JP2004092524A

JP2004092524A - 内燃機関の排気浄化装置

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Publication number: JP2004092524A
Application number: JP2002255403A
Authority: JP
Inventors: Toshisuke Toshioka; 利岡　俊祐; Shinya Hirota; 広田　信也; Yoshimitsu Henda; 辺田　良光; Kazuhiro Ito; 伊藤　和浩; Takamitsu Asanuma; 浅沼　孝充; Koichi Kimura; 木村　光壱; Yasuaki Nakano; 仲野　泰彰; Koichiro Nakatani; 中谷　好一郎; Akira Kenjo; 見上　晃; Takanobu Ueda; 植田　貴宣
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: US20040040291A1; US6901750B2; JP3945350B2

Abstract

【課題】硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量が多くなっても硫黄成分保持剤から流出する排気ガス中に含まれる硫黄成分の量が少ない排気浄化装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気通路上に、流入する排気ガスに含まれる硫黄成分を保持する硫黄成分保持剤６１と、流入する排気ガス中のＮＯ_ｘを保持するＮＯ_ｘ保持剤６２とを配置する。ＮＯ_ｘ保持剤に保持されているＮＯ_ｘを離脱させるべきときにはＮＯ_ｘ保持剤に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチとなるように硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比を調整するＮＯ_ｘ離脱処理を実行する。ただし、硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量が所定量以上であるときには硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチになることを禁止する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流入する排気ガス中のＮＯ_ｘを吸収することができるＮＯ_ｘ触媒（ＮＯ_ｘ保持剤）を具備し、流入する排気ガスに含まれるＳＯ_ｘを吸収することができるＳＯ_ｘ触媒（硫黄成分保持剤）をＮＯ_ｘ触媒の上流に配置した排気浄化装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような排気浄化装置では、ＮＯ_ｘ触媒の排気上流にＳＯ_ｘ触媒を設けることによって、ＮＯ_ｘ触媒にＳＯ_ｘが流入してＮＯ_ｘ触媒が硫黄被毒してしまうのを防止している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２４７６５０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような排気浄化装置で用いられるＳＯ_ｘ触媒では、流入する排気ガスに含まれるＳＯ_ｘを無限に保持することができるわけではなく、そのＳＯ_ｘ保持量に限界がある。よって、通常、ＳＯ_ｘ保持量が増大すると流入する排気ガス中に含まれるＳＯ_ｘを保持しにくくなってしまい、ＳＯ_ｘ保持剤から流出する排気ガス中に含まれるＳＯ_ｘの量が多くなってしまう傾向がある。このようにＳＯ_ｘ保持剤から流出する排気ガス中に含まれるＳＯ_ｘの量が多くなると、特許文献１に記載の排気浄化装置ではＮＯ_ｘ保持剤が硫黄被毒してしまう。このため、ＳＯ_ｘ保持剤のＳＯ_ｘ保持量が多くなってもＳＯ_ｘ保持剤から流出する排気ガス中に含まれるＳＯ_ｘの量が少ないことが必要である。
【０００５】
したがって本発明の目的は、硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量が多くなっても硫黄成分保持剤から流出する排気ガス中に含まれる硫黄成分の量が少ない排気浄化装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の発明では、流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときに排気ガス中のＮＯ_ｘを保持すると共に、流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチであるときに保持しているＮＯ_ｘを離脱させるＮＯ_ｘ保持剤を内燃機関の排気通路上に設けると共に、流入する排気ガスに含まれる硫黄成分を保持する硫黄成分保持剤を上記ＮＯ_ｘ保持剤の排気上流に配置し、上記ＮＯ_ｘ保持剤に保持されているＮＯ_ｘを離脱させるべきときにはＮＯ_ｘ保持剤に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチとなるように上記硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比を調整するＮＯ_ｘ離脱処理を実行するようにした排気浄化装置において、上記硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量が所定量以上であるときには上記硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチになることを禁止するようにした。
【０００７】
一般に、硫黄成分保持剤は硫黄成分保持量が増加すると、硫黄成分保持剤は流入する排気ガス中の硫黄成分を保持することができなくなったり、保持している硫黄成分を離脱させてしまったりするため、硫黄成分保持剤から流出する排気ガス中に含まれる硫黄成分の量が多くなる。このことは、特に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチのときに顕著であり、このようなときは排気ガスの空燃比がリーンであるときに比べて流出する排気ガスに含まれる硫黄成分の量は多い。第１の発明によれば、硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量が所定量以上である場合には、硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにすることが禁止される。特に、硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量が所定量以上である場合には、ＮＯ_ｘ保持剤に保持されているＮＯ_ｘを離脱させるべきときであっても硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにしてしまうＮＯ_ｘ離脱処理は実行されない。このように、第１の発明では、硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量が所定値を越えていることを契機として、硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにすると硫黄成分保持剤から流出する排気ガスに含まれる硫黄成分の量が多くなってしまうような場合には、硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにするのが禁止される。
【０００８】
第２の発明では、第１の発明において、上記硫黄成分保持剤は流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチであって該硫黄成分保持剤の温度が硫黄成分離脱温度以上である場合には保持している硫黄成分を離脱させ、さらに、上記ＮＯ_ｘ保持剤をバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路に流入する排気ガスの流量を制御する流量調整弁とを具備し、上記硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量が所定量以上であって且つ上記硫黄成分保持剤から硫黄成分を離脱させることが可能であるときには該硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにして上記硫黄成分保持剤の温度を硫黄成分離脱温度以上にすると共に上記バイパス通路に排気ガスの少なくとも大部分が流入するようにした。
【０００９】
第２の発明によれば、硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量が所定量以上であって硫黄成分保持剤から硫黄成分を離脱させることが可能であるときには、硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチになることは禁止されず、硫黄成分保持剤から硫黄成分が離脱せしめられる。逆に、第２の発明における所定量と第一の発明における所定量とが同一である場合には、硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量が所定量以上であって且つ硫黄成分保持剤から硫黄成分を離脱させることが可能でないときに、硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチにされることが禁止される。なお、第２の発明における所定量と第一の発明における所定量とは異なる量であってもよい。
【００１０】
