CN102597469A - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

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Abstract

关于利用燃料过量供给使NOX捕集催化剂(11)再生，ECU(15)基于内燃机(1)的运转状态、及与进气节流阀(7)的开度和燃料喷射器(4)的后喷射相关的控制参数(tλ1、tλ2)，计算再生中的NOX捕集催化剂(11)的预测温度上升量(ΔT_LNThos2)。在预测温度上升量(ΔT_LNThos2)超过容许范围(ΔT_LNT_cap)的情况下，通过改变控制参数(tλ1、tλ2)的值，实现NOX捕集催化剂(11)再生中的与内燃机(1)的运转条件变化相对应的催化剂温度控制。

Description

内燃机的排气净化装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机的排气净化催化剂的温度控制。
背景技术
日本专利局2002年发行的JP2002-479074A提出一种排气净化装置，其在稀空燃比燃烧运转时，利用NOX捕集催化剂吸附柴油发动机或汽油发动机排出的氮氧化合物(NOX)，如果吸附量达到规定量，则利用燃料过量供给控制使吸附着的NOX脱离而进行还原。所谓燃料过量供给，是指将排气的空气过剩率λ暂时减小。将使吸附在NOX捕集催化剂上的NOX从NOX捕集催化剂脱离而进行还原的处理称为NOX捕集催化剂的再生。
这种NOX捕集催化剂，伴随着利用燃料过量供给控制使催化剂温度上升而使NOX净化率上升，以特定的催化剂温度实现最大的NOX净化率。如果催化剂温度变得比规定温度高，则伴随着催化剂温度的上升，NOX净化率逐渐下降。
该现有技术通过计算使催化剂温度不超过可确保最佳NOX净化率的催化剂温度范围的后喷射量，根据计算出的后喷射量执行后喷射，从而实现燃料过量供给。后喷射是指在燃料的通常喷射后，在相同的燃烧循环内追加地喷射燃料。
发明内容
在搭载于车辆上的内燃机的情况下，有时与车辆的行驶环境相对应，其运转条件会急剧地变化。
但是，如果在燃料过量供给开始时基于催化剂温度确定后喷射量，则在执行燃料过量供给的过程中，运转条件会急剧变化，相应地，燃料喷射量也变化，在这种情况下，催化剂呈现与预测不同的温度上升。在该例子中，催化剂温度过低，给催化剂带来不利影响，或存在催化剂的再生不能充分地进行的可能性。
因此，本发明的目的是：实现如NOX捕集催化剂这样的排气净化部件再生中的与内燃机的运转条件变化相对应的部件温度控制。
为了实现上述目的，本发明提供一种排气净化部件的再生装置，该排气净化部件捕集包含在内燃机的排气中的特定成分，该再生装置具有：空气过剩率变更装置，其改变内燃机的空气过剩率；运转状态检测传感器，其检测内燃机的运转状态；以及可编程序控制器。排气净化部件通过与空气过剩率的变更相对应使特定成分脱离而被再生。控制器被编程为，基于控制参数对空气过剩率变更装置进行控制，对排气净化部件进行再生，基于内燃机的运转状态和控制参数计算再生中的排气净化部件的预测温度上升量，判定预测温度上升量是否超过预先设定的容许范围，在预测温度上升量超过容许范围的情况下，改变控制参数的值。
本发明的详细内容及其他特征或优点，在说明书的下述记载中进行说明，并且由附图表示。
附图说明
图1是根据本发明的第1实施方式的内燃机的排气净化装置的概略结构图。
图2是说明由排气净化装置所具有的发动机控制单元(ECU)计算NOX捕集催化剂的床层温度的逻辑的模块图。
图3是说明由ECU计算DPF推定床层温度T_DPFbed2的逻辑的模块图。
图4是表示仅利用ECU存储的进气节流阀的操作实现的目标空气过剩率tλ1，和利用进气节流阀及后喷射的操作实现的目标空气过剩率tλ2的对应图特性的对应图。
图5是表示ECU存储的后喷射温度校正系数基本值Khos2_base的对应图特性的对应图。
图6是表示ECU存储的基准燃料过量供给时间Time_base的对应图特性的对应图。
图7是表示ECU执行的燃料过量供给控制程序的流程图。
图8是表示ECU执行的LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1的计算子程序的流程图。
图9是表示ECU执行的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2的计算子程序的流程图。
图10是说明NOX净化率η相对于NOX捕集催化剂的床层温度的变化特性的对应图。
图11是表示ECU存储的NOX捕集催化剂的基准温度上升值ΔT_LNT_base的对应图特性的对应图。
图12是表示由内燃机1的运转条件确定的校正系数Khos1的对应图特性的对应图。
图13是说明碳化氢(HC)和一氧化碳(CO)的净化率相对于NOX捕集催化剂的床层温度的变化的对应图。
图14是表示由本发明的第2实施方式进行的ECU存储的目标空气过剩率tλ2的重新设定的对应图特性的对应图。
图15是表示由本发明的第2实施方式进行的ECU存储的燃料过量供给时间的重新设定的对应图特性的对应图。
具体实施方式
参照附图1，内燃机1是柴油发动机，其具有由燃料泵2、共轨3及燃料喷射器4构成的共轨燃料喷射系统。
内燃机1连接有进气管5和排气管8。在进气管5上，朝向内燃机1的进气流动的上游方向依次设置进气节流阀7和中间冷却器6。为了使进气的填充效率提高，被进气管5吸入的空气由中间冷却器6冷却后通过进气节流阀向内燃机1供给。
内燃机1的运转，通过使从进气管5吸入的空气和由燃料喷射器4喷射的燃料的混合气在燃烧室内燃烧而进行。燃烧后的的排气由排气管8排出。排气的一部分由排气回流(EGR)管9再次循环至内燃机1的燃烧室内。在EGR管9上设置用于控制排气回流量的EGR阀10。
在排气管8中，朝向排气流动的下游方向隔着间隔而设置氮氧化物(NOX)捕集催化剂11(下面简称为LNT 11)、和捕集排气中的微粒的柴油微粒过滤器12(下面简称为DPF 12)。LNT 11对在内燃机1进行稀空燃比燃烧运转的情况下产生的排气中的NOX进行捕集。如果所捕集的NOX达到规定量，则必须通过使所捕集的NOX从LNT 11脱离而还原，从而使LNT 11再生。为此，进行将排气的空气过剩率λ减小而使排气组分浓空燃比化的燃料过量供给控制。排气的空气过剩率λ是表示排气的氧气浓度的值。
DPF 12对由于内燃机1的运转而产生的排气中的微粒进行捕集。如果DPF 12的微粒捕集量达到规定值，则使排气温度上升而使微粒燃烧，将微粒从DPF 12去除。将该处理称为DPF 12的再生。在DPF 12的陶瓷或金属制的载体中装载将排气中的碳化氢(HC)和一氧化碳(CO)氧化的氧化催化剂。
内燃机1还具有涡轮增压器14，其具有压缩机14a和排气涡轮机14b。压缩机14a在进气流动的中间冷却器6的上游侧安装有进气管5。排气涡轮机14b在排气流动的LNT 11的上游侧安装有排气管8。排气涡轮机14b利用内燃机1的排气流动进行旋转，使同轴直接连结的压缩机14a旋转，压缩进气管5的进气，将进气向内燃机1供给。涡轮增压器14的压力由压力控制致动器14c进行调整。
LNT 11的再生和DPF 12的再生由发动机控制单元15(下面称为ECU 15)控制。
ECU 15由具有中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)及输入/输出接口(I/O接口)的微型计算机构成。也可以由多个微型计算机构成控制器。
为了进行LNT 11和DPF 12的再生控制，在ECU 15上连接各种传感器。
为了检测DPF 12的压力损失ΔP即DPF 12的上游和下游的压力差，设置绕过DPF 12的压差检测通路和压差传感器13。压差传感器13检测出的DPF 12的压力损失ΔP，作为信号输入至ECU 15中。ECU 15将DPF 12的压力损失ΔP和再生开始判定值进行比较，判定是否开始DPF 12的再生。在判定为开始再生的情况下，ECU 15使内燃机的排气温度上升，以使DPF 12所捕集的微粒燃烧。可以通过使燃料喷射器4喷射燃料的喷射定时比通常延迟，或者在通常的喷射后进一步进行后喷射而使排气温度上升。
在DPF 12的再生处理过程中，ECU 15将压力损失ΔP和再生结束判定值进行对比，判定是否结束再生。在判定为结束再生的情况下，ECU 15结束DPF 12的再生处理。
