以下、この発明を、車載ディーゼルエンジ� ��の排気浄化装置に適用した一実施の形態に� ��いて、図1~図3を参照して説明する。
 図1は、この実施の形態にかかる排気浄化装 置を備えるディーゼルエンジンの制御装置、 これが適用されるエンジン、並びにそれらの 周辺構成を示すブロック図である。

 エンジン1には、複数の気筒#N(N=1~4)が設け られるとともに、各気筒#Nにそれぞれ対応し� ��複数の燃料噴射弁41が取り付けられている� �外気を各気筒#N内に導入するための吸気ポー ト21と、燃焼ガスを各気筒#N外へ排出するた� �の排気ポート31とは、エンジン1の各気筒#Nに それぞれ接続されている。

 各吸気ポート21には、同吸気ポート21を開 閉するための吸気バルブ22が設けられている� ��また、各吸気ポート21には、吸気マニホー� �ドを介して吸気通路23が接続されている。こ の吸気通路23には、吸気を調量するためのス� ��ットル弁24が設けられている。このスロッ� �ル弁24はモータ25によって開閉駆動される。

 各排気ポート31には、同排気ポート31を開 閉するための排気バルブ32が設けられている� ��また、各排気ポート31には、排気マニホー� �ドを介して排気通路33が接続されている。こ の排気通路33には、排気を浄化するコンバー� ��34が設けられている。このコンバータ34の内 部には、排気中のPM(粒子状物質)を捕集する� �孔質のセラミック構造体と、同セラミック� �造体の表面に担持されるNOx吸蔵還元触媒と� �よって構成されるフィルタ35が設けられてい る。排気中のPMは多孔質の壁を通過する際に� ��ィルタ35に捕集される。また、排気の空燃� �が理論空燃比よりも高いとき、すなわち酸� �雰囲気にあるときに、排気中のNOxはフィル� �35に吸蔵される。一方、排気の空燃比が理論 空燃比或いは理論空燃比よりも低いとき、す なわち還元雰囲気にあるときに、フィルタ35� ��吸蔵されていたNOxはNOとして脱離し、その� �、HCやCOにより還元される。

 各燃料噴射弁41は、燃料供給管41aを介し� �コモンレール42に接続されている。このコモ ンレール42には、燃料ポンプ43が接続されて� �り、この燃料ポンプ43によってコモンレール 42には高圧燃料が供給される。そして、コモ� ��レール42に供給された高圧燃料は、燃料噴� �弁41の開弁を通じて各気筒#Nの燃焼室5に噴射 供給される。また、燃料ポンプ43からは別途� ��低圧燃料が燃料供給管44aを介して燃料添加� ��44に供給されている。この燃料添加弁44は、 排気通路33に燃料を噴射してその燃料をフィ� ��タ35、詳しくはそのNOx吸蔵還元触媒、に供� �するものである。

 エンジン1には、機関運転状態を検出する ための各種センサが設けられている。例えば 、吸気通路23の上流に設けられたエアフロメ� ��タ26によって吸気量GAが検出される。また、 スロットル弁24を開閉するモータ25に設けら� �たスロットル開度センサ27によってスロット ル弁24の開度(スロットル開度TA)が検出される 。また、フィルタ35の上流に設けられた排気� ��度センサ36によって同フィルタ35に流入する 排気温度Teが検出されるとともに、同じくフ� ��ルタ35の上流に設けられた空燃比センサ37に よって同フィルタ35に流入する排気の空燃比A /Fが検出される。また、コモンレール42には� �料圧センサ45が取り付けられており、同燃料 圧センサ45によってコモンレール42内の燃料� �力、換言すれば燃料噴射圧が検出される。� �た、エンジン1のクランクシャフト近傍に設� ��られたクランク角センサ61によってクラン� �シャフトの回転速度、すなわち機関回転速� �が検出され、アクセルペダルに設けられた� �クセルセンサ62によってアクセルペダルの踏 み込み量、すなわちアクセル操作量ACCPが検� �される。

