(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、排気の空燃比がリーンである酸化雰囲気において前記排気中の窒素酸化物及び硫黄成分を吸着するＮＯｘトラップ触媒と、
前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるリッチ継続時間と前記空燃比が理論空燃比よりもリーンであるリーン継続時間とを周期的に繰り返すように前記空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記空燃比がリッチである還元雰囲気において前記ＮＯｘトラップ触媒に吸着された前記硫黄成分を前記ＮＯｘトラップ触媒から脱離させるＳ脱離処理を実行するＳ脱離処理実行手段と、
前記ＮＯｘトラップ触媒から前記硫黄成分が脱離されるときの放出速度を推定するＳ放出速度推定手段と、
前記Ｓ放出速度推定手段により推定された前記放出速度が第一所定速度以上の場合に、制限条件が成立したと判定する判定手段と、を備え、
前記Ｓ脱離処理実行手段は、前記Ｓ脱離処理の実行中に前記制限条件が成立したら、前記空燃比制御手段による前記空燃比制御によって、前記ＮＯｘトラップ触媒の出口側の空燃比を平均的に常時リッチ状態となるように前記リッチ継続時間における理論空燃比に対するリッチ度合いを制御するとともに、前記ＮＯｘトラップ触媒のうち排気上流側となる前方温度と排気下流側となる後方温度とを前記ＮＯｘトラップ触媒から前記硫黄成分が脱離し始める温度であるＳ脱離開始温度を挟んで上下に前記周期的に変化させ、前記前方温度と前記後方温度とを所定の位相のずれを持ってスイングさせることにより、前記硫黄成分が脱離する前記ＮＯｘトラップ触媒の領域を制限する
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ＮＯｘトラップ触媒に吸着された前記硫黄成分の量を推定する吸着Ｓ量推定手段を備え、
前記Ｓ放出速度推定手段は、前記吸着Ｓ量推定手段により推定した前記硫黄成分の量に基づいて前記放出速度を推定する
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記Ｓ脱離処理実行手段は、前記領域が制限されているときに所定の制限解除条件が成立したら前記領域の制限を解除してＳ脱離処理を実行する
ことを特徴とする、請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記Ｓ放出速度推定手段により推定された放出速度が第二所定速度未満の場合に前記制限解除条件が成立したと判定する
ことを特徴とする、請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記Ｓ脱離実行手段が、前記所定の位相を逆位相とし、前記Ｓ脱離開始温度において前記位相が反転するようにスイングさせることにより、前記硫黄成分が脱離する前記領域を制限する
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記空燃比制御手段が、前記リッチ継続時間における前記リッチ度合いを制御し、前記リッチ継続時間と前記リーン継続時間とを略同じにする
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記ＮＯｘトラップ触媒が前記排気通路に直列に２つ配置される
ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の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、内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物を吸着して排気を浄化するＮＯｘトラップ触媒を備えた排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を浄化するための触媒として、ＮＯｘトラップ触媒（吸蔵型ＮＯｘ触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒とも呼ばれる）を備えた排気浄化装置が知られている。このＮＯｘトラップ触媒は、酸素過剰な雰囲気（酸化雰囲気又はリーンともいう）においてＮＯｘを硝酸塩として触媒の担体表面上に吸着し、酸素濃度が低い雰囲気（還元雰囲気又はリッチともいう）において吸着したＮＯｘを放出して還元する機能を有する。
【０００３】
ＮＯｘトラップ触媒を備えた排気浄化装置は、ＮＯｘトラップ触媒に吸着されたＮＯｘの量（以下、ＮＯｘ吸着量という）が飽和状態に近づくと、ＮＯｘトラップ触媒の周辺雰囲気をリッチにして、ＮＯｘトラップ触媒に燃料等の不完全燃焼により生じる一酸化炭素（ＣＯ）等の還元剤を供給し、ＮＯｘトラップ触媒に吸着された硝酸塩と排気中のＣＯ等の還元剤とを反応させる。これにより、ＮＯｘトラップ触媒からＮＯｘを放出させるとともに、放出されたＮＯｘを還元して無害な窒素（Ｎ2）にした上で大気中に排出する。
【０００４】
ところで、ＮＯｘトラップ触媒は、一般に排気中に含まれている硫黄成分（サルファ，以下、単にＳとも表現する）も吸着する性質を有している。ＮＯｘトラップ触媒に吸着された硫黄成分は硝酸塩よりも化学的安定性が高いため、ＮＯｘトラップ触媒からＮＯｘを放出させるためにＮＯｘトラップ触媒の周辺雰囲気をリッチにしたとしても、僅かな量しか放出されない。そのため、ＮＯｘトラップ触媒に残留する硫黄成分は時間とともに増加してしまい、ＮＯｘトラップ触媒の本来の機能であるＮＯｘを吸着するという能力（性能）が低下してしまう。
【０００５】
したがって、ＮＯｘトラップ触媒の本来の機能を低下させないために、ＮＯｘトラップ触媒に吸着された硫黄成分を定期的に放出する、いわゆるＳ脱離処理（以下、Ｓパージともいう）を実行する技術が知られている。例えば特許文献１の排気浄化装置では、内燃機関の膨張行程に追加燃料を噴射するなどして、ＮＯｘ触媒を昇温させて高温にするとともに、大量のＣＯを還元剤としてＮＯｘ触媒に供給する。これにより、ＮＯｘ触媒に吸着された硫黄成分とＣＯとを反応させて、ＮＯｘ触媒から硫黄成分を放出させる制御（Ｓパージ運転）を行っている。
【０００６】
ところで、Ｓパージを実施するには、ＮＯｘの放出処理時よりもＮＯｘトラップ触媒を高温にする必要があり、これに対処すべくＮＯｘの放出処理よりも多くの燃料を噴射させる（すなわち、空燃比をよりリッチにさせる）必要があるため、燃費の悪化が懸念される。そのため、ＮＯｘトラップ触媒に吸着された硫黄成分を素早く放出して燃費悪化を抑制することが好ましい。この硫黄成分の放出速度（以下、Ｓ放出速度という）を向上させるためには、少なくともＮＯｘトラップ触媒の下流側の空燃比を定常的にリッチにしておくことが望まれている。
【０００７】
また、Ｓ放出速度は、ＮＯｘトラップ触媒に吸着されている硫黄成分の量が多いＳパージ開始時は速く、Ｓパージが進行して吸着された硫黄成分の量が少なくなるほど遅くなることが知られている。このＳ放出速度を向上させる技術として、例えば特許文献２には、ＳＯｘ被毒回復制御（Ｓパージ運転）中において、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒から放出されるＳＯｘの放出速度の低下度合いを推定し、低下度合いが大きくなるに従ってＮＯｘ触媒をより高温側の目標温度まで昇温させる排気浄化システムが開示されている。このシステムによれば、ＳＯｘ放出速度の低下度合いが増大しても、触媒床温をより高温側の目標温度まで上昇させることによってＮＯｘ触媒におけるＳＯｘの還元反応を高め、ＳＯｘの離脱速度（すなわちＳ放出速度）が低下することを抑制し、短期間でＳＯｘ被毒回復制御が完了できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２２９８６４号公報
