JP6179572B2 - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Description

本願発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関の排気通路には、排気中のＮＯｘを還元するための選択還元型ＮＯｘ触媒を備える場合がある。一般には、選択還元型ＮＯｘ触媒は、ゼオライトの細孔内部に、ＦｅやＣｕ等のＮＯｘに対する選択還元性を示す少なくとも１種の活性成分がイオン交換により担持されて形成されている。選択還元型ＮＯｘ触媒においては、アンモニアが供給されることで排気中のＮＯｘが選択的に還元される。ここで、選択還元型ＮＯｘ触媒に排気中の燃料が付着し、その付着した燃料が活性成分を覆ってしまうことで、選択還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元能力が低下する燃料被毒状態に至る場合がある。この燃料被毒状態は、選択還元型ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ浄化率の低下を招く。

そこで、例えば、特許文献１や特許文献２に示すように燃料被毒状態に陥った選択還元型ＮＯｘ触媒を昇温させて、その燃料被毒状態を解消させる技術が開発されている。また、選択還元型ＮＯｘ触媒ではなく吸蔵還元型ＮＯｘ触媒についてではあるが、同じように燃料被毒によるＮＯｘ浄化率の低下を考慮して、その燃料被毒状態が生じないように排気中の燃料量を制限する技術が、例えば特許文献３に開示されている。

特開２００９−０４１４３７号公報 特開２０１３−００２３１４号公報 特開２００５−０３０２７２号公報 特開２０１０−１８０８１４号公報

排気通路に選択還元型ＮＯｘ触媒とその上流に酸化触媒が配置されて構成される排気浄化システムにおいて選択還元型ＮＯｘ触媒が燃料被毒状態に陥った場合、従来技術によれば、酸化触媒に燃料を供給することで生じる酸化熱により選択還元型ＮＯｘ触媒の昇温が図られている。この場合、付着している燃料を酸化除去するために選択還元型ＮＯｘ触媒の温度を所定の温度に至らしめるように、燃料の供給が行われている。

ここで、選択還元型ＮＯｘ触媒における燃料被毒状態は、該触媒を形成するゼオライトの端面に燃料が付着して生じる端面型燃料被毒状態と、ゼオライトの細孔内部に燃料成分が進入して生じる細孔内部型燃料被毒状態とに大別できる。端面型燃料被毒状態は、比較的生じやすいものの、付着した燃料は比較的高温の排気に晒されやすい状態にあるため、その被毒状態も解消しやすい。一方で、細孔内部型燃料被毒状態では、燃料成分がゼオライトの細孔内部に進入する必要があるため、端面型燃料被毒状態よりは生じにくいものの、ゼオライトの細孔内部の表面積はゼオライト全体の表面積の相当部分を占めるため、細孔内部型燃料被毒状態が生じると選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ還元能力の低下が懸念される。

更に、昇温による燃料被毒状態の解消時に、ゼオライトの細孔内部に燃料成分が進入しやすい状況が生じていることが新たに見出された。すなわち、従来技術に係る選択還元型ＮＯｘ触媒の燃料被毒状態の解消技術によれば、排気中に供給された燃料が酸化触媒で酸
化され選択還元型ＮＯｘ触媒が高温の排気雰囲気に晒されることで、かえって燃料被毒状態の解消にとって好ましくない状況が形成され得ることが見出された。選択還元型ＮＯｘ触媒の昇温のみに着目した従来技術では、高温化された選択還元型ＮＯｘ触媒のゼオライト細孔内部への燃料進入の可能性が十分に考慮されておらず、選択還元型ＮＯｘ触媒における好適な燃料被毒状態の解消が阻害される場合があることが見出された。これは、酸化触媒が供給燃料によって高温化される場合において供給燃料が多すぎると、完全に酸化されなかった供給燃料の一部が分子量の小さな燃料成分としてゼオライト細孔内部に流れ込みやすくなることによるものと考えられる。また、選択還元型ＮＯｘ触媒自身も高温の排気に晒されて温度上昇することで、上流から流れ込んできた燃料を選択還元型ＮＯｘ触媒上で分子量の小さな燃料成分へと変質させる傾向もある。更には温度上昇によって選択還元型ＮＯｘ触媒を形成するゼオライトの細孔が拡径し得る。これらの結果、選択還元型ＮＯｘ触媒の細孔内部に燃料が入り込みやすくなり、以て、選択還元型ＮＯｘ触媒における好適な燃料被毒の解消が阻害されてしまう。

本願発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、排気通路に選択還元型ＮＯｘ触媒とその上流に酸化触媒が配置されて構成される排気浄化システムにおいて、排気への燃料供給を伴って選択還元型ＮＯｘ触媒のゼオライト細孔内部における燃料被毒状態を好適に解消することを目的とする。

上記課題を解決するために、本出願人は、選択還元型ＮＯｘ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態を解消する際に、排気を介して酸化触媒に燃料を供給することで選択還元型ＮＯｘ触媒の昇温を図るとともに、その燃料の供給条件を酸化触媒から燃料が流れ出さない条件に設定することとした。これにより、選択還元型ＮＯｘ触媒が高温化される際に、酸化触媒から比較的分子量が小さな燃料が選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込み、また、選択還元型ＮＯｘ触媒で燃料が分子量の小さな成分に変質されることを抑制し、以て、ゼオライト細孔内部の燃料被毒状態を好適に解消することが可能となる。

より詳細には、本願発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、酸化能を有する酸化触媒と、前記酸化触媒の下流側の前記排気通路に設けられ、ＮＯｘに対する選択還元性を示す所定の活性成分がゼオライト上に配置されて形成された選択還元型ＮＯｘ触媒であって、アンモニアを還元剤として該所定の活性成分によりＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、前記酸化触媒に流れ込む排気に燃料を供給する燃料供給部と、を備える、内燃機関の排気浄化システムである。そして、前記選択還元型ＮＯｘ触媒は、その触媒温度が所定の低温領域に属する場合、該選択還元型ＮＯｘ触媒を形成するゼオライトの細孔径が、ＮＯｘ及びアンモニアの分子の大きさより大きく排気中の所定の炭化水素の分子の大きさより小さい細孔径となるように構成され、且つ該選択還元型ＮＯｘ触媒は、その触媒温度が該所定の低温領域よりも高温側の所定の高温領域に属する場合、排気中の燃料をより分子量の小さな燃料へ変質させるとともに、該ゼオライトの細孔径が該所定の炭化水素の分子の大きさより大きくなるように拡径する性質を示す。更に、上記内燃機関の排気浄化システムは、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気温度と、該選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ還元能力と、該選択還元型ＮＯｘ触媒に付着している燃料量とに基づいて、該選択還元型ＮＯｘ触媒のゼオライトの細孔内部が燃料被毒状態になっているか否かを判定する細孔内部被毒判定部と、前記細孔内部被毒判定部により前記選択還元型ＮＯｘ触媒のゼオライトの細孔内部が燃料被毒状態となっていると判定された場合に、前記燃料供給部によって供給された燃料が前記酸化触媒の下流側に流出しない燃料供給条件に従って該燃料供給部による燃料供給を行うことで、該選択還元型ＮＯｘ触媒の温度を、該燃料被毒状態を解消し得る、前記所定の高温領域に属する所定目的温度まで上昇させる昇温処理を行う昇温制御部と、を備える。

本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは選択還元型ＮＯｘ触媒を備えることで、還元剤として供給されるアンモニアを利用して排気中のＮＯｘを選択的に還元浄化する。ここで、排気中に含まれる燃料が選択還元型ＮＯｘ触媒に到達すると、該燃料が選択還元型ＮＯｘ触媒に含まれる活性成分を覆ってしまい燃料被毒状態に陥り、本来発揮すべきＮＯｘに対する還元能力が低下してしまう。特に、選択還元型ＮＯｘ触媒を形成するゼオライトの細孔内部に燃料成分が進入すると細孔内部型燃料被毒状態が生じ、ＮＯｘ還元能力の点から好ましくない。そこで、上記排気浄化システムでは、選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気温度と、選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ還元能力と、選択還元型ＮＯｘ触媒に付着している燃料量とに基づいて、細孔内部被毒判定部により選択還元型ＮＯｘ触媒のゼオライトの細孔内部が燃料被毒状態になっているか否かが判定される。端面型燃料被毒状態では比較的高温の排気が選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込めば付着燃料が排気によって酸化除去されるため、端面型燃料被毒状態は、排気温度が比較的高温の場合は生じにくいと考えられる。そこで、上記の通り、選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気温度を考慮することで、細孔内部被毒判定部が、ゼオライト細孔内部での燃料被毒が生じているか否かを判定することが可能となる。

