JP3624812B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希薄燃焼可能な内燃機関の排気系内であって、同排気系内に設けられた還元触媒上流に還元剤を供給し、排気中の有害成分の浄化を促す内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンや希薄燃焼を行うガソリンエンジンでは、高い空燃比（リーン雰囲気）の混合気を燃焼に供して機関運転を行う運転領域が、全運転領域の大部分を占める。この種のエンジン（内燃機関）では一般に、酸素の存在下で窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸収するＮＯｘ吸収剤（触媒）がその排気系に備えられる。
【０００３】
ＮＯｘ触媒は排気中の酸素濃度が高い状態ではＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度が低い状態ではＮＯｘを放出する特性を有する。ちなみに排気中に放出されたＮＯｘは、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、それら還元成分と速やかに反応して窒素（Ｎ２）に還元される。また、ＮＯｘ触媒は、所定の限界量のＮＯｘを吸収し、その状態を保持（吸蔵）している場合、排気中の酸素濃度が高い状態にあるときでもそれ以上ＮＯｘを吸収しなくなる。
【０００４】
そこで、このようなＮＯｘ触媒を排気系に備えた内燃機関では、同ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が限界量に達する前に、排気系内に還元剤を添加してＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出および還元浄化し、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力を回復させるといった制御を所定のインターバルで繰り返すのが一般的である。
【０００５】
ところで、内燃機関の燃料には硫黄成分が含まれているのが通常であり、排気中にはＮＯｘの他、このような燃料中の硫黄成分を起源とする硫黄酸化物（ＳＯｘ）も存在する。排気中に存在するＳＯｘは、ＮＯｘに比べてより高い効率でＮＯｘ触媒に吸収され、同触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出するために十分な条件、すなわち排気中の酸素濃度が所定値を下回る条件下にあっても、同触媒から容易には放出されない。このため、機関運転の継続に伴い、排気中のＳＯｘが徐々にＮＯｘ触媒に堆積していく所謂ＳＯｘ被毒が生じることとなる。すなわち、ＮＯｘ触媒におけるＳＯｘの堆積量（吸蔵量）が増加することにより、同触媒におけるＮＯｘの吸収容量（吸収能力）が減少し、ＮＯｘの浄化率が低下してしまうのである。
【０００６】
ＮＯｘ触媒に堆積したＳＯｘは、排気中の酸素濃度の低減（空燃比のリッチ化）と同触媒の昇温とを併せ行うことにより同触媒から放出させることができるので、ＮＯｘ触媒におけるＳＯｘの堆積量が所定量を上回ったところでそのようなＳＯｘの放出処理を行えば、ＳＯｘ被毒によるＮＯｘ触媒の機能低下を回避することができる。このようにＮＯｘ触媒に堆積したＳＯｘを同触媒から放出させることを、ＳＯｘ被毒回復という。
【０００７】
ところで、上記ＳＯｘ被毒回復の処理では、ＮＯｘ触媒におけるＳＯｘの堆積量を正確に把握することが、当該処理について適正な実行タイミングや処理内容（例えば処理時間等）を決定する上で不可欠である。
【０００８】
例えば、特開平１１−３５０９４６号公報に記載された装置では、前回のＳＯｘ被毒回復処理以降、内燃機関の消費した燃料量（積算量）に基づいてＮＯｘ触媒におけるＳＯｘの堆積量を推定し、その推定量に基づいて今回のＳＯｘ被毒回復の処理を行うこととしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、同公報に記載された装置では、例えば、何らかの事情でＳＯｘ被毒回復の処理が中断された場合等、前回のＳＯｘ被毒回復の処理でＮＯｘ触媒に堆積した全てのＳＯｘを放出することができなかった場合、ＮＯｘ触媒におけるその後のＳＯｘの堆積量が正確に推定されなくなる。当該処理が中断された直後のＳＯｘの堆積量、言い換えると以降の堆積量を決定するための初期値が不明確になってしまうからである。
【００１０】
このような条件下では、次回のＳＯｘ被毒回復の処理に際して排気空燃比に過度のリッチ化が生じたり、必要な時期に当該ＳＯｘ被毒回復の処理が行われなかったりすることで、排気特性を悪化させてしまうこととなっていた。
【００１１】
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、その目的とするところは、内燃機関の排気系に設けられたＮＯｘの還元触媒について、同触媒のＳＯｘ被毒回復を効率的に行い、排気特性の最適化を常時安定して図る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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関の排気系に設けられ、同排気系内を流れる排気中の空燃比が高いときにＮＯｘを吸収し、該排気中の空燃比が低くなると吸収したＮＯｘを放出及び還元する還元触媒と、昇温条件下において前記還元触媒に流入する排気中の空燃比を低下させる空燃比制御手段と、前記還元触媒下流における排気中の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記検出される空燃比の挙動であって、前記還元触媒に流入する排気中の空燃比の低下に伴う前記還元触媒からのＮＯｘの放出に起因する挙動と、同じく前記検出される空燃比の挙動であって、前記還元触媒に流入する排気中の空燃比の低下に伴う前記還元触媒からのＳＯｘの放出に起因する挙動との相違に基づいて、前記排気中の空燃比の低下に伴う前記還元触媒からのＳＯｘの放出量を推定するＳＯｘ放出量推定手段とを有することを要旨とする。
【００１３】
上記のような還元触媒にＮＯｘ及びＳＯｘが混在する状態で吸蔵されているとき、昇温温度条件下で同還元触媒周辺の空燃比を低下させると、吸蔵されているＮＯｘ及びＳＯｘが伴に放出されることとなるが、このとき、先ず、ＮＯｘの方が優先的に放出され、これに続いてＳＯｘが放出されることとなる。また、ＮＯｘ放出時とＳＯｘ放出時とでは、排気系の還元触媒下流で検出される空燃比の挙動が異なるため、この挙動の相違に基づいてＳＯｘの放出が続く時間、更に各時点におけるＳＯｘ放出量（放出率）をも把握することができる。同構成によれば、これらＳＯｘの放出時間と各時点におけるＳＯｘの放出量とを併せ考慮することで、前記還元触媒からのＳＯｘの放出処理を行うにあたり、放出の有無や放出量を含めて、その放出態様を定量的に認識することができるようになる。
【００１４】
また、前記ＳＯｘ放出量推定手段は、前記検出される空燃比であって、前記還元触媒からＮＯｘが放出されているときの空燃比と、同じく前記検出される空燃比であって、前記還元触媒からＳＯｘが放出されているときの空燃比との偏差を、前記還元触媒からＳＯｘが放出される期間に亘って積算し、その積算量に基づいて前記排気中の空燃比の低下に伴う前記還元触媒からのＳＯｘの放出量を推定するのがよい。
【００１５】
前記還元触媒からＮＯｘが放出されているときの空燃比と、前記還元触媒からＳＯｘが放出されているときの空燃比との偏差は、各時点でのＳＯｘの放出量と相関が高い。同構成によれば、この偏差に基づいて各時点でのＳＯｘの放出量を推定することで、前記還元触媒からのＳＯｘの放出態様の定量化をより正確に行うことができるようになる。
【００１６】
また、当該内燃機関の運転状態の履歴に基づいて前記還元触媒に吸収されたＳＯｘの量を推定するＳＯｘ吸収量推定手段と、前記推定されたＳＯｘの吸収量と前記推定されたＳＯｘの放出量とに基づいて、前記還元触媒に吸蔵されているＳＯｘの量を推定するＳＯｘ吸蔵量推定手段とを有するのがよい。
【００１７】
同構成によれば、前記還元触媒に対し吸収・放出を繰り返すＳＯｘの収支を逐次定量的に把握することができるようになる。従って、現時点で同還元触媒に吸蔵されている（残されている）ＳＯｘ触媒の量を正確に認識することができるようになる。
【００１８】
また、前記内燃機関の運転状態は、当該内燃機関の消費した燃料量に関するのがよい。
【００１９】
排気中に含まれるＳＯｘは、燃料に含まれる硫黄成分をその起源とする。このため、同構成によれば、前記還元触媒に吸収されうる排気中のＳＯｘ量について、その履歴を正確に見積もることができるようになる。
【００２０】
また、前記内燃機関の運転状態は更に、前記還元触媒を通過する排気中の空燃比に関するのがよい。
【００２１】
当該排気中の空燃比は、排気中に含まれるＳＯｘの還元触媒への吸収量（吸収され易さ）に影響を及ぼす。同構成によれば、排気中に含まれるＳＯｘがどの程度の割合で前記還元触媒に吸収されるのか等を考慮することができるようになる。従って、前記還元触媒に対し吸収・放出を繰り返すＳＯｘの収支を逐次定量的に把握する上で、その精度が一層向上するようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を、ディーゼルエンジンシステムに適用した第１の実施の形態について説明する。
【００２３】
図１において、内燃機関（以下、エンジンという）１は、燃料供給系１０、燃焼室２０、吸気系３０及び排気系４０等を主要部として構成される直列４気筒のディーゼルエンジンシステムである。
【００２４】
先ず、燃料供給系（還元剤供給装置）１０は、サプライポンプ１１、コモンレール１２、燃料噴射弁１３、遮断弁１４、調量弁１６、燃料添加ノズル１７、機関燃料通路Ｐ１及び添加燃料通路Ｐ２等を備えて構成される。
【００２５】
サプライポンプ１１は、燃料タンク（図示略）から汲み上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路Ｐ１を介してコモンレール１２に供給する。コモンレール１２は、サプライポンプ１１から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各燃料噴射弁１３に分配する。燃料噴射弁１３は、その内部に電磁ソレノイド（図示略）を備えた電磁弁であり、適宜開弁して燃焼室２０内に燃料を噴射供給する。
【００２６】
他方、サプライポンプ１１は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を添加燃料通路Ｐ２を介して燃料添加ノズル１７に供給する。添加燃料通路Ｐ２には、サプライポンプ１１から燃料添加ノズル１７に向かって遮断弁１４及び調量弁１６が順次配設されている。遮断弁１４は、緊急時において添加燃料通路Ｐ２を遮断し、燃料供給を停止する。調量弁１６は、燃料添加ノズル１７に供給する燃料の圧力（燃圧）を制御する。燃料添加ノズル１７は所定圧以上の燃圧（例えば０．２ＭＰａ）が付与されると開弁し、排気系４０内に燃料を噴射供給する機械式の開閉弁である。すなわち調量弁１６により燃料添加ノズル１７上流の燃圧が制御されることにより、所望の燃料が適宜のタイミングで燃料添加ノズル１７より噴射供給（添加）される。
【００２７】
吸気系３０は、各燃焼室２０内に供給される吸入空気の通路（吸気通路）を形成する。一方、排気系４０は、各燃焼室２０から排出される排気ガスの通路（排気通路）を形成する。
【００２８】
また、このエンジン１には、周知の過給機（ターボチャージャ）５０が設けられている。ターボチャージャ５０は、シャフト５１を介して連結された２つのタービンホイール５２，５３を備える。一方のタービンホイール（吸気側タービンホイール）５２は、吸気系３０内の吸気に晒され、他方のタービンホイール（排気側タービンホイール）５３は排気系４０内の排気に晒される。このような構成を有するターボチャージャ５０は、排気側タービンホイール５２が受ける排気流（排気圧）を利用して吸気側タービンホイール５３を回転させ、吸気圧を高めるといったいわゆる過給を行う。
