JP5338993B1 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

ＮＳＲ触媒の床温度を上昇させるためのリーン期間と排気空燃比をリッチにするリッチ期間とが繰り返されるＳ被毒回復制御の実行時、リーン期間でのレイトポスト噴射量を積算していき、その積算量が予め設定された閾値以上になった場合（ステップＳＴ７でＹＥＳ判定された場合）には、Ｓ被毒回復制御を中断する（ステップＳＴ９）。その後、車速が所定車速に達して排気温度が所定温度まで上昇する状況になった場合にはＳ被毒回復制御を再開する（ステップＳＴ１５）。また、上記閾値は、オイル希釈率が所定値以下である場合には燃料消費率が許容限界に達した時点での閾値として設定され、オイル希釈率が所定値を超えている場合にはオイル希釈率が許容限界に達した時点での閾値として設定される。

Description

本発明は、内燃機関（以下、「エンジン」という場合もある）の排気を浄化する排気浄化装置に係る。特に、本発明は、排気浄化触媒に対するＳ（硫黄）被毒回復制御の改良に関する。

一般に、ディーゼルエンジンや希薄燃焼式ガソリンエンジンのように、高い空燃比（リーン雰囲気）の混合気を燃焼させる運転領域が全運転領域の大部分を占めるエンジンにおいては、排気中に含まれるＮＯｘを除去することが要求されている。このため、エンジンの排気通路に、排気中に含まれるＮＯｘを吸蔵（吸収）するＮＯｘ吸蔵還元型触媒を配置して排気を浄化するようにしている。

ＮＯｘ吸蔵還元型触媒としては、例えばＮＳＲ（ＮＯｘ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒や、ＤＰＮＲ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）触媒などが用いられている。

このＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、排気空燃比（Ａ／Ｆ）がリーンである場合、つまり、排気系の雰囲気が高酸素濃度状態である場合には排気中のＮＯｘを吸蔵する。一方、排気空燃比がリッチになった場合、詳しくは、排気系の雰囲気が低酸素濃度状態となり、かつ、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）などが含まれる状態になった場合には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、吸蔵しているＮＯｘを放出および還元する。具体的には、酸素濃度の低下によって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯｘが放出され、この放出されたＮＯｘが、排気に含まれる未燃燃料成分との反応によって還元浄化される。

また、エンジンの燃料（例えば軽油やガソリン）中には、硫黄成分が含まれている場合が多い。このため、エンジンの運転中には、上記ＮＯｘのみならず、ＳＯ₂やＳＯ₃などといった硫黄酸化物（ＳＯｘ）も同時に生成され排気中に含まれる。このＳＯｘもＮＯｘと同様にＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸収される。そして、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸収されたＳＯｘは、エンジン運転時間の経過とともに硫酸塩等の化学的に安定した物質となってＮＯｘ吸蔵還元型触媒に徐々に蓄積されるため、いわゆる硫黄被毒（以下、「Ｓ被毒」という場合もある）が生じることになる。

Ｓ被毒が進行すると、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒によるＮＯｘの吸蔵量の限界値やＮＯｘの吸蔵効率が低下し、結果としてＮＯｘ浄化効率が低下する。これを解消するため、エンジン運転中の所定のタイミングでＳＯｘをＮＯｘ吸蔵還元型触媒から放出させるＳ被毒回復制御が行われている。

このＳ被毒回復制御は、エンジンの運転状態の履歴に基づいてＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＳＯｘ吸蔵量（Ｓ被毒量）を算出し、そのＳ被毒量の積算値が所定値に達する毎に実行される（例えば、特許文献１および特許文献２を参照）。このＳ被毒回復制御では、例えば、ディーゼルエンジンにあっては、ピストンの圧縮上死点後の所定の遅角タイミングでポスト噴射を実行することにより、排気温度を上昇させてＮＯｘ吸蔵還元型触媒の床温を目標温度まで昇温させる。そして、その高温下で排気空燃比をリッチにすることにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からのＳＯｘの放出およびその還元を促進してＮＯｘ吸蔵能力を回復させている。

特開２００３−１２９８３０号公報 特開２００５−１０５８２８号公報

ところで、上述したＳ被毒回復制御を実行する場合に、例えば車速が比較的低い状況にあっては、メイン噴射での噴射量が比較的少なかったり、エンジン回転数が比較的低かったりすることに起因し、仮に上記ポスト噴射を実行したとしても排気温度を十分に上昇させることができなくなる。このため、この状態で排気空燃比をリッチにしたとしても、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からのＳＯｘの放出を効果的に行うことは難しい。

その結果、ＳＯｘの放出が十分に行われない状況で上記ポスト噴射の噴射量が多くなってしまうことになる。そして、このポスト噴射は、ピストンの圧縮上死点から比較的大きく遅角されたタイミング（例えばクランク角度で圧縮上死点後１００°（ＡＴＤＣ１００°ＣＡ））であって、筒内圧力が比較的低い状態で実行されるため、その噴射燃料の到達距離（飛行距離）が長くなりやすく、噴射燃料がシリンダ壁面に付着することによるオイル希釈（エンジンオイルの燃料による希釈）を招いてしまう可能性が高くなる。また、ＳＯｘの放出効率が低いことに起因し、Ｓ被毒回復制御のための燃料噴射量（ポスト噴射量）が多くなり、車両の燃料消費率の悪化にも繋がってしまうことになる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、Ｓ被毒回復制御にともなうオイル希釈を抑制することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

−発明の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、Ｓ被毒回復制御の実行に伴う排気系への燃料供給量の積算値が所定値（例えばオイル希釈が許容範囲の限界となる所定値）に達した場合には、この燃料供給によるＳ被毒回復制御が効果的に行える状況にはなく、この燃料によるオイル希釈を招いている可能性があると判断して、Ｓ被毒回復制御を中断するようにしている。

−解決手段−
具体的に、本発明は、内燃機関の排気系に設けられた排気浄化触媒に吸着した硫黄成分を、排気系に燃料を供給することにより上記排気浄化触媒から離脱させる硫黄被毒回復制御を行う内燃機関の排気浄化装置を前提とする。この内燃機関の排気浄化装置に対し、上記硫黄被毒回復制御において排気系に供給された燃料の積算量が所定の回復制御中断量に達した場合に、この排気系への燃料の供給を中断する構成としている。

この特定事項により、硫黄被毒回復制御の実行中において、例えば内燃機関の運転状態が排気系の温度を十分に上昇させる状態にない場合（例えば低車速時などの場合）には、硫黄被毒回復制御において排気系に供給されている燃料が有効利用されていないと判断し（例えば燃焼室内に噴射された燃料を排気系に供給するもの（ポスト噴射を実行するもの）にあっては、燃料が燃焼室内の壁面に付着することにともなうオイル希釈を招いている可能性が高いと判断し）、排気系への燃料の供給を中断する。これにより、硫黄被毒回復制御にともなう排気系への燃料供給による内燃機関への悪影響を抑制することができる。

上記燃料量の回復制御中断量としては、具体的には以下のように規定される。つまり、上記排気系に供給される燃料が、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁から供給されるものである場合に、上記回復制御中断量は、上記燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼室内の壁面に付着することによるオイル希釈率が所定値（例えば許容限界）に達したと判断される量に設定される。

硫黄被毒回復制御において排気系に供給されている燃料が有効利用されていない状況では、燃料噴射弁からの燃料が燃焼室内の壁面に付着することによるオイル希釈が生じている可能性がある。このため、排気系に供給される燃料量が所定の回復制御中断量に達した場合には、このオイル希釈を招いている可能性が高いと判断し、排気系への燃料の供給を中断する。これにより、硫黄被毒回復制御の実行に伴うオイル希釈率を許容範囲内に維持することが可能となって、内燃機関の潤滑性能が維持されることになる。

