JP2022049723A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯ_X吸蔵触媒からの硫黄の除去を短時間のうちに完了させることのできる制御装置、を提供する。
【解決手段】制御装置１０は、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に吸着した硫黄を除去するための制御、を行う脱離制御部１１を備える。脱離制御部１１は、三元触媒２１０よりも上流側となる位置に設けられた燃料噴射弁２１にポスト噴射を行わせることで、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの温度を上昇させ、これによりＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度を上昇させる昇温処理と、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に燃料成分を到達させることで、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０から硫黄を脱離させる脱離処理と、を行うように構成されている。
【選択図】図１

Description

本開示は、内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の駆動力によって走行する車両には、有毒な排ガスがそのまま外部に排出されてしまうことの無いように、排ガスを浄化するための浄化触媒が設けられる。このような浄化触媒の一つとして、排ガスから窒素酸化物を除去するためのＮＯ_X吸蔵触媒が知られている。ＮＯ_X吸蔵触媒は、排ガスに含まれる窒素酸化物を取り除き内部に吸蔵するものである。吸蔵された窒素酸化物は、リッチな排ガスがＮＯ_X吸蔵触媒を通過する際においてＮＯ_X吸蔵触媒から放出され、当該排ガスの浄化に供される。

下記特許文献１に記載されているように、ＮＯ_X吸蔵触媒では、燃料に含まれる硫黄成分が吸着される場合がある。硫黄成分の吸着は「硫黄被毒」とも称される。硫黄被毒が生じると、ＮＯ_X吸蔵触媒による窒素酸化物の吸蔵性能が低下してしまう。このため、硫黄被毒が生じた場合には、ＮＯ_X吸蔵触媒から硫黄を除去するための制御を行う必要がある。

下記特許文献１に記載されているように、ＮＯ_X吸蔵触媒から硫黄を除去するためには、ＮＯ_X吸蔵触媒の温度を通常時よりも高温とした上で、理論空燃比よりもリッチな排ガスをＮＯ_X吸蔵触媒に到達させればよい。

下記特許文献１に記載されている制御装置では、各気筒の点火時期を遅角させることにより、内燃機関からＮＯ_X吸蔵触媒に到達する排ガスの温度を上昇させている。これによりＮＯ_X吸蔵触媒の温度を上昇させ、その後における硫黄の除去を可能としている。

特開２００７－１６２４９４号公報

上記特許文献１に記載されているように、各気筒の点火時期を遅角させれば、ＮＯ_X吸蔵触媒の温度を上昇させることができる。しかしながら、この場合にはＮＯ_X吸蔵触媒に到達する熱エネルギーは比較的小さいので、ＮＯ_X吸蔵触媒の温度を十分に上昇させるには長時間を要してしまうものと考えられる。車両の外部に排出される有害成分の量を低く抑えるためには、ＮＯ_X吸蔵触媒の温度を短時間で上昇させ、その結果として硫黄の除去を短時間のうちに完了させることが好ましい。

本開示は、ＮＯ_X吸蔵触媒からの硫黄の除去を短時間のうちに完了させることのできる制御装置、を提供することを目的とする。

本開示に係る制御装置は、内燃機関（２０）の制御装置（１０）である。内燃機関から排ガスを排出するための排気配管（１２０）には、排ガスを浄化するための三元触媒（２１０）と、三元触媒を通過した後の排ガスから窒素酸化物を除去するためのＮＯ_X吸蔵触媒（３１０）と、が設けられている。この制御装置は、ＮＯ_X吸蔵触媒に吸着した硫黄を除去するための制御、を行う脱離制御部（１１）を備えている。脱離制御部は、三元触媒よりも上流側となる位置に設けられた燃料噴射弁（２１）にポスト噴射を行わせることで、ＮＯ_X吸蔵触媒に到達する排ガスの温度を上昇させ、これによりＮＯ_X吸蔵触媒の温度を上昇させる昇温処理と、ＮＯ_X吸蔵触媒に燃料成分を到達させることで、ＮＯ_X吸蔵触媒から硫黄を脱離させる脱離処理と、を行うように構成されている。

上記構成の制御装置では、ＮＯ_X吸蔵触媒に吸着した硫黄を除去するための制御として、昇温処理と脱離処理とが行われる。昇温処理において、脱離制御部は、三元触媒よりも上流側となる位置に設けられた燃料噴射弁にポスト噴射を行わせる。このとき、三元触媒の表面では、ポスト噴射された燃料が燃焼する。当該燃焼により、三元触媒では比較的大きな熱が生じるので、三元触媒からＮＯ_X吸蔵触媒に到達する排ガスの温度が上昇する。その結果、高温の排ガスによってＮＯ_X吸蔵触媒の温度を効率的に上昇させることができる。

脱離処理において、脱離制御部は、ＮＯ_X吸蔵触媒に燃料成分を到達させる。これにより、ＮＯ_X吸蔵触媒においては、吸着していた硫黄が燃料成分と反応して脱離する。「ＮＯ_X吸蔵触媒に燃料成分を到達させる」処理としては、例えば、昇温処理の際と同様にポスト噴射が行われてもよく、内燃機関における燃焼時の空燃比がリッチとなるように燃料噴射量を調整する処理が行われてもよい。

本開示によれば、ＮＯ_X吸蔵触媒からの硫黄の除去を短時間のうちに完了させることのできる制御装置、が提供される。

図１は、第１実施形態に係る制御装置、及び当該制御装置を搭載した車両の構成を模式的に示す図である。 図２は、排ガスの空燃比と、硫黄の脱離速度等との関係を示す図である。 図３は、図１の制御装置によって実行される処理について説明するための図である。 図４は、図１の制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図５は、図１の制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、内燃機関の各運転領域と、図１の制御装置によって実行される処理との関係について説明するための図である。 図７は、第２実施形態におけるポスト噴射の方法について説明するための図である。 図８は、第２実施形態に係る制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図９は、第３実施形態に係る制御装置によって実行される処理について説明するための図である。 図１０は、第４実施形態に係る制御装置、及び当該制御装置を搭載した車両の構成を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

第１実施形態について説明する。本実施形態に係る制御装置１０は、車両ＭＶに搭載される装置であって、車両ＭＶの内燃機関２０を制御するための装置として構成されている。制御装置１０の説明に先立ち、車両ＭＶの構成について先ず説明する。

図１には、制御装置１０及び車両ＭＶのそれぞれの構成が模式的に示されている。車両ＭＶは、エンジンである内燃機関２０の駆動力によって走行する車両である。車両ＭＶは内燃機関２０の他、吸気配管１１０と、排気配管１２０と、ＥＧＲ配管１３０と、触媒装置２００と、触媒装置３００と、を備えている。

