JP2013160106A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気浄化触媒の性能を回復させるために排気空燃比をリッチにする制御の適正化を図ることができる内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】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、ＮＳＲ触媒の端面のＰＭ堆積量が第１堆積量に達するまではリッチ期間の制限を解除する。ＰＭ堆積量が第１堆積量に達すると、エンジンの高回転運転領域においてリッチ期間を制限する。さらに、ＰＭ堆積量が第２堆積量に達すると、エンジンの燃料噴射量が多い運転領域においてもリッチ期間を制限する。
【選択図】図７

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、排気浄化装置に備えられた排気浄化触媒の性能を回復する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（例えば、下記の特許文献１を参照）。

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（排気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って、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、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（ＮＯｘ還元処理の実行）。このＮＯｘ還元処理として具体的には、排気系に燃料を供給すること（ポスト噴射や燃料添加による燃料供給）によって排気空燃比をリッチにして排気系の酸素濃度を低下させる。これにより、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。その結果、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力が回復する。

また、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（例えば、下記の特許文献２および特許文献３を参照）。

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。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。

このように、ＮＯｘ還元処理およびＳ被毒回復制御の何れにおいても、排気空燃比を一時的にリッチにするなどの排気空燃比の制御が必要である。

特開２０１１−１７９４６１号公報 特開２００７−１０７４７４号公報 特開２００３−１２９８３０号公報

ところで、従来のＮＯｘ還元処理にあっては、排気中のスモークの発生を考慮し、排気空燃比をリッチにしてもスモークの発生量を抑えることが可能な運転領域（例えばエンジンの低回転時）に、その実行可能範囲が制限されていた。このため、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵量が比較的多い状況（ＮＯｘ還元処理を必要とする状況）であってもＮＯｘ還元処理が行えず、排気エミッションを十分に改善させることができなくなる可能性があった。

また、Ｓ被毒回復制御においても同様に、排気空燃比をリッチにする範囲が制限されることに起因して、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からのＳＯｘの放出が十分に行えず、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ浄化効率を十分に確保することができなくなる可能性があった。また、排気空燃比をリッチにする範囲が制限されることに起因して、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の床温を目標温度まで昇温させるための期間（排気空燃比をリーンにする期間）が長くなり、ポスト噴射によってＮＯｘ吸蔵還元型触媒の床温を昇温させるものにあっては、このポスト噴射で噴射された燃料がシリンダ壁面に付着することによるオイル希釈（燃料によるエンジンオイルの希釈）が促進されてしまう可能性があった。具体的には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の床温を目標温度まで昇温させるために行われるポスト噴射は、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）が長くなりやすい。そして、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の床温を目標温度まで昇温させるための期間が長くなった場合には、このポスト噴射が実行される期間も長くなり、その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う可能性が高くなる。

本発明の発明者は、上述した課題の原因が、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の端面（排気ガスが流入する側の端面）やその端面の周辺におけるＰＭ等の堆積量を考慮することなく、排気空燃比をリッチにできる期間を一律に制限していた（エンジンの運転状態や環境条件のみによって一律に制限していた）ためであることを見出した。

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、排気浄化触媒の性能を回復させるために排気空燃比をリッチにする制御の適正化を図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、ＮＳＲ触媒等の排気浄化触媒の排気流入側でのＰＭ堆積量が少ない場合には、この排気浄化触媒の性能回復のために排気空燃比をリッチにすることが可能なエンジン運転領域を拡大する。これにより、排気浄化触媒の性能に支障を来さない範囲で、その性能回復を効果的に行うことができるようにしている。

−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の性能回復制御を、排気空燃比をリッチにすることにより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、上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量に応じて、上記排気空燃比をリッチにする上記性能回復制御が実行される内燃機関の運転領域を変更する構成としている。

より具体的には、上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量が所定堆積量以上である場合には、上記排気空燃比をリッチにする上記性能回復制御が実行される内燃機関運転領域が制限される構成としている。

従来では、排気浄化触媒の性能回復制御を実行するに際し、スモークの発生を考慮して排気空燃比をリッチにする制御の制限を、内燃機関の運転状態や環境条件のみによって規定していた。このため、排気空燃比をリッチにする内燃機関運転領域が大きく制限され、排気浄化触媒の性能を十分に回復させることができない場合があった。本解決手段では、排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量が所定堆積量以上である場合に、排気空燃比をリッチにする上記性能回復制御が実行される内燃機関運転領域が制限される。つまり、排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量が所定堆積量未満である場合に、排気空燃比をリッチにする上記性能回復制御が実行される内燃機関運転領域が拡大される。このため、スモークの発生に伴う排気浄化触媒の性能に支障を来さないようにしながらも、排気浄化触媒の性能回復を効果的に行うことが可能になる。

