(57)【要約】【課題】ＮＯｘ触媒やフィルタ等の排気浄化装置の性能再生処理において、性能再生処理が要求される所定部分を性能再生処理に適した状態にすることによって、排気浄化装置における所定部分に対して選択的に前記性能再生処理を実施するとともに、排気浄化装置に対する性能再生処理の効率を向上させる。【解決手段】ＮＯｘ触媒やフィルタ等の排気浄化装置の性能再生処理において、排気通路における排気浄化装置よりも上流側に設けられる酸化触媒の活性の度合いを順次変更させ、排気浄化装置における性能の再生が促進される部分を順次変更させる（Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０７）。【選択図】図３
2008038634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が内燃機関に接続されて該内燃機関からの排気が通過する排気通路と、
前記排気通路に設けられるとともに酸化機能を有する酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒よりも下流側に設けられるとともに該排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化装置と、
前記酸化触媒および排気浄化装置に流入する排気に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記酸化触媒の活性の度合いを変更させる活性度合い変更手段と、
前記還元剤供給手段によって前記酸化触媒に流入する排気に還元剤を供給させるとともに、前記活性度合い変更手段によって前記酸化触媒の活性の度合いを変更させることによって前記酸化触媒において酸化される還元剤の量を変更することにより、前記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性能再生処理を実施する性能再生手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記排気浄化装置において、より下流側の部分に対して前記性能再生処理を実施するときほど、前記活性度合い変更手段は前記酸化触媒の活性の度合いを低くさせ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システム。
【請求項３】
前記排気浄化装置の性能再生処理を実施するときには、前記排気浄化装置の上流側から下流側へと順に再生を行なうように、前記酸化触媒の活性の度合いを徐々に低下させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記活性度合い変更手段は、前記酸化触媒に熱を与える加熱手段を含んで構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
【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システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、排気中に含まれる煤やＳＯＦ（Soluble Organic Fraction）などの微粒子物質（以下、単に「ＰＭ」ともいう。）と窒素酸化物（ＮＯｘ）とを浄化するため、内燃機関の排気系に排気中のＰＭを捕集するフィルタ、ＮＯｘを浄化する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、「ＮＯｘ触媒」ともいう。）、或いはＮＯｘ触媒とフィルタを組み合わせたものを配置する技術が知られている。
【０００３】
上記技術では、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの量が増加すると浄化能力が低下するため、ＮＯｘ触媒に還元剤を供給し、同触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元することが行われる（以下、「ＮＯｘ還元処理」という。）。
【０００４】
また、排気中には硫黄酸化物（ＳＯｘ）も含まれており、ＮＯｘ触媒に吸蔵されるＳＯｘ量が増えるとＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力が低下して所謂ＳＯｘ被毒が生じてしまう。そこで、ＮＯｘ触媒が被毒された場合には、ＮＯｘ触媒を昇温するとともにＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を低くしてＮＯｘ触媒からＳＯｘを還元することが行われる場合もある（以下、「ＳＯｘ被毒回復処理」という。）。
【０００５】
また、上記のフィルタでは、捕集されるＰＭが増加するとフィルタの詰まりによって排気圧力が上昇し機関性能が低下するので、フィルタの上流側の排気温度を上昇させ捕集したＰＭを酸化除去することでフィルタの排気浄化性能の再生を図るようにしている（以下「ＰＭ再生処理」という。）。
【０００６】
ところで、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒やフィルタ（以下、これらをまとめて単に「排気浄化装置」ともいう。）に対するＮＯｘ還元処理やＳＯｘ被毒回復処理、或いはＰＭ再生処理（以下、これらをまとめて単に「性能再生処理」ともいう。）は、排気浄化装置における特定の部分を選択的に限定して上記性能再生処理を実施することが困難であった。また、排気浄化装置は複数のＮＯｘ触媒等を備える場合には、上記の性能再生処理を選択された特定のＮＯｘ触媒に対して実施することが困難であった。
【０００７】
特に、ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒回復処理を実施する際、排気通路内のＮＯｘ触媒における下流側の部分に吸蔵されるＳＯｘが還元された後に、上流側の部分に吸蔵されるＳＯｘが還元される場合がある。或いは、複数設けられるＮＯｘ触媒のうち下流側に配置されるＮＯｘ触媒に吸蔵されるＳＯｘが還元された後に、上流側に配置されるＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘが還元される場合がある。そのような場合には、ＮＯｘ触媒における上流側の部分或いは上流側に配置されるＮＯｘ触媒から放出されるＳＯｘによって、ＮＯｘ触媒における下流側の部分或いは下流側に配置されるＮＯｘ触媒が再びＳＯｘによって被毒される虞があった。
【０００８】
また、ＮＯｘ触媒に対するＮＯｘ還元処理やフィルタに対するＰＭ再生処理においても、これらの性能再生処理が要求される部分に対して選択的に該性能再生処理を実施できないことによって該性能再生処理の効率が悪化する場合があった。
【０００９】
ところで、内燃機関の排気通路に直列に設けられた複数の触媒を備えた排気浄化装置において、各触媒の劣化し易さを考慮して各触媒の劣化度合い或いは排気浄化装置全体の劣
化度合いを判定する技術も提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【００１０】
ここで、触媒の劣化度合いに応じて性能再生処理時の最適条件が変わるため、各触媒の劣化度合いに応じて性能再生処理を実行するようにすることが好ましい。しかし、上記特許文献には、このような技術については開示されておらず、このような技術が望まれている。
【特許文献１】特開２００４−７６６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＮＯｘ触媒やフィルタ等の排気浄化装置の性能再生処理において、性能再生処理が要求される所定部分に対して選択的に性能再生処理を実施す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】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明は、排気通路における酸化触媒よりも下流側に設けられる排気浄化装置の性能を再生する性能再生処理を実施する際に、酸化触媒の活性の度合いを変更させることにより、性能再生処理が要求される所定部分の温度を上昇させ、該所定部分を性能再生処理に適した状態にさせることを最大の特徴とする。
【００１３】
より詳しくは、一端が内燃機関に接続されて該内燃機関からの排気が通過する排気通路と、
