JP6724758B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に選択還元型触媒（ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒）を具備する排気浄化装置に関する。

希薄燃焼運転される内燃機関の排気浄化装置として、排気通路に配置されるＳＣＲ触媒と、該ＳＣＲ触媒へ流入する排気にＮＨ_３又はＮＨ_３の前駆体である添加剤を添加する添加装置と、ＳＣＲ触媒を加熱するためのヒータと、を備え、内燃機関が始動される直前に、ヒータによってＳＣＲ触媒を活性温度まで加熱するように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００２−０４７９２２号公報

ＳＣＲ触媒におけるＮＯ_Ｘ還元作用は、該ＳＣＲ触媒の触媒担体に担持されている遷移金属イオンの働きにより発現する。詳細には、上記遷移金属イオンは、添加装置から供給されるＮＨ_３を吸着する。ＮＨ_３を吸着した遷移金属イオンのイオン価数がＮＯ_Ｘ還元に必要な価数であれば（以下、このような状態を「基準状態」と称する）、該遷移金属イオンがＮＨ_３と排気中のＮＯ_Ｘと反応させることで、排気中のＮＯ_ＸをＮ_２に還元させる。その際、遷移金属イオンのイオン価数がＮＯ_Ｘ還元に必要な価数より少なくなるため、該遷移金属イオンのＮＯ_Ｘ還元能力が低下する（以下、このような状態を「低下状態」と称する）。ただし、低下状態の遷移金属イオンには、上記したＮＨ_３とＮＯ_Ｘとの反応時にＨ^＋が吸着する。低下状態の遷移金属イオンに吸着したＨ^＋が排気中のＯ_２やＮＯ_２と反応すると、該遷移金属イオンが再酸化されて、該遷移金属イオンのイオン価数がＮＯ_Ｘ還元に必要なイオン価数に回復する。よって、ＳＣＲ触媒による連続的なＮＯ_Ｘ還元を実現するためには、低下状態に陥った遷移金属イオンのイオン価数をＮＯ_Ｘ還元に必要な価数に回復させる必要がある。

ところで、低下状態に陥った遷移金属イオンのイオン価数の回復（以下、「価数回復」と称する）は、基準状態にある遷移金属イオンによるＮＯ_Ｘ還元が発現し始める温度（活性温度）より高温の雰囲気であって、且つＯ_２やＮＯ_２が存在する雰囲気において発現する。そのため、内燃機関の低負荷運転が続いた場合や、ＳＣＲ触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下となる状態が続いた場合等には、基準状態の遷移金属イオンが減少するとともに低下状態の遷移金属イオンが増加する状態が続く可能性がある。その結果、ＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化性能が低くなったり、ＳＣＲ触媒による連続的なＮＯ_Ｘ還元が困難になったりする可能性がある。また、低下状態の遷移金属イオンの量が比較的多い状態で内燃機関の運転が停止された場合に、前述した従来技術のように、次回の始動前にＳＣＲ触媒を一時的に加熱しても、低下状態にある遷移金属イオンの大部分の価数回復が行われない可能性がある。これは、低下状態の遷移金属イオンの量が多くなるほど、それら遷移金属イオンの価数回復に必要となる時間が長くなるためである。

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＳＣＲ触媒を具備する排気浄化装置において、ＳＣＲ触媒の具備する遷移金属イオンのイオン価数を好適に回復させることができる技術の提供にある。

本発明は、上記した課題を解決するために、ＳＣＲ触媒へＮＯ_Ｘが流入せず、且つＳＣＲ触媒の温度が第１温度より低いときに、ＳＣＲ触媒を前記第１温度以上まで昇温させ、且つその状態が所定期間維持されるように、加熱装置を制御するようにした。

詳細には、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配置される触媒であって、ＮＨ_３を還元剤として排気中のＮＯ_Ｘを還元させるための遷移金属イオンを具備するＳＣＲ触媒と、前記ＳＣＲ触媒の温度を検出する検出手段と、前記ＳＣＲ触媒を加熱する加熱装置と、前記ＳＣＲ触媒へＮＯ_Ｘが流入せず、且つ前記検出手段により検出される温度が前記遷移金属イオンの価数回復が発現する温度である第１温度より低いときに、前記ＳＣＲ触媒を前記第１温度以上まで昇温させ、且つ前記ＳＣＲ触媒が前記第１温度以上となる状態が所定期間継続されるように、前記加熱装置を制御する処理である回復処理を実行する制御手段と、を備えるようにした。

ここでいう「価数回復」は、前述したように、低下状態に陥った遷移金属イオンが再酸化されることで、該遷移金属イオンのイオン価数がＮＯ_Ｘ還元に必要な価数に回復することをいう。また、「第１温度」は、低下状態の遷移金属イオンの価数回復が発現する温度である。この第１温度は、基準状態にある遷移金属イオンによるＮＯ_Ｘ還元が発現し始める温度（活性温度）より高い温度である。さらに、「所定期間」は、ＳＣＲ触媒において、低下状態にある遷移金属イオンの略全量の価数回復に要する期間である。

ＳＣＲ触媒へＮＯ_Ｘが流入していないときに、ＳＣＲ触媒の温度が第１温度以上に高められると、基準状態の遷移金属イオンによるＮＯ_Ｘ還元が発現せずに、低下状態の遷移金属イオンの価数回復が発現するため、低下状態の遷移金属イオンの量を効率的に減少させることができる。そして、ＳＣＲ触媒の温度が第１温度以上となる状態が所定期間継続されることで、低下状態にある遷移金属イオンの略全量のイオン価数を回復させることができる。よって、回復処理の終了後において、ＳＣＲ触媒へＮＯ_Ｘが流入したときに、ＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化性能が低くなったり、ＳＣＲ触媒による連続的なＮＯ_Ｘ還元が困難になったりすることを抑制することができる。

ここで、ＳＣＲ触媒へＮＯ_Ｘが流入しない場合としては、内燃機関の運転が停止されている場合が考えられる。しかしながら、内燃機関の運転停止からの経過時間が長くなるにつれて、ＳＣＲ触媒の温度が低くなる。そのため、内燃機関の運転停止から比較的長い時間が経ったときに、ＳＣＲ触媒を第１温度以上まで昇温させようとすると、加熱装置の消費エネルギが多くなる可能性がある。そこで、前記回復処理は、内燃機関の運転停止直後に実行されてもよい。すなわち、本発明の制御手段は、内燃機関の運転停止をトリガとして、前記回復処理を実行してもよい。その場合、ＳＣＲ触媒の温度が比較的高い状態で回復処理が実行されるため、加熱装置がＳＣＲ触媒を第１温度以上まで加熱するために必要となるエネルギを少なく抑えることができる。

なお、運転停止前の内燃機関の運転状態によっては、運転停止時点におけるＳＣＲ触媒の温度が前記第１温度以上になっている場合も考えられる。その場合は、内燃機関の運転停止前及び運転停止直後において、低下状態の遷移金属イオンの価数回復が自動的に図られると推定される。よって、内燃機関の運転停止時点におけるＳＣＲ触媒の温度が第１温度以上であるときは、回復処理が実行されないようにしてもよい。ただし、上記したような場合において、低下状態にある遷移金属イオンの略全量のイオン価数が自動的に回復されるとは限らない。そのため、低下状態にある遷移金属イオンの量をより確実に減らす（基準状態にある遷移金属イオンの量をより確実に増やす）という観点にたつと、内燃機関の運転停止時点におけるＳＣＲ触媒の温度が前記第１温度以上である場合においても、Ｓ
ＣＲ触媒の温度が前記第１温度未満である場合と同様に、回復処理が実行されるようにしてもよい。ただし、内燃機関の運転が停止された時点から、ＳＣＲ触媒の温度が前記第１温度未満へ低下する時点までの期間においては、加熱装置によるＳＣＲ触媒の加熱を行わなくとも、低下状態の遷移金属イオンの価数回復が自動的に行われる（以下、このような期間を「自動回復期間」と称する）。そのため、内燃機関の運転停止後において、ＳＣＲ触媒の温度が前記第１温度未満へ低下したとき（前記自動停止期間が終了したとき）に、回復処理を実行すればよい。このような方法によって回復処理が実行される場合は、加熱装置を利用してＳＣＲ触媒の温度を前記第１温度以上に維持する期間（所定期間）を、前記自動回復期間の終了時点で低下状態にある遷移金属イオン量の価数回復に要する期間とすればよい。このように所定期間を設定することで、加熱装置の消費エネルギを可能な限り少なく抑えつつ、低下状態の遷移金属イオンの量を可及的に少なくすることができる。

上記したように、内燃機関の運転停止中に回復処理が実行される構成において、制御手段は、前記回復処理の実行中におけるＳＣＲ触媒の温度が、前記第１温度以上且つＮＨ_３の酸化が発現する温度である第２温度未満となるように、加熱装置を制御してもよい。ここで、内燃機関の運転が停止される時点においては、ＳＣＲ触媒が具備する遷移金属イオンの少なくとも一部にＮＨ_３が吸着している可能性がある。そのような場合において、回復処理の実行中におけるＳＣＲ触媒の温度が前記第２温度以上まで高められると、遷移金属イオンに吸着していたＮＨ_３が酸化されてしまう。これに対し、回復処理の実行中におけるＳＣＲ触媒の温度が前記第１温度以上且つ前記第２温度未満となるように、加熱装置が制御されると、遷移金属イオンに吸着しているＮＨ_３を酸化させることなく、低下状態にある遷移金属イオンの価数回復を行うことができる。その結果、内燃機関の次回の始動後において、ＳＣＲ触媒へＮＯ_Ｘが流入したときに、遷移金属イオンに吸着しているＮＨ_３を利用して、流入ＮＯ_Ｘを還元することが可能となる。

