(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気空燃比を変化させることが可能な排気空燃比可変手段を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
前記内燃機関の排気経路に設置された酸化触媒と、
前記排気経路に設置され、リッチ雰囲気における硫黄の再生が可能なＮＳＲ触媒と、
前記ＮＳＲ触媒に吸蔵された硫黄の再生要求が生じた場合に、前記ＮＳＲ触媒において基準温度よりも高い所定の再生温度における前記吸蔵された硫黄の再生がなされるように前記排気空燃比可変手段を制御する第１制御手段と、
前記再生温度における硫黄の再生に先んじて、前記ＮＳＲ触媒の温度が前記再生温度未満の抑制温度となるように前記排気空燃比可変手段を制御する第２制御手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記酸化触媒の硫黄被毒量を特定する特定手段と、
前記特定された硫黄被毒量に基づいて前記硫黄被毒量が第１基準値以上であるか否かを判別する第１判別手段と
を更に具備し、
前記第２制御手段は、前記硫黄被毒量が前記第１基準値以上である旨が判別された場合に、前記再生温度における硫黄の再生に先んじて前記ＮＳＲ触媒の温度が前記抑制温度となるように前記排気空燃比可変手段を制御する
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システム。
【請求項３】
前記特定された硫黄被毒量に基づいて前記硫黄被毒量が前記第１基準値未満の値である第２基準値未満であるか否かを判別する第２判別手段を更に具備し、
前記第１制御手段は、前記硫黄被毒量が前記第２基準値未満である旨が判別された場合に、前記再生温度における硫黄の再生が開始されるように前記排気空燃比可変手段を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記排気空燃比可変手段は、燃焼室において前記リッチ雰囲気を生成可能な第１手段と、前記排気経路における前記酸化触媒の上流側において排気中にＨＣを添加することにより前記リッチ雰囲気を生成可能な第２手段とを含み、
前記第２制御手段は、前記ＮＳＲ触媒の温度が前記抑制温度となるように前記第２手段を制御し、
前記第１制御手段は、前記再生温度における硫黄の再生がなされるように前記第１手段を制御する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【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システムの技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のシステムとして、ＮＳＲ（NOx Storage Reduction ：ＮＯｘ吸蔵還元）触媒を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された内燃機関の排気浄化装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、吸蔵された硫黄成分がＮＳＲ触媒から放出される度合いを、吸蔵された硫黄成分の蓄積量が多い程抑制することによって、急激なＳＯｘの放出を抑制することが可能であるとされており、係る硫黄成分が放出される度合いを抑制する手法として、空燃比を初期値から徐々にリッチ空燃比化する旨が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３４４６８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えばＮＳＲ触媒の排気上流側に酸化触媒を設置する構成においては、酸化触媒もまた硫黄被毒する。酸化触媒に吸蔵された硫黄は、ＮＳＲ触媒に吸蔵される硫黄と較べて脱離し易く、ＮＳＲ触媒の硫黄再生時においては、酸化触媒から脱離した硫黄がＮＳＲ触媒に流入する。この際、酸化触媒から脱離した硫黄の量が過多である場合、一部の硫黄はＮＳＲ触媒をすり抜けてテールエンドに到達し、エミッションの悪化を生じかねない。このような問題に対し、従来の技術に示されるような空燃比の徐変制御を適用しようとしても、酸化触媒からの硫黄離脱がリッチ雰囲気中でなくとも生じることに起因して、ＮＳＲ触媒に流入する硫黄の量が必ずしも適切に制御され難い。その結果、とりわけＮＳＲ触媒の硫黄再生時初期において、エミッションの悪化が回避され難い。即ち、従来の技術には、ＮＳＲ触媒の硫黄再生時にエミッションが一時的に悪化しかねないという技術的な問題点がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ＮＳＲ触媒の硫黄再生時におけるエミッションの悪化を好適に回避し得る内燃機関の排気浄化システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、排気空燃比を変化させることが可能な排気空燃比可変手段を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、前記内燃機関の排気経路に設置された酸化触媒と、前記排気経路に設置され、リッチ雰囲気における硫黄の再生が可能なＮＳＲ触媒と、前記ＮＳＲ触媒に吸蔵された硫黄の再生要求が生じた場合に、前記ＮＳＲ触媒において基準温度よりも高い所定の再生温度における前記吸蔵された硫黄の再生がなされるように前記排気空燃比可変手段を制御する第１制御手段と、前記再生温度における硫黄の再生に先んじて、前記ＮＳＲ触媒の温度が前記再生温度未満の抑制温度となるように前記排気空燃比可変手段を制御する第２制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る「内燃機関」とは、一又は複数の気筒を有し、当該気筒の各々における燃焼室における、例えばガソリン、軽油或いは各種アルコール等の燃料、又は当該燃料を含む混合気の爆発或いは燃焼に伴って生じる力を、例えばピストン、コネクティングロッド又はクランク軸等を適宜含み得る物理的な又は機械的な動力伝達経路を経て駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念であり、例えば２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等を指す。
【０００８】
