JP2009030459A - 内燃機関の排気浄化制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘ触媒の温度を精度良く推定できるようにする。
【解決手段】ＮＯｘ触媒２３の下流側に、排出ガス中の硫黄濃度を検出する硫黄濃度センサ２６を設置する。エンジン運転中に、排出ガスとＮＯｘ触媒２３との間の熱の授受と、ＮＯｘ触媒２３での反応熱と、触媒熱容量等を考慮して、ＮＯｘ触媒２３の温度を推定すると共に、ＮＯｘ触媒２３から流出する排出ガス中の硫黄濃度又は当該ＮＯｘ触媒２３からの硫黄脱離速度（単位時間当たりの硫黄化合物の脱離量）を、エンジン運転状態又は前回の硫黄被毒回復制御実行後の積算走行距離又は積算消費燃料量等に基づいて推定し、硫黄濃度センサ２６の検出硫黄濃度又はこの検出硫黄濃度から算出した検出硫黄脱離速度を上記推定硫黄濃度又は推定硫黄脱離速度と比較してその比較結果に応じてＮＯｘ触媒２３の推定触媒温度を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、触媒の下流側に硫黄濃度センサを設置した排気浄化制御装置に関する発明である。

近年、車両の排気浄化システムでは、ＮＯｘ排出量を低減するために、ＮＯｘ吸蔵還元型の触媒（以下「ＮＯｘ触媒」という）を排気通路に設置したものがある。このＮＯｘ触媒は、排出ガス中のＮＯｘを吸蔵する他に、硫黄化合物（ＳＯｘ、Ｈ２ Ｓ等）も吸着しやすいという特性があり、この硫黄化合物の吸着量が増加するに従ってＮＯｘ吸蔵能力が低下するという“硫黄被毒”の問題が発生する。

この対策として、特許文献１（特開２００４−６８７００号公報）に記載されているように、積算走行距離が所定距離に達する毎に、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復させる硫黄被毒回復制御を実行し、この硫黄被毒回復制御の実行中にＮＯｘ触媒に流入する排出ガスに還元剤（燃料）を添加してその酸化反応熱でＮＯｘ触媒を硫黄化合物の脱離温度範囲内に昇温させながら、空燃比をストイキ（理論空燃比）よりリッチ側に制御して、硫黄被毒を回復させるようにしたものがある。更に、この特許文献１のものは、ＮＯｘ触媒を硫黄化合物の脱離温度範囲内に昇温させる際に、還元剤の添加時間や内燃機関の運転状態に基づいて触媒温度を推定するようにしている。

その他、触媒温度の推定方法は、様々な方法があり、一般的には、排出ガスと触媒との間の熱の授受と、触媒での反応熱と、触媒熱容量等を考慮して触媒温度を推定するようにしたものが多い。
特開２００４−６８７００号公報

しかし、触媒温度を正確に推定することは困難であり、比較的大きな推定誤差が生じることは避けられない。例えば、燃料性状によって排気熱量が異なり、触媒での反応熱も変化する可能性がある。また、走行風、外気温等の相違によって触媒の放熱性が変化する。このような様々な影響で触媒温度の推定誤差が大きくなるため、推定触媒温度が実際の触媒温度よりも高い側にずれた場合は、硫黄被毒回復制御の実行中に実際の触媒温度が脱離温度まで上昇しない可能性あり、硫黄被毒を回復できない可能性がある。一方、推定触媒温度が実際の触媒温度よりも低い側にずれた場合は、実際の触媒温度が脱離温度範囲を越えて過昇温する可能性があり、触媒の過昇温によるＮＯｘ触媒の劣化や硫黄化合物の過剰な脱離による硫黄臭が発生する可能性がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、触媒温度の推定精度を向上させて、硫黄被毒回復制御により触媒の硫黄被毒を確実に回復させることができると共に、触媒の過昇温による触媒の劣化や硫黄化合物の過剰な脱離による硫黄臭を防止できる内燃機関の排気浄化制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の排気通路に設置した触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、触媒の硫黄被毒を回復させる要求が発生したときに前記触媒温度推定手段で推定した触媒温度に基づいて前記触媒の温度を所定温度範囲内に昇温させる硫黄被毒回復制御を実行する硫黄被毒回復制御手段とを備えた内燃機関の排気浄化制御装置において、前記排気通路のうちの前記触媒の下流側に、排出ガス中の硫黄化合物の濃度（以下「硫黄濃度」という）を検出する硫黄濃度センサを設置し、前記硫黄濃度センサの検出硫黄濃度又はこの検出硫黄濃度から算出した検出硫黄脱離速度（単位時間当たりの硫黄化合物の脱離量）に応じて推定触媒温度を補正手段によって補正するようにしたものである。

