内燃機関の排気浄化装置
【課題】吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させるときに、燃料の消費量を低減しつつ硫黄被毒をより早期に回復させることの可能な技術を提供する。
【解決手段】ＮＯｘ触媒６の硫黄被毒を回復させるときに、燃料添加弁７に燃料を添加させ、排気空燃比ＡＦをリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈまで低下させるリッチ化処理を実行する。そして、リッチ化処理時に床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐ以下まで低下した場合（ｔ１）に、排気空燃比ＡＦをリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎに維持するリーン化処理を行う（ｔ１〜ｔ２）。そして、床温ＴｃａがＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒまで上昇した場合に排気空燃比ＡＦをリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈに切り替えてリッチ化処理を再開する（ｔ２〜）。
【解決手段】ＮＯｘ触媒６の硫黄被毒を回復させるときに、燃料添加弁７に燃料を添加させ、排気空燃比ＡＦをリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈまで低下させるリッチ化処理を実行する。そして、リッチ化処理時に床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐ以下まで低下した場合（ｔ１）に、排気空燃比ＡＦをリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎに維持するリーン化処理を行う（ｔ１〜ｔ２）。そして、床温ＴｃａがＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒまで上昇した場合に排気空燃比ＡＦをリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈに切り替えてリッチ化処理を再開する（ｔ２〜）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、特に希薄燃焼を行う内燃機関から排出される排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化すべく吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」という）を備えた排気浄化装置が知られている。このＮＯｘ触媒には、排気中のＮＯｘの他、硫黄酸化物（ＳＯｘ）が吸蔵される。このため、ＮＯｘ触媒におけるＳＯｘの吸蔵量が増加するとＮＯｘの吸蔵能が低下する硫黄被毒が発生する。
【０００３】
そのため、ＮＯｘ触媒より上流の排気通路を流れる排気中に還元成分としての燃料を添加し、触媒温度をＳＯｘの放出が可能な温度（例えば、６００℃乃至７００℃程度）以上まで上昇させた上で、ＮＯｘ触媒に流入する排気空燃比を例えば、ストイキまたはリッチ雰囲気まで低下させるリッチ化処理が行われる。これにより、ＮＯｘ触媒の周囲にＳＯｘの還元雰囲気が形成されることによって同触媒の硫黄被毒が回復する。
【０００４】
ところで、硫黄被毒回復制御が行われると、比較的長期に亘り、多量の燃料添加が行われることが多い。硫黄被毒回復制御における燃料の添加量が多くなると、ＮＯｘ触媒表面への燃料（炭化水素：ＨＣ）の付着量が多くなり、排気に晒される触媒の表面積が減少する。その結果、ＮＯｘ触媒の活性度合が著しく低下するいわゆるＨＣ被毒が生じる場合がある。このようにＮＯｘ触媒にＨＣ被毒が生じると、燃料が供給されているにもかかわらず触媒温度が低下する触媒の失活現象が発生し、硫黄被毒の回復を図ることができない。そればかりか、ＮＯｘ触媒に供給された燃料が未浄化のまま大気中に放出されてしまうため、スモークの多量発生といった排気エミッションの悪化を招く虞がある。
【０００５】
これに関連して、硫黄被毒回復制御を実行している最中において、触媒活性が失われる可能性があるときには、当該硫黄被毒回復制御にかかる燃料添加を停止する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この技術によれば、ＮＯｘ触媒が不活性状態になる可能性があるときに燃料添加が停止されるため、エミッションの悪化を抑制することができる。
【０００６】
また、上記関連技術として、硫黄被毒回復制御の開始後に燃料供給に伴う触媒温度の上昇が確認された後、触媒が不活性状態であることを示す不活性判定温度以下に触媒温度が低下したことが検出された場合に、燃料の供給を中止する技術が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２００５−２５６７２３号公報
【特許文献２】特開２００５−０８３３５２号公報
【特許文献３】特開２００４−５２７３７２号公報
【特許文献４】特開２００３−９７２５７号公報
【特許文献５】特開２００２−３０３１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、硫黄被毒回復制御の実行中にＮＯｘ触媒にＨＣ被毒が生じた場合や、ＨＣ被毒が生じる可能性がある場合に燃料の添加を完全に停止するということは、排気エミッションの悪化については抑制できるものの、ＮＯｘ触媒は排気によって冷却されるため触媒温度の低下を回避することが困難となる。そうすると、硫黄被毒回復制御を再開させ
るにあたり、排気温度近傍の温度まで一旦低下した触媒温度を再びＳＯｘの放出可能な温度まで上昇させる必要がある。そのため、硫黄被毒回復制御の実行が完了する時期が遅延してしまい、また、硫黄被毒回復制御にかかる燃料消費量が多くなるという不具合が生じ得る。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させるときに、燃料の消費量を低減しつつ硫黄被毒をより早期に回復させることの可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒より上流の排気通路を流れる排気中に燃料を添加する燃料添加手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させるときに、前記燃料添加手段に燃料を添加させ、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気空燃比（以下、単に「排気空燃比」という）を第一の目標空燃比まで低下させるリッチ化処理を実行する硫黄被毒回復手段と、を備え、
前記硫黄被毒回復手段は、リッチ化処理の実行中に前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒にＨＣ被毒が生じているか否かを判定するための基準となる所定のＨＣ被毒判定温度以下まで触媒温度が低下した場合に前記排気空燃比を第一の目標空燃比より高く且つリーン空燃比の範囲内で設定される第二の目標空燃比に維持するリーン化処理を実行し、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＨＣ被毒が解消されたか否かを判定するための基準となる所定のＨＣ被毒回復温度まで触媒温度が上昇した場合に前記排気空燃比を第一の目標空燃比に切り替えてリッチ化処理を再開することを特徴とする。
【００１０】
本発明において、リッチ化処理にかかる第一の目標空燃比は、ＮＯｘ触媒の周囲にＳＯｘの還元雰囲気が形成されるような値に設定される。この第一の目標空燃比は、ストイキ（理論空燃比）、またはリッチ空燃比の範囲で設定されると、ＮＯｘ触媒からＳＯｘの放出、還元が促進されるため好適である。
【００１１】
ＮＯｘ触媒にＨＣ被毒が生じているか否かを判定するための基準となるＨＣ被毒判定温度としては、例えばＮＯｘ触媒がＨＣ被毒状態であることを示す温度の上限値を採用することができる。この場合、リッチ化処理にかかる燃料の添加によって触媒温度がＳＯｘの放出可能な温度まで上昇した後、ＨＣ被毒判定温度以下まで触媒温度が低下した場合には、ＮＯｘ触媒がＨＣによって被毒されたと判断することができる。
【００１２】
本発明では、リッチ化処理時にＮＯｘ触媒がＨＣ被毒状態にあると判定された場合に、ＮＯｘ触媒のＨＣ被毒を優先的に回復すべくリーン化処理を実行し、排気空燃比を第一の目標空燃比から、第二の目標空燃比に切り替える。ここで、第二の目標空燃比は、第一の目標空燃比より高く、且つリーン空燃比の範囲内で設定されるため、ＮＯｘ触媒に流入する排気中により多くの酸素を含ませることができる。このため、ＮＯｘ触媒の触媒表面に付着し、残留している燃料（ＨＣ）が、多量の酸素と反応することによって酸化、除去される。また、リーン化処理においては、排気空燃比がリーン空燃比に維持されつつ燃料添加手段からの燃料添加が継続される。そのため、ＮＯｘ触媒のＨＣ被毒からの回復と、ＮＯｘ触媒の昇温とを両立させることができる。
【００１３】
本発明におけるリーン化処理は、触媒温度がＮＯｘ触媒のＨＣ被毒が解消されたか否かを判定するための基準となるＨＣ被毒回復温度に到達するまで継続される。このＨＣ被毒
回復温度としては、ＮＯｘ触媒に生じたＨＣ被毒が解消されたことを示す温度の下限値を採用することができる。この構成によれば、触媒温度がＨＣ被毒回復温度まで上昇した場合に、リーン化処理が終了すると共にリッチ化処理が再開される。これにより、ＮＯｘ触媒の周囲にＳＯｘの還元雰囲気が再び形成され、硫黄被毒の回復を再開させることができる。
【００１４】
以上のように、本発明によればリッチ化処理時において、ＮＯｘ触媒にＨＣ被毒が生じても、ＮＯｘ触媒がＨＣ被毒状態にあると判定された時点の温度（すなわち、ＨＣ被毒判定温度）を基準にして触媒温度が過度に低下することを回避できる。そのため、従来のようにＮＯｘ触媒の硫黄回復を再開させる際に、ＮＯｘ触媒を排気温度の近傍からＳＯｘの放出可能な温度まで、再昇温させる手間を省くことができる。従って、硫黄被毒回復制御にかかる燃料消費量を低減しつつ、該硫黄被毒回復制御をより早期に完了させることができる。
【００１５】
なお、上記ＨＣ被毒回復温度は、ＨＣ被毒判定温度よりも高温側に設定されることが好ましい。
【００１６】
ここで、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させるときにおいて、触媒温度がＨＣ被毒回復温度まで一旦上昇してからＨＣ被毒判定温度に低下するまでの期間を床温維持期間と称する。ここで、床温維持期間が長いほど、リッチ化処理が中断される期間を短くすることができ、より多くのＳＯｘをＮＯｘ触媒から放出させることができるため、好適である。
【００１７】
そこで、本発明においては、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させるときに、ＨＣ被毒回復温度まで上昇した触媒温度がＨＣ被毒判定温度に低下するまでの床温維持期間を取得する取得手段を更に備え、硫黄被毒回復手段は、リーン化処理に関する制御パラメータ及びリッチ化処理にかかる第一の目標空燃比のうち少なくとも一方を、取得手段が取得した床温維持期間に応じて設定すると良い。
【００１８】
「リーン化処理に関する制御パラメータ」とは、リーン化処理を実行する際に設定される設定値（目標値）であり、第二の目標空燃比、ＨＣ被毒回復温度、リーン化処理の継続期間等を含む概念である。ここで、リーン化処理に関する制御パラメータを変更すると、主としてリーン化処理におけるＮＯｘ触媒のＨＣ被毒の回復度合いを変化させることができる。また、リッチ化処理にかかる第一の目標空燃比を変更すると、主としてＮＯｘ触媒におけるＨＣ被毒の生じ難さについて変化させることができる。
【００１９】
このような構成によれば、リーン化処理に関する制御パラメータ及びリッチ化処理における第一の目標空燃比のうち、少なくとも何れかを床温維持期間に応じて変更させることによって、ＮＯｘ触媒がＨＣによって被毒してしまう時期をより先延ばしにする（遅延化させる）ことができる。その結果、硫黄回復制御が開始されてから完了するまでに、リーン化処理の通算実行回数を少なくすることができる。これにより、排気空燃比を第一の目標空燃比に維持できる期間が確保され易くなり、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒の回復をより早期に完了させることができる。
【００２０】
ここで、取得手段によって連続して取得された二の床温維持期間のうち、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、硫黄被毒回復手段は、次のリッチ化処理にかかる第一の目標空燃比を、後の床温維持期間に実行されたリッチ化処理にかかる第一の目標空燃比と比較してリーン側に設定すると好適である。
【００２１】
そうすると、次のリッチ化処理では、直近のリッチ化処理時に比べて、ＮＯｘ触媒へと流入する排気の酸素濃度が上昇する。そのため、次のリッチ化処理からはＮＯｘ触媒がＨ
Ｃ被毒状態となってしまう時期を遅延させることができる。
【００２２】
また、制御パラメータにはリーン化処理にかかる第二の目標空燃比が含まれており、取得手段によって連続して取得された二の床温維持期間のうち、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、硫黄被毒回復手段は、次のリーン化処理にかかる第二の目標空燃比を、先の床温維持期間と後の床温維持期間との間に（つまり、直近に）実行されたリーン化処理にかかる第二の目標空燃比と比較してリーン側に設定すると好適である。
【００２３】
これによれば、次のリーン化処理において、直近のリーン化処理時に比べてＮＯｘ触媒に流入する排気の酸素濃度をより高めることができる。つまり、ＮＯｘ触媒の触媒表面に付着したＨＣの酸化剤として機能する酸素をより多く供給することができる。よって、ＮＯｘ触媒におけるＨＣ被毒の回復度合いを高めることができる。
【００２４】
また、制御パラメータにはＨＣ被毒回復温度が含まれており、取得手段によって連続して取得された二の床温維持期間のうち、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、硫黄被毒回復手段は、次のリーン化処理にかかるＨＣ被毒回復温度を、先の床温維持期間と後の床温維持期間との間に（つまり、直近に）実行されたリーン化処理にかかるＨＣ被毒回復温度と比較して高温側に設定すると好適である。
【００２５】