このような本発明に係る内燃機関に備わる「排気空燃比可変手段」とは、排気空燃比（即ち、排気における空気と燃料との比であって、必ずしも燃焼室における燃料の燃焼状態を制御する上での制御上の空燃比と一致しておらずともよい）を可変とし得る物理的、機械的、電気的、磁気的又は化学的手段を包括する概念であり、例えば、吸気系、燃焼室、若しくは排気系に燃料を噴射可能に構成された各種の燃料噴射手段、又は吸気系若しくは燃焼室における吸入空気量を調整可能な吸入空気量調整手段（例えば、スロットルバルブ等の各種吸気絞り弁及び吸気弁若しくは排気弁又はその両方の開閉位相若しくはリフト量又はその両方を制御可能な可変動弁手段等の形態を採り得る）等、一又は複数に限定されない各種の態様を有する。
【０００９】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システム（以下、適宜「本発明に係る排気浄化システム」等と略称する）には、リッチ雰囲気における、吸蔵された硫黄の再生（以下、適宜「Ｓ再生」と略称する）が可能に構成されたＮＳＲ触媒が備わる。ここで「リッチ雰囲気」とは、上述した排気空燃比が燃料過剰な状態（即ち、リッチ）にある雰囲気であり、還元剤として機能し得る例えばＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素）等が相対的に多い雰囲気を指す。この種のリッチ雰囲気における硫黄再生とは、アルカリ金属或いはアルカリ土類金属等のＮＯｘ吸蔵材がＳＯｘと中和反応すること等によりＮＳＲ触媒を被毒する、化学的に安定な硫酸塩や亜硫酸塩を、例えばこの種の各種還元剤の還元作用により還元分解し、Ｓ単体、ＳＯ２等のＳＯｘ或いはＨ２Ｓ等を包括する概念としての硫黄含有物として離脱せしめること等を指す。
【００１０】
尚、本発明に係る「酸化触媒」とは、排気中の対象物質を酸化可能な限りにおいて如何なる構成を有していてもよく、三元触媒であってもよい。また、酸化触媒とＮＳＲ触媒とは、ハードウェア構成においてその少なくとも一部が共有又は共用されてもよい。更に、本発明に係る排気浄化システムでは、例えば、酸化触媒とＮＳＲ触媒との間にＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）等の捕集手段が介在し、酸化触媒によりＮＯ、ＣＯ又はＨＣを酸化してＤＰＦにトラップされたＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）を酸化燃焼せしめ、所謂ＣＲＴ（Continuously Re-generation Trap）と称されるＰＭ連続再生が実現されてもよい。
【００１１】
本発明に係る排気浄化システムによれば、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１制御手段が、ＮＳＲ触媒に吸蔵された硫黄の再生要求（以下、適宜「Ｓ再生要求」と称する）が生じた場合に、ＮＳＲ触媒において所定の再生温度におけるＳ再生がなされるように排気空燃比可変手段が制御される。尚、これ以降、このような第１制御手段による排気空燃比可変手段の制御を適宜「Ｓ再生制御」と称することとする。また、ＮＳＲ触媒の温度をこれ以降適宜「ＮＳＲ触媒床温」と称することとする。
【００１２】
ここで、ＮＳＲ触媒におけるＳ再生に係る「再生温度」とは、例えば、ＮＳＲ触媒に溶損等の不具合を生じさせず且つＳ再生を好適に行い得るものとして予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて定められた、少なくとも基準温度（通常時（即ち、ＮＯｘ吸蔵、ＮＯｘ還元及びＳ被毒が行われる期間）におけるＮＳＲ触媒床温）と較べて高温側の温度である。従って、Ｓ再生要求に応じたＳ再生が行われるに際しては、好適な一形態として、ＮＳＲ触媒床温を再生温度まで上昇させる必要が生じるが、この際、例えば先に述べたリッチ雰囲気に含まれるＣＯやＨＣ等の各種還元剤が、排気中の余剰酸素によりＮＳＲ触媒で燃焼し得るため、好適な一形態として、ＮＳＲ触媒床温は、Ｓ再生の実行過程において上昇し得る。この際、排気空燃比可変手段の態様に応じて、例えば、噴射燃料量が増量される、吸入空気量が絞られる、或いはＨＣが排気中に添加される等、各種の駆動制御がなされ、ＮＳＲ触媒床温は、再生温度を目標温度として上昇する。この際、ＮＳＲ触媒床温の上昇速度は、燃料噴射量の増量の度合い若しくは吸入空気の絞り度合い又は燃焼室内がリッチ空燃比に保たれる期間とストイキ空燃比に保たれる期間との比率（即ち、一種のデューティ比である）或いはＨＣ添加量等に応じて可変に制御され得る。
【００１３】
尚、「Ｓ再生要求」とは、好適な一形態としてＮＳＲ触媒の硫黄被毒量（以下、適宜「Ｓ被毒量」と称する）に基づいて（例えば、Ｓ被毒量が所定値以上である場合等に）生じる要求であるが、この場合、ＮＳＲ触媒のＳ被毒量を直接の判断基準値にせずともよく、例えば、車両や内燃機関の運転条件に基づいてＳ再生を行うべき旨の実践上の判断を下し得る程度に前回のＳ再生時点から時間が経過した場合に（即ち、言わば間接的な指標値を利用してＳ被毒量を推定した結果として）生じてもよい。
【００１４】
一方、ＮＳＲ触媒の排気上流側に位置する酸化触媒もまた、ＮＳＲ触媒と同様にＳ被毒する。ところが、酸化触媒を被毒する硫黄は、ＮＳＲ触媒を被毒する硫酸塩や亜硫酸塩等と異なり、アルミナ等の塩基性担体表面にトラップされるため、少なくともＮＳＲ触媒を被毒する、上記安定化合物と較べて脱離し易い性質がある。従って、Ｓ再生要求が生じた際に、即座に再生温度におけるＳ再生を実行しようとすると、酸化触媒から脱離した硫黄含有物が、その量の大小はあれ（その時点の酸化触媒のＳ被毒量等に応じて変化し得る）、ＮＳＲ触媒に流入することとなる。
【００１５】
このため、ＮＳＲ触媒では、場合によっては一時的に硫黄含有物の量が増大して、ＮＳＲ触媒を被毒することなくＮＳＲ触媒をすり抜け、車両のテールエンドにおける硫黄含有物の排出許容値を一時的にせよ超過するといった事態が生じかねない。そこで、本発明に係る排気浄化システムでは、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２制御手段が、第１制御手段によるＳ再生制御の実行に先んじて、ＮＳＲ触媒床温が再生温度未満の抑制温度となるように排気空燃比可変手段を制御する。尚、これ以降、このような第２制御手段による排気空燃比可変手段の制御を適宜「Ｓ抑制制御」と称することとする。
【００１６】
ここで、抑制温度とは、再生温度未満の範囲で設定される固定値、又は当該範囲で二値的に、段階的に若しくは連続的に設定される可変値を採り、少なくとも上述した基準温度よりも高温である。従って、第１及び第２制御手段は、基本的には相互に同種の制御を実行することとなるが、Ｓ抑制制御においては、少なくともＮＳＲ触媒床温の目標温度がＳ再生制御と異なるため、ＮＳＲ触媒床温の上昇カーブがＳ再生制御におけるそれと異なることとなる。即ち、Ｓ抑制制御がなされるに際しては、目標温度が再生温度未満の抑制温度に設定されるため、ＮＳＲ触媒床温の上昇カーブは、再生温度を目標温度とする場合と較べて明らかに緩やかになる。同様に、ＮＳＲ触媒に隣接する（距離を規定するものではない）酸化触媒の温度（以下、適宜「酸化触媒床温」と称する）の上昇カーブもまた、Ｓ再生制御の実行時と較べて緩やかになる。
