JP2001152838A

JP2001152838A - エンジンの排気浄化装置

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Publication number: JP2001152838A
Application number: JP33109099A
Authority: JP
Inventors: Junichi Taga; 淳一田賀; Michihiro Imada; 道宏今田; Tatsuo Yamauchi; 健生山内; Kiyotaka Mamiya; 清孝間宮
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 1999-11-22
Publication date: 2001-06-05
Anticipated expiration: 2019-11-22
Also published as: JP4310871B2

Abstract

(57)【要約】【課題】排気通路のＮＯｘ吸収材から付着したイオウ
成分を放出する際に、ＮＯｘ吸収材からのイオウ成分の
放出量を正確に推定することを課題とする。【解決手段】ＮＯｘ吸収材からのイオウ成分の放出量
を、該放出処理の連続時間を考慮に入れて推定する。特
に、放出処理の連続時間に基いて、ＮＯｘ吸収材を、イ
オウ成分が完全に除去された完全除去領域と、部分的に
除去された部分除去領域と、全く除去されていない未除
去領域とに区分し、各領域毎に放出されたイオウ成分の
量を推定したのち、その合計を算出することにより、イ
オウ放出処理でＮＯｘ吸収材から放出されたイオウ成分
の総量を推定する。ＮＯｘ吸収材からのイオウ成分の放
出量の推定精度が向上し、イオウ放出処理を無駄なく効
率よく遂行することが可能となる。

Description

【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、特に排気通路にＮＯｘ吸収材が配設されたエンジ
ンの排気浄化装置に関し、排気ガス浄化の技術分野に属
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両用等のエンジンにおいて
は、排気ガス中に含まれるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ
（炭化水素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の有害成分を除
去する装置として三元触媒が用いられる。しかし、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
等を採用するエンジンの場合、排気ガス中の酸素濃度が
高くなるため、ウィンドウが理論空燃比近傍の狭い範囲
にある従来の三元触媒ではＮＯｘを充分に除去できない
という問題が発生する。

【０００３】これに対処するものとして、排気通路に、
空燃比がリーン（酸素過剰状態）のときには排気ガス中
のＮＯｘを吸収し、空燃比がリッチ（酸素不足状態）に
なれば吸収していたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材を用
いた触媒装置（ＮＯｘ触媒装置）を配置することが知ら
れている。これによれば、空燃比を適切に制御すること
により、リーン状態では、ＮＯｘが上記ＮＯｘ吸収材に
吸収されて、外部への排出が抑制され、またリッチ状態
では、ＮＯｘが上記ＮＯｘ吸収材から放出されて、多量
に存在するＣＯ，ＨＣと反応し、やはり外部への排出が
抑制される。その結果、成層燃焼方式を採用するエンジ
ンのＮＯｘ排出量を効果的に低減させることが可能とな
る。

【０００４】しかし、上記のＮＯｘ吸収材は、例えば燃
料中に含まれるイオウ成分等の他の物質とも結びつきや
すく、その付着量の増大によりＮＯｘ吸収能力が低下す
るという問題がある。特に、この種のＮＯｘ吸収材とし
て効果の高いバリウムを用いたものはＳＯｘ（イオウ酸
化物）と結びつきやすく、その付着量の増加によりＳＯ
ｘ被毒状態となってＮＯｘ浄化能力が著しく低下するの
である。

【０００５】このようなＮＯｘ吸収材のＳＯｘ被毒を解
消する方法としては、ＮＯｘ吸収材を、例えば６００〜
６５０℃以上の高温に加熱することが有効であると知ら
れている。すなわち、一般に、ＮＯｘ吸収材に付着した
イオウ成分の付着量を推定していき、その推定量が所定
の付着量以上となれば、排気ガスの温度を上昇させるこ
とによりＮＯｘ吸収材を上記のイオウ放出可能温度にま
で昇温して、イオウ成分をＮＯｘ吸収材から放出させる
のである。そして、そのイオウ成分の放出処理によりＮ
Ｏｘ吸収材から放出されたイオウ成分の放出量を推定し
ていき（あるいは、ＮＯｘ吸収材に残存しているイオウ
成分の残存量を推定していき）、その推定量が所定の放
出量以上となれば（同じく、所定の残存量以下となれ
ば）、該イオウ成分の放出を終了するのである。

【０００６】その場合に、排気ガス温度を上昇させる方
法としては、点火時期を遅角（リタード）させること
や、燃料を分割噴射することが有効であると知られてい
る。これらの点火時期のリタードや燃料の分割噴射は、
いずれも、燃料の未燃成分を増やし、該未燃成分をＮＯ
ｘ吸収材に近い排気通路内でいわゆる「後燃え」させる
ことにより、ＮＯｘ吸収材に流れ込む排気ガスの温度を
上昇させるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、イオウ放出
処理をいつ終了するかどうかの判断基準となるＮＯｘ触
媒からのイオウの放出量（換言すれば、イオウの残存
量）は直接測定することができず、一般に、推定により
定められる。そして、その推定精度が低下し、推定量に
誤差があると、実際よりも少ない量のイオウ放出量が推
定されたとき（実際よりも多い量のイオウ残存量が推定
されたとき）は、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ることになり、
一方、実際よりも多い量のイオウ付着量が推定されたと
き（実際よりも少ない量のイオウ残存量が推定されたと
き）には、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うことにな
る。

【０００８】ところが、例えば特開平９−３１７４４７
号公報には、ＳＯｘ推定吸着量が所定値以上になったら
イオウ放出を実行し、それ以外の場合はイオウ放出を実
行しないという記載しかなく、イオウ放出処理をいった
ん開始した場合のその終了条件については明確な記載が
ない。もし、この動作をそのまま実行すれば、イオウ放
出が実行されると、すぐある程度の量のイオウ成分が放
出除去されて、ＳＯｘ推定吸着量が所定値以下に減少す
るから、直ちにイオウ放出処理が実行停止、終了される
ことになり、一向に満足な量のイオウ成分が除去されな
いことになる。

【０００９】明らかに、イオウ放出処理の目的からし
て、触媒に付着したイオウ成分が、該触媒の活性が回復
するのに充分な量だけ、吸収材から放出されたときに、
イオウ放出処理を終了するとするのが合目的的である。
実際、そのように触媒が活性化状態に回復するのに必要
な時間を予め実験的に求めておいて、タイマやカウンタ
で計測した放出処理の実行時間がその所定時間になれ
ば、イオウ放出処理を終了する提案が他においてなされ
ている。

【００１０】この場合、イオウ放出処理時間が短ければ
それだけイオウの放出量も少なく、逆に、長ければそれ
だけイオウの放出量も多いと考えられる。しかし、本発
明者らが、イオウ放出処理時間とイオウ放出量との関係
を鋭意詳細に検討研究を重ねたところ、得られた結果
は、必ずしもそのような予想通りの単純なものではな
く、さらに複雑なものだったのである。

【００１１】すなわち、本発明者らは、イオウ放出処理
時間、それもイオウ放出処理が連続して行なわれている
時間（連続放出処理時間）が、イオウ除去率に大きな影
響を及ぼすことを見出して本発明を完成したものであ
る。本発明者らは、連続放出処理時間や、排気ガス温度
等の因子をいろいろに変えて、イオウ除去率を調査し
た。その結果、その他の種々の因子が同じでも、連続放
出処理時間が異なればイオウの除去率が変化し、その場
合に、連続放出処理時間が短くなればなるほどイオウ成
分の除去率が低下し、また、連続放出処理時間が長くな
ればなるほどイオウ成分の除去率が向上するにしても、
連続放出処理時間の長短に拘らず、同じ連続放出処理時
間を繰り返し行った場合、イオウ成分の放出量（残存
量）はほとんど変わらず一定であること、そして、その
うちの最も長い時間イオウ放出処理を連続して行ったと
きの放出量（残存量）が全体の放出量（残存量）を大方
支配することを見出した。