触媒に吸着された硫黄化合物の脱離反応が発生する触媒温度領域では、触媒温度が高くなるほど、単位時間当たりの硫黄化合物の脱離量（硫黄脱離速度）が大きくなって、触媒から流出する排出ガス中の硫黄濃度が高くなるという特性がある。従って、例えば、触媒から流出する排出ガス中の硫黄濃度が適正濃度（人が硫黄臭をあまり感じない硫黄濃度）よりも高くなっている場合は、実際の触媒温度が適正温度よりも高くなっていて、硫黄化合物の脱離が多くなり過ぎた状態となっている。この状態は、推定触媒温度が実際の触媒温度よりも低い側にずれていて、実際の触媒温度が適正温度よりも高い温度に制御されていることを意味する。また、触媒から流出する排出ガス中の硫黄濃度が適正濃度よりも低くなっている場合は、実際の触媒温度が適正温度よりも低くなっていて、硫黄化合物の脱離が少なくなり過ぎた状態となっている。この状態は、推定触媒温度が実際の触媒温度よりも高い側にずれていて、実際の触媒温度が適正温度よりも低い温度に制御されていることを意味する。

本発明は、このような推定触媒温度と実際の触媒温度と排出ガス中の硫黄濃度との関係を考慮して、硫黄濃度センサの検出硫黄濃度又はこの検出硫黄濃度から算出した検出硫黄脱離速度に応じて推定触媒温度を補正するようにしたものであり、これにより、触媒温度の推定精度を向上させて、実際の触媒温度を硫黄被毒回復制御に適した温度範囲内に制御することが可能となり、硫黄被毒回復制御により触媒の硫黄被毒を確実に回復させることができると共に、触媒の過昇温による触媒の劣化や硫黄化合物の過剰な脱離による硫黄臭を防止することができる。

ところで、触媒から流出する排出ガス中の硫黄濃度が変化する原因は、触媒温度だけでなく、触媒の硫黄化合物吸着量や触媒に流入する排出ガス中の硫黄濃度によっても変化する。例えば、同じ触媒温度であっても、触媒の硫黄化合物吸着量が多くなるほど、触媒から流出する排出ガス中の硫黄濃度が高くなり、また、触媒に流入する排出ガス中の硫黄濃度が高くなるほど、触媒から流出する排出ガス中の硫黄濃度も高くなる。

そこで、請求項２のように、触媒から流出する排出ガス中の硫黄濃度又は当該触媒からの硫黄脱離速度を、内燃機関の運転状態又は前回の硫黄被毒回復制御実行後の積算走行距離又は積算消費燃料量に基づいて推定する硫黄濃度推定手段を備え、硫黄濃度センサの検出硫黄濃度又はこの検出硫黄濃度から算出した検出硫黄脱離速度を前記硫黄濃度推定手段の推定硫黄濃度又は推定硫黄脱離速度と比較してその比較結果に応じて推定触媒温度を補正するようにしても良い。このようにすれば、硫黄濃度センサの検出硫黄濃度（又は検出硫黄脱離速度）から、触媒の硫黄化合物吸着量や触媒に流入する排出ガス中の硫黄濃度による影響を排除して、推定触媒温度をより精度良く補正することができる。

具体的には、請求項３のように、検出硫黄濃度又は検出硫黄脱離速度が推定硫黄濃度又は推定硫黄脱離速度と比べて所定値以上大きいときに推定触媒温度を高くする方向に補正するようにしたり、或は、請求項４のように、検出硫黄濃度又は検出硫黄脱離速度が推定硫黄濃度又は推定硫黄脱離速度と比べて所定値以上小さいときに推定触媒温度を低くする方向に補正するようにしても良い。いずれの場合も、硫黄濃度又は硫黄脱離速度の検出値と推定値との差が小さい場合は、推定触媒温度を補正しない。

上記請求項３，４のいずれの場合も、推定触媒温度の補正量を一定値としても良いが、請求項５のように、検出硫黄濃度と推定硫黄濃度との差又は検出硫黄脱離速度と推定硫黄脱離速度との差に応じて推定触媒温度の補正量を変化させるようにしても良い。これにより、推定触媒温度をより精度良く補正することができる。

一般に、硫黄被毒回復制御の実行中は、触媒に吸着した硫黄化合物の脱離反応を促進するために、排出ガスの空燃比をストイキ（理論空燃比）よりリッチ側に制御して、排出ガス中のリッチ成分（Ｈ２ 、ＨＣ、ＣＯ等）によって硫黄化合物の脱離反応を促進するようにしている。