【００２９】
吸気系３０において、ターボチャージャ５０に設けられたインタークーラ３１は、過給によって昇温した吸入空気を強制冷却する。インタークーラ３１よりもさらに下流に設けられたスロットル弁３２は、その開度を無段階に調節することができる電子制御式の開閉弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、同吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有する。
【００３０】
また、エンジン１には、燃焼室２０の上流（吸気系３０）及び下流（排気系４０）をバイパスする排気還流通路（ＥＧＲ通路）６０が形成されている。このＥＧＲ通路６０は、排気の一部を適宜吸気系３０に戻す機能を有する。ＥＧＲ通路６０には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に調整することができるＥＧＲ弁６１と、ＥＧＲ通路６０を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ６２が設けられている。
【００３１】
また、排気系４０において、同排気系４０及びＥＧＲ通路６０の連絡部位の下流には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に触媒という）４１を収容した触媒ケーシング４２が設けられている。触媒ケーシング４２に収容された触媒４１は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を担体とし、この担体上に例えばカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）のような希土類と、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されることによって構成される。
【００３２】
この触媒４１は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度が低く、且つ還元成分（例えば燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においてはＮＯｘをＮＯ２若しくはＮＯに還元して放出する。ＮＯ２やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気中のＨＣやＣＯと速やかに反応することによってさらに還元されてＮ２となる。ちなみにＨＣやＣＯは、ＮＯ２やＮＯを還元することで、自身は酸化されてＨ２ＯやＣＯ２となる。すなわち、触媒ケーシング４２（触媒４１）に導入される排気中の酸素濃度やＨＣ成分を適宜調整すれば、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化することができることになる。
【００３３】
また、エンジン１の各部位には、各種センサが取り付けられており、当該部位の環境条件や、エンジン１の運転状態に関する信号を出力する。
【００３４】
すなわち、レール圧センサ７０は、コモンレール１２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。燃圧センサ７１は、添加燃料通路Ｐ２内を流通する燃料のうち、調量弁１６へ導入される燃料の圧力（燃圧）Ｐｇに応じた検出信号を出力する。エアフロメータ７２は、吸気系３０内のスロットル弁３２下流において吸入空気の流量（吸気量）Ｇａに応じた検出信号を出力する。空燃比（Ａ／Ｆ）センサ７３は、排気系４０の触媒ケーシング４２下流において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。排気温センサ７４は、同じく排気系４０の触媒ケーシング４２下流において排気の温度（排気温度）Ｔｅｘに応じた検出信号を出力する。
【００３５】
また、アクセル開度センサ７５はエンジン１のアクセルペダル（図示略）に取り付けられ、同ペダルへの踏み込み量Ａｃｃに応じた検出信号を出力する。クランク角センサ７６は、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力する。これら各センサ７０〜７６は、電子制御装置（ＥＣＵ）８０と電気的に接続されている。
【００３６】
ＥＣＵ８０は、中央処理装置（ＣＰＵ）８１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）８２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３及びバックアップＲＡＭ８４、タイマーカウンタ８５等を備え、これら各部８１〜８５と、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入力回路８６と、外部出力回路８７とが双方向性バス８８により接続されて構成される論理演算回路を備える。
【００３７】
このように構成されたＥＣＵ８０は、上記各種センサの検出信号を外部入力回路を介して入力し、これら信号に基づいてエンジン１の燃料噴射等についての基本制御を行う他、還元剤（還元剤として機能する燃料）添加にかかる添加タイミングや供給量の決定等に関する還元剤（燃料）添加制御、触媒４１に堆積するＳＯｘを適宜取り除くＳＯｘ被毒回復制御等、エンジン１の運転状態に関する各種制御の実施内容を司る。
【００３８】
ここで、燃料噴射弁１３を通じて各気筒に燃料を供給する他、燃料添加ノズル１７を通じて排気系４０に燃料を添加する機能を備えた燃料供給系１０、排気系４０に備えられた触媒４１、およびこれら燃料供給系１０や触媒４１の機能を制御するＥＣＵ８０等は、併せて本実施の形態にかかるエンジン１の排気浄化装置を構成する。上記燃料添加制御やＳＯｘ被毒回復制御は、当該それら制御に関する指令信号を出力するＥＣＵ８０を含め、この排気浄化装置を構成する各種部材が作動することにより実施される。
【００３９】
次に、本実施の形態にかかる燃料添加制御の基本原理や制御手順等について詳述する。
【００４０】
一般に、ディーゼルエンジンでは、燃焼室内で燃焼に供される燃料及び空気の混合気の酸素濃度が、ほとんどの運転領域で高濃度状態にある。
【００４１】
燃焼に供される混合気の酸素濃度は、燃焼に供された酸素を差し引いてそのまま排気中の酸素濃度に反映されるのが通常であり、混合気中の酸素濃度（空燃比）が高ければ、排気中の酸素濃度（空燃比）も基本的には同様に高くなる。一方、上述したように、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は排気中の酸素濃度が高ければＮＯｘを吸収し、低ければＮＯｘをＮＯ２若しくはＮＯに還元して放出する特性を有するため、排気中の酸素が高濃度状態にある限りＮＯｘを吸収することとなる。ただし、当該触媒のＮＯｘ吸収量に限界量が存在し、同触媒が限界量のＮＯｘを吸収した状態では、排気中のＮＯｘが同触媒に吸収されず触媒ケーシングを素通りすることとなる。
【００４２】
そこで、エンジン１のように燃料添加ノズル１７を備えた内燃機関では、適宜の時期に燃料添加ノズル１７を通じ排気系４０の触媒４１上流に燃料を添加することで、一時的に空燃比を低下（リッチ化）させる。すると触媒４１は、これまでに吸収したＮＯｘをＮＯ２若しくはＮＯに還元して放出し、自身のＮＯｘ吸収能力を回復（再生）するようになる。放出されたＮＯ２やＮＯが、ＨＣやＣＯと反応して速やかにＮ２に還元されることは上述した通りである。
【００４３】
このとき、自身に吸収したＮＯｘを、上記態様で放出し、さらに還元浄化する触媒４１にとって、触媒ケーシング４２内に流入する排気中の空燃比により還元浄化の効率が決定づけられることとなる。
【００４４】
そこで、エンジン１では、排気中の適切な空燃比を安定して得ることができるように、排気系４０への燃料添加（燃料添加制御）を実施する。
【００４５】
以下、本実施の形態にかかるエンジン１のＥＣＵ８０が実施する「燃料添加制御」に関し、その具体的な制御手順についてフローチャートを参照して説明する。
【００４６】
図２には、排気系４０へ燃料添加を行うにあたり、その添加量や添加時期を制御するために実施される「燃料添加制御ルーチン」の処理内容を示す。このルーチン処理は、ＥＣＵ８０を通じてエンジン１の始動と同時にその実行が開始され、所定時間毎に繰り返される。
【００４７】
処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ８０は先ずステップＳ１０１において、燃料添加の実行にかかる調量弁１６の制御等にとって必要な運転状態を把握する。例えばＥＣＵ８０は、クランク角センサ７６の出力信号に基づいてエンジン１の機関回転数Ｎｅを、また空燃比センサ７３の出力信号に基づいて排気中の空燃比（排気空燃比）Ａ／Ｆを各々演算する。また、アクセルの踏み込み量Ａｃｃ、排気温度Ｔｅｘ等を把握する。
【００４８】
続くステップＳ１０２においては、燃料添加を実行するか否かを判断する。燃料添加は、例えば以下の条件（１）及び（２）の何れもが成立したときに行う。
（１）排気温度Ｔｅｘが所定温度（例えば２５０℃）を上回っていること。これは、触媒４１が十分に活性化する条件にあたる。
（２）触媒４１のＮＯｘ吸収量が所定量を上回っていること。触媒によるＮＯｘ吸収量がその限界値にある程度まで近づいたことを意味する。この吸収量は、前回の燃料添加終了からの経過時間や、排気空燃比Ａ／Ｆ及び排気温度Ｔｅｘの履歴等に基づいて推定すればよい。
ＥＣＵ８０は、上記条件（１）及び（２）が何れも成立しているときには、燃料添加を実行すべきと判断してその処理をステップＳ１０３に移行する。一方、上記条件（１）又は（２）のうち一方でも成立していなければ、本ルーチンを一旦抜ける。
【００４９】
ステップＳ１０３においてＥＣＵ８０は、排気空燃比を目標とする空燃比に合致させ、且つ触媒４１中のＮＯｘを全て放出・還元させるための添加燃料量（一回の燃料添加において噴射する燃料の総量）Ｑ及び添加パターン（時間軸上においてみられる添加燃料量の波形パターン）を併せて決定する。
【００５０】
ここで、燃料添加ノズル１７を通じて噴射される添加燃料量（総量）Ｑは、基本的には調量弁１６の開弁時間Ｔ（ｍｓ）、および同開弁時間中燃料通路Ｐ２を通じて燃料添加ノズルに付与される燃圧Ｐｇの関数として、次式（ｉ）によって決定づけられる。
【００５１】
【数１】
すなわち、ＥＣＵ８０は、上記決定した添加燃料量Ｑの燃料が排気系に噴射供給されるように、添加燃料通路Ｐ２内を流通する燃料のうち調量弁１６へ導入される現在の燃圧Ｐｇに基づいて開弁時間Ｔを演算する。そして同じく上記決定された添加パターンに従って燃料が噴射されるよう、所定のタイミングで、継続的、或いは断続的に調量弁１６を通電制御することで、総計時間Ｔ（ｍｓ）に亘って同弁１６を開弁させる。
【００５２】
以上説明した処理手順に基づき、ＥＣＵ８０は、触媒４１に吸収されたＮＯｘの還元浄化を行いつつ同触媒４１のＮＯｘ吸収能力の再生を行う。
【００５３】
ところで、先の従来技術においても説明したように、排気中に存在するＳＯｘは、ＮＯｘの場合と同様のメカニズムに基づき、しかも、ＮＯｘに比べてより高い効率で触媒４１に吸収される特性を有する。また、一旦触媒に吸収されたＳＯｘは、同触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出するために十分な条件、すなわち排気中の酸素濃度が所定値を下回る条件下にあっても、同触媒から容易には放出されない。このため、機関運転の継続に伴い触媒４１には、排気中のＳＯｘが徐々に触媒４１に堆積していく所謂ＳＯｘ被毒が生じることとなる。すなわち、触媒４１におけるＳＯｘの堆積量（吸蔵量）が増加することにより、同触媒におけるＮＯｘの吸収容量が減少し、ＮＯｘの浄化率が低下してしまう。
【００５４】
そこで、エンジン１のＥＣＵ８０は、触媒におけるＳＯｘの堆積量が所定量を上回ったところで適宜ＳＯｘの放出処理を行うことにより、触媒の機能回復を図るＳＯｘ被毒回復制御を、その機関運転中、周期的に実行する。触媒４１に吸蔵されたＳＯｘを放出させるには、同触媒４１の床温が所定温度以上の高温条件下にあるとき、排気中の酸素濃度の低減（空燃比のリッチ化）を図る何らかの処理を行えばよい。
