JP3969423B2

JP3969423B2 - 内燃機関の排気浄化装置

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Publication number: JP3969423B2
Application number: JP2005001582A
Authority: JP
Inventors: 耕平吉田; 信也広田; 泰彰仲野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-01-06
Filing date: 2005-01-06
Publication date: 2007-09-05
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Also published as: JP2006188985A; EP1835138A4; EP1835138A1; WO2006073199A1; EP1835138B1

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元浄化するための触媒（以下「ＮＯｘ触媒」という）を内燃機関の排気通路に備えた排気浄化装置が知られている。そして、こうしたＮＯｘ触媒が硫黄酸化物（ＳＯｘ）を捕集することもできることも知られている。そこで、こうしたＮＯｘ触媒を、排気ガス中のＳＯｘを捕集するための捕集材（以下「ＳＯｘ捕集材」という）として利用することも知られている。

ところで、ＮＯｘ触媒をＳＯｘ捕集材として利用した場合において、ＳＯｘ捕集材が捕集しておくことができるＳＯｘの量には限界があり、ＳＯｘ捕集材に捕集されているＳＯｘの量がその限界量を超えてしまうと、それ以後、ＳＯｘ捕集材はＳＯｘを捕集することができなくなってしまう。

そこで、例えば、特許文献１では、ＳＯｘ捕集材に捕集されているＳＯｘの量が所定量を超えたときに、該ＳＯｘ捕集材の内部雰囲気をリーン雰囲気に維持しつつ該ＳＯｘ捕集材の温度を高温にすることによって、ＳＯｘ捕集材内でＳＯｘを拡散させて、ＳＯｘ捕集材がＳＯｘを新たに捕集することができるように、すなわち、ＳＯｘ捕集材のＳＯｘ捕集能力を回復させるようにしている。

特許出願番号第２００３−３６９７１３号公報特開２０００−１８０２２号公報特許出願番号第２００２−３５８５５５号公報特開２００１−５００３４号公報特開２０００−２６５８３３号公報

ところで、上述したように、ＳＯｘ捕集材のＳＯｘ捕集能力を回復させるためにＳＯｘ捕集材内にＳＯｘを拡散させたとき、それと同時に、ＳＯｘ捕集材に捕集されていたＮＯｘが該ＳＯｘ捕集材から排出されてしまう。このように、ＳＯｘ捕集材から排出されたＮＯｘは、大気に排出されてしまう前に、何らかの方法で処理されるべきである。

そこで、本発明の目的は、ＳＯｘ捕集材のＳＯｘ捕集能力を回復させたときに該ＳＯｘ捕集材から排出されるＮＯｘを良好に処理することにある。

上記課題を解決するために、１番目の発明では、排気ガス中のＳＯｘを捕集するためのＳＯｘ捕集材であって、該ＳＯｘ捕集材の内部雰囲気がリーン雰囲気であり且つ該ＳＯｘ捕集材の温度が比較的低いときにＳＯｘを捕集し、該ＳＯｘ捕集材の内部雰囲気がリーン雰囲気に維持されつつ該ＳＯｘ捕集材の温度が比較的高くなるとＳＯｘ捕集能力が回復するＳＯｘ捕集材を機関排気通路内に備えた内燃機関の排気浄化装置において、内部雰囲気がリーン雰囲気であるときにＮＯｘを捕集して保持し、内部雰囲気がリッチ雰囲気となると保持しているＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ触媒を上記ＳＯｘ捕集材下流の機関排気通路内に備え、上記ＳＯｘ捕集材のＳＯｘ捕集能力を回復させるようとしたとき、該ＳＯｘ捕集材のＳＯｘ捕集能力を回復させる制御を開始する前に上記ＮＯｘ触媒のＮＯｘ捕集能力を回復させる制御を開始する。