ここで、ＳＣＲ触媒の遷移金属イオンに吸着したＮＨ_３は、前記第１温度より高く且つ前記第２温度より低い所定の温度（以下、「第３温度」と称する）以上の雰囲気で脱離し易い。そのため、内燃機関の運転が停止された時点におけるＳＣＲ触媒の温度が前記第３温度以上であれば、その時点で遷移金属イオンに吸着しているＮＨ_３量が略零であるとみなすことができる。そこで、内燃機関の運転停止中に回復処理が実行される構成において、内燃機関の運転が停止された時点で前記検出手段により検出される温度が前記第３温度以上であれば、前記制御手段は、前記回復処理の実行中におけるＳＣＲ触媒の温度が前記第２温度以上となるように、前記加熱装置を制御してもよい。回復処理の実行中において、単位時間あたりに価数回復が図られる遷移金属イオンの量は、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど多くなる傾向がある。よって、回復処理中のＳＣＲ触媒の温度を前記第２温度以上まで昇温させた場合は、前記第２温度未満に制限した場合に比べ、回復処理の実行期間を短くすることができる。その結果、内燃機関の運転停止から再始動までの期間が短い場合であっても、回復処理を完了させ易くなる。

また、ＳＣＲ触媒へＮＯ_Ｘが流入しない他の例としては、ＮＯ_Ｘを含まないガスがＳＣＲ触媒を流れる場合が考えられる。ここでいう「ＮＯ_Ｘを含まないガス」とは、ＮＯ_Ｘを全く含まないガスのみならず、極少量（ＳＣＲ触媒において低下状態に陥っている遷移金属イオンの効率的な価数回復を行うことができると考えられる量であり、以下では「許容ＮＯ_Ｘ量」と称する）のＮＯ_Ｘを含むガスであってもよい。このようなガスがＳＣＲ触媒を流れる場合としては、内燃機関の運転中においてＳＣＲ触媒より上流で排気中のＮＯ_Ｘが除去される場合や、内燃機関のフューエルカット処理が実行されている場合等が考えられる。なお、内燃機関の運転中において、ＳＣＲ触媒より上流でＮＯ_Ｘが除去される場合としては、例えば、ＳＣＲ触媒より上流の排気通路にＮＳＲ触媒が配置される構成において、前記ＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比より高いリーン空燃比である場合が考えられる。ここでいうＮＳＲ触媒は、排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排
気中のＮＯ_Ｘを吸蔵し、且つ排気の空燃比が理論空燃比より低いリッチ空燃比であるときは吸蔵していたＮＯ_Ｘを放出しつつ還元するＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒である。ただし、ＮＳＲ触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量が比較的多くなると、たとえＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比がリーン空燃比であっても、ＮＳＲ触媒へ流入したＮＯ_Ｘの一部が該ＮＳＲ触媒をすり抜け易くなる。よって、ＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比がリーン空燃比であり、且つＮＳＲ触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量が所定の上限値以下である場合に、ＳＣＲ触媒より上流でＮＯ_Ｘが除去されていると判定すればよい。ここでいう「所定の上限値」は、ＮＳＲ触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量が該所定の上限値を超えると、前述の許容ＮＯ_Ｘ量より多量のＮＯ_ＸがＮＳＲ触媒をすり抜け得ると想定される値である。

ここで、ＳＣＲ触媒の遷移金属イオンに吸着したＮＨ_３は、前述したように、前記
第３温度以上の雰囲気で脱離し易い。なお、内燃機関の運転停止中に回復処理が実行される場合は、ＳＣＲ触媒におけるガスの流れがないため、たとえ回復処理中に遷移金属イオンからＮＨ_３が脱離しても、その脱離ＮＨ_３がＳＣＲ触媒内に留まる。ＳＣＲ触媒内に留まったＮＨ_３は、回復処理の終了後のＳＣＲ触媒の温度が前記第３温度未満へ低下したときに遷移金属イオンによって再吸着される可能性が高い。よって、前述したように、内燃機関の運転停止中に回復処理が実行される場合は、ＳＣＲ触媒の温度を前記第３温度未満に制限する必要はないと言える。一方、ＮＯ_Ｘを含まないガスがＳＣＲ触媒を流れる状態で回復処理が実行される場合においては、遷移金属イオンから脱離したＮＨ_３がガスとともにＳＣＲ触媒から排出され易い。そのため、ＳＣＲ触媒におけるガスの流れがあるときに、遷移金属イオンからＮＨ_３が脱離すると、その脱離ＮＨ_３が遷移金属イオンに再吸着される可能性が低い。よって、ＮＯ_Ｘを含まないガスがＳＣＲ触媒を流れる状態で回復処理が実行される構成においては、ＳＣＲ触媒の温度を、前記第３温度未満に制限してもよい。すなわち、ＮＯ_Ｘを含まないガスがＳＣＲ触媒を流れる状態で回復処理を実行する場合において、制御手段は、ＳＣＲ触媒の温度が前記第１温度以上且つ前記第３温度未満となるように、加熱装置を制御してもよい。このような構成によれば、回復処理の終了後において、ＮＯ_Ｘを含むガスがＳＣＲ触媒へ流入したときに、遷移金属イオンに吸着しているＮＨ_３を利用して、流入ＮＯ_Ｘを還元することができる。

なお、ＮＯ_Ｘを含まないガスがＳＣＲ触媒を流れる状態で回復処理が実行される構成において、回復処理が開始される時点におけるＳＣＲ触媒の温度が前記第３温度以上であれば、遷移金属イオンに吸着しているＮＨ_３量が略零であるとみなすことができる。そのため、回復処理が開始される時点で前記検出手段により検出される温度が前記第３温度以上であれば、前記制御手段は、回復処理の実行中におけるＳＣＲ触媒の温度が前記第２温度以上となるように、前記加熱装置を制御してもよい。このような構成によれば、ＮＯ_Ｘを含まないガスがＳＣＲ触媒を流れる期間が短い場合であっても、回復処理を完了させ易くなる。

また、ＮＯ_Ｘを含まないガスがＳＣＲ触媒を流れる状態で回復処理が実行される場合において、前記制御手段は、ＳＣＲ触媒を流れるガスの量が少ないときは多いときに比べ、ＳＣＲ触媒の加熱量が少なくなるように、加熱装置を制御してもよい。ＳＣＲ触媒を流れるガスの量が少ない場合は多い場合に比べ、ＳＣＲ触媒からガスへ伝達される熱量が少なくなる。そのため、ＳＣＲ触媒を流れるガスの量が少ない場合は多い場合よりも少ない加熱量でＳＣＲ触媒の温度を第１温度以上に維持することができる。その結果、加熱装置の消費エネルギをより少なく抑えることができる。

次に、本発明に係わる内燃機関の排気浄化装置は、ＳＣＲ触媒に担持されている遷移金属イオンのうち、価数回復が必要な遷移金属イオンの量（低下状態にある遷移金属イオンの量）である要求回復量を推定する推定手段を更に備えるようにしてもよい。その場合、制御手段は、推定手段により推定される要求回復量が少ない場合は多い場合に比べ、前記
所定期間が短くなるように前記回復処理を実行してもよい。このような構成によれば、加熱装置によりＳＣＲ触媒を加熱する期間を、可能な限り短い期間に抑えることができる。その結果、加熱装置の消費エネルギを可能な限り小さく抑えることが可能になる。

また、制御手段は、前記推定手段により推定される要求回復量が所定の閾値未満であるときは、前記回復処理を実行しないようにしてもよい。ここでいう「所定の閾値」は、要求回復量が該所定の閾値未満であるときは、ＳＣＲ触媒が所望のＮＯ_Ｘ浄化性能を発揮することができると考えられる程度に少ない量、又はＳＣＲ触媒による連続的なＮＯ_Ｘ還元が可能になると考えられる程度に少ない量である。このような構成によれば、加熱装置の作動に伴う消費エネルギの増加を抑えつつ、ＳＣＲ触媒の浄化機能を担保することができる。

本発明によれば、ＳＣＲ触媒を具備する排気浄化装置において、ＳＣＲ触媒の具備する遷移金属イオンのイオン価数を好適に回復させることができる。

本発明を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。 ＳＣＲ触媒におけるＮＯ_Ｘ還元反応を模式的に示す図である。 内燃機関の運転停止時点におけるＳＣＲ触媒の温度が第１温度未満である場合における、流入ＮＯ_Ｘ量、ＳＣＲ触媒の温度、加熱装置の作動状態、及びカウンタの経時変化を示す図である。 内燃機関の運転停止時点におけるＳＣＲ触媒の温度が第１温度以上である場合における、流入ＮＯ_Ｘ量、ＳＣＲ触媒の温度、加熱装置の作動状態、及びカウンタの経時変化を示す図である。 第１の実施例において、回復処理が行われる際にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。 低下状態の銅イオン量を演算する際にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。 第１の実施形態の変形例において、回復処理が行われる際にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。 ＳＣＲ触媒の温度と、低下状態の銅イオンの価数回復速度と、ＮＨ_３の脱離速度と、ＮＨ_３の酸化速度と、の関係を示す図である。 第２の実施形態において、回復処理が行われる際にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。 第２の実施形態の変形例において、回復処理が行われる際にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。

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。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り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。

＜実施形態１＞
先ず、本発明の第１の実施形態について図１乃至図５に基づいて説明する。図１は、本発明に係る排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、軽油を燃料とする圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。なお、内燃機関１は、希薄燃焼運転可能な火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）であってもよい。

内燃機関１には、気筒内から排出される既燃ガス（排気）を流通させるための排気通路２が接続されている。排気通路２の途中には、第１触媒ケーシング３が配置されている。第１触媒ケーシング３より下流の排気通路２には、第２触媒ケーシング４が配置されている。

第１触媒ケーシング３は、筒状のケーシング内にＮＳＲ触媒が担持された触媒担体と、パティキュレートフィルタと、を収容している。ＮＳＲ触媒は、排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中のＮＯ_Ｘを吸蔵し、且つ排気の空燃比がリッチ空燃比であるときは吸蔵していたＮＯ_Ｘを放出させつつ排気中の還元成分（ＨＣやＣＯ等）と反応させることで、Ｎ_２に還元させる。パティキュレートフィルタは、排気中に含まれるＰＭ（Particulate Matter）を捕集する。

第２触媒ケーシング４は、筒状のケーシング内に、ＳＣＲ触媒が担持された触媒担体を収容している。前記触媒担体は、例えば、ハニカム形状の横断面を有するモノリスタイプの基材に、アルミナ系又はゼオライト系の触媒担体をコーティングしたものである。そして、前記触媒担体には、遷移金属元素であるＣｕやＦｅ等がイオン交換されて担持されている。このように構成されるＳＣＲ触媒は、排気中に含まれるＮＨ_３を吸着し、且つその吸着されたＮＨ_３を還元剤として排気中のＮＯ_ＸをＮ_２に還元させる。なお、本実施形態では、ＳＣＲ触媒の触媒担体に担持される遷移金属イオンとして、銅イオンを用いるものとする。