在DPF 12前后的排气管8中，设置检测DPF 12的入口温度的排气温度传感器20、和检测出口温度的排气温度传感器21。在LNT11的上游侧的排气管8中设置空气过剩率传感器16和排气温度传感器18。在LNT 11的下游侧的排气管8中设置排气温度传感器19。在涡轮增压器14的排气涡轮机14b的上游侧的排气管中设置排气温度传感器17。
空气过剩率传感器16、排气温度传感器17、18、19、20、21的检测数据，作为信号分别输入至ECU 15中。
在ECU 15中还输入来自作为检测内燃机1的运转状态的传感器的各自的检测数据作为信号，这些传感器包括：检测内燃机1的进气流量Qac的空气流量计22、发动机转速传感器23、检测涡轮增压器14的排气涡轮机14b的入口压力的压力传感器24、检测车辆的行驶速度SPD的车速传感器25、以及检测外界气温THA的外界气温传感器26。
ECU 15通过向共轨燃烧喷射系统、进气节流阀7、EGR阀10、以及压力控制致动器14c输出信号，进行LNT 11和DPF 12的再生控制。作为该控制的一个环节，ECU 15对由再生控制而导致的LNT 11的床层温度变化和DPF 12的床层温度变化进行预测。
参照图2对由ECU 15计算LNT 11的床层温度预测值的逻辑进行说明。由该计算逻辑进行的处理以例如20毫秒的固定周期反复执行。
关于该计算逻辑，ECU 15具有LNT入口温度预测运算模块B31、LNT床层温度预测运算模块B32、DPF入口温度预测运算模块B33、以及DPF入口温度偏差运算模块B34。其中，各模块作为假想的单元而表示ECU 15的各种功能，并不表示物理上的存在。
LNT入口温度预测运算模块B31基于排气涡轮机14b的上游侧的排气温度传感器17的温度检测值T_tcin和涡轮增压器14的工作能量，预测对应于内燃机1的运转状态而变化的、涡轮增压器14的排气涡轮机14b的出口温度T_tcout。
为此，向LNT入口温度预测运算模块B31中输入排气温度传感器17检测的排气涡轮机14b的入口温度T_tcin、空气流量计22检测的进气流量Qac、发动机转速传感器23检测的发动机转速Ne、燃料喷射器4的燃料喷射量Qfin、涡轮喷嘴开度Vnduty、以及压力传感器24检测的排气涡轮机14b的入口压力P_tcin。
燃料喷射量Qfin是经由共轨燃料喷射系统由ECU 15控制的值，涡轮喷嘴开度Vnduty是经由压力控制致动器14c由ECU 15控制的值。因此，燃料喷射量Qfin和涡轮喷嘴开度Vnduty对于ECU 15而言是已知的值。
在LNT入口温度预测运算模块B31中，ECU 15基于排气流量，计算由于排气通过排气涡轮机14b而产生的相位延迟rQexh。同时，基于排气流量和涡轮工作效率，计算由涡轮增压器14产生的工作能量，通过从排气温度传感器17的温度检测值T_tcin减去与工作能量相当的温度，计算排气涡轮出口温度预测值T_tcout。排气流量根据进气流量Qac计算。涡轮工作效率根据涡轮喷嘴开度Vnduty计算。
在LNT床层温度预测运算模块B32中，ECU 15相对于排气涡轮出口温度预测值T_tcout预测LNT床层温度预测值T_LNTbed_sim_current。为此，在LNT床层温度预测运算模块B32中，输入后喷射量Qpost及空气过剩率λ。这些数据是与LNT 11中的利用氧化反应使温度上升的还原剂有关的数据。
在LNT床层温度预测运算模块B32中，ECU 15基于排气流量计算LNT 11的床层温度的相位延迟rQexh。同时，根据伴随相位延迟rQexh的排气涡轮出口温度预测值T_tcout、和由于后喷射量Qpost及空气过剩率λ而在LNT 11中产生的氧化反应热，对LNT 11的假定床层温度预测值T_LNTbed_sim进行运算。
在LNT床层温度预测运算模块B32中，输入上次程序中计算出的反馈校正值ΔT_dev1(z-1)。ECU 15在LNT床层温度预测运算模块B32中，基于反馈校正值ΔT_dev1(z-1)对假定床层温度预测值T_LNTbed_sim进行校正，计算高精度的床层温度预测值T_LNTbed_sim_current。
在DPF入口温度预测运算模块B33中，ECU 15根据所预测的LNT11的假定床层温度预测值T_LNTbed_sim计算DPF入口温度预测值T_DPFin_sim。由于LNT 11和DPF 12沿车辆的前后方向在分离的位置上由排气管8连结，因此排气在从LNT 11的出口通过排气管8到达DPF 12之前由外气冷却。为了考虑该影响而计算DPF入口温度预测值T_DPFin_sim，在DPF入口温度预测运算模块B33中，输入车速传感器25检测出的车辆速度SPD和外界气温传感器26检测出的外气温度THA，作为与散热量相关的数据。ECU 15根据假定床层温度预测值T_LNTbed_sim及床层温度的相位延迟rQexh，计算考虑了散热量的DPF入口温度预测值T_DPFin_sim。
在DPF入口温度偏差运算模块B34中，ECU 15基于DPF入口温度预测值T_DPFin_sim和排气温度传感器20检测出的DPF入口温度实测值T_DPFin_real，计算预测温度和实际温度的偏差，将其作为反馈校正值ΔT_dev1(z-1)而向LNT床层温度预测运算模块B32中输出。
在LNT床层温度预测运算模块B32中，ECU 15基于从DPF入口温度偏差运算模块B34输入的反馈校正值ΔT_dev1(z-1)，对假定床层温度预测值T_LNTbed_sim进行校正，计算高精度的床层温度预测值T_LNTbed_sim_current。假定床层温度预测值T_LNTbed_sim是基于后喷射量Qpost及空气过剩率λ运算出的预测温度，LNT床层温度预测值T_LNTbed_sim_current是利用基于DPF入口温度实测值T_DPFin_real的反馈校正值ΔT_dev1(z-1)校正后的值，其中，后喷射量Qpost及空气过剩率λ与由于氧化反应而使床层温度上升的还原剂相关。
利用上述的LNT 11的床层温度的计算逻辑，ECU 15基于由于后喷射量QPost及空气过剩率λ而产生的氧化反应热、排气涡轮出口温度预测值T_tcout及其相位延迟rQexh、以及反馈校正值ΔT_dev1(z-1)，可以计算校正后的高精度的LNT床层温度预测值T_LNTbed_sim_current。
参照图3对由ECU 15计算DPF推定床层温度T_DPFbed2的逻辑进行说明。由该逻辑进行的处理以例如20毫秒的固定周期反复执行。
关于该计算逻辑，ECU 15具有加权平均模块B35及B36、乘法运算模块B37、减法运算模块B38、以及加法运算模块B39。其中，各模块作为假想的单元而表示ECU 15的各种功能，并不表示物理上的存在。
在加权平均模块B35中，ECU 15根据排气温度传感器20检测出的DPF入口温度T_DPFin，利用下式(1)计算DPF 12的假定床层温度T_DPFbed1。
T_DPFbed1＝T_DPFin×K1+T_DPFbed1(z-1)×(1-K1)    (1)
其中，K1＝加权平均系数；
T_DPFbed1(z-1)＝在上一个程序执行中计算出的假定床层温度。
在式(1)中，将相对于DPF入口温度T_DPFin以一次延迟进行变化的温度，作为DPF 12的假定床层温度T_DPFbed1进行计算。式(1)中的(z-1)是上次程序中得到的值。
DPF 12形成圆柱状，排气从DPF 12的前面流入，在DPF 12内沿轴向流下，从DPF 12的后面流出。靠近DPF 12的前面的部位的床层温度与DPF入口温度T_DPFin接近，靠近DPF 12的后面的部位的床层温度与DPF出口温度T_DPFout接近。由此，即使简称为“床层温度”，在实际中也存在一定的温度差。在这里，“床层温度”是指从DPF 12的前面直至DPF 12的后面中成为最高温度的部位的温度。该部位位于DPF 12的轴向中央的下游侧。
式(1)表示的意思如下所述。
即，在温度为Tin的排气从前面导入DPF 12的情况下，DPF 12的床层温度并不是逐步地上升至DPF入口温度T_DPFin，而是具有一定的延迟而上升。具体地说，相对于DPF入口温度T_DPFin，在DPF 12的前面和最高温度部位，与其间的DPF 12的热容量相对应，床层温度的上升产生延迟。式(1)将该延迟以一次延迟而近似表示，相当于将最高温度部位的温度特性作为特理模型而表达的数学式。在式(1)中适当地使用的加权平均系数K1，根据从DPF 12的前面至最高温度部位的DPF 12的热容量而确定。
