JP2009138524A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘ触媒の排気前端部での硫黄成分の堆積による同ＮＯｘ触媒の劣化である前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいことに基づいてＳ被毒回復制御のリッチ時間を長くしようとするとき、それを適切なタイミングで行えるようにする。
【解決手段】ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いに関しては、内燃機関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が大となるほど大きくなる。このことを考慮して総Ｓ流入量ΣＳＵに基づき上記劣化度合いを推定する。具体的には、予め実験等により求められた総Ｓ流入量ΣＳＵと上記劣化度合いとの関係を規定したマップを参照して、総Ｓ流入量ΣＳＵに基づき上記劣化度合いの大きさを推定する。これにより、推定される劣化度合いの大きさを正確なものとし、その大きさに基づいてＳ被毒回復制御のリッチ時間を長くすることを適切なタイミングで行うことができる。
【選択図】図４

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。このため、この種の排気浄化装置の多くは、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被毒回復制御を定期的に行うようにしている（特許文献１参照）。上記Ｓ被毒回復制御においては、ＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給を通じて、同ＮＯｘ触媒を６００〜７００℃程度まで昇温するとともに、その高温下で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。

ただし、ＮＯｘ触媒周りを継続してリッチ燃焼雰囲気化していると、同ＮＯｘ触媒での未燃燃料成分の酸化による発熱に起因して触媒床温が過上昇するおそれがある。このため、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ＮＯｘ触媒周りの雰囲気をリッチ燃焼雰囲気とするリッチ時間と、上記ＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給を停止して同ＮＯｘ触媒周りの雰囲気をリーン燃焼時の状態とするリーン時間とを交互に繰り返すことが行われる。このようにリッチ時間とリーン時間とを交互に繰り返すことにより、触媒床温を過上昇させることなく同触媒床温の平均値を６００〜７００℃程度の高温に維持することができ、リッチ時間中に触媒周りの雰囲気がリッチ燃焼雰囲気とされてＮＯｘ触媒からの硫黄成分を放出することができるようになる。

ところで、Ｓ被毒回復制御中におけるリッチ時間でのＮＯｘ触媒の触媒床温の上昇態様に関しては、同ＮＯｘ触媒の新品時に最も急になり、同ＮＯｘ触媒の熱劣化等による劣化度合いが大きくなるほど緩やかなものとなる。これは、ＮＯｘ触媒での未燃燃料成分の酸化による発熱は、ＮＯｘ触媒の新品時に最も多くなり、ＮＯｘ触媒での熱劣化等による劣化度合いの増大に伴い少なくなるためである。従って、Ｓ被毒回復制御でのリッチ時間は、ＮＯｘ触媒の触媒床温の過上昇を確実に抑制することを意図して、ＮＯｘ触媒の新品時における触媒床温の上昇態様に合わせた長さ、言い換えればＮＯｘ触媒の新品時におけるリッチ時間中に触媒床温の過上昇を生じさせない程度に短い値に設定される。

ただし、上述したようにリッチ時間の長さを設定すると、ＮＯｘ触媒の熱劣化等による劣化度合いが大きくなって同リッチ時間中におけるＮＯｘ触媒の発熱が少なくなったとき、リッチ時間が触媒床温を適切に上昇させるうえで短すぎる値となり、そのリッチ時間中での触媒床温の適切な上昇を実現することが困難になる。その結果、リッチ時間とリーン時間との繰り返しが行われる際における触媒床温の平均値が低下し、Ｓ被毒回復制御でのＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出を効果的に行うことが困難になる。

このことに対処するため、特許文献１では、Ｓ被毒回復制御でリッチ時間とリーン時間とが繰り返される際におけるＮＯｘ触媒の下流側の排気温度の最大値と最小値との差をＮＯｘ触媒の劣化度合いに対応する値として求め、その差が小であって上記劣化度合いが大である旨判断されたときＳ被毒回復制御でのリッチ時間を長くするようにしている。このようにＮＯｘ触媒の劣化度合いが大であるときにＳ被毒回復制御のリッチ時間を長くすれば、上述した問題の発生を回避することができるようになる。
特開２００５−１０５８７１公報（段落［００７３］、図５）

ところで、ＮＯｘ触媒（触媒コンバータ）においては、その排気上流側の端部である前端部に、Ｓ被毒回復制御では放出しきれない硫黄成分が残留して堆積することが確認されている。このようにＮＯｘ触媒の前端部に硫黄成分が堆積するのは、以下の［１］〜［３］に示す理由によると推測される。

［１］ＮＯｘ触媒の前端部は排気の流入する部分であることから、排気中の硫黄成分が吸蔵されやすい。
［２］ＮＯｘ触媒においては、未燃燃料成分の酸化により発生した熱が排気の流れに伴って排気上流側（前端側）から排気下流側（後端側）に向けて伝播するため、前端部での温度上昇が生じにくくなって硫黄成分が放出されにくくなる。

