JP5331554B2 - 内燃機関の排ガス浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、排ガスを浄化するためのＮＯｘ触媒を有する内燃機関の排ガス浄化装置に関し、特に、ＮＯｘ触媒に捕捉されたＳＯｘを脱離するためのサルファパージ運転を実行する排ガス浄化装置に関する。

従来のこの種の内燃機関の排ガス浄化装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この排ガス浄化装置では、通常のリーン運転中には、排出された排ガス中のＮＯｘがＮＯｘ触媒で捕捉される。また、排気通路に設けられた燃料添加弁から燃料を添加することなどによって、排ガスの空燃比をリッチ側に制御するリッチ運転が一時的に行われ、それにより、ＮＯｘ触媒に捕捉されたＮＯｘが還元状態で脱離するとともに、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ捕捉性能が回復される。

また、この排ガス浄化装置では、ＮＯｘ触媒に捕捉されたＳＯｘ（硫黄成分）を脱離するためのサルファパージ運転が行われ、それにより、燃料やエンジンオイル中のＳＯｘの付着に起因して低下したＮＯｘ触媒のＮＯｘ捕捉性能が回復される。このサルファパージ運転は、燃料噴射時期を遅角側に制御することで、排ガスの温度を上昇させるとともに、ＮＯｘ触媒に流入する排ガスの空燃比をリッチ側およびリーン側に交互に制御することによって、行われる。また、このサルファパージ運転の終了タイミングは、その実行時間と、実験などに基づいて設定された所定の基準時間との関係に基づいて判定される。

特開２００５−１３９９７１号公報

上述したようなサルファパージ運転を行う場合、ＮＯｘ触媒からのＳＯｘの脱離が完了した適切なタイミングで、サルファパージ運転を終了させることが非常に重要である。これは、サルファパージ運転時にリッチ運転が行われるため、その終了タイミングが遅すぎると、燃料が無駄に消費され、燃費の悪化やオイルダイリューションの原因になるとともに、ＮＯｘ触媒が昇温される時間が長くなることで、ＮＯｘ触媒の熱劣化が助長されるためである。逆に、サルファパージ運転の終了タイミングが早すぎると、ＮＯｘ触媒に比較的多量のＳＯｘが残留するため、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ捕捉性能が十分に回復せず、排ガス特性の悪化を招く。これに対し、上述した従来の排ガス浄化装置では、サルファパージ運転の実行時間と所定の基準時間との関係に基づいて、サルファパージ運転の終了タイミングを判定するにすぎないので、その判定を適切に行えない。

また、サルファパージ運転中のＳＯｘの脱離速度は、実際には、脱離の開始時から一定ではなく、高温でリッチな排ガスがＮＯｘ触媒中に拡散して初めて、本来の脱離速度に達することが確認されている。従来の排ガス浄化装置では、このような特性が加味されていないため、ＳＯｘの脱離速度が実際よりも過大に評価され、それに応じてサルファパージ運転を早く終了させる傾向があり、終了タイミングが早すぎる場合の前述した不具合が生じやすい。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、サルファパージ運転中のＮＯｘ触媒からのＳＯｘの脱離量を、実際の脱離速度に応じて精度良く算出することができる内燃機関の排ガス浄化装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、請求項１に係る発明による内燃機関の排ガス浄化装置は、内燃機関３の排気通路（実施形態における（以下、本項において同じ）排気管５）に設けられ、排ガスの酸素濃度に応じてＮＯｘおよびＳＯｘを捕捉または脱離するＮＯｘ触媒７と、ＮＯｘ触媒７に還元雰囲気の排ガスを供給することによって、ＮＯｘ触媒７に捕捉されたＳＯｘを脱離するためのサルファパージ運転を実行するサルファパージ制御手段（ＥＣＵ２、図２のステップ４）と、内燃機関３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ）を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ１０、ＥＣＵ２、アクセル開度センサ１６）と、検出された内燃機関３の運転状態に応じて、サルファパージ運転中のＮＯｘ触媒７からのＳＯｘの脱離速度（最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦ）を算出するＳＯｘ脱離速度算出手段（ＥＣＵ２、図５のステップ４４）と、サルファパージ運転によりＮＯｘ触媒７からのＳＯｘの脱離が開始された後の所定期間（ランプ時間ＴＲＡＭＰ）、算出されたＳＯｘの脱離速度を減少側に補正することによって、補正後ＳＯｘ脱離速度（ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘ）を算出するＳＯｘ脱離速度補正手段（ＥＣＵ２、図５のステップ４５）と、算出された補正後ＳＯｘ脱離速度に応じて、サルファパージ運転中のＮＯｘ触媒７からのＳＯｘの脱離量（ＳＯｘ脱離量ｄＱＤｅＳＯｘ）を算出するＳＯｘ脱離量算出手段（ＥＣＵ２、図４のステップ３３）と、を備え、所定期間は、サルファパージ運転によって供給される還元雰囲気の排ガスがＮＯｘ触媒７中に拡散する時間に相当し、ＮＯｘ触媒７に捕捉されたＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘ、ＮＯｘ触媒７の劣化度合ＤＣＡＴＤ、ＮＯｘ触媒７の温度（触媒温度ＴＣＡＴ）、およびＮＯｘ触媒７に流入する排ガスの空燃比（上流側排ガス空燃比ＡＦＥＸ１）の少なくとも１つである設定パラメータを取得する設定パラメータ取得手段（クランク角センサ１０、エアフローセンサ１１、上流側空燃比センサ１２、下流側空燃比センサ１３、上流側排ガス温度センサ１４、下流側排ガス温度センサ１５、ＥＣＵ２）と、内燃機関３の運転状態、および取得された設定パラメータに基づいて、所定期間（ランプ時間ＴＲＡＭＰ）を設定する所定期間設定手段（ＥＣＵ２、図５のステップ４３、図６）と、をさらに備え、ＳＯｘ脱離速度算出手段は、ＳＯｘの脱離速度として、所定期間の終了時におけるＳＯｘの最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦをあらかじめ算出し（図５のステップ４４）、ＳＯｘ脱離速度補正手段は、補正後ＳＯｘ脱離速度を、所定期間が経過したときにＳＯｘの最終脱離速度に収束し、線形に増加するように算出すること（図５のステップ４５）を特徴とする。

この内燃機関の排ガス浄化装置によれば、ＮＯｘ触媒に捕捉されたＳＯｘを脱離するために、サルファパージ運転が実行される。また、検出された内燃機関の運転状態に応じて、サルファパージ運転中のＮＯｘ触媒からのＳＯｘの脱離速度を算出する。さらに、サルファパージ運転によりＮＯｘ触媒からのＳＯｘの脱離が開始された後の所定期間、算出されたＳＯｘの脱離速度を減少側に補正することによって、補正後ＳＯｘ脱離速度を算出する。そして、算出された補正後ＳＯｘ脱離速度に応じて、サルファパージ運転中のＳＯｘの脱離量を算出する。