【００１２】例えば、同じ５分の放出処理であっても、
１分の放出処理を５回行ったときに比べて、５分の放出
処理を１回行ったときの方が、累積総量として多くのイ
オウ成分が除去される。しかも、その場合、１分の放出
処理を５回行ったときのイオウ放出量の累積総量は、１
分の放出処理で放出されたイオウ成分の量の５倍ではな
く、いつまでたっても、最初の１分の放出処理で放出さ
れたイオウ成分の量からほとんど変わらないのである。
このことは、処理時間に関係なく、例えば連続処理時間
が５分の場合であっても同じことがいえる。

【００１３】さらに別の具体例をいえば、例えば、１
分、５分、３分の、３回のイオウ放出処理をこの順に実
行したとすると、各放出処理終了時点のイオウ放出量
は、順に、１分の放出処理で放出されたイオウ成分の
量、５分の放出処理で放出されたイオウ成分の量、およ
び、５分の放出処理で放出されたイオウ成分の量となっ
て、最終的に、５分の放出処理で放出されたイオウ成分
の量しか得られない。９分（＝１分＋５分＋３分）の放
出処理で放出されたイオウ成分量にはならないのであ
る。つまり、結局、５分の放出処理を一回実行すれば済
むのである。

【００１４】この理由は、およそ次のように考えられ
る。イオウの除去処理は、上述したように、高温度の排
ガスを触媒装置に流して、該排ガスで触媒装置を昇温さ
せることにより達成される。しかも、その場合に、触媒
装置は、一様には加熱、昇温されず、先に排気ガスが流
れ込む触媒の上流部分が優先的に昇温され、中流部分や
下流部分になるに従って時間的に遅れて昇温される。そ
して、それに応じて、イオウ成分の放出もまた一様には
実現されず、先に昇温される触媒の上流部分が優先的に
イオウ放出され、中流部分や下流部分になるに従って時
間的に遅れてあとからイオウ放出される。

【００１５】そして、このような現象に加えて、一般
に、イオウ放出処理の連続時間が短いときは、触媒装置
が未だそれほど高温には昇温されず、その結果、イオウ
の除去があまり進まず、さらに、その状態で、排ガスの
昇温自体がなくなると、触媒装置の温度は速やかに低下
し、再び次に高温度の排ガスを触媒装置に流しても、触
媒装置は効率よく速やかには昇温しなくなる。また、イ
オウ放出処理の連続時間が長いときは、触媒装置が充分
にイオウ放出可能温度にまで昇温され、その結果、イオ
ウの除去が予定通り進行し、さらに、その状態で、排ガ
スの昇温自体がなくなっても、触媒装置の温度は緩やか
に低下し、再び次に高温度の排ガスを触媒装置に流した
ときには、触媒装置は効率よく速やかに昇温する。

【００１６】つまり、前回のイオウ放出処理によりイオ
ウが放出された上流側部分にはもう除去すべきイオウが
付着していないにも拘らず、常に、排気ガスは上流部分
から先に流れ込んで、上流部分から加熱され、上流部分
からイオウ放出を行おうとするから、前回と同じ処理時
間であれば、前回と同じ部分までしか触媒装置は昇温さ
れず（その部分には除去すべきイオウがもう存在しな
い）、また、前回よりも短い処理時間であれば、前回昇
温された領域より狭い領域しか触媒装置は昇温されず、
いずれにしても、今回のイオウ放出処理によって、新た
にイオウ成分が放出されることがない。今回のイオウ放
出処理時間が前回までに行なわれたいずれの放出処理の
時間よりも長いときに初めて、その時間の差分に相当す
る量だけのイオウ成分が新たに放出される。

【００１７】つまり、いったん開始されたイオウ放出処
理を、途中で中断することなく、一気に、ＮＯｘ触媒装
置の全領域から全イオウが放出されてしまうように、最
後まで完遂するのが最も効率がよいのである。

【００１８】そこで、本発明は、以上の知見に基づき、
ＮＯｘ吸収材からのイオウ成分の放出量を、該放出処理
の連続時間を考慮に入れて、より正確に推定することを
課題とする。以下、その他の課題を含め、本発明を詳細
に説明する。

【００１９】

【課題を解決するための手段】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気ガス中のＮＯｘ成
分を吸収し、酸素濃度の低下によりＮＯｘ成分を放出す
るＮＯｘ吸収材を排気通路に備えると共に、該ＮＯｘ吸
収材に付着したイオウ成分の量を推定するイオウ成分付
着量推定手段と、該推定手段で推定されたイオウ成分の
付着量が所定の付着量以上となったときに排気ガスの温
度を上昇させることによりイオウ成分をＮＯｘ吸収材か
ら放出させるイオウ成分放出手段とを有するエンジンの
排気浄化装置であって、上記イオウ成分放出手段による
イオウ成分の放出が連続している時間を計測するイオウ
成分放出連続時間計測手段と、該計測手段で計測された
時間に基いて、上記イオウ成分放出手段により放出され
たイオウ成分の量を推定するイオウ成分放出量推定手段
とが設けられていることを特徴とする。

【００２０】この発明によれば、イオウ成分の放出処理
によって放出除去されたイオウ成分量を、該放出処理が
連続して行なわれている時間に基いて推定するように構
成したから、精度のよい、正確なイオウの放出量、除去
量の推定が実現する。

【００２１】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、イオウ成分放出連続時間計
測手段は、イオウ成分放出手段によるイオウ成分の放出
以外に排気ガスの温度が上昇してイオウ成分が放出され
る状態が連続している時間も計測し、イオウ成分放出量
推定手段は、該計測手段で計測されたイオウ成分が放出
される状態の連続時間に基いても、放出されたイオウ成
分の量を推定することを特徴とする。

【００２２】この発明によれば、意図的に排ガス温度を
リタードや分割噴射等の手法で上昇させる場合だけでな
く、例えば高負荷運転等、もともと排ガス温度が高く、
ＮＯｘ触媒からイオウが自然に放出され得る状態におい
ても、そのような状態が連続している時間に基いて、放
出除去されたイオウ成分量を推定するように構成したか
ら、常に、精度のよい、正確なイオウの放出量、除去量
の推定が実現し、ひいては、ＮＯｘ触媒内のイオウ成分
の総蓄積量が常に正確に把握できて、イオウ放出処理の
開始が適切な時期に行なえることになる。

【００２３】次に、請求項３に記載の発明は、上記請求
項１又は２に記載の発明において、排気ガスの温度を検
出する排ガス温度検出手段が設けられ、イオウ成分放出
量推定手段は、イオウ成分放出連続時間計測手段で計測
された時間と、上記検出手段で検出された排ガス温度と
に基いて、放出されたイオウ成分の量を推定することを
特徴とする。

【００２４】この発明によれば、イオウ放出連続時間だ
けでなく、該放出連続時間と共にイオウの放出量に影響
を及ぼす排ガス温度にも基いて、放出除去されたイオウ
成分量を推定するように構成したから、なお一層、精度
のよい、正確なイオウの放出量が推定できる。

【００２５】次に、請求項４に記載の発明は、酸素過剰
雰囲気で排気ガス中のＮＯｘ成分を吸収し、酸素濃度の
低下によりＮＯｘ成分を放出するＮＯｘ吸収材を排気通
路に備えると共に、該ＮＯｘ吸収材に付着したイオウ成
分の量を推定するイオウ成分付着量推定手段と、該推定
手段で推定されたイオウ成分の付着量が所定の付着量以
上となったときに排気ガスの温度を上昇させることによ
りイオウ成分をＮＯｘ吸収材から放出させるイオウ成分
放出手段とを有するエンジンの排気浄化装置であって、
上記イオウ成分放出手段によるイオウ成分の放出が連続
している時間を計測するイオウ成分放出連続時間計測手
段と、排気ガスの温度を検出する排ガス温度検出手段
と、上記計測手段で計測された時間又は上記検出手段で
検出された排ガス温度の少なくともいずれかに基いて、
ＮＯｘ吸収材を、イオウ成分が完全に除去された完全除
去領域と、部分的に除去された部分除去領域と、全く除
去されていない未除去領域とに区分し、各領域毎に放出
されたイオウ成分の量を推定したのち、その合計を算出
することにより、上記イオウ成分放出手段によりＮＯｘ
吸収材から放出されたイオウ成分の総量を推定するイオ
ウ成分放出量推定手段とが設けられていることを特徴と
する。

