内燃機関の制御装置
【課題】本発明は、内燃機関の制御装置に関し、ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させる場合に、局所的に硫黄が残存したり、触媒が劣化したりすることを簡単な方法で抑制することを目的とする。
【解決手段】本発明の内燃機関の制御装置は、ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させるためにＮＯｘ触媒の上流側の排気ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段と、吸気弁および排気弁の一方または両方のバルブタイミングを可変とする可変動弁装置と、還元剤の供給中に、内燃機関から排出される排気ガスの量および温度の一方または両方が時間とともに変化するように可変動弁装置によってバルブタイミングを段階的に変化させることにより、ＮＯｘ触媒内で硫黄の脱離温度以上となる部位が時間とともに移動するように制御する脱離部位制御手段と、を備える。
【解決手段】本発明の内燃機関の制御装置は、ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させるためにＮＯｘ触媒の上流側の排気ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段と、吸気弁および排気弁の一方または両方のバルブタイミングを可変とする可変動弁装置と、還元剤の供給中に、内燃機関から排出される排気ガスの量および温度の一方または両方が時間とともに変化するように可変動弁装置によってバルブタイミングを段階的に変化させることにより、ＮＯｘ触媒内で硫黄の脱離温度以上となる部位が時間とともに移動するように制御する脱離部位制御手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンや希薄燃焼エンジンなど、理論空燃比より希薄な空燃比で運転される内燃機関においても排気ガス中のＮＯｘを浄化可能とした吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が広く用いられている。排気ガス中には、燃料やエンジンオイルに含まれる硫黄分が燃焼することによって、硫黄酸化物（ＳＯｘ）などの硫黄成分が含有される。この硫黄成分は、ＮＯｘ触媒に吸収され、堆積する。ＮＯｘ触媒に硫黄が堆積すると、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収性能が低下する。このため、ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を除去する硫黄被毒再生を時おり実施する必要がある。ＮＯｘ触媒から硫黄を脱離させるためには、ＨＣ等の還元剤を排気ガス中に供給して空燃比をストイキまたはリッチにするとともに、還元剤の酸化反応熱などによって触媒床温を所定温度（例えば６００〜７００℃程度）以上とすることが必要となる。
【０００３】
特開２００１−２６３１０９号公報には、硫黄被毒再生の実行時に、ＮＯｘ触媒の床温を上昇させるため、可変動弁装置によって排気弁の開弁時期を進角させることにより、排気温度を高くする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２６３１０９号公報
【特許文献２】特開２００５−９０２７６号公報
【特許文献３】特開２００４−５２５９７号公報
【特許文献４】特開２００８−３８６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、硫黄被毒再生を行う場合には、一般に、ＮＯｘ触媒全体の温度を、硫黄が脱離する温度以上に昇温させることを目指している。しかしながら、実際上、ＮＯｘ触媒全体の温度を均一に上昇させることは困難であるため、温度が十分に上昇しない部分と、温度が過度に上昇する部分とが生じてしまう。図１３は、従来の硫黄被毒再生の実行時における触媒床温の分布の例を示す図である。図１３は、ＮＯｘ触媒の前側に酸化触媒が配置された装置の場合を示している。この図に示す例では、ＮＯｘ触媒の前端（酸化触媒との境）に近い部位では、還元剤が十分に酸化していないため、床温が硫黄脱離に必要な温度に達せず（図中Ａで示す部分）、硫黄を脱離させることができない。逆に、ＮＯｘ触媒の後端に近い部位では、床温が過剰に上昇し（図中Ｂで示す部分）、触媒の劣化を招く。
【０００６】
一方、上記特許文献４には、ＮＯｘ触媒等の排気浄化装置の上流側に設けられた酸化触媒の活性の度合いを変更させることにより、排気浄化装置の所定部分の温度を上昇させつつ該所定部分の性能を再生する技術が開示されている。しかしながら、この技術では、酸化触媒の活性の度合いを変更させるために電気ヒータを用いており、コストが増大するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させる場合に、局所的に硫黄が残存したり、触媒が劣化したりすることを簡単な方法で抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の排気通路に配置されたＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させるために前記ＮＯｘ触媒の上流側の排気ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段と、
吸気弁および排気弁の一方または両方のバルブタイミングを可変とする可変動弁装置と、
前記還元剤の供給中に、前記内燃機関から排出される排気ガスの量および温度の一方または両方が時間とともに変化するように前記可変動弁装置によって前記バルブタイミングを段階的に変化させることにより、前記ＮＯｘ触媒内で硫黄の脱離温度以上となる部位が時間とともに移動するように制御する脱離部位制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記可変動弁装置は、前記吸気弁の開期間を可変とする機能を有し、
前記脱離部位制御手段は、前記内燃機関から排出される排気ガスの量が時間とともに変化するように前記可変動弁装置によって前記吸気弁の開期間を段階的に変化させることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記可変動弁装置は、前記排気弁の開タイミングを可変とする機能を有し、
前記脱離部位制御手段は、前記内燃機関から排出される排気ガスの温度が時間とともに変化するように前記可変動弁装置によって前記排気弁の開タイミングを段階的に変化させることを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記ＮＯｘ触媒を上流側から下流側に向かって複数の部位に分けた場合の各部位毎に、堆積している硫黄の量である硫黄堆積量を推定する硫黄堆積量推定手段を備え、
前記ＮＯｘ触媒の前記各部位は、前記脱離部位制御手段が前記バルブタイミングを段階的に変化させる際の各段階で硫黄の脱離温度以上となる部位と対応しており、
前記脱離部位制御手段は、前記バルブタイミングを段階的に変化させる際に、前記還元剤の供給前における前記ＮＯｘ触媒の前記各部位毎の前記硫黄堆積量の推定値に応じて、前記各段階毎のバルブタイミング保持時間を変化させることを特徴とする。
【００１２】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記ＮＯｘ触媒を上流側から下流側に向かって複数の部位に分けた場合の各部位毎に、堆積している硫黄の量である硫黄堆積量を推定する硫黄堆積量推定手段と、
前記還元剤の供給中に、前記ＮＯｘ触媒の前記各部位毎に、脱離する硫黄の量である硫黄脱離量を推定する硫黄脱離量推定手段と、
前記ＮＯｘ触媒の前記各部位毎に、前記還元剤の供給前における前記硫黄堆積量の推定値と、前記還元剤の供給中における前記硫黄脱離量の推定値とに基づいて、残存している硫黄の量である硫黄残存量を推定する硫黄残存量推定手段と、
を備え、
前記ＮＯｘ触媒の前記各部位は、前記脱離部位制御手段が前記バルブタイミングを段階的に変化させる際の各段階で硫黄の脱離温度以上となる部位と対応しており、
前記脱離部位制御手段は、前記バルブタイミングを段階的に変化させる際に、硫黄が脱離中の部位の前記硫黄残存量の推定値が所定値以下となった場合に、前記バルブタイミングを次の段階に変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させる場合に、ＮＯｘ触媒の一部のみを硫黄脱離温度以上にするとともに、硫黄脱離温度以上となる部位を時間とともに移動させることができる。このため、触媒床温の過上昇を回避でき、触媒の劣化を抑制することができる。また、ＮＯｘ触媒の全体から硫黄を確実に脱離させることができる。更に、第１の発明によれば、可変動弁装置の制御によって上記効果を達成することができ、専用の装備が不要である。このため、簡単な構成で低コストに実現することができる。
【００１４】
第２の発明によれば、ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させる場合に、吸気弁の開期間を変化させることにより、硫黄脱離部位を精度良く制御することができる。
【００１５】
第３の発明によれば、ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させる場合に、排気弁の開タイミングを変化させることにより、硫黄脱離部位を精度良く制御することができる。
【００１６】
第４の発明によれば、ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させる場合に、ＮＯｘ触媒の各部位毎の硫黄堆積量に基づいて、各部位の硫黄脱離時間を変化させることができる。このため、各部位の硫黄脱離時間が短すぎて硫黄が残存したり、硫黄脱離時間が長すぎて還元剤を無駄に消費したりすることを抑制することができる。
【００１７】
第５の発明によれば、ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させる場合に、ＮＯｘ触媒の各部位毎の硫黄堆積量に基づいて、各部位の硫黄脱離時間を変化させることができる。このため、各部位の硫黄脱離時間が短すぎて硫黄が残存したり、硫黄脱離時間が長すぎて還元剤を無駄に消費したりすることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】硫黄被毒再生時における酸化触媒およびＮＯｘ触媒の床温の分布を示す図である。
【図３】硫黄被毒再生時における酸化触媒およびＮＯｘ触媒の床温の分布を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における硫黄被毒再生時の吸気弁の開期間の制御を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１における硫黄被毒再生時の排気弁の開タイミングの制御を説明するための図である。
【図６】硫黄の吸収速度係数のマップである。
【図７】硫黄の吸収速度係数のマップである。
【図８】硫黄の吸収速度係数のマップである。
【図９】硫黄の脱離速度係数のマップである。
【図１０】硫黄の脱離速度係数のマップである。
【図１１】硫黄の脱離速度係数のマップである。
【図１２】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１３】従来の硫黄被毒再生の実行時における触媒床温の分布の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、車両等に搭載されるエンジン１０を備えている。本実施形態では、エンジン１０がディーゼルエンジン（圧縮着火式内燃機関）であるものとして説明するが、本発明は希薄燃焼を行う火花点火式内燃機関にも適用可能である。本発明において、エンジン１０の気筒数や気筒配置は特に限定されるものではない。図１には、エンジン１０の一つの気筒の断面が示されている。
【００２０】
エンジン１０は、シリンダブロック４と、シリンダブロック４に組み付けられたシリンダヘッド６を備えている。気筒内には、ピストン８が挿入されている。シリンダヘッド６内には、吸気ポート１２と排気ポート１４とが形成されている。吸気ポート１２には新気を筒内に導入するための吸気通路２２が接続され、排気ポート１４には排気ガスを排出するための排気通路２４が接続されている。
【００２１】
各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するための燃料インジェクタ３０と、吸気弁３２と、排気弁３４とが設けられている。燃料インジェクタ３０は、図示しないコモンレールに接続され、コモンレールから高圧燃料の供給を受けている。コモンレールにはサプライポンプで圧縮された高圧燃料が常に蓄えられている。燃料インジェクタ３０は、１サイクル中に複数回、任意のタイミングで燃料を噴射することができる。
【００２２】