前述したように、サルファパージ運転中のＮＯｘ触媒からのＳＯｘの脱離速度は、脱離の開始時から一定ではなく、還元雰囲気の排ガスがＮＯｘ触媒中に拡散し、ＳＯｘの脱離作用が本格化するまでは小さく、その後、本来の脱離速度に達するという特性を有する。本発明によれば、内燃機関の運転状態に応じて算出されたＳＯｘの脱離速度を、サルファパージ運転によりＳＯｘの脱離が開始された後の所定期間、減少側に補正することによって、補正後ＳＯｘ脱離速度を算出する。したがって、算出された補正後ＳＯｘ脱離速度は、上述した脱離特性に合致するので、この補正後ＳＯｘ脱離速度に応じて、ＳＯｘの脱離量を精度良く算出することができる。

また、この構成によれば、ＳＯｘの脱離速度の補正期間である所定期間は、サルファパージ運転によって供給された還元雰囲気の排ガスがＮＯｘ触媒中に拡散する時間に相当する。また、この所定期間は、検出された内燃機関の運転状態と、ＮＯｘ触媒に捕捉されたＳＯｘ捕捉量、ＮＯｘ触媒の劣化度合、ＮＯｘ触媒の温度、およびＮＯｘ触媒に流入する排ガスの酸素濃度の少なくとも１つの取得結果である設定パラメータとに基づいて設定される。

サルファパージ運転によってＮＯｘ触媒に供給された還元雰囲気の排ガスがＮＯｘ触媒中に拡散し、ＳＯｘの脱離反応が本格化するまでの拡散時間は、内燃機関の運転状態や、ＮＯｘ触媒の状態、排ガスの空燃比に応じて変化する。例えば、排ガスがＮＯｘ触媒中に拡散する時間は、内燃機関の運転状態、例えばエンジン回転数や負荷に応じて変化する。また、ＳＯｘの脱離反応の度合は、ＮＯｘ触媒のＳＯｘ捕捉量や、ＮＯｘ触媒の劣化度合、ＮＯｘ触媒の温度、排ガスの空燃比すなわち還元剤量に応じて変化する。本発明によれば、この拡散時間に相当する所定期間を、内燃機関の運転状態と上述したように定義される設定パラメータに基づいて、設定するので、内燃機関の運転状態や、ＮＯｘ触媒の状態、ＮＯｘ触媒に流入する排ガスの空燃比を良好に反映させながら、所定時間を適切に設定できる。したがって、補正後ＳＯｘ脱離速度をより精度良く算出することができる。

さらに、この構成によれば、ＳＯｘの脱離速度として、所定期間の終了時におけるＳＯｘの最終脱離速度をあらかじめ算出するとともに、補正後ＳＯｘ脱離速度を、所定期間が経過したときにＳＯｘの最終脱離速度に収束し、線形に増加するように算出する。このような補正の手法により、補正後ＳＯｘ脱離速度を、脱離の開始時において得られた値と所定期間の終了時における最終脱離速度とを単純に直線で結ぶようにして、容易に算出できるので、その演算負荷を軽減することができる。

また、前記目的を達成するために、請求項２に係る発明による内燃機関の排ガス浄化装置は、内燃機関３の排気通路（実施形態における（以下、本項において同じ）排気管５）に設けられ、排ガスの酸素濃度に応じてＮＯｘおよびＳＯｘを捕捉または脱離するＮＯｘ触媒７と、ＮＯｘ触媒７に還元雰囲気の排ガスを供給することによって、ＮＯｘ触媒７に捕捉されたＳＯｘを脱離するためのサルファパージ運転を実行するサルファパージ制御手段（ＥＣＵ２、図２のステップ４）と、内燃機関３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ）を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ１０、ＥＣＵ２、アクセル開度センサ１６）と、検出された内燃機関３の運転状態に応じて、サルファパージ運転中のＮＯｘ触媒７からのＳＯｘの脱離速度（最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦ）を算出するＳＯｘ脱離速度算出手段（ＥＣＵ２、図５のステップ４４）と、サルファパージ運転によりＮＯｘ触媒７からのＳＯｘの脱離が開始された後の所定期間（ランプ時間ＴＲＡＭＰ）、算出されたＳＯｘの脱離速度を減少側に補正することによって、補正後ＳＯｘ脱離速度（ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘ）を算出するＳＯｘ脱離速度補正手段（ＥＣＵ２、図５のステップ４５）と、算出された補正後ＳＯｘ脱離速度に応じて、サルファパージ運転中のＮＯｘ触媒７からのＳＯｘの脱離量（ＳＯｘ脱離量ｄＱＤｅＳＯｘ）を算出するＳＯｘ脱離量算出手段（ＥＣＵ２、図４のステップ３３）と、を備え、所定期間は、サルファパージ運転によって供給される還元雰囲気の排ガスがＮＯｘ触媒７中に拡散する時間に相当し、ＮＯｘ触媒７に捕捉されたＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘ、ＮＯｘ触媒７の劣化度合ＤＣＡＴＤ、ＮＯｘ触媒７の温度（触媒温度ＴＣＡＴ）、およびＮＯｘ触媒７に流入する排ガスの空燃比（上流側排ガス空燃比ＡＦＥＸ１）の少なくとも１つである設定パラメータを取得する設定パラメータ取得手段（クランク角センサ１０、エアフローセンサ１１、上流側空燃比センサ１２、下流側空燃比センサ１３、上流側排ガス温度センサ１４、下流側排ガス温度センサ１５、ＥＣＵ２）と、内燃機関３の運転状態、および取得された設定パラメータに基づいて、所定期間（ランプ時間ＴＲＡＭＰ）を設定する所定期間設定手段（ＥＣＵ２、図５のステップ４３、図６）と、をさらに備え、ＳＯｘ脱離速度算出手段は、所定期間を区分することにより設定された複数の所定区間（ランプ区間）の各々の開始時に、所定期間の終了時におけるＳＯｘの最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦｎをあらかじめ算出し（図８のステップ６８、７４）、ＳＯｘ脱離速度補正手段は、各所定区間において、補正後ＳＯｘ脱離速度を、当該所定区間の開始時の値（区間初期値ＶＤｅＳＯｘＳｎ）から当該所定区間の開始時に算出されたＳＯｘの最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦｎに向かって、線形に増加するように算出すること（図８のステップ６９）を特徴とする。

