(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気中の微粒子を捕集するＰＭフィルタ、及び吸蔵還元型のＮＯx 触媒が排気系に設けられる内燃機関に適用され、前記排気系に設けられた触媒への未燃燃料成分の供給を通じて前記排気系に堆積した微粒子を燃焼させて除去するＰＭ再生制御と、同じく前記排気系に設けられた触媒への未燃燃料成分の供給を通じて高温下での排気空燃比のリッチ化を図って前記ＮＯx 触媒に吸蔵された硫黄酸化物を放出させるＳ被毒回復制御とを実行する内燃機関の排気浄化装置において、
前記Ｓ被毒回復制御の実行が要求されたとき、前記排気系での微粒子の堆積量に応じて、前記Ｓ被毒回復制御の実行に先立つ前記ＰＭ再生制御の実行の有無を決定する制御手段であって、
前記Ｓ被毒回復制御の実行が要求されたとき、前記排気系での微粒子の堆積量が、Ｓ被毒回復制御の実行のための前記触媒への未燃料成分の供給を通じて前記排気系に堆積した微粒子が燃焼しても、同排気系の触媒の過昇温を招くことのない前記微粒子の堆積量として設定された所定値以上であればＳ被毒回復制御の実行に先立つＰＭ再生制御を実行し、前記堆積量が前記所定値未満であればＳ被毒回復制御の実行に先立つＰＭ再生制御の実行を中止するとともに、
前記所定値の初期値をその許容上限値よりも小さい値に設定し、機関運転状態を表すパラメータのうち内燃機関の排気温度に影響を及ぼすパラメータが排気温度を低下させる側に変化するほど前記所定値を前記許容上限値に向けて大きくする制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気温度に影響を及ぼすパラメータとしては、内燃機関の燃料噴射量と機関回転速度との少なくとも一方が用いられる
請求項１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、内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関に適用される排気浄化装置として、煤を主成分とする微粒子（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するＰＭフィルタを同機関の排気系に設け、更に窒素酸化物（ＮＯｘ）についての排気浄化を行う吸蔵還元型のＮＯｘ触媒を上記排気系に設けられた触媒コンバータや上記ＰＭフィルタに担持したものが知られている。
【０００３】
こうした排気浄化装置では、ＰＭフィルタ及び触媒コンバータが微粒子の堆積によって目詰まりを起こしたり、ＮＯｘ触媒への硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の吸蔵によって当該ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力が低下したりする。従って、この種の排気浄化装置の多くは、ＰＭフィルタ及び触媒コンバータの微粒子による目詰まりを解消するためのＰＭ再生制御、及び、ＳＯｘの吸蔵によって低下したＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのＳ被毒回復制御を行うようにしている。
【０００４】
上記ＰＭ再生制御は、機関運転状態から推定される排気系での微粒子の堆積量が許容値以上になったときに実行され、その微粒子の堆積量が「０」になるまで継続される。このＰＭ再生制御では、排気系の触媒コンバータやＰＭフィルタに担持されたＮＯｘ触媒に未燃燃料成分を供給することで、その未燃燃料成分の排気中や触媒上での酸化に伴う発熱によりＮＯｘ触媒を例えば６００〜７００℃程度まで昇温させるとともに触媒周りの微粒子を燃焼させている。そして、その微粒子を燃焼させて二酸化炭素（ＣＯ2）と水（Ｈ2Ｏ）として排出することで、ＰＭフィルタや触媒コンバータの上記微粒子による目詰まりを解消するようにしている。
【０００５】
