(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に備えられる排気ガス浄化装置であって、
排気ガスに含まれるＮＯｘをトラップして除去するためのＮＯｘトラップ触媒と、
前記ＮＯｘトラップ触媒に堆積しているＳＯｘの量を推定する手段であって、前記ＮＯｘトラップ触媒に所定時間毎に堆積するＳＯｘの量である堆積量変化分を積算して現時点でのＳＯｘの堆積量を推定する堆積量推定手段と、
前記堆積量推定手段により推定された堆積量に基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒が再生時期にあることを判断する再生時期判断手段と、
前記ＮＯｘトラップ触媒を再生させる際に、ＮＯｘトラップ触媒に堆積しているＳＯｘを除去するための処理を行う再生制御手段と、
機関から前記所定時間当たりに排出されるＳＯｘの量である変化分基本値を算出する基本値演算手段と、
ＳＯｘが前記ＮＯｘトラップ触媒に前記所定時間当たりに堆積することができる量の、ＮＯｘトラップ触媒の活性状態に応じた最大値である変化分上限値を算出する上限値演算手段と、
前記基本値演算手段及び上限値演算手段により算出された変化分基本値及び変化分上限値のうち小さい方の値を前記堆積量変化分に設定する堆積量変化分設定手段と、
前記ＮＯｘトラップ触媒の担体温度を検出する担体温度検出手段と、を含んで構成され、
前記上限値演算手段は、前記担体温度検出手段により検出された担体温度に基づいて、前記検出された担体温度がＮＯｘトラップ触媒の活性温度よりも高い第１の所定温度未満であるときに、担体温度が高いときほど増加する特性を持たせて変化分上限値を算出する一方、前記検出された担体温度がこの第１の所定温度以上であるときに、担体温度が高いときほど減少し、かつ担体温度の上昇に対して０未満の値にまで減少する特性を持たせて変化分上限値を算出する排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記基本値演算手段が、機関回転数が高いときほど、また燃料噴射量が多いときほど大きな値の変化分基本値を算出する請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記上限値演算手段が、前記検出された担体温度が前記第１の所定温度よりも低い第２の所定温度未満であるときに変化分上限値を０とする請求項１又は２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記第２の所定温度がＮＯｘトラップ触媒の活性温度である請求項３に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記再生時期判断手段が、ＳＯｘの堆積量が第１の所定値を上回った時に前記ＮＯｘトラップ触媒が再生時期にあると判断し、
前記再生制御手段が、ＳＯｘの堆積量が前記第１の所定値よりも小さな第２の所定値を下回った時に前記ＮＯｘトラップ触媒の再生を終了する請求項１〜４のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項６】
前記再生時期判断手段が、前記第１の所定値を、機関回転数が高いときほど、また燃料噴射量が多いときほど小さな値に変更する請求項５に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項７】
内燃機関に備えられる排気ガス浄化装置であって、
排気ガスに含まれるＮＯｘをトラップして除去するためのＮＯｘトラップ触媒と、
前記ＮＯｘトラップ触媒に堆積しているＳＯｘの量を推定する手段であって、前記ＮＯｘトラップ触媒に所定時間毎に堆積するＳＯｘの量である堆積量変化分を積算して現時点でのＳＯｘの堆積量を推定する堆積量推定手段と、
前記堆積量推定手段により推定された堆積量に基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒が再生時期にあることを判断する再生時期判断手段と、
前記ＮＯｘトラップ触媒を再生させる際に、ＮＯｘトラップ触媒に堆積しているＳＯｘを除去するための処理を行う再生制御手段と、
