(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素過剰雰囲気で排ガス中のＮＯｘ成分を吸蔵し、酸素濃度の低下により吸蔵していたＮＯｘ成分を還元して放出するＮＯｘ吸蔵還元型触媒を排気通路に備えると共に、該触媒に付着したイオウ成分の量を燃料供給量に関連する値に基いて推定する推定手段と、該推定手段で推定されたイオウ成分付着量が所定の付着量以上となったときに該イオウ成分を上記触媒から放出させる放出手段とを備えるエンジンの排気浄化装置であって、上記触媒の下流の酸素濃度を検出する検出手段と、燃焼室から排出される排ガスの空燃比を強制的にリッチ化するイオウ成分推定リッチ化手段と、該イオウ成分推定リッチ化手段により排ガスの空燃比がリッチ化されたときの上記検出手段により検出された酸素濃度に基いて上記推定手段で推定されたイオウ成分付着量を補正する補正手段とを有することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
定期的に、又は触媒に吸蔵されたＮＯｘ成分の量が所定の吸蔵量以上となったときに、触媒からＮＯｘ成分を放出させるために排ガスの空燃比をリッチ化するＮＯｘ成分放出手段が備えられ、上記イオウ成分推定リッチ化手段は、上記ＮＯｘ成分放出手段であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
定期的に、又は触媒に吸蔵されたＮＯｘ成分の量が所定の吸蔵量以上となったときに、触媒からＮＯｘ成分を放出させるために排ガスの空燃比をリッチ化するＮＯｘ成分放出手段が備えられ、上記イオウ成分推定リッチ化手段は、上記ＮＯｘ成分放出手段が行うリッチ化の頻度よりも少ない頻度で排ガスの空燃比をリッチ化することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
上記イオウ成分推定リッチ化手段は、少なくとも、給油がされた後、放出手段が最初にイオウ成分の放出を実行した後において、推定手段が推定したイオウ成分の付着量が所定量以上増加したときに、排ガスの空燃比をリッチ化することを特徴とする請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
上記イオウ成分推定リッチ化手段は、推定手段で推定されたイオウ成分の付着量に基いてリッチ化の度合又はリッチ化する時間の少なくともいずれかを決定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの排気浄化装置に関し、特に、リーン運転時に発生する排ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒を備えたエンジンの排気浄化装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用等のエンジンに備えられる三元触媒は、排ガス中に含まれるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の有害成分を効率よく浄化するものであるが、ウィンドウが理論空燃比（λ＝１）近傍の狭い範囲に限られるため、近年における燃費性能の向上を目的とした直噴成層燃焼方式を採用するいわゆるリーンバーンエンジン等ではＮＯｘ浄化率が低下するという問題がある。そこで、空燃比がリーン（酸素過剰状態）のときに排ガス中のＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチ（酸素不足状態）になれば吸蔵していたＮＯｘを還元して放出するＮＯｘ吸蔵還元型触媒（リーンＮＯｘ触媒）が排気通路に備えられる。
【０００３】
この場合、リーン運転が長く継続するとＮＯｘ触媒がＮＯｘで飽和状態となるから、触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるために、定期的に、あるいは、吸蔵ＮＯｘ量が所定の吸蔵量以上となったときに、排ガスの空燃比をリッチ化することによって、触媒からＮＯｘを放出させることが行なわれる。もちろん運転者の運転操作に応じてリッチ運転や理論空燃比運転が行われたときにもＮＯｘが放出され、触媒のＮＯｘ吸蔵能力が回復する。
【０００４】
一方、ＮＯｘ触媒はバリウム（Ｂａ）を用いるため、燃料中に含有されるＳＯｘ（イオウ酸化物）等のイオウ成分が付着しやすく、その付着量の増大によりＮＯｘ吸蔵能力、すなわちＮＯｘ浄化能力が低下するというイオウ被毒の問題がある。これに対処するものとして、ＮＯｘ触媒に付着したイオウ成分の量が所定の付着量以上となれば、例えば点火時期を遅角したり燃料を分割噴射して排ガス温度を上昇させることによりＮＯｘ触媒を昇温させて、イオウ成分をＮＯｘ触媒から放出させることが知られている。
【０００５】
その場合に、イオウ放出処理を開始するかどうかの判断基準となるイオウ付着量は直接測定することができないため、一般に推定により求められる。したがって、その推定精度が低下し、推定量に誤差があると、いろいろと不具合が生じる。
【０００６】
例えば、実際よりも多い量のイオウ付着量が推定されたときは、まだイオウがそれほど付着していないのに早々とイオウ放出処理が開始されたり、すでにイオウが完全に除去されているのに無駄にイオウ放出処理が続けられて、いずれも燃費の点から好ましくない。一方、実際よりも少ない量のイオウ付着量が推定されたときには、すでにイオウが相当量付着しているのになかなかイオウ放出処理が開始されなかったり、まだイオウが完全には除去されていないのに早々とイオウ放出処理が終了してしまって、いずれもイオウ被毒解消の点から好ましくない。
【０００７】
そこで、イオウ成分がＮＯｘ触媒に吸蔵されずに通過してしまう量を推定値から除いたり、推定イオウ付着量を排ガス温度やすでに触媒に付着しているイオウ付着量に基いて補正する等、イオウ付着量の推定の正確化を図る数々の提案がなされているのが現状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特開平１０−１００６３９号公報に開示されるように、推定イオウ付着量は、まず、イオウ成分の発生源である燃料の供給量に基いてその基本値が求められる。しかし、燃料中に含まれるイオウの量は一定ではなくバラツキがあるのが通例であるから、単に燃料供給量に基いてイオウ付着量の基本値を推定している限りは、いくらそれに対して種々の補正を施しても推定精度の抜本的な向上は図られない。また、そうかといって、燃料のイオウ含有量をいちいち測定するわけにもいかず、仮にイオウ含有量を知り得たとしても、その値を燃料が変わるたびに車載コンピュータに入力しなければならない。
【０００９】
そこで、本発明は、燃料のイオウ含有量のバラツキによってイオウ付着量の推定精度が低下するという不具合に、合理的、且つ効率的に対処することを課題とする。以下、その他の課題を含め、本発明を詳しく説明する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明者等は、排ガス空燃比がリーンからリッチに切り換わったときにＮＯｘ触媒に吸蔵されていたＮＯｘが還元されて発生する酸素に着目した。そして、その酸素濃度が吸蔵ＮＯｘ量と比例関係にあり、且つ、吸蔵ＮＯｘ量がＮＯｘ触媒に付着したイオウ付着量によって影響を受けることから、結局、リッチ化したときの酸素濃度がＮＯｘ触媒のイオウ被毒状態を反映するものであることを利用して、本発明を完成するに至ったものである。
【００１１】
すなわち、上記課題を解決するため、本願の特許請求の範囲における請求項１に記載の発明は、
酸素過剰雰囲気で排ガス中のＮＯｘ成分を吸蔵し、酸素濃度の低下により吸蔵していたＮＯｘ成分を還元して放出するＮＯｘ吸蔵還元型触媒を排気通路に備えると共に、該触媒に付着したイオウ成分の量を燃料供給量に関連する値に基いて推定する推定手段と、該推定手段で推定されたイオウ成分付着量が所定の付着量以上となったときに該イオウ成分を上記触媒から放出させる放出手段とを備えるエンジンの排気浄化装置であって、上記触媒の下流の酸素濃度を検出する検出手段と、燃焼室から排出される排ガスの空燃比を強制的にリッチ化するイオウ成分推定リッチ化手段と、該イオウ成分推定リッチ化手段により排ガスの空燃比がリッチ化されたときの上記検出手段により検出された酸素濃度に基いて上記推定手段で推定されたイオウ成分付着量を補正する補正手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、燃焼室から排出される排ガスの空燃比を強制的にリッチ化し、そのときＮＯｘ触媒の下流で検出される酸素濃度に基いて、該触媒への推定イオウ付着量が補正される。これをより具体的に説明すると、まず、図３０に示すように、リーン雰囲気ではＮＯｘ触媒のバリウムに排ガス中のＮＯｘが吸蔵される。このとき、吸蔵ＮＯｘ量は触媒のイオウ被毒の影響を受け、イオウ被毒量が多いほど吸蔵ＮＯｘ量が少なくなる。次に、図３１に示すように、リッチ雰囲気になると、吸蔵されていたＮＯｘが、酸化還元反応触媒としての白金（Ｐｔ）で反応が促進されつつ、ＣＯ，ＨＣで窒素（Ｎ２）と酸素（Ｏ２）とに還元されて放出される。このとき、放出される酸素は吸蔵ＮＯｘに由来するから、このリッチ雰囲気での酸素濃度は吸蔵ＮＯｘ量に比例する。
【００１３】
したがって、このリッチ雰囲気での酸素濃度は、ＮＯｘ触媒が現にイオウ被毒している程度によって変化し、また、そのイオウ被毒の程度を反映する。それゆえ、燃料供給量に関連する値に基いて推定したイオウ付着量を上記酸素濃度に基いて補正することにより、燃料のイオウ含有量のバラツキに起因する推定精度への影響が是正されることになる。
【００１４】
その結果、燃料のイオウ含有量をいちいち測定したり入力操作したりすることなく、空燃比のリッチ化という普通に行なわれる手法を用いて、燃料のイオウ含有量のバラツキによってイオウ成分付着量の推定精度が低下するという不具合に、合理的、且つ効率的に対処することが可能となり、ひいては、過不足なく良好にイオウ放出処理を実行することが可能となる。
【００１５】
本発明者等は、ＮＯｘ触媒下流の酸素濃度を検出する手段として、例えば、酸素濃度が多いほど、すなわちリーン側で出力値が小さく、酸素濃度が少ないほど、すなわちリッチ側で出力値が大きくなる特性のＯ２センサを用いて鋭意研究、検討を重ねたところ、図３２に示すような知見を得た。図中、実線ａは、イオウ被毒量が多く、したがって吸蔵ＮＯｘ量が少ない場合のセンサ出力であり、破線ｂは、逆にイオウ被毒量が少なく、したがって吸蔵ＮＯｘ量が多い場合のセンサ出力である。つまり、後者の場合ｂほど、リーン状態からリッチ状態に切り換えたときに、センサ出力の小から大への立上りｘが遅れること、リッチ時間を一定ｃとしたときのセンサ出力の波形で囲まれる面積ｙが小さくなること、及びセンサ出力の最大値ｚが小さくなることを見出したものである。
【００１６】
この知見に基き、本発明の好ましい一の態様においては、少なくとも、上記の遅れ時間ｘ、面積（積分値）ｙ、又は出力最大値ｚの一つを、吸蔵ＮＯｘ量ないしイオウ被毒量を表わす指標として採用し、その値に応じてイオウ成分の付着量が補正される。
【００１７】
なお、ここでいう「強制的に」とは、運転状態を考慮すると本来の燃費性能向上を図るためにリーン運転をすべきところであるが、別異の目的を達成するためにリーン運転を中断して意図的にというほどの意味である。