上記排気系への燃料の供給を中断する動作として具体的には、上記硫黄被毒回復制御において排気系を昇温させるために上記燃料噴射弁から燃焼室内に噴射される燃料噴射形態として、ピストンの圧縮上死点後に実行される進角側ポスト噴射および遅角側ポスト噴射が行われるものに対し、上記遅角側ポスト噴射で噴射された燃料の積算量が上記回復制御中断量に達した場合に、排気系への燃料の供給を中断する構成としている。

これらポスト噴射のうち進角側ポスト噴射は、筒内圧力が比較的高いタイミングで実行されるため、その燃料の飛行距離は比較的短く、燃焼室内の壁面への付着は殆ど無く、オイル希釈は殆ど招かない。これに対し、上記遅角側ポスト噴射は、筒内圧力が比較的低いタイミングで実行されるため、その燃料の飛行距離は比較的長く、燃焼室内の壁面への付着が生じやすく、オイル希釈を招く可能性がある。このため、このオイル希釈を招く可能性の高い遅角側ポスト噴射で噴射された燃料の積算量が上記回復制御中断量に達した場合に、この排気系への燃料の供給を中断することで、オイル希釈度合いに応じた適切なタイミングで排気系への燃料の供給を中断することが可能になる。つまり、必要以上に早期に燃料供給が中断されてしまって硫黄被毒回復制御が必要以上に制限されてしまったり、オイル希釈が許容限界を超えてしまったりすることを防止できる。

上記回復制御中断量として具体的には、上記燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼室内の壁面に付着することによるオイル希釈率が高い状態であるほど小さい値に設定されるものとなっている。

この場合、この回復制御中断量としては、燃料消費率を所定値以下に抑えるための上記燃料積算量、および、オイル希釈率を所定値以下に抑えるための上記燃料積算量のうちの一方が選択されて設定されるようになっている。そして、上記オイル希釈率が所定値未満であって、上記燃料消費率を所定値以下に抑えるための上記燃料積算量が、上記オイル希釈率を所定値以下に抑えるための上記燃料積算量よりも少ない場合には、この燃料消費率を所定値以下に抑えるための燃料積算量が上記回復制御中断量として選択される一方、オイル希釈率が所定値以上であって、上記オイル希釈率を所定値以下に抑えるための上記燃料積算量が、上記燃料消費率を所定値以下に抑えるための上記燃料積算量よりも少ない場合には、このオイル希釈率を所定値以下に抑えるための燃料積算量が上記回復制御中断量として選択される構成となっている。

このため、オイル希釈率が所定値未満であって、このオイル希釈率が許容限界値に対して余裕がある場合には、燃料消費率を所定値以下に抑えるための燃料積算量が上記回復制御中断量として選択され、これにより、内燃機関の燃料消費率の改善が図れるように、排気系への燃料供給を中断するタイミングが設定される。一方、オイル希釈率が所定値以上であって、このオイル希釈率が許容限界値に対して余裕が少ない場合には、オイル希釈率を所定値以下に抑えるための燃料積算量が上記回復制御中断量として選択され、これにより、オイル希釈率が許容限界内に維持されるように、排気系への燃料供給を中断するタイミングが設定されることになる。

上述の如く中断された排気系への燃料の供給を再開するための構成として具体的には以下のものが挙げられる。つまり、上記排気系に供給された燃料の積算量が上記回復制御中断量に達して燃料の供給が中断された後、排気系の温度が所定温度に達する状況となった場合に、排気系への燃料の供給を再開する構成としている。より具体的に、車両に搭載されたものにあっては、上記排気系の温度が所定温度に達する状況は、車両走行速度が所定速度に達した状態が所定時間継続した場合である。

これにより、硫黄被毒回復制御を再開することが可能になり、排気浄化触媒に吸着した硫黄成分の大部分を離脱させることが可能になる。

本発明では、硫黄被毒回復制御において排気系に供給された燃料の積算量が所定の回復制御中断量に達した場合には、この排気系への燃料の供給を中断させている。このため、硫黄被毒回復制御において排気系に供給されている燃料が有効利用されていない場合に燃料の供給を中断することができ、この排気系への燃料供給による内燃機関への悪影響を抑制することができる。

図１は、実施形態に係るエンジンおよびその制御系統の概略構成を示す図である。 図２は、ディーゼルエンジンの燃焼室およびその周辺部を示す断面図である。 図３は、ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 図４は、Ｓ被毒回復制御実行時における排気空燃比、触媒床温、ＮＳＲ触媒からのＳＯｘ放出率、ＮＳＲ触媒のＳＯｘ残量それぞれの変化の一例を示すタイミングチャート図である。 図５は、Ｓ被毒回復制御実行時におけるインジェクタの燃料噴射率の変化を示し、図５（ａ）はリーン期間での燃料噴射率の変化を、図５（ｂ）はリッチ期間での燃料噴射率の変化をそれぞれ示す図である。 図６は、Ｓ被毒回復制御実行時における筒内温度および筒内圧力それぞれの変化の一例を示す図である。 図７は、Ｓ被毒回復制御の動作手順の一部を示すフローチャート図である。 図８は、Ｓ被毒回復制御の動作手順の他の一部を示すフローチャート図である。 図９は、Ｓ被毒量の時間的変化の一例を示す図であって、図９（ａ）はＳ被毒回復制御によってＳ被毒量が回復制御開始量以下に減量された場合を、図９（ｂ）はＳ被毒回復制御の中断等によってＳ被毒量が上限値に達した場合をそれぞれ示す図である。 図１０は、車速とＳ被毒回復制御再開フラグとの関係を示す図である。 図１１は、Ｓ被毒回復制御を中断させる判定閾値とオイル希釈率との関係を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒（例えば直列４気筒）ディーゼルエンジン（圧縮自着火式内燃機関）に本発明を適用した場合について説明する。

−エンジンの構成−
先ず、本実施形態に係るディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の概略構成について説明する。図１は本実施形態に係るエンジン１およびその制御系統の概略構成図である。また、図２は、ディーゼルエンジン１の燃焼室３およびその周辺部を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るエンジン１は、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系６、排気系７等を主要部とするディーゼルエンジンシステムとして構成されている。

燃料供給系２は、サプライポンプ２１、コモンレール２２、インジェクタ（燃料噴射弁）２３、機関燃料通路２７等を備えて構成されている。

上記サプライポンプ２１は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路２７を介してコモンレール２２に供給する。コモンレール２２は、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インジェクタ２３，２３，…に分配する。インジェクタ２３は、その内部に圧電素子（ピエゾ素子）を備え、適宜開弁して燃焼室３内に燃料を噴射供給するピエゾインジェクタにより構成されている。

吸気系６は、シリンダヘッド１５（図２参照）に形成された吸気ポート１５ａに接続される吸気マニホールド６３を備え、この吸気マニホールド６３に、吸気通路を構成する吸気管６４が接続されている。また、この吸気通路には、上流側から順にエアクリーナ６５、エアフローメータ４３、スロットルバルブ（吸気絞り弁）６２が配設されている。上記エアフローメータ４３は、エアクリーナ６５を介して吸気通路に流入される空気量に応じた電気信号を出力する。

排気系７は、シリンダヘッド１５に形成された排気ポート７１に接続される排気マニホールド７２を備え、この排気マニホールド７２に対して、排気通路を構成する排気管７３が接続されている。また、この排気通路には排気浄化ユニット７７が配設されている。この排気浄化ユニット７７には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒としてのＮＳＲ触媒(排気浄化触媒)７５およびＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）７６が備えられている。なお、排気浄化ユニット７７としてＤＰＮＲ触媒を適用してもよい。

