施され、
上記昇温制御時には、昇温開始前の対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度と上記予め定められた温度との差または昇温過程中の対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度と上記予め定められた温度との差に応じて添加される還元剤の量が決定され、対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に上記量の還元剤が排気ガス通路内に対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンに保たれるように添加されることによって対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度が少なくとも上記予め定められた温度に達するまで昇温される一方、
上記リッチ制御時には、対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記昇温制御時に比べて低減されると共に、還元剤が排気ガス通路内に対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比が小さくなるように且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度がＮＯｘ吸蔵剤が劣化される温度に達しないように添加され、更に
上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、該噴射における単位時間当たりの還元剤の噴射量が昇温制御時よりもリッチ制御時において多く、噴射頻度が昇温制御時よりもリッチ制御時において少ない排気ガス浄化装置。
【請求項９】
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ると吸蔵した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、
ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御する排気ガス流量制御手段と、
ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、
ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、硫黄被毒再生制御を行う対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて対象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リッチ制御とが実施され、
上記昇温制御時には、昇温開始前の対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度と上記予め定められた温度との差または昇温過程中の対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度と上記予め定められた温度との差に応じて添加される還元剤の量が決定され、対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に上記量の還元剤が排気ガス通路内に対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンに保たれるように添加されることによって対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度が少なくとも上記予め定められた温度に達するまで昇温される一方、
上記リッチ制御時には、対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記昇温制御時に比べて低減されると共に、還元剤が排気ガス通路内に対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比が小さくなるように且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度がＮＯｘ吸蔵剤が劣化される温度に達しないように添加され、更に
上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、該噴射における単位時間当たりの還元剤の噴射量が昇温制御時よりもリッチ制御時において多く、一回の噴射継続時間が昇温制御時よりもリッチ制御時において短い排気ガス浄化装置。
【請求項１０】
上記排気ガス通路が、通路途中で分岐して再び合流する第１の分岐通路と第２の分岐通路とを有し、上記各分岐通路にはＮＯｘ吸蔵剤が配置されており、
上記排気ガス流量制御手段は、上記両分岐通路を流れる排気ガスの流量割合を制御する、請求項７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】
上記リッチ制御時において、硫黄被毒再生制御を行うＮＯｘ吸蔵剤の温度が上記予め定められた温度よりも低くなった場合には、再度、上記昇温制御を実施する請求項１から１０の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１２】
上記予め定められた温度が硫黄分放出温度である請求項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】
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】
更に、ＮＯｘ吸蔵剤の温度を推定する温度推定手段を有し、該温度推定手段が、ＮＯｘ吸蔵剤の下流側端部の温度を推定する、請求項１から１３の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【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など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。尚、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。
【０００４】
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吸蔵剤に蓄積され易い傾向がある。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易い。
【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、脱離等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、即ち硫黄分放出温度（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】
硫黄被毒再生制御が可能な高温状態が得られる場合としては、内燃機関の排気ガス温度が高くなる高負荷・高回転運転時が考えられる。しかしながら、内燃機関が高負荷・高回転運転状態にあるときは内燃機関から排出される排気ガス量が多くなるため、硫黄被毒再生制御を実施すべく排気ガスの空燃比をリッチにするには排気ガス量に見合った多量の燃料（還元剤）が必要になり、燃費の悪化を招くこととなる。また、この場合には、ＮＯｘ吸蔵剤内を流通する排気ガスの流速が高くなるために排気ガスとＮＯｘ吸蔵剤との接触時間が短くなり排気ガス中に含まれる還元剤の反応する時間が十分に得られなくなるため、エミッションの悪化（例えば、炭化水素のすり抜け量の増加）という問題も生じる。
【０００８】
このような燃費及びエミッションの悪化を防止するために、逆に内燃機関から排出される排気ガス量が少なくなるアイドル時や減速運転時に、排気ガス中に燃料添加を行うことでＮＯｘ吸蔵剤を昇温して硫黄被毒再生制御を行う方法も開示されているが、この場合には、内燃機関から排出される排気ガス量が少ないことにより添加された燃料の燃焼による発熱量が小さく、ＮＯｘ吸蔵剤の昇温に時間がかかってしまうという問題がある。
【０００９】
また、ＮＯｘ吸蔵剤を昇温する方法として、従来より電気ヒータ、バーナ等の加熱手段によって加熱する方法が公知となっているが、この場合には、加熱手段の設置による装置コストの上昇や加熱に要するエネルギのための燃費増大の問題がある。
【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吸蔵剤の硫黄被毒再生に関して、再生時間が短縮でき、エミッション及び燃費の悪化を低減することのできる排気ガス浄化装置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ると吸蔵した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であって、上記ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスするバイパス通路と、上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量と上記ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスする排気ガスの流量とを調整できる排気ガス流量制御手段と、上記ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて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リッチ制御とが実施され、上記昇温制御時にはＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に、上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、一回の噴射継続時間が昇温制御時よりもリッチ制御時において長く、噴射頻度が昇温制御時よりもリッチ制御時において少ない排気ガス浄化装置を提供する。
【００１３】
１番目の発明によれば、硫黄被毒再生制御の昇温制御時においては、十分なＮＯｘ吸蔵剤流入排気ガス流量が確保された状態で、あるいは、ＮＯｘ吸蔵剤流入排気ガス流量を適量に制御した状態で還元剤が添加されるため、還元剤が十分に反応しＮＯｘ吸蔵剤を所望の温度へ素早く上昇させることができる。このため、硫黄被毒再生制御の時間が短縮されると共に、エミッションの悪化の低減を図ることができる。
【００１４】
また、リッチ制御時においては、上記昇温制御時に比べて少ないＮＯｘ吸蔵剤流入排気ガス流量において還元剤が添加されるため、硫黄被毒再生制御におけるエミッション及び燃費の悪化が低減できる。更に、バイパス通路を利用してＮＯｘ吸蔵剤流入排気ガス流量を調整しているために、内燃機関から排出される排気ガスの総量を大きく絞る必要が無いので広い運転域において硫黄被毒再生制御の実施が可能である。
また、昇温制御時とリッチ制御時において還元剤添加方法を異ならせることによって、昇温制御時には素早い昇温が図れると共にリッチ制御時には流入排気ガスを効率的に略ストイキまたはリッチにすることができる。したがって、このことによっても硫黄被毒再生の時間の短縮、並びにエミッション及び燃費悪化の低減が図られる。
【００１５】
