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JP2003065042A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JP2003065042A
JP2003065042A JP2001261955A JP2001261955A JP2003065042A JP 2003065042 A JP2003065042 A JP 2003065042A JP 2001261955 A JP2001261955 A JP 2001261955A JP 2001261955 A JP2001261955 A JP 2001261955A JP 2003065042 A JP2003065042 A JP 2003065042A
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JP
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nox
exhaust gas
exhaust
air
sulfur poisoning
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JP2001261955A
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Kotaro Hayashi
孝太郎 林
Hisashi Oki
久 大木
Hisafumi Magata
尚史 曲田
Masaaki Kobayashi
正明 小林
Daisuke Shibata
大介 柴田
Shinobu Ishiyama
忍 石山
Akihiko Negami
秋彦 根上
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ＮＯx触媒の硫黄被毒再生制御を実行できる機
会を増加させ、ＮＯx触媒の硫黄被毒劣化を抑制するこ
とができる技術を提供する。 【解決手段】流入する排気の空燃比がリーンのときには
排気中のＮＯxを吸収し流入する排気の空燃比が理論空
燃比又はリッチになると吸収したＮＯxを放出するＮＯx
吸収剤と、ＮＯx吸収剤の昇温制御及び硫黄被毒回復制
御を実行する硫黄被毒回復制御手段と、を備える。硫黄
被毒回復制御手段は、ＮＯx吸収剤の硫黄被毒回復制御
開始前の昇温制御を実行した際に、排気の空燃比を低下
させてＮＯx吸収剤に吸蔵されている酸素(Ｏ2)を放出さ
せるので、Ｏ2ストレージによる硫黄被毒回復制御の遅
れがなくなる。ＮＯx吸収剤は微粒子を一時捕獲可能な
フィルタに担持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関し、特にＮＯx吸収剤の硫黄被毒回復を短時
間で実行できるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車等に搭載される内燃機関、特に酸
素過剰状態の混合気（所謂、リーン空燃比の混合気）を
燃焼可能とするディーゼル機関やリーンバーン・ガソリ
ン機関では、この内燃機関の排気中に含まれる窒素酸化
物（ＮＯx）を浄化する技術が望まれている。
【０００３】このような要求に対し、内燃機関の排気系
にＮＯx吸収剤を配置する技術が提案されている。この
ＮＯx吸収剤の一つとして、流入する排気の酸素濃度が
高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸収し、流
入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在すると
きは吸収していた窒素酸化物（ＮＯx）を放出しつつ窒
素（Ｎ2）に還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒が知られてい
る。
【０００４】吸蔵還元型ＮＯx触媒が内燃機関の排気系
に配置されると、内燃機関が希薄燃焼運転されて排気の
空燃比が高くなるときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）
が吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収され、吸蔵還元型ＮＯx触
媒に流入する排気の空燃比が低くなったときは吸蔵還元
型ＮＯx触媒に吸収されていた窒素酸化物（ＮＯx）が放
出されつつ窒素（Ｎ2）に還元される。
【０００５】ところで、吸蔵還元型ＮＯx触媒には燃料
に含まれる硫黄分が燃焼して生成される硫黄酸化物（Ｓ
Ｏx）もＮＯxと同じメカニズムで吸収される。この硫黄
酸化物（ＳＯx）は通常の窒素酸化物（ＮＯx）の放出還
元時には放出されないので、その蓄積が所定量以上にな
ると飽和状態を招来してＮＯx触媒がＮＯxを吸収できな
い状態となる。これを硫黄被毒（ＳＯx被毒）といい、
ＮＯx浄化率が低下するため、適切な時期にＮＯx触媒を
ＳＯx被毒から回復させる被毒回復処理を施す必要があ
る。この被毒回復処理は、ＮＯx触媒を高温（例えば６
００乃至６５０℃程度）にしつつ、酸素濃度を低下させ
た排気をＮＯx触媒に流通させて行われている。
【０００６】ところが希薄燃焼運転時の排気は上述した
温度より低いので、通常の運転状態では硫黄被毒の回復
に必要とされる温度までＮＯx触媒の床温を昇温するこ
とは困難である。このようなときは、排気路へ燃料の添
加を行うことにより上記触媒の温度を上昇させつつ排気
の酸素濃度を低下させることができる。
【０００７】かかるＮＯx触媒の温度を上昇させる方法
として、特許第２８４５０５６号公報に記載された内燃
機関の排気浄化装置が提案されている。この公報に記載
された内燃機関の排気浄化装置は、吸蔵還元型ＮＯx触
媒において排気中の酸素と反応して消費される還元剤の
量と吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収されている窒素酸化物
（ＮＯx）を還元するために必要となる還元剤の量とを
考慮して、還元剤の添加量を決定することにより、還元
剤の過剰供給や供給不足を防止し、還元剤や窒素酸化物
（ＮＯx）の大気中への放出による排気エミッションの
悪化を抑制しようとするものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述のように硫黄被毒
回復は排気中の酸素濃度を低下させて実行されるが、内
燃機関の高負荷運転時に還元剤を添加すると、還元剤が
吸蔵還元型ＮＯx触媒で燃焼してこの吸蔵還元型ＮＯx触
媒の温度が上昇するため、吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱劣
化を誘発する虞がある。したがって、硫黄被毒回復は軽
負荷領域で実行することが好ましい。
【０００９】一方、吸蔵還元型ＮＯx触媒には、ＮＯx吸
収時には排気中の酸素（Ｏ2）をＮＯxと共に吸収しこれ
を蓄積させるいわゆるＯ2ストレージ能があるので、 吸
蔵還元型ＮＯx触媒は排気がリーンで運転されている際
に、ＮＯxの吸収とともに酸素（Ｏ2）を吸蔵している。
【００１０】そこで硫黄被毒再生の実行のため、ＮＯx
触媒を所定の温度に昇温させて、ＮＯx触媒に流入する
排気の空燃比をリッチに調整してもすぐには硫黄被毒回
復は開始されない。すなわち、図８に示すように、リッ
チの排気がＮＯx触媒に流入すると、しばらくはこの触
媒に吸蔵されていた酸素（Ｏ2）の排気中に放出がされ
るので、排気の空燃比がすぐにはリッチにならず理論空
燃比付近に留まり、このような酸素（Ｏ2）の放出が終
了してからリッチに移行する。これに伴ってＮＯx触媒
