(57)【要約】【課題】始動直後のエンジンから排出されるＮＯｘを吸着するＮＯｘ触媒を用いてＮＯｘを浄化するものであって、ＮＯｘ触媒の劣化状態に応じた適切な態様でＮＯｘを浄化できる排気浄化装置を提供すること。【解決手段】排気浄化装置は、ゼオライトからなる担体及び当該担体に担持されたＰｄを有するＮＯｘ触媒によって排気中のＮＯｘを浄化する。排気浄化装置のＥＣＵは、ＮＯｘ触媒の触媒温度を取得し（Ｓ２）、ＮＯｘ触媒の劣化状態を特定するパラメータの１つとしてストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷を推定し（Ｓ３）、推定された劣化状態を用いてＮＯｘパージ開始温度及びＮＯｘパージ完了温度を設定し（Ｓ４）、触媒温度が所定のＮＯｘパージ開始温度を超えたことに応じて排気の空燃比をストイキ又はリッチにするＮＯｘパージ制御を開始した後、触媒温度が所定のＮＯｘパージ完了温度を超えたことに応じてＮＯｘパージ制御を終了する。【選択図】図５
2016211484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゼオライトからなる担体及び当該担体に担持されたＰｄを有する排気浄化触媒を内燃機関の排気通路に設け、当該排気浄化触媒によって排気中のＮＯｘを浄化する内燃機関の排気浄化装置であって、
前記排気浄化触媒の触媒温度を測定又は推定する触媒温度取得手段と、
前記排気浄化触媒の劣化状態を推定する劣化状態推定手段と、
前記触媒温度が上昇している間において、前記触媒温度が所定のＮＯｘパージ開始温度を超えたことに応じて排気の空燃比をストイキ又はリッチにするＮＯｘパージ制御を開始した後、前記触媒温度が所定のＮＯｘパージ完了温度を超えたことに応じて前記ＮＯｘパージ制御を終了するＮＯｘパージ制御手段と、
前記劣化状態推定手段によって推定された劣化状態を用いて前記ＮＯｘパージ開始温度及び前記ＮＯｘパージ完了温度を設定するＮＯｘパージ温度設定手段と、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】
前記劣化状態推定手段は、前記排気浄化触媒のストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷によって前記排気浄化触媒の劣化状態を推定し、
前記ＮＯｘパージ温度設定手段は、前記ストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷が大きくなるほど前記ＮＯｘパージ開始温度及び前記ＮＯｘパージ完了温度を高くす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。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関で発生した動力によって走行する車両には、内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置が搭載される。排気浄化装置は、排気管に設けた触媒を利用して排気を浄化するものが主流となっている。触媒は、その温度が適切な温度に達していない間は十分な排気浄化性能を発揮することができない。そこで近年では、内燃機関の始動直後における排気の浄化性能を向上する様々な技術が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、始動時における内燃機関の排気の浄化に適した特性を有するコールドスタート触媒が開示されている。このコールドスタート触媒は、ゼオライト触媒と、担持白金族金属触媒とを含むことを特徴としている。特許文献１には、このコールドスタート触媒を内燃機関の排気管に設けておくことにより、コールドスタート時における内燃機関から排出されるＮＯｘ及びＨＣを吸着できることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１４−５１９９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１には、コールドスタート時に触媒に貯蔵させたＮＯｘを脱離したり、これを還元浄化したりするための具体的な制御手順は記載されていない。またコールドスタート触媒も、他の触媒と同様に劣化に伴ってその機能が変化するはずであるが、特許文献１には、コールドスタート触媒の劣化を考慮した具体的な制御手順も記載されていない。