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ると吸蔵した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であって、上記ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスするバイパス通路と、上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量と上記ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスする排気ガスの流量とを調整できる排気ガス流量制御手段と、上記ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて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リッチ制御とが実施され、上記昇温制御時にはＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に、上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、該噴射における単位時間当たりの還元剤の噴射量が昇温制御時よりもリッチ制御時において多く、噴射頻度が昇温制御時よりもリッチ制御時において少ない排気ガス浄化装置を提供する。
【００１６】
２番目の発明によっても１番目の発明とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
３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ると吸蔵した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であって、上記ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスするバイパス通路と、上記ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量と上記ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスする排気ガスの流量とを調整できる排気ガス流量制御手段と、上記ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて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リッチ制御とが実施され、上記昇温制御時にはＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に、上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、該噴射における単位時間当たりの還元剤の噴射量が昇温制御時よりもリッチ制御時において多く、一回の噴射継続時間が昇温制御時よりもリッチ制御時において短い排気ガス浄化装置を提供する。
３番目の発明によっても１番目及び２番目の発明とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００１７】
４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ると吸蔵した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、ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、硫黄被毒再生制御を行う対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて対象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リッチ制御とが実施される排気ガス浄化装置であって、対象ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量と対象ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスする排気ガスの流量とを調整できると共に対象ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの方向を反転できる経路切替弁を有している、排気ガス流量制御手段と、ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、上記昇温制御時には対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に、上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、一回の噴射継続時間が昇温制御時よりもリッチ制御時において長く、噴射頻度が昇温制御時よりもリッチ制御時において少ない排気ガス浄化装置を提供する。
【００１８】
４番目の発明によれば、１番目から３番目の発明により得られる作用効果に加え、ＮＯｘ吸蔵剤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】
５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ると吸蔵した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、ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、硫黄被毒再生制御を行う対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて対象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リッチ制御とが実施される排気ガス浄化装置であって、対象ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量と対象ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスする排気ガスの流量とを調整できると共に対象ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの方向を反転できる経路切替弁を有している、排気ガス流量制御手段と、ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、上記昇温制御時には対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に、上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、該噴射における単位時間当たりの還元剤の噴射量が昇温制御時よりもリッチ制御時において多く、噴射頻度が昇温制御時よりもリッチ制御時において少ない排気ガス浄化装置を提供する。
【００２０】
５番目の発明によっても４番目の発明とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００２１】
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ると吸蔵した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、ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、硫黄被毒再生制御を行う対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて対象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リッチ制御とが実施される排気ガス浄化装置であって、対象ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量と対象ＮＯｘ吸蔵剤をバイパスする排気ガスの流量とを調整できると共に対象ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの方向を反転できる経路切替弁を有している、排気ガス流量制御手段と、ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、上記昇温制御時には対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に、上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、該噴射における単位時間当たりの還元剤の噴射量が昇温制御時よりもリッチ制御時において多く、一回の噴射継続時間が昇温制御時よりもリッチ制御時において短い排気ガス浄化装置を提供する。
【００２２】
６番目の発明によっても４番目及び５番目の発明とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００２４】
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ると吸蔵した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、ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御する排気ガス流量制御手段と、ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、硫黄被毒再生制御を行う対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて対象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リッチ制御とが実施され、上記昇温制御時には、昇温開始前の対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度と上記予め定められた温度との差または昇温過程中の対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度と上記予め定められた温度との差に応じて添加される還元剤の量が決定され、対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に上記量の還元剤が排気ガス通路内に対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンに保たれるように添加されることによって対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度が少なくとも上記予め定められた温度に達するまで昇温される一方、上記リッチ制御時には、対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記昇温制御時に比べて低減されると共に、還元剤が排気ガス通路内に対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比が小さくなるように且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度がＮＯｘ吸蔵剤が劣化される温度に達しないように添加され、更に上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、一回の噴射継続時間が昇温制御時よりもリッチ制御時において長く、噴射頻度が昇温制御時よりもリッチ制御時において少ない排気ガス浄化装置を提供する。