また、上記Ｓ被毒回復制御は、機関運転状態の履歴に基づき算出されるＮＯｘ触媒のＳＯｘ吸蔵量が許容値以上になったときに実行される。このＳ被毒回復制御では、排気系の触媒への未燃燃料成分の供給を通じて、触媒を例えば６００〜７００℃程度まで昇温するとともに、その高温下で排気空燃比をリッチにすることにより、ＮＯｘ触媒からのＳＯｘの放出及びその還元を促進して、上記ＮＯｘ吸蔵能力の回復を図るようにしている。なお、排気の空燃比をリッチにした状態が続くと、排気中や触媒上での未燃燃料成分の酸化に伴う発熱が大となり、触媒が過度に昇温されるおそれがある。このため、Ｓ被毒回復制御においては、排気の空燃比をリッチ化するための触媒への未燃燃料成分の供給を間欠的に行い、これにより排気の空燃比のリッチ化を間欠的に行うようにして触媒の過昇温を抑制している。
【０００６】
ところで、Ｓ被毒回復制御を実行する際に排気系に微粒子が堆積していると、触媒への未燃燃料成分の供給を通じて高温下での排気空燃比のリッチ化を図るとき、排気系に堆積した微粒子が一気に燃焼して触媒の過昇温が生じるおそれがある。このため、特許文献１に示されるように、Ｓ被毒回復制御の実行に先立って排気系での微粒子の堆積量が許容値以上であるか否かに関係なくＰＭ再生制御を実行し、Ｓ被毒回復制御の実行前に排気系に堆積した微粒子を除去しておくことが提案されている。
【０００７】
このようにＳ被毒回復制御の実行前に、排気系での微粒子の堆積量に関係なく強制的にＰＭ再生制御を実行することで、Ｓ被毒回復制御の実行時に排気系に堆積した微粒子の燃焼に伴う触媒の過昇温が生じるのを抑制することができる。なお、特許文献１においては、Ｓ被毒回復制御の実行前に行われるＰＭ再生制御での触媒の昇温率を上記微粒子の堆積量が少ないほど小とし、そのＰＭ再生制御の実行時に触媒の過昇温が生じるのを抑制するようにもしている。
【特許文献１】特開２００２−３８９３０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、Ｓ被毒回復制御の実行前には必ずＰＭ再生制御を実行しておくことで、Ｓ被毒回復制御の実行時に排気系に堆積した微粒子の燃焼に伴う触媒の過昇温が生じるのを抑制することはできるようになる。しかし、Ｓ被毒回復制御の実行前に排気系での微粒子の堆積量に関係なく強制的にＰＭ再生制御を実行すると、状況によっては上記ＰＭ再生制御が無駄に行われることになり、同制御にて触媒に未燃燃料成分が供給される分だけ内燃機関の燃費が悪化する。
【０００９】
このようにＳ被毒回復制御の実行前に無駄なＰＭ再生制御が実行される状況としては、例えば、ＰＭ再生制御により排気系に堆積した微粒子が除去された直後にＳ被毒回復制御が実行されるという状況があげられる。この場合、排気系での微粒子の堆積量が「０」、或いはＳ被毒回復制御実行時に触媒の過昇温を招くおそれのないほど少ない値であるのに、Ｓ被毒回復制御の実行前に強制的にＰＭ再生制御が実行され、その制御が無駄に実行されることとなる。
【００１０】
なお、特許文献１では、Ｓ被毒回復制御の実行前に強制的にＰＭ再生制御を実行する際、そのときの微粒子の堆積量が少なければ上記ＰＭ再生制御での触媒の昇温率が小となるようにされるため、同制御が無駄に行われるに際して触媒への未燃燃料成分の供給量は少なくなるものと推測される。ただし、このように同制御を実行したとしても、それに伴い触媒への未燃燃料成分の供給が行われることには変わりがないため、内燃機関の燃費が悪化することは避けられない。
【００１１】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、Ｓ被毒回復制御の実行に先立つＰＭ再生制御が無駄に行われて内燃機関の燃費が悪化するのを抑制することのできる内燃機関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】