【特許文献２】特開２００９−６８４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ＮＯｘトラップ触媒の下流側の空燃比を定常的にリッチとすると、ＮＯｘトラップ触媒から放出される硫黄成分の大部分は硫化水素（Ｈ2Ｓ）として大気中に放出されることになる。このＨ2Ｓは、健康に直接影響を与えない僅かな量（レベル）であっても、人間の敏感な嗅覚ではＨ2Ｓ独特の臭気を感じ取ることがある。そのため、放出されるＨ2Ｓの量（すなわち、Ｈ2Ｓ濃度）はできるだけ抑えることが望まれている。
【００１０】
本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、ＮＯｘトラップ触媒を備えた排気浄化装置において、Ｓ脱離処理時におけるＨ2Ｓ濃度を低減させ、臭気を抑制することができるようにした、内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的の一つとする。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）ここで開示する内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気の空燃比がリーンである酸化雰囲気において前記排気中の窒素酸化物及び硫黄成分を吸着するＮＯｘトラップ触媒と、前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるリッチ継続時間と前記空燃比が理論空燃比よりもリーンであるリーン継続時間とを周期的に繰り返すように前記空燃比を制御する空燃比制御手段と、前記空燃比がリッチである還元雰囲気において前記ＮＯｘトラップ触媒に吸着された前記硫黄成分を前記ＮＯｘトラップ触媒から脱離させるＳ脱離処理を実行するＳ脱離処理実行手段と、前記ＮＯｘトラップ触媒から前記硫黄成分が脱離されるときの放出速度を推定するＳ放出速度推定手段と、前記Ｓ放出速度推定手段により推定された前記放出速度が第一所定速度以上の場合に、制限条件が成立したと判定する判定手段と、を備える。
前記Ｓ脱離処理実行手段は、前記Ｓ脱離処理の実行中に前記制限条件が成立したら、前記空燃比制御手段による前記空燃比制御によって、前記ＮＯｘトラップ触媒の出口側の空燃比を平均的に常時リッチ状態となるように前記リッチ継続時間における理論空燃比に対するリッチ度合いを制御するとともに、前記ＮＯｘトラップ触媒のうち排気上流側となる前方温度と排気下流側となる後方温度とを前記ＮＯｘトラップ触媒から前記硫黄成分が脱離し始める温度であるＳ脱離開始温度を挟んで上下に前記周期的に変化させ、前記前方温度と前記後方温度とを所定の位相のずれを持ってスイングさせることにより、前記硫黄成分が脱離する前記ＮＯｘトラップ触媒の領域を制限することを特徴としている。なお、ここでいう領域とは空間的な領域を意味する。また、前記判定手段が前記第一所定速度と比較する前記放出速度は、通常の前記Ｓ脱離処理時の放出速度である。
【００１２】
（２）前記ＮＯｘトラップ触媒に吸着された前記硫黄成分の量を推定する吸着Ｓ量推定手段を備えることが好ましい。この場合、前記Ｓ放出速度推定手段は、前記吸着Ｓ量推定手段により推定した前記硫黄成分の量に基づいて前記放出速度を推定することが好ましい。
【００１３】
（３）前記Ｓ脱離処理実行手段は、前記領域が制限されているときに所定の制限解除条件が成立したら前記領域の制限を解除してＳ脱離処理を実行することが好ましい。
（４）前記判定手段は、前記Ｓ放出速度推定手段により推定された前記放出速度が第二所定速度未満の場合に前記制限解除条件が成立したと判定することが好ましい。なお、前記判定手段が前記第二所定速度と比較する前記放出速度は、前記領域が制限された前記Ｓ脱離処理時の放出速度である。
【００１５】
（５）前記Ｓ脱離実行手段が、前記所定の位相を逆位相とし、前記Ｓ脱離開始温度において前記位相が反転するようにスイングさせることにより、前記硫黄成分が脱離する前記領域を制限することが好ましい。
（６）前記空燃比制御手段が、前記リッチ継続時間における前記リッチ度合いを制御し、前記リッチ継続時間と前記リーン継続時間とを略同じにすることが好ましい。
（７）前記ＮＯｘトラップ触媒が前記排気通路に直列に２つ配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
開示の内燃機関の排気浄化装置によれば、ＮＯｘトラップ触媒から硫黄成分を脱離させるＳ脱離処理の実行中に所定の制限条件が成立したら、ＮＯｘトラップ触媒から硫黄成分が脱離される領域（空間的領域）を制限するため、ＮＯｘトラップ触媒に吸着された硫黄成分がＮＯｘトラップ触媒全体から一気に放出されることを防ぐことができる。つまり、単位時間当たりにＮＯｘトラップ触媒から放出される硫黄成分の量を減らすことができるので、大気中に放出される単位時間当たりのＨ2Ｓの放出量を減らすことができる。言い換えると、大気中に放出されるＨ2Ｓ濃度の最大値（すなわち、Ｈ2Ｓ濃度のピークの値）を下げることができる。これにより、Ｈ2Ｓの臭気を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示す模式的な全体構成図である。
【図２】ＮＯｘトラップ触媒に吸着された硫黄成分の量（吸着Ｓ量）とＳ脱離処理時に硫黄成分が放出される速度（Ｓ放出速度）との関係を示すグラフである。
【図３】Ｓ脱離処理時を説明するグラフであり、（ａ）が空燃比制御により変化する排気の空燃比の状態、（ｂ）が空燃比制御に伴って変化するＮＯｘトラップ触媒の温度状態、（ｃ）がＳ脱離処理時のＳ放出速度の変化を示す。
【図４】Ｓ脱離処理の制御内容を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
【００１９】
［１．装置構成］
本実施形態の排気浄化装置は、車両に搭載されたディーゼルエンジン（内燃機関）１に適用される。図１には、エンジン１に設けられる複数のシリンダ２のうちの一つを示すが、他のシリンダ２も同様の構成である。エンジン１のシリンダ２内には、上下方向に往復摺動するピストン３が設けられる。ピストン３は、コネクティングロッド４を介してクランクシャフト５に接続される。ピストン３は、その頂面に燃焼室となるキャビティ３ａが形成されている。
【００２０】
シリンダ２上部のシリンダヘッド６には、燃料噴射用のインジェクタ７が設けられる。インジェクタ７は、その先端部がシリンダ２の筒内空間に突出して設けられ、シリンダ２内に直接燃料を噴射する。インジェクタ７から噴射される燃料の噴射方向は、ピストン３のキャビティ３ａに向かう方向に設定される。また、インジェクタ７の基端部には燃料配管７ａが接続され、この燃料配管７ａから加圧された燃料がインジェクタ７に供給される。
【００２１】
シリンダヘッド６には、シリンダ２の筒内空間と連通する吸気ポート８及び排気ポート９が設けられ、これらの各ポート８，９を開閉するための吸気弁１０及び排気弁１１が設けられる。吸気ポート８には、図示しないエアクリーナやスロットルバルブ等を備えた吸気通路１２が接続され、排気ポート９には排気通路１３が接続される。この排気通路１３には、排気通路１３内に燃料を添加する燃料添加装置１４が設けられ、燃料添加装置１４の下流側に排気を浄化するための排気浄化装置２０が介装される。また、排気通路１３には、排気通路１３を流通する排気の温度を検出する温度センサ１５と、排気の空燃比を検出する空燃比センサ１６と、排気の流量を検出する流量センサ１７とが設けられる。
【００２２】
排気浄化装置２０は、排気上流側から順に配置された、前段酸化触媒２１，フィルタ２２，ＮＯｘトラップ触媒２３及び後段酸化触媒２４から構成される。ここでは、排気通路１３に介装された三つのケース内にそれぞれ、前段酸化触媒２１及びフィルタ２２、ＮＯｘトラップ触媒２３、後段酸化触媒２４が収容される。
前段酸化触媒２１は、排気中の成分に対する酸化能を持った酸化触媒であり、金属，セラミックス等からなるハニカム状の担体に触媒物質を担持したものである。
【００２３】