上記ＮＳＲ触媒７５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を吸蔵し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元成分（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。また、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。即ち、ＮＳＲ触媒７５に導入される排気中の酸素濃度やＨＣ成分を適宜調整することにより、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化することができるようになっている。本実施形態のものでは、この排気中の酸素濃度やＨＣ成分の調整を上記インジェクタ２３からの燃料噴射動作（後述するポスト噴射）やスロットルバルブ６２の開度制御によって行うようになっている。詳しくは後述する。

また、ＤＰＦ７６は、例えば多孔質セラミック構造体で成り、排気ガスが多孔質の壁を通過する際に、この排気ガス中に含まれるＰＭ（Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：微粒子）を捕集するようになっている。また、このＤＰＦ７６には、ＤＰＦ再生運転時に、上記捕集したＰＭを酸化・燃焼する触媒（例えば白金等の貴金属を主成分とする酸化触媒）が担持されている。

ここで、ディーゼルエンジンの燃焼室３およびその周辺部の構成について、図２を用いて説明する。この図２に示すように、エンジン本体の一部を構成するシリンダブロック１１には、各気筒（４気筒）毎に円筒状のシリンダボア１２が形成されており、各シリンダボア１２の内部にはピストン１３が上下方向に摺動可能に収容されている。

ピストン１３の頂面１３ａの上側には上記燃焼室３が形成されている。つまり、この燃焼室３は、シリンダブロック１１の上部に取り付けられたシリンダヘッド１５の下面と、シリンダボア１２の内壁面と、ピストン１３の頂面１３ａとにより区画形成されている。そして、ピストン１３の頂面１３ａの略中央部には、キャビティ（凹陥部）１３ｂが凹設されており、このキャビティ１３ｂも燃焼室３の一部を構成している。

上記ピストン１３は、コネクティングロッド１８によってエンジン出力軸であるクランクシャフトに連結されている。これにより、シリンダボア１２内でのピストン１３の往復移動がコネクティングロッド１８を介してクランクシャフトに伝達され、このクランクシャフトが回転することでエンジン出力が得られるようになっている。また、燃焼室３に向けてグロープラグ１９が配設されている。このグロープラグ１９は、エンジン１の始動直前に電流が流されることにより赤熱し、これに燃料噴霧の一部が吹きつけられることで着火・燃焼が促進される始動補助装置として機能する。

上記シリンダヘッド１５には、上記吸気ポート１５ａおよび上記排気ポート７１がそれぞれ形成されていると共に、吸気ポート１５ａを開閉する吸気バルブ１６および排気ポート７１を開閉する排気バルブ１７が配設されている。また、シリンダヘッド１５には、燃焼室３の内部へ直接的に燃料を噴射する上記インジェクタ２３が取り付けられている。このインジェクタ２３は、シリンダ中心線Ｐに沿う起立姿勢で燃焼室３の略中央上部に配設されており、上記コモンレール２２から導入される燃料を燃焼室３に向けて所定のタイミングで噴射する。

さらに、図１に示す如く、このエンジン１には、過給機（ターボチャージャ）５が設けられている。このターボチャージャ５は、タービンシャフト５１を介して連結されたタービンホイール５２およびコンプレッサホイール５３を備えている。コンプレッサホイール５３は吸気管６４内部に臨んで配置され、タービンホイール５２は排気管７３内部に臨んで配置されている。このためターボチャージャ５は、タービンホイール５２が受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサホイール５３を回転させ、吸気圧を高めるといった所謂過給動作を行うようになっている。本実施形態におけるターボチャージャ５は、可変ノズル式ターボチャージャであって、タービンホイール５２側に可変ノズルベーン機構（図示省略）が設けられており、この可変ノズルベーン機構の開度を調整することにより、エンジン１の過給圧を調整することができる。

吸気系６の吸気管６４には、ターボチャージャ５での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ６１が設けられている。

また、エンジン１には、吸気系６と排気系７とを接続する排気還流通路（ＥＧＲ通路）８が設けられている。このＥＧＲ通路８は、排気の一部を適宜吸気系６に還流させて燃焼室３へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ発生量を低減させるものである。また、このＥＧＲ通路８には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路８を流れる排気流量を自在に調整することができるＥＧＲバルブ８１と、ＥＧＲ通路８を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ８２とが設けられている。これらＥＧＲ通路８、ＥＧＲバルブ８１、ＥＧＲクーラ８２等によってＥＧＲ装置（排気還流装置）が構成されている。

−センサ類−
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、それぞれの部位の環境条件や、エンジン１の運転状態に関する信号を出力する。

例えば、上記エアフローメータ４３は、吸気系６内のスロットルバルブ６２上流において吸入空気の流量（吸入空気量）に応じた検出信号を出力する。吸気温センサ４９は、吸気マニホールド６３に配置され、吸入空気の温度に応じた検出信号を出力する。吸気圧センサ４８は、吸気マニホールド６３に配置され、吸入空気圧力に応じた検出信号を出力する。Ａ／Ｆ（空燃比）センサ４４ａ，４４ｂは、ＮＳＲ触媒７５の上流側および下流側にそれぞれ配設され、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。なお、Ａ／Ｆセンサの配設位置としては、ＮＳＲ触媒７５の上流側のみであってもよいし、ＮＳＲ触媒７５の下流側のみであってもよい。つまり、Ａ／Ｆセンサは、後述するＳ被毒回復制御において排気ガスの空燃比（ＮＳＲ触媒７５内部を流れる排気ガスの空燃比）が検出または推定できるものであればよい。排気温センサ４５ａ，４５ｂは、同じくＮＳＲ触媒７５の上流側および下流側にそれぞれ配設され、排気ガスの温度（排気温度）に応じた検出信号を出力する。なお、排気温センサの配設位置も、ＮＳＲ触媒７５の上流側のみであってもよいし、ＮＳＲ触媒７５の下流側のみであってもよい。つまり、排気温センサは、後述するＳ被毒回復制御において排気ガスの温度（ＮＳＲ触媒７５内部を流れる排気ガスの温度）が検出または推定できるものであればよい。レール圧センサ４１はコモンレール２２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。スロットル開度センサ４２はスロットルバルブ６２の開度を検出する。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータと入出力回路とを備えている。図３に示すように、ＥＣＵ１００の入力回路には、上記レール圧センサ４１、スロットル開度センサ４２、エアフローメータ４３、Ａ／Ｆセンサ４４ａ，４４ｂ、排気温センサ４５ａ，４５ｂ、吸気圧センサ４８、吸気温センサ４９が接続されている。さらに、入力回路には、エンジン１の冷却水温に応じた検出信号を出力する水温センサ４６、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ４７、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）を出力するクランクポジションセンサ４０などが接続されている。

一方、ＥＣＵ１００の出力回路には、上記サプライポンプ２１、インジェクタ２３、スロットルバルブ６２、ＥＧＲバルブ８１、および、上記ターボチャージャ５の可変ノズルベーン機構（可変ノズルベーンの開度を調整するアクチュエータ）５４が接続されている。

そして、ＥＣＵ１００は、上記した各種センサからの出力、その出力値を利用する演算式により求められた演算値、または、上記ＲＯＭに記憶された各種マップに基づいて、エンジン１の各種制御を実行する。

例えば、ＥＣＵ１００は、インジェクタ２３の燃料噴射制御として、パイロット噴射（副噴射）とメイン噴射（主噴射）とを実行する。

上記パイロット噴射は、インジェクタ２３からのメイン噴射に先立ち、予め少量の燃料を噴射する動作である。また、このパイロット噴射は、メイン噴射による燃料の着火遅れを抑制し、安定した拡散燃焼に導くための噴射動作であって、副噴射とも呼ばれる。