中の硫黄酸化物（ＳＯx）の放出もリッチになるまで開
始されないことになる。
【００１１】そのため軽負荷状態になって昇温制御を開
始し、吸蔵還元型ＮＯx触媒の昇温後に排気の空燃比を
リッチにするために燃料を排気路に添加するリッチスパ
イクを行った場合、硫黄の放出時間、すなわち硫黄被毒
再生の実行時間が十分に長ければよいが、運転状況によ
っては軽負荷状態が長く持続しない等、硫黄被毒再生の
実行時間が短い場合を繰り返すことがあり得る。このよ
うな場合は、上述したＯ2ストレージによってＮＯx触媒
の硫黄被毒再生が不可能となり、ＮＯxの吸収ができず
に排気の浄化が十分でなくなる虞がある。
【００１２】本発明は以上の問題を解決するためになさ
れたものであり、ＮＯx触媒の硫黄被毒再生制御を実行
できる機会を増加させ、ＮＯx触媒の硫黄被毒劣化を抑
制することができる技術を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明の内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採
用した。即ち、流入する排気の空燃比がリーンのときに
は排気中のＮＯxを吸収し流入する排気の空燃比が理論
空燃比又はリッチになると吸収したＮＯxを放出するＮ
Ｏx吸収剤と、前記ＮＯx吸収剤の昇温制御及び硫黄被毒
回復制御を実行する硫黄被毒回復制御手段と、を備え、
前記硫黄被毒回復制御手段は、前記ＮＯx吸収剤の硫黄
被毒回復制御開始前の昇温制御を実行した際に、排気の
空燃比を低下させてＮＯx吸収剤に吸蔵された酸素を放
出させることを特徴とする。
【００１４】本発明の最大の特徴は、ＮＯx吸収剤の硫
黄被毒回復制御開始前の昇温制御時を実行した際に、空
燃比を低下させ、前もってＮＯx吸収剤に吸蔵された酸
素（Ｏ2)を放出させることで、硫黄被毒回復制御時の硫
黄放出に要する時間を短縮することである。ここで昇温
制御を実行した際とは、昇温制御中及び硫黄被毒回復制
御開始前の昇温制御終了直後までを含む。
【００１５】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、ＮＯx吸収剤に吸収されて蓄積された硫黄酸
化物（ＳＯx）を放出させる硫黄被毒回復制御が実施さ
れるが、この制御は、排気をリッチにすることによるＮ
Ｏx吸収剤の過度な温度上昇を回避するため、内燃機関
の軽負荷領域のときに行うのが好ましい。
【００１６】また本発明においては、前記内燃機関の排
気浄化装置は、排気中の微粒子を一時捕獲可能なフィル
タを備え、前記ＮＯx吸収剤はこのフィルタに担持され
ていてもよい。
【００１７】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、ＮＯx吸収剤の昇温中に排気系に燃料添加を
する等の方法により、排気の空燃比を理論空燃比または
リッチとする。前記昇温制御は、例えば内燃機関の燃焼
室での燃料噴射時期を圧縮上死点以降まで遅角させる
か、主噴射の他に膨張行程中または排気行程中において
副噴射をするか、または排気路に燃料を噴射する等の方
法により実施する。これらの制御によって排気温が上昇
し、ＮＯx吸収剤またはこれを担持したフィルタの温度
を上昇させることができる。
【００１８】前記の排気の空燃比を低下させるには、排
気路に燃料を噴射する方法、特に排気中の酸素濃度を短
い周期でスパイク的（短時間）に低くする、所謂リッチ
スパイク制御により実行することができる。このリッチ
スパイクは、例えば前記昇温制御中に複数回に分けて実
行することが可能である。
【００１９】次に硫黄被毒回復可能な状態になったとき
に空燃比をリッチにすると、ＮＯx吸収剤からの硫黄の
放出がすぐに開始される。これは排気系に内燃機関の燃
料を添加することにより実施することができる。
【００２０】この内燃機関の排気浄化装置では、硫黄被
毒回復制御のために排気系に燃料添加等をしたにもかか
わらず、ＮＯx吸収剤から放出される酸素（Ｏ2）により
空燃比がリッチに至らない時間が存在することをほとん
ど解消できる。よって、短時間でのＮＯx吸収剤の硫黄
被毒回復が可能となる。また短時間での回復が可能なた
め硫黄被毒回復制御を実施できる機会が大幅に増えるこ
とになる。したがって硫黄被毒の程度を減少させること
で、ＮＯx吸収剤の硫黄被毒劣化を抑制できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて
説明する。ここでは、本発明に係る内燃機関の排気浄化
装置を車両駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例
に挙げて説明する。
【００２２】図１は、本実施の形態に係る排気浄化装置
を適用するエンジン１とその吸排気系の概略構成を示す
図である。
【００２３】図１に示すエンジン１は、４つの気筒２を
有する水冷式の４サイクル・ディーゼル機関である。
【００２４】エンジン１は、各気筒２の燃焼室に直接燃
料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁
３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレー
ル）４と接続されている。このコモンレール４には、こ
のコモンレール４内の燃料の圧力に対応した電気信号を
出力するコモンレール圧センサ４ａが取り付けられてい
る。
【００２５】前記コモンレール４は、燃料供給管５を介
して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６
は、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）の回転ト
ルクを駆動源として作動するポンプであり、この燃料ポ
ンプ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａがエ
ンジン１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられ
たクランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されてい
る。
【００２６】このように構成された燃料噴射系では、ク
ランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ
伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトから
この燃料ポンプ６の入力軸へ伝達された回転トルクに応
じた圧力で燃料を吐出する。
【００２７】前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、
燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給され、コモ
ンレール４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴
射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流
が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃
料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。
【００２８】次に、エンジン１には、吸気枝管８が接続
されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室
と吸気ポート（図示省略）を介して連通している。
