CN107109989B - 排气净化系统和NOx净化能力恢复方法 - Google Patents

Abstract

排气净化系统包括：NOx还原型催化剂(32)，其对排气中的NOx进行还原净化；催化剂再生控制部(60)，其执行催化剂再生处理，在该催化剂再生处理中，通过并用使吸入空气量减少的空气系统控制和使燃料喷射量增加的喷射系统控制来将排气空燃比从稀燃状态切换到浓燃状态，从而使NOx还原型催化剂(32)的NOx净化能力恢复；排气温度传感器(44)，其被设置在比NOx还原型催化剂(32)靠下游侧的排气通道(13)中；催化剂温度推定部(78)，其基于内燃机(10)的运转状态来推定NOx还原型催化剂(32)的催化剂温度；温度传感器值推定部(81)，其基于从催化剂温度推定部(78)输入的催化剂温度来推定排气温度传感器(43)的传感器值；以及异常判定部(82)，其在催化剂再生处理的执行中基于实际传感器值与推定传感器值的温度差来判定催化剂再生处理的异常。

Description

排气净化系统和NOx净化能力恢复方法

技术领域

本发明涉及排气净化系统和NOx净化能力恢复方法。

背景技术

以往，作为对从内燃机排出的排气中的氮化物(NOx)进行还原净化的催化剂，已知NOx吸收还原型催化剂。NOx吸收还原型催化剂在排气是稀燃环境时对排气中含有的NOx进行吸收，并且，在排气是浓燃环境时用排气中含有的烃通过还原净化将已吸收了的NOx无害化并排放。

此外，在NOx吸收还原型催化剂中还吸收排气中含有的硫氧化物(以下，称为SOx)。若SOx吸收量增加，则存在使NOx吸收还原型催化剂的NOx净化能力降低的问题。因此，在SOx吸收量达到预定量的情况下，为了使SOx从NOx吸收还原型催化剂脱离来而使其从S中毒恢复，需要定期地进行利用远后喷射、排气管喷射向上游侧的氧化催化剂供给未燃燃料以使排气温度上升到SOx脱离温度的所谓SOx净化(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本国特开2009－047086号公报

发明内容

发明要解决的课题

在这种装置中，在实施SOx净化等催化剂再生处理时，利用基于目标温度与催化剂推定温度的偏差进行的反馈控制等来调整排气管喷射、远后喷射的燃料喷射量。但是，若排气喷射器、缸内喷射器的喷射增加量超过可校正范围，则在催化剂内部的HC发热量急剧地增加，存在导致催化剂的溶解损失等的问题。

本公开的排气净化系统和NOx净化能力恢复方法的目的在于有效地诊断催化剂再生处理时的系统异常。

用于解决课题的手段

本公开的排气净化系统包括：NOx还原型催化剂，其被设置在内燃机的排气通道中并对排气中的NOx进行还原净化；催化剂再生部件，其执行催化剂再生处理，在上述催化剂再生处理中，通过并用使吸入空气量减少的空气系统控制和使燃料喷射量增加的喷射系统控制来将排气空燃比从稀燃状态切换到浓燃状态，从而使上述NOx还原型催化剂的NOx净化能力恢复；排气温度传感器，其被设置在比上述NOx还原型催化剂靠下游侧的排气通道中；催化剂温度推定部件，其基于上述内燃机的运转状态来推定上述NOx还原型催化剂的催化剂温度；温度传感器值推定部件，其基于从上述催化剂温度推定部件输入的催化剂温度来推定上述排气温度传感器的传感器值；以及异常判定部件，其在上述催化剂再生处理的执行中，基于上述排气温度传感器的实际传感器值与从上述温度传感器值推定部件输入的推定传感器值的温度差，来判定上述催化剂再生处理的异常。

此外，本公开的排气净化系统包括：NOx还原型催化剂，其被配置在内燃机的排气通道中，对排气中的NOx进行还原净化；排气温度传感器，其在上述排气通道中被设置在比上述NOx还原型催化剂靠下游侧的位置，检测上述排气的温度作为第1排气温度；以及控制单元，其控制上述内燃机的进气流量和燃料喷射量中的至少一者，

其中，

上述控制单元进行动作，以便执行以下的处理：

再生处理，通过控制上述进气流量和上述燃料喷射量中的至少一者来使上述排气成为浓燃状态，从而使上述NOx还原型催化剂的NOx净化能力恢复；

排气温度推定处理，算出基于上述内燃机的运转状态推定上述排气的温度而得出的第2排气温度；以及

异常检测处理，在上述再生处理的执行中，基于由上述排气温度传感器检测出的第1排气温度、和通过上述排气温度推定处理算出的第2排气温度来检测上述再生处理的异常。

本公开的NOx净化能力恢复方法，是排气净化系统中的NOx净化能力恢复方法，上述排气净化系统包括内燃机、被配置在上述内燃机的排气通道中并对排气中的NOx进行还原净化的NOx还原型催化剂，其中，NOx净化能力恢复方法包含：再生处理，通过控制上述内燃机的进气流量和燃料喷射量中的至少一者来使上述排气成为浓燃状态，从而使上述NOx还原型催化剂的NOx净化能力恢复；检测处理，检测上述排气的温度作为第1排气温度；推定处理，算出基于上述内燃机的运转状态推定上述排气的温度而得到的第2排气温度；以及异常检测处理，在上述再生处理的执行中，基于上述第1排气温度和上述第2排气温度来检测上述再生处理的异常。