機関から前記所定時間当たりに排出されるＳＯｘの量である変化分基本値を算出する基本値演算手段と、
ＳＯｘが前記ＮＯｘトラップ触媒に前記所定時間当たりに堆積することができる量の、ＮＯｘトラップ触媒の活性状態に応じた最大値である変化分上限値を算出する上限値演算手段と、
前記基本値演算手段及び上限値演算手段により算出された変化分基本値及び変化分上限値のうち小さい方の値を前記堆積量変化分に設定する堆積量変化分設定手段と、を含んで構成され、
前記再生時期判断手段は、ＳＯｘの堆積量が第１の所定値を上回った時に前記ＮＯｘトラップ触媒が再生時期にあると判断するものであって、前記第１の所定値を、機関回転数が高いときほど、また燃料噴射量が多いときほど小さな値に変更し、
前記再生制御手段は、ＳＯｘの堆積量が前記第１の所定値よりも小さな第２の所定値を下回った時に前記ＮＯｘトラップ触媒の再生を終了する排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、内燃機関に備えられる排気ガス浄化装置に関し、詳細には、いわゆるＮＯｘトラップ触媒に堆積した硫黄分を除去して、この触媒を再生させるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＯｘトラップ触媒は、排気ガスの空燃比がリーンを示す高空燃比であるときに排気ガスに含まれる窒素酸化物、すなわち、ＮＯｘをトラップする一方、同空燃比がリッチを示す低空燃比となると、トラップしているＮＯｘを脱離するとともに、これを浄化して放出する。このような性質を持つＮＯｘトラップ触媒を排気通路に介装して、リーンバーンエンジンにおけるエミッションの低減を図っている。
【０００３】
ここで、ＮＯｘトラップ触媒には、ＮＯｘだけでなく排気ガスに含まれる硫黄酸化物（以下「ＳＯｘ」という。）も堆積するが、このＳＯｘの堆積量が過大となると、触媒本来の機能であるＮＯｘトラップ能力に低下をきたす。従って、ＮＯｘトラップ触媒に堆積しているＳＯｘを除去するための再生処理を定期的に行う必要がある。この再生処理を適時に行うには、堆積しているＳＯｘの量を正確に把握することが重要である。
【０００４】
特開２０００−２３４５１２号公報には、ＳＯｘ吸収剤（ＮＯｘトラップ触媒とは異なる。）に堆積しているＳＯｘの量を推定するための方法が開示されている。同公報では、エンジンから所定時間毎に排出されるＳＯｘの量ＳＯＸｅｘに、ＳＯｘ吸収剤の活性状態（ここでは、吸収剤入口排気温度で代表される。）に応じた係数Ｓａ１を乗じた値を積算して、現時点でのＳＯｘの堆積量ＳＯＸを推定している。
【０００５】
ＳＯＸ＝ＳＯＸ＋ＳＯＸｅｘ×Ｓａ１  ・・・（１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公開公報は、ＳＯｘの堆積量を推定するための方法を開示するものではあるが、ＮＯｘトラップ触媒に関する方法を開示しているわけではない。
また、同公報開示の技術では、（１）式が示すように、ＳＯｘ吸収剤の活性状態に応じて一律に定められる係数Ｓａ１を所定時間当たりの排出量ＳＯＸｅｘに乗じた値を、新たに堆積するＳＯｘの量としている。すなわち、従来は、エンジンからの排出量に、活性状態に応じた相対的なＳＯｘ吸収限界を定める係数Ｓａ１を乗じることによっていたわけである。そのため、エンジンから排出されるＳＯｘが微量であれば、活性状態が悪いときであってもほぼ全量が吸収されうるにも拘わらず、完全に活性していると判断されるＳａ１＝１の場合を除いてこのうちの一部しか吸収されないものとされ、堆積量が正確に推定されない場合があった。
【０００７】
