JP3912167B2 - 排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガスを浄化する技術に関し、特に、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する手段を有する排気ガス浄化装置及び排気ガス中の窒素酸化物を除去する手段を用いた排気ガス浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等に搭載される筒内噴射型の内燃機関、例えばディーゼル機関では、排気ガス中に含まれる煤等の排気微粒子を除去すると共に窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去することが要求されており、このような要求に対し、ＮＯｘ吸蔵剤が担持されたパティキュレートフィルタを内燃機関の排気ガス通路に配置する方法が提案されている。
【０００３】
このように用いられるＮＯｘ吸蔵剤は、排気ガスの空燃比がリーンの時にはＮＯｘを吸蔵し、排気ガス中の空燃比が小さくなり、且つ排気ガス中にＨＣやＣＯ等の還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化する作用（ＮＯｘの吸収放出及び還元作用またはＮＯｘの吸着及び還元作用）を有する。この作用を利用して、排気ガスの空燃比がリーンの時に排気ガス中のＮＯｘをＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵させ、一定期間使用してＮＯｘ吸蔵剤の吸蔵効率が低下した時または低下する前にＮＯｘ吸蔵剤に還元剤（燃料）を供給する等して、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵したＮＯｘの還元浄化を行うようにしている。
【０００４】
なお、本明細書において「吸蔵」という語は「吸収」及び「吸着」の両方の意味を含むものとして用いる。したがって、「ＮＯｘ吸蔵剤」は、「ＮＯｘ吸収剤」と「ＮＯｘ吸着剤」の両方を含み、前者はＮＯｘを硝酸塩等の形で蓄積し、後者はＮＯ2等の形で吸着する。また、硫黄分等に関するＮＯｘ吸蔵剤からの「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」の意味も含むものとして用いる。
【０００５】
ところで、内燃機関の燃料には硫黄（Ｓ）成分が含まれている場合があり、この場合には排気ガス中に硫黄酸化物（ＳＯｘ）が含まれることとなる。排気ガス中にＳＯｘが存在するとＮＯｘ吸蔵剤はＮＯｘの吸蔵作用を行うのと全く同じメカニズムで排気ガス中のＳＯｘの吸蔵を行う。
【０００６】
ところが、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されたＳＯｘは比較的安定であり、一般にＮＯｘ吸蔵剤に蓄積されやすい傾向がある。ＮＯｘ吸蔵剤のＳＯｘ蓄積量が増大すると、ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵容量が減少して排気ガス中のＮＯｘの除去を十分に行うことができなくなるため、ＮＯｘの浄化効率が低下するいわゆる硫黄被毒（Ｓ被毒）の問題が生じる。特に、燃料として比較的硫黄成分を多く含む軽油を使用するディーゼルエンジンにおいてはこの硫黄被毒の問題が生じやすい。
【０００７】
一方、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されたＳＯｘについても、ＮＯｘと同じメカニズムで放出または脱離等（以下、単に「放出」という）が可能であることが知られている。しかし、ＳＯｘは比較的安定した形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されるため、通常のＮＯｘの還元浄化が行われる温度（例えば２５０℃程度以上）ではＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されたＳＯｘを放出等させることは困難である。このため、硫黄被毒を解消するためには、ＮＯｘ吸蔵剤を通常のＮＯｘの還元浄化時より高い温度、すなわち硫黄分放出温度（例えば６００℃以上）に昇温すると共に流通する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチ（以下、単にリッチという）にして硫黄分の放出を行わせる硫黄被毒再生制御を定期的に行う必要がある。
【０００８】
このような硫黄被毒再生制御を実施する方法としては、いわゆる低温燃焼を利用する方法がある（例えば、特開２０００−２９１４６２号公報）。詳しくは後述するが、低温燃焼は、内燃機関の排気側から吸気側へ極めて大量の排気ガスを再循環させ、この再循環ガス（ＥＧＲガス）の吸熱作用によって燃料及びその周囲のガス温を比較的低温に保った状態で燃焼を行わせ、スモークの発生を抑えると言うものである。このような低温燃焼が行われると、排気ガス中に還元剤（ＨＣ、ＣＯ等）が多く含まれるようになり、主にその反応によって排気ガス通路内に配置されたＮＯｘ吸蔵剤を硫黄分放出温度以上に昇温することができる。そしてこの場合には、ＮＯｘ吸蔵剤の各部分間における温度差も比較的小さいので、低温燃焼を空燃比がリッチの状態で行わせることによって、もしくは、ＮＯｘ吸蔵剤の上流で還元剤を添加して排気ガスの空燃比をリッチにすることによって、ＮＯｘ吸蔵剤のほぼ全体を硫黄被毒再生することができる。
【０００９】
しかしながら、この低温燃焼は機関の要求トルクが高くなると、すなわち燃料噴射量が多くなると燃焼時における燃料及び周囲のガス温が高くなるために、その実施が困難となる。すなわち、低温燃焼を行い得るのは燃焼による発熱量が比較的少ない機関の低負荷運転時に限られる。
したがって、このような低温燃焼を利用したＮＯｘ吸蔵剤の硫黄被毒再生方法は、機関が高負荷で運転されている時には実施することができない。
【００１０】
一方、硫黄被毒再生制御を実施する他の方法として、ＮＯｘ吸蔵剤の上流において排気ガス通路内へ還元剤（軽油）を添加し、その還元剤の反応によってＮＯｘ吸蔵剤を昇温すると共にＮＯｘ吸蔵剤においてほぼ理論空燃比またはリッチ雰囲気（以下、単に「リッチ雰囲気」と言う）を作り出す方法が公知である。
しかしながら、この方法では排気ガス通路内に添加される還元剤（軽油）の反応性が比較的低いことから、一般にＮＯｘ吸蔵剤の各部分間において大きな温度差が生じることとなる。
【００１１】
すなわち、還元剤（軽油）は添加後徐々に反応するため、通常、ＮＯｘ吸蔵剤の上流側部分よりも下流側部分で温度が上昇する傾向がある。そして、この傾向は、機関から排出される排気ガス温度の低い機関の低負荷運転時により顕著である。これは、排気ガス温度が高い場合には還元剤の反応性が高まり、このことがＮＯｘ吸蔵剤の上流側部分を昇温するように作用する一方、排気ガス温度が低い場合にはこのような作用がないためであると考えられる。
【００１２】
このようにＮＯｘ吸蔵剤の各部分間で大きな温度差が生じると、ある部分については硫黄分放出温度に達するが別の部分では硫黄分放出温度に達しないという状況が生じ、ＮＯｘ吸蔵剤全体として十分な硫黄被毒再生が行えないという問題が生じる。また、硫黄分放出温度に達しない部分を硫黄分放出温度以上にしようとしてＮＯｘ吸蔵剤全体を昇温すると、もともと硫黄分放出温度以上であった部分の温度が熱劣化を起こす温度を超えてしまう恐れがある。
【００１３】
更に、機関が高負荷で運転されている場合には、排気ガス流量が多いので、その排気ガスの空燃比をリッチにするために多量の還元剤（燃料）が必要になって燃費が悪化する他、添加した還元剤の反応によってＮＯｘ吸蔵剤が過剰に加熱され熱劣化を起こす温度を超えてしまうという問題もある。
以上のように、従来より提案されている方法は、何れも一長一短があり、一つの方法で幅広い運転状態に渡ってＮＯｘ吸蔵剤全体を十分に硫黄被毒再生することができるものは確立されていない。そして特に、機関の高負荷運転時において良好に硫黄被毒再生を実施することは困難であるとされている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、幅広い機関運転状態に渡って良好にＮＯｘ吸蔵剤の硫黄被毒再生が実施できる排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された排気ガス浄化装置または排気ガス浄化方法を提供する。
１番目の発明は、流通する排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯｘを吸蔵し流通する排気ガスの空燃比が小さくなり、且つ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置において、上記内燃機関が、燃焼室内の不活性ガス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内の不活性ガス量を更に増大していくと煤がほとんど発生しなくなる機関からなり、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、機関運転状態を検出し、その機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、その硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行うという硫黄被毒再生動作が行われ、上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む、排気ガス浄化装置であり、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、この硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、その選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化装置であって、更に、硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向を反転できる流通方向反転手段を有し、上記硫黄被毒再生動作が行われる場合において、対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合と、その他の場合とで反転される、排気ガス浄化装置を提供する。
【００１６】
１番目の発明によれば、機関運転状態に応じて好適な硫黄被毒再生手段が選択されるので、低負荷運転から高負荷運転までの幅広い機関運転状態に渡って良好にＮＯｘ吸蔵剤の硫黄被毒再生が実施できる。例えば機関の高負荷運転状態においても、硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御して還元剤の添加を行うことにより、燃費悪化やＮＯｘ吸蔵剤の過昇温等を抑制しつつ良好に硫黄被毒再生を実施し得る。
【００１８】
更に、１番目の発明によれば、機関運転状態が低負荷の時には上記第１の燃焼を行って硫黄被毒再生を行うこととなる。第１の燃焼を行うと排気ガス温度が上昇し、それによってＮＯｘ吸蔵剤が昇温されるため、比較的温度差が生じ難くＮＯｘ吸蔵剤のほぼ全体の硫黄被毒再生が可能となる。また、本発明によれば、低負荷運転状態の中において更に機関運転状態に応じてより好適な方法を選択し、その方法によって硫黄被毒再生を行うことができる。そして、還元剤の添加を行う場合には硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量が制御されるので、燃費悪化等を抑制しつつ良好に硫黄被毒再生を実施することができる。
【００２０】
また、一般に排気ガス通路に配置したＮＯｘ吸蔵剤を硫黄被毒再生するために昇温する場合、ＮＯｘ吸蔵剤の上流側端部部分を昇温することは極めて困難であり、結果としてその部分の硫黄被毒再生を十分に行うことができないという実態がある。１番目の発明では、還元剤の添加を行わずに硫黄被毒再生が実施でき、還元剤を添加する還元剤添加手段の位置、数等の装置の構成に影響を受けずに硫黄被毒再生時の排気ガスの流通方向を決定できる上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合において、その他の場合と排気ガスの流通方向を反転し、その他の場合で上流側端部部分となる部分を下流側端部部分とすることで、その部分の十分な硫黄被毒再生を行うことができる。そしてこれによって、ＮＯｘ吸蔵剤全体をより完全に硫黄被毒再生することができる。
【００２１】
２番目の発明は、流通する排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯｘを吸蔵し流通する排気ガスの空燃比が小さくなり、且つ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置において、上記内燃機関が、燃焼室内の不活性ガス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内の不活性ガス量を更に増大していくと煤がほとんど発生しなくなる機関からなり、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、機関運転状態を検出し、その機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、その硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行うという硫黄被毒再生動作が行われ、上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む、排気ガス浄化装置であり、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、この硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、その選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化装置であって、更に、硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向を反転できる流通方向反転手段を有していて、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合には、前回の硫黄被毒再生動作において硫黄分の放出が行われた時と対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が反転される、排気ガス浄化装置を提供する。
【００２２】
３番目の発明は、流通する排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯｘを吸蔵し流通する排気ガスの空燃比が小さくなり、且つ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置において、上記内燃機関が、燃焼室内の不活性ガス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内の不活性ガス量を更に増大していくと煤がほとんど発生しなくなる機関からなり、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、機関運転状態を検出し、その機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、その硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行うという硫黄被毒再生動作が行われ、上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む、排気ガス浄化装置であり、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、この硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、その選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化装置であって、更に、硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向を反転できる流通方向反転手段を有していて、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合には、前回までの硫黄被毒再生動作のうち最後に上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われた時と対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が反転される、排気ガス浄化装置を提供する。
【００２３】
２番目及び３番目の発明によっても、１番目の発明と同様に、上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合の排気ガスの流通方向を所定の場合と反転することによって、ＮＯｘ吸蔵剤全体をより完全に硫黄被毒再生することができる。
４番目の発明では１から３番目の何れかの発明において、機関運転状態が中負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含み、更に、シリンダ内への燃料噴射を制御することによって排気ガスの温度を上昇させる排気ガス昇温制御を実施することを含む。
【００２４】
４番目の発明によれば、機関運転状態が中負荷の時には、シリンダ内への燃料噴射を制御することによって排気ガスの温度を上昇させる排気ガス昇温制御が実施されて硫黄被毒再生が行われる。このような排気ガス昇温制御が実施されるとシリンダから排出される時点での排気ガスの温度が上昇する等するため、排気ガス通路に還元剤を添加してその反応熱によって排気ガスの温度を上昇させる場合に比べて昇温するＮＯｘ吸蔵剤に温度差が生じ難い。このため、本発明によれば、機関運転状態が中負荷の時において、ＮＯｘ吸蔵剤のほぼ全体の硫黄被毒再生が可能となる。また、硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御して還元剤の添加が行われるので、燃費悪化やＮＯｘ吸蔵剤の過昇温等を抑制しつつ良好に硫黄被毒再生を実施することができる。
【００２５】
５番目の発明では１から４番目の何れかの発明において、機関運転状態が高負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む。
【００２６】
機関運転状態が高負荷の時には排気ガス温度が高く、それによってＮＯｘ吸蔵剤が昇温されるため、比較的温度差が生じ難くＮＯｘ吸蔵剤のほぼ全体の硫黄被毒再生が可能となる。５番目の発明によれば、更に、硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御して還元剤の添加が行われるので、燃費悪化やＮＯｘ吸蔵剤の過昇温等を抑制しつつ良好に硫黄被毒再生を実施することができる。
【００２７】
６番目の発明では１から５番目の何れかの発明において、上記ＮＯｘ吸蔵剤が、排気ガス中の排気微粒子を除去する手段に担持されて上記排気ガス通路に配置されている。
これによって、ＮＯｘと同時に排気ガス中の排気微粒子をも除去することができる。
【００２８】
７番目の発明は、内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置したＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、検出した機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、その硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行う硫黄被毒再生動作が行われ、上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し、且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む、排気ガス浄化方法であり、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、この硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、その選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化方法であって、上記硫黄被毒再生動作が行われる場合において、対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合と、その他の場合とで反転される、排気ガス浄化方法を提供する。
８番目の発明は、内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置したＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、検出した機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、その硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行う硫黄被毒再生動作が行われ、上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し、且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む、排気ガス浄化方法であり、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、この硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、その選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化方法であって、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合には、前回の硫黄被毒再生動作において硫黄分の放出が行われた時と対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が反転される、排気ガス浄化方法を提供する。
９番目の発明は、内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置したＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、検出した機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、その硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行う硫黄被毒再生動作が行われ、上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し、且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加す ることを含む、排気ガス浄化方法であり、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、この硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、その選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化方法であって、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合には、前回までの硫黄被毒再生動作のうち最後に上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われた時と対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が反転される、排気ガス浄化方法を提供する。
これら７番目、８番目及び９番目の発明によっても１番目の発明とほぼ同様の作用及び効果が得られる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明はＮＯｘ吸蔵剤であるＮＯｘ吸収剤とＮＯｘ吸着剤のどちらを用いても実施可能であるが、以下ではＮＯｘ吸収剤を用いた場合について説明する。
【００３０】
また、本明細書においては便宜上、「ＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）の上流側部分」及び「ＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）の下流側部分」等の表現を、排気ガス通路内に一ヶ所にまとめて配置されたＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）のうちの「上流側にあるＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）」及び「下流側にあるＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）」という意味で用いる。より具体的には、例えばＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）がパティキュレートフィルタのような担持体に担持されている場合には、「ＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）の上流側部分」及び「ＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）の下流側部分」等の表現はそれぞれ、ＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）のうちの「担持体の上流側部分に担持されているＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）」及び「担持体の下流側部分に担持されているＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）」という意味で用いる。