前記排気通路に設けられるとともに酸化機能を有する酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒よりも下流側に設けられるとともに該排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化装置と、
前記酸化触媒および排気浄化装置に流入する排気に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記酸化触媒の活性の度合いを変更させる活性度合い変更手段と、
前記還元剤供給手段によって前記酸化触媒に流入する排気に還元剤を供給させるとともに、前記活性度合い変更手段によって前記酸化触媒の活性の度合いを変更させることによって前記酸化触媒において酸化される還元剤の量を変更することにより、前記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性能再生処理を実施する性能再生手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
上記の内燃機関の排気浄化システムにおいては、前記排気浄化装置の性能再生処理を実施する必要が生じるときに、前記還元剤供給手段により還元剤（例えば、燃料等）が前記排気浄化装置に供給される。
【００１５】
ここで、前記排気浄化装置の一例であるＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元処理においては、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比が略ストイキ或いはリッチにされ、該ＮＯｘ触媒の周辺雰囲気が還元雰囲気とされることによって、該ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘが還元される。
【００１６】
また、ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒回復処理においては、ＮＯｘ触媒の床温が高温（例えば、６００℃乃至６５０℃）に維持されるとともに、前記排気の空燃比が略ストイキ或いはリッチにされることによって、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘが還元される。
【００１７】
しかし、ＮＯｘ触媒に対する通常のＮＯｘ還元処理やＳＯｘ被毒回復処理では、ＮＯｘ
やＳＯｘの還元に適した状態となった部分からＮＯｘやＳＯｘが還元されてしまう。換言すると、前記ＮＯｘ触媒の所定部分から選択的にＮＯｘやＳＯｘを還元させることが困難であった。
【００１８】
これに対し、本発明においては、前記活性度合い変更手段によって、前記酸化触媒に導入される前記還元剤を前記酸化触媒が酸化させる活性の度合い（以下、単に「酸化触媒活性度合い」ともいう。）が変更され、該酸化触媒において酸化される還元剤の量を変更することができる。
【００１９】
そして、前記排気浄化装置の一例であるＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元処理や、ＳＯｘ被毒回復処理において、例えば前記酸化触媒の活性の度合いを高くすることにより、より多くの還元剤を該酸化触媒において酸化させても良い。その結果、前記ＮＯｘ触媒に流入する排気の温度が高くなり、該ＮＯｘ触媒において、より上流側に位置する部分の温度をＮＯｘまたはＳＯｘを還元可能な温度（以下、単に「ＮＯｘ触媒活性温度」ともいう。）まで昇温させることができる。
【００２０】
従って、前記ＮＯｘ触媒のうち、より上流側に位置する部分におけるＮＯｘまたはＳＯｘを還元させる活性の度合い（以下、単に「ＮＯｘ触媒活性度合い」ともいう。）を高くすることによって、該上流側に位置する部分に吸蔵されているＮＯｘまたはＳＯｘの還元反応を促進させることが可能となる。
【００２１】
また、前記活性度合い変更手段は、前記酸化触媒の活性の度合いを低くさせることによって、酸化触媒において酸化される還元剤の量を減少させても良い。その場合には、前記ＮＯｘ触媒に流入する排気の温度が低くなることによって、該ＮＯｘ触媒の上流側に位置する部分のＮＯｘ触媒活性度合いが低下し、該ＮＯｘ触媒の上流側に位置する部分から還元されるＮＯｘまたはＳＯｘの量を減少させることができる。
【００２２】
一方、前記ＮＯｘ触媒に導入される還元剤は、該ＮＯｘ触媒の上流側に位置する部分を通過する際に酸化されるため、次第に前記ＮＯｘ触媒を通過する排気の温度が上昇する。そして、ＮＯｘ触媒の上流側に位置する部分で発生した熱が下流側に位置する部分に伝わり、該下流側に位置する部分の温度を前記ＮＯｘ触媒活性温度まで昇温させることができる。このように、ＮＯｘ触媒の下流側に位置する部分をより性能再生処理に適した状態にすることによって、該下流側に位置する部分に吸蔵されているＮＯｘまたはＳＯｘの還元反応を促進させることが可能となる。
【００２３】
また、本発明における内燃機関の排気浄化システムは、前記排気浄化装置の一例であるＮＯｘ触媒を担持するフィルタ（以下、単に「フィルタ」という。）に対して、該フィルタに捕集されているＰＭを酸化除去するＰＭ再生処理においても適用可能である。そして、前記フィルタのＰＭ再生処理を実施するときに、前記還元剤供給手段によって該フィルタに還元剤が導入され、該フィルタを通過する排気の温度が上昇する。その結果、ＰＭを酸化することのできる温度（以下、単に「ＰＭ酸化可能温度」ともいう。）まで前記フィルタの温度を上昇させることによって、ＰＭが酸化除去される。
【００２４】
また、本発明においては、前記活性度合い変更手段によって酸化触媒活性度合いが変更されることにより、前記フィルタに流入する排気の温度が変更される。即ち、該酸化触媒活性度合いを高くさせることによって、前記フィルタに流入する排気の温度を上昇させることもできるし、前記酸化触媒活性度合いを低くさせることにより、前記フィルタに流入する排気の温度を低下させることもできる。
【００２５】
例えば、前記酸化触媒活性度合いを高くさせる場合には、前記フィルタの上流側に位置
する部分の温度を前記ＰＭ酸化温度まで昇温することにより、該上流側に位置する部分に捕集されているＰＭを優先的に酸化除去させても良い。
【００２６】
一方、前記酸化触媒活性度合いを低くさせる場合には、前記フィルタの下流側に位置する部分の温度を前記ＰＭ酸化温度まで昇温することにより、該下流側に位置する部分に捕集されているＰＭを優先的に酸化除去させても良い。
【００２７】
以上のように、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムでは、前記活性度合い変更手段によって酸化触媒活性度合いを変更することにより、ＮＯｘ触媒やフィルタ等の排気浄化装置における前記ＮＯｘまたはＳＯｘの還元反応や、ＰＭの酸化反応に対する活性の度合いを変更させることができる。従って、性能再生処理が要求される所定部分を性能再生処理に適した状態にすることによって、排気浄化装置における所定部分に対して選択的に前記性能再生処理を実施することができる。これにより、前記排気浄化装置に対する性能再生処理の効率を向上させることが可能となり、以って性能再生処理に係る燃費を向上させることができる。
【００２８】
尚、本発明における前記還元剤供給手段は、排気中に還元剤を噴射する還元剤添加弁や、エンジンの膨張行程や排気行程等に燃料を副噴射する燃料噴射弁を含んで構成されても良い。
【００２９】
また、本発明における内燃機関の排気浄化システムは、前記排気通路内に複数のＮＯｘ触媒が直列に配置される構成であっても良いし、一または複数のＮＯｘ触媒とフィルタが直列に配置されている構成であっても良い。
【００３０】
また、本発明における前記排気浄化装置において、より下流側の部分に対して前記性能再生処理を実施するときほど、前記活性度合い変更手段は前記酸化触媒の活性の度合い（酸化触媒活性度合い）を低くさせても良い。
【００３１】
これにより、前記排気浄化装置における上流側の部分に対して前記性能再生処理を実施する場合には、前記酸化触媒活性度合いを高くして該上流側の部分の温度を上昇させることにより、該上流側の部分に対して前記性能再生処理を効率よく行うことができる。
【００３２】
また、前記排気浄化装置における下流側の部分に対して前記性能再生処理を実施する場合には、前記酸化触媒活性度合いを低くして該下流側の部分の温度を上昇させることにより、該下流側の部分に対して前記性能再生処理を効率よく行うことができる。
【００３３】
また、前記排気浄化装置の性能再生処理を実施するときには、前記排気浄化装置の上流側から下流側へと順に再生を行なうように、前記酸化触媒の活性の度合いを徐々に低下させても良い。