【００１８】
次に、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、定期的に、又は触媒に吸蔵されたＮＯｘ成分の量が所定の吸蔵量以上となったときに、触媒からＮＯｘ成分を放出させるために排ガスの空燃比をリッチ化するＮＯｘ成分放出手段が備えられ、上記イオウ成分推定リッチ化手段は、上記ＮＯｘ成分放出手段であることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復を図るために本来的に必ず行なわれるリッチ化（吸蔵能力回復のためのリッチ化）を利用して、触媒下流の空燃比を検出し、推定イオウ付着量を補正することができるから、空燃比をリッチ化する回数が徒に増えることがなく、リーン運転がむやみに阻害されて燃費性能が損なわれることが抑制される。
【００２０】
次に、請求項３に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、定期的に、又は触媒に吸蔵されたＮＯｘ成分の量が所定の吸蔵量以上となったときに、触媒からＮＯｘ成分を放出させるために排ガスの空燃比をリッチ化するＮＯｘ成分放出手段が備えられ、上記イオウ成分推定リッチ化手段は、上記ＮＯｘ成分放出手段が行うリッチ化の頻度よりも少ない頻度で排ガスの空燃比をリッチ化することを特徴とする。
【００２１】
上記請求項２に記載の発明に対して、この発明によれば、まず、吸蔵能力回復のためのリッチ化とはまた別に、本発明に係る推定付着量補正のためのリッチ化、つまり、触媒下流の酸素濃度を検出し、推定イオウ付着量を補正するためのリッチ化が行なわれる。したがって、推定イオウ付着量の補正にとって適切な酸素濃度検出値が得られ、該補正の精度が向上する。
【００２２】
すなわち、本発明に係る推定付着量補正のためのリッチ化は、結局のところ、触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出させるものであるから、前述したように、吸蔵能力回復のためのリッチ化を利用してもよい。しかし、本発明に係るリッチ化は、燃料のイオウ含有量を問題とし、触媒のイオウ被毒状態をみるものであるから、あまりイオウ被毒が進んでいないときにリッチ化を行っても、有意義な酸素濃度検出値は得られないことになる。
【００２３】
ところが、本来的に行なわれる吸蔵能力回復のためのリッチ化は、触媒のイオウ被毒状態とは無関係に、定期的に、あるいは吸蔵ＮＯｘ量が所定値以上となったときに行なわれるので、あまりイオウ被毒が進んでいないときに行なわれることもあり、このときのＮＯｘの放出を利用して酸素濃度を検出しても、推定イオウ付着量の補正という観点からは適切な検出値が得られない場合が生じ得る。しかも、ＮＯｘの吸蔵速度はイオウの付着速度に比べて一般にはるかに大きく、したがって吸蔵能力回復のためのリッチ化は、イオウ被毒がある程度の状態にまで進行する間に何度も頻繁に行なわれるから、この吸蔵能力回復のためのリッチ化は、あまりイオウ被毒が進んでいないときに行なわれることが確率として多い。
【００２４】
それゆえ、本発明に係る推定付着量補正のためのリッチ化を、この吸蔵能力回復のためのリッチ化と兼用させた場合は、補正精度の維持、向上に有用でない酸素濃度検出値しか得られない可能性が高く、無駄であると共に、その検出結果に基いて推定イオウ付着量を補正したときには、得られたイオウ付着量の信憑性も低下してしまう。
【００２５】
これに対し、この請求項３に記載の発明では、吸蔵能力回復のためのリッチ化とは別に独立して推定付着量補正のためのリッチ化を行なうから、例えばイオウ被毒がある程度の状態にまで進んだ時期を選択して本発明に係るリッチ化を行うことができ、その結果、推定イオウ付着量の補正にとって適切な酸素濃度検出値が得られ、該補正の精度が向上し、ひいては、過不足のない良好なイオウ放出処理の実行が担保される。
【００２６】
しかも、その場合に、イオウ被毒がある程度の状態にまで進んだ時期を選択してリッチ化を行うから、吸蔵能力回復のためのリッチ化に比べてはるかに少ない頻度でリッチ化を行えば済む。それゆえ、空燃比をリッチ化する回数が徒に増えることもなく、リーン運転がむやみに阻害されて燃費性能が損なわれることも抑制される。
【００２７】
次に、請求項４に記載の発明は、上記請求項３に記載の発明において、上記イオウ成分推定リッチ化手段は、少なくとも、給油がされた後、放出手段が最初にイオウ成分の放出を実行した後において、推定手段が推定したイオウ成分の付着量が所定量以上増加したときに、排ガスの空燃比をリッチ化することを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、推定付着量補正のためのリッチ化を行う時期の一例が示される。まず、この場合、イオウ放出処理が実行されていったんゼロになった推定イオウ付着量が再び所定量まで増加した時期にリッチ化が行なわれるから、イオウ被毒がある程度の状態にまで進んだ時期を選択して本発明に係るリッチ化が行なわれることになり、前述したように、推定イオウ付着量の補正にとって適切な酸素濃度検出値が得られ、該補正の精度が向上する。また、その場合に、推定イオウ付着量の起算値がゼロであることから、該付着量が所定量以上増加したかどうかの判定精度が増す。
【００２９】
併せて、給油後に最初にイオウ放出処理が行われた場合において上記のタイミングでリッチ化が行なわれるから、給油によって変化する燃料のイオウ含有量のバラツキによる影響が早い時期に是正される。
【００３０】
次に、請求項５に記載の発明は、上記請求項１ないし４のいずれかに記載の発明において、上記イオウ成分推定リッチ化手段は、推定手段で推定されたイオウ成分の付着量に基いてリッチ化の度合又はリッチ化する時間の少なくともいずれかを決定することを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、リッチ化度合やリッチ化時間等のリッチ化条件が、推定イオウ付着量に基いて定められる。より具体的には、例えば、推定イオウ付着量に基いて吸蔵ＮＯｘ量が修正され、該修正吸蔵ＮＯｘ量に基いて、この吸蔵ＮＯｘを放出するためのリッチ化条件が決定される。
【００３２】
したがって、ＮＯｘの放出という観点からは、吸蔵ＮＯｘが、過不足のないリッチ化度合で、あるいは過不足のない時間だけ、適正に放出処理される。その結果、未処理の吸蔵ＮＯｘが触媒に残存したり、逆に、過度にリッチ化されて燃費性能が低下するというような不具合が抑制される。
【００３３】
一方、推定イオウ付着量の補正という観点からは、吸蔵ＮＯｘが全て酸素に還元分解され、充分量の酸素が発生するから、ノイズの少ない明確な酸素濃度検出値が得られ、上記補正の精度が向上する。以下、発明の実施の形態を通して、本発明をさらに詳しく説明する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
［システム構成］
図１は本実施の形態に係る直噴成層燃焼式エンジン１の制御システム構成図である。エンジン１の本体２にはピストン３によって画成された複数の燃焼室４（そのうちの一つのみ図示）が設けられている。燃焼室４の上部中央には点火プラグ５が、また側部には燃焼室４内に燃料を直接噴射するインジェクタ６が臨まれている。
【００３５】
燃焼室４には吸気弁７及び排気弁８を介して吸気通路９及び排気通路１０が接続されている。吸気通路９には上流側からエアクリーナ１１、エアフローセンサ１２、スロットルバルブ１３、及びサージタンク１４が配設されている。サージタンク１４の下流側は各気筒ごとに分岐した独立吸気通路９ａとされ、各独立吸気通路９ａの燃焼室４を臨む下流端部が第１通路９ｂと第２通路９ｃとに分割されている。第２通路９ｃにはスワール生成弁１５が備えられ、この弁１５を閉じると第１通路９ｂから導入される吸気によって燃焼室４内にスワールが生成する。
【００３６】
排気通路１０には理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）近傍で排ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘを同時に除去する三元触媒１６と、排ガス中のＮＯｘを吸蔵して還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒（以下単に「ＮＯｘ触媒」という）１７とが直列に配置されている。ＮＯｘ触媒１７は空燃比が例えば理論空燃比よりリーンの状態（λ＞１）での運転時に三元触媒１６で浄化されずに流れ込んでくるＮＯｘを吸蔵して外部への排出を抑制すると共に、空燃比が例えば理論空燃比近傍ないしそれよりリッチの状態（λ≦１）になったときに吸蔵していたＮＯｘを排ガス中のＣＯ，ＨＣと酸化還元反応させて酸素と窒素とに分解する。
【００３７】
ＮＯｘ触媒１７はバリウムを主成分とし、カリウム、マグネシウム、ストロンチウム、ランタン等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいは希土類と、白金等の化学反応触媒作用を有する貴金属とが担持されたＮＯｘ吸収材を内装する。
【００３８】
排気通路１０における三元触媒１６の上流側と吸気通路９におけるサージタンク１４の上流側との間には排気通路１０内を流れる排ガスの一部を吸気通路９に還流する排気還流通路１８が設けられている。排気還流通路１８には吸気通路９との合流部近傍において排ガスの還流量を調節する排気還流量調節弁１９が備えられている。
【００３９】
このエンジン１のコントロールユニット（ＥＣＵ）２０は、吸入空気量を検出するエアフローセンサ１２からの信号、スロットルバルブ１３の開度を検出するスロットル開度センサ２１からの信号、排気還流量調節弁１９の開度を検出する還流量センサ２２からの信号、サージタンク１４内の吸気負圧を検出するブーストセンサ２３からの信号、インジェクタ６に供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサ２４からの信号、エンジン本体２内の冷却水の温度を検出する水温センサ２５からの信号、三元触媒１６の上流側に設けられ、燃焼室４から排出される排ガス中の残存酸素濃度から燃焼室４に供給されている混合気の空燃比が理論空燃比よりリッチかリーンかを検出するＯ2センサでなる第１空燃比センサ２６からの信号、三元触媒１６とＮＯｘ触媒１７との間に設けられ、ＮＯｘ触媒１７に流入する直前の排ガス温度を検出する排気温センサ２７からの信号、ＮＯｘ触媒１７の下流側に設けられ、ＮＯｘ触媒１７を通過した排ガス中の残存酸素濃度を検出するＯ2センサでなる第２空燃比センサ２８からの信号、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転センサ２９からの信号、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ３０からの信号、吸気の温度を検出する吸気温センサ３１からの信号、大気圧を検出する大気圧センサ３２からの信号等を入力し、これらの信号が示すエンジン１の運転状態等に応じて、スロットルバルブ１３を駆動するアクチュエータ３３、排気還流量調節弁１９、インジェクタ６、スワール生成弁１５を駆動するアクチュエータ３４、点火プラグ５を点火させる点火回路３５等に制御信号を出力することにより、スロットル開度制御、排ガス還流制御、燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御、スワール生成制御、点火時期制御等のほか、ＮＯｘ触媒１７によるＮＯｘ浄化制御、ＮＯｘ触媒１７のイオウ被毒解消制御等を総合的に行う。