【００２６】この発明は、イオウ放出連続処理時間とイ
オウ除去率との関係についての上記の知見から、さらに
発明の構成を進展させたものである。

【００２７】すなわち、前述したように、イオウの除去
処理は、高温度の排ガスを触媒装置に流して、該排ガス
で触媒装置を昇温させることにより達成される。それゆ
え、排ガスが先に流れ込む触媒装置の上流部分は、下流
部分に比べて、先に昇温され、先にイオウの放出が開始
する。また、排ガスの昇温自体がなくなったときも、触
媒装置の上流部分は、下流部分に比べて、温度低下が遅
く、高温を維持する。つまり、ＮＯｘ吸収材は、温度分
布が一様ではなく、常に、上流側が下流側よりも高温状
態にあって、イオウが放出され易い状況にある。

【００２８】結局、イオウ放出連続処理時間が短いとイ
オウ除去効率が低下し、長いとイオウ除去効率が向上す
るという上記の知見は、昇温され易く、イオウが除去さ
れ易い触媒上流部分が全触媒体積に占める比率と、昇温
され難く、イオウが除去され難い触媒下流部分が全触媒
体積に占める比率と、さらに、その中庸の部分が全触媒
体積に占める比率との問題となる。

【００２９】例えば、イオウ放出連続処理時間が短いほ
ど、イオウが先に完全に除去される上流部分の比率が少
なくなり、イオウがまだほとんど除去されていない下流
部分の比率が多くなる。逆に、イオウ放出連続処理時間
が長いほど、イオウが先に完全に除去される上流部分の
比率が多くなり、イオウがまだほとんど除去されていな
い下流部分の比率が少なくなる。

【００３０】そこで、この発明では、ＮＯｘ吸収材を、
例えば排ガスの流れる経路に沿って複数のブロックに分
割して考えるように構成した。そして、各ブロックを、
イオウ成分が完全に除去された完全除去領域と、部分的
に除去された部分除去領域と、全く除去されていない未
除去領域とに区分し、それぞれの領域毎に、放出された
イオウ放出量を推定する。このとき、各領域毎のイオウ
放出量の推定は、少なくとも、イオウ放出処理連続時間
か、又は排ガス温度に基いて行なう。そして、その各領
域毎のイオウ放出量の推定値を合算することによって、
ＮＯｘ吸収材から放出されたイオウ成分の総量が推定さ
れることになる。

【００３１】これにより、イオウ成分の放出処理によっ
て放出除去されたイオウ成分量を、精度よく、正確に推
定することができる。

【００３２】また、請求項５に記載の発明は、上記請求
項４に記載の発明において、イオウ成分放出量推定手段
は、イオウ成分放出連続時間計測手段で計測された時間
又は排ガス温度検出手段で検出された排ガス温度の少な
くともいずれかに基いて予め設定されたＮＯｘ吸収材全
体における完全除去領域及び部分除去領域の比率の特性
を用いてＮＯｘ吸収材を区分することを特徴とする。

【００３３】この発明によれば、例えば、予め実験的に
設定した特性マップ等を用いて、完全除去領域と部分除
去領域とがＮＯｘ吸収材全体に占める比率を求めるの
で、イオウ放出処理連続時間、あるいは排ガス温度か
ら、精度のよい各領域の比率が直ちに求まり、その結
果、触媒全体の正確なイオウ放出量が容易に推定され
る。

【００３４】例えば、完全除去領域と部分除去領域との
比率がわかれば、残りの未除去領域の比率がわかる。そ
して、完全除去領域の除去率は１００％であり、未除去
領域の除去率は０％であるから、触媒全体の総イオウ放
出量は、部分除去領域におけるイオウ除去率から容易に
算出される。

【００３５】一般に、完全除去領域の比率の特性は、放
出処理連続時間が長いほど、また、排ガス温度が高いほ
ど、大きくなるように設定され、未除去領域の比率の特
性は、放出処理連続時間が長いほど、また、排ガス温度
が高いほど、小さくなるように設定される。そして、部
分除去領域の比率の特性は、これらの完全除去領域と未
除去領域との均衡により設定される。

【００３６】また、請求項６に記載の発明は、上記請求
項４又は５に記載の発明において、イオウ成分放出量推
定手段は、イオウ成分放出連続時間計測手段で計測され
た時間又は排ガス温度検出手段で検出された排ガス温度
の少なくともいずれかに基いて予め設定された部分除去
領域におけるイオウ成分の除去率の特性を用いて部分除
去領域において放出されたイオウ成分の量を推定するこ
とを特徴とする。

【００３７】この発明によれば、例えば、予め実験的に
設定した特性マップ等を用いて、部分除去領域における
イオウ成分の除去率を求めるので、イオウ放出処理連続
時間、あるいは排ガス温度から、精度のよい部分除去領
域におけるイオウ除去率が直ちに求まり、その結果、触
媒全体の正確な総イオウ放出量が容易に算出される。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。

【００３８】

【発明の実施の形態】図１は、直噴成層燃焼式エンジン
の制御システムを示すもので、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が設けら
れ、該燃焼室４の上部中央に点火プラグ５が配設されて
いると共に、側部には燃焼室４内に直接燃料を噴射する
インジェクタ６が設置されている。

【００３９】また、このエンジン１には、吸気弁７及び
排気弁８を介して上記燃焼室４にそれぞれ通じる吸気通
路９及び排気通路１０が設けられており、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１
２、スロットルバルブ１３及びサージタンク１４が設け
られている。

【００４０】そして、このサージタンク１４の下流側は
各気筒ごとに分岐した独立吸気通路９ａとされていると
共に、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、第２通路９
ｃに備えられたスワール生成弁１５を閉じたときに、第
１通路９ｂから燃焼室４に導入される吸気により該燃焼
室４内にスワールが生成されるようになっている。

【００４１】一方、排気通路１０には、理論空燃比（λ
＝１）近傍で排気ガス中のＣＯ，ＨＣ及びＮＯｘを同時
に除去する三元触媒装置１６が配置されていると共に、
この三元触媒装置１６の下流側には、特に排気ガス中の
ＮＯｘを除去するＮＯｘ触媒装置１７が配置されてい
る。このＮＯｘ触媒装置１７は、空燃比がリーン状態
（λ＞１）での運転時に三元触媒装置１６で浄化されず
に流れ込んでくるＮＯｘを吸収してその外部への排出を
抑制すると共に、空燃比が理論空燃比近傍ないしリッチ
状態（λ≦１）になったときに、吸収していたＮＯｘを
放出してリッチ状態で排気ガス中に多量に存在するＣ
Ｏ，ＨＣと反応させることにより、同じくＮＯｘの外部
への排出を抑制するもので、バリウムを主成分とし、カ
リウム、マグネシウム、ストロンチウム及びランタン等
を含むＮＯｘ吸収材を内装する。

【００４２】また、この排気通路１０における上記三元
触媒装置１６の上流側所定位置と、吸気通路９における
サージタンク１４の上流側所定位置との間には、排気通
路１０内を流れる排気ガスの一部を吸気通路９に還流す
る排気還流通路１８が設けられていると共に、この通路
１８の吸気通路９との合流部近傍には排気ガスの還流量
を調節する排気還流制御弁１９が設置されている。

【００４３】さらに、このエンジン１には、コントロー
ルユニット（以下、「ＥＣＵ」と記す）２０が備えら
れ、このＥＣＵ２０に、上記エアフローセンサ１２から
の吸入空気量を示す信号、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
還流制御弁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内における冷却水の温度を検出する水温セ
ンサ２５からの信号、燃焼室４に近い側に設けられ、排
気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
出する第１Ｏ₂センサ２６からの信号、排気ガスの温
度、より詳しくはＮＯｘ触媒装置１７に流入する直前の
排気ガス温度を検出する排気温センサ２７からの信号、
例えばＮＯｘ触媒装置１７のイオウ被毒状態を所定の時
期に検出するための第２Ｏ₂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、当該車両の運転者の操作によるアクセルペダ
ル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
が入力されるようになっている。