发明效果

根据本公开的排气净化系统和NOx净化能力恢复方法，能够有效地诊断催化剂再生处理时的系统异常。

附图说明

图1是表示本实施方式的排气净化系统的整体构成图。

图2是说明本实施方式的SOx净化控制的时序图。

图3是表示本实施方式的SOx净化稀燃控制时的MAF目标值的设定处理的框图。

图4是表示本实施方式的SOx净化浓燃控制时的目标喷射量的设定处理的框图。

图5是说明本实施方式的SOx净化控制的催化剂温度调整控制的时序图。

图6是表示本实施方式的催化剂温度的推定处理的框图。

图7是表示本实施方式的诊断处理的框图。

图8是表示本实施方式的喷射器的喷射量学习校正的处理的框图。

图9是说明本实施方式的学习校正系数的运算处理的流程图。

图10是表示本实施方式的MAF校正系数的设定处理的框图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的一实施方式的排气净化系统。

如图1所示，柴油引擎(以下，简称为引擎)10的各气缸分别设置有将由未图示的共轨(Common Rail)蓄压的高压燃料向各气缸内直接喷射的缸内喷射器11。这些各缸内喷射器11的燃料喷射量、燃料喷射定时被按照从电子控制单元(以下，称为ECU)50输入的指示信号而控制。

在引擎10的进气歧管10A上连接有导入新空气的进气通道12，在排气歧管10B上连接有将排气向外部导出的排气通道13。在进气通道12中从进气上游侧起依次设置有空气过滤器14、吸入空气量传感器(以下，称为MAF(Mass Air Flow)传感器)40、进气温度传感器48、可变容量型增压器20的压缩机20A、中冷器15、进气节气门16等。在排气通道13中从排气上游侧起依次设置有可变容量型增压器20的涡轮20B、排气后处理装置30等。另外，在引擎10上安装有引擎转速传感器41、油门开度传感器42、增压压力传感器46、外气温度传感器47。

另外，在本实施方式的说明中，作为对引擎的吸入空气量(进气流量(Suction AirFlow))进行测定、检测的传感器，视为使用对质量流量(Mass Air Flow)进行测定、检测的MAF传感器40，但是，如果能够测定、检测引擎的进气流量，则也可以使用与MAF传感器40不同类型的流量(Air Flow)传感器、或者代替流量传感器的部件。

EGR装置21包括：EGR通道22，其连接排气歧管10B和进气歧管10A；EGR冷却器23，其冷却EGR气体；以及EGR阀24，其调整EGR量。

排气后处理装置30是通过在外壳30A内从排气上游侧起依次配置氧化催化剂31、NOx吸收还原型催化剂32、颗粒过滤器(以下，简称为过滤器)33而构成的。此外，在比氧化催化剂31靠上游侧的排气通道13中，设置有按照从ECU50输入的指示信号向排气通道13内喷射未燃燃料(主要是烃(HC))的排气喷射器34。

另外，排气喷射器34也称为排气管内喷射器、或者简称为喷射器。

氧化催化剂31例如是通过在蜂窝结构体等陶瓷制承载体表面承载氧化催化剂成分而形成的。若通过排气喷射器34或缸内喷射器11的远后喷射而向氧化催化剂31供给未燃燃料，则氧化催化剂31将该未燃燃料氧化而使排气温度上升。

NOx吸收还原型催化剂32例如是通过在蜂窝结构体等陶瓷制承载体表面承载碱金属等而形成的。该NOx吸收还原型催化剂32在排气空燃比为稀燃状态时吸收排气中的NOx，并且，在排气空燃比为浓燃状态时用排气中含有的还原剂(HC等)来对已吸收的NOx进行还原净化。

过滤器33例如是通过将由多孔质性的分隔壁划分的多个单元沿着排气的流动方向配置并将这些单元的上游侧和下游侧交替地孔封闭而形成的。过滤器33在分隔壁的细孔、表面捕集排气中的颗粒状物质(PM)，并且，若PM堆积推定量达到预定量，则被执行将该颗粒状物质燃烧除去的所谓过滤器强制再生。通过利用排气管喷射或远后喷射向上游侧的氧化催化剂31供给未燃燃料，并将流入到过滤器33的排气温度升温到PM燃烧温度，从而进行过滤器强制再生。

第1排气温度传感器43被设置在比氧化催化剂31靠上游侧的位置，对流入到氧化催化剂31的排气温度进行检测。第2排气温度传感器44被设置在NOx吸收还原型催化剂32与过滤器33之间，对从NOx吸收还原型催化剂32排出的排气温度进行检测。NOx/λ传感器45被设置在比过滤器33靠下游侧的位置，对通过了NOx吸收还原型催化剂32的排气的NOx值及λ(lambda)值(以下，也称为空气过剩率)进行检测。

ECU50进行引擎10等的各种控制，被构成为包括公知的CPU、ROM、RAM、输入接口、输出接口等。为了进行这些各种控制，传感器类40～48的传感器值被输入到ECU50。此外，ECU50作为一部分的功能要素而具有过滤器再生控制部51、SOx净化控制部60、催化剂温度推定部70、异常诊断部80、MAF追踪控制部85、喷射量学习校正部90、以及MAF校正系数运算部95。这些各功能要素作为被包含在作为一体硬件的ECU50中的要素来说明，但是，还能够将这些之中的任何一部分设置在相互独立的硬件中。

[过滤器再生控制]

