(57)【要約】【課題】  内燃機関の排気系において、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを効率よく放出させてＮＯｘ浄化性能を維持することが可能な触媒再生方法を提供する。【解決手段】  設定される休止期間Δｔ２（図５（ｂ））の長さが長い程、供給期間Δｔ１の排気空燃比が所定のリッチ空燃比Ｃ０（例えば、Ａ／Ｆ＝１４．２）よりもさらにリッチ（Ｃ２）となるようにする（図５（ａ））。さらに、設定される休止期間Δｔ２の長さが長い程、該休止期間において所定のリーン空燃比Ｃ１（例えば、Ａ／Ｆ＝２０）よりも排気空燃比が高く（Ｃ３）なる過薄期間Δｔ３を設ける（図５（ａ））。これにより、還元剤の添加量が増量してＮＯｘ触媒から放出されるＳＯｘの放出量を確保することができ、休止期間Δｔ２’の長さがより短くなるので、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘが効率よく放出される。【選択図】  図５ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気を還元雰囲気として、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度を上昇させるとともに、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵された硫黄酸化物を放出させるリッチ工程と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気を酸化雰囲気として、前記リッチ工程で上昇した前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度を低下させるリーン工程と、
を含み、前記リッチ工程と前記リーン工程とを交互に実行させて前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させる触媒再生方法において、
前記リッチ工程及び／又は前記リーン工程の長さに基づいて、前記リッチ工程及び／又は前記リーン工程において前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を制御することを特徴とする触媒再生方法。
【請求項２】
前記リーン工程の長さが長い程、前記リッチ工程において前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を低くすることを特徴とする請求項１に記載の触媒再生方法。
【請求項３】
前記リーン工程の長さが長い程、前記リーン工程中の少なくとも一部の期間において前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を高くすることを特徴とする請求項１又は２に記載の触媒再生方法。
【請求項４】
希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気を還元雰囲気として、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度を上昇させるとともに、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵された硫黄酸化物を放出させるリッチ工程と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気を酸化雰囲気として、前記リッチ工程で上昇した前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度を低下させるリーン工程と、
を含み、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の量を規制し、前記リッチ工程と前記リーン工程とを交互に実行させて前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させる触媒再生方法において、
前記リーン工程中の少なくとも一部の期間で、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の量の規制を解除することを特徴とする触媒再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばディーゼルエンジンのように、広い運転領域において高い空燃比（リーン雰囲気）の混合気を燃焼に供して機関運転を行う内燃機関（希薄燃焼可能な内燃機関）では、一般に、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する機能を備えた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒という場合もある）がその排気通路に備えられる。
【０００３】
ところで、内燃機関の燃料には硫黄成分が含まれているのが通常であり、排気中にはＮＯｘの他、このような燃料中の硫黄成分を起源とする硫黄酸化物（ＳＯｘ）も存在する。排気中に存在するＳＯｘは、ＮＯｘに比べてより高い効率でＮＯｘ触媒に吸収され、しかも、同触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出するために十分な条件下（排気中の酸素濃度が所定値を下回る条件下）にあっても当該触媒から容易には放出されない。このため、機関運転の継続に伴い、排気中のＳＯｘが徐々にＮＯｘ触媒に堆積していく、いわゆるＳＯｘ被毒が生じることとなる。
【０００４】
ＳＯｘ被毒を防止或いは抑制するための方策として、ＮＯｘ触媒の温度を上昇させ、排気の空燃比（排気空燃比）を理論空燃比（ストイキ）若しくはストイキより少し濃いリッチと、リーンとを交互に繰り返す制御（以下、ＳＯｘ被毒回復制御という）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−８８５１８号公報
【特許文献２】特開平１１−１０７８２７号公報
【特許文献３】特開２００１−８２１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＳＯｘ被毒回復制御において、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを放出させるのに要する時間が長くかかってしまう場合がある。これは、例えば、車速が高速となる機関運転条件においてＳＯｘ被毒回復制御が行われる場合である。
【０００６】
車速が高速となる機関運転条件においては、内燃機関から排出される排気は高温となっている。また、ＳＯｘ被毒回復制御において排気空燃比をリッチな空燃比にする場合には、還元剤と排気中の酸素がＮＯｘ触媒上で反応してＮＯｘ触媒の温度が上昇することとなる。
【０００７】
このため、車速が高速となる機関運転条件においてＳＯｘ被毒回復制御が行われる場合には、ＮＯｘ触媒の温度が過剰に上昇しないように、排気空燃比をリッチに制御する時間を短くする必要がある。排気空燃比をリッチに制御する時間が短くなると、ＮＯｘ触媒からＳＯｘが放出されにくくなってしまう。
【０００８】
さらに、上昇した触媒温度が下がるまで排気の空燃比をリーンとする時間が長く必要となり、排気空燃比をリッチに制御する頻度も少なくなってしまう。このため、ＮＯｘ触媒からＳＯｘが放出されにくくなりＳＯｘ被毒回復制御の効率の悪化や燃費の悪化を招いてしまうおそれがある。
【０００９】
また、高速運転時においては、ＮＯｘ触媒からＳＯｘが放出されにくくなる一方、機関