【００４４】そして、ＥＣＵ２０は、これらの信号が示
すエンジン１の運転状態等に応じて、上記スロットルバ
ルブ１３を駆動するアクチュエータ３３、排気還流制御
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、及び点火プラグ５を点火させる
点火回路３５等にそれぞれ制御信号を出力し、スロット
ルバルブ１３の開度の制御、排気ガスの還流制御、燃料
噴射量及び噴射時期の制御、スワールの生成制御、及び
点火時期の制御等を総合的に行うようになっており、特
に、これらの制御の一環として、上記ＮＯｘ触媒装置１
７によるＮＯｘ浄化制御及び該触媒装置１７のイオウ被
毒解消制御を行うようになっている。以下、これらのＮ
Ｏｘ浄化制御及びイオウ被毒解消制御について説明す
る。

【００４５】まず、ＮＯｘ浄化制御を概説する。図２
は、このエンジン１の目標空燃比マップである。同図に
示すように、このマップにおいては、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、低中回転低中負荷の第１の領域Ａと、高回転高負荷
の第２の領域Ｂと、これらの領域Ａ，Ｂの間に設けられ
た第３の領域Ｃと、所定エンジン回転数以上の低負荷領
域に設けられ、燃焼室４内への燃料の噴射が停止される
燃料カット領域Ｄとに分割されている。

【００４６】最も運転頻度の高い第１の領域Ａは、空燃
比（Ａ／Ｆ）を大きくするリーン運転領域である。この
リーン運転領域Ａにおけるリーン運転時は、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。このリーン運転時は、
排ガス中のＣＯやＨＣの排出量が少なくなる一方、酸素
濃度及びＮＯｘ濃度が高くなる。しかし、ＮＯｘはＮＯ
ｘ触媒装置１７に吸収されるから、燃費性能と排気性能
とが共に向上することになる。

【００４７】また、高速運転時や加速時等の運転領域で
ある第２の領域Ｂは、空燃比を小さくするリッチ運転領
域である。このリッチ運転領域Ｂにおけるリッチ運転時
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。このリッチ運転時
は、排ガス中のＣＯやＨＣの排出量が多くなる一方、酸
素濃度及びＮＯｘ濃度が低くなる。しかし、ＮＯｘ触媒
装置１７に吸蔵されていたＮＯｘと、ＣＯ，ＨＣとが酸
化還元反応するから、良好なトルクが得られると共に排
気性能が向上することになる。

【００４８】さらに、第３の領域Ｃは、空燃比を理論空
燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）にする理論空燃比運転領域
（λ１運転領域）である。この理論空燃比運転領域Ｃに
おける理論空燃比運転時は、上記リッチ運転時と同様、
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。この理論空燃比運転時
は、排ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘが三元触媒装置１６
によって同時に浄化される。

【００４９】図３のタイムチャートに示すように、リー
ン運転が継続するに伴い、ＮＯｘ触媒装置１７に吸収さ
れるＮＯｘの量が増加していく。これをそのまま放置す
ると、そのうち飽和状態となり、ＮＯｘ触媒装置１７の
触媒機能が低下するから、吸収したＮＯｘを放出するた
めに、図中符号アで示す所定の周期で、符号イで示す所
定時間だけ、空燃比を理論空燃比（λ＝１）とする。明
らかに、上記所定周期アは、ＮＯｘ触媒装置１７がＮＯ
ｘ飽和状態になるより短い周期に設定されている。これ
により、ＮＯｘ触媒装置１７のＮＯｘ吸蔵能力が回復
し、再びＮＯｘを安定的に吸収できるようになる。

【００５０】ＮＯｘ触媒装置１７に吸収されたＮＯｘ
は、このように定期的且つ意図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、図中符号ウで
示すように運転領域がリーン運転領域Ａからリッチ運転
領域Ｂに切り換わったときや、理論空燃比運転領域Ｃに
切り換わったときにも、該触媒装置１７から放出され、
ＮＯｘ触媒装置１７のＮＯｘ吸蔵能力が回復することに
なる。

【００５１】次に、本発明の特徴部分を構成するＮＯｘ
触媒装置１７のイオウ被毒解消制御を図４のフローチャ
ートに従って説明する。ただし、図４に示したフローチ
ャートは、このイオウ被毒解消制御の具体的動作の一例
を示すものであると共に、主としてリーン運転が継続し
ている場合の動作を代表してよく示すものである。ま
た、図５に示したタイムチャートも、走行中の一時期に
おけるＮＯｘ浄化制御及びイオウ被毒解消制御の動作の
一例を示すものであり、特に、ＮＯｘ吸収量とイオウ付
着量との比率を正確に示すものではなく、その増減して
推移する方向性の一例を示すためのものである。

【００５２】最初に、この制御の基本的なおよその流れ
を説明する。このイオウ被毒解消制御は、イグニッショ
ンスイッチがオンである期間中繰り返し実行される。ま
た、このイオウ被毒解消制御は、燃料噴射量、燃料噴射
時期、および点火時期の各制御と無関係なサイクルで実
行される。そして、燃料の供給に伴ってＮＯｘ触媒装置
１７、より詳しくは該触媒装置１７のＮＯｘ吸収材に付
着するイオウ成分量Ｓａの推定を行なう（ステップＳ
３）。

【００５３】そして、そのイオウ付着量Ｓａが所定量Ｓ
０１以上となり（ステップＳ５で肯定的判定）、且つ、
所定のイオウ放出実行許可条件が満足されている（ステ
ップＳ９で肯定的判定）ときに、イオウ放出処理を実行
する（ステップＳ１０）。このイオウ放出処理は、燃料
の分割噴射や点火時期のリタードによって排気ガス温度
Ｔｍｐを上昇させ、もってＮＯｘ触媒装置１７をイオウ
放出可能温度にまで昇温させることにより行う。

【００５４】そして、このイオウ放出処理によって、Ｎ
Ｏｘ吸収材から放出されたイオウ成分量を推定すること
により、ＮＯｘ吸収材におけるイオウ成分の残存量Ｓｒ
を推定する（ステップＳ１１）。その結果、ＮＯｘ吸収
材におけるイオウ残存量Ｓｒがゼロとなったとき（ステ
ップＳ１２で肯定的判定）に、フラグＦやタイマ類をリ
セットして、今回のイオウ放出処理を終了する（ステッ
プＳ１７）。

【００５５】以上は、イオウ放出実行許可条件が継続し
て満足され、イオウ放出処理がイオウ残存量Ｓｒがゼロ
となるまで円満に遂行された場合である。これに対し、
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触媒装置１７のイオウ付着量Ｓａが所定
量Ｓ０１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（ス
テップＳ９で否定的判定）や、いったん開始したイオウ
放出処理を途中で中断しなければならない状況（ステッ
プＳ１３で否定的判定）が生じ得る。そのようなとき
は、イオウ放出処理が円満に終了したときとは別の処置
が講じられる（ステップＳ１８〜Ｓ２０）。以下、順に
ステップを追って説明する。

【００５６】まず、ステップＳ１で、イオウ被毒時間Ｔ
ｓを計測する。このイオウ被毒時間Ｔｓは、イオウがＮ
Ｏｘ触媒装置１７に付着し始めてからの経過時間であ
る。このイオウ被毒時間Ｔｓは、イオウ放出処理が円満
に終了したときにのみ、ステップＳ１７でリセットされ
るが、ステップＳ９で否定的判定がなされてイオウ放出
処理が開始できないときや、ステップＳ１３およびステ
ップＳ１６で否定的判定がなされてイオウ放出処理が途
中で強制的に中断されたときには、リセットされず、計
測が続けられる。