【００２９】前記吸気枝管８は、吸気管９に接続され、
この吸気管９は、エアクリーナボックス１０に接続され
ている。前記エアクリーナボックス１０より下流の吸気
管９には、この吸気管９内を流通する吸気の質量に対応
した電気信号を出力するエアフローメータ１１と、この
吸気管９内を流通する吸気の温度に対応した電気信号を
出力する吸気温度センサ１２とが取り付けられている。
【００３０】前記吸気管９における吸気枝管８の直上流
に位置する部位には、この吸気管９内を流通する吸気の
流量を調節する吸気絞り弁１３が設けられている。この
吸気絞り弁１３には、ステップモータ等で構成されてこ
の吸気絞り弁１３を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエ
ータ１４が取り付けられている。
【００３１】前記エアフローメータ１１と前記吸気絞り
弁１３との間に位置する吸気管９には、排気の熱エネル
ギを駆動源として作動する遠心過給機（ターボチャージ
ャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａが設けられ、
コンプレッサハウジング１５ａより下流の吸気管９に
は、前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて
高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６
が設けられている。
【００３２】このように構成された吸気系では、エアク
リーナボックス１０に流入した吸気は、このエアクリー
ナボックス１０内のエアクリーナ（図示省略）によって
吸気中の塵や埃等が除去された後、吸気管９を介してコ
ンプレッサハウジング１５ａに流入する。
【００３３】コンプレッサハウジング１５ａに流入した
吸気は、このコンプレッサハウジング１５ａに内装され
たコンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前
記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温と
なった吸気は、インタークーラ１６にて冷却された後、
必要に応じて吸気絞り弁１３によって流量を調節されて
吸気枝管８に流入する。吸気枝管８に流入した吸気は、
各枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２
の燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼
される。
【００３４】一方、エンジン１には、排気枝管１８が接
続され、排気枝管１８の各枝管が排気ポート（図示省
略）を介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００３５】前記排気枝管１８は、前記遠心過給機１５
のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タ
ービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続され、こ
の排気管１９は、下流にてマフラー（図示省略）に接続
されている。
【００３６】前記排気管１９の途中には、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒を担持したパティキュレートフィルタ（以下、
単にフィルタという。）２０が設けられている。フィル
タ２０より上流の排気管１９には、この排気管１９内を
流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気
温度センサ２４が取り付けられている。
【００３７】前記したフィルタ２０より下流の排気管１
９には、この排気管１９内を流通する排気の流量を調節
する排気絞り弁２１が設けられている。この排気絞り弁
２１には、ステップモータ等で構成されてこの排気絞り
弁２１を開閉駆動する排気絞り用アクチュエータ２２が
取り付けられている。
【００３８】このように構成された排気系では、エンジ
ン１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気
ポートを介して排気枝管１８へ排出され、次いで排気枝
管１８から遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂ
へ流入する。タービンハウジング１５ｂに流入した排気
は、この排気が持つ熱エネルギを利用してタービンハウ
ジング１５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイー
ルを回転させる。その際、タービンホイールの回転トル
クは、前述したコンプレッサハウジング１５ａのコンプ
レッサホイールへ伝達される。
【００３９】前記タービンハウジング１５ｂから排出さ
れた排気は、排気管１９を介してフィルタ２０へ流入
し、排気中のＰＭが捕集され、かつ有害ガス成分が除去
または浄化される。フィルタ２０にてＰＭを捕集され、
かつ有害ガス成分を除去または浄化された排気は、必要
に応じて排気絞り弁２１によって流量を調節された後に
マフラーを介して大気中に放出される。
【００４０】また、排気枝管１８と吸気枝管８とは、排
気枝管１８内を流通する排気の一部を吸気枝管８へ再循
環させる排気再循環通路（以下、ＥＧＲ通路とする。）
２５を介して連通されている。このＥＧＲ通路２５の途
中には、電磁弁などで構成され、印加電力の大きさに応
じて前記ＥＧＲ通路２５内を流通する排気（以下、ＥＧ
Ｒガスとする。）の流量を変更する流量調整弁（以下、
ＥＧＲ弁とする。）２６が設けられている。
【００４１】前記ＥＧＲ通路２５の途中でＥＧＲ弁２６
より上流には、このＥＧＲ通路２５内を流通するＥＧＲ
ガスを冷却するＥＧＲクーラ２７が設けられている。前
記ＥＧＲクーラ２７には、冷却水通路（図示省略）が設
けられエンジン１を冷却するための冷却水の一部が循環
する。
【００４２】このように構成された排気再循環機構で
は、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、ＥＧＲ通路２５が導
通状態となり、排気枝管１８内を流通する排気の一部が
前記ＥＧＲ通路２５へ流入し、ＥＧＲクーラ２７を経て
吸気枝管８へ導かれる。
【００４３】その際、ＥＧＲクーラ２７では、ＥＧＲ通
路２５内を流通するＥＧＲガスとエンジン１の冷却水と
の間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却される。
【００４４】ＥＧＲ通路２５を介して排気枝管１８から
吸気枝管８へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管８の上
流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼
室へ導かれる。
【００４５】ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ2Ｏ）や
二酸化炭素（ＣＯ2）などのように、自らが燃焼するこ
とがなく、且つ、熱容量が高い不活性ガス成分が含まれ
ているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、混
合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物（ＮＯx）
の発生量が抑制される。
【００４６】更に、ＥＧＲクーラ２７においてＥＧＲガ
スが冷却されると、ＥＧＲガス自体の温度が低下すると
ともにＥＧＲガスの体積が縮小されるため、ＥＧＲガス
