JP3480431B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の運転
に伴って排出される排気を浄化する内燃機関の排気浄化
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車載エンジン等の内燃機関、特に
ディーゼルエンジンにおいては、その排気中に含まれる
微粒子の大気への放出量を低減することが望まれてい
る。そこで、例えば特公平７−１０６２９０号公報にみ
られるように、機関排気系にフィルタ（触媒コンバー
タ）を設け、この触媒コンバータによって排気中の微粒
子を捕捉するようにしたものが提案されている。また、
同公報に記載されるように、こうした触媒コンバータに
あっては、捕捉した微粒子をその触媒の酸化作用によっ
て燃焼させることにより担体表面への微粒子の堆積を抑
制し、微粒子捕捉機能を長期間にわたって維持するよう
にしている。

【０００３】ところで、内燃機関の燃料や潤滑油には硫
黄が含まれており、こうした硫黄から生成される酸化硫
黄（ＳＯｘ）が触媒コンバータの触媒に付着することが
あると、触媒コンバータの触媒機能が阻害されるように
なる。そこで従来では、こうしたＳＯｘ等、触媒コンバ
ータの触媒機能を阻害する物質、いわゆる被毒物質が触
媒コンバータの触媒に吸着された場合に、これを除去
し、触媒機能の回復を図る処理を行うようにしている。
こうした被毒回復処理においては例えば、触媒コンバー
タが所定温度にまで加熱されるとともに、同触媒コンバ
ータに対して炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と
いった還元剤が供給される。その結果、触媒に吸着され
ているＳＯｘは、この供給される還元剤によって還元さ
れ、同触媒から放出されるようになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】こうした被毒回復処理
を定期的に行うことにより、ＳＯｘによる触媒機能の低
下を抑えることができるようになる。但し、この回復処
理中における触媒コンバータの温度分布についてみる
と、同温度分布は均一にはならない。即ち、触媒コンバ
ータ内で発生する熱は排気とともにその下流側に常に流
れるため、通常は上流側（排気入口側）よりも下流側
（排気出口側）の温度が高くなる傾向がある。そして、
ＳＯｘの除去量（還元量）は雰囲気温度が高温であるほ
ど増大することから、上記のように高温になる触媒コン
バータの下流側部分についてはＳＯｘが確実に除去され
るものの、上流側部分ではその除去量の減少、換言すれ
ば回復率の低下が避けきれないものとなる。即ち、従来
の被毒回復処理にあっては、触媒機能を触媒コンバータ
全体にわたって均一に回復させるという点で、なお改良
の余地を残すものとなっていた。

【０００５】この発明は、こうした実情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、被毒回復処理に際して、触
媒機能を触媒コンバータの全体にわたって均一に回復さ
せることのできる内燃機関の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】上記目的を達成するため
の手段及びその作用効果について以下に記載する。請求
項１記載の発明では、機関排気系に設けられた排気浄化
用の触媒コンバータと、前記機関排気系の上流側から前
記触媒コンバータに還元剤を供給することにより同触媒
コンバータに吸蔵されたＳＯｘを還元して前記機関排気
系の下流側に放出させる還元手段と、前記還元手段によ
る還元処理を通じて前記触媒コンバータから前記機関排
気系の下流側に放出されるＳＯｘの量を判断する判断手
段と、前記触媒コンバータの上流側部分と下流側部分と
を反転させる反転機構と、前記還元手段による還元処理
に際して前記反転機構による反転を一旦停止させるとと
もに、前記判断手段により前記ＳＯｘ放出量が所定量以
下である旨判断されるのを条件に前記反転機構による反
転を許可する反転制御手段とを備えて内燃機関の排気浄
化装置を構成するようにしている。

【０００７】尚、上記判断手段は、ＳＯｘ放出量を直接
検出するようなものに限らず、例えば還元手段による還
元処理の実行時間に基づいてＳＯｘ放出量を判断するも
のであってもよい。

【０００８】上記構成においては、還元手段による還元
処理を通じて、まず、触媒コンバータの主に下流側部分
についてＳＯｘが除去されるようになる。そして、触媒
コンバータの下流側部分におけるＳＯｘが十分に除去さ
れたことにより、同触媒コンバータから機関排気系の下
流側に放出されるＳＯｘの量が所定量以下である旨判断
されるようになると、反転機構により触媒コンバータの
上流側部分と下流側部分とが反転させられる。その結
果、触媒コンバータの上流側部分においてＳＯｘの除去
が十分に行われていない場合であっても、同上流側部分
が下流側部分に置き換えられるため、この上流側部分
（反転後の下流側部分）の温度上昇が促進され、ＳＯｘ
の除去が確実に行われるようになる。従って、上記構成
によれば、触媒コンバータの上流側部分についても確実
にＳＯｘを除去することができ、触媒機能を触媒コンバ
ータの全体にわたって均一に回復させることができるよ
うになる。

【０００９】請求項２に記載の発明では、請求項１記載
の内燃機関の排気浄化装置において、前記判断手段は、
前記機関排気系の下流側におけるＳＯｘの濃度を検出す
る検出手段を備え該検出結果に基づいて前記ＳＯｘ放出
量を判断するものであるとしている。

【００１０】上記構成によれば、ＳＯｘ放出量が所定量
以下になる時期を正確に判断することができ、触媒コン
バータの下流側部分についてＳＯｘが十分に除去された
ときにその上流側部分と下流側部分とを反転させること
ができるため、ＳＯｘを触媒コンバータからより確実に
除去することができるようになる。

【００１１】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記還元
手段は前記還元処理に際して前記触媒コンバータの雰囲
気空燃比を理論空燃比若しくは理論空燃比よりもリッチ
側の空燃比に制御するものであるとしている。

【００１２】上記構成によれば、触媒コンバータに吸着
されているＳＯｘの雰囲気中における酸素濃度を低下さ
せて還元速度を速めることができるため、ＳＯｘをより
速やかに除去することができるようになる。

【００１３】請求項４に記載の発明では、請求項１乃至
３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置におい
て、前記還元手段による還元処理に先立ち前記触媒コン
バータを加熱する加熱手段を更に備えるようにしてい
る。

【００１４】上記構成によれば、還元手段による還元処
理に先立って触媒コンバータを加熱することにより、同
還元処理におけるＳＯｘの還元速度を増大させることが
できる。従って、還元処理に要する時間を短縮させるこ
とができるとともに、還元剤の使用量を少なく抑えるこ
とができるようになる。

【００１５】請求項５に記載の発明では、請求項４記載
の内燃機関の排気浄化装置において、前記加熱手段は、
前記触媒コンバータの触媒床温を検出する検出手段を備
え、該検出される触媒床温に基づいて前記触媒コンバー
タの加熱態様を変更するものであるとしている。

【００１６】上記構成によれば、触媒床温に合わせて触
媒コンバータを適切な態様をもって加熱することがで
き、同触媒コンバータを早期に温度上昇させることがで
きるようになる。

