JP2010265831A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘ還元効率の向上された排気浄化装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１２に接続された排気管１４にＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６を配置し、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６より上流側に酸化触媒３２を配置し、所定時間毎に繰り返し実行される排気浄化処理において、ＨＣ吸着放出層３０ＢにおけるＨＣ吸着量がＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣ以上であるときに、ＮＯｘ還元処理を行なうことによって、このＨＣ吸着放出層３０ＢからＨＣを放出させると共に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯｘ還元処理を行なう。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

近年、自動車などに搭載される内燃機関、特に、酸素過剰状態の混合気（所謂、理論空燃比よりも低燃料濃度であるリーン空燃比の混合気）を燃焼可能とするディーゼル機関やリーンバーン・ガソリン機関では、該内燃機関の排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する技術が望まれている。

このような要求に対し、内燃機関の排気系にＮＯｘ吸蔵材を配置する技術が提案されている。このＮＯｘ吸蔵材の１つとして、窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵還元するＮＯｘ吸蔵還元型触媒を用いた排気浄化装置が知られている（例えば、特許文献１）。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、酸化機能を持つ貴金属触媒と、アルカリ金属等のＮＯｘ吸蔵機能を有するＮＯｘ吸蔵材と、を保持した構成とされており、排気中のＮＯｘ吸蔵とＮＯｘ還元の２つの機能を発揮する。

このＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、流入する排気の空燃比がリーン（理論空燃比よりも低燃料濃度）状態の場合には、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）が貴金属触媒により酸化されて二酸化窒素（ＮＯ_２）となり、この二酸化窒素がＮＯｘ吸蔵材に硝酸塩として吸蔵される。一方で、排気の空燃比がリッチ状態（理論空燃比よりも高燃料濃度）の場合には、ＮＯｘ吸蔵材から硝酸塩が分解されてＮＯｘが放出されると共に、このＮＯｘは貴金属触媒の触媒作用により排気中の未燃炭化水素や一酸化炭素等により窒素に還元される。

このため、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を用いた排気浄化装置では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に流入する排気の空燃比を短い周期でスパイク的（短時間）にリッチにするリッチスパイクが実行されている。このリッチスパイクにより、排気中には多量の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の未燃ガスが排出され、これらの未燃ガスが還元剤としてＮＯｘ吸蔵還元型触媒に作用することにより、吸蔵されていたＮＯｘが還元されて、再度ＮＯｘを吸蔵可能な状態となる。

また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒より上流側に、酸化触媒を配置した技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２には、この酸化触媒として、低温域では炭化水素（ＨＣ）を吸着し高温域ではＨＣを放出する吸着放出材を含む第１の層上に、貴金属を含む第２の層を積層した構成を採用することで、この酸化触媒によってＨＣの排出を抑制し、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒によってＮＯxの排出を抑制している。

特開２０００−１６１１０５号公報 特開２０００−２９７６２７号公報

しかし、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒へ十分に炭化水素が供給されないため、ＮＯｘの還元を十分に行うことができない。したがって、ＮＯｘの還元を十分に行うためには、リッチスパイクの回数を増やさなければならず、燃費が悪化し、ＮＯｘ還元効率の低下が生じる場合があった。

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、ＮＯｘ還元効率の向上された排気浄化装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯ_Ｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチのときに吸蔵していたＮＯｘを炭化水素によりＮ_２に還元するＮＯｘ還元触媒と、前記排気通路の前記ＮＯｘ還元触媒より上流側に設けられ、予め定められた所定温度未満のときに炭化水素を吸着し、該所定温度以上のときに炭化水素を放出する吸着放出材を含む吸着放出層上に、貴金属触媒を含む貴金属層が積層された酸化触媒と、前記酸化触媒に流入する排気の空燃比を調整する排気空燃比調整手段と、前記吸着放出材の炭化水素吸着量が、予め定めた基準量以上であるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって前記吸着放出材の炭化水素吸着量が前記基準量以上であると判別されたときに、前記酸化触媒を介して前記ＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように前記空燃比調整手段を制御する制御手段と、を備えた排気浄化装置である。

本発明の排気浄化装置によれば、内燃機関の排気通路の上流側に酸化触媒が配置され、下流側にＮＯｘ吸蔵還元型触媒が配置されている。この酸化触媒は、予め定められた所定温度未満のときに炭化水素を吸着し、該所定温度以上のときに炭化水素を放出する吸着放出材を含む吸着放出層上に、貴金属触媒を含む貴金属層が積層された構成とされている。この吸着放出材としては、炭化水素吸着能の高さからβ−ゼオライトであることが好ましい。制御手段は、判別手段によって吸着放出材の炭化水素吸着量が予め定めた基準量以上であると判別されたときに、酸化触媒を介してＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように前記空燃比調整手段を制御する。この基準量は、吸着放出材における炭化水素の飽和吸着量とすることが好ましい。

酸化触媒を介してＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように空燃比調整手段が制御されると、酸化触媒に流入した排気中に含まれる炭化水素は、酸化触媒の貴金属層中に含まれる貴金属触媒によって着火燃焼する。そして、この炭化水素の着火燃焼によって下層側の吸着放出層が上記所定温度以上に昇温すると、吸着放出材から炭化水素が放出される。ここで、この酸化触媒では、吸着放出材の炭化水素吸着量が上記基準量未満であると、上記所定温度以上に昇温されても、吸着放出材から放出される炭化水素量に比べて該吸着放出材に吸収される炭化水素量の方が多い。このため、酸化触媒を介してＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように空燃比調整手段を制御しても、下流側に配置されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒にＮＯｘ還元のために必要な量の炭化水素が供給されない状態となる。そこで、本発明の排気浄化装置では、制御手段は、吸着放出材の炭化水素吸着量が上記基準量以上であると判別されたときに、酸化触媒を介してＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように空燃比調整手段を制御する。この制御によって、酸化触媒に流入した排気中に含まれる炭化水素が吸着放出材によって吸収されるより多量の炭化水素が該吸着放出材から放出される。このため、酸化触媒より下流側に配置されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒には、吸着放出材からの炭化水素の放出によって炭化水素の増量された排気が流入することとなり、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ還元効率の向上が図れる。

また、上述のように、吸着放出材からの炭化水素の放出によって炭化水素の増量された排気がＮＯｘ吸蔵還元型触媒に流入するので、ＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比をリッチとするために必要な燃料量の低減が図れる。

請求項２に係る発明は、前記制御手段は、前記判別手段によって前記吸着放出材の炭化水素吸着量が前記基準量以上ではないと判別されたときに、前記酸化触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように前記排気空燃比調整手段を制御する請求項１に記載の排気浄化装置である。

酸化触媒の吸着放出材の炭化水素吸着量が基準量未満である場合には、酸化触媒に流入する排気の空燃比がリッチとされて、貴金属層の貴金属触媒によって炭化水素の着火燃焼が生じても、吸着放出材から放出される炭化水素量は、該吸着放出材に吸収される炭化水素量より少ない。このため、制御手段は、判別手段によって吸着放出材の炭化水素吸着量が基準量以上ではないと判別されたときに、酸化触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように排気空燃比調整手段を制御する。そして、酸化触媒の吸着放出材の炭化水素吸着量が基準量以上となったときに、上記のように、制御手段は、酸化触媒を介してＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように空燃比調整手段を制御するので、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ還元効率が向上される。

請求項３に係る発明は、前記ＮＯｘ還元触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量を導出する導出手段を備え、前記制御手段は、前記判別手段によって前記吸着放出材の炭化水素吸着量が前記基準量以上であると判別され、且つ前記導出手段によって導出されたＮＯ_Ｘ吸蔵量が予め定められた基準量を超えたときに、前記酸化触媒を介して前記ＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように前記空燃比調整手段を制御する請求項１または請求項２に記載の排気浄化装置である。このため、吸着放出材の炭化水素吸着量が基準量以上であり、且つＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量が基準量を超えたときにのみ、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されていたＮＯｘを還元する制御が行なわれることとなり、更にＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ還元効率が向上される。

請求項４に係る発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯ_Ｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチのときに吸蔵していたＮＯｘを炭化水素によりＮ_２に還元するＮＯｘ還元触媒と、前記排気通路の前記ＮＯｘ還元触媒より上流側に設けられ、予め定められた所定温度未満のときに炭化水素を吸着し、該所定温度以上のときに炭化水素を放出する吸着放出材と、前記吸着放出材に流入する排気の空燃比を調整する排気空燃比調整手段と、前記吸着放出材を昇温する昇温手段と、前記吸着放出材の炭化水素吸着量が、予め定めた基準量以上であるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって前記吸着放出材の炭化水素吸着量が前記基準量以上であると判別されたときに、前記吸着放出材の温度が前記所定温度以上となるように前記昇温手段を制御すると共に、前記吸着放出材を介して前記ＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように前記空燃比調整手段を制御する制御手段と、を備えた排気浄化装置である。

請求項４に係る排気浄化装置によれば、制御手段は、判別手段によって吸着放出材の炭化水素吸着量が予め定めた基準量以上であると判別されたときに、吸着放出材の温度が所定温度以上となるように昇温手段を制御すると共に、吸着放出材を介してＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように空燃比調整手段を制御する。なお、この基準量は、吸着放出材における炭化水素の飽和吸着量とすることが好ましい。また、吸着放出材は、β−ゼオライトであることが好ましい。