排気通路２４には、ＮＯｘ触媒２８が配置されている。ＮＯｘ触媒２８は、流入する排気ガスがストイキ（理論空燃比）よりリーンであるときには排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を捕捉して吸蔵し、流入する排気ガスがストイキまたはリッチであるときには吸蔵したＮＯｘを還元浄化して放出する機能を有する吸蔵還元型のＮＯｘ触媒である。このＮＯｘ触媒２８の上流側には、酸化触媒２７が配置されている。図示の構成では、酸化触媒２７とＮＯｘ触媒２８とは、共通のケーシング内に設置されている。本明細書では、酸化触媒２７およびＮＯｘ触媒２８内の部位を記載する場合に、上流側を「前」、下流側を「後」とも呼ぶ。
【００２３】
吸気通路２２には、吸気絞り弁３６が設けられている。吸気絞り弁３６より下流側の吸気通路２２には、ＥＧＲ通路２６が接続されている。ＥＧＲ通路２６の逆側の端部は、排気通路２４に接続されている。このＥＧＲ通路２６を通して、排気通路２４内の排気ガスの一部を吸気通路２２に還流させる外部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行うことができる。ＥＧＲ通路２６の途中には、ＥＧＲ量を制御するためのＥＧＲ弁３８が設けられている。
【００２４】
エンジン１０は、吸気弁３２のバルブタイミングを可変とする吸気可変動弁装置４２と、排気弁３４のバルブタイミングを可変とする排気可変動弁装置４４とを備えている。
【００２５】
吸気可変動弁装置４２は、吸気弁３２の開タイミングと閉タイミングとの一方または両方を変化させることにより吸気弁３２の開期間（作用角）を連続的または段階的に短くしたり長くしたりすることのできる機能を少なくとも有している。吸気可変動弁装置４２の具体的な機構は特に限定されるものではなく、例えば、吸気カムシャフトと吸気弁３２との間に揺動カムなどの機械的な機構を介在させることによって上記機能を実現するものでもよいし、あるいは、吸気弁３２を任意の時期に開閉することのできる電磁駆動弁のような機構を用いるものであってもよい。
【００２６】
排気可変動弁装置４４は、排気弁３４の開タイミングを連続的または段階的に早くしたり遅くしたりすることのできる機能を少なくとも有している。排気可変動弁装置４４の具体的な機構は特に限定されるものではなく、例えば、排気カムシャフトをタイミングギヤに対し相対的に回転するアクチュエータを設けることによって上記機能を実現するものでもよいし、あるいは、排気弁３４を任意の時期に開閉することのできる電磁駆動弁のような機構を用いるものであってもよい。
【００２７】
排気通路２４には、酸化触媒２７およびＮＯｘ触媒２８より上流側の位置に、排気ガス中に燃料を噴射可能な燃料添加弁４６が設置されている。この燃料添加弁４６は、シリンダヘッド６（排気ポート１４）に設置されていてもよい。
【００２８】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０には、燃料インジェクタ３０、吸気絞り弁３６、ＥＧＲ弁３８、吸気可変動弁装置４２、排気可変動弁装置４４、燃料添加弁４６等の各種アクチュエータや、クランク軸１６の回転角度（クランク角）を検出するクランク角センサ５６、車両の運転席のアクセルペダル位置を検出するアクセルポジションセンサ５８等の各種センサが電気的に接続されている。
【００２９】
ＮＯｘ触媒２８に吸蔵されたＮＯｘを還元して浄化するＮＯｘ還元を行う場合、あるいはＮＯｘ触媒２８に硫黄酸化物等の形で堆積した硫黄を脱離させるための硫黄被毒再生を行う場合には、排気ガス中にＨＣ、ＣＯ、Ｈ2等の還元剤を供給する必要がある。本実施形態では、燃料添加弁４６から燃料を噴射することにより、還元剤を供給することができる。ただし、還元剤を供給する方法は、これに限定されるものではなく、いかなる方法であってもよい。例えば、膨張行程において燃料インジェクタ３０から燃料を噴射するポスト噴射を行うことによって還元剤を供給してもよいし、それら複数の方法を組み合わせて還元剤を供給するようにしてもよい。
【００３０】
図２および図３は、硫黄被毒再生時における酸化触媒２７およびＮＯｘ触媒２８の床温の分布を示す図である。グラフの横軸は、酸化触媒２７の前端からの距離を表しており、グラフの上に図示した酸化触媒２７およびＮＯｘ触媒２８の位置と対応している。以下では、まず、図２を参照して、硫黄被毒再生時における触媒床温の分布と排気ガス量（流量）との関係について説明する。
【００３１】
図２中、曲線Ａは、排気ガス量が比較的少ない場合の触媒床温の分布を表しており、曲線Ｂは、排気ガス量が比較的多い場合の触媒床温の分布を表している。また、破線で示す温度は、ＮＯｘ触媒２８から硫黄が脱離するために必要な最低の温度（以下、「硫黄脱離温度」と称する）を示している。硫黄脱離温度は、例えば、６００〜７００℃程度である。排気ガス量が少ない場合には、触媒内での排気ガス流速が遅くなる。つまり、排気ガスが触媒内を比較的ゆっくりと通過する。このため、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位に達するまでの間に還元剤が十分に酸化反応する時間があるので、曲線Ａが示すように、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位の温度が上昇し、硫黄脱離温度を超える。一方、還元剤がＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位までで消費されてしまうので、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位では、温度が低下し、硫黄脱離温度を下回る。
【００３２】
これに対し、排気ガス量が多い場合には、触媒内での排気ガス流速が速くなる。つまり、排気ガスが触媒内を短時間で通過する。このため、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位に達するまでの間に還元剤が十分に酸化反応する時間はなく、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位で多くの還元剤が酸化反応することになる。その結果、曲線Ｂが示すように、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位では温度が十分に上昇せずに硫黄脱離温度に達しないが、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位の温度は硫黄脱離温度を超える。
【００３３】
次に、図３を参照して、硫黄被毒再生時における触媒床温の分布と、流入する排気ガスの温度との関係について説明する。図３中、曲線Ｃは、酸化触媒２７に流入する排気ガスの温度（以下、「触媒入りガス温度」と称する）が比較的高い場合の触媒床温の分布を表しており、曲線Ｄは、触媒入りガス温度が比較的低い場合の触媒床温の分布を表している。触媒入りガス温度が高い場合には、還元剤の反応速度が速くなる。このため、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位に達するまでの間に還元剤が十分に酸化反応するので、曲線Ｃが示すように、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位の温度が上昇し、硫黄脱離温度を超える。一方、還元剤がＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位までで消費されてしまうので、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位では、温度が低下し、硫黄脱離温度を下回る。
【００３４】
これに対し、触媒入りガス温度が低い場合には、還元剤の反応速度が遅くなる。このため、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位に達するまでの間には還元剤が十分に酸化反応せず、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位で多くの還元剤が酸化反応することになる。その結果、曲線Ｄが示すように、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位では温度が十分に上昇せずに硫黄脱離温度に達しないが、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位の温度は硫黄脱離温度を超える。
【００３５】
本実施形態では、硫黄被毒再生の実行時に、触媒床温の過上昇を回避しつつ、且つＮＯｘ触媒２８の全体から硫黄を確実に脱離させるために、上述した原理を利用して、ＮＯｘ触媒２８内で硫黄脱離温度以上となる部位が時間とともに移動するように制御することとした。本実施形態では、ＮＯｘ触媒２８を前寄りの部位、中ほどの部位、後寄りの部位の３つの部位に分けて、各部位毎に硫黄を脱離させるようにする。
【００３６】
図４は、本実施形態における硫黄被毒再生時の吸気弁３２の開期間の制御を説明するための図である。以下、図４を参照して、本実施形態の硫黄被毒再生時における吸気弁３２の開期間（以下、「吸気弁開期間」と称する）の制御について説明する。
【００３７】
エンジン１０から排出される排気ガスの量（流量）は、吸気弁開期間に応じて変化する。吸気弁開期間を長くすると、気筒内に吸入される空気の量が多くなるので、排気ガス量が多くなる。これに対し、吸気弁開期間を短くすると、気筒内に吸入される空気の量が少なくなるので、排気ガス量が少なくなる。
【００３８】
第１段階においては、触媒床温の分布が図４中の（１）で示す曲線のようになるように制御する。そのためには、排気ガス量を比較的少なくすればよく、その値をＶ１とする。排気ガス量をＶ１とするためには、吸気弁開期間を、比較的短いＬ１とすればよい。このように制御することにより、触媒床温は、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位においてピークとなり、硫黄脱離温度を超える。このため、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位から硫黄を脱離させることができる。このとき、ＮＯｘ触媒２８の中ほどおよび後寄りの部位では、床温の過上昇はなく、触媒が劣化することはない。
【００３９】
第２段階においては、触媒床温の分布が図４中の（２）で示す曲線のようになるように制御する。そのためには、排気ガス量を中程度にすればよく、その値をＶ２とする。排気ガス量をＶ２とするためには、吸気弁開期間を、中程度の長さのＬ２とすればよい。このように制御することにより、触媒床温は、ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位においてピークとなり、硫黄脱離温度を超える。このため、ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位から硫黄を脱離させることができる。このとき、ＮＯｘ触媒２８の前寄りおよび後寄りの部位では、床温の過上昇はなく、触媒が劣化することはない。
【００４０】
第３段階においては、触媒床温の分布が図４中の（３）で示す曲線のようになるように制御する。そのためには、排気ガス量を比較的多くすればよく、その値をＶ３とする。排気ガス量をＶ３とするためには、吸気弁開期間を、比較的長いＬ３とすればよい。このように制御することにより、触媒床温は、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位においてピークとなり、硫黄脱離温度を超える。このため、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位から硫黄を脱離させることができる。このとき、ＮＯｘ触媒２８の前寄りおよび中ほどの部位では、床温の過上昇はなく、触媒が劣化することはない。
【００４１】
本実施形態では、硫黄被毒再生制御において、吸気弁開弁期間がＬ１、Ｌ２、Ｌ３と段階的に長くなるように、吸気可変動弁装置４２を制御する。これにより、上述した第１〜第３段階の硫黄脱離が進行し、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位から後寄りの部位に向かって順次硫黄を脱離させることができる。このため、ＮＯｘ触媒２８の全体から硫黄を残さずに確実に脱離させることができる。
【００４２】
また、触媒床温は前方から後方まで均一に上昇することはないので、ＮＯｘ触媒２８の全体を一度に硫黄脱離温度以上に加熱しようとした場合、床温が過上昇する部位が生じて触媒の劣化を招く。これに対し、本実施形態によれば、各段階毎にＮＯｘ触媒２８の一部のみを硫黄脱離温度以上にするので、他の部位で床温が過上昇することを防止することができる。このため、ＮＯｘ触媒２８の劣化を確実に抑制することができる。
【００４３】