２番目の発明では、１番目の発明において、上記ＳＯｘ捕集材下流であって上記ＮＯｘ触媒上流の機関排気通路内に還元剤を供給する還元剤供給手段を備え、上記ＳＯｘ捕集材のＳＯｘ捕集能力を回復させているときに上記還元剤供給手段から機関排気通路内に還元剤を供給する。
３番目の発明では、１または２番目の発明において、上記ＳＯｘ捕集材のＳＯｘ捕集能力を回復させるために該ＳＯｘ捕集材の温度を上昇させるときには、該ＳＯｘ捕集材の温度を段階的に上昇させる。

１番目の発明によれば、ＳＯｘ捕集材のＳＯｘ捕集能力を回復させる制御を開始するときには、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ捕集能力が少なくとも或る程度は回復せしめられているので、ＳＯｘ捕集材のＳＯｘ捕集能力を回復させたときに該ＳＯｘ捕集材から排出されるＮＯｘをＮＯｘ触媒において十分に捕集することができる。

２番目の発明によれば、ＳＯｘ捕集材のＳＯｘ捕集能力を回復しているときに該ＳＯｘ捕集材から排出されてＮＯｘ触媒に流入するＮＯｘが該ＮＯｘ触媒において還元浄化される。
３番目の発明によれば、ＳＯｘ捕集材のＳＯｘ捕集能力を回復しているときに該ＳＯｘ捕集材から一気に多量のＮＯｘが排出されることが回避されるので、このとき、ＮＯｘ触媒において十分にＮＯｘを捕集する或いは還元浄化することができる。

以下、図面を参照して本発明を説明する。図１は、本発明の第１実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関の全体図である。図１に示した内燃機関は、４ストローク圧縮着火式の内燃機関である。図１において、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は電気制御式の燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートをそれぞれ示す。

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に連結される。サージタンク１２は吸気ダクト１３およびインタークーラ１４を介して過給機、例えば、排気ターボチャージャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結される。コンプレッサ１６の入口部は吸気管１７を介してエアクリーナ１８に連結される。吸気管１７内には、ステップモータ１９により駆動されるスロットル弁２０が配置される。また、スロットル弁２０上流の吸気管１７には、燃焼室５内に吸入される空気（吸気）の質量流量を検出するための質量流量検出器２１が配置される。

一方、排気ポート１０は、排気マニホルド２２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２３の入口部に連結される。排気タービン２３の出口部は、排気管２４を介して、ＳＯｘ捕集材２５を内蔵したケーシング２６に連結される。また、ＳＯｘ捕集材２５を内蔵したケーシング２６は、排気管２８を介して、ＮＯｘ触媒３７を内蔵したケーシング３８に連結される。また、ＳＯｘ捕集材２５下流であってＮＯｘ触媒３７上流の排気管２８には、還元剤（例えば、炭化水素）を排気管内に噴射する還元剤供給装置３９が取り付けられている。なお、排気マニホルド２２には空燃比センサ２７が取り付けられている。

ケーシング３８の出口部に連結された排気管５３とスロットル弁２０下流の吸気管１７とは、排気ガス再循環（以下、ＥＧＲ）通路２９を介して互いに連結される。ＥＧＲ通路２９内には、ステップモータ３０により駆動されるＥＧＲ制御弁３１が配置される。また、ＥＧＲ通路２９内には、そこを流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ３２が配置される。図１に示した実施形態では、機関冷却水がＥＧＲクーラ３２内に導かれ、機関冷却水によりＥＧＲガスが冷却される。

一方、燃料噴射弁６は燃料供給管３３を介して燃料リザーバ、すなわち、いわゆるコモンレール３４に連結される。コモンレール３４内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ３５から燃料が供給される。コモンレール３４内に供給された燃料は各燃料供給管３３を介して対応する燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３４には、その中の燃料圧を検出するための燃料圧センサ３６が取り付けられる。この燃料圧センサ３６の出力信号に基づいてコモンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。

電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１により互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備する。質量流量検出器２１、空燃比センサ２７、および、燃料圧センサ３６の出力信号は、それぞれ、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。