【００１７】請求項６に記載の発明では、請求項５記載
の内燃機関の排気浄化装置において、前記加熱手段は、
前記検出される触媒床温が前記触媒コンバータにおける
触媒の活性化温度以下であるときに、前記内燃機関から
前記機関排気系に排出される排気の温度を上昇させると
ともに前記反転機構による反転を禁止するものであると
している。

【００１８】上記構成によれば、内燃機関から排出され
る排気の温度が上昇させられ、この温度上昇した排気に
よって触媒コンバータが加熱されるようになる。従っ
て、触媒コンバータにおいて触媒が活性化しておらず、
触媒コンバータに燃料の未燃成分を供給しても、同未燃
成分を触媒コンバータにおいて酸化させ難いため、その
酸化熱（燃焼熱）による温度上昇が期待できない場合で
あっても、同触媒コンバータを確実に温度上昇させるこ
とができるようになる。しかも、このように排気の温度
を上昇させるに際しては、触媒コンバータにおいてその
反転を禁止するようにしているため、こうした反転によ
って排気熱による加熱効率が低下するのを抑えることが
でき、触媒コンバータをより早期に温度上昇させること
ができるようになる。

【００１９】請求項７に記載の発明では、請求項５又は
６に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記加熱
手段は、前記検出される触媒床温が触媒の活性化温度よ
り高いときに、前記機関排気系の上流側から前記触媒コ
ンバータに燃料の未燃成分を供給するとともに前記反転
機構による反転を周期的に実行させるものであるとして
いる。

【００２０】上記構成によれば、活性化した触媒の酸化
作用によって燃料の未燃成分を触媒コンバータ内におい
て酸化させ、その酸化熱（燃焼熱）により同触媒コンバ
ータを加熱して温度上昇させることができる。しかも、
このように燃料の未燃成分を供給するに際しては、触媒
コンバータの上流側と下流側とを周期的に反転させるよ
うにしているため、触媒コンバータ内の燃焼熱が排気と
ともに外部に放出されるのを抑制することができ、触媒
コンバータをより早期に温度上昇させることができるよ
うになる。

【００２１】請求項８に記載の発明では、請求項１乃至
７のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置におい
て、前記触媒コンバータは、雰囲気空燃比が理論空燃比
よりもリーンであるときにＮＯｘを吸蔵し、同空燃比が
理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチであるときにＮ
Ｏｘを還元して放出するＮＯｘ吸蔵還元機能、及び排気
に含まれる微粒子を捕捉するとともに該捕捉される微粒
子を酸化させて焼失させる微粒子捕捉酸化機能のうち少
なくとも一つを有するものであるとしている。

【００２２】上記構成によれば、ＮＯｘ吸蔵還元機能及
び微粒子捕捉酸化機能のうち少なくとも一つを有する触
媒コンバータにおいて、その上流側部分についても確実
にＳＯｘを除去して、触媒機能を触媒コンバータの全体
にわたって均一に回復させることができるため、ＮＯｘ
吸蔵還元機能や、微粒子捕捉酸化機能、或いはそれら双
方の機能を長期間にわたってより確実に奏することがで
きるようになる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明をディーゼルエン
ジンの排気浄化装置として具体化した一実施形態につい
て説明する。

【００２４】図１は、このディーゼルエンジン１０及び
その排気浄化装置の概略構成を示している。同図に示さ
れるように、エンジン１０には、燃焼室１１に燃料を噴
射する燃料噴射弁１２が各気筒毎に設けられている。こ
れら燃料噴射弁１２はコモンレール１３に接続されてお
り、同コモンレール１３から燃料が供給される。このコ
モンレール１３には、燃料ポンプ１４から高圧に加圧さ
れた燃料が供給される。

【００２５】吸気通路１５には、スロットルモータ１６
ａにより開閉駆動されるスロットル弁１６が設けられて
おり、このスロットル弁１６により燃焼室１１に導入さ
れる吸入空気の量が調量される。更に、吸気通路１５に
おいて、このスロットル弁１６の下流側にはサージタン
ク１７が設けられている。

【００２６】サージタンク１７は、ＥＧＲ通路１８を介
して排気通路１９に連通されている。このＥＧＲ通路１
８には、排気通路１９からＥＧＲ通路１８を通じて吸気
通路１５に再循環される排気（ＥＧＲガス）の量、換言
すればＥＧＲ率を調節するＥＧＲ弁２０が設けられてい
る。

【００２７】このＥＧＲ弁２０やスロットル弁１６の開
閉制御等は、エンジン１０の各種制御を統括的に実行す
る電子制御装置５０により行われる。この電子制御装置
５０には、各種センサ、例えば機関回転速度を検出する
回転速度センサ５１、アクセル開度を検出するアクセル
センサ５２、排気通路１９に設けられて排気中のＳＯｘ
濃度（硫黄濃度）を検出するＳＯｘセンサ５３、同じく
排気通路１９に設けられて空燃比センサ５４等々の検出
信号がそれぞれ取り込まれる。

【００２８】排気通路１９には、排気を浄化するための
触媒コンバータ３０とこの触媒コンバータ３０の上流側
と下流側とを反転させるための反転機構４０とが設けら
れている。

【００２９】図２は、これら触媒コンバータ３０及び反
転機構４０を示す平面図であり、図３はこれらの側面図
である。これら各図に示されるように、この反転機構４
０は、排気通路１９を構成する排気管２１の途中に設け
られ、その内部に切換弁４３ａが配設された切換部４
３、この切換部４３に接続された第１の接続部４１及び
第２の接続部４２、並びにこれら各接続部４１，４２の
双方に接続され、その内部に触媒コンバータ３０が収容
される収容部４４を備えて構成されている。また、各接
続部４１，４２には、その内部を通過する排気の温度を
それぞれ検出するための温度センサ５５，５６が取り付
けられており、これら各温度センサ５５，５６の検出信
号はいずれも電子制御装置５０に取り込まれる。

【００３０】上記切換弁４３ａは、図示しないアクチュ
エータによって駆動されることにより、その切換位置が
図２に示される第１の切換位置と、図４に示される第２
の切換位置との間で選択的に切り換えられる。

【００３１】切換弁４３ａが電子制御装置５０により第
１の切換位置に切り換えられると、切換部４３内の上流
側部分が第１の接続部４１に連通されるとともに、同切
換部４３内の下流側部分が第２の接続部４２に連通され
る。その結果、図２に矢印で示されるように、排気管２
１の排気は、切換部４３から第１の接続部４１に導入さ
れた後、触媒コンバータ３０内を通過して第２の接続部
４２に導入され、再び切換部４３を介して排気管２１に
戻される。

