WO2017010542A1 - 吸蔵量推定装置 - Google Patents

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WO2017010542A1
WO2017010542A1 PCT/JP2016/070813 JP2016070813W WO2017010542A1 WO 2017010542 A1 WO2017010542 A1 WO 2017010542A1 JP 2016070813 W JP2016070813 W JP 2016070813W WO 2017010542 A1 WO2017010542 A1 WO 2017010542A1
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WO
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nox
amount
occlusion
sox
exhaust
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PCT/JP2016/070813
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English (en)
French (fr)
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輝男 中田
隆行 坂本
長岡　大治
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いすゞ自動車株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters

Definitions

  • the present invention relates to an occlusion amount estimation device, and more particularly to estimation of an NOx occlusion amount in a NOx occlusion reduction type catalyst.
  • 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 purge that makes the exhaust gas rich must be periodically performed to recover the NOx occlusion capability (see, for example, 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, so-called SOx purge that raises the exhaust gas temperature to the SOx desorption temperature is periodically performed in order to desorb SOx from the NOx occlusion reduction catalyst and recover from sulfur poisoning. It is necessary to do this (for example, see Patent Document 2).
  • the NOx occlusion characteristic is impaired as the SOx occlusion amount increases.
  • the knowledge that this NOx occlusion characteristic changes depending on the catalyst temperature as well as the SOx occlusion amount was obtained. That is, the knowledge that the NOx occlusion characteristics change according to the catalyst temperature even when the SOx occlusion amount does not change was obtained by experiments.
  • the occlusion amount estimation device of the present disclosure aims to improve the accuracy of estimation of the NOx occlusion amount of the NOx occlusion reduction type catalyst.
  • An occlusion amount estimation device is provided in an exhaust system of an internal combustion engine.
  • the NOx occlusion reduction type catalyst is configured to occlude NOx in exhaust gas in an exhaust lean state and reduce and purify NOx occluded in an exhaust rich state.
  • a storage amount estimation device, a NOx equivalent acquisition means for acquiring a NOx equivalent of SOx stored in the NOx storage reduction catalyst based on a temperature of the NOx storage reduction catalyst, and the NOx storage reduction catalyst Total NOx occlusion amount estimation means for estimating the total NOx occlusion amount occluded in the NOx occlusion reduction catalyst based on the amount of NOx accumulated in the NOx and the NOx equivalent.
  • the storage amount estimation device of the present disclosure it is possible to improve the accuracy of estimation of the NOx storage amount of the NOx storage reduction catalyst.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust purification system 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 the end processing of the SOx purge control according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a timing chart illustrating the NOx purge control according to this embodiment.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust purification system 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
  • FIG. 8 is a block diagram showing the start / end processing of the NOx purge control according to this embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the NOx accumulation rate calculation process of the NOx occlusion amount calculation unit according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram of MAP schematically showing the conversion rate of the catalyst temperature and the NOx equivalent according to the present embodiment.
  • FIG. 11 is a block diagram showing the total NOx storage amount calculation process of the NOx storage amount calculation unit according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram of the MAP schematically showing the relationship between the NOx accumulation rate and the second storage efficiency according to the present embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the MAF target value setting process during NOx purge lean control according to this embodiment.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a target injection amount setting process during NOx purge rich control according to the present embodiment.
  • FIG. 15 is a block diagram showing processing for correcting the injection amount of the in-cylinder injector according to the present embodiment.
  • FIG. 16 is a flowchart for explaining the calculation processing of the learning correction coefficient of the in-cylinder injector according to the present embodiment.
  • FIG. 17 is a block diagram showing MAF correction coefficient setting processing according to this embodiment.
  • each cylinder of a diesel engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 10 is provided with an in-cylinder injector 11 that directly injects high-pressure fuel that is stored in a common rail (not shown) into each cylinder. Yes.
  • the fuel injection amount and fuel injection timing of each in-cylinder injector 11 are controlled according to 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 sensor) 40, a compressor 20A of the variable displacement supercharger 20, an intercooler 15, an intake throttle valve 16 and the like are provided in order from the intake upstream side.
  • MAF sensor 40 intake air amount sensor
  • 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.
  • reference numeral 41 denotes an engine speed sensor
  • reference numeral 42 denotes an accelerator opening sensor
  • reference numeral 46 denotes a boost pressure sensor.
  • the EGR (Exhaust gas recirculation) 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.
  • the exhaust passage 13 upstream of the oxidation catalyst 31 is provided with an exhaust injector 34 that injects unburned fuel (mainly HC) into the exhaust passage 13 in accordance with an instruction signal input from the ECU 50. Yes.
  • 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 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 regeneration is performed to remove the combustion.
  • Filter regeneration is performed by supplying unburned fuel to the upstream 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 partially includes a filter regeneration control unit 51, a SOx purge control unit 60, a NOx purge control unit 70, a MAF follow-up control unit 80, an injection amount learning correction unit 90, and a MAF correction coefficient calculation unit 95. As a functional element. 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 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 exceeds a predetermined upper limit threshold. And the regeneration flag F DPF is turned on (see time t 1 in FIG. 2). When the regeneration flag F DPF is turned on, an instruction signal for performing exhaust pipe injection is transmitted to the exhaust injector 34, or an instruction signal for performing post injection is transmitted to each in-cylinder injector 11, and the exhaust gas is exhausted. The temperature is raised to the PM combustion temperature (for example, about 550 ° C.).
  • the regeneration flag F DPF is, PM deposition estimation amount is turned off drops to a predetermined lower limit threshold indicating the burn off (determination threshold value) (see time t 2 in FIG. 2).
  • the SOx purge control unit 60 makes the exhaust rich and raises the exhaust temperature to a sulfur desorption temperature (for example, about 600 ° C.) to recover the NOx occlusion reduction type catalyst 32 from SOx poisoning (hereinafter, this control). (Referred to as SOx purge control).
  • FIG. 2 shows a timing chart of the SOx purge control of this embodiment.
  • SOx purge flag F SP to start SOx purge control is turned on at the same time off the regeneration flag F DPF (see time t 2 in FIG. 2).
  • F DPF regeneration flag
  • 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 illustrating a process for setting the MAF target value MAF SPL_Trgt during the 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,
  • the excess air ratio target value ⁇ SPL_Trgt (first target excess air ratio) 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 is sent to the MAF target value calculation unit 62. Entered. Further, the MAF target value calculation unit 62 calculates the MAF target value MAF SPL_Trgt during the SOx purge lean control based on the following formula (1).
  • Equation (1) Q fnl_cord represents a learning-corrected fuel injection amount (excluding post-injection) described later, Ro Fuel represents fuel specific gravity, AFR sto represents a theoretical air-fuel ratio, and Maf_corr represents 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 each of the ramp coefficient maps 63A and 63B using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and uses the MAF target ramp value MAF SPL_Trgt_Ramp to which the ramp coefficient is added as the valve control unit 64. To enter.
  • the valve control unit 64 throttles the intake throttle valve 16 to the close side and opens 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 in-cylinder 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. It is possible to effectively eliminate influences such as deterioration, characteristic changes, and individual differences.