アクセルペダル５０には、その踏込量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ５１が接続される。負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、入力ポート４５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５２が接続される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁制御用ステップモータ１９、ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３０、燃料ポンプ３５、および、還元剤供給装置３９に接続され、これらの作動は電子制御ユニット４０により制御される。

次に、ＳＯｘ捕集材２５について説明する。ＳＯｘ捕集材２５は、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであって且つ該ＳＯｘ捕集材２５の温度が或る温度よりも低いときに、排気ガス中のＳＯｘを捕集する。したがって、ＳＯｘ捕集材２５のＳＯｘ捕集能力（すなわち、ＳＯｘ捕集材２５が新たにＳＯｘを捕集することができる量）は、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであって且つ該ＳＯｘ捕集材２５の温度が或る温度よりも低い間、低下し続ける。

しかしながら、ＳＯｘ捕集材２５に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであって且つ該ＳＯｘ捕集材２５の温度が上記或る温度よりも高くると、ＳＯｘ捕集材２５に捕集されて保持されているＳＯｘが該ＳＯｘ保持材の内部に拡散し、ＳＯｘ捕集材２５のＳＯｘ捕集能力が上昇する。

一方、ＳＯｘ捕集材２５は、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり且つ該ＳＯｘ捕集材２５の温度が或る温度よりも高くなれば、そこに捕集して保持しているＳＯｘを放出する。したがって、このときにも、ＳＯｘ捕集材２５のＳＯｘ捕集能力が上昇することになる。

こうしたＳＯｘ捕集材は、例えば、特許文献１に記載されている（同文献では、「ＳＯｘトラップ触媒」と称されている）。
なお、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときにＳＯｘをＳＯｘ捕集材２５の内部に拡散させる温度は、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときにＳＯｘをＳＯｘ捕集材２５から放出させる温度よりも高い。

次に、ＮＯｘ触媒３７について説明する。ＮＯｘ触媒３７は、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに、排気ガス中のＮＯｘを吸収または吸蔵することによって捕集する。したがって、ＮＯｘ触媒３７のＮＯｘ捕集能力（すなわち、ＮＯｘ触媒３７が新たにＮＯｘを捕集することができる量）は、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンである間、低下し続ける。

しかしながら、ＮＯｘ触媒３７に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチになると、ＮＯｘ触媒３７は、捕集して保持しているＮＯｘを放出し、排気ガス中に含まれている還元能力のある物質によって還元浄化する。これにより、ＮＯｘ触媒３７のＮＯｘ捕集能力が上昇する。
こうしたＮＯｘ触媒は、例えば、特許文献１に記載されている（同文献では、「ＮＯｘ吸蔵触媒」と称されている）。

本実施形態の内燃機関では、通常、空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態で、燃料が行われることから、通常、そこから排出される排気ガスの空燃比は理論空燃比よりもリーンとなっている。したがって、本実施形態によれば、通常、排気ガス中のＳＯｘは、ＳＯｘ捕集材２５によって捕集され、排気ガス中のＮＯｘは、ＮＯｘ触媒３７に捕集されることになる。

ところで、ＳＯｘ捕集材２５が最大限に捕集することができるＳＯｘの量には限界がある。したがって、排気ガス中のＳＯｘをＳＯｘ捕集材２５によって良好に捕集するためには、ＳＯｘ捕集材２５に捕集されているＳＯｘの量（以下「ＳＯｘ捕集量」という）がその限界量を超える前に、ＳＯｘ捕集材２５のＳＯｘ捕集能力を上昇させる必要がある。そこで、本実施形態では、ＳＯｘ捕集量がその限界量を超える前に、ＳＯｘ捕集材２５の温度をＳＯｘ拡散温度（すなわち、ＳＯｘ捕集材２５の内部にＳＯｘを拡散させることができる温度）にまで上昇する。これにより、ＳＯｘ捕集材２５に捕集されているＳＯｘが該ＳＯｘ捕集材２５の内部に拡散し、ＳＯｘ捕集材２５のＳＯｘ捕集能力が上昇（回復）することになる。