【００５５】
本実施の形態にかかるＳＯｘ被毒回復制御では、触媒４１の床温が所定温度（例えば５００℃）以上の高温条件下にある時期を選択し、先の燃料添加制御と同様、燃料添加ノズル１７を通じて触媒４１上流に燃料（還元成分）を添加する。
【００５６】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本実施の形態にかかるエンジン１について、ＳＯｘ被毒回復制御の実施中、触媒４１下流で検出される排気空燃比の推移（図３（ａ））と、同触媒４１からのＮＯｘ及びＳＯｘの排出量（排出率）の推移（図３（ｂ））とを同一時間軸上に示すタイムチャートである。
【００５７】
ＳＯｘ被毒回復制御が開始されると、燃料添加ノズル１７によるＮＯｘ上流への燃料の噴射供給（添加）が開始される。
【００５８】
図３（ａ）に示すように、この噴射供給の開始に伴って触媒４１に流れ込む空燃比は急速に下降する。これと同期して、同触媒４１下流で検出される排気空燃比（以下、検出空燃比λｓという）も急速に下降し（時刻ｔ１）、理論空燃比（ストイキ）近傍まで達したところ（時刻ｔ２）から所定期間ほぼ一定の値を保持する。その後検出空燃比λｓは、さらに低い値λｍｉｎまで移行し（時刻ｔ３）、この値λｍｉｎを所定期間保持した後（時刻ｔ４）、ストイキ近傍の所定値λ１まで上昇し、燃料添加ノズル１７による燃料の噴射供給が終了するまでほぼ同値λ１を保持する。燃料の噴射供給が終了すると、検出空燃比λｓは再度急速に上昇することとなる（時刻ｔ５）。
【００５９】
ところで、図３（ｂ）に示すように、ＳＯｘ被毒回復制御の実施に際しては、触媒４１からＳＯｘが放出されるばかりでなく、同触媒４１に吸蔵されているＮＯｘの放出も起こる。このとき、触媒４１に流入する排気の空燃比の低下に伴い、ＮＯｘの放出がＳＯｘの放出に優先して起こることが発明者らにより確認されている。
【００６０】
例えば同図３（ｂ）において、触媒４１に吸蔵されているＮＯｘの放出は、時刻ｔ１以降に開始され、時刻ｔ３付近において完了する。一方、同触媒４１に吸蔵（堆積）されたＳＯｘは、ＮＯｘの放出が完了した後（時刻ｔ４）にその放出が開始される。そして、その放出率（単位時間当たり放出量）Ｒｓは、ほぼ一定の値を所定時間保持する。燃料添加ノズル１７による燃料の噴射供給が終了すると、触媒４１に流れ込む空燃比の上昇に伴い、ＳＯｘの放出率Ｒｓは急速に減少する（時刻ｔ５）。
【００６１】
ここで、ＳＯｘ被毒回復制御の実施に伴って任意の時刻までに触媒４１から放出されるＳＯｘの総量（総放出量）Ｓｔｏｔａｌは、ＳＯｘの放出率を当該任意の時刻まで時間積分したもの、すなわち図３（ｂ）における斜線部に相当するものとなる。換言すると、触媒４１からＳＯｘが放出される継続時間と、当該継続時間中の各時刻におけるＳＯｘの放出率Ｒｓ（若しくは当該放出率と相関性の高いパラメータ）とを定量的に把握できれば、当該制御の実施により触媒４１から放出されるＳＯｘの総量Ｓｔｏｔａｌを正確に定量することができる。
【００６２】
一方、触媒４１からＳＯｘが放出され始めるタイミングは、検出空燃比λｓが所定値λｍｉｎを保持した状態から上昇を開始するタイミング（時刻ｔ４）と同期すること、また、時刻ｔ４から時刻ｔ５に至る期間（以下、ＳＯｘ放出期間という）に推移するＳＯｘの放出率Ｒｓと、同じくＳＯｘ放出期間に推移する検出空燃比λｓとの間に高い相関関係の存在することが発明者らによって確認されている。すなわち、ＳＯｘ放出期間中、任意の時刻ｔにおけるＳＯｘの放出率Ｒｓは、時刻ｔ、検出空燃比λｓおよび吸気量Ｇａの関数として、次式（ｉｉ）によって表される。
【００６３】
【数２】
従って、ＳＯｘ放出期間中、任意の時刻ｔまでに放出されるＳＯｘの総量（総放出量）Ｓｔｏｔａｌは、次式（ｉｉｉ）によって表されることとなる。
【００６４】
【数３】
すなわち、ＳＯｘ放出期間に亘って推移する検出空燃比λｓを時間積分して、或いは各時刻の検出空燃比λｓを積算して得られる関数に基づいて、各回のＳＯｘ被毒回復制御によるＳＯｘの総放出量Ｓｔｏｔａｌを推定演算することができる。
【００６５】
さらに、検出空燃比λｓに代え、ＳＯｘ放出期間における検出空燃比λｓの初期値に相当する所定値λｍｉｎと、検出空燃比λｓとの偏差（λｓ−λｍｉｎ）を変数に含む関数として、ＳＯｘの放出率Ｒｓを次式（ｉＶ）のように表すこともできる。
【００６６】
【数４】
この場合、ＳＯｘ放出期間中、任意の時刻ｔまでに放出されるＳＯｘの総量（総放出量）Ｓｔｏｔａｌは、次式（ｖ）によって表されることとなる。
【００６７】
【数５】
また、触媒４１からのＮＯｘの放出と、ＳＯｘの放出とは基本的には同様の化学的なメカニズムに基づいて起こるため、両者の相対的な関係が、例えば燃料添加ノズル１７による燃料の供給量や、空燃比センサ７３の出力のばらつきや経時変化等による影響を受けることはほとんどない。すなわち、各回のＳＯｘ被毒回復制御におけるＮＯｘの放出率の最大値に対し、逐次推移していくＳＯｘの放出率の相対値にあたる上記偏差（λｓ−λｍｉｎ）は、ＳＯｘの放出率を正確に反映することになる。
【００６８】
そこで、本実施の形態にかかるエンジン１では、上記式（ｉｖ）又は（ｖ）に基づいてＳＯｘの放出率又は総放出量Ｓｔｏｔａｌの推定演算を行い、各回のＳＯｘ被毒回復制御で行うＳＯｘ放出処理に関し、その効率向上を図ることとしている。
【００６９】
以下、本実施の形態にかかるエンジン１のＥＣＵ８０が実施する「ＳＯｘ被毒回復制御」に関し、その具体的な制御手順についてフローチャートを参照して説明する。
【００７０】
図４には、触媒４１に堆積したＳＯｘを適宜放出させるために実施される「ＳＯｘ被毒回復制御ルーチン」の処理内容を示す。このルーチン処理は、ＥＣＵ８０を通じてエンジン１の始動と同時にその実行が開始され、所定時間毎に繰り返される。
【００７１】
処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ８０は先ずステップＳ２０１において、ＳＯｘ被毒回復制御の開始条件（基本的には、触媒４１内におけるＳＯｘの堆積量が所定量を上回っていること）が成立しているか否かを判断する。触媒４１内におけるＳＯｘの堆積量は、前回のＳＯｘ被毒回復制御の終了後、エンジン１の消費した燃料量に基づいて、若しくはこの消費燃料量に排気空燃比の履歴を加味することによって推定すればよい。
【００７２】
ここで、上記ＳＯｘ被毒回復制御の開始条件が成立していないと判断した場合、ＥＣＵ８０は、その処理をステップＳ２０９に移行する。
【００７３】
ステップＳ２０９においてＥＣＵ８０は、次のような処理を行う。すなわち、現在ＳＯｘ被毒回復処理（制御）が実施されているところでなければ、当該制御の実施を開始することなく本ルーチンを一旦抜ける。また、現在ＳＯｘ被毒回復処理（制御）が実施されているところであれば、当該制御を終了（中断）した後、本ルーチンを一旦抜ける。この制御の終了（中断）の処理については後に詳述する。
【００７４】
一方、上記ステップＳ２０１においてＳＯｘ被毒回復制御の開始条件条件が成立していると判断した場合、ＥＣＵ８０はその処理をステップＳ２０２に移行して、ＳＯｘ被毒回復処理（制御）を実施する。ＳＯｘ被毒回復処理の実施にあたっては、先ず、触媒４１の床温を所定温度（例えば３００℃）以上まで昇温させ、この温度条件を確保した上で、燃料添加ノズル１７を通じた排気系４０への燃料供給を開始する。触媒４１の昇温は、同触媒４１に取り付けられた電気ヒータ（図示略）を作動させて行う。また、電気ヒータを適用する代わりに、エンジン（内燃機関）１の膨張行程あるいは排気行程で追加燃料を噴射し、この追加燃料を触媒４１で酸化反応させること等によっても触媒４１を昇温させることはできる。
【００７５】
また、同ステップＳ２０２において、ＳＯｘ被毒制御により放出されるＳＯｘの総放出量Ｓｔｏｔａｌ（図２参照）として、前回のＳＯｘ被毒制御で演算された終値が記憶されている場合、この終値はリセットする。また、ＳＯｘ放出期間における検出空燃比λｓの初期値λｍｉｎ（図２参照）として、前回のＳＯｘ被毒制御で検出された値が記憶されている場合、この検出値も同様にリセットする。
【００７６】
次にＥＣＵ８０は、ステップＳ２０４で検出空燃比λｓを把握する。そして続くステップＳ２０５において、この検出空燃比λｓの現在までの履歴を参照し、触媒４１からＳＯｘの放出が開始されたか否かを判断する。ＳＯｘの放出が開始されるタイミングは、先の図２において説明したように、一旦下限値まで下降した検出空燃比λｓが再度上昇を開始する時刻ｔ４に相当する。このため、検出空燃比λｓの推移を逐次観測していれば、触媒４１からのＳＯｘの放出が開始されるタイミングを認識することができる。
【００７７】
上記ステップＳ２０５における判断が肯定であれば、ＥＣＵ８０は、触媒４０からのＳＯｘの放出率Ｒｓを求めるとともに、現時点までのＳＯｘの総放出量Ｓｔｏｔａｌを推定演算する。ＳＯｘの放出率ＲｓおよびＳＯｘの総放出量Ｓｔｏｔａｌの求め方は、基本的には先の図２において説明した通りである。具体的には、先ず現在の検出空燃比Ｒｓと、ＳＯｘ放出期間における検出空燃比λｓの初期値λｍｉｎとの偏差（λｓ−λｍｉｎ）に対し予め実験等により求めた定数αを積算して現在のＳＯｘの放出率とする。初期値を「０」とするＳＯｘの総放出量Ｓｔｏｔａｌに対し、ＳＯｘの放出が開始された後、毎回のルーチンで求められるＳＯｘの放出率Ｒｓを逐次累積していく（ステップＳ２０６）。一方、ＥＣＵ８０は、毎回のルーチンにおいて上記ステップＳ２０５での判断が肯定となるまで、言い換えるとＳＯｘの放出が始まるまで、検出空燃比λｓの最新値をＳＯｘ放出期間における検出空燃比λｓの初期値λｍｉｎ（仮値）として毎回更新していく（ステップＳ２０７）。
【００７８】
上記ステップＳ２０６若しくはステップＳ２０７何れかにおける処理を経た後、ＥＣＵ８０はＳＯｘ被毒回復処理（制御）の終了条件が成立しているか否かを判断する（ステップＳ２０８）。この終了条件は、触媒４０に堆積されていたＳＯｘが全て放出されたときに成立する。具体的には、今回のＳＯｘ被毒回復制御の実施により触媒４１から放出されたＳＯｘの総量Ｓｔｏｔａｌが、当該制御の開始時、同触媒４１内に堆積していたＳＯｘの総量（ステップＳ２０１参照）に達したときに終了条件が成立したと判断する。
【００７９】
同ステップＳ２０８における判断が肯定であれば、ＥＣＵ８０はその処理をステップＳ２０９に移行し、その判断が否定であれば本ルーチンを一旦抜ける。
【００８０】
ステップＳ２０９においては、上述したようにＳＯｘ被毒回復処理（制御）を終了若しくは中断する。ここで、ＳＯｘ被毒回復処理（制御）の終了若しくは中断とは、燃料添加ノズル１７を通じた排気系４０への燃料供給を停止するとともに、触媒４１に取り付けられた電気ヒータの作動を停止することを意味する。
【００８１】
ステップＳ２０９での処理を経た後、ＥＣＵ８０は本ルーチンを一旦抜ける。
【００８２】
以上説明した処理手順に基づき、触媒４１に堆積したＳＯｘを適宜放出する本実施の形態にかかるエンジン１の排気浄化装置によれば、触媒４１からＳＯｘの放出が続く時間、更に各時点におけるＳＯｘ放出量（放出率）を逐次正確に把握した上でＳＯｘの放出処理（ＳＯｘ被毒回復制御）を行うこととなるため、当該制御の実施が、実施時期、実施時間、燃料（還元剤）の添加量を含めて緻密且つ効率的に行われるようになる。
【００８３】
またこのように、ＳＯｘ被毒回復制御の実施中にＳＯｘの放出量（放出率）を逐次把握する制御ロジックを適用することで、例えば当該制御が運転状態の変動等何らかの理由で中断するようなことがあっても、その中断時までに放出されたＳＯｘの総量を正確に把握し、次回以降の制御内容に反映することができるようになる。
【００８４】
従って、触媒４１にとって、ＮＯｘの浄化効率の最適化された状態が常時保持されるようになる。
【００８５】
（第２の実施の形態）
次に、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を、ディーゼルエンジンシステムに適用した第２の実施の形態について先の第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００８６】
