(57)【要約】【課題】触媒昇温処理、パティキュレートフィルタの再生処理、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処理の実行中に、触媒が失活することを抑制する技術を提供する。【解決手段】酸化能を有する触媒と、触媒にＨＣを供給する手段と、触媒にＣＯを供給する手段と、触媒温度を取得する手段と、触媒にＨＣ及び／又はＣＯを供給することによって触媒を目標温度に制御する触媒温度制御手段と、を備え、触媒温度制御手段は、取得された触媒温度と目標温度との温度差に基づいて、ＨＣの供給量及びＣＯの供給量を制御する。触媒温度を目標温度に維持する場合、温度差の大きさが基準値を越えた場合にＣＯを供給する。触媒温度を目標温度に向かって昇温する場合、温度差の変化速度に基づいてＨＣの供給量及びＣＯの供給量を制御する。【選択図】図７
2010014064.tif 000002
【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酸化能を有する触媒と、
前記触媒に流入する排気中にＨＣを供給するＨＣ供給手段と、
前記触媒に流入する排気中にＣＯを供給するＣＯ供給手段と、
前記触媒の温度を取得する温度取得手段と、
前記ＨＣ供給手段によってＨＣを供給及び／又は前記ＣＯ供給手段によってＣＯを供給することにより前記触媒の温度を上昇させる触媒昇温制御を行う触媒昇温制御手段と、
を備え、
前記触媒昇温制御手段は、前記触媒昇温制御の実行条件が成立した場合に、
前記触媒の温度が所定の第１基準温度より低いときは、前記触媒昇温制御を実行せず、
前記触媒の温度が前記第１基準温度以上で且つ所定の第２基準温度より低いときは、前記ＣＯ供給手段によってＣＯを供給することにより前記触媒昇温制御を実行し、
前記触媒の温度が前記第２基準温度以上で且つ所定の第３基準温度より低いときは、前記ＣＯ供給手段によってＣＯを供給及び前記ＨＣ供給手段によってＨＣを供給することにより前記触媒昇温制御を実行し、
前記触媒の温度が前記第３基準温度以上のときは、前記ＨＣ供給手段によってＨＣを供給することにより前記触媒昇温制御を実行する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記触媒昇温制御手段は、前記温度取得手段により取得される前記触媒の温度が、前記第２基準温度以上で且つ前記第３基準温度より低いときに行う触媒昇温制御において、当該触媒の温度が高いほど、前記ＨＣ供給手段によるＨＣの供給量を多くするとともに、前記ＣＯ供給手段によるＣＯの供給量を少なくする
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に配置された酸化能を有する触媒と、
前記触媒に流入する排気中にＨＣを供給するＨＣ供給手段と、
前記触媒に流入する排気中にＣＯを供給するＣＯ供給手段と、
前記触媒の温度を取得する温度取得手段と、
前記ＨＣ供給手段によるＨＣの供給及び／又は前記ＣＯ供給手段によるＣＯの供給により前記触媒の温度を所定の目標温度に制御する触媒温度制御を行う触媒温度制御手段と、を備え、
前記触媒温度制御手段は、前記温度取得手段により取得される前記触媒の温度と前記目標温度との差に応じて、前記ＨＣ供給手段によるＨＣの供給量及び前記ＣＯ供給手段によるＣＯの供給量を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記触媒温度制御手段は、前記温度差が大きいほど、前記ＣＯ供給手段によるＣＯの供給量を多くすることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
請求項３において、
前記触媒温度制御手段は、前記温度差が所定の第１の基準値より大きくなったことを条件に前記ＣＯ供給手段によるＣＯの供給を開始し、その後前記温度差が所定の第２の基準値より小さくなったことを条件に前記ＣＯ供給手段によるＣＯの供給を停止することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記触媒温度制御手段は、前記ＣＯ供給手段によるＣＯの供給を行う時は、ＣＯの供給量に応じて、前記ＨＣ供給手段によるＨＣの供給を調節することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【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】
内燃機関の排気系に設けられた触媒を昇温する技術として、排気系への燃料添加又は副噴射の実施によって未燃燃料（炭化水素、以下ＨＣ）を触媒に供給し、ＨＣが触媒において酸化反応する際の反応熱を利用する技術がある。ここで、ＨＣが酸化反応することが困難なほどに触媒温度が低い場合には、触媒にＨＣを供給してもＨＣの酸化反応熱による触媒の昇温効果が得られないばかりか、未反応のＨＣが触媒をすり抜けて白煙などの形で大気に排出されてしまうという問題がある。これに対し、ＨＣが酸化困難なほど触媒温度が低い場合には、触媒へのＨＣの供給を行わないようにする技術が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−２７４９０７号公報
【特許文献２】特開２００１−１６４９２８号公報
【特許文献３】特開２００４−３４６８７７号公報
【特許文献４】特開２００３−１７２１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この従来技術では、ＨＣが酸化困難なほど触媒温度が低い場合には、触媒の昇温処理を行うことができない。そのため、ＰＭを捕集するフィルタの再生処理や吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処理などの、事前の触媒昇温処理を必要とする制御を開始できないという問題があった。
【０００４】
また、フィルタの再生処理やＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処理の実行中には、大量のＨＣを触媒に供給する必要がある。ここで、触媒に供給されたＨＣが反応するためには、ＨＣが触媒の活性点に吸着し、気化する必要がある。しかしながら、触媒に大量のＨＣが供給されると、ＨＣの吸着及び気化のプロセスの進行速度より新たなＨＣが供給される速度が上回り、触媒の活性点が未反応のＨＣによって被覆されてしまう場合がある。そうすると、ＨＣが酸化可能なほど触媒温度が高い場合であっても、触媒の活性が失われ、ＨＣの酸化反応が進まなくなり、フィルタ再生処理や硫黄被毒回復処理を適切に実行できなくなる虞があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ＨＣが酸化困難なほど触媒温度が低い状態においても触媒の昇温を可能とする技術を提供することを目的とする。また、フィルタ再生処理や硫黄被毒回復処理の実行中に触媒の活性が失われることを抑制可能な技術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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に配置された酸化能を有する触媒と、
前記触媒に流入する排気中にＨＣを供給するＨＣ供給手段と、
前記触媒に流入する排気中にＣＯを供給するＣＯ供給手段と、
前記触媒の温度を取得する温度取得手段と、