が燃焼室内に供給されたときにこの燃焼室内の雰囲気温
度が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内
に供給される新気の量（新気の体積）が不要に減少する
こともない。
【００４７】次に、本実施の形態に係るフィルタ２０に
ついて説明する。
【００４８】図２は、フィルタ２０の断面図である。図
２（Ａ）は、フィルタ２０の横方向断面を示す図であ
る。図２（Ｂ）は、フィルタ２０の縦方向断面を示す図
である。
【００４９】図２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるようにフ
ィルタ２０は、互いに平行をなして延びる複数個の排気
流通路５０、５１を具備するいわゆるウォールフロー型
である。これら排気流通路は下流端が栓５２により閉塞
された排気流入通路５０と、上流端が栓５３により閉塞
された排気流出通路５１とにより構成される。なお、図
２（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓５３を示
している。従って、排気流入通路５０および排気流出通
路５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配置される。換
言すると排気流入通路５０および排気流出通路５１は各
排気流入通路５０が４つの排気流出通路５１によって包
囲され、各排気流出通路５１が４つの排気流入通路５０
によって包囲されるように配置される。
【００５０】フィルタ２０は例えばコージェライトのよ
うな多孔質材料から形成されており、従って排気流入通
路５０内に流入した排気は図２（Ｂ）において矢印で示
されるように周囲の隔壁５４内を通って隣接する排気流
出通路５１内に流出する。
【００５１】本発明による実施例では各排気流入通路５
０および各排気流出通路５１の周壁面、即ち各隔壁５４
の両側表面上および隔壁５４内の細孔内壁面上には例え
ばアルミナからなる担体の層が形成されており、この担
体上に吸蔵還元型ＮＯx触媒が坦持されている。
【００５２】次に、本実施の形態に係るフィルタ２０に
担持された吸蔵還元型ＮＯx触媒の機能について説明す
る。
【００５３】フィルタ２０は、例えば、アルミナを担体
とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎ
ａ）、リチウム（Ｌｉ）、もしくはセシウム（Ｃｓ）等
のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）もしくはカルシウ
ム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ランタン（Ｌａ）もし
くはイットリウム（Ｙ）等の希土類とから選択された少
なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属とを担持して
構成されている。尚、本実施の形態では、アルミナから
なる担体上にバリウム（Ｂａ）と白金（Ｐｔ）を担持
し、これにＯ2ストレージ能力のあるセリア（Ｃｅ
2Ｏ3）を添加して構成される吸蔵還元型ＮＯx触媒が採
用されている。
【００５４】このようなＮＯx触媒は、このＮＯx触媒に
流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化
物（ＮＯx）を吸収する。
【００５５】一方、ＮＯx触媒は、このＮＯx触媒に流入
する排気の酸素濃度が低下したときは吸収していた窒素
酸化物（ＮＯx）を放出する。その際、排気中に炭化水
素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在し
ていれば、ＮＯx触媒は、このＮＯx触媒から放出された
窒素酸化物（ＮＯx）を窒素（Ｎ2）に還元せしめること
ができる。
【００５６】ところで、エンジン１が希薄燃焼運転され
ている場合は、エンジン１から排出される排気の空燃比
がリーン雰囲気となり排気の酸素濃度が高くなるため、
排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒に吸
収されることになるが、エンジン１の希薄燃焼運転が長
期間継続されると、ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力が飽和
し、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒にて除去
されずに排気中に残存する。
【００５７】特に、ディーゼル機関であるエンジン１で
は、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気が
燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排気
の空燃比がリーン空燃比となるため、ＮＯx触媒のＮＯx
吸収能力が飽和し易い。
【００５８】従って、エンジン１が希薄燃焼運転されて
いる場合は、ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力が飽和する前に
ＮＯx触媒に流入する排気中の酸素濃度を低下させると
ともに還元剤の濃度を高め、ＮＯx触媒に吸収された窒
素酸化物（ＮＯx）を放出及び還元させる必要がある。
【００５９】このように酸素濃度を低下させる方法とし
ては、排気中の燃料添加や、前記した低温燃焼、気筒２
内への燃料噴射時期や回数の変更等の方法が考えられる
が、本実施の形態では、フィルタ２０より上流の排気管
１９を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加
する還元剤供給機構を備え、この還元剤供給機構から排
気中へ燃料を添加することにより、フィルタ２０に流入
する排気の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度
を高めるようにしている。
【００６０】還元剤供給機構は、図１に示されるよう
に、その噴孔が排気枝管１８内に臨むように取り付けら
れ、ＥＣＵ３５からの信号により開弁して燃料を噴射す
る還元剤噴射弁２８と、前述した燃料ポンプ６から吐出
された燃料を前記還元剤噴射弁２８へ導く還元剤供給路
２９と、還元剤供給路２９に設けられてこの還元剤供給
路２９内の燃料の流通を遮断する遮断弁３１と、を備え
ている。
【００６１】このような還元剤供給機構では、燃料ポン
プ６から吐出された高圧の燃料が還元剤供給路２９を介
して還元剤噴射弁２８へ印加される。そして、ＥＣＵ３
５からの信号によりこの還元剤噴射弁２８が開弁して排
気枝管１８内へ還元剤としての燃料が噴射される。
【００６２】還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴
射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた
排気の酸素濃度を低下させる。
【００６３】このようにして形成された酸素濃度の低い
排気はフィルタ２０に流入し、フィルタ２０に吸収され
ていた窒素酸化物（ＮＯx）を放出させつつ窒素（Ｎ2）
に還元することになる。
【００６４】その後、ＥＣＵ３５からの信号により還元
剤噴射弁２８が閉弁し、排気枝管１８内への還元剤の添
加が停止されることになる。
【００６５】尚、本実施の形態では、排気中に燃料を噴
射して燃料添加を行っているが、これに替えて、再循環
するＥＧＲガス量を増大させて煤の発生量が増加して最
大となった後に、更にＥＧＲガス量を増大させる低温燃
焼を行っても良く、また、エンジン１の膨張行程や排気