【００３４】
上記制御に係る性能再生処理によれば、まず前記排気浄化装置において上流側に位置する部分の性能が再生される。そして、前記酸化触媒活性度合いを徐々に低くさせると、前記ＮＯｘまたはＳＯｘの還元反応或いはＰＭの酸化反応における活性の度合いが高い部分を、徐々に下流側に位置する部分に変更させることができる。
【００３５】
即ち、前記排気浄化装置に対する前記性能再生処理を、上流側に位置する部分から下流側に位置する部分に向かって実施することができる。
【００３６】
上記の性能再生処理に係る制御は、前記ＮＯｘ触媒に対するＳＯｘ被毒回復処理において適用するとより好適である。前記ＮＯｘ触媒における下流側の部分が上流側の部分より
先にＳＯｘの還元に適した状態になってしまうことが抑制され、前記ＮＯｘ触媒がＳＯｘによって再被毒することを抑制できるからである。
【００３７】
また、上流側から順に性能再生処理を実施することにより、上流側で発生した熱が下流側へ伝わるので、下流側の性能再生処理を実施するときに該下流側の昇温に要する還元剤量を少なくすることができる。
【００３８】
尚、前記排気浄化装置に複数のＮＯｘ触媒が設けられる場合には、下流側に配置されるＮＯｘ触媒の後に上流側に配置されるＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘが還元されることに起因するＮＯｘ触媒のＳＯｘによる再被毒が生じることを抑制することができる。
【００３９】
また、前記活性度合い変更手段は、前記酸化触媒に熱を与える加熱手段を含んで構成されても良い。これにより、前記酸化触媒の温度を還元剤の酸化反応による発熱のほか、前記加熱手段により与えられる熱によっても昇温させることができる。従って、より確実に前記酸化触媒の酸化触媒活性度合いを変更することができる。
【００４０】
また、本発明における前記加熱手段は、通電により発熱する電熱ヒータであっても良いし、燃焼式バーナ等によるものであってもよい。更に、該電熱ヒータや燃焼式バーナ等の前記加熱手段は、前記排気通路における前記酸化触媒の上流側に設けられていても良いし、該加熱手段と該酸化触媒とが一体的に組み合わさっている構成（例えば、電気加熱式酸化触媒）であっても良い。
【００４１】
また、本発明において、前記加熱手段は、前記酸化触媒に与える熱量を変更可能であって、前記活性度合い変更手段は、前記酸化触媒の活性の度合い（酸化触媒活性度合い）を低くさせるときほど前記加熱手段が前記酸化触媒に与える熱量を小さくさせても良い。
【００４２】
そうすれば、前記加熱手段が前記酸化触媒に与える熱量を増大させることによって前記酸化触媒活性度合いを高くさせ、前記排気浄化装置についての前記ＮＯｘまたはＳＯｘの還元反応或いはＰＭの酸化反応が促進される部分を、排気通路のより上流側に位置する部分に変更させることができる。
【００４３】
一方、前記加熱手段が前記酸化触媒に与える熱量を低減させることによって前記酸化触媒活性度合いを低くさせ、前記排気浄化装置についての前記ＮＯｘまたはＳＯｘの還元反応或いはＰＭの酸化反応が促進される部分を、排気通路のより下流側に位置する部分に変更させることができる。
【００４４】
これにより、より効率よく前記酸化触媒の酸化触媒活性度合いを変更させ、前記排気浄化装置に対する前記性能再生処理の効率を向上させることができる。
【００４５】
また、本発明において、前記加熱手段が前記酸化触媒に与える熱量は徐々に変更されても良いし、段階的に変更されても良い。また、上記の「酸化触媒に与える熱量の変更」とは、例えば、前記加熱手段が前記電熱ヒータである場合、該電熱ヒータに通電している状態（以下、単に「通電状態」ともいう。）と通電を停止している状態（以下、単に「通電停止状態」ともいう。）とを切り替えることにより該熱量を変更させる意味が含まれる。更に、上記の電熱ヒータにおける通電状態において、通電量を変更させることによって前記熱量を変更させる意味も含まれる。
【００４６】
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムでは、前記排気浄化装置よりも上流側に酸化触媒が設けられているため、前記還元剤供給手段によって供給される還元剤は、まず前記酸化触媒において酸化される。ここで、前記還元剤供給手段によって供給される一
回当りの還元剤の供給量を変更させると、前記酸化触媒において酸化される還元剤の量を変更させることができる。
【００４７】
そこで、本発明に係る前記活性度合い変更手段は、前記酸化触媒の活性の度合いを低くさせるときほど前記還元剤供給手段が供給する還元剤の１回当たりの供給量を多くさせても良い。
【００４８】
例えば、一度に多量の還元剤が酸化触媒に導入される場合には、多量の燃料と反応するだけの酸素が欠乏する場合があり、前記酸化触媒において酸化されずに前記酸化触媒から流出する還元剤の量を増大させることができる。従って、還元剤の１回当たりの供給量を多くするほど、前記酸化触媒の活性の度合いを低くさせることができる。この場合、より多くの還元剤が前記酸化触媒よりも下流へ供給されるので、排気浄化装置のより下流側の温度を上昇させることができる。
【００４９】
一方、少量ずつの還元剤が酸化触媒に導入される場合には、還元剤の酸化に必要な酸素が欠乏する虞がなく、より多くの還元剤を前記酸化触媒において酸化することができる。従って、還元剤の１回当たりの供給量を少なくするほど、前記酸化触媒の活性の度合いを高くさせることができる。
【００５０】
以上のように、前記還元剤供給手段が供給する還元剤の１回当たりの供給量を変更させることによって前記酸化触媒の活性の度合い（酸化触媒活性度合い）を変更させることが可能となる。従って、例えば前記加熱手段を備えていない内燃機関の排気浄化システムにおいても確実に前記酸化触媒活性度合いを変更させることができる。
【００５１】
また、本発明において、前記活性度合い変更手段が前記酸化触媒の活性の度合いを変更させる際に、前記還元剤供給手段が供給する還元剤の１回当たりの供給量を変更させるとともに、前記加熱手段が酸化触媒に与える熱量を変更させても良い。これにより、更に精度良く前記酸化触媒活性度合いを変更させることができる。
【００５２】
尚、例えば、本発明における前記還元剤供給手段が、還元剤を排気中に還元剤を噴射する還元剤添加弁や内燃機関の膨張行程や排気行程等に燃料を副噴射する燃料噴射弁等である場合に、該還元剤添加弁等から還元剤を複数回に分けて供給する場合には、前記酸化触媒の活性の度合いを低くさせるときほど１回当たりに添加または噴射される還元剤の量を多くさせても良い。換言すると、上記の還元剤添加弁等における１回当たりの開弁時間を長くさせても良い。
【発明の効果】
【００５３】
本発明にあっては、ＮＯｘ触媒やフィルタ等の排気浄化装置の性能再生処理において、排気浄化装置よりも上流側に設けられる酸化触媒の活性の度合いを変更させることによって、性能再生処理が要求される所定部分の温度を上昇させることによって該所定部分を性能再生処理に適した状態にさせ、以って排気浄化装置の所定部分に対して性能再生処理を選択的に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
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】
【００５５】
ここでは、本発明を車両駆動用のディーゼルエンジンに適用した場合を例に挙げて説明する。図１は、本発明に係る内燃機関１と、その吸排気系の概略構成を示す図である。図１において、内燃機関１には、該内燃機関１に流入する吸気が流通する吸気管２が接続されており、該吸気管２には該吸気管２内を流通する吸気の流量を調節するスロットルバルブ３が設けられている。また、内燃機関１には、該内燃機関１からの排気が流通する排気管５が接続され、この排気管５は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気管５の途中には、排気中の粒子状物質（例えば、煤）やＮＯｘを浄化する排気浄化部１０が配置されている。以下、排気管５において、排気浄化部１０の上流を第１排気管５ａ、下流を第２排気管５ｂという。ここで、第１排気管５ａ及び、第２排気管５ｂは、本実施例における排気通路を構成する。
【００５６】