前記ＨＣ供給手段によってＨＣを供給及び／又は前記ＣＯ供給手段によってＣＯを供給することにより前記触媒の温度を上昇させる触媒昇温制御を行う触媒昇温制御手段と、
を備え、
前記触媒昇温制御手段は、前記触媒昇温制御の実行条件が成立した場合に、
前記触媒の温度が所定の第１基準温度より低いときは、前記触媒昇温制御を実行せず、
前記触媒の温度が前記第１基準温度以上で且つ所定の第２基準温度より低いときは、前記ＣＯ供給手段によってＣＯを供給することにより前記触媒昇温制御を実行し、
前記触媒の温度が前記第２基準温度以上で且つ所定の第３基準温度より低いときは、前記ＣＯ供給手段によってＣＯを供給及び前記ＨＣ供給手段によってＨＣを供給することにより前記触媒昇温制御を実行し、
前記触媒の温度が前記第３基準温度以上のときは、前記ＨＣ供給手段によってＨＣを供給することにより前記触媒昇温制御を実行する
ことを特徴とする。
【０００７】
本発明は、触媒においてＣＯが酸化反応可能な温度は、触媒においてＨＣが酸化反応可能な温度より低いことに着目して成された。ＣＯが酸化反応可能な温度及びＨＣが酸化反応可能な温度は、排気の空燃比や排気の流量、内燃機関の運転状態等によって変化するが、概ね、ＣＯが酸化反応可能な温度はＨＣが酸化反応可能な温度より５０℃程低い。従って、ＨＣが酸化反応することが困難なほど触媒温度が低い場合であっても、ＣＯの酸化反応は可能である場合がある。そのような場合には、触媒にＣＯを供給することによって、当該ＣＯを触媒において酸化反応させ、その反応熱によって触媒を昇温することができる。
【０００８】
本発明において、第１基準温度とは、触媒におけるＣＯの酸化反応熱によって触媒を昇温することが可能な温度の下限値に基づいて定められる温度である。第１基準温度は、触媒におけるＣＯの酸化反応可能性、触媒を通過する排気による熱の持ち去り、触媒に流入する排気の空燃比、排気の流量、内燃機関の運転条件等の種々の条件に基づいて定めることができる。第１基準温度はこのような種々の条件によって異なり得るが、概ね１５０℃前後の温度である。
【０００９】
触媒の温度がこの第１基準温度より低い場合には、ＣＯの酸化反応熱によっても、ＨＣの酸化反応熱によっても、触媒を昇温することは困難であるので、触媒昇温制御手段による触媒昇温制御は実行しない。他の手段による触媒昇温が可能な構成を有する場合にそれを用いて触媒を昇温することは妨げないが、少なくともＣＯ供給手段によるＣＯの供給又はＨＣ供給手段によるＨＣの供給を行っての触媒の昇温は実施しない。
【００１０】
ＣＯが反応困難なほど触媒温度が低い場合に触媒にＣＯが供給されると、ＣＯは気体として触媒に供給されるので、供給されたＣＯは触媒をすり抜けてそのまま大気に排出されてしまう。ＣＯは毒性を有するので、大気への排出はできるだけ抑制することが好ましい。本発明によれば、ＣＯの酸化反応も困難なほど触媒温度が低い場合には、ＣＯの供給もＨＣの供給も行われないので、有毒のＣＯや未燃ＨＣの白煙が大気に排出されるのを抑制することができる。
【００１１】
本発明において、第２基準温度とは、触媒においてＨＣが酸化反応可能な温度の下限値に基づいて定められる触媒の温度である。第２基準温度は、排気の空燃比、排気の流量、内燃機関の運転条件等の種々の条件に基づいて定められる。第２基準温度はこのような種々の条件によって異なり得るが、触媒においてＣＯが酸化可能な温度より５０℃程度高い温度であり、概ね２００℃前後の温度である。
【００１２】
触媒の温度が第１基準温度以上第２基準温度未満の場合には、ＣＯの酸化反応熱によって触媒を昇温することは可能だが、触媒におけるＨＣの酸化反応は困難であるので、ＣＯ供給手段によって触媒にＣＯを供給することによって触媒昇温制御を実施する。これによ
り、ＨＣの酸化反応が困難なほど触媒が低温の状態においても、ＣＯの供給によって触媒を昇温することができる。従って、フィルタの再生処理やＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処理などの、事前の触媒昇温が要求される処理をより広範な運転条件下で実行することが可能となる。
【００１３】
本発明において、第３基準温度とは、触媒におけるＨＣの酸化反応熱によって触媒を昇温することが可能な温度の下限値に基づいて定められる触媒の温度である。第３基準温度は、触媒へのＨＣの供給量、供給速度、触媒に吸着したＨＣの気化速度、それらに影響を与える種々の因子、例えば排気の空燃比、排気の流量、内燃機関の運転条件等の種々の条件に基づいて定めることができる。第３基準温度はこのような種々の条件によって異なり得るが、概ね３００℃〜３３０℃の温度である。
【００１４】
触媒の温度が第２基準温度以上第３基準温度未満の場合には、触媒においてＣＯ及びＨＣがともに酸化反応可能であるが、ＨＣの供給のみによって触媒を昇温しようとすると、上述したように、ＨＣの気化速度やＨＣの供給速度、ＨＣの供給量、排気流量、排気空燃比、内燃機関の運転条件等の条件によっては、未反応ＨＣによる触媒の被毒及び失活の可能性がある。そこで、このような温度条件の場合には、ＣＯの酸化反応熱及びＨＣの酸化反応熱の両方を利用して触媒を昇温する。これにより、未反応ＨＣの大量吸着によって触媒が失活することを抑制しつつ、好適に触媒を昇温することが可能となる。
【００１５】
この温度条件では、触媒に供給されるＣＯの量とＨＣの量とを一定値に固定しても良いし、触媒の温度に応じて変化させてもよい。例えば、触媒の温度が高くなるほど、ＨＣの気化速度が速くなるので、触媒の温度が高くなるほど、ＨＣの供給量を増加させるようにしても良い。その際、ＨＣの供給量の増加とともにＣＯの供給量を減少させても良いし、第３基準温度に達するまで所定量のＣＯの供給を継続するようにしても良い。ＨＣの供給量やＣＯの供給量の変化のさせ方は、連続的であっても良いし、段階的であっても良い。ＨＣの気化速度には排気の流量も関係しているので、吸入空気量やエンジン回転数を考慮してＣＯの供給量及びＨＣの供給量を変化させても良い。
【００１６】
触媒の温度が第３基準温度以上の場合には、ＨＣの供給及びＣＯの供給のいずれによっても触媒を昇温することが可能だが、大量のＣＯを触媒に供給することは困難な場合がある。触媒により多くのＣＯを供給するためには、上述したように、吸気絞りやＥＧＲガス導入によって不完全燃焼の割合を増加させたり、燃料噴射量を多くして空燃比を低下させたりする必要があり、要求ＣＯ供給量が増大すると、ＰＭの発生量の増加、オイル希釈、燃費悪化などの問題が起こる可能性がある。ＣＯの供給によって触媒を昇温する場合には、触媒を昇温可能な触媒温度の下限値が、ＨＣの供給によって触媒を昇温する場合と比較して低い、というメリットがあると同時に、大量のＣＯの供給にはこのような背反があるため、本発明では、触媒の温度が第３基準温度以上の場合には、ＨＣの供給によって触媒昇温を行うようにした。これにより、ＰＭ発生量の増加、オイル希釈、燃費の悪化などの問題の発生を抑制しつつ、触媒を昇温することが可能になる。
【００１７】
本発明によれば、ＨＣの酸化反応が困難なほど触媒温度が低い時には主にＣＯを供給することによって触媒を昇温し、ＨＣの酸化反応が可能なほど触媒温度が高い時にＨＣを供給することによって触媒を昇温するようにした触媒昇温制御によって、より広範な運転条件下において好適に触媒を昇温することが可能となる。従って、フィルタの再生処理や吸蔵還元型のＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処理など、フィルタやＮＯｘ触媒を高温の目標温度まで事前に昇温することが要求される処理を、より広範な運転条件下において実施することが可能となる。