そして、細孔内部被毒判定部により選択還元型ＮＯｘ触媒のゼオライト細孔内部が燃料被毒状態となっていると判定された場合には、その燃料被毒状態を解消するために、昇温制御部により、燃料供給部によって酸化触媒に流れ込む排気に燃料の供給が行われる。これにより、酸化触媒で生じる当該供給燃料の酸化反応熱を利用した選択還元型ＮＯｘ触媒の昇温処理が行われる。

ここで、選択還元型ＮＯｘ触媒は、ゼオライトの細孔径が、その触媒温度に応じて変化する。すなわち、触媒温度が所定の低温領域に属している場合には、細孔径はＮＯｘ及びアンモニアの分子の大きさより大きく、所定の炭化水素の分子の大きさより小さくなるように選択還元型ＮＯｘ触媒が構成されている。該所定の炭化水素は、排気中の燃料成分のうち比較的多く含まれる傾向がある炭化水素、例えば、プロパン等が挙げられる。このように所定の炭化水素が設定されることで、所定の低温領域での選択還元型ＮＯｘ触媒においては、ゼオライト細孔内部にＮＯｘ及びアンモニアは進入しやすいが、所定の炭化水素は進入しにくい状態となり、所定の炭化水素に起因した燃料被毒を回避し得る。なお、本発明における細孔径は、公知の測定方法（例えば、ガス吸着法等）によって測定される径である。また、当該細孔径と各分子の大きさの比較において、ゼオライトの細孔の全てが各分子に対して上記の相関を有している必要はない。

また、選択還元型ＮＯｘ触媒の触媒温度が所定の高温領域に属している場合には、選択還元型ＮＯｘ触媒は、所定の炭化水素を含む排気中の燃料をより分子量の小さな燃料へ変質させるとともに、該ゼオライトの細孔径が該所定の炭化水素の分子の大きさより大きくなるように拡径する性質を示す。そのため、所定の高温領域での選択還元型ＮＯｘ触媒においては、ゼオライト細孔内部にＮＯｘ及びアンモニアは進入するとともに、所定の炭化水素も進入しやすい状態となる。すなわち、酸化触媒に燃料が供給されてそこで酸化反応が生じ、その結果、選択還元型ＮＯｘ触媒が所定の高温領域まで昇温すると、酸化触媒による燃料の低分子量化や、温度上昇に起因した選択還元型ＮＯｘ触媒での燃料の低分子量化や選択還元型ＮＯｘ触媒を形成するゼオライト細孔の拡径の影響により、該ゼオライトの細孔内部に燃料が入り込み燃料被毒が生じやすくなる状況（以下、「被毒容易状況」という。）が形成されることになる。そして、選択還元型ＮＯｘ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態を解消すべく酸化触媒に燃料供給が行われる場合も、高温化されることで選択還元型ＮＯｘ触媒が被毒容易状況に置かれており、ゼオライト細孔内部の燃料被毒状態は解消しにくくなる。

しかし、本発明に係る排気浄化システムでは、上記昇温処理により、選択還元型ＮＯｘ
触媒の温度が、細孔内部に付着している燃料を酸化除去し、燃料被毒状態を解消し得る所定目的温度まで昇温されるとき、上述した被毒容易状況を考慮した燃料供給条件にしたがって、燃料供給部による燃料供給が行われる。すなわち、当該昇温処理の際の燃料供給部による供給燃料が酸化触媒での酸化反応に十分に供されて、その下流側に流れ出さない供給条件に従って燃料供給を実行することで、昇温処理の際に、酸化触媒からの低分子量化した燃料の流出や、選択還元型ＮＯｘ触媒での燃料の変質を抑制できる。この結果、昇温していく選択還元型ＮＯｘ触媒のゼオライト細孔内部に燃料が流れ込むのを抑制でき、以てゼオライト細孔内部の燃料被毒状態を好適に解消していくことが可能となる。なお、前記燃料供給条件としては、前記酸化触媒に流れ込む排気を介して該酸化触媒に供給される単位時間当たりの燃料の供給量を例示できる。

従来技術では、このような燃料被毒状態の解消のための昇温処理時に、選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む燃料の影響を考慮した酸化触媒への燃料供給を行っておらず、選択還元型ＮＯｘ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態の解消が好適に実現されていたと言いにくい。それに対し、本発明に係る排気浄化システムでは、昇温制御部により被毒容易状況を考慮した昇温処理が行われることで、従来技術では実現できなかった好適なゼオライト細孔内部の燃料被毒状態の解消が実現され得る。

ここで、上記の内燃機関の排気浄化システムでは、前記昇温制御部は、前記酸化触媒の温度及び該酸化触媒を流れる排気流量に基づいて決定される前記燃料供給条件に従って前記昇温処理を行ってもよい。すなわち、酸化触媒における燃料の酸化反応は、酸化触媒の温度とそこを流れる排気流量に大きく影響されることを考慮することで、酸化触媒の下流側に流れ出さない好適な燃料供給条件を決定することが可能となる。その結果、昇温処理により、ゼオライト細孔内部の燃料被毒解消を好適に実現することができる。

ここで、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記選択還元型ＮＯｘ触媒は、前記内燃機関からの排気中の粒子状物質を捕集するフィルタに担持されて形成されてもよい。このようにフィルタに選択還元型ＮＯｘ触媒が担持されている場合には、基本的には、フィルタの温度と選択還元型ＮＯｘ触媒の温度は連動して推移することになる。そして、フィルタに粒子状物質が堆積していくと内燃機関の運転に何らかの影響が及ぼされるため、フィルタの温度を上昇させてその堆積した粒子状物質を酸化除去する場合がある。そこで、この場合、前記所定目的温度は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒のゼオライトの細孔内部での燃料被毒状態を解消し得る温度であり、且つ、前記フィルタに堆積している粒子状物質を酸化除去し得る温度であってもよい。したがって、このように構成される内燃機関の排気浄化システムでは、フィルタに堆積した粒子状物質を除去しつつ、選択還元型ＮＯｘ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態が解消される場合においても、上記の被毒容易状況を考慮した上で好適な昇温処理を実現できる。

また、上述までの内燃機関の排気浄化システムでは、前記燃料供給部は、前記内燃機関の気筒内での燃料噴射条件を調整することで、前記排気通路へ排出される排気に燃料を供給するように構成されてもよい。気筒内における燃料噴射条件を調整することで燃料供給を行う形態としては、噴射された燃料が内燃機関の出力にほとんど寄与しない時期、例えば膨張行程の後期や排気行程等に行われる燃料噴射（以下、「ポスト噴射」という）が例示できる。このような形態の燃料供給によれば、噴射燃料が気筒内の高温雰囲気に晒されているため、酸化触媒に燃料が供給された時点で、その燃料の分子量が比較的小さい状態となる。そのため、酸化触媒で燃料が酸化されやすく、その下流側に低分子量の燃料が流出しにくい。よって、昇温処理時に、酸化触媒からの流出を抑制しつつ単位時間当たりにより多くの燃料を酸化触媒に供給できるため、速やかな選択還元型ＮＯｘ触媒の昇温が可能となる。

一方で、上記の燃料供給形態では、比較的分子量の小さい燃料を酸化触媒に送り込むことが可能とはなるが、内燃機関での燃焼環境に何らかの影響（ＥＧＲガス導入の禁止等燃焼条件の制限）を及ぼしたり、気筒壁面への燃料付着によるオイル希釈等の不都合を生じさせたりする可能性がある。そこで、前記燃料供給部は、更に、前記内燃機関の排気通路に設けられた燃料供給弁により、該排気通路を流れる排気に燃料を供給するように構成されてもよい。そして、前記昇温制御部は、前記昇温処理により前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が前記所定目的温度に至るまでの昇温過程において、該選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度以下である場合には、前記燃料供給弁を用いた燃料供給を行い、該昇温過程において該選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が該所定温度より高い場合には、前記燃料噴射条件の調整を介した燃料供給を行ってもよい。

このような構成により、昇温処理での昇温過程において選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度より高い場合、すなわち選択還元型ＮＯｘ触媒の昇温過程においてゼオライト細孔内部に燃料がより進入しやすいときに限って、燃料噴射条件の調整を介した燃料供給が行われることになる。そのため、選択還元型ＮＯｘ触媒の昇温過程において、上述した内燃機関の運転に関する影響を可及的に少なくしつつ、好適なゼオライト細孔内部の燃料被毒状態の解消が実現されることになる。

なお、燃料供給部による燃料供給の形態として、燃料噴射条件の調整による燃料供給形態に代えて、上記燃料供給弁により排気通路を流れる排気に燃料を供給する形態のみを採用してもよい。この形態では、上記の通り燃料噴射条件を調整することによる燃料供給形態と比べて、酸化触媒に供給される燃料の分子量が相対的に大きくなる傾向はあるものの、同様に上述の昇温制御部による昇温処理を経ることで選択還元型ＮＯｘ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態の解消が好適に実現されることになる。

