内燃機関の排気浄化装置
【課題】ＮＯｘトラップ触媒を備えた排気浄化装置において、排気との反応性を低下させずにＳ脱離処理時におけるＳ放出速度の低下を招くことなく、Ｈ2Ｓ臭気を抑制する。
【解決手段】酸化雰囲気において排気中の窒素酸化物及び硫黄成分を吸着するＮＯｘトラップ触媒２３と、ＮＯｘトラップ触媒２３の下流側の酸化触媒２４とを備え、高温及び還元雰囲気にしてＳ脱離処理を実施する内燃機関の排気浄化装置において、排気通路１３においてＮＯｘトラップ触媒２３の上流側に設けられ排気通路１３へ燃料を添加する燃料添加装置１４と、燃料添加装置１４の下流側であってＮＯｘトラップ触媒２３の上流側において排気通路１３から分岐し、ＮＯｘトラップ触媒２３の下流側であって酸化触媒２４の上流側において排気通路１３と合流するバイパス通路１５と、バイパス通路１５上に設けられバイパス通路１５を流れる排気を遮断する遮断弁１６とを備える。
【解決手段】酸化雰囲気において排気中の窒素酸化物及び硫黄成分を吸着するＮＯｘトラップ触媒２３と、ＮＯｘトラップ触媒２３の下流側の酸化触媒２４とを備え、高温及び還元雰囲気にしてＳ脱離処理を実施する内燃機関の排気浄化装置において、排気通路１３においてＮＯｘトラップ触媒２３の上流側に設けられ排気通路１３へ燃料を添加する燃料添加装置１４と、燃料添加装置１４の下流側であってＮＯｘトラップ触媒２３の上流側において排気通路１３から分岐し、ＮＯｘトラップ触媒２３の下流側であって酸化触媒２４の上流側において排気通路１３と合流するバイパス通路１５と、バイパス通路１５上に設けられバイパス通路１５を流れる排気を遮断する遮断弁１６とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物を吸着して排気を浄化するＮＯｘトラップ触媒を備えた排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を浄化するための触媒として、ＮＯｘトラップ触媒（吸蔵型ＮＯｘ触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒とも呼ばれる）を備えた排気浄化装置が知られている。このＮＯｘトラップ触媒は、酸素過剰な雰囲気（酸化雰囲気又はリーンともいう）においてＮＯｘを硝酸塩として触媒の担体表面上に吸着し、酸素濃度が低い雰囲気（還元雰囲気又はリッチともいう）において吸着したＮＯｘを放出して還元する機能を有する。
【０００３】
ＮＯｘトラップ触媒を備えた排気浄化装置は、ＮＯｘトラップ触媒に吸着されたＮＯｘの量（以下、ＮＯｘ吸着量という）が飽和状態に近づくと、ＮＯｘトラップ触媒の周辺雰囲気をリッチにして、ＮＯｘトラップ触媒に燃料等の不完全燃焼により生じる一酸化炭素（ＣＯ）等の還元剤を供給し、ＮＯｘトラップ触媒に吸着された硝酸塩と排気中のＣＯ等の還元剤とを反応させる。これにより、ＮＯｘトラップ触媒からＮＯｘを放出させるとともに、放出されたＮＯｘを還元して無害な窒素（Ｎ2）にした上で大気中に排出する。
【０００４】
このＮＯｘトラップ触媒は、排気中のＮＯｘ以外に、一般に排気中に含まれている硫黄成分（サルファ，以下、単にＳとも表現する）も吸着する性質を有している。ＮＯｘトラップ触媒に吸着された硫黄成分は硝酸塩よりも化学的安定性が高いため、ＮＯｘトラップ触媒からＮＯｘを放出させるためにＮＯｘトラップ触媒の周辺雰囲気をリッチにしたとしても、僅かな量しか放出されない。そのため、ＮＯｘトラップ触媒に残留する硫黄成分は時間とともに増加してしまい、ＮＯｘトラップ触媒の本来の機能であるＮＯｘを吸着するという能力（性能）が低下してしまう。
【０００５】
したがって、ＮＯｘトラップ触媒の本来の機能を低下させないために、定期的にＮＯｘトラップ触媒に吸着された硫黄成分を放出する、いわゆるＳ脱離処理（以下、Ｓパージともいう）を実行する技術が知られている。例えば特許文献１の排気浄化装置では、内燃機関の膨張行程に追加燃料を噴射するなどして、ＮＯｘ触媒（ＮＯｘトラップ触媒）を昇温させて高温にするとともに、大量のＣＯを還元剤としてＮＯｘ触媒に供給する。これにより、ＮＯｘ触媒に吸着された硫黄成分とＣＯとを反応させて、ＮＯｘ触媒から硫黄成分を放出させる制御（Ｓパージ運転）を行っている。
【０００６】
ところで、内燃機関の排気を浄化するために、排気通路に複数の触媒やフィルタを備えた排気浄化システムが提案されている。例えば特許文献２の排気浄化システムでは、排気管の上流側に吸着還元型ＮＯｘ触媒としてのＮＳＲが配置され、下流側に排気中の微粒子物質を捕集するフィルタに吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたＤＰＮＲが配置される。また、この排気管には、ＮＳＲの上流側から分岐し、ＮＳＲの下流側且つＤＰＮＲの上流側で排気通路と合流するバイパス管が接続される。さらにこの排気管には、バイパス管との分岐点よりも下流側且つＮＳＲの上流側に燃料添加装置が設けられる。
【０００７】
このような構成により、特許文献２の排気浄化システムは、燃料添加装置により多量の燃料をＮＳＲに添加してＮＳＲを昇温させるとともに、添加した燃料の一部をＮＳＲを通過させて下流側のＤＰＮＲに供給する。このとき、バイパス管から酸素を含んだ排気を流して下流側のＤＰＮＲに供給し、下流側のＤＰＮＲにおいて燃料と酸素を含んだ排気とを反応させることにより、ＤＰＮＲも昇温させる。すなわち、特許文献２の技術では、ＮＳＲとＤＰＮＲとを備えた排気通路にバイパス管を接続することにより、上下流に配置されたＮＳＲ及びＤＰＮＲのいずれの昇温制御も実施することができるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２２９８６４号公報
【特許文献２】特開２００９−６２８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記した特許文献２の排気浄化システムは、バイパス管からＮＯｘを含んだ排気も下流側のＤＰＮＲに流れているが、この排気には還元剤となる燃料は含まれていない。そのため、バイパス管から流れてきたＮＯｘを下流側のＤＰＮＲにおいて浄化するために、燃料添加装置からより多量の燃料を添加して下流側のＤＰＮＲへ還元剤を供給する必要がある。また、特許文献２のシステムは、上記したように下流側のＤＰＮＲを昇温させるためにも多量の燃料を添加している。つまり、特許文献２のシステムでは、上流側のＮＳＲ（ＮＯｘトラップ触媒）に対して、必要以上の燃料が添加されることになる。これにより、上流側のＮＳＲは、多量の燃料を添加したとしても、気化熱が奪われ温度が低下したり、一部の燃料が触媒表面に付着して触媒表面が炭化水素（ＨＣ）等に覆われてしまい排気との反応性が低下してしまうことが考えられる。
【００１０】
また、ＮＯｘトラップ触媒のＳパージを実施するには、ＮＯｘの放出処理時よりもＮＯｘトラップ触媒を高温にする必要があり、これに対処すべくＮＯｘの放出処理よりも多くの燃料を添加させる（すなわち、空燃比をよりリッチにさせる）必要があるため、燃費の悪化が懸念される。そのため、ＮＯｘトラップ触媒に吸着された硫黄成分を素早く放出して（言い換えると、Ｓ放出速度を高めて）燃費悪化を抑制することが好ましい。Ｓ放出速度を向上させるためには、少なくともＮＯｘトラップ触媒の下流側の空燃比を定常的にリッチにしておくことが望まれている。
【００１１】
しかしながら、ＮＯｘトラップ触媒の下流側の空燃比を定常的にリッチとすると、ＮＯｘトラップ触媒から放出される硫黄成分の大部分は硫化水素（Ｈ2Ｓ）として大気中に放出されることになる。このＨ2Ｓは、健康に直接影響を与えない僅かな量（レベル）であっても、人間の敏感な嗅覚ではＨ2Ｓ独特の臭気を感じ取ることがある。そのため、放出されるＨ2Ｓの量（すなわち、Ｈ2Ｓ濃度）はできるだけ抑えることが望まれている。
【００１２】
本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、ＮＯｘトラップ触媒を備えた排気浄化装置において、排気との反応性を低下させずにＳ脱離処理時におけるＳ放出速度の低下を招くことなく、Ｈ2Ｓ臭気を抑制することができるようにした、内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的の一つとする。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）ここで開示する内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気の空燃比がリーンである酸化雰囲気において前記排気中の窒素酸化物及び硫黄成分を吸着するＮＯｘトラップ触媒と、前記排気通路において前記ＮＯｘトラップ触媒の下流側に設けられ、前記排気中の成分に対する酸化能を持った酸化触媒とを備え、前記空燃比をリッチとして高温及び還元雰囲気にし前記ＮＯｘトラップ触媒に吸着された前記硫黄成分を放出するＳ脱離処理を実施する内燃機関の排気浄化装置において、前記排気通路において前記ＮＯｘトラップ触媒の上流側に設けられ、前記排気通路へ燃料を添加する燃料添加装置と、前記燃料添加装置の下流側であって前記ＮＯｘトラップ触媒の上流側において前記排気通路から分岐し、前記ＮＯｘトラップ触媒の下流側であって前記酸化触媒の上流側において前記排気通路と合流するバイパス通路と、前記バイパス通路上に設けられ、前記バイパス通路を流れる排気を遮断する遮断弁と、を備えることを特徴としている。
【００１４】
（２）前記ＮＯｘトラップ触媒が前記排気通路としての配管内に収容され、前記バイパス通路が、前記配管の外周に沿って設けられることが好ましい。すなわち、前記排気通路が、ＮＯｘトラップ触媒の周辺において内側配管と外側配管とからなる二重管構造となっており、前記ＮＯｘトラップ触媒は前記内側配管内に配置され、前記バイパス通路は前記内側配管の外周面と前記外側配管の内周面との間に設けられることが好ましい。
【００１５】
（３）前記配管内であって前記排気通路と前記バイパス通路が合流する部分に設けられ、前記排気通路を流通した排気と前記バイパス通路を流通した排気とを均一化して混合する混合部材を備えることが好ましい。
（４）前記酸化触媒が、前記排気中の酸素を吸蔵する酸素吸蔵材を添加されたものであることが好ましい。
【００１６】
（５）前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、前記遮断弁の開閉を制御する遮断弁制御手段と、記ＮＯｘトラップ触媒から前記硫黄成分を脱離するＳ脱離処理を実行するＳ脱離処理実行手段とを備え、前記Ｓ脱離処理実行手段は、前記空燃比制御手段によって前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比に対してリッチとリーンとの間でスイングさせ、前記遮断弁制御部によって前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比がリーンの場合にのみ前記遮断弁を開放させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
開示の内燃機関の排気浄化装置によれば、ＮＯｘトラップ触媒に吸着された硫黄成分を放出するＳ脱離処理を実施する際に、ＮＯｘトラップ触媒から放出された硫黄成分の大部分は還元剤としての燃料と反応してＨ2Ｓとなり酸化触媒を通過する。このとき、酸化触媒に対してバイパス通路を経由して酸素を含んだ排気が送られることにより、酸化触媒においてＨ2Ｓの一部をＳＯ2に変換することができる。つまり、ＮＯｘトラップ触媒のＳ脱離処理において、ＮＯｘトラップ触媒から硫黄成分が放出される速度（Ｓ放出速度）を低下させることなく、大気中に放出されるＨ2Ｓの量を減らすことができ、Ｈ2Ｓの臭気を抑制することができる。
【００１８】
また、本排気浄化装置は、バイパス通路の分岐点が燃料添加装置の下流側であるため、バイパス通路には還元剤としての燃料を含んだ排気が流通する。言い換えると、例えばＮＯｘトラップ触媒の下流側に配置された酸化触媒に燃料を供給して早期に酸化触媒を昇温したい場合に、燃料を含んだ排気の一部をＮＯｘトラップ触媒を通過させずに酸化触媒に供給することができる。すなわち、酸化触媒に燃料を供給する場合、燃料を含んだ排気全てがＮＯｘトラップ触媒を通過しない（すなわち、燃料を含んだ排気の一部がＮＯｘトラップ触媒を迂回させることができる）ため、ＮＯｘトラップ触媒の表面に多量に添加された燃料の一部が付着して、ＮＯｘトラップ触媒の表面が炭化水素（ＨＣ）等の燃料に覆われてしまうことを抑制することができ、排気との反応性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示すシステム構成図である。