【００３１】
図１は本発明を筒内噴射型の圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式内燃機関に適用することもできる。
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートをそれぞれ示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介して排気ターボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。吸気ダクト１３内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置され、更に吸気ダクト１３周りには吸気ダクト１３内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１８が配置される。図１に示される実施形態では機関冷却水が冷却装置１８内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【００３２】
一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９及び排気管２０を介して排気ターボチャージャ１４の排気タービン２１に連結される。排気タービン２１の出口には排気ガス浄化装置１００が連結されるが、この部分に設置される排気ガス浄化装置１００については後に三つの異なる構成の排気ガス浄化装置１０１、１０２、１０３を挙げて詳細に説明する。なお、排気ガス浄化装置１０１及び１０２に関する実施形態については本発明を説明するための参考実施形態として説明する。
【００３３】
排気マニホルド１９とサージタンク１２とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２４を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２４内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２５が配置される。また、ＥＧＲ通路２４周りにはＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２６が配置される。図１に示される実施形態では機関冷却水が冷却装置２６内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管６ａを介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２７に連結される。このコモンレール２７内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８から燃料が供給され、コモンレール２７内に供給された燃料は各燃料供給管６ａを介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２７にはコモンレール２７内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ２９が取付けられ、燃料圧センサ２９の出力信号に基づいてコモンレール２７内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２８の吐出量が制御される。
【００３４】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。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Ｌ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３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２５及び燃料ポンプ２８等に接続される。
【００３５】
図２（Ａ）は要求トルクＴＱと、アクセルペダル４０の踏込み量Ｌと、機関回転数Ｎとの関係を示している。なお、図２（Ａ）において各曲線は等トルク曲線を表しており、ＴＱ＝０で示される曲線はトルクが零であることを示しており、残りの曲線はＴＱ＝ａ、ＴＱ＝ｂ、ＴＱ＝ｃ、ＴＱ＝ｄの順に次第に要求トルクが高くなる。図２（Ａ）に示される要求トルクＴＱは図２（Ｂ）に示されるようにアクセルペダル４０の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。本発明による実施形態では図２（Ｂ）に示すマップからアクセルペダル４０の踏込み量Ｌ及び機関回転数Ｎに応じた要求トルクＴＱがまず初めに算出され、この要求トルクＴＱに基づいて燃料噴射量等が算出される。
【００３６】
電子制御ユニット３０は、このように内燃機関の各構成要素と信号をやり取りして燃料噴射量制御等の機関の基本制御を行う他、以下で述べるように本発明の各実施形態においては、排気ガス浄化装置の各構成要素（後述する還元剤噴射ノズル４４等）とも信号のやり取りを行い、排気ガス浄化装置のＮＯｘ吸収剤を硫黄被毒再生するための制御（硫黄被毒再生制御）についての制御も行う。
【００３７】
図３は、図１に示されている排気ガス浄化装置１００の部分に設置されて排気ガス通路の一部を構成する、排気ガス浄化装置１０１の構成を模式的に示した説明図であり、排気ガス浄化装置１０１の内部の排気ガスの流れが示されている。図３に示すように、排気ガス浄化装置１０１は、排気ガス中の排気微粒子を除去する手段であるパティキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」と言う）２２を備えた基幹通路６０と、フィルタ２２の上流側において基幹通路６０から分岐しフィルタ２２の下流側で基幹通路６０に合流するバイパス通路６２とを備えている。フィルタ２２には、後述するようにＮＯｘ吸収剤（以下、単に「吸収剤」と言う）４６が担持されている。
【００３８】
基幹通路６０とバイパス通路６２とのフィルタ２２の下流側の合流部分には、基幹通路６０とバイパス通路６２のそれぞれを流れる排気ガスの流量を調整するための調整部７０が設けられている。調整部７０は、調整弁７３と、それを駆動する駆動部７２とを備えている。調整弁７３は駆動部７２により、バイパス通路６２を流れる排気ガスの流量がゼロとなる第１の位置（図３中、実線で表示）と基幹通路６０を流れる排気ガスの流量がゼロとなる第２の位置（図３中、点線で表示）との間で駆動されて位置が調整され、基幹通路６０とバイパス通路６２のそれぞれを流れる排気ガスの流量を調整するが、通常時は第１の位置に位置されて、排気ガスの全量が基幹通路６０を流れ、フィルタ２２を通過するようにされる。本排気ガス浄化装置１０１はバイパス通路６２を用いているため、全排気ガス流量を大きく変動させずに吸収剤４６を流通する排気ガスの流量を制御することができる。
【００３９】
また、基幹通路６０のフィルタ２２の上流側には、後述する吸収剤４６の硫黄被毒再生の際等、必要に応じて還元剤を基幹通路６０内に添加するための還元剤添加部が設けられている。還元剤添加部は、還元剤噴射ノズル４４と還元剤供給ポンプ（図示無し）とを備えている。還元剤供給ポンプから供給された還元剤は、還元剤噴射ノズル４４によって基幹通路６０内に、ＥＣＵ３０の制御によって適切なやり方で添加される。なお、排気ガス浄化装置１０１を含め本明細書で説明する排気ガス浄化装置１０２、１０３においては、貯蔵、補給等の際の煩雑さを避けるため内燃機関の燃料である軽油を還元剤として使用している。
【００４０】
調整部７０と還元剤添加部とは、ＥＣＵ３０によって制御される。具体的には、ＥＣＵ３０の出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して調整部７０の駆動部７２及び還元剤添加部の還元剤噴射ノズル４４に接続されており、駆動部７２及び還元剤噴射ノズル４４を制御することにより、調整弁７３の位置調整動作及び還元剤噴射ノズル４４の還元剤添加動作を制御する。
【００４１】
図４にフィルタ２２の拡大断面図を示す。図４を参照すると、フィルタ２２は多孔質セラミックから成り、排気ガスは矢印で示されるように図中左から右に向かって流れる。フィルタ２２内には、上流側に栓４８が施された第１通路５０と下流側に栓５２が施された第２通路５４とが交互に配置されハニカム状をなしている。排気ガスが図中左から右に向かって流れると、排気ガスは第２通路５４から多孔質セラミックの隔壁を通過して第１通路５０に流入し、下流側に流れる。この時、排気ガス中の排気微粒子（パティキュレート）は多孔質セラミックによって捕集されて排気ガス中から除去され、排気微粒子の大気への放出が防止される。
【００４２】
第１通路５０及び第２通路５４の隔壁の表面及び内部の細孔内には吸収剤４６が担持されている。吸収剤４６は、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のような貴金属とから成る。吸収剤４６は流通する排気ガス（以下「吸収剤流通排気ガス」という）の空燃比がリーンの時にはＮＯｘを吸収し、吸収剤流通排気ガスの空燃比が小さくなり、且つ還元剤が存在していれば吸収したＮＯｘを放出して還元浄化する作用（ＮＯｘの吸収放出及び還元浄化作用）を有する。
【００４３】
図１に示されるような圧縮着火式内燃機関では、通常時の排気ガス空燃比はリーンであり吸収剤４６は排気ガス中のＮＯｘの吸収を行う。また、還元剤添加ノズル４４からフィルタ２２上流側の排気ガス通路に還元剤が供給される等して吸収剤流通排気ガスの空燃比が小さくなると共に還元剤の存在する状態になると吸収剤４６は吸収したＮＯｘを放出すると共に放出したＮＯｘを還元浄化する。
【００４４】
この吸収放出及び還元浄化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が、この吸収放出及び還元浄化作用は図５に示す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白金Ｐｔ及びバリウム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。
【００４５】
すなわち、吸収剤流通排気ガスの空燃比がかなりリーンになると吸収剤流通排気ガス中の酸素濃度が大幅に増大し、図５（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ2がＯ2 -またはＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、吸収剤流通排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2 -またはＯ2-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上で更に酸化されつつ吸収剤４６内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図５（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ3 -の形で吸収剤４６内に拡散する。このようにしてＮＯｘが吸収剤４６内に吸収される。
【００４６】
吸収剤流通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、吸収剤４６のＮＯｘ吸収能力が飽和しない限りＮＯ2が吸収剤４６内に吸収されて硝酸イオンＮＯ3 -が生成される。これに対して吸収剤流通排気ガス中の酸素濃度が低下してＮＯ2の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ3 -→ＮＯ2）に進み、斯くして吸収剤４６内の硝酸イオンＮＯ3 -がＮＯ2の形で吸収剤から放出される。すなわち、吸収剤流通排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収剤４６からＮＯｘが放出されることになる。吸収剤流通排気ガスのリーンの度合いが低くなれば吸収剤流通排気ガス中の酸素濃度が低下し、したがって吸収剤流通排気ガスのリーンの度合いを低くすれば吸収剤４６からＮＯｘが放出されることになる。
【００４７】
一方、この時吸収剤流通排気ガスの空燃比を小さくすると、ＨＣ、ＣＯは白金Ｐｔ上の酸素Ｏ2 -またはＯ2-と反応して酸化せしめられる。また、吸収剤流通排気ガスの空燃比を小さくすると吸収剤流通排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤４６からＮＯ2が放出され、このＮＯ2は図５（Ｂ）に示されるように未燃ＨＣ、ＣＯと反応して還元浄化せしめられる。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収剤４６から次から次へとＮＯ2が放出される。したがって吸収剤流通排気ガスの空燃比を小さくし、且つ還元剤が存在する状態にすると短時間のうちに吸収剤４６からＮＯｘが放出されて還元浄化されることになる。
【００４８】
なお、ここでいう排気ガスの空燃比とは吸収剤４６上流側の排気ガス通路と燃焼室５または吸気通路に供給された空気と燃料との比率をいうものとする。したがって排気ガス通路に空気や還元剤が供給されていない時には排気ガスの空燃比は機関の運転空燃比（機関の燃焼室５内の燃焼空燃比）に等しくなる。また、本発明に使用する還元剤としては、排気ガス中で炭化水素や一酸化炭素等の還元成分を発生するものであれば良く、水素、一酸化炭素等の気体、プロパン、プロピレン、ブタン等の液体または気体の炭化水素、ガソリン、軽油、灯油等の液体燃料等が使用できるが、上述したように本明細書で説明する排気ガス浄化装置１０１、１０２、１０３では、貯蔵、補給等の際の煩雑さを避けるため内燃機関の燃料である軽油を還元剤として使用する。
【００４９】
次に吸収剤４６の硫黄被毒のメカニズムについて説明する。排気ガス中にＳＯｘ成分が含まれていると、吸収剤４６は上述のＮＯｘの吸収と同じメカニズムで排気ガス中のＳＯｘを吸収する。すなわち、排気ガスの空燃比がリーンの時、排気ガス中のＳＯｘ（例えばＳＯ2）は白金Ｐｔ上で酸化されてＳＯ3 -、ＳＯ4 -となり、酸化バリウムＢａＯと結合してＢａＳＯ4を形成する。ＢａＳＯ4は比較的安定であり、また、結晶が粗大化しやすいため一旦生成されると分解放出されにくい。このため、吸収剤４６中のＢａＳＯ4の生成量が増大するとＮＯｘの吸収に関与できるＢａＯの量が減少してしまいＮＯｘの吸収能力が低下してしまう。
【００５０】
この硫黄被毒を解消するためには、吸収剤４６中に生成されたＢａＳＯ4を高温で分解するとともに、これにより生成されるＳＯ3 -、ＳＯ4 -の硫酸イオンをスライトリーンを含むほぼ理論空燃比またはリッチ雰囲気（以下、単に「リッチ雰囲気」という）下で還元し、気体状のＳＯ2に転換して吸収剤４６から放出させる必要がある。したがって硫黄被毒再生を行うためには、吸収剤４６を高温且つリッチ雰囲気の状態にすることが必要とされる。
【００５１】
硫黄被毒再生を実施するために吸収剤４６を高温且つリッチ雰囲気の状態にする方法は、上述したように従来より幾つかの方法が提案されているが、何れも一長一短があり、一つの方法で幅広い運転状態に渡って吸収剤４６全体を十分に硫黄被毒再生することができるものは確立されていない。そして特に、機関の高負荷運転時において良好に硫黄被毒再生を実施することは困難であるとされている。
【００５２】
例えば、いわゆる低温燃焼を利用する方法では、吸収剤４６全体を比較的温度差無く昇温することができるので吸収剤４６のほぼ全体の硫黄被毒再生を実施することができるが、機関の高負荷運転時には低温燃焼を実施することができず、したがってそれを利用した硫黄被毒再生も機関の高負荷運転時には実施することができない。また、吸収剤４６の上流において還元剤を添加する方法では、還元剤の添加自体は機関運転状態にかかわらず実施可能であるものの、吸収剤４６内に大きな温度差が生じ易く、硫黄分放出温度以上になる部分とそうでない部分とが生じるため、吸収剤４６全体として十分な硫黄被毒再生を行うことができないという問題がある。更に、機関の高負荷運転時においては、還元剤添加量の増加による燃費の悪化やその添加還元剤の反応により吸収剤４６が過剰に加熱されてしまうという問題もある。
【００５３】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたもので、機関運転状態に応じて異なる硫黄被毒再生方法を選択することにより、低負荷運転から高負荷運転までの幅広い機関運転状態に渡って（そして特に機関の高負荷運転状態においても）良好に吸収剤の硫黄被毒再生が実施できるようにしようとするものである。
次に、この目的を達成するために本排気ガス浄化装置１０１が組み入れられた図１の内燃機関で実施し得る方法について図６を参照しつつ説明する。図６は吸収剤４６の硫黄被毒再生制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ３０により一定時間毎の割込みによって実施される。
【００５４】
なお、本明細書では硫黄被毒再生制御についてのみ詳細に説明するが、以下で説明する硫黄被毒再生制御の前または後に、吸収剤４６からＮＯｘの放出を行うＮＯｘ放出制御が公知の方法で行われてもよい。このことは後述する他の構成の排気ガス浄化装置１０２、１０３の場合も同様である。ＮＯｘ放出制御は例えば、吸収剤４６がＮＯｘ放出温度以上である場合に、調整弁７３を第２の位置に向かって駆動して吸収剤流通排気ガス流量を低減すると共に還元剤を還元剤添加部の還元剤噴射ノズル４４から基幹通路６０内に添加して排気ガスの空燃比を小さくすることで行われる。
【００５５】
図６を参照すると、まず、ステップ１００で吸収剤４６の硫黄被毒再生制御（以下、単に「再生制御」と言う）の実施条件が成立したか否かが判定される。再生制御実施条件は、例えば吸収剤４６に吸収されたＳＯｘ量、すなわち吸収ＳＯｘ量が一定量以上になること等であるが、この場合、吸収ＳＯｘ量を直接求めることは困難であるので機関から排出されるＳＯｘ量、すなわち車両走行距離に基づいて吸収ＳＯｘ量を推定する。つまり、前回再生制御を実施した時点からの走行距離が予め定められた設定値よりも大きくなった時に再生制御実施条件が成立したと判定する。
【００５６】
ステップ１００において再生制御実施条件が成立していないと判定された場合には本制御ルーチンは終了し、再生制御実施条件が成立していると判定された場合にはステップ１０２に進む。ステップ１０２及びそれに続くステップ１０４においては、図７に示されたマップに基づいて機関の運転状態が判定される。
図７は、要求トルクＴＱと機関回転数Ｎとからその時の機関運転状態（ＴＱｎ，Ｎｎ）を運転領域Ｉ（低負荷運転状態）、運転領域II（中負荷運転状態）、運転領域III（高負荷運転状態）とに判別するためのものであり、事前に実験等によって求め、ＲＯＭ３２内に記憶しておく。ここで、互いに隣り合う二つの運転領域の境界線Ｘ（Ｎ）またはＹ（Ｎ）は、後述する各運転状態において行われる硫黄被毒再生方法に関連して以下のように定められる。
【００５７】
まず運転領域Ｉと運転領域IIとの境界（曲線Ｘ（Ｎ））についてであるが、これは、後に詳述する低温燃焼が行えるか否かによって定められる。先にも述べたように、機関の要求トルクＴＱが高くなって燃料噴射量が多くなると燃焼時における燃料及び周囲のガス温が高くなるために低温燃焼を行うのが困難となる。つまり、低温燃焼を行いうるのは燃焼による発熱量が比較的少ない機関低負荷運転時に限られる。この曲線Ｘ（Ｎ）は、この低温燃焼を行いうる最大の要求トルクＴＱを機関回転数Ｎの関数として表したものである。つまり、ここで運転領域Ｉは、低温燃焼を行いうる運転領域であると言える。
【００５８】
次いで運転領域IIと運転領域IIIとの境界（曲線Ｙ（Ｎ））についてであるが、これは、排気ガス温度に基づいて決定される。すなわち、要求トルクＴＱが高くなって燃料噴射量が増加してくると機関から排出される排気ガスの温度は高くなる。硫黄被毒再生を実施する場合には吸収剤４６の温度を硫黄分放出温度以上にすることが必要となるが、排気ガス温度がある温度ＴＥ以上になるとその熱によって、もしくはその熱に後述のステップ１２４で添加される還元剤の反応熱が加わることによって、排気ガス通路内に配置された吸収剤４６の温度を硫黄分放出温度以上とすることができる。この曲線Ｙ（Ｎ）は、排気ガス温度が上記温度ＴＥとなる要求トルクＴＱを機関回転数Ｎの関数として表したものである。つまり、ここで運転領域IIIは、排気ガス温度が上記温度ＴＥ以上になる運転領域であると言える。
【００５９】
このような図７のマップを用いて、まずステップ１０２においては、その時の機関運転状態（ＴＱｎ，Ｎｎ）が運転領域Ｉ内にあるか否か、すなわち低負荷運転状態（ＴＱｎ（Ｎｎ）≦Ｘ（Ｎｎ））であるか否かが判定される。ここで低負荷運転状態であると判定されるとステップ１０６に進み、低負荷運転状態ではないと判定されるとステップ１０４に進む。次いでステップ１０４においては、その時の機関運転状態（ＴＱｎ，Ｎｎ）が運転領域III内にあるか否か、すなわち高負荷運転状態（ＴＱｎ（Ｎｎ）≧Ｙ（Ｎｎ））にあるか否かが判定される。そしてここで高負荷運転状態にあると判定されるとステップ１２２に進み、高負荷運転状態ではないと判定されるとステップ１１６に進む。
【００６０】
ステップ１０６に進む場合は、いわゆる低温燃焼を行いうる場合であるので、ステップ１０６の説明の前に、まずここで、これまでの説明においても幾度か言及されている「低温燃焼」について説明する。
図１に示される内燃機関ではＥＧＲ率（ＥＧＲガス量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量））を増大していくとスモークの発生量が次第に増大してピークに達し、更にＥＧＲ率を高めていくと今度はスモークの発生量が急激に低下する。このことについてＥＧＲガスの冷却度合を変えた時のＥＧＲ率とスモークとの関係を示す図８を参照しつつ説明する。なお、図８において曲線ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温をほぼ９０℃に維持した場合を示しており、曲線Ｂは小型の冷却装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示しており、曲線ＣはＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合を示している。
【００６１】
図８の曲線Ａで示されるようにＥＧＲガスを強力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよりも少し低いところでスモークの発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすればスモークがほとんど発生しなくなる。一方、図８の曲線Ｂで示されるようにＥＧＲガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよりも少し高いところでスモークの発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ６５パーセント以上にすればスモークがほとんど発生しなくなる。また、図８の曲線Ｃで示されるようにＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合にはＥＧＲ率が５５パーセントの付近でスモークの発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ７０パーセント以上にすればスモークがほとんど発生しなくなる。
【００６２】
このようにＥＧＲガス率を５５パーセント以上にするとスモークが発生しなくなるのは、ＥＧＲガスの吸熱作用によって燃焼時における燃料及び周囲のガス温がさほど高くならず、その結果炭化水素が煤まで成長しないからであり、本明細書ではこのような燃焼を低温燃焼と称している。なお、ここでの説明では、ＥＧＲガスを用いた場合について説明したが、ＥＧＲガスに限らず、吸熱作用を有するその他の不活性ガスを用いることによっても同様に低温燃焼を行わせることができる。
【００６３】
この低温燃焼は、空燃比にかかわらずにスモークの発生を抑制しつつＮＯｘの発生量を低減することができるという特徴を有する。すなわち、空燃比がリッチにされると燃料が過剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くしてスモークが発生することがない。また、この時ＮＯｘも極めて少量しか発生しない。一方、平均空燃比がリーンの時、或いは空燃比が理論空燃比の時でも燃焼温度が高くなれば少量の煤が生成されるが低温燃焼下では燃焼温度が低い温度に抑制されているためにスモークは全く発生せず、ＮＯｘも極めて少量しか発生しない。
【００６４】