本実施例における排気浄化部１０にはそれぞれ、上流側から、通電によって発熱する電熱ヒータ１００ａが設けられた酸化触媒であるＥＨＣ１００、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたＮＯｘ触媒１０１、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタに吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたフィルタ１０２が直列に設けられている。なお、ＥＨＣ１００は、本実施例において酸化触媒に相当する。また、ＮＯｘ触媒１０１、フィルタ１０２は、本実施例において排気浄化装置に相当する。電熱ヒータ１００ａは本実施例において活性度合い変更手段または加熱手段に相当する。
【００５７】
また、図１中、第１排気管５ａには、ＮＯｘ触媒１０１やフィルタ１０２に対するＮＯｘ還元処理などの際に、還元剤としての燃料を排気に添加する燃料添加弁４が備えられている。従って、燃料添加弁４は、本実施例において還元剤供給手段に相当する。
【００５８】
さらに、排気浄化部１０におけるＮＯｘ触媒１０１とフィルタ１０２との間およびフィルタ１０２より下流側には排気の温度を検出する第１温度センサ１１および第２温度センサ１２がそれぞれ設けられている。また、排気浄化部１０におけるフィルタ１０２より下流側には排気の空燃比を検出する空燃比センサ１３が設けられている。
【００５９】
以上述べたように構成された内燃機関１及びその排気系には、該内燃機関１及び吸排気系を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３０が併設されている。このＥＣＵ３０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の運転状態等を制御するほか、内燃機関１のＥＨＣ１００やＮＯｘ触媒１０１等に係る制御を行うユニットである。
【００６０】
ＥＣＵ３０には、内燃機関１の回転数を検出するクランクポジションセンサ（図示省略）や、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ（図示省略）などの内燃機関１の運転状態の制御に係るセンサ類のほか、第１温度センサ１１および第２温度センサ１２、空燃比センサ１３が電気配線を介して接続され、それらの出力信号がＥＣＵ３０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ３０には、内燃機関１内の筒内燃料噴射弁（図示省略）、燃料添加弁４、電熱ヒータ１００ａが電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ３０によって制御されるようになっている。尚、本実施例における電熱ヒータ１００ａはＥＣＵ３０の指令により通電、通電の停止を切り替えるほか、通電されるときの通電量を変更することが可能である。
【００６１】
また、ＥＣＵ３０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。排気浄化装置１０に吸蔵されたＳＯｘを還元させるためのＳＯｘ被毒回復処理ルーチンなども、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つである。
【００６２】
次に、本実施例の排気浄化システムに関し、ＮＯｘ触媒１０１とフィルタ１０２とに吸
蔵されたＳＯｘを還元させる制御について説明する。図２は本実施例に係るＮＯｘ触媒１０１とフィルタ１０２とに対するＳＯｘ被毒回復処理についての概念図である。
【００６３】
ここで、ＮＯｘ触媒１０１やフィルタ１０２に吸蔵されたＳＯｘを還元させるには、ＮＯｘ触媒１０１やフィルタ１０２の床温を高温（例えば、６００℃乃至６５０℃）に維持するとともに、ＮＯｘ触媒１０１やフィルタ１０２に導入される排気の空燃比を略ストイキ或いはリッチにする必要がある。
【００６４】
図中、Ａにより示した部分はＮＯｘ触媒１０１の上流側部分であり、Ｂにより示した部分はＮＯｘ触媒１０１の下流側部分である。また、図中、Ｃにより示した部分はフィルタ１０２である。ここで、例えばＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）よりＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）に吸蔵されているＳＯｘの方が先に還元される場合には、後から該上流側部分から還元放出されるＳＯｘによって該下流側部分が再被毒する虞があった。同様に、フィルタ１０２（Ｃ）の後からＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）に吸蔵されているＳＯｘが還元される場合には、該フィルタ１０２（Ｃ）が再被毒する虞があった。
【００６５】
そこで、本実施例ではＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）、フィルタ１０２（Ｃ）の順にＳＯｘ被毒回復処理を実施するために、ＥＨＣ１００が燃料を酸化させる活性の度合いを変更させることとした。つまり、ＥＨＣ１００に設けられた電熱ヒータ１００ａに通電される電力を変更させることによって該ＥＨＣ１００の活性を変更させ、ＳＯｘの還元反応が促進される部分を変更させることとした。以下、本実施例におけるＳＯｘ被毒回復処理に係る制御について、詳しく説明する。
【００６６】
まず、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）のＳＯｘを還元させるとき（以下、単に「ＮＯｘ触媒上流部被毒回復時」ともいう。）には、電熱ヒータ１００ａに通電される電力が最大に設定される（以下、このときの電力を単に、「最大電力」ともいう。）。つまり、ＥＨＣ１００の温度を最大限に昇温させることにより、該ＥＨＣ１００の活性を高くすることができる。このようにすると、ＥＨＣ１００において、より多くの燃料が酸化され、より高温の排気をＮＯｘ触媒１０１に導入させることができる。
【００６７】
その結果、先ずＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）の周囲雰囲気をＳＯｘの還元に適した状態（例えば、温度が６００℃乃至６５０℃であって、空燃比が略ストイキ或いはリッチの状態）にすることができる。また、排気中に添加される燃料の多くはＥＨＣ１００およびＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）によって酸化されるため、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）、フィルタ１０２（Ｃ）に到達する燃料の量を少なくさせることができる。従って、優先的にＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）のＳＯｘを還元させることができる。
【００６８】
次に、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）に吸蔵されているＳＯｘを還元させるとき（以下、単に「ＮＯｘ触媒下流部被毒回復時」ともいう。）には、電熱ヒータ１００ａに通電される電力は最大電力よりも小さな電力に設定される（以下、このときの電力を単に、「中間電力」ともいう。）。このようにすると、ＮＯｘ触媒上流部被毒回復時に比べて、ＥＨＣ１００における燃料を酸化させる活性が低下し、ＮＯｘ触媒１０１に導入される排気の温度が低下する。
【００６９】
そうすると、ＮＯｘ触媒１０１に導入される排気中には、ＮＯｘ触媒上流部被毒回復時に比べてより多くの燃料が含まれているため、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）にて反応する燃料量がＮＯｘ触媒上流部被毒回復時よりも多くなる。そのため、ＮＯｘ触媒１０１の上流部分（Ａ）で熱が発生し、この熱は排気とともに下流側へ流れ、ＮＯｘ触媒１
０１の下流側部分（Ｂ）の温度を上昇させる。これにより、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）の周辺雰囲気をＳＯｘの還元に適した状態にすることができるので、該下流側部分（Ｂ）に吸蔵されているＳＯｘを優先的に還元させることができる。
【００７０】
次に、フィルタ１０２（Ｃ）に吸蔵されているＳＯｘを還元させるとき（以下、単に「フィルタ部被毒回復時」ともいう。）には、電熱ヒータ１００ａに対する通電が停止される。このようにすると、ＮＯｘ触媒下流部被毒回復時に比べて、更にＥＨＣ１００における燃料を酸化させる活性が低下し、ＮＯｘ触媒１０１に導入される排気の温度が低下する。