より具体的に、上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量が所定の第１堆積量以上である場合、内燃機関の所定回転数以上の運転領域では、上記排気空燃比をリッチにする上記性能回復制御が制限される構成としている。

また、上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量が所定の第２堆積量以上である場合、燃料噴射量が所定量以上の運転領域では、上記排気空燃比をリッチにする上記性能回復制御が制限される構成としている。

また、上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量が所定の第１堆積量に達した後、このＰＭ堆積量が第１堆積量よりも多い第２堆積量に達するまでは、内燃機関の所定回転数以上の運転領域において、上記排気空燃比をリッチにする上記性能回復制御が制限され、上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量が上記第２堆積量に達した場合には、燃料噴射量が所定量以上の運転領域において、上記排気空燃比をリッチにする上記性能回復制御が制限される構成としている。

このように、排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量が増加していくに従って、先ず、内燃機関の高回転域において、排気空燃比をリッチにする制御を制限し、さらにＰＭ堆積量が増加した場合には、燃料噴射量が所定量以上の運転領域においても、排気空燃比をリッチにする制御を制限するようにしている。これは、燃料噴射量が所定量以上の運転領域よりも内燃機関の高回転域の方がスモークが発生しやすい運転状態であるためである。つまり、スモークが発生しやすい運転状態で、排気空燃比がリッチにされてしまう状態を優先的に制限することで、排気空燃比をリッチにする期間を可能な限り維持しながらも、スモークの発生による排気浄化触媒への悪影響を防止するようにしている。

また、上記排気浄化触媒の性能回復制御が、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁から供給される燃料の噴射形態として、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を行うことで排気浄化触媒を昇温させる触媒昇温動作と、この触媒昇温動作によって排気浄化触媒を昇温させた状態で、上記進角側ポスト噴射を行うとともに上記遅角側ポスト噴射を停止して排気空燃比をリッチにする排気空燃比リッチ動作とを交互に行うものである場合には、上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量が所定堆積量以上である場合に、上記排気空燃比リッチ動作が実行される内燃機関運転領域が制限されるようにしている。

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、排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量が所定堆積量以上である場合に、上記排気空燃比リッチ動作が実行される内燃機関運転領域を制限することで、遅角側ポスト噴射に伴うオイル希釈を抑制することが可能になり、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。

排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量を推定する手法としては、上記排気系における排気浄化触媒の上流側の圧力、排気浄化触媒の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧、または、排気浄化触媒の上流側に設けられた酸素センサの応答性に基づいて推定される。

上記排気系における排気浄化触媒の上流側の圧力に基づいて上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量を推定する場合、その圧力が高いほどＰＭ堆積量が多いと推定することになる。

また、上記排気浄化触媒の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧に基づいて上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量を推定する場合、その差圧が大きいほどＰＭ堆積量が多いと推定することになる。

また、上記排気浄化触媒の上流側に設けられた酸素センサの応答性に基づいて上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量を推定する場合、その応答性が低いほどＰＭ堆積量が多いと推定することになる。

本発明では、排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量に応じて、排気空燃比をリッチにする性能回復制御が実行される内燃機関の運転領域を変更するようにしている。このため、スモークの発生に伴う排気浄化触媒の性能に支障を来さないようにしながらも、排気浄化触媒の性能回復を効果的に行うことが可能になる。

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。 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。 ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 Ｓ被毒回復制御の基本動作を説明するための図であって、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。 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。 Ｓ被毒回復制御の動作手順を示すフローチャート図である。 Ｓ被毒回復制御において実行される排気空燃比制御の動作手順を示すフローチャート図である。 ＮＳＲ触媒上流側圧力によってＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量を求めるためのＰＭ堆積量マップを示す図である。 ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量によって排気空燃比リッチ可能運転領域を求めるためのリッチ可能運転領域マップを示す図である。 従来のＳ被毒回復制御実行時におけるエンジン運転状態、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量、排気空燃比リッチ要求、排気空燃比、オイル希釈率それぞれの変化を示すタイミングチャート図である。 実施形態に係るＳ被毒回復制御実行時におけるエンジン運転状態、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量、排気空燃比リッチ要求、排気空燃比、オイル希釈率それぞれの変化を示すタイミングチャート図である。 ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量の推定動作の変形例におけるアクセル開度および空燃比センサ出力の変化を示す図である。 空燃比センサ応答時間からＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量を求めるためのＰＭ堆積量マップを示す図である。