［空燃比マップ］
図２はエンジン１の目標空燃比マップである。エンジン回転数とエンジン負荷とをパラメータとするエンジンの運転領域が、低回転〜中回転且つ低負荷〜中負荷領域に設定された第１領域Ａと、高回転且つ高負荷領域に設定された第２領域Ｂと、これらの領域Ａ，Ｂ間に設定された第３領域Ｃと、所定エンジン回転数以上の低負荷領域に設定された第４領域Ｄとに分割されている。
【００４０】
最も運転頻度の高い第１領域Ａは空燃比を理論空燃比より大きくする（λ＞１）リーン運転領域である。この領域Ａでのリーン運転時は燃料を圧縮行程中に噴射し（後期噴射）、燃料を点火プラグ５の近傍に偏在させて成層燃焼させる。リーン運転時は排ガス中のＮＯｘがＮＯｘ触媒１７に吸蔵されて燃費性能と排気性能とが共に向上する。
【００４１】
高速運転時や加速時等の運転領域である第２領域Ｂは空燃比を理論空燃比より小さくする（λ＜１）リッチ運転領域である。この領域Ｂでのリッチ運転時は燃料を吸気行程中に噴射し（前期噴射）、燃料を燃焼室４内で充分に気化霧化させる。リッチ運転時はＮＯｘ触媒１７に吸蔵されていたＮＯｘとＣＯ，ＨＣとが酸化還元反応して良好なトルクが得られると共に排気性能が向上する。
【００４２】
第３領域Ｃは空燃比を理論空燃比にする（λ＝１）理論空燃比運転領域である。この領域Ｃでの理論空燃比運転時はリッチ運転時と同様に燃料を吸気行程中に噴射し（前記噴射）、燃料を燃焼室４内で充分に気化霧化させる。理論空燃比運転時は排ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘが三元触媒１６によって同時に浄化される。
【００４３】
第４領域Ｄは燃焼室４内への燃料噴射を停止する燃料カット（Ｆ／Ｃ）領域である。
［ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化制御−ＮＯｘ放出処理］
図３はＮＯｘ浄化制御のために行う空燃比制御の具体的動作の一例を示すタイムチャートである。リーン運転領域Ａでのリーン運転の継続に伴いＮＯｘ触媒１７に吸蔵されるＮＯｘ量が増加していく。これをそのまま放置するとそのうち飽和状態となり、ＮＯｘ触媒１７の浄化能力が低下するから、吸蔵したＮＯｘを酸素と窒素とに分解放出させて触媒１７の吸蔵能力を回復させるための処理、すなわち吸蔵能力回復のための空燃比のリッチ化が行なわれる。
【００４４】
このリッチ化は、例えば、図中破線アで示したように、所定の周期Ｔ１で、所定の時間ｔ１だけ、排ガスの空燃比を少なくともリーン運転時の空燃比よりもリッチ側にシフトする（例えば図例のように理論空燃比とする。あるいはそれ以上にリッチとする）ことで達成される。この場合、処理周期Ｔ１は、ＮＯｘ触媒１７がＮＯｘ飽和状態になるより短い周期に予め実験的に設定される。また、処理時間ｔ１は、リッチ化の度合との関係で吸蔵ＮＯｘが全て還元放出される時間に予め実験的に設定される。
【００４５】
このような定期的なリッチ化に代えて、吸蔵ＮＯｘの還元放出をより良好に過不足なく行うために、例えば、図４に示したフローチャートに従ってリッチ化を行ってもよい。この場合のＮＯｘ吸蔵量の時間変化を図３に実線イで示す。
【００４６】
すなわち、ステップＳ１で、エンジン回転数やエンジン負荷等のエンジン１の運転状態に基いてＮＯｘ吸蔵量の基本値（基本ＮＯｘ吸蔵量）Ｑｎｏｘａを推定する。次に、ステップＳ２で、数１に従って、その基本ＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘａを後述するイオウ被毒解消制御で用いる推定イオウ付着量Ｑｓｓに基いて修正することにより修正ＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘｓを算出する。
【００４７】
【数１】
0004366826.tif 000002
【００４８】
ここで、上記推定イオウ付着量Ｑｓｓは、ＮＯｘ触媒１７に実質的にＮＯｘがまったく吸蔵されなくなるときの付着量を１とし、まったく付着していないときの付着量をゼロとした場合におけるゼロから１までの値（割合）として上記式に代入される。
【００４９】
そして、ステップＳ３で、その修正ＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘｓが所定の吸蔵量Ｑｎｏｘ１以上となれば、ステップＳ４で、排ガスの空燃比を上記のように少なくともリーン運転時の空燃比よりもリッチ側にシフトする（例えば図３に例示したように理論空燃比とする。あるいはそれ以上にリッチとする）。
【００５０】
そして、ステップＳ５で、このリッチ化時間が所定時間ｔ２を経過したときに、ステップＳ６で、リッチ化を終了し、空燃比を元のリーンの状態に復帰させる。この場合、上記処理時間ｔ２は、リッチ化の度合との関係で上記所定ＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘ１が全て還元放出される時間に予め実験的に設定される。
【００５１】
ＮＯｘ触媒１７に吸蔵されたＮＯｘは、このように定期的あるいは不定期的に放出処理されるほか、運転者の運転操作に応じて、例えば、図３に鎖線ウ、エで示したように、運転領域がリーン運転領域Ａから理論空燃比運転領域Ｃに切り換わったときやリッチ運転領域Ｂに切り換わったときにもＮＯｘ触媒１７から放出され、該触媒１７のＮＯｘ吸蔵能力が回復する。
【００５２】
さらに、吸蔵ＮＯｘは、後述するイオウ被毒解消制御や該制御で用いられる推定イオウ付着量Ｑｓｓの補正制御においても空燃比がリッチ化されて同様にＮＯｘ触媒１７から放出される。
［ＮＯｘ触媒のイオウ被毒解消制御］
図５はＮＯｘ触媒１７のイオウ被毒解消制御の具体的動作の一例を示すタイムチャートである。ＮＯｘ触媒１７はバリウムを含有するので、燃料中のイオウ成分が触媒１７に付着するというイオウ被毒の問題がある。これをそのまま放置するとＮＯｘ浄化能力が低下するから、付着したイオウを放出させて触媒１７の浄化能力を回復させるための処理、すなわちイオウ被毒解消のためのＮＯｘ触媒１７の昇温が行なわれる。
【００５３】
このＮＯｘ触媒１７の昇温は、燃料の分割噴射や点火時期の遅角により排ガス温度を上昇させることで達成される。イオウ被毒は空燃比がリーンのときほど進行しやすく、リッチになるほど遅くなる。例えば、図中鎖線カで示したように、空燃比が理論空燃比のときはイオウ被毒がほとんど停滞し、図中鎖線キで示したように、空燃比が理論空燃比よりリッチになると却ってイオウの放出が始まる。したがって、このイオウ被毒解消制御では空燃比をリッチ化したうえでＮＯｘ触媒１７を昇温してイオウの放出を促進する。
【００５４】
また、リーン状態でのイオウの付着速度はＮＯｘの吸蔵速度に比べてはるかに遅い。したがって、このイオウ被毒解消制御は前述のＮＯｘ浄化制御に比べて実行される頻度が少なく、例えばこのイオウ被毒解消制御が一回行われる間にＮＯｘ浄化制御は何度も繰り返し行われる。図５と図３のタイムチャートでは時間間隔は必ずしも同一には表わしていない。
【００５５】
図６はイオウ被毒解消制御の具体的動作の一例を示すメインフローチャートである。このプログラムはイグニッションスイッチがオンである期間中、例えば、燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御、点火時期制御等と無関係に繰り返し実行される。
【００５６】
まず、ステップＳ１１で、イオウ被毒時間Ｔｓを計測する。このイオウ被毒時間Ｔｓは、ＮＯｘ触媒１７のイオウ被毒がほぼ完全に解消した時刻からの経過時間である。すなわち、イオウ被毒がほぼ完全に解消したのち初めてこのステップＳ１１に進んだときは、イオウ被毒時間Ｔｓはあらためてゼロから起算され、それ以外のときは以前からの計測が続行される。
【００５７】
次に、ステップＳ１２で、リーン運転の連続継続時間Ｔｌｎを計測する。すなわち、図７に示すように、ステップＳ４１でリーン運転か否かを判定し、リーン運転のときはステップＳ４２でリーン継続時間Ｔｌｎを計測する一方、リーン運転でないときはステップＳ４３でリーン継続時間Ｔｌｎをリセットする。ただし、リーン継続時間Ｔｌｎをリセットしたときは、それまでステップＳ４２で計測したリーン継続時間Ｔｌｎの最後の値をメモリに格納する。これにより、リーン運転がＮＯｘ浄化制御によって中断したり、運転者の運転操作に応じて中断したり、あるいは後述する推定イオウ付着量Ｑｓｓの補正制御によって中断したときは、それまで行なわれていたリーン運転の連続継続時間Ｔｌｎがメモリに残存する。
【００５８】
メインフローに戻り、次に、ステップＳ１３で、ＮＯｘ触媒１７へのイオウ付着量Ｑｓｓ、すなわちＮＯｘ触媒１７のイオウ被毒状態を推定する。このイオウ付着量Ｑｓｓの推定は、図８のフローチャートに従って行われ、ステップＳ５１で、各種のデータを読み込んだうえで、ステップＳ５２で、前回イオウ付着量Ｑｓｓを推定してから今回イオウ付着量Ｑｓｓを推定するまでの間にインジェクタ６から噴射された燃料の量（燃料供給量）Ｑｆを算出する。
【００５９】
次に、ステップＳ５３で、上記燃料供給量Ｑｆに基づいて、前回イオウ付着量Ｑｓｓを推定してから今回イオウ付着量Ｑｓｓを推定するまでの間に増加したイオウ付着量（すなわち、単位時間当たりにＮＯｘ触媒１７に付着したイオウ付着量の瞬時値）の基本値（基本イオウ増加量）Ｑｓａを推定する。ここで、この基本イオウ増加量Ｑｓａは、図９に示すように、イオウの発生源である燃料の供給量Ｑｆにほぼ比例するように推定される。
【００６０】
次に、ステップＳ５４で、数２に従って、上記基本イオウ増加量Ｑｓａを後述する推定イオウ付着量Ｑｓｓの補正制御で算定される燃料のイオウ含有量予測値Ｋｆｓｓに基いて補正することにより補正基本イオウ増加量Ｑｓｂを算出する。
【００６１】
【数２】
0004366826.tif 000003
【００６２】
ここで、上記予測値Ｋｆｓｓは、いままで考慮していた燃料のイオウ含有量を１とした場合の係数（割合）として上記式に代入される。すなわち、燃料のイオウ含有量にはバラツキがあるから、単に燃料供給量Ｑｆに基いて推定した上記の基本イオウ増加量Ｑｓａには実際のイオウ付着量との間にずれがあるので、そのずれを是正してイオウ付着量の推定精度の向上を図るのである。
【００６３】
なお、例えば同じ燃料を使っていてイオウ含有量が変わらなければ、この燃料イオウ含有量予測値（係数）Ｋｆｓｓはほぼ１となる。この予測値Ｋｆｓｓの算定については推定イオウ付着量の補正制御で詳しく述べる。
【００６４】
次に、ステップＳ５５〜Ｓ５７で、上記補正基本イオウ増加量Ｑｓｂに対する補正係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３をそれぞれ設定する。すなわち、ステップＳ５５では排気温センサ２７で検出された排ガス温度Ｔｍｐに基づいて第１補正係数Ｋ１を、ステップＳ５６では上記ステップＳ４２で計測されたリーン運転継続時間Ｔｌｎに基づいて第２補正係数Ｋ２を、そして、ステップＳ５７では推定イオウ付着量の前回値（既イオウ付着量）Ｑｓｓ［ｉ−１］に基づいて第３補正係数Ｋ３を設定する。
