WO2016098895A1 - 排気浄化システム及びＮＯｘ浄化能力回復方法 - Google Patents

排気浄化システム及びＮＯｘ浄化能力回復方法 Download PDF

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輝男 中田
隆行 坂本
長岡　大治
智宏 是永
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いすゞ自動車株式会社
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    • F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust purification system and a NOx purification capacity recovery method.
  • a NOx occlusion reduction type catalyst is known as a catalyst for reducing and purifying nitrogen compounds (NOx) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine.
  • the NOx occlusion reduction catalyst occludes NOx contained in the exhaust when the exhaust is in a lean atmosphere, and harmless NOx occluded by hydrocarbons contained in the exhaust when the exhaust is in a rich atmosphere. And release. For this reason, when the NOx occlusion amount of the catalyst reaches a predetermined amount, so-called NOx purging that makes the exhaust gas rich by exhaust pipe injection or post injection needs to be performed periodically in order to recover the NOx occlusion capacity ( For example, see Patent Document 1).
  • the NOx occlusion reduction type catalyst also occludes sulfur oxide (hereinafter referred to as SOx) contained in the exhaust gas.
  • SOx sulfur oxide
  • the SOx occlusion amount increases, there is a problem that the NOx purification ability of the NOx occlusion reduction type catalyst is lowered. For this reason, when the SOx occlusion amount reaches a predetermined amount, unburned fuel is injected into the upstream oxidation catalyst by exhaust pipe injection or post injection so that SOx is released from the NOx occlusion reduction catalyst and recovered from S poisoning. Therefore, it is necessary to periodically perform a so-called SOx purge for raising the exhaust temperature to the SOx separation temperature (see, for example, Patent Document 2).
  • Patent Document 3 a technique for maintaining the temperature of the catalyst within an appropriate range has been proposed for performing control for decomposing and removing SOx and the like deposited on the NOx catalyst (for example, Patent Document 3). reference).
  • the exhaust purification system and the NOx purification capacity recovery method of the present disclosure are intended to effectively prevent a rapid increase in engine temperature during the regeneration process of the catalyst.
  • An exhaust purification system of the present disclosure is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine to reduce and purify NOx in exhaust, and a regeneration that restores the NOx purification ability of the NOx reduction catalyst by making exhaust rich.
  • Regeneration control means for executing processing, rotation speed acquisition means for acquiring the rotation speed of the internal combustion engine, and when the rotation speed acquired by the rotation speed acquisition means is higher than a predetermined upper limit rotation speed threshold, the regeneration control Reproduction prohibiting means for prohibiting execution of the reproduction processing by the means.
  • An exhaust purification system of the present disclosure is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, and a NOx reduction catalyst that reduces and purifies NOx contained in the exhaust from the internal combustion engine, and a rotation that detects the rotational speed of the internal combustion engine.
  • An exhaust purification system comprising a speed sensor and a control unit that controls at least one of the intake flow rate and the fuel injection amount of the internal combustion engine, the control unit operating to perform the following processing: A regeneration process for restoring the NOx purification ability of the NOx reduction catalyst by controlling at least one of the intake flow rate and the fuel injection amount to bring the exhaust into a rich state; A comparison process comparing the rotation speed detected by the rotation speed sensor with a preset upper limit rotation speed threshold; and the rotation speed becomes higher than the upper limit rotation speed threshold during the reproduction process. Sometimes interruption processing for interrupting execution of the reproduction processing.
  • An NOx purification capacity recovery method includes an internal combustion engine, an exhaust aftertreatment device that is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and includes an oxidation catalyst and a NOx reduction catalyst that are sequentially disposed from the upstream side of the exhaust passage.
  • a NOx purification capacity recovery method in an exhaust purification system comprising: the NOx reduction type by controlling at least one of the intake flow rate and fuel injection amount of the internal combustion engine to bring the exhaust into a rich state
  • a regeneration process for recovering the NOx purification capacity of the catalyst is interrupted when the rotational speed of the internal combustion engine becomes higher than a preset upper limit rotational speed threshold value during the regeneration process. Including interruption processing.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust gas purification system and an internal combustion engine control apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a timing chart for explaining the SOx purge control according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the MAF target value setting process during SOx purge lean control according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a target injection amount setting process during SOx purge rich control according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a timing chart illustrating the catalyst temperature adjustment control of the SOx purge control according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a prohibition process of SOx purge control according to this embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the injection amount learning correction processing of the injector according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining learning correction coefficient calculation processing according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram showing MAF correction coefficient setting processing according to the present embodiment.
  • each cylinder of a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 10 is provided with an injector 11 that directly injects high-pressure fuel accumulated in a common rail (not shown) into each cylinder.
  • the fuel injection amount and fuel injection timing of each injector 11 are controlled in accordance with an instruction signal input from an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 50.
  • ECU electronice control unit
  • An intake passage 12 for introducing fresh air is connected to the intake manifold 10A of the engine 10, and an exhaust passage 13 for connecting exhaust to the outside is connected to the exhaust manifold 10B.