【００３２】一方、切換弁４３ａが電子制御装置５０に
より第２の切換位置に切り換えられると、切換部４３内
の上流側部分が第２の接続部４２に連通されるととも
に、同切換部４３内の下流側部分が第１の接続部４１に
連通される。その結果、図４に矢印で示されるように、
排気管２１の排気は、切換部４３から第２の接続部４２
に導入された後、触媒コンバータ３０内を通過して第１
の接続部４１に導入され、再び切換部４３を介して排気
管２１に戻される。

【００３３】このように上記反転機構４０にあっては、
切換弁４３ａの切換位置を変更することにより、触媒コ
ンバータ３０の上流側と下流側とを反転させ、同触媒コ
ンバータ３０内を流れる排気の向きを逆転させることが
できる。

【００３４】次に、触媒コンバータ３０の構成及びその
機能について図５〜図７を参照して説明する。図５は、
触媒コンバータ３０の正面図であり、図６は図５の６−
６線に沿った断面図である。これら各図に示されるよう
に、触媒コンバータ３０は、長円正面形状をなし、例え
ばコーディエライト等の多孔質材料によりハニカム構造
を有するように形成されている。触媒コンバータ３０の
内部には、複数の隔壁３１によって区画されることによ
り排気の流れ方向に延びる複数の通路３２ａ，３２ｂが
形成されている。

【００３５】これら各通路３２ａ，３２ｂの隣接する一
対の通路のうち、一方の通路３２ａはその片側の端部が
閉塞され、他方の通路３２ｂはその反対側の端部が閉塞
されている。従って、一方の通路３２ａに流入した排気
は、この一方の通路３２ａを区画する隔壁３１を通過し
た後、隣接する他方の通路３２ｂから触媒コンバータ３
０の外部に排出される。また、切換弁４３ａが切り換え
られると、触媒コンバータ３０の上流側と下流側とが反
転されるため、上記各通路３２ａ，３２ｂのうち、他方
の通路３２ｂに排気が流入するようになり、更にその排
気は隔壁３１を通過した後、隣接する一方の通路３２ａ
から触媒コンバータ３０の外部に排出されるようにな
る。

【００３６】各隔壁３１の表面には、ＮＯｘ吸収剤と白
金（Ｐｔ）等の貴金属触媒とがそれぞれ担持されたアル
ミナ層がコーティングされている。このＮＯｘ吸収剤と
しては、例えば、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎ
ａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）等のアルカ
リ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）等のア
ルカリ土類、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）等
の希土類から選択することができる。

【００３７】触媒コンバータ３０では、これらＮＯｘ吸
収剤及び貴金属触媒の作用により、ＮＯｘの吸蔵とその
吸蔵したＮＯｘの還元とが雰囲気空燃比の状態に応じて
行われる。即ち、雰囲気空燃比が理論空燃比よりもリー
ンであるときには、排気中のＮＯｘは、貴金属触媒の表
面に付着した排気中の酸素イオン（Ｏ₂ ^-又はＯ^2-）と反
応し、硝酸イオンＮＯ₃ ^-としてＮＯｘ吸収剤内に吸蔵さ
れる。一方、雰囲気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比
よりもリッチになると、ＮＯｘ吸収剤内に吸蔵されてい
る硝酸イオンＮＯ₃ ^-はＮＯ₂として同ＮＯｘ吸収剤から
放出され、その放出されたＮＯ₂は、雰囲気中の炭化水
素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯを還元剤として窒素Ｎ₂に還
元される。このように、触媒コンバータ３０は、ＮＯｘ
を吸蔵還元する機能を有している。

【００３８】更に、本実施形態における触媒コンバータ
３０は、こうしたＮＯｘの吸蔵還元機能に加えて、排気
中に含まれる微粒子を捕捉するとともに、その捕捉した
微粒子を酸化させて焼失させる機能を有している。隔壁
３１の表面にコーティングされる上記アルミナ層には、
この酸化を促進させるための触媒として活性酸素放出剤
が担持されている。

【００３９】この活性酸素放出剤としては、例えば、カ
リウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌ
ｉ）、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）等のアル
カリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、ス
トロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類、ランタン（Ｌ
ａ）、イットリウム（Ｙ）等の希土類、並びに遷移金属
から選択することができる。

【００４０】以下、触媒コンバータ３０における微粒子
の捕捉酸化作用について、貴金属触媒として白金Ｐｔ
を、活性酸素放出剤としてカリウムＫをそれぞれ用いた
場合を例に説明する。

【００４１】図７（Ａ），（Ｂ）は、上記隔壁３１にお
ける排気接触面を拡大して示している。排気が隔壁３１
の表面に接触すると、同図（Ａ）に示されるように、排
気中に含まれる酸素Ｏ₂が酸素イオン（ Ｏ₂ ^-又はＯ^2-）
のかたちで貴金属触媒（白金Ｐｔ）３３の表面に付着す
る。一方、排気中に含まれるＮＯは貴金属触媒３３の表
面上でこの酸素イオンと反応し、ＮＯ₂となる（２ＮＯ
＋Ｏ₂→２ＮＯ₂）。こうして生成されたＮＯ₂の一部
は、貴金属触媒３３上で酸化されつつ活性酸素放出剤
（カリウムＫ）３４に吸収され、硝酸イオンＮＯ₃ ^-のか
たちで活性酸素放出剤３４内に拡散して硝酸カリウムＫ
ＮＯ₃を生成する。

【００４２】また、排気中に含まれるＳＯ₂についても
同様に、活性酸素放出剤３４内に吸収される。即ち、排
気中のＳＯ₂は貴金属触媒３３の表面上で酸素イオンと
反応し、ＳＯ₃となる。こうして生成されたＳＯ₃の一部
は、貴金属触媒３３上で酸化されつつ活性酸素放出剤３
４に吸収され、硫酸イオンＳＯ₄ ^2-のかたちで活性酸素
放出剤３４内に拡散して硫酸カリウムＫ₂ＳＯ₄を生成す
る。

【００４３】一方、図７（Ｂ）に示されるように、排気
中の微粒子ＰＭは、活性酸素放出剤３４の表面上に付着
する。そしてこの際、微粒子ＰＭと活性酸素放出剤３４
との接触面の近傍では酸素濃度が低下する。このように
酸素濃度が低下すると、その接触面の近傍と酸素濃度の
高い活性酸素放出剤３４の内部との間で濃度差が生じる
ようになり、活性酸素放出剤３４の内部の酸素が微粒子
ＰＭと活性酸素放出剤３４との接触面に向けて移動しよ
うとする。その結果、活性酸素放出剤３４内の硝酸カリ
ウムＫＮＯ₃がカリウムＫ、酸素Ｏ、ＮＯに分解され
る。そして、この分解された酸素Ｏは微粒子ＰＭと活性
酸素放出剤３４との接触面に向かって移動する一方、Ｎ
Ｏは活性酸素放出剤３４から外部に放出される。外部に
放出されたＮＯは排気とともに移動し、下流側の貴金属
触媒３３上において酸化され、再び活性酸素放出剤３４
内に吸収される。