【００６５】
ここで、第１補正係数Ｋ１は、図１０に示すように、所定の排ガス温度Ｔｍｐａをピークにそれより高くなってもまた低くなっても小さい値に設定される。また、第２補正係数Ｋ２は、図１１に示すように、所定のリーン運転継続時間Ｔｌｎａをピークにそれより長くなってもまた短くなっても小さい値に設定される。また、第３補正係数Ｋ３は、図１２に示すように、所定の既イオウ付着量Ｑｓｓａ［ｉ−１］より多くなったときに小さい値に設定される。
【００６６】
特に第２補正係数Ｋ２が上記のような特性であるのはおよそ次のような理由による。すなわち、リーン運転継続時間Ｔｌｎが長いときは、図１３に示すように、ＮＯｘ触媒１７に用いられているバリウムにすでに多量のＮＯｘやイオウが付着している。そのため、新規にイオウがバリウムに付着し難くなり、単位時間あたりのイオウ付着量が減少する。
【００６７】
また、リーン継続時間Ｔｌｎが短いときは、図１４に示すように、イオウとバリウムとの接触時間が短くなり、これらの間に強固な結合が生成し難くなる。そのため、次に理論空燃比運転やリッチ運転に切り換わったときに、イオウがＮＯｘ同様放出されやすくなり、やはり単位時間あたりのイオウ付着量が減少する。
【００６８】
つまり、時間の経過とともに累積のイオウ付着量Ｑｓｓは増加するにしても、例えば、同じ５分間のリーン運転であっても、１分間のリーン運転を５回行ったときに比べて、５分間のリーン運転（図１１に示す所定のリーン運転継続時間Ｔｌｎａに相当する）を１回行ったときのほうが、イオウ付着量の累積総量が多くなる。また、例えば、同じ２０分間のリーン運転であっても、２０分間のリーン運転を１回行ったときに比べて、５分間のリーン運転（同じく図１１に示す所定のリーン運転継続時間Ｔｌｎａに相当する）を４回行ったときのほうが、やはりイオウ付着量の累積総量が多くなる。
【００６９】
したがって、リーン運転を連続して行う時間を、上記所定時間Ｔｌｎａを避けてそれより短くするかあるいは長くすることが、ＮＯｘ触媒１７にイオウを付着させ難くする観点からは有利となる。例えば、前述のＮＯｘ浄化制御において吸蔵能力回復のための空燃比のリッチ化を定期的に行う場合に（図３における符号ア）、その周期Ｔ１を上記所定時間Ｔｌｎａより短く設定するとよい。
【００７０】
図８のサブフローに戻り、次に、ステップＳ５８で、数３に従って、補正基本イオウ増加量Ｑｓｂに上記第１〜第３補正係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を乗算することにより補正イオウ増加量Ｑｓｃを算出する。
【００７１】
【数３】
0004366826.tif 000004
【００７２】
そして、ステップＳ５９で、数４に従って、上記補正イオウ増加量Ｑｓｃを既イオウ付着量Ｑｓｓ［ｉ−１］に加算することにより今回の推定イオウ付着量Ｑｓｓを算出する。
【００７３】
【数４】
0004366826.tif 000005
【００７４】
なお、イオウ被毒は、排ガスが先に流入するＮＯｘ触媒１７の上流部分から優先して始まる。つまり、ＮＯｘ触媒１７にはイオウ成分が一様には付着せず、イオウ成分は排ガスの通過経路に沿って偏って付着する。それゆえ、イオウ付着量Ｑｓｓを推定するにあたり、ＮＯｘ触媒１７を排ガスの通過経路に沿って一般にｎ個のブロックに分割して考え、各ブロック毎にイオウ付着量Ｑｓｓ［ｊ］（ｊ＝１〜分割数ｎ）を推定して、その総和（Ｑｓｓ［１］＋…＋Ｑｓｓ［ｎ］）を触媒１７全体のイオウ付着量Ｑｓｓとすることができる。この場合、上流側のブロックのイオウ付着量Ｑｓｓ［ｊ］は下流側のブロックのそれに比べて多く推定される。あるいは、各ブロック毎に推定したイオウ付着量Ｑｓｓ［ｊ］の平均値（（Ｑｓｓ［１］＋…＋Ｑｓｓ［ｎ］）／ｎ）を触媒１７のイオウ付着量Ｑｓｓを代表する値として取り扱うこともできる。このような考え方については後のステップＳ２１のイオウ残存量Ｑｚｓの推定でさらに詳しく述べる。
【００７５】
メインフローに戻り、次に、ステップＳ１４で、フラグＦが１にセットされているか否かを判定する。このフラグＦは、要するに、ＮＯｘ触媒１７がイオウ被毒を解消すべき状態にあるかどうかの指標となるフラグであり、解消すべき状態にあるときは１にセットされ、ないときはゼロにリセットされる。
【００７６】
そして、このステップＳ１４で、フラグＦが１にセットされていないときは、ステップＳ１５において、ステップＳ１３で推定したイオウ付着量Ｑｓｓが予め設定された判定基準量Ｑｓ１以上か否かを判定し、判定基準量Ｑｓ１以上のときは、ステップＳ１６で、上記フラグＦを１にセットしたうえで、ステップＳ１７以下に進む。これに対し、ステップＳ１５で、推定イオウ付着量Ｑｓｓが判定基準量Ｑｓ１未満のときは、ステップＳ１２に戻る。また、ステップＳ１４で、フラグＦがすでに１にセットされているときは、ステップＳ１５，Ｓ１６をスキップして、直ちにステップＳ１７以下に進む。
【００７７】
ここで、上記判定基準量Ｑｓ１は、例えば、ＮＯｘ触媒１７のＮＯｘ浄化能力が８０％にまで低下するときのイオウの付着量等に設定される。すなわち、上記フラグＦは、ＮＯｘ触媒１７のＮＯｘ浄化能力がＮＯｘエミッションに影響を及ぼすほどに低下するぐらいの量のイオウ成分が該触媒１７に付着しているかどうかを表示するイオウ除去要求フラグである。
【００７８】
次に、ステップＳ１７では、ＮＯｘ触媒１７に対するイオウ放出処理実行時の排ガス温度Ｔｍｐの標準的な目標値である第１目標温度Ｔｍｐ１を設定する。この第１目標温度Ｔ１は、ステップＳ１１で計測したイオウ被毒時間Ｔｓに基づいて設定される。その場合に、図１５に示すように、第１目標温度Ｔｍｐ１は、例えば６５０℃と７００〜７５０℃との間の温度に設定され、イオウ被毒時間Ｔｓが長いときは、短いときに比べて、高い温度に設定される。また、第１目標温度Ｔｍｐ１を、さらに、ステップＳ１３で推定したイオウ付着量Ｑｓｓに基づいて補正してもよい。その場合も、図１５に準じて、第１目標温度Ｔｍｐ１は、推定イオウ付着量Ｑｓｓが多いときは、少ないときに比べて、高い温度に補正される。
【００７９】
次に、ステップＳ１８で、イオウ放出処理実行時の排ガス温度Ｔｍｐの最終目標値Ｔｍｐｓを設定する。すなわち、上記ステップＳ１７で設定した第１目標温度Ｔｍｐ１と、後述するステップＳ２９で設定した第２目標温度Ｔｍｐ２とを比較し、高いほうを最終的に目標排ガス温度Ｔｍｐｓとして選択するのである。
【００８０】
なお、第２目標温度Ｔｍｐ２は第１目標温度Ｔｍｐ１よりも一般に高い値に設定される。また、第１目標温度Ｔｍｐ１が常に設定されるのに対し、第２目標温度Ｔｍｐ２は常に設定されるとは限らない。つまり、第２目標温度Ｔｍｐ２が設定されていないときは第１目標温度Ｔｍｐ１が最終目標温度Ｔｍｐｓとされ、第２目標温度Ｔｍｐ２が設定されたときは第２目標温度Ｔｍｐ２が最終目標温度Ｔｍｐｓとされる傾向にある。
【００８１】
なお、ステップＳ２０のイオウ放出処理では、この最終目標排気ガス温度Ｔｍｐｓが実現するように、燃料の分割噴射や点火時期のリタードが行なわれ、その結果、ＮＯｘ触媒１７に付着したイオウ成分が除去される。その場合に、ステップＳ２０のイオウ放出処理の開始時における一定期間だけ、正規に設定された上記の最終目標排ガス温度Ｔｍｐｓよりも所定温度高い温度を最終目標温度としてもよい。これにより、排ガス温度Ｔｍｐの立ち上がりが促進され、イオウ成分が放出処理開始後速やかに除去され始める。図１５に示す鎖線タは、例えば第１目標温度Ｔｍｐ１が最終目標排ガス温度Ｔｍｐｓに選択された場合において、そのようにイオウ放出処理の開始時一定期間だけ採用する高い目標温度を例示するものである。
【００８２】
次いで、ステップＳ１９で、イオウ放出実行許可条件が満足されているか否かの判定を行う。ここでは、車速Ｖがイオウ放出処理を実行しても不具合のない所定車速Ｖ１以上であるか否かが判定される。
【００８３】
イオウ放出実行許可条件を車速で設定したのは、低車速時にイオウ放出処理のために分割噴射や点火時期のリタードを行っても、排ガス温度Ｔｍｐがイオウ放出可能温度である目標温度Ｔｍｐｓ（例えばこの実施の形態でいうと、図１５よりＴｍｐｓ≧６５０℃）まで上昇せず、効率のよいイオウ放出処理が実現しないこと、低車速時にイオウ放出処理のために分割噴射や点火時期のリタードを行うと、エンジン出力が過度に不安定化することなどの理由による。
【００８４】
しかし、イオウ放出実行許可条件は、これに限られず、一般に、イオウ放出処理を実行することにより何らかの不具合が随伴する、あるいは随伴する不具合が相対的に大きくなるような状況を排除する目的で他のパラメータを用いて設定してもよい。
【００８５】
そして、車速Ｖが上記所定車速Ｖ１以上であると判定した場合は、ステップＳ２０に進んでイオウ放出処理を実行する。一方、車速Ｖが上記所定車速Ｖ１以上でないと判定した場合には、イオウ放出処理を実行せずにステップＳ２８に進む。
【００８６】
ステップＳ２０のイオウ放出処理は、図１６に示すフローチャートに従って行なわれる。まず、ステップＳ６１で、現在用いている図２に示す通常時の目標空燃比マップを、例えば図１７に示すようなイオウ放出処理時の目標空燃比マップに切り換える。ここで、このイオウ放出処理時の目標空燃比マップにおいては、全運転領域が理論空燃比領域Ｃとされている。すなわち、現在行なわれているリーン運転を禁止して強制的に理論空燃比運転とすると共に、燃料カット（Ｆ／Ｃ）を禁止するのである。理論空燃比運転とすることにより、排ガス中のＣＯ，ＨＣ濃度が高くなり、ＮＯｘ触媒１７に付着したイオウ成分が放出され易い環境が生成される。また、燃料カットを禁止することにより、燃料が常に供給され、燃料噴射制御を利用したイオウ放出処理が安定して遂行される。
【００８７】
次いで、ステップＳ６２で、現在の運転状態が分割噴射領域にあるか否かを判定する。つまり、現在のエンジン１の運転状態が、イオウ放出のための排ガスの昇温を燃料の分割噴射によって行う運転領域内にあるかどうかを判定するのである。ここで、分割噴射領域は、図１７のイオウ放出処理時のマップにおいて、中回転中負荷領域（斜線を施した全部分）に設定されている。
【００８８】
分割噴射領域である場合は、ステップＳ６３，Ｓ６４で、燃料の後期噴射量Ｑｆｋｓおよび後期噴射時期θｆｋｓを設定する。ここで、後期噴射とは、図２の通常時マップと同様、燃料を圧縮行程中に噴射することであり、燃料を吸気行程中に噴射する前期噴射に比べて燃料の気化霧化が進まず、未燃成分が増加する。
【００８９】
ステップＳ６３での後期噴射量Ｑｆｋｓの設定は、数５に従って、吸入空気量などから別途定められる全燃料噴射量Ｑｆｔｓに、後期噴射量係数Ｋ４，Ｋ５（いずれも１未満の値）を乗算することにより行なわれる。
【００９０】
【数５】
0004366826.tif 000006
【００９１】
ここで、第４の補正係数である第１後期噴射量係数Ｋ４は、図１８に示すように、目標排ガス温度Ｔｍｐｓ（イオウ放出処理の開始時一定期間は目標排ガス温度Ｔｍｐｓを所定温度だけ高くする場合も含む）に基いて定められ、目標温度Ｔｍｐｓが高いほど大きな値に設定される。また、第５の補正係数である第２後期噴射量係数Ｋ５は、図１９に示すように、実排ガス温度Ｔｍｐに基いて定められ、実排ガス温度Ｔｍｐが低いほど大きな値に設定される。したがって、目標排ガス温度Ｔｍｐｓが高いほど、また、実排ガス温度Ｔｍｐが低いほど、後期噴射量Ｑｆｋｓが多くなる。その結果、燃料の未燃成分が一層増加し、ＮＯｘ触媒１７がより速やかに昇温される。