フィルタ２２は、排気中に含まれる粒子状物質（Particulate Matter、以下、ＰＭと略称する）を捕集する多孔質フィルタ（例えば、セラミックフィルタ）である。なお、ＰＭとは、炭素からなる黒煙（すす）の周囲に燃え残った燃料や潤滑油の成分，硫黄化合物等が付着した粒子状の物質である。フィルタ２２の内部は、多孔質の壁体によって排気の流通方向に沿って複数に分割されている。この壁体には、ＰＭの微粒子に見合った大きさの多数の細孔が形成され、排気が壁体の近傍や内部を通過する際に壁体内，壁体表面にＰＭが捕集される。フィルタ２２では、捕集したＰＭを連続的に酸化させて除去し、排気を浄化する再生制御が実施される。
【００２４】
ＮＯｘトラップ触媒２３は、酸素過剰な酸化雰囲気（排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態）において窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を硝酸塩として触媒の担体表面上に吸着し、酸素濃度が低い還元雰囲気（排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな状態）において吸着したＮＯｘを放出して還元する機能を有する。ＮＯｘトラップ触媒２３は吸着できるＮＯｘの量（すなわち、最大量）が決まっており、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着されたＮＯｘの量がこの最大量（すなわち、飽和状態）に近づくと、吸着されたＮＯｘを放出し還元浄化する制御（以下、この制御をＮＯｘパージという）が実施される。
【００２５】
ＮＯｘパージは、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気を酸素濃度が低い還元雰囲気（リッチ）にし、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）等の還元剤をＮＯｘトラップ触媒２３に供給することで実施される。ここでは、ＮＯｘトラップ触媒２３の上流側に設けられた燃料添加装置１４から排気通路１３に燃料を添加することによって、空燃比のリッチ化や還元剤の供給を行う。ＮＯｘパージの実施によって、ＮＯｘトラップ触媒２３からＮＯｘを放出させるとともに、放出されたＮＯｘを還元して無害な窒素（Ｎ2）に変換して排気を浄化する。
【００２６】
なお、図１に示す排気浄化装置２０では、同一性能を有する同一形状のＮＯｘトラップ触媒２３が排気通路１３に直列に２つ配置されている。以下、排気上流側に配置されたＮＯｘトラップ触媒２３を前段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｆといい、排気下流側に配置されたＮＯｘトラップ触媒２３を後段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｒという。また、両者を特に区別しない場合は、単にＮＯｘトラップ触媒２３という。
【００２７】
ＮＯｘトラップ触媒２３の下流側に配置された後段酸化触媒２４は、前段酸化触媒２１と同様、排気中の成分に対する酸化能を持った酸化触媒であり、金属，セラミックス等からなるハニカム状の担体に触媒物質を担持したものである。
温度センサ１５，空燃比センサ１６及び流量センサ１７は、いずれもフィルタ２２の下流側であってＮＯｘトラップ触媒２３の上流側に設けられ、ＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気の温度，空燃比及び流量をそれぞれ検出する。これらセンサ１５，１６，１７で検出された情報は、ＥＣＵ３０へ送信される。
【００２８】
ＥＣＵ（電子制御装置）３０は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵでの演算結果等が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等を備えている。ＥＣＵ３０の入力側には、温度センサ１５，空燃比センサ１６及び流量センサ１７が接続され、出力側には燃料添加装置１４が接続される。ＥＣＵ３０は、上記した再生制御やＮＯｘパージ等の様々な制御を実施するものであるが、ここでは特に以下のＳパージを実行する。
【００２９】
Ｓパージとは、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着された硫黄成分を定期的に放出する、いわゆるＳ脱離処理のことである。ＮＯｘトラップ触媒２３は、排気中のＮＯｘだけでなく、一般に排気に含まれている硫黄成分（サルファ，以下、単にＳとも表現する）も吸着する。ＮＯｘトラップ触媒２３は、上記したように触媒の担体表面上に吸着できるＮＯｘの量が決まっているため、硫黄成分が吸着されることにより吸着できるＮＯｘの量が減少してしまう。さらに硫黄成分は、上記のＮＯｘパージでは僅かな量しか放出されないため時間とともに増加し、これによりＮＯｘトラップ触媒２３の本来の機能であるＮＯｘを吸着する能力が低下してしまう。これを防ぐために実施されるのがＳパージである。
【００３０】
［２．制御構成］
次に、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の制御構成について、図１，図２及び図３（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。
ＥＣＵ３０は、上記のＳパージを実行するために、吸着Ｓ量推定部３１としての機能要素と、Ｓ放出速度推定部３２としての機能要素と、判定部３３としての機能要素と、空燃比制御部３４としての機能要素と、Ｓパージ実行部３５としての機能要素とを有している。
【００３１】
吸着Ｓ量推定部（吸着Ｓ量推定手段）３１は、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着された硫黄成分の量（以下、吸着Ｓ量という）ＳADを推定するものである。吸着Ｓ量ＳADは、エンジン１から排出される硫黄成分の量に依存し、エンジン１から排出される硫黄成分の量は、エンジン１において使用される燃料の量と燃料の種類とに依存する。そのため、吸着Ｓ量推定部３１は、例えば前回のＳパージの終了後から使用された燃料量Ｆを積算し、以下の式（１）に示すように、この積算使用燃料量ΣＦに燃料の種類に応じた係数ｋを乗算することで吸着Ｓ量ＳADを推定する。係数ｋは、燃料の種類（例えば、日本で使用される燃料か、アメリカで使用される燃料か等）によって異なる値である。これは、使用される燃料の種類によって排出される硫黄成分の量が異なるからである。
【００３２】
また、吸着Ｓ量推定部３１は、Ｓパージ実行中では、上記した積算使用燃料量ΣＦに係数ｋを乗算して推定した吸着Ｓ量ＳADから、後述のＳ放出速度推定部３２により推定されるＳ放出速度ＶにＳパージ時間ｔSPを乗算して求めた放出Ｓ量ＳEX（＝Ｖ×ｔSP）を減算する。これにより、Ｓパージ実行中にＮＯｘトラップ触媒２３に吸着されている硫黄成分の量を推定する。以下、Ｓパージ実行中の吸着Ｓ量を残留吸着Ｓ量ＳREと呼ぶ。
【００３３】
以上の吸着Ｓ量ＳAD及び残留吸着Ｓ量ＳREの推定手法を式で表すと、以下の式（１）及び（２）となる。
Ｓ＝ＳAD＝ΣＦ×ｋ  ・・・（１）
Ｓ＝ＳRE＝ＳAD−Ｖ×ｔSP  ・・・（２）
これら推定された吸着Ｓ量ＳAD及び残留吸着Ｓ量ＳREの情報は、Ｓ放出速度推定部３２及び判定部３３に伝達される。なお、以下、吸着Ｓ量ＳAD及び残留吸着Ｓ量ＳREとを特に区別しない場合は、単に吸着Ｓ量という。
【００３４】
Ｓ放出速度推定部（Ｓ放出速度推定手段）３２は、吸着Ｓ量に基づいてＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分が放出（脱離）されるときの放出速度（以下、Ｓ放出速度という）Ｖを推定するものである。Ｓ放出速度Ｖは、吸着Ｓ量と排気の空燃比（Ａ／Ｆ）と温度と流量とに依存するが、ここでは吸着Ｓ量に着目してＳ放出速度Ｖを推定する。ＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気の条件（すなわち、排気の空燃比，温度及び流量）が一定ならば、図２に示すように吸着Ｓ量が多いほどＳ放出速度Ｖが大きくなる。そのため、様々な排気の条件に対応させた図２に示すようなマップを予め複数記憶しておき、複数のマップの中から温度センサ１５，空燃比センサ１６及び流量センサ１７によって検出された値に対応するマップを選択する。このマップに、吸着Ｓ量推定部３１で推定された吸着Ｓ量を適用することでＳ放出速度Ｖを推定する。