［３］ＮＯｘ触媒の前端部は、排気の流入する部分である関係から、Ｓ被毒回復制御におけるリッチ時間とリーン時間とを繰り返す際に、それに合わせて追従性よく温度上昇及び温度低下する。その結果、ＮＯｘ触媒の前端部では、Ｓ被毒回復制御中、硫黄成分の放出可能な温度以上となる期間が短くなる。

ＮＯｘ触媒の前端部に放出しきれない硫黄成分が堆積すると、その部分ではＮＯｘ触媒の吸蔵が行われなくなることから、同ＮＯｘ触媒の前端部で硫黄成分の堆積による触媒能力の劣化（以下、前端Ｓ被毒劣化という）が生じる。こうした前端Ｓ被毒劣化がＮＯｘ触媒に生じたときには、同ＮＯｘ触媒の前端部での未燃燃料成分の酸化による発熱が少なくなるため、Ｓ被毒回復制御を実行したときに上記前端部の温度が硫黄成分の放出可能な温度以上になる期間が短くなり、同前端部での硫黄成分の効果的な放出を行うことが困難になる。更に、ＮＯｘ触媒の前端部での硫黄成分の効果的な放出を行うことが困難になることに起因して、同前端部に硫黄成分が一層堆積しやすくなり、上記前端Ｓ被毒劣化が進むことになる。

ＮＯｘ触媒における前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいとき、Ｓ被毒回復制御によりＮＯｘ触媒の前端部から硫黄成分を効果的に放出して上記前端Ｓ被毒劣化の進行を抑制するためには、同Ｓ被毒回復制御のリッチ時間を長くしてＮＯｘ触媒の前端部が硫黄成分を放出可能な温度以上になる期間を長くすることが有効である。

しかし、上記前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさによって、Ｓ被毒回復制御でリッチ時間とリーン時間とが繰り返される際におけるＮＯｘ触媒の下流側の排気温度の最大値と最小値との差が変化するかどうかは不明である。このため、上記前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きくなったとき、Ｓ被毒回復制御でリッチ時間とリーン時間とが繰り返される際におけるＮＯｘ触媒の下流側の排気温度の最大値と最小値との差が必ずしも小さくなるとは限らない。従って、特許文献１のＮＯｘ触媒の劣化度合いの推定方法、すなわちＳ被毒回復制御でリッチ時間とリーン時間とが繰り返される際におけるＮＯｘ触媒の下流側の排気温度の最大値と最小値との差に基づきＮＯｘ触媒の劣化度合いを推定するという方法では、上記前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさを正確に推定できない可能性がある。

そして、上記前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさを正確に推定できない場合、前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きい旨の判断が不正確になり、ひいてはＳ被毒回復制御のリッチ時間を長くすることを適切なタイミングで行うこともできなくなり、次のような不具合を招くことになる。すなわち、上記前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが小さいうちにＳ被毒回復制御のリッチ時間を長くしてしまった場合、それにより触媒床温の過上昇が生じてＮＯｘ触媒の熱劣化を招くおそれがある。また、上記前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが過度に大きくなってからしかＳ被毒回復制御のリッチ時間を長くすることが行われない場合、ＮＯｘ触媒の前端部からの硫黄成分の放出を効果的に行えず、同前端部に更に多くの硫黄成分が堆積して前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが一層大きくなるおそれがある。

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触媒の排気前端部での硫黄成分の堆積による同ＮＯｘ触媒の劣化である前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいことに基づいてＳ被毒回復制御のリッチ時間を長くしようとするとき、それを適切なタイミングで行うことの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触媒に吸蔵された硫黄成分を放出させるためのＳ被毒回復制御を実行する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記Ｓ被毒回復制御として、前記ＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給を通じて同ＮＯｘ触媒周りの雰囲気をリッチ燃焼時の状態とするリッチ時間と、前記ＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給を停止して同ＮＯｘ触媒周りの雰囲気をリーン燃焼時の状態とするリーン時間とを交互に繰り返し、それによって触媒床温を目標床温へと上昇させるとともに前記リッチ時間中に前記ＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出を図るものである内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯｘ触媒の排気前端部での硫黄成分の堆積による同ＮＯｘ触媒の劣化である前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いを内燃機関の運転履歴に基づき推定する推定手段を備え、前記Ｓ被毒回復制御での前記リッチ時間の初期値は、前記ＮＯｘ触媒の新品時に適した値となるよう設定されており、前記制御手段は、前記ＮＯｘ触媒における前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きい旨の判断に基づき、前記Ｓ被毒回復制御における前記リッチ時間を前記初期値よりも長くするものとした。

ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いに関しては、内燃機関の総運転時間が長くなるほど大きくなるという傾向を有する。上記構成によれば、こうした傾向を考慮して内燃機関の運転履歴に基づき前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いを推定することが可能なため、その推定される前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさを正確なものとすることができる。従って、前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きい旨の判断を適切に行うことができ、その旨の判断に基づいてＳ被毒回復制御のリッチ時間を長くすることを適切なタイミングで行うことができる。その結果、前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが小さいうちにリッチ時間を長くしてしまうことによるＮＯｘ触媒の熱劣化や、前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが過度に大きくなってからしかリッチ時間が長くされないことによる前端Ｓ被毒劣化の進行を抑制することができるようになる。

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、前記推定手段によって推定される前記前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいほど、前記Ｓ被毒回復制御における前記リッチ時間を長くすることを要旨とした。

ＮＯｘ触媒における前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きくなるほど、ＮＯｘ触媒の排気前端部からの硫黄成分の放出が行われにくくなるとともに、同排気前端部の温度が上昇しにくくなる。しかし、上記構成によれば、前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きくなるほど、Ｓ被毒回復制御のリッチ時間が長くされてＮＯｘ触媒の前端部が硫黄成分を放出可能な温度以上になる期間が長くされる。従って、ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさに応じた適切な長さにリッチ時間を定めることができ、リッチ時間の長すぎによるＮＯｘ触媒の熱劣化の抑制と、リッチ時間の短すぎによる前端Ｓ被毒劣化の進行の抑制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、請求項１又は２記載の発明において、前記推定手段は、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、その総Ｓ流入量相当値が大きくなるほど前記ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいと推定することを要旨とした。

ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いに関しては、内燃機関の総運転時間が長くなり、ＮＯｘ触媒に流入する硫黄成分の総量に対応する総Ｓ流入量相当値が大となるほど、大きくなるという傾向を有する。上記構成によれば、総Ｓ流入量相当値が大きくなるほどＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいと推定されるため、その推定された前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさを正確なものとすることができる。

請求項４記載の発明では、請求項１又は２発明においては、前記推定手段は、内燃機関の運転時間の総時間に対応する総運転時間相当値を求め、その総運転時間相当値が大きくなるほど前記ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいと推定することを要旨とした。

ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いに関しては、内燃機関の総運転時間が長くなるほど、大きくなるという傾向を有する。上記構成によれば、内燃機関の運転時間の総時間に対応する総運転時間相当値が大きくなるほどＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいと推定されるため、その推定された前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさを正確なものとすることができる。

請求項５記載の発明では、請求項１又は２記載の発明において、前記推定手段は、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算出し、その高温時間累積値が大きくなるほど前記ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいと推定することを要旨とした。

ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いに関しては、内燃機関の総運転時間が長くなるほど、大きくなるという傾向を有する。そして、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が大きくなるということは、内燃機関の総運転時間が長くなってＳ被毒回復制御の実行回数が多くなっていることを意味する。上記構成によれば、高温時間累積値が大きくなるほど前記ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいと推定されるため、その推定された前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさを正確なものとすることができる。

以下、本発明を自動車用の内燃機関に適用した一実施形態を図１〜図７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、ＮＯｘ触媒コンバータ２５の下流側の排気の温度を検出する温度センサ２８、及びＰＭフィルタ２６通過後の排気の温度を検出する温度センサ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、機関運転状態に基づき算出される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、温度センサ２８，２９からの検出信号を用いて推定される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る。こうして求められた係数Ｋは、上記空燃比が理論空燃比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触媒の触媒床温の平均値を例えば７００℃まで段階的に高くされる目標床温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（ｂ）に示される添加パルスに従って添加弁４６を駆動することによって行われる。ただし、添加弁４６からの燃料添加によりＮＯｘ触媒周りを継続してリッチ燃焼雰囲気化していると、ＮＯｘ触媒での未燃燃料成分の酸化による発熱に起因して触媒床温が過上昇するおそれがある。このため、Ｓ被毒回復制御では、添加弁４６からの燃料添加を停止してＮＯｘ触媒周りの雰囲気をリーン燃焼時の状態とするリーン時間と、添加弁４６からの燃料添加を行ってＮＯｘ触媒周りの雰囲気をリッチ燃焼時の状態（リッチ燃料雰囲気）とするリッチ時間とを交互に繰り返すことが行われる。

より具体的には、上記リーン時間としての第１リーン時間（図２のＴ１〜Ｔ２）が経過するまでは添加弁４６からの燃料添加が停止され、その後にリッチ時間（Ｔ２〜Ｔ３）に移行すると添加弁４６からの燃料添加が行われる。更に、リッチ時間（Ｔ２〜Ｔ３）が経過すると、上記リーン時間として第２リーン時間（Ｔ３〜Ｔ４）に移行し、同時間中は添加弁４６からの燃料添加が停止される。Ｓ被毒回復制御では、これら第１リーン時間、リッチ時間、及び第２リーン時間を一周期としてそれら時間が繰り返されることにより、リッチ時間（Ｔ２〜Ｔ３）とリーン時間（Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ３〜Ｔ４）とが繰り返されることとなる。これにより、触媒床温を過上昇させることなく同触媒温度の平均値を６００〜７００℃程度の高温に維持することができ、リッチ時間中にＮＯｘ触媒周りの雰囲気が図２（ｃ）に示されるようにリッチ燃焼雰囲気化されて同触媒からの硫黄成分の放出が図られる。