【００９２】
一方、ステップＳ６４では、後期噴射時期θｆｋｓは、エンジン負荷が低いときほどより遅くなるように設定される。したがって、低負荷時ほど、後期噴射時期θｆｋｓが遅くなり、燃料の気化霧化がなお一層進まず、未燃成分がより増加して、ＮＯｘ触媒１７がより速やかに昇温される。
【００９３】
このようにして設定された後期噴射量Ｑｆｋｓ及び後期噴射時期θｆｋｓはインジェクタ６に制御信号として出力され、エンジン１に対する燃料噴射量及び燃料噴射時期の制御に用いられる。
【００９４】
次いで、ステップＳ６５で、リタード（遅角）制御領域か否かを判定する。つまり、現在のエンジン１の運転領域が、イオウ放出のための排ガスの昇温を点火時期のリタードによって行う運転領域内にあるかどうかを判定するのである。ここで、リタード制御領域は、図１７のイオウ放出処理時のマップにおいて、分割噴射領域のうちの低負荷側の領域（ラインＤより下の密に斜線を施した部分）に重ねて設定されている。すなわち、このリタード制御領域では、燃料の分割噴射と点火時期のリタードとの両方が行なわれる。
【００９５】
リタード制御領域である場合は、ステップＳ６６で、リタード量を設定する。特に、このステップＳ６６では、リタード量は、実排ガス温度Ｔｍｐが目標温度Ｔｍｐｓに収束するようにフィードバック制御される。
【００９６】
ステップＳ６６のリタード量の設定およびそのフィードバック制御は図２０に示すフローチャートに従って行なわれる。まず、ステップＳ７１で、排気温センサ２７で検出される実排ガス温度Ｔｍｐを読み込んだうえで、ステップＳ７２で、リタード制御の実行開始時か否かを判定する。
【００９７】
そして、リタード制御の開始時の最初の一回だけステップ７３に進み、実排ガス温度Ｔｍｐが目標温度Ｔｍｐｓ以上であるか否かを判定する。その結果、実排ガス温度Ｔｍｐが目標温度Ｔｍｐｓ以上のときは、ステップＳ７４で、基本リタード量として、予め設定された高温用リタード量を設定する。一方、実排ガス温度Ｔｍｐが目標温度Ｔｍｐｓ以上でないときには、ステップＳ７５で、基本リタード量として、予め設定された低温用リタード量を設定する。
【００９８】
ここで、低温用リタード量は、高温用リタード量に比べて、大きなリタード量に設定されている。これにより、排ガス温度Ｔｍｐが低いときは、高いときに比べて、より程度の大きい昇温が図られる。
【００９９】
一方、リタード制御の開始時でないとき、つまりリタード制御がすでに開始しているときは、ステップＳ７６に直接進み、実排ガス温度Ｔｍｐが目標温度Ｔｍｐｓ以上であるか否かを判定する。その結果、実排ガス温度Ｔｍｐが目標温度Ｔｍｐｓ以上のときは、さらにステップＳ７７で、実排ガス温度Ｔｍｐが目標温度Ｔｍｐｓよりヒステリシスの増分ΔＴｍｐだけ高い温度（Ｔｍｐｓ＋ΔＴｍｐ）以上であるか否かを判定する。そして、そうであるときには、ステップＳ７８で、リタード量を所定量だけ減量する。
【０１００】
一方、ステップＳ７７で、実排ガス温度Ｔｍｐが目標温度Ｔｍｐｓ以上で、ヒステリシスの増分ΔＴｍｐだけ高い温度（Ｔｍｐｓ＋ΔＴｍｐ）未満であるときには、リタード量をそのまま維持する。
【０１０１】
さらに、ステップＳ７６で、実排ガス温度Ｔｍｐが目標温度Ｔｍｐｓ以上でないと判定されたときは、ステップＳ７９で、リタード量を所定量だけ増量する。
【０１０２】
このようにして設定された点火時期のリタード量は点火プラグ５の点火回路３５に制御信号として出力され、エンジン１に対する点火時期の制御に用いられる。
【０１０３】
以上により、図１６のイオウ放出処理のフローチャートおよび図１７のイオウ放出処理時の空燃比マップから明らかなように、エンジン１の運転状態が中回転中負荷領域のうちの高負荷側にある場合（ステップＳ６２で肯定的判定およびステップＳ６５で否定的判定の場合）は、排ガスの昇温のために分割噴射のみ行われる。また、エンジン１の運転状態が中回転中負荷領域のうちの低負荷側にある場合（ステップＳ６２で肯定的判定およびステップＳ６５でも肯定的判定の場合）は、分割噴射と点火時期のリタードとが併せて行われる。
【０１０４】
しかし、エンジン１の運転状態がもともと中回転中負荷領域にない場合（ステップＳ６２で否定的判定の場合）には、分割噴射も点火時期のリタードも行なわれない。つまり、低回転低負荷時、および高回転高負荷時には、排ガスの昇温が実質的に行なわれないのである。
【０１０５】
これは、低回転低負荷領域では、排ガス温度Ｔｍｐがもともと低く、排ガスの昇温を行ってもイオウ放出処理実行可能な目標温度Ｔｍｐｓまで上昇しない可能性があると共に、排ガスの昇温を行うとエンジン１の出力状態が不安定となる可能性があるから、そのような無駄を回避する目的である。
【０１０６】
一方、高回転高負荷領域では、排ガス温度Ｔｍｐがもともと高く、わざわざ排ガスの昇温を行わなくてもイオウ放出が行なわれる可能性があると共に、排ガスの昇温を行うとＮＯｘ吸収材ひいてはＮＯｘ触媒１７が過度に高温となって損傷する可能性があるから、やはりそのような無駄を回避する目的である。
【０１０７】
そして、このような対策を講じることにより、分割噴射やリタードを用いた排ガスの昇温に随伴して発生する燃費の悪化やトルクの低下などの不具合もまた必要最小限に抑制される。
【０１０８】
さらに、エンジン１の運転状態が中回転中負荷領域にあり、排ガスの昇温を行う場合においても、基本的には、排ガスの昇温を分割噴射で行い、排ガス温度が相対的に低く、より大きな程度に昇温する必要のある低負荷時においてのみ、リタードも併せて行うから、リタードによるトルクの低下の不具合がやはり必要最小限に抑制される。
【０１０９】
メインフローに戻り、次いで、ステップＳ２１で、ＮＯｘ触媒１７に残存しているイオウ残存量Ｑｚｓを推定する。このイオウ残存量Ｑｚｓの推定は、図２１のフローチャートに従って行なわれ、まず、ステップＳ８１で、排ガス温度Ｔｍｐがイオウ放出可能温度の最低値（例えばこの実施の形態でいうと６５０℃）以上であるか否かを判定し、その結果、排ガス温度Ｔｍｐが６５０℃未満のときは、ステップＳ８２でイオウ放出処理時間Ｔｒをリセットする一方、６５０℃以上のときは、ステップＳ８３でイオウ放出処理時間Ｔｒを計測する。
【０１１０】
つまり、上記ステップＳ１７で、図１５を用いて第１目標温度Ｔｍｐ１を設定したときと同様に、排ガス温度ＴｍｐひいてはＮＯｘ触媒１７の温度が最低限６５０℃以上のときにイオウ成分が放出され得るものとして、この６５０℃をイオウ成分の放出可能温度の最低温度としているのである。もちろん、例えばＮＯｘ触媒１７に流入する排ガスの空燃比などのその他の条件により、このイオウ放出可能温度はいろいろな値に設定され得るものである。
【０１１１】
次いで、ステップＳ８４以下において、上記イオウ放出処理時間Ｔｒと、排気温センサ２７によって検出された排ガス温度Ｔｍｐとに基づいて、イオウ放出量を推定し、該イオウ放出量からイオウ残存量Ｑｚｓを推定する。
【０１１２】
まず、このステップＳ８４以下で行うイオウ残存量Ｑｚｓの推定動作の概略を説明する。ステップＳ１３のイオウ付着量Ｑｓｓの推定動作で述べたように、排ガスは図２２に示すようにＮＯｘ触媒１７の上流部分から先に流れ込む。したがって、上記ステップＳ２０で実行するイオウ放出処理においても、イオウ放出可能温度にまで昇温された排ガスはＮＯｘ触媒１７の上流部分から先に流れ込み、該上流部分が先に昇温されて、イオウの放出は該上流部分において優先して始まる。つまり、ＮＯｘ触媒１７は一様にはイオウ成分が放出除去されず、イオウ成分は排ガスの通過経路に沿って偏って除去され、偏って残存する。
【０１１３】
それゆえ、イオウ放出量ないし残存量Ｑｚｓを推定するにあたり、ＮＯｘ触媒１７を、図２２に示すように、排ガスの通過経路に沿って一般にｎ個のブロック（図例では１０個）に分割して考え、各ブロック毎にイオウ残存量Ｑｚｓ［ｊ］（ｊ＝１〜分割数ｎ）を推定して、その総和（Ｑｚｓ［１］＋…＋Ｑｚｓ［ｎ］）を触媒１７全体のイオウ残存量Ｑｚｓとするのである。これにより、精度のよいイオウ放出量ないしイオウ残存量の推定を図ることが可能となる。明らかに、図２２において左側の上流側ブロックのイオウ残存量Ｑｚｓ［ｊ］は、下流側ブロックのそれに比べて少なく推定される。
【０１１４】
なお、各ブロック毎に推定したイオウ残存量Ｑｚｓ［ｊ］の総和（Ｑｚｓ［１］＋…＋Ｑｚｓ［ｎ］）に代えて、各ブロック毎に推定したイオウ残存量Ｑｚｓ［ｊ］の平均値（（Ｑｚｓ［１］＋…＋Ｑｚｓ［ｎ］）／ｎ）を触媒１７のイオウ残存量Ｑｚｓを代表する値として取り扱うようにしてもよい。
【０１１５】
この実施の形態においては、一例として、図２２に示すように、ＮＯｘ触媒１７を１０個のブロックに分割して考えている（ｊ＝１〜１０）。ステップＳ８４では、イオウ放出処理時間Ｔｒと排ガス温度Ｔｍｐとに基づいて、全ＮＯｘ触媒１７の容積のうち、イオウ成分が完全に放出除去された領域（完全除去領域）ＳＡの割合（％）、換言すればイオウ成分が完全に放出除去されたブロックの数を、図２３に示すような特性のマップから設定する。図２３に示すように、完全除去領域ＳＡは、放出処理時間Ｔｒが長くなるほど、また、排ガス温度Ｔｍｐが高くなるほど大きくなる。つまり、完全除去領域ＳＡに属するブロックの数が多くなる。
【０１１６】
図２３のマップは、例えば、排ガス温度Ｔｍｐが７００℃のときは、イオウ放出処理時間Ｔｒが時刻ｔ１１に到達したときに、また、排ガス温度Ｔｍｐが６５０℃のときは、それより遅い時刻ｔ１２に到達したときに、１０個のブロック全部からイオウが放出され、完全除去領域ＳＡが１００％となることを示している。
【０１１７】
次のステップＳ８５では、同じくイオウ放出処理時間Ｔｒと排ガス温度Ｔｍｐとに基づいて、ＮＯｘ触媒１７のうち、イオウ成分が部分的に放出除去された領域（部分除去領域）ＳＢの割合（％）（ブロック数）を、図２４に示すような特性のマップから設定する。図２４に示すように、部分除去領域ＳＢは、少なくとも放出処理時間Ｔｒが長くなるに従って小さくなり、上記の時刻ｔ１１又はｔ１２で、完全除去領域ＳＡが１００％となったときに消滅する。
【０１１８】
なお、イオウ成分が全く除去されていない未除去領域ＳＣの割合（％）（ブロック数）は、上記完全除去領域ＳＡの割合と部分除去領域ＳＢの割合とを加えた値を、全ＮＯｘ触媒１７の容積から減算することにより求められる。
【０１１９】
次のステップＳ８６では、同じくイオウ放出処理時間Ｔｒと排ガス温度Ｔｍｐとに基づいて、部分除去領域ＳＢにおけるイオウ除去率α（％）を、図２５に示すような特性のマップから設定する。図２５に示すように、部分除去領域ＳＢにおけるイオウ除去率α（％）は、この実施の形態においては、放出処理時間Ｔｒとは無関係に、排ガス温度Ｔｍｐが高くなるほど大きくなるように設定されている。
【０１２０】
なお、部分除去領域ＳＢにおけるイオウ残存率β（％）は、（１００−α）％であり、また、完全除去領域ＳＡにおけるイオウ除去率は１００％（イオウ残存率は０％）、未除去領域ＳＣにおけるイオウ除去率は０％（イオウ残存率は１００％）である。
【０１２１】