上記のように、後の床温維持期間が先の床温維持期間に比べて長くならなかった場合、先の床温維持期間と後の床温維持期間との間に実行されたリーン化処理時にかかるＨＣ被毒回復温度が不適切、つまり低すぎたものと判断できる。この構成によれば、ＨＣ被毒回復温度を直近に設定されていた温度よりも高温側に設定されるので、次のリーン化処理時においてはＨＣ被毒の回復度合いを高めることができる。
【００２６】
また、制御パラメータにはリーン化処理の継続期間が含まれており、取得手段によって連続して取得された二の床温維持期間のうち、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、硫黄被毒回復手段は、次のリーン化処理の継続期間を、先の床温維持期間と後の床温維持期間との間に（つまり、直近に）実行されたリーン化処理の継続期間と比較して長く設定すると好適である。ここで、リーン化処理の終期は、触媒温度がＨＣ被毒回復温度まで上昇する時期であるため、本構成においては触媒温度の上昇速度を変更することによってリーン化処理の継続期間を変更しても良い。上記のように、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、次のリーン化処理の継続期間をより長くすることによって、ＮＯｘ触媒に供給される酸素の絶対量を増やすことができる。また、ＮＯｘ触媒の触媒表面に付着しているＨＣと酸素との反応時間をより長期に亘って確保することができる。よって、ＮＯｘ触媒におけるＨＣ被毒の回復度合いをより高めることができる。
【００２７】
上記したリーン化処理に関する制御パラメータ、リッチ化処理における第一の目標空燃比に関する設定手法は、適宜、組み合わせて実行すると良い。これにより、リーン化処理におけるＨＣ被毒の回復度合いをより効果的に高め、また、リッチ化処理においてＨＣ被毒をより起こり難くすることができる。その結果、硫黄被毒回復制御を開始してから完了するまでの期間を通してリーン化処理を行う頻度が少なくなる。従って、硫黄被毒回復制御に要する燃料消費量を節約しつつ、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒をより早期に回復させることができる。
【００２８】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にあっては、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させるときに、燃料の消費量を低減しつつ硫黄被毒をより早期に回復させることの可能な技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００３１】
図１は、本実施例における内燃機関１とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【００３２】
内燃機関１には、吸気通路２および排気通路３が接続されている。この吸気通路２の途中には、スロットル４が設けられている。このスロットル４は、電動アクチュエータにより開閉される。スロットル４よりも上流の吸気通路２には、該吸気通路２内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ５が設けられている。このエアフローメータ５により、内燃機関１の吸入新気量が測定される。
【００３３】
一方、排気通路３の途中には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」という）６が備えられている。ＮＯｘ触媒６は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、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蔵していたＮＯｘを還元する機能を有する。
【００３４】
さらに、本実施例では、ＮＯｘ触媒６よりも上流の排気通路３を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する燃料添加弁７を備えている。ここで、燃料添加弁７は、後述するＥＣＵ１０からの信号により開弁し、燃料を排気中に添加する。このように、燃料添加弁７から添加された燃料は、排気通路３の上流から流れてきた排気の空燃比を低下させ、且つＮＯｘ触媒６に還元成分として供給されるため、ＮＯｘ触媒６に吸蔵されていたＮＯｘが還元される。本実施例では燃料添加弁７が、本発明における燃料添加手段に相当する。
【００３５】
ＮＯｘ触媒６よりも上流側の排気通路３には、該ＮＯｘ触媒６に流入する排気空燃比を検出する空燃比センサ８が取り付けられている。また、ＮＯｘ触媒６よりも下流側の排気通路３には該排気通路３を流通する排気の温度を検出する排気温度センサ９が取り付けられている。この排気温度センサ９の出力信号に基づいてＮＯｘ触媒６の温度が検出される。また、内燃機関１には、該内燃機関１の燃料に供される燃料を気筒内に噴射する筒内燃料噴射弁１１が取り付けられている。
【００３６】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、エアフローメータ５、空燃比センサ８、及び排気温度センサ９が電気配線を介して接続され、これらの出力信号が入力される。一方、ＥＣＵ１０には、スロットル４、筒内燃料噴射弁１１、及び燃料添加弁７が電気配線を介して接続され、これらがＥＣＵ１０により制御される。
【００３７】
ところで、燃料中、あるいはオイル中には硫黄（Ｓ）成分が含まれており、このＳ成分は酸素と反応して硫黄酸化物（ＳＯｘ）となる。ＮＯｘ触媒６は、ＮＯｘの他、排気中に
含まれるＳＯｘを吸蔵する。このように吸蔵されたＳＯｘはＮＯｘよりも放出されにくく、ＮＯｘ触媒６内に蓄積される。これを硫黄被毒という。このようにＮＯｘ触媒に硫黄被毒が生じると、排気中のＮＯｘがＮＯｘ触媒６にて浄化されずに大気中へ放出されてしまう虞がある。従って、本実施例においては、ＮＯｘ触媒６に吸蔵されたＳＯｘを放出、還元させることで硫黄被毒を回復させる硫黄被毒回復制御が実行される。
【００３８】
硫黄被毒回復制御の概略としては、燃料添加弁７から排気中に燃料を添加させることによって、ＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａをＳＯｘの放出可能な温度（以下、「ＳＯｘ放出温度」という）Ｔｃａｔまで上昇させ、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の空燃比（以下、単に「排気空燃比」という）ＡＦを低下させるリッチ化処理が実行される。
【００３９】
図２は、本実施例における硫黄被毒回復制御時の排気空燃比の目標値（以下、「目標排気空燃比」という）ＡＦｔとＮＯｘ触媒の床温Ｔｃａとの変化とを同一時間軸上に示したタイムチャートである。上段にはＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａの推移を示し、下段には目標排気空燃比ＡＦｔの推移を示している。
【００４０】
時間ｔ０において硫黄被毒回復制御が開始されると、既述のリッチ化処理が行われる。この図においては、ＳＯｘ放出温度Ｔｃａｔは概ね７００℃程度に設定されている。また、リッチ化処理における目標排気空燃比ＡＦｔはストイキよりも僅かにリッチ側のリッチ空燃比として設定されている。ここで、リッチ化処理における目標排気空燃比ＡＦｔをリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈと称する。なお、本実施例においてリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈはリッチ空燃比として設定されているが、例えばストイキ（理論空燃比）であっても良い。
【００４１】
本実施例では、リッチ化処理に係る燃料添加弁７からの燃料添加は間欠的に行われる。このため、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａが過度に高くなることを抑制しつつ、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａを高温に維持することができる。その結果、ＮＯｘ触媒６の周囲がＳＯｘの還元雰囲気に維持され、ＮＯｘ触媒６からＳＯｘが放出されることで硫黄被毒が回復する。本実施例においてはリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈが本発明における第一の目標空燃比に相当する。
【００４２】
ここで、リッチ化処理が長期に亘って継続され、あるいは燃料添加弁７からの燃料添加量が多くなると、ＮＯｘ触媒６に供給された燃料（炭化水素：ＨＣ）の一部は、触媒表面に付着したまま残留する。その結果、排気に晒される触媒の表面積が減少し、ＮＯｘ触媒６の活性度合いが著しく低下する、いわゆるＨＣ被毒が生じてしまう。そうすると、燃料添加弁７からの燃料が供給されているにもかかわらずＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａが低下し、ＮＯｘ触媒６の硫黄被毒の回復を図ることができない。そればかりか、燃料が未浄化のまま大気中に放出されてしまい、スモークの多量発生といった排気エミッションの悪化を招く虞がある。
【００４３】
図２においては、ＳＯｘ放出温度Ｔｃａｔまで一旦上昇したＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐまで低下したときに、ＮＯｘ触媒６がＨＣ被毒状態であると判断される（時間ｔ１）。ＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐは、ＮＯｘ触媒６にＨＣ被毒が生じているか否かを判定するための基準となる温度である。本実施例では、ＮＯｘ触媒６がＨＣに被毒された判断される床温の上限値を予め実験的に求めておき、その温度（図２においては、概ね５００℃近傍）をＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐに採用している。
【００４４】
上記のように、時間ｔ１において、ＮＯｘ触媒６がＨＣ被毒状態であると判断された場合、この状態でリッチ化処理を継続させても硫黄被毒の回復を図ることができないばかりか、却ってエミッションが悪化してしまう。そこで、本実施例では、このような不具合を
抑制すべく、ＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒を優先的に解消（回復）させる制御が行われる。具体的には、目標排気空燃比ＡＦｔがリッチ化処理において設定されていたリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈから、リーン空燃比へと切り替える「リーン化処理」が実行される。リーン化処理にかかる目標排気空燃比ＡＦｔを、以下、リーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎと称する。リーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎは、リッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈよりも高く且つリーン空燃比の範囲内で設定されるため、本発明における第二の目標空燃比に相当する。
【００４５】
このように、時間ｔ１を境に目標排気空燃比ＡＦｔがリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈからリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎに切り替えられると、ＮＯｘ触媒６に流入する排気中に含まれる酸素（Ｏ２）の量が増加する。そのため、ＮＯｘ触媒６の触媒表面に付着していた燃料（ＨＣ）の酸化が促され、排気に晒される触媒の表面積を増やすことができる。そのため、燃料添加弁７から供給されてくる燃料がＮＯｘ触媒６で酸化されるようになるため、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａを迅速に上昇させることができる。
【００４６】
本実施例では、ひとたびＨＣに被毒されてしまったＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａが再び高温まで上昇した場合にＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒状態が回復したと判断され、リーン化処理の実行が終了させられる。具体的には、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａが、ＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒が解消されたか否かを判定するための基準となるＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒまで上昇した場合に、リーン化処理を終了させることとした。本実施例では、ＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒が充分に解消されたと判断できる床温の下限値を予め実験的に求めておき、その温度（図２においては、概ね６５０℃近傍）をＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒとして採用している。本実施例においてＨＣ被毒回復温度ＴｈｃｒはＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐに比べて高温側に設定される。
【００４７】
斯くして、時間ｔ２においてＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒまで上昇すると、目標空燃比ＡＦｔがリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎから再びリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈに切り替えられ、リッチ化処理が再開される。すなわち、ＮＯｘ触媒６の周囲にＳＯｘの還元雰囲気が再び形成され、ＮＯｘ触媒６からＳＯｘが放出、還元が行われる。
【００４８】
図３は、硫黄被毒回復制御にかかる制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは所定の時間毎にＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。本実施例においては本ルーチンを実行するＥＣＵ１０が本発明における硫黄被毒回復手段に相当する。
【００４９】
