(57)【要約】【課題】  Ｓ被毒回復性能を高めることができるエンジンの排気浄化装置を提供する。【解決手段】  ＮＯｘ触媒１７の前段部１７ａと後段部１７ｂとに対する各硫黄分除去に際して、排気空燃比の変動の周期として、三元触媒１６の酸素吸蔵能力を超えてＮＯｘ触媒１７に酸素を供給することになる第１周期Ｗ１と、該第１周期Ｗ１よりも短くされて該三元触媒１６の酸素吸蔵能力に基づきＮＯｘ触媒１７に酸素を供給しないことになる第２周期とを切り換えて用いる。これにより、ＮＯｘ触媒１７内において、第１周期Ｗ１に基づき酸化反応を促進し、第２周期Ｗ２に基づき積極的に還元雰囲気を作る。【選択図】        図３
2008202414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三元触媒と、該三元触媒の下流側に配置され空燃比がリーンのときＮＯｘを吸蔵し空燃比がリッチのとき吸蔵されていたＮＯｘを還元放出するＮＯｘ触媒と、該ＮＯｘ触媒に付着した硫黄分を除去する際、空燃比を気筒毎に変更することによりリッチ空燃比排気とリーン空燃比排気とを交互に前記三元触媒側に向けて供給して排気空燃比を周期的に変動させる空燃比変動手段と、を備えたエンジンの排気浄化装置において、
前記空燃比変動手段が、前記ＮＯｘ触媒における上流側の領域を占める前段部と、該前段部よりも下流側における後段部とに対する各硫黄分除去に際して、前記排気空燃比の変動の周期として、前記三元触媒の酸素吸蔵能力を超えて前記ＮＯｘ触媒に酸素を供給することになる第１周期と、該第１周期よりも短くされて該三元触媒の酸素吸蔵能力に基づき前記ＮＯｘ触媒に酸素を供給しないことになる第２周期とを切り換えて用いるように設定されている、
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記空燃比変動手段が、前記ＮＯｘ触媒の前段部に対する硫黄分除去に際して、前記排気空燃比を前記第１周期と前記第２周期とをもって変動させると共に、該第１周期を該第２周期よりも先に実行させるように設定されている、
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記空燃比変動手段が、前記ＮＯｘ触媒の後段部に対する硫黄分除去に際して、前記排気空燃比を前記第１周期と前記第２周期との繰り返しをもって変動させるように設定されている、
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記空燃比変動手段が、前記ＮＯｘ触媒の後段部に対する硫黄分除去に際して実行される前記排気空燃比の第１周期を前記ＮＯｘ触媒の前段部に対する硫黄分除去に際して実行される前記排気空燃比の第１周期よりも長くするように設定されている、
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
請求項３において、
前記空燃比変動手段が、前記ＮＯｘ触媒の後段部から硫黄分を除去するに際して実行する第１周期のリーン期間を、該第１周期のリッチ期間よりも長くするように設定されている、
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記ＮＯｘ触媒の触媒温度の上昇を抑制する温度抑制手段が備えられ、
前記温度抑制手段が、少なくとも、前記空燃比変動手段が変動周期を第２周期から第１周期に変更することを条件として作動するように設定されている、
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記温度抑制手段が、前記排気空燃比の変動の振幅を減少する方向に変更するものである、
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項８】
請求項６において、
前記温度抑制手段が、前記第１周期を短縮する方向に変更するものである、
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項９】