在加权平均模块B36中，ECU 15根据DPF 12的假定床层温度T_DPFbed1，利用下式(2)计算DPF 12的推定出口温度T_DPFbede1。
T_DPFbede1＝T_DPFbed1×K2+T_DPFbede1(z-1)
×(1-K2)(2)
其中，K2＝加权平均系数；
T_DPFbede1(z-1)＝在上次程序中计算出的推定出口温度。
在式(2)中，对相对于假定床层温度T_DPFbed1以一次延迟进行变化的温度作为DPF 12的推定出口温度T_DPFbede 1进行计算。相对于假定床层温度T_DPFbed1的变化，DPF 12的出口温度具有与从DPF 12的最高温度部位直至DPF 12的后面的热容量相对应的延迟而变化。式(2)将该延迟以一次延迟而近似表示，相当于将DPF12的后面的温度特性作为特理模型而表达的数学式。在式(2)中适当地使用的加权平均系数K2，根据从DPF 12的最高温度部位至后面的DPF 12的热容量而确定。
在乘法运算模块B37中，ECU 15利用下式(3)计算DPF 12的推定出口温度T_DPFbede2。
T_DPFbede2＝T_DPFbede1×K3    (3)
其中，K3＝DPF 12的散热系数；
DPF 12的气氛温度是外气温度，从DPF 12的高温载体向外气进行散热。式(3)反映与从DPF 12的载体向外气散出的热量相对应而温度降低的现象。式(3)的散热系数K3是比1.0小的正值，是将外气温度作为参数的可变值。外气温度越低，从DPF 12的床层流失的热量越多。因此，外气温度越低，散热系数K3设定得越小。对于外气温度，使用在DPF入口温度预测运算模块B33中使用的外气温度THA。
在减法运算模块B8中，ECU 15利用下式(4)，从由排气温度传感器21检测出的DPF 12的出口温度T_DPFout减去在乘法运算模块B37中计算出的DPF 12的推定出口温度T_DPFbede2，计算温度差ΔT。
ΔT＝T_DPFout-T_DPFbede2    (4)
如果在DPF 12内完全没有堆积微粒，并且在DPF 12的载体中完全没有装载氧化催化剂，则在DPF 12内微粒不会产生燃烧，并且排气中的HC及CO不会由于氧化催化剂而氧化，不会燃烧。在该情况下，DPF 12的推定出口温度T_DPFbede2，与由排气温度传感器20检测出的实际的DPF 12的出口温度T_DPFout一致，式(4)的温度差ΔT大致为零。
在实际中，在进行再生处理时，除了在DPF 12的床层上堆积的微粒燃烧之外，利用在载体中装载的氧化催化剂的催化剂反应，排气中的HC和CO也会燃烧。因此，必须再次进行下述运算：将DPF 12的床层上的微粒燃烧导致的第1温度上升部分ΔT1，与排气中的HC和CO的氧化催化反应导致的第2温度上升部分ΔT2合计，计算将该合计值ΔT＝ΔT1+ΔT2与假定床层温度T_DPFbed1相加的值，作为推定床层温度。
在加法运算模块B39中，ECU 15利用下式(5)，计算将式(4)中得到的温度差ΔT与作为推定床层温度的假定床层温度T_DPFbed1相加的值作为推定床层温度T_DPFbed2。
T_DPFbed2＝T_DPFbed1+ΔT    (5)
为了进行该计算，必须将式(2)的右边的T_DPFbed1置换为T_DPFbed2。式(2)可以如下述改写。
T_DPFbede1＝T_DPFbed2×K2+T_DPFbede1(z-1)×(1-K2)(2A)
其中，K2＝加权平均系数；
T_DPFbede1(z-1)＝在上次程序中计算出的推定出口温度T_DPFbede1。
这样，通过计算DPF 12的出口温度T_DPFout与DPF 12的推定出口温度T_DPFbede2的温度差ΔT，并将温度差ΔT反馈至推定床层温度，在推定床层温度的计算中可以不采用很多的数据容量而高精度地计算推定床层温度。另外，可以避免由于DPF 12再生处理时的异常高温而引起的催化剂的恶化及DPF 12的烧损。
如上述得到的推定床层温度T_DPFbed2表示床层最高温度。在进行DPF 12的再生处理时，ECU 15对推定床层温度T_DPFbed2和DPF极限温度进行比较。在推定床层温度T_DPFbed2超过DPF极限温度的情况下，ECU 15以例如下述方法使床层温度下降。也就是说，床层上的燃烧温度依赖于排气中的氧气浓度，如果微粒堆积量相同，则与氧气浓度低的情况相比，氧气浓度较高的情况下的燃烧温度变高。因此，在推定床层温度T_DPFbed2超过DPF极限温度的情况下，ECU 15使排气中的氧气浓度降低。
为了使排气中的氧气浓度降低，只要减少吸入空气量或增加燃料喷射量即可。为了减少吸入空气量，只要使进气节流阀7的开度减小或使涡轮增压器14的喷嘴开度增大即可。或者，也可以增大EGR阀10的开度而使EGR率或EGR量增加。
假定床层温度预测值T_DPFbed1，是基于后喷射量Qpost及空气过剩率λ，以DPF 12是新品为前提而计算出的预测温度值，其中，后喷射量Qpost及空气过剩率λ与利用氧化反应使床层温度上升的还原剂相关。床层温度预测值T_DPFbed2，是基于排气温度传感器21检测出的实际排气温度而由反馈校正值ΔT校正的高精度的DPF12的床层温度预测值。
在如新品状态的DPF 12的开始使用时这样的催化剂处于高活性状态下，预测温度值和实际温度值的偏差几乎不存在。另一方面，如果随着使用时间的延长而DPF 12的恶化加剧，则燃料过量供给控制时的DPF 12的床层温度上升值ΔT_DPF逐渐变小，预测温度值和实际温度值的偏差变大。
可以判定，在假定床层温度预测值T_DPFbed1和反馈校正后的床层温度预测值T_DPFbed2的温度偏差较小的情况下，DPF 12的恶化小，在温度偏差较大的情况下，DPF 12的恶化加剧。另外，可以基于规定的燃料过量供给控制中的DPF 12的床层温度上升值ΔT_DPF判定DPF 12的恶化。
下面，对ECU 15进行的燃料过量供给控制进行说明。
为了净化由LNT 11捕集的NOX，ECU 15对进气节流阀7进行操作，使内燃机1内燃烧的混合气成为浓空燃比，直至变为预先存储在ROM中的初始目标空气过剩率tλ1，之后由燃料喷射器4进行后喷射，控制排气的空气过剩率而向最终目标空气过剩率tλ2变化。将初始目标空气过剩率tλ1称为仅利用进气节流阀7的操作应实现的目标空气过剩率，将最终目标空气过剩率tλ2称为利用进气节流阀7的操作和燃料喷射器4的燃料喷射控制实现的目标空气过剩率。
在进行这种燃料过量供给操作的情况下，由于在执行燃料过量供给的过程中内燃机1的运转条件产生变化，因此即使最终目标空气过剩率tλ2相同，在LNT 11或DPF 12的温度上升中有时也会产生差异。另外，即使最终目标空气过剩率tλ2相同，如果用于实现最终目标空气过剩率tλ2的进气节流阀7和后喷射的控制比例不同，则在LNT 11或DPF 12的温度上升中也可能产生差异。如果在执行燃料过量供给后LNT 11或DPF 12超过上限温度，则LNT 11的NOX净化效率可能下降，或者可能导致DPF 12的恶化。
ECU 15对执行燃料过量供给的过程中的运转条件变化、及进气节流阀7和后喷射的控制比例的变化进行监测，逐次计算持续执行燃料过量供给的情况下的LNT 11和DPF 12的温度上升度，以使得燃料过量供给中的LNT 11或DPF 12的温度不会超过上限温度。ECU 15基于计算出的温度上升度，对燃料过量供给控制进行变更，以使得LNT 11或DPF 12的温度不会超过上限温度。
在ECU 15执行的燃料过量供给控制中，仅利用进气节流阀7的操作实现的初始目标空气过剩率tλ1，和利用进气节流阀7的操作及后喷射实现的最终目标空气过剩率tλ2，均与LNT 11或DPF 12的恶化程度相对应，如下述设定。
LNT 11的恶化程度对LNT床层温度预测值T_LNTbed_sim_current的变化情况带来影响。在这里，对于LNT床层温度预测值T_LNTbed_sim_current，将非燃料过量供给控制时的值和燃料过量供给时的值的差异作为LNT床层温度上升值ΔT_LNT。
在如新品状态的LNT 11的开始使用时这样的催化剂处于高活性状态下，LNT床层温度上升值ΔT_LNT增大，伴随LNT 11恶化，LNT床层温度上升值ΔT_LNT变小。因此，由燃料过量供给控制而引起的LNT床层温度上升值ΔT_LNT，可以视为表示LNT 11的恶化程度的参数。