行程等に燃料噴射弁３から燃料を噴射させても良い。
【００６６】以上述べたように構成されたエンジン１に
は、このエンジン１を制御するための電子制御ユニット
（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設され
ている。このＥＣＵ３５は、エンジン１の運転条件や運
転者の要求に応じてエンジン１の運転状態を制御するユ
ニットである。
【００６７】ＥＣＵ３５には、コモンレール圧センサ４
ａ、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１２、吸気
管圧力センサ１７、排気温度センサ２４、クランクポジ
ションセンサ３３、水温センサ３４、アクセル開度セン
サ３６等の各種センサが電気配線を介して接続され、上
記した各種センサの出力信号がＥＣＵ３５に入力される
ようになっている。
【００６８】一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３、吸
気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエー
タ２２、還元剤噴射弁２８、ＥＧＲ弁２６、遮断弁３１
等が電気配線を介して接続され、上記した各部をＥＣＵ
３５が制御することが可能になっている。
【００６９】ここで、ＥＣＵ３５は、図３に示すよう
に、双方向性バス３５０によって相互に接続された、Ｃ
ＰＵ３５１と、ＲＯＭ３５２と、ＲＡＭ３５３と、バッ
クアップＲＡＭ３５４と、入力ポート３５６と、出力ポ
ート３５７とを備えるとともに、前記入力ポート３５６
に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３５５を備え
ている。
【００７０】前記入力ポート３５６は、クランクポジシ
ョンセンサ３３のようにデジタル信号形式の信号を出力
するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣ
ＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。
【００７１】前記入力ポート３５６は、コモンレール圧
センサ４ａ、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１
２、吸気管圧力センサ１７、排気温度センサ２４、水温
センサ３４、アクセル開度センサ３６等のように、アナ
ログ信号形式の信号を出力するセンサのＡ／Ｄ３５５を
介して入力し、それらの出力信号をＣＰＵ３５１やＲＡ
Ｍ３５３へ送信する。
【００７２】前記出力ポート３５７は、燃料噴射弁３、
吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエ
ータ２２、ＥＧＲ弁２６、還元剤噴射弁２８、遮断弁３
１等と電気配線を介して接続され、ＣＰＵ３５１から出
力される制御信号を、前記した燃料噴射弁３、吸気絞り
用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２
２、ＥＧＲ弁２６、還元剤噴射弁２８、あるいは遮断弁
３１へ送信する。
【００７３】前記ＲＯＭ３５２は燃料噴射弁３を制御す
るための燃料噴射制御ルーチン、吸気絞り弁１３を制御
するための吸気絞り制御ルーチン、排気絞り弁２１を制
御するための排気絞り制御ルーチン、ＥＧＲ弁２６を制
御するためのＥＧＲ制御ルーチン、フィルタ２０に還元
剤を添加して吸収されたＮＯxを放出させるＮＯx浄化制
御ルーチン、フィルタ２０のＳＯx被毒を解消する被毒
解消制御ルーチン、フィルタ２０に捕集されたＰＭを燃
焼除去するためのＰＭ燃焼制御ルーチン等のアプリケー
ションプログラムを記憶している。
【００７４】前記ＲＯＭ３５２は、上記したアプリケー
ションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶して
いる。前記制御マップは、例えば、エンジン１の運転状
態と基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）との関係を示
す燃料噴射量制御マップ、エンジン１の運転状態と基本
燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、
エンジン１の運転状態と吸気絞り弁１３の目標開度との
関係を示す吸気絞り弁開度制御マップ、エンジン１の運
転状態と排気絞り弁２１の目標開度との関係を示す排気
絞り弁開度制御マップ、エンジン１の運転状態とＥＧＲ
弁２６の目標開度との関係を示すＥＧＲ弁開度制御マッ
プ、エンジン１の運転状態と還元剤の目標添加量（若し
くは排気の目標空燃比）との関係を示す還元剤添加量制
御マップ、還元剤の目標添加量と還元剤噴射弁２８の開
弁時間との関係を示す還元剤噴射弁制御マップ等であ
る。
【００７５】前記ＲＡＭ３５３は、各センサからの出力
信号やＣＰＵ３５１の演算結果等を格納する。前記演算
結果は、例えば、クランクポジションセンサ３３がパル
ス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機
関回転数である。これらのデータは、クランクポジショ
ンセンサ３３がパルス信号を出力する都度、最新のデー
タに書き換えられる。
【００７６】前記バックアップＲＡＭ３５４は、エンジ
ン１の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモ
リである。
【００７７】前記ＣＰＵ３５１は、前記ＲＯＭ３５２に
記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し
て、燃料噴射弁制御、吸気絞り制御、排気絞り制御、Ｅ
ＧＲ制御、ＮＯx浄化制御、被毒解消制御、ＰＭ燃焼制
御等を実行する。
【００７８】例えば、ＮＯx浄化制御では、ＣＰＵ３５
１は、フィルタ２０に流入する排気中の酸素濃度を比較
的に短い周期でスパイク的（短時間）に低くする、所謂
リッチスパイク制御を実行する。
【００７９】リッチスパイク制御では、ＣＰＵ３５１
は、所定の周期毎にリッチスパイク制御実行条件が成立
しているか否かを判別する。このリッチスパイク制御実
行条件としては、例えば、フィルタ２０が活性状態にあ
る、排気温度センサ２４の出力信号値（排気温度）が所
定の上限値以下である、被毒解消制御が実行されていな
い、等の条件を例示することができる。
【００８０】上記したようなリッチスパイク制御実行条
件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３５１
は、還元剤噴射弁２８からスパイク的に還元剤たる燃料
を噴射させるべく当該還元剤噴射弁２８を制御すること
により、フィルタ２０に流入する排気の空燃比を一時的
に所定の目標リッチ空燃比とする。
【００８１】具体的には、ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５
３に記憶されている機関回転数、アクセル開度センサ３
６の出力信号（アクセル開度）、エアフローメータ１１
の出力信号値（吸入空気量）、空燃比センサの出力信
号、燃料噴射量等を読み出す。
【００８２】ＣＰＵ３５１は、前記した機関回転数とア
クセル開度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータと
してＲＯＭ３５２の還元剤添加量制御マップへアクセス
し、排気の空燃比を予め設定された目標空燃比とする上
で必要となる還元剤の添加量（目標添加量）を算出す
る。
【００８３】続いて、ＣＰＵ３５１は、前記目標添加量
