(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられた吸蔵還元型のＮＯｘ触媒を備え、そのＮＯｘ触媒に吸蔵された硫黄酸化物を放出させるＳ被毒回復制御を行うに当たり、前記排気系のＮＯｘ触媒上流への間欠燃料添加を継続して行う添加期間と前記間欠燃料添加を停止する休止期間とを繰り返し、前記添加期間中には前記排気系に設けられた空燃比センサによって検出される空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に設定された目標空燃比となるよう前記間欠燃料添加を実行する内燃機関の排気浄化装置において、
前記添加期間での間欠燃料添加に際しての一回の燃料添加の添加量を排気温度に基づいて設定する添加量設定手段と、
排気温度に基づいて設定された前記添加量が所定値を超えるときには、同添加量を前記所定値以下に制限するガード手段と、
前記添加期間中における単位時間当たりの燃料添加量が、前記ＮＯｘ触媒で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な許容上限値以下となるよう、前記所定値を設定する設定手段と、
を備える内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記設定手段は、前記添加期間の開始からの経過時間をｔ、前記添加期間の開始からの前記排気系への燃料添加の回数をＮ、前記許容上限値をＱ１max とすると、前記所定値を「Ｑ１max ・ｔ／Ｎ」に設定する
請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記設定手段は、内燃機関の吸入空気流量をＧＡ、内燃機関の燃焼室から排気系に送り出される未燃燃料成分の流量をＧＦ、ＮＯｘ触媒が熱劣化状態にある条件下で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な排気空燃比の上限値をＸとすると、前記許容上限値Ｑ１max を「（ＧＡ／Ｘ）−ＧＦ」に設定する
請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
内燃機関の排気系に設けられた吸蔵還元型のＮＯｘ触媒を備え、そのＮＯｘ触媒に吸蔵された硫黄酸化物を放出させるＳ被毒回復制御を行うに当たり、前記排気系のＮＯｘ触媒上流への間欠燃料添加を継続して行う添加期間と前記間欠燃料添加を停止する休止期間とを繰り返し、前記添加期間中には前記排気系に設けられた空燃比センサによって検出される空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に設定された目標空燃比となるよう前記間欠燃料添加を実行する内燃機関の排気浄化装置において、
前記添加期間中にＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量を算出するとともに、前記未燃燃料成分の総量が所定値に達したとき、前記間欠燃料添加を中止して強制的に前記休止期間へと移行させる移行手段と、
前記所定値をＮＯｘ触媒にて未燃燃料成分を浄化しきることの可能な許容上限値に設定する設定手段と、
を備える内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記移行手段は、内燃機関の燃焼室から排気系に送り出される未燃燃料成分の流量をＧＦ、前記添加期間中における単位時間当たりの燃料添加量をＱ１、前記添加期間の開始からの経過時間をｔとすると、内燃機関の燃焼室から前記排気系に送り出される未燃燃料成分の総量を「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」とする
請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記移行手段は、前記添加期間の開始からの前記排気系への燃料添加の回数をＮ、前記排気系への前記間欠燃料添加における一回の燃料添加の添加量をＱｔとすると、前記単位時間当たりの燃料添加量Ｑ１を「Ｑｔ・Ｎ／ｔ」とする
請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記設定手段は、前記所定値をＮＯｘ触媒が熱劣化状態にある条件下で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な許容上限値に設定する
請求項４〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記設定手段は、内燃機関の吸入空気流量に基づき、その吸入空気流量が大となるほど前記許容上限値を大きい値に設定する
請求項４〜７のいずれか一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、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触媒を排気系に設けたものが知られている。
【０００３】
こうした排気浄化装置では、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吸蔵能力が低下する。従って、この種の排気浄化装置の多くは、所定のタイミングを見計らって、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。例えば特許文献１では、ＮＯｘ触媒でのＳＯｘの吸蔵量に基づきＮＯｘ触媒における熱劣化などの恒久劣化度合いも加味してＳ被毒回復制御の実行タイミングが定められており、ＮＯｘ触媒の恒久劣化度合いが大となるほど短い間隔でＳ被毒回復制御が実行されている。
【０００４】
そして、上記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。
【０００５】
なお、ＮＯｘ触媒を昇温した状態で排気空燃比をリッチにするための同触媒への未燃燃料成分の供給態様としては、排気系に設けられた空燃比センサによって検出される空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に設定された目標空燃比となるよう、ＮＯｘ触媒上流に集中的な間欠燃料添加を行うといった態様を採用することが考えられる。
【０００６】
ただし、こうした集中的な間欠燃料添加を通じて排気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、ＮＯｘ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、上述した集中的な間欠燃料添加を行う添加期間と同燃料添加を停止する休止期間とを繰り返し、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ＮＯｘ触媒の過昇温を抑制している。