一方、この低温燃焼を行うと燃料及びその周囲のガス温は低くなるが排気ガス温度は上昇する。このことについて図９（Ａ）、（Ｂ）を参照しつつ説明する。図９（Ａ）の実線は低温燃焼が行われた時の燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角との関係を示しており、図９（Ａ）の破線は通常の燃焼が行われた時の燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角との関係を示している。また、図９（Ｂ）の実線は低温燃焼が行われた時の燃料及びその周囲のガス温Ｔｆとクランク角との関係を示しており、図９（Ｂ）の破線は通常の燃焼が行われた時の燃料及びその周囲のガス温Ｔｆとクランク角との関係を示している。
【００６５】
低温燃焼が行われている時には通常の燃焼が行われている時に比べてＥＧＲガス量が多く、したがって図９（Ａ）に示されるように圧縮上死点前は、すなわち圧縮工程中は実線で示す低温燃焼時における平均ガス温Ｔｇのほうが破線で示す通常の燃焼時における平均ガス温Ｔｇよりも高くなっている。なお、この時図９（Ｂ）に示されるように燃料及びその周囲のガス温Ｔｆは平均ガス温Ｔｇとほぼ同じ温度になっている。
【００６６】
次いで圧縮上死点付近において燃焼が開始されるがこの場合、低温燃焼が行われている時には図９（Ｂ）の実線で示されるようにＥＧＲガスの吸熱作用により燃料及びその周囲のガス温Ｔｆはさほど高くならない。これに対して通常の燃焼が行われている場合には燃料周りに多量の酸素が存在するために図９（Ｂ）の破線で示されるように燃料及びその周囲のガス温Ｔｆは極めて高くなる。このように通常の燃焼が行われた場合には燃料及びその周囲のガス温Ｔｆは低温燃焼が行われている場合に比べてかなり高くなるが大部分を占めるそれ以外のガスの温度は低温燃焼が行われている場合に比べて通常の燃焼が行われている場合の方が低くなっており、したがって図９（Ａ）に示されるように圧縮上死点付近における燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇは低温燃焼が行われている場合の方が通常の燃焼が行われている場合に比べて高くなる。その結果、図９（Ａ）に示されるように燃焼が完了した後の燃焼室５内の既燃ガス温は低温燃焼が行われた場合の方が通常の燃焼が行われた場合に比べて高くなり、斯くして低温燃焼を行うと排気ガス温度が高くなる。
【００６７】
このように低温燃焼が行われるとスモークの発生量が少なくなると共に、排気ガス温度が上昇する。また、低温燃焼を行っている時の排気ガスは、一般にガス状のＨＣ、ＣＯ等（還元剤）を多く含むことになるため、排気ガス通路の途中で還元剤を添加された排気ガスに比べて高い還元能を有する。そして上記排気ガス温度の上昇並びに上記のガス状ＨＣ、ＣＯ等（還元剤）の反応によって（主には後者によって）排気ガス通路内に配置された吸収剤４６を昇温することができる。
【００６８】
そして、このような低温燃焼は、上述したように要求トルクが低くて燃料噴射量が少なく、燃焼による発熱量が比較的少ない機関低負荷運転時（図７の運転領域Ｉ）にのみ実施することができる。上述の低温燃焼の説明に従えば、図７における運転領域Ｉは煤の発生量がピークとなる不活性ガス（ＥＧＲガス）量よりも燃焼室５の不活性ガス量が多い燃焼（すなわち低温燃焼）を行わせることのできる運転領域を示していると言うことができる。
なお、上述したように運転領域Ｉにおいて低温燃焼が行われている時には空燃比にかかわらずにスモークの発生を抑制することができるのであるが、運転領域Ｉの中には、燃焼室５内の平均空燃比をリーンとしなければ安定した燃焼を維持できない運転領域が存在することがわかっている。
【００６９】
図１０は、図７のマップに示された運転領域Ｉの部分を拡大したものであり、図中、運転領域Ｉｂがその運転領域、すなわち燃焼室５内の平均空燃比をリーンとしなければ安定した燃焼を維持できない運転領域を示している。言い換えれば、この運転領域Ｉｂにおいては平均空燃比をリーンとした低温燃焼（以下、「低温リーン燃焼」と言う）のみ行い得る。一方、運転領域Ｉａは燃焼室５内の平均空燃比をリッチとしても低温燃焼（以下、「低温リッチ燃焼」と言う）を行い得る運転領域を示している。また、点線で示したＺ（Ｎ）は、この低温リッチ燃焼を行いうる最小の要求トルクＴＱを機関回転数Ｎの関数で示したものであって、運転領域Ｉａ、Ｉｂの境界線を示している。この図に示されたように、一般に、燃料噴射量が相当に少なくなる極低負荷運転状態においては低温リッチ燃焼を行うのが困難である。
【００７０】
図１０に示されたマップは、図７のマップと同様、事前に実験等によって求められ、ＲＯＭ３２内に記憶させておく。
ステップ１０６においては、この図１０のマップに基づいてその時の機関運転状態（ＴＱｎ，Ｎｎ）が、低温リッチ燃焼が可能な領域（運転領域Ｉａ）にあるか否か、すなわちＴＱｎ（Ｎｎ）≧Ｚ（Ｎｎ）であるか否かが判定される。そしてここで、低温リッチ燃焼が可能な運転状態であると判定されるとステップ１０８に進み、低温リッチ燃焼が可能な運転状態ではない、すなわち運転領域Ｉｂにあって低温リーン燃焼のみが可能な運転状態であると判定されるとステップ１１０に進む。
【００７１】
ステップ１０８に進んだ場合には、ＥＧＲ率が煤の発生がピークとなる値よりも大きい値に増大されると共に燃料噴射量が燃焼室５内の平均空燃比がリッチになるように調整されて、低温リッチ燃焼が行われる。低温リッチ燃焼は低温燃焼の一種であるので、低温リッチ燃焼が行われる場合には上述したように排気ガス中に還元剤（ＨＣ、ＣＯ等）が多く含まれるようになり、主にその反応によって排気ガス通路内に配置された吸収剤４６を硫黄分放出温度以上に昇温することができる。そしてこの場合には、吸収剤４６の各部分間における温度差が生じ難く、吸収剤４６のほぼ全体を硫黄分放出温度以上とすることができる。
【００７２】
また、低温リッチ燃焼が行われている場合には排気ガスの空燃比はリッチとなる。したがって、低温リッチ燃焼を行うことによって、吸収剤４６が硫黄分放出温度以上に昇温されると共にリッチ雰囲気に置かれることとなり、吸収剤４６からの硫黄分の放出、すなわち吸収剤４６の硫黄被毒再生が行われる。そして、硫黄被毒再生を所定時間継続した後、ステップ１２６へ進む。なお、この低温リッチ燃焼による硫黄被毒再生を行う場合には、後述する他の硫黄被毒再生方法と異なり、特に吸収剤４６を流通する排気ガスの流量を制御する必要はない。したがって、調整弁７３を通常時の位置、すなわち第１の位置にしておき、全排気ガスが吸収剤４６を通過するようにしておいてよい。
【００７３】
一方、ステップ１０６において低温リーン燃焼のみが可能な運転状態であると判定されステップ１１０に進んだ場合には、そこでＥＧＲ率が煤の発生がピークとなる値よりも大きい値に増大されると共に燃料噴射量が燃焼室５内の平均空燃比がリーンになるように調整されて、低温リーン燃焼が行われる。低温リーン燃焼によっても上述した低温リッチ燃焼の場合と同様に、吸収剤４６のほぼ全体を硫黄分放出温度以上に昇温することができる。
【００７４】
但し、この低温リーン燃焼の場合には、低温リッチ燃焼の場合と異なり、排気ガスの空燃比はリーンとなるので、吸収剤４６の硫黄被毒再生を行うためには、排気ガスの空燃比をリッチ化する必要がある。
そのため、ステップ１１２において吸収剤４６を流通する排気ガス流量が制御されると共に、ステップ１１４で還元剤の添加が行われる。
【００７５】
より詳細には、まずステップ１１２において調整弁７３が駆動部７２により第２の位置側へ移動されて吸収剤４６を流通する排気ガスの流量が低減される。これは、吸収剤流通排気ガスの空燃比をリッチにするために添加される還元剤の量を低減して燃費悪化を抑制すると共に、エミッションの悪化を抑制するためである。また、上述のように吸収剤流通排気ガス流量の低減により添加される還元剤の量が低減されるので、還元剤の反応によって生じる吸収剤４６の温度差を小さく抑えると共に吸収剤４６の過昇温を抑制する作用もある。
【００７６】
次いで、ステップ１１４において還元剤添加部の還元剤噴射ノズル４４によって吸収剤流通排気ガスの空燃比が小さくなるように、すなわち少なくとも還元剤の添加が行われた時には吸収剤流通排気ガスの空燃比がリッチになるように還元剤の添加が行われる。これにより、吸収剤流通排気ガスの空燃比が小さくなった時には吸収剤４６から硫黄分の放出が行われる。そして、還元剤の添加操作（例えば、間欠的な還元剤の噴射）を所定時間継続した後、ステップ１２６へ進む。この場合、この還元剤の添加操作の継続時間を硫黄被毒再生が行われた時間とする。
【００７７】
次にステップ１０４において、その時の機関運転状態が高負荷運転状態ではないと判定された場合、すなわちステップ１１６に進む場合について説明する。この場合は、その時の機関運転状態が図７に示されたマップの運転領域IIに入る場合であり、いわゆる中負荷運転状態であって、低温燃焼は行えず、また、排気ガス温度は吸収剤４６を硫黄分放出温度以上に昇温するのに十分な温度（上述した温度ＴＥ）にまでは達していない場合である。したがって、この場合に吸収剤４６を硫黄被毒再生するためには、排気ガスを昇温すると共にその空燃比をリッチ化する必要がある。
【００７８】
そのために図６に示された制御ルーチンでは、ステップ１１６において排気ガスの昇温のための制御が行われると共に、それに続くステップ１１８とステップ１２０において、上述したステップ１１２及びステップ１１４と同様な吸収剤流通排気ガス流量の制御及び還元剤の添加が行われる。以下ではまず、ステップ１１６で行われる排気ガス昇温制御について説明する。
【００７９】
ステップ１１６の制御で実施される排気ガスを昇温するための方法は、以下で説明するように燃料噴射弁６によるシリンダ内への燃料噴射を制御することによって行うものである。このような方法によれば、排気ガス通路に還元剤を添加してその反応熱によって排気ガスの温度を上昇させる場合のように、添加された還元剤が吸収剤４６に到達するまでに十分に反応せず、吸収剤４６に大きな温度差を生じさせてしまうのを防止することができる。
【００８０】
ステップ１１６で行い得る排気ガス昇温方法として有効な方法の一つは、燃料噴射時期を圧縮上死点以後まで遅角させる方法である。すなわち、通常主燃料Ｑm は図１１において（Ｉ）に示されるように圧縮上死点付近で噴射される。この場合、図１１の（II）に示されるように主燃料Ｑm の噴射時期が遅角されると後燃え期間が長くなり、斯くして排気ガス温度が上昇する。
また、燃焼室５から排出される排気ガスの温度を上昇させるために図１１の（III)に示されるように主燃料Ｑm に加え、吸気上死点付近において補助燃料Ｑv を噴射することもできる。このように補助燃料Ｑv を追加的に噴射すると補助燃料Ｑv 分だけ燃焼せしめられる燃料が増えるために排気ガス温度が上昇する。
【００８１】
一方、このように吸気上死点付近において補助燃料Ｑv を噴射すると圧縮行程中に圧縮熱によってこの補助燃料Ｑv からアルデヒド、ケトン、パーオキサイド、一酸化炭素等の中間生成物が生成され、これら中間生成物によって主燃料Ｑm の反応が加速される。したがってこの場合には図１１の（III)に示されるように主燃料Ｑm の噴射時期を大巾に遅らせても失火を生ずることなく良好な燃焼が得られる。すなわち、このように主燃料Ｑm の噴射時期を大巾に遅らせることができるので排気ガス温度をすみやかに上昇させることができる。
【００８２】
また、図１１の（IV）に示されるように主燃料Ｑmに加え、膨張行程中または排気工程中に補助燃料Ｑpを噴射することもできる。この場合、補助燃料Ｑpの一部は燃焼することなく未燃ＨＣの形で排気ガス通路内に排出されるが、排気ガス通路の途中で還元剤が添加される場合に比べ吸収剤４６までの距離が長いので還元剤の多くは吸収剤４６に達する前に反応し、排気ガスの温度を上昇させる。したがって、この場合においても吸収剤４６は大きな温度差を生じることなく昇温される。
【００８３】
ステップ１１６において、上述の何れかの方法によって排気ガス温度が上昇させられ、排気ガスの熱によってもしくはその熱に後のステップ１２０で添加される還元剤の反応熱が加わることによって排気ガス通路内に配置された吸収剤４６の温度を硫黄分放出温度以上とすることができる温度（すなわち上述の温度ＴＥ）にまで排気ガスが昇温されると、続くステップ１１８及びステップ１２０において、吸収剤流通排気ガスの空燃比のリッチ化が図られる。
【００８４】
ステップ１１８及びステップ１２０での制御は、上述したステップ１１２及びステップ１１４での制御とほぼ同じであるので、ここでは詳細な説明を省略する。ステップ１２０においてステップ１１４と同様に還元剤の添加操作（例えば、間欠的な還元剤の噴射）が所定時間継続され、その後ステップ１２６へ進む。この場合も還元剤の添加操作の継続時間を硫黄被毒再生が行われた時間とする。
【００８５】
なお、この中負荷運転状態の場合において、ステップ１１６を省略し、ステップ１２０で添加される還元剤によって排気ガスの空燃比をリッチ化すると共に、その反応によって排気ガスを昇温し、それによって吸収剤４６を昇温する方法も可能であるが、この場合には、上述したように昇温された吸収剤４６に大きな温度差が生じ易く、吸収剤４６全体として十分な硫黄被毒再生が行われない恐れがある。
【００８６】
次にステップ１０４において、その時の機関運転状態が高負荷運転状態であると判定された場合、すなわちステップ１２２に進む場合について説明する。この場合は、その時の機関運転状態が図７に示されたマップの運転領域IIIに入る場合であり、排気ガス温度が吸収剤４６を硫黄分放出温度以上に昇温するのに十分な温度（上述の温度ＴＥ）に達している場合である。したがって、この場合に吸収剤４６を硫黄被毒再生するためには、吸収剤４６を流通する排気ガスの空燃比をリッチ化すればよい。
【００８７】
そのために図６に示された制御ルーチンでは、ステップ１２２において吸収剤４６を流通する排気ガスの流量が制御されると共に、ステップ１２４で還元剤の添加が行われる。このステップ１２２及びステップ１２４での制御は、上述したステップ１１２及びステップ１１４での制御とほぼ同じであるので、詳細な説明は省略するが、ここでの制御のように、還元剤の添加に排気ガスの流量制御を加えることによって、従来は燃費悪化や吸収剤４６の過昇温等のために実施が困難とされていた機関の高負荷運転時においても良好に硫黄被毒再生を行うことが可能となる。すなわち、上述したような吸収剤流通排気ガス流量を低減して還元剤の添加を行うことによる効果（排気ガス空燃比のリッチ化に必要な還元剤量の低減、及びその結果としての燃費及びエミッションの悪化の抑制、並びに吸収剤４６の過昇温の抑制等）は、排気ガス流量の多い高負荷運転時においてより大きなものとなり、これらの効果によって高負荷運転時においても良好に硫黄被毒再生を行うことができる。
【００８８】
ステップ１２４においては、ステップ１１４及びステップ１２０と同様に、還元剤の添加操作（例えば、間欠的な還元剤の噴射）が所定時間継続され、その後ステップ１２６へ進む。この場合も還元剤の添加操作の継続時間を硫黄被毒再生が行われた時間とする。
【００８９】
以上のように、図６に示された制御ルーチンにおいて、制御は機関の運転状態に応じたそれぞれの方法による硫黄被毒再生が所定時間継続された後にステップ１２６へ進む。ステップ１２６では、再生制御の完了条件が成立したか否かが判定される。再生制御の完了条件は、種々の方法で設定可能であり、例えば硫黄被毒再生が行われた時間に対する設定値Ｐ（すなわち、吸収剤４６全体を硫黄被毒再生するのに必要な硫黄被毒再生継続時間）を予め定め、それと実際に硫黄被毒再生が行われた時間との比較で再生制御の完了条件が成立したか否かを判定するようにすることができる。
【００９０】
ここで、ステップ１００において再生制御実施条件が成立したと判定された後、ステップ１０２、１０６、１０８と進んでステップ１２６に達した場合（すなわち低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な運転状態であった場合）を例にとると、ステップ１０８において低温リッチ燃焼が継続された所定の時間が硫黄被毒再生が行われた時間ということになり、この時間が予め定めた設定値Ｐと比較される。そしてこの時間が予め定めた設定値Ｐよりも大きい時には再生制御完了条件が成立したと判定して制御が終了する。
【００９１】
しかし、通常、上記所定時間、すなわちステップ１０８の制御１回当たりの硫黄被毒再生継続時間は吸収剤４６全体を硫黄被毒再生するのに必要な硫黄被毒再生継続時間、すなわち上記設定値Ｐよりも短く設定されている（このことは、他の機関運転状態に対応する硫黄被毒再生方法における制御１回当たりの所定の硫黄被毒再生継続時間、すなわちステップ１１４、１２０、１２４における還元剤添加操作の継続時間についても同様である）。これは、機関の運転状態の変化に対応し、その時の運転状態に応じた方法で硫黄被毒再生を行うことができるようにするためである。
【００９２】
硫黄被毒再生が行われた時間（ここでは上記所定時間）が上記設定値Ｐ以下であり、ステップ１２６において再生制御完了条件が成立していないと判定された場合には、ステップ１０２に戻って機関の運転状態の判定から制御が繰り返される。そして、今度はステップ１０２、１０４、１２２、１２４と進んでステップ１２６に達した（すなわち高負荷運転状態であった）とすると、今回、ステップ１２６で設定値Ｐと比較されるのは、前回の硫黄被毒再生継続時間（ステップ１０８での低温リッチ燃焼の所定継続時間）と今回の硫黄被毒再生継続時間（ステップ１２４での還元剤添加操作の所定継続時間）との合計値と言うことになる。そして、この合計値が設定値Ｐよりも大きければ制御は終了し、設定値Ｐ以下であれば再度ステップ１０２から制御が繰り返される。
【００９３】
このように、再生制御完了条件として硫黄被毒再生が行われた時間に対する設定値Ｐを定め、それとの比較で再生制御の完了条件が成立したか否かを判定する場合においては、ステップ１２６で上記設定値Ｐと比較される硫黄被毒再生が行われた時間は、ステップ１００において再生制御実施条件が成立したと判定されてから、その時々の機関運転状態に応じて上述の各方法によって硫黄被毒再生が行われた時間の合計値である。そして、その値が上記設定値Ｐよりも大きくなった時に再生制御完了条件が成立したと判定される。
【００９４】
また、上述の説明から明らかなように、各機関運転状態に対応するそれぞれの硫黄被毒再生方法における制御１回当たりの所定の硫黄被毒再生継続時間は、機関運転状態の変化に対応して硫黄被毒再生方法を変更する応答性に関係しており、この継続時間を調整することによって上記応答性を調整することができる。すなわち、例えば上記所定継続時間を短くすると上記応答性は向上し、硫黄被毒再生を実施している時間中においてその時の機関運転状態に対応した方法で硫黄被毒再生を実施している時間をより長くすることができる。
【００９５】
再生制御の完了条件が成立したか否かの判定は、上記の方法の他、吸収剤４６の下流側において放出される硫黄分を測定し、その値が設定値以下となった場合に再生制御完了条件が成立したと判定するようにしてもよい。
いずれにせよステップ１２６において、再生制御完了条件が成立していると判定された場合には本制御ルーチンは終了し、完了条件が成立していないと判定された場合には、ステップ１０２へ戻って制御が継続される。
【００９６】
なお、機関の運転状態の変化に応じて、吸収剤流通排気ガス流量の制御を伴う硫黄被毒再生方法の何れかを実施した後に、低温リッチ燃焼による硫黄被毒再生を行う場合には、調整弁７３は好ましくは、通常時の位置、すなわち第１の位置に戻され、全排気ガスが吸収剤４６を通過するようにされる。
以上のように、この方法によれば、機関運転状態に応じて好適な硫黄被毒再生方法が選択され、低負荷運転から高負荷運転までの幅広い機関運転状態に渡って良好に吸収剤４６の硫黄被毒再生が実施でき、特に機関の高負荷運転状態においても良好に吸収剤４６の硫黄被毒再生が実施できる。
【００９７】
上述した方法による吸収剤の硫黄被毒再生は、図１において参照番号１００で示された排気ガス浄化装置の部分に以下で説明する構成の排気ガス浄化装置１０２、１０３を設置した場合にも行うことができ、同様の作用効果を得ることができる。
図１２に示した排気ガス浄化装置１０２の構成は、上流側の基幹通路６４と、分岐した後に合流する二つの分岐通路６６、６６´と、下流側の基幹通路６８とを備えている。第１及び第２の分岐通路６６、６６´には、それぞれ、吸収剤４６、４６´が担持されたフィルタ、すなわち第１及び第２のフィルタ２２、２２´が配置されている。
【００９８】
また、各分岐通路６６、６６´の各フィルタ２２、２２´の上流側には、還元剤を各分岐通路６６、６６´内に添加するための還元剤添加ノズル４４、４４´が設けられている。
そして、各フィルタ２２、２２´の下流側の二つの分岐通路６６、６６´の合流部分には、調整部７０が設けられている。調整部７０は、調整弁７３と、それを駆動する駆動部７２とを備えている。調整弁７３は駆動部７２によって駆動され、必要に応じて両分岐通路６６、６６´を流れる排気ガスの流量割合を制御する。調整弁７３は通常時には図１２に図示されたような中間位置にあり、第１の分岐通路６６を流れる排気ガスの流量と第２の分岐通路６６´を流れる排気ガスの流量とがほぼ同じになるようにされている。
【００９９】
この排気ガス浄化装置１０２を用いて図６の制御ルーチンにしたがって硫黄被毒再生を実施する方法については、上述の排気ガス浄化装置１０１を用いた場合の硫黄被毒再生方法の説明並びに図３に示された排気ガス浄化装置１０１と図１２に示された排気ガス浄化装置１０２との各構成要素の対応関係等から概ね明らかであるのでその詳細な説明は省略する。しかしながら、排気ガス浄化装置１０２の構成は、排気ガス浄化装置１０１の構成と異なり硫黄被毒再生を必要とする吸収剤４６、４６´をそれぞれが有する分岐通路６６、６６´を備えた構成であるため、これに関連する点について以下で説明する。
【０１００】
すなわち、排気ガス浄化装置１０２においては、硫黄被毒再生を必要とする吸収剤４６、４６´が２ヶ所にあるので、これらの両方を硫黄被毒再生の対象とする必要がある。そして、上述した機関運転状態に応じた硫黄被毒再生方法のうち、吸収剤流通排気ガス流量の制御を伴うものについては、吸収剤４６または４６´の片方ずつを対象として硫黄被毒再生を行わなければならないので、排気ガス浄化装置１０２において両方の吸収剤４６、４６´の硫黄被毒再生を完了するためには、図６に示された制御ルーチンの全体の制御を２回行う必要がある。
上記の吸収剤流通排気ガス流量の制御を伴う硫黄被毒再生方法とは、低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合に行われる方法以外の方法であって、低負荷運転状態で低温リーン燃焼のみ可能な場合、中負荷運転状態の場合及び高負荷運転状態の場合の各場合に行われる方法である。
【０１０１】
先にも説明したように、これらの方法を実施する場合には、排気ガス通路内への還元剤の添加が行われる時に硫黄被毒再生を行う吸収剤（対象吸収剤）を流通する排気ガスの流量を制御する必要があるが、排気ガス浄化装置１０２の構成においては、２ヶ所にある吸収剤４６、４６´のうちの一方を流通する排気ガス流量を低減すると他方を流通する排気ガス流量が増加してしまうため、流通する排気ガスの流量を所望する通りに制御できるのは一方の吸収剤４６または４６´のみである。したがって、これらの方法においては硫黄被毒再生は一方の吸収剤４６または４６´ずつ行われることとなる。この場合、調整弁７３によって硫黄被毒再生を行う対象吸収剤４６または４６´を流通する排気ガスの流量が低減される（ステップ１１２、１１８、１２２）と共に、対象吸収剤４６または４６´に対応する還元剤添加ノズル４４または４４´から還元剤の添加が行われる（ステップ１１４、１２０、１２４）。
【０１０２】
なお、排気ガス浄化装置１０２において、これらの吸収剤流通排気ガス流量の制御を伴う方法で硫黄被毒再生が行われる場合、対象吸収剤を流通する排気ガス流量の制御のために対象吸収剤（例えば４６）を迂回した排気ガスはもう一方の硫黄被毒再生を行っていない吸収剤（例えば４６´）を通過することになるため、硫黄被毒再生実施中においても排気ガスが吸収剤４６または４６´を全く通過せずに外部へ放出されることが防止される。
【０１０３】
一方、低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合に行われる硫黄被毒再生方法では、両方の吸収剤４６、４６´を同時に硫黄被毒再生することができる。すなわち、この方法の場合には、低温リッチ燃焼が行われることにより、高温で空燃比がリッチの排気ガスが燃焼室５から排出され、２ヶ所の吸収剤４６、４６´に同時に流入することになるため、両方の吸収剤４６、４６´が同時に硫黄被毒再生の対象となり得るのである。この場合、調整弁７３が中間位置にあれば、両方の吸収剤４６、４６´は同じように硫黄被毒再生される。
【０１０４】
以上のように、排気ガス浄化装置１０２を用いて図６の制御ルーチンにしたがって硫黄被毒再生を実施する場合には、その時の機関の運転状態に応じて、両方の吸収剤４６、４６´が硫黄被毒再生される場合と片方の吸収剤４６または４６´が硫黄被毒再生される場合とが混在することになる。したがって、例えば２ヶ所の吸収剤４６、４６´の硫黄被毒再生を連続して行う場合に、最初に硫黄被毒再生する吸収剤（例えば４６）を硫黄被毒再生している時に低温リッチ燃焼による硫黄被毒再生が行われ、次に硫黄被毒再生するはずの吸収剤（例えば４６´）も硫黄被毒再生される場合も起こり得る。
【０１０５】
そこで、このような場合を考慮してステップ１２６における再生制御完了条件を設定してもよい。すなわち、ステップ１２６において再生制御の完了が硫黄被毒再生が行われた時間に基づいて判定される場合、後に硫黄被毒再生される吸収剤（４６´）の再生制御におけるステップ１２６においては、後に硫黄被毒再生される吸収剤（４６´）に対する再生制御において実際に硫黄被毒再生が行われた時間に、先に硫黄被毒再生される吸収剤（４６）を硫黄被毒再生した時に低温リッチ燃焼が行われて後に硫黄被毒再生される吸収剤（４６´）も硫黄被毒再生された時間を加え、その値を予め定めた設定値Ｐと比較して再生制御の完了条件が成立したか否かを判定するようにしてもよい。