本ルーチンが実行されると、まずステップＳ１０１では、硫黄被毒回復制御中であるか否かが判定される。本ステップにおいて、硫黄被毒回復制御中であると判定された場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）にはステップＳ１０２に進み、硫黄被毒回復制御中ではないと判定された場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）には本ルーチンを一旦終了する。
【００５０】
ステップＳ１０２では、リッチ化処理中であるか否かが判定される。ここで、リッチ化処理中であると判定された場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）にはステップＳ１０３に進む。なお、ステップＳ１０２のリッチ化処理においては、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａ、および排気空燃比ＡＦが排気温度センサ９、空燃比センサ８の出力信号に基づいて検出され、これらが夫々の目標値（ＳＯｘ放出温度Ｔｃａｔ、リッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈ）となるように、燃料添加弁７からの間欠的な燃料添加が制御されている。
【００５１】
また、ステップＳ１０２においてリッチ化処理中ではないと判定された場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）には、リーン化処理中であると判断され、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５以降の処理については後述する。
【００５２】
ステップＳ１０３では、排気温度センサ９の出力信号に基づいてＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａが検出され、該床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐ以下であるか否かが判定される。すなわち、本ステップでは、ＮＯｘ触媒６がＨＣ被毒状態であるかどうかが判断される。本ステップにおいてＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐ以下であると判定された場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４に進む。一方、ＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐよりも高いと判定された場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）には、本ルーチンを一旦終了する。
【００５３】
ステップＳ１０４では、ＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒を優先的に回復させるべくリーン化処理が実行される。すなわち、目標空燃比ＡＦｔがリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈからリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎに切り替えられる。そして、空燃比センサ８の出力信号に基づいて、排気空燃比ＡＦがリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎまで上昇するように燃料添加弁７からの燃料添加が制御される。そして、本ステップの処理が終了した後、本ルーチンを一旦終了する。この場合、本ルーチンが次回実行される際には、ステップＳ１０１にて硫黄被毒回復制御中であると判定（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）され、ステップＳ１０２ではリッチ化処理中ではないと判定（Ｓ１０２：Ｎｏ）されることとなり、ステップＳ１０５の処理へと進むことになる。
【００５４】
ステップＳ１０５では、排気温度センサ９の出力信号に基づいてＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａが検出され、該床温ＴｃａがＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒ以上であるか否かが判定される。すなわち、本ステップでは、ＮＯｘ触媒６がＨＣ被毒状態から充分に回復したかどうかが判断される。そして、ＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒ以上であると判定された場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）には、リーン化処理を終了しても良いと判断され、ステップＳ１０６に進む。一方、ＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒよりも低いと判定された場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）には、リーン化処理を継続する必要があると判断され、本ルーチンを一旦終了する。
【００５５】
ステップＳ１０６では、リーン化処理を終了すると共にリッチ化処理を再開させるべく、目標排気空燃比ＡＦｔがリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎから再びリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈに切り替えられる。なお、リッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈは、リーン化処理を開始する前に設定されていた値と等しくする必要はなく、適宜変更することができる。
【００５６】
以上説明したように、本実施例では、リッチ化処理時において燃料添加弁７からの燃料添加量が多くなることによってＮＯｘ触媒６にＨＣ被毒が生じても、ＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐに比して過度に低下することを回避できる。つまり、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａが排気の温度近傍まで低下することを確実に抑制することができる。従って、従来のようにＮＯｘ触媒６の硫黄回復を再開させる際に、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａを排気温度近傍からＳＯｘ放出温度Ｔｃａｔまで上昇させる行程を省くことができる。
【００５７】
その結果、硫黄被毒回復制御にかかる燃料消費量を低減しつつ、同制御をより早期に完了させることが可能となる。また、ＮＯｘ触媒６がＨＣ被毒状態になった場合においても燃料が未浄化のまま大気中に放出されることが確実に防止されるため、排気エミッションを向上させることができる。
【実施例２】
【００５８】
次に、実施例２について説明する。本実施例における内燃機関１やその吸排気系、その他の装置等については実施例１と同様なので説明を省略する。本実施例では、ＮＯｘ触媒
６の硫黄被毒回復制御において、ＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒまで上昇したＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐに低下するまでの期間（以下、「床温維持期間」という）に着目した。そして、床温維持期間に応じて、リーン化処理に関する制御パラメータ及びリッチ化処理にかかるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈのうち少なくとも一方を設定することとした。
【００５９】
図４は、本実施例における硫黄被毒回復制御時の目標排気空燃比ＡＦｔとＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａとの変化とを同一時間軸上に示した第一のタイムチャートである。上段にはＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａの推移を示し、下段には目標排気空燃比ＡＦｔの推移を示している。図中において、時間ｔ０は硫黄回復制御が開始される時点を表す。また、時間ｔ１、ｔ３の夫々はリッチ化処理中のＨＣ被毒によってＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐまで低下した時点を表し、時間ｔ２、ｔ４の夫々は、リーン化処理によってＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒまで上昇した時点を表す。また、時間ｔａは、硫黄被毒回復制御が開始された後、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａが初めてＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒまで上昇した時点を表す。
【００６０】
本実施例におけるリッチ化処理およびリーン化処理における基本的な制御内容は、実施例１と共通する。すなわち、リッチ化処理中においてＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐまで低下する毎に、ＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒに上昇するまでリーン化処理が実行される。また、リッチ化処理におけるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈはリッチ空燃比の範囲内で設定され、リーン化処理におけるリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎはリーン空燃比の範囲内で設定される。
【００６１】
図中において、時間ｔ０〜ｔ１、時間ｔ２〜ｔ３、時間ｔ４〜において実行されるリッチ化処理を夫々第一リッチ化処理Ｒ１〜第三リッチ化処理Ｒ３と称する。また、時間ｔ１〜ｔ２、時間ｔ３〜ｔ４において実行されるリーン化処理を夫々第一リーン化処理Ｌ１、第二リーン化処理Ｌ２と称する。なお、第三リッチ化処理中においてＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐまで低下した場合には、リーン化処理が実行されるのはいうまでもない。ここで、第三リッチ化処理Ｒ３におけるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈは、第二リッチ化処理Ｒ２におけるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈに比べてリーン側に設定されているが、その理由は後述する。
【００６２】
ここで、図４を参照して上述した床温維持期間について説明する。この図において、床温維持期間は、時間ｔａ〜ｔ１の期間、および時間ｔ２〜ｔ３の期間に該当する。ここで、時間ｔａ〜ｔ１における床温維持期間を先行床温維持期間ΔＴｐｒｅ、時間ｔ２〜ｔ３における床温維持期間を後続床温維持期間ΔＴｆｏｌと称する。本実施例においては、先行床温維持期間ΔＴｐｒｅが先の床温維持期間に相当し、後続床温維持期間ΔＴｆｏｌが後の床温維持期間に相当する。また、先行床温維持期間ΔＴｐｒｅと後続床温維持期間ΔＴｆｏｌとの夫々が本発明における床温維持期間に相当する。
【００６３】
本実施例では、連続する二の床温維持期間（図４においては、先行床温維持期間ΔＴｐｒｅと後続床温維持期間ΔＴｆｏｌ）の大小関係に基づいて、リーン化処理に関する制御パラメータ及びリッチ化処理にかかるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈのうち、少なくとも何れか一方を設定する。具体的には、硫黄被毒回復制御が開始されると、ＥＣＵ１０はＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａを排気温度センサ９の出力信号に基づいて継続的、あるいは断続的に検出する。これにより、ＥＣＵ１０は先行床温維持期間ΔＴｐｒｅと後続床温維持期間ΔＴｆｏｌとを計測することができる。本実施例においては排気温度センサ９、及びその出力信号に基づいて床温維持期間を計測するＥＣＵ１０が本発明における取得手段を構成する。
【００６４】
ここで、硫黄被毒回復制御において、床温維持期間をより長く維持することが好ましい。その方が、リッチ化処理の実行頻度、及び実行期間（継続期間）をより短くすることができ、且つより多くのＳＯｘをＮＯｘ触媒６から放出、還元することができる。
【００６５】
そして、後続床温維持期間ΔＴｆｏｌの計測が完了した時点、すなわち図４の時間ｔ３において、ＥＣＵ１０は、先行床温維持期間ΔＴｐｒｅと後続床温維持期間ΔＴｆｏｌとの大小関係を判定する。そして、後続床温維持期間ΔＴｆｏｌが先行床温維持期間ΔＴｐｒｅ以下である場合（言い換えると後続床温維持期間ΔＴｆｏｌが先行床温維持期間ΔＴｐｒｅよりも長くならなかった場合）には、第一リーン化処理においてＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒の回復が不充分であったと判断される。
【００６６】
そのため、本実施例では、ＥＣＵ１０によって後続床温維持期間ΔＴｆｏｌが先行床温維持期間ΔＴｐｒｅ以下であると判定された場合（図中、ΔＴｆｏｌ≦ΔＴｐｒｅ）、次のリッチ化処理（図中、第三リッチ化処理Ｒ３）にかかるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈを、後続床温維持期間ΔＴｆｏｌ、つまり直近に実行されたリッチ化処理（図中、第二リッチ化処理Ｒ２）にかかるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈと比較してリーン側に設定している。
【００６７】
ここで、リッチ化処理にかかるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈを変更すると、主として、ＮＯｘ触媒６に対するＨＣ被毒の起こり難さ、生じ難さについて変化させることができる。すなわち、上記のように次のリッチ化処理（第三リッチ化処理Ｒ３）におけるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈをよりリーン側に設定することにより、第二リッチ化処理Ｒ２に比べて第三リッチ化処理時Ｒ３にＮＯｘ触媒６へと流入する排気ガスの酸素濃度が上昇する。そのため、時間ｔ４以降、ＮＯｘ触媒６がＨＣ被毒状態となってしまう時期を遅延させることができる。
