JP6866755B2

JP6866755B2 - 排ガス浄化システム及び排ガス浄化システムの制御方法

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Publication number: JP6866755B2
Application number: JP2017087938A
Authority: JP
Inventors: 将人永田; 花木　保成; 保成花木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2021-04-28
Anticipated expiration: 2037-04-27
Also published as: JP2018184924A

Description

本発明は、排ガス浄化システム及び排ガス浄化システムの制御方法に関する。更に詳細には、本発明は、窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸着、脱離及び浄化する機能を有する排ガス浄化触媒とプラズマ処理装置とを備えた排ガス浄化システム、及び排ガス浄化システムの制御方法に関する。

排ガスの空燃比が空気過剰であるリーン域でのＮＯｘを浄化するためにリーンＮＯｘトラップ（以下「ＬＮＴ」という。）システムが実用化されている。ＬＮＴシステムにおいては、ＮＯｘの吸着、脱離及び浄化のサイクルを回すために、排ガスの空燃比が空気過剰であるリーン域と排ガスの空燃比が燃料過剰であるリッチ域とが切り替わるように制御されている。そして、この制御のために、内燃機関の運転において、内燃機関の空燃比が制御されている。

しかしながら、ＬＮＴシステムは、特に、触媒貴金属が活性化されていない低い温度域において、浄化性能が低いという問題点があった。

このような問題点を解決するために、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒とプラズマ発生装置とを備えたＮＯｘ浄化システムが提案されている。

このＮＯｘ浄化システムは、内燃機関の排気通路に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのＮＯｘ再生制御を実施する制御装置を備える。そして、このＮＯｘ浄化システムは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒よりも上流側の排気通路の一部分が並行する第１分岐排気通路と第２分岐排気通路に分けられている。また、このＮＯｘ浄化システムは、第１分岐排気通路に還元剤を添加する還元剤添加装置と、第１分岐排気通路内でプラズマを発生させるプラズマ発生装置と、第１分岐排気通路の下流部分を開閉する制御弁とを備える。さらに、このＮＯｘ浄化システムは、制御装置が、ＮＯｘ吸着還元型触媒のＮＯｘ吸着能力の回復が必要であると判定したときに、制御弁の閉弁により第１分岐排気通路を閉じて、還元剤添加装置により第１分岐排気通路に還元剤を添加し、プラズマ発生装置により第１分岐排気通路内にプラズマを発生させる。そして、このＮＯｘ浄化システムにおいては、還元剤添加と同じタイミングでプラズマを発生させることにより、還元剤から水素（Ｈ_２）や一酸化炭素（ＣＯ）を生成させて、ＮＯｘ浄化性能の向上を図っている（特許文献１（第２図）参照。）。

特開２００９−１９５１５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたＮＯｘ浄化システムにおいては、還元剤添加と同じタイミングでプラズマを発生させることとしているため、急激な雰囲気変動が発生することとなる。その結果、未浄化のままＮＯｘが排出されてしまうことがあり、ＬＮＴサイクルのトータルにおけるＮＯｘ浄化率が十分ではないという問題点があった。

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明は、ＬＮＴサイクルのトータルにおけるＮＯｘ浄化率を向上させ得る排ガス浄化システム、及び排ガス浄化システムの制御方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。その結果、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が所定値以上になったと判断したときに、プラズマを発生させ、その後、排ガスの空燃比を燃料過剰とすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明によれば、ＬＮＴサイクルのトータルにおけるＮＯｘ浄化率を向上させ得る排ガス浄化システム、及び排ガス浄化システムの制御方法を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る排ガス浄化システムの概略図である。図２は、図１に示した複数の板状電極及び排ガス浄化触媒の模式的な斜視図である。図３は、第２実施形態に係る排ガス浄化システムの概略図である。図４は、第３実施形態に係る排ガス浄化システムの概略図である。図５は、第４実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法の一例を示すフローチャートである。図６は、第４実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法の他の一例を示すフローチャートである。図７は、第５実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法の一例を示すフローチャートである。図８は、第５実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法の他の一例を示すフローチャートである。図９は、第６実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法の一例を示すフローチャートである。図１０は、第６実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法の他の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化システム及び排ガス浄化システムの制御方法について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下で引用する図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態に係る排ガス浄化システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、第１実施形態に係る排ガス浄化システムの概略図である。また、図２は、図１に示した複数の板状電極及び排ガス浄化触媒の模式的な斜視図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の排ガス浄化システム１は、排ガス浄化触媒１０と、プラズマ処理装置２０と、制御装置３０と、を具備したものである。

排ガス浄化触媒１０は、内燃機関５０の排ガス流路５２に配置されており、内燃機関５０からの排ガス中のＮＯｘを吸着、脱離及び浄化する機能を有している。なお、特に限定されるものではないが、内燃機関からの排ガスとしては、例えば、内燃機関から排出されたままの排ガスだけでなく、詳しくは後述するプラズマ処理装置でプラズマ化された排ガスも含む。

また、プラズマ処理装置２０は、複数の板状電極２２（２２１，２２２，２２３，２２４）と、板状電極間にプラズマを発生させるための電圧を印加する電源装置２４と、を備えている。そして、複数の板状電極２２（２２１，２２２，２２３，２２４）は、排ガス流路５２において排ガス浄化触媒１０よりも上流側に配置されている。また、複数の板状電極２２（２２１，２２２，２２３，２２４）は、排ガス流れ方向を示す図中矢印Ｚの方向に流れる排ガスが通過するための複数の貫通孔（２２１ａ，２２２ａ，２２３ａ，２２４ａ）をそれぞれ有している。なお、特に限定されるものではないが、図示例においては、プラズマ処理装置２０は、電源装置２４へ必要となる電力を供給する二次電池２６を備えている。

さらに、制御装置３０は、排ガス浄化触媒１０におけるＮＯｘ吸着量を推定する機能、電源装置２４を制御する機能及び内燃機関５０の空燃比を制御する機能を有している。また、制御装置３０は、排ガス浄化触媒１０におけるＮＯｘ吸着量を推定するＮＯｘ吸着量推定装置３２を備えている。

そして、制御装置３０は、ＮＯｘ吸着量推定装置３２が推定したＮＯｘ吸着量が所定値以上になったと判断したときに、電源装置２４の制御によって板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始し、その後、内燃機関５０の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰とする。

ここで、「内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰とすること」は、例えば、リッチスパイク（以下「Ｒ／Ｓ」ということがある。）と呼ばれる。

排ガス浄化システムは、制御装置が、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が所定値以上になったと判断したときに、電源装置の制御によってプラズマを発生させるための電圧印加を開始し、その後、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰とする。そのため、ＬＮＴサイクルのトータルにおけるＮＯｘ浄化率を向上させることができる。なお、この排ガス浄化システムは、触媒貴金属が活性化されていない低い温度域においてもＮＯｘ浄化率を向上させることができるという副次的な利点がある。また、この排ガス浄化システムは、ＮＯｘ浄化率を向上させるに当たり、リッチスパイクの深さなどを制御するような複雑な制御を必ずしも必要としないという副次的な利点がある。

なお、特に限定されるものではないが、所定値は、例えば、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、８０％以上１００％以下の範囲内で適宜設定することが好適である。

