JP2005083298A - 内燃機関の排気浄化触媒制御方法及び排気浄化触媒制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関排気系の上流側の排気浄化触媒に故障が生じた場合、硫黄被毒回復時に下流側の排気浄化触媒の熱劣化促進、燃費悪化を防ぐ。
【解決手段】 空燃比AF≦AFrである時に（Ｓ２０４で「YES」）、下流側の排気浄化触媒の上流側排気温Texinが Texin > Tsin である条件（Ｓ２０６）と、下流側の排気浄化触媒の下流側排気温Texoutが Texout > Tsoutである条件（Ｓ２０８）との少なくとも一方が満足された場合にＳ被毒からの回復演算を実行する（Ｓ２１０）。このことにより、Ｓ被毒からの回復程度を高精度に求めることができる。したがってＳ被毒回復制御にて適切に触媒床温の昇温処理と空燃比低下処理とを実行できるので、上流側のＮＯｘ吸蔵還元触媒に劣化や詰まりなどの故障が生じても、下流側の排気浄化触媒の熱劣化を促進させることがなく、かつ燃費の悪化を招くことがない。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関の排気系に上流から下流へ複数配置され硫黄被毒により排気浄化能力が低下する排気浄化触媒に対して、硫黄被毒時に上流から燃料添加することで触媒床温の昇温処理と空燃比低下処理とを実行することにより硫黄被毒回復制御を行う排気浄化触媒制御方法及び装置に関する。

内燃機関の排気系に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒等の排気浄化触媒を硫黄被毒から回復させるためには、排気浄化触媒の触媒床温を高温化し、かつ空燃比低下処理によりストイキ又はストイキより低い空燃比にする必要がある。これを実現するために排気浄化触媒の上流から燃料を排気中に添加する場合がある。この場合、目標とする空燃比低下と触媒床温の高温化とが共に実現していることを高精度に検出していないと硫黄成分が放出されているか否かが正確に判断できない。

硫黄放出がなされているのか否かが正確に判断できない場合には、既に硫黄被毒から回復しているにもかかわらず、未だ硫黄被毒から回復していないとして空燃比低下と触媒床温の高温化とを継続し、高温化による排気浄化触媒の熱劣化と燃費の悪化とを招くおそれがある。

この内、触媒床温を高精度に推定する技術としては、排気浄化触媒の上流側に設けられた温度センサから排気温を検出し、この排気温に基づいて下流の排気浄化触媒の触媒床温を推定し、この触媒床温に応じて硫黄被毒回復制御などでの燃料添加量の調節をしている技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。尚、この技術では、排気浄化触媒の下流側に温度センサが設けられているが、この温度センサは触媒床温過熱防止のために設けられている。
特開２００２−１２２０１９号公報（第１０−１３頁、図４）

ところで、内燃機関の排気系において、ＮＯｘ吸蔵還元等の排気浄化触媒を上流に配置し、下流にＮＯｘ吸蔵還元等と粒子状物質浄化とを兼ねた排気浄化触媒とを配置した排気浄化システムが存在する。この排気浄化システムの下流側の排気浄化触媒は、ＮＯｘ吸蔵還元等の排気浄化とともに、排気中の粒子状物質をフィルタにて濾過して触媒床温を高温化することにより触媒機能を利用して粒子状物質を酸化させて排気浄化を行うものである。

このような排気浄化触媒の配置では、硫黄被毒回復制御を実行する場合に、２つの排気浄化触媒の間に設けた温度センサが検出した排気温により２つの排気浄化触媒の触媒床温高温化条件を判断している。このことにより空燃比センサにて検出した空燃比に基づく空燃比低下条件とともに触媒床温高温化条件が満足されると、硫黄被毒回復演算により硫黄被毒からの回復程度を判断している。

ところが上流下流の位置関係にある２つの排気浄化触媒は、上流側の排気浄化触媒の方が下流側の排気浄化触媒に比較して劣化や詰まりなどの故障が先に生じやすい。このため硫黄被毒回復制御時に上流側の排気浄化触媒にて触媒反応が低下したり偏ったりして、２つの排気浄化触媒間に配置された温度センサが検出する排気温が十分に上昇しない場合がある。

このような状況では、２つの排気浄化触媒について共に十分な高温化がなされおらず硫黄放出が生じていないと判断される。このため硫黄被毒回復演算がなされず硫黄被毒からの回復が進行しないと判断されてしまう。したがって硫黄被毒から回復させるために、硫黄被毒回復制御にて更に昇温処理と空燃比低下処理とを継続することになる。

しかし、実際には下流側の排気浄化触媒では十分に触媒反応が生じているので、空燃比低下条件も触媒床温高温化条件も共に満足された状態になっており、上流側の排気浄化触媒の代わりに被毒により吸蔵している硫黄成分の放出を行っている。しかし、このように硫黄成分の放出を行っていても上述のごとく硫黄被毒回復演算がなされず、硫黄被毒からの回復が進行しないと判断されているため、下流側の排気浄化触媒が硫黄成分を完全に放出してしまった後も、昇温処理の継続により下流側の排気浄化触媒は高温状態が長期に継続する。このため下流側の排気浄化触媒の熱劣化が促進されてしまう。更に昇温処理と空燃比低下処理との継続により燃料も浪費することとなり燃費も悪化する。

本発明は、上流側の排気浄化触媒に劣化や詰まりなどの故障が生じても、下流側の排気浄化触媒の熱劣化を促進させることなく、かつ燃費の悪化を招くことのない排気浄化触媒制御方法及び装置の提供を目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化触媒制御方法は、内燃機関の排気系に上流から下流へ複数配置され硫黄被毒により排気浄化能力が低下する排気浄化触媒に対して、硫黄被毒時に上流から燃料添加することで触媒床温の昇温処理と空燃比低下処理とを実行することにより硫黄被毒回復制御を行う排気浄化触媒制御方法であって、前記空燃比低下処理にて空燃比が基準空燃比以下に低下されている状態で、前記排気浄化触媒の内で上流から２番目以降の排気浄化触媒の下流側で検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い場合に、硫黄被毒からの回復演算を実行することを特徴とする。

排気浄化触媒の下流側で検出される排気温は、該当する排気浄化触媒より上流側の排気浄化触媒における劣化や詰まりなどの故障の影響を受けることはない。しかも該当する排気浄化触媒を通過した直後の排気温であるので、該当する排気浄化触媒の触媒床温を高精度に反映した温度を示している。このため空燃比低下処理にて空燃比が基準空燃比以下に低下されている状態で、２番目以降の排気浄化触媒の下流側で検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い場合には、排気温の検出位置の上流側に存在する排気浄化触媒については、触媒床温が硫黄放出可能な床温に達していると判断できる。このことにより低空燃比の下では硫黄成分を放出しているものと判断することができる。

このため、空燃比低下処理にて空燃比が基準空燃比以下に低下されている状態で、排気浄化触媒の内で上流から２番目以降の排気浄化触媒の下流側で検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い場合に、硫黄被毒からの回復演算を実行することにより、硫黄被毒からの回復程度を高精度に求めることができる。したがって硫黄被毒回復制御にて適切に触媒床温の昇温処理と空燃比低下処理とを実行できるので、上流側の排気浄化触媒に劣化や詰まりなどの故障が生じても、下流側の排気浄化触媒の熱劣化を促進させることがなく、かつ燃費の悪化を招くことがない。