また、第２触媒ケーシング４には、ＳＣＲ触媒を加熱するための加熱装置４０が併設されている。加熱装置４０は、電気エネルギを熱エネルギに変換することで、ＳＣＲ触媒を加熱する電気加熱式のヒータである。なお、加熱装置４０は、通電により発生する電磁波を利用して、ＳＣＲ触媒を加熱する電磁加熱器であってもよい。加熱装置４０は、ＳＣＲ触媒を電気加熱式触媒として形成することで実現されてもよい。加熱装置４０は、火炎によりＳＣＲ触媒を加熱するバーナーであってもよい。

第１触媒ケーシング３と第２触媒ケーシング４との間の排気通路２には、ＮＨ_３又はＮＨ_３の前駆体である添加剤を排気中へ添加（噴射）するための添加弁５が配置されている。添加弁５は、ポンプ５０を介して添加剤タンク５１に接続されている。ポンプ５０は、添加剤タンク５１に貯留されている添加剤を吸引するとともに、吸引された添加剤を添加弁５へ圧送する。添加弁５は、ポンプ５０から圧送されてくる添加剤を排気通路２内へ噴射する。なお、添加剤タンク５１に貯留される添加剤としては、ＮＨ_３ガス、又は尿素やカルバミン酸アンモニウム等の水溶液を使用することができるが、本実施形態では、尿素水溶液を用いるものとする。

添加弁５から尿素水溶液が噴射されると、該尿素水溶液が排気とともに第２触媒ケーシング４へ流入する。その際、尿素水溶液が排気の熱を受けて熱分解され、又はＳＣＲ触媒により加水分解される。尿素水溶液が熱分解又は加水分解されると、ＮＨ_３が生成される。このようにして生成されたＮＨ_３は、ＳＣＲ触媒に吸着される。ＳＣＲ触媒に吸着されたＮＨ_３は、排気中に含まれるＮＯ_Ｘと反応してＮ_２やＨ_２Ｏを生成する。

このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等を備えた電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０には、第１ＮＯ_Ｘセンサ６、第２ＮＯ_Ｘセンサ７、排気温度センサ８、ケーシング温度センサ９、クランクポジションセンサ１１、アクセルポジションセンサ１２、及びエアフローメータ１３等の各種センサが電気的に接続されている。

第１ＮＯ_Ｘセンサ６は、第１触媒ケーシング３と第２触媒ケーシング４の間の排気通路
２に配置され、第２触媒ケーシング４へ流入する排気のＮＯ_Ｘ濃度に相関する電気信号を出力する。第２ＮＯ_Ｘセンサ７は、第２触媒ケーシング４より下流の排気通路２に配置され、第２触媒ケーシング４から流出する排気のＮＯ_Ｘ濃度に相関する電気信号を出力する。排気温度センサ８は、第２触媒ケーシング４より下流の排気通路２に配置され、第２触媒ケーシング４から流出する排気の温度と相関する電気信号を出力する。ケーシング温度センサ９は、第２触媒ケーシング４に取り付けられ、ＳＣＲ触媒を収容するケーシングの温度と相関する電気信号を出力する。

クランクポジションセンサ１１は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力する。アクセルポジションセンサ１２は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関する電気信号を出力する。エアフローメータ１３は、内燃機関１に吸入される空気の量（質量）に相関する電気信号を出力する。

また、ＥＣＵ１０は、内燃機関１に取り付けられた各種機器（例えば、燃料噴射弁等）に加え、上記した添加弁５、加熱装置４０、及びポンプ５０等と電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、前記した各種センサの出力信号に基づいて、内燃機関１の各種機器、添加弁５、加熱装置４０、及びポンプ５０等を電気的に制御する。例えば、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の機関負荷や機関回転速度に応じて燃料噴射弁の噴射量や噴射時期を制御する燃料噴射制御や、添加弁５から間欠的に添加剤を噴射させる添加制御等の既知の制御に加え、ＳＣＲ触媒の回復処理を実行する。ここでいう回復処理は、ＳＣＲ触媒の具備する銅イオンのイオン価数を、ＮＯ_Ｘ還元に必要な価数に回復させるための処理である。以下では、本実施形態における回復処理について説明する。

先ず、ＳＣＲ触媒におけるＮＯ_Ｘ還元反応について、図２に基づいて説明する。図２は、当該ＮＯ_Ｘ還元反応をその説明のために模式的に示した図である。ＳＣＲ触媒におけるＮＯ_Ｘ還元反応は、触媒担体に担持されている銅イオン上で生じており、それは概略的に４つのステップ(a)〜(d)に分けられると考えられる。先ず、ステップ(a)では、イオン価
数がＮＯ_Ｘ還元に必要な価数（２＋）となっている銅イオン（Ｃｕ^２＋）に対してＮＨ_３が吸着する。続くステップ(b)では、その銅イオンに対してＮＯ_Ｘ（ＮＯ）が吸着する。
その結果、ステップ(c)において、ＮＨ_３とＮＯとの反応が生じることで、Ｎ_２とＨ_２Ｏ
が生成されるとともに、銅イオンのイオン価数が１＋に減少する。銅イオンのイオン価数が１＋に減少すると、該銅イオンのＮＯ_Ｘ還元能力が低下する（低下状態）。ただし、低下状態の銅イオンＣｕ^＋には、ステップ(c)において生成される水素イオンＨ^＋が吸着し
た状態となっている。そして、ステップ(d)で、この状態の銅イオンＣｕ^＋に対して酸素
（１／４Ｏ_２）やＮＯ_２が供給されると、該銅イオンＣｕ^＋が再酸化される。銅イオンが再酸化されると、銅イオンのイオン価数がＮＯ_Ｘ還元に必要な２＋に回復した状態になる（基準状態）。これにより、再びステップ(a)からの反応が順次継続できるようになり、
ＳＣＲ触媒による連続的なＮＯ_Ｘ還元が可能となる。

このようにＳＣＲ触媒において、連続的なＮＯ_Ｘ還元を実現するためには、前記ステップ(d)における銅イオンＣ^＋の価数回復（Ｃｕ^＋→Ｃｕ^２＋）が必要であると考えられる
。しかしながら、低下状態に陥った銅イオンの価数回復は、基準状態の銅イオンによるＮＯ_Ｘ還元が発現し始める温度（活性温度）より高温の雰囲気であって、且つＮＯ_２やＯ_２の存在する雰囲気において発現する。そのため、内燃機関１の運転状態によっては、基準状態の銅イオンによるＮＯ_Ｘ還元が発現するものの、低下状態の銅イオンの価数回復が発現しない状態が続く場合があり得る。例えば、内燃機関１の低負荷運転が続いたり、ＳＣＲ触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下となる状態が続いたりすると、基準状態の銅イオンによるＮＯ_Ｘ還元が発現するものの、低下状態の銅イオンの価数回復が発現しない状態が続く可能性が高い。斯様な状態が続いた直後に内燃機関１の運転が停止されると、基準状態の銅イオンの量が少ない状態で次回の始動を迎えることになる。その結果、
次回の始動直後において、ＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化性能が低下したり、ＳＣＲ触媒による連続的なＮＯ_Ｘ還元が困難になったりする可能性がある。

そこで、本実施形態においては、ＮＯ_ＸがＳＣＲ触媒へ流入せず、且つ第２触媒ケーシング４内にＯ_２が存在するときに、ＳＣＲ触媒の温度を第１温度以上まで昇温させ、且つその状態が所定期間継続されるように、加熱装置４０を制御する方法により、回復処理を実行するようにした。ここでいう第１温度は、前述したように、低下状態の銅イオンの価数回復が発現する温度であり、基準状態の銅イオンによるＮＯ_Ｘ還元が発現し始める温度（例えば、１５０℃以上）より高い温度（例えば、２００℃以上）である。また、前記所定期間は、低下状態にある銅イオンの略全量の価数回復を行うために必要となる期間であり、該所定期間の設定方法については後述する。

ここで、ＮＯ_ＸがＳＣＲ触媒へ流入しない場合としては、内燃機関１が運転停止状態にある場合が考えられる。ただし、内燃機関１の運転停止から比較的長い時間が経過したときに、回復処理を実行しようとすると、加熱装置４０の消費電力が大きくなる可能性がある。これは、内燃機関１の運転停止からの経過時間が長くなるにつれて、ＳＣＲ触媒の温度が低下するため、それに伴って該ＳＣＲ触媒の温度を前記第１温度以上に上昇させるために必要となる加熱量が多くなるからである。よって、本実施形態では、内燃機関１の運転停止をトリガとすることにより、内燃機関１の運転停止直後のＳＣＲ触媒が比較的高温のときに回復処理を実行するようにした。

ここで、図３に基づいて、回復処理の実行方法について説明する。図３は、内燃機関１の運転停止後における、ＳＣＲ触媒へ流入するＮＯ_Ｘ量（流入ＮＯ_Ｘ量）、ＳＣＲ触媒の温度、加熱装置４０の作動状態、及びカウンタの経時変化を示す図である。図３中の「カウンタ」は、内燃機関１の運転停止後において、単位時間あたりに価数回復が図られたと推定される銅イオンの量を積算するためのカウンタである。「規定値」は、内燃機関１の運転が停止された時点で低下状態に陥っていると推定される銅イオンの量に相当する。なお、本実施形態では、内燃機関１の運転が停止された時点で低下状態に陥っている銅イオンの量が最も多くなる場合を想定して、規定値が定められるものとする。このような規定値は、実験やシミュレーション等の結果から統計的に求めておくものとする。