そこで、本発明は、ＮＯｘトラップ触媒のＳＯｘ吸収限界をその活性状態に応じた絶対的な量として定め、エンジンから排出されるＳＯｘが微量であっても堆積量が正確に推定されるようにして、ＮＯｘトラップ触媒の再生を適時に行うことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に記載の発明では、内燃機関に備えられる排気ガス浄化装置を、排気ガスに含まれるＮＯｘをトラップして除去するためのＮＯｘトラップ触媒と、このＮＯｘトラップ触媒に堆積しているＳＯｘの量を推定する手段であって、前記ＮＯｘトラップ触媒に所定時間毎に堆積するＳＯｘの量である堆積量変化分を積算して現時点でのＳＯｘの堆積量を推定する堆積量推定手段と、推定された堆積量に基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒が再生時期にあることを判断する再生時期判断手段と、前記ＮＯｘトラップ触媒を再生させる際に、ＮＯｘトラップ触媒に堆積しているＳＯｘを除去するための処理を行う再生制御手段と、機関から前記所定時間当たりに排出されるＳＯｘの量である変化分基本値を算出する基本値演算手段と、ＳＯｘが前記ＮＯｘトラップ触媒に前記所定時間当たりに堆積することができる量の、ＮＯｘトラップ触媒の活性状態に応じた最大値である変化分上限値を算出する上限値演算手段と、算出された変化分基本値及び変化分上限値のうち小さい方の値を前記堆積量変化分に設定する堆積量変化分設定手段と、前記ＮＯｘトラップ触媒の担体温度を検出する担体温度検出手段と、を含んで構成し、前記上限値演算手段により、検出された担体温度に基づいて、検出された担体温度がＮＯｘトラップ触媒の活性温度よりも高い第１の所定温度未満であるときに、担体温度が高いときほど増加する特性を持たせて変化分上限値を算出する一方、前記検出された担体温度がこの第１の所定温度以上であるときに、担体温度が高いときほど減少し、かつ担体温度の上昇に対して０未満の値にまで減少する特性を持たせて変化分上限値を算出することとした。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、機関回転数が高いときほど、また燃料噴射量が多いときほど変化分基本値を大きな値とすることとした。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、前記検出された担体温度が前記第１の所定温度よりも低い第２の所定温度未満であるときに変化分上限値を０とすることとした。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、前記第２の所定温度をＮＯｘトラップ触媒の活性温度とした。
請求項５に記載の発明では、ＳＯｘの堆積量が第１の所定値を上回った時に前記ＮＯｘトラップ触媒が再生時期にあると判断し、ＳＯｘの堆積量が前記第１の所定値よりも小さな第２の所定値を下回った時に前記ＮＯｘトラップ触媒の再生を終了することとした。
【００１２】
請求項６，７に記載の発明では、前記第１の所定値を、機関回転数が高いときほど、また燃料噴射量が多いときほど小さな値に変更することとした。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、ＮＯｘトラップ触媒の活性状態に応じて定められる変化分上限値を変化分基本値が上回る場合は、新たに堆積するＳＯｘの量である堆積量変化分に変化分上限値が設定される。一方、変化分基本値が変化分上限値を下回る場合、すなわち、ＳＯｘの排出量がＮＯｘトラップ触媒のＳＯｘ吸収限界に達していない場合は、堆積量変化分に変化分基本値が設定される。このように、本発明によれば、ＮＯｘトラップ触媒の活性状態に応じた絶対的な量としての変化分上限値と、変化分基本値との比較により堆積量変化分が設定されるので、排出されるＳＯｘの量の多少によらず、堆積量を簡単、かつ正確に推定することができる。
また、ＮＯｘトラップ触媒の担体温度により、ＮＯｘトラップ触媒の活性状態に応じた変化分上限値を容易に算出することができ、特に、担体温度が第１の所定温度未満であるときに、これが高いときほど変化分上限値を大きな値とすることで、変化分上限値をＮＯｘトラップ触媒の活性状態に即したものとし、また、担体温度が第１の所定温度以上であるときに、これが高いときほど変化分上限値を小さな値（０未満の値にまで減少する。）とすることで、堆積しているＳＯｘが燃焼して除去される分の収支結果として変化分上限値を算出するとともに、再生により減少するＳＯｘの量をこの変化分上限値により推定することが可能となるので、構成を簡略化することができる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、機関運転状態に基づいて変化分基本値を正確に算出することができる。
