JP2009115038A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘ触媒における触媒床温の過上昇を抑制しつつ、同触媒に常に残留する硫黄成分の量を少なくし、その残留する硫黄成分が原因となって内燃機関のＮＯｘエミッションが悪化することを抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなるときに限り、通常のＳ被毒回復制御での触媒床温よりも高い触媒床温でのＳ被毒回復制御である高温Ｓ被毒回復制御が実施され、それによってＮＯｘ触媒からの効率的な硫黄成分の放出が図られる。こうした高温Ｓ被毒回復制御の実施により、ＮＯｘ触媒で常に残留する硫黄成分の量が少なくされる。以上により、高温Ｓ被毒回復制御の実施によるＮＯｘ触媒の触媒床温の過上昇を抑制しつつ、同触媒に常に残留する硫黄成分の量を少なくし、その残留する硫黄成分が原因となる内燃機関のＮＯｘエミッション悪化を抑制することができるようになる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

自動車用エンジンなどの内燃機関に適用される排気浄化装置として、同機関の排気系に触媒コンバータを設けるとともに、その触媒コンバータに窒素酸化物（ＮＯｘ）に関する排気浄化を行う吸蔵還元型のＮＯｘ触媒を担持したものが知られている。

こうした排気浄化装置では、ＮＯｘ触媒への硫黄酸化物等の硫黄成分の吸蔵によって同ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力が低下する。従って、この種の排気浄化装置の多くは、例えば特許文献１に示されるように、ＮＯｘ触媒への硫黄成分の吸蔵量であるＳ被毒量を求め、Ｓ被毒量が許容値以上になったときには、硫黄成分の吸蔵によって低下したＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復すべくＮＯｘ触媒から硫黄成分を放出させるＳ被毒回復制御を行うようにしている。このＳ被毒回復制御では、排気系の触媒への未燃燃料成分の供給を通じて、ＮＯｘ触媒を例えば６００〜７００℃程度まで昇温するとともに、その高温下で同触媒周りの雰囲気をリッチ燃焼時の状態（以下、リッチ燃焼雰囲気という）とすることで、ＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出及びその還元を促進し、上記ＮＯｘ吸蔵能力の回復を図るようにしている。そして、上記Ｓ被毒回復制御の実行により、ＮＯｘ触媒でのＳ被毒量が上記許容値よりも小さい所定値（例えば「０」）まで減少すると、Ｓ被毒回復制御が終了される。

なお、特許文献１での上記Ｓ被毒量に関しては、機関運転状態等に基づき推定される推定値が用いられており、Ｓ被毒回復制御が実行されていないときには前回のＳ被毒回復制御の終了からの燃料消費量等に基づき算出され、Ｓ被毒回復制御の実行中には同制御によるＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出量を考慮して算出されている。
特開２００５−９０２５３公報（段落［０００３］、［００３３］、［００３７］）

ところで、特許文献１で推定されるＮＯｘ触媒のＳ被毒量に関しては、Ｓ被毒回復制御の実行中にＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出量を考慮して算出されてはいるものの、このように考慮される硫黄成分の放出量が実際の放出量に対応したものとなっているかどうかは不明である。

上記硫黄成分の放出量として理論上の値を用いるような場合には、その放出量に含まれる硫黄成分のうち、実際にはＳ被毒回復制御ではＮＯｘ触媒から放出させることができずに同触媒に残留した状態になるものが存在し、その分だけ上記考慮される硫黄成分の放出量が実際の放出量に対しずれた値となる。なお、上述したようなＮＯｘ触媒での硫黄成分の残留が存在するのは、触媒コンバータにおいてはその排気上流端など触媒床温の上昇しにくい部分が存在し、その部分のＮＯｘ触媒に吸蔵された硫黄成分は、Ｓ被毒回復制御により高温下でのＮＯｘ触媒周りのリッチ燃焼雰囲気化を図ったときに必ずしも放出されるとは限らないためと推測される。

このようにＮＯｘ触媒には、Ｓ被毒回復制御では放出しきれない硫黄成分が残留し、それに起因して同触媒上に常に残留した状態になる硫黄成分が存在することになる。従って、Ｓ被毒量を推定する際に考慮されるＳ被毒回復制御でのＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出量が、同制御によってＮＯｘ触媒から放出しきれない分の硫黄成分を加味した値になっていないと、推定されたＳ被毒量が実際のＳ被毒量よりも少なくなり、両者の値にずれが生じる。

その結果、Ｓ被毒回復制御の開始後、推定されるＳ被毒量が「０」まで減少してＳ被毒回復制御が終了されたとき、実際のＳ被毒量は「０」まで減少しておらず、ＮＯｘ触媒に硫黄成分がある程度残ったままになる。そして、ＮＯｘ触媒の使用期間が長くなって同触媒に常に残留した状態になる硫黄成分が多くなるほど、推定されるＳ被毒量と実際のＳ被毒量とのずれが広がってゆき、Ｓ被毒回復制御の終了時にＮＯｘ触媒に残ったままになる硫黄成分の量が増えてゆく。

特に、以下の［１］〜［３］に示される状況下では、推定されるＳ被毒量が実際のＳ被毒量からずれること、より詳しくは実際のＳ被毒量が推定されるＳ被毒量よりも多くなることが顕著になる。

［１］自動車を短時間しか運転しないような運転者の場合、内燃機関の排気温度があまり上がらないことからＮＯｘ触媒の触媒床温も低いままになる可能性が高く、Ｓ被毒回復制御の実行機会が少なくなったり、また実行されても制御中の触媒床温の上昇が生じにくくなったりする。その結果、ＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出率が悪化し、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなる。

［２］自動車の急発進を頻繁に行うなど内燃機関の燃料消費の激しい運転者の場合、その燃料消費に伴ってＮＯｘ触媒に流入する硫黄成分の量が多くなることから、同触媒に硫黄成分が吸蔵されやすくなり、同触媒に常に残留する硫黄成分の量も多くなる。

［３］硫黄濃度が標準値よりも濃い燃料を使用している場合、硫黄濃度が標準値である燃料を使用している場合に比べて、ＮＯｘ触媒に流入する硫黄成分の量が多くなることから、同触媒に硫黄成分が吸蔵されやすくなり、同触媒に常に残留する硫黄成分の量も多くなる。

以上のように、ＮＯｘ触媒において常に残留する硫黄成分の量が多くなり、実際のＳ被毒量が推定されるＳ被毒量よりも多くなる状況のもとでは、Ｓ被毒回復制御を実行して完了したとしても、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力が同触媒に残留する硫黄成分によって低下したままとなるため、内燃機関のＮＯｘエミッションが悪化するおそれがある。なお、こうした不具合は、Ｓ被毒回復制御において触媒床温をより高い値としてＮＯｘ触媒からの一層効果的な硫黄成分の放出を図り、同触媒に常に残留する硫黄成分の量を少なくして実際のＳ被毒量を推定されるＳ被毒量に近づけることにより、抑制することが可能である。ただし、常にＳ被毒回復制御での触媒床温を高く設定していたのでは、ＮＯｘ触媒における触媒床温の過上昇がひどくなり、それに伴う熱劣化により内燃機関のＮＯｘエミッションが悪化するおそれがある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ＮＯｘ触媒における触媒床温の過上昇を抑制しつつ、同触媒に常に残留する硫黄成分の量を少なくし、その残留する硫黄成分が原因となって内燃機関のＮＯｘエミッションが悪化することを抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