【０００６】
本発明は、始動直後の内燃機関から排出されるＮＯｘを吸着する排気浄化触媒を用いてＮＯｘを浄化するものであって、排気浄化触媒の劣化状態に応じた適切な態様でＮＯｘを浄化できる内燃機関の排気浄化装置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】
【０００７】
（１）本発明の内燃機関（例えば、後述のエンジン１）の排気浄化装置（例えば、後述の排気浄化装置２）は、ゼオライトからなる担体及び当該担体に担持されたＰｄを有する排気浄化触媒（例えば、後述の下流触媒コンバータ３２のＮＯｘ触媒）を内燃機関の排気通路（例えば、後述の排気管１１）に設け、当該排気浄化触媒によって排気中のＮＯｘを浄化するものであって、前記排気浄化触媒の触媒温度を測定又は推定する触媒温度取得手段（例えば、後述の排気温度センサ３３、ＥＣＵ７、及び図５のＳ２の処理の実行に係る手段）と、前記排気浄化触媒の劣化状態を推定する劣化状態推定手段（例えば、後述のＥＣＵ７、及び図５のＳ３の処理の実行に係る手段）と、前記触媒温度が上昇している間において、前記触媒温度が所定のＮＯｘパージ開始温度を超えたことに応じて排気の空燃比をストイキ又はリッチにするＮＯｘパージ制御を開始した後、前記触媒温度が所定のＮＯｘパージ完了温度を超えたことに応じて前記ＮＯｘパージ制御を終了するＮＯｘパージ制御手段（例えば、後述の燃料噴射弁１７、ＥＣＵ７、及び図５のＳ６の処理の実行に係る手段）と、前記劣化状態推定手段によって推定された劣化状態を用いて前記ＮＯｘパージ開始温度及び前記ＮＯｘパージ完了温度を設定するＮＯｘパージ温度設定手段（例えば、後述のＥＣＵ７、及び図５のＳ４の処理の実行に係る手段）と、を備える。本発明において排気の空燃比とは、排気中の炭化水素や一酸化炭素等の還元成分に対する酸素の比をいう。またこの排気の空燃比がストイキ又はリッチの状態は、具体的には、例えばアフター噴射等を行うことによって内燃機関における空燃比をストイキ又はリッチにしたり、ポスト噴射を行ったり排気通路に設けられた燃料インジェクタで排気中に燃料を噴射したりすることで排気通路へ未燃燃料を供給することによって実現される。
【０００８】
（２）この場合、前記劣化状態推定手段は、前記排気浄化触媒のストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷によって前記排気浄化触媒の劣化状態を推定し、前記ＮＯｘパージ温度設定手段は、前記ストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷が大きくなるほど前記ＮＯｘパージ開始温度及び前記ＮＯｘパージ完了温度を高くすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
（１）本発明では、ゼオライトからなる担体及びこの担体に担持されたＰｄを有する排気浄化触媒（以下、「ＮＯｘ触媒」ともいう）を内燃機関の排気通路に設ける。このようなＮＯｘ触媒は、低温時にＮＯｘを吸着し、吸着したＮＯｘを高温時に脱離する特性を有する。このため本発明によれば、始動直後の内燃機関から排出されるＮＯｘをＮＯｘ触媒に吸着させることができるので、このＮＯｘが排気浄化装置の外へ排出されるのを防止できる。また、本発明で用いるＮＯｘ触媒は、上述のようなＮＯｘ吸着特性に加えて、高温になると吸着したＮＯｘを脱離するＮＯｘ脱離特性と、ストイキ又はリッチの還元雰囲気の下において脱離したＮＯｘを還元浄化する特性と、を有する。本発明では、触媒温度が所定のＮＯｘパージ開始温度を超えたことに応じて、排気の空燃比をストイキ又はリッチにするＮＯｘパージ制御を開始し、その後触媒温度が所定のＮＯｘパージ完了温度を超えたことに応じてＮＯｘパージ制御を終了する。ここでＮＯｘパージ開始温度は、ＮＯｘ触媒に吸着されていたＮＯｘの大半が脱離する脱離温度帯域の下限温度に相当し、ＮＯｘパージ完了温度は、上記脱離温度帯域の上限温度に相当する。これにより、吸着されていたＮＯｘの脱離に合わせて排気の空燃比をストイキ又はリッチにできるので、ＮＯｘ触媒に吸着されていたＮＯｘを、下流側へ排出させることなくＮＯｘ触媒上で還元浄化できる。