  • 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 excess air ratio target value ⁇ SPR_Trgt (second target excess air ratio) 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 during the SOx purge rich control based on the following formula (2).
  • MAF SPL_Trgt is the MAF target value at the SOx purge lean, and is input from the above-described MAF target value calculation unit 62.
  • Q fnl_cord is a fuel injection amount (excluding post-injection) before application of learning corrected MAF tracking control described later,
  • Ro Fuel is fuel specific gravity, AFR sto is a theoretical air-fuel ratio, and
  • 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 injector 34 or each in-cylinder 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 in-cylinder injector 11. It is supposed to be.
  • 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 target injection amount Q SPR_Trgt can be set by feedforward control. Effects such as deterioration and characteristic changes can be effectively eliminated.
  • 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 that performs 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 FSPR 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 T F_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 FSPR 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 TF_INJ for raising the catalyst temperature and lowering the excess air ratio to the second target excess air ratio is set from the 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 end processing of the SOx purge control.
  • the SOx occlusion amount calculation unit 67 is based on the following mathematical formula (3), and is calculated based on the following equation (3).
  • the total SOx occlusion amount when it is assumed that the entire amount is generated in the exhaust and occluded in the occlusion material of the NOx occlusion reduction type catalyst 32 SOx_TTL (g) is calculated.
  • the amount of SOx SOx _Oil from SOx amount SOx _Fuel and engine oil derived fuels is calculated on the basis of the operating state of the internal combustion engine.
  • the SOx release amount SOx_out is calculated based on the catalyst temperature of the NOx storage reduction catalyst 32 and the like.
  • the catalyst temperature is based on the inlet temperature of the oxidation catalyst 31 detected by the first exhaust temperature sensor 43, the HC / CO heat generation amount inside the oxidation catalyst 31 and the NOx storage reduction catalyst 32, the heat release amount to the outside, and the like. Can be estimated.
  • the SOx release amount SOx_out is expressed as a negative value.
  • the total amount (i.e., total amount of SOx occlusion SOx_ TTL) is not necessarily occluded in the occlusion material of the NOx occlusion-reduction catalyst 32, the other materials and precious metals other than occlusion material Occluded.
  • SOx occlusion amount calculation unit 67 as shown in the following formula (4), the total amount of SOx occlusion SOx_ TTL, predetermined storage rate coefficient C a (0 ⁇ C ⁇ 1) The multiplied value is estimated as the SOx occlusion amount SOx_STR (g) in the occlusion material of the NOx occlusion reduction type catalyst 32.
  • the occlusion ratio coefficient C may be a constant obtained in advance through experiments or the like, or may be a variable read from a map referenced by the catalyst temperature and the heat history.
  • the SOx occlusion amount SOx_STR in the occlusion material of the NOx occlusion reduction catalyst 32 is estimated in consideration of the SOx adsorption amount other than the occlusion material, so that the NOx occlusion reduction catalyst 32 of the NOx occlusion reduction catalyst 32 can be more accurately estimated.
  • the SOx occlusion amount in the occlusion material can be estimated.
  • SOx purge control termination instruction section 68 (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, (2) When the elapsed time measured from the start of the SOx purge control reaches a predetermined upper threshold time, (3) the SOx occlusion amount SOx_STR in the occlusion material of the NOx occlusion reduction type catalyst 32 calculated by the SOx occlusion amount calculation unit 67 is If any of the conditions in the case of lowered to a predetermined threshold value indicating a SOx removal success is established, SOx purge flag F SP to clear the end the SOx purge control (time t 4 in FIG. 2, the time t n see FIG. 5 ).
  • the SOx occlusion amount SOx_STR can be estimated with high accuracy, so that the end of the SOx purge process is appropriately controlled by performing control using the SOx occlusion amount SOx_STR. Can do.
  • the cumulative injection amount and the upper limit of the elapsed time are set as the SOx purge control end condition, so that the fuel consumption is excessive when the SOx purge does not progress due to a decrease in the exhaust temperature or the like. Can be effectively prevented.
  • NOx purge control restores the NOx storage capability of the NOx storage reduction catalyst 32 by making the exhaust atmosphere rich and detoxifying and releasing NOx stored in the NOx storage reduction catalyst 32 by reduction purification. Control (hereinafter, this control is referred to as NOx purge control) is executed.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the start / end processing of the NOx purge control.
  • the NOx occlusion amount calculation unit 77 includes a first operation unit 77a and a second operation unit 77c, and calculates the amount of SOx occluded in the NOx occlusion reduction type catalyst 32 (SOx occlusion amount).
  • SOx occlusion amount The total NOx occlusion amount considered ( NOx_STR , see FIG. 11) is estimated.
  • the first computing unit 77 a is configured to store the catalyst temperature of the NOx storage reduction catalyst 32, the SOx storage amount ( SOx_STR ) of the NOx storage reduction catalyst 32, and the NOx stored in the NOx storage reduction catalyst 32.
  • NOx storage rate ( NOx_LEV ) stored in the NOx storage reduction catalyst 32 is acquired based on the amount of NOx storage amount NOx_STR_old and the maximum NOx storage amount in the NOx storage reduction catalyst 32.
  • the first computing unit 77a acquires the NOx equivalent of SOx stored in the NOx storage reduction catalyst 32.
  • the NOx equivalent means a NOx occlusion amount equivalent to the SOx occlusion amount.
  • the 1st calculating part 77a acquires NOx equivalent according to catalyst temperature with reference to conversion factor MAP77b.
  • the conversion rate MAP77b defines the relationship between the conversion rate of the SOx occlusion amount to the NOx equivalent and the catalyst temperature.
  • the conversion factor corresponding to the catalyst temperature a ° C. is 0.5.
  • the first calculation unit 77a obtains the NOx equivalent by multiplying the SOx occlusion amount by the conversion rate at the catalyst temperature.
  • the first calculator 77a acquires 0.5 g / L as the NOx equivalent.
  • the first computing unit 77a uses the NOx accumulation amount ( NOx_STR_old ) when acquiring the NOx accumulation rate.
  • This NOx accumulation amount is calculated by subtracting the NOx reduction amount from the total NOx occlusion amount.
  • the total NOx occlusion amount used here is the previous value of the total NOx occlusion amount calculated by the NOx occlusion amount calculation unit 77.
  • the NOx reduction amount is the product of the air flow rate during NOx purge control and the NOx reduction efficiency of the NOx storage reduction catalyst 32.
  • a model formula or MAP that defines the reduction efficiency is created based on actually measured data and the NOx reduction efficiency is acquired.
  • the first calculation unit 77a calculates the NOx accumulation rate based on the NOx accumulation amount, the NOx equivalent amount, and the maximum NOx occlusion amount. For example, the first calculation unit 77a obtains an addition value of the NOx accumulation amount and the NOx equivalent, and obtains the ratio of the obtained addition value to the maximum NOx occlusion amount as the NOx accumulation rate.