【００５７】次に、ステップＳ２で、リーン運転の連続
継続時間Ｔｌｎを計測する。このリーン継続時間Ｔｌｎ
の計測は、具体的には、図５のフローチャートに従って
行われ、ステップＳ３１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Ｓ３２でリーン時間Ｔｌ
ｎを計測していく。一方、リーン運転でないときは、ス
テップＳ３３でリーン時間Ｔｌｎをリセットする。ただ
し、それまでにステップＳ３２で計測したリーン時間Ｔ
ｌｎの最後の値はメモリに格納しておく。これにより、
リーン運転がＮＯｘ浄化制御によって定期的に中断した
り、あるいは運転者の運転操作に応じてランダムに中断
する度に、それまで行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Ｓ３
で、ＮＯｘ触媒装置１７のイオウ被毒状態、すなわちイ
オウ付着量Ｓａを推定する。このイオウ付着量Ｓａの推
定は、具体的には、図６のフローチャートに従って行わ
れ、ステップＳ４１で、図１に示す各センサからのデー
タを読み込んだうえで、前回イオウ付着量Ｓａを推定し
てから今回イオウ付着量Ｓａ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）Ｔｐ
を算出する。

【００５９】次に、ステップＳ４２で、上記燃料供給量
Ｔｐに基づいて、前回イオウ付着量Ｓａを推定してから
今回イオウ付着量Ｓａ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触媒装
置１７に付着したイオウ付着瞬時量）の基本値Ｓｖを設
定する。ここで、この基本イオウ増加量Ｓｖは、図７に
示すように、イオウの発生源である燃料の上記供給量Ｔ
ｐに略比例する。

【００６０】次に、ステップＳ４３〜Ｓ４５で、上記基
本イオウ増加量Ｓｖ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Ｓ４３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Ｓ４４では上記ステッ
プＳ２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Ｓ４５ではイ
オウ付着量の前回値（既イオウ付着量）Ｓａ［ｉ−１］
に基づいて第３補正係数Ｋ３を設定する。

【００６１】ここで、第１補正係数Ｋ１は、図８に示す
ように、所定の排ガス温度Ｔｍｐ’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９に示すように、所定の
リーン運転継続時間Ｔｌｎ’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１０に示すように、所定の既イ
オウ被毒量Ｓａ'より多くなったときに小さい値に設定
される。

【００６２】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、
リーン運転時間Ｔｌｎが長いときは、図１１に模式的に
示すように、ＮＯｘ触媒装置１７に用いられているＮＯ
ｘ吸収材の主成分であるバリウム（Ｂａ）にすでに多量
のＮＯｘやイオウ（Ｓ）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。

【００６３】また、リーン運転時間Ｔｌｎが短いときに
は、図１２に模式的に示すように、イオウとバリウムと
の接触時間が短くなるため、これらのイオウとバリウム
との間に強固な結合が生成し難くなり、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ＮＯ
ｘ同様、放出され易くなり、やはり単位時間あたりのイ
オウ付着量が減少する。

【００６４】つまり、時間の経過とともに累積のイオウ
付着量Ｓａ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９に示す所定
のリーン運転継続時間Ｔｌｎ’に相当する）を１回行っ
たときの方が、イオウ付着量の累積総量が多くなるので
ある。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９に示す所定のリ
ーン運転継続時間Ｔｌｎ’に相当する）を４回行ったと
きの方が、同じくイオウ付着量の累積総量が多くなるの
である。

【００６５】したがって、連続リーン運転時間を上記所
定時間Ｔｌｎ’を避けて、それより短くするか、あるい
は長くすることが、イオウ成分をＮＯｘ吸収材に付着さ
せ難くする観点から有利となり、前述のＮＯｘ浄化制御
においてＮＯｘ放出のために定期的に空燃比を理論空燃
比とする周期（ア）は、例えば、上記所定時間Ｔｌｎ’
より短く設定されている。

【００６６】そして、このような特性を有する第２補正
係数Ｋ２で、基本イオウ増加量Ｓｖを補正することによ
り、一層精度の高いイオウ付着量Ｓａの推定が行える。

【００６７】次に、ステップＳ４６で、数１に従って、
上記基本イオウ増加量Ｓｖに第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Ｓ
ｖ’を算出する。

【００６８】

【数１】

【００６９】そして、ステップＳ４７で、数２に従っ
て、上記補正イオウ増加量Ｓｖ’を前回推定した既イオ
ウ付着量Ｓａ［ｉ−１］に加算することにより、今回の
イオウ付着推定量Ｓａを算出する。

【００７０】

【数２】

【００７１】なお、イオウ被毒、すなわちＮＯｘ吸収材
へのイオウ成分の付着は、排気ガスが先に流入するＮＯ
ｘ触媒装置１７の上流部分から優先して始まる。つま
り、触媒装置１７は一様にはイオウ成分が付着せず、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Ｓａを推定するにあたり、触媒
装置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Ｓａ
［ｊ］（ｊ＝１〜分割数ｎ）を推定して、その総和（Ｓ
ａ［１］＋…＋Ｓａ［ｎ］）を触媒装置１７全体のイオ
ウ付着量Ｓａとすることができる。明らかに、上流側ブ
ロックのイオウ付着量Ｓａ［ｊ］は、下流側ブロックの
それに比べて多く推定されることになる。

【００７２】あるいは、各ブロック毎に推定したイオウ
付着量Ｓａ［ｊ］の平均値（（Ｓａ［１］＋…＋Ｓａ
［ｎ］）／ｎ）を触媒装置１７のイオウ付着量Ｓａを代
表する値として取り扱うようにすることもできる。

【００７３】このような考え方については、後にステッ
プＳ１１でさらに詳しく述べる。

【００７４】メインフローに戻り、次に、ステップＳ４
で、フラグＦが１にセットされているか否かを判定し、
フラグＦが１にセットされていない場合、ステップＳ５
で、上記ステップＳ３で推定したイオウ被毒量Ｓａが予
め設定された判定基準量Ｓ０１以上か否かを判定し、基
準量Ｓ０１以上のときに、ステップＳ６で上記フラグＦ
を１にセットし、ステップＳ７以下を実行する。これに
対し、ステップＳ４で、すでにフラグＦが１にセットさ
れている場合は、イオウ被毒量Ｓａが判定基準量Ｓ０１
以上か否かを判定することなく、直ちにステップＳ７以
下を実行する。また、ステップＳ５で、イオウ付着量Ｓ
ａが判定基準量Ｓ０１未満のときは、ステップＳ２に戻
る。

【００７５】ここで、上記判定基準量Ｓ０１は、例えば
触媒装置１７のＮＯｘ浄化効率が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、触媒装置１７のＮＯｘ浄化効率が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装置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。

【００７６】ステップＳ７では、ＮＯｘ触媒装置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Ｔ１を設定する。この第
１目標温度Ｔ１は、ステップＳ１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１３に
示すように、第１目標温度Ｔ１は６５０℃と７００℃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Ｔ１を、さらに、ステップＳ３で推定した
イオウ付着量Ｓａに基づいて補正してもよい。この場合
も、図１３に準じて、第１目標温度Ｔ１は、イオウ付着
量Ｓａ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。

【００７７】なお、上記イオウ被毒時間Ｔｓは、前述し
たように、ステップＳ９で否定的判定がなされてイオウ
放出処理が開始できないときや、ステップＳ１３および
ステップＳ１６で否定的判定がなされてイオウ放出処理
が途中で強制的に中断されたときにはリセットされずに
計測が続けられるから、そのようなときは、ステップＳ
９およびステップＳ１３で肯定的判定がなされ続けてス
テップＳ１７でイオウ放出処理が円満に終了したときに
比べて、長いイオウ被毒経過時間Ｔｓが計測され、高い
第１目標温度Ｔ１が設定される。これにより、長期間に
亘って付着しているイオウ成分を効率よく速やかに放出
除去することが可能となる。