【００１０】
また、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ脱離特性、より詳しくはＮＯｘの脱離温度帯域は、劣化すると変化する。このため、ＮＯｘ触媒が劣化すると、ＮＯｘの脱離に合わせて実行すべきＮＯｘパージ制御を実行する最適なタイミングを変化する。本発明では、このようなＮＯｘ触媒のＮＯｘ脱離特性の劣化による変化を考慮して、ＮＯｘ触媒の劣化状態を推定し、これに応じてＮＯｘパージ開始温度及びＮＯｘパージ完了温度を変化させる。これにより、ＮＯｘ触媒の劣化状態に適した期間でＮＯｘパージ制御を実行することができる。
【００１１】
（２）ＮＯｘ触媒のＮＯｘ脱離温度帯域は、触媒の劣化状態を特定する様々なパラメータのうち特にストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷の大きさと特に高い相関がある。より具体的には、ＮＯｘ脱離温度帯域は、ストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷が大きくなるほど高くなる。本発明では、このようなＮＯｘ触媒の特性に合わせて、ストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷が大きくなるほどＮＯｘパージ開始温度及びＮＯｘパージ完了温度を高くする。これにより、ＮＯｘ触媒の劣化状態に合わせて、ＮＯｘパージ制御を実行する時期を適切なものに変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジン及びその排気浄化装置の構成を示す図である。
【図２】ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの吸着・脱離挙動を示す図である。
【図３】ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ吸着率と、ＮＯｘ触媒の温度やＮＯｘ吸着量との関係を示す図である。
【図４】ＮＯｘ触媒のＮＯｘ脱離特性と、この特性の劣化による変化を示す図である。
【図５】ＮＯｘ触媒に吸着されたＮＯｘを脱離し、還元浄化するＮＯｘパージ制御の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図６】ＮＯｘパージ開始温度を決定するマップの一例である。
【図７】ＮＯｘパージ終了温度を決定するマップの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る内燃機関（以下、「エンジン」という）１及びその排気浄化装置２の構成を示す図である。排気浄化装置２は、エンジン１の排気ポートから延びる排気管１１に設けられた触媒浄化装置３と、これらエンジン１及び触媒浄化装置３を制御する電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）７と、を備える。
【００１４】
エンジン１は、燃焼空燃比をストイキよりもリーンとする所謂リーン燃焼を基本としたもの、より具体的にはディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジンなどである。エンジン１には、各シリンダに燃料を噴射する燃料噴射弁１７が設けられている。この燃料噴射弁１７を駆動するアクチュエータは、ＥＣＵ７に電磁的に接続されている。ＥＣＵ７は、図示しない燃料噴射制御の下で燃料噴射弁１７からの燃料噴射量や燃料噴射時期を決定し、これが実現されるように燃料噴射弁１７を駆動する。
【００１５】
触媒浄化装置３は、それぞれ排気管１１に設けられた上流触媒コンバータ３１、下流触媒コンバータ３２及び排気温度センサ３３を含んで構成される。
【００１６】