ここで、Ｓ被毒回復制御における上記第１リーン時間、リッチ時間、及び第２リーン時間の設定態様について詳しく説明する。
Ｓ被毒回復制御では、上記第１リーン時間の開始時点（Ｔ１）において、機関負荷及び機関回転速度に基づきリッチ時間が設定される。こうして設定されるリッチ時間に関しては、内燃機関１０の排気温度が高くなる運転領域ほど触媒床温が高くなりやすいことに関係して、同排気温度の上昇に伴って短くされる。また、リッチ時間に関しては、内燃機関１０の排気流量が少なくなる運転領域ほどＮＯｘ触媒から下流側への熱の放出量が少なくなって触媒床温が高くなりやすくなることに関係して、同排気流量の減少に伴って長くされる。なお、機関負荷は例えばインジェクタ４０からの燃料噴射量に基づき求められ、機関回転速度はＮＥセンサ５１からの検出信号に基づき求められる。

上記リッチ時間の設定後、その設定されたリッチ時間のほか、後述する要求添加流量Ｑｔ（ｍｍ3／sec）、必要添加総量Ｑrich（ｍｍ3 ）、及び一周期時間Ｔｉｎｔ（sec ）に基づいて第１リーン時間の設定が行われる。

上記要求添加流量Ｑｔは、添加弁４６から継続的に燃料を添加する仮定のもと触媒床温を目標床温とするために必要とされる単位時間当たりの燃料添加量であって、目標床温、内燃機関１０の排気温度、及び同機関１０の排気流量等に基づき所定のタイミング毎（例えば１６ｍｓ毎）に算出される。なお、内燃機関１０の排気温度に関しては温度センサ２８，２９の検出信号に基づき求めることが可能であり、同機関１０の排気流量に関してはエアフローメータ１６の検出信号から求めることが可能である。

上記必要添加総量Ｑrichは、設定されたリッチ時間中にＮＯｘ触媒周りの雰囲気を目標とするリッチ燃焼雰囲気とするために必要な燃料添加量の総量であって、内燃機関１０の吸入空気量（新気量）、インジェクタ４０からの燃料噴射量、及び上記リッチ時間に基づき算出される。なお、内燃機関の吸入空気量はエアフローメータ１６の検出信号に基づき求められ、インジェクタ４０からの燃料噴射量は同インジェクタ４０からの燃料噴射を行う際の燃料噴射量の指令値Ｑfin に基づき求められる。

上記一周期時間Ｔｉｎｔは、第１リーン時間の開始時点から、同第１リーン時間、リッチ時間、及び第２リーン時間を経て、同第２リーン時間の終了する時点までの時間に相当する値であって、上記必要添加総量Ｑrichを上記要求添加流量Ｑｔで除算することにより得られる。従って、一周期時間Ｔｉｎｔに関しては、添加弁４６からの燃料添加の流量が要求添加流量Ｑｔとなるような同添加弁４６からの継続的な燃料添加によって、必要添加総量Ｑrichを得るために必要な時間と等しい時間ということになる。

第１リーン時間は、一周期時間Ｔｉｎｔ及びリッチ時間に基づき、次の計算式「（第１リーン時間）＝｛（一周期時間Ｔｉｎｔ）−（リッチ時間）｝・（３／５） …（２）」を用いて設定される。なお、この式（２）の「３／５」という項は、一周期時間Ｔｉｎｔにおけるリッチ時間以外の時間のうち、どの程度の時間を第１リーン時間として割り当てるかを定めるためのものである。この例では、一周期時間Ｔｉｎｔにおけるリッチ時間以外の時間のうちの「３／５」が第１リーン時間として割り当てられることとなる。なお、この「３／５」という値は、「０」以上かつ「１」以下の他の値に変更することも可能である。また、第１リーン時間は、上記式（２）から明らかなように、リッチ時間が長い値に設定されるほど長くなるように可変設定される値ということになる。

第１リーン時間の開始後においては、所定のタイミング（この例では１６ｍｓ）毎に算出される要求添加流量Ｑｔ（ｍｍ3／sec）に対し同タイミング間の時間を乗算した値を累積し、その累積によって得られた値である要求添加量ΣＱｒ（ｍｍ3 ）が、上記要求添加流量Ｑｔの算出タイミング毎に算出される。こうして算出される要求添加量ΣＱｒは、第１リーン時間の開始時点（Ｔ１）を基点として、時間経過に伴い例えば図２（ａ）に二点鎖線で示されるように増加してゆく。