过滤器再生控制部51根据车辆的行驶距离、或者由未图示的压力差传感器检测的过滤器前后压力差来推定过滤器33的PM堆积量，并且，若该PM堆积推定量超过预定的上限阈值，则激活强制再生标志F_DPF(参照图2的时刻t₁)。若强制再生标志F_DPF被激活，则对排气喷射器34发送使其执行排气管喷射的指示信号、或者对各缸内喷射器11发送使其执行远后喷射的指示信号，使排气温度升温到PM燃烧温度(例如，约550℃)。若PM堆积推定量降低到表示燃烧除去的预定的下限阈值(判定阈值)，则关闭该强制再生标志F_DPF(参照图2的时刻t₂)。关闭强制再生标志F_DPF的判定阈值例如也可以将过滤器强制再生开始(F_DPF＝1)后的上限经过时间、上限累计喷射量作为基准。

在本实施方式中，过滤器强制再生时的燃料喷射量被基于由详细后述的参照温度选择部79(参照图6)适当选择的氧化催化剂温度、或NOx催化剂温度的任何一者来反馈控制。

[SOx净化控制]

SOx净化控制部60执行如下控制：使排气成为浓燃状态并使排气温度上升到硫磺脱离温度(例如约600℃)，使NOx吸收还原型催化剂32从SOx中毒恢复(以下，将该控制称为SOx净化控制)。

图2表示本实施方式的SOx净化控制的时序图。如图2所示，在强制再生标志F_DPF被关闭的同时，开始SOx净化控制的SOx净化标志F_SP被激活(参照图2的时刻t₂)。由此，能够从通过过滤器33的强制再生而使排气温度上升了的状态高效率地转移到SOx净化控制，能够有效地减少燃料消耗量。

在本实施方式中，SOx净化控制下的浓燃化是通过并用SOx净化稀燃控制和SOx净化浓燃控制而实现的，其中，在该SOx净化稀燃控制中，利用空气系统控制使空气过剩率从正常运转时(例如约1.5)降低到比理论空燃比相当值(约1.0)靠稀燃侧的第1目标空气过剩率(例如约1.3)，在该SOx净化浓燃控制中，利用喷射系统控制使空气过剩率从第1目标空气过剩率降低到浓燃侧的第2目标空气过剩率(例如约0.9)。以下，说明SOx净化稀燃控制、及SOx净化浓燃控制的细节。

[SOx净化稀燃控制的空气系统控制]

图3是表示SOx净化稀燃控制时的MAF目标值MAF_SPL＿Trgt的设定处理的框图。第1目标空气过剩率设定映射61是基于引擎转速Ne及油门开度Q(引擎10的燃料喷射量)被参照的映射，预先基于实验等而设定有与这些引擎转速Ne及油门开度Q对应的SOx净化稀燃控制时的空气过剩率目标值λ_SPL＿Trgt(第1目标空气过剩率)。

首先，将引擎转速Ne及油门开度Q作为输入信号，从第1目标空气过剩率设定映射61读取SOx净化稀燃控制时的空气过剩率目标值λ_SPL＿Trgt，并输入到MAF目标值运算部62。进一步，在MAF目标值运算部62中，基于以下的数学公式(1)运算SOx净化稀燃控制时的MAF目标值MAF_SPL＿Trgt。

[数学公式1]

在数学公式(1)中，Q_fnl＿corrd表示后述的被学习校正后的燃料喷射量(除了远后喷射之外)，Ro_Fuel表示燃料比重，AFR_sto表示理论空燃比，Maf_＿corr表示后述的MAF校正系数。

若SOx净化标志F_SP变成激活(参照图2的时刻t₂)，则将由MAF目标值运算部62运算的MAF目标值MAF_SPL＿Trgt输入到坡度(ramp)处理部63。坡度处理部63将引擎转速Ne及油门开度Q作为输入信号，从+坡度系数映射63A及－坡度系数映射63B读取坡度系数，并且，将附加了该坡度系数的MAF目标坡度值MAF_{SPL＿Trgt＿Ramp}输入到阀控制部64。

阀控制部64执行如下反馈控制：为了使得从MAF传感器40输入的实际MAF值MAF_Act达到MAF目标坡度值MAF_{SPL＿Trgt＿Ramp}，将进气节气门16向闭侧节流，并且将EGR阀24向开侧打开。

这样，在本实施方式中，基于从第1目标空气过剩率设定映射61读取的空气过剩率目标值λ_SPL＿Trgt、和各缸内喷射器11的燃料喷射量来设定MAF目标值MAF_SPL＿Trgt，基于该MAF目标值MAF_SPL＿Trgt对空气系统动作进行反馈控制。由此，不必在NOx吸收还原型催化剂32的上游侧设置λ传感器，或者，即使在NOx吸收还原型催化剂32的上游侧设置有λ传感器的情况下，也不必使用该λ传感器的传感器值，就能够有效地使排气降低到SOx净化稀燃控制所需的期望的空气过剩率。

此外，通过将学习校正后的燃料喷射量Q_fnl＿corrd用作各缸内喷射器11的燃料喷射量，从而能够用前馈控制来设定MAF目标值MAF_SPL＿Trgt，能够有效地排除各缸内喷射器11的经年劣化、特性变化、个体差等的影响。

此外，通过对MAF目标值MAF_SPL＿Trgt附加根据引擎10的运转状态设定的坡度系数，从而能够有效地防止因吸入空气量的急剧变化而导致的引擎10的不发火、因力矩变动而导致的驾驶性的恶化等。

[SOx净化浓燃控制的燃料喷射量设定]