上流触媒コンバータ３１は、フロースルー型のハニカム構造体を基材として、この基材に三元触媒を担持して構成される。三元触媒では、ストイキ空燃比の排気の下においては、三元浄化反応、すなわちＨＣ及びＣＯの酸化反応とＮＯｘの還元反応とが同時に進行する。また三元触媒では、リーン空燃比の排気の下においては、ＨＣ及びＣＯの酸化反応が進行する。
【００１７】
下流触媒コンバータ３２は、排気管１１のうち上流触媒コンバータ３１より下流側に設けられる。下流触媒コンバータ３２は、フロースルー型のハニカム構造体を基材として、この基材にＮＯｘ触媒を担持して構成される。ＮＯｘ触媒は、ゼオライトからなる担体と、この担体に担持されたＰｄと、を含んで構成される。このＮＯｘ触媒は、例えばエンジン１の始動直後の比較的低温の条件下（より具体的には、例えば上流触媒コンバータ３１の三元触媒が活性温度に達する前）において、三元触媒で浄化しきれなかったＮＯｘを吸着し、還元浄化する機能を有する。
【００１８】
上記ＮＯｘ触媒のゼオライトは、ストイキ又はリッチ空燃比の排気の下において、排気中に含まれるＨＣを低温条件下でその骨格中の細孔内に取り込んで吸着し、吸着したＨＣを高温条件下で脱離する特性を有する。ＨＣの脱離が開始されるＨＣ脱離温度は、後述するＰｄからＮＯｘが脱離し始めるＮＯｘ脱離温度とほぼ等しい。
【００１９】
ゼオライトとしては、ＺＳＭ−５、フェリエライト、モルデナイト、Ｙ型ゼオライト、ベータ型ゼオライト、ＣＨＡ型ゼオライトが挙げられる。本実施形態では、これらのうち何れかを単独で用いてもよいし、複数を併用してもよい。このようなゼオライトにＰｄを担持させることにより、優れたＮＯｘ吸着性能が発現する。
【００２０】
ここで、通常、ゼオライトは、ＮＯ２として供給されたＮＯｘをその細孔内に吸着する特性を有する。そのため、主として排気中のＮＯｘを構成するＮＯをＮＯ２に変換するためには、排気をリーンにし、高酸素濃度かつ高温雰囲気下にし、さらにＰｔ等の活性種が必要となる。これに対して、本実施形態のＮＯｘ触媒は、担体のゼオライトにＰｄを担持させることで、低温条件下で排気の空燃比がストイキ又はリッチのときにおいても優れたＮＯｘ吸着性能を発揮する。その理由は次の通りである。
【００２１】
すなわち、ＮＯｘ触媒では、Ｐｄは、ゼオライトを構成するＡｌ、Ｓｉ及びＯのうち、酸点であるＡｌの近傍に配置される。そのため、Ｐｄは、Ａｌとの相互作用によって電子状態が変化し、２価のＰｄ２＋として存在する。この２価のＰｄ２＋は、従来のゼオライトのＮＯｘ吸着とは異なり、ＮＯを酸化してＮＯ２とするまでもなくＮＯをそのまま吸着する特性を有する。これにより、ＮＯｘ触媒は、低温条件下で排気の空燃比がストイキ又はリッチのときにおいても、優れたＮＯｘ吸着性能が得られるようになっている。
【００２２】
ＮＯｘ触媒全体に対するＰｄの含有量は、０．０１〜１０質量％であることが好ましい。Ｐｄの含有量がこの範囲内であれば、優れたＮＯｘ吸着性能が得られる。より好ましい含有量は、０．１〜３質量％である。
【００２３】
またＮＯｘ触媒としては、上述のようにゼオライトからなる担体にＰｄを担持したものに限らない。上記Ｐｄに加えて、Ｆｅ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、Ｇａ、Ｉｎ及びＭｎからなる群より選択される少なくとも１種の添加元素をゼオライトに共担持させてもよい。すなわち、Ｐｄの間に、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、Ｇａ、Ｉｎ及びＭｎからなる群より選択される少なくとも１種の添加元素が介在することで、２価のＰｄ２＋が０価のＰｄ０に還元されるのが抑制されるとともに、Ｐｄの移動及び凝集が抑制されるため、Ｐｄの分散性の悪化が抑制される。したがって、このようなＮＯｘ触媒によれば、優れたＮＯｘ吸着性能が維持され、低酸素濃度雰囲気における耐熱性が向上する。
【００２４】