請求項１において、
前記ＮＯｘ触媒に硫黄分が付着する個所を推定する推定手段が備えられ、
前記空燃比変動手段が、前記推定手段が推定する個所に応じて排気空燃比の変動の周期を変更するように設定されている、
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃費性能の向上を図るリーンバーンエンジンではいわゆるＮＯｘ触媒が排気通路に備えられる。このＮＯｘ触媒はバリウムを主材とするＮＯｘ吸収剤を有し、空燃比がリーン（酸素過剰状態）のときに排ガス中のＮＯｘを吸収し、空燃比がリッチ（酸素不足状態）になれば吸蔵していたＮＯｘを還元・放出してＮＯｘの浄化を行なう。
【０００３】
ところで、このＮＯｘ触媒には硫黄（Ｓ）被毒の問題がある。つまり燃料中のＳ成分等に基づきリーン空燃比排気中に硫黄酸化物（ＳＯｘ）が含まれると、その排気中のＳＯｘは、ＮＯｘと全く同様なメカニズムでＮＯｘ触媒に吸蔵、蓄積され、その吸蔵されたＳＯｘに基づきＮＯｘの吸蔵が阻害されることになっている。このため、この対策技術の一つとして、特許文献１に示すように、ＳＯｘをＮＯｘ触媒から放出できるようにすべく、ＮＯｘ触媒を触媒前段部と触媒後段部とに分け、触媒前段部のＳ被毒回復処理時には、リーン空燃比排気とリッチ空燃比排気とを比較的短い周期で交互に供給し、触媒後段部のＳ被毒回復処理時には、前記周期よりも長い周期でリーン空燃比排気とリッチ空燃比排気とを交互に供給するものが提案されている。これによれば、ＮＯｘ触媒にリーン空燃比排気とリッチ空燃比排気とを比較的短い切換え周期で供給することにより、主に触媒前段部を加熱、昇温することができ、ＮＯｘ触媒にリーン空燃比排気とリッチ空燃比排気とを前記周期よりも長い切換え周期で供給することにより、主に触媒後段部を加熱、昇温することができることになり、触媒前段部及び触媒後段部のＳ被毒回復処理時の温度条件を好ましいものにできる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２５６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記排気浄化装置にあっては、リーン空燃比排気とリッチ空燃比排気との切換えは、Ｓ被毒回復処理時の温度条件の視点から行われているにすぎず、ＮＯｘ触媒に対するＳ被毒回復処理として、未だ十分とは言えない。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、硫黄被毒回復性能を高めることができるエンジンの排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記技術的課題を達成するために本発明にあっては、
三元触媒と、該三元触媒の下流側に配置され空燃比がリーンのときＮＯｘを吸蔵し空燃比がリッチのとき吸蔵されていたＮＯｘを還元放出するＮＯｘ触媒と、該ＮＯｘ触媒に付着した硫黄分を除去する際、空燃比を気筒毎に変更することによりリッチ空燃比排気とリーン空燃比排気とを交互に前記三元触媒側に向けて供給して排気空燃比を周期的に変動させる空燃比変動手段と、を備えたエンジンの排気浄化装置において、
前記空燃比変動手段が、前記ＮＯｘ触媒における上流側の領域を占める前段部と、該前段部よりも下流側における後段部とに対する各硫黄分除去に際して、前記排気空燃比の変動の周期として、前記三元触媒の酸素吸蔵能力を超えて前記ＮＯｘ触媒に酸素を供給することになる第１周期と、該第１周期よりも短くされて該三元触媒の酸素吸蔵能力に基づき前記ＮＯｘ触媒に酸素を供給しないことになる第２周期とを切り換えて用いるように設定されている構成としてある。
【０００８】