图4是表示SOx净化浓燃控制中的排气管喷射或远后喷射的目标喷射量Q_SPR＿Trgt(每单位时间的喷射量)的设定处理的框图。第2目标空气过剩率设定映射65是基于引擎转速Ne及油门开度Q而被参照的映射，预先基于实验等设定有与这些引擎转速Ne及油门开度Q对应的SOx净化浓燃控制时的空气过剩率目标值λ_SPR＿Trgt(第2目标空气过剩率)。

首先，将引擎转速Ne及油门开度Q作为输入信号，从第2目标空气过剩率设定映射65读取SOx净化浓燃控制时的空气过剩率目标值λ_SPR＿Trgt，并输入到喷射量目标值运算部66。进一步，在喷射量目标值运算部66中，基于以下的数学公式(2)运算SOx净化浓燃控制时的目标喷射量Q_SPR＿Trgt。

[数学公式2]

在数学公式(2)中，MAF_SPL＿Trgt是SOx净化稀燃时的MAF目标值，被从上述的MAF目标值运算部62输入。此外，Q_fnl＿corrd表示后述的被学习校正后的MAF追踪控制应用前的燃料喷射量(除了远后喷射之外)，Ro_Fuel表示燃料比重，AFR_sto表示理论空燃比，Maf_＿corr表示后述的MAF校正系数。

若后述的SOx净化浓燃标志F_SPR变成激活，则将由喷射量目标值运算部66运算的目标喷射量Q_SPR＿Trgt作为喷射指示信号而发送到排气喷射器34、或各缸内喷射器11。

这样，在本实施方式中，基于从第2目标空气过剩率设定映射65读取的空气过剩率目标值λ_SPR＿Trgt、和各缸内喷射器11的燃料喷射量来设定目标喷射量Q_SPR＿Trgt。由此，不必在NOx吸收还原型催化剂32的上游侧设置λ传感器，或者，即使在NOx吸收还原型催化剂32的上游侧设置有λ传感器的情况下，也不必使用该λ传感器的传感器值，就能够有效地使排气降低到SOx净化浓燃控制所需的期望的空气过剩率。

此外，通过将学习校正后的燃料喷射量Q_fnl＿corrd用作各缸内喷射器11的燃料喷射量，从而能够用前馈控制来设定目标喷射量Q_SPR＿Trgt，能够有效地排除各缸内喷射器11的经年劣化、特性变化等的影响。

[SOx净化控制的催化剂温度调整控制]

如图2的时刻t₂～t₄所示，通过交替地对执行排气管喷射或远后喷射的SOx净化浓燃标志F_SPR的激活/关闭(浓燃/稀燃)进行切换，从而控制在SOx净化控制中从NOx吸收还原型催化剂32排出的排气温度(以下，也称为催化剂温度)。若SOx净化浓燃标志F_SPR被激活(F_SPR＝1)，则催化剂温度由于排气管喷射或远后喷射而上升(以下，将该期间称为喷射期间T_F＿INJ)。另一方面，若SOx净化浓燃标志F_SPR被关闭，则催化剂温度由于排气管喷射或远后喷射的停止而降低(以下，将该期间称为间隔T_F＿INT)。

在本实施方式中，通过从预先通过实验等制作的喷射期间设定映射(未图示)读取与引擎转速Ne及油门开度Q对应的值，从而设定喷射期间T_F＿INJ。在该喷射期间设定映射中，与引擎10的运转状态相应地设定有预先通过实验等求出的为了使排气的空气过剩率可靠地降低到第2目标空气过剩率而需要的喷射期间。

在催化剂温度最高的SOx净化浓燃标志F_SPR被从激活切换到关闭时，通过反馈控制设定间隔T_F＿INT。具体而言，通过PID(Proportional-Integral-Derivative：比例—积分—微分)控制来处理，该PID控制包括：与SOx净化浓燃标志F_SPR被关闭时的催化剂目标温度与催化剂推定温度的偏差ΔT成比例地使输入信号变化的比例控制；与偏差ΔT的时间积分值成比例地使输入信号变化的积分控制；以及与偏差ΔT的时间微分值成比例地使输入信号变化的微分控制。用能从NOx吸收还原型催化剂32脱离SOx的温度来设定催化剂目标温度，用由详细后述的参照温度选择部79(参照图6)适当选择的氧化催化剂温度、或NOx催化剂温度的任何一者来设定催化剂推定温度。

如图5的时刻t₁所示，若由于过滤器强制再生的结束(F_DPF＝0)而SOx净化标志F_SP被激活，则SOx净化浓燃标志F_SPR也被激活，并且，在前次的SOx净化控制时被反馈计算出的间隔T_F＿INT也被暂时重置。即，在过滤器强制再生之后的首次，根据用喷射期间设定映射设定的喷射期间T_F＿INJ＿1来执行排气管喷射或远后喷射(参照图5的时刻t₁～t₂)。这样，由于不进行SOx净化稀燃控制而从SOx净化浓燃控制开始SOx净化控制，所以，不必使在过滤器强制再生中上升了的排气温度降低，能够迅速地转移到SOx净化控制，能够减少燃料消耗量。