【特許文献１】特開２００２−２５６９５１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、Ｓ被毒回復制御の添加期間中に集中的な間欠燃料添加が行われるとき、ＮＯｘ触媒の熱劣化が生じていたり空燃比センサに異常が生じていたりすると、ＮＯｘ触媒に未燃燃料成分が過剰に供給され、内燃機関の排気に白煙が発生するおそれがある。
【０００８】
すなわち、ＮＯｘ触媒に熱劣化が生じているときにはＮＯｘ触媒での未燃燃料成分の処理能力（浄化能力）が低下しており、こうした状況下でＳ被毒回復制御の添加期間中に集中的な間欠燃料添加が行われると、ＮＯｘ触媒にて未燃燃料成分を処理（浄化）しきれなくなる。その結果、ＮＯｘ触媒に未燃燃料成分が過剰に供給された状態となり、内燃機関の排気に白煙が発生することとなる。
【０００９】
また、空燃比センサに異常が生じているときには同センサによって検出される空燃比が実際よりもリーンになる可能性がある。こうした状況下で、Ｓ被毒回復制御の添加期間中に集中的な間欠燃料添加が行われると、空燃比センサによって検出される空燃比を目標空燃比にしようとして、ＮＯｘ触媒にて処理（浄化）しきれない量の未燃燃料成分がＮＯｘ触媒に供給される。その結果、内燃機関の排気に白煙が発生することとなる。
【００１０】
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時にＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の過剰供給によって排気に白煙が発生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】
【００１１】
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、内燃機関の排気系に設けられた吸蔵還元型のＮＯｘ触媒を備え、そのＮＯｘ触媒に吸蔵された硫黄酸化物を放出させるＳ被毒回復制御を行うに当たり、前記排気系のＮＯｘ触媒上流への間欠燃料添加を継続して行う添加期間と前記間欠燃料添加を停止する休止期間とを繰り返し、前記添加期間中には前記排気系に設けられた空燃比センサによって検出される空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に設定された目標空燃比となるよう前記間欠燃料添加を実行する内燃機関の排気浄化装置において、前記添加期間での間欠燃料添加に際しての一回の燃料添加の添加量を排気温度に基づいて設定する添加量設定手段と、排気温度に基づいて設定された前記添加量が所定値を超えるときには、同添加量を前記所定値以下に制限するガード手段と、前記添加期間中における単位時間当たりの燃料添加量が、前記ＮＯｘ触媒で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な許容上限値以下となるよう、前記所定値を設定する設定手段とを備えた。
【００１２】
Ｓ被毒回復制御での添加期間中、ＮＯｘ触媒の排気上流に間欠燃料添加が行われるとき、触媒の熱劣化や空燃比センサの異常といった何らかの理由により、ＮＯｘ触媒での未燃燃料成分の浄化能力に対して、単位時間当たりの燃料添加量が多すぎるようになる場合がある。しかし、上記構成によれば、単位時間当たりの燃料添加量がＮＯｘ触媒で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な許容上限値以下となるよう、上記間欠燃料添加に際しての一回の燃料添加の添加量が制限される。従って、上記間欠燃料添加が行われるとき、ＮＯｘ触媒に浄化しきれないほどの未燃燃料成分が供給されて内燃機関の排気に白煙が発生するのを抑制することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記設定手段は、前記添加期間の開始からの経過時間をｔ、前記添加期間の開始からの前記排気系への燃料添加の回数をＮ、前記許容上限値をＱ１max とすると、前記所定値を「Ｑ１max ・ｔ／Ｎ」に設定するものとした。
【００１４】
上記構成によれば、Ｓ被毒回復制御での添加期間中、ＮＯｘ触媒の排気上流に間欠燃料添加が行われるとき、それに際しての一回の燃料添加量が「Ｑ１max ・ｔ／Ｎ」という値以下に制限される。この値は、単位時間当たりの燃料添加量をＮＯｘ触媒で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な許容上限値Ｑ１max とするための一回の燃料添加量に相当する値である。従って、上記間欠燃料添加が行われるとき、ＮＯｘ触媒に浄化しきれないほどの未燃燃料成分が供給されて内燃機関の排気に白煙が発生するのを抑制することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明において、前記設定手段は、内燃機関の吸入空気流量をＧＡ、内燃機関の燃焼室から排気系に送り出される未燃燃料成分の流量をＧＦ、ＮＯｘ触媒が熱劣化状態にある条件下で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な排気空燃比の上限値をＸとすると、前記許容上限値Ｑ１max を「（ＧＡ／Ｘ）−ＧＦ」に設定するものとした。
【００１６】
上記構成によれば、単位時間当たりの燃料添加量の許容上限値Ｑ１max が「（ＧＡ／Ｘ）−ＧＦ」に設定される。この値は、ＮＯｘ触媒が熱劣化状態にある条件下で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な単位時間当たりの燃料添加量の最大値に相当する値であって、その最大値が吸入空気流量ＧＡや燃焼室から排気系に送り出される未燃燃料成分の流量ＧＦに応じて変化するのに合わせて可変とされる値である。従って、単位時間当たりの燃料添加量の許容上限値Ｑ１max を、吸入空気流量ＧＡや燃焼室から排気系に送り出される未燃燃料成分の流量ＧＦの変化に合わせて、ＮＯｘ触媒が熱劣化状態にある状況下での適切な値に設定することができる。その結果、添加期間中の一回の燃料添加量を制限するのに用いられる所定値「Ｑ１max ・ｔ／Ｎ」を、上記ＧＡ、ＧＦの変化に合わせて、ＮＯｘ触媒が熱劣化状態にある状況下での適切な値に設定することができる。そして、一回の燃料添加量を所定値「Ｑ１max ・ｔ／Ｎ」以下に制限することで、ＮＯｘ触媒が熱劣化状態にある状況下で上記間欠燃料添加が行われるとき、ＮＯｘ触媒にて未燃燃料成分を浄化しきれず、内燃機関の排気に白煙が発生するのを抑制することができる。