上記メイン噴射は、エンジン１のトルク発生のための噴射動作（トルク発生用燃料の供給動作）である。このメイン噴射での噴射量は、基本的には、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じ、要求トルクが得られるように決定される。例えば、エンジン回転数（クランクポジションセンサ４０の検出値に基づいて算出されるエンジン回転数；エンジン回転速度）が高いほど、また、アクセル操作量（アクセル開度センサ４７により検出されるアクセルペダルの踏み込み量）が大きいほど（アクセル開度が大きいほど）エンジン１のトルク要求値としては高く得られ、それに応じてメイン噴射での燃料噴射量としても多く設定されることになる。

具体的な燃料噴射形態の一例としては、ピストン１３が圧縮上死点に達する前に上記パイロット噴射（インジェクタ２３に形成された複数の噴孔からの燃料噴射）が実行され、燃料噴射が一旦停止された後、所定のインターバルを経て、ピストン１３が圧縮上死点近傍に達した時点で上記メイン噴射が実行されることになる。これにより燃料が自己着火によって燃焼し、この燃焼により発生したエネルギは、ピストン１３を下死点に向かって押し下げるための運動エネルギ（エンジン出力となるエネルギ）、燃焼室３内を温度上昇させる熱エネルギ、シリンダブロック１１やシリンダヘッド１５を経て外部（例えば冷却水）に放熱される熱エネルギとなる。

燃料噴射を実行する際の燃料噴射圧は、コモンレール２２の内圧により決定される。このコモンレール内圧として、一般に、コモンレール２２からインジェクタ２３へ供給される燃料圧力の目標値、即ち目標レール圧は、エンジン負荷（機関負荷）が高くなるほど、および、エンジン回転数（機関回転数）が高くなるほど高いものとされる。この目標レール圧は例えば上記ＲＯＭに記憶された燃圧設定マップに従って設定される。なお、本実施形態では、エンジン負荷等に応じて燃料圧力が３０ＭＰａ〜２００ＭＰａの間で調整されるようになっている。

また、ＥＣＵ１００はエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量および燃料噴射形態を決定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ４０の検出値に基づいてエンジン回転速度を算出するとともに、アクセル開度センサ４７の検出値に基づいてアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を求め、このエンジン回転速度およびアクセル開度に基づいて総燃料噴射量（パイロット噴射での噴射量とメイン噴射での噴射量との和）を決定する。

なお、上述したパイロット噴射およびメイン噴射の他に、アフタ噴射やポスト噴射が必要に応じて行われる。これらの噴射の機能は周知である。特に、ポスト噴射は、後述するＳ被毒回復制御において、排気ガスの空燃比（排気Ａ／Ｆ）を制御し、ＮＳＲ触媒７５の昇温や排気Ａ／Ｆのリッチ化等を行う。また、このポスト噴射は、ＮＯｘ還元処理やＤＰＦ再生処理における排気Ａ／Ｆの制御にも利用される。

また、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態に応じてＥＧＲバルブ８１の開度を制御し、吸気マニホールド６３に向けての排気還流量（ＥＧＲ量）を調整する。このＥＧＲ量は、予め実験やシミュレーション等によって作成されて上記ＲＯＭに記憶されたＥＧＲマップに従って設定される。このＥＧＲマップは、エンジン回転数およびエンジン負荷をパラメータとしてＥＧＲ量（ＥＧＲ率）を決定するためのマップである。

次に、上記排気浄化ユニット７７に対する各種処理動作について説明する。この処理動作としては、ＮＯｘ還元処理、ＤＰＦ再生処理、および、本実施形態の特徴とする動作であるＳ被毒回復制御（硫黄被毒回復制御）がある。以下、これら各種処理動作について順に説明する。

−ＮＯｘ還元処理−
一般に、ディーゼルエンジン１では、燃焼室３内で燃焼に供される燃料と空気と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。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：燃焼Ａ／Ｆ）が高ければ、排気中の酸素濃度（空燃比：排気Ａ／Ｆ）も基本的には同様に高くなる。一方、上述したように、ＮＳＲ触媒７５は排気中の酸素濃度が高ければＮＯｘを吸蔵し、酸素濃度が低ければ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を吸蔵することとなる。ただし、ＮＳＲ触媒７５のＮＯｘ吸蔵量には限界量が存在し、このＮＳＲ触媒７５が限界量のＮＯｘを吸蔵した状態では、排気中のＮＯｘがＮＳＲ触媒７５に吸蔵されず触媒ケーシングを素通りすることとなる。

そこで、上記ＥＣＵ１００は、インジェクタ２３によるポスト噴射を実行し、これにより、一時的に排気中の酸素濃度を低減し、かつ還元成分（ＨＣ等）の量を増大させるようにしている。これによりＮＳＲ触媒７５は、吸蔵していたＮＯｘをＮＯ₂若しくはＮＯに還元して放出し、自身のＮＯｘ吸蔵能力を回復（再生）するようになる。

なお、ＮＳＲ触媒７５の内部に吸蔵されているＮＯｘ量の推定動作としては、エンジン回転数や各気筒内への燃料噴射量の履歴情報に基づいて総ＮＯｘ生成量を認識することにより行われる。そして、その推定ＮＯｘ量が、予め設定しておいた所定値（ＮＳＲ触媒７５のＮＯｘ吸蔵能力が飽和する前の適宜値）を越えたときに、上記ポスト噴射の実行によるＮＯｘ還元処理を行って上述した如くＮＳＲ触媒７５のＮＯｘ吸蔵能力を回復（再生）させる。

−ＤＰＦ再生処理−
上記ＥＣＵ１００は、ＰＭがＤＰＦ７６に捕集されている状態をＤＰＦ７６の前後の差圧を検出することにより検知している。詳しくは、排気ガス中のＰＭを取り除くための多孔質セラミック構造体から構成されるＤＰＦ７６の上流側（エンジン１側）と下流側との圧力差を検出する図示しない差圧センサ（差圧トランスデューサ）を設け、この差圧センサからの差圧信号に基づいてＤＰＦ７６でのＰＭ捕集量を求めるようにしている。具体的には、上記差圧が高くなるほどＰＭ捕集量が多いと判断される。

ＤＰＦ再生処理では、ＤＰＦ７６に堆積しているＰＭの堆積量が、ＰＭを除去する必要があるか否かの閾値となる規定量以上となった場合（上記差圧の値が所定値以上となった場合）に、インジェクタ２３のポスト噴射を実行し、これによって、排気管７３に供給された燃料等の還元剤は、ＮＳＲ触媒７５で酸化反応する。ＤＰＦ７６はそのときの酸化熱によって昇温され（例えば６００℃程度に昇温され）、ＤＰＦ７６に捕集されたＰＭを燃焼させて除去できる。

−Ｓ被毒回復制御−
次に、本実施形態の特徴とする動作であるＳ被毒回復制御について説明する。

上述した如く、ＮＳＲ触媒７５に流入する排気の空燃比をスパイク的に目標リッチ空燃比とすることで、このＮＳＲ触媒７５に保持されたＮＯｘを還元することが可能となっている。しかし、ＮＳＲ触媒７５では、ＮＯｘを保持する場合と同様のメカニズムでＳＯｘの吸収が生じており、一旦保持されたＳＯｘはＮＯｘよりも離脱し難く、酸素濃度が低下した還元雰囲気でＮＯｘの放出が行われてもＳＯｘは離脱せずに、次第にＮＳＲ触媒７５内に蓄積されていく。このような硫黄被毒（Ｓ被毒）は、ＮＳＲ触媒７５のＮＯｘ浄化率を低下させる原因となる。