この構成によれば、所定期間を複数の所定区間に区分するとともに、これらの所定区間ごとに、所定期間の終了時におけるＳＯｘの最終脱離速度を算出するとともに、ＳＯｘの最終脱離速度を補正し、補正後ＳＯｘ脱離速度を算出する。したがって、所定期間の途中において内燃機関の運転状態やＮＯｘ触媒の状態が変化した場合でも、その変化に応じて、ＳＯｘの最終脱離速度をきめ細かく算出し、補正することによって、補正後ＳＯｘ脱離速度をさらに精度良く算出することができる。また、その補正の手法として、各所定区間において、補正後ＳＯｘ脱離速度を、当該所定区間の開始時の値と、当該所定区間の開始時に算出されたＳＯｘの最終脱離速度とを単純に直線で結ぶようにして算出するので、補正のための演算負荷を軽減することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、算出されたＳＯｘの脱離量に基づいて、サルファパージ運転の終了タイミングを決定するサルファパージ終了決定手段（ＥＣＵ２、図２のステップ５、６、図３）をさらに備えることを特徴とする。

前述したように、本発明によれば、サルファパージ運転中に補正後ＳＯｘ脱離速度が精度良く算出されることで、その算出結果に応じて、ＳＯｘの脱離量を精度良く算出できる。この構成によれば、そのように精度良く算出されたＳＯｘの脱離量に基づいて、サルファパージ運転の終了タイミングを決定するので、サルファパージ運転を最適なタイミングで終了させることができる。特に、従来と異なり、サルファパージ運転中のＳＯｘの脱離速度を過大に評価することなく、ＳＯｘが十分に脱離したタイミングでサルファパージ運転を終了させることができる。その結果、サルファパージ運転の終了時に多量のＳＯｘが残留することがなくなり、それにより、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ捕捉性能を確実に回復させるとともに、排ガス特性を良好に維持することができる。

本発明の実施形態による排ガス浄化装置を、内燃機関とともに概略的に示す図である。 サルファパージ制御処理のメインフローを示すフローチャートである。 ＮＯｘ触媒のＳＯｘ捕捉量の算出サブルーチンを示すフローチャートである。 ＮＯｘ触媒からのＳＯｘ脱離量の算出サブルーチンを示すフローチャートである。 ＳＯｘ脱離速度の算出サブルーチンを示すフローチャートである。 ランプ時間の算出サブルーチンを示すフローチャートである。 ＳＯｘ脱離速度の算出例を示すタイミングチャートである。 第２実施形態によるＳＯｘ脱離速度の算出サブルーチンを示すフローチャートである。 第２実施形態によるＳＯｘ脱離速度の算出例を示すタイミングチャートである。 変形例によるＳＯｘ脱離速度の算出例を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本実施形態による排ガス浄化装置１を、内燃機関３とともに示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、例えば車両（図示せず）に搭載された４気筒のディーゼルエンジンである。

エンジン３の各気筒３ａには、吸気管４および排気管５が接続されるとともに、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）６が、燃焼室３ｂに臨むように取り付けられている。このインジェクタ６は、燃焼室３ｂの天壁に配置されており、燃料タンク（図示せず）から供給された燃料を燃焼室３ｂに噴射する。インジェクタ６から噴射される燃料噴射量ＱＩＮＪは、後述するＥＣＵ２によって設定されるとともに、ＥＣＵ２からの制御信号によりインジェクタ６の開弁時間を変化させることによって、制御される。

エンジン３のクランクシャフト３ｃには、クランク角センサ１０が設けられている。このクランク角センサ１０は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ｃの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒３ａにおいてピストン３ｂが吸気行程開始時のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、本実施形態のようにエンジン３が４気筒の場合には、クランク角１８０゜ごとに出力される。

吸気管４には、エアフローセンサ１１が設けられている。エアフローセンサ１１は、吸気管４を介して気筒３ａに吸入される吸入空気量ＧＡＩＲを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

排気管５には、ＮＯｘ触媒７が設けられている。このＮＯｘ触媒７は、酸化雰囲気の排ガスが流入したときに、排ガス中のＮＯｘを捕捉するとともに、排ガス中の酸素を貯蔵する酸素貯蔵能力を有している。また、ＮＯｘ触媒７は、還元雰囲気の排ガスが流入したときに、貯蔵した酸素を放出するとともに、捕捉したＮＯｘを還元状態で放出することによって、ＮＯｘを還元浄化する。

また、排気管５には、ＮＯｘ触媒７の上流側および下流側に、上流側空燃比センサ１２および下流側空燃比センサ１３がそれぞれ設けられている。これらの空燃比センサ１２、１３は、ジルコニアなどで構成されており、エンジン３に供給される混合気の空燃比がリッチ領域からリーン領域までの広範囲な領域において、排ガスの酸素濃度をリニアに検出する。これらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。

ＥＣＵ２は、上流側空燃比センサ１２および下流側空燃比センサ１３の検出信号に基づいて、ＮＯｘ触媒７の上流側における排ガスの空燃比（以下「上流側排ガス空燃比」という）ＡＦＥＸ１、およびＮＯｘ触媒７の下流側における排ガスの空燃比（以下「下流側排ガス空燃比」という）ＡＦＥＸ２を、それぞれ算出する。ここで、「排ガスの空燃比」とは、排ガス中の空気と可燃性気体の重量比をいう。このため、排ガスの空燃比は、排ガスが酸化雰囲気のときに大きくなり、還元雰囲気のときに小さくなる。

また、排気管５には、ＮＯｘ触媒７の上流側とＮＯｘ触媒７のすぐ下流側に、上流側排ガス温度センサ１４および下流側排ガス温度センサ１５がそれぞれ設けられている。上流側排ガス温度センサ１４は、ＮＯｘ触媒７に流入する排ガスの温度ＴＥＸ１を検出し、下流側排ガス温度センサ１５は、ＮＯｘ触媒７から流出する排ガスの温度ＴＥＸ２を検出する。それらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。ＥＣＵ２は、これらの排ガス温度ＴＥＸ１、ＴＥＸ２に基づき、ＮＯｘ触媒７の温度（以下「触媒温度」という）ＴＣＡＴを算出する。

また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ１６から、エンジン３を搭載した車両のアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェースなどから成るマイクロコンピュータ（いずれも図示せず）で構成されている。前述した各種のセンサ１０〜１６からの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＥＣＵ２は、これらの検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、各種の制御を実行する。

この制御には、インジェクタ６の燃料噴射量ＱＩＮＪの制御を含むエンジン制御や、ＮＯｘ触媒７に捕捉されたＮＯｘを放出させることにより、ＮＯｘ触媒７のＮＯｘ捕捉性能を回復させるための再生制御、ＮＯｘ触媒７に捕捉されたＳＯｘを脱離することにより、ＮＯｘ触媒７のＮＯｘ捕捉性能を回復させるためのサルファパージ制御などが含まれる。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、サルファパージ制御手段、運転状態検出手段、ＳＯｘ脱離速度算出手段、ＳＯｘ脱離速度補正手段、ＳＯｘ脱離量算出手段、設定パラメータ取得手段、所定期間設定手段、およびサルファパージ終了決定手段に相当する。

図２は、上述したサルファパージ制御処理のメインフローを示す。本処理は、所定の周期ΔＴで実行される。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、ＮＯｘ触媒７に捕捉されているＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘを算出する。その算出処理については後述する。