昇温手段によって所定温度以上に昇温されると、吸着放出材は、吸着していた炭化水素を放出する。ここで、吸着放出材には基準量以上の炭化水素が吸着されていることから、吸着放出材に流入した排気中に含まれる炭化水素が吸着放出材によって吸収されるより多量の炭化水素が該吸着放出材から放出される。このため、吸着放出材より下流側に配置されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒には、吸着放出材からの炭化水素の放出によって炭化水素の増量された排気が流入することとなり、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ還元効率の向上が図れる。

また、上述のように、吸着放出材からの炭化水素の放出によって炭化水素の増量された排気がＮＯｘ吸蔵還元型触媒に流入するので、ＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比をリッチとするために必要な燃料量の低減が図れる。

請求項５に係る発明は、前記制御手段は、前記判別手段によって前記吸着放出材の炭化水素吸着量が前記基準量以上ではないと判別されたときに、前記吸着放出材に流入される排気の空燃比がリッチとなるように前記排気空燃比調整手段を制御する請求項４に記載の排気浄化装置である。

昇温手段による昇温がなされていない状態で、吸着放出材に流入する排気の空燃比がリッチとなるように排気空燃比調整手段が制御されることによって、吸着放出材への炭化水素吸着が進行する。そして、吸着放出材の炭化水素吸着量が基準量以上となったときに、吸着放出材を介してＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように空燃比調整手段が制御されるので、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ還元効率が向上される。

請求項６に係る発明は、前記ＮＯｘ還元触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量を導出する導出手段を備え、前記制御手段は、前記判別手段によって前記吸着放出材の炭化水素吸着量が前記基準量以上であると判別され、且つ前記導出手段によって導出されたＮＯ_Ｘ吸蔵量が予め定められた基準量を超えたときに、前記吸着放出材の温度が前記所定温度以上となるように前記昇温手段を制御すると共に、前記吸着放出材を介して前記ＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように前記空燃比調整手段を制御する請求項４または請求項５に記載の排気浄化装置である。

請求項６に係る発明によれば、吸着放出材の炭化水素吸着量が基準量以上であり、且つＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量が基準量を超えたときにのみ、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されていたＮＯｘを還元する制御を行なうので、更にＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ還元効率が向上される。

なお、上記請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の排気浄化装置において、前記排気空燃比調整手段を、前記内燃機関で燃焼される混合気の空燃比を調整する第１の調整手段、及び前記排気通路の前記吸着放出材より上流側の排気の空燃比がリッチとなるように調整する第２の調整手段の少なくとも一方で構成してもよい。

本発明によれば、内燃機関の排気通路の上流側に吸着放出材を配置し下流側にＮＯｘ吸蔵還元型触媒が配置して、この吸着放出材の炭化水素吸着量が予め定めた基準量以上であるときに吸着放出材を介してＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように空燃比調整手段を制御するので、ＮＯｘ還元効率の向上された排気浄化装置が提供される。

第１の実施の形態に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。 第１の実施の形態にかかるＨＣ吸着放出部材を示す概略模式図である。 第１の実施の形態に係わる排気浄化装置のＣＰＵで実行される排気浄化処理を示すフローチャートである。 （Ａ）は、第１の実施の形態において排気の空燃比がリーンであるきの酸化触媒における反応を示す模式図であり、（Ｂ）は、第１の実施の形態において排気の空燃比がリッチであるときの酸化触媒における反応を示す模式図であり、（Ｃ）は、第１の実施の形態においてＨＣ吸着放出層にＨＣ吸着許容量以上のＨＣが吸着された状態でリーン空燃比の排気が流入したときの反応を示す模式図であり、（Ｄ）は、ＨＣ吸着放出層の昇温によってＨＣがＨＣ吸着される量を上回って多量に放出される様子を示す模式図である。 第２の実施の形態に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。 第２の実施の形態にかかるＨＣ吸着放出部材を示す概略模式図である。 第２の実施の形態に係わる排気浄化装置のＣＰＵで実行される排気浄化処理を示すフローチャートである。 試験例１における、１サイクル目〜３サイクル目のリッチスパイクによって酸化触媒の下流側に排出された排気に含まれる全ＨＣ量を示す線図である。 試験例２における、２サイクル目〜４サイクル目のリッチスパイクによって酸

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態の排気浄化装置１０は、内燃機関１２を備えている。内燃機関１２としては、ガソリンリーンバーンエンジン、ディーゼルエンジン、ハイブリッド−リーンバーンエンジン、ハイブリッド−ディーゼルエンジン等が挙げられる。

この内燃機関１２には、内燃機関１２内における燃料により生じた排気ガスを外部へ排気する排気管１４が接続されている。この排気管１４の排気経路上には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６が設けられている。

ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６は、該ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、該ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入する排気の空燃比がリッチのときに吸蔵していたＮＯｘを還元する。

なお、排気の空燃比がリッチである、とは、排気中の空気量と燃料量との比が理論空燃比に近い状態（ストイキ状態）か、または理論空燃比より燃料量が多いリッチ状態であることを示している。また、排気の空燃比がリーンである状態とは、排気中の空気量と燃料量との比が理論空論比より燃料量の少ないリーン状態であることを示している。

ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６としては、例えば、コージェライト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、極薄板ステンレスなどで形成されたモノリス担体上に、酸化アルミニウム、酸化チタン等の触媒コート層を設けて、この触媒コート層上に、白金、パラジウム等の触媒金属と、バリウム等のＮＯｘ吸蔵材を保持させた構成が挙げられる。このモノリス触媒の構造材の担体は、多数のセルを有しており、また、このセルの内壁に設けられる触媒コート層は、大きな表面積をもっており、排気ガスとの接触効率を高めている。

この排気管１４の排気経路の、上記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６より上流側には、酸化触媒３２が設けられている。

酸化触媒３２は、図２に示すように、モノリス担体３０Ａ上に、ＨＣ吸着放出層３０Ｂ及びＨＣ着火層３０Ｃを順に積層した構成とされている。

このモノリス担体３０Ａとしては、コーディエライト、ムライト等のセラミック質のもの、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金等の耐熱性ステンレス鋼よりなるフォイル型のメタル質のもの、粉末治金を利用してハニカム構造体に成形したメタル質のものが挙げられる。

ＨＣ吸着放出層３０Ｂは、所定温度（以下、ＨＣ放出温度と称する）未満のときに炭化水素（ＨＣ）を吸着し且つ該ＨＣ放出温度以上のときの炭化水素を放出する特性を有するＨＣ吸着放出材を含んだ構成とされている。

このＨＣ吸着放出材としては、ゼオライト、活性炭などが挙げられるが、排気系に配設するには、耐熱性が必要であることから、ゼオライトを主成分とするものであることが好ましい。
なお、ＨＣ吸着放出材がＨＣを放出するＨＣ放出温度は、ＨＣ吸着放出層３０Ｂに含まれるＨＣ吸着放出材の種類や組み合わせ及び含有量等によって定まるが、例えば３００℃である。

ゼオライトとしては、天然品、合成品のいずれでもよく、また種類は特に限定されないが、耐熱性、耐久性の点で、Ｓｉ／Ａｌモル比が４０以上、更に疎水性も加味するとＳｉ／Ａｌモル比が１００以上のものが好適に用いられる。具体的には、Ｙ型ゼオライト、ＭＦＩゼオライト、β−ゼオライト、及びモルデナイト等が挙げられる。これらのゼオライトは、１種類のみではなく、複数種類を組み合わせて用いても良い。

上記ゼオライトの中でも、β−ゼオライトは細孔径が０．５５ｍｍと約０．７０ｍｍのバイモーダルな細孔を有しているので、小分子、大分子とも比較的良好に吸着することができ、さらに、単位重量当たりの吸着量が比較的多いことから好適に用いられる。

上記ＨＣ吸着放出材としては、上記ゼオライトに加えて、さらに周期表のＩＢ族元素（Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ）のイオンを少なくとも１種類含ませることが、ＨＣ吸着性能向上の観点から好ましい。さらに、上記ＩＢ族元素のイオンに加えて、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎの各種イオンから選択される少なくとも１種のイオンをゼオライト中に含有させると、耐熱性が向上し望ましい。

また、ＨＣ吸着放出層３０Ｂは、上述のＨＣ吸着放出材を含んだ構成であればよいが、耐熱性向上の観点から、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２等の多孔質酸化物との混合系としてもよいし、ＨＣ吸着放出材のみから構成してもよい。

ＨＣ着火層３０Ｃは、貴金属触媒を含んで構成され、さらに耐熱材を含んだ構成であることが望ましい。このＨＣ着火層３０Ｃとしては、例えば、多孔質担体に貴金属触媒の担持された構成が挙げられる。この多孔質担体としては、耐熱性を有するＡｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＣｅＯ_２−ＺｒＯ_２固溶体などが用いられる。また、貴金属触媒としては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ等が用いられる。これらの中でも、貴金属触媒としては、ＨＣの酸化活性が高いことから、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。

この排気管１４の排気経路上の、上記酸化触媒３０より排気方向上流側には、排気に燃料を添加する噴射弁２０が設けられている。
なお、本実施の形態では、噴射弁２０が設けられた構成である場合を説明するが、設けられていない構成であってもよい。