【００１２】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、排気中の微粒子を捕集するＰＭフィルタ、及び吸蔵還元型のＮＯx 触媒が排気系に設けられる内燃機関に適用され、前記排気系に設けられた触媒への未燃燃料成分の供給を通じて前記排気系に堆積した微粒子を燃焼させて除去するＰＭ再生制御と、同じく前記排気系に設けられた触媒への未燃燃料成分の供給を通じて高温下での排気空燃比のリッチ化を図って前記ＮＯx 触媒に吸蔵された硫黄酸化物を放出させるＳ被毒回復制御とを実行する内燃機関の排気浄化装置において、前記Ｓ被毒回復制御の実行が要求されたとき、前記排気系での微粒子の堆積量に応じて、前記Ｓ被毒回復制御の実行に先立つ前記ＰＭ再生制御の実行の有無を決定する制御手段であって、前記Ｓ被毒回復制御の実行が要求されたとき、前記排気系での微粒子の堆積量が、Ｓ被毒回復制御の実行のための前記触媒への未燃料成分の供給を通じて前記排気系に堆積した微粒子が燃焼しても、同排気系の触媒の過昇温を招くことのない前記微粒子の堆積量として設定された所定値以上であればＳ被毒回復制御の実行に先立つＰＭ再生制御を実行し、前記堆積量が前記所定値未満であればＳ被毒回復制御の実行に先立つＰＭ再生制御の実行を中止するとともに、前記所定値の初期値をその許容上限値よりも小さい値に設定し、機関運転状態を表すパラメータのうち内燃機関の排気温度に影響を及ぼすパラメータが排気温度を低下させる側に変化するほど前記所定値を前記許容上限値に向けて大きくする制御手段を備えた。
【００１３】
上記構成によれば、Ｓ被毒回復制御実行の要求時、排気系での微粒子の堆積量が多いときにＳ被毒回復制御の実行に先立ってＰＭ再生制御を実行し、上記堆積量が少ないときにはＳ被毒回復制御の実行に先立ってのＰＭ再生制御の実行を中止することが可能になる。従って、Ｓ被毒回復制御の実行に先立つＰＭ再生制御が排気系の堆積量の少ない状況下で無駄に行われて内燃機関の燃費が悪化するのを抑制することができる。
【００１５】
また上記構成によれば、Ｓ被毒回復制御実行の要求時、排気系での微粒子の堆積量が所定値未満と少ないときには、Ｓ被毒回復制御の実行に先立ってのＰＭ再生制御の実行が中止されるため、そのＰＭ再生制御が無駄に行われて内燃機関の燃費が悪化するのを抑制することができる。
【００１７】
更に上記構成によれば、Ｓ被毒回復制御実行の要求時、排気系での微粒子の堆積量がＳ被毒回復制御の実行に伴い触媒の過昇温を招くことのない値未満であるときには、Ｓ被毒回復制御の実行に先立ってのＰＭ再生制御の実行が中止される。従って、そのＰＭ再生制御が無駄に行われるのを的確に抑制することができる。また、Ｓ被毒回復制御の実行に先立つＰＭ再生制御の実行が中止された後に上記Ｓ被毒回復制御が実行されたとき、触媒の過昇温が生じることもない。
【００１９】
なお、Ｓ被毒回復制御の実行時、内燃機関の排気温度が高いほど、排気系に堆積した微粒子の燃焼に起因する触媒の過昇温が生じやすくなる。上記構成によれば、排気温度の高い機関運転状態にあっては、所定値が初期値寄りの値となることから、排気系での微粒子の堆積量がより少ない状況下で、Ｓ被毒回復制御に先立ってのＰＭ再生制御が実行されるようになる。そして、このＰＭ再生制御により排気系に堆積した微粒子が除去されるため、その後のＳ被毒回復制御実行時の排気温度が高いとしても、同制御の実行に伴う排気系での微粒子の燃焼に起因して触媒の過昇温が生じるのを的確に抑制することができる。また、排気温度が低くなる機関運転状態にあっては、排気温度に影響を及ぼすパラメータが排気温度を低下させる側に変化するほど、所定値がその許容上限値に向けて大きくなり、排気系での微粒子の堆積量が極力所定値を越えて多くならないようにされる。その結果、Ｓ被毒回復制御に先立ってのＰＭ再生制御が可能な限り行われないようにすることができる。以上により、Ｓ被毒回復制御に先立ってのＰＭ再生制御を必要なときに的確に行いつつ、そのＰＭ再生制御を可能な限り無駄に行わないようにすることができる。
【００２０】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記排気温度に影響を及ぼすパラメータとしては、内燃機関の燃料噴射量と機関回転速度との少なくとも一方が用いられることを要旨とした。
【００２１】