 各種センサの出力は電子制御装置6に入力 される。この電子制御装置6は、中央処理制� �装置(CPU)、各種プログラムやマップ等を予め 記憶した読出専用メモリ(ROM)、CPUの演算結果� ��を一時記憶するランダムアクセスメモリ(RAM )、タイマカウンタ、入力インターフェース� �出力インターフェース等を備えたマイクロ� �ンピュータを中心に構成されている。

 そして、この電子制御装置6により、燃料 噴射弁41の燃料噴射量制御や燃料噴射時期制� ��、燃料ポンプ43の吐出圧力制御、スロット� �弁24の開度制御等、エンジン1の各種制御が� �われる。また、上記フィルタ35から硫黄を放 出させる第1の再生処理等といった各種の排� �浄化制御も同電子制御装置6によって行われ� ��。

 第1の再生処理では、フィルタ35を硫黄被� ��状態から再生させるために、機関運転状態� ��基づいてフィルタ35の硫黄堆積量を推定す� �。また、硫黄堆積量の推定値Sxが所定の判定 値Smax以上であることを条件に、燃料添加弁44 から排気通路33に燃料を噴射してその燃料を� ��ィルタ35に供給する。それにより、同フィ� �タ35の触媒床温を所定温度αにまで上昇させ� ��かつ、排気の空燃比A/Fをストイキオメトリ� ��態又はストイキオメトリ状態よりもリッチ� ��することにより、触媒から硫黄を放出させ� ��ようにしている。

 ここで、電子制御装置6を通じて実行される 硫黄堆積量の推定値Sxの算出処理について説� ��する。
 まず、第1の再生処理が実行されていないと きには、硫黄堆積量の推定値Sxは(式1)により� ��出される。

 (式1)
     Sx = Sxold + Sinc
 右辺の前回推定値Sxoldは、前回の制御周期� �て算出された硫黄堆積量の推定値Sxである。 また、推定値増加量Sincは、前回の制御周期� �ら今回の制御周期までの期間にフィルタ35に 堆積する硫黄の量に相当する。この推定値増 加量Sincは燃料噴射弁41からの燃料噴射量と燃 料添加弁44からの燃料添加量とに基づいて算� ��される。ちなみに、燃料噴射弁41からの燃� �噴射量が多いときほど、また燃料添加弁44か らの燃料添加量が多いときほど、推定値増加 量Sincは多くなる。なお、第1の再生処理が実� ��されていないときには、通常、燃料添加弁4 4の燃料添加量は「0」であるとして推定値増� ��量Sincが算出される。一方、NOx吸蔵還元触媒 におけるNOxを還元するための還元剤として燃 料添加弁44の燃料添加が実行される場合には� ��その添加量に基づいて推定値増加量Sincが算 出される。

 次に、第1の再生処理が実行されているとき には、硫黄堆積量の推定値Sxは(式2)により算� ��される。
 (式2)
     Sx = Sxold + Sinc - Sdec
 右辺の前回推定値Sxold及び推定値増加量Sinc� ��上記(式1)と同様である。また、推定値減少� ��Sdecは前回の制御周期から今回の制御周期ま での期間に、フィルタ35から放出される硫黄� ��量に相当する。この推定値減少量Sdecは排気 の空燃比A/Fと排気温度Te、換言すればフィル� ��35の触媒床温とに基づいて算出される。ち� �みに、排気の空燃比A/Fがリッチであるとき� �ど、また排気温度Teが高いときほど、推定値 減少量Sdecは多くなる傾向を有している。第1� ��再生処理が実行されているときには、推定� ��減少量Sdecが推定値増加量Sincよりも大きく� �り(Sdec>Sinc)、硫黄堆積量の推定値Sxは減少� ��る。