次のステップＳ８７では、以上得られた各データから最終的にＮＯｘ触媒１７全体のイオウ残存量Ｑｚｓを算出する。そのためには、例えば、各領域ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ毎に放出されたイオウ成分の量を推定し、その総和を求め、そして、その値をステップＳ１３で推定したイオウ付着量Ｑｓｓから減算する。あるいは、各領域ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ毎に放出されたイオウ成分の量を推定し、その値を各領域ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ毎に付着したイオウ成分の量（例えば「Ｑｓｓ／ｊ（ブロックの数）」とする）から減算し、そして、その総和を求めてもよい。
【０１２２】
ここで、完全除去領域ＳＡに属するブロック（上流側ブロック）の各イオウ残存量Ｑｚｓ［ｊ］はゼロであり、未除去領域ＳＣに属するブロック（下流側ブロック）の各イオウ残存量Ｑｚｓ［ｊ］はステップＳ１３で推定された各イオウ付着量（Ｑｓｓ／ｊ）のままであり、そして、部分除去領域ＳＢに属するブロック（中央部のブロック）の各イオウ残存量Ｑｚｓ［ｊ］は、（（Ｑｓｓ／ｊ）×（１００−α））であるから、ＮＯｘ触媒１７全体の総イオウ残存量Ｑｚｓは、例えば数６に従って求められる。
【０１２３】
【数６】
0004366826.tif 000007
【０１２４】
なお、式中に記した「ＳＢ」、「ＳＣ」は、それぞれＮＯｘ触媒１７のうちの部分除去領域、未除去領域の割合（％）を示すものとする。そして、同じく式中に記した「（ｊ×ＳＢ／１００）」，「（ｊ×ＳＣ／１００）」は、それぞれ部分除去領域、未除去領域に属するブロックの数を示すものとする。
【０１２５】
ここで求められたＮＯｘ触媒１７全体の総イオウ放出量または総イオウ残存量Ｑｚｓは、一回一回のイオウ放出処理について放出されたイオウ放出量またはイオウ残存量であって、各イオウ放出処理の結果放出されたイオウ放出量またはイオウ残存量の累積量ではない。そして、該放出量あるいは残存量を求めるためのパラメータであるイオウ放出処理時間Ｔｒは、ステップＳ８１，Ｓ８２で、排ガス温度Ｔｍｐがイオウ放出可能温度（６５０℃）以上とならなくなったときにリセットされるから、イオウ放出が連続して実行された時間を示し、途切れ途切れにイオウ放出が行なわれた時間の累積ではない。
【０１２６】
例えば、１分間のイオウ放出処理を５回行っても、採用されるイオウ放出処理時間Ｔｒは、各イオウ放出処理すべてにおいて１分間であるから、図２３〜図２５に示すマップからは、排気ガス温度Ｔｍｐが同じであれば、常に同じ完全除去領域ＳＡの割合、同じ部分除去領域ＳＢの割合、および同じ部分除去領域ＳＢにおけるイオウ除去率αが読み出される。したがって、結果的に、同じイオウ放出量、同じイオウ残存量が算定されることになり、イオウ放出量またはイオウ残存量が更新されることはない。つまり、各１分間のイオウ放出処理の結果算定された各イオウ放出量またはイオウ残存量をすべて累積総和するものではないのである。
【０１２７】
したがって、例えば、同じ５分間のイオウ放出処理であっても、このように１分間のイオウ放出処理を５回行ったときに比べて、５分間のイオウ放出処理を１回行ったときの方が、イオウ放出量が多くなり、イオウ残存量が少なくなる。
【０１２８】
そして、例えば、１分間のイオウ放出処理が行なわれたのちに、次に２分間のイオウ放出処理が行なわれたときに、イオウ放出量あるいは残存量の値が、その２分間のイオウ放出の結果算定された、より大きいイオウ放出量、あるいは、より小さい残存量の値に更新されることになる。
【０１２９】
つまり、イオウ放出処理は、前述したように、昇温された排ガスが先に流れ込むＮＯｘ触媒１７の上流部分から優先して始まり、加熱が遅れるＮＯｘ触媒１７の下流部分は時間がある程度経過しないとなかなかイオウが除去されない。そして、一回のイオウ放出処理が終了して、次に再びイオウ放出処理が行われるまでの間に、ＮＯｘ触媒１７はまた温度が低下するから、この二回目のイオウ放出処理においても、再度、ＮＯｘ触媒１７は上流部分から加熱され始める。したがって、このときに、また前回と同じ、またはそれ以下の時間で、この二回目のイオウ放出処理が終了すると、この二回目のイオウ放出処理では、全く何も新しくイオウが除去されることのないまま終わることになるのである。したがって、イオウ放出連続時間Ｔｒが短くなればなるほど、全体のイオウ除去率が低下し、イオウ放出連続時間Ｔｒが長くなればなるほど、全体のイオウ除去率が向上するということができる。
【０１３０】
ところで、一般に、リッチ運転時及び理論空燃比運転時は、リーン運転時に比べて、排ガス温度Ｔｍｐが高くなり、自然にイオウ放出可能温度（例えば６５０℃）またはそれ以上にまで上昇することがある。つまり、ステップＳ２０のイオウ放出処理を行わなくても、リッチ運転時又は理論空燃比運転時は、イオウ放出処理をしているのと同じ効果が得られる場合があるのである（図５における符号カ、キ）。
【０１３１】
したがって、例えば、リッチ運転時又は理論空燃比運転時（λ≦１）であって、且つ、排ガス温度がイオウ放出可能温度以上のとき（Ｔｍｐ≧６５０℃）は、イオウ放出処理時における上記ステップＳ２１のイオウ放出量ないしイオウ残存量Ｑｚｓの推定手法と同じ手法を用いて、放出除去されたイオウ成分の量を推定し、それをステップＳ１３で推定したイオウ付着量Ｑｓｓから減じる等して該推定イオウ付着量Ｑｓｓを修正するとよい。
【０１３２】
これにより、イオウ付着量Ｑｓｓの推定精度がより向上し、無駄に早い時期にイオウ放出処理が開始されたり、あるいは無駄に長くイオウ放出処理が続行されるという、実際より多い量のイオウ付着量Ｑｓｓを推定した場合に生じる不具合が回避されることになる。
【０１３３】
メインフローに戻り、次に、ステップＳ２２で、上記のステップＳ２１で求めた総イオウ残存量Ｑｚｓがゼロであるか否かを判定する。つまり、付着したイオウ成分がすべて除去され、ＮＯｘ触媒１７のＮＯｘ吸蔵能力ないし浄化能力が完全に回復したか否かを判定するのである。
【０１３４】
そして、イオウ残存量Ｑｚｓがゼロとなるまでは、ステップＳ２３で、車速Ｖが第二のイオウ放出実行許可条件としての第二の判定用所定車速Ｖ２以上であることを確認しつつ、ステップＳ２０のイオウ放出処理およびステップＳ２１のイオウ残存量Ｑｚｓの推定を繰り返す。ここで、図５に示すように、上記第二所定車速Ｖ２は、第一所定車速Ｖ１よりも低い車速に設定されている。これにより、ステップＳ１９で肯定的判定がなされて、いったんイオウ放出処理が開始したのちは、車速が第一所定車速Ｖ１程度にまで低下しても、該イオウ放出処理が解除され難くなり、排ガス温度の低下が最小限度にくいとめられる。
【０１３５】
そして、ステップＳ２２でイオウ残存量Ｑｚｓがゼロであると判定されたときに、ステップＳ２７に進んで、イオウ除去要求フラグＦを０にリセットし、また、イオウ付着経過時間を示すイオウ被毒時間Ｔｓ、および後述する運転特性カウンタをそれぞれリセットする。そののち、ステップＳ１１にリターンして、イオウ被毒時間Ｔｓを再び最初から計測していくことになる。
【０１３６】
ここで、ステップＳ２７に到達するにはいろいろなパターンがある。そのうちの最善のパターンは、第一、第二の両イオウ放出実行許可条件（車速Ｖが判定用所定車速Ｖ１，Ｖ２以上であること）が、ステップＳ１６でフラグＦが１にセットされた当初から継続して満足され続け、ステップＳ１９およびステップＳ２３で一度も否定的判定がなされず、イオウ放出処理が当初から円満に遂行され、そして終了した場合である（図５における符号ク）。このパターンにおいては、ＮＯｘ触媒１７の機能低下が最も低く抑制される。この第一のパターンは、ステップＳ１９およびステップＳ２３で常に肯定的判定がなされることから明らかなように、走行中、より多くの時間、より高い車速を維持する傾向の多い運転者の場合に該当する確率が大きい。
【０１３７】
残るステップＳ２４〜Ｓ２６、およびステップＳ２８〜Ｓ３０は、そのような上記第一パターン以外の経路を経るときの処置である。
【０１３８】
すなわち、上記ステップＳ２３で、車速Ｖが第二所定車速Ｖ２以上でないと判定されたとき、つまり、イオウ放出処理実行中にかなり減速状態となり、分割噴射やリタード制御を実行しても、排ガス温度Ｔｍｐが目標温度Ｔｍｐｓまで上昇せず、効率のよいイオウ放出処理が続けられなくなったとき、あるいはエンジン出力が不安定になる可能性が生じたときは（図５における符号ケ）、ステップＳ２４，Ｓ２５を実行して、排ガス昇温のための燃料の分割噴射および点火時期のリタード制御を解除し、また、図１７のイオウ放出処理時の空燃比マップから図２の通常時の空燃比マップに切り換えて、強制的な理論空燃比運転を解除し、燃料カット（Ｆ／Ｃ）を復活させる。
【０１３９】
そのうえで、ステップＳ２６で、イオウ残存量Ｑｚｓが所定のイオウ放出処理終了許可判定量Ｑｓ２以下であるか否かを判定する。ここで、この終了許可判定量Ｑｓ２は、ゼロではない比較的小さい値に設定されている。その結果、イオウ残存量Ｑｚｓが上記終了許可判定量Ｑｓ２以下である場合（図５における破線コ）は、ステップＳ２７に進んで、イオウ放出処理が当初から円満に遂行され、そして終了した場合と同じに扱う。すなわち、イオウ除去要求フラグＦ、イオウ被毒時間Ｔｓ、および後述する運転特性カウンタをそれぞれリセットし、ステップＳ１１にリターンしたときには、イオウ被毒時間Ｔｓを再び最初から計測していくのである。
【０１４０】
これに対し、ステップＳ２６で、イオウ残存量Ｑｚｓがイオウ放出処理終了許可判定量Ｑｓ２以下でないとき（図５における実線サ）、つまり、まだ多くのイオウ成分が除去されずに残っているときは、前述のステップＳ１９でイオウ放出実行許可条件が満足されていないと判定されたときと同様に、ステップＳ２８以下に進む。
【０１４１】
ステップＳ２８では、運転特性カウンタをカウントアップする。すなわち、ステップＳ１９で、イオウ放出実行許可条件が運転者の運転操作により満足されず、その結果、ＮＯｘ触媒１７のイオウ付着量Ｑｓｓが所定量Ｑｓ１以上となってイオウを除去する必要が生じていても、イオウ放出処理を実質的に開始できない状況や、あるいは、ステップＳ２３で、第二のイオウ放出実行許可条件が運転者の運転操作により満足されず、その結果、いったん開始したイオウ放出処理を、未だ多くのイオウ成分が残存しているけれども（Ｑｚｓ＞Ｑｓ２）、途中で中断しなければならない状況が発生した回数を計測するのである。
【０１４２】
したがって、この運転特性カウンタのカウント数が多いほど、運転者の運転操作は、より多くの時間をより低い車速で走行する傾向のものであるといえる。換言すれば、フラグＦが１にセットされたのちイオウ放出処理が速やかに円満に終了し難い運転特性のものであるといえる。
【０１４３】
次いで、ステップＳ２９で、上記運転特性カウンタのカウント数に基づいて、イオウ放出処理実行時の排ガス温度Ｔｍｐの補強的な目標値である第２目標温度Ｔｍｐ２を設定する。この第２目標温度Ｔｍｐ２は、上記カウント数が多いほど、つまり、イオウ放出処理が速やかに円満に終了し難いときほど、例えば７００〜７５０℃などに高く設定される。
【０１４４】