  • the maximum NOx occlusion amount also changes according to the catalyst temperature. For this reason, the 1st calculating part 77a acquires the largest NOx occlusion amount according to catalyst temperature from a model formula or MAP.
  • the second calculator 77c estimates the total NOx occlusion amount ( NOx_STR ) based on the catalyst temperature, MAF value, NOx accumulation rate ( NOx_LEV ), and engine outlet NOx amount. For example, the second calculation unit 77c acquires the first storage efficiency based on the catalyst temperature and the intake air amount by referring to the first storage efficiency MAP77d that defines the relationship between the catalyst temperature and the MAF value and the first storage efficiency. . Similarly, the second calculation unit 77c refers to the second storage efficiency MAP 77e that defines the relationship between the NOx storage rate degree and the MAF value and the second storage efficiency, so that the second storage unit based on the NOx storage rate degree and the MAF value. Get efficiency. Further, the second calculation unit 77c estimates the total NOx storage amount by multiplying the engine outlet NOx amount by the first storage efficiency and the second storage efficiency.
  • the NOx accumulation rate of the symbol b is determined based on the addition value obtained by adding the NOx accumulation amount and the NOx equivalent.
  • the NOx accumulation rate of the symbol b ′ is determined based only on the NOx accumulation amount without considering the NOx equivalent. That is, the difference between the NOx accumulation rate b and the NOx accumulation rate b ′ corresponds to the change in the accumulation rate due to the NOx equivalent (SOx poisoning). Therefore, it can be said that the second occlusion efficiency of the symbol c is higher in accuracy than the second occlusion efficiency of the symbol c ′ because the SOx poisoning amount corresponding to the catalyst temperature is taken into consideration.
  • the set of the second calculation unit 77c and the first calculation unit 77a is based on the NOx accumulation amount ( NOx_STR_old ) and the NOx equivalent.
  • the total NOx occlusion amount occluded in the NOx occlusion reduction type catalyst 32 is estimated. Since the NOx equivalent is determined based on the SOx occlusion amount and the catalyst temperature, an appropriate value corresponding to the catalyst temperature can be acquired. As a result, the estimation accuracy of the NOx occlusion amount in the NOx occlusion reduction type catalyst 32 can be improved.
  • the total amount of SOx occlusion SOx_ TTL without since the SOx occlusion amount SOx_ STR which is estimated to be occluded by the occluding material of the NOx occlusion-reduction catalyst 32 is used in the calculation, also in this respect The estimation accuracy of the NOx occlusion amount can be improved.
  • the conversion rate to NOx equivalent corresponding to the catalyst temperature is acquired from the conversion rate MAP77b, and the NOx equivalent is acquired by multiplying the acquired conversion rate by the SOx occlusion amount.
  • the conversion rate MAP may be a three-dimensional MAP with the catalyst temperature and the SOx occlusion amount as inputs. If comprised in this way, the NOx equivalent which considered each of catalyst temperature and SOx occlusion amount can be acquired, and the estimation precision of NOx occlusion amount can be improved further.
  • NOx purge start / end instruction section 78 the following cases (1) to (3), check the NOx purge flag F NP starting the NOx purge control.
  • a predetermined threshold value reference time t 1 in FIG. 7.
  • NOx purification by the NOx occlusion reduction type catalyst 32 calculated from the NOx emission amount on the upstream side of the catalyst estimated from the operating state of the engine 10 and the NOx amount on the downstream side of the catalyst detected by the NOx / lambda sensor 45 When the rate is lower than a predetermined threshold.
  • the NOx occlusion amount NOx_STR can be estimated with high accuracy. Therefore, the start of the NOx purge process is appropriately controlled by performing control using the NOx occlusion amount NOx_STR. be able to.
  • the enrichment by the NOx purge control is performed on the lean side of the excess air ratio from the stoichiometric air-fuel ratio equivalent value (about 1.0) from the time of steady operation (for example, about 1.5) by the air system control.
  • NOx purge lean control for reducing to 3 target excess air ratio (for example, about 1.3) and injection system control to reduce the excess air ratio from the third target excess air ratio to the fourth target excess air ratio on the rich side (for example, about 0) .9) and NOx purge rich control for reducing the pressure to 9).
  • the details of the NOx purge lean control and the NOx purge rich control will be described below.
  • FIG. 13 is a block diagram showing processing for setting the MAF target value MAF NPL_Trgt during NOx purge lean control.
  • the third target excess air ratio setting map 71 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, and during NOx purge lean control corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q.
  • the excess air ratio target value ⁇ NPL_Trgt (third excess air ratio) is set in advance based on experiments or the like.
  • the excess air ratio target value ⁇ NPL_Trgt at the time of NOx purge lean control is read from the third target excess air ratio setting map 71 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and is sent to the MAF target value calculation unit 72. Entered. Further, the MAF target value calculation unit 72 calculates the MAF target value MAF NPL_Trgt during NOx purge lean control based on the following formula (5).
  • Equation (5) Q fnl_cord represents a learning-corrected fuel injection amount (excluding post-injection) described later, Ro Fuel represents fuel specific gravity, AFR sto represents a theoretical air-fuel ratio, and Maf_corr represents a MAF correction coefficient described later. Yes.
  • the MAF target value MAF NPL_Trgt calculated by the MAF target value calculation unit 72 is input to the ramp processing unit 73 when the NOx purge flag F NP is turned on (see time t 1 in FIG. 7).
  • the ramp processing unit 73 reads the ramp coefficient from the ramp coefficient maps 73A and 73B using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and uses the MAF target ramp value MAF NPL_Trgt_Ramp to which the ramp coefficient is added as a valve control unit 74. To enter.
  • the valve control unit 74 throttles the intake throttle valve 16 to the close side and opens 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 NPL_Trgt_Ramp. Execute control.
  • the MAF target value MAF NPL_Trgt is set based on the excess air ratio target value ⁇ NPL_Trgt read from the third target excess air ratio setting map 71 and the fuel injection amount of each in-cylinder injector 11.
  • the air system operation is feedback-controlled based on the MAF target value MAF NPL_Trgt .
  • the MAF target value MAF NPL_Trgt can be set by feedforward control. Effects such as deterioration and characteristic changes can be effectively eliminated.
  • FIG. 14 is a block diagram showing processing for setting the target injection amount Q NPR_Trgt (injection amount per unit time) of exhaust pipe injection or post injection in NOx purge rich control.
  • the fourth target excess air ratio setting map 75 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, and during NOx purge rich control corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q.
  • the air excess rate target value ⁇ NPR_Trgt (fourth target air excess rate) is set in advance based on experiments or the like.
  • the excess air ratio target value ⁇ NPR_Trgt at the time of NOx purge rich control is read from the fourth target excess air ratio setting map 75 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and the injection amount target value calculation section 76 is performed. Is input. Further, the injection amount target value calculation unit 76 calculates a target injection amount Q NPR_Trgt at the time of NOx purge rich control based on the following formula (6).
  • MAF NPL_Trgt is a NOx purge lean MAF target value, and is input from the MAF target value calculation unit 72 described above.