図３に示すように、内燃機関１の運転が停止されると（図３中のｔ１）、ＳＣＲ触媒へ流入するＮＯ_Ｘ量（流入ＮＯ_Ｘ量）が“０”になる。これに伴い、ＥＣＵ１０は、加熱装置４０を作動（ＯＮ）させることで、ＳＣＲ触媒を昇温させる。その際、ＳＣＲ触媒の温度が比較的高いため、該ＳＣＲ触媒が冷間状態にある場合よりも少ない加熱量によって、該ＳＣＲ触媒を前記第１温度以上まで昇温させることができる。そして、ＳＣＲ触媒の温度が第１温度に達すると（図３中のｔ２）、低下状態の銅イオンの価数回復が発現し始める。その際、流入ＮＯ_Ｘ量が“０”になっているため、基準状態の銅イオンのＮＯ_Ｘ還元に伴うイオン価数の減少は発現しない。その結果、低下状態に陥った銅イオン量を効率的に減少させることができる。なお、ＥＣＵ１０は、ＳＣＲ触媒の温度が第１温度に達することで、低下状態の銅イオンの価数回復が発現し始めると、ＥＣＵ１０は、カウンタによる積算を開始する。ここで、単位時間あたりに価数回復が図られる銅イオンの量は、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど多くなる。よって、カウンタの単位時間あたりの更新量は、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど大きくされるものとする。

加熱装置４０がＳＣＲ触媒を加熱することによって、該ＳＣＲ触媒の温度が第１温度以上の目標温度Ｔｔｒｇに達すると（図３中のｔ３）、ＥＣＵ１０は、ＳＣＲ触媒の温度が当該目標温度Ｔｔｒｇに維持されるように、加熱装置４０を制御する。ここでいう目標温度Ｔｔｒｇは、消費電力と価数回復速度とのバランス等を考慮して決定される温度である。なお、内燃機関１の運転が停止される時点において、銅イオンの少なくとも一部にＮＨ
_３が吸着している可能性がある。そのため、回復処理の実行中にＳＣＲ触媒の温度が過剰に高められると、銅イオンに吸着していたＮＨ_３が脱離したり、又は酸化したりする可能性がある。ただし、内燃機関１の運転停止後のように、ＳＣＲ触媒におけるガスの流れがないときは、銅イオンに吸着していたＮＨ_３が脱離しても、それらＮＨ_３がＳＣＲ触媒内に留まる。そのため、ＳＣＲ触媒の温度が低下したときに、脱離ＮＨ_３が銅イオンに再吸着される可能性が高い。よって、前記目標温度Ｔｔｒｇを、ＮＨ_３の脱離し始める温度未満に制限する必要はないと言える。しかしながら、ＳＣＲ触媒の温度が、ＮＨ_３の脱離し始める温度よりも高い温度まで高められると、銅イオンに吸着していたＮＨ_３が酸化される可能性がある。よって、前記目標温度Ｔｔｒｇは、ＮＨ_３の酸化が発現し始める温度（第２温度）より低い温度に制限されるものとする。このように目標温度Ｔｔｒｇが定められると、銅イオンに吸着しているＮＨ_３を酸化させることなく、低下状態にある銅イオンの価数回復を行うことができる。その結果、内燃機関１の次回の始動後において、ＳＣＲ触媒へＮＯ_Ｘが流入したときに、銅イオンに吸着していたＮＨ_３を利用して、流入ＮＯ_Ｘを還元することが可能となる。

ここで図３の説明に戻り、カウンタ値が前記規定値に達すると（図３中のｔ４）、ＥＣＵ１０は、加熱装置４０を停止（ＯＦＦ）させるとともに、カウンタ値を“０”にリセットする。この場合における所定期間は、図３中のｔ２〜ｔ４までの期間となる。すなわち、この場合の所定期間は、内燃機関１の運転が停止された時点で低下状態に陥っていると想定される銅イオンの略全量の価数回復に要する期間である。

前述の図３では、内燃機関１の運転停止時点におけるＳＣＲ触媒の温度が第１温度未満である場合における回復処理の実行方法について述べたが、内燃機関１の運転停止時点におけるＳＣＲ触媒の温度が前記第１温度以上である場合もあり得る。そのような場合は、内燃機関１の運転停止前及び運転停止直後において、低下状態の銅イオンの価数回復が自動的に行われると推定される。そのため、内燃機関１の運転停止時点におけるＳＣＲ触媒の温度が前記第１温度以上である場合には、回復処理が実行されないようにしてもよい。このような方法によれば、回復処理の実行に起因する、加熱装置４０の消費電力の増加を抑制することができる。しかしながら、上記した場合であっても、低下状態に陥った銅イオンの略全量の価数回復が自動的に行われるとは限らないため、次回の始動後におけるＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化性能が所望の性能とならない場合もあり得る。よって、内燃機関１の次回の始動後におけるＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化性能をより確実に所望の性能にするという観点にたつと、内燃機関１の運転停止時点におけるＳＣＲ触媒の温度が前記第１温度以上である場合においても、内燃機関１の運転停止時点おけるＳＣＲ触媒の温度が前記第１温度未満である場合と同様に、前記規定値に相当する量の銅イオンが低下状態に陥っていると想定して、回復処理が実行されてもよい。その場合は、内燃機関の運転停止後において、ＳＣＲ触媒の温度が前記第１温度未満へ低下したときに、回復処理を実行すればよい。

ここで、内燃機関１の運転停止時点におけるＳＣＲ触媒の温度が前記第１温度以上である場合における回復処理の実行方法について、図４に基づいて説明する。図４に示すように、内燃機関１の運転停止時点におけるＳＣＲ触媒の温度が前記第１温度以上である場合は、内燃機関１の運転が停止された時点（図４中のｔ１）からＳＣＲ触媒の温度が前記第１温度未満へ低下する時点（図４中のｔ２’）までの期間（自動回復期間）では、加熱装置４０によるＳＣＲ触媒の加熱を行わずとも、低下状態の銅イオンの価数回復が自動的に行われる。そのため、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転が停止されたときに、加熱装置４０を作動させずに、カウンタによる積算を開始する。その後、ＳＣＲ触媒の温度が第１温度を下回ると（図４中のｔ２’）、ＥＣＵ１０は、加熱装置４０を作動（ＯＮ）させる。そして、加熱装置４０がＳＣＲ触媒を加熱することによって、ＳＣＲ触媒の温度が前記目標温度Ｔｔｒｇに達すると（図４中のｔ３）、ＥＣＵ１０は、ＳＣＲ触媒の温度が該目標
温度Ｔｔｒｇに維持されるように加熱装置４０を制御する。また、カウンタ値が前記規定値に達すると（図４中のｔ４）、ＥＣＵ１０は、加熱装置４０を停止（ＯＦＦ）させるとともに、カウンタ値を“０”にリセットする。この場合における所定期間は、図４中のｔ２’〜ｔ４までの期間となる。すなわち、この場合の所定期間は、前記自動回復期間の終了時点において低下状態に陥っていると想定される銅イオン量（内燃機関１の運転停止時点で低下状態に陥っていると想定される銅イオン量から、自動回復期間中に価数回復が図られた銅イオン量を差し引いた量）の価数回復に要する期間である。

前述の図３、４に示したように、内燃機関１の運転停止直後に回復処理が実行されると、加熱装置４０の消費電力を可能な限り少なく抑えつつ、低下状態にある銅イオンの略全量の価数回復を行うことができる。また、ＮＯ_ＸがＳＣＲ触媒へ流入しない状態で回復処理が実行されるため、低下状態に陥った銅イオンの価数回復を効率的に行うことも可能となる。さらに、回復処理中のＳＣＲ触媒の温度が前記第２温度未満に制限されるため、銅イオンに吸着しているＮＨ_３を酸化させることなく、低下状態の銅イオンの価数回復を行うことができる。よって、内燃機関１の次回の始動後において、ＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化性能が低くなったり、ＳＣＲ触媒による連続的なＮＯ_Ｘ還元が困難になったりすることを抑制することができる。

以下、本実施形態における回復処理の実行手順について図５に沿って説明する。図５は、回復処理が行われる際にＥＣＵ１０によって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ１０のＲＯＭ等に記憶されており、内燃機関１の運転停止をトリガとして実行される。なお、ここでいう内燃機関１の運転停止は、例えば、図示しないイグニッション・スイッチがＯＮからＯＦＦへ切り換えられることを条件として判定される。なお、車両の停止中に内燃機関１を自動的に停止及び再始動させる、所謂アイドルストップ制御が行われる構成においては、内燃機関１が自動停止されたときに、内燃機関１の運転が停止されたと判定してもよい。さらに、車両の原動機として、内燃機関１の他に電動モータ等を備える、所謂ハイブリット車両においては、電動モータのみによって車両を駆動させるべく、内燃機関１が自動的に停止されたときに、内燃機関１の運転が停止されたと判定してもよい。

図５の処理ルーチンにおいて、先ずＳ１０１の処理では、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の始動要求が発生しているか否かを判別する。前記Ｓ１０１の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０２の処理へ進む。Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ１０は、ＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒを検出する。ここで、内燃機関１の運転停止後において、Ｓ１０２の処理が初めて実行される場合は、内燃機関１の運転停止直前におけるＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒを読み込めばよい。内燃機関１の運転停止直前においては、排気がＳＣＲ触媒を流通する状態にあるため、ＳＣＲ触媒の熱が排気に放熱され易い。そのため、ＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒは、ＳＣＲ触媒から流出する排気の温度に相関すると考えられる。よって、排気温度センサ８の測定値から演算されるＳＣＲ触媒の温度ＴｓｃｒをＥＣＵ１０のバックアップＲＡＭ等に記憶させておくようにしてもよい。一方、内燃機関１の運転停止後において、Ｓ１０２の処理の実行回数が２回目以降である場合は、ＥＣＵ１０は、ケーシング温度センサ９の測定値からＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒを演算する。これは、ＳＣＲ触媒におけるガスの流通がない場合においては、ＳＣＲ触媒の熱がケーシングへ放熱され易いため、排気温度センサ８の測定値よりも、ケーシング温度センサ９の測定値の方がＳＣＲ触媒の温度との相関が高いと考えられるからである。なお、ＳＣＲ触媒の温度を直接測定するセンサが第２触媒ケーシング４に取り付けられる構成においては、上記した何れの場合においても前記センサの測定値を用いればよい。

Ｓ１０３の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ１０２の処理で検出されたＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒが第１温度Ｔ１以上であるか否かを判別する。第１温度Ｔ１は、前述したよう
に、低下状態にある銅イオンの価数回復が発現する温度である。