上述の構成により、ＮＯｘ触媒における前段部と後段部とに対する各硫黄分除去に際して、排気の変動の周期として、第１周期と第２周期とを切り換えて用いられることから、そのＮＯｘ触媒における前段部、後段部のいずれの硫黄分除去においても、排気空燃比の変動の周期を第１周期とすることに基づき酸化反応（ＨＣ等の可燃成分と酸素との酸化反応）を促進してＮＯｘ触媒の温度を所望の温度に高めることができ、さらには、第２周期により、ＮＯｘ触媒中を積極的に還元雰囲気にして、その積極的に作られた還元雰囲気に基づき硫黄分（ＳＯｘ）をＮＯｘ触媒から除去できる。
【０００９】
請求項１の好ましい態様として、前記空燃比変動手段が、前記ＮＯｘ触媒の前段部に対する硫黄分除去に際して、前記排気空燃比を前記第１周期と前記第２周期とをもって変動させると共に、該第１周期を該第２周期よりも先に実行させるように設定されている構成を採ることができる（請求項２対応）。この構成により、ＮＯｘ触媒の前段部に対する硫黄分除去に際して、その前段部の温度を高めた上でその前段部を還元雰囲気にすることができ、ＮＯｘ触媒の前段部から硫黄分を効果的に除去できる。
また、ＮＯｘ触媒の前段部が排気通路上流側に位置されて、もともとその温度が後段部の温度よりも高くなる傾向にあることを利用して、ＮＯｘ触媒の前段部の温度を高めるための第１周期を最初の１回だけにすることができ、排気空燃比の変動周期の切り換えを第１周期から第２周期への１回だけですませることができる。このため、切り換え制御を簡単化できる。
【００１０】
請求項１の好ましい態様として、前記空燃比変動手段が、前記ＮＯｘ触媒の後段部に対する硫黄分除去に際して、前記排気空燃比を前記第１周期と前記第２周期との繰り返しをもって変動させるように設定されている構成を採ることができる（請求項３対応）。この構成により、排気空燃比を第１周期と第２周期との繰り返しをもって変動させることにより、ＮＯｘ触媒の後段部の温度を所望の高温状態に維持できると共にそこにおいて還元雰囲気を作り出すことができ、ＮＯｘ触媒の後段部から硫黄分を効果的に除去できる。
【００１１】
請求項１の好ましい態様として、前記空燃比変動手段が、前記ＮＯｘ触媒の後段部に対する硫黄分除去に際して実行される前記排気空燃比の第１周期を前記ＮＯｘ触媒の前段部に対する硫黄分除去に際して実行される前記排気空燃比の第１周期よりも長くするように設定されている構成を採ることができる（請求項４対応）。この構成により、ＨＣ等の可燃成分と酸素との混合を遅らせてそれらの酸化反応をＮＯｘ触媒の後段部において行わせるように調整することができ、ＮＯｘ触媒の後段部から硫黄分を効果的に除去すべく、そのＮＯｘ触媒後段部における温度を高めることができる。
【００１２】
請求項１の好ましい態様として、前記空燃比変動手段が、前記ＮＯｘ触媒の後段部から硫黄分を除去するに際して実行する第１周期のリーン期間を、該第１周期のリッチ期間よりも長くするように設定されている構成を採ることができる（請求項５対応）。この構成により、ＣＯ等の低減を図ると共にＮＯｘ触媒の酸素吸蔵能力を考慮した十分な酸素量を供給することができ、ＮＯｘ触媒の後段部から硫黄分を効果的に除去すべく、そのＮＯｘ触媒後段部における温度を所望の温度まで高めることができる。
【００１３】
請求項１の好ましい態様として、前記ＮＯｘ触媒の触媒温度の上昇を抑制する温度抑制手段が備えられ、前記温度抑制手段が、少なくとも、前記空燃比変動手段が変動周期を第２周期から第１周期に変更することを条件として作動するように設定されている構成を採ることができる（請求項６対応）。この構成により、空燃比変動手段が変動周期を第２周期から第１周期に変更する際に、酸化雰囲気となってＮＯｘ触媒が急激に温度上昇することを抑制でき、ＮＯｘ触媒の耐熱性が悪化することを抑制できる。
【００１４】
請求項１の好ましい態様として、前記温度抑制手段が、前記排気空燃比の変動の振幅を減少する方向に変更するものである構成を採ることができる（請求項７対応）。この構成により、温度抑制手段を具体的に提供できる。
【００１５】
請求項１の好ましい態様として、前記温度抑制手段が、前記第１周期を短縮する方向に変更するものである構成を採ることができる（請求項８対応）。この構成により、温度抑制手段を具体的に提供できる。