また、この排気管１４による排気経路上の、酸化触媒３０の設置箇所には、この酸化触媒３２の床温を測定するための温度検知センサ２５が設けられている。また、この排気管１４による排気経路上の、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６の設置箇所には、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６の床温を測定するための温度検知センサ２６が設けられている。

内燃機関１２には、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射バルブ１２Ａが設けられている。なお、燃料噴射バルブ１２Ａは、内燃機関１２の構造によって、燃焼室内に直接燃料を噴射する形態であってもよいし、燃焼室への混合ガスの流入経路に燃料を噴射する形態であってもよい。

また、排気浄化装置１０には、装置全体を制御するための電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）１９が設けられている。

上記燃料噴射バルブ１２Ａ、噴射弁２０、温度検知センサ２５、及び温度検知センサ２６は、ＥＣＵ１９に信号授受可能に接続されている。また、ＥＣＵ１９には、エンジン回転数センサ３４が信号授受可能に接続されている。なお、ＥＣＵ１９には、このようなセンサ以外にも、車速センサなどのエンジン制御に必要なセンサが信号授受可能に接続されている。

なお、排気浄化装置１０には、図１に示す以外にも各種部品や各種センサ等が搭載されており、ＥＣＵ１９に適宜信号授受可能に接続されているが、図１では、本実施の形態に直接関係する部分の接続関係及び構成のみを示した。

このＥＣＵ１９は、ＣＰＵ（中央演算装置）１９Ａ、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）１９Ｄ、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１９Ｃ、Ｉ／Ｏ（入出力制御回路）１９Ｅ、及びバックアップＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１９Ｂを双方向性バスで互いに接続した構成とされている。ＲＯＭ１９Ｄには、後述する本実施の形態における排気浄化処理等のアプリケーションプログラムが予め記憶されている。また、このＲＯＭ１９Ｄには、上記アプリケーションに加えて、各種の制御マップが記憶されている。本実施の形態で用いる制御マップとしては、ＮＯｘ還元処理−排気ＮＯｘ量推定マップ、還元ＮＯｘ量推定マップ、ＨＣ吸着処理−排気ＮＯｘ量推定マップ、投入ＨＣ量推定マップ、ＨＣ吸着処理時の燃料噴射量マップ、及びＨＣ吸着許容量推定マップ等である。各マップの詳細については後述する。

ＲＡＭ１９Ｃは、各センサからの出力信号やＣＰＵ１９Ａの演算結果等を格納する。この演算結果としては、例えば、ＣＰＵ１９Ａにおける各処理時に推定されるＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}や、ＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄ}等が挙げられる。これらの演算結果については詳細を後述する、これらのデータは、各センサから最新の信号が入力されて、ＣＰＵ１９Ａで新規に推定処理（詳細後述）が実行される度に、最新のデータに書き換えられる。
バックアップＲＡＭ１９Ｂは、内燃機関１２の運動停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモリである。なお、上記ＲＡＭ１９Ｃに格納される各種演算結果は、バックアップＲＡＭ１８Ｂに随時記憶され、最新のデータに更新される。

ＣＰＵ１９Ａは、上記ＲＯＭ１９Ｄに記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し、内燃機関１２の燃料噴射制御や点火時期制御等の公知の基本制御の他に、排気浄化処理を実行する。本実施の形態の排気浄化処理では、ＮＯｘ還元処理を行なう前に、酸化触媒３２におけるＨＣ吸着放出層３０ＢのＨＣ吸着量がＨＣ吸着許容量（詳細後述）以上であるか否かを判別し、該ＨＣ吸着許容量以上であるときに、このＨＣ吸着放出層３０Ｂに吸着されていたＨＣを放出させると共にＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯｘ還元を行なう。

以下、上記のように構成された排気浄化装置１１のＣＰＵ１９Ａで実行される、排気浄化処理について説明する。なお、この排気浄化処理は、内燃機関１２の全体の制御に組み込まれた制御であって、所定時間毎に繰り返し実行される。

ステップ１００では、ＢＲＡＭ１９ＢまたはＲＡＭ１９Ｃに記憶されている前回推定された、ＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}を読み取る。このＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}とは、ＨＣ吸着放出層３０Ｂに吸着しているＨＣ量である。

次のステップ１０２では、上記ステップ１００で読み取ったＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}が、吸着放出層３０ＢのＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣ以上であるか否かを判断する。

このＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣとは、ＨＣ吸着放出層３０Ｂの環境温度Ｔにおいて吸着可能なＨＣ量の最大値を示している。

この吸着許容量Ｑ_ＨＣは、例えば、酸化触媒３２の床温を示す温度情報と、酸化触媒３２の床温が該温度情報の温度であるときに吸着可能なＨＣ量の最大値であるＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣを示す情報と、を対応づけたＨＣ吸着許容量推定マップを予めＲＯＭ１９Ｄに記憶しておく。そして、ステップ１０２の判断時に、温度検知センサ２５から入力された温度情報に対応するＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣを示す情報をＨＣ吸着許容量推定マップから読み取ることによってＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣを導出し、判断に用いればよい。

上記ステップ１０２で否定されると、ステップ１０４へ進み、ＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣ以上の吸着量となるまでＨＣ吸着放出層３０ＢにＨＣを吸着させる、ＨＣ吸着処理を実行する。

ここで、酸化触媒３２に流入する排気の空燃比がリーン及びリッチの何れであっても、ＨＣ放出温度未満であれば、酸化触媒３２に流入した排気中のＨＣは上層のＨＣ着火層３０Ｃを通過して下層側のＨＣ吸着放出層３０Ｂに吸着される。但し、酸化触媒３２に流入する排気の空燃比がリーンである場合には、酸化触媒３２に供給されるＨＣ量が少ないため、ＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣ以上のＨＣをＨＣ吸着放出層３０Ｂに吸着させることは困難である。このため、ＨＣ吸着放出層３０ＢにＨＣ吸着許容量以上のＨＣを吸着させるためには、酸化触媒３２に流入する排気の空燃比をリッチとする必要がある。

なお、この酸化触媒３２に流入する排気の空燃比をリッチとすると、排気中に含まれるＨＣは、ＨＣ着火層３０Ｃに含まれる貴金属触媒によって着火燃焼する。このため、下層側のＨＣ吸着放出層３０Ｂの温度が上昇してＨＣ放出温度以上となり、ＨＣの吸着が行なわれないことが懸念されるが、ＨＣ吸着放出層３０ＢにＨＣ吸着許容量以上のＨＣが吸着されていない状態では、ＨＣ吸着放出層３０ＢがＨＣ放出温度以上に上昇しても、ＨＣ吸着放出層３０Ｂから放出される炭化水素量に比べてＨＣ吸着放出層３０Ｂに吸着する炭化水素量の方が多い。このため、ＨＣ吸着放出層３０ＢにＨＣ吸着許容量以上のＨＣが吸着されていない状態では、酸化触媒３２に流入する排気の空燃比をリッチとすることで、ＨＣ吸着放出層３０ＢへのＨＣ吸着を進行させることが可能である。

そこで、本ステップ１０４では、酸化触媒３０へ流入する排気の空燃比が、ＨＣ吸着用のリッチ空燃比（以下、ＨＣ吸着リッチ空燃比と称する）となるように、燃料噴射バルブ１２Ａを制御する。詳細には、燃料噴射バルブ１２Ａから短い周期でスパイク的に燃料を噴射させるべく該燃料噴射バルブ１２Ａを制御することにより、酸化触媒３２に流入される排気の空燃比を一時的にＨＣ吸着リッチ空燃比とする。

このＨＣ吸着用リッチ空燃比とするために燃料噴射バルブ１２Ａから噴射する燃料量は、下記方法で求めればよい。例えば、酸化触媒３２の床温やエンジンの回転数等を示す情報パラメータとして、これらのパラメータに対応する、酸化触媒３２に流入する空燃比をＨＣ吸着用リッチ空燃比とするために必要な燃料噴射量を示す情報を、予め実験により定めてＨＣ吸着燃料噴射量マップとしてＲＯＭ１９Ｄに記憶しておく。そして、ステップ１０４のＨＣ吸着処理時には、エンジン回転数及び酸化触媒３２の床温に対応する燃料噴射量をＨＣ吸着燃料噴射量マップから読み取って用いればよい。なお、エンジン回転数は、エンジン回転数センサ３４からの信号を用いれば良く、酸化触媒３２の床温は、温度検知センサ２５からの検知結果を用いればよい。

このステップ１０４の処理が行なわれることによって、ＨＣ吸着処理が行なわれる。すなわち、酸化触媒３２に流入する排気がリーンの状態では、図４（Ａ）に示すように、酸化触媒３２のＨＣ吸着放出層３０Ｂには、ＨＣが吸着されると共にＨＣ着火層３０ＣにおいてＮＯのＮＯ_２への酸化が行なわれている。
そして、上記ステップ１０４のＨＣ吸着処理が行なわれると、図４（Ｂ）に示すように、ＨＣ吸着放出層３０ＢのＨＣ吸着放出材へのＨＣ吸着が進行する。

次のステップ１０６では、上記ステップ１０４のＨＣ吸着処理が行なわれた後の、ＨＣ吸着放出層３０ＢのＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}を推定する。このＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}は、下記式（１）を用いて算出すればよい。

Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}＝Ｑ_{ＨＣ−ａｄｎ}＋ｑ_{ＨＣ−ｒｓ}＋ｑ_{ＨＣ−ｅｎｇ} ・・・（１）

式（１）中、Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}は、ステップ１０６で推定するＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}である。ｑ_{ＨＣ−ｒｓ}は、上記ステップ１０４のＨＣ吸着処理によって燃料噴射バルブ１２Ａから噴射された燃料中に含まれるＨＣ量（投入ＨＣ量）である。Ｑ_{ＨＣ−ａｄｎ}は、前回推定したＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄｎ}である。このＱ_{ＨＣ−ａｄｎ}は、ＲＡＭ１９Ｃに記憶されているＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}を読み取ることによって得ればよい。

なお、本ステップ１０６で用いる式（１）中の投入ＨＣ量ｑ_{ＨＣ−ｒｓ}としては、例えば、上記ステップ１０４のＨＣ吸着処理によって燃料噴射バルブ１２Ａから噴射される燃料量を示す情報と、該燃料量の燃料に含まれるＨＣ量と、を対応づけた投入ＨＣ量推定マップをＲＯＭ１９Ｄに記憶しておく。そして、ステップ１０６の処理時に、燃料噴射バルブ１２Ａから噴射された燃料量に対応するＨＣ量を示す情報を、この投入ＨＣ量推定マップから読み取ることによって、求めればよい。

また、式（１）中の排気ＨＣ量ｑ_{ＨＣ−ｅｎｇ}は、例えば、予め、実験によりエンジン回転数、及び燃料噴射バルブ１２Ａから噴射された燃料噴射量等をパラメータとして、これらのパラメータと、排気ＨＣ量ｑ_{ＨＣ−ｅｎｇ}とを対応づけた排気ＨＣ量推定マップをＲＯＭ１９Ｄに記憶しておく。そして、上記ステップ１０４のＨＣ吸着処理時に、エンジン回転数センサ３４及び燃料噴射バルブ１２Ａの各々から入力されたエンジン回転数及び燃料噴射バルブ１２Ａから噴射された燃料噴射量から、これらのパラメータの値に対応する排気ＨＣ量ｑ_{ＨＣ−ｅｎｄ}を示す情報を排気ＨＣ量推定マップから読み取ることによって導出すればよい。
なお、この排気ＨＣ量推定マップに用いられるパラメータは上記パラメータに限られない。また、排気ＨＣ量の推定方法は、上記方法に限られず、その他の公知の方法を用いても良い。

次のステップ１０８では、上記ステップ１０６で推定したＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}をＲＡＭ１９Ｃに記憶する。このとき、ＲＡＭ１９Ｃに既に記憶されていたＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}を示す情報を上書きすることによって、最新情報に書き換える。

次のステップ１１０では、上記ステップ１０４のＨＣ吸着処理が行なわれた後の、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄ}を推定する。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄ}は、例えば、下記式（２）から推定される。

Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}＝Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄｎ}＋ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ} ・・・（２）

上記式（２）中、Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}は、ステップ１１０で算出するＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄ}を示している。Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄｎ}は、前回推定したＮＯｘ吸蔵量を示している。ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}は、前回ＮＯｘ吸蔵量を推定してからＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入された排気中に含まれるＮＯｘ量（以下、「排気ＮＯｘ量」と称する）を示している。

式（２）中の前回推定したＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄｎ}には、ＢＲＡＭ１９ＢまたはＲＡＭ１９Ｃに記憶されているＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}を読み取って用いればよい。なお、ＲＡＭ１９Ｃには、ＣＰＵ１９ＡにおいてＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}の推定処理が行なわれる度に上書き保存されて常に最新のＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}を示す情報が記憶されている。

式（２）中の、排気ＮＯｘ量ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}は、例えば、予め、実験により、上記ステップ１０４のＨＣ吸着処理により燃料噴射バルブ１２Ａから噴射される燃料噴射量と、ＨＣ吸着処理によって該燃料噴射量の燃料噴射が行なわれたときにＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入する排気中の排気ＮＯｘ量ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}を示したＨＣ吸着処理−排気ＮＯｘ量推定マップを予めＲＯＭ１９Ｄに記憶しておく。そして、上記ステップ１０４のＨＣ吸着処理時に、燃料噴射バルブ１２Ａから噴射された燃料噴射量に対応する排気ＮＯｘ量ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}を示す情報を、ＨＣ吸着処理−排気ＮＯｘ量推定マップから読み取ることによって推定すればよい。
なお、このＨＣ吸着処理−排気ＮＯｘ量推定マップに用いられるパラメータは上記パラメータに限られない。また、排気ＮＯｘ量の推定方法は、上記方法に限られず、その他の公知の方法を用いても良い。

例えば、排気中のＮＯｘ濃度を測定するＮＯｘセンサを、排気管１４のＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６より上流側で且つ酸化触媒３２より下流側に設けて、該ＮＯｘセンサからの上記ステップ１０４のＨＣ吸着処理時に入力された信号に基づいて推定してもよい。

次のステップ１１２では、上記ステップ１１０で推定したＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}を、ＲＡＭ１９Ｃに記憶した後に、上記ステップ１０２へ戻る。なお、ステップ１１２では、ＲＡＭ１９Ｃに既に記憶されていたＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}を示す情報を上書きすることによって、最新情報に書き換える。

一方、上記ステップ１０２で肯定、すなわちＨＣ吸着放出層３０ＢのＨＣ吸着量がＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣ以上である場合には、ステップ１１４へ進む。

ステップ１１４では、ＢＲＡＭ１９ＢまたはＲＡＭ１９Ｃに記憶されている前回推定された、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}を読み取る。

次のステップ１１６では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６がＮＯｘ還元を必要とする状態であるか否かを判断する。ステップ１１６の判断は、上記ステップ１１４で読み取ったＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}が、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６における飽和吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ｒｑ１}以上であるか否かを判別することによって判断される。この飽和吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ｒｑ１}とは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６が吸蔵可能なＮＯｘ吸蔵量の上限値である。この飽和吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ｒｑ１}は、予め測定してＲＯＭ１９Ｄに記憶しておけばよい。

上記ステップ１１６で否定されると、本ルーチンを終了する。

一方、このステップ１１６で肯定されると、ステップ１１８へ進み、ＮＯｘ還元処理を実行する。

このＮＯｘ還元処理とは、燃料噴射バルブ１２Ａから短い周期でスパイク的に燃料を噴射させるべく、該燃料噴射バルブ１２Ａを制御することにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入される排気の空燃比を一時的に所定のリッチ空燃比（以下、ＮＯｘ還元用リッチ空燃比と称する）とする。このＮＯｘ還元用リッチ空燃比とは、該空燃比の排気がＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入することによって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６でＮＯｘ還元反応が進行する空燃比である。

なお、ステップ１１８の処理時には、燃料噴射バルブ１２Ａからの燃料噴射に加えて、噴射弁２０からの燃料添加を併用してもよい。この場合には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入する空燃比が上記ＮＯｘ還元用リッチ空燃比となるように、燃料噴射バルブ１２Ａから噴射される燃料噴射量及び噴射弁２０から添加される燃料添加量を調整すればよい。
また、ステップ１１８の処理時には、噴射弁２０からのスパイク的な燃料添加のみによって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入する排気の空燃比を上記ＮＯｘ還元用空燃比とするように調整してもよい。

ステップ１１８の処理において、噴射弁２０からの燃料添加を行なうと、酸化触媒３２に流入する排気温が上昇することから、ＨＣ吸着放出層３０ＢからのＨＣ放出が更に促進されると考えられる。

ステップ１１８の処理によって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に吸蔵されていたＮＯｘの還元処理が開始される。詳細には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６におけるＮＯｘ吸蔵材から硝酸塩が分解されてＮＯｘが放出されると共に、このＮＯｘがＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６の貴金属触媒の触媒作用によって排気中の未燃炭化水素（未燃ＨＣ）やＨＣ吸着放出層３０Ｂから放出されたＨＣや一酸化炭素等により窒素に還元される。

ここで、上述のステップ１０２〜ステップ１１２の処理が実行されることによって、ＨＣ吸着放出層３０ＢのＨＣ吸着量は、吸着許容量Ｑ_ＨＣ以上とされている。この状態で、上記ステップ１１８のＮＯｘ還元処理が実行されると、酸化触媒３２では、図４（Ｃ）に示すように、排気中に含まれるＨＣがＨＣ着火層３０Ｃの貴金属触媒によって反応して着火するＨＣ着火燃焼が進行する。そして、このＨＣ着火燃焼によって下層側のＨＣ吸着放出層３０Ｂの温度が、ＨＣ吸着放出層３０ＢのＨＣ放出の生じる上記ＨＣ放出温度以上に上昇する。このとき、ＨＣ吸着放出層３０ＢのＨＣ吸着量は、吸着許容量Ｑ_ＨＣ以上とされていることから、ＨＣの吸着される量に比べて放出される量の方が多く、ＨＣ吸着放出層３０Ｂから好適にＨＣが放出される（図４（Ｄ）参照）。

この放出されたＨＣは、下流側に配置されているＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に供給される。このため、上記ステップ１１８のＮＯｘ還元処理が実行されることによって、酸化触媒３２より下流側に配置されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６には、ＨＣ吸着放出層３０ＢからのＨＣの放出によってＨＣの増量された排気が流入し、効率よくＮＯｘ還元が進行する。

