JP2016169623A - 排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＯｘパージ又は保温モードの継続的な実施により引き起こされる触媒熱劣化や燃費悪化を効果的に防止する。
【解決手段】
内燃機関１０の排気通路１３に設けられたＮＯｘ還元型触媒３２と、燃料噴射量を増加させる噴射系制御によって排気温度をＳＯｘが離脱する第１目標温度まで上昇させることで、ＮＯｘ還元型触媒３２を硫黄被毒から回復させるＳＯｘパージ制御を実施するＳＯｘパージ制御６０と、内燃機関１０の運転状態に応じてＳＯｘパージ制御の実施を禁止する禁止処理部７０と、ＳＯｘパージ制御の禁止期間に燃料噴射量を制御して排気温度を第１目標温度よりも低い第２目標温度に維持させる保温モード制御を実施する保温モード制御部７１と、ＳＯｘパージ制御の実施によってＮＯｘ還元型触媒３２の硫黄吸蔵量が第１吸蔵量閾値まで低下すると、ＳＯｘパージ制御を終了させる終了処理部７２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気浄化システムに関する。

従来、内燃機関から排出される排気中の窒素化合物（ＮＯｘ）を還元浄化する触媒として、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が知られている。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、排気がリーン雰囲気のときに排気中に含まれるＮＯｘを吸蔵すると共に、排気がリッチ雰囲気のときに排気中に含まれる炭化水素で吸蔵していたＮＯｘを還元浄化により無害化して放出する。

また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒には、排気中に含まれる硫黄酸化物（以下、ＳＯｘという）も吸蔵される。ＳＯｘ吸蔵量が増加すると、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ浄化能力を低下させる課題がある。このため、ＳＯｘ吸蔵量が所定量に達した場合は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からＳＯｘを離脱させてＳ被毒から回復させるべく、ポスト噴射や排気管噴射によって上流側の酸化触媒に未燃燃料を供給して排気温度をＳＯｘ離脱温度まで上昇させる所謂ＳＯｘパージを定期的に行う必要がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−４７０８６号公報 特開２００８−６４０６３号公報

エンジン回転数が非常に高い状態や燃料噴射量が非常に多い状態でＳＯｘパージを実施すると、エンジン温度の急上昇等を招く可能性がある。このような状態においては、ＳＯｘパージの実施を禁止或は中断することが好ましい。

しかしながら、ポスト噴射や排気管噴射を完全に停止させると触媒温度が低下するため、その後のＳＯｘパージ再開時に燃料消費量が過剰となり、触媒過昇温や燃費の悪化を招く課題がある。このため、ＳＯｘパージの禁止或いは中断期間は、ポスト噴射や排気管噴射を所定の噴射量で継続させて触媒温度をＳＯｘ離脱温度よりも低い所望の温度に維持させる保温モードを実施することが好ましい。

しかしながら、ＳＯｘパージや保温モードが長期に亘って継続実施されると、結果的には触媒熱劣化や燃費の悪化を防げない可能性もある。

開示のシステムは、ＳＯｘパージ又は保温モードの継続的な実施により引き起こされる触媒熱劣化や燃費の悪化を効果的に防止することを目的とする。

開示のシステムは、内燃機関の排気通路に設けられて排気中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元型触媒と、少なくとも燃料噴射量を増加させる噴射系制御によって排気温度を硫黄酸化物が離脱する所定の第１目標温度まで上昇させることで、前記ＮＯｘ還元型触媒を硫黄被毒から回復させる触媒再生制御を実施する触媒再生手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記触媒再生制御の実施を禁止する禁止手段と、前記禁止手段による前記触媒再生制御の禁止期間に燃料噴射量を制御して排気温度を前記第１目標温度よりも低い所定の第２目標温度に維持させる触媒保温制御を実施する保温制御手段と、前記触媒再生制御の実施によって前記ＮＯｘ還元型触媒の硫黄吸蔵量が所定の第１吸蔵量閾値まで低下すると、当該触媒再生制御を前記触媒保温制御に移行することなく終了させる終了処理手段と、を備える。

開示のシステムによれば、ＳＯｘパージ又は保温モードの継続的な実施により引き起こされる触媒熱劣化や燃費の悪化を効果的に防止することができる。

本実施形態に係る排気浄化システムを示す全体構成図である。 本実施形態に係るＳＯｘパージ制御を説明するタイミングチャート図である。 本実施形態に係るＳＯｘパージ制御部を示す機能ブロック図である。 本実施形態に係るＳＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値の設定処理を示すブロック図である。 本実施形態に係るＳＯｘパージリッチ制御時の目標噴射量の設定処理を示すブロック図である。 本実施形態に係るＳＯｘパージ制御の触媒温度調整制御を説明するタイミングチャート図である。 本実施形態に係るＳＯｘパージ制御の禁止処理を説明する図である。 本実施形態に係る保温モード制御及び、ＳＯｘパージ制御の終了処理を説明する図である。 本実施形態に係るＭＡＦ追従制御のリーン状態からリッチ状態への切り替えを説明するフロー図である。 本実施形態に係るＭＡＦ追従制御のリッチ状態からリーン状態への切り替えを説明するフロー図である。 本実施形態に係るインジェクタの噴射量学習補正の処理を示すブロック図である。 本実施形態に係る学習補正係数の演算処理を説明するフロー図である。 本実施形態に係るＭＡＦ補正係数の設定処理を示すブロック図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る排気浄化システムを説明する。

図１に示すように、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０の各気筒には、図示しないコモンレールに畜圧された高圧燃料を各気筒内に直接噴射するインジェクタ１１がそれぞれ設けられている。これら各インジェクタ１１の燃料噴射量や燃料噴射タイミングは、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）５０から入力される指示信号に応じてコントロールされる。

エンジン１０の吸気マニホールド１０Ａには新気を導入する吸気通路１２が接続され、排気マニホールド１０Ｂには排気を外部に導出する排気通路１３が接続されている。吸気通路１２には、吸気上流側から順にエアクリーナ１４、吸入空気量センサ（以下、ＭＡＦセンサという）４０、可変容量型過給機２０のコンプレッサ２０Ａ、インタークーラ１５、吸気スロットルバルブ１６等が設けられている。排気通路１３には、排気上流側から順に可変容量型過給機２０のタービン２０Ｂ、排気後処理装置３０等が設けられている。なお、図１中において、符号４１はエンジン回転数センサ、符号４２はアクセル開度センサ、符号４６はブースト圧センサをそれぞれ示している。

ＥＧＲ装置２１は、排気マニホールド１０Ｂと吸気マニホールド１０Ａとを接続するＥＧＲ通路２２と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２３と、ＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブ２４とを備えている。

