JP2008095536A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の排気浄化装置において、排気浄化触媒から安定して硫黄分を放出させる技術を提供する。
【解決手段】内燃機関１の排気通路を分岐した第１排気通路２及び第３排気通路４と、第１排気通路２及び第３排気通路４の各々の通路に入替配置可能なＮＯｘ触媒５と、を備え、第３排気通路４では、ＮＯｘ触媒５から硫黄分を放出させる還元雰囲気を形成し、前記ＮＯｘ触媒５から硫黄分を放出させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

窒素酸化物（ＮＯｘ）吸収材と触媒を担持した担体を備えた浄化ユニットを、容器の複数の区画に配設し、内燃機関の排気通路を主排気通路と副排気通路に分岐して各区画に連通させる。そして、副排気通路に連通した浄化ユニットの区画に対してヒータ加熱を行い、浄化ユニットからパティキュレート（ＰＭ）やＮＯｘや硫黄酸化物（ＳＯｘ）の除去を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１８０８２２号公報 特開２００３−１７６７１５号公報 特開２００３−０１３７２９号公報 特開２００２−２５６８６６号公報 特開平１１−１８２２３６号公報 特開平１１−１５９３２０号公報 特開平０７−２０８１５６号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術のように、ＰＭ、ＮＯｘ、ＳＯｘの除去を同一の区画で行う場合には、ＳＯｘの除去においてＰＭ、ＮＯｘの除去よりも空燃比を低下させた還元雰囲気を形成する必要があり、この区画において空燃比を変動させなければならず、一定の環境で安定してＳＯｘの除去を実施することが困難な場合がある。また、このように空燃比が変動するので空燃比を低下させる度に多量の還元剤の添加が必要であり、還元剤消費量が増加することが考えられる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の排気浄化装置において、排気浄化触媒から安定して硫黄分を放出させる技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気通路を分岐した主排気通路及び副排気通路と、
前記主排気通路及び前記副排気通路の各々の通路に入替配置可能なＮＯｘ吸蔵還元機能を有する複数の排気浄化触媒と、
を備え、
前記副排気通路では、前記排気浄化触媒から硫黄分を放出させる還元雰囲気を形成し、前記排気浄化触媒から硫黄分を放出させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。

本発明は、副排気通路において、排気浄化触媒から硫黄分を放出させる還元雰囲気を形成する。そして、排気浄化触媒が主排気通路及び副排気通路の各々の通路に入替配置可能であることから、主排気通路で硫黄被毒した排気浄化触媒は入れ替えられて副排気通路に配置され、当該排気浄化触媒から硫黄分を放出させ、当該排気浄化触媒を硫黄被毒から回復させる。

これによると、副排気通路においては常に排気浄化触媒から硫黄分を放出させることが
できる。よって、副排気通路の一定の環境で排気浄化触媒から安定して硫黄分を放出させることができる。

前記副排気通路では、前記主排気通路よりも排気流量が少なく、前記排気浄化触媒よりも上流側において前記主排気通路を前記還元雰囲気にするよりも少量の還元剤量を排気に添加して前記還元雰囲気を形成するとよい。

これによると、副排気通路では主排気通路よりも排気流量が少ないことから、副排気通路の還元雰囲気を形成するために必要な還元剤量を、主排気通路を同じ還元雰囲気にする場合よりも少量にすることができ、還元剤消費量を低減できる。

また、排気の多くは主排気通路を滞ることなく流れることができ、背圧変化が抑制され、内燃機関のトルク変動が発生することが抑制できる。

ここで、前記還元雰囲気を形成するために、副排気通路において主排気通路よりも排気流量を少なくさせる手法としては、例えば、副排気通路の管径を主排気通路の管径よりも小さくすることや、副排気通路に設けられた流量制御弁を閉じ側に絞ることが挙げられる。

前記副排気通路を複数有すると共に前記排気浄化触媒を前記主排気通路及び複数の前記副排気通路の数だけ有し、前記主排気通路及び複数の前記副排気通路の各々の通路に前記排気浄化触媒を入替配置可能とするとよい。

