JP7172383B2 - 内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関から排出されるＮＯｘを低減するための内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法に関する。

ディーゼルエンジンや希薄燃焼ガソリンエンジン等の内燃機関においては、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）の低減が、市街地走行から高速走行低速の広い走行状態範囲で求められている。従来のＮＯｘ低減技術としてはＬＮＴ（リーンＮＯｘトラップ触媒）とＳＣＲ触媒（選択還元型触媒）とを組み合わせた排気ガス浄化装置が特許文献１に開示されている。

国際公開第２０１３／１９０６３５号

ＬＮＴとＳＣＲ触媒の両方のＮＯｘ浄化機能を利用するためには、リッチ空燃比制御と尿素水供給制御を行う必要があるが、各々の制御を単純に組み合わると、不要で、余り効果の無いタイミングでリッチ空燃比制御を行ったり、ＳＣＲ触媒における還元剤ストレージ量の見積もりを誤り、過剰な還元剤の量の噴射を行ったりしてしまうという問題が生じる。

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、ＬＮＴとＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化用触媒がある内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、必要な排気ガス浄化性能を確保しつつ排気ガス浄化にかかるコストを低減することができる内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に上流側からＮＯｘ吸着機能を有するＮＯｘ触媒装置と還元剤噴射弁と選択還元型触媒装置を備えて構成されると共に、前記ＮＯｘ触媒装置に流入する排気ガスの温度と、前記選択還元型触媒装置に流入する排気ガスの温度とを用いて、前記ＮＯｘ触媒装置のＮＯｘ吸着機能を回復するために未燃燃料を排気ガス中に供給する再生制御と前記選択還元型触媒装置におけるＮＯｘ還元を制御するための還元剤供給制御とを並行して行う協調制御を実行する制御装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記協調制御では、それぞれの前記排気ガスの温度を用いて、予め設定された第１重み係数データベースと第２重み係数データベースを参照して、第１重み係数と第２重み係数を算出し、算出した前記第１重み係数を用いて、前記再生制御で使用されるパラメータを変化させると共に、算出した前記第２重み係数を用いて前記還元剤供給制御で使用される還元剤の噴射還元剤量を変化させることを特徴とする。
本発明の内燃機関の排気ガスの浄化システムは、内燃機関の排気通路に上流側からＮＯｘ吸着機能を有するＮＯｘ触媒装置と還元剤噴射弁と選択還元型触媒装置を備えて構成されると共に、前記ＮＯｘ触媒装置のＮＯｘ吸着機能を回復するために未燃燃料を排気ガス中に供給する再生制御と前記選択還元型触媒装置におけるＮＯｘ還元を制御するための還元剤供給制御とを並行して行う協調制御を実行する制御装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置が、内燃機関の排気ガス浄化システムのシステム全体としての浄化率目標値を算出する浄化率目標値算出部と、予め設定された評価範囲当たりのシステム全体としての浄化率実際値を算出する浄化率実際値算出部と、前記浄化率実際値と前記浄化率目標値との差から、再生制御と還元剤供給制御に対してフィードバック補正値を算出する補正値算出部と、前記フィードバック補正値を用いて、再生制御の制御パラメータと還元剤供給制御の制御パラメータをそれぞれ補正する制御パラメータ補正部と、前記浄化率目標値を維持できるように、フィードバック制御を行うフィードバック制御部とを有するフィードバック制御部を備えて構成されていることを特徴とする。
本発明の内燃機関の排気ガスの浄化システムは、内燃機関の排気通路に上流側からＮＯｘ吸着機能を有するＮＯｘ触媒装置と還元剤噴射弁と選択還元型触媒装置を備えて構成されると共に、前記ＮＯｘ触媒装置のＮＯｘ吸着機能を回復するために未燃燃料を排気ガス中に供給する再生制御と前記選択還元型触媒装置におけるＮＯｘ還元を制御するための還元剤供給制御を並行して行う協調制御を実行する制御装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置が、過渡状態であるか否かを判定する過渡状態判定部と、前記過渡状態判定部で過度状態であると判定された場合に、過渡時補正値を算出する過渡時補正値算出部と、再生制御と還元剤供給制御における制御パラメータを前記過渡時補正値で補正する制御パラメータ補正部と、前記過渡状態判定部で過渡時状態から脱した判定された場合に、前記制御パラメータに対する前記過渡時補正値による補正を解除する過渡時補正リセット部とを有する過渡時制御部を備えて構成されていることを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明の内燃機関の排気ガス浄化方法は、内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯｘを、ＮＯｘ吸着機能を有するＮＯｘ触媒装置と選択還元型触媒装置とで浄化する内燃機関の排気ガス浄化方法において、前記ＮＯｘ触媒装置に流入する排気ガスの温度と、前記選択還元型触媒装置に流入する排気ガスの温度とを用いて、前記ＮＯｘ触媒装置に対する制御を行う再生制御、前記選択還元型触媒装置に対する還元剤の噴射還元剤量を制御する還元剤供給制御、前記再生制御と前記還元剤供給制御を並行して行う協調制御のいずれかを選択するステップと、前記協調制御が選択された場合に、それぞれの前記排気ガスの温度を用いて、予め設定された第１重み係数データベースと第２重み係数データベースを参照して、第１重み係数と第２重み係数を算出するステップと、前記第１重み係数を用いて、前記ＮＯｘ触媒装置の再生制御で使用されるパラメータを変化させると共に、前記第２重み係数を用いて前記選択還元型触媒装置でＮＯｘ浄化用に使用される還元剤の噴射還元剤量を変化させるステップとを有することを特徴とする方法である。

本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法によれば、ＬＮＴとＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化用触媒がある内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、必要な排気ガス浄化性能を確保しつつ、排気ガス浄化にかかるコストの低減を図ることができる。

本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システムの構成を模式的に示す図である。 本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システムにおける、重み付ＮＯｘ浄化制御で使用する制御装置の機能的な構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システムにおける、フィードバック制御と過渡時制御で使用する制御装置の機能的な構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システムにおける、重み付ＮＯｘ浄化制御の流れを模式的に示す図である。 本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システムにおける、フィードバック制御の流れを模式的に示す図である。 本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化方法における、重み付ＮＯｘ浄化制御を実施するための制御フローの一例を示す図である。 本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化方法における、フィードバック制御を実施するための制御フローの一例を示す図である。 本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化方法における、過渡時制御を実施するための制御フローの一例を示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法について、図面を参照しながら説明する。なお、ここでは、選択還元型触媒装置として尿素選択還元型触媒装置を例にして、また、還元剤として、尿素水から発生するアンモニアを例として説明するが、これに限定されるものではない。

最初に、本発明の実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システムについて説明する。この内燃機関の排気ガス浄化システム１は、図１に示すように、エンジン本体（内燃機関本体）１０から排出される排気ガスＧが通過する排気通路１１に上流側からＮＯｘ吸着機能を有するＮＯｘ触媒装置（ＬＮＴ触媒装置）２１と尿素水噴射弁（還元剤噴射弁）２２と尿素選択還元型触媒装置（尿素ＳＣＲ触媒装置）２３を備えて構成される。

それと共に、ＮＯｘ触媒装置２１のＮＯｘ吸着機能を回復するために還元剤を排気ガスＧ中に供給する再生制御を行う再生制御装置７１と尿素水噴射弁２２から噴射する尿素水Ｕの噴射量（噴射還元剤量）Ｕ１を制御する尿素水供給制御装置（還元剤供給装置）７２とを備えた制御装置７０を備えて構成される。なお、通常は、排気ガスＧ中の排気微粒子（ＰＭ）を捕集するフィルタが設けられるが、本発明では直接関係しないので、省略している。このフィルタの位置は本発明では特に限定されない。