Ｓ１０３の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０８の処理へ進む。ここで、内燃機関１の運転停止後において該Ｓ１０８の処理が初めて実行される場合は、ＥＣＵ１０は、加熱装置４０に対する駆動電力の供給を開始することにより、該加熱装置４０を作動（ＯＮ）させる。また、Ｓ１０８の処理の実行回数が２回目以降である場合は、既に加熱装置４０が作動状態にあるため、ＥＣＵ１０は、加熱装置４０に対する駆動電力の供給を継続することにより、加熱装置４０の作動状態を維持すればよい。ＥＣＵ１０は、Ｓ１０８の処理を実行した後に、Ｓ１０１の処理へ戻る。その際、内燃機関１の再始動要求が発生していれば、前記Ｓ１０１の処理において肯定判定されることになるため、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０６の処理へ進み、加熱装置４０を停止（ＯＦＦ）させる。続いて、ＥＣＵ１０は、カウンタ値Ｃを“０”にリセットして、本処理ルーチンの実行を終了する。

また、内燃機関１の運転停止時点におけるＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒが第１温度Ｔ１以上である場合、又は加熱装置４０の作動によってＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒが第１温度Ｔ１以上まで上昇した場合は、Ｓ１０３の処理において肯定判定されることになる。その場合、ＳＣＲ触媒において、低下状態の銅イオンの価数回復が発現する。よって、Ｓ１０３の処理で肯定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０４の処理へ進み、カウンタの値Ｃを更新する。カウンタは、前述した図３の説明で述べたように、内燃機関１の運転停止後において、ＳＣＲ触媒の温度が第１温度Ｔ１以上になることで、価数回復がなされた銅イオンの積算量を計量するものである。また、Ｓ１０４の処理におけるカウンタ値Ｃの更新量は、前述したように、ＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒが高くなるほど大きな値にされる。

Ｓ１０５の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ１０４の処理で更新されたカウンタ値Ｃが規定値Ｃｓ以上であるか否かを判別する。規定値Ｃｓは、前述したように、内燃機関１の運転が停止された時点で低下状態に陥っている銅イオン量に相当する値である。この規定値Ｃｓは、内燃機関１の運転が停止された時点で低下状態に陥っている銅イオン量が最も多くなる場合を想定して予め定められている。Ｓ１０５の処理において否定判定された場合は、ＳＣＲ触媒において低下状態にある銅イオンの価数回復が完了していないとみなされるため、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０９の処理へ進む。

Ｓ１０９の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ１０２の処理で検出されたＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒが所定の上限温度Ｔｍａｘ以上であるか否かを判別する。ここでいう所定の上限温度Ｔｍａｘは、第１温度Ｔ１より高く且つ第２温度（ＮＨ_３の酸化温度）より低い温度である。例えば、所定の上限温度Ｔｍａｘは、第２温度から所定のマージンを差し引いた温度である。

Ｓ１０９の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１０の処理へ進む。その際、加熱装置４０が作動状態にあれば、ＥＣＵ１０は、該加熱装置４０を停止させることで、ＳＣＲ触媒が第２温度以上まで昇温されることを抑制する。また、加熱装置４０が既に停止状態にあれば、ＥＣＵ１０は、該加熱装置４０を停止状態に維持する。

Ｓ１０９の処理において否定判定された場合、又はＳ１１０の処理が実行された後に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０１の処理へ戻る。

また、前記Ｓ１０５の処理において肯定判定された場合は、ＳＣＲ触媒において低下状態にある銅イオンの略全量の価数回復が完了したとみなすことができるため、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０６の処理へ進み、加熱装置４０を停止（ＯＦＦ）させる。続いて、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０７の処理へ進み、カウンタ値Ｃを“０”にリセットして、本処理ルーチンの実
行を終了する。

ここで、ＥＣＵ１０がＳ１０２の処理を実行することにより、本発明に係わる「検出手段」が実現される。また、ＥＣＵ１０がＳ１０３〜Ｓ１１０の処理を実行することにより、本発明に係わる「制御手段」が実現される。

以上述べた手順によって回復処理が実行されると、加熱装置４０の消費電力を少なく抑えつつ、ＳＣＲ触媒において低下状態に陥った銅イオンの価数回復を効率的に行うことができる。その結果、内燃機関１の次回の始動後におけるＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化性能が低下したり、ＳＣＲ触媒による連続的なＮＯ_Ｘ還元が困難になったりすることが抑制される。

なお、本実施形態では、回復処理中のＳＣＲ触媒の温度が前記第２温度以上とならないように加熱装置４０を制御しているが、内燃機関１の運転停止時点におけるＳＣＲ触媒の温度がＮＨ_３の脱離し始める温度（第３温度）以上であれば、回復処理中のＳＣＲ触媒の温度を前記第２温度以上まで昇温させてもよい。これは、内燃機関１の運転停止時点におけるＳＣＲ触媒の温度が前記第３温度以上であれば、銅イオンに吸着しているＮＨ_３量が略零であるとみなすことができるからである。回復処理中のＳＣＲ触媒の温度を前記第２温度以上まで昇温させると、回復処理の実行期間をより短くすることができるため、再始動要求が発生する前に回復処理を完了させ易くなる。

＜実施形態１の変形例＞
前述した第１の実施形態では、内燃機関１の運転が停止された時点で低下状態に陥っている銅イオンの量が予め定められた固定量（前述の規定値）であると想定して、回復処理を実行する例について述べたが、内燃機関１の運転が停止された時点で低下状態に陥っている銅イオンの量（要求回復量）を推定して、その要求回復量に基づいて回復処理を実行してもよい。

上記の要求回復量を推定するにあたり、本変形例では、内燃機関１の運転中において、低下状態にある銅イオン量を適宜に演算するものとする。詳細には、単位時間あたりに基準状態から低下状態へ移行する銅イオン量と、単位時間あたりに低下状態から基準状態へ移行する銅イオン量と、の差分を積算することにより、低下状態にある銅イオン量が求められる。ここで、内燃機関１の運転中において、低下状態の銅イオン量を演算する手順について図６に沿って説明する。図６は、低下状態の銅イオン量を演算する際にＥＣＵ１０によって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ１０のＲＯＭ等に記憶されており、内燃機関１の運転中（例えば、イグニッション・スイッチがオン状態にあるとき）に、周期的に実行される。

図６の処理ルーチンでは、先ずＳ２０１の処理において、ＥＣＵ１０は、ＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒ、単位時間あたりにＳＣＲ触媒へ流入するＯ_２量（流入Ｏ_２量）Ａｏ２、単位時間あたりにＳＣＲ触媒へ流入するＮＯ_Ｘ量（流入ＮＯ_Ｘ量）Ａｎｏｘ、及び単位時間あたりにＳＣＲ触媒へ流入するＮＯ_２量（流入ＮＯ_２量）Ａｎｏ２を取得する。ここで、ＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒは、前述したように、排気温度センサ８の測定値から演算される。流入Ｏ_２量Ａｏ２は、第１触媒ケーシング３に収容されるＮＳＲ触媒の温度や内燃機関１の運転条件（例えば、吸入空気量、燃料噴射量、機関回転速度、機関温度等）に基づいて推定される。なお、第１触媒ケーシング３と第２触媒ケーシング４との間の排気通路２にＯ_２濃度センサを取り付けて、該Ｏ_２濃度センサの測定値と排気流量（例えば、吸入空気量と燃料噴射量との総量）とから流入Ｏ_２量Ａｏ２を演算してもよい。流入ＮＯ_Ｘ量Ａｎｏｘは、第１ＮＯ_Ｘセンサ６の測定値と排気流量とに基づいて演算される。流入ＮＯ_２量Ａｎｏ２は、ＳＣＲ触媒へ流入するＮＯ_ＸのＮＯ_２／ＮＯ比率と、流入ＮＯ_Ｘ量Ａｎ
ｏｘと、に基づいて演算される。ＳＣＲ触媒へ流入するＮＯ_ＸのＮＯ_２／ＮＯ比率は、例えば、ＮＳＲ触媒の温度と、内燃機関１の運転条件（機関回転速度、機関負荷等）をパラメータとして推定される。

Ｓ２０２の処理では、ＥＣＵ１０は、単位時間あたりに、低下状態から基準状態へ移行する銅イオン量（回復イオン量）Ａｃｕ^２＋を演算する。前述したように、ＳＣＲ触媒の温度が第１温度以上であり、且つＳＣＲ触媒内にＯ_２又はＮＯ_２が存在するときに、低下状態にある銅イオンの価数回復が発現する。よって、回復イオン量Ａｃｕ^２＋は、ＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒと流入Ｏ_２量Ａｏ２と流入ＮＯ_２量Ａｎｏ２とに相関すると言える。本変形例では、それらの相関を実験又はシミュレーションの結果に基づいて求めておくとともに、その求められた相関をマップ化しておくものとする。そして、該Ｓ２０２の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ２０１の処理で取得されたＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒと流入Ｏ_２量Ａｏ２と流入ＮＯ_２量Ａｎｏ２とを引数として、前記マップへアクセスすることにより、回復イオン量Ａｃｕ^２＋を導出するものとする。

Ｓ２０３の処理では、ＥＣＵ１０は、単位時間あたりに、基準状態から低下状態へ移行する銅イオン量（低下イオン量）Ａｃｕ^＋を演算する。基準状態の銅イオンＣｕ^２＋によるＮＯ_Ｘ還元は、ＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒが前記活性温度以上であり、且つＮＯ_ＸがＳＣＲ触媒へ流入するときに発現する。よって、低下イオン量Ａｃｕ^＋は、ＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒと流入ＮＯ_Ｘ量Ａｎｏｘとに相関すると言える。そこで、本変形例では、それらの相関を実験又はシミュレーションの結果に基づいて求めておくとともに、その求められた相関をマップ化しておくものとする。そして、該Ｓ２０３の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ２０１の処理で取得されたＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒと流入ＮＯ_Ｘ量Ａｎｏｘとを引数として、前記マップへアクセスすることにより、低下イオン量Ａｃｕ^＋を導出するものとする。