【００１７】
請求項４記載の発明では、内燃機関の排気系に設けられた吸蔵還元型のＮＯｘ触媒を備え、そのＮＯｘ触媒に吸蔵された硫黄酸化物を放出させるＳ被毒回復制御を行うに当たり、前記排気系のＮＯｘ触媒上流への間欠燃料添加を継続して行う添加期間と前記間欠燃料添加を停止する休止期間とを繰り返し、前記添加期間中には前記排気系に設けられた空燃比センサによって検出される空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に設定された目標空燃比となるよう前記間欠燃料添加を実行する内燃機関の排気浄化装置において、前記添加期間中にＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量を算出するとともに、前記未燃燃料成分の総量が所定値に達したとき、前記間欠燃料添加を中止して強制的に前記休止期間へと移行させる移行手段と、前記所定値をＮＯｘ触媒にて未燃燃料成分を浄化しきることの可能な許容上限値に設定する設定手段とを備えた。
【００１８】
Ｓ被毒回復制御での添加期間中、ＮＯｘ触媒の排気上流に間欠燃料添加が行われるとき、触媒の熱劣化や空燃比センサの異常といった何らかの理由により、ＮＯｘ触媒での未燃燃料成分の浄化能力に対して、添加期間中にＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量が多くなりすぎる場合がある。しかし、上記構成によれば、添加期間中にＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量がＮＯｘ触媒で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な許容上限値に達すると、間欠燃料添加が中止されて強制的に休止期間へと移行させられる。従って、上記間欠燃料添加が行われるとき、添加期間中にＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量が同触媒にて未燃燃料成分を浄化しきれないほど多くなって内燃機関の排気に白煙が発生するのを抑制することができる。
【００１９】
請求項５記載の発明では、請求項４記載の発明において、前記移行手段は、内燃機関の燃焼室から排気系に送り出される未燃燃料成分の流量をＧＦ、前記添加期間中における単位時間当たりの燃料添加量をＱ１、前記添加期間の開始からの経過時間をｔとすると、内燃機関の燃焼室から前記排気系に送り出される未燃燃料成分の総量を「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」とするものとした。
【００２０】
上記構成によれば、Ｓ被毒回復制御での添加期間中、ＮＯｘ触媒の排気上流に間欠燃料添加が行われるとき、その添加期間中にＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量が「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」という値によって表される。この値「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」は、添加期間中に燃焼室から排気系に送り出される未燃燃料成分の総量と、同添加期間中にＮＯｘ触媒上流に添加される燃料の総量とを合計した値に相当する。従って、上記値「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」が許容上限値に達したとき、間欠燃料添加を中止して強制的に休止期間へと移行させることで、添加期間中にＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量が同触媒にて浄化しきれないほど多くなって内燃機関の排気に白煙が発生するのを抑制することができる。
【００２１】
請求項６記載の発明では、請求項５記載の発明において、前記移行手段は、前記添加期間の開始からの前記排気系への燃料添加の回数をＮ、前記排気系への前記間欠燃料添加における一回の燃料添加の添加量をＱｔとすると、前記単位時間当たりの燃料添加量Ｑ１を「Ｑｔ・Ｎ／ｔ」とするものとした。
【００２２】
上記構成によれば、単位時間当たりの燃料添加量Ｑ１ が「Ｑｔ・Ｎ／ｔ」という値に
よって正確に表されるため、添加期間中にＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量が「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」という値によって正確に表される。従って、この値「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」が許容上限値に達したとき、間欠燃料添加を中止して強制的に休止期間へと移行させることで、添加期間中にＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量が同触媒にて浄化しきれないほど多くなって内燃機関の排気に白煙が発生するのを的確に抑制することができる。
【００２３】
請求項７記載の発明では、請求項４〜６のいずれか一項に記載の発明において、前記設定手段は、前記所定値をＮＯｘ触媒が熱劣化状態にある条件下で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な許容上限値に設定するものとした。
【００２４】
上記構成によれば、添加期間中にＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量が熱劣化状態にあるＮＯｘ触媒で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な許容上限値に達すると、間欠燃料添加が中止されて強制的に休止期間へと移行させられる。従って、ＮＯｘ触媒が熱劣化状態にある状況下で、上記間欠燃料添加が行われるとき、添加期間中にＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量が同触媒にて未燃燃料成分を浄化しきれないほど多くなって内燃機関の排気に白煙が発生するのを抑制することができる。
【００２５】
請求項８記載の発明では、請求項４〜７のいずれか一項に記載の発明において、前記設定手段は、内燃機関の吸入空気流量に基づき、その吸入空気流量が大となるほど前記許容上限値を大きい値に設定するものとした。
【００２６】