【００２５】
これにより、硫黄被毒再生制御の昇温制御時においては、必要温度上昇幅に応じた量の還元剤が、十分なＮＯｘ吸蔵剤流入排気ガス流量が確保された状態で、あるいは、ＮＯｘ吸蔵剤流入排気ガス流量を適量に制御した状態で、ＮＯｘ吸蔵剤流入排気ガスの平均空燃比をリーンの状態に維持したまま添加されるため、還元剤が十分に反応しＮＯｘ吸蔵剤を所望の温度へ素早く上昇させることができる。このため、硫黄被毒再生制御の時間が短縮されると共に、エミッションの悪化の低減を図ることができ、更に過加熱によるＮＯｘ吸蔵剤の劣化を防止することができる。
【００２６】
また、リッチ制御時においては、ＮＯｘ吸蔵剤流入排気ガス流量を低減して、ＮＯｘ吸蔵剤流入排気ガスの空燃比が小さくなるように且つＮＯｘ吸蔵剤の温度がＮＯｘ吸蔵剤が劣化される温度に達しないように還元剤が添加されるため、硫黄被毒再生制御におけるエミッション及び燃費の悪化が低減できると共に過加熱によるＮＯｘ吸蔵剤の劣化が防止される。
また、昇温制御時とリッチ制御時において還元剤添加方法を異ならせることによって、昇温制御時には素早い昇温が図れると共にリッチ制御時には流入排気ガスを効率的に略ストイキまたはリッチにすることができる。したがって、このことによっても硫黄被毒再生の時間の短縮、並びにエミッション及び燃費悪化の低減が図られる。
８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ると吸蔵した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、ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御する排気ガス流量制御手段と、ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、硫黄被毒再生制御を行う対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて対象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リッチ制御とが実施され、上記昇温制御時には、昇温開始前の対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度と上記予め定められた温度との差または昇温過程中の対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度と上記予め定められた温度との差に応じて添加される還元剤の量が決定され、対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に上記量の還元剤が排気ガス通路内に対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンに保たれるように添加されることによって対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度が少なくとも上記予め定められた温度に達するまで昇温される一方、上記リッチ制御時には、対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記昇温制御時に比べて低減されると共に、還元剤が排気ガス通路内に対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比が小さくなるように且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度がＮＯｘ吸蔵剤が劣化される温度に達しないように添加され、更に上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、該噴射における単位時間当たりの還元剤の噴射量が昇温制御時よりもリッチ制御時において多く、噴射頻度が昇温制御時よりもリッチ制御時において少ない排気ガス浄化装置を提供する。
８番目の発明によっても７番目の発明とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
９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ると吸蔵した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、ＮＯｘ吸蔵剤へ流入する排気ガスの流量を制御する排気ガス流量制御手段と、ＮＯｘ吸蔵剤の上流側において排気ガス通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段とを備え、ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべきときには、硫黄被毒再生制御として、硫黄被毒再生制御を行う対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度を予め定められた温度よりも高くする昇温制御と、それに続いて対象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リッチ制御とが実施され、上記昇温制御時には、昇温開始前の対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度と上記予め定められた温度との差または昇温過程中の対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度と上記予め定められた温度との差に応じて添加される還元剤の量が決定され、対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記リッチ制御時に比べて多い流量において制御されると共に上記量の還元剤が排気ガス通路内に対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンに保たれるように添加されることによって対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度が少なくとも上記予め定められた温度に達するまで昇温される一方、上記リッチ制御時には、対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が上記昇温制御時に比べて低減されると共に、還元剤が排気ガス通路内に対象ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気ガスの空燃比が小さくなるように且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の温度がＮＯｘ吸蔵剤が劣化される温度に達しないように添加され、更に上記昇温制御時及び上記リッチ制御時における還元剤の添加が、夫々複数回の還元剤の噴射によって行われ、該噴射における単位時間当たりの還元剤の噴射量が昇温制御時よりもリッチ制御時において多く、一回の噴射継続時間が昇温制御時よりもリッチ制御時において短い排気ガス浄化装置を提供する。
９番目の発明によっても７番目及び８番目の発明とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００２７】
１０番目の発明では７番目から９番目の何れかの発明において、上記排気ガス通路が、通路途中で分岐して再び合流する第１の分岐通路と第２の分岐通路とを有し、上記各分岐通路にはＮＯｘ吸蔵剤が配置されており、上記排気ガス流量制御手段は、上記両分岐通路を流れる排気ガスの流量割合を制御する。
【００２８】
これにより、一方の分岐通路に配置されたＮＯｘ吸蔵剤（対象ＮＯｘ吸蔵剤）に対して硫黄被毒再生制御を実施する際に、その対象ＮＯｘ吸蔵剤への流入排気ガス流量を調整するために他方の分岐通路へ流れた排気ガスは、その他方の分岐通路に配置された別のＮＯｘ吸蔵剤を通過することになる。これによって、硫黄被毒再生制御実施中においても排気ガスがＮＯｘ吸蔵剤を全く通過せずに大気へ放出されることが防止される。
【００３３】
１１番目の発明では１番目から１０番目の何れかの発明において、上記リッチ制御時において、硫黄被毒再生制御を行うＮＯｘ吸蔵剤の温度が上記予め定められた温度よりも低くなった場合には、再度、上記昇温制御を実施する。
これにより、一旦温度が低下しても、再度、昇温制御から硫黄被毒再生制御が実施されるので、確実に所定の硫黄被毒再生を達成することができる。
【００３４】
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、上記予め定められた温度が硫黄分放出温度である。
これにより、ＮＯｘ吸蔵剤が硫黄分が放出される温度まで必ず上昇させられるので、硫黄被毒再生をより確実に実施することができる。
【００３５】
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、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。
【００３６】
１４番目の発明では１番目から１３番目の何れかの発明において、更に、ＮＯｘ吸蔵剤の温度を推定する温度推定手段を有し、該温度推定手段が、ＮＯｘ吸蔵剤の下流側端部の温度を推定する。
これにより、一般に温度が最も高くなるＮＯｘ吸蔵剤の下流側端部の温度がモニターできるので、ＮＯｘ吸蔵剤の過加熱による劣化の防止をより確実に図ることができる。
【００３７】
【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。尚、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は本発明をディーゼルエンジンへ適用した場合を示している。図１において、２は機関（エンジン）本体、４は吸気通路、６は排気ガス通路を夫々示す。排気ガス通路６には本発明の排気ガス浄化装置１０が設けられるが、この部分に設置される排気ガス浄化装置１０については後に三つの実施形態の排気ガス浄化装置２０、３０、４０を挙げて詳細に説明する。
【００３８】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）８は、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の形式のディジタルコンピュータからなり、機関本体２と信号をやり取りして燃料噴射量制御等のエンジンの基本制御を行う他、以下で述べるように本発明の各実施形態においては、排気ガス浄化装置の各構成要素とも信号のやり取りを行い、排気ガス浄化装置のＮＯｘ吸収剤の硫黄被毒再生制御等の制御も行う。
【００３９】
図２は、図１に示されている排気ガス浄化装置１０の部分に設置されて排気ガス通路６の一部を構成する、本発明の第１実施形態の排気ガス浄化装置２０の構成を模式的に示した説明図であり、排気ガス浄化装置２０の内部の排気ガスの流れが示されている。
【００４０】
図２に示すように、排気ガス浄化装置２０は、排気ガス中の排気微粒子を除去する手段であるパティキュレートフィルタ１４を備えた基幹通路１６と、パティキュレートフィルタ１４の上流側において基幹通路１６から分岐しパティキュレートフィルタ１４の下流側で基幹通路１６に合流するバイパス通路１８とを備えている。パティキュレートフィルタ１４には、後述するようにＮＯｘ吸収剤１２が担持されている。
【００４１】