このＮＯｘ吸着機能を有するＮＯｘ触媒装置２１としては、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒などのＬＮＴ（リーンＮＯｘトラップ触媒）がある。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、触媒担体上に白金等の貴金属触媒とバリウム等のアルカリ土類金属等で形成されるＮＯｘ吸蔵材を担持した成型体などから構成されている。そして、排気ガス中のＮＯｘをリーン空燃比状態のときに、ＮＯｘ吸蔵材に一旦吸蔵させ、ＮＯｘの吸蔵量が飽和する前に排気ガスをリッチ空燃比状態にすることで、ＮＯｘ吸蔵材に吸蔵されたＮＯｘを放出させて、貴金属触媒の三元機能により還元するものである。

つまり、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、通常時運転時にＮＯｘを吸着、吸蔵して、吸蔵量が一杯になったらリッチ空燃比状態にしてＮＯｘを放出させて未燃燃料から発生するＨＣ、ＣＯにより還元処理する触媒である。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸着能力は、低温では優れているが、高温（触媒の種類にもよるが、例えば、２５０℃程度以上）では低下する。また、ＮＯｘ吸着能力を回復するための再生制御のリッチ空燃比制御では、未燃燃料（ＨＣ、ＣＯ）を必要とするので、その分燃費が悪化することになる。

また、尿素水噴射弁２２は、尿素水タンク２２ａから尿素水供給配管２２ｂ経由で供給される尿素水Ｕを尿素選択還元型触媒装置２３に供給するための噴射装置であり、尿素水供給制御装置７２により、尿素水Ｕの噴射の有無及びその噴射量Ｕ１を調整制御される。

尿素選択還元型触媒装置(尿素ＳＣＲ装置)２３は、アンモニアを還元剤として、排気ガスＧ中のＮＯｘと反応させて窒素と水にする選択還元型触媒を担持して構成される。この選択還元型触媒としては、鉄イオン交換アルミノシリケートや銅イオン交換アルミノシリケートなどのゼオライト触媒などがあり、アンモニアを吸着して、この吸着したアンモニアでＮＯｘを還元浄化する機能を有している。この尿素選択還元型触媒装置２３を使用することで、アンモニアを直接使用するのではなく、尿素水を排気ガスＧの中に噴射して、尿素水Ｕから加水分解により発生するアンモニアとＮＯｘを反応させることでＮＯｘを無害化する。

つまり、この尿素選択還元型触媒は、尿素水Ｕの加水分解で得られるアンモニアを還元剤としてＮＯｘを還元処理する触媒である。そして、尿素選択還元型触媒のＮＯｘ浄化率は、低温（触媒の種類にもよるが、例えば、１７０℃程度以下）では低いが、それ以上の温度では非常に高くなる。また、還元剤としてアンモニアを使用するので、このアンモニアを発生するための尿素水が必要となり、その分コストが掛かることになる。

また、ＮＯｘ触媒装置２１に流入する排気ガスＧの温度Ｔｇ１を検出するための第１排気ガス温度センサ３１がＮＯｘ触媒装置２１の上流側に、尿素選択還元型触媒装置２３に流入する排気ガスＧの温度Ｔｇ２を検出するための第２排気ガス温度センサ３２が尿素選択還元型触媒装置２３の上流側に設けられる。

また、ＮＯｘ触媒装置２１に流入する排気ガスＧのＮＯｘ濃度を検出するための第１ＮＯｘ濃度センサ３３がＮＯｘ触媒装置２１の上流側に、ＮＯｘ触媒装置２１から流出する排気ガスＧのＮＯｘ濃度を検出するための第２ＮＯｘ濃度センサ３４がＮＯｘ触媒装置２１の下流側で、かつ、尿素選択還元型触媒装置２３の上流側に、さらに、尿素選択還元型触媒装置２３から流出する排気ガスＧのＮＯｘ濃度を検出するための第３ＮＯｘ濃度センサ３５が尿素選択還元型触媒装置２３の下流側に、それぞれ設けられる。

さらに、第１空燃比センサ（λセンサ）３６がエンジン本体（内燃機関本体）１０とＮＯｘ触媒装置２１との間の排気通路１１に設けられ、第２空燃比センサ（λセンサ）３７がエンジン本体（内燃機関本体）１０とＮＯｘ触媒装置２１との間の排気通路１１に設けられる。一方、吸気通路１２には、吸気(空気)Ａの流量を測定するための吸気量センサ（ＭＡＦセンサ）３８が設けられる。

また、制御装置７０は、各種センサ３１～３８の検出値を入力して、再生制御装置７１によりＮＯｘ触媒装置２１のＮＯｘ吸蔵能力を回復するための再生制御を行ったり、尿素水供給制御装置７２により、尿素水噴射弁２２に制御指令を出力して、尿素水噴射弁２２から噴射する尿素水Ｕの噴射量Ｕ１を調整制御したりしている。

この再生制御装置７１と尿素水供給制御装置７２は、通常は、内燃機関の運転全般を制御するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）と呼ばれるエンジン制御装置で構成されるが、このエンジン制御装置とは別体で形成して、このエンジン制御との間で連携を取りながら制御する構成にしてもよい。

これらの構成により、内燃機関の排気ガス浄化システム１は、内燃機関の排気通路１１に上流側からＮＯｘ吸着機能を有するＮＯｘ触媒装置２１と尿素水噴射弁２２と尿素選択還元型触媒装置２３を備えると共に、ＮＯｘ触媒装置２１のＮＯｘ吸着機能を回復するために未燃燃料を排気ガスＧ中に供給する再生制御を行う再生制御装置７１と尿素水噴射弁２２から噴射する尿素水Ｕの噴射量Ｕ１を制御する尿素水供給制御装置７２を備えた構成となる。

この構成では、排気ガスＧの温度Ｔｇ２が、尿素選択還元型触媒装置２３の浄化率が向上する第１温度（約１７０℃程度）Ｔ１よりも低い低温側温度領域Ｒａでは、主に、ＮＯｘ触媒装置２１によるＮＯｘ吸着機能によりＮＯｘを低減させる。また、排気ガスＧの温度Ｔｇ１が、ＮＯｘ触媒装置２１の浄化率が低下する第２温度（約２５０℃程度）Ｔ２よりも高い高温側温度領域Ｒｂでは、主に、尿素選択還元型触媒装置２３によるＮＯｘ還元機能によりＮＯｘを低減させる。

また、排気ガスＧの温度Ｔｇ２が第１温度Ｔ１よりも高く、かつ、排気ガスＧの温度Ｔｇ１が第２温度Ｔ２よりも低い中間温度領域Ｒｃでは、ＮＯｘ触媒装置２１によるＮＯｘ吸着機能と、尿素選択還元型触媒装置２３によるＮＯｘ還元機能によりＮＯｘを低減させる。

従って、この内燃機関の排気ガス浄化システム１では、排気ガスＧの温度Ｔｇ２が第１温度(例えば、１７０℃)Ｔ１よりも低い低温側温度領域Ｒａでは、再生制御装置７１によりＮＯｘ触媒装置２１におけるＮＯｘ再生制御を行い、排気ガスＧの温度Ｔｇ１が第２温度(例えば、２５０℃)Ｔ２よりも高い高温側温度領域Ｒｂでは、尿素水供給制御装置７２により、尿素選択還元型触媒装置２３における尿素水噴射制御（還元剤噴射制御）を行う。これらのＮＯｘ再生制御と尿素水噴射制御の具体的内容としては、周知技術の制御を採用することができる。