 ところで、硫黄堆積量の推定値Sxをこの� �うに機関運転状態に基づいて推定する際に� �、同推定値Sxと実際の硫黄堆積量Scとの間に� ��乖離が生じることがある。そのため、エン� ��ン1の運転に伴ってフィルタ35への硫黄の堆� ��及びフィルタ35からの硫黄の放出が繰り返� �れると、硫黄堆積量の推定値Sxと実際の硫黄 堆積量Scとの間の乖離が徐々に増大する。こ� ��ため、実際の硫黄堆積量Scは再生処理の実� �条件である判定値Smax以上であるにもかかわ� ��ず、硫黄堆積量の推定値Sxがこれを下回っ� �いるため、再生処理が実行されないといっ� �状況が生じる。

 そこで、本実施形態では、第1の再生処理 の実行回数Nが判定回数Aに達したときに、フ� ��ルタ35の温度を、第1の再生処理における温� ��αよりも高い温度β(>α)にまで上昇させる� ��ともに、排気の空燃比A/Fを低下させて、フ� ��ルタから硫黄を完全に放出させる第2の再生 処理を第1の再生処理と各別に実行し、同第2� ��再生処理が完了したときに、硫黄堆積量の� ��定値Sxをリセットするようにしている。

 図2は、電子制御装置6を通じて実行され� �上述した2つのフィルタ再生処理を行う際の� ��体的な処理手順を示したフローチャートで� ��る。一連の処理は、電子制御装置6によって 所定の周期をもって繰り返し実行される。

 図2に示されるように、この一連の処理で は、まず、第2の再生処理が実行中であるこ� �を示す実行フラグFが「OFF」であるか否かが� ��定される(ステップS1)。そして、実行フラグ Fが「OFF」である場合(ステップS1:「YES」)には 、次に、硫黄堆積量の推定値Sxが所定の判定� ��Smax以上であるか否かが判定される(ステッ� �S2)。そして、硫黄堆積量の推定値Sxが判定値 Sxmax以上である場合(ステップS2:「YES」)には� �次に、第1の再生処理が実行される(ステップ S3)。

 一方、硫黄堆積量の推定値Sxが判定値Sxmaxよ りも小さい場合(ステップS2:「NO」)には、こ� �処理を一旦終了する。
 ステップS3の第1の再生処理では、燃料添加� ��44により排気通路33に燃料を噴射してその燃 料をフィルタ35に供給することにより、フィ� ��タ35の温度を温度αにまで上昇させるととも に、排気の空燃比A/Fをストイキオメトリ状態 又はストイキオメトリ状態よりもリッチにす ることにより、フィルタ35から硫黄を放出す� ��。

 こうして第1の再生処理が実行されると、 次に、第1の再生処理が完了したか否かが判� �される(ステップS4)。ここでは、硫黄堆積量� ��推定値Sxが、フィルタ35の排気浄化機能が十 分に回復した状態に対応する判定値Sminにま� �低下していることをもって、第1の再生処理� ��完了したものと判断される。そして上記判� ��の結果、第1の再生処理が完了している場合 (ステップS4:「YES」)には、前回の第2の再生処 理が行われた後における第1の再生処理の実� �回数Nがカウントアップされ(ステップS5)、次 にステップS6へ移行する。一方、第1の再生処 理が完了していない場合(ステップS4:「NO」)� �は、第1の再生処理の実行回数Nがカウントア ップされることなくステップS6へ移行する。

 ステップS6では、第1の再生処理の実行回� ��Nが判定回数Aに達したか否かが判定される� �そして、第1の再生処理の実行回数Nが判定回 数Aに達した場合(ステップS6:「YES」)には、次 に、第2の再生処理の実行フラグFが「ON」と� �れるとともに、第1の再生処理の実行回数Nが 「0」にリセットされて(ステップS6)後、一連� ��処理を一旦終了する。なお、実際の硫黄堆� ��量Scとその推定値Sxとの間の乖離は、第1の� �生処理の実行回数の増大に伴って増加する� �め、上記判定回数Aは、第1の再生処理の実行 に伴って生じる実際の硫黄堆積量Scとその推� ��値Sxとの乖離が無視できない程度に増大し� �いると想定される回数に設定されている。� �こで、第1の再生処理の実行回数Nが判定回数 Aよりも少ない場合(ステップS6:「NO」)には、� ��連の処理を一旦終了する。