添加期間中にＮＯｘ触媒にて浄化しきることの可能な未燃燃料成分の総量については、内燃機関の吸入空気流量が大となってＮＯｘ触媒に供給される酸素の量が多くなるほど大となる傾向がある。上記構成によれば、こうした傾向を考慮して、強制的に休止期間へと移行するか否かの判断基準となる許容上限値が、内燃機関の吸入空気流量の増大に伴い大きい値に設定される。従って、間欠燃料添加を中止して強制的に休止期間へと移行させるタイミングを、内燃機関の排気に白煙が発生するのを的確に抑制することができ、且つ、多くの燃料添加を行えるよう可能な限り遅いタイミングとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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６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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、排気の空燃比を検出する２つの空燃比センサ３１、３２がそれぞれ配設されている。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
以上の如く構成された本実施形態では、ＮＯｘ触媒への硫黄酸化物（ＳＯｘ）等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被毒回復制御が実施される。こうした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開始される。そして、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℃程度まで昇温する昇温制御がまず行われ、続いて同昇温制御後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するＳ放出制御が行われる。このようにＳ被毒回復制御での昇温制御及びＳ放出制御を行うことで、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ吸蔵能力の回復が図られるようになる。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。
【００３９】
次に、Ｓ被毒回復制御の概要について、上述した昇温制御とＳ放出制御とに分けて、図２及び図３のタイムチャートを参照して説明する。
［昇温制御］
Ｓ被毒回復制御における昇温制御では、ＮＯｘ触媒の目標床温Ｔｔが例えば７００℃まで段階的に大きく設定され、その目標床温Ｔｔに向けて触媒床温Ｔが上昇するよう、添加弁４６からの燃料添加を通じてＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給が行われる。
【００４０】
添加弁４６からの燃料添加は、図２（ｄ）に示される添加許可フラグＦ１の「１（許可）」への変化（タイミングＴ１）に基づき開始される。この添加許可フラグＦ１は、「１」になった後、「０」に戻されるようになっている。そして、添加弁４６からの燃料添加が開始されると、図２（ａ）に示される添加パルスに従って添加弁４６からの集中的な間欠燃料添加が実施される。こうした燃料添加における燃料の添加時間ａ、及び、燃料添加の休止時間ｂは、目標床温Ｔｔと触媒床温Ｔとの温度差ΔＴ、及び、エアフローメータ１６によって検出される内燃機関１０のガス流量Ｇａ（同機関１０の排気流量に相当）に基づいて設定される。そして、上記のように開始された集中的な間欠燃料添加については、予め定められた回数の燃料添加が実行されるまで継続され、その回数だけ燃料添加がなされた後に停止される（タイミングＴ２）。
【００４１】
添加弁４６からの燃料添加の開始後、添加弁４６の駆動状態に基づいて所定時間、例えば１６ｍｓが経過する毎に、当該１６ｍｓ中に添加弁４６から添加される燃料の量である１６ｍｓ発熱燃料量Ｑが算出される。この１６ｍｓ発熱燃料量Ｑを算出毎に「ΣＱ←前回のΣＱ＋Ｑ      …（１）」という式に基づいて積算することにより、燃料添加開始時点（Ｔ１）からの総燃料添加量、言い換えれば酸化反応による発熱に寄与する総燃料量を表す発熱燃料量積算値ΣＱが算出される。こうして算出される発熱燃料量積算値ΣＱについては、図２（ｃ）に実線で示されるように、燃料添加の開始から終了までの期間である添加期間Ａにて急速に増加し、それ以後の燃料添加の休止期間Ｂには増加が抑えられる。
【００４２】
一方、添加弁４６からの燃料添加の開始後、上記所定時間（１６ｍｓ）毎に、当該１６ｍｓ中に添加弁４６から添加すべき燃料の量、言い換えれば触媒床温Ｔを目標床温Ｔｔに近づけるのに必要な燃料の添加量である１６ｍｓ要求燃料量Ｑｒが算出される。この１６ｍｓ要求燃料量Ｑｒの算出は、触媒床温Ｔと目標床温Ｔｔとの温度差ΔＴ、及び、内燃機関１０のガス流量Ｇａを用いて行われる。こうして算出される１６ｍｓ要求燃料量Ｑｒは、触媒床温Ｔが目標床温Ｔｔに対し低い状態にあるほど大となり、逆に目標床温Ｔｔに対し高い状態にあるほど小となる。そして、上記１６ｍｓ要求燃料量Ｑｒを算出毎に「ΣＱｒ←前回のΣＱｒ＋Ｑｒ      …（２）」という式に基づき積算することで、触媒床温Ｔの平均値を目標床温Ｔｔとするのに必要な燃料添加開始時点（Ｔ１）からの燃料量を表す要求燃料量積算値ΣＱｒが算出される。こうして算出される要求燃料量積算値ΣＱｒについては、図２（ｃ）に破線で示されるように、発熱燃料量積算値ΣＱの増加（実線）と比較して緩やかに増加する。
【００４３】
そして、要求燃料量積算値ΣＱｒが発熱燃料量積算値ΣＱ以上になると（タイミングＴ３）、添加許可フラグＦ１が「１（許可）」へと変化し、添加弁４６からの集中的な間欠燃料添加が開始される。このとき、タイミングＴ１以降の発熱燃料量積算値ΣＱ分の燃料については添加弁４６から添加完了しているため、要求燃料量積算値ΣＱｒから上記発熱燃料量積算値ΣＱが減算される。更に、発熱燃料量積算値ΣＱはクリアされて「０」になる。そして、添加弁４６からの集中的な間欠燃料添加の開始に伴い、再び添加期間Ａへと移行することになり、同添加期間Ａが終了すると休止期間Ｂへと移行する。従って、Ｓ被毒回復制御での昇温制御中には添加期間Ａと休止期間Ｂとが繰り返されるようになる。
【００４４】
なお、昇温制御中においては、触媒床温Ｔが目標床温Ｔｔに対し低下側に離れた状態にあるほど、１６ｍｓ要求燃料量Ｑｒが大となるように算出され、要求燃料量積算値ΣＱｒが速やかに増加する。その結果、要求燃料量積算値ΣＱｒが発熱燃料量積算値ΣＱ以上になるのに要する時間が短くなり、休止期間Ｂが短くなるため、単位時間あたりの添加弁４６からの燃料添加量の平均値が大となる。このように燃料添加量の平均値を大とすることで、目標床温Ｔｔから低下側に離れた触媒床温Ｔの当該目標床温Ｔｔに向けての上昇が図られる。