そして、上記ステップＳ１８において、この補強的な第２目標温度Ｔｍｐ２と、ステップＳ１７で設定される標準的な第１目標温度Ｔｍｐ１とのうち、高いほうの温度が最終的な目標排ガス温度Ｔｍｐｓに選択されるから（図５の符号シ参照）、これにより、実行され難いイオウ放出処理がいったん実行されたときには、排ガスないしＮＯｘ触媒１７がより高い温度に昇温されて、イオウ成分が効率よく速やかに放出除去され、イオウ放出処理が短時間で確実に円満に終了することが図られることになる。
【０１４５】
そして、さらに、ステップＳ３０で、ＮＯｘ触媒１７のイオウ被毒の抑制、およびＮＯｘ吸蔵の抑制を図る。つまり、ＮＯｘ触媒１７にはかなりな量のイオウ成分が付着していて（Ｑｓｓ≧Ｑｓ１またはＱｚｓ＞Ｑｓ２）、ＮＯｘ吸蔵能力および触媒機能が低下しているのであるから、このような状態でリーン運転を行うと、排ガス中に多量に含まれるＮＯｘが触媒１７に吸蔵されずに大気中に放出されることになる。
【０１４６】
したがって、例えば、図２に示す目標空燃比マップにおけるリーン運転領域Ａを縮小して、リーン運転自体を規制又は禁止することにより、排気ガス中にＮＯｘが多量に含まれないようにし、ＮＯｘ触媒１７の触媒機能が低下していることに起因するＮＯｘの大気中への放出を抑制するのである。
【０１４７】
また、リーン運転を規制、禁止することにより、同時に、イオウの付着速度も鈍化され、さらにイオウがＮＯｘ触媒１７に付着するのを抑制することもできる（イオウ被毒の抑制）。図５において、実線サの傾き（推定イオウ付着量Ｑｓｓの傾き）が小さいのはこのことを示している。
【０１４８】
その場合に、そのリーン領域Ａを縮小する程度は、運転特性カウンタのカウント数に応じて決定するとより好ましい。該カウント数の大小がＮＯｘ触媒１７の触媒機能の低下の程度を表わしているからである。明らかに、該カウント数が大きいほど、触媒機能がより低下しているから、リーン運転領域Ａをより大きく縮小する。
【０１４９】
そして、運転特性カウンタがステップＳ２７でリセットされないうちは、イオウ除去要求フラグＦも継続して１にセットされているから、リターンしたときに、ステップＳ１５，Ｓ１６をスキップし、ステップＳ１９で第１のイオウ放出実行許可条件が満足されたときに、イオウ放出処理が実行されることになる。しかし、例えば、イオウ除去要求フラグＦが１にセットされている状態で、運転者の低車速走行傾向によってイオウ放出が一向に最後まで（Ｑｚｓ＝０まで、あるいはＱｚｓ≦Ｑｓ２まで）遂行されないときは、イグニッションスイッチがＯＦＦされたのち、またはＯＮされたのちに、強制的にイオウ放出処理を実行するようにしてもよい。これにより、走行する必要のない場合に、運転者の走行の支障とならずに、イオウを放出処理することができる。特に、エンジン始動時は、空燃比をリッチにして暖機運転するのが通例であるから、そのことを利用して効率よくイオウ放出が行える。
【０１５０】
ただし、この場合、例えばブザーや警告灯などの警告手段によって、運転者にイオウ放出処理を実行していることを報知することが好ましい。特に、イグニッションスイッチをＯＦＦとしたのにエンジンが停止しないことの違和感や、故障であるとの誤認を防ぐことができる。
［推定イオウ付着量の補正制御−イオウ含有量予測値Ｋｆｓｓの算出］
図２６は推定イオウ付着量Ｑｓｓの補正制御のために行う空燃比制御の具体的動作の一例を示すタイムチャート、及び図２７は同フローチャートである。イオウ被毒解消制御のステップＳ１３（イオウ付着量Ｑｓｓの推定動作）で述べたように、一般に、燃料中に含まれるイオウの量は一定ではなくバラツキがあるから、例えば給油をすると、エンジン１に供給される燃料のイオウ含有量がそれまでのものとは変化する。
【０１５１】
したがって、同じ燃料供給量（噴射量）であっても、例えば、図２６に例示したように、給油によってイオウ含有量が多くなると、ＮＯｘ触媒１７へのイオウ付着量が多くなり、鎖線で示したように、被毒の状態が推定よりも早く進んで、それまで推定していたイオウ付着量Ｑｓｓ（実線）より多い量のイオウが付着する。その結果、すでにイオウが判定基準量Ｑｓ１以上付着しているのに、イオウ放出処理が開始されず、ＮＯｘ触媒１７の浄化能力低下の状態が無駄に続いたり、また、イオウ放出処理が開始された後においても、まだイオウがゼロ又は終了許可判定量Ｑｓ２以上残存しているのに、イオウ放出処理が終了され、ＮＯｘ触媒１７の浄化能力が元通りには回復しない等といった不具合が生じる。
【０１５２】
逆に、給油によってイオウ含有量が少なくなると、ＮＯｘ触媒１７へのイオウ付着量が少なくなり、被毒の状態が推定よりも遅く進んで、それまで推定していたイオウ付着量Ｑｓｓより少ない量のイオウが付着する。その結果、まだイオウが判定基準量Ｑｓ１以上付着していないのに、イオウ放出処理が開始されて、無駄に燃料が費やされたり、また、イオウ放出処理が開始された後においても、すでにイオウがゼロ又は終了許可判定量Ｑｓ２以下に除去されているのに、イオウ放出処理が続行され、やはり無駄に燃料が費やされる等といった不具合が生じる。
【０１５３】
そこで、イオウ放出処理を過不足なく行うために、前述のステップＳ１３、より詳しくはステップＳ５４で、燃料供給量Ｑｆのみに基づいて推定した基本イオウ増加量Ｑｓａを燃料のイオウ含有量Ｋｆｓｓで補正し、推定イオウ付着量と実際のイオウ付着量との間のずれを是正して、イオウ付着量の推定精度を向上させるようにしたのである。そして、そのための処理、すなわち推定付着量補正のための空燃比のリッチ化が行なわれる。
【０１５４】
その結果、このエンジン１においては、ＮＯｘ浄化制御における吸蔵能力回復のためのリッチ化、ＮＯｘ触媒１７のイオウ被毒解消制御におけるイオウ放出促進のためのリッチ化、及びこの推定イオウ付着量補正のためのリッチ化というそれぞれ別異の目的のための複数種類の空燃比のリッチ化が行なわれる。なお、図２６において、符号ナで示したリッチ化は、イオウ被毒解消制御で行なわれる空燃比のリッチ化、符号ニで示したリッチ化は、吸蔵能力回復のための空燃比のリッチ化、及び符号ヌで示したリッチ化は、この推定付着量補正のためのリッチ化である。
【０１５５】
このリッチ化は図２７のフローチャートに従って行なわれる。このプログラムは前述のイオウ被毒解消制御と独立して実行され、まず、ステップＳ９１で給油直後であること、ステップＳ９２でイオウ除去要求フラグＦがゼロにリセットされていること、ステップＳ９３でリーン運転中であること、及び、ステップＳ９４で推定イオウ付着量Ｑｓｓが予め設定された補正制御を行うための判定基準量Ｑｓ３以上であることが確認される。ここで、この判定基準量Ｑｓ３は、前述の判定基準量Ｑｓ１よりも小さい値である。
【０１５６】
そして、上記条件が全て満足されているときに、ステップＳ９５に進んで、前述のＮＯｘ放出処理における図４のステップＳ２で算出される修正ＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘｓが読み込まれる。この修正ＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘｓは、前述したように、基本ＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘａが推定イオウ付着量Ｑｓｓで修正されたものである。
【０１５７】
次いで、ステップＳ９６で、上記修正ＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘｓに基いて、この推定付着量補正のためのリッチ化の条件を決定する。その場合に、図２８に示すように、リッチ化条件（リッチ化の時間又はリッチ度合の少なくともいずれか）は、修正ＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘｓが多くなるに従い、リッチ化時間が長くなり、あるいはリッチ度合が高くなるように設定される。
【０１５８】
そして、ステップＳ９７で、そのようにして求められたリッチ化条件が実現するように空燃比のリッチ化を実行すると共に、ステップＳ９８で、そのときのＯ2センサでなる第２空燃比センサ２８の出力値を検出する。特に、ここでは、第２空燃比センサ２８の出力最大値Ｅを検出する。ここで、第２空燃比センサ２８は、酸素濃度が多いほど、すなわちリーン側で出力値が小さく、酸素濃度が少ないほど、すなわちリッチ側で出力値が大きくなる特性を有する。
【０１５９】
なお、図２６では、このときの第２空燃比センサ２８の出力部分のみを拡大して示した。
【０１６０】
次いで、ステップＳ９９で、上記出力最大値Ｅに基いて、ＮＯｘ吸蔵量の補正係数Ｋｎｏｘを設定する。その場合に、図２９に示すように、ＮＯｘ吸蔵量補正係数Ｋｎｏｘは、出力最大値Ｅが大きくなるに従い、小さくなるように設定される。つまり、ＮＯｘ触媒１７下流の空燃比が、酸素濃度が低くリッチ側にシフトするに従い、ＮＯｘ吸蔵量が小さな値に補正されることになる。換言すれば、イオウ付着量が大きな値に補正されることになる。
【０１６１】
なお、この場合、補正係数Ｋｎｏｘが１に近づくに従って、イオウ付着量の推定値Ｑｓｓが実際の値にほぼ近似していたことになる。
【０１６２】
次いで、ステップＳ１００で、数７に従い、上記補正係数Ｋｎｏｘに基いて、修正ＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘｓを補正することにより、ＮＯｘ吸蔵量の検出値（検出ＮＯｘ吸蔵量）Ｑｎｏｘｋを算出する。つまり、この推定付着量補正のためのリッチ化の実行の時点で、ＮＯｘ触媒１７に吸蔵されていたＮＯｘ吸蔵量を、このリッチ化で得られた酸素濃度の検出結果に基いて補正することになる。
【０１６３】
【数７】
0004366826.tif 000008
【０１６４】
さらに、ステップＳ１０１で、数８に従い、上記検出ＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘｋと、修正ＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘｓとに基いて、イオウ付着量の検出値（検出イオウ付着量）Ｑｓｋを算出する。つまり、この推定付着量補正のためのリッチ化の実行の時点で、ＮＯｘ触媒１７に付着していたと推定していたイオウ付着量Ｑｓｓを、このリッチ化で得られた酸素濃度の検出結果に基いて補正することになる。
【０１６５】
【数８】
0004366826.tif 000009
【０１６６】
次いで、ステップＳ１０２で、数９に従い、上記検出イオウ付着量Ｑｓｋと、推定イオウ付着量Ｑｓｓとに基いて、イオウ含有量の予測値Ｋｆｓｓを更新する。この更新値Ｋｆｓｓは、次に行なわれるイオウ被毒解消制御のステップＳ５４で用いられることになる。
【０１６７】
【数９】
0004366826.tif 000010
【０１６８】
さらに、ステップＳ１０３で、上記検出イオウ付着量Ｑｓｋの値をそのまま推定イオウ付着量Ｑｓｓの値であるとして取り扱うようにする。
【０１６９】
以上により、第２空燃比センサ２８の検出結果から、推定イオウ付着量Ｑｓｓが補正され、ＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘｓも修正され、燃料のイオウ含有量Ｋｆｓｓも予測されることになる。
【０１７０】