排気後処理装置３０は、ケース３０Ａ内に排気上流側から順に酸化触媒３１、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２、パティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという）３３を配置して構成されている。また、酸化触媒３１よりも上流側の排気通路１３には、ＥＣＵ５０から入力される指示信号に応じて、排気通路１３内に未燃燃料（主にＨＣ）を噴射する排気管噴射装置３４が設けられている。

酸化触媒３１は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面に酸化触媒成分を担持して形成されている。酸化触媒３１は、排気管噴射装置３４又はインジェクタ１１のポスト噴射によって未燃燃料が供給されると、これを酸化して排気温度を上昇させる。

ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面にアルカリ金属等を担持して形成されている。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２は、排気空燃比がリーン状態のときに排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気空燃比がリッチ状態のときに排気中に含まれる還元剤（ＨＣ等）で吸蔵したＮＯｘを還元浄化する。

フィルタ３３は、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気の流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。フィルタ３３は、排気中のＰＭを隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、ＰＭ堆積推定量が所定量に達すると、これを燃焼除去するいわゆるフィルタ強制再生が実行される。フィルタ強制再生は、排気管噴射又はポスト噴射によって上流側の酸化触媒３１に未燃燃料を供給し、フィルタ３３に流入する排気温度をＰＭ燃焼温度まで昇温することで行われる。

第１排気温度センサ４３は、酸化触媒３１よりも上流側に設けられており、酸化触媒３１に流入する排気温度を検出する。第２排気温度センサ４４は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２とフィルタ３３との間に設けられており、フィルタ３３に流入する排気温度を検出する。ＮＯｘ／ラムダセンサ４５は、フィルタ３３よりも下流側に設けられており、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２を通過した排気のＮＯｘ値及びラムダ値（以下、空気過剰率ともいう）を検出する。

ＥＣＵ５０は、エンジン１０等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。これら各種制御を行うため、ＥＣＵ５０にはセンサ類４０〜４６のセンサ値が入力される。また、ＥＣＵ５０は、フィルタ再生制御部５１と、ＳＯｘパージ制御部６０と、ＭＡＦ追従制御部８０と、噴射量学習補正部９０と、ＭＡＦ補正係数演算部９５とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるＥＣＵ５０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

［フィルタ再生制御］
フィルタ再生制御部５１は、車両の走行距離、あるいは図示しない差圧センサで検出されるフィルタ前後差圧からフィルタ３３のＰＭ堆積量を推定すると共に、このＰＭ堆積推定量が所定の上限閾値を超えると、強制再生フラグＦ_ＤＰＦをオン（Ｆ_ＤＰＦ＝１）にしてフィルタ再生制御を開始する（図２の時刻ｔ_１参照）。フィルタ再生制御は、排気管噴射量やポスト噴射量を所定のＰＭ燃焼温度（例えば、約５５０℃）に基づいてフィードバック制御することで実施される。フィルタ再生制御は、ＰＭ堆積量推定値がＰＭ燃焼除去を示す所定の下限閾値（判定閾値）まで低下すると、強制再生フラグＦ_ＤＰＦをオフにして終了される（図２の時刻ｔ_２参照）。強制再生フラグＦ_ＤＰＦをオフにする判定閾値は、例えば、フィルタ強制再生開始（Ｆ_ＤＰＦ＝１）からの上限経過時間や上限累積噴射量を基準にしてもよい。

［ＳＯｘパージ制御］
ＳＯｘパージ制御部６０は、本発明の触媒再生手段であって、排気をリッチ状態にして排気温度をＳＯｘ離脱温度（例えば、約６００℃）まで上昇させて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２をＳＯｘ被毒から回復させる制御（以下、この制御をＳＯｘパージ制御という）を実行する。ＳＯｘパージ制御は、フィルタ再生制御の終了によってフィルタ再生フラグＦ_ＤＰＦがオフにされ、さらに、後述する保温モードフラグＦ_ＳＰＫがオフの状態で、ＳＯｘパージフラグＦ_ＳＰがオンなると開始される（図２の時刻ｔ_２参照）。

本実施形態において、ＳＯｘパージ制御部６０は、図３に示すように、ＳＯｘパージリーン制御部６０Ａと、ＳＯｘパージリッチ制御部６０Ｂと、ＳＯｘパージ禁止処理部７０と、保温モード制御部７１と、ＳＯｘパージ・保温モード終了処理部７２とを一部の機能要素として備えている。以下、これら各機能要素の詳細について説明する。

［ＳＯｘパージリーン制御］
ＳＯｘパージリーン制御部６０Ａは、排気の空気過剰率を定常運転時（例えば、約１．５）から理論空燃比相当値（約１．０）よりもリーン側の第１目標空気過剰率（例えば、約１．３）まで低下させるＳＯｘパージリーン制御を実行する。以下、ＳＯｘパージリーン制御の詳細について説明する。

図４は、ＳＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}の設定処理を示すブロック図である。第１目標空気過剰率設定マップ６１は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑ（エンジン１０の燃料噴射量）に基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｑとに対応したＳＯｘパージリーン制御時の空気過剰率目標値λ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}（第１目標空気過剰率）が予め実験等に基づいて設定されている。

まず、第１目標空気過剰率設定マップ６１から、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号としてＳＯｘパージリーン制御時の空気過剰率目標値λ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}が読み取られて、ＭＡＦ目標値演算部６２に入力される。さらに、ＭＡＦ目標値演算部６２では、以下の数式（１）に基づいてＳＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}が演算される。

ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}＝λ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}×Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}×Ｒｏ_Ｆｕｅｌ×ＡＦＲ_ｓｔｏ／Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}・・・（１）
数式（１）において、Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}は後述する学習補正された燃料噴射量（ポスト噴射を除く）、Ｒｏ_Ｆｕｅｌは燃料比重、ＡＦＲ_ｓｔｏは理論空燃比、Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}は後述するＭＡＦ補正係数をそれぞれ示している。

ＭＡＦ目標値演算部６２によって演算されたＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}は、
ＳＯｘパージフラグＦ_ＳＰがオンになるとランプ処理部６３に入力される。ランプ処理部６３は、各ランプ係数マップ６３Ａ，Ｂからエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号としてランプ係数を読み取ると共に、このランプ係数を付加したＭＡＦ目標ランプ値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ＿Ｒａｍｐ}をバルブ制御部６４に入力する。

バルブ制御部６４は、ＭＡＦセンサ４０から入力される実ＭＡＦ値ＭＡＦ_ＡｃｔがＭＡＦ目標ランプ値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ＿Ｒａｍｐ}となるように、吸気スロットルバルブ１６を閉側に絞ると共に、ＥＧＲバルブ２４を開側に開くフィードバック制御を実行する。

このように、本実施形態では、第１目標空気過剰率設定マップ６１から読み取られる空気過剰率目標値λ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}と、各インジェクタ１１の燃料噴射量とに基づいてＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}を設定し、このＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}に基づいて空気系動作をフィードバック制御するようになっている。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をＳＯｘパージリーン制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。