  • an air cleaner 14 an intake air amount sensor (hereinafter referred to as MAF (Mass Air Flow) sensor) 40, a compressor 20A of the variable displacement supercharger 20, an intercooler 15, an intake throttle valve are arranged in order from the intake upstream side. 16 etc. are provided.
  • the exhaust passage 13 is provided with a turbine 20B of the variable displacement supercharger 20, an exhaust aftertreatment device 30 and the like in order from the exhaust upstream side.
  • the engine 10 is provided with an engine speed sensor 41, an accelerator opening sensor 42, and a boost pressure sensor 46.
  • the engine speed sensor 41 detects the speed of the engine 10 and outputs a signal indicating the speed to the ECU 50.
  • the term “the number of rotations” is used to mean “the number of rotations per unit time” and “the rotation speed”.
  • the MAF sensor 40 that measures and detects the mass flow rate is used as a sensor that measures and detects the intake air amount of the engine (intake flow rate (Suction Air Flow)).
  • intake flow rate Sudden Air Flow
  • a different type of flow rate (AirFFlow) sensor from the MAF sensor 40 or a means in place of the flow rate sensor may be used.
  • the EGR device 21 includes an EGR passage 22 that connects the exhaust manifold 10B and the intake manifold 10A, an EGR cooler 23 that cools the EGR gas, and an EGR valve 24 that adjusts the EGR amount.
  • the exhaust aftertreatment device 30 is configured by arranging an oxidation catalyst 31, a NOx occlusion reduction type catalyst 32, and a particulate filter (hereinafter simply referred to as a filter) 33 in order from the exhaust upstream side in a case 30A. Further, exhaust pipe injection for injecting unburned fuel (mainly hydrocarbon (HC)) into the exhaust passage 13 in the exhaust passage 13 upstream of the oxidation catalyst 31 in response to an instruction signal input from the ECU 50. A device 34 is provided.
  • unburned fuel mainly hydrocarbon (HC)
  • the oxidation catalyst 31 is formed, for example, by carrying an oxidation catalyst component on the surface of a ceramic carrier such as a honeycomb structure.
  • a ceramic carrier such as a honeycomb structure.
  • the NOx occlusion reduction type catalyst 32 is formed, for example, by supporting an alkali metal or the like on the surface of a ceramic carrier such as a honeycomb structure.
  • the NOx occlusion reduction type catalyst 32 occludes NOx in the exhaust when the exhaust air-fuel ratio is in a lean state, and occludes with a reducing agent (HC or the like) contained in the exhaust when the exhaust air-fuel ratio is in a rich state. NOx is reduced and purified.
  • the filter 33 is formed, for example, by arranging a large number of cells partitioned by porous partition walls along the flow direction of the exhaust gas and alternately plugging the upstream side and the downstream side of these cells. .
  • the filter 33 collects particulate matter (PM) in the exhaust gas in the pores and surfaces of the partition walls, and when the estimated amount of PM deposition reaches a predetermined amount, so-called filter forced regeneration is performed to remove it.
  • Filter forced regeneration is performed by supplying unburned fuel to the upstream side oxidation catalyst 31 by exhaust pipe injection or post injection, and raising the exhaust temperature flowing into the filter 33 to the PM combustion temperature.
  • the first exhaust temperature sensor 43 is provided on the upstream side of the oxidation catalyst 31 and detects the exhaust temperature flowing into the oxidation catalyst 31.
  • the second exhaust temperature sensor 44 is provided between the NOx storage reduction catalyst 32 and the filter 33 and detects the exhaust temperature flowing into the filter 33.
  • the NOx / lambda sensor 45 is provided on the downstream side of the filter 33, and detects the NOx value and lambda value (hereinafter also referred to as excess air ratio) of the exhaust gas that has passed through the NOx storage reduction catalyst 32.
  • the ECU 50 performs various controls of the engine 10 and the like, and includes a known CPU, ROM, RAM, input port, output port, and the like. In order to perform these various controls, the sensor values of the sensors 40 to 46 are input to the ECU 50. Further, the ECU 50 includes a forced filter regeneration control unit 51, an SOx purge control unit 60, an SOx purge prohibition unit 70, an MAF follow-up control unit 80, an injection amount learning correction unit 90, and an MAF correction coefficient calculation unit 95. As part of functional elements. Each of these functional elements will be described as being included in the ECU 50 which is an integral hardware, but any one of these may be provided in separate hardware.
  • the filter forced regeneration control unit 51 estimates the PM accumulation amount of the filter 33 from the travel distance of the vehicle or the differential pressure across the filter detected by a differential pressure sensor (not shown), and the estimated PM accumulation amount has a predetermined upper limit threshold. If it exceeds, the forced regeneration flag F DPF is turned on (see time t 1 in FIG. 2). When the forced regeneration flag F DPF is turned on, an instruction signal for causing the exhaust pipe injection device 34 to execute exhaust pipe injection is transmitted, or an instruction signal for causing each injector 11 to perform post injection is transmitted. The exhaust temperature is raised to the PM combustion temperature (for example, about 550 ° C.). The forced regeneration flag F DPF is turned off when the PM accumulation estimated amount falls to a predetermined lower limit threshold (see time t 2 in FIG. 2).