基幹通路１６とバイパス通路１８とのパティキュレートフィルタ１４の下流側の合流部分には、基幹通路１６とバイパス通路１８の夫々を流れる排気ガスの流量を調整するための調整部２２が設けられている。調整部２２は、調整弁２４と、それを駆動する駆動部２６とを備えている。調整弁２４は駆動部２６により、バイパス通路１８を流れる排気ガスの流量がゼロとなる第１の位置（図２中、実線で表示）と基幹通路１６を流れる排気ガスの流量がゼロとなる第２の位置（図２中、点線で表示）との間で駆動され、基幹通路１６とバイパス通路１８の夫々を流れる排気ガスの流量を調整するが、通常時は第１の位置に位置されて、排気ガスの全量が基幹通路１６を流れ、パティキュレートフィルタ１４を通過するようにされる。
【００４２】
また、基幹通路１６のパティキュレートフィルタ１４の上流側には、後述するＮＯｘ吸収剤１２の硫黄被毒再生制御の際等に使用する還元剤を基幹通路１６内に添加するための還元剤添加部が設けられている。還元剤添加部は、還元剤噴射ノズル３２と還元剤供給ポンプ（図示無し）とを備えている。還元剤供給ポンプから供給された還元剤は、還元剤噴射ノズル３２によって基幹通路１６内に、ＥＣＵ８の制御によって制御段階等に応じて適切なやり方で添加されるが、これについては後に説明する。なお、本実施形態においては、貯蔵、補給等の際の煩雑さを避けるためディーゼルエンジン２の燃料である軽油を還元剤として使用している。
【００４３】
調整部２２と還元剤添加部とは、ＥＣＵ８によって制御される。具体的には、ＥＣＵ８は、調整部２２の駆動部２６に接続されており、駆動部２６を制御することにより、調整弁２４の調整動作を制御する。また、ＥＣＵ８は、還元剤添加部の還元剤噴射ノズル３２に接続されており、還元剤噴射ノズル３２を制御することにより、還元剤噴射ノズル３２の還元剤添加動作を制御する。
【００４４】
更に、本実施形態においてＮＯｘ吸収剤１２が担持されたパティキュレートフィルタ１４にはＮＯｘ吸収剤１２の温度を測定する温度推定手段としての温度センサ３４が設けられている。この温度センサ３４はＥＣＵ８に接続されていて、測定結果はＥＣＵ８に与えられる。ＥＣＵ８は、ＮＯｘ吸収剤１２の硫黄被毒再生制御等において、与えられた測定結果に基づいて添加する還元剤の量を決定すると共に、還元剤噴射ノズル３２の還元剤添加動作を制御する。また、本実施形態においては特に、温度センサ３４は、ＮＯｘ吸収剤１２の下流側端部の温度を測定するように設けられているが、これはＮＯｘ吸収剤１２の温度が一般にその下流端において最も高温となる（図１３を参照し、第３実施形態に関連して後述する）ため、その温度をモニターすることでＮＯｘ吸収剤１２全体の必要以上の昇温による劣化の発生を防止しようとするものである。
【００４５】
なお、本実施形態においては、温度センサ３４が、ＮＯｘ吸収剤１２が担持されたパティキュレートフィルタ１４に直接設けられたが、温度センサをＮＯｘ吸収剤１２が担持されたパティキュレートフィルタ１４の下流に設置し、排気ガスの温度を測定することでＮＯｘ吸収剤１２の温度（特に下流端の温度）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。
【００４６】
図３にパティキュレートフィルタ１４の拡大断面図を示す。図３を参照すると、パティキュレートフィルタ１４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１４内には、上流側に栓３６が施された第１通路３８と下流側に栓４２が施された第２通路４４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４４から多孔質セラミックの隔壁を通過して第１通路３８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。
【００４７】
第１通路３８および第２通路４４の隔壁の表面及び内部の細孔内にはＮＯｘ吸収剤１２が担持されている。ＮＯｘ吸収剤１２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１２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ると吸収した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。
【００４８】
本実施形態ではディーゼルエンジンが使用されているため、通常時の排気ガス空燃比はリーンでありＮＯｘ吸収剤１２は排気ガス中のＮＯｘの吸収を行う。また、還元剤添加部からパティキュレートフィルタ１０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ＮＯｘ吸収剤１２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。
【００４９】
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４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。
【００５０】
即ち、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４（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１２内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図４（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ3-の形でＮＯｘ吸収剤１２内に拡散する。このようにしてＮＯｘがＮＯｘ吸収剤１２内に吸収される。
【００５１】
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１２のＮＯｘ吸収能力が飽和しない限りＮＯ2がＮＯｘ吸収剤１２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１２内の硝酸イオンＮＯ3-がＮＯ2の形で吸収剤から放出される。即ち、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１２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１２からＮＯｘが放出されることになる。
【００５２】
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１２からＮＯ2が放出され、このＮＯ2は図４（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１２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すると短時間のうちにＮＯｘ吸収剤１２からＮＯｘが放出されて還元浄化されることになる。
【００５３】
なお、ここでいう排気ガスの空燃比とはＮＯｘ吸収剤１２上流側の排気ガス通路６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６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く、水素、一酸化炭素等の気体、プロパン、プロピレン、ブタン等の液体または気体の炭化水素、ガソリン、軽油、灯油等の液体燃料等が使用できるが、本実施形態では上述のように、貯蔵、補給等の際の煩雑さを避けるためディーゼルエンジン２の燃料である軽油を還元剤として使用している。
【００５４】
次にＮＯｘ吸収剤１２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１２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１２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。
【００５５】
この硫黄被毒を解消するためには、ＮＯｘ吸収剤１２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１２から放出させる必要がある。従って硫黄被毒を解消するためには、ＮＯｘ吸収剤１２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。
【００５６】
次に図５を参照しつつ本実施形態の動作について説明する。図５は本実施形態におけるＮＯｘ吸収剤１２の硫黄被毒再生制御の制御ルーチンを示すフローチャートであって、この制御ルーチンは後述する第３の実施形態と共通であり、第２の実施形態とも共通する部分を有しているので、これらの実施形態に関する硫黄被毒再生制御の制御ルーチンの説明にも用いるものである。本発明の硫黄被毒再生制御には後述するように昇温制御とリッチ制御とが含まれる。本ルーチンはＥＣＵ８により一定時間毎の割込みによって実施される。
【００５７】
なお、本実施形態の説明では硫黄被毒再生制御についてのみ詳細に説明するが、以下で説明する硫黄被毒再生制御の前または後に、ＮＯｘ吸収剤１２からＮＯｘの放出を行うＮＯｘ放出制御が公知の方法で行われてもよい。このことは後述する他の実施形態の場合も同様である。ＮＯｘ放出制御は例えば、ＮＯｘ吸収剤１２がＮＯｘ放出温度以上である場合に、調整弁２４を第２の位置に向かって駆動してＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量を低減すると共に還元剤を還元剤添加部の還元剤噴射ノズル３２から基幹通路１６内に添加して排気ガスの空燃比を小さくすることで行われる。
【００５８】
図５を参照すると、まず、ステップ１００でＮＯｘ吸収剤１２の硫黄被毒再生制御の実施条件が成立したか否かが判定される。硫黄被毒再生制御実施条件は、例えばＮＯｘ吸収剤１２に吸収されたＳＯｘ量、即ち吸収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エンジンから排出されるＳＯｘ量、即ち車両走行距離に基づいて吸収ＳＯｘ量を推定する。つまり、前回硫黄被毒再生制御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制御実施条件が成立したと判定する。
【００５９】
ステップ１００において硫黄被毒再生制御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、硫黄被毒再生制御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ではＮＯｘ吸収剤１２（パティキュレートフィルタ１４）の温度ＴＦが測定され、予め定められた温度である硫黄分放出温度ＴＳと比較される。本実施形態においてはＮＯｘ吸収剤１２が担持されたパティキュレートフィルタ１４に温度センサ３４を設けて温度ＴＦを測定しているが、上述したように、温度センサをＮＯｘ吸収剤１２が担持されたパティキュレートフィルタ１４の下流に設置し、排気ガスの温度を測定することでＮＯｘ吸収剤１２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。特に、昇温開始前のＮＯｘ吸収剤１２の温度ＴＦについては、例えばエンジンの運転状態に基づいて求めてもよい。即ち、ＮＯｘ吸収剤１２の温度ＴＦをエンジン負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ／エンジン回転数Ｎ）及びエンジン回転数Ｎの関数として予め求めてマップにしておき、このマップに基づいてエンジン負荷Ｑ／Ｎとエンジン回転数Ｎとから温度ＴＦを求めることが可能である。この場合には、上記マップを予めＥＣＵ８のＲＯＭに記憶させておく。
【００６０】