図２は、上記ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの吸着・脱離挙動を示す図である。この図２は、ＮＯｘ触媒に対して、以下の吸着条件で排気を導入してＮＯｘを吸着させた後、以下の脱離条件で排気を導入してＮＯｘを脱離させた場合における、ＮＯｘ触媒に流入する排気の温度とＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘ濃度を示している。図２中、横軸は時間（秒）を表し、右縦軸は触媒前温度、即ちＮＯｘ触媒に流入する排気の温度を表している。また、左縦軸は、ＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘ濃度（ｐｐｍ）を表している。
【００２５】
［吸着条件］
排気組成：ＮＯ＝１００ｐｐｍ、Ｏ２＝１０％、Ｎ２バランスガス
排気流量：２０Ｌ／分
排気温度：５０℃
［脱離条件］
排気組成：Ｏ２＝１０％、Ｎ２バランスガス
排気流量：２０Ｌ／分
排気温度：５０℃から５００℃まで２０℃／分で昇温
【００２６】
図２に示すように、先ず上記吸着条件に従って、排気温度が５０℃の低温で且つＮＯを１００ｐｐｍ含む排気をＮＯｘ触媒に導入し始めた直後においては、ＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘ濃度はほぼ０ｐｐｍである。これは、ＮＯｘ触媒に流入する排気中に含まれるＮＯｘ（ＮＯ）のほぼ全てがＮＯｘ触媒に吸着されていることを意味する。この結果から、下流触媒コンバータのＮＯｘ触媒は、上流触媒コンバータの三元触媒が活性に達する前の５０℃の低温条件下においてＮＯｘ（ＮＯ）を効率良く吸着可能であることが分かる。
【００２７】
その後、ＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘ濃度は徐々に上昇し、１００ｐｐｍに近付く（図２中の４００秒付近を参照）。これは、ＮＯｘ触媒が吸着し得るＮＯｘ量に近付くにつれて吸着するＮＯｘ量が減少し、ついには吸着可能な限界量を超えてこれ以上ＮＯｘを吸着できなくなることを意味する。図２中の領域Ｔ１の面積は、ＮＯｘ触媒が吸着したＮＯｘの総量を表している。
【００２８】
次いで、上記脱離条件に切り替えて、ＮＯｘを含まない排気を一定速度で昇温させながらＮＯｘ触媒に導入し始めると、その直後に、ＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘ濃度が一旦上昇する（図２中の５００〜６００秒付近を参照）。これは、ＮＯｘ触媒に弱い吸着力で吸着されていたＮＯｘが脱離したことを意味する。
【００２９】
その後、導入する排気の温度が２００℃付近に達すると、ＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘ濃度が再び上昇する（図２中の１０００秒以上を参照）。これは、ＮＯｘ触媒により強い吸着力で吸着されていたＮＯｘが脱離し始めたことを意味する。そして、図２に示すように、このＮＯｘの脱離は、排気温度が５００℃に達するところで終了し、吸着されていたＮＯｘが全て脱離する。図２中の領域Ｔ２の面積は、ＮＯｘ触媒から脱離したＮＯｘの総量を表し、これは、ＮＯｘ触媒が吸着したＮＯｘの総量に相当する。
【００３０】
以上の通り、ＮＯｘ触媒は、低温域で吸着したＮＯｘを、高温域で脱離する。このとき、上述したように、ゼオライトに吸着されたＨＣも脱離するため、脱離したＨＣによって、脱離したＮＯｘが還元浄化される。またこのとき、排気の空燃比をストイキ又はリッチに制御することで、排気中に含まれるＨＣ等の還元剤によって、脱離したＮＯｘが還元浄化される。このようにして、下流触媒コンバータ３２のＮＯｘ触媒は、上流触媒コンバータ３１の三元触媒で浄化しきれなかったＮＯｘを吸着し、還元浄化する。
【００３１】
図３は、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ吸着率と、ＮＯｘ触媒の温度やＮＯｘ吸着量等との関係を示す図である。ＮＯｘ吸着率は、ＮＯｘ触媒に流入するＮＯｘの総量のうちＮＯｘに吸着されるＮＯｘの量の割合で定義される。またＮＯｘ吸着量は、ＮＯｘに吸着されているＮＯｘの量で定義される。図３に示すように、ＮＯｘ吸着率は、ＮＯｘ触媒の温度が高くなるほど低下する特性がある。またＮＯｘ触媒の温度がＮＯｘの脱離温度を超えると、それまでに吸着されていたＮＯｘが脱離し始めるため、ＮＯｘ吸着率は０となる。