【００１５】
請求項３，４に係る発明によれば、担体温度が活性温度未満であるときに変化分上限値を０とすることで、ＮＯｘトラップ触媒の未活性時において、正確な堆積量変化分を設定することができる。
請求項５に係る発明によれば、ＳＯｘの堆積量が第１及び第２の所定値を過ぎったことによりＮＯｘトラップ触媒の再生の終始を定めることで、簡単ながら的確な期間に再生を行わせることができる。
【００１６】
請求項６，７に係る発明によれば、機関回転数が高いときほど、また燃料噴射量が多いときほど第１の所定値を小さな値に変更することで、排気ガスが高温であり、ＮＯｘトラップ触媒からＳＯｘを除去するための排気ガスの温度上昇代が小さくて済むときに再生を行わせることができ、効率的である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置を備えるディーゼルエンジン（以下「エンジン」と略す。）１の構成を示している。本排気ガス浄化装置は、ＮＯｘトラップ触媒２と、ディーゼルパティキュレートフィルター（以下「ＤＰＦ」と略す。）３とを含んで構成され、ＮＯｘトラップ触媒２が上流側に位置している。
【００１８】
ＮＯｘトラップ触媒２は、ハニカム状の担体内面を触媒成分の層でコーティングして構成される。そして、排気ガスがリーンを示す高空燃比であるときに排気ガスに含まれるＮＯｘをトラップして、排気ガスから除去する一方、排気ガスがリッチを示す低空燃比となると、トラップしているＮＯｘを脱離するとともに、還元して放出する。
【００１９】
ＤＰＦ３は、エンジン１から排出されるパティキュレートをろ過捕集することのできる程度に細かい多孔質セラミック等のハニカム状成型体であり、蜂の巣状の通路が入口若しくは出口側で交互に閉塞されている。また、通路壁面が未燃焼燃料成分や、一酸化炭素を浄化するための酸化触媒を触媒成分とする層でコーティングされている。
【００２０】
エンジン本体に接続された吸気通路１１には、導入部に図示しないエアクリーナが取り付けられており、ここで、吸入空気中に浮遊する粉塵等が除去される。そして、エアクリーナの直ぐ下流に設置された熱線式エアフローメータ３１により吸入空気量が検出される。エアフローメータ３１からの吸入空気量検出信号は、エンジンコントローラ（以下「ＥＣＵ」と略す。）２１に入力される。ＥＣＵ２１へは、この他に、ＮＯｘトラップ触媒２に設置した温度センサ３２からの担体温度検出信号、クランク角センサ３３からのクランク角位置検出信号（これに基づいてエンジン回転数Ｎｅを算出する。）、アクセルセンサ３４からのアクセル開度検出信号、水温センサ３５からの冷却水温度検出信号が入力される。
【００２１】
吸気通路１１には、可変ノズル式ターボチャージャ１２のコンプレッサ部１２ａが介装されており、エアフローメータ３１を通過した吸入空気は、コンプレッサ部１２ａにより圧縮されて送り出される。コンプレッサ部１２ａにより圧送された吸入空気は、マニホールド部において各気筒に分配される。エンジン１では、サージタンク１３上流に絞り弁１４を設置し、これによりサージタンク１３内を負圧状態にすることができるようにしている。絞り弁１４は、ＥＣＵ２１からの制御信号に基づいて駆動するステッピングモータ等のアクチュエータにより開閉させる。
【００２２】
エンジン本体には、各気筒の燃焼室の上部略中央に臨ませて電子制御式燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という。）１５，１５…が設置されている。燃料は、燃料ポンプにより所定圧力に圧縮され、コモンレール１６を介して各インジェクタに１５供給される。インジェクタ１５は、ＥＣＵ２１からの制御信号に基づいて開駆動し、所定量の燃料を筒内に直接噴射する。
【００２３】
排気通路１７には、ターボチャージャ１２のタービン部１２ｂが設置されている。タービン部１２ｂのタービンホイールと、コンプレッサ部１２ａのコンプレッサホイールとはシャフトにより剛的に結合されており、タービン部１２ｂに流入した排気ガスがタービンホイールを回転させることでコンプレッサホイールが回転する。
【００２４】