 一方、第2の再生処理が実行中であること を示す実行フラグFが「ON」である場合(ステ� �プS1:「NO」)には、次に、第2の再生処理へ移� ��する(ステップS8)。第2の再生処理では、所� �期間Tにわたってフィルタ35の温度を温度βに まで上昇させるとともに、排気の空燃比A/Fを ストイキオメトリ状態又はストイキオメトリ 状態よりもリッチにすることにより、フィル タ35から硫黄を完全に放出する。なお、フィ� ��タ35の温度β及び所定期間Tは、フィルタ35か ら硫黄を完全に放出することのできる値とな るように、実験等を通じて設定されている。

 次に、第2の再生処理が完了したか否かが 判定される(ステップS9)。ここでは、第2の再� ��処理の実行期間が所定期間Tに達することを もって、第2の再生処理が完了したものとす� �。そして、上記判定の結果、第2の再生処理� ��完了している場合(ステップS9:「YES」)には� �実行フラグFを「OFF」として(ステップS10)か� �、一連の処理を一旦終了する。一方、第2の� ��生処理が完了していない場合(ステップS9:「 NO」)には、一連の処理を一旦終了する。

 次に、図3のタイミングチャートを参照し て図2に示される一連の処理が実行された場� �における第1の再生処理の実行回数Nの推移、 フィルタ35の実際の硫黄堆積量Sc及びその推� �値Sxの推移について説明する。

 図3(a)に示されるように、時刻t1において� ��ィルタ35の硫黄堆積量の推定値Sxが判定値Sma x以上となると、第1の再生処理が実行される� ��そして、時刻t2において硫黄堆積量の推定� �Sxが判定値Sminにまで低下すると、第1の再生� ��理が完了してその後は停止状態とされる。� ��のとき、図3(d)に実線で示されるように、硫 黄堆積量の推定値Sxは、時刻t0から時刻t1まで の期間には増加し、第1の再生処理の実行中(� ��刻t1から時刻t2までの期間)には減少する。

 また、図3(b)に示されるように、時刻t2に� ��いて、第1の再生処理の実行回数Nがカウン� �アップされて「1」となる。その後、図3(a)に 示されるように、時刻t1から時刻t2までの期� �と同様にして、時刻t3から時刻t4までの期間� ��時刻t5から時刻t6までの期間、時刻t7から時� ��t8までの期間、・・・に第1の再生処理が実� ��される。このとき、図3(d)に実線で示される ように、硫黄堆積量の推定値Sxは、第1の再生 処理が停止状態の期間には増加し、第1の再� �処理が実行状態の期間には減少する。

 また、図3(b)に示されるように、第1の再� �処理の実行回数Nが「2」、「3」、「4」、・� ��・とカウントアップされる。ここで、上述� ��たように、第1の再生処理は、硫黄堆積量の 推定値Sxが判定値Sxmax以上とならないように� �行されるが、推定値Sxと実際の硫黄堆積量Sc� ��の間には乖離が生じる。このため、第1の再 生処理の実行及び停止が繰り返される、すな わち硫黄の堆積及び硫黄の放出が繰り返され ると、図3(d)に破線で示されるように、実際� �硫黄堆積量Scは増加、減少を繰り返しながら も徐々に増加し、上記判定値Sxmax以上となる� ��しかし、時刻t9から時刻t10までの期間に実� �された第1の再生処理、すなわち「A-1」回目� ��第1の再生処理が完了して、時刻t10において 実行回数Nが「A」に達すると、図3(c)に示され るように、時刻t11において第2の再生処理が� �行される。これにより、図3(d)に破線で示さ� ��るように、実際の硫黄堆積量Scは減少し、� �刻t12において「0」となる、すなわちフィル� ��35から完全に硫黄が放出される。なお、時� �t11において第2の再生処理が実行されると、� ��3(b)に示されるように、実行回数Nは「0」と� ��れる。