また、各インジェクタ１１の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}を用いることで、ＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}をフィードフォワード制御で設定することが可能となり、各インジェクタ１１の経年劣化や特性変化、個体差等の影響を効果的に排除することができる。

また、ＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}にエンジン１０の運転状態に応じて設定されるランプ係数を付加することで、吸入空気量の急激な変化によるエンジン１０の失火やトルク変動によるドライバビリティーの悪化等を効果的に防止することができる。

［ＳＯｘパージリッチ制御］
ＳＯｘパージリッチ制御部６０Ｂは、排気の空気過剰率を第１目標空気過剰率からリッチ側の第２目標空気過剰率（例えば、約０．９）までさらに低下させるＳＯｘパージリッチ制御を実行する。以下、ＳＯｘパージリッチ制御の詳細について説明する。

図５は、ＳＯｘパージリッチ制御における排気管噴射又はポスト噴射の目標噴射量Ｑ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}（単位時間当たりの噴射量）の設定処理を示すブロック図である。第２目標空気過剰率設定マップ６５は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｑとに対応したＳＯｘパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}（第２目標空気過剰率）が予め実験等に基づいて設定されている。

まず、第２目標空気過剰率設定マップ６５から、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号としてＳＯｘパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}が読み取られて、噴射量目標値演算部６６に入力される。さらに、噴射量目標値演算部６６では、以下の数式（２）に基づいてＳＯｘパージリッチ制御時の目標噴射量Ｑ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}が演算される。

Ｑ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}＝ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}×Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}／（λ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}×Ｒｏ_Ｆｕｅｌ×ＡＦＲ_ｓｔｏ）−Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}・・・（２）
数式（２）において、ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}はＳＯｘパージリーン時のＭＡＦ目標値であって、前述のＭＡＦ目標値演算部６２から入力される。また、Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}は後述する学習補正されたＭＡＦ追従制御適用前の燃料噴射量（ポスト噴射を除く）、Ｒｏ_Ｆｕｅｌは燃料比重、ＡＦＲ_ｓｔｏは理論空燃比、Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}は後述するＭＡＦ補正係数をそれぞれ示している。

噴射量目標値演算部６６によって演算された目標噴射量Ｑ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}は、後述するＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲがオンになると、排気管噴射装置３４又は、各インジェクタ１１に噴射指示信号として送信される。

このように、本実施形態では、第２目標空気過剰率設定マップ６５から読み取られる空気過剰率目標値λ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}と、各インジェクタ１１の燃料噴射量とに基づいて目標噴射量Ｑ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}を設定するようになっている。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をＳＯｘパージリッチ制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。

また、各インジェクタ１１の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}を用いることで、目標噴射量Ｑ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}をフィードフォワード制御で設定することが可能となり、各インジェクタ１１の経年劣化や特性変化等の影響を効果的に排除することができる。

［ＳＯｘパージ制御の触媒温度調整制御］
ＳＯｘパージ制御中にＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に流入する排気温度（以下、触媒温度ともいう）は、図２の時刻ｔ_２〜ｔ_４に示すように、排気管噴射又はポスト噴射を実行するＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲのオン・オフ（リッチ・リーン）を交互に切り替えることで制御される。ＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲがオン（Ｆ_ＳＰＲ＝１）にされると、排気管噴射又はポスト噴射によって触媒温度は上昇する（以下、この期間を噴射期間Ｔ_{Ｆ＿ＩＮＪ}という）。一方、ＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲがオフにされると、排気管噴射又はポスト噴射の停止によって触媒温度は低下する（以下、この期間をインターバルＴ_{Ｆ＿ＩＮＴ}という）。

本実施形態において、噴射期間Ｔ_{Ｆ＿ＩＮＪ}は、予め実験等により作成した噴射期間設定マップ（不図示）からエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに対応する値を読み取ることで設定される。この噴射時間設定マップには、予め実験等によって求めた排気の空気過剰率を第２目標空気過剰率まで確実に低下させるのに必要となる噴射期間が、エンジン１０の運転状態に応じて設定されている。

インターバルＴ_{Ｆ＿ＩＮＴ}は、触媒温度が最も高くなるＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲがオンからオフに切り替えられた際に、フィードバック制御によって設定される。具体的には、ＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲがオフされた際の目標触媒温度と推定触媒温度との偏差ΔＴに比例して入力信号を変化させる比例制御と、偏差ΔＴの時間積分値に比例して入力信号を変化させる積分制御と、偏差ΔＴの時間微分値に比例して入力信号を変化させる微分制御とで構成されるＰＩＤ制御によって処理される。目標触媒温度は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２からＳＯｘを離脱可能な温度で設定され、推定触媒温度は、例えば、第１排気温度センサ４３で検出される酸化触媒３１の入口温度、酸化触媒３１及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の内部でのＨＣ／ＣＯ発熱量、外気への放熱量等に基づいて推定すればよい。

図６の時刻ｔ_１に示すように、フィルタ再生フラグＦ_ＤＰＦ及び、保温モードフラグＦ_ＳＰＫのオフによってＳＯｘパージフラグＦ_ＳＰがオンされると、ＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲもオンにされ、さらにフィードバック計算も一旦リセットされる。すなわち、フィルタ強制再生直後の初回は、噴射期間設定マップで設定した噴射期間Ｔ_{Ｆ＿ＩＮＪ＿１}に応じて排気管噴射又はポスト噴射が実行される（図６の時刻ｔ_１〜ｔ_２参照）。これにより、フィルタ強制再生で上昇した排気温度を低下させることなく、速やかにＳＯｘパージ制御に移行され、燃料消費量を低減することができる。

次いで、噴射期間Ｔ_{Ｆ＿ＩＮＪ＿１}の経過によってＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲがオフになると、ＰＩＤ制御によって設定されたインターバルＴ_{Ｆ＿ＩＮＴ＿１}が経過するまで、ＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲはオフとされる（図６の時刻ｔ_２〜ｔ_３参照）。さらに、インターバルＴ_{Ｆ＿ＩＮＴ＿１}の経過によってＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲがオンにされると、再び噴射期間Ｔ_{Ｆ＿ＩＮＪ＿２}に応じた排気管噴射又はポスト噴射が実行される（図６の時刻ｔ_３〜ｔ_４参照）。その後、これらＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲのオン・オフの切り替えは、後述するＳＯｘパージ制御の終了判定によってＳＯｘパージフラグＦ_ＳＰがオフ（図６の時刻ｔ_ｎ参照）にされるまで繰り返し実行される。

このように、本実施形態では、触媒温度を上昇させると共に空気過剰率を第２目標空気過剰率まで低下させる噴射期間Ｔ_{Ｆ＿ＩＮＪ}をエンジン１０の運転状態に基づいて参照されるマップから設定すると共に、触媒温度を降下させるインターバルＴ_{Ｆ＿ＩＮＴ}をＰＩＤ制御によって処理するようになっている。これにより、ＳＯｘパージ制御中の触媒温度をパージに必要な所望の温度範囲に効果的に維持しつつ、空気過剰率を目標過剰率まで確実に低下させることが可能になる。