【００１８】
ところで、ＨＣが触媒において酸化反応する際には、供給されたＨＣが触媒の活性点に
吸着した後、気化するプロセスを経るため、触媒におけるＨＣの反応速度はＣＯの反応速度と比較すると遅い。そのため、ＨＣの酸化反応が可能なほど触媒温度が高い場合であっても、触媒に供給されるＨＣの酸化反応の速度を超えて大量のＨＣが短時間に触媒に供給されると、未反応のＨＣが触媒の活性点に大量に吸着し、触媒がＨＣによって被毒された状態となり、触媒の活性が失われる可能性がある。その場合、触媒におけるＨＣの酸化反応が好適に進行しなくなるため、触媒温度が低下する虞もある。
【００１９】
このように、大量のＨＣを供給することが要求される触媒温度制御を行う場合には、ＨＣ又はＣＯのいずれを触媒に供給するかの選択を、触媒温度のみに応じて行うことは、触媒を目標温度まで効率的に昇温したり、昇温した触媒の温度を目標温度に好適に維持したりするうえで、十分ではない。
【００２０】
そこで、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に配置された酸化能を有する触媒と、
前記触媒に流入する排気中にＨＣを供給するＨＣ供給手段と、
前記触媒に流入する排気中にＣＯを供給するＣＯ供給手段と、
前記触媒の温度を取得する温度取得手段と、
前記ＨＣ供給手段によるＨＣの供給及び／又は前記ＣＯ供給手段によるＣＯの供給により前記触媒の温度を所定の目標温度に制御する触媒温度制御を行う触媒温度制御手段と、を備え、
前記触媒温度制御手段は、前記温度取得手段により取得される前記触媒の温度と前記目標温度との差に応じて、前記ＨＣ供給手段によるＨＣの供給量及び前記ＣＯ供給手段によるＣＯの供給量を制御することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、触媒温度制御における触媒へのＨＣの供給量及びＣＯの供給量が、実際の触媒温度と目標温度との差に応じて制御される。例えば、触媒温度をある目標温度に維持する触媒温度制御を行う場合、目標温度と触媒温度との温度差の大きさに応じてＣＯの供給量及びＨＣの供給量を制御することができる。これにより、触媒温度の目標温度からの乖離を検知し、それに基づいて触媒の活性状態を判断し、必要に応じてＣＯの供給による触媒の昇温や失活状態の解消を行うことができる。
【００２２】
また、触媒温度をある目標温度に向けて昇温する触媒温度制御を行う場合、目標温度と触媒温度との温度差の変化傾向に応じてＣＯの供給量及びＨＣの供給量を制御することができる。触媒温度を目標温度に向けて昇温する場合、触媒が活性化していれば温度差は縮まっていくが、触媒が失活している場合、温度差の変化速度（減少速度）の大きさが小さくなったり、温度差の変化速度が正（温度差が広がる方向に変化する）になったりするので、これを検知し、必要に応じてＣＯの供給による触媒の昇温や失活状態の解消を行うことができる。
【００２３】
上述のように、ＣＯは気体分子の状態で触媒に流入するので、ＨＣのように触媒への吸着及び気化というプロセスを経る必要が無く、触媒の活性点に到着した時点ですぐに酸化反応する。そのため、応答性良く触媒の温度を上げることができる。これにより、触媒温度が目標温度から大きく乖離することを抑制することができるとともに、触媒温度が目標温度から乖離した場合でも、素早く触媒温度を目標温度に戻すことができる。また、触媒を昇温する場合に、触媒温度が好適に上昇しなくなったり触媒温度が低下し始めたりした場合でも、素早く好適に触媒温度が上昇する状態に戻すことができる。
【００２４】
ここで、ＣＯ供給手段によるＣＯの供給量は、触媒温度と目標温度との温度差が大きいほど増大させても良い。こうすることで、触媒温度と目標温度との乖離が大きい場合でも、触媒温度を早期に目標温度に一致させることができる。この場合、ＣＯの供給量を、触
媒温度及び目標温度の温度差に対して、連続的に変化させても良いし、段階的に変化させても良い。
【００２５】
また、触媒温度と目標温度との温度差が所定の第１の基準値より大きくなったことを条件に、ＣＯ供給手段によるＣＯの供給を開始するようにしても良い。この場合、ＣＯの供給開始とともに触媒温度と目標温度との温度差が縮まり、温度差が所定の第２の基準値より小さくなったことを条件に、ＣＯ供給手段によるＣＯの供給を停止するようにしても良い。例えば、ＣＯ供給手段によるＣＯの供給を開始してから、触媒温度が目標温度にほぼ一致したと判断可能な程度まで温度差が小さくなるまで、ＣＯの供給を継続するようにしても良い。この時、ＣＯ供給手段によるＣＯの供給量は、一定量としても良いし、温度差の縮小に応じてＣＯの供給量を減らすようにしても良い。
【００２６】
また、ＣＯ供給手段によるＣＯの供給が開始された場合に、ＨＣ供給手段によるＨＣの供給量をＣＯの供給量に応じて調節するようにしても良い。例えば、ＣＯの供給前後でＨＣの供給量を同一量にしても良いし、ＣＯの供給量が多くなるほどＨＣの供給量を減らすようにしても良い。或いは、ＣＯ供給手段によるＣＯの供給を行っている時には、ＨＣ供給手段によるＨＣの供給を停止するようにしても良い。
【００２７】
本発明によれば、ＨＣが酸化可能なほど触媒温度が高い（例えば上述した第３基準温度よりも高い）場合であっても、触媒温度と目標温度との間に差が生じた場合にはＣＯ供給手段によってＣＯが供給される。従って、大量の還元剤を供給することが要求される触媒温度制御において、大量のＨＣの供給によって触媒が失活した場合においても、素早く触媒の活性状態を回復させすることを抑制できる。また、触媒が失活した場合であっても、早期に活性状態を回復させ、触媒温度を目標温度に一致させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明により、ＨＣが酸化困難なほど触媒温度が低い状態においても触媒を昇温することが可能になる。また、触媒を昇温する制御や、触媒温度を目標温度に維持する制御や、フィルタ再生処理や硫黄被毒回復処理等の大量の還元剤の供給が要求される制御の実施中に、触媒が失活することを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
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。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは、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】
【００３０】
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を模式的に示す概念図である。内燃機関１は４つの気筒４９を備えたディーゼルエンジンである。各気筒４９には筒内に燃料を噴射供給するインジェクタ２９が備えられている。各気筒４９は不図示の吸気ポートを介して吸気マニホールド１７に連通している。吸気マニホールド１７には吸気通路４２が接続されている。また、各気筒４９は不図示の排気ポートを介して排気マニホールド１８に連通している。排気マニホールド１８には排気通路４３が接続されている。排気マニホールド１８には、排気中に燃料を添加する燃料添加弁１９が設けられている。