【００７１】
そうすると、ＮＯｘ触媒１０１に導入される排気中には、ＮＯｘ触媒下流部被毒回復時に比べてより多くの燃料が含まれているが、排気の温度が低いためにＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）で反応する燃料は少ない。そのため、より多くの燃料がＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）にて反応するようになるため、該下流側部分（Ｂ）にてより多くの熱が発生するようになる。この熱は排気とともに下流側へ流れ、フィルタ１０２（Ｃ）の温度を上昇させる。これにより、フィルタ１０２（Ｃ）の周辺雰囲気をＳＯｘの還元に適した状態にすることによって、該フィルタ１０２（Ｃ）に吸蔵されているＳＯｘを優先的に還元させることができる。
【００７２】
ここで、図３は、本実施例に係るＳＯｘ被毒回復ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ３０内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり内燃機関１の稼動中は所定期間毎に実行される。なお、本ルーチンを実行するＥＣＵ３０は本実施例において性能再生手段に相当する。
【００７３】
本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１においては、電熱ヒータ１００ａに最大電力が通電され、ＥＨＣ１００が昇温される。つまり、ＥＨＣ１００の温度が、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）がＳＯｘ被毒を回復させるための温度まで昇温される。そして、Ｓ１０１の処理が終わるとＳ１０２に進む。
【００７４】
Ｓ１０２においては、燃料添加弁４が開弁され、予め実験的に定められる所定量の燃料が第１排気管５ａに添加される。上述したように、該添加された燃料はＥＨＣ１００において酸化され、そして、より高温の排気がＮＯｘ触媒１０１に導入される。そして、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）の周辺雰囲気がＳＯｘの還元に適した状態となり、優先的にＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）のＳＯｘが還元される。そして、Ｓ１０２の処理が終わるとＳ１０３に進む。
【００７５】
Ｓ１０３においては、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）のＳＯｘ被毒回復処理が終了したか否かが判定される。つまり、本ステップでは、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）のＳＯｘ被毒回復処理を行なうのに適した状態か否かが判定される。具体的には、第１温度センサ１１の検出値からＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）の温度（以下、単に「ＮＯｘ触媒上流側温度」という。）ＴＨ１を導出し、該ＮＯｘ触媒上流側温度ＴＨ１が所定の温度（例えば、６００℃乃至６５０℃）以上に維持される時間（以下、単に「ＮＯｘ触媒上流側還元雰囲気維持時間」という。）Ｔ１が計測される。そして、ＮＯｘ触媒上流側還元雰囲気維持時間Ｔ１が予め実験的に定められる閾値以上であるか否かに基づいて該ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）のＳＯｘ被毒回復処理が終了したか否かが判定される。
【００７６】
つまり、ＮＯｘ触媒上流側還元雰囲気維持時間Ｔ１が上記の閾値未満であると判定される場合には、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）のＳＯｘ被毒回復処理が終了していないと判断され、Ｓ１０２の処理の後の状態が継続される。即ち、ＮＯｘ触媒１０１の上流
側部分（Ａ）に対するＳＯｘ被毒回復処理が継続される。
【００７７】
一方、ＮＯｘ触媒上流側還元雰囲気維持時間Ｔ１が上記の閾値以上であると判定される場合には、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）のＳＯｘ被毒回復処理が終了していると判断され、Ｓ１０４に進む。
【００７８】
Ｓ１０４においては、電熱ヒータ１００ａに通電される電力が最大電力から中間電力に変更される。つまり、ＥＨＣ１００の温度が、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）のＳＯｘ被毒を回復させるための温度に変更される。これにより、ＥＨＣ１００の活性が低下し、より多くの燃料がＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）に到達し、該上流側部分（Ａ）にて熱が発生する。この熱は排気とともにＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）に流れ、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）の温度を上昇させる。その結果、該ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）に吸蔵されているＳＯｘが優先的に還元される。そして、Ｓ１０４の処理が終わるとＳ１０５に進む。
【００７９】
Ｓ１０５においては、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）のＳＯｘ被毒回復処理が終了したか否かが判定される。つまり、本ステップでは、フィルタ１０２（Ｃ）のＳＯｘ被毒回復処理を行なうのに適した状態か否かが判定される。具体的には、第１温度センサ１１の検出値からＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）の温度（以下、単に「ＮＯｘ触媒下流側温度」という。）ＴＨ２を導出し、電熱ヒータ１００ａに通電される電力が中間電力に変更された後に、該ＮＯｘ触媒下流側温度ＴＨ２が上述した所定の温度（例えば、６００℃乃至６５０℃）以上に維持される時間（以下、単に「ＮＯｘ触媒下流側還元雰囲気維持時間」という。）Ｔ２が計測される。そして、ＮＯｘ触媒下流側還元雰囲気維持時間Ｔ２が予め実験的に定められる閾値以上であるか否かに基づいて該ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）のＳＯｘ被毒回復処理が終了したか否かが判定される。
【００８０】
つまり、ＮＯｘ触媒下流側還元雰囲気維持時間Ｔ２が上記の閾値未満であると判定される場合には、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）のＳＯｘ被毒回復処理が終了していないと判断され、Ｓ１０４の処理の後の状態が継続される。即ち、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）に対するＳＯｘ被毒回復処理が継続される。
【００８１】
一方、ＮＯｘ触媒下流側還元雰囲気維持時間Ｔ２が上記の閾値以上であると判定される場合には、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）のＳＯｘ被毒回復処理が終了していると判断され、Ｓ１０６に進む。
【００８２】
Ｓ１０６においては、電熱ヒータ１００ａに対する通電が停止される。つまり、ＥＨＣ１００の温度が、フィルタ１０２（Ｃ）のＳＯx被毒を回復させるための温度に変更される。そうすると、上述したようにＥＨＣ１００の活性が更に低下し、ＮＯｘ触媒１０１に導入される燃料量がさらに増加する。しかし、排気の温度が更に低下するため、燃料の酸化反応はより下流側で起こる。その結果、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）において酸化される燃料の量が減少し、下流側部分（Ｂ）において酸化される燃料量が増加する。これにより、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）で発生する熱量が増加するため、該下流側部分（Ｂ）よりも下流のフィルタ１０２（Ｃ）の温度が上昇し、該フィルタ１０２（Ｃ）に吸蔵されているＳＯｘが優先的に還元される。そして、Ｓ１０６の処理が終わるとＳ１０７に進む。
