JP3656616B2

JP3656616B2 - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP3656616B2
Application number: JP2002143190A
Authority: JP
Inventors: 耕平吉田; 哲也山下; 俊明田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2022-05-17
Also published as: JP2003035132A

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】
内燃機関において流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときにＮＯ_Xを吸蔵し、流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると吸蔵しているＮＯ_Xを放出して排気ガス中の還元剤によりＮＯ_Xを浄化することができるＮＯ_X触媒が公知である。
【０００３】
上記ＮＯ_X触媒はＮＯ_Xだけでなく、排気ガス中に硫黄酸化物ＳＯ_Xの形で含まれている硫黄成分までも吸蔵してしまう。そしてＮＯ_X吸蔵剤に吸蔵されたＳＯ_Xが多くなるとＮＯ_X触媒のＮＯ_X吸蔵能力が低下する。このようにＮＯ_X吸蔵能力が低下するとＮＯ_X触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンである間にＮＯ_X触媒はもはやＮＯ_Xを吸蔵することができなくなってしまうことがある。この場合、ＮＯ_XがＮＯ_X触媒から下流へと流出し、排気エミッションが悪化する。
【０００４】
ところでＮＯ_X触媒に吸蔵されている硫黄成分はＮＯ_X触媒の温度が或る一定温度以上となり且つＮＯ_X触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるとＮＯ_X触媒から放出される。そこでＮＯ_X触媒に吸蔵されている硫黄成分を放出させるべきときにはＮＯ_X触媒の温度を或る一定温度以上に上昇させ且つＮＯ_X触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチとすれば吸蔵されている硫黄成分がＮＯ_X吸蔵剤から放出され、斯くしてＮＯ_X触媒のＮＯ_X吸蔵能力が回復せしめられる。
【０００５】
ところでＮＯ_X触媒からＳＯ_Xを放出させると放出されたＳＯ_Xの一部が排気ガス中のＨＣやＣＯと反応して硫化水素Ｈ₂Ｓを生成する。このＨ₂Ｓは短時間に大量に発生すると強い臭気を放つ。したがってこのことを回避するためには単位時間当たりのＨ₂Ｓの発生量を或る一定量以下に維持しつつＮＯ_X触媒からＳＯ_Xを放出させる必要がある。このようにＨ₂Ｓの発生量を或る一定量以下に維持しようとした技術が特開２０００−２７４２３２号に開示されている。上記公報に記載の技術ではＮＯ_X触媒に流入する排気ガスのリッチ度合が大きくなるとＨ₂Ｓ発生量が多くなることから排気ガスの空燃比のリッチ度合を予め定められた間隔にて周期的に増減することにより単位時間当たりにＮＯ_X触媒から放出されるＳＯ_Xの量が平均して一定量以下となるようにし、これによりＨ₂Ｓが一時に大量に発生しないようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述したように上記公報に記載の技術ではＨ₂Ｓが一時に大量に発生しないように排気ガスの空燃比のリッチ度合を予め定められた間隔にて周期的に増減する。云い換えれば排気ガスの空燃比の平均のリッチ度合は予め定められた値に設定されており、Ｈ₂Ｓ発生量に基づいて制御されるわけではない。すなわち排気ガスの空燃比の平均のリッチ度合はＨ₂Ｓの発生量とは無関係に設定されている。ところがＨ₂Ｓ発生量は排気ガスの空燃比のリッチ度合以外の要因によっても変化する。したがって排気ガスの平均空燃比が予め定められたリッチ度合となるように排気ガスの空燃比のリッチ度合を予め定められた間隔にて周期的に増減しても機関運転状態によってはＨ₂Ｓが大量に発生する可能性がある。
このことはＮＯ_X触媒のみならず排気ガス中の硫黄成分を吸蔵してしまうことによってその浄化機能が低下してしまう排気浄化触媒において該排気浄化触媒から硫黄成分を放出させるために排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチとする場合にも等しく当てはまる問題である。
【０００７】
こうした事情に鑑み本発明の目的は排気浄化触媒から硫黄成分を放出させるときに単位時間当たりに発生する硫化水素の量を一定量以下に確実に維持することにある。
【０００８】
【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、排気ガス中の成分を浄化するための排気浄化触媒と、該排気浄化触媒に排気ガス中の硫黄成分が吸蔵され、該吸蔵された硫黄成分を排気浄化触媒から放出させるべきときには排気浄化触媒の温度を所定温度以上とすると共に該排気浄化触媒に流入させる排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとする硫黄成分放出処理を実行するための硫黄成分放出処理手段と、硫黄成分放出処理中に排気浄化触媒から放出された硫黄成分から生成される硫化水素の量を一定量以下に維持するための硫化水素量制御手段とを具備する内燃機関の排気浄化装置において、排気浄化触媒から流出している硫化水素の量または排気浄化触媒から流出すると予想される硫化水素の量を検出するための硫化水素量検出手段を具備し、硫化水素量検出手段の出力に基づいて硫化水素量制御手段の作動を制御する。
【０００９】
上述したように従来では、製造時に予め設定された硫黄成分放出制御によって硫化水素が一時に大量に発生しないようにしていた。ところが、硫化水素の発生量は内燃機関の運転状態等の様々な要因によって変化するにも関わらず、上記予め設定された硫黄成分放出制御ではこれら要因が考慮されておらず、硫化水素が大量に発生してしまう可能性があった。これに対して第１の発明の排気浄化装置では、硫化水素量検出手段により検出された硫化水素の量、すなわち上記様々な要因によって変化した硫化水素の量に基づいて硫化水素量制御手段の作動が制御される。したがって、排気浄化触媒から流出する硫化水素の量に無関係に硫化水素量制御手段の作動が制御されるわけではない。
【００１０】
第２の発明では、第１の発明において、上記硫化水素量検出手段は硫化水素センサによって排気浄化触媒から流出している実際の硫化水素の量を直接検出する。すなわち第２の発明の排気浄化装置では、実際に発生した硫化水素の量が検出されるため、排気浄化触媒から流出している硫化水素の量が正確に検出される。
【００１１】
第３の発明では、第１または第２の発明において、上記硫化水素量制御手段が排気浄化触媒の温度を制御することにより硫黄成分放出処理中に排気浄化触媒から流出する硫化水素の量を一定量以下に維持する。
【００１２】
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、上記硫化水素量制御手段が排気浄化触媒に流入する排気ガスの特性を制御することにより硫黄成分放出処理中に排気浄化触媒から流出する硫化水素の量を一定量以下に維持する。
【００１３】
第５の発明では、第１〜第４のいずれか一つの発明において、上記硫化水素量検出手段が硫黄成分放出処理中に一定量以上の量の硫化水素を検出したときに硫化水素量制御手段を作動する。
【００１４】
第６の発明では、第１〜第４のいずれか一つの発明において、上記硫化水素量制御手段は硫黄成分放出処理中に排気浄化触媒から流出する硫化水素の量を一定量以下に維持することができる排気浄化触媒の温度を硫化水素量検出手段の出力に基づいて目標温度として設定し、排気浄化触媒の温度が該目標温度となるように排気浄化触媒の温度を制御する。
【００１５】
第７の発明では、第６の発明において、上記硫化水素量制御手段は硫化水素量検出手段が一定量以上の量の硫化水素を検出したときに目標温度を下げる。
【００１６】
第８の発明では、第１の発明において、上記硫化水素量制御手段は、硫黄成分放出処理中に硫化水素量検出手段により検出された硫化水素の量が一定量以上となる場合には排気浄化触媒の少なくとも最も高温な部分の温度を下げることにより排気浄化触媒から流出する硫化水素の量を一定量以下に維持する。
【００１７】
第９の発明では、第８の発明において、上記硫化水素量制御手段は、排気浄化触媒に流入する排気ガスの流量と排気ガスが排気浄化触媒を通過するときの通過方向とのうち少なくともいずれか一方を変えることにより排気浄化触媒の少なくとも最も高温な部分の温度を下げる。
【００１８】
第１０の発明では、第８または第９の発明において、上記排気浄化触媒をバイパスするためのバイパス通路と、排気浄化触媒に流入する排気ガスの流量とバイパス通路に流入する排気ガスの流量とを調整するための流量調整弁と、排気浄化触媒に流入する排気ガス中に燃料を添加するための還元剤添加装置とをさらに具備し、上記硫黄成分放出処理手段は排気浄化触媒に流入する排気ガスの流量が内燃機関から排出された排気ガスの流量よりも少なく設定されるように流量調整弁を調整すると共に排気浄化触媒に流入する排気ガス中に燃料を添加し、上記硫化水素量制御手段は、硫化水素量検出手段によって検出された硫化水素の量が上記一定量以上となる場合には排気浄化触媒に流入する排気ガスの流量が上記硫黄成分放出処理手段によって設定された流量よりも多くなるように流量調整弁を調整して排気浄化触媒の温度を下げるようにする。
【００１９】
通常、硫黄成分放出処理を行う場合には、排気浄化触媒の温度を所定温度以上とし且つ排気浄化触媒に流入させる排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとするために内燃機関の運転パラメータ（例えば点火時期、燃料噴射量、吸気弁や排気弁の開弁時期等）が変更される。また硫黄成分放出処理中に排気浄化触媒の温度を下げるにも同様に内燃機関の運転パラメータが変更される。ところが、このように内燃機関の運転パラメータが変更されてしまうと運転パラメータが内燃機関の運転状態に対して最適な値とは異なった値になってしまう。これに対して第１０の発明によれば、還元剤添加装置（例えば燃料添加装置）により還元剤（例えば燃料、ＨＣ、ＣＯ）を添加することによって硫黄成分放出処理が行われるため、硫黄成分放出処理を実行するにあたって内燃機関の運転パラメータを変更する必要がない。さらに、硫化水素量制御手段も内燃機関の運転パラメータや燃料添加装置からの燃料添加量を変えることなく、流量調整弁を調整するだけで排気浄化触媒から流出する硫化水素の量を一定量以下に維持することができる。よって、内燃気化の運転パラメータが内燃機関の運転状態に対して最適な値とは異なった値になってしまうことが防止される。
【００２０】
また、燃料添加装置から燃料を添加し且つ排気浄化触媒に流入する排気ガスの流量を減らすことによって排気浄化触媒の温度を上げるようにした排気浄化装置では、排気浄化触媒の硫黄成分放出処理中に、燃料添加装置からの燃料添加を停止することによっても排気浄化触媒の温度が下げられる。ところがこの場合、排気浄化触媒に流入する排気ガスの流量が少なくなっているため排気浄化触媒の熱は排気ガスに伝達されにくく、よって排気浄化触媒の温度は下がりにくい。これに対して第１０の発明によれば、排気浄化触媒に流入する排気ガスの流量が多くなるため排気浄化触媒の熱は排気ガスに伝達されやすくなり、よって排気浄化触媒の温度が迅速に下げられる。
【００２１】