そして、本発明では、排気ガスＧの温度Ｔｇ２が第１温度Ｔ１以上でかつ排気ガスＧの温度Ｔｇ１が第２温度Ｔ２以下の中間温度領域Ｒｃでは、再生制御装置７１と尿素水供給制御装置７２による協調制御を行うが、このとき、再生制御装置７１によるＮＯｘ再生制御と、尿素水供給制御装置７２による尿素水噴射制御に対して、それぞれに重み（寄与度）Ｗ１、Ｗ２を付ける重み付き制御を行う。この重み付きの重み係数Ｗ１、Ｗ２は、排気ガスＧの温度Ｔｇ１、Ｔｇ２から、予め実験結果等により設定した重み付きのデータベースを参照して算出する。

この重み付きのデータベースを求める実験としては、基本的には、エンジンの定常運転状態で、重み係数Ｗ１、Ｗ２を固定したシステム全体としてのＮＯｘ浄化率を測定し、この重み係数Ｗ１、Ｗ２を変更することで、ＮＯｘ浄化率と燃費と尿素水消費量などを考慮した評価値が最も高い重み係数Ｗ１、Ｗ２を採用する。これを、排気ガス温度Ｔｇ１、Ｔｇ２が異なる各エンジン運転状態に対して行い、その評価値をみながら、排気ガス温度Ｔｇ１、Ｔｇ２に対する重み係数Ｗ１、Ｗ２のデータベースを設定する。

なお、この重み係数Ｗ１、Ｗ２の和が１．０になるように設定すると、実験数を減少できるが、必ずしも、１．０にこだわる必要は無く、組合せによって、重み係数Ｗ１、Ｗ２の和が１．０にならない場合もあり得る。

そして、中間温度領域Ｒｃでは、この重み係数Ｗ１、Ｗ２を用いて、ＮＯｘ再生制御におけるリッチ空燃比制御用のパラメータ（例えば、再生頻度（再生制御のインターバル）、リッチ空燃比制御時のリッチ度合い、リッチ空燃比制御の期間等）に第１重み係数Ｗ１を掛け算すると共に、尿素水供給制御における噴射尿素水量Ｕ１に第２重み係数Ｗ２を掛け算して、ＮＯｘ触媒装置２１に対する制御と、尿素選択還元型触媒装置２３に対する制御を並行して行う。

これにより、エンジン本体１０から流出してくるＮＯｘ量からＮＯｘ触媒装置２１によるＮＯｘ浄化量を引き算した状態で、尿素選択還元型触媒装置２３におけるＮＯｘ浄化用の噴射尿素水量Ｕ１を設定できるようになる。

次に、本発明の実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システム１で使用する制御装置７０の構成について説明する。図２に示すように、この制御装置７０は、再生制御装置７１と尿素水供給制御装置（還元剤供給制御装置）７２を備えており、制御装置７０は、データ取得部７０Ａ、データ算出部７０Ｂ、制御選択部７０Ｃ、重み係数算出部７０Ｄ、及び、協調制御部７０Ｅ等の機能的な各部（各手段）を有し、再生制御装置７１は再生用制御部７１Ａを、尿素水供給制御装置７２は尿素水供給用制御部（還元剤供給用制御部）７２Ａをそれぞれ有している。

なお、これらの各部はアナログ的な回路を持つ装置で構成されていてもよいが、通常は、プログラムの一部等のソフトウェアとプログラムの実施に伴って各種データが出入力されるハードウェアと組み合わせで構成されている。

このデータ取得部７０Ａでは、第１排気ガス温度センサ３１の検出値を得て、ＮＯｘ触媒装置２１に流入する排気ガスＧの温度Ｔｇ１を取得し、また、第２排気ガス温度センサ３２の検出値を得て、尿素選択還元型触媒装置２３に流入する排気ガスＧの温度Ｔｇ２を取得する。

また、第１ＮＯｘ濃度センサ３３の検出値を得て、ＮＯｘ触媒装置２１に流入する排気ガスＧのＮＯｘ濃度Ｃｎ１を取得し、第２ＮＯｘ濃度センサ３４の検出値を得て、ＮＯｘ触媒装置２１から流出し、尿素選択還元型触媒装置２３に流入する排気ガスＧのＮＯｘ濃度Ｃｎ２を取得する。さらに、第２ＮＯｘ濃度センサ３５の検出値を得て、尿素選択還元型触媒装置２３から流出する排気ガスＧのＮＯｘ濃度Ｃｎ３を取得する。

そして、第１空燃比センサ（λセンサ）３６と第２空燃比センサ（λセンサ）３７と吸気量センサ（ＭＡＦセンサ）３８の検出値をそれぞれ得て、第１空燃比λｍと第２空燃比λｓと吸気量Ｖａを取得する。また、エンジン運転情報から、再生制御と尿素水供給制御（還元剤供給制御）に必要なデータを入手する。

データ算出部７０Ｂでは、データ取得部７０Ａで得たデータを基に、制御選択部７０Ｃ、協調制御部７０Ｄ、再生用制御部７１Ａ、尿素水供給用制御部７２Ａで使用するデータを算出する。

制御選択部７０Ｃでは、データ取得部７０Ａで取得した排気ガスの温度Ｔｇ１、Ｔｇ２を用いて、現状の排気ガス浄化システム１における排気ガスの温度状態が、低温側温度領域Ｒａ、中間温度領域Ｒｃ、高温側温度領域Ｒｂの何れにあるかを判定し、再生制御、尿素水供給制御、その両方の協調制御のいずれかを選択する。

単純化して考えた場合では、例えば、排気ガスの温度Ｔｇ１、Ｔｇ２の平均温度Ｔｍが１７０℃未満であれば、低温側温度領域Ｒａとし、平均温度Ｔｍが１７０℃以上２５０℃未満であれば、中間温度領域Ｒｃとし、平均温度Ｔｍが２５０℃以上であれば、高温側温度領域Ｒｂとする。

重み係数算出部７０Ｄでは、制御選択部７０Ｃで協調制御が選択された場合に、データ取得部７０Ａで取得した排気ガスの温度Ｔｇ１、Ｔｇ２を用いて、予め設定された重み係数データベースに基づいて、第１重み係数Ｗ１、第２重み係数Ｗ２を算出する。より具体的には、排気ガスの温度Ｔｇ１に基づいて第１重み係数Ｗ１を、排気ガスの温度Ｔｇ２に基づいて第２重み係数Ｗ２を、第１重み係数マップデータと第２重み係数マップデータ等を用いて算出したり、排気ガスの温度Ｔｇ１と排気ガスの温度Ｔｇ２の平均値に対して、重み係数マップデータ等を用いて第１重み係数Ｗ１、第２重み係数Ｗ２を算出したりする。

なお、単純化して考えた場合では、例えば、排気ガスの温度Ｔｇ１、Ｔｇ２の平均温度Ｔｍが高くなるにつれて、第１重み係数Ｗ１が小さく、第２重み係数Ｗ２が大きくなるように設定する。そして、低温側温度領域Ｒａと中間温度領域Ｒｃとの境界又はこの境界の近傍では、第１重み係数Ｗ１が１．０で、第２重み係数Ｗ２がゼロとなり、中間温度領域Ｒｃと高温側温度領域Ｒｂとの境界又はこの境界の近傍では、第１重み係数Ｗ１がゼロで、第２重み係数Ｗ２が１．０となる。この途中では、Ｗ１＋Ｗ２＝１．０であっても、Ｗ１＋Ｗ２≠１．０であってもよい。また、第１重み係数Ｗ１と第２重み係数Ｗ２は、必ずしも平均温度Ｔｍと線型関係になくてもよい。