相同地，对于DPF 12，也可以将由燃料过量供给控制而引起的DPF床层温度上升值ΔT_DPF视为表示DPF 12的恶化程度的参数。
参照图4，预先存储在ECU 15的ROM中的初始目标空气过剩率tλ1和最终目标空气过剩率tλ2的对应图，将LNT床层温度上升值ΔT_LNT及DPF床层温度上升值ΔT_DPF作为参数设定。
一般地，如果减小进气节流阀7的开度，则内燃机1的泵损耗增加，会引起内燃机1的输出下降。如果增加为了弥补输出下降的燃料喷射量Qfin，则排气温度上升。后喷射是在主喷射后喷射无助于燃烧的燃料。利用后喷射，排气温度呈现下降的倾向。
在LNT 11及DPF 12的任一个的恶化程度均较低的情况下，即在LNT床层温度上升值ΔT_LNT及DPF床层温度上升值ΔT_DPF同时较高的图的右上区域中，其催化剂的温度也容易上升。在该情况下，ECU 15使初始目标空气过剩率tλ1为1.2而将浓空燃比化度λrich维持稀空燃比倾向，另一方面，通过将后喷射量Qpost设定得较大而使最终目标空气过剩率tλ2为0.8，抑制LNT 11及DPF 12的温度上升。此外，所谓浓空燃比化度λrich，是指相对于柴油发动机的通常空气过剩率的浓空燃比程度。空气过剩率为1.2与通常运转时的空气过剩率相比，是浓空燃比，但作为燃料过量供给中的浓空燃比化度λrich，其属于稀空燃比。
在LNT 11的恶化程度较高、而DPF 12的恶化程度较低的情况下，即在LNT床层温度上升值ΔT_LNT较小、DPF床层温度上升值ΔT_DPF较大的图的左上区域中，LNT 11的温度不容易上升，DPF 12的温度容易上升。在该情况下，ECU 15使初始目标空气过剩率tλ1为1.2而将浓空燃比化度λrich维持稀空燃比倾向，通过将后喷射量Qpost设定为中等程度而使最终目标空气过剩率tλ2为0.9。为了应对LNT 11的恶化，通过使燃料过量供给的最终目标空气过剩率tλ2的浓空燃比化度λrich稍微下降，从而促进恶化程度较高的LNT 11的温度上升。
在LNT 11的恶化程度较低、DPF 12的恶化程度较高的情况下，即在LNT床层温度上升值ΔT_LNT较大、DPF床层温度上升值ΔT_DPF较小的图的右下区域中，LNT 11的温度容易上升，DPF 12的温度不容易上升。在该情况下，ECU 15使初始目标空气过剩率tλ1为1.0而使浓空燃比化度λrich成为浓空燃比，通过将后喷射量Qpost设定为中等程度而使最终目标空气过剩率tλ2为0.8。通过将后喷射量Qpost抑制为中等程度，使初始目标空气过剩率tλ1与理论空燃比相当，从而促进恶化程度较高的DPF 12的温度上升。
在LNT 11的恶化程度较低、DPF 12的恶化程度也较低的情况下，即在LNT床层温度上升值ΔT_LNT较小、DPF床层温度上升值ΔT_DPF也较小的图的左下区域中，LNT 11和DPF 12的温度均不容易上升。在该情况下，ECU 15使初始目标空气过剩率tλ1为1.0而使浓空燃比化度λrich成为浓空燃比，通过将后喷射量Qpost设定为少量而使最终目标空气过剩率tλ2为0.9。与LNT 11及DPF 12的任一个的恶化程度都较低的的图的右上区域相比，通过减小进气节流阀7的开度使浓空燃比化度λrich成为浓空燃比，并且通过减少后喷射，促进LNT 11及DPF 12的温度上升。
图4所示的对应图，将利用该燃料过量供给控制而上升的LNT 11的温度上升值ΔT_LNT和DPF 12的温度上升值ΔT_DPF作为判定催化剂的恶化程度的参数。ECU 15按照这些参数确定初始目标空气过剩率tλ1和最终目标空气过剩率tλ2，进行可实现初始目标空气过剩率tλ1和最终目标空气过剩率tλ2的燃料过量供给。
利用该控制，可以排除由催化剂的恶化而产生的影响，稳定地进行用于LNT 11和DPF 12的再生的温度上升操作。
参照图7，对与上述的控制相关而ECU 15执行的燃料过量供给控制程序进行说明。该程序在内燃机1的运转中，以例如20毫秒的固定周期反复执行。
在这里，ECU 15预测在使用仅利用进气节流阀7的操作实现的初始目标空气过剩率tλ1，及利用进气节流阀7的操作和后喷射实现的最终目标空气过剩率tλ2进行燃料过量供给的情况下，LNT 11或DPF 12的温度会上升什么程度。初始目标空气过剩率tλ1和最终目标空气过剩率tλ2是根据LNT 11和DPF 12的恶化程度而确定的值。
具体地说，对于LNT 11可维持较高的净化特性的上限温度，ECU 15计算在燃料过量供给中温度上升可以达到什么程度的温度上升余量ΔT_LNT。ECU 15变更燃料过量供给的控制参数的值，以使得LNT 11的温度上升处于余量ΔT_LNT的范围内。例如，通过最终目标空气过剩率tλ2不变而变更初始目标空气过剩率tλ1的值，变更进气节流阀7和后喷射控制比例。
在步骤S1中，ECU 15读入LNT床层温度预测值T_LNTbed_sim_current、DPF入口温度T_DPFin_real、以及DPF出口温度T_DPFout_real。
LNT床层温度预测值T_LNTbed_sim_current是由图2的LNT 11的床层温度预测值的计算逻辑计算出的值。
DPF入口温度T_DPFin_real及DPF出口温度T_DPFout_real使用排气温度传感器20和21的检测数据。
在步骤S2中，ECU 15基于可维持LNT 11的高净化特性的LNT11的床层上限温度T_LNTUlimit和LNT床层温度预测值T_LNTbed_sim_current的温度差，计算LNT 11的床层温度的可上升幅度，即LNT 11可维持较高的净化特性的LNT温度上升余量ΔT_LNT_cap。
参照图10，LNT 11，伴随着床层温度从下限温度T_LNTLlimit上升而使NOX净化率ηNOX上升，在特定的温度下呈现最大的NOX净化率。如果床层温度超过特定温度，则伴随床层温度上升，NOX净化率逐渐下降，如果超过上限温度T_LNTUlimit，则净化率低于容许范围。
LNT 11的LNT温度上升余量ΔT_LNT_cap，是从上限温度T_LNTUlimit减去当前的LNT床层温度预测值T_LNTbed_sim_current后的温度。即由式(6)表示。
ΔT_LNT_cap＝T_LNTUlimit-T_LNTbed_sim_current    (6)
在步骤S3中，ECU 15读入燃料过量供给条件的基本值。燃料过量供给条件的基本值，参照图4中表示特性的初始目标空气过剩率tλ1及最终目标空气过剩率tλ2的对应图、图5中表示特性的与后喷射量Qpost相对应的LNT 11的后喷射校正系数基本值Khos2_base的对应图、图6中表示特性的基准燃料过量供给时间Time_base的对应图求出。这些对应图预先存储在ECU 15的ROM中。
LNT 11的温度上升度，可以从燃料过量供给控制时的最终目标空气过剩率tλ2、表示用于实现最终目标空气过剩率tλ2的燃料过量供给控制中的进气节流阀7和后喷射量的控制比例的后喷射校正系数基本值Khos2_base、以及基准燃料过量供给时间Time_base求出。
LNT 11的温度上升度与进气节流阀7和后喷射量的控制比例相对应而不同。表示该控制比例的后喷射校正系数基本值Khos2_base因下述理由而使用。
ECU 15从燃料过量供给控制时的最终目标空气过剩率tλ2求出基准的LNT 11的温度上升度。基准的LNT 11的温度上升度与单独利用进气节流阀7进行燃料过量供给控制的情况下的温度上升度相当。在同时使用进气节流阀7和后喷射的情况下，与后喷射的比例相对应而校正基准的LNT 11的温度上升度，求出温度上升度。
再次参照图4，初始目标空气过剩率tλ1及最终目标空气过剩率tλ2的对应图，设定为LNT 11的床层温度上升值及DPF 12的床层温度上升值不受它们的催化剂的恶化程度影响的大致固定值。
ECU 15在进行与一次燃料过量供给控制中上升的LNT床层温度上升值ΔT_LNT和DPF床层温度上升值ΔT_DPF相对应的燃料过量供给控制中，参照图4所示的特性的对应图求出仅利用进气节流阀7的操作实现的初始目标空气过剩率tλ1，及利用进气节流阀7的操作和后喷射实现的最终目标空气过剩率tλ2。
另外，ECU 15参照图5所示的特性的对应图，求出与后喷射量相对应的LNT温度的后喷射校正系数基本值Khos2_base。该对应图与由图4的对应图设定的后喷射量基本值相对应，预先设定为，在后喷射量较大的情况下使后喷射校正系数基本值Khos2_base为较小的值，伴随着后喷射量从大向中、从中向小减少，使其增大的值。