をパラメータとしてＲＯＭ３５２の還元剤噴射弁制御マ
ップへアクセスし、還元剤噴射弁２８から目標添加量の
還元剤を噴射させる上で必要となる還元剤噴射弁２８の
開弁時間（目標開弁時間）を算出する。
【００８４】還元剤噴射弁２８の目標開弁時間が算出さ
れると、ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８を開弁させ
る。
【００８５】ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８を開弁
させた時点から前記目標開弁時間が経過すると、還元剤
噴射弁２８を閉弁させる。
【００８６】このように還元剤噴射弁２８が目標開弁時
間だけ開弁されると、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁
２８から排気枝管１８内へ噴射されることになる。そし
て、還元剤噴射弁２８から噴射された還元剤は、排気枝
管１８の上流から流れてきた排気と混ざり合って目標空
燃比の混合気を形成してフィルタ２０に流入する。
【００８７】この結果、フィルタ２０に流入する排気の
空燃比は、比較的に短い周期で酸素濃度が変化すること
になり、以て、フィルタ２０が窒素酸化物（ＮＯx）の
吸収と放出・還元とを交互に短周期的に繰り返すことに
なる。
【００８８】次に、被毒解消制御では、ＣＰＵ３５１
は、フィルタ２０の酸化物による被毒を解消すべく被毒
解消処理を実行することになる。
【００８９】ここで、エンジン１の燃料には硫黄（Ｓ）
が含まれている場合があり、そのような燃料がエンジン
１で燃焼すると、二酸化硫黄（ＳＯ2）や三酸化硫黄
（ＳＯ3）などの硫黄酸化物（ＳＯx）が生成される。
【００９０】硫黄酸化物（ＳＯx）は、排気とともにフ
ィルタ２０に流入し、窒素酸化物（ＮＯx）と同様のメ
カニズムによってフィルタ２０に吸収される。
【００９１】具体的には、フィルタ２０に流入する排気
の酸素濃度が高いときには、流入排気ガス中の二酸化硫
黄（ＳＯ2）や三酸化硫黄（ＳＯ3）等の硫黄酸化物（Ｓ
Ｏx）が白金（Ｐｔ）の表面上で酸化され、硫酸イオン
（ＳＯ4 2-）の形でフィルタ２０に吸収される。更に、
フィルタ２０に吸収された硫酸イオン（ＳＯ4 2-）は、
酸化バリウム（ＢａＯ）と結合して硫酸塩（ＢａＳ
Ｏ4）を形成する。
【００９２】ところで、硫酸塩（ＢａＳＯ4）は、硝酸
バリウム（Ｂａ（ＮＯ3）2）に比して安定していて分解
し難く、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度が低く
なっても分解されずにフィルタ２０内に残留してしま
う。
【００９３】フィルタ２０における硫酸塩（ＢａＳ
Ｏ4）の量が増加すると、それに応じて窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）の吸収に関与することができる酸化バリウム（Ｂ
ａＯ）の量が減少するため、フィルタ２０のＮＯx吸収
能力が低下する、いわゆる硫黄被毒が発生する。
【００９４】フィルタ２０の硫黄被毒を解消する方法と
しては、フィルタ２０の雰囲気温度をおよそ６００乃至
６５０℃の高温域まで昇温させるとともに、フィルタ２
０に流入する排気の酸素濃度を低くすることにより、フ
ィルタ２０に吸収されている硫酸バリウム（ＢａＳ
Ｏ4）をＳＯ3 -やＳＯ4 -に熱分解し、次いでＳＯ3 -やＳ
Ｏ4 -を排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）
と反応させて気体状のＳＯ2 -に還元する方法を例示する
ことができる。
【００９５】そこで、本実施の形態に係る被毒解消処理
では、ＣＰＵ３５１は、先ずフィルタ２０の床温を高め
る触媒昇温制御を実行した上で、フィルタ２０に流入す
る排気の酸素濃度を低くするようにした。
【００９６】触媒昇温制御では、ＣＰＵ３５１は、例え
ば、各気筒２の膨張行程時に燃料噴射弁３から副次的に
燃料を噴射させるとともに還元剤噴射弁２８から排気中
へ燃料を添加させることにより、それらの未燃燃料成分
をフィルタ２０において酸化させ、酸化の際に発生する
熱によってフィルタ２０の床温を高めるようにしてもよ
い。
【００９７】但し、フィルタ２０が過剰に昇温すると、
フィルタ２０の熱劣化が誘発される虞があるため、排気
温度センサ２４の出力信号値に基づいて副次的な噴射燃
料量及び添加燃料量がフィードバック制御されるように
することが好ましい。
【００９８】上記したような触媒昇温処理によりフィル
タ２０の床温が６００℃乃至６５０℃程度の高温域まで
上昇すると、ＣＰＵ３５１は、フィルタ２０に流入する
排気の酸素濃度を低下させるべく還元剤噴射弁２８から
燃料を噴射させる。
【００９９】尚、還元剤噴射弁２８から過剰な燃料が噴
射されると、それらの燃料がフィルタ２０で急激に燃焼
してフィルタ２０が過熱し、或いは還元剤噴射弁２８か
ら噴射された過剰な燃料によってフィルタ２０が不要に
冷却される虞があるため、ＣＰＵ３５１は、空燃比セン
サ（図示省略）の出力信号に基づいて還元剤噴射弁２８
からの燃料噴射量をフィードバック制御するようにする
ことが好ましい。
【０１００】このように被毒解消処理が実行されると、
フィルタ２０の床温が高い状況下で、フィルタ２０に流
入する排気の酸素濃度が低くなる。すると、フィルタ２
０に吸収されている硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）がＳＯ3
-やＳＯ4 -に熱分解され、これらＳＯ3 -やＳＯ4 -が排気
中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と反応して
還元されるので、フィルタ２０の硫黄被毒が解消され
る。
【０１０１】一方、上述したようにフィルタ２０には、
Ｏ2ストレージ能力のあるセリア（Ｃｅ2Ｏ3）が含まれ
ており、これはエンジン１の排気中に含まれる微粒子で
あるＰＭ（Particulate Matter）を酸化して浄化するた
めの活性酸素を放出する。しかしながら、排気の酸素濃
度が低下すると上記のセリア（Ｃｅ2Ｏ3）等から吸蔵し
ていた酸素（Ｏ2）が放出され始めるので、この放出が
継続している間は排気の空燃比をリッチ側になるように
排気系に燃料添加をしても、実際には空燃比がリッチに
なりにくくなる。
【０１０２】これは図４に示すように、排気がリーンの
運転状態から、突然にリッチにする制御（燃料添加等）
を実施しても、数十秒間は空燃比が理論空燃比付近に留
まり、直ぐにはリッチに移行しない。そのためＮＯx触
媒の硫黄被毒回復が十分に行われない場合があるばかり
でなく、図４では、空燃比がリッチに移行し始めるころ
にはフィルタ２０の床温が６００℃から下降し始めるこ
とになり、さらに硫黄被毒回復が十分でなくなる虞があ
る。
【０１０３】本実施の形態に係る硫黄被毒回復制御で
は、この制御の実行前に予め次のような制御を実行する
ことで排気の空燃比が素早くリッチに移行するようにし
た。
【０１０４】図５に例示する硫黄被毒回復制御では、フ
ィルタ２０の床温を高める触媒昇温制御の実行中にリッ
チスパイクを行っている。リッチスパイクは数回に分け
て実行されるが、このリッチスパイクによって空燃比が
触媒昇温制御中に低下するので、排気が空気過剰なリー
ン空燃比の間にＮＯx触媒が吸蔵した酸素（Ｏ2)が放出
される。したがって硫黄被毒回復制御時には放出される
酸素（Ｏ2)がほとんどなくなる。ここでリッチスパイク
の間隔は数秒毎、例えば２．５秒間隔で実行することが
できるが、リッチスパイクの実行形態は特に限定される
ものではない。
【０１０５】図５の例では、リッチスパイクの実行によ