この点を考慮して、請求項６，７のように、硫黄濃度センサの検出硫黄濃度又はこの検出硫黄濃度から算出した検出硫黄脱離速度が所定値以上となるときに、消臭制御手段によって空燃比をストイキよりリーン側に制御することで排出ガス中の硫黄化合物による臭い（硫黄臭）を低減するようにしても良い。このようにすれば、触媒から流出する排出ガス中の硫黄濃度が高くなり過ぎて硫黄臭が発生し始めたときに、空燃比をストイキよりリーン側に変化させることが可能となり、触媒で排出ガス中のリッチ成分をリーン成分（Ｏ２ 等）と酸化反応させて、硫黄化合物の脱離反応に必要なリッチ成分を効果的に減少させることができ、硫黄化合物の過剰な脱離反応を抑制して、硫黄化合物の過剰な脱離による硫黄臭を確実に防止できる。

尚、請求項７に係る発明を実施する場合は、硫黄濃度センサの検出硫黄濃度又は検出硫黄脱離速度に応じて推定触媒温度を補正する補正手段を省略した構成としても良い。

以下、本発明を実施するための最良の形態をリーンバーンエンジンに適用して具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。

内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、スロットルバルブ１５とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１８が設けられている。また、サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート近傍に、燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。

一方、エンジン１１の排気管２１（排気通路）の途中には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒２２とＮＯｘ触媒２３（ＮＯｘ吸蔵還元型の触媒）が直列に設置されている。この場合、ＮＯｘ触媒２３の上流側に配置された三元触媒２２は、始動時に早期に暖機が完了して始動時の排気エミッションを低減するように比較的小容量に形成されている。一方、下流側のＮＯｘ触媒２３は、排出ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチ（又はストイキ）になったときに吸蔵ＮＯｘを還元浄化して放出する。このＮＯｘ触媒２３は、排出ガス中のＮＯｘ量が多くなる高負荷域でも、ＮＯｘを十分に吸蔵できるように比較的大容量に形成されている。

また、三元触媒２２の上流側には、排出ガスの空燃比に応じたリニアな空燃比信号を出力する空燃比センサ２４（Ａ／Ｆセンサ）が設置され、三元触媒２２の下流側（ＮＯｘ触媒２３の上流側）には、排出ガスの空燃比がストイキ（理論空燃比）に対してリッチかリーンかによって出力電圧が反転する酸素センサ２５が設置されている。尚、三元触媒２２の上流側に空燃比センサ２４の代わりに酸素センサを設置しても良いし、三元触媒２２の下流側に酸素センサ２５の代わりに空燃比センサを設置しても良い。

更に、ＮＯｘ触媒２３の下流側に、排出ガス中の硫黄化合物の濃度（以下「硫黄濃度」という）を検出する硫黄濃度センサ２６が設置されている。この硫黄濃度センサ２６は、例えば、特開２００２−２６７６３１号公報、特開平６−１７４６９２号公報に記載されたものを使用しても良いし、これ以外の構成のものを使用しても良い。

一方、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２７や、エンジン回転速度を検出するクランク角センサ２８が取り付けられている。

これら各種のセンサ出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２９に入力される。このＥＣＵ２９は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶されたエンジン制御プログラム（図示せず）を実行することで、エンジン運転状態に応じて点火時期や燃料噴射量等を制御する。

ところで、ＮＯｘ触媒２３は、排出ガス中のＮＯｘを吸蔵する他に、硫黄化合物（ＳＯｘ、Ｈ２ Ｓ等）も吸着しやすいという特性があり、この硫黄化合物の吸着量が増加するに従ってＮＯｘ吸蔵能力が低下するという“硫黄被毒”の問題が発生する。

この対策として、ＥＣＵ２９は、エンジン運転中に後述する図２の硫黄被毒回復制御プログラムを実行することで、排出ガスとＮＯｘ触媒２３との間の熱の授受と、ＮＯｘ触媒２３での反応熱と、触媒熱容量等を考慮して、ＮＯｘ触媒２３の温度を推定すると共に、ＮＯｘ触媒２３の硫黄被毒を回復させる要求が発生したとき（例えば積算走行距離又は積算消費燃料量が所定値に達する毎に）、ＮＯｘ触媒２３の推定温度に基づいて当該ＮＯｘ触媒２３の温度を硫黄被毒回復に適した所定温度範囲内（例えば６５０〜７００℃）に昇温させる硫黄被毒回復制御を実行する。以下の説明において、「触媒温度」とは、「ＮＯｘ触媒２３の温度」を意味する。