【００３５】
なお、図２において、実線は後述の制限Ｓパージを実施した場合の吸着Ｓ量に対するＳ放出速度ＶSLを示し、一点鎖線は通常のＳパージを実施した場合の吸着Ｓ量に対するＳ放出速度ＶSを示す。図２に示すように、Ｓ放出速度Ｖは、吸着Ｓ量が同じ場合、通常のＳパージよりも制限Ｓパージを実施するほうが小さい。以下、通常のＳパージ時の放出速度をＳ放出速度ＶS、制限Ｓパージ時の放出速度を制限Ｓ放出速度ＶSLと表し、これらを特に区別しない場合はＳ放出速度Ｖという。推定されたＳ放出速度Ｖは、判定部３３へ伝達される。
【００３６】
判定部（判定手段）３３は、Ｓパージが必要であるか否かの判定と、Ｓパージ開始条件が成立したか否かの判定と、Ｓパージを実行する際に制限制御が必要であるか否かの判定と、制限制御を解除するか否かの判定とを実施するものである。以下、これらの判定について説明する。
【００３７】
判定部３３は、まず、吸着Ｓ量推定部３１で推定された吸着Ｓ量ＳADに基づいて、Ｓパージが必要であるか否かを判定する。判定部３３は、吸着Ｓ量推定部３１で推定された吸着Ｓ量ＳADと予め設定された所定値ＳTHとを比較し、吸着Ｓ量ＳADが所定値ＳTH以上の場合にＳパージが必要であると判定し、吸着Ｓ量ＳADが所定値ＳTH未満の場合にＳパージが必要でないと判定する。すなわち、以下の（３）が成立した場合はＳパージが必要であると判定する。なお、この判定に用いられる所定値ＳTHは、例えば予め実験等によりＮＯｘトラップ触媒２３のＮＯｘ浄化性能が低下する程度に硫黄成分が蓄積したと考えられる吸着Ｓ量である。
（３）吸着Ｓ量ＳAD≧所定値ＳTH
【００３８】
判定部３３は、上記の（３）が成立したら、Ｓパージを開始できるか否か、言い換えると、Ｓパージを実施することができるか否か（すなわち、Ｓパージ開始条件が成立したか否か）を判定する。このＳパージ開始条件は、例えば車両が高速道路等の道路を高速で走行中や郊外等を安定して走行中に、排気が高温で安定していることである。なお、上記の（３）が成立した場合であっても、Ｓパージ開始条件が成立しない場合は、Ｓパージは実行されない。
【００３９】
判定部３３は、上記（３）のＳパージ開始条件が成立したと判定したら、Ｓパージを実行する際に制限制御が必要であるか否かを判定する。制限制御とは、単位時間当たりにＮＯｘトラップ触媒２３から放出される硫黄成分の量を制限する制御である。以下、この制御を制限Ｓパージという。すなわち、制限Ｓパージとは、硫黄成分が放出されるＮＯｘトラップ触媒２３の領域を制限する制御である。ここでいう領域とは空間的な領域（すなわち、場所）を意味する。言い換えれば、制限Ｓパージは、ＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分が放出される場所を制限し、部分的にＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分を脱離するということである。制限Ｓパージを実行する具体的な制御については後述する。
【００４０】
判定部３３は、Ｓ放出速度推定部３２で推定された通常のＳパージを実施した場合のＳ放出速度ＶSと予め設定された第一所定速度ＶTH1とを比較し、Ｓ放出速度ＶSが第一所定速度ＶTH1以上の場合に制限制御が必要であると判定し、Ｓ放出速度ＶSが第一所定速度ＶTH1未満の場合に制限制御が必要でない（すなわち、通常のＳパージでよい）と判定する。すなわち、制限Ｓパージの開始条件（制限条件）は、以下の（４）の条件である。なお、この判定に用いられる第一所定速度ＶTH1は、例えば人間がＨ2Ｓ臭気を感じない程度のＨ2Ｓ濃度を予め実験等により求め、このＨ2Ｓ濃度から算出されたＳ放出速度である。
（４）Ｓ放出速度ＶS≧第一所定速度ＶTH1
【００４１】
判定部３３は、上記（４）の制限条件が成立して制限Ｓパージが実施されているときに、制限Ｓパージ（制限制御）を解除するか否かを判定する。制限制御の解除とは、制限Ｓパージを終了し、通常のＳパージに切り替えることを意味する。判定部３３は、吸着Ｓ量推定部３１で推定された制限Ｓパージの実行中の残留吸着Ｓ量ＳREに基づき、Ｓ放出速度推定部３２で推定された制限Ｓパージ実行中のＳ放出速度ＶSLと予め設定された第二所定速度ＶTH2とを比較し、制限Ｓ放出速度ＶSLが第二所定速度ＶTH2未満の場合に制限制御を解除すると判定し、制限Ｓ放出速度ＶSLが第二所定速度ＶTH2以上の場合に制限制御を解除しないと判定する。すなわち、制限Ｓパージの解除条件（制限解除条件）は、以下の（５）の条件である。なお、この判定に用いられる第二所定速度ＶTH2は、例えば第一所定速度ＶTH1よりも小さいＳ放出速度である。
（５）制限Ｓ放出速度ＶSL＜第二所定速度ＶTH2
【００４２】
空燃比制御部（空燃比制御手段）３４は、ＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気の空燃比（Ａ／Ｆ）を制御するものである。一般に空燃比を制御するには空気量と燃料量とを制御すればよいが、ここでは出力に影響を与えず排気の空燃比のみを制御するために、燃料添加装置１４から排気通路１３内に添加される燃料添加量を制御する。この空燃比制御部３４は、排気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにする場合は燃料添加装置１４から添加される燃料量を増加させ、空燃比を理論空燃比よりもリーンにする場合は燃料添加装置１４から添加される燃料量を減少させる（又は添加される燃料量をゼロにさせる）。
【００４３】
また、空燃比制御部３４は、理論空燃比に対するリッチ度合い（リッチＡ／Ｆ）や空燃比がリッチであるリッチ継続時間の制御や、空燃比がリーンであるリーン継続時間の制御を行う。言い換えると、空燃比制御部３４は、燃料添加装置１４から添加される燃料量や燃料添加時間を制御する。
【００４４】
また、空燃比制御部３４は、燃料添加装置１４から添加される燃料量や燃料添加時間を制御することにより、排気の空燃比を制御するとともに排気の温度制御も行う。すなわち、空燃比制御部３４は、排気の温度を上昇させる場合は燃料添加装置１４から添加される燃料量を増加させて前段酸化触媒２１で酸化反応（燃焼）させ、排気の温度を低下させる場合は燃料添加装置１４から添加される燃料量をゼロにさせる。
【００４５】
Ｓパージ実行部（Ｓ脱離処理実行手段）３５は、Ｓパージ開始条件が成立したときの判定部３３による判定結果に応じて、制限Ｓパージ又は通常のＳパージを実行するものである。Ｓパージ実行部３５は、判定部３３によりＳパージを実施可能であると判定されて制限制御が必要であると判定された場合（上記の制限条件（４）が成立した場合）は、制限制御を解除すると判定されるまで制限Ｓパージを実行する。また、Ｓパージ実行部３５は、判定部３３によりＳパージを実施可能であると判定されたが制限制御は必要ないと判定された場合（上記の制限条件（４）が成立しない場合）、及び、制限制御を実施中に制限制御を解除すると判定された場合（上記の制限解除条件（５）が成立した場合）は、通常のＳパージを実行する。
【００４６】
Ｓパージを実行するためには、以下の（６）及び（７）をともに成立させる必要がある。
（６）ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気がリッチ
（７）ＮＯｘトラップ触媒２３の温度≧Ｓ脱離開始温度ＴSP