ステップ１０２における比較の結果、温度ＴＦが硫黄分放出温度ＴＳ以上であると判定された場合には、ステップ１１０へ進み、リッチ制御に入る。一方、温度ＴＦが硫黄分放出温度ＴＳ未満であると判定された場合には、ステップ１０４へ進み、昇温制御に入る。
【００６１】
ステップ１０４においては硫黄分放出温度ＴＳと温度ＴＦとの差、即ち必要温度上昇幅ＴＤが求められる。続いてステップ１０６において必要温度上昇幅ＴＤに応じた還元剤添加量が決定される。還元剤添加量の決定は、本実施形態の排気ガス浄化装置２０に関して様々な運転状態における還元剤添加量に対する温度上昇幅を予め実験等で求め、そのデータをＥＣＵ８のＲＯＭに記憶させておき、そのデータに応じて行われる。一般に、添加される還元剤の量は必要温度上昇幅ＴＤが大きいほど多くなる。
【００６２】
なお、上記還元剤添加量の決定は、必ずしも一度の添加で硫黄分放出温度までの昇温を達成する還元剤添加量を決定する必要はなく、例えば、硫黄分放出温度までに相当の温度差がある場合、即ち所定の最大温度差よりも大きい温度差の場合等には、所定の最大添加量を添加することとしてもよい。この場合、後述するように、その量の還元剤添加後に再度温度ＴＦが測定されるので、その後、その新たな温度ＴＦとのより小さな温度差に対応した還元剤添加量が決定され、その量の還元剤が添加されることとなる。こうすることによって、より詳細な温度制御が可能となり、予想外にＮＯｘ吸収剤の温度ＴＦが上昇してＮＯｘ吸収剤が劣化してしまうことを防止できる。
【００６３】
還元剤添加量の決定に続いてステップ１０８において、ＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量が調整されると共に、ステップ１０６で決定された量の還元剤が添加される。ここでのＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量の調整は、調整弁２４を駆動部２６により調整することによってＮＯｘ吸収剤１２の昇温のために添加される還元剤が燃焼するのに十分な酸素が供給されるように行われる。これにより添加された還元剤が速やかに燃焼されてＮＯｘ吸収剤１２を素早く昇温することが可能となる。
【００６４】
このときのＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量は、添加される還元剤が燃焼するのに十分な酸素が供給される量であるので、少ない還元剤添加量でＮＯｘ吸収剤流入排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにしようとする後述するリッチ制御時のＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量よりも一般に多くなる。例えば、機関本体２から排出される排気ガスの全部がＮＯｘ吸収剤１２（パティキュレートフィルタ１４）に流入するように、調整弁２４が第１の位置に配置される。あるいは、例えば高負荷運転がなされている場合等、機関本体２から排出される排気ガス流量が多く、全ての排気ガスをＮＯｘ吸収剤１２に流入させるとＮＯｘ吸収剤１２を通過する排気ガスの流速が速いためにＮＯｘ吸収剤１２から奪う熱量が多くなりＮＯｘ吸収剤１２の素早い昇温を行う上で好ましくない場合もある。このような場合には、機関本体２から排出される排気ガスの一部のみがＮＯｘ吸収剤１２に流入するように調整弁２４の位置が調整される。
【００６５】
また、ステップ１０８における還元剤の添加（即ち昇温制御時における還元剤の添加）は、還元剤添加部の還元剤噴射ノズル３２によってＮＯｘ吸収剤流入排気ガスの平均空燃比がリーンの状態に保たれるように行われる。これにより添加される還元剤が燃焼するのに十分な酸素が存在するので、添加された還元剤が速やかに燃焼されてＮＯｘ吸収剤１２を素早く昇温することが可能となる。また、このとき必要温度上昇幅ＴＤに応じた量の還元剤が添加されるのでＮＯｘ吸収剤の温度ＴＦが必要以上に上昇してＮＯｘ吸収剤が劣化される温度に達することも防止される。
【００６６】
上記のようなＮＯｘ吸収剤流入排気ガスの平均空燃比をリーンに保つような還元剤添加の方法としては、例えば、還元剤の添加が複数回の還元剤の噴射によって行われる場合では、後述するリッチ制御における還元剤の添加と比べると、一回の噴射継続時間を短くして且つ噴射頻度を多くして添加したり、単位時間当たりの噴射量を少なくして且つ噴射頻度を多くして添加したり、あるいは、単位時間当たりの噴射量を少なくして一回の噴射継続時間を長くして添加したりすること等が挙げられる。具体的な一回の噴射継続時間、噴射頻度及び単位時間当たりの噴射量はＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量によって異なるが、例えば、昇温制御時には２ｓ（秒）毎に１０ｍｓ程度の還元剤添加が行われる一方、後述するリッチ制御においては、３０ｓ（秒）毎に２００ｍｓ程度の還元剤添加が行われる場合等がある。
【００６７】
更に、上述したステップ１０８でのＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量の調整は、単位時間当たりの還元剤添加量に応じて行われてもよい。即ち、ＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量がかなり大きい場合には、還元剤の添加に対して容易にＮＯｘ吸収剤流入排気ガスの平均空燃比をリーンに保つことができるが、上述したようにＮＯｘ吸収剤を通過する流速が速いためにＮＯｘ吸収剤から奪う熱量も多くなり、ＮＯｘ吸収剤の素早い昇温を行う上で好ましくない場合が生ずる。また、ＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量がかなり大きい場合には、添加された還元剤が未反応のままＮＯｘ吸収剤に付着しいわゆるＨＣ（炭化水素）被毒を生じる場合もある。
【００６８】
このようなことは、単位時間当たりの還元剤添加量に応じた、昇温速度あるいはＨＣ被毒防止の観点からの最適ＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量を事前に実験等によって求め、実際の還元剤添加の際の単位時間当たりの還元剤添加量に応じてＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量をその最適流量に制御することによって防止される。この場合、上述したような単位時間当たりの還元剤添加量に応じた最適ＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量は予めＥＣＵ８のＲＯＭに記憶させておく。また、ＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量を所定の最適ＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量とするように調整弁２４の位置を調整することで必要があるが、これは以下のように実施することができる。
【００６９】
すなわち、エンジンから排出される全排気ガス流量は、エンジン負荷Ｑ／Ｎが高くなればなるほど多くなり、エンジン回転数Ｎが高くなればなるほど多くなる。そこで、全排気ガス流量をエンジン負荷Ｑ／Ｎ及びエンジン回転数Ｎの関数として予め実験により求めておけば、これに基づいて所定のエンジン運転状態での全排気ガス流量は求めることができる。更に各排気ガス流量の場合において調整弁２４が各位置の時に基幹通路１６を流れる排気ガス流量、即ちＮＯｘ吸収剤へ流入する排気ガス流量は実験または計算により求めることができる。
【００７０】
従って、これらエンジン負荷Ｑ／Ｎ及びエンジン回転数Ｎの関数としての全排気ガス流量と、全排気ガス流量及び調整弁位置の関数としてのＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量とが求められるので、これらの関係をＥＣＵ８のＲＯＭに記憶させておくことによって、各運転状態に応じて、ＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量を所望の流量とする調整弁２４の位置を決定することができ、その位置へ調整弁２４の位置を駆動部２６を制御することによって調整することができる。あるいは、他の実施形態としては、ＮＯｘ吸収剤１２（パティキュレートフィルタ１４）の流入端に流速センサを取り付けることによって排気ガス流速をモニターし、その測定値から流量を推定してフィードバック制御により所望のＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量となるように調整弁２４の位置を調整するようにしてもよい。
【００７１】
ステップ１０８においてＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量の調整と還元剤の添加が行われると、ステップ１０２に戻り、再びＮＯｘ吸収剤１２の温度ＴＦが測定され、硫黄分放出温度ＴＳと比較される。ここで、温度ＴＦがまだ硫黄分放出温度ＴＳ未満であると判定された場合には、ステップ１０４へ進み、上述した昇温制御が繰り返される。一方、温度ＴＦが硫黄分放出温度ＴＳ以上に達したと判定された場合には、ステップ１１０へ進み、リッチ制御に入る。
【００７２】
リッチ制御に入ると、まずステップ１１０においてＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量の低減が図られる。これは、ＮＯｘ吸収剤流入排気ガスの空燃比を略ストイキまたはリッチにするために添加される還元剤の量を低減し燃費悪化を低減すると共に、エミッションの悪化を低減するためである。このＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量の低減は、調整弁２４を駆動部２６により第２の位置側へ作動させることによって行われ、この結果、ＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量は少なくとも上述の昇温制御時のＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量よりも少なくなる。
【００７３】
次いで、ステップ１１２において還元剤の添加が行われる。ステップ１１２における還元剤の添加（即ちリッチ制御時における還元剤の添加）は、還元剤添加部の還元剤噴射ノズル３２によってＮＯｘ吸収剤流入排気ガスの空燃比が小さくなるように、即ち少なくとも還元剤の添加が行われたときにはＮＯｘ吸収剤流入排気ガスの空燃比が略ストイキまたはリッチとなるように且つ温度ＴＦがＮＯｘ吸収剤１２が劣化を受ける所定の温度に達しないように行われる。これにより、ＮＯｘ吸収剤流入排気ガスの空燃比が小さくなったときには、ＮＯｘ吸収剤からＳＯｘ（硫黄分）の放出がなされる。
【００７４】
上述したような還元剤添加の方法としては、例えば、還元剤の添加が複数回の噴射によって行われる場合では、上述した昇温制御における還元剤の添加と比べると、一回の噴射継続時間を長くして且つ噴射頻度を少なくして添加したり、単位時間当たりの噴射量を多くして且つ噴射頻度を少なくして添加したり、あるいは、単位時間当たりの噴射量を多くして一回の噴射継続時間を短くして添加したりすることが挙げられる。短時間に比較的多量の還元剤を添加するようにしてＮＯｘ吸収剤流入排気ガスの空燃比が小さくなるようにする。また、間欠的に還元剤を噴射するのは、温度ＴＦがＮＯｘ吸収剤１２が劣化を受ける所定の温度にまで達しないようにするためである。還元剤添加の際に温度ＴＦをモニターしておき、温度ＴＦがＮＯｘ吸収剤１２が劣化を受ける所定の温度にまで達しないように還元剤の添加方法を調整するようにしてもよい。