【００３２】
図４は、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ脱離特性と、この特性の劣化による変化を示す図である。図４には、一旦、低温条件下でＮＯｘ触媒にＮＯｘを吸着させた後、このＮＯｘ触媒の温度を上昇させたときにおける各温度でのＮＯｘ触媒の下流側のＮＯｘ濃度を示す図である。図４の横軸はＮＯｘ触媒の温度を示し、縦軸はＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘ濃度を示す。また図４には、劣化の無い新品のＮＯｘ触媒に８００［℃］×５［ｈ］に相当する積算熱負荷を与え、劣化させたものを破線及び一点鎖線で示す。なお、このように熱負荷を与えてＮＯｘ触媒を意図的に劣化させる際、リーンの排気の下で劣化させたものを破線で示し、ストイキの排気の下で劣化させたものを一点鎖線で示す。
【００３３】
図４に示すように、ＮＯｘが吸着されたＮＯｘ触媒の温度を上昇させると、その下流側の排気のＮＯｘ濃度は所定の温度帯域で大きく上に凸の変化を示す。これは、ＮＯｘ触媒は、吸着したＮＯｘのうちの大半を所定の温度帯域内で脱離させる特性があることを意味する。以下では、ＮＯｘ触媒の温度を上昇させたときにその下流側のＮＯｘ濃度が最大となる温度帯域、換言すればＮＯｘ触媒から大半のＮＯｘが脱離する温度帯域を、脱離温度帯域という。また、脱離温度帯域の下限、より具体的にはＮＯｘ触媒の温度を上昇させたときに下流側のＮＯｘ濃度が所定値より高くなる温度を脱離開始温度という。また脱離温度帯域の上限、より具体的にはＮＯｘ触媒の温度を脱離開始温度からさらに上昇させたときに下流側のＮＯｘ濃度が所定値より低くなる温度を脱離終了温度という。
【００３４】
ここでＮＯｘ触媒の脱離温度帯域の劣化による変化について説明する。先ず、ＮＯｘ触媒の積算熱負荷が大きくなると、ＮＯｘ触媒のＰｄが凝集し、ＮＯ吸着量が低下すると考えられる。このため、基本的には、ＮＯｘ触媒の脱離開始温度及び脱離終了温度はともに積算熱負荷が大きくなるほど高温側へシフトすると考えられる。また図４において破線と一点鎖線との比較から明らかなように、この脱離温度帯域の高温側への変化の大きさは、単なる積算熱負荷の大きさだけでなく、空燃比の履歴によっても変化する。より具体的には、ＮＯｘ触媒は、ストイキの排気の下で積算熱負荷を与えた場合（図４の一点鎖線参照）には、同じ積算熱負荷をリーンの排気の下で与えた場合（図４の破線参照）よりも、脱離開始温度及び脱離終了温度の高温側へのシフトの大きさはより顕著になる。これは還元雰囲気にすると、ＮＯｘ触媒のＰｄが２価から０価に変化してしまい、Ｐｄが凝集しやすくなってしまうからであると考えられる。なお、図４にはストイキとした場合を示すが、リッチにした場合もストイキにした場合とほぼ同等の劣化態様を示す。以上のように、ＮＯｘ触媒の脱離温度帯域の劣化による変化は、ＮＯｘ触媒の劣化状態を特定する様々なパラメータのうち、特にストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷（すなわち、その時のＮＯｘ触媒の温度を、ＮＯｘ触媒がストイキ又はリッチの排気の下に晒された時間にわたって積算して得られる量）と大きな相関がある。
【００３５】
図１に戻り、排気温度センサ３３は、排気管１１のうち下流触媒コンバータ３２より下流側に設けられる。この排気温度センサ３３は、下流触媒コンバータ３２から流出する排気の温度を検出し、検出値に略比例した信号をＥＣＵ７に送信する。上流触媒コンバータ３１の三元触媒の温度や、下流触媒コンバータ３２のＮＯｘ触媒の温度は、例えば、排気温度センサ３３の出力に基づいて、ＥＣＵ７における演算によって推定される。
【００３６】
ＥＣＵ７は、センサの検出信号をＡ／Ｄ変換するＩ／Ｏインターフェース、後述の図５に示すフローチャートに沿った処理を実行するＣＰＵ、この処理の下で決定した態様で各種デバイスを駆動する駆動回路、及び各種データを記憶するＲＡＭやＲＯＭ等で構成されるマイクロコンピュータである。