ここで、ＮＯｘ触媒２３に吸着された硫黄化合物の脱離反応が発生する触媒温度領域では、ＮＯｘ触媒２３の温度が高くなるほど、単位時間当たりの硫黄化合物の脱離量（硫黄脱離速度）が大きくなって、ＮＯｘ触媒２３から流出する排出ガス中の硫黄濃度が高くなるという特性がある。従って、例えば、ＮＯｘ触媒２３から流出する排出ガス中の硫黄濃度が適正濃度（人が硫黄臭をあまり感じない硫黄濃度）よりも高くなっている場合は、実際の触媒温度が適正温度よりも高くなっていて、硫黄化合物の脱離が多くなり過ぎた状態となっている。この状態は、推定触媒温度が実際の触媒温度よりも低い側にずれていて、実際の触媒温度が適正温度よりも高い温度に制御されていることを意味する。また、ＮＯｘ触媒２３から流出する排出ガス中の硫黄濃度が適正濃度よりも低くなっている場合は、実際の触媒温度が適正温度よりも低くなっていて、硫黄化合物の脱離が少なくなり過ぎた状態となっている。この状態は、推定触媒温度が実際の触媒温度よりも高い側にずれていて、実際の触媒温度が適正温度よりも低い温度に制御されていることを意味する。

そこで、本実施例では、このような推定触媒温度と実際の触媒温度と排出ガス中の硫黄濃度との関係を考慮して、硫黄濃度センサ２６の検出硫黄濃度又はこの検出硫黄濃度から算出した検出硫黄脱離速度（単位時間当たりの硫黄化合物の脱離量）に応じて推定触媒温度を補正することで、触媒温度の推定精度を向上させる。

ところで、ＮＯｘ触媒２３から流出する排出ガス中の硫黄濃度が変化する原因は、触媒温度だけでなく、ＮＯｘ触媒２３の硫黄化合物吸着量やＮＯｘ触媒２３に流入する排出ガス中の硫黄濃度によっても変化する。例えば、同じ触媒温度であっても、ＮＯｘ触媒２３の硫黄化合物吸着量が多くなるほど、ＮＯｘ触媒２３から流出する排出ガス中の硫黄濃度が高くなり、また、ＮＯｘ触媒２３に流入する排出ガス中の硫黄濃度が高くなるほど、ＮＯｘ触媒２３から流出する排出ガス中の硫黄濃度も高くなる。

そこで、本実施例では、ＮＯｘ触媒２３から流出する排出ガス中の硫黄濃度又は当該ＮＯｘ触媒２３からの硫黄脱離速度（単位時間当たりの硫黄化合物の脱離量）を、エンジン運転状態又は前回の硫黄被毒回復制御実行後の積算走行距離又は積算消費燃料量等に基づいて推定し、硫黄濃度センサ２６の検出硫黄濃度又はこの検出硫黄濃度から算出した検出硫黄脱離速度を上記推定硫黄濃度又は推定硫黄脱離速度と比較してその比較結果に応じて推定触媒温度を補正するようにしている。このようにすれば、硫黄濃度センサ２６の検出硫黄濃度（又は検出硫黄脱離速度）から、ＮＯｘ触媒２３の硫黄化合物吸着量やＮＯｘ触媒２３に流入する排出ガス中の硫黄濃度による影響を排除して、推定触媒温度をより精度良く補正することができる。

また、硫黄被毒回復制御の実行中は、ＮＯｘ触媒２３に吸着した硫黄化合物の脱離反応を促進するために、排出ガスの空燃比をストイキ（理論空燃比）よりリッチ側に制御して、排出ガス中のリッチ成分（Ｈ２ 、ＨＣ、ＣＯ等）によって硫黄化合物の脱離反応を促進するようにしている。

この点を考慮して、本実施例では、硫黄濃度センサ２６の検出硫黄濃度又はこの検出硫黄濃度から算出した検出硫黄脱離速度が所定値以上となるときに、空燃比をストイキよりリーン側に制御するように燃料噴射量を減量補正するようにしている。このようにすれば、ＮＯｘ触媒２３から流出する排出ガス中の硫黄濃度が高くなり過ぎて硫黄臭が発生し始めたときに、ＮＯｘ触媒２３に流入する排出ガスの空燃比をストイキよりリーン側に変化させることが可能となり、ＮＯｘ触媒２３で排出ガス中のリッチ成分をリーン成分（Ｏ２ 等）と酸化反応させて、硫黄化合物の脱離反応に必要なリッチ成分を効果的に減少させることができ、硫黄化合物の過剰な脱離反応を抑制して、硫黄化合物の過剰な脱離による硫黄臭を確実に防止できる。

以上説明した本実施例の硫黄被毒回復制御は、ＥＣＵ２９によって図２の硫黄被毒回復制御プログラムに従って次のようにして実行される。

図２の硫黄被毒回復制御プログラムは、エンジン運転中に所定周期で実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ１０１で、触媒温度推定ルーチン（図示せず）を実行してＮＯｘ触媒２３の推定触媒温度Ｔcat を例えば次式により算出する。