現時点においては、以下のようなメカニズムにより、ＬＮＴサイクルのトータルにおけるＮＯｘ浄化率が向上したと考えている。

まず、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が所定値以上になったと判断したときに、排ガスの空燃比を空気過剰（リーン域）から燃料過剰（リッチ域）に切り替えるタイミングよりも早く、プラズマを発生させる。

なお、特に限定されるものではないが、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が所定値以上になったと判断したときに、排ガスの空燃比を燃料過剰（リッチ域）とするよりも先に、排ガスの空燃比がストイキにおいて板状電極間にプラズマを発生させることが好ましい。また、特に限定されるものではないが、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が所定値以上になったと判断したときに、排ガスの空燃比を燃料過剰（リッチ域）とするよりも先に、排ガスの空燃比が空気過剰（リーン域）において板状電極間にプラズマを発生させることがより好ましい。

これにより、排ガス中の炭化水素（ＨＣ）、ＣＯ、ＮＯｘ、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）などから分解反応やシフト反応、改質反応などによって、Ｈ_２やＣＯといった還元成分を生成することができる。さらには、窒素ラジカル（Ｎ^＊）、酸素ラジカル（Ｏ^＊）、ヒドロキシルラジカル（ＯＨ^＊）といった活性種を生成することができる。

なお、分解反応としては、特に限定されるものではないが、例えば、反応式（１）：２ＣＯ_２→２ＣＯ＋Ｏ_２、反応式（２）：２Ｈ_２Ｏ→２Ｈ_２＋Ｏ_２を挙げることができる。また、シフト反応としては、特に限定されるものではないが、例えば、反応式（３）：ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ_２＋Ｈ_２を挙げることができる。さらに、改質反応としては、特に限定されるものではないが、例えば、反応式（４）：２ＨＣ＋４Ｈ_２Ｏ→２ＣＯ_２＋５Ｈ_２を挙げることができる。

そして、生成したＨ_２、ＣＯなどの還元成分により、排ガスの空燃比がリッチ側に移行する。そのため、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が所定値以上になったと判断したときに、特定の順序で制御する場合よりも、排ガスの急激な雰囲気変動を抑制することができる。

ここで、本明細書において「雰囲気」としては、例えば、温度、空燃比などを挙げることができるが、特に限定されるものではない。

なお、上記特定の順序で制御する場合としては、プラズマを発生させるタイミングと同時に、排ガスの空燃比を空気過剰（リーン域）から燃料過剰（リッチ域）とする場合を挙げることができる。また、上記特定の順序で制御する場合としては、プラズマを発生させるタイミングより早く、排ガスの空燃比を空気過剰（リーン域）から燃料過剰（リッチ域）とする場合も挙げることができる。

このように、排ガスの急激な雰囲気変動を抑制することができるため、未浄化ＮＯｘの脱離を抑制することができる。また、プラズマを発生させることによって生成したＨ_２、ＣＯなどの還元成分により吸着されたＮＯｘの脱離、及び脱離されたＮＯｘの浄化を行うことができる。さらに、内燃機関の空燃比の制御によって空燃比が燃料過剰（リッチ域）である排ガスが排ガス浄化触媒に到達した後には、ＨＣ、ＣＯ、Ｈ_２、ＣＯといった還元成分が増加するため、トータルのＮＯｘ浄化性能を向上させることができる。

このようなメカニズムにより、ＬＮＴサイクルのトータルにおけるＮＯｘ浄化率の向上効果が得られる。

ただし、上記のメカニズム以外のメカニズムによって、上述のような効果が得られていたとしても、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

ここで、各構成について更に詳細に説明する。

［排ガス浄化触媒］
上記排ガス浄化触媒１０は、排ガス中のＮＯｘを吸着、脱離及び浄化する機能を有するものであれば、特に限定されるものではない。また、特に限定されるものではないが、例えば、ＮＯｘの浄化と併せて又はＮＯｘの浄化とは別にＮＯｘ以外の排ガス中の浄化対象成分を浄化できることが好ましい。さらに、特に限定されるものではないが、例えば、触媒貴金属と、ＮＯｘ吸着材とを一体構造型担体に担持したものを適用することが好ましい。なお、ＮＯｘ吸着材は、ＮＯｘ吸蔵材と呼ばれることもある。

ここで、特に限定されるものではないが、自動車排ガスの浄化に用いる触媒貴金属としては、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）などの貴金属が好適である。

また、特に限定されるものではないが、ＮＯｘ吸着材としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素などが好適である。アルカリ金属としては、特に限定されるものではないが、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）などが好適である。また、アルカリ土類金属としては、特に限定されるものではないが、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）などが好適である。さらに、希土類元素としては、特に限定されるものではないが、例えば、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）などが好適である。これらは、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて適用することができる。

さらに、これらに加えて、アルミナ、シリカ等の耐火性無機材料、セリア、ジルコニア等の助触媒材料、ゼオライト等のＨＣ吸蔵材などの触媒材料を適用することもできる。

また、特に限定されるものではないが、一体構造型担体としては、例えば、コーディエライトなどのセラミック製のハニカム担体や、ステンレス製のメタルハニカム担体などが好適である。さらに、特に限定されるものではないが、一体構造型担体を適用する場合には、例えば、触媒貴金属とＮＯｘ吸着材とを担持する多孔質の耐火性無機材料で形成された触媒コート層を、一体構造型担体の排ガス流路に設けることが好適である。

なお、ペレット型などの粒状触媒を金属製容器などに詰めたものも排ガス浄化触媒として適用することもできる。

［プラズマ処理装置］
上記プラズマ処理装置２０は、複数の板状電極と、板状電極間にプラズマを発生させるための電圧を印加する電源装置とを備え、複数の板状電極が、排ガス流路において排ガス浄化触媒よりも上流側に配置されている。なお、板状電極は、排ガスが通過するための複数の貫通孔を有する。また、特に限定されるものではないが、例えば、複数の板状電極は、互いに間隔を設けて排ガス流れ方向を示す図中矢印Ｚの方向に対してその面方向を垂直に配置することが好適である。これにより、板状電極間を流れる排ガスを効率良くプラズマ化することができる。さらに、特に限定されるものではないが、例えば、板状電極間には、間隔を維持するための絶縁性スペーサ（図示せず。）を配置することが好適である。また、特に限定されるものではないが、板状電極の間隔は、例えば、５００μｍ〜３ｍｍ程度とすることが好適である。

なお、本明細書において、「排ガスの流れ方向に対してその面方向を垂直」とは、厳密な意味で、複数の板状電極が排ガスの流れ方向に対して板状電極の面方向を垂直にして配置されている場合に限定されるものではない。例えば、複数の板状電極を排ガスの流れ方向に対して板状電極の面方向を垂直にして配置する際に、若干の取り付け誤差を持って配置されている場合も含まれる。なお、取り付け誤差は小さいことが好ましいが、垂直に対して±５°程度までが許容範囲である。