第１１の発明では、第１０の発明において、上記バイパス通路上にもさらに排気ガス中の成分を浄化するための排気浄化触媒が配置される。
第１１の発明によれば、硫黄成分放出処理中に排気浄化触媒に流入する排気ガスの流量が内燃機関から排出された排気ガスの流量よりも少なく設定されるように流量調整弁を調整されたときにバイバス通路に流れた排気ガスも浄化される。
【００２２】
第１２の発明では、第８または第９の発明において、排気ガスが排気浄化触媒を通過するときの通過方向を順方向と該順方向とは反対方向の逆方向との間で切り換えることができ、上記硫化水素量制御手段は、排気ガスの通過方向が上記順方向と逆方向とのうち一方の方向へ流れているときに硫化水素量検出手段によって検出された硫化水素の量が上記一定量以上となる場合には排気ガスの通過方向をその時の通過方向とは反対方向となるように切り換えることによって排気浄化触媒の少なくとも最も高温な部分の温度を下げるようにした。
【００２３】
通常、硫黄成分放出処理を実行するときのように排気浄化触媒を空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチの排気ガスが流れる場合、排気浄化触媒内で発熱反応が起こるため、排気浄化触媒の排気下流側部分の温度が高くなる。したがって、硫黄成分放出処理によって排気浄化触媒から硫化水素が流出する場合には硫化水素は排気下流側の排気浄化触媒の部分に発生する。一方、排気浄化触媒の排気上流側部分の温度は比較的低く、この部分においては硫化水素は発生していない。第１１の発明の排気浄化装置によれば、排気ガスの通過方向を切り換える前に排気下流側であった排気浄化触媒の部分の温度は高温となっており、硫化水素の量が上記一定量以上となる場合にこの排気浄化触媒の部分は排気ガスの通過方向を切り換えることによって排気上流側となり徐々に降温せしめられる。一方、排気ガスの通過方向を切り換える前に排気上流側であった排気浄化触媒の部分の温度は触媒内において低温となっており、この排気浄化触媒の部分は排気ガスの通過方向を切り換えることによって排気下流側となり昇温せしめられる。このような制御を行うことによって排気ガスの流れ方向を切り換えるだけで流出する硫化水素の量を一定量以下に維持することができるため、流出する硫化水素の量を一定量以下に維持するために内燃機関の運転パラメータや燃料添加装置からの燃料添加量を変える必要がない。
【００２４】
第１３の発明では、第８〜第１２のいずれか一つの発明において、上記硫化水素量検出手段は、排気浄化触媒から流出する実際の硫化水素の量以外の内燃機関の運転に関するパラメータおよび排気浄化触媒に流入する排気ガスの特性に関するパラメータおよび排気浄化触媒の状態に関するパラメータのうち少なくとも一つのパラメータを検出するためのパラメータ検出手段を具備し、該パラメータ検出手段によって検出されたパラメータの値から排気浄化触媒から流出すると予想される硫化水素の量を推定する。
第１３の発明の排気浄化装置によれば、排気浄化触媒から流出すると予想される硫化水素の量を推定することができるため、実際に排気浄化触媒から流出する硫化水素の量が上記一定量に到達する前に硫化水素量制御手段を作動させることができる。なお、内燃機関の運転に関するパラメータとは例えば点火時期、燃料噴射量、吸・排気弁の開弁時期を意味し、排気ガスの特性に関するパラメータとは例えば排気ガスの空燃比、温度、流量を意味し、また排気浄化触媒の状態に関するパラメータとは例えば排気浄化触媒の温度、硫黄成分の堆積量を意味する。
【００２５】
第１４の発明では、第１３の発明において、上記パラメータ検出手段は排気浄化触媒近傍における排気ガスの温度を検出するための排気温センサを少なくとも具備する。
【００２６】
第１５の発明では、第８〜第１４の発明において、上記一定量が零である。
通常、排気浄化触媒から硫黄成分が放出される排気浄化触媒の温度よりも硫化水素が流出する排気浄化触媒の温度の方が高温である。したがって、第１５の発明の排気浄化装置によれば、排気浄化触媒から硫黄成分を放出しながらも硫化水素の発生量を零にすることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１に概略的に示した機関本体１は筒内噴射型火花点火式内燃機関を示す。しかしながら、本発明を別の火花点火式内燃機関や圧縮着火式内燃機関に適用してもよい。
【００２８】
図１に示したように、本発明の第一の実施例では機関本体１はシリンダブロック２と、シリンダブロック２内で往復動するピストン３と、シリンダブロック２上に固定されたシリンダヘッド４とを具備する。ピストン３とシリンダヘッド４との間には燃焼室５が形成される。シリンダヘッド４には各気筒毎に吸気弁６と、吸気ポート７と、排気弁８と、排気ポート９とが配置される。さらに、図１に示したようにシリンダヘッド４の内壁面の中央部には点火プラグ１０が配置され、シリンダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴射弁１１が配置される。またピストン３の頂面には燃料噴射弁１１の下方から点火プラグ１０の下方まで延びるキャビティ１２が形成されている。
【００２９】
各気筒の吸気ポート７は夫々対応する吸気枝管１３を介してサージタンク１４に連結され、サージタンク１４は吸気ダクト１５およびエアフロメータ１６を介してエアクリーナ（図示せず）に連結される。吸気ダクト１５内にはステップモータ１７によって駆動されるスロットル弁１８が配置される。一方、各気筒の排気ポート９は排気マニホルド１９に連結され、この排気マニホルド１９は酸化触媒または三元触媒２０を内蔵した触媒コンバータ２１および排気管２２を介してＮＯ_X吸蔵剤２３を内蔵したケーシング２４に連結される。排気マニホルド１９とサージタンク１４とは再循環排気ガス（以下、ＥＧＲガスと称す）導管２６を介して互いに連結され、このＥＧＲガス導管２６内にはＥＧＲガス制御弁２７が配置される。
【００３０】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）３１はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス３２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３４、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３５、入力ポート３６および出力ポート３７を具備する。エアフロメータ１６は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧が対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。排気マニホルド１９には空燃比を検出するための空燃比センサ２８が取付けられ、この空燃比センサ２８の出力信号が対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。またＮＯ_X吸蔵剤２３を内蔵したケーシング２４の出口に接続された排気管２５内にはＨ₂Ｓセンサ２９と、排気ガス中のＮＯ_X濃度を検出可能な従来型のＮＯ_Xセンサ３０とが配置され、これらＨ₂Ｓセンサ２９およびＮＯ_Xセンサ３０の出力信号が対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。
【００３１】
またアクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。クランク角センサ４２は例えばクランクシャフトが３０度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート３６に入力される。ＣＰＵ３５ではこのクランク角センサ４２の出力パルスから機関回転数が計算される。一方、出力ポート３７は対応する駆動回路３９を介して点火プラグ１０、燃料噴射弁１１、ステップモータ１７およびＥＧＲガス制御弁２７に接続される。
【００３２】
次に、図２を参照してＨ₂Ｓセンサ２９の構造について簡単に説明する。Ｈ₂Ｓセンサ２９は酸素イオン導電性固体電解質５１の一方の面に貴金属製電極からなる参照極５２を配置し、他方の面に貴金属製電極からなる検出極５３を配置し、これら電極５２、５３を焼結し、さらに検出極５３表面を金属酸化物半導体層５４で被覆して焼成して形成される。両電極５２、５３には貴金属製の導線５５が接続され、これら導線５５には電圧計５６が接続される。酸素イオン導電性固体電解質５１は酸化イットリウムＹ₂Ｏ₃や酸化カルシウムＣａＯで安定化した酸化ジルコニウムＺｒＯ₂や酸化セリウムＣｅＯ₂からなり、その形状はチューブ状または平板状である。参照極５２および検出極５３は貴金属、例えば白金Ｐｔ、ロジウムＲｈ、パラジウムＰｄ、イリジウムＩｒ、ルテニウムＲｕ、オスミウムＯｓまたはこれらの合金からなる。金属酸化物半導体層５４は酸化タングステンＷＯ₃、酸化スズＳｎＯ₂、酸化インジウムＩｎ₂Ｏ₃からなる。
【００３３】
上述したＨ₂ＳセンサのＨ₂Ｓ濃度の検出メカニズムについて説明する。酸素イオン導電性個体電解質５１の一方の面に配置された貴金属製の検出極５３において酸素Ｏ₂が酸素イオンＯ^2-へとイオン化される。この検出極５３における酸素Ｏ₂のイオン化反応により電位が発生する。さらに金属酸化物半導体層５４においてＨ₂Ｓがこの酸素イオンＯ^2-により酸化され、水蒸気Ｈ₂Ｏや酸化硫黄ＳＯ₂等に変化する。この金属酸化物半導体５４におけるＨ₂Ｓの酸化反応によっても電位が発生する。これら酸素のイオン化反応に起因する電位とＨ₂Ｓの酸化反応に起因する電位との混成電位はＨ₂Ｓの濃度に依存した電位であり、また参照極５２はこれら酸素のイオン化反応およびＨ₂Ｓの酸化反応には寄与しない。したがってこの混成電位を参照極５２の参照電位との電位差として電圧計５６で検出すればＨ₂Ｓの濃度を直接検出することができる。
【００３４】
次に図３（Ａ）を参照しつつ図１に示した内燃機関の燃料噴射制御について説明する。なお図３（Ａ）において縦軸は機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）を表しており、横軸は機関回転数Ｎを表している。
【００３５】
図３（Ａ）において実線Ｘ₁よりも低負荷側の運転領域では成層燃焼が行われる。すなわちこのときには図１に示したように圧縮行程末期に燃料噴射弁１１からキャビティ１２内に向けて燃料Ｆが噴射される。この燃料はキャビティ１２の内周面により案内されて点火プラグ１０周りに混合気を形成し、この混合気が点火プラグ１０によって着火燃焼せしめられる。このとき燃焼室５内における平均空燃比はリーンとなっている。
【００３６】
一方、図３（Ａ）において実線Ｘ₁よりも高負荷側の領域では吸気行程中に燃料噴射弁１１から燃料が噴射され、このときには均一混合気燃焼が行われる。なお実線Ｘ₁と鎖線Ｘ₂との間ではリーン空燃比のもとで均一混合気燃焼が行われ、鎖線Ｘ₂と鎖線Ｘ₃との間では理論空燃比のもとで均一混合気燃焼が行われ、鎖線Ｘ₃よりも高負荷側ではリッチ空燃比のもとで均一混合気燃焼が行われる。
【００３７】
本発明では空燃比を理論空燃比とするのに必要な基本燃料噴射量ＴＡＵが図３（Ｂ）に示したように機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３４内に記憶されており、基本的にはこの基本燃料噴射量ＴＡＵに補正係数ＫＡを乗算することによって最終的な燃料噴射量ＴＡＵＯ（＝ＫＡ・ＴＡＵ）が算出される。この補正係数ＫＡは図３（Ｃ）に示したように機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３４内に記憶されている。
【００３８】