【００４５】
そして、触媒床温Ｔが目標床温Ｔｔに近づくほど、１６ｍｓ要求燃料量Ｑｒが小となるように算出され、要求燃料量積算値ΣＱｒの増加が緩やかにされる。その結果、要求燃料量積算値ΣＱｒが発熱燃料量積算値ΣＱ以上になるのに要する時間が長くなり、休止期間Ｂが長くなるため、単位時間あたりの添加弁４６からの燃料添加量の平均値が小となる。このように燃料添加量の平均値を少なくすることで、触媒床温Ｔが目標床温Ｔｔを越えて過度に高くならないようにされる。
【００４６】
以上のように、触媒床温Ｔの目標床温Ｔｔに対する乖離状態に応じて休止期間Ｂの長さを変化させることで、触媒床温Ｔが例えば図２（ｂ）に実線で示されるように推移し、増減する触媒床温Ｔの変動中心が目標床温Ｔｔに制御されるようになる。このように触媒床温Ｔが７００℃まで段階的に大きく設定される目標床温Ｔｔとなるよう触媒への未燃燃料成分の供給を行うことで、ＮＯｘ触媒の触媒床温Ｔを７００℃程度まで上昇させることができる。
【００４７】
［Ｓ放出制御］
上記昇温制御を通じてＮＯｘ触媒の触媒床温Ｔが７００℃程度まで上昇させられると、その高温下で排気空燃比をリッチにしてＮＯｘ触媒からのＳＯｘの放出及びその還元を促進するＳ放出制御が実行される。このＳ放出制御では、上記昇温制御における添加期間Ａ（図２）中の総燃料添加量とほぼ等しい量の燃料添加をより短い期間で行うべく添加弁４６からの集中的な間欠燃料添加を行い、排気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側の空燃比となるようにしている。
【００４８】
ただし、こうした集中的な間欠燃料添加を続けるとＮＯｘ触媒の触媒床温Ｔが過上昇するおそれがある。このため、上述したように昇温制御での添加期間Ａよりも短い期間での集中的な間欠燃料添加を行った後には、昇温制御での休止期間Ｂ（図２）よりも長い期間、上記集中的な間欠燃料添加を停止し、上記集中的な間欠燃料添加及び当該燃料添加の停止を繰り返すことで、触媒床温Ｔの過上昇の抑制が図られている。
【００４９】
なお、集中的な間欠燃料添加を停止させる期間を上記休止期間Ｂよりも長い期間としているのは、以下の理由による。すなわち、上記集中的な間欠燃料添加により触媒床温Ｔはより急速に且つ高い値まで上昇するため、触媒床温Ｔの平均値を目標床温Ｔｔで一定に保つには、上記間欠燃料添加の停止期間を長くとって触媒床温Ｔの低下幅を大きくしなければならない。
【００５０】
ここで、Ｓ放出制御における燃料添加態様、及びその燃料添加の停止態様について詳しく説明する。
Ｓ放出制御での集中的な間欠燃料添加も、昇温制御での燃料添加と同じく、図３（ｅ）に示される添加許可フラグＦ１の「１（許可）」への変化（タイミングＴ４）に基づき開始される。そして、上記集中的な間欠燃料添加が開始されると、図３（ａ）に示される添加パルスに従って添加弁４６からの集中的な間欠燃料添加が実施される。こうした集中的な間欠燃料添加における燃料の添加態様、例えば燃料の添加時間ａ、燃料添加の休止時間ｂ、及び、燃料の添加回数は、空燃比センサ３１，３２によって検出される空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に設定された目標空燃比ＡＦｔに近づくよう調整される。
【００５１】
すなわち、上記休止時間ｂ（燃料の添加間隔）については空燃比センサ３１，３２によって検出された空燃比が目標空燃比ＡＦｔよりもリーンであるほど短くされ、上記添加時間ａについては空燃比センサ３１，３２によって検出された空燃比が目標空燃比ＡＦｔよりもリーンであるほど長くされる。また、上記添加回数については、空燃比センサ３１，３２によって検出された空燃比が目標空燃比ＡＦｔよりもリーンであるほど多くされることとなる。
【００５２】
Ｓ放出制御においても、昇温制御と同じく図３（ｄ）に示される１６ｍｓ発熱燃料量Ｑ及び発熱燃料量積算値ΣＱが算出される。こうして算出される１６ｍｓ発熱燃料量Ｑは、上記集中的な間欠燃料添加が行われる期間である添加期間Ａ（Ｔ４〜Ｔ５）では、昇温制御での添加期間Ａ（図２）における１６ｍｓ発熱燃料量Ｑよりも大となる。このため、１６ｍｓ発熱燃料量Ｑをその算出毎に上記式（１）に基づき積算して得られる発熱燃料量積算値ΣＱは、図３（ｄ）に実線で示されるように、昇温制御での添加期間Ａ（図２）における発熱燃料量積算値ΣＱに比べてより急速に増加する。
【００５３】
上記のように集中的な間欠燃料添加を行うことで、図３（ｂ）のタイミングＴ４〜Ｔ５に示されるように、排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな目標空燃比ＡＦｔとされる。その結果、ＮＯｘ触媒の触媒床温Ｔが７００℃程度の高温下で排気空燃比がリッチ化され、これによりＮＯｘ触媒からのＳＯｘの放出及びその還元が促進される。
【００５４】
一方、上記集中的な間欠燃料添加の開始後には、昇温制御と同じく１６ｍｓ要求燃料量Ｑｒの算出も行われる。この１６ｍｓ要求燃料量Ｑｒについては、図３（ｃ）に示される触媒床温Ｔが目標床温Ｔｔよりも高い状態（温度差ΔＴが大）であるほど小となる。そして、触媒床温Ｔが目標床温Ｔｔよりも高くなっている状況下での温度差ΔＴは、当該触媒床温Ｔの上述した上昇態様に起因して昇温制御での温度差ΔＴ（図２（ｂ））よりも大となる。その結果、触媒床温Ｔが目標床温Ｔｔよりも高くなっているときの１６ｍｓ要求燃料量Ｑｒは、昇温制御での１６ｍｓ要求燃料量Ｑｒ（図２（ｃ））よりも小さくなる傾向がある。
【００５５】
このため、１６ｍｓ要求燃料量Ｑｒをその算出毎に上記式（２）に基づき積算して得られる要求燃料量積算値ΣＱｒは、図３（ｄ）に破線で示されるように、昇温制御での休止期間Ｂ（図２）における要求燃料量積算値ΣＱｒに比べてゆっくりと増加する。これにより、要求燃料量積算値ΣＱｒが発熱燃料量積算値ΣＱ以上になって（タイミングＴ６）、添加許可フラグＦ１が「１（許可）」へと変化するタイミング、すなわち休止期間Ｂの終了タイミングが昇温制御よりも遅くなる。以上のことから、Ｓ放出制御中の休止期間Ｂは、昇温制御での休止期間Ｂ（図２）よりも長くされるようになる。
【００５６】
添加許可フラグＦ１が「１（許可）」に変化すると、再び集中的な間欠燃料添加が開始される。このときには、昇温制御と同様、要求燃料量積算値ΣＱｒから上記発熱燃料量積算値ΣＱが減算される。更に、発熱燃料量積算値ΣＱはクリアされて「０」になる。そして、上記集中的な間欠燃料添加の開始に伴い、再び添加期間Ａへと移行することになり、同添加期間Ａが終了すると休止期間Ｂへと移行する。従って、Ｓ放出制御でも上述した添加期間Ａと休止期間Ｂとが繰り返され、これにより昇温制御と同じく触媒床温Ｔの変動中心が目標床温Ｔｔ（７００℃程度）に制御されるようになる。