（板状電極）
上記板状電極２２（２２１，２２２，２２３，２２４）は、排ガスが通過するための複数の貫通孔を有するものであれば、特に限定されるものではない。また、特に限定されるものではないが、例えば、板状電極は、貫通孔の開口形状が円形であることが好適である。さらに、特に限定されるものではないが、例えば、板状電極は、金属基板と、金属基板の表面に形成された誘電体からなる誘電体層とを有し、複数の貫通孔が、板状電極の外周端と間隔を開けて形成されていることが好適である。また、特に限定されるものではないが、金属基板としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）や銅などが好適である。さらに、特に限定されるものではないが、誘電体層に用いられる誘電体としては、例えば、排ガスの雰囲気下で使用することから耐久性を要するため、酸化物セラミックからなる誘電体が好適である。このような誘電体としては、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）やジルコニア（ＺｒＯ_２）、シリカ（ＳｉＯ_２）、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）等の単純酸化物や複合酸化物などの酸化物を使用することが好適である。

（電源装置）
上記電源装置２４は、板状電極間にプラズマを発生させるための、換言すれば板状電極間を流れる排ガスをプラズマ化するための電圧を印加するものであれば、特に限定されるものではない。また、特に限定されるものではないが、電源装置としては、例えば、高周波電源だけでなく、パルス電源を用いることもできる。パルス電源は、高周波電源よりも簡素な構成で低コストであり、高い電力変換効率を有する。そのため、電源装置としてパルス電源を適用した排ガス浄化システムは、車載用として優れた排ガス浄化システムである。また、板状電極の表面に誘電体層を形成した場合、板状電極間に直流的な電流は流れない。そのため、電源装置としては、例えば、複数の板状電極間に相対的に交流となる電圧を印加するものを適用することもできる。

（二次電池）
上記二次電池２６は、電源装置へ必要となる電力を供給するものであれば、特に限定されるものではない。なお、特に限定されるものではないが、二次電池としては、例えば、リチウムイオン二次電池などを用いることが好適である。

［制御装置］
上記制御装置３０は、排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量を推定する機能、電源装置を所定制御する機能及び内燃機関の空燃比を所定制御する機能を有し、排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量を推定するＮＯｘ吸着量推定装置を備えているものであれば、特に限定されるものではない。

ここで、「電源装置を所定制御する機能」とは、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が所定値以上になったと判断したときに、電源装置の制御によって板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始する機能をいう。また、「内燃機関の空燃比を所定制御する機能」とは、電源装置の制御によって板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始した後、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰とする機能をいう。

また、特に限定されるものではないが、制御装置は、例えば、詳しくは後述するＮＯｘ吸着量推定装置から送られる電気信号に基づいて、電源装置を制御するものであることが好適である。

さらに、特に限定されるものではないが、制御装置は、例えば、電気信号を電源装置に送ることにより、電源装置を制御するものであることが好適である。

また、特に限定されるものではないが、制御装置は、例えば、電気信号を詳しくは後述する内燃機関、より具体的には内燃機関の制御装置に送ることにより、内燃機関の空燃比を制御するものであることが好適である。

さらに、特に限定されるものではないが、制御装置は、例えば、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始したと判断したときに、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰とするものであることが好適である。

また、特に限定されるものではないが、制御装置は、例えば、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始するために電源装置に送る電気信号に基づいて、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始したと判断することが好適である。

さらに、特に限定されるものではないが、制御装置は、例えば、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始した電源装置から送られる電気信号に基づいて、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始したと判断することがより好適である。

また、特に限定されるものではないが、制御装置は、例えば、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量と比較される所定値を図示しない記憶部に格納していることが好適である。

なお、特に限定されるものではないが、所定値は、例えば、適用する排ガス浄化触媒やプラズマ処理装置、内燃機関の仕様などに応じて適宜設定することができる。

また、特に限定されるものではないが、所定値は、例えば、詳しくは後述する予備実験などによって計測、算出される排ガス浄化触媒が吸着可能なＮＯｘ吸着量（飽和ＮＯｘ吸着量）に基づいて設定することができる。

さらに、特に限定されるものではないが、所定値は、例えば、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、８０％以上１００％以下の範囲内で適宜設定することが好適である。

（ＮＯｘ吸着量推定装置）
上記ＮＯｘ吸着量推定装置３２は、排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量を推定するものであれば、特に限定されるものではない。

また、特に限定されるものではないが、ＮＯｘ吸着量推定装置は、例えば、推定したＮＯｘ量に基づき、電気信号を制御装置に送るものであることが好適である。

さらに、特に限定されるものではないが、制御装置におけるＮＯｘ吸着量推定装置が、例えば、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始したと判断したときに、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰とするものであってもよい。

また、特に限定されるものではないが、ＮＯｘ吸着量推定装置は、例えば、ＮＯｘ吸着量推定装置自体が推定したＮＯｘ吸着量と比較される所定値を図示しない記憶部に格納していることが好適である。

なお、図示しないが、制御装置は、１つである必要はなく、複数であってもよい。また、制御装置が複数である場合に、制御装置が協働して上記３つの機能を発揮することができれば、３つの機能を別々の制御装置が有していてもよい。このような場合も、本発明の範囲に含まれる。

［内燃機関］
上記内燃機関５０としては、特に限定されるものではないが、希薄燃焼ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのエンジンを好適例として挙げることができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る排ガス浄化システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。図３は、第２実施形態に係る排ガス浄化システムの概略図である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことにより重複する説明を省略する。

図３に示すように、本実施形態の排ガス浄化システム２は、ＮＯｘ吸着量推定装置３２が、内燃機関の運転状況に応じて排出されるＮＯｘ量と、排ガス浄化触媒の吸着可能なＮＯｘ量との関係が予め設定されたマップ３２１を有する構成が、上述した第１実施形態と相違している。

この予め設定されたマップは、予備実験により作成することができる。つまり、内燃機関の運転状況に応じて排出されるＮＯｘ量と、その場合における排ガス浄化触媒自体が吸着するＮＯｘ吸着量をマップに設定しておくことにより、予め設定されたマップにより排ガス浄化触媒に吸着されたＮＯｘ吸着量を推定することができる。

この排ガス浄化システムは、制御装置が、ＮＯｘ吸着量推定装置が予め設定されたマップにより推定したＮＯｘ吸着量が所定値以上になったと判断したときに、電源装置の制御によってプラズマを発生させるための電圧印加を開始し、その後、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰とする。そのため、ＬＮＴサイクルのトータルにおけるＮＯｘ浄化率を向上させることができる。なお、この排ガス浄化システムは、触媒貴金属が活性化されていない低い温度域においてもＮＯｘ浄化率を向上させることができるという副次的な利点がある。また、この排ガス浄化システムは、ＮＯｘ浄化率を向上させるに当たり、リッチスパイクの深さなどを制御するような複雑な制御を必ずしも必要としないという副次的な利点がある。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る排ガス浄化システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。図４は、第３実施形態に係る排ガス浄化システムの概略図である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことにより重複する説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態の排ガス浄化システム３は、ＮＯｘ吸着量推定装置３２が、排ガス浄化触媒１０の入口側及び出口側の排ガス流路５２に配置された空燃比センサ３２２，３２３を有し、空燃比センサ３２２，３２３が検出した排ガスの空燃比に基づいてＮＯｘ吸着量を推定する構成が、上述した第１実施形態と相違している。

この空燃比センサ３２２，３２３は、排ガス浄化触媒１０の入口側の空燃比と排ガス浄化触媒１０の出口側の空燃比を検出する。そして、ＮＯｘ吸着量推定装置３２は、空燃比センサ３２２，３２３により検出された空燃比から算出されるＮＯｘ量に基づいて排ガス浄化触媒１０に吸着されたＮＯｘ吸着量を推定することができる。