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。また、本実施形態では、本発明に係る制御（排気空燃比をリッチにすることによる排気浄化触媒の性能回復制御）をＳ被毒回復制御に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（排気浄化装置）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。空燃比（Ａ／Ｆ）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、空燃比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、空燃比センサは、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。ＮＳＲ触媒上流圧センサ４Ａは、ＮＳＲ触媒７５の上流側に配設され、ＮＳＲ触媒７５の上流側の圧力を検出する。このＮＳＲ触媒７５の上流側の圧力は、後述するように、ＮＳＲ触媒７５の端面（排気流入側の端面）におけるＰＭ堆積量に相関がある。つまり、ＮＳＲ触媒７５の端面におけるＰＭ堆積量の増加にともなう流路抵抗の上昇によってＮＳＲ触媒７５の上流側の圧力も上昇するため、このＮＳＲ触媒７５の上流側の圧力の検出によってＰＭ堆積量が推定できることになる。

−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、空燃比センサ４４ａ，４４ｂ、排気温センサ４５ａ，４５ｂ、吸気圧センサ４８、吸気温センサ４９、ＮＳＲ触媒上流圧センサ４Ａ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の昇温や排気空燃比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空燃比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（燃焼空燃比）が高ければ、排気中の酸素濃度（排気空燃比）も基本的には同様に高くなる。一方、上述したように、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、上記ＤＰＦ７６にＰＭが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と判断され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（排気空燃比をリッチにする）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（触媒昇温動作）、排気空燃比をリッチにすることで（排気空燃比リッチ動作により）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被毒回復制御時には、排気空燃比を理論空燃比以下（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、排気空燃比が、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および図５を用いてＳ被毒回復制御の基本動作について説明する。ここでは、Ｓ被毒回復制御の原理を理解しやすくするため、エンジン運転状態によるＳ被毒回復制御の制限（排気空燃比をリッチにすることに対する制限）が生じていない場合について説明する。一般に、Ｓ被毒回復制御では、エンジン１に対する要求トルクが急上昇するタイミング（車両の加速要求時など）ではＮＳＲ触媒７５の床温の過上昇を防止するべく排気空燃比をリッチにすることが制限されるが、ここでは、そのような状況は生じていない場合を説明する。なお、排気空燃比をリッチにすることの制限が生じている場合の動作については後述する。

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、排気空燃比をリーンに設定するリーン期間（排気空燃比をリーンに制御する期間）と、排気空燃比をリッチに設定するリッチ期間（排気空燃比をリッチに制御する期間）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、排気空燃比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および図５を用いて説明すると、Ｓ被毒量（ＳＯｘ吸蔵量）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。

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（理論空燃比以下）となり、排気空燃比もリッチとなる。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空燃比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放出率の波形のように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残量の波形を参照）。

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（ＳＯｘ残量）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。

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、Ｓ被毒回復制御開始時におけるＳＯｘ吸着量（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の吸着量）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。

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、リーン期間（排気空燃比をリーンに制御する期間）およびリッチ期間（排気空燃比をリッチに制御する期間）を、ＮＳＲ触媒７５の端面に堆積しているＰＭの量（以下、「ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量」という）およびエンジン１の運転状態に応じて調整するようにしている。言い換えると、エンジン１の運転状態に応じて制限されるリッチ期間を、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量に応じて変更するようにしている。

燃焼室３から排出された排気ガス中にはＰＭが存在しており、排気ガスがＮＳＲ触媒７５を通過する際には、ＰＭの一部がＮＳＲ触媒７５の端面に堆積する場合がある。そして、このＰＭ堆積量は、エンジン１の運転が継続されるのにともなって徐々に増加していく。本実施形態では、このようにしてＮＳＲ触媒７５の端面に堆積したＰＭの量（ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量）に応じてリーン期間およびリッチ期間を調整する。以下、具体的に説明する。

従来技術にあっては、Ｓ被毒回復制御におけるリッチ期間でのスモークの発生を考慮し、排気空燃比をリッチにするエンジン運転領域（上記排気空燃比をリッチに制御することが可能なエンジン運転領域）が大きく制限されていた。つまり、必要以上にリッチ期間を制限していたことで、ＮＳＲ触媒７５からのＳＯｘの放出が十分に行えず、ＮＳＲ触媒７５のＮＯｘ浄化効率を十分に確保することができなくなったり、リーン期間が長くなり、上記レイトポスト噴射で噴射された燃料がシリンダ壁面に付着することによるオイル希釈（燃料によるエンジンオイルの希釈）が促進されてしまう可能性があった。

そこで、本実施形態では、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量およびエンジン１の運転状態に応じてリーン期間およびリッチ期間を調整することにより、必要以上にリッチ期間が制限されてしまうことを回避するようにしている。