【００８３】
Ｓ１０７においては、フィルタ１０２（Ｃ）のＳＯｘ被毒回復処理が終了したか否かが判定される。つまり、本ステップでは、本ルーチンを終了させて良いか否かが判定される。具体的には、第２温度センサ１２の検出値からフィルタ１０２（Ｃ）の温度（以下、単に「フィルタ温度」という。）ＴＨ３を導出し、電熱ヒータ１００ａへの通電が停止され
た後に、該フィルタ温度ＴＨ３が上述した所定の温度（例えば、６００℃乃至６５０℃）以上に維持される時間（以下、単に「フィルタ還元雰囲気維持時間」という。）Ｔ３が計測される。そして、フィルタ還元雰囲気維持時間Ｔ３が予め実験的に定められる閾値以上であるか否かに基づいて該フィルタ１０２（Ｃ）のＳＯｘ被毒回復処理が終了したか否かが判定される。
【００８４】
つまり、フィルタ還元雰囲気維持時間Ｔ３が上記の閾値未満であると判定される場合には、フィルタ１０２（Ｃ）のＳＯｘ被毒回復処理が終了していないと判断され、Ｓ１０６の処理の後の状態が継続される。即ち、フィルタ１０２（Ｃ）に対するＳＯｘ被毒回復処理が継続される。
【００８５】
一方、フィルタ還元雰囲気維持時間Ｔ３が上記の閾値以上であると判定される場合には、フィルタ１０２（Ｃ）のＳＯｘ被毒回復処理が終了していると判断され、Ｓ１０８に進む。
【００８６】
Ｓ１０８においては、燃料添加弁４が閉弁されることによって燃料の添加が停止される。そして、Ｓ１０８の処理が終わると本ルーチンを一旦終了する。
【００８７】
以上のように、本ルーチンによれば、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）、フィルタ１０２（Ｃ）の各々に吸蔵されているＳＯｘを還元させるときに、電熱ヒータ１００ａに通電される電力を変更させることにより、ＥＨＣ１００の活性の度合いを変更させ、ＮＯｘ触媒１０１やフィルタ１０２における所定部分の温度を上昇させることにより、該所定部分におけるＳＯｘの還元反応を促進させることができる。そして、ＥＨＣ１００の活性の度合いを徐々に低下させてゆくことで、排気浄化部１０の上流側から下流側へと順にＳＯｘ被毒回復処理を実施することができる。その結果、ＳＯｘ被毒回復処理を効率良く実施することが可能となり、以ってＳＯｘ被毒回復処理の実施に係る燃費を向上させることができる。
【００８８】
また、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）やフィルタ１０２（Ｃ）に比べて、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）に吸蔵されているＳＯｘが後から還元されることを抑制し、該ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）やフィルタ１０２（Ｃ）等がＳＯｘによって再被毒することを抑制することができる。
【００８９】
また、本ルーチンにおけるＳ１０７の処理において、第２温度センサ１２の検出値からフィルタ温度ＴＨ３を導出しているが、第１温度センサ１１の検出値に基づいて導出するようにしても良い。
【００９０】
また、本ルーチンにおけるＳ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０７の各処理におけるＳＯｘ被毒回復処理の終了判定については、ＮＯｘ触媒１０１やフィルタ１０２の温度（ＴＨ１〜ＴＨ３）が所定の温度以上に維持される時間に基づいて行っているが、空燃比センサ１３によって検出される空燃比がリッチ空燃比に維持される時間に基づいて上記判定がなされても良く、また、上記温度が所定の温度以上に維持される時間と上記空燃比がリッチ空燃比に維持される時間とに基づいて上記判定がなされても良い。
【００９１】
また、本実施例に係る内燃機関の排気浄化システムは、空燃比センサ１３の代わりに酸素濃度センサを設ける構成としても良い。そのような場合には、上記空燃比がリッチ空燃比に維持される時間の代わりに、酸素濃度センサによって検出される酸素濃度が所定濃度以下に維持される時間に基づいて上記ＳＯｘ被毒回復処理の終了判定を行っても良い。
【００９２】
また、Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０７の各処理におけるＳＯｘ被毒回復処理の終了判定
については、電熱ヒータ１００ａに通電される電力と、燃料添加弁４から添加される燃料の添加量と、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）、フィルタ１０２（Ｃ）の各部分から還元されるＳＯｘ量との関係を予め実験的に求めておき、これらの関係に基づいて上記の各部分に対するＳＯｘ被毒回復処理の終了時期を予め定めておいても良い。
【００９３】
また、本実施例においては、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）、フィルタ１０２（Ｃ）の部分に対して上流側から順にＳＯｘ被毒回復処理を実施する例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、電熱ヒータ１００ａに通電される電力を更に細かく調節することにより、ＥＨＣ１００が燃料を酸化させる活性の度合いをより細かく変更させても良い。そうすれば、ＮＯｘ触媒１０１やフィルタ１０２に対するＳＯｘ被毒回復処理において、ＳＯｘの還元反応が促進される部分をより細かく変更させることが可能となる。
【００９４】
また、本実施例において、ＮＯｘ触媒１０１、フィルタ１０２に対するＳＯｘ被毒回復処理を実施する場合を例として説明したが、ＮＯｘ還元処理の実施においても本実施例に係る制御を適用することができる。
【００９５】
ＮＯｘ還元処理の実施に本実施例に係る制御を適用する場合には、例えばＮＯｘ触媒１０１やフィルタ１０２における所定部分においてＮＯｘの還元反応が促進される部分を順次変更させても良い。これにより、ＮＯｘ還元処理の実施が要求される部分から効率的にＮＯｘを還元させることが可能となり、以ってＮＯｘ還元処理の実施に係る燃費を向上させることができる。
【００９６】
また、本実施例に係る制御はフィルタ１０２に対するＰＭ再生処理の実施に適用することもできる。即ち、ＥＨＣ１００の活性の度合いを変更させ、フィルタ１０２における所定の部分においてＰＭの酸化反応が促進される部分を順次変更させても良い。例えば、ＥＨＣ１００の活性の度合いを非常に高くして、フィルタ１０２の前端面に捕集されているＰＭを集中的に酸化除去させるような制御を行っても良い。
【００９７】
次に、本実施例の排気浄化システムに関し、ＮＯｘ触媒１０１とフィルタ１０２とに吸蔵されたＳＯｘを還元させる制御であって、上述したＳＯｘ被毒回復ルーチンに係る制御とは異なる制御について説明する。本制御においても、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）、フィルタ１０２（Ｃ）の順に吸蔵されたＳＯｘを還元させる。また、本制御では、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）、下流側部分（Ｂ）、フィルタ１０２（Ｃ）のそれぞれについてＳＯｘ被毒回復処理が終了したか否かについての判定を空燃比センサ１３の検出値に注目して判断するものとした。
【００９８】
ここで、図４は、本実施例に係る排気浄化部における排気の空燃比とＳＯｘの吸蔵量とについて示したタイムチャートである。図４（ａ）は排気浄化部における排気の空燃比（以下、単に「空燃比」ともいう。）Ａ／Ｆを例示したタイムチャートである。図４（ｂ）はＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）、フィルタ１０２（Ｃ）の各々に吸蔵されているＳＯｘの吸蔵量を例示したタイムチャートである。また、上述したＮＯｘ触媒上流側温度Ｔ１、ＮＯｘ触媒下流側温度Ｔ２、フィルタ温度Ｔ３の時間推移については図示しないが、何れの温度についても上述した所定の温度（例えば、６００℃乃至６５０℃）以上に維持されていることを前提として説明する。
【００９９】
ここで、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）、フィルタ１０２（Ｃ）の各々に対するＳＯｘ被毒回復処理において、燃料添加弁４から燃料が添加されると、図示のように空燃比Ａ／Ｆが低下する。そして、該空燃比Ａ／Ｆが
リッチ空燃比に維持されると、上記各部分の周辺雰囲気がＳＯｘの還元に適した状態になることによって、該各部分に吸蔵されているＳＯｘが還元される。