本願発明によれば、排気通路に選択還元型ＮＯｘ触媒とその上流に酸化触媒が配置されて構成される排気浄化システムにおいて、排気への燃料供給を伴って選択還元型ＮＯｘ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態を好適に解消することができる。

本願発明に係る内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す第１の図である。 図１に示す排気浄化システムにおいて実行される、選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化に関する制御のフローチャートである。 図１に示す排気浄化システムにおいて実行される、選択還元型ＮＯｘ触媒に付着している燃料量を算出するための制御のフローチャートである。 図１に示す排気浄化システムに含まれる選択還元型ＮＯｘ触媒における燃料被毒状態を解消するための第１の被毒解消制御の、第１のフローチャートである。 図１に示す排気浄化システムに含まれる選択還元型ＮＯｘ触媒における燃料被毒状態を解消するための第１の被毒解消制御の、第２のフローチャートである。 図４Ａ、図４Ｂで実行される燃料被毒解消制御において決定される燃料量と、酸化触媒の温度及び酸化触媒を流れる排気流量との相関を示す図である。 図１に示す排気浄化システムに含まれる選択還元型ＮＯｘ触媒における燃料被毒状態を解消するための第２の被毒解消制御の、第１のフローチャートである。 図１に示す排気浄化システムに含まれる選択還元型ＮＯｘ触媒における燃料被毒状態を解消するための第２の被毒解消制御の、第２のフローチャートである。 本願発明に係る内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す第２の図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの実施例について、本願明細書に添付された図に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す図である。内燃機関１は、気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１ａを有する、車両駆動用のディーゼルエンジンである。ただし、本発明に係る内燃機関は、ディーゼルエンジンに限られるものではなく、気筒内に燃料を直接噴射する直噴型のガソリンエンジン等であってもよい。

内燃機関１には排気通路２が接続されている。排気通路２には、排気中のＮＯｘを、アンモニアを還元剤として選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＳＣＲ触媒」ともいう）が、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するウォールフロー型のフィルタに担持されて形成されるＳＣＲフィルタ４が設けられている。このＳＣＲ触媒は、ゼオライトの一部が、排気中のＮＯｘに対して選択還元性を示す活性成分（例えば、ＣｕやＦｅ）にイオン交換されて形成される。なお、そのＳＣＲ触媒の製造方法自体は公知であるため、本願での詳細な説明は省略する。ここで、ゼオライトには、多数の細孔が存在し、その細孔を含むゼオライト表面において上記のイオン交換が行われることになる。そして、当該ゼオライトの細孔径は、ＳＣＲ触媒の触媒温度が比較的低い所定の低温領域に属している場合（例えば、４００度未満）には、内燃機関１からの排気中に比較的多く含まれる燃料成分であるプロパン分子の大きさ（約０．４０ｎｍ）よりも小さく、且つ、ＮＯｘ分子の大きさ（約０．３５ｎｍ）やアンモニア分子の大きさ（約０．３０ｎｍ）よりも大きくなるように構成されている。なお、ゼオライトの細孔径は、吸着質としてアルゴンを利用した、公知のガス吸着法によって測定することができる。例えば、ガス吸着法による測定結果に基づいて、細孔径と細孔容積をプロットした細孔分布において、メディアン径となる細孔径を、そのゼオライトの細孔径とする。別法としては、当該細孔分布における細孔径の平均値を、そのゼオライトの細孔径としてもよい。このため、ＳＣＲ触媒の触媒温度が所定の低温領域に属している場合には、概して排気中のプロパンが、ＳＣＲ触媒の細孔内には進入しにくい状態となる。

また、ＳＣＲフィルタ４に担持されたＳＣＲ触媒において還元剤として作用するアンモニアを生成するための、アンモニアの前駆体である尿素水が、尿素タンク８に貯留されている。そして、その尿素水は、ＳＣＲフィルタ４の上流側に位置する供給弁７によって排気中に供給される。供給弁７から供給された尿素水が排気の熱で加水分解されて、アンモニアが生成され、当該アンモニアがＳＣＲフィルタ４に到達するとそこに担持されたＳＣＲ触媒に吸着される。そして、アンモニアと排気中のＮＯｘとの還元反応が生じ、ＮＯｘの浄化が行われる。本実施例では、上記の通り供給弁７から尿素水が供給されるが、それに代えて、アンモニア又はアンモニア水を直接排気に供給してもよい。

ＳＣＲフィルタ４の下流側に、ＳＣＲフィルタ４からスリップしてくるアンモニアを酸化するための酸化触媒（以下、「ＡＳＣ触媒」）５が設けられている。また、ＡＳＣ触媒５は、酸化触媒と、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元するＳＣＲ触媒とを組み合わせることで構成された触媒であってもよい。この場合、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）やゼオライト等を材料とする担体に白金（Ｐｔ）等の貴金属を担持させることで酸化触媒を形成し、ゼオライトを材料とする担体に銅（Ｃｕ）や鉄（Ｆｅ）等の卑金属を担持させることでＳＣＲ触媒を形成してもよい。ＡＳＣ触媒５をこのような構成の触媒とすることで、排気中のＨＣ、ＣＯ、及びアンモニアを酸化させることができ、さ
らに、アンモニアの一部を酸化させることでＮＯｘを生成すると共に該生成されたＮＯｘを、余剰のアンモニアで還元することもできる。

更に、ＳＣＲフィルタ４および供給弁７の上流側に、酸化機能を有する酸化触媒３が設けられている。そして、酸化触媒３に流れ込む排気を介して酸化触媒３に内燃機関１の燃料を供給可能な燃料供給弁６が、当該酸化触媒３の上流側に配置されている。燃料供給弁６から排気に供給された燃料は、酸化触媒３により酸化され、下流に位置するＳＣＲフィルタ４に流れ込む排気の温度を上昇させ得る。

また、ＳＣＲフィルタ４の上流側であって更に供給弁７の上流側に、ＳＣＲフィルタ４に流れ込む排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ１０が設けられ、ＳＣＲフィルタ４及びＡＳＣ触媒５の下流側には、ＳＣＲフィルタ４から流れ出る排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ１１が設けられている。更に、酸化触媒３の下流側には、酸化触媒３から流れ出る排気温度を検出する温度センサ１３が設けられ、ＳＣＲフィルタ４の下流側であってＡＳＣ触媒５の上流側には、ＳＣＲフィルタ４から流れ出る排気温度を検出する温度センサ１４が設けられる。また、ＳＣＲフィルタ４の上流側の排気圧力と下流側の排気圧力との差圧を検出するための差圧センサ１２が設けられている。そして、内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されており、該ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態や排気浄化システム等を制御するユニットである。ＥＣＵ２０には、上述したＮＯｘセンサ１０、１１、差圧センサ１２、温度センサ１３、１４の他、クランクポジションセンサ２１及びアクセル開度センサ２２や、内燃機関１の吸気通路２５に設置されたエアフローメータ２６等が電気的に接続され、各センサの検出値がＥＣＵ２０に渡される。したがって、ＥＣＵ２０は、エアフローメータ２６の検出値に基づく吸入空気量やそれに基づいて算出される排気流量や、クランクポジションセンサ２１の検出に基づく機関回転速度や、アクセル開度センサ２２の検出に基づく機関負荷等の内燃機関１の運転状態に関するパラメータを把握可能である。

また、排気通路２と吸気通路２５をつなぎ、内燃機関１からの排気の一部を吸気側に還流させるＥＧＲ装置２７が設けられている。そして、このＥＧＲ装置２７において還流される排気の流量を調整するＥＧＲ弁の開度が、内燃機関１におけるエミッション改善等の目的でＥＣＵ２０によって制御される。

なお、本実施例では、ＳＣＲフィルタ４に流れ込む排気中のＮＯｘ濃度はＮＯｘセンサ１０によって検出可能であるが、内燃機関１から排出される排気のＮＯｘ濃度は、内燃機関１の運転状態と関連性を有することから、上記内燃機関１の運転状態に基づいて、ＳＣＲフィルタ４に流れ込む排気中のＮＯｘ濃度を推定することも可能である。

そして、このように検出、推定される排気中のＮＯｘ濃度に応じて、ＥＣＵ２０は供給弁７に指示を出し、ＮＯｘの還元浄化に必要な量の尿素水が排気中に供給される。例えば、以下の式１で決定されるＳＣＲフィルタ４による実際のＮＯｘ浄化率が、排気浄化の観点から好ましい所定の範囲に収まるように、供給弁７からの尿素水供給が制御されてもよく、また、別法として、推定されるＳＣＲ触媒に吸着されているアンモニア量に基づいて供給弁７からの尿素水供給量が決定されてもよい。
ＮＯｘ浄化率 ＝ １−（ＮＯｘセンサ１１の検出値）／（ＮＯｘセンサ１０の検出値） ・・（式１）