この補正係数ＫＡの値はリーン空燃比のもとで燃焼が行われる図３（Ａ）の鎖線Ｘ₂よりも低負荷側の運転領域では１．０よりも小さく、リッチ空燃比のもとで燃焼が行われる図３（Ａ）の鎖線Ｘ₃よりも高負荷側の運転領域では１．０よりも大きくなる。またこの補正係数ＫＡは鎖線Ｘ₂と鎖線Ｘ₃との間の運転領域では１．０とされ、このとき空燃比は理論空燃比となるように空燃比センサ２８の出力信号に基づいてフィードバック制御される。
【００３９】
機関排気通路内に配置されたＮＯ_X吸蔵剤２３は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されている。この場合、ケーシング２４内に例えばコージライトからなるパティキュレートフィルタを配置し、このパティキュレートフィルタ上にアルミナを担体とするＮＯ_X吸蔵剤２３を担持させることもできる。
【００４０】
いずれの場合であっても機関吸気通路、燃焼室５およびＮＯ_X吸蔵剤２３上流の排気通路内に供給された燃料（炭化水素）の量に対する空気の量の比をＮＯ_X吸蔵剤２３への流入排気ガスの空燃比と称すると、このＮＯ_X吸蔵剤２３は流入排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯ_Xを吸蔵し、流入排気ガスの空燃比が理論空燃比またはリッチになると吸蔵したＮＯ_Xを放出するＮＯ_Xの吸放出作用を行う。
【００４１】
ところでＮＯ_X吸蔵剤２３のＮＯ_X吸蔵能力には限界があり、したがってＮＯ_X吸蔵剤２３のＮＯ_X吸蔵能力が飽和する前にＮＯ_X吸蔵剤２３からＮＯ_Xを放出させる必要がある。ところがＮＯ_X吸蔵剤２３はＮＯ_X吸蔵能力が十分なうちは排気ガス中に含まれるほとんど全てのＮＯ_Xを吸蔵するがＮＯ_X吸蔵能力の限界に近づくと一部のＮＯ_Xを吸蔵しえなくなり、斯くしてＮＯ_X吸蔵剤２３がＮＯ_X吸蔵能力の限界に近づくとＮＯ_X吸蔵剤２３から下流へ流出するＮＯ_X量が増大しはじめる。
【００４２】
そこでＮＯ_X吸蔵剤２３に吸蔵されているトータルのＮＯ_X吸蔵量を推定し、このＮＯ_X吸蔵量が最大ＮＯ_X吸蔵量に近づいたときにＮＯ_X吸蔵剤２３に流入する排気ガスの空燃比（以下、排気空燃比と称す）を一時的にリッチにしてＮＯ_X吸蔵剤２３からＮＯ_Xを放出させる。この場合、ＮＯ_X吸蔵剤２３に流入する排気空燃比をリッチにするには種々の方法がある。例えば燃焼室５内における混合気の平均空燃比をリッチにすることにより排気空燃比をリッチにすることもできるし、膨張行程末期または排気行程中に追加の燃料を噴射することによって排気空燃比をリッチにすることもできるし、またはＮＯ_X吸蔵剤２３上流の排気通路内に追加の燃料を添加することによって排気空燃比をリッチにすることもできる。
【００４３】
このＮＯ_X吸蔵剤２３を機関排気通路内に配置すればＮＯ_X吸蔵剤２３は実際にＮＯ_Xの吸放出作用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムについては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作用は図４に示したようなメカニズムで行われているものと考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させ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、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【００４４】
図１に示した内燃機関では使用頻度の高い大部分の運転状態において空燃比がリーンの状態で燃焼が行われる。このように空燃比がリーンの状態で燃焼が行われている場合には排気ガス中の酸素濃度は高く、このときには図４（Ａ）に示したようにこれら酸素Ｏ₂がＯ₂ ^-またはＯ^2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ₂ ^-またはＯ^2-と反応し、ＮＯ₂となる（２ＮＯ＋Ｏ₂→２ＮＯ₂）。次いで生成されたＮＯ₂の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ吸蔵剤内に吸蔵されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら図４（Ａ）に示したように硝酸イオンＮＯ₃ ^-の形で吸蔵剤内に拡散する。このようにしてＮＯ_XがＮＯ_X吸蔵剤２３内に吸蔵される。流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ₂が生成され、吸蔵剤のＮＯ_X吸蔵能力が飽和しない限りＮＯ₂が吸蔵剤内に吸蔵されて硝酸イオンＮＯ₃ ^-が生成される。
【００４５】
一方、流入排気空燃比がリッチにされると流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、その結果、白金Ｐｔの表面でのＮＯ₂の生成量が低下する。ＮＯ₂の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ₃ ^-→ＮＯ₂）に進み、斯くして吸蔵剤内の硝酸イオンＮＯ₃ ^-がＮＯ₂の形で吸蔵剤から放出される。このときＮＯ_X吸蔵剤２３から放出されたＮＯ_Xは図４（Ｂ）に示したように流入排気ガス中に含まれる多量の未燃ＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ₂が存在しなくなると吸蔵剤から次から次へとＮＯ₂が放出される。したがって流入排気空燃比がリッチにされると短時間のうちにＮＯ_X吸蔵剤２３からＮＯ_Xが放出され、しかもこの放出されたＮＯ_Xが還元されるために大気中にＮＯ_Xが排出されることはない。
【００４６】
なおこの場合、流入排気空燃比を理論空燃比にしてもＮＯ_X吸蔵剤２３からＮＯ_Xが放出される。しかしながら流入排気空燃比を理論空燃比にした場合にはＮＯ_X吸蔵剤２３からＮＯ_Xが徐々にしか放出されないためにＮＯ_X吸蔵剤２３に吸蔵されている全ＮＯ_Xを放出させるには若干長い時間を要する。
ところで排気ガス中には硫黄成分が主にＳＯ_Xの形で含まれており、ＮＯ_X吸蔵剤２３にはＮＯ_XばかりでなくＳＯ_Xも吸蔵される。このＮＯ_X吸蔵剤２３へのＳＯ_Xの吸蔵メカニズムはＮＯ_Xの吸蔵メカニズムと同じであると考えられる。すなわちＮＯ_Xの吸蔵メカニズムを説明したときと同様に担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例にとって説明すると前述したように流入排気空燃比がリーンのときには酸素Ｏ₂がＯ₂ ^-またはＯ^2-の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、流入排気ガス中のＳＯ₂は白金Ｐｔの表面上でＯ₂ ^-またはＯ^2-と反応してＳＯ₃となる。次いで生成されたＳＯ₃の一部は白金Ｐｔ上でさらに酸化されつつ吸蔵剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硫酸イオンＳＯ₄ ^2-の形で吸蔵剤内に拡散し、安定した硫酸塩ＢａＳＯ₄を生成する。
【００４７】
しかしながらこの硫酸塩ＢａＳＯ₄は安定していて分解しづらく、流入排気空燃比を単にリッチにしただけでは硫酸塩ＢａＳＯ₄は分解されずにそのまま残る。したがってＮＯ_X吸蔵剤２３内には時間が経過するにつれて硫酸塩ＢａＳＯ₄が増大することになり、斯くして時間が経過するにつれてＮＯ_X吸蔵剤２３が吸蔵しうるＮＯ_X量が低下することになる。すなわち時間が経過するにつれてＮＯ_X吸蔵剤２３が劣化することになる。
【００４８】
ところがこの場合、ＮＯ_X吸蔵剤２３の温度が一定温度、例えば６００℃以上になるとＮＯ_X吸蔵剤２３内において硫酸塩ＢａＳＯ₄が分解し、このときＮＯ_X吸蔵剤２３に流入する排気空燃比をリッチにするとＮＯ_X吸蔵剤２３からＳＯ_Xを放出させることができる。そこで本発明の実施例ではＮＯ_X吸蔵剤２３からＳＯ_Xを放出すべきときにはＮＯ_X吸蔵剤２３の温度を上昇させると共にＮＯ_X吸蔵剤２３に流入する排気空燃比をリッチにしてＮＯ_X吸蔵剤２３から硫黄成分またはＳＯ_Xを放出させるＳＯ_X放出処理を実行するようにしている。
【００４９】
次に図５を参照して第一の実施例のＳＯ_X放出処理について説明する。図５においてΣＳＯＸはＮＯ_X吸蔵剤２３に吸蔵されているトータルのＳＯ_X量（以下、総ＳＯ_X吸蔵量と称す）、ＳＯＸmaxはＮＯ_X吸蔵剤２３に吸蔵される最大のＳＯ_Xの量（以下、限界値と称す）、Ａ／Ｆは排気空燃比、Ｔ_catはＮＯ_X吸蔵剤２３の温度（以下、吸蔵剤温度と称す）、Ｔ₁はＳＯ_XをＮＯ_X吸蔵剤２３から放出させることができる温度（以下、ＳＯ_X放出温度と称す）、Ｈ₂Ｓは単位時間当たりにＮＯ_X吸蔵剤２３にて発生するＨ₂Ｓ発生量を示す。
図５に示したように排気空燃比Ａ／ＦがリーンＲ₁である間はＳＯ_XがＮＯ_X吸蔵剤２３に吸蔵され続けるので総ＳＯ_X吸蔵量ΣＳＯＸは徐々に増大する。そして本実施例では総ＳＯ_X吸蔵量ΣＳＯＸが限界値ＳＯＸmaxよりも僅かに小さい値（以下、判定値と称す）ＳＯＸlowを超えたときに排気空燃比をリーンＲ₁から理論空燃比よりも僅かにリッチである弱リッチＲ₂へ切り換える。このように排気空燃比がリーンＲ₁から弱リッチＲ₂に切り換えられると排気ガス中の未燃の燃料がＮＯ_X吸蔵剤２３において燃焼し、これにより吸蔵剤温度Ｔ_catが上昇する。吸蔵剤温度Ｔ_catがＳＯ_X放出温度Ｔ₁に達するまではＳＯ_XはＮＯ_X吸蔵剤２３に吸蔵され続けるが吸蔵剤温度Ｔ_catがいったんＳＯ_X放出温度Ｔ₁に達するとＳＯ_XがＮＯ_X吸蔵剤２３から放出され始めるので総ＳＯ_X吸蔵量ΣＳＯＸが減少し始める。
【００５０】
その後、排気空燃比Ａ／Ｆは吸蔵剤温度Ｔ_catがＳＯ_X放出温度Ｔ₁以上に維持されると共にＨ₂Ｓ発生量が許容範囲内に収まるように制御される。この排気空燃比Ａ／Ｆの制御については後述する。このように吸蔵剤温度Ｔ_catがＳＯ_X放出温度Ｔ₁以上に維持されているとＳＯ_XはＮＯ_X吸蔵剤２３から放出され続け、したがって総ＳＯ_X吸蔵量ΣＳＯＸは徐々に減少する。そして総ＳＯ_X吸蔵量ΣＳＯＸが零となったところで排気空燃比Ａ／ＦがリーンＲ１に戻され、これによりＳＯ_X放出処理が終了せしめられる。斯くして本実施例によればＮＯ_X吸蔵剤２３から全てのＳＯ_Xが放出され、これによりＮＯ_X吸蔵剤２３のＮＯ_X吸蔵能力が回復せしめられる。
【００５１】
ところでＳＯ_X放出処理の実行中においてはＮＯ_X吸蔵剤２３からＳＯ_Xが放出されるが、この放出されたＳＯ_Xの一部は下記化学反応式に従って排気ガス中に含まれるＨＣやＣＯと反応し、硫化水素（Ｈ₂Ｓ）を生成する。
ＳＯ₂＋３Ｈ₂→Ｈ₂Ｓ＋２Ｈ₂Ｏ…（１）
ＳＯ₂＋２ＣＯ＋Ｈ₂→Ｈ₂Ｓ＋２ＣＯ₂…（２）
３ＳＯ₂＋Ｃ₃Ｈ₆→３Ｈ₂Ｓ＋３ＣＯ₂…（３）
これら反応式（１）〜（３）から分かるようにＨ₂Ｓ発生量は単位時間当たりにＮＯ_X吸蔵剤２３から放出されるＳＯ_Xの量（以下、ＳＯ_X放出量と称す）に比例し、ＳＯ_X放出量が多いほどＨ₂Ｓ発生量は多い。そしてＳＯ_X放出量はＮＯ_X吸蔵剤２３の温度に比例し、ＮＯ_X吸蔵剤２３の温度が高いほどＳＯ_X放出量は多い。すなわちＨ₂Ｓ発生量はＮＯ_X吸蔵剤２３の温度が高いほど多くなる。Ｈ₂Ｓは短時間に大量に発生すると大気中で異臭の原因となるので、このことを防止するためにはＨ₂Ｓ発生量を一定量以下に抑制することが必要である。