内燃機関２０には、燃料噴射弁２１が設けられている。燃料噴射弁２１は、内燃機関２０の気筒に燃料を供給するための開閉弁である。燃料噴射弁２１の動作は後述の制御装置１０によって制御される。

尚、内燃機関２０は複数の気筒を有しており、燃料噴射弁２１はそれぞれの気筒に１つずつ設けられているのであるが、図１においては単一の燃料噴射弁２１のみが模式的に描かれている。

吸気配管１１０は、内燃機関２０に燃焼用の空気を供給するための配管である。吸気配管１１０の下流側部分は、不図示の吸気マニホールドを介して、内燃機関２０が有するそれぞれの気筒に接続されている。吸気配管１１０の途中には不図示のスロットルバルブが設けられている。スロットルバルブの開度が変化することで、内燃機関２０に供給される空気の流量が調整される。

排気配管１２０は、内燃機関２０で生じた排ガスを、車両ＭＶの外部へと排出するための配管である。排気配管１２０の上流側部分は、不図示の排気マニホールドを介して、内燃機関２０が有するそれぞれの気筒に接続されている。

ＥＧＲ配管１３０は、所謂「排ガス再循環」を行うために設けられた配管である。ＥＧＲ配管１３０の一端は排気配管１２０に接続されており、他端は吸気配管１１０に接続されている。また、ＥＧＲ配管１３０の途中にはＥＧＲバルブ１３１が設けられている。

ＥＧＲ配管１３０の内部に形成された流路は、排気配管１２０を通る排ガスの一部を内燃機関２０に還流させるための「ＥＧＲ流路」となっている。ＥＧＲバルブ１３１は、このＥＧＲ流路の開閉を切り換えるためのバルブとして設けられている。ＥＧＲバルブ１３１は、外部からの信号によって自動的に開閉する電磁弁として構成されている。ＥＧＲバルブ１３１の開閉動作は制御装置１０によって制御される。

触媒装置２００及び触媒装置３００は、排気配管１２０を通る排ガスを触媒によって浄化するための装置である。これらはいずれも、排気配管１２０の途中となる位置に設けられている。触媒装置２００は、排ガスの流れる方向に沿って上流側となる位置に設けられており、触媒装置３００は、同方向に沿って下流側となる位置に設けられている。

触媒装置２００の内部には三元触媒２１０が収容されている。三元触媒２１０は、通過する排ガスに含まれる窒素酸化物、一酸化炭素、及び炭化水素における相互の化学反応を促進し、これらを安全な物質に変化させるための触媒である。

触媒装置３００の内部にはＮＯ_X吸蔵触媒３１０が収容されている。ＮＯ_X吸蔵触媒３１０は、通過する排ガスから窒素酸化物を除去するための触媒である。ＮＯ_X吸蔵触媒３１０を通過する排ガスは、上流側にある三元触媒２１０を通過した後の排ガスである。ＮＯ_X吸蔵触媒３１０では、通過する排ガスから窒素酸化物が除去され、これがＮＯ_X吸蔵触媒３１０に吸蔵される。ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に吸蔵された窒素酸化物は、リッチな排ガスがＮＯ_X吸蔵触媒３１０を通過する際においてＮＯ_X吸蔵触媒３１０から放出され、当該排ガスの浄化に供される。

このように、内燃機関２０から排ガスを排出するための排気配管１２０には、排ガスを浄化するための三元触媒２１０と、三元触媒２１０を通過した後の排ガスから窒素酸化物を除去するためのＮＯ_X吸蔵触媒３１０と、が設けられている。

車両ＭＶのその他の構成について説明する。排気配管１２０のうち、内燃機関２０と触媒装置２００との間となる位置、すなわち触媒装置２００よりも上流側となる位置には、空燃比センサ３１が設けられている。空燃比センサ３１は、排気配管１２０を通る排ガスの空燃比を測定するためのセンサである。空燃比センサ３１は、空燃比の変化に応じて出力電流を概ね一定の傾きで変化させる、所謂「リニアセンサ」として構成されている。空燃比センサ３１によって測定された空燃比は制御装置１０に入力される。

排気配管１２０のうち、触媒装置２００と触媒装置３００との間となる位置、すなわち触媒装置２００よりも下流側となる位置には、Ｏ₂センサ３２が設けられている。Ｏ₂センサ３２は、上記の空燃比センサ３１と同様に、排気配管１２０を通る排ガスの空燃比を測定するためのセンサである。ただし、Ｏ₂センサ３２は、排ガスの空燃比が理論空燃比付近の範囲においてその出力を急峻に変化させ、その他の範囲では概ね一定値を出力するセンサとして構成されている。Ｏ₂センサ３２によって測定された空燃比は制御装置１０に入力される。

排気配管１２０のうち、触媒装置２００と触媒装置３００との間となる位置であって、且つ上記のＯ₂センサ３２よりも下流側となる位置には、空燃比センサ３３が設けられている。空燃比センサ３３は、排気配管１２０を通る排ガスの空燃比を測定するためのセンサであって、先に述べた空燃比センサ３１と同様のリニアセンサとして構成されている。空燃比センサ３３によって測定された空燃比は制御装置１０に入力される。当該空燃比は、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比、ということができる。

排気配管１２０のうち、触媒装置３００よりも下流側となる位置には、ＮＯ_Xセンサ３４が設けられている。ＮＯ_Xセンサ３４は、排気配管１２０を通る排ガスの窒素酸化物濃度を測定するためのセンサである。ＮＯ_Xセンサ３４は、固体電解質層の両側に電極が形成されたセルを複数有する構成となっており、排ガスの窒素酸化物濃度及び空燃比のそれぞれを測定することが可能となっている。ＮＯ_Xセンサ３４によって測定された窒素酸化物濃度等は制御装置１０に入力される。当該窒素酸化物濃度は、車両ＭＶから外部へと排出される排ガスの窒素酸化物濃度、ということができる。尚、触媒装置２００及び触媒装置３００によって排ガスの浄化を確実に行い得る場合には、ＮＯ_Xセンサ３４が設けられていない構成としてもよい。

引き続き図１を参照しながら、制御装置１０の構成について説明する。制御装置１０は、先に述べたように内燃機関２０を制御するための装置であって、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムとして構成されている。制御装置１０は、内燃機関２０における燃焼が適切に行われるように、燃料噴射弁２１の動作を制御する。具体的には、空燃比センサ３１によって測定される排ガスの空燃比が所定の目標空燃比となるように、燃料噴射弁２１からの燃料の噴射量を調整する。上記の目標空燃比は、理論空燃比又はその近傍の値に設定される。