【００３７】
図５は、ＮＯｘ触媒に吸着されたＮＯｘを脱離し、還元浄化するＮＯｘパージ制御の具体的な手順を示すフローチャートである。図５のＮＯｘパージ制御は、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化性能を回復させるためにＮＯｘパージ制御の実行要求が生じたことに応じて発生する割り込み処理であり、上記実行要求が発生してからこの実行要求が消えるまで（より具体的には、後述のＳ８において通常のリーンバーン運転に移行するまで）、ＥＣＵにおいて所定の制御周期ごとに繰り返し実行される。またこのＮＯｘパージ制御の実行要求は、例えば、エンジンを始動した後、この始動直後のエンジンから排出されるＮＯｘがＮＯｘ触媒に所定量吸着されたことや、車両の走行中にＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ吸着量の推定値が所定の閾値を超えたこと等に応じて発生する。
【００３８】
Ｓ１では、ＥＣＵは、ＮＯｘ触媒からＮＯｘを脱離させるため、ＮＯｘ触媒の温度を上昇させる強制昇温制御を実行し、Ｓ２に移る。この強制昇温制御は、例えば、通常の運転状態における燃焼パラメータに対して、ポスト噴射、アフター噴射、及びメイン噴射等の噴射タイミングを遅角化し、排気の温度を上昇させることによって実現される。これにより、ＮＯｘ触媒の温度が徐々に上昇する。なお、例えば高負荷運転が継続することにより、排気の温度が高く、ＮＯｘ触媒の温度が上昇傾向にある場合や、エンジンの始動直後であって図示しない暖機制御が実行されることにより、ＮＯｘ触媒の温度が上昇傾向にある場合等には、Ｓ１の強制昇温制御の実行を省略してもよい。Ｓ２では、ＥＣＵは、排気温度センサの出力に基づいて、ＮＯｘ触媒の温度（以下では単に「触媒温度」という）を算出し、Ｓ３に移る。
【００３９】
Ｓ３では、ＥＣＵは、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ脱離温度帯域を特定するためにＮＯｘ触媒の劣化状態を推定し、Ｓ４に移る。図４を参照して説明したように、ＮＯｘ脱離温度帯域の劣化による変化は、特にストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷と大きな相関があることから、Ｓ３では、このストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷を取得する。なおこのストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷の具体的な値は、例えば、単位時間ごとのＮＯｘ触媒の温度の平均値を算出し、この温度の平均値を、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比がストイキ又はリッチである時にのみ積算することによって算出される。
【００４０】
Ｓ４では、ＥＣＵは、ＮＯｘ触媒の劣化状態を特定するパラメータでありかつＮＯｘ脱離特性の劣化による変化と大きな相関のあるストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷を用いて、ＮＯｘパージ開始温度及びＮＯｘパージ終了温度を設定し、Ｓ５に移る。以下で説明するように、ＮＯｘパージ開始温度は、触媒温度に対して設定される閾値であり、ＮＯｘ触媒から脱離するＮＯｘを還元浄化するために排気の空燃比をストイキ又はリッチにするＮＯｘパージ制御を開始するタイミングを決定する機能を有する。またＮＯｘパージ終了温度は、触媒温度に対して設定される閾値であり、上記開始したＮＯｘパージ制御を終了するタイミングを決定する機能を有する。したがって、これらＮＯｘパージ開始温度及びＮＯｘパージ終了温度は、それぞれその時のＮＯｘ触媒のＮＯｘ脱離開始温度及びＮＯｘ脱離終了温度とほぼ等しくなるように設定されることが好ましい。これらＮＯｘパージ開始温度及びＮＯｘパージ終了温度は、それぞれ上記Ｓ３で取得した積算熱負荷を用いて図６や図７に示すマップを検索することによって算出される。
【００４１】