なお、ＳＯｘ捕集材２５の温度を上昇させる方法としては、例えば、ＳＯｘ捕集材２５にヒータを取り付けておき、このヒータによってＳＯｘ捕集材２５の温度を上昇させる方法や、内燃機関の運転状態を変更することによって燃焼室から排出される排気ガスの温度を高め、この排気ガスをＳＯｘ捕集材２５に流入させることによってＳＯｘ捕集材２５の温度を上昇させる方法等がある。

ところで、本実施形態のＳＯｘ捕集材２５は、ＳＯｘだけでなく、少なからず、ＮＯｘをも捕集する。そして、上述したようにしてＳＯｘ捕集材２５のＳＯｘ捕集能力を回復させているとき、すなわち、ＳＯｘ捕集材２５の温度が上昇せしめられたとき（特に、ＳＯｘ捕集材２５の温度が上昇過程にあるとき）、熱分解によってＳＯｘ捕集材２５に捕集されていたＮＯｘが該ＳＯｘ捕集材２５から一気に放出される。ここで、ＮＯｘ触媒３７のＮＯｘ捕集能力が低いと、ＳＯｘ捕集材２５から放出されたＮＯｘは、ＮＯｘ触媒３７をも通過して、ＮＯｘ触媒３７下流へと流出してしまう。

そこで、本実施形態では、上述したようにしてＳＯｘ捕集材２５のＳＯｘ捕集能力を回復させるための処理（以下「ＳＯｘ捕集能力回復処理」ともいう）前に、ＮＯｘ触媒３７のＮＯｘ捕集能力を回復（上昇）する制御を開始させ、その後、ＳＯｘ捕集能力回復処理を開始するようにする。

すなわち、詳細には、ＳＯｘ捕集材２５下流であってＮＯｘ触媒３７上流に配置されている還元剤供給装置３９から還元剤を噴射させ、ＮＯｘ触媒３７に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチとする。これによれば、ＮＯｘ触媒３７に捕集されて保持されているＮＯｘが該ＮＯｘ触媒３７から放出され、排気ガス中の還元剤によって還元浄化せしめられる。したがって、ＮＯｘ触媒３７のＮＯｘ捕集能力が回復する。

そして、このようにＮＯｘ触媒３７のＮＯｘ捕集能力を回復する制御を開始した後に、上記ＳＯｘ捕集能力回復処理を開始する。これによれば、ＳＯｘ捕集能力回復処理中にＳＯｘ捕集材２５から放出されるＮＯｘは、ＮＯｘ触媒３７によって良好に捕集されることになる。

なお、ＳＯｘ捕集能力回復処理を開始する前に行われるＮＯｘ触媒３７のＮＯｘ捕集能力の回復処理において、ＮＯｘ触媒３７のＮＯｘ捕集能力を回復させる程度は、任意ではあるが、最大であることが好ましい。すなわち、ＮＯｘ触媒３７に捕集されて保持されているＮＯｘ全て（或いは、ほとんど全て）をＮＯｘ触媒３７から放出させて還元浄化してしまうことが好ましい。

次に、上述した実施形態に従ったＳＯｘ捕集能力回復処理の一例を、図２のタイムチャートを参照して説明する。図２において、上から順に、ＴはＳＯｘ捕集材２５の温度を示し、ＡはＳＯｘ捕集材２５のＳＯｘ捕集能力を示し、ＮＡはＳＯｘ捕集材２５から流出してくるＮＯｘの量を示し、ＮＢはＮＯｘ触媒３７に保持されているＮＯｘの量を示し、Ｑは還元剤供給装置３９から噴射される還元剤の量を示している。

また、図２において、ＴＨは、ＳＯｘ捕集能力を回復させるために必要なＳＯｘ捕集材の温度、すなわち、ＳＯｘ捕集能力回復処理において目標とされるＳＯｘ捕集材の温度を示している。また、ＡＬは、任意に設定されるＳＯｘ捕集能力の許容下限値、すなわち、ＳＯｘ捕集能力回復処理を行うべきか否かを判定する判定値を示している。また、ＡＨは、ＳＯｘ捕集能力回復処理を終了してもよいか否かを判定する判定値を示している。また、ＮＢＨは、任意に設定されるＮＯｘ触媒に捕集されて保持されているＮＯｘの量の限界値、すなわち、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ捕集能力を回復させる処理を行うべきか否かを判定する判定値を示している。