次に、サルファパージフラグＦ＿ＳＯｘＰＲＧが「１」であるか否かを判別する（ステップ２）。この答がＮＯで、サルファパージ運転中でないときには、ステップ１で算出したＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘが、サルファパージ運転の開始判定用の所定のしきい値ＱＲＥＦＳよりも大きいか否かを判別する（ステップ３）。この答がＮＯで、ＱＳＯｘ≦ＱＲＥＦＳのときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ３の答がＹＥＳで、ＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘがしきい値ＱＲＥＦＳを上回ったときには、サルファパージフラグＦ＿ＳＯｘＰＲＧを「１」にセットし（ステップ４）、サルファパージ運転を開始する。このサルファパージ運転は、エンジン３の排気行程の初期にインジェクタ６から燃料を噴射するポスト噴射を行うことで、未燃燃料を還元剤として排気管５に排出させ、排ガスを還元雰囲気に制御することによって、行われる。このサルファパージ運転により、高温状態のＮＯｘ触媒７に排ガス中の還元剤が供給されることによって、ＮＯｘ触媒７に捕捉されていたＳＯｘが還元され、ＮＯｘ触媒７から脱離される。

一方、前記ステップ２の答がＹＥＳで、サルファパージ運転中のときには、ＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘが、サルファパージ運転の終了判定用の所定のしきい値ＱＲＥＦＥよりも小さいか否かを判別する（ステップ５）。この答がＮＯで、ＱＳＯｘ≧ＱＲＥＦＥのときには、そのまま本処理を終了し、サルファパージ運転を継続する。

一方、ステップ５の答がＹＥＳで、ＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘがしきい値ＱＲＥＦＥを下回ったときには、サルファパージフラグＦ＿ＳＯｘＰＲＧを「０」にセットする（ステップ６）ことによって、サルファパージ運転を終了し、本処理を終了する。

図３は、図２のステップ１で実行されるＮＯｘ触媒７のＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘの算出サブルーチンを示す。本処理ではまず、ステップ１１において、今回の処理サイクル相当分のＮＯｘ触媒７へのＳＯｘ流入量ｄＱＳＯｘＩＮを算出する。このＳＯｘ流入量ｄＱＳＯｘＩＮの算出は、例えば、排ガス流量ＱＥＸと、上流側空燃比センサ１２で検出された上流側排ガス空燃比ＡＦＥＸ１に応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、行われる。なお、排ガス流量ＱＥＸは、吸入空気量ＧＡＩＲおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。

次に、今回の処理サイクル相当分のＮＯｘ触媒７からのＳＯｘ脱離量ｄＱＤｅＳＯｘを算出する（ステップ１２）。その算出処理については後述する。次に、算出したＳＯｘ流入量ｄＱＳＯｘＩＮとＳＯｘ脱離量ｄＱＤｅＳＯｘとの差を、今回の処理サイクル相当分のＳＯｘ捕捉量ｄＱＳＯｘとして算出する（ステップ１３）。そして、算出したＳＯｘ捕捉量ｄＱＳＯｘを前回までに算出されたＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘに加算することによって、今回のＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘを算出し（ステップ１４）、本処理を終了する。

図４は、図３のステップ１２で実行されるＳＯｘ脱離量ｄＱＤｅＳＯｘの算出サブルーチンを示す。本処理では、まずステップ２１において、サルファパージフラグＦ＿ＳＯｘＰＲＧが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、サルファパージ運転中でないときには、ステップ２６に進み、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを値０に設定する。このＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘは、ＮＯｘ触媒７からの単位時間当たりのＳＯｘ脱離量に相当する。

前記ステップ２１の答がＹＥＳで、サルファパージ運転中のときには、サルファパージフラグの前回値Ｆ＿ＳＯｘＰＲＧＺが「１」であるか否かを判別する（ステップ２２）。この答がＮＯのとき、すなわち今回の処理サイクルがサルファパージ運転の開始直後に相当するときには、ディレイ時間ＴＳＯｘＤＬＹを算出する（ステップ２３）。

このディレイ時間ＴＳＯｘＤＬＹは、ディレイ期間の長さを定めるものであり（図７参照）、サルファパージ運転の開始後に、還元雰囲気の排ガスがＮＯｘ触媒７に到達するまでのむだ時間と、ＮＯｘ触媒７に到達した排ガス中の還元剤がＮＯｘ触媒７に貯蔵されていた酸素による酸化によって消費されるのに要する時間との和に相当する。したがって、サルファパージ運転の開始後、このディレイ時間ＴＳＯｘＤＬＹが経過した時に、ＮＯｘ触媒７からのＳＯｘの脱離が実際に開始されることになる。このディレイ時間ＴＳＯｘＤＬＹの算出は、例えば、排ガス流量ＱＥＸおよびＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘなどに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、行われる。

次に、ディレイ期間中であることを表すために、ディレイ期間フラグＦ＿ＤＬＹを「１」にセットする（ステップ２４）とともに、アップカウント式のディレイタイマのタイマ値（以下「ディレイタイマ値」という）ＴＭＤＬＹを０にリセットした（ステップ２５）後、前記ステップ２６に進み、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを値０に設定する。

一方、前記ステップ２２の答がＹＥＳで、今回の処理サイクルがサルファパージ運転の開始直後でないときには、ディレイ期間フラグＦ＿ＤＬＹが「１」であるか否かを判別する（ステップ２７）。この答がＹＥＳのときには、ディレイタイマ値ＴＭＤＬＹがディレイ時間ＴＳＯｘＤＬＹ以上であるか否かを判別する（ステップ２８）。この答がＮＯで、ディレイ期間中のときには、前記ステップ２６に進み、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを値０に設定する。

一方、前記ステップ２８の答がＹＥＳで、ＴＭＤＬＹ≧ＴＳＯｘＤＬＹのときには、ディレイ期間が終了したとして、ディレイ期間フラグＦ＿ＤＬＹを「０」にセットする（ステップ２９）。また、ディレイ期間に続くランプ期間に移行したことを表すために、ランプ期間フラグＦ＿ＲＡＭＰを「１」にセットする（ステップ３０）とともに、アップカウント式のランプタイマのタイマ値（以下「ランプタイマ値」という）ＴＭＲＰを０にリセットした（ステップ３１）後、前記ステップ２６を実行する。上記のランプ期間は、サルファパージ運転によって供給された還元雰囲気の排ガスがＮＯｘ触媒７中に拡散し、ＳＯｘの脱離反応が本格化するまでの拡散時間に相当する。

一方、前記ステップ２７の答がＮＯで、ディレイ期間がすでに終了しているときには、ステップ３２に進み、ランプ期間以降におけるＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを算出する。その算出処理については後述する。