協調制御部７０Ｅでは、制御選択部７０Ｃで協調制御が選択された場合に、重み係数算出部７０Ｄで算出された第１重み係数Ｗ１、第２重み係数Ｗ２を用いて、再生用制御部７１Ａで算出される再生制御で使用されるパラメータと、尿素水供給用制御部７２Ａで算出される噴射尿素水量Ｕ１を補正する。

単純化すると、例えば、ＮＯｘ触媒装置２１の再生処理のためのリッチ空燃比頻度マップや、尿素選択還元型触媒装置２３におけるＮＯｘ還元処理のための噴射尿素水量マップから得られる値にこの重みマップ（寄与度マップ）から得られる重み係数を掛けたり、この重み係数で割ったりして使用する。例えば、ＮＯｘ触媒装置２１のリッチ空燃比制御の頻度をこの第１重み係数Ｗ１に応じて減らして行く。また、逆に、尿素選択還元型触媒装置２３に関しては、ＮＯｘ触媒装置２１によるＮＯｘ浄化量分をエンジン出口ＮＯｘ量から減らして噴射尿素水量Ｕ１の設定を行う。

より具体的には、排気ガスＧの温度状態が低温側温度領域Ｒａにあるときは、再生制御装置７１により、ＮＯｘ触媒装置２１におけるＮＯｘ再生制御を行う。このＮＯｘ再生制御では、例えば、エンジン回転数や負荷（あるいは、第１ＮＯｘ濃度センサ３３の検出値であるＮＯｘ濃度Ｃｎ１と吸気量センサ（ＭＡＦセンサ）３８の検出値である吸気量Ｖａ）等のエンジン運転状態を入力して、予め、これらのエンジン運転状態に対して設定されたリッチ空燃比頻度マップ（エンジン運転状態に対応した再生制御の間隔（期間）Ｔａとリッチ度合Ｄｒを示すデータベース）を参照して、再生制御の間隔Ｔａとリッチ度合Ｄｒを算出し、これらを基にＮＯｘ触媒装置２１によるＮＯｘ再生制御を行う。なお、このリッチ度合Ｄｒは、吸気量Ｖａと、リッチ空燃比制御で供給する未燃燃料の供給量Ｍｔと、還元剤を供給している期間Ｔｂの関数となるが、この供給量Ｍｔと期間Ｔｂに関しても、予めリッチ度合Ｄｒに対してそれぞれ固定値で設定しておいたり、予め、エンジン運転状態に対して設定されたリッチ度マップ（エンジン運転状態に対応した供給量Ｍｔと期間Ｔｂを示すデータベース）を利用したりすることができる。

これと同様に、中間温度領域Ｒｃにあるときでも、エンジン運転状態を入力して、リッチ空燃比頻度マップ等を参照して、再生制御の間隔（期間）Ｔａと、供給量Ｍｔと、期間Ｔｂを算出する。

また、排気ガスＧの温度状態が高温側温度領域Ｒｂにあるときは、再生制御装置７１により、尿素選択還元型触媒装置２３における尿素水供給制御を行う。この尿素水供給制御では、例えば、エンジン運転状態を入力して、予め、エンジン運転状態に対して設定された噴射尿素水量マップ（エンジン運転状態に対応した噴射尿素水量Ｕ１を示すデータベース）を参照して噴射尿素水量Ｕ１を算出し、尿素水噴射制御する。これと同様に、中間温度領域Ｒｃにあるときでも、エンジン運転状態を入力して、噴射尿素水量マップを参照して、噴射尿素水量Ｕ１を算出する。

そして、中間温度領域Ｒｃにおいては、さらに、ＮＯｘ触媒装置２１に対する再生制御に関しては、再生用制御部７１Ａで算出される再生制御で使用される再生制御の間隔（期間）Ｔａ、即ち、前回の再生制御終了から今回の再生制御を開始するまでの時間を第１重み係数Ｗ１で割り算して、再生制御をするまで間隔Ｔａｃ（Ｔａ／Ｗ１⇒Ｔａｃ）を、長くなるように変化させる。この場合は、リッチ空燃比制御のリッチ度合いＤｒは変化させない。

あるいは、再生制御の間隔Ｔａは同じままとして、リッチ空燃比制御のリッチ度合いＤｒを変化させる。このリッチ度合いＤｒの変化は、リッチ空燃比制御で供給する未燃燃料の供給量Ｍｔに対して第１重み係数Ｗ１を掛け算して変化させる場合（Ｍｔ×Ｗ１⇒Ｍｔｃ）と、還元剤を供給している期間Ｔｂに対して第１重み係数Ｗ１を掛け算して変化させる場合（Ｔｂ×Ｗ１⇒Ｔｂｃ）とがある。

なお、このリッチ空燃比制御で供給する未燃燃料の供給量Ｍｔとは、ＮＯｘ触媒装置（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒）２１で、通常時運転時にＮＯｘを吸着、吸蔵して、吸蔵量が一杯になったときに、ＮＯｘ触媒装置２１の再生のための再生制御で、リッチ空燃比状態にしてＮＯｘを放出させるために供給される未燃燃料（ＨＣ、ＣＯ）の供給量のことであり、この未燃燃料の供給量は周知のＮＯｘ吸蔵還元型触媒の再生方法に基づいて設定される値を採用すればよいので、未燃燃料の供給量の算出方法は、例えば、上記で例示したような周知技術を用いるものとする。

あるいは、１回の再生制御で供給する未燃燃料の供給総量Ｍｔｔで考えて、この供給総量Ｍｔｔ（＝供給量Ｍｔ×期間Ｔｂ）に第１重み係数Ｗ１を掛けた値になるように変化させた未燃燃料供給総量Ｍｔｔｃ（＝供給量Ｍｔ×期間Ｔｂ×Ｗ１）を設定する。

また、尿素選択還元型触媒装置２３に対する尿素水供給制御に関しては、尿素水供給用制御部７２Ａで算出される噴射尿素水量Ｕ１に第２重み係数Ｗ２を掛け算して、噴射尿素水量Ｕ１を変化させる（Ｕ１×Ｗ２⇒Ｕ１ｃ）。

そして、再生制御装置７１では、低温側温度領域Ｒａと中間温度領域Ｒｃで、再生制御を行う。この再生制御では、エンジン運転状態(エンジン回転数Ｎｅ、負荷Ｑ)を基に、予め設定されたＮＯｘ排出濃度マップデータを参照して算出するＮＯｘ濃度推定手段を使用してもよいが、次のようにＮＯｘ濃度Ｃｎ１は第１ＮＯｘ濃度センサ３３で検出するようにしてもよい。

つまり、ＮＯｘ触媒装置２１に吸着されるＮＯｘ吸着量Ｎａを、第１ＮＯｘ濃度センサ３３で得られるＮＯｘ触媒装置２１に流入するＮＯｘ濃度Ｃｎ１から第２ＮＯｘ濃度センサ３４で得られるＮＯｘ触媒装置２１から流出するＮＯｘ濃度Ｃｎ２を引き算して、排気ガス量Ｖｇを掛け算することで算出する（Ｎａ＝Ｖｇ×（Ｃｎ１－Ｃｎ２））。

このＮＯｘ吸着量Ｎａが予め設定した判定値Ｎｊを超えたときに再生制御を行ったり、予め設定した前回の再生制御終了後からのエンジン運転時間あるいは走行距離などが予め設定した値を超えたときに再生制御を行ったりする。なお、この判定値Ｎｊは、ＮＯｘ触媒装置２１の触媒温度Ｔｃに対応して変化する値であり、その触媒温度Ｔｃにおける最大ＮＯｘ吸蔵量を考慮して設定される閾値である。例えば、最大ＮＯｘ吸蔵量の９０％程度の大きさに判定値Ｎｊが設定される。