【００１７】
ここで特に、酸化触媒からの硫黄の脱離は、排気空燃比よりも酸化触媒床温に対してより高い感度を有する傾向がある。即ち、酸化触媒におけるＳ再生は、酸化触媒床温の上昇に伴って、ＮＳＲ触媒におけるＳ再生よりも早期に活性化する。従って、本発明に係る排気浄化システムによれば、ＮＳＲ触媒においてＳ再生要求が生じた後、再生温度を目標温度とした（即ち、ＮＳＲ触媒床温を可及的速やかに再生温度へ上昇させることによる）Ｓ再生がなされる場合と較べて、ＮＳＲ触媒からの硫黄の脱離が抑制される期間（尚、ＮＳＲ触媒においても、再生温度未満の温度領域で全くＳ再生がなされない訳ではない）を長く採ることが可能となり、また酸化触媒におけるＳ再生速度も抑制することが可能となる。このため、ＮＳＲ触媒が、酸化触媒から脱離した硫黄含有物と、ＮＳＲ触媒自身から脱離した硫黄含有物とで飽和する等の事態が防止される。即ち、ＮＳＲ触媒に再被毒されることなく過剰な硫黄含有物がＮＳＲ触媒をすり抜けることにより生じるエミッションの悪化が好適に防止されるのである。
【００１８】
尚、Ｓ抑制制御からＳ再生制御への切り替えは、Ｓ抑制制御が実行されることにより酸化触媒床温の上昇が幾らかなり緩慢になり、Ｓ再生が抑制されることに鑑みれば、各種の態様を採り得る。例えば、Ｓ抑制制御は、Ｓ再生制御がなされる場合（即ち、Ｓ再生要求が生じた場合）に、予め設定された期間実施されるものであってもよいし、例えば、酸化触媒におけるＳ被毒量或いは更に酸化触媒のＳ再生量に応じて、その都度個別具体的に決定される期間実施されてもよい。尚、先に述べたように、Ｓ再生制御とＳ抑制制御とは、排気空燃比可変手段の制御を介してＮＳＲ触媒床温（間接的に、酸化触媒床温である）をコントロールする点について同種の制御であり、Ｓ再生制御は、Ｓ抑制制御の実行期間の初期において選択的に又は限定的になされる制御であってもよい。
【００１９】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの一の態様では、前記酸化触媒の硫黄被毒量を特定する特定手段と、前記特定された硫黄被毒量に基づいて前記硫黄被毒量が第１基準値以上であるか否かを判別する第１判別手段とを更に具備し、前記第２制御手段は、前記硫黄被毒量が前記第１基準値以上である旨が判別された場合に、前記再生温度における硫黄の再生に先んじて前記ＮＳＲ触媒の温度が前記抑制温度となるように前記排気空燃比可変手段を制御する。
【００２０】
この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る特定手段により、酸化触媒におけるＳ被毒量が特定される。一方で、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１判別手段は、この特定されたＳ被毒量に基づいて、酸化触媒におけるＳ被毒量が第１基準値以上であるか否かを判別する。この際、第２制御手段は、酸化触媒におけるＳ被毒量が第１基準値以上である旨の判別がなされた場合にＳ抑制制御を実行する。従って、この態様によれば、Ｓ再生制御の実行機会を可及的に拡大することができ、効率的である。
【００２１】
尚、本発明における「特定」とは、例えば、特定対象又は特定対象と相関する物理量を所定の検出手段を介して直接的に又は間接的に検出すること、当該検出手段を介して直接的に又は間接的に検出された特定対象又は特定対象と相関する物理量に基づいて予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する値を選択すること、この種の特定対象、特定対象と相関する物理量又は選択された値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式に従って導出すること、或いはこのように検出、選択又は導出された値等を、例えば電気信号等の形で単に取得すること等を包括する広い概念である。特定手段は、係る概念の範囲内において、例えば、燃料噴射量や酸化触媒床温等に基づいた数値演算処理の結果として酸化触媒におけるＳ被毒量を特定してもよいし、内燃機関及び該内燃機関を搭載する車両の運転条件や、前回ＮＳＲ触媒においてＳ再生がなされてからの経過時間等に基づいて酸化触媒におけるＳ被毒量を特定してもよい。即ち、特定手段により特定される「Ｓ被毒量」が、Ｓ被毒量そのものに限定されない各種の指標値の態様を採り得ることに鑑みれば、特定されるＳ被毒量と、判別手段が判断基準とするＳ被毒量とは、必ずしも同種でなくてもよい。
【００２２】
尚、この態様では、前記特定された硫黄被毒量に基づいて前記硫黄被毒量が前記第１基準値未満の値である第２基準値未満であるか否かを判別する第２判別手段を更に具備し、前記第１制御手段は、前記硫黄被毒量が前記第２基準値未満である旨が判別された場合に、前記再生温度における硫黄の再生が開始されるように前記排気空燃比可変手段を制御してもよい。
【００２３】
この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２判別手段によって、酸化触媒におけるＳ被毒量が、好適な一形態として、例えばＳ再生制御が開始された場合の酸化触媒のＳ再生量を、テールエンドにおけるエミッションの悪化を顕在化させない範囲に収め得る値等としての第２基準値未満である旨が判別された場合に、Ｓ抑制制御が停止され、Ｓ再生制御が開始されるため、エミッションの悪化を効率的に且つ効果的に抑制可能である。
【００２４】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの他の態様では、前記排気空燃比可変手段は、燃焼室において前記リッチ雰囲気を生成可能な第１手段と、前記排気経路における前記酸化触媒の上流側において排気中にＨＣを添加することにより前記リッチ雰囲気を生成可能な第２手段とを含み、前記第２制御手段は、前記ＮＳＲ触媒の温度が前記抑制温度となるように前記第２手段を制御し、前記第１制御手段は、前記再生温度における硫黄の再生がなされるように前記第１手段を制御する。
【００２５】
この態様によれば、排気空燃比可変手段は、第１及び第２手段を含んで構成される。
【００２６】
第１手段は、例えば、燃料噴射装置やスロットルバルブ等を含み、例えば吸入空気量を絞りつつアフター噴射燃料を増量する等の措置により燃焼室においてリッチ雰囲気を生成可能に構成される（以下、このようにして形成されるリッチ雰囲気を適宜「燃焼リッチ雰囲気」と称する）。このため、第１手段を介して形成される燃焼リッチ雰囲気においては、還元剤は主としてＣＯとなる。一方、第２手段は、排気経路に設置された、例えばＨＣ添加弁等の態様を有し、排気中にＨＣ（即ち、好適には燃料である）を添加することにより排気経路においてリッチ雰囲気を生成可能に構成される（以下、このようにして形成されるリッチ雰囲気を適宜「添加リッチ雰囲気」と称する）。このため、第２手段を介して形成される添加リッチ雰囲気においては、還元剤は主としてＨＣとなる。