運転において消費される燃料の量も多くなるため、排気中に存在するＳＯｘの量も多くなる。そして、ＮＯｘ触媒から放出されるＳＯｘの量と、ＮＯｘ触媒に流入するＳＯｘの量とが等しくなると、ＳＯｘがＮＯｘ触媒から放出されなくなり、ＳＯｘ被毒回復制御の効率が悪化してしまい、ＮＯｘ性能の低下を招いてしまうおそれがある。
【００１０】
本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気系において、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを効率よく放出させて、ＮＯｘ浄化性能を維持することが可能な触媒の再生方法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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を採用した。
【００１２】
すなわち、希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気を還元雰囲気として、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度を上昇させるとともに、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵された硫黄酸化物を放出させるリッチ工程と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気を酸化雰囲気として、前記リッチ工程で上昇した前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度を低下させるリーン工程と、
を含み、前記リッチ工程と前記リーン工程とを交互に実行させて前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させる触媒再生方法において、
前記リッチ工程及び／又は前記リーン工程の長さに基づいて、前記リッチ工程及び／又は前記リーン工程において前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を制御することを特徴とする。
【００１３】
ＳＯｘ被毒回復制御が行われる場合にリッチ工程やリーン工程の長さは、機関運転条件によって変化する（機関運転条件に基づいて設定される）こととなるが、本発明では、これらの工程の長さに基づいて排気の空燃比を制御することによって、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを効率よく放出させ、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復（再生、解消）させて、ＮＯｘ浄化性能を維持するものである。
【００１４】
例えば、車速が高速となるような機関運転条件においてＳＯｘ被毒回復制御が行われた場合には、上述したように、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度が過剰に上昇しないように排気空燃比をリッチに制御する時間が短く設定されたり、排気空燃比をリーンに制御する時間が長く設定される場合がある。
【００１５】
このように短く設定されたリッチ工程において、排気の空燃比をより低くする（よりリッチとする）ことにより、排気中の還元成分を増量させることができるので、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒から放出されるＳＯｘの放出量を確保することが可能となる。
【００１６】
具体的には、上記の構成において、
前記リーン工程の長さが長い程、前記リッチ工程において前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を低くするとよい。
【００１７】
ここで、排気の空燃比を低くするリッチ工程は、長いと認識されたリーン工程の次に実行されるリッチ工程であると好ましい。例えば、リーン工程の長さが排気の温度やＮＯｘ触媒の温度に基づいて設定される場合、この設定されたリーン工程の長さに基づいて、該リーン工程の次に実行されるリッチ工程において、排気の空燃比を低くするとよい。また、リッチ工程の長さが通常運転時に対して短くなった場合や、リーン工程の長さが通常運転時に対して長くなった場合に、排気の空燃比をよりリッチとしてもよい。
【００１８】
ここで、従来では、排気空燃比を低く（リッチに）し過ぎると、白煙が発生してしまう
と考えられており、所定のリッチ空燃比よりさらにリッチに制御するようなことはなかった。しかしながら、高速運転時などのように、リッチ工程が短くなり、リーン工程が長くなるような状況においては、リッチ工程における排気空燃比を、所定のリッチ空燃比よりもさらにリッチとしても、白煙が発生することがないことを本発明者は見出している。
【００１９】
また、長く設定されたリーン工程においては、排気の空燃比をより高くする（よりリーンとする）ことにより、還元成分の割合が減少して酸素濃度の高い排気となるので、昇温したＮＯｘ触媒の熱をより多く奪うことができるようになり、ＮＯｘ触媒の温度をより早く下げることが可能となる。また、排気の空燃比をより高くするために、排気の流量を多くすれば、ＮＯｘ触媒の熱をさらに多く奪うことができ、ＮＯｘ触媒の温度をさらに早く下げることが可能となる。
【００２０】
具体的には、上記の構成において、
前記リーン工程の長さが長い程、前記リーン工程中の少なくとも一部の期間において前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を高くするとよい。
【００２１】
ここで、排気の空燃比を高くする期間は、長いと認識されたリーン工程の期間中であると好ましい。例えば、リーン工程の長さが排気の温度やＮＯｘ触媒の温度に基づいて設定される場合、この設定されたリーン工程の長さに基づいて該リーン工程が実行される期間中において、排気の空燃比を高くするとよい。また、リッチ工程の長さが通常運転時に対して短くなった場合や、リーン工程の長さが通常運転時に対して長くなった場合に、排気の空燃比をより高くしてもよい。
【００２２】
また、ＮＯｘ触媒に流入する排気の量を規制した上で、リッチ工程とリーン工程とを交互に実行させてＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させる場合がある。
【００２３】
排気の量を規制することにより、排気の空燃比を所定の空燃比まで下げることができるので、これにより、リッチ工程において排気を還元雰囲気とするために供給する還元剤の量を少量に抑えることができるものである（排気の量が規制されていない状態において空燃比を低くするためには、より多くの還元剤が必要となる）。ここで、所定の空燃比とは、スモークが発生するおそれのない空燃比（例えば、Ａ／Ｆ＝２０前後）である。
【００２４】
そして、このような場合に行われるリーン工程中の少なくとも一部の期間において、ＮＯｘ触媒に流入する排気の量の規制を解除することも好ましい。
【００２５】