ここで、入りガスエネルギは、ＮＯｘ触媒２３に流入する単位時間当たりの排出ガスの熱エネルギである。燃料性状によって排出ガスの温度が変化するため、入りガスエネルギも燃料性状によって変化する。入りガス熱容量は、ＮＯｘ触媒２３と熱交換する排出ガスの熱容量である。触媒エネルギは、ＮＯｘ触媒２３のもつ熱エネルギであり、触媒熱容量は、ＮＯｘ触媒２３の熱容量である。反応エネルギは、ＮＯｘ触媒２３での排出ガスのリッチ成分とリーン成分との反応によって発生する熱エネルギである。この反応エネルギは反応量と発熱係数との積によって計算される。この発熱係数は、燃料性状によって変化する。

この推定触媒温度Ｔcat の算出方法は、上記の方法に限定されず、どの様な方法で行っても良いが、例えばエンジン始動後の排気熱量積算値に基づいて始動後の触媒温度上昇量を推定して、この始動後の触媒温度上昇量を始動当初の触媒温度に加算して現時点の推定触媒温度Ｔcat を算出する。

Ｔcat ＝始動後の触媒温度上昇量＋（始動当初の触媒温度）
＝Ｋ×（始動後の排気熱量積算値）＋（始動当初の触媒温度）
＝Ｋ×∫（排気温度×排気流量）ｄｔ＋（始動当初の触媒温度）

ここで、Ｋは、排気熱量による推定触媒温度Ｔcat の上昇量を算出するための係数である。排気熱量や排気温度は、排気管２１のＮＯｘ触媒２３の上流側に設置した排気温度センサで実測しても良いし、エンジン運転条件から推定するようにしても良い。排気流量は、エアフローメータ１４で検出した吸入空気流量から推定すれば良い。

尚、始動後の排気熱量積算値の代わりに、例えば始動後の燃料噴射量積算値又は始動後経過時間に基づいて始動後の触媒温度上昇量を推定するようにしても良い。また、始動当初の触媒温度は、水温センサ２７で検出した始動当初の冷却水温から推定しても良いし、冷却水温の他にエンジン停止時間や外気温等も考慮して始動当初の触媒温度を推定するようにしても良い。その他、ＮＯｘ触媒２３の下流側に設置した排気温度センサで検出した排出ガスの温度に基づいて推定触媒温度Ｔcat を算出しても良い。
上記ステップ１０１の処理が特許請求の範囲でいう触媒温度推定手段としての役割を果たす。

推定触媒温度Ｔcat の算出後、ステップ１０２に進み、硫黄被毒回復制御実行条件が成立しているか否かを、例えば次の条件(1),(2) によって判定する。
(1) 前回の硫黄被毒回復制御実行後の積算走行距離又は積算消費燃料量が所定値に達すること（又は硫黄濃度センサ２６で検出したＮＯｘ触媒２３下流側の硫黄濃度が所定値以上であること）
(2) 硫黄被毒回復制御の終了条件が成立していないこと

ここで、硫黄被毒回復制御の終了条件は、例えば硫黄被毒回復制御の実行時間が硫黄被毒の回復に必要な所定時間を越えたときに硫黄被毒回復制御を終了させるようにしたり、硫黄被毒回復制御の実行中に硫黄濃度センサ２６で検出したＮＯｘ触媒２３下流側の硫黄濃度が所定値以下になったときに、硫黄被毒回復制御を終了させるようにしても良い。

上記２つの条件(1),(2) のいずれか一方でも満たされない条件があれば、硫黄被毒回復制御実行条件が不成立となり、以降の処理を行うことなく本プログラムを終了する。
これに対して、上記２つの条件(1),(2) が両方とも満たされれば、硫黄被毒回復制御実行条件が成立して、ステップ１０３に進み、ＮＯｘ触媒２３の温度を硫黄被毒回復に適した所定温度範囲内（例えば６５０〜７００℃）に昇温させるＮＯｘ触媒昇温制御を実行すると共に、ＮＯｘ触媒２３に吸着された硫黄化合物の脱離反応を促進させるために、ＮＯｘ触媒２３に流入する排出ガスの空燃比をストイキ（理論空燃比）よりリッチ側に制御する。