第３の発明では、第１の発明において、上記硫黄成分保持剤は流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチであって該硫黄成分保持剤の温度が硫黄成分離脱温度以上である場合には保持している硫黄成分を離脱させ、さらに、上記排気通路から分岐して該分岐部に再び戻る環状通路と、該環状通路に流入する排気ガスの流量および該環状通路への排気ガスの流入方向を制御する流量調整弁とを具備し、上記環状通路内にＮＯ_ｘ保持剤が配置されており、上記分岐部に流量調整弁が配置され、上記硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量が所定量以上であって且つ上記硫黄成分保持剤から硫黄成分を離脱させることが可能であるときには上記硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにして硫黄成分保持剤の温度を硫黄成分離脱温度以上にすると共に、上記流量調整弁によって排気ガスの少なくとも大部分が環状通路に流入することなく上記分岐部下流へと排気通路内を流れるようにした。
【００１１】
第４の発明では、第１〜第３のいずれか一つの発明において、上記硫黄成分保持剤の温度に基づいて上記所定量を算出するようにした。
【００１２】
第４の発明によれば、上記所定量は常に一定ではなく、硫黄成分保持剤の温度の関数である。換言すると、硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量と硫黄成分保持剤の温度とによって硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比がリッチになることを禁止するか否かが判別される。
【００１３】
第５の発明では、第１〜第３のいずれか一つの発明において、上記硫黄成分保持剤の温度と、上記硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比とに基づいて上記所定量を算出するようにした。
【００１４】
第５の発明によれば、上記所定量は常に一定ではなく、硫黄成分保持剤の温度と硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比、特にその排気ガスのリッチ度合いとの関数である。換言すると、硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量と硫黄成分保持剤の温度と硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比とによって硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比がリッチになることを禁止するか否かが判別される。
【００１５】
第６の発明では、第１〜第５のいずれか一つの発明において、上記硫黄成分保持剤の排気上流に、該硫黄成分保持剤に流入する排気ガス中に燃料を添加する燃料添加装置が配置され、上記ＮＯ_ｘ離脱処理を実行する場合には上記硫黄成分保持剤に流入する排気ガス中に燃料添加装置から燃料が添加される。
なお、燃料添加装置から還元剤を添加するようにしてもよい。
【００１６】
第７の発明では、第１〜第６のいずれか一つの発明において、上記ＮＯ_ｘ保持剤は、流入する排気ガス中に含まれる微粒子を捕集することができるパティキュレートフィルタに担持される。
【００１７】
第８の発明では、排気ガスに含まれる硫黄成分を保持するための硫黄成分保持剤であって、硫黄成分保持量が多くなると硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチであるときに流出硫黄成分量が増大する硫黄成分保持剤を具備する排気浄化装置において、流出硫黄成分量を所定量よりも少なく維持すべきときには、硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチとなることを禁止するようにした。
【００１８】
第８の発明によれば、硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにすると硫黄成分保持剤からの流出硫黄成分量が所定量以上に増大するような場合には硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにするのが禁止される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の排気浄化装置について説明する。図１は本発明の排気浄化装置を備えた筒内噴射型の圧縮自着火式のディーゼル内燃機関を示している。なお、本発明において用いられる排気浄化装置は火花点火式内燃機関にも搭載可能である。
【００２０】
図１および図２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、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。
【００２１】
吸気ダクト１３内にはスロットル弁駆動用ステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置され、さらに吸気ダクト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に示した内燃機関では冷却装置１８内に機関冷却水が導かれ、この機関冷却水により吸入空気が冷却される。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の出口は排気管２２を介して以下に詳述する排気浄化装置２３に連結される。
【００２２】
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３０が配置される。またＥＧＲ通路２４周りにはＥＧＲ通路２５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に示した内燃機関では冷却装置２６内に機関冷却水が導かれ、この機関冷却水によりＥＧＲガスが冷却される。
【００２３】
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が取り付けられ、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。
【００２４】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）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。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。
【００２５】
アクセルペダル５１にはアクセルペダル５１の踏込量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ５２が接続され、負荷センサ５２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。さらに入力ポート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５３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、スロットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２５、および燃料ポンプ２８に接続される。
【００２６】
次に、図２を参照して本発明の排気浄化装置２３の構成について説明する。本発明の排気浄化装置２３は流入する排気ガスに含まれる硫黄成分（ＳＯ_ｘ等）を保持することができる硫黄成分保持剤６１と、流入する排気ガスに含まれる成分のうち硫黄成分以外の成分、特に流入する排気ガス中のＮＯ_ｘを浄化することができるＮＯ_ｘ保持剤６２とを具備する。
【００２７】
硫黄成分保持剤６１は排気タービン２１の出口に連結された排気管（排気通路）６３上に配置されたケーシング６４内に内蔵される。硫黄成分保持剤６１には硫黄成分保持剤６１の温度を検出するための温度センサ６５が設けられ、この温度センサ６５は対応するＡ／Ｄ変換器４７を介してＥＣＵ４０の入力ポート４５に接続される。排気管６３の排気後流には排気管６６が設けられる。排気管６６は上流側排気管６６ａと、分岐部６６ｂと、保持剤側分岐管６６ｃと、バイパス側分岐管（バイパス通路）６６ｄと、下流側排気管６６ｅとを具備し、ＮＯ_ｘ保持剤６２が保持剤側分岐管６６ｃ上に配置されたケーシング６７内に内蔵される。
【００２８】
排気管６６についてより詳細に説明すると、排気管６６の上流に配置される排気管６３に上流側排気管６６ａが連結される。上流側排気管６６ａは分岐部６６ｂにおいて保持剤側分岐管６６ｃとＮＯ_ｘ保持剤６２をバイパスするためのバイパス側分岐管６６ｄとに分岐する。これら分岐管６６ｃ、６６ｄはＮＯ_ｘ保持剤６２の排気下流において合流するし、下流側排気管６６ｅへと続く。そして、分岐部６６ｂには流量調整弁６８が設けられる。流量調整弁６８は対応する駆動回路４８を介してＥＣＵ４０の出力ポート４６に接続された流量調整弁用ステップモータ６９により制御される。
【００２９】
流量調整弁６８はバイパス側分岐管６６ｄに流入する排気ガスの流量を調整することができる。特に、流量調整弁６８はその作動位置に応じて保持剤側分岐管６６ｃに流入する排気ガスの流量とバイパス側分岐管６６ｄに流入する排気ガスの流量との割合を調整することができる。例えば、流量調整弁６８はバイパス側分岐管６６ｄを閉鎖する位置（図２に実線で示した位置）と保持剤側分岐管６６ｃを閉鎖する位置（図２に破線で示した位置）との間で揺動し、保持剤側分岐管６６ｃを閉鎖する位置からの角度θに応じて各分岐管６６ｃ、６６ｄに流入する排気ガスの流量が定まる。
【００３０】