なお、ＮＯｘ触媒２８の各部位の硫黄を脱離させる順番としては、上述したように、上流側の部位から下流側の部位に向かって硫黄を脱離させることが好ましい。下流側の部位の硫黄を先に脱離させると、その後に上流側の部位から硫黄を脱離させたときに、脱離した硫黄が、再生の完了した下流側の部位に再付着するおそれがあるからである。これに対し、上流側の部位から下流側の部位に向かって硫黄を脱離させるようにすれば、上記のような再付着を防止できるので、ＮＯｘ触媒２８全体の硫黄をより確実に除去することができる。
【００４４】
図５は、本実施形態における硫黄被毒再生時の排気弁３４の開タイミングの制御を説明するための図である。以下、図５を参照して、本実施形態の硫黄被毒再生時における排気弁３４の開タイミング（以下、「排気弁開タイミング」と称する）の制御について説明する。
【００４５】
排気弁開タイミングを早くすると、気筒内で膨張途中のまだ高温の排気ガスがエンジン１０から排出されるので、触媒入りガス温度も高くなる。これに対し、排気弁開タイミングを遅くすると、気筒内で十分に膨張して温度の低下した排気ガスがエンジン１０から排出されるので、触媒入りガス温度も低くなる。
【００４６】
第１段階においては、触媒床温の分布が図５中の（１）で示す曲線のようになるように制御する。そのためには、触媒入りガス温度を比較的高くすればよく、その値をＴ１とする。触媒入りガス温度をＴ１とするためには、排気弁開タイミングを、比較的早いＥ１とすればよい。このように制御することにより、触媒床温は、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位においてピークとなり、硫黄脱離温度を超える。このため、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位から硫黄を脱離させることができる。このとき、ＮＯｘ触媒２８の中ほどおよび後寄りの部位では、床温の過上昇はなく、触媒が劣化することはない。
【００４７】
第２段階においては、触媒床温の分布が図５中の（２）で示す曲線のようになるように制御する。そのためには、触媒入りガス温度を中程度にすればよく、その値をＴ２とする。触媒入りガス温度をＴ２とするためには、排気弁開タイミングを、早くも遅くもない中程度のＥ２とすればよい。このように制御することにより、触媒床温は、ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位においてピークとなり、硫黄脱離温度を超える。このため、ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位から硫黄を脱離させることができる。このとき、ＮＯｘ触媒２８の前寄りおよび後寄りの部位では、床温の過上昇はなく、触媒が劣化することはない。
【００４８】
第３段階においては、触媒床温の分布が図５中の（３）で示す曲線のようになるように制御する。そのためには、触媒入りガス温度を比較的低くすればよく、その値をＴ３とする。触媒入りガス温度をＴ３とするためには、排気弁開タイミングを、比較的遅いＥ３とすればよい。このように制御することにより、触媒床温は、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位においてピークとなり、硫黄脱離温度を超える。このため、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位から硫黄を脱離させることができる。このとき、ＮＯｘ触媒２８の前寄りおよび中ほどの部位では、床温の過上昇はなく、触媒が劣化することはない。
【００４９】
本実施形態では、硫黄被毒再生制御において、排気弁開タイミングがＥ１、Ｅ２、Ｅ３と段階的に遅くなるように、排気可変動弁装置４４を制御する。これにより、上述した第１〜第３段階の硫黄脱離が進行し、図４に基づいて説明した制御と同様の効果が得られる。
【００５０】
本発明では、図４に基づいて説明したような排気ガス量の制御と、図５に基づいて説明したような排気ガス温度の制御との何れか一方を実行することにより、上述した効果が得られるが、図４に基づいて説明したような排気ガス量の制御と、図５に基づいて説明したような排気ガス温度の制御との両方を組み合わせて実行するようにしてもよい。
【００５１】
上述したように、本実施形態では、硫黄被毒再生制御において、吸気弁３２や排気弁３４のバルブタイミングを第１〜第３段階に順次変化させることにより、ＮＯｘ触媒２８の前寄り、中ほど、後寄りの各部位から順次硫黄を脱離させる。この際、各部位から硫黄を残さず脱離させ、且つ還元剤の使用量をできるだけ少なくするためには、対象となっている部位から硫黄がちょうど脱離し終わったタイミングでバルブタイミングを次の段階に変更することが理想である。
【００５２】
そのような理想を実現するためには、ＮＯｘ触媒２８の各部位毎に、堆積している硫黄の量（以下、「硫黄堆積量」と称する）を推定し、硫黄被毒再生前（還元剤供給前）におけるその部位の硫黄堆積量が多いほど、その部位が対象となる段階のバルブタイミングの保持時間を長くすればよい。これにより、各部位毎の硫黄堆積量に応じて、その部位の硫黄脱離時間を変化させることができる。よって、各部位の硫黄脱離時間が短すぎて硫黄が残存したり、硫黄脱離時間が長すぎて還元剤を無駄に消費したりすることを抑制することができる。
【００５３】
更に、硫黄被毒再生中に、ＮＯｘ触媒２８の各部位毎に、脱離する硫黄の量（以下、「硫黄脱離量」と称する）を推定し、硫黄脱離中の部位について、硫黄被毒再生前の硫黄堆積量から硫黄被毒再生中の硫黄脱離量を差し引いた値が所定の基準値以下になったタイミングで、バルブタイミングを次の段階に変更するようにしてもよい。この場合、硫黄被毒再生前の硫黄堆積量が多い部位ほど、その硫黄堆積量から硫黄脱離量を差し引いた値が上記基準値以下になるまでの時間が長くなる。このため、この場合も、各部位毎の硫黄堆積量に応じて、当該部位が対象となる段階のバルブタイミングの保持時間（硫黄脱離時間）が変化することになる。
【００５４】
以下、ＮＯｘ触媒２８の各部位毎の硫黄堆積量および硫黄脱離量の推定方法の一例について説明する。
（前寄りの部位の硫黄堆積量の計算）
ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位に流入する排気ガス中の硫黄濃度をＣ１とすると、このＣ１は、エンジン１０から排出される排気ガス中の硫黄濃度に等しいので、次のようにして算出することができる。エンジン１０から排出される排気ガスに含まれる硫黄は、燃焼した燃料に含まれる硫黄と、燃焼したエンジンオイルに含まれる硫黄との和である。よって、燃料中の硫黄濃度に燃料消費量を乗じた値と、エンジンオイル中の硫黄濃度にエンジンオイル消費量を乗じた値との和を排気ガス量で除算することにより、エンジン１０から排出される排気ガスの硫黄濃度、すなわち前寄りの部位に流入する排気ガスの硫黄濃度Ｃ１を算出することができる。この計算において、燃料中の硫黄濃度およびエンジンオイル中の硫黄濃度の値は、その車両が使用される国または地域で使用される燃料およびエンジンオイルについて調べた値を予めＥＣＵ５０に記憶しておけばよい。燃料消費量としては燃料インジェクタ３０からの燃料噴射量の値を利用すればよい。エンジンオイル消費量は、経験的に求めたエンジン１０の運転状態とエンジンオイル消費量との関係を表すマップを予めＥＣＵ５０に記憶しておき、そのマップに基づいて計算すればよい。排気ガス量は、吸入空気量に基づいて算出することができる。
【００５５】
ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位に単位時間当たりに吸収される硫黄の量（以下、「硫黄吸収量」と称する）をＡ１とすると、Ａ１は次式により算出することができる。
Ａ１＝Ｃ１・α・β・γ ・・・（１）
ただし、α、β、γは、それぞれ、図６乃至図８に示すマップで表される吸収速度係数である。
【００５６】
ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位の硫黄吸収量Ａ１は、前寄りの部位に流入する排気ガスの硫黄濃度Ｃ１が高いほど、多くなる。このため、Ａ１はＣ１に比例する。しかしながら、既に堆積している硫黄の量が多いと、硫黄は吸収されにくくなる。図６に示す吸収速度係数αは、その点を補正するための係数である。また、エンジン始動直後など、触媒床温が低い場合には、硫黄は吸収されにくくなる。図７に示す吸収速度係数βは、その点を補正するための係数である。また、排気ガス量が多いと、ＮＯｘ触媒２８を通過する排気ガスの流速が速くなるので、吸収されずに通り抜ける硫黄の量が多くなる。図９に示す吸収速度係数γは、その点を補正するための係数である。
【００５７】
ＥＣＵ５０は、上記（１）式で算出されるＡ１の値を積算することにより、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位の硫黄堆積量Ｄ１を算出することができる。すなわち、ＥＣＵ５０において、その計算間隔をΔｔとしたとき、次式の計算を毎回行うことにより、Ｄ１を更新すればよい。
Ｄ１＝Ｄ１＋Ａ１・Δｔ ・・・（２）
【００５８】
上記の計算において、吸収速度係数αの算出に用いる硫黄堆積量としては、前回計算されたＤ１の値を用いればよい。また、吸収速度係数βの算出に用いる触媒床温は、温度センサにより検出するか、公知の手法によって推定すればよい。
【００５９】
（中ほどの部位の硫黄堆積量の計算）
ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位に流入する排気ガス中の硫黄濃度Ｃ２は、前寄りの部位に流入した排気ガスの硫黄濃度Ｃ１から、前寄りの部位で吸収された分の硫黄を差し引くことによって求められるので、次式により算出することができる。
Ｃ２＝Ｃ１・（１−α・β・γ） ・・・（３）
【００６０】
ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位の単位時間当たりの硫黄吸収量Ａ２は次式により算出することができる。
Ａ２＝Ｃ２・α２・β２・γ２ ・・・（４）
ただし、α２、β２、γ２は、中ほどの部位についての吸収速度係数であり、上述した前寄りの部位の吸収速度係数α、β、γと同様のものであるので、図示は省略する。
【００６１】
ＥＣＵ５０は、上記（４）式で算出されるＡ２の値を積算することにより、ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位の硫黄堆積量Ｄ２を算出することができる。すなわち、ＥＣＵ５０において、次式の計算を毎回行うことにより、Ｄ２を更新すればよい。
Ｄ２＝Ｄ２＋Ａ２・Δｔ ・・・（５）
【００６２】
上記の計算において、吸収速度係数α２の算出に用いる硫黄堆積量としては、前回計算されたＤ２の値を用いればよい。
【００６３】
（後寄りの部位の硫黄堆積量の計算）
ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位に流入する排気ガス中の硫黄濃度Ｃ３は、中ほどの部位に流入した排気ガスの硫黄濃度Ｃ２から、中ほどの部位で吸収された分の硫黄を差し引くことによって求められるので、次式により算出することができる。
Ｃ３＝Ｃ２・（１−α２・β２・γ２） ・・・（６）
【００６４】
ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位の単位時間当たりの硫黄吸収量Ａ３は次式により算出することができる。
Ａ３＝Ｃ３・α３・β３・γ３ ・・・（７）
ただし、α３、β３、γ３は、後寄りの部位についての吸収速度係数であり、上述した前寄りの部位の吸収速度係数α、β、γと同様のものであるので、図示は省略する。
【００６５】
ＥＣＵ５０は、上記（７）式で算出されるＡ３の値を積算することにより、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位の硫黄堆積量Ｄ３を算出することができる。すなわち、ＥＣＵ５０において、次式の計算を毎回行うことにより、Ｄ３を更新すればよい。
Ｄ３＝Ｄ３＋Ａ３・Δｔ ・・・（８）
【００６６】
上記の計算において、吸収速度係数α３の算出に用いる硫黄堆積量としては、前回計算されたＤ３の値を用いればよい。
【００６７】
（各部位の硫黄脱離量の計算）
硫黄被毒再生時におけるＮＯｘ触媒２８の各部位の単位時間当たりの硫黄脱離量をＧ、基準脱離速度Ｈを、脱離速度係数をε、θ、μとすると、硫黄脱離量Ｇは次式により算出することができる。
Ｇ＝Ｈ・ε・θ・μ ・・・（９）
【００６８】
ただし、基準脱離速度Ｈは、所定の硫黄堆積量、触媒床温および空燃比Ａ／Ｆの下で経験的に求められた単位時間当たりの硫黄脱離量である。脱離速度係数ε、θ、μは、それぞれ、図９乃至図１１に示すマップで表される。硫黄脱離量は、硫黄堆積量が多いほど、多くなる。図９に示す脱離速度係数εは、その点を補正するための係数である。また、硫黄は、触媒床温が高い方が脱離し易く、所定の硫黄脱離温度を超えないと脱離しない。図１０に示す脱離速度係数θは、その点を補正するための係数である。また、硫黄は、空燃比Ａ／Ｆがストイキ（理論空燃比）以下にならないと脱離しない。図１１に示す脱離速度係数μは、その点を補正するための係数である。
【００６９】