また、制御装置１０は、Ｏ₂センサ３２で測定された空燃比の値に基づいて、上記の目標空燃比の値を補正する。これにより、車両ＭＶの外部に排出される排ガスの空燃比を、理論空燃比に更に近づけることが可能となる。

制御装置１０は、上記のような通常の制御に加えて、被毒回復制御を実行することができる。よく知られているように、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０では、燃料に含まれる硫黄成分が吸着されてしまう現象、すなわち、所謂「硫黄被毒」と称される現象が生じる場合がある。硫黄被毒が生じると、ＮＯ_X吸蔵触媒による窒素酸化物の吸蔵性能が低下してしまう。被毒回復制御とは、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に吸着した硫黄を除去するために行われる制御である。制御装置１０は、被毒回復制御を行うための機能的な制御ブロックとして、脱離制御部１１を有している。

脱離制御部１１は、被毒回復制御として、昇温処理と脱離処理とを行う。昇温処理とは、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度を上昇させる処理である。ＮＯ_X吸蔵触媒３１０からの硫黄の脱離は、吸蔵されていた窒素酸化物の脱離時よりも高温の場合において生じる傾向がある。このため、後述の脱離処理に先立って、昇温処理によってＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度を予め上昇させておく必要がある。

本実施形態における昇温処理は、燃料噴射弁２１にポスト噴射を行わせることにより行われる。ポスト噴射とは、内燃機関２０の各サイクルにおける燃焼が完了した後に、燃料噴射弁２１から燃料を噴射させる処理である。ポスト噴射によって噴射された燃料は、内燃機関２０では燃焼することなく、そのまま排気配管１２０へと排出され、下流側の三元触媒２１０に到達する。三元触媒２１０では、その表面において燃料が酸素と結びついて燃焼し、燃焼熱が生じる。更に下流側のＮＯ_X吸蔵触媒３１０には、燃焼熱によって高温となった排ガスが到達することとなる。これにより、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０は高温の排ガスによって加熱され、その温度を短時間のうちに上昇させる。

ポスト噴射によって噴射される燃料量は、必要な加熱量に応じて決定される。具体的には、加熱の目標温度と、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の実際の温度との差分に応じた加熱量が決定され、当該加熱量に対応した量の燃料がポスト噴射によって噴射される。ポスト噴射によって噴射される燃料量は、上記のような計算によって毎回算出されてもよいが、マップを参照することによって運転領域ごとに決定されてもよい。

昇温処理の際には、三元触媒２１０において燃料を確実に燃焼させ切るように、三元触媒２１０には十分な量の酸素も到達させる必要がある。そこで、昇温処理の際には、脱離制御部１１は、内燃機関２０における燃焼時の空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に変化させる。これにより、三元触媒２１０に十分な量の酸素を到達させることができる。

このように、昇温処理とは、三元触媒２１０よりも上流側となる位置に設けられた燃料噴射弁２１にポスト噴射を行わせることで、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの温度を上昇させ、これによりＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度を上昇させる処理である。このような昇温処理によれば、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度を短時間のうちに上昇させることができるので、後述の脱離処理を含む被毒回復制御の全体を短時間のうちに完了させることが可能となる。

尚、ポスト噴射を行わせる燃料噴射弁は、本実施形態のように内燃機関２０に設けられた燃料噴射弁２１であってもよいが、これとは別に設けられた燃料噴射弁であってもよい。例えば、排気配管１２０のうち、内燃機関２０と触媒装置２００との間となる位置に、ポスト噴射専用の燃料噴射弁が別途設けられている構成としてもよい。

被毒回復制御として行われるもう一つの処理である脱離処理は、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に燃料成分を到達させることで、ＮＯ_X吸蔵触媒から硫黄を脱離させる処理である。ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に燃料成分が到達すると、吸着していた硫黄が燃料成分と反応して、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０から脱離する。「ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に燃料成分を到達させる」処理としては、例えば、昇温処理の際と同様にポスト噴射が行われてもよく、内燃機関２０における燃焼時の空燃比がリッチとなるように燃料噴射弁２１の動作を調整する処理が行われてもよい。尚、脱離処理は、基本的には上記の昇温処理に続いて実行される処理なのであるが、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度が既に十分に高温となっている場合には、昇温処理を経ることなく脱離処理が行われてもよい。

被毒回復制御の実行時における燃料噴射量等の調整について、図２を参照しながら説明する。図２の横軸に示されるのは、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比である。当該空燃比は、空燃比センサ３３によって測定される空燃比、ということもできる。横軸において「λ＝１」と表記されているのは、空気過剰率（λ）が１となるような空燃比、すなわち理論空燃比のことである。図２に示される線Ｌ１は、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比を変化させた場合における、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に対する加熱効率の変化を示すものである。

先に述べたように、昇温処理が行われる際には、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に十分な酸素が到達するように、内燃機関２０における燃焼時の空燃比は理論空燃比よりもリーンな空燃比とされる。ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比が、図２に示される矢印ＡＲ１の範囲内となっていれば、ポスト噴射された燃料の一部が燃え残ってしまうことは無い。

しかしながら、空燃比が過剰にリーンとされた場合には、内燃機関２０から排出される時点における排ガスの温度が低下してしまう。このため、線Ｌ１に示されるように、リーンな空燃比とするほど加熱効率は低下してしまう。

従って、昇温処理の際には、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比が可能な限り理論空燃比に近づくように調整が行われる。当該調整は、内燃機関２０における燃焼時の空燃比を変化させることにより行われる。このような態様に換えて、ポスト噴射によって燃料噴射弁２１から噴射される燃料量を変化させることによって行われてもよい。更に、内燃機関２０における燃焼時の空燃比と、ポスト噴射によって燃料噴射弁２１から噴射される燃料量と、の両方を変化させることによって行われてもよい。図２では、昇温処理の際における空燃比及び加熱効率を示す点が、点Ｐ１として示されている。

このように、昇温処理の際において、本実施形態に係る脱離制御部１１は、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比が理論空燃比に近づくように、内燃機関２０における燃焼時の空燃比、及び、ポスト噴射によって燃料噴射弁２１から噴射される燃料量、のうち少なくとも一方を調整するように構成されている。これにより、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度を効率的に上昇させることができる。

上記の調整は、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比が理論空燃比に近づくよう、都度計算によって行われてもよいのであるが、マップを参照することによって運転領域ごとに決定されてもよい。また、内燃機関２０における燃焼時の空燃比を調整する際には、通常時における空燃比の制御中に学習した補正値が用いられることとしてもよい。更に、空燃比センサ３３で測定された空燃比をフィードバックすることにより上記の調整が行われてもよい。