【０１００】
図５は、本実施例に係るＳＯｘ被毒回復処理終了判定ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、図３に示したＳＯｘ被毒回復ルーチンにおけるＳ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０７の各処理において実行されるサブルーチンである。また、本ルーチンもＥＣＵ３０内のＲＯＭに記憶されたプログラムである。以下に、ＳＯｘ被毒回復ルーチンのＳ１０３の処理において実行されるサブルーチンとしての制御を例として説明する。なお、本ルーチンを実行するＥＣＵ３０は本実施例において性能再生手段に相当する。
【０１０１】
本ルーチンが実行されると、まずＳ２０１において、空燃比センサ１３の検出値に基づいて排気浄化部１０における排気の空燃比Ａ／Ｆが取得される。そして、Ｓ２０１の処理が終わるとＳ２０２に進む。
【０１０２】
Ｓ２０２においては、取得された空燃比Ａ／Ｆに基づいて、上述したリッチ空燃比維持時間Ｔ４がカウントされる。そして、Ｓ２０２の処理が終わるとＳ２０３に進む。
【０１０３】
Ｓ２０３においては、リッチ空燃比維持時間Ｔ４が予め実験的に求められる閾値以上であるか否かが判定される。つまり、本ステップでは、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分に吸蔵されているＳＯｘの還元が充分に行われたか否かが判定される。この閾値は、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）に吸蔵されているＳＯｘ量を充分に少なくすることができるリッチ空燃比維持時間Ｔ４である。具体的には、図４に示したようなリッチ空燃比維持時間Ｔ４とＳＯｘ吸蔵量との関係に基づいて予め実験的に求めておいても良い。
【０１０４】
そして、リッチ空燃比維持時間Ｔ４が上記の閾値未満であると判定された場合には、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）に吸蔵されているＳＯｘの還元が充分になされていないと判断され、Ｓ２０１に戻る。即ち、空燃比Ａ／Ｆが取得されリッチ空燃比維持時間Ｔ４が上記の閾値以上になるまで、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）に対するＳＯｘ被毒回復処理が継続される。
【０１０５】
一方、リッチ空燃比維持時間Ｔ４が上記の閾値以上であると判定された場合には、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）に吸蔵されているＳＯｘの還元が充分に行われた判断され、本ルーチンを一旦終了する。
【０１０６】
以上のように、本サブルーチンによれば、排気浄化部１０における排気の空燃比Ａ／Ｆがリッチ空燃比に維持される時間に基づいてＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）、フィルタ１０２（Ｃ）の各々に対してＳＯｘ被毒回復処理が終了したか否かの判定を精度良く行うことが可能となる。
【０１０７】
また、ＳＯｘ被毒回復ルーチンにおけるＳ１０３の処理において実行されるサブルーチンとして説明したが、Ｓ１０５、Ｓ１０７処理において実行される場合には、「ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）」をそれぞれ「ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）」、「フィルタ１０２（Ｃ）」に置き換えれば良い。
【実施例２】
【０１０８】
次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの実施例２について説明する。ここで、本実施例に係る内燃機関１の構成は実施例１と同様であり、詳しい説明を省略する。尚、本実施例においては、電熱ヒータ１００ａに通電される電力を調節することができない場合に、ＮＯｘ触媒１０１とフィルタ１０２とに吸蔵されたＳＯｘを還元させる制御について説明する。また、本実施例においても、実施例１と同様にＮＯｘ触媒１０１の上流側
部分（Ａ）、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）、フィルタ１０２（Ｃ）の順にＳＯｘ被毒回復処理を実施する場合を例として説明する。
【０１０９】
本実施例における燃料添加弁４からの燃料添加制御について、図６に基づいて説明する。図６は、ＥＣＵ３０から燃料添加弁４に出される指令信号を示したタイムチャートである。図６（ａ）は燃料添加弁の一回の開弁時間が短い状態を示した図である。図６（ｂ）は燃料添加弁の一回の開弁時間が長い状態を示した図である。また、図中に示す指令信号が「ＯＮ」のときは燃料添加弁４が開弁して燃料が添加され、指令信号が「ＯＦＦ」のときは燃料添加弁４が閉弁して燃料の添加が停止される。
【０１１０】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、燃料添加弁４からの燃料添加は間欠的に行われる。ここでは、１回の燃料添加において燃料添加弁４が開弁されている時間を添加時間と称する。図６（ａ）と（ｂ）とに示すように、燃料添加弁４による燃料の添加時間が異なる。ここで、図６（ａ）に示した燃料添加弁４の添加時間が短い燃料の添加パターンを短時間添加パターンと称し、図６（ｂ）に示した燃料添加弁４の添加時間が長い燃料の添加パターンを長時間添加パターンと称する。
【０１１１】
そして、短時間添加パターンにおける燃料添加弁４の添加時間をΔＴａｄ１、長時間添加パターンにおける燃料添加弁４の添加時間をΔＴａｄ２とすると、ΔＴａｄ２はΔＴａｄ１の２倍となっている（ΔＴａｄ２＝ΔＴａｄ１×２）。一方、時点Ｘから時点Ｙまでの一定時間ΔＴに燃料添加弁４から燃料が添加される回数（以下、単に「添加回数」ともいう。）は、短時間添加パターンは長時間添加パターンの２倍となっている。即ち、燃料添加弁４からの燃料添加が停止されている状態の回数（以下、単に「インターバル回数」ともいう。）も２倍となっている。
【０１１２】
即ち、短時間添加パターンと長時間添加パターンとでは、燃料添加弁４の添加時間と添加回数（若しくはインターバル回数）が異なっているが、一定時間ΔＴにおける燃料添加量Ｑａｄは等しい。
【０１１３】
しかし、一定時間ΔＴにおける燃料添加量Ｑａｄが等しい場合でも、短時間添加パターンのように燃料添加弁４の添加時間を短く、燃料の添加回数を多くすると、ＥＨＣ１００に導入された燃料と排気中の酸素とが反応し易く、より多くの燃料がＥＨＣ１００において酸化されると考えられる。短時間添加パターンのようにインターバル回数を多くすることによって、常に燃料の酸化に使用される酸素が該燃料の周辺に供給されるからである。従って、短時間添加パターンにより前記燃料添加弁４から燃料を添加させることで、ＥＨＣ１００の活性を高くさせることができる。
【０１１４】
一方、長時間添加パターンのように燃料添加弁４の添加時間を長く、燃料の添加回数を少なくすると、ＥＨＣ１００に導入された燃料のうち、排気中の酸素と反応されずに未燃のまま下流に流される燃料の量が増大する。一回に多量の燃料が添加される場合には、該多量の燃料と反応するだけの酸素が欠乏すると考えられるからである。従って、長時間添加パターンにより前記燃料添加弁４から燃料を添加させることで、ＥＨＣ１００の活性を低くさせることができる。
【０１１５】
また、図６において、短時間添加パターンと長時間添加パターンとでは、長時間添加パターンにおける添加時間ΔＴａｄ２は短時間添加パターンにおける添加時間ΔＴａｄ１の２倍とした場合を例として説明したが、本発明においてΔＴａｄ１に対するΔＴａｄ２の比は２倍に限定されるものではない。
【０１１６】
同様に、短時間添加パターンと長時間添加パターンとでは、一定時間ΔＴにおける燃料
添加量Ｑａｄは等しくした場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。
【０１１７】
ここで、図７は、本実施例に係るＳＯｘ被毒回復第２ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンもＥＣＵ３０内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり内燃機関１の稼動中は所定期間毎に実行される。なお、本ルーチンを実行するＥＣＵ３０は本実施例において性能再生手段に相当する。