【００７５】
還元剤の添加が開始されると、次のステップ１１４においてリッチ制御の行われている時間、即ち硫黄分放出作用が行われている時間を表すカウンタＣＳが１だけインクリメントされる。続くステップ１１６ではカウンタＣＳが一定値ＣＳ１よりも大きいか否か、即ち硫黄分放出作用が吸収されている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。ここでＣＳ≦ＣＳ１、即ち硫黄分放出作用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１１８に進み、温度ＴＦが予め定められた温度である硫黄分放出温度ＴＳと再度比較される。温度ＴＦが硫黄分放出温度ＴＳ以上である場合には、リッチ制御のステップ１１２へ戻り、還元剤添加が継続され、リッチ制御が継続される。一方、温度ＴＦが硫黄分放出温度ＴＳ未満である場合には、昇温制御のステップ１０４に戻って再度昇温制御が開始され、そこからの処理が実施される。ステップ１１６においてＣＳ＞ＣＳ１、即ち硫黄分放出作用が所定時間行われたと判定された場合にはステップ１２０に進み、カウンタＣＳがリセットされてリッチ制御が終了し、同時に硫黄被毒再生制御が終了する。
【００７６】
以上のように、本実施形態によれば、硫黄被毒再生制御の昇温制御時とリッチ制御時とにおいて、硫黄被毒再生を行うＮＯｘ吸収剤への流入排気ガス流量及び還元剤の添加方法を異ならせることによって、硫黄被毒の再生時間が短縮でき、エミッション及び燃費の悪化を低減することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、ＮＯｘ吸収剤をバイパスする通路を利用してＮＯｘ吸収剤への流入排気ガス流量を調整しているために、内燃機関から排出される排気ガスの総量を絞る必要が無く、広い運転域において硫黄被毒再生制御の実施が可能である。
【００７８】
更に、本実施形態では、硫黄被毒再生制御の昇温制御時には、必要温度上昇幅に応じた量の還元剤が添加され、リッチ制御時には、ＮＯｘ吸蔵剤流入排気ガスの空燃比が小さくなるように且つＮＯｘ吸蔵剤の温度がＮＯｘ吸蔵剤が劣化される温度に達しないように還元剤が添加される。これにより、硫黄被毒の再生時間の短縮、エミッション及び燃費の悪化の低減に加え、過加熱によるＮＯｘ吸収剤の劣化が防止される。
【００７９】
次に本発明の第２実施形態について説明する。図６は、本発明の第２実施形態の排気ガス浄化装置３０の構成を模式的に示した説明図であり、排気ガス浄化装置３０の内部の排気ガスの流れが示されている。
【００８０】
この排気ガス浄化装置３０は、上述の第１の実施形態の排気ガス浄化装置２０と同様に、図１に示された場合において排気ガス浄化装置１０の部分に設置されて排気ガス通路６の一部を構成する。図６に示すように、排気ガス浄化装置３０は、機関本体２へ通じる上流側の基幹通路４６と、分岐した後に合流する二つの分岐通路４８、５２と、下流側の基幹通路５４とを備えている。
【００８１】
第１及び第２の分岐通路４８、５２には、夫々、ＮＯｘ吸収剤１２が担持されたパティキュレートフィルタ、即ち第１及び第２のパティキュレートフィルタ５６、５８が配置されている。これらのＮＯｘ吸収剤１２が担持されたパティキュレートフィルタ５６、５８の構成は、第１実施形態において用いられたパティキュレートフィルタ１４と同じである。なお、以下の本実施形態の説明においては、第１及び第２のパティキュレートフィルタ５６、５８の各々に担持されているＮＯｘ吸収剤１２を区別するために、夫々第１及び第２のＮＯｘ吸収剤１２ａ、１２ｂと称することとする。
【００８２】
各パティキュレートフィルタ５６、５８の下流側の二つの分岐通路４８、５２の合流部分には、両分岐通路４８、５２を流れる排気ガスの流量割合を制御するための調整部６２が設けられている。調整部６２は、調整弁６４と、それを駆動する駆動部６６とを備えている。調整弁６４は駆動部６６により、第１の分岐通路４８を流れる排気ガスの流量が微量（例えば、１／９の排気ガス流量）となる第１の位置と第２の分岐通路５２を流れる排気ガスの流量が同様に微量となる第２の位置との間で駆動され、各分岐通路４８、５２を流れる排気ガスの流量を調整するが、通常時は第１の位置と第２の位置との中間位置である図６に図示されたような第３の位置に位置され、第１の分岐通路４８を流れる排気ガスの流量と第２の分岐通路５２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。
【００８３】
また、各分岐通路４８、５２の各パティキュレートフィルタ５６、５８の上流側には、後述するＮＯｘ吸収剤の硫黄被毒再生制御の際等に使用する還元剤を各分岐通路４８、５２内に添加するための還元剤添加部が設けられている。還元剤添加部は、二つの還元剤噴射ノズル６８、７２と一つの還元剤供給ポンプ（図示無し）とを備えている。還元剤供給ポンプから供給された還元剤は、第１の還元剤噴射ノズル６８によって第１の分岐通路４８内に、また、第２の還元剤噴射ノズル７２によって第２の分岐通路５２内に、夫々ＥＣＵ８の制御によって制御段階等に応じて適切なやり方で添加される。なお、還元剤としては上述したように、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、本実施形態においても第１実施形態と同様に、貯蔵、補給等の際の煩雑さを避けるためディーゼルエンジン２の燃料である軽油を還元剤として使用している。
【００８４】
調整部６２と還元剤添加部とは、ＥＣＵ８によって制御される。具体的には、ＥＣＵ８は、調整部６２の駆動部６６に接続されており、駆動部６６を制御することにより、調整弁６４の調整動作を制御する。また、ＥＣＵ８は、還元剤添加部の各還元剤噴射ノズル６８、７２に接続されており、各還元剤噴射ノズル６８、７２を制御することにより、各還元剤噴射ノズル６８、７２の還元剤添加動作を制御する。
【００８５】
更に、第２実施形態においては、各ＮＯｘ吸収剤１２ａ、１２ｂが担持された第１及び第２のパティキュレートフィルタ５６、５８に各パティキュレートフィルタ５６、５８上のＮＯｘ吸収剤１２ａ、１２ｂの温度を測定する温度推定手段として第１及び第２の温度センサ７４、７６が設けられている。これらの温度センサ７４、７６はＥＣＵ８に接続されていて、測定結果はＥＣＵ８に与えられる。ＥＣＵ８は、ＮＯｘ吸収剤１２ａ、１２ｂの硫黄被毒再生制御等において、与えられた測定結果に基づいて添加する還元剤の量を決定すると共に、還元剤噴射ノズル６８、７２の還元剤添加動作を制御する。
【００８６】
また、第２実施形態においても第１実施形態と同様の理由で、温度センサ７４、７６は、各ＮＯｘ吸収剤１２ａ、１２ｂの下流側端部の温度を測定するように設けられている。なお、第２実施形態においても温度センサ７４、７６が、ＮＯｘ吸収剤１２ａ、１２ｂが担持された各パティキュレートフィルタ５６、５８に直接設けられたが、第１実施形態の場合と同様に、温度センサをＮＯｘ吸収剤１２ａ、１２ｂが担持された各パティキュレートフィルタ５６、５８の下流に設置し、排気ガスの温度を測定することで各ＮＯｘ吸収剤１２ａ、１２ｂの温度（特に下流端の温度）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。
【００８７】
次に第２実施形態の動作について説明する。本実施形態のＮＯｘ吸収剤の硫黄被毒再生制御の実質的部分の制御ルーチンについては図５に示された第１実施形態の場合と同様である。しかしながら、本実施形態においては硫黄被毒再生制御を必要とするＮＯｘ吸収剤が２ヶ所にあるので、両方のＮＯｘ吸収剤１２ａ、１２ｂの硫黄被毒再生制御を実施するために図５に示された硫黄被毒再生制御の制御ルーチンを二回行う必要がある。図７は、本実施形態の硫黄被毒再生制御の全体を示す制御ルーチンである。本ルーチンはＥＣＵ８により一定時間毎の割込みによって実施される。
【００８８】
図７は、第１及び第２のＮＯｘ吸収剤１２ａ、１２ｂの硫黄被毒再生制御実施条件を同一とし、その硫黄被毒再生制御実施条件が成立した時には第１のＮＯｘ吸収剤１２ａと第２のＮＯｘ吸収剤１２ｂとについて連続して硫黄被毒再生制御を実施する場合を示している。ステップ２００において判断される硫黄被毒再生制御実施条件の成立は、例えば前回硫黄被毒再生制御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か否かによって判定される。
【００８９】
ステップ２０２及びステップ２０４において第１または第２のＮＯｘ吸収剤１２ａ、１２ｂに対して実施される硫黄被毒再生制御の実質的部分の動作については、図５を参照して説明した第１実施形態の硫黄被毒再生制御のステップ１０２からステップ１２０の動作と基本的に同様であり、構成要素の対応関係（還元剤噴射ノズル３２と６８または７２、温度センサ３４と７４または７６等）及び調整弁６４の動作等についても図２及び図６、並びに上記説明から明らかであるので詳細な説明を省略する（硫黄被毒再生を行わない側の分岐通路が第１実施形態におけるバイパス通路１８に対応する）。
【００９０】
但し、第２実施形態においては、一方のＮＯｘ吸収剤（対象ＮＯｘ吸収剤）に対して硫黄被毒再生制御を実施する際に、その対象ＮＯｘ吸収剤への流入排気ガス流量を調整すると、対象ＮＯｘ吸収剤をバイパスした排気ガスは硫黄被毒再生制御を実施していない他方のＮＯｘ吸収剤を通過することになる。これにより、硫黄被毒再生制御実施中においても排気ガスがＮＯｘ吸収剤を通過せずに大気へ放出されることが防止される。
【００９１】
図８は、本実施形態における硫黄被毒再生制御の一例を、硫黄被毒再生制御を行う対象ＮＯｘ吸収剤に流入する排気ガスの空燃比、対象ＮＯｘ吸収剤の温度、脱離ＳＯｘ濃度及び対象ＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量（調整弁位置）の経過時間に対する変化で示したものである。なお、当然のことながら、図８中の対象ＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量に関して示している部分に表示された（開）及び（閉）の表示は、対象ＮＯｘ吸収剤に対する調整弁位置の表示であって、例えば対象ＮＯｘ吸収剤が第１のＮＯｘ吸収剤１２ａであれば、（開）位置は調整弁６４の第２の位置側に対応し、（閉）位置は第１の位置側に対応する。
【００９２】
図８に示された例では、昇温制御時においては、対象ＮＯｘ吸収剤への流入排気ガス流量が所望の流量へと調整されると共に還元剤添加が行われ、空燃比がリーンとリッチとの変化を繰り返している。これにより対象ＮＯｘ吸収剤の温度が急速に上昇して硫黄分放出温度ＴＳに達し、この温度上昇に伴って脱離ＳＯｘ濃度も上昇する。リッチ制御に移行すると、対象ＮＯｘ吸収剤への流入排気ガス流量が低減されると共に還元剤の添加方法も変えられ、空燃比が略ストイキまたはリッチを保つようにされる。これによって吸収されたＳＯｘの放出に必要な温度条件と空燃比の条件が満たされ、ＳＯｘの放出（脱離）が継続される。
【００９３】
以上の本実施形態の説明から明らかなように、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用効果（即ち、昇温制御時とリッチ制御時とにおいて対象ＮＯｘ吸収剤への流入排気ガス流量及び還元剤の添加方法を異ならせることによる再生時間の短縮、エミッション及び燃費悪化の低減、流入排気ガス流量の調整による硫黄被毒再生が実施可能な運転域の拡大、並びにＮＯｘ吸収剤の過加熱による劣化の防止等）が得られる。また、上述したように本実施形態においては更に、硫黄被毒再生制御実施中において排気ガスがＮＯｘ吸収剤を全く通過せずに大気へ放出されることが防止される。