図２に示される線Ｌ２は、脱離処理が行われる際、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比を変化させた場合において、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０から脱離する硫黄の脱離速度の変化を示すものである。線Ｌ２に示されるように、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなっているときには、硫黄の脱離速度は０となる。硫黄の脱離速度は、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比が、理論空燃比よりもリッチになるほど大きくなる傾向がある。ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比が、図２に示される矢印ＡＲ２の範囲内となっていれば、比較的大きな速度で硫黄を脱離させることができる。

上記に鑑みれば、脱離処理が行われる際には、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比を可能な限りリッチとした方がよいようにも思われる。しかしながら、内燃機関２０における燃焼時の空燃比が過剰にリッチとされた場合には、内燃機関２０から排出される時点における排ガスの温度が低下してしまう。このため、線Ｌ１に示されるように、リッチな空燃比とするほど加熱効率は低下してしまう。

そこで、脱離処理が行われる際には、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比が、図２に示される矢印ＡＲ３の範囲内、すなわち、ｘ２からｘ１の範囲内に収まるように調整が行われる。当該範囲は、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０から脱離する硫黄の脱離速度が所定値以上であり、且つ、ＮＯ_X吸蔵触媒の温度が所定温度を下回ることのないような範囲として、予め設定された範囲である。上記の「所定温度」とは例えば６５０℃である。本実施形態では、脱離処理が行われる際には、昇温処理の際における空燃比及び加熱効率を示す点が、図２の点Ｐ２となるように調整が行われる。

尚、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比を調整するための具体的な方法は、昇温処理の場合と同様の方法を用いることができる。つまり、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比の調整は、内燃機関２０における燃焼時の空燃比を変化させることにより行われてもよく、ポスト噴射によって燃料噴射弁２１から噴射される燃料量を変化させることによって行われてもよく、これらの両方を変化させることにより行われてもよい。

矢印ＡＲ３の範囲は、上記とはさらに別の条件を考慮することにより設定されてもよい。ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比がリッチになるほど、硫黄の脱離速度は大きくなり、外部へと排出される排ガスに含まれる硫黄の量は大きくなる。その結果、強い刺激臭を有する排ガスが外部に排出されてしまう。これを考慮し、ＮＯ_X吸蔵触媒の温度が所定温度を下回ることが無く、且つ、排ガスに含まれる硫黄の量が上限値以下に収まるような範囲として、矢印ＡＲ３の範囲が設定されてもよい。

このように、脱離処理の際において、本実施形態に係る脱離制御部１１は、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなるように、内燃機関２０における燃焼時の空燃比、及び、ポスト噴射によって燃料噴射弁２１から噴射される燃料量、のうち少なくとも一方を調整する。具体的には、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比が所定範囲に収まるように、内燃機関２０における燃焼時の空燃比、及び、ポスト噴射によって燃料噴射弁２１から噴射される燃料量、のうち少なくとも一方を調整する。上記の「所定範囲」とは、図２の矢印ＡＲ３で示される範囲であって、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度が所定温度を下回ることのないような範囲として設定されている。

被毒回復制御が行われる場合における、空燃比等の変化の例について、図３を参照しながら説明する。図３（Ａ）に示されるのは、被毒回復要求の時間変化である。「被毒回復要求」とは、被毒回復制御の実行が必要となった際においてＯＮとされる信号である。被毒回復要求は、例えば上位ＥＣＵのように他の制御装置から制御装置１０へと送信される信号であってもよく、制御装置１０自らによって生成される信号であってもよい。脱離制御部１１は、被毒回復要求がＯＮとなっている期間において、上記の昇温処理及び脱離処理のそれぞれを行う。

図３（Ｂ）に示されるのは、内燃機関２０における燃焼時の空燃比の時間変化である。当該空燃比は、空燃比センサ３１によって測定される空燃比のことである。図３（Ｃ）に示されるのは、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比である。当該空燃比は、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の入口における空燃比であり、空燃比センサ３３によって測定される空燃比のことである。図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）において「λ＝１」と示されるのは理論空燃比である。

図３（Ｄ）に示されるのは、ポスト噴射によって燃料噴射弁２１から単位時間あたりに噴射される燃料量の時間変化である。当該燃料量のことを、以下では「噴射量」とも表記する。図３（Ｅ）に示されるのは、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度の時間変化である。

図３に示される例では、時刻ｔ１において被毒回復要求がＯＮとされており、その後、被毒回復要求がＯＦＦとされる時刻ｔ６までの期間において被毒回復制御が行われている。時刻ｔ１以前の期間においては、内燃機関２０に対しては通常時の制御が制御装置１０によって行われている。図３（Ｂ）に示されるように、当該期間においては、内燃機関２０における燃焼時の空燃比を、理論空燃比よりもリーンとする制御が行われている。

時刻ｔ１において被毒回復要求がＯＮとされると、その後の時刻ｔ２までの期間において、内燃機関２０における燃焼時の空燃比を理論空燃比に一致させる処理が先ず行われる。これにより、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に吸蔵されていた窒素酸化物が、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０から脱離して下流側へと放出される。ＮＯ_X吸蔵触媒３１０から窒素酸化物を予め脱離させておくことで、後の脱離制御の際において、到達した燃料成分による硫黄の除去を効率的に行うことが可能となる。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間の長さは、予め固定された一定の長さであってもよいが、それまでの運転履歴等に応じて都度調整されることとしてもよい。

時刻ｔ２以降は、内燃機関２０における燃焼時の空燃比を、理論空燃比よりもリーンとする処理が行われる。当該処理は、昇温処理においてＮＯ_X吸蔵触媒３１０に燃焼用の酸素を到達させるために行われるものである。時刻ｔ２の後の時刻ｔ３においては、図３（Ｄ）に示されるように、燃料噴射弁２１からのポスト噴射が開始され、これにより昇温処理が開始される。時刻ｔ３以降における燃料の噴射量はＱ１とされている。

尚、内燃機関２０における燃焼時の空燃比をリーンにする処理と、燃料噴射弁２１からのポスト噴射を開始させる処理とは、同時に開始されてもよいのであるが、本実施形態では前者を先に開始することとしている。これは、内燃機関２０における燃焼時の空燃比がリーン側の目標値に一致したことを、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間において確認し、必要に応じて補正を行うことを可能とするためである。ポスト噴射が開始された以降は、内燃機関２０における燃焼時の空燃比を正確に把握したり、補正したりすることが難しくなる。そこで、本実施形態では、内燃機関２０における燃焼時の空燃比をリーンにする処理、をポスト噴射の前に行っておくことで、より正確な空燃比の調整を可能としている。

時刻ｔ３以降は、図３（Ｅ）に示されるように、昇温処理によってＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度は次第に上昇して行く。同図に示されるＴ１は、昇温処理において到達させるべき目標温度であり、本実施形態ではＴ１として６５０℃が設定されている。