【図２】（ａ）は一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置のバイパス通路の構成を説明する模式的な断面図、（ｂ）は図２（ａ）に用いられるガス分配リングの斜視図である。
【図３】Ｓ脱離処理の制御内容を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
【００２１】
［１．装置構成］
本実施形態の排気浄化装置は、車両に搭載されたディーゼルエンジン（内燃機関）１に適用される。図１には、エンジン１に設けられる複数のシリンダ２のうちの一つを示すが、他のシリンダ２も同様の構成である。エンジン１のシリンダ２内には、上下方向に往復摺動するピストン３が設けられる。ピストン３は、コネクティングロッド４を介してクランクシャフト５に接続される。ピストン３は、その頂面に燃焼室となるキャビティ３ａが形成されている。
【００２２】
シリンダ２上部のシリンダヘッド６には、燃料噴射用のインジェクタ７が設けられる。インジェクタ７は、その先端部がシリンダ２の筒内空間に突出して設けられ、シリンダ２内に直接燃料を噴射する。インジェクタ７から噴射される燃料の噴射方向は、ピストン３のキャビティ３ａに向かう方向に設定される。また、インジェクタ７の基端部には燃料配管７ａが接続され、この燃料配管７ａから加圧された燃料がインジェクタ７に供給される。
【００２３】
シリンダヘッド６には、シリンダ２の筒内空間と連通する吸気ポート８及び排気ポート９が設けられ、これらの各ポート８，９を開閉するための吸気弁１０及び排気弁１１が設けられる。吸気ポート８には、エアフローセンサ１９や図示しないエアクリーナやスロットルバルブ等を備えた吸気通路１２が接続され、排気ポート９には排気通路１３が接続される。この排気通路１３には、排気通路１３内に燃料を添加（噴射）する燃料添加装置１４が設けられ、燃料添加装置１４の下流側に排気を浄化するための排気浄化装置２０が介装される。また、排気通路１３には、排気通路１３を流通する排気の温度を検出する温度センサ２８が設けられる。
【００２４】
排気浄化装置２０は、排気上流側から順に配置された、前段酸化触媒２１，フィルタ２２，ＮＯｘトラップ触媒２３及び後段酸化触媒２４から構成される。
前段酸化触媒２１は、排気中の成分に対する酸化能を持った酸化触媒であり、金属，セラミックス等からなるハニカム状の担体に触媒物質を担持したものである。
【００２５】
フィルタ２２は、排気中に含まれる粒子状物質（Particulate Matter、以下、ＰＭと略称する）を捕集する多孔質フィルタ（例えば、セラミックフィルタ）である。なお、ＰＭとは、炭素からなる黒煙（すす）の周囲に燃え残った燃料や潤滑油の成分，硫黄化合物等が付着した粒子状の物質である。フィルタ２２の内部は、多孔質の壁体によって排気の流通方向に沿って複数に分割されている。この壁体には、ＰＭの微粒子に見合った大きさの多数の細孔が形成され、排気が壁体の近傍や内部を通過する際に壁体内，壁体表面にＰＭが捕集される。フィルタ２２では、捕集したＰＭを連続的に酸化させて除去し、排気を浄化する再生制御が実施される。
【００２６】
ＮＯｘトラップ触媒２３は、酸素過剰な酸化雰囲気（排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態）において窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を硝酸塩として触媒の担体表面上に吸着し、酸素濃度が低い還元雰囲気（排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな状態）において吸着したＮＯｘを放出して還元する機能を有する。ＮＯｘトラップ触媒２３は吸着できるＮＯｘの量（すなわち、最大量）が決まっており、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着されたＮＯｘの量がこの最大量（すなわち、飽和状態）に近づくと、吸着されたＮＯｘを放出し還元浄化する制御（以下、この制御をＮＯｘパージという）が実施される。
【００２７】
ＮＯｘパージは、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気を酸素濃度が低い還元雰囲気（リッチ）にし、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）等の還元剤をＮＯｘトラップ触媒２３に供給することで実施される。ここでは、ＮＯｘトラップ触媒２３の上流側に設けられた燃料添加装置１４から排気通路１３に燃料を添加することによって、空燃比のリッチ化や還元剤の供給を行う。ＮＯｘパージの実施によって、ＮＯｘトラップ触媒２３からＮＯｘを放出させるとともに、放出されたＮＯｘを還元して無害な窒素（Ｎ2）に変換して排気を浄化する。
【００２８】
ＮＯｘトラップ触媒２３の下流側に配置された後段酸化触媒２４は、前段酸化触媒２１と同様、排気中の成分に対する酸化能を持った酸化触媒であり、金属，セラミックス等からなるハニカム状の担体に触媒物質を担持したものである。ここでは、後段酸化触媒２４は、排気中の酸素を吸蔵するセリア（ＣｅＯ2）等の酸素吸蔵材が添加されたものである。
【００２９】
排気通路１３には、ＮＯｘトラップ触媒２３を迂回するバイパス通路１５が設けられる。このバイパス通路１５は、燃料添加装置１４の下流に配置されたフィルタ２２の下流側であってＮＯｘトラップ触媒２３の上流側において排気通路１３から分岐し、ＮＯｘトラップ触媒２３の下流側であって後段酸化触媒２４の上流側において排気通路１３と合流する。バイパス通路１５には、バイパス通路１５を流れる排気を遮断する遮断弁１６が介装される。遮断弁１６は、ＥＣＵ３０により開閉制御されることによりバイパス通路１５内を流れる排気を制御する。なお、図１は排気浄化装置のシステム構成図の例示であり、バイパス通路１５は、図１のように排気通路１３に別の配管を接続することにより構成してもよく、図２（ａ）に示すような二重管構造としてもよい。
【００３０】
図２（ａ）は、排気通路１３が、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺において内側配管（配管）１７と外側配管１８とからなる二重管の構造となっており、内側配管１７の内側が排気通路１３，内側配管１７の外周面と外側配管１８の内周面とで囲まれた部分がバイパス通路１５として構成されている。外側配管１８は、排気ポート９との接続部からＮＯｘトラップ触媒２３と後段酸化触媒２４との間まで延設され、上流端が開口し下流端が閉じた配管である。内側配管１７は、ＮＯｘトラップ触媒２３の直上流から延設され、上下流端が開口した配管である。
【００３１】
外側配管１８は、内側配管１７と重なる二重管構造の部分において内側配管１７よりも大きな径となるように拡径し、内側配管１７の外周面と外側配管１８の内周面との間に隙間を有する。この隙間が上記したバイパス通路１５に相当する。つまり、バイパス通路１５は、内側配管１７の外周面に沿って設けられる。なお、内側配管１７は、その軸心が外側配管１８の軸心と一致するように配置される。これにより、内側配管１７の外周面に沿って設けられるバイパス通路１５の幅が、配管の軸方向に略均等となっている。
【００３２】
内側配管１７の内側には、上流側から、ＮＯｘトラップ触媒２３，ガス分配リング（混合部材）２７及び後段酸化触媒２４が配置される。ＮＯｘトラップ触媒２３及び後段酸化触媒２４は、その外周に触媒保持材２５，２６が設けられ、この触媒保持材２５，２６を介してそれぞれ内側配管１７の内側に保持される。内側配管１７には、ＮＯｘトラップ触媒２３の下流側であって後段酸化触媒２４の上流側（すなわち、外側配管１８の下流端に対応する部分）に一つの開口部１７ａが形成され、開口部１７ａを介して内側配管１７の内外が連通される。つまり、内側配管１７の外周面に設けられたバイパス通路１５を流通した排気は、この開口部１７ａから内側配管１７の内側（すなわち、排気通路１３）へ流入し、排気通路１３を流通する排気と合流する。
【００３３】
内側配管１７の内側には、開口部１７ａが形成された部分に、図２（ｂ）に示すようなガス分配リング２７が嵌挿される。ガス分配リング２７は中空の環状部材であって、バイパス通路１５を流通し開口部１７ａから排気通路１３内へ流入する排気を、内側配管１７の周方向に分配して、排気通路１３内の排気と混合させるためのものである。このガス分配リング２７は、外周面に排気を流入させるためのガス流入口２７ａが一つ設けられ、内周面に排気を流出させるためのガス流出口２７ｂが周方向に略等間隔に複数設けられる。ガス分配リング２７は、その外周面が内側配管１７の内周面に密着し、内側配管１７に設けられた開口部１７ａとガス流入口２７ａとが重なるように配置される。
【００３４】
バイパス通路１５を流通した排気は、図２（ｂ）に示すように、開口部１７ａ及びガス流入口２７ａからガス分配リング２７内へ流入し、複数のガス流出口２７ｂから排気通路１３内へ排出される。これにより、バイパス通路１５を流通した排気と排気通路１３内を流通した排気とが均一化されて混合される。この開口部１７ａ及びガス流入口２７ａには、バイパス通路１５を流れる排気を遮断する遮断弁１６が設けられる。遮断弁１６は、閉状態において開口部１７ａ及びガス流入口２７ａを閉鎖して排気の流通を遮断し、開状態において開口部１７ａ及びガス流入口２７ａを開放して排気の流通を開放する。この遮断弁１６の開閉は、ＥＣＵ３０に設けられた遮断弁制御部３３により制御される。
【００３５】
エアフローセンサ１９は、吸気通路１２を流通する空気量（吸気流量）を検出する。また、温度センサ２８は、フィルタ２２の下流側であってＮＯｘトラップ触媒２３の上流側に設けられ、ＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気の温度を検出する。これらセンサ１９，２８で検出された情報は、ＥＣＵ３０へ送信される。
【００３６】
ＥＣＵ（電子制御装置）３０は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵでの演算結果等が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等を備えている。ＥＣＵ３０の入力側にはエアフローセンサ１９や温度センサ２８等のセンサ類が接続され、出力側には燃料添加装置１４及び遮断弁１６が接続される。ＥＣＵ３０は、上記した再生制御やＮＯｘパージ等の様々な制御を実施するものであるが、ここでは特に以下のＳパージを実行する。
【００３７】
Ｓパージとは、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着された硫黄成分を定期的に放出する、いわゆるＳ脱離処理のことである。ＮＯｘトラップ触媒２３は、排気中のＮＯｘだけでなく、一般に排気に含まれている硫黄成分（サルファ，以下、単にＳとも表現する）も吸着する。ＮＯｘトラップ触媒２３は、上記したように触媒の担体表面上に吸着できるＮＯｘの量が決まっているため、硫黄成分が吸着されることにより吸着できるＮＯｘの量が減少してしまう。さらに硫黄成分は、上記のＮＯｘパージでは僅かな量しか放出されないため時間とともに増加し、これによりＮＯｘトラップ触媒２３の本来の機能であるＮＯｘを吸着する能力が低下してしまう。これを防ぐために実施されるのがＳパージである。
【００３８】
［２．制御構成］
次に、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の制御構成について、図１及び図２（ａ）を用いて説明する。なお、以下、排気浄化装置２０が図２に示す構成の場合を説明する。
ＥＣＵ３０は、上記のＳパージを実行するために、吸着Ｓ量推定部３１としての機能要素と、判定部３２としての機能要素と、遮断弁制御部３３としての機能要素と、空燃比制御部３４としての機能要素と、Ｓパージ実行部３５としての機能要素とを有している。
【００３９】
吸着Ｓ量推定部３１は、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着された硫黄成分の量（以下、吸着Ｓ量という）ＳADを推定するものである。吸着Ｓ量ＳADは、エンジン１から排出される硫黄成分の量に依存し、エンジン１から排出される硫黄成分の量は、エンジン１において使用される燃料の量と燃料の種類とに依存する。そのため、吸着Ｓ量推定部３１は、例えば前回のＳパージの終了後から使用された燃料量Ｆを積算し、以下の式（１）に示すように、この積算使用燃料量ΣＦに燃料の種類に応じた係数ｋを乗算することで吸着Ｓ量ＳADを推定する。係数ｋは、燃料の種類（例えば、日本で使用される燃料か、アメリカで使用される燃料か等）によって異なる値である。これは、使用される燃料の種類によって排出される硫黄成分の量が異なるからである。吸着Ｓ量ＳADの推定手法を式で表すと、以下の式（１）となる。