ここで、ＳＣＲフィルタ４に担持されたＳＣＲ触媒については、排気中の燃料が付着することでその内部の活性成分が覆われてしまい、本来発揮すべきＮＯｘ還元能力を十分に発揮できない状態、すなわち燃料被毒状態に陥る場合がある。特に、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部が燃料被毒状態となると、ゼオライトの表面積のうち比較的広い領域が燃料
成分に覆われてしまうことになるため、生成されたアンモニアによるＮＯｘの還元反応を十分に生かすことができず、排気浄化システムとしてのＮＯｘ浄化効率が低下する。そこで、ＳＣＲフィルタ４に担持されたＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部に付着した燃料を酸化除去するために、当該ＳＣＲ触媒の温度を、その付着燃料が酸化除去される所定目的温度まで上昇させる昇温処理が行われる。具体的には、昇温処理では、排気を介して燃料を酸化触媒３に送り込み、酸化触媒３での燃料の酸化反応によって排気温度を上昇させることで、ＳＣＲ触媒を含むＳＣＲフィルタ４全体を昇温させる。

ここで、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態を解消するための昇温処理において、酸化触媒３に燃料を送り込む形態として、内燃機関１の排気浄化システムでは、２つの供給形態を採用することが可能である。第１には、燃料供給弁６から排気への燃料供給を行う形態であり、供給された燃料は酸化触媒３に流れ込みそこで酸化反応に供され、排気温度を上昇させる。また、第２には、内燃機関１の気筒での燃料噴射条件を調整することで、内燃機関１から排気通路２へ排出され排気中に燃料を含ませる形態である。その燃料は酸化触媒３に流れ込みそこで酸化反応に供され、排気温度を上昇させる。燃料噴射条件の調整の一例として、内燃機関１でのポスト噴射の実行を挙げることができる。

ポスト噴射は、噴射された燃料が内燃機関１の出力にほとんど寄与しない時期、例えば膨張行程の後期や排気行程等に行われる燃料噴射である。したがって、ポスト噴射によって噴射された燃料の多くは、燃焼には供されないものの燃焼室内の高温の排気に晒されることになるため、排気通路２に流れ込む時点においてその分子量が、燃料供給弁６によって排気に供給された燃料の分子量よりも小さくなる傾向がある。そのため、ポスト噴射により供給された燃料は、燃料供給弁６により供給された燃料と比べて、酸化触媒３における燃料の酸化反応が促進されることになる。一方で、ポスト噴射は、上記の通り膨張行程の後期等、噴射燃料が内燃機関１の出力に寄与しにくい時期に行われるため、気筒内壁面への噴射燃料の付着が生じやすい。更に、ポスト噴射時にはＥＧＲ装置２７による燃焼室内へのＥＧＲガス導入が制限される。そのため、ポスト噴射時には排気エミッションが悪化しやすくなる。

ここで、燃料被毒状態解消のための昇温処理が行われる場合、燃料供給弁６による燃料供給であれポスト噴射による燃料供給であれ、酸化触媒３において燃料が酸化反応に供されて酸化触媒３が昇温するとともに、ＳＣＲフィルタ４に流れ込む排気が昇温される。その結果、ＳＣＲフィルタ４におけるフィルタ温度が上昇するとともに、そこに担持されているＳＣＲ触媒の温度が所定目的温度まで上昇することになる。このように燃料の供給により酸化触媒３が高温となると、燃料の酸化は促進されるが、その燃料の酸化反応の結果、分子量が比較的小さい燃料が酸化触媒３で生成され、それが下流側のＳＣＲフィルタ４に流れ込みやすくもなる。また、ＳＣＲフィルタ４自身も、上記所定目的温度を含む所定の高温領域（例えば、４００度以上）まで昇温される。この所定の高温領域では、ＳＣＲフィルタ４に担持されたＳＣＲ触媒による燃料の低分子量化が生じやすくなり、その結果、ＳＣＲフィルタ４が分子量が比較的小さい燃料に晒される機会が多くなり、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部に燃料が進入しやすくなる。また、ＳＣＲフィルタ４が所定の高温領域に属するようになると、ＳＣＲ触媒を形成するゼオライトの細孔が拡径することで細孔内部に燃料が更に入り込みやすくなる状況となる。したがって、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態を解消すべくその昇温を図ろうとする昇温処理において到達すべき触媒温度が当該所定の高温領域に属する温度でもあるため、ＳＣＲ触媒自体は、かえって燃料被毒されやすい状況（被毒容易状況）に置かれていることになる。

そこで、内燃機関１の排気浄化システムでは、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態解消のための昇温処理時においては、ＳＣＲ触媒が被毒容易状況に置かれていることを考慮した燃料供給条件に従った、酸化触媒３への燃料供給を行うこととした。なお
、そのゼオライト細孔内部の燃料被毒解消のための制御（被毒解消制御）は、図４Ａ及び図４Ｂに基づいて後述するが、その説明の前に当該被毒解消制御で行われる処理に関連する浄化率情報算出処理、及び付着燃料情報算出処理について、それぞれ図２、図３に基づいて説明する。なお、図２に示す浄化率情報算出処理、図３に示す付着燃料情報算出処理、図４Ａ及び図４Ｂに示す被毒解消制御は、ＥＣＵ２０に格納された制御プログラムにより実行される。

浄化率情報算出処理について、図２に基づいて説明する。浄化率情報算出処理は、ＳＣＲフィルタ４に担持されたＳＣＲ触媒によるＮＯｘの浄化率、すなわちＳＣＲ触媒によってどの程度排気中のＮＯｘが還元除去されたかを示す割合に関する情報を算出する処理である。そして、当該浄化率情報算出処理は、後述の被毒解消制御とは独立して所定のタイミングで繰り返し実行されている。先ず、Ｓ１０１では、ＳＣＲフィルタ４のＮＯｘ浄化に関連するパラメータに従い、ＳＣＲフィルタ４が本来発揮すべき基準ＮＯｘ浄化率、すなわち燃料被毒状態が生じていない場合のＮＯｘ浄化率が推定される。具体的には、ＳＣＲフィルタ４によるＮＯｘ浄化率は、ＳＣＲフィルタ４の温度、排気流量等の影響を受けることを踏まえ、ＥＣＵ２０に、事前に行われた実験で得られたＳＣＲフィルタ４の温度と排気流量とＮＯｘ浄化率との相関を示す制御マップを記憶しておく。そして、Ｓ１０１において、その際のＳＣＲフィルタ４の温度と、ＳＣＲフィルタ４を流れる排気流量を引数として当該制御マップにアクセスすることで、ＳＣＲフィルタ４が本来発揮すべき基準ＮＯｘ浄化率が推定される。なお、この本来発揮すべき基準ＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘの還元浄化に適当なアンモニアがＳＣＲフィルタ４に吸着していることを前提とする。また、ＳＣＲフィルタ４の温度は、温度センサ１４の検出値を利用して取得され、ＳＣＲフィルタ４を流れる排気流量は、エアフローメータ２６の検出値及び内燃機関１での燃料噴射量等を利用して取得される。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。

Ｓ１０２では、ＳＣＲフィルタ４が実際に発揮しているＮＯｘ浄化率が算出される。具体的には、上記の式１に従いＮＯｘセンサ１０、１１による検出値に基づいて実際のＮＯｘ浄化率が取得される。Ｓ１０２の処理が終了すると、Ｓ１０３へ進む。

そして、Ｓ１０３では、Ｓ１０１で推定された基準ＮＯｘ浄化率とＳ１０２で測定された実際のＮＯｘ浄化率とを比較することで、ＮＯｘ浄化率の乖離量Ｐａが算出される。このＮＯｘ浄化率の乖離量Ｐａは、ＳＣＲフィルタ４において示される実際のＮＯｘ浄化率が本来発揮すべき基準ＮＯｘ浄化率から乖離している程度を表すパラメータであり、最も単純には、推定された基準ＮＯｘ浄化率から実際のＮＯｘ浄化率を差し引いた差分として算出される。このＮＯｘ浄化率の乖離量Ｐａが大きくなるほど、ＳＣＲフィルタ４の実際のＮＯｘ浄化率が、本来発揮すべき基準ＮＯｘ浄化率から大きく低下していることを意味し、換言すれば、ＮＯｘ浄化率の乖離量ＰａはＳＣＲ触媒のＮＯｘ還元能力の低下の程度を表す。Ｓ１０３の処理が終了すると、浄化率情報算出処理を終了する。

次に、付着燃料情報算出処理について、図３に基づいて説明する。付着燃料情報算出処理は、ＳＣＲフィルタ４に担持されたＳＣＲ触媒に付着している燃料量に関する情報を算出する処理である。そして、当該付着燃料情報算出処理は、後述の被毒解消制御とは独立して所定のタイミングで繰り返し実行されている。先ず、Ｓ２０１では、内燃機関１から排出される排気の燃料濃度が算出される。具体的には、内燃機関１の機関負荷及び機関回転速度と、排気の燃料濃度の相関が格納された制御マップがＥＣＵ２０に記憶され、当該制御マップにアクセスすることで、内燃機関１の機関負荷及び機関回転速度に基づいた燃料濃度の算出が行われる。なお、当該排気の燃料濃度には、燃料被毒解消のための昇温処理のために排気を介して酸化触媒３へ供給される燃料は反映されない。