ところで、ＮＯ_ｘ保持剤６２上流側の排気通路、燃焼室５および吸気通路に供給された空気と燃料との比率を排気ガスの空燃比と称すると、排気浄化装置２３のＮＯ_ｘ保持剤６２は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに排気ガス中のＮＯ_ｘを保持し、流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにすると保持しているＮＯ_ｘを離脱させる。さらに、流入する排気ガスの空燃比がリッチであるとＮＯ_ｘ保持剤６２から離脱されたＮＯ_ｘが還元・浄化される。
【００３１】
このようなＮＯ_ｘ保持剤６２では、保持しているＮＯ_ｘの量が多くなるとそれ以上ＮＯ_ｘを保持することができなくなる。すなわち、ＮＯ_ｘ保持剤６２に流入する排気ガスの空燃比をリーンにし続けると、ＮＯ_ｘ保持剤６２のＮＯ_ｘ保持能力が低下して、ＮＯ_ｘ保持剤６２にＮＯ_ｘが保持されなくなり、ＮＯ_ｘ保持剤６２を通った排気ガス中にＮＯ_ｘが含まれたままになってしまう。そこで、本発明では、ＮＯ_ｘ保持剤６２に保持されたＮＯ_ｘの量が予め設定したＮＯ_ｘ飽和量を越えた場合には、空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチである排気ガスをＮＯ_ｘ保持剤６２に流入させるＮＯ_ｘ離脱処理（リッチスパイク）を行うことにより、ＮＯ_ｘ保持剤６２に保持されたＮＯ_ｘを離脱させ、還元させる。
【００３２】
より詳細には、ＮＯ_ｘ保持剤６２の排気上流に取付けられたＮＯ_ｘセンサ７０により、ＮＯ_ｘ保持剤６２に流入する排気ガス中のＮＯ_ｘを検出することによって、ＮＯ_ｘ保持剤６２に保持されているＮＯ_ｘ量を推定する。そして、推定されたＮＯ_ｘ量が上記ＮＯ_ｘ飽和量以上となったときに、すなわちＮＯ_ｘ保持剤６２のＮＯ_ｘ保持能力が低下したときに、ＮＯ_ｘ離脱処理を行う。ＮＯ_ｘ離脱処理では、ＮＯ_ｘ保持剤に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチとなるように内燃機関から排出される排気ガスの空燃比を調整する。この場合、ＮＯ_ｘ保持剤６２の排気上流に配置された硫黄成分保持剤６１によって排気ガス中の燃料が消費されることも考えられるため、硫黄成分保持剤６１を通過しても排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチのままに維持されるように内燃機関から排出される排気ガスの空燃比が調整される。このようなＮＯ_ｘ離脱処理により、ＮＯ_ｘ保持剤６２に保持されているＮＯ_ｘはほとんど離脱して還元され、ＮＯ_ｘ保持剤６２のＮＯ_ｘ保持能力が回復せしめられる。
【００３３】
一方、ＮＯ_ｘ保持剤６２は、流入する排気ガス中のＮＯ_ｘだけでなく、硫黄成分も保持してしまう。ＮＯ_ｘ保持剤６２に硫黄成分が保持されると、ＮＯ_ｘ保持剤６２のＮＯ_ｘ保持能力が低下する。以下、このようにＮＯ_ｘ保持剤６２に硫黄成分が保持されて、ＮＯ_ｘ保持剤６２のＮＯ_ｘ保持能力が低下することをＮＯ_ｘ保持剤６２の硫黄被毒と称する。より詳細には、ＮＯ_ｘ保持剤６２に保持された硫黄成分の量が増大すると、ＮＯ_ｘ保持剤６２が保持可能なＮＯ_ｘ量が減少する。
【００３４】
このように、ＮＯ_ｘ保持剤６２の硫黄被毒が進行してＮＯ_ｘ保持剤６２のＮＯ_ｘ保持能力が低下しないようにするためには、ＮＯ_ｘ保持剤６２には硫黄成分が流入しないよういにすることが好ましい。そこで、図１および図２に示したような構成の排気浄化装置２３では、ＮＯ_ｘ保持剤６２の排気上流に、流入する排気ガスに含まれる硫黄成分を保持することができる硫黄成分保持剤６１が配置されている。したがって、硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスに含まれる硫黄成分がほとんど全て硫黄成分保持剤６１に保持されれば、ＮＯ_ｘ保持剤６２に流入する排気ガスにはほとんど硫黄成分が含まれておらず、よってＮＯ_ｘ保持剤６２が硫黄被毒してしまうことが防止される。
【００３５】
ところが、このような硫黄成分保持剤６１は常に流入する排気ガスに含まれる硫黄成分をほとんど保持することができるわけではなく、また、硫黄成分保持剤６１に一度保持された硫黄成分が離脱してしまうこともあるため、硫黄成分保持剤６１から流出する排気ガスに含まれる硫黄成分の量（以下、流出硫黄成分量）は変化する。特に、この流出硫黄成分量は、硫黄成分保持剤６１に関する様々なパラメータに応じて変化する。このような硫黄成分保持剤６１に関するパラメータの一つとして、硫黄成分保持剤６１が保持している硫黄成分の量（硫黄成分保持量）が挙げられる。例えば、硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量が増加すると、流出硫黄成分量が増大する傾向がある。特に、硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチである場合には上述したような傾向が顕著であり、例えば硫黄成分保持量が多くて同一である場合、硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチであるときの流出硫黄成分量は、硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときの流出硫黄成分量よりも多い。
【００３６】
このように、例えば硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量が多くなっているときに硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにした場合には、流出硫黄成分量は多い。特に、ＮＯ_ｘ保持剤６２に対するＮＯ_ｘ離脱処理を実行した場合には硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比はほぼ理論空燃比またはリッチになり、このときに硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量が多くなっていると硫黄成分が硫黄成分保持剤６１に保持されなかったり、硫黄成分保持剤６１に保持されている硫黄成分が離脱してしまったりして、硫黄成分がＮＯ_ｘ保持剤６２に流入してしまう。このように硫黄成分がＮＯ_ｘ保持剤６２に流入するとＮＯ_ｘ保持剤６２の硫黄被毒が進行し、ＮＯ_ｘ保持剤６２のＮＯ_ｘ保持能力が低下してしまう。
【００３７】
これに対して、本発明の第一実施形態の排気浄化装置２３では、硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量が所定保持量以上であるときには硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチになることが禁止される。より詳細には、硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量が所定保持量以上であるときには、硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比はリーンにされる。特に、ＮＯ_ｘ保持剤６２のＮＯ_ｘ離脱処理を実行すると硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチとなるため、硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量が所定保持量以上であるときには、ＮＯ_ｘ保持剤６２に保持されているＮＯ_ｘの量がＮＯ_ｘ飽和量を越えてもＮＯ_ｘ保持剤６２に対するＮＯ_ｘ離脱処理は実行されない。
【００３８】
したがって、本発明の第一実施形態によれば、硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量が所定保持量以上である場合、すなわち硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチであると硫黄成分保持剤６１に保持されている硫黄成分が離脱して流出硫黄成分量が多くなってしまう場合には、硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比はほぼ理論空燃比またはリッチにされない。よって、硫黄成分保持剤６１に保持されている硫黄成分が離脱して硫黄成分保持剤６１の流出硫黄成分量が多くなってしまうことが防止される。
【００３９】
ところで、第一実施形態の排気浄化装置２３で用いられる硫黄成分保持剤６１は無限に硫黄成分を保持することができるわけではなく、硫黄成分保持剤６１が保持可能な硫黄成分保持量は決まっている。したがって、硫黄成分保持剤６１に保持されている硫黄成分を離脱させなければ、いずれ硫黄成分保持剤６１は硫黄成分を更に保持することができなくなってしまう。すなわち、硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量が所定保持量程度のときには硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比がリーンであれば流出硫黄成分量が多くなってしまうことはないが、硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量が所定保持量よりも多い或る保持量となると硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比がリーンであっても流出硫黄成分量が少なくなってしまう。したがって、硫黄成分保持剤に保持された硫黄成分をいずれは離脱させなければならない。
【００４０】
一方、本発明の第一実施形態の硫黄成分保持剤６１では、硫黄成分離脱条件が成立している場合には硫黄成分保持剤６１に保持されている硫黄成分が離脱せしめられる。ここで、硫黄成分保持剤６１の硫黄成分離脱条件とは、流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチであって硫黄成分保持剤の温度が硫黄成分離脱温度以上であるという条件である。