また、第１リーン時間の開始から終了時点（Ｔ２）までは添加弁４６からの燃料添加は停止される。第１リーン時間が経過してリッチ時間が開始されると、図２（ｂ）に示される添加パルスに基づき添加弁４６からの燃料添加が行われる。この添加パルスに基づく添加弁４６からの燃料添加が行われる際の添加燃料の単位時間当たりの流量に関しては、算出される要求添加流量Ｑｔと比較して大きなものとなるようにされる。すなわち、こうした添加弁４６からの添加燃料の単位時間当たりの流量が得られるよう、リッチ時間における上記添加パルスの長さや間隔等が同リッチ時間の長さ等に基づき可変設定される。

リッチ時間の開始後においては、リッチ時間の開始時点（Ｔ２）から１６ｍｓが経過する毎に同１６ｍｓ間での添加弁４６からの燃料添加量を算出し、その算出した値を累積することにより、リッチ時間中に添加弁４６から実際に添加された燃料の総量である実添加量ΣＱ（ｍｍ3 ）が算出される。こうして算出される実添加量ΣＱは、リッチ時間の開始時点（Ｔ２）を基点として、時間経過に伴い例えば図２（ａ）に実線で示されるように増加してゆく。

そして、リッチ時間の終了時点（Ｔ３）で添加弁４６からの燃料添加が停止され、それに伴い実添加量ΣＱ（図２（ａ）の実線）が増加しなくなる。一方、要求添加量ΣＱｒは、時間経過とともに図２（ａ）に二点鎖線で示されるように増加してゆくものの、その増加はリッチ時間中における実添加量ΣＱの増加よりも緩やかなものとなる。これは、リッチ時間中に添加弁４６から添加される燃料の単位時間当たりの流量が要求添加流量Ｑｔよりも大きくされているためである。従って、リッチ時間の開始時点（Ｔ２）では実添加量ΣＱ（＝０）が要求添加量ΣＱｒよりも小さくなっていても、リッチ時間の途中で実添加量ΣＱが要求添加量ΣＱｒを越えて大きくなり、リッチ時間の終了時点（Ｔ３）では実添加量ΣＱが要求添加量ΣＱｒに対しある程度大きな値となる。

リッチ時間の終了後においては、上述したように添加弁４６からの燃料添加の停止に伴い実添加量ΣＱが増加しなくなるのに対し、要求添加量ΣＱｒは徐々に増加してゆき、いずれは実添加量ΣＱと一致する。このように要求添加量ΣＱｒが実添加量ΣＱと一致するということは、一周期時間Ｔｉｎｔにおいて触媒床温を目標床温とするうえで添加弁４６からの燃料添加及びその休止が過不足なく行われたことを意味する。従って、リッチ時間が終了した時点（Ｔ３）から要求添加量ΣＱｒが実添加量ΣＱと一致した時点（Ｔ４）までの時間が、第２リーン時間として設定されていることになる。この第２リーン時間に関しては、リッチ時間が長くなって同時間の終了時点での実添加量ΣＱが多くなる関係から、リッチ時間が長い値に設定されるほど長くなるように可変設定される値ということになる。

第２リーン時間が終了した時点（Ｔ４）、言い換えれば要求添加量ΣＱｒが実添加量ΣＱと一致した時点では、一周期時間Ｔｉｎｔにおいて触媒床温を目標床温とするうえで添加弁４６からの燃料添加及びその休止が過不足なく行われた状態となることから、要求添加量ΣＱｒ及び実添加量ΣＱがそれぞれリセットされて初期値「０」とされる。

こうして第１リーン時間、リッチ時間、及び第２リーン時間の一周期が終了し、その一周期の終了後に次の一周期が開始されることとなる。こうして第１リーン時間、リッチ時間、及び第２リーン時間の一周期が繰り返される。なお、上記一周期が終了した旨の判断、言い換えれば第２リーン時間が終了した旨の判断に関しては、例えば、リッチ時間の終了後であり且つ実添加量ΣＱが要求添加量ΣＱｒ以下になる、という条件の成立に基づいて行われる。

そして、上記一周期が繰り返されることにより、触媒床温の平均値が目標床温（６００〜７００℃）まで上昇されてＮＯｘ触媒が高温下におかれるとともに、リッチ時間中に添加弁４６からの燃料添加を通じてＮＯｘ触媒周りがリッチ燃焼雰囲気化される。これにより、リッチ時間中にＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出及びその還元が促進され、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ＮＯｘ触媒での硫黄成分の残留は、［発明が解決しようとする課題］の欄に記載した［１］〜［３］の理由により、ＮＯｘ触媒（正確にはＮＯｘ触媒コンバータ２５）の排気前端部で生じることとなる。

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触媒の前端部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触媒の前端部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の前端部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触媒の前端部に残ったままになる硫黄成分の量が増えてゆく。