【００７８】次に、ステップＳ８で、イオウ放出処理実
行時の排気ガス温度Ｔｍｐの最終値Ｔ０を選択する。す
なわち、上記ステップＳ７で設定した第１目標温度Ｔ１
と、後述するステップＳ１９で設定した第２目標温度Ｔ
２とを比較し、高い方を目標排ガス温度Ｔ０として最終
的に選択するのである。

【００７９】ここで、ステップＳ１９は、イオウ放出実
行許可条件が満足されないことにより、イオウ放出処理
が実質的に開始できないとき（ステップＳ９で否定的判
定があったとき）、あるいは、いったん開始したイオウ
放出処理が途中で強制終了するとき（ステップＳ１３で
否定的判定があったとき）に実行されるルーティンであ
る。したがって、イオウ放出処理が円満に最後まで遂行
されたとき（ステップＳ１２で肯定的判定があったと
き）は、第２目標温度Ｔ２は設定されず、このステップ
Ｓ８において、ステップＳ７で設定した第１目標温度Ｔ
１がそのまま無条件に最終目標排ガス温度Ｔ０に選択さ
れる。

【００８０】なお、ステップＳ１０のイオウ放出処理で
は、この最終目標排気ガス温度Ｔ０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触媒装置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Ｓ１０のイオウ放出処理
の開始時一定期間においては、上記の最終目標排ガス温
度Ｔ０よりも所定温度だけ高い温度を目標温度としても
よい。これにより、排気ガス温度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１３に示す破線は、例えば第１目標温度Ｔ
１がそのまま最終目標排ガス温度Ｔ０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
においてのみ設定する最終目標排ガス温度Ｔ０よりも高
い目標温度を例示するものである。

【００８１】次いで、ステップＳ９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。すなわ
ち、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Ｖ０１以上であるか否かを判定するのである。

【００８２】なお、ここで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気ガス温度
Ｔｍｐがイオウ放出可能温度である目標温度Ｔ０（例え
ば、この実施の形態においては、図１３より、Ｔ０≧６
５０℃）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。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。

【００８３】車速Ｖが上記所定車速Ｖ０１以上であると
判定した場合はステップＳ１０に進んでイオウ放出処理
を実行し、車速Ｖが上記所定車速Ｖ０１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Ｓ
１８に進む。

【００８４】ステップＳ１０のイオウ放出処理は図１４
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Ｓ５１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、図１５に示す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（λ
１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、排気ガ
ス中のＣＯ濃度が高くなり、ＮＯｘ吸収材に付着したイ
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
れることになる。

【００８５】次いで、ステップＳ５２で、分割噴射領域
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気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１５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。

【００８６】分割噴射領域である場合は、ステップＳ５
３，Ｓ５４で、燃料の後期噴射量および後期噴射時期を
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。

【００８７】ステップＳ５３での後期噴射量Ｔｐｔの設
定は、数３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Ｔｐ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。

【００８８】

【数３】

【００８９】ここで、第４の補正係数である、第１後期
噴射量係数Ｋ４は、目標排ガス温度Ｔ０（イオウ放出処
理の開始時一定期間は目標排ガス温度Ｔ０を所定温度だ
け高くする場合も含む）に基いて定められ、図１６に示
すように、目標温度Ｔ０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、実排ガス温度Ｔｍｐに基いて定められ、図１７
に示すように、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Ｔ０が高い
ほど、また、実排ガス温度Ｔｍｐが低いほど、後期噴射
量Ｔｐｔが多くなる。その結果、燃料の未燃成分が一層
増加し、ＮＯｘ触媒装置１７におけるＮＯｘ吸収材の温
度がより上昇されることになる。

【００９０】一方、ステップＳ５４では、後期噴射時期
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、低負荷時で実排ガス温度Ｔｍｐ
が低いほど、後期噴射時期が遅くなり、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
媒装置１７におけるＮＯｘ吸収材の温度がより上昇され
ることになる。

【００９１】このようにして設定された後期噴射量Ｔｐ
ｔ及び後期噴射時期はインジェクタ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噴射時期
の制御に用いられる。

【００９２】次いで、ステップＳ５５で、リタード制御
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気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１
５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Ｘ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。

【００９３】リタード制御領域である場合は、ステップ
Ｓ５６で、リタード量を設定する。特に、このステップ
Ｓ５６では、リタード量は、実排ガス温度Ｔｍｐが目標
温度Ｔ０に収束するようにフィードバック制御される。

【００９４】ステップＳ５６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１８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、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Ｓ６２で、リタード制御の実行開始
時か否かを判定する。

【００９５】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６３に進み、実排ガス温度Ｔｍｐが目標
温度Ｔ０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Ｔ０以上のときは、ステップ
Ｓ６４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し、目標温度Ｔ０以上でないときに
は、ステップＳ６５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。

【００９６】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、排気ガス温度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。

【００９７】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Ｓ６６に直接進み、実排ガス温度Ｔｍｐが目標温度
Ｔ０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Ｔ０以上のときは、さらにステッ
プＳ６８で、実排ガス温度Ｔｍｐが、目標温度Ｔ０より
ヒステリシスの増分ΔＴ０だけ高い温度（Ｔ０＋ΔＴ
０）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Ｓ６９で、リタード量を所定量だけ
減量する。

【００９８】一方、ステップＳ６８でそうでないとき、
つまり、実排気ガス温度Ｔｍｐが、目標温度Ｔ０以上
で、ヒステリシスの増分ΔＴ０だけ高い温度（Ｔ０＋Δ
Ｔ０）未満であるときには、リタード量をそのまま維持
する。

【００９９】さらに、ステップＳ６６で、実排ガス温度
Ｔｍｐが目標温度Ｔ０以上でないと判定されたときは、
ステップＳ６７で、リタード量を所定量だけ増量する。

【０１００】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。

【０１０１】以上により、図１４のイオウ放出処理のフ
ローチャートおよび図１５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
Ｓ５２で肯定的判定およびステップＳ５５で否定的判定
の場合）は、排気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Ｓ５２で肯定的
判定およびステップＳ５５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。

【０１０２】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Ｓ５２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、排気ガスの昇温が実質的に行なわれないの
である。

【０１０３】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Ｔ０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。

【０１０４】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触媒装
置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。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】メインフローに戻り、次いで、ステップＳ
１１で、ＮＯｘ吸収材に残存しているイオウ残存量Ｓｒ
を推定する。このイオウ残存量Ｓｒの推定は、図１９の
フローチャートに従って行なわれ、まず、ステップＳ７
１で、排ガス温度Ｔｍｐが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Ｓ７２でイオウ放出処理時間Ｔｒをリ
セットし、６５０℃以上のときは、ステップＳ７３でイ
オウ放出処理時間Ｔｒを計測する。

【０１０８】つまり、上記ステップＳ７で、図１３を用
いて第１目標温度Ｔ１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６５
０℃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触媒装
置１７に流入する排気ガスの空燃比などのその他の環境
条件などにより、このイオウ成分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。

【０１０９】次いで、ステップＳ７４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Ｓｒを
推定する。

【０１１０】まず、このステップＳ７４以下で行うイオ
ウ残存量Ｓｒの推定動作の概略を説明する。ステップＳ
３のイオウ付着量Ｓａの推定動作で述べたように、排気
ガスは図２０に示すようにＮＯｘ触媒装置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Ｓ１０
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気ガスはＮＯｘ吸収材の上流部
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、触媒装置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。

【０１１１】それゆえ、イオウ放出量ないし残存量Ｓｒ
を推定するにあたり、触媒装置１７を、図２０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
（斜線を施した部分）に分割して考え、各ブロック毎に
イオウ残存量Ｓｒ［ｊ］（ｊ＝１〜分割数ｎ）を推定し
て、その総和（Ｓｒ［１］＋…＋Ｓｒ［ｎ］）を触媒装
置１７全体のイオウ残存量Ｓｒ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２０において
左側の上流側ブロックのイオウ残存量Ｓｒ［ｊ］は、下
流側ブロックのそれに比べて少なく推定される。