なお、当該第２の実施の形態にあって、適用対象とするエンジン１の構成、同エンジン１に備えられる還元剤供給装置（燃料供給系）１０の構成、およびＥＣＵ８０のハードウエア構成について、その基本構成は、先の第１の実施の形態で図１において説明したものとほぼ同様である。よってそれら構成に関するここでの重複する説明は割愛する。
【００８７】
本実施の形態にかかるエンジン１の排気浄化装置では、先の第１の実施の形態で適用することとしたＳＯｘ被毒回復制御の実施中にＳＯｘの放出量（放出率）を逐次把握する制御ロジックに加え、その逐次把握したＳＯｘの放出量（放出率）と、今回の制御の実施までに触媒４１に吸収されたＳＯｘの蓄積量とを併せ考慮し、現在触媒４１中に堆積（吸蔵）されているＳＯｘの総量を逐次把握する更なる制御ロジックを適用する。
【００８８】
以下、本実施の形態にかかるエンジン１のＥＣＵ８０が実施する「ＳＯｘ被毒回復制御」に関し、その具体的な制御手順についてフローチャートを参照して説明する。
【００８９】
図５には、触媒４１に堆積したＳＯｘを適宜放出させるために実施される「ＳＯｘ被毒回復制御ルーチン」の処理内容を示す。本ルーチンは、先の図４に示した「ＳＯｘ被毒回復制御ルーチン」に対し、ステップＳ２０１〜Ｓ２０９にかかる一連の処理に後続する処理として、ステップＳ２１０を付加したものである。
【００９０】
すなわち同図５に示すように、ＥＣＵ８０は、ＳＯｘ被毒回復処理（制御）の実施を終了（中断）したときには（ステップＳ２０９）、当該ルーチンを抜ける前にその処理をステップＳ２１０に移行する。
【００９１】
ステップＳ２１０においてＥＣＵ８０は、触媒４１に堆積したＳＯｘの総量（堆積量）として記憶している最新値から、本ルーチンにおいて求めたＳＯｘの総放出量Ｓｔｏｔａｌの最新値を減算し、これを触媒４１に堆積したＳＯｘの総量（堆積量）の最新値として更新する。
【００９２】
なお、本実施の形態において、触媒４１に堆積するＳＯｘの総量（堆積量）は、以下の算出方法を用いて逐次更新していくものとする。
【００９３】
先ず、触媒４１に対するＳＯｘの堆積量について、その増量分は、排気中に含まれるＳＯｘの起源である燃料の消費量（燃料噴射弁１３による燃料供給量）に基づいて逐次演算する。また、排気中に含まれるＳＯｘが触媒４１に吸収される効率は、排気空燃比により異なる。例えば、排気空燃比が高くなるほど排気中のＳＯｘは触媒４１へ吸収され易く、排気空燃比が低くなるほど吸収されにくくなる。このため、燃料供給が実行される時々の排気空燃比に基づいて、上記堆積量に対する増量分を補正することとしてもよい。
【００９４】
上記ステップＳ２１０における処理を経た後、ＥＣＵは本ルーチンを一旦抜ける。
【００９５】
以上説明したように、本実施の形態にかかるＳＯｘ被毒回復制御によれば、各回のＳＯｘ被毒回復制御によって触媒４１から放出された放出量Ｓｔｏｔａｌを、それまで触媒４１に堆積していたと推定される堆積量から減算することにより、触媒４１に堆積しているＳＯｘの堆積量を逐次高い精度で把握することができるようになる。
【００９６】
このようにして把握されたＳＯｘの堆積量を、例えば次回のＳＯｘ被毒制御を実施するまでのインターバルに反映させれば、ＳＯｘ被毒回復制御の実施を効率的に行うことができるようになる。すなわち、ＳＯｘの堆積量が僅かであるにも関わらず当該制御を開始してしまい、燃料（還元剤）の無駄な消費や、触媒４１への過剰な炭化水素（ＨＣ）成分の流入を誘発することもない。
【００９７】
また、何らかの理由でＳＯｘ被毒回復制御がその実施途中で中断したとしても、触媒４１に対するそれまでのＳＯｘの収支から、当該制御の中断した時点におけるＳＯｘの堆積量を正確に把握することができる。
【００９８】
よって、ＳＯｘ被毒回復制御の継続的（断続的）な実施に伴う排気特性の悪化を最小限に抑制し、エンジン１の排気特性の最適化を常時安定して図ることができるようになる。
【００９９】
なお、上記各実施の形態においては、ＳＯｘの放出量Ｓｔｏｔａｌを推定演算するにあたり、ＳＯｘ放出期間における検出空燃比λｓの初期値（下限値）λｍｉｎと、検出空燃比λｓとの偏差に基づいて放出率Ｒｓを逐次演算し、この放出率Ｒｓを時間積分、或いは経過時間相当分積算することとした。このような演算方法に替え、例えばＳＯｘ放出期間中、検出空燃比λｓは概ね一定の値λ１を保持することに着目し、例えば上記偏差の最大値（λ１−λｍｉｎ）と経過時間と積算値に基づいて、放出量Ｓｔｏｔａｌを近似することとしても、上記各実施の形態に準ずる効果を奏することはできる。さらに、ＳＯｘ放出期間における検出空燃比λｓの推移態様（例えば傾き）を予め実験等により求めておき、ＳＯｘ放出期間における検出空燃比λｓの初期値λｍｉｎと、その後の経過時間とに基づいて、偏差（λｓ−λｍｉｎ）を逐次推定することとしても、上記各実施の形態に準ずる効果を奏することはできる。
【０１００】
また、上記各実施の形態では、ＳＯｘ被毒回復制御の実施にあたり、燃料添加ノズル１７の通じて排気系４０に燃料（還元剤）を供給し、排気空燃比を低下（リッチ化）させることとした。このような構成に替え、燃料噴射弁１３を通じて行う各気筒（燃焼室２０）への燃料供給の態様として、ある気筒が排気行程にあるときに燃料を供給することで排気空燃比を低下させてもよい。またこのように、各気筒が排気行程にあるときに燃料噴射弁１３を通じた燃料供給（いわゆるポスト噴射）を実施することで、排気温度を上昇させて触媒４１の昇温を図ることとしてもよい。
【０１０１】
また、上記各実施の形態のように、ＳＯｘ被毒回復制御の実施にあたり積極的に触媒４１を昇温させる制御ロジックに替え、触媒４１の床温が上昇するタイミングを選択してＳＯｘ被毒回復制御、すなわち排気空燃比の低下を促す制御を実施することとしてもよい。
【０１０２】
また、上記各実施の形態では、ＥＣＵ８０が燃料添加の実施に先立って把握するエンジン１の運転状態を代表する一パラメータとして、排気系４０の触媒ケーシング４２下流に設けられた排気温センサ７４の検出信号に基づいて把握される排気温度Ｔｅｘを適用することとした。これに対し、排気温センサを排気系４０内の触媒ケーシング４２上流や、各気筒の排気ポート内に設け、これらセンサの検出信号に基づいて把握される排気系４０内の温度を適用してもよい。また、エンジン回転数Ｎｅやアクセルの踏み込み量等、エンジン１の運転状態を代表する他のパラメータを用いて、排気系４０内の温度（排気ポート内、触媒ケーシング４２上流若しくは下流の温度）を推定（演算）し、その推定温度を上記排気温度Ｔｅｘに替えて適用することとしてもよい。
【０１０３】
また、上記各実施の形態においては、還元剤としてディーゼルエンジンの燃料（軽油）を適用することとした。この他、ガス中の還元成分としてＮＯｘを還元する機能を有するものであれば、他の還元剤、例えばガソリン、灯油等を用いても構わない。
【０１０４】
また、本実施の形態においては、燃料タンクからコモンレール１２へ燃料を供給するサプライポンプ１１を用いて、サプライポンプ１１の汲み上げた燃料の一部を排気系４０内に添加供給する装置構成を適用することとした。しかし、こうした装置構成に限らず、例えば添加燃料を燃料タンク、或いは他の燃料（還元剤）供給源から供給する独立した供給系を備える装置構成を適用してもよい。
【０１０５】
また、上記各実施の形態においては、燃料の排気系への添加にあたり、添加燃料通路Ｐ２を介して供給される燃料の圧力を調量弁１６によって制御し、その圧力制御によって燃料添加ノズル１７の開閉弁動作を制御する構成を適用している。これに対し、例えば燃料噴射弁１３のように、ＥＣＵ８０による通電を通じて直接開閉弁動作を制御される電磁弁等を燃料添加を行う噴射弁として適用してもよい。
【０１０６】
また、上記各実施の形態においては、本発明の排気浄化装置を内燃機関としての直列４気筒のディーゼルエンジン１に適用することとしたが、希薄燃焼を行うガソリンエンジンにも好適に本発明を適用することができる。また、直列４気筒の内燃機関に限らず、搭載気筒数の異なる内燃機関にも本発明を適用することはできる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＳＯｘの放出時間と各時点におけるＳＯｘの放出量とを併せ考慮することで、還元触媒からのＳＯｘの放出処理を行うにあたり、放出の有無や放出量を含めて、その放出態様を定量的に認識することができるようになる。
【０１０８】
また、前記還元触媒からＮＯｘが放出されているときの空燃比と、前記還元触媒からＳＯｘが放出されているときの空燃比との偏差に基づいて各時点でのＳＯｘの放出量を推定することで、前記還元触媒からのＳＯｘの放出態様の定量化をより正確に行うことができるようになる。
【０１０９】
また、前記還元触媒に対し吸収・放出を繰り返すＳＯｘの収支を逐次定量的に把握することができるようになる。従って、現時点で同還元触媒に吸蔵されている（残されている）ＳＯｘ触媒の量を正確に認識することができるようになる。
【０１１０】
燃料に含まれる硫黄成分をその起源とし、前記還元触媒に吸収されうる排気中のＳＯｘ量について、その履歴を正確に見積もることができるようになる。
【０１１１】
また、排気中に含まれるＳＯｘがどの程度の割合で前記還元触媒に吸収されるのか等を考慮することができるようになる。従って、前記還元触媒に対し吸収・放出を繰り返すＳＯｘの収支を逐次定量的に把握する上で、その精度が一層向上するようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるディーゼルエンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】同実施の形態にかかる燃料添加制御手順を示すフローチャート。
【図３】ＳＯｘ被毒回復制御の実施中、触媒下流で検出される排気空燃比の推移と、同触媒からのＮＯｘ及びＳＯｘの排出率の推移とを同一時間軸上に示すタイムチャート。
同実施の形態における燃料添加制御の実施にあたり、調量弁に通電する指示電流の推移、排気空燃比、添加燃料通路の燃圧等の推移を示すタイムチャート。
【図４】同実施の形態にかかるＳＯｘ被毒回復制御手順を示すフローチャート。
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかるＳＯｘ被毒回復制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１ ディーゼルエンジン（内燃機関）
１０ 燃料供給系（還元剤供給装置）
１１ サプライポンプ
１２ コモンレール
１３ 燃料噴射弁
１４ 遮断弁
１６ 調量弁
１７ 燃料添加ノズル（空燃比制御手段の一部）
２０ 燃焼室
３０ 吸気系
３１ インタークーラ
３２ スロットル弁
４０ 排気系
４１ 吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（還元触媒）
４２ 触媒ケーシング
５０ ターボチャージャ
５１ シャフト
５２ 排気側タービンホイール
５３ 吸気側タービンホイール
６０ ＥＧＲ通路
６１ ＥＧＲ弁
６２ ＥＧＲクーラ
７０ レール圧センサ
７１ 燃圧センサ
７２ エアフロメータ
７３ 空燃比センサ
７４ 排気温センサ
７５ アクセル開度センサ
７６ クランク角センサ
８０ 電子制御装置（ＥＣＵ）
８１ 中央処理装置（ＣＰＵ）
８２ 読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）
８６ 外部入力回路
８７ 外部出力回路
８８ 双方向性バス
Ｐ１ 機関燃料通路
Ｐ２ 添加燃料通路
【発明の属する技術分野】
本発明は、希薄燃焼可能な内燃機関の排気系内であって、同排気系内に設けられた還元触媒上流に還元剤を供給し、排気中の有害成分の浄化を促す内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンや希薄燃焼を行うガソリンエンジンでは、高い空燃比（リーン雰囲気）の混合気を燃焼に供して機関運転を行う運転領域が、全運転領域の大部分を占める。この種のエンジン（内燃機関）では一般に、酸素の存在下で窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸収するＮＯｘ吸収剤（触媒）がその排気系に備えられる。