内燃機関の燃料噴射量が多くなると、一回の燃料噴射に伴う燃料燃焼時の燃焼エネルギが増大するため、排気に付与される熱量も増大し、内燃機関の排気温度が上昇しやすくなる傾向がある。また、機関回転速度が高くなると、単位時間あたりの燃料燃焼時の燃焼エネルギが増大するため、排気に付与される熱量も増大し、内燃機関の排気温度が上昇しやすくなる傾向がある。上記構成によれば、排気温度に影響を及ぼすパラメータである燃料噴射量や機関回転速度が小となるほど、上記所定値がその許容上限値に向けて大きくされるようになる。従って、排気温度が低くなる機関運転状態にあるとき、上記所定値を排気温度の低下に伴い的確に許容上限値に向けて大きくすることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を自動車用の内燃機関に適用した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１は、本実施形態の制御装置が適用される内燃機関１０の構成を示している。この内燃機関１０は、コモンレール方式の燃料噴射装置、及びターボチャージャ１１を備えるディーゼル機関となっており、大きくは吸気通路１２、燃焼室１３、及び排気通路１４を備えて構成されている。
【００２３】
内燃機関１０の吸気系を構成する吸気通路１２には、その最上流部に配設されたエアクリーナ１５から下流側に向けて順に、エアフローメータ１６、上記ターボチャージャ１１のコンプレッサ１７、インタークーラ１８、及び吸気絞り弁１９が配設されている。また吸気通路１２は、吸気絞り弁１９の下流側に設けられた吸気マニホールド２０において分岐され、吸気ポート２１を介して内燃機関１０の各気筒の燃焼室１３に接続されている。
【００２４】
一方、内燃機関１０の排気系を構成する排気通路１４では、各気筒の燃焼室１３にそれぞれ接続された排気ポート２２が排気マニホールド２３を介して上記ターボチャージャ１１の排気タービン２４に接続されている。また排気通路１４の排気タービン２４下流には、上流側から順に、ＮＯｘ触媒コンバータ２５、ＰＭフィルタ２６、酸化触媒コンバータ２７が配設されている。
【００２５】
ＮＯｘ触媒コンバータ２５には、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されている。このＮＯｘ触媒は、排気の酸素濃度が高いときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気の酸素濃度が低いときにその吸蔵したＮＯｘを放出する。またＮＯｘ触媒は、上記ＮＯｘ放出時に、還元剤となる未燃燃料成分がその周囲に十分存在していれば、その放出されたＮＯｘを還元して浄化する。
【００２６】
ＰＭフィルタ２６は、多孔質材料によって形成されており、排気中の煤を主成分とする微粒子（ＰＭ）が捕集されるようになっている。このＰＭフィルタ２６にも、上記ＮＯｘ触媒コンバータ２５と同様に、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されており、排気中のＮＯｘの浄化が行われるようになっている。またこのＮＯｘ触媒によって触発される反応により、上記捕集されたＰＭが燃焼（酸化）されて除去されるようにもなっている。
【００２７】
酸化触媒コンバータ２７には、酸化触媒が担持されている。この酸化触媒は、排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化して浄化する。
なお排気通路１４の上記ＰＭフィルタ２６の上流側及び下流側には、ＰＭフィルタ２６に流入する排気の温度である入ガス温度を検出する入ガス温度センサ２８、及びＰＭフィルタ２６通過後の排気の温度である出ガス温度を検出する出ガス温度センサ２９がそれぞれ配設されている。また排気通路１４には、上記ＰＭフィルタ２６の排気上流側とその排気下流側との差圧を検出する差圧センサ３０が配設されている。更に排気通路１４の上記ＮＯｘ触媒コンバータ２５の排気上流側、及び上記ＰＭフィルタ２６と上記酸化触媒コンバータ２７との間には、排気中の酸素濃度を検出する２つの酸素センサ３１、３２がそれぞれ配設されている。
【００２８】