  • the SOx purge control unit 60 is an example of the regeneration control means of the present invention, and makes the exhaust gas rich and raises the exhaust gas temperature to a sulfur desorption temperature (for example, about 600 ° C.). Control to recover from SOx poisoning (hereinafter, this control is referred to as SOx purge control) is executed.
  • FIG. 2 shows a timing chart of the SOx purge control of this embodiment.
  • SOx purge flag F SP to start SOx purge control SOx purge prohibition flag F Pro_SP described later is off, the forced regeneration flag F DPF is turned on when it is turned off (FIG. see time t 2 of 2).
  • the enrichment by the SOx purge control is performed by adjusting the excess air ratio to the lean side from the theoretical air-fuel ratio equivalent value (about 1.0) from the steady operation (for example, about 1.5) by the air system control.
  • SOx purge lean control for reducing to 1 target excess air ratio (for example, about 1.3) and injection system control to reduce the excess air ratio from the first target excess air ratio to the second target excess air ratio on the rich side (for example, about 0) This is realized by using together with the SOx purge rich control that lowers to .9). Details of the SOx purge lean control and the SOx purge rich control will be described below.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a process for setting the MAF target value MAF SPL_Trgt during SOx purge lean control.
  • the first target excess air ratio setting map 61 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q (the fuel injection amount of the engine 10), and the engine speed Ne, the accelerator opening Q, A target value ⁇ SPL_Trgt (first target air excess rate) at the time of SOx purge lean control corresponding to is preset based on experiments or the like.
  • the excess air ratio target value ⁇ SPL_Trgt at the time of SOx purge lean control is read from the first target excess air ratio setting map 61 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and the MAF target value calculation unit 62 Entered. Further, the MAF target value calculation unit 62 calculates the MAF target value MAF SPL_Trgt at the time of SOx purge lean control based on the following formula (1).
  • Equation (1) Q fnl_corrd is a learning-corrected fuel injection amount (excluding post-injection) described later, Ro Fuel is a fuel specific gravity, AFR sto is a stoichiometric air-fuel ratio, and Maf_corr is a MAF correction coefficient described later. Yes.
  • MAF target value MAF SPL_Trgt calculated by the MAF target value calculation unit 62, when the SOx purge flag F SP is turned on (see time t 2 in FIG. 2) is input to the lamp unit 63.
  • the ramp processing unit 63 reads the ramp coefficient from the + ramp coefficient map 63A and the ⁇ ramp coefficient map 63B using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and calculates the MAF target ramp value MAF SPL_Trgt_Ramp to which the ramp coefficient is added. Input to the valve control unit 64.
  • the valve control unit 64 throttles the intake throttle valve 16 to the close side and feeds back the EGR valve 24 to the open side so that the actual MAF value MAF Act input from the MAF sensor 40 becomes the MAF target ramp value MAF SPL_Trgt_Ramp. Execute control.
  • the MAF target value MAF SPL_Trgt is set based on the excess air ratio target value ⁇ SPL_Trgt read from the first target excess air ratio setting map 61 and the fuel injection amount of each injector 11.
  • the air system operation is feedback controlled based on the MAF target value MAF SPL_Trgt .
  • the MAF target value MAF SPL_Trgt can be set by feedforward control, and the aging deterioration and characteristic change of each injector 11 can be achieved. The influence of individual differences can be effectively eliminated.
  • FIG. 4 is a block diagram showing processing for setting the target injection amount Q SPR_Trgt (injection amount per unit time) of exhaust pipe injection or post injection in SOx purge rich control.
  • the second target excess air ratio setting map 65 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, and at the time of SOx purge rich control corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q.
  • the air excess rate target value ⁇ SPR_Trgt (second target air excess rate) is set in advance based on experiments or the like.
  • the excess air ratio target value ⁇ SPR_Trgt at the time of SOx purge rich control is read from the second target excess air ratio setting map 65 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and an injection quantity target value calculation unit 66. Further, the injection amount target value calculation unit 66 calculates the target injection amount Q SPR_Trgt at the time of SOx purge rich control based on the following formula (2).
  • MAF SPL_Trgt is the MAF target value at the time of SOx purge lean, and is input from the MAF target value calculation unit 62 described above.
  • Q fnlRaw_corrd is a fuel injection amount (excluding post-injection) after application of learning corrected MAF follow-up control described later,
  • Ro Fuel is fuel specific gravity
  • AFR sto is a stoichiometric air-fuel ratio
  • Maf_corr is a MAF correction coefficient described later. Show.
  • the target injection amount Q SPR_Trgt calculated by the injection amount target value calculation unit 66 is transmitted as an injection instruction signal to the exhaust pipe injector 34 or each injector 11 when a SOx purge rich flag F SPR described later is turned on.
  • the target injection amount Q SPR_Trgt is set based on the air excess rate target value ⁇ SPR_Trgt read from the second target air excess rate setting map 65 and the fuel injection amount of each injector 11. It has become.
  • the sensor value of the lambda sensor is not used.
  • the exhaust can be effectively reduced to a desired excess air ratio required for SOx purge rich control.
  • the exhaust temperature (hereinafter also referred to as catalyst temperature) flowing into the NOx occlusion reduction type catalyst 32 during the SOx purge control is the SOx for performing exhaust pipe injection or post injection as shown at times t 2 to t 4 in FIG.