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。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、内燃機関の排気系に設けられた吸蔵還元型のＮＯｘ触媒と、そのＮＯｘ触媒における硫黄成分の吸蔵量であるＳ被毒量を推定する推定手段とを備え、前記推定されるＳ被毒量が許容値以上になったときに前記ＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給を通じて触媒床温を目標床温へと上昇させるとともに同ＮＯｘ触媒周りの雰囲気をリッチ燃焼時の状態とするＳ被毒回復制御を実行開始して前記ＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出を図り、前記Ｓ被毒回復制御の開始後に前記Ｓ被毒量が前記許容値よりも小さい所定値以下になったときに同制御を終了する内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯｘ触媒が高温となった時間の累積値である高温時間累積値を前記ＮＯｘ触媒の熱劣化度合いに相当する値として算出する累積値算出手段と、前記内燃機関の総運転時間相当値に基づき、そのときの同機関の総運転時間での前記高温時間累積値の標準値を算出する標準値算出手段と、前記累積値算出手段によって算出された高温時間累積値が前記標準値算出手段によって算出された標準値以下であるときに限って、前記Ｓ被毒回復制御よりも高い触媒床温での同制御である高温Ｓ被毒回復制御を実施する制御手段と、を備えた。

自動車を短時間しか運転しないような運転者の場合、内燃機関の排気温度が上がりにくいことからＮＯｘ触媒の触媒床温も低いままになる可能性が高く、Ｓ被毒回復制御の実行機会が少なくなったり、また実行されても制御中の触媒床温の上昇が生じにくくなったりする。その結果、ＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出率が悪化し、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなる。特に、硫黄濃度が標準値よりも濃い燃料を使用している場合、硫黄濃度が標準値である燃料を使用している場合に比べて、ＮＯｘ触媒に流入する硫黄成分の量が多くなることから、同触媒に硫黄成分が吸蔵されやすくなり、同触媒に常に残留する硫黄成分の増加が顕著になる。

上記構成によれば、上述したような自動車の運転が行われると、ＮＯｘ触媒が高温となった時間の累積値である上記高温時間累積値が小さい値のままとなり、同高温時間累積値が上記標準値以下になる可能性が高くなる。そして、高温時間累積値が標準値以下になったときに限り、高温Ｓ被毒回復制御が実施されてＮＯｘ触媒からの効率的な硫黄成分の放出が図られ、それによってＮＯｘ触媒で常に残留する硫黄成分の量が少なくなる。以上により、高温Ｓ被毒回復制御の実施によるＮＯｘ触媒の触媒床温の過上昇を抑制しつつ、同触媒に常に残留する硫黄成分の量を少なくし、その残留する硫黄成分が原因となる内燃機関のＮＯｘエミッション悪化を抑制することができる。

請求項２記載の発明では、 請求項１記載の発明において、前記制御手段は、前記標準値に対する前記高温時間累積値の低下側への乖離量増大に伴い、前記高温Ｓ被毒回復制御での触媒床温をより高くしてゆくことを要旨とした。

高温時間累積値が標準値に対し低下側に大きく乖離するほど、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなって、Ｓ被毒回復制御で触媒床温を高くしようとしても同触媒床温が上昇しにくくなり、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の効果的な放出を実現しにくい状態ということになる。この状態は、言い換えれば触媒床温の過上昇が生じにくい状態であるとも言える。上記構成によれば、標準値に対する高温時間累積値の低下側への乖離量増大に伴い、高温Ｓ被毒回復制御での触媒床温をより高くしようとすることが行われるため、同制御でのＮＯｘ触媒の触媒床温の過上昇抑制と、同制御によるＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の効果的な放出とを、高い次元で両立させることができる。

請求項３記載の発明では、内燃機関の排気系に設けられた吸蔵還元型のＮＯｘ触媒と、そのＮＯｘ触媒における硫黄成分の吸蔵量であるＳ被毒量を推定する推定手段とを備え、前記推定されるＳ被毒量が許容値以上になったときに前記ＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給を通じて触媒床温を目標床温へと上昇させるとともに同ＮＯｘ触媒周りの雰囲気をリッチ燃焼時の状態とするＳ被毒回復制御を実行開始して前記ＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出を図り、前記Ｓ被毒回復制御の開始後に前記Ｓ被毒量が前記許容値よりも小さい所定値以下になったときに同制御を終了する内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯｘ触媒に流入する硫黄成分の総量に対応する総Ｓ流入量相当値を求める流入量相当値算出手段と、前記内燃機関の総運転時間相当値に基づき、そのときの同機関の総運転時間での前記総Ｓ流入量相当値の標準値を算出する標準値算出手段と、前記流入量相当値算出手段によって算出された総Ｓ流入量相当値が前記標準値算出手段によって算出された標準値以上であるときに限って、前記Ｓ被毒回復制御よりも高い触媒床温での同制御である高温Ｓ被毒回復制御を実施する制御手段と、を備えた。

自動車の急発進を頻繁に行うなど内燃機関の燃料消費の激しい運転者の場合、その燃料消費に伴ってＮＯｘ触媒に流入する硫黄成分の量が多くなることから、同触媒に硫黄成分が吸蔵されやすくなり、同触媒に常に残留する硫黄成分の量も多くなる。特に、硫黄濃度が標準値よりも濃い燃料を使用している場合、硫黄濃度が標準値である燃料を使用している場合に比べて、ＮＯｘ触媒に流入する硫黄成分の量が多くなることから、同触媒に硫黄成分が吸蔵されやすくなり、同触媒に常に残留する硫黄成分の増加が顕著になる。

上記構成によれば、上述したような自動車の運転が行われると、ＮＯｘ触媒に流入する硫黄成分の総量に対応する値である総Ｓ流入量相当値が速やかに大きくなり、同総Ｓ流入量相当値が上記標準値以上になる可能性が高くなる。そして、総Ｓ流入量相当値が標準値以上になったときに限り、高温Ｓ被毒回復制御が実施されてＮＯｘ触媒からの効率的な硫黄成分の放出が図られ、それによってＮＯｘ触媒で常に残留する硫黄成分の量が少なくなる。以上により、高温Ｓ被毒回復制御の実施によるＮＯｘ触媒の触媒床温の過上昇を抑制しつつ、同触媒に常に残留する硫黄成分の量を少なくし、その残留する硫黄成分が原因となる内燃機関のＮＯｘエミッション悪化を抑制することができる。

請求項４記載の発明では、請求項３記載の発明において、前記制御手段は、前記標準値に対する前記総Ｓ流入量相当値の増加側への乖離量増大に伴い、前記高温Ｓ被毒回復制御での触媒床温をより高くしてゆくことを要旨とした。

総Ｓ流入量相当値が標準値に対し増加側に大きく乖離するほど、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなって、Ｓ被毒回復制御で触媒床温を高くしようとしても同触媒床温が上昇しにくくなり、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分を放出することを実現しにくい状態ということになる。この状態は、言い換えれば触媒床温の過上昇が生じにくい状態であるとも言える。上記構成によれば、標準値に対する総Ｓ流入量相当値の増加側への乖離量増大に伴い、高温Ｓ被毒回復制御での触媒床温をより高くしようとすることが行われるため、同制御でのＮＯｘ触媒の触媒床温の過上昇抑制と、同制御によるＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の効果的な放出とを、高い次元で両立させることができる。

請求項５記載の発明では、請求項３又は４記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記高温Ｓ被毒回復制御が実行されたときには、前記総運転時間相当値に対する前記総Ｓ流入量相当値の大きさを前記標準値側に補正する補正手段を更に備えた。

高温Ｓ被毒回復制御が実施されると、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が少なくなることから、それに合わせて高温Ｓ被毒回復制御の実行頻度を小とすることが、ＮＯｘ触媒における触媒床温の過上昇抑制の観点で好ましい。上記構成によれば、高温Ｓ被毒回復制御が実施されると、前記総運転時間相当値に対する前記総Ｓ流入量相当値の大きさが前記標準値側に補正される。これにより、総運転時間相当値の変化に対する総Ｓ流入量相当値の推移が標準値側に移行するため、以後は総Ｓ流入量相当値が標準値以上になりにくくなって高温Ｓ被毒回復制御が実施されにくくなり、上述した触媒床温の過上昇抑制を図ることができるようになる。