ECU 15参照图6所示的特性的对应图，从通过一次浓空燃比控制而上升的LNT床层温度上升值ΔT_LNT和DPF床层温度上升值ΔT_DPF，求出基准燃料过量供给时间Time_base。
在对应图中，基准燃料过量供给时间Time_base预先设定为，随着通过执行燃料过量供给控制而上升的LNT床层温度上升值ΔT_LNT和DPF床层温度上升值ΔT_DPF一起变化。也就是说，设定为，在LNT床层温度上升值ΔT_LNT和DPF床层温度上升值ΔT_DPF均较大的情况下，基准燃料过量供给时间Time_base变为较大的值，在LNT床层温度上升值ΔT_LNT和DPF床层温度上升值ΔT_DPF均较小的情况下，基准燃料过量供给时间Time_base变为较小的值。
在步骤S4中，ECU 15计算当前的空气过剩率和燃料过量供给控制时的最终目标空气过剩率tλ2的差，即空气过剩率的变化量。通过从空气过剩率实测值λcurrent减去由进气节流阀7和后喷射得到的最终目标空气过剩率tλ2，对空气过剩率变化量Δλ进行运算。
在步骤S5中，ECU 15通过依次执行图8所示的子程序和图9所示的子程序，计算在步骤S3及步骤S4中求出的燃料过量供给条件下的LNT 11的基准温度上升值ΔT_LNT_base、考虑了运转状态的LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1、以及考虑了后喷射的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2。
参照图8，ECU 15在步骤S51中读入在步骤S4中求出的空气过剩率变化量Δλ、内燃机1的转速Ne、以及燃料喷射器4的燃料喷射量Qfin。
在步骤S52中，ECU 15利用下述方法分别设定：LNT基准温度上升值ΔT_LNT_base、由内燃机1的运转条件得到的校正系数Khos1、以及LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1。
LNT基准温度上升值ΔT_LNT_base，参照图11所示的特性的预先存储在ROM中的对应图，根据在步骤S4中求出的空气过剩率变化量Δλ求出。
参照图11，在经过步骤S3中求出的基准燃料过量供给时间Time_base，仅利用进气节流阀7的操作实现空气过剩率变化量Δλ、且实施燃料过量供给的情况下的LNT基准温度上升值ΔT_LNT_base，可以将空气过剩率变化量Δλ作为参数而求出。该对应图预先由实验设定，存储在EUC 15的ROM中。
ECU 15参照对应图，从空气过剩率变化量Δλ求出LNT基准温度上升值ΔT_LNT_base。
然后，ECU 15参照图12所示的特性的预先存储在ROM中的对应图，求出根据内燃机1的运转条件对LNT基准温度上升值ΔT_LNT_base进行校正的运转条件校正系数Khos1。在这里，使用内燃机1的转速Ne和燃料喷射量Qfin作为内燃机1的运转条件。在对应图中，运转条件校正系数Khos1预先设定为，主要依赖于燃料喷射量Qfin，在燃料喷射量Qfin较多的高负载时为较大的值，在燃料喷射量Qfin较少的部分负载时为较小的值。
然后，ECU 15计算LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1。
LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1，利用下式(7)从LNT基准温度上升值ΔT_LNT_base和由内燃机1的运转条件得到的运转条件校正系数Khos1计算出。
ΔT_LNThos1＝ΔT_LNT_base×Khos1    (7)
LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1，是考虑了由于燃料过量供给时的运转条件不同而变化的LNT 11的温度上升度的值。
在步骤S52的处理后，ECU 15结束子程序。
然后，ECU 15执行图9所示的子程序，计算考虑了后喷射的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2。
后喷射是在主喷射后喷射无助于燃烧的燃料。在LNT 11的温度小于或等于规定的容许后喷射的催化剂温度T_post的情况下，即使进行后喷射，喷射燃料也不会充分地气化，LNT 11对排气中的HC及CO的净化效率下降。
因此，后喷射仅限于在LNT 11的温度大于或等于规定的容许后喷射的催化剂温度T_post的情况下被许可。ECU 15参照图13所示的特性的预先存储在ROM中的对应图，求出容许后喷射的催化剂温度T_post。在该对应图中，容许后喷射的催化剂温度T_post设定为，即使在未燃状态的液态HC供给至LNT 11的情况下也可以实现氧化反应的温度。容许后喷射的催化剂温度T_post与图10所示的LNT 11的下限温度T_LNTLlimit相比设定得较高。
参照图9，在步骤S53中，ECU 15读入LNT床层温度预测值T_LNTbed_sim_current。
在步骤S54中，ECU 15判定LNT床层温度预测值T_LNTbed_sim_current是否大于或等于容许后喷射的催化剂温度T_post。
在步骤S54的判定为否定的情况下，ECU 15不执行后喷射，为了仅利用进气节流阀7的操作实现目标空气过剩率tλ2，在步骤S56中，将LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1设定为LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2。
具体地说，将LNT床层温度校正系数Khos2设定为1，将进气节流阀7应实现的目标空气过剩率tλ1设定为与由进气节流阀7和后喷射实现的目标空气过剩率tλ2相等。这意味着仅利用进气节流阀7的操作就可实现的目标空气过剩率tλ2。ECU 15利用下式(8)求出LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2。
ΔT_LNThos2＝ΔT_LNThos1    (8)
在该情况下，由于LNT 11的温度充分低，因此即使仅控制进气节流阀7以实现目标空气过剩率tλ2，LNT 11的床层温度超过上限值的可能性也较低。
另一方面，在步骤S54的判定为肯定的情况下，ECU 15在步骤S55中，通过对LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1施加与后喷射量相对应的校正，设定LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2。
具体地说，在LNT床层温度预测值T_LNTbed_sim_current大于或等于容许后喷射的催化剂温度T_post的情况下，执行使用图4和图5的对应图的后喷射。在该情况下，ECU 15根据基准后喷射量，将LNT温度校正值Khos2_base设定为LNT床层温度的后喷射校正系数Khos2。
ECU 15利用下式(9)，将LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1乘以LNT床层温度的后喷射校正系数Khos2，求出LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2。
ΔT_LNThos2＝ΔT_LNThos 1×Khos2    (9)
在步骤S55或步骤S56的处理后，ECU 15结束子程序。
再次参照图7，在步骤S6中，ECU 15判定燃料过量供给控制的开始标志RS_flg是否为0。
在燃料过量供给控制的开始标志RS_flg为0的情况下，ECU 15进行步骤S8的处理。在燃料过量供给控制的开始标志RS_flg不为0的情况下，ECU 15在步骤S7中，重新计算LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos_1及LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2。