  • the purge rich flag F SPR is controlled by alternately switching on / off (rich / lean).
  • the SOx purge rich flag F SPR is turned off, the catalyst temperature is lowered by stopping the exhaust pipe injection or the post injection (hereinafter, this period is referred to as an interval TF_INT ).
  • the injection period TF_INJ is set by reading values corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q from an injection period setting map (not shown) created in advance by experiments or the like.
  • an injection period required to reliably reduce the excess air ratio of exhaust gas obtained in advance through experiments or the like to the second target excess air ratio is set according to the operating state of the engine 10. ing.
  • the interval TF_INT is set by feedback control when the SOx purge rich flag F SPR at which the catalyst temperature is highest is switched from on to off. Specifically, the proportional control for changing the input signal in proportion to the deviation ⁇ T between the target catalyst temperature and the estimated catalyst temperature when the SOx purge rich flag F SPR is turned off, and the time integral value of the deviation ⁇ T are proportional. This is processed by PID control constituted by integral control for changing the input signal and differential control for changing the input signal in proportion to the time differential value of the deviation ⁇ T.
  • the target catalyst temperature is set at a temperature at which SOx can be removed from the NOx storage reduction catalyst 32.
  • the estimated catalyst temperature is, for example, the inlet temperature of the oxidation catalyst 31 detected by the first exhaust temperature sensor 43, and the oxidation catalyst 31. It may be estimated based on the exothermic reaction in the NOx occlusion reduction type catalyst 32 or the like.
  • the injection period T F_INJ for raising the catalyst temperature and lowering the excess air ratio to the second target excess air ratio is set from a map referred to based on the operating state of the engine 10,
  • the interval TF_INT for lowering the catalyst temperature is processed by PID control. This makes it possible to reliably reduce the excess air ratio to the target excess ratio while effectively maintaining the catalyst temperature during the SOx purge control within a desired temperature range necessary for the purge.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the SOx purge execution prohibition process by the SOx purge prohibition unit 70.
  • the SOx purge prohibiting unit 70 is a regeneration prohibiting means of the present invention, and (1) when the engine speed Ne is higher than a predetermined upper limit speed threshold, (2) the engine speed Ne is a predetermined lower limit speed threshold. Is lower than (3) the fuel injection amount of the injector 11 is greater than a predetermined upper limit injection amount threshold, and (4) the catalyst temperature of the NOx storage reduction catalyst 32 is lower than the predetermined catalyst activation temperature.
  • SOx purge control (1) SOx purge flag F from on the SP injection quantity of the exhaust pipe injection or post injection accumulated, when the amount of the cumulative injected has reached the predetermined upper limit threshold amount, of (2) SOx purge control When the elapsed time counted from the start reaches a predetermined upper threshold time, (3) calculation is performed based on a predetermined model formula including the operating state of the engine 10 and the sensor value of the NOx / lambda sensor 45 as input signals.
  • SOx purge flag F SP is terminated by turning off the (time t 4 in FIG. 2 , reference time t n in FIG. 5).
  • the SOx purge control end condition is provided with the upper limit of the cumulative injection amount and the elapsed time
  • the fuel consumption amount when the SOx purge does not progress due to a decrease in the exhaust temperature or the like. Can be effectively prevented from becoming excessive.
  • the MAF follow-up control unit 80 includes (1) a period for switching from a lean state in normal operation to a rich state by SOx purge control or NOx purge control, and (2) lean in normal operation from a rich state by SOx purge control or NOx purge control. During the switching period to the state, control for correcting the fuel injection timing and the fuel injection amount of each injector 11 in accordance with the MAF change (hereinafter, this control is referred to as MAF follow-up control) is executed.
  • the injection amount learning correction unit 90 includes a learning correction coefficient calculation unit 91 and an injection amount correction unit 92.
  • the learning correction coefficient calculation unit 91 is based on the error ⁇ between the actual lambda value ⁇ Act detected by the NOx / lambda sensor 45 during the lean operation of the engine 10 and the estimated lambda value ⁇ Est and the learning correction coefficient F for the fuel injection amount. Calculate Corr .
  • the HC concentration in the exhaust is very low, so that the change in the exhaust lambda value due to the oxidation reaction of HC at the oxidation catalyst 33 is negligibly small. Therefore, the actual lambda value ⁇ Act in the exhaust gas that passes through the oxidation catalyst 31 and is detected by the downstream NOx / lambda sensor 45 matches the estimated lambda value ⁇ Est in the exhaust gas exhausted from the engine 10.
  • step S300 based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, it is determined whether or not the engine 10 is in a lean operation state. If it is in the lean operation state, the process proceeds to step S310 to start the calculation of the learning correction coefficient.
  • the estimated lambda value ⁇ Est is estimated and calculated from the operating state of the engine 10 according to the engine speed Ne and the accelerator opening Q. Further, the correction sensitivity coefficient K 2 is read from the correction sensitivity coefficient map 91A shown in FIG. 7 using the actual lambda value ⁇ Act detected by the NOx / lambda sensor 45 as an input signal.
  • step S320 it is determined whether or not the absolute value
  • step S330 it is determined whether the learning prohibition flag FPro is off.