排気空燃比Ａ／Ｆのリッチ度合を大きくすれば余分な燃料が燃焼室内にて気化するときに燃焼室内の混合気から熱を奪い、このため排気ガスの温度が低下するので結果としてＮＯ_X吸蔵剤２３の温度を低下させることができる。したがって基本的には排気空燃比Ａ／Ｆのリッチ度合を弱リッチよりも大きい強リッチにすることによりＮＯ_X吸蔵剤２３の温度を低下させればＳＯ_X放出量が少なくなり、斯くしてＨ₂Ｓ発生量が少なくなるはずである。
【００５２】
ところが上記反応式（３）から分かるようにＨ₂Ｓ発生量は単位時間当たりにＮＯ_X吸蔵剤２３に流入する未燃炭化水素Ｃ₃Ｈ₆の量に比例し、ＮＯ_X吸蔵剤２３に流入する未燃炭化水素Ｃ₃Ｈ₆が多くなるほどＨ₂Ｓ発生量が多くなる。したがって単に排気空燃比Ａ／Ｆのリッチ度合を弱リッチよりも大きくしただけでは却ってＳＯ_X放出量が多くなり、斯くしてＨ₂Ｓ発生量が所定量以下に抑えられない可能性がある。すなわち図６に示したようにＨ₂Ｓ発生量はＮＯ_X吸蔵剤２３の温度と排気空燃比Ａ／Ｆのリッチ度合Ｄｒとの関数であり、吸蔵剤温度Ｔ_catが高いほどＨ₂Ｓ発生量は多くなり、排気空燃比Ａ／Ｆのリッチ度合Ｄｒが大きいほどＨ₂Ｓ発生量は多くなる傾向にある。しかしながら排気空燃比Ａ／Ｆのリッチ度合Ｄｒが大きくなるほど吸蔵剤温度Ｔ_catが低くなるので、結果として図７に示したようにリッチ度合Ｄｒを大きくすればＨ₂Ｓ発生量は少なくなる傾向もある。
したがってＨ₂Ｓ発生量を所定量以下に抑えるためには排気空燃比Ａ／Ｆのリッチ度合を大きくしたときにＮＯ_X吸蔵剤２３の温度低下によるＨ₂Ｓ発生量の減少値がＮＯ_X吸蔵剤に流入する未燃炭化水素の増大によるＨ₂Ｓ発生量の増大値を上回るように排気空燃比Ａ／Ｆのリッチ度合を選択することが必要である。
【００５３】
次にＨ₂Ｓ発生量を少なくすることができるリッチ度合の選択方法について図７を参照して説明する。図７の横軸は排気空燃比のリッチ度合Ｄｒであり、縦軸はＨ₂Ｓ発生量であり、線Ｔａは吸蔵剤温度が第一の温度Ｔａであるときにおけるリッチ度合ＤｒとＨ₂Ｓ発生量との関係を示し、線Ｔｂは吸蔵剤温度が第二の温度Ｔｂであるときにおけるリッチ度合ＤｒとＨ₂Ｓ発生量との関係を示し、線Ｔｃは吸蔵剤温度が第３の温度Ｔｃであるときにおけるリッチ度合ＤｒとＨ₂Ｓ発生量との関係を示す。なお第一の温度Ｔａ、第二の温度Ｔｂ、および第三の温度Ｔｃの関係はＴａ＜Ｔｂ＜Ｔｃである。また以下の説明ではリッチ度合が第一の度合Ｄｒ１とされているときにはＮＯ_X吸蔵剤２３の温度は第一の温度Ｔａとなり、リッチ度合が第二の度合Ｄｒ２とされているときにはＮＯ_X吸蔵剤２３の温度は第二の温度Ｔｂとなり、リッチ度合が第三の度合Ｄｒ３とされているときにはＮＯ_X吸蔵剤２３の温度は第三の温度Ｔｃとなると仮定する。
【００５４】
初めにリッチ度合Ｄｒが第一の度合Ｄｒ１であるときには吸蔵剤温度Ｔ_catが第一の温度ＴａとなるのでこのときのＨ₂Ｓ発生量を表す点は点Ｘである。
ここでリッチ度合Ｄｒが第一の度合Ｄｒ１から第二の度合Ｄｒ２に切り換えられたとするとＨ₂Ｓ発生量を表す点は点Ｘから点Ｙ１に移行する。すなわちＨ₂Ｓ発生量は増大する。ところがリッチ度合Ｄｒが第二の度合Ｄｒ２とされると吸蔵剤温度Ｔ_catは第一の温度Ｔａから第二の温度Ｔｂへと低下するのでＨ₂Ｓ発生量を表す点は点Ｙ１から点Ｚ１に移行する。すなわちＨ₂Ｓ発生量は減少する。ところがこの場合、点Ｚ１におけるＨ₂Ｓ発生量は点ＸにおけるＨ₂Ｓ発生量よりも多い。したがってリッチ度合Ｄｒを第一の度合Ｄｒ１から第二の度合Ｄｒ２に切り換えたとしても結局のところＨ₂Ｓ発生量は少なくならない。
【００５５】
一方、リッチ度合Ｄｒが第一の度合Ｄ１から第三の度合Ｄｒ３に切り換えたとするとＨ₂Ｓ発生量を表す点は点Ｘから点Ｙ２に移行する。すなわちＨ₂Ｓ発生量は増大する。しかも第三の度合Ｄｒ３が第二の度合Ｄｒ２よりも大きいので点Ｙ２におけるＨ₂Ｓ発生量は点Ｙ１におけるＨ₂Ｓ発生量よりも多い。ところが第三の度合Ｄｒ３は第二の度合Ｄｒ２よりも大きいので吸蔵剤温度Ｔ_catは第二の温度Ｔｂよりも低い第三の温度Ｔｃにまで低下し、Ｈ₂Ｓ発生量を表す点は点Ｙ２から点Ｚ２へと移行する。ここで点Ｚ２におけるＨ₂Ｓ発生量は点ＸにおけるＨ₂Ｓ発生量よりも少ない。したがってこの場合にはリッチ度合を大きくしたことによりＨ₂Ｓ発生量が抑制される。
【００５６】
このようにＨ₂Ｓ発生量はリッチ度合Ｄｒの増大と共に多くなるがその増大率は吸蔵剤温度Ｔ_catが低いほど小さくなり、且つ吸蔵剤温度Ｔ_catはリッチ度合Ｄｒの増大と共に低くなる。このためリッチ度合を適切に選択すればＨ₂Ｓ発生量を少なくすることができる。本実施例ではＨ₂Ｓ発生量を少なくすることができるリッチ度合を予め実験により求め、マップの形でＲＯＭに記憶しておく。
【００５７】
次に排気空燃比のリッチ度合を上述したように選択されたリッチ度合に増大することによりＨ₂Ｓ発生量を所定量以下に抑制したときの現象について図５を参照して説明する。上述したように本実施例のＳＯ_X放出処理によれば総ＳＯ_X吸蔵量ΣＳＯＸが判定値ＳＯＸlowに達したときに排気空燃比がリーンから弱リッチに切り換えられる。その後、吸蔵剤温度Ｔ_catがＳＯ_X放出温度Ｔ₁に達するとＳＯ_XがＮＯ_X吸蔵剤２３から放出され始める。そしてこれと同時にＨ₂Ｓ発生量Ｈ₂Ｓが上昇し始める。
その後、排気空燃比が弱リッチに維持されるので吸蔵剤温度Ｔ_catが上昇し続ける。このためＨ₂Ｓ発生量が増大し、やがて判定値Ｈ２Ｓlowに達する。このときに本実施例では吸蔵剤温度Ｔ_catを低下させるために排気空燃比のリッチ度合が大きくされる。すなわち排気空燃比が弱リッチのリッチ度合よりもリッチ度合が大きい強リッチとされる。このときＨ₂Ｓ発生量Ｈ₂Ｓは一時的に増大するがその後は吸蔵剤温度Ｔ_catが低下するのでＨ₂Ｓ発生量は徐々に低下する。
【００５８】
ＮＯ_X吸蔵剤２３の温度を必要以上に低下させるとＮＯ_X吸蔵剤２３の温度がＳＯ_X放出温度Ｔ₁よりも低くなってしまうことがあるので排気空燃比は予め定められた期間に亘って強リッチとされた後に弱リッチに戻される。これにより吸蔵剤温度Ｔ_catは再び上昇し、これに伴ってＨ₂Ｓ発生量Ｈ₂Ｓも再び増大し、やがて判定値Ｈ２Ｓlowに達する。このときにも本実施例では吸蔵剤温度Ｔ_catを低下させるために排気空燃比のリッチ度合が大きくされる。このときにも一時的にＨ₂Ｓ発生量Ｈ₂Ｓは増大するが吸蔵剤温度Ｔ_catが低下するのでＨ₂Ｓ発生量Ｈ₂Ｓは徐々に低下する。
ここでも排気空燃比は予め定められた期間に亘って強リッチとされた後に弱リッチに戻される。これにより吸蔵剤温度Ｔ_catは再び上昇し、これに伴ってＨ₂Ｓ発生量Ｈ₂Ｓも増大する。しかしながら今度は総ＳＯ_X吸蔵量ΣＳＯＸが少なくなっており、したがってＳＯ_X放出量が少なく、このため吸蔵剤温度Ｔ_catが上昇したとしてもＨ₂Ｓ発生量Ｈ₂Ｓは判定値Ｈ２Ｓlowには達せず、或る時期を過ぎると総ＳＯ_X吸蔵量ΣＳＯＸの減少に伴って徐々に減少し始め、最終的には最小値Ｈ２Ｓminに達する。
【００５９】
ところでＮＯ_X吸蔵剤２３の温度Ｔ_catがＳＯ_X放出温度Ｔ₁よりも高いにもかかわらずＨ₂Ｓ発生量Ｈ₂Ｓが最小値Ｈ２Ｓminに達したことはＮＯ_X吸蔵剤２３からのＳＯ_X放出量が極めて少ないことを意味する。そこで本実施例ではＨ₂Ｓ発生量Ｈ₂Ｓが最小値Ｈ２Ｓminに達したときに排気空燃比がリーンに戻され、斯くしてＳＯ_X放出処理が終了せしめられる。すなわち本実施例によればＨ₂Ｓセンサの出力によってＳＯ_X放出処理の終了タイミングが決定される。
斯くして本実施例によればＨ₂Ｓ発生量を或る一定量以下に抑制しつつＳＯ_XをＮＯ_X吸蔵剤から放出させることができる。
【００６０】
ところで本実施例ではＳＯ_X放出処理の実行を開始するタイミングを決定するために総ＳＯ_X吸蔵量を以下のように推定し、上述したようにこの総ＳＯ_X吸蔵量が判定値に達したときにＮＯ_X吸蔵剤２３からＳＯ_Xを放出すべきであると判断する。燃料中にはほぼ一定割合の硫黄成分が含まれており、したがってＮＯ_X吸蔵剤２３にその時々で吸蔵されるＳＯ_X量は最終的な噴射燃料量ＴＡＵＯの関数である。また燃料中に含まれる硫黄成分の割合は燃料毎に異なり、したがってＮＯ_X吸蔵剤２３にその時々で吸蔵されるＳＯ_X量は燃料毎に定まる硫黄含有量の関数でもある。さらにＮＯ_X吸蔵剤２３に吸蔵されるＳＯ_Xの量は排気空燃比によって異なり、したがってＮＯ_X吸蔵剤２３にその時々で吸蔵されるＳＯ_X量は排気空燃比の関数でもある。またＮＯ_X吸蔵剤２３への吸蔵され易さはＮＯ_X吸蔵剤２３の温度によって異なり、したがってＮＯ_X吸蔵剤２３にその時々で吸蔵されるＳＯ_X量はＮＯ_X吸蔵剤２３の温度の関数でもある。
【００６１】
そこで燃料毎に定まる硫黄含有量に関する係数をＫＢ_aとし、排気空燃比およびＮＯ_X吸蔵剤２３の温度に関する係数をＫＢ_bとすると、ＮＯ_X吸蔵剤２３にその時々で吸蔵されるＳＯ_X量は最終的な噴射燃料量ＴＡＵＯと係数ＫＢ_aと係数ＫＢ_bとの積ＴＡＵＯ・ＫＢ_a・ＫＢ_bとして表すことができる。したがって総ＳＯ_X吸蔵量ΣＳＯＸは最終的な噴射燃料量ＴＡＵＯと係数ＫＢ_aと係数ＫＢ_bとの積ＴＡＵＯ・ＫＢ_a・ＫＢ_bを積算した積算値Σ（ＴＡＵＯ・ＫＢ_a・ＫＢ_b）として算出される。
なお係数ＫＢ_bは予め実験により求められ、排気空燃比とＮＯ_X吸蔵剤２３の温度との関数として図８に示すようにマップの形で予めＲＯＭ３４内に記憶されている。また総ＳＯ_X吸蔵量を算出するために上述した三つのパラメータ（硫黄含有量、排気空燃比、およびＮＯ_X吸蔵剤の温度）以外に例えば排気再循環（ＥＧＲ）を行う割合であるＥＧＲ率等をパラメータとして用いてもよい。
【００６２】
ところで総ＳＯ_X吸蔵量ΣＳＯＸが判定値ＳＯＸlowに達したときに排気空燃比がリーンＲ₁から弱リッチＲ₂に切り換えられたとしてもその直後においてはＮＯ_X吸蔵剤２３の温度はＳＯ_X放出温度Ｔ₁よりも低いので総ＳＯ_X吸蔵量ΣＳＯＸは増大し続ける。そこで上記判定値ＳＯＸlowは排気空燃比がリーンＲ₁から弱リッチＲ₂に切り換えられてからＮＯ_X吸蔵剤２３の温度がＳＯ_X放出温度Ｔ₁に達するまでに総ＳＯ_X吸蔵量が限界値ＳＯＸmaxを超えないように設定される。このように判定値ＳＯＸlowを設定することにより総ＳＯ_X吸蔵量ΣＳＯＸが限界値ＳＯＸmaxを超える前にＮＯ_X吸蔵剤２３からＳＯ_Xが放出され始める。
【００６３】
また上述したように排気空燃比が弱リッチＲ₂から強リッチＲ₃へと切り換えられるとＨ₂Ｓ発生量が一時的に大きく増大するので本実施例では上記判定値Ｈ２Ｓlowは排気空燃比が弱リッチＲ₂から強リッチＲ₃へと切り換えられ、Ｈ₂Ｓ発生量が一時的に増大したとしてもＨ₂Ｓ発生量が許容値Ｈ２Ｓmaxを超えないように設定される。また排気空燃比が弱リッチＲ₂から強リッチＲ₃へと切り換えられたときのＨ₂Ｓ発生量の増大量はＮＯ_X吸蔵剤２３の温度が高いほど大きくなるので予め設定されている判定値Ｈ２Ｓlowを後述する第二の実施例の温度センサにより検知されたＮＯ_X吸蔵剤２３の温度により補正するようにしてもよい。
【００６４】
また第一の実施例では総ＳＯ_X吸蔵量ΣＳＯＸの値からＳＯ_X放出処理を行うタイミングを決定しているが、このタイミングを別の方法で決定してもよい。例えば排気空燃比をリーンからリッチへと切り換え、これによりＮＯ_X吸蔵剤２３に吸蔵されているＮＯ_Xを放出するいわゆるリッチスパイクの実行間隔からＳＯ_X放出処理を行うタイミングを決定してもよい。すなわち上述したようにＮＯ_X吸蔵剤２３に吸蔵されたＳＯ_X吸蔵量が増加するとＮＯ_X吸蔵剤２３に吸蔵することができるＮＯ_Xの量が減少し、リッチスパイク実行間隔が徐々に短くなるのでリッチスパイク実行間隔が予め定められた間隔よりも短くなったときに総ＳＯ_X吸蔵量が判定値を超えたと判断することができる。
この他にも機関本体とＮＯ_X吸蔵剤２３との間の排気管にＳＯ_Xセンサを設け、このＳＯ_XセンサがＮＯ_X吸蔵剤から流出するＳＯ_Xの量が予め定められた量よりも多くなったときに総ＳＯ_X吸蔵量が判定値を超えたと判断することもできる。