上記Ｓ被毒のメカニズムはおよそ以下のとおりである。燃料がエンジン１の燃焼室３内で燃焼すると、二酸化硫黄（ＳＯ₂）や三酸化硫黄（ＳＯ₃）などのＳＯｘが生成される。ＮＳＲ触媒７５に流入する排気の酸素濃度が高いときには、流入排気中の二酸化硫黄（ＳＯ₂）や三酸化硫黄（ＳＯ₃）等のＳＯｘが白金（Ｐｔ）の表面上で酸化され、硫酸イオン（ＳＯ₄ ^2-）の形でＮＳＲ触媒７５に保持される。

さらに、ＮＳＲ触媒７５に吸収された硫酸イオン（ＳＯ₄ ^2-）は、酸化バリウム（ＢａＯ）と結合して硫酸塩（ＢａＳＯ₄）を形成する。この硫酸塩（ＢａＳＯ₄）は、硝酸バリウム（Ｂａ（ＮＯ₃）₂）に比して安定していて分解し難く、ＮＳＲ触媒７５に流入する排気の酸素濃度が低くなっても分解されずに、ＮＳＲ触媒７５内に残留する。

このようにして、ＮＳＲ触媒７５における硫酸塩（ＢａＳＯ₄）の量が増加すると、それに応じてＮＯｘの保持に関与することができる酸化バリウム（ＢａＯ）の量が減少するため、ＮＳＲ触媒７５のＮＯｘ保持能力が低下してＳ被毒が発生する。

このＮＳＲ触媒７５内におけるＳＯｘの残留量の計測は、前回のＳ被毒回復制御の終了時点からのインジェクタ２３の総燃料噴射量と燃料中における硫黄濃度とに基づいて行われる。

ＮＳＲ触媒７５のＳ被毒を解消する方法としては、ＮＳＲ触媒７５の雰囲気温度をおよそ６００℃〜７００℃の高温域まで昇温させるとともに、ＮＳＲ触媒７５に流入する排気の酸素濃度を低くすることにより、ＮＳＲ触媒７５に吸収されている硫酸バリウム（ＢａＳＯ₄）をＳＯ₃ ^-やＳＯ₄ ^-に熱分解し、次いでＳＯ₃ ^-やＳＯ₄ ^-を排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と反応させて気体状のＳＯ₂ ^-に還元する方法が挙げられる。

本実施形態では、上述したポスト噴射の実行およびスロットルバルブ６２の開度制御により、未燃燃料成分をＮＳＲ触媒７５において酸化させ、酸化の際に発生する熱によってＮＳＲ触媒７５の床温を高めるようにするとともに、排気Ａ／ＦをリッチにすることでＳ被毒の解消を図るようにしている。

具体的には、上記ポスト噴射により、ＮＳＲ触媒７５の床温を６００℃〜７００℃程度の高温域まで上昇させ、その後も、引き続きＮＳＲ触媒７５に流入する排気の酸素濃度を低下させるべくＥＣＵ１００は、ポスト噴射を実行する。つまり、Ｓ被毒回復時には、排気Ａ／Ｆを理論Ａ／Ｆ以下（１４．７以下）となるように目標空燃比が定められる。なお、Ｓ被毒回復制御を実行しない運転時では、排気Ａ／Ｆが、例えば２０から２３の間となるように目標空燃比が定められる。

以下、図４〜図６を用いてＳ被毒回復制御の基本動作について説明する。この図４は、Ｓ被毒回復制御実行時における排気空燃比、触媒床温、ＮＳＲ触媒７５からのＳＯｘ放出率（クランクシャフトの単位回転角度当たりのＳＯｘ放出量）、ＮＳＲ触媒７５のＳＯｘ残量それぞれの変化の一例を示すタイミングチャート図である。

Ｓ被毒回復制御では、排気Ａ／Ｆをリーンに設定するリーン期間と、排気Ａ／Ｆをリッチに設定するリッチ期間とが交互に切り換えられ、上記リーン期間においてＮＳＲ触媒７５の床温を、ＳＯｘの離脱を可能にする温度（上記硫酸バリウム（ＢａＳＯ₄）をＳＯ₃ ^-やＳＯ₄ ^-に熱分解できる温度）まで上昇させる。そして、上記リッチ期間では、排気Ａ／Ｆをリッチにすることで、ＮＳＲ触媒７５からＳＯｘを離脱させる（ＳＯ₃ ^-やＳＯ₄ ^-を排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と反応させて気体状のＳＯ₂ ^-に還元する）。

また、リーン期間からリッチ期間への切り換えタイミングは、ＮＳＲ触媒７５の床温が、ＳＯｘを離脱させるのに十分な温度（例えば６８０℃）に達した時点となっている。また、リッチ期間からリーン期間への切り換えタイミングは、ＮＳＲ触媒７５の床温が所定温度（例えば６３０℃）まで低下した時点となっている。このようなリーン期間とリッチ期間とが交互に繰り返されることにより、ＮＳＲ触媒７５からＳＯｘが離脱されていく。

具体的に図４〜図６を用いて説明すると、Ｓ被毒量が所定値に達したことにともなってＳ被毒回復制御が開始されると、先ず、排気空燃比をリーンに設定するリーン期間となる。このリーン期間では、図５（ａ）に示すように、パイロット噴射およびメイン噴射の実行後に近接ポスト噴射（本発明でいう「進角側ポスト噴射」）が実行され、その後にレイトポスト噴射（本発明でいう「遅角側ポスト噴射」）が実行される。これらポスト噴射により、排気ガスの温度が上昇する。特に、レイトポスト噴射で噴射された燃料は未燃状態で排気系７に流れ、この排気系７で燃焼することにより、排気ガスの温度を効果的に上昇させる。図６は、この場合の筒内温度および筒内圧力の変化を示している。

なお、上記近接ポスト噴射は、例えばピストン１３の圧縮上死点後３０°で開始される。このタイミングでは筒内圧力が比較的高いため、この近接ポスト噴射で噴射された燃料の飛行距離は比較的短く、筒内の壁面への付着は殆ど無く、オイル希釈は殆ど招かない。これに対し、上記レイトポスト噴射は、例えばピストン１３の圧縮上死点後１００°で開始される。このタイミングでは筒内圧力が比較的低いため、このレイトポスト噴射で噴射された燃料の飛行距離は比較的長く、筒内の壁面への付着が生じやすく、オイル希釈を招く可能性がある。これら近接ポスト噴射およびレイトポスト噴射の噴射タイミングは上述したものには限定されず適宜設定される。

このリーン期間において排気ガス温度の上昇に伴ってＮＳＲ触媒７５の床温度も上昇し、この床温度が所定温度（例えば６８０℃）に達すると、リーン期間からリッチ期間に切り換えられる（図４におけるタイミングＴ１）。このリッチ期間では、図５（ｂ）に示すように、パイロット噴射およびメイン噴射の実行後に近接ポスト噴射が実行される。この場合、上記レイトポスト噴射は実行されない。また、上記スロットルバルブ６２の開度を所定開度まで小さくし、筒内に流入される空気量を減量する。これにより、筒内の空燃比はリッチ状態となり、排気Ａ／Ｆもリッチとなる。つまり、このリッチ期間では、ＮＳＲ触媒７５の床温度が十分に上昇（ＳＯｘの離脱を可能にする温度まで上昇）されている状態で排気Ａ／Ｆがリッチとなっているため、ＮＳＲ触媒７５からＳＯｘが離脱されることになる。

このようなリッチ期間では、図４に示すＳＯｘ放出率の波形に示すようにＮＳＲ触媒７５からＳＯｘが放出されることになる。これによりＮＳＲ触媒７５におけるＳＯｘ残量は次第に減少していく（図４に示すＳＯｘ残量を示す波形を参照）。