【０１０６】
あるいは、制御を単純化するために、図６の制御ルーチンからステップ１０６とステップ１０８とを削除し、ステップ１０２において低負荷運転状態であると判定された場合には必ずステップ１１０に進むようにしてもよい。低温リッチ燃焼が可能な運転状態においては低温リーン燃焼も可能であるので、この変更は可能である。この場合、吸収剤流通排気ガス流量を制御せずに硫黄被毒再生が行われることがなくなるため、吸収剤４６、４６´は必ず片方ずつ硫黄被毒再生されることになる。
【０１０７】
次に図１３に示した排気ガス浄化装置１０３について説明する。図１３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、上方及び側方から見た場合の排気ガス浄化装置１０３の略示断面図であり、内部の排気ガスの流れが示されている。
図１３に示された排気ガス浄化装置１０３は、基幹通路７８と、基幹通路７８に接続された環状通路８２とを備えている。基幹通路７８と環状通路８２との接続部分には、駆動部８８によって駆動される切替調整弁８６が設けられ、必要に応じて排気ガスの経路を切替えることができると共に吸収剤４６を流通する排気ガスの流量を制御することができる。基幹通路７８と環状通路８２との接続部分は、４つの通路が接続された二組の対向面を有して構成されている。一方の組の対向面には、基幹通路７８を構成する二つの部分基幹通路７８ａ、７８ｂが接続されており、他方の組の対向面には、環状通路８２を構成する二つの部分環状通路８２ａ、８２ｂが接続されている。
【０１０８】
環状通路８２には吸収剤４６が担持されたフィルタ２２が配置されている。第１の部分環状通路８２ａは、フィルタ２２の第１の面Ｓ１側に通じており、第２の部分環状通路８２ｂは、第２の面Ｓ２側に通じている。また、下流側の部分基幹通路７８ｂには酸化触媒９２が配置されている。下流側の部分基幹通路７８ｂは、環状通路８２のフィルタ２２を内蔵している部分を囲むように形成されている。
また、第１の部分環状通路８２ａには、還元剤を環状通路８２内に添加するための還元剤添加ノズル４４が設けられている。
【０１０９】
排気ガス浄化装置１０３に流入した排気ガスは、以下で説明するように必ず基幹通路７８を通り、選択的に環状通路８２を通る。
図１３（ａ）、（ｂ）は、切替調整弁８６が第１の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している。この場合、排気ガス浄化装置１０３に流入した排気ガスは、上流側の部分基幹通路７８ａを通って切替調整弁８６に到り、第１の部分環状通路８２ａと第２の部分環状通路８２ｂとをこの順序で通って、切替調整弁８６のところに戻る。この時、排気ガスは、吸収剤４６を担持したフィルタ２２を第１の面Ｓ１から第２の面Ｓ２に向かって流れる。切替調整弁８６のところに戻った排気ガスは、下流側の部分基幹通路７８ｂに流入し、酸化触媒９２を通過した後に排気ガス浄化装置１０３から排出される。なお、酸化触媒９２を通過した排気ガスは、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、部分基幹通路７８ｂの環状通路８２のフィルタ２２を内蔵している部分を囲むように形成されている部分を通る。
【０１１０】
図１４は、切替調整弁８６が第２の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している図１３（ａ）と同様の図である。この場合、排気ガスは、図１３（ａ）の場合とほぼ同様に流れるが、環状通路８２を流れる方向が反転している。すなわち、基幹通路７８と環状通路８２との接続部分に流入した排気ガスは、第２の部分環状通路８２ｂと第１の部分環状通路８２ａとをこの順序で通って、切替調整弁８６のところに戻る。この時、排気ガスは吸収剤４６を担持したフィルタ２２を第２の面Ｓ２から第１の面Ｓ１に向かって流れる。このように、吸収剤４６を流通する排気ガスの流れを反転することができるので、通常使用時において排気ガスの流れ方向によるＮＯｘ吸収量等の偏りを解消でき、吸収剤４６全体を効率良く使用することができる。
【０１１１】
図１５は、切替調整弁８６が上記第１の位置と第２の位置との中間である第３の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している図１３（ａ）及び図１４と同様の図である。なお、切替調整弁８６を第１の位置と第２の位置とで切替える際には、切替調整弁８６は一時的に第３の位置となる。切替調整弁８６が第３の位置に位置している場合、基幹通路７８と環状通路８２との接続部分に流入した排気ガスは、殆どがそのまま下流側の部分基幹通路７８ｂに流入し、酸化触媒９２を通過した後に、排気ガス浄化装置１０３から排出される。
【０１１２】
上記のように、切替調整弁８６が第１または第２の位置にある場合には、排気ガスは吸収剤４６を担持したフィルタ２２を通過し、更に酸化触媒９２を通過する。一方、切替調整弁８６が第３の位置にある場合には、殆どの排気ガスは、吸収剤４６を担持したフィルタ２２を通過せずに酸化触媒９２のみを通過して排気ガス浄化装置１０３から排出される。したがって、通常の運転中は、排気ガスが吸収剤４６を担持したフィルタ２２と酸化触媒９２とを通過して浄化されるように、切替調整弁８６は第１または第２の位置にある。そして必要に応じてその位置が駆動部８８により第１の位置と第２の位置の間で調整される。
【０１１３】
この排気ガス浄化装置１０３を用いた場合においても、図６の制御ルーチンにしたがって硫黄被毒再生を実施することができる。そしてその方法については、これまでの説明から概ね明らかであると思われるので詳細な説明については省略するが、排気ガス浄化装置１０３の構成は、他の排気ガス浄化装置の構成と異なり、排気ガスの経路を切替えると共に吸収剤４６を流通する排気ガスの流量を制御する切替調整弁８６を有する構成であるので、これに関連する点について以下で説明する。
【０１１４】
すなわち、上述した機関運転状態に応じた硫黄被毒再生方法のうち、還元剤の添加を伴うものを実施する場合には、その還元剤の添加制御（ステップ１１４、１２０、１２４）の前の吸収剤流通排気ガス流量の制御（ステップ１１２、１１８、１２２）において、切替調整弁８６が第１の位置と第３の位置の間の位置、例えば第３の位置から僅かに第１の位置側にずれた位置（「第４の位置」とする）に調整され、一部の排気ガスのみがフィルタ２２を第１の面Ｓ１から第２の面Ｓ２に向かって流通し、それ以外の殆どの排気ガスはフィルタ２２をバイパスするようにされる。ここで、切替調整弁８６が、第２の位置と第３の位置との間の位置ではなく、第１の位置と第３の位置との間の位置（例えば、上記の第４の位置）に調整されるのは、還元剤添加ノズル４４が吸収剤４６（フィルタ２２）に対して排気ガスの流れの上流側に位置するようにして、吸収剤４６の上流側で還元剤の添加が行えるようにするためである。
【０１１５】
そして、上記の還元剤の添加を伴う硫黄被毒再生方法とは、低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合に行われる方法以外の方法であって、低負荷運転状態で低温リーン燃焼のみ可能な場合、中負荷運転状態の場合及び高負荷運転状態の場合の各場合に行われる方法である。
上記の切替調整弁８６の調整により、吸収剤４６を流通する排気ガスの流量が低減され、先に説明したような吸収剤流通排気ガスの空燃比のリッチ化に必要な還元剤量の低減、燃費及びエミッションの悪化の抑制、並びに吸収剤４６の過昇温の抑制等の効果が得られる。また、上述のように殆どの排気ガスはフィルタ２２をバイパスして直接酸化触媒９２に流入するが、この排気ガスの空燃比はリーンであり、酸化触媒９２におけるＨＣ、ＣＯの浄化率を高く保つことができる。
【０１１６】
更に、上述の説明から明らかなように、仮に再生制御実施条件が成立した時に切替調整弁８６が第２の位置にあった場合には、その回の再生制御において最初に行われる流量制御ステップ（ステップ１１２、１１８、１２２）での切替調整弁８６の調整により、吸収剤４６を担持したフィルタ２２を通過する排気ガスの方向は反転されることになる。
【０１１７】
一方、還元剤の添加を伴わない硫黄被毒再生方法を実施する場合、すなわち低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合には、切替調整弁８６の位置は通常の運転中の位置（第１の位置または第２の位置）にされ、殆どの排気ガスが吸収剤４６を通過するようにされる。これにより、低温リッチ燃焼で生じた高温で空燃比がリッチの排気ガスが吸収剤４６を通過し、吸収剤４６を昇温すると共にリッチ雰囲気に置いて硫黄被毒再生がなされる。
【０１１８】
更に、本排気ガス浄化装置１０３を用いた場合には、以下で説明する方法により、吸収剤４６を流通する排気ガスを反転することを利用して吸収剤４６全体をより完全に硫黄被毒再生することができる。
すなわち、上述した機関運転状態に応じた各硫黄被毒再生方法は、何れも吸収剤４６全体を比較的温度差無く昇温させることが可能であるのだが、実際には吸収剤４６の上流側端部部分を硫黄分放出温度以上へ昇温することは極めて困難であり、結果としてその部分の硫黄被毒再生を十分に行うことができないという実態がある。そこで、以下で説明する方法では、吸収剤４６を流通する排気ガスの方向を反転することによって、上流側端部部分を下流側端部部分として硫黄被毒再生しようとするものである。
【０１１９】
最初の方法では、上述した機関運転状態に応じた硫黄被毒再生方法のうちの低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合に行われる方法と、それ以外の方法とで、硫黄被毒再生中に吸収剤４６を流通する排気ガスの方向が反転される。ここで低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合に行われる方法以外の方法は、すなわち還元剤の添加を伴う方法であるので、その時の排気ガスの流通方向は、還元剤添加ノズル４４の位置の関係上、必ずフィルタ２２を第１の面Ｓ１から第２の面Ｓ２に向かって流れる方向（以下、この方向の流れを順流と言う。）となる。したがって、この方法は低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合には、必ず排気ガスがフィルタ２２を第２の面Ｓ２から第１の面Ｓ１に向かって流れる（以下、この方向の流れを逆流と言う。）ようにして硫黄被毒再生を行うものであると言える。
【０１２０】
この方法は、図６で示された制御ルーチンにおいて、ステップ１０６とステップ１０８の間に流量制御ステップ１０７（図示なし）を挿入することによって実施できる。すなわちこのステップ１０７において、切替調整弁８６の位置が第２の位置と第３の位置の間にあるように調整されればよい。例えば、ステップ１０７において切替調整弁８６が第２の位置に調整されたとすると、低温リッチ燃焼で生じた高温で空燃比がリッチの排気ガスが吸収剤４６を逆流方向で通過し、吸収剤４６を昇温すると共にリッチ雰囲気に置いて硫黄被毒再生が行われる。この際、還元剤の添加を伴う他の方法で硫黄被毒再生が実施される時に上流側端部部分となる部分（面Ｓ１側部分）は下流側端部部分となり、その温度は容易に硫黄被毒再生温度以上に昇温されるので、十分な硫黄被毒再生が実施される。
このようにして、吸収剤４６全体をより完全に硫黄被毒再生することができる。上述の説明からも明らかなように、この方法は高負荷運転状態での利用が多く、還元剤の添加を伴う硫黄被毒再生が行われる機会の多い車両に特に好適な方法である。
【０１２１】
一方、次の方法は、低負荷運転状態での利用が多い車両に対応するものである。例えば、上述の低温リッチ燃焼が可能な場合には排気ガスを逆流方向にして硫黄被毒再生を行う方法においては、仮に低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な運転状態が続く場合には、逆流方向でのみ硫黄被毒再生が行われ、吸収剤４６の逆流方向での上流側端部部分（面Ｓ２側部分）の硫黄被毒再生が十分に行われないということが起こり得る。そこで、この方法では、低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合には、排気ガスの流通方向を前の硫黄被毒再生での流通方向とは逆にして硫黄被毒再生を行うようにする。したがって、例えば、図６に示された制御ルーチンにおいて、ステップ１０８で排気ガスを逆流方向にして低温リッチ燃焼による硫黄被毒再生が所定時間行われた後、ステップ１２６で未だ再生制御完了条件が成立していないと判定され、再度低温リッチ燃焼による硫黄被毒再生が行われる場合には、切替調整弁８６の位置が調整され排気ガスを順流方向にして硫黄被毒再生が行われる。そしてその後更に低温リッチ燃焼による硫黄被毒再生が行われる場合には、排気ガスを逆流方向にして硫黄被毒再生が行われる。
【０１２２】
こうすることによって、低負荷運転状態での利用の多い車両においても、吸収剤４６全体をより完全に硫黄被毒再生することができる。
なお、この方法では、上述の「前の硫黄被毒再生」として低温リッチ燃焼によるもののみを対象としてもよいし、低温リッチ燃焼以外の還元剤の添加を伴う方法によるものも含めるようにしてもよい。
【０１２３】
前者では、低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合、排気ガスの流通方向を前に低温リッチ燃焼による硫黄被毒再生をした時の流通方向と逆にして硫黄被毒再生を行うようにする。一方後者では、低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合、前の硫黄被毒再生が何れの硫黄被毒再生方法で行われたかにかかわらず、排気ガスの流通方向をその時の流通方向と逆にして硫黄被毒再生を行うようにする。この後者の場合、前の硫黄被毒再生が低温リッチ燃焼によるものでない場合には必ず排気ガスを逆流方向にして硫黄被毒再生が行われる。
【０１２４】
なお、本明細書で示した各排気ガス浄化装置１０１、１０２、１０３の構成においては、吸収剤４６、４６´をフィルタ２２、２２´内の排気ガス通路壁面に担持させているが、吸収剤とフィルタとは別個に独立させてもよい。
【０１２５】
【発明の効果】
１番目、２番目及び３番目の発明によれば、機関運転状態に応じて好適な硫黄被毒再生方法が選択されるので、低負荷運転から高負荷運転までの幅広い機関運転状態に渡って良好にＮＯｘ吸蔵剤の硫黄被毒再生が実施できる。
また、機関運転状態が低負荷の時において、ＮＯｘ吸蔵剤のほぼ全体の硫黄被毒再生を燃費悪化等を抑制しつつ良好に行うことができる。
更に、ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向を反転することを利用して、ＮＯｘ吸蔵剤全体をより完全に硫黄被毒再生することができる。
【０１２６】
４番目の発明によれば、機関運転状態が中負荷の時において、ＮＯｘ吸蔵剤のほぼ全体の硫黄被毒再生を燃費悪化等を抑制しつつ良好に行うことができる。
５番目の発明によれば、機関運転状態が高負荷の時においても、ＮＯｘ吸蔵剤のほぼ全体の硫黄被毒再生を燃費悪化やＮＯｘ吸蔵剤の過昇温等を抑制しつつ良好に行うことができる。
６番目の発明によれば、ＮＯｘと同時に排気ガス中の排気微粒子をも除去することができる。
７番目、８番目及び９番目の発明によっても１番目の発明と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の排気ガス浄化装置を筒内噴射型の圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示す図である。
【図２】図２は、機関の要求トルクを示す図である。
【図３】図３は、本発明の排気ガス浄化装置を示した説明図である。
【図４】図４は、ＮＯｘ吸収剤が担持されたパティキュレートフィルタの拡大断面図である。
【図５】図５は、ＮＯｘの吸収放出及び還元浄化作用を説明するための図である。
【図６】図６は、ＮＯｘ吸収剤の硫黄被毒再生制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】図７は、要求トルクと機関回転数とから機関運転状態を運転領域Ｉ（低負荷運転状態）、運転領域II（中負荷運転状態）、運転領域III（高負荷運転状態）とに判別するためのマップである。
【図８】図８は、スモークの発生量を示す図である。
【図９】図９は、燃焼室内のガス温等を示す図である。
【図１０】図１０は、図７のマップに示された運転領域Ｉの部分を拡大したものであり、機関の運転状態を運転領域Ｉａ（低温リッチ燃焼可能状態）と運転領域Ｉｂ（低温リッチ燃焼不可能状態）とに判別するためのマップである。
【図１１】図１１は、噴射制御を説明するための図である。
【図１２】図１２は、本発明の別の排気ガス浄化装置を示した説明図である。
【図１３】図１３は、本発明の更に別の排気ガス浄化装置を示した説明図であって、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）はそれぞれ上方及び側方から見た場合の略示断面図を示しており、切替調整弁が第１の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している。
【図１４】図１４は、切替調整弁が第２の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している図１３（ａ）と同様の図である。
【図１５】図１５は、切替調整弁が第３の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している図１３（ａ）と同様の図である。
【符号の説明】
１…機関本体
５…燃焼室
６…電気制御式燃料噴射弁
２２、２２´…パティキュレートフィルタ
３０…電子制御ユニット
４４、４４´…還元剤添加ノズル
４６、４６´…ＮＯｘ吸収剤
７３…調整弁
８６…切替調整弁
１００、１０１、１０２、１０３…排気ガス浄化装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガスを浄化する技術に関し、特に、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する手段を有する排気ガス浄化装置及び排気ガス中の窒素酸化物を除去する手段を用いた排気ガス浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等に搭載される筒内噴射型の内燃機関、例えばディーゼル機関では、排気ガス中に含まれる煤等の排気微粒子を除去すると共に窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去することが要求されており、このような要求に対し、ＮＯｘ吸蔵剤が担持されたパティキュレートフィルタを内燃機関の排気ガス通路に配置する方法が提案されている。
【０００３】
このように用いられるＮＯｘ吸蔵剤は、排気ガスの空燃比がリーンの時にはＮＯｘを吸蔵し、排気ガス中の空燃比が小さくなり、且つ排気ガス中にＨＣやＣＯ等の還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化する作用（ＮＯｘの吸収放出及び還元作用またはＮＯｘの吸着及び還元作用）を有する。この作用を利用して、排気ガスの空燃比がリーンの時に排気ガス中のＮＯｘをＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵させ、一定期間使用してＮＯｘ吸蔵剤の吸蔵効率が低下した時または低下する前にＮＯｘ吸蔵剤に還元剤（燃料）を供給する等して、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵したＮＯｘの還元浄化を行うようにしている。
【０００４】
なお、本明細書において「吸蔵」という語は「吸収」及び「吸着」の両方の意味を含むものとして用いる。したがって、「ＮＯｘ吸蔵剤」は、「ＮＯｘ吸収剤」と「ＮＯｘ吸着剤」の両方を含み、前者はＮＯｘを硝酸塩等の形で蓄積し、後者はＮＯ2等の形で吸着する。また、硫黄分等に関するＮＯｘ吸蔵剤からの「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」の意味も含むものとして用いる。
【０００５】
ところで、内燃機関の燃料には硫黄（Ｓ）成分が含まれている場合があり、この場合には排気ガス中に硫黄酸化物（ＳＯｘ）が含まれることとなる。排気ガス中にＳＯｘが存在するとＮＯｘ吸蔵剤はＮＯｘの吸蔵作用を行うのと全く同じメカニズムで排気ガス中のＳＯｘの吸蔵を行う。
【０００６】
ところが、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されたＳＯｘは比較的安定であり、一般にＮＯｘ吸蔵剤に蓄積されやすい傾向がある。ＮＯｘ吸蔵剤のＳＯｘ蓄積量が増大すると、ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵容量が減少して排気ガス中のＮＯｘの除去を十分に行うことができなくなるため、ＮＯｘの浄化効率が低下するいわゆる硫黄被毒（Ｓ被毒）の問題が生じる。特に、燃料として比較的硫黄成分を多く含む軽油を使用するディーゼルエンジンにおいてはこの硫黄被毒の問題が生じやすい。
【０００７】
一方、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されたＳＯｘについても、ＮＯｘと同じメカニズムで放出または脱離等（以下、単に「放出」という）が可能であることが知られている。しかし、ＳＯｘは比較的安定した形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されるため、通常のＮＯｘの還元浄化が行われる温度（例えば２５０℃程度以上）ではＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されたＳＯｘを放出等させることは困難である。このため、硫黄被毒を解消するためには、ＮＯｘ吸蔵剤を通常のＮＯｘの還元浄化時より高い温度、すなわち硫黄分放出温度（例えば６００℃以上）に昇温すると共に流通する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチ（以下、単にリッチという）にして硫黄分の放出を行わせる硫黄被毒再生制御を定期的に行う必要がある。
【０００８】
このような硫黄被毒再生制御を実施する方法としては、いわゆる低温燃焼を利用する方法がある（例えば、特開２０００−２９１４６２号公報）。詳しくは後述するが、低温燃焼は、内燃機関の排気側から吸気側へ極めて大量の排気ガスを再循環させ、この再循環ガス（ＥＧＲガス）の吸熱作用によって燃料及びその周囲のガス温を比較的低温に保った状態で燃焼を行わせ、スモークの発生を抑えると言うものである。このような低温燃焼が行われると、排気ガス中に還元剤（ＨＣ、ＣＯ等）が多く含まれるようになり、主にその反応によって排気ガス通路内に配置されたＮＯｘ吸蔵剤を硫黄分放出温度以上に昇温することができる。そしてこの場合には、ＮＯｘ吸蔵剤の各部分間における温度差も比較的小さいので、低温燃焼を空燃比がリッチの状態で行わせることによって、もしくは、ＮＯｘ吸蔵剤の上流で還元剤を添加して排気ガスの空燃比をリッチにすることによって、ＮＯｘ吸蔵剤のほぼ全体を硫黄被毒再生することができる。
【０００９】
しかしながら、この低温燃焼は機関の要求トルクが高くなると、すなわち燃料噴射量が多くなると燃焼時における燃料及び周囲のガス温が高くなるために、その実施が困難となる。すなわち、低温燃焼を行い得るのは燃焼による発熱量が比較的少ない機関の低負荷運転時に限られる。
したがって、このような低温燃焼を利用したＮＯｘ吸蔵剤の硫黄被毒再生方法は、機関が高負荷で運転されている時には実施することができない。
【００１０】
一方、硫黄被毒再生制御を実施する他の方法として、ＮＯｘ吸蔵剤の上流において排気ガス通路内へ還元剤（軽油）を添加し、その還元剤の反応によってＮＯｘ吸蔵剤を昇温すると共にＮＯｘ吸蔵剤においてほぼ理論空燃比またはリッチ雰囲気（以下、単に「リッチ雰囲気」と言う）を作り出す方法が公知である。
しかしながら、この方法では排気ガス通路内に添加される還元剤（軽油）の反応性が比較的低いことから、一般にＮＯｘ吸蔵剤の各部分間において大きな温度差が生じることとなる。
【００１１】
すなわち、還元剤（軽油）は添加後徐々に反応するため、通常、ＮＯｘ吸蔵剤の上流側部分よりも下流側部分で温度が上昇する傾向がある。そして、この傾向は、機関から排出される排気ガス温度の低い機関の低負荷運転時により顕著である。これは、排気ガス温度が高い場合には還元剤の反応性が高まり、このことがＮＯｘ吸蔵剤の上流側部分を昇温するように作用する一方、排気ガス温度が低い場合にはこのような作用がないためであると考えられる。
【００１２】
このようにＮＯｘ吸蔵剤の各部分間で大きな温度差が生じると、ある部分については硫黄分放出温度に達するが別の部分では硫黄分放出温度に達しないという状況が生じ、ＮＯｘ吸蔵剤全体として十分な硫黄被毒再生が行えないという問題が生じる。また、硫黄分放出温度に達しない部分を硫黄分放出温度以上にしようとしてＮＯｘ吸蔵剤全体を昇温すると、もともと硫黄分放出温度以上であった部分の温度が熱劣化を起こす温度を超えてしまう恐れがある。
【００１３】