【００４１】
そこで、本発明の第二実施形態の排気浄化装置２３では、硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量が上記所定保持量以上であって且つ硫黄成分保持剤から硫黄成分を離脱させることが可能である場合、硫黄成分離脱条件を成立させて、硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させる（保持剤再生処理）。特に、第二実施形態の硫黄成分保持剤６１では、硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量が所定保持量以上であって、且つ硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させることが可能である場合には硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにして硫黄成分保持剤６１の温度を硫黄成分離脱温度以上にして、硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させる。特に、第一実施形態におけるリッチ禁止の判定基準となる所定保持量と本実施形態における保持剤再生処理の判定基準となる所定保持量が同一であると、硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量が所定保持量以上であって、且つ硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させることが可能でない場合には、硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチになることを禁止する。なお、硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させることが可能である場合とは、容易に硫黄成分離脱条件を成立させることができる場合、例えば、硫黄成分保持剤６１の温度が必要以上に高温になってしまうことなく硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにして且つ硫黄成分保持剤６１の温度を硫黄成分離脱温度にすることができるような場合を言う。
【００４２】
このように保持剤再生処理を実行することによって、硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量をほぼ零にすることができ、硫黄成分保持剤６１が保持可能な硫黄成分の量が回復する。
【００４３】
ただし、硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させるとき、硫黄成分保持剤６１から排気下流に流出する排気ガスに含まれる硫黄成分の濃度は内燃機関から排出された排気ガスに含まれる硫黄成分の濃度よりも高い。したがって、第二実施形態の排気浄化装置２３においては、硫黄成分保持剤６１の保持剤再生処理では、硫黄成分離脱条件を成立させると共に、流量調整弁６８の作動位置をバイパス位置へと変更する。これにより、硫黄成分離脱条件が成立している場合にはＮＯ_ｘ保持剤６２に排気ガスがほとんど流入せず、よって硫黄成分の濃度が高い排気ガスがＮＯ_ｘ保持剤６２に流入してしまうことが防止される。
【００４４】
このように、硫黄成分保持剤６１は基本的に流入する排気ガスに含まれる硫黄成分を保持し、また、硫黄成分保持剤から硫黄成分を離脱させることが可能である場合には保持している硫黄成分を硫黄成分保持剤６１から離脱させ、そのときには排気ガスがＮＯ_ｘ保持剤６２を通らないようにすることで、ＮＯ_ｘ保持剤６２に硫黄成分を含む排気ガスが流入しないようにすることができる。すなわち、硫黄成分保持剤６１によれば、ＮＯ_ｘ保持剤６２の排気上流において内燃機関から排出された排気ガスに含まれる硫黄成分を除去することができる。
【００４５】
なお、上記説明において流出硫黄成分量とは、硫黄成分保持剤６１から流出する排気ガスに含まれる硫黄成分の量であり、すなわち硫黄成分保持剤６１に流入した後、硫黄成分保持剤６１に保持されずに硫黄成分保持剤６１を通過した硫黄成分の量と、一旦硫黄成分保持剤６１に保持されたが硫黄成分保持剤６１から離脱せしめられた硫黄成分の量とを合わせた硫黄成分の量である。
【００４６】
ここで、硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させることが可能であるか否かの判断基準について説明する。このような判断基準としては例えば以下のような三つの基準が考えられる。第一の判断基準は内燃機関の運転状態に関する。上述したように硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させるためには硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比をリッチにしなければならないが、本実施形態のように圧縮自着火式のディーゼル内燃機関である場合、内燃機関に対する負荷が比較的低くないと内燃機関から排出される排気ガスの空燃比をリッチにすることが困難である。このため、第一の判断基準では、内燃機関に対する負荷が予め定められた値よりも高いときには硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させることが可能でないと判断し、内燃機関に対する負荷が予め定められた値よりも低いときには硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させることが可能であると判断する。
【００４７】
第二の判断基準は硫黄成分の大気中への放出に関する。一般に、保持剤再生処理を実行している場合、硫黄成分保持剤６１から流出した排気ガス中には大量の硫黄成分が含まれている。したがって、例えば本発明の排気浄化装置２３を搭載した車両が停止しているときに保持剤再生処理を実行すると、大気中の局所的な領域に大量の硫黄成分が排出されてしまうことになる。このような硫黄成分、特にＳＯ_ｘおよびＨ_２Ｓは大気中の局所的な領域に大量に存在するのは好ましくない。このため、第二の判断基準では、保持剤再生処理を実行すると大気中の局所的な領域に予め定められた量以上の硫黄成分が排出されてしまう場合には硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させることが可能ではないと判断し、保持剤再生処理を実行しても大気中の局所的な領域に予め定められた量以上の硫黄成分が排出されてしまうことがない場合には硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させることが可能であると判断する。
【００４８】
第三の判断基準は、後述するように保持剤再生処理を燃料添加装置７２（図６参照）によって行う場合に関する。一般に、内燃機関が高負荷・高回転で運転されていると内燃機関から排出される排気ガスの流量は多く、またその温度も高い。一方、内燃機関が低負荷・低回転で運転されていると内燃機関から排出される排気ガスの流量は少なく、またその温度も低い。後述するように硫黄成分保持剤６１の排気上流に配置された燃料添加装置７２から排気ガス中に燃料を添加することによって保持剤再生処理を実行する場合、内燃機関が高負荷・高回転で運転されていると、排気ガスの流量が多いことにより排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにするために多量の燃料が添加される。そして、内燃機関から排出される排気ガスの温度が高いことによって硫黄成分保持剤６１の温度が高くなることに加えて、添加された燃料が硫黄成分保持剤６１で反応して硫黄成分保持剤６１の温度をさらに上昇させるため、硫黄成分保持剤６１の温度が硫黄成分離脱温度を大きく超えて高温になり、これにより硫黄成分保持剤６１の機能が低下したり、硫黄成分保持剤６１の担体が溶損したりしてしまう。
【００４９】
一方、燃料添加装置７２によって保持剤再生処理を実行する場合、内燃機関が低負荷・低回転で運転されていると、硫黄成分保持剤６１を通過する排気ガスの流量が少ないため、添加された燃料が硫黄成分保持剤６１でそれほど反応せず、よって硫黄成分保持剤６１の温度が硫黄成分離脱温度を超えない。したがって、第三の判断基準では、保持剤再生処理を燃料添加装置７２によって行うときには、内燃機関が予め定められた第一負荷・回転数よりも高い負荷・回転数で運転されている場合、および内燃機関が第一負荷・回転数よりも低い予め定められた第二負荷・回転数よりも低い負荷・回転数で運転されている場合には硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させることが可能ではないと判断し、それ以外の場合には硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させることが可能であると判断する。
【００５０】
なお、硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させることが可能であるか否かを判断する場合には、上記三つの判断基準のうち一つの判断基準のみから判断してもよいし、二つまたは三つの判断基準を組み合わせて判断してもよい。
【００５１】