具体的には、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量を推定し、このＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が少ないほどＳ被毒回復制御におけるリーン期間を制限する（リッチ期間の制御を可能にするエンジン運転領域を拡大する）。これにより、リッチ期間を長く確保することでＳＯｘの放出が十分に行えるようにする。また、リーン期間を短くすることでレイトポスト噴射の実行期間を短くして、このレイトポスト噴射での総噴射量を少なくし、これによって、上記オイル希釈の発生を抑制するようにしている。つまり、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が少ない場合には、リッチ期間を長くしてもスモークの発生に伴うＮＳＲ触媒７５の閉塞は生じないため、排気空燃比をリッチするエンジン運転領域（リッチ期間の制御を可能とするエンジン運転領域）を拡大し、リッチ期間でのＳＯｘ放出量の増大を図るとともにレイトポスト噴射にともなうオイル希釈の抑制を図るようにしている。また、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が多いほどＳ被毒回復制御におけるリッチ期間を制限（排気空燃比をリッチするエンジン運転領域（リッチ期間の制御を可能とするエンジン運転領域）を縮小）することで、スモークの発生を抑制し、これによって、ＮＳＲ触媒７５の端面に対するＰＭの堆積を抑制して、ＮＳＲ触媒７５の性能を確保するようにしている。

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６および図７のフローチャートに沿って説明する。図６は、Ｓ被毒回復制御の動作手順を示している。また、図７は、Ｓ被毒回復制御において実行される排気空燃比制御（排気空燃比をリッチにする期間とリーンにする期間との調整制御）の動作手順を示している。これらのフローチャートはエンジン１の始動後、所定期間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎、または、クランクシャフトの所定回転角度毎）に実行される。

先ず、ステップＳＴ１（図６）において、予め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ＳＴ１でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ２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、予め実験やシミュレーションなどに基づいて設定されている。

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ＳＴ２でＮＯ判定され、そのままリターンされる。

そして、エンジン１の運転が継続されるに従ってＮＳＲ触媒７５の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ＳＴ２でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ３に移る。このステップＳＴ３では、上述した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。このようにしてＳ被毒回復制御が開始されると、ステップＳＴ４に移り、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排気空燃比制御が実行されることになる。このステップＳＴ４での排気空燃比制御の詳細については図７を用いて後述する。

上述の如くＳ被毒回復のための排気空燃比制御が開始されると、ステップＳＴ５において、ＮＳＲ触媒７５からのＳ排出量（離脱量）が所定量に達したか否かを判定する。この所定量は、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ＳＯｘ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ＳＯｘ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排出量は、上述した如く、ＮＳＲ触媒７５の床温度と排気空燃比とから求められる。

ＮＳＲ触媒７５からのＳ排出量が所定量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ＳＴ５でＮＯ判定されてリターンされる。この場合、次回のルーチンではステップＳＴ１でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ１、ＳＴ４、ＳＴ５の動作が繰り返されて、ＮＳＲ触媒７５からのＳ排出量が所定量に達するまでＳ被毒回復制御が継続されることになる。

ＮＳＲ触媒７５からのＳ排出量が所定量に達し、ステップＳＴ５でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ６に移る。このステップＳＴ６では、ＮＳＲ触媒７５からのＳ排出量が所定量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。

次に、上記ステップＳＴ４で実行される排気空燃比制御の動作手順について図７のフローチャートに沿って説明する。この排気空燃比制御では、上述した如く、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量およびエンジン１の運転状態に応じてリーン期間およびリッチ期間を調整するようにしている。

まず、ステップＳＴ１１において、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量の推定を行う。このＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量の推定動作として具体的には、上記ＮＳＲ触媒７５の上流側に配設された上記ＮＳＲ触媒上流圧センサ４Ａによって検出されるＮＳＲ触媒７５の上流側の圧力（以下、「ＮＳＲ触媒上流側圧力」という）に基づいてＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が推定される。具体的には、ＮＳＲ触媒上流側圧力とＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量との関係を予め規定したＰＭ堆積量マップが上記ＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されており、このＰＭ堆積量マップにＮＳＲ触媒上流側圧力（ＮＳＲ触媒上流圧センサ４Ａによって検出された圧力）を当て嵌めることによりＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量を推定する。図８は、このＰＭ堆積量マップの一例を示している。このＰＭ堆積量マップでは、ＮＳＲ触媒上流側圧力が図中のＰＡである場合には、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量（質量）は図中のＡとして求められ、ＮＳＲ触媒上流側圧力が図中のＰＢである場合には、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量は図中のＢとして求められ、ＮＳＲ触媒上流側圧力が図中のＰＣである場合には、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量は図中のＣとして求められることになる。

なお、このＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量の推定手法としては、ＮＳＲ触媒７５の前後の差圧（上流側と下流側との差圧）に基づいて推定するようにしてもよい。具体的には、ＮＳＲ触媒７５の上流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ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量を求めるものである。この場合、上記差圧が大きいほどＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量は多いと判断される。

上記ステップＳＴ１１でＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量を推定した後、ステップＳＴ１２に移り、現在のエンジン運転状態量の抽出を行う。具体的には、現在のエンジン回転数および燃料噴射量の抽出を行う。エンジン回転数は上記クランクポジションセンサ４０からの出力信号に基づいて算出される。また、燃料噴射量はインジェクタ２３に対するＥＣＵ１００からの燃料噴射量指令値によって認識される。