次にＳ２０２では、酸化触媒３に流れ込む単位時間当たりの燃料量が算出される。この
場合、燃料供給弁６による燃料供給又はポスト噴射による燃料供給が行われている場合には、その供給燃料を考慮した上で、酸化触媒３に流れ込む単位時間当たりの燃料量が算出される。具体的には、Ｓ２０１で算出された燃料濃度に排気流量を乗算した値に、燃料供給弁６による燃料供給又はポスト噴射による燃料供給が行われている場合にはその供給燃料を加算することで、酸化触媒３に流れ込む単位時間当たりの燃料量が算出される。

次にＳ２０３では、温度センサ１３による検出値に基づいて、酸化触媒３の温度が算出される。そして、この時点における酸化触媒３の酸化能力（単位時間当たりの燃料の消費能力）が、酸化触媒３の温度及び排気流量に基づいて算出される。具体的には、酸化触媒３の温度が上昇するほどその酸化能力は大きくなる傾向があり、また、酸化触媒３に流れ込む排気流量が大きくなるほどその酸化能力は低下していく傾向がある。そこで、これらの傾向が反映された制御マップがＥＣＵ２０内に格納され、酸化触媒３の温度と排気流量を引数として当該制御マップにアクセスすることで、酸化触媒３の酸化能力（すなわち、酸化触媒３に流入する燃料をどの程度酸化するかを示す酸化率）が算出できる。

次にＳ２０４では、上記Ｓ２０１〜Ｓ２０３の結果を踏まえ、以下の式に従いＳＣＲフィルタ４に流れ込む排気の燃料量ＨＣｉが算出される。
燃料量ＨＣｉ＝（酸化触媒３に流れ込む燃料量）×（１−酸化触媒３の酸化能力としての酸化率）
なお、酸化触媒３における燃料の酸化率は、燃料の分子量に依存する場合もある。すなわち、供給燃料が低分子量の燃料である場合は比較的酸化されやすく、一方で供給燃料が高分子量の燃料である場合は酸化されにくい。そこで、比較的低分子量の燃料が供給されるポスト噴射による燃料供給時には、比較的高分子量の燃料が供給される燃料供給弁６による燃料供給時と比べて、酸化触媒３による酸化率を高く設定してもよい。

次にＳ２０５では、ＳＣＲフィルタ４において単位時間当たりに酸化される燃料量が算出される。後述の被毒解消制御によってＳＣＲフィルタ４が昇温されたり、他の理由でＳＣＲフィルタ４の温度が上昇したりした場合に、ＳＣＲフィルタ４に付着している燃料が酸化されることがある。そこで、ＥＣＵ２０に、ＳＣＲフィルタ４の温度と、そこで酸化され得る燃料量との相関を規定した制御マップを格納しておくとともに、Ｓ２０５では、ＳＣＲフィルタ４の温度を引数として当該制御マップにアクセスすることで、その時点においてＳＣＲフィルタ４で単位時間当たりに酸化される燃料量が算出される。

次にＳ２０６では、ＳＣＲフィルタ４において付着している燃料量である付着燃料量ＨＣａが算出される。具体的には、Ｓ２０４で算出されたＳＣＲフィルタ４に流れ込む単位時間当たりの燃料量ＨＣｉと、Ｓ２０５で算出されたＳＣＲフィルタ４で単位時間当たりに酸化される燃料量（すなわち、ＳＣＲフィルタ４から消失する単位時間当たりの燃料量）との差分を、前回の付着燃料情報算出処理で取得された付着燃料量に加算することで、現時点のＳＣＲフィルタ４における付着燃料量ＨＣａを算出することができる。すなわち、当該差分を順次積算していくことで、現時点の付着燃料量ＨＣａが算出される。

上述したように、図２に示す浄化率情報算出処理と図３に示す付着燃料情報算出処理については、図４Ａ及び図４Ｂに示す被毒解消制御とは独立して、ＥＣＵ２０により所定のタイミングで繰り返し実行されている。その上で、以下に図４Ａ及び図４Ｂに基づいて、被毒解消制御について説明する。なお、当該被毒解消制御では、ポスト噴射を利用した燃料供給により、ＳＣＲフィルタ４の昇温処理が行われる。

先ず、Ｓ３０１では、上記浄化率情報算出処理によって算出されているＮＯｘ浄化率の乖離量Ｐａが取得される。次に、Ｓ３０２では、上記付着燃料情報算出処理によって算出された付着燃料量ＨＣａが取得される。次に、Ｓ３０３では、ＳＣＲフィルタ４に流れ込
む排気の温度である入りガス温度が、温度センサ１３の検出値に基づいて取得される。なお、ＳＣＲフィルタ４での燃料被毒状態を正確に反映させるために、Ｓ３０１で取得された乖離量ＰａとＳ３０２で取得された付着燃料量ＨＣａのそれぞれの算出タイミングは、Ｓ３０３の処理実行タイミングに可及的に近いのが好ましく、例えば、乖離量Ｐａと付着燃料量ＨＣａは直近において算出されたものが好ましい。そして、Ｓ３０４では、Ｓ３０１で取得された乖離量ＰａとＳ３０２で取得された付着燃料量ＨＣａとＳ３０３で取得されたＳＣＲフィルタ４への入りガス温度とに基づいて、ＳＣＲフィルタ４に担持されたＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部が燃料被毒状態になっているか否かが判定される。ＳＣＲ触媒において、仮にゼオライトの端面に燃料が付着していたとしても排気温度が比較的高温の場合は、その高温排気に付着燃料が晒されやすいため燃料被毒状態は解消しやすい。一方で、ゼオライトの細孔内部が燃料被毒状態に陥ると、細孔内部は直接高温の排気には晒されにくいため、たとえＳＣＲフィルタ４に流れ込む排気温度が比較的高温であっても、発生している燃料被毒状態の影響がＳＣＲ触媒のＮＯｘ還元能力に及びやすくなると考えられる。この点を考慮し、Ｓ３０４では、ＳＣＲフィルタ４への入りガス温度が基準排気温度を超えた場合において、乖離量Ｐａが所定乖離量を超え、且つ、付着燃料量ＨＣａが所定積算量を超えたときには、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部が燃料被毒状態に陥っていると合理的に判定することが可能となる。すなわち、ＳＣＲフィルタへの入りガス温度が、仮に端面付着の燃料が酸化除去され得る基準排気温度を超えている場合でも、付着燃料量ＨＣａが相応に多く、且つ、乖離量Ｐａが相応に大きい場合には、そのＮＯｘ浄化率の低下はゼオライト細孔内部での燃料被毒状態に起因するものと判断される。Ｓ３０４で肯定判定されるとＳ３０５へ進み、否定判定されると本制御を終了する。

Ｓ３０５では、酸化触媒３に流入する排気温度Ｔｄが、所定の排気温度Ｔ０を超えているか否かが判定される。当該所定の排気温度Ｔ０は、後述のＳ３０８におけるポスト噴射により酸化触媒３に排気を介して燃料が供給されたときに、その供給燃料が酸化触媒３から流出することなく、下流に位置するＳＣＲフィルタ４を昇温させることが可能な酸化反応を酸化触媒３に生じさせ得る、排気温度の閾値である。したがって、酸化触媒３に流入する排気温度が所定の排気温度Ｔ０以下である場合には、酸化触媒３に燃料を供給してもＳＣＲ触媒の昇温を図ることが困難であると考えられる。なお、酸化触媒３に流入する排気温度Ｔｄは、内燃機関１から排出される排気温度とみなすことができ、以て内燃機関１の機関負荷及び機関回転速度に基づいて、その排気温度を算出することができる。Ｓ３０５で肯定判定されるとＳ３０６へ進み、否定判定されるとＳ３０９へ進む。

Ｓ３０６では、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態を解消するために、内燃機関１が、ポスト噴射による酸化触媒３への燃料供給が可能な運転状態にあるか否か、すなわち、本発明に係る昇温処理のためにポスト噴射の実行が可能か否かが判定される。上記の通り、ポスト噴射を実施する際にはＥＧＲ装置２７によるＥＧＲガスの導入等、内燃機関１の運転が制限される必要がある。そしてＥＧＲガスの導入が制限されると排気エミッションが悪化し得る。そこで、ポスト噴射は、内燃機関１の排気エミッションが許容される範囲で実行されるのが好ましいい。Ｓ３０６の判定処理は、排気エミッションの観点から、内燃機関１がポスト噴射が実行可能な運転状態となっているか否かを判定するものである。Ｓ３０６で肯定判定されるとＳ３０７へ進み、否定判定されるとＳ３０９へ進む。