１つの副排気通路で排気浄化触媒から硫黄分を放出させ、排気浄化触媒を硫黄被毒から回復させるまでには時間がかかる。しかし、これによると、主排気通路に配置された排気浄化触媒が硫黄被毒してしまう前に、副排気通路の少なくとも１つ以上で排気浄化触媒の硫黄分の放出を完了させて排気浄化触媒を硫黄被毒から回復させておくことができる。

前記主排気通路は、屈曲することなく前記排気浄化触媒に連通するとよい。

これによると、より多くの排気が主排気通路に流れ易く、副排気通路の排気流量が少なくされるので、副排気通路において前記還元雰囲気を形成し易くなる。

前記主排気通路に配置された前記排気浄化触媒が硫黄被毒した場合に、前記主排気通路に配置された硫黄被毒した前記排気浄化触媒と前記副排気通路に配置された前記排気浄化触媒とを入れ替えるとよい。

これによると、主排気通路に配置された硫黄被毒した排気浄化触媒を入れ替えることができ、常に主排気通路には硫黄被毒していない排気浄化触媒を配置することができる。

前記副排気通路に配置された前記排気浄化触媒が硫黄被毒から回復した場合に、前記主排気通路に配置された前記排気浄化触媒と前記副排気通路に配置された硫黄被毒から回復した前記排気浄化触媒とを入れ替えるとよい。

これによると、副排気通路に配置された硫黄被毒から回復した排気浄化触媒を入れ替えることができ、常に主排気通路には硫黄被毒していない排気浄化触媒を配置することができる。

本発明によると、内燃機関の排気浄化装置において、排気浄化触媒から安定して硫黄分
を放出させることができる。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。

図１に示す内燃機関１は、４つの気筒を有する水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。なお、本実施例では４つの気筒を有するものであるが、本発明はその他の数の気筒を有する内燃機関にも適用できる。

内燃機関１には、第１排気通路２が接続されている。第１排気通路２の途中からは、第２排気通路３が分岐している。また、第２排気通路３は、途中で３つの第３排気通路４に分岐している。

第１排気通路２及び３つの第３排気通路４の各々の通路には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元機能を有する触媒。以下、単にＮＯｘ触媒という）５が夫々配置されている。

この４つのＮＯｘ触媒５は、回転可能な容器６に回転中心周りに並列に収容されており、モータＭが容器６を回転駆動することで、ＮＯｘ触媒５の位置が入れ替えられるようになっている。このため、図２にも示すように、第１排気通路２及び３つの第３排気通路４の各々の通路に、４つのＮＯｘ触媒５が入れ替え配置可能である。

一方、ＮＯｘ触媒５よりも上流側の第１排気通路２及び第２排気通路３には、流通する排気に還元剤としての燃料を添加する燃料添加弁７，８が取り付けられている。

また、第２排気通路３及びＮＯｘ触媒５よりも上流側の３つの第３排気通路４には、排気流量を制御する流量制御弁９，１０が配置されている。

ここで、第１排気通路２と第２排気通路３とが分岐した分岐部よりも下流の第１排気通路２は、屈曲することなくＮＯｘ触媒５まで真っ直ぐに連通している。また、第２排気通路３及び第３排気通路４の管径は、第１排気通路２の管径よりも小さい。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１１が併設されている。このＥＣＵ１１は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。

ＥＣＵ１１には、燃料添加弁７，８が電気的に接続されており、ＥＣＵ１１が燃料添加弁７，８での燃料供給や供給停止を制御できるようになっている。また、ＥＣＵ１１には、流量制御弁９，１０が電気的に接続されており、ＥＣＵ１１が流量制御弁９，１０を制御して、第２排気通路３及び３つの第３排気通路４の排気流量を調節できるようになっている。