更に、機関が高負荷で運転されている場合には、排気ガス流量が多いので、その排気ガスの空燃比をリッチにするために多量の還元剤（燃料）が必要になって燃費が悪化する他、添加した還元剤の反応によってＮＯｘ吸蔵剤が過剰に加熱され熱劣化を起こす温度を超えてしまうという問題もある。
以上のように、従来より提案されている方法は、何れも一長一短があり、一つの方法で幅広い運転状態に渡ってＮＯｘ吸蔵剤全体を十分に硫黄被毒再生することができるものは確立されていない。そして特に、機関の高負荷運転時において良好に硫黄被毒再生を実施することは困難であるとされている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、幅広い機関運転状態に渡って良好にＮＯｘ吸蔵剤の硫黄被毒再生が実施できる排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された排気ガス浄化装置または排気ガス浄化方法を提供する。
１番目の発明は、流通する排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯｘを吸蔵し流通する排気ガスの空燃比が小さくなり、且つ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置において、上記内燃機関が、燃焼室内の不活性ガス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内の不活性ガス量を更に増大していくと煤がほとんど発生しなくなる機関からなり、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、機関運転状態を検出し、その機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、その硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行うという硫黄被毒再生動作が行われ、上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む、排気ガス浄化装置であり、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、この硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、その選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化装置であって、更に、硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向を反転できる流通方向反転手段を有し、上記硫黄被毒再生動作が行われる場合において、対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合と、その他の場合とで反転される、排気ガス浄化装置を提供する。
【００１６】
１番目の発明によれば、機関運転状態に応じて好適な硫黄被毒再生手段が選択されるので、低負荷運転から高負荷運転までの幅広い機関運転状態に渡って良好にＮＯｘ吸蔵剤の硫黄被毒再生が実施できる。例えば機関の高負荷運転状態においても、硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御して還元剤の添加を行うことにより、燃費悪化やＮＯｘ吸蔵剤の過昇温等を抑制しつつ良好に硫黄被毒再生を実施し得る。
【００１８】
更に、１番目の発明によれば、機関運転状態が低負荷の時には上記第１の燃焼を行って硫黄被毒再生を行うこととなる。第１の燃焼を行うと排気ガス温度が上昇し、それによってＮＯｘ吸蔵剤が昇温されるため、比較的温度差が生じ難くＮＯｘ吸蔵剤のほぼ全体の硫黄被毒再生が可能となる。また、本発明によれば、低負荷運転状態の中において更に機関運転状態に応じてより好適な方法を選択し、その方法によって硫黄被毒再生を行うことができる。そして、還元剤の添加を行う場合には硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量が制御されるので、燃費悪化等を抑制しつつ良好に硫黄被毒再生を実施することができる。
【００２０】
また、一般に排気ガス通路に配置したＮＯｘ吸蔵剤を硫黄被毒再生するために昇温する場合、ＮＯｘ吸蔵剤の上流側端部部分を昇温することは極めて困難であり、結果としてその部分の硫黄被毒再生を十分に行うことができないという実態がある。１番目の発明では、還元剤の添加を行わずに硫黄被毒再生が実施でき、還元剤を添加する還元剤添加手段の位置、数等の装置の構成に影響を受けずに硫黄被毒再生時の排気ガスの流通方向を決定できる上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合において、その他の場合と排気ガスの流通方向を反転し、その他の場合で上流側端部部分となる部分を下流側端部部分とすることで、その部分の十分な硫黄被毒再生を行うことができる。そしてこれによって、ＮＯｘ吸蔵剤全体をより完全に硫黄被毒再生することができる。
【００２１】
２番目の発明は、流通する排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯｘを吸蔵し流通する排気ガスの空燃比が小さくなり、且つ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置において、上記内燃機関が、燃焼室内の不活性ガス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内の不活性ガス量を更に増大していくと煤がほとんど発生しなくなる機関からなり、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、機関運転状態を検出し、その機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、その硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行うという硫黄被毒再生動作が行われ、上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む、排気ガス浄化装置であり、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、この硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、その選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化装置であって、更に、硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向を反転できる流通方向反転手段を有していて、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合には、前回の硫黄被毒再生動作において硫黄分の放出が行われた時と対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が反転される、排気ガス浄化装置を提供する。
【００２２】
３番目の発明は、流通する排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯｘを吸蔵し流通する排気ガスの空燃比が小さくなり、且つ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置において、上記内燃機関が、燃焼室内の不活性ガス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内の不活性ガス量を更に増大していくと煤がほとんど発生しなくなる機関からなり、上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、機関運転状態を検出し、その機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、その硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行うという硫黄被毒再生動作が行われ、上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む、排気ガス浄化装置であり、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、この硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、その選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化装置であって、更に、硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向を反転できる流通方向反転手段を有していて、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合には、前回までの硫黄被毒再生動作のうち最後に上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われた時と対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が反転される、排気ガス浄化装置を提供する。
【００２３】
２番目及び３番目の発明によっても、１番目の発明と同様に、上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合の排気ガスの流通方向を所定の場合と反転することによって、ＮＯｘ吸蔵剤全体をより完全に硫黄被毒再生することができる。
４番目の発明では１から３番目の何れかの発明において、機関運転状態が中負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含み、更に、シリンダ内への燃料噴射を制御することによって排気ガスの温度を上昇させる排気ガス昇温制御を実施することを含む。
【００２４】
４番目の発明によれば、機関運転状態が中負荷の時には、シリンダ内への燃料噴射を制御することによって排気ガスの温度を上昇させる排気ガス昇温制御が実施されて硫黄被毒再生が行われる。このような排気ガス昇温制御が実施されるとシリンダから排出される時点での排気ガスの温度が上昇する等するため、排気ガス通路に還元剤を添加してその反応熱によって排気ガスの温度を上昇させる場合に比べて昇温するＮＯｘ吸蔵剤に温度差が生じ難い。このため、本発明によれば、機関運転状態が中負荷の時において、ＮＯｘ吸蔵剤のほぼ全体の硫黄被毒再生が可能となる。また、硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御して還元剤の添加が行われるので、燃費悪化やＮＯｘ吸蔵剤の過昇温等を抑制しつつ良好に硫黄被毒再生を実施することができる。
【００２５】
５番目の発明では１から４番目の何れかの発明において、機関運転状態が高負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む。
【００２６】
機関運転状態が高負荷の時には排気ガス温度が高く、それによってＮＯｘ吸蔵剤が昇温されるため、比較的温度差が生じ難くＮＯｘ吸蔵剤のほぼ全体の硫黄被毒再生が可能となる。５番目の発明によれば、更に、硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御して還元剤の添加が行われるので、燃費悪化やＮＯｘ吸蔵剤の過昇温等を抑制しつつ良好に硫黄被毒再生を実施することができる。
【００２７】
６番目の発明では１から５番目の何れかの発明において、上記ＮＯｘ吸蔵剤が、排気ガス中の排気微粒子を除去する手段に担持されて上記排気ガス通路に配置されている。
これによって、ＮＯｘと同時に排気ガス中の排気微粒子をも除去することができる。
【００２８】
７番目の発明は、内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置したＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、検出した機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、その硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行う硫黄被毒再生動作が行われ、上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し、且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む、排気ガス浄化方法であり、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、この硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、その選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化方法であって、上記硫黄被毒再生動作が行われる場合において、対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合と、その他の場合とで反転される、排気ガス浄化方法を提供する。
８番目の発明は、内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置したＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、検出した機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、その硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行う硫黄被毒再生動作が行われ、上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し、且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む、排気ガス浄化方法であり、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、この硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、その選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化方法であって、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合には、前回の硫黄被毒再生動作において硫黄分の放出が行われた時と対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が反転される、排気ガス浄化方法を提供する。
９番目の発明は、内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置したＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、検出した機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、その硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行う硫黄被毒再生動作が行われ、上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し、且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加す ることを含む、排気ガス浄化方法であり、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、この硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、その選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化方法であって、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合には、前回までの硫黄被毒再生動作のうち最後に上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われた時と対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が反転される、排気ガス浄化方法を提供する。
これら７番目、８番目及び９番目の発明によっても１番目の発明とほぼ同様の作用及び効果が得られる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明はＮＯｘ吸蔵剤であるＮＯｘ吸収剤とＮＯｘ吸着剤のどちらを用いても実施可能であるが、以下ではＮＯｘ吸収剤を用いた場合について説明する。
【００３０】
また、本明細書においては便宜上、「ＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）の上流側部分」及び「ＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）の下流側部分」等の表現を、排気ガス通路内に一ヶ所にまとめて配置されたＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）のうちの「上流側にあるＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）」及び「下流側にあるＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）」という意味で用いる。より具体的には、例えばＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）がパティキュレートフィルタのような担持体に担持されている場合には、「ＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）の上流側部分」及び「ＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）の下流側部分」等の表現はそれぞれ、ＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）のうちの「担持体の上流側部分に担持されているＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）」及び「担持体の下流側部分に担持されているＮＯｘ吸収剤（またはＮＯｘ吸蔵剤）」という意味で用いる。
【００３１】
図１は本発明を筒内噴射型の圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式内燃機関に適用することもできる。
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートをそれぞれ示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介して排気ターボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。吸気ダクト１３内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置され、更に吸気ダクト１３周りには吸気ダクト１３内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１８が配置される。図１に示される実施形態では機関冷却水が冷却装置１８内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【００３２】
一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９及び排気管２０を介して排気ターボチャージャ１４の排気タービン２１に連結される。排気タービン２１の出口には排気ガス浄化装置１００が連結されるが、この部分に設置される排気ガス浄化装置１００については後に三つの異なる構成の排気ガス浄化装置１０１、１０２、１０３を挙げて詳細に説明する。なお、排気ガス浄化装置１０１及び１０２に関する実施形態については本発明を説明するための参考実施形態として説明する。
【００３３】
排気マニホルド１９とサージタンク１２とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２４を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２４内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２５が配置される。また、ＥＧＲ通路２４周りにはＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２６が配置される。図１に示される実施形態では機関冷却水が冷却装置２６内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管６ａを介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２７に連結される。このコモンレール２７内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８から燃料が供給され、コモンレール２７内に供給された燃料は各燃料供給管６ａを介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２７にはコモンレール２７内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ２９が取付けられ、燃料圧センサ２９の出力信号に基づいてコモンレール２７内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２８の吐出量が制御される。
【００３４】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。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Ｌ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３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２５及び燃料ポンプ２８等に接続される。
【００３５】
図２（Ａ）は要求トルクＴＱと、アクセルペダル４０の踏込み量Ｌと、機関回転数Ｎとの関係を示している。なお、図２（Ａ）において各曲線は等トルク曲線を表しており、ＴＱ＝０で示される曲線はトルクが零であることを示しており、残りの曲線はＴＱ＝ａ、ＴＱ＝ｂ、ＴＱ＝ｃ、ＴＱ＝ｄの順に次第に要求トルクが高くなる。図２（Ａ）に示される要求トルクＴＱは図２（Ｂ）に示されるようにアクセルペダル４０の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。本発明による実施形態では図２（Ｂ）に示すマップからアクセルペダル４０の踏込み量Ｌ及び機関回転数Ｎに応じた要求トルクＴＱがまず初めに算出され、この要求トルクＴＱに基づいて燃料噴射量等が算出される。
【００３６】
電子制御ユニット３０は、このように内燃機関の各構成要素と信号をやり取りして燃料噴射量制御等の機関の基本制御を行う他、以下で述べるように本発明の各実施形態においては、排気ガス浄化装置の各構成要素（後述する還元剤噴射ノズル４４等）とも信号のやり取りを行い、排気ガス浄化装置のＮＯｘ吸収剤を硫黄被毒再生するための制御（硫黄被毒再生制御）についての制御も行う。
【００３７】
図３は、図１に示されている排気ガス浄化装置１００の部分に設置されて排気ガス通路の一部を構成する、排気ガス浄化装置１０１の構成を模式的に示した説明図であり、排気ガス浄化装置１０１の内部の排気ガスの流れが示されている。図３に示すように、排気ガス浄化装置１０１は、排気ガス中の排気微粒子を除去する手段であるパティキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」と言う）２２を備えた基幹通路６０と、フィルタ２２の上流側において基幹通路６０から分岐しフィルタ２２の下流側で基幹通路６０に合流するバイパス通路６２とを備えている。フィルタ２２には、後述するようにＮＯｘ吸収剤（以下、単に「吸収剤」と言う）４６が担持されている。
【００３８】
基幹通路６０とバイパス通路６２とのフィルタ２２の下流側の合流部分には、基幹通路６０とバイパス通路６２のそれぞれを流れる排気ガスの流量を調整するための調整部７０が設けられている。調整部７０は、調整弁７３と、それを駆動する駆動部７２とを備えている。調整弁７３は駆動部７２により、バイパス通路６２を流れる排気ガスの流量がゼロとなる第１の位置（図３中、実線で表示）と基幹通路６０を流れる排気ガスの流量がゼロとなる第２の位置（図３中、点線で表示）との間で駆動されて位置が調整され、基幹通路６０とバイパス通路６２のそれぞれを流れる排気ガスの流量を調整するが、通常時は第１の位置に位置されて、排気ガスの全量が基幹通路６０を流れ、フィルタ２２を通過するようにされる。本排気ガス浄化装置１０１はバイパス通路６２を用いているため、全排気ガス流量を大きく変動させずに吸収剤４６を流通する排気ガスの流量を制御することができる。