硫黄被毒再生時、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ触媒２８の各部位毎に上記（９）式の計算を行うことにより、各部位毎の単位時間当たりの硫黄脱離量Ｇを算出する。そして、この各部位毎の単位時間当たりの硫黄脱離量Ｇを積算することにより、ＮＯｘ触媒２８の各部位毎に硫黄脱離量を算出することができる。
【００７０】
図１２は、ＮＯｘ触媒２８の硫黄被毒再生を行うために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。以下、図１２を参照して、図４に基づいて既述した吸気弁開弁期間の制御と、図５に基づいて既述した排気弁開タイミングの制御との両方を組み合わせて実行する場合の制御について説明する。また、図１２に示す制御では、ＮＯｘ触媒２８の各部位毎に、硫黄被毒再生前の硫黄堆積量から、硫黄被毒再生中の硫黄脱離量を差し引いた値（以下、「硫黄残存量」と称する）が所定の基準値以下になったタイミングで、バルブタイミングを切り換え、次の部位の硫黄脱離へ移行する。なお、図１２中では、硫黄を「Ｓ」と略記し、吸気弁を「ＩＮバルブ」と略記し、排気弁を「ＥＸバルブ」と略記する。
【００７１】
図１２に示すルーチンによれば、まず、ＮＯｘ触媒２８の各部位毎の硫黄堆積量を合計した全体の硫黄堆積量が所定値以上であるかどうかが判定される（ステップ１００）。この所定値は、硫黄被毒再生を行う必要があるかどうかを判定するために予め設定されている値である。すなわち、ＮＯｘ触媒２８全体の硫黄堆積量がこの所定値以上になった場合には、硫黄被毒再生を行う必要があるとされ、硫黄被毒再生制御が開始される。
【００７２】
硫黄被毒再生制御においては、まず、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位の硫黄被毒再生を開始する（ステップ１０２）。ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位の硫黄被毒再生を行うためには、前述したように、排気ガス量を比較的少なく、触媒入りガス温度を比較的高くすればよい。ＥＣＵ５０には、エンジン回転数、エンジン負荷等の運転状態と、その運転状態の下でＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位の硫黄被毒再生を行うために必要な排気ガス量および触媒入りガス温度との関係を定めたマップが予め記憶されている。そのマップに基づいて、目標排気ガス量および目標触媒入りガス温度がそれぞれ算出される（ステップ１０４，１０６）。続いて、その算出された目標排気ガス量および目標触媒入りガス温度に基づいて、目標吸気弁開弁期間および目標排気弁開タイミングがそれぞれ算出される（ステップ１０８，１１０）。そして、その算出された目標吸気弁開弁期間が実現されるように吸気可変動弁装置４２により吸気弁３２の開タイミングおよび閉タイミングが制御される（ステップ１１２）。また、上記算出された目標排気弁開タイミングが実現されるように排気可変動弁装置４４により排気弁３４の閉タイミングが制御される（ステップ１１４）。
【００７３】
以上の処理によってバルブタイミングが制御された後、還元剤が供給される（ステップ１１６）。還元剤の供給量は、図４および図５に示す触媒床温の分布のように、ピークとなる部位の触媒床温が、硫黄脱離温度以上になり、且つ、触媒の劣化が促進されるような過剰な高温にはならないように、制御される。
【００７４】
ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位の硫黄被毒再生が行われている間、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ触媒２８の前寄り部位の硫黄被毒再生前の硫黄堆積量から硫黄被毒再生中の硫黄脱離量を差し引いた硫黄残存量を逐次算出している。そして、この前寄りの部位の硫黄残存量が所定の基準値以下になったかどうかを判断する（ステップ１１８）。この基準値は、前寄りの部位に堆積していた硫黄が脱離し終わったかどうかを判定するために予め設定されている値である。従って、前寄りの部位の硫黄残存量が上記基準値を超えている間は、バルブタイミングを保持し、前寄りの部位の硫黄被毒再生を続行する。そして、前寄りの部位の硫黄残存量が上記基準値以下になった場合には、前寄りの部位の硫黄被毒再生を終了し、バルブタイミングを切り換えて、中ほどの部位の硫黄被毒再生を開始する（ステップ１２０）。
【００７５】
ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位の硫黄被毒再生を行うためには、前述したように、排気ガス量を中程度に、触媒入りガス温度を中程度にすればよい。ＥＣＵ５０には、エンジン回転数、エンジン負荷等の運転状態と、その運転状態の下でＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位の硫黄被毒再生を行うために必要な排気ガス量および触媒入りガス温度との関係を定めたマップが予め記憶されている。そのマップに基づいて、目標排気ガス量および目標触媒入りガス温度がそれぞれ算出される（ステップ１２２，１２４）。続いて、その算出された目標排気ガス量および目標触媒入りガス温度に基づいて、目標吸気弁開弁期間および目標排気弁開タイミングがそれぞれ算出される（ステップ１２６，１２８）。そして、その算出された目標吸気弁開弁期間が実現されるように吸気可変動弁装置４２により吸気弁３２の開タイミングおよび閉タイミングが制御される（ステップ１３０）。また、上記算出された目標排気弁開タイミングが実現されるように排気可変動弁装置４４により排気弁３４の閉タイミングが制御される（ステップ１３２）。
【００７６】
ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位の硫黄被毒再生が行われている間、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ触媒２８の中ほど部位の硫黄被毒再生前の硫黄堆積量から硫黄被毒再生中の硫黄脱離量を差し引いた硫黄残存量を逐次算出している。そして、この中ほどの部位の硫黄残存量が所定の基準値以下になったかどうかを判断する（ステップ１３４）。この基準値は、中ほどの部位に堆積していた硫黄が脱離し終わったかどうかを判定するために予め設定されている値である。従って、中ほどの部位の硫黄残存量が上記基準値を超えている間は、バルブタイミングを保持し、中ほどの部位の硫黄被毒再生を続行する。そして、中ほどの部位の硫黄残存量が上記基準値以下になった場合には、中ほどの部位の硫黄被毒再生を終了し、バルブタイミングを切り換えて、後寄りの部位の硫黄被毒再生を開始する（ステップ１３６）。
【００７７】
ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位の硫黄被毒再生を行うためには、前述したように、排気ガス量を比較的多く、触媒入りガス温度を比較的低くすればよい。ＥＣＵ５０には、エンジン回転数、エンジン負荷等の運転状態と、その運転状態の下でＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位の硫黄被毒再生を行うために必要な排気ガス量および触媒入りガス温度との関係を定めたマップが予め記憶されている。そのマップに基づいて、目標排気ガス量および目標触媒入りガス温度がそれぞれ算出される（ステップ１３８，１４０）。続いて、その算出された目標排気ガス量および目標触媒入りガス温度に基づいて、目標吸気弁開弁期間および目標排気弁開タイミングがそれぞれ算出される（ステップ１４２，１４４）。そして、その算出された目標吸気弁開弁期間が実現されるように吸気可変動弁装置４２により吸気弁３２の開タイミングおよび閉タイミングが制御される（ステップ１４６）。また、上記算出された目標排気弁開タイミングが実現されるように排気可変動弁装置４４により排気弁３４の閉タイミングが制御される（ステップ１４８）。
【００７８】
ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位の硫黄被毒再生が行われている間、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ触媒２８の後寄り部位の硫黄被毒再生前の硫黄堆積量から硫黄被毒再生中の硫黄脱離量を差し引いた硫黄残存量を逐次算出している。そして、この後寄りの部位の硫黄残存量が所定の基準値以下になったかどうかを判断する（ステップ１５０）。この基準値は、後寄りの部位に堆積していた硫黄が脱離し終わったかどうかを判定するために予め設定されている値である。従って、後寄りの部位の硫黄残存量が上記基準値を超えている間は、バルブタイミングを保持し、後寄りの部位の硫黄被毒再生を続行する。そして、後寄りの部位の硫黄残存量が上記基準値以下になった場合には、後寄りの部位の硫黄被毒再生が終了したと判断できるので、還元剤の供給を停止し、硫黄被毒再生制御を終了する（ステップ１５２）。
【００７９】
以上説明した図１２のルーチンの処理によれば、硫黄脱離中の部位について、硫黄被毒再生前の硫黄堆積量から、硫黄被毒再生中の硫黄脱離量を差し引いた値が基準値以下になったタイミングで、当該部位の硫黄被毒再生を終了する。このため、当該部位の硫黄がちょうど脱離し終わるタイミングを精度良く判定して、硫黄被毒再生を終了することができる。よって、各部位の硫黄脱離時間が短すぎて硫黄が残存したり、硫黄脱離時間が長すぎて還元剤を無駄に消費したりすることをより確実に抑制することができる。
【００８０】
なお、上述した実施の形態１では、ＮＯｘ触媒２８を上流側から下流側に向かって３つの部位に分けて硫黄被毒再生を行う場合について説明したが、２つの部位、または４つ以上の部位に分けて硫黄被毒再生を行うようにしてもよい。
【００８１】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が図１２に示すルーチンの処理を実行することにより前記第１、第４および第５の発明における「脱離部位制御手段」が実現されている。
【符号の説明】
【００８２】
１０ エンジン
２２ 吸気通路
２４ 排気通路
２７ 酸化触媒
２８ ＮＯｘ触媒
３０ 燃料インジェクタ
３２ 吸気弁
３４ 排気弁
４２ 吸気可変動弁装置
４４ 排気可変動弁装置
４６ 燃料添加弁
５０ ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンや希薄燃焼エンジンなど、理論空燃比より希薄な空燃比で運転される内燃機関においても排気ガス中のＮＯｘを浄化可能とした吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が広く用いられている。排気ガス中には、燃料やエンジンオイルに含まれる硫黄分が燃焼することによって、硫黄酸化物（ＳＯｘ）などの硫黄成分が含有される。この硫黄成分は、ＮＯｘ触媒に吸収され、堆積する。ＮＯｘ触媒に硫黄が堆積すると、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収性能が低下する。このため、ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を除去する硫黄被毒再生を時おり実施する必要がある。ＮＯｘ触媒から硫黄を脱離させるためには、ＨＣ等の還元剤を排気ガス中に供給して空燃比をストイキまたはリッチにするとともに、還元剤の酸化反応熱などによって触媒床温を所定温度（例えば６００〜７００℃程度）以上とすることが必要となる。
【０００３】
特開２００１−２６３１０９号公報には、硫黄被毒再生の実行時に、ＮＯｘ触媒の床温を上昇させるため、可変動弁装置によって排気弁の開弁時期を進角させることにより、排気温度を高くする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２６３１０９号公報
【特許文献２】特開２００５−９０２７６号公報
【特許文献３】特開２００４−５２５９７号公報
【特許文献４】特開２００８−３８６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、硫黄被毒再生を行う場合には、一般に、ＮＯｘ触媒全体の温度を、硫黄が脱離する温度以上に昇温させることを目指している。しかしながら、実際上、ＮＯｘ触媒全体の温度を均一に上昇させることは困難であるため、温度が十分に上昇しない部分と、温度が過度に上昇する部分とが生じてしまう。図１３は、従来の硫黄被毒再生の実行時における触媒床温の分布の例を示す図である。図１３は、ＮＯｘ触媒の前側に酸化触媒が配置された装置の場合を示している。この図に示す例では、ＮＯｘ触媒の前端（酸化触媒との境）に近い部位では、還元剤が十分に酸化していないため、床温が硫黄脱離に必要な温度に達せず（図中Ａで示す部分）、硫黄を脱離させることができない。逆に、ＮＯｘ触媒の後端に近い部位では、床温が過剰に上昇し（図中Ｂで示す部分）、触媒の劣化を招く。
【０００６】