言い換えると、ＮＯｘトラップ触媒２３において、この（６）及び（７）がともに成立している部分からは硫黄成分が放出され、少なくともいずれか一方の条件しか成立していない部分からは硫黄成分が放出されない。なお、ここでいうＳ脱離開始温度ＴSPとは、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気がリッチの場合にＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分が脱離し始めるときの温度であり、触媒によって異なる。
【００４７】
Ｓパージ実行部３５は、上記の（７）を利用して制限Ｓパージを実行する。すなわち、制限Ｓパージは、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気を常にリッチな状態に維持しながら、ＮＯｘトラップ触媒２３において、Ｓ脱離開始温度ＴSP以上の部分とＳ脱離開始温度ＴSP未満の部分とを意図的に作る。これにより、ＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分が放出される領域を制限して、ＮＯｘトラップ触媒２３全体で見たときに単位時間当たりに放出される硫黄成分の量を制限する（すなわち、減少させる）。制限Ｓパージは、Ｓパージ実行部３５が空燃比制御部３４に指令を出すことにより実行する。
【００４８】
Ｓパージ実行部３５から制限Ｓパージ実行の指令を受けた空燃比制御部３４は、ＮＯｘトラップ触媒２３において、Ｓ脱離開始温度ＴSP以上の部分とＳ脱離開始温度ＴSP未満の部分とを作るために、リッチ継続時間とリーン継続時間とを周期的に繰り返すように空燃比を制御する。さらに、空燃比制御部３４は、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気を常にリッチな状態に維持するために、空燃比がリッチのときのリッチ度合いを制御する。すなわち、空燃比制御部３４は、燃料添加装置１４により燃料を添加する時間（リッチ継続時間）と、燃料を添加しない時間（リーン継続時間）とを周期的に交互に繰り返す（すなわち、空燃比を周期的にリッチとリーンとにスイングさせる）。そして、このように空燃比をスイングさせながら、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気が定常的にリッチとなるように、添加燃料量を制御して、リッチ継続時間におけるリッチ度合いを制御する。
【００４９】
空燃比制御部３４により空燃比がスイングされた場合、ＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気の温度も空燃比のスイングに追従して上昇及び低下を周期的に繰り返す。これにより、ＮＯｘトラップ触媒２３の温度も上昇及び低下を周期的に繰り返す。すなわち、排気の空燃比を制御することにより、ＮＯｘトラップ触媒２３の温度が変化するため、ＮＯｘトラップ触媒２３の温度が上記のＳ脱離開始温度ＴSPを挟んで上下に周期的に変化するように、予め空燃比制御部３４による空燃比制御（リッチ継続時間とリーン継続時間との周期やリッチ度合い）を設定しておく。これにより、空燃比制御部３４による空燃比制御が実施されれば、自動的に制限Ｓパージが実行される。
【００５０】
なお、ここでは、ＮＯｘトラップ触媒２３は排気通路１３に直列に２つ配置されているため、上流側の前段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｆの方が下流側の後段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｒよりも先に排気の温度変化の影響を受ける。つまり、排気の温度が上昇すると、前段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｆが先に温度上昇し、次いで後段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｒが温度上昇する。同様に、排気の温度が低下すると、前段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｆが先に温度低下し、次いで後段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｒが温度低下する。
【００５１】
Ｓパージ実行部３５は、空燃比制御部３４による空燃比のスイング制御により前段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｆの温度（以下、前方温度ともいう）ＴFと後段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｒの温度（以下、後方温度ともいう）ＴRとの間に温度のずれを生じさせる。すなわち、Ｓパージ実行部３５は、空燃比制御部３４による空燃比制御によって、ＮＯｘトラップ触媒２３の前方温度ＴFと後方温度ＴRとがＳ脱離処理開始温度ＴSPを挟んで上下に周期的に変化し、さらに前方温度ＴFと後方温度ＴRとが所定の位相のずれを持ってスイングするように制御する。
【００５２】
これにより、Ｓ脱離開始温度ＴSPを超えている部分ではＳパージが実行され、Ｓ脱離開始温度ＴSP未満の部分ではＳパージが実行されないこととなり、ＮＯｘトラップ触媒２３全体で見ると、放出される硫黄成分の量が制限される（減少する）。なお、このとき、前段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｆと後段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｒとの位相のずれが逆位相になり、位相の反転がＳ脱離開始温度ＴSPになるように空燃比制御部３４による空燃比制御を設定すれば、前段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｆから硫黄成分が放出されているときには後段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｒからは硫黄成分が放出されず、後段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｒから硫黄成分が放出されているときには前段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｆからは硫黄成分が放出されない。つまり、常に一定量の硫黄成分がＮＯｘトラップ触媒２３から放出されることとなる。
【００５３】
以上が制限Ｓパージについての制御内容である。これに対して、通常のＳパージは、制限ＳパージではないＳパージのことであり、ＮＯｘトラップ触媒２３全体をＳパージができる状態にして行うＳパージのことである。Ｓパージ実行部３５は、通常のＳパージを実行する場合は、ＮＯｘトラップ触媒２３全体において上記の（６）及び（７）をともに成立させて、ＮＯｘトラップ触媒２３全体から硫黄成分を放出させる。Ｓパージ実行部３５は、ＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分が放出され終わったら（すなわち、残留吸着Ｓ量ＳREがゼロになったら）、Ｓパージを終了する。すなわち、これがＳパージ終了条件である。
【００５４】
次に、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて、上記したＳパージ実行部３５による制御内容を説明する。図３（ａ）は、Ｓパージ実行部３５からの指令に基づいて空燃比制御部３４において行われる空燃比制御によって変化する空燃比（Ａ／Ｆ）の状態を示すグラフであり、理論空燃比（ストイキ）に対して、空燃比が大きくなるほどリーン度合いが大きく、空燃比が小さくなるほどリッチ度合いが大きい。また、図３（ａ）中、実線がＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気の空燃比であり、一点鎖線がＮＯｘトラップ触媒２３の出口側の空燃比である。このＮＯｘトラップ触媒２３の出口側の空燃比は、ＮＯｘトラップ触媒２３周辺の空燃比（周辺雰囲気）に対応する。
【００５５】