ＮＯｘ触媒の前端部に放出しきれない硫黄成分が堆積すると、その部分ではＮＯｘ触媒の吸蔵が行われなくなることから、同ＮＯｘ触媒の前端部で硫黄成分の堆積による触媒能力の劣化（以下、前端Ｓ被毒劣化という）が生じる。こうした前端Ｓ被毒劣化がＮＯｘ触媒に生じたときには、同ＮＯｘ触媒の前端部での未燃燃料成分の酸化による発熱が少なくなるため、Ｓ被毒回復制御を実行したときに上記前端部の温度が硫黄成分の放出可能な温度以上になる期間が短くなり、同前端部での硫黄成分の効果的な放出を行うことが困難になる。更に、ＮＯｘ触媒の前端部での硫黄成分の効果的な放出を行うことが困難になることに起因して、同前端部に硫黄成分が一層堆積しやすくなり、上記前端Ｓ被毒劣化が進むことになる。

図３は、Ｓ被毒回復制御で第１リーン時間、リッチ時間、及び第２リーン時間の一周期が繰り返されたときのＮＯｘ触媒周りの雰囲気の状態の変化（図３（ａ））、及び同ＮＯｘ触媒の前端部における温度の変化態様（図３（ｂ））を示すタイムチャートである。また、図３（ｂ）において、実線はＮＯｘ触媒の新品時における同触媒の前端部の温度の変化態様を示しており、二点鎖線はＮＯｘ触媒に前端Ｓ被毒劣化が生じたときの同触媒の前端部の温度の変化態様を示している。

同図から分かるように、ＮＯｘ触媒の前端部の温度に関しては、Ｓ被毒回復制御におけるリッチ時間で上昇し、第２リーン時間及び第１リーン時間で低下することから、リッチ時間を長くするほど同時間中の最大値が高くなる。なお、リッチ時間を長くしたときには、それに合わせて第２リーン時間及び第１リーン時間も長くなるため、ＮＯｘ触媒の前端部の温度の平均値が過度に上昇することはない。この実施形態のリッチ時間に関しては、ＮＯｘ触媒が新品であるときにリッチ時間中に同ＮＯｘ触媒の前端部の温度の最大値を許容上限値未満とすることの可能な程度に短い長さとなるよう、機関負荷及び機関回転速度に基づき可変設定される。

このようにリッチ時間を可変設定することにより、ＮＯｘ触媒の新品時における同触媒の前端部の温度は、Ｓ被毒回復制御の実行中に図３（ｂ）に実線で示されるように推移して許容上限値以上となることのないようにされる。ただし、ＮＯｘ触媒における前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きくなると、上述した理由によりＮＯｘ触媒の前端部の温度が図３（ｂ）の実線で示される状態から二点鎖線で示される状態へと低下する。このため、上記前端部の温度が硫黄成分の放出可能な温度ｔｅｍｐ１以上になる期間が短くなり、同前端部での硫黄成分の効果的な放出を行うことが困難になるため、ＮＯｘ触媒での前端Ｓ被毒劣化が更に進むようになる。

ＮＯｘ触媒における前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいとき、Ｓ被毒回復制御によりＮＯｘ触媒の前端部から硫黄成分を効果的に放出して上記前端Ｓ被毒劣化の進行を抑制するためには、同Ｓ被毒回復制御のリッチ時間を長くしてＮＯｘ触媒の前端部の温度が上記温度ｔｅｍｐ１以上になる期間を長くすることが有効である。具体的には、図４（ａ）に示されるようにリッチ時間を長くすると、ＮＯｘ触媒の前端部の温度が上昇する期間（リッチ時間）が長くなるとともに第２リーン時間及び第１リーン時間も長くなるため、同前端部の温度の平均値を過度に上昇させることなく、同温度が図４（ｂ）に実線で示されるように大きな振幅をもって推移するようになる。その結果、ＮＯｘ触媒の前端部の温度が上記温度ｔｅｍｐ１以上になる期間が長くなり、その期間中に同前端部から硫黄成分を効果的に放出し、ＮＯｘ触媒で前端Ｓ被毒劣化が進行することを抑制できるようになる。なお、図４（ｂ）の二点鎖線は、前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きい状態でリッチ時間を長くしない場合のＮＯｘ触媒の前端部の温度の変化（図３（ｂ）の二点鎖線の変化と同じ）を示している。

ただし、前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさを正確に推定し、その劣化度合いが大きい旨の判断を適切なタイミングで行って同判断に基づきリッチ時間を適切なタイミングで長くしないと、次のような不具合を招くことになる。すなわち、上記前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが小さいうちにＳ被毒回復制御のリッチ時間を長くしてしまった場合、それにより触媒床温の過上昇が生じてＮＯｘ触媒の熱劣化を招くおそれがある。また、上記前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが過度に大きくなってからしかＳ被毒回復制御のリッチ時間を長くすることが行われない場合、ＮＯｘ触媒の前端部からの硫黄成分の放出を効果的に行えず、同前端部に更に多くの硫黄成分が堆積して前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが一層大きくなるおそれがある。