  • Q fnl_cord is a fuel injection amount (excluding post-injection) before application of learning corrected MAF tracking control described later,
  • Ro Fuel is fuel specific gravity, AFR sto is a theoretical air-fuel ratio, and
  • Maf_corr is a MAF correction coefficient described later. Show.
  • the target injection amount Q NPR_Trgt calculated by the injection amount target value calculation unit 76 is transmitted as an injection instruction signal to the exhaust injector 34 or each in-cylinder injector 11 when the NOx purge flag F NP is turned on (time t in FIG. 7). 1 ). This transmission of the injection instruction signal is continued until the NOx purge flag F NP is turned off (time t 2 in FIG. 7) by the end determination of NOx purge control described later.
  • the target injection amount Q NPR_Trgt is set based on the excess air ratio target value ⁇ NPR_Trgt read from the fourth target excess air ratio setting map 75 and the fuel injection amount of each in-cylinder injector 11. It is supposed to be.
  • the sensor value of the lambda sensor is not used. It is possible to effectively reduce the exhaust gas to a desired excess air ratio required for NOx purge rich control.
  • the target injection amount Q NPR_Trgt can be set by feedforward control. Effects such as deterioration and characteristic changes can be effectively eliminated.
  • the ECU 50 feedback-controls the opening degree of the intake throttle valve 16 and the EGR valve 24 based on the sensor value of the MAF sensor 40 in the region where the operating state of the engine 10 is on the low load side. On the other hand, in the region where the operating state of the engine 10 is on the high load side, the ECU 50 feedback-controls the supercharging pressure by the variable displacement supercharger 20 based on the sensor value of the boost pressure sensor 46 (hereinafter, this region is referred to as “high”). (Referred to as boost pressure FB control region).
  • the excess air ratio target value ⁇ NPR_Trgt the excess air ratio target value necessary for the NOx purge.
  • the NOx purge control unit 70 of the present embodiment prohibits NOx purge lean control for adjusting the opening of the intake throttle valve 16 and the EGR valve 24 in the boost pressure FB control region, and The excess air ratio is reduced to the fourth target excess air ratio (the excess air ratio target value ⁇ NPR_Trgt ) only by injection or post injection.
  • the MAF target value set based on the operating state of the engine 10 may be applied to the MAF target value MAF NPL_Trgt of the above-described equation (5).
  • the NOx purge start / end instructing unit 78 (1) accumulates the injection amount of the exhaust pipe injection or the post injection from the ON of the NOx purge flag F NP , and when this accumulated injection amount reaches a predetermined upper limit threshold amount, (2 ) If the elapsed time has timed from the start of the NOx purge control has reached a predetermined upper limit threshold time, (3) NOx occlusion amount NOx_ STR of the NOx occlusion reduction type catalyst 32 is calculated by the NOx occlusion amount calculation unit 77 NOx removal If any of the conditions in the case of successful drops to a predetermined threshold value indicating a is satisfied, it turns off the NOx purge flag F NP terminate the NOx purge process (see time in FIG. 7 t 2).
  • the NOx occlusion amount NOx_STR can be estimated with high accuracy, so that the end of the NOx purge process is appropriately controlled by performing control using the NOx occlusion amount NOx_STR. be able to.
  • the cumulative injection amount and the upper limit of the elapsed time are provided as the NOx purge control end condition, so that the fuel consumption is excessive when the NOx purge is not successful due to a decrease in the exhaust temperature or the like. Can be reliably prevented.
  • 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 (MAF follow-up control) for correcting the fuel injection timing and the fuel injection amount of each in-cylinder injector 11 according to the MAF change is executed.
  • the in-cylinder injector learning correction unit 90 includes a learning correction coefficient calculation unit 91, an injection amount correction unit 92, and a learning correction prohibition unit 93.
  • the learning correction coefficient calculation unit 91 performs injection of each in-cylinder injector 11 based on the error ⁇ between the actual lambda value ⁇ Act detected by the NOx / lambda sensor 45 and the estimated lambda value ⁇ Est during the lean operation of the engine 10.
  • An amount learning correction coefficient F Corr is calculated.
  • 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 discharged from the engine 10. Conceivable. That is, when an error ⁇ occurs between the actual lambda value ⁇ Act and the estimated lambda value ⁇ Est , it can be assumed that the difference is between the instructed injection amount for each in-cylinder injector 11 and the actual injection amount.
  • the correction sensitivity coefficient K 2 is read the actual lambda value lambda Act detected by the NOx / lambda sensor 45 from the correction sensitivity coefficient map 91A as an input signal.
  • the estimated lambda value ⁇ Est may be estimated and calculated from the operating state of the engine 10 according to the engine speed Ne and the accelerator opening Q.
  • the learning value map 91B is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, and a plurality of learning areas partitioned according to the engine speed Ne and the accelerator opening Q on the map. Is set. These learning regions are set to have a narrower range as the region is used more frequently, and are set to a wider region as the region is used less frequently. As a result, learning accuracy is improved in areas where the usage frequency is high, and unlearning is effectively prevented in areas where the usage frequency is low.
  • the learning prohibition flag F Pro is either (1) the SOx purge flag F SP is on, (2) the NOx purge flag F NP is on, (3) the filter regeneration flag F DPF is on, or (4) the engine 10 It is turned on during a period in which any one of the operation states is transient operation. This is because when these conditions are satisfied, the error ⁇ increases due to the change in the actual lambda value ⁇ Act , and the update of the learning value map 91B based on the accurate learning value F CorrAdpt cannot be performed.
  • Whether or not the engine 10 is in a transient operation state is determined based on, for example, the time change amount of the actual lambda value ⁇ Act detected by the NOx / lambda sensor 45 when the time change amount is larger than a predetermined threshold value. What is necessary is just to determine with a transient operation state.
  • prohibits updating of the learning value map 91B during on the learning prohibition flag F Pro may be configured to prohibit the operation of the learning value F CorrAdpt.
  • step S300 it is determined whether the engine 10 is in a lean operation state based on the engine speed Ne, the accelerator opening Q, and the like. If it is in the lean operation state, the process proceeds to step S310 to start the calculation of the learning correction coefficient.
  • step S320 it is determined whether or not the absolute value
  • step S330 it is determined whether or not the learning prohibition flag FPro is turned off by the learning correction prohibition unit 93.
  • the learning prohibition flag F Pro is off (Yes)
  • the present control proceeds to step S340 to update the learning value map 91B.
  • the learning prohibition flag FPro is on (No)
  • this control is returned without updating the learning value map 91B.
  • step S340 the learning value map 91B (see FIG. 15) 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 learning correction coefficient F Corr is input to the injection amount correction unit 92 shown in FIG.
  • 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. The injection amount is corrected. In this way, by correcting the fuel injection amount to each in-cylinder injector 11 with the learning value corresponding to the error ⁇ between the estimated lambda value ⁇ Est and the actual lambda value ⁇ Act , It becomes possible to effectively eliminate variations such as individual differences.
  • MAF correction coefficient calculating unit 95 MAF is used to set the MAF target value MAF SPL_Trgt and the target injection amount Q SPR_Trgt during SOx purge control and the setting of the MAF target value MAF NPL_Trgt and the target injection amount Q NPR_Trgt during NOx purge control A correction coefficient Maf_corr is calculated.