次のステップ１２０では、上記ステップ１１８によるＮＯｘ還元処理後の、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯｘ吸蔵量Ｑ_ＮＯｘｎを推定する。

ステップ１２０において、このＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄ}は、例えば、下記式（３）から算出すればよい。

Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}＝Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄｎ}＋ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}−Ｑ_ＮＯｘ ・・・（３）

上記式（３）中、Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}は、ステップ１２０で算出するＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄ}を示している。Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄｎ}は、前回推定したＮＯｘ吸蔵量を示している。ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}は、前回ＮＯｘ吸蔵量を推定してからＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入された排気中に含まれるＮＯｘ量（以下、「排気ＮＯｘ量」と称する）を示している。また、Ｑ_ＮＯｘは、前回ＮＯｘ吸蔵量を推定してからＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６で還元されたＮＯｘ量を示している。

式（３）中の前回推定したＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄｎ}は、ＲＡＭ１９Ｃに記憶されているＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}を読み取って用いればよい。

式（３）中の、排気ＮＯｘ量ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}は、例えば、予め、実験により、ステップ１１８で行なわれるＮＯｘ還元処理において燃料噴射バルブ１２Ａ及び噴射弁２０から噴射される燃料噴射量と、該ＮＯｘ還元処理が行なわれたときにＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入する排気中の排気ＮＯｘ量ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}を示したＮＯｘ還元処理−排気ＮＯｘ量推定マップを予めＲＯＭ１９Ｄに記憶しておく。
そして、上記ステップ１１８のＮＯｘ還元処理時に、燃料噴射バルブ１２Ａ及び噴射弁２０から噴射された燃料噴射量に対応する排気ＮＯｘ量ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}を示す情報を、ＮＯｘ還元処理−排気ＮＯｘ量推定マップから読み取ることによって推定すればよい。

上記式（３）中の、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６で還元されたＮＯｘ量Ｑ_ＮＯｘは、予め、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６の床温を示す情報と、該床温のときにＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６で還元されるＮＯｘ量Ｑ_ＮＯｘを示す情報を対応づけた還元ＮＯｘ量推定マップを、予めＲＯＭ１９Ｄに記憶しておく。そして、ステップ１２０の処理時に、温度検知センサ２６から入力されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６の床温を示す情報に対応するＮＯｘ量Ｑ_ＮＯｘを示す情報を、還元ＮＯｘ量推定マップから読み取ればよい。

次のステップ１２２では、上記ステップ１２０で推定したＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}を、ＲＡＭ１９Ｃに記憶する。このとき、ＲＡＭ１９Ｃに既に記憶されていたＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}を示す情報を上書きすることによって、最新情報に書き換える。

次のステップ１２４では、ＮＯｘ還元処理を終了するか否かを判断し、終了する場合には、本ルーチンを終了し、終了しない場合には、上記ステップ１１８へ戻る。

ステップ１２４の判断は、上記ステップ１２２でＲＡＭ１９Ｃに記憶したＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}が、十分にＮＯｘ還元されたとみなすＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ｒｑ２}未満であるか否かを判別することによって判断される。このＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ｒｑ２}は、予めＲＯＭ１９Ｄに記憶しておけばよい。

以上説明したように、本実施の形態の排気浄化装置１０によれば、排気管１４にＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６を配置し、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６より上流側に酸化触媒３２を配置し、所定時間毎に繰り返し実行される排気浄化処理において、ＨＣ吸着放出層３０ＢにおけるＨＣ吸着量がＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣ以上であるときに、ＮＯｘ還元処理を行なうことによって、このＨＣ吸着放出層３０ＢからＨＣを放出させると共に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯｘ還元処理を行なう。

このため、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯｘ還元処理時には、排気中に含まれる炭化水素に加えてＨＣ吸着放出層３０Ｂから放出された炭化水素がＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に供給される。従って、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯｘ還元効率の向上が図れる。

また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯｘ還元処理時には、吸着放出材からＨＣが放出されることによって、ＨＣの増量された排気がＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入する。このため、ＮＯｘ還元処理時にＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入する排気の空燃比をリッチとするために必要な燃料量の低減が図れる。

また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６の上流側に酸化触媒３２が設けられていることによって、内燃機関１２におけるリーン燃焼により排出された排気に含まれるＨＣは、ＨＣ吸着放出層３０Ｂに吸着される。このため、アイドル時のような低回転低負荷時での内燃機関１２における成層燃焼あるいはリーン燃焼において生じるＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６のＨＣ被毒（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６の貴金属触媒の表面に高濃度のＨＣが接触することで触媒にＨＣ層が形成されてＮＯｘ還元能の低下した状態）が抑制される。

また、酸化触媒３２に流入した排気中に含まれるＮＯ（一酸化窒素）は、ＨＣ着火層３０Ｃに含まれる貴金属触媒によってＮＯ_２に酸化される。このため、この酸化触媒３２より下流側に設けられたＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６におけるＮＯｘの吸蔵、すなわち硝酸塩の吸蔵が促進される。という効果も得られる。

（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、酸化触媒として、モノリス担体３０Ａ上にＨＣ吸着放出層３０Ｂ及びＨＣ着火層３０Ｃの積層された構成の酸化触媒３２を用いる場合を説明したが、本実施の形態では、ＨＣ着火層３０Ｃの設けられていない構成の酸化触媒３０（図６参照）を用いる場合を説明する。

本実施の形態の排気浄化装置１１は、図５に示すように、内燃機関１２、排気管１４、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１８、噴射弁２０、昇温部材２２、酸化触媒３０、酸化触媒３０の床温を測定する温度検知センサ２４、温度検知センサ２６、及びエンジン回転数センサ３４が設けられている。

上記燃料噴射バルブ１２Ａ、噴射弁２０、昇温部材２２、温度検知センサ２４、温度検知センサ２６、及びエンジン回転数センサ３４は、ＥＣＵ１８に信号授受可能に接続されている。なお、ＥＣＵ１８には、このようなセンサ以外にも、車速センサなどのエンジン制御に必要なセンサが信号授受可能に接続されている。

なお、排気浄化装置１１は、第１の実施の形態で説明した排気浄化装置１０のＥＣＵ１９に替えてＥＣＵ１８が設けられ、温度検知センサ２５に替えて温度検知センサ２４が設けられ、酸化触媒３２に替えて酸化触媒３０が設けられ、また更に昇温部材２２が設けられている点以外は同じ構成であるため、同一部分には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。

酸化触媒３０は、排気管１４の排気経路の、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６より上流側に設けられている。酸化触媒３０は、図６に示すように、モノリス担体３０Ａ上にＨＣ吸着放出材を含むＨＣ吸着放出層３０Ｂの積層された構成とされている。

昇温部材２２は、排気管１４の排気経路上の酸化触媒３０の設置箇所に設けられている。この昇温部材２２は、酸化触媒３０のＨＣ吸着放出層３０ＢをＨＣ放出温度以上となるように昇温させる。本実施の形態では、昇温部材２２によってＨＣ吸着放出層３０ＢがＨＣ放出温度以上に昇温されることで、ＨＣ吸着放出層３０ＢからＨＣが放出される。

ＥＣＵ１８は、ＣＰＵ１８Ａ、ＲＯＭ１８Ｄ、ＲＡＭ１８Ｃ、Ｉ／Ｏ１８Ｅ、及びバックアップＲＡＭ１８Ｂを双方向性バスで互いに接続した構成とされている。ＲＯＭ１８Ｄには、後述する本実施の形態の排気浄化処理等のアプリケーションプログラムが予め記憶されている。また、このＲＯＭ１８Ｄには、上記アプリケーションに加えて、各種の制御マップが記憶されている。本実施の形態で用いる制御マップとしては、ＨＣ吸着処理−排気ＮＯｘ量推定マップ、ＮＯｘ還元処理−排気ＮＯｘ量推定マップ、還元ＮＯｘ量推定マップ、排気ＨＣ量推定マップ、投入ＨＣ量推定マップ、及びＨＣ吸着用燃料噴射量マップ等である。各マップの詳細については後述する。

ＲＡＭ１８Ｃは、各センサからの出力信号やＣＰＵ１８Ａの演算結果等を格納する。この演算結果としては、例えば、ＣＰＵ１８Ａにおける各処理時に推定されるＨＣ吸着放出層３０ＢのＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}やＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄ}等が挙げられる。これらのデータは、ＣＰＵ１８Ａで新規に推定処理（詳細後述）が実行される度に、最新のデータに上書きされる。
バックアップＲＡＭ１８Ｂは、内燃機関１２の運動停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモリである。なお、上記ＲＡＭ１８Ｃに格納される各種演算結果は、バックアップＲＡＭ１８Ｂに随時記憶され、最新のデータに更新される。

ＣＰＵ１８Ａは、上記ＲＯＭ１８Ｄに記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し、内燃機関１２の燃料噴射制御や点火時期制御等の公知の基本制御の他に、本実施の形態における排気浄化処理を実行する。本実施の形態における排気浄化処理では、ＮＯｘ還元処理を行なう前に、酸化触媒３０におけるＨＣ吸着放出層３０ＢのＨＣ吸着量がＨＣ吸着許容量以上であるか否かを判別し、該ＨＣ吸着許容量以上であるときに、昇温部材２２によってＨＣ吸着放出層３０ＢをＨＣ放出温度以上に昇温させてＨＣを放出させると共にＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯｘ還元処理を行なう。