次に、前記ステップ２６または３２で算出されたＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘに、本処理の実行周期ΔＴを乗算することによって、今回の処理サイクル相当分のＳＯｘ脱離量ｄＱＤｅＳＯｘを算出し（ステップ３３）、本処理を終了する。

図５は、上記ステップ３２で実行される、ランプ期間以降におけるＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘの算出サブルーチンを示す。本処理では、まずステップ４１において、ランプ期間フラグＦ＿ＲＡＭＰが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、ランプ期間中のときには、ランプ期間フラグの前回値Ｆ＿ＲＡＭＰＺが「１」であるか否かを判別する（ステップ４２）。この答がＮＯのとき、すなわち今回の処理サイクルがランプ期間の開始直後に相当するときには、ランプ時間ＴＲＡＭＰを算出する（ステップ４３）。

このランプ時間ＴＲＡＭＰは、ランプ期間の長さを定めるものであり（図７参照）、図６の算出サブルーチンによって算出される。本処理では、まずステップ５１において、ランプ時間ＴＲＡＭＰの基本値ＴＢＡＳＥを算出する。この基本値ＴＢＡＳＥの算出は、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって行われる。なお、要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて算出される。

次に、ＮＯｘ触媒７のＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘに応じ、所定のテーブルを検索することによって、ＳＯｘ捕捉量補正係数ＫＱＳＯｘを算出する（ステップ５２）。図示しないが、このテーブルでは、ＳＯｘ捕捉量補正係数ＫＱＳＯｘは、ＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘが大きいほど、ＮＯｘ触媒７でのＳＯｘの脱離反応が行われやすくなるため、より小さな値に設定されている。

次に、ＮＯｘ触媒７の劣化度合ＤＣＡＴＤに応じ、所定のテーブルを検索することによって、触媒劣化補正係数ＫＣＡＴＤを算出する（ステップ５３）。図示しないが、このテーブルでは、触媒劣化補正係数ＫＣＡＴＤは、劣化度合ＤＣＡＴＤが高いほど、ＮＯｘ触媒７でのＳＯｘの脱離反応が行われにくくなるため、より大きな値に設定されている。なお、ＮＯｘ触媒７の劣化度合ＤＣＡＴＤは、ＮＯｘ触媒７の再生制御中に検出された上流側排ガス空燃比ＡＦＥＸ１に対する下流側排ガス空燃比ＡＦＥＸ２の遅れの度合に応じて求めたＮＯｘ触媒７の酸素貯蔵能力などに基づいて、算出される。

次に、触媒温度ＴＣＡＴに応じ、所定のテーブルを検索することによって、触媒温度補正係数ＫＣＡＴＴを算出する（ステップ５４）。図示しないが、このテーブルでは、触媒温度補正係数ＫＣＡＴＴは、触媒温度ＴＣＡＴが高いほど、ＮＯｘ触媒７でのＳＯｘの脱離反応が行われやすくなるため、より小さな値に設定されている。

次に、上流側排ガス空燃比ＡＦＥＸ１に応じ、所定のテーブルを検索することによって、空燃比補正係数ＫＡＦＥＸを算出する（ステップ５５）。図示しないが、このテーブルでは、空燃比補正係数ＫＡＦＥＸは、上流側排ガス空燃比ＡＦＥＸ１が小さいほど、ＮＯｘ触媒７に流入する排ガス中の還元剤量が多く、ＮＯｘ触媒７でのＳＯｘの脱離反応が行われやすくなるため、より小さな値に設定されている。

最後に、次式（１）により、ステップ５１で算出した基本値ＴＢＡＳＥに、ステップ５２〜５５で算出した４つの補正係数を乗算することによって、ランプ時間ＴＲＡＭＰを算出し（ステップ５６）、本処理を終了する。
ＴＲＡＭＰ＝ＴＢＡＳＥ×ＫＱＳＯｘ×ＫＣＡＴＤ×ＫＣＡＴＴ×ＫＡＦＥＸ
・・・（１）

図５に戻り、前記ステップ４３に続くステップ４４では、ＳＯｘの最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦを算出する。この最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦは、ランプ期間が終了した時に到達する本来のＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘに相当する（図７参照）。

この最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦの算出は、エンジン３の運転状態を表すパラメータ、例えばエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤや、ＮＯｘ触媒７の状態を表すパラメータ、例えばＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘ、劣化度合ＤＣＡＴＤおよび触媒温度ＴＣＡＴの少なくとも１つに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、行われる。なお、上記のパラメータに加えて、上流側排ガス空燃比ＡＦＥＸ１を用いてもよい。

次に、次式（２）により、ランプ期間ＴＲＡＭＰおよびランプタイマ値ＴＭＲＰを用いて、最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦを補正することにより、ランプ期間中のＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを算出し（ステップ４５）、本処理を終了する。
ＶＤｅＳＯｘ＝ＶＤｅＳＯｘＦ×ＴＭＲＰ／ＴＲＡＭＰ ・・・（２）

一方、前記ステップ４２の答がＹＥＳで、今回の処理サイクルがランプ期間の開始直後でないときには、ランプタイマ値ＴＭＲＰがランプ時間ＴＲＡＭＰ以上であるか否かを判別する（ステップ４６）。この答がＮＯで、ランプ期間中のときには、前記ステップ４５に進み、式（２）によってランプ期間中のＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを算出する。

上記のように、この式（２）は、ＶＤｅＳＯｘＦ／ＴＲＡＭＰを傾きとし、ランプ期間への移行後の経過時間を表すランプタイマ値ＴＭＲＰを変数とする一次関数である。したがって、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘは、ランプ期間において、その開始時における値０から終了時における最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦまで、線形に増加するように算出される。

一方、前記ステップ４６の答がＹＥＳで、ＴＭＲＰ≧ＴＲＡＭＰのときには、ランプ期間が終了したとして、ランプ期間フラグＦ＿ＲＡＭＰを「０」にセットする（ステップ４７）とともに、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを算出し（ステップ４８）、本処理を終了する。

また、前記ステップ４７の実行により、ランプ期間が終了した後には、前記ステップ４１の答がＮＯになるので、その場合にも、前記ステップ４８に進み、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを算出する。このランプ期間終了後のＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘの算出は、最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦの場合と同様、エンジン３の運転状態やＮＯｘ触媒７の状態を表すパラメータ、さらには上流側排ガス空燃比ＡＦＥＸ１に応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、行われる。

図７は、本実施形態のサルファパージ制御処理によって得られるＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘの算出例を示している。この例では、図２の処理によって、時点ｔ１でサルファパージ運転が開始されており、それに応じ、ｔ１以前においては、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘは値０に設定されている（図４のステップ２６）。サルファパージ運転が開始されると（ｔ１）、ディレイ期間に移行し、その直後においてディレイ時間ＴＳＯｘＤＬＹが算出される（ステップ２３）。このディレイ期間では、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘは値０に設定される（ステップ２６）。