【００９４】
次に本発明の第３実施形態について説明する。図９は、本発明の第３実施形態の排気ガス浄化装置４０の外観を模式的に示した説明図であり、図９（ａ）及び（ｂ）が夫々上面図及び側面図を示している。また、図１０（ａ）及び（ｂ）には、夫々、上方及び側方から見た場合の断面図が示され、排気ガス浄化装置４０の内部の排気ガスの流れが示されている。
【００９５】
この排気ガス浄化装置４０は、上述の他の実施形態の排気ガス浄化装置２０、３０と同様に、図１に示された場合において排気ガス浄化装置１０の部分に設置されて排気ガス通路６の一部を構成する。図９に示すように排気ガス浄化装置４０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、経路変更部８４が設けられている。経路変更部８４は、排気ガスの経路を変更すると共に後述するＮＯｘ吸収剤１２への流入排気ガス流量を調整する経路切替弁（調整弁）８６と、経路切替弁８６を駆動するための駆動部８８とを備えている。経路変更部８４は、４つの通路が接続された二組の対向面を有している。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、環状通路を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。
【００９６】
環状通路８２には上述した他の実施形態において用いられたのと同様なＮＯｘ吸収剤１２が担持されたパティキュレートフィルタ１４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１４（ＮＯｘ吸収剤１２）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には別のＮＯｘ吸収剤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１４を内蔵している部分を囲むように形成されている。
【００９７】
更に、排気ガス浄化装置４０は、後述するＮＯｘ吸収剤１２の硫黄被毒再生制御の際等に使用する還元剤を環状通路８２内に添加するための還元剤添加部を備えており、本実施形態では第１の部分環状通路８２ａに取り付けられている。還元剤添加部は、還元剤噴射ノズル９４と還元剤供給ポンプ（図示無し）とを備えており、還元剤供給ポンプから供給された還元剤は、還元剤噴射ノズル９４によって第１の部分環状通路８２ａ内に、ＥＣＵの制御によって制御段階等に応じて適切なやり方で添加される。なお、還元剤としては、本実施形態においても上述した他の実施形態と同様に、ディーゼルエンジン２の燃料である軽油を使用している。
【００９８】
経路変更部８４と還元剤添加部とはＥＣＵ８によって制御される。具体的には、ＥＣＵ８は、経路変更部８４の駆動部８８に接続されており、駆動部８８を制御することにより、経路切替弁８６の動作を制御する。また、ＥＣＵ８は、還元剤添加部の還元剤噴射ノズル９４に接続されており、還元剤噴射ノズル９４を制御することにより、還元剤噴射ノズル９４の還元剤添加動作を制御する。
【００９９】
更に、本実施形態においてＮＯｘ吸収剤１２が担持されたパティキュレートフィルタ１４にはＮＯｘ吸収剤１２の温度を測定する温度推定手段としての温度センサ９６が設けられている。この温度センサ９６はＥＣＵ８に接続されていて、測定結果はＥＣＵ８に与えられる。ＥＣＵ８は、ＮＯｘ吸収剤１２の硫黄被毒再生制御等において、与えられた測定結果に基づいて添加する還元剤の量を決定すると共に、還元剤噴射ノズル９４の還元剤添加動作を制御する。また、本実施形態においても第１実施形態と同様の理由で、温度センサ９６は、ＮＯｘ吸収剤１２の後述する硫黄被毒再生制御の際に下流側となる端部の温度を測定するように設けられている。
【０１００】
なお、本実施形態においても、温度センサ９６が、ＮＯｘ吸収剤１２が担持されたパティキュレートフィルタ１４に直接設けられたが、上述の他の実施形態と同様に、温度センサを後述する硫黄被毒再生制御の際にＮＯｘ吸収剤１２が担持されたパティキュレートフィルタ１４の下流側、即ち第２の部分環状通路８２ｂに設置し、排気ガスの温度を測定することでＮＯｘ吸収剤１２の温度（特に下流端の温度）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。
排気ガス浄化装置４０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。
【０１０１】
図１０（ａ）、（ｂ）は、経路切替弁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４０に流入した排気ガスは、上流側の部分基幹通路７８ａを通って経路変更部８４に流入し、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、経路変更部８４に戻る。このとき、排気ガスは、ＮＯｘ吸収剤１２を担持したパティキュレートフィルタ１４を第１の面Ｓ１から第２の面Ｓ２に向かって流れる。経路変更部８４に戻った排気ガスは、下流側の部分基幹通路７８ｂに流入し、別のＮＯｘ吸収剤９２を通過した後に排気ガス浄化装置４０から排出される。なお、ＮＯｘ吸収剤９２を通過した排気ガスは、図１０（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１４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。
【０１０２】
図１１は、経路切替弁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１０（ａ）と同様の図である。この場合、排気ガスは、図１０（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。即ち、経路変更部８４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、経路変更部８４に戻る。このとき、排気ガスはＮＯｘ吸収剤１２を担持したパティキュレートフィルタ１４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１２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吸蔵量等の偏りを解消でき、ＮＯｘ吸収剤全体を効率良く使用することができる。
【０１０３】
図１２は、経路切替弁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１０（ａ）及び図１１と同様の図である。なお、経路切替弁８６を第１の位置と第２の位置とで切替える際には、経路切替弁８６は一時的に第３の位置となる。経路切替弁８６が第３の位置に位置している場合、経路変更部８４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、ＮＯｘ吸収剤９２を通過した後に、排気ガス浄化装置４０から排出される。
【０１０４】
上記のように、経路切替弁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１２を担持したパティキュレートフィルタ１４を通過し、更にＮＯｘ吸収剤９２を通過する。一方、経路切替弁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１２を担持したパティキュレートフィルタ１４を通過せずにＮＯｘ吸収剤９２のみを通過して排気ガス浄化装置４０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１２を担持したパティキュレートフィルタ１４とＮＯｘ吸収剤９２とを通過して浄化されるように、経路切替弁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駆動部８８により第１の位置と第２の位置の間で調整される。
【０１０５】
次に第３実施形態の動作について説明するが、本実施形態のＮＯｘ吸収剤１２の硫黄被毒再生制御の動作については基本的に第１実施形態の場合と同様であり、その制御ルーチンは図５のフローチャートで示され、且つ構成要素（噴射ノズル３２と９４、温度センサ３４と９６等）の対応関係等も図面及び上記説明から明らかであるので詳細な説明については省略する。但し、本実施形態の昇温制御及びリッチ制御の夫々における経路切替弁８６を用いたＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量の調整は第１実施形態とは異なるものであるので、以下で説明する。
【０１０６】
昇温制御におけるＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量の調整はステップ１０８において行われる。ここでのＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量の調整は、経路切替弁８６を駆動部８８により調整することによって行われるが、この調整の結果、排気ガスがパティキュレートフィルタ１４を第１の面Ｓ１から第２の面Ｓ２に向かって流れるように、即ち、経路切替弁８６が少なくとも第３の位置よりも第１の位置側にあるように調整される。
【０１０７】
従って、仮に硫黄被毒再生制御実施条件が成立した時に経路切替弁８６が第２の位置にあった場合には、ここでの調整によりＮＯｘ吸収剤１２を担持したパティキュレートフィルタ１４を通過する排気ガスの方向は反転されることになる。つまり、ここでのＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量の調整には排気ガスの流れの方向を反転することも含まれることになるが、この流れの方向の反転は、パティキュレートフィルタ１４を第１の面Ｓ１から第２の面Ｓ２に向かって流れる排気ガスの流量を正とすると、負の流量を正の流量に調整することを意味するので、流量調整の一種であると考えられる。ここで排気ガスがパティキュレートフィルタ１４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のは、硫黄被毒再生制御において還元剤添加が実施される位置、即ち還元剤噴射ノズル９４の位置がＮＯｘ吸収剤１２を担持したパティキュレートフィルタ１４の上流側に位置するようにするためである。
【０１０８】
また、ここでのＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量の調整は、上述の他の実施形態の場合と同様に、ＮＯｘ吸収剤１２の昇温のために添加される還元剤が燃焼するのに十分な酸素が供給されるように行われる。例えば、機関本体２から排出される排気ガスの全部がＮＯｘ吸収剤１２（パティキュレートフィルタ１４）に第１の面Ｓ１から流入するように、経路切替弁８６が第１の位置に配置される。あるいは、上述した他の実施形態と同様に、機関本体２から排出される排気ガス流量が多く、全ての排気ガスをＮＯｘ吸収剤１２に流入させるのが好ましくない場合には、機関本体２から排出される排気ガスの一部のみがＮＯｘ吸収剤１２に流入するように経路切替弁８６の位置が第１の位置と第３の位置との間で調整される。この場合、ＮＯｘ吸収剤１２へ流入しないその他の排気ガス、即ちＮＯｘ吸収剤１２をバイパスする排気ガスは、別のＮＯｘ吸収剤９２のみを通過して排気ガス浄化装置４０から排出される。