請求項６記載の発明では、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発明において、前記制御手段は、触媒床温を高くしようとしたときの同触媒床温に基づいて前記ＮＯｘ触媒の熱及び硫黄成分残留による劣化が進んだ状態にあるか否かを判断し、前記ＮＯｘ触媒が劣化の進んだ状態である旨判断されるときに限って前記高温Ｓ被毒回復制御を実施することを要旨とした。

ＮＯｘ触媒の熱及び硫黄成分残留による劣化が進んだ状態にあることは、Ｓ被毒回復制御の実施等により触媒床温をより高くしようとしても、それに伴うＮＯｘ触媒での温度上昇が生じにくい状態であることを意味する。上記構成によれば、このような状態であるときに限って高温Ｓ被毒回復制御が実施されるため、同制御の実施に伴いＮＯｘ触媒の温度の過上昇が生じることをより的確に抑制することができる。

［第１実施形態］
以下、本発明を自動車用の内燃機関に適用した第１実施形態を図１〜図４に従って説明する。

図１は、本実施形態の排気浄化装置が適用される内燃機関１０の構成を示している。この内燃機関１０は、コモンレール方式の燃料噴射装置を備えるディーゼル機関となっている。

内燃機関１０の吸気系を構成する吸気通路１２、及び同機関１０の排気系を構成する排気通路１４はそれぞれ、内燃機関１０における各気筒の燃焼室１３に接続されている。そして、吸気通路１２にはエアフローメータ１６が設けられ、排気通路１４には上流側から順にＮＯｘ触媒コンバータ２５、ＰＭフィルタ２６、及び酸化触媒コンバータ２７が設けられている。

ＮＯｘ触媒コンバータ２５には、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されている。このＮＯｘ触媒は、排気の酸素濃度が高いときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気の酸素濃度が低いときにその吸蔵したＮＯｘを放出する。またＮＯｘ触媒は、上記ＮＯｘ放出時に、還元剤となる未燃燃料成分がその周囲に十分存在していれば、その放出されたＮＯｘを還元して浄化する。

ＰＭフィルタ２６は、多孔質材料によって形成されており、排気中の煤を主成分とする微粒子（ＰＭ）が捕集されるようになっている。このＰＭフィルタ２６にも、上記ＮＯｘ触媒コンバータ２５と同様に、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されており、排気中のＮＯｘの浄化が行われるようになっている。またこのＮＯｘ触媒によって触発される反応により、上記捕集されたＰＭが燃焼（酸化）されて除去されるようにもなっている。

酸化触媒コンバータ２７には、酸化触媒が担持されている。この酸化触媒は、排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化して浄化する。
なお排気通路１４の上記ＰＭフィルタ２６の上流側及び下流側には、ＰＭフィルタ２６に流入する排気の温度である入ガス温度を検出する入ガス温度センサ２８、及びＰＭフィルタ２６通過後の排気の温度である出ガス温度を検出する出ガス温度センサ２９がそれぞれ配設されている。また排気通路１４には、上記ＰＭフィルタ２６の排気上流側とその排気下流側との差圧を検出する差圧センサ３０が配設されている。更に排気通路１４の上記ＮＯｘ触媒コンバータ２５の排気上流側、及び上記ＰＭフィルタ２６と上記酸化触媒コンバータ２７との間には、空燃比を検出する２つの空燃比センサ３１、３２がそれぞれ配設されている。

内燃機関１０の各気筒の燃焼室１３には、同燃焼室１３内での燃焼に供される燃料を噴射するインジェクタ４０がそれぞれ配設されている。各気筒のインジェクタ４０は、高圧燃料供給管４１を介してコモンレール４２に接続されている。コモンレール４２には、燃料ポンプ４３を通じて高圧燃料が供給される。コモンレール４２内の高圧燃料の圧力は、同コモンレール４２に取り付けられたレール圧センサ４４によって検出されるようになっている。更に燃料ポンプ４３からは、低圧燃料供給管４５を通じて、低圧燃料が添加弁４６に供給されるようになっている。

こうした内燃機関１０の各種制御は、電子制御装置５０により実施されている。電子制御装置５０は、機関制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。

電子制御装置５０の入力ポートには、上述した各センサに加え、機関回転速度を検出するＮＥセンサ５１、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ５２、内燃機関１０の吸気温度を検出する吸気温センサ５４、及び、同機関１０の冷却水温を検出する水温センサ５５等が接続されている。また電子制御装置５０の出力ポートには、インジェクタ４０、燃料ポンプ４３、及び添加弁４６等の駆動回路が接続されている。

電子制御装置５０は、上記各センサから入力される検出信号より把握される機関運転状態に応じて、上記出力ポートに接続された各機器類の駆動回路に指令信号を出力する。こうして上記インジェクタ４０からの噴射燃料に関する燃料噴射量、燃料噴射時期、及び燃料噴射圧の制御、及び上記添加弁４６からの燃料添加の制御等の各種制御が電子制御装置５０により実施されている。

以上の如く構成された本実施形態では、ＮＯｘ触媒への硫黄酸化物（ＳＯｘ）など硫黄成分の吸蔵によって低下した当該ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのＳ被毒回復制御が実施される。こうしたＳ被毒回復制御においては、機関運転状態の履歴に基づき算出（推定）されるＮＯｘ触媒における硫黄成分の吸蔵量であるＳ被毒量Ｓが許容値以上になることに基づき実行開始される。

このＳ被毒回復制御では、ＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給を通じて同触媒を例えば６００〜７００℃程度まで昇温するとともに、その高温下でＮＯｘ触媒周りの雰囲気をリッチ燃焼時の状態（以下、リッチ燃焼雰囲気という）とすることでＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出及びその還元を促進し、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ吸蔵能力の回復が図られる。なお、Ｓ被毒回復制御でのＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給は、添加弁４６からの排気に対する燃料添加等によって行われる。

そして、Ｓ被毒回復制御の実行を通じてＳ被毒量Ｓが上記許容値よりも小さい所定値（例えば「０」）まで減少すると、そのＳ被毒回復制御は終了される。
次に、Ｓ被毒回復制御の開始・終了に用いられるＳ被毒量Ｓの詳細な算出手順について説明する。

Ｓ被毒量Ｓは、例えばインジェクタ４０からの燃料噴射毎に、前回の燃料噴射から今回の燃料噴射までにＮＯｘ触媒に吸蔵された硫黄成分の量であるＳ流入量ＳＵ、及び、前回の燃料噴射から今回の燃料噴射までにＮＯｘ触媒から放出された硫黄成分の量であるＳ放出量ＳＤに基づき、以下の式（１）を用いて算出される。

Ｓi ＝Ｓi-1 ＋ＳＵ−ＳＤ …（１）
Ｓi ：今回のＳ被毒量
Ｓi-1 ：前回のＳ被毒量
ＳＵ ：Ｓ流入量
ＳＤ ：Ｓ放出量
式（１）のＳ流入量ＳＵは、インジェクタ４０からの燃料噴射前に算出される燃料噴射量の指令値Ｑfin 、すなわちインジェクタ４０からの一回の燃料噴射で噴射される燃料量の指令値を用いて算出される。具体的には、上記指令値Ｑfin に対し燃料の硫黄濃度の標準値である硫黄濃度Ｎを「１００」で除算した値（Ｎ／１００）を乗算することにより、インジェクタ４０からの一回の燃料噴射で噴射される燃料に含まれる硫黄成分の量が求められる。そして、この硫黄成分に量に対応した値となる上記乗算後の値「Ｑfin ・（Ｎ／１００）」に対し、硫黄量というパラメータをＳ被毒量というパラメータに変換するための係数Ｋを乗算することで、上記Ｓ流入量ＳＵが算出される。なお、上記係数Ｋは、空燃比センサ３１，３２によって検出される空燃比と、触媒床温とに基づきマップを参照して求められるものであって、上記空燃比が理論空燃比（ここでは１４．５）またはリッチであるときには「０」となり、上記空燃比が理論空燃比よりもリーン側の値であるときにはリーンになるほど且つ触媒床温が高くなるほど大きくなる。