また、タービン部１２ｂ上流の排気通路１７のうちマニホールド部の合流点よりも下流側をサージタンク１３と連通させて、排気還流（以下「ＥＧＲ」と略す。）のための通路１８を形成している。このＥＧＲ通路１８に制御弁１９を介装し、還流される排気ガスの量を調節することができるようにしている。ＥＧＲ弁１９もＥＣＵ２１により制御する。
【００２５】
タービン部１２ｂを通過した排気ガスは、ＮＯｘトラップ触媒２及びＤＰＦ３を経て大気中に放出される。このとき、ＮＯｘトラップ触媒２において排気ガスからＮＯｘとともにＳＯｘが除去されるが、ＳＯｘが過剰に堆積すると、触媒本来の機能であるＮＯｘトラップ能力に低下をきたす。そこで、ＮＯｘトラップ触媒２に堆積しているＳＯｘを定期的に除去し、この触媒２を再生させる必要がある。
【００２６】
次に、本実施形態に係るＮＯｘトラップ触媒２の再生制御について、フローチャートを参照して説明する。
図２は、ＮＯｘトラップ触媒再生処理ルーチンのフローチャートを示している。ステップ（以下「Ｓ」と略す。）では、現時点においてＮＯｘトラップ触媒２に堆積しているＳＯｘの量であるＳ被毒量Ｓｓｌｆ、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｆを読み込む。Ｓｓｌｆは、後述するＳ被毒量推定演算ルーチンで推定される。
【００２７】
ここで、燃料噴射量設定ルーチンについて説明する。同ルーチンを示す図３において、Ｓ１０１では、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｃｌを読み込む。Ｓ１０２では、読み込んだＮｅ及びＣｌに基づいて基本噴射量Ｍｑｄｒｖを算出する。Ｍｑｄｒｖは、図４に示すマップから検索して求め、Ｃｌが大きいときほど大きな値とされ、一定のＣｌに対してＮｅが高いときほど小さな値とされる。Ｓ１０３では、Ｍｑｄｒｖに水温等に応じた各種補正を施し、その結果を燃料噴射量Ｑｆとする。
【００２８】
Ｓ２では、エンジン回転数Ｎｅが下限値ＮＥｒｅｇＬと、上限値ＮＥｒｅｇＨとにより定められる所定の範囲内にあるか否かを判定する。この範囲内にあると判定した場合はＳ３へ進み、それ以外の場合は本ルーチンをリターンする。Ｓ３では、燃料噴射量Ｑｆが下限値ＱＦｒｅｇＬと、上限値ＱＦｒｅｇＨとにより定められる所定の範囲内にあるか否かを判定する。この範囲内にあると判定した場合はＳ４へ進み、それ以外の場合は本ルーチンをリターンする。Ｓ２，３により、エンジン１がＮＯｘトラップ触媒２を再生させることが可能な運転状態にあるか否かを判定する。
【００２９】
Ｓ４では、ＮＯｘトラップ触媒２を再生させるべき時期となったことを判定するためのスライスレベルＳｓｌｆＳＬＨと、再生を終了させる際の許可を与えるためのスライスレベルＳｓｌｆＳＬＬとを演算する。これらのスライスレベルの演算については後述する。なお、ＳｓｌｆＳＬＨが「第１の所定値」に相当し、ＳｓｌｆＳＬＬが「第２の所定値」に相当する。
【００３０】
Ｓ５では、再生実行判定フラグＦｄｅｓの値が０であるか否かを判定する。Ｆｄｅｓには、後述するようにＮＯｘトラップ触媒２を再生させている最中に１が代入され、それ以外の通常時に０が代入される。Ｆｄｅｓ＝０であると判定した場合はＳ６へ進み、それ以外の場合はＳ８へ進む。
Ｓ６では、Ｓ被毒量ＳｓｌｆがスライスレベルＳｓｌｆＳＬＨを上回ったか否かを判定する。上回ったと判定した場合はＳ７へ進み、それ以外の場合は本ルーチンをそのままリターンする。
【００３１】
Ｓ７では、ＮＯｘトラップ触媒２に許容量を上回る量のＳＯｘが堆積し、再生時期となったと判断する。そして、フラグＦｄｅｓに１を代入してから本ルーチンをリターンする。
一方、Ｓ５においてフラグＦｄｅｓが０ではなく、ＮＯｘトラップ触媒２を再生させている最中であると判定した場合は、Ｓ８へ進んでＳ被毒量ＳｓｌｆがスライスレベルＳｓｌｆＳＬＬを下回ったか否かを判定する。下回ったと判定した場合はＳ９へ進み、それ以外の場合は本ルーチンをそのままリターンする。
【００３２】
Ｓ９では、ＮＯｘトラップ触媒２に堆積していたＳＯｘの処理が進み、再生が終了したと判断する。そして、フラグＦｄｅｓに０を代入してから本ルーチンをリターンする。