【００６８】
次に、図５及び６を参照して、床温維持期間に応じて、リーン化処理に関する制御パラメータを設定する制御例について説明する。ここで、リーン化処理に関する制御パラメータとは、リーン化処理を実行する際に設定される設定値（目標値）であり、本実施例においてはリーン化処理にかかるリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎ、ＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒ、リーン化処理が実行される継続期間が採用されている。この制御パラメータを変更すると、リーン化処理におけるＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒の回復度合いについて変化させることができる。つまり、これから説明する制御では、リーン化処理におけるＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒の回復度合いを向上させ、同処理の終了後に再開されるリッチ化処理においてＮＯｘ触媒６がＨＣ被毒状態となる時期の遅延化を図っている。
【００６９】
図５は、本実施例における硫黄被毒回復制御時の目標排気空燃比ＡＦｔとＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａとの変化とを同一時間軸上に示した第二のタイムチャートである。図中に付された符号のうち、図４と同じ符号については同義であり、説明を割愛する。図５においては、後続床温維持期間ΔＴｆｏｌが先行床温維持期間ΔＴｐｒｅ以下であると判定された場合（図中、ΔＴｆｏｌ≦ΔＴｐｒｅ）、次のリーン化処理（図中、第二リーン化処理Ｌ２）にかかるリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎを、先行床温維持期間ΔＴｐｒｅと後続床温維持期間ΔＴｆｏｌとの間に実行されたリーン化処理、つまり直近に実行されたリーン化処理（図中、第一リーン化処理Ｌ１）にかかるリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎと比較してリーン側に設定している。
【００７０】
そのため、第二リーン化処理Ｌ２では、第一リーン化処理Ｌ１に比べてＮＯｘ触媒６に流入する排気ガスの酸素濃度をより高めることができる。その結果、ＮＯｘ触６媒表面に付着したＨＣの酸化剤として機能する酸素をより多量に供給される。これにより、第二リーン化処理Ｌ２では、ＮＯｘ触媒６におけるＨＣ被毒の回復度合いを、第一リーン化処理
Ｌ１に比べてより高めることができる。
【００７１】
図６は、本実施例における硫黄被毒回復制御時の目標排気空燃比ＡＦｔとＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａとの変化とを同一時間軸上に示した第三のタイムチャートである。図中に付された符号のうち、図４及び５と同じ符号については同義であり、説明を割愛する。図６においては、後続床温維持期間ΔＴｆｏｌが先行床温維持期間ΔＴｐｒｅ以下であると判定された場合（図中、ΔＴｆｏｌ≦ΔＴｐｒｅ）には、直近に実行されたリーン化処理（図中、第一リーン化処理Ｌ１）にかかるＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒ（図中、Ｔｈｃｒ１で表す）が低すぎたと判断される。
【００７２】
そして、このような場合には、次のリーン化処理（図中、第二リーン化処理Ｌ２）にかかるＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒ（図中、Ｔｈｃｒ２で表す）を、先行床温維持期間ΔＴｐｒｅと後続床温維持期間ΔＴｆｏｌとの間に実行されたリーン化処理（第一リーン化処理Ｌ１）にかかるＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒ１と比較して高温側に設定することとした。ここで、ＮＯｘ触媒６に流入する排気空燃比ＡＦがリーン空燃比の状態で、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａがより高温まで上昇するということは、ＮＯｘ触媒６表面に残留していたＨＣの除去がより好適に促進されたことを意味する。従って、ＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒ２をＴｈｃｒ１に比べて高温側に設定することで、ＮＯｘ触媒６におけるＨＣ被毒の回復度合いを高めることができる。
【００７３】
更に、図６においては、第二リーン化処理Ｌ２を実行する継続期間ΔＴＬ２（時点ｔ３〜ｔ４）を、第一リーン化処理Ｌ１を実行する継続期間ΔＴＬ１（時点ｔ１〜ｔ２）に比べて長く設定することとした（ΔＴＬ２＞ΔＴＬ１）。そうすれば、第一リーン化処理Ｌ１に比べて、第二リーン化処理Ｌ２においてＮＯｘ触媒６に供給される酸素の絶対量を増やすことができる。また、ＮＯｘ触媒６の触媒表面に付着しているＨＣと酸素との反応時間をより長期に亘って確保される。その結果、ＮＯｘ触媒６におけるＨＣ被毒の回復度合いがより高められる。
【００７４】
以上のように、本実施例にかかる制御によれば、リーン化処理時においてＮＯｘ触媒６に対するＨＣ被毒の回復度合いが向上し、また、リッチ化処理時においてＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒が起こり難くなる。その結果、硫黄被毒回復制御を開始してから完了するまでの期間を通してリーン化処理を行う頻度を低減できる。従って、硫黄被毒回復制御に要する燃料消費量を節約しつつ、ＮＯｘ触媒６の硫黄被毒をより早期に回復させることができる。
【００７５】
なお、図５及び６で説明したリーン化処理に関する制御パラメータやリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈの設定については、任意の組み合わせで実行することができる。また、図５及び６においては、連続する二の床温維持期間の組み合わせとして一番目と二番目の床温維持期間との大小関係を対比しているが、これに限定されるものではない。例えば、硫黄被毒回復制御が開始されてから、二番目と三番目の床温維持期間に基づいて上記制御を実行して良いし、それ以外であっても構わない。
【００７６】
次に、本実施例における硫黄被毒回復制御の変形例を説明する。この変形例では、連続する二の床温維持期間ではなく、単一（任意の一つ）の床温維持期間に応じて、次に実行されるリーン化処理に関する制御パラメータ及びリッチ化処理にかかるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈの少なくとも何れかを設定する。すなわち、本変形例では、ＥＣＵ１０により計測された床温維持期間が短いほど、次のリーン化処理にかかるリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎがよりリーン側に、ＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒがより高温側に、継続期間がより長い期間として設定される。また、計測された床温維持期間が短いほど、次のリッチ化処理にかかるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈがリーン側に設定される。
【００７７】
具体的には、床温維持期間と、上記各パラメータとの関係が格納されたパラメータ設定マップがＥＣＵ１０のＲＯＭ内に予め記憶されている。そして、ＥＣＵ１０は、硫黄被毒回復制御中における床温維持期間を計測する毎に、この床温維持期間をパラメータ設定マップへと代入し、各パラメータの設定値を導出することができる。この制御パラメータ決定マップに基づけば、連続した二の床温維持期間の大小関係を比較しなくても、次のリーン化処理やリッチ化処理における制御パラメータを好適に決定することができる。
【００７８】
例えば、硫黄被毒回復制御が開始されてから二番目の床温維持期間に該当する後続床温維持期間ΔＴｆｏｌをＥＣＵ１０が計測した場合、この後続床温維持期間ΔＴｆｏｌをパラメータ設定マップへと代入することによって、次のリーン化処理（第二リーン化処理Ｌ２）にかかるリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎ、ＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒ、継続期間ΔＴＬ２、及び次のリッチ化処理（第三リッチ化処理Ｒ３）にかかるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈを導出することができる。そのため、ＥＣＵ１０が床温維持期間を計測する毎に、ＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒を抑制しつつ硫黄被毒の回復時期が早まるように、次に実行されるリーン化処理やリッチ化処理に関するパラメータを適切に設定することができる。なお、上述したパラメータ設定マップでは、上記の全パラメータと床温維持期間との関係を格納する態様を例示したが、特定のパラメータのみを床温維持期間に応じて設定しても構わない。
【００７９】
また、上述した実施例では、燃料添加弁７から燃料を排気中に添加することで、ＮＯｘ触媒３に還元剤たる燃料を供給しているが、筒内燃料噴射弁１１からの主噴射とは異なるタイミングでの燃料噴射（いわゆる副噴射）を行うことで、燃料の未燃成分を排気中に添加させても良い。なお、副噴射としては、主噴射を行った後の膨張行程若しくは排気行程中に再度燃料を噴射するポスト噴射等が例示できる。また、このような副噴射と燃料添加弁７からの燃料添加を併用することで、還元成分を排気中へと添加しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施例１における内燃機関と、その吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１における硫黄被毒回復制御時の目標排気空燃比ＡＦｔとＮＯｘ触媒の床温Ｔｃａとの変化とを同一時間軸上に示したタイムチャートである。
【図３】実施例１の硫黄被毒回復制御にかかる制御フローを示したフローチャートである。
【図４】実施例２における硫黄被毒回復制御時の目標排気空燃比ＡＦｔとＮＯｘ触媒の床温Ｔｃａとの変化とを同一時間軸上に示した第一のタイムチャートである。
【図５】実施例２における硫黄被毒回復制御時の目標排気空燃比ＡＦｔとＮＯｘ触媒の床温Ｔｃａとの変化とを同一時間軸上に示した第二のタイムチャートである。
【図６】実施例２における硫黄被毒回復制御時の目標排気空燃比ＡＦｔとＮＯｘ触媒の床温Ｔｃａとの変化とを同一時間軸上に示した第三のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
６・・・吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
７・・・燃料添加弁
８・・・空燃比センサ
９・・・排気温度センサ
１０・・ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、特に希薄燃焼を行う内燃機関から排出される排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化すべく吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」という）を備えた排気浄化装置が知られている。このＮＯｘ触媒には、排気中のＮＯｘの他、硫黄酸化物（ＳＯｘ）が吸蔵される。このため、ＮＯｘ触媒におけるＳＯｘの吸蔵量が増加するとＮＯｘの吸蔵能が低下する硫黄被毒が発生する。
【０００３】
そのため、ＮＯｘ触媒より上流の排気通路を流れる排気中に還元成分としての燃料を添加し、触媒温度をＳＯｘの放出が可能な温度（例えば、６００℃乃至７００℃程度）以上まで上昇させた上で、ＮＯｘ触媒に流入する排気空燃比を例えば、ストイキまたはリッチ雰囲気まで低下させるリッチ化処理が行われる。これにより、ＮＯｘ触媒の周囲にＳＯｘの還元雰囲気が形成されることによって同触媒の硫黄被毒が回復する。
【０００４】
ところで、硫黄被毒回復制御が行われると、比較的長期に亘り、多量の燃料添加が行われることが多い。硫黄被毒回復制御における燃料の添加量が多くなると、ＮＯｘ触媒表面への燃料（炭化水素：ＨＣ）の付着量が多くなり、排気に晒される触媒の表面積が減少する。その結果、ＮＯｘ触媒の活性度合が著しく低下するいわゆるＨＣ被毒が生じる場合がある。このようにＮＯｘ触媒にＨＣ被毒が生じると、燃料が供給されているにもかかわらず触媒温度が低下する触媒の失活現象が発生し、硫黄被毒の回復を図ることができない。そればかりか、ＮＯｘ触媒に供給された燃料が未浄化のまま大気中に放出されてしまうため、スモークの多量発生といった排気エミッションの悪化を招く虞がある。
【０００５】
これに関連して、硫黄被毒回復制御を実行している最中において、触媒活性が失われる可能性があるときには、当該硫黄被毒回復制御にかかる燃料添加を停止する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この技術によれば、ＮＯｘ触媒が不活性状態になる可能性があるときに燃料添加が停止されるため、エミッションの悪化を抑制することができる。
【０００６】
また、上記関連技術として、硫黄被毒回復制御の開始後に燃料供給に伴う触媒温度の上昇が確認された後、触媒が不活性状態であることを示す不活性判定温度以下に触媒温度が低下したことが検出された場合に、燃料の供給を中止する技術が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２００５−２５６７２３号公報
【特許文献２】特開２００５−０８３３５２号公報
【特許文献３】特開２００４−５２７３７２号公報
【特許文献４】特開２００３−９７２５７号公報
【特許文献５】特開２００２−３０３１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、硫黄被毒回復制御の実行中にＮＯｘ触媒にＨＣ被毒が生じた場合や、ＨＣ被毒が生じる可能性がある場合に燃料の添加を完全に停止するということは、排気エミッションの悪化については抑制できるものの、ＮＯｘ触媒は排気によって冷却されるため触媒温度の低下を回避することが困難となる。そうすると、硫黄被毒回復制御を再開させ