時刻ｔ４において、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度が目標温度であるＴ１に到達すると、昇温処理は終了する。時刻ｔ４では、昇温処理から脱離処理に切り換える処理が開始される。

図３（Ｄ）に示されるように、時刻ｔ４には、ポスト噴射の噴射量を、Ｑ１からＱ３へと大きく増加させる処理が行われる。これは、三元触媒２１０に吸蔵されていた酸素を、脱離処理の前に使い切っておくために行われる。仮に、三元触媒２１０に酸素が吸蔵されたままの状態で脱離処理が開始されると、燃料成分の一部は、三元触媒２１０の酸素と結びつき、硫黄の除去には供されないこととなってしまう。その結果、硫黄の除去に比較的長時間を要してしまうこととなる。

そこで、本実施形態では、ポスト噴射の噴射量を一時的に増加させることで、三元触媒２１０に吸蔵されていた酸素を早期に使い切ることとしている。これにより、燃料成分による硫黄の除去を早期に開始させ、脱離処理を早期に完了させることが可能となる。

ポスト噴射の噴射量を一時的に増加させる処理は、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間において行われる。当該期間の長さは、予め固定された一定の長さであってもよいが、それまでの運転履歴等に応じて都度調整されることとしてもよい。

ポスト噴射の噴射量が増加した時刻ｔ４以降は、内燃機関２０から到達する空気の量に比べて、燃料成分の量が過多となる。このため、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比は、理論空燃比よりもリッチとなる。

時刻ｔ５以降は、ポスト噴射の噴射量がＱ２に変更される。Ｑ２は、Ｑ３よりも小さく、且つＱ１よりも大きな噴射量である。これにより、時刻ｔ５では脱離処理が開始される。時刻ｔ５以降の期間においては、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度がＴ１を下回ることのないように、内燃機関２０における燃焼時の空燃比やポスト噴射の噴射量が調整される。

ＮＯ_X吸蔵触媒３１０からの硫黄の除去が完了すると、時刻ｔ６において被毒回復要求がＯＦＦとされている。これにより脱離処理は終了する。時刻ｔ６以降は、時刻ｔ１以前における通常時の制御に戻される。

以上に説明した被毒回復制御を実現するために、制御装置１０によって実行される処理の具体的な流れについて、図４を参照しながら説明する。図４に示される一連の処理は、車両ＭＶの走行中において、制御装置１０によって繰り返し実行されるものである。

当該処理の最初のステップＳ０１では、リーン運転が行われる。リーン運転とは、車両ＭＶの通常の走行時において実行される制御であって、内燃機関２０における燃焼時の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように、燃料噴射弁２１のからの燃料の噴射量等を調整する制御である。リーン運転は、図３の例では時刻ｔ１以前に実行されていた制御である。

ステップＳ０１に続くステップＳ０２では、被毒回復要求がＯＮとなっているか否かが判定される。被毒回復要求がＯＦＦとなっている場合には、ステップＳ０１に戻り、引き続きリーン運転が継続される。被毒回復要求がＯＮとなっている場合には、ステップＳ０３に移行する。

ステップＳ０３では、内燃機関２０にストイキ運転を行わせる処理、すなわち、内燃機関２０における燃焼時の空燃比を理論空燃比に一致させる処理が行われる。当該処理は、図３（Ｂ）の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において実行される処理である。当該処理が開始されてから一定の期間が経過すると、ステップＳ０４に移行する。

ステップＳ０４では、車両ＭＶにおける排ガス再循環を停止させる処理が行われる。具体的には、ＥＧＲ流路に設けられたＥＧＲバルブ１３１を閉じる処理が行われる。このように、本実施形態に係る脱離制御部１１は、昇温処理の際において、予めＥＧＲバルブ１３１を閉じる処理を行う。

ポスト噴射された燃料がＥＧＲ流路を介して内燃機関２０に供給されてしまうと、内燃機関２０における燃焼時の空燃比を目標空燃比に一致させることが難しくなり、発生するトルクも目標からずれてしまうこととなる。そこで、本実施形態ではこのような事態を防止するために、昇温処理の際においては予めＥＧＲバルブ１３１を閉じることとしている。尚、昇温処理を経ることなく脱離処理が行われる場合にも、上記と同様にＥＧＲバルブ１３１は予め閉じられる。

ステップＳ０４に続くステップＳ０５では、被毒回復制御が実行される。ステップＳ０５に続くステップＳ０６では、車両ＭＶにおける排ガス再循環を再開させる処理が行われる。具体的には、ＥＧＲ流路に設けられたＥＧＲバルブ１３１を開く処理が行われる。尚、被毒回復制御の完了と同時に排ガス再循環を再開させる必要がない場合には、排ガス再循環が必要となるときまでステップＳ０６の処理が保留されることとしてもよい。

ステップＳ０５の被毒回復制御において実行される処理の流れについて、図５を参照しながら説明する。図５に示されるフローチャートは、ステップＳ０５において実行される処理の流れをサブルーチンとして描いたものである。

当該処理の最初のステップＳ１１では、過去又は現在において、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の故障判定がなされているか否かが判定される。例えば、ＮＯ_Xセンサ３４の測定値等に基づいて判定されるＮＯ_X吸蔵触媒３１０の浄化率が、正常時に比べて著しく低下している場合には、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０が故障していると判定される。ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の故障判定がなされている場合には、被毒回復制御を実行することなく、図５に示される一連の処理を終了する。それ以外の場合にはステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の被毒量、すなわち、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に吸着している硫黄の量を推定する処理が行われる。被毒量は、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に吸着する硫黄の量から、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０から脱離する硫黄の量を差し引くことにより推定することができる。

上記における「ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に吸着する硫黄の量」は、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する硫黄の量に置き換えて算出することができる。例えば、内燃機関１０における燃料消費量に、燃料に含まれる硫黄の含有率を掛けて得られる値を、積算することによって算出することができる。

また、上記における「ＮＯ_X吸蔵触媒３１０から脱離する硫黄の量」は、内燃機関２０の運転状態が高温且つ高負荷の状態となっているときに、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達した燃料成分の量、を積算することによって算出することができる。上記における「内燃機関２０の運転状態が高温且つ高負荷の状態となっているとき」とは、内燃機関２０の運転状態が、後に説明する図６の領域Ｄとなっているときのことである。「ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達した燃料成分の量」は、例えば、内燃機関２０における燃焼時の空燃比から推定することができる。ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達した燃料成分の量と、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０から脱離する硫黄の量との関係は、例えば予めマップとして記憶しておけばよい。