【００３１】
排気通路４３と吸気通路４２とはＥＧＲ通路１５によって連通している。ＥＧＲ通路１５を介して内燃機関１からの排気の一部がＥＧＲガスとして吸気通路４２に流入する。ＥＧＲ通路１５にはＥＧＲガス量を調節するＥＧＲ弁１４が配置されている。吸気通路４２には吸入空気量を調節する吸気絞り弁２２及び吸入空気量を測定するエアフローメータ７
が設けられている。また、排気通路４３には吸蔵還元型のＮＯｘ触媒４１が設けられている。ＮＯｘ触媒４１は、流入する排気の空燃比がリーンの時に排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比がストイキ又はリッチの時にＮＯｘを放出する。その時、ＮＯｘ触媒周囲に還元剤が存在すれば、放出したＮＯｘをＮ２に還元浄化する。本実施例のＮＯｘ触媒４１が、本発明における触媒に相当する。ＮＯｘ触媒４１の下流側の排気通路４３には、ＮＯｘ触媒４１から流出する排気の温度を測定する排気温度センサ５０が設けられている。
【００３２】
内燃機関１には内燃機関１の動作を制御するコンピュータであるＥＣＵ２６が併設されている。ＥＣＵ２６にはエアフローメータ７、排気温度センサ５０の他、クランク角度センサやアクセル開度センサ等のセンサ類が接続され、それら各センサの測定データが入力される。また、ＥＣＵ２６にはインジェクタ２９、燃料添加弁１９、吸気絞り弁２２、ＥＧＲ弁１４その他の機器類が接続され、それら各機器の動作を制御する制御信号がＥＣＵ２６から出力される。
【００３３】
ＮＯｘ触媒４１は排気中のＳＯｘも吸蔵し、ＳＯｘの吸蔵量の増大とともにそのＮＯｘ浄化能力が低下する。そのため、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘをＮＯｘ触媒４１から脱離させる硫黄被毒回復処理を定期的に実施することによって、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ浄化能力を回復させる必要がある。
【００３４】
硫黄被毒回復処理では、まずＮＯｘ触媒４１の温度を所定の目標温度以上の温度まで上昇させ、その後ＮＯｘ触媒４１の温度を当該目標温度に維持しつつＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比をリッチ化することによって、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘをＮＯｘ触媒４１から脱離させる。ここで、目標温度は、ＮＯｘ触媒４１からＳＯｘを脱離させることが可能な触媒温度の下限値に基づいて定められる温度（７００℃前後）であり、排気温度より大幅に高い温度までＮＯｘ触媒４１を昇温する必要がある。
【００３５】
ＮＯｘ触媒４１の昇温は、ＮＯｘ触媒４１の上流側から還元剤としてＨＣを供給することによって行うことができる。ＮＯｘ触媒４１にＨＣを供給する手段として、本実施例では、燃料添加弁１９による排気中への燃料添加、又は、インジェクタ２９により圧縮上死点後の比較的遅い時期（例えば１００°ＡＴＤＣ）に微少量の燃料を副噴射するポスト噴射を行う。このようにしてＮＯｘ触媒４１に供給されたＨＣは、ＮＯｘ触媒４１において酸化反応し、その際に発生する反応熱によってＮＯｘ触媒４１の温度が上昇する。本実施例において燃料添加弁１９又はポスト噴射を行うインジェクタ２９が、本発明におけるＨＣ供給手段に相当する。
【００３６】
また、ＮＯｘ触媒４１の昇温は、ＮＯｘ触媒４１の上流側から還元剤としてＣＯを供給することによっても行うことができる。ＮＯｘ触媒４１にＣＯを供給する手段として、本実施例では、インジェクタ２９により圧縮上死点後の比較的早い時期（例えば４０°ＡＴＤＣ）に微少量の燃料を副噴射するアフター噴射、排気上死点近傍に微少量の燃料を副噴射するビゴム噴射、ＥＧＲ弁１４を開弁してＥＧＲガスを大量に導入することによって実現される低温燃焼、吸気絞り弁２２を絞ることによる吸入空気量の低減、燃料噴射量を増量することによる空燃比のリッチ化を行う。このようにしてＮＯｘ触媒４１に供給されたＣＯは、ＮＯｘ触媒４１において酸化反応し、その際に発生する反応熱によってＮＯｘ触媒４１の温度が上昇する。本実施例において、アフター噴射を行うインジェクタ２９、ビゴム噴射を行うインジェクタ２９、ＥＧＲ弁１４を開弁して低温燃焼制御を行うＥＣＵ２６、吸気絞り弁２２を絞って吸入空気量低減制御を行うＥＣＵ２６、空燃比のリッチ化制御を行うＥＣＵ２６が、本発明におけるＣＯ供給手段に相当する。
【００３７】
そして、ＮＯｘ触媒４１の触媒温度が目標温度以上まで昇温されたら、ＮＯｘ触媒４１
の触媒温度を当該目標温度に維持しつつ、ＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比をリッチ化する。これにより、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘがＮＯｘ触媒４１から脱離する。本実施例では、ＮＯｘ触媒４１の上流側から還元剤としてＨＣ及び／又はＣＯを供給することによって、ＮＯｘ触媒４１の温度を維持するとともに、ＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比をリッチ化することにより、ＳＯｘ脱離処理を行う。
【００３８】
ここで、ＨＣがＮＯｘ触媒４１において酸化反応する場合には、まずＮＯｘ触媒４１の酸化反応の活性点にＨＣが吸着し、吸着したＨＣが気化し、気化したＨＣが酸化反応する、というプロセスを経る。そのため、ＮＯｘ触媒４１におけるＨＣの酸化反応の速度は比較的遅く、特にＨＣが気化しにくい低温状態ではその傾向が顕著である。また、ＨＣが活性点に吸着してから酸化反応してその活性点が開放されるまでに遅れがあるため、ＮＯｘ触媒４１へのＨＣの供給速度が速かったり、大量のＨＣが供給されたりすると、ＮＯｘ触媒４１の酸化反応の活性点が未反応のＨＣの吸着によって被覆されてしまい、ＮＯｘ触媒４１が失活してしまう場合がある。ＨＣが酸化反応可能なほどＮＯｘ触媒４１の温度が十分高い場合においても、ＨＣの供給速度や供給量によっては、このようにしてＮＯｘ触媒４１が失活する可能性がある。逆に、ＮＯｘ触媒４１の温度がＨＣが酸化反応可能なほど十分に高くない場合には、ＮＯｘ触媒４１に供給されたＨＣはＮＯｘ触媒４１に吸着するので、未反応のＨＣが大量に大気に排出される虞は少ない。
【００３９】
一方、ＣＯがＮＯｘ触媒４１において酸化反応する場合には、ＣＯは気体の状態でＮＯｘ触媒４１に供給されるので、ＮＯｘ触媒４１の酸化反応の活性点にＣＯが到着した時点ですぐに酸化反応する。そのため、ＮＯｘ触媒４１におけるＣＯの酸化反応の速度は比較的速く、ＨＣが酸化反応困難なほどＮＯｘ触媒４１が低温の状態であっても、ＣＯは酸化反応可能な場合もある。ＮＯｘ触媒４１においてＣＯが酸化反応可能な温度は、ＮＯｘ触媒４１においてＨＣが酸化反応可能な温度と比較して、概ね５０℃程低い。また、ＨＣの場合のようにＮＯｘ触媒４１の酸化反応の活性点が被覆されることが無いため、大量のＣＯを供給してもそれによってＮＯｘ触媒４１が失活してしまう可能性は少ない。逆に、ＮＯｘ触媒４１の温度がＣＯが酸化反応可能なほど十分に高くない場合には、ＮＯｘ触媒４１に供給されたＣＯはＮＯｘ触媒４１で反応することなくそのままＮＯｘ触媒４１をすり抜けて大気に排出される。この場合、有毒のＣＯのエミッションが増加することになり、好ましくない。
【００４０】