[ＳＯｘパージ制御の禁止判定]
エンジン回転数Ｎｅが非常に高い状態やインジェクタ１１の燃料噴射量が非常に多い状態でＳＯｘパージ制御を実施すると、エンジン温度の急上昇を招く可能性がある。また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の温度が低下した状態で未燃燃料を供給すると、ＨＣスリップの増加によって白煙等の発生を招く課題もある。

これらの現象を防止すべく、ＳＯｘパージ禁止処理部７０は、（１）エンジン回転数Ｎｅが、例えば回転異常を示す所定の回転数上限閾値を超えた場合、（２）インジェクタ１１の燃料噴射量が、例えば、噴射異常を示す所定の噴射量上限閾値を超えた場合又は、（３）ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の触媒温度がフィルタ再生制御の目標温度（ＰＭ燃焼温度）よりも低い所定の閾値温度（例えば、約５００度）まで低下した場合の何れかの禁止条件が成立すると、「ＳＯｘパージ可能領域外」と判定し、ＳＯｘパージ制御の実施を禁止するようになっている。より詳しくは、ＳＯｘパージ制御の開始時或は実施中に、これら禁止条件（１）〜（３）の何れかが成立し、「ＳＯｘパージ可能領域外」と判定された場合は、後述する保温モード制御が実施される一方、これら禁止条件（１）〜（３）の何れもが成立しない場合は、「ＳＯｘパージ可能領域内」と判定して、ＳＯｘパージ制御の実施を許可するようになっている。

なお、禁止条件はこれら３条件に限定されず、システム故障等、ＳＯｘパージの実施に適さない他の禁止条件を追加することも可能である。

［保温モード制御］
保温モード制御部７１は、本発明の保温制御手段であって、フィルタ再生制御の終了時（ＳＯｘパージ制御の開始時）、或は、ＳＯｘパージ制御の実施中に上述の禁止条件（１）〜（３）の何れかが成立すると、保温モードフラグＦ_ＳＰＫをオンにして保温モード制御を開始する。保温モード制御は、ＳＯｘ離脱温度よりも低い所定の保温目標温度（第２目標温度）に基づいて排気管噴射量やポスト噴射量をフィードバック制御することで実施される。本実施形態において、保温目標温度は、例えば、フィルタ再生制御の目標温度（ＰＭ燃焼温度）に設定されている。

以下、図７に基づいて、フィルタ再生制御、保温モード制御及び、ＳＯｘパージ制御の切り替え処理詳細について説明する。

フィルタ再生制御の終了時（Ｆ_ＤＰＦ＝０）に禁止条件（１）〜（３）の何れかが成立し、「ＳＯｘパージ可能領域外」と判定された場合は、図７のパターンＡに示すように、ＳＯｘパージ制御を開始することなく保温モード制御に移行される（Ｆ_ＳＰＫ＝１）。

一方、フィルタ再生制御の終了時（Ｆ_ＤＰＦ＝０）に禁止条件（１）〜（３）が成立せず、「ＳＯｘパージ可能領域内」と判定された場合は、図７のパターンＢに示すように、保温モード制御に移行することなくＳＯｘパージ制御が開始される（Ｆ_ＳＰ＝１）。

ＳＯｘパージ制御の実施中（Ｆ_ＳＰ＝１）に禁止条件（１）〜（３）が成立せず、「ＳＯｘパージ可能領域内」と判定されている間は、図７のパターンＣに示すように、ＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲのオン／オフ（リッチ／リーン）を交互に切り替える触媒温度調整制御（図６参照）が実施される。

一方、ＳＯｘパージ制御の実施中に禁止条件（１）〜（３）の何れかが成立し、「ＳＯｘパージ可能領域外」と判定された場合は、図７のパターンＤに示すように、ＳＯｘパージ制御を中断すべく保温モード制御に移行される（Ｆ_ＳＰＫ＝１）。

このように、本実施形態では、ＳＯｘパージ制御の開始時、あるいは実施中に「ＳＯｘパージ可能領域外」と判定されると、ＳＯｘパージ制御を禁止して保温モード制御が実施されるようになっている。これにより、無駄なＳＯｘパージ制御の実施が確実に抑止され、燃費の悪化やエンジン温度の急上昇、白煙の発生等を効果的に防止することが可能になる。また、ＳＯｘパージ制御の禁止（中断）中は保温モード制御によって触媒温度がＰＭ燃焼温度に維持されるため、その後にＳＯｘパージ制御を再開する際の燃料消費量を効果的に低減することができる。

［ＳＯｘパージ制御・保温モード制御の終了判定］
ＳＯｘパージ・保温モード終了処理部７２は、本発明の終了処理手段であって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＳＯｘ吸蔵量、保温モード制御やＳＯｘパージ制御の累積実施時間等に基づいて、保温モード制御やＳＯｘパージ制御を終了させる終了処理を実行する。以下、図８に基づいて、各終了処理パターンの詳細を説明する。

［終了パターンＡ］
図８に示すパターンＡは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＳＯｘ被毒回復によってＳＯｘパージ制御を終了させる一例である。ＳＯｘパージ制御の実施によってＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＳＯｘ吸蔵量ＳＡがＳＯｘ被毒回復を示す所定の第１吸蔵量閾値ＳＡ_１まで低下した場合は、ＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲをオフ（Ｆ_ＳＰＲ＝０）にして、保温モード制御に移行することなくＳＯｘパージ制御を終了させる。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＳＯｘ吸蔵量ＳＡは、例えば、エンジン１０の運転状態やＮＯｘ／ラムダセンサ４５のセンサ値等を入力信号として含むモデル式やマップ等に基づいて推定すればよい。第１吸蔵量閾値ＳＡ_１は、予め実験等により取得してＥＣＵ５０のメモリに格納されている。

［終了パターンＢ］
図８に示すパターンＢは、ＳＯｘパージ制御をＳＯｘ被毒回復に関係なく時間制限によって終了させる一例である。ＳＯｘパージ制御の開始からタイマによって計時した累積実施時間Ｔ_{ＳＰＲ＿ｓｕｍ}が所定の第１上限閾値時間Ｔ_{ＳＰＲ＿Ｌｉｍ}に達した場合は、保温モード制御を実施することなく、ＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲをオフ（Ｆ_ＳＰ，Ｆ_ＳＰＲ＝０）にしてＳＯｘパージ制御を終了させる。第１上限閾値時間Ｔ_{ＳＰＲ＿Ｌｉｍ１}は、予め実験等により取得してＥＣＵ５０のメモリに格納されている。