請求項２に記載の内燃機関の排気浄化触媒制御装置は、内燃機関の排気系に上流から下流へ複数配置され硫黄被毒により排気浄化能力が低下する排気浄化触媒に対して、硫黄被毒時に上流から燃料添加することで触媒床温の昇温処理と空燃比低下処理とを実行することにより硫黄被毒回復制御を行う排気浄化触媒制御装置であって、前記排気浄化触媒の内で上流から２番目以降の排気浄化触媒の下流側で排気温を検出する排気温センサと、前記燃料添加が行われる位置よりも下流の排気空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比検出手段にて空燃比が基準空燃比以下に低下されていると検出されている状態で、前記排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い場合に硫黄被毒からの回復演算を実行する硫黄被毒回復演算手段とを備えたことを特徴とする。

排気温センサが２番目以降の排気浄化触媒の下流側で検出する排気温は、この排気浄化触媒より上流側の排気浄化触媒における劣化や詰まりなどの故障の影響を受けることはない。しかも２番目以降の排気浄化触媒を通過した直後の排気温であるので、２番目以降の排気浄化触媒の触媒床温を高精度に反映した温度を示している。このため空燃比検出手段にて空燃比が基準空燃比以下に低下されていると検出されている状態で、排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い場合には、２番目以降の排気浄化触媒については、触媒床温が硫黄放出可能な床温に達していると判断できる。このことにより硫黄被毒回復演算手段では、低空燃比の下では２番目以降の排気浄化触媒から硫黄成分が放出されていると判断することができる。

このため、空燃比検出手段にて空燃比が基準空燃比以下に低下されていると検出されている状態で、排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い場合に、硫黄被毒回復演算手段は、硫黄被毒からの回復演算を実行することにより、硫黄被毒からの回復程度を高精度に求めることができる。したがって硫黄被毒回復制御にて適切に触媒床温の昇温処理と空燃比低下処理とを実行できるので、上流側の排気浄化触媒に劣化や詰まりなどの故障が生じても、下流側の排気浄化触媒の熱劣化を促進させることがなく、かつ燃費の悪化を招くことがない。

請求項３に記載の内燃機関の排気浄化触媒制御装置は、内燃機関の排気系に上流から下流へ２つ配置され硫黄被毒により排気浄化能力が低下する排気浄化触媒に対して、硫黄被毒時に上流から燃料添加することで触媒床温の昇温処理と空燃比低下処理とを実行することにより硫黄被毒回復制御を行う排気浄化触媒制御装置であって、前記２つの排気浄化触媒の間で排気温を検出する第１排気温センサと、前記排気浄化触媒の内で下流側の排気浄化触媒の下流側で排気温を検出する第２排気温センサと、前記燃料添加が行われる位置よりも下流の排気空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比検出手段にて空燃比が基準空燃比以下に低下されていると検出されている状態で、前記第１排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い条件と、前記第２排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い条件との少なくとも一方が満足された場合に硫黄被毒からの回復演算を実行する硫黄被毒回復演算手段とを備えたことを特徴とする。

このように第１排気温センサと第２排気温センサとを設けている場合に、第１排気温センサにて検出される排気温は上流側の排気浄化触媒の触媒床温を高精度に反映した温度を示している。そして第２排気温センサにて検出される排気温は下流側の排気浄化触媒の触媒床温を高精度に反映した温度を示している。

したがって第１排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高ければ、上流側の排気浄化触媒について触媒床温が硫黄放出可能な床温に達していると判断できる。更にこのことにより下流側の排気浄化触媒についても既に硫黄放出可能な触媒床温に達しているか、又は今後直ちに硫黄放出可能な触媒床温に上昇してくると判断することができる。

又、第２排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高ければ、少なくとも下流側の排気浄化触媒について触媒床温が硫黄放出可能な床温に達していると判断できる。

したがって硫黄被毒回復演算手段は、第１排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い条件と、第２排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い条件との少なくとも一方が満足された場合に硫黄被毒からの回復演算を実行する。このことにより、硫黄被毒からの回復程度を高精度に求めることができる。したがって硫黄被毒回復制御にて適切に触媒床温の昇温処理と空燃比低下処理とを実行できるので、上流側の排気浄化触媒に劣化や詰まりなどの故障が生じても、下流側の排気浄化触媒の熱劣化を促進させることがなく、かつ燃費の悪化を招くことがない。

請求項４に記載の内燃機関の排気浄化触媒制御装置は、内燃機関の排気系に上流から下流へ２つ配置され硫黄被毒により排気浄化能力が低下する排気浄化触媒に対して、硫黄被毒時に上流から燃料添加することで触媒床温の昇温処理と空燃比低下処理とを実行することにより硫黄被毒回復制御を行う排気浄化触媒制御装置であって、前記２つの排気浄化触媒の間で排気温を検出する第１排気温センサと、前記排気浄化触媒の内で下流側の排気浄化触媒の下流側で排気温を検出する第２排気温センサと、前記燃料添加が行われる位置よりも下流の排気空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記排気浄化触媒の内で上流側の排気浄化触媒が故障していない時には前記空燃比検出手段にて空燃比が基準空燃比以下に低下されていると検出されている状態で前記第１排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い場合に硫黄被毒からの回復演算を実行し、前記上流側の排気浄化触媒が故障している時には前記空燃比検出手段にて空燃比が基準空燃比以下に低下されていると検出されている状態で前記第２排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い場合に硫黄被毒からの回復演算を実行する硫黄被毒回復演算手段とを備えたことを特徴とする。

このように硫黄被毒回復演算手段は、上流側の排気浄化触媒が故障していない時には、空燃比検出手段にて空燃比が基準空燃比以下に低下されていると検出されている状態で第１排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い場合に硫黄被毒からの回復演算を実行する。第１排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高ければ、上流側の排気浄化触媒について触媒床温が硫黄放出可能な床温に達していると判断できる。更に下流側の排気浄化触媒についても既に硫黄放出可能な触媒床温に達しているか、又は今後直ちに硫黄放出可能な触媒床温に上昇してくると判断することができる。このことにより、硫黄被毒からの回復程度を高精度に求めることができ、硫黄被毒回復制御にて適切に触媒床温の昇温処理と空燃比低下処理とを実行できる。

そして上流側の排気浄化触媒が故障している場合には空燃比検出手段にて空燃比が基準空燃比以下に低下されていると検出されている状態で第２排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い場合に硫黄被毒からの回復演算を実行する。第２排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高ければ、下流側の排気浄化触媒について触媒床温が硫黄放出可能な床温に達していると判断できる。このことにより、硫黄被毒からの回復程度を高精度に求めることができ、硫黄被毒回復制御にて適切に触媒床温の昇温処理と空燃比低下処理とを実行できる。

したがって上流側の排気浄化触媒が劣化や詰まりなどの故障を生じていても、下流側の排気浄化触媒の熱劣化を促進させることがなく、かつ燃費の悪化を招くことがない。
請求項５に記載の内燃機関の排気浄化触媒制御装置では、請求項４において、前記硫黄被毒回復演算手段は、前記硫黄被毒回復制御時に前記第１排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも低い状態が継続した場合に前記排気浄化触媒の内で上流側の排気浄化触媒が故障したと判定することを特徴とする。

上流側の排気浄化触媒が故障すると硫黄被毒回復制御時においても第１排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも低い状態となるので、このような状態が継続した場合に上流側の排気浄化触媒が故障したと判定することができる。このことにより上流側の排気浄化触媒が劣化や詰まりなどの故障を生じていても、請求項４に記載したごとく硫黄被毒回復演算手段が機能するので、下流側の排気浄化触媒の熱劣化を促進させることがなく、かつ燃費の悪化を招くことがない。