一方、上記特許文献４には、ＮＯｘ触媒等の排気浄化装置の上流側に設けられた酸化触媒の活性の度合いを変更させることにより、排気浄化装置の所定部分の温度を上昇させつつ該所定部分の性能を再生する技術が開示されている。しかしながら、この技術では、酸化触媒の活性の度合いを変更させるために電気ヒータを用いており、コストが増大するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させる場合に、局所的に硫黄が残存したり、触媒が劣化したりすることを簡単な方法で抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の排気通路に配置されたＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させるために前記ＮＯｘ触媒の上流側の排気ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段と、
吸気弁および排気弁の一方または両方のバルブタイミングを可変とする可変動弁装置と、
前記還元剤の供給中に、前記内燃機関から排出される排気ガスの量および温度の一方または両方が時間とともに変化するように前記可変動弁装置によって前記バルブタイミングを段階的に変化させることにより、前記ＮＯｘ触媒内で硫黄の脱離温度以上となる部位が時間とともに移動するように制御する脱離部位制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記可変動弁装置は、前記吸気弁の開期間を可変とする機能を有し、
前記脱離部位制御手段は、前記内燃機関から排出される排気ガスの量が時間とともに変化するように前記可変動弁装置によって前記吸気弁の開期間を段階的に変化させることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記可変動弁装置は、前記排気弁の開タイミングを可変とする機能を有し、
前記脱離部位制御手段は、前記内燃機関から排出される排気ガスの温度が時間とともに変化するように前記可変動弁装置によって前記排気弁の開タイミングを段階的に変化させることを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記ＮＯｘ触媒を上流側から下流側に向かって複数の部位に分けた場合の各部位毎に、堆積している硫黄の量である硫黄堆積量を推定する硫黄堆積量推定手段を備え、
前記ＮＯｘ触媒の前記各部位は、前記脱離部位制御手段が前記バルブタイミングを段階的に変化させる際の各段階で硫黄の脱離温度以上となる部位と対応しており、
前記脱離部位制御手段は、前記バルブタイミングを段階的に変化させる際に、前記還元剤の供給前における前記ＮＯｘ触媒の前記各部位毎の前記硫黄堆積量の推定値に応じて、前記各段階毎のバルブタイミング保持時間を変化させることを特徴とする。
【００１２】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記ＮＯｘ触媒を上流側から下流側に向かって複数の部位に分けた場合の各部位毎に、堆積している硫黄の量である硫黄堆積量を推定する硫黄堆積量推定手段と、
前記還元剤の供給中に、前記ＮＯｘ触媒の前記各部位毎に、脱離する硫黄の量である硫黄脱離量を推定する硫黄脱離量推定手段と、
前記ＮＯｘ触媒の前記各部位毎に、前記還元剤の供給前における前記硫黄堆積量の推定値と、前記還元剤の供給中における前記硫黄脱離量の推定値とに基づいて、残存している硫黄の量である硫黄残存量を推定する硫黄残存量推定手段と、
を備え、
前記ＮＯｘ触媒の前記各部位は、前記脱離部位制御手段が前記バルブタイミングを段階的に変化させる際の各段階で硫黄の脱離温度以上となる部位と対応しており、
前記脱離部位制御手段は、前記バルブタイミングを段階的に変化させる際に、硫黄が脱離中の部位の前記硫黄残存量の推定値が所定値以下となった場合に、前記バルブタイミングを次の段階に変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させる場合に、ＮＯｘ触媒の一部のみを硫黄脱離温度以上にするとともに、硫黄脱離温度以上となる部位を時間とともに移動させることができる。このため、触媒床温の過上昇を回避でき、触媒の劣化を抑制することができる。また、ＮＯｘ触媒の全体から硫黄を確実に脱離させることができる。更に、第１の発明によれば、可変動弁装置の制御によって上記効果を達成することができ、専用の装備が不要である。このため、簡単な構成で低コストに実現することができる。
【００１４】
第２の発明によれば、ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させる場合に、吸気弁の開期間を変化させることにより、硫黄脱離部位を精度良く制御することができる。
【００１５】
第３の発明によれば、ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させる場合に、排気弁の開タイミングを変化させることにより、硫黄脱離部位を精度良く制御することができる。
【００１６】
第４の発明によれば、ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させる場合に、ＮＯｘ触媒の各部位毎の硫黄堆積量に基づいて、各部位の硫黄脱離時間を変化させることができる。このため、各部位の硫黄脱離時間が短すぎて硫黄が残存したり、硫黄脱離時間が長すぎて還元剤を無駄に消費したりすることを抑制することができる。
【００１７】
第５の発明によれば、ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させる場合に、ＮＯｘ触媒の各部位毎の硫黄堆積量に基づいて、各部位の硫黄脱離時間を変化させることができる。このため、各部位の硫黄脱離時間が短すぎて硫黄が残存したり、硫黄脱離時間が長すぎて還元剤を無駄に消費したりすることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】硫黄被毒再生時における酸化触媒およびＮＯｘ触媒の床温の分布を示す図である。
【図３】硫黄被毒再生時における酸化触媒およびＮＯｘ触媒の床温の分布を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における硫黄被毒再生時の吸気弁の開期間の制御を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１における硫黄被毒再生時の排気弁の開タイミングの制御を説明するための図である。
【図６】硫黄の吸収速度係数のマップである。
【図７】硫黄の吸収速度係数のマップである。
【図８】硫黄の吸収速度係数のマップである。
【図９】硫黄の脱離速度係数のマップである。
【図１０】硫黄の脱離速度係数のマップである。
【図１１】硫黄の脱離速度係数のマップである。
【図１２】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１３】従来の硫黄被毒再生の実行時における触媒床温の分布の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、車両等に搭載されるエンジン１０を備えている。本実施形態では、エンジン１０がディーゼルエンジン（圧縮着火式内燃機関）であるものとして説明するが、本発明は希薄燃焼を行う火花点火式内燃機関にも適用可能である。本発明において、エンジン１０の気筒数や気筒配置は特に限定されるものではない。図１には、エンジン１０の一つの気筒の断面が示されている。
【００２０】
エンジン１０は、シリンダブロック４と、シリンダブロック４に組み付けられたシリンダヘッド６を備えている。気筒内には、ピストン８が挿入されている。シリンダヘッド６内には、吸気ポート１２と排気ポート１４とが形成されている。吸気ポート１２には新気を筒内に導入するための吸気通路２２が接続され、排気ポート１４には排気ガスを排出するための排気通路２４が接続されている。
【００２１】
各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するための燃料インジェクタ３０と、吸気弁３２と、排気弁３４とが設けられている。燃料インジェクタ３０は、図示しないコモンレールに接続され、コモンレールから高圧燃料の供給を受けている。コモンレールにはサプライポンプで圧縮された高圧燃料が常に蓄えられている。燃料インジェクタ３０は、１サイクル中に複数回、任意のタイミングで燃料を噴射することができる。
【００２２】
排気通路２４には、ＮＯｘ触媒２８が配置されている。ＮＯｘ触媒２８は、流入する排気ガスがストイキ（理論空燃比）よりリーンであるときには排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を捕捉して吸蔵し、流入する排気ガスがストイキまたはリッチであるときには吸蔵したＮＯｘを還元浄化して放出する機能を有する吸蔵還元型のＮＯｘ触媒である。このＮＯｘ触媒２８の上流側には、酸化触媒２７が配置されている。図示の構成では、酸化触媒２７とＮＯｘ触媒２８とは、共通のケーシング内に設置されている。本明細書では、酸化触媒２７およびＮＯｘ触媒２８内の部位を記載する場合に、上流側を「前」、下流側を「後」とも呼ぶ。
【００２３】
吸気通路２２には、吸気絞り弁３６が設けられている。吸気絞り弁３６より下流側の吸気通路２２には、ＥＧＲ通路２６が接続されている。ＥＧＲ通路２６の逆側の端部は、排気通路２４に接続されている。このＥＧＲ通路２６を通して、排気通路２４内の排気ガスの一部を吸気通路２２に還流させる外部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行うことができる。ＥＧＲ通路２６の途中には、ＥＧＲ量を制御するためのＥＧＲ弁３８が設けられている。
【００２４】
エンジン１０は、吸気弁３２のバルブタイミングを可変とする吸気可変動弁装置４２と、排気弁３４のバルブタイミングを可変とする排気可変動弁装置４４とを備えている。
【００２５】
吸気可変動弁装置４２は、吸気弁３２の開タイミングと閉タイミングとの一方または両方を変化させることにより吸気弁３２の開期間（作用角）を連続的または段階的に短くしたり長くしたりすることのできる機能を少なくとも有している。吸気可変動弁装置４２の具体的な機構は特に限定されるものではなく、例えば、吸気カムシャフトと吸気弁３２との間に揺動カムなどの機械的な機構を介在させることによって上記機能を実現するものでもよいし、あるいは、吸気弁３２を任意の時期に開閉することのできる電磁駆動弁のような機構を用いるものであってもよい。
【００２６】
排気可変動弁装置４４は、排気弁３４の開タイミングを連続的または段階的に早くしたり遅くしたりすることのできる機能を少なくとも有している。排気可変動弁装置４４の具体的な機構は特に限定されるものではなく、例えば、排気カムシャフトをタイミングギヤに対し相対的に回転するアクチュエータを設けることによって上記機能を実現するものでもよいし、あるいは、排気弁３４を任意の時期に開閉することのできる電磁駆動弁のような機構を用いるものであってもよい。
【００２７】
排気通路２４には、酸化触媒２７およびＮＯｘ触媒２８より上流側の位置に、排気ガス中に燃料を噴射可能な燃料添加弁４６が設置されている。この燃料添加弁４６は、シリンダヘッド６（排気ポート１４）に設置されていてもよい。
【００２８】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０には、燃料インジェクタ３０、吸気絞り弁３６、ＥＧＲ弁３８、吸気可変動弁装置４２、排気可変動弁装置４４、燃料添加弁４６等の各種アクチュエータや、クランク軸１６の回転角度（クランク角）を検出するクランク角センサ５６、車両の運転席のアクセルペダル位置を検出するアクセルポジションセンサ５８等の各種センサが電気的に接続されている。
【００２９】
ＮＯｘ触媒２８に吸蔵されたＮＯｘを還元して浄化するＮＯｘ還元を行う場合、あるいはＮＯｘ触媒２８に硫黄酸化物等の形で堆積した硫黄を脱離させるための硫黄被毒再生を行う場合には、排気ガス中にＨＣ、ＣＯ、Ｈ2等の還元剤を供給する必要がある。本実施形態では、燃料添加弁４６から燃料を噴射することにより、還元剤を供給することができる。ただし、還元剤を供給する方法は、これに限定されるものではなく、いかなる方法であってもよい。例えば、膨張行程において燃料インジェクタ３０から燃料を噴射するポスト噴射を行うことによって還元剤を供給してもよいし、それら複数の方法を組み合わせて還元剤を供給するようにしてもよい。
【００３０】
図２および図３は、硫黄被毒再生時における酸化触媒２７およびＮＯｘ触媒２８の床温の分布を示す図である。グラフの横軸は、酸化触媒２７の前端からの距離を表しており、グラフの上に図示した酸化触媒２７およびＮＯｘ触媒２８の位置と対応している。以下では、まず、図２を参照して、硫黄被毒再生時における触媒床温の分布と排気ガス量（流量）との関係について説明する。
【００３１】