Ｓ＝ＳAD＝ΣＦ×ｋ ・・・（１）
推定された吸着Ｓ量ＳADの情報は、判定部３２に伝達される。
【００４０】
判定部３２は、吸着Ｓ量推定部３１で推定された吸着Ｓ量ＳADに基づいて、Ｓパージが必要であるか否かの判定と、Ｓパージ開始条件が成立したか否かの判定とを実施するものである。判定部３２は、まず、吸着Ｓ量推定部３１で推定された吸着Ｓ量ＳADと予め設定された所定値ＳTHとを比較し、吸着Ｓ量ＳADが所定値ＳTH以上の場合にＳパージが必要であると判定し、吸着Ｓ量ＳADが所定値ＳTH未満の場合にＳパージが必要でないと判定する。すなわち、以下の条件（２）が成立した場合はＳパージが必要であると判定する。なお、この判定に用いられる所定値ＳTHは、例えば予め実験等によりＮＯｘトラップ触媒２３のＮＯｘ浄化性能が低下する程度に硫黄成分が蓄積したと考えられる吸着Ｓ量である。
（２）吸着Ｓ量ＳAD≧所定値ＳTH
【００４１】
判定部３２は、上記の条件（２）が成立したら、Ｓパージを開始できるか否か、言い換えると、Ｓパージを実施することができるか否か（すなわち、Ｓパージ開始条件が成立したか否か）を判定する。このＳパージ開始条件は、例えば車両が高速道路等の道路を高速で走行中や郊外等を安定して走行中に、排気が高温で安定していることである。なお、上記の条件（２）が成立した場合であっても、Ｓパージ開始条件が成立しない場合は、Ｓパージは実行されない。
【００４２】
遮断弁制御部（遮断弁制御手段）３３は、バイパス通路１５に設けられた遮断弁１６の開閉を制御するものである。遮断弁制御部３３は、Ｓパージが実行されていない場合は遮断弁１６を常時閉鎖し、Ｓパージが実行されている時は、ＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気（すなわち、ＮＯｘトラップ触媒２３の上流側の排気）の空燃比がリーンの場合にのみ遮断弁１６を開放し、バイパス通路１５に排気を流通させる。つまり、遮断弁制御部３３は、以下のＳパージ実行部３５の指令に基づき、空燃比制御部３４の空燃比制御と連動して遮断弁１６の開閉を制御する。言い換えると、遮断弁制御部３３は、以下の空燃比制御部３４により排気の空燃比がリーンにされた場合のみ遮断弁１６を開とするように制御する。
【００４３】
空燃比制御部（空燃比制御手段）３４は、ＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気の空燃比（Ａ／Ｆ）を制御するものである。一般に空燃比を制御するには空気量と燃料量とを制御すればよいが、ここでは出力に影響を与えず排気の空燃比のみを制御するために、燃料添加装置１４から排気通路１３内に添加される燃料添加量を制御する。この空燃比制御部３４は、排気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにする場合は燃料添加装置１４から添加される燃料量を増加させ、空燃比を理論空燃比よりもリーンにする場合は燃料添加装置１４から添加される燃料量を減少させる（又は添加される燃料量をゼロにさせる）。
【００４４】
また、空燃比制御部３４は、燃料添加装置１４から添加される燃料量や燃料添加時間を制御することにより、排気の空燃比を制御するとともに排気の温度制御も行う。すなわち、空燃比制御部３４は、排気の温度を上昇させる場合は燃料添加装置１４から添加される燃料量を増加させて前段酸化触媒２１で酸化反応（燃焼）させ、排気の温度を低下させる場合は燃料添加装置１４から添加される燃料量をゼロにさせる。
【００４５】
Ｓパージ実行部（Ｓ脱離処理実行手段）３５は、判定部３２によりＳパージ開始条件が成立したと判定されたときに、遮断弁制御部３３及び空燃比制御部３４に指令を出すことによりＳパージを実行するものである。Ｓパージを実行するためには、以下の条件（３）及び（４）をともに成立させる必要がある。
（３）ＮＯｘトラップ触媒２３の温度≧Ｓ脱離開始温度
（４）ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気がリッチ
なお、Ｓ脱離開始温度とは、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気がリッチの場合にＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分が脱離し始めるときの温度であり、触媒によって異なる。
【００４６】
Ｓパージ実行部３５は、まず上記の条件（３）を成立させるために、空燃比制御部３４に対して排気の温度を制御するよう指令を出し、排気の温度制御を実施させる。この指令を受けた空燃比制御部３４は、燃料添加装置１４から添加する燃料量を増加させ、前段酸化触媒２１で酸化反応させることにより排気の温度を上昇させる。Ｓパージ実行部３５は、排気を温度上昇させることによりＮＯｘトラップ触媒２３を昇温させ、ＮＯｘトラップ触媒２３の温度をＳ脱離開始温度以上にする。以下、この制御を触媒昇温制御という。
【００４７】
Ｓパージ実行部３５は、触媒昇温制御を開始してから、ＮＯｘトラップ触媒２３の上流側に設けた温度センサ２８で検出された排気温度が所定の温度に達したらＮＯｘトラップ触媒２３がＳ脱離開始温度以上に昇温されたものとみなして、上記の条件（４）を成立させるために空燃比制御部３４に指令を出して排気の空燃比制御を実施させる。
【００４８】
Ｓパージが実行されると、ＮＯｘトラップ触媒２３からは硫黄成分が放出（脱離）され、その大部分が排気中に含まれるＨＣ等の還元剤と結合して硫化水素（Ｈ2Ｓ）として放出される。このＨ2Ｓは、人体に影響を与えない僅かな量であってもＨ2Ｓ独特の臭気を有する。また、Ｓパージは上記の条件（３）に記載のように、ＮＯｘトラップ触媒２３を昇温させる必要があることから燃費の悪化が懸念されるため、早期にＳパージを終了させるために硫黄成分がＮＯｘトラップ触媒２３から放出される速度（以下、Ｓ放出速度という）を低下させない必要がある。
【００４９】
これらを実現するために、ここで実施されるＳパージは、上記の条件（３）及び（４）を成立させるとともに、ＮＯｘトラップ触媒２３から放出されるＨ2Ｓの一部を後段酸化触媒２４において酸化させ、ＳＯ2に変換する処理を実施する。すなわち、Ｓ放出速度を低下させることなく、ＮＯｘトラップ触媒２３から放出されたＨ2Ｓの一部をＳＯ2に変換してＨ2Ｓの量を減少させてＨ2Ｓ臭気を抑制する。以下、このＳパージを臭気抑制Ｓパージといい、臭気抑制Ｓパージ以外のＳパージを通常のＳパージという。また、これらを特に区別しない場合には単にＳパージという。
【００５０】
Ｓパージを実行するためにはＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気を常にリッチにする必要があるため、Ｓパージ実行中は当然ＮＯｘトラップ触媒２３の出口側の排気もリッチな状態となっている。ここでいうリッチな状態とは、排気中に酸素（Ｏ2）が含まれていない状態を意味する。Ｓパージ実行中にこのリッチな排気を後段酸化触媒２４に流入させても、排気中にＯ2がなければＨ2Ｓの一部をＳＯ2に変換することができない。
【００５１】
そこで、臭気抑制Ｓパージでは、Ｓパージ実行部３５は、空燃比制御部３４に対して上記の条件（４）を成立させるための空燃比制御に加え、以下の指令（５）を出して空燃比の制御を実施する。さらにＳパージ実行部３５は、空燃比制御部３４に対する指令（５）に連動させて、遮断弁制御部３３に対して以下の指令（６）を出して遮断弁１６の開閉制御を実施する。これらの制御により、Ｓパージ実行部３５は後段酸化触媒２４に酸素を含んだ排気を供給する。
（５）空燃比を理論空燃比（ストイキ）に対してリッチとリーンとの間でスイングさせる。
（６）空燃比がリーンの場合にのみ遮断弁１６を開とする。
【００５２】
上記の指令（５）を受けた空燃比制御部３４は、燃料添加装置１４により燃料を添加する時間（リッチ継続時間）と、燃料を添加しない時間（リーン継続時間）とを周期的に交互に繰り返し、空燃比（Ａ／Ｆ）を交互にリッチ化及びリーン化させる制御を実施する。言い換えると、空燃比制御部３４は、ＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気の空燃比を周期的にストイキに対してリッチとリーンとの間でスイングさせて、Ａ／Ｆ変調を実施させる。これにより、ＮＯｘトラップ触媒２３の上流側の排気は、繰り返し交互にリッチな排気（酸素を含まない排気）とリーンな排気（酸素を含む排気）とになる。以下、この制御を空燃比スイング制御という。
【００５３】
このとき、空燃比制御部３４は、上記の条件（４）を成立させるために、空燃比スイング制御を実施しながら、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気が定常的にリッチとなるように添加燃料量を制御して、ストイキに対するリッチ度合い及びリーン度合いを制御する。例えば、空燃比制御部３４は、ＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気の空燃比をリッチ（Ａ／Ｆ＝１２）とリーン（Ａ／Ｆ＝１６）とでスイングさせることにより、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺の空燃比は平均的に常にリッチ（Ａ／Ｆ＝１４）とする。
【００５４】
また、上記の指令（６）を受けた遮断弁制御部３３は、空燃比制御部３４によって燃料添加装置１４からの燃料添加が行われていないとき（すなわち、ＮＯｘトラップ触媒２３の上流側の排気の空燃比がリーンのとき）のみ、遮断弁１６を開放し、それ以外のときは全て遮断弁１６を閉鎖するように開閉制御を実施する。すなわち、遮断弁１６が開いているのはバイパス通路１５を流通させる排気中に酸素が含まれている間だけであって、それ以外のリッチ時やＳパージが実行されていないときは全て閉鎖される。これにより、バイパス通路１５には酸素を含んだ排気が流通し、この排気はＮＯｘトラップ触媒２３を迂回して後段酸化触媒２４に供給される。
【００５５】
以上の制御によって、後段酸化触媒２４には、ＮＯｘトラップ触媒２３から放出されたＨ2Ｓと、バイパス通路１５を流通した酸素を含んだ排気とが供給される。そして、後段酸化触媒２４において、Ｈ2Ｓの一部を酸化させてＳＯ2に変換することでＨ2Ｓの量を減少させ、Ｈ2Ｓ臭気を抑制する。なお、臭気抑制Ｓパージは、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着された硫黄成分が放出され終わったら終了する。なお、Ｓパージ実行中は、ＮＯｘトラップ触媒２３に残っている硫黄成分の量（残留吸着Ｓ量）が逐次算出され、この残留吸着Ｓ量がゼロになったら硫黄成分が全て放出されたことになるためＳパージを終了する。すなわち、これがＳパージの終了条件である。
【００５６】
［３．フローチャート］
次に、図３を用いてＥＣＵ３０で実行される臭気抑制Ｓパージの制御（Ｓ脱離処理制御）の手順の例を説明する。このフローチャートは、所定の周期Ｔ（例えば、数［ｓ］周期）で動作する。また、下記の各ステップは、コンピュータのハードウェアに割り当てられた各機能（手段）が、ソフトウェア（コンピュータプログラム）によって動作することによって実施される。
【００５７】
本排気浄化装置は、ドライバによるイグニッションスイッチ（図示略）のオン操作が行われ、エンジン１が始動したら以下の制御フローをスタートする。なお、フローチャート中のフラグＦは、Ｓパージ実行部３５によってＳパージが実行されている場合はフラグＦ＝１と設定され、Ｓパージが実行されていない場合はフラグＦ＝０とされる。制御開始時はフラグＦはＦ＝０に設定されている。
【００５８】
図３に示すように、ステップＳ１０において、フラグＦがＦ＝０であるか否かが判定される。制御開始時はフラグＦはＦ＝０のためＹＥＳルートからステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０では、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着されている硫黄成分の量（吸着Ｓ量）ＳADが推定される。次いでステップＳ３０において、ステップＳ２０で推定した吸着Ｓ量ＳADが予め設定された所定値ＳTH以上であるか否かが判定される。つまり、ステップＳ３０の判定は上記の条件（２）のＳパージが必要であるか否かの判定であり、判定部３２によって判定される。