上記ＲＯＭには、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量から排気空燃比リッチ可能運転領域を求めるためのリッチ運転領域マップが予め記憶されている。この排気空燃比リッチ可能運転領域は、Ｓ被毒回復制御において排気空燃比をリッチすることを許可するエンジン運転領域（エンジン回転数および燃料噴射量により規定されるエンジン運転領域）である。

図９は、このリッチ可能運転領域マップの一例を示している。このリッチ可能運転領域マップは、上記ステップＳＴ１１において推定されたＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量に基づいてリッチ可能運転領域を規定し、現在のエンジン運転状態量（エンジン回転数および燃料噴射量）が、このリッチ可能運転領域内にあるか否かを判定するためのマップである。

具体的に、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量の範囲として、第１堆積量範囲、第２堆積量範囲、第３堆積量範囲がそれぞれ設定され、これら堆積量範囲に応じてリッチ可能運転領域が規定されている。具体的に、第１堆積量範囲は、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が比較的少ない範囲（ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が図８におけるＡ未満の範囲）である。また、第２堆積量範囲は、上記第１堆積量範囲よりもＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が多い範囲（ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が図８におけるＡ以上で且つＢ未満の範囲）である。第３堆積量範囲は、上記第２堆積量範囲よりもさらにＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が多い範囲（ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が図８におけるＢ以上で且つＣ未満の範囲）である。

そして、これら堆積量範囲により規定されるリッチ可能運転領域としては、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が上記第１堆積量範囲である場合には、図９におけるエンジン運転領域α，β，γの全ての領域がＳ被毒回復制御において排気空燃比をリッチすることを許可するエンジン運転領域として規定される。つまり、排気空燃比をリッチにする上記リッチ期間が拡大されることになる。

また、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が上記第２堆積量範囲である場合には、図９におけるエンジン運転領域α，β，γのうち領域αおよび領域βのみがＳ被毒回復制御において排気空燃比をリッチすることを許可するエンジン運転領域として規定される。つまり、領域γに対しては排気空燃比をリッチにすることが制限（禁止）されることになる。この領域γはエンジン１の高回転域（エンジン回転数が図中のＮＢからＮＡの運転領域）であって、この領域γに対しては排気空燃比をリッチにすることが制限されることから、特に、排気空燃比をリッチにすることでスモークが発生しやすエンジン１の高回転域でのリッチ期間が制限されるようになっている。

さらに、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が上記第３堆積量範囲である場合には、図９におけるエンジン運転領域α，β，γのうち領域αのみがＳ被毒回復制御において排気空燃比をリッチすることを許可するエンジン運転領域として規定される。つまり、領域γおよび領域βに対しては排気空燃比をリッチにすることが制限（禁止）されることになる。この領域βはエンジン１の高負荷域（燃料噴射量が図中のＱＢからＱＡの運転領域）であって、この領域βに対しても排気空燃比をリッチにすることが制限されることによってスモークの発生を抑制するようになっている。

なお、スモークは、エンジン１の高負荷域よりも高回転域の方が発生しやすいため、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が上記第２堆積量範囲にある状況ではエンジン１の高回転域において排気空燃比をリッチにすることを制限（禁止）し、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が上記第３堆積量範囲にある状況になると、エンジン１の高回転域および高負荷域の両方において排気空燃比をリッチにすることを制限（禁止）している。

ステップＳＴ１３では、現在のエンジン運転状態が、排気空燃比リッチ可能運転領域であるか否かを判定する。具体的には、図９のリッチ可能運転領域マップに、現在のエンジン運転状態（エンジン回転数および燃料噴射量）を当て嵌め、この現在のエンジン運転状態が、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量に基づいて上述した如く規定された排気空燃比リッチ可能運転領域内にあるか否かを判定する。

そして、現在のエンジン運転状態が排気空燃比リッチ可能運転領域内にある場合には、ステップＳＴ１３でＹＥＳ判定され、排気空燃比をリッチすることが許可されることになるため、ステップＳＴ１４において、ＮＳＲ触媒７５の床温が十分に上昇していることを条件に、排気空燃比リッチ制御（上記リッチ期間の制御）が実行されることになる。

一方、現在のエンジン運転状態が排気空燃比リッチ可能運転領域内にない場合には、ステップＳＴ１３でＮＯ判定され、排気空燃比をリッチすることが禁止されることになるため、ステップＳＴ１５において排気空燃比リーン制御（上記リーン期間の制御）が実行されることになる。