ってＮＯx触媒の床温も６００℃を下回ることなく保持
されている。またＡ／Ｆセンサの出力も排気系への燃料
添加によって素早くリッチ側に移行しており、Ｏ2スト
レージ状態はほとんど解消されている。
【０１０６】図６は、フィルタに担時した触媒中に所定
量のセリア（Ｃｅ2Ｏ3）を含む場合であって、そのフィ
ルタがリーン雰囲気中にある場合でも、リッチスパイク
を実行することでＯ2ストレージ時間が短縮されること
を示すものである。
【０１０７】ここでは触媒１リットルあたりに含まれる
セリア（Ｃｅ2Ｏ3）の量により、Ｃｅ２０ｇ／Ｌ（２０
ｇ含有）のフィルタ、及びＣｅ６ｇ／Ｌ（６ｇ含有）の
フィルタの例が示されている。
【０１０８】横軸は、排気の空燃比がリーンである状態
の継続時間をあらわし、縦軸はＯ2ストレージ時間、す
なわち排気の酸素濃度が低下した際に、フィルタから酸
素(Ｏ2 )が継続的に放出される時間を示す。
【０１０９】また図中、四角（□）はＣｅ２０ｇ／Ｌの
フィルタの時間経過に伴うＯ2ストレージ時間の変化を
示し、三角（△）は、同様にＣｅ６ｇ／Ｌのフィルタの
場合の変化を示している。また、細線はＣｅ２０ｇ／Ｌ
のフィルタ、太線はＣｅ６ｇ／Ｌのフィルタのそれぞれ
のＯ2ストレージ時間の推移の平均をあらわす。
【０１１０】図６に示す例によれば、リッチスパイクを
２．５秒に一回行うことで、Ｃｅ２０ｇ／Ｌのフィルタ
では、空気過剰なリーン時間が６０秒継続した場合でも
Ｏ2ストレージ時間が１０秒以下に減少している。また
Ｃｅ６ｇ／Ｌのフィルタでは、同様にＯ2ストレージ時
間が５秒程度に減少している。
【０１１１】ここでは、リッチスパイクを所定の間隔
（２．５秒）で実行した場合を示すが実行の間隔を長く
して一回のリッチスパイクにおける燃料の添加量を増大
させてもよい。
【０１１２】なお、リッチスパイクは昇温制御中に上記
のように数回に分けて実行するか、または昇温制御の最
終段階、もしくは昇温制御の終了直後であって車両の減
速が開始されたときに集中的に添加量を多くして実行す
ることもできる。
【０１１３】このようにしてリッチスパイクを昇温制御
中またはその直後に実行した場合は、硫黄被毒制御によ
りＮＯx触媒に流入する排気の空燃比は、素早くリッチ
側に移行する。すなわち、ＣＰＵ３５１は、フィルタ２
０に流入する排気の酸素濃度を低下させるべく還元剤噴
射弁２８から燃料を噴射させるが、硫黄被毒回復がこの
燃料の噴射から遅滞なく開始される。
【０１１４】図７はリッチスパイクを昇温制御中に実行
した場合の例を示す。Ａに示すように、昇温制御中にＡ
／Ｆセンサ出力で示される空燃比（フィルタ２０に流入
する排気の空燃比）が間隔をおいて一時的にリッチ側に
変化しており、このような複数回にわたるリッチスパイ
クの実行によって昇温制御中に空燃比が低下している。
この状態においてはＮＯx触媒から酸素(Ｏ2)が徐々に放
出されるので、Ｂに示すように、Ｏ2ストレージ効果に
よって硫黄被毒回復制御の際に空燃比の変化が停滞する
ことがなくなり、車速が低下して硫黄回復制御が開始さ
れる際には、空燃比はすぐにリッチとなる。これに伴
い、Ｃに示すように、ＮＯx触媒からの硫黄の放出が素
早く開始される。
【０１１５】次に、比較例として従来の方法による場合
を図８に示す。このようにリッチスパイクを行わずに、
通常の昇温制御から硫黄被毒回復制御に移行した場合
は、空燃比が数十秒間にわたり理論空燃比付近に留ま
り、その後リッチに移行するので硫黄の放出のタイミン
グが遅れる。したがって、このような従来の方法では、
町中の信号待ち等の短い時間、例えば３０秒から１分程
度の時間では、硫黄被毒回復が実施できない可能性が高
い。
【０１１６】しかし本実施の形態の制御によれば、１分
間程度の短い時間であっても硫黄被毒回復制御の実行が
されて硫黄の放出が可能となる。特に、数回にわたって
信号待ちをするような場合に、硫黄被毒回復を少しずつ
行うことができるので、ＮＯx触媒への硫黄酸化物の蓄
積を解消する機会がきわめて多くなる。これに伴ってＮ
Ｏx触媒の硫黄被毒劣化を抑制することができる。
【０１１７】次に、本実施の形態に係る昇温制御及び硫
黄被毒回復制御のフローについて説明する。
【０１１８】図９は、本実施の形態に係る昇温制御のフ
ローを示すフローチャート図である。
【０１１９】ステップＳ１０１では、硫黄被毒回復制御
を行う必要があるか否か判定される。判定条件として
は、燃料の添加量やＮＯxセンサ（図示省略）からの出
力信号、車両走行距離等により判定することができる。
ここで、燃料中の硫黄成分によりフィルタ２０に担持さ
れた吸蔵還元型ＮＯx触媒が被毒するので、燃料の添加
量をＲＡＭ３５３に記憶させ、この燃料の添加量が所定
量に達したときを硫黄被毒回復制御の開始条件としても
良い。また、硫黄被毒が進行すると吸蔵還元型ＮＯx触
媒のＮＯxの吸収量が減少し、フィルタ２０下流に流通
するＮＯxの量が増大する。従って、フィルタ２０の下
流にＮＯxセンサ（図示省略）を設け、この出力信号を
監視し、ＮＯxの流通量が所定量以上になったときを硫
黄被毒回復制御の開始条件としてもよい。更に、車両走
行距離が所定値以上になった場合には、硫黄被毒の回復
が必要であるとしてこのときを硫黄被毒回復制御の開始
条件としてもよい。
【０１２０】ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場
合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなさ
れた場合には本ルーチンを終了する。
【０１２１】ステップＳ１０２では、フィルタ２０の昇
温制御を開始するか否か判定される。昇温制御は内燃機
関が軽負荷領域にあるときに開始される。
【０１２２】ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場
合にはステップＳ１０３へ進む。
【０１２３】また、軽負荷領域になくステップＳ１０２
で否定判定がなされときは、その後に軽負荷運転に移行
したときにステップＳ１０３に進む。
【０１２４】ステップＳ１０３ではフィルタ２０の昇温
のために、排気系への燃料添加とリッチスパイクが併せ
て実行される。
【０１２５】次に、ステップＳ１０４ではフィルタ２０
の床温が６００℃以上であるか否かが判定される。これ
が６００℃以上であればステップＳ１０５に進む。
【０１２６】また、フィルタ２０の床温が６００℃未満
であればステップＳ１０３に戻り昇温制御を続行し、フ
ィルタ２０の床温が６００℃以上になればステップＳ１
０５に進む。
【０１２７】ステップＳ１０５では、内燃機関が軽負荷
領域にあるか否かが判定される。
【０１２８】ここで、軽負荷領域にあればステップＳ１
０６に進み、硫黄被毒回復制御が実行される。
【０１２９】また、軽負荷領域にないときは、その後に
軽負荷運転に移行したときにステップＳ１０６に進み、
硫黄被毒回復制御が行われる。
【０１３０】以上説明したように、本実施の形態に係る
内燃機関の排気浄化装置では、硫黄被毒回復制御のため
に排気系に燃料添加したにもかかわらず、ＮＯx吸収剤
から放出される酸素（Ｏ2）により空燃比がリッチに至
らない時間が存在することをほとんど解消できる。よっ
て、短時間でのＮＯx吸収剤の硫黄被毒回復が可能とな
る。
【０１３１】また短時間での硫黄被毒回復が可能なた
め、硫黄被毒回復制御を実施できる機会が大幅に増える
ことになる。したがって硫黄被毒の程度を減少させるこ
とで、ＮＯx吸収剤の硫黄被毒劣化を抑制できる。
【０１３２】
【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置で
は、ＮＯx触媒の硫黄被毒再生制御の開始前に、予めＮ