【００２７】
ここで、第２制御手段は、Ｓ抑制制御において第２手段を介して添加リッチ雰囲気を生成させ、第１制御手段は、Ｓ再生制御において第１手段を介して燃焼リッチ雰囲気を形成する。ここで、いずれの手段によりいずれのリッチ雰囲気が生成されるにせよ、酸化触媒床温の上昇を抑制する（即ち、先に述べたように緩慢にする）ことは可能であるが、還元力はＨＣの方がＣＯよりも弱いため、Ｓ抑制制御がなされる期間においては、酸化触媒からの硫黄の脱離が少なくともＣＯを還元剤とする場合と較べて進行し難くなる。
【００２８】
従って、この態様によれば、酸化触媒床温の上昇を抑制することによる、酸化触媒におけるＳ脱離の抑制を図りつつ、更に還元力を相対的に低下させることによるＳ脱離の抑制が図られるため、ＮＳＲ触媒におけるＳ再生に際しエミッションの悪化が生じる可能性がより低減される。
【００２９】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００３１】
図１において、エンジンシステム１０は、図示せぬ車両に搭載され、ＥＣＵ１００及びエンジン２００を備える。
【００３２】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジン２００の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「第１制御手段」、「第２制御手段」、「特定手段」、「第１判別手段」及び「第２判別手段」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納される制御プログラムに従って、後述する基本制御を実行することが可能に構成されている。
【００３３】
エンジン２００は、ガソリンを燃料とする、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ガソリンエンジンである。エンジン２００の概略について説明すると、エンジン２００は、シリンダブロック２０１に４本のシリンダ２０２が並列配置された構成を有している。そして、各気筒内において燃料を含む混合気が点火装置（不図示）の点火動作により着火した際に生じる力が、不図示のピストンを紙面と垂直な方向に往復運動させ、更にコネクティングロッドを介してピストンに連結されるクランクシャフト（いずれも不図示）の回転運動に変換される構成となっている。以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。尚、本実施形態に係るエンジン２００は、シリンダ２０２が図１において紙面と垂直な方向に４本並列してなる直列４気筒ディーゼルエンジンであるが、個々のシリンダ２０２の構成は相互に等しいため、ここでは一のシリンダ２０２についてのみ説明することとする。
【００３４】
尚、本実施形態におけるエンジン２００は、ガソリンエンジンであるが、本発明に係る「内燃機関」とは、好適な一形態として軽油を燃料とするディーゼルエンジンであってもよい。
【００３５】
シリンダ２０２内における混合気の燃焼に際し、エアフィルタを介して外部から吸入された空気たる吸入空気は、吸気管２０３に導かれる。吸気管２０３には、吸入空気の量を調節可能なスロットルバルブ２０４が配設されている。このスロットルバルブ２０４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され且つＥＣＵ１００により上位に制御されるスロットルバルブモータ（不図示）から供給される駆動力により回転可能に構成された回転弁であり、スロットルバルブ２０４を境にした吸気管２０３の上流部分と下流部分とをほぼ遮断する全閉位置から、ほぼ全面的に連通させる全開位置まで、その回転位置が連続的に制御される構成となっている。スロットルバルブ２０４は、本発明に係る「排気空燃比可変手段」の一例である。
【００３６】
吸気管２０３は、吸気マニホールド２０５と連通しており、この吸気マニホールド２０５を介して更に、各シリンダに設けられた吸気ポート２０６に連通している。一方、吸気管２０３に導かれる吸入空気は、吸気マニホールド２０５上流側の合流位置において、後述するＥＧＲガスと混合され、吸気ポート２０６とシリンダ内部とを連通させることが可能に構成された不図示の吸気バルブの開弁時にシリンダ２０２内に吸気として吸入される。シリンダ２０２内には、筒内直噴型のユニットインジェクタ２０７から燃料たるガソリンが噴射される構成となっており、噴射された燃料が各シリンダ内部で、当該吸気と混合され、上述した混合気となる。尚、詳細は省略するが、燃料は、不図示の燃料タンクに貯留されており、不図示のフィードポンプの作用により燃料タンクから汲み出され、不図示の低圧配管を介して公知の各種態様を採り得高圧ポンプ（不図示）に圧送される構成となっている。この高圧ポンプは、コモンレール２０８に対し、燃料を供給することが可能に構成されている。
【００３７】
コモンレール２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、上流側（即ち、高圧ポンプ側）から供給される高圧燃料をＥＣＵ１００により設定される目標レール圧まで蓄積することが可能に構成された、高圧貯留手段である。尚、コモンレール２０８には、レール圧を検出することが可能なレール圧センサ及びレール圧が上限値を超えないように蓄積される燃料量を制限するプレッシャリミッタ等が配設されるが、ここではその図示を省略することとする。前述したユニットインジェクタ２０７は、シリンダ２０２毎に搭載されており、夫々が高圧デリバリ２０９を介してコモンレール２０８に接続されている。
【００３８】
ここで、ユニットインジェクタ２０７の構成について補足すると、ユニットインジェクタ２０７は、ＥＣＵ１００から供給される指令に基づいて作動する電磁弁と、この電磁弁への通電時に燃料を噴射するノズル（いずれも不図示）とを備える。当該電磁弁は、コモンレール２０８の高圧燃料が印加される圧力室と、当該圧力室に接続された低圧側の低圧通路との間の連通状態を制御することが可能に構成されており、通電時に当該加圧室と低圧通路とを連通させると共に、通電停止時に当該加圧室と低圧通路とを相互に遮断する。
【００３９】
一方、ノズルは、噴孔を開閉するニードルを内蔵し、圧力室の燃料圧力がニードルを閉弁方向（噴孔を閉じる方向）に付勢している。従って、電磁弁への通電により加圧室と低圧通路とが連通し、圧力室の燃料圧力が低下すると、ニードルがノズル内を上昇して開弁する（噴孔を開く）ことにより、コモンレール２０８より供給された高圧燃料を噴孔より噴射することが可能に構成される。また、電磁弁への通電停止により加圧室と低圧通路とが相互に遮断されて圧力室の燃料圧力が上昇すると、ニードルがノズル内を下降して閉弁することにより、噴射が終了する構成となっている。