【００１６】
請求項１の好ましい態様として、前記ＮＯｘ触媒に硫黄分が付着する個所を推定する推定手段が備えられ、前記空燃比変動手段が、前記推定手段が推定する個所に応じて排気空燃比の変動の周期を変更するように設定されている構成を採ることができる（請求項９対応）。この構成により、ＮＯｘ触媒における硫黄分付着個所に応じた周期を的確に設定でき、硫黄分除去を短期間で行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明（請求項１に係る発明）によれば、Ｓ被毒回復性能を高めることができるエンジンの排気浄化装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
［システム構成］
図１に示すように、本実施形態に係るエンジン（オットーサイクルエンジン）１は、本体２に、複数のピストン３…３（そのうちの一つのみ図示）、各ピストン３によって画成された燃焼室４（多気筒）、各燃焼室４の上部中央に配設された点火プラグ５、各燃焼室４の側部に配置されて燃焼室４に燃料を直接噴射するインジェクタ６等を有する。燃焼室４には吸気弁７を介して吸気通路９が接続され、その吸気通路９には、上流側から下流側に向けてエアクリーナ１１、エアフローセンサ１２、スロットルバルブ１３、サージタンク１４等が、順次配設されている。サージタンク１４の下流通路は各気筒ごとに分岐し、各分岐通路９ａの下流部が２つの通路９ｂ，９ｃに分割されている。一方の通路９ｃに備えられたスワール生成弁１５を閉じると他方の９ｂから導入される吸気によって燃焼室４内にスワールが生成する。
【００１９】
燃焼室４には排気弁８を介して排気通路１０が接続され、その排気通路１０には、上流側から下流側に向けて、三元触媒１６とＮＯｘ触媒１７とが直列に配置されている。三元触媒１６は、理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）近傍で排気ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘを同時に除去する機能を有している。ＮＯｘ触媒１７は、バリウムを主成分とし、カリウム、マグネシウム、ストロンチウム、ランタン等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいは希土類と、白金等の化学反応触媒作用を有する貴金属とが担持されたＮＯｘ吸蔵材を内装しており、それは、本実施形態においては、上流側から下流側に向けて、前段部１７ａと、その前段部１７ａの下流側に配置される後段部１７ｂとに分けられている。このＮＯｘ触媒１７は、空燃比がリーンのときは三元触媒１６で浄化されずに流れ込んでくるＮＯｘを吸蔵して外部への排出を抑制し、空燃比がリッチのときは吸蔵していたＮＯｘを排気ガス中のＣＯ，ＨＣと反応させて浄化する機能を有している。
【００２０】
図１において、符号２０は、エンジン１のコントロールユニット（ＥＣＵ）である。このＥＣＵ２０には、サージタンク１４内の吸気負圧を検出するブーストセンサ２３からの信号、インジェクタ６に供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサ２４からの信号、三元触媒１６の上流側に設けられ、燃焼室４から排出される排ガス中の残存酸素濃度から燃焼室４に供給されている混合気の空燃比が理論空燃比よりリッチかリーンかを検出するＯ２センサでなる第１空燃比センサ２６からの信号、ＮＯｘ触媒１７の前段部１７ａと後段部１７ｂとの間に配置されて前段部１７ａの温度を検出する排気温センサ４１からの信号、ＮＯｘ触媒１７の後段部１７ｂの下流側に配置されて後段部１７ｂの温度を検出する排気温センサ４２からの信号、ＮＯｘ触媒１７の下流側に設けられＮＯｘ触媒１７を通過した排気ガス中の残存酸素濃度を検出するＯ２センサでなる第２空燃比センサ２８からの信号、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転センサ２９からの信号、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ３０からの信号等が入力される。