式（１）のＳ放出量ＳＤは、上記空燃火及び触媒床温に基づき、そのときの触媒床温でＮＯｘ触媒周りの雰囲気を上記空燃比に対応する状態としたときにＮＯｘ触媒から放出される理論上の硫黄成分の量として算出される。こうして算出されたＳ放出量ＳＤに関しては、上記空燃比が理論空燃比（ここでは１４．５）よりもリッチ側の値であるときには触媒床温が高く且つリッチになるほど「０」よりも大きい値になり、上記空燃比が理論空燃比よりもリーン側の値であるときには「０」に維持される。

従って、式（１）を用いて算出されたＳ被毒量Ｓ（今回のＳ被毒量Ｓi ）は、通常の機関運転時には燃料の消費に伴い上記Ｓ流入量ＳＵの分だけ徐々に増加してゆき、Ｓ被毒回復制御中には上記Ｓ放出量ＳＤの分だけ減少してゆく。このことから、Ｓ被毒量Ｓは、通常の機関運転での燃料消費に伴うＮＯｘ触媒への硫黄成分の流入、及びＳ被毒回復制御中でのＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出に伴い、増減する値ということになる。

次に、Ｓ被毒量Ｓに基づき開始・終了されるＳ被毒回復制御について、図２のタイムチャートを参照して詳しく説明する。
Ｓ被毒回復制御では、添加弁４６からの燃料添加によるＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給を通じて、ＮＯｘ触媒の触媒床温Ｔの平均値を例えば７００℃まで段階的に高くされる目標床温Ｔｔに向けて昇温するとともに、その高温下でＮＯｘ触媒周りをリッチ燃焼雰囲気化することが行われる。

上記添加弁４６からの燃料添加は、図２（ｅ）に示される添加許可フラグＦの「１（許可）」への変化（タイミングＴ１）に基づき開始される。この添加許可フラグＦは、「１」になった後、「０」に戻されるようになっている。そして、添加弁４６からの燃料添加が開始されると、図２（ａ）に示される添加パルスに従って添加弁４６からの集中的な間欠燃料添加が実施される。

こうした集中的な間欠燃料添加における燃料の添加態様、例えば燃料の添加時間ａ、燃料添加の休止時間ｂ、及び、燃料の添加回数は、空燃比センサ３１，３２によって検出される空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に設定された目標空燃比ＡＦｔに近づくよう調整される。すなわち、上記休止時間ｂ（燃料の添加間隔）については空燃比センサ３１，３２によって検出された空燃比が目標空燃比ＡＦｔよりもリーンであるほど短くされ、上記添加時間ａについては空燃比センサ３１，３２によって検出された空燃比が目標空燃比ＡＦｔよりもリーンであるほど長くされる。また、上記添加回数については、空燃比センサ３１，３２によって検出された空燃比が目標空燃比ＡＦｔよりもリーンであるほど多くされることとなる。

そして、上記のように開始された集中的な間欠燃料添加については、上記目標空燃比ＡＦｔに基づき定められた回数の燃料添加が実行されるまで継続され、その回数だけ燃料添加がなされた後に停止される（タイミングＴ２）。

添加弁４６からの燃料添加の開始後、添加弁４６の駆動状態に基づいて所定時間、例えば１６ｍｓが経過する毎に、当該１６ｍｓ中に添加弁４６から添加される燃料の量である１６ｍｓ発熱燃料量Ｑが算出される。この１６ｍｓ発熱燃料量Ｑを算出毎に「ΣＱ←前回のΣＱ＋Ｑ …（２）」という式に基づいて累積することにより、燃料添加開始時点（Ｔ１）からの総燃料添加量、言い換えれば酸化反応による発熱に寄与する総燃料量を表す発熱燃料量積算値ΣＱが算出される。こうして算出される発熱燃料量積算値ΣＱについては、図２（ｄ）に実線で示されるように、燃料添加の開始から終了までの期間（Ｔ１〜Ｔ２）である添加期間Ａにて急速に増加し、それ以後の燃料添加の休止期間Ｂには増加が抑えられる。

一方、添加弁４６からの燃料添加の開始後、上記所定時間（１６ｍｓ）毎に、当該１６ｍｓ中に添加弁４６から添加すべき燃料の量、言い換えれば触媒床温Ｔを目標床温Ｔｔに近づけるために必要な燃料の添加量である１６ｍｓ要求燃料量Ｑｒが算出される。この１６ｍｓ要求燃料量Ｑｒの算出は、触媒床温Ｔと目標床温Ｔｔとの温度差ΔＴ、及び、内燃機関１０のガス流量Ｇａを用いて行われる。こうして算出される１６ｍｓ要求燃料量Ｑｒは、触媒床温Ｔが目標床温Ｔｔに対し低い状態にあるほど大となり、逆に目標床温Ｔｔに対し高い状態にあるほど小となる。そして、上記１６ｍｓ要求燃料量Ｑｒを算出毎に「ΣＱｒ←前回のΣＱｒ＋Ｑｒ …（３）」という式に基づき累積することで、触媒床温Ｔの平均値を目標床温Ｔｔとするために必要な燃料添加開始時点（Ｔ１）からの総燃料量を表す要求燃料量積算値ΣＱｒが算出される。こうして算出される要求燃料量積算値ΣＱｒについては、図２（ｄ）に破線で示されるように、発熱燃料量積算値ΣＱの増加（実線）と比較して緩やかに増加する。

そして、要求燃料量積算値ΣＱｒが発熱燃料量積算値ΣＱ以上になると（タイミングＴ３）、添加許可フラグＦが「１（許可）」へと変化し、添加弁４６からの集中的な間欠燃料添加が開始される。このとき、タイミングＴ１以降の発熱燃料量積算値ΣＱ分の燃料については添加弁４６から添加完了しているため、要求燃料量積算値ΣＱｒから上記発熱燃料量積算値ΣＱが減算される。更に、発熱燃料量積算値ΣＱはクリアされて「０」になる。そして、添加弁４６からの集中的な間欠燃料添加の開始に伴い、再び添加期間Ａへと移行することになり、同添加期間Ａが終了すると休止期間Ｂへと移行する。従って、Ｓ被毒回復制御中には添加期間Ａと休止期間Ｂとが繰り返されるようになる。

なお、Ｓ被毒回復制御中においては、触媒床温Ｔが目標床温Ｔｔに対し低下側に離れた状態にあるほど、１６ｍｓ要求燃料量Ｑｒが大となるように算出され、要求燃料量積算値ΣＱｒが速やかに増加する。その結果、要求燃料量積算値ΣＱｒが発熱燃料量積算値ΣＱ以上になるために要する時間が短くなり、休止期間Ｂが短くなるため、単位時間あたりの添加弁４６からの燃料添加量の平均値が大となる。このように燃料添加量の平均値を大とすることで、目標床温Ｔｔから低下側に離れた触媒床温Ｔの当該目標床温Ｔｔに向けての上昇が図られる。

そして、触媒床温Ｔが目標床温Ｔｔに近づくほど、１６ｍｓ要求燃料量Ｑｒが小となるように算出され、要求燃料量積算値ΣＱｒの増加が緩やかにされる。その結果、要求燃料量積算値ΣＱｒが発熱燃料量積算値ΣＱ以上になるために要する時間が長くなり、休止期間Ｂが長くなるため、単位時間あたりの添加弁４６からの燃料添加量の平均値が小となる。このように燃料添加量の平均値を少なくすることで、触媒床温Ｔが目標床温Ｔｔを越えて過度に高くならないようにされる。