次に、Ｓ被毒量推定演算ルーチンについて説明する。同ルーチンのフローチャートを示す図５において、Ｓ１１では、エンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｆ及び担体温度Ｔｍｐｂｅｄを読み込む。本実施形態では、ＴｍｐｂｅｄをＮＯｘトラップ触媒２に設置した温度センサ３２からの信号により直接検出するが、エンジン１の運転状態（例えば、回転数及び負荷）から求めた排気ガスの温度を基本値とし、これに所定の遅れを持たせることで推定値として検出することも可能である。
【００３３】
Ｓ１２では、変化分基本値Ｄｓｌｆｂを算出する。Ｄｓｌｆｂは、エンジン１から所定時間（ここでは、本ルーチンの実行周期である１０ｍｓ）毎に排出されるＳＯｘの量であり、エンジン１の運転状態に応じて変化する。本ルーチンが１０ｍｓ等の一定周期毎に繰り返されることや、ＳＯｘの排出量が燃料噴射量に概ね比例することから、Ｄｓｌｆｂは、ＫＤＥＳを係数として、次のようにＮｅ，Ｑｆ及びＫＤＥＳを乗じることで求める。
【００３４】
Ｄｓｌｆｂ＝Ｎｅ×Ｑｆ×ＫＤＥＳ  ・・・（２）
Ｓ１３では、変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘを算出する。Ｄｓｌｆｍｘは、ＳＯｘがＮＯｘトラップ触媒２に上記所定時間当たりに堆積することができる量の最大値であり、触媒２の活性状態に応じて定まる。そこで、活性状態を代表する担体温度Ｔｍｐｂｅｄに基づいて、図６に示すマップから検索して求める。
【００３５】
ＤｓｌｆｍｘとＴｍｐｂｅｄとの関係を示す図６において、変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘは、担体温度Ｔｍｐｂｅｄが活性温度Ｔ１（ここでは、２００℃）未満であるときに０の値をとる。これは、ＮＯｘトラップ触媒２が未活性のうちはＳＯｘがトラップされないためである。そして、ＴｍｐｂｅｄがＴ１以上となると、Ｔｍｐｂｅｄの上昇に応じてＤｓｌｆｍｘが増大する。ＴｍｐｂｅｄがＮＯｘトラップ触媒２の再生可能温度Ｔ３（ここでは、６００℃）以上となると、後述するように再生が実行されるため、Ｄｓｌｆｍｘは負の値であり、かつＴｍｐｂｅｄの上昇に応じて減少する。ここで、Ｔ３よりもやや低い温度Ｔ２（例えば、５５０℃）からＴ３までの間でＤｓｌｆｍｘが減少している。これは、ＮＯｘトラップ触媒２がある程度の高温状態となると、堆積しているＳＯｘが燃焼して除去されるためである。なお、温度Ｔ２が「第１の所定温度」に相当し、温度Ｔ１が「第２の所定温度」に相当する。
【００３６】
図５に戻り、Ｓ１４では、変化分基本値Ｄｓｌｆｂが変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘ以下であるか否かを判定する。ＤｓｌｆｂがＤｓｌｆｍｘ以下であると判定した場合はＳ１５へ進み、それ以外の場合はＳ１６へ進む。Ｓ１５では、堆積量変化分Ｄｓｌｆに変化分基本値Ｄｓｌｆｂを設定する（Ｄｓｌｆ＝Ｄｓｌｆｂ；但し、Ｄｓｌｆｂ≦Ｄｓｌｆｍｘ）。Ｓ１６では、堆積量変化分Ｄｓｌｆに変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘを設定する（Ｄｓｌｆ＝Ｄｓｌｆｍｘ；但し、Ｄｓｌｆｂ＞Ｄｓｌｆｍｘ）。
【００３７】
Ｓ１７では、前回のルーチンにおいて推定したＳ被毒量Ｓｓｌｆに堆積量変化分Ｄｓｌｆを加えて、現時点でのＳｓｌｆを推定する（Ｓｓｌｆ＝Ｓｓｌｆ＋Ｄｓｌｆ）。
Ｓ１８では、Ｓ被毒量Ｓｓｌｆを所定の範囲内に制限する。すなわち、Ｓｓｌｆが上限値ＳＳＬＦＨを上回る場合はＳｓｌｆをＳＳＬＦＨとし、Ｓｓｌｆが下限値ＳＳＬＦＬを下回る場合はＳｓｌｆをＳＳＬＦＬとする。推定したＳｓｌｆは、その都度記憶しておく。
【００３８】
次に、スライスレベル設定ルーチンについて説明する。同ルーチンのフローチャートを示す図７において、Ｓ２１では、機関運転状態としてエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｆを読み込む。
Ｓ２２では、ＮｅとＱｆとの積をスライスレベル設定指標Ｓｓｌｆｊｄｇに設定する。Ｓｓｌｆｊｄｇは、回転数と負荷とに応じて割り付けたマップから検索することもできる。
【００３９】