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す空燃比制御に伴って変化するＮＯｘトラップ触媒２３の温度状態を示すグラフであり、実線が前段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｆの温度ＴF、一点鎖線が後段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｒの温度ＴRである。また、図３（ｃ）は、Ｓパージ時のＳ放出速度の変化を示すグラフであり、実線が本排気浄化装置によるＳ放出速度、一点鎖線が従来の排気浄化装置によるＳ放出速度である。また、図３（ａ）〜（ｃ）の横軸の時間は全て対応している。
【００５６】
図３（ａ）に示すように、時間ｔ0において、判定部３３により制限Ｓパージが必要であると判定されると、Ｓパージ実行部３５は、空燃比制御部３４に対して制限Ｓパージの空燃比制御を実施するように指令を出す。この指令を受けた空燃比制御部３４は、まず空燃比をストイキよりもリッチにする。これにより、図３（ｂ）に示すようにＮＯｘトラップ触媒２３の温度が上昇する。そして、前段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｆの温度（前方温度）ＴFが先にＳ脱離開始温度ＴSPに達し、Ｓ脱離開始温度ＴSPよりも高い温度となる。このときの時間（前方温度ＴFがＳ脱離開始温度ＴSPに達した時間）をｔ1とする。
【００５７】
図３（ａ）に示すように、空燃比制御部３４は、時間ｔ1になったら（すなわち、前方温度ＴFがＳ脱離開始温度ＴSPに達したら）徐々に空燃比を大きくしていき、ストイキよりもリーンにする（リーン継続の開始）。これにより、上昇していた前方温度ＴFは徐々に低下し、Ｓ脱離開始温度ＴSPよりも低い温度になる。一方、後段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｒは、前段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｆに遅れて温度が上昇する。ここでは、図３（ｂ）に示すように、前方温度ＴFが低下してＳ脱離開始温度ＴSPに達したときに、後段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｒの温度（後方温度）ＴRが上昇してＳ脱離開始温度ＴSPに達するようになっている。つまり、前方温度ＴFと後方温度ＴRとがＳ脱離開始温度ＴSPを境界に逆位相のずれを持つようになっている。
【００５８】
空燃比制御部３４は、予め設定されたリーン継続時間（ストイキよりもリーンな状態の時間）の半分が終了したら、再び空燃比を小さくしていき、ストイキになった時点でリーン継続時間終了となり、さらに空燃比をストイキよりもリッチにする（リッチ継続の開始）。空燃比が再びストイキよりもリッチになると、前方温度ＴFは再び上昇してＳ脱離開始温度ＴSPに達し、Ｓ脱離開始温度ＴSPよりも高い温度となる。後段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｒは、前段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｆに遅れて温度が低下するため、前方温度ＴFが上昇し始めたときに後方温度ＴRは低下し始め、前方温度ＴFが上昇してＳ脱離開始温度ＴSPに達したときにＳ脱離開始温度ＴSPに達し、Ｓ脱離開始温度ＴSPよりも低くなる。
【００５９】
空燃比制御部３４は、予め設定されたリッチ継続時間（ストイキよりもリッチな状態の時間）の半分が終了したら、再び空燃比を大きくしていき、ストイキになった時点でリッチ継続時間終了となり、さらに空燃比をストイキよりもリーンにして上記したリーン継続を開始する。このように、Ｓパージ実行部３５は、空燃比制御部３４によってＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気の空燃比をリッチとリーンとを繰り返すようにスイングさせる。これによりＮＯｘトラップ触媒２３の前方温度（前段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｆの温度）ＴFと後方温度（後方ＮＯｘトラップ触媒２３Ｒの温度）ＴRとが、Ｓ脱離開始温度ＴSPを挟んで逆位相のずれを持って上下にスイングされる。
【００６０】
また、Ｓパージ実行部３５は、空燃比制御部３４によってＮＯｘトラップ触媒２３に流入する排気の空燃比をリッチとリーンとを繰り返すようにスイングさせるが、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気（すなわち、ＮＯｘトラップ触媒２３の出口側の空燃比）は、図３（ａ）中に一点鎖線で示すように平均的に常時リッチ状態となるように、リッチ継続時間におけるリッチ度合いを制御している。すなわち、ストイキに対するリッチ度合いがリーン度合いよりも大きくなるように（リッチ側への振幅が大きくなるように）制御される。なお、ここでは、リッチ度合いを制御することにより、リッチ継続時間とリーン継続時間とが略同じに設定されている。
【００６１】
このような制限ＳパージによってＮＯｘトラップ触媒２３から放出される硫黄成分は、図３（ｃ）に実線で示すような速度で放出される。図３（ｃ）中に実線で示すように、前方温度ＴFがＳ脱離開始温度ＴSPに達した時間ｔ1から、ＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分が放出され始め、前方温度ＴFがＳ脱離開始温度ＴSP以上の状態では前段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｆから硫黄成分が放出される。
【００６２】
従来であれば、ＮＯｘトラップ触媒２３全体から一気に硫黄成分が放出され始めるため、一点鎖線で示すようにＳ放出速度（すなわち、単位時間あたりに放出される硫黄成分の量）は急上昇し、短い時間で大量の硫黄成分が放出される。このため、Ｈ2Ｓが大量に生成されてＨ2Ｓ濃度が高くなり、Ｈ2Ｓ独特の臭気を感じてしまう。
【００６３】
これに対して、制限Ｓパージを行うと、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気は常にリッチな状態となっているが、制限Ｓパージ実行中は、前方温度ＴFと後方温度ＴRとが交互にＳ脱離開始温度ＴSPを超えるため、前段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｆと後段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｒとから交互に硫黄成分が放出される。言い換えると、ＮＯｘトラップ触媒２３の温度がＳ脱離開始温度ＴSPを超えている部分と超えていない部分とに分かれているため、Ｓ脱離開始温度ＴSPを超えている部分からしか硫黄成分が放出されない。
【００６４】
すなわち、上記した（６）は常に成立しているが、（７）が成立している部分と成立していない部分とがあるため、ＮＯｘトラップ触媒２３全体で見ると、放出される硫黄成分の量が従来に比べて大幅に抑制される。なお、図３（ｃ）中のＶTH1は制限Ｓパージの開始条件（制限条件）で用いられる第一所定速度、ＶTH2は制限Ｓパージの解除条件（制限解除条件）で用いられる第二所定速度である。
【００６５】
制限ＳパージによりＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分が放出され続けると、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着している残留吸着Ｓ量ＳREが徐々に減少する。これにより、制限Ｓパージ中のＳ放出速度（制限Ｓ放出速度）ＶSLは徐々に低下し、第二所定速度ＶTH2よりも小さい速度になる。制限Ｓ放出速度ＶSLが低下して第二所定速度ＶTH2に達した時間をｔ2とする。つまり、時間ｔ2において制限制御が解除され、制限Ｓパージから通常のＳパージに移行する。