步骤S7的重新计算，是在LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2大于或等于LNT温度上升余量ΔT_LNT_cap的情况下，为了使LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2变得比LNT温度上升余量ΔT_LNT_cap低而执行的。因此，在LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2比LNT温度上升余量ΔT_LNT_cap低的情况下，ECU 15跳过步骤S7的处理，进入步骤S8的处理。
在该重新计算中，不对仅利用进气节流阀7的操作实现的目标空气过剩率tλ1，及利用进气节流阀7的操作和后喷射实现的目标空气过剩率tλ2施加变更，缩短燃料过量供给时间。
再次参照图6，在基准燃料过量供给时间Time_base的对应图中，与由一次燃料过量供给控制而引起的LNT 11的床层温度上升值ΔT_LNT和DPF 12的床层温度上升值ΔT_DPF相对应，设定基准燃料过量供给时间Time_base。也就是说，基准燃料过量供给时间Time_base，在LNT 11的床层温度上升值ΔT_LNT和DPF 12的床层温度上升值ΔT_DPF均较大的情况下设定为较大的值，在它们的上升值均较小的情况下设定为较小的值。
ECU 15，在LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2大于或等于LNT温度上升余量ΔT_LNT_cap的情况下，设定比基准燃料过量供给时间Time_base缩短了规定时间、例如1秒的燃料过量供给时间Timehos，计算与燃料过量供给时间Timehos相对应的LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1、和后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2。
参照图11，如果在相同的空气过剩率变化量Δλ＝λ_current-tλ2下将燃料过量供给时间Timehos缩短1秒，则LNT基准温度上升值ΔT_LNT_base如从图中的实线向虚线所示下降。ECU 15按照图中的虚线，从步骤S4中求出的空气过剩率变化量Δλ求出LNT基准温度上升值ΔT_LNT_base。
ECU 15将LNT基准温度上升值ΔT_LNT_base乘以前述的校正系数Khos1而得到的值重新设定为LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1。并且，将重新设定的LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1乘以前述的后喷射校正系数Khos2而得到的值重新设定为LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2。
ECU 15如上所述，在将燃料过量供给时间Timehos每次缩短1秒的同时，反复进行LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2的重新设定，直至LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2变得比LNT温度上升余量ΔT_LNT_cap低。如果LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2变得比LNT温度上升余量ΔT_LNT_cap低，则ECU 15结束步骤S7的处理，进行步骤S8的处理。
在步骤S8中，ECU 15判定LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2是否比LNT温度上升余量ΔT_LNT_cap低。在步骤S7之后立即进行步骤S8的处理的情况下，该判定是肯定的。在步骤S8的判定为否定的情况下，即，在LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2大于或等于LNT温度上升余量ΔT_LNT_cap的情况下，ECU 15不进行燃料过量供给操作，结束程序。
在步骤S8的判定为肯定的情况下，ECU 15在步骤S9中，判定燃料过量供给计数值COUNTERn是否超过预先设定的燃料过量供给时间Timehos或基准燃料过量供给时间Time_base。燃料过量供给计数值COUNTERn的比较对象，在经过步骤S7的处理的情况下为燃料过量供给时间Timehos，在未经过步骤S7的处理的情况下为基准燃料过量供给时间Time_base。在判定为否定的情况下，ECU 15进行步骤S10～S12的处理。
在步骤S10中，ECU 15执行燃料过量供给控制。
在步骤S11中，ECU 15将燃料过量供给控制的开始标志RS_flg设定为1。
在步骤S12中，ECU 15使燃料过量供给计数值COUNTERn递增。在完成步骤S12的处理后，ECU 15结束程序。
在步骤S10～S12的燃料过量供给执行的过程中，进行第1浓空燃比化过程和第2浓空燃比化过程，在第1浓空燃比化过程中，在NOX可从LNT 11上脱离的脱离范围内使空气过剩率下降至利用进气节流阀7的操作实现的初始目标空气过剩率tλ1，使空气过剩率浓空燃比化，在第2浓空燃比化过程中，为了对利用第1浓空燃比化脱离的NOX进行还原，利用使空气过剩率浓空燃比化的后喷射，成为比初始目标空气过剩率tλ1小的最终目标空气过剩率tλ2。
在产生LNT 11的再生要求的情况下，ECU 15首先执行第1浓空燃比化过程，禁止第2浓空燃比化过程的执行，直至判断出通过第1浓空燃比化过程空气过剩率转变为第1目标空气过剩率tλ1。ECU15在判断出实现了初始目标空气过剩率tλ1的情况下，执行第2浓空燃比化。
在步骤S8的判定为肯定的情况下，ECU 15进行步骤S13和S14的处理。这些处理相当于燃料过量供给操作的过程。
在步骤S13中，ECU 15将燃料过量供给控制的开始标志RS_flg重新设置为0。
在步骤S14中，ECU 15重新设置燃料过量供给计数值COUNTERn。在完成步骤S 14的处理后，ECU 15结束程序。
一般地，LNT 11从空气过剩率λ成为规定的值的时刻开始NOX的脱离。例如，在利用燃料喷射器4在内燃机1的膨胀行程中进行后喷射的燃料过量供给控制，使空气过剩率λ立即浓空燃比化的情况下，在NOX从LNT 11充分地脱离之前，可能供给过剩的还原剂。在该情况下，供给的还原剂的一部分用于NOX的脱离，但由于其他的还原剂未用于NOX的再生，而向外界排出，因此担心排气中的HC增加。
另一方面，在通过利用进气节流阀7的操作减少进气而使空气过剩率λ浓空燃比化的情况下，担心伴随着空气过剩率变小，烟雾增加。
根据该排气净化装置，在LNT 11产生再生要求的情况下，首先利用进气节流阀7的操作使过剩率λ浓空燃比化，在空气过剩率λ达到初始目标空气过剩率tλ1之前，不进行由燃料的后喷射使空气过剩率λ浓空燃比化。并且，在实现初始目标空气过剩率tλ1之后，进行燃料的后喷射。利用第1浓空燃比化使空气过剩率λ浓空燃比化，直至成为NOX从LNT 11脱离的状态，然后，利用燃料的后喷射控制，空气过剩率λ由初始目标空气过剩率tλ1向浓空燃比的最终目标空气过剩率tλ2转变。因此，可以高效地进行NOX的脱离和脱离后的NOX的还原，可以不使排气性能恶化地进行燃料过量供给控制。
另外，该排气净化装置通过执行燃料过量供给控制流程，抑制燃料过量供给执行时的LNT 11的床层温度超过上限温度T_LNTUlimit而上升。在流程中计算的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2中，反映了包含由内燃机1的运转条件得到的校正系数Khos1在内的LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1的值。因此，即使在燃料过量供给刚开始后燃料喷射量等内燃机1的运转条件急剧变化的情况下，也可以在执行燃料过量供给过程中高精度地计算LNT 11的床层温度的上升值。其结果，可以抑制LNT 11的净化率ηNOX的下降，减少通过LNT 11而从排气管8向外界大气中排放的NOX量。
下面，对本发明的第2实施方式进行说明，其与在步骤S7中进行的LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1和LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2的再计算有关。