ここで、内燃機関１の各排気通路２，４に配置されるＮＯｘ触媒５は、ＮＯｘ触媒５に流入する排気の空燃比がリーン（理論空燃比以上）であるときには、排気中のＮＯｘを吸蔵して大気中に放出しないようにし、ＮＯｘ触媒５に流入する排気の空燃比が理論空燃比あるいはリッチであるときには、吸蔵されていたＮＯｘを放出する。そして、排気の空燃
比が理論空燃比あるいはリッチである際に、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、ＮＯｘ触媒５から放出されたＮＯｘを還元して除去するものである。また、ＮＯｘ触媒５は、ＮＯｘ触媒５に流入する排気の空燃比がリーンであるときには、排気中のＳＯｘをも吸蔵してしまう。

このため、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合には、内燃機関１から排出される排気の空燃比がリーンとなり排気の酸素濃度が高くなるため、排気中に含まれるＮＯｘあるいはＳＯｘがＮＯｘ触媒５に吸蔵されることになるが、内燃機関１の希薄燃焼運転が長期間継続されると、ＮＯｘ触媒５のＮＯｘ及びＳＯｘの吸蔵能力が飽和し、排気中のＮＯｘ及びＳＯｘがＮＯｘ触媒５に吸蔵されずに大気中へ放出されてしまう。

特に、内燃機関１のようなディーゼル機関では、大部分の運転領域においてリーンの混合気が燃焼され、それに応じて排気の空燃比がリーンとなるため、ＮＯｘ触媒５のＮＯｘ及びＳＯｘの吸蔵能力が飽和し易い。

したがって、内燃機関１が希薄燃焼されている場合には、ＮＯｘ触媒５のＮＯｘ及びＳＯｘの吸蔵能力が飽和する前にＮＯｘ触媒５に流入する排気中の酸素濃度を低下させると共に排気中の燃料の濃度を高め、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されたＮＯｘあるいはＳＯｘを放出及び還元する必要がある。

このため、ＥＣＵ１１は、ＲＯＭに記憶されたアプリケーションプログラムに従って、ＮＯｘ還元処理又はＳＯｘ被毒回復処理を実行する。

なお、ＮＯｘ還元処理は、スパイク的に排気へ燃料を添加させることにより、ＮＯｘ触媒５に流入する排気の空燃比をリッチとし、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されたＮＯｘを還元させる処理である。

ＳＯｘ被毒回復処理は、スパイク的に排気へ燃料を添加させることにより、添加した燃料をＮＯｘ触媒５において酸化させ、酸化反応に伴う熱によって触媒温度を必要温度（例えば６００℃〜７００℃）に昇温させると共にＮＯｘ触媒５に流入する排気の空燃比をリッチとし、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されたＳＯｘを放出及び還元させる処理である。

ここで、ＳＯｘ被毒回復処理は、触媒温度を必要温度に昇温させると共にＮＯｘ触媒５に流入する排気の空燃比をある程度長い期間理論空燃比よりもややリッチ側にする必要があり、通常の排気浄化やＮＯｘ還元処理とは環境条件がかなり異なっていた。

それにもかかわらず、ＳＯｘ被毒回復処理を、通常の排気浄化やＮＯｘ還元処理と同一領域で行おうとすると、この領域において空燃比を変動させなければならず、空燃比を変動させるために余計な燃料添加が必要であったり、各処理を実施可能となる空燃比が目標値となるまでに余計な時間を費やしてしまったりしてしまい、ＳＯｘ被毒回復処理を実施可能な環境条件を整えることが困難なことが考えられる。

そこで、本実施例では、ＮＯｘ還元処理とＳＯｘ被毒回復処理とを別々の排気通路で実施するようにした。

具体的には、ＮＯｘ触媒５を第１排気通路２と第３排気通路４との間で入替配置可能とし、空燃比がリーンのときの通常の排気浄化及びＮＯｘ還元処理は、第１排気通路２に配置されたＮＯｘ触媒５について実施し、ＳＯｘ被毒回復処理は、第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５について実施するようにした。

これにより、第３排気通路４においては常にＳＯｘ被毒回復処理を実施できる。よって、第３排気通路４の一定の環境でＮＯｘ触媒５から安定して硫黄分を放出させることができる。