  • Whether or not the engine 10 is in a transient operation state is determined when, for example, the time change amount is larger than a predetermined threshold based on the time change amount of the actual lambda value ⁇ Act detected by the NOx / lambda sensor 45. What is necessary is just to determine with a transient operation state.
  • step S340 the learning value map 91B (see FIG. 7) referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q is updated to the learning value F CorrAdpt calculated in step S310. More specifically, on the learning value map 91B, a plurality of learning areas divided according to the engine speed Ne and the accelerator opening Q are set. These learning regions are preferably set to have a narrower range as the region is used more frequently and to be wider as a region is used less frequently. As a result, learning accuracy is improved in regions where the usage frequency is high, and unlearning can be effectively prevented in regions where the usage frequency is low.
  • the injection amount correction unit 92 multiplies each basic injection amount of pilot injection Q Pilot , pre-injection Q Pre , main injection Q Main , after-injection Q After , and post-injection Q Post by a learning correction coefficient F Corr, thereby The injection amount is corrected.
  • the MAF correction coefficient calculation unit 95 sets MAF target value MAF SPL_Trgt and target injection amount Q SPR_Trgt at the time of SOx purge control, and MAF used for setting MAF target value MAF NPL_Trgt and target injection amount Q NPR_Trgt at the time of NOx purge control.
  • a correction coefficient Maf_corr is calculated.
  • the fuel injection amount of each injector 11 is corrected based on the error ⁇ between the actual lambda value ⁇ Act detected by the NOx / lambda sensor 45 and the estimated lambda value ⁇ Est .
  • the factor of error ⁇ is not necessarily only the effect of the difference between the commanded injection amount and the actual injection amount for each injector 11. That is, there is a possibility that the error of not only each injector 11 but also the MAF sensor 40 affects the lambda error ⁇ .
  • FIG. 9 is a block diagram showing the setting process of the MAF correction coefficient Maf_corr by the MAF correction coefficient calculation unit 95.
  • the correction coefficient setting map 96 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q.
  • the MAF indicating the sensor characteristics of the MAF sensor 40 corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q is shown in FIG.
  • the correction coefficient Maf_corr is set in advance based on experiments or the like.
  • the MAF correction coefficient calculation unit 95 reads the MAF correction coefficient Maf_corr from the correction coefficient setting map 96 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and uses the MAF correction coefficient Maf_corr as the MAF target value calculation unit 62 and It transmits to the injection quantity target value calculating part 66.
  • the sensor characteristics of the MAF sensor 40 can be effectively reflected in the settings of the MAF target value MAF SPL_Trgt and the target injection amount Q SPR_Trgt during the SOx purge control.

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Abstract

　触媒の再生処理時にエンジン温度の急上昇を効果的に防止する。　内燃機関１０の排気通路１３に設けられて排気中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元型触媒３２と、排気をリッチ状態にしてＮＯｘ還元型触媒３２のＮＯｘ浄化能力を回復させる再生処理を実行する再生制御部６０と、内燃機関の回転数を取得するエンジン回転数センサ４１と、エンジン回転数センサ４１で取得される回転数が所定の上限回転数閾値よりも高くなると、再生制御部６０による再生処理の実行を禁止する再生禁止部７０とを備える。

Description

排気浄化システム及びＮＯｘ浄化能力回復方法
　本発明は、排気浄化システム及びＮＯｘ浄化能力回復方法に関する。
　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。このため、触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量に達した場合は、ＮＯｘ吸蔵能力を回復させるべく、排気管噴射やポスト噴射によって排気をリッチ状態にする所謂ＮＯｘ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）。