［終了パターンＣ］
図８に示すパターンＣは、「ＳＯｘパージ可能領域外」判定によって保温モード制御が継続された場合に、保温モード制御を上限時間で終了させる一例である。保温モード制御の開始からタイマによって計時した累積実施時間Ｔ_{ＳＰＫ＿ｓｕｍ}が所定の第２上限閾値時間Ｔ_{ＳＰＫ＿Ｌｉｍ２}に達した場合は、ＳＯｘパージ制御に移行することなく、保温モードフラグＦ_ＳＰＫをオフ（Ｆ_ＳＰＫ＝０）にして、保温モード制御を終了させる。第２上限閾値時間Ｔ_{ＳＰＫ＿Ｌｉｍ２}は、第１上限閾値時間Ｔ_{ＳＰＲ＿Ｌｉｍ１}よりも短い時間であって、予め実験等により取得してＥＣＵ５０のメモリに格納されている（Ｔ_{ＳＰＫ＿Ｌｉｍ２}＜Ｔ_{ＳＰＲ＿Ｌｉｍ１}）。

[終了パターンＤ]
図８に示すパターンＤは、「ＳＯｘパージ可能領域外」判定によって保温モード制御が継続された場合に、ＳＯｘ吸蔵量が所定量までしか減少していないが保温モード制御を上限時間で終了させる一例である。保温モード制御の実施中にＳＯｘ吸蔵量ＳＡが所定の第２吸蔵量閾値ＳＡ_２よりも低下したが、保温モード制御の開始からタイマによって計時した累積実施時間Ｔ_{ＳＰＫ＿ｓｕｍ}が所定の第３上限閾値時間Ｔ_{ＳＰＫ＿Ｌｉｍ３}に達した場合は、ＳＯｘパージ制御に移行することなく、保温モードフラグＦ_ＳＰＫをオフ（Ｆ_ＳＰＫ＝０）にして終了させる。第２吸蔵量閾値ＳＡ_２は、第１吸蔵量閾値ＳＡ_１よりも多い値であって、予め実験等により取得してＥＣＵ５０のメモリに格納されている（ＳＡ_２＞ＳＡ_１）。第３上限閾値時間Ｔ_{ＳＰＫ＿Ｌｉｍ３}は、第２上限閾値時間Ｔ_{ＳＰＫ＿Ｌｉｍ２}よりも短い時間であって、予め実験等により取得して予めＥＣＵ５０のメモリに格納されている（Ｔ_{ＳＰＫ＿Ｌｉｍ３}＜Ｔ_{ＳＰＫ＿Ｌｉｍ２}＜Ｔ_{ＳＰＲ＿Ｌｉｍ１}）。

[終了パターンＥ]
図８に示すパターンＥは、ＳＯｘパージリーン制御及びＳＯｘパージリッチ制御の累積時間の総和（ＳＯｘパージ制御の累積時間）が上限時間に達したことで終了させる一例である。ＳＯｘパージ制御の累積実施時間Ｔ_{ＳＰ＿ｓｕｍ}が所定の第４上限閾値時間Ｔ_{＿Ｌｉｍ４}に達した場合は、ＳＯｘパージフラグＦ_ＳＰをオフ（Ｆ_ＳＰ＝０）にして、ＳＯｘパージ制御を終了させる。第４上限閾値時間Ｔ_{＿Ｌｉｍ４}は、予め実験等により取得してＥＣＵ５０のメモリに格納されている。

[終了パターンＦ]
図８に示すパターンＦは、保温モード制御の実施時間が上限時間に達したことで終了させる一例である。保温モード制御の累積実施時間Ｔ_{ＳＰＫ＿ｓｕｍ}が所定の第５上限閾値時間Ｔ_{＿Ｌｉｍ５}に達した場合は、保温モードフラグＦ_ＳＰＫをオフ（Ｆ_ＳＰ＝０，Ｆ_ＳＰＫ＝０）にして、保温モード制御を終了させる。第５上限閾値時間Ｔ_{＿Ｌｉｍ５}は、予め実験等により取得してＥＣＵ５０のメモリに格納されている。

このように、本実施形態では、ＳＯｘパージ制御及び、保温モード制御の終了条件に累積実施時間の上限を設けたことで、これら制御の継続的な実施による燃料消費量の増加や排気過昇温、ＰＭ異常燃焼や触媒熱劣化等を効果的に防止することができる。

［ＭＡＦ追従制御］
ＭＡＦ追従制御部８０は、（１）フィルタ再生制御終了からＳＯｘパージ制御開始によるリッチ状態への切り替え期間及び、（２）ＳＯｘパージ制御終了によるリッチ状態からリーン状態への切り替え期間に、各インジェクタ１１の燃料噴射タイミング及び燃料噴射量をＭＡＦ変化に応じて補正する制御（以下、この制御をＭＡＦ追従制御という）を実行する。

ＳＯｘパージリーン制御の空気系動作によってエンジン１０の燃焼室内に大量のＥＧＲガスが導入されると、通常運転のリーン状態と同じ燃料噴射タイミングでは着火遅れが生じる。そのため、リーン状態からリッチ状態に切り替える場合は、噴射タイミングを所定量ほど進角させる必要がある。また、リッチ状態から通常のリーン状態に切り替える際は、噴射タイミングを遅角により通常の噴射タイミングに戻す必要がある。しかしながら、噴射タイミングの進角や遅角は、空気系動作よりも迅速に行われる。このため、空気系動作によって空気過剰率が目標空気過剰率に達する前に噴射タイミングの進角や遅角が完了してしまい、ＮＯｘ発生量や燃焼騒音やトルク等の急増加によるドライバビリティーの悪化を招く課題がある。

このような現象を回避すべく、図９，１０のフローチャートに示すように、ＭＡＦ変化に応じて噴射タイミングの進角や遅角、噴射量を増減補正するＭＡＦ追従制御を実行する。

まず、図９に基づいて、リーン状態からリッチ状態への切り替え期間のＭＡＦ追従制御を説明する。

ステップＳ１００で、ＳＯｘパージフラグＦ_ＳＰがオンにされると、ステップＳ１１０では、ＭＡＦ追従制御の経過時間を計測すべくタイマによる計時が開始される。

ステップＳ１２０では、切り替え後（リッチ状態）のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}から切り替え前（リーン状態）のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{Ｌ＿Ｔｒｇｔ}を減算することで、切り替え前後のＭＡＦ目標値変化量ΔＭＡＦ_Ｔｒｇｔ（＝ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}−ＭＡＦ_{Ｌ＿Ｔｒｇｔ}）が演算される。