この排ガス浄化システムは、制御装置が、ＮＯｘ吸着量推定装置が空燃比センサによって推定したＮＯｘ吸着量が所定値以上になったと判断したときに、電源装置の制御によってプラズマを発生させるための電圧印加を開始し、その後、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰とする。そのため、ＬＮＴサイクルのトータルにおけるＮＯｘ浄化率を向上させることができる。なお、この排ガス浄化システムは、触媒貴金属が活性化されていない低い温度域においてもＮＯｘ浄化率を向上させることができるという副次的な利点がある。また、この排ガス浄化システムは、ＮＯｘ浄化率を向上させるに当たり、リッチスパイクの深さなどを制御するような複雑な制御を必ずしも必要としないという副次的な利点がある。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法について詳細に説明する。なお、第４実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法は、上述した本発明の排ガス浄化システムを制御する方法の一実施形態である。また、特に限定されるものではないが、第４実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法は、例えば、上述した第１実施形態〜第３実施形態の排ガス浄化システムのいずれにも適用することができるが、これらに限定されるものではない。

第４実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法は、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が所定値以上になったと判断したときに、電源装置の制御によって電圧印加を開始し、その後、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰とする。

排ガス浄化システムの制御方法は、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が所定値以上になったと判断したときに、電源装置の制御によってプラズマを発生させるための電圧印加を開始し、その後、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰とする制御を含む。そのため、ＬＮＴサイクルのトータルにおけるＮＯｘ浄化率を向上させることができる。なお、この排ガス浄化システムの制御方法は、触媒貴金属が活性化されていない低い温度域においてもＮＯｘ浄化率を向上させることができるという副次的な利点がある。また、この排ガス浄化システムの制御方法は、ＮＯｘ浄化率を向上させるに当たり、リッチスパイクの深さなどを制御するような複雑な制御を必ずしも必要としないという副次的な利点がある。

ここで、本実施形態の排ガス浄化システムの制御方法を図面を参照しながら詳細に説明する。

図５は、第４実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法の一例を示すフローチャートである。

図５に示すように、まず、ステップ１（以下「Ｓ１」と記載する。以下同様。）において、エンジンを始動し、Ｓ２に進む。

次いで、Ｓ２において、排ガスの空燃比が空気過剰（リーン域）となるエンジンのリーン制御をし、Ｓ３に進む。

次いで、Ｓ３において、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定した排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量と第一所定値とが、関係式（Ｉ）：ＮＯｘ吸着量≧第一所定値の関係を満足するか判断する。関係式（Ｉ）の関係を満足する場合（Ｙｅｓの場合）は、Ｓ４に進む。一方、関係式（Ｉ）の関係を満足しない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ２に進む。なお、特に限定されるものではないが、第一所定値は、例えば、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、８０％以上１００％以下の範囲内で適宜設定することが好適である。

次いで、Ｓ４において、電源装置の制御によってプラズマを発生させるための電圧印加を開始し、プラズマＯｎの状態として、Ｓ５に進む。なお、特に限定されるものではないが、プラズマＯｎの状態であることの判断は、例えば、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始するために電源装置に送る電気信号に基づいて行うことが好適である。また、特に限定されるものではないが、プラズマＯｎの状態であることの判断は、例えば、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始した電源装置から送られる電気信号に基づいて行うことがより好適である。

次いで、Ｓ５において、排ガスの空燃比が燃料過剰（リッチ域）となるエンジンのリッチ制御を開始し、Ｓ６に進む。

次いで、Ｓ６において、エンジンのリッチ制御を開始してから一定時間経過しているか判断する。一定時間経過している場合（Ｙｅｓの場合）は、Ｓ７に進む。一方、一定時間経過していない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ６を再度実行する。なお、特に限定されるものではないが、一定時間としては、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、排ガス浄化触媒のＮＯｘ吸着量が８０％未満であって、所望の値以下まで低減し得る時間を適宜設定することが好適である。

次いで、Ｓ７において、電源装置の制御によってプラズマを発生させるための電圧印加を停止し、プラズマＯｆｆの状態として、Ｓ８に進む。なお、特に限定されるものではないが、プラズマＯｆｆの状態であることの判断は、プラズマＯｎの状態であることの判断と同様の電気信号に基づいて行うことが好適である。

さらに、Ｓ８において、排ガスの空燃比が燃料過剰（リッチ域）となるエンジンのリッチ制御を停止、すなわち、排ガスの空燃比が空気過剰（リーン域）となるエンジンのリーン制御を開始し、Ｓ９に進む。

しかる後、Ｓ９において、エンジンが停止しているか判断する。エンジンが停止している場合（Ｙｅｓの場合）は、終了する。一方、エンジンが停止していない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ２に進む。

図６は、第４実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法の他の一例を示すフローチャートである。

図６に示すように、まず、Ｓ１１において、エンジンを始動し、Ｓ１２に進む。

次いで、Ｓ１２において、排ガスの空燃比が空気過剰（リーン域）となるエンジンのリーン制御をし、Ｓ１３に進む。

次いで、Ｓ１３において、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定した排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量と第一所定値とが、関係式（Ｉ）：ＮＯｘ吸着量≧第一所定値の関係を満足するか判断する。関係式（Ｉ）の関係を満足する場合（Ｙｅｓの場合）は、Ｓ１４に進む。一方、関係式（Ｉ）の関係を満足しない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ１２に進む。なお、特に限定されるものではないが、第一所定値は、例えば、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、８０％以上１００％以下の範囲内で適宜設定することが好適である。

次いで、Ｓ１４において、電源装置の制御によってプラズマを発生させるための電圧印加を開始し、プラズマＯｎの状態として、Ｓ１５に進む。なお、特に限定されるものではないが、プラズマＯｎの状態であることの判断は、例えば、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始するために電源装置に送る電気信号に基づいて行うことが好適である。また、特に限定されるものではないが、プラズマＯｎの状態であることの判断は、例えば、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始した電源装置から送られる電気信号に基づいて行うことがより好適である。

次いで、Ｓ１５において、排ガスの空燃比が燃料過剰（リッチ域）となるエンジンのリッチ制御を開始し、Ｓ１６に進む。

次いで、Ｓ１６において、エンジンのリッチ制御を開始してから一定時間経過しているか判断する。一定時間経過している場合（Ｙｅｓの場合）は、Ｓ１７に進む。一方、一定時間経過していない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ１６を再度実行する。なお、特に限定されるものではないが、一定時間としては、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、排ガス浄化触媒のＮＯｘ吸着量が８０％未満であって、所望の値以下まで低減し得る時間を適宜設定することが好適である。

さらに、Ｓ１７において、電源装置の制御によってプラズマを発生させるための電圧印加を停止し、プラズマＯｆｆの状態とすると同時に、排ガスの空燃比が燃料過剰（リッチ域）となるエンジンのリッチ制御を停止、すなわち、排ガスの空燃比が空気過剰（リーン域）となるエンジンのリーン制御を開始し、Ｓ１８に進む。なお、特に限定されるものではないが、プラズマＯｆｆの状態であることの判断は、プラズマＯｎの状態であることの判断と同様の電気信号に基づいて行うことが好適である。