在该实施方式中，在燃料过量供给过程中，ECU 15通过对初始目标空气过剩率tλ1和最终目标空气过剩率tλ2的至少一个进行修正，重新设定LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1和LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2。
例如，ECU 15不改变利用进气节流阀7和后喷射的操作实现的最终目标空气过剩率tλ2及燃料过量供给时间Timehos，将后喷射量重新设定为最大值。利用后喷射量的增加，由进气节流阀7实现的初始目标空气过剩率tλ1向稀空燃比侧重新设定。这样，通过利用进气节流阀7的操作应实现的目标空气过剩率tλ1向稀空燃比侧重新设定，可以抑制排气温度的上升。另外，利用后喷射向最大值的设定，可以进一步抑制LNT 11的温度上升。将该情况下的进气节流阀7的开度和后喷射量及燃料过量供给时间称为第1燃料过量供给条件。
参照图5，伴随向后喷射量的最大值的重新设定，LNT床层温度的后喷射校正系数Khos2被设定为与最小值Khos2_limit相等。与LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1相乘而得到的后喷射校正系数Khos2成为最小值Khos2_limit，从而后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2下降。
如果如上所述重新设定的LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2低于LNT温度上升余量ΔT_LNT_cap，则以第1燃料过量供给条件实施本次的燃料过量供给控制。
在第1燃料过量供给条件下，由于将后喷射量设定为最大值，因此也存在因LNT 11的恶化状态不同使其温度上升值变大的情况。ECU 15对排气温度传感器19检测的LNT 11的LNT出口温度T_LNTout进行监测，在从LNT出口温度T_LNTout推定的LNT 11的床层温度超过上限温度T_LNTUlimit的情况下，中止第1燃料过量供给条件下的燃料过量供给控制。
另外，在第1燃料过量供给条件的基础上，在LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2不低于LNT温度上升余量ΔT_LNT_cap的情况下，ECU 15基于下面所示的第2燃料过量供给条件执行燃料过量供给。
为了得到第2燃料过量供给条件，ECU 15在第1燃料过量供给条件的基础上，将利用进气节流阀7和后喷射的操作实现的最终目标空气过剩率tλ2，重新设定为图14所示的最小值tλ2_limit。伴随着该设定，进气节流阀7的操作实现的初始目标空气过剩率tλ1向稀空燃比侧重新设定。其结果，空气过剩率变化量Δλ＝λ_current-tλ2减小，利用图11的对应图运算的LNT基准温度上升值ΔT_LNT_base也下降。
LNT基准温度上升值ΔT_LNT_base的下降，导致由ΔT_LNThos1＝ΔT_LNT_base×Khos1计算出的LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1的下降。因此，将LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1乘以后喷射温度校正系数Khos2得到的LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2也下降。这样，通过在将进气节流阀7的操作实现的初始目标空气过剩率tλ1向稀空燃比侧重新设定的基础上，将进气节流阀7和后喷射的操作实现的最终目标空气过剩率tλ2向稀空燃比侧重新设定，可以利用第1燃料过量供给条件强力地抑制LNT 11的温度上升。将该情况下的进气节流阀7的开度和后喷射量及燃料过量供给时间称为第2燃料过量供给条件。
在第2燃料过量供给条件下，在LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2下降至小于或等于LNT温度上升余量ΔT_LNT_cap的情况下，ECU 15在第2燃料过量供给条件下执行燃料过量供给。另一方面，即使在第2燃料过量供给条件下，LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2大于LNT温度上升余量ΔT_LNT_cap的情况下，ECU 15在下面所示的第3燃料过量供给条件下执行燃料过量供给。
为了得到第3燃料过量供给条件，ECU 15将后喷射量设定为最大值，将进气节流阀7和后喷射的操作实现的最终目标空气过剩率tλ2设定得与最小值tλ2_limit相等。
ECU 15进一步将燃料过量供给时间Timehos朝向图15所示的最小值Time_limit缩短一定时间。燃料过量供给时间Timehos的缩短，使在图11中相对于空气过剩率变化量Δλ＝λ_current-tλ2的反应热下的LNT基准温度上升值ΔT_LNT_base向最低值变化。使用该对应图得到的LNT基准温度上升值ΔT_LNT_base也进一步下降，由ΔT_LNThos1＝ΔT_LNT_base×Khos1计算出的LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos_1也进一步下降。因此，将LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1乘以后喷射温度校正系数Khos2得到的LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2也进一步下降。另外，利用燃料过量供给时间Timehos的缩短，LNT 11的温度上升进一步被抑制。将该情况下的进气节流阀7的开度和后喷射量及燃料过量供给时间称为第3燃料过量供给条件。
在第3燃料过量供给条件下，在LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2下降至小于或等于LNT温度上升余量ΔT_LNT_cap的情况下，ECU 15以第3燃料过量供给条件执行燃料过量供给。另一方面，即使在第3燃料过量供给条件下，在LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2大于LNT温度上升余量ΔT_LNT_cap的情况下，ECU 15将燃料过量供给时间Timehos朝向图15所示的最小值Time_limit进一步缩短一定时间。
根据该实施方式，通过在上述的流程中重新设定的燃料过量供给条件下执行燃料过量供给，从而可以防止燃料过量供给执行时的LNT 11的床层温度超过上限温度T_LNTUlimit而上升。在该实施方式中，在后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2中，还反映了包含由内燃机1的运转条件得到的校正系数Khos1在内的LNT运转条件校正温度上升值ΔT_LNThos1的值。因此，即使在燃料过量供给刚开始后燃料喷射量等内燃机1的运转条件急剧变化的情况下，也可以在执行燃料过量供给过程中高精度地计算LNT 11的床层温度的上升值。其结果，可以抑制LNT 11的净化率ηNOX的下降，减少通过LNT 11而从排气管8向外界大气中排放的NOX量。
另外，在该实施方式中，作为燃料过量供给执行条件，将初始目标空气过剩率tλ1和最终目标空气过剩率tλ2的至少一个设定为与燃料过量供给执行时的DPF 12的床层温度上升值ΔT_DPF及LNT11的床层温度上升值ΔT_LNT相对应。换言之，将初始目标空气过剩率tλ1和最终目标空气过剩率tλ2的至少一个设定为与LNT 11和DPF 12的催化剂的恶化程度相对应。因此，根据该实施方式，可以不受各种催化剂的恶化程度影响而控制各种催化剂的温度。
作为与使催化剂再生的控制参数变化的方法有关的其他实施方式，也可以如下述变化。