このようにして、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量に応じ、排気空燃比をリッチすることが許可されるエンジン運転領域が変更され、現在のエンジン運転状態が、排気空燃比をリッチすることが許可されるエンジン運転領域にある場合には、排気空燃比リッチ制御が実行される。また、現在のエンジン運転状態が、排気空燃比をリッチすることが禁止されるエンジン運転領域にある場合には、排気空燃比リーン制御が実行されるといった動作を繰り返す。

その結果、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が少ないほどＳ被毒回復制御におけるリーン期間を制限する（リッチ期間を長くする）ことで、ＳＯｘの放出が十分に行えることになる。また、レイトポスト噴射の実行期間が短くなり、このレイトポスト噴射での総噴射量が少なくなり、上記オイル希釈の発生を抑制することができる。つまり、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が少ない場合には、リッチ期間を長くしてもスモークの発生に伴うＮＳＲ触媒７５の閉塞は生じないため、排気空燃比をリッチするエンジン運転領域（リッチ期間の制御を可能とするエンジン運転領域）を拡大し、リッチ期間でのＳＯｘ放出量の増大を図るとともにレイトポスト噴射に起因するオイル希釈の抑制を図ることができる。また、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が多いほどＳ被毒回復制御におけるリッチ期間を制限（排気空燃比をリッチするエンジン運転領域（リッチ期間の制御を可能とするエンジン運転領域）を縮小）することで、スモークの発生を抑制し、これによって、ＮＳＲ触媒７５の端面に対するＰＭの堆積を抑制して、ＮＳＲ触媒７５の性能を確保することができる。

なお、上記ステップＳＴ１１で推定されるＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量は、エンジン１の運転が継続されることにともない増大していくが、上述したＤＰＦ再生処理の実行にともなってＰＭが燃焼することで減量されることになる。また、上記排気空燃比リーン制御の実行にともなって減量される場合もある。

また、上記ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が上記第３堆積量範囲よりも多い所定量に達した場合には、このＮＳＲ触媒７５の端面に堆積しているＰＭを除去するための制御が実行される。例えば、排気ガス温度を上昇させてＰＭが燃焼除去されるように、上記アフター噴射が実行されたり、ＥＧＲガスの還流を停止（吸気中の酸素濃度を高める制御）したりする。

図１０は、従来のＳ被毒回復制御実行時におけるエンジン運転状態、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量、排気空燃比リッチ要求、排気空燃比、オイル希釈率それぞれの変化を示すタイミングチャート図である。また、図１１は、実施形態に係るＳ被毒回復制御実行時におけるエンジン運転状態、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量、排気空燃比リッチ要求、排気空燃比、オイル希釈率それぞれの変化を示すタイミングチャート図である。これら図１０および図１１では、ＮＳＲ触媒７５の床温度が所定温度以上に維持されていることで排気空燃比リッチ要求が継続的にＯＮされている場合を示している。つまり、エンジン運転状態によるＳ被毒回復制御の制限（排気空燃比をリッチにすることの制限）の有無に応じて排気空燃比をリッチにする期間とリーンにする期間とが切り換えられる場合を示している。

従来のＳ被毒回復制御にあっては、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量に関わりなく、排気空燃比をリッチにする期間を、エンジン運転状態に応じて一律に制限していた。つまり、図１０における各期間ｔで示すように、エンジン運転状態（エンジン回転数や燃料噴射量など）が所定の閾値を超える運転領域にあってはスモークの発生を懸念して一律に排気空燃比をリーンにし、排気空燃比をリッチにすることを制限していた。つまり、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が少なく、ＮＳＲ触媒７５の閉塞が懸念される状況ではないにも拘わらず排気空燃比をリーンにしていた。上述した如くリーン期間ではレイトポスト噴射の実行に伴ってオイル希釈率が高くなっていく。このため、必要以上にリッチ期間を制限することでオイル希釈率が次第に高くなっていく状況を招いていた（オイル希釈率を示す波形を参照）。

これに対し、本実施形態の制御にあっては、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が上記第１堆積量範囲である場合は、図１１におけるタイミングｔ１〜ｔ２での制御が行われる。つまり、この期間では、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が少ないことでＳ被毒回復制御におけるリッチ期間の制限が小さく、エンジン運転状態が図中の第１堆積量範囲での規制値（図中の第１規制値）以下である場合には排気空燃比をリッチする制御が実行される。このため、上記リーン期間が短くなる（図中のタイミングｔａ〜ｔｂの間でのみ排気空燃比がリーンに制御される）ことに伴って、ＳＯｘ放出量が増大すると共に、レイトポスト噴射での総噴射量が少なくなりオイル希釈は殆ど生じないことになる。