しかる後、Ｓ１８において、エンジンが停止しているか判断する。エンジンが停止している場合（Ｙｅｓの場合）は、終了する。一方、エンジンが停止していない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ１２に進む。

＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法について詳細に説明する。なお、第５実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法は、上述した第４実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法の好適形態である。

第５実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法は、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が第一所定値以上になったと判断したときに、電源装置の制御によって電圧印加を開始し、その後、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が第二所定値以上になったと判断したときに、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰とする。

この排ガス浄化システムの制御方法は、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が第一所定値以上になったと判断したときに、電源装置の制御によって電圧印加を開始し、その後、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が第二所定値以上になったと判断したときに、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰とする制御を含む。そのため、ＬＮＴサイクルのトータルにおけるＮＯｘ浄化率を向上させることができる。なお、この排ガス浄化システムの制御方法は、触媒貴金属が活性化されていない低い温度域においてもＮＯｘ浄化率を向上させることができるという副次的な利点がある。また、この排ガス浄化システムの制御方法は、ＮＯｘ浄化率を向上させるに当たり、リッチスパイクの深さなどを制御するような複雑な制御を必ずしも必要としないという副次的な利点がある。

なお、特に限定されるものではないが、第一所定値は、例えば、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、８０％以上１００％未満の範囲内で適宜設定することが好適である。また、特に限定されるものではないが、第二所定値は、例えば、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、８０％以上１００％以下の範囲内であって、第一所定値よりも大きい値を適宜設定することが好適である。

ここで、排ガス浄化システムの制御方法の若干例を挙げて説明する。

図７は、第５実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法の一例を示すフローチャートである。

図７に示すように、まず、Ｓ２１において、エンジンを始動し、Ｓ２２に進む。

次いで、Ｓ２２において、排ガスの空燃比が空気過剰（リーン域）となるエンジンのリーン制御をし、Ｓ２３に進む。

次いで、Ｓ２３において、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定した排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量と第一所定値とが、関係式（Ｉ）：ＮＯｘ吸着量≧第一所定値の関係を満足するか判断する。関係式（Ｉ）の関係を満足する場合（Ｙｅｓの場合）は、Ｓ２４に進む。一方、関係式（Ｉ）の関係を満足しない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ２２に進む。なお、特に限定されるものではないが、第一所定値は、例えば、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、８０％以上１００％未満の範囲内で適宜設定することが好適である。

次いで、Ｓ２４において、電源装置の制御によってプラズマを発生させるための電圧印加を開始し、プラズマＯｎの状態として、Ｓ２５に進む。なお、特に限定されるものではないが、プラズマＯｎの状態であることの判断は、例えば、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始するために電源装置に送る電気信号に基づいて行うことが好適である。また、特に限定されるものではないが、プラズマＯｎの状態であることの判断は、例えば、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始した電源装置から送られる電気信号に基づいて行うことがより好適である。

次いで、Ｓ２５において、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定した排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量と第二所定値とが、関係式（ＩＩ）：ＮＯｘ吸着量≧第二所定値の関係を満足するか判断する。関係式（ＩＩ）の関係を満足する場合（Ｙｅｓの場合）は、Ｓ２６に進む。一方、関係式（ＩＩ）の関係を満足しない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ２５を再度実行する。なお、特に限定されるものではないが、第二所定値は、例えば、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、８０％以上１００％以下の範囲内であって、第一所定値よりも大きい値を適宜設定することが好適である。

次いで、Ｓ２６において、排ガスの空燃比が燃料過剰（リッチ域）となるエンジンのリッチ制御を開始し、Ｓ２７に進む。

次いで、Ｓ２７において、エンジンのリッチ制御を開始してから一定時間経過しているか判断する。一定時間経過している場合（Ｙｅｓの場合）は、Ｓ２８に進む。一方、一定時間経過していない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ２７を再度実行する。なお、特に限定されるものではないが、一定時間としては、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、排ガス浄化触媒のＮＯｘ吸着量が８０％未満であって、所望の値以下まで低減し得る時間を適宜設定することが好適である。

次いで、Ｓ２８において、電源装置の制御によってプラズマを発生させるための電圧印加を停止し、プラズマＯｆｆの状態として、Ｓ２９に進む。なお、特に限定されるものではないが、プラズマＯｆｆの状態であることの判断は、プラズマＯｎの状態であることの判断と同様の電気信号に基づいて行うことが好適である。

さらに、Ｓ２９において、排ガスの空燃比が燃料過剰（リッチ域）となるエンジンのリッチ制御を停止、すなわち、排ガスの空燃比が空気過剰（リーン域）となるエンジンのリーン制御を開始し、Ｓ３０に進む。

しかる後、Ｓ３０において、エンジンが停止しているか判断する。エンジンが停止している場合（Ｙｅｓの場合）は、終了する。一方、エンジンが停止していない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ２２に進む。

図８は、第５実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法の他の一例を示すフローチャートである。

図８に示すように、まず、Ｓ３１において、エンジンを始動し、Ｓ３２に進む。

次いで、Ｓ３２において、排ガスの空燃比が空気過剰（リーン域）となるエンジンのリーン制御をし、Ｓ３３に進む。

次いで、Ｓ３３において、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定した排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量と第一所定値とが、関係式（Ｉ）：ＮＯｘ吸着量≧第一所定値の関係を満足するか判断する。関係式（Ｉ）の関係を満足する場合（Ｙｅｓの場合）は、Ｓ３４に進む。一方、関係式（Ｉ）の関係を満足しない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ３２に進む。なお、特に限定されるものではないが、第一所定値は、例えば、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、８０％以上１００％未満の範囲内で適宜設定することが好適である。

次いで、Ｓ３４において、電源装置の制御によってプラズマを発生させるための電圧印加を開始し、プラズマＯｎの状態として、Ｓ３５に進む。なお、特に限定されるものではないが、プラズマＯｎの状態であることの判断は、例えば、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始するために電源装置に送る電気信号に基づいて行うことが好適である。また、特に限定されるものではないが、プラズマＯｎの状態であることの判断は、例えば、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始した電源装置から送られる電気信号に基づいて行うことがより好適である。

次いで、Ｓ３５において、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定した排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量と第二所定値とが、関係式（ＩＩ）：ＮＯｘ吸着量≧第二所定値の関係を満足するか判断する。関係式（ＩＩ）の関係を満足する場合（Ｙｅｓの場合）は、Ｓ３６に進む。一方、関係式（ＩＩ）の関係を満足しない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ３５を再度実行する。なお、特に限定されるものではないが、第二所定値は、例えば、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、８０％以上１００％以下の範囲内であって、第一所定値よりも大きい値を適宜設定することが好適である。

次いで、Ｓ３６において、排ガスの空燃比が燃料過剰（リッチ域）となるエンジンのリッチ制御を開始し、Ｓ３７に進む。

次いで、Ｓ３７において、エンジンのリッチ制御を開始してから一定時間経過しているか判断する。一定時間経過している場合（Ｙｅｓの場合）は、Ｓ３８に進む。一方、一定時間経過していない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ３７を再度実行する。なお、特に限定されるものではないが、一定時間としては、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、排ガス浄化触媒のＮＯｘ吸着量が８０％未満であって、所望の値以下まで低減し得る時間を適宜設定することが好適である。