図２中、曲線Ａは、排気ガス量が比較的少ない場合の触媒床温の分布を表しており、曲線Ｂは、排気ガス量が比較的多い場合の触媒床温の分布を表している。また、破線で示す温度は、ＮＯｘ触媒２８から硫黄が脱離するために必要な最低の温度（以下、「硫黄脱離温度」と称する）を示している。硫黄脱離温度は、例えば、６００〜７００℃程度である。排気ガス量が少ない場合には、触媒内での排気ガス流速が遅くなる。つまり、排気ガスが触媒内を比較的ゆっくりと通過する。このため、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位に達するまでの間に還元剤が十分に酸化反応する時間があるので、曲線Ａが示すように、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位の温度が上昇し、硫黄脱離温度を超える。一方、還元剤がＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位までで消費されてしまうので、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位では、温度が低下し、硫黄脱離温度を下回る。
【００３２】
これに対し、排気ガス量が多い場合には、触媒内での排気ガス流速が速くなる。つまり、排気ガスが触媒内を短時間で通過する。このため、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位に達するまでの間に還元剤が十分に酸化反応する時間はなく、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位で多くの還元剤が酸化反応することになる。その結果、曲線Ｂが示すように、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位では温度が十分に上昇せずに硫黄脱離温度に達しないが、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位の温度は硫黄脱離温度を超える。
【００３３】
次に、図３を参照して、硫黄被毒再生時における触媒床温の分布と、流入する排気ガスの温度との関係について説明する。図３中、曲線Ｃは、酸化触媒２７に流入する排気ガスの温度（以下、「触媒入りガス温度」と称する）が比較的高い場合の触媒床温の分布を表しており、曲線Ｄは、触媒入りガス温度が比較的低い場合の触媒床温の分布を表している。触媒入りガス温度が高い場合には、還元剤の反応速度が速くなる。このため、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位に達するまでの間に還元剤が十分に酸化反応するので、曲線Ｃが示すように、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位の温度が上昇し、硫黄脱離温度を超える。一方、還元剤がＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位までで消費されてしまうので、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位では、温度が低下し、硫黄脱離温度を下回る。
【００３４】
これに対し、触媒入りガス温度が低い場合には、還元剤の反応速度が遅くなる。このため、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位に達するまでの間には還元剤が十分に酸化反応せず、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位で多くの還元剤が酸化反応することになる。その結果、曲線Ｄが示すように、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位では温度が十分に上昇せずに硫黄脱離温度に達しないが、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位の温度は硫黄脱離温度を超える。
【００３５】
本実施形態では、硫黄被毒再生の実行時に、触媒床温の過上昇を回避しつつ、且つＮＯｘ触媒２８の全体から硫黄を確実に脱離させるために、上述した原理を利用して、ＮＯｘ触媒２８内で硫黄脱離温度以上となる部位が時間とともに移動するように制御することとした。本実施形態では、ＮＯｘ触媒２８を前寄りの部位、中ほどの部位、後寄りの部位の３つの部位に分けて、各部位毎に硫黄を脱離させるようにする。
【００３６】
図４は、本実施形態における硫黄被毒再生時の吸気弁３２の開期間の制御を説明するための図である。以下、図４を参照して、本実施形態の硫黄被毒再生時における吸気弁３２の開期間（以下、「吸気弁開期間」と称する）の制御について説明する。
【００３７】
エンジン１０から排出される排気ガスの量（流量）は、吸気弁開期間に応じて変化する。吸気弁開期間を長くすると、気筒内に吸入される空気の量が多くなるので、排気ガス量が多くなる。これに対し、吸気弁開期間を短くすると、気筒内に吸入される空気の量が少なくなるので、排気ガス量が少なくなる。
【００３８】
第１段階においては、触媒床温の分布が図４中の（１）で示す曲線のようになるように制御する。そのためには、排気ガス量を比較的少なくすればよく、その値をＶ１とする。排気ガス量をＶ１とするためには、吸気弁開期間を、比較的短いＬ１とすればよい。このように制御することにより、触媒床温は、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位においてピークとなり、硫黄脱離温度を超える。このため、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位から硫黄を脱離させることができる。このとき、ＮＯｘ触媒２８の中ほどおよび後寄りの部位では、床温の過上昇はなく、触媒が劣化することはない。
【００３９】
第２段階においては、触媒床温の分布が図４中の（２）で示す曲線のようになるように制御する。そのためには、排気ガス量を中程度にすればよく、その値をＶ２とする。排気ガス量をＶ２とするためには、吸気弁開期間を、中程度の長さのＬ２とすればよい。このように制御することにより、触媒床温は、ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位においてピークとなり、硫黄脱離温度を超える。このため、ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位から硫黄を脱離させることができる。このとき、ＮＯｘ触媒２８の前寄りおよび後寄りの部位では、床温の過上昇はなく、触媒が劣化することはない。
【００４０】
第３段階においては、触媒床温の分布が図４中の（３）で示す曲線のようになるように制御する。そのためには、排気ガス量を比較的多くすればよく、その値をＶ３とする。排気ガス量をＶ３とするためには、吸気弁開期間を、比較的長いＬ３とすればよい。このように制御することにより、触媒床温は、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位においてピークとなり、硫黄脱離温度を超える。このため、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位から硫黄を脱離させることができる。このとき、ＮＯｘ触媒２８の前寄りおよび中ほどの部位では、床温の過上昇はなく、触媒が劣化することはない。
【００４１】
本実施形態では、硫黄被毒再生制御において、吸気弁開弁期間がＬ１、Ｌ２、Ｌ３と段階的に長くなるように、吸気可変動弁装置４２を制御する。これにより、上述した第１〜第３段階の硫黄脱離が進行し、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位から後寄りの部位に向かって順次硫黄を脱離させることができる。このため、ＮＯｘ触媒２８の全体から硫黄を残さずに確実に脱離させることができる。
【００４２】
また、触媒床温は前方から後方まで均一に上昇することはないので、ＮＯｘ触媒２８の全体を一度に硫黄脱離温度以上に加熱しようとした場合、床温が過上昇する部位が生じて触媒の劣化を招く。これに対し、本実施形態によれば、各段階毎にＮＯｘ触媒２８の一部のみを硫黄脱離温度以上にするので、他の部位で床温が過上昇することを防止することができる。このため、ＮＯｘ触媒２８の劣化を確実に抑制することができる。
【００４３】
なお、ＮＯｘ触媒２８の各部位の硫黄を脱離させる順番としては、上述したように、上流側の部位から下流側の部位に向かって硫黄を脱離させることが好ましい。下流側の部位の硫黄を先に脱離させると、その後に上流側の部位から硫黄を脱離させたときに、脱離した硫黄が、再生の完了した下流側の部位に再付着するおそれがあるからである。これに対し、上流側の部位から下流側の部位に向かって硫黄を脱離させるようにすれば、上記のような再付着を防止できるので、ＮＯｘ触媒２８全体の硫黄をより確実に除去することができる。
【００４４】
図５は、本実施形態における硫黄被毒再生時の排気弁３４の開タイミングの制御を説明するための図である。以下、図５を参照して、本実施形態の硫黄被毒再生時における排気弁３４の開タイミング（以下、「排気弁開タイミング」と称する）の制御について説明する。
【００４５】
排気弁開タイミングを早くすると、気筒内で膨張途中のまだ高温の排気ガスがエンジン１０から排出されるので、触媒入りガス温度も高くなる。これに対し、排気弁開タイミングを遅くすると、気筒内で十分に膨張して温度の低下した排気ガスがエンジン１０から排出されるので、触媒入りガス温度も低くなる。
【００４６】
第１段階においては、触媒床温の分布が図５中の（１）で示す曲線のようになるように制御する。そのためには、触媒入りガス温度を比較的高くすればよく、その値をＴ１とする。触媒入りガス温度をＴ１とするためには、排気弁開タイミングを、比較的早いＥ１とすればよい。このように制御することにより、触媒床温は、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位においてピークとなり、硫黄脱離温度を超える。このため、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位から硫黄を脱離させることができる。このとき、ＮＯｘ触媒２８の中ほどおよび後寄りの部位では、床温の過上昇はなく、触媒が劣化することはない。
【００４７】
第２段階においては、触媒床温の分布が図５中の（２）で示す曲線のようになるように制御する。そのためには、触媒入りガス温度を中程度にすればよく、その値をＴ２とする。触媒入りガス温度をＴ２とするためには、排気弁開タイミングを、早くも遅くもない中程度のＥ２とすればよい。このように制御することにより、触媒床温は、ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位においてピークとなり、硫黄脱離温度を超える。このため、ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位から硫黄を脱離させることができる。このとき、ＮＯｘ触媒２８の前寄りおよび後寄りの部位では、床温の過上昇はなく、触媒が劣化することはない。
【００４８】
第３段階においては、触媒床温の分布が図５中の（３）で示す曲線のようになるように制御する。そのためには、触媒入りガス温度を比較的低くすればよく、その値をＴ３とする。触媒入りガス温度をＴ３とするためには、排気弁開タイミングを、比較的遅いＥ３とすればよい。このように制御することにより、触媒床温は、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位においてピークとなり、硫黄脱離温度を超える。このため、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位から硫黄を脱離させることができる。このとき、ＮＯｘ触媒２８の前寄りおよび中ほどの部位では、床温の過上昇はなく、触媒が劣化することはない。
【００４９】
本実施形態では、硫黄被毒再生制御において、排気弁開タイミングがＥ１、Ｅ２、Ｅ３と段階的に遅くなるように、排気可変動弁装置４４を制御する。これにより、上述した第１〜第３段階の硫黄脱離が進行し、図４に基づいて説明した制御と同様の効果が得られる。
【００５０】
本発明では、図４に基づいて説明したような排気ガス量の制御と、図５に基づいて説明したような排気ガス温度の制御との何れか一方を実行することにより、上述した効果が得られるが、図４に基づいて説明したような排気ガス量の制御と、図５に基づいて説明したような排気ガス温度の制御との両方を組み合わせて実行するようにしてもよい。
【００５１】
上述したように、本実施形態では、硫黄被毒再生制御において、吸気弁３２や排気弁３４のバルブタイミングを第１〜第３段階に順次変化させることにより、ＮＯｘ触媒２８の前寄り、中ほど、後寄りの各部位から順次硫黄を脱離させる。この際、各部位から硫黄を残さず脱離させ、且つ還元剤の使用量をできるだけ少なくするためには、対象となっている部位から硫黄がちょうど脱離し終わったタイミングでバルブタイミングを次の段階に変更することが理想である。