 以上説明したこの実施の形態にかかる内燃� ��関の排気浄化装置によれば、以下に列記す� ��ような効果が得られる。
 (1)硫黄堆積量の推定値Sxが判定値Sxmax以上で あることを条件に、フィルタ35の温度を温度� �にまで上昇させるとともに排気の空燃比A/F� �低下させて、フィルタ35から硫黄を放出させ る第1の再生処理を実行することとした。こ� �により、フィルタ35の排気浄化機能が回復す る。

 (2)第2の再生処理が実行された後における 第1の再生処理の実行回数Nが判定回数A以上で あることを条件に、フィルタ35の温度を温度� �にまで上昇させるとともに排気の空燃比を� �下させてフィルタ35から硫黄を完全に放出さ せる第2の再生処理を第1の再生処理と各別に� ��行することとした。また、第2の再生処理が 完了したときに硫黄堆積量の推定値Sxを「0」 にリセットすることとした。これにより、実 際の硫黄堆積量Scとその推定値Sxとの間の乖� �が大きくなった場合であっても、これを適� �に修正することができ、エミッションの悪� �を抑制することができる。

 (3)第1,第2の再生処理に際してフィルタ35� �温度を上昇させる際には、その再生処理中� �温度をフィルタ35の熱劣化が進行しない程度 の温度範囲に設定することが望ましい。但し 、フィルタ35の温度が低い場合には、硫黄の� ��出が促進されず、硫黄がフィルタ35から完� �に放出される前に再生処理が中断されてし� �う懸念がある。

 この点、上記実施の形態では、第1の再生 処理においては、こうした触媒の熱劣化回避 を優先して、フィルタ35の温度を上昇させる� ��にその最高温度をフィルタ35の熱劣化が生� �ない温度(α)に設定している。一方、第2の再 生処理においては、フィルタ35の早期再生を� ��先して、フィルタ35の熱劣化が懸念される� �度(β)にまでフィルタ35を温度上昇させるこ� �とした。これにより、再生処理期間の短縮� �図ることができる。このようにフィルタ35の 熱劣化が懸念される温度(β)にまでフィルタ35 を温度上昇させたとしても、フィルタ35の再� ��処理期間が短縮されることになるため、そ� ��熱害を最小限に抑えることができる。

 なお、この発明にかかる内燃機関の排気� ��化装置は、上記実施の形態にて例示した構� ��に限定されるものではなく、これを適宜変� ��した例えば次のような形態として実施する� ��ともできる。

 上記実施の形態では、燃料添加弁44によ� �排気通路33への燃料噴射によりフィルタ35の� ��度を上昇させるようにしているが、こうし� ��燃料添加弁44を省略し、排気行程中に燃料� �噴射するポスト燃料噴射を実行することに� �り、フィルタ35の温度を上昇させるようにし てもよい。

 上記実施の形態では、(A)第2の再生処理が 実行された後における第1の再生処理の実行� �数Nが判定回数A以上であるといった条件が成 立したときに、第2の再生処理を実行するよ� �にしているが、第2の再生処理を実行するた� ��の所定の条件はこれに限られるものではな� ��、他に例えば、(B)第2の再生処理が実行され た後の車両の走行距離が判定距離以上である 、(C)第2の再生処理が実行された後の機関運� �時間が判定時間以上である、(D)第2の再生処� ��が実行された後の燃料噴射量積算値が判定� ��以上であるといった条件の少なくとも1つが 成立する場合、すなわち上記条件(A)~(D)の論� �和条件が成立する場合に第2の再生処理を実� ��するようにしてもよい。この場合、実際の� ��黄堆積量Scと推定値Sxとが過度に乖離する前 に確実にフィルタ35に堆積した硫黄を放出さ� ��ることができ、フィルタ35の排気浄化機能� �低下を早期に解消することができる。