次に、本発明の第二実施形態の排気浄化装置２３におけるＮＯ_ｘ離脱処理禁止制御について説明する。ＮＯ_ｘ離脱処理禁止制御では、まず硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量Ｑｓが後述する方法で算出され、また、硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させることが可能であるか否かが上述した方法で判定される。算出された硫黄成分保持量Ｑｓが上記所定保持量Ｑｓｄ以上であって硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させることが可能でない場合には、ＮＯ_ｘ保持剤６２に対するＮＯ_ｘ離脱処理を禁止する。そして、このＮＯ_ｘ保持剤６２に対するＮＯ_ｘ離脱処理の禁止は、硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させることが可能になるまで続けられる。これにより、硫黄成分保持量Ｑｓが所定保持量Ｑｓｄ以上であっても硫黄成分保持剤６１に保持されている硫黄成分が離脱して流出硫黄成分量が多くなってしまうことが防止される。
【００５２】
一方、算出された硫黄成分保持量Ｑｓが上記所定保持量Ｑｓｄ以上であって硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させることが可能である場合には、硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させる保持剤再生処理を実行する。例えば内燃機関の燃焼室５に機関駆動用の燃料を噴射した後に少量の燃料を噴射することによって、硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにすると共に、硫黄成分保持剤６１の温度を硫黄成分離脱温度以上にまで上昇させる昇温処理を実行する。これにより、硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量Ｑｓがほぼ零になって硫黄成分保持剤６１が保持可能な硫黄成分の量が増加せしめられる。
【００５３】
なお、硫黄成分保持剤６１に保持されている硫黄成分の量である硫黄成分保持量Ｑｓを算出するためには、硫黄成分保持剤６１の排気上流の排気通路と燃焼室と吸気通路とに供給された総燃料量を検出する。燃料中に含まれる硫黄成分の量は燃料の供給箇所によらず一定であるため、供給される燃料の量と硫黄成分の量とは比例する。このため、検出された総燃料量から硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスに含まれる硫黄成分の量を推定することによって、硫黄成分保持剤６１に流入する硫黄成分の量を算出することができ、そこから硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量Ｑｓを推定する。なお、硫黄成分保持量６１は保持剤再生処理が実行された場合には零にリセットされる。
【００５４】
また、硫黄成分保持剤６８、８８の昇温制御では、例えば、内燃機関の燃焼室５に燃料を噴射するタイミングを遅らせたり、内燃機関の燃焼室５に機関駆動用の燃料を噴射した後に少量の燃料を噴射して燃焼させたり、ＮＯ_ｘ保持剤６２上流に電気ヒータやグロープラグを設け、これら電気ヒータまたはグロープラグを作動させたり、硫黄成分保持剤６１上流において排気ガスに燃料を添加するための装置を設け、この装置から排気ガスに燃料を添加したりすることで、排気ガスの温度を上昇させたり、または硫黄成分保持剤６１内で化学反応を起こさせて発熱させたりすることによって硫黄成分保持剤６１が昇温せしめられる。また、燃焼室５内に燃料を点火するための点火栓が設けられている場合には、この点火栓による燃料の点火タイミングを遅らせることによっても、硫黄成分保持剤６１が昇温せしめられる。
【００５５】
図３を参照して、本発明の第二実施形態のＮＯ_ｘ離脱処理禁止制御の制御ルーチンについて説明する。まずステップ１０１において硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量Ｑｓが所定保持量Ｑｓｄ以上であるか否かが判別される。硫黄成分保持量Ｑｓが所定保持量Ｑｓｄよりも少ないと判別された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ１０１において硫黄成分保持量Ｑｓが所定保持量Ｑｓｄ以上であると判別された場合には、ステップ１０２へと進む。ステップ１０２では、硫黄成分を離脱させることが可能であるか否かが判別される。硫黄成分を離脱させることが可能でないと判別された場合にはステップ１０３へと進む。ステップ１０３ではＮＯ_ｘ保持剤６１に対するＮＯ_ｘ離脱処理が禁止せしめられ、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ１０２において、硫黄成分を離脱させることが可能であると判別された場合にはステップ１０４へと進み、保持剤再生処理が実行せしめられる。次いで、ステップ１０５では、ＮＯ_ｘ離脱処理が禁止されている状態である場合にはＮＯ_ｘ離脱処理の禁止が解除される。次いでステップ１０６では、硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量Ｑｓが零にリセットされ、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００５６】
次に本発明の第三実施形態について説明する。上述したように硫黄成分保持剤６１からの流出硫黄成分量は、硫黄成分保持剤６１に関するパラメータに応じて変化する。上記第一実施形態では、このような硫黄成分保持剤６１に関するパラメータとして硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量を挙げたが、このようなパラメータは他にも存在する。例えば、硫黄成分保持剤６１の温度である。硫黄成分保持剤６１の温度が上昇すると流出硫黄成分量が増大する。したがって、硫黄成分保持剤６１の流出硫黄成分量は硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量と硫黄成分保持剤６１の温度との関数である。図４に、硫黄成分保持剤６１に保持されている硫黄成分が離脱して硫黄成分保持剤６１からの流出硫黄成分量が多くなってしまうような硫黄成分保持量と硫黄成分保持剤６１の温度との関係を示す。図４では、横軸が硫黄成分保持量、縦軸が硫黄成分保持剤の温度である。
【００５７】
図４に示した線ａは硫黄成分保持剤６１に保持されている硫黄成分が離脱して流出硫黄成分量が多くなってしまうような硫黄成分保持量と硫黄成分保持剤６１の温度との関係であり、線ａ上の点よりも硫黄成分保持量が多く且つ硫黄成分保持剤６１の温度が高い領域Ｉでは硫黄成分保持剤６１に保持されている硫黄成分が離脱して流出硫黄成分量が多くなってしまい、線ａ上の点よりも硫黄成分保持量が少なく且つ硫黄成分保持剤６１の温度が低い領域ＩＩでは硫黄成分保持剤６１に保持されている硫黄成分はほとんど離脱せず流出硫黄成分量が少ない。
【００５８】
ここで、本発明の第三実施形態では、第一実施形態において硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチになることを禁止する判断基準である所定保持量を一定の値に定めるのではなく、硫黄成分保持剤６１の温度から算出するようにした。換言すると、硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量と硫黄成分保持剤６１の温度とから硫黄成分保持剤６１に保持されている硫黄成分が離脱して流出硫黄成分量が多くなってしまうか否かを判断し、流出硫黄成分量が多くなってしまうと判断された場合には、硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比がリッチになることが禁止されるか、または流量調整弁６８の作動位置がバイパス位置にされてから硫黄成分保持剤６１から硫黄成分が離脱せしめられる。
【００５９】
より詳細には、図４に示したグラフと同様なグラフを実験的に、または計算によって予め算出し、マップとしてＥＣＵ４０のＲＯＭ４２に保存する。そして、硫黄成分保持量および硫黄成分保持剤６１の温度が図４の領域ＩＩにある間はＮＯ_ｘ離脱処理を通常通り実行する。その後、硫黄成分保持量および硫黄成分保持剤６１の温度が図４の領域Ｉに到達した場合には、硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させることが可能であるか否かを判断し、その判断に応じて保持剤再生処理を実行したり、ＮＯ_ｘ離脱処理を禁止したりする。
【００６０】
このように、第三実施形態では上記硫黄成分保持剤６１の所定保持量を硫黄成分保持剤６１の温度から算出することにより、第一実施形態よりも正確に硫黄成分保持剤６１に保持されている硫黄成分が離脱して流出硫黄成分量が多くなってしまうか否かを測定することができるため、硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチになることを禁止したり保持剤再生処理を実行したりするタイミングを効果的に設定することができ、よって流出硫黄成分量が多くなってしまうことを確実に防止することができる。
【００６１】
次に本発明の第四実施形態の排気浄化装置について説明する。上述したような硫黄成分保持剤６１に関するパラメータとしてさらに硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比が挙げられる。例えば、硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比（以下、流入排気ガスの空燃比と称す）が小さいと、すなわちリッチ度合いが高いと、硫黄成分保持剤６１からの流出硫黄成分量が多くなる。したがって、硫黄成分保持剤６１からの流出硫黄成分量は硫黄成分保持量と硫黄成分保持剤６１の温度と流入排気ガスの空燃比との関数である。図５に、硫黄成分保持剤６１に保持されていた硫黄成分が離脱して流出硫黄成分量が多くなってしまうような硫黄成分保持量と硫黄成分保持剤の温度と流入排気ガスの空燃比との関係を示す。図５（Ａ）では、ｘ軸が硫黄成分保持量、ｙ軸が硫黄成分保持剤の温度、ｚ軸が流入排気ガスの空燃比である。図５（Ｂ）および図５（Ｃ）はそれぞれ図５（Ａ）の断面Ｂおよび断面Ｃを示す。