本実施例の硫黄被毒回復処理では、ＮＯｘ触媒４１においてＨＣ又はＣＯが酸化反応する際の上記のような性質の相違に着目して、ＮＯｘ触媒４１の昇温制御及び昇温後のＮＯｘ触媒４１に流入する排気のリッチ化制御を行うようにした。以下、本実施例の硫黄被毒回復処理について説明する。図２は、本実施例の硫黄被毒回復処理におけるＮＯｘ触媒４１の昇温制御ルーチンを表すフローチャートである。このルーチンは内燃機関１の運転中、ＥＣＵ２６によって定期的に実行される。
【００４１】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２６は、硫黄被毒回復処理の実行条件の成立の有無を判定する。本実施例では、前回の硫黄被毒回復処理の実行からの燃料噴射量の積算値が所定の基準値を超えている場合に、硫黄被毒回復処理の実行条件が成立したと判定する。ステップＳ１０１において硫黄被毒回復処理の実行条件が成立したと判定した場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２６はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０１において硫黄被毒回復処理の実行条件が成立していないと判定した場合（Ｎｏ）、ＥＣＵ２６は本ルーチンを一旦抜ける。
【００４２】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ２６は、ＮＯｘ触媒４１の触媒温度Ｔｃａｔを取得する。本実施例では、排気温度センサ５０によって測定したＮＯｘ触媒４１の出ガス温度に基づいてＮＯｘ触媒４１の触媒温度を推定する。本実施例においてステップＳ１０２を
実行して触媒温度Ｔｃａｔを取得するＥＣＵ２６が、本発明における温度取得手段に相当する。
【００４３】
ステップＳ１０３〜ステップＳ１０６において、ＥＣＵ２６は、ステップＳ１０２で取得した触媒温度Ｔｃａｔと予め定められた基準温度との比較を行い、その比較結果に基づいて、ＮＯｘ触媒４１の昇温制御を行う。基準温度としては、本実施例では、第１基準温度Ｔ１、第２基準温度Ｔ２及び第３基準温度Ｔ３の３つの基準温度を定めた。
【００４４】
第１基準温度Ｔ１は、ＮＯｘ触媒４１にＣＯを供給することによってＮＯｘ触媒４１を昇温することが可能な触媒温度の下限値に基づいて定める。第１基準温度として、単にＮＯｘ触媒４１においてＣＯが酸化反応可能な温度を用いることもできるが、ＮＯｘ触媒４１においてＣＯの酸化反応自体は可能であっても、その反応熱によってＮＯｘ触媒４１を昇温することができるか否かは、ＮＯｘ触媒４１を通過する排気による熱の持ち去り等も影響すると考えられる。従って、本実施例では、排気の流量、排気の空燃比、内燃機関１の運転状態に応じた可変値として第１基準温度を定めることとした。第１基準温度Ｔ１は概ね１５０℃前後の温度である。
【００４５】
第２基準温度Ｔ２は、ＮＯｘ触媒４１においてＨＣが酸化反応可能な触媒温度の下限値に基づいて定める。ＮＯｘ触媒４１におけるＨＣの酸化反応には、上記のようにＨＣの吸着及び気化のプロセスが含まれるので、例えば排気の流量が多ければよりＨＣが気化し易くなる等、第２基準温度も第１基準温度と同様に種々の条件に応じた可変値として定めることとした。第２基準温度Ｔ２は第１基準温度Ｔ１より概ね５０℃程高く、２００℃前後の温度である。
【００４６】
第３基準温度Ｔ３は、ＮＯｘ触媒４１にＨＣを供給することによってＮＯｘ触媒４１を昇温することが可能な触媒温度の下限値に基づいて定める。上述のように、ＨＣが酸化反応可能なほどＮＯｘ触媒４１の温度が高くても、大量のＨＣが供給されたり、ＨＣの供給速度に対してＨＣの吸着・気化・酸化のプロセスの速度が追いつかなかったりした場合には、ＮＯｘ触媒４１の活性点が未反応のＨＣによって被毒された状態となり、ＮＯｘ触媒４１が失活する可能性がある。そのような場合には、ＨＣのみの供給によってＮＯｘ触媒４１を好適に昇温することは難しい。このような事情を考慮して、本実施例では、第３基準温度を第２基準温度より高い温度に設定した。第３基準温度Ｔ３は概ね３００〜３３０℃前後の温度である。
【００４７】
ステップＳ１０３において、触媒温度Ｔｃａｔが第１基準温度Ｔ１より低い場合（Ｔｃａｔ＜Ｔ１）、ＥＣＵ２６は本ルーチンの実行を一旦抜ける。すなわち、この場合ＮＯｘ触媒４１の昇温制御は行わず、従って硫黄被毒回復処理もこの時点で一旦中止する。触媒温度が第１基準温度より低い場合には、ＮＯｘ触媒４１においてＣＯの酸化反応は好適に進行しない。上記のように、このような温度条件下でＮＯｘ触媒４１にＣＯを供給すると、未反応のＣＯがＮＯｘ触媒４１をすり抜けてそのまま大気に放出される可能性があり、好ましくない。従って、少なくともＣＯの供給又はＨＣの供給による触媒昇温は行わないこととした。これにより、ＣＯによる昇温もＨＣによる昇温も見込めない低温状態においてＣＯの供給が行われてエミッションが悪化する事態を回避できる。なお、本実施例では、この場合触媒昇温も硫黄被毒回復処理も行わないこととしたが、これはあくまでＣＯの供給又はＨＣの供給による触媒昇温を行わないということであり、何らかのＮＯｘ触媒４１を昇温する手段を有するなら、その手段によって触媒昇温を行うことを何ら妨げない。その場合、当該昇温手段によってＮＯｘ触媒４１を目標温度まで昇温し、硫黄被毒回復処理を継続しても良い。また、本ステップにおいて本ルーチンから一旦抜けた場合であっても、本ルーチンは定期的に繰り返し実行される。そして、例えば内燃機関１が高負荷運転をするなどにより触媒温度Ｔｃａｔが第１基準温度以上となれば、ステップＳ１０４〜ス
テップＳ１０６の昇温制御が実行されることになる。
【００４８】
ステップＳ１０３において、触媒温度Ｔｃａｔが第１基準温度Ｔ１以上で且つ第２基準温度Ｔ２より低い場合（Ｔ１≦Ｔｃａｔ＜Ｔ２）、ＥＣＵ２６はステップＳ１０４に進み、ＮＯｘ触媒４１にＣＯを供給することによってＮＯｘ触媒４１の昇温を行う。この温度領域では、ＣＯの酸化反応熱によってＮＯｘ触媒４１を昇温することは可能だが、ＨＣの酸化反応は困難なため、ＣＯのみを供給して触媒昇温を行う。これにより、ＨＣの酸化反応が困難なほどＮＯｘ触媒４１が低温の状態においても、ＣＯの供給によって触媒を昇温することができる。ステップＳ１０４を実行後、ＥＣＵ２６はステップＳ１０２に戻る。
【００４９】
ステップＳ１０２において、触媒温度Ｔｃａｔが第２基準温度Ｔ２以上で且つ第３基準温度Ｔ３より低い場合（Ｔ２≦Ｔｃａｔ＜Ｔ３）、ＥＣＵ２６はステップＳ１０５に進み、ＮＯｘ触媒４１にＣＯ及びＨＣを供給することによってＮＯｘ触媒４１の昇温を行う。この温度領域では、ＮＯｘ触媒４１においてＣＯもＨＣも両方とも酸化反応可能だが、ＨＣの供給のみによって触媒を昇温しようとすると、上述したように、ＨＣの気化速度やＨＣの供給速度、ＨＣの供給量、排気流量、排気空燃比、内燃機関１の運転条件等によっては、未反応のＨＣによるＮＯｘ触媒４１の被毒及び失活の可能性がある。ＨＣの供給速度を遅くすれば、ＨＣのみを供給し且つＮＯｘ触媒４１が失活しないようにしてＮＯｘ触媒４１を昇温することも不可能ではないが、そうすると昇温速度が遅くなる。硫黄被毒回復処理におけるＮＯｘ触媒４１の昇温はできるだけ早期に完了することが好ましいので、本実施例では、この温度領域においてＣＯとＨＣとを併用してＮＯｘ触媒４１を昇温するようにした。これにより、ＮＯｘ触媒４１の失活を抑制しつつ、急速にＮＯｘ触媒４１を昇温することができる。なお、ステップＳ１０５において、ＮＯｘ触媒４１に供給するＣＯの量及びＨＣの量は、又は、ＮＯｘ触媒４１に供給すべき全還元成分量のうちのＣＯとＨＣとの比率は、ある一定値としても良いし、ＮＯｘ触媒４１の温度に応じた可変値としても良い。例えば、ＮＯｘ触媒４１の温度が高くなるほど、ＣＯの供給量を減らすとともにＨＣの供給量を増やしても良い。この場合のＣＯやＨＣの供給量の変化のさせ方は、ＮＯｘ触媒４１の温度に関して連続的なものとしても良いし、段階的なものとしても良い。また、ＮＯｘ触媒４１の温度上昇とともにＨＣの供給量を増加させつつ、ＣＯの供給量は維持するようにしても良い。ステップＳ１０５を実行後、ＥＣＵ２６はステップＳ１０２に戻る。