接下来，若由于经过喷射期间T_F＿INJ＿1而SOx净化浓燃标志F_SPR变成关闭，则SOx净化浓燃标志F_SPR被关闭，直到经过通过PID控制设定的间隔T_F＿INT＿1为止(参照图5的时刻t₂～t₃)。进一步，若由于经过间隔T_F＿INT＿1而SOx净化浓燃标志F_SPR被激活，则再次执行与喷射期间T_F＿INJ＿2相应的排气管喷射或远后喷射(参照图5的时刻t₃～t₄)。然后，重复执行这些SOx净化浓燃标志F_SPR的激活/关闭的切换，直到由于后述的SOx净化控制的结束判定而SOx净化标志F_SP被关闭为止(参照图5的时刻t_n)。

这样，在本实施方式中，根据基于引擎10的运转状态而参照的映射来设定使催化剂温度上升并且使空气过剩率降低到第2目标空气过剩率的喷射期间T_F＿INJ，并且，利用PID控制来处理使催化剂温度下降的间隔T_F＿INT。由此，能够一边将SOx净化控制中的催化剂温度有效地维持在净化所需的期望的温度范围，一边使空气过剩率可靠地降低到目标过剩率。

[催化剂温度推定]

图6是表示由催化剂温度推定部70进行的氧化催化剂温度、及NOx催化剂温度的推定处理的框图。

稀燃时HC映射71是基于引擎10的运转状态而被参照的映射，预先通过实验等设定有在稀燃运转时从引擎10排出的HC量(以下，称为稀燃时HC排出量)。在SOx净化标志F_SP、及强制再生标志F_DPF关闭(F_SP＝0、F_DPF＝0)的情况下，在从稀燃时HC映射71基于引擎转速Ne及油门开度Q读取的稀燃时HC排出量上，乘以与MAF传感器40的传感器值相应的预定的系数，并发送到氧化催化剂温度推定部77和NOx催化剂温度推定部78。

稀燃时CO映射72是基于引擎10的运转状态而被参照的映射，预先通过实验等设定有在稀燃运转时从引擎10排出的CO量(以下，称为稀燃时CO排出量)。在SOx净化标志F_SP、及强制再生标志F_DPF关闭(F_SP＝0、F_DPF＝0)的情况下，在从稀燃时CO映射72基于引擎转速Ne及油门开度Q读取的稀燃时CO排出量上，乘以与MAF传感器40的传感器值相应的预定的系数，并发送到氧化催化剂温度推定部77和NOx催化剂温度推定部78。

第1SOx净化时HC映射73A是基于引擎10的运转状态而被参照的映射，预先通过实验等设定有在缸内喷射器11的喷射模式中包含后喷射的状态下实施了SOx净化控制时从引擎10排出的HC量(以下，称为第1SOx净化时HC排出量)。在SOx净化标志F_SP为激活(F_SP＝1)、且缸内喷射器11的喷射模式包含后喷射的情况下，在从第1SOx净化时HC映射73A基于引擎转速Ne及油门开度Q读取的第1SOx净化时HC排出量上，乘以与MAF传感器40的传感器值相应的预定的系数，并发送到氧化催化剂温度推定部77和NOx催化剂温度推定部78。

第2SOx净化时HC映射73B是基于引擎10的运转状态而被参照的映射，预先通过实验等设定有在缸内喷射器11的喷射模式中不包含后喷射的状态下实施了SOx净化控制时从引擎10排出的HC量(以下，称为第2SOx净化时HC排出量)。在SOx净化标志F_SP为激活(F_SP＝1)、且缸内喷射器11的喷射模式不包含后喷射的情况下，在从第2SOx净化时HC映射73B基于引擎转速Ne及油门开度Q读取的第2SOx净化时HC排出量上，乘以与MAF传感器40的传感器值相应的预定的系数，并发送到氧化催化剂温度推定部77和NOx催化剂温度推定部78。

第1SOx净化时CO映射74A是基于引擎10的运转状态而被参照的映射，预先通过实验等设定有在缸内喷射器11的喷射模式中包含后喷射的状态下实施了SOx净化控制时从引擎10排出的CO量(以下，称为第1SOx净化时CO排出量)。在SOx净化标志F_SP为激活(F_SP＝1)、且缸内喷射器11的喷射模式包含后喷射的情况下，在从第1SOx净化时CO映射74A基于引擎转速Ne及油门开度Q读取的第1SOx净化时CO排出量上，乘以与MAF传感器40的传感器值相应的预定的系数，并发送到氧化催化剂温度推定部77和NOx催化剂温度推定部78。

第2SOx净化时CO映射74B是基于引擎10的运转状态而被参照的映射，预先通过实验等设定有在缸内喷射器11的喷射模式中不包含后喷射的状态下实施了SOx净化控制时从引擎10排出的CO量(以下，称为第2SOx净化时CO排出量)。在SOx净化标志F_SP为激活(F_SP＝1)、且缸内喷射器11的喷射模式不包含后喷射的情况下，在从第2SOx净化时CO映射74B基于引擎转速Ne及油门开度Q读取的第2SOx净化时CO排出量上，乘以与MAF传感器40的传感器值相应的预定的系数，并发送到氧化催化剂温度推定部77和NOx催化剂温度推定部78。

过滤器强制再生时HC映射75是基于引擎10的运转状态而被参照的映射，预先通过实验等设定有在实施了过滤器强制再生控制时从引擎10排出的HC量(以下，称为过滤器再生时HC排出量)。在强制再生标志F_DPF为激活(F_DPF＝1)的情况下，在从过滤器强制再生时HC映射75基于引擎转速Ne及油门开度Q读取的过滤器再生时HC排出量上，乘以与MAF传感器40的传感器值相应的预定的系数，并发送到氧化催化剂温度推定部77和NOx催化剂温度推定部78。