以下、上記のように構成された排気浄化装置１１のＣＰＵ１８Ａで実行される、排気浄化処理について説明する。なお、この排気浄化処理は、内燃機関１２の全体の制御に組み込まれた制御であって、所定時間毎に繰り返し実行される。

ＣＰＵ１８Ａでは、通常の運転制御中に、ＮＯｘ還元処理時間間隔として予め定められた所定の周期毎に図７に示す排気浄化処理ルーチンを実行し、ステップ２００へ進む。

ステップ２００では、ＢＲＡＭ１８ＢまたはＲＡＭ１８Ｃに記憶されている前回算出したＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}を読み取る。

次のステップ２０２では、上記ステップ２００で読み取ったＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}が、吸着放出層３０ＢのＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣ以上であるか否かを判断する。
このＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣの定義は第１の実施の形態と同じであるため説明を省略する。

本実施の形態では、この吸着許容量Ｑ_ＨＣは、例えば、酸化触媒３０の床温を示す温度情報と、酸化触媒３０の床温が該温度情報の温度であるときに吸着可能なＨＣ量の最大値であるＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣを示す情報と、を対応づけたＨＣ吸着許容量推定マップを予めＲＯＭ１９Ｄに記憶しておく。そして、ステップ２０２の判断時に、温度検知センサ２４から入力された温度情報に対応するＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣを示す情報をＨＣ吸着許容量推定マップから読み取ることによってＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣを導出し、判断に用いればよい。

上記ステップ２０２で否定され、すなわち吸着放出層３０ＢのＨＣ吸着量がＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣ未満である場合には、ステップ２０４へ進み、ＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣ以上の吸着量となるまでＨＣ吸着放出層３０ＢにＨＣを吸着させるＨＣ吸着処理を実行する。

本実施の形態では、ＣＰＵ１８Ａは、ステップ２０４において、燃料噴射バルブ１２Ａから噴射される燃料量を調整することによって、酸化触媒３０へ流入する排気の空燃比を短い周期でスパイク的にリッチ空燃比にする。

なお、このときのリッチ空燃比は、昇温部材２２による昇温のなされない状態において、ＨＣ吸着放出層３０ＢのＨＣ吸着量がＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣ以上のＨＣ吸着量となるまでＨＣ吸着を進行させうる空燃比（以下、ＨＣ吸着用空燃比と称する）とすればよい。
そして、酸化触媒３０へ流入する排気の空燃比を該ＨＣ吸着用空燃比とするために燃料噴射バルブ１２Ａから噴射する燃料量は、下記方法で得ればよい。例えば、酸化触媒３０の床温やエンジンの回転数等を示す情報パラメータとして、これらのパラメータに対応する、酸化触媒３０に流入する空燃比をＨＣ吸着用空燃比とするために必要な燃料噴射量を示す情報を、予め実験により定めてＨＣ吸着用燃料噴射量マップとしてＲＯＭ１９Ｄに記憶しておく。そして、ステップ２０４のＨＣ吸着処理時には、エンジン回転数及び酸化触媒３０の床温に対応する燃料噴射量を、このＨＣ吸着用燃料噴射量マップから読み取って用いればよい。なお、エンジン回転数は、エンジン回転数センサ３４からの信号を用いれば良く、酸化触媒３０の床温は、温度検知センサ２４からの検知結果を用いればよい。

次のステップ２０６では、上記ステップ２０４のＨＣ吸着処理が行なわれた後の、ＨＣ吸着放出層３０ＢのＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}を推定する。このＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}は、例えば、下記式（４）から算出される。

Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}＝Ｑ_{ＨＣ−ａｄｎ}＋ｑ_{ＨＣ−ｒｓ}＋ｑ_{ＨＣ−ｅｎｇ} ・・・（４）

上記式（４）中、Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}は、ステップ２０６で推定するＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}を示している。Ｑ_{ＨＣ−ａｄｎ}は、前回算出したＨＣ吸着量を示している。ｑ_{ＨＣ−ｒｓ}は、上記ステップ２０４のＨＣ吸着処理によって燃料噴射バルブ１２Ａから噴射された燃料中に含まれるＨＣ量（以下、投入ＨＣ量と称する）を示している。また、ｑ_{ＨＣ−ｅｎｇ}は、ＨＣ吸着放出層３０Ｂに流入する排気中に含まれるＨＣ量（以下、排気ＨＣ量と称する）を示している。

式（４）中、前回算出したＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄｎ}は、ＲＡＭ１８Ｃに記憶されているＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}を読み取ることによって得られる。

式（４）中、投入ＨＣ量ｑ_{ＨＣ−ｒｓ}は、例えば、上記ステップ２０４のＨＣ吸着処理によって燃料噴射バルブ１２Ａから噴射される燃料量を示す情報と、該燃料量の燃料に含まれるＨＣ量と、を対応づけた投入ＨＣ量推定マップをＲＯＭ１８Ｄに記憶しておく。そして、ステップ２０６の処理時に、上記ステップ２０４のＨＣ吸着処理によって噴射した燃料量を示す情報に対応するＨＣ量を示す情報を、この投入ＨＣ量推定マップから読み取ることによって、求めればよい。

また、式（４）中の排気ＨＣ量ｑ_{ＨＣ−ｅｎｇ}は、例えば、予め、実験によりエンジン回転数、及び燃料噴射バルブ１２Ａから噴射された燃料噴射量等をパラメータとして、これらのパラメータと、排気ＨＣ量ｑ_{ＨＣ−ｅｎｇ}とを対応づけた排気ＨＣ量推定マップをＲＯＭ１８Ｄに記憶しておく。そして、上記ステップ２０４のＨＣ吸着処理時に、エンジン回転数センサ３４及び燃料噴射バルブ１２Ａの各々から入力されたエンジン回転数及び燃料噴射バルブ１２Ａから噴射された燃料噴射量から、これらのパラメータの値に対応する排気ＨＣ量ｑ_{ＨＣ−ｅｎｄ}を示す情報を排気ＨＣ量推定マップから読み取ることによって導出すればよい。
なお、この排気ＨＣ量推定マップに用いられるパラメータは上記パラメータに限られない。また、排気ＨＣ量の推定方法は、上記方法に限られず、その他の公知の方法を用いても良い。

次のステップ２０８では、上記ステップ２０６で推定したＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}をＲＡＭ１８Ｃに記憶する。このとき、ＲＡＭ１８Ｃに既に記憶されていたＨＣ吸着量Ｑ_{ＨＣ−ａｄ}を示す情報を上書きすることによって、最新情報に書き換える。

次のステップ２１０では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄ}を推定する。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄ}は、例えば、下記式（５）から推定される。

Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}＝Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄｎ}＋ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ} ・・・（５）

上記式（５）中、Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}は、ステップ２１０で算出するＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄ}を示している。式（５）中のＱ_{ＮＯｘ−ａｄｎ}は、前回推定したＮＯｘ吸蔵量を示している。式（５）中のｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}は、前回ＮＯｘ吸蔵量を推定してからＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入された排気中に含まれるＮＯｘ量（以下、「排気ＮＯｘ量」と称する）を示している。

式（５）中の前回算出したＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄｎ}には、ＲＡＭ１８Ｃに記憶されているＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}を読み取って用いればよい。なお、ＲＡＭ１８Ｃには、最新のＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}を示す情報が記憶されており、該ＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}の推定処理が行なわれる度に更新される。

式（５）中の、排気ＮＯｘ量ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}は、例えば、予め、実験により、ＨＣ吸着処理により燃料噴射バルブ１２Ａから噴射される燃料噴射量と、ＨＣ吸着処理によって該燃料噴射量の燃料噴射が行なわれたときにＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入する排気中の排気ＮＯｘ量ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}を示したＨＣ吸着処理−排気ＮＯｘ量推定マップを予めＲＯＭ１８Ｄに記憶しておく。そして、上記ステップ２０４のＨＣ吸着処理時に、燃料噴射バルブ１２Ａから噴射された燃料噴射量に対応する排気ＮＯｘ量ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}を示す情報を、ＨＣ吸着処理−排気ＮＯｘ量推定マップから読み取ることによって推定すればよい。
なお、このＨＣ吸着処理−排気ＮＯｘ量推定マップに用いられるパラメータは上記パラメータに限られない。また、排気ＮＯｘ量の推定方法は、上記方法に限られず、ＮＯｘセンサを用いた方法等、その他の方法を用いても良い。

次のステップ２１２では、上記ステップ２１０で推定したＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}を、ＲＡＭ１８Ｃに記憶した後に、上記ステップ２０２へ戻る。なお、ステップ２１２では、ＲＡＭ１８Ｃに既に記憶されていたＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}を示す情報を上書きすることによって、最新情報に書き換える。

一方、上記ステップ２０２で肯定、すなわちＨＣ吸着放出層３０ＢのＨＣ吸着量がＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣ以上である場合には、ステップ２１４へ進む。

ステップ２１４では、ＢＲＡＭ１８ＢまたはＲＡＭ１８Ｃに記憶されている前回算出された、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}を読み取る。