ここで、第３排気通路４の排気流量が第１排気通路２と同等であると、第３排気通路４の排気の空燃比をＳＯｘ被毒回復処理に適したリッチとするための燃料消費量が多くなってしまう。

そこで、本実施例においては、第３排気通路４では、第１排気通路２よりも排気流量が少なく、ＮＯｘ触媒５よりも上流側において第１排気通路２をＳＯｘ被毒回復処理に適したリッチ空燃比にするよりも少量の燃料量を排気に添加して、第３排気通路４の排気の空燃比をＳＯｘ被毒回復処理に適したリッチとする。

具体的には、第３排気通路４の管径を第１排気通路２の管径よりも小さくすることや、第２、第３排気通路４に設けられた流量制御弁９，１０を閉じ側に絞ることにより、第３排気通路４において第１排気通路２よりも排気流量を少なくさせる。また、第１排気通路２は、屈曲することなくＮＯｘ触媒５に連通することにより、より多くの排気が第１排気通路２に流れ易くなる。

これによると、第３排気通路４では第１排気通路２よりも排気流量が少ないことから、第３排気通路４の排気の空燃比をＳＯｘ被毒回復処理に適したリッチにするために必要な燃料量を、第１排気通路２を同じＳＯｘ被毒回復処理に適したリッチ空燃比にする場合よりも少量にすることができ、燃料消費量を低減できる。

また、このように第３排気通路４の排気流量を少なくしても、排気の多くは第１排気通路２を滞ることなく流れることができ、背圧変化が抑制され、内燃機関１のトルク変動が発生することが抑制できる。

そして、本実施例では、第３排気通路４を３つ有すると共に、ＮＯｘ触媒５を１つの第１排気通路２及び３つの第３排気通路４の総和である４つ有し、１つの第１排気通路２及び３つの第３排気通路４の各々の通路にＮＯｘ触媒５を入替配置可能としている。

ここで、１つの第３排気通路２でＳＯｘ被毒回復処理を実施し、ＮＯｘ触媒５をＳＯｘ被毒から回復させるまでには時間がかかる。特に上記したように本実施例では第３排気通路４の排気流量を少なくしているので、ＳＯｘ被毒回復処理にかかる化学反応速度は低下しＮＯｘ触媒５をＳＯｘ被毒から回復させるまでには時間がかかる。しかし、本実施例では、上記のように、３つの第３排気通路４で重複して３つのＮＯｘ触媒５のＳＯｘ被毒回復処理を実施できる。よって、第１排気通路２に配置されたＮＯｘ触媒５がＳＯｘ被毒してしまう前に、第３排気通路４の少なくとも１つ以上ではＮＯｘ触媒５をＳＯｘ被毒から回復させることができる。

ここで、本実施例のＮＯｘ触媒５の入れ替え制御を行う制御ルーチンについて、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本ルーチンは、ＥＣＵ１１に予め記憶されており、周期的に実行されるルーチンである。

本ルーチンの処理が開始されると、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０１において、第１排気通路２に配置されたＮＯｘ触媒５に対してＳＯｘ被毒回復処理が必要か否かを判別する。

具体的には、ＥＣＵ１１は、第１排気通路２においてＮＯｘ触媒５の下流に配置されたＮＯｘセンサ１２の検出値を読み取り、当該検出値から第１排気通路２に配置されたＮＯ
ｘ触媒５のＮＯｘ吸蔵量が過剰に低下したと読み取れる場合にＮＯｘ触媒５に対してＳＯｘ被毒回復処理が必要になったと判断する。