その一方、ＥＣＵ２０は、インジェクタ６に制御信号を出力することにより、燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御のほか、ＮＯｘ触媒１７から吸蔵中のＮＯｘを放出させる処理（ＮＯｘパージ処理）や、ＮＯｘ触媒１７のイオウ被毒回復処理等を総合的に行う。この場合、ＥＣＵ２０は、ブーストセンサ２３が検出した吸気負圧と、回転数センサ２９が検出したエンジン回転数とに基づいて吸入空気量を算出し、その吸入空気量に基づき理論空燃比運転時又はリッチ空燃比運転時の燃料噴射量を制御し、アクセル開度センサ３０が検出したアクセル開度と、回転数センサ２９が検出したエンジン回転数とに基づいてリーン空燃比運転時の燃料噴射量を制御する。
【００２１】
次に、ＮＯｘパージ処理、Ｓ被毒回復処理に関するＥＣＵ２０による制御内容の概略について説明する。
［ＮＯｘパージ処理］
リーン運転の継続に伴いＮＯｘ触媒１７に吸収されるＮＯｘ量が増加していく。これをそのまま放置するとそのうち飽和状態となり、ＮＯｘ触媒１７の浄化能力が低下する。そこで、所定のタイミングで空燃比をリッチ化し、これにより、吸蔵したＮＯｘを酸素と窒素とに分解放出させて触媒１７の吸収能力を回復させる。なお、このＮＯｘパージ処理の頻度はイオウ被毒回復処理の頻度に比べて一般に大きい。
【００２２】
［イオウ被毒回復処理］
ＮＯｘ触媒１７に対するＳ被毒回復処理としては、ＮＯｘ触媒１７内を所望の高温状態に維持しつつ還元雰囲気にすることが好ましい。このため、ＥＣＵ２０は、基本的に、ＮＯｘ触媒１７における前段部１７ａと後段部１７ｂとに対する各硫黄分除去に際して、図２に示すように、リッチ空燃比排気とリーン空燃比排気とを交互に排気通路１０に供給して排気（排気空燃比）を周期的に変動させると共に、その排気空燃比の変動の周期として、図３に示すように、第１周期Ｗ１と第２周期Ｗ２とを切り換えて用いている。
この場合、上記排気空燃比の変動は、リッチ空燃比運転に基づくリッチ空燃比排気と、リーン空燃比運転に基づくリーン空燃比排気とを交互に排出することにより得られ、その周期は、多気筒のうちの一部の気筒でリッチ空燃比運転、他の気筒でリーン空燃比運転を行ったり、全気筒において一定期間毎にリッチ空燃比運転とリーン空燃比運転とを順番に行ったりする等して、適宜調整される。第１周期Ｗ１，第２周期Ｗ２は、このような調整により設定されており、第１周期Ｗ１は、三元触媒１６の酸素吸蔵能力を超えて（三元触媒１６を通過して）ＮＯｘ触媒１７に酸素を供給することになる周期のものに設定され、第２周期Ｗ２は、第１周期Ｗ１よりも短く、三元触媒１６の酸素吸蔵能力に基づきＮＯｘ触媒１７に酸素を供給できないことになる周期のものに設定されている。
したがって、排気空燃比の変動の周期を第１周期Ｗ１とすることに基づき酸化反応（ＨＣ等の可燃成分と酸素との酸化反応）を促進してＮＯｘ触媒１７の温度を所望の温度に高めることができ、第２周期Ｗ２を用いることにより、ＮＯｘ触媒１７中を還元雰囲気として、ＮＯｘ触媒を所望の温度に高めた状態の下で、そのＮＯｘ触媒から硫黄分（ＳＯｘ）を除去できる。
【００２３】
本実施形態においては、上記内容がより好ましい態様に設定されている。
ＮＯｘ触媒１７の前段部１７ａに対する硫黄分除去に際しては、図３に示すように、排気空燃比を第１周期Ｗ１と第２周期Ｗ２とをもって変動させると共に、その第１周期Ｗ１を第２周期Ｗ２よりも先に実行させている。ＮＯｘ触媒前段部１７ａに対する硫黄分除去に際して、その前段部１７ａの温度を所望の温度に高めた上でその前段部１７ａを還元雰囲気にすることが、硫黄分を効果的に除去する観点から、好ましいからである。このとき、ＮＯｘ触媒１７の前段部１７ａが後段部１７ｂよりも上流側に位置されて、その温度がもともと後段部１７ｂの温度よりも高くなる傾向にあることを利用して、そのＮＯｘ触媒前段部１７ａの温度を高めるための第１周期Ｗ１を繰り返すことなく最初の１回だけとされている。これにより、排気空燃比の変動周期の切り換えを第１周期Ｗ１から第２周期Ｗ２への１回だけですませることができ、第１周期Ｗ１、第２周期Ｗ２の切り換え制御を簡単化することができる。