リーン工程において、ＮＯｘ触媒に流入する排気の量の規制を解除することにより、ＮＯｘ触媒に流入する排気の量を増量させることができるので、ＮＯｘ触媒４１から熱をより多く奪うことができるようになり、ＮＯｘ触媒の温度をより早く低下させることができる。これにより、リーン工程の期間を短くすることができるので、該リーン工程の次に行われるリッチ工程を早く実施することができ、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを放出させるために必要な時間を短縮することが可能となる。したがって、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを効率よく放出させて、ＮＯｘ浄化性能を維持することが可能となる。
【００２６】
ここで、リッチ工程やリーン工程の長さに関係なく、リーン工程におけるＮＯｘ触媒に流入する排気の量の規制を解除しても好ましい。
【００２７】
具体的には、本発明は、
希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気を還元雰囲気として、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度を上昇させるとともに、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵された硫黄酸化物を放出させるリッチ工程と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気を酸化雰囲気として、前記リッチ工程で上昇した前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度を低下させるリーン工程と、
を含み、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の量を規制し、前記リッチ工程と前記リーン工程とを交互に実行させて前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させる触媒再生方法において、
前記リーン工程中の少なくとも一部の期間で、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の量の規制を解除することを特徴とする。
【００２８】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、内燃機関の排気系において、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを効率よく放出させて、ＮＯｘ浄化性能を維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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。
【００３１】
図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関としてディーゼルエンジンを説明するための概略断面図である。まず、内燃機関の基本構造及び機能について説明する。
【００３２】
図１において、内燃機関１は、燃料供給系１０、燃焼室２０、吸気系３０及び排気系４０等を主要部として構成される直列４気筒のディーゼルエンジンである。
【００３３】
先ず、燃料供給系１０は、サプライポンプ１１、コモンレール１２、燃料噴射弁１３、遮断弁１４、調量弁１５、還元剤添加弁１６、機関燃料通路Ｐ１及び添加燃料通路Ｐ２等を備えて構成される。
【００３４】
サプライポンプ１１は、燃料タンク（図示略）から汲み上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路Ｐ１を介してコモンレール１２に供給する。コモンレール１２は、サプライポンプ１１から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各燃料噴射弁１３に分配する。燃料噴射弁１３は、その内部に電磁ソレノイド（図示略）を備えた電磁弁であり、適宜開弁して燃焼室２０内に燃料を噴射供給する。
【００３５】
他方、サプライポンプ１１は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を添加燃料通路Ｐ２を介して還元剤添加弁１６に供給する。添加燃料通路Ｐ２には、サプライポンプ１１から還元剤添加弁１６に向かって遮断弁１４及び調量弁１５が順次配設されている。遮断弁１４は、緊急時において添加燃料通路Ｐ２を遮断し、燃料供給を停止する。調量弁１５は、還元剤添加弁１６に供給する燃料の圧力（燃圧）ＰＧを制御する。還元剤添加弁１６は、燃料噴射弁１３と同じくその内部に電磁ソレノイド（図示略）を備えた電磁弁であり、還元剤として機能する燃料を、適宜の量、適宜のタイミングで排気系４０に設けられた触媒４１上流に添加供給する。
【００３６】
吸気系３０は、各燃焼室２０内に供給される吸入空気の通路（吸気通路）を形成している。一方、排気系４０は、各燃焼室２０から排出される排気ガスの通路（排気通路）を形成している。
【００３７】
吸気系３０に設けられた吸気絞り弁３１は、その開度を無段階に調節することのできる
電子制御式の開閉弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を変更し、同吸入空気の供給量（流量）を調整する機能を有する。
【００３８】
また、内燃機関１には、燃焼室２０の上流（吸気系３０）及び下流（排気系４０）をバイパスする排気還流通路（ＥＧＲ通路）５０が形成されている。このＥＧＲ通路５０は、排気の一部を適宜吸気系３０に戻す機能を有する。ＥＧＲ通路５０には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気（ＥＧＲガス）の流量を自在に調整することができるＥＧＲ弁５１と、ＥＧＲ通路５０を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ５２が設けられている。
【００３９】
また、排気系４０において、排気系４０及びＥＧＲ通路５０の連絡部位の下流に設けられた触媒４１は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒である（以下、ＮＯｘ触媒４１という）。
【００４０】
また、内燃機関１の各部位には、各種センサが取り付けられており、当該部位の環境条件や、内燃機関１の運転状態に関する信号を出力する。例えば、空燃比（Ａ／Ｆ）センサ６１は、排気系４０のＮＯｘ触媒４１上流において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。排気温度センサ６２は、排気系４０においてＮＯｘ触媒４１の排気流入部位に取り付けられ、当該部位における排気の温度（排気温度）ＴＥＸに応じた検出信号を出力する。ＮＯｘセンサ６３は、排気系４０のＮＯｘ触媒４１下流において排気中のＮＯｘ濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。また、アクセルポジションセンサ（図示略）はアクセルペダル（図示略）の踏み込み量ＡＣＣに応じた検出信号を出力する。クランク角センサ（図示略）は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力する。
【００４１】
これら各センサは、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）６０と電気的に接続されている。
【００４２】
ＥＣＵ６０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ、タイマーカウンタ等を備え、これら各部と、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入力回路と、外部出力回路とが双方向性バスにより接続されて構成される論理演算回路を備える。