【００６５】
また第一の実施例では排気空燃比をリーンＲ₁から弱リッチＲ₂に切り換えることによってＮＯ_X吸蔵剤２３の温度を上昇させているが、これ以外の方法によりＮＯ_X吸蔵剤２３の温度を上昇させるようにしてもよい。
例えば一つ目の方法としては点火時期を遅角させるという方法がある。点火時期を遅角させると一部の燃料が燃焼室内にて燃焼せずに未燃の燃料として燃焼室から排出され、この未燃の燃料が機関排気通路内にて燃焼し、斯くして排気ガスの温度が上昇する。したがってこれによりＮＯ_X吸蔵剤２３の温度を上昇させることができる。なおこの方法においては点火時期を遅らせるほどＮＯ_X吸蔵剤２３の温度を大きく上昇させることができる。またこの方法を採用してＮＯ_X吸蔵剤の温度を上昇させるようにしている場合、Ｈ₂Ｓ発生量が判定値を超えたときに点火時期を進角させればＮＯ_X吸蔵剤の温度を低下させることができる。
また二つ目の方法としては吸気行程または圧縮行程において燃料が噴射された後に膨張行程において追加の燃料を噴射するという方法がある。膨張行程において噴射された追加の燃料は燃焼室内にて燃焼せずに未燃の燃料として燃焼室から排出され、この未燃の燃料が機関排気通路内にて燃焼し、斯くして排気ガスの温度が上昇する。したがってこれによりＮＯ_X吸蔵剤２３の温度を上昇させることができる。なおこの方法においては追加の燃料の量が多いほどＮＯ_X吸蔵剤２３の温度を大きく上昇させることができる。またこの方法を採用してＮＯ_X吸蔵剤の温度を上昇させるようにしている場合、Ｈ₂Ｓ発生量が判定値を超えたときに噴射する追加の燃料の量を少なくすればＮＯ_X吸蔵剤の温度を低下させることができる。
【００６６】
また三つ目の方法としては内燃機関が多気筒内燃機関である場合において膨張行程が行われる順番に従って気筒毎に機関空燃比をリッチとリーンとで交互に切り換えるという方法がある。例えば内燃機関が４気筒内燃機関である場合にはクランクシャフトが１８０°回転する毎に各気筒において燃焼行程が順次行われていくが、この場合にこの方法によれば例えば１番目に膨張行程が行われる気筒と３番目に膨張行程が行われる気筒とにおいて機関空燃比がリッチとされ、２番目に膨張行程が行われる気筒と４番目に膨張行程が行われる気筒とにおいては機関空燃比がリーンとされる。これによれば機関空燃比がリッチとされた気筒からは未燃の燃料を含む排気ガスが排出され、機関空燃比がリーンとされた気筒からは多量の酸素を含む排気ガスが排出され、これら排気ガスを機関排気通路で合流させることで未燃の燃料が燃焼し、斯くして排気ガスの温度が上昇する。したがってこれによりＮＯ_X吸蔵剤２３の温度を上昇させることができる。なおこの方法においては各気筒においてリッチ空燃比とリーン空燃比との差が大きいほどＮＯ_X吸蔵剤の温度を大きく上昇させることができる。またこの方法を採用してＮＯ_X吸蔵剤の温度を上昇させるようにしている場合、Ｈ₂Ｓ発生量が判定値を超えたときにリッチ空燃比とリーン空燃比との差を小さくすればＮＯ_X吸蔵剤の温度を低下させることができる。
【００６７】
図９は第一の実施例のＳＯ_X放出処理を実行するための制御ルーチンを示している。図９を参照するとまず初めにステップ１００において最終的な燃料噴射量ＴＡＵＯと補正係数ＫＢ（＝ＫＢ_a・ＫＢ_b）とが算出される。次いでステップ１０１においてステップ１００で算出された最終的な噴射燃料量ＴＡＵＯと補正係数ＫＢとから総ＳＯ_X吸蔵量ΣＳＯＸが算出される。次いでステップ１０２においてＮＯ_X吸蔵剤２３からＳＯ_Xを放出すべきことを示すＳＯ_X放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＳＯ_X放出フラグがセットされていないときにはステップ１０３に進んでＮＯ_X吸蔵剤２３の総ＳＯ_X吸蔵量ΣＳＯＸが判定値ＳＯＸlowを超えているか否かが判別される。
ステップ１０３においてΣＳＯＸ≦ＳＯＸlowであると判別されたときには制御ルーチンの処理サイクルが完了する。一方、ステップ１０３においてΣＳＯＸ＞ＳＯＸlowであると判別されたときにはステップ１０４に進む。ステップ１０４ではＳＯ_X放出フラグがセットされ、そして制御ルーチンの処理サイクルが完了する。
【００６８】
ステップ１０４においてＳＯ_X放出フラグがセットされると次の処理サイクルではステップ１０２からステップ１０５に進む。ステップ１０５では排気空燃比Ａ／ＦがリーンＲ₁から弱リッチＲ₂へと切り換えられる。次いでステップ１０６においてＨ₂Ｓ発生量が最小値Ｈ２Ｓminを越えているか否かが判別される。すなわちステップ１０６ではＮＯ_X吸蔵剤２３からＳＯ_Xが放出され始めたか否かが判別される。ステップ１０６においてＨ₂Ｓ≦Ｈ２Ｓminであると判別されている間はステップ１０６が繰り返される。一方、ステップ１０６においてＨ₂Ｓ＞Ｈ２Ｓminであると判別されるとステップ１０７に進む。
ステップ１０７ではＨ₂Ｓ発生量が最小値Ｈ２Ｓminより少ないか否かが判別される。ステップ１０７においてＨ₂Ｓ＜Ｈ２Ｓminであると判別されたときにはステップ１０８に進んでＳＯ_X放出フラグがリセットされ且つΣＳＯＸがゼロとされ、制御ルーチンの処理サイクルが完了する。
【００６９】
ステップ１０７においてＨ₂Ｓ≧Ｈ２Ｓminであると判別されたときにはステップ１０９に進む。ステップ１０９ではＨ₂Ｓ発生量が判定値Ｈ２Ｓlowより少ないか否かが判別される。ステップ１０９においてＨ₂Ｓ≦Ｈ２Ｓlowであると判別されたときにはステップ１０７に戻される。ステップ１０９においてＨ₂Ｓ＞Ｈ２Ｓlowであると判別されたときにはステップ１１０に進む。ステップ１１０では、排気空燃比Ａ／Ｆが弱リッチＲ₂から予め定められた期間に亘って強リッチＲ₃へと切り換えられ、その後再び弱リッチＲ₂に戻される。そして再びステップ１０７に戻る。
なお排気空燃比をリーンから弱リッチにしたときに一時的に増大するＨ₂Ｓ発生量はＮＯ_X吸蔵剤の温度に応じて異なるのでＮＯ_X吸蔵剤の温度を検出することができる手段を内燃機関が備えている場合にはステップ１０６を実行する前にＮＯ_X吸蔵剤の温度から判定値Ｈ２Ｓlowを設定するようにしてもよい。
【００７０】
次に本発明の第二の実施例について説明する。本発明の第二の実施例を図１０に示す。第二の実施例においてはＮＯ_X吸蔵剤２３の温度を検出するための温度センサ４３がＮＯ_X吸蔵剤２３に取り付けられる。温度センサ４３はＡ／Ｄ変換器３８を介して電子制御ユニット３１の入力ポート３６に接続される。
【００７１】
次に図１１を参照して第二の実施例のＳＯ_X放出処理について説明する。図１１は図５と同様なタイムチャートである。第二の実施例においてもＮＯ_X吸蔵剤２３に吸蔵されているトータルのＳＯ_X量（総ＳＯ_X吸蔵量）ΣＳＯＸが判定値ＳＯＸlowを超えたときに排気ガスの空燃比がリーンから弱リッチに切り換えられる。ＮＯ_X吸蔵剤２３の温度Ｔ_catがＳＯ_X放出温度Ｔ₁に達するとＳＯ_XがＮＯ_X吸蔵剤２３から放出され始め、これと同時にＨ₂Ｓ発生量が増大する。
ＮＯ_X吸蔵剤２３の温度がそのときの目標温度Ｔ_catlに達すると排気ガスの空燃比が弱リッチと強リッチとの間で切り換えられ、これによりＮＯ_X吸蔵剤２３の温度が目標温度Ｔ_catlに維持される。
【００７２】
ところでＨ₂Ｓ発生量が増大し続け、許容値Ｈ２Ｓbmaxに達すると本実施例によればＮＯ_X吸蔵剤２３の目標温度Ｔ_catlが下げられる。このため排気ガスの空燃比が予め定められた期間に亘って強リッチとされ、ＮＯ_X吸蔵剤２３の温度が低い目標温度Ｔ_catlとされる。これによりＨ₂Ｓ発生量は少なくなる。
さらにＮＯ_X吸蔵剤２３の温度が低い目標温度Ｔ_catlに到達すると排気ガスの空燃比が弱リッチと強リッチとの間で切り換えられ、これによりＮＯ_X吸蔵剤２３の温度が低い目標温度Ｔ_catlに維持される。
さらにＮＯ_X吸蔵剤２３の温度が低い目標温度Ｔ_catlに維持されている間においてＨ₂Ｓ発生量が許容値Ｈ２Ｓbmaxに達しないときには本実施例では目標温度Ｔ_catlが高くされる。このときには排気ガスの空燃比が弱リッチに維持され、ＮＯ_X吸蔵剤２３の温度が上昇せしめられる。このためＨ₂Ｓ発生量が上昇し、再び許容値Ｈ２Ｓbmaxに達する。このときにも同様に目標温度Ｔ_catlが低くされるので排気ガスの空燃比が予め定められた期間に亘って強リッチとされ、ＮＯ_X吸蔵剤２３の温度が低い目標温度Ｔ_catlとされる。
【００７３】
さらにＮＯ_X吸蔵剤２３の温度が低い目標温度Ｔ_catlに維持されている間においてＨ₂Ｓ発生量が許容値Ｈ２Ｓbmaxに達しないときには上述したように本実施例では目標温度Ｔ_catlが高くされる。しかしながらこのときには既に総ＳＯ_X吸蔵量ΣＳＯＸが少なくなっており、目標温度Ｔ_catlが徐々に高められたとしてもＨ₂Ｓ発生量は許容値Ｈ２Ｓbmaxに達することはない。
【００７４】
ところで本実施例ではＨ₂Ｓ発生量が許容値Ｈ２Ｓbmaxよりも少ないときには目標温度Ｔ_catlが高められる。しかしながら目標温度Ｔ_catlが過度に高くなるとＮＯ_X吸蔵剤２３が熱により劣化する可能性がある。そこで本実施例では目標温度Ｔ_catlはＮＯ_X吸蔵剤２３を熱劣化させることのない或るガード値Ｔ_catlGにガードされる。
本実施例によればＨ₂Ｓ発生量を或る一定量以下に抑えつつ全てのＳＯ_Xを短期間のうちにＮＯ_X吸蔵剤２３から放出されることができる。
【００７５】
次に図１２を参照して第二の実施例のＳＯ_X放出処理を実行するための制御ルーチンについて説明する。図１２においてステップ２００〜ステップ２０４は図９に示した制御ルーチンのステップ１００〜ステップ１０４と同一であるので説明は省略する。図１２のステップ２０２においてＳＯ_X放出フラグがセットされていると判別されたときにはステップ２０５に進む。ステップ２０５では排気空燃比Ａ／ＦがリーンＲ₁から弱リッチＲ₂へと切り換えられる。次いで、ステップ２０６ではＨ₂Ｓ発生量が最小値Ｈ２Ｓminを超えているか否かが判別される。ステップ２０６においてＨ₂Ｓ≦Ｈ２Ｓminであると判別されている間はステップ２０６が繰り返される。一方、Ｈ₂Ｓ＞Ｈ２Ｓminであると判別されたときにはステップ２０７に進む。
【００７６】
ステップ２０７では後述する目標温度を設定するためのルーチンにおいて設定される目標温度Ｔ_catlを取得し、ＮＯ_X吸蔵剤２３の温度がこの目標温度Ｔ_catlとなるようにＮＯ_X吸蔵剤２３の温度が制御される。具体的にはＮＯ_X吸蔵剤２３に流入する排気ガスの空燃比を弱リッチと強リッチとの間で切り換えることによりＮＯ_X吸蔵剤２３の温度が目標温度Ｔ_catlに制御される。次いでステップ２０８においてＨ₂Ｓ発生量が最小値Ｈ２Ｓminを超えているか否かが判別される。ステップ２０８においてＨ₂Ｓ≧Ｈ２Ｓminであると判別されるとステップ２０７に戻される。一方、Ｈ₂Ｓ＜Ｈ２Ｓminであると判別されたときにはステップ２０９に進む。ステップ２０９ではＳＯ_X放出フラグがリセットされ且つΣＳＯＸがゼロに戻される。こうしてＳＯ_X放出処理が完了する。
【００７７】
次に図１３を参照して目標温度を設定するためのルーチンについて説明する。図１３においては始めにステップ３０１においてＨ₂Ｓ発生量が許容値Ｈ２Ｓbmaxを超えているか否かが判別される。ステップ３０１においてＨ₂Ｓ＞Ｈ２Ｓbmaxであると判別されたときにはＮＯ_X吸蔵剤２３の目標温度が高すぎると判断し、ステップ３０３に進んで目標温度Ｔ_catlが所定値ΔＴだけ下げられる。一方、ステップ３０１においてＨ₂Ｓ≦Ｈ２Ｓbmaxであると判別されたときにはＮＯ_X吸蔵剤２３の温度をさらに上昇させてもＨ₂Ｓが大量に発生することはないと判断し、ステップ３０３に進んで目標温度Ｔ_catlが所定値ΔＴだけ上げられる。次いで、ステップ３０４では目標温度Ｔ_catlが過度に高くならないように目標温度Ｔ_catlが或る一定温度にガードされる。