【００４０】
上述した混合気は、圧縮工程において点火装置の点火動作により着火して燃焼し、燃焼ガス或いは一部未燃のＨＣ及び不完全燃焼によるＣＯ等を含む排気として、吸気バルブの開閉に連動して開閉する排気バルブ（不図示）の開弁時に排気ポート２１０を介して排気マニホールド２１１に導かれる構成となっている。この排気マニホールド２１１は、排気管２１２に連通している。
【００４１】
排気マニホールド２１１には、排気管２１２とは別にＥＧＲ通路２１３が連通している。ＥＧＲ通路２１３は、排気マニホールド２１１と吸気管２０３とを連通させる金属製且つ中空の管状部材であり、上述した合流位置において吸気管２０３と連通する構成となっており、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気管２０３に再循環させることが可能に構成されている。ＥＧＲ通路２１３には、ＥＧＲクーラ２１４が設置されている。ＥＧＲクーラ２１４は、ＥＧＲ通路２１３に設けられた冷却装置である。ＥＧＲクーラ２１３は、外周部にエンジン２００の冷却水配管が張り巡らされた金属製且つ中空の管状部材であり、ＥＧＲクーラ２１４を通過する排気を冷却することが可能に構成されている。
【００４２】
ＥＧＲバルブ２１５は、ＥＧＲ通路２１３に設置された開閉可能な弁体と、当該弁体を駆動する駆動装置を含むバルブ機構である。ＥＧＲバルブ２１５の弁体は、当該駆動装置により開閉状態が連続的に変化するように構成されており、当該開閉状態に応じて、ＥＧＲ通路２１３を流れるＥＧＲガスの流量、即ち、ＥＧＲ量を制御することが可能に構成されている。ＥＧＲバルブ２１５の駆動装置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＧＲバルブ２１５の弁体の開閉状態は、ＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。
【００４３】
排気管２１２には、酸化触媒２１６及びＮＳＲ触媒２１７が設置されている。
【００４４】
酸化触媒２１６は、アルミナ等の塩基性多孔質担体に白金等の貴金属を担持してなり、排気中のＣＯ、ＨＣ（主としてＳＯＦ）及びＮＯ等を酸化することが可能に構成された触媒である。
【００４５】
ＮＳＲ触媒２１７は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属等のＮＯｘ吸蔵材と貴金属をアルミナ等の多孔質担体に担持してなるＮＯｘ吸蔵還元型触媒である。
【００４６】
ＮＳＲ触媒２１７は、リーン雰囲気において、排気中のＮＯを貴金属上でＮＯｘに酸化し、塩基性物質であるＮＯｘ吸蔵材がＮＯｘと中和反応して硝酸塩や亜硝酸塩を形成することによりＮＯｘを吸蔵することが可能に構成されており、またリッチ雰囲気において、吸蔵されていた硝酸塩や亜硝酸塩が分解しＮＯｘが放出されると共に、貴金属の触媒作用によりＨＣやＣＯ等の還元剤と反応してＮ２に浄化される構成となっている。
【００４７】
尚、ＮＳＲ触媒２１７は、酸化触媒２１６及びＥＣＵ１００と共に、本発明に係る「内燃機関の排気浄化システム」の一例を構成している。
【００４８】
酸化触媒２１６には、第１温度センサ２１８が備わる。第１温度センサ２１８は、酸化触媒２１６の触媒床温たる酸化触媒床温Ｔｃｃｏを検出することが可能に構成されたセンサである。第１温度センサ２１８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された酸化触媒床温Ｔｃｃｏは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で取得される構成となっている。
【００４９】
ＮＳＲ触媒２１７には、第２温度センサ２１９が備わる。第２温度センサ２１９は、ＮＳＲ触媒２１７の触媒床温たるＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒを検出することが可能に構成されたセンサである。第２温度センサ２１９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で取得される構成となっている。
【００５０】
＜実施形態の動作＞
エンジン２００では、ＮＳＲ触媒２１７がＮＯｘを吸蔵する過程で、ＮＯｘ吸蔵材が排気中の硫黄を硫酸塩又は亜硫酸塩等の形で吸蔵することによりＳ被毒する。ＮＳＲ触媒２１７におけるＳ被毒の度合いが大きくなると、ＮＳＲ触媒２１７におけるＮＯｘ吸蔵能力が低下して、エンジン２００のＮＯｘ排出量が増加する。このため、エンジンシステム１０では、ＥＣＵ１００により基本制御が実行され、ＮＳＲ触媒２１７に吸蔵された硫黄を、適宜Ｈ２ＳやＳＯｘ等の硫黄含有物として脱離させ、ＮＯｘ吸蔵能力の回復が図られる。
【００５１】
ここで、図２を参照し、Ｓ再生制御の詳細について説明する。ここに、図２は、Ｓ再生制御のフローチャートである。
【００５２】
図２において、ＥＣＵ１００は、ＮＳＲ触媒２１７のＳ被毒量Ｓｎｓｒが閾値Ｓｎｓｒ１以上であるか否かを判別する（ステップＳ１０１）。ここで、ＥＣＵ１００は、所定の時間周期で、ＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒとエンジン２００の燃料消費量とに基づいて単位Ｓ被毒量を演算し、演算された単位Ｓ被毒量を前回値に加算することによって、ＮＳＲ触媒２１７のＳ被毒量Ｓｎｓｒを積算値として記憶している。ステップＳ１０１では、記憶されている最新のＳ被毒量Ｓｎｓｒが閾値Ｓｎｓｒ１以上であるかが判別される。尚、閾値Ｓｎｓｒ１は適合値であり、例えば、ＮＳＲ触媒２１７におけるＮＯｘ吸蔵能力の低下が、実践上看過し得ない程度に顕在化し得るＳ被毒量として設定されている。
【００５３】
ＮＳＲ触媒２１７のＳ被毒量Ｓｎｓｒが閾値Ｓｎｓｒ１未満である場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ再生要求がないものとして処理をステップＳ１０１に戻す。一方、Ｓ被毒量Ｓｎｓｒが閾値Ｓｎｓｒ１以上である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＮＳＲ触媒２１７においてＳ再生要求が生じたものとして、処理をステップＳ１０２に移行させる。
【００５４】
ステップＳ１０２では、酸化触媒２１６のＳ被毒量Ｓｃｃｏが閾値Ｓｃｃｏ１以上であるか否かが判別される。
【００５５】