　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、排気管噴射やポスト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２参照）。
　一方、内燃機関の排気系において、ＮＯｘ触媒に堆積したＳＯｘ等を分解及び除去する制御を実施するにあたり、同触媒の温度を適正な範囲に保持する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
日本国特開２００８－２０２４２５号公報 日本国特開２００９－０４７０８６号公報 日本国特開２００３－１６６４１５号公報
　ところで、ＳＯｘパージやＮＯｘパージ（以下、単に再生処理ともいう）をエンジン高回転時に行うと、エンジン温度が急上昇して触媒の熱劣化を招く可能性がある。また、再生処理に吸入空気量を絞る空気系制御と燃料噴射量を増加させる噴射系制御とを併用する場合は、エンジン高回転時に空気系制御の精度を確保することが難しくなり、触媒再生を確実に完結できない課題もある。
　本開示の排気浄化システム及びＮＯｘ浄化能力回復方法は、触媒の再生処理時にエンジン温度の急上昇を効果的に防止することを目的とする。
　本開示の排気浄化システムは、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、排気をリッチ状態にして前記ＮＯｘ還元型触媒のＮＯｘ浄化能力を回復させる再生処理を実行する再生制御手段と、前記内燃機関の回転数を取得する回転数取得手段と、前記回転数取得手段で取得される回転数が所定の上限回転数閾値よりも高くなると、前記再生制御手段による再生処理の実行を禁止する再生禁止手段とを備える。
　また、本開示の排気浄化システムは、内燃機関の排気通路に配設され、前記内燃機関からの排気に含まれるＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元型触媒と、前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度センサと、前記内燃機関の吸気流量及び燃料噴射量とのうちの少なくとも一方を制御する制御ユニットと備える排気浄化システムであって、前記制御ユニットは、以下の処理を実行するように動作する：
  前記吸気流量及び前記燃料噴射量のうちの少なくとも一方を制御して前記排気をリッチ状態にすることで、前記ＮＯｘ還元型触媒のＮＯｘ浄化能力を回復させる再生処理；
  前記回転速度センサによって検出された前記回転速度と予め設定された上限回転数閾値とを比較する比較処理；及び
  前記再生処理を実行中に、前記回転速度が前記上限回転数閾値よりも高くなったときに、前記再生処理の実行を中断する中断処理。
　本開示のＮＯｘ浄化能力回復方法は、内燃機関と、前記内燃機関の排気通路に配設され、前記排気通路の上流側から順に配置された酸化触媒とＮＯｘ還元型触媒とを備える排気後処理装置とを備える排気浄化システムにおけるＮＯｘ浄化能力回復方法であって、前記内燃機関の前記吸気流量及び燃料噴射量のうちの少なくとも一方を制御して前記排気をリッチ状態にすることで、前記ＮＯｘ還元型触媒のＮＯｘ浄化能力を回復させる再生処理；及び前記再生処理を実行中に、前記内燃機関の回転速度が予め設定された上限回転数閾値よりも高くなったときに、前記再生処理の実行を中断する中断処理、を含む。
　本開示の排気浄化システムによれば、触媒の再生処理時にエンジン温度の急上昇を効果的に防止することができる。
図１は、本実施形態に係る排気浄化システム及ぶ、内燃機関の制御装置を示す全体構成図である。 図２は、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。 図３は、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。 図４は、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。 図５は、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。 図６は、本実施形態に係るＳＯｘパージ制御の禁止処理を示すブロック図である。 図７は、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。 図８は、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。 図９は、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蓄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(Mass Air Flow)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、エンジン１０には、エンジン回転数センサ４１、アクセル開度センサ４２、ブースト圧センサ４６が取り付けられている。エンジン回転数センサ４１は、エンジン１０の回転数を検出して回転数を示す信号をＥＣＵ５０に出力する。なお、本開示では、「回転数」という語を「単位時間当たりの回転回数」「回転速度」という意味で使用するものとする。
　なお、本実施形態の説明では、エンジンの吸入空気量（吸気流量(Suction Air Flow)）を測定・検出するセンサとして、質量流量(Mass Air Flow)を測定・検出するＭＡＦセンサ４０を用いるものとするが、エンジンの吸気流量を測定・検出することができれば、ＭＡＦセンサ４０とは異なるタイプの流量（Air Flow）センサ、あるいは流量センサに代わる手段を用いてもよい。
　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（主に炭化水素（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、排気中の粒子状物質（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、フィルタ強制再生制御部５１と、ＳＯｘパージ制御部６０と、ＳＯｘパージ禁止部７０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。
　フィルタ強制再生制御部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ＦDPFをオンにする（図２の時刻ｔ1参照）。強制再生フラグＦDPFがオンにされると、排気管噴射装置３４に排気管噴射を実行させる指示信号が送信されるか、あるいは、各インジェクタ１１にポスト噴射を実行させる指示信号が送信されて、排気温度をＰＭ燃焼温度（例えば、約５５０℃）まで昇温させる。この強制再生フラグＦDPFは、ＰＭ堆積推定量が所定の下限閾値まで低下するとオフにされる（図２の時刻ｔ2参照）。
　［ＳＯｘパージ制御］
  ＳＯｘパージ制御部６０は、本発明の再生制御手段の一例であって、排気をリッチ状態にして排気温度を硫黄離脱温度（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。
　図２は、本実施形態のＳＯｘパージ制御のタイミングチャートを示している。図２に示すように、ＳＯｘパージ制御を開始するＳＯｘパージフラグＦSPは、後述するＳＯｘパージ禁止フラグＦPro_SPがオフの状態で、強制再生フラグＦDPFがオフにされるとオンにされる（図２の時刻ｔ2参照）。
　本実施形態において、ＳＯｘパージ制御によるリッチ化は、空気系制御によって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パージリーン制御と、噴射系制御によって空気過剰率を第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）まで低下させるＳＯｘパージリッチ制御とを併用することで実現される。以下、ＳＯｘパージリーン制御及び、ＳＯｘパージリッチ制御の詳細について説明する。
　［ＳＯｘパージリーン制御の空気系制御］
  図３は、ＳＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦSPL_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λSPL_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λSPL_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ＭＡＦSPL_Trgtが演算される。