次にＳ３０７では、Ｓ３０６で肯定判定されたことを踏まえて、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態の解消のためにポスト噴射により酸化触媒３への燃料供給を行う場合において、その供給された燃料が酸化触媒３から流出しない範囲での、単位時間当たりの燃料供給量の最大値となるスリップ回避供給量ｑ１が算出される。このスリップ回避供給量ｑ１での燃料供給条件が、本発明に係る「酸化触媒の下流側に流出しない燃料供給条件」に相当する。ここで、酸化触媒３に供給された燃料は、酸化触媒３で酸素との酸
化反応に供されることになる。この酸化反応の効率は酸化触媒３の温度に大きく依存し、また、酸化触媒３における燃料と酸素との反応機会は、酸化触媒３を流れる排気流量に大きく依存する。したがって、酸化触媒３において、供給された燃料は、酸化触媒３の温度が高くなるほど流出しにくくなり、一方で排気流量が大きくなるほど酸化触媒３から流出しやすくなる傾向がある。

そこで、当該傾向を踏まえると、スリップ回避供給量ｑ１と、酸化触媒３の温度及び排気流量との相関は、図５に示すようになる。すなわち、スリップ回避供給量ｑ１は、排気流量を一定としたときに酸化触媒３の温度が高くなるほど大きくなり、又、酸化触媒温度を一定としたときに排気流量が大きくなるほど小さくなる。なお、当該相関は、酸化触媒３からの供給燃料の流出の観点から決定されるものであり、ＳＣＲフィルタ４に担持されたＳＣＲ触媒の昇温の観点から決定されたものではない。そして、図５に示す相関を表す制御マップがＥＣＵ２０のメモリに格納され、Ｓ３０７では、酸化触媒３の温度と排気流量とを引数として当該制御マップにアクセスすることで、スリップ回避供給量ｑ１が算出される。Ｓ３０７の処理が終了すると、Ｓ３０８へ進む。

Ｓ３０８では、Ｓ３０７で算出されたスリップ回避供給量ｑ１に従ったポスト噴射による燃料供給が内燃機関１で行われる。これにより、酸化触媒３には昇温処理のための燃料供給が行われるが、その供給量は酸化触媒３からの流出を引き起こす量とはなっていない。そして、Ｓ３０８の処理が終了すると、本制御とは独立して実行されている浄化率情報算出処理によって算出された、現時点でのＮＯｘ浄化率の乖離量Ｐａが取得される（Ｓ３１０の処理）。そして、その後のＳ３１１では、取得された乖離量Ｐａに基づいて、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態が解消したか否かが判定される。具体的には、乖離量Ｐａが、ゼオライト細孔内部の燃料被毒状態が解消したことで得られる解消時乖離量Ｐａ０以下となった場合に、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態が解消したものと合理的に判断できる。そして、Ｓ３１１で肯定判定されるとＳ３１２へ進み、ポスト噴射による燃料供給が停止される。一方で、Ｓ３１１で否定判定されると、Ｓ３０５以降の処理が繰り返されることになる。

また、上述のＳ３０５、Ｓ３０６で否定された場合はＳ３０９へ進み、ポスト噴射による昇温処理のための燃料供給が停止される。なお、Ｓ３０９に進んだ時点でポスト噴射による燃料供給が行われていない場合には、引き続き、ポスト噴射による燃料供給が行われない状態が維持される。Ｓ３０９の処理後、本制御を終了する。

このように図４Ａ及び図４Ｂに示す被毒解消制御によれば、ＳＣＲフィルタ４に担持されたＳＣＲ触媒の、ゼオライト細孔内部の燃料被毒状態を解消するための昇温処理において、ポスト噴射により酸化触媒３に燃料が供給される。その際の単位時間当たりの燃料の供給量は、酸化触媒３からの燃料の流出が生じない範囲での最大値（スリップ回避供給量ｑ１）とされる。これにより、昇温処理により高温化されるＳＣＲフィルタ４に対して、低分子量化された燃料が流れ込まないようにしながら、ゼオライト細孔内部に付着した燃料の酸化除去を図ることが可能となり、以て好適なゼオライト細孔内部の燃料被毒状態の解消を図ることができる。

なお、上記の実施例においては、昇温処理の際のポスト噴射による単位時間当たりの燃料供給量であるスリップ回避供給量ｑ１は、酸化触媒３からの燃料の流出が生じない範囲での最大値とされているが、必ずしもその最大値である必要はなく、それよりも小さい値であってもよい。ただし、ポスト噴射による単位時間当たりの燃料供給量が少なくなると、酸化触媒３による排気温度の上昇速度が低下するため、選択還元型ＮＯｘ触媒の温度を所定目的温度まで到達させる時間が長期化することに注意されたい。

本実施例においては、一例としてＥＣＵ２０が上記被毒解消制御におけるＳ３０１〜Ｓ３０４の処理を実行することで、本発明に係る細孔内部被毒判定部が形成される。また、一例としてＥＣＵ２０がＳ３０７で算出されたスリップ回避供給量ｑ１に従ってＳ３０８においてポスト噴射を行うことで、本発明に係る昇温制御部が形成される。なお、上記被毒解消制御に関しては、本発明に係る燃料供給部の一例が、内燃機関１の気筒に設置された燃料噴射弁１ａ及び当該燃料噴射弁１ａにポスト噴射を行うように指示するＥＣＵ２０とされているが、図１においては、更に当該燃料供給部に含まれ得る構成としてＥＣＵ２０からの指令により駆動される燃料供給弁６も開示されている。

＜変形例１＞
また、図１に示す内燃機関１の排気浄化システムでは、ゼオライト細孔内部が燃料被毒状態に陥るＳＣＲ触媒はＳＣＲフィルタ４に担持されている。ＳＣＲフィルタ４は、ＳＣＲ触媒によるＮＯｘ還元能力に加えて、排気中のＰＭを捕集する能力も有する。ＳＣＲフィルタ４によってＰＭが捕集されることで外部へ放出されるＰＭ量を抑制できる。ここで、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態を解消する際に、ＳＣＲフィルタ４の温度を、そこに堆積しているＰＭが酸化される温度（当該温度は、ゼオライト細孔内部に付着した燃料を酸化させる温度よりも高い）まで上昇すれば、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態の解消を図りながら、堆積しているＰＭの酸化除去も実現し得る。ＳＣＲフィルタ４でのＰＭ堆積量が多くなると内燃機関１の運転状態に影響を及ぼすことになるから、堆積しているＰＭを適時、酸化除去することは有用である。

以上を踏まえ、上述した図４Ａ及び図４Ｂに示す被毒解消制御において、ポスト噴射により到達させられるＳＣＲフィルタ４の温度である所定目的温度を、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態を解消し得る温度に代えて、当該温度より高く所定の高温領域に属する温度であって、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態の解消が可能であり且つ堆積しているＰＭの酸化除去も可能となる温度としてもよい。

＜変形例２＞
図４Ａ及び図４Ｂに示した被毒解消制御では、上記昇温処理のために、Ｓ３０７で算出されたスリップ回避供給量ｑ１に従った、ポスト噴射による燃料供給が行われる。しかし、そのような昇温処理が行われる場合は、排気への単位時間当たりの燃料の供給量が酸化触媒３から燃料が流出しない範囲に抑制された量となる。そのため、酸化触媒３からの燃料の流出を考慮せずに単位時間当たりに比較的多量の燃料を供給して排気温度を上昇させる場合と比べて、排気温度の上昇速度が低下する。特に、排気流量が大きくなると、図５に示すようにスリップ回避供給量ｑ１が小さくなるとともに排気による熱の持ち去り量が増えるため、昇温処理時の排気温度の上昇速度が更に低下する。そして、排気温度の上昇速度が低下した状態が長期間継続すると、昇温処理に要する燃料量が増加し内燃機関１の燃費が悪化したり、ポスト噴射実行のために内燃機関の運転が一部制限された状態が長期化したりするおそれがある。

そこで、本変形例では、Ｓ３０７の処理後であってＳ３０８の処理が行われる前に、Ｓ３０７で算出されたスリップ回避供給量ｑ１を踏まえて、仮にポスト噴射による昇温処理が開始された場合に、当該ポスト噴射による昇温処理開始時期から第１所定期間内に、ＳＣＲフィルタ４の温度が、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態の解消が可能となる所定目的温度まで上昇可能であるか否かが判定されてもよい。当該判定において第１所定期間内に所定目的温度まで上昇できないと判定される場合には、昇温処理によって内燃機関１の燃費悪化等が懸念されること意味することになる。そこで、そのような場合には、ポスト噴射を利用した昇温処理を行わないようにすることで、不用意な燃料の消費を回避する。なお、上記第１所定期間は、昇温処理時の排気温度の上昇効率が低いことに起因して、内燃機関１の燃費悪化や、内燃機関１の運転制限期間の長期化が懸念されると
判断し得るための、ポスト噴射による昇温処理開始時からの経過時間の閾値である。