ここで、酸化触媒２１６も、触媒担体が塩基性であるためにＮＳＲ触媒２１７と同様Ｓ被毒する。ＥＣＵ１００は、ＮＳＲ触媒２１７のＳ被毒量Ｓｎｓｒを算出したのと同様に、所定の時間周期で、酸化触媒床温Ｔｃｃｏとエンジン２００の燃料消費量とに基づいて酸化触媒２１６の単位Ｓ被毒量を演算し、演算された単位Ｓ被毒量を前回値に加算することによって、酸化触媒２１６のＳ被毒量Ｓｃｃｏを積算値として記憶している。ステップＳ１０２では、記憶されている最新のＳ被毒量Ｓｃｃｏが閾値Ｓｃｃｏ１以上であるかが判別される。尚、閾値Ｓｃｃｏ１については後述する。
【００５６】
酸化触媒２１６のＳ被毒量Ｓｃｃｏが閾値Ｓｃｃｏ１未満である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒの目標値たる目標温度Ｔｎｓｒｔｇを、再生温度ＴｎｓｒＨに設定する（ステップＳ１０７）。
【００５７】
係る再生温度ＴｎｓｒＨは、ＮＳＲ触媒２１７におけるＳ再生を少なくとも実践上不足のないように（好適には、ＮＳＲ触媒２１７が熱負荷により溶損しない範囲で可及的に高効率にＳ再生がなされるように）決定された、本発明に係る「再生温度」の一例である。本実施形態において、再生温度Ｔｎｓｒは、概ね７００℃前後の値に設定されている。尚、再生温度Ｔｎｓｒは、エンジン２００の通常の動作範囲においてＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒが採り得る温度よりも十分に高い値となっている。
【００５８】
目標温度Ｔｎｓｒｔｇが再生温度ＴｎｓｒＨに設定されると、ＥＣＵ１００は、燃焼リッチ雰囲気におけるＳ再生制御を実行する（ステップＳ１０８）。この際、ユニットインジェクタ２０７の駆動制御を介して、排気空燃比ＡＦがＳ再生用のリッチ空燃比ＡＦｒｉｃｈ（例えば、ストイキ値を１４．６とした場合に、１４・２程度の値）に制御される。
【００５９】
より具体的には、排気空燃比をリッチ側に推移させるための燃料噴射は、吸気工程終期のアフター噴射として実行される。一方、エンジン２００の出力トルクがＳ再生制御の実行前後で変化しないように、ＥＣＵ１００は、スロットルバルブ２０４の開度を絞り、吸入空気量を減少させる。その結果、トルクショックを生じさせることなく、排気空燃比がリッチ空燃比ＡＦｒｉｃｈに変化し、排気は燃焼リッチ雰囲気となって、排気管２１２に供給される。
【００６０】
尚、ＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒの制御は、第２温度センサ２１９により検出されるＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒをフィードバックした、空燃比のデューティ制御により実現される。より具体的には、ＥＣＵ１００は、排気空燃比ＡＦを、ストイキ空燃比とリッチ空燃比ＡＦｒｉｃｈとの間で二値的に変化させると共に、それら各空燃比の制御期間の長さの比（即ち、一種のデューティ比）をフィードバック量に応じて変化させる（即ち、排気空燃比ＡＦがリッチ空燃比ＡＦｒｉｃｈに制御される期間が長い程、ＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒの上昇が促される）ことにより、ＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒを迅速且つ正確に目標温度Ｔｎｓｒｔｇ（ここでは、再生温度ＴｎｓｒＨ）に収束させる。再生温度ＴｎｓｒＨを目標温度としたＳ再生制御は、本発明に係る「第１制御手段」によりなされる上述した「Ｓ再生制御」の一例である。
【００６１】
Ｓ再生制御が実行されると、ＮＳＲ触媒２１７のＳ被毒量Ｓｎｓｒが閾値Ｓｎｓｒ０（Ｓｎｓｒ０＜Ｓｎｓｒ１）未満まで低下したか否かが判別される（ステップＳ１０９）。尚、閾値Ｓｎｓｒ０は、ＮＳＲ触媒２１７におけるＮＯｘ吸蔵能力が回復した旨の判断を下し得る適合値であり、ハンチング防止のため、上述した閾値Ｓｎｓｒ０よりも十分に小さい値に設定されている。
【００６２】
Ｓ被毒量Ｓｎｓｒが閾値Ｓｎｓｒ０以上である場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０７に戻し、一連の処理を繰り返すと共に、Ｓ被毒量Ｓｎｓｒが閾値Ｓｎｓｒ０未満まで低下した場合（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１０１に戻す。即ち、実質的に次なるＳ再生要求が生じるまで処理は待機状態に維持される。
【００６３】
一方、ステップＳ１０２に係る判別において、酸化触媒２１６のＳ被毒量Ｓｃｃｏが閾値Ｓｃｃｏ１以上である旨が判別された場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＮＳＲ触媒２１７の目標温度Ｔｎｓｒｔｇを、初期値ＴｎｓｒＬ０に対し所定周期毎に徐変量ΔＴｎｓｒを加算してなる可変値としての抑制温度ＴｎｓｒＬに設定する（ステップＳ１０３）。即ち、最初に訪れるステップＳ１０３において、抑制温度ＴｎｓｒＬはＴｎｓｒＬ０であり、以下所定周期毎にＴｎｓｒＬは、ＴｎｓｒＬ０＋ｎΔＴｎｓｒ（ｎ＝１，２，・・・）と変化する。
【００６４】
目標温度Ｔｎｓｒｔｇの設定が終了すると、ＥＣＵ１００は、設定された目標温度Ｔｎｓｒｔｇ（即ち、ＴｎｓｒＬ）が、先に述べた再生温度ＴｎｓｒＨ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０４）。
【００６５】
目標温度Ｔｎｓｒｔｇが再生温度ＴｎｓｒＨ以上である場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、処理はステップＳ１０７に移行され、無条件に目標温度が再生温度ＴｎｓｒＨに設定される。即ち、ＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒは、再生温度ＴｎｓｒＨを上限としてその目標値が設定される。但し、ステップＳ１０４に係る抑制温度ＴｎｓｒＬの設定プロセスにおいて、徐変量ΔＴｎｓｒの加算周期は十分に長く採られており、且つ徐変量ΔＴｎｓｒの値も十分に小さく採られているため、抑制温度ＴｎｓｒＬは、基本的には再生温度ＴｎｓｒＨ未満の温度領域で設定される。
【００６６】
尚、抑制温度ＴｎｓｒＬの初期値ＴｎｓｒＬ０は、ＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒが通常採り得る温度よりは高く、且つ徐変量の加算に伴いＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒが変化した場合にも、ＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒが、ＮＳＲ触媒２１７におけるリッチ雰囲気中のＳ再生が十分に行われ難い程度に再生温度ＴｎｓｒＨよりも低い温度範囲に維持されるように設定されている。例えば、初期値ＴｎｓｒＬ０は、６００℃前後であってもよい。