【００４３】
このように構成されたＥＣＵ６０は、上記各種センサの検出信号を外部入力回路を介して入力し、これら信号に基づき燃料噴射弁１３の開閉弁動作に関する制御や、ＥＧＲ弁５１の開度調整、或いは吸気絞り弁３１の開度調整等、内燃機関１の運転状態に関する各種制御を実施する。
【００４４】
ここで、燃料噴射制御の概要について説明する。
【００４５】
ＥＣＵ６０は、各種センサの検出信号から把握される内燃機関１の運転状態に基づき燃料噴射制御を実施する。本実施の形態において燃料噴射制御とは、各燃料噴射弁１３を通じた各燃焼室２０内への燃料噴射の実施に関し、燃料の噴射量Ｑ、噴射タイミング、噴射パターンといったパラメータを設定し、これら設定されたパラメータに基づいて個々の燃料噴射弁１３の開閉弁操作を実行する一連の処理をいう。
【００４６】
ＥＣＵ６０は、このような一連の処理を、内燃機関１の運転中所定時間毎に繰り返し行う。燃料の噴射量Ｑ及び噴射タイミングは、基本的にはアクセルペダルへの踏み込み量ＡＣＣおよび機関回転数ＮＥ（クランク角センサのパルス信号に基づいて演算することができるパラメータ）に基づき、予め設定されたマップ（図示略）を参照して決定する。
【００４７】
また、燃料の噴射パターンの設定に関し、ＥＣＵ６０は、圧縮上死点近傍での燃料噴射を主噴射として各気筒について行うことで機関出力を得る他、主噴射に加えて、排気行程中又は膨張行程中に燃料を副次的に噴射するポスト噴射又は吸気行程もしくは排気行程の上死点近傍で燃料を噴射するビゴム噴射等の副噴射を、適宜選択された時期、選択された気筒について行う。
【００４８】
ポスト噴射においては、排気行程中又は膨張行程中に噴射された燃料が未燃燃料としてＮＯｘ触媒４１に流入し、ＮＯｘ触媒４１との反応熱により該触媒４１の温度が上昇する。一方、ビゴム噴射においては、吸気行程又は排気行程の上死点近傍で噴射された燃料がその後の行程で蒸発して着火し易いものとなり燃焼を安定させるので、主噴射時期を遅延させることによりピストン運動に消費されるエネルギ量が減少し、それに伴い温度上昇した排気がＮＯｘ触媒４１に到達することにより該触媒４１の温度が上昇する。更に噴射された燃料の未燃分がＮＯｘ触媒４１に供給され、それがＮＯｘ触媒４１上で酸化反応を起こし、以って該触媒４１の温度が上昇する。
【００４９】
次に、ＥＧＲ制御の概要について説明する。
【００５０】
ＥＣＵ６０は、各種センサの検出信号から把握される内燃機関１の運転状態に基づきＥＧＲ制御を実施する。本実施の形態においてＥＧＲ制御とは、ＥＧＲ通路５０に設けられた電子制御式の開閉弁（ＥＧＲ弁）５１を操作して、ＥＧＲ通路５０を通過するガスの流量、言い換えれば排気系４０から吸気系３０に還流される排気の流量調整を行う処理をいう。
【００５１】
目標となるＥＧＲ弁５１の開弁量（以下、目標開弁量）は、基本的には内燃機関１の負荷や回転数等の運転状態に基づき、予め設定されたマップ（図示略）を参照して決定される。ＥＣＵ６０は、この目標開弁量を内燃機関１の運転中所定時間毎に更新し、逐次、ＥＧＲ弁５１の実際の開弁量が更新された目標開弁量に合致するよう同ＥＧＲ弁５１の駆動回路に指令信号を出力する。
【００５２】
次に、燃料添加制御について説明する。
【００５３】
還元剤添加弁１６を通じ、燃料（還元剤）を排気系４０に直接添加供給することによっても、上述した副噴射と同様、排気中の還元成分濃度を高め、結果としてＮＯｘ触媒の床温を上昇させることができる。還元剤添加弁１６によって添加された燃料は、副噴射によるものに比べ、排気中においてより高分子の状態を保持しつつ不均一に分布する傾向がある。また、還元剤添加弁１６による燃料添加では、一度に添加することのできる燃料量や添加タイミングの自由度が、副噴射による場合よりも大きい。また、調量弁１５により還元剤添加弁１６に供給する燃圧ＰＧを調整することによって、還元剤添加弁１６から排気系４０に供給される量を調整する。
【００５４】
次に、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒４１について説明する。
【００５５】
ＮＯｘ触媒４１は、例えば、コージェライトのような多孔質材料から形成され、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を担体とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、もしくはセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類、ランタン（Ｌａ）、或いはイットリウム（Ｙ）等の希土類と、から選択された少なくとも１つと、酸化触媒（貴金属触媒）として機能する例えば白金Ｐｔのような貴金属とを担持して構成されている。
【００５６】
このＮＯｘ触媒４１は、該触媒に流入する排気の空燃比がリーン空燃比（理論空燃比以
上）であるときには、排気中のＮＯｘを吸蔵（吸収、吸着）して大気中に放出しないようにし、該触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比あるいはリッチ空燃比（理論空燃比以下）となったときには、吸蔵していたＮＯｘを還元して除去するものである。
【００５７】
このため、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合は、内燃機関１から排出される排気の空燃比がリーン雰囲気（酸化雰囲気）となり排気の酸素濃度が高くなるため、排気中に含まれるＮＯｘがＮＯｘ触媒４１に吸蔵されることになるが、内燃機関１の希薄燃焼運転が長期間継続されると、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵能力が飽和し、排気中のＮＯｘがＮＯｘ触媒４１にて吸蔵されずに大気中へ放出されてしまう。
【００５８】
特に、内燃機関１のようなディーゼル機関では、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気が燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排気の空燃比がリーン空燃比となるため、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵能力が飽和し易い。なお、ここでいうリーン空燃比とは、ディーゼル機関にあっては、例えば、Ａ／Ｆ（空燃比）＝２０〜５０で、三元触媒ではＮＯｘを浄化できない領域を意味する。
【００５９】
従って、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合は、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵能力が飽和する前にＮＯｘ触媒４１に流入する排気中の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高め、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘを還元させる必要がある。そこで、ＥＣＵ６０が、ＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比を比較的短い周期でスパイク的（短時間）にリッチ空燃比とする、リッチスパイク制御を実行する。
【００６０】