【００７８】
なお初めて図１３のルーチンが実行されるときにおいてステップ３０２またはステップ３０３では目標温度Ｔ_catlは前回のＳＯ_X放出処理時の最後の目標温度Ｔ_catlとする。もちろんこのときの目標温度は前回のＳＯ_X放出処理時に設定された目標温度とは関係のない予め定められた温度であってもよい。
また上述したようにＨ₂Ｓセンサは排気ガス中のＨ₂Ｓを同様に排気ガス中の酸素をイオン化して生成された酸素イオンにて酸化させてＨ₂Ｓ濃度を直接検出する。すなわちＨ₂ＳセンサがＨ₂Ｓ濃度を検出するためには排気ガス中に酸素が十分に含まれている必要がある。ところがＳＯ_X放出処理中においてＮＯ_X吸蔵剤２３から流出する排気ガス中の酸素濃度は比較的低い。そこで上述した二つの実施例においてＳＯ_X放出処理中にＨ₂ＳセンサによりＨ₂Ｓ濃度を確実に検出するためにＮＯ_X吸蔵剤２３下流側に排気ガス中に空気を供給するための手段を設け、ＳＯ_X放出処理中に当該手段により排気ガス中に空気を供給するようにしてもよい。
【００７９】
次に第三の実施例について説明する。本発明の第三の実施例の排気浄化装置を図１４に示す。第三の実施例の排気浄化装置の構成は第一の実施例の排気浄化装置の構成とほぼ同一であるが、第一の実施例とは異なりケーシング２４の代わりにバイパス型排気浄化部５０が設けられる。
【００８０】
バイパス型排気浄化部５０の拡大図を図１５に示す。図１５に示したように、バイパス型排気浄化部５０は排気管２２に連結される上流側排気管５０ａと、概上流側排気管５０ａ上に位置する分岐部５０ｂと、ＮＯ_x吸蔵剤２３を内蔵したケーシング５０ｃと、バイパス管５０ｄと、下流側排気管５０ｅとを具備する。上流側排気管５０ａとケーシング５０ｃとは互いに連結され、且つケーシング５０ｃと下流側排気管５０ｅとは互いに連結され、これら上流側排気管５０ａとケーシング５０ｃと下流側排気管５０ｅとはほぼ一直線に延びる。上流側排気管５０ａの分岐部５０ｂからはバイパス管５０ｄが分岐し、分岐したバイパス管５０ｄは下流側排気管５０ｅに連結される。上流側排気管５０ａにはＮＯ_x吸蔵剤２３の直ぐ上流においてＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ５３が設けられ、ＮＯ_x吸蔵剤２３の下流側端部にはＮＯ_x吸蔵剤２３の温度を検出するための温度センサ５４が設けられる。これらセンサの出力信号は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。また、分岐部５０ｂには流量調整弁５１が設けられる。
【００８１】
流量調整弁５１は上流側排気管５０ａを流れる排気ガスの方向に対して角度を変えるように回動せしめられることができ、この流量調整弁５１の角度に応じて、ケーシング５０ｃに収容されたＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガスの流量とバイパス管５０ｄに流入する排気ガスの流量とを調整することができる。言い換えると、流量調整弁５１を回動させることによって、上流側排気管５０ａを介して分岐部５０ｂに到来する排気ガスのうちＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガスの割合を調整することができる。特に、流量調整弁５１が図１５に実線で示した位置にあるときには分岐部５０ｂに到来する排気ガスの全てがＮＯ_x吸蔵剤２３に流入しており、よって分岐部５０ｂに到来する排気ガスの流量とＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガスの流量は等しい。一方、流量調整弁５１が図１５に鎖線で示した位置にあるときには分岐部５０ｂに到来する排気ガスの全てがバイパス管５０ｄに流入しており、よってＮＯ_x吸蔵剤２３を通る排気ガスの流量は零である。
【００８２】
さらに、上流側排気管５０ａの分岐部５０ｂとＮＯ_x吸蔵剤２３との間には燃料添加装置５２が設けられる。この燃料添加装置５２は、上流側排気管５０ａを介して分岐部５０ｂに到来する排気ガスのうちＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガス中にのみ燃料を添加することができる。ＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガス中に燃料添加装置５２から燃料を添加すると、ＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガスの排気空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにすることができるだけでなく、燃料添加装置５２から添加された燃料がＮＯ_x吸蔵剤２３の上流やＮＯ_x吸蔵剤２３内で燃焼するのでＮＯ_x吸蔵剤２３の温度も上昇する。特に、ＮＯ_x吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が同一であれば燃料添加装置５２から添加される燃料の量が多いほどＮＯ_x吸蔵剤２３の温度を大きく上昇させることができる。したがって、第三の実施例では、ＮＯ_x吸蔵剤２３からＳＯ_xを放出するには燃料添加装置５２からＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガス中に燃料が添加され、これによりＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガスの排気空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチにされると共にＮＯ_x吸蔵剤２３の温度が上昇せしめられる。
【００８３】
このとき内燃機関から排出された排気ガスが全てＮＯ_x吸蔵剤２３に流入すると、この排気ガスをほぼ理論空燃比またはリッチにするためには燃料添加装置５２から多量の燃料を添加しなければならない。またこのように多量の燃料が添加されるとこの多量の燃料がＮＯ_x吸蔵剤２３の上流やＮＯ_x吸蔵剤２３内で燃焼して発熱し、これによりＮＯ_x吸蔵剤２３が必要以上に高温になってしまう。このため、本実施例では硫黄成分処理手段として、ＮＯ_x吸蔵剤２３からＳＯ_xを放出する場合にはＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガスの流量が減少するように流量調整弁５１を回動させ、且つＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガスの流量に応じて燃料添加装置５２からの燃料の添加量を調整する。これによりＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガスの排気空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチになると共にＮＯ_x吸蔵剤２３の温度が必要以上に高温にならないながらもＳＯ_x放出温度以上になり、ＮＯ_x吸蔵剤２３からＳＯ_xが放出される。
【００８４】
ところで、上記実施例においてＨ₂Ｓの発生量は単位時間当たりにＮＯ_x吸蔵剤２３から放出されるＳＯ_x放出量に比例し、あたかもＮＯ_x吸蔵剤２３からＳＯ_xが放出されるとＨ₂Ｓが必ず発生するように説明したが、詳細にはＳＯ_xが放出され始める条件（以下、ＳＯ_x放出開始条件と称す）とＨ₂Ｓが発生し始める条件（以下、Ｈ₂Ｓ発生開始条件と称す）は異なる。すなわち、ＮＯ_x吸蔵剤２３からＳＯ_xが放出されながらも、Ｈ₂Ｓが発生しない場合がある。
【００８５】
また、上述した実施例では図６において示したようにＨ₂Ｓの発生量はＮＯ_x吸蔵剤２３の温度と排気空燃比との関数であるとしたが、例えば、ＮＯ_x吸蔵剤２３を流れる排気ガスの流量が少ないときには、ＮＯ_x吸蔵剤２３内に滞留するＨ₂Ｓの量が多く、したがって、ＮＯ_x吸蔵剤２３内のＨ₂Ｓ濃度が高く、結果的に、Ｈ₂Ｓ発生量が少なくなることから、Ｈ₂Ｓ発生量は、ＮＯ_x吸蔵剤２３を流れる排気ガスの流量にも依存すると言える。また、上記実施例では、Ｓ堆積量はＳＯ_x放出処理の開始タイミングを決定するためにのみ利用されているが、Ｈ₂Ｓ発生量は、ＳＯ_x放出処理中に刻々と変化するＳ堆積量にも依存し、詳細には、Ｈ₂Ｓ発生量はＳ堆積量が多いほど多くなる。したがって、Ｈ₂Ｓ発生開始条件は上述した四つのパラメータ、すなわちＮＯ_x吸蔵剤２３の温度、排気空燃比、排気ガスの流量、Ｓ堆積量から定まる。
【００８６】
そこで、本実施例のＳＯ_x放出処理では、ＮＯ_x吸蔵剤２３からＳＯ_xを放出するときに、上記四つのパラメータをＳＯ_xが放出されながらもＨ₂Ｓが発生しないような値に制御することによって、Ｈ₂Ｓを発生させずにＮＯ_x吸蔵剤２３からＳＯ_xを放出させる。なお、ＳＯ_x放出開始条件も同様に上記四つのパラメータから定まる。特に、ＮＯ_x吸蔵剤２３の温度以外のパラメータが同一である場合、Ｈ₂Ｓが発生し始めるときのＮＯ_x吸蔵剤２３の温度（以下、Ｈ₂Ｓ発生開始温度と称す）Ｔ_catmはＳＯ_xが放出し始めるときのＮＯ_x吸蔵剤２３の温度（以下、ＳＯ_x放出開始温度と称す）Ｔ_catsよりも高い。
【００８７】
これら四つのパラメータをこのような値に制御するために、第三の実施例では上記実施例とは異なる態様にて総ＳＯ_x吸蔵量ΣＳＯＸを推定し、詳細には、ＳＯ_x放出処理が実行されていないときには、上記実施例と同様に、燃料噴射量ＴＡＵＯと補正係数ＫＢ（＝ＫＢ_a・ＫＢ_b）との積を積算して総ＳＯ_x吸蔵量ΣＳＯＸを算出し、ＳＯ_x放出処理中においては、こうして算出された総ＳＯ_x吸蔵量ΣＳＯＸからＳＯ_x放出処理によってＮＯ_x吸蔵剤２３から放出されるＳＯ_x量を引いて総ＳＯ_x吸蔵量ΣＳＯＸを算出する。ここでＮＯ_x吸蔵剤２３から放出されるＳＯ_x量は上記四つのパラメータの各値毎に予め実験的に求められ、これら四つのパラメータの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３４に記憶されている。また、第サインの実施例では、排気空燃比Ａ／Ｆおよび吸蔵剤温度Ｔ_catに加えて、ＮＯ_x吸蔵剤２３を流れる排気ガスの流量Ｆが測定される。排気空燃比Ａ／Ｆおよび吸蔵剤温度Ｔ_catはそれぞれ空燃比センサ５３および温度センサ５４によって検出される。排気ガスの流量Ｆは内燃機関の回転数から算出される。さらに、ＳＯ_x放出開始温度Ｔ_catsが温度以外の三つのパラメータの関数として予め実験的に求められてマップの形で予めＲＯＭ３４に記憶され、また、Ｈ₂Ｓ発生開始温度Ｔ_catmが温度以外の三つのパラメータの関数として予め実験的に求められてマップの形で予めＲＯＭ３４に記憶される。
【００８８】
次に第三の実施例のＳＯ_x放出処理について説明する。第三の実施例では、第一の実施例と同様に総ＳＯ_x吸蔵量ΣＳＯＸが判定値ＳＯＸlowを越えたときにＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガスの流量が減少する方へと流量調整弁５１が回動せしめられ、ＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガスの流量がＮＯ_x吸蔵剤２３からＳＯ_xを放出するのに適した流量になるような位置（以下、ＳＯ_x放出位置と称す）に位置決めされる。例えばＳＯ_x放出位置とはＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガスの流量が内燃機関から排出された排気ガスの流量の一割程度となるような位置である。そしてＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガスの排気空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチとなり且つＮＯ_x吸蔵剤２３の温度が上昇するように、燃料添加装置５２から排気ガス中へ一定量の燃料が添加せしめられる。