ステップＳ１２に続くステップＳ１３では、ステップＳ１２で推定された被毒量が、所定の閾値を超えたか否かが判定される。当該閾値は、許容される被毒量の上限値として予め設定されたものである。被毒量が閾値以下であった場合には、ステップＳ１１以降の処理が再度実行される。被毒量が閾値を超えていた場合には、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４では、被毒回復制御を実行可能か否かが判定される。例えば、内燃機関２０を通る冷却水の温度が所定値よりも低く、内燃機関２０の暖機運転が完了していない場合には、特に昇温処理の実行が困難となるので、被毒回復制御を実行可能ではないと判定される。また、空燃比センサ３１等の温度が所定の活性温度に達していない場合にも、被毒回復制御を実行可能ではないと判定される。

被毒回復制御を実行可能ではないと判定された場合には、ステップＳ１１以降の処理が再度実行される。被毒回復制御を実行可能であると判定された場合には、ステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５では、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度が、脱離可能温度以上となっているか否かが判定される。「脱離可能温度」とは、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０からの硫黄の除去を行い得る温度として、予め設定された温度である。本実施形態では、図３（Ｅ）に示されるＴ１、具体的には６５０℃が、上記の脱離可能温度として設定されている。尚、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度は、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に設けられた不図示の温度センサによって測定されてもよく、触媒装置３００の近傍に設けられた不図示の排ガス温度センサの測定値に基づいて推定されてもよい。

ステップＳ１５において、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度が既に脱離可能温度以上となっていた場合には、ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６では、先に述べた脱離処理が行われる。具体的には、内燃機関２０における燃焼時の空燃比を理論空燃比よりもリッチとすることや、燃料噴射弁２１にポスト噴射を行わせることにより、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に燃料成分を到達させる処理が行われる。このとき、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度は十分に高温となっているので、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に吸着していた硫黄は、到達した燃料成分によって除去される。

ステップＳ１６に続くステップＳ１７では、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０からの硫黄の脱離が完了したか否かが判定される。例えば、ステップＳ１２と同様の方法によって被毒量を推定し、推定された被毒量が十分に少なくなったことが確認された場合には、硫黄の脱離が完了したと判定される。このような態様に換えて、ステップＳ１６の開始時点から一定の期間が経過した場合に、硫黄の脱離が完了したと判定されることとしてもよい。

硫黄の脱離が完了したと判定された場合には、被毒回復要求がＯＦＦとされる。これに伴い、図５に示される一連の処理を終了し、図４のステップＳ０６に移行する。硫黄の脱離が未だ完了していないと判定された場合には、ステップＳ１６に戻り、脱離処理が継続して行われる。

ステップＳ１５において、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度が脱離可能温度未満であった場合には、ステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８では、先に述べた昇温処理が行われる。具体的には、内燃機関２０における燃焼時の空燃比を理論空燃比よりもリーンとし、且つ燃料噴射弁２１にポスト噴射を行わせることにより、高温の排ガスをＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達させる処理が行われる。ステップＳ１８の処理が行われた後は、ステップＳ１１以降の処理が再度実行される。その後、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度が脱離可能温度以上となるまでの間は、ステップＳ１８に移行し昇温処理が継続することとなる。

尚、図５に示される処理のうちステップＳ１１からステップＳ１４までの処理は、図４のステップＳ０２において、被毒回復要求をＯＮにするか否かを決定するための処理として行われることとしてもよい。この場合、ステップＳ１４における判定がＹｅｓの場合には被毒回復要求がＯＮとされ、それ以外の場合には被毒回復要求がＯＦＦとされる。また、この場合には、図４のステップＳ０５における具体的な処理として、図５のステップＳ１５以降の処理が行われることとすればよい。

車両ＭＶの運転状態と被毒回復制御との関係について、図６を参照しながら説明する。図６には、内燃機関２０の回転数とトルクとによって定まる車両ＭＶの運転状態が、４つの領域に分けて描かれている。

領域Ａは、内燃機関２０における負荷が最も低い状態の範囲である。領域Ｂは、内燃機関２０における負荷が領域Ａの場合よりも高い状態の範囲であり、領域Ｃは、内燃機関２０における負荷が領域Ｂの場合よりも更に高い状態の範囲である。領域Ｄは、内燃機関２０における負荷が最も高い状態の範囲である。図６では、領域Ａと領域Ｂとの間の境界が点線ＤＬ１で示されており、領域Ｂと領域Ｃとの間の境界が点線ＤＬ２で示されており、領域Ｃと領域Ｄとの間の境界が点線ＤＬ３で示されている。

領域Ａにおいては、内燃機関２０から排出される排ガスの温度は低温となっている。領域Ａにおいて仮に昇温処理が行われたとしても、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度を、脱離処理を行い得る所定温度まで上昇させることはできなくなっている。このため、車両ＭＶの運転状態が領域Ａの範囲となっているときには、被毒回復制御によりＮＯ_X吸蔵触媒３１０から硫黄を脱離させることができない。ただし、領域Ａでは、昇温処理を予備的に行っておくことしてもよい。これにより、車両ＭＶの運転状態がその後に領域Ｂに移行した際に、昇温処理を短時間で完了させることが可能となる。

領域Ｂにおいては、内燃機関２０から排出される排ガスの温度は低温となっているものの、領域Ａにおける排ガスの温度よりは高くなっている。このため、脱離処理に先立ってやはり昇温処理が必要なのであるが、昇温処理を行えば、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度を上記の所定温度まで上昇させることが可能である。図５等を参照しながら説明した被毒回復制御は、この領域Ｂにおいて行われる制御となっている。

領域Ｃにおいては、内燃機関２０から排出される排ガスの温度が高温となっている。このため、昇温処理が行われなくても、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０は排ガスによって加熱され、その温度は上記の所定温度を超えた状態となっている。従って昇温処理は不要であり、直ちに脱離処理を実行することによってＮＯ_X吸蔵触媒３１０から硫黄を脱離させることができる。尚、領域Ｃにおいて被毒回復制御を実行する際には、図５のステップＳ１４における判定がＹｅｓであった場合に、ステップＳ１５を経ることなくステップＳ１６に移行することとすればよい。

領域Ｄにおいては、内燃機関２０から排出される排ガスの温度が更に高温となっている。このため、昇温処理が行われなくても、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０は排ガスによって加熱され、その温度は上記の所定温度を超えた状態となっている。更に、領域Ｄにおいては、燃料噴射弁２１や空燃比センサ３１等の各部品の過昇温を防止するために、内燃機関２０における燃焼時の空燃比を、理論空燃比よりもリッチとする処理が別途行われる。従って、車両ＭＶの運転状態が領域Ｄの範囲となっているときには、昇温処理や脱離処理が行われなくても、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０からは硫黄が脱離して行くこととなる。