【００６７】
尚、ここでは、所定周期毎に抑制温度ＴｎｓｒＬが徐変されることとしたが、抑制温度ＴｎｓｒＬは固定値であってもよい。また、所定周期の設定態様も自由であり、例えば、ＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒが目標温度に到達した時点で次なる目標温度が設定されてもよい。
【００６８】
目標温度Ｔｎｓｒｔｇが抑制温度ＴｎｓｒＬに設定されると、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０８と同様の燃焼リッチ雰囲気におけるＳ再生制御であるＳ抑制制御を実行する（ステップＳ１０５）。但し、第２温度センサ２１９により検出されるＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒをフィードバックしてなされる上述した空燃比のデューティ制御の実行態様は、目標温度Ｔｎｓｒｔｇの差異に応じてステップＳ１０８と異なる。再生温度ＴｎｓｒＬを目標温度としたＳ抑制制御は、本発明に係る「第２制御手段」によりなされる上述した「Ｓ抑制制御」の一例である。尚、Ｓ抑制制御の詳細な効果については、後述する。
【００６９】
Ｓ抑制制御が開始されると、酸化触媒２１６のＳ被毒量Ｓｃｃｏが、閾値Ｓｃｃｏ０（Ｓｃｃｏ０＜Ｓｃｃｏ１）未満まで低下したか否かが判別される（ステップＳ１０６）。尚、閾値Ｓｃｃｏは、少なくともハンチング防止のため、上述した閾値Ｓｃｃｏ１よりも十分に小さい値に設定される。
【００７０】
Ｓ被毒量Ｓｃｃｏが閾値Ｓｃｃｏ０以上である場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０３に戻し、一連の処理を繰り返すと共に、Ｓ被毒量Ｓｃｃｏが閾値Ｓｃｃｏ未満まで低下した場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１０７に移行する。即ち、ＮＳＲ触媒２１７におけるＳ再生の態様は、Ｓ抑制制御から上述したＳ再生制御に切り替わる。
【００７１】
次に、図３を参照し、本実施形態の効果について、視覚的に説明する。ここに、図３は、基本制御の実行過程における各触媒の状態を表すタイミングチャートである。
【００７２】
図３において、上段から順に、酸化触媒２１６のＳ被毒量Ｓｃｃｏの時間特性、ＮＳＲ触媒２１７のＳ被毒量Ｓｎｓｒの時間特性、ＮＳＲ触媒２１７の目標温度Ｔｎｓｒｔｇの時間特性及び車両のテールエンドにおけるＳＯｘ濃度Ｄｓｏｘの時間特性が配列している。
【００７３】
図３において、時刻Ｔ０以降の時刻Ｔ１において、ＮＳＲ触媒２１７のＳ被毒量Ｓｎｓｒが閾値Ｓｎｓｒ１に達し、上述したＳ再生要求が生じたとする。この際、酸化触媒２１６のＳ被毒量Ｓｃｃｏは上述した閾値Ｓｃｃｏ１を超えており、ＥＣＵ１００によりＳ再生制御に先んじてＳ抑制制御が実行される。この際、上述したように、ＮＳＲ触媒２１７の目標温度Ｔｎｓｒｔｇは、抑制温度ＴｎｓｒＬの初期値ＴｎｓｒＬ０に設定される。
【００７４】
ここで、抑制温度ＴｎｓｒＬにおいては、ＮＳＲ触媒２１７におけるＳ再生は、目標温度が低いことに起因して還元剤の増量が抑制される（還元剤の増量により温度上昇が促されるため）ことと、ＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒが再生温度に達しないことによって、その進行速度が顕著に緩慢となる。尚、ＮＳＲ触媒２１７におけるＳ被毒量Ｓｎｓｒの時間特性は、図示ＰＲＦ＿Ｓｎｓｒ（実線参照）として表される。
【００７５】
一方、図示ＰＲＦ＿Ｓｃｃｏ（実線参照）として表される酸化触媒２１６におけるＳ被毒量Ｓｃｃｏを見れば明らかなように、酸化触媒２１６におけるＳ再生は、十分なリッチ雰囲気でなくても、酸化触媒床温Ｔｃｃｏ（本実施形態では、制御に利用されていないが、基本的にＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒの高低が夫々高低に対応する）の上昇に応じて、顕著に進行する。
【００７６】
これは、触媒中におけるＳ吸蔵形態が、酸化触媒２１６とＮＳＲ触媒２１７とで異なることに起因している。即ち、ＮＳＲ触媒２１７では、硫黄が化学的に安定な硫酸塩又は亜硫酸塩として吸蔵されることによりＳ脱離が生じ難いのに対し、酸化触媒２１６では、比較的に簡単にＳ脱離が生じるため、Ｓ抑制制御の実行期間においては、酸化触媒２１６からのＳ脱離のみが進行するのである。
【００７７】
Ｓ抑制制御による酸化触媒２１６におけるＳ再生が支配的に進行し、時刻Ｔ２において、酸化触媒２１６におけるＳ被毒量Ｓｃｃｏが閾値Ｓｃｃｏ０に到達すると、Ｓ再生に係る制御は、Ｓ抑制制御からＳ再生制御に切り替わる。即ち、ＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒｔｇは、再生温度ＴｎｓｒＨに設定され（ＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒｔｇの時間特性は、図示ＰＲＦ＿Ｔｎｓｒｔｇ参照）、上述したリッチ空燃比ＡＦｒｉｃｈのデューティ比が大きくなって、温度上昇及び還元剤の増加が促進される。その結果、時刻Ｔ２を境にＮＳＲ触媒２１７のＳ被毒量Ｓｎｓｒが減少を開始する。
【００７８】
ここで、テールエンドのＳＯｘ濃度Ｄｓｏｘの特性（図示ＰＲＦ＿Ｄｓｏｘ参照）を見れば明らかなように、本実施形態に係る基本制御によれば、Ｓ抑制制御がなされる時刻Ｔ１からＴ２までの期間において酸化触媒２１６からのＳ脱離が支配的に促進され、時刻Ｔ２以降はＮＳＲ触媒２１７からのＳ脱離が支配的に促進される。即ち、ＮＳＲ触媒２１７が大量の硫黄含有物に晒される可能性が極めて低くなっており、ＳＯｘ濃度Ｄｓｏｘは、予め設定された許容値Ｄｓｏｘｔｈを超えることはなく、エミッションの悪化が防止される。
【００７９】
ここで、比較例として、ＮＳＲ触媒２１７におけるＳ再生要求が生じた際に即座にＳ再生制御がなされる場合の特性を図示鎖線として表すと、時刻Ｔ１において、目標温度Ｔｎｓｒｔｇが再生温度ＴｎｓｒＨに設定される（ＰＲＦ＿ｃｍｐ３参照）ため、リッチ空燃比ＡＦｒｉｃｈのデューティ比は相対的に大きくなり、相対的に多くの還元剤がＮＳＲ触媒２１７に到達する。その結果、時刻Ｔ１において、ＮＳＲ触媒２１７からの顕著なＳ脱離が開始される（ＰＲＦ＿ｃｍｐ２参照）。
【００８０】