請求項６に記載の内燃機関の排気浄化触媒制御装置では、請求項２〜５のいずれかにおいて、前記排気浄化触媒は内燃機関の排気系に上流から下流へ複数配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒であり、上流から２番目以降の排気浄化触媒は、排気中の粒子状物質を濾過するフィルタを基体として、該フィルタ上にＮＯｘ吸蔵還元触媒の層が形成された構成であることを特徴とする。

排気浄化触媒としては上記の構成を挙げることができ、上流側のＮＯｘ吸蔵還元触媒が劣化や詰まりなどの故障を生じていても、下流側のフィルタ上にＮＯｘ吸蔵還元触媒の層が形成された排気浄化触媒の熱劣化を促進させることがなく、かつ燃費の悪化を招くことがない。

［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用された車両用ディーゼルエンジン及び制御装置の概略構成を表すブロック図である。尚、本発明は希薄燃焼式ガソリンエンジンなどについて同様な触媒構成を採用した場合においても適用できる。

ディーゼルエンジン２は複数気筒、ここでは４気筒＃１，＃２，＃３，＃４からなる。各気筒＃１〜＃４の燃焼室４は吸気弁６にて開閉される吸気ポート８及び吸気マニホールド１０を介してサージタンク１２に連結されている。そしてサージタンク１２は、吸気経路１３を介して、インタークーラ１４及び過給機、ここでは排気ターボチャージャ１６のコンプレッサ１６ａの出口側に連結されている。コンプレッサ１６ａの入口側はエアクリーナ１８に連結されている。サージタンク１２には、排気再循環（以下、「ＥＧＲ」と称する）経路２０のＥＧＲガス供給口２０ａが開口している。そしてサージタンク１２とインタークーラ１４との間の吸気経路１３には、スロットル弁２２が配置され、コンプレッサ１６ａとエアクリーナ１８との間には吸入空気量センサ２４及び吸気温センサ２６が配置されている。

各気筒＃１〜＃４の燃焼室４は排気弁２８にて開閉される排気ポート３０及び排気マニホールド３２を介して排気ターボチャージャ１６の排気タービン１６ｂの入口側に連結され、排気タービン１６ｂの出口側は排気経路３４に接続されている。尚、排気タービン１６ｂは排気マニホールド３２において第４気筒＃４側から排気を導入している。

この排気経路３４には、排気浄化触媒が収納されている３つの触媒コンバータ３６，３８，４０が配置されている。最上流の第１触媒コンバータ３６にはＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが収納されている。ディーゼルエンジン２の通常の運転時において排気が酸化雰囲気（リーン）にある時には、ＮＯｘはこのＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａに吸蔵される。そして還元雰囲気（ストイキあるいはストイキよりも低い空燃比）ではＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａに吸蔵されたＮＯｘがＮＯとして離脱しＨＣやＣＯにより還元される。このことによりＮＯｘの浄化を行っている。

そして２番目に配置された第２触媒コンバータ３８にはモノリス構造に形成された壁部を有するフィルタ３８ａが収納され、この壁部の微小孔を排気が通過するように構成されている。このフィルタ３８ａの微小孔表面にコーティングにてＮＯｘ吸蔵還元触媒の層が形成されているので、前述したごとくにＮＯｘの浄化が行われる。更にフィルタ壁部には排気中の粒子状物質（以下「ＰＭ」と称する）が捕捉されるので、高温の酸化雰囲気でＮＯｘ吸蔵時に発生する活性酸素によりＰＭの酸化が開始され、更に周囲の過剰酸素によりＰＭ全体が酸化される。このことによりＮＯｘの浄化と共にＰＭの浄化を実行している。尚、ここでは第１触媒コンバータ３６と第２触媒コンバータ３８とは一体に形成されている。

最下流の第３触媒コンバータ４０は、酸化触媒４０ａが収納され、ここではＨＣやＣＯが酸化されて浄化される。
尚、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａの上流には第１空燃比センサ４２が、更にＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａとフィルタ３８ａとの間には第１排気温センサ４４が配置されている。又、フィルタ３８ａと酸化触媒４０ａとの間において、フィルタ３８ａの近くには第２排気温センサ４６が、酸化触媒４０ａの近くには第２空燃比センサ４８が配置されている。

上記第１空燃比センサ４２と第２空燃比センサ４８とは、それぞれの位置で排気成分に基づいて排気の空燃比を検出し、空燃比に比例した電圧信号をリニアに出力するセンサである。又、第１排気温センサ４４と第２排気温センサ４６とはそれぞれの位置で排気温Ｔｅｘｉｎ，Ｔｅｘｏｕｔを検出するものである。

フィルタ３８ａの上流側と下流側には差圧センサ５０の配管がそれぞれ設けられ、差圧センサ５０はフィルタ３８ａの目詰まりを検出するためにフィルタ３８ａの上下流での差圧を検出している。

尚、排気マニホールド３２には、ＥＧＲ経路２０のＥＧＲガス吸入口２０ｂが開口している。このＥＧＲガス吸入口２０ｂは第１気筒＃１側で開口しており、排気タービン１６ｂが排気を導入している第４気筒＃４側とは反対側である。

ＥＧＲ経路２０の途中にはＥＧＲガス吸入口２０ｂ側から、ＥＧＲガスを改質するための鉄系ＥＧＲ触媒５２が配置され、更にＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ５４が設けられている。尚、ＥＧＲ触媒５２はＥＧＲクーラ５４の詰まりを防止する機能も有している。そしてＥＧＲガス供給口２０ａ側にはＥＧＲ弁５６が配置されている。このＥＧＲ弁５６の開度調節によりＥＧＲガス供給口２０ａから吸気系へのＥＧＲガス供給量の調節が可能となる。

各気筒＃１〜＃４に配置されて、各燃焼室４内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁５８は、燃料供給管５８ａを介してコモンレール６０に連結されている。このコモンレール６０内へは電気制御式の吐出量可変燃料ポンプ６２から燃料が供給され、燃料ポンプ６２からコモンレール６０内に供給された高圧燃料は各燃料供給管５８ａを介して各燃料噴射弁５８に分配供給される。尚、コモンレール６０には燃料圧力を検出するための燃料圧センサ６４が取り付けられている。

更に、燃料ポンプ６２からは別途、低圧燃料が燃料供給管６６を介して添加弁６８に供給されている。この添加弁６８は第４気筒＃４の排気ポート３０に設けられて、排気タービン１６ｂ側に向けて燃料を噴射することにより排気中に燃料添加するものである。この燃料添加により後述する触媒制御モードが実行される。

電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と称する）７０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたデジタルコンピュータと、各種装置を駆動するための駆動回路とを主体として構成されている。そしてＥＣＵ７０は前述した吸入空気量センサ２４、吸気温センサ２６、第１空燃比センサ４２、第１排気温センサ４４、第２排気温センサ４６、第２空燃比センサ４８、差圧センサ５０、ＥＧＲ弁５６内のＥＧＲ開度センサ、燃料圧センサ６４及びスロットル開度センサ２２ａの信号を読み込んでいる。更にアクセルペダル７２の踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ７４、及びディーゼルエンジン２の冷却水温を検出する冷却水温センサ７６から信号を読み込んでいる。更に、クランク軸７８の回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ８０、クランク軸７８の回転位相あるいは吸気カムの回転位相を検出して気筒判別を行う気筒判別センサ８２から信号を読み込んでいる。