【０１１８】
本ルーチンが実行されると、まずＳ３０１においては、ＥＣＵ３０によって電熱ヒータ１００ａが通電されることによって、ＥＨＣ１００が昇温される。つまり、ＥＨＣ１００の温度が、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）がＳＯｘ被毒を回復させるための温度まで昇温される。そして、Ｓ３０１の処理が終わるとＳ３０２に進む。
【０１１９】
Ｓ３０２においては、燃料添加弁４が開弁され、該燃料添加弁４から予め実験的に定められる所定量Ｑａｄの燃料が第１排気管５ａに添加される。本ステップにおいては、上述した短時間添加パターンによって燃料の添加が行われる。その結果、より多くの燃料がＥＨＣ１００において酸化され、より高温の排気をＮＯｘ触媒１０１に導入させることができる。
【０１２０】
その結果、先ずＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）の周囲雰囲気をＳＯｘの還元に適した状態（例えば、温度が６００℃乃至６５０℃であって、空燃比が略ストイキ或いはリッチの状態）にすることにより、優先的にＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）に吸蔵されているＳＯｘが還元される。そして、Ｓ３０２の処理が終わるとＳ３０３に進む。
【０１２１】
Ｓ３０３においては、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）のＳＯｘ被毒回復処理が終了したか否かが判定される。つまり、本ステップでは、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）のＳＯｘ被毒回復処理を行なうのに適した状態か否かが判定される。ここで、Ｓ３０３の処理は上述したＳＯｘ被毒回復ルーチンのＳ１０３に対応しており、詳しい説明を省略する。そして、上述したＮＯｘ触媒上流側還元雰囲気維持時間Ｔ１が上述した閾値以上であると判定される場合には、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）のＳＯｘ被毒回復処理が終了していると判断され、Ｓ３０４に進む。
【０１２２】
Ｓ３０４においては、燃料添加弁４から添加される燃料の添加パターンが上述した長時間添加パターンに変更される。つまり、ＥＨＣ１００の活性を低下させるために、短時間添加パターンによって燃料の添加が行われる場合に比べてより多くの燃料がＮＯｘ触媒１０１に導入される排気中に含まれるように、燃料の添加パターンが長時間添加パターンに変更される。
【０１２３】
これにより、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）にて反応する燃料量がより多くなるため、ＮＯｘ触媒１０１の上流部分（Ａ）でより多くの熱が発生し、この熱は排気とともに下流側へ流れ、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）の温度を上昇させる。これにより、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）の周辺雰囲気をＳＯｘの還元に適した状態にすることができるので、該下流側部分（Ｂ）に吸蔵されているＳＯｘを優先的に還元させることができる。そして、Ｓ３０４の処理が終わるとＳ３０５に進む。
【０１２４】
Ｓ３０５においては、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）のＳＯｘ被毒回復処理が終了したか否かが判定される。つまり、本ステップでは、フィルタ１０２（Ｃ）のＳＯｘ被毒回復処理を行なうのに適した状態か否かが判定される。ここで、Ｓ３０５の処理は上述したＳＯｘ被毒回復ルーチンのＳ１０５に対応しており、詳しい説明を省略する。そして、ＮＯｘ触媒下流側還元雰囲気維持時間Ｔ２が上述した閾値以上であると判定される場合には、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）のＳＯｘ被毒回復処理が終了していると判断
され、Ｓ３０６に進む。
【０１２５】
Ｓ３０６においては、電熱ヒータ１００ａに対する通電が停止される。そうすると、上述したようにＥＨＣ１００の活性が更に低下し、ＮＯｘ触媒１０１に導入される燃料量がさらに増加する。しかし、排気の温度が更に低下するため、燃料の酸化反応はより下流側で起こる。その結果、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）において酸化される燃料の量が減少し、下流側部分（Ｂ）において酸化される燃料量が増加する。これにより、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）で発生する熱量が増加するため、該下流側部分（Ｂ）よりも下流のフィルタ１０２（Ｃ）の温度が上昇し、該フィルタ１０２（Ｃ）に吸蔵されているＳＯｘが優先的に還元される。そして、Ｓ３０６の処理が終わるとＳ３０７に進む。
【０１２６】
ここで、Ｓ３０７、Ｓ３０８の処理は上述したＳＯｘ被毒回復ルーチンのＳ１０７、Ｓ１０８に対応しており、詳しい説明を省略する。そして、Ｓ３０８において、燃料添加弁４が閉弁されることによって燃料の添加が停止され、Ｓ３０８の処理が終わると本ルーチンを一旦終了する。
【０１２７】
以上のように、本実施例に係るＳＯｘ被毒回復第２ルーチンによれば、電熱ヒータ１００ａに通電される電力を調節することができない場合においても、燃料添加弁４から添加される燃料の添加パターンを変更させることによってＥＨＣ１００の活性を変更させることができる。
【０１２８】
また、本実施例におけるＳＯｘ被毒回復第２ルーチンのＳ３０３、Ｓ３０５、Ｓ３０７の各処理においては、上述したサブルーチンであるＳＯｘ被毒回復処理終了判定ルーチンが実行されても良い。そうすることにより、ＮＯｘ触媒１０１の上流側部分（Ａ）、ＮＯｘ触媒１０１の下流側部分（Ｂ）、フィルタ１０２（Ｃ）のそれぞれに対するＳＯｘ被毒回復処理が終了したか否かの判定を、より精度良く行うことができる。
【０１２９】
また、本実施例におけるＥＨＣ１００は、電熱ヒータ１００ａが設けられておらず、酸化機能を有するだけの酸化触媒であっても良い。上述のように燃料添加弁４から添加される燃料の添加パターンを変更させることによってＥＨＣ１００の活性を変更させることができるからである。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明に係る内燃機関と、その吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係るＮＯｘ触媒とフィルタとに対するＳＯｘ被毒回復処理についての概念図である。
【図３】実施例１に係るＳＯｘ被毒回復ルーチンを示したフローチャートである。
【図４】実施例１に係る排気浄化部における排気の空燃比とＳＯｘの吸蔵量とについて示したタイムチャートである。（ａ）は、空燃比を例示したタイムチャートである。（ｂ）は、ＮＯｘ触媒の上流側部分、ＮＯｘ触媒の下流側部分、フィルタの各々に吸蔵されているＳＯｘの吸蔵量を例示したタイムチャートである。
【図５】実施例１に係るＳＯｘ被毒回復処理終了判定ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】実施例２において、ＥＣＵから燃料添加弁に出される指令信号を示したタイムチャートである。（ａ）は、燃料添加弁の一回の開弁時間が短い状態を示した図である。（ｂ）は燃料添加弁の一回の開弁時間が長い状態を示した図である。
【図７】実施例２に係るＳＯｘ被毒回復第２ルーチンを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３１】
１・・・内燃機関
２・・・吸気管
３・・・スロットルバルブ
４・・・燃料添加弁
５・・・排気管
５ａ・・・第１排気管
５ｂ・・・第２排気管
１０・・・排気浄化部
１１・・・第１温度センサ
１２・・・第２温度センサ
１３・・・空燃比センサ
３０・・・ＥＣＵ
１００・・・ＥＨＣ
１００ａ・・・電熱ヒータ
１０１・・・ＮＯｘ触媒
１０２・・・フィルタ
【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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