【０１１２】なお、各ブロック毎に推定したイオウ残存
量Ｓｒ［ｊ］の総和（Ｓｒ［１］＋…＋Ｓｒ［ｎ］）に
代えて、各ブロック毎に推定したイオウ残存量Ｓｒ
［ｊ］の平均値（（Ｓｒ［１］＋…＋Ｓｒ［ｎ］）／
ｎ）を触媒装置１７のイオウ残存量Ｓｒを代表する値と
して取り扱うようにしてもよい。

【０１１３】この実施の形態においては、一例として、
図２０に示すように、ＮＯｘ触媒装置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Ｓ７４では、イオウ放出処理時間Ｔｒと排ガス温度Ｔ
ｍｐとに基づいて、全ＮＯｘ吸収材の容積のうち、イオ
ウ成分が完全に放出除去された領域（完全除去領域）Ｓ
Ａの割合（％）、換言すればブロックの数を、図２１に
示すような特性のマップから設定する。図２１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。

【０１１４】図２１のマップは、例えば、排ガス温度Ｔ
ｍｐが７００℃のときは、イオウ放出処理時間Ｔｒがｔ
１に到達したときに、また、排ガス温度Ｔｍｐが６５０
℃のときは、それより長いｔ２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。

【０１１５】次のステップＳ７５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、ＮＯ
ｘ吸収材のうち、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２２に示すような特性のマップから設定する。図
２２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、完全除
去領域ＳＡが１００％となったとき（ｔ１またはｔ２）
に消滅する。

【０１１６】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吸収材の容積から減算することによ
り求められる。

【０１１７】次のステップＳ７６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、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Ｔ
ｒ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。

【０１１８】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。

【０１１９】次のステップＳ７７では、以上得られた各
データから最終的にＮＯｘ吸収材全体のイオウ残存量Ｓ
ｒを算出する。そのためには、例えば、各領域ＳＡ，Ｓ
Ｂ，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Ｓ３で推定した
イオウ付着量Ｓａから減算する。あるいは、各領域Ｓ
Ａ，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「Ｓａ／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。

【０１２０】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Ｓｒ［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Ｓｒ［ｊ］はステップＳ３で
推定された各イオウ付着量（Ｓａ／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Ｓｒ［ｊ］は、（（Ｓａ／
ｊ）×（１００−α））であるから、ＮＯｘ吸収材全体
の総イオウ残存量Ｓｒは、例えば数４に従って求められ
る。

【０１２１】

【数４】

【０１２２】なお、式中に記した「ＳＢ」、「ＳＣ」
は、それぞれＮＯｘ吸収材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。

【０１２３】ここで求められたＮＯｘ吸収材全体の総イ
オウ放出量または総イオウ残存量Ｓｒ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Ｓ７
１，Ｓ７２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。

【０１２４】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２１〜
図２３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、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。

【０１２５】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。

【０１２６】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。

【０１２７】つまり、イオウ放出処理は、前述したよう
に、昇温された排気ガスが先に流れ込むＮＯｘ吸収材の
上流部分から優先して始まり、加熱が遅れるＮＯｘ吸収
材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吸収材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吸収材は
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。

【０１２８】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Ｔ
ｍｐが高くなり、自然にイオウ放出可能温度（例えば６
５０℃）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Ｓ１０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
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。

【０１２９】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Ｓ１１のイ
オウ放出量ないしイオウ残存量Ｓｒ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Ｓ３で推定したイオウ付着量Ｓａから減
じる等して該推定イオウ付着量Ｓａを修正するとよい。

【０１３０】これにより、イオウ付着量Ｓａ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Ｓａ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。

【０１３１】メインフローに戻り、次に、ステップＳ１
２で、ステップＳ１１で求めた総イオウ残存量Ｓｒ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吸収触媒１７のＮＯｘ吸蔵
能力ないし触媒機能が完全に回復したか否かを判定する
のである。

【０１３２】そして、イオウ残存量Ｓｒがゼロとなるま
では、ステップＳ１３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Ｖ０２以上で
あることを確認しつつ、ステップＳ１０のイオウ放出処
理およびステップＳ１１のイオウ残存量Ｓｒの推定を繰
り返す。ここで、上記第二所定車速Ｖ０２は、第一所定
車速Ｖ０１よりも低い車速に設定されている。これによ
り、ステップＳ９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、車速がある程度は低下
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。

【０１３３】そして、ステップＳ１２でイオウ残存量Ｓ
ｒがゼロであると判定されたときに、ステップＳ１７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Ｓ１にリターンして、イオウ被
毒時間Ｔｓを再び一から計測していくことになる。

【０１３４】ステップＳ１７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が、ステップＳ６
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Ｓ９およびステップＳ１３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３における符
号エ）。このパターンにおいては、ＮＯｘ触媒装置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Ｓ９およびステップＳ１３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。

【０１３５】残るステップＳ１４〜Ｓ１６、およびステ
ップＳ１８〜Ｓ２０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。

【０１３６】すなわち、上記ステップＳ１３で、車速Ｖ
が第二所定車速Ｖ０２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Ｔｍ
ｐが目標温度Ｔ０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、ステップＳ１
４，Ｓ１５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
１５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（λ１運転）を解除し、燃料カット（Ｆ／Ｃ）を復活
させる。

【０１３７】そのうえで、ステップＳ１６で、イオウ残
存量Ｓｒが所定のイオウ放出処理終了許可判定量Ｓ０２
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Ｓ０２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Ｓｒが上記終了許可判
定量Ｓ０２以下である場合（図３における符号オ）は、
ステップＳ１７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Ｓ１にリターンしたときには、イオウ被毒
時間Ｔｓを再び一から計測していくのである。

【０１３８】これに対し、ステップＳ１６で、イオウ残
存量Ｓｒがイオウ放出処理終了許可判定量Ｓ０２以下で
ないとき、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Ｓ９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Ｓ１８以下に進む。

【０１３９】ステップＳ１８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Ｓ９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触媒装置１７のイオウ付着量Ｓａ
が所定量Ｓ０１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Ｓ１３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（Ｓｒ＞Ｓ０
２）、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。

【０１４０】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。

【０１４１】次いで、ステップＳ１９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Ｔ２を設定する。この第２目標温度Ｔ２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。

【０１４２】そして、上記ステップＳ８において、この
補強的な第２目標温度Ｔ２と、ステップＳ７で設定され
る標準的な第１目標温度Ｔ１とのうち、高い方の温度が
最終的な目標排ガス温度Ｔ０に選択されるから、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、排気ガスないし触媒装置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。

【０１４３】そして、最後に、ステップＳ２０で、ＮＯ
ｘ触媒装置１７のＮＯｘ被毒の抑制を図る。つまり、Ｎ
Ｏｘ触媒装置１７にはかなりな量のイオウ成分が付着し
ていて（Ｓａ≧Ｓ０１またはＳｒ＞Ｓ０２）、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、排気ガス中に多量
に含まれるＮＯｘが触媒装置１７に吸収されずに大気中
に放出されることになる。

【０１４４】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触媒装置１
７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。

【０１４５】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触媒装
置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。

【０１４６】そして、運転特性カウンタがステップＳ１
７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Ｓ５，Ｓ６をスキップし、ステップＳ９
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が、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（Ｓｒ＝０まで、あるいはＳｒ≦Ｓ０２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、効率よくイオウ放出が行える。

【０１４７】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。

【０１４８】また、ステップＳ３で得られるＮＯｘ触媒
装置１７の推定被毒量Ｓａを、所定の時期にあるいは定
期的に（例えばイオウ付着量Ｓａが所定値となるたび
に、あるいはイオウ放出処理を実行したのちに）、修正
することが好ましい。ＮＯｘ触媒装置１７の下流側の第
２Ｏ₂センサ２８の出力変化時間が、該触媒装置１７の
イオウ被毒状態によって変動するから、総イオウ被毒量
推定値Ｓａに応じてリッチスパイク時間（図３における
理論空燃比運転時間イ）を変更し、上記第２Ｏ₂センサ
２８の出力の最大値に基いてイオウ被毒状態を検出する
ことができる。そして、その検出値に応じて推定被毒量
Ｓａを修正するのである。