このリッチスパイク制御では、ＥＣＵ６０は、所定の周期毎にリッチスパイク制御実行条件が成立しているか否かを判定する。このリッチスパイク制御実行条件としては、例えば、ＮＯｘ触媒４１が活性状態にあるか、排気温度センサ６２の出力信号値（排気温度）が所定の上限値以下であるか、後述するＳＯｘ被毒回復制御が実行されていないか等の条件を例示することができる。
【００６１】
上記したようなリッチスパイク制御実行条件が成立していると判定された場合は、ＥＣＵ６０は、還元剤添加弁１６からスパイク的に還元剤たる燃料を添加させることにより、ＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比を一時的に所定の目標リッチ空燃比とする。そして、このようにして形成されたリッチ空燃比の排気は、その後ＮＯｘ触媒４１に流入し、該触媒に保持されていたＮＯｘを還元することになる。
【００６２】
このようにして、ＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比は、比較的に短い周期で「リーン」と「スパイク的な目標リッチ空燃比」とを交互に繰り返すことにより、ＮＯｘ触媒がＮＯｘの吸蔵と放出・還元とを交互に短周期的に繰り返すことができることになる。
【００６３】
また、ＮＯｘ触媒４１は、ＮＯｘと同様のメカニズムによって排気中のＳＯｘを吸蔵するため、ＳＯｘの吸蔵量が増加すると、それに応じてＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵能力が低減する、いわゆるＳＯｘ被毒が発生する。
【００６４】
そして、このようにＮＯｘ触媒４１にＳＯｘ被毒が生じると、ＮＯｘ吸蔵能力が飽和し、排気中のＮＯｘがＮＯｘ触媒４１にて浄化されずに大気中へ放出されてしまう。したがって、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘを還元させる、ＳＯｘ被毒回復制御が必要となる。
【００６５】
このＳＯｘ被毒回復制御では、ＥＣＵ６０は、先ず、ＮＯｘ触媒４１の床温を所定温度（例えば、約６００〜６５０℃）に高める触媒昇温制御を実行した上で、ＮＯｘ触媒４１に多量の還元成分を供給してＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とす
る（排気を還元雰囲気とする）還元剤添加制御を実行する。ＳＯｘ被毒回復制御を実施することにより、ＮＯｘ触媒４１に供給された多量の還元成分が、ＮＯｘ触媒４１に堆積したＳＯｘを高温条件下で分解・除去するようになる。
【００６６】
ここでＥＣＵ６０は、触媒昇温制御として、ＮＯｘ触媒を所定温度にまで昇温させるために、上記副噴射及び燃料添加制御の何れかを実施する。ここで、触媒昇温制御において、還元剤添加弁１６から排気中へ還元剤たる燃料を添加させることによりＮＯｘ触媒４１の床温を高める場合には、燃料消費量が多くなってしまい燃費の悪化を招くおそれがあるため、還元剤添加弁１６からの燃料添加を行うことなく触媒昇温制御を実行することが好ましい。
【００６７】
そして、ＮＯｘ触媒４１の床温が所定温度まで上昇したら、ＥＣＵ６０は、ＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とすべく還元剤添加弁１６から還元剤たる燃料を添加供給させる還元剤添加制御を実行する。
【００６８】
ここで、上述した触媒昇温制御の実行によって、未燃の燃料成分が排気内に増量しているので、これに伴い排気の空燃比も低下することとなるが、触媒昇温制御時において、排気の空燃比を可能な限り低く設定しておくことが好ましい。そのために、吸気絞り弁３１の絞りを絞ることによって排気の空燃比を低く（例えば、Ａ／Ｆ＝２０）設定するとよい。これにより、還元剤添加制御において排気の空燃比をリッチ空燃比とすべく還元剤添加弁１６から添加される燃料の量を最小限に抑えることができるので、燃費の悪化を抑制することができる。
【００６９】
また、排気内に添加された還元剤は、高温条件下においてＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘを還元する機能を有する一方、ＮＯｘ触媒４１の温度をさらに上昇させる特性を有する。このため、ＮＯｘ触媒４１の温度が所定温度になった状態から還元剤が添加され続けると、ＮＯｘ触媒４１の温度が上昇し続け、ＮＯｘ触媒４１の温度が過剰に高くなることに起因する熱劣化を生じさせてしまう。したがって、還元剤添加制御中の還元剤添加量を適正な量とする必要がある。
【００７０】
そこで、内燃機関１では、還元剤添加制御を開始した後、還元剤添加弁１６を通じた燃料の供給及び停止を適宜のタイミングで繰り返している。すなわち、ＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とすべく還元剤添加弁１６を通じて還元剤を間欠的に添加し、所定のタイミングで還元剤の添加を停止し、これを繰り返すことにより、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘを効率的に還元させつつＮＯｘ触媒の過熱を防止する、間欠リッチ制御を実行している。
【００７１】
図２は、本実施の形態におけるＳＯｘ被毒回復制御の実行中において、ＥＣＵ６０が出力する、還元剤添加弁１６を開弁させるための指令信号（開弁指令信号）を示すタイムチャートの一例である。図３は、ＳＯｘ被毒回復制御の実行中において、還元剤添加制御時のＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比、及び、ＮＯｘ触媒４１の床温の推移を同一時間軸上に示すタイムチャートの一例である。なお、図３において、温度Ｔ１，Ｔ２は、触媒昇温制御によってＮＯｘ触媒４１の床温が高められる所定温度域（例えば、約６００〜６５０℃）に相当し、温度Ｔ３は、過熱によってＮＯｘ触媒の機能が損なわれる虞のない上限温度（例えば、７００℃）に相当する。
【００７２】
先ず、図２に示すように、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵したＳＯｘを放出すべきとの要求があり、且つ、ＮＯｘ触媒４１の床温が所定温度（約６００〜６５０℃）に保持されているといった条件が満たされた場合に、ＥＣＵ６０は、還元剤添加弁１６を開弁させるための開弁指令信号を、所定時間（リッチ工程を構成する、以下、供給期間という）Δｔ１にわた
って断続的に出力することで、還元剤添加弁１６を通じて霧状の燃料を断続的に噴射供給し、ＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比が所定のリッチ空燃比（図３に示すＣ０、例えば、Ａ／Ｆ＝１４．２）になるようにする。
【００７３】
その後、ＥＣＵ６０は、ＮＯｘ触媒４１の過熱を抑制すべく開弁指令信号の出力を、所定時間（リーン工程を構成する、以下、休止期間という）Δｔ２休止し、所定のリーン空燃比（図３に示すＣ１、例えば、Ａ／Ｆ＝２０）になるようにする。そして、休止期間Δｔ２を経た後、還元剤の添加を再開して、再度所定のリッチ空燃比Ｃ０になるようにする。そして、再度、供給期間Δｔ１の間還元剤を添加した後、休止期間Δｔ２の間還元剤添加を休止し、これを繰り返し制御している。
【００７４】
このように、還元剤添加制御が開始されると、基本的にはＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘが還元されて当該触媒４１の機能が十分に回復するまで、間欠的にＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とするように還元剤の添加及び休止が繰り返される（間欠リッチ制御）。