なお、一般的には、再生制御では、ＮＯｘ触媒装置２１の触媒温度Ｔｃを活性化温度以上に上昇させる昇温制御と、還元浄化のためのリッチ空燃比制御（リッチ還元イベント）を行う。また、必要に応じて、排気ガスＧの温度Ｔｇ１をモニターして、運転の安定度合、浄化率をチェックしつつ、制御における禁止条件やパラメータの補正を行う。

また、リッチ空燃比制御において、ＮＯｘ触媒装置２１の触媒温度Ｔｃが昇温しているときは、未燃燃料供給量Ｍｔを増加して第１空燃比λｍを小さくし、リッチ空燃比制御の後半で、ＮＯｘ放出量Ｎｂが減少したら未燃燃料供給量Ｍｔを減少して第１空燃比λｍを大きくすることが好ましい。つまり、リッチ空燃比制御において、昇温してＮＯｘ触媒装置２１のＮＯｘ吸着量Ｎａが未だ多いときにはＮＯｘ放出量Ｎｂが増加するので、未燃燃料供給量Ｍｔを増加して第１空燃比λｍを小さくする。また、リッチ空燃比制御の後半で、ＮＯｘ放出量Ｎｂが減少したら未燃燃料供給量Ｍｔを減少して第１空燃比λｍを大きくする。

そして、低温側温度領域Ｒａでは、再生用制御部７１Ａで算出されるパラメータ（Ｔａ、Ｔｂ、Ｍｔ）を補正することなく、再生制御を行い、中間温度領域Ｒｃでは、再生用制御部７１Ａで算出されるパラメータ（Ｔａ、Ｔｂ、Ｍｔ）を、協調制御部７０Ｅで変化させたパラメータ（Ｔａｃ、Ｔｂｃ、Ｍｔｃ）で、再生制御を行う。

また、尿素水供給制御装置７２では、中間温度領域Ｒｃと高温側温度領域Ｒｂとで、尿素水供給制御を行うが、この尿素水供給制御では、尿素選択還元型触媒装置２３の触媒温度毎のアンモニアストレージ（還元剤ストレージ）量閾値まで尿素水Ｕを噴射尿素水量Ｕ１、Ｕ１ｃで噴射してアンモニアを尿素選択還元型触媒装置２３にストレージしておき、ＮＯｘ還元にアンモニアが消費されて、このアンモニアストレージ量閾値より減少したら、再び尿素水Ｕを噴射している。また、必要に応じて、排気ガスＧの温度Ｔｇ２をモニターして、運転の安定度合、浄化率をチェックしつつ、制御における禁止条件やパラメータの補正を行う。

つまり、実際には、ＮＯｘ流入量Ｎｓを還元するのに寄与するアンモニア（還元剤）としては、尿素選択還元型触媒装置２３に事前に貯蔵されているアンモニアが寄与することが分かっているので、この尿素選択還元型触媒装置２３に事前に貯蔵されているアンモニアストレージ（還元剤ストレージ）量を時々刻々把握しておき、このアンモニアストレージ量と、噴射尿素水量Ｕ１、Ｕ１ｃから生成するアンモニア量と、ＮＯｘの還元で消費されるアンモニア量とを考慮して、噴射尿素水量Ｕ１、Ｕ１ｃを調整している。つまり、尿素水供給用制御部７２Ａでアンモニアストレージ量を考慮して算出された噴射尿素水量Ｕ１、Ｕ１ｃを算出する。ここでは、このアンモニアストレージ量を考慮した尿素水制御については周知技術を用いるものとする。

さらには、アンモニア量と尿素選択還元型触媒装置２３に流入する排気ガスＧの第２空燃比λｓとの関係を実験的に求め、データベース化しておき、リッチ空燃比制御時に生成するアンモニア量を尿素選択還元型触媒装置２３のアンモニアストレージ制御の計算値に組み込み、尿素噴射制御の補正を行うことが好ましい。

また、尿素水供給制御装置７２は、高温側温度領域Ｒｂでは、尿素水供給用制御部７２Ａで算出される噴射尿素水量Ｕ１を変化させることなく、尿素水供給制御を行い、中間温度領域Ｒｃでは、尿素水供給用制御部７２Ａで算出される噴射尿素水量Ｕ１を、協調制御部７０Ｅで変化させた噴射尿素水量Ｕ１ｃで、尿素水供給制御を行う。

上記の構成により、この実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システム１は、内燃機関の排気通路１１に上流側からＮＯｘ吸着機能を有するＮＯｘ触媒装置２１と尿素水噴射弁２２と尿素選択還元型触媒装置２３を備えて構成されると共に、ＮＯｘ触媒装置２１のＮＯｘ吸着機能を回復するために未燃燃料を排気ガス中に供給する再生制御を行う再生制御装置７１と尿素選択還元型触媒装置２３におけるＮＯｘ還元を制御するための尿素水供給制御装置７２を有する制御装置７０を備えた内燃機関の排気ガス浄化システム１となる。
それと共に、第１排気ガス温度センサ３１がＮＯｘ触媒装置２１の上流側に、第２排気ガス温度センサ３２がＮＯｘ触媒装置２１の下流側でかつ尿素選択還元型触媒装置２３の上流側にそれぞれ設けられている。

そして、制御装置７０が、第１排気ガス温度センサ３１によりＮＯｘ触媒装置２１に流入する排気ガスＧの温度Ｔｇ１と、第２排気ガス温度センサ３２により尿素選択還元型触媒装置２３に流入する排気ガスＧの温度Ｔｇ２とを取得するデータ取得部７０Ａと、データ取得部７０Ａで取得した排気ガスＧの温度Ｔｇ１、Ｔｇ２を用いて、ＮＯｘ触媒装置２１に対する制御を行う再生制御、尿素選択還元型触媒装置２３に対する尿素水Ｕの供給量を制御する尿素水供給制御、再生制御と尿素水供給制御を並行して行う協調制御のいずれかを選択する制御選択部７０Ｃと、制御選択部７０Ｃで協調制御が選択された場合に、データ取得部７０Ａで取得した排気ガスＧの温度Ｔｇ１、Ｔｇ２を用いて、予め設定された第１重み係数データベースと第２重み係数データベースを参照して、第１重み係数Ｗ１と第２重み係数Ｗ２を算出する重み係数算出部７０Ｄと、制御選択部７０Ｃで協調制御が選択された場合に、重み係数算出部７０Ｄで算出された第１重み係数Ｗ１を用いて、ＮＯｘ触媒装置２１の再生制御で使用されるパラメータを変化させると共に、重み係数算出部７０Ｄで算出された第２重み係数Ｗ２を用いて尿素選択還元型触媒装置２３でＮＯｘ浄化用に使用される尿素水Ｕの噴射尿素水量Ｕ１を変化させる協調制御部７０Ｅとを備えている。

更に、協調制御部７０Ｅが、ＮＯｘ触媒装置２１に対する再生制御に関して、前回の再生制御終了から再生制御を開始するまでの時間を第１重み係数Ｗ１で割り算して、再生制御をするまで間隔を長くなるように変化させる第１変化方法か、再生制御におけるリッチ空燃比制御で供給する還元剤供給量Ｍｔに対して第１重み係数Ｗ１を掛け算して変化させる第２変化方法か、再生制御におけるリッチ空燃比制御で供給する還元剤を供給している期間に対して第１重み係数Ｗ１を掛け算して変化させる第３変化方法のいずれか一つの変化方法を行う。

また、協調制御部７０Ｅが、尿素選択還元型触媒装置２３に供給する尿素水Ｕの噴射尿素水量Ｕ１を尿素選択還元型触媒装置２３で吸着されるアンモニア吸着量を考慮して設定すると共に、この設定された尿素水Ｕの噴射尿素水量Ｕ１に重み係数算出部７０Ｄで算出された第２重み係数Ｗ２を掛け算して変化させる。