更にこの内燃機関１０には、排気の一部を吸気通路１２内の空気に再循環させる排気再循環（以下、ＥＧＲと記載する）装置が設けられている。ＥＧＲ装置は、排気通路１４と吸気通路１２とを連通するＥＧＲ通路３３を備えて構成されている。ＥＧＲ通路３３の最上流部は、排気通路１４の上記排気タービン２４の排気上流側に接続されている。ＥＧＲ通路３３には、その上流側から、再循環される排気を改質するＥＧＲ触媒３４、その排気を冷却するＥＧＲクーラ３５、その排気の流量を調整するＥＧＲ弁３６が配設されている。そしてＥＧＲ通路３３の最下流部は、吸気通路１２の上記吸気絞り弁１９の下流側に接続されている。
【００２９】
一方、内燃機関１０の各気筒の燃焼室１３には、同燃焼室１３内での燃焼に供される燃料を噴射するインジェクタ４０がそれぞれ配設されている。各気筒のインジェクタ４０は、高圧燃料供給管４１を介してコモンレール４２に接続されている。コモンレール４２には、燃料ポンプ４３を通じて高圧燃料が供給される。コモンレール４２内の高圧燃料の圧力は、同コモンレール４２に取り付けられたレール圧センサ４４によって検出されるようになっている。更に燃料ポンプ４３からは、低圧燃料供給管４５を通じて、低圧燃料が添加弁４６に供給されるようになっている。
【００３０】
こうした内燃機関１０の各種制御は、電子制御装置５０により実施されている。電子制御装置５０は、機関制御に係る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の演算結果等が一時記憶される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構成されている。
【００３１】
電子制御装置５０の入力ポートには、上述した各センサに加え、機関回転速度を検出するＮＥセンサ５１、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ５２、吸気絞り弁１９の開度を検出する絞り弁センサ５３、内燃機関１０の吸気温度を検出する吸気温センサ５４、及び、同機関１０の冷却水温を検出する水温センサ５５等が接続されている。また電子制御装置５０の出力ポートには、上記吸気絞り弁１９やＥＧＲ弁３６、インジェクタ４０、燃料ポンプ４３、添加弁４６等の駆動回路が接続されている。
【００３２】
電子制御装置５０は、上記各センサから入力される検出信号より把握される機関運転状態に応じて、上記出力ポートに接続された各機器類の駆動回路に指令信号を出力する。こうして上記吸気絞り弁１９の開度制御、上記ＥＧＲ弁３６の開度制御に基づくＥＧＲ制御、上記インジェクタ４０からの燃料噴射量、燃料噴射時期、及び燃料噴射圧の制御、上記添加弁４６からの燃料添加の制御等の各種制御が電子制御装置５０により実施されている。
【００３３】
以上の如く構成された本実施形態では、ＮＯｘ触媒コンバータ２５及びＰＭフィルタ２６でのＰＭによる目詰まりを解消するためのＰＭ再生制御、及び、硫黄酸化物（ＳＯｘ）等のＮＯｘ触媒への吸蔵によって低下した当該ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのＳ被毒回復制御を行うようにしている。
【００３４】
上記ＰＭ再生制御は、機関運転状態から推定される排気系でのＰＭ堆積量が許容値以上になったときに実行され、そのＰＭ堆積量が「０」になるまで継続される。このＰＭ再生制御では、上記ＮＯｘ触媒コンバータ２５やＰＭフィルタ２６に担持されたＮＯｘ触媒に未燃燃料成分を供給することで、その未燃燃料成分の排気中や触媒上での酸化に伴う発熱により触媒を例えば６００〜７００℃程度まで昇温させるとともに触媒周りのＰＭを燃焼（酸化）させている。そして、そのＰＭを燃焼させて二酸化炭素（ＣＯ2）と水（Ｈ2Ｏ）として排出することで、ＮＯｘ触媒コンバータ２５及びＰＭフィルタ２６でのＰＭによる目詰まりを解消するようにしている。なお、ＰＭ再生制御でのＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給は、添加弁４６からの排気に対する燃料添加等によって行われる。