【００７５】
そして、還元剤添加弁１６を通じて還元剤添加が開始されることによって、ＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比が低くなり、所定のリッチ空燃比に制御されることによって、ＮＯｘ触媒４１から放出されるＳＯｘの量が増大することとなる。また同様に、還元剤添加弁１６による還元剤たる燃料の供給が休止されて、ＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比が所定のリーン空燃比に制御されることによって、ＮＯｘ触媒４１から放出されるＳＯｘの量は低下する。このように、ＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比やＮＯｘ触媒４１からのＳＯｘ放出量は、還元剤添加弁１６の開閉弁動作に概ね同期して変動する。そして、ＮＯｘ触媒４１の床温は、還元剤添加弁１６を通じた還元剤の供給が開始されることに起因して上昇し、同弁１６による還元剤の供給が休止されることに起因して下降する。なお、このＮＯｘ触媒４１の床温は、還元剤添加弁１６を通じた還元剤の供給動作に対して応答の遅れが存在する。
【００７６】
次に、内燃機関１の高速運転時にＳＯｘ被毒回復制御が行われた場合について説明する。図４は、本実施の形態におけるＳＯｘ被毒回復制御の実行中において、還元剤添加制御時のＮＯｘ触媒４１に流入する排気の空燃比、及び、ＮＯｘ触媒４１の床温の推移を、図３同様に、同一時間軸上に示すタイムチャートの一例である。
【００７７】
高速運転時においては、内燃機関１から排出される排気の温度が高くなっているため、ＮＯｘ触媒の温度も高い状態となっている。また、高速運転時では、排気の量が多くなるため、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を所定のリッチ空燃比にするには、多量の還元剤（燃料）が必要となる。しかし、多量の還元剤を排気に供給した場合、ＮＯｘ触媒の温度が過剰に高くなってしまう。
【００７８】
このため、高速運転時にＳＯｘ被毒回復制御が行われた場合、還元剤の添加時間（供給期間Δｔ１）は、内燃機関１の通常運転時に比べて短く設定されることとなる。さらには、高速運転時においては、排気の温度が高くなるためＮＯｘ触媒の温度が高い状態となっており、還元剤添加によって高温となったＮＯｘ触媒の温度は下がりにくい状態となっているため、休止期間Δｔ２は、通常運転時に比べて長く設定されることとなる。
【００７９】
例えば、通常運転時に実行されるＳＯｘ被毒回復制御において、供給期間Δｔ１＝７ｓｅｃ，休止期間Δｔ２＝８ｓｅｃである場合に、高速運転時にＳＯｘ被毒回復制御が実行される場合においては、供給期間Δｔ１＝４ｓｅｃ，休止期間Δｔ２＝３４ｓｅｃとなる場合がある。
【００８０】
このため、高速運転時にＳＯｘ被毒回復制御が実行される場合、ＳＯｘ被毒回復制御に要する時間が通常運転時よりも長く必要となり、ＳＯｘ被毒回復制御の効率が悪化してしまい、燃費の悪化やエミッションの悪化を招くおそれがある。また、ＳＯｘ被毒回復制御の実行時間が決まっている（固定されている）場合には、ＮＯｘ触媒から十分にＳＯｘを放出させることができなくなるおそれがある。
【００８１】
そこで、本実施の形態においては、上記高速運転時のような場合に実行されるＳＯｘ被毒回復制御において、供給期間Δｔ１に設定されＮＯｘ触媒に流入される排気の空燃比を、所定のリッチ空燃比Ｃ０よりも低く、すなわち、排気中の還元成分濃度をより濃くしている（図４に示すＣ２）。ここで、排気の空燃比は、設定される休止期間Δｔ２（図３参照）に基づいて（その長さを認識することにより）設定されるもので、設定される休止期間Δｔ２の長さが長い程、供給期間Δｔ１において排気の空燃比を低くしている。なお、休止期間Δｔ２とは、空燃比をＣ２とする供給期間Δｔ１の直前に設定される休止期間Δｔ２（図３参照）に基づくものであるとよい。設定される休止期間Δｔ２とは、例えば、排気温度ＴＥＸとＮＯｘ触媒４１の床温（推定値）とに基づき、図示しないマップを参照して設定されるもので、図３に示す休止期間Δｔ２を指すものである。
【００８２】
従来、排気空燃比を所定のリッチ空燃比（例えば、Ａ／Ｆ＝１４．２）よりもさらにリッチ（例えば、Ａ／Ｆ＝１４．２以下）にすると、白煙が発生してしまうと考えられており、所定のリッチ空燃比（例えば、Ａ／Ｆ＝１４．２）よりさらにリッチに制御するようなことはなかった。しかしながら、高速運転時などのように、供給期間Δｔ１が短くなり、休止期間Δｔ２が長くなるような状況においては、供給期間Δｔ１における排気空燃比を、所定のリッチ空燃比（図４に示すＣ０、例えば、Ａ／Ｆ＝１４．２）よりもさらにリッチ空燃比（図４に示すＣ２、例えば、Ａ／Ｆ＝１３．５）としても、白煙が発生することはない。
【００８３】
このように、供給期間Δｔ１が短くなっても、所定のリッチ空燃比（図４に示すＣ０、例えば、Ａ／Ｆ＝１４．２）よりもさらにリッチ空燃比（図４に示すＣ２、例えば、Ａ／Ｆ＝１３．５）とすることによって、白煙の発生を招くことなく、還元剤の添加量を増量させることができるので、ＮＯｘ触媒４１から放出されるＳＯｘの放出量を確保することが可能となる。
【００８４】
さらに、本実施の形態においては、図４に示す休止期間Δｔ２’において、内燃機関１から排出された排気の空燃比（還元剤添加前の空燃比）を、所定のリーン空燃比（図４に示すＣ１、例えば、Ａ／Ｆ＝２０）よりも高く（図４に示すＣ３、例えば、Ａ／Ｆ＝３０）、すなわち、排気中の酸素濃度を濃くする過薄期間Δｔ３を設けている。ここで、休止期間Δｔ２’における排気の空燃比は、設定される休止期間Δｔ２（図３参照）に基づいて（その長さを認識することにより）設定されるもので、設定される休止期間Δｔ２の長さが長い程、休止期間Δｔ２’において排気の空燃比を高くした過薄期間Δｔ３を設けている。設定される休止期間Δｔ２とは、例えば、排気温度ＴＥＸとＮＯｘ触媒４１の床温（推定値）とに基づき、図示しないマップを参照して設定されるもので、図３に示す休止期間Δｔ２を指すものである。
【００８５】
排気の空燃比を高くする、すなわち、排気中の酸素濃度を濃くするための方法としては、還元剤添加弁１６による燃料供給の停止に加えて、吸気絞り弁３１の絞りをより開放することや、ＥＧＲ弁５１を閉じることなどを例示することができる。
【００８６】
吸気絞り弁３１の絞りをより開放することによって、吸入空気量を増量させることができるので、排気中の酸素濃度を濃くすることができる。そして、吸入空気量が増量することによって、排気の温度が低下することとなるので、ＮＯｘ触媒４１の温度をより早く低
下させることができる。また、吸入空気量が増量することによって、ＮＯｘ触媒４１を通過する排気の量が多くなるので、ＮＯｘ触媒４１を通過する排気によってＮＯｘ触媒４１から熱をより多く奪うことができるようになり、ＮＯｘ触媒４１の温度をより早く下げることができる。
【００８７】
また、ＥＧＲ弁５１を閉じることによって、排気が吸気系３０に還流することはなくなるので、排気中の酸素濃度を濃くすることができる。そして、ＥＧＲ弁５１を閉じることにで、排気が吸気系３０に還流することなくＮＯｘ触媒４１に流入することとなるので、ＮＯｘ触媒４１に流入する排気の量を増量することができる。これにより、ＮＯｘ触媒４１を通過する排気によってＮＯｘ触媒４１から熱をより多く奪うことができるようになり、ＮＯｘ触媒４１の温度をより早く下げることができる。