以上を踏まえ、上記判定処理では、現時点でのＳＣＲフィルタ４の温度と、Ｓ３０７で算出されたスリップ回避供給量ｑ１とに基づいて、ポスト噴射による昇温処理の開始から第１所定期間内にＳＣＲフィルタ４の温度が到達する温度を算出する。具体的には、現時点のＳＣＲフィルタ４の温度とスリップ回避供給量ｑ１とに基づいて、その燃料供給量が継続したと仮定したときの、ポスト噴射による昇温処理の開始時期から第１所定期間が経過するまでに到達し得るＳＣＲフィルタ４の温度が推定される。そして、推定されたＳＣＲフィルタ４の温度と所定目的温度とを比較したとき、ＳＣＲフィルタの温度が所定目的温度以上であれば、上記判定処理において肯定判定、すなわち第１所定期間内に所定目的温度まで上昇可能である旨の判定がなされることになる。なお、当該判定処理時においてまだ昇温処理のためのポスト噴射が行われていない場合には、当該判定時を昇温処理の開始時期とみなすことで、上記判定処理が行われる（実際のポスト噴射は、当該判定処理で肯定判定された直後のＳ３０８で実行されることに留意されたい）。また、当該判定処理時において昇温処理のためのポスト噴射が既に開始されていた場合には、その開始時期を上記「昇温処理の開始時期」として扱う（上述のＳ３１１で否定判定されると、Ｓ３０５以降の処理が繰り返されることに留意されたい）。

そして、上記判定処理で肯定判定されればＳ３０８へ進み、ポスト噴射による昇温処理のための燃料供給が内燃機関１で行われる。一方で、当該判定処理で否定判定されるとＳ３０９へ進み、ポスト噴射による昇温処理のための燃料供給が停止されることになる。このように本変形例によれば、ＳＣＲフィルタ４の温度が所定目的温度まで到達するかを推測した上でその昇温処理が実行されることになるため、燃料供給の長期化による内燃機関１の燃費悪化や、内燃機関の運転制限状態の長期化を回避することができる。

＜変形例３＞
上述の実施例では、ポスト噴射による燃料供給を行うことで、ゼオライト細孔内部の燃料被毒状態解消のための昇温処理を実行している。これに代えて、燃料供給弁６による燃料供給を行うことで当該昇温処理を実行してもよい。この場合、Ｓ３０７では、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態の解消のために燃料供給弁６から酸化触媒３への燃料供給を行う場合において、その供給された燃料が酸化触媒３から流出しない範囲での、単位時間当たりの燃料供給量の最大値となるスリップ回避供給量が算出されることになる。詳細は、後述の図６Ａに示す被毒解消制御におけるＳ４０３の処理を参照されたい。また、燃料供給弁６による燃料供給は内燃機関１の運転状態に影響されずに実行できるため、上記のＳ３０６の判定処理は不要となる。

本発明の第２の実施例について、図６Ａ及び図６Ｂに基づいて説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、図４Ａ及び図４Ｂと同様に被毒解消制御を示し、図２に示す浄化率情報算出処理と図３に示す付着燃料情報算出処理とは独立して、ＥＣＵ２０により所定のタイミングで繰り返し実行されている。そして、図６Ａ及び図６Ｂに示す被毒解消制御における処理のうち、図４Ａ及び図４Ｂに示す被毒解消制御における処理と実質的に同一のものについては、同一の参照番号を付すことで、その詳細な説明を省略する。なお、図６Ａ及び図６Ｂに示す被毒解消制御では、ポスト噴射を利用した燃料供給に加え、燃料供給弁６を利用した燃料供給も利用して、ＳＣＲフィルタ４の昇温処理が行われる。

図６Ａ及び図６Ｂに示す被毒解消制御では、Ｓ３０５で肯定判定されるとＳ４０１へ進む。Ｓ４０１では、ＳＣＲフィルタ４の温度Ｔｓが所定温度Ｔ１を超えているか否かが判定される。この所定温度Ｔ１は、ＳＣＲフィルタ４に担持されたＳＣＲ触媒の触媒温度を所定目的温度まで昇温させる昇温過程において、ゼオライト細孔内部への燃料進入が顕著
となる温度領域の閾値である。この所定温度Ｔ１は、上記所定の高温領域の閾値と必ずしも一致する必要はない。したがって、Ｓ４０１で肯定判定されると、昇温過程に置かれているＳＣＲ触媒が、そのゼオライト細孔内部に燃料がより進入しやすい状態にあることを意味している。そこで、その場合には、酸化触媒３からの燃料の流出を効果的に抑制し得るポスト噴射による燃料供給を行うべく、Ｓ４０２へと進む。なお、Ｓ４０２では、図４Ａ及び図４Ｂに示す被毒解消制御のＳ３０６と同様に、昇温処理のためにポスト噴射の実行が可能か否かが判定される。Ｓ４０２で肯定判定されると、実施例１で述べたＳ３０７以降の処理が行われる。

また、Ｓ４０１で否定判定された場合、又は、Ｓ４０２で否定判定された場合には、Ｓ４０３へ進む。Ｓ４０３では、Ｓ４０１又はＳ４０２で否定判定されたことを踏まえて、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態の解消のために燃料供給弁６を用いて酸化触媒３への燃料供給を行う場合において、その供給された燃料が酸化触媒３から流出しない範囲での、単位時間当たりの燃料供給量の最大値となるスリップ回避供給量ｑ２が算出される。このスリップ回避供給量ｑ２での燃料供給条件も、本発明に係る「酸化触媒の下流側に流出しない燃料供給条件」に相当する。スリップ回避供給量ｑ２についても、ポスト噴射に関連するスリップ回避供給量ｑ１と同様の、酸化触媒３の温度及び排気流量との相関を有する（図５に示す相関を参照のこと）。ただし、燃料供給弁６によって排気に供給された燃料は、ポスト噴射によって排気に供給された燃料と比べて、分子量が大きくなる傾向があるため、酸化触媒３において酸化されにくくなる。そこで、この酸化触媒３における酸化程度の違いを考慮して、図５に示すスリップ回避供給量ｑ１と、酸化触媒３の温度及び排気流量との相関に対応する、スリップ回避供給量ｑ２と、酸化触媒３の温度及び排気流量との相関を表す制御マップを準備し、それをＥＣＵ２０のメモリに格納しておく。そして、Ｓ４０３では、酸化触媒３の温度と排気流量とを引数として当該制御マップにアクセスすることで、燃料供給弁６によって燃料供給を行う際のスリップ回避供給量ｑ２が算出される。Ｓ４０３の処理が終了すると、Ｓ４０４へ進む。

そして、Ｓ４０４では、Ｓ４０３で算出されたスリップ回避供給量ｑ２に従った燃料供給弁６による燃料供給が内燃機関１で行われる。これにより、酸化触媒３には昇温処理のための燃料供給が行われるが、その供給量は酸化触媒３からの流出を引き起こす量とはなっていない。なお、Ｓ４０４の処理が終了すると、Ｓ３１０へ進む。

このように図６Ａ及び図６Ｂに示す被毒解消制御によれば、ＳＣＲフィルタ４に担持されたＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態を解消するための昇温処理において、ポスト噴射又は燃料供給弁６により酸化触媒３に燃料が供給される。その際の単位時間当たりの燃料の供給量は、酸化触媒３からの燃料の流出が生じない範囲での上限値（スリップ回避供給量ｑ１又はｑ２）とされる。これにより、昇温処理により高温化されるＳＣＲフィルタ４に対して、低分子量化された燃料が流れ込まないようにしながら、ＳＣＲ触媒に付着した燃料の酸化除去を図ることが可能となる。これにより、従来技術では見出されていなかったＳＣＲ触媒を形成するゼオライト細孔内部への燃料進入を好適に回避しながら、効率的なゼオライト細孔内部の燃料被毒状態の解消を図ることができる。

また、ポスト噴射による燃料供給は、ＳＣＲフィルタ４の温度が所定温度Ｔ１を超え、ＳＣＲ触媒においてより燃料被毒が生じやすい場合に限定されて行われ、ＳＣＲフィルタ４の温度が所定温度Ｔ１以下である場合には燃料供給弁６による燃料供給が行われる。ポスト噴射による燃料供給を行う場合、上記の通りＥＧＲガスの導入制限等、内燃機関１の運転に制限が課せられることになるが、このような燃料供給に関する構成を採用することにより、ポスト噴射による燃料供給の機会を合理的に制限し、内燃機関１の運転への影響を可及的に回避することができる。換言すれば、ＳＣＲ触媒の昇温過程においてゼオライト細孔内部に燃料がより進入しやすい高温状態においては、該燃料進入を回避することを
優先し、可能な限りにおいてポスト噴射による燃料供給を行うことになる。