  • the fuel injection amount of each in-cylinder 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 the only effect of the difference between the commanded injection amount and the actual injection amount for each in-cylinder injector 11. That is, there is a possibility that the error of the MAF sensor 40 as well as the in-cylinder injectors 11 affects the lambda error ⁇ .
  • FIG. 17 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 outputs the MAF correction coefficient Maf_corr to the MAF target value calculation unit 62, 72 and the injection amount target value calculation units 66 and 76.
  • SOx purge control when the MAF target value MAF SPL_Trgt and the target injection amount Q SPR_Trgt, the setting of the MAF target value MAF NPL_Trgt and the target injection amount Q NPR_Trgt during NOx purge control effectively the sensor characteristics of the MAF sensor 40 It becomes possible to reflect.
  • the storage amount estimation device of the present invention is useful in that it can improve the accuracy of estimation of the NOx storage amount of the NOx storage reduction catalyst.

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Abstract

エンジン１０の排気系に設けられ、排気リーン状態で排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気リッチ状態で吸蔵されていたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の吸蔵量推定装置であって、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の温度に基づいて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に吸蔵されているＳＯｘのＮＯｘ当量を取得すると共に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に蓄積されているＮＯｘの量とＮＯｘ当量に基づいて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に吸蔵されている総ＮＯｘ吸蔵量を推定するＮＯｘ吸蔵量演算部７７を備える。

Description

吸蔵量推定装置
　本発明は、吸蔵量推定装置に関し、特に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吸蔵量の推定に関する。
　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を離脱させて硫黄被毒から回復させるべく、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）。
日本国特開２００８－２０２４２５号公報 日本国特開２００９－４７０８６号公報
　ＮＯｘ吸蔵還元型触媒では、ＳＯｘ吸蔵量の増加に伴ってＮＯｘ吸蔵特性が損なわれる。このＮＯｘ吸蔵特性は、ＳＯｘ吸蔵量の他、触媒温度によっても変化するという知見が得られた。すなわち、ＳＯｘ吸蔵量が変わらなくても、触媒温度に応じてＮＯｘ吸蔵特性が変化するという知見が、実験によって得られた。
　本開示の吸蔵量推定装置は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵量の推定の精度を向上させることを目的とする。
　本開示の吸蔵量推定装置は、内燃機関の排気系に設けられ、排気リーン状態で排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気リッチ状態で吸蔵されていたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒の吸蔵量推定装置であって、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＳＯｘのＮＯｘ当量を取得するＮＯｘ当量取得手段と、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に蓄積されているＮＯｘの量と前記ＮＯｘ当量に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されている総ＮＯｘ吸蔵量を推定する総ＮＯｘ吸蔵量推定手段と、を備える。
　本開示の吸蔵量推定装置によれば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵量の推定の精度を向上させることができる。
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パージ制御の終了処理を示すブロック図である。 図７は、本実施形態に係るＮＯｘパージ制御を説明するタイミングチャート図である。 図８は、本実施形態に係るＮＯｘパージ制御の開始／終了処理を示すブロック図である。 図９は、本実施形態に係るＮＯｘ吸蔵量演算部のＮＯｘ蓄積率演算処理を示すブロック図である。 図１０は、本実施形態に係る触媒温度とＮＯｘ当量の換算率を模式的に示すＭＡＰの概念図である。 図１１は、本実施形態に係るＮＯｘ吸蔵量演算部の総ＮＯｘ吸蔵量演算処理を示すブロック図である。 図１２は、本実施形態に係るＮＯｘ蓄積率と第２吸蔵効率の関係を模式的に示すＭＡＰの概念図である。 図１３は、本実施形態に係るＮＯｘ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１４は、本実施形態に係るＮＯｘ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１５は、本実施形態に係る筒内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１６は、本実施形態に係る筒内インジェクタの学習補正係数の演算処理を説明するフロー図である。 図１７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吸蔵量推定装置及び、当該吸蔵量推定装置が適用された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筒内インジェクタ１１がそれぞれ設けられている。これら各筒内インジェクタ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（Exhaust gas Recirculation）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）を噴射する排気インジェクタ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、排気インジェクタ３４の排気管噴射又は筒内インジェクタ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再生が実行される。フィルタ再生は、排気管噴射あるいは、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、ＮＯｘパージ制御部７０と、ＭＡＦ追従制御部８０、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再生フラグＦＤＰＦをオンにする（図２の時刻ｔ１参照）。再生フラグＦＤＰＦがオンにされると、排気インジェクタ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、各筒内インジェクタ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。この再生フラグＦＤＰＦは、ＰＭ堆積推定量が燃焼除去を示す所定の下限閾値（判定閾値）まで低下するとオフにされる（図２の時刻ｔ２参照）。なお、再生フラグＦＤＰＦをオフにする判定閾値は、例えば、フィルタ再生開始（ＦＤＰＦ＝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、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、再生フラグＦＤＰＦのオフと同時にオンにされる（図２の時刻ｔ２参照）。これにより、フィルタ３３の再生によって排気温度を上昇させた状態からＳＯｘパージ制御に効率よく移行することが可能となり、燃料消費量を効果的に低減することができる。
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　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、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、各筒内インジェクタ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、各筒内インジェクタ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、各筒内インジェクタ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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　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、Ｑｆｎｌ＿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、排気インジェクタ３４又は、各筒内インジェクタ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、各筒内インジェクタ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、各筒内インジェクタ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、各筒内インジェクタ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、さらに前回のＳＯｘパージ制御時にフィードバック計算されたインターバルＴＦ＿ＩＮＴも一旦リセットされる。すなわち、フィルタ再生直後の初回は、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）。このように、ＳＯｘパージリーン制御を行うことなくＳＯｘパージリッチ制御からＳＯｘパージ制御を開始するので、フィルタ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パージ制御の終了判定］