このリッチ期間においてＮＳＲ触媒７５の床温度が次第に低下していき、その床温度が所定温度（例えば６３０℃）に達すると、リッチ期間からリーン期間に切り換えられる（タイミングＴ２）。このリーン期間では、上述した場合と同様に、パイロット噴射およびメイン噴射の実行後に近接ポスト噴射が実行され、その後にレイトポスト噴射が実行される。これらポスト噴射により、排気ガスの温度が再び上昇することになる。

このようにしてリーン期間とリッチ期間とがＮＳＲ触媒７５の床温度に応じて切り換えられながら、ＮＳＲ触媒７５からＳＯｘが次第に放出されていき、このＮＳＲ触媒７５におけるＳＯｘの吸着量は減少していく。そして、このＳＯｘの吸着量が所定量未満になると、Ｓ被毒回復制御が終了する（後述するＳ被毒回復制御の中断処理が実施されない場合）。

なお、ＮＳＲ触媒７５からのＳＯｘ放出量の計測は、ＮＳＲ触媒７５の床温度と上記リッチ期間とに基づいて行われる。つまり、ＮＳＲ触媒７５の床温度が高いほど、また、上記リッチ期間が長いほどＳＯｘ放出量は多くなっていくので、これらＮＳＲ触媒７５の床温度とリッチ期間とを計測していくことにより、ＳＯｘ放出量が求められることになる。そして、このＳＯｘ放出量が、上述したＮＳＲ触媒７５内におけるＳＯｘの残留量（インジェクタ２３の総燃料噴射量と燃料中における硫黄濃度とに基づいて計測されたＳＯｘの残留量）に一致すると、ＮＳＲ触媒７５内のＳＯｘの略全量が放出されたとしてＳ被毒回復制御が終了することになる。

また、上記リーン期間とリッチ期間との切り換えはＮＳＲ触媒７５の床温に応じて行われるため、例えばエンジン１の高負荷運転時などであって、排気ガス温度が高い運転状態にあっては、リーン期間は短くなり、リッチ期間は長くなることになる。また、この場合、上記リーン期間で実行されるレイトポスト噴射の噴射量は少なく設定されることになる。

以上が、Ｓ被毒回復制御の基本動作である。

本実施形態では、このＳ被毒回復制御の実行中において、上記レイトポスト噴射での噴射積算量が所定量を超えた場合には、Ｓ被毒回復制御を中断するようにしている。以下、具体的に説明する。例えば車速が比較的低い状況にあっては、メイン噴射での噴射量が比較的少なかったり、エンジン回転数が比較的低かったりすることに起因し、仮に上記ポスト噴射（近接ポスト噴射やレイトポスト噴射）を実行したとしても排気温度を十分に上昇させることができなくなる。このため、この状態で排気空燃比をリッチにしたとしても（上記リッチ期間の制御を実行しても）、ＮＳＲ触媒７５からのＳＯｘの放出を効果的に行うことは難しい。

その結果、ＳＯｘの放出が十分に行われない状況で上記ポスト噴射の噴射量が多くなってしまい、噴射燃料がシリンダ壁面に付着することによるオイル希釈を招いてしまったり、燃料消費率の悪化を招いてしまうことになる。

本実施形態では、このような不具合を解消するために、上記レイトポスト噴射での噴射積算量が所定量を超えた場合には、Ｓ被毒回復制御を中断することで、ポスト噴射での噴射量を削減し、オイル希釈の抑制および燃料消費率の改善を図るようにしている。つまり、レイトポスト噴射での噴射積算量が所定量を超える状況では、ＮＳＲ触媒７５からのＳＯｘの放出が効果的に行われていない状況である（排気温度を十分に上昇させることができず、排気空燃比をリッチにしたとしてもＮＳＲ触媒７５からのＳＯｘの放出が効果的に行われていない状況である）として、Ｓ被毒回復制御を中断し、オイル希釈の抑制および燃料消費率の改善を図るようにしている。

以下、このＳ被毒回復制御の具体的な動作手順について図７および図８のフローチャートに沿って説明する。このフローチャートはエンジン１の始動後、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に実行される。

先ず、ステップＳＴ１において、ＮＳＲ触媒７５におけるＳ被毒量（吸着されている硫黄の量）は所定の上限値以下であるか否かを判定する。この上限値は、ＮＳＲ触媒７５におけるＳ被毒量の許容限界値であって、Ｓ被毒量がこの上限値を超えた場合には、排気エミッションが規制値を超えてしまう値として予め設定されている。

車両の走行開始時や、前回のＳ被毒回復制御が終了した直後である場合にはＮＳＲ触媒７５におけるＳ被毒量は所定の上限値以下となっている。

上記ＮＳＲ触媒７５におけるＳ被毒量が所定の上限値以下であり、ステップＳＴ１でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２に移り、上記ＥＣＵ１００に記憶されているＳ被毒回復制御実行フラグがＯＮとなっているか否かを判定する。このＳ被毒回復制御実行フラグは、Ｓ被毒回復制御の開始にともなってＯＮされ、このＳ被毒回復制御が正常に終了すると（ＮＳＲ触媒７５内のＳＯｘの略全量が放出されたとしてＳ被毒回復制御が正常に終了すると）ＯＦＦされるものである。車両の走行開始時や、前回のＳ被毒回復制御が終了した直後である場合には、ＮＳＲ触媒７５におけるＳ被毒量が少ないため、Ｓ被毒回復制御は開始されておらず、Ｓ被毒回復制御実行フラグはＯＦＦとなっている。

Ｓ被毒回復制御実行フラグがＯＦＦであり、ステップＳＴ２でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ３に移り、Ｓ被毒量が回復制御開始量以上となっているか否かを判定する。この回復制御開始量は、上記Ｓ被毒量の上限値よりも所定量だけ少ない量として設定されており、Ｓ被毒量がこの回復制御開始量に達した場合にＳ被毒回復制御が必要となる値として予め設定されている。

車両の走行開始時や、前回のＳ被毒回復制御が終了した直後である場合には、このＳ被毒量が回復制御開始量以上となっていないため、ステップＳＴ３でＮＯ判定され、そのままリターンされる（図８）。

そして、エンジン１の駆動が継続されるに従ってＳ被毒量が多くなっていき、このＳ被毒量が回復制御開始量以上となった場合には、ステップＳＴ３でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ４に移る。このステップＳＴ４では、上記Ｓ被毒回復制御を開始する。また、このＳ被毒回復制御の開始にともなって上記Ｓ被毒回復制御実行フラグをＯＦＦからＯＮに切り換える。これにより、上述したリーン期間とリッチ期間とが交互に切り換えられることによるＳ被毒回復制御が実行されることになる。

このＳ被毒回復制御が開始されると、ステップＳＴ５において上記レイトポスト噴射での噴射量の積算を開始する。このレイトポスト噴射量の積算は、ＥＣＵ１００からインジェクタ２３に出力されるレイトポスト噴射量の指令値を積算していくことにより行われる。また、このレイトポスト噴射量の指令値は、エンジン負荷に応じて調整される。つまり、エンジン負荷が比較的高い場合には、上記メイン噴射での噴射量が多いことで、排気ガスの温度が高くなっているため、この排気ガスの温度を上昇させるための燃料噴射であるレイトポスト噴射での噴射量は少なく設定される。逆に、エンジン負荷が比較的低い場合や低車速時にあっては、上記メイン噴射での噴射量が少ないことで、排気ガスの温度が低くなっているため、レイトポスト噴射での噴射量は多く設定されることになる。