【００８９】
こうしてＮＯ_x吸蔵剤２３は徐々に温度が高くなってＳＯ_x放出開始温度へと到達し、ＳＯ_xが放出され始める。ＳＯ_xが放出され始めても燃料添加装置５２から排気ガス中へ燃料が添加され続けていると、ＮＯ_x吸蔵剤２３の温度は徐々に上昇し、Ｈ₂Ｓ発生開始温度Ｔ_catmに到達してしまう。そこで、本実施例では、ＮＯ_x吸蔵剤２３の温度がＨ₂Ｓ発生開始温度Ｔ_catmに到達したときに、ＳＯ_x放出位置よりもＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガスの流量が多くなる位置（以下、吸蔵剤冷却位置と称す）へと流量調整弁５１が回動せしめられる。例えば、流量調整弁５１の吸蔵剤冷却位置とは分岐部５０ｂに到来する排気ガスの流量とＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガスの流量とが同一となる位置である。さらに、流量調整弁５１の回動と同時に燃料添加装置５２からの燃料の添加が停止せしめられる。通常内燃機関から排出されてＮＯ_x吸蔵剤２３に到達する排気ガスの温度はＮＯ_x吸蔵剤２３のＨ₂Ｓ発生開始温度よりも低く、また燃料添加装置５２からの燃料の添加が停止せしめられることにより燃料添加装置５２から添加された未燃燃料が燃焼して排気ガスの温度が高くなることもなくなるため、ＮＯ_x吸蔵剤２３は冷却せしめられる。
【００９０】
ＮＯ_x吸蔵剤２３が冷却されてＳＯ_x放出開始温度Ｔ_cats以下になってしまうときには、再び流量調整弁５１がＳＯ_x放出位置へと戻され、燃料添加装置５２から燃料が排気ガス中に添加せしめられる。これにより再びＮＯ_x吸蔵剤２３の温度が上昇し始める。このような制御を繰り返すことにより、Ｈ₂Ｓを発生させずにＮＯ_x吸蔵剤２３からＳＯ_xを放出させることができる。そして総ＳＯ_x吸蔵量ΣＳＯＸがほぼ零である判定値ΣＳＯＸmin以下になったときＳＯ_x放出処理が終了せしめられる。
【００９１】
次に、図１６を参照して第三の実施例のＳＯ_x放出処理を実行するための制御ルーチンについて説明する。ステップ４００〜ステップ４０４は図９に示したステップ１００〜ステップ１０４と同様であるので説明を省略する。ステップ４０５では、燃料添加装置５２からの一定量の燃料添加が開始され、ステップ４０６へと進む。ステップ４０６では流量調整弁５１がＳＯ_x放出位置へと回動せしめられる。次いで、ステップ４０７では推定または測定された総ＳＯ_x吸蔵量ΣＳＯＸ、排気空燃比Ａ／Ｆおよび流量Ｆから、ＳＯ_x放出開始温度Ｔ_catsとＨ₂Ｓ発生開始温度Ｔ_catmとがＲＯＭ３４に記憶されたマップから算出される。ステップ４０８では吸蔵剤温度Ｔ_catがＨ₂Ｓ発生開始温度Ｔ_catm以上であるか否かが判定される。吸蔵剤温度Ｔ_catがＨ₂Ｓ発生開始温度Ｔ_catm以上であると判定された場合にはステップ４０９へと進む。ステップ４０９では流量調整弁５１が吸蔵剤冷却位置へと回動せしめられると共に燃料添加装置５２からの燃料添加が停止せしめられ、ステップ４１２へと進む。
【００９２】
一方、ステップ４０８において吸蔵剤温度Ｔ_catがＨ₂Ｓ発生開始温度Ｔ_catmより低いと判定された場合にはステップ４１０へと進む。ステップ４１０では吸蔵剤温度Ｔ_catがＳＯ_x放出開始温度Ｔ_cats以下であるか否かが判定される。ステップ４１０において吸蔵剤温度Ｔ_catがＳＯ_x放出開始温度Ｔ_cats以下であると判定された場合にはステップ４１１へと進む。ステップ４１１では、流量調整弁５１がＳＯ_x放出位置へと回動せしめられると共に燃料添加装置５２から一定量の燃料が添加せしめられ、ステップ４１２へと進む。一方、ステップ４１０において吸蔵剤温度Ｔ_catがＳＯ_x放出開始温度Ｔ_catsより高いと判定された場合にはステップ４１２へと進む。ステップ４１２では総ＳＯ_x吸蔵量ΣＳＯＸが判定値ΣＳＯＸmin以下であるか否かが判定され、総ＳＯ_x吸蔵量ΣＳＯＸが判定値ΣＳＯＸminよりも大きい場合にはステップ４０７へと戻される。一方、ステップ４１２において総ＳＯ_x吸蔵量ΣＳＯＸが判定値ΣＳＯＸmin以下である場合には、ステップ４１３へと進む。ステップ４１３ではＳＯ_x放出フラグがリセットされると共に燃料添加装置５２からの燃料添加が終了せしめられ、制御ルーチンが完了する。
【００９３】
次に、第３の実施例の利点について説明する。従来、上述したような構成ではＮＯ_x吸蔵剤の温度を下げるときには、燃料添加装置から添加する燃料の量を減らすだけであった。ところが、ＮＯ_x吸蔵剤に流入する排気ガスの流量が少ない場合に燃料添加装置から添加する燃料の量を減らしてＮＯ_x吸蔵剤を冷却するには、ＮＯ_x吸蔵剤の周囲環境、すなわち大気中への自然放熱により冷却されるのを待たなければならなかった。しかしながら、単位時間当たりに大気中へ放熱される熱量は大きくなく、ＮＯ_x吸蔵剤が冷却されるまでには時間がかかってしまっていた。これに対して本発明では、ＮＯ_x吸蔵剤に流入する排気ガスの流量を調整可能な構成であるため、ＮＯ_x吸蔵剤にＨ₂Ｓ発生条件である温度より通常低い排気ガスを多く供給して迅速にＮＯ_x吸蔵剤の温度を下げることができる。
【００９４】
なお、排気ガスの流量ＦはＮＯ_x吸蔵剤２３の直ぐ上流に配置された流量センサ（図示せず）によって検出されてもよい。
【００９５】
次に図１７を参照して第三の実施例の変更例について説明する。図１７に示したように第三の実施例の変更例では、第三実施例のバイパス型排気浄化部５０が二分岐型排気浄化部５５に変更されている。二分岐型排気浄化部５５は排気管２２に連結された上流側排気管５６ａと、この上流側排気管５６ａから分岐部５６ｂにおいて二つに分岐した第一排気管５６ｃおよび第二排気管５６ｄと、分岐した二つの排気管５６ｃ、５６ｄが合流した排気管５６ｅとを有する。第一排気管５６ｃおよび第二排気管５６ｄにはそれぞれＮＯ_x吸蔵剤２３が内蔵されている。分岐部５６ｂには流量調整弁５７が設けられる。この流量調整弁５７は、第三の実施例の流量調整弁５１と同様に第一排気管５６ｃに流入する排気ガスの流量と第二排気管５６ｄに流入する排気ガスの流量とを調整する。また、燃料添加装置５２、空燃比センサ５３、温度センサ５４が各ＮＯ_x吸蔵剤２３毎に配置される。
【００９６】
このような構成の第三の実施例の変更例の排気浄化装置では、ＮＯ_x吸蔵剤２３のＳＯ_x放出処理を実行するときに、第三の実施例ではバイパス通路５０ｄを通っていた排気ガスがもう一方のＮＯ_x吸蔵剤２３を通過する。第三の実施例において排気ガスがバイパス通路５０ｄを通過する場合、バイパス通路５０ｄを通過する排気ガスは浄化されず、よって大気を汚染してしまっていた。これに対して、本変更例ではバイパス通路５０ｄの代わりにＮＯ_x吸蔵剤２３が配置されるため、一方のＮＯ_x吸蔵剤２３のＳＯ_x放出処理を実行して排気ガスを全て一方のＮＯ_x吸蔵剤２３に流入させることができなくても、他方のＮＯ_x吸蔵剤２３で排気ガスを浄化することができる。
【００９７】
次に第四の実施例について説明する。本発明の第四の実施例の排気浄化装置の構成は第三の実施例の排気浄化装置の構成とほぼ同一であるが、第三の実施例のバイパス型排気浄化部５０の代わりに方向切替型排気浄化部６０が設けられる。
【００９８】
方向切替型排気浄化部６０を図１８に示す。図１８に示したように、方向切替型排気浄化部６０は排気管２２に連結される上流側排気管６０ａと、分岐部６０ｂと、ＮＯ_x吸蔵剤２３を内蔵したケーシング６０ｄと、分岐部６０ｂとケーシング６０ｄの一方の端部を接続する第一分岐管６０ｃと、分岐部６０ｂとケーシング６０ｄの上記一方の端部とは反対側の端部とを接続する第二分岐管６０ｅと、下流側排気管６０ｆとを具備する。ＮＯ_x吸蔵剤２３は第一分岐管６０ｃ側に第一端部２３ａを有し、第二分岐管６０ｅ側に第二端部２３ｂを有する。第一分岐管６０ｃにはＮＯ_x吸蔵剤２３の第一端部２３ａに近接して第一温度センサ６２が設けられ、第二分岐管６０ｅにはＮＯ_x吸蔵剤２３の第二端部２３ｂに近接して第二温度センサ６３が設けられる。これら温度センサの出力信号は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。また、分岐部６０ｂには切替弁６１が設けられる。
【００９９】
切替弁６１は図１８に実線で示した第一の位置と図１８に鎖線で示した第二の位置との間で切り換えられる。切替弁６１が第一の位置にあるときには上流側排気管６０ａを介して分岐部６０ｂに到来する排気ガスは第一分岐管６０ｃへと流入し、ＮＯ_x吸蔵剤２３を第一端部２３ａから第二端部２３ｂへ向かう方向に通過し、そして第二分岐管６０ｅを介して再び分岐部６０ｂへ戻り、下流側排気管６０ｆへと流出する。このときのＮＯ_x吸蔵剤２３における排気ガスの流れ方向を順方向と称する。一方、切替弁６１が第二の位置にあるときには上流側排気管６０ａを介して分岐部６０ｂに到来する排気ガスは第二分岐管６０ｅへと流入し、ＮＯ_x吸蔵剤２３を第二端部２３ｂから第一端部２３ａへ向かう方向に通過し、そして第一分岐管６０ｃを介して再び分岐部６０ｂへと戻り、下流側排気管６０ｆへと流出する。したがってこのときのＮＯ_x吸蔵剤２３における排気ガスの流れ方向は上記順方向とは反対向きの逆方向である。
【０１００】
ところで、ＮＯ_x吸蔵剤２３のＳＯ_x放出処理を行う場合等、ＮＯ_x吸蔵剤２３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、ＮＯ_x吸蔵剤２３における温度分布は均一ではなく、特にＮＯ_x吸蔵剤２３を排気ガスが通過する方向に温度差ができる。一般的に、ＳＯ_x放出処理を行う場合には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ているため、ＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガス中には未燃燃料が含まれ、この未燃燃料がＮＯ_x吸蔵剤２３上で燃焼する。したがって、ＳＯ_x放出処理を行う場合、例えば切替弁６１が第一の位置にあってＮＯ_x吸蔵剤２３を排気ガスが順方向に流れていると、ＮＯ_x吸蔵剤２３は図１９（ａ）に示したように第一端部２３ａから第二端部２３ｂに向かうにつれて徐々に温度が高くなる。言い換えると、ＮＯ_x吸蔵剤２３では排気上流側から下流側に向かうにつれて徐々に温度が高くなる。すなわち、最も排気下流側のＮＯ_x吸蔵剤２３の部分である第二端部２３ｂの温度が最も高く、最初にＨ₂Ｓ発生開始温度に到達する。一方、最も排気下流側のＮＯ_x吸蔵剤２３の部分である第二端部２３ｂの温度がＨ₂Ｓ発生開始温度に到達しても、ＮＯ_x吸蔵剤２３の上流側の温度は比較的低く、場合によっては最も排気上流側のＮＯ_x吸蔵剤２３の部分である第一端部２３ａの温度はＳＯ_x放出開始温度よりも低いこともある。
【０１０１】