そしてこれらの信号から得られるエンジン運転状態や操作状態に基づいて、ＥＣＵ７０は燃料噴射弁５８による燃料噴射量制御や燃料噴射時期制御を実行する。更にＥＧＲ弁５６の開度制御、モータ２２ｂによるスロットル開度制御、燃料ポンプ６２の吐出量制御、及び後述するＰＭ再生制御や硫黄被毒（以下「Ｓ被毒」と称する）回復制御等の各処理を実行する。例えば、ＥＧＲ率がエンジン負荷とエンジン回転数ＮＥとに基づいて設定される目標ＥＧＲ率となるようにスロットル開度とＥＧＲ開度（ＥＧＲ弁５６の開度）とが協調して調節されるＥＧＲ制御が行われる。更にエンジン負荷とエンジン回転数ＮＥとに基づいて設定される目標吸入空気量（エンジン１回転当たりの目標値）となるようにＥＧＲ開度が調節される吸入空気量フィードバック制御が行われる。尚、エンジン負荷は、ここでは燃料噴射量であるがアクセル開度でも良い。

ＥＣＵ７０が実行する燃焼モード制御としては、通常燃焼モードと低温燃焼モードとの２種類から選択した燃焼モードを、運転状態に応じて実行する。ここで低温燃焼モードとは、大量の排気再循環量により燃焼温度の上昇を緩慢にしてＮＯｘとスモークとを同時低減させる燃焼モードである。低温燃焼モードは本実施の形態では主として低負荷低中回転領域にて実行している。これ以外の燃焼モードが通常のＥＧＲ制御（ＥＧＲしない場合も含める）を実行する通常燃焼モードである。

そして触媒に対する制御処理を実行する触媒制御モードとしては、ＰＭ再生制御モード、Ｓ被毒回復制御モード、ＮＯｘ還元制御モード、及び通常制御モードの４種類のモードが存在する。ＰＭ再生制御モードとは、特に第２触媒コンバータ３８内のフィルタ３８ａに堆積しているＰＭを高温化により前述したごとく燃焼させてＣＯ2とＨ2Ｏにして排出するモードである。このモードでは、ストイキよりも高い空燃比状態で添加弁６８からの燃料添加を繰り返して触媒床温を高温化（例えば６００〜７００℃）するが、更に燃料噴射弁５８によるアフター噴射を加える場合がある。

Ｓ被毒回復制御モードとは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ及びフィルタ３８ａがＳ被毒してＮＯｘ吸蔵能力が低下した場合に硫黄成分（以下「Ｓ成分」と称する）を放出させてＳ被毒から回復させるモードである。このモードでは、添加弁６８からの燃料添加を繰り返して触媒床温を高温化（例えば６００〜７００℃）する昇温処理を実行し、更に空燃比をストイキ又はストイキよりもわずかに低い空燃比とする空燃比低下処理を行う。このモードも燃料噴射弁５８によるアフター噴射を加える場合がある。

ＮＯｘ還元制御モードとは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ及びフィルタ３８ａに吸蔵されたＮＯｘを、Ｎ2、ＣＯ2及びＨ2Ｏに還元して放出するモードである。このモードでは、添加弁６８からの比較的時間をおいた間欠的な燃料添加により触媒床温は比較的低温（例えば２５０〜５００℃）として、空燃比をストイキ又はストイキよりも低下させる処理を行う。

尚、これら３つの触媒制御モード以外の状態が通常制御モードとなり、この通常制御モードでは添加弁６８からの燃料添加や燃料噴射弁５８によるアフター噴射はなされない。
図２のフローチャートにＥＣＵ７０により実行されるＳ被毒量Ｓｘ算出・判定処理を示す。本処理はフィルタ３８ａ上のＮＯｘ吸蔵還元触媒及びＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａに対するＳ被毒量Ｓｘを算出して、後述するＳ被毒回復制御処理を実行するか否かを判定する処理である。本処理は一定時間毎の割り込みで実行される。なお個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。

本処理が開始されると、まずＳ被毒回復制御におけるＳ放出制御実行中か否かが判定される（Ｓ１００）。ここで「Ｓ放出制御」とはＳ被毒回復制御中にて、昇温処理にて触媒床温を高温化した後に、空燃比低下処理を実行することでＳ成分を放出させてＳ被毒から回復させる制御を意味する。

Ｓ被毒回復制御自体が実行されていない場合には（Ｓ１００で「ＮＯ」）、式１によりＳ被毒量Ｓｘが算出される（Ｓ１０６）。
［式１］
Ｓｘ ← Ｓｘｏｌｄ ＋ Ｓｉｎｃ
ここで右辺の前回値Ｓｘｏｌｄは前回の制御周期にて算出されたＳ被毒量Ｓｘである。Ｓ被毒増加量Ｓｉｎｃは１制御周期にフィルタ３８ａ及びＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａに供給される燃料中のＳ成分量を表している。このＳ成分量は燃料噴射弁５８からの燃料噴射量Ｑとエンジン回転数ＮＥとからマップあるいは計算により求められる。

次にＳ被毒量Ｓｘが基準値Ｓｍａｘ未満か否かが判定される（Ｓ１０８）。基準値Ｓｍａｘは、Ｓ被毒回復制御実行開始のために設定したフィルタ３８ａ及びＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａに対する最大被毒量を示している。

Ｓｘ＜Ｓｍａｘであれば（Ｓ１０８で「ＹＥＳ」）、次にＳｘ＞０か否かが判定される（Ｓ１１２）。Ｓｘ＞０であれば（Ｓ１１２で「ＹＥＳ」）、このまま一旦本処理を終了する。

以後、Ｓ放出制御実行中でなければ前記式１の演算が繰り返えされる。この結果、Ｓ被毒量Ｓｘが増加してＳｘ≧Ｓｍａｘとなると（Ｓ１０８で「ＮＯ」）、Ｓ被毒回復制御実行設定がなされる（Ｓ１１０）。このことによりＳ被毒回復制御処理が実行されて、フィルタ３８ａ及びＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａを高温化する昇温処理と、添加弁６８からの燃料添加により空燃比のリッチ化（ここではストイキ又はストイキよりもわずかに低い空燃比にする）する空燃比低下処理とが実行される。

次の制御周期では、Ｓ被毒回復制御実行中ではあるが昇温処理がなされていて未だ空燃比低下処理によるＳ放出制御中でない場合には（Ｓ１００で「ＮＯ」）、前述したごとく式１によるＳ被毒量Ｓｘの演算がなされる。したがってＳ被毒量Ｓｘの減少は、まだ開始されない。

そして昇温処理にてフィルタ３８ａの触媒床温が目標床温（例えば６５０℃）に達すると、空燃比低下処理によるＳ放出制御が開始され、添加弁６８からの燃料添加により排気の空燃比が目標空燃比（ここでは、ストイキよりもわずかに低い空燃比）に調節される。このようにＳ放出制御が開始されると（Ｓ１００にて「ＹＥＳ」）、次にＳ放出判定フラグＦｓｒが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ１０２）。Ｓ放出判定フラグＦｓｒは、図３に示すＳ放出判定フラグＦｓｒ設定処理にて設定されるフラグであり、フィルタ３８ａやＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａから実際にＳ成分が放出される状態にあるか否かを示すものである。