なお、上記の他に、ＥＣＵ１１は、第１排気通路２に配置されたＮＯｘ触媒５が第１排気通路２に配置される以前のＳＯｘ吸蔵量、及び、第１排気通路２に配置されてからの、内燃機関１での燃料噴射量の積算量もしくは内燃機関１を搭載した車両の走行距離に基づいて算出されるＳＯｘ吸蔵量の総和から、ＮＯｘ触媒５におけるＳＯｘ吸蔵量が所定吸蔵量Ｑｓｅ以上となった場合にＳＯｘ被毒回復処理が必要になったと判断してもよい。ここで、所定吸蔵量Ｑｓｅは、第１排気通路２に配置されたＮＯｘ触媒５のＮＯｘ吸蔵量が過剰に低下するおそれがあると判断できる閾値となる値である。

そして、ＥＣＵ１１は、第１排気通路２に配置されたＮＯｘ触媒５に対してＳＯｘ被毒回復処理が必要になったと判定した場合には、Ｓ１０２へ移行する。また、第１排気通路２に配置されたＮＯｘ触媒５に対してＳＯｘ被毒回復処理が必要ではないと判定した場合には、本ルーチンの処理を一旦終了する。

ＥＣＵ１１は、Ｓ１０２において、第１排気通路２に配置されたＮＯｘ触媒５と第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５との入れ替えを行う。

具体的には、容器６を一方向回転可能なようにしておき、モータＭで容器６を９０度回動させ、第１排気通路２に配置されたＮＯｘ触媒５を１番目の第３排気通路４に入替配置する。これに伴い、３番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５が第１排気通路２に入替配置される。

このように、容器６を一方向回転可能にして９０度ごとの回動によりＮＯｘ触媒５を入れ替えるのは、３番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５が、順次回動していく１番目〜３番目の第３排気通路４に配置されている間ずっとＳＯｘ被毒回復処理を実施できるためである。このため、第３排気通路４の排気流量を少なくしていることに起因してＮＯｘ触媒５をＳＯｘ被毒から回復させるまでに時間がかかる場合にあっても、３番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５は、長期間のＳＯｘ被毒回復処理を実施されて、ＳＯｘ被毒から完全に回復することができる。

また、ＮＯｘ触媒５がＳＯｘ被毒から完全に回復した第３排気通路４にあっては、流量制御弁１０を閉弁状態とし、当該第３排気通路４の排気の空燃比をＳＯｘ被毒回復処理に適したリッチの状態に無駄に維持しないようにする。

なお、本実施例でのＳＯｘ被毒回復処理は、第２排気通路３に取り付けられた燃料添加弁８からスパイク的に排気へ燃料を添加させる。これによって、添加した燃料を第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５において酸化させ、酸化反応に伴う熱によって触媒温度を必要温度（例えば６００℃〜７００℃）に昇温させると共に第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５に流入する排気の空燃比をリッチとし、第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５に吸蔵されたＳＯｘを放出及び還元させる。

一方、新たに第１排気通路２に入替配置されたＮＯｘ触媒５にあっては、通常の内燃機関１の希薄燃焼運転時において、排気中のＮＯｘを吸蔵して大気中に放出しないようにする（いわゆる排気浄化）。加えて、必要に応じてＮＯｘ還元処理を実施する。

なお、本実施例でのＮＯｘ還元処理は、第１排気通路２に取り付けられた燃料添加弁７からスパイク的に排気へ燃料を添加させる。これによって、第１排気通路２に配置されたＮＯｘ触媒５に流入する排気の空燃比をリッチとし、第１排気通路２に配置されたＮＯｘ
触媒５に吸蔵されたＮＯｘを放出及び還元させる。

このように上記ルーチンを実行することにより、本実施例では、第１排気通路２に配置されたＳＯｘ被毒したＮＯｘ触媒５を入れ替えることができ、常に第１排気通路２にはＳＯｘ吸蔵量が低減されたＳＯｘ被毒していないＮＯｘ触媒５を配置することができる。

＜実施例２＞
次に実施例２を説明する。本実施例では、ＮＯｘ触媒５の入れ替え制御を行う制御ルーチンが実施例１と異なる。その他の構成は上記実施例と同一であるので、説明を省略する。

ここで、本実施例のＮＯｘ触媒５の入れ替え制御を行う制御ルーチンについて、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本ルーチンは、ＥＣＵ１１に予め記憶されており、周期的に実行されるルーチンである。