一方で、酸化触媒２１６におけるＳ脱離も、ＮＳＲ触媒Ｔｎｓｒの温度上昇が促進されることにより酸化触媒２１６の温度上昇も促進されるため、本実施形態と較べて更に促進される形となり（図示ＰＲＦ＿ｃｍｐ１参照）、時刻Ｔ１を境にＳ再生が急速に進行する。その結果、ＮＳＲ触媒２１７が過渡的に大量の硫黄含有物に晒され、硫黄含有物がＮＳＲ触媒２１７をすり抜けてテールエンドに大量に放出される。このため、図示ＰＲＦ＿ｃｍｐ４に示す如く、Ｓ再生制御開始初期（即ち、時刻Ｔ１近傍）において、ＳＯｘ濃度Ｄｓｏｘは、許容値Ｄｓｏｘｔｈを大きく超過して、エミッションの悪化が生じることとなる。
【００８１】
このように、本実施形態によれば、酸化触媒２１６のＳ被毒量Ｓｃｃｏが閾値Ｓｃｃｏ１を超えた場合に、Ｓ再生制御（目標温度が再生温度である）の実行に先んじてＳ抑制制御（目標温度が抑制温度である）が実行されることによって、酸化触媒２１６からの急激なＳ脱離が抑制され（即ち、「Ｓ抑制制御」と称される所以である）、且つＮＳＲ触媒２１７におけるＳ脱離が顕著に阻害される。このため、ＮＳＲ触媒２１７のＳ再生を行う際に、エンジン２００のエミッションの悪化が好適に防止されるのである。
【００８２】
補足すると、酸化触媒２１６のＳ被毒量Ｓｃｃｏの閾値Ｓｃｃｏ１とは、上記比較例の如き制御プロセスが実行された場合に、テールエンドにおけるＳＯｘ濃度Ｄｓｏｘが許容値Ｄｓｏｘｔｈを超過しかねない旨に相当する値に設定される。即ち、ＳｃｃｏがＳｃｃｏ１未満であれば、Ｓ再生要求に応じて即座にＳ再生制御が実行されても少なくとも実践上は問題がない。但し、Ｓ抑制制御は、酸化触媒２１６からの急速なＳ脱離を抑制し得るから、例えば、Ｓ再生要求が生じた場合に常に実行されてもよい。また、Ｓ抑制制御の実行期間は、本実施形態で説明した、酸化触媒のＳ被毒量Ｓｃｏｏに基づいて決定されずともよく、予め設定された固定又は可変な期間であってもよい。
＜第２実施形態＞
次に、図４を参照し、本発明の第２実施形態について説明する。ここに、図４は、第２実施形態に係る基本制御の実行過程における各触媒の状態を表すタイミングチャートである。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００８３】
図４において、図３における目標温度Ｔｎｓｒｔｇの時間特性に替えて、目標空燃比ＡＦｔｇの時間特性（図示、ＰＲＦ＿ＡＦｔｇ参照）が示される。ここで、本実施形態では、目標空燃比ＡＦｔｇが、時刻Ｔ１においてストイキ空燃比ＡＦｓｔから一旦リッチ空燃比ＡＦｒｉｃｈ１（ＡＦｒｉｃｈ１＞ＡＦｒｉｃｈ）まで低下させられ、ＡＦｒｉｃｈ１からＡＦｒｉｃｈまでは時間経過と共に漸減される。
【００８４】
本実施形態によれば、排気空燃比ＡＦがストイキ空燃比ＡＦｓｔからリッチ空燃比ＡＦｒｉｃｈまで二値的に切り替えられる場合（第１実施形態に相当し、図示ＰＲＦ＿ｃｍｐ５参照）と較べ、排気空燃比の連続制御により酸化触媒２１６に供給される還元剤の量をより精細に制御することが可能となるため、Ｓ抑制制御を実行するに際して、ＮＳＲ触媒床温Ｔｎｓｒの変化量及び酸化触媒２１６のＳ脱離量（Ｓ被毒量Ｓｃｃｏの減少量）をより精細に制御することが可能となる。
【００８５】
従って、テールエンドにおけるＳＯｘ濃度Ｄｓｏｘをより精細に制御することが可能となって、ＮＳＲ触媒２１７のＳ再生時におけるエミッションの悪化が好適に防止される。
＜第３実施形態＞
次に、図５を参照し、本発明の第３実施形態について説明する。ここに、図５は、第３実施形態に係るエンジンシステム２０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００８６】
図５において、エンジンシステム２０は、エンジン２００にＨＣ添加弁２２０を備える点において、第１及び第２実施形態に係るエンジンシステム１０と相異している。ＨＣ添加弁２２０は、ユニットインジェクタ２０７に対する燃料供給ラインのうち低圧側のラインから分岐した分岐管（図示省略）に接続された一種のインジェクタであり、ＥＣＵ１００と電気的に接続されることにより、その動作がＥＣＵ１００に制御される構成となっている。
【００８７】
エンジンシステム２０においては、ＥＣＵ１００は、ＨＣ添加弁２２０の駆動制御により、排気管２１２に未燃状態のＨＣを供給することが可能であり、ＨＣ添加弁２２０を介して排気にＨＣが添加された場合には、燃焼室内の燃焼形態がストイキであるにせよ、酸化触媒２１６に到達する排気は、その排気空燃比がリッチ空燃比となり、本発明に係る「リッチ雰囲気」の他の一例たる添加リッチ雰囲気となる。
【００８８】
次に、図６を参照し、第３実施形態における基本制御について説明する。ここに、図６は、第３実施形態における基本制御のフローチャートである。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００８９】
図６において、ＥＣＵ１００は、第１実施形態に係る燃焼リッチ雰囲気によるＳ抑制制御に替えて、添加リッチ雰囲気におけるＳ抑制制御を実行する（ステップＳ２０１）。ここで、排気にＨＣが添加されることにより生成される添加リッチ雰囲気では、還元剤がＨＣとなる。ＨＣは、燃焼リッチ雰囲気における還元剤であるＣＯと較べて還元力が弱いため、本実施形態では、Ｓ抑制制御における酸化触媒２１６からのＳ脱離速度が、第１実施形態と較べて低下する。このため、酸化触媒２１６からの急速なＳ脱離を防止することが可能となり、ＮＳＲ触媒２１７のＳ再生時におけるエミッションの悪化が好適に防止される。
【００９０】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の排気浄化システムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行される基本制御のフローチャートである。
【図３】図１のエンジンシステムに備わる各触媒について図２の基本制御の実行過程における状態を表してなるタイミングチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る基本制御のフローチャートである。
【図５】本発明の第３実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図６】図５のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行される基本制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００９２】
１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０３…吸気管、２０４…スロットルバルブ、２０７…ユニットインジェクタ、２１２…排気管、２１６…酸化触媒、２１７…ＮＳＲ触媒、２２０…ＨＣ添加弁。
【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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