【００４４】また、活性酸素放出剤３４内の硫酸カリウ
ムＫ₂ＳＯ₄についても同様に、これはカリウムＫ、酸素
Ｏ、ＳＯ₂に分解される。そして、この分解された酸素
Ｏは微粒子ＰＭと活性酸素放出剤３４との接触面に向か
って移動する一方、ＳＯ₂は活性酸素放出剤３４から外
部に放出される。外部に放出されたＳＯ₂は排気ととも
に移動し、下流側の貴金属触媒３３上において酸化さ
れ、再び活性酸素放出剤３４内に吸収される。但し、こ
の硫酸カリウムＫ₂ＳＯ₄は、化学的に安定化しているた
め、硝酸カリウムＫＮＯ₃と比較して活性酸素Ｏを放出
し難い傾向がある。

【００４５】上記のようにして硝酸カリウムＫＮＯ₃や
硫酸カリウムＫ₂ＳＯ₄のような化合物から分解された酸
素Ｏは、極めて高い活性を有した活性酸素となる。この
ため、こうした活性酸素Ｏが微粒子ＰＭと活性酸素放出
剤３４との接触面において微粒子ＰＭに接触すると、同
微粒子ＰＭは速やかに酸化され焼失するようになる。

【００４６】ところで、貴金属触媒３３及び活性酸素放
出剤３４は、触媒コンバータ３０においてその隔壁３１
の温度（触媒床温）が高くなるほど活性化するため、単
位時間当たりに活性酸素放出剤３４から放出される活性
酸素の量はこの触媒床温が高くなるほど増大する。従っ
て、触媒コンバータ３０上において単位時間当たりに酸
化除去可能な微粒子量（酸化除去可能量Ｇ）は、触媒床
温が高くなるほど増大する。

【００４７】図８は、こうした触媒床温ＴＨＣの変化に
対する酸化除去可能量Ｇの推移を示している。同図８に
おいて、単位時間当たりに燃焼室１１から排出される実
際の微粒子の量（実排出量）が上記酸化除去可能量Ｇよ
りも少ないとき、即ち実排出量が同図に示す実線よりも
下側の領域Ｉにあるときには、燃焼室１１から排出され
た全ての微粒子が触媒コンバータ３０に捕捉されて短時
間のうちに酸化除去される。

【００４８】これに対し、実排出量が酸化除去可能量Ｇ
よりも多いとき、即ち実排出量が図８に示す実線よりも
上側の領域IIにあるときには、燃焼室１１から排出され
た全ての微粒子を酸化するには活性酸素の量が不足して
いる。図９（Ａ）〜（Ｃ）は、この場合における微粒子
の酸化過程を模式的に示すものである。

【００４９】即ち、上記のように活性酸素の量が不足し
ている場合、微粒子ＰＭが活性酸素放出剤３４上に付着
すると（図９（Ａ）参照）、微粒子ＰＭの一部のみが酸
化され、十分に酸化されなかった微粒子ＰＭが活性酸素
放出剤３４の表面上に残留する。そして、活性酸素量が
不足している状態が継続すると、こうした微粒子ＰＭの
残留が繰り返されることにより、活性酸素放出剤３４の
表面は、この残留する微粒子ＰＭによって徐々に覆われ
るようになる（図９（Ｂ）参照）。

【００５０】このように活性酸素放出剤３４の表面に堆
積した微粒子ＰＭは次第に酸化されくいカーボン質に変
化する。そして、この変質した微粒子ＰＭによって、新
たな微粒子ＰＭと活性酸素放出剤３４との接触が阻害さ
れるようになるため、触媒コンバータ３０における微粒
子ＰＭの除去能力は徐々に低下するようになる。

【００５１】このため、本実施形態にかかる排気浄化装
置では、上記反転機構４０における切換弁４３ａの切換
位置を切り換えることにより、触媒コンバータ３０にお
ける排気の流れ方向を定期的に逆転させるようにしてい
る。

【００５２】即ち、このように排気の流れ方向を逆転さ
せることにより、隔壁３１において排気が主に衝突する
面に堆積している微粒子ＰＭ（図１０（Ａ）参照）は、
逆転された排気の流れによって破壊され細分化されるよ
うになる（同図（Ｂ）参照）。その結果、微粒子ＰＭは
極めて酸化され易い状態になり、速やかに酸化除去され
るようになる。このように反転機構４０により触媒コン
バータ３０における排気の流れ方向を定期的に逆転させ
ることにより、微粒子ＰＭの堆積による目詰まりを抑制
して、長期間にわたり微粒子ＰＭの捕捉酸化機能を維持
することができるようになる。

【００５３】ところで、エンジン１０の燃料やその潤滑
に供される潤滑油には硫黄Ｓが含まれており、燃焼に際
してはその酸化物であるＳＯｘが生成される。そして、
このＳＯｘは、ＮＯｘと同様の過程を経て硫酸塩のかた
ちで触媒コンバータ３０のＮＯｘ吸収剤に取り込まれ
る。また、このようにしてＮＯｘ吸収剤に取り込まれる
硫酸塩は、化学的に安定な物質であるために、雰囲気空
燃比を理論空燃比よりもリッチ側にしてもＮＯｘ吸収剤
から放出され難く、その吸蔵量が徐々に増大する傾向が
ある。また、触媒コンバータ３０において、硝酸塩及び
硫酸塩の吸蔵可能量は限界があり、硫酸塩の吸蔵量が増
加した状態（ＳＯｘ被毒）になると、その硫酸塩の吸蔵
量分だけ硝酸塩の吸蔵量が減少する結果、触媒コンバー
タ３０におけるＮＯｘ吸蔵能力の低下を招くこととな
る。

【００５４】そこで、本実施形態にかかる排気浄化装置
にあっては、こうした触媒コンバータ３０の硫酸塩を還
元して除去する処理、即ち被毒回復処理を行うようにし
ている。この被毒回復処理では、エンジン１０の燃焼形
態を、燃焼室１１に大量のＥＧＲガスを導入して燃焼温
度を極端に低下させた燃焼形態（以下、「低温燃焼」と
いう）に切り換えるとともに、空燃比を理論空燃比より
もリッチ側に変更して排気中の酸素濃度を低下させ、更
にこれにより増加する排気中のＨＣ及びＣＯを還元剤と
して触媒コンバータ３０に供給するようにしている。

【００５５】以下では、被毒回復処理の具体的な説明に
先立ち、まず上記低温燃焼の詳細について図１１を参照
して説明する。図１１は、機関低負荷運転持において、
スロットル弁１６の開度及びＥＧＲ率を変化させること
により、空燃比Ａ／Ｆを変化させたときの出力トルクの
変化、及びスモーク、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの各排出量の
変化についてその一例を示している。