本ルーチンの処理が開始されると、ＥＣＵ１１は、Ｓ２０１において、１番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５に対してＳＯｘ被毒回復処理が完了したか否かを判別する。

具体的には、ＥＣＵ１１は、１番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５が、第１排気通路２から入替配置された後に、複数の第３排気通路４に配置されている間のトータルのＳＯｘ被毒回復処理時間に基づいて算出した、当該ＮＯｘ触媒５のＳＯｘ吸蔵量が所定吸蔵量Ｑｓｄ以下に低下した場合にＮＯｘ触媒５に対してＳＯｘ被毒回復処理が完了したと判断する。ここで、所定吸蔵量Ｑｓｄは、第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５のＮＯｘ吸蔵量が回復したと判断できる閾値となる値である。

そして、ＥＣＵ１１は、１番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５に対してＳＯｘ被毒回復処理が完了したと判定した場合には、Ｓ２０２へ移行する。また、１番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５に対してＳＯｘ被毒回復処理が未だ完了していないと判定した場合には、Ｓ２０３へ移行する。

ＥＣＵ１１は、Ｓ２０２において、１番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５を第１排気通路２に入れ替える。

具体的には、容器６を回転可能なようにしておき、モータＭで容器６を所定角度回動させ、１番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５を第１排気通路２に入替配置する。これに伴い、第１排気通路２に配置されていたＮＯｘ触媒５が第３排気通路４に入替配置される。その後、本ルーチンを一旦終了する。

一方、ＥＣＵ１１は、Ｓ２０３において、２番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５に対してＳＯｘ被毒回復処理が完了したか否かを判別する。

具体的には、ＥＣＵ１１は、２番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５が、第１排気通路２から入替配置された後に、複数の第３排気通路４に配置されている間のトータルのＳＯｘ被毒回復処理時間に基づいて算出した、当該ＮＯｘ触媒５のＳＯｘ吸蔵量が所定吸蔵量Ｑｓｄ以下に低下した場合にＮＯｘ触媒５に対してＳＯｘ被毒回復処理が完了したと判断する。

そして、ＥＣＵ１１は、２番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５に対してＳＯｘ被毒回復処理が完了したと判定した場合には、Ｓ２０４へ移行する。また、２番目の
第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５に対してＳＯｘ被毒回復処理が未だ完了していないと判定した場合には、Ｓ２０５へ移行する。

ＥＣＵ１１は、Ｓ２０４において、２番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５を第１排気通路２に入れ替える。

具体的には、モータＭで容器６を所定角度回動させ、２番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５を第１排気通路２に入替配置する。これに伴い、第１排気通路２に配置されたＮＯｘ触媒５が第３排気通路２に入替配置される。その後、本ルーチンを一旦終了する。

一方、ＥＣＵ１１は、Ｓ２０５において、３番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５に対してＳＯｘ被毒回復処理が完了したか否かを判別する。

具体的には、ＥＣＵ１１は、３番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５が、第１排気通路２から入替配置された後に、複数の第３排気通路４に配置されている間のトータルのＳＯｘ被毒回復処理時間に基づいて算出した、当該ＮＯｘ触媒５のＳＯｘ吸蔵量が所定吸蔵量Ｑｓｄ以下に低下した場合にＮＯｘ触媒５に対してＳＯｘ被毒回復処理が完了したと判断する。

そして、ＥＣＵ１１は、３番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５に対してＳＯｘ被毒回復処理が完了したと判定した場合には、Ｓ２０６へ移行する。また、３番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５に対してＳＯｘ被毒回復処理が未だ完了していないと判定した場合には、本ルーチンを一旦終了する。

ＥＣＵ１１は、Ｓ２０６において、３番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５を第１排気通路２に入れ替える。

具体的には、モータＭで容器６を所定角度回動させ、３番目の第３排気通路４に配置されたＮＯｘ触媒５を第１排気通路２に入替配置する。これに伴い、第１排気通路２に配置されていたＮＯｘ触媒５が第３排気通路４に入替配置される。その後、本ルーチンを一旦終了する。