さらに、Ｓ３８において、電源装置の制御によってプラズマを発生させるための電圧印加を停止し、プラズマＯｆｆの状態とすると同時に、排ガスの空燃比が燃料過剰（リッチ域）となるエンジンのリッチ制御を停止、すなわち、排ガスの空燃比が空気過剰（リーン域）となるエンジンのリーン制御を開始し、Ｓ３９に進む。なお、特に限定されるものではないが、プラズマＯｆｆの状態であることの判断は、プラズマＯｎの状態であることの判断と同様の電気信号に基づいて行うことが好適である。

しかる後、Ｓ３９において、エンジンが停止しているか判断する。エンジンが停止している場合（Ｙｅｓの場合）は、終了する。一方、エンジンが停止していない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ３２に進む。

＜第６実施形態＞
次に、第６実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法について詳細に説明する。なお、第６実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法は、上述した第４実施形態又は第５実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法の好適形態である。

第６実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法は、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰としてから一定時間経過させ、その後、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を空気過剰とし、その後、電源装置の制御によって電圧印加を停止する。

この排ガス浄化システムの制御方法は、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰としてから一定時間経過させ、その後、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を空気過剰とし、その後、電源装置の制御によって電圧印加を停止する制御を含む。そのため、ＬＮＴサイクルのトータルにおけるＮＯｘ浄化率を更に向上させることができる。なお、この排ガス浄化システムの制御方法は、触媒貴金属が活性化されていない低い温度域においてもＮＯｘ浄化率を向上させることができるという副次的な利点がある。また、この排ガス浄化システムの制御方法は、ＮＯｘ浄化率を向上させるに当たり、リッチスパイクの深さなどを制御するような複雑な制御を必ずしも必要としないという副次的な利点がある。

なお、特に限定されるものではないが、上記一定時間としては、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、排ガス浄化触媒のＮＯｘ吸着量が８０％未満であって、所望の値以下まで低減し得る時間を適宜設定することが好適である。

現時点においては、以下のようなメカニズムにより、ＬＮＴサイクルのトータルにおけるＮＯｘ浄化率を更に向上させることができるという効果が得られていると考えている。

排ガスの空燃比が燃料過剰（リッチ域）から空気過剰（リーン域）に切り替わった直後、特に低温域においては、一酸化窒素（ＮＯ）が二酸化窒素（ＮＯ_２）となるときの酸化反応の反応速度が遅い。この酸化反応としては、例えば、反応式（５）：２ＮＯ＋Ｏ_２→２ＮＯ_２を挙げることができる。このとき、電源装置の制御によってプラズマを発生させるための電圧印加を停止するよりも先に、排ガスの空燃比を空気過剰（リーン域）に切り替えることにより、Ｏ_２をオゾン（Ｏ_３）に変換することができる。生成したＯ_３により、ＮＯがＮＯ_２となるときの酸化反応の反応速度が速くなり、排ガス浄化触媒におけるＮＯｘの吸着効率が低下することを抑制して、効率良くＮＯｘを吸着することができる。

このようなメカニズムにより、ＬＮＴサイクルのトータルにおけるＮＯｘ浄化率を更に向上させることができるという効果が得られる。

ただし、上記のメカニズム以外のメカニズムにより上述のような効果が得られていたとしても、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

図９は、第６実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法の一例を示すフローチャートである。

図９に示すように、まず、Ｓ４１において、エンジンを始動し、Ｓ４２に進む。

次いで、Ｓ４２において、排ガスの空燃比が空気過剰（リーン域）となるエンジンのリーン制御をし、Ｓ４３に進む。

次いで、Ｓ４３において、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定した排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量と第一所定値とが、関係式（Ｉ）：ＮＯｘ吸着量≧第一所定値の関係を満足するか判断する。関係式（Ｉ）の関係を満足する場合（Ｙｅｓの場合）は、Ｓ４４に進む。一方、関係式（Ｉ）の関係を満足しない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ４２に進む。なお、特に限定されるものではないが、第一所定値は、例えば、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、８０％以上１００％未満の範囲内で適宜設定することが好適である。

次いで、Ｓ４４において、電源装置の制御によってプラズマを発生させるための電圧印加を開始し、プラズマＯｎの状態として、Ｓ４５に進む。なお、特に限定されるものではないが、プラズマＯｎの状態であることの判断は、例えば、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始するために電源装置に送る電気信号に基づいて行うことが好適である。また、特に限定されるものではないが、プラズマＯｎの状態であることの判断は、例えば、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始した電源装置から送られる電気信号に基づいて行うことがより好適である。

次いで、Ｓ４５において、排ガスの空燃比が燃料過剰（リッチ域）となるエンジンのリッチ制御を開始し、Ｓ４６に進む。

次いで、Ｓ４６において、エンジンのリッチ制御を開始してから一定時間経過しているか判断する。一定時間経過している場合（Ｙｅｓの場合）は、Ｓ４７に進む。一方、一定時間経過していない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ４６を再度実行する。なお、特に限定されるものではないが、一定時間としては、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、排ガス浄化触媒のＮＯｘ吸着量が８０％未満であって、所望の値以下まで低減し得る時間を適宜設定することが好適である。

さらに、Ｓ４７において、排ガスの空燃比が燃料過剰（リッチ域）となるエンジンのリッチ制御を停止、すなわち、排ガスの空燃比が空気過剰（リーン域）となるエンジンのリーン制御を開始し、Ｓ４８に進む。

次いで、Ｓ４８において、電源装置の制御によってプラズマを発生させるための電圧印加を停止し、プラズマＯｆｆの状態として、Ｓ４９に進む。なお、特に限定されるものではないが、プラズマＯｆｆの状態であることの判断は、プラズマＯｎの状態であることの判断と同様の電気信号に基づいて行うことが好適である。

しかる後、Ｓ４９において、エンジンが停止しているか判断する。エンジンが停止している場合（Ｙｅｓの場合）は、終了する。一方、エンジンが停止していない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ４２に進む。

図１０は、第６実施形態に係る排ガス浄化システムの制御方法の他の一例を示すフローチャートである。

図１０に示すように、まず、Ｓ５１において、エンジンを始動し、Ｓ５２に進む。

次いで、Ｓ５２において、排ガスの空燃比が空気過剰（リーン域）となるエンジンのリーン制御をし、Ｓ５３に進む。

次いで、Ｓ５３において、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定した排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量と第一所定値とが、関係式（Ｉ）：ＮＯｘ吸着量≧第一所定値の関係を満足するか判断する。関係式（Ｉ）の関係を満足する場合（Ｙｅｓの場合）は、Ｓ５４に進む。一方、関係式（Ｉ）の関係を満足しない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ５２に進む。なお、特に限定されるものではないが、第一所定値は、例えば、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、８０％以上１００％未満の範囲内で適宜設定することが好適である。

次いで、Ｓ５４において、電源装置の制御によってプラズマを発生させるための電圧印加を開始し、プラズマＯｎの状態として、Ｓ５５に進む。なお、特に限定されるものではないが、プラズマＯｎの状態であることの判断は、例えば、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始するために電源装置に送る電気信号に基づいて行うことが好適である。また、特に限定されるものではないが、プラズマＯｎの状態であることの判断は、例えば、複数の板状電極間にプラズマを発生させるための電圧印加を開始した電源装置から送られる電気信号に基づいて行うことがより好適である。