【０００３】
ＮＯｘ触媒は排気中の酸素濃度が高い状態ではＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度が低い状態ではＮＯｘを放出する特性を有する。ちなみに排気中に放出されたＮＯｘは、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、それら還元成分と速やかに反応して窒素（Ｎ２）に還元される。また、ＮＯｘ触媒は、所定の限界量のＮＯｘを吸収し、その状態を保持（吸蔵）している場合、排気中の酸素濃度が高い状態にあるときでもそれ以上ＮＯｘを吸収しなくなる。
【０００４】
そこで、このようなＮＯｘ触媒を排気系に備えた内燃機関では、同ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が限界量に達する前に、排気系内に還元剤を添加してＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出および還元浄化し、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力を回復させるといった制御を所定のインターバルで繰り返すのが一般的である。
【０００５】
ところで、内燃機関の燃料には硫黄成分が含まれているのが通常であり、排気中にはＮＯｘの他、このような燃料中の硫黄成分を起源とする硫黄酸化物（ＳＯｘ）も存在する。排気中に存在するＳＯｘは、ＮＯｘに比べてより高い効率でＮＯｘ触媒に吸収され、同触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出するために十分な条件、すなわち排気中の酸素濃度が所定値を下回る条件下にあっても、同触媒から容易には放出されない。このため、機関運転の継続に伴い、排気中のＳＯｘが徐々にＮＯｘ触媒に堆積していく所謂ＳＯｘ被毒が生じることとなる。すなわち、ＮＯｘ触媒におけるＳＯｘの堆積量（吸蔵量）が増加することにより、同触媒におけるＮＯｘの吸収容量（吸収能力）が減少し、ＮＯｘの浄化率が低下してしまうのである。
【０００６】
ＮＯｘ触媒に堆積したＳＯｘは、排気中の酸素濃度の低減（空燃比のリッチ化）と同触媒の昇温とを併せ行うことにより同触媒から放出させることができるので、ＮＯｘ触媒におけるＳＯｘの堆積量が所定量を上回ったところでそのようなＳＯｘの放出処理を行えば、ＳＯｘ被毒によるＮＯｘ触媒の機能低下を回避することができる。このようにＮＯｘ触媒に堆積したＳＯｘを同触媒から放出させることを、ＳＯｘ被毒回復という。
【０００７】
ところで、上記ＳＯｘ被毒回復の処理では、ＮＯｘ触媒におけるＳＯｘの堆積量を正確に把握することが、当該処理について適正な実行タイミングや処理内容（例えば処理時間等）を決定する上で不可欠である。
【０００８】
例えば、特開平１１−３５０９４６号公報に記載された装置では、前回のＳＯｘ被毒回復処理以降、内燃機関の消費した燃料量（積算量）に基づいてＮＯｘ触媒におけるＳＯｘの堆積量を推定し、その推定量に基づいて今回のＳＯｘ被毒回復の処理を行うこととしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、同公報に記載された装置では、例えば、何らかの事情でＳＯｘ被毒回復の処理が中断された場合等、前回のＳＯｘ被毒回復の処理でＮＯｘ触媒に堆積した全てのＳＯｘを放出することができなかった場合、ＮＯｘ触媒におけるその後のＳＯｘの堆積量が正確に推定されなくなる。当該処理が中断された直後のＳＯｘの堆積量、言い換えると以降の堆積量を決定するための初期値が不明確になってしまうからである。
【００１０】
このような条件下では、次回のＳＯｘ被毒回復の処理に際して排気空燃比に過度のリッチ化が生じたり、必要な時期に当該ＳＯｘ被毒回復の処理が行われなかったりすることで、排気特性を悪化させてしまうこととなっていた。
【００１１】
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、その目的とするところは、内燃機関の排気系に設けられたＮＯｘの還元触媒について、同触媒のＳＯｘ被毒回復を効率的に行い、排気特性の最適化を常時安定して図る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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関の排気系に設けられ、同排気系内を流れる排気中の空燃比が高いときにＮＯｘを吸収し、該排気中の空燃比が低くなると吸収したＮＯｘを放出及び還元する還元触媒と、昇温条件下において前記還元触媒に流入する排気中の空燃比を低下させる空燃比制御手段と、前記還元触媒下流における排気中の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記検出される空燃比の挙動であって、前記還元触媒に流入する排気中の空燃比の低下に伴う前記還元触媒からのＮＯｘの放出に起因する挙動と、同じく前記検出される空燃比の挙動であって、前記還元触媒に流入する排気中の空燃比の低下に伴う前記還元触媒からのＳＯｘの放出に起因する挙動との相違に基づいて、前記排気中の空燃比の低下に伴う前記還元触媒からのＳＯｘの放出量を推定するＳＯｘ放出量推定手段とを有することを要旨とする。
【００１３】
上記のような還元触媒にＮＯｘ及びＳＯｘが混在する状態で吸蔵されているとき、昇温温度条件下で同還元触媒周辺の空燃比を低下させると、吸蔵されているＮＯｘ及びＳＯｘが伴に放出されることとなるが、このとき、先ず、ＮＯｘの方が優先的に放出され、これに続いてＳＯｘが放出されることとなる。また、ＮＯｘ放出時とＳＯｘ放出時とでは、排気系の還元触媒下流で検出される空燃比の挙動が異なるため、この挙動の相違に基づいてＳＯｘの放出が続く時間、更に各時点におけるＳＯｘ放出量（放出率）をも把握することができる。同構成によれば、これらＳＯｘの放出時間と各時点におけるＳＯｘの放出量とを併せ考慮することで、前記還元触媒からのＳＯｘの放出処理を行うにあたり、放出の有無や放出量を含めて、その放出態様を定量的に認識することができるようになる。
【００１４】
また、前記ＳＯｘ放出量推定手段は、前記検出される空燃比であって、前記還元触媒からＮＯｘが放出されているときの空燃比と、同じく前記検出される空燃比であって、前記還元触媒からＳＯｘが放出されているときの空燃比との偏差を、前記還元触媒からＳＯｘが放出される期間に亘って積算し、その積算量に基づいて前記排気中の空燃比の低下に伴う前記還元触媒からのＳＯｘの放出量を推定するのがよい。
【００１５】
前記還元触媒からＮＯｘが放出されているときの空燃比と、前記還元触媒からＳＯｘが放出されているときの空燃比との偏差は、各時点でのＳＯｘの放出量と相関が高い。同構成によれば、この偏差に基づいて各時点でのＳＯｘの放出量を推定することで、前記還元触媒からのＳＯｘの放出態様の定量化をより正確に行うことができるようになる。
【００１６】
また、当該内燃機関の運転状態の履歴に基づいて前記還元触媒に吸収されたＳＯｘの量を推定するＳＯｘ吸収量推定手段と、前記推定されたＳＯｘの吸収量と前記推定されたＳＯｘの放出量とに基づいて、前記還元触媒に吸蔵されているＳＯｘの量を推定するＳＯｘ吸蔵量推定手段とを有するのがよい。
【００１７】
同構成によれば、前記還元触媒に対し吸収・放出を繰り返すＳＯｘの収支を逐次定量的に把握することができるようになる。従って、現時点で同還元触媒に吸蔵されている（残されている）ＳＯｘ触媒の量を正確に認識することができるようになる。
【００１８】
また、前記内燃機関の運転状態は、当該内燃機関の消費した燃料量に関するのがよい。
【００１９】
排気中に含まれるＳＯｘは、燃料に含まれる硫黄成分をその起源とする。このため、同構成によれば、前記還元触媒に吸収されうる排気中のＳＯｘ量について、その履歴を正確に見積もることができるようになる。
【００２０】
また、前記内燃機関の運転状態は更に、前記還元触媒を通過する排気中の空燃比に関するのがよい。
【００２１】
当該排気中の空燃比は、排気中に含まれるＳＯｘの還元触媒への吸収量（吸収され易さ）に影響を及ぼす。同構成によれば、排気中に含まれるＳＯｘがどの程度の割合で前記還元触媒に吸収されるのか等を考慮することができるようになる。従って、前記還元触媒に対し吸収・放出を繰り返すＳＯｘの収支を逐次定量的に把握する上で、その精度が一層向上するようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を、ディーゼルエンジンシステムに適用した第１の実施の形態について説明する。
【００２３】
図１において、内燃機関（以下、エンジンという）１は、燃料供給系１０、燃焼室２０、吸気系３０及び排気系４０等を主要部として構成される直列４気筒のディーゼルエンジンシステムである。
【００２４】
先ず、燃料供給系（還元剤供給装置）１０は、サプライポンプ１１、コモンレール１２、燃料噴射弁１３、遮断弁１４、調量弁１６、燃料添加ノズル１７、機関燃料通路Ｐ１及び添加燃料通路Ｐ２等を備えて構成される。
【００２５】
サプライポンプ１１は、燃料タンク（図示略）から汲み上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路Ｐ１を介してコモンレール１２に供給する。コモンレール１２は、サプライポンプ１１から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各燃料噴射弁１３に分配する。燃料噴射弁１３は、その内部に電磁ソレノイド（図示略）を備えた電磁弁であり、適宜開弁して燃焼室２０内に燃料を噴射供給する。
【００２６】
他方、サプライポンプ１１は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を添加燃料通路Ｐ２を介して燃料添加ノズル１７に供給する。添加燃料通路Ｐ２には、サプライポンプ１１から燃料添加ノズル１７に向かって遮断弁１４及び調量弁１６が順次配設されている。遮断弁１４は、緊急時において添加燃料通路Ｐ２を遮断し、燃料供給を停止する。調量弁１６は、燃料添加ノズル１７に供給する燃料の圧力（燃圧）を制御する。燃料添加ノズル１７は所定圧以上の燃圧（例えば０．２ＭＰａ）が付与されると開弁し、排気系４０内に燃料を噴射供給する機械式の開閉弁である。すなわち調量弁１６により燃料添加ノズル１７上流の燃圧が制御されることにより、所望の燃料が適宜のタイミングで燃料添加ノズル１７より噴射供給（添加）される。
【００２７】
吸気系３０は、各燃焼室２０内に供給される吸入空気の通路（吸気通路）を形成する。一方、排気系４０は、各燃焼室２０から排出される排気ガスの通路（排気通路）を形成する。
【００２８】
また、このエンジン１には、周知の過給機（ターボチャージャ）５０が設けられている。ターボチャージャ５０は、シャフト５１を介して連結された２つのタービンホイール５２，５３を備える。一方のタービンホイール（吸気側タービンホイール）５２は、吸気系３０内の吸気に晒され、他方のタービンホイール（排気側タービンホイール）５３は排気系４０内の排気に晒される。このような構成を有するターボチャージャ５０は、排気側タービンホイール５２が受ける排気流（排気圧）を利用して吸気側タービンホイール５３を回転させ、吸気圧を高めるといったいわゆる過給を行う。
【００２９】
吸気系３０において、ターボチャージャ５０に設けられたインタークーラ３１は、過給によって昇温した吸入空気を強制冷却する。インタークーラ３１よりもさらに下流に設けられたスロットル弁３２は、その開度を無段階に調節することができる電子制御式の開閉弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、同吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有する。