【００５６】同図に示されるように、ＥＧＲ率を増大さ
せて空燃比Ａ／Ｆを１５以下とした場合には、ＮＯｘの
発生量が極めて少なくなる。即ち、この場合には、大量
のＥＧＲガスの導入により燃焼に供される混合気の熱容
量が増大し、燃焼温度が低下するため、ＮＯｘの発生が
抑えられるようになる。また、この場合には、ＮＯｘ発
生量の低下に加えて、スモークの排出量はほぼ零になる
とともに、ＨＣ及びＣＯの排出量が増大する。これは、
ＥＧＲガスの吸熱作用により燃焼温度が煤（スモーク）
の生成される温度にまで上昇しない結果、燃料中のＨＣ
は煤に成長する前の段階で燃焼室１１から排出されてし
まうためであると推察される。

【００５７】本実施形態におけるエンジン１０では、低
負荷運転域であるときには、図１１において空燃比Ａ／
Ｆが例えば１６以下に設定される領域のように、ＥＧＲ
ガスの大量導入によってスモーク及びＮＯｘの発生を低
下させつつ、ＨＣ及びＣＯを増大させることのできる燃
焼形態、即ち低温燃焼が選択され、高負荷運転域である
ときには、空燃比Ａ／Ｆが２４以上に設定される領域の
ように、スロットル開度が相対的に大きく設定され、Ｅ
ＧＲ率が５０％以下に設定される通常の燃焼形態（以
下、「通常燃焼」という）が選択される。

【００５８】次に、上記被毒回復処理の具体的な処理手
順について図１２及び図１３に示すフローチャートを参
照して説明する。この一連の処理に際しては、まず、被
毒回復を行う時期であるか否かが判断される（ステップ
１００）。この判断に際しては、例えば前回の被毒回復
処理が終了したときから現在までの燃料噴射量の積算値
が算出され、この積算値が所定値を上回っているか否か
が判断される。そして、この燃料噴射量積算値が所定値
を上回っており、且つ、エンジン１０が低負荷運転状態
にあって上記低温燃焼の実行が可能である場合には、被
毒回復処理の実行時期である旨判断される（ステップ１
００：ＹＥＳ）。そして、この場合には、触媒コンバー
タ３０の硫酸塩を還元除去する処理の実行に先立ち、ま
ず触媒コンバータ３０を加熱するための一連の処理が実
行される（ステップ１１０〜１６０）。

【００５９】即ちこの場合には、排気温度が触媒コンバ
ータ３０の触媒床温として検出され、同触媒床温に基づ
いて触媒コンバータ３０の貴金属触媒３３が活性化して
いるか否かが判断される（ステップ１１０）。具体的に
は、各温度センサ５５，５６の検出結果に基づいて、触
媒コンバータ３０の下流側における排気の温度（下流排
気温度）ＴＯが貴金属触媒３３の活性化温度ＴＯ１以下
であるか否かが判断される。

【００６０】尚、上記下流排気温度ＴＯは、切換弁４３
ａが上記第１の切換位置に切り換えられているときに
は、第２の接続部４２に取り付けられた温度センサ５６
の検出結果に基づいて判断され、また、切換弁４３ａが
上記第２の切換位置に切り換えられているときには、第
１の接続部４１に取り付けられた温度センサ５５の検出
結果に基づいて判断される。

【００６１】ここで、下流排気温度ＴＯが活性化温度Ｔ
Ｏ１以下である旨判断された場合、即ち触媒コンバータ
３０の触媒床温が活性化温度ＴＯ１に達していないと判
断された場合（ステップ１１０：ＹＥＳ）、貴金属触媒
３３が活性化しておらず、排気に含まれる燃料の未燃成
分が触媒コンバータ３０において極めて燃焼し難い状態
にあるため、まず、切換弁４３ａの切り換えを停止させ
ることにより、反転機構４０による触媒コンバータ３０
の反転を停止させる（ステップ１２０）。そして更に、
排気温度を上昇させる処理が実行される（ステップ１３
０）。

【００６２】尚、このように排気温度を上昇させる際の
具体的な方法としては、例えば、 ・燃料噴射時期を遅角させる ・上記噴射時期遅角制御に併せてパイロット噴射を実行
する ・上記噴射時期遅角制御及び燃料噴射圧の増大に加えて
ＥＧＲ率を増大させる・スロットル弁１６の開度を減少
させる 等々の方法を採用することができる。

【００６３】このように排気温度を上昇させることによ
り、その排気の熱によって触媒コンバータ３０を加熱し
てこれを速やかに温度上昇させることができる。またこ
の際に、触媒コンバータ３０の反転を停止させるように
しているため、こうした反転によって排気熱による加熱
効率の低下が抑えられ、触媒コンバータはより早期に温
度上昇するようになる。

【００６４】このようにして排気熱による触媒コンバー
タ３０の加熱処理を行った後（ステップ１２０及びステ
ップ１３０）、或いは下流排気温度ＴＯが活性化温度Ｔ
Ｏ１を上回っている旨判断された場合（ステップ１１
０：ＮＯ）、次に触媒コンバータ３０において貴金属触
媒３３が活性化し、同貴金属触媒３３による燃料未燃成
分の酸化反応が開始されているか否かが判断される（ス
テップ１４０）。具体的には、触媒コンバータ３０の上
流側における排気の温度（上流排気温度）ＴＩに所定値
αを加えた温度（ＴＩ＋α）よりも下流排気温度ＴＯが
高いか否かが判断される。尚、この処理において、下流
排気温度ＴＯが上記温度（ＴＩ＋α）よりも高いときに
は、必然的に触媒コンバータ３０の触媒床温はその活性
化温度より高くなっていると判断することができる。

【００６５】ここで、上記温度（ＴＩ＋α）よりも下流
排気温度ＴＯが高い場合には、貴金属触媒３３が十分に
活性化して酸化反応が開始されており、触媒コンバータ
３０の内部ではその酸化反応による熱が発生していると
判断される（ステップ１４０：ＹＥＳ）。そして、この
場合には、燃焼形態を低温燃焼に設定することにより触
媒コンバータ３０に対し供給される燃料の未燃成分を増
大させるとともに、同触媒コンバータ３０の上流側と下
流側とを周期的に反転させる処理（ステップ１５０及び
ステップ１６０）が実行される。

【００６６】この処理が実行されることにより、排気中
のＨＣ及びＣＯは、活性化した貴金属触媒３３により酸
化されるため、その酸化熱（燃焼熱）による加熱を通じ
て触媒コンバータ３０が温度上昇するようになる。更に
この際、触媒コンバータ３０の上流側と下流側とが周期
的に反転させられるため、触媒コンバータ３０内で発生
した燃焼熱が排気とともに外部に放出されるのが抑制さ
れ、同触媒コンバータ３０の早期の温度上昇が図られる
ようになる。尚、上記酸化反応を促進させる上では、低
温燃焼時の空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比よりもリーン側に
設定するのが望ましい。