【００２４】
一方、ＮＯｘ触媒後段部１７ｂに対する硫黄分除去に際しては、図３に示すように、排気空燃比を第１周期Ｗ１と第２周期Ｗ２との繰り返しをもって変動させている。これは、ＮＯｘ触媒１７前段部１７ａの温度が一般的に高くなる傾向があるのに対して、後段部１７ｂにおいてはそのことを利用できないため、排気空燃比を第１周期Ｗ１と第２周期Ｗ２との繰り返しをもって変動させることにより、ＮＯｘ触媒後段部１７ｂの温度を所望の高温状態に維持すると共に還元雰囲気を作り出すこととしているのである。
しかもこのとき、このＮＯｘ触媒後段部１７ｂに対する硫黄分除去に際して実行される第１周期Ｗ１−２（Ｗ１）には、図２に示すように、前記ＮＯｘ触媒の前段部１７ａに対する硫黄分除去に際して実行される第１周期Ｗ１−１（Ｗ１）よりも長いものが用いられることになっている。三元触媒１６を素通りするＨＣ等の可燃成分と酸素との混合を遅らせて、それらの酸化反応をＮＯｘ触媒の後段部１７ｂにおいて的確に行わせるためである。これにより、前段部１７ａの温度を過剰に高めることなく（熱劣化の防止を図りつつ）、ＮＯｘ触媒後段部１７ｂの温度を所望の温度まで高めることができる。尚、第１周期Ｗ１−２（Ｗ１）は、図２に示すように、ＮＯｘ触媒１７容量が多い場合とＮＯｘ触媒１７容量が少ない場合に応じて、適宜使い分けられる。
【００２５】
この場合、このＮＯｘ触媒後段部１７ｂから硫黄分を除去するに際して実行する第１周期Ｗ１−２のリーン期間Ｌ２は、図４に示すように、その第１周期Ｗ１−２のリッチ期間Ｌ１よりも長くすることが好ましい。ＣＯ等の低減を図ると共にＮＯｘ触媒１７の酸素吸蔵能力を考慮した十分な酸素量をＮＯｘ触媒後段部１７ｂに供給でき、ＮＯｘ触媒１７の後段部１７ｂから硫黄分を効果的に除去すべく、そのＮＯｘ触媒後段部１７ｂにおける温度を所望の温度に高めることができるからである。
【００２６】
また、本実施形態においては、ＮＯｘ触媒１７の触媒温度の上昇を抑制する温度抑制手段が備えられ、その温度抑制手段は、少なくとも、変動周期を第２周期Ｗ２から第１周期Ｗ１に変更されることを条件として作動するように設定されている。排気空燃比の変動周期が第２周期Ｗ２から第１周期Ｗ１に変更する際に、酸化雰囲気となってＮＯｘ触媒１７が急激に温度上昇することを抑制するためである。この温度抑制手段としては、排気空燃比変動の振幅を減少する方向に変更するもの、第１周期Ｗ１を短縮する方向に変更するものを用いることができる。
【００２７】
さらに、本実施形態においては、ＮＯｘ触媒１７に硫黄が付着する個所を推定する推定手段が備えられ、その推定手段が推定する個所に応じて排気空燃比の変動の周期を変更するように設定されている。ＮＯｘ触媒１７における硫黄付着個所に応じた周期を的確に設定して、硫黄分除去を短期間で行うようにするためである。この推定手段として、具体的には、リーン運転の積算時間を用いることができる。排気中のＳＯxは、ＮＯｘ触媒１７の前端側（流入端側）から後端側に向けて徐々に吸蔵されることになるからである。
【００２８】
次に、Ｓ被毒回復処理の制御例を図５、図６に示すフローチャートに基づき具体的に説明する。
先ず、Ｑ１〜Ｑ３において、Ｓ被毒回復処理を開始するか否かが判別される。具体的には、リーン運転時におけるＮＯｘ触媒１７のＳ被毒が燃料に含まれる硫黄分が主な原因であることから、Ｑ１においてリーン運転時間の燃料量が求められ、その燃料量に基づき、Ｑ２においてＳ被毒量が算出される。そして次のＱ３において、Ｑ２のＳ被毒量がＮＯｘ触媒前段部１７ａのＳ被毒相当量ＦＳ0（設定値）よりも多いか否かが判別され、Ｑ３がＮＯのときには、Ｓ被毒回復処理の必要はないと判断されてＱ１に戻される一方、Ｑ３がＹＥＳのときには、Ｓ被毒回復処理を開始する必要があるとして、次のＱ４に進む。