図２に示したタイムチャートでは、時刻Ｔ０において、ＳＯｘ捕集能力Ａが閾値ＡＬを下回ることから、このとき、ＳＯｘ捕集能力回復処理を実行すべきであると判定される。すると、還元剤供給装置３９から還元剤が噴射され、ＮＯｘ触媒３７に保持されているＮＯｘが還元浄化される。そして、こうした還元剤供給装置３９からの還元剤の噴射が、ＮＯｘ触媒３７に保持されているＮＯｘの量ＮＢが零に達するまで数回（図示した例では、３回）行われる。すなわち、ここでは、ＮＯｘ触媒３７のＮＯｘ捕集能力を回復させる処理（以下「ＮＯｘ捕集能力回復処理」ともいう）が行われる。

ＮＯｘ触媒３７に保持されているＮＯｘの量ＮＢが零に達した時刻Ｔ１において、ＳＯｘ捕集能力回復処理が開始され、これにより、ＳＯｘ捕集材２５の温度Ｔが上昇し始める。このとき、ＳＯｘ捕集材２５に保持されているＮＯｘが熱分解によってＳＯｘ捕集材２５から流出し始めるので、ＮＯｘ触媒３７に保持されているＮＯｘの量が上昇する。

そして、ＳＯｘ捕集材２５の温度ＴがＳＯｘ拡散温度ＴＨに達した時刻Ｔ２から、ＳＯｘ捕集能力Ａが上昇し始める。そして、ＳＯｘ捕集能力Ａが閾値ＡＨにまで上昇した時刻Ｔ３では、ＳＯｘ捕集能力Ａがもはや十分な値にまで回復したと判断し、ＳＯｘ捕集材２５の温度低下せしめられ、これにより、ＳＯｘ捕集能力回復処理が終了せしめられる。斯くして、本実施形態に従ってＳＯｘ捕集能力回復処理が実行される。

なお、図示した例では、ＮＯｘ触媒３７に保持されているＮＯｘの量ＮＢが或る値ＮＢＨに達する毎に、還元剤供給装置３９から還元剤が噴射され、ＮＯｘ触媒３７に保持されているＮＯｘが還元浄化される。

ところで、本実施形態によれば、ＳＯｘ捕集能力回復処理が開始されるときには、ＮＯｘ触媒３７のＮＯｘ捕集能力が少なくとも或る程度は回復せしめられているので、ＳＯｘ捕集材２５から放出されるＮＯｘは、ＮＯｘ触媒３７によって良好に捕集されることになるはずである。ところが、ＳＯｘ捕集能力回復処理中（特に、ＳＯｘ捕集材２５の温度が上昇過程にあるとき）は、燃焼室から新たに排出されるＮＯｘに加えて、ＳＯｘ捕集材２５から放出されるＮＯｘもＮＯｘ触媒３７に流入することから、ＳＯｘ捕集能力処理中に単位時間当たりにＮＯｘ触媒３７に流入するＮＯｘの量は、ＳＯｘ捕集能力回復処理が行われていないときに単位時間当たりにＮＯｘ触媒３７に流入するＮＯｘの量よりも多い。したがって、場合によっては、ＳＯｘ捕集能力回復処理中に、ＮＯｘ触媒３７に捕集されたＮＯｘ量がその限界値に達して、ＮＯｘがＮＯｘ触媒３７下流へと流出してしまう可能性がある。