次のステップ２１６では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６がＮＯｘ還元を必要とする状態であるか否かを判断する。ステップ２１６の判断は、上記ステップ２１４でＲＡＭ１８Ｃから読み取ったＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}が、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６における飽和吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ｒｑ１}を超える値であるか否かを判別することによって判断される。この飽和吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ｒｑ１}は、予め測定してＲＯＭ１８Ｄに記憶しておけばよい。

上記ステップ２１６で否定されると、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ２１６で肯定されると、ステップ２１８へ進み、ＨＣ吸着放出層３０ＢをＨＣ放出温度以上の温度となるように昇温させる昇温処理を実行する。本実施の形態では、ＨＣ吸着放出層３０ＢがＨＣ放出温度以上の温度となるように、昇温部材２２を昇温制御する。ステップ２１８の処理によって、ＨＣ吸着放出層３０Ｂに吸着されていたＨＣの放出が開始される。

次のステップ２２０では、上記ステップ１１８と同様にしてＮＯｘ還元処理を実行する。このステップ２２０の処理によって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６へ流入される排気の空燃比がリッチ状態（ＮＯｘ還元用リッチ空燃比）とされ、これによって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に吸蔵されていたＮＯｘが還元されはじめる。

ここで、上記ステップ２０２〜ステップ２１２の処理によって、ＨＣ吸着放出層３０ＢにおけるＨＣ吸着量は、ＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣ以上とされている。そして、この状態で上記ステップ２１８の処理が行なわれることによって、ＨＣ吸着放出層３０ＢにＨＣの吸着される量に比べて放出される量の方が多く、ＨＣ吸着放出層３０Ｂから好適にＨＣが放出される。このため、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６には、ＨＣ吸着放出層３０Ｂからの炭化水素の放出によってＨＣの増量された排気がＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入する。このため、効率よくＮＯｘ還元処理が実行されることとなる。

次のステップ２２２では、上記ステップ２２０によるＮＯｘ還元処理後の、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯｘ吸蔵量Ｑ_ＮＯｘｎを推定する。

ステップ２２２において、このＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄ}は、例えば、下記式（６）から算出すればよい。

Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}＝Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄｎ}＋ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}−Ｑ_ＮＯｘ ・・・（６）

上記式（６）中、Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}は、ステップ２２２で推定するＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄ}を示している。Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄｎ}は、前回推定したＮＯｘ吸蔵量を示している。ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}は、前回ＮＯｘ吸蔵量を推定してからＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入された排気中に含まれるＮＯｘ量（排気ＮＯｘ量）を示している。また、Ｑ_ＮＯｘは、前回ＮＯｘ吸蔵量を推定してからＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６で還元されたＮＯｘ量を示している。

式（６）中の前回算出したＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ａｄｎ}には、ＲＡＭ１８Ｃに記憶されているＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}を読み取って用いればよい。

式（６）中の、排気ＮＯｘ量ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}は、例えば、予め、実験により、上記ＮＯｘ還元処理において燃料噴射バルブ１２Ａから噴射される燃料噴射量と、該ＮＯｘ還元処理時にＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入する排気中の排気ＮＯｘ量ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}と、対応づけたＮＯｘ還元処理−排気ＮＯｘ量推定マップを予めＲＯＭ１８Ｄに記憶しておく。
そして、上記ステップ２２０のＮＯｘ還元処理時に、燃料噴射バルブ１２Ａから噴射された燃料噴射量に対応する排気ＮＯｘ量ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｇ}を示す情報を、ＮＯｘ還元処理−排気ＮＯｘ量推定マップから読み取ることによって推定すればよい。

上記式（６）中の、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６で還元されたＮＯｘ量Ｑ_ＮＯｘは、予め、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６の床温を示す情報と、該床温のときにＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６で還元されるＮＯｘ量Ｑ_ＮＯｘを示す情報を対応づけた還元ＮＯｘ量推定マップを、予めＲＯＭ１８Ｄに記憶しておく。そして、ステップ２２２の処理時に、温度検知センサ２６から入力されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６の床温を示す情報に対応するＮＯｘ量Ｑ_ＮＯｘを示す情報を、還元ＮＯｘ量推定マップから読み取ればよい。

次のステップ２２４では、上記ステップ２２２で推定したＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}を、ＲＡＭ１８Ｃに記憶する。このとき、ＲＡＭ１８Ｃに既に記憶されていたＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}を示す情報を上書きすることによって、最新情報に書き換える。

次のステップ２２６では、ＮＯｘ還元処理を終了するか否かを判断し、終了する場合には、本ルーチンを終了し、終了しない場合には、上記ステップ２１８へ戻る。

ステップ２２６の判断は、上記ステップ２２４でＲＡＭ１８Ｃに記憶したＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ―ａｄ}が、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６において吸蔵されていたＮＯｘが十分に還元されたとみなすＮＯｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ｒｑ２}未満であるか否かを判別することによって判断される。この飽和吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ｒｑ２}は、予めＲＯＭ１８Ｄに記憶しておけばよい。

以上説明したように、本実施の形態の排気浄化装置１１によれば、排気管１４にＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６を配置し、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６より上流側に酸化触媒３０を配置し、所定時間毎に繰り返し実行される排気浄化処理において、ＨＣ吸着放出層３０ＢにおけるＨＣ吸着量がＨＣ吸着許容量Ｑ_ＨＣ以上であるときに、ＨＣ吸着放出層３０Ｂを昇温部材２２によって昇温させてＨＣ吸着放出層３０ＢからＨＣを放出させると共に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯｘ還元処理を行なう。このため、ＮＯｘ還元処理時には、吸着放出材からの炭化水素の放出によって炭化水素の増量された排気がＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６へ流入することとなり、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯｘ還元効率の向上が図れる。

＜試験例＞
以下、本発明を試験例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の試験例に限定されるものではない。

（試験例１）
―酸化触媒の調整―
セル密度６００ｃｐｓｉ、壁厚７５μｍ、容積３５ｍｌのコージェライト製ハニカム形状の担体基材を用意した。一方、Ａｌ_２Ｏ_３（７５ｇ／Ｌ）と、ＨＣ吸着放出材としてのβ−ゼオライト（４５ｇ／Ｌ）と、バインダー（アルミナゾル及び水）（３５ｇ／Ｌ）と、を混合してスラリーを調整した。

そして、上記担体基材を上記スラリー中に浸漬し、エアにて余分なスラリーを吹き払い、１２０℃で６時間乾燥後、５００℃で３時間焼成してＨＣ吸着放出層を形成した。

次に、ＨＣ吸着放出層に硝酸白金水溶液（Ｐｔ０．６ｇ／Ｌ）を含漬させ、これを焼成してＰｔを担持したＨＣ着火層３０Ｃを形成することによって、酸化触媒１を調整した。

上記調整した酸化触媒１について、ディーゼルエンジンの排気を模擬した下記２種類の合成排気ガス（リーン排気ガスＡ、リッチ排気ガスＢ）を用意した。

・リーン排気ガスＡ：ＣＯ_２（１％）、Ｏ_２（１０％）、ＮＯ（２００ｐｐｍ）、Ｃ_３Ｈ_６（５００ｐｐｍＣ）、Ｈ_２Ｏ（１０％）の混合比（体積）の混合ガス。
・リッチ排気ガスＢ：ＣＯ_２（１％）、Ｏ_２（１％）、ＮＯ（２００ｐｐｍ）、Ｃ_３Ｈ_６（１００００ｐｐｍＣ）、Ｈ_２Ｏ（１０％）の混合比（体積）の混合ガス。

そして、リーン排気ガスＡを２０Ｌ／ｍｉｎ（Ｎ_２ ｂａｌａｎｃｅ）の流量で連続的に供給し、酸化触媒１の床温が昇温してから安定となった後に更に１０分間リーン排気ガスＡを上記流量で継続して連続供給した後に、リッチスパイクを５回繰り返し実行した。

なお、上記リーン排気ガスＡを連続供給しはじめることによって酸化触媒１の床温は上昇し、安定したときの床温は３００℃であった。
また、上記リッチスパイクは、リーン排気Ａを２０Ｌ／ｍｉｎ（Ｎ_２ ｂａｌａｎｃｅ）の流量で５５秒連続して供給した後に、リッチ排気Ｂを該流量で５秒連続して供給する処理を１サイクルとして、５回繰り返し実行した（５分間）。

上記各サイクルのリッチスパイク実行に、該酸化触媒１を介して下流側に排出された排気中に含まれる全ＨＣ量（ＴＨＣ：ｔｏｔａｌ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ）を、ＴＨＣガス分析計を用いて測定した。その結果、図８に示すように、１サイクル目のリッチスパイク時に酸化触媒１を介して下流側に排出された排気に含まれる全ＨＣ量は、０．１体積％であった（線図５０参照）。
一方、２サイクル目（線図５２Ａ参照）、及び３サイクル目（線図５２Ｂ参照）のリッチスパイク時に酸化触媒１を介して下流側に排出された排気に含まれる全ＨＣ量は、０．８体積％であった。

このため、酸化触媒１に十分にＨＣが吸着していない状態でリッチ空燃比の排気を供給すると、酸化触媒１をＨＣ放出温度（本試験例では３００℃）に昇温した状態であっても、リッチスパイクによって供給した合成排気ガス中に含まれるＨＣは酸化触媒１に吸収されて、下流側には少量（０．１体積％）しか排出されなかった。
一方、上記２サイクル目以降でのリッチスパイク時に、酸化触媒１の下流側に排出された排気に含まれる全ＨＣ量は、１サイクル目の約８倍であった。