ステップＳ１３０では、現在の実ＭＡＦ変化率ΔＭＡＦ_{Ｒａｔｉｏ}が演算される。より詳しくは、ＭＡＦセンサ４０で検出される現在の実ＭＡＦ値ＭＡＦ_Ａｃｔから切り替え前のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{Ｌ＿Ｔｒｇｔ}を減算することで、ＭＡＦ追従制御の開始から現在までの実ＭＡＦ変化量ΔＭＡＦ_Ａｃｔ（＝ＭＡＦ_Ａｃｔ−ＭＡＦ_{Ｌ＿Ｔｒｇｔ}）が演算される。そして、この実ＭＡＦ変化量ΔＭＡＦ_Ａｃｔを切り替え前後のＭＡＦ目標値変化量ΔＭＡＦ_Ｔｒｇｔで除算することで、実ＭＡＦ変化率ΔＭＡＦ_{Ｒａｔｉｏ}（＝ΔＭＡＦ_Ａｃｔ／ΔＭＡＦ_Ｔｒｇｔ）が演算される。

ステップＳ１４０では、現在の実ＭＡＦ変化率ΔＭＡＦ_{Ｒａｔｉｏ}に応じて、各インジェクタ１１の噴射タイミングを進角又は遅角させる係数（以下、噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ_１と称する）及び、各インジェクタ１１の噴射量を増加又は減少させる係数（以下、噴射量追従係数Ｃｏｍｐ_２と称する）が設定される。より詳しくは、ＥＣＵ５０の図示しない記憶部には、予め実験等により作成した実ＭＡＦ変化率ＭＡＦ_{Ｒａｔｉｏ}と噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ_１との関係を規定した噴射タイミング追従係数設定マップＭ１及び、実ＭＡＦ変化率ＭＡＦ_{Ｒａｔｉｏ}と噴射量追従係数Ｃｏｍｐ_２との関係を規定した噴射量追従係数設定マップＭ２が記憶されている。噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ_１及び、噴射量追従係数Ｃｏｍｐ_２は、これらのマップＭ１，Ｍ２から、ステップＳ１３０で演算した実ＭＡＦ変化率ΔＭＡＦ_{Ｒａｔｉｏ}に対応する値をそれぞれ読み取ることで設定される。

ステップＳ１５０では、目標進角量に噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ_１を乗じた分だけ各インジェクタ１１の噴射タイミングが進角されると共に、目標噴射増加量に噴射量追従係数Ｃｏｍｐ_２を乗じた分だけ各インジェクタ１１も燃料噴射量が増加される。

その後、ステップＳ１６０では、ＭＡＦセンサ４０で検出される現在の実ＭＡＦ値ＭＡＦ_Ａｃｔが切り替え後（リッチ状態）のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}に達したか否かが判定される。実ＭＡＦ値ＭＡＦ_ＡｃｔがＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}に達していない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１７０を経由してステップＳ１３０に戻される。すなわち、実ＭＡＦ値ＭＡＦ_ＡｃｔがＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}になるまで、ステップＳ１３０〜Ｓ１５０の処理を繰り返すことで、時々刻々と変化する実ＭＡＦ変化率ＭＡＦ_{Ｒａｔｉｏ}に応じた噴射タイミングの進角及び、噴射量の増加が継続される。ステップＳ１７０の処理についての詳細は後述する。一方、ステップＳ１６０の判定で、実ＭＡＦ値ＭＡＦ_ＲｅｆがＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}に達すると（Ｙｅｓ）、本制御は終了する。

ステップＳ１７０では、ＭＡＦ追従制御の開始からタイマによって計時された累積時間Ｔ_Ｓｕｍが、所定の上限時間Ｔ_Ｍａｘを超えたか否かが判定される。

リーン状態からリッチ状態に移行する際に、バルブ制御遅れ等の影響で実ＭＡＦ値ＭＡＦ_Ｒｅｆが移行期間中のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{Ｌ−Ｒ＿Ｔｒｇｔ}に追いつけず、実ＭＡＦ値ＭＡＦ_ＲｅｆがＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{Ｌ−Ｒ＿Ｔｒｇｔ}よりも低い状態に維持される場合がある（時刻ｔ_１〜ｔ_２参照）。このような状態でＭＡＦ追従制御を継続すると、実際の燃料噴射量が目標噴射量まで増加されず、エンジン１０の燃焼が不安定になり、トルク変動やドライバビリティーの悪化等を招く可能性がある。

本実施形態では、このような現象を回避すべく、ステップＳ１７０にて、累積時間Ｔ_Ｓｕｍが上限時間Ｔ_Ｍａｘを超えたと判定された場合（Ｙｅｓ）、すなわち、実ＭＡＦ値ＭＡＦ_Ｒｅｆが所定時間継続して所定値以上変化しなかった場合は、ステップＳ１８０に進み、噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ_１及び、噴射量追従係数Ｃｏｍｐ_２を強制的に「１」に設定する。これにより、ＭＡＦ追従制御が強制的に終了されて、トルク変動やドライバビリティーの悪化を効果的に防止することができる。

次に、図１０に基づいて、リッチ状態からリーン状態への切り替え時のＭＡＦ追従制御を説明する。

ステップＳ２００で、ＳＯｘパージフラグＦ_ＳＰがオフにされると、ステップＳ２１０では、ＭＡＦ追従制御の経過時間を計測すべくタイマによる計時が開始される。

ステップＳ２２０では、切り替え後（リーン状態）のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{Ｌ＿Ｔｒｇｔ}から切り替え前（リッチ状態）のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}を減算することで、切り替え前後のＭＡＦ目標値変化量ΔＭＡＦ_Ｔｒｇｔ（＝ＭＡＦ_{Ｌ＿Ｔｒｇｔ}−ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}）が算出される。

ステップＳ２３０では、現在の実ＭＡＦ変化率ΔＭＡＦ_{Ｒａｔｉｏ}が演算される。より詳しくは、ＭＡＦセンサ４０で検出される現在の実ＭＡＦ値ＭＡＦ_Ａｃｔから切り替え前のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}を減算することで、ＭＡＦ追従制御も開始から現在までの実ＭＡＦ変化量ΔＭＡＦ_Ａｃｔ（＝ＭＡＦ_Ａｃｔ−ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}）が演算される。そして、この実ＭＡＦ変化量ΔＭＡＦ_Ａｃｔを切り替え前後のＭＡＦ目標値変化量ΔＭＡＦ_Ｔｒｇｔで除算することで、実ＭＡＦ変化率ΔＭＡＦ_{Ｒａｔｉｏ}（＝ΔＭＡＦ_Ａｃｔ／ΔＭＡＦ_Ｔｒｇｔ）が演算される。

ステップＳ２４０では、噴射タイミング追従係数設定マップＭ１から実ＭＡＦ変化率ΔＭＡＦ_{Ｒａｔｉｏ}に対応する値が噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ_１として読み取られると共に、噴射量追従係数設定マップＭ２から実ＭＡＦ変化率ΔＭＡＦ_{Ｒａｔｉｏ}に対応する値が噴射量追従係数Ｃｏｍｐ_２として読み取られる。

ステップＳ２５０では、目標遅角量に噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ_１を乗じた分だけ各インジェクタ１１の噴射タイミングが遅角されると共に、目標噴射減少量に噴射量追従係数Ｃｏｍｐ_２を乗じた分だけ各インジェクタ１１も燃料噴射量が減少される。