【００３９】
また、基幹通路６０のフィルタ２２の上流側には、後述する吸収剤４６の硫黄被毒再生の際等、必要に応じて還元剤を基幹通路６０内に添加するための還元剤添加部が設けられている。還元剤添加部は、還元剤噴射ノズル４４と還元剤供給ポンプ（図示無し）とを備えている。還元剤供給ポンプから供給された還元剤は、還元剤噴射ノズル４４によって基幹通路６０内に、ＥＣＵ３０の制御によって適切なやり方で添加される。なお、排気ガス浄化装置１０１を含め本明細書で説明する排気ガス浄化装置１０２、１０３においては、貯蔵、補給等の際の煩雑さを避けるため内燃機関の燃料である軽油を還元剤として使用している。
【００４０】
調整部７０と還元剤添加部とは、ＥＣＵ３０によって制御される。具体的には、ＥＣＵ３０の出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して調整部７０の駆動部７２及び還元剤添加部の還元剤噴射ノズル４４に接続されており、駆動部７２及び還元剤噴射ノズル４４を制御することにより、調整弁７３の位置調整動作及び還元剤噴射ノズル４４の還元剤添加動作を制御する。
【００４１】
図４にフィルタ２２の拡大断面図を示す。図４を参照すると、フィルタ２２は多孔質セラミックから成り、排気ガスは矢印で示されるように図中左から右に向かって流れる。フィルタ２２内には、上流側に栓４８が施された第１通路５０と下流側に栓５２が施された第２通路５４とが交互に配置されハニカム状をなしている。排気ガスが図中左から右に向かって流れると、排気ガスは第２通路５４から多孔質セラミックの隔壁を通過して第１通路５０に流入し、下流側に流れる。この時、排気ガス中の排気微粒子（パティキュレート）は多孔質セラミックによって捕集されて排気ガス中から除去され、排気微粒子の大気への放出が防止される。
【００４２】
第１通路５０及び第２通路５４の隔壁の表面及び内部の細孔内には吸収剤４６が担持されている。吸収剤４６は、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のような貴金属とから成る。吸収剤４６は流通する排気ガス（以下「吸収剤流通排気ガス」という）の空燃比がリーンの時にはＮＯｘを吸収し、吸収剤流通排気ガスの空燃比が小さくなり、且つ還元剤が存在していれば吸収したＮＯｘを放出して還元浄化する作用（ＮＯｘの吸収放出及び還元浄化作用）を有する。
【００４３】
図１に示されるような圧縮着火式内燃機関では、通常時の排気ガス空燃比はリーンであり吸収剤４６は排気ガス中のＮＯｘの吸収を行う。また、還元剤添加ノズル４４からフィルタ２２上流側の排気ガス通路に還元剤が供給される等して吸収剤流通排気ガスの空燃比が小さくなると共に還元剤の存在する状態になると吸収剤４６は吸収したＮＯｘを放出すると共に放出したＮＯｘを還元浄化する。
【００４４】
この吸収放出及び還元浄化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が、この吸収放出及び還元浄化作用は図５に示す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白金Ｐｔ及びバリウム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。
【００４５】
すなわち、吸収剤流通排気ガスの空燃比がかなりリーンになると吸収剤流通排気ガス中の酸素濃度が大幅に増大し、図５（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ2がＯ2 -またはＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、吸収剤流通排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2 -またはＯ2-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上で更に酸化されつつ吸収剤４６内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図５（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ3 -の形で吸収剤４６内に拡散する。このようにしてＮＯｘが吸収剤４６内に吸収される。
【００４６】
吸収剤流通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、吸収剤４６のＮＯｘ吸収能力が飽和しない限りＮＯ2が吸収剤４６内に吸収されて硝酸イオンＮＯ3 -が生成される。これに対して吸収剤流通排気ガス中の酸素濃度が低下してＮＯ2の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ3 -→ＮＯ2）に進み、斯くして吸収剤４６内の硝酸イオンＮＯ3 -がＮＯ2の形で吸収剤から放出される。すなわち、吸収剤流通排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収剤４６からＮＯｘが放出されることになる。吸収剤流通排気ガスのリーンの度合いが低くなれば吸収剤流通排気ガス中の酸素濃度が低下し、したがって吸収剤流通排気ガスのリーンの度合いを低くすれば吸収剤４６からＮＯｘが放出されることになる。
【００４７】
一方、この時吸収剤流通排気ガスの空燃比を小さくすると、ＨＣ、ＣＯは白金Ｐｔ上の酸素Ｏ2 -またはＯ2-と反応して酸化せしめられる。また、吸収剤流通排気ガスの空燃比を小さくすると吸収剤流通排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤４６からＮＯ2が放出され、このＮＯ2は図５（Ｂ）に示されるように未燃ＨＣ、ＣＯと反応して還元浄化せしめられる。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収剤４６から次から次へとＮＯ2が放出される。したがって吸収剤流通排気ガスの空燃比を小さくし、且つ還元剤が存在する状態にすると短時間のうちに吸収剤４６からＮＯｘが放出されて還元浄化されることになる。
【００４８】
なお、ここでいう排気ガスの空燃比とは吸収剤４６上流側の排気ガス通路と燃焼室５または吸気通路に供給された空気と燃料との比率をいうものとする。したがって排気ガス通路に空気や還元剤が供給されていない時には排気ガスの空燃比は機関の運転空燃比（機関の燃焼室５内の燃焼空燃比）に等しくなる。また、本発明に使用する還元剤としては、排気ガス中で炭化水素や一酸化炭素等の還元成分を発生するものであれば良く、水素、一酸化炭素等の気体、プロパン、プロピレン、ブタン等の液体または気体の炭化水素、ガソリン、軽油、灯油等の液体燃料等が使用できるが、上述したように本明細書で説明する排気ガス浄化装置１０１、１０２、１０３では、貯蔵、補給等の際の煩雑さを避けるため内燃機関の燃料である軽油を還元剤として使用する。
【００４９】
次に吸収剤４６の硫黄被毒のメカニズムについて説明する。排気ガス中にＳＯｘ成分が含まれていると、吸収剤４６は上述のＮＯｘの吸収と同じメカニズムで排気ガス中のＳＯｘを吸収する。すなわち、排気ガスの空燃比がリーンの時、排気ガス中のＳＯｘ（例えばＳＯ2）は白金Ｐｔ上で酸化されてＳＯ3 -、ＳＯ4 -となり、酸化バリウムＢａＯと結合してＢａＳＯ4を形成する。ＢａＳＯ4は比較的安定であり、また、結晶が粗大化しやすいため一旦生成されると分解放出されにくい。このため、吸収剤４６中のＢａＳＯ4の生成量が増大するとＮＯｘの吸収に関与できるＢａＯの量が減少してしまいＮＯｘの吸収能力が低下してしまう。
【００５０】
この硫黄被毒を解消するためには、吸収剤４６中に生成されたＢａＳＯ4を高温で分解するとともに、これにより生成されるＳＯ3 -、ＳＯ4 -の硫酸イオンをスライトリーンを含むほぼ理論空燃比またはリッチ雰囲気（以下、単に「リッチ雰囲気」という）下で還元し、気体状のＳＯ2に転換して吸収剤４６から放出させる必要がある。したがって硫黄被毒再生を行うためには、吸収剤４６を高温且つリッチ雰囲気の状態にすることが必要とされる。
【００５１】
硫黄被毒再生を実施するために吸収剤４６を高温且つリッチ雰囲気の状態にする方法は、上述したように従来より幾つかの方法が提案されているが、何れも一長一短があり、一つの方法で幅広い運転状態に渡って吸収剤４６全体を十分に硫黄被毒再生することができるものは確立されていない。そして特に、機関の高負荷運転時において良好に硫黄被毒再生を実施することは困難であるとされている。
【００５２】
例えば、いわゆる低温燃焼を利用する方法では、吸収剤４６全体を比較的温度差無く昇温することができるので吸収剤４６のほぼ全体の硫黄被毒再生を実施することができるが、機関の高負荷運転時には低温燃焼を実施することができず、したがってそれを利用した硫黄被毒再生も機関の高負荷運転時には実施することができない。また、吸収剤４６の上流において還元剤を添加する方法では、還元剤の添加自体は機関運転状態にかかわらず実施可能であるものの、吸収剤４６内に大きな温度差が生じ易く、硫黄分放出温度以上になる部分とそうでない部分とが生じるため、吸収剤４６全体として十分な硫黄被毒再生を行うことができないという問題がある。更に、機関の高負荷運転時においては、還元剤添加量の増加による燃費の悪化やその添加還元剤の反応により吸収剤４６が過剰に加熱されてしまうという問題もある。
【００５３】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたもので、機関運転状態に応じて異なる硫黄被毒再生方法を選択することにより、低負荷運転から高負荷運転までの幅広い機関運転状態に渡って（そして特に機関の高負荷運転状態においても）良好に吸収剤の硫黄被毒再生が実施できるようにしようとするものである。
次に、この目的を達成するために本排気ガス浄化装置１０１が組み入れられた図１の内燃機関で実施し得る方法について図６を参照しつつ説明する。図６は吸収剤４６の硫黄被毒再生制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ３０により一定時間毎の割込みによって実施される。
【００５４】
なお、本明細書では硫黄被毒再生制御についてのみ詳細に説明するが、以下で説明する硫黄被毒再生制御の前または後に、吸収剤４６からＮＯｘの放出を行うＮＯｘ放出制御が公知の方法で行われてもよい。このことは後述する他の構成の排気ガス浄化装置１０２、１０３の場合も同様である。ＮＯｘ放出制御は例えば、吸収剤４６がＮＯｘ放出温度以上である場合に、調整弁７３を第２の位置に向かって駆動して吸収剤流通排気ガス流量を低減すると共に還元剤を還元剤添加部の還元剤噴射ノズル４４から基幹通路６０内に添加して排気ガスの空燃比を小さくすることで行われる。
【００５５】
図６を参照すると、まず、ステップ１００で吸収剤４６の硫黄被毒再生制御（以下、単に「再生制御」と言う）の実施条件が成立したか否かが判定される。再生制御実施条件は、例えば吸収剤４６に吸収されたＳＯｘ量、すなわち吸収ＳＯｘ量が一定量以上になること等であるが、この場合、吸収ＳＯｘ量を直接求めることは困難であるので機関から排出されるＳＯｘ量、すなわち車両走行距離に基づいて吸収ＳＯｘ量を推定する。つまり、前回再生制御を実施した時点からの走行距離が予め定められた設定値よりも大きくなった時に再生制御実施条件が成立したと判定する。
【００５６】
ステップ１００において再生制御実施条件が成立していないと判定された場合には本制御ルーチンは終了し、再生制御実施条件が成立していると判定された場合にはステップ１０２に進む。ステップ１０２及びそれに続くステップ１０４においては、図７に示されたマップに基づいて機関の運転状態が判定される。
図７は、要求トルクＴＱと機関回転数Ｎとからその時の機関運転状態（ＴＱｎ，Ｎｎ）を運転領域Ｉ（低負荷運転状態）、運転領域II（中負荷運転状態）、運転領域III（高負荷運転状態）とに判別するためのものであり、事前に実験等によって求め、ＲＯＭ３２内に記憶しておく。ここで、互いに隣り合う二つの運転領域の境界線Ｘ（Ｎ）またはＹ（Ｎ）は、後述する各運転状態において行われる硫黄被毒再生方法に関連して以下のように定められる。
【００５７】
まず運転領域Ｉと運転領域IIとの境界（曲線Ｘ（Ｎ））についてであるが、これは、後に詳述する低温燃焼が行えるか否かによって定められる。先にも述べたように、機関の要求トルクＴＱが高くなって燃料噴射量が多くなると燃焼時における燃料及び周囲のガス温が高くなるために低温燃焼を行うのが困難となる。つまり、低温燃焼を行いうるのは燃焼による発熱量が比較的少ない機関低負荷運転時に限られる。この曲線Ｘ（Ｎ）は、この低温燃焼を行いうる最大の要求トルクＴＱを機関回転数Ｎの関数として表したものである。つまり、ここで運転領域Ｉは、低温燃焼を行いうる運転領域であると言える。
【００５８】
次いで運転領域IIと運転領域IIIとの境界（曲線Ｙ（Ｎ））についてであるが、これは、排気ガス温度に基づいて決定される。すなわち、要求トルクＴＱが高くなって燃料噴射量が増加してくると機関から排出される排気ガスの温度は高くなる。硫黄被毒再生を実施する場合には吸収剤４６の温度を硫黄分放出温度以上にすることが必要となるが、排気ガス温度がある温度ＴＥ以上になるとその熱によって、もしくはその熱に後述のステップ１２４で添加される還元剤の反応熱が加わることによって、排気ガス通路内に配置された吸収剤４６の温度を硫黄分放出温度以上とすることができる。この曲線Ｙ（Ｎ）は、排気ガス温度が上記温度ＴＥとなる要求トルクＴＱを機関回転数Ｎの関数として表したものである。つまり、ここで運転領域IIIは、排気ガス温度が上記温度ＴＥ以上になる運転領域であると言える。
【００５９】
このような図７のマップを用いて、まずステップ１０２においては、その時の機関運転状態（ＴＱｎ，Ｎｎ）が運転領域Ｉ内にあるか否か、すなわち低負荷運転状態（ＴＱｎ（Ｎｎ）≦Ｘ（Ｎｎ））であるか否かが判定される。ここで低負荷運転状態であると判定されるとステップ１０６に進み、低負荷運転状態ではないと判定されるとステップ１０４に進む。次いでステップ１０４においては、その時の機関運転状態（ＴＱｎ，Ｎｎ）が運転領域III内にあるか否か、すなわち高負荷運転状態（ＴＱｎ（Ｎｎ）≧Ｙ（Ｎｎ））にあるか否かが判定される。そしてここで高負荷運転状態にあると判定されるとステップ１２２に進み、高負荷運転状態ではないと判定されるとステップ１１６に進む。
【００６０】
ステップ１０６に進む場合は、いわゆる低温燃焼を行いうる場合であるので、ステップ１０６の説明の前に、まずここで、これまでの説明においても幾度か言及されている「低温燃焼」について説明する。
図１に示される内燃機関ではＥＧＲ率（ＥＧＲガス量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量））を増大していくとスモークの発生量が次第に増大してピークに達し、更にＥＧＲ率を高めていくと今度はスモークの発生量が急激に低下する。このことについてＥＧＲガスの冷却度合を変えた時のＥＧＲ率とスモークとの関係を示す図８を参照しつつ説明する。なお、図８において曲線ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温をほぼ９０℃に維持した場合を示しており、曲線Ｂは小型の冷却装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示しており、曲線ＣはＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合を示している。
【００６１】
図８の曲線Ａで示されるようにＥＧＲガスを強力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよりも少し低いところでスモークの発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすればスモークがほとんど発生しなくなる。一方、図８の曲線Ｂで示されるようにＥＧＲガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよりも少し高いところでスモークの発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ６５パーセント以上にすればスモークがほとんど発生しなくなる。また、図８の曲線Ｃで示されるようにＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合にはＥＧＲ率が５５パーセントの付近でスモークの発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ７０パーセント以上にすればスモークがほとんど発生しなくなる。
【００６２】
このようにＥＧＲガス率を５５パーセント以上にするとスモークが発生しなくなるのは、ＥＧＲガスの吸熱作用によって燃焼時における燃料及び周囲のガス温がさほど高くならず、その結果炭化水素が煤まで成長しないからであり、本明細書ではこのような燃焼を低温燃焼と称している。なお、ここでの説明では、ＥＧＲガスを用いた場合について説明したが、ＥＧＲガスに限らず、吸熱作用を有するその他の不活性ガスを用いることによっても同様に低温燃焼を行わせることができる。
【００６３】
この低温燃焼は、空燃比にかかわらずにスモークの発生を抑制しつつＮＯｘの発生量を低減することができるという特徴を有する。すなわち、空燃比がリッチにされると燃料が過剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くしてスモークが発生することがない。また、この時ＮＯｘも極めて少量しか発生しない。一方、平均空燃比がリーンの時、或いは空燃比が理論空燃比の時でも燃焼温度が高くなれば少量の煤が生成されるが低温燃焼下では燃焼温度が低い温度に抑制されているためにスモークは全く発生せず、ＮＯｘも極めて少量しか発生しない。
【００６４】
一方、この低温燃焼を行うと燃料及びその周囲のガス温は低くなるが排気ガス温度は上昇する。このことについて図９（Ａ）、（Ｂ）を参照しつつ説明する。図９（Ａ）の実線は低温燃焼が行われた時の燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角との関係を示しており、図９（Ａ）の破線は通常の燃焼が行われた時の燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角との関係を示している。また、図９（Ｂ）の実線は低温燃焼が行われた時の燃料及びその周囲のガス温Ｔｆとクランク角との関係を示しており、図９（Ｂ）の破線は通常の燃焼が行われた時の燃料及びその周囲のガス温Ｔｆとクランク角との関係を示している。
【００６５】
低温燃焼が行われている時には通常の燃焼が行われている時に比べてＥＧＲガス量が多く、したがって図９（Ａ）に示されるように圧縮上死点前は、すなわち圧縮工程中は実線で示す低温燃焼時における平均ガス温Ｔｇのほうが破線で示す通常の燃焼時における平均ガス温Ｔｇよりも高くなっている。なお、この時図９（Ｂ）に示されるように燃料及びその周囲のガス温Ｔｆは平均ガス温Ｔｇとほぼ同じ温度になっている。
【００６６】
次いで圧縮上死点付近において燃焼が開始されるがこの場合、低温燃焼が行われている時には図９（Ｂ）の実線で示されるようにＥＧＲガスの吸熱作用により燃料及びその周囲のガス温Ｔｆはさほど高くならない。これに対して通常の燃焼が行われている場合には燃料周りに多量の酸素が存在するために図９（Ｂ）の破線で示されるように燃料及びその周囲のガス温Ｔｆは極めて高くなる。このように通常の燃焼が行われた場合には燃料及びその周囲のガス温Ｔｆは低温燃焼が行われている場合に比べてかなり高くなるが大部分を占めるそれ以外のガスの温度は低温燃焼が行われている場合に比べて通常の燃焼が行われている場合の方が低くなっており、したがって図９（Ａ）に示されるように圧縮上死点付近における燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇは低温燃焼が行われている場合の方が通常の燃焼が行われている場合に比べて高くなる。その結果、図９（Ａ）に示されるように燃焼が完了した後の燃焼室５内の既燃ガス温は低温燃焼が行われた場合の方が通常の燃焼が行われた場合に比べて高くなり、斯くして低温燃焼を行うと排気ガス温度が高くなる。
【００６７】
このように低温燃焼が行われるとスモークの発生量が少なくなると共に、排気ガス温度が上昇する。また、低温燃焼を行っている時の排気ガスは、一般にガス状のＨＣ、ＣＯ等（還元剤）を多く含むことになるため、排気ガス通路の途中で還元剤を添加された排気ガスに比べて高い還元能を有する。そして上記排気ガス温度の上昇並びに上記のガス状ＨＣ、ＣＯ等（還元剤）の反応によって（主には後者によって）排気ガス通路内に配置された吸収剤４６を昇温することができる。
【００６８】
そして、このような低温燃焼は、上述したように要求トルクが低くて燃料噴射量が少なく、燃焼による発熱量が比較的少ない機関低負荷運転時（図７の運転領域Ｉ）にのみ実施することができる。上述の低温燃焼の説明に従えば、図７における運転領域Ｉは煤の発生量がピークとなる不活性ガス（ＥＧＲガス）量よりも燃焼室５の不活性ガス量が多い燃焼（すなわち低温燃焼）を行わせることのできる運転領域を示していると言うことができる。
なお、上述したように運転領域Ｉにおいて低温燃焼が行われている時には空燃比にかかわらずにスモークの発生を抑制することができるのであるが、運転領域Ｉの中には、燃焼室５内の平均空燃比をリーンとしなければ安定した燃焼を維持できない運転領域が存在することがわかっている。
【００６９】
図１０は、図７のマップに示された運転領域Ｉの部分を拡大したものであり、図中、運転領域Ｉｂがその運転領域、すなわち燃焼室５内の平均空燃比をリーンとしなければ安定した燃焼を維持できない運転領域を示している。言い換えれば、この運転領域Ｉｂにおいては平均空燃比をリーンとした低温燃焼（以下、「低温リーン燃焼」と言う）のみ行い得る。一方、運転領域Ｉａは燃焼室５内の平均空燃比をリッチとしても低温燃焼（以下、「低温リッチ燃焼」と言う）を行い得る運転領域を示している。また、点線で示したＺ（Ｎ）は、この低温リッチ燃焼を行いうる最小の要求トルクＴＱを機関回転数Ｎの関数で示したものであって、運転領域Ｉａ、Ｉｂの境界線を示している。この図に示されたように、一般に、燃料噴射量が相当に少なくなる極低負荷運転状態においては低温リッチ燃焼を行うのが困難である。
【００７０】
図１０に示されたマップは、図７のマップと同様、事前に実験等によって求められ、ＲＯＭ３２内に記憶させておく。
ステップ１０６においては、この図１０のマップに基づいてその時の機関運転状態（ＴＱｎ，Ｎｎ）が、低温リッチ燃焼が可能な領域（運転領域Ｉａ）にあるか否か、すなわちＴＱｎ（Ｎｎ）≧Ｚ（Ｎｎ）であるか否かが判定される。そしてここで、低温リッチ燃焼が可能な運転状態であると判定されるとステップ１０８に進み、低温リッチ燃焼が可能な運転状態ではない、すなわち運転領域Ｉｂにあって低温リーン燃焼のみが可能な運転状態であると判定されるとステップ１１０に進む。
【００７１】
ステップ１０８に進んだ場合には、ＥＧＲ率が煤の発生がピークとなる値よりも大きい値に増大されると共に燃料噴射量が燃焼室５内の平均空燃比がリッチになるように調整されて、低温リッチ燃焼が行われる。低温リッチ燃焼は低温燃焼の一種であるので、低温リッチ燃焼が行われる場合には上述したように排気ガス中に還元剤（ＨＣ、ＣＯ等）が多く含まれるようになり、主にその反応によって排気ガス通路内に配置された吸収剤４６を硫黄分放出温度以上に昇温することができる。そしてこの場合には、吸収剤４６の各部分間における温度差が生じ難く、吸収剤４６のほぼ全体を硫黄分放出温度以上とすることができる。
【００７２】
また、低温リッチ燃焼が行われている場合には排気ガスの空燃比はリッチとなる。したがって、低温リッチ燃焼を行うことによって、吸収剤４６が硫黄分放出温度以上に昇温されると共にリッチ雰囲気に置かれることとなり、吸収剤４６からの硫黄分の放出、すなわち吸収剤４６の硫黄被毒再生が行われる。そして、硫黄被毒再生を所定時間継続した後、ステップ１２６へ進む。なお、この低温リッチ燃焼による硫黄被毒再生を行う場合には、後述する他の硫黄被毒再生方法と異なり、特に吸収剤４６を流通する排気ガスの流量を制御する必要はない。したがって、調整弁７３を通常時の位置、すなわち第１の位置にしておき、全排気ガスが吸収剤４６を通過するようにしておいてよい。
【００７３】
一方、ステップ１０６において低温リーン燃焼のみが可能な運転状態であると判定されステップ１１０に進んだ場合には、そこでＥＧＲ率が煤の発生がピークとなる値よりも大きい値に増大されると共に燃料噴射量が燃焼室５内の平均空燃比がリーンになるように調整されて、低温リーン燃焼が行われる。低温リーン燃焼によっても上述した低温リッチ燃焼の場合と同様に、吸収剤４６のほぼ全体を硫黄分放出温度以上に昇温することができる。
【００７４】
但し、この低温リーン燃焼の場合には、低温リッチ燃焼の場合と異なり、排気ガスの空燃比はリーンとなるので、吸収剤４６の硫黄被毒再生を行うためには、排気ガスの空燃比をリッチ化する必要がある。
そのため、ステップ１１２において吸収剤４６を流通する排気ガス流量が制御されると共に、ステップ１１４で還元剤の添加が行われる。
【００７５】
より詳細には、まずステップ１１２において調整弁７３が駆動部７２により第２の位置側へ移動されて吸収剤４６を流通する排気ガスの流量が低減される。これは、吸収剤流通排気ガスの空燃比をリッチにするために添加される還元剤の量を低減して燃費悪化を抑制すると共に、エミッションの悪化を抑制するためである。また、上述のように吸収剤流通排気ガス流量の低減により添加される還元剤の量が低減されるので、還元剤の反応によって生じる吸収剤４６の温度差を小さく抑えると共に吸収剤４６の過昇温を抑制する作用もある。