【００３０】
また、エンジン１には、燃焼室２０の上流（吸気系３０）及び下流（排気系４０）をバイパスする排気還流通路（ＥＧＲ通路）６０が形成されている。このＥＧＲ通路６０は、排気の一部を適宜吸気系３０に戻す機能を有する。ＥＧＲ通路６０には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に調整することができるＥＧＲ弁６１と、ＥＧＲ通路６０を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ６２が設けられている。
【００３１】
また、排気系４０において、同排気系４０及びＥＧＲ通路６０の連絡部位の下流には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に触媒という）４１を収容した触媒ケーシング４２が設けられている。触媒ケーシング４２に収容された触媒４１は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を担体とし、この担体上に例えばカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）のような希土類と、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されることによって構成される。
【００３２】
この触媒４１は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度が低く、且つ還元成分（例えば燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においてはＮＯｘをＮＯ２若しくはＮＯに還元して放出する。ＮＯ２やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気中のＨＣやＣＯと速やかに反応することによってさらに還元されてＮ２となる。ちなみにＨＣやＣＯは、ＮＯ２やＮＯを還元することで、自身は酸化されてＨ２ＯやＣＯ２となる。すなわち、触媒ケーシング４２（触媒４１）に導入される排気中の酸素濃度やＨＣ成分を適宜調整すれば、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化することができることになる。
【００３３】
また、エンジン１の各部位には、各種センサが取り付けられており、当該部位の環境条件や、エンジン１の運転状態に関する信号を出力する。
【００３４】
すなわち、レール圧センサ７０は、コモンレール１２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。燃圧センサ７１は、添加燃料通路Ｐ２内を流通する燃料のうち、調量弁１６へ導入される燃料の圧力（燃圧）Ｐｇに応じた検出信号を出力する。エアフロメータ７２は、吸気系３０内のスロットル弁３２下流において吸入空気の流量（吸気量）Ｇａに応じた検出信号を出力する。空燃比（Ａ／Ｆ）センサ７３は、排気系４０の触媒ケーシング４２下流において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。排気温センサ７４は、同じく排気系４０の触媒ケーシング４２下流において排気の温度（排気温度）Ｔｅｘに応じた検出信号を出力する。
【００３５】
また、アクセル開度センサ７５はエンジン１のアクセルペダル（図示略）に取り付けられ、同ペダルへの踏み込み量Ａｃｃに応じた検出信号を出力する。クランク角センサ７６は、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力する。これら各センサ７０〜７６は、電子制御装置（ＥＣＵ）８０と電気的に接続されている。
【００３６】
ＥＣＵ８０は、中央処理装置（ＣＰＵ）８１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）８２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３及びバックアップＲＡＭ８４、タイマーカウンタ８５等を備え、これら各部８１〜８５と、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入力回路８６と、外部出力回路８７とが双方向性バス８８により接続されて構成される論理演算回路を備える。
【００３７】
このように構成されたＥＣＵ８０は、上記各種センサの検出信号を外部入力回路を介して入力し、これら信号に基づいてエンジン１の燃料噴射等についての基本制御を行う他、還元剤（還元剤として機能する燃料）添加にかかる添加タイミングや供給量の決定等に関する還元剤（燃料）添加制御、触媒４１に堆積するＳＯｘを適宜取り除くＳＯｘ被毒回復制御等、エンジン１の運転状態に関する各種制御の実施内容を司る。
【００３８】
ここで、燃料噴射弁１３を通じて各気筒に燃料を供給する他、燃料添加ノズル１７を通じて排気系４０に燃料を添加する機能を備えた燃料供給系１０、排気系４０に備えられた触媒４１、およびこれら燃料供給系１０や触媒４１の機能を制御するＥＣＵ８０等は、併せて本実施の形態にかかるエンジン１の排気浄化装置を構成する。上記燃料添加制御やＳＯｘ被毒回復制御は、当該それら制御に関する指令信号を出力するＥＣＵ８０を含め、この排気浄化装置を構成する各種部材が作動することにより実施される。
【００３９】
次に、本実施の形態にかかる燃料添加制御の基本原理や制御手順等について詳述する。
【００４０】
一般に、ディーゼルエンジンでは、燃焼室内で燃焼に供される燃料及び空気の混合気の酸素濃度が、ほとんどの運転領域で高濃度状態にある。
【００４１】
燃焼に供される混合気の酸素濃度は、燃焼に供された酸素を差し引いてそのまま排気中の酸素濃度に反映されるのが通常であり、混合気中の酸素濃度（空燃比）が高ければ、排気中の酸素濃度（空燃比）も基本的には同様に高くなる。一方、上述したように、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は排気中の酸素濃度が高ければＮＯｘを吸収し、低ければＮＯｘをＮＯ２若しくはＮＯに還元して放出する特性を有するため、排気中の酸素が高濃度状態にある限りＮＯｘを吸収することとなる。ただし、当該触媒のＮＯｘ吸収量に限界量が存在し、同触媒が限界量のＮＯｘを吸収した状態では、排気中のＮＯｘが同触媒に吸収されず触媒ケーシングを素通りすることとなる。
【００４２】
そこで、エンジン１のように燃料添加ノズル１７を備えた内燃機関では、適宜の時期に燃料添加ノズル１７を通じ排気系４０の触媒４１上流に燃料を添加することで、一時的に空燃比を低下（リッチ化）させる。すると触媒４１は、これまでに吸収したＮＯｘをＮＯ２若しくはＮＯに還元して放出し、自身のＮＯｘ吸収能力を回復（再生）するようになる。放出されたＮＯ２やＮＯが、ＨＣやＣＯと反応して速やかにＮ２に還元されることは上述した通りである。
【００４３】
このとき、自身に吸収したＮＯｘを、上記態様で放出し、さらに還元浄化する触媒４１にとって、触媒ケーシング４２内に流入する排気中の空燃比により還元浄化の効率が決定づけられることとなる。
【００４４】
そこで、エンジン１では、排気中の適切な空燃比を安定して得ることができるように、排気系４０への燃料添加（燃料添加制御）を実施する。
【００４５】
以下、本実施の形態にかかるエンジン１のＥＣＵ８０が実施する「燃料添加制御」に関し、その具体的な制御手順についてフローチャートを参照して説明する。
【００４６】
図２には、排気系４０へ燃料添加を行うにあたり、その添加量や添加時期を制御するために実施される「燃料添加制御ルーチン」の処理内容を示す。このルーチン処理は、ＥＣＵ８０を通じてエンジン１の始動と同時にその実行が開始され、所定時間毎に繰り返される。
【００４７】
処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ８０は先ずステップＳ１０１において、燃料添加の実行にかかる調量弁１６の制御等にとって必要な運転状態を把握する。例えばＥＣＵ８０は、クランク角センサ７６の出力信号に基づいてエンジン１の機関回転数Ｎｅを、また空燃比センサ７３の出力信号に基づいて排気中の空燃比（排気空燃比）Ａ／Ｆを各々演算する。また、アクセルの踏み込み量Ａｃｃ、排気温度Ｔｅｘ等を把握する。
【００４８】
続くステップＳ１０２においては、燃料添加を実行するか否かを判断する。燃料添加は、例えば以下の条件（１）及び（２）の何れもが成立したときに行う。
（１）排気温度Ｔｅｘが所定温度（例えば２５０℃）を上回っていること。これは、触媒４１が十分に活性化する条件にあたる。
（２）触媒４１のＮＯｘ吸収量が所定量を上回っていること。触媒によるＮＯｘ吸収量がその限界値にある程度まで近づいたことを意味する。この吸収量は、前回の燃料添加終了からの経過時間や、排気空燃比Ａ／Ｆ及び排気温度Ｔｅｘの履歴等に基づいて推定すればよい。
ＥＣＵ８０は、上記条件（１）及び（２）が何れも成立しているときには、燃料添加を実行すべきと判断してその処理をステップＳ１０３に移行する。一方、上記条件（１）又は（２）のうち一方でも成立していなければ、本ルーチンを一旦抜ける。
【００４９】
ステップＳ１０３においてＥＣＵ８０は、排気空燃比を目標とする空燃比に合致させ、且つ触媒４１中のＮＯｘを全て放出・還元させるための添加燃料量（一回の燃料添加において噴射する燃料の総量）Ｑ及び添加パターン（時間軸上においてみられる添加燃料量の波形パターン）を併せて決定する。
【００５０】
ここで、燃料添加ノズル１７を通じて噴射される添加燃料量（総量）Ｑは、基本的には調量弁１６の開弁時間Ｔ（ｍｓ）、および同開弁時間中燃料通路Ｐ２を通じて燃料添加ノズルに付与される燃圧Ｐｇの関数として、次式（ｉ）によって決定づけられる。
【００５１】
【数１】
【００５２】
以上説明した処理手順に基づき、ＥＣＵ８０は、触媒４１に吸収されたＮＯｘの還元浄化を行いつつ同触媒４１のＮＯｘ吸収能力の再生を行う。
【００５３】
ところで、先の従来技術においても説明したように、排気中に存在するＳＯｘは、ＮＯｘの場合と同様のメカニズムに基づき、しかも、ＮＯｘに比べてより高い効率で触媒４１に吸収される特性を有する。また、一旦触媒に吸収されたＳＯｘは、同触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出するために十分な条件、すなわち排気中の酸素濃度が所定値を下回る条件下にあっても、同触媒から容易には放出されない。このため、機関運転の継続に伴い触媒４１には、排気中のＳＯｘが徐々に触媒４１に堆積していく所謂ＳＯｘ被毒が生じることとなる。すなわち、触媒４１におけるＳＯｘの堆積量（吸蔵量）が増加することにより、同触媒におけるＮＯｘの吸収容量が減少し、ＮＯｘの浄化率が低下してしまう。
【００５４】
そこで、エンジン１のＥＣＵ８０は、触媒におけるＳＯｘの堆積量が所定量を上回ったところで適宜ＳＯｘの放出処理を行うことにより、触媒の機能回復を図るＳＯｘ被毒回復制御を、その機関運転中、周期的に実行する。触媒４１に吸蔵されたＳＯｘを放出させるには、同触媒４１の床温が所定温度以上の高温条件下にあるとき、排気中の酸素濃度の低減（空燃比のリッチ化）を図る何らかの処理を行えばよい。
【００５５】
本実施の形態にかかるＳＯｘ被毒回復制御では、触媒４１の床温が所定温度（例えば５００℃）以上の高温条件下にある時期を選択し、先の燃料添加制御と同様、燃料添加ノズル１７を通じて触媒４１上流に燃料（還元成分）を添加する。
【００５６】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本実施の形態にかかるエンジン１について、ＳＯｘ被毒回復制御の実施中、触媒４１下流で検出される排気空燃比の推移（図３（ａ））と、同触媒４１からのＮＯｘ及びＳＯｘの排出量（排出率）の推移（図３（ｂ））とを同一時間軸上に示すタイムチャートである。
【００５７】
ＳＯｘ被毒回復制御が開始されると、燃料添加ノズル１７によるＮＯｘ上流への燃料の噴射供給（添加）が開始される。
【００５８】