【００６２】
図５に示した曲面ｂは、図４の線ａと同様に硫黄成分保持剤６１に保持されていた硫黄成分が離脱して流出硫黄成分量が多くなってしまうような硫黄成分保持量と硫黄成分保持剤６１の温度と流入排気ガスの空燃比との関係であり、曲面ｂ上の点よりも硫黄成分保持量が多く、硫黄成分保持剤６１の温度が高く、流入排気ガスの空燃比が小さい領域ＩＩＩでは流出硫黄成分量が多く、曲面ｂ上の点よりも硫黄成分保持量６１が少なく、硫黄成分保持剤６１の温度が高く、流入排気ガスの空燃比が大きい領域ＩＶでは流出硫黄成分量が少ない。
【００６３】
ここで、本発明の第四実施形態の排気浄化装置２３は、第三実施形態の排気浄化装置と同様であるが、上記硫黄成分保持剤６１の所定保持量を硫黄成分保持剤６１の温度および流入排気ガスの空燃比とから算出するようになっている。換言すると、硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量と硫黄成分保持剤の温度と流入排気ガスの空燃比とから硫黄成分保持剤６１に保持されている硫黄成分が離脱して流出硫黄成分量が多くなってしまうか否かを判断し、流出硫黄成分量が多くなってしまうと判断された場合には、硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比がリッチになることが禁止されるか、または硫黄成分保持剤６１から硫黄成分が離脱せしめられる。特に、第四実施形態では、例えばＮＯ_ｘ保持剤６２に対するＮＯ_ｘ離脱処理を実行している間に、流入排気ガスの空燃比が小さくなって、硫黄成分保持剤６１に保持されている硫黄成分が離脱して流出硫黄成分量が多くなってしまう場合にはＮＯ_ｘ離脱処理を中止する。したがって、第四実施形態の排気浄化装置２３では、正確に硫黄成分保持剤６１に保持されている硫黄成分が離脱して流出硫黄成分量が多くなるまでＮＯ_ｘ離脱処理を実行することができるため、流出硫黄成分量を少なく維持しながら、ＮＯ_ｘ保持剤６２のＮＯ_ｘを効果的に離脱させることができる。
【００６４】
なお、上記実施形態では、硫黄成分保持量から、あるいは硫黄成分保持量と硫黄成分保持剤の温度とから、または硫黄成分保持量と硫黄成分保持剤の温度と流入排気ガスの空燃比とから硫黄成分保持剤に保持されている硫黄成分が離脱することによって流出硫黄成分量がおおくなってしまうか否かを判断するようになっているが、実際には上述したような組合せだけでなくてもよく、よって硫黄成分保持量と硫黄成分保持剤の温度と流入排気ガスの空燃比との三つの判断要素のうち少なくとも一つの判断要素から判断すればよい。
【００６５】
次に、図６を参照して本発明の第五実施形態の排気浄化装置７１について説明する。第五実施形態の排気浄化装置７１の構成は、基本的に第一実施形態の排気浄化装置２３の構成と同様であるが、図６に示したように第五実施形態の排気浄化装置７１には硫黄成分保持剤６１の排気上流に燃料添加装置７２が設けられている。この燃料添加装置７２は硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガス中に燃料を添加することができる。より詳細には、燃料添加装置７２は硫黄成分保持剤６１に近接して配置され、硫黄成分保持剤６１に向かって燃料が噴射されるように配置されている。燃料添加装置７２は対応する駆動回路４８を介してＥＣＵ４０の出力ポート４６に接続され、ＥＣＵ４０から送信される信号に基づいて排気ガス中に添加する燃料の量が調整される。
【００６６】
ところで、上記第一実施形態では、ＮＯ_ｘ保持剤６２に対するＮＯ_ｘ離脱処理を実行する場合には、ＮＯ_ｘ保持剤６２に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチとなるように内燃機関から排出される排気ガスの空燃比を調整している。また、硫黄成分保持剤６１の保持剤再生処理を実行する場合には硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチとなって且つ硫黄成分保持剤６１の温度が硫黄成分離脱温度よりも高くなるように内燃機関から排出される排気ガスの空燃比および温度を調整している。ところが、このようにＮＯ_ｘ離脱処理または保持剤再生処理を実行するために内燃機関から排出される排気ガスの空燃比および温度を調整すると、内燃機関の運転状態を最適な運転状態とは異なる運転状態にしなければならず、これにより内燃機関の安定性が低下してしまうことがある。
【００６７】
これに対して第五実施形態の排気浄化装置７１では、ＮＯ_ｘ保持剤６２のＮＯ_ｘ離脱処理を実行する場合には硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガス中に燃料添加装置７２から燃料が添加される。この場合、ＮＯ_ｘ離脱処理を実行する場合には、硫黄成分保持剤６１を通った後に硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチとなるような量の燃料が燃料添加装置７２から排気ガス中に添加される。同様に、硫黄成分保持剤６１の保持剤再生処理を実行する場合にも、硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチとなると共に硫黄成分保持剤６１に流入した燃料が硫黄成分保持剤６１で発熱反応を起こして硫黄成分保持剤６１の温度が硫黄成分離脱温度以上になるような量の燃料が燃料添加装置７２から硫黄成分保持剤に流入する排気ガス中に添加される。これにより、内燃機関の運転状態を最適な運転状態とは異なる運転状態にせずに、ＮＯ_ｘ保持剤６２に対するＮＯ_ｘ離脱処理および硫黄成分保持剤６１の保持剤再生処理を実行することができるようになる。
【００６８】
さらに、燃料添加装置７２を硫黄成分保持剤６１の直ぐ上流に配置すれば、ＮＯ_ｘ保持剤６２に対するＮＯ_ｘ離脱処理を実行すべきとき、および硫黄成分保持剤６１の保持剤再生処理を実行すべきときに、直ぐに排気ガス中に燃料を添加することができるため、内燃機関の運転状態を変更することでこれら処理を実行する場合に比べて迅速にこれら処理を実行することができるようになる。また、例えば第四実施形態の排気浄化装置と組み合わせた場合には、ＮＯ_ｘ保持剤６２に対するＮＯ_ｘ離脱処理を実行しているときにＮＯ_ｘ離脱処理を実行することが禁止された場合に、迅速に硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃費またはリッチからリーンへと切替えることができる。
【００６９】
次に、図７を参照して本発明の第六実施形態の排気浄化装置７５について説明する。第六実施形態の排気浄化装置７５の構成は、基本的に第五実施形態の排気浄化装置７１の構成と同様であるが、図７に示したように第六実施形態の排気浄化装置７５には硫黄成分保持剤６１の排気下流であってＮＯ_ｘ保持剤６２の排気上流に追加燃料添加装置７６が設けられている。この追加燃料添加装置７６はＮＯ_ｘ保持剤７２に流入する排気ガス中に燃料を添加することができる。より詳細には、追加燃料添加装置７６は流量調整弁６８よりも排気下流にＮＯ_ｘ保持剤６２に近接して配置され、ＮＯ_ｘ保持剤６２に向かって燃料が噴射されるように配置されている。追加燃料添加装置７６は対応する駆動回路４８を介してＥＣＵ４０の出力ポート４６に接続され、ＥＣＵ４０から送信される信号に基づいて排気ガス中に添加する燃料の量が調整される。
【００７０】
ところで、上記実施形態では上記硫黄成分保持剤６１の硫黄成分保持量が所定量以上であって硫黄成分保持剤６１から硫黄成分を離脱させることが可能でないときには硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチになることが禁止される。ところが、このような状態が長く続くと、ＮＯ_ｘ保持剤６２は流入する排気ガス中のＮＯ_ｘを保持することができなくなり、ＮＯ_ｘ保持剤６２を通過しても排気ガス中にはＮＯ_ｘが含まれたままになり、大気中にＮＯ_ｘを含んだ排気ガスが放出されてしまう。
【００７１】
これに対して本発明の第六実施形態の排気浄化装置７５では、ＮＯ_ｘ保持剤６２からＮＯ_ｘを離脱させるべきときであって硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチになることを禁止されている場合には、追加燃料添加装置７６からＮＯ_ｘ保持剤６２に流入する排気ガス中に燃料が添加され、ＮＯ_ｘ保持剤６２に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチにされる。これにより、ＮＯ_ｘ保持剤６２がさらにＮＯ_ｘを保持することができなくなる程ＮＯ_ｘ保持剤６２がＮＯ_ｘを保持してしまうことが防止され、よって大気中にＮＯ_ｘを含んだ排気ガスが放出されてしまうことが防止される。
【００７２】
ただし、追加燃料添加装置７６から燃料を添加する場合、燃料添加後にＮＯ_ｘ保持剤６２に流入する排気ガスは硫黄成分保持剤６１を通過していないため、追加燃料添加装置７６から添加された燃料中に含まれる硫黄成分は直接ＮＯ_ｘ保持剤６２に流入してしまう。したがって、ＮＯ_ｘ保持剤６２からＮＯ_ｘを離脱させるべきときであって硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチになることが禁止されていない場合には、ＮＯ_ｘ離脱処理を実行するのに追加燃料添加装置７６から燃料を添加せずに、ＮＯ_ｘ保持剤６２に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチとなるように硫黄成分保持剤６１に流入する排気ガスの空燃比を調整する。
【００７３】