　ＭＡＦSPL_Trgt＝λSPL_Trgt×Ｑfnl_corrd×ＲｏFuel×ＡＦＲsto／Ｍａｆ_corr・・・（１）
　数式（１）において、Ｑfnl_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）、ＲｏFuelは燃料比重、ＡＦＲsto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ＭＡＦSPL_Trgtは、ＳＯｘパージフラグＦSPがオン（図２の時刻ｔ2参照）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、＋ランプ係数マップ６３Ａ及び－ランプ係数マップ６３Ｂ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ＭＡＦSPL_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ＭＡＦActがＭＡＦ目標ランプ値ＭＡＦSPL_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λSPL_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ＭＡＦSPL_Trgtを設定し、このＭＡＦ目標値ＭＡＦSPL_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Ｑfnl_corrdを用いることで、ＭＡＦ目標値ＭＡＦSPL_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ＭＡＦSPL_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パージリッチ制御の燃料噴射量設定］
  図４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ＱSPR_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λSPR_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λSPR_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ＱSPR_Trgtが演算される。
　ＱSPR_Trgt＝ＭＡＦSPL_Trgt×Ｍａｆ_corr／（λSPR_Trgt×ＲｏFuel×ＡＦＲsto）－Ｑfnl_corrd・・・（２）
　数式（２）において、ＭＡＦSPL_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、ＱfnlRaw_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）、ＲｏFuelは燃料比重、ＡＦＲsto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ＱSPR_Trgtは、後述するＳＯｘパージリッチフラグＦSPR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λSPR_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ＱSPR_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Ｑfnl_corrdを用いることで、目標噴射量ＱSPR_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ｔ2～ｔ4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ＦSPR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ＦSPRがオン（ＦSPR＝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ＴF_INJという）。一方、ＳＯｘパージリッチフラグＦSPR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ＴF_INTという）。
　本実施形態において、噴射期間ＴF_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ＴF_INTは、触媒温度が最も高くなるＳＯｘパージリッチフラグＦSPR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ＦSPR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の入口温度と、酸化触媒３１及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の内部での発熱反応等に基づいて推定すればよい。
　図５の時刻ｔ1に示すように、フィルタ強制再生の終了（ＦDPF＝０）によってＳＯｘパージフラグＦSPがオンされると、ＳＯｘパージリッチフラグＦSPR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ＴF_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５の時刻ｔ1～ｔ2参照）。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ＴF_INJ_1の経過によってＳＯｘパージリッチフラグＦSPR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ＴF_INT_1が経過するまで、ＳＯｘパージリッチフラグＦSPRはオフとされる（図５の時刻ｔ2～ｔ3参照）。さらに、インターバルＴF_INT_1の経過によってＳＯｘパージリッチフラグＦSPRがオンにされると、再び噴射期間ＴF_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５の時刻ｔ3～ｔ4参照）。その後、これらＳＯｘパージリッチフラグＦSPR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ＦSPがオフ（図５の時刻ｔn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ＴF_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ＴF_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パージ制御の禁止処理]
  エンジン回転数Ｎｅが高い状態やインジェクタ１１の燃料噴射量が多い状態でＳＯｘパージを行うと、エンジン温度の急上昇を招く可能性がある。また、エンジン回転数Ｎｅが高い状態では、吸入空気量を絞るＳＯｘパージリーン制御の精度を確保できない課題もある。一方、エンジン回転数Ｎｅが低い状態や触媒温度が活性温度未満の状態で未燃燃料を供給すると、炭化水素（ＨＣ）が触媒を素通りして排出されるＨＣスリップの増加によって白煙等の発生を招く課題がある。
　図６は、ＳＯｘパージ禁止部７０によるＳＯｘパージ実行の禁止処理を示すブロック図である。ＳＯｘパージ禁止部７０は、本発明の再生禁止手段であって、（１）エンジン回転数Ｎｅが所定の上限回転数閾値よりも高い場合、（２）エンジン回転数Ｎｅが所定の下限回転数閾値よりも低い場合、（３）インジェクタ１１の燃料噴射量が所定の上限噴射量閾値よりも多い場合及び、（４）ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の触媒温度が所定の触媒活性温度未満となる何れかの条件が成立すると、ＳＯｘパージ禁止フラグＦPro_SPをオン（ＦPro_SP＝１）にしてＳＯｘパージ制御部６０へ送信する。
　すなわち、これら条件（１）～（４）の何れかを満たさない場合は、ＳＯｘパージ制御の実行が禁止され、これら条件（１）～（４）の全てを満たす場合にＳＯｘパージ制御の実行が許可されるようになっている。これにより、ＳＯｘパージによるエンジン１０の過昇温や白煙の発生等を効果的に防止することが可能になる。
　なお、ＳＯｘパージの禁止判定に用いるこれらの条件（１）～（４）は、排気をリッチ化してＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に吸蔵されているＮＯｘを還元浄化により放出させる所謂ＮＯｘパージの禁止判定に適用することも可能である。
　［ＳＯｘパージ制御の終了判定］