ここでＳ放出判定フラグＦｓｒ設定処理（図３）について説明する。本処理は一定時間周期で繰り返し実行される処理である。本処理が開始されると、まずＳ放出制御実行中か否かが判定される（Ｓ２０２）。Ｓ放出制御実行中で無ければ（Ｓ２０２で「ＮＯ」）、Ｓ放出判定フラグＦｓｒには「ＯＦＦ」が設定される（Ｓ２１２）。こうして一旦本処理を終了する。したがってＳ放出制御実行中で無い状態ではＦｓｒ＝「ＯＦＦ」の状態が継続する。

Ｓ被毒回復制御が実行されると共に、このＳ被毒回復制御において空燃比低下処理によるＳ放出制御が実行されると（Ｓ２０２で「ＹＥＳ」）、次に第２空燃比センサ４８にて実際に検出される空燃比ＡＦがＳ放出のための基準空燃比ＡＦｒ（ここではＡＦｒ＝「１４．３」）以下か否かが判定される（Ｓ２０４）。Ｓ放出制御においては添加弁６８からの燃料添加と更にＥＧＲ率の上昇により、ストイキよりもわずかに低い空燃比（ここでは≦「１４．３」）を目標空燃比として空燃比低下処理を実行している。

この空燃比低下処理によってもＡＦ＞ＡＦｒであれば（Ｓ２０４で「ＮＯ」）、未だＳ放出状態ではないとして、Ｓ放出判定フラグＦｓｒには「ＯＦＦ」が設定される（Ｓ２１２）。こうして一旦本処理を終了する。したがってＡＦ＞ＡＦｒである間はＦｓｒ＝「ＯＦＦ」の状態が継続する。

そして、ＡＦ≦ＡＦｒとなった場合には（Ｓ２０４で「ＹＥＳ」）、次にＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａとフィルタ３８ａとの間に配置されている第１排気温センサ４４が検出している上流側排気温Ｔｅｘｉｎが高温判定基準温度Ｔｓｉｎより高いか否かが判定される（Ｓ２０６）。この上流側排気温Ｔｅｘｉｎは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａの触媒床温を高精度に反映する温度である。そして、高温判定基準温度Ｔｓｉｎは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａの触媒床温がＳ放出が可能な状態に昇温されていることを示す基準温度である。同時に下流側のフィルタ３８ａについても既にＳ放出可能な触媒床温に達しているか、又は今後直ちにＳ放出可能な触媒床温に上昇してくることを示す基準温度でもある。

ここでＴｅｘｉｎ≦Ｔｓｉｎであれば（Ｓ２０６で「ＮＯ」）、次にフィルタ３８ａの下流側に配置されている第２排気温センサ４６が検出している下流側排気温Ｔｅｘｏｕｔが高温判定基準温度Ｔｓｏｕｔより高いか否かが判定される（Ｓ２０８）。この下流側排気温Ｔｅｘｏｕｔは、フィルタ３８ａの触媒床温を高精度に反映する温度である。そして、高温判定基準温度Ｔｓｏｕｔは、フィルタ３８ａの触媒床温がＳ放出が可能な状態に昇温されていることを示す基準温度である。

ここでＴｅｘｏｕｔ≦Ｔｓｏｕｔであれば（Ｓ２０８で「ＮＯ」）、Ｓ放出判定フラグＦｓｒには「ＯＦＦ」が設定される（Ｓ２１２）。こうして一旦本処理を終了する。したがってＡＦ≦ＡＦｒであっても、Ｔｅｘｉｎ≦ＴｓｉｎでかつＴｅｘｏｕｔ≦Ｔｓｏｕｔである間はＦｓｒ＝「ＯＦＦ」の状態が継続する。

ここでＡＦ≦ＡＦｒの空燃比状態で（Ｓ２０４で「ＹＥＳ」）、Ｔｅｘｉｎ＞Ｔｓｉｎとなると（Ｓ２０６で「ＹＥＳ」）、Ｓ放出判定フラグＦｓｒに「ＯＮ」が設定される（Ｓ２１０）。

又、ＡＦ≦ＡＦｒの空燃比状態で（Ｓ２０４で「ＹＥＳ」）、Ｔｅｘｉｎ≦Ｔｓｉｎであるが（Ｓ２０６で「ＮＯ」）、Ｔｅｘｏｕｔ＞Ｔｓｏｕｔであれば（Ｓ２０８で「ＹＥＳ」）、Ｓ放出判定フラグＦｓｒに「ＯＮ」が設定される（Ｓ２１０）。すなわちＡＦ≦ＡＦｒの空燃比状態で、Ｔｅｘｉｎ＞Ｔｓｉｎ又はＴｅｘｏｕｔ＞Ｔｓｏｕｔが満足されると、Ｆｓｒ＝「ＯＮ」となる。

図２の説明に戻り、上述のごとく設定されるＳ放出判定フラグＦｓｒが「ＯＦＦ」である場合には（Ｓ１０２で「ＮＯ」）、フィルタ３８ａやＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａからは実際にＳ成分が放出されないので、前記式１によりＳ被毒量Ｓｘの増加演算がなされる（Ｓ１０６）。すなわちＳ被毒からの回復演算はなされない。

Ｆｓｒ＝「ＯＮ」である場合には（Ｓ１０２で「ＹＥＳ」）、フィルタ３８ａやＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａからは実際にＳ成分が放出されるので、式２によりＳ被毒量Ｓｘの減少演算がなされる（Ｓ１０４）。

［式２］
Ｓｘ ← Ｓｘｏｌｄ ＋ Ｓｉｎｃ − Ｓｄｅｃ
ここで右辺の前回値Ｓｘｏｌｄ及びＳ被毒増加量Ｓｉｎｃは前記式１で述べたごとくである。Ｓ放出量Ｓｄｅｃは１制御周期にフィルタ３８ａ及びＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａから放出されるＳ成分量を表している。このＳ放出量Ｓｄｅｃは一定値が設定される。Ｓｉｎｃ≪Ｓｄｅｃであるので、式２の演算によりＳ被毒量Ｓｘは減少する。すなわちＳ被毒からの回復演算がなされることになる。

このことにより、以後、ステップＳ１０２にて「ＹＥＳ」と判定されるとＳ被毒量Ｓｘの減少が繰り返される。
そしてＳ被毒量Ｓｘの減少によりＳ被毒量Ｓｘ≦「０」となると（Ｓ１１２で「ＮＯ」）、次にＳ被毒回復制御実行中か否かが判定される（Ｓ１１４）。ここではＳ被毒回復制御実行中であるので（Ｓ１１４で「ＹＥＳ」）、Ｓ被毒回復制御停止が設定される（Ｓ１１６）。このことによりＳ被毒回復制御は停止する。

そしてＳ被毒量Ｓｘの値をクリアして（Ｓ１１８）、一旦本処理を終了する。
次の制御周期では、Ｓ被毒回復制御は停止したことからＳ放出制御は実行されていないので（Ｓ１００で「ＮＯ」）、前記式１にてＳ被毒量Ｓｘの増加演算を開始し、最初の状態に戻る。