Ｓ２３では、スライスレベルＳｓｌｆＳＬＨを算出する。ＳｓｌｆＳＬＨは、設定指標Ｓｓｌｆｊｄｇに応じて割り付けた図８に示すマップから検索する。ＳｓｌｆＳＬＨは、Ｓｓｌｆｊｄｇが大きいときほど、すなわち、Ｎｅが高く、かつＱｆが多いときほど小さな値に設定される。
Ｓ２４では、スライスレベルＳｓｌｆＳＬＬを算出する。ＳｓｌｆＳＬＬは、図８（ｂ）に示すマップから検索し、スライスレベルＳｓｌｆＳＬＨと同様にＳｓｌｆｊｄｇが大きいときほど小さな値に設定される。但し、Ｓｓｌｆｊｄｇが一定のもとで、ＳｓｌｆＳＬＨよりも小さな値とされる（ＳｓｌｆＳＬＬ＜ＳｓｌｆＳＬＨ）。
【００４０】
次に、ＥＣＵ２１の動作をタイムチャートにより説明する。図９は、Ｓ被毒量Ｓｓｌｆの変化を示している。
ＥＣＵ２１は、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｆに基づいてスライスレベルＳｓｌｆＳＬＨ，ＳｓｌｆＳＬＬを設定する（Ｓ４）。そして、現時点でのＳ被毒量Ｓｓｌｆを、ＳＯｘがＮＯｘトラップ触媒２に所定時間毎に堆積する量を積算することで推定する。すなわち、図９（ｂ）に示すように、エンジン１から排出されるＳＯｘの量に相当する変化分基本値Ｄｓｌｆｂと、ＮＯｘトラップ触媒２の活性状態に応じたＳＯｘ吸収限界である変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘとのうち小さい方の値を、堆積量変化分Ｄｓｌｆとして積算することで推定する（Ｓ１７）。時刻ｔ１においてＳｓｌｆがスライスレベルＳｓｌｆＳＬＨを上回ったと判定すると、ＮＯｘトラップ触媒２の再生時期となったと判断し、再生実行判定フラグＦｄｅｓを０から１に変更する（Ｓ７）。
【００４１】
ＮＯｘトラップ触媒２を再生させる際にＥＣＵ２１は、堆積しているＳＯｘを除去するための処理を次のように行う。
ＮＯｘトラップ触媒２の再生のためには、触媒２が所定の再生可能温度（ここでは、６００℃）以上となっている必要がある。ディーゼルエンジンからの排気ガスの温度は、通常はこの温度未満である。従って、まず、ＮＯｘトラップ触媒２を再生可能温度にまで加熱するべく、排気ガスの温度を上昇させるためのモードでエンジン１を運転させる。このモードでは、機関出力のための燃料噴射後に更に燃料を噴射するポスト噴射により、排気ガスの空気過剰率を低くする（リッチにする）ことで排気ガスの温度を上昇させる。あるいは、絞り弁１４を制御したり、ＥＧＲ弁１９を制御したりすることによっても排気ガスの温度を上昇させることができる。
【００４２】
ＮＯｘトラップ触媒２が再生可能温度となると、ＥＣＵ２１は、再生を実行するためのモードに移らせる。すなわち、排気ガスの空気過剰率を略１とし、ストイキ相当とすることで、ＮＯｘトラップ触媒２に堆積しているＳＯｘを放出させる。
ＮＯｘトラップ触媒２を再生させているときのＳ被毒量Ｓｓｌｆは、図６に示すマップにおいて、担体温度Ｔｍｐｂｅｄが６００℃以上の領域で変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘが負の値に設定されることで推定される。すなわち、再生中は、負の値を持つＤｓｌｆｍｘを堆積量変化分Ｄｓｌｆに設定し（Ｓ１６）、Ｓｓｌｆを逐次に減じていくことで推定する（Ｓ１７）。時刻ｔ２においてＳｓｌｆがスライスレベルＳｓｌｆＳＬＬを下回ったと判定すると、ＮＯｘトラップ触媒２が再生したと判断し、フラグＦｄｅｓを１から０に変更する（Ｓ９）。
【００４３】
以上のように、本実施形態に係る排気ガス浄化装置では、第１に、担体温度Ｔｍｐｂｅｄに基づいて算出される変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘと、変化分基本値Ｄｓｌｆｂとを比較し、小さい方の値を堆積量変化分Ｄｓｌｆに設定することとした。換言すれば、ＮＯｘトラップ触媒２の活性状態に応じたＳＯｘ吸収限界を、量としての変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘで定め、これと変化分基本値Ｄｓｌｆｂとを比較して堆積量変化分Ｄｓｌｆを設定することとした。従って、Ｄｓｌｆｍｘを超えない限り、活性状態が悪いときであっても排出されたＳＯｘの全量がＮＯｘトラップ触媒２に堆積するとの推定が可能となる。一方、完全に活性しているときであっても、Ｄｓｌｆｍｘを超えていれば一部のＳＯｘのみが堆積するとの推定も可能となる。このように、本実施形態によれば、簡単ながら、Ｓ被毒量Ｓｄｌｆを正確に推定することができる。