このように、燃焼室４から排出される排ガスの空燃比を強制的にリッチ化し、そのときＮＯｘ触媒１７の下流の空燃比センサ２８で検出される空燃比に基いて、該触媒１７への推定イオウ付着量Ｑｓｓが補正される。このリッチ雰囲気での酸素濃度は、ＮＯｘ触媒１７が現にイオウ被毒している程度によって変化し、また、そのイオウ被毒の程度を反映するから、燃料供給量Ｑｆに基いて推定したイオウ付着量Ｑｓｓを、上記酸素濃度に基いて、つまりＮＯｘ触媒１７下流の空燃比に基いて補正することにより、燃料のイオウ含有量のバラツキに起因する推定精度への影響が是正される。
【０１７１】
その結果、燃料のイオウ含有量をいちいち測定したりコントロールユニット２０に入力操作したりすることなく、空燃比のリッチ化という普通に行なわれる手法を用いて、燃料のイオウ含有量のバラツキによってイオウ成分付着量Ｑｓｓの推定精度が低下するという不具合に、合理的、且つ効率的に対処することが可能となり、ひいては、過不足なく良好にイオウ被毒解消制御を実行することが可能となる。
【０１７２】
なお、ステップＳ９８では、第２空燃比センサ２８の検出結果として、空燃比センサ２８の出力最大値Ｅを検出するようにしたが、これに代えて、あるいはこれと共に、図２６に示したように、リーン状態からリッチ状態に切り換えたときの該センサ２８の出力値の小から大への立上りの遅れ時間Ｄや、該センサ２８の出力値の波形で囲まれる面積Ｍを検出してもよい。
【０１７３】
また、ＮＯｘ触媒１７のＮＯｘ吸蔵能力の回復を図るために本来的に必ず行なわれる図４に示すリッチ化を利用して、触媒１７下流の空燃比を検出し、推定イオウ付着量Ｑｓｓを補正してもよい。空燃比をリッチ化する回数が徒に増えることがなく、リーン運転がむやみに阻害されて燃費性能が損なわれることが抑制される。
【０１７４】
一方、以上説明したように、図４に示すリッチ化と推定付着量補正のためのリッチ化とを独立して実行し、特に、少なくとも、給油がされた後、イオウの放出処理が最初に完了した（Ｆ＝０）後において、推定イオウ付着量Ｑｓｓが所定量Ｑｓ３以上増加したときに、排ガスの空燃比をリッチ化することにより、推定イオウ付着量の補正にとって適切な時期にリッチ化及び空燃比の検出を行うことができて、補正の精度が一層向上する。その場合でも、吸蔵能力回復のためのリッチ化に比べてはるかに少ない頻度でリッチ化を行えば済むから、空燃比をリッチ化する回数が徒に増えることもなく、リーン運転がむやみに阻害されて燃費性能が損なわれることも抑制される。
【０１７５】
さらに、イオウの放出処理が完了した（Ｆ＝０）後であるから、推定イオウ付着量Ｑｓｓの起算値がゼロとなり、該付着量Ｑｓｓが所定量Ｑｓ３以上増加したかどうかの判定精度が向上する。併せて、給油後に最初にイオウ放出処理が行われた場合において上記のタイミングでリッチ化が行なわれるから、給油によって変化する燃料のイオウ含有量のバラツキによる影響が早期に是正されることになる。
【０１７６】
そして、ステップＳ９６において、リッチ化度合やリッチ化時間等のリッチ化条件が、結局、その時点での推定イオウ付着量Ｑｓｓに基いて決定されるから、ＮＯｘの放出という観点からは、吸蔵ＮＯｘが、過不足のないリッチ化度合で、あるいは過不足のない時間だけ、適正に放出処理され、その結果、未処理の吸蔵ＮＯｘが触媒１７に残存したり、逆に、過度にリッチ化されて燃費性能が低下するというような不具合が抑制される一方で、推定イオウ付着量の補正という観点からは、吸蔵ＮＯｘが全て酸素に還元分解され、充分量の酸素が発生するから、ノイズの少ない明確な空燃比検出値（上記の遅れ時間、面積、出力最大値等）が得られ、補正の精度が向上することになる。
【０１７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃焼室から排出される排ガスの空燃比を強制的にリッチ化し、そのときＮＯｘ触媒の下流で検出される酸素濃度に基いて、該触媒への推定イオウ付着量が補正される。そして、このリッチ雰囲気での酸素濃度は、ＮＯｘ触媒が現にイオウ被毒している程度によって変化し、また、そのイオウ被毒の程度を反映するから、燃料供給量に関連する値に基いて推定したイオウ付着量を上記酸素濃度に基いて補正することにより、燃料のイオウ含有量のバラツキに起因する推定精度への影響が是正される。その結果、燃料のイオウ含有量をいちいち測定したり入力操作したりすることなく、空燃比のリッチ化という普通に行なわれる手法を用いて、燃料のイオウ含有量のバラツキによってイオウ成分付着量の推定精度が低下するという不具合に、合理的、且つ効率的に対処することが可能となり、ひいては、過不足なく良好にイオウ放出処理を実行することが可能となる。
【０１７８】
また、本発明によれば、吸蔵能力回復のためのリッチ化を利用して、触媒下流の酸素濃度を検出し、推定イオウ付着量を補正することができるから、空燃比をリッチ化する回数が徒に増えることがなく、リーン運転がむやみに阻害されて燃費性能が損なわれることが抑制される。
【０１７９】
一方、本発明によれば、吸蔵能力回復のためのリッチ化とはまた別に、推定付着量補正のためのリッチ化が行なわれる。したがって、推定イオウ付着量の補正にとって適切な酸素濃度検出値が得られ、該補正の精度が向上し、ひいては、過不足のない良好なイオウ放出処理の実行が担保される。しかも、その場合に、吸蔵能力回復のためのリッチ化に比べてはるかに少ない頻度でリッチ化を行えば済むから、空燃比をリッチ化する回数が徒に増えることもなく、リーン運転がむやみに阻害されて燃費性能が損なわれることも抑制される。
【０１８０】
また、本発明によれば、推定付着量補正のためのリッチ化を行う時期の一例として、イオウ放出処理が行われていったんゼロになった推定イオウ付着量が再び所定量まで増加した時期にリッチ化が行なわれるから、イオウ被毒がある程度の状態にまで進んだ時期を選択してリッチ化が行なわれることになり、前述したように、推定イオウ付着量の補正にとって適切な酸素濃度検出値が得られ、該補正の精度が向上する。また、推定イオウ付着量の起算値がゼロであることから、該付着量が所定量以上増加したかどうかの判定精度が増す。併せて、給油後に最初にイオウ放出処理が行われた場合において上記のタイミングでリッチ化が行なわれるから、給油によって変化する燃料のイオウ含有量のバラツキによる影響が早期に是正される。
【０１８１】
さらに、本発明によれば、リッチ化度合やリッチ化時間等のリッチ化条件が、推定イオウ付着量に基いて定められるから、ＮＯｘの放出という観点からは、吸蔵ＮＯｘが、過不足のないリッチ化度合で、あるいは過不足のない時間だけ、適正に放出処理される。その結果、未処理の吸蔵ＮＯｘが触媒に残存したり、逆に、過度にリッチ化されて燃費性能が低下するというような不具合が抑制される。一方、推定イオウ付着量の補正という観点からは、吸蔵ＮＯｘが全て酸素に還元分解され、充分量の酸素が発生するから、明確な酸素濃度検出値が得られ、上記補正の精度が向上する。
【０１８２】
本発明は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を備えるエンジン一般に広く好ましく適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係るエンジンの制御システム構成図である。
【図２】  同エンジンの空燃比マップである。
【図３】  同エンジンのＮＯｘ浄化制御の一例を示すタイムチャートである。
【図４】  同フローチャートである。
【図５】  同エンジンのイオウ被毒解消制御の一例を示すタイムチャートである。
【図６】  同メインフローチャートである。
【図７】  同フローチャートのサブルーティンを表わすフローチャートである。
【図８】  同じくサブフローチャートである。
【図９】  同制御で用いられる特性図である。
【図１０】  同じく特性図である。
【図１１】  同じく特性図である。
【図１２】  同じく特性図である。
【図１３】  同制御の原理図である。
【図１４】  同じく原理図である。
【図１５】  同じく特性図である。
【図１６】  同じくサブフローチャートである。
【図１７】  同じく特性図である。
【図１８】  同じく特性図である。
【図１９】  同じく特性図である。
【図２０】  同じくサブフローチャートである。
【図２１】  同じくサブフローチャートである。
【図２２】  同じく原理図である。
【図２３】  同じく特性図である。
【図２４】  同じく特性図である。
【図２５】  同じく特性図である。
【図２６】  同エンジンの推定付着量補正制御の一例を示すタイムチャートである。
【図２７】  同じくフローチャートである。
【図２８】  同制御で用いられる特性図である。
【図２９】  同じく特性図である。
【図３０】  本発明の原理図である。
【図３１】  同じく原理図である。
【図３２】  同じく原理図である。
【符号の説明】
１          エンジン
４          燃焼室
５          点火プラグ
６          インジェクタ
１６        三元触媒
１７        ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒）
２０        コントロールユニット（推定手段、放出手段、リッチ化手段、補正手段）
２８        第２空燃比センサ（検出手段）
【図１】
0004366826.tif 000011
【図２】
0004366826.tif 000012
【図３】
0004366826.tif 000013
【図４】
0004366826.tif 000014
【図５】
0004366826.tif 000015
【図６】
0004366826.tif 000016
【図７】
0004366826.tif 000017
【図８】
0004366826.tif 000018
【図９】
0004366826.tif 000019
【図１０】
0004366826.tif 000020
【図１１】
0004366826.tif 000021
【図１２】
0004366826.tif 000022
【図１３】
0004366826.tif 000023
【図１４】
0004366826.tif 000024
【図１５】
0004366826.tif 000025
【図１６】
0004366826.tif 000026
【図１７】
0004366826.tif 000027
【図１８】
0004366826.tif 000028
【図１９】
0004366826.tif 000029
【図２０】
0004366826.tif 000030
【図２１】
0004366826.tif 000031
【図２２】
0004366826.tif 000032
【図２３】
0004366826.tif 000033
【図２４】
0004366826.tif 000034
【図２５】
0004366826.tif 000035
【図２６】
0004366826.tif 000036
【図２７】
0004366826.tif 000037
【図２８】
0004366826.tif 000038
【図２９】
0004366826.tif 000039
【図３０】
0004366826.tif 000040
【図３１】
0004366826.tif 000041
【図３２】
0004366826.tif 000042