【００５０】
ステップＳ１０３において、触媒温度Ｔｃａｔが第３基準温度Ｔ３以上で且つ目標温度Ｔｔｒｇより低い場合（Ｔ３≦Ｔｃａｔ＜Ｔｔｒｇ）、ＥＣＵ２６はステップＳ１０６に進み、ＮＯｘ触媒４１にＨＣを供給することによってＮＯｘ触媒４１の昇温を行う。この温度領域では、ＣＯの酸化反応及びＨＣの酸化反応のいずれによってもＮＯｘ触媒４１を昇温させることが可能である。しかしながら、ディーゼルエンジンの場合、大量のＣＯを発生させることには背反がある。すなわち、ＮＯｘ触媒４１にＣＯを供給する場合、吸入空気量を減らしたりＥＧＲガス量を増やしたりすることによって不完全燃焼の割合を増加させたり、燃料噴射量を増やして空燃比をリッチ化させたりする必要があるため、大量のＣＯを発生させようとすると、ＰＭの発生量の増加、オイル希釈、燃費悪化等の問題が生じる可能性がある。これに対して、ＨＣを供給する場合は、このような問題を生じることなく、比較的多くの量をＮＯｘ触媒４１に供給できるというメリットがある。従って、ＮＯｘ触媒４１に大量のＨＣを供給しても未反応ＨＣによるＮＯｘ触媒４１の被毒及び失活の虞のないこの温度領域においては、ＨＣの供給のみによってＮＯｘ触媒４１の昇温を行うこととした。ステップＳ１０６を実行後、ＥＣＵ２６はステップＳ１０２に戻る。
【００５１】
ステップＳ１０３において、触媒温度Ｔｃａｔが目標温度Ｔｔｒｇ以上の場合（Ｔｔｒｇ≦Ｔｃａｔ）、ＥＣＵ２６は昇温制御が完了したと判断し、硫黄被毒回復処理における触媒昇温後の処理、すなわち図３のステップＳ２０１以降の処理に移行する。
【００５２】
本実施例においてステップＳ１０４〜１０６を実行するＥＣＵ２６が、本発明における触媒昇温制御手段に相当する。
【００５３】
以上説明した昇温制御を実行した時のＮＯｘ触媒４１の触媒昇温Ｔｃａｔ、ＣＯ供給量、及び、ＨＣ供給量の時間変化の一例を図３に示す。
【００５４】
図３の例では、時刻ｔ０において硫黄被毒回復処理の実行条件が成立したと判定されたとする。この時、図３（Ａ）に示すように、触媒温度Ｔｃａｔは第１基準温度Ｔ１より低かったとする。この場合、ＣＯの供給によってもＨＣの供給によっても好適にＮＯｘ触媒４１を昇温することができないので、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示すように、ＣＯの供給もＨＣの供給も行われない。従って、ＣＯ又はＨＣの供給によるＮＯｘ触媒４１の昇温は、この時点では行われない。ここでは、その他の要因、例えば、内燃機関１が高負荷運転する等によって排気の温度が高まり、それによって触媒温度が徐々に上昇し、時刻ｔ１において触媒温度Ｔｃａｔが第１基準温度Ｔ１に達したとする。
【００５５】
触媒温度Ｔｃａｔが第１基準温度Ｔ１に達すると、図３（Ｂ）に示すようにＣＯの供給が開始される。この温度ではまだＨＣがＮＯｘ触媒４１において酸化反応困難であるので、図３（Ｃ）に示すように、ＨＣの供給は行われない。これにより、ＨＣの酸化反応熱によってＮＯｘ触媒４１を昇温することが困難な低温状態においても、図３（Ａ）に示すように、ＮＯｘ触媒４１を昇温することができる。
【００５６】
そして、時刻ｔ２において触媒温度Ｔｃａｔが第２基準温度Ｔ２に達すると、ＮＯｘ触媒４１においてＨＣが酸化反応可能になるので、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示すように、ＨＣの供給が開始され、触媒温度Ｔｃａｔの上昇とともにＨＣの供給量が増加させていく。この温度では、要求される還元剤量の全てをＨＣによって供給しようとすると、未反応ＨＣによるＮＯｘ触媒４１の被毒及び失活の可能性があるため、ＣＯの供給も継続するが、ＨＣの供給量の増加に応じてＣＯの供給量を減少させていく。
【００５７】
そして、時刻ｔ３において触媒温度Ｔｃａｔが第３基準温度Ｔ３に達すると、触媒昇温のために要求される全還元剤量をＨＣによって供給してもＮＯｘ触媒４１が失活する虞が少なくなるので、図３（Ｂ）に示すようにＣＯの供給を停止し、ＨＣのみをＮＯｘ触媒４１に供給することにより、目標温度Ｔｔｒｇまで触媒温度を上昇させていく。
【００５８】
ここで、図３では、ＨＣ及びＣＯの両方を供給してＮＯｘ触媒４１を昇温する場合に、触媒温度Ｔｃａｔに応じて徐々にＨＣ供給量を増加させるとともに徐々にＣＯ供給量を減少させる例を示したが、図４に示すように、触媒温度Ｔｃａｔが第３基準温度に達するまでの期間、ＣＯ及びＨＣをそれぞれ一定量ずつ供給するようにしても良い。要は、急速な触媒昇温のために要求される全還元剤量をＨＣによって供給するとＮＯｘ触媒４１が失活する可能性のある温度領域において、酸化反応速度が速くＮＯｘ触媒４１の失活の原因となりにくいＣＯと、スモークや燃費の面でＣＯより有利なＨＣと、を組み合わせてＮＯｘ触媒４１に供給するようにすれば、本発明の効果が得られる。
【００５９】
次に、本実施例の硫黄被毒回復処理における、ＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比をリッチ化する制御について説明する。ＮＯｘ触媒４１の昇温完了後の硫黄被毒回復処理においては、ＮＯｘ触媒４１を目標温度Ｔｔｒｇに維持しつつ、ＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比をＳＯｘ脱離可能なリッチ空燃比にする必要がある。このような触媒昇温後のＳＯｘ脱離処理においては、大量の還元成分をＮＯｘ触媒４１に供給する必要がある。大量のＨＣが供給されると、上述したようにＮＯｘ触媒４１の活性点が未反応のＨＣによって被毒されて失活してしまう可能性がある。この場合、ＮＯｘ触媒４１の触媒温度が
第３基準温度以上であっても、ＮＯｘ触媒４１においてＨＣの酸化反応が好適に進行しにくい状態となるため、ＮＯｘ触媒４１の温度が低下し、触媒温度を目標温度に維持することができなくなる虞がある。
【００６０】
そこで、本実施例のＳＯｘ脱離処理においては、ＮＯｘ触媒４１の温度Ｔｃａｔと目標温度Ｔｔｒｇとの温度差ΔＴに着目した。すなわち、昇温処理完了後のＳＯｘ脱離処理において温度差ΔＴが所定の基準温度差を越えて拡がった場合、上記のようにＮＯｘ触媒４１が失活状態となっていると判断し、ＳＯｘ脱離処理においてＮＯｘ触媒４１にＣＯの供給を行うこととした。
【００６１】
上述のように、ＣＯはＮＯｘ触媒４１に吸着することなく酸化反応するので、未反応のＨＣによってＮＯｘ触媒４１の活性点の多くが被覆されている状況であっても酸化反応可能であり、その反応熱によって低下したＮＯｘ触媒４１の温度を再び上昇させることができる。そして、ＮＯｘ触媒４１の温度上昇とともにＮＯｘ触媒４１に吸着している未反応のＨＣの気化及び酸化反応が促進され、ＮＯｘ触媒４１を再び活性化させることができる。そして、ＮＯｘ触媒４１の温度Ｔｃａｔと目標温度Ｔｔｒｇとの温度差ΔＴが十分小さくなったら、ＣＯの供給を停止して、再びＨＣのみの供給によるＳＯｘ脱離処理に復帰する。