【００２９】
Ｑ４においては、Ｓ被毒回復処理時間ｔがｔ＝０にセットされ、続いて、Ｑ５において、各気筒に対する空燃比のリッチ、リーン調整により、排気通路にリッチ空燃比の排気とリーン空燃比の排気とが交互に第１周期Ｗ１−１の状態をもって供給される。ＮＯｘ触媒前段部１７ａでのＳ被毒回復処理を促進すべく、酸化反応に基づきその前段部１７ａの温度を所望の温度まで高めるためである。このため、この第１周期Ｗ１−１をもって変動する排気は、前述の如く、三元触媒１６を通過する際、その酸素吸蔵能力に基づき酸素が吸蔵されても、未だ酸素をＮＯｘ触媒に供給できるよう設定されていると共に、その第１周期Ｗ１−１に基づきＨＣ等の可燃成分と酸素とが前段部１７ａにおいて的確に混合されるように設定されている。
【００３０】
次のＱ６においては、ＮＯｘ触媒前段部１７ａの温度Ｔｆ（排気温センサ４１検出）が設定温度Ｔ1（例えば７００℃〜７５０℃（好ましくは７００℃））以上になったか否かが判別される。この判別は、ＮＯｘ触媒前段部１７ａの温度Ｔｆが所望の温度まで上昇したか否かを判断するもので、この判別がＮＯのときには、この第１周期Ｗ１−１の下での排気の変動が続行されて、ＮＯｘ触媒前段部１７ａに対して加熱が続けられる一方、Ｑ６がＹＥＳのときには、Ｓ被毒回復処理を促進できる温度に至ったとして、次のＱ７において、排気の変動周期が前記第１周期Ｗ１−１よりも短い第２周期Ｗ２に変更される。Ｓ被毒回復処理を促進できる温度の下で、ＮＯｘ触媒前段部１７ａを還元雰囲気にし、その還元雰囲気に基づきＳＯｘを放出するためである。このため、排気の第２周期Ｗ２は、排気が三元触媒１６を通過する際、その酸素吸蔵能力に基づき酸素が吸蔵されてＮＯｘ触媒１７に酸素が供給されないように設定されている。
【００３１】
次に、Ｑ８において、Ｓ被毒量がＳ被毒相当量ＢＳ0（設定値）よりも多いか否かが判別される。これは、Ｓ被毒量がＮＯｘ触媒１７における前段部１７ａを超えて後段部１７ｂにも及んでいるか否かを判断するものであり、このため、Ｓ被毒相当量ＢＳ0は、前述のＳ被毒相当量ＦＳ0よりも大きくされている。このＱ８の判別がＹＥＳのときには、Ｓ被毒量がＮＯｘ触媒１７における前段部１７ａを超えて後段部１７ｂにも及んでいるとして、先ずはＱ９において、ＮＯｘ触媒前段部１７ａにおけるＳ被毒回復処理時間を確実に確保すべく、Ｓ被毒回復処理開始からの経過時間（Ｓ被毒回復処理時間）ｔが設定時間ｔ１以上になったか否かが判別される。このＱ９の判別がＮＯのときには、第２周期Ｗ２をもって変動する排気がＮＯｘ触媒１７に供給され続ける一方、Ｑ９の判別がＹＥＳのときには、Ｑ１０に進む。
【００３２】
Ｑ１０においては、ＮＯｘ触媒後段部１７ｂの温度Ｔｂ（排気温センサ検出）が設定温度Ｔ２（例えば６００℃）以下になったか否かが判別される。ＮＯｘ触媒後段部１７ｂにおけるＳ被毒回復処理を行うために、ＮＯｘ触媒後段部１７ｂにおける温度が低下しすぎていないかを判断するためである。Ｑ１０がＮＯのときには、第２周期Ｗ２の変動周期をもって排気がＮＯｘ触媒１７に供給し続けられる一方、Ｑ１０がＹＥＳのときには、排気の変動周期が第２周期Ｗ２よりも長い第１周期Ｗ１−２に変更される。ＮＯｘ触媒後段部１７ｂの温度をＳ被毒回復処理を促進できる所望の温度にすべく、そのＮＯｘ触媒後段部１７ｂにおいて酸化作用を促進して、その後段部１７ｂにおける温度を所望の温度まで高めるためである。この場合、このＱ１１の第１周期Ｗ１−２は、前記Ｑ５の第１周期Ｗ１−１よりも長くなっている（図２参照）。これは、ＮＯｘ触媒１７の後段部１７ｂが前段部１７ａに対して流れ方向において離れていることを考慮し、ＨＣ等の可燃成分と酸素との混合を遅らせてそれらの酸化反応をＮＯｘ触媒の後段部１７ｂにおいて的確に行わせるためである。特にこのときには、供給すべき酸素量を増大させる観点から、第１周期Ｗ１−２のリーン期間Ｌ２をその第１周期Ｗ１−２のリッチ期間Ｌ１よりも長くすることが好ましい（図４参照）。