図５に示されるフローチャートでは、ステップＳ１３において被毒量が閾値を超えた場合に、被毒回復制御が行われることとしている。このような態様に換えて、被毒量について複数の閾値が設定されることとしてもよい。例えば、被毒量が低い方の閾値を超えた場合には、領域Ｂにおいては被毒回復制御が行われず、領域Ｃにおいて脱離処理のみが行われることとすればよい。また、被毒量が高い方の閾値を超えた場合には、領域Ｂ及び領域Ｃのいずれにおいても被毒回復制御が行われることとすればよい。

第２実施形態について説明する。第２実施形態では、制御装置１０によって実行される処理の一部においてのみ第１実施形態と異なっている。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

例えば昇温処理のために、燃料噴射弁２１からのポスト噴射が行われる際には、必要な加熱量に基づいてポスト噴射の噴射量が決定される。第１実施形態においては、当該噴射量に基づいたポスト噴射が、内燃機関２０の動作サイクルごとに毎回行われていた。

しかしながら、１サイクルにおける要求噴射量が小さすぎる場合には、燃料噴射弁２１から微小量のポスト噴射を正確に行うことが難しくなるという問題が生じる。そこで、本実施形態では、１回のポスト噴射における要求噴射量が所定の閾値よりも小さい場合には、要求噴射量の積算値が閾値を超えるまでの間、燃料噴射弁２１にポスト噴射を行わせないこととしている。

図７（Ａ）に示されるのは、要求噴射量の時間変化である。要求噴射量は、ポスト噴射の噴射量についての要求値であって、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に対して必要な加熱量に応じて算出されるものである。図７（Ａ）の例では、時刻ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３、ｔ１４、ｔ２１、ｔ２２、ｔ２３、ｔ２４のそれぞれにおいて、要求噴射量が出力されている。第１実施形態においては、ポスト噴射による燃料の噴射量が、図７（Ａ）の波形と概ね一致するように、燃料噴射弁２１からのポスト噴射が行われていた。つまり、時刻ｔ１１、ｔ１２等のそれぞれにおいてポスト噴射が行われていた。

図７（Ｂ）に示されるのは、要求噴射量の積算値の時間変化である。当該積算値は、要求噴射量が出力された時刻ｔ１１、ｔ１２等のそれぞれにおいて増加して行く。同図に示されるＱＴは、要求噴射量について予め設定された閾値である。以下では、「閾値ＱＴ」とも表記する。

本実施形態では、１回のポスト噴射における要求噴射量が閾値ＱＴよりも小さい場合には、脱離制御部１１は、要求噴射量が出力されても、その時点では燃料噴射弁２１にポスト噴射を行わせない。

図７（Ｂ）の例では、時刻ｔ１４において積算値が閾値ＱＴを超えている。このため、その後の時刻ｔ１５において、燃料の噴射、すなわちポスト噴射が行われている。このときのポスト噴射の噴射量は、それまでの積算値に相当する噴射量となっている。このため、時刻ｔ１１から時刻ｔ１５までの期間全体で見れば、同期間においてポスト噴射される燃料の総量は、第１実施形態の場合と変わらない。尚、ポスト噴射が行われると、その時点で積算値がリセットされ０に戻される。時刻ｔ２１から時刻ｔ２５までの期間においては、時刻ｔ１１から時刻ｔ１５までの期間と同様の制御が再度行われる。

本実施形態では、ポスト噴射における燃料の噴射量が第１実施形態に比べて大きくなっている。このため、１回あたりの要求噴射量が微小な場合であっても、必要な加熱量を実現するためのポスト噴射を正確に行うことが可能となっている。

以上のような制御を実現するために行われる処理の具体的な流れについて、図８を参照しながら説明する。当該処理は、制御装置１０の脱離制御部１１によって実行されるものである。最初のステップＳ２１では、ポスト噴射要求があったか否かが判定される。「ポスト噴射要求」とは、ポスト噴射が必要な場合において要求噴射量と共に出力される信号であり、図７の例では時刻ｔ１１、ｔ１２等のそれぞれの時点において出力されるものである。ポスト噴射要求が出力されていない場合には、図８に示される一連の処理を終了する。ポスト噴射要求が出力されている場合には、ステップＳ２２に移行する。

ステップＳ２２では、要求噴射量が閾値ＱＴよりも小さいか否かが判定される。要求噴射量が閾値ＱＴ以上であった場合には、後述のステップＳ２５に移行し、ポスト噴射が行われる。要求噴射量が閾値ＱＴよりも小さい場合には、ステップＳ２３に移行する。

ステップＳ２３では、要求噴射量の積算値に対して今回の要求噴射量を加算し、これにより当該積算値を更新する処理が行われる。ステップＳ２３に続くステップＳ２４では、更新された積算値が閾値ＱＴを超えたか否かが判定される。積算値が閾値ＱＴを超えていない場合には、ポスト噴射を行うことなく、図８に示される一連の処理を終了する。積算値が閾値ＱＴを超えている場合には、ステップＳ２５に移行する。

ステップＳ２５では、燃料噴射弁２１にポスト噴射を行わせる処理が行われる。先に述べたように、当該ポスト噴射における噴射量は、この時点における積算値に相当する量となっている。ステップＳ２５に続くステップＳ２６では、積算値をリセットし０に戻す処理が行われる。

以上に説明したように、本実施形態に係る脱離制御部１１は、１回のポスト噴射における要求噴射量が所定の閾値ＱＴよりも小さい場合には、要求噴射量の積算値が閾値ＱＴを超えるまでの間、燃料噴射弁２１にポスト噴射を行わせず、要求噴射量の積算値が閾値ＱＴを超えると、当該積算値に相当する量の燃料を燃料噴射弁２１から噴射させる。これにより、ポスト噴射による必要な加熱を精度よく行うことが可能となっている。

第３実施形態について説明する。第３実施形態では、制御装置１０によって実行される処理の一部においてのみ第１実施形態と異なっている。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図９（Ａ）に示されるのは、ポスト噴射による噴射量の時間変化である。図９（Ｂ）に示されるのは、内燃機関２０における燃焼時の空燃比の時間変化である。当該空燃比は、空燃比センサ３１によって測定される空燃比のことである。図９（Ｃ）に示されるのは、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０に到達する排ガスの空燃比である。当該空燃比は、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の入口における空燃比であり、空燃比センサ３３によって測定される空燃比のことである。図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）において「λ＝１」と示されるのは理論空燃比である。図９（Ｄ）に示されるのは、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度の時間変化である。

本実施形態では、図９（Ａ）に示されるように、時刻ｔ３１においてポスト噴射の噴射量がＱ２１とされ、これにより昇温処理が開始されている。また、その後の時刻ｔ３２においてポスト噴射の噴射量がＱ２２とされ、これにより脱離処理が開始されている。