以上のように、触媒床温Ｔの目標床温Ｔｔに対する乖離状態に応じて休止期間Ｂの長さを変化させることで、触媒床温Ｔが例えば図２（ｃ）に実線で示されるように推移し、増減する触媒床温Ｔの変動中心（平均値）が目標床温Ｔｔに制御されるようになる。そして、このように触媒床温Ｔの平均値が７００℃まで段階的に大きく設定される目標床温Ｔｔとなるよう触媒への未燃燃料成分の供給を行うことで、ＮＯｘ触媒の触媒床温Ｔを７００℃程度まで上昇させることができる。

また、触媒床温Ｔの平均値を上記目標床温Ｔｔまで上昇させたＮＯｘ触媒の高温下において、添加期間Ａでの添加弁４６からの集中的な間欠燃料添加が行われると、ＮＯｘ触媒周りの雰囲気が図２（ｂ）に示されるように目標空燃比ＡＦｔ（リッチ）に対応する空燃比での燃焼時（リッチ燃焼時）と同じ状態とされる。このようにＮＯｘ触媒周りがリッチ燃焼雰囲気化されると、ＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出及びその還元が促進される。そして、添加期間Ａと休止期間Ｂとが繰り返される過程で、添加期間Ａ中にＮＯｘ触媒からのＳＯｘの放出及びその還元が促進されることにより、ＮＯｘ触媒における硫黄成分の吸蔵量が低減されて同ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復が図られる。そして、ＮＯｘ触媒における硫黄成分の吸蔵量である上記Ｓ被毒量Ｓが上述した所定値（この例では「０」）まで低下すると、Ｓ被毒回復制御が終了される。

ところで、式（１）を用いて算出（推定）されるＮＯｘ触媒のＳ被毒量Ｓに関しては、Ｓ被毒回復制御の実行中におけるＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出量であるＳ放出量ＳＤを考慮して算出されてはいる。ただし、そのＳ放出量ＳＤが必ずしもＮＯｘ触媒からの実際の硫黄成分の放出量に対応したものになるとは限らない。これは、上記Ｓ放出量ＳＤがＳ被毒回復制御中にＮＯｘ触媒から放出される理論上の硫黄成分の量として算出されるものでしかなく、そのＳ放出量ＳＤに含まれる硫黄成分のうち実際にはＳ被毒回復制御ではＮＯｘ触媒から放出させることができずに同触媒に残留した状態になるものが存在するためである。なお、上述したようなＮＯｘ触媒での硫黄成分の残留が存在するのは、ＮＯｘ触媒コンバータ２５の上流端など触媒床温の上昇しにくい部分のＮＯｘ触媒では、Ｓ被毒回復制御により高温下でのＮＯｘ触媒周りのリッチ燃焼雰囲気化を図ったとしても、必ずしも同触媒に吸蔵された硫黄成分が放出されるとは限らないためと推測される。

このように、Ｓ被毒量Ｓの算出に用いられるＳ放出量ＳＤに関しては、ＮＯｘ触媒に残留した状態になる硫黄成分の分だけ、Ｓ被毒回復制御中におけるＮＯｘ触媒からの硫黄成分の実際の放出量に対しずれた値となる可能性がある。より詳しくは、上記Ｓ放出量ＳＤがＳ被毒回復制御中におけるＮＯｘ触媒からの硫黄成分の実際の放出量に対し低下側にずれた値となる可能性がある。こうしたずれが生じた場合、Ｓ放出量ＳＤの上記実際の放出量に対する低下側のずれに起因して、そのＳ放出量ＳＤを用いて算出されるＳ被毒量Ｓも実際のＳ被毒量よりも少なくなって両者の値にずれが生じることとなる。

算出（推定）されたＳ被毒量Ｓが実際のＳ被毒量に対し低下側にずれると、Ｓ被毒回復制御の開始後、Ｓ被毒量Ｓが「０」まで減少してＳ被毒回復制御が終了されたとき、実際のＳ被毒量は「０」まで減少しておらず、ＮＯｘ触媒に硫黄成分がある程度残ったままになる。そして、ＮＯｘ触媒の使用期間が長くなって同触媒に常に残留した状態になる硫黄成分が多くなるほど、算出されるＳ被毒量Ｓと実際のＳ被毒量とのずれが広がってゆき、Ｓ被毒回復制御の終了時にＮＯｘ触媒に残ったままになる硫黄成分の量が増えてゆく。ちなみに、ＮＯｘ触媒に残ったままになる硫黄成分の量が多くなる状況としては、［発明が解決しようとする課題］の欄に記載した［１］〜［３］の状況があげられる。このように、ＮＯｘ触媒において常に残留する硫黄成分の量が多くなる状況のもとでは、Ｓ被毒回復制御を実行して完了したとしても、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力が同触媒に残留する硫黄成分によって低下したままとなるため、内燃機関１０のＮＯｘエミッションが悪化するおそれがある。

なお、こうした不具合は、Ｓ被毒回復制御において目標床温Ｔｔを更に高い値、例えば７００℃よりも高い値に設定して触媒床温Ｔの平均値をより高い値とし、それによってＮＯｘ触媒からの一層効果的な硫黄成分の放出を図ることにより、抑制することが可能である。これは、上述したように、ＮＯｘ触媒からの一層効果的な硫黄成分の放出を図ることにより、同触媒に常に残留する硫黄成分の量を少なくすること、言い換えれば実際のＳ被毒量を算出されるＳ被毒量Ｓに近づけることができるためである。しかしながら、Ｓ被毒回復制御での目標床温Ｔｔをより高く設定することを常に行っていたのでは、ＮＯｘ触媒における触媒床温Ｔの過上昇がひどくなり、それに伴う熱劣化により内燃機関１０のＮＯｘエミッションが悪化するおそれがある。

次に、上述した不具合の発生を抑制するための処理について、Ｓ被毒回復制御実行ルーチンを示す図３のフローチャートを参照して詳しく説明する。このＳ被毒回復制御実行ルーチンは、電子制御装置５０を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンは、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなる状況であるか否かを判断し、その状況である旨判断されたときに限って、通常のＳ被毒回復制御よりも高い触媒床温での同制御である高温Ｓ被毒回復制御を行うためのものである。このように高温Ｓ被毒回復制御を行うことにより、同制御の実施によるＮＯｘ触媒の過上昇を抑制しつつ、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量を少なくし、その残留する硫黄成分が原因となる内燃機関１０のＮＯｘエミッション悪化を抑制することができるようになる。

同ルーチンにおいては、まずＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなる状況であるか否かを判断するために用いられる高温時間累積値Σｔ、及び標準値Ｂｈの算出が行われる（Ｓ１０１、Ｓ１０２）。

具体的には、ステップＳ１０１の処理として、触媒床温Ｔが例えば６００℃以上の高温となった時間を累積することにより、その累積値がＮＯｘ触媒の熱劣化度合いに対応する値である高温時間累積値Σｔとして算出される（Ｓ１０１）。こうして算出された高温時間累積値Σｔに関しては、ＮＯｘ触媒の熱劣化度合いが小さいうちは小さい値となり、同熱劣化度合いが大きくなるにつれて大きい値となる。

また、ステップＳ１０２の処理として、そのときの自動車の走行距離に基づき、同走行距離での上記高温時間累積値Σｔの標準的な値である標準値Ｂｈが算出される。なお、上記走行距離は、内燃機関１０の総運転時間に相当する値（以下、単に総運転時間相当値という）であり、同機関１０の総運転時間の増加に対応して多くなる値である。上記標準値Ｂｈの算出に関しては例えばマップを用いることが考えられる。すなわち、予め実験等によって走行距離と標準値Ｂｈとの関係を定め、その関係を規定したマップを電子制御装置５０のＲＯＭに記憶しておく。そして、走行距離に基づき上記マップを参照して標準値Ｂｈを算出する。こうして算出された標準値Ｂｈは、走行距離の増加に伴い、例えば図４に破線で示されるように大きくされる。