Ｓ２０４の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ２０３の処理で求められた低下イオン量Ａｃｕ^＋から、前記Ｓ２０２の処理で求められた回復イオン量Ａｃｕ^２＋を減算することにより、低下状態にある銅イオン量の単位時間あたりの変化分ΔＡｃｕ^＋（＝Ａｃｕ^＋−Ａｃｕ^２＋）を演算する。ここで、低下イオン量Ａｃｕ^＋が回復イオン量Ａｃｕ^２＋より多ければ、前記変化分ΔＡｃｕ^＋が正の値となるが、回復イオン量Ａｃｕ^２＋が低下イオン量Ａｃｕ^＋より多ければ、前記変化分ΔＡｃｕ^＋が負の値となる。

Ｓ２０４の処理では、その時点において低下状態に陥っている銅イオン量ΣＡｃｕ^＋を演算する。詳細には、ＥＣＵ１０は、低下状態に陥っている銅イオン量の前回値ΣＡｃｕ^＋ｏｌｄに、前記Ｓ２０４の処理で算出された変化分ΔＡｃｕ^＋を加算することにより、その時点で低下状態に陥っている銅イオン量ΣＡｃｕ^＋を算出する。このようにして算出された銅イオン量ΣＡｃｕ^＋は、内燃機関１の運転停止後もデータを保持可能なバックアップＲＡＭに記憶される。

次に、本変形例における回復処理の実行手順について図７に沿って説明する。図７は、本変形例において、回復処理が実行される際にＥＣＵ１０によって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、前述した図５の処理ルーチンと同様に、内燃機関１の運転停止をトリガとして実行されるものとする。図７中において、前述した図５の処理ルーチンと同様の処理には同一の符号を付している。なお、図７の処理ルーチンでは、図５の処理ルーチンにおけるＳ１０１の処理の前に、Ｓ３０１〜Ｓ３０３の処理が実行される。また、図７の処理ルーチンでは、図５の処理ルーチンにおけるＳ１０５の処理の代わりに、Ｓ３０４〜Ｓ３０５の処理が実行される。

先ずＳ３０１の処理では、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転停止直前に前記図６の処理
ルーチンにおいて演算されたΣＡｃｕ^＋をバックアップＲＡＭから読み込む。このΣＡｃｕ^＋は、内燃機関１の運転停止時点で低下状態に陥っている銅イオン量（要求回復量）に相当する。

Ｓ３０２の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ３０１の処理で読み込まれた要求回復量ΣＡｃｕ^＋が所定の閾値Ａｔｈｒｅ以上であるか否かを判別する。ここでいう所定の閾値Ａｔｈｒｅは、該所定の閾値Ａｔｈｒｅ未満の銅イオンが低下状態に陥っている状態で内燃機関１が再始動されても、再始動後におけるＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化性能が所望の性能以上になると考えられる量、又はＳＣＲ触媒による連続的なＮＯ_Ｘ還元が可能になると考えられる量である。該Ｓ３０２の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０６及びＳ１０７の処理を順次実行して、本処理ルーチンの実行を終了する。すなわち、該Ｓ３０２の処理において否定判定された場合は、回復処理が実行されない。一方、該Ｓ３０２の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ３０３の処理へ進む。

Ｓ３０３の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ３０１の処理で読み込まれた要求回復量ΣＡｃｕ^＋をパラメータとして、後述のＳ３０４の処理で用いられる規定値Ｃｓ’を設定する。詳細には、ＥＣＵ１０は、規定値Ｃｓ’を、前記要求回復量ΣＡｃｕ^＋と同値に設定する。別法として、前記要求回復量ΣＡｃｕ^＋から前記所定の閾値Ａｔｈｒｅを差し引いた値を、規定値Ｃｓ’に設定してもよい。

ＥＣＵ１０は、前記Ｓ３０３の処理を実行した後に、Ｓ１０１〜Ｓ１０３の処理を順次実行する。その際、Ｓ１０３の処理で肯定判定されると、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０４の処理とＳ３０４の処理とを順次に実行する。Ｓ３０４の処理では、ＥＣＵ１０は、カウンタ値Ｃが前記Ｓ３０３の処理で設定された規定値Ｃｓ’以上であるか否かを判別する。該Ｓ３０４の処理において肯定判定されると、ＥＣＵ１０は、Ｓ３０５の処理へ進む。Ｓ３０５の処理では、ＥＣＵ１０は、バックアップＲＡＭに記憶されているΣＡｃｕ^＋の値を“０”にリセットする。その後、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０６の処理とＳ１０７の処理とを順次実行することにより、回復処理を終了する。

このような手順によって回復処理が実行されると、加熱装置４０がＳＣＲ触媒を前記第１温度Ｔ１以上に維持する期間（所定期間）は、内燃機関１の運転が停止された時点で低下状態に陥っている銅イオンの量（要求回復量）ΣＡｃｕ^＋に応じて変更されることになる。すなわち、要求回復量ΣＡｃｕ^＋が少ない場合は多い場合に比べ、所定期間が短くされる。その結果、加熱装置４０の消費電力を必要最小限に抑えつつ、低下状態に陥っている銅イオンの価数回復を図ることが可能となる。また、要求回復量ΣＡｃｕ^＋が前記所定の閾値Ａｔｈｒｅ未満であるときは、回復処理が実行されないため、加熱装置４０の不要な作動を抑えることもできる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の第２の実施形態について図８〜図１０に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施形態と異なる構成について説明し、同様の構成について説明を省略する。前述した第１の実施形態では、ＮＯ_ＸがＳＣＲ触媒へ流入しない場合として、内燃機関１の運転が停止されている場合を例に挙げたが、本実施形態では、ＮＯ_Ｘを含まないガスがＳＣＲ触媒へ流入する場合を例に挙げて説明する。なお、ここでいうＮＯ_Ｘを含まないガスとは、ＮＯ_Ｘを全く含まないガスのみならず、許容ＮＯ_Ｘ量（ＳＣＲ触媒において低下状態に陥っている遷移金属イオンの効率的な価数回復を行うことができると考えられる程度に少ない量）のＮＯ_Ｘを含むガスであってもよい。

ここで、ＮＯ_Ｘを含まないガスがＳＣＲ触媒へ流入する場合としては、内燃機関１の運転中において該内燃機関１から排出されるＮＯ_Ｘの略全量が第１触媒ケーシング３のＮＳ
Ｒ触媒によって吸蔵される場合や、フューエルカット処理が実行されている場合等が考えられる。内燃機関１から排出されるＮＯ_Ｘの略全量がＮＳＲ触媒によって吸蔵される場合としては、ＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比がリーン空燃比である場合が考えられる。ただし、ＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比がリーン空燃比である場合であっても、その際のＮＳＲ触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量が比較的多ければ、ＮＳＲ触媒へ流入したＮＯ_Ｘの一部が該ＮＳＲ触媒をすり抜け易くなる。よって、本実施形態では、ＮＳＲ触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量が所定の上限値以下であり、且つＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比がリーン空燃比であれば、ＮＯ_Ｘを含まないガスがＳＣＲ触媒へ流入していると判定するものとする。ここでいう「所定の上限値」は、ＮＳＲ触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量が該所定の上限値を超えると、前述の許容ＮＯ_Ｘ量より多量のＮＯ_ＸがＮＳＲ触媒をすり抜け得ると想定される値である。このような所定の上限値は、予め実験やシミュレーションの結果に基づいて定めておくものとする。

ところで、ＮＯ_Ｘを含まないガスがＳＣＲ触媒を流れる状態で回復処理が実行されると、銅イオンに吸着していたＮＨ_３が脱離して、ガスとともにＳＣＲ触媒から流出する可能性がある。ここで、ＳＣＲ触媒の温度と、単位時間あたりに価数回復が図られる銅イオン量（価数回復速度）と、単位時間あたりに銅イオンから脱離するＮＨ_３量（脱離速度）と、単位時間あたりに酸化されるＮＨ_３の量（酸化速度）と、の関係を図８に示す。図８中の実線は、銅イオンの価数回復速度を示す。図８中の一点鎖線は、ＮＨ_３の酸化速度を示す。また、図８中の二点鎖線は、ＮＨ_３の脱離速度を示す。

図８に示すように、ＳＣＲ触媒の温度が同図中のＴ３（第３温度）以上になると、銅イオンに吸着していたＮＨ_３の脱離が発現し始める。この第３温度Ｔ３は、低下状態の銅イオンの価数回復が発現し始める温度（第１温度）Ｔ１より高く、且つＮＨ_３の酸化し始める温度（第２温度）Ｔ２より低い。そのため、前述の第１の実施形態と同様に、回復処理中のＳＣＲ触媒の温度が第２温度Ｔ２未満に制限されたとしても、該ＳＣＲ触媒の温度が第３温度Ｔ３以上になる可能性がある。ＮＯ_Ｘを含まないガスがＳＣＲ触媒を流れる状態で、ＳＣＲ触媒の温度が第３温度Ｔ３以上になると、銅イオンから脱離したＮＨ_３がガスとともにＳＣＲ触媒から流出し易い。そのため、価数回復処理の終了後において、ＳＣＲ触媒の温度が前記第３温度Ｔ３未満に低下しても、脱離ＮＨ_３が銅イオンに再吸着される可能性が低い。

そこで、本実施形態の回復処理では、ＳＣＲ触媒の温度を前記第３温度Ｔ３未満に制限するものとする。回復処理中のＳＣＲ触媒の温度が前記第３温度未満に制限されると、回復処理の開始時点で銅イオンに吸着していたＮＨ_３が脱離して、ＳＣＲ触媒から流出することを抑制することができる。その結果、回復処理の終了後において、ＮＯ_Ｘを含むガスがＳＣＲ触媒へ流入したときに、それらの吸着ＮＨ_３を利用して排気中のＮＯ_Ｘを還元することが可能となる。

以下、本実施例における回復処理の実行手順について図９に沿って説明する。図９は、本実施形態において、回復処理が実行される際にＥＣＵ１０によって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。ここでは、回復処理の開始時点で低下状態に陥っている銅イオン量が、前述した第１の実施形態と同様の規定値（低下状態に陥っている銅イオン量が最も多くなる場合を想定した値）であるとみなして、回復処理が実行されるものとする。また、図９中において、前述した図５の処理ルーチンと同様の処理には同一の符号を付している。なお、図９の処理ルーチンでは、図５の処理ルーチンにおけるＳ１０１の処理の代わりに、Ｓ４０１の処理が実行される。さらに、図９の処理ルーチンでは、図５の処理ルーチンのＳ１０９の処理の代わりに、Ｓ４０２の処理が実行される。