そこで、上述した実施形態において、ＳＯｘ捕集能力回復処理中（特に、ＳＯｘ捕集材２５の温度が上昇過程にあるとき、或いは、ＳＯｘ捕集材２５の温度が該ＳＯｘ捕集材２５において硝酸塩の熱分解が生じる温度に達してから熱分解によってＳＯｘ捕集材２５からＮＯｘが放出されなくなるまでの間）、還元剤供給装置３９から還元剤を噴射し、ＮＯｘ触媒３７に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比に維持し、或いは、ＮＯｘ触媒３７に流入する排気ガスの空燃比を間欠的に理論空燃比よりもリッチとしてもよい。これによれば、ＳＯｘ捕集能力回復処理中に、ＮＯｘ触媒３７に流入するＮＯｘは順次、還元剤によって還元浄化せしめられるので、ＮＯｘがＮＯｘ触媒３７下流へと流出してしまうことが回避される。

この実施形態に従ったＳＯｘ捕集能力回復処理の一例を、図３のタイムチャートを参照して説明する。なお、図３は図２と同様の図である。
図３に示したタイムチャートでも、時刻Ｔ０において、ＳＯｘ捕集能力Ａが閾値ＡＬを下回るので、ＮＯｘ捕集能力回復処理が開始される。そして、このＮＯｘ捕集能力回復処理は、ＮＯｘ触媒３７に保持されているＮＯｘの量ＮＢが零になるまで行われる。

ＮＯｘ触媒３７に保持されているＮＯｘの量ＮＢが零に達した時刻Ｔ１において、ＳＯｘ捕集能力回復処理が開始される。ここで、この実施形態では、ＳＯｘ捕集材の温度が上昇している間、還元剤供給装置３９から所定の時間間隔でもって還元剤が噴射される。これにより、ＳＯｘ捕集能力回復処理中にＮＯｘ触媒３７に流入したＮＯｘは、ＮＯｘ触媒３７において還元剤によって還元浄化される。

そして、ＳＯｘ捕集材２５の温度ＴがＳＯｘ拡散温度ＴＨに達した時刻Ｔ２から、ＳＯｘ捕集能力Ａが上昇し始める。そして、ＳＯｘ捕集能力Ａが閾値ＡＨにまで上昇した時刻Ｔ３において、ＳＯｘ捕集能力回復処理が終了せしめられる。

ところで、上述したように、ＳＯｘ捕集能力回復処理中に単位時間当たりにＮＯｘ触媒３７に流入するＮＯｘ量は、ＳＯｘ捕集能力回復処理が行われていないときに単位時間当たりにＮＯｘ触媒３７に流入するＮＯｘ量よりも多い。このため、ＳＯｘ捕集能力回復処理の実行前に、ＮＯｘ触媒３７のＮＯｘ捕集能力を回復させる制御を開始していたとしても、流入してくるＮＯｘ全てをＮＯｘ触媒３７が捕集あるいは還元浄化できるとは限らない。

そこで、上述した実施形態において、ＳＯｘ捕集能力回復処理を行うに当たり、ＳＯｘ捕集材２５の温度を段階的に上昇させるようにしてもよい。一般的に、ＳＯｘ捕集材２５の温度が高いほど、ＮＯｘはＳＯｘ捕集材２５から放出されやすくなる。したがって、ＳＯｘ捕集材２５の温度を段階的に上昇させるようにすれば、ＳＯｘ捕集材２５から放出されやすいＮＯｘから順次、放出されることになるので、ＳＯｘ捕集能力回復処理中に単位時間当たりにＮＯｘ触媒３７に流入するＮＯｘ量を或る一定量以下に抑えておくことができる。これにより、ＳＯｘ捕集能力回復処理中にＮＯｘ触媒３７に流入するＮＯｘを該ＮＯｘ触媒３７によって確実に捕集あるいは還元浄化することができる。

この実施形態に従ったＳＯｘ捕集能力回復処理の一例を、図４のタイムチャートを参照して説明する。なお、図４は図２と同様の図である。
図４に示したタイムチャートでも、時刻Ｔ０において、ＳＯｘ捕集能力Ａが閾値ＡＬを下回るので、ＮＯｘ捕集能力回復処理が開始される。そして、このＮＯｘ捕集能力回復処理は、ＮＯｘ触媒３７に保持されているＮＯｘの量ＮＢが零になるまで行われる。