ただし、本実施形態では、脱離処理の実行時における加熱性能が十分ではなく、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度は脱離処理の途中から低下し始めてしまっている。その結果、時刻ｔ３３において、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度がＴ１を下回っている。このＴ１は、図３（Ｅ）に示されるＴ１と同じもの、すなわち、昇温処理において到達させるべき目標温度として設定された温度である。

そこで、時刻ｔ３３においては昇温処理が再び実行されており、更にその後の時刻ｔ３４においては、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度がＴ１を上回ると同時に脱離処理が再び開始されている。その後の時刻ｔ３５においては、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０の温度がＴ１を下回ると同時に昇温処理が再び開始されている。このように、本実施形態に係る脱離制御部１１は、昇温処理及び脱離処理を交互に繰り返すように構成されている。これにより、脱離処理の実行中におけるＮＯ_X吸蔵触媒３１０の加熱性能が低い場合であっても、被毒回復制御を実行し、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０から硫黄を十分に除去することが可能となる。

本実施形態においても、図７を参照しながら説明した第２実施形態と同様の態様でポスト噴射が行われることとしてもよい。

第４実施形態について、図１０を参照しながら説明する。第４実施形態では、制御装置１０が搭載される車両ＭＶの構成について第１実施形態と異なっている。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図１０に示されるように、本実施形態に係る車両ＭＶにおいては、排気配管１２０のうち触媒装置３００よりも更に下流側となる位置に、触媒装置３００Ａが設けられている。触媒装置３００Ａは、触媒装置３００と同様に構成された排ガスの浄化装置であって、その内部にはＮＯ_X吸蔵触媒３１０Ａが収容されている。ＮＯ_X吸蔵触媒３１０Ａは、ＮＯ_X吸蔵触媒３１０と同様に、通過する排ガスから窒素酸化物を除去するための触媒となっている。

ＮＯ_Xセンサ３４は、本実施形態では、排気配管１２０のうち触媒装置３００Ａよりも下流側となる位置に設けられている。また、排気配管１２０のうち触媒装置３００と触媒装置３００Ａとの間となる位置には、温度センサ３５が設けられている。温度センサ３５は、排ガスの温度を測定するためのセンサである。温度センサ３５によって測定された排ガスの温度は、制御装置１０に入力される。

本実施形態では、空燃比センサ３３に換えて、ＮＯ_Xセンサ３４と同様のセンサが用いられることとしてもよい。

このような構成においては、触媒装置３００と触媒装置３００Ａとの両方によって、排ガスから窒素酸化物が除去される。このため、上流側の触媒装置３００においてＮＯ_X吸蔵触媒３１０の硫黄被毒が生じ、窒素酸化物の除去性能が低下した場合であっても、下流側のＮＯ_X吸蔵触媒３１０によって引き続き窒素酸化物が除去される。これにより、窒素酸化物が車両ＭＶの外部に排出されてしまうことを、より確実に防止することが可能となる。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

本開示に記載の制御装置及び制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の専用ハードウェア論理回路を含むプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと１つ又は複数のハードウェア論理回路を含むプロセッサとの組み合わせにより構成された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。専用ハードウェア論理回路及びハードウェア論理回路は、複数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により実現されてもよい。

１０：制御装置
１１：脱離制御部
ＭＶ：車両
２０：内燃機関
２１：燃料噴射弁
１２０：排気配管
２１０：三元触媒
３１０：ＮＯ_X吸蔵触媒

Claims (8)

1. 内燃機関（２０）の制御装置（１０）であって、
   前記内燃機関から排ガスを排出するための排気配管（１２０）には、排ガスを浄化するための三元触媒（２１０）と、三元触媒を通過した後の排ガスから窒素酸化物を除去するためのＮＯ_X吸蔵触媒（３１０）と、が設けられており、
   前記ＮＯ_X吸蔵触媒に吸着した硫黄を除去するための制御、を行う脱離制御部（１１）を備え、
   前記脱離制御部は、
   前記三元触媒よりも上流側となる位置に設けられた燃料噴射弁（２１）にポスト噴射を行わせることで、前記ＮＯ_X吸蔵触媒に到達する排ガスの温度を上昇させ、これにより前記ＮＯ_X吸蔵触媒の温度を上昇させる昇温処理と、
   前記ＮＯ_X吸蔵触媒に燃料成分を到達させることで、前記ＮＯ_X吸蔵触媒から硫黄を脱離させる脱離処理と、を行うように構成されている制御装置。
2. 前記昇温処理の際において、前記脱離制御部は、
   前記ＮＯ_X吸蔵触媒に到達する排ガスの空燃比が理論空燃比に近づくように、前記内燃機関における燃焼時の空燃比、及び、ポスト噴射によって前記燃料噴射弁から噴射される燃料量、のうち少なくとも一方を調整する、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記脱離処理の際において、前記脱離制御部は、
   前記ＮＯ_X吸蔵触媒に到達する排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなるように、前記内燃機関における燃焼時の空燃比、及び、ポスト噴射によって前記燃料噴射弁から噴射される燃料量、のうち少なくとも一方を調整する、請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記脱離処理の際において、前記脱離制御部は、
   前記ＮＯ_X吸蔵触媒に到達する排ガスの空燃比が所定範囲に収まるように、前記内燃機関における燃焼時の空燃比、及び、ポスト噴射によって前記燃料噴射弁から噴射される燃料量、のうち少なくとも一方を調整する、請求項３に記載の制御装置。
5. 前記所定範囲とは、前記ＮＯ_X吸蔵触媒の温度が所定温度を下回ることのないような範囲として設定されている、請求項４に記載の制御装置。
6. 前記内燃機関が搭載された車両には、
   前記排気配管を通る排ガスの一部を前記内燃機関に還流させるＥＧＲ流路と、
   前記ＥＧＲ流路の開閉を切り換えるＥＧＲバルブ（１３１）と、が設けられており、
   前記昇温処理又は前記脱離処理の際において、前記脱離制御部は、予め前記ＥＧＲバルブを閉じる処理を行う、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の制御装置。
7. 前記脱離制御部は、前記昇温処理及び前記脱離処理を交互に繰り返す、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の制御装置。
8. １回のポスト噴射における要求噴射量が所定の閾値よりも小さい場合には、
   前記脱離制御部は、
   前記要求噴射量の積算値が前記閾値を超えるまでの間、前記燃料噴射弁にポスト噴射を行わせず、
   前記要求噴射量の積算値が前記閾値を超えると、当該積算値に相当する量の燃料を前記燃料噴射弁から噴射させる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の制御装置。

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