过滤器强制再生时CO映射76是基于引擎10的运转状态而被参照的映射，预先通过实验等设定有在实施了过滤器强制再生控制时从引擎10排出的CO量(以下，称为过滤器再生时CO排出量)。在强制再生标志F_DPF为激活(F_DPF＝1)的情况下，在从过滤器强制再生时CO映射76基于引擎转速Ne及油门开度Q读取的过滤器再生时CO排出量上，乘以与MAF传感器40的传感器值相应的预定的系数，并发送到氧化催化剂温度推定部77和NOx催化剂温度推定部78。

氧化催化剂温度推定部77基于模型公式、映射等来推定运算氧化催化剂31的催化剂温度，该模型公式、映射等作为输入值而包含由第1排气温度传感器43检测的氧化催化剂入口温度、在氧化催化剂31内部的HC/CO发热量、MAF传感器40的传感器值、根据外气温度传感器47或进气温度传感器48的传感器值推定的向外气的散热量等。

基于模型公式、映射等运算在氧化催化剂31的内部的HC/CO发热量，该模型公式、映射等作为输入值而包含根据SOx净化标志F_SP、强制再生标志F_DPF的激活/关闭而从各映射71～76输入的HC/CO排出量。对运算出的HC/CO发热量乘以从详细后述的劣化校正系数运算部83(参照图7)输入的劣化校正系数D_＿corr。

NOx催化剂温度推定部78基于模型公式、映射等推定运算NOx吸收还原型催化剂32的催化剂温度，该模型公式、映射等作为输入值而包含从氧化催化剂温度推定部77输入的氧化催化剂温度、在NOx吸收还原型催化剂32内部的HC/CO发热量、根据外气温度传感器47或进气温度传感器48的传感器值而推定的向外气的散热量等。

基于模型公式、映射等运算NOx吸收还原型催化剂32内部的HC/CO发热量，该模型公式、映射等作为输入值包含根据SOx净化标志F_SP、强制再生标志F_DPF的激活/关闭而从各映射71～76输入的HC/CO排出量。对运算出的HC/CO发热量乘以从详细后述的劣化校正系数运算部83(参照图7)输入的劣化校正系数D_＿corr。

这样，在本实施方式中，通过根据HC/CO排出量各自不同的稀燃运转时、SOx净化时、过滤器强制再生时等状况来适当切换各种映射71～76，从而能够精度良好地运算催化剂内部的HC/CO发热量，能够有效地提高各催化剂31、32的温度推定精度。

[FB控制参照温度选择]

图6所示的参照温度选择部79选择在上述的过滤器强制再生、SOx净化的温度反馈控制中使用的参照温度。

在包括氧化催化剂31和NOx吸收还原型催化剂32的排气净化系统中，各催化剂31、32中的HC/CO发热量根据催化剂的发热特性等而不同。因此，作为温度反馈控制的参照温度，在提高控制性方面，优选选择发热量较多的催化剂温度。

参照温度选择部79被构成为，从氧化催化剂温度和NOx催化剂温度中选择根据此时的引擎10的运转状态推定的发热量较多的一个催化剂温度，作为温度反馈控制的参照温度发送到过滤器再生控制部51及SOx净化控制部60。更详细而言，在排气中的氧浓度比较高、且氧化催化剂31的HC/CO发热量增加的过滤器强制再生时，选择从氧化催化剂温度推定部77输入的氧化催化剂温度作为温度反馈控制的参照温度，另一方面，在由于排气中的氧浓度的降低而NOx吸收还原型催化剂32中的HC/CO发热量增加的SOx净化浓燃控制时，选择从NOx催化剂温度推定部78输入的NOx催化剂温度作为温度反馈控制的参照温度。

这样，在本实施方式中，通过选择HC/CO发热量多的一方的催化剂温度作为温度反馈控制的参照温度，从而能够有效地提高控制性。

[异常诊断]

图7是表示由异常诊断部80进行的诊断处理的框图。

温度传感器值推定部81基于从NOx催化剂温度推定部78输入的NOx催化剂温度等，实时运算第2排气温度传感器44的推定传感器值T_ent＿est。更详细而言，通过基于作为输入值包含NOx催化剂温度、MAF传感器40的传感器值、各催化剂31、32的发热量、及向外气的散热量等的模型公式等，推定第2排气温度传感器44的传感器部周围的排气温度，并且，在该传感器部周围的排气温度上乘以预定的过滤系数，从而运算推定传感器值T_ent＿est。

异常判定部82基于从温度传感器值推定部81输入的推定传感器值T_ent＿est、和第2排气温度传感器44的实际传感器值T_act，判定有无系统异常的发生。更详细而言，若实际传感器值T_act与推定传感器值T_ent＿est之差的绝对值大于预定的上限阈值T_thr的状态(|T_act－T_ent＿est|＞T_thr)持续预定时间以上，则异常判定部82判定为发生了由于排气喷射器34、缸内喷射器11的故障、各催化剂31、32的故障、或者控制不良等而引起的系统异常。在被判定为系统异常的情况下，禁止SOx净化控制的实施。

另一方面，在虽未发生系统异常，但是实际传感器值T_act与推定传感器值T_ent＿est具有预定的温度差的情况下(0＜|T_act－T_ent＿est|≦T_thr)，异常判定部82判定为伴随各催化剂31、32的劣化而产生了发热量变化。在被判定为产生了发热量变化的情况下，执行由劣化校正系数运算部83进行的劣化校正系数D_＿corr的运算。