ＮＯｘ触媒３７に保持されているＮＯｘの量ＮＢが零に達した時刻Ｔ１において、ＳＯｘ捕集能力回復処理が開始される。ここで、この実施形態では、ＳＯｘ捕集材２５の温度が段階的に上昇せしめられる。そして、ＳＯｘ捕集材２５の温度ＴがＳＯｘ拡散温度ＴＨに達した時刻Ｔ２から、ＳＯｘ捕集能力Ａが上昇し始める。そして、ＳＯｘ捕集能力Ａが閾値ＡＨにまで上昇した時刻Ｔ３において、ＳＯｘ捕集能力回復処理が終了せしめられる。

なお、上述した実施形態において、ＳＯｘ捕集能力回復処理を行うに当たり、ＳＯｘ捕集材２５の温度を段階的に上昇させると共に、ＳＯｘ捕集能力回復処理中（特に、ＳＯｘ捕集材２５の温度が上昇過程にあるとき、或いは、熱分解によってＳＯｘ捕集材２５からＮＯｘが放出されなくなるまでの間）、還元剤供給装置３９から還元剤を噴射し、ＮＯｘ触媒３７に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比に維持し、或いは、ＮＯｘ触媒３７に流入する排気ガスの空燃比を間欠的に理論空燃比よりもリッチとしてもよい。

本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関の全体図である。本発明の１つの実施形態に従ったＳＯｘ捕集能力回復処理の一例を示したタイムチャートである。本発明の別の実施形態に従ったＳＯｘ捕集能力回復処理の一例を示したタイムチャートである。本発明のさらに別の実施形態に従ったＳＯｘ捕集能力回復処理の一例を示したタイムチャートである。

符号の説明

１機関本体
６燃料噴射弁
２４，２８，５３排気管
２５ＳＯｘ捕集材
３７ＮＯｘ触媒
３９還元剤供給装置
ＴＳＯｘ捕集材の温度
ＡＳＯｘ捕集材のＳＯｘ捕集能力
ＮＡＳＯｘ捕集材から放出されるＮＯｘの量
ＮＢＮＯｘ触媒に捕集されて保持されているＮＯｘの量
Ｑ還元剤供給装置から噴射される還元剤の量

Claims

排気ガス中のＳＯｘを捕集するためのＳＯｘ捕集材であって、該ＳＯｘ捕集材の内部雰囲気がリーン雰囲気であり且つ該ＳＯｘ捕集材の温度が比較的低いときにＳＯｘを捕集し、該ＳＯｘ捕集材の内部雰囲気がリーン雰囲気に維持されつつ該ＳＯｘ捕集材の温度が比較的高くなるとＳＯｘ捕集能力が回復するＳＯｘ捕集材を機関排気通路内に備えた内燃機関の排気浄化装置において、内部雰囲気がリーン雰囲気であるときにＮＯｘを捕集して保持し、内部雰囲気がリッチ雰囲気となると保持しているＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ触媒を上記ＳＯｘ捕集材下流の機関排気通路内に備え、上記ＳＯｘ捕集材のＳＯｘ捕集能力を回復させるようとしたとき、該ＳＯｘ捕集材のＳＯｘ捕集能力を回復させる制御を開始する前に上記ＮＯｘ触媒のＮＯｘ捕集能力を回復させる制御を開始することを特徴とする排気浄化装置。
上記ＳＯｘ捕集材下流であって上記ＮＯｘ触媒上流の機関排気通路内に還元剤を供給する還元剤供給手段を備え、上記ＳＯｘ捕集材のＳＯｘ捕集能力を回復させているときに上記還元剤供給手段から機関排気通路内に還元剤を供給することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
上記ＳＯｘ捕集材のＳＯｘ捕集能力を回復させるために該ＳＯｘ捕集材の温度を上昇させるときには、該ＳＯｘ捕集材の温度を段階的に上昇させることを特徴とする請求項１または２に記載の排気浄化装置。