図４にＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが故障していない状態でＳ放出制御を実行している場合の排気系での温度分布を示す。この場合には、第１排気温センサ４４の位置ｐ２で検出された上流側排気温Ｔｅｘｉｎは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ（「ＣａｔＡ」で図示）とフィルタ３８ａ（「ＣａｔＢ」で図示）の各触媒床温Ｔａ，Ｔｂに近似し、実際に各触媒床温Ｔａ，Ｔｂとの相関性も高い。更に、第２排気温センサ４６の位置ｐ５で検出された下流側排気温Ｔｅｘｏｕｔは、フィルタ３８ａ（ＣａｔＢ）の触媒床温Ｔｂに近似し、実際に触媒床温Ｔｂとの相関性も高い。したがって、Ｔｅｘｉｎ＞Ｔｓｉｎであれば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａはＳ放出可能な触媒床温に高温化されていることが判定できる。更にフィルタ３８ａについても既にＳ放出可能な触媒床温に達しているか、又は今後直ちにＳ放出可能な触媒床温に上昇してくると判断することができる。そして、Ｔｅｘｏｕｔ＞Ｔｓｏｕｔであれば、少なくともフィルタ３８ａについても既にＳ放出可能な触媒床温に達していると判断できる。

図５はＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが劣化故障した状態でＳ放出制御を実行している場合の排気系での温度分布を示す。この場合には、第１排気温センサ４４の位置ｐ２で検出された上流側排気温Ｔｅｘｉｎは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ（ＣａｔＡ）の各触媒床温Ｔａに近似し相関性も高いが、フィルタ３８ａ（ＣａｔＢ）の触媒床温Ｔｂには近似せず相関性も低い。しかし、第２排気温センサ４６の位置ｐ５で検出された下流側排気温Ｔｅｘｏｕｔは、フィルタ３８ａ（ＣａｔＢ）の触媒床温Ｔｂに近似し相関性も高い。

したがってＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが故障していない図４の場合には、上流側排気温Ｔｅｘｉｎによっても、下流側排気温Ｔｅｘｏｕｔによっても、少なくともフィルタ３８ａ（ＣａｔＢ）の現在又は直後の触媒床温Ｔｂの高さを判定できる。このことによりＴｅｘｏｕｔ＞Ｔｓｏｕｔであれば前記式２の適用がなされてＳ被毒からの回復演算がなされる。

しかしＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが故障している図５の場合には上流側排気温Ｔｅｘｉｎによってフィルタ３８ａ（ＣａｔＢ）の触媒床温Ｔｂの高さを判定すると、実際には触媒床温Ｔｂは実線のごとく十分に高温化されていても、破線のごとく可成り低下した状態（ΔＴｃａｔ）であると推定される。このためＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａばかりでなくフィルタ３８ａについても触媒床温がＳ放出可能床温よりも低いとされる。ところが、このような場合でも下流側排気温Ｔｅｘｏｕｔはフィルタ３８ａ（ＣａｔＢ）の触媒床温Ｔｂに近似し相関性も高いので、フィルタ３８ａ（ＣａｔＢ）の触媒床温Ｔｂの高さは実線のごとく推定されてＳ放出が生じているとして前記式２の適用がなされる。このことによりＳ被毒からの回復演算がなされる。

上述した構成において、第２空燃比センサ４８が空燃比検出手段に相当する。ＥＣＵ７０が実行するＳ被毒量Ｓｘ算出・判定処理（図２）のステップＳ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０６及びＳ放出判定フラグＦｓｒ設定処理（図３）が硫黄被毒回復演算手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．第１排気温センサ４４と第２排気温センサ４６とを設けている場合に、第１排気温センサ４４にて検出される上流側排気温Ｔｅｘｉｎは、２つ設けられた排気浄化触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ及びフィルタ３８ａ）の内で上流側のＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａの触媒床温を高精度に反映した温度を示している。このため上流側排気温Ｔｅｘｉｎが高温判定基準温度Ｔｓｉｎよりも高ければ、上流側のＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａについて触媒床温がＳ放出可能な床温に達していると判断できる。更にこのことにより下流側のフィルタ３８ａについても既にＳ放出可能な触媒床温に達しているか、又は今後直ちにＳ放出可能な触媒床温に上昇してくると判断することができる。

第２排気温センサ４６にて検出される下流側排気温Ｔｅｘｏｕｔは、２つ設けられた排気浄化触媒の内で下流側のフィルタ３８ａの触媒床温を高精度に反映した温度を示している。このため、下流側排気温Ｔｅｘｏｕｔが高温判定基準温度Ｔｓｏｕｔよりも高ければ、少なくとも下流側のフィルタ３８ａについて触媒床温がＳ放出可能な床温に達していると判断できる。

したがって空燃比が基準空燃比ＡＦｒ以下に低下された状態にて、上流側排気温Ｔｅｘｉｎが高温判定基準温度Ｔｓｉｎよりも高い条件と、下流側排気温Ｔｅｘｏｕｔが高温判定基準温度Ｔｓｏｕｔよりも高い条件との少なくとも一方が満足された場合にＳ被毒からの回復演算を実行する。このことにより、Ｓ被毒からの回復程度、ここでは前記式２によるＳ被毒量Ｓｘを高精度に求めることができる。したがってＳ被毒回復制御にて適切にフィルタ３８ａの触媒床温の昇温処理と空燃比低下処理とを実行できるので、上流側のＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａに劣化や詰まりなどの故障が生じても、下流側のフィルタ３８ａの熱劣化を促進させることがなく、かつ燃費の悪化を招くことがない。

［実施の形態２］
本実施の形態では、前記Ｓ放出判定フラグＦｓｒ設定処理（図３）の代わりに図６に示すＳ放出判定フラグＦｓｒ設定処理が実行される。Ｓ被毒量Ｓｘ算出・判定処理（図２）やハード構成については前記実施の形態１と同じであるので図１，２についても参照する。

Ｓ放出判定フラグＦｓｒ設定処理（図６）について説明する。本処理は一定時間周期で繰り返し実行される。
本処理が開始されると、まずＳ放出制御実行中か否かが判定される（Ｓ３０２）。Ｓ放出制御実行中で無ければ（Ｓ３０２で「ＮＯ」）、Ｓ放出判定フラグＦｓｒには「ＯＦＦ」が設定される（Ｓ３２０）。こうして一旦本処理を終了する。したがってＳ放出制御実行中で無い状態ではＦｓｒ＝「ＯＦＦ」の状態が継続する。

Ｓ被毒回復制御が実行されると共に、このＳ被毒回復制御においてＳ放出制御が実行されると（Ｓ３０２で「ＹＥＳ」）、次に第２空燃比センサ４８にて検出される空燃比ＡＦがＳ放出のための基準空燃比ＡＦｒ以下か否かが判定される（Ｓ３０４）。この基準空燃比ＡＦｒは図３のステップＳ２０４にて説明したごとくである。Ｓ放出制御における空燃比低下処理についても同じくステップＳ２０４にて説明したごとくである。

空燃比低下処理によってもＡＦ＞ＡＦｒであれば（Ｓ３０４で「ＮＯ」）、未だＳ放出状態ではないとして、Ｓ放出判定フラグＦｓｒには「ＯＦＦ」が設定される（Ｓ３２０）。こうして一旦本処理を終了する。したがってＡＦ＞ＡＦｒである間はＦｓｒ＝「ＯＦＦ」の状態が継続する。

ＡＦ≦ＡＦｒとなった場合には（Ｓ３０４で「ＹＥＳ」）、次に上流側の触媒であるＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが故障判定されていないか否かが判定される（Ｓ３０６）。ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが故障か否かの判定は後述する。

ここでＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが故障判定されていない状態であれば（Ｓ３０６で「ＹＥＳ」）、次に第１排気温センサ４４が検出している上流側排気温Ｔｅｘｉｎが高温判定基準温度Ｔｓｉｎより高いか否かが判定される（Ｓ３０８）。この上流側排気温Ｔｅｘｉｎ及び高温判定基準温度Ｔｓｉｎは図３のステップＳ２０６にて説明したごとくである。