【００５９】
吸着Ｓ量ＳADが所定値ＳTH以上の場合はＳパージが必要であると判定されてステップＳ４０へ進み、判定部３３によりＳパージを実施することができるか否か（Ｓパージ開始条件が成立したか否か）が判定される。一方、ステップＳ３０において吸着Ｓ量ＳADが所定値ＳTH未満であると判定された場合及びステップＳ４０においてＳパージが実施できないと判定された場合は、いずれもリターンする。
【００６０】
また、ステップＳ４０においてＳパージ開始条件が成立したと判定されたら、ステップＳ５０においてフラグＦがＦ＝１に設定されてステップＳ６０へ進み、空燃比制御部３４による触媒昇温制御が実施されてＮＯｘトラップ触媒２３が昇温される。そして、ステップＳ７０において、Ｓパージ実行部３５により、空燃比制御部３４及び遮断弁制御部３３にそれぞれ上記の指令（５）及び（６）が出され、空燃比スイング制御及び遮断弁１６の開閉制御が実施される。これにより、臭気抑制Ｓパージが実行される。
【００６１】
ステップＳ８０においてＳパージ終了条件が成立したか否かが判定され、成立していなければＮＯルートからステップＳ１０へ戻る。この場合、フラグＦはＦ＝１に設定されているため、ステップＳ１０の判定においてＮＯルートからステップＳ６０へ進む。そして、ステップＳ８０の終了条件が成立したら、フラグＦをリセットして臭気抑制Ｓパージを終了する。
【００６２】
［４．効果］
したがって、本排気浄化装置によれば、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着された硫黄成分を放出するＳ脱離処理（Ｓパージ）を実施する際に、ＮＯｘトラップ触媒２３から放出された硫黄成分の大部分は還元剤と反応してＨ2Ｓとなり後段酸化触媒２４を通過する。このとき、後段酸化触媒２４に対してバイパス通路１５を経由して（ＮＯｘトラップ触媒２３を迂回して）酸素を含んだ排気が送られることにより、後段酸化触媒２４においてＨ2Ｓの一部をＳＯ2に変換することができる。つまり、ＮＯｘトラップ触媒２３のＳパージにおいて、ＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分が放出される速度（Ｓ放出速度）を低下させることなく、大気中に放出されるＨ2Ｓの量を減らすことができ、Ｈ2Ｓの臭気を抑制することができる。
【００６３】
また、本排気浄化装置２０は、バイパス通路１５の分岐点Ａが燃料添加装置１４の下流側であるため、バイパス通路１５には還元剤としての燃料を含んだ排気が流通する。言い換えると、例えば後段酸化触媒２４に燃料を供給して早期に後段酸化触媒２４を昇温したい場合に、燃料を含んだ排気の一部をＮＯｘトラップ触媒２３を通過させずに後段酸化触媒２４に供給することができる。すなわち、後段酸化触媒２４に燃料を供給する場合、燃料を含んだ排気全てがＮＯｘトラップ触媒２３を通過しない（すなわち、燃料を含んだ排気の一部がＮＯｘトラップ触媒２３を迂回させることができる）ため、ＮＯｘトラップ触媒２３の表面に多量に添加された燃料の一部が付着して、ＮＯｘトラップ触媒２３の表面が炭化水素（ＨＣ）等の燃料に覆われてしまうことを抑制することができ、排気との反応性の低下を抑制することができる。
【００６４】
また、触媒を流れる排気は通常層流のため、ＮＯｘトラップ触媒２３を排気が流通している間に排気温度は低下してしまうが、ＮＯｘトラップ触媒２３が収容される内側配管１７の外周に沿ってバイパス通路１５を設けることにより、バイパス通路１５を流れる排気によって、ＮＯｘトラップ触媒２３を流れる排気の温度低下を抑制することができる。これにより、ＮＯｘトラップ触媒２３の温度低下を抑制することができ、保温効果を得ることができる。
【００６５】
また、内側配管１７の内側であってバイパス通路１５が合流する部分にガス分配リング２７が設けられているため、バイパス通路１５を流通してきた排気を分配しながら排気通路１３内に送ることができ、排気通路１３を流通した排気とバイパス通路１５を流通した排気とを混合させることができる。これにより、後段酸化触媒２４の一部には酸素を含んだ排気が供給され、他の部分には酸素を含まない排気が供給されるような、排気のばらつきを抑制することができ、後段酸化触媒２４上での酸化反応を効率よく実施させることができる。
【００６６】
また、後段酸化触媒２４が排気中の酸素を吸蔵する酸素吸蔵材が添加されたものであるため、バイパス通路１５から流れてくる排気中の酸素を後段酸化触媒２４に吸蔵しておくことができる。これにより、酸素を含む排気が供給されていないときであっても、後段酸化触媒２４においてＨ2Ｓの一部を酸化してＳＯ2に変換させることができるため、Ｈ2Ｓの量を減少させることができ、Ｈ2Ｓ臭気をより低減することができる。
【００６７】
また、Ｓパージ実行部３５が、空燃比制御部３４によってＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気の空燃比をストイキに対してリッチとリーンとの間でスイングさせ、遮断弁制御部３３によって空燃比がリーンの場合にのみ遮断弁１６を開放させる制御を実施する。これにより、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気は常時リッチとしながら、上流側の排気をリーンな状態とすることができ、このリーンな排気（すなわち、酸素を含んだ排気）をバイパス通路１５から後段酸化触媒２４に供給することができるため、後段酸化触媒２４上での酸化反応をより効率的に実施させることができ、Ｈ2Ｓ臭気をより低減できる。
【００６８】
［５．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
上記実施形態では、判定部３２によりＳパージが必要であると判定された場合に、常に臭気抑制Ｓパージを実行しているが、例えば、吸着Ｓ量推定部３１により推定された吸着Ｓ量ＳADに応じて臭気抑制Ｓパージを実施するか否か（すなわち、通常のＳパージを実施するか）の判定を追加して、吸着Ｓ量ＳADがある所定の量以上の場合にのみ臭気抑制Ｓパージを実施するようにしてもよい。
【００６９】
言い換えると、判定部３２において、Ｓパージが必要であるか否かの判定に加え、Ｓパージが必要であると判定された場合に臭気抑制Ｓパージが必要であるか否かの判定を行ってもよい。これにより、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着された硫黄成分の量が多量の場合はＨ2Ｓ臭気が強くなるため、このときだけ臭気抑制Ｓパージを実施し、それ以外の場合は通常のＳパージを実施する構成としてもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、後段酸化触媒２４が酸化吸蔵材を添加されたものであるが、後段酸化触媒２４はこれに限られず、酸化吸蔵材が添加されていないものであってもよい。
また、遮断弁制御部３３は、Ｓパージ以外において遮断弁１６を閉状態に制御していればよいため、空燃比がリッチのときに遮断弁１６を開放してもよい。この場合、酸素を含まない排気も後段酸化触媒２４に供給されることとなるが、制御構成は簡素化される。
【００７１】
また、上記実施形態では、バイパス通路１５から排気通路１３内へ流入する入口は開口部１７ａの一つのみであったが、流入口の数は一つに限られない。この場合、それぞれの流入口に遮断弁１６を設ける必要があるが、ガス分配リング２７を配置しなくてもバイパス通路１５を流通した排気と排気通路１３内を流通した排気とを混合させることができる。また、流入口が開口部１７ａのみの場合でも、ガス分配リング２７は必ずしも必要ない。
【００７２】
また、上記の触媒昇温制御によりＮＯｘトラップ触媒２３がＳ脱離開始温度まで昇温されたかを温度センサ２８の検出値で判断するのではなく、時間で判断してもよい。つまり、触媒昇温制御を開始してから所定時間が経過したらＮＯｘトラップ触媒２３がＳ脱離開始温度以上に昇温されたものとみなしてもよい。この所定時間は、例えば添加する燃料量と排気の流量とから排気がどの程度温度上昇するかを予め実験等により求めておき、この関係を用いて、実際に添加した燃料量と吸気通路１２に設けたエアフローセンサ１９で検出した吸気流量から求めた排気の流量とから排気の温度上昇を算出し、これを触媒の温度上昇に換算したときに触媒の温度がＳ脱離開始温度以上になるまでの時間である。
【００７３】
また、上記実施形態では、遮断弁制御部３３は、空燃比制御部３４による制御に基づいて遮断弁１６の開閉制御を実施しているが、ＮＯｘトラップ触媒２３の上流側に空燃比センサを設けて、空燃比を直接検出することにより遮断弁１６の開閉制御を実施してもよい。
また、吸着Ｓ量ＳADの推定は、上記の他に、例えば吸着Ｓ量とエンジン１の作動時間との関係を予め実験等により求めてマップ化しておき、エンジン１の作動時間を積算して、積算した作動時間をこのマップに適用することにより吸着Ｓ量ＳADを推定してもよい。また、例えば、吸着Ｓ量と走行距離との関係を予めマップ化しておき、前回Ｓパージを実施したときからの走行距離を取得してこのマップに適用することにより推定してもよい。また、マップではなく予め実験等により求めた数式を用いて推定してもよい。
【００７４】
また、排気通路１３に設けた燃料添加装置１４の代わりに燃料噴射用のインジェクタ７を用いてもよい。
また、排気浄化装置２０（前段酸化触媒２１，フィルタ２２，ＮＯｘトラップ触媒２３及び後段酸化触媒２４）は、排気通路１３上に上記の順に配置されていればよく、図１や図２のような形状及び収納状態に限られない。例えば、ＮＯｘトラップ触媒が複数直列に設けられたような構成でもよい。また、バイパス通路１５の構成も図２のものに限られない。
また、ＮＯｘトラップ触媒を有するものであればディーゼルエンジンに限られない。
【符号の説明】
【００７５】
１ ディーゼルエンジン（内燃機関）
１３ 排気通路
１４ 燃料添加装置
１５ バイパス通路
１６ 遮断弁
１７ 内側配管（配管）
１８ 外側配管
２０ 排気浄化装置
２１ 前段酸化触媒
２２ フィルタ
２３ ＮＯｘトラップ触媒
２４ 後段酸化触媒（酸化触媒）
２７ ガス分配リング（混合部材）
３０ ＥＣＵ（電子制御装置）
３１ 吸着Ｓ量推定部
３２ 判定部
３３ 遮断弁制御部（遮断弁制御手段）
３４ 空燃比制御部（空燃比制御手段）
３５ Ｓパージ実行部（Ｓ脱離処理実行手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物を吸着して排気を浄化するＮＯｘトラップ触媒を備えた排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を浄化するための触媒として、ＮＯｘトラップ触媒（吸蔵型ＮＯｘ触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒とも呼ばれる）を備えた排気浄化装置が知られている。このＮＯｘトラップ触媒は、酸素過剰な雰囲気（酸化雰囲気又はリーンともいう）においてＮＯｘを硝酸塩として触媒の担体表面上に吸着し、酸素濃度が低い雰囲気（還元雰囲気又はリッチともいう）において吸着したＮＯｘを放出して還元する機能を有する。
【０００３】
ＮＯｘトラップ触媒を備えた排気浄化装置は、ＮＯｘトラップ触媒に吸着されたＮＯｘの量（以下、ＮＯｘ吸着量という）が飽和状態に近づくと、ＮＯｘトラップ触媒の周辺雰囲気をリッチにして、ＮＯｘトラップ触媒に燃料等の不完全燃焼により生じる一酸化炭素（ＣＯ）等の還元剤を供給し、ＮＯｘトラップ触媒に吸着された硝酸塩と排気中のＣＯ等の還元剤とを反応させる。これにより、ＮＯｘトラップ触媒からＮＯｘを放出させるとともに、放出されたＮＯｘを還元して無害な窒素（Ｎ2）にした上で大気中に排出する。
【０００４】
このＮＯｘトラップ触媒は、排気中のＮＯｘ以外に、一般に排気中に含まれている硫黄成分（サルファ，以下、単にＳとも表現する）も吸着する性質を有している。ＮＯｘトラップ触媒に吸着された硫黄成分は硝酸塩よりも化学的安定性が高いため、ＮＯｘトラップ触媒からＮＯｘを放出させるためにＮＯｘトラップ触媒の周辺雰囲気をリッチにしたとしても、僅かな量しか放出されない。そのため、ＮＯｘトラップ触媒に残留する硫黄成分は時間とともに増加してしまい、ＮＯｘトラップ触媒の本来の機能であるＮＯｘを吸着するという能力（性能）が低下してしまう。
【０００５】