【００６７】次に、こうした加熱処理を通じて、触媒コ
ンバータ３０に吸蔵されているＳＯｘが放出可能な温度
にまで同触媒コンバータ３０が温度上昇したか否かが判
断される（ステップ１７０）。前述したように、触媒コ
ンバータ３０に吸蔵された硫酸塩は化学的に安定な物質
ではあるが、同触媒コンバータ３０が例えば６００℃以
上の高温下に置かれ、更にその雰囲気空燃比を理論空燃
比又は理論空燃比よりもリーン側に設定して酸素濃度を
低下させるようにすれば、ＳＯｘ（ＳＯ₃）として放出
させることができる。この処理では、こうしたＳＯｘの
放出が可能か否かを判断しており、具体的にはＳＯｘセ
ンサ５３により検出されるＳＯｘ濃度が所定値以上であ
るか否かが判断される。

【００６８】ここで、ＳＯｘの放出が可能であると判断
されると（ステップ１７０：ＹＥＳ）、触媒コンバータ
３０の近傍における酸素濃度を低下させるべく、燃料噴
射量の増量操作を通じて空燃比が理論空燃比よりもリッ
チ側に制御される（ステップ１８０）。更に、切換弁４
３ａの切り換えを停止させることにより、反転機構４０
による触媒コンバータ３０の反転が再び停止される（ス
テップ１９０）。

【００６９】その結果、触媒コンバータ３０に吸蔵され
ている硫酸塩は、ＳＯｘ（ＳＯ₃）のかたちで放出され
るとともに、排気中に含まれるＨＣ及びＣＯを還元剤と
して還元され、最終的にＳＯ₂として触媒コンバータ３
０から除去されるようになる。

【００７０】図１４は、こうした還元処理（ステップ１
８０）の実行時における触媒コンバータ３０内の温度分
布を示している。同図において、実線は還元処理を開始
した直後の温度分布を示し、破線は所定時間が経過した
後の温度分布を、また一点鎖線は更に所定時間が経過し
た後の温度分布をそれぞれ示している。同図に示される
ように、還元処理の開始直後においては、触媒コンバー
タ３０の上流側部分が温度上昇しているが、この上流側
部分の熱は排気とともに徐々に下流側に流れるため、最
終的には同触媒コンバータ３０の下流側部分が上流側部
分よりも高温になる。従って、この高温となる触媒コン
バータ３０の下流側部分については、ＳＯｘの放出及び
還元が速やかに行われ、同ＳＯｘ被毒の回復が確実にな
されるようになる。これに対して、触媒コンバータ３０
の上流側部分ではＳＯｘの除去量が少なくなるため、下
流側部分と比較して被毒回復が十分に行われない。

【００７１】そこで、以下の処理では、触媒コンバータ
３０の下流側部分において十分に被毒回復が行われたと
判断されると、同触媒コンバータ３０の上流側と下流側
とを反転させ、触媒コンバータ３０のそれまで上流側に
位置していた部分を温度上昇させることにより、同部分
についても確実にＳＯｘの放出及び還元を行うようにし
ている。

【００７２】即ち、この処理ではまず、触媒コンバータ
３０の前回の反転時から所定時間が経過したか否かが判
断される（図１３のステップ２００）。そして、ここで
所定時間が経過していない旨判断された場合には（ステ
ップ２００：ＮＯ）、この一連の処理が一旦終了され
る。触媒コンバータ３０の上流側部分についてＳＯｘの
放出及び還元が十分になされていない状態で同触媒コン
バータ３０を反転させると、その反転後にＳＯｘ放出量
は増大するものの、その増大には若干の遅れがある。上
記ステップ２００の判断では、この応答遅れ時間が経過
するまでは、ＳＯｘセンサ５３の検出結果についてその
信頼性が低いため、その後の処理を保留するようにして
いる。

【００７３】一方、触媒コンバータ３０の前回の反転時
から所定時間が経過した旨判断された場合には（ステッ
プ２００：ＹＥＳ）、次に、触媒コンバータ３０から放
出されているＳＯｘの放出量ＱＳが、予め定められてい
る所定量よりも大きい状態から同所定量以下の状態に移
行したか否かが判断される（ステップ２１０）。被毒回
復処理が十分になされると、硫酸塩の吸蔵量が減少する
ため、それに応じてＳＯｘ放出量ＱＳも減少するように
なる。従って、ＳＯｘの放出量ＱＳが所定量以下である
ときには、少なくとも触媒コンバータ３０の下流側部分
については、被毒回復処理が十分に行われたと判断する
ことができる。尚、このＳＯｘ放出量ＱＳにかかる上記
判断は、具体的にはＳＯｘセンサ５３により検出される
排気中のＳＯｘ（ＳＯ₂）濃度が所定値以下であるか否
かの判断に基づいて行われる。

【００７４】そして、ＳＯｘ放出量ＱＳが所定量以下で
ある旨判断された場合、即ちＳＯｘ濃度が所定値以下で
ある旨判断された場合には（ステップ２１０：ＹＥ
Ｓ）、切換弁４３ａの切り換えが行われ、触媒コンバー
タ３０の上流側と下流側とが反転される（ステップ２２
０）。従って、触媒コンバータ３０のそれまで上流側に
位置していた部分が下流側に位置するようになり、同部
分についても確実にＳＯｘの放出及び還元が行われるよ
うになる。

【００７５】この反転処理を実行した後、或いはＳＯｘ
放出量ＱＳが所定量を未だ上回る状態にある旨判断され
た場合（ステップ２１０：ＮＯ）、次に、前回の反転時
からの現在までのＳＯｘ放出量ＱＳについてのピーク値
ＱＳＭＡＸと予め定められている所定値とが比較される
（ステップ２３０）。具体的には、ＳＯｘセンサ５３に
より検出されるＳＯｘ濃度のピーク値が所定値とが比較
される。

【００７６】この判断において、上記所定値は被毒回復
処理が確実に行われたか否かを判定するための判定値で
ある。ＳＯｘ放出量ＱＳのピーク値ＱＳＭＡＸがこの所
定値以下である場合には（ステップ２３０：ＹＥＳ）、
触媒コンバータ３０の上流側と下流側とを反転させて
も、ＳＯｘ放出量の増大がみられず、或いはその増大量
が極めて小さいため、触媒コンバータ３０はその全体に
わたって十分に硫酸塩の除去が行われたと判定すること
ができる。そして、この場合には、被毒回復処理を終了
すべく、同回復処理の実行時期を判断するに際して参照
される燃料噴射量の積算値が「０」にリセットされ（ス
テップ２４０）、この一連の処理は一旦終了される。