【００７６】
次いで、ステップ１１４において還元剤添加部の還元剤噴射ノズル４４によって吸収剤流通排気ガスの空燃比が小さくなるように、すなわち少なくとも還元剤の添加が行われた時には吸収剤流通排気ガスの空燃比がリッチになるように還元剤の添加が行われる。これにより、吸収剤流通排気ガスの空燃比が小さくなった時には吸収剤４６から硫黄分の放出が行われる。そして、還元剤の添加操作（例えば、間欠的な還元剤の噴射）を所定時間継続した後、ステップ１２６へ進む。この場合、この還元剤の添加操作の継続時間を硫黄被毒再生が行われた時間とする。
【００７７】
次にステップ１０４において、その時の機関運転状態が高負荷運転状態ではないと判定された場合、すなわちステップ１１６に進む場合について説明する。この場合は、その時の機関運転状態が図７に示されたマップの運転領域IIに入る場合であり、いわゆる中負荷運転状態であって、低温燃焼は行えず、また、排気ガス温度は吸収剤４６を硫黄分放出温度以上に昇温するのに十分な温度（上述した温度ＴＥ）にまでは達していない場合である。したがって、この場合に吸収剤４６を硫黄被毒再生するためには、排気ガスを昇温すると共にその空燃比をリッチ化する必要がある。
【００７８】
そのために図６に示された制御ルーチンでは、ステップ１１６において排気ガスの昇温のための制御が行われると共に、それに続くステップ１１８とステップ１２０において、上述したステップ１１２及びステップ１１４と同様な吸収剤流通排気ガス流量の制御及び還元剤の添加が行われる。以下ではまず、ステップ１１６で行われる排気ガス昇温制御について説明する。
【００７９】
ステップ１１６の制御で実施される排気ガスを昇温するための方法は、以下で説明するように燃料噴射弁６によるシリンダ内への燃料噴射を制御することによって行うものである。このような方法によれば、排気ガス通路に還元剤を添加してその反応熱によって排気ガスの温度を上昇させる場合のように、添加された還元剤が吸収剤４６に到達するまでに十分に反応せず、吸収剤４６に大きな温度差を生じさせてしまうのを防止することができる。
【００８０】
ステップ１１６で行い得る排気ガス昇温方法として有効な方法の一つは、燃料噴射時期を圧縮上死点以後まで遅角させる方法である。すなわち、通常主燃料Ｑm は図１１において（Ｉ）に示されるように圧縮上死点付近で噴射される。この場合、図１１の（II）に示されるように主燃料Ｑm の噴射時期が遅角されると後燃え期間が長くなり、斯くして排気ガス温度が上昇する。
また、燃焼室５から排出される排気ガスの温度を上昇させるために図１１の（III)に示されるように主燃料Ｑm に加え、吸気上死点付近において補助燃料Ｑv を噴射することもできる。このように補助燃料Ｑv を追加的に噴射すると補助燃料Ｑv 分だけ燃焼せしめられる燃料が増えるために排気ガス温度が上昇する。
【００８１】
一方、このように吸気上死点付近において補助燃料Ｑv を噴射すると圧縮行程中に圧縮熱によってこの補助燃料Ｑv からアルデヒド、ケトン、パーオキサイド、一酸化炭素等の中間生成物が生成され、これら中間生成物によって主燃料Ｑm の反応が加速される。したがってこの場合には図１１の（III)に示されるように主燃料Ｑm の噴射時期を大巾に遅らせても失火を生ずることなく良好な燃焼が得られる。すなわち、このように主燃料Ｑm の噴射時期を大巾に遅らせることができるので排気ガス温度をすみやかに上昇させることができる。
【００８２】
また、図１１の（IV）に示されるように主燃料Ｑmに加え、膨張行程中または排気工程中に補助燃料Ｑpを噴射することもできる。この場合、補助燃料Ｑpの一部は燃焼することなく未燃ＨＣの形で排気ガス通路内に排出されるが、排気ガス通路の途中で還元剤が添加される場合に比べ吸収剤４６までの距離が長いので還元剤の多くは吸収剤４６に達する前に反応し、排気ガスの温度を上昇させる。したがって、この場合においても吸収剤４６は大きな温度差を生じることなく昇温される。
【００８３】
ステップ１１６において、上述の何れかの方法によって排気ガス温度が上昇させられ、排気ガスの熱によってもしくはその熱に後のステップ１２０で添加される還元剤の反応熱が加わることによって排気ガス通路内に配置された吸収剤４６の温度を硫黄分放出温度以上とすることができる温度（すなわち上述の温度ＴＥ）にまで排気ガスが昇温されると、続くステップ１１８及びステップ１２０において、吸収剤流通排気ガスの空燃比のリッチ化が図られる。
【００８４】
ステップ１１８及びステップ１２０での制御は、上述したステップ１１２及びステップ１１４での制御とほぼ同じであるので、ここでは詳細な説明を省略する。ステップ１２０においてステップ１１４と同様に還元剤の添加操作（例えば、間欠的な還元剤の噴射）が所定時間継続され、その後ステップ１２６へ進む。この場合も還元剤の添加操作の継続時間を硫黄被毒再生が行われた時間とする。
【００８５】
なお、この中負荷運転状態の場合において、ステップ１１６を省略し、ステップ１２０で添加される還元剤によって排気ガスの空燃比をリッチ化すると共に、その反応によって排気ガスを昇温し、それによって吸収剤４６を昇温する方法も可能であるが、この場合には、上述したように昇温された吸収剤４６に大きな温度差が生じ易く、吸収剤４６全体として十分な硫黄被毒再生が行われない恐れがある。
【００８６】
次にステップ１０４において、その時の機関運転状態が高負荷運転状態であると判定された場合、すなわちステップ１２２に進む場合について説明する。この場合は、その時の機関運転状態が図７に示されたマップの運転領域IIIに入る場合であり、排気ガス温度が吸収剤４６を硫黄分放出温度以上に昇温するのに十分な温度（上述の温度ＴＥ）に達している場合である。したがって、この場合に吸収剤４６を硫黄被毒再生するためには、吸収剤４６を流通する排気ガスの空燃比をリッチ化すればよい。
【００８７】
そのために図６に示された制御ルーチンでは、ステップ１２２において吸収剤４６を流通する排気ガスの流量が制御されると共に、ステップ１２４で還元剤の添加が行われる。このステップ１２２及びステップ１２４での制御は、上述したステップ１１２及びステップ１１４での制御とほぼ同じであるので、詳細な説明は省略するが、ここでの制御のように、還元剤の添加に排気ガスの流量制御を加えることによって、従来は燃費悪化や吸収剤４６の過昇温等のために実施が困難とされていた機関の高負荷運転時においても良好に硫黄被毒再生を行うことが可能となる。すなわち、上述したような吸収剤流通排気ガス流量を低減して還元剤の添加を行うことによる効果（排気ガス空燃比のリッチ化に必要な還元剤量の低減、及びその結果としての燃費及びエミッションの悪化の抑制、並びに吸収剤４６の過昇温の抑制等）は、排気ガス流量の多い高負荷運転時においてより大きなものとなり、これらの効果によって高負荷運転時においても良好に硫黄被毒再生を行うことができる。
【００８８】
ステップ１２４においては、ステップ１１４及びステップ１２０と同様に、還元剤の添加操作（例えば、間欠的な還元剤の噴射）が所定時間継続され、その後ステップ１２６へ進む。この場合も還元剤の添加操作の継続時間を硫黄被毒再生が行われた時間とする。
【００８９】
以上のように、図６に示された制御ルーチンにおいて、制御は機関の運転状態に応じたそれぞれの方法による硫黄被毒再生が所定時間継続された後にステップ１２６へ進む。ステップ１２６では、再生制御の完了条件が成立したか否かが判定される。再生制御の完了条件は、種々の方法で設定可能であり、例えば硫黄被毒再生が行われた時間に対する設定値Ｐ（すなわち、吸収剤４６全体を硫黄被毒再生するのに必要な硫黄被毒再生継続時間）を予め定め、それと実際に硫黄被毒再生が行われた時間との比較で再生制御の完了条件が成立したか否かを判定するようにすることができる。
【００９０】
ここで、ステップ１００において再生制御実施条件が成立したと判定された後、ステップ１０２、１０６、１０８と進んでステップ１２６に達した場合（すなわち低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な運転状態であった場合）を例にとると、ステップ１０８において低温リッチ燃焼が継続された所定の時間が硫黄被毒再生が行われた時間ということになり、この時間が予め定めた設定値Ｐと比較される。そしてこの時間が予め定めた設定値Ｐよりも大きい時には再生制御完了条件が成立したと判定して制御が終了する。
【００９１】
しかし、通常、上記所定時間、すなわちステップ１０８の制御１回当たりの硫黄被毒再生継続時間は吸収剤４６全体を硫黄被毒再生するのに必要な硫黄被毒再生継続時間、すなわち上記設定値Ｐよりも短く設定されている（このことは、他の機関運転状態に対応する硫黄被毒再生方法における制御１回当たりの所定の硫黄被毒再生継続時間、すなわちステップ１１４、１２０、１２４における還元剤添加操作の継続時間についても同様である）。これは、機関の運転状態の変化に対応し、その時の運転状態に応じた方法で硫黄被毒再生を行うことができるようにするためである。
【００９２】
硫黄被毒再生が行われた時間（ここでは上記所定時間）が上記設定値Ｐ以下であり、ステップ１２６において再生制御完了条件が成立していないと判定された場合には、ステップ１０２に戻って機関の運転状態の判定から制御が繰り返される。そして、今度はステップ１０２、１０４、１２２、１２４と進んでステップ１２６に達した（すなわち高負荷運転状態であった）とすると、今回、ステップ１２６で設定値Ｐと比較されるのは、前回の硫黄被毒再生継続時間（ステップ１０８での低温リッチ燃焼の所定継続時間）と今回の硫黄被毒再生継続時間（ステップ１２４での還元剤添加操作の所定継続時間）との合計値と言うことになる。そして、この合計値が設定値Ｐよりも大きければ制御は終了し、設定値Ｐ以下であれば再度ステップ１０２から制御が繰り返される。
【００９３】
このように、再生制御完了条件として硫黄被毒再生が行われた時間に対する設定値Ｐを定め、それとの比較で再生制御の完了条件が成立したか否かを判定する場合においては、ステップ１２６で上記設定値Ｐと比較される硫黄被毒再生が行われた時間は、ステップ１００において再生制御実施条件が成立したと判定されてから、その時々の機関運転状態に応じて上述の各方法によって硫黄被毒再生が行われた時間の合計値である。そして、その値が上記設定値Ｐよりも大きくなった時に再生制御完了条件が成立したと判定される。
【００９４】
また、上述の説明から明らかなように、各機関運転状態に対応するそれぞれの硫黄被毒再生方法における制御１回当たりの所定の硫黄被毒再生継続時間は、機関運転状態の変化に対応して硫黄被毒再生方法を変更する応答性に関係しており、この継続時間を調整することによって上記応答性を調整することができる。すなわち、例えば上記所定継続時間を短くすると上記応答性は向上し、硫黄被毒再生を実施している時間中においてその時の機関運転状態に対応した方法で硫黄被毒再生を実施している時間をより長くすることができる。
【００９５】
再生制御の完了条件が成立したか否かの判定は、上記の方法の他、吸収剤４６の下流側において放出される硫黄分を測定し、その値が設定値以下となった場合に再生制御完了条件が成立したと判定するようにしてもよい。
いずれにせよステップ１２６において、再生制御完了条件が成立していると判定された場合には本制御ルーチンは終了し、完了条件が成立していないと判定された場合には、ステップ１０２へ戻って制御が継続される。
【００９６】
なお、機関の運転状態の変化に応じて、吸収剤流通排気ガス流量の制御を伴う硫黄被毒再生方法の何れかを実施した後に、低温リッチ燃焼による硫黄被毒再生を行う場合には、調整弁７３は好ましくは、通常時の位置、すなわち第１の位置に戻され、全排気ガスが吸収剤４６を通過するようにされる。
以上のように、この方法によれば、機関運転状態に応じて好適な硫黄被毒再生方法が選択され、低負荷運転から高負荷運転までの幅広い機関運転状態に渡って良好に吸収剤４６の硫黄被毒再生が実施でき、特に機関の高負荷運転状態においても良好に吸収剤４６の硫黄被毒再生が実施できる。
【００９７】
上述した方法による吸収剤の硫黄被毒再生は、図１において参照番号１００で示された排気ガス浄化装置の部分に以下で説明する構成の排気ガス浄化装置１０２、１０３を設置した場合にも行うことができ、同様の作用効果を得ることができる。
図１２に示した排気ガス浄化装置１０２の構成は、上流側の基幹通路６４と、分岐した後に合流する二つの分岐通路６６、６６´と、下流側の基幹通路６８とを備えている。第１及び第２の分岐通路６６、６６´には、それぞれ、吸収剤４６、４６´が担持されたフィルタ、すなわち第１及び第２のフィルタ２２、２２´が配置されている。
【００９８】
また、各分岐通路６６、６６´の各フィルタ２２、２２´の上流側には、還元剤を各分岐通路６６、６６´内に添加するための還元剤添加ノズル４４、４４´が設けられている。
そして、各フィルタ２２、２２´の下流側の二つの分岐通路６６、６６´の合流部分には、調整部７０が設けられている。調整部７０は、調整弁７３と、それを駆動する駆動部７２とを備えている。調整弁７３は駆動部７２によって駆動され、必要に応じて両分岐通路６６、６６´を流れる排気ガスの流量割合を制御する。調整弁７３は通常時には図１２に図示されたような中間位置にあり、第１の分岐通路６６を流れる排気ガスの流量と第２の分岐通路６６´を流れる排気ガスの流量とがほぼ同じになるようにされている。
【００９９】
この排気ガス浄化装置１０２を用いて図６の制御ルーチンにしたがって硫黄被毒再生を実施する方法については、上述の排気ガス浄化装置１０１を用いた場合の硫黄被毒再生方法の説明並びに図３に示された排気ガス浄化装置１０１と図１２に示された排気ガス浄化装置１０２との各構成要素の対応関係等から概ね明らかであるのでその詳細な説明は省略する。しかしながら、排気ガス浄化装置１０２の構成は、排気ガス浄化装置１０１の構成と異なり硫黄被毒再生を必要とする吸収剤４６、４６´をそれぞれが有する分岐通路６６、６６´を備えた構成であるため、これに関連する点について以下で説明する。
【０１００】
すなわち、排気ガス浄化装置１０２においては、硫黄被毒再生を必要とする吸収剤４６、４６´が２ヶ所にあるので、これらの両方を硫黄被毒再生の対象とする必要がある。そして、上述した機関運転状態に応じた硫黄被毒再生方法のうち、吸収剤流通排気ガス流量の制御を伴うものについては、吸収剤４６または４６´の片方ずつを対象として硫黄被毒再生を行わなければならないので、排気ガス浄化装置１０２において両方の吸収剤４６、４６´の硫黄被毒再生を完了するためには、図６に示された制御ルーチンの全体の制御を２回行う必要がある。
上記の吸収剤流通排気ガス流量の制御を伴う硫黄被毒再生方法とは、低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合に行われる方法以外の方法であって、低負荷運転状態で低温リーン燃焼のみ可能な場合、中負荷運転状態の場合及び高負荷運転状態の場合の各場合に行われる方法である。
【０１０１】
先にも説明したように、これらの方法を実施する場合には、排気ガス通路内への還元剤の添加が行われる時に硫黄被毒再生を行う吸収剤（対象吸収剤）を流通する排気ガスの流量を制御する必要があるが、排気ガス浄化装置１０２の構成においては、２ヶ所にある吸収剤４６、４６´のうちの一方を流通する排気ガス流量を低減すると他方を流通する排気ガス流量が増加してしまうため、流通する排気ガスの流量を所望する通りに制御できるのは一方の吸収剤４６または４６´のみである。したがって、これらの方法においては硫黄被毒再生は一方の吸収剤４６または４６´ずつ行われることとなる。この場合、調整弁７３によって硫黄被毒再生を行う対象吸収剤４６または４６´を流通する排気ガスの流量が低減される（ステップ１１２、１１８、１２２）と共に、対象吸収剤４６または４６´に対応する還元剤添加ノズル４４または４４´から還元剤の添加が行われる（ステップ１１４、１２０、１２４）。
【０１０２】
なお、排気ガス浄化装置１０２において、これらの吸収剤流通排気ガス流量の制御を伴う方法で硫黄被毒再生が行われる場合、対象吸収剤を流通する排気ガス流量の制御のために対象吸収剤（例えば４６）を迂回した排気ガスはもう一方の硫黄被毒再生を行っていない吸収剤（例えば４６´）を通過することになるため、硫黄被毒再生実施中においても排気ガスが吸収剤４６または４６´を全く通過せずに外部へ放出されることが防止される。
【０１０３】
一方、低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合に行われる硫黄被毒再生方法では、両方の吸収剤４６、４６´を同時に硫黄被毒再生することができる。すなわち、この方法の場合には、低温リッチ燃焼が行われることにより、高温で空燃比がリッチの排気ガスが燃焼室５から排出され、２ヶ所の吸収剤４６、４６´に同時に流入することになるため、両方の吸収剤４６、４６´が同時に硫黄被毒再生の対象となり得るのである。この場合、調整弁７３が中間位置にあれば、両方の吸収剤４６、４６´は同じように硫黄被毒再生される。
【０１０４】
以上のように、排気ガス浄化装置１０２を用いて図６の制御ルーチンにしたがって硫黄被毒再生を実施する場合には、その時の機関の運転状態に応じて、両方の吸収剤４６、４６´が硫黄被毒再生される場合と片方の吸収剤４６または４６´が硫黄被毒再生される場合とが混在することになる。したがって、例えば２ヶ所の吸収剤４６、４６´の硫黄被毒再生を連続して行う場合に、最初に硫黄被毒再生する吸収剤（例えば４６）を硫黄被毒再生している時に低温リッチ燃焼による硫黄被毒再生が行われ、次に硫黄被毒再生するはずの吸収剤（例えば４６´）も硫黄被毒再生される場合も起こり得る。
【０１０５】
そこで、このような場合を考慮してステップ１２６における再生制御完了条件を設定してもよい。すなわち、ステップ１２６において再生制御の完了が硫黄被毒再生が行われた時間に基づいて判定される場合、後に硫黄被毒再生される吸収剤（４６´）の再生制御におけるステップ１２６においては、後に硫黄被毒再生される吸収剤（４６´）に対する再生制御において実際に硫黄被毒再生が行われた時間に、先に硫黄被毒再生される吸収剤（４６）を硫黄被毒再生した時に低温リッチ燃焼が行われて後に硫黄被毒再生される吸収剤（４６´）も硫黄被毒再生された時間を加え、その値を予め定めた設定値Ｐと比較して再生制御の完了条件が成立したか否かを判定するようにしてもよい。
【０１０６】
あるいは、制御を単純化するために、図６の制御ルーチンからステップ１０６とステップ１０８とを削除し、ステップ１０２において低負荷運転状態であると判定された場合には必ずステップ１１０に進むようにしてもよい。低温リッチ燃焼が可能な運転状態においては低温リーン燃焼も可能であるので、この変更は可能である。この場合、吸収剤流通排気ガス流量を制御せずに硫黄被毒再生が行われることがなくなるため、吸収剤４６、４６´は必ず片方ずつ硫黄被毒再生されることになる。
【０１０７】
次に図１３に示した排気ガス浄化装置１０３について説明する。図１３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、上方及び側方から見た場合の排気ガス浄化装置１０３の略示断面図であり、内部の排気ガスの流れが示されている。
図１３に示された排気ガス浄化装置１０３は、基幹通路７８と、基幹通路７８に接続された環状通路８２とを備えている。基幹通路７８と環状通路８２との接続部分には、駆動部８８によって駆動される切替調整弁８６が設けられ、必要に応じて排気ガスの経路を切替えることができると共に吸収剤４６を流通する排気ガスの流量を制御することができる。基幹通路７８と環状通路８２との接続部分は、４つの通路が接続された二組の対向面を有して構成されている。一方の組の対向面には、基幹通路７８を構成する二つの部分基幹通路７８ａ、７８ｂが接続されており、他方の組の対向面には、環状通路８２を構成する二つの部分環状通路８２ａ、８２ｂが接続されている。
【０１０８】
環状通路８２には吸収剤４６が担持されたフィルタ２２が配置されている。第１の部分環状通路８２ａは、フィルタ２２の第１の面Ｓ１側に通じており、第２の部分環状通路８２ｂは、第２の面Ｓ２側に通じている。また、下流側の部分基幹通路７８ｂには酸化触媒９２が配置されている。下流側の部分基幹通路７８ｂは、環状通路８２のフィルタ２２を内蔵している部分を囲むように形成されている。
また、第１の部分環状通路８２ａには、還元剤を環状通路８２内に添加するための還元剤添加ノズル４４が設けられている。
【０１０９】
排気ガス浄化装置１０３に流入した排気ガスは、以下で説明するように必ず基幹通路７８を通り、選択的に環状通路８２を通る。
図１３（ａ）、（ｂ）は、切替調整弁８６が第１の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している。この場合、排気ガス浄化装置１０３に流入した排気ガスは、上流側の部分基幹通路７８ａを通って切替調整弁８６に到り、第１の部分環状通路８２ａと第２の部分環状通路８２ｂとをこの順序で通って、切替調整弁８６のところに戻る。この時、排気ガスは、吸収剤４６を担持したフィルタ２２を第１の面Ｓ１から第２の面Ｓ２に向かって流れる。切替調整弁８６のところに戻った排気ガスは、下流側の部分基幹通路７８ｂに流入し、酸化触媒９２を通過した後に排気ガス浄化装置１０３から排出される。なお、酸化触媒９２を通過した排気ガスは、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、部分基幹通路７８ｂの環状通路８２のフィルタ２２を内蔵している部分を囲むように形成されている部分を通る。
【０１１０】
図１４は、切替調整弁８６が第２の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している図１３（ａ）と同様の図である。この場合、排気ガスは、図１３（ａ）の場合とほぼ同様に流れるが、環状通路８２を流れる方向が反転している。すなわち、基幹通路７８と環状通路８２との接続部分に流入した排気ガスは、第２の部分環状通路８２ｂと第１の部分環状通路８２ａとをこの順序で通って、切替調整弁８６のところに戻る。この時、排気ガスは吸収剤４６を担持したフィルタ２２を第２の面Ｓ２から第１の面Ｓ１に向かって流れる。このように、吸収剤４６を流通する排気ガスの流れを反転することができるので、通常使用時において排気ガスの流れ方向によるＮＯｘ吸収量等の偏りを解消でき、吸収剤４６全体を効率良く使用することができる。
【０１１１】
図１５は、切替調整弁８６が上記第１の位置と第２の位置との中間である第３の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している図１３（ａ）及び図１４と同様の図である。なお、切替調整弁８６を第１の位置と第２の位置とで切替える際には、切替調整弁８６は一時的に第３の位置となる。切替調整弁８６が第３の位置に位置している場合、基幹通路７８と環状通路８２との接続部分に流入した排気ガスは、殆どがそのまま下流側の部分基幹通路７８ｂに流入し、酸化触媒９２を通過した後に、排気ガス浄化装置１０３から排出される。
【０１１２】
上記のように、切替調整弁８６が第１または第２の位置にある場合には、排気ガスは吸収剤４６を担持したフィルタ２２を通過し、更に酸化触媒９２を通過する。一方、切替調整弁８６が第３の位置にある場合には、殆どの排気ガスは、吸収剤４６を担持したフィルタ２２を通過せずに酸化触媒９２のみを通過して排気ガス浄化装置１０３から排出される。したがって、通常の運転中は、排気ガスが吸収剤４６を担持したフィルタ２２と酸化触媒９２とを通過して浄化されるように、切替調整弁８６は第１または第２の位置にある。そして必要に応じてその位置が駆動部８８により第１の位置と第２の位置の間で調整される。
【０１１３】
この排気ガス浄化装置１０３を用いた場合においても、図６の制御ルーチンにしたがって硫黄被毒再生を実施することができる。そしてその方法については、これまでの説明から概ね明らかであると思われるので詳細な説明については省略するが、排気ガス浄化装置１０３の構成は、他の排気ガス浄化装置の構成と異なり、排気ガスの経路を切替えると共に吸収剤４６を流通する排気ガスの流量を制御する切替調整弁８６を有する構成であるので、これに関連する点について以下で説明する。
【０１１４】
すなわち、上述した機関運転状態に応じた硫黄被毒再生方法のうち、還元剤の添加を伴うものを実施する場合には、その還元剤の添加制御（ステップ１１４、１２０、１２４）の前の吸収剤流通排気ガス流量の制御（ステップ１１２、１１８、１２２）において、切替調整弁８６が第１の位置と第３の位置の間の位置、例えば第３の位置から僅かに第１の位置側にずれた位置（「第４の位置」とする）に調整され、一部の排気ガスのみがフィルタ２２を第１の面Ｓ１から第２の面Ｓ２に向かって流通し、それ以外の殆どの排気ガスはフィルタ２２をバイパスするようにされる。ここで、切替調整弁８６が、第２の位置と第３の位置との間の位置ではなく、第１の位置と第３の位置との間の位置（例えば、上記の第４の位置）に調整されるのは、還元剤添加ノズル４４が吸収剤４６（フィルタ２２）に対して排気ガスの流れの上流側に位置するようにして、吸収剤４６の上流側で還元剤の添加が行えるようにするためである。
【０１１５】
そして、上記の還元剤の添加を伴う硫黄被毒再生方法とは、低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合に行われる方法以外の方法であって、低負荷運転状態で低温リーン燃焼のみ可能な場合、中負荷運転状態の場合及び高負荷運転状態の場合の各場合に行われる方法である。