そこで本実施形態では、内燃機関１０の運転履歴に基づきＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いを推定することにより、推定された劣化度合いを正確なものとして同劣化が大きい旨の判断を正確に行い、その旨の判断に基づきリッチ時間を長くすることを適切なタイミングで行えるようにする。

次に、Ｓ被毒回復制御での上記リッチ時間を長くする手順について、リッチ時間可変ルーチンを示す図５のフローチャートを参照して説明する。このリッチ時間可変ルーチンは、電子制御装置５０を通じて、例えば１６ｍｓ毎などの所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、Ｓ被毒回復制御中であるとき（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、機関負荷及び機関回転速度に基づき、図６のマップを参照してリッチ時間の算出が行われる（Ｓ１０２）。こうして算出されるリッチ時間に関しては、ＮＯｘ触媒が新品であるときにＳ被毒回復制御でのリッチ時間中に同ＮＯｘ触媒の前端部の温度の最大値が許容上限値未満となる値とされる。すなわち、算出されるリッチ時間がこのような値となるよう上記マップが予め実験等に基づき定められている。算出されたリッチ時間は、内燃機関１０の排気温度の高くなる運転領域ほど短くされるとともに、同機関１０の排気流量の少なくなる運転領域ほど長くされる。

リッチ時間が算出された後、ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが内燃機関１０の運転履歴に基づき推定される（Ｓ１０２）。この実施形態では、上記運転履歴として、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が用いられる。同総Ｓ流入量ΣＳＵは、式（１）で用いられる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って求められる値である。そして、総Ｓ流入量ΣＳＵに基づき、マップを参照して前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさが推定される。このマップとしては、総Ｓ流入量ΣＳＵと前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いとの関係を規定したものとして、予め実験等により定められたものが用いられる。従って、総Ｓ流入量ΣＳＵに基づき上記マップを参照して推定された前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさは正確なものとなる。

前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが推定された後、その劣化度合いの大きさが予め定められた判定値以上であるか否かが判断される（Ｓ１０４）。そして、ここで肯定判定であれば前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きい旨判断され、リッチ時間を補正するための補正係数Ｋｒの算出が行われる（Ｓ１０５）。具体的には、前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きくなるほど、補正係数Ｋｒが「１．０」よりも大きい値となるように算出される。一方、ステップＳ１０４で否定判定がなされた場合には、補正係数Ｋｒが初期値である「１．０」に設定される（Ｓ１０６）。従って、上記補正係数Ｋｒは、前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさに応じて、図７に示されるように変化することとなる。

上記のように補正係数Ｋｒが算出された後、同補正係数Ｋｒを用いてリッチ時間の補正が行われる（Ｓ１０７）。すなわち、補正係数ＫｒをステップＳ１０２で算出されたリッチ時間に乗算し、その乗算後の値を新たなリッチ時間として設定する。これにより、前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きい旨判断された場合には、その劣化度合いが大きくなるほどリッチ時間が長くなるように補正される。一方、前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きい旨の判断がなされていない場合には、補正係数Ｋｒが「１．０」とされるため、上記補正後のリッチ時間はステップＳ１０２で算出されたリッチ時間と等しい値になる。

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）ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いに関しては、内燃機関１０の総運転時間が長くなり、同機関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が大となるほど、大きくなるという傾向を有する。こうした傾向を考慮して総Ｓ流入量ΣＳＵに基づき前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いを推定している。具体的には、予め実験等により求められた総Ｓ流入量ΣＳＵと前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いとの関係を規定したマップを参照して、総Ｓ流入量ΣＳＵに基づき前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさを推定している。これにより、総Ｓ流入量ΣＳＵが大となるほど前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいと推定され、その推定される前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさを正確なものとすることができる。従って、前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きい旨の判断を適切に行うことができ、その旨の判断に基づいてＳ被毒回復制御のリッチ時間を長くすることを適切なタイミングで行うことができる。その結果、前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが小さいうちにリッチ時間を長くしてしまうことによるＮＯｘ触媒の熱劣化や、前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが過度に大きくなってからしかリッチ時間が長くされないことによる前端Ｓ被毒劣化の進行を抑制することができる。

（２）ＮＯｘ触媒における前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きくなるほど、ＮＯｘ触媒の排気前端部からの硫黄成分の放出が行われにくくなるとともに、同排気前端部の温度が上昇しにくくなる。しかし、前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きくなるほど、Ｓ被毒回復制御のリッチ時間が長くされてＮＯｘ触媒の前端部が硫黄成分を放出可能な温度（温度ｔｅｍｐ１）以上になる期間が長くされる。従って、ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさに応じた適切な長さにリッチ時間を定めることができ、リッチ時間の長すぎによるＮＯｘ触媒の熱劣化の抑制と、リッチ時間の短すぎによる前端Ｓ被毒劣化の進行の抑制とを高い次元で両立させることができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・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。