そこで、本発明の第四の実施例では、ＳＯ_x放出処理中において例えば切替弁６１が第一の位置にあるときに排気下流側のＮＯ_x吸蔵剤２３の部分である第二端部２３ｂの温度がＨ₂Ｓ発生開始温度Ｔ_catmに到達した場合、すなわち第二温度センサ６３によって測定された温度がＨ₂Ｓ発生開始温度Ｔ_catmになった場合に、切替弁６１を第二の位置へと切り換える。これによりＮＯ_x吸蔵剤２３を流れる排気ガスの方向が逆転し、切替弁６１を切り換えるまで排気上流側であったＮＯ_x吸蔵剤２３の第一端部２３ａが排気下流側となり、切替弁６１を切り換えるまで排気下流側であったＮＯ_x吸蔵剤２３の第二端部２３ｂが排気上流側となる。このため切替弁６１を切り換えるまで排気下流側であった高温になっているＮＯ_x吸蔵剤２３の第二端部２３ｂの温度は下がり、逆に切替弁６１を切り換えるまで排気上流側であった吸蔵剤２３内において低温となっているＮＯ_x吸蔵剤２３の第一端部２３ａの温度は上がり、図１９（ｂ）に示したように一時的にＮＯ_x吸蔵剤２３の温度がほぼ均一となる。もちろん、硫黄成分放出処理中に切替弁６１をこのまま第二の位置に維持すると、やがて排気下流側のＮＯ_x吸蔵剤２３の部分である第一端部２３ａの温度がＨ₂Ｓ発生開始温度Ｔ_catmに到達して、第一温度センサ６２によって測定される温度がＨ₂Ｓ発生開始温度Ｔ_catmとなる。この場合、再び切替弁６１を第一の位置へと切り換える。第四の実施例では、ＳＯ_x放出処理中に上述したように切替弁６１が切り換えられ、これによりＨ₂Ｓを発生させることなくＮＯ_x吸蔵剤２３全体から硫黄成分を放出することができる。
【０１０２】
図２０を参照して第四の実施例のＳＯ_x放出処理を実行するための制御ルーチンについて説明する。ステップ５００〜ステップ５０４は図９に示したステップ１００〜ステップ１０４と同様であるので説明を省略する。ステップ５０５では、第一の実施例に示した様々な方法によって排気ガスを昇温し且つＮＯ_x吸蔵剤２３に流入する排気ガスの排気空燃比をリッチにするための昇温・リッチ制御が開始せしめられる。次いで、ステップ５０６において、図１６のステップ４０７と同様に、推定または測定された総ＳＯ_x吸蔵量ΣＳＯＸ、排気空燃比Ａ／Ｆおよび流量Ｆから、Ｈ₂Ｓ発生開始温度Ｔ_catmがＲＯＭ３４に記憶されたマップから算出される。ステップ５０７では第一温度センサ６２および第二温度センサ６３によってそれぞれ検出された二つの吸蔵剤温度Ｔ_cat1およびＴ_cat2がＨ₂Ｓ発生開始温度Ｔ_catmより低いか否かが判定される。吸蔵剤温度Ｔ_cat1およびＴ_cat2がＨ₂Ｓ発生開始温度Ｔ_catmよりも低いと判定された場合にはステップ５０９へと進む。
【０１０３】
一方、ステップ５０７において吸蔵剤温度Ｔ_cat1またはＴ_cat2がＨ₂Ｓ発生開始温度Ｔ_catm以上であると判定された場合にはステップ５０８へと進む。ステップ５０８では切替弁６１が第一の位置と第二の位置との間で切り換えられ、ステップ５０９へと進む。ステップ５０９では総ＳＯ_x吸蔵量ΣＳＯＸが判定値ΣＳＯＸmin以下であるか否かが判定され、総ＳＯ_x吸蔵量ΣＳＯＸが判定値ΣＳＯＸminよりも大きい場合にはステップ５０６へと戻される。一方、ステップ５０９において総ＳＯ_x吸蔵量ΣＳＯＸが判定値ΣＳＯＸmin以下である場合には、ステップ５１０へと進む。ステップ５１０ではＳＯ_x放出フラグがリセットされると共に昇温・リッチ制御が終了せしめられ、制御ルーチンが完了する。
【０１０４】
なお、第四の実施例では切替弁６１は二つの位置間で切り換えられる弁でなく、例えば上流側排気管５５ａから流入する排気ガスの流れ方向に対して連続的に角度調整が可能な弁であってもよい。この場合、ＮＯ_x吸蔵剤２３を通過する排気ガスの方向だけでなく流量をも変更することができる。
【０１０５】
また、本発明のＮＯ_x吸蔵剤２３は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ＮＯ_x吸蔵機能をもたせたものであってもよい。この場合、パティキュレートフィルタがＮＯ_xを吸蔵するときや吸蔵したＮＯ_xを放出するときに生成される活性酸素によってパティキュレートフィルタに捕集された微粒子を酸化することによって、排気ガスを浄化することができる。
【０１０６】
また、本明細書においてＮＯ_xおよび硫黄成分に関する「吸蔵」という語は「吸収」及び「吸着」の両方の意味を含む。したがって、「ＮＯ_x吸蔵剤」は、「ＮＯ_x吸収剤」と「ＮＯ_x吸着剤」との両方を含み、前者はＮＯ_xを硝酸塩等の形で蓄積させることによってＮＯ_xを保持し、後者はＮＯ₂等の形で吸着させることによってＮＯ_xを保持する。また、ＮＯ_x保持剤からの「放出」という語についても、「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。
【０１０７】
【発明の効果】
第１〜１５の発明によれば、硫化水素量検出手段により検出された硫化水素の量に基づいて硫化水素量制御手段の作動が制御されるので、排気浄化触媒から硫黄成分を放出させるときに単位時間当たりに発生する硫化水素の量が一定量以下に確実に維持される。
【０１０８】
また、第１５の発明によれば、排気浄化触媒から硫黄成分を放出しながらも硫化水素の発生量が零にされることにより、排気浄化触媒から硫黄成分を放出するときにも排気ガスの臭気が強くなってしうことが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施例の内燃機関の全体図である。
【図２】Ｈ₂Ｓセンサの構造を示す図である。
【図３】基本燃料噴射量、補正係数等を示す図である。
【図４】ＮＯ_X吸蔵剤のＮＯ_X吸放出作用を説明するための図である。
【図５】第一の実施例のＳＯ_X放出処理を説明するためのタイムチャートである。
【図６】ＮＯ_X吸蔵剤の温度と排気ガスのリッチ度合とＨ₂Ｓ発生量との間の関係を示した図である。
【図７】排気ガスのリッチ度合とＨ₂Ｓ発生量とＮＯ_X吸蔵剤の温度との関係を示した図である。
【図８】補正係数のマップを示す図である。
【図９】第一の実施例のＳＯ_X放出処理を行うためのフローチャートである。
【図１０】第二の実施例の内燃機関の全体図である。
【図１１】第二の実施例のＳＯ_X放出処理を説明するためのタイムチャートである。
【図１２】第二の実施例のＳＯ_X放出処理を行うためのフローチャートである。
【図１３】目標温度を設定するためのフローチャートである。
【図１４】第三の実施例の内燃機関の全体図である。
【図１５】第三の実施例の排気浄化部の拡大図である。
【図１６】第三の実施例のＳＯ_x放出処理を行うためのフローチャートである。
【図１７】第三の実施例の変更例の排気浄化部の拡大図である。
【図１８】第四の実施例の排気浄化部の拡大図である。
【図１９】ＮＯ_x吸蔵剤の温度分布を示す図である。
【図２０】第四の実施例のＳＯ_x放出処理を行うためのフローチャートである。
【符号の説明】
１１…燃料噴射弁
２３…ＮＯ_X吸蔵剤
２８…空燃比センサ
２９…Ｈ₂Ｓセンサ
３１…電子制御ユニット

Claims

排気ガス中の成分を浄化するための排気浄化触媒と、該排気浄化触媒に排気ガス中の硫黄成分が吸蔵され、該吸蔵された硫黄成分を排気浄化触媒から放出させるべきときには排気浄化触媒の温度を所定温度以上とすると共に該排気浄化触媒に流入させる排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとする硫黄成分放出処理を実行するための硫黄成分放出処理手段と、硫黄成分放出処理中に排気浄化触媒から放出された硫黄成分から生成される硫化水素の量を一定量以下に維持するための硫化水素量制御手段と、排気浄化触媒から流出している硫化水素の量または排気浄化触媒から流出すると予想される硫化水素の量を検出するための硫化水素量検出手段とを具備し、硫化水素量検出手段の出力に基づいて硫化水素量制御手段の作動を制御するようにした内燃機関の排気浄化装置において、
上記硫化水素量制御手段は、硫黄成分放出処理中に排気浄化触媒に高温な部分と低温な部分とが形成された場合であって且つ硫化水素量検出手段により検出された硫化水素の量が一定量以上となる場合には、排気浄化触媒の高温な部分のみの温度を下げることにより排気浄化触媒から流出する硫化水素の量を一定量以下に維持する内燃機関の排気浄化装置。
排気ガスが排気浄化触媒を通過するときの通過方向を順方向と該順方向とは反対方向の逆方向との間で切り換えることができ、上記硫化水素量制御手段は、排気ガスの通過方向が上記順方向と逆方向とのうち一方の方向へ流れているときに硫化水素量検出手段によって検出された硫化水素の量が上記一定量以上となる場合には排気ガスの通過方向を順方向と逆方向とのうち上記一方の方向とは別の方向となるようにすることによって上記排気浄化触媒の高温な部分のみの温度を下げ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。
排気ガス中の成分を浄化するための排気浄化触媒と、該排気浄化触媒に排気ガス中の硫黄成分が吸蔵され、該吸蔵された硫黄成分を排気浄化触媒から放出させるべきときには排気浄化触媒の温度を所定温度以上とすると共に該排気浄化触媒に流入させる排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとする硫黄成分放出処理を実行するための硫黄成分放出処理手段と、硫黄成分放出処理中に排気浄化触媒から放出された硫黄成分から生成される硫化水素の量を一定量以下に維持するための硫化水素量制御手段と、排気浄化触媒から流出している硫化水素の量または排気浄化触媒から流出すると予想される硫化水素の量を検出するための硫化水素量検出手段とを具備し、硫化水素量検出手段の出力に基づいて硫化水素量制御手段の作動を制御するようにした内燃機関の排気浄化装置において、
上記硫化水素量制御手段は、硫黄成分放出処理中に硫化水素検出手段により検出された硫化水素の量が一定量以上となる場合には、排気浄化触媒に流入する排気ガスの流量と排気ガスが排気浄化触媒を通過するときの通過方向とのうち少なくともいずれか一方を変えることにより上記排気浄化触媒の少なくとも最も高温な部分の温度を下げることで、排気浄化触媒から流出する硫化水素の量を一定量以下に維持する内燃機関の排気浄化装置。
上記排気浄化触媒をバイパスするためのバイパス通路と、排気浄化触媒に流入する排気ガスの流量とバイパス通路に流入する排気ガスの流量とを調整するための流量調整弁と、排気浄化触媒に流入する排気ガス中に燃料を添加するための還元剤添加装置とをさらに具備し、上記硫黄成分放出処理手段は排気浄化触媒に流入する排気ガスの流量が内燃機関から排出された排気ガスの流量よりも少なく設定されるように流量調整弁を調整すると共に排気浄化触媒に流入する排気ガス中に燃料を添加し、上記硫化水素量制御手段は、硫化水素量検出手段によって検出された硫化水素の量が上記一定量以上となる場合には排気浄化触媒に流入する排気ガスの流量が上記硫黄成分放出処理手段によって設定された流量よりも多くなるように流量調整弁を調整して排気浄化触媒の温度を下げるようにする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
上記バイパス通路上にもさらに排気ガス中の成分を浄化するための排気浄化装置が配置される請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
排気ガスが排気浄化触媒を通過するときの通過方向を順方向と該順方向とは反対方向の逆方向との間で切り換えることができ、上記硫化水素量制御手段は、排気ガスの通過方向が上記順方向と逆方向とのうち一方の方向へ流れているときに硫化水素量検出手段によって検出された硫化水素の量が上記一定量以上となる場合には排気ガスの通過方向を順方向と逆方向とのうち上記一方の方向とは別の方向となるようにすることによって上記排気浄化触媒の少なくとも最も高温な部分の温度を下げるようにした請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。