【００３５】
また、上記Ｓ被毒回復制御は、機関運転状態の履歴に基づき算出されるＮＯｘ触媒のＳＯｘ吸蔵量が許容値以上になったときに実行される。このＳ被毒回復制御では、ＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給を通じて、同触媒を例えば６００〜７００℃程度まで昇温するとともに、その高温下で排気空燃比をリッチにすることにより、ＮＯｘ触媒からのＳＯｘの放出及びその還元を促進して、上記ＮＯｘ吸蔵能力の回復を図るようにしている。なお、Ｓ被毒回復制御でのＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給も、添加弁４６からの排気に対する燃料添加等によって行われる。ただし、こうした添加弁４６からの燃料添加により上述した排気空燃比のリッチが続くと、排気中や触媒上での未燃燃料成分の酸化に伴う発熱が大となり、触媒が過度に昇温されるおそれがある。このため、Ｓ被毒回復制御においては、排気の空燃比をリッチ化するための添加弁４６からの燃料添加を間欠的に行って排気空燃比をリッチとリーンとの間で反転させ、これにより同排気空燃比のリッチ化を間欠的に行うようにして上述した触媒の過昇温を抑制するようにしている。
【００３６】
ところで、Ｓ被毒回復制御を実行する際に排気系にＰＭが堆積していると、排気空燃比のリッチ化を図るための添加弁４６からの燃料添加に伴い、排気系に堆積したＰＭが一気に燃焼してＮＯｘ触媒が過昇温してしまうおそれがある。こうしたＮＯｘ触媒の過昇温を抑制するため、Ｓ被毒回復制御を実行する際には、それに先立ちＰＭ再生制御を強制的に実行して排気系に堆積したＰＭを予め除去しておくことが行われる。
【００３７】
次に、Ｓ被毒回復制御の実行に先立つＰＭ再生制御の実行手順について、煤払い制御ルーチンを示す図２のフローチャートを参照して説明する。この煤払い制御ルーチンは、電子制御装置５０を通じて、例えば所定時間毎（１６ｍｓ毎など）の時間割り込みにて周期的に実行される。
【００３８】
同ルーチンにおいては、ＮＯｘ触媒のＳＯｘ吸蔵量が許容値以上になってＳ被毒回復制御の実行要求がなされると（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、そのＳ被毒回復制御の実行に先立ってＰＭ再生制御を強制的に実行するための処理（ステップＳ１０２〜Ｓ１０４）が行われる。こうしたＰＭ再生制御の強制的な実行は、機関運転状態に基づき推定された排気系でのＰＭ堆積量を許容値以上の値、例えばＰＭ堆積量の最大値（１．１ｇ等）に書き換えることによって実現される（Ｓ１０３）。このようにＰＭ堆積量が許容値以上の値に書き換えられると、ＰＭ再生制御の実行要求がなされて同制御が開始されるようになる（Ｓ１０４）。こうして開始されたＰＭ再生制御については、同制御の実行を通じてＰＭ堆積量が「０」になるまで継続される。
【００３９】
上記のようにＳ被毒回復制御の実行に先立ってＰＭ再生制御を強制的に実行し、排気系に堆積したＰＭを予め除去しておくことで、その後のＳ被毒回復制御の実行に際して排気空燃比のリッチ化を図るための添加弁４６からの燃料添加が行われたとき、排気系に堆積したＰＭが一気に燃焼してＮＯｘ触媒の過昇温が生じるのを抑制することができる。しかしながら、Ｓ被毒回復制御の実行に先立ってＰＭ堆積量に関係なくＰＭ再生制御を強制的に実行すると、状況によっては上記ＰＭ再生制御が無駄に行われることになり、同制御での添加弁４６からの燃料添加によってＮＯｘ触媒に未燃燃料成分が供給される分だけ、内燃機関１０の燃費が悪化することは避けられない。
【００４０】