【００６２】
このように、ＳＯｘ脱離処理において、ＮＯｘ触媒４１の温度だけでなく、ＮＯｘ触媒４１の温度と目標温度との温度差に基づいて、ＮＯｘ触媒４１に還元剤としてＣＯを供給することにより、ＳＯｘ脱離処理においてＮＯｘ触媒４１が失活することを抑制することができ、より好適に硫黄被毒回復処理を実施することが可能となる。
【００６３】
図５は、本実施例の硫黄被毒回復処理におけるＳＯｘ脱離処理の制御ルーチンを表すフローチャートである。このルーチンは、図２のフローのステップＳ１０３において触媒温度Ｔｃａｔが目標温度Ｔｔｒｇ以上であると判定された場合に実行される。
【００６４】
ステップＳ２０１において、ＥＣＵ２６は、硫黄被毒回復処理の終了条件の成立の有無を判定する。本実施例では、ＮＯｘ触媒４１の昇温処理完了後のＳＯｘ脱離処理の実施時間が所定時間を経過した場合に、硫黄被毒回復処理の終了条件が成立したと判定する。この所定時間は、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘがほぼ脱離し切ったと判断可能な時間であり、予め実験により求めておく。なお、硫黄被毒回復処理の終了判定はその他の方法により行っても良い。ステップＳ２０１において硫黄被毒回復処理終了条件が成立したと判定された場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２６は本ルーチンを一旦抜ける。一方、硫黄被毒回復処理終了条件が成立していないと判定された場合（Ｎｏ）、ＥＣＵ２６はステップＳ２０２に進む。
【００６５】
ステップＳ２０２において、ＥＣＵ２６は、ＮＯｘ触媒４１へＨＣを供給する。ＨＣの供給量は、ＮＯｘ触媒４１の温度Ｔｃａｔを目標温度Ｔｔｒｇに維持しつつ、ＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比がＳＯｘ脱離可能なリッチ空燃比となるように定められる。
【００６６】
ステップＳ２０３において、ＥＣＵ２６は、ＮＯｘ触媒４１の温度Ｔｃａｔを取得する。
【００６７】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ２６は、ステップＳ２０３で取得した触媒温度Ｔｃａｔと目標温度Ｔｔｒｇとの温度差ΔＴを算出する。
【００６８】
ステップＳ２０５において、ＥＣＵ２６は、ステップＳ２０４で算出した温度差ΔＴが所定の基準温度差ΔＴｃを越えているか否かを判定する。ここで、基準温度差ΔＴｃは、
未反応のＨＣによってＮＯｘ触媒４１の酸化活性が失活していると判断可能な温度差の基準値である。ステップＳ２０５で温度差ΔＴが基準温度差ΔＴｃ以下の場合（Ｎｏ）、ＥＣＵ２６はＮＯｘ触媒４１は失活していないと判断し、ステップＳ２０１に戻る。一方、ステップＳ２０５で温度差ΔＴが基準温度差ΔＴｃを越えている場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２６はＮＯｘ触媒４１が未反応ＨＣによって失活していると判断し、ステップＳ２０６に進む。
【００６９】
ステップＳ２０６において、ＥＣＵ２６は、ＮＯｘ触媒４１へのＨＣの供給量を低減するとともにＣＯの供給を開始する。これにより、上述したように、反応速度の速いＣＯの酸化反応がＮＯｘ触媒４１において進行し、その反応熱によってＮＯｘ触媒４１の温度が上昇する。
【００７０】
ステップＳ２０７において、ＥＣＵ２６は、ＮＯｘ触媒４１の温度Ｔｃａｔを取得する。
【００７１】
ステップＳ２０８において、ＥＣＵ２６は、ステップＳ２０７で取得した触媒温度Ｔｃａｔと目標温度Ｔｔｒｇとの温度差ΔＴを算出する。
【００７２】
ステップＳ２０９において、ＥＣＵ２６は、ステップＳ２０８で算出した温度差ΔＴが所定の基準温度差ΔＴ０以下になったか否かを判定する。ここで、基準温度差ΔＴ０は、未反応ＨＣの被毒によるＮＯｘ触媒４１の失活状態が解消されたと判断可能な温度差の基準値である。より簡単には、ステップＳ２０９において、触媒温度Ｔｃａｔが目標温度Ｔｔｒｇに達したか否か（ΔＴ≒０）を判定するようにしても良い。ステップＳ２０９で温度差ΔＴが基準温度差ΔＴ０より大きい場合（Ｎｏ）、ＥＣＵ２６はステップＳ２０７に戻る。一方、ステップＳ２０９で温度差ΔＴが基準温度差ΔＴ０以下の場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２６はステップＳ２１０に進む。
【００７３】
ステップＳ２１０において、ＥＣＵ２６は、ＮＯｘ触媒４１へのＣＯの供給を停止するとともに、還元剤としてＨＣのみの供給によりＮＯｘ触媒４１の温度維持及びリッチ化可能な量までＨＣの供給量を増加させる。
【００７４】
以上説明したＳＯｘ脱離処理を実行した時のＮＯｘ触媒４１の触媒温度Ｔｃａｔ、ＣＯ供給量、及び、ＨＣ供給量の時間変化の一例を図６に示す。
【００７５】
図６の例では、ＮＯｘ触媒４１の昇温処理完了後、ＳＯｘ脱離処理の実行中の時刻ｔ１において、ＮＯｘ触媒４１の温度Ｔｃａｔが低下し始めたとする。この時、ＮＯｘ触媒４１の温度を目標温度Ｔｔｒｇに保つとともに、ＮＯｘ触媒４１からＳＯｘが脱離可能なリッチ雰囲気を作り出すべく、ＮＯｘ触媒４１にはＨＣが供給されている。
【００７６】
触媒温度Ｔｃａｔが徐々に低下し、時刻ｔ２において触媒温度Ｔｃａｔと目標温度Ｔｔｒｇとの温度差ΔＴが基準温度差ΔＴｃを越えたとする。そうすると、ＮＯｘ触媒４１が未反応ＨＣによって被毒し、失活状態になっていると判断され、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示すように、ＣＯの供給が開始されるとともにＨＣの供給が停止される。これにより、ＮＯｘ触媒４１には反応速度の速いＣＯが供給され、図６（Ａ）に示すように、ＣＯの酸化反応熱によりＮＯｘ触媒４１の温度が上昇し始める。
【００７７】
そして、時刻ｔ３において温度差ΔＴが基準温度差ΔＴ０に達した時点で、ＮＯｘ触媒４１の失活状態が解消されたと判断され、再びＨＣの供給が開始されるとともにＣＯの供給が停止される。
【００７８】
ここで、図６では、温度差ΔＴが基準温度差ΔＴｃを越えてから基準温度差ΔＴ０に達するまでの期間、ＨＣの供給を停止する例を示したが、この間ＨＣの供給を継続しても良い。また、図６では、当該期間において、ＣＯの供給量及びＨＣの供給量を一定値（ＨＣの供給量は一定値０）にする例を示したが、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すように、当該期間において、温度差ΔＴの縮小に応じてＣＯの供給量を減少させるとともに、ＨＣの供給量を増加させるようにしても良い。この場合、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）ではＨＣ供給量及びＣＯ供給量を連続的に変化させる例について示したが、段階的に変化させても良い。また、当該期間においてＨＣ供給量は変化させず、ＣＯ供給量のみ温度差ΔＴに応じて変化させるようにしても良い。要は、ＳＯｘ脱離処理の途中に、ＮＯｘ触媒４１の触媒温度Ｔｃａｔが十分高いにもかかわらずＮＯｘ触媒４１が失活状態と判断された場合にＣＯを供給するようにすれば、本発明の効果を得られる。
【実施例２】
【００７９】