【００８８】
このように、本実施の形態では、休止期間において、所定のリーン空燃比（図４に示すＣ１、例えば、Ａ／Ｆ＝２０）よりもさらにリーン（図４に示すＣ３、例えば、Ａ／Ｆ＝３０）となる過薄期間Δｔ３を設けることによって、より短い時間でＮＯｘ触媒４１の温度を低下させることができる。すなわち、図４に示す休止期間Δｔ２’の長さをより短くすることができる（（休止期間Δｔ２’）＜（休止期間Δｔ２））。
【００８９】
ここで、休止期間Δｔ２’において、空燃比をよりリーンとする過薄期間Δｔ３の長さやタイミングは、特に限定されるものではないが、当該休止期間の終了時点において所定のリーン空燃比（図４に示すＣ１、例えば、Ａ／Ｆ＝２０）となっていることが好ましい。よりリーンの状態（空燃比が図４に示すＣ３となる過薄期間Δｔ３のまま）で、休止期間Δｔ２’から供給期間Δｔ１に切り替わる場合、還元剤添加弁１６により燃料の添加を行うことによってリッチ空燃比にするには多量の燃料が必要となり、燃費の悪化を招くおそれがある。このため、吸気絞り弁３１やＥＧＲ弁５１などの開度調整、及び、内燃機関１の燃料噴射制御による副噴射の実行により所定のリーン空燃比（図４に示すＣ１例えば、Ａ／Ｆ＝２０）としてから、還元剤添加弁１６により還元剤の添加を行うことによってリッチ空燃比とすることが好ましい。
【００９０】
図５は、ＳＯｘ被毒回復制御の実行中において、図３及び図４にそれぞれ示した、還元剤添加制御時のＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比の推移を比較するためのタイムチャート図であり、図４に対して同図（ａ）が、図３に対して同図（ｂ）が対応している。なお、横軸の時間の目盛りの間隔は図５（ａ），（ｂ）とも同じ長さである。
【００９１】
本実施の形態においては、図５（ａ）に示すように、供給期間Δｔ１の排気の空燃比を、所定のリッチ空燃比Ｃ０よりも低い空燃比Ｃ２とし、休止期間Δｔ２’において、所定のリーン空燃比Ｃ１よりも高い空燃比Ｃ３とする過薄期間Δｔ３を設けることにより、休止期間を図５（ｂ）に示す休止期間Δｔ２から同図（ａ）に示す休止期間Δｔ２’に短縮することが可能となる。このように、間欠的に行われる還元剤の供給間隔を短くすることができるので、ＳＯｘ被毒回復制御中に供給期間とする回数を多くすることができる。
【００９２】
以下、本実施の形態にかかるＳＯｘ被毒回復制御について、ＥＣＵ６０による具体的な処理内容を説明する。なお、ＳＯｘ被毒回復制御には、ＮＯｘ触媒を所定温度まで昇温するための制御（触媒昇温制御）と、当該昇温制御に基づいてＮＯｘ触媒が所定温度を上回るようになった条件下でＮＯｘ触媒に多量の還元成分を供給する制御（還元剤添加制御）とが含まれる。すなわちＥＣＵ６０は、ＳＯｘ被毒回復制御の一環として、触媒昇温制御及び還元剤添加制御を併せて実行することになる。
【００９３】
図６は、触媒昇温制御の実行手順（ルーチン）を示すフローチャートである。本ルーチンは、内燃機関１の運転中ＥＣＵ６０を通じて所定時間毎に実行される。
【００９４】
本ルーチンに処理が移行すると、ＥＣＵ６０は先ずステップＳ１０１において、ＳＯｘ被毒回復制御の実行要求があるか否か、言い換えれば、ＮＯｘ触媒４１に対するＳＯｘ被毒が進行しているか否かを判断する。この条件としては、例えば、前回のＳＯｘ被毒回復制御を実施した後所定時間が経過したか、ＮＯｘセンサ６３の検出信号の履歴から判断してＮＯｘ触媒４１によるＮＯｘの浄化機能が低下していると認識されているか、或いは、前回のＳＯｘ被毒回復制御を実施した後に車両が走行した距離が所定距離に達しているか等の条件を例示することができる。
【００９５】
上記ステップＳ１０１での判断が否定である場合、ＥＣＵ６０は本ルーチンを一旦抜ける。一方、同ステップＳ１０１での判断が肯定である場合、ＥＣＵ６０は、ＮＯｘ触媒４１への多量の還元成分の供給に先立ち、当該触媒を昇温させる要求があると判断して、ステップＳ１０２に処理を移行し、ＮＯｘ触媒４１を所定温度（例えば、６００〜６５０℃）以上にまで昇温させ、その状態を保持する処理を行う。すなわち、上記副噴射及び燃料添加制御の何れかを実施することにより、ＮＯｘ触媒４１の床温を上昇させる（若しくはこの状態に保持する）。同ステップＳ１０２を経た後、ＥＣＵ６０は本ルーチンを一旦抜ける。
【００９６】
図７は、ＳＯｘ被毒回復制御の一環として、触媒昇温制御と併せて実施される還元剤添加制御の実行手順（ルーチン）を示すフローチャートである。本ルーチンもまた、内燃機関１の運転中ＥＣＵ６０を通じて所定時間毎に実行される。
【００９７】
本ルーチンに処理が移行すると、ＥＣＵ６０は先ずステップＳ２０１において、ＳＯｘ被毒回復制御の実行要求があるか否かを判断する。この条件としては、図６に示したフローチャートのステップＳ１０１において説明した条件と同様である。
【００９８】
そして、ＳＯｘ被毒回復制御実行条件が成立していると判定された場合はステップＳ２０２に進む。一方、ＳＯｘ被毒回復制御実行条件が成立していないと判定された場合は本ルーチンを一旦抜ける。ステップＳ２０１での判断が肯定である場合、ＮＯｘ触媒４１の床温は触媒昇温制御を通じて上昇しつつあるか、所定温度（例えば、６００〜６５０℃）である状態を保持していることになる。
【００９９】
そこでＥＣＵ６０は、同ステップＳ２０１での判断が肯定である場合には、ステップＳ２０２において、ＮＯｘ触媒の床温が所定温度（例えば、６００〜６５０℃）に達しているか否かを判断する。ＮＯｘ触媒の床温は、例えば排気温度センサ６２により検出された排気温度ＴＥＸの履歴に基づいて推定すればよい。同ステップＳ２０２での判断が肯定である場合、ＥＣＵ６０は処理をステップＳ２０３に移行し、その判断が否定である場合には本ルーチンを一旦抜ける。
【０１００】
ステップＳ２０３において、ＥＣＵ６０は、現在の排気温度ＴＥＸを認識する。
【０１０１】
続くステップＳ２０４において、ＥＣＵ６０は、排気温度ＴＥＸとＮＯｘ触媒４１の床温（推定値）とに基づき、図示しないマップを参照して供給期間Δｔ１を設定（推定）する。
【０１０２】
そして、続くステップＳ２０５において、ステップＳ２０４において設定された供給期間Δｔ１にわたり、還元剤添加弁１６を通じた排気系４０への燃料供給を実行する。
【０１０３】
続くステップＳ２０６においては、ＳＯｘ被毒回復制御終了条件が成立しているか否かが判定される。このＳＯｘ被毒回復制御終了条件としては、例えば、還元剤添加制御実行
開始から所定時間経過したことを例示することができる。
【０１０４】
そして、ステップＳ２０６において、ＳＯｘ被毒回復制御終了条件が成立していると判定された場合はＳＯｘ被毒回復制御を終了し本ルーチンを一旦抜ける。一方、ＳＯｘ被毒回復制御終了条件が成立していないと判定された場合には、ステップＳ２０７に移行する。
【０１０５】
ステップＳ２０７においては、ＥＣＵ６０は、排気温度ＴＥＸとＮＯｘ触媒４１の床温（推定値）とに基づき、図示しないマップを参照して休止期間Δｔ２を設定する。ここで、本実施の形態においては、当該休止期間においてよりリーン（図４に示すＣ３、例えば、Ａ／Ｆ＝３０）となる過薄期間Δｔ３を設けている。そして、設定される休止期間Δｔ２の長さに基づいて、過薄期間Δｔ３における排気の空燃比を設定することとし、設定される休止期間Δｔ２が長い程、過薄期間Δｔ３における排気の空燃比が高くなるようにしている。
【０１０６】