その後、ステップＳ２６０では、ＭＡＦセンサ４０で検出される現在の実ＭＡＦ値ＭＡＦ_Ａｃｔが切り替え後（リーン状態）のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{Ｌ＿Ｔｒｇｔ}に達したか否かが判定される。実ＭＡＦ値ＭＡＦ_ＡｃｔがＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{Ｌ＿Ｔｒｇｔ}に達していない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２７０を経由してステップＳ２３０に戻される。すなわち、実ＭＡＦ値ＭＡＦ_ＡｃｔがＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{Ｌ＿Ｔｒｇｔ}になるまで、ステップＳ２３０〜Ｓ２５０の処理を繰り返すことで、時々刻々と変化する実ＭＡＦ変化率ＭＡＦ_{Ｒａｔｉｏ}に応じた噴射タイミングの遅角及び、噴射量の減少が継続される。ステップＳ２７０の処理についての詳細は後述する。一方、ステップＳ２６０の判定で、実ＭＡＦ値ＭＡＦ_ＲｅｆがＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{Ｌ＿Ｔｒｇｔ}に達すると（Ｙｅｓ）、本制御は終了する。

ステップＳ２７０では、ＭＡＦ追従制御の開始からタイマによって計時された累積時間Ｔ_Ｓｕｍが、所定の上限時間Ｔ_Ｍａｘを超えたか否かが判定される。

リッチ状態からリーン状態に移行する際に、バルブ制御遅れ等の影響で実ＭＡＦ値ＭＡＦ_Ｒｅｆが移行期間中のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{Ｌ−Ｒ＿Ｔｒｇｔ}に追いつけず、実ＭＡＦ値ＭＡＦ_ＲｅｆがＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{Ｌ−Ｒ＿Ｔｒｇｔ}よりも高い状態を維持する場合がある（時刻ｔ_１〜ｔ_２参照）。このような状態でＭＡＦ追従制御を継続すると、実際の燃料噴射量が目標噴射量よりも多くなり、トルク変動やドライバビリティーの悪化等を招く可能性がある。

本実施形態では、このような現象を回避すべく、ステップＳ２７０にて、累積時間Ｔ_Ｓｕｍが上限時間Ｔ_Ｍａｘを超えたと判定された場合（Ｙｅｓ）、すなわち、実ＭＡＦ値ＭＡＦ_Ｒｅｆが所定時間継続して所定値以上変化しなかった場合は、ステップＳ２８０に進み、噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ_１及び、噴射量追従係数Ｃｏｍｐ_２を強制的に「１」に設定する。これにより、ＭＡＦ追従制御が強制的に終了されて、トルク変動やドライバビリティーの悪化を効果的に防止することができる。

［噴射量学習補正］
図１１に示すように、噴射量学習補正部９０は、学習補正係数演算部９１と、噴射量補正部９２とを有する。

学習補正係数演算部９１は、エンジン１０のリーン運転時にＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される実ラムダ値λ_Ａｃｔと、推定ラムダ値λ_Ｅｓｔとの誤差Δλに基づいて燃料噴射量の学習補正係数Ｆ_Ｃｏｒｒを演算する。排気がリーン状態のときは、排気中のＨＣ濃度が非常に低いので、酸化触媒３１でＨＣの酸化反応による排気ラムダ値の変化は無視できるほど小さい。このため、酸化触媒３１を通過して下流側のＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される排気中の実ラムダ値λ_Ａｃｔと、エンジン１０から排出された排気中の推定ラムダ値λ_Ｅｓｔとは一致すると考えられる。すなわち、これら実ラムダ値λ_Ａｃｔと推定ラムダ値λ_Ｅｓｔとに誤差Δλが生じた場合は、各インジェクタ１１に対する指示噴射量と実噴射量との差によるものと仮定することができる。以下、この誤差Δλを用いた学習補正係数演算部９１による学習補正係数の演算処理を図１２のフローに基づいて説明する。

ステップＳ３００では、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて、エンジン１０がリーン運転状態にあるか否かが判定される。リーン運転状態にあれば、学習補正係数の演算を開始すべく、ステップＳ３１０に進む。

ステップＳ３１０では、推定ラムダ値λ_ＥｓｔからＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される実ラムダ値λ_Ａｃｔを減算した誤差Δλに、学習値ゲインＫ_１及び補正感度係数Ｋ_２を乗じることで、学習値Ｆ_{ＣｏｒｒＡｄｐｔ}が演算される（Ｆ_{ＣｏｒｒＡｄｐｔ}＝（λ_Ｅｓｔ−λ_Ａｃｔ）×Ｋ_１×Ｋ_２）。推定ラムダ値λ_Ｅｓｔは、エンジン回転数Ｎｅやアクセル開度Ｑに応じたエンジン１０の運転状態から推定演算される。また、補正感度係数Ｋ_２は、図１１に示す補正感度係数マップ９１ＡからＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される実ラムダ値λ_Ａｃｔを入力信号として読み取られる。

ステップＳ３２０では、学習値Ｆ_{ＣｏｒｒＡｄｐｔ}の絶対値｜Ｆ_{ＣｏｒｒＡｄｐｔ}｜が所定の補正限界値Ａの範囲内にあるか否かが判定される。絶対値｜Ｆ_{ＣｏｒｒＡｄｐｔ}｜が補正限界値Ａを超えている場合、本制御はリターンされて今回の学習を中止する。

ステップＳ３３０では、学習禁止フラグＦ_Ｐｒｏがオフか否かが判定される。学習禁止フラグＦ_Ｐｒｏとしては、例えば、エンジン１０の過渡運転時、ＳＯｘパージ制御時（Ｆ_ＳＰ＝１）等が該当する。これらの条件が成立する状態では、実ラムダ値λ_Ａｃｔの変化によって誤差Δλが大きくなり、正確な学習を行えないためである。エンジン１０が過渡運転状態にあるか否かは、例えば、ＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される実ラムダ値λ_Ａｃｔの時間変化量に基づいて、当該時間変化量が所定の閾値よりも大きい場合に過渡運転状態と判定すればよい。

ステップＳ３４０では、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて参照される学習値マップ９１Ｂ（図１１参照）が、ステップＳ３１０で演算された学習値Ｆ_{ＣｏｒｒＡｄｐｔ}に更新される。より詳しくは、この学習値マップ９１Ｂ上には、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに応じて区画された複数の学習領域が設定されている。これら学習領域は、好ましくは、使用頻度が多い領域ほどその範囲が狭く設定され、使用頻度が少ない領域ほどその範囲が広く設定されている。これにより、使用頻度が多い領域では学習精度が向上され、使用頻度が少ない領域では未学習を効果的に防止することが可能になる。