Ｏx吸収剤に吸蔵されている酸素(Ｏ2)を放出させること
ができるのでＯ2ストレージによる硫黄被毒回復制御の
遅れがなくなり、硫黄被毒回復の時間が短縮される。し
たがって硫黄被毒回復制御が実行できる機会が増加し、
排気中のＮＯxがＮＯｘ触媒に吸収されなくなる状態を
効果的に回避できるとともに、ＮＯx触媒の硫黄被毒劣
化を抑制することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄
化装置を適用するエンジンとその吸排気系とを併せ示す
概略構成図である。
【図２】 パテキュレートフィルタの概要を示す図であ
り、（Ａ）は、パティキュレートフィルタの横方向断面
を示す図である。（Ｂ）は、パティキュレートフィルタ
の縦方向断面を示す図である。
【図３】 ＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図４】 硫黄被毒回復制御において、排気空燃比がリ
ーンの状態からリッチの状態に移行する際のＯ2ストレ
ージによる影響を示す図である。
【図５】 硫黄被毒回復制御前に予めリッチスパイクを
実行した場合の排気空燃比の変化を示す図である。
【図６】 リッチスパイクの実行によって、吸蔵されて
いる酸素が放出されＯ2ストレージ時間が短縮されるこ
とを示す図である。
【図７】 予め昇温制御の際にリッチスパイクを実行し
た場合の空燃比の変化と硫黄の放出のタイミングを示す
図である。
【図８】 従来の方法による昇温制御の場合の空燃比の
変化と硫黄の放出のタイミングを示す図である。
【図９】 本発明の実施の形態に係る昇温制御実行フロ
ーを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１・・・・エンジン １ａ・・・クランクプーリ ２・・・・気筒 ３・・・・燃料噴射弁 ４・・・・コモンレール ４ａ・・・コモンレール圧センサ ５・・・・燃料供給管 ６・・・・燃料ポンプ ６ａ・・・ポンププーリ ８・・・・吸気枝管 ９・・・・吸気管 １８・・・排気枝管 １９・・・排気管 ２０・・・パティキュレートフィルタ ２１・・・排気絞り弁 ２４・・・排気温度センサ ２５・・・ＥＧＲ通路 ２６・・・ＥＧＲ弁 ２７・・・ＥＧＲクーラ ２８・・・還元剤噴射弁 ２９・・・還元剤供給路 ３１・・・遮断弁 ３３・・・クランクポジションセンサ ３４・・・水温センサ ３５・・・ＥＣＵ ３６・・・アクセル開度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/02 Ｆ０１Ｎ 3/08 Ａ 3/08 Ｇ 3/24 Ｅ 3/24 Ｒ 3/28 ３０１Ｃ 3/28 ３０１ 3/36 Ｃ 3/36 Ｆ０２Ｄ 41/04 ３５５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３５５ 43/00 ３０１Ｅ 43/00 ３０１ ３０１Ｋ ３０１Ｎ ３０１Ｔ 45/00 ３１４Ｚ 45/00 ３１４ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｃ １０３Ｂ (72)発明者 曲田 尚史 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小林 正明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 柴田 大介 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 石山 忍 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 根上 秋彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G084 AA01 AA03 AA04 BA05 BA08 BA09 BA13 BA15 BA19 BA20 BA24 DA27 DA28 DA31 DA37 EA11 EB01 EB22 FA02 FA05 FA07 FA11 FA12 FA20 FA27 FA33 FA38 3G090 AA03 BA01 CA01 CA04 CB25 DA01 DA09 DA10 DA12 DA15 DA18 DA19 DA20 EA05 EA06 EA07 3G091 AA02 AA10 AA11 AA12 AA18 AA28 AB06 AB13 BA00 BA04 BA11 BA14 BA33 CA13 CA18 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DA04 DB06 DB10 DC01 DC03 EA00 EA01 EA05 EA07 EA15 EA16 EA17 EA30 EA31 EA33 EA38 FA12 FA13 FB10 FB11 FB12 FC04 FC05 GA06 GA20 GA24 GB01X GB02W GB03W GB04W GB04Y GB05W GB06W GB10X GB10Y GB16X GB17X HA14 HA18 HA36 HB03 HB05 HB06 3G301 HA02 HA04 HA06 HA11 HA13 JA15 JA21 JA24 JA25 JB09 LA03 LB11 MA01 MA11 MA18 MA23 MA26 NA07 NA08 NE02 NE13 PA01B PA01Z PA07B PA07Z PA10B PA10Z PB08B PB08Z PD01B PD01Z PD11B PD11Z PE01B PE01Z PE03B PE03Z PE08B PE08Z PF01B PF01Z PF03B PF03Z 4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 BA02Y BA03X BA10X BA14Y BA15X BA17Y BA18X BA30X BA41X BB02 BB14 BC01 BD03 CC27 CD05 DA01 DA02 DA03 DA06 DA10 DA13 DA20 EA04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流入する排気の空燃比がリーンのときに
    は排気中のＮＯxを吸収し流入する排気の空燃比が理論
    空燃比又はリッチになると吸収したＮＯxを放出するＮ
    Ｏx吸収剤と、 前記ＮＯx吸収剤の昇温制御及び硫黄被毒回復制御を実
    行する硫黄被毒回復制御手段と、を備え、 前記硫黄被毒回復制御手段は、前記ＮＯx吸収剤の硫黄
    被毒回復制御開始前の昇温制御を実行した際に、排気の
    空燃比を低下させてＮＯx吸収剤に吸蔵されている酸素
    を放出させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装
    置。
  2. 【請求項２】 前記内燃機関の排気浄化装置は、排気中
    の微粒子を一時捕獲可能なフィルタを備え、このフィル
    タには前記ＮＯx吸収剤が担持されていることを特徴と
    する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項３】 前記硫黄被毒回復制御は、内燃機関の軽
    負荷運転時に排気系に内燃機関の燃料を添加して実施す
    ることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関
    の排気浄化装置。
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