例如，考虑因内燃机1的运转状态变化引起LNT床层温度的后喷射校正温度上升值ΔT_LNThos2超过LNT温度上升余量ΔT_LNT_cap的情况。使催化剂再生的控制参数成为仅利用进气节流阀7的操作实现的初始目标空气过剩率tλ1、利用进气节流阀7的操作和后喷射实现的最终目标空气过剩率tλ2、以及燃料过量供给时间Timehols。为了消除超过温度差ΔT_LNThos2-ΔT_LNT_cap，利用实验将这三个参数相对于超过温度差ΔT_LNThos2-ΔT_LNT_cap作成最适当的对应图。ECU 15将该对应图预先存储在ROM中，在超过温度差ΔT_LNThos2-ΔT_LNT_cap大于0的情况下，基于超过温度差ΔT_LNThos2-ΔT_LNT_cap，参照该对应图，使初始目标空气过剩率tλ1、最终目标空气过剩率tλ2及燃料过量供给时间Timehos变化。
在这里，通过引用的方式将2009年10月13日申请的日本专利2009-236002号的内容合并。
如上所述，通过几个特定的实施例说明了本发明，但本发明并不限定于上述的各实施例。对于本领域的技术人员来说，可以在权利要求的技术范围内对这些实施例增加各种修正或变更。
工业实用性
如上所述，根据本发明，可以相对于内燃机的运转条件变化适当地维持NOX捕集催化剂的再生温度。因此，作为容易产生运转条件变化的车辆用内燃机的排气净化装置，可以期待很好的效果。
本发明的实施方式包含的特有性质或优点如权利要求书所述。

Claims (15)

1.一种排气净化部件(11)的再生装置，该排气净化部件(11)捕集在内燃机(1)的排气中包含的特定成分，其特征在于，具有：
空气过剩率变更装置(4、7)，其变更内燃机(1)的空气过剩率(λ)，排气净化装置(11)通过与空气过剩率(λ)的变更相对应使特定成分脱离而被再生；
运转状态检测传感器(22、23)，其检测内燃机(1)的运转状态；以及
可编程序控制器(15)，其如下所述被编程：
基于控制参数(tλ1、tλ2)对空气过剩率变更装置(4、7)进行控制，对排气净化部件(11)进行再生(S10)；
基于内燃机的运转状态和控制参数(tλ1、tλ2)，计算再生中的排气净化部件(11)的预测温度上升量(ΔT_LNThos2)(S7)；
判定预测温度上升量(ΔT_LNThos2)是否超过预先设定的容许范围(ΔT_LNT_cap)(S8)；以及
在预测温度上升量(ΔT_LNThos2)超过容许范围(ΔT_LNT_cap)的情况下，变更控制参数(tλ1、tλ2)的值(S7)。
2.根据权利要求1所述的再生装置，其特征在于，
内燃机(1)由柴油发动机构成，排气净化部件(11)由氮氧化物捕集催化剂构成，该催化剂捕集排气中的氮氧化物，另一方面，利用使空气过剩率(λ)暂时浓空燃比化的燃料过量供给，使捕集的氮氧化物脱离而进行再生。
3.根据权利要求2所述的再生装置，其特征在于，
内燃机(1)具有进气节流阀(7)和燃料喷射器(4)，空气过剩率变更装置(4、7)由进气节流阀(7)和燃料喷射器(4)构成，控制参数(tλ1、tλ2)包含设定的燃料过量供给中的初始目标空气过剩率(tλ1)、和设定的燃料过量供给中的最终目标空气过剩率(tλ2)，其中，该初始目标空气过剩率(tλ1)是仅利用进气节流阀(7)的控制就能够实现，该最终目标空气过剩率(tλ2)是利用进气节流阀(7)的控制和燃料喷射器(4)的燃料喷射控制而实现。
4.根据权利要求3所述的再生装置，其特征在于，
控制器(15)进一步被编程为(S7)，相对于预测温度上升量(ΔT_LNThos2)的容许范围(ΔT_LNT_cap)的超过量较小，越使初始目标空气过剩率(tλ1)和最终目标空气过剩率(tλ2)减小。
5.根据权利要求4所述的再生装置，其特征在于，
控制器(15)进一步被编程为(S7)，氮氧化物捕集催化剂的恶化程度越大，将燃料过量供给的实施时间(Timehos)设定得越短，并且与燃料过量供给的实施时间相对应，变更初始目标空气过剩率(tλ1)和最终目标空气过剩率(tλ2)。
6.根据权利要求5所述的再生装置，其特征在于，
控制器(15)进一步被编程为(S7)，燃料过量供给的实施时间(Timehos)越短，将初始目标空气过剩率(tλ1)和最终目标空气过剩率(tλ2)设定为越小的值。
7.根据权利要求6所述的再生装置，其特征在于，
控制器(15)进一步被编程为(S7)，通过将燃料过量供给的实施时间(Timehos)向缩短方向进行修正，从而将初始目标空气过剩率(tλ1)和最终目标空气过剩率(tλ2)向减小方向变更。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的再生装置，其特征在于，
氮氧化物捕集催化剂的恶化程度，预先基于燃料过量供给执行时和未执行时的氮氧化物捕集催化剂的温度差(ΔT_LNT)进行判定。
9.根据权利要求3至8中任一项的再生装置，其特征在于，
燃料喷射器(4)的燃料喷射控制，是对燃料喷射器(4)的燃料喷射量中无助于燃烧的喷射量进行的控制。
10.根据权利要求9所述的再生装置，其特征在于，
燃料喷射器(4)的燃料喷射控制是后喷射量的控制，控制器(15)进一步被编程为(S7)，在预测温度上升量超过容许范围的情况下，实施第1控制参数值的变更，即，将后喷射量设定为预先确定的最大值，不改变最终目标空气过剩率(tλ2)，基于后喷射量将初始目标空气过剩率(tλ1)向增大方向进行变更。
11.根据权利要求10所述的再生装置，其特征在于，
控制器(15)进一步被编程为(S7)，基于内燃机(1)的运转状态和实施了第1控制参数值变更的控制参数(tλ1、tλ2)的值，重新计算再生中的排气净化部件(11)的预测温度上升量，在重新计算的预测温度上升量仍然超过预先设定的容许范围的情况下，实施第2控制参数值的变更，即，将最终目标空气过剩率(tλ2)变更为预先设定的最小值，使初始目标空气过剩率(tλ1)与最终目标空气过剩率(tλ2)相对应向增大方向进行变更。
12.根据权利要求11所述的再生装置，其特征在于，
控制器(15)进一步被编程为(S7)，基于内燃机(1)的运转状态和实施了第2控制参数值变更的控制参数(tλ1、tλ2)，重新计算再生中的排气净化部件(11)的预测温度上升量，在重新计算的预测温度上升量仍然超过预先设定的容许范围的情况下，逐步地缩短燃料过量供给的实施时间，直至使用缩短的燃料过量供给的实施时间重新计算的再生中的排气净化部件(11)的预测温度上升量处于预先设定的容许范围内。
13.根据权利要求1至10中任一项所述的再生装置，其特征在于，
运转状态检测传感器包含检测内燃机(1)的转速的传感器(23)和检测吸入空气量的传感器(22)。
14.一种排气净化部件(11)的再生装置，该排气净化部件(11)捕集在内燃机(1)的排气中包含的特定成分，其特征在于，具有：
空气过剩率变更单元，其变更内燃机(1)的空气过剩率，排气净化装置(11)通过与空气过剩率的变更相对应使特定成分脱离而被再生；
运转状态检测单元(22、23)，其检测内燃机(1)的运转状态；
基于控制参数(tλ1、tλ2)对空气过剩率变更装置(4、7)进行控制，对排气净化部件(11)进行再生的单元(4、7)；
基于内燃机(1)的运转状态和控制参数(tλ1、tλ2)，对再生中的排气净化部件(11)的预测温度上升量(ΔT_LNThos2)进行计算的单元(15)；
判定预测温度上升量(ΔT_LNThos2)是否超过预先设定的容许范围(ΔT_LNT_cap)的单元(15)；以及
在预测温度上升量(ΔT_LNThos2)超过容许范围(ΔT_LNT_cap)的情况下，变更控制参数(tλ1、tλ2)的值的单元(15)。
15.一种排气净化部件(11)的再生方法，该排气净化部件(11)捕集在内燃机(1)的排气中包含的特定成分，该内燃机(1)具有变更内燃机(1)的空气过剩率的空气过剩率变更装置(4、7)，排气净化部件(11)通过与空气过剩率的变更相对应使特定成分脱离而被再生，
其特征在于，
检测内燃机(1)的运转状态；
基于控制参数(tλ1、tλ2)对空气过剩率变更装置(4、7)进行控制，对排气净化部件(11)进行再生；
基于内燃机(1)的运转状态和控制参数(tλ1、tλ2)，计算再生中的排气净化部件(11)的预测温度上升量(ΔT_LNThos2)；
判定预测温度上升量(ΔT_LNThos2)是否超过预先设定的容许范围(ΔT_LNT_cap)；以及
在预测温度上升量(ΔT_LNThos2)超过容许范围(ΔT_LNT_cap)的情况下，变更控制参数(tλ1、tλ2)的值。
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