このため、酸化触媒にＨＣが十分に吸着していない状態では、酸化触媒１の上流側からリッチ空燃比の排気を供給して下流側に配置されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ還元処理を行なおうとしても、排気中のＨＣがＮＯｘ吸蔵還元型触媒より上流側の酸化触媒によって吸着されてしまってＮＯｘ吸蔵還元型触媒に供給されず、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒において十分なＮＯｘ還元処理を行なうことは困難であるといえる。

一方、本実施の形態の排気浄化装置１０及び排気浄化装置１１によれば、ＨＣ吸着許容量以上となるまで酸化触媒にＨＣを十分に吸着させた後に、ＮＯｘ還元処理を行なうことから、ＮＯｘ還元処理時には、上記２サイクル目以降のリッチスパイク時に酸化触媒１の下流側に排出されたＨＣに相当する量の多量のＨＣがＮＯｘ吸蔵還元型触媒へ供給されることとなる。このため、本実施の形態の排気浄化装置１０及び排気浄化装置１１では、効率良くＮＯｘ還元処理を行なうことが可能であるといえる。

＜試験例２＞
―比較部材１の調整―
セル密度６００ｃｐｓｉ、壁厚７５μｍ、容積３５ｍｌのコージェライト製ハニカム形状の担体基材を用意した。一方、Ａｌ_２Ｏ_３（７５ｇ／Ｌ）と、バインダー（アルミナゾル及び水）（３５ｇ／Ｌ）と、を混合してスラリーを調整した。

そして、上記担体基材を本試験例２で調整したスラリー中に浸漬し、エアにて余分なスラリーを吹き払い、１２０℃で６時間乾燥後、５００℃で３時間焼成して、ＨＣ吸着放出材を含まないコート層を形成した。

次に、上記コート層に硝酸白金水溶液（Ｐｔ０．６ｇ／Ｌ）を含漬させ、これを焼成してＰｔを担持したＨＣ着火層３０Ｃを形成することによって、比較部材１を調整した。

本試験例２で調整した比較部材１について、リーン排気ガスＡを２０Ｌ／ｍｉｎ（Ｎ_２ ｂａｌａｎｃｅ）の流量で連続的に供給し、酸化触媒の床温が昇温してから安定となった後に更に１０分間リーン排気ガスＡを上記流量で継続して連続供給した後に、試験例１と同じ方法でリッチスパイクを５回繰り返し実行した。

なお、本試験例２では、上記試験例１で用意したリーン排気ガスＡ及びリーン排気ガスＢを用いた。また、リーン排気ガスＡを連続供給しはじめることによって比較部材１の床温は上昇し、安定したときの床温は試験例１と同じ３００℃であった。

上記各サイクルのリッチスパイク実行に、該比較部材１の下流側に排出された排気中に含まれる全ＨＣ量（ＴＨＣ）を試験例１と同じ方法により測定した。２サイクル目、３サイクル目、及び４サイクル目のリッチスパイク時に該比較部材１の下流側に排出された排気に含まれる全ＨＣ量を、図９に示した。図９中、線図５４Ａ、線図５４Ｂ、及び線図５４Ｃは、各々、２サイクル目、３サイクル目、及び４サイクル目のリッチスパイク時に該比較部材１の下流側に排出された排気に含まれる全ＨＣ量（質量％）を示している。

また、図９には、上記試験例１で測定した、２サイクル目、３サイクル目、及び４サイクル目のリッチスパイク時に酸化触媒１の下流側に排出された排気に含まれる全ＨＣ量も併せて示した。なお、図９中、線図５２Ａ、線図５２Ｂ、及び線図５２Ｃは、各々、２サイクル目、３サイクル目、及び４サイクル目のリッチスパイク時に酸化触媒１の下流側に排出された排気に含まれる全ＨＣ量（質量％）を示している。

図９に示すように、ＨＣ吸着放出材を含まない比較部材１の２〜４サイクルの各々のリッチスパイク時に下流側に排出された排気に含まれる全ＨＣ量は（線図５４Ａ、線図５４Ｂ、及び線図５４Ｃ）は、ＨＣ吸着放出材を含む酸化触媒１の２〜４サイクルの各々のリッチスパイク時に下流側に排出された排気に含まれる全ＨＣ量（線図５２Ａ、線図５２Ｂ、及び線図５２Ｃ）に比べて、全ＨＣ量が１〜２割多いことが分かる。

このため、第１の実施の形態で説明したように、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６の上流側に酸化触媒３２を配置することで、ＮＯｘ還元処理時には酸化触媒３２が設けられていない場合に比べてＨＣを多く含む排気がＮＯｘ吸蔵還元型触媒１６に流入することから、ＮＯｘ還元処理時の燃料添加量の低減が図れ、効率よくＮＯｘ還元処理が実行されるといえる。

１０ 排気浄化装置
１１ 排気浄化装置
１２ 内燃機関
１２Ａ 燃料噴射バルブ
１４ 排気管
１６ ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
２０ 噴射弁
２２ 昇温部材
３０Ａ モノリス担体
３０Ｂ ＨＣ吸着放出層
３０ 酸化触媒
３０Ｃ ＨＣ着火層
３２ 酸化触媒

Claims (9)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯ_Ｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチのときに吸蔵していたＮＯｘを炭化水素によりＮ_２に還元するＮＯｘ還元触媒と、
   前記排気通路の前記ＮＯｘ還元触媒より上流側に設けられ、予め定められた所定温度未満のときに炭化水素を吸着し、該所定温度以上のときに炭化水素を放出する吸着放出材を含む吸着放出層上に、貴金属触媒を含む貴金属層が積層された酸化触媒と、
   前記酸化触媒に流入する排気の空燃比を調整する排気空燃比調整手段と、
   前記吸着放出材の炭化水素吸着量が、予め定めた基準量以上であるか否かを判別する判別手段と、
   前記判別手段によって前記吸着放出材の炭化水素吸着量が前記基準量以上であると判別されたときに、前記酸化触媒を介して前記ＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように前記空燃比調整手段を制御する制御手段と、
   を備えた排気浄化装置。
2. 前記制御手段は、
   前記判別手段によって前記吸着放出材の炭化水素吸着量が前記基準量以上ではないと判別されたときに、前記酸化触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように前記排気空燃比調整手段を制御する請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記ＮＯｘ還元触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量を導出する導出手段を備え、
   前記制御手段は、前記判別手段によって前記吸着放出材の炭化水素吸着量が前記基準量以上であると判別され、且つ前記導出手段によって導出されたＮＯ_Ｘ吸蔵量が予め定められた基準量を超えたときに、前記酸化触媒を介して前記ＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように前記空燃比調整手段を制御する請求項１または請求項２に記載の排気浄化装置。
4. 内燃機関の排気通路に設けられ、流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯ_Ｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチのときに吸蔵していたＮＯｘを炭化水素によりＮ_２に還元するＮＯｘ還元触媒と、
   前記排気通路の前記ＮＯｘ還元触媒より上流側に設けられ、予め定められた所定温度未満のときに炭化水素を吸着し、該所定温度以上のときに炭化水素を放出する吸着放出材と、
   前記吸着放出材に流入する排気の空燃比を調整する排気空燃比調整手段と、
   前記吸着放出材を昇温する昇温手段と、
   前記吸着放出材の炭化水素吸着量が、予め定めた基準量以上であるか否かを判別する判別手段と、
   前記判別手段によって前記吸着放出材の炭化水素吸着量が前記基準量以上であると判別されたときに、前記吸着放出材の温度が前記所定温度以上となるように前記昇温手段を制御すると共に、前記吸着放出材を介して前記ＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように前記空燃比調整手段を制御する制御手段と、
   を備えた排気浄化装置。
5. 前記制御手段は、
   前記判別手段によって前記吸着放出材の炭化水素吸着量が前記基準量以上ではないと判別されたときに、前記吸着放出材に流入される排気の空燃比がリッチとなるように前記排気空燃比調整手段を制御する請求項４に記載の排気浄化装置。
6. 前記ＮＯｘ還元触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量を導出する導出手段を備え、
   前記制御手段は、前記判別手段によって前記吸着放出材の炭化水素吸着量が前記基準量以上であると判別され、且つ前記導出手段によって導出されたＮＯ_Ｘ吸蔵量が予め定められた基準量を超えたときに、前記吸着放出材の温度が前記所定温度以上となるように前記昇温手段を制御すると共に、前記吸着放出材を介して前記ＮＯｘ還元触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなるように前記空燃比調整手段を制御する請求項４または請求項５に記載の排気浄化装置。
7. 前記排気空燃比調整手段を、前記内燃機関で燃焼される混合気の空燃比を調整する第１の調整手段、及び前記排気通路の前記吸着放出材より上流側の排気の空燃比がリッチとなるように調整する第２の調整手段の少なくとも一方で構成した請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の排気浄化装置。
8. 前記基準量は、前記吸着放出材における炭化水素の飽和吸着量である請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の排気浄化装置。
9. 前記吸着放出材は、β−ゼオライトである請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の排気浄化装置。

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