・前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いを推定するために用いられる内燃機関１０の運転履歴として、総Ｓ流入量ΣＳＵを用いる代わりに内燃機関１０の総運転時間に相当する値（以下、総運転時間相当値という）を用いてもよい。なお、ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いに関しては、内燃機関１０の総運転時間相当値が長くなるほど、大きくなるという傾向を有する。こうした総運転時間相当値としては、内燃機関１０の運転時間の累積値や内燃機関１０の搭載される自動車の走行距離を用いることが可能である。この場合、予め実験等により求められた総運転時間相当値（運転時間の累積値、走行距離等）と前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いとの関係を規定したマップを参照して、総運転時間相当値に基づき前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさが推定される。これにより、総運転時間相当値が大となるほど前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいと推定され、その推定される前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさを正確なものとすることができる。

・前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いを推定するために用いられる内燃機関１０の運転履歴として、総Ｓ流入量ΣＳＵを用いる代わりに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用いてもよい。なお、ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いに関しては、内燃機関１０の総運転時間が長くなるほど、大きくなるという傾向を有する。そして、上記高温時間累積値が大きくなるということは、内燃機関の総運転時間が長くなってＳ被毒回復制御の実行回数が多くなっていることを意味する。この場合、予め実験等により求められた高温時間累積値と前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いとの関係を規定したマップを参照して、高温時間累積値に基づき前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさが推定される。これにより、高温時間累積値が大となるほど前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいと推定され、その推定される前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさを正確なものとすることができる。

・Ｓ被毒回復制御のリッチ時間を長くすることを補正係数Ｋｒによる補正を通じて実現する代わりに、リッチ時間を算出するためのマップを前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさに応じて複数用意しておき、同劣化度合いの大きさに対応したマップを切り換えて用いることにより実現するにようにしてもよい。

・ＮＯｘ触媒コンバータ２５の前端部に温度センサを設けて同前端部の温度を検出し、その検出された温度が許容上限値となるよう同温度に基づきリッチ時間をフィードバック補正してもよい。

・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。

本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）〜（ｃ）は、Ｓ被毒回復制御中における燃料添加量の実値と要求値との推移、添加弁を駆動するための添加パルスの変化、及びＮＯｘ触媒周りの雰囲気の変化を示すタイムチャート。 （ａ）及び（ｂ）は、Ｓ被毒回復制御におけるＮＯｘ触媒周りの雰囲気の変化、及び、ＮＯｘ触媒の前端部の温度の変化を示すタイムチャート。 （ａ）及び（ｂ）は、Ｓ被毒回復制御のリッチ時間を長くしたときにおける同制御でのＮＯｘ触媒周りの雰囲気の変化、及びＮＯｘ触媒の前端部の温度の変化を示すタイムチャート。 リッチ時間を長くする手順を示すフローチャート。 リッチ時間を算出するためのマップ。 前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いの大きさの変化に対する補正係数Ｋｒの推移を示すグラフ。

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、２８，２９…温度センサ、３０…差圧センサ、３１，３２…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（制御手段、推定手段）、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 (5)

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触媒に吸蔵された硫黄成分を放出させるためのＳ被毒回復制御を実行する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記Ｓ被毒回復制御として、前記ＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給を通じて同ＮＯｘ触媒周りの雰囲気をリッチ燃焼時の状態とするリッチ時間と、前記ＮＯｘ触媒への未燃燃料成分の供給を停止して同ＮＯｘ触媒周りの雰囲気をリーン燃焼時の状態とするリーン時間とを交互に繰り返し、それによって触媒床温を目標床温へと上昇させるとともに前記リッチ時間中に前記ＮＯｘ触媒からの硫黄成分の放出を図るものである内燃機関の排気浄化装置において、
   前記ＮＯｘ触媒の排気前端部での硫黄成分の堆積による同ＮＯｘ触媒の劣化である前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いを内燃機関の運転履歴に基づき推定する推定手段を備え、
   前記Ｓ被毒回復制御での前記リッチ時間の初期値は、前記ＮＯｘ触媒の新品時に適した値となるよう設定されており、
   前記制御手段は、前記ＮＯｘ触媒における前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きい旨の判断に基づき、前記Ｓ被毒回復制御における前記リッチ時間を前記初期値よりも長くするものである
   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、前記推定手段によって推定される前記前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいほど、前記Ｓ被毒回復制御における前記リッチ時間を長くする
   請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記推定手段は、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、その総Ｓ流入量相当値が大きくなるほど前記ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいと推定する
   請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記推定手段は、内燃機関の運転時間の総時間に対応する総運転時間相当値を求め、その総運転時間相当値が大きくなるほど前記ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいと推定する
   請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記推定手段は、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算出し、その高温時間累積値が大きくなるほど前記ＮＯｘ触媒の前端Ｓ被毒劣化の劣化度合いが大きいと推定する
   請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置。

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