このようにしてレイトポスト噴射での噴射量の積算を行いながらＳ被毒回復制御を実行した状態において、ステップＳＴ６（図８）では、ＮＳＲ触媒７５からのＳ排出量（離脱量）が所定値に達したか否かを判定する。この所定値は、Ｓ被毒回復制御を終了させるためのＳ排出量であって、例えば、Ｓ被毒回復制御の開始時におけるＳ吸着量に相当する値、または、このＳ被毒回復制御の開始時におけるＳ吸着量よりも僅かに小さい値に設定されている。なお、このＮＳＲ触媒７５からのＳ排出量の算出動作としては、上述した如く、ＮＳＲ触媒７５の床温度と排気Ａ／Ｆとから求められる。

ＮＳＲ触媒７５からのＳ排出量が所定値に達していない場合、つまり、Ｓ被毒回復制御が継続されている場合には、ステップＳＴ６でＮＯ判定されてステップＳＴ７に移る。このステップＳＴ７では、上記積算されているレイトポスト噴射での噴射量積算値が所定の閾値（本発明でいう「回復制御中断量」）以上に達したか否かを判定する。この閾値については後述する。

レイトポスト噴射量積算値が所定の閾値以上に達しておらず、ステップＳＴ７でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ６に戻り、ＮＳＲ触媒７５からのＳ排出量が所定値に達したか否かを判定する。

そして、レイトポスト噴射での噴射量積算値が所定の閾値以上に達する前に、ＮＳＲ触媒７５からのＳ排出量が所定値に達した場合には、ステップＳＴ６でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ８に移る。このステップＳＴ８では、ＮＳＲ触媒７５からのＳ排出量が所定値に達したことに伴い、Ｓ被毒回復制御の終了処理を行う。具体的には、上記ポスト噴射を停止することによってＳ被毒回復制御を終了させ、上記Ｓ被毒回復制御実行フラグをＯＦＦにし、また、上記ＥＣＵ１００に記憶されているＳ被毒回復制御再開フラグをＯＦＦにする。これにより、Ｓ被毒回復制御が終了され、ＮＳＲ触媒７５のＮＯｘ吸蔵能力が回復された状態で、通常のエンジン制御に移行する。

図９（ａ）は、このようにＮＳＲ触媒７５からのＳ排出量が所定値に達したことでＳ被毒回復制御が終了した場合におけるＳ被毒量の時間的変化の一例を示す図である。この図９（ａ）に示すように、Ｓ被毒量が回復制御開始量以上となり（図中のタイミングｔ１；ステップＳＴ３でＹＥＳ判定）、Ｓ被毒回復制御が開始され、それにより、ＮＳＲ触媒７５からのＳ排出量が所定値に達した時点で（ステップＳＴ６でＹＥＳ判定）、Ｓ被毒回復制御が終了される（ステップＳＴ８）。

一方、ＮＳＲ触媒７５からのＳ排出量が所定値に達する前に（ステップＳＴ６でＹＥＳ判定される前に）、レイトポスト噴射の噴射量積算値が所定の閾値以上に達した場合には、ステップＳＴ７でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ９に移る。このステップＳＴ９では、Ｓ被毒回復制御の中断処理を行う。具体的には、上記各ポスト噴射を停止することによってＳ被毒回復制御を中断させ、上記Ｓ被毒回復制御再開フラグをＯＦＦにする。これにより、Ｓ被毒回復制御は一時的に中断されることになる。

このようにしてＳ被毒回復制御が中断された後、ステップＳＴ１０に移り、Ｓ被毒回復制御再開条件が成立したか否かを判定する。このＳ被毒回復制御再開条件は、ＮＳＲ触媒７５の床温度がＳＯｘの放出が可能となる温度まで上昇した場合に成立する。このＳ被毒回復制御再開条件として具体的には、図１０に示すように、車速が６０ｋｍ／ｈ以上にある状態が所定時間Ｔ（例えば５ｓｅｃ）継続した場合が挙げられる。このＳ被毒回復制御再開条件が成立すると、Ｓ被毒回復制御再開フラグがＯＦＦからＯＮに切り換わり、上述したポスト噴射を伴うＳ被毒回復制御が再開されることになる。

Ｓ被毒回復制御再開条件が成立しておらず、ステップＳＴ１０でＮＯ判定された場合にはリターンされる。この場合、Ｓ被毒回復制御実行フラグはＯＮとなっており、Ｓ被毒回復制御再開フラグはＯＦＦとなっている。このため、ステップＳＴ２ではＹＥＳ判定され、ステップＳＴ１１に移る。このステップＳＴ１１では、Ｓ被毒回復制御再開フラグがＯＮとなっているか否かを判定する。今、Ｓ被毒回復制御再開フラグがＯＦＦとなっているので、ステップＳＴ１１ではＮＯ判定され、ステップＳＴ１０戻る。つまり、Ｓ被毒回復制御再開条件が成立したか否かを判定する。Ｓ被毒回復制御再開条件が成立するまでは、この動作が繰り返される。つまり、Ｓ被毒回復制御の中断状態が維持される。

また、このＳ被毒回復制御再開条件が成立するまでに、ＮＳＲ触媒７５におけるＳ被毒量が所定の上限値を超えた場合には、ステップＳＴ１でＮＯ判定されてステップＳＴ１２に移る。このステップＳＴ１２では、車室内のメータパネル（インストルメントパネル）上に配置されたＤＰＦランプを点灯させる。このＤＰＦランプは、Ｓ被毒量が所定の上限値を超えたことを運転者に報知するためのランプであって、運転者に、車両の加速（例えば６０ｋｍ／ｈまでの加速）を促すものである。

図９（ｂ）は、このようにＮＳＲ触媒７５におけるＳ被毒量が所定の上限値を超えた場合におけるＳ被毒量の時間的変化の一例を示す図である。この図９（ｂ）に示すように、Ｓ被毒量が回復制御開始量以上となり（図中のタイミングｔ２；ステップＳＴ３でＹＥＳ判定）、Ｓ被毒回復制御が開始され、その後、Ｓ被毒回復制御が中断されるなどしてＳ被毒量が増加していき、ＮＳＲ触媒７５におけるＳ被毒量が所定の上限値を超えた時点で（図中のタイミングｔ３；ステップＳＴ１でＮＯ判定）、ＤＰＦランプが点灯される（ステップＳＴ１２）。

ステップＳＴ１３では、ＮＳＲ触媒７５におけるＳ被毒量が所定の上限値以下に達したか否かを判定する。未だＳ被毒量が所定の上限値以下に達しておらず、ステップＳＴ１３でＮＯ判定された場合には、そのままリターンされる。つまり、ＤＰＦランプの点灯を維持して、運転者が車両を加速させることにともなうＳ被毒回復により、Ｓ被毒量が所定の上限値以下に達するのを待つ。

一方、運転者が車両を加速させることでＳ被毒回復が行われ、ステップＳＴ１３でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ１４に移り、ＤＰＦランプを消灯する。つまり、Ｓ被毒量が所定の上限値以下に達したことで、排気エミッションが規制値を超えてしまう状況が解消されたとして、運転者に対する車両の加速要求を解除する。