先ずＳ４０１の処理では、ＥＣＵ１０は、回復条件が成立しているか否かを判別する。
詳細には、ＮＳＲ触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量が前記所定の上限値未満であり、且つＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比がリーン空燃比であれば、ＥＣＵ１０は、回復条件が成立していると判定する。また、内燃機関１のフューエルカット処理が実行中である場合も、ＥＣＵ１０は、回復条件が成立していると判定する。

前記Ｓ４０１の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０２以降の処理を実行する。そして、Ｓ１０３の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０８の処理を実行する。本実施形態では、Ｓ１０８の処理において加熱装置４０を作動させるにあたり、ＳＣＲ触媒を流れるガス量に応じて、加熱装置４０の通電量を調整してもよい。すなわち、ＳＣＲ触媒を流れるガス量が少ない場合は多い場合に比べ、加熱装置４０の通電量を少なくしてもよい。これは、ＳＣＲ触媒を流れるガス量が少ない場合は多い場合に比べ、ＳＣＲ触媒からガスへ放熱される熱量が少なくなるため、より少ない通電量でＳＣＲ触媒を昇温させることができるからである。ＥＣＵ１０は、Ｓ１０８の処理を実行し終えると、Ｓ４０１の処理へ戻る。

また、Ｓ１０５の処理において否定判定された場合は、Ｓ４０２の処理へ進み、ＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒが所定の上限温度Ｔｍａｘ’以上であるか否かを判別する。ここでいう所定の上限温度Ｔｍａｘ’は、前記第３温度Ｔ３から所定のマージンを差し引いた温度である。Ｓ４０２の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１０の処理において加熱装置４０を停止（ＯＦＦ）させることで、ＳＣＲ触媒の温度Ｔｓｃｒが第３温度Ｔ３以上に上昇することを抑制する。そして、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１０の処理を実行し終えると、前記Ｓ４０２の処理へ戻る。また、Ｓ４０２の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１０の処理をスキップして、前記Ｓ４０１の処理へ戻る。

このような手順で回復処理が実行されると、ガスがＳＣＲ触媒を流れる状態であっても、低下状態の銅イオンの価数回復を行うことができる。また、上記した手順によれば、１トリップ中に回復処理を複数回行うことも可能になるため、低下状態の銅イオン量を少量に維持しやすい。その結果、ＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化性能を所望の性能以上に維持しやすくなるとともに、ＳＣＲ触媒による連続的なＮＯ_Ｘ還元を実現しやすくなる。

なお、本実施形態では、回復処理中のＳＣＲ触媒の温度が前記第３温度以上とならないように加熱装置４０を制御しているが、回復処理の開始時点におけるＳＣＲ触媒の温度が前記第３温度以上であれば、銅イオンに吸着しているＮＨ_３量が略零であるとみなすことができるため、回復処理中のＳＣＲ触媒の温度を、前記第３温度より高い前記第２温度以上まで上昇させてもよい。その場合、回復処理の実行期間をより短くすることができるため、フューエルカット処理中のような比較的短い期間においても、低下状態の銅イオン量をより確実に減少させることができる。

また、ＮＳＲ触媒の硫黄被毒を解消するための処理であるＳ再生処理の終了直後や、ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯ_Ｘを還元及び浄化するための処理であるリッチスパイク処理の終了直後等のように、ＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へ切り換わった直後においては、ＮＳＲ触媒の持つ酸素吸蔵能（OSC:Oxygen Storage Capacity）によって排気中のＯ_２がＮＳＲ触媒に吸蔵されるため、ＳＣＲ触媒へ流入
する排気の空燃比が理論空燃比近傍の空燃比になる可能性がある。そのような状況で回復処理が行われると、低下状態に陥っている銅イオンの価数回復に必要なＯ_２が不足するため、低下状態の銅イオンのイオン価数を効率的に回復させることが困難になる可能性がある。よって、Ｓ再生処理の終了直後やリッチスパイク処理の終了直後等のように、ＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へ切り換えられた直後においては、回復処理が実行されないようにしてもよい。

＜実施形態２の変形例＞
前述した第２の実施形態では、回復条件が成立した時点で低下状態に陥っている銅イオンの量が予め定められた固定量（規定値）であると想定して、回復処理を実行する例について述べたが、回復条件が成立した時点で低下状態に陥っている銅イオンの量（要求回復量）に基づいて回復処理を実行してもよい。

以下、本変形例における回復処理の実行手順について図１０に沿って説明する。図１０は、本変形例において、回復処理が実行される際にＥＣＵ１０によって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。図１０中において、前述した図９の処理ルーチンと同様の処理には同一の符号を付している。なお、図１０の処理ルーチンでは、図９の処理ルーチンにおけるＳ４０１の処理の前に、Ｓ５０１〜Ｓ５０３の処理が実行される。また、図１０の処理ルーチンでは、図９の処理ルーチンにおけるＳ１０５の処理の代わりに、Ｓ５０４〜Ｓ５０５の処理が実行される。

先ずＳ５０１の処理では、ＥＣＵ１０は、その時点において低下状態に陥っている銅イオン量（要求回復量）ΣＡｃｕ^＋を読み込む。この要求回復量ΣＡｃｕ^＋は、前述の図６の処理ルーチンと同様の処理ルーチンを実行することで、バックアップＲＡＭに記憶されているものとする。

Ｓ５０２の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ５０１の処理で読み込まれた要求回復量ΣＡｃｕ^＋が所定の閾値Ａｔｈｒｅ’以上であるか否かを判別する。ここでいう所定の閾値Ａｔｈｒｅ’は、該所定の閾値Ａｔｈｒｅ’未満の銅イオンが低下状態に陥っている状態でＳＣＲ触媒へＮＯ_Ｘが流入しても、ＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化性能が所望の性能以上となり、且つＳＣＲ触媒による連続的なＮＯ_Ｘ還元が可能になると考えられる量である。該Ｓ５０２の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０６及びＳ１０７の処理を順次実行して、本処理ルーチンの実行を終了する。すなわち、該Ｓ５０２の処理において否定判定された場合は、回復処理が実行されない。一方、該Ｓ５０２の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ５０３の処理へ進む。

Ｓ５０３の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ５０１の処理で読み込まれた要求回復量ΣＡｃｕ^＋をパラメータとして、後述のＳ５０４の処理で用いられる規定値Ｃｓ’を設定する。詳細には、ＥＣＵ１０は、規定値Ｃｓ’を、前記要求回復量ΣＡｃｕ^＋と同値に設定する。別法として、前記要求回復量ΣＡｃｕ^＋から前記所定の閾値Ａｔｈｒｅ’を差し引いた値を、規定値Ｃｓ’に設定してもよい。

ＥＣＵ１０は、前記Ｓ５０３の処理を実行した後に、Ｓ４０１、Ｓ１０２、及びＳ１０３の処理を順次実行する。その際、Ｓ１０３の処理で肯定判定されると、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０４の処理とＳ５０４の処理とを順次に実行する。Ｓ５０４の処理では、ＥＣＵ１０は、カウンタ値Ｃが前記Ｓ５０３の処理で設定された規定値Ｃｓ’以上であるか否かを判別する。該Ｓ５０４の処理において肯定判定されると、ＥＣＵ１０は、Ｓ５０５の処理へ進み、バックアップＲＡＭに記憶されているΣＡｃｕ^＋の値を“０”にリセットする。その後、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０６の処理とＳ１０７の処理とを順次実行することにより、回復処理を終了する。

このような手順によって回復処理が実行されると、加熱装置４０がＳＣＲ触媒を前記第１温度Ｔ１以上に維持する期間（所定期間）は、回復条件が成立した時点で低下状態に陥っている銅イオンの量（要求回復量）ΣＡｃｕ^＋に応じて変更されることになる。その結果、加熱装置４０の消費電力を必要最小限に抑えつつ、低下状態に陥っている銅イオンの略全量の価数回復を図ることが可能となる。また、要求回復量ΣＡｃｕ^＋が前記所定の閾値Ａｔｈｒｅ’未満であるときは、回復処理が実行されないため、加熱装置４０の不要な
作動を抑えることもできる。

＜他の実施形態＞
前述した実施形態１、２では、ＳＣＲ触媒に担持される遷移金属イオンとして、銅イオンを用いる例について述べたが、鉄イオンがＳＣＲ触媒に担持される場合においても、同様の方法によって回復処理を実行することができる。鉄イオンを具備するＳＣＲ触媒においては、ＮＯ_Ｘ還元に必要なイオン価数（３＋）を有する鉄イオン（Ｆｅ^３＋）に吸着したＮＨ_３と排気中のＮＯ_Ｘとが反応することで、該鉄イオンの価数が３＋から２＋に減少する。このようにして低下状態に陥った鉄イオン（Ｆｅ^２＋）は、該鉄イオンに吸着した水素イオン（Ｈ^＋）と酸素（１／４Ｏ_２）とが反応する際に再酸化されて、該鉄イオンのイオン価数がＮＯ_Ｘ還元に必要なイオン価数（３＋）に回復する。よって、銅イオンが担持されたＳＣＲ触媒においても、該ＳＣＲ触媒にＮＯ_Ｘが流入せず、且つ該ＳＣＲ触媒内にＯ_２が存在するときに、回復処理を実行することで、低下状態に陥った鉄イオンの略全量の価数回復を図ることができる。ただし、鉄イオンの価数回復が発現する温度は、銅イオンの価数回復が発現する温度より高いため（例えば、約３００℃）、それに適合するように目標温度Ｔｔｒｇを定めればよい。

１ 内燃機関
２ 排気通路
３ 第１触媒ケーシング
４ 第２触媒ケーシング
５ 添加弁
６ 第１ＮＯ_Ｘセンサ
７ 第２ＮＯ_Ｘセンサ
８ 排気温度センサ
９ ケーシング温度センサ
１０ ＥＣＵ
１３ エアフローメータ
４０ 加熱装置

Claims (16)