【０１４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
排気通路に配設したＮＯｘ吸収材から付着したイオウ成
分を放出する際に、ＮＯｘ吸収材からのイオウ成分の放
出量を該放出処理の連続実行時間も考慮に入れてより正
確に推定することができるから、イオウ放出処理を無駄
なく効率よく遂行することが可能となる。本発明は、Ｎ
Ｏｘ吸収材を用いたＮＯｘ触媒装置を排気通路に配設し
た車両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
ステム図である。

【図２】空燃比制御領域を示すマップである。

【図３】走行中の一時期におけるＮＯｘ浄化制御及び
イオウ被毒解消制御の動作を示すため、空燃比、ＮＯｘ
触媒のＮＯｘ吸収量、およびイオウ成分付着量の推移を
表わすタイムチャートである。

【図４】イオウ被毒解消制御の具体的動作の一例を示
すフローチャートである。

【図５】同制御における連続リーン運転時間の計測動
作を示すフローチャートである。

【図６】同制御におけるイオウ付着量の推定動作を示
すフローチャートである。

【図７】同推定動作で用いる燃料供給量と基本イオウ
増加量との関係を示す特性図である。

【図８】同じく排気ガス温度と第１補正係数との関係
を示す特性図である。

【図９】同じく連続リーン運転時間と第２補正係数と
の関係を示す特性図である。

【図１０】同じく既イオウ付着量と第３補正係数との
関係を示す特性図である。

【図１１】連続リーン運転時間が長いときの第２補正
係数Ｋ２の特性を説明する模式図である。

【図１２】同じく短いときの第２補正係数Ｋ２の特性
を説明する模式図である。

【図１３】イオウ被毒経過時間と標準的な第１排ガス
目標温度との関係を示す特性図である。

【図１４】イオウ被毒解消制御におけるイオウ放出処
理動作を示すフローチャートである。

【図１５】同処理動作で用いるイオウ放出処理時の空
燃比制御領域を示すマップである。

【図１６】同処理動作中の後期噴射量の設定で用いる
排気ガス目標温度と第４補正係数との関係を示す特性図
である。

【図１７】同じく実排気ガス温度と第５補正係数との
関係を示す特性図である。

【図１８】同処理動作中のリタード量の設定動作を示
すフローチャートである。

【図１９】イオウ被毒解消制御におけるイオウ残存量
の推定動作を示すフローチャートである。

【図２０】同推定動作の特徴を説明するＮＯｘ触媒装
置の概念図である。

【図２１】同推定動作中の完全イオウ除去領域割合の
設定で用いるイオウ放出処理時間と完全イオウ除去領域
割合との関係を示す特性図である。

【図２２】同じく部分イオウ除去領域割合の設定で用
いるイオウ放出処理時間と部分イオウ除去領域割合との
関係を示す特性図である。

【図２３】同じく部分イオウ除去領域でのイオウ除去
率の設定で用いるイオウ放出処理時間と該除去率との関
係を示す特性図である。

【符号の説明】

１エンジン５点火プラグ６インジェクタ１０排気通路１６三元触媒装置１７ＮＯｘ触媒装置２０コントロールユニット２７排気温センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６０Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６０Ｃ (72)発明者山内健生広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (72)発明者間宮清孝広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内Ｆターム(参考） 3G084 AA03 AA04 BA05 BA09 BA13 BA15 BA17 BA20 BA21 BA24 DA10 DA22 DA27 EA11 EB01 EB11 EC04 FA02 FA05 FA07 FA11 FA18 FA20 FA26 FA27 FA29 FA33 FA37 FA38 3G091 AA02 AA11 AA12 AA17 AA24 AA28 AB03 AB06 AB09 BA11 BA14 BA15 BA19 BA33 BA34 CA12 CA13 CB02 CB03 CB05 CB07 DA01 DA02 DA03 DA05 DB06 DB07 DB08 DB09 DB10 DB13 EA00 EA01 EA03 EA05 EA06 EA07 EA14 EA15 EA16 EA17 EA21 EA23 EA30 EA34 EA39 FA09 FA11 FA14 FA17 FA18 FB10 FB11 FB12 FC02 GB01W GB01Y GB02W GB02Y GB03W GB03Y HA36 HA37 HB03 HB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸素過剰雰囲気で排気ガス中のＮＯｘ成
分を吸収し、酸素濃度の低下によりＮＯｘ成分を放出す
るＮＯｘ吸収材を排気通路に備えると共に、該ＮＯｘ吸
収材に付着したイオウ成分の量を推定するイオウ成分付
着量推定手段と、該推定手段で推定されたイオウ成分の
付着量が所定の付着量以上となったときに排気ガスの温
度を上昇させることによりイオウ成分をＮＯｘ吸収材か
ら放出させるイオウ成分放出手段とを有するエンジンの
排気浄化装置であって、上記イオウ成分放出手段による
イオウ成分の放出が連続している時間を計測するイオウ
成分放出連続時間計測手段と、該計測手段で計測された
時間に基いて、上記イオウ成分放出手段により放出され
たイオウ成分の量を推定するイオウ成分放出量推定手段
とが設けられていることを特徴とするエンジンの排気浄
化装置。
【請求項２】イオウ成分放出連続時間計測手段は、イ
オウ成分放出手段によるイオウ成分の放出以外に排気ガ
スの温度が上昇してイオウ成分が放出される状態が連続
している時間も計測し、イオウ成分放出量推定手段は、
該計測手段で計測されたイオウ成分が放出される状態の
連続時間に基いても、放出されたイオウ成分の量を推定
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３】排気ガスの温度を検出する排ガス温度検
出手段が設けられ、イオウ成分放出量推定手段は、イオ
ウ成分放出連続時間計測手段で計測された時間と、上記
検出手段で検出された排ガス温度とに基いて、放出され
たイオウ成分の量を推定することを特徴とする請求項１
又は請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】酸素過剰雰囲気で排気ガス中のＮＯｘ成
分を吸収し、酸素濃度の低下によりＮＯｘ成分を放出す
るＮＯｘ吸収材を排気通路に備えると共に、該ＮＯｘ吸
収材に付着したイオウ成分の量を推定するイオウ成分付
着量推定手段と、該推定手段で推定されたイオウ成分の
付着量が所定の付着量以上となったときに排気ガスの温
度を上昇させることによりイオウ成分をＮＯｘ吸収材か
ら放出させるイオウ成分放出手段とを有するエンジンの
排気浄化装置であって、上記イオウ成分放出手段による
イオウ成分の放出が連続している時間を計測するイオウ
成分放出連続時間計測手段と、排気ガスの温度を検出す
る排ガス温度検出手段と、上記計測手段で計測された時
間又は上記検出手段で検出された排ガス温度の少なくと
もいずれかに基いて、ＮＯｘ吸収材を、イオウ成分が完
全に除去された完全除去領域と、部分的に除去された部
分除去領域と、全く除去されていない未除去領域とに区
分し、各領域毎に放出されたイオウ成分の量を推定した
のち、その合計を算出することにより、上記イオウ成分
放出手段によりＮＯｘ吸収材から放出されたイオウ成分
の総量を推定するイオウ成分放出量推定手段とが設けら
れていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】イオウ成分放出量推定手段は、イオウ成
分放出連続時間計測手段で計測された時間又は排ガス温
度検出手段で検出された排ガス温度の少なくともいずれ
かに基いて予め設定されたＮＯｘ吸収材全体における完
全除去領域及び部分除去領域の比率の特性を用いてＮＯ
ｘ吸収材を区分することを特徴とする請求項４に記載の
エンジンの排気浄化装置。
【請求項６】イオウ成分放出量推定手段は、イオウ成
分放出連続時間計測手段で計測された時間又は排ガス温
度検出手段で検出された排ガス温度の少なくともいずれ
かに基いて予め設定された部分除去領域におけるイオウ
成分の除去率の特性を用いて部分除去領域において放出
されたイオウ成分の量を推定することを特徴とする請求
項４又は請求項５に記載のエンジンの排気浄化装置。