　図６は、ＳＯｘパージ制御の終了処理を示すブロック図である。ＳＯｘ吸蔵量演算部６７は、以下の数式（３）に基づいて、排気中に発生してその全量がＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の吸蔵材に吸蔵されるものと仮定した場合の総ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＴＴＬ（ｇ）を演算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　数式（３）で示すように、総ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ_ＴＴＬは、燃料由来のＳＯｘ量ＳＯｘ＿Ｆｕｅｌ（ｇ／ｓ）とエンジンオイル由来のＳＯｘ量ＳＯｘ＿ｏｉｌ（ｇ／ｓ）とＳＯｘ放出量ＳＯｘ_ｏｕｔ（ｇ／ｓ）との総和を積分したものである。ここで、燃料由来のＳＯｘ量ＳＯｘ＿Ｆｕｅｌとエンジンオイル由来のＳＯｘ量ＳＯｘ＿ｏｉｌとは、内燃機関の運転状態に基づいて演算される。ＳＯｘ放出量ＳＯｘ_ｏｕｔは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の触媒温度等に基づいて演算される。触媒温度は、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ＨＣ・ＣＯ発熱量、外部への放熱量等に基づいて推定すればよい。ＳＯｘ放出量ＳＯｘ_ｏｕｔは負の値で表現されている。
　ところで、排気中に発生したＳＯｘは、その全量（すなわち、総ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ_ＴＴＬ）がＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の吸蔵材に吸蔵されているわけではなく、吸蔵材以外の他材や貴金属に吸蔵されている。
　そこで、本実施形態において、ＳＯｘ吸蔵量演算部６７は、以下の数式（４）に示すように、総ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ_ＴＴＬに対して、所定の吸蔵割合係数Ｃ（０＜Ｃ＜１）を乗じた値を、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の吸蔵材におけるＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲ（ｇ）と推定している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ここで、吸蔵割合係数Ｃは、予め実験等により求めた定数であってもよく、触媒温度と熱履歴とによって参照されるマップから読みだされる変数等であってもよい。
　このように、吸蔵材以外へのＳＯｘ吸着量を考慮して、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の吸蔵材におけるＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲを推定しているので、より高精度にＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の吸蔵材におけるＳＯｘ吸蔵量を推定することができる。
　ＳＯｘパージ制御終了指示部６８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）ＳＯｘ吸蔵量演算部６７により演算されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の吸蔵材におけるＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲ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ＳＯｘパージ制御を終了させる（図２の時刻ｔ４、図５の時刻ｔｎ参照）。
　本実施形態では、上述のように、精度よくＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲを推定することができるので、ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲを用いた制御を行うことにより、ＳＯｘパージ処理の終了を適切に制御することができる。
　また、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。
　［ＮＯｘパージ制御］
　ＮＯｘパージ制御部７０は、排気をリッチ雰囲気にしてＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に吸蔵されているＮＯｘを還元浄化により無害化して放出することで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵能力を回復させる制御（以下、この制御をＮＯｘパージ制御という）を実行する。
　図８は、ＮＯｘパージ制御の開始／終了処理を示すブロック図である。同図に示すように、ＮＯｘ吸蔵量演算部７７は、第１演算部７７ａと第２演算部７７ｃを備えており、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に吸蔵されたＳＯｘの量（ＳＯｘ吸蔵量）を考慮した総ＮＯｘ吸蔵量（ＮＯｘ＿ＳＴＲ，図１１参照）を推定する。
　図９に示すように、第１演算部７７ａは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の触媒温度、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＳＯｘ吸蔵量（ＳＯｘ＿ＳＴＲ）、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に蓄積されたＮＯｘの量（ＮＯｘ蓄積量ＮＯｘ＿ＳＴＲ＿ｏｌｄ）、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２における最大ＮＯｘ吸蔵量に基づいて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に吸蔵されているＮＯｘ蓄積率（ＮＯｘ＿ＬＥＶ）を取得する。
　ＮＯｘ蓄積率の取得に際し、第１演算部７７ａ（本発明のＮＯｘ当量取得手段の一例）は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に吸蔵されているＳＯｘのＮＯｘ当量を取得する。ＮＯｘ当量とは、ＳＯｘ吸蔵量と等価なＮＯｘ吸蔵量を意味する。
　ＮＯｘ当量は、ＳＯｘ吸蔵量が一定であっても触媒温度に応じて変化する。このため、第１演算部７７ａは、換算率ＭＡＰ７７ｂを参照し、触媒温度に応じたＮＯｘ当量を取得する。図１０に示すように、換算率ＭＡＰ７７ｂは、ＳＯｘ吸蔵量のＮＯｘ当量への換算率と触媒温度の関係を規定している。この例では、触媒温度ａ℃に対応する換算率が０．５となっている。第１演算部７７ａは、ＳＯｘ吸蔵量にその触媒温度における換算率を乗じることでＮＯｘ当量を取得する。触媒温度がａ℃、ＳＯｘ吸蔵量が１ｇ／Ｌであった場合、第１演算部７７ａは、ＮＯｘ当量として０．５ｇ／Ｌを取得する。
　図９に示すように、第１演算部７７ａは、ＮＯｘ蓄積率の取得に際してＮＯｘ蓄積量（ＮＯｘ＿ＳＴＲ＿ｏｌｄ）を用いる。このＮＯｘ蓄積量は、総ＮＯｘ吸蔵量からＮＯｘ還元量を減算することで演算される。なお、ここで使用される総ＮＯｘ吸蔵量は、ＮＯｘ吸蔵量演算部７７で演算された総ＮＯｘ吸蔵量の前回値である。また、ＮＯｘ還元量は、ＮＯｘパージ制御時の空気流量とＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ還元効率の積である。本実施形態では、還元効率を規定するモデル式やＭＡＰを、実測データ等に基づいて作成してＮＯｘ還元効率を取得する。
　第１演算部７７ａは、ＮＯｘ蓄積量とＮＯｘ当量と最大ＮＯｘ吸蔵量に基づいてＮＯｘ蓄積率を演算する。例えば、第１演算部７７ａは、ＮＯｘ蓄積量とＮＯｘ当量の加算値を求め、求めた加算値の最大ＮＯｘ吸蔵量に対する比率をＮＯｘ蓄積率として取得する。ここで、最大ＮＯｘ吸蔵量もまた触媒温度に応じて変化する。このため、第１演算部７７ａは、触媒温度に応じた最大ＮＯｘ吸蔵量をモデル式やＭＡＰから取得する。
　図１１に示すように、第２演算部７７ｃは、触媒温度、ＭＡＦ値、ＮＯｘ蓄積率（ＮＯｘ＿ＬＥＶ）、エンジン出口ＮＯｘ量に基づいて、総ＮＯｘ吸蔵量（ＮＯｘ＿ＳＴＲ）を推定する。例えば、第２演算部７７ｃは、触媒温度及びＭＡＦ値と第１吸蔵効率の関係を規定する第１吸蔵効率ＭＡＰ７７ｄを参照することで、触媒温度と吸入空気量に基づく第１吸蔵効率を取得する。同様に、第２演算部７７ｃは、ＮＯｘ蓄積率度及びＭＡＦ値と第２吸蔵効率の関係を規定する第２吸蔵効率ＭＡＰ７７ｅを参照することで、ＮＯｘ蓄積率度とＭＡＦ値に基づく第２吸蔵効率を取得する。さらに、第２演算部７７ｃは、エンジン出口ＮＯｘ量に対して、第１吸蔵効率及び第２吸蔵効率を乗算することにより、総ＮＯｘ吸蔵量を推定する。
　図１２に示すように、符号ｂのＮＯｘ蓄積率は、ＮＯｘ蓄積量とＮＯｘ当量が加算された加算値に基づいて定められたものである。これに対し、符号ｂ´のＮＯｘ蓄積率は、ＮＯｘ当量を考慮せずにＮＯｘ蓄積量のみに基づいて定められたものである。すなわち、ＮＯｘ蓄積率ｂとＮＯｘ蓄積率ｂ´の差がＮＯｘ当量（ＳＯｘ被毒）に起因する蓄積率の変化分に相当する。従って、符号ｃの第２吸蔵効率は、符号ｃ´の第２吸蔵効率よりも、触媒温度に応じたＳＯｘ被毒量が考慮されている分だけ精度が高いといえる。
　このように、本実施形態では、第２演算部７７ｃと第１演算部７７ａの組（本発明の総ＮＯｘ吸蔵量推定手段の一例）が、ＮＯｘ蓄積量（ＮＯｘ＿ＳＴＲ＿ｏｌｄ）とＮＯｘ当量に基づいて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に吸蔵されている総ＮＯｘ吸蔵量を推定している。そして、ＮＯｘ当量は、ＳＯｘ吸蔵量と触媒温度に基づいて定められていることから、触媒温度に応じた適切な値を取得できる。その結果、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２におけるＮＯｘ吸蔵量の推定精度を向上させることができる。