【００３３】
この排気の変動周期を第２周期Ｗ２から第１周期Ｗ１−２に変更するに際して（Ｑ１１）、Ｑ１２において、ＮＯｘ触媒後段部１７ｂの温度Ｔbが設定温度Ｔ３（例えば６８０℃）以上になったか否かが判別される。この判別は、排気の変動周期を第２周期Ｗ２から第１周期Ｗ１に変更する際に、酸化雰囲気となってＮＯｘ触媒後段部１７ｂが急激に温度上昇するか否かを判断するためのものであり、このため、Ｑ１２がＹＥＳのときには、ＮＯｘ触媒後段部１７ｂが急激に温度上昇しているとして、Ｑ１３において、そのＮＯｘ触媒後段部１７ｂの温度抑制処理（第１周期Ｗ１−２の振幅を減少する方向に変更、第１周期Ｗ１−２を短縮する方向に変更等）が実行され、それが実行された後、次のＱ１３に進む。一方、Ｑ１２がＮＯのときには、上記Ｑ１３を迂回してＱ１４に進む。
【００３４】
Ｑ１４においては、ＮＯｘ触媒後段部１７ｂの温度Ｔbが前記Ｑ６の設定温度Ｔ１と同じ設定温度Ｔ１以上になったか否かが判別される。ＮＯｘ触媒後段部１７ｂがＳ被毒回復処理にとって所望の温度になったか否かを判断するためである。このＱ１４の判別がＮＯのときには、第１周期Ｗ１−２の下で排気が変動され続ける一方、Ｑ１４の判別がＹＥＳのときには、ＮＯｘ触媒後段部１７ｂ内に還元雰囲気を作るべく、Ｑ１５において、排気の変動周期が第２周期Ｗ２に変更される。これにより、ＮＯｘ触媒後段部１７ｂにおいては、所望の温度の下で還元雰囲気が作り出され、その後段部１７ｂにおいて、的確にＳ被毒回復処理が行われる。
【００３５】
次に、Ｑ１６において、ＮＯｘ触媒後段部１７ｂにおけるＳ被毒回復処理時間を確実に確保すべく、Ｓ被毒回復処理開始からの経過時間ｔが設定時間ｔ２（ｔ２＞ｔ１）以上になったか否かが判別される。Ｑ１６の判別がＮＯのときには、前記Ｑ１０に戻されて、これまでの処理が繰り返される一方（図３参照）、このＱ１５の判別がＹＥＳのときには、Ｓ被毒回復処理が終了される（Ｑ１７）。このように、ＮＯｘ触媒後段部１７ｂにおけるＳ被毒回復処理においては、Ｓ被毒回復処理時間ｔ２までの間、排気は、第１周期Ｗ１−２と第２周期Ｗ２との繰り返しをもって変動される。
【００３６】
一方、前記Ｑ８がＮＯのときには、Ｓ被毒がＮＯｘ触媒前段部１７ａにとどまっているとして、Ｑ１８において、Ｓ被毒回復処理開始からの経過時間ｔが設定時間ｔ１以上になったか否かが判別される。ＮＯｘ触媒前段部１７ａにおけるＳ被毒回復処理時間を確実に確保するためである。このＱ１８の判別がＮＯのときには、第２周期Ｗ２をもって変動する排気がＮＯｘ触媒１７に供給され続けて還元雰囲気が作りされる（Ｓ被毒回復処理）一方、Ｑ１８の判別がＹＥＳのときには、ＮＯｘ触媒前段部１７ａに対して必要なＳ被毒回復処理時間だけ、Ｓ被毒回復処理が行われたとして、Ｓ被毒回復処理を終了する（Ｑ１７）。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態に係るエンジンの制御システム構成図。
【図２】排気（排気機空燃比）の変動周期の違いを説明する説明図。
【図３】ＮＯｘ触媒に対するＳ被毒回復処理の内容を説明する説明図。
【図４】排気空燃比が第１周期Ｗ１−２をもって変動する場合の変形例を示す図。
【図５】Ｓ被毒回復処理に係る制御例を示すフローチャート。
【図６】図５の続きを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３８】
１  エンジン
４  燃焼室（気筒）
６  インジェクタ（空燃比変動手段）
１６  三元触媒
１７  ＮＯｘ触媒
１７ａ  前段部
１７ｂ  後段部
２０  コントロールユニット（空燃比変動手段）
Ｗ１−１  第１周期
Ｗ１−２  第１周期
Ｗ２  第２周期
【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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