図３（ａ）に示すように、この噴射供給の開始に伴って触媒４１に流れ込む空燃比は急速に下降する。これと同期して、同触媒４１下流で検出される排気空燃比（以下、検出空燃比λｓという）も急速に下降し（時刻ｔ１）、理論空燃比（ストイキ）近傍まで達したところ（時刻ｔ２）から所定期間ほぼ一定の値を保持する。その後検出空燃比λｓは、さらに低い値λｍｉｎまで移行し（時刻ｔ３）、この値λｍｉｎを所定期間保持した後（時刻ｔ４）、ストイキ近傍の所定値λ１まで上昇し、燃料添加ノズル１７による燃料の噴射供給が終了するまでほぼ同値λ１を保持する。燃料の噴射供給が終了すると、検出空燃比λｓは再度急速に上昇することとなる（時刻ｔ５）。
【００５９】
ところで、図３（ｂ）に示すように、ＳＯｘ被毒回復制御の実施に際しては、触媒４１からＳＯｘが放出されるばかりでなく、同触媒４１に吸蔵されているＮＯｘの放出も起こる。このとき、触媒４１に流入する排気の空燃比の低下に伴い、ＮＯｘの放出がＳＯｘの放出に優先して起こることが発明者らにより確認されている。
【００６０】
例えば同図３（ｂ）において、触媒４１に吸蔵されているＮＯｘの放出は、時刻ｔ１以降に開始され、時刻ｔ３付近において完了する。一方、同触媒４１に吸蔵（堆積）されたＳＯｘは、ＮＯｘの放出が完了した後（時刻ｔ４）にその放出が開始される。そして、その放出率（単位時間当たり放出量）Ｒｓは、ほぼ一定の値を所定時間保持する。燃料添加ノズル１７による燃料の噴射供給が終了すると、触媒４１に流れ込む空燃比の上昇に伴い、ＳＯｘの放出率Ｒｓは急速に減少する（時刻ｔ５）。
【００６１】
ここで、ＳＯｘ被毒回復制御の実施に伴って任意の時刻までに触媒４１から放出されるＳＯｘの総量（総放出量）Ｓｔｏｔａｌは、ＳＯｘの放出率を当該任意の時刻まで時間積分したもの、すなわち図３（ｂ）における斜線部に相当するものとなる。換言すると、触媒４１からＳＯｘが放出される継続時間と、当該継続時間中の各時刻におけるＳＯｘの放出率Ｒｓ（若しくは当該放出率と相関性の高いパラメータ）とを定量的に把握できれば、当該制御の実施により触媒４１から放出されるＳＯｘの総量Ｓｔｏｔａｌを正確に定量することができる。
【００６２】
一方、触媒４１からＳＯｘが放出され始めるタイミングは、検出空燃比λｓが所定値λｍｉｎを保持した状態から上昇を開始するタイミング（時刻ｔ４）と同期すること、また、時刻ｔ４から時刻ｔ５に至る期間（以下、ＳＯｘ放出期間という）に推移するＳＯｘの放出率Ｒｓと、同じくＳＯｘ放出期間に推移する検出空燃比λｓとの間に高い相関関係の存在することが発明者らによって確認されている。すなわち、ＳＯｘ放出期間中、任意の時刻ｔにおけるＳＯｘの放出率Ｒｓは、時刻ｔ、検出空燃比λｓおよび吸気量Ｇａの関数として、次式（ｉｉ）によって表される。
【００６３】
【数２】
【００６４】
【数３】
【００６５】
さらに、検出空燃比λｓに代え、ＳＯｘ放出期間における検出空燃比λｓの初期値に相当する所定値λｍｉｎと、検出空燃比λｓとの偏差（λｓ−λｍｉｎ）を変数に含む関数として、ＳＯｘの放出率Ｒｓを次式（ｉＶ）のように表すこともできる。
【００６６】
【数４】
【００６７】
【数５】
【００６８】
そこで、本実施の形態にかかるエンジン１では、上記式（ｉｖ）又は（ｖ）に基づいてＳＯｘの放出率又は総放出量Ｓｔｏｔａｌの推定演算を行い、各回のＳＯｘ被毒回復制御で行うＳＯｘ放出処理に関し、その効率向上を図ることとしている。
【００６９】
以下、本実施の形態にかかるエンジン１のＥＣＵ８０が実施する「ＳＯｘ被毒回復制御」に関し、その具体的な制御手順についてフローチャートを参照して説明する。
【００７０】
図４には、触媒４１に堆積したＳＯｘを適宜放出させるために実施される「ＳＯｘ被毒回復制御ルーチン」の処理内容を示す。このルーチン処理は、ＥＣＵ８０を通じてエンジン１の始動と同時にその実行が開始され、所定時間毎に繰り返される。
【００７１】
処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ８０は先ずステップＳ２０１において、ＳＯｘ被毒回復制御の開始条件（基本的には、触媒４１内におけるＳＯｘの堆積量が所定量を上回っていること）が成立しているか否かを判断する。触媒４１内におけるＳＯｘの堆積量は、前回のＳＯｘ被毒回復制御の終了後、エンジン１の消費した燃料量に基づいて、若しくはこの消費燃料量に排気空燃比の履歴を加味することによって推定すればよい。
【００７２】
ここで、上記ＳＯｘ被毒回復制御の開始条件が成立していないと判断した場合、ＥＣＵ８０は、その処理をステップＳ２０９に移行する。
【００７３】
ステップＳ２０９においてＥＣＵ８０は、次のような処理を行う。すなわち、現在ＳＯｘ被毒回復処理（制御）が実施されているところでなければ、当該制御の実施を開始することなく本ルーチンを一旦抜ける。また、現在ＳＯｘ被毒回復処理（制御）が実施されているところであれば、当該制御を終了（中断）した後、本ルーチンを一旦抜ける。この制御の終了（中断）の処理については後に詳述する。
【００７４】
一方、上記ステップＳ２０１においてＳＯｘ被毒回復制御の開始条件条件が成立していると判断した場合、ＥＣＵ８０はその処理をステップＳ２０２に移行して、ＳＯｘ被毒回復処理（制御）を実施する。ＳＯｘ被毒回復処理の実施にあたっては、先ず、触媒４１の床温を所定温度（例えば３００℃）以上まで昇温させ、この温度条件を確保した上で、燃料添加ノズル１７を通じた排気系４０への燃料供給を開始する。触媒４１の昇温は、同触媒４１に取り付けられた電気ヒータ（図示略）を作動させて行う。また、電気ヒータを適用する代わりに、エンジン（内燃機関）１の膨張行程あるいは排気行程で追加燃料を噴射し、この追加燃料を触媒４１で酸化反応させること等によっても触媒４１を昇温させることはできる。
【００７５】
また、同ステップＳ２０２において、ＳＯｘ被毒制御により放出されるＳＯｘの総放出量Ｓｔｏｔａｌ（図２参照）として、前回のＳＯｘ被毒制御で演算された終値が記憶されている場合、この終値はリセットする。また、ＳＯｘ放出期間における検出空燃比λｓの初期値λｍｉｎ（図２参照）として、前回のＳＯｘ被毒制御で検出された値が記憶されている場合、この検出値も同様にリセットする。
【００７６】
次にＥＣＵ８０は、ステップＳ２０４で検出空燃比λｓを把握する。そして続くステップＳ２０５において、この検出空燃比λｓの現在までの履歴を参照し、触媒４１からＳＯｘの放出が開始されたか否かを判断する。ＳＯｘの放出が開始されるタイミングは、先の図２において説明したように、一旦下限値まで下降した検出空燃比λｓが再度上昇を開始する時刻ｔ４に相当する。このため、検出空燃比λｓの推移を逐次観測していれば、触媒４１からのＳＯｘの放出が開始されるタイミングを認識することができる。
【００７７】
上記ステップＳ２０５における判断が肯定であれば、ＥＣＵ８０は、触媒４０からのＳＯｘの放出率Ｒｓを求めるとともに、現時点までのＳＯｘの総放出量Ｓｔｏｔａｌを推定演算する。ＳＯｘの放出率ＲｓおよびＳＯｘの総放出量Ｓｔｏｔａｌの求め方は、基本的には先の図２において説明した通りである。具体的には、先ず現在の検出空燃比Ｒｓと、ＳＯｘ放出期間における検出空燃比λｓの初期値λｍｉｎとの偏差（λｓ−λｍｉｎ）に対し予め実験等により求めた定数αを積算して現在のＳＯｘの放出率とする。初期値を「０」とするＳＯｘの総放出量Ｓｔｏｔａｌに対し、ＳＯｘの放出が開始された後、毎回のルーチンで求められるＳＯｘの放出率Ｒｓを逐次累積していく（ステップＳ２０６）。一方、ＥＣＵ８０は、毎回のルーチンにおいて上記ステップＳ２０５での判断が肯定となるまで、言い換えるとＳＯｘの放出が始まるまで、検出空燃比λｓの最新値をＳＯｘ放出期間における検出空燃比λｓの初期値λｍｉｎ（仮値）として毎回更新していく（ステップＳ２０７）。
【００７８】
上記ステップＳ２０６若しくはステップＳ２０７何れかにおける処理を経た後、ＥＣＵ８０はＳＯｘ被毒回復処理（制御）の終了条件が成立しているか否かを判断する（ステップＳ２０８）。この終了条件は、触媒４０に堆積されていたＳＯｘが全て放出されたときに成立する。具体的には、今回のＳＯｘ被毒回復制御の実施により触媒４１から放出されたＳＯｘの総量Ｓｔｏｔａｌが、当該制御の開始時、同触媒４１内に堆積していたＳＯｘの総量（ステップＳ２０１参照）に達したときに終了条件が成立したと判断する。
【００７９】
同ステップＳ２０８における判断が肯定であれば、ＥＣＵ８０はその処理をステップＳ２０９に移行し、その判断が否定であれば本ルーチンを一旦抜ける。
【００８０】
ステップＳ２０９においては、上述したようにＳＯｘ被毒回復処理（制御）を終了若しくは中断する。ここで、ＳＯｘ被毒回復処理（制御）の終了若しくは中断とは、燃料添加ノズル１７を通じた排気系４０への燃料供給を停止するとともに、触媒４１に取り付けられた電気ヒータの作動を停止することを意味する。
【００８１】
ステップＳ２０９での処理を経た後、ＥＣＵ８０は本ルーチンを一旦抜ける。
【００８２】
以上説明した処理手順に基づき、触媒４１に堆積したＳＯｘを適宜放出する本実施の形態にかかるエンジン１の排気浄化装置によれば、触媒４１からＳＯｘの放出が続く時間、更に各時点におけるＳＯｘ放出量（放出率）を逐次正確に把握した上でＳＯｘの放出処理（ＳＯｘ被毒回復制御）を行うこととなるため、当該制御の実施が、実施時期、実施時間、燃料（還元剤）の添加量を含めて緻密且つ効率的に行われるようになる。
【００８３】
またこのように、ＳＯｘ被毒回復制御の実施中にＳＯｘの放出量（放出率）を逐次把握する制御ロジックを適用することで、例えば当該制御が運転状態の変動等何らかの理由で中断するようなことがあっても、その中断時までに放出されたＳＯｘの総量を正確に把握し、次回以降の制御内容に反映することができるようになる。
【００８４】
従って、触媒４１にとって、ＮＯｘの浄化効率の最適化された状態が常時保持されるようになる。
【００８５】
（第２の実施の形態）
次に、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を、ディーゼルエンジンシステムに適用した第２の実施の形態について先の第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００８６】
なお、当該第２の実施の形態にあって、適用対象とするエンジン１の構成、同エンジン１に備えられる還元剤供給装置（燃料供給系）１０の構成、およびＥＣＵ８０のハードウエア構成について、その基本構成は、先の第１の実施の形態で図１において説明したものとほぼ同様である。よってそれら構成に関するここでの重複する説明は割愛する。
【００８７】
本実施の形態にかかるエンジン１の排気浄化装置では、先の第１の実施の形態で適用することとしたＳＯｘ被毒回復制御の実施中にＳＯｘの放出量（放出率）を逐次把握する制御ロジックに加え、その逐次把握したＳＯｘの放出量（放出率）と、今回の制御の実施までに触媒４１に吸収されたＳＯｘの蓄積量とを併せ考慮し、現在触媒４１中に堆積（吸蔵）されているＳＯｘの総量を逐次把握する更なる制御ロジックを適用する。
【００８８】
以下、本実施の形態にかかるエンジン１のＥＣＵ８０が実施する「ＳＯｘ被毒回復制御」に関し、その具体的な制御手順についてフローチャートを参照して説明する。
【００８９】
図５には、触媒４１に堆積したＳＯｘを適宜放出させるために実施される「ＳＯｘ被毒回復制御ルーチン」の処理内容を示す。本ルーチンは、先の図４に示した「ＳＯｘ被毒回復制御ルーチン」に対し、ステップＳ２０１〜Ｓ２０９にかかる一連の処理に後続する処理として、ステップＳ２１０を付加したものである。
【００９０】
すなわち同図５に示すように、ＥＣＵ８０は、ＳＯｘ被毒回復処理（制御）の実施を終了（中断）したときには（ステップＳ２０９）、当該ルーチンを抜ける前にその処理をステップＳ２１０に移行する。
【００９１】
ステップＳ２１０においてＥＣＵ８０は、触媒４１に堆積したＳＯｘの総量（堆積量）として記憶している最新値から、本ルーチンにおいて求めたＳＯｘの総放出量Ｓｔｏｔａｌの最新値を減算し、これを触媒４１に堆積したＳＯｘの総量（堆積量）の最新値として更新する。
【００９２】