　また、本実施形態では、総ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ_ＴＴＬではなく、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の吸蔵材に吸蔵されていると推定されるＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ_ＳＴＲを演算に用いているので、この点でもＮＯｘ吸蔵量の推定精度を向上させることができる。
　なお、本実施形態では、触媒温度に対応するＮＯｘ当量への換算率を換算率ＭＡＰ７７ｂから取得し、取得した換算率にＳＯｘ吸蔵量を乗じることでＮＯｘ当量を取得しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、換算率ＭＡＰを、触媒温度及びＳＯｘ吸蔵量を入力とする３次元ＭＡＰとしてもよい。このように構成すると、触媒温度とＳＯｘ吸蔵量のそれぞれを考慮したＮＯｘ当量を取得でき、ＮＯｘ吸蔵量の推定精度を一層向上させることができる。
　ＮＯｘパージ開始／終了指示部７８は、以下の（１）～（３）の場合に、ＮＯｘパージフラグＦＮＰをオンにしてＮＯｘパージ制御を開始させる。（１）エンジン１０の運転状態から推定される単位時間当たりのＮＯｘ排出量を累積計算した推定累積値ΣＮＯｘが所定の閾値を超えた場合（図７の時刻ｔ１参照）。（２）エンジン１０の運転状態から推定される触媒上流側のＮＯｘ排出量と、ＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される触媒下流側のＮＯｘ量とから演算されるＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２によるＮＯｘ浄化率が、所定の判定閾値よりも低くなった場合。（３）ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵量ＮＯｘ＿ＳＴＲが所定の閾値を超えた場合。
　本実施形態では、上述のように、精度よくＮＯｘ吸蔵量ＮＯｘ＿ＳＴＲを推定することができるので、このＮＯｘ吸蔵量ＮＯｘ＿ＳＴＲを用いた制御を行うことにより、ＮＯｘパージ処理の開始を適切に制御することができる。
　本実施形態において、ＮＯｘ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３目標空気過剰率（例えば、約１．３）まで低下させるＮＯｘ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３目標空気過剰率からリッチ側の第４目標空気過剰率（例えば、約０．９）まで低下させるＮＯｘパージリッチ制御とを併用することで実現される。以下、ＮＯｘパージリーン制御及び、ＮＯｘパージリッチ制御の詳細について説明する。
　［ＮＯｘパージリーン制御のＭＡＦ目標値設定］
　図１３は、ＮＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔの設定処理を示すブロック図である。第３目標空気過剰率設定マップ７１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ＮＯｘパージリーン制御時の空気過剰率目標値λＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ（第３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３目標空気過剰率設定マップ７１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ＮＯｘパージリーン制御時の空気過剰率目標値λＮＰＬ＿Ｔｒｇｔが読み取られて、ＭＡＦ目標値演算部７２に入力される。さらに、ＭＡＦ目標値演算部７２では、以下の数式（５）に基づいてＮＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔが演算される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　数式（５）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７２によって演算されたＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔは、ＮＯｘパージフラグＦＮＰがオン（図７の時刻ｔ１参照）になるとランプ処理部７３に入力される。ランプ処理部７３は、各ランプ係数マップ７３Ａ，７３Ｂ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ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ＿Ｒａｍｐをバルブ制御部７４に入力する。
　バルブ制御部７４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ＭＡＦＮＰＬ＿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３目標空気過剰率設定マップ７１から読み取られる空気過剰率目標値λＮＰＬ＿Ｔｒｇｔと、各筒内インジェクタ１１の燃料噴射量とに基づいてＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔを設定し、このＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿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ＮＯｘ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、各筒内インジェクタ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ＭＡＦＮＰＬ＿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、各筒内インジェクタ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。
　また、ＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿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。
　［ＮＯｘパージリッチ制御の燃料噴射量設定］
　図１４は、ＮＯｘ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ＱＮＰＲ＿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４目標空気過剰率設定マップ７５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ＮＯｘパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ（第４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４目標空気過剰率設定マップ７５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ＮＯｘパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔが読み取られて噴射量目標値演算部７６に入力される。さらに、噴射量目標値演算部７６では、以下の数式（６）に基づいてＮＯｘパージリッチ制御時の目標噴射量ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔが演算される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　数式（６）において、ＭＡＦＮＰＬ＿ＴｒｇｔはＮＯｘパージリーンＭＡＦ目標値であって、前述のＭＡＦ目標値演算部７２から入力される。また、Ｑｆｎｌ＿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７６によって演算される目標噴射量ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔは、ＮＯｘパージフラグＦＮＰがオンになると、排気インジェクタ３４又は各筒内インジェクタ１１に噴射指示信号として送信される（図７の時刻ｔ１）。この噴射指示信号の送信は、後述するＮＯｘパージ制御の終了判定によってＮＯｘパージフラグＦＮＰがオフ（図７の時刻ｔ２）にされるまで継続される。
　このように、本実施形態では、第４目標空気過剰率設定マップ７５から読み取られる空気過剰率目標値λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔと、各筒内インジェクタ１１の燃料噴射量とに基づいて目標噴射量ＱＮＰＲ＿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ＮＯｘ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、各筒内インジェクタ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ＱＮＰＲ＿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、各筒内インジェクタ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。
　［ＮＯｘパージ制御の空気系制御禁止］
　ＥＣＵ５０は、エンジン１０の運転状態が低負荷側の領域では、ＭＡＦセンサ４０のセンサ値に基づいて吸気スロットルバルブ１６やＥＧＲバルブ２４の開度をフィードバック制御している。一方、エンジン１０の運転状態が高負荷側の領域では、ＥＣＵ５０はブースト圧センサ４６のセンサ値に基づいて可変容量型過給機２０による過給圧をフィードバック制御している（以下、この領域をブースト圧ＦＢ制御領域という）。
　このようなブースト圧ＦＢ制御領域では、吸気スロットルバルブ１６やＥＧＲバルブ２４の制御が可変容量型過給機２０の制御と干渉してしまう現象が生じる。このため、上述の数式（５）で設定されるＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔに基づいて空気系をフィードバック制御するＮＯｘパージリーン制御を実行しても、吸入空気量をＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔに維持できない課題がある。その結果、ポスト噴射や排気管噴射を実行するＮＯｘパージリッチ制御を開始しても、空気過剰率をＮＯｘパージに必要な第４目標空気過剰率（空気過剰率目標値λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ）まで低下させられない可能性がある。
　このような現象を回避すべく、本実施形態のＮＯｘパージ制御部７０は、ブースト圧ＦＢ制御領域では、吸気スロットルバルブ１６やＥＧＲバルブ２４の開度を調整するＮＯｘパージリーン制御を禁止し、排気管噴射又はポスト噴射のみで空気過剰率を第４目標空気過剰率（空気過剰率目標値λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ）まで低下させる。これにより、ブースト圧ＦＢ制御領域においても、ＮＯｘパージを確実に行うことが可能になる。なお、この場合、上述の数式（５）のＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔには、エンジン１０の運転状態に基づいて設定されるＭＡＦ目標値を適用すればよい。