【０１０９】
一方、リッチ制御におけるＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量の調整はステップ１１０において行われる。ステップ１１０においてはＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量の低減が図られる。これは、ＮＯｘ吸収剤流入排気ガスの空燃比を小さくするために添加される還元剤の量を低減し燃費悪化を低減すると共に、エミッションの悪化を低減するためであるが、このＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量の低減は、経路切替弁８６を駆動部８８により第３の位置側へ作動させることによって行われる。この結果、ＮＯｘ吸収剤流入排気ガスはＮＯｘ吸収剤１２（パティキュレートフィルタ１４）を第１の面Ｓ１から第２の面Ｓ２に向かって流れるが、その流量は少なくとも上述の昇温制御時のＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量よりも少なくなる。
【０１１０】
図１３（ａ）及び（ｂ）は夫々、本実施形態において経路切替弁８６が略中立位置（略第３の位置）にある場合と順流位置（第１の位置）にある場合とにおけるＮＯｘ吸収剤１２の各位置（排気ガスの流れに対して上流側、中央、下流側）での温度上昇について示したものである。これらの図から、昇温制御時において、経路切替弁８６の位置を第１の位置側にして流入排気ガス流量を増加させた方が素早く温度上昇を実施できることがわかる。また、経路切替弁８６の位置にかかわらず、最終的には排気ガスの流れに対して下流側において最高温度を示すことから、ＮＯｘ吸収剤１２の過加熱による劣化を防止するためには、ＮＯｘ吸収剤１２の下流側端部の温度をモニターすることが好ましいことがわかる。
【０１１１】
また、図１４は本実施形態における硫黄被毒再生制御の一例を、ＮＯｘ吸収剤１２への流入排気ガス流量（経路切替弁位置）、還元剤添加パルス及びＮＯｘ吸収剤１２の温度の経過時間に対する変化で示したものである。なお、図１４中のＮＯｘ吸収剤１２への流入排気ガス流量に関して示している部分に表示された（順流）、（中立）及び（逆流）の各切替弁位置は夫々、経路切替弁８６の第１の位置、第３の位置及び第２の位置に対応する。
【０１１２】
図１４に示された例では、昇温制御時においては、経路切替弁８６が順流位置（第１の位置）に保持され、流入排気ガス流量が比較的高く維持されると共に、還元剤が高頻度で短い継続時間のパルスで添加される。これによりＮＯｘ吸収剤１２の温度が急速に上昇して硫黄分放出温度ＴＳに達し、吸収されたＳＯｘの放出に必要な温度条件が達成される。リッチ制御に移行すると、経路切替弁８６が略中立位置（略第３の位置）へ駆動されてＮＯｘ吸収剤１２への流入排気ガス流量が低減されると共に、還元剤の添加方法も変えられてより低頻度で長い継続時間のパルスで添加され、空燃比が略ストイキまたはリッチを保つようにされる。これによって吸収されたＳＯｘの放出に必要な温度条件と空燃比の条件が満たされ、ＳＯｘの放出（脱離）が行われる。
【０１１３】
以上の本実施形態の説明から明らかなように、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用効果が得られ、更に硫黄被毒再生制御実施中において排気ガスがＮＯｘ吸収剤を全く通過せずに大気へ放出されることが防止される。また、上述したように、本実施形態ではＮＯｘ吸収剤１２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吸蔵量等の偏りを解消でき、ＮＯｘ吸収剤１２全体を効率良く使用することができる。
【０１１４】
以上のように、本発明によれば、硫黄被毒再生制御の昇温制御時とリッチ制御時とにおいて、硫黄被毒再生を行うＮＯｘ吸収剤（対象ＮＯｘ吸収剤）への流入排気ガス流量及び還元剤の添加方法を異ならせることによって、硫黄被毒の再生時間が短縮でき、エミッション及び燃費の悪化を低減することができる。上述の各実施形態においては、流入排気ガス流量と還元剤の添加方法の両方について昇温制御時とリッチ制御時とで異ならせる例を説明したが、どちらか一方のみを異ならせることによっても同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
また、上述の各実施形態では、内燃機関から排出される排気ガスの総量を大きく絞る必要を無くし、広い運転域において硫黄被毒再生制御の実施を可能とするため、対象ＮＯｘ吸収剤をバイパスする通路を利用して対象ＮＯｘ吸収剤への流入排気ガス流量を調整したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の手段で対象ＮＯｘ吸収剤への流入排気ガス流量を調整してもよい。
【０１１６】
更に、上述の各実施形態では、過加熱によるＮＯｘ吸収剤の劣化防止等の目的で、硫黄被毒再生制御の昇温制御時には、必要温度上昇幅に応じた量の還元剤を添加し、リッチ制御時には、ＮＯｘ吸蔵剤の温度がＮＯｘ吸蔵剤が劣化される温度に達しないように還元剤を添加する構成としたが、このような構成を具備しない実施形態も可能である。
【０１１７】
なお、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。
【０１１８】
また、上述の各実施形態においては、昇温制御からリッチ制御に移ってＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量の低減を開始する条件をＮＯｘ吸収剤の温度ＴＦが硫黄分放出温度ＴＳ以上となることとしているが、この条件をＮＯｘ吸収剤の温度ＴＦが硫黄分放出温度ＴＳよりも低い所定の温度以上となることとし、その条件成立の時点からある程度時間をかけて徐々にＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量を所望の流量に低減して、所望の流量となった時に温度ＴＦが硫黄分放出温度ＴＳ以上となるようにしてもよい。
【０１１９】
あるいは、リッチ制御への移行後の温度低下を考慮して、昇温制御からリッチ制御への移行の条件となる上記の温度（即ち昇温制御における目標温度）を硫黄分放出温度よりも高く設定してもよい。この場合、当然のことながら上記目標温度はＮＯｘ吸収剤が劣化される温度よりも低い温度に設定される。
【０１２０】
更に、上述の各実施形態は本発明をディーゼルエンジンに適用した場合について示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の内燃機関についても適用可能である。
【０１２１】
【発明の効果】
１番目から３番目の発明によれば、ＮＯｘ吸蔵剤を有する排気ガス浄化装置において、硫黄被毒再生の時間が短縮されると共に、エミッション及び燃費の悪化を低減することができる。更に、広い運転域において硫黄被毒再生の実施が可能となる。
４番目から６番目の発明によれば、１番目から３番目の発明により得られる効果に加え、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。
【０１２２】
７番目から９番目の発明によれば、ＮＯｘ吸蔵剤を有する排気ガス浄化装置において、硫黄被毒再生の時間が短縮されると共に、エミッション及び燃費の悪化を低減することができる。更に、過加熱によるＮＯｘ吸蔵剤の劣化防止を図ることもできる。
１０番目の発明によれば、硫黄被毒再生制御実施中においても排気ガスがＮＯｘ吸蔵剤を全く通過せずに大気へ放出されることが防止される。
【０１２３】
１１番目の発明によれば、所定の硫黄被毒再生を確実に達成することができる。
１２番目の発明によれば更に、硫黄被毒再生をより確実に実施することができる。
１３番目の発明によれば更に、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。
１４番目の発明によれば更に、ＮＯｘ吸蔵剤の過加熱による劣化の防止をより確実に図ることができる。
【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ディーゼルエンジンに適用した場合を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態の排気ガス浄化装置を示した説明図である。
【図３】図３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４】図４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５】図５は、第１実施形態と第３実施形態におけるＮＯｘ吸収剤の硫黄被毒再生制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態の排気ガス浄化装置を示した説明図である。
【図７】図７は、第２実施形態におけるＮＯｘ吸収剤の硫黄被毒再生制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】図８は、第２実施形態における硫黄被毒再生制御の一例を、硫黄被毒再生制御を行う対象ＮＯｘ吸収剤に流入する排気ガスの空燃比、対象ＮＯｘ吸収剤の温度、脱離ＳＯｘ濃度及び対象ＮＯｘ吸収剤流入排気ガス流量（調整弁位置）の経過時間に対する変化で示したものである。
【図９】図９は、第３実施形態の排気ガス浄化装置の外観を模式的に示した説明図であり、図９（ａ）及び図９（ｂ）が夫々上面図及び側面図を示している。
【図１０】図１０は、第３実施形態の排気ガス浄化装置の断面を示した説明図であって、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）が夫々上方及び側方から見た場合の断面図を示しており、経路切替弁が第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１１】図１１は、経路切替弁が第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１０（ａ）と同様の図である。
【図１２】図１２は、経路切替弁が第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１０（ａ）と同様の図である。
【図１３】図１３（ａ）及び（ｂ）は夫々、第３実施形態において経路切替弁が略中立位置（略第３の位置）にある場合と順流位置（第１の位置）にある場合とにおけるＮＯｘ吸収剤の各位置（排気ガスの流れに対して上流側、中央、下流側）での温度上昇について示したものである。
【図１４】図１４は第３実施形態における硫黄被毒再生制御の一例を、ＮＯｘ吸収剤への流入排気ガス流量（経路切替弁位置）、還元剤添加パルス及びＮＯｘ吸収剤の温度の経過時間に対する変化で示したものである。
【符号の説明】
２…機関（エンジン）本体
６…排気ガス通路
８…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１０、２０、３０、４０…排気ガス浄化装置
１２、１２ａ、１２ｂ…ＮＯｘ吸収剤
１４、５６、５８…パティキュレートフィルタ
２４、６４…調整弁
３２、６８、７２、９４…還元剤噴射ノズル
３４、７４、７６、９６…温度センサ
８６…経路切替弁（調整弁）
【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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