実施例１では、硫黄被毒回復処理のＳＯｘ脱離処理において、ＮＯｘ触媒４１の温度を目標温度に維持する触媒温度制御を行っている時に、触媒温度と目標温度との温度差の大きさに応じてＣＯの供給を行う制御について説明した。詳細には、実施例１では、触媒温度Ｔｃａｔが第３基準温度Ｔ３以上であっても、温度差ΔＴが基準温度差ΔＴｃを越えてから一定期間はＣＯの供給を行うことによって、ＮＯｘ触媒４１の失活状態を解消する。
【００８０】
本実施例では、硫黄被毒回復処理の触媒昇温処理において、ＮＯｘ触媒４１の温度を目標温度に向けて昇温する触媒温度制御を行っている時に、触媒温度と目標温度との温度差の変化速度に応じてＣＯの供給を行う制御について説明する。
【００８１】
本実施例では、実施例１の図２のフローにおいて、ステップＳ１０３で触媒温度Ｔｃａｔが第３基準温度以上目標温度Ｔｔｒｇ未満と判定され、ＨＣを供給することによりＮＯｘ触媒４１の昇温を行っている時に、触媒温度Ｔｃａｔと目標温度Ｔｔｒｇとの温度差ΔＴを算出する。そして、算出された温度差ΔＴと、それ以前に算出した温度差ΔＴと、に基づいて、温度差ΔＴの現状の変化速度（ｄΔＴ／ｄｔ）を算出する。そして、算出された変化速度が負の値で且つその大きさが所定の目標値を下回っていた場合、又は、算出された速度が正の値の場合、ＮＯｘ触媒４１が失活状態であると判断して、ＣＯの供給を開始する。ここで、変化速度の目標値とは、ＮＯｘ触媒４１が正常の活性状態にある場合に、ＨＣの供給量や内燃機関の運転条件等から想定される変化速度である。
【００８２】
算出された変化速度が負の値で且つその大きさが目標値を下回っている場合は、触媒温度Ｔｃａｔは上昇はしているものの、その上昇速度が鈍化していることを意味する。また、算出された変化速度が正の値の場合、本来上昇しているべき触媒温度が低下していることを意味する。このような場合、本実施例では、ＮＯｘ触媒４１に供給されたＨＣによってＮＯｘ触媒４１が被毒され失活状態にあると判断し、触媒温度Ｔｃａｔが第３基準値以上の温度領域に属している場合であっても、ＣＯの供給を行う。このＣＯの供給は、変化速度が負の値で且つその大きさが目標値以上になるまで継続する。
【００８３】
こうして、ＮＯｘ触媒４１にＣＯが供給されることにより、ＣＯが速やかに酸化反応し、その反応熱によってＮＯｘ触媒４１の昇温速度が回復し、ＮＯｘ触媒４１の温度上昇とともに失活状態が解消される。従って、ＮＯｘ触媒４１の失活によって触媒昇温処理の効率が低下することを抑制できる。
【００８４】
図８は、以上説明した本実施例における昇温制御を実行した時のＮＯｘ触媒４１の触媒昇温Ｔｃａｔ、ＣＯ供給量、及び、ＨＣ供給量の時間変化の一例を示す図である。
【００８５】
図８において、触媒温度Ｔｃａｔが第３基準温度Ｔ３以上になったと判定されるまでは
実施例１の図３と同様であるので、説明を省略する。図８（Ａ）に示すように、触媒温度Ｔｃａｔが第３基準温度Ｔ３以上になったと判定された後の時刻ｔａにおいて、触媒温度Ｔｃａｔと目標温度Ｔｔｒｇとの温度差ΔＴの変化速度ｄΔＴ／ｄｔが負の値で且つその大きさが目標値を下回り、その後正の値になったとする（すなわち、触媒温度Ｔｃａｔの上昇速度が鈍化し、次いで温度低下に転じる）。
【００８６】
すると、図８（Ｂ）に示すように、それまで停止されていたＣＯの供給が開始される。この時、図８（Ｃ）に示すように、ＨＣの供給量は変化させなくても良いし、ＣＯの供給開始に応じてＨＣの供給量を減少させても良い。いずれにしても、ＮＯｘ触媒４１にＣＯが供給されることで、ＣＯの酸化反応熱によってＮＯｘ触媒４１の温度低下が抑制されるとともにＮＯｘ触媒４１の活性状態が回復し始める。
【００８７】
これにより、図８（Ａ）に示すように温度差ΔＴの変化速度が正の値から負の値に転じ、時刻ｔｂにおいて負の値で且つその大きさが目標値以上であるような変化速度になる。すると、ＮＯｘ触媒４１の失活状態が解消されたと判断され、図８（Ｂ）に示すように、ＣＯの供給が停止される。時刻ｔｂ以降においては、図８（Ａ）に示すように、ＨＣ供給量及び内燃機関１の運転条件等から想定される目標値以上の減少速度でΔＴが減少し、触媒温度Ｔｃａｔが目標温度Ｔｔｒｇに向かって好適に上昇していく。
【００８８】
以上説明したように、触媒昇温処理においても、ＮＯｘ触媒４１の触媒温度のみならず、触媒温度と目標温度との温度差も考慮してＨＣの供給量及びＣＯの供給量を制御することにより、より確実にＮＯｘ触媒４１を昇温させることができる。
【００８９】
なお、以上述べた実施例は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施例には種々の変更を加え得る。例えば、上記各実施例では、ＮＯｘ触媒の酸化能によってＣＯ及びＨＣを酸化反応させてＮＯｘ触媒を昇温するように構成されたシステムに本発明を適用した場合について説明したが、ＮＯｘ触媒の上流側に酸化触媒を配置し、当該酸化触媒にＣＯ及びＨＣを供給することによって触媒を昇温するように構成されたシステムに本発明を適用することもできる。また、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処理に伴う触媒昇温やリッチ制御だけでなく、排気中の微粒子物質を捕集するフィルタの再生処理に伴う触媒昇温にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】実施例に係る排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１の硫黄被毒回復処理におけるＮＯｘ触媒の昇温制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図３】実施例１の硫黄被毒回復処理におけるＮＯｘ触媒の昇温制御を実行した時のＮＯｘ触媒の触媒温度、ＣＯ供給量、及び、ＨＣ供給量の時間変化の一例を示す図である。
【図４】実施例１の硫黄被毒回復処理におけるＮＯｘ触媒の昇温制御を実行した時のＮＯｘ触媒の触媒温度、ＣＯ供給量、及び、ＨＣ供給量の時間変化の一例を示す図である。
【図５】実施例１の硫黄被毒回復処理におけるＳＯｘ脱離処理の制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図６】実施例１の硫黄被毒回復処理におけるＳＯｘ脱離処理を実行した時のＮＯｘ触媒の触媒温度、ＣＯ供給量、及び、ＨＣ供給量の時間変化の一例を示す図である。
【図７】実施例１の硫黄被毒回復処理におけるＳＯｘ脱離処理を実行した時のＮＯｘ触媒の触媒温度、ＣＯ供給量、及び、ＨＣ供給量の時間変化の一例を示す図である。
【図８】実施例２の硫黄被毒回復処理におけるＮＯｘ触媒の昇温制御を実行した時のＮＯｘ触媒の触媒温度、ＣＯ供給量、及び、ＨＣ供給量の時間変化の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１     内燃機関
７     エアフローメータ
１４   ＥＧＲ弁
１５   ＥＧＲ通路
１７   吸気マニホールド
１８   排気マニホールド
１９   燃料添加弁
２２   吸気絞り弁
２６   ＥＣＵ
２９   インジェクタ
４１   ＮＯｘ触媒
４２   吸気通路
４３   排気通路
４９   気筒
５０   排気温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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