また、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が上記第２堆積量範囲である場合は、図１１におけるタイミングｔ２〜ｔ３での制御が行われる。つまり、この期間では、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が増加したことでＳ被毒回復制御におけるリッチ期間の制限を、上記ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が上記第１堆積量範囲である場合よりも大きくし、エンジン運転状態が図中の第２堆積量範囲での規制値（図中の第２規制値）以下である場合には排気空燃比をリッチする制御が実行される。この場合、図中のタイミングｔｃ〜ｔｄの間でのみ排気空燃比がリーンに制御される。

そして、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が上記第３堆積量範囲となった場合は、図１１におけるタイミングｔ３以降での制御が行われる。つまり、この期間では、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が増加したことでＳ被毒回復制御におけるリッチ期間の制限を、上記ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が上記第２堆積量範囲である場合よりもさらに大きくし、エンジン運転状態が図中の第３堆積量範囲での規制値（図中の第３規制値）以下である場合には排気空燃比をリッチする制御が実行される。この場合、図中のタイミングｔｅ〜ｔｆの間でのみ排気空燃比がリッチに制御される。

このようにして、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量に応じて、排気空燃比をリッチすることが許可されるエンジン運転領域が変更され、現在のエンジン運転状態が、排気空燃比をリッチすることが許可されるエンジン運転領域にある場合には排気空燃比リッチ制御が実行され、現在のエンジン運転状態が、排気空燃比をリッチすることが禁止されるエンジン運転領域にある場合には排気空燃比リーン制御が実行される。このため、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が少ないほどＳ被毒回復制御におけるリーン期間を制限する（リッチ期間を長くする）ことで、レイトポスト噴射の実行期間を短くして、このレイトポスト噴射での総噴射量を少なくし、これによって、上記オイル希釈の発生を抑制することができる。つまり、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が少ない場合には、リッチ期間を長くしてもスモークの発生に伴うＮＳＲ触媒７５の閉塞は生じないため、排気空燃比をリッチするエンジン運転領域（リッチ期間の制御を可能とするエンジン運転領域）を拡大し、リッチ期間でのＳＯｘ放出量の増大およびレイトポスト噴射にともなうオイル希釈の抑制を図ることができる。また、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量が多いほどＳ被毒回復制御におけるリッチ期間を制限（排気空燃比をリッチするエンジン運転領域（リッチ期間の制御を可能とするエンジン運転領域）を縮小）することで、スモークの発生を抑制し、これによって、ＮＳＲ触媒７５の端面に対するＰＭの堆積を抑制して、ＮＳＲ触媒７５の性能を確保することができる。

（変形例１）
次に、変形例１について説明する。この変形例１はＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量の推定動作の変形例であって、その他の構成及び動作は上述した実施形態のものと同様である。従って、ここではＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量の推定動作についてのみ説明する。

本変形例１におけるＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量の推定動作は、上記ＮＳＲ触媒７５の上流側に配設された空燃比センサ４４ａの応答時間に基づいてＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量を推定するものである。

つまり、ＮＳＲ触媒７５の端面にＰＭが堆積する状況にあっては、その上流側に配設されている空燃比センサ４４ａの表面にもＰＭが堆積していると想定される。そして、この空燃比センサ４４ａの応答時間（排気系７の排気空燃比が変化してから、空燃比センサ４４ａの出力信号が、その変化後の排気空燃比に応じた信号として出力されるまでの時間）は、ＰＭ堆積量が多いほど長くなる。つまり、この応答時間とＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量とは相関があると考えられる。

具体的に、空燃比センサ４４ａは、ステンレス鋼等の耐熱性金属によって形成されたカバーで覆われており、このカバーには、センシング部に排気ガスを流入させるための通気孔が形成されている。そして、この通気孔の周囲にＰＭが堆積する状況では、そのＰＭ堆積量が多くなるほど空燃比センサ４４ａの応答時間は長くなる。

このことを利用し、空燃比センサ４４ａの応答時間が長いほどＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量は多いと推定するようにしている。

図１２は、本変形例におけるアクセル開度および空燃比センサ４４ａの出力の変化を示す図である。アクセル開度が比較的大きく、排気空燃比がリッチである状態から、アクセル開度が小さくなり、排気空燃比がリーンになった時点（図中におけるアクセルＯＦＦのタイミング）から、実際に空燃比センサ４４ａの出力信号が、排気空燃比がリーンである場合に対応した値（図中の閾値）として出力されるまでの期間として、比較的短い場合（図中に実線で示す出力変化の場合；応答時間が図中のＴＡの場合）には、空燃比センサ４４ａへのＰＭ堆積量は少なく、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量も少ない推定される。例えば、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量の範囲としては第１堆積量範囲であると推定される。

また、排気空燃比がリーンになった時点から、実際に空燃比センサ４４ａの出力信号が、排気空燃比がリーンである場合に対応したものとして出力されるまでの期間が長い場合（図中に一点鎖線で示す出力変化の場合；応答時間が図中のＴＢの場合）には、空燃比センサ４４ａへのＰＭ堆積量が増加し、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量も増加していると推定される。例えば、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量の範囲としては第２堆積量範囲であると推定される。