【００６６】
Ｓパージ実行部３５は、時間ｔ2になると、空燃比制御部３４に対して通常のＳパージの空燃比制御を実施するように指令を出す。この指令を受けた空燃比制御部３４は、図３（ａ）に示すように、空燃比のスイングをやめて常時リッチとする。これにより、図３（ｂ）に示すように、前方温度ＴF及び後方温度ＴRが常にＳ脱離開始温度ＴSP以上の温度に保持される。つまり、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気が常にリッチ状態であり、且つ、ＮＯｘトラップ触媒２３の温度がＳ脱離開始温度ＴSPよりも高いため、ＮＯｘトラップ触媒２３全体（すなわち、前段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｆ及び後段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｒ）から残った硫黄成分が放出される。
【００６７】
そして、図３（ｃ）に示すように、残留吸着Ｓ量ＳREが徐々に減少することによりＳ放出速度も徐々に低下し、残留吸着Ｓ量ＳREがなくなったらＳ放出速度もゼロとなる。このときの時間ｔ3がＳパージ終了時間である。
【００６８】
なお、図３（ｃ）では、本排気浄化装置によるＳパージと従来の手法によるＳパージとの終了する時間が略同じになっている。これは、制限Ｓパージを用いた場合、制限Ｓパージ実行中の硫黄放出量（Ｓ放出速度）が制限されても、制限Ｓパージから通常のＳパージに移行した後に全ての硫黄成分が素早く放出されるからである。つまり、制限ＳパージによってＳ放出速度のピーク値を低くしながら、Ｓパージを実行する時間は従来と略変わらないのである。
【００６９】
［３．フローチャート］
次に、図４を用いてＥＣＵ３０で実行されるＳパージ制御（Ｓ脱離処理制御）の手順の例を説明する。このフローチャートは、所定の周期Ｔ（例えば、数［ｓ］周期）で動作する。また、下記の各ステップは、コンピュータのハードウェアに割り当てられた各機能（手段）が、ソフトウェア（コンピュータプログラム）によって動作することによって実施される。
【００７０】
本排気浄化装置は、ドライバによるイグニッションスイッチ（図示略）のオン操作が行われ、エンジン１が始動したら以下の制御フローをスタートする。なお、フローチャート中のフラグＦは、Ｓパージ実行部３５による制御モード（制御状態）を示し、フラグＦ＝０はＳパージが実施されていない状態、フラグＦ＝１は制限Ｓパージ実行中、フラグＦ＝２は通常のＳパージ実行中を示す。なお、制御開始時はフラグＦはＦ＝０に設定されている。
【００７１】
図４に示すように、ステップＳ１０において、フラグＦがＦ＝０であるか否かが判定される。制御開始時はフラグＦはＦ＝０のためＹＥＳルートからステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０では、温度センサ１５，空燃比センサ１６及び流量センサ１７のそれぞれの検出値（センサ値）や、前回のＳパージの終了後からの使用燃料量Ｆの積算値ΣＦを取得する。ステップＳ３０では、ステップＳ２０で取得した積算値ΣＦからＮＯｘトラップ触媒２３に吸着されている硫黄成分の量（吸着Ｓ量）ＳADが推定される。
【００７２】
次いでステップＳ４０において、ステップＳ３０で推定した吸着Ｓ量ＳADが予め設定された所定値ＳTH以上であるか否かが判定される。つまり、ステップＳ４０の判定は上記の（３）のＳパージが必要であるか否かの判定であり、判定部３３によって判定される。吸着Ｓ量ＳADが所定値ＳTH以上の場合はＳパージが必要であると判定され、ステップＳ５０へ進み、判定部３３によりＳパージを実施することができるか否か（Ｓパージ開始条件が成立したか否か）が判定される。ステップＳ４０において吸着Ｓ量ＳADが所定値ＳTH未満であると判定された場合及びステップＳ５０においてＳパージを実施できないと判定された場合は、いずれもリターンする。
【００７３】
また、ステップＳ５０においてＳパージ開始条件が成立したら、ステップＳ６０へ進んでＳ放出速度ＶSが推定される。そして、ＳステップＳ７０において、Ｓ放出速度ＶSが予め設定された第一所定速度ＶTH1以上であるか否かが判定される。すなわち、ステップＳ７０の判定は上記の制限Ｓパージの開始条件（４）であり、判定部３３によって判定される。Ｓ放出速度ＶSが第一所定速度ＶTH1以上の場合はステップＳ８０へ進み、ステップＳ８０においてフラグＦがＦ＝１に設定され、ステップＳ９０においてＳパージ実行部３５により制限Ｓパージが実行される。一方、ステップＳ７０においてＳ放出速度ＶSが第一所定速度ＶTH1未満であると判定された場合は、ステップＳ１４０へ進み、フラグＦがＦ＝２に設定されて、ステップＳ１５０へ進む。
【００７４】
ステップＳ９０において制限Ｓパージが実行されると、ＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分が徐々に放出される。ステップＳ１００では、ＮＯｘトラップ触媒２３に残っている硫黄成分の量（残留吸着Ｓ量）ＳREが推定される。なお、このときの残留吸着Ｓ量ＳREは、制限Ｓパージ開始直後（すなわち、ステップＳ１００に最初に進んだとき）は、吸着Ｓ量ＳADがそのまま残留吸着Ｓ量ＳREとして推定され、次の制御周期からは前回の周期においてステップＳ１１０で推定された制限Ｓ放出速度ＶSLを用いて上記した式（２）を用いて推定される。
【００７５】
次いでステップＳ１１０では、残留吸着Ｓ量ＳREから制限Ｓ放出速度ＶSLが推定される。そして、ステップＳ１２０において、制限Ｓ放出速度ＶSLが予め設定された第二所定速度ＶTH2未満か否かが判定される。つまり、ステップＳ１２０の判定は上記の制限Ｓパージの解除条件（５）であり、判定部３３により判定される。制限Ｓ放出速度ＶSLが第二所定速度ＶTH2未満の場合は、ステップＳ１３０へ進み、フラグＦがＦ＝２に設定され、制限制御が解除される。そして、ステップＳ１５０において通常のＳパージが実行される。
【００７６】
一方、ステップＳ１２０において、制限Ｓ放出速度ＶSLが第二所定速度ＶTH2以上であると判定された場合は、ＮＯルートからリターンする。この場合、フラグＦがＦ＝１に設定されているため、ステップＳ１０の判定によりＮＯルートからステップＳ１８０へ進み、フラグＦがＦ＝１であるか否かが判定され、この場合はフラグＦがＦ＝１のためＹＥＳルートからステップＳ９０へ進み、制限Ｓパージが実行される。そして、ステップＳ１２０の判定により通常のＳパージに移行するまで制限Ｓパージが実行される。
【００７７】
また、ステップＳ１５０では通常のＳパージが実行される。これにより、ＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分が徐々に放出されるため、ステップＳ１６０において残留吸着Ｓ量ＳREを推定し、ステップＳ１７０において硫黄成分がＮＯｘトラップ触媒２３から放出され終わったか否か（すなわち、Ｓパージ終了条件が成立したか否か）が判定される。Ｓパージ終了条件が成立したら制御フローを終了し、Ｓパージ終了条件が成立していなかったらリターンしてステップＳ１０の判定へ進む。この場合は、ステップＳ１０及びステップＳ１８０の判定で共にＮＯとなるため、ステップＳ１５０へ進んで通常のＳパージが実行され、Ｓパージ終了条件が成立するまで繰り返される。
【００７８】
［４．効果］
したがって、本排気浄化装置によれば、ＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分を脱離させるＳ脱離処理（Ｓパージ）の実行中に上記した制限条件（４）が成立したら、ＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分が脱離される領域（すなわち、Ｓパージが実行される部分）を制限するため、ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着された硫黄成分がＮＯｘトラップ触媒２３全体から一気に放出されることを防ぐことができる。つまり、単位時間当たりにＮＯｘトラップ触媒２３から放出される硫黄成分の量を減らすことができるので、大気中に放出される単位時間当たりのＨ2Ｓの放出量を減らすことができる。言い換えると、大気中に放出されるＨ2Ｓ濃度の最大値（すなわち、Ｈ2Ｓ濃度のピーク値）を下げることができる。これにより、Ｈ2Ｓの臭気を抑制することができる。