また、多くの硫黄成分保持剤６１では、ＮＯ_ｘ保持剤６２と同様にＮＯ_ｘ保持能力を有し、流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときに排気ガス中のＮＯ_ｘを保持し、流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチであるときに保持しているＮＯ_ｘを離脱させる。このような硫黄成分保持剤６１を用いた場合、ＮＯ_ｘ保持剤６１のＮＯ_ｘ離脱処理を実行する際に硫黄成分保持剤６２の排気上流から空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチの排気ガスを流すことによって、ＮＯ_ｘ保持剤に保持されているＮＯ_ｘを離脱させるだけでなく、硫黄成分保持剤６１に保持されているＮＯ_ｘを離脱させることができるため、ＮＯ_ｘ保持剤６２のＮＯ_ｘ保持能力だけでなく硫黄成分保持剤のＮＯ_ｘ保持能力をも回復させることができる。
【００７４】
次に、図８を参照して本発明の第七実施形態の排気浄化装置８０について説明する。第七実施形態の排気浄化装置８０は第一実施形態の排気浄化装置２３と同様な構成であるが、排気管８６の構成が第一実施形態の排気管６６の構成と異なる。なお、図８は図２と同様な図であり、図８（Ａ）は流量調整弁８８が第一作動位置にあるとき、図８（Ｂ）は流量調整弁８８が第二作動位置にあるとき、図８（Ｃ）は流量調整弁８８が中立作動位置にあるときをそれぞれ示す。また、これら図中の矢印は排気ガスの流れを示す。
【００７５】
図８に示したように第七実施形態では、排気管８６は、基幹排気管８６ａ、８６ｅと、基幹排気管８６ａ、８６ｅに連結された環状分岐管（環状通路）８６ｃ、８６ｄとを備えており、環状分岐管８６ｃ、８６ｄ上にはＮＯ_ｘ保持剤６２を内蔵したケーシング８７が配置されている。そして、基幹排気管８６ａ、８６ｅと環状分岐管８６ｃ、８６ｄの接続部分には分岐部８６ｂが配置される。すなわち、環状分岐管８６ｃは基幹排気管８６ａ、８６ｅの分岐部８６ｂから分岐して再び分岐部８６ｂに戻る。
【００７６】
より詳細には、基幹排気管は分岐部８６ｂよりも排気上流側の上流側部分排気管８６ａと分岐部８６ｂよりも排気下流側の下流側部分排気管８６ｅとから成り、環状分岐管は分岐部８６ｂとＮＯ_ｘ保持剤６２の一方の面とを連結する第一部分環状分岐管８６ｃと、分岐部８６ｂとＮＯ_ｘ保持剤６２の上記一方の面とは反対側の他方の面とを連結する第二部分環状分岐管８６ｄとから成る。上流側部分排気管８６ａが分岐部８６ｂにおいて第一部分環状分岐管８６ｃと第二部分環状分岐管８６ｄと下流側部分排気管８６ｅとの三つの排気管に分岐する。上流側部分排気管８６ａと下流側部分排気管８６ｅとはほぼ一直線上に位置し、第一部分環状分岐管８６ｃと第二部分環状分岐管８６ｄとは互いに対して反対向きに且つ基幹排気管８６ｅに対してほぼ垂直に分岐する。
【００７７】
また、分岐部８６ｂには流量調整弁８８が設けられる。流量調整弁８８の作動は、対応する駆動回路４８を介してＥＣＵ４０の出力ポート４６に接続された流量調整弁用ステップモータ８９により制御される。流量調整弁８８は分岐部８６ｂの中心周りで連続的に回動し、基幹排気管８６ａ、８６ｅの軸線に対して角度θが変化し、これにより上流側部分排気管８６ａから分岐部８６ｂに流入する排気ガスのうち第一部分環状分岐管８６ｃおよび第二部分環状分岐管８６ｄに流入する排気ガスの流量が調整される。
【００７８】
特に、第七実施形態の流量調整弁８８は大別して角度の異なる三つの作動位置間で回動する。これら三つの位置とは図８（Ａ）に示した第一作動位置と、図８（Ｂ）に示した第二作動位置と、図８（Ｃ）に示した中立作動位置とである。流量調整弁８８が図８（Ａ）に示した第一作動位置にある場合、上流側部分排気管８６ａから分岐部８６ｂに流入する排気ガスのほとんどは第一部分環状分岐管８６ｃに流入し、ＮＯ_ｘ保持剤６２を一方の方向に通過して第二部分環状分岐管８６ｄに流れ、再び分岐部８６ｂに戻る。第二部分環状分岐管８６ｄから分岐部８６ｂに再び戻った排気ガスは全て下流側部分排気管８６ｅへと流出する。なお、以下では排気ガスが環状分岐管８６ｃ、８６ｄおよびＮＯ_ｘ保持剤６２をこのように流れる方向を順方向として説明する。
【００７９】
また、流量調整弁８８が図８（Ｂ）に示した第二作動位置にある場合、上流側部分排気管８６ａから分岐部８６ｂに流入する排気ガスのほとんどは第二部分環状分岐管８６ｄに流入し、ＮＯ_ｘ保持剤８６を上記流量調整弁８８が第一作動位置にある場合の一方の方向とは反対の方向に通過して第一部分環状分岐管８６ｃに流れ、再び分岐部８６ｂに戻る。第一部分環状分岐管８６ｃから分岐部８６ｂに再び戻った排気ガスは全て下流側部分排気管８６ｅへと流出する。なお、以下では排気ガスが環状分岐管８６ｃ、８６ｄおよびＮＯ_ｘ保持剤６２をこのように流れる方向を逆方向として説明する。
【００８０】
すなわち、上述したように、流量調整弁８８の作動位置によっては上流側部分排気管８６ａから分岐部８６ｂに流入した排気ガスは、ＮＯ_ｘ保持剤６２が配置された環状分岐管８６ｃ、８６ｄを一方の方向へまたはそれとは逆の方向へ流れて、その後分岐部８６ｂを介して下流側部分排気管８６ｅへと流出することができる。
【００８１】
このように、第七実施形態では、ＮＯ_ｘ保持剤６２を通過する排気ガスの流れを順方向と逆方向との間で反転させることができるので、ＮＯ_ｘ保持剤６２内の位置によるＮＯ_ｘ保持量の偏りを緩和してＮＯ_ｘ保持剤を効率的に利用することができる。また、後述するようにＮＯ_ｘ保持剤がフィルタに担持されている場合、第七実施形態の排気浄化装置によれば、フィルタ内の位置による微粒子捕集量を緩和して、フィルタ６２を効率的に利用することができる。さらに、排気ガスの流れ方向を反転することにより、フィルタの詰まりを防止する効果もある。
【００８２】
一方、流量調整弁８８が図８（Ｃ）に示した中立作動位置にある場合、上流側部分排気管８６ａから分岐部８６ｂに流入した排気ガスのほとんどは環状分岐管８６ｃ、８６ｄに流入せずに下流側部分排気管８６ｅに流入する。すなわち、流量調整弁８８が中立作動位置にあると、排気ガスはＮＯ_ｘ保持剤６２を通過することなく下流側排気管８６ｅへと流出する。したがって、第七実施形態では、流量調整弁８８の中立作動位置は、上記実施形態における流量調整弁６８のバイパス位置と同様に、ＮＯ_ｘ保持剤６２をバイパスさせるためのバイパス位置である。
なお、第七実施形態の排気浄化装置は、第一〜第七までの全ての実施形態と組み合わせることができる。第六実施形態と組み合わせる場合には、燃料噴射装置を流量調整弁の排気上流および排気下流のどちらに配置してもよい。
【００８３】
なお、上記実施形態における効果は、排気ガスに含まれる硫黄成分を保持するための硫黄成分保持剤であって、硫黄成分保持量が多くなると硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチであるときに流出硫黄成分量が増大する硫黄成分保持剤を具備する排気浄化装置においても得ることができる。この場合、流出硫黄成分量を所定量（所定流出硫黄成分量）よりも少なく維持すべきときには、硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるのを禁止するようにしている。
【００８４】
なお、上記実施形態のＮＯ_ｘ保持剤６２は流入する排気ガス中の微粒子を捕集することができるパティキュレートフィルタに担持されてもよい。さらに、このパティキュレートフィルタは後述するメカニズムで捕集した微粒子を連続的に酸化して除去することができるように、活性酸素生成剤を備えたパティキュレートフィルタであってもよい。なお、活性酸素生成剤は、上記実施形態のＮＯ_ｘ保持剤６２と同様に、流入する排気ガスに含まれる硫黄成分を保持・離脱させることができ、硫黄成分を保持することによってその微粒子除去作用が低下する。
【００８５】
以下、本発明のパティキュレートフィルタ（以下、フィルタと称す）による排気ガスの浄化メカニズム、特に排気ガス中の微粒子除去作用について説明する。図９においては、貴金属触媒として白金（Ｐｔ）を利用し、活性酸素生成剤としてカリウム（Ｋ）を利用し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、アルカリ土類金属、希土類、遷移金属を用いても同様な微粒子除去作用が行われる。
【００８６】
図９（Ａ）および（Ｂ）はフィルタの隔壁の表面上および隔壁の細孔表面上に形成された担体層の表面の拡大図を模式的に表している。図９（Ａ）および（Ｂ）において９０は白金の粒子を示しており、９１はカリウム等の活性酸素生成剤を含む担体層を示している。
【００８７】
まず、吸気通路および燃焼室５内に供給された空気と燃料との比を排気ガスの空燃比と称すると、フィルタに流入する排気ガスの空燃比はリーンである場合、燃焼室５では、ＮＯ_Ｘ、特にＮＯおよびＮＯ_２が発生するので、排気ガス中にはＮＯ_ｘが含まれている。このように、フィルタには過剰酸素、および、ＮＯ_Ｘを含んだ排気ガスが流入する。
【００８８】
排気ガスがフィルタに流入すると、図９に示したように排気ガス中の酸素はＯ_２ ⁻またはＯ^２−の形で白金の表面に付着する。一方、排気ガス中のＮＯは白金の表面上でＯ_２ ⁻またはＯ^２−と反応し、ＮＯ_２となる（２ＮＯ＋Ｏ_２→２ＮＯ_２）。次いで生成されたＮＯ_２および排気ガス中のＮＯ_２の一部は白金上で酸化されつつ活性酸素生成剤９１に吸収され、Ｋと結合しながら図９に示したように硝酸イオン（ＮＯ_３ ⁻）の形で活性酸素生成剤９１内に拡散し、硝酸塩（ＫＮＯ_３）を生成する。すなわち、排気ガス中の酸素が硝酸イオンの形で活性酸素生成剤９１に保持される。
【００８９】
ところで、燃焼室内では主にカーボン（Ｃ）からなる微粒子が生成される。したがって、排気ガス中にはこれら微粒子が含まれる。排気ガス中の微粒子は、排気ガスがフィルタ内を流れているときに、図９（Ｂ）に示したように、活性酸素生成剤９１の表面上に接触し、付着する。
【００９０】