上記高温時間累積値Σｔ及び標準値Ｂｈの算出後、Ｓ被毒回復制御の実行要求があった時点であるか否かが判断される（図３のＳ１０３）。こうしたＳ被毒回復制御の実行要求は、上記式（１）を用いて算出されるＳ被毒量Ｓが許容値以上になるとともに、Ｓ被毒回復制御の各種実行条件が成立したときに行われる。そして、ステップＳ１０３で肯定判定がなされると、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなる状況であるか否かの判断として、高温時間累積値Σｔが標準値Ｂｈ以下であるか否かが判断される（Ｓ１０４）。

ここで、自動車を短時間しか運転しないような運転者の場合、内燃機関１０の排気温度が上がりにくいことからＮＯｘ触媒の触媒床温Ｔも低いままになる可能性が高く、Ｓ被毒回復制御の実行機会が少なくなったり、また実行されても制御中の触媒床温Ｔの上昇が生じにくくなったりする。その結果、ＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出率が悪化し、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなる。特に、硫黄濃度が標準値（この例では硫黄濃度Ｎ）よりも濃い燃料を使用している場合、硫黄濃度が標準値である燃料を使用している場合に比べて、ＮＯｘ触媒に流入する硫黄成分の量が多くなることから、同触媒に硫黄成分が吸蔵されやすくなり、同触媒に常に残留する硫黄成分の増加が顕著になる。

上述したような運転が行われている場合、高温時間累積値Σｔが増加しにくくなることから、走行距離の増加に対する高温時間累積値Σｔの推移が図４に実線で示されるような推移となり、図３のステップＳ１０４で高温時間累積値Σｔが標準値Ｂｈ以下である旨判断される可能性が高くなる。そして、高温時間累積値Σｔが標準値Ｂｈよりも大きい旨判断された場合には、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなる状況ではない旨判断され、通常のＳ被毒回復制御が開始される（Ｓ１０６）。一方、上記ステップＳ１０４で高温時間累積値Σｔが標準値Ｂｈ以下である旨判断された場合には、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなる状況である旨判断され、上述した高温Ｓ被毒回復制御が開始される（Ｓ１０５）。

この高温Ｓ被毒回復制御は、同制御中の目標床温Ｔｔの最大値を通常のＳ被毒回復制御での目標床温Ｔｔの最大値（この例では７００℃）よりも高くすることによって実現される。同高温Ｓ被毒回復制御では、まず通常のＳ被毒回復制御と同様の態様で目標床温Ｔｔの段階的な上昇が行われる。その後、目標床温Ｔｔが通常のＳ被毒回復制御における最大値（７００℃）に達すると、その値以上に触媒床温Ｔの平均値が上昇していないことを条件に、目標床温Ｔｔを上記最大値（７００℃）よりも更に高い値へと上昇させる。こうした目標床温Ｔｔの上昇は、ＮＯｘ触媒コンバータ２５の熱損傷に至る値への上昇幅よりも小さい上昇幅であって、上記高温時間累積値Σｔの標準値Ｂｈに対する乖離量ＫＡ（図４参照）の増大に伴い大きい値となるよう可変設定される上昇幅をもって行われる。そして、上記目標床温Ｔｔの上昇を通じて触媒床温Ｔの平均値が高くされることにより、ＮＯｘ触媒からの効率的な硫黄成分の放出が図られ、それによってＮＯｘ触媒で常に残留する硫黄成分の量が少なくなる。

なお、上記高温Ｓ被毒回復制御や通常のＳ被毒回復制御が実行開始された後には、同制御を通じてＳ被毒量Ｓが上述した所定値（この例では「０」）まで低下したとき、同制御が終了されることとなる。上記高温Ｓ被毒回復制御が実行されると高温時間累積値Σｔの増加が促進されるため、同制御の終了後には走行距離に対する高温時間累積値Σｔの大きさが標準値Ｂｈ（図４の破線）に近くなる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）高温時間累積値Σｔが標準値Ｂｈ以下になったとき、言い換えれば運転者の自動車の運転の仕方によりＳ被毒回復制御でのＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出率が悪化してＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなるときに限り、高温Ｓ被毒回復制御が実施されてＮＯｘ触媒からの効率的な硫黄成分の放出が図られる。こうした高温Ｓ被毒回復制御の実施により、ＮＯｘ触媒で常に残留する硫黄成分の量が少なくされる。以上により、高温Ｓ被毒回復制御の実施によるＮＯｘ触媒の触媒床温Ｔの過上昇を抑制しつつ、同触媒に常に残留する硫黄成分の量を少なくし、その残留する硫黄成分が原因となる内燃機関のＮＯｘエミッション悪化を抑制することができるようになる。

（２）高温時間累積値Σｔが標準値Ｂｈに対し低下側に大きく乖離して上記乖離量ＫＡが大きくなるほど、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなって、Ｓ被毒回復制御でのＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給を通じて触媒床温Ｔを高くしようとしても、それを行って同触媒に常に残留する硫黄成分を放出することを実現しにくい状態となる。この状態は、言い換えれば高温Ｓ被毒回復制御で触媒床温Ｔをより高くしようとするとき、それに伴う触媒床温Ｔの過上昇が生じにくい状態であるとも言える。これらのことを考慮し、高温Ｓ被毒回復制御においては、標準値Ｂｈに対する高温時間累積値Σｔの低下側への乖離量ＫＡの増大に伴い目標床温Ｔｔの最大値がより高くされ、それに基づき触媒床温Ｔをより高くしようとすることが行われる。このため、同高温Ｓ被毒回復制御でのＮＯｘ触媒の触媒床温Ｔの過上昇抑制と、同制御によるＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の効果的な放出とを、高い次元で両立させることができる。

（３）使用される燃料の硫黄濃度が標準的な値（硫黄濃度Ｎ）よりも濃い場合、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなり易くなる。しかし、このような場合でも、上述した高温Ｓ被毒回復制御の実施を通じて、ＮＯｘ触媒に常に残留する上記硫黄成分を触媒床温Ｔの過上昇を抑制しつつ効果的に取り除くことができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図５〜図７に基づき説明する。
この実施形態では、高温Ｓ被毒回復制御を実行するに当たって、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなる状況であるか否かを判断する仕方が第１実施形態と異なっている。詳しくは、内燃機関１０の使用開始時を起点としたＮＯｘ触媒に流入する硫黄成分の総量である総Ｓ流入量ΣＳＵ、及び、そのときの自動車の走行距離での上記総Ｓ流入量ΣＳＵの標準的な値である標準値Ｂｓｕに基づき、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなる状況であるか否かが判断される。

ここで、自動車の走行距離と上記標準値Ｂｓｕ及び総Ｓ流入量ΣＳＵとの関係を図５に示す。標準値Ｂｓｕに関しては、図５に実線で示されるように自動車の走行距離が多くなるほど増加してゆく。また、総Ｓ流入量ΣＳＵも走行距離が多くなるほど増加してゆくが、自動車の急発進を頻繁に行うなど内燃機関１０の燃料消費の激しい運転者の場合、その燃料消費に伴ってＮＯｘ触媒に流入する硫黄成分の量（Ｓ流入量ＳＵ）が多くなることから、同触媒に硫黄成分が吸蔵されやすくなり、同触媒に残留する硫黄成分の量も多くなる。特に、硫黄濃度が標準値（この例では硫黄濃度Ｎ）よりも濃い燃料を使用している場合、硫黄濃度が標準値である燃料を使用している場合に比べて、ＮＯｘ触媒に流入する硫黄成分の量が多くなることから、同触媒に硫黄成分が吸蔵されやすくなり、同触媒に常に残留する硫黄成分の増加が顕著になる。上述したような運転が行われている場合、総Ｓ流入量ΣＳＵが増加しやすくなることから、走行距離の増加に対する総Ｓ流入量ΣＳＵの推移が図５に実線で示されるような推移となる。