したがって、ＮＯｘトラップ触媒の本来の機能を低下させないために、定期的にＮＯｘトラップ触媒に吸着された硫黄成分を放出する、いわゆるＳ脱離処理（以下、Ｓパージともいう）を実行する技術が知られている。例えば特許文献１の排気浄化装置では、内燃機関の膨張行程に追加燃料を噴射するなどして、ＮＯｘ触媒（ＮＯｘトラップ触媒）を昇温させて高温にするとともに、大量のＣＯを還元剤としてＮＯｘ触媒に供給する。これにより、ＮＯｘ触媒に吸着された硫黄成分とＣＯとを反応させて、ＮＯｘ触媒から硫黄成分を放出させる制御（Ｓパージ運転）を行っている。
【０００６】
ところで、内燃機関の排気を浄化するために、排気通路に複数の触媒やフィルタを備えた排気浄化システムが提案されている。例えば特許文献２の排気浄化システムでは、排気管の上流側に吸着還元型ＮＯｘ触媒としてのＮＳＲが配置され、下流側に排気中の微粒子物質を捕集するフィルタに吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたＤＰＮＲが配置される。また、この排気管には、ＮＳＲの上流側から分岐し、ＮＳＲの下流側且つＤＰＮＲの上流側で排気通路と合流するバイパス管が接続される。さらにこの排気管には、バイパス管との分岐点よりも下流側且つＮＳＲの上流側に燃料添加装置が設けられる。
【０００７】
このような構成により、特許文献２の排気浄化システムは、燃料添加装置により多量の燃料をＮＳＲに添加してＮＳＲを昇温させるとともに、添加した燃料の一部をＮＳＲを通過させて下流側のＤＰＮＲに供給する。このとき、バイパス管から酸素を含んだ排気を流して下流側のＤＰＮＲに供給し、下流側のＤＰＮＲにおいて燃料と酸素を含んだ排気とを反応させることにより、ＤＰＮＲも昇温させる。すなわち、特許文献２の技術では、ＮＳＲとＤＰＮＲとを備えた排気通路にバイパス管を接続することにより、上下流に配置されたＮＳＲ及びＤＰＮＲのいずれの昇温制御も実施することができるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２２９８６４号公報
【特許文献２】特開２００９−６２８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記した特許文献２の排気浄化システムは、バイパス管からＮＯｘを含んだ排気も下流側のＤＰＮＲに流れているが、この排気には還元剤となる燃料は含まれていない。そのため、バイパス管から流れてきたＮＯｘを下流側のＤＰＮＲにおいて浄化するために、燃料添加装置からより多量の燃料を添加して下流側のＤＰＮＲへ還元剤を供給する必要がある。また、特許文献２のシステムは、上記したように下流側のＤＰＮＲを昇温させるためにも多量の燃料を添加している。つまり、特許文献２のシステムでは、上流側のＮＳＲ（ＮＯｘトラップ触媒）に対して、必要以上の燃料が添加されることになる。これにより、上流側のＮＳＲは、多量の燃料を添加したとしても、気化熱が奪われ温度が低下したり、一部の燃料が触媒表面に付着して触媒表面が炭化水素（ＨＣ）等に覆われてしまい排気との反応性が低下してしまうことが考えられる。
【００１０】
また、ＮＯｘトラップ触媒のＳパージを実施するには、ＮＯｘの放出処理時よりもＮＯｘトラップ触媒を高温にする必要があり、これに対処すべくＮＯｘの放出処理よりも多くの燃料を添加させる（すなわち、空燃比をよりリッチにさせる）必要があるため、燃費の悪化が懸念される。そのため、ＮＯｘトラップ触媒に吸着された硫黄成分を素早く放出して（言い換えると、Ｓ放出速度を高めて）燃費悪化を抑制することが好ましい。Ｓ放出速度を向上させるためには、少なくともＮＯｘトラップ触媒の下流側の空燃比を定常的にリッチにしておくことが望まれている。
【００１１】
しかしながら、ＮＯｘトラップ触媒の下流側の空燃比を定常的にリッチとすると、ＮＯｘトラップ触媒から放出される硫黄成分の大部分は硫化水素（Ｈ2Ｓ）として大気中に放出されることになる。このＨ2Ｓは、健康に直接影響を与えない僅かな量（レベル）であっても、人間の敏感な嗅覚ではＨ2Ｓ独特の臭気を感じ取ることがある。そのため、放出されるＨ2Ｓの量（すなわち、Ｈ2Ｓ濃度）はできるだけ抑えることが望まれている。
【００１２】
本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、ＮＯｘトラップ触媒を備えた排気浄化装置において、排気との反応性を低下させずにＳ脱離処理時におけるＳ放出速度の低下を招くことなく、Ｈ2Ｓ臭気を抑制することができるようにした、内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的の一つとする。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）ここで開示する内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気の空燃比がリーンである酸化雰囲気において前記排気中の窒素酸化物及び硫黄成分を吸着するＮＯｘトラップ触媒と、前記排気通路において前記ＮＯｘトラップ触媒の下流側に設けられ、前記排気中の成分に対する酸化能を持った酸化触媒とを備え、前記空燃比をリッチとして高温及び還元雰囲気にし前記ＮＯｘトラップ触媒に吸着された前記硫黄成分を放出するＳ脱離処理を実施する内燃機関の排気浄化装置において、前記排気通路において前記ＮＯｘトラップ触媒の上流側に設けられ、前記排気通路へ燃料を添加する燃料添加装置と、前記燃料添加装置の下流側であって前記ＮＯｘトラップ触媒の上流側において前記排気通路から分岐し、前記ＮＯｘトラップ触媒の下流側であって前記酸化触媒の上流側において前記排気通路と合流するバイパス通路と、前記バイパス通路上に設けられ、前記バイパス通路を流れる排気を遮断する遮断弁と、を備えることを特徴としている。
【００１４】
（２）前記ＮＯｘトラップ触媒が前記排気通路としての配管内に収容され、前記バイパス通路が、前記配管の外周に沿って設けられることが好ましい。すなわち、前記排気通路が、ＮＯｘトラップ触媒の周辺において内側配管と外側配管とからなる二重管構造となっており、前記ＮＯｘトラップ触媒は前記内側配管内に配置され、前記バイパス通路は前記内側配管の外周面と前記外側配管の内周面との間に設けられることが好ましい。
【００１５】
（３）前記配管内であって前記排気通路と前記バイパス通路が合流する部分に設けられ、前記排気通路を流通した排気と前記バイパス通路を流通した排気とを均一化して混合する混合部材を備えることが好ましい。
（４）前記酸化触媒が、前記排気中の酸素を吸蔵する酸素吸蔵材を添加されたものであることが好ましい。
【００１６】
（５）前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、前記遮断弁の開閉を制御する遮断弁制御手段と、記ＮＯｘトラップ触媒から前記硫黄成分を脱離するＳ脱離処理を実行するＳ脱離処理実行手段とを備え、前記Ｓ脱離処理実行手段は、前記空燃比制御手段によって前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比に対してリッチとリーンとの間でスイングさせ、前記遮断弁制御部によって前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比がリーンの場合にのみ前記遮断弁を開放させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
開示の内燃機関の排気浄化装置によれば、ＮＯｘトラップ触媒に吸着された硫黄成分を放出するＳ脱離処理を実施する際に、ＮＯｘトラップ触媒から放出された硫黄成分の大部分は還元剤としての燃料と反応してＨ2Ｓとなり酸化触媒を通過する。このとき、酸化触媒に対してバイパス通路を経由して酸素を含んだ排気が送られることにより、酸化触媒においてＨ2Ｓの一部をＳＯ2に変換することができる。つまり、ＮＯｘトラップ触媒のＳ脱離処理において、ＮＯｘトラップ触媒から硫黄成分が放出される速度（Ｓ放出速度）を低下させることなく、大気中に放出されるＨ2Ｓの量を減らすことができ、Ｈ2Ｓの臭気を抑制することができる。
【００１８】
また、本排気浄化装置は、バイパス通路の分岐点が燃料添加装置の下流側であるため、バイパス通路には還元剤としての燃料を含んだ排気が流通する。言い換えると、例えばＮＯｘトラップ触媒の下流側に配置された酸化触媒に燃料を供給して早期に酸化触媒を昇温したい場合に、燃料を含んだ排気の一部をＮＯｘトラップ触媒を通過させずに酸化触媒に供給することができる。すなわち、酸化触媒に燃料を供給する場合、燃料を含んだ排気全てがＮＯｘトラップ触媒を通過しない（すなわち、燃料を含んだ排気の一部がＮＯｘトラップ触媒を迂回させることができる）ため、ＮＯｘトラップ触媒の表面に多量に添加された燃料の一部が付着して、ＮＯｘトラップ触媒の表面が炭化水素（ＨＣ）等の燃料に覆われてしまうことを抑制することができ、排気との反応性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示すシステム構成図である。
【図２】（ａ）は一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置のバイパス通路の構成を説明する模式的な断面図、（ｂ）は図２（ａ）に用いられるガス分配リングの斜視図である。
【図３】Ｓ脱離処理の制御内容を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
【００２１】
［１．装置構成］
本実施形態の排気浄化装置は、車両に搭載されたディーゼルエンジン（内燃機関）１に適用される。図１には、エンジン１に設けられる複数のシリンダ２のうちの一つを示すが、他のシリンダ２も同様の構成である。エンジン１のシリンダ２内には、上下方向に往復摺動するピストン３が設けられる。ピストン３は、コネクティングロッド４を介してクランクシャフト５に接続される。ピストン３は、その頂面に燃焼室となるキャビティ３ａが形成されている。
【００２２】
シリンダ２上部のシリンダヘッド６には、燃料噴射用のインジェクタ７が設けられる。インジェクタ７は、その先端部がシリンダ２の筒内空間に突出して設けられ、シリンダ２内に直接燃料を噴射する。インジェクタ７から噴射される燃料の噴射方向は、ピストン３のキャビティ３ａに向かう方向に設定される。また、インジェクタ７の基端部には燃料配管７ａが接続され、この燃料配管７ａから加圧された燃料がインジェクタ７に供給される。
【００２３】
シリンダヘッド６には、シリンダ２の筒内空間と連通する吸気ポート８及び排気ポート９が設けられ、これらの各ポート８，９を開閉するための吸気弁１０及び排気弁１１が設けられる。吸気ポート８には、エアフローセンサ１９や図示しないエアクリーナやスロットルバルブ等を備えた吸気通路１２が接続され、排気ポート９には排気通路１３が接続される。この排気通路１３には、排気通路１３内に燃料を添加（噴射）する燃料添加装置１４が設けられ、燃料添加装置１４の下流側に排気を浄化するための排気浄化装置２０が介装される。また、排気通路１３には、排気通路１３を流通する排気の温度を検出する温度センサ２８が設けられる。
【００２４】
排気浄化装置２０は、排気上流側から順に配置された、前段酸化触媒２１，フィルタ２２，ＮＯｘトラップ触媒２３及び後段酸化触媒２４から構成される。
前段酸化触媒２１は、排気中の成分に対する酸化能を持った酸化触媒であり、金属，セラミックス等からなるハニカム状の担体に触媒物質を担持したものである。
【００２５】
フィルタ２２は、排気中に含まれる粒子状物質（Particulate Matter、以下、ＰＭと略称する）を捕集する多孔質フィルタ（例えば、セラミックフィルタ）である。なお、ＰＭとは、炭素からなる黒煙（すす）の周囲に燃え残った燃料や潤滑油の成分，硫黄化合物等が付着した粒子状の物質である。フィルタ２２の内部は、多孔質の壁体によって排気の流通方向に沿って複数に分割されている。この壁体には、ＰＭの微粒子に見合った大きさの多数の細孔が形成され、排気が壁体の近傍や内部を通過する際に壁体内，壁体表面にＰＭが捕集される。フィルタ２２では、捕集したＰＭを連続的に酸化させて除去し、排気を浄化する再生制御が実施される。
【００２６】