劣化校正系数运算部83基于在实际传感器值T_act与推定传感器值T_ent＿est的温度差上乘以预定的系数C并进行积分的以下的数学公式(3)，运算各催化剂31、32的劣化程度即劣化校正系数D_＿corr。

[数学公式3]

D_{_corr}=∫C·(T_act-T_{ent_est}…(3)

将从数学公式(3)求出的劣化校正系数D_＿corr作为各催化剂31、32的发热特性分别输入到上述的氧化催化剂温度推定部77、及NOx催化剂温度推定部78，并与由这些推定部77、78运算的催化剂内部的HC/CO发热量相乘。

这样，在本实施方式中，基于第2排气温度传感器44的实际传感器值T_act与推定传感器值T_ent＿est之差，判定有无系统异常的发生，并且，在发生了系统异常的情况下，禁止SOx净化。由此，能够有效地防止由于在发生了系统异常的状态下实施SOx净化而引起的排气过升温、燃料经济性的恶化等。

此外，即使在未发生系统异常的情况下，如果实际传感器值T_act与推定传感器值T_ent＿est具有温度差，则基于该温度差运算各催化剂31、32的劣化校正系数D_＿corr，并且，反映到催化剂内部的HC/CO发热量推定中。由此，能够精度良好地运算与伴随各催化剂31、32的劣化而变化的发热特性相应的HC/CO发热量，还能够有效地提高催化剂内部温度的推定精度。

[SOx净化控制的结束判定]

SOx净化控制中，(1)从SOx净化标志F_SP的激活起累计排气管喷射或远后喷射的喷射量，在该累计喷射量达到了预定的上限阈值量的情况下，(2)在从SOx净化控制的开始起进行计时的经过时间达到了预定的上限阈值时间的情况下，(3)若基于包含引擎10的运转状态、NOx/λ传感器45的传感器值等作为输入信号的预定的模型公式运算的NOx吸收还原型催化剂32的SOx吸附量降低到表示SOx除去成功的预定的阈值的情况下的某一条件成立，则关闭SOx净化标志F_SP而结束SOx净化控制(参照图2的时刻t₄、图5的时刻t_n)。

这样，在本实施方式中，通过在SOx净化控制的结束条件中设置累计喷射量、及经过时间的上限，从而能够有效地防止在SOx净化由于排气温度的降低等而未进展的情况下燃料消耗量变得过剩的情况。

[MAF追踪控制]

MAF追踪控制部85在(1)从通常运转的稀燃状态向SOx净化控制下的浓燃状态的切换期间、及(2)从SOx净化控制下的浓燃状态向通常运转的稀燃状态的切换期间，执行根据MAF变化来校正各缸内喷射器11的燃料喷射定时及燃料喷射量的控制(称为MAF追踪控制)。

[喷射量学习校正]

如图8所示，喷射量学习校正部90具有学习校正系数运算部91、以及喷射量校正部92。

学习校正系数运算部91基于在引擎10的稀燃运转时由NOx/λ传感器45检测的实际λ值λ_Act、和推定λ值λ_Est的误差Δλ，运算燃料喷射量的学习校正系数F_Corr。在排气为稀燃状态时，由于排气中的HC浓度非常低，所以，在氧化催化剂31中因HC的氧化反应导致的排气λ值的变化小到可以无视的程度。因此，可以认为通过氧化催化剂31并由下游侧的NOx/λ传感器45检测的排气中的实际λ值λ_Act、与从引擎10排出的排气中的推定λ值λ_Est一致。因此，在这些实际λ值λ_Act与推定λ值λ_Est产生了误差Δλ的情况下，能够假定为起因于对各缸内喷射器11的指示喷射量与实际喷射量之差。以下，基于图9的流程来说明使用了该误差Δλ的由学习校正系数运算部91进行的学习校正系数的运算处理。

在步骤S300中，基于引擎转速Ne及油门开度Q，判定引擎10是否处于稀燃运转状态。如果处于稀燃运转状态，则为了开始学习校正系数的运算，进入步骤S310。

在步骤S310中，通过在从推定λ值λ_Est减去由NOx/λ传感器45检测的实际λ值λ_Act后的误差Δλ上，乘以学习值增益K₁及校正灵敏度系数K₂，从而运算学习值F_CorrAdpt(F_CorrAdpt＝(λ_Est－λ_Act)×K₁×K₂)。推定λ值λ_Est是根据与引擎转速Ne、油门开度Q相应的引擎10的运转状态而被推定运算的。此外，校正灵敏度系数K₂是从图8所示的校正灵敏度系数映射91A将由NOx/λ传感器45检测的实际λ值λ_Act作为输入信号而被读取的。

在步骤S320中，判定学习值F_CorrAdpt的绝对值|F_CorrAdpt|是否处于预定的校正极限值A的范围内。在绝对值|F_CorrAdpt|超过了校正极限值A的情况下，本控制被返回而中止本次的学习。

在步骤S330中，判定学习禁止标志F_Pro是否关闭。作为学习禁止标志F_Pro，例如有引擎10的过渡运转时、SOx净化控制时(F_SP＝1)、NOx净化控制时(F_NP＝1)等。原因在于，在这些条件成立的状态下，误差Δλ由于实际λ值λ_Act的变化而变大，不能进行精确的学习。引擎10是否处于过渡运转状态例如基于由NOx/λ传感器45检测的实际λ值λ_Act的时间变化量来判定，在该时间变化量大于预定的阈值的情况下判定为过渡运转状态即可。