このように上記ルーチンを実行することにより、本実施例では、第３排気通路４に配置されたＳＯｘ被毒から回復したＮＯｘ触媒５を入れ替えることができ、常に第１排気通路２にはＳＯｘ被毒から回復したＳＯｘ被毒していないＮＯｘ触媒５を配置することができる。

なお、上記実施例における上記ルーチンの１番目〜３番目の第３排気通路４における何番目かの指定は適宜定めればよく、例えば、排気上流側から見て第１排気通路２の時計回りの並び順に１番目〜３番目の第３排気通路４のように指定することができる。

なお、上記実施例では、ＮＯｘ触媒５を排気浄化触媒として用いる例であった。また、本発明はこれに限られず、排気浄化触媒としては、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されているフィルタであって、内燃機関１から排出されるＰＭを捕集するパティキュレートフィルタ（以下、フィルタという）であってもよい。この場合、ＮＯｘ触媒５の位置にフィルタが配置されることになる。

ここで、上記フィルタを配置する場合には、ＰＭ酸化除去処理が実施される。上記実施例でＰＭ酸化除去処理が実施される場合には、第１排気通路２に取り付けられた燃料添加
弁７から第１排気通路２を流れる排気へ燃料を添加させることにより、排気に添加した燃料が第１排気通路２に配置されたフィルタのＮＯｘ触媒と反応して酸化し、この酸化によって生じる酸化反応熱を利用して第１排気通路２に配置されたフィルタを昇温させて、第１排気通路２に配置されたフィルタに捕集されたＰＭを酸化させて除去する。

すなわち、ＰＭ酸化除去処理も、通常の排気浄化及びＮＯｘ還元処理と同様に第１排気通路２に配置されたフィルタについて実施され、第３排気通路４に配置されたフィルタについてはＳＯｘ被毒回復処理だけが実施されることになる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。

実施例１に係る内燃機関とその排気系を示す図である。 実施例１に係るＮＯｘ触媒とそれを収納する回転可能な容器を示す断面図である。 実施例１に係るＮＯｘ触媒の入れ替え制御のフローを示すフローチャートである。 実施例２に係るＮＯｘ触媒の入れ替え制御のフローを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 第１排気通路
３ 第２排気通路
４ 第３排気通路
５ ＮＯｘ触媒
６ 容器
７，８ 燃料添加弁
９，１０ 流量制御弁
１１ ＥＣＵ
１２ ＮＯｘセンサ

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路を分岐した主排気通路及び副排気通路と、
   前記主排気通路及び前記副排気通路の各々の通路に入替配置可能なＮＯｘ吸蔵還元機能を有する複数の排気浄化触媒と、
   を備え、
   前記副排気通路では、前記排気浄化触媒から硫黄分を放出させる還元雰囲気を形成し、前記排気浄化触媒から硫黄分を放出させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記副排気通路では、前記主排気通路よりも排気流量が少なく、前記排気浄化触媒よりも上流側において前記主排気通路を前記還元雰囲気にするよりも少量の還元剤量を排気に添加して前記還元雰囲気を形成することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記副排気通路を複数有すると共に前記排気浄化触媒を前記主排気通路及び複数の前記副排気通路の数だけ有し、前記主排気通路及び複数の前記副排気通路の各々の通路に前記排気浄化触媒を入替配置可能としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記主排気通路は、屈曲することなく前記排気浄化触媒に連通することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記主排気通路に配置された前記排気浄化触媒が硫黄被毒した場合に、前記主排気通路に配置された硫黄被毒した前記排気浄化触媒と前記副排気通路に配置された前記排気浄化触媒とを入れ替えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記副排気通路に配置された前記排気浄化触媒が硫黄被毒から回復した場合に、前記主排気通路に配置された前記排気浄化触媒と前記副排気通路に配置された硫黄被毒から回復した前記排気浄化触媒とを入れ替えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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