ＮＯｘトラップ触媒２３は、酸素過剰な酸化雰囲気（排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態）において窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を硝酸塩として触媒の担体表面上に吸着し、酸素濃度が低い還元雰囲気（排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな状態）において吸着したＮＯｘを放出して還元する機能を有する。ＮＯｘトラップ触媒２３は吸着できるＮＯｘの量（すなわち、最大量）が決まっており、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着されたＮＯｘの量がこの最大量（すなわち、飽和状態）に近づくと、吸着されたＮＯｘを放出し還元浄化する制御（以下、この制御をＮＯｘパージという）が実施される。
【００２７】
ＮＯｘパージは、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気を酸素濃度が低い還元雰囲気（リッチ）にし、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）等の還元剤をＮＯｘトラップ触媒２３に供給することで実施される。ここでは、ＮＯｘトラップ触媒２３の上流側に設けられた燃料添加装置１４から排気通路１３に燃料を添加することによって、空燃比のリッチ化や還元剤の供給を行う。ＮＯｘパージの実施によって、ＮＯｘトラップ触媒２３からＮＯｘを放出させるとともに、放出されたＮＯｘを還元して無害な窒素（Ｎ2）に変換して排気を浄化する。
【００２８】
ＮＯｘトラップ触媒２３の下流側に配置された後段酸化触媒２４は、前段酸化触媒２１と同様、排気中の成分に対する酸化能を持った酸化触媒であり、金属，セラミックス等からなるハニカム状の担体に触媒物質を担持したものである。ここでは、後段酸化触媒２４は、排気中の酸素を吸蔵するセリア（ＣｅＯ2）等の酸素吸蔵材が添加されたものである。
【００２９】
排気通路１３には、ＮＯｘトラップ触媒２３を迂回するバイパス通路１５が設けられる。このバイパス通路１５は、燃料添加装置１４の下流に配置されたフィルタ２２の下流側であってＮＯｘトラップ触媒２３の上流側において排気通路１３から分岐し、ＮＯｘトラップ触媒２３の下流側であって後段酸化触媒２４の上流側において排気通路１３と合流する。バイパス通路１５には、バイパス通路１５を流れる排気を遮断する遮断弁１６が介装される。遮断弁１６は、ＥＣＵ３０により開閉制御されることによりバイパス通路１５内を流れる排気を制御する。なお、図１は排気浄化装置のシステム構成図の例示であり、バイパス通路１５は、図１のように排気通路１３に別の配管を接続することにより構成してもよく、図２（ａ）に示すような二重管構造としてもよい。
【００３０】
図２（ａ）は、排気通路１３が、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺において内側配管（配管）１７と外側配管１８とからなる二重管の構造となっており、内側配管１７の内側が排気通路１３，内側配管１７の外周面と外側配管１８の内周面とで囲まれた部分がバイパス通路１５として構成されている。外側配管１８は、排気ポート９との接続部からＮＯｘトラップ触媒２３と後段酸化触媒２４との間まで延設され、上流端が開口し下流端が閉じた配管である。内側配管１７は、ＮＯｘトラップ触媒２３の直上流から延設され、上下流端が開口した配管である。
【００３１】
外側配管１８は、内側配管１７と重なる二重管構造の部分において内側配管１７よりも大きな径となるように拡径し、内側配管１７の外周面と外側配管１８の内周面との間に隙間を有する。この隙間が上記したバイパス通路１５に相当する。つまり、バイパス通路１５は、内側配管１７の外周面に沿って設けられる。なお、内側配管１７は、その軸心が外側配管１８の軸心と一致するように配置される。これにより、内側配管１７の外周面に沿って設けられるバイパス通路１５の幅が、配管の軸方向に略均等となっている。
【００３２】
内側配管１７の内側には、上流側から、ＮＯｘトラップ触媒２３，ガス分配リング（混合部材）２７及び後段酸化触媒２４が配置される。ＮＯｘトラップ触媒２３及び後段酸化触媒２４は、その外周に触媒保持材２５，２６が設けられ、この触媒保持材２５，２６を介してそれぞれ内側配管１７の内側に保持される。内側配管１７には、ＮＯｘトラップ触媒２３の下流側であって後段酸化触媒２４の上流側（すなわち、外側配管１８の下流端に対応する部分）に一つの開口部１７ａが形成され、開口部１７ａを介して内側配管１７の内外が連通される。つまり、内側配管１７の外周面に設けられたバイパス通路１５を流通した排気は、この開口部１７ａから内側配管１７の内側（すなわち、排気通路１３）へ流入し、排気通路１３を流通する排気と合流する。
【００３３】
内側配管１７の内側には、開口部１７ａが形成された部分に、図２（ｂ）に示すようなガス分配リング２７が嵌挿される。ガス分配リング２７は中空の環状部材であって、バイパス通路１５を流通し開口部１７ａから排気通路１３内へ流入する排気を、内側配管１７の周方向に分配して、排気通路１３内の排気と混合させるためのものである。このガス分配リング２７は、外周面に排気を流入させるためのガス流入口２７ａが一つ設けられ、内周面に排気を流出させるためのガス流出口２７ｂが周方向に略等間隔に複数設けられる。ガス分配リング２７は、その外周面が内側配管１７の内周面に密着し、内側配管１７に設けられた開口部１７ａとガス流入口２７ａとが重なるように配置される。
【００３４】
バイパス通路１５を流通した排気は、図２（ｂ）に示すように、開口部１７ａ及びガス流入口２７ａからガス分配リング２７内へ流入し、複数のガス流出口２７ｂから排気通路１３内へ排出される。これにより、バイパス通路１５を流通した排気と排気通路１３内を流通した排気とが均一化されて混合される。この開口部１７ａ及びガス流入口２７ａには、バイパス通路１５を流れる排気を遮断する遮断弁１６が設けられる。遮断弁１６は、閉状態において開口部１７ａ及びガス流入口２７ａを閉鎖して排気の流通を遮断し、開状態において開口部１７ａ及びガス流入口２７ａを開放して排気の流通を開放する。この遮断弁１６の開閉は、ＥＣＵ３０に設けられた遮断弁制御部３３により制御される。
【００３５】
エアフローセンサ１９は、吸気通路１２を流通する空気量（吸気流量）を検出する。また、温度センサ２８は、フィルタ２２の下流側であってＮＯｘトラップ触媒２３の上流側に設けられ、ＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気の温度を検出する。これらセンサ１９，２８で検出された情報は、ＥＣＵ３０へ送信される。
【００３６】
ＥＣＵ（電子制御装置）３０は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵでの演算結果等が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等を備えている。ＥＣＵ３０の入力側にはエアフローセンサ１９や温度センサ２８等のセンサ類が接続され、出力側には燃料添加装置１４及び遮断弁１６が接続される。ＥＣＵ３０は、上記した再生制御やＮＯｘパージ等の様々な制御を実施するものであるが、ここでは特に以下のＳパージを実行する。
【００３７】
Ｓパージとは、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着された硫黄成分を定期的に放出する、いわゆるＳ脱離処理のことである。ＮＯｘトラップ触媒２３は、排気中のＮＯｘだけでなく、一般に排気に含まれている硫黄成分（サルファ，以下、単にＳとも表現する）も吸着する。ＮＯｘトラップ触媒２３は、上記したように触媒の担体表面上に吸着できるＮＯｘの量が決まっているため、硫黄成分が吸着されることにより吸着できるＮＯｘの量が減少してしまう。さらに硫黄成分は、上記のＮＯｘパージでは僅かな量しか放出されないため時間とともに増加し、これによりＮＯｘトラップ触媒２３の本来の機能であるＮＯｘを吸着する能力が低下してしまう。これを防ぐために実施されるのがＳパージである。
【００３８】
［２．制御構成］
次に、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の制御構成について、図１及び図２（ａ）を用いて説明する。なお、以下、排気浄化装置２０が図２に示す構成の場合を説明する。
ＥＣＵ３０は、上記のＳパージを実行するために、吸着Ｓ量推定部３１としての機能要素と、判定部３２としての機能要素と、遮断弁制御部３３としての機能要素と、空燃比制御部３４としての機能要素と、Ｓパージ実行部３５としての機能要素とを有している。
【００３９】
吸着Ｓ量推定部３１は、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着された硫黄成分の量（以下、吸着Ｓ量という）ＳADを推定するものである。吸着Ｓ量ＳADは、エンジン１から排出される硫黄成分の量に依存し、エンジン１から排出される硫黄成分の量は、エンジン１において使用される燃料の量と燃料の種類とに依存する。そのため、吸着Ｓ量推定部３１は、例えば前回のＳパージの終了後から使用された燃料量Ｆを積算し、以下の式（１）に示すように、この積算使用燃料量ΣＦに燃料の種類に応じた係数ｋを乗算することで吸着Ｓ量ＳADを推定する。係数ｋは、燃料の種類（例えば、日本で使用される燃料か、アメリカで使用される燃料か等）によって異なる値である。これは、使用される燃料の種類によって排出される硫黄成分の量が異なるからである。吸着Ｓ量ＳADの推定手法を式で表すと、以下の式（１）となる。
Ｓ＝ＳAD＝ΣＦ×ｋ ・・・（１）
推定された吸着Ｓ量ＳADの情報は、判定部３２に伝達される。
【００４０】
判定部３２は、吸着Ｓ量推定部３１で推定された吸着Ｓ量ＳADに基づいて、Ｓパージが必要であるか否かの判定と、Ｓパージ開始条件が成立したか否かの判定とを実施するものである。判定部３２は、まず、吸着Ｓ量推定部３１で推定された吸着Ｓ量ＳADと予め設定された所定値ＳTHとを比較し、吸着Ｓ量ＳADが所定値ＳTH以上の場合にＳパージが必要であると判定し、吸着Ｓ量ＳADが所定値ＳTH未満の場合にＳパージが必要でないと判定する。すなわち、以下の条件（２）が成立した場合はＳパージが必要であると判定する。なお、この判定に用いられる所定値ＳTHは、例えば予め実験等によりＮＯｘトラップ触媒２３のＮＯｘ浄化性能が低下する程度に硫黄成分が蓄積したと考えられる吸着Ｓ量である。
（２）吸着Ｓ量ＳAD≧所定値ＳTH
【００４１】
判定部３２は、上記の条件（２）が成立したら、Ｓパージを開始できるか否か、言い換えると、Ｓパージを実施することができるか否か（すなわち、Ｓパージ開始条件が成立したか否か）を判定する。このＳパージ開始条件は、例えば車両が高速道路等の道路を高速で走行中や郊外等を安定して走行中に、排気が高温で安定していることである。なお、上記の条件（２）が成立した場合であっても、Ｓパージ開始条件が成立しない場合は、Ｓパージは実行されない。
【００４２】
遮断弁制御部（遮断弁制御手段）３３は、バイパス通路１５に設けられた遮断弁１６の開閉を制御するものである。遮断弁制御部３３は、Ｓパージが実行されていない場合は遮断弁１６を常時閉鎖し、Ｓパージが実行されている時は、ＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気（すなわち、ＮＯｘトラップ触媒２３の上流側の排気）の空燃比がリーンの場合にのみ遮断弁１６を開放し、バイパス通路１５に排気を流通させる。つまり、遮断弁制御部３３は、以下のＳパージ実行部３５の指令に基づき、空燃比制御部３４の空燃比制御と連動して遮断弁１６の開閉を制御する。言い換えると、遮断弁制御部３３は、以下の空燃比制御部３４により排気の空燃比がリーンにされた場合のみ遮断弁１６を開とするように制御する。
【００４３】
空燃比制御部（空燃比制御手段）３４は、ＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気の空燃比（Ａ／Ｆ）を制御するものである。一般に空燃比を制御するには空気量と燃料量とを制御すればよいが、ここでは出力に影響を与えず排気の空燃比のみを制御するために、燃料添加装置１４から排気通路１３内に添加される燃料添加量を制御する。この空燃比制御部３４は、排気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにする場合は燃料添加装置１４から添加される燃料量を増加させ、空燃比を理論空燃比よりもリーンにする場合は燃料添加装置１４から添加される燃料量を減少させる（又は添加される燃料量をゼロにさせる）。
【００４４】