るにあたり、排気温度近傍の温度まで一旦低下した触媒温度を再びＳＯｘの放出可能な温度まで上昇させる必要がある。そのため、硫黄被毒回復制御の実行が完了する時期が遅延してしまい、また、硫黄被毒回復制御にかかる燃料消費量が多くなるという不具合が生じ得る。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させるときに、燃料の消費量を低減しつつ硫黄被毒をより早期に回復させることの可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒より上流の排気通路を流れる排気中に燃料を添加する燃料添加手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させるときに、前記燃料添加手段に燃料を添加させ、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気空燃比（以下、単に「排気空燃比」という）を第一の目標空燃比まで低下させるリッチ化処理を実行する硫黄被毒回復手段と、を備え、
前記硫黄被毒回復手段は、リッチ化処理の実行中に前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒にＨＣ被毒が生じているか否かを判定するための基準となる所定のＨＣ被毒判定温度以下まで触媒温度が低下した場合に前記排気空燃比を第一の目標空燃比より高く且つリーン空燃比の範囲内で設定される第二の目標空燃比に維持するリーン化処理を実行し、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＨＣ被毒が解消されたか否かを判定するための基準となる所定のＨＣ被毒回復温度まで触媒温度が上昇した場合に前記排気空燃比を第一の目標空燃比に切り替えてリッチ化処理を再開することを特徴とする。
【００１０】
本発明において、リッチ化処理にかかる第一の目標空燃比は、ＮＯｘ触媒の周囲にＳＯｘの還元雰囲気が形成されるような値に設定される。この第一の目標空燃比は、ストイキ（理論空燃比）、またはリッチ空燃比の範囲で設定されると、ＮＯｘ触媒からＳＯｘの放出、還元が促進されるため好適である。
【００１１】
ＮＯｘ触媒にＨＣ被毒が生じているか否かを判定するための基準となるＨＣ被毒判定温度としては、例えばＮＯｘ触媒がＨＣ被毒状態であることを示す温度の上限値を採用することができる。この場合、リッチ化処理にかかる燃料の添加によって触媒温度がＳＯｘの放出可能な温度まで上昇した後、ＨＣ被毒判定温度以下まで触媒温度が低下した場合には、ＮＯｘ触媒がＨＣによって被毒されたと判断することができる。
【００１２】
本発明では、リッチ化処理時にＮＯｘ触媒がＨＣ被毒状態にあると判定された場合に、ＮＯｘ触媒のＨＣ被毒を優先的に回復すべくリーン化処理を実行し、排気空燃比を第一の目標空燃比から、第二の目標空燃比に切り替える。ここで、第二の目標空燃比は、第一の目標空燃比より高く、且つリーン空燃比の範囲内で設定されるため、ＮＯｘ触媒に流入する排気中により多くの酸素を含ませることができる。このため、ＮＯｘ触媒の触媒表面に付着し、残留している燃料（ＨＣ）が、多量の酸素と反応することによって酸化、除去される。また、リーン化処理においては、排気空燃比がリーン空燃比に維持されつつ燃料添加手段からの燃料添加が継続される。そのため、ＮＯｘ触媒のＨＣ被毒からの回復と、ＮＯｘ触媒の昇温とを両立させることができる。
【００１３】
本発明におけるリーン化処理は、触媒温度がＮＯｘ触媒のＨＣ被毒が解消されたか否かを判定するための基準となるＨＣ被毒回復温度に到達するまで継続される。このＨＣ被毒
回復温度としては、ＮＯｘ触媒に生じたＨＣ被毒が解消されたことを示す温度の下限値を採用することができる。この構成によれば、触媒温度がＨＣ被毒回復温度まで上昇した場合に、リーン化処理が終了すると共にリッチ化処理が再開される。これにより、ＮＯｘ触媒の周囲にＳＯｘの還元雰囲気が再び形成され、硫黄被毒の回復を再開させることができる。
【００１４】
以上のように、本発明によればリッチ化処理時において、ＮＯｘ触媒にＨＣ被毒が生じても、ＮＯｘ触媒がＨＣ被毒状態にあると判定された時点の温度（すなわち、ＨＣ被毒判定温度）を基準にして触媒温度が過度に低下することを回避できる。そのため、従来のようにＮＯｘ触媒の硫黄回復を再開させる際に、ＮＯｘ触媒を排気温度の近傍からＳＯｘの放出可能な温度まで、再昇温させる手間を省くことができる。従って、硫黄被毒回復制御にかかる燃料消費量を低減しつつ、該硫黄被毒回復制御をより早期に完了させることができる。
【００１５】
なお、上記ＨＣ被毒回復温度は、ＨＣ被毒判定温度よりも高温側に設定されることが好ましい。
【００１６】
ここで、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させるときにおいて、触媒温度がＨＣ被毒回復温度まで一旦上昇してからＨＣ被毒判定温度に低下するまでの期間を床温維持期間と称する。ここで、床温維持期間が長いほど、リッチ化処理が中断される期間を短くすることができ、より多くのＳＯｘをＮＯｘ触媒から放出させることができるため、好適である。
【００１７】
そこで、本発明においては、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させるときに、ＨＣ被毒回復温度まで上昇した触媒温度がＨＣ被毒判定温度に低下するまでの床温維持期間を取得する取得手段を更に備え、硫黄被毒回復手段は、リーン化処理に関する制御パラメータ及びリッチ化処理にかかる第一の目標空燃比のうち少なくとも一方を、取得手段が取得した床温維持期間に応じて設定すると良い。
【００１８】
「リーン化処理に関する制御パラメータ」とは、リーン化処理を実行する際に設定される設定値（目標値）であり、第二の目標空燃比、ＨＣ被毒回復温度、リーン化処理の継続期間等を含む概念である。ここで、リーン化処理に関する制御パラメータを変更すると、主としてリーン化処理におけるＮＯｘ触媒のＨＣ被毒の回復度合いを変化させることができる。また、リッチ化処理にかかる第一の目標空燃比を変更すると、主としてＮＯｘ触媒におけるＨＣ被毒の生じ難さについて変化させることができる。
【００１９】
このような構成によれば、リーン化処理に関する制御パラメータ及びリッチ化処理における第一の目標空燃比のうち、少なくとも何れかを床温維持期間に応じて変更させることによって、ＮＯｘ触媒がＨＣによって被毒してしまう時期をより先延ばしにする（遅延化させる）ことができる。その結果、硫黄回復制御が開始されてから完了するまでに、リーン化処理の通算実行回数を少なくすることができる。これにより、排気空燃比を第一の目標空燃比に維持できる期間が確保され易くなり、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒の回復をより早期に完了させることができる。
【００２０】
ここで、取得手段によって連続して取得された二の床温維持期間のうち、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、硫黄被毒回復手段は、次のリッチ化処理にかかる第一の目標空燃比を、後の床温維持期間に実行されたリッチ化処理にかかる第一の目標空燃比と比較してリーン側に設定すると好適である。
【００２１】
そうすると、次のリッチ化処理では、直近のリッチ化処理時に比べて、ＮＯｘ触媒へと流入する排気の酸素濃度が上昇する。そのため、次のリッチ化処理からはＮＯｘ触媒がＨ
Ｃ被毒状態となってしまう時期を遅延させることができる。
【００２２】
また、制御パラメータにはリーン化処理にかかる第二の目標空燃比が含まれており、取得手段によって連続して取得された二の床温維持期間のうち、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、硫黄被毒回復手段は、次のリーン化処理にかかる第二の目標空燃比を、先の床温維持期間と後の床温維持期間との間に（つまり、直近に）実行されたリーン化処理にかかる第二の目標空燃比と比較してリーン側に設定すると好適である。
【００２３】
これによれば、次のリーン化処理において、直近のリーン化処理時に比べてＮＯｘ触媒に流入する排気の酸素濃度をより高めることができる。つまり、ＮＯｘ触媒の触媒表面に付着したＨＣの酸化剤として機能する酸素をより多く供給することができる。よって、ＮＯｘ触媒におけるＨＣ被毒の回復度合いを高めることができる。
【００２４】
また、制御パラメータにはＨＣ被毒回復温度が含まれており、取得手段によって連続して取得された二の床温維持期間のうち、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、硫黄被毒回復手段は、次のリーン化処理にかかるＨＣ被毒回復温度を、先の床温維持期間と後の床温維持期間との間に（つまり、直近に）実行されたリーン化処理にかかるＨＣ被毒回復温度と比較して高温側に設定すると好適である。
【００２５】
上記のように、後の床温維持期間が先の床温維持期間に比べて長くならなかった場合、先の床温維持期間と後の床温維持期間との間に実行されたリーン化処理時にかかるＨＣ被毒回復温度が不適切、つまり低すぎたものと判断できる。この構成によれば、ＨＣ被毒回復温度を直近に設定されていた温度よりも高温側に設定されるので、次のリーン化処理時においてはＨＣ被毒の回復度合いを高めることができる。
【００２６】
また、制御パラメータにはリーン化処理の継続期間が含まれており、取得手段によって連続して取得された二の床温維持期間のうち、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、硫黄被毒回復手段は、次のリーン化処理の継続期間を、先の床温維持期間と後の床温維持期間との間に（つまり、直近に）実行されたリーン化処理の継続期間と比較して長く設定すると好適である。ここで、リーン化処理の終期は、触媒温度がＨＣ被毒回復温度まで上昇する時期であるため、本構成においては触媒温度の上昇速度を変更することによってリーン化処理の継続期間を変更しても良い。上記のように、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、次のリーン化処理の継続期間をより長くすることによって、ＮＯｘ触媒に供給される酸素の絶対量を増やすことができる。また、ＮＯｘ触媒の触媒表面に付着しているＨＣと酸素との反応時間をより長期に亘って確保することができる。よって、ＮＯｘ触媒におけるＨＣ被毒の回復度合いをより高めることができる。
【００２７】
上記したリーン化処理に関する制御パラメータ、リッチ化処理における第一の目標空燃比に関する設定手法は、適宜、組み合わせて実行すると良い。これにより、リーン化処理におけるＨＣ被毒の回復度合いをより効果的に高め、また、リッチ化処理においてＨＣ被毒をより起こり難くすることができる。その結果、硫黄被毒回復制御を開始してから完了するまでの期間を通してリーン化処理を行う頻度が少なくなる。従って、硫黄被毒回復制御に要する燃料消費量を節約しつつ、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒をより早期に回復させることができる。
【００２８】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にあっては、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させるときに、燃料の消費量を低減しつつ硫黄被毒をより早期に回復させることの可能な技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００３１】
図１は、本実施例における内燃機関１とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【００３２】
内燃機関１には、吸気通路２および排気通路３が接続されている。この吸気通路２の途中には、スロットル４が設けられている。このスロットル４は、電動アクチュエータにより開閉される。スロットル４よりも上流の吸気通路２には、該吸気通路２内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ５が設けられている。このエアフローメータ５により、内燃機関１の吸入新気量が測定される。
【００３３】
一方、排気通路３の途中には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」という）６が備えられている。ＮＯｘ触媒６は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、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蔵していたＮＯｘを還元する機能を有する。
【００３４】
さらに、本実施例では、ＮＯｘ触媒６よりも上流の排気通路３を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する燃料添加弁７を備えている。ここで、燃料添加弁７は、後述するＥＣＵ１０からの信号により開弁し、燃料を排気中に添加する。このように、燃料添加弁７から添加された燃料は、排気通路３の上流から流れてきた排気の空燃比を低下させ、且つＮＯｘ触媒６に還元成分として供給されるため、ＮＯｘ触媒６に吸蔵されていたＮＯｘが還元される。本実施例では燃料添加弁７が、本発明における燃料添加手段に相当する。
【００３５】
ＮＯｘ触媒６よりも上流側の排気通路３には、該ＮＯｘ触媒６に流入する排気空燃比を検出する空燃比センサ８が取り付けられている。また、ＮＯｘ触媒６よりも下流側の排気通路３には該排気通路３を流通する排気の温度を検出する排気温度センサ９が取り付けられている。この排気温度センサ９の出力信号に基づいてＮＯｘ触媒６の温度が検出される。また、内燃機関１には、該内燃機関１の燃料に供される燃料を気筒内に噴射する筒内燃料噴射弁１１が取り付けられている。
【００３６】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、エアフローメータ５、空燃比センサ８、及び排気温度センサ９が電気配線を介して接続され、これらの出力信号が入力される。一方、ＥＣＵ１０には、スロットル４、筒内燃料噴射弁１１、及び燃料添加弁７が電気配線を介して接続され、これらがＥＣＵ１０により制御される。
【００３７】
ところで、燃料中、あるいはオイル中には硫黄（Ｓ）成分が含まれており、このＳ成分は酸素と反応して硫黄酸化物（ＳＯｘ）となる。ＮＯｘ触媒６は、ＮＯｘの他、排気中に
含まれるＳＯｘを吸蔵する。このように吸蔵されたＳＯｘはＮＯｘよりも放出されにくく、ＮＯｘ触媒６内に蓄積される。これを硫黄被毒という。このようにＮＯｘ触媒に硫黄被毒が生じると、排気中のＮＯｘがＮＯｘ触媒６にて浄化されずに大気中へ放出されてしまう虞がある。従って、本実施例においては、ＮＯｘ触媒６に吸蔵されたＳＯｘを放出、還元させることで硫黄被毒を回復させる硫黄被毒回復制御が実行される。