【００７７】また、先のステップ１００において回復時
期ではないと判断された場合（ステップ１００：Ｎ
Ｏ）、ステップ１４０において貴金属触媒３３による燃
料未燃成分の酸化反応が未だ開始されていないと判断さ
れた場合（ステップ１４０：ＮＯ）、ステップ１７０に
おいて、まだＳＯｘが放出可能ではない旨判断された場
合（ステップ１７０：ＮＯ）、並びにステップ２３０に
おいてＳＯｘ放出量ＱＳのピーク値ＱＳＭＡＸが所定値
より大きい旨判断された場合（ステップ２３０：ＮＯ）
はいずれも、この一連の処理は一旦終了される。

【００７８】以上説明した態様をもってＳＯｘ被毒回復
処理を行うようにした本実施形態の排気浄化装置によれ
ば以下に記載する作用効果を奏することができる。 ・ＳＯｘの還元処理に際して触媒コンバータ３０の上流
側と下流側との反転を一旦停止させるとともに、ＳＯｘ
の濃度が所定値以下である旨判断されるのを条件に、同
触媒コンバータ３０の反転を許可するようにした。この
ため、触媒コンバータ３０の上流側部分についても確実
にＳＯｘを除去することができ、触媒機能を触媒コンバ
ータ３０の全体にわたって均一に回復させることができ
るようになる。

【００７９】・特に、ＳＯｘ濃度が所定値以下である旨
判断されるの条件に、触媒コンバータ３０の上流側と下
流側とを反転させるようにしたため、その反転の頻度が
極力抑えられるようになる。このため、触媒コンバータ
３０において反転が頻繁に行われることに起因した過度
な温度上昇を抑えることができ、ひいては同触媒コンバ
ータ３０の溶損等、その熱損傷を回避することができる
ようになる。

【００８０】・また、ＳＯｘ濃度を判断するに際して
は、例えば還元処理の実行時間に基づきこれを推定する
こともできるが、本実施形態では、排気通路１９に設け
られたＳＯｘセンサ５３によって直接検出するようにし
ているため、ＳＯｘの濃度が所定値以下になる時期を正
確に判断することができるようになる。従って、触媒コ
ンバータ３０の下流側部分についてＳＯｘが十分に除去
されたときにその上流側部分と下流側部分とを反転させ
ることができ、ＳＯｘを触媒コンバータ３０からより確
実に除去することができるようになる。

【００８１】・また、ＳＯｘの還元除去する際には、燃
焼形態を低温燃焼に切り換えるとともに、空燃比を理論
空燃比よりもリッチ側に制御するようにしたため、触媒
コンバータ３０に吸着されているＳＯｘの雰囲気中にお
ける酸素濃度を低下させて還元速度を速めることがで
き、ＳＯｘをより速やかに除去することができるように
なる。

【００８２】・更に、ＳＯｘの還元処理に先立ち触媒コ
ンバータ３０を加熱するようにしたため、同還元処理に
おけるＳＯｘの還元速度を増大させることができる。従
って、還元処理に要する時間を短縮させることができる
とともに、還元剤の使用量、即ち燃料噴射量を少なく抑
えることができるようになる。

【００８３】・また、こうした加熱処理に際しては、排
気温度を触媒コンバータ３０の触媒床温として検出し、
その検出される触媒床温に基づいて触媒コンバータ３０
の加熱態様を変更するようにしている。従って、この触
媒床温に合わせて触媒コンバータ３０を適切な態様をも
って加熱することができ、同触媒コンバータ３０を早期
に且つ効率良く温度上昇させることができるようにな
る。

【００８４】・こうした加熱処理として具体的には、触
媒床温が触媒コンバータ３０における貴金属触媒３３の
活性化温度ＴＯ１以下であるときに、排気温度を上昇さ
せるとともに反転機構４０による反転を停止（禁止）す
るようにしている。このため、触媒コンバータ３０にお
いて貴金属触媒３３が未だ活性化しておらず、燃料の未
燃成分を供給しても、同未燃成分を触媒コンバータ３０
において酸化させ難いため、その酸化熱（燃焼熱）によ
る温度上昇が期待できない場合であっても、同触媒コン
バータ３０を確実に温度上昇させることができるように
なる。しかも、このように排気の温度を上昇させるに際
しては、触媒コンバータ３０においてその反転を禁止す
るようにしているため、こうした反転によって排気熱に
よる加熱効率が低下するのを抑えることができ、触媒コ
ンバータ３０をより早期に温度上昇させることができる
ようになる。

【００８５】・また、上記加熱処理として更に、上流排
気温度ＴＩに所定値αを加えた温度（ＴＩ＋α）よりも
下流排気温度ＴＯが高いときには、触媒コンバータ３０
の触媒床温がその活性化温度より高くなっていると判断
し、低温燃焼を実行して燃料の未燃成分を触媒コンバー
タ３０に供給するとともに、触媒コンバータ３０の上流
側と下流側とを周期的に反転させるようにしている。従
って、活性化した貴金属触媒３３の酸化作用によって燃
料の未燃成分を触媒コンバータ３０内において酸化さ
せ、その酸化熱（燃焼熱）によりこれを加熱して確実に
温度上昇させることができる。しかも、このように燃料
の未燃成分を供給するに際しては、触媒コンバータ３０
の上流側と下流側とを周期的に反転させるようにしてい
るため、触媒コンバータ３０内で発生した燃焼熱が排気
とともに外部に放出されるのを抑制することができ、触
媒コンバータ３０をより早期に効率良く温度上昇させる
ことができるようになる。

【００８６】・また、上述したように、触媒コンバータ
３０に吸蔵されるＳＯｘを確実に除去して触媒機能を触
媒コンバータ３０の全体にわたって均一に回復させるこ
とができるため、同触媒コンバータ３０におけるＮＯｘ
吸蔵還元機能及び微粒子捕捉酸化機能、或いはそれら双
方の機能を長期間にわたってより確実に奏することがで
きるようになる。

【００８７】以上、この発明の一実施形態について説明
したが、同実施形態は以下のように構成を変更して実施
することもできる。 ・上記実施形態では、ＳＯｘ放出量ＱＳが所定量以下で
あること、即ちＳＯｘセンサ５３により検出される排気
中のＳＯｘ濃度が所定値以下であるときに、同触媒コン
バータ３０の下流側部分においてＳＯｘの除去が確実に
行われたとして、同触媒コンバータ３０の上流側と下流
側とを反転するようにしたが、例えば、空燃比を理論空
燃比よりもリッチ側に制御（図１２のステップ１８０）
して触媒コンバータ３０の反転を停止（図１２のステッ
プ１９０）させたときからの経過時間が、下流側部分に
おいてＳＯｘの除去が確実に行われたと推定できる時間
が経過した後に、触媒コンバータ３０の反転を行うよう
にしてもよい。

【００８８】・上記実施形態では、触媒コンバータ３０
において貴金属触媒３３による酸化反応が開始されてい
るか否かの判断（図１２のステップ１４０）を、上流排
気温度ＴＩと下流排気温度ＴＯとの比較結果に基づいて
行うようにしたが、例えば下流排気温度ＴＯが所定温度
以上であることに基づいて、これを判断するようにして
もよい。