1. 内燃機関の排気通路に配置される触媒であって、ＮＨ _３ を還元剤として排気中のＮＯ _Ｘ を還元させるための遷移金属イオンを具備する選択還元型触媒と、
   前記選択還元型触媒の温度を検出する検出手段と、
   前記選択還元型触媒を加熱する加熱装置と、
   前記選択還元型触媒へＮＯ _Ｘ が流入せず、且つ前記検出手段により検出される温度が前記遷移金属イオンの価数回復が発現する温度である第１温度より低いときに、前記選択還元型触媒を前記第１温度以上まで昇温させ、且つ前記選択還元型触媒が前記第１温度以上となる状態が所定期間継続されるように、前記加熱装置を制御する処理であって、前記所定期間が経過したときに前記加熱装置による前記選択還元型触媒の加熱を停止させる処理である回復処理を実行する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記内燃機関の運転停止をトリガとして、前記回復処理を実行するものであって、前記回復処理の実行中における前記選択還元型触媒の温度が、前記第１温度以上且つＮＨ_３の酸化が発現する温度である第２温度未満となるように、前記加熱装置を制御する内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記制御手段は、前記内燃機関の運転が停止された時点で前記検出手段により検出される温度が第３温度未満であれば、前記回復処理の実行中における前記選択還元型触媒の温度が前記第１温度以上且つ前記第２温度未満となるように前記加熱装置を制御し、前記内燃機関の運転が停止された時点で前記検出手段により検出される温度が前記第３温度以上であれば、前記回復処理の実行中における前記選択還元型触媒の温度が前記第２温度以上となるように前記加熱装置を制御するものであり、
   前記第３温度は、前記第２温度より低い温度であって、且つＮＨ_３の脱離が発現する温度である、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 内燃機関の排気通路に配置される触媒であって、ＮＨ _３ を還元剤として排気中のＮＯ _Ｘ を還元させるための遷移金属イオンを具備する選択還元型触媒と、
   前記選択還元型触媒より上流の排気通路に配置されて、排気の空燃比が理論空燃比より高いリーン空燃比であるときは排気中のＮＯ _Ｘ を吸蔵し、且つ排気の空燃比が理論空燃比より低いリッチ空燃比であるときは吸蔵していたＮＯ _Ｘ を放出しつつ還元するＮＯ _Ｘ 吸蔵
   還元型触媒と、
   前記選択還元型触媒の温度を検出する検出手段と、
   前記選択還元型触媒を加熱する加熱装置と、
   前記選択還元型触媒へＮＯ _Ｘ が流入せず、且つ前記検出手段により検出される温度が前記遷移金属イオンの価数回復が発現する温度である第１温度より低いときに、前記選択還元型触媒を前記第１温度以上まで昇温させ、且つ前記選択還元型触媒が前記第１温度以上となる状態が所定期間継続されるように、前記加熱装置を制御する処理であって、前記所定期間が経過したときに前記加熱装置による前記選択還元型触媒の加熱を停止させる処理である回復処理を実行する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記内燃機関の運転中において、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒へ流入する排気の空燃比がリーン空燃比であり、且つ前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量が所定の上限値以下である場合において、前記検出手段により検出される温度が前記第１温度未満であるときに、前記回復処理を実行する内燃機関の排気浄化装置。
4. 内燃機関の排気通路に配置される触媒であって、ＮＨ _３ を還元剤として排気中のＮＯ _Ｘ を還元させるための遷移金属イオンを具備する選択還元型触媒と、
   前記選択還元型触媒の温度を検出する検出手段と、
   前記選択還元型触媒を加熱する加熱装置と、
   前記選択還元型触媒へＮＯ _Ｘ が流入せず、且つ前記検出手段により検出される温度が前記遷移金属イオンの価数回復が発現する温度である第１温度より低いときに、前記選択還元型触媒を前記第１温度以上まで昇温させ、且つ前記選択還元型触媒が前記第１温度以上となる状態が所定期間継続されるように、前記加熱装置を制御する処理であって、前記所定期間が経過したときに前記加熱装置による前記選択還元型触媒の加熱を停止させる処理である回復処理を実行する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記内燃機関のフューエルカット処理の実行中において、前記検出手段により検出される温度が前記第１温度未満であるときに、前記回復処理を実行するものであって、前記回復処理の実行中における前記選択還元型触媒の温度が、前記第１温度以上且つＮＨ_３の脱離が発現する温度である第３温度未満となるように、前記加熱装置を制御する内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記回復処理の実行中における前記選択還元型触媒の温度が、前記第１温度以上且つＮＨ _３ の脱離が発現する温度である第３温度未満となるように、前記加熱装置を制御する、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記制御手段は、前記回復処理が開始される時点で前記検出手段により検出される温度が前記第３温度未満であれば、前記回復処理の実行中における前記選択還元型触媒の温度が前記第１温度以上且つ前記第３温度未満となるように前記加熱装置を制御し、前記回復処理が開始される時点で前記検出手段により検出される温度が前記第３温度以上であれば、前記回復処理の実行中における前記選択還元型触媒の温度が前記第３温度より高い第２温度以上となるように前記加熱装置を制御するものであり、
   前記第２温度は、ＮＨ_３の酸化が発現する温度である、請求項４又は５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記制御手段は、前記回復処理の実行中に前記選択還元型触媒を流れるガス量が少ない場合は多い場合に比べ、前記加熱装置による前記選択還元型触媒の加熱量が少なくなるように、前記加熱装置を制御する、請求項３から６の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 前記選択還元型触媒の具備する遷移金属イオンのうち、価数回復が必要な遷移金属イオンの量である要求回復量を推定する推定手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記推定手段により推定される要求回復量が少ない場合は多い場合に比べ、前記所定期間が短くなるように前記回復処理を実行する、請求項１〜７の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
9. 前記所定期間は、前記要求回復量の遷移金属イオンの価数回復に要する期間である、請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
10. 前記制御手段は、前記推定手段により推定される要求回復量が所定の閾値未満であるときは、前記回復処理を実行しない、請求項８又は９に記載の内燃機関の排気浄化装置。
11. 内燃機関の排気通路に配置される触媒であって、ＮＨ_３を還元剤として排気中のＮＯ_Ｘを還元させるための遷移金属イオンを具備する選択還元型触媒と、
    前記選択還元型触媒の温度を検出する検出手段と、
    前記選択還元型触媒を加熱する加熱装置と、
    前記選択還元型触媒へＮＯ_Ｘが流入せず、且つ前記検出手段により検出される温度が前記遷移金属イオンの価数回復が発現する温度である第１温度より低いときに、前記選択還元型触媒を前記第１温度以上まで昇温させ、且つ前記選択還元型触媒が前記第１温度以上となる状態が所定期間継続されるように、前記加熱装置を制御する処理である回復処理を実行する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、前記内燃機関の運転停止をトリガとして、前記回復処理を実行するものであって、前記回復処理の実行中における前記選択還元型触媒の温度が、前記第１温度以上且つＮＨ_３の酸化が発現する温度である第２温度未満となるように、前記加熱装置を制御する、内燃機関の排気浄化装置。
12. 内燃機関の排気通路に配置される触媒であって、ＮＨ_３を還元剤として排気中のＮＯ_Ｘを還元させるための遷移金属イオンを具備する選択還元型触媒と、
    前記選択還元型触媒より上流の排気通路に配置されて、排気の空燃比が理論空燃比より高いリーン空燃比であるときは排気中のＮＯ_Ｘを吸蔵し、且つ排気の空燃比が理論空燃比より低いリッチ空燃比であるときは吸蔵していたＮＯ_Ｘを放出しつつ還元するＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒と、
    前記選択還元型触媒の温度を検出する検出手段と、
    前記選択還元型触媒を加熱する加熱装置と、
    前記内燃機関の運転中において、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒へ流入する排気の空燃比がリーン空燃比であり、且つ前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量が所定の上限値以下である場合において、前記検出手段により検出される温度が前記遷移金属イオンの価数回復が発現する温度である第１温度未満であるときに、前記選択還元型触媒を前記第１温度以上まで昇温させ、且つ前記選択還元型触媒が前記第１温度以上となる状態が所定期間継続されるように、前記加熱装置を制御する処理である回復処理を実行する制御手段と、
    を備える内燃機関の排気浄化装置。
13. 内燃機関の排気通路に配置される触媒であって、ＮＨ_３を還元剤として排気中のＮＯ_Ｘを還元させるための遷移金属イオンを具備する選択還元型触媒と、
    前記選択還元型触媒の温度を検出する検出手段と、
    前記選択還元型触媒を加熱する加熱装置と、
    前記選択還元型触媒の具備する遷移金属イオンのうち、価数回復が必要な遷移金属イオンの量である要求回復量を推定する推定手段と、
    前記選択還元型触媒へＮＯ_Ｘが流入せず、且つ前記検出手段により検出される温度が前記遷移金属イオンの価数回復が発現する温度である第１温度より低いときに、前記選択還
    元型触媒を前記第１温度以上まで昇温させ、且つ前記選択還元型触媒が前記第１温度以上となる状態が所定期間継続されるように、前記加熱装置を制御する処理である回復処理を実行するものであって、前記推定手段により推定される要求回復量が少ない場合は多い場合に比べ、前記所定期間が短くなるように前記回復処理を実行する制御手段と、
    を備える内燃機関の排気浄化装置。
14. 前記所定期間は、前記選択還元型触媒が具備する遷移金属イオンのうち、イオン価数がＮＯ_Ｘ還元に必要な価数より少ない状態に陥っている遷移金属イオンの価数回復に要する期間である、請求項１から１２の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
15. 前記所定期間は、前記選択還元型触媒が具備する遷移金属イオンのうち、前記内燃機関の運転が停止された時点でのイオン価数がＮＯ_Ｘ還元に必要な価数より少ない状態に陥っている遷移金属イオンの価数回復に要する期間である、請求項１、２、１０の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
16. 前記所定期間は、前記選択還元型触媒が具備する遷移金属イオンのうち、前記内燃機関の運転停止後における前記検出手段により検出される温度が前記第１温度未満へ低下した時点でのイオン価数がＮＯ_Ｘ還元に必要な価数より少ない状態に陥っている遷移金属イオンの価数回復に要する期間である、請求項１、２、１０の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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