この硫黄被毒回復制御（ＮＯｘ触媒昇温制御＋空燃比リッチ制御）は、例えば、燃料噴射量の増量補正と点火時期の遅角補正とを組み合わせて実施しても良いし、排気管２１のうちのＮＯｘ触媒２３の上流側に燃料等のＨＣを添加するＨＣ添加ノズル（図示せず）を設けて、硫黄被毒回復制御の実行中にＮＯｘ触媒２３に流入する排出ガスにＨＣ添加ノズルからＨＣを添加することで、ＮＯｘ触媒２３に流入する排出ガスの空燃比をリッチ化して、ＮＯｘ触媒２３での反応熱を増加させてＮＯｘ触媒２３を昇温させるようにしても良い。このステップ１０３の処理が特許請求の範囲でいう硫黄被毒回復制御手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０４に進み、現在の推定触媒温度Ｔcat が硫黄脱離開始温度以上（例えば６００℃以上）であるか否かを判定し、まだ硫黄脱離開始温度に達していなければ、以降の処理を行うことなく本プログラムを終了する。

一方、上記ステップ１０４で、現在の推定触媒温度Ｔcat が硫黄脱離開始温度以上であると判定されれば、ＮＯｘ触媒２３に吸着された硫黄化合物の脱離反応が発生していると判断して、ステップ１０５に進み、硫黄濃度センサ２６の検出硫黄濃度を読み込み、次のステップ１０６で、硫黄濃度センサ２６の検出硫黄濃度と排出ガス流量とに基づいて検出硫黄脱離速度Ｖ１（単位時間当たりの硫黄化合物の脱離量）を算出する。

この後、ステップ１０７に進み、エンジン運転状態又は前回の硫黄被毒回復制御実行後の積算走行距離又は積算消費燃料量等に基づいて推定硫黄脱離速度Ｖ２を算出する。この際、例えば、前回の硫黄被毒回復制御実行後の積算走行距離又は積算消費燃料量等に基づいてＮＯｘ触媒２３の硫黄化合物の吸着量を推定し、図３の硫黄脱離速度推定マップ（その１）を参照して、ＮＯｘ触媒２３の硫黄化合物の推定吸着量と推定触媒温度Ｔcat に応じて推定硫黄脱離速度Ｖ２を算出するようにしても良い。図３の硫黄脱離速度推定マップ（その１）の特性は、硫黄化合物吸着量が多くなるほど、硫黄脱離速度が大きくなり、また、触媒温度が高くなるほど、硫黄脱離速度が大きくなるように設定されている。尚、硫黄化合物の推定吸着量は、燃料性状（燃料中の硫黄濃度）に応じて補正するようにしても良い。

また、エンジン運転状態やＮＯｘ触媒２３の上流側の酸素センサ２５の出力等に基づいてＮＯｘ触媒２３に流入する排出ガスの空燃比を検出し、図４の硫黄脱離速度推定マップ（その２）を参照して、ＮＯｘ触媒２３に流入する排出ガスの空燃比と推定触媒温度Ｔcat に応じて推定硫黄脱離速度Ｖ２を算出するようにしても良い。図４の硫黄脱離速度推定マップ（その２）の特性は、空燃比がリッチになるほど、硫黄脱離速度が大きくなり、また、触媒温度が高くなるほど、硫黄脱離速度が大きくなるように設定されている。

以上のようにして、検出硫黄脱離速度Ｖ１と推定硫黄脱離速度Ｖ２を算出した後、ステップ１０８に進み、検出硫黄脱離速度Ｖ１と推定硫黄脱離速度Ｖ２との差（Ｖ１−Ｖ２）を所定値Ｋ１（正の値）と比較して、この差（Ｖ１−Ｖ２）が所定値Ｋ１よりも大きい場合、つまり、検出硫黄脱離速度Ｖ１が推定硫黄脱離速度Ｖ２と比べて所定値Ｋ１以上大きい場合は、推定触媒温度Ｔcat が実際の触媒温度よりも低い側にずれていて、実際の触媒温度が適正温度よりも高い温度に制御されていると判断して、ステップ１０９に進み、差（Ｖ１−Ｖ２）に応じて推定触媒温度Ｔcat を高い側に補正するための補正量ΔＴ（正の値）を補正量ΔＴマップ（図示せず）により算出する。この補正量ΔＴマップは、差（Ｖ１−Ｖ２）が大きくなるほど、補正量ΔＴが大きくなるように設定されている。