そして、続くステップＳ２０８において、休止期間Δｔ２’の間、還元剤添加弁１６を通じた排気系４０への燃料供給を停止させる。ここで、燃料供給を停止させる期間としては、休止期間Δｔ２（図３参照）が設定されるが、本実施の形態では、この期間に過薄期間Δｔ３を設けることによりＮＯｘ触媒４１の温度をより早く下げることができるので、設定された休止期間Δｔ２よりも短い休止期間Δｔ２’（図４参照）でＮＯｘ触媒４１の温度を低下させることができる。実際に制御される休止期間Δｔ２’（図４参照）は、設定された休止期間Δｔ２（図３参照）に基づいて図示しないマップを参照して制御されるものであってもよいし、ＮＯｘ触媒４１の床温に基づいて制御されるものであってもよい。
【０１０７】
ステップＳ２０８の後は、ステップＳ２０３へ戻り、その後上述した処理が繰り返されることとなるが、ステップＳ２０８からステップＳ２０３へ移行した場合には、その後のステップＳ２０４における供給期間Δｔ１の設定において本実施の形態の特徴的な制御が加えられる。
【０１０８】
すなわち、ステップＳ２０８からステップＳ２０３に移行し、ステップＳ２０４で再び供給期間Δｔ１が設定される場合、本実施の形態においては、当該供給期間Δｔ１における排気の空燃比を、（直前の）ステップＳ２０７で設定された休止期間Δｔ２（図３参照）に基づいて設定することとしている。そして、当該休止期間Δｔ２が長い程、排気の空燃比が低く（図４に示すＣ２）なるようにしている。
【０１０９】
このような制御構造を適用してＳＯｘ被毒回復制御を実施する内燃機関１では、ＮＯｘ触媒の温度が所定温度（例えば、６００〜６５０℃）となる条件下で、リッチ空燃比となる供給期間Δｔ１が短縮された場合であっても、供給期間Δｔ１の排気空燃比をよりリッチ（図４，５に示すＣ２、例えば、Ａ／Ｆ＝１３．５）とすることによって、還元剤の添加量を増量させることができるので、ＮＯｘ触媒４１から放出されるＳＯｘの放出量を確保することが可能となり、内燃機関１の運転に伴いＮＯｘ触媒に徐々に堆積されるＳＯｘを効率的に還元して除去することが可能となる。
【０１１０】
また、休止期間Δｔ２において空燃比がよりリーン空燃比となる過薄期間Δｔ３を設け、設定される休止期間Δｔ２が長い程、過薄期間Δｔ３の空燃比を高くすることによって、ＮＯｘ触媒４１の温度をより早く低下させることができるので、引き続き行われる還元剤の供給をより早く実施することができる。すなわち、供給期間Δｔ１の間隔を短くすることができるので、ＳＯｘ被毒回復制御中に供給期間Δｔ１を多くとることができ、ＮＯｘ触媒４１から放出されるＳＯｘの放出量を確保することが可能となる。したがって、Ｓ
Ｏｘ被毒回復制御に要する時間を短縮することが可能となり、効率的にＳＯｘ被毒回復制御を行うことが可能となる。
【０１１１】
このように、内燃機関１の運転に伴いＮＯｘ触媒に徐々に堆積されるＳＯｘを効率的に還元して除去することができるので、当該ＮＯｘ触媒による排気浄化機能を再生することができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態においては、内燃機関１の運転状態が高速運転時の場合について説明したが、これに限るものではなく、内燃機関１の運転状態に関わらず、休止期間Δｔ２の長さに基づいて、供給期間Δｔ１や休止期間Δｔ２の排気の空燃比が決定されるものであればよい。また、供給期間Δｔ１の長さに基づいて、供給期間Δｔ１や休止期間Δｔ２の排気の空燃比が決定されるものであってもよい。また、休止期間Δｔ２や供給期間Δｔ１の長さに基づくことなく、内燃機関１の運転状態に基づき、内燃機関１が高速運転となる条件の場合に、供給期間Δｔ１や休止期間Δｔ２の排気の空燃比が決定されるものであってもよい。
【０１１３】
また、ＮＯｘ触媒４１はディーゼルパティキュレートフィルタに担持されたものであってもよい。かかる場合は、フィルタの各排気流入通路および各排気流出通路の周壁面、即ち各隔壁の両側表面上および隔壁内の細孔内壁面上に、例えばアルミナからなる担体の層を形成し、この担体上に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が坦持されることとなる。
【０１１４】
また、本実施の形態においては、休止期間Δｔ２の長さに基づいて、供給期間Δｔ１や休止期間Δｔ２の排気の空燃比を決定させていたが、休止期間Δｔ２の長さに関わらず、休止期間Δｔ２中において、吸気絞り弁３１の絞りをより開放したり、ＥＧＲ弁５１を閉じたりすることによって、ＮＯｘ触媒４１に流入する排気の量を増量させてもよい。また、ＮＯｘ触媒４１をバイパスするバイパス路が設けられている場合にはバイパス路を閉じ、排気の流量を調整する排気絞り弁が設けられている場合には排気絞り弁をより開放することにより、排気の量を増量させてもよい。
【０１１５】
排気の量が増量することによって、ＮＯｘ触媒４１を通過する排気が増量することとなり、この排気によってＮＯｘ触媒４１から熱をより多く奪うことができるようになり、ＮＯｘ触媒４１の温度をより早く下げることができる。
【０１１６】
これにより、休止期間Δｔ２において、休止期間Δｔ２の長さに関わらず、ＮＯｘ触媒４１の温度をより早く下げることができるようになり、ＳＯｘ被毒回復制御に要する時間を短縮することが可能となり、効率的にＳＯｘ被毒回復制御を行うことが可能となる。したがって、ＮＯｘ触媒４１による排気浄化機能を再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関を示す概略図。
【図２】本実施の形態におけるＳＯｘ被毒回復制御の実行中において、還元剤添加弁を開弁させるための開弁指令信号を示すタイムチャート図。
【図３】ＳＯｘ被毒回復制御の実行中において、還元剤添加制御時のＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比、及び、ＮＯｘ触媒の床温の推移を同一時間軸上に示すタイムチャート図。
【図４】本実施の形態におけるＳＯｘ被毒回復制御の実行中において、還元剤添加制御時のＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比、及び、ＮＯｘ触媒の床温の推移を同一時間軸上に示すタイムチャート図。
【図５】ＳＯｘ被毒回復制御の実行中において、図３及び図４に示した、還元剤添加制御時のＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比の推移を比較するためのタイムチャート図。
【図６】本実施の形態のＳＯｘ被毒回復制御において行われる触媒昇温制御の実行手順（ルーチン）を示すフローチャート図。
【図７】本実施の形態のＳＯｘ被毒回復制御において行われる還元剤添加制御の実行手順（ルーチン）を示すフローチャート図。
【符号の説明】
【０１１８】
１  内燃機関
１０  燃料供給系
１１  サプライポンプ
１２  コモンレール
１３  燃料噴射弁
１４  遮断弁
１５  調量弁
１６  還元剤添加弁
２０  燃焼室
３０  吸気系
３１  吸気絞り弁
４０  排気系
４１  ＮＯｘ触媒
５０  ＥＧＲ通路
５１  ＥＧＲ弁
５２  ＥＧＲクーラ
６０  ＥＣＵ
６１  空燃比センサ
６２  排気温度センサ
６３  ＮＯｘセンサ
Ｐ１  機関燃料通路
Ｐ２  添加燃料通路
【図１】
2005133562.tif 000003
【図２】
2005133562.tif 000004
【図３】
2005133562.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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