そして、外乱に対する強靭性であるロバスト性を強化するために、図３に示すように、制御装置７０は、さらに、次の浄化率目標値算出部８ＯＡ、浄化率実際値算出部８０Ｂ、フィードバック補正値算出部８０Ｃ、制御パラメータ補正部８０Ｄを有するフィードバック制御部８０を備えていることが好ましい。

つまり、制御装置７０が、内燃機関の排気ガス浄化システム１のシステム全体としての浄化率目標値ηｎｔを算出する浄化率目標値算出部８０Ａと、予め設定された評価範囲当たりのシステム全体としての浄化率実際値ηｎｍを算出する浄化率実際値算出部８０Ｂと、浄化率実際値ηｎｍと浄化率目標値ηｎｔとの差Δηｎから、再生制御と尿素水供給制御に対してフィードバック補正値Ｆｃ１、Ｆｃ２を算出する補正値算出部８０Ｃと、フィードバック補正値Ｆｃ１、Ｆｃ２を用いて、再生制御の制御パラメータと尿素水供給制御の制御パラメータをそれぞれ補正する制御パラメータ補正部８０Ｄとを有するフィードバック制御部８０を備えて構成されていることが好ましい。

この浄化率目標値算出部８ＯＡでは、内燃機関の排気ガス浄化システム１のシステム全体としての全体浄化率目標値マップを設定して、エンジン運転状態に対するＮＯｘ浄化率の目標値を算出する。また、浄化率実際値算出部８０Ｂでは、浄化率目標値算出部８０Ａで算出された浄化率目標値ηｎｔと、システム全体の後段となる第３ＮＯｘ濃度センサ３５で検出されるＮＯｘ濃度Ｃｎ３と排気ガス量Ｖｇ、ＮＯｘ触媒装置２１の再生制御後の予め設定されている評価範囲（例えば、予め設定されている、走行距離、エンジン運転時間、燃料消費累積量等）の間で算出される「評価範囲（例えば、所定の走行距離）当たりのエンジン本体から排出されるＮＯｘ排出量」と「この評価範囲当たりの大気中に排出されるＮＯｘ量」とから浄化率実際値ηｎｍを算出する。

また、補正値算出部８０Ｃでは、浄化率実際値算出部８０Ｂで算出された浄化率実際値ηｎｍと浄化率目標値算出部８０Ａで算出された浄化率目標値ηｎｔとの差Δηｎ（＝ηｎｍ－ηｎｔ）を求めて、再生制御と尿素水供給制御のためのフィードバック補正値Ｆｃ１、Ｆｃ２を算出する。また、制御パラメータ補正部８０Ｄでは、補正値算出部８０Ｃで算出されたフィードバック補正値Ｆｃ１、Ｆｃ２を用いて、再生制御の制御パラメータと尿素水供給制御の制御パラメータをそれぞれ補正する。そして、フィードバック制御部８２では、システム全体として、浄化率目標値ηｎｔを維持できるように、フィードバック補正値Ｆｃ１、Ｆｃ２を用いて、再生制御の制御パラメータと尿素水供給制御の制御パラメータをそれぞれ補正するフィードバック制御を行う。

このフィードバック制御部８０では、例えば、ＮＯｘ排出量がＲＤＥ（実路走行試験）や実走行等での排ガス規制値よりも高くなっていることを検出した場合には、ＮＯｘ触媒装置２１に対する再生制御でリッチ空燃比制御の回数（頻度）を増加したり、尿素選択還元型触媒装置２３に対する尿素水噴射制御で、アンモニアストレージ量閾値（アンモニアストレージリミット）の値を増加したりする。なお、この場合でも、協調制御で、再生制御と尿素水噴射制御で重み係数Ｗ１、Ｗ２を使用しているときは、この重み付けを継続して、更にフィードバック制御の補正を行うことになる。つまり、重み係数Ｗ１、Ｗ２によるそれぞれの変化に加えてフィードバック補正値Ｆｃ１、Ｆｃ２による補正も加えることになる。

このフィードバック制御では、基本的には、エンジンの運転状態が定常時の状態で、浄化率目標値ηｎｔを満たす範囲で、リッチ空燃比制御による燃費悪化をなるべく少なく、かつ、尿素水噴射制御による噴射尿素水量Ｕ１もなるべく少なくて済むように、フィードバック補正量Ｆｃ１、Ｆｃ２を算出して設定する。なお、ＮＯｘ触媒装置２１に対する再生制御における制御パラメータに対して行う補正量を第１フィードバック補正量Ｆｃ１とし、尿素選択還元型触媒装置２３に対して行う尿素水供給制御における制御パラメータに対して行う補正量を第２フィードバック補正量Ｆｃ２とする。

この補正のフィードバック補正の優先順位は、言い換えれば、第１フィードバック補正量Ｆｃ１と第２フィードバック補正量Ｆｃ２の相互間の比率に関しては、両方を同率で変化したり、先に、第１フィードバック補正量Ｆｃ１のみを補正し、この補正で不十分な場合に、第２フィードバック補正量Ｆｃ２を追加して補正したり、逆に、第２フィードバック補正量Ｆｃ２のみを補正し、この補正で不十分な場合に、第１フィードバック補正量Ｆｃ１を追加して補正したり、第１フィードバック補正量Ｆｃ１のみ補正と第２フィードバック補正量Ｆｃ２のみの補正を交互に繰り返したりする。これらの補正の順序や、浄化率実際値ηｎｍと浄化率目標値ηｎｔとの差Δηｎ（＝ηｎｍ－ηｎｔ）に対する補正量Ｆｃ１、Ｆｃ２の大きさは、予め実験して、設定しておくことになる。

更に、過度状態に対してもよい対応ができるように、過渡時制御部９０を備えて構成されることがより好ましい。つまり、制御装置７０が、過渡状態であるか否かを判定する過渡状態判定部９０Ａと、過渡状態判定部９０Ａで過度状態であると判定された場合に、過渡時補正値Ｇｃ１、Ｇｃ２を算出する過渡時補正値算出部９０Ｂと、再生制御と尿素水供給制御における制御パラメータを過渡時補正値Ｇｃ１、Ｇｃ２で補正する制御パラメータ補正部９０Ｃと、過渡状態判定部９０Ａで過渡時状態から脱した判定された場合に、制御パラメータに対する過渡時補正値Ｇｃ１、Ｇｃ２による補正を解除する過渡時補正リセット部９０Ｄとを有する過渡時制御部９０を備えて構成することがより好ましい。

この過渡時制御部９０により、過渡時制御を行い、ＮＯｘ浄化触媒２１および尿素選択還元型触媒装置２３の両方でのＮＯｘ浄化の合計のＮＯｘ浄化率を担保しつつ、燃費、尿素消費量の評価値が良い値となる制御を行う。

例えば、低負荷で一定速度走行後に急加速する過渡時等場合などでは、排気ガス温度がすぐに上昇するが、尿素選択還元型触媒装置２３の触媒温度は未だ低く、触媒の活性化が不十分な状態であって、尿素選択還元型触媒装置２３におけるＮＯｘに対する還元作用が不十分で、大気中に排出されるＮＯｘ量が増加する可能性が考えられる。この場合は、尿素選択還元型触媒装置２３の触媒温度が上昇するまで、その供給により排気ガスを冷却してしまう尿素水をすぐには供給せずに、尿素水Ｕの添加を遅らせる「尿素噴射の応答遅れ補正制御」や、尿素選択還元型触媒装置２３の触媒温度が上昇するまで、排気ガス温度を昇温するための未燃燃料を供給するリッチ空燃比制御を継続するような「リッチ制御の延長制御」等の過渡時補正を行う。