ステップＳ３５０では、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号として学習値マップ９１Ｂから読み取った学習値に「１」を加算することで、学習補正係数Ｆ_Ｃｏｒｒが演算される（Ｆ_Ｃｏｒｒ＝１＋Ｆ_{ＣｏｒｒＡｄｐｔ}）。この学習補正係数Ｆ_Ｃｏｒｒは、図１１に示す噴射量補正部９２に入力される。

噴射量補正部９２は、パイロット噴射Ｑ_{Ｐｉｌｏｔ}、プレ噴射Ｑ_Ｐｒｅ、メイン噴射Ｑ_Ｍａｉｎ、アフタ噴射Ｑ_{Ａｆｔｅｒ}、ポスト噴射Ｑ_Ｐｏｓｔの各基本噴射量に学習補正係数Ｆ_Ｃｏｒｒを乗算することで、これら燃料噴射量の補正を実行する。

このように、推定ラムダ値λ_Ｅｓｔと実ラムダ値λ_Ａｃｔとの誤差Δλに応じた学習値で各インジェクタ１１に燃料噴射量を補正することで、各インジェクタ１１の経年劣化や特性変化、個体差等のバラツキを効果的に排除することが可能になる。

［ＭＡＦ補正係数］
ＭＡＦ補正係数演算部９５は、ＳＯｘパージ制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}や目標噴射量Ｑ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}の設定に用いられるＭＡＦ補正係数Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}を演算する。

本実施形態において、各インジェクタ１１の燃料噴射量は、ＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される実ラムダ値λ_Ａｃｔと推定ラムダ値λ_Ｅｓｔとの誤差Δλに基づいて補正される。しかしながら、ラムダは空気と燃料の比であるため、誤差Δλの要因が必ずしも各インジェクタ１１に対する指示噴射量と実噴射量との差の影響のみとは限らない。すなわち、ラムダの誤差Δλには、各インジェクタ１１のみならずＭＡＦセンサ４０の誤差も影響している可能性がある。

図１３は、ＭＡＦ補正係数演算部９５によるＭＡＦ補正係数Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}の設定処理を示すブロック図である。補正係数設定マップ９６は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｑとに対応したＭＡＦセンサ４０のセンサ特性を示すＭＡＦ補正係数Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}が予め実験等に基づいて設定されている。

ＭＡＦ補正係数演算部９５は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号として補正係数設定マップ９６からＭＡＦ補正係数Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}を読み取ると共に、このＭＡＦ補正係数Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}をＭＡＦ目標値演算部６２及び噴射量目標値演算部６６に送信する。これにより、ＳＯｘパージ制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}や目標噴射量Ｑ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}の設定に、ＭＡＦセンサ４０のセンサ特性を効果的に反映することが可能になる。

［その他］
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

１０ エンジン
１１ インジェクタ
１２ 吸気通路
１３ 排気通路
１６ 吸気スロットルバルブ
２４ ＥＧＲバルブ
３１ 酸化触媒
３２ ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
３３ フィルタ
３４ 排気管噴射装置
４０ ＭＡＦセンサ
４５ ＮＯｘ／ラムダセンサ
５０ ＥＣＵ

Claims (10)

1. 内燃機関の排気通路に設けられて排気中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元型触媒と、
   少なくとも燃料噴射量を増加させる噴射系制御によって排気温度を硫黄酸化物が離脱する所定の第１目標温度まで上昇させることで、前記ＮＯｘ還元型触媒を硫黄被毒から回復させる触媒再生制御を実施する触媒再生手段と、
   前記内燃機関の運転状態に応じて前記触媒再生制御の実施を禁止する禁止手段と、
   前記禁止手段による前記触媒再生制御の禁止期間に燃料噴射量を制御して排気温度を前記第１目標温度よりも低い所定の第２目標温度に維持させる触媒保温制御を実施する保温制御手段と、
   前記触媒再生制御の実施によって前記ＮＯｘ還元型触媒の硫黄吸蔵量が所定の第１吸蔵量閾値まで低下すると、当該触媒再生制御を前記触媒保温制御に移行することなく終了させる終了処理手段と、を備える
   排気浄化システム。
2. 前記終了処理手段は、前記触媒再生制御の実施中に前記噴射系制御の累積実施時間が所定の第１上限閾値時間に達すると、当該触媒再生制御を前記触媒保温制御に移行することなく終了させる
   請求項１に記載の排気浄化システム。
3. 前記終了処理手段は、前記触媒保温制御の累積実施時間が前記第１上限閾値時間よりも短い所定の第２上限閾値時間に達すると、当該触媒保温制御を終了させる
   請求項２に記載の排気浄化システム。
4. 前記終了処理手段は、前記ＮＯｘ還元型触媒の硫黄吸蔵量が前記第１吸蔵量閾値よりも少ない所定の第２吸蔵量閾値まで低下し、且つ、前記触媒保温制御の累積実施時間が前記第２上限閾値時間よりも短い所定の第３上限閾値時間に達すると、当該触媒保温制御を終了させる
   請求項３に記載の排気浄化システム。
5. 前記触媒再生手段は、前記内燃機関の空気流量を減少させる空気系制御と、前記噴射系制御とを併用して前記触媒再生制御を実施し、
   前記終了処理手段は、前記空気系制御及び前記噴射系制御の累積実施時間が所定の第４上限閾値時間に達すると、当該触媒再生制御を前記触媒保温制御に移行することなく終了させる
   請求項１から４の何れか一項に記載の排気浄化システム。
6. 前記終了処理手段は、前記触媒保温制御の累積実施時間が所定の第５上限閾値時間に達すると、当該触媒保温制御を終了させる
   請求項１から５の何れか一項に記載の排気浄化システム。
7. 前記禁止手段は、前記内燃機関の回転数が所定の回転数上限閾値よりも上昇すると、前記触媒再生制御の実施を禁止する
   請求項１から６の何れか一項に記載の排気浄化システム。
8. 前記禁止手段は、前記内燃機関のインジェクタの燃料噴射量が所定の噴射量上限閾値よりも増加すると、前記触媒再生制御の実施を禁止する
   請求項１から７の何れか一項に記載の排気浄化システム。
9. 前記禁止手段は、前記ＮＯｘ還元型触媒の触媒温度が前記第２目標温度よりも低下すると、前記触媒再生制御の実施を禁止する
   請求項１から８の何れか一項に記載の排気浄化システム。
10. 前記排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
    燃料噴射量を増加させて排気温度を前記フィルタに堆積した粒子状物質の燃焼温度まで上昇させるフィルタ再生制御を実施するフィルタ再生手段と、をさらに備え、
    前記触媒再生手段は、前記フィルタ再生手段によるフィルタ再生制御が終了すると前記触媒再生制御を開始し、
    前記触媒保温制御に用いられる前記第２目標温度が、粒子状物質の燃焼温度に設定される
    請求項１から９の何れか一項に記載の排気浄化システム。

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