その後、ディレイ時間ＴＳＯｘＤＬＹが経過すると（ｔ２）、ランプ期間に移行し、その直後においてランプ時間ＴＲＡＭＰおよび最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦが算出される（図５のステップ４３、４４）。このランプ期間では、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘは、式（２）によって算出され（ステップ４５）、それにより、その開始時における値０から終了時における最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦまで、線形に増加する。

その後、ランプ時間ＴＲＡＭＰが経過すると（ｔ３）、ランプ期間が終了し、その後、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘは、エンジン３の運転状態やＮＯｘ触媒７の状態などに応じて算出される（ステップ４８）。また、サルファパージ運転の終了に伴い（ｔ４）、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘは、値０に設定される（ステップ２６）。

なお、図７中の破線は、本実施形態と比較するための従来例を示している。この従来例では、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘは、サルファパージ運転によるＳＯｘの脱離の開始直後から、本来のＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦとして算出される。このため、本実施形態と比較して、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘがハッチング部分の面積の分だけ過大に算出され、それに応じて、ＳＯｘ脱離量ＱＤｅＳＯｘも過大に算出されることになる。

以上のように、本実施形態によれば、サルファパージ運転中に最終的に到達する本来のＳＯｘ脱離速度である最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦを算出する（ステップ４４）とともに、ＮＯｘ触媒７からのＳＯｘの脱離が開始された後のランプ期間において、最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦを減少側に補正することによって、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを算出する（ステップ４５）。

したがって、前述したＳＯｘの脱離特性、すなわち、、脱離の開始後、還元雰囲気の排ガスがＮＯｘ触媒中に拡散した後に、ＳＯｘの脱離速度が本来の脱離速度に達するという特性に合致するように、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを精度良く算出することができる。その結果、算出されたＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘに応じて、ＳＯｘ脱離量ｄＱＤｅＳＯｘを精度良く算出することができる。

また、ランプ期間のＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを、一次関数である式（２）により、ランプ期間の開始時におけるＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘの値（＝０）と、ランプ期間の終了時におけるＳＯｘの最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦとを単純に直線で結ぶようにして算出するので、その演算負荷を軽減することができる。

さらに、ランプ時間ＴＲＡＭＰを、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ、ＮＯｘ触媒７のＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘ、劣化度合ＤＣＡＴＤおよび触媒温度ＴＣＡＴ、さらには上流側排ガス空燃比ＡＦＥＸ１に応じて、設定する（図６）。したがって、エンジン３の運転状態や、ＮＯｘ触媒７の状態、ＮＯｘ触媒７に流入する排ガスの空燃比を良好に反映させながら、ランプ期間の長さを適切に設定でき、それにより、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘをより精度良く算出することができる。

また、最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦを、ランプ時間ＴＲＡＭＰの算出に用いたのと同様のパラメータを用いて算出する（ステップ４４）。したがって、エンジン３の運転状態や、ＮＯｘ触媒７の状態、ＮＯｘ触媒７に流入する排ガスの空燃比を良好に反映させながら、最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦを適切に算出することができる。さらに、ディレイ時間ＴＳＯｘＤＬＹを、排ガス流量ＱＥＸおよびＳＯ捕捉量ＱＳＯｘなどに応じて設定するので（ステップ２３）、ランプ期間の開始タイミングを適切に設定することができる。

以上から、サルファパージ運転中のＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを非常に精度良く算出でき、それに応じてＳＯｘ脱離量ｄＱＤｅＳＯｘを精度良く算出することができる。

また、本実施形態では、上記のように精度良く算出されたＳＯｘ脱離量ｄＱＤｅＳＯｘを用いて、ＮＯｘ触媒７のＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘを算出し（ステップ１２〜１４）、さらにこのＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘに基づいて、サルファパージ運転の終了タイミングを決定する（ステップ５、６）。したがって、従来と異なり、サルファパージ運転中のＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを過大に評価することなく、ＮＯｘ触媒７からＳＯｘが十分に脱離した最適なタイミングで、サルファパージ運転を終了させることができる。その結果、サルファパージ運転の終了時に多量のＳＯｘが残留することがなくなり、それにより、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ捕捉性能を確実に回復させるとともに、排ガス特性を良好に維持することができる。

次に、図８および図９を参照しながら、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、前述した第１実施形態と比較し、ランプ期間におけるＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘの算出方法が異なっており、具体的には、ランプ期間を複数のランプ区間に区分し、それらのランプ区間ごとにＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを算出するものである。図８は、第１実施形態による図５の処理に代えて実行される、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘの算出処理を示す。

本処理では、まずステップ６１および６２において、図５のステップ４１および４２と同様、ランプフラグＦ＿ＲＡＭＰおよびその前回値Ｆ＿ＲＡＭＰＺが「１」であるか否かをそれぞれ判別する。ステップ６１の答がＹＥＳ、かつステップ６２の答がＮＯで、今回の処理サイクルがランプ期間の開始直後に相当するときには、ランプ期間を区分した複数のランプ区間の順番を表す区間番号ｎを値１にセットする（ステップ６３）。また、ランプ時間ＴＲＡＭＰを、図６の算出処理によって算出する（ステップ６４）とともに、算出したランプ時間ＴＲＡＭＰを所定の区間数ＮＤで除することによって、各ランプ区間に対応するランプ時間（以下「分割ランプ時間」という）ＴＲＡＭＰＤを算出する（ステップ６５）。

次に、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを値０に設定する（ステップ６６）とともに、ランプ区間の開始時におけるＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘの値（以下「区間初期値」という）ＶＤｅＳＯｘＳｎを、値０に設定する（ステップ６７）。

次に、最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦｎを算出し（ステップ６８）、本処理を終了する。この最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦｎは、ランプ期間の終了時に到達するＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを、各ランプ区間の開始時において算出するものであり、第１実施形態のステップ４４と同様、エンジン３の運転状態を表すパラメータ、およびＮＯｘ触媒７の状態を表すパラメータなどに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、算出される。なお、ステップ６３で区間番号ｎ＝１が設定されているため、ステップ６７および６８では、第１ランプ区間に対する区間初期値ＶＤｅＳＯｘＳ１および最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦ１が算出される。

一方、前記ステップ６２の答がＹＥＳで、今回の処理サイクルがランプ期間の開始直後でないときには、ステップ６９に進み、次式（３）によってＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを算出する。
ＶＤｅＳＯｘ
＝ ＶＤｅＳＯｘＳｎ＋（ＶＤｅＳＯｘＦｎ−ＶＤｅＳＯｘＳｎ）
×ＴＭＲＰ／（ＴＲＡＭＰＤ×（ＮＤ−ｎ＋１）） ・・・（３）