次に、本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化方法について説明する。この内燃機関の排気ガス浄化方法は、内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯｘを、ＮＯｘ吸着機能を有するＮＯｘ触媒装置と尿素選択還元型触媒装置とで浄化する内燃機関の排気ガス浄化方法であり、この方法において、ＮＯｘ触媒装置２１に流入する排気ガスＧの温度Ｔｇ１と、尿素選択還元型触媒装置２３に流入する排気ガスＧの温度Ｔｇ２とを用いて、ＮＯｘ触媒装置２１対する制御を行う再生制御、尿素選択還元型触媒装置２３に対する尿素水Ｕの噴射尿素水量Ｕ１を制御する尿素水供給制御、再生制御と尿素水供給制御を並行して行う協調制御のいずれかを選択するステップと、協調制御が選択された場合に、排気ガスＧの温度Ｔｇ１、Ｔｇ２を用いて、予め設定された第１重み係数データベースと第２重み係数データベースを参照して、第１重み係数Ｗ１と第２重み係数Ｗ２を算出するステップと、第１重み係数Ｗ１を用いて、ＮＯｘ触媒装置２１の再生制御で使用されるパラメータを変化させると共に、第２重み係数Ｗ２を用いて尿素選択還元型触媒装置２３でＮＯｘ浄化用に使用される尿素水Ｕの噴射尿素水量Ｕ１を変化させるステップとを有して構成される。

この上記の制御は、図６に示すような一例の制御フローで実施することができる。この図６の制御フローは内燃機関が運転を開始すると、上級の制御フローから呼ばれて、他の排気ガス浄化システム１の運転制御フローと並行して実施され、内燃機関の運転が終了する際には、割り込みが生じて、上級の制御フローに戻って、この上級の制御フローと共に終了するものとして示してある。

この図６の制御フローがスタートすると、ステップＳ１１で、排気ガス温度Ｔｇ１、Ｔｇ２を取得すると共に、ＮＯｘ浄化の目標浄化率を算出する。このＮＯｘ浄化の目標浄化率は内燃機関の排気ガス浄化システム１の全体におけるＮＯｘの浄化率であり、エンジン運転状態（エンジン回転数Ｎｅ、負荷Ｑ等）から、予め設定されている目標ＮＯｘ浄化率マップ等を参照して算出する。

次のステップＳ１２で、排気ガスＧの温度Ｔｇ１、Ｔｇ２と第１温度Ｔ１、第２温度Ｔ２とを比較して、排気ガスＧの温度Ｔｇ２が第１温度Ｔ１よりも低くければ、低温側温度領域Ｒａであるとして、ステップＳ２０で、再生制御装置７１によりＮＯｘ触媒装置２１におけるＮＯｘ再生制御を行い、このステップＳ２０の再生制御が終了するとステップＳ１１に戻る。なお、この第１温度Ｔ１は尿素選択還元型触媒装置２３のＳＣＲ触媒の種類にもよるが、例えば、１７０℃であり、第２温度Ｔ２は、ＮＯｘ触媒装置の触媒(ＬＮＴ触媒)の種類にもよるが、例えば、２５０℃である。

一方、排気ガスＧの温度Ｔｇ１が第２温度Ｔ２よりも高ければ、高温側温度領域Ｒｂであるとして、ステップＳ４０で、尿素水供給制御装置７２により、尿素選択還元型触媒装置２３における尿素水噴射制御を行い、このステップＳ４０の尿素水噴射制御で、予め設定された時間を経過するとステップＳ１１に戻る。

そして、排気ガスＧの温度Ｔｇ２第１温度Ｔ１以上でかつ排気ガスＧの温度Ｔｇ１が第２温度Ｔ２以下であれば、中間温度領域Ｒｃであるとして、ステップＳ３０の協調制御で、再生制御装置７１と尿素水供給制御装置７２による協調制御を行う。このステップＳ３０の協調制御では、ステップＳ３１で、排気ガスＧの温度Ｔｇ１、Ｔｇ２から、予め実験結果等により設定した重み付きのデータベースを参照して重み（寄与度）Ｗ１、Ｗ２を算出する。次のステップＳ３２で、再生制御装置７１によるＮＯｘ再生制御と、尿素水供給制御装置７２による尿素水噴射制御に対して、それぞれに重み（寄与度）Ｗ１、Ｗ２を付ける重み付き制御を行う。このステップＳ３２の重み付き再生制御が終了するとステップＳ１１に戻る。

そして、内燃機関の運転が終了されると、割り込みにより、ステップＳ５０の制御終了作業をした後リターンして上級の制御フローに戻り、この上級の制御フローと共に終了する。

また、外乱に対する強靭性であるロバスト性を強化するための制御は、図７に示すような制御フローで実施することができる。この図７の制御フローがスタートすると、ステップＳ８１で、内燃機関の排気ガス浄化システム１のシステム全体としての浄化率目標値ηｎｔを算出する。次のステップＳ１０で、フィードバック補正値Ｆｃ１、Ｆｃ２による補正を、再生制御と尿素水供給制御とからなるＮＯｘ浄化制御の各制御パラメータに施す。なお、フィードバック制御を行っていない場合は、フィードバック補正値Ｆｃ１、Ｆｃ２は、それぞれ、１．０となる。

ステップＳ１０のＮＯｘ浄化制御を行った後で、ステップＳ８２で、このステップＳ１０のＮＯｘ浄化制御を行っている走行距離（若しくは、エンジン運転時間、エンジン運転時間、燃料消費累積量等）が予め設定した評価範囲を超えたか否かを判定する。このステップＳ８２における判定で、評価範囲内であれば、ステップＳ１０に戻り、フィードバック補正値Ｆｃ１、Ｆｃ２を変更することなく、ＮＯｘ浄化制御を継続する。

このステップＳ８２における判定で、評価範囲を超えていれば、ステップＳ８３に行き、システム全体として浄化率実際値ηｎｍを算出し、次のステップＳ８４で、フィードバック補正値Ｆｃ１、Ｆｃ２を算出し、この値に更新する。そして、ステップＳ８１に戻る。なお、制御の途中で、内燃機関の運転が終了されると、割り込みにより、リターンして上級の制御フローに戻り、この上級の制御フローと共に終了する。

また、過渡状態に対する制御は、図８に示すような制御フローで実施することができる。この図８の制御フローがスタートすると、ステップＳ９１で、エンジン運転状態が過渡状態にあるか否かを判定する。このステップＳ９１の判定で、過渡状態でなければ（ＮＯ）、ステップＳ９２に行き、過渡時補正値の値を平常値（１．０）にリセットして、ステップＳ９１に戻る。

一方、このステップＳ９１の判定で、過渡状態であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ９３に行き、過渡時に対応するための過渡時補正値を算出する。この過渡時補正値は、予め実験等によって設定されたデータベースを参照して算出する。例えば、「尿素噴射の応答遅れ補正制御」のための尿噴射開始時期の補正値や、「リッチ空燃比制御の延長制御」のためのリッチ空燃比制御時間（未燃燃料供給時間）の補正値などである。

次のステップＳ１０で、過渡時補正値による補正を行ったＮＯｘ浄化制御を行い、ステップＳ９１に戻る。なお、制御の途中で、内燃機関の運転が終了されると、割り込みにより、リターンして上級の制御フローに戻り、この上級の制御フローと共に終了する。