 また、上記条件(A)~(D)の全てが成立する場 合、すなわち上記(A)~(D)の論理積条件が成立� �る場合に第2の再生処理を実行するようにし� ��もよい。この場合には、実際の硫黄堆積量S cと推定値Sxとが乖離が小さく、フィルタ35の� ��気浄化機能の低下が問題のないレベルであ� ��場合に、実効性のない第2の再生処理が実行 されてしまうことを好適に回避することがで きる。従って、第2の再生処理を実行するこ� �に伴って機関制御において何らかの制限が� �されてしまうような状況も未然に回避する� �とができる。

 上記実施の形態では、第1の再生処理に際 してフィルタ35の温度を温度αにまで上昇さ� �る一方、第2の再生処理に際してフィルタ35� �温度を温度βにまで上昇させることとしたが 、特に第2の再生処理にてフィルタ35の温度を 上昇させる際の温度βをフィルタ35の熱劣化� �進行しない温度範囲で最も高い温度に設定� �ることもできる。この場合には、第2の再生� ��理においてフィルタ35から硫黄を完全に放� �させるために、同再生処理に要する所定期� �を必要に応じてより長く設定する等の処理� �行うようにしてもよい。

 上記実施の形態では、排気中のPM(粒子状� ��質)を捕集する多孔質のセラミック構造体と 、同セラミック構造体の表面に担持されるNOx 吸蔵還元触媒とによって構成されるフィルタ 35について例示したが、この発明にかかる触� ��はこれに限られるものではなく、排気を浄� ��する触媒であればこれを任意に変更するこ� ��ができる。

 上記実施の形態では、(式1)及び(式2)に示� ��れるように燃料噴射弁41からの燃料噴射量� �燃料添加弁44からの燃料添加量とに基づいて 推定値増加量Sincを算出するとともに、排気� �空燃比A/Fと排気温度Teとに基づいて推定値減 少量Sdecを算出することにより、触媒の硫黄� �積量を推定するようにしているが、推定手� �はこれに限られるものではなく、機関運転� �態に基づいて触媒の硫黄堆積量を推定でき� �ものであればこれを任意に変更することが� �きる。

 上記実施の形態では、第2の再生処理とし て、触媒の温度を第1の温度よりも高い温度� �まで上昇させるとともに排気の空燃比を低� �させて同触媒から硫黄を完全に放出させる� �2の再生処理を第1の再生処理と各別に実行す る構成について例示したが、第2の再生処理� �構成はこれに限られるものではない。例え� �、第1の所定期間にわたって触媒の温度を上� ��させるとともに排気の空燃比を低下させて� ��触媒から硫黄を放出させる第1の再生処理を 実行する構成を採用する場合には、第1の所� �期間よりも長い期間にわたって触媒の温度� �上昇させるとともに排気の空燃比を低下さ� �て同触媒から硫黄を完全に放出させる第2の� ��生処理を第1の再生処理と各別に実行する構 成を採用することもできる。この場合であっ ても、実際の硫黄堆積量とその推定値との間 の乖離が大きくなった場合であっても、これ を適切に修正することができ、エミッション の悪化を抑制することができる。

 また例えば、第1の所定期間にわたって触 媒の温度を第1の所定温度にまで上昇させる� �ともに排気の空燃比を低下させて同触媒か� �硫黄を放出させる第1の再生処理を実行する� ��成を採用する場合には、第1の所定期間より も長い期間にわたって触媒の温度を第1の温� �よりも高い温度にまで上昇させるとともに� �気の空燃比を低下させて同触媒から硫黄を� �全に放出させる第2の再生処理を第1の再生処 理と各別に実行する構成を採用することもで きる。この場合であっても、実際の硫黄堆積 量とその推定値との間の乖離が大きくなった 場合であっても、これを適切に修正すること ができ、エミッションの悪化を抑制すること ができる。

 上記実施の形態では、被毒物質として硫� ��及びその化合物について例示したが、この� ��、芳香族化合物、塩素化合物、リン化合物� ��珪素化合物等々、触媒の機能を低下させる� ��質であって触媒温度を上昇させることによ� ��触媒から放出することのできるものについ� ��も、この発明の内燃機関の排気浄化装置を� ��じて、これを触媒から除去することができ� ��。