この式（３）は、ＶＤｅＳＯｘＳｎを切片、（ＶＤｅＳＯｘＦｎ−ＶＤｅＳＯｘＳｎ−１）／（ＴＲＡＭＰＤ×（ＮＤ−ｎ＋１））を傾き、ランプタイマ値ＴＭＲＰを変数とする一次関数である。したがって、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘは、各ランプ区間において、その区間初期値ＶＤｅＳＯｘＳｎからそのランプ区間で算出された最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦｎに向かって、線形に増加するように算出される（図９参照）。

次に、ランプタイマ値ＴＭＲＰが分割ランプ時間ＴＲＡＭＰＤ以上であるか否かを判別する（ステップ７０）。この答がＮＯで、ランプ区間中のときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ７０の答がＹＥＳで、ＴＭＲＰ≧ＴＲＡＭＰＤのときには、今回のランプ区間が終了したとして、今回の区間番号ｎが区間数ＮＤに等しいか否かを判別する（ステップ７１）。

このステップ７１の答がＮＯのときには、区間番号ｎをインクリメントし（ステップ７２）、ランプ区間を更新する。また、そのときのＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを、更新したランプ区間の区間初期値ＶＤｅＳＯｘＳｎとして設定する（ステップ７３）。また、最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦｎを算出する（ステップ７４）とともに、ランプタイマ値ＴＭＲＰを０にリセットし（ステップ７５）、本処理を終了する。

以上の処理により、各ランプ区間において、区間初期値ＶＤｅＳＯｘＳｎおよび最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦｎの算出と、それらを用いた式（３）によるＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘの算出が実行される。

一方、前記ステップ７１の答がＹＥＳで、ｎ＝ＮＤが成立したときには、ランプ期間が終了したとして、ランプフラグＦ＿ＲＡＭＰを「０」にセットする（ステップ７６）とともに、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを算出し（ステップ７７）、本処理を終了する。また、このステップ７６の実行により、その後は、前記ステップ６１の答がＮＯになるので、その場合にも、前記ステップ７７に進み、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを算出する。このランプ期間終了後のＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘの算出は、第１実施形態と同様、エンジン３の運転状態やＮＯｘ触媒７の状態を表すパラメータ、さらには上流側排ガス空燃比ＡＦＥＸ１に応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、行われる。

図９は、本実施形態のサルファパージ制御処理によって得られるＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘの算出例を示している。この例では、エンジン３およびＮＯｘ触媒７の条件は、図７に示した第１実施形態の場合と同じであり、ランプ区間数ＮＤは３に設定されている。サルファパージ運転の開始以前（ｔ１以前）および開始後のディレイ期間（ｔ１〜ｔ２）では、図７の場合と同様、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘは値０に設定される。

ディレイ期間からランプ期間に移行すると（ｔ２）、その直後において、ランプ時間ＴＲＡＭＰ、分割ランプ時間ＴＲＡＭＰＤ、第１ランプ区間に対する区間初期値ＶＤｅＳＯｘＳ１および最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦ１が算出される（図８のステップ６４〜６８）とともに、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘが、式（３）によって算出される（ステップ６９）。したがって、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘは、第１ランプ区間では、その区間初期値ＶＤｅＳＯｘＳ１（＝０）から最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦ１に向かって、線形に増加する。また、第１ランプ区間は、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘが最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦ１に達する前に終了し、この終了時のＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘが、次の第２ランプ区間の区間初期値ＶＤｅＳＯｘＳ２として算出される。

その後、分割ランプ時間ＴＲＡＭＰＤが経過し、ランプ区間が更新されるのに応じて、各ランプ区間において、区間初期値ＶＤｅＳＯｘＳｎおよび最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦｎの算出と、それらを用いた式（３）によるＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘの算出が実行される。以上の結果、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘは、ランプ期間の各ランプ区間において、区間初期値ＶＤｅＳＯｘＳｎからそのランプ区間で算出された最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦ３ｎに向かって、線形に増加するように算出され、最終的に最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦ３に収束する。

以上のように、本実施形態によれば、ランプ期間を複数のランプ区間に区分し、それぞれのランプ区間の開始時に、ランプ期間の終了時におけるＳＯｘの最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦｎを算出するとともに、ランプ区間ごとに、最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦｎを補正し、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを算出する。したがって、ランプ期間の途中においてエンジン３の運転状態やＮＯｘ触媒７の状態が変化した場合でも、その変化に応じて最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦｎをきめ細かく算出し、補正することによって、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘをさらに精度良く算出することができる。また、その補正式として、一次関数である式（３）を用いるので、補正のための演算負荷を軽減することができる。

図１０は、第２実施形態の変形例を示している。同図に示すように、この変形例では、ランプ期間を区分した複数のランプ区間ごとに、その開始時において、そのランプ区間の終了時におけるＳＯｘの最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＤＦｎを算出するとともに、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘは、線形に増加し、各ランプ区間の終了時に最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＤＦｎに収束するように算出される。その結果、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘは、ランプ期間において、その開始時における値０と各ランプ区間の最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＤＦ１〜３を順に直線で結び、線形に増加するように算出される。したがって、この変形例によっても、前述した第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、ランプ時間ＴＲＡＭＰを設定する際に、エンジン３の運転状態を表すエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに加え、設定パラメータとして、ＮＯｘ触媒７のＳＯｘ捕捉量ＱＳＯｘ、劣化度合ＤＣＡＴＤおよび触媒温度ＴＣＡＴと、上流側排ガス空燃比ＡＦＥＸ１を用いている。本発明は、これに限らず、設定パラメータとして、これらの少なくとも１つを用いてもよく、あるいは、ＮＯｘ触媒７や排ガスの状態を表す他の適当なパラメータを用いてもよい。

また、第２実施形態では、複数のランプ区間の区間数ＮＤが所定値（＝３）であるが、この区間数ＮＤを増やしてもよく、あるいは、ランプ期間全体の長さ（ランプ時間ＴＲＡＭＰ）に比例するように設定し、分割ランプ時間ＴＲＡＭＰＤをほぼ一定になるようにしてもよい。さらに、複数のランプ区間を互いに同じ長さに設定しているが、例えば、より後ろ側のランプ区間ほど、その長さを短く設定してもよく、それにより、ランプ期間の終了時における最終脱離速度ＶＤｅＳＯｘＦｎへのＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘの収束性を高めることができる。あるいは、ランプ期間において、ランプ区間を設定するのに代えて、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘをその演算周期ごとに直接、算出してもよく、それにより、ランプ期間におけるＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘを可能な限りきめ細かく精度良く算出することができる。

さらに、実施形態では、ランプ期間におけるＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘの算出を、演算負荷の軽減などのために、式（２）または（３）で表される一次関数を用いて行っているが、実際のＳＯｘの脱離特性を実験などによってあらかじめ求め、その脱離特性をモデル化した関数を用いてもよく、それにより、ＳＯｘ脱離速度ＶＤｅＳＯｘをさらに精度良く算出することができる。