そして、上記Ｓ被毒回復制御再開条件が成立し、ステップＳＴ１０でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ１５に移り、Ｓ被毒回復制御の再開処理を行う。具体的には、上記ポスト噴射を実行することによってＳ被毒回復制御を再開させ、上記Ｓ被毒回復制御再開フラグをＯＮにする。これにより、Ｓ被毒回復制御が再開されてリターンされる。この場合、Ｓ被毒回復制御実行フラグはＯＮとなっており、Ｓ被毒回復制御再開フラグもＯＮとなっている。このため、ステップＳＴ２ではＹＥＳ判定され、ステップＳＴ１１でもＹＥＳ判定されることになる。これにより、ステップＳＴ６の判定動作に戻る。つまり、このＳ被毒回復制御の再開にともなって、ＮＳＲ触媒７５からのＳ排出量が所定値に達したか否かを判定する。このステップＳＴ６の判定動作以降の動作は上述したものと同様に行われ、このＳ被毒回復制御の再開によってＮＳＲ触媒７５からのＳ排出量が所定値に達した場合にはステップＳＴ８でＳ被毒回復制御の終了処理が行われる。また、Ｓ被毒回復制御の再開中に、積算されているレイトポスト噴射での噴射量積算値が所定の閾値以上に達した場合には、ステップＳＴ９において、再びＳ被毒回復制御の中断処理が行われる。以上の動作が繰り返され、ＮＳＲ触媒７５内のＳＯｘが放出されていく。

次に、上述した閾値（ステップＳＴ７での判定に用いられる閾値）について説明する。この閾値としては、燃料消費率を許容限界以下に抑えるための第１の閾値と、上述したオイル希釈率を許容限界（例えばオイル希釈率十数％）以下に抑えるための第２の閾値とがある。そして、上記第１の閾値は予め固定値として設定されている。一方、上記第２の閾値はオイル希釈率に応じて変更され、オイル希釈率が比較的低い場合には、上記第１の閾値よりも大きな値として設定される一方、オイル希釈率が比較的高い場合には、上記第１の閾値よりも小さな値として設定される。

図１１は、これら閾値とオイル希釈率との関係を説明する図である。この図１１に示すように、オイル希釈率の上昇に伴って第２の閾値は次第に小さくなっていき、この図１１では、車両の走行距離が図中のＡを超えると、第２の閾値が第１の閾値よりも小さくなっている。つまり、燃料消費率を許容限界以下に抑えるための閾値（第１の閾値）よりもオイル希釈率を許容限界以下に抑えるための閾値（第２の閾値）の方が小さくなる。

上記オイル希釈率が上昇する要因としては、例えば上述した如く、車速が比較的低い状況であって、排気温度が低いことに起因して上記レイトポスト噴射の噴射量が多くなることや、このレイトポスト噴射が実行される期間（上記リーン期間）が長くなることが挙げられる。

上記ステップＳＴ７の判定動作において採用される閾値は、これら第１の閾値および第２の閾値のうち小さい方の閾値である。このため、走行距離が図中のＡに達するまでは第１の閾値が採用され、上記積算されているレイトポスト噴射での噴射量積算値が第１の閾値以上に達したか否か、つまり、燃料消費率が許容限界以下に抑えられているかを判定し、レイトポスト噴射での噴射量積算値が第１の閾値を超えた場合には、燃料消費率が許容限界を超えたとしてＳ被毒回復制御の中断処理を行うことになる。つまり、オイル希釈率が比較的低いため、このオイル希釈率よりも燃料消費率を対象としてＳ被毒回復制御の中断処理タイミングを規定することになる。

一方、走行距離が図中のＡを超えると第２の閾値が採用され、上記積算されているレイトポスト噴射での噴射量積算値が第２の閾値以上に達したか否か、つまり、オイル希釈率が許容限界以下に抑えられているかを判定し、レイトポスト噴射での噴射量積算値が第２の閾値を超えた場合には、オイル希釈率が許容限界を超えたとしてＳ被毒回復制御の中断処理を行うことになる。つまり、オイル希釈率が比較的高いため、燃料消費率よりもオイル希釈率を対象としてＳ被毒回復制御の中断処理タイミングを規定することになる。

以上説明したように、本実施形態では、Ｓ被毒回復制御の実行中において、上記レイトポスト噴射での噴射積算量が所定量を超えた場合には、Ｓ被毒回復制御を中断するようにしている。つまり、このＳ被毒回復制御において排気系７に供給されている燃料が有効利用されておらず、燃焼室３内の壁面付着にともなうオイル希釈を招いている可能性が高いと判断して、排気系７への燃料の供給を中断するようにしている。これにより、Ｓ被毒回復制御の実行に伴うオイル希釈の発生や燃料消費率の悪化を回避することができる。

−他の実施形態−
以上説明した実施形態は、自動車に搭載される直列４気筒ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式（直列型エンジン、Ｖ型エンジン、水平対向型エンジン等の別）についても特に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、通電期間においてのみ全開の開弁状態となることにより燃料噴射率を変更するピエゾインジェクタ２３を適用したエンジン１について説明したが、本発明は、可変噴射率インジェクタを適用したエンジンへの適用も可能である。

上記実施形態では、Ｓ被毒回復制御において排気系７に燃料を供給する手段としてインジェクタ２３からのポスト噴射を行うようにしていた。本発明はこれに限らず、排気系７（例えば排気マニホールド７２）に直接的に燃料を供給する燃料添加弁を備えさえ、この燃料添加弁から供給される燃料によってＳ被毒回復制御を行うようにしてもよい。

本発明は、自動車に搭載されるディーゼルエンジンにおいて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＳ被毒回復制御に適用可能である。

１ エンジン（内燃機関）
１２ シリンダボア
２３ 燃料噴射弁（インジェクタ）
３ 燃焼室
４４ａ，４４ｂ Ａ／Ｆセンサ
４５ａ，４５ｂ 排気温センサ
７ 排気系
７５ ＮＳＲ触媒（排気浄化触媒）
７７ 排気浄化ユニット
１００ ＥＣＵ

Claims (5)

1. 内燃機関の排気系に設けられた排気浄化触媒に吸着した硫黄成分を、排気系に燃料を供給することにより上記排気浄化触媒から離脱させる硫黄被毒回復制御を行う内燃機関の排気浄化装置において、
   上記排気系に供給される燃料は、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁から供給されるものであるとともに、
   上記硫黄被毒回復制御において排気系を昇温させるために上記燃料噴射弁から燃焼室内に噴射される燃料噴射形態として、ピストンの圧縮上死点後に実行される進角側ポスト噴射および遅角側ポスト噴射が行われるようになっており、上記遅角側ポスト噴射で噴射された燃料の積算量が所定の回復制御中断量に達した場合に、上記排気系への燃料の供給を中断する構成となっており、
   上記回復制御中断量は、上記燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼室内の壁面に付着することによるオイル希釈率が所定値に達したと判断される量に設定されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   上記回復制御中断量は、上記燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼室内の壁面に付着することによるオイル希釈率が高い状態であるほど小さい値に設定されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
3. 請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   上記回復制御中断量は、燃料消費率を所定値以下に抑えるための上記燃料積算量、および、オイル希釈率を所定値以下に抑えるための上記燃料積算量のうちの一方が選択されて設定されるようになっており、
   上記オイル希釈率が所定値未満であって、上記燃料消費率を所定値以下に抑えるための上記燃料積算量が、上記オイル希釈率を所定値以下に抑えるための上記燃料積算量よりも少ない場合には、この燃料消費率を所定値以下に抑えるための燃料積算量が上記回復制御中断量として選択される一方、オイル希釈率が所定値以上であって、上記オイル希釈率を所定値以下に抑えるための上記燃料積算量が、上記燃料消費率を所定値以下に抑えるための上記燃料積算量よりも少ない場合には、このオイル希釈率を所定値以下に抑えるための燃料積算量が上記回復制御中断量として選択される構成となっていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
4. 請求項１〜３のうち何れか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   上記排気系に供給された燃料の積算量が上記回復制御中断量に達して燃料の供給が中断された後、排気系の温度が所定温度に達する状況となった場合に、排気系への燃料の供給を再開する構成となっていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
5. 請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   車両に搭載されており、
   上記排気系の温度が所定温度に達する状況は、車両走行速度が所定速度に達した状態が所定時間継続した場合であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

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