この後、ステップ１１０に進み、推定触媒温度Ｔcat を補正量ΔＴだけ高い側に補正する。
Ｔcat ＝Ｔcat ＋ΔＴ

そして、次のステップ１１１で、硫黄濃度センサ２６の検出硫黄濃度（又は検出硫黄脱離速度Ｖ１）が所定値Ｋ３（硫黄臭が発生し始める硫黄濃度）よりも高いか否かを判定し、検出硫黄濃度（又は検出硫黄脱離速度Ｖ１）が所定値Ｋ３よりも高ければ、硫黄臭が発生していると判断して、ステップ１１２に進み、ＮＯｘ触媒２３に流入する排出ガスの空燃比をストイキよりリーン側に制御するように燃料噴射量を減量補正する。このようにすれば、ＮＯｘ触媒２３から流出する排出ガス中の硫黄濃度が高くなり過ぎて硫黄臭が発生し始めたときに、ＮＯｘ触媒２３に流入する排出ガスの空燃比をストイキよりリーン側に変化させることが可能となり、ＮＯｘ触媒２３で排出ガス中のリッチ成分をリーン成分（Ｏ２ 等）と酸化反応させて、硫黄化合物の脱離反応に必要なリッチ成分を効果的に減少させることができ、硫黄化合物の過剰な脱離反応を抑制して、硫黄化合物の過剰な脱離による硫黄臭を確実に防止できる。上記ステップ１１１、１１２の処理が特許請求の範囲でいう消臭制御手段としての役割を果たす。

尚、上記ステップ１１１で、硫黄濃度センサ２６の検出硫黄濃度（又は検出硫黄脱離速度Ｖ１）が所定値Ｋ３以下と判定されれば、硫黄臭が問題にならないと判断して、そのまま本プログラムを終了する。この場合は、硫黄化合物の脱離反応を促進させるために、空燃比リッチ制御が継続される。

一方、前述したステップ１０８で、検出硫黄脱離速度Ｖ１と推定硫黄脱離速度Ｖ２との差（Ｖ１−Ｖ２）が所定値Ｋ１（正の値）以下と判定されれば、ステップ１１３に進み、この差（Ｖ１−Ｖ２）を所定値Ｋ２（負の値）と比較して、この差（Ｖ１−Ｖ２）が所定値Ｋ２よりも小さい場合（Ｖ１−Ｖ２＜Ｋ２の場合）、つまり、検出硫黄脱離速度Ｖ１が推定硫黄脱離速度Ｖ２と比べて所定値Ｋ２以上小さい場合は、推定触媒温度Ｔcat が実際の触媒温度よりも高い側にずれていて、実際の触媒温度が適正温度よりも低い温度に制御されていると判断して、ステップ１１４に進み、差（Ｖ１−Ｖ２）に応じて推定触媒温度Ｔcat を低い側に補正するための補正量ΔＴ（負の値）を補正量ΔＴマップ（図示せず）により算出する。この補正量ΔＴマップは、差（Ｖ１−Ｖ２）の絶対値が大きくなるほど、補正量ΔＴの絶対値が大きくなるように設定されている。

この後、ステップ１１５に進み、推定触媒温度Ｔcat を補正量ΔＴ（負の値）だけ低い側に補正する。
Ｔcat ＝Ｔcat ＋ΔＴ（負の値）
上記ステップ１０５〜１１０、１１３〜１１５の処理が特許請求の範囲でいう補正手段としての役割を果たす。

以上説明した本実施例によれば、ＮＯｘ触媒２３からの推定硫黄脱離速度Ｖ２を図３又は図４の硫黄脱離速度推定マップを用いて算出し、硫黄濃度センサ２６の検出硫黄濃度から算出した検出硫黄脱離速度Ｖ１を上記推定硫黄脱離速度Ｖ２と比較してその比較結果に応じて推定触媒温度Ｔcat を補正するようにしたので、検出硫黄脱離速度Ｖ１から、ＮＯｘ触媒２３の硫黄化合物吸着量やＮＯｘ触媒２３に流入する排出ガス中の硫黄濃度による影響を排除して、推定触媒温度Ｔcat を精度良く補正することができる。これにより、硫黄被毒回復制御に用いる推定触媒温度Ｔcat の精度を向上させて、実際の触媒温度を硫黄被毒回復制御に適した温度範囲内に制御することが可能となり、硫黄被毒回復制御によりＮＯｘ触媒２３の硫黄被毒を確実に回復させることができると共に、ＮＯｘ触媒２３の過昇温によるＮＯｘ触媒２３の劣化や硫黄化合物の過剰な脱離による硫黄臭を防止することができる。

また、本実施例では、検出硫黄脱離速度Ｖ１と上記推定硫黄脱離速度Ｖ２との差に応じて推定触媒温度Ｔcat の補正量ΔＴを変化させるようにしたので、推定触媒温度Ｔcat をより精度良く補正することができる。

但し、本発明は、推定触媒温度Ｔcat の補正量ΔＴを一定値としても良く、この場合でも、上記図２の硫黄被毒回復制御プログラムを所定周期で繰り返し実行することで、推定触媒温度Ｔcat を精度良く補正することができる。