【００７９】
また、ＮＯｘトラップ触媒２３から放出されるＳ放出速度ＶSが所定速度（第一所定速度）ＶTH1以上の場合に制限条件が成立したと判定するため、硫黄成分が脱離する領域を制限してＳパージを行うべきか否か（すなわち、制限Ｓパージを実行するか否か）の判断を適切に行うことができる。Ｓ放出速度ＶSが第一所定速度ＶTH1以上の場合（すなわち、大量の硫黄成分が一気に放出されてＳ放出速度のピーク値を下げる必要があると推定される場合）は、硫黄成分の脱離を制限して行うことにより、Ｈ2Ｓ臭気を確実に抑制することができる。
【００８０】
また、制限Ｓパージ実行中（すなわち、領域制限中）に上記の制限解除条件（５）が成立したら、制限Ｓパージを解除して（領域制限を解除して）、通常のＳパージを実行するため、素早くＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分を放出することができる。つまり、Ｓ放出速度のピーク値を抑制しながら、Ｓパージを実行する時間は従来と略同じにすることができ、燃費悪化を抑制することができる。
【００８１】
また、推定したＳ放出速度（制限Ｓ放出速度）ＶSＬが所定速度（第二所定速度）ＶTH2未満の場合に制限解除条件が成立したと判定するため、硫黄成分の脱離領域の制限を解除するべきか否か（制限Ｓパージから通常のＳパージに移行するか否か）の判断を適切に行うことができる。制限Ｓ放出速度ＶSＬが第二所定速度ＶTH2未満になったら通常のＳパージに移行するため、早期にＳパージを終了することができる。
【００８２】
また、空燃比制御部３４によりリッチ継続時間とリーン継続時間とを周期的に繰り返されることによって、ＮＯｘトラップ触媒２３の前方温度ＴFと後方温度ＴRとをＳ脱離開始温度ＴSPを挟んで周期的に変化させ、前方温度ＴFと後方温度ＴRとを所定の位相のずれを持ってスイングさせることによりＳ脱離領域を制限するため、ＮＯｘトラップ触媒２３の前方と後方とで領域を制限し、Ｈ2Ｓ濃度のピーク値を低減させることができる。
【００８３】
また、ＮＯｘトラップ触媒２３前方温度ＴFと後方温度ＴRとがＳ脱離開始温度ＴSPを境に逆位相にスイングされるため、ＮＯｘトラップ触媒２３全体でみると放出される硫黄成分の量がばらつかないようにすることができる。
また、空燃比制御部３４が、リッチ継続時間におけるリッチ度合いを制御することによりＮＯｘトラップ触媒２３周辺の空燃比を常時リッチに維持し、リッチ継続時間とリーン継続時間とを略同じにすることにより、制御を簡素化することができる。
【００８４】
また、ここでは２つのＮＯｘトラップ触媒２３（前段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｆ及び後段ＮＯｘトラップ触媒２３Ｒ）が排気通路１３に直列に配置（タンデム配置）されることにより、上流側のＮＯｘトラップ触媒２３Ｆの温度（前方温度）ＴFと下流側のＮＯｘトラップ触媒２３Ｒの温度（後方温度）ＴRとの位相のずれをはっきりと設定することができる。つまり、Ｓパージされる領域をより明確に区画することができ、制限Ｓパージをより正確に実行することができる。
【００８５】
［５．変形例］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
上記の実施形態では、制限Ｓパージの開始条件（制限条件）と解除条件（制限解除条件）とで異なる所定速度を用いて判定を行ったが、所定速度は同じであってもよい。すなわち、第一所定速度ＶTH1と第二所定速度ＶTH2とが同じ値であってもよい。この場合、制御構成が簡素化される。
【００８６】
また、上記実施形態では、Ｓ放出速度ＶSを推定して、Ｓ放出速度ＶSに基づいて制限Ｓパージを実行するか否かを判定しているが、制限Ｓパージを実行するか否かの判定は、例えば吸着Ｓ量ＳADに基づいて行ってもよい。ＮＯｘトラップ触媒２３に吸着されている硫黄成分の量が多いほど放出されるときの速度が大きくなるため、吸着Ｓ量ＳADがある判定閾値よりも多くなったら制限Ｓパージを実行するとしてもよい。この場合、Ｓ放出速度を推定する必要がないため、制御構成が簡素化される。
【００８７】
また、吸着Ｓ量ＳADの推定は、上記の他に、例えば吸着Ｓ量とエンジン１の作動時間との関係を予め実験等により求めてマップ化しておき、エンジン１の作動時間を積算して、積算した作動時間をこのマップに適用することにより吸着Ｓ量を推定してもよい。また、例えば、吸着Ｓ量と走行距離との関係を予めマップ化しておき、前回Ｓパージを実施したときからの走行距離を取得してこのマップに適用することにより推定してもよい。また、マップではなく予め実験等により求めた数式を用いて推定してもよい。
【００８８】
この他、吸着Ｓ量やＳ放出速度を検出できるセンサを設けた場合は、これらによって直接検出してもよい。この場合は、吸着Ｓ量推定部３１やＳ放出速度推定部３２を設ける必要はない。
また、上記の制限Ｓパージや通常のＳパージを行う場合に、ＮＯｘトラップ触媒２３を予めある程度昇温しておいてからＳパージを実行するように構成してもよい。この場合、ＮＯｘトラップ触媒２３がＳ脱離開始温度ＴSPに達するまでにかかる時間を短縮することができ、早期にＳパージを開始することができる。
【００８９】
また、制限Ｓパージから通常のＳパージに移行せず、制限Ｓパージのみを実施するようにしてもよい。この場合、制限解除条件の判定等は不要である。
また、上記の実施形態では、ＮＯｘトラップ触媒２３から硫黄成分が脱離する領域の制限を、排気の空燃比を制御することにより実施したが、ＮＯｘトラップ触媒２３の温度条件を場所によって（すなわち、ＮＯｘトラップ触媒２３において部分的に）変更することができるような構成であれば、領域制限は空燃比制御によるものに限られない。
【００９０】
また、制限Ｓパージを実行するときに、リッチ継続時間とリーン継続時間とを異なるようにしてもよい。この場合、例えばリッチ度合いに応じてリッチ継続時間を制御することにより、ＮＯｘトラップ触媒２３の周辺雰囲気を常時リッチにするようにしてもよい。
また、上記実施形態では、ＮＯｘトラップ触媒２３が直列に２つ配置されているが、ＮＯｘトラップ触媒２３は１つでもよい。この場合であっても、ＮＯｘトラップ触媒２３の排気上流側となる前方温度と排気下流側となる後方温度とで温度差が生じ、上記した制限Ｓパージと同様の作用，効果を得ることができる。また、ＮＯｘトラップ触媒２３は３つ以上配置されていてもよい。
【００９１】
また、排気通路１３に設けた燃料添加装置１４の代わりに燃料噴射用のインジェクタ７を用いてもよい。
また、排気浄化装置２０（前段酸化触媒２１，フィルタ２２，ＮＯｘトラップ触媒２３及び後段酸化触媒２４）は、排気通路１３に上記の順に配置されていればよく、図１のような形状及び収納状態に限られない。
また、ＮＯｘトラップ触媒を有するものであればディーゼルエンジンに限られない。
【符号の説明】
【００９２】
１  ディーゼルエンジン（内燃機関）
１３  排気通路
１４  燃料添加装置
１５  温度センサ
１６  空燃比センサ
１７  流量センサ
２０  排気浄化装置
２１  前段酸化触媒
２２  フィルタ
２３  ＮＯｘトラップ触媒
２４  後段酸化触媒
３０  ＥＣＵ（電子制御装置）
３１  吸着Ｓ量推定部（吸着Ｓ量推定手段）
３２  Ｓ放出速度推定部（Ｓ放出速度推定手段）
３３  判定部（判定手段）
３４  空燃比制御部（空燃比制御手段）
３５  Ｓパージ実行部（Ｓ脱離処理実行手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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