図６は、ＮＯｘパージ開始温度を決定するマップの一例であり、図７は、ＮＯｘパージ終了温度を決定するマップの一例である。
図４を参照して説明したように、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ脱離温度帯域は、ストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷が大きくなるほど、高温側へシフトする。図６及び図７のマップによれば、ストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷が大きくなるほど、ＮＯｘパージ開始温度及びＮＯｘパージ終了温度は高くなるように設定される。
【００４２】
図５に戻り、Ｓ５では、ＥＣＵは、触媒温度がＮＯｘパージ開始温度以上であるか否かを判定する。この判定がＮＯである場合には、触媒温度が上昇するのを待機すべく、図５の処理を終了する。またＳ５の判定がＹＥＳである場合には、ＥＣＵは、ＮＯｘ触媒から脱離するＮＯｘを、ＮＯｘ触媒上で還元浄化すべく、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をストイキ又はリッチにするＮＯｘパージ制御を実行し（Ｓ６参照）、Ｓ７に移る。ここでＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比は、例えばアフター噴射を行うことによってエンジンの燃焼室における空燃比をストイキ又はリッチにしたり、ポスト噴射を行い排気管内へ未燃燃料を供給したりすることによってストイキ又はリッチに制御される。これにより、ＮＯｘ触媒から脱離するＮＯｘは、このＮＯｘ触媒上で還元浄化される。
【００４３】
Ｓ７では、ＥＣＵは、触媒温度がＮＯｘパージ終了温度以上であるか否かを判定する。Ｓ７の判定がＮＯである場合には、ＥＣＵは、Ｓ５のＮＯｘパージ制御を次回も継続して実行すべく、図５の処理を終了する。またＳ７の判定がＹＥＳである場合には、ＥＣＵは、ＮＯｘ触媒に吸着されていたＮＯｘは全て還元浄化されたと判断し、実行中のＮＯｘパージ制御を終了するとともに通常のリーンバーン運転に移行し（Ｓ８参照）、図５の処理を終了する。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。
【００４５】
例えば、上記実施形態では、ＮＯｘ触媒の脱離温度帯域の劣化による変化は、特にストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷と相関があることに基づいて、このストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷のみによってＮＯｘパージ開始温度及びＮＯｘパージ終了温度を設定する例について説明したが、本発明はこれに限らない。ＮＯｘ触媒の脱離温度帯域は、ストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷だけでなく、ＮＯｘ触媒の劣化状態を特定する他のパラメータ（例えば、排気の空燃比によらない単なる積算熱負荷）によって変化することも考えられる。この場合、ＮＯｘパージ開始温度及びＮＯｘパージ終了温度は、例えば、ＮＯｘ触媒の劣化状態を特定する他のパラメータを用いて算出した基本値に、ストイキ又はリッチの排気の下での積算熱負荷を用いて算出した補正値を加えることによって算出してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…エンジン（内燃機関）
１１…排気管（排気通路）
１７…燃料噴射弁（ＮＯｘパージ制御手段）
２…排気浄化装置
３２…下流触媒コンバータ（排気浄化触媒）
３３…排気温度センサ（触媒温度取得手段）
７…ＥＣＵ（触媒温度取得手段、劣化状態推定手段、ＮＯｘパージ制御手段、ＮＯｘパージ温度設定手段）
【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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