この実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システム１及び内燃機関の排気ガス浄化方法によれば、ＮＯｘ触媒装置２１と尿素選択還元型触媒装置２３のＮＯｘ浄化用触媒がある内燃機関の排気ガス浄化システム１において、低温側温度領域Ｒａでは尿素選択還元型触媒装置２３に流入するＮＯｘを減少させて、尿素選択還元型触媒装置２３におけるアンモニアストレージ量を減少させることができると共に、高温側温度領域ではＮＯｘ触媒装置２１用のリッチ空燃比制御の頻度を減らして、燃費を改善することができて、尿素水消費量の節約、昇温時のアンモニアスリップ量の減少等を図ることができる。

また、それと共に、中間温度領域Ｒｃでは、簡単な重み付き制御という簡単なアルゴリズムで、ＮＯｘ触媒装置２１のＮＯｘ浄化と尿素選択還元型触媒装置２３のＮＯｘ浄化とのバランスを取りながら、ＮＯｘ浄化率と燃費と尿素水消費量に関する評価値が良い値になるようにＮＯｘを浄化することができる。

従って、リッチ空燃比制御に必要な燃料と尿素水消費量を少なくすることができるので、必要な排気ガス浄化性能を確保しつつ、排気ガス浄化にかかるコストの低減を図ることができる。

１ 内燃機関の排気ガス浄化システム
１０ エンジン本体
１１ 排気通路
１２ 吸気通路
２１ ＮＯｘ触媒装置
２２ 尿素水噴射弁
２３ 尿素選択還元型触媒装置
３０ 制御装置
３１ 第１排気ガス温度センサ
３２ 第２排気ガス温度センサ
３３ 第１ＮＯｘ濃度センサ
３４ 第２ＮＯｘ濃度センサ
３５ 第３ＮＯｘ濃度センサ
３６ 第１λセンサ（第１空燃比センサ）
３７ 第２λセンサ（第２空燃比センサ）
３８ ＭＡＦセンサ（吸気量センサ）
７０ 制御装置
７０Ａ データ取得部
７０Ｂ データ算出部
７０Ｃ 制御選択部
７０Ｄ 重み係数算出部
７０Ｅ 協調制御部
７１ 再生制御装置
７１Ａ 再生用制御部
７２ 尿素水供給制御装置
７２Ａ 尿素水供給用制御部
８０ フィードバック制御部
８０Ａ 浄化率目標値算出部
８０Ｂ 浄化率実際値算出部
８０Ｃ フィードバック補正値算出部
８０Ｄ 制御パラメータ補正部（ＦＢ補正）
９０ 過渡時制御部
９０Ａ 過渡状態判定部
９０Ｂ 過渡時補正値算出部
９０Ｃ 制御パラメータ補正部（過渡時補正）
９０Ｄ 過渡時補正リセット部
Ａ 吸気
Ｇ 排気ガス
Ｕ 尿素水

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路に上流側からＮＯｘ吸着機能を有するＮＯｘ触媒装置と還元剤噴射弁と選択還元型触媒装置を備えて構成されると共に、前記ＮＯｘ触媒装置に流入する排気ガスの温度と、前記選択還元型触媒装置に流入する排気ガスの温度とを用いて、前記ＮＯｘ触媒装置のＮＯｘ吸着機能を回復するために未燃燃料を排気ガス中に供給する再生制御と前記選択還元型触媒装置におけるＮＯｘ還元を制御するための還元剤供給制御とを並行して行う協調制御を実行する制御装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、
   前記制御装置が、
   前記協調制御では、それぞれの前記排気ガスの温度を用いて、予め設定された第１重み係数データベースと第２重み係数データベースを参照して、第１重み係数と第２重み係数を算出し、算出した前記第１重み係数を用いて、前記再生制御で使用されるパラメータを変化させると共に、算出した前記第２重み係数を用いて前記還元剤供給制御で使用される還元剤の噴射還元剤量を変化させることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化システム。
2. 前記協調制御では、
   前記再生制御に関して、
   前回の再生制御終了から再生制御を開始するまでの時間を前記第１重み係数で割り算して、前記パラメータとしてのその時間の間隔を長くなるように変化させる第１変化方法か、
   再生制御におけるリッチ空燃比制御で供給する還元剤供給量に前記第１重み係数を掛け算して、前記パラメータとしてその還元剤供給量を変化させる第２変化方法か、
   １回の再生制御におけるリッチ空燃比制御で供給する還元剤の供給総量に第１重み係数を掛け算して、前記パラメータとしてその供給総量を変化させる第３変化方法のいずれか一つの変化方法を行う請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
3. 内燃機関の排気通路に上流側からＮＯｘ吸着機能を有するＮＯｘ触媒装置と還元剤噴射弁と選択還元型触媒装置を備えて構成されると共に、前記ＮＯｘ触媒装置のＮＯｘ吸着機能を回復するために未燃燃料を排気ガス中に供給する再生制御と前記選択還元型触媒装置におけるＮＯｘ還元を制御するための還元剤供給制御とを並行して行う協調制御を実行する制御装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、
   前記制御装置が、
   内燃機関の排気ガス浄化システムのシステム全体としての浄化率目標値を算出する浄化率目標値算出部と、
   予め設定された評価範囲当たりのシステム全体としての浄化率実際値を算出する浄化率実際値算出部と、
   前記浄化率実際値と前記浄化率目標値との差から、再生制御と還元剤供給制御に対してフィードバック補正値を算出する補正値算出部と、
   前記フィードバック補正値を用いて、再生制御の制御パラメータと還元剤供給制御の制御パラメータをそれぞれ補正する制御パラメータ補正部と、
   前記浄化率目標値を維持できるように、フィードバック制御を行うフィードバック制御部とを有するフィードバック制御部を備えて構成されていることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化システム。
4. 内燃機関の排気通路に上流側からＮＯｘ吸着機能を有するＮＯｘ触媒装置と還元剤噴射弁と選択還元型触媒装置を備えて構成されると共に、前記ＮＯｘ触媒装置のＮＯｘ吸着機能を回復するために未燃燃料を排気ガス中に供給する再生制御と前記選択還元型触媒装置におけるＮＯｘ還元を制御するための還元剤供給制御を並行して行う協調制御を実行する制御装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、
   前記制御装置が、
   過渡状態であるか否かを判定する過渡状態判定部と、
   前記過渡状態判定部で過度状態であると判定された場合に、過渡時補正値を算出する過渡時補正値算出部と、
   再生制御と還元剤供給制御における制御パラメータを前記過渡時補正値で補正する制御パラメータ補正部と、
   前記過渡状態判定部で過渡時状態から脱した判定された場合に、前記制御パラメータに対する前記過渡時補正値による補正を解除する過渡時補正リセット部とを有する過渡時制御部を備えて構成されていることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化システム。
5. 内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯｘを、ＮＯｘ吸着機能を有するＮＯｘ触媒装置と選択還元型触媒装置とで浄化する内燃機関の排気ガス浄化方法において、
   前記ＮＯｘ触媒装置に流入する排気ガスの温度と、前記選択還元型触媒装置に流入する排気ガスの温度とを用いて、前記ＮＯｘ触媒装置に対する制御を行う再生制御、前記選択還元型触媒装置に対する還元剤の噴射還元剤量を制御する還元剤供給制御、前記再生制御と前記還元剤供給制御を並行して行う協調制御のいずれかを選択するステップと、
   前記協調制御が選択された場合に、それぞれの前記排気ガスの温度を用いて、予め設定された第１重み係数データベースと第２重み係数データベースを参照して、第１重み係数と第２重み係数を算出するステップと、
   前記第１重み係数を用いて、前記ＮＯｘ触媒装置の再生制御で使用されるパラメータを変化させると共に、前記第２重み係数を用いて前記選択還元型触媒装置でＮＯｘ浄化用に使用される還元剤の噴射還元剤量を変化させるステップとを有することを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化方法。

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