ここでＴｅｘｉｎ＞Ｔｓｉｎであれば（Ｓ３０８で「ＹＥＳ」）、Ｓ放出判定フラグＦｓｒに「ＯＮ」が設定される（Ｓ３１８）。
一方、Ｔｅｘｉｎ≦Ｔｓｉｎであれば（Ｓ３０８で「ＮＯ」）、次にこのＴｅｘｉｎ≦Ｔｓｉｎである状態が継続している時間をカウントする（Ｓ３１０）。この継続時間カウントはＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａの故障を判断するためである。すなわちＳ被毒回復制御において昇温処理後に行われているＳ放出制御時であるにもかかわらず、Ｔｅｘｉｎ≦Ｔｓｉｎである状態が継続した場合にはＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが故障していると判断できるからである。

次にこの継続時間が故障判定基準時間を越えたか否かが判定される（Ｓ３１２）。継続時間≦故障判定基準時間であれば（Ｓ３１２で「ＮＯ」）、Ｓ放出判定フラグＦｓｒは「ＯＦＦ」の状態が継続する（Ｓ３２０）。こうして一旦本処理を終了する。

その後、ステップＳ３１０の継続時間のカウントが繰り返されて、継続時間＞故障判定基準時間となると（Ｓ３１２で「ＹＥＳ」）、上流側触媒が故障との判定が行われる（Ｓ３１４）。すなわちＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが故障して触媒としての機能をほとんど果たしていない状態であると判定される。

そして次に第２排気温センサ４６が検出している下流側排気温Ｔｅｘｏｕｔが高温判定基準温度Ｔｓｏｕｔより高いか否かが判定される（Ｓ３１６）。この下流側排気温Ｔｅｘｏｕｔ及び高温判定基準温度Ｔｓｏｕｔは、図３のステップＳ２０８にて説明したごとくである。

ここでＴｅｘｏｕｔ≦Ｔｓｏｕｔであれば（Ｓ３１６で「ＮＯ」）、Ｓ放出判定フラグＦｓｒには「ＯＦＦ」が設定される（Ｓ３２０）。こうして一旦本処理を終了する。次の制御周期では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが故障していると判定されているので（Ｓ３０６で「ＮＯ」）、直ちに下流側排気温Ｔｅｘｏｕｔが高温判定基準温度Ｔｓｏｕｔより高いか否かが判定される（Ｓ３１６）。そしてＴｅｘｏｕｔ≦Ｔｓｏｕｔであれば（Ｓ３１６で「ＮＯ」）、Ｓ放出判定フラグＦｓｒには「ＯＦＦ」が設定される（Ｓ３２０）。

したがってＡＦ≦ＡＦｒであっても、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが故障していて、かつＴｅｘｏｕｔ≦Ｔｓｏｕｔである場合はＦｓｒ＝「ＯＦＦ」の状態が継続する。
ステップＳ３１４にて上流側触媒が故障との判定が行われた直後、又はその後の周期で、ステップＳ３１６の判定にてＴｅｘｏｕｔ＞Ｔｓｏｕｔとなれば（Ｓ３１６で「ＹＥＳ」）、Ｓ放出判定フラグＦｓｒに「ＯＮ」が設定される（Ｓ３１８）。そして次の制御周期でも、Ｔｅｘｏｕｔ＞Ｔｓｏｕｔであるので（Ｓ３１６で「ＹＥＳ」）、Ｓ放出判定フラグＦｓｒ＝「ＯＮ」が継続する（Ｓ３１８）。

したがって、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが故障していても、ＡＦ≦ＡＦｒの空燃比状態で、Ｔｅｘｏｕｔ＞Ｔｓｏｕｔであれば、下流側のフィルタ３８ａではＳ放出が可能であるのでＳ放出判定フラグＦｓｒに「ＯＮ」が設定される。

このようにして設定されたＳ放出判定フラグＦｓｒの内容に応じて前述したごとくＳ被毒量Ｓｘ算出・判定処理（図２）が行われる。
上述した構成において、第２空燃比センサ４８が空燃比検出手段に相当する。ＥＣＵ７０が実行するＳ被毒量Ｓｘ算出・判定処理（図２）のステップＳ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０６及びＳ放出判定フラグＦｓｒ設定処理（図６）が硫黄被毒回復演算手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１にて説明したごとく、上流側排気温Ｔｅｘｉｎが高温判定基準温度Ｔｓｉｎよりも高ければ、上流側のＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａについて触媒床温がＳ放出可能な床温に達していると判断できる。更にこのことにより下流側のフィルタ３８ａについても既にＳ放出可能な触媒床温に達しているか、又は今後直ちにＳ放出可能な触媒床温に上昇してくると判断することができる。そして、下流側排気温Ｔｅｘｏｕｔが高温判定基準温度Ｔｓｏｕｔよりも高ければ、少なくとも下流側のフィルタ３８ａについて触媒床温がＳ放出可能な床温に達していると判断できる。

したがって上流側のＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが故障していない場合には、空燃比が基準空燃比ＡＦｒ以下に低下された状態にて、上流側排気温Ｔｅｘｉｎが高温判定基準温度Ｔｓｉｎよりも高い場合にＳ被毒からの回復演算を実行する。このことにより、Ｓ被毒からの回復程度、ここでは前記式２によるＳ被毒量Ｓｘを高精度に求めることができる。

又、上流側のＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが故障している場合には、空燃比が基準空燃比ＡＦｒ以下に低下された状態にて、下流側排気温Ｔｅｘｏｕｔが高温判定基準温度Ｔｓｏｕｔよりも高い場合にＳ被毒からの回復演算を実行する。このことにより、Ｓ被毒からの回復程度、ここでは前記式２によるＳ被毒量Ｓｘを高精度に求めることができる。

したがってＳ被毒回復制御にて適切にフィルタ３８ａの触媒床温の昇温処理と空燃比低下処理とを実行できるので、上流側のＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａに劣化や詰まりなどの故障が生じても、下流側のフィルタ３８ａの熱劣化を促進させることがなく、かつ燃費の悪化を招くことがない。

［その他の実施の形態］
（ａ）．前記各実施の形態においてはＳ被毒される触媒としては２つの排気浄化触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ及びフィルタ３８ａ）を備えた構成であったが、３以上の複数のＳ被毒される排気浄化触媒を備えたものであっても良い。この３以上の排気浄化触媒の内で２番目以降の排気浄化触媒の上流側と下流側での排気温に基づいて、前記各実施の形態にて実行した制御を適用することで、前述した効果を生じさせることができる。

（ｂ）．前記各実施の形態においては、２番目以降の排気浄化触媒は、排気中のＰＭを濾過するフィルタを基体として、該フィルタ上にＮＯｘ吸蔵還元触媒の層が形成された構成であったが、上流側のＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａと同じ構成の触媒でも良い。

（ｃ）．前記実施の形態１においてはフィルタ３８ａの上流側にある第１排気温センサ４４にて検出される上流側排気温Ｔｅｘｉｎと下流側にある第２排気温センサ４６にて検出される下流側排気温Ｔｅｘｏｕｔとを、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａの故障有無に関わらず判定している。又、前記実施の形態２においては、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａの正常時には上流側排気温Ｔｅｘｉｎを、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａの故障時には下流側排気温Ｔｅｘｏｕｔを判定している。