  ＳＯｘパージ制御は、（１）ＳＯｘパージフラグＦSPのオンから排気管噴射又はポスト噴射の噴射量を累積し、この累積噴射量が所定の上限閾値量に達した場合、（２）ＳＯｘパージ制御の開始から計時した経過時間が所定の上限閾値時間に達した場合、（３）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所定のモデル式に基づいて演算されるＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＳＯｘ吸着量がＳＯｘ除去成功を示す所定の閾値まで低下した場合の何れかの条件が成立すると、ＳＯｘパージフラグＦSPをオフにして終了される（図２の時刻ｔ4、図５の時刻ｔn参照）。
　このように、本実施形態では、ＳＯｘパージ制御の終了条件に累積噴射量及び、経過時間の上限を設けたことで、ＳＯｘパージが排気温度の低下等によって進捗しなかった場合に、燃料消費量が過剰になること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）通常運転のリーン状態からＳＯｘパージ制御又はＮＯｘパージ制御によるリッチ状態への切り替え期間及び、（２）ＳＯｘパージ制御又はＮＯｘパージ制御によるリッチ状態から通常運転の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。
　［噴射量学習補正］
  図７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λActと、推定ラムダ値λEstとの誤差Δλに基づいて燃料噴射量の学習補正係数ＦCorr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３３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λActと、エンジン１０から排出された排気中の推定ラムダ値λEstとは一致すると考えられる。すなわち、これら実ラムダ値λActと推定ラムダ値λEst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８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λEstからＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される実ラムダ値λActを減算した誤差Δλに、学習値ゲインＫ1及び補正感度係数Ｋ2を乗じることで、学習値ＦCorrAdptが演算される（ＦCorrAdpt＝（λEst－λAct）×Ｋ1×Ｋ2）。推定ラムダ値λEst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Ｋ2は、図７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λActを入力信号として読み取られる。
　ステップＳ３２０では、学習値ＦCorrAdptの絶対値｜ＦCorrAdpt｜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｜ＦCorrAdpt｜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ＦProがオフか否かが判定される。学習禁止フラグＦPro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（ＦSP＝１）、ＮＯｘパージ制御時（ＦNP＝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λAct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λAct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７参照）が、ステップＳ３１０で演算された学習値ＦCorrAdpt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ＦCorrが演算される（ＦCorr＝１＋ＦCorrAdpt）。この学習補正係数ＦCorrは、図７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ＱPilot、プレ噴射ＱPre、メイン噴射ＱMain、アフタ噴射ＱAfter、ポスト噴射ＱPostの各基本噴射量に学習補正係数ＦCorr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λEstと実ラムダ値λAct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ＭＡＦSPL_Trgtや目標噴射量ＱSPR_Trgtの設定及び、ＮＯｘパージ制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦNPL_Trgtや目標噴射量ＱNPR_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λActと推定ラムダ値λEst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９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ＭＡＦSPL_Trgtや目標噴射量ＱSPR_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 (6)

  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、
    　排気をリッチ状態にして前記ＮＯｘ還元型触媒のＮＯｘ浄化能力を回復させる再生処理を実行する再生制御手段と、
    　前記内燃機関の回転数を取得する回転数取得手段と、
    　前記回転数取得手段で取得される回転数が所定の上限回転数閾値よりも高くなると、前記再生制御手段による再生処理の実行を禁止する再生禁止手段と、を備える
    　排気浄化システム。
  2. 　前記再生禁止手段は、前記回転数取得手段で取得される回転数が所定の下限回転数閾値よりも低くなると、前記再生制御手段による再生処理の実行を禁止する
    　請求項１に記載の排気浄化システム。
  3. 　前記再生禁止手段は、前記内燃機関のインジェクタの燃料噴射量が所定の上限噴射量閾値よりも多くなると、前記再生制御手段による再生処理の実行を禁止する
    　請求項１又は２に記載の排気浄化システム。
  4. 　前記ＮＯｘ還元型触媒の触媒温度を取得する触媒温度取得手段を備え、
    　前記再生禁止手段は、前記触媒温度取得手段で取得される触媒温度が所定の触媒活性温度未満になると、前記再生制御手段による再生処理の実行を禁止する
    　請求項１から３の何れか一項に記載の排気浄化システム。
  5. 　内燃機関の排気通路に配設され、前記内燃機関からの排気に含まれるＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元型触媒と、
    　前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度センサと、
    　前記内燃機関の吸気流量及び燃料噴射量とのうちの少なくとも一方を制御する制御ユニットと
    を備える排気浄化システムであって、
    　前記制御ユニットは、以下の処理を実行するように動作する：
    　前記吸気流量及び前記燃料噴射量のうちの少なくとも一方を制御して前記排気をリッチ状態にすることで、前記ＮＯｘ還元型触媒のＮＯｘ浄化能力を回復させる再生処理；
    　前記回転速度センサによって検出された前記回転速度と予め設定された上限回転数閾値とを比較する比較処理；及び
    　前記再生処理を実行中に、前記回転速度が前記上限回転数閾値よりも高くなったときに、前記再生処理の実行を中断する中断処理。
  6. 　内燃機関と、前記内燃機関の排気通路に配設され、前記排気通路の上流側から順に配置された酸化触媒とＮＯｘ還元型触媒とを備える排気後処理装置とを備える排気浄化システムにおけるＮＯｘ浄化能力回復方法であって、
    　前記内燃機関の前記吸気流量及び燃料噴射量のうちの少なくとも一方を制御して前記排気をリッチ状態にすることで、前記ＮＯｘ還元型触媒のＮＯｘ浄化能力を回復させる再生処理；及び
    　前記再生処理を実行中に、前記内燃機関の回転速度が予め設定された上限回転数閾値よりも高くなったときに、前記再生処理の実行を中断する中断処理、
    　を含むＮＯｘ浄化能力回復方法。
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