そこで、この実施形態では、Ｓ被毒回復制御の実行要求がなされたとき（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、機関運転状態に基づき推定される排気系でのＰＭ堆積量に応じて、Ｓ被毒回復制御に先立つＰＭ再生制御の実行の有無を決定するようにしている。より詳しくは、上記ＰＭ堆積量が所定値ａ未満であるとき（Ｓ１０２：ＮＯ）にはＰＭ再生制御を強制的に実行するための処理（Ｓ１０３，Ｓ１０４）をスキップし、上記ＰＭ堆積量が所定値ａ以上であるとき（Ｓ１０２：ＹＥＳ）のみＰＭ再生制御を強制的に実行するための処理（Ｓ１０３，Ｓ１０４）を行うようにしている。このため、Ｓ被毒回復制御実行の要求時、排気系でのＰＭ堆積量が所定値ａ未満と少ないときには、Ｓ被毒回復制御に先立ってのＰＭ再生制御の強制的な実行が中止される。従って、そのＰＭ再生制御が無駄に行われて内燃機関１０の燃費が悪化するのを抑制することができるようになる。
【００４１】
ここで、ステップＳ１０２で用いられる所定値ａは、Ｓ被毒回復制御の実行時にＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給を通じて排気系に堆積したＰＭが燃焼しても、同ＮＯｘ触媒の過昇温を招くことのないＰＭ堆積量に設定される。また、この所定値ａは、機関運転状態を表すパラメータのうち内燃機関１０の排気温度に影響を及ぼすパラメータ、例えば燃料噴射量及び機関回転速度に基づき可変とされる。こうした所定値ａの可変設定の詳細について、燃料噴射量及び機関回転速度の変化に対する所定値ａの変化態様を示す図３のグラフを参照して説明する。
【００４２】
所定値ａについては、その初期値Ｐが当該所定値ａの許容上限値Ｘよりも小さい値、例えば内燃機関１０の排気温度が想定し得る最高値となる機関運転状態のもとでＳ被毒回復制御を実施したときにＮＯ触媒に過昇温が生じることのないＰＭ堆積量とされる。なお、ここでの許容上限値Ｘとは、内燃機関１０の排気温度が想定し得る最低値である状況下でＳ被毒回復制御を実施したときにＮＯｘ触媒に過昇温が生じることのないＰＭ堆積量のことである。そして、燃料噴射量及び機関回転速度が内燃機関１０の排気温度を最低値とし得る値（初期値Ｐに対応する値）に対し排気温度を低下させる側に変化するほど、所定値ａがその許容上限値Ｘに向けて大きくされる。
【００４３】
なお、内燃機関１０の排気温度については、燃料噴射量が多くなるほど上昇しやすくなる。これは、燃料噴射量が多くなるほど、内燃機関１０での一回の燃料噴射に伴う燃料燃焼時の燃焼エネルギが増大し、排気に付与される熱量も増大するためである。また、内燃機関１０の排気温度については、機関回転速度が高くなるほど上昇しやすくもなる。これは、機関回転速度が高くなるほど、単位時間当たりの燃料燃焼時の燃焼エネルギが増大し、排気に付与される熱量も増大するためである。従って、燃料噴射量及び機関回転速度が初期値Ｐに対応する値よりも小になるほど、上記所定値ａが大きくされることとなる。
【００４４】
以上のように所定値ａを可変設定することで、Ｓ被毒回復制御に先立ってのＰＭ再生制御が、必要なときに的確に行われ、且つ可能な限り無駄に行われないよう、次のように実施される。
【００４５】
すなわち、例えば排気温度が最高値をとり得るような機関運転状態にあっては、所定値ａが上述した初期値Ｐとなることから、排気系でのＰＭ堆積量がより少ない状況下で、Ｓ被毒回復制御に先立ってのＰＭ再生制御が実行されるようになる。そして、このＰＭ再生制御により排気系に堆積したＰＭが除去されるため、その後のＳ被毒回復制御実行時の排気温度が高いとしても、同制御の実行に伴う排気系でのＰＭの燃焼に起因してＮＯｘ触媒の過昇温が生じるのを的確に抑制することができる。
【００４６】
また、排気温度が上記最高値よりも低くなる機関運転状態にあっては、排気温度に影響を及ぼすパラメータである燃料噴射量及び機関回転速度が減少側（排気温度を低下させる側）に変化するほど、所定値ａがその許容上限値Ｘに向けて大きくなり、排気系でのＰＭの堆積量が極力所定値ａを越えて多くならないようにされる。その結果、Ｓ被毒回復制御の実行に先立つＰＭ再生制御の無駄な実行が可能な限り回避される。