【００５７】
このように添加期間Ａと休止期間Ｂとが繰り返され、添加期間Ａ中にＮＯｘ触媒からのＳＯｘの放出及びその還元が促進されることで、ＮＯｘ触媒のＳＯｘ吸蔵量が低減されて同ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復が図られる。そして、ＮＯｘ触媒のＳＯｘ吸蔵量が所定値（例えば「０」）まで低下すると、Ｓ放出制御（Ｓ被毒回復制御）が終了させられる。
【００５８】
ところで、Ｓ被毒回復制御において、添加期間Ａ中に集中的な間欠燃料添加が行われるとき、ＮＯｘ触媒の熱劣化が生じていたり空燃比センサ３１，３２に異常が生じていたりすると、ＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給が過剰になり、内燃機関１０の排気に白煙が生じるおそれがあることは［発明が解決しようとする課題］の欄に記載したとおりである。
【００５９】
そこで本実施形態では、添加期間Ａでの集中的な間欠燃料添加に際しての一回の燃料添加の添加量を上記白煙が生じないように制限する添加量制限を実行する。更に、添加期間Ａの開始からのＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量が上記白煙を生じるほど多くなったとき、添加弁４６からの燃料添加を中止して強制的に休止期間Ｂに移行する供給量制限も実行する。
【００６０】
以上の添加量制限及び供給量制限を実行することにより、添加期間Ａ中に集中的な間欠燃料添加が行われるとき、ＮＯｘ触媒に浄化しきれないほど未燃燃料成分が供給され、内燃機関１０の排気に白煙が生じるのを抑制することができるようになる。
【００６１】
次に、上記添加量制限の概要について、図４のタイムチャートを参照して説明する。この図４は、添加弁４６からの燃料添加を行わせるための添加パルスの波形図である。
添加期間Ａ中における一回の燃料添加での燃料添加量は、その一回の燃料添加の添加時間ａによって定められる。このため、添加期間Ａ中における添加量制限では、添加時間ａをガード値Ｇ以下に制限することで、一回の燃料添加量を排気中に白煙が生じないように制限している。
【００６２】
上記ガード値Ｇについては、一回の燃料添加量が所定値以下となるよう、添加時間ａを制限する値として上記所定値に基づき定められている。なお、この所定値は「Ｑ１max ・ｔ／Ｎ」という値に設定される。同所定値「Ｑ１max ・ｔ／Ｎ」については、添加期間Ａ中における単位時間当たりの燃料添加量がＮＯｘ触媒で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な許容上限値Ｑ１max に対し、添加期間Ａ開始からの経過時間ｔを乗算し、かつ添加期間Ａ開始からの燃料添加の回数Ｎを除算した値となっている。このため、所定値「Ｑ１max ・ｔ／Ｎ」は、単位時間当たりの燃料添加量をＮＯｘ触媒で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な許容上限値Ｑ１max とするための一回の燃料添加量に相当する値ということになる。
【００６３】
従って、所定値「Ｑ１max ・ｔ／Ｎ」に基づき定められるガード値Ｇを用いて、添加時間ａを同ガード値Ｇ以下に制限することで、添加期間Ａ中に集中的な間欠燃料添加が行われる際、ＮＯｘ触媒に浄化しきれない未燃燃料成分が供給されることはなくなる。その結果、上記集中的な間欠燃料添加を実行するに際し、ＮＯｘ触媒に未燃燃料成分が過剰に供給されて内燃機関１０の排気に白煙が生じることは抑制される。
【００６４】
なお、上記所定値「Ｑ１max ・ｔ／Ｎ」を算出するための許容上限値Ｑ１max は、「Ｑ１max ＝ＧＡ／Ｘ−ＧＦ      …（３）」という式を用いて求められる。この式（３）において、「ＧＡ」は内燃機関１０の吸入空気流量（エアフローメータ１６によって検出されるガス流量Ｇａに相当）である。また、「Ｘ」はＮＯｘ触媒が劣化状態にある条件下で同触媒が未燃燃料成分を浄化しきることの可能な排気空燃比の上限値であって、予め実験等によって例えば「１３．６」といった値に定められている。更に、「ＧＦ」は燃焼室１３から排気通路１４に送り出される未燃燃料成分の流量であって、インジェクタ４０からの燃料噴射量、すなわち内燃機関１０の１ストローク当たりの燃料噴射量、及び機関回転速度に基づき算出される。
【００６５】
こうして求められた許容上限値Ｑ１max は、ＮＯｘ触媒が劣化状態にある条件下で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な単位時間当たりの燃料添加量の最大値に相当する値になる。ここで、上記最大値については、内燃機関１０の吸入空気流量ＧＡが大となるほど大きい値となり、燃焼室１３から排気通路１４に送り出される未燃燃料成分の流量ＧＦが大となるほど小さい値となる傾向がある。このように上記最大値が「ＧＡ」及び「ＧＦ」の大きさに応じて変化するとしても、許容上限値Ｑ１max が「ＧＡ」及び「ＧＦ」に基づき式（３）を用いて求められることから、その許容上限値Ｑ１max を「ＧＡ」及び「ＧＦ」の変化に合わせてＮＯｘ触媒が劣化状態にある条件下での適切な値とすることができる。
【００６６】
次に、上記供給量制限の概要について、図５のタイムチャートを参照して説明する。この図５において、（ａ）は添加弁４６からの燃料添加を行わせるための添加パルスの波形図であり、（ｂ）はＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量の推移を示すタイムチャートである。
【００６７】
添加期間Ａ中において、ＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」は、図５（ａ）に示される添加パルスに基づく添加弁４６からの集中的な間欠燃料添加に伴い、図５（ｂ）に実線で示されるように徐々に増加してゆく。
【００６８】
ＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」は、燃焼室１３から排気通路１４に送り出される未燃燃料成分の流量ＧＦに添加期間Ａ中における単位時間当たりの燃料添加量Ｑ１を加算し、その加算後の値を添加期間Ａ開始からの経過時間ｔで除算して得られる値である。このため、上記総量「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」は、添加期間Ａ中に燃焼室１３から排気通路１４に送り出される未燃燃料成分の総量（ＧＦ・ｔ）と、添加期間Ａ中に添加弁４６からＮＯｘ触媒上流に添加される燃料の総量（Ｑ１・ｔ）とを合計した値ということになる。更に、上記単位時間当たりの燃料添加量Ｑ１については、添加期間Ａ中の集中的な間欠燃料添加における一回の燃料添加量Ｑｔに対して、添加期間Ａ開始からの燃料添加の回数Ｎを乗算し、更に添加期間Ａ開始からの経過時間ｔを除算することによって算出される。なお、上記一回の燃料添加量Ｑｔは、予め定められた添加弁４６に供給される燃料の圧力及び添加時間ａ等に基づき求められる。