また、空燃比制御部３４は、燃料添加装置１４から添加される燃料量や燃料添加時間を制御することにより、排気の空燃比を制御するとともに排気の温度制御も行う。すなわち、空燃比制御部３４は、排気の温度を上昇させる場合は燃料添加装置１４から添加される燃料量を増加させて前段酸化触媒２１で酸化反応（燃焼）させ、排気の温度を低下させる場合は燃料添加装置１４から添加される燃料量をゼロにさせる。
【００４５】
Ｓパージ実行部（Ｓ脱離処理実行手段）３５は、判定部３２によりＳパージ開始条件が成立したと判定されたときに、遮断弁制御部３３及び空燃比制御部３４に指令を出すことによりＳパージを実行するものである。Ｓパージを実行するためには、以下の条件（３）及び（４）をともに成立させる必要がある。
（３）ＮＯｘトラップ触媒２３の温度≧Ｓ脱離開始温度
（４）ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気がリッチ
なお、Ｓ脱離開始温度とは、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気がリッチの場合にＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分が脱離し始めるときの温度であり、触媒によって異なる。
【００４６】
Ｓパージ実行部３５は、まず上記の条件（３）を成立させるために、空燃比制御部３４に対して排気の温度を制御するよう指令を出し、排気の温度制御を実施させる。この指令を受けた空燃比制御部３４は、燃料添加装置１４から添加する燃料量を増加させ、前段酸化触媒２１で酸化反応させることにより排気の温度を上昇させる。Ｓパージ実行部３５は、排気を温度上昇させることによりＮＯｘトラップ触媒２３を昇温させ、ＮＯｘトラップ触媒２３の温度をＳ脱離開始温度以上にする。以下、この制御を触媒昇温制御という。
【００４７】
Ｓパージ実行部３５は、触媒昇温制御を開始してから、ＮＯｘトラップ触媒２３の上流側に設けた温度センサ２８で検出された排気温度が所定の温度に達したらＮＯｘトラップ触媒２３がＳ脱離開始温度以上に昇温されたものとみなして、上記の条件（４）を成立させるために空燃比制御部３４に指令を出して排気の空燃比制御を実施させる。
【００４８】
Ｓパージが実行されると、ＮＯｘトラップ触媒２３からは硫黄成分が放出（脱離）され、その大部分が排気中に含まれるＨＣ等の還元剤と結合して硫化水素（Ｈ2Ｓ）として放出される。このＨ2Ｓは、人体に影響を与えない僅かな量であってもＨ2Ｓ独特の臭気を有する。また、Ｓパージは上記の条件（３）に記載のように、ＮＯｘトラップ触媒２３を昇温させる必要があることから燃費の悪化が懸念されるため、早期にＳパージを終了させるために硫黄成分がＮＯｘトラップ触媒２３から放出される速度（以下、Ｓ放出速度という）を低下させない必要がある。
【００４９】
これらを実現するために、ここで実施されるＳパージは、上記の条件（３）及び（４）を成立させるとともに、ＮＯｘトラップ触媒２３から放出されるＨ2Ｓの一部を後段酸化触媒２４において酸化させ、ＳＯ2に変換する処理を実施する。すなわち、Ｓ放出速度を低下させることなく、ＮＯｘトラップ触媒２３から放出されたＨ2Ｓの一部をＳＯ2に変換してＨ2Ｓの量を減少させてＨ2Ｓ臭気を抑制する。以下、このＳパージを臭気抑制Ｓパージといい、臭気抑制Ｓパージ以外のＳパージを通常のＳパージという。また、これらを特に区別しない場合には単にＳパージという。
【００５０】
Ｓパージを実行するためにはＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気を常にリッチにする必要があるため、Ｓパージ実行中は当然ＮＯｘトラップ触媒２３の出口側の排気もリッチな状態となっている。ここでいうリッチな状態とは、排気中に酸素（Ｏ2）が含まれていない状態を意味する。Ｓパージ実行中にこのリッチな排気を後段酸化触媒２４に流入させても、排気中にＯ2がなければＨ2Ｓの一部をＳＯ2に変換することができない。
【００５１】
そこで、臭気抑制Ｓパージでは、Ｓパージ実行部３５は、空燃比制御部３４に対して上記の条件（４）を成立させるための空燃比制御に加え、以下の指令（５）を出して空燃比の制御を実施する。さらにＳパージ実行部３５は、空燃比制御部３４に対する指令（５）に連動させて、遮断弁制御部３３に対して以下の指令（６）を出して遮断弁１６の開閉制御を実施する。これらの制御により、Ｓパージ実行部３５は後段酸化触媒２４に酸素を含んだ排気を供給する。
（５）空燃比を理論空燃比（ストイキ）に対してリッチとリーンとの間でスイングさせる。
（６）空燃比がリーンの場合にのみ遮断弁１６を開とする。
【００５２】
上記の指令（５）を受けた空燃比制御部３４は、燃料添加装置１４により燃料を添加する時間（リッチ継続時間）と、燃料を添加しない時間（リーン継続時間）とを周期的に交互に繰り返し、空燃比（Ａ／Ｆ）を交互にリッチ化及びリーン化させる制御を実施する。言い換えると、空燃比制御部３４は、ＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気の空燃比を周期的にストイキに対してリッチとリーンとの間でスイングさせて、Ａ／Ｆ変調を実施させる。これにより、ＮＯｘトラップ触媒２３の上流側の排気は、繰り返し交互にリッチな排気（酸素を含まない排気）とリーンな排気（酸素を含む排気）とになる。以下、この制御を空燃比スイング制御という。
【００５３】
このとき、空燃比制御部３４は、上記の条件（４）を成立させるために、空燃比スイング制御を実施しながら、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気が定常的にリッチとなるように添加燃料量を制御して、ストイキに対するリッチ度合い及びリーン度合いを制御する。例えば、空燃比制御部３４は、ＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気の空燃比をリッチ（Ａ／Ｆ＝１２）とリーン（Ａ／Ｆ＝１６）とでスイングさせることにより、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺の空燃比は平均的に常にリッチ（Ａ／Ｆ＝１４）とする。
【００５４】
また、上記の指令（６）を受けた遮断弁制御部３３は、空燃比制御部３４によって燃料添加装置１４からの燃料添加が行われていないとき（すなわち、ＮＯｘトラップ触媒２３の上流側の排気の空燃比がリーンのとき）のみ、遮断弁１６を開放し、それ以外のときは全て遮断弁１６を閉鎖するように開閉制御を実施する。すなわち、遮断弁１６が開いているのはバイパス通路１５を流通させる排気中に酸素が含まれている間だけであって、それ以外のリッチ時やＳパージが実行されていないときは全て閉鎖される。これにより、バイパス通路１５には酸素を含んだ排気が流通し、この排気はＮＯｘトラップ触媒２３を迂回して後段酸化触媒２４に供給される。
【００５５】
以上の制御によって、後段酸化触媒２４には、ＮＯｘトラップ触媒２３から放出されたＨ2Ｓと、バイパス通路１５を流通した酸素を含んだ排気とが供給される。そして、後段酸化触媒２４において、Ｈ2Ｓの一部を酸化させてＳＯ2に変換することでＨ2Ｓの量を減少させ、Ｈ2Ｓ臭気を抑制する。なお、臭気抑制Ｓパージは、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着された硫黄成分が放出され終わったら終了する。なお、Ｓパージ実行中は、ＮＯｘトラップ触媒２３に残っている硫黄成分の量（残留吸着Ｓ量）が逐次算出され、この残留吸着Ｓ量がゼロになったら硫黄成分が全て放出されたことになるためＳパージを終了する。すなわち、これがＳパージの終了条件である。
【００５６】
［３．フローチャート］
次に、図３を用いてＥＣＵ３０で実行される臭気抑制Ｓパージの制御（Ｓ脱離処理制御）の手順の例を説明する。このフローチャートは、所定の周期Ｔ（例えば、数［ｓ］周期）で動作する。また、下記の各ステップは、コンピュータのハードウェアに割り当てられた各機能（手段）が、ソフトウェア（コンピュータプログラム）によって動作することによって実施される。
【００５７】
本排気浄化装置は、ドライバによるイグニッションスイッチ（図示略）のオン操作が行われ、エンジン１が始動したら以下の制御フローをスタートする。なお、フローチャート中のフラグＦは、Ｓパージ実行部３５によってＳパージが実行されている場合はフラグＦ＝１と設定され、Ｓパージが実行されていない場合はフラグＦ＝０とされる。制御開始時はフラグＦはＦ＝０に設定されている。
【００５８】
図３に示すように、ステップＳ１０において、フラグＦがＦ＝０であるか否かが判定される。制御開始時はフラグＦはＦ＝０のためＹＥＳルートからステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０では、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着されている硫黄成分の量（吸着Ｓ量）ＳADが推定される。次いでステップＳ３０において、ステップＳ２０で推定した吸着Ｓ量ＳADが予め設定された所定値ＳTH以上であるか否かが判定される。つまり、ステップＳ３０の判定は上記の条件（２）のＳパージが必要であるか否かの判定であり、判定部３２によって判定される。
【００５９】
吸着Ｓ量ＳADが所定値ＳTH以上の場合はＳパージが必要であると判定されてステップＳ４０へ進み、判定部３３によりＳパージを実施することができるか否か（Ｓパージ開始条件が成立したか否か）が判定される。一方、ステップＳ３０において吸着Ｓ量ＳADが所定値ＳTH未満であると判定された場合及びステップＳ４０においてＳパージが実施できないと判定された場合は、いずれもリターンする。
【００６０】
また、ステップＳ４０においてＳパージ開始条件が成立したと判定されたら、ステップＳ５０においてフラグＦがＦ＝１に設定されてステップＳ６０へ進み、空燃比制御部３４による触媒昇温制御が実施されてＮＯｘトラップ触媒２３が昇温される。そして、ステップＳ７０において、Ｓパージ実行部３５により、空燃比制御部３４及び遮断弁制御部３３にそれぞれ上記の指令（５）及び（６）が出され、空燃比スイング制御及び遮断弁１６の開閉制御が実施される。これにより、臭気抑制Ｓパージが実行される。
【００６１】
ステップＳ８０においてＳパージ終了条件が成立したか否かが判定され、成立していなければＮＯルートからステップＳ１０へ戻る。この場合、フラグＦはＦ＝１に設定されているため、ステップＳ１０の判定においてＮＯルートからステップＳ６０へ進む。そして、ステップＳ８０の終了条件が成立したら、フラグＦをリセットして臭気抑制Ｓパージを終了する。
【００６２】
［４．効果］
したがって、本排気浄化装置によれば、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着された硫黄成分を放出するＳ脱離処理（Ｓパージ）を実施する際に、ＮＯｘトラップ触媒２３から放出された硫黄成分の大部分は還元剤と反応してＨ2Ｓとなり後段酸化触媒２４を通過する。このとき、後段酸化触媒２４に対してバイパス通路１５を経由して（ＮＯｘトラップ触媒２３を迂回して）酸素を含んだ排気が送られることにより、後段酸化触媒２４においてＨ2Ｓの一部をＳＯ2に変換することができる。つまり、ＮＯｘトラップ触媒２３のＳパージにおいて、ＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分が放出される速度（Ｓ放出速度）を低下させることなく、大気中に放出されるＨ2Ｓの量を減らすことができ、Ｈ2Ｓの臭気を抑制することができる。
【００６３】
また、本排気浄化装置２０は、バイパス通路１５の分岐点Ａが燃料添加装置１４の下流側であるため、バイパス通路１５には還元剤としての燃料を含んだ排気が流通する。言い換えると、例えば後段酸化触媒２４に燃料を供給して早期に後段酸化触媒２４を昇温したい場合に、燃料を含んだ排気の一部をＮＯｘトラップ触媒２３を通過させずに後段酸化触媒２４に供給することができる。すなわち、後段酸化触媒２４に燃料を供給する場合、燃料を含んだ排気全てがＮＯｘトラップ触媒２３を通過しない（すなわち、燃料を含んだ排気の一部がＮＯｘトラップ触媒２３を迂回させることができる）ため、ＮＯｘトラップ触媒２３の表面に多量に添加された燃料の一部が付着して、ＮＯｘトラップ触媒２３の表面が炭化水素（ＨＣ）等の燃料に覆われてしまうことを抑制することができ、排気との反応性の低下を抑制することができる。
【００６４】