【００４７】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）Ｓ被毒回復制御の実行要求時、排気系でのＰＭ堆積量がＳ被毒回復制御の実行に伴いＮＯｘ触媒の過昇温を招くことのない値である所定値ａ未満であるときにはＳ被毒回復制御の実行に先立つＰＭ再生制御の実行を中止し、上記ＰＭ堆積量が所定値ａ以上であるときのみＳ被毒回復制御の実行に先立つＰＭ再生制御を実行するようにした。従って、Ｓ被毒回復制御の実行に先立ってＰＭ再生制御を行わなくても、そのＳ被毒回復制御の実行時にＮＯｘ触媒の過昇温が生じるおそれがないという状況下で、上記ＰＭ再生制御が無駄に実行されて内燃機関１０の燃費が悪化してしまうのを抑制することができる。
【００４８】
（２）上記所定値ａについては、その初期値Ｐが当該所定値ａの許容上限値Ｘよりも小さい値であって、内燃機関１０の排気温度が想定し得る最高値となる機関運転状態のもとでＳ被毒回復制御を実行したときにＮＯ触媒に過昇温が生じることのない値とされる。更に、内燃機関１０の排気温度に影響を及ぼすパラメータである燃料噴射量及び機関回転速度が初期値Ｐに対応する値よりも小になるほど、上記所定値ａがその許容上限値Ｘに向けて大きくされる。以上のように所定値ａを可変設定することにより、Ｓ被毒回復制御に先立ってのＰＭ再生制御が、必要なときに的確に行われ、且つ可能な限り無駄に行われないようにすることができる。
【００４９】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・所定値ａを可変設定する際に用いる内燃機関１０の排気温度に影響を及ぼすパラメータとして燃料噴射量と機関回転速度との両方を用いたが、いずれか一方のみを用いてもよい。
【００５０】
・上記パラメータとして、燃料噴射量及び機関回転速度以外のパラメータ、例えば内燃機関１０の冷却水温、潤滑油温、及び吸気温といったパラメータを用いてもよい。
・所定値ａを固定値とすることも可能である。この場合、所定値ａを例えば初期値Ｐで固定することが考えられる。
【００５１】
・上記実施形態のようにＰＭフィルタ２６の排気上流側にＮＯｘ触媒が担持されたＮＯｘ触媒コンバータ２５を設けている場合には、ＰＭフィルタ２６にＮＯｘ触媒を必ずしも担持する必要はない。
【００５２】
・上記実施形態のようにＰＭフィルタ２６にＮＯｘ触媒を担持している場合には、ＮＯｘ触媒コンバータ２５を必ずしもＰＭフィルタ２６の排気上流側に設ける必要はない。
・通常のＰＭ再生制御での触媒への未燃燃料成分の供給を、インジェクタ４０から燃焼室１３内での燃焼に供される燃料の噴射後に排気行程や膨張行程で行われる副噴射（アフター噴射）により実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施形態の排気浄化装置が適用される内燃機関全体を示す略図。
【図２】Ｓ被毒回復制御の実行に先立つＰＭ再生制御の実行手順を示すフローチャート。
【図３】燃料噴射量及び機関回転速度の変化に対する所定値ａの変化態様を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５４】
１０…内燃機関、１１…ターボチャージャ、１２…吸気通路、１３…燃焼室、１４…排気通路、１５…エアクリーナ、１６…エアフローメータ、１７…コンプレッサ、１８…インタークーラ、１９…吸気絞り弁、２０…吸気マニホールド、２１…吸気ポート、２２…排気ポート、２３…排気マニホールド、２４…排気タービン、２５…ＮＯｘ触媒コンバータ、２６…ＰＭフィルタ、２７…酸化触媒コンバータ、２８…入ガス温度センサ、２９…出ガス温度センサ、３０…差圧センサ、３１…酸素センサ、３２…酸素センサ、３３…ＥＧＲ通路、３４…ＥＧＲ触媒、３５…ＥＧＲクーラ、３６…ＥＧＲ弁、４０…インジェクタ、４１…高圧燃料供給管、４２…コモンレール、４３…燃料ポンプ、４４…レール圧センサ、４５…低圧燃料供給管、４６…添加弁、５０…電子制御装置（制御手段）、５１…ＮＥセンサ、５２…アクセルセンサ、５３…絞り弁センサ、５４…吸気温センサ、５５…水温センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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