上記の切替調整弁８６の調整により、吸収剤４６を流通する排気ガスの流量が低減され、先に説明したような吸収剤流通排気ガスの空燃比のリッチ化に必要な還元剤量の低減、燃費及びエミッションの悪化の抑制、並びに吸収剤４６の過昇温の抑制等の効果が得られる。また、上述のように殆どの排気ガスはフィルタ２２をバイパスして直接酸化触媒９２に流入するが、この排気ガスの空燃比はリーンであり、酸化触媒９２におけるＨＣ、ＣＯの浄化率を高く保つことができる。
【０１１６】
更に、上述の説明から明らかなように、仮に再生制御実施条件が成立した時に切替調整弁８６が第２の位置にあった場合には、その回の再生制御において最初に行われる流量制御ステップ（ステップ１１２、１１８、１２２）での切替調整弁８６の調整により、吸収剤４６を担持したフィルタ２２を通過する排気ガスの方向は反転されることになる。
【０１１７】
一方、還元剤の添加を伴わない硫黄被毒再生方法を実施する場合、すなわち低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合には、切替調整弁８６の位置は通常の運転中の位置（第１の位置または第２の位置）にされ、殆どの排気ガスが吸収剤４６を通過するようにされる。これにより、低温リッチ燃焼で生じた高温で空燃比がリッチの排気ガスが吸収剤４６を通過し、吸収剤４６を昇温すると共にリッチ雰囲気に置いて硫黄被毒再生がなされる。
【０１１８】
更に、本排気ガス浄化装置１０３を用いた場合には、以下で説明する方法により、吸収剤４６を流通する排気ガスを反転することを利用して吸収剤４６全体をより完全に硫黄被毒再生することができる。
すなわち、上述した機関運転状態に応じた各硫黄被毒再生方法は、何れも吸収剤４６全体を比較的温度差無く昇温させることが可能であるのだが、実際には吸収剤４６の上流側端部部分を硫黄分放出温度以上へ昇温することは極めて困難であり、結果としてその部分の硫黄被毒再生を十分に行うことができないという実態がある。そこで、以下で説明する方法では、吸収剤４６を流通する排気ガスの方向を反転することによって、上流側端部部分を下流側端部部分として硫黄被毒再生しようとするものである。
【０１１９】
最初の方法では、上述した機関運転状態に応じた硫黄被毒再生方法のうちの低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合に行われる方法と、それ以外の方法とで、硫黄被毒再生中に吸収剤４６を流通する排気ガスの方向が反転される。ここで低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合に行われる方法以外の方法は、すなわち還元剤の添加を伴う方法であるので、その時の排気ガスの流通方向は、還元剤添加ノズル４４の位置の関係上、必ずフィルタ２２を第１の面Ｓ１から第２の面Ｓ２に向かって流れる方向（以下、この方向の流れを順流と言う。）となる。したがって、この方法は低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合には、必ず排気ガスがフィルタ２２を第２の面Ｓ２から第１の面Ｓ１に向かって流れる（以下、この方向の流れを逆流と言う。）ようにして硫黄被毒再生を行うものであると言える。
【０１２０】
この方法は、図６で示された制御ルーチンにおいて、ステップ１０６とステップ１０８の間に流量制御ステップ１０７（図示なし）を挿入することによって実施できる。すなわちこのステップ１０７において、切替調整弁８６の位置が第２の位置と第３の位置の間にあるように調整されればよい。例えば、ステップ１０７において切替調整弁８６が第２の位置に調整されたとすると、低温リッチ燃焼で生じた高温で空燃比がリッチの排気ガスが吸収剤４６を逆流方向で通過し、吸収剤４６を昇温すると共にリッチ雰囲気に置いて硫黄被毒再生が行われる。この際、還元剤の添加を伴う他の方法で硫黄被毒再生が実施される時に上流側端部部分となる部分（面Ｓ１側部分）は下流側端部部分となり、その温度は容易に硫黄被毒再生温度以上に昇温されるので、十分な硫黄被毒再生が実施される。
このようにして、吸収剤４６全体をより完全に硫黄被毒再生することができる。上述の説明からも明らかなように、この方法は高負荷運転状態での利用が多く、還元剤の添加を伴う硫黄被毒再生が行われる機会の多い車両に特に好適な方法である。
【０１２１】
一方、次の方法は、低負荷運転状態での利用が多い車両に対応するものである。例えば、上述の低温リッチ燃焼が可能な場合には排気ガスを逆流方向にして硫黄被毒再生を行う方法においては、仮に低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な運転状態が続く場合には、逆流方向でのみ硫黄被毒再生が行われ、吸収剤４６の逆流方向での上流側端部部分（面Ｓ２側部分）の硫黄被毒再生が十分に行われないということが起こり得る。そこで、この方法では、低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合には、排気ガスの流通方向を前の硫黄被毒再生での流通方向とは逆にして硫黄被毒再生を行うようにする。したがって、例えば、図６に示された制御ルーチンにおいて、ステップ１０８で排気ガスを逆流方向にして低温リッチ燃焼による硫黄被毒再生が所定時間行われた後、ステップ１２６で未だ再生制御完了条件が成立していないと判定され、再度低温リッチ燃焼による硫黄被毒再生が行われる場合には、切替調整弁８６の位置が調整され排気ガスを順流方向にして硫黄被毒再生が行われる。そしてその後更に低温リッチ燃焼による硫黄被毒再生が行われる場合には、排気ガスを逆流方向にして硫黄被毒再生が行われる。
【０１２２】
こうすることによって、低負荷運転状態での利用の多い車両においても、吸収剤４６全体をより完全に硫黄被毒再生することができる。
なお、この方法では、上述の「前の硫黄被毒再生」として低温リッチ燃焼によるもののみを対象としてもよいし、低温リッチ燃焼以外の還元剤の添加を伴う方法によるものも含めるようにしてもよい。
【０１２３】
前者では、低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合、排気ガスの流通方向を前に低温リッチ燃焼による硫黄被毒再生をした時の流通方向と逆にして硫黄被毒再生を行うようにする。一方後者では、低負荷運転状態で低温リッチ燃焼が可能な場合、前の硫黄被毒再生が何れの硫黄被毒再生方法で行われたかにかかわらず、排気ガスの流通方向をその時の流通方向と逆にして硫黄被毒再生を行うようにする。この後者の場合、前の硫黄被毒再生が低温リッチ燃焼によるものでない場合には必ず排気ガスを逆流方向にして硫黄被毒再生が行われる。
【０１２４】
なお、本明細書で示した各排気ガス浄化装置１０１、１０２、１０３の構成においては、吸収剤４６、４６´をフィルタ２２、２２´内の排気ガス通路壁面に担持させているが、吸収剤とフィルタとは別個に独立させてもよい。
【０１２５】
【発明の効果】
１番目、２番目及び３番目の発明によれば、機関運転状態に応じて好適な硫黄被毒再生方法が選択されるので、低負荷運転から高負荷運転までの幅広い機関運転状態に渡って良好にＮＯｘ吸蔵剤の硫黄被毒再生が実施できる。
また、機関運転状態が低負荷の時において、ＮＯｘ吸蔵剤のほぼ全体の硫黄被毒再生を燃費悪化等を抑制しつつ良好に行うことができる。
更に、ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向を反転することを利用して、ＮＯｘ吸蔵剤全体をより完全に硫黄被毒再生することができる。
【０１２６】
４番目の発明によれば、機関運転状態が中負荷の時において、ＮＯｘ吸蔵剤のほぼ全体の硫黄被毒再生を燃費悪化等を抑制しつつ良好に行うことができる。
５番目の発明によれば、機関運転状態が高負荷の時においても、ＮＯｘ吸蔵剤のほぼ全体の硫黄被毒再生を燃費悪化やＮＯｘ吸蔵剤の過昇温等を抑制しつつ良好に行うことができる。
６番目の発明によれば、ＮＯｘと同時に排気ガス中の排気微粒子をも除去することができる。
７番目、８番目及び９番目の発明によっても１番目の発明と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の排気ガス浄化装置を筒内噴射型の圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示す図である。
【図２】図２は、機関の要求トルクを示す図である。
【図３】図３は、本発明の排気ガス浄化装置を示した説明図である。
【図４】図４は、ＮＯｘ吸収剤が担持されたパティキュレートフィルタの拡大断面図である。
【図５】図５は、ＮＯｘの吸収放出及び還元浄化作用を説明するための図である。
【図６】図６は、ＮＯｘ吸収剤の硫黄被毒再生制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】図７は、要求トルクと機関回転数とから機関運転状態を運転領域Ｉ（低負荷運転状態）、運転領域II（中負荷運転状態）、運転領域III（高負荷運転状態）とに判別するためのマップである。
【図８】図８は、スモークの発生量を示す図である。
【図９】図９は、燃焼室内のガス温等を示す図である。
【図１０】図１０は、図７のマップに示された運転領域Ｉの部分を拡大したものであり、機関の運転状態を運転領域Ｉａ（低温リッチ燃焼可能状態）と運転領域Ｉｂ（低温リッチ燃焼不可能状態）とに判別するためのマップである。
【図１１】図１１は、噴射制御を説明するための図である。
【図１２】図１２は、本発明の別の排気ガス浄化装置を示した説明図である。
【図１３】図１３は、本発明の更に別の排気ガス浄化装置を示した説明図であって、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）はそれぞれ上方及び側方から見た場合の略示断面図を示しており、切替調整弁が第１の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している。
【図１４】図１４は、切替調整弁が第２の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している図１３（ａ）と同様の図である。
【図１５】図１５は、切替調整弁が第３の位置に位置された場合の排気ガスの流れを示している図１３（ａ）と同様の図である。
【符号の説明】
１…機関本体
５…燃焼室
６…電気制御式燃料噴射弁
２２、２２´…パティキュレートフィルタ
３０…電子制御ユニット
４４、４４´…還元剤添加ノズル
４６、４６´…ＮＯｘ吸収剤
７３…調整弁
８６…切替調整弁
１００、１０１、１０２、１０３…排気ガス浄化装置
Claims (9)
- 流通する排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯｘを吸蔵し流通する排気ガスの空燃比が小さくなり、且つ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置において、
上記内燃機関が、燃焼室内の不活性ガス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内の不活性ガス量を更に増大していくと煤がほとんど発生しなくなる機関からなり、
上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、機関運転状態を検出し、該機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、該硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行うという硫黄被毒再生動作が行われ、
上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、
上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む、排気ガス浄化装置であり、
機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、
該硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、
燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、
燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、
該選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化装置であって、
更に、硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向を反転できる流通方向反転手段を有し、
上記硫黄被毒再生動作が行われる場合において、対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合と、その他の場合とで反転される、排気ガス浄化装置。 - 流通する排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯｘを吸蔵し流通する排気ガスの空燃比が小さくなり、且つ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置において、
上記内燃機関が、燃焼室内の不活性ガス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内の不活性ガス量を更に増大していくと煤がほとんど発生しなくなる機関からなり、
上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、機関運転状態を検出し、該機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、該硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行うという硫黄被毒再生動作が行われ、
上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、
上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内 に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む、排気ガス浄化装置であり、
機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、
該硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、
燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、
燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、
該選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化装置であって、
更に、硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向を反転できる流通方向反転手段を有していて、
機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合には、前回の硫黄被毒再生動作において硫黄分の放出が行われた時と対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が反転される、排気ガス浄化装置。 - 流通する排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯｘを吸蔵し流通する排気ガスの空燃比が小さくなり、且つ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵剤を内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置した排気ガス浄化装置において、
上記内燃機関が、燃焼室内の不活性ガス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内の不活性ガス量を更に増大していくと煤がほとんど発生しなくなる機関からなり、
上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、機関運転状態を検出し、該機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、該硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行うという硫黄被毒再生動作が行われ、
上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、
上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む、排気ガス浄化装置であり、
機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、
該硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、
燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、
燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、
該選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化装置であって、
更に、硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向を反転できる流通方向反転手段を有していて、
機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合には、前回までの硫黄被毒再生動作のうち最後に上記第１の制御 によって硫黄分の放出が行われた時と対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が反転される、排気ガス浄化装置。 - 機関運転状態が中負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含み、
更に、シリンダ内への燃料噴射を制御することによって排気ガスの温度を上昇させる排気ガス昇温制御を実施することを含む、請求項１から３の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。 - 機関運転状態が高負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む、請求項１から４の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
- 上記ＮＯｘ吸蔵剤が、排気ガス中の排気微粒子を除去する手段に担持されて上記排気ガス通路に配置されている、請求項１から５の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
- 内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置したＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、検出した機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、該硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行う硫黄被毒再生動作が行われ、
上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、
上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し、且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む、排気ガス浄化方法であり、
機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、
該硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、
燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、
燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、
該選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化方法であって、
上記硫黄被毒再生動作が行われる場合において、対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が、機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合と、その他の場合とで反転される、排気ガス浄化方法。 - 内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置したＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、検出した機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、該硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行う硫黄被毒再生動作が行われ、
上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、
上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内 に設けられた硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し、且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む、排気ガス浄化方法であり、
機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、
該硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、
燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、
燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、
該選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化方法であって、
機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合には、前回の硫黄被毒再生動作において硫黄分の放出が行われた時と対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が反転される、排気ガス浄化方法。 - 内燃機関から排出される排気ガスが通る排気ガス通路に配置したＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、検出した機関運転状態に応じて複数の硫黄分放出手段から一つの硫黄分放出手段を選択し、該硫黄分放出手段によって上記ＮＯｘ吸蔵剤から硫黄分の放出を行う硫黄被毒再生動作が行われ、
上記複数の硫黄分放出手段の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が多い第１の燃焼を行うことを含み、
上記複数の硫黄分放出手段の別の少なくとも一つは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室の不活性ガス量が少ない第２の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し、且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加することを含む、排気ガス浄化方法であり、
機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段は、上記第１の燃焼を行うことを含んでいて、
該硫黄分放出手段においては、更に機関運転状態に応じて、
燃焼室内における平均空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチとして上記第１の燃焼を行う第１の制御と、
燃焼室内における平均空燃比をリーンとして上記第１の燃焼を行うと共に上記排気ガス通路内に設けられた流量制御手段により硫黄分を放出させる対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流量を制御し且つ対象ＮＯｘ吸蔵剤の上流において還元剤を添加する第２の制御と、から一つの制御が選択され、
該選択された制御によって硫黄分の放出が行われる、排気ガス浄化方法であって、
機関運転状態が低負荷の時に選択される硫黄分放出手段で上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われる場合には、前回までの硫黄被毒再生動作のうち最後に上記第１の制御によって硫黄分の放出が行われた時と対象ＮＯｘ吸蔵剤を流通する排気ガスの流通方向が反転される、排気ガス浄化方法。
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