従って、総Ｓ流入量ΣＳＵ（実線）がそのときの走行距離での標準値Ｂｓｕ（破線）以上であるときには、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなる状況である旨判断され、Ｓ被毒回復制御の実行要求がなされることに基づき高温Ｓ被毒回復制御が開始されるようになる。

図６は、この実施形態のＳ被毒回復制御実行ルーチンを示すフローチャートである。このＳ被毒回復制御実行ルーチンも、電子制御装置５０を通じて、例えば所定クランク角毎の角度割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、まずＳ流入量ＳＵをその算出タイミング毎（燃料噴射タイミング毎）に累積することにより、同Ｓ流入量ＳＵの累積値である総Ｓ流入量ΣＳＵが算出される（Ｓ２０１）。その後、現在の走行距離に基づき、その走行距離での総Ｓ流入量ΣＳＵの標準的な値である標準値Ｂｓｕが算出される（Ｓ２０２）。こうして算出された標準値Ｂｓｕは、走行距離の変化に対し図５に破線で示されるように推移する。上記総Ｓ流入量ΣＳＵ及び標準値Ｂｓｕが算出されると、Ｓ被毒回復制御の実行要求があった時点であるか否かが判断される（Ｓ２０３）。そして、ステップＳ２０３で肯定判定がなされると、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなる状況であるか否かの判断として、総Ｓ流入量ΣＳＵが標準値Ｂｓｕ以上であるか否かが判断される（Ｓ２０４）。

このステップＳ２０４で総Ｓ流入量ΣＳＵが標準値Ｂｓｕ未満である旨判断された場合には、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなる状況ではない旨判断され、通常のＳ被毒回復制御が開始される（Ｓ２０６）。また、上記ステップＳ２０４で総Ｓ流入量ΣＳＵが標準値Ｂｓｕ以上である旨判断された場合には、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなる状況である旨判断され、高温Ｓ被毒回復制御が開始される（Ｓ２０５）。

この高温Ｓ被毒回復制御では、同制御中の目標床温Ｔｔが通常のＳ被毒回復制御での目標床温Ｔｔの最大値よりも高い値へと上昇される。その際の目標床温Ｔｔの上記最大値に対する上昇は、ＮＯｘ触媒コンバータ２５の熱損傷に至る値への上昇幅よりも小さい上昇幅であって、上記高温時間累積値Σｔの標準値Ｂｈに対する乖離量ＫＡ（図５参照）の増大に伴い大きい値となるよう可変設定される上昇幅をもって行われる。そして、上記目標床温Ｔｔの上昇を通じて触媒床温Ｔの平均値が高くされることにより、ＮＯｘ触媒からの効率的な硫黄成分の放出が図られ、それによってＮＯｘ触媒で常に残留する硫黄成分の量が少なくなる。

なお、上記高温Ｓ被毒回復制御や通常のＳ被毒回復制御が実行開始された後には、同制御を通じてＳ被毒量Ｓが上述した所定値（この例では「０」）まで低下したとき、同制御が終了されることとなる。上記高温Ｓ被毒回復制御が実行されると、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が少なくなることから、それに合わせて高温Ｓ被毒回復制御の実行頻度を小とすることが、ＮＯｘ触媒における触媒床温Ｔの過上昇抑制の観点で好ましい。このため、図７に示される総Ｓ流入量補正ルーチンに基づき、高温Ｓ被毒回復制御が実行完了された時点で（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、総Ｓ流入量ΣＳＵを標準値Ｂｓｕ側に補正することが行われる（Ｓ３０２）。このときの総Ｓ流入量ΣＳＵの補正量としては、予め実験等により定められた最適値が用いられることとなる。こうした補正により、走行距離に対する総Ｓ流入量ΣＳＵの大きさが標準値Ｂｓｕ側に補正され、走行距離の変化に対する総Ｓ流入量ΣＳＵの推移が標準値Ｂｓｕ（図５の破線）側に移行する。このため、以後は総Ｓ流入量ΣＳＵが標準値Ｂｓｕ以上になりにくくなって高温Ｓ被毒回復制御が実行されにくくなり、上述した触媒床温Ｔの過上昇抑制が図られるようになる。

以上詳述した本実施形態によれば、第１実施形態の（３）の効果に加え、以下に示す効果が得られるようになる。
（４）総Ｓ流入量ΣＳＵが標準値Ｂｓｕ以上になったとき、言い換えれば運転者の自動車の運転の仕方により内燃機関１０での燃料消費量（Ｓ流入量ＳＵ）が多くなってＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなるときに限り、高温Ｓ被毒回復制御が実施されてＮＯｘ触媒からの効率的な硫黄成分の放出が図られる。こうした高温Ｓ被毒回復制御の実施により、ＮＯｘ触媒で常に残留する硫黄成分の量が少なくされる。以上により、高温Ｓ被毒回復制御の実施によるＮＯｘ触媒の触媒床温Ｔの過上昇を抑制しつつ、同触媒に常に残留する硫黄成分の量を少なくし、その残留する硫黄成分が原因となる内燃機関のＮＯｘエミッション悪化を抑制することができるようになる。

（５）総Ｓ流入量ΣＳＵが標準値Ｂｓｕに対し増加側に大きく乖離して上記乖離量ＫＡが大きくなるほど、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなって、Ｓ被毒回復制御でのＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給を通じて触媒床温Ｔを高くしようとしても、それを行って同触媒に常に残留する硫黄成分を放出することを実現しにくい状態となる。この状態は、言い換えれば高温Ｓ被毒回復制御で触媒床温Ｔをより高くしようするとき、それに伴う触媒床温Ｔの過上昇が生じにくい状態であるとも言える。こられのことを考慮し、高温Ｓ被毒回復制御においては、標準値Ｂｓｕに対する総Ｓ流入量ΣＳＵの増加側への乖離量ＫＡの増大に伴い目標床温Ｔｔの最大値がより高くされ、それに基づき触媒床温Ｔをより高くしようとすることが行われる。このため、同高温Ｓ被毒回復制御でのＮＯｘ触媒の触媒床温Ｔの過上昇抑制と、同制御によるＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の効果的な放出とを、高い次元で両立させることができる。

（６）高温Ｓ被毒回復制御が実行されると、ＮＯｘ触媒に常に残留する硫黄成分の量が少なくなることから、それに合わせて高温Ｓ被毒回復制御の実行頻度が小とすることが、ＮＯｘ触媒における触媒床温Ｔの過上昇抑制の観点で好ましい。このことを考慮して、高温Ｓ被毒回復制御が実行されたとき、同制御の完了時点で総Ｓ流入量ΣＳＵが標準値Ｂｓｕ側に補正される。これにより、走行距離の変化に対する総Ｓ流入量ΣＳＵの推移が標準値Ｂｓｕ側に移行し、総Ｓ流入量ΣＳＵが標準値Ｂｓｕ以上になりにくくなって高温Ｓ被毒回復制御が実行されにくくなり、上述した触媒床温Ｔの過上昇抑制が図られるようになる。

［その他の実施形態］
なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第１及び第２実施形態において、高温Ｓ被毒回復制御をＮＯｘ触媒の熱及び硫黄成分残留による劣化が進んだ状態にあるときに限って実施するようにしてもよい。なお、ＮＯｘ触媒の熱及び硫黄成分残留による劣化が進んだ状態にあるか否かに関しては、通常のＳ被毒回復制御が実施されるときなど、触媒床温Ｔを高くしようとしたときの同触媒床温Ｔの平均値に基づいて判断することが可能である。