次いで、Ｓ５５において、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定した排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量と第二所定値とが、関係式（ＩＩ）：ＮＯｘ吸着量≧第二所定値の関係を満足するか判断する。関係式（ＩＩ）の関係を満足する場合（Ｙｅｓの場合）は、Ｓ５６に進む。一方、関係式（ＩＩ）の関係を満足しない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ５５を再度実行する。なお、特に限定されるものではないが、第二所定値は、例えば、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、８０％以上１００％以下の範囲内であって、第一所定値よりも大きい値を適宜設定することが好適である。

次いで、Ｓ５６において、排ガスの空燃比が燃料過剰（リッチ域）となるエンジンのリッチ制御を開始し、Ｓ５７に進む。

次いで、Ｓ５７において、エンジンのリッチ制御を開始してから一定時間経過しているか判断する。一定時間経過している場合（Ｙｅｓの場合）は、Ｓ５８に進む。一方、一定時間経過していない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ５７を再度実行する。なお、特に限定されるものではないが、一定時間としては、排ガス浄化触媒の最大ＮＯｘ吸着可能量（飽和ＮＯｘ吸着量）を１００％としたときに、排ガス浄化触媒のＮＯｘ吸着量が８０％未満であって、所望の値以下まで低減し得る時間を適宜設定することが好適である。

さらに、Ｓ５８において、排ガスの空燃比が燃料過剰（リッチ域）となるエンジンのリッチ制御を停止、すなわち、排ガスの空燃比が空気過剰（リーン域）となるエンジンのリーン制御を開始し、Ｓ５９に進む。

次いで、Ｓ５９において、電源装置の制御によってプラズマを発生させるための電圧印加を停止し、プラズマＯｆｆの状態として、Ｓ６０に進む。なお、特に限定されるものではないが、プラズマＯｆｆの状態であることの判断は、プラズマＯｎの状態であることの判断と同様の電気信号に基づいて行うことが好適である。

しかる後、Ｓ６０において、エンジンが停止しているか判断する。エンジンが停止している場合（Ｙｅｓの場合）は、終了する。一方、エンジンが停止していない場合（Ｎｏの場合）は、Ｓ５２に進む。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［性能評価］
（実施例１〜実施例６及び比較例１）
各例において、図２に示すように、排ガス（モデルガス）流路上に、下記の排ガス浄化触媒と下記の複数の板状電極とを配置した。

・排ガス浄化触媒：リーンＮＯｘトラップ触媒（サイズ：Φ３６ｍｍ×４０ｍｍ）
・板状電極：誘電体層付き金属基板（金属基板：ステンレス鋼（ＳＵＳ）、誘電体層：イットリア、電極枚数：２枚、貫通孔形状：円形、貫通孔径：Φ６ｍｍ、電極厚さ（誘電体層含む）：約４ｍｍ、有効電極径：Φ３６ｍｍ（触媒径と同等））

各例において、下記のトータルガス流量及び下記のプラズマ発生条件とした。

・トータルガス流量：４０Ｌ／ｍｉｎ（空間速度（ＳＶ）：６００００ｈ^−１相当）
・プラズマ発生条件：放電電圧；１０ｋＶｐ−ｐ、放電電流；任意、周波数；２０ｋＨｚ

まず、各例において、表１に示す前処理ガスを排ガス流路に流通させ、排ガス浄化触媒の温度を５５０℃まで昇温させた後、１５分間維持させた。

その後、各例において、前処理ガスを窒素（Ｎ_２）ガスに切り替えて排ガス流路に流通させ、排ガス浄化触媒の温度を２００℃まで降温させた。

その後、各例において、Ｎ_２ガスを表１に示す切り替えガスに切り替えて排ガス流路に流通させた。その際の排ガス浄化触媒の出口側のガス濃度を測定した。なお、切り替えガスにおいて、リーン域のガス成分としてＯ_２を、リッチ域のガス成分としてＨＣ、ＣＯ、Ｈ_２を、それぞれ任意の時間で切り替える切り替え評価をＮＯｘ濃度が安定するまで実施した。３０分程度であった。

（実施例１）
予め計測・算出した排ガス浄化触媒の飽和ＮＯｘ吸着量に基づいて、予め設定した第一所定値（排ガス浄化触媒の飽和ＮＯｘ吸着量を１００％としたときの８０％に相当する値である。以下、各例において同様である。）に到達したと判断したときに、上記プラズマ発生条件によるプラズマを発生させるための電圧印加を開始し、上記プラズマ発生条件によるプラズマを発生させるための電圧印加を開始した後にＲ／Ｓを開始し、Ｒ／Ｓを開始した２秒後に上記プラズマ発生条件によるプラズマを発生させるための電圧印加を停止し、その後、Ｒ／Ｓを停止した。なお、Ｒ／Ｓを開始するためのトリガーであるプラズマを発生させるための電圧印加を開始したことの判断は、プラズマを発生させるために電源装置に送る電気信号（プラズマ信号）に基づいて行った。

（実施例２）
予め計測・算出した排ガス浄化触媒の飽和ＮＯｘ吸着量に基づいて、予め設定した第一所定値に到達したと判断したときに、上記プラズマ発生条件によるプラズマを発生させるための電圧印加を開始し、上記プラズマ発生条件によるプラズマを発生させるための電圧印加を開始した後にＲ／Ｓを開始し、その後、上記プラズマ発生条件によるプラズマを発生させるための電圧印加及びＲ／Ｓを同時に停止した。なお、Ｒ／Ｓを開始するためのトリガーであるプラズマを発生させるための電圧印加を開始したことの判断は、プラズマを発生させるために電源装置に送る電気信号（プラズマ信号）に基づいて行った。

（実施例３）
予め計測・算出した排ガス浄化触媒の飽和ＮＯｘ吸着量に基づいて、予め設定した第一所定値に到達したと判断したときに、上記プラズマ発生条件によるプラズマを発生させるための電圧印加を開始し、その後、予め計測・算出した排ガス浄化触媒の飽和ＮＯｘ吸着量に基づいて、予め設定した第二所定値（排ガス浄化触媒の飽和ＮＯｘ吸着量を１００％としたときの９０％に相当する値である。以下、各例において同様である。）に到達したと判断したときに、Ｒ／Ｓを開始し、Ｒ／Ｓを開始した２秒後に上記プラズマ発生条件によるプラズマを発生させるための電圧印加を停止し、その後、Ｒ／Ｓを停止した。なお、Ｒ／Ｓを開始するためのトリガーは、ＮＯｘ吸着量（第二所定値）である。

（実施例４）
予め計測・算出した排ガス浄化触媒の飽和ＮＯｘ吸着量に基づいて、予め設定した第一所定値に到達したと判断したときに、上記プラズマ発生条件によるプラズマを発生させるための電圧印加を開始し、その後、予め計測・算出した排ガス浄化触媒の飽和ＮＯｘ吸着量に基づいて、予め設定した第二所定値に到達したと判断したときに、Ｒ／Ｓを開始し、その後、上記プラズマ発生条件によるプラズマを発生させるための電圧印加及びＲ／Ｓを同時に停止した。なお、Ｒ／Ｓを開始するためのトリガーは、ＮＯｘ吸着量（第二所定値）である。