【００６９】
そして、以上のように求められた総量「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」が所定値、すなわちＮＯｘ触媒が劣化状態にある条件下で同触媒で浄化しきることの可能な上記総量「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」の許容上限値ＵＬに設定された所定値に達すると（タイミングＴ７）、添加期間Ａでの集中的な間欠燃料添加が停止されて強制的に休止期間Ｂへと移行させられる。従って、添加期間Ａ中に集中的な間欠燃料添加が行われるとき、ＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」が同触媒にて浄化しきれないほど多くなることが抑制され、ひいては内燃機関１０の排気に白煙が発生することが抑制される。
【００７０】
なお、添加期間Ａ中にＮＯｘ触媒にて浄化しきることの可能な未燃燃料成分の総量については、内燃機関１０の吸入空気流量ＧＡが大となってＮＯｘ触媒に供給される酸素の量が多くなるほど、大となる傾向がある。こうした傾向に対応して許容上限値ＵＬを最適な値とするため、同許容上限値ＵＬについては、内燃機関１０の吸入空気流量ＧＡに基づき、その吸入空気流量ＧＡが大となるほど大きい値に設定される。また、このように可変設定される許容上限値ＵＬは、ＮＯｘ触媒が劣化状態にある条件下で同触媒にて浄化しきることの可能な未燃燃料成分の総量の範囲内の値とされる。従って、集中的な間欠燃料添加を中止して強制的に休止期間Ｂへと移行させるタイミングを、内燃機関１０の排気に白煙を生じさせることなく、且つ、多くの燃料添加を行うよう可能な限り遅いタイミングとすることができる。
【００７１】
次に、上記添加量制限及び供給量制限の実行手順について、白煙抑制ルーチンを示す図６のフローチャートを参照して説明する。この白煙抑制ルーチンは、電子制御装置５０を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。
【００７２】
同ルーチンにおいては、Ｓ被毒回復制御中であって（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、且つ添加期間Ａ中であること（Ｓ１０２：ＹＥＳ）を条件に、添加時間ａがガード値Ｇよりも大であるか否かが判断される（Ｓ１０３）。ここで肯定判定であれば、添加時間ａがガード値Ｇと等しい値に設定される（Ｓ１０４）。この処理を通じて添加時間ａがガード値Ｇ以下に制限され、添加期間Ａ中における単位時間当たりの燃料添加量が許容上限値Ｑ１max 以下に制限される。その結果、添加期間Ａ中にＮＯｘ触媒にて未燃燃料成分を浄化しきれなくなるのを抑制することができるようになる。
【００７３】
また、添加期間Ａの開始後には、ＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」が許容上限値ＵＬに達したか否かが判断される（Ｓ１０５）。ここで肯定判定がなされ、上記総量「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」が許容上限値ＵＬに達した旨判断されると、添加期間Ａでの集中的な間欠燃料添加が中止されて強制的に休止期間Ｂへと移行させられる（Ｓ１０６）。これにより、添加期間Ａ中において、ＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量がＮＯｘ触媒で未燃燃料成分を浄化しきれないほど多くなるのを抑制することができる。
【００７４】
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被毒回復制御での添加期間Ａ中、単位時間当たりの燃料添加量がＮＯｘ触媒で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な許容上限値Ｑ１max 以下となるよう添加時間ａがガード値Ｇ以下に抑えられ、添加弁４６からの一回の燃料添加の燃料添加量が所定値「Ｑ１max ・ｔ／Ｎ」以下に制限される。従って、添加期間Ａ中に集中的な間欠燃料添加が行われるとき、ＮＯｘ触媒に浄化しきれないほどの未燃燃料成分が供給され、内燃機関１０の排気に白煙が生じるのを抑制することができる。
【００７５】
（２）上記所定値「Ｑ１max ・ｔ／Ｎ」は、単位時間当たりの燃料添加量をＮＯｘ触媒で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な許容上限値Ｑ１max とするための添加弁４６からの一回の燃料添加量に相当する値である。従って、添加弁４６からの一回の燃料添加量を所定値「Ｑ１max ・ｔ／Ｎ」以下に制限することで、添加期間Ａ中にＮＯｘ触媒に浄化しきれないほどの未燃燃料成分が供給されるのを的確に抑制することができる。
【００７６】
（３）上記許容上限値Ｑ１max は、式（３）から明らかなように、「ＧＡ／Ｘ−ＧＦ」という値に設定される。この値は、ＮＯｘ触媒が劣化状態にある条件下で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な単位時間当たりの燃料添加量の最大値に相当する値であって、その最大値が「ＧＡ」や「ＧＦ」に応じて変化するのに合わせて可変とされる値である。従って、単位時間当たりの燃料添加量の許容上限値Ｑ１max を「ＧＡ」や「ＧＦ」の変化に合わせて適切な値に設定することができ、ひいては所定値「Ｑ１max ・ｔ／Ｎ」を上記「ＧＡ」や「ＧＦ」の変化に合わせてＮＯｘ触媒が劣化状態にある条件下での適切な値に設定することができる。従って、一回の燃料添加量を所定値「Ｑ１max ・ｔ／Ｎ」以下に制限することで、ＮＯｘ触媒が劣化状態にある状況下で上記集中的な間欠燃料添加が行われるとき、ＮＯｘ触媒にて未燃燃料成分を浄化しきれず、内燃機関１０の排気に白煙が発生するのを抑制することができる。
【００７７】