また、実施形態では、ＮＯｘ触媒に還元雰囲気の排ガスを供給するサルファパージ運転を、インジェクタ６から燃料を噴射するポスト噴射によって行っているが、これに限らず、排気管５に燃料またはアンモニアを還元剤として直接、供給することによって行ってもよい。

さらに、実施形態は、本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ガソリンエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１ 排ガス浄化装置
２ ＥＣＵ（サルファパージ制御手段、運転状態検出手段、ＳＯｘ脱離速度算出手段、 ＳＯｘ脱離速度補正手段、ＳＯｘ脱離量算出手段、設定パラメータ取得手段、所定 期間設定手段、サルファパージ終了決定手段）
３ エンジン（内燃機関）
５ 排気管（排気通路）
７ ＮＯｘ触媒
１０ クランク角センサ（運転状態検出手段、設定パラメータ取得手段）
１１ エアフローセンサ（設定パラメータ取得手段）
１２ 上流側空燃比センサ（設定パラメータ取得手段）
１３ 下流側空燃比センサ（設定パラメータ取得手段）
１４ 上流側排ガス温度センサ（設定パラメータ取得手段）
１５ 下流側排ガス温度センサ（設定パラメータ取得手段）
１６ アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の運転状態）
ＰＭＣＭＤ 要求トルク（内燃機関の運転状態）
ＶＤｅＳＯｘＦ ＳＯｘの最終脱離速度（算出されたＳＯｘの脱離速度）
ＶＤｅＳＯｘ ＳＯｘ脱離速度（補正後ＳＯｘ脱離速度）
ｄＱＤｅＳＯｘ １処理サイクル相当分のＳＯｘ脱離量（ＳＯｘの脱離量）
ＱＳＯｘ ＳＯｘ捕捉量
ＤＣＡＴＤ ＮＯｘ触媒の劣化度合
ＴＣＡＴ 触媒温度（ＮＯｘ触媒の温度）
ＡＦＥＸ１ 上流側排ガス空燃比（ＮＯｘ触媒に流入する排ガスの空燃比）
ＴＲＡＭＰ ランプ時間（所定期間）
ＶＤｅＳＯｘＦ ＳＯｘの最終脱離速度
ＶＤｅＳＯｘＦｎ ＳＯｘの最終脱離速度（所定期間の終了時におけるＳＯｘの最終脱離 速度）
ＶＤｅＳＯｘＳｎ 区間初期値（所定区間の開始時の値）

Claims (3)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、排ガスの酸素濃度に応じてＮＯｘおよびＳＯｘを捕捉または脱離するＮＯｘ触媒と、
   当該ＮＯｘ触媒に還元雰囲気の排ガスを供給することによって、当該ＮＯｘ触媒に捕捉されたＳＯｘを脱離するためのサルファパージ運転を実行するサルファパージ制御手段と、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   当該検出された内燃機関の運転状態に応じて、前記サルファパージ運転中の前記ＮＯｘ触媒からのＳＯｘの脱離速度を算出するＳＯｘ脱離速度算出手段と、
   前記サルファパージ運転により前記ＮＯｘ触媒からのＳＯｘの脱離が開始された後の所定期間、前記算出されたＳＯｘの脱離速度を減少側に補正することによって、補正後ＳＯｘ脱離速度を算出するＳＯｘ脱離速度補正手段と、
   当該算出された補正後ＳＯｘ脱離速度に応じて、前記サルファパージ運転中の前記ＮＯｘ触媒からのＳＯｘの脱離量を算出するＳＯｘ脱離量算出手段と、を備え、
   前記所定期間は、前記サルファパージ運転によって供給された還元雰囲気の排ガスが前記ＮＯｘ触媒中に拡散する時間に相当し、
   前記ＮＯｘ触媒に捕捉されたＳＯｘ捕捉量、前記ＮＯｘ触媒の劣化度合、前記ＮＯｘ触媒の温度、および前記ＮＯｘ触媒に流入する排ガスの空燃比の少なくとも１つである設定パラメータを取得する設定パラメータ取得手段と、
   前記内燃機関の運転状態、および前記取得された設定パラメータに基づいて、前記所定期間を設定する所定期間設定手段と、をさらに備え、
   ＳＯｘ脱離速度算出手段は、前記ＳＯｘの脱離速度として、前記所定期間の終了時におけるＳＯｘの最終脱離速度をあらかじめ算出し、
   前記ＳＯｘ脱離速度補正手段は、前記補正後ＳＯｘ脱離速度を、前記所定期間が経過したときに前記ＳＯｘの最終脱離速度に収束し、線形に増加するように算出することを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
2. 内燃機関の排気通路に設けられ、排ガスの酸素濃度に応じてＮＯｘおよびＳＯｘを捕捉または脱離するＮＯｘ触媒と、
   当該ＮＯｘ触媒に還元雰囲気の排ガスを供給することによって、当該ＮＯｘ触媒に捕捉されたＳＯｘを脱離するためのサルファパージ運転を実行するサルファパージ制御手段と、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   当該検出された内燃機関の運転状態に応じて、前記サルファパージ運転中の前記ＮＯｘ触媒からのＳＯｘの脱離速度を算出するＳＯｘ脱離速度算出手段と、
   前記サルファパージ運転により前記ＮＯｘ触媒からのＳＯｘの脱離が開始された後の所定期間、前記算出されたＳＯｘの脱離速度を減少側に補正することによって、補正後ＳＯｘ脱離速度を算出するＳＯｘ脱離速度補正手段と、
   当該算出された補正後ＳＯｘ脱離速度に応じて、前記サルファパージ運転中の前記ＮＯｘ触媒からのＳＯｘの脱離量を算出するＳＯｘ脱離量算出手段と、を備え、
   前記所定期間は、前記サルファパージ運転によって供給された還元雰囲気の排ガスが前記ＮＯｘ触媒中に拡散する時間に相当し、
   前記ＮＯｘ触媒に捕捉されたＳＯｘ捕捉量、前記ＮＯｘ触媒の劣化度合、前記ＮＯｘ触媒の温度、および前記ＮＯｘ触媒に流入する排ガスの空燃比の少なくとも１つである設定パラメータを取得する設定パラメータ取得手段と、
   前記内燃機関の運転状態、および前記取得された設定パラメータに基づいて、前記所定期間を設定する所定期間設定手段と、をさらに備え、
   前記ＳＯｘ脱離速度算出手段は、前記所定期間を区分することにより設定された複数の所定区間の各々の開始時に、前記所定期間の終了時におけるＳＯｘの最終脱離速度をあらかじめ算出し、
   前記ＳＯｘ脱離速度補正手段は、前記各所定区間において、前記補正後ＳＯｘ脱離速度を、当該所定区間の開始時の値から当該所定区間の開始時に算出されたＳＯｘの最終脱離速度に向かって、線形に増加するように算出することを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
3. 前記算出されたＳＯｘの脱離量に基づいて、前記サルファパージ運転の終了タイミングを決定するサルファパージ終了決定手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。

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