なお、本実施の形態において、触媒４１に堆積するＳＯｘの総量（堆積量）は、以下の算出方法を用いて逐次更新していくものとする。
【００９３】
先ず、触媒４１に対するＳＯｘの堆積量について、その増量分は、排気中に含まれるＳＯｘの起源である燃料の消費量（燃料噴射弁１３による燃料供給量）に基づいて逐次演算する。また、排気中に含まれるＳＯｘが触媒４１に吸収される効率は、排気空燃比により異なる。例えば、排気空燃比が高くなるほど排気中のＳＯｘは触媒４１へ吸収され易く、排気空燃比が低くなるほど吸収されにくくなる。このため、燃料供給が実行される時々の排気空燃比に基づいて、上記堆積量に対する増量分を補正することとしてもよい。
【００９４】
上記ステップＳ２１０における処理を経た後、ＥＣＵは本ルーチンを一旦抜ける。
【００９５】
以上説明したように、本実施の形態にかかるＳＯｘ被毒回復制御によれば、各回のＳＯｘ被毒回復制御によって触媒４１から放出された放出量Ｓｔｏｔａｌを、それまで触媒４１に堆積していたと推定される堆積量から減算することにより、触媒４１に堆積しているＳＯｘの堆積量を逐次高い精度で把握することができるようになる。
【００９６】
このようにして把握されたＳＯｘの堆積量を、例えば次回のＳＯｘ被毒制御を実施するまでのインターバルに反映させれば、ＳＯｘ被毒回復制御の実施を効率的に行うことができるようになる。すなわち、ＳＯｘの堆積量が僅かであるにも関わらず当該制御を開始してしまい、燃料（還元剤）の無駄な消費や、触媒４１への過剰な炭化水素（ＨＣ）成分の流入を誘発することもない。
【００９７】
また、何らかの理由でＳＯｘ被毒回復制御がその実施途中で中断したとしても、触媒４１に対するそれまでのＳＯｘの収支から、当該制御の中断した時点におけるＳＯｘの堆積量を正確に把握することができる。
【００９８】
よって、ＳＯｘ被毒回復制御の継続的（断続的）な実施に伴う排気特性の悪化を最小限に抑制し、エンジン１の排気特性の最適化を常時安定して図ることができるようになる。
【００９９】
なお、上記各実施の形態においては、ＳＯｘの放出量Ｓｔｏｔａｌを推定演算するにあたり、ＳＯｘ放出期間における検出空燃比λｓの初期値（下限値）λｍｉｎと、検出空燃比λｓとの偏差に基づいて放出率Ｒｓを逐次演算し、この放出率Ｒｓを時間積分、或いは経過時間相当分積算することとした。このような演算方法に替え、例えばＳＯｘ放出期間中、検出空燃比λｓは概ね一定の値λ１を保持することに着目し、例えば上記偏差の最大値（λ１−λｍｉｎ）と経過時間と積算値に基づいて、放出量Ｓｔｏｔａｌを近似することとしても、上記各実施の形態に準ずる効果を奏することはできる。さらに、ＳＯｘ放出期間における検出空燃比λｓの推移態様（例えば傾き）を予め実験等により求めておき、ＳＯｘ放出期間における検出空燃比λｓの初期値λｍｉｎと、その後の経過時間とに基づいて、偏差（λｓ−λｍｉｎ）を逐次推定することとしても、上記各実施の形態に準ずる効果を奏することはできる。
【０１００】
また、上記各実施の形態では、ＳＯｘ被毒回復制御の実施にあたり、燃料添加ノズル１７の通じて排気系４０に燃料（還元剤）を供給し、排気空燃比を低下（リッチ化）させることとした。このような構成に替え、燃料噴射弁１３を通じて行う各気筒（燃焼室２０）への燃料供給の態様として、ある気筒が排気行程にあるときに燃料を供給することで排気空燃比を低下させてもよい。またこのように、各気筒が排気行程にあるときに燃料噴射弁１３を通じた燃料供給（いわゆるポスト噴射）を実施することで、排気温度を上昇させて触媒４１の昇温を図ることとしてもよい。
【０１０１】
また、上記各実施の形態のように、ＳＯｘ被毒回復制御の実施にあたり積極的に触媒４１を昇温させる制御ロジックに替え、触媒４１の床温が上昇するタイミングを選択してＳＯｘ被毒回復制御、すなわち排気空燃比の低下を促す制御を実施することとしてもよい。
【０１０２】
また、上記各実施の形態では、ＥＣＵ８０が燃料添加の実施に先立って把握するエンジン１の運転状態を代表する一パラメータとして、排気系４０の触媒ケーシング４２下流に設けられた排気温センサ７４の検出信号に基づいて把握される排気温度Ｔｅｘを適用することとした。これに対し、排気温センサを排気系４０内の触媒ケーシング４２上流や、各気筒の排気ポート内に設け、これらセンサの検出信号に基づいて把握される排気系４０内の温度を適用してもよい。また、エンジン回転数Ｎｅやアクセルの踏み込み量等、エンジン１の運転状態を代表する他のパラメータを用いて、排気系４０内の温度（排気ポート内、触媒ケーシング４２上流若しくは下流の温度）を推定（演算）し、その推定温度を上記排気温度Ｔｅｘに替えて適用することとしてもよい。
【０１０３】
また、上記各実施の形態においては、還元剤としてディーゼルエンジンの燃料（軽油）を適用することとした。この他、ガス中の還元成分としてＮＯｘを還元する機能を有するものであれば、他の還元剤、例えばガソリン、灯油等を用いても構わない。
【０１０４】
また、本実施の形態においては、燃料タンクからコモンレール１２へ燃料を供給するサプライポンプ１１を用いて、サプライポンプ１１の汲み上げた燃料の一部を排気系４０内に添加供給する装置構成を適用することとした。しかし、こうした装置構成に限らず、例えば添加燃料を燃料タンク、或いは他の燃料（還元剤）供給源から供給する独立した供給系を備える装置構成を適用してもよい。
【０１０５】
また、上記各実施の形態においては、燃料の排気系への添加にあたり、添加燃料通路Ｐ２を介して供給される燃料の圧力を調量弁１６によって制御し、その圧力制御によって燃料添加ノズル１７の開閉弁動作を制御する構成を適用している。これに対し、例えば燃料噴射弁１３のように、ＥＣＵ８０による通電を通じて直接開閉弁動作を制御される電磁弁等を燃料添加を行う噴射弁として適用してもよい。
【０１０６】
また、上記各実施の形態においては、本発明の排気浄化装置を内燃機関としての直列４気筒のディーゼルエンジン１に適用することとしたが、希薄燃焼を行うガソリンエンジンにも好適に本発明を適用することができる。また、直列４気筒の内燃機関に限らず、搭載気筒数の異なる内燃機関にも本発明を適用することはできる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＳＯｘの放出時間と各時点におけるＳＯｘの放出量とを併せ考慮することで、還元触媒からのＳＯｘの放出処理を行うにあたり、放出の有無や放出量を含めて、その放出態様を定量的に認識することができるようになる。
【０１０８】
また、前記還元触媒からＮＯｘが放出されているときの空燃比と、前記還元触媒からＳＯｘが放出されているときの空燃比との偏差に基づいて各時点でのＳＯｘの放出量を推定することで、前記還元触媒からのＳＯｘの放出態様の定量化をより正確に行うことができるようになる。
【０１０９】
また、前記還元触媒に対し吸収・放出を繰り返すＳＯｘの収支を逐次定量的に把握することができるようになる。従って、現時点で同還元触媒に吸蔵されている（残されている）ＳＯｘ触媒の量を正確に認識することができるようになる。
【０１１０】
燃料に含まれる硫黄成分をその起源とし、前記還元触媒に吸収されうる排気中のＳＯｘ量について、その履歴を正確に見積もることができるようになる。
【０１１１】
また、排気中に含まれるＳＯｘがどの程度の割合で前記還元触媒に吸収されるのか等を考慮することができるようになる。従って、前記還元触媒に対し吸収・放出を繰り返すＳＯｘの収支を逐次定量的に把握する上で、その精度が一層向上するようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるディーゼルエンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】同実施の形態にかかる燃料添加制御手順を示すフローチャート。
【図３】ＳＯｘ被毒回復制御の実施中、触媒下流で検出される排気空燃比の推移と、同触媒からのＮＯｘ及びＳＯｘの排出率の推移とを同一時間軸上に示すタイムチャート。
同実施の形態における燃料添加制御の実施にあたり、調量弁に通電する指示電流の推移、排気空燃比、添加燃料通路の燃圧等の推移を示すタイムチャート。
【図４】同実施の形態にかかるＳＯｘ被毒回復制御手順を示すフローチャート。
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかるＳＯｘ被毒回復制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１ ディーゼルエンジン（内燃機関）
１０ 燃料供給系（還元剤供給装置）
１１ サプライポンプ
１２ コモンレール
１３ 燃料噴射弁
１４ 遮断弁
１６ 調量弁
１７ 燃料添加ノズル（空燃比制御手段の一部）
２０ 燃焼室
３０ 吸気系
３１ インタークーラ
３２ スロットル弁
４０ 排気系
４１ 吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（還元触媒）
４２ 触媒ケーシング
５０ ターボチャージャ
５１ シャフト
５２ 排気側タービンホイール
５３ 吸気側タービンホイール
６０ ＥＧＲ通路
６１ ＥＧＲ弁
６２ ＥＧＲクーラ
７０ レール圧センサ
７１ 燃圧センサ
７２ エアフロメータ
７３ 空燃比センサ
７４ 排気温センサ
７５ アクセル開度センサ
７６ クランク角センサ
８０ 電子制御装置（ＥＣＵ）
８１ 中央処理装置（ＣＰＵ）
８２ 読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）
８６ 外部入力回路
８７ 外部出力回路
８８ 双方向性バス
Ｐ１ 機関燃料通路
Ｐ２ 添加燃料通路
Claims (5)
- 内燃機関の排気系に設けられ、同排気系内を流れる排気中の空燃比が高いときにＮＯｘを吸収し、該排気中の空燃比が低くなると吸収したＮＯｘを放出及び還元する還元触媒と、
昇温条件下において前記還元触媒に流入する排気中の空燃比を低下させる空燃比制御手段と、
前記還元触媒下流における排気中の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記検出される空燃比の挙動であって、前記還元触媒に流入する排気中の空燃比の低下に伴う前記還元触媒からのＮＯｘの放出に起因する挙動と、同じく前記検出される空燃比の挙動であって、前記還元触媒に流入する排気中の空燃比の低下に伴う前記還元触媒からのＳＯｘの放出に起因する挙動との相違に基づいて、前記排気中の空燃比の低下に伴う前記還元触媒からのＳＯｘの放出量を推定するＳＯｘ放出量推定手段と
を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記ＳＯｘ放出量推定手段は、前記検出される空燃比であって、前記還元触媒からＮＯｘが放出されているときの空燃比と、同じく前記検出される空燃比であって、前記還元触媒からＳＯｘが放出されているときの空燃比との偏差を、前記還元触媒からＳＯｘが放出される期間に亘って積算し、その積算量に基づいて前記排気中の空燃比の低下に伴う前記還元触媒からのＳＯｘの放出量を推定する
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 当該内燃機関の運転状態の履歴に基づいて前記還元触媒に吸収されたＳＯｘの量を推定するＳＯｘ吸収量推定手段と、
前記推定されたＳＯｘの吸収量と前記推定されたＳＯｘの放出量とに基づいて、前記還元触媒に吸蔵されているＳＯｘの量を推定するＳＯｘ吸蔵量推定手段と
を有することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記内燃機関の運転状態は、当該内燃機関の消費した燃料量に関する
ことを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記内燃機関の運転状態は更に、前記還元触媒を通過する排気中の空燃比に関する
ことを特徴とする請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置。
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