【００８９】・上記実施形態では、燃焼形態を低温燃焼
に設定することにより、触媒コンバータ３０にＨＣ及び
ＣＯを供給するようにしたが、例えば、排気通路１９に
おいて触媒コンバータ３０の上流側に燃料を直接供給す
る機構を設け、同機構による燃料供給を通じて上記ＨＣ
及びＣＯを供給するようにしてもよい。或いは、エンジ
ン１０において排気行程中噴射を実行することにより、
これらＨＣ及びＣＯを供給することもできる。

【００９０】・上記実施形態では、ＳＯｘの放出が可能
であるか否かの判断（図１２のステップ１７０）をＳＯ
ｘセンサ５３により直接検出されるＳＯｘ濃度に基づい
て行うようにしたが、例えば下流排気温度ＴＯが所定温
度（例えば６５０℃）以上であること、或いは空燃比セ
ンサ５４により検出される排気中の酸素濃度が所定濃度
以下であること、等々に基づいてこれを判断するように
してもよい。

【００９１】・上記実施形態では、ＳＯｘの還元処理を
行うに際して空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御
するようにしたが、同空燃比を理論空燃比に制御するよ
うにしてもよい。

【００９２】・上記実施形態では、排気浄化装置の触媒
コンバータ３０として、ＮＯｘ吸蔵還元機能及び微粒子
捕捉酸化機能を有するものを例示したが、これら各機能
のうちいずれか一方のみを有するものを採用するように
してもよい。

【００９３】・上記実施形態では、本発明にかかる排気
浄化装置をディーゼルエンジンに適用する例について説
明したが、本発明は例えばガソリンエンジンの排気浄化
装置に適用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディーゼルエンジン及びその排気浄化装置の概
略構成図。

【図２】排気浄化装置の触媒コンバータ及び反転機構の
平面図。

【図３】排気浄化装置の触媒コンバータ及び反転機構の
側面図。

【図４】排気浄化装置の触媒コンバータ及び反転機構の
平面図。

【図５】排気浄化装置の触媒コンバータの正面図。

【図６】図５の６−６線に沿った断面図。

【図７】微粒子の酸化過程を説明するための概念図。

【図８】触媒コンバータにおける微粒子の酸化除去可能
量とその温度との関係を示すグラフ。

【図９】微粒子の堆積過程を説明するための概念図。

【図１０】触媒コンバータの隔壁を拡大して示す断面
図。

【図１１】空燃比とＥＧＲ率並びにＮＯｘの発生量等と
の関係を示すグラフ。

【図１２】被毒回復処理の実行手順を示すフローチャー
ト。

【図１３】被毒回復処理の実行手順を示すフローチャー
ト。

【図１４】触媒コンバータ内部の温度分布を示すグラ
フ。

【符号の説明】

１０…エンジン、１１…燃焼室、１２…燃料噴射弁、１
３…コモンレール、１４…燃料ポンプ、１５…吸気通
路、１６…スロットル弁、１６ａ…スロットルモータ、
１７…サージタンク、１８…ＥＧＲ通路、１９…排気通
路、２０…ＥＧＲ弁、２１…排気管、３０…触媒コンバ
ータ、３１…隔壁、３２ａ，３２ｂ…通路、３３…貴金
属触媒、３４…活性酸素放出剤、４１…第１の接続部、
４２…第２の接続部、４３…切換部、４３ａ…切換弁、
４４…収容部、４０…反転機構、５０…電子制御装置、
５１…回転速度センサ、５２…アクセルセンサ、５３…
ＳＯｘセンサ、５４…空燃比センサ、５５，５６…温度
センサ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/08 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｅ 3/24 Ｌ Ｎ 3/28 ３０１Ｃ 3/28 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｄ (72)発明者 伊藤 和浩 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車 株式会社 内 (72)発明者 浅沼 孝充 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車 株式会社 内 (72)発明者 木村 光壱 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車 株式会社 内 (56)参考文献 特開2000−73741（ＪＰ，Ａ) 特開2000−18026（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/28 F01N 3/02 B01D 53/86

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関排気系に設けられた排気浄化用の触媒
   コンバータと、 前記機関排気系の上流側から前記触媒コンバータに還元
   剤を供給することにより同触媒コンバータに吸蔵された
   ＳＯｘを還元して前記機関排気系の下流側に放出させる
   還元手段と、 前記還元手段による還元処理を通じて前記触媒コンバー
   タから前記機関排気系の下流側に放出されるＳＯｘの量
   を判断する判断手段と、 前記触媒コンバータの上流側部分と下流側部分とを反転
   させる反転機構と、 前記還元手段による還元処理に際して前記反転機構によ
   る反転を一旦停止させるとともに、前記判断手段により
   前記ＳＯｘ放出量が所定量以下である旨判断されるのを
   条件に前記反転機構による反転を許可する反転制御手段
   とを備える内燃機関の排気浄化装置。
2. 【請求項２】前記判断手段は、前記機関排気系の下流側
   におけるＳＯｘの濃度を検出する検出手段を備え該検出
   結果に基づいて前記ＳＯｘ放出量を判断する請求項１記
   載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 【請求項３】前記還元手段は前記還元処理に際して前記
   触媒コンバータの雰囲気空燃比を理論空燃比若しくは理
   論空燃比よりもリッチ側の空燃比に制御する請求項１又
   は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機
   関の排気浄化装置において、 前記還元手段による還元処理に先立ち前記触媒コンバー
   タを加熱する加熱手段を更に備えることを特徴とする内
   燃機関の排気浄化装置。
5. 【請求項５】前記加熱手段は、前記触媒コンバータの触
   媒床温を検出する検出手段を備え、該検出される触媒床
   温に基づいて前記触媒コンバータの加熱態様を変更する
   請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 【請求項６】前記加熱手段は、前記検出される触媒床温
   が前記触媒コンバータにおける触媒の活性化温度以下で
   あるときに、前記内燃機関から前記機関排気系に排出さ
   れる排気の温度を上昇させるとともに前記反転機構によ
   る反転を禁止する請求項５記載の内燃機関の排気浄化装
   置。
7. 【請求項７】前記加熱手段は、前記検出される触媒床温
   が触媒の活性化温度より高いときに、前記機関排気系の
   上流側から前記触媒コンバータに燃料の未燃成分を供給
   するとともに前記反転機構による反転を周期的に実行さ
   せる請求項５又は６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 【請求項８】前記触媒コンバータは、その雰囲気空燃比
   が理論空燃比よりもリーンであるときにＮＯｘを吸蔵
   し、同空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチ
   であるときにＮＯｘを還元して放出するＮＯｘ吸蔵還元
   機能、及び排気に含まれる微粒子を捕捉するとともに該
   捕捉される微粒子を酸化させて焼失させる微粒子捕捉酸
   化機能のうち少なくとも一つを有する請求項１乃至７の
   いずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。