活性酸素生成剤９１上に微粒子９２が付着すると、活性酸素生成剤９１の表面とその内部との間に濃度差が生じる。活性酸素生成剤９１内には硝酸イオンの形で酸素が吸蔵されており、この吸蔵されている酸素が微粒子９２と活性酸素生成剤９１との接触面に向けて移動しようとする。その結果、活性酸素生成剤９１内に形成されている硝酸塩（ＫＮＯ_３）がＫとＯとＮＯとに分解され、Ｏが活性酸素生成剤１０２の表面に向かい、その一方でＮＯが活性酸素生成剤９１から外部に離脱せしめられる。このように外部に離脱せしめられたＮＯは上述したメカニズムで下流側の白金上において酸化され、再び活性酸素生成剤９１内に硝酸イオンの形で保持される。
【００９１】
ところで微粒子９２と活性酸素生成剤９１との接触面に向かうＯは硝酸塩（ＫＮＯ_３）のような化合物から分解された酸素であるので、不対電子を有し、極めて高い反応性を有する活性酸素となっている。これら活性酸素が微粒子９２に接触すると微粒子９２は短時間（数秒〜数十分）のうちに輝炎を発することなく酸化せしめられ、微粒子９２は完全に消滅する。したがって、このようにして微粒子９２が酸化・除去され、微粒子９２がフィルタ上に堆積することはほとんどない。
【００９２】
なお、本明細書において「保持」という用語は「吸収」および「吸着」の両方の意味を含むものとして用いる。したがって、「ＮＯ_ｘ保持剤」は、「ＮＯ_ｘ吸収剤」および「ＮＯ_ｘ吸着剤」の両方を含み前者はＮＯ_ｘを硝酸塩等の形で蓄積し、後者はＮＯ_２等の形で吸着する。また、ＮＯ_ｘ保持剤からの「離脱」という用語についても、「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。
【００９３】
また、上述した実施形態において、ＮＯ_ｘ保持剤および硫黄成分保持剤からＮＯ_ｘまたは硫黄成分を離脱させるときに、流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチであると説明したが、実際には流入する排気ガスの酸素濃度が所定の酸素濃度よりも低くなることによってＮＯ_ｘや硫黄成分が離脱し易くなる。特に、所定の酸素濃度とは、排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比である場合における排気ガスの酸素濃度である。したがって、上述した実施形態における「排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにする」という説明は「流入する排気ガスの酸素濃度を所定の酸素濃度以下にする」ことを意味する。よって、燃料添加装置からは、酸素濃度を低下させることができ且つＮＯ_ｘ保持剤から離脱したＮＯ_ｘを還元することができれば如何なる還元剤を排気ガス中に添加してもよい。
【００９４】
【発明の効果】
第１〜第７の発明によれば、硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにすると硫黄成分保持剤から流出する排気ガスに含まれる硫黄成分の量が多くなってしまうような場合には、硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにするのが禁止されるため、硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量が多くなっても硫黄成分保持剤から流出する硫黄成分の量を最小限に抑えることができるようになる。
【００９５】
第８の発明によれば、硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにすると硫黄成分保持剤からの流出硫黄成分量が所定量以上に増大するような場合には硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにするのが禁止されるため、硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量が多くなっても硫黄成分保持剤から流出する硫黄成分の量を最小限に抑えることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関の全体を示す図である。
【図２】本発明の第一実施形態の排気浄化装置の図である。
【図３】第二実施形態の排気浄化装置におけるＮＯ_ｘ離脱処理禁止制御のフローチャートである。
【図４】流出硫黄成分量が多くなってしまう場合の硫黄成分保持量と硫黄成分保持剤の温度との関係を示した図である。
【図５】流出硫黄成分量が多くなってしまう場合の硫黄成分保持量と硫黄成分保持剤の温度と流入排気ガスの空燃比との関係を示した図である。
【図６】本発明の第五実施形態の排気浄化装置の図である。
【図７】本発明の第六実施形態の排気浄化装置の図である。
【図８】本発明の第七実施形態の排気浄化装置の図である。
【図９】微粒子除去作用の説明に関する図である。
【符号の説明】
２３、７１、７５…排気浄化装置
４０…電子制御ユニット
６１…硫黄成分保持剤
６２…ＮＯ_ｘ保持剤
６８、８８…流量調整弁
７２、７６…燃料添加装置

Claims

流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときに排気ガス中のＮＯ_ｘを保持すると共に、流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチであるときに保持しているＮＯ_ｘを離脱させるＮＯ_ｘ保持剤を内燃機関の排気通路上に設けると共に、流入する排気ガスに含まれる硫黄成分を保持する硫黄成分保持剤を上記ＮＯ_ｘ保持剤の排気上流に配置し、上記ＮＯ_ｘ保持剤に保持されているＮＯ_ｘを離脱させるべきときにはＮＯ_ｘ保持剤に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチとなるように上記硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比を調整するＮＯ_ｘ離脱処理を実行するようにした排気浄化装置において、
上記硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量が所定量以上であるときには上記硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチになることを禁止するようにした排気浄化装置。
上記硫黄成分保持剤は流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチであって該硫黄成分保持剤の温度が硫黄成分離脱温度以上である場合には保持している硫黄成分を離脱させ、さらに、上記ＮＯ_ｘ保持剤をバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路に流入する排気ガスの流量を制御する流量調整弁とを具備し、上記硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量が所定量以上であって且つ上記硫黄成分保持剤から硫黄成分を離脱させることが可能であるときには該硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにして上記硫黄成分保持剤の温度を硫黄成分離脱温度以上にすると共に上記バイパス通路に排気ガスの少なくとも大部分が流入するようにした請求項１に記載の排気浄化装置。
上記硫黄成分保持剤は流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチであって該硫黄成分保持剤の温度が硫黄成分離脱温度以上である場合には保持している硫黄成分を離脱させ、さらに、上記排気通路から分岐して該分岐部に再び戻る環状通路と、該環状通路に流入する排気ガスの流量および該環状通路への排気ガスの流入方向を制御する流量調整弁とを具備し、上記環状通路内にＮＯ_ｘ保持剤が配置されており、上記分岐部に流量調整弁が配置され、上記硫黄成分保持剤の硫黄成分保持量が所定量以上であって且つ上記硫黄成分保持剤から硫黄成分を離脱させることが可能であるときには上記硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにして硫黄成分保持剤の温度を硫黄成分離脱温度以上にすると共に、上記流量調整弁によって排気ガスの少なくとも大部分が環状通路に流入することなく上記分岐部下流へと排気通路内を流れるようにした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
上記硫黄成分保持剤の温度に基づいて上記所定量を算出するようにした請求項１〜３のいずれか一つに記載の排気浄化装置。
上記硫黄成分保持剤の温度と、上記硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比とに基づいて上記所定量を算出するようにした請求項１〜３のいずれか一つに記載の排気浄化装置。
上記硫黄成分保持剤の排気上流に、該硫黄成分保持剤に流入する排気ガス中に燃料を添加する燃料添加装置が配置され、上記ＮＯ_ｘ離脱処理を実行する場合には上記硫黄成分保持剤に流入する排気ガス中に燃料添加装置から燃料が添加される請求項１〜５のいずれか一つに記載の排気浄化装置。
上記ＮＯ_ｘ保持剤は、流入する排気ガス中に含まれる微粒子を捕集するパティキュレートフィルタに担持される請求項１〜６のいずれか一つに記載の排気浄化装置。
排気ガスに含まれる硫黄成分を保持するための硫黄成分保持剤であって、硫黄成分保持量が多くなると硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチであるときに流出硫黄成分量が増大する硫黄成分保持剤を具備する排気浄化装置において、
流出硫黄成分量を所定量よりも少なく維持すべきときには、硫黄成分保持剤に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチとなることを禁止するようにした排気浄化装置。