【００５２】
そのような理想を実現するためには、ＮＯｘ触媒２８の各部位毎に、堆積している硫黄の量（以下、「硫黄堆積量」と称する）を推定し、硫黄被毒再生前（還元剤供給前）におけるその部位の硫黄堆積量が多いほど、その部位が対象となる段階のバルブタイミングの保持時間を長くすればよい。これにより、各部位毎の硫黄堆積量に応じて、その部位の硫黄脱離時間を変化させることができる。よって、各部位の硫黄脱離時間が短すぎて硫黄が残存したり、硫黄脱離時間が長すぎて還元剤を無駄に消費したりすることを抑制することができる。
【００５３】
更に、硫黄被毒再生中に、ＮＯｘ触媒２８の各部位毎に、脱離する硫黄の量（以下、「硫黄脱離量」と称する）を推定し、硫黄脱離中の部位について、硫黄被毒再生前の硫黄堆積量から硫黄被毒再生中の硫黄脱離量を差し引いた値が所定の基準値以下になったタイミングで、バルブタイミングを次の段階に変更するようにしてもよい。この場合、硫黄被毒再生前の硫黄堆積量が多い部位ほど、その硫黄堆積量から硫黄脱離量を差し引いた値が上記基準値以下になるまでの時間が長くなる。このため、この場合も、各部位毎の硫黄堆積量に応じて、当該部位が対象となる段階のバルブタイミングの保持時間（硫黄脱離時間）が変化することになる。
【００５４】
以下、ＮＯｘ触媒２８の各部位毎の硫黄堆積量および硫黄脱離量の推定方法の一例について説明する。
（前寄りの部位の硫黄堆積量の計算）
ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位に流入する排気ガス中の硫黄濃度をＣ１とすると、このＣ１は、エンジン１０から排出される排気ガス中の硫黄濃度に等しいので、次のようにして算出することができる。エンジン１０から排出される排気ガスに含まれる硫黄は、燃焼した燃料に含まれる硫黄と、燃焼したエンジンオイルに含まれる硫黄との和である。よって、燃料中の硫黄濃度に燃料消費量を乗じた値と、エンジンオイル中の硫黄濃度にエンジンオイル消費量を乗じた値との和を排気ガス量で除算することにより、エンジン１０から排出される排気ガスの硫黄濃度、すなわち前寄りの部位に流入する排気ガスの硫黄濃度Ｃ１を算出することができる。この計算において、燃料中の硫黄濃度およびエンジンオイル中の硫黄濃度の値は、その車両が使用される国または地域で使用される燃料およびエンジンオイルについて調べた値を予めＥＣＵ５０に記憶しておけばよい。燃料消費量としては燃料インジェクタ３０からの燃料噴射量の値を利用すればよい。エンジンオイル消費量は、経験的に求めたエンジン１０の運転状態とエンジンオイル消費量との関係を表すマップを予めＥＣＵ５０に記憶しておき、そのマップに基づいて計算すればよい。排気ガス量は、吸入空気量に基づいて算出することができる。
【００５５】
ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位に単位時間当たりに吸収される硫黄の量（以下、「硫黄吸収量」と称する）をＡ１とすると、Ａ１は次式により算出することができる。
Ａ１＝Ｃ１・α・β・γ ・・・（１）
ただし、α、β、γは、それぞれ、図６乃至図８に示すマップで表される吸収速度係数である。
【００５６】
ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位の硫黄吸収量Ａ１は、前寄りの部位に流入する排気ガスの硫黄濃度Ｃ１が高いほど、多くなる。このため、Ａ１はＣ１に比例する。しかしながら、既に堆積している硫黄の量が多いと、硫黄は吸収されにくくなる。図６に示す吸収速度係数αは、その点を補正するための係数である。また、エンジン始動直後など、触媒床温が低い場合には、硫黄は吸収されにくくなる。図７に示す吸収速度係数βは、その点を補正するための係数である。また、排気ガス量が多いと、ＮＯｘ触媒２８を通過する排気ガスの流速が速くなるので、吸収されずに通り抜ける硫黄の量が多くなる。図９に示す吸収速度係数γは、その点を補正するための係数である。
【００５７】
ＥＣＵ５０は、上記（１）式で算出されるＡ１の値を積算することにより、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位の硫黄堆積量Ｄ１を算出することができる。すなわち、ＥＣＵ５０において、その計算間隔をΔｔとしたとき、次式の計算を毎回行うことにより、Ｄ１を更新すればよい。
Ｄ１＝Ｄ１＋Ａ１・Δｔ ・・・（２）
【００５８】
上記の計算において、吸収速度係数αの算出に用いる硫黄堆積量としては、前回計算されたＤ１の値を用いればよい。また、吸収速度係数βの算出に用いる触媒床温は、温度センサにより検出するか、公知の手法によって推定すればよい。
【００５９】
（中ほどの部位の硫黄堆積量の計算）
ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位に流入する排気ガス中の硫黄濃度Ｃ２は、前寄りの部位に流入した排気ガスの硫黄濃度Ｃ１から、前寄りの部位で吸収された分の硫黄を差し引くことによって求められるので、次式により算出することができる。
Ｃ２＝Ｃ１・（１−α・β・γ） ・・・（３）
【００６０】
ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位の単位時間当たりの硫黄吸収量Ａ２は次式により算出することができる。
Ａ２＝Ｃ２・α２・β２・γ２ ・・・（４）
ただし、α２、β２、γ２は、中ほどの部位についての吸収速度係数であり、上述した前寄りの部位の吸収速度係数α、β、γと同様のものであるので、図示は省略する。
【００６１】
ＥＣＵ５０は、上記（４）式で算出されるＡ２の値を積算することにより、ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位の硫黄堆積量Ｄ２を算出することができる。すなわち、ＥＣＵ５０において、次式の計算を毎回行うことにより、Ｄ２を更新すればよい。
Ｄ２＝Ｄ２＋Ａ２・Δｔ ・・・（５）
【００６２】
上記の計算において、吸収速度係数α２の算出に用いる硫黄堆積量としては、前回計算されたＤ２の値を用いればよい。
【００６３】
（後寄りの部位の硫黄堆積量の計算）
ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位に流入する排気ガス中の硫黄濃度Ｃ３は、中ほどの部位に流入した排気ガスの硫黄濃度Ｃ２から、中ほどの部位で吸収された分の硫黄を差し引くことによって求められるので、次式により算出することができる。
Ｃ３＝Ｃ２・（１−α２・β２・γ２） ・・・（６）
【００６４】
ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位の単位時間当たりの硫黄吸収量Ａ３は次式により算出することができる。
Ａ３＝Ｃ３・α３・β３・γ３ ・・・（７）
ただし、α３、β３、γ３は、後寄りの部位についての吸収速度係数であり、上述した前寄りの部位の吸収速度係数α、β、γと同様のものであるので、図示は省略する。
【００６５】
ＥＣＵ５０は、上記（７）式で算出されるＡ３の値を積算することにより、ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位の硫黄堆積量Ｄ３を算出することができる。すなわち、ＥＣＵ５０において、次式の計算を毎回行うことにより、Ｄ３を更新すればよい。
Ｄ３＝Ｄ３＋Ａ３・Δｔ ・・・（８）
【００６６】
上記の計算において、吸収速度係数α３の算出に用いる硫黄堆積量としては、前回計算されたＤ３の値を用いればよい。
【００６７】
（各部位の硫黄脱離量の計算）
硫黄被毒再生時におけるＮＯｘ触媒２８の各部位の単位時間当たりの硫黄脱離量をＧ、基準脱離速度Ｈを、脱離速度係数をε、θ、μとすると、硫黄脱離量Ｇは次式により算出することができる。
Ｇ＝Ｈ・ε・θ・μ ・・・（９）
【００６８】
ただし、基準脱離速度Ｈは、所定の硫黄堆積量、触媒床温および空燃比Ａ／Ｆの下で経験的に求められた単位時間当たりの硫黄脱離量である。脱離速度係数ε、θ、μは、それぞれ、図９乃至図１１に示すマップで表される。硫黄脱離量は、硫黄堆積量が多いほど、多くなる。図９に示す脱離速度係数εは、その点を補正するための係数である。また、硫黄は、触媒床温が高い方が脱離し易く、所定の硫黄脱離温度を超えないと脱離しない。図１０に示す脱離速度係数θは、その点を補正するための係数である。また、硫黄は、空燃比Ａ／Ｆがストイキ（理論空燃比）以下にならないと脱離しない。図１１に示す脱離速度係数μは、その点を補正するための係数である。
【００６９】
硫黄被毒再生時、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ触媒２８の各部位毎に上記（９）式の計算を行うことにより、各部位毎の単位時間当たりの硫黄脱離量Ｇを算出する。そして、この各部位毎の単位時間当たりの硫黄脱離量Ｇを積算することにより、ＮＯｘ触媒２８の各部位毎に硫黄脱離量を算出することができる。
【００７０】
図１２は、ＮＯｘ触媒２８の硫黄被毒再生を行うために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。以下、図１２を参照して、図４に基づいて既述した吸気弁開弁期間の制御と、図５に基づいて既述した排気弁開タイミングの制御との両方を組み合わせて実行する場合の制御について説明する。また、図１２に示す制御では、ＮＯｘ触媒２８の各部位毎に、硫黄被毒再生前の硫黄堆積量から、硫黄被毒再生中の硫黄脱離量を差し引いた値（以下、「硫黄残存量」と称する）が所定の基準値以下になったタイミングで、バルブタイミングを切り換え、次の部位の硫黄脱離へ移行する。なお、図１２中では、硫黄を「Ｓ」と略記し、吸気弁を「ＩＮバルブ」と略記し、排気弁を「ＥＸバルブ」と略記する。
【００７１】
図１２に示すルーチンによれば、まず、ＮＯｘ触媒２８の各部位毎の硫黄堆積量を合計した全体の硫黄堆積量が所定値以上であるかどうかが判定される（ステップ１００）。この所定値は、硫黄被毒再生を行う必要があるかどうかを判定するために予め設定されている値である。すなわち、ＮＯｘ触媒２８全体の硫黄堆積量がこの所定値以上になった場合には、硫黄被毒再生を行う必要があるとされ、硫黄被毒再生制御が開始される。
【００７２】
硫黄被毒再生制御においては、まず、ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位の硫黄被毒再生を開始する（ステップ１０２）。ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位の硫黄被毒再生を行うためには、前述したように、排気ガス量を比較的少なく、触媒入りガス温度を比較的高くすればよい。ＥＣＵ５０には、エンジン回転数、エンジン負荷等の運転状態と、その運転状態の下でＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位の硫黄被毒再生を行うために必要な排気ガス量および触媒入りガス温度との関係を定めたマップが予め記憶されている。そのマップに基づいて、目標排気ガス量および目標触媒入りガス温度がそれぞれ算出される（ステップ１０４，１０６）。続いて、その算出された目標排気ガス量および目標触媒入りガス温度に基づいて、目標吸気弁開弁期間および目標排気弁開タイミングがそれぞれ算出される（ステップ１０８，１１０）。そして、その算出された目標吸気弁開弁期間が実現されるように吸気可変動弁装置４２により吸気弁３２の開タイミングおよび閉タイミングが制御される（ステップ１１２）。また、上記算出された目標排気弁開タイミングが実現されるように排気可変動弁装置４４により排気弁３４の閉タイミングが制御される（ステップ１１４）。
【００７３】
以上の処理によってバルブタイミングが制御された後、還元剤が供給される（ステップ１１６）。還元剤の供給量は、図４および図５に示す触媒床温の分布のように、ピークとなる部位の触媒床温が、硫黄脱離温度以上になり、且つ、触媒の劣化が促進されるような過剰な高温にはならないように、制御される。
【００７４】
ＮＯｘ触媒２８の前寄りの部位の硫黄被毒再生が行われている間、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ触媒２８の前寄り部位の硫黄被毒再生前の硫黄堆積量から硫黄被毒再生中の硫黄脱離量を差し引いた硫黄残存量を逐次算出している。そして、この前寄りの部位の硫黄残存量が所定の基準値以下になったかどうかを判断する（ステップ１１８）。この基準値は、前寄りの部位に堆積していた硫黄が脱離し終わったかどうかを判定するために予め設定されている値である。従って、前寄りの部位の硫黄残存量が上記基準値を超えている間は、バルブタイミングを保持し、前寄りの部位の硫黄被毒再生を続行する。そして、前寄りの部位の硫黄残存量が上記基準値以下になった場合には、前寄りの部位の硫黄被毒再生を終了し、バルブタイミングを切り換えて、中ほどの部位の硫黄被毒再生を開始する（ステップ１２０）。
【００７５】
ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位の硫黄被毒再生を行うためには、前述したように、排気ガス量を中程度に、触媒入りガス温度を中程度にすればよい。ＥＣＵ５０には、エンジン回転数、エンジン負荷等の運転状態と、その運転状態の下でＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位の硫黄被毒再生を行うために必要な排気ガス量および触媒入りガス温度との関係を定めたマップが予め記憶されている。そのマップに基づいて、目標排気ガス量および目標触媒入りガス温度がそれぞれ算出される（ステップ１２２，１２４）。続いて、その算出された目標排気ガス量および目標触媒入りガス温度に基づいて、目標吸気弁開弁期間および目標排気弁開タイミングがそれぞれ算出される（ステップ１２６，１２８）。そして、その算出された目標吸気弁開弁期間が実現されるように吸気可変動弁装置４２により吸気弁３２の開タイミングおよび閉タイミングが制御される（ステップ１３０）。また、上記算出された目標排気弁開タイミングが実現されるように排気可変動弁装置４４により排気弁３４の閉タイミングが制御される（ステップ１３２）。
【００７６】
ＮＯｘ触媒２８の中ほどの部位の硫黄被毒再生が行われている間、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ触媒２８の中ほど部位の硫黄被毒再生前の硫黄堆積量から硫黄被毒再生中の硫黄脱離量を差し引いた硫黄残存量を逐次算出している。そして、この中ほどの部位の硫黄残存量が所定の基準値以下になったかどうかを判断する（ステップ１３４）。この基準値は、中ほどの部位に堆積していた硫黄が脱離し終わったかどうかを判定するために予め設定されている値である。従って、中ほどの部位の硫黄残存量が上記基準値を超えている間は、バルブタイミングを保持し、中ほどの部位の硫黄被毒再生を続行する。そして、中ほどの部位の硫黄残存量が上記基準値以下になった場合には、中ほどの部位の硫黄被毒再生を終了し、バルブタイミングを切り換えて、後寄りの部位の硫黄被毒再生を開始する（ステップ１３６）。
【００７７】
ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位の硫黄被毒再生を行うためには、前述したように、排気ガス量を比較的多く、触媒入りガス温度を比較的低くすればよい。ＥＣＵ５０には、エンジン回転数、エンジン負荷等の運転状態と、その運転状態の下でＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位の硫黄被毒再生を行うために必要な排気ガス量および触媒入りガス温度との関係を定めたマップが予め記憶されている。そのマップに基づいて、目標排気ガス量および目標触媒入りガス温度がそれぞれ算出される（ステップ１３８，１４０）。続いて、その算出された目標排気ガス量および目標触媒入りガス温度に基づいて、目標吸気弁開弁期間および目標排気弁開タイミングがそれぞれ算出される（ステップ１４２，１４４）。そして、その算出された目標吸気弁開弁期間が実現されるように吸気可変動弁装置４２により吸気弁３２の開タイミングおよび閉タイミングが制御される（ステップ１４６）。また、上記算出された目標排気弁開タイミングが実現されるように排気可変動弁装置４４により排気弁３４の閉タイミングが制御される（ステップ１４８）。
【００７８】
ＮＯｘ触媒２８の後寄りの部位の硫黄被毒再生が行われている間、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ触媒２８の後寄り部位の硫黄被毒再生前の硫黄堆積量から硫黄被毒再生中の硫黄脱離量を差し引いた硫黄残存量を逐次算出している。そして、この後寄りの部位の硫黄残存量が所定の基準値以下になったかどうかを判断する（ステップ１５０）。この基準値は、後寄りの部位に堆積していた硫黄が脱離し終わったかどうかを判定するために予め設定されている値である。従って、後寄りの部位の硫黄残存量が上記基準値を超えている間は、バルブタイミングを保持し、後寄りの部位の硫黄被毒再生を続行する。そして、後寄りの部位の硫黄残存量が上記基準値以下になった場合には、後寄りの部位の硫黄被毒再生が終了したと判断できるので、還元剤の供給を停止し、硫黄被毒再生制御を終了する（ステップ１５２）。
【００７９】
以上説明した図１２のルーチンの処理によれば、硫黄脱離中の部位について、硫黄被毒再生前の硫黄堆積量から、硫黄被毒再生中の硫黄脱離量を差し引いた値が基準値以下になったタイミングで、当該部位の硫黄被毒再生を終了する。このため、当該部位の硫黄がちょうど脱離し終わるタイミングを精度良く判定して、硫黄被毒再生を終了することができる。よって、各部位の硫黄脱離時間が短すぎて硫黄が残存したり、硫黄脱離時間が長すぎて還元剤を無駄に消費したりすることをより確実に抑制することができる。
【００８０】
なお、上述した実施の形態１では、ＮＯｘ触媒２８を上流側から下流側に向かって３つの部位に分けて硫黄被毒再生を行う場合について説明したが、２つの部位、または４つ以上の部位に分けて硫黄被毒再生を行うようにしてもよい。
【００８１】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が図１２に示すルーチンの処理を実行することにより前記第１、第４および第５の発明における「脱離部位制御手段」が実現されている。
【符号の説明】
【００８２】
１０ エンジン
２２ 吸気通路
２４ 排気通路
２７ 酸化触媒
２８ ＮＯｘ触媒
３０ 燃料インジェクタ
３２ 吸気弁
３４ 排気弁
４２ 吸気可変動弁装置
４４ 排気可変動弁装置
４６ 燃料添加弁
５０ ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置されたＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させるために前記ＮＯｘ触媒の上流側の排気ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段と、
吸気弁および排気弁の一方または両方のバルブタイミングを可変とする可変動弁装置と、
前記還元剤の供給中に、前記内燃機関から排出される排気ガスの量および温度の一方または両方が時間とともに変化するように前記可変動弁装置によって前記バルブタイミングを段階的に変化させることにより、前記ＮＯｘ触媒内で硫黄の脱離温度以上となる部位が時間とともに移動するように制御する脱離部位制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記可変動弁装置は、前記吸気弁の開期間を可変とする機能を有し、
前記脱離部位制御手段は、前記内燃機関から排出される排気ガスの量が時間とともに変化するように前記可変動弁装置によって前記吸気弁の開期間を段階的に変化させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記可変動弁装置は、前記排気弁の開タイミングを可変とする機能を有し、
前記脱離部位制御手段は、前記内燃機関から排出される排気ガスの温度が時間とともに変化するように前記可変動弁装置によって前記排気弁の開タイミングを段階的に変化させることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記ＮＯｘ触媒を上流側から下流側に向かって複数の部位に分けた場合の各部位毎に、堆積している硫黄の量である硫黄堆積量を推定する硫黄堆積量推定手段を備え、
前記ＮＯｘ触媒の前記各部位は、前記脱離部位制御手段が前記バルブタイミングを段階的に変化させる際の各段階で硫黄の脱離温度以上となる部位と対応しており、
前記脱離部位制御手段は、前記バルブタイミングを段階的に変化させる際に、前記還元剤の供給前における前記ＮＯｘ触媒の前記各部位毎の前記硫黄堆積量の推定値に応じて、前記各段階毎のバルブタイミング保持時間を変化させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記ＮＯｘ触媒を上流側から下流側に向かって複数の部位に分けた場合の各部位毎に、堆積している硫黄の量である硫黄堆積量を推定する硫黄堆積量推定手段と、
前記還元剤の供給中に、前記ＮＯｘ触媒の前記各部位毎に、脱離する硫黄の量である硫黄脱離量を推定する硫黄脱離量推定手段と、
前記ＮＯｘ触媒の前記各部位毎に、前記還元剤の供給前における前記硫黄堆積量の推定値と、前記還元剤の供給中における前記硫黄脱離量の推定値とに基づいて、残存している硫黄の量である硫黄残存量を推定する硫黄残存量推定手段と、
を備え、
前記ＮＯｘ触媒の前記各部位は、前記脱離部位制御手段が前記バルブタイミングを段階的に変化させる際の各段階で硫黄の脱離温度以上となる部位と対応しており、
前記脱離部位制御手段は、前記バルブタイミングを段階的に変化させる際に、硫黄が脱離中の部位の前記硫黄残存量の推定値が所定値以下となった場合に、前記バルブタイミングを次の段階に変化させることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置されたＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒に堆積した硫黄を脱離させるために前記ＮＯｘ触媒の上流側の排気ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段と、
吸気弁および排気弁の一方または両方のバルブタイミングを可変とする可変動弁装置と、
前記還元剤の供給中に、前記内燃機関から排出される排気ガスの量および温度の一方または両方が時間とともに変化するように前記可変動弁装置によって前記バルブタイミングを段階的に変化させることにより、前記ＮＯｘ触媒内で硫黄の脱離温度以上となる部位が時間とともに移動するように制御する脱離部位制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記可変動弁装置は、前記吸気弁の開期間を可変とする機能を有し、
前記脱離部位制御手段は、前記内燃機関から排出される排気ガスの量が時間とともに変化するように前記可変動弁装置によって前記吸気弁の開期間を段階的に変化させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記可変動弁装置は、前記排気弁の開タイミングを可変とする機能を有し、
前記脱離部位制御手段は、前記内燃機関から排出される排気ガスの温度が時間とともに変化するように前記可変動弁装置によって前記排気弁の開タイミングを段階的に変化させることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記ＮＯｘ触媒を上流側から下流側に向かって複数の部位に分けた場合の各部位毎に、堆積している硫黄の量である硫黄堆積量を推定する硫黄堆積量推定手段を備え、
前記ＮＯｘ触媒の前記各部位は、前記脱離部位制御手段が前記バルブタイミングを段階的に変化させる際の各段階で硫黄の脱離温度以上となる部位と対応しており、
前記脱離部位制御手段は、前記バルブタイミングを段階的に変化させる際に、前記還元剤の供給前における前記ＮＯｘ触媒の前記各部位毎の前記硫黄堆積量の推定値に応じて、前記各段階毎のバルブタイミング保持時間を変化させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記ＮＯｘ触媒を上流側から下流側に向かって複数の部位に分けた場合の各部位毎に、堆積している硫黄の量である硫黄堆積量を推定する硫黄堆積量推定手段と、
前記還元剤の供給中に、前記ＮＯｘ触媒の前記各部位毎に、脱離する硫黄の量である硫黄脱離量を推定する硫黄脱離量推定手段と、
前記ＮＯｘ触媒の前記各部位毎に、前記還元剤の供給前における前記硫黄堆積量の推定値と、前記還元剤の供給中における前記硫黄脱離量の推定値とに基づいて、残存している硫黄の量である硫黄残存量を推定する硫黄残存量推定手段と、
を備え、
前記ＮＯｘ触媒の前記各部位は、前記脱離部位制御手段が前記バルブタイミングを段階的に変化させる際の各段階で硫黄の脱離温度以上となる部位と対応しており、
前記脱離部位制御手段は、前記バルブタイミングを段階的に変化させる際に、硫黄が脱離中の部位の前記硫黄残存量の推定値が所定値以下となった場合に、前記バルブタイミングを次の段階に変化させることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２１４１１（Ｐ２０１２−２１４１１Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５７９７２（Ｐ２０１０−１５７９７２）
【出願日】平成２２年７月１２日（２０１０．７．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１２日（２０１０．７．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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