（４）添加期間Ａ中、ＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」が、ＮＯｘ触媒で未燃燃料成分を浄化しきることの可能な許容上限値ＵＬに達すると、添加期間Ａでの集中的な間欠燃料添加が中止されて強制的に休止期間Ｂへと移行させられる。上記総量「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」は、添加期間Ａ中に燃焼室１３から排気通路１４に送り出される未燃燃料成分の総量（ＧＦ・ｔ）と、添加期間Ａ中に添加弁４６からＮＯｘ触媒上流に添加される燃料の総量（Ｑ１・ｔ）とを合計した値に相当する。従って、添加期間Ａ中にＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量が同がＮＯｘ触媒にて未燃燃料成分を浄化しきれないほど多くなるのを抑制し、内燃機関１０の排気に白煙が発生するのを抑制することができる。
【００７８】
（５）上記総量「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」を求める際には、単位時間当たりの燃料添加量Ｑ１が用いられる。この単位時間当たりの燃料添加量Ｑ１は、添加期間Ａ中の集中的な間欠燃料添加における一回の燃料添加量Ｑｔに対して、添加期間Ａ開始からの燃料添加の回数Ｎを乗算し、更に添加期間Ａ開始からの経過時間ｔを除算した値（「Ｑｔ・Ｎ／ｔ」）として算出される。これにより単位時間当たりの燃料添加量Ｑ１を正確に算出することができ、上記総量を「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」という値によって正確に表すことができるようになる。従って、その総量「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」が許容上限値ＵＬに達したとき、添加弁４６からの燃料添加を中止して休止期間Ｂに移行させることで、添加期間Ａ中に上記総量「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」がＮＯｘ触媒にて未燃燃料成分を浄化しきれないほど多くなって内燃機関１０の排気に白煙が発生するのを的確に抑制することができる。
【００７９】
（６）上記許容上限値ＵＬについては、ＮＯｘ触媒が劣化状態にある条件下で同触媒で浄化しきることの可能な上記総量「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」に相当する値に設定されている。従って、上記増量総量「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」が許容上限値ＵＬに達したときに燃料添加を中止して強制的に休止期間Ｂに移行させることにより、ＮＯｘ触媒が劣化状態にある状況下において、上記総量「（ＧＦ＋Ｑ１）・ｔ」が同触媒にて未燃燃料成分を浄化しきれないほど多くなって内燃機関の排気に白煙が発生するのを抑制することができる。
【００８０】
（７）添加期間Ａ中にＮＯｘ触媒にて浄化しきることの可能な未燃燃料成分の総量は、吸入空気流量ＧＡの増大に伴い大となる傾向があり、それに対応して許容上限値ＵＬを最適な値とすべく、同許容上限値ＵＬが吸入空気流量ＧＡの増大に伴い大きい値となるよう可変設定される。従って、上述したように添加期間Ａ中に燃料添加を中止して強制的に休止期間Ｂへと移行させるタイミングを、内燃機関１０の排気に白煙を生じさせることなく、且つ、多くの燃料添加を行えるよう可能な限り遅いタイミングとすることができる。
【００８１】
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。
・上述した供給量制限に用いられる許容上限値ＵＬを固定値としてもよい。この場合、許容上限値ＵＬを吸入空気流量ＧＡが最小となるときの値とすることが考えられる。
【００８２】
・添加期間Ａ中のＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の過剰供給は、Ｓ被毒回復制御において単位時間当たりの燃料添加量が多くなるＳ放出制御中に特に発生しやすくなるため、Ｓ放出制御中に限って上述した添加量制限を実行するようにしてもよい。
【００８３】
・添加量制限と供給量制限との両方を行うのではなく、いずれか一方のみを行うようにしてもよい。
・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。
【００８４】
・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。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【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】（ａ）〜（ｄ）は、Ｓ被毒回復制御での昇温制御中における添加弁を駆動するための添加パルスの変化、触媒床温Ｔの変化、積算値ΣＱｒ，ΣＱの推移、及び、添加許可フラグＦ１の設定態様を示すタイムチャート。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、Ｓ被毒回復制御でのＳ放出制御中における添加弁を駆動するための添加パルスの変化、排気空燃比の変化、触媒床温Ｔの変化、積算値ΣＱｒ，ΣＱの推移、及び、添加許可フラグＦ１の設定態様を示すタイムチャート。
【図４】添加弁４６からの燃料添加を行わせるための添加パルスの波形図。
【図５】（ａ）は添加弁４６からの燃料添加を行わせるための添加パルスの波形図であり、（ｂ）はＮＯｘ触媒に供給される未燃燃料成分の総量の推移を示すタイムチャートである。
【図６】添加量制限及び供給量制限の実行手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８６】
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、３１，３２…空燃比センサ、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（ガード手段、設定手段、移行手段）、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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【図４】
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【図５】
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【図６】
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