【００３８】
硫黄被毒回復制御の概略としては、燃料添加弁７から排気中に燃料を添加させることによって、ＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａをＳＯｘの放出可能な温度（以下、「ＳＯｘ放出温度」という）Ｔｃａｔまで上昇させ、ＮＯｘ触媒６に流入する排気の空燃比（以下、単に「排気空燃比」という）ＡＦを低下させるリッチ化処理が実行される。
【００３９】
図２は、本実施例における硫黄被毒回復制御時の排気空燃比の目標値（以下、「目標排気空燃比」という）ＡＦｔとＮＯｘ触媒の床温Ｔｃａとの変化とを同一時間軸上に示したタイムチャートである。上段にはＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａの推移を示し、下段には目標排気空燃比ＡＦｔの推移を示している。
【００４０】
時間ｔ０において硫黄被毒回復制御が開始されると、既述のリッチ化処理が行われる。この図においては、ＳＯｘ放出温度Ｔｃａｔは概ね７００℃程度に設定されている。また、リッチ化処理における目標排気空燃比ＡＦｔはストイキよりも僅かにリッチ側のリッチ空燃比として設定されている。ここで、リッチ化処理における目標排気空燃比ＡＦｔをリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈと称する。なお、本実施例においてリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈはリッチ空燃比として設定されているが、例えばストイキ（理論空燃比）であっても良い。
【００４１】
本実施例では、リッチ化処理に係る燃料添加弁７からの燃料添加は間欠的に行われる。このため、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａが過度に高くなることを抑制しつつ、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａを高温に維持することができる。その結果、ＮＯｘ触媒６の周囲がＳＯｘの還元雰囲気に維持され、ＮＯｘ触媒６からＳＯｘが放出されることで硫黄被毒が回復する。本実施例においてはリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈが本発明における第一の目標空燃比に相当する。
【００４２】
ここで、リッチ化処理が長期に亘って継続され、あるいは燃料添加弁７からの燃料添加量が多くなると、ＮＯｘ触媒６に供給された燃料（炭化水素：ＨＣ）の一部は、触媒表面に付着したまま残留する。その結果、排気に晒される触媒の表面積が減少し、ＮＯｘ触媒６の活性度合いが著しく低下する、いわゆるＨＣ被毒が生じてしまう。そうすると、燃料添加弁７からの燃料が供給されているにもかかわらずＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａが低下し、ＮＯｘ触媒６の硫黄被毒の回復を図ることができない。そればかりか、燃料が未浄化のまま大気中に放出されてしまい、スモークの多量発生といった排気エミッションの悪化を招く虞がある。
【００４３】
図２においては、ＳＯｘ放出温度Ｔｃａｔまで一旦上昇したＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐまで低下したときに、ＮＯｘ触媒６がＨＣ被毒状態であると判断される（時間ｔ１）。ＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐは、ＮＯｘ触媒６にＨＣ被毒が生じているか否かを判定するための基準となる温度である。本実施例では、ＮＯｘ触媒６がＨＣに被毒された判断される床温の上限値を予め実験的に求めておき、その温度（図２においては、概ね５００℃近傍）をＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐに採用している。
【００４４】
上記のように、時間ｔ１において、ＮＯｘ触媒６がＨＣ被毒状態であると判断された場合、この状態でリッチ化処理を継続させても硫黄被毒の回復を図ることができないばかりか、却ってエミッションが悪化してしまう。そこで、本実施例では、このような不具合を
抑制すべく、ＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒を優先的に解消（回復）させる制御が行われる。具体的には、目標排気空燃比ＡＦｔがリッチ化処理において設定されていたリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈから、リーン空燃比へと切り替える「リーン化処理」が実行される。リーン化処理にかかる目標排気空燃比ＡＦｔを、以下、リーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎと称する。リーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎは、リッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈよりも高く且つリーン空燃比の範囲内で設定されるため、本発明における第二の目標空燃比に相当する。
【００４５】
このように、時間ｔ１を境に目標排気空燃比ＡＦｔがリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈからリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎに切り替えられると、ＮＯｘ触媒６に流入する排気中に含まれる酸素（Ｏ２）の量が増加する。そのため、ＮＯｘ触媒６の触媒表面に付着していた燃料（ＨＣ）の酸化が促され、排気に晒される触媒の表面積を増やすことができる。そのため、燃料添加弁７から供給されてくる燃料がＮＯｘ触媒６で酸化されるようになるため、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａを迅速に上昇させることができる。
【００４６】
本実施例では、ひとたびＨＣに被毒されてしまったＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａが再び高温まで上昇した場合にＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒状態が回復したと判断され、リーン化処理の実行が終了させられる。具体的には、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａが、ＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒が解消されたか否かを判定するための基準となるＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒまで上昇した場合に、リーン化処理を終了させることとした。本実施例では、ＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒が充分に解消されたと判断できる床温の下限値を予め実験的に求めておき、その温度（図２においては、概ね６５０℃近傍）をＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒとして採用している。本実施例においてＨＣ被毒回復温度ＴｈｃｒはＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐに比べて高温側に設定される。
【００４７】
斯くして、時間ｔ２においてＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒまで上昇すると、目標空燃比ＡＦｔがリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎから再びリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈに切り替えられ、リッチ化処理が再開される。すなわち、ＮＯｘ触媒６の周囲にＳＯｘの還元雰囲気が再び形成され、ＮＯｘ触媒６からＳＯｘが放出、還元が行われる。
【００４８】
図３は、硫黄被毒回復制御にかかる制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは所定の時間毎にＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。本実施例においては本ルーチンを実行するＥＣＵ１０が本発明における硫黄被毒回復手段に相当する。
【００４９】
本ルーチンが実行されると、まずステップＳ１０１では、硫黄被毒回復制御中であるか否かが判定される。本ステップにおいて、硫黄被毒回復制御中であると判定された場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）にはステップＳ１０２に進み、硫黄被毒回復制御中ではないと判定された場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）には本ルーチンを一旦終了する。
【００５０】
ステップＳ１０２では、リッチ化処理中であるか否かが判定される。ここで、リッチ化処理中であると判定された場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）にはステップＳ１０３に進む。なお、ステップＳ１０２のリッチ化処理においては、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａ、および排気空燃比ＡＦが排気温度センサ９、空燃比センサ８の出力信号に基づいて検出され、これらが夫々の目標値（ＳＯｘ放出温度Ｔｃａｔ、リッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈ）となるように、燃料添加弁７からの間欠的な燃料添加が制御されている。
【００５１】
また、ステップＳ１０２においてリッチ化処理中ではないと判定された場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）には、リーン化処理中であると判断され、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５以降の処理については後述する。
【００５２】
ステップＳ１０３では、排気温度センサ９の出力信号に基づいてＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａが検出され、該床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐ以下であるか否かが判定される。すなわち、本ステップでは、ＮＯｘ触媒６がＨＣ被毒状態であるかどうかが判断される。本ステップにおいてＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐ以下であると判定された場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４に進む。一方、ＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐよりも高いと判定された場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）には、本ルーチンを一旦終了する。
【００５３】
ステップＳ１０４では、ＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒を優先的に回復させるべくリーン化処理が実行される。すなわち、目標空燃比ＡＦｔがリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈからリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎに切り替えられる。そして、空燃比センサ８の出力信号に基づいて、排気空燃比ＡＦがリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎまで上昇するように燃料添加弁７からの燃料添加が制御される。そして、本ステップの処理が終了した後、本ルーチンを一旦終了する。この場合、本ルーチンが次回実行される際には、ステップＳ１０１にて硫黄被毒回復制御中であると判定（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）され、ステップＳ１０２ではリッチ化処理中ではないと判定（Ｓ１０２：Ｎｏ）されることとなり、ステップＳ１０５の処理へと進むことになる。
【００５４】
ステップＳ１０５では、排気温度センサ９の出力信号に基づいてＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａが検出され、該床温ＴｃａがＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒ以上であるか否かが判定される。すなわち、本ステップでは、ＮＯｘ触媒６がＨＣ被毒状態から充分に回復したかどうかが判断される。そして、ＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒ以上であると判定された場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）には、リーン化処理を終了しても良いと判断され、ステップＳ１０６に進む。一方、ＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒよりも低いと判定された場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）には、リーン化処理を継続する必要があると判断され、本ルーチンを一旦終了する。
【００５５】
ステップＳ１０６では、リーン化処理を終了すると共にリッチ化処理を再開させるべく、目標排気空燃比ＡＦｔがリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎから再びリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈに切り替えられる。なお、リッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈは、リーン化処理を開始する前に設定されていた値と等しくする必要はなく、適宜変更することができる。
【００５６】