　［ＮＯｘパージ制御の終了判定］
　ＮＯｘパージ開始／終了指示部７８は、（１）ＮＯｘパージフラグＦＮＰ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）ＮＯｘ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）ＮＯｘ吸蔵量演算部７７により演算されるＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵量ＮＯｘ_ＳＴＲがＮＯｘ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、ＮＯｘパージフラグＦＮＰをオフにしてＮＯｘパージ処理を終了させる（図７の時刻ｔ２参照）。
　本実施形態では、上述のように、精度よくＮＯｘ吸蔵量ＮＯｘ＿ＳＴＲを推定することができるので、このＮＯｘ吸蔵量ＮＯｘ＿ＳＴＲを用いた制御を行うことにより、ＮＯｘパージ処理の終了を適切に制御することができる。
　また、本実施形態では、ＮＯｘ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、ＮＯｘパージが排気温度の低下等によって成功しなかった場合に燃料消費量が過剰になることを確実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、各筒内インジェクタ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（ＭＡＦ追従制御）を実行する。
　［筒内インジェクタの噴射量学習補正］
　図１５に示すように、筒内インジェクタ学習補正部９０は、学習補正係数演算部９１と、噴射量補正部９２と、学習補正禁止部９３とを備えている。
　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、各筒内インジェクタ１１の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、各筒内インジェクタ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。
　学習補正係数演算部９１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を演算する（ＦＣｏｒｒＡｄｐｔ＝（λＥｓｔ－λＡｃｔ）×Ｋ１×Ｋ２）。本実施形態において、補正感度係数Ｋ２は、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。また、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の運転状態等から推定演算すればよい。
　学習補正係数演算部９１によって演算された学習値ＦＣｏｒｒＡｄｐｔは、学習値マップ９１Ｂに送信されて、後述する学習禁止フラグＦＰｒｏがオフ（ＦＰｒｏ＝０）の時に学習値マップ９１Ｂの更新が実行される。
　学習値マップ９１Ｂ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、そのマップ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、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ると共に、使用頻度が少ない領域では未学習が効果的に防止されるようになっている。
　学習補正禁止部９３は、排気のラムダ値が一定期間継続して所定範囲内に収まらないラムダ不安定状態になると、学習値マップ９１Ｂの更新を禁止する学習禁止フラグＦＰｒｏをオン（ＦＰｒｏ＝１）にする。
　本実施形態において、学習禁止フラグＦＰｒｏは、（１）ＳＯｘパージフラグＦＳＰがオン、（２）ＮＯｘパージフラグＦＮＰがオン、（３）フィルタ再生フラグＦＤＰＦがオン又は、（４）エンジン１０の運転状態が過渡運転の何れかの条件が成立する期間はオンにされる。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、正確な学習値ＦＣｏｒｒＡｄｐｔに基づいた学習値マップ９１Ｂの更新の更新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。
　なお、本実施形態では、学習禁止フラグＦＰｒｏのオン時に学習値マップ９１Ｂの更新を禁止するものとして説明したが、学習値ＦＣｏｒｒＡｄｐｔの演算を禁止するように構成してもよい。
　次に、図１６に基づいて、本実施形態に係る筒内インジェクタ１１の噴射量学習補正の制御フローを説明する。
　ステップＳ３００では、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑ等に基づいて、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）。
　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、学習補正禁止部９３による学習禁止フラグＦＰｒｏがオフにされているか否かが判定される。学習禁止フラグＦＰｒｏがオフの場合（Ｙｅｓ）、本制御は学習値マップ９１Ｂの更新を実行すべくステップＳ３４０に進む。一方、学習禁止フラグＦＰｒｏがオンの場合（Ｎｏ）、本制御は学習値マップ９１Ｂの更新を行うことなくリターンされる。
　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１５参照）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１５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筒内インジェクタ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、各筒内インジェクタ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筒内インジェクタ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、各筒内インジェクタ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１７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６２，７２及び噴射量目標値演算部６６，７６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、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、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。
　本出願は、2015年07月16日付で出願された日本国特許出願（特願2015-142049）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明の吸蔵量推定装置は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵量の推定の精度を向上させることができるという点において有用である。
　１０　エンジン
　１１　筒内インジェクタ
　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　排気インジェクタ
　４０　ＭＡＦセンサ
　４５　ＮＯｘ／ラムダセンサ
　５０　ＥＣＵ

Claims (5)

  1. 　内燃機関の排気系に設けられ、排気リーン状態で排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気リッチ状態で吸蔵されていたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒の吸蔵量推定装置であって、
    　前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＳＯｘのＮＯｘ当量を取得するＮＯｘ当量取得手段と、
    　前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に蓄積されているＮＯｘの量と前記ＮＯｘ当量に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されている総ＮＯｘ吸蔵量を推定する総ＮＯｘ吸蔵量推定手段と、を備える
    　吸蔵量推定装置。
  2. 　前記ＮＯｘ当量取得手段は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度に応じた値に定められ、前記ＳＯｘの吸蔵量を前記ＮＯｘ当量に換算する換算率に基づいて、前記ＮＯｘ当量を取得する
    　請求項１に記載の吸蔵量推定装置。
  3. 　前記総ＮＯｘ吸蔵量推定手段は、前記ＮＯｘの蓄積量と前記ＮＯｘ当量とを加算した加算値と、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の最大ＮＯｘ吸蔵量に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ蓄積率を取得し、当該ＮＯｘ蓄積率に基づいて前記総ＮＯｘ吸蔵量を推定する
    　請求項１又は２に記載の吸蔵量推定装置。
  4. 　前記総ＮＯｘ吸蔵量推定手段は、前記ＮＯｘ蓄積率と、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度と、吸入空気量と、前記内燃機関から排出されるＮＯｘ排出量に基づいて、前記総ＮＯｘ吸蔵量を推定する
    　請求項３に記載の吸蔵量推定装置。
  5. 　内燃機関の排気系に設けられ、排気リーン状態で排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気リッチ状態で吸蔵されていたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒の吸蔵量推定装置であって、
    　制御ユニットと、
    　温度センサと、を備え、
    　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：
    　前記温度センサによって検出された前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＳＯｘのＮＯｘ当量を取得する取得処理と、
    　前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に蓄積されているＮＯｘの量と前記ＮＯｘ当量に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されている総ＮＯｘ吸蔵量を推定する推定処理。
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