また、本実施例では、検出硫黄脱離速度Ｖ１を推定硫黄脱離速度Ｖ２と比較して推定触媒温度Ｔcat を補正するようにしたが、推定硫黄脱離速度Ｖ２と排出ガス流量とに基づいて推定硫黄濃度を算出し、この推定硫黄濃度と硫黄濃度センサ２６の検出硫黄濃度とを比較してその比較結果に応じて推定触媒温度Ｔcat を補正するようにしても良い。或は、推定硫黄濃度又は推定硫黄脱離速度Ｖ２を用いずに、硫黄濃度センサ２６の検出硫黄濃度又は検出硫黄脱離速度Ｖ１のみで推定触媒温度Ｔcat を補正するようにしても良い。

また、本発明は、硫黄被毒回復制御の実行中だけでなく、硫黄被毒回復制御を実行していない場合でも、硫黄濃度センサ２６の検出硫黄濃度（又は検出硫黄脱離速度Ｖ１）が所定値より高くなったときに、硫黄臭が発生していると判断して、ＮＯｘ触媒２３に流入する排出ガスの空燃比をストイキよりリーン側に制御するように燃料噴射量を減量補正するようにしても良い。

その他、本発明は、リーンバーンエンジンの他に、筒内噴射エンジン等、硫黄被毒の問題が発生する触媒（ＮＯｘ触媒等）を搭載したエンジンに適用して実施できる。

本発明の一実施例を示すエンジン制御システム全体の概略構成図である。 硫黄被毒回復制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 硫黄脱離速度推定マップ（その１）を概念的に示す図である。 硫黄脱離速度推定マップ（その２）を概念的に示す図である。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、２０…燃料噴射弁、２１…排気管（排気通路）、２２…三元触媒、２３…ＮＯｘ触媒、２４…空燃比センサ、２５…酸素センサ、２６…硫黄濃度センサ、２９…ＥＣＵ（硫黄被毒回復制御手段，触媒温度推定手段，補正手段，消臭制御手段）

Claims (7)

1. 内燃機関の排気通路に設置した触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、
   排出ガス中の硫黄化合物による前記触媒の被毒（以下「硫黄被毒」という）を回復させる要求が発生したときに前記触媒温度推定手段で推定した触媒温度に基づいて前記触媒の温度を所定温度範囲内に昇温させる硫黄被毒回復制御を実行する硫黄被毒回復制御手段とを備えた内燃機関の排気浄化制御装置において、
   前記排気通路のうちの前記触媒の下流側に、排出ガス中の硫黄化合物の濃度（以下「硫黄濃度」という）を検出する硫黄濃度センサを設置し、
   前記触媒温度推定手段は、前記硫黄濃度センサの検出硫黄濃度又はこの検出硫黄濃度から算出した検出硫黄脱離速度に応じて推定触媒温度を補正する補正手段を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化制御装置。
2. 前記触媒から流出する排出ガス中の硫黄濃度又は当該触媒からの硫黄脱離速度を内燃機関の運転状態又は前回の硫黄被毒回復制御実行後の積算走行距離又は積算消費燃料量に基づいて推定する硫黄濃度推定手段を備え、
   前記補正手段は、前記硫黄濃度センサの検出硫黄濃度又はこの検出硫黄濃度から算出した検出硫黄脱離速度を前記硫黄濃度推定手段の推定硫黄濃度又は推定硫黄脱離速度と比較してその比較結果に応じて推定触媒温度を補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
3. 前記補正手段は、前記検出硫黄濃度又は前記検出硫黄脱離速度が前記推定硫黄濃度又は前記推定硫黄脱離速度と比べて所定値以上大きいときに推定触媒温度を高くする方向に補正することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
4. 前記補正手段は、前記検出硫黄濃度又は前記検出硫黄脱離速度が前記推定硫黄濃度又は前記推定硫黄脱離速度と比べて所定値以上小さいときに推定触媒温度を低くする方向に補正することを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
5. 前記補正手段は、前記検出硫黄濃度と前記推定硫黄濃度との差又は前記検出硫黄脱離速度と前記推定硫黄脱離速度との差に応じて推定触媒温度の補正量を変化させることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
6. 前記硫黄濃度センサの検出硫黄濃度又はこの検出硫黄濃度から算出した検出硫黄脱離速度が所定値以上となるときに空燃比をストイキよりリーン側に制御することで排出ガス中の硫黄化合物による臭いを低減する消臭制御手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
7. 内燃機関の排気通路に触媒を設置した内燃機関の排気浄化制御装置において、
   排出ガス中の硫黄化合物の濃度（以下「硫黄濃度」という）を検出する硫黄濃度センサを前記排気通路のうちの前記触媒の下流側に設置し、
   前記硫黄濃度センサの検出硫黄濃度又はこの検出硫黄濃度から算出した検出硫黄脱離速度が所定値以上となるときに空燃比をストイキよりリーン側に制御することで排出ガス中の硫黄化合物による臭いを低減する消臭制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の排気浄化制御装置。

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