また、触媒を流れる排気は通常層流のため、ＮＯｘトラップ触媒２３を排気が流通している間に排気温度は低下してしまうが、ＮＯｘトラップ触媒２３が収容される内側配管１７の外周に沿ってバイパス通路１５を設けることにより、バイパス通路１５を流れる排気によって、ＮＯｘトラップ触媒２３を流れる排気の温度低下を抑制することができる。これにより、ＮＯｘトラップ触媒２３の温度低下を抑制することができ、保温効果を得ることができる。
【００６５】
また、内側配管１７の内側であってバイパス通路１５が合流する部分にガス分配リング２７が設けられているため、バイパス通路１５を流通してきた排気を分配しながら排気通路１３内に送ることができ、排気通路１３を流通した排気とバイパス通路１５を流通した排気とを混合させることができる。これにより、後段酸化触媒２４の一部には酸素を含んだ排気が供給され、他の部分には酸素を含まない排気が供給されるような、排気のばらつきを抑制することができ、後段酸化触媒２４上での酸化反応を効率よく実施させることができる。
【００６６】
また、後段酸化触媒２４が排気中の酸素を吸蔵する酸素吸蔵材が添加されたものであるため、バイパス通路１５から流れてくる排気中の酸素を後段酸化触媒２４に吸蔵しておくことができる。これにより、酸素を含む排気が供給されていないときであっても、後段酸化触媒２４においてＨ2Ｓの一部を酸化してＳＯ2に変換させることができるため、Ｈ2Ｓの量を減少させることができ、Ｈ2Ｓ臭気をより低減することができる。
【００６７】
また、Ｓパージ実行部３５が、空燃比制御部３４によってＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気の空燃比をストイキに対してリッチとリーンとの間でスイングさせ、遮断弁制御部３３によって空燃比がリーンの場合にのみ遮断弁１６を開放させる制御を実施する。これにより、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気は常時リッチとしながら、上流側の排気をリーンな状態とすることができ、このリーンな排気（すなわち、酸素を含んだ排気）をバイパス通路１５から後段酸化触媒２４に供給することができるため、後段酸化触媒２４上での酸化反応をより効率的に実施させることができ、Ｈ2Ｓ臭気をより低減できる。
【００６８】
［５．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
上記実施形態では、判定部３２によりＳパージが必要であると判定された場合に、常に臭気抑制Ｓパージを実行しているが、例えば、吸着Ｓ量推定部３１により推定された吸着Ｓ量ＳADに応じて臭気抑制Ｓパージを実施するか否か（すなわち、通常のＳパージを実施するか）の判定を追加して、吸着Ｓ量ＳADがある所定の量以上の場合にのみ臭気抑制Ｓパージを実施するようにしてもよい。
【００６９】
言い換えると、判定部３２において、Ｓパージが必要であるか否かの判定に加え、Ｓパージが必要であると判定された場合に臭気抑制Ｓパージが必要であるか否かの判定を行ってもよい。これにより、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着された硫黄成分の量が多量の場合はＨ2Ｓ臭気が強くなるため、このときだけ臭気抑制Ｓパージを実施し、それ以外の場合は通常のＳパージを実施する構成としてもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、後段酸化触媒２４が酸化吸蔵材を添加されたものであるが、後段酸化触媒２４はこれに限られず、酸化吸蔵材が添加されていないものであってもよい。
また、遮断弁制御部３３は、Ｓパージ以外において遮断弁１６を閉状態に制御していればよいため、空燃比がリッチのときに遮断弁１６を開放してもよい。この場合、酸素を含まない排気も後段酸化触媒２４に供給されることとなるが、制御構成は簡素化される。
【００７１】
また、上記実施形態では、バイパス通路１５から排気通路１３内へ流入する入口は開口部１７ａの一つのみであったが、流入口の数は一つに限られない。この場合、それぞれの流入口に遮断弁１６を設ける必要があるが、ガス分配リング２７を配置しなくてもバイパス通路１５を流通した排気と排気通路１３内を流通した排気とを混合させることができる。また、流入口が開口部１７ａのみの場合でも、ガス分配リング２７は必ずしも必要ない。
【００７２】
また、上記の触媒昇温制御によりＮＯｘトラップ触媒２３がＳ脱離開始温度まで昇温されたかを温度センサ２８の検出値で判断するのではなく、時間で判断してもよい。つまり、触媒昇温制御を開始してから所定時間が経過したらＮＯｘトラップ触媒２３がＳ脱離開始温度以上に昇温されたものとみなしてもよい。この所定時間は、例えば添加する燃料量と排気の流量とから排気がどの程度温度上昇するかを予め実験等により求めておき、この関係を用いて、実際に添加した燃料量と吸気通路１２に設けたエアフローセンサ１９で検出した吸気流量から求めた排気の流量とから排気の温度上昇を算出し、これを触媒の温度上昇に換算したときに触媒の温度がＳ脱離開始温度以上になるまでの時間である。
【００７３】
また、上記実施形態では、遮断弁制御部３３は、空燃比制御部３４による制御に基づいて遮断弁１６の開閉制御を実施しているが、ＮＯｘトラップ触媒２３の上流側に空燃比センサを設けて、空燃比を直接検出することにより遮断弁１６の開閉制御を実施してもよい。
また、吸着Ｓ量ＳADの推定は、上記の他に、例えば吸着Ｓ量とエンジン１の作動時間との関係を予め実験等により求めてマップ化しておき、エンジン１の作動時間を積算して、積算した作動時間をこのマップに適用することにより吸着Ｓ量ＳADを推定してもよい。また、例えば、吸着Ｓ量と走行距離との関係を予めマップ化しておき、前回Ｓパージを実施したときからの走行距離を取得してこのマップに適用することにより推定してもよい。また、マップではなく予め実験等により求めた数式を用いて推定してもよい。
【００７４】
また、排気通路１３に設けた燃料添加装置１４の代わりに燃料噴射用のインジェクタ７を用いてもよい。
また、排気浄化装置２０（前段酸化触媒２１，フィルタ２２，ＮＯｘトラップ触媒２３及び後段酸化触媒２４）は、排気通路１３上に上記の順に配置されていればよく、図１や図２のような形状及び収納状態に限られない。例えば、ＮＯｘトラップ触媒が複数直列に設けられたような構成でもよい。また、バイパス通路１５の構成も図２のものに限られない。
また、ＮＯｘトラップ触媒を有するものであればディーゼルエンジンに限られない。
【符号の説明】
【００７５】
１ ディーゼルエンジン（内燃機関）
１３ 排気通路
１４ 燃料添加装置
１５ バイパス通路
１６ 遮断弁
１７ 内側配管（配管）
１８ 外側配管
２０ 排気浄化装置
２１ 前段酸化触媒
２２ フィルタ
２３ ＮＯｘトラップ触媒
２４ 後段酸化触媒（酸化触媒）
２７ ガス分配リング（混合部材）
３０ ＥＣＵ（電子制御装置）
３１ 吸着Ｓ量推定部
３２ 判定部
３３ 遮断弁制御部（遮断弁制御手段）
３４ 空燃比制御部（空燃比制御手段）
３５ Ｓパージ実行部（Ｓ脱離処理実行手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、排気の空燃比がリーンである酸化雰囲気において前記排気中の窒素酸化物及び硫黄成分を吸着するＮＯｘトラップ触媒と、前記排気通路において前記ＮＯｘトラップ触媒の下流側に設けられ、前記排気中の成分に対する酸化能を持った酸化触媒とを備え、前記空燃比をリッチとして高温及び還元雰囲気にし前記ＮＯｘトラップ触媒に吸着された前記硫黄成分を放出するＳ脱離処理を実施する内燃機関の排気浄化装置において、
前記排気通路において前記ＮＯｘトラップ触媒の上流側に設けられ、前記排気通路へ燃料を添加する燃料添加装置と、
前記燃料添加装置の下流側であって前記ＮＯｘトラップ触媒の上流側において前記排気通路から分岐し、前記ＮＯｘトラップ触媒の下流側であって前記酸化触媒の上流側において前記排気通路と合流するバイパス通路と、
前記バイパス通路上に設けられ、前記バイパス通路を流れる排気を遮断する遮断弁とを備える
ことを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記ＮＯｘトラップ触媒が前記排気通路としての配管内に収容され、
前記バイパス通路が、前記配管の外周に沿って設けられる
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記配管内であって前記排気通路と前記バイパス通路が合流する部分に設けられ、前記排気通路を流通した排気と前記バイパス通路を流通した排気とを均一化して混合する混合部材を備える
ことを特徴とする、請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記酸化触媒が、前記排気中の酸素を吸蔵する酸素吸蔵材を添加されたものである
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記遮断弁の開閉を制御する遮断弁制御手段と、
前記ＮＯｘトラップ触媒から前記硫黄成分を脱離するＳ脱離処理を実行するＳ脱離処理実行手段とを備え、
前記Ｓ脱離処理実行手段は、前記空燃比制御手段によって前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比に対してリッチとリーンとの間でスイングさせ、前記遮断弁制御部によって前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比がリーンの場合にのみ前記遮断弁を開放させる
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、排気の空燃比がリーンである酸化雰囲気において前記排気中の窒素酸化物及び硫黄成分を吸着するＮＯｘトラップ触媒と、前記排気通路において前記ＮＯｘトラップ触媒の下流側に設けられ、前記排気中の成分に対する酸化能を持った酸化触媒とを備え、前記空燃比をリッチとして高温及び還元雰囲気にし前記ＮＯｘトラップ触媒に吸着された前記硫黄成分を放出するＳ脱離処理を実施する内燃機関の排気浄化装置において、
前記排気通路において前記ＮＯｘトラップ触媒の上流側に設けられ、前記排気通路へ燃料を添加する燃料添加装置と、
前記燃料添加装置の下流側であって前記ＮＯｘトラップ触媒の上流側において前記排気通路から分岐し、前記ＮＯｘトラップ触媒の下流側であって前記酸化触媒の上流側において前記排気通路と合流するバイパス通路と、
前記バイパス通路上に設けられ、前記バイパス通路を流れる排気を遮断する遮断弁とを備える
ことを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記ＮＯｘトラップ触媒が前記排気通路としての配管内に収容され、
前記バイパス通路が、前記配管の外周に沿って設けられる
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記配管内であって前記排気通路と前記バイパス通路が合流する部分に設けられ、前記排気通路を流通した排気と前記バイパス通路を流通した排気とを均一化して混合する混合部材を備える
ことを特徴とする、請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記酸化触媒が、前記排気中の酸素を吸蔵する酸素吸蔵材を添加されたものである
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記遮断弁の開閉を制御する遮断弁制御手段と、
前記ＮＯｘトラップ触媒から前記硫黄成分を脱離するＳ脱離処理を実行するＳ脱離処理実行手段とを備え、
前記Ｓ脱離処理実行手段は、前記空燃比制御手段によって前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比に対してリッチとリーンとの間でスイングさせ、前記遮断弁制御部によって前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比がリーンの場合にのみ前記遮断弁を開放させる
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−５３５８４（Ｐ２０１３−５３５８４Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９３０３９（Ｐ２０１１−１９３０３９）
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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