以上説明したように、本実施例では、リッチ化処理時において燃料添加弁７からの燃料添加量が多くなることによってＮＯｘ触媒６にＨＣ被毒が生じても、ＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐに比して過度に低下することを回避できる。つまり、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａが排気の温度近傍まで低下することを確実に抑制することができる。従って、従来のようにＮＯｘ触媒６の硫黄回復を再開させる際に、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａを排気温度近傍からＳＯｘ放出温度Ｔｃａｔまで上昇させる行程を省くことができる。
【００５７】
その結果、硫黄被毒回復制御にかかる燃料消費量を低減しつつ、同制御をより早期に完了させることが可能となる。また、ＮＯｘ触媒６がＨＣ被毒状態になった場合においても燃料が未浄化のまま大気中に放出されることが確実に防止されるため、排気エミッションを向上させることができる。
【実施例２】
【００５８】
次に、実施例２について説明する。本実施例における内燃機関１やその吸排気系、その他の装置等については実施例１と同様なので説明を省略する。本実施例では、ＮＯｘ触媒
６の硫黄被毒回復制御において、ＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒまで上昇したＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐに低下するまでの期間（以下、「床温維持期間」という）に着目した。そして、床温維持期間に応じて、リーン化処理に関する制御パラメータ及びリッチ化処理にかかるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈのうち少なくとも一方を設定することとした。
【００５９】
図４は、本実施例における硫黄被毒回復制御時の目標排気空燃比ＡＦｔとＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａとの変化とを同一時間軸上に示した第一のタイムチャートである。上段にはＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａの推移を示し、下段には目標排気空燃比ＡＦｔの推移を示している。図中において、時間ｔ０は硫黄回復制御が開始される時点を表す。また、時間ｔ１、ｔ３の夫々はリッチ化処理中のＨＣ被毒によってＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐまで低下した時点を表し、時間ｔ２、ｔ４の夫々は、リーン化処理によってＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒまで上昇した時点を表す。また、時間ｔａは、硫黄被毒回復制御が開始された後、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａが初めてＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒまで上昇した時点を表す。
【００６０】
本実施例におけるリッチ化処理およびリーン化処理における基本的な制御内容は、実施例１と共通する。すなわち、リッチ化処理中においてＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐまで低下する毎に、ＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒに上昇するまでリーン化処理が実行される。また、リッチ化処理におけるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈはリッチ空燃比の範囲内で設定され、リーン化処理におけるリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎはリーン空燃比の範囲内で設定される。
【００６１】
図中において、時間ｔ０〜ｔ１、時間ｔ２〜ｔ３、時間ｔ４〜において実行されるリッチ化処理を夫々第一リッチ化処理Ｒ１〜第三リッチ化処理Ｒ３と称する。また、時間ｔ１〜ｔ２、時間ｔ３〜ｔ４において実行されるリーン化処理を夫々第一リーン化処理Ｌ１、第二リーン化処理Ｌ２と称する。なお、第三リッチ化処理中においてＮＯｘ触媒６の床温ＴｃａがＨＣ被毒判定温度Ｔｈｃｐまで低下した場合には、リーン化処理が実行されるのはいうまでもない。ここで、第三リッチ化処理Ｒ３におけるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈは、第二リッチ化処理Ｒ２におけるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈに比べてリーン側に設定されているが、その理由は後述する。
【００６２】
ここで、図４を参照して上述した床温維持期間について説明する。この図において、床温維持期間は、時間ｔａ〜ｔ１の期間、および時間ｔ２〜ｔ３の期間に該当する。ここで、時間ｔａ〜ｔ１における床温維持期間を先行床温維持期間ΔＴｐｒｅ、時間ｔ２〜ｔ３における床温維持期間を後続床温維持期間ΔＴｆｏｌと称する。本実施例においては、先行床温維持期間ΔＴｐｒｅが先の床温維持期間に相当し、後続床温維持期間ΔＴｆｏｌが後の床温維持期間に相当する。また、先行床温維持期間ΔＴｐｒｅと後続床温維持期間ΔＴｆｏｌとの夫々が本発明における床温維持期間に相当する。
【００６３】
本実施例では、連続する二の床温維持期間（図４においては、先行床温維持期間ΔＴｐｒｅと後続床温維持期間ΔＴｆｏｌ）の大小関係に基づいて、リーン化処理に関する制御パラメータ及びリッチ化処理にかかるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈのうち、少なくとも何れか一方を設定する。具体的には、硫黄被毒回復制御が開始されると、ＥＣＵ１０はＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａを排気温度センサ９の出力信号に基づいて継続的、あるいは断続的に検出する。これにより、ＥＣＵ１０は先行床温維持期間ΔＴｐｒｅと後続床温維持期間ΔＴｆｏｌとを計測することができる。本実施例においては排気温度センサ９、及びその出力信号に基づいて床温維持期間を計測するＥＣＵ１０が本発明における取得手段を構成する。
【００６４】
ここで、硫黄被毒回復制御において、床温維持期間をより長く維持することが好ましい。その方が、リッチ化処理の実行頻度、及び実行期間（継続期間）をより短くすることができ、且つより多くのＳＯｘをＮＯｘ触媒６から放出、還元することができる。
【００６５】
そして、後続床温維持期間ΔＴｆｏｌの計測が完了した時点、すなわち図４の時間ｔ３において、ＥＣＵ１０は、先行床温維持期間ΔＴｐｒｅと後続床温維持期間ΔＴｆｏｌとの大小関係を判定する。そして、後続床温維持期間ΔＴｆｏｌが先行床温維持期間ΔＴｐｒｅ以下である場合（言い換えると後続床温維持期間ΔＴｆｏｌが先行床温維持期間ΔＴｐｒｅよりも長くならなかった場合）には、第一リーン化処理においてＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒の回復が不充分であったと判断される。
【００６６】
そのため、本実施例では、ＥＣＵ１０によって後続床温維持期間ΔＴｆｏｌが先行床温維持期間ΔＴｐｒｅ以下であると判定された場合（図中、ΔＴｆｏｌ≦ΔＴｐｒｅ）、次のリッチ化処理（図中、第三リッチ化処理Ｒ３）にかかるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈを、後続床温維持期間ΔＴｆｏｌ、つまり直近に実行されたリッチ化処理（図中、第二リッチ化処理Ｒ２）にかかるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈと比較してリーン側に設定している。
【００６７】
ここで、リッチ化処理にかかるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈを変更すると、主として、ＮＯｘ触媒６に対するＨＣ被毒の起こり難さ、生じ難さについて変化させることができる。すなわち、上記のように次のリッチ化処理（第三リッチ化処理Ｒ３）におけるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈをよりリーン側に設定することにより、第二リッチ化処理Ｒ２に比べて第三リッチ化処理時Ｒ３にＮＯｘ触媒６へと流入する排気ガスの酸素濃度が上昇する。そのため、時間ｔ４以降、ＮＯｘ触媒６がＨＣ被毒状態となってしまう時期を遅延させることができる。
【００６８】
次に、図５及び６を参照して、床温維持期間に応じて、リーン化処理に関する制御パラメータを設定する制御例について説明する。ここで、リーン化処理に関する制御パラメータとは、リーン化処理を実行する際に設定される設定値（目標値）であり、本実施例においてはリーン化処理にかかるリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎ、ＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒ、リーン化処理が実行される継続期間が採用されている。この制御パラメータを変更すると、リーン化処理におけるＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒の回復度合いについて変化させることができる。つまり、これから説明する制御では、リーン化処理におけるＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒の回復度合いを向上させ、同処理の終了後に再開されるリッチ化処理においてＮＯｘ触媒６がＨＣ被毒状態となる時期の遅延化を図っている。
【００６９】
図５は、本実施例における硫黄被毒回復制御時の目標排気空燃比ＡＦｔとＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａとの変化とを同一時間軸上に示した第二のタイムチャートである。図中に付された符号のうち、図４と同じ符号については同義であり、説明を割愛する。図５においては、後続床温維持期間ΔＴｆｏｌが先行床温維持期間ΔＴｐｒｅ以下であると判定された場合（図中、ΔＴｆｏｌ≦ΔＴｐｒｅ）、次のリーン化処理（図中、第二リーン化処理Ｌ２）にかかるリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎを、先行床温維持期間ΔＴｐｒｅと後続床温維持期間ΔＴｆｏｌとの間に実行されたリーン化処理、つまり直近に実行されたリーン化処理（図中、第一リーン化処理Ｌ１）にかかるリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎと比較してリーン側に設定している。
【００７０】
そのため、第二リーン化処理Ｌ２では、第一リーン化処理Ｌ１に比べてＮＯｘ触媒６に流入する排気ガスの酸素濃度をより高めることができる。その結果、ＮＯｘ触６媒表面に付着したＨＣの酸化剤として機能する酸素をより多量に供給される。これにより、第二リーン化処理Ｌ２では、ＮＯｘ触媒６におけるＨＣ被毒の回復度合いを、第一リーン化処理
Ｌ１に比べてより高めることができる。
【００７１】
図６は、本実施例における硫黄被毒回復制御時の目標排気空燃比ＡＦｔとＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａとの変化とを同一時間軸上に示した第三のタイムチャートである。図中に付された符号のうち、図４及び５と同じ符号については同義であり、説明を割愛する。図６においては、後続床温維持期間ΔＴｆｏｌが先行床温維持期間ΔＴｐｒｅ以下であると判定された場合（図中、ΔＴｆｏｌ≦ΔＴｐｒｅ）には、直近に実行されたリーン化処理（図中、第一リーン化処理Ｌ１）にかかるＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒ（図中、Ｔｈｃｒ１で表す）が低すぎたと判断される。
【００７２】
そして、このような場合には、次のリーン化処理（図中、第二リーン化処理Ｌ２）にかかるＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒ（図中、Ｔｈｃｒ２で表す）を、先行床温維持期間ΔＴｐｒｅと後続床温維持期間ΔＴｆｏｌとの間に実行されたリーン化処理（第一リーン化処理Ｌ１）にかかるＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒ１と比較して高温側に設定することとした。ここで、ＮＯｘ触媒６に流入する排気空燃比ＡＦがリーン空燃比の状態で、ＮＯｘ触媒６の床温Ｔｃａがより高温まで上昇するということは、ＮＯｘ触媒６表面に残留していたＨＣの除去がより好適に促進されたことを意味する。従って、ＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒ２をＴｈｃｒ１に比べて高温側に設定することで、ＮＯｘ触媒６におけるＨＣ被毒の回復度合いを高めることができる。
【００７３】
更に、図６においては、第二リーン化処理Ｌ２を実行する継続期間ΔＴＬ２（時点ｔ３〜ｔ４）を、第一リーン化処理Ｌ１を実行する継続期間ΔＴＬ１（時点ｔ１〜ｔ２）に比べて長く設定することとした（ΔＴＬ２＞ΔＴＬ１）。そうすれば、第一リーン化処理Ｌ１に比べて、第二リーン化処理Ｌ２においてＮＯｘ触媒６に供給される酸素の絶対量を増やすことができる。また、ＮＯｘ触媒６の触媒表面に付着しているＨＣと酸素との反応時間をより長期に亘って確保される。その結果、ＮＯｘ触媒６におけるＨＣ被毒の回復度合いがより高められる。
【００７４】
以上のように、本実施例にかかる制御によれば、リーン化処理時においてＮＯｘ触媒６に対するＨＣ被毒の回復度合いが向上し、また、リッチ化処理時においてＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒が起こり難くなる。その結果、硫黄被毒回復制御を開始してから完了するまでの期間を通してリーン化処理を行う頻度を低減できる。従って、硫黄被毒回復制御に要する燃料消費量を節約しつつ、ＮＯｘ触媒６の硫黄被毒をより早期に回復させることができる。
【００７５】