【００４４】
第２に、図６に示すように、ＳＯｘがＮＯｘトラップ触媒２に堆積する温度Ｔ１〜Ｔ３の領域において、Ｔ３よりもやや低い温度Ｔ２以上のときに変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘを減少させるようにした。このため、燃焼によりＳＯｘが除去される分の収支結果としてＤｓｌｆｍｘを算出することができる。また、再生可能温度Ｔ３以上の領域において、変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘを負の値に設定するとともに、担体温度Ｔｍｐｂｅｄが高いときほど小さな値として算出されるようにした。このため、再生により減少するＳＯｘの量を、マップを別途設けることなく変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘという１つの基準を設定するだけで推定することができる。
【００４５】
第３に、ＮＯｘトラップ触媒２の再生時期の判断に際して、スライスレベルＳｓｌｆＳＬＨをエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｆに応じて、これらが大きいときほど小さな値に変更するようにしたことで、効率的にＳＯｘを除去することができる。ＮＯｘトラップ触媒２の再生には触媒温度を上昇させる必要があるところ、このような運転状態では排気ガスが高温となっている（排気温度は、機関出力に概ね比例する傾向がある。）ので、再生のための排気ガスの温度上昇代が小さくてよい。このときにＳｓｌｆＳＬＨが小さな値に設定されていれば、次の再生時期の判断が下り易くなる。すなわち、排気ガスの温度上昇代が小さく、燃費をそれ程悪化させなくて済む条件のもとでＮＯｘトラップ触媒２の再生が積極的に行われることとなる。
【００４６】
なお、本実施形態に関して、図５全体が堆積量推定手段を構成し、図２のＳ４〜７が再生時期判断手段を構成し、図２のＳ８，９と、排気ガスの昇温及びその後の再生の実行のための処理とが再生制御手段を構成し、温度センサ３２が担体温度検出手段を構成する。また、図５において、Ｓ１２が基本値演算手段を構成し、Ｓ１３が上限値演算手段を構成し、Ｓ１４〜１６が堆積量変化分設定手段を構成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置を備えるディーゼルエンジンの構成
【図２】ＮＯｘトラップ触媒再生処理ルーチンのフローチャート
【図３】燃料噴射量設定ルーチンのフローチャート
【図４】基本噴射量Ｍｑｄｒｖの設定
【図５】Ｓ被毒量推定演算ルーチンのフローチャート
【図６】変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘの変化
【図７】スライスレベル設定ルーチンのフローチャート
【図８】スライスレベルＳｓｌｆＳＬＨ，ＳｓｌｆＳＬＬの設定
【図９】Ｓ被毒量Ｓｓｌｆの変化
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン
２…ＮＯｘトラップ触媒
３…ディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）
１１…吸気通路
１４…絞り弁
１５…インジェクタ
１７…排気通路
１８…ＥＧＲ通路
１９…ＥＧＲ弁
２１…エンジンコントローラ（ＥＣＵ）
【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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【図８】
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【図９】
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