（実施例５）
予め計測・算出した排ガス浄化触媒の飽和ＮＯｘ吸着量に基づいて、予め設定した第一所定値に到達したと判断したときに、上記プラズマ発生条件によるプラズマを発生させるための電圧印加を開始し、上記プラズマ発生条件によるプラズマを発生させるための電圧印加を開始した後にＲ／Ｓを開始し、その後、Ｒ／Ｓを停止し、Ｒ／Ｓを停止した２秒後に上記プラズマ発生条件によるプラズマを発生させるための電圧印加を停止した。なお、Ｒ／Ｓをするためのトリガーであるプラズマを発生させるための電圧印加を開始したことの判断は、プラズマを発生させるために電源装置に送る電気信号（プラズマ信号）に基づいて行った。

（実施例６）
予め計測・算出した排ガス浄化触媒の飽和ＮＯｘ吸着量に基づいて、予め設定した第一所定値に到達したと判断したときに、上記プラズマ発生条件によるプラズマを発生させるための電圧印加を開始し、その後、予め計測・算出した排ガス浄化触媒の飽和ＮＯｘ吸着量に基づいて、予め設定した第二所定値に到達したと判断したときに、Ｒ／Ｓを開始し、その後、Ｒ／Ｓを停止し、Ｒ／Ｓを停止した２秒後に上記プラズマ発生条件によるプラズマを発生させるための電圧印加を停止した。なお、Ｒ／Ｓを開始するためのトリガーは、ＮＯｘ吸着量（第二所定値）である。

（比較例１）
予め計測・算出した排ガス浄化触媒の飽和ＮＯｘ吸着量に基づいて、予め設定した第二所定値に到達したと判断したときに、上記プラズマ発生条件によるプラズマを発生させるための電圧印加及びＲ／Ｓを同時に開始し、その後、上記プラズマ発生条件によるプラズマを発生させるための電圧印加及びＲ／Ｓを同時に停止した。なお、Ｒ／Ｓを開始するためのトリガーは、ＮＯｘ吸着量（第二所定値）である。

上記各例のＮＯｘ浄化率を各例の条件の一部とともに表２に示す。なお、実施例１〜実施例６においては、プラズマ発生からＲ／Ｓをするまでの時間はほぼ同じになるように設定した。

表２より、本発明の範囲に属する実施例１〜実施例６は、本発明外の比較例１より、ＬＮＴサイクルのトータルにおけるＮＯｘ浄化率が向上していることが分かる。

つまり、内燃機関の排ガス流路に配置され、ＮＯｘを吸着、脱離及び浄化する機能を有する排ガス浄化触媒と、排ガスが通過するための複数の貫通孔を有する複数の板状電極、及び板状電極間にプラズマを発生させるための電圧を印加する電源装置を備え、複数の板状電極が、排ガス流路において排ガス浄化触媒よりも上流側に配置されているプラズマ処理装置と、排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量を推定する機能、電源装置を制御する機能及び内燃機関の空燃比を制御する機能を有し、排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量を推定するＮＯｘ吸着量推定装置を備えた制御装置と、を具備した排ガス浄化システムの制御方法において、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が所定値以上になったと判断したときに、電源装置の制御によって電圧印加を開始し、その後、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰とすると、ＬＮＴサイクルのトータルにおけるＮＯｘ浄化率が向上し得ることが分かる。

また、上記排ガス浄化システムの制御方法において、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が第一所定値以上になったと判断したときに、電源装置の制御によって電圧印加を開始し、その後、ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が第二所定値以上になったと判断したときに、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰としても、実施例３、実施例４、実施例６より、ＬＮＴサイクルのトータルにおけるＮＯｘ浄化率が向上し得ることが分かる。

また、上記排ガス浄化システムの制御方法において、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰としてから一定時間経過させ、その後、内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を空気過剰とし、その後、電源装置の制御によって電圧印加を停止すると、実施例５、実施例６より、ＬＮＴサイクルのトータルにおけるＮＯｘ浄化率が向上し得ることが分かる。

以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

１，２，３排ガス浄化システム
１０排ガス浄化触媒
２０プラズマ処理装置
２２，２２１，２２２，２２３，２２４板状電極
２４電源装置
２６二次電池
３０制御装置
３２ＮＯｘ吸着量推定装置
５０内燃機関
５２排ガス流路
２２１ａ，２２２ａ，２２３ａ，２２４ａ貫通孔
３２１マップ
３２２，３２３空燃比センサ

Claims

内燃機関の排ガス流路に配置され、ＮＯｘを吸着、脱離及び浄化する機能を有する排ガス浄化触媒と、
排ガスが通過するための複数の貫通孔を有する複数の板状電極、及び該板状電極間にプラズマを発生させるための電圧を印加する電源装置を備え、該複数の板状電極が、上記排ガス流路において上記排ガス浄化触媒よりも上流側に配置されているプラズマ処理装置と、
上記排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量を推定する機能、上記電源装置を制御する機能及び上記内燃機関の空燃比を制御する機能を有し、上記排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量を推定するＮＯｘ吸着量推定装置を備えた制御装置と、を具備した排ガス浄化システムであって、
上記制御装置は、上記ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が所定値以上になったと判断したときに、上記電源装置の制御によって上記電圧印加を開始し、その後、上記内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰とする
ことを特徴とする排ガス浄化システム。
上記ＮＯｘ吸着量推定装置は、上記内燃機関の運転状況に応じて排出されるＮＯｘ量と上記排ガス浄化触媒の吸着可能なＮＯｘ量との関係が予め設定されたマップを有することを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化システム。
上記ＮＯｘ吸着量推定装置は、排ガスの空燃比を検出する空燃比センサを有し、
上記ＮＯｘ吸着量推定装置は、上記空燃比センサが検出した排ガスの空燃比に基づいて上記排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量を推定する
ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化システム。
内燃機関の排ガス流路に配置され、ＮＯｘを吸着、脱離及び浄化する機能を有する排ガス浄化触媒と、
排ガスが通過するための複数の貫通孔を有する複数の板状電極、及び該板状電極間にプラズマを発生させるための電圧を印加する電源装置を備え、該複数の板状電極が、上記排ガス流路において上記排ガス浄化触媒よりも上流側に配置されているプラズマ処理装置と、
上記排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量を推定する機能、上記電源装置を制御する機能及び上記内燃機関の空燃比を制御する機能を有し、上記排ガス浄化触媒におけるＮＯｘ吸着量を推定するＮＯｘ吸着量推定装置を備えた制御装置と、を具備した排ガス浄化システムの制御方法であって、
上記ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が所定値以上になったと判断したときに、上記電源装置の制御によって上記電圧印加を開始し、その後、上記内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰とする
ことを特徴とする排ガス浄化システムの制御方法。
上記ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が第一所定値以上になったと判断したときに、上記電源装置の制御によって上記電圧印加を開始し、その後、上記ＮＯｘ吸着量推定装置が推定したＮＯｘ吸着量が第二所定値以上になったと判断したときに、上記内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰とする
ことを特徴とする請求項４に記載の排ガス浄化システムの制御方法。
上記内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を燃料過剰としてから一定時間経過させ、
その後、上記内燃機関の空燃比の制御によって排ガスの空燃比を空気過剰とし、
その後、上記電源装置の制御によって上記電圧印加を停止する
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の排ガス浄化システムの制御方法。