なお、図５及び６で説明したリーン化処理に関する制御パラメータやリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈの設定については、任意の組み合わせで実行することができる。また、図５及び６においては、連続する二の床温維持期間の組み合わせとして一番目と二番目の床温維持期間との大小関係を対比しているが、これに限定されるものではない。例えば、硫黄被毒回復制御が開始されてから、二番目と三番目の床温維持期間に基づいて上記制御を実行して良いし、それ以外であっても構わない。
【００７６】
次に、本実施例における硫黄被毒回復制御の変形例を説明する。この変形例では、連続する二の床温維持期間ではなく、単一（任意の一つ）の床温維持期間に応じて、次に実行されるリーン化処理に関する制御パラメータ及びリッチ化処理にかかるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈの少なくとも何れかを設定する。すなわち、本変形例では、ＥＣＵ１０により計測された床温維持期間が短いほど、次のリーン化処理にかかるリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎがよりリーン側に、ＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒがより高温側に、継続期間がより長い期間として設定される。また、計測された床温維持期間が短いほど、次のリッチ化処理にかかるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈがリーン側に設定される。
【００７７】
具体的には、床温維持期間と、上記各パラメータとの関係が格納されたパラメータ設定マップがＥＣＵ１０のＲＯＭ内に予め記憶されている。そして、ＥＣＵ１０は、硫黄被毒回復制御中における床温維持期間を計測する毎に、この床温維持期間をパラメータ設定マップへと代入し、各パラメータの設定値を導出することができる。この制御パラメータ決定マップに基づけば、連続した二の床温維持期間の大小関係を比較しなくても、次のリーン化処理やリッチ化処理における制御パラメータを好適に決定することができる。
【００７８】
例えば、硫黄被毒回復制御が開始されてから二番目の床温維持期間に該当する後続床温維持期間ΔＴｆｏｌをＥＣＵ１０が計測した場合、この後続床温維持期間ΔＴｆｏｌをパラメータ設定マップへと代入することによって、次のリーン化処理（第二リーン化処理Ｌ２）にかかるリーン時目標空燃比ＡＦｌｅａｎ、ＨＣ被毒回復温度Ｔｈｃｒ、継続期間ΔＴＬ２、及び次のリッチ化処理（第三リッチ化処理Ｒ３）にかかるリッチ時目標空燃比ＡＦｒｉｃｈを導出することができる。そのため、ＥＣＵ１０が床温維持期間を計測する毎に、ＮＯｘ触媒６のＨＣ被毒を抑制しつつ硫黄被毒の回復時期が早まるように、次に実行されるリーン化処理やリッチ化処理に関するパラメータを適切に設定することができる。なお、上述したパラメータ設定マップでは、上記の全パラメータと床温維持期間との関係を格納する態様を例示したが、特定のパラメータのみを床温維持期間に応じて設定しても構わない。
【００７９】
また、上述した実施例では、燃料添加弁７から燃料を排気中に添加することで、ＮＯｘ触媒３に還元剤たる燃料を供給しているが、筒内燃料噴射弁１１からの主噴射とは異なるタイミングでの燃料噴射（いわゆる副噴射）を行うことで、燃料の未燃成分を排気中に添加させても良い。なお、副噴射としては、主噴射を行った後の膨張行程若しくは排気行程中に再度燃料を噴射するポスト噴射等が例示できる。また、このような副噴射と燃料添加弁７からの燃料添加を併用することで、還元成分を排気中へと添加しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施例１における内燃機関と、その吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１における硫黄被毒回復制御時の目標排気空燃比ＡＦｔとＮＯｘ触媒の床温Ｔｃａとの変化とを同一時間軸上に示したタイムチャートである。
【図３】実施例１の硫黄被毒回復制御にかかる制御フローを示したフローチャートである。
【図４】実施例２における硫黄被毒回復制御時の目標排気空燃比ＡＦｔとＮＯｘ触媒の床温Ｔｃａとの変化とを同一時間軸上に示した第一のタイムチャートである。
【図５】実施例２における硫黄被毒回復制御時の目標排気空燃比ＡＦｔとＮＯｘ触媒の床温Ｔｃａとの変化とを同一時間軸上に示した第二のタイムチャートである。
【図６】実施例２における硫黄被毒回復制御時の目標排気空燃比ＡＦｔとＮＯｘ触媒の床温Ｔｃａとの変化とを同一時間軸上に示した第三のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
６・・・吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
７・・・燃料添加弁
８・・・空燃比センサ
９・・・排気温度センサ
１０・・ＥＣＵ
【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た吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒より上流の排気通路を流れる排気中に燃料を添加する燃料添加手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させるときに、前記燃料添加手段に燃料を添加させ、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気空燃比を第一の目標空燃比まで低下させるリッチ化処理を実行する硫黄被毒回復手段と、を備え、
前記硫黄被毒回復手段は、リッチ化処理の実行中に前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒にＨＣ被毒が生じているか否かを判定するための基準となる所定のＨＣ被毒判定温度以下まで触媒温度が低下した場合に前記排気空燃比を第一の目標空燃比より高く且つリーン空燃比の範囲内で設定される第二の目標空燃比に維持するリーン化処理を実行し、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＨＣ被毒が解消されたか否かを判定するための基準となる所定のＨＣ被毒回復温度まで触媒温度が上昇した場合に前記排気空燃比を第一の目標空燃比に切り替えてリッチ化処理を再開す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ＨＣ被毒回復温度は、前記ＨＣ被毒判定温度よりも高温側に設定され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。
【請求項３】
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させるときに、前記ＨＣ被毒回復温度まで上昇した触媒温度が前記ＨＣ被毒判定温度に低下するまでの床温維持期間を取得する取得手段を更に備え、
前記硫黄被毒回復手段は、リーン化処理に関する制御パラメータ及びリッチ化処理にかかる第一の目標空燃比のうち少なくとも一方を、前記取得手段が取得した床温維持期間に応じて設定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。
【請求項４】
前記取得手段によって連続して取得された二の床温維持期間のうち、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、前記硫黄被毒回復手段は、次のリッチ化処理にかかる第一の目標空燃比を、後の床温維持期間に実行されたリッチ化処理にかかる第一の目標空燃比と比較してリーン側に設定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記制御パラメータにはリーン化処理にかかる第二の目標空燃比が含まれており、
前記取得手段によって連続して取得された二の床温維持期間のうち、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、前記硫黄被毒回復手段は、次のリーン化処理にかかる第二の目標空燃比を、先の床温維持期間と後の床温維持期間との間に実行されたリーン化処理にかかる第二の目標空燃比と比較してリーン側に設定することを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記制御パラメータには前記ＨＣ被毒回復温度が含まれており、
前記取得手段によって連続して取得された二の床温維持期間のうち、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、前記硫黄被毒回復手段は、次のリーン化処理にかかるＨＣ被毒回復温度を、先の床温維持期間と後の床温維持期間との間に実行されたリーン化処理にかかるＨＣ被毒回復温度と比較して高温側に設定することを特徴とする請求項３から５の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記制御パラメータにはリーン化処理の継続期間が含まれており、
前記取得手段によって連続して取得された二の床温維持期間のうち、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、前記硫黄被毒回復手段は、次のリーン化処理の継続期間を、先の床温維持期間と後の床温維持期間との間に実行されたリーン化処理の
継続期間と比較して長く設定することを特徴とする請求項３から６の何れか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た吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒より上流の排気通路を流れる排気中に燃料を添加する燃料添加手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させるときに、前記燃料添加手段に燃料を添加させ、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気空燃比を第一の目標空燃比まで低下させるリッチ化処理を実行する硫黄被毒回復手段と、を備え、
前記硫黄被毒回復手段は、リッチ化処理の実行中に前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒にＨＣ被毒が生じているか否かを判定するための基準となる所定のＨＣ被毒判定温度以下まで触媒温度が低下した場合に前記排気空燃比を第一の目標空燃比より高く且つリーン空燃比の範囲内で設定される第二の目標空燃比に維持するリーン化処理を実行し、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＨＣ被毒が解消されたか否かを判定するための基準となる所定のＨＣ被毒回復温度まで触媒温度が上昇した場合に前記排気空燃比を第一の目標空燃比に切り替えてリッチ化処理を再開す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ＨＣ被毒回復温度は、前記ＨＣ被毒判定温度よりも高温側に設定され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。
【請求項３】
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させるときに、前記ＨＣ被毒回復温度まで上昇した触媒温度が前記ＨＣ被毒判定温度に低下するまでの床温維持期間を取得する取得手段を更に備え、
前記硫黄被毒回復手段は、リーン化処理に関する制御パラメータ及びリッチ化処理にかかる第一の目標空燃比のうち少なくとも一方を、前記取得手段が取得した床温維持期間に応じて設定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。
【請求項４】
前記取得手段によって連続して取得された二の床温維持期間のうち、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、前記硫黄被毒回復手段は、次のリッチ化処理にかかる第一の目標空燃比を、後の床温維持期間に実行されたリッチ化処理にかかる第一の目標空燃比と比較してリーン側に設定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記制御パラメータにはリーン化処理にかかる第二の目標空燃比が含まれており、
前記取得手段によって連続して取得された二の床温維持期間のうち、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、前記硫黄被毒回復手段は、次のリーン化処理にかかる第二の目標空燃比を、先の床温維持期間と後の床温維持期間との間に実行されたリーン化処理にかかる第二の目標空燃比と比較してリーン側に設定することを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記制御パラメータには前記ＨＣ被毒回復温度が含まれており、
前記取得手段によって連続して取得された二の床温維持期間のうち、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、前記硫黄被毒回復手段は、次のリーン化処理にかかるＨＣ被毒回復温度を、先の床温維持期間と後の床温維持期間との間に実行されたリーン化処理にかかるＨＣ被毒回復温度と比較して高温側に設定することを特徴とする請求項３から５の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記制御パラメータにはリーン化処理の継続期間が含まれており、
前記取得手段によって連続して取得された二の床温維持期間のうち、後の床温維持期間が先の床温維持期間以下となった場合には、前記硫黄被毒回復手段は、次のリーン化処理の継続期間を、先の床温維持期間と後の床温維持期間との間に実行されたリーン化処理の
継続期間と比較して長く設定することを特徴とする請求項３から６の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２５０２１０（Ｐ２００９−２５０２１０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０２７０３（Ｐ２００８−１０２７０３）
【出願日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【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２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【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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