本実施例においては、一例としてＥＣＵ２０が上記被毒解消制御におけるＳ３０１〜Ｓ３０４の処理を実行することで、本発明に係る細孔内部被毒判定部が形成される。また、一例としてＥＣＵ２０がＳ３０７で算出されたスリップ回避供給量ｑ１に従ってＳ３０８においてポスト噴射を行うこと、又は、Ｓ４０３で算出されたスリップ回避供給量ｑ２に従ってＳ４０４において燃料供給弁６による燃料供給を行うことで、本発明に係る昇温制御部が形成される。また、一例として、内燃機関１の気筒に設置された燃料噴射弁１ａ、燃料供給弁６、及びこれらに燃料噴射を行うように指示するＥＣＵ２０が本発明に係る燃料供給部に相当する。

＜変形例４＞
本実施例においても、実施例１の変形例２に示すように、Ｓ３０７の処理後であってＳ３０８の処理が行われる前に、Ｓ３０７で算出されたスリップ回避供給量ｑ１を踏まえて、仮にポスト噴射による昇温処理が開始された場合に、当該ポスト噴射による昇温処理開始時期から第１所定期間内に、ＳＣＲフィルタ４の温度が、ＳＣＲ触媒のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態の解消が可能となる所定目的温度まで上昇可能であるか否かが判定されてもよい。また、同様に、Ｓ４０３の処理後であってＳ４０４の処理が行われる前に、Ｓ４０３で算出されたスリップ回避供給量ｑ２を踏まえて、仮に燃料供給弁６を用いた昇温処理が開始された場合に、その開始時期から第２所定期間内に、ＳＣＲフィルタ４の温度が上記所定温度Ｔ１まで上昇可能であるか否かが判定される。この判定目的も、上記実施例１の変形例２と同様に、不用意な燃料消費を避けるためのものである。この場合、ＳＣＲフィルタ４の温度とスリップ回避供給量ｑ２とに基づいて、その燃料供給量が継続したと仮定したときの、燃料供給弁６による昇温処理の開始時期から第２所定期間が経過するまでに到達し得るＳＣＲフィルタ４の温度が推定される。そして、推定されたＳＣＲフィルタ４の温度と所定温度Ｔ１とを比較することで当該判定が行われる。

＜内燃機関１の排気浄化システムの第２の構成＞
次に、図１に示す内燃機関１の排気浄化システムに代えて、図７に示す内燃機関１の排気浄化システムに、上述までの被毒解消制御を実質的に適用することができる。図７に示す排気浄化システムでは、図１に示す排気浄化システムのＳＣＲフィルタ４に代えて、フィルタ３１及び選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）３２が排気通路２に設けられている。フィルタ３１は排気中のＰＭを捕集するウォールフロー型のフィルタであり、ＳＣＲ触媒３２は、フィルタ３１の下流側に配置されている。そして、ＳＣＲ触媒３２において還元剤として作用するアンモニアを生成するための尿素水供給のための供給弁７が、フィルタ３１とＳＣＲ触媒３２との間に配置されている。

更に、酸化触媒３の下流側には、酸化触媒３から流れ出る排気温度を検出する温度センサ１３が設けられ、ＳＣＲ触媒３２の下流側には、ＳＣＲ触媒３２から流れ出る排気温度を検出する温度センサ１４が設けられる。そして、フィルタ３１の下流側には、フィルタ３１から流れ出る排気温度を検出する温度センサ１５が設けられる。その他、上述までの排気浄化システムと同様に、クランクポジションセンサ２１、アクセル開度センサ２２、エアフローメータ２６等も配置されており、これらの各センサはＥＣＵ２０に電気的に接続され、その検出値がＥＣＵ２０に渡される。

このように構成される内燃機関１の排気浄化システムにおいても、ＳＣＲ触媒３２のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態を解消するために、酸化触媒３に燃料が到達するように排気への燃料供給を行う被毒解消制御が行われる。このとき、ＳＣＲ触媒３２の温度は温度センサ１４により検出される。そして、その実行時においては、酸化触媒３での燃料の酸化反応によって昇温した排気がフィルタ３１を経てＳＣＲ触媒３２にも流れ込むことに
なる。このとき、フィルタ３１に捕集されたＰＭが酸化されてしまうとその酸化反応熱により排気温度が更に上昇し、その昇温した排気がＳＣＲ触媒３２に流れ込む。なお、そのＳＣＲ触媒３２に流入する排気温度は、温度センサ１５により検出される。このように、図７に示す構成を有する排気浄化システムにおいても、ＳＣＲ触媒３２のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態の解消のための昇温処理の昇温過程において、仮に酸化触媒３からＳＣＲ触媒３２に昇温のために供給された燃料がＳＣＲ触媒３２に流れ込んでしまうと、効率的なＳＣＲ触媒３２のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態の解消が阻害される懸念がある。そこで、図７のように構成される内燃機関１の排気浄化システムにおいても、図２に示す浄化率情報算出処理、及び図３に示す付着燃料情報算出処理とともに、図４Ａ、図４Ｂ又は図６Ａ、図６Ｂに示す被毒解消制御を適用することで、効率的なＳＣＲ触媒３２のゼオライト細孔内部の燃料被毒状態の解消を図ることができる。

１・・・内燃機関
２・・・排気通路
３・・・酸化触媒
４・・・ＳＣＲフィルタ
５・・・ＡＳＣ触媒
６・・・燃料供給弁
７・・・供給弁
１０、１１・・・ＮＯｘセンサ
１２・・・差圧センサ
１３、１４、１５・・・温度センサ
２０・・・ＥＣＵ
２１・・・クランクポジションセンサ
２２・・・アクセル開度センサ
３１・・・フィルタ
３２・・・ＳＣＲ触媒（選択還元型ＮＯｘ触媒）

Claims (4)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、酸化能を有する酸化触媒と、
   前記酸化触媒の下流側の前記排気通路に設けられ、ＮＯｘに対する選択還元性を示す所定の活性成分がゼオライト上に配置されて形成された選択還元型ＮＯｘ触媒であって、アンモニアを還元剤として該所定の活性成分によりＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
   前記酸化触媒に流れ込む排気に燃料を供給する燃料供給部と、
   を備える、内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記選択還元型ＮＯｘ触媒は、その触媒温度が所定の低温領域に属する場合、該選択還元型ＮＯｘ触媒を形成するゼオライトの細孔径が、ＮＯｘ及びアンモニアの分子の大きさより大きく排気中の所定の炭化水素の分子の大きさより小さい細孔径となるように構成され、且つ該選択還元型ＮＯｘ触媒は、その触媒温度が該所定の低温領域よりも高温側の所定の高温領域に属する場合、排気中の燃料をより分子量の小さな燃料へ変質させるとともに、該ゼオライトの細孔径が該所定の炭化水素の分子の大きさより大きくなるように拡径する性質を示し、
   前記内燃機関の排気浄化システムは、更に、
   前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気温度と、該選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ還元能力と、該選択還元型ＮＯｘ触媒に付着している燃料量とに基づいて、該選択還元型ＮＯｘ触媒のゼオライトの細孔内部が燃料被毒状態になっているか否かを判定する細孔内部被毒判定部と、
   前記細孔内部被毒判定部により前記選択還元型ＮＯｘ触媒のゼオライトの細孔内部が燃料被毒状態となっていると判定された場合に、前記燃料供給部によって供給された燃料が前記酸化触媒の下流側に流出しない燃料供給条件に従って該燃料供給部による燃料供給を行うことで、該選択還元型ＮＯｘ触媒の温度を、該燃料被毒状態を解消し得る、前記所定の高温領域に属する所定目的温度まで上昇させる昇温処理を行う昇温制御部と、
   を備える、内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記選択還元型ＮＯｘ触媒は、前記内燃機関からの排気中の粒子状物質を捕集するフィルタに担持されて形成され、
   前記所定目的温度は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒のゼオライトの細孔内部の燃料被毒状態を解消し得る温度であり、且つ、前記フィルタに堆積している粒子状物質を酸化除去し得る温度である、
   請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
3. 前記燃料供給部は、前記内燃機関の気筒内での燃料噴射条件を調整することで、前記排気通路へ排出される排気に燃料を供給するように構成される、
   請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
4. 前記燃料供給部は、更に、前記内燃機関の排気通路において前記酸化触媒より上流側に設けられた燃料供給弁により、該排気通路を流れる排気に燃料を供給するように構成され、
   前記昇温制御部は、前記昇温処理により前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が前記所定目的温度に至るまでの昇温過程において、該選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度以下である場合には、前記燃料供給弁を用いた燃料供給を行い、該昇温過程において該選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が該所定温度より高い場合には、前記燃料噴射条件の調整を介した燃料供給を行う、
   請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。

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