さらに、排気空燃比がリーンになった時点から、実際に空燃比センサ４４ａの出力信号が、排気空燃比がリーンである場合に対応したものとして出力されるまでの期間が長くなった場合（図中に二点鎖線で示す出力変化の場合；応答時間が図中のＴＣの場合）には、空燃比センサ４４ａへのＰＭ堆積量がさらに増加し、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量もさらに増加していると推定される。例えば、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量の範囲としては第３堆積量範囲であると推定される。

図１３は、空燃比センサ応答時間からＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量を求めるためのＰＭ堆積量マップを示す図である。このＰＭ堆積量マップでは、空燃比センサ応答時間が図中のＴＡである場合には、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量（質量）としては図中のＡとして求められ、空燃比センサ応答時間が図中のＴＢである場合には、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量としては図中のＢとして求められ、空燃比センサ応答時間が図中のＴＣである場合には、ＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量としては図中のＣとして求められることになる。

その他の動作は上述した実施形態の場合と同様である。

本変形例によれば、既存の空燃比センサ４４ａを利用してＮＳＲ触媒端面ＰＭ堆積量を推定することが可能となる。このため、上記ＮＳＲ触媒上流圧センサ４Ａを不要にでき、排気系７の構成の簡素化を図ることができる。

−他の実施形態−
以上説明した実施形態および変形例は、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、ガソリンエンジンに対して適用することも可能である。

上記実施形態および変形例では、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せ、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。

また、本発明は、Ｓ被毒回復制御に限らずＮＯｘ還元処理に対しても適用が可能である。

また、上記実施形態および変形例では、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。

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 インジェクタ（燃料噴射弁）
３ 燃焼室
４Ａ ＮＳＲ触媒上流圧センサ
７ 排気系
７５ ＮＳＲ触媒（排気浄化触媒）
７６ ＤＰＦ
７７ 排気浄化ユニット
１００ ＥＣＵ

Claims (10)

1. 内燃機関の排気系に設けられた排気浄化触媒の性能回復制御を、排気空燃比をリッチにすることにより行う内燃機関の排気浄化装置において、
   上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量に応じて、上記排気空燃比をリッチにする上記性能回復制御が実行される内燃機関の運転領域を変更する構成と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、
   上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量が所定堆積量以上である場合には、上記排気空燃比をリッチにする上記性能回復制御が実行される内燃機関運転領域が制限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。
3. 請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量が所定の第１堆積量以上である場合、内燃機関の所定回転数以上の運転領域では、上記排気空燃比をリッチにする上記性能回復制御が制限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または２記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量が所定の第２堆積量以上である場合、燃料噴射量が所定量以上の運転領域では、上記排気空燃比をリッチにする上記性能回復制御が制限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。
5. 請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量が所定の第１堆積量に達した後、このＰＭ堆積量が第１堆積量よりも多い第２堆積量に達するまでは、内燃機関の所定回転数以上の運転領域において、上記排気空燃比をリッチにする上記性能回復制御が制限され、
   上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量が上記第２堆積量に達した場合には、燃料噴射量が所定量以上の運転領域において、上記排気空燃比をリッチにする上記性能回復制御が制限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。
6. 請求項１〜５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、
   上記排気浄化触媒の性能回復制御は、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁から供給される燃料の噴射形態として、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を行うことで排気浄化触媒を昇温させる触媒昇温動作と、この触媒昇温動作によって排気浄化触媒を昇温させた状態で、上記進角側ポスト噴射を行うとともに上記遅角側ポスト噴射を停止して排気空燃比をリッチにする排気空燃比リッチ動作とを交互に行うものであって、
   上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量が所定堆積量以上である場合には、上記排気空燃比リッチ動作が実行される内燃機関運転領域が制限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。
7. 請求項１〜６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、
   上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量は、上記排気系における排気浄化触媒の上流側の圧力、排気浄化触媒の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧、または、排気浄化触媒の上流側に設けられた酸素センサの応答性に基づいて推定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。
8. 請求項７記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   上記排気系における排気浄化触媒の上流側の圧力に基づいて上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量を推定する場合、その圧力が高いほどＰＭ堆積量が多いと推定するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
9. 請求項７記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   上記排気浄化触媒の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧に基づいて上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量を推定する場合、その差圧が大きいほどＰＭ堆積量が多いと推定するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
10. 請求項７記載の内燃機関の排気浄化装置において、
    上記排気浄化触媒の上流側に設けられた酸素センサの応答性に基づいて上記排気浄化触媒の排気流入側におけるＰＭ堆積量を推定する場合、その応答性が低いほどＰＭ堆積量が多いと推定するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

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