図８は、ＮＯｘ触媒コンバータ２５における排気上流端側から排気下流端側にかけての各部位における触媒床温を、ＮＯｘ触媒における上記劣化の進んでいない状態（実線）と、同ＮＯｘ触媒における上記劣化が進んだ状態（破線）とで別々に示したグラフである。同図から分かるように、ＮＯｘ触媒の上記劣化が進むと、Ｓ被毒回復制御の実施等により触媒床温Ｔをより高くしようとしても、それに伴うＮＯｘ触媒での排気上流端側から排気下流端側にかけての各部位での触媒床温度の上昇が生じにくい状態となる。従って、Ｓ被毒回復制御の実施等により触媒床温Ｔの平均値を目標床温Ｔｔに向けて高くしようとしたとき、その触媒床温Ｔの平均値が目標床温Ｔｔに対し予め定められた判定値よりも低くなるような場合には、ＮＯｘ触媒の熱及び硫黄成分残留による劣化が進んだ状態にある旨判断することができる。

このような状態にあるときに限って高温Ｓ被毒回復制御を実施することにより、同制御の実施に伴いＮＯｘ触媒の温度の過上昇が生じることをより的確に抑制することができるようになる。

・第２実施形態において、高温Ｓ被毒回復制御の完了時点で走行距離を増加側に補正することで、走行距離に対する総Ｓ流入量ΣＳＵの大きさを標準値Ｂｓｕ側に補正し、走行距離の変化に対する総Ｓ流入量ΣＳＵの推移を標準値Ｂｓｕ側に移行させてもよい。この場合も、第２実施形態における上記（６）と同等の効果が得られるようになる。

・第２実施形態において、内燃機関１０の使用開始時点からの燃料噴射量の指令値Ｑfin を燃料噴射タイミング毎に累積した値である燃料噴射量累積値を、上記総Ｓ流入量ΣＳＵに相当する値である総Ｓ流入量相当値として、同総Ｓ流入量ΣＳＵの代わりに用いてもよい。また、内燃機関１０の使用開始時点からのＳ被毒回復制御の実行回数を、上記総Ｓ流入量相当値として総Ｓ流入量ΣＳＵの代わりに用いてもよい。

・第１及び第２実施形態において、高温Ｓ被毒回復制御での目標床温Ｔｔを通常のＳ被毒回復制御での目標床温Ｔｔの最大値よりも高くする際の上昇幅に関しては、必ずしも乖離量ＫＡの増大に伴って大きくなるものである必要はない。例えば予め実験等によって定められた最適値（固定値）を上記上昇幅として用いてもよい。

・第１及び第２実施形態において、自動車１の走行距離の代わりに、内燃機関１０の使用開始時点からの総運転時間を用いてもよい。また、内燃機関１０の使用開始時点からの回転数の累積値を、内燃機関１０の使用開始時点からの総運転時間に相当する値である総運転時間相当値として、上記走行距離の代わりに用いてもよい。

・ＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給を排気行程でのインジェクタ４０からの燃料噴射等によって行うようにしてもよい。

第１実施形態の排気浄化装置が適用される内燃機関全体を示す略図。 （ａ）〜（ｅ）は、Ｓ被毒回復制御中における添加弁を駆動するための添加パルスの変化、ＮＯｘ触媒周りの雰囲気の変化、触媒床温Ｔの変化、積算値ΣＱｒ，ΣＱの推移、及び、添加許可フラグＦの設定態様を示すタイムチャート。 Ｓ被毒回復制御の実行開始の手順を示すフローチャート。 走行距離の変化に対する高温時間累積値Σｔ及び標準値Ｂｈの変化を示すグラフ。 走行距離の変化に対する総Ｓ流入量ΣＳＵ及び標準値Ｂｓｕの変化を示すグラフ。 第２実施形態におけるＳ被毒回復制御の実行開始の手順を示すフローチャート。 高温Ｓ被毒回復制御の終了後における総Ｓ流入量ΣＳＵの補正手順を示すフローチャート。 ＮＯｘ触媒コンバータの上流端側から下流端側にかけての各部位の触媒床温を示すグラフ。

符号の説明

１０…内燃機関、１２…吸気通路、１３…燃焼室、１４…排気通路、１６…エアフローメータ、２５…ＮＯｘ触媒コンバータ、２６…ＰＭフィルタ、２７…酸化触媒コンバータ、２８…入ガス温度センサ、２９…出ガス温度センサ、３０…差圧センサ、３１…空燃比センサ、３２…空燃比センサ、４０…インジェクタ、４１…高圧燃料供給管、４２…コモンレール、４３…燃料ポンプ、４４…レール圧センサ、４５…低圧燃料供給管、４６…添加弁、５０…電子制御装置（推定手段、累積値算出手段、標準値算出手段、制御手段、流入量相当値算出手段、補正手段）、５１…ＮＥセンサ、５２…アクセルセンサ、５４…吸気温センサ、５５…水温センサ。

Claims (6)

1. 内燃機関の排気系に設けられた吸蔵還元型のＮＯｘ触媒と、そのＮＯｘ触媒における硫黄成分の吸蔵量であるＳ被毒量を推定する推定手段とを備え、前記推定されるＳ被毒量が許容値以上になったときに前記ＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給を通じて触媒床温を目標床温へと上昇させるとともに同ＮＯｘ触媒周りの雰囲気をリッチ燃焼時の状態とするＳ被毒回復制御を実行開始して前記ＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出を図り、前記Ｓ被毒回復制御の開始後に前記Ｓ被毒量が前記許容値よりも小さい所定値以下になったときに同制御を終了する内燃機関の排気浄化装置において、
   前記ＮＯｘ触媒が高温となった時間の累積値である高温時間累積値を前記ＮＯｘ触媒の熱劣化度合いに相当する値として算出する累積値算出手段と、
   前記内燃機関の総運転時間相当値に基づき、そのときの同機関の総運転時間での前記高温時間累積値の標準値を算出する標準値算出手段と、
   前記累積値算出手段によって算出された高温時間累積値が前記標準値算出手段によって算出された標準値以下であるときに限って、前記Ｓ被毒回復制御よりも高い触媒床温での同制御である高温Ｓ被毒回復制御を実施する制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記制御手段は、前記標準値に対する前記高温時間累積値の低下側への乖離量増大に伴い、前記高温Ｓ被毒回復制御での触媒床温をより高くしてゆく
   請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 内燃機関の排気系に設けられた吸蔵還元型のＮＯｘ触媒と、そのＮＯｘ触媒における硫黄成分の吸蔵量であるＳ被毒量を推定する推定手段とを備え、前記推定されるＳ被毒量が許容値以上になったときに前記ＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給を通じて触媒床温を目標床温へと上昇させるとともに同ＮＯｘ触媒周りの雰囲気をリッチ燃焼時の状態とするＳ被毒回復制御を実行開始して前記ＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出を図り、前記Ｓ被毒回復制御の開始後に前記Ｓ被毒量が前記許容値よりも小さい所定値以下になったときに同制御を終了する内燃機関の排気浄化装置において、
   前記ＮＯｘ触媒に流入する硫黄成分の総量に対応する総Ｓ流入量相当値を求める流入量相当値算出手段と、
   前記内燃機関の総運転時間相当値に基づき、そのときの同機関の総運転時間での前記総Ｓ流入量相当値の標準値を算出する標準値算出手段と、
   前記流入量相当値算出手段によって算出された総Ｓ流入量相当値が前記標準値算出手段によって算出された標準値以上であるときに限って、前記Ｓ被毒回復制御よりも高い触媒床温での同制御である高温Ｓ被毒回復制御を実施する制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記制御手段は、前記標準値に対する前記総Ｓ流入量相当値の増加側への乖離量増大に伴い、前記高温Ｓ被毒回復制御での触媒床温をより高くしてゆく
   請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 請求項３又は４記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記高温Ｓ被毒回復制御が実行されたときには、前記総運転時間相当値に対する前記総Ｓ流入量相当値の大きさを前記標準値側に補正する補正手段を更に備える
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記制御手段は、触媒床温を高くしようとしたときの同触媒床温に基づいて前記ＮＯｘ触媒の熱及び硫黄成分残留による劣化が進んだ状態にあるか否かを判断し、前記ＮＯｘ触媒が劣化の進んだ状態である旨判断されるときに限って前記高温Ｓ被毒回復制御を実施する
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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