これ以外に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａの故障有無に関わらず、下流側排気温Ｔｅｘｏｕｔを判定することにより、Ｓ放出判定フラグＦｓｒの設定をしても良い。すなわち空燃比低下処理時にＴｅｘｏｕｔ＞ＴｓｏｕｔであればＦｓｒ＝「ＯＮ」とし、Ｔｅｘｏｕｔ≦ＴｓｏｕｔであればＦｓｒ＝「ＯＦＦ」とする。

このことによってもＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが故障してもフィルタ３８ａの触媒床温が高精度に判明するので、フィルタ３８ａの熱劣化を促進させることがなく、かつ燃費の悪化を招くことがない。

（ｄ）．前記実施の形態２のＳ放出判定フラグＦｓｒ設定処理（図６）では、継続時間のカウント（Ｓ３１０）はＳ放出制御時に行ったが、Ｓ被毒回復制御の当初に行われる昇温処理時から開始して故障判定を行っても良い。又、ステップＳ３１０，Ｓ３１２は設けずに、ステップＳ３０８にて「ＮＯ」と判定されたら直ちに、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが故障であると判定（Ｓ３１４）しても良い。

実施の形態１の車両用ディーゼルエンジン及び制御装置の概略構成を表すブロック図。 実施の形態１のＥＣＵが実行するＳ被毒量Ｓｘ算出・判定処理のフローチャート。 同じくＳ放出判定フラグＦｓｒ設定処理のフローチャート。 実施の形態１において上流側の排気浄化触媒が正常時の処理を説明するための排気系の温度分布を説明するグラフ。 実施の形態１において上流側の排気浄化触媒が故障時の処理を説明するための排気系の温度分布を説明するグラフ。 実施の形態２のＥＣＵが実行するＳ放出判定フラグＦｓｒ設定処理のフローチャート。

符号の説明

２…ディーゼルエンジン、４…燃焼室、６…吸気弁、８…吸気ポート、１０…吸気マニホールド、１２…サージタンク、１３…吸気経路、１４…インタークーラ、１６…排気ターボチャージャ、１６ａ…コンプレッサ、１６ｂ…排気タービン、１８…エアクリーナ、２０…ＥＧＲ経路、２０ａ…ＥＧＲガス供給口、２０ｂ…ＥＧＲガス吸入口、２２…スロットル弁、２２ａ…スロットル開度センサ、２２ｂ…モータ、２４…吸入空気量センサ、２６…吸気温センサ、２８…排気弁、３０…排気ポート、３２…排気マニホールド、３４…排気経路、３６…第１触媒コンバータ、３６ａ…ＮＯｘ吸蔵還元触媒、３８…第２触媒コンバータ、３８ａ…フィルタ、４０…第３触媒コンバータ、４０ａ…酸化触媒、４２…第１空燃比センサ、４４…第１排気温センサ、４６…第２排気温センサ、４８…第２空燃比センサ、５０…差圧センサ、５２…ＥＧＲ触媒、５４…ＥＧＲクーラ、５６…ＥＧＲ弁、５８…燃料噴射弁、５８ａ…燃料供給管、６０…コモンレール、６２…燃料ポンプ、６４…燃料圧センサ、６６…燃料供給管、６８…添加弁、７０…ＥＣＵ、７２…アクセルペダル、７４…アクセル開度センサ、７６…冷却水温センサ、７８…クランク軸、８０…エンジン回転数センサ、８２…気筒判別センサ。

Claims (6)

1. 内燃機関の排気系に上流から下流へ複数配置され硫黄被毒により排気浄化能力が低下する排気浄化触媒に対して、硫黄被毒時に上流から燃料添加することで触媒床温の昇温処理と空燃比低下処理とを実行することにより硫黄被毒回復制御を行う排気浄化触媒制御方法であって、
   前記空燃比低下処理にて空燃比が基準空燃比以下に低下されている状態で、前記排気浄化触媒の内で上流から２番目以降の排気浄化触媒の下流側で検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い場合に、硫黄被毒からの回復演算を実行することを特徴とする内燃機関の排気浄化触媒制御方法。
2. 内燃機関の排気系に上流から下流へ複数配置され硫黄被毒により排気浄化能力が低下する排気浄化触媒に対して、硫黄被毒時に上流から燃料添加することで触媒床温の昇温処理と空燃比低下処理とを実行することにより硫黄被毒回復制御を行う排気浄化触媒制御装置であって、
   前記排気浄化触媒の内で上流から２番目以降の排気浄化触媒の下流側で排気温を検出する排気温センサと、
   前記燃料添加が行われる位置よりも下流の排気空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   前記空燃比検出手段にて空燃比が基準空燃比以下に低下されていると検出されている状態で、前記排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い場合に硫黄被毒からの回復演算を実行する硫黄被毒回復演算手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化触媒制御装置。
3. 内燃機関の排気系に上流から下流へ２つ配置され硫黄被毒により排気浄化能力が低下する排気浄化触媒に対して、硫黄被毒時に上流から燃料添加することで触媒床温の昇温処理と空燃比低下処理とを実行することにより硫黄被毒回復制御を行う排気浄化触媒制御装置であって、
   前記２つの排気浄化触媒の間で排気温を検出する第１排気温センサと、
   前記排気浄化触媒の内で下流側の排気浄化触媒の下流側で排気温を検出する第２排気温センサと、
   前記燃料添加が行われる位置よりも下流の排気空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   前記空燃比検出手段にて空燃比が基準空燃比以下に低下されていると検出されている状態で、前記第１排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い条件と、前記第２排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い条件との少なくとも一方が満足された場合に硫黄被毒からの回復演算を実行する硫黄被毒回復演算手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化触媒制御装置。
4. 内燃機関の排気系に上流から下流へ２つ配置され硫黄被毒により排気浄化能力が低下する排気浄化触媒に対して、硫黄被毒時に上流から燃料添加することで触媒床温の昇温処理と空燃比低下処理とを実行することにより硫黄被毒回復制御を行う排気浄化触媒制御装置であって、
   前記２つの排気浄化触媒の間で排気温を検出する第１排気温センサと、
   前記排気浄化触媒の内で下流側の排気浄化触媒の下流側で排気温を検出する第２排気温センサと、
   前記燃料添加が行われる位置よりも下流の排気空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   前記排気浄化触媒の内で上流側の排気浄化触媒が故障していない時には前記空燃比検出手段にて空燃比が基準空燃比以下に低下されていると検出されている状態で前記第１排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い場合に硫黄被毒からの回復演算を実行し、前記上流側の排気浄化触媒が故障している時には前記空燃比検出手段にて空燃比が基準空燃比以下に低下されていると検出されている状態で前記第２排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも高い場合に硫黄被毒からの回復演算を実行する硫黄被毒回復演算手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化触媒制御装置。
5. 請求項４において、前記硫黄被毒回復演算手段は、前記硫黄被毒回復制御時に前記第１排気温センサにて検出される排気温が高温判定基準温度よりも低い状態が継続した場合に前記排気浄化触媒の内で上流側の排気浄化触媒が故障したと判定することを特徴とする内燃機関の排気浄化触媒制御装置。
6. 請求項２〜５のいずれかにおいて、前記排気浄化触媒は内燃機関の排気系に上流から下流へ複数配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒であり、上流から２番目以降の排気浄化触媒は、排気中の粒子状物質を濾過するフィルタを基体として、該フィルタ上にＮＯｘ吸蔵還元触媒の層が形成された構成であることを特徴とする内燃機関の排気浄化触媒制御装置。

Images