在步骤S340中，将基于引擎转速Ne及油门开度Q而被参照的学习值映射91B(参照图8)更新为在步骤S310中运算的学习值F_CorrAdpt。更详细而言，在该学习值映射91B上设定有根据引擎转速Ne及油门开度Q划分的多个学习区域。这些学习区域优选越是使用频度多的区域则其范围被设定得越窄，越是使用频度少的区域则其范围被设定得越宽。由此，能够在使用频度较多的区域中提高学习精度，能够在使用频度较少的区域中有效地防止未学习。

在步骤S350中，通过在将引擎转速Ne及油门开度Q作为输入信号而从学习值映射91B读取的学习值上加上“1”，从而运算学习校正系数F_Corr(F_Corr＝1+F_CorrAdpt)。将该学习校正系数F_Corr输入到图8所示的喷射量校正部92。

喷射量校正部92通过对引燃喷射Q_Pilot、预喷射Q_Pre、主喷射Q_Main、后喷射Q_After、远后喷射Q_Post的各基本喷射量乘以学习校正系数F_Corr，从而执行这些燃料喷射量的校正。

这样，通过用与推定λ值λ_Est与实际λ值λ_Act的误差Δλ相应的学习值来对各缸内喷射器11校正燃料喷射量，从而能够有效地排除各缸内喷射器11的经年劣化、特性变化、个体差等偏差。

[MAF校正系数]

MAF校正系数运算部95运算在SOx净化控制时的MAF目标值MAF_SPL＿Trgt、目标喷射量Q_SPR＿Trgt的设定中使用的MAF校正系数Maf_＿corr。

在本实施方式中，各缸内喷射器11的燃料喷射量被基于由NOx/λ传感器45检测的实际λ值λ_Act与推定λ值λ_Est的误差Δλ而校正。但是，由于λ是空气与燃料之比，所以，误差Δλ的主要原因不一定仅限于对各缸内喷射器11的指示喷射量与实际喷射量之差的影响。即，对于λ的误差Δλ，有可能不仅各缸内喷射器11，而且MAF传感器40的误差也有影响。

图10是表示由MAF校正系数运算部95进行的MAF校正系数Maf_＿corr的设定处理的框图。校正系数设定映射96是基于引擎转速Ne及油门开度Q而被参照的映射，预先基于实验等设定有表示与这些引擎转速Ne及油门开度Q对应的MAF传感器40的传感器特性的MAF校正系数Maf_＿corr。

MAF校正系数运算部95将引擎转速Ne及油门开度Q作为输入信号从校正系数设定映射96读取MAF校正系数Maf_＿corr，并且，将该MAF校正系数Maf_＿corr发送到MAF目标值运算部62及喷射量目标值运算部66。由此，能够在SOx净化控制时的MAF目标值MAF_SPL＿Trgt、目标喷射量Q_SPR＿Trgt的设定中有效地反映MAF传感器40的传感器特性。

[其他]

另外，本发明不限于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内适当变形而实施。

附图标记说明

10 引擎

11 缸内喷射器

12 进气通道

13 排气通道

16 进气节气门

24 EGR阀

31 氧化催化剂

32 NOx吸收还原型催化剂

33 过滤器

34 排气喷射器

40 MAF传感器

45 NOx/λ传感器

50 ECU

Claims (4)

1.一种排气净化系统，包括：

NOx还原型催化剂，其被设置在内燃机的排气通道中并对排气中的NOx进行还原净化；

催化剂再生部件，其执行催化剂再生处理，在上述催化剂再生处理中，通过并用使吸入空气量减少的空气系统控制和使燃料喷射量增加的喷射系统控制来将排气空燃比从稀燃状态切换到浓燃状态，从而使上述NOx还原型催化剂的NOx净化能力恢复；

排气温度传感器，其被设置在比上述NOx还原型催化剂靠下游侧的排气通道中；

催化剂温度推定部件，其基于上述内燃机的运转状态来推定上述NOx还原型催化剂的催化剂温度；

温度传感器值推定部件，其基于从上述催化剂温度推定部件输入的催化剂温度来推定上述排气温度传感器的传感器值；以及

异常判定部件，其在上述催化剂再生处理的执行中，基于上述排气温度传感器的实际传感器值与从上述温度传感器值推定部件输入的推定传感器值的温度差，来判定上述催化剂再生处理的异常，

在上述催化剂再生处理的执行中，在上述实际传感器值与上述推定传感器值的温度差比预定的上限阈值高的状态下持续了预定时间以上的情况下，上述异常判定部件判定为该催化剂再生处理异常，

还包括催化剂劣化推定部件，其在上述实际传感器值与上述推定传感器值的温度差大于零、且为上述上限阈值以下的情况下，基于该温度差来推定上述NOx还原型催化剂的劣化程度，

还包括：

排出量推定部件，其在上述催化剂再生处理的执行中，基于上述内燃机的运转状态来推定从上述内燃机排出的烃量及一氧化碳量；以及

发热量推定部件，其基于从上述催化剂劣化推定部件输入的劣化程度、和由上述排出量推定部件推定的烃量及一氧化碳量，来推定在上述NOx还原型催化剂中的烃及一氧化碳的发热量，

上述催化剂温度推定部件至少基于烃及一氧化碳的发热量，来推定上述NOx还原型催化剂的上述催化剂温度。

2.如权利要求1所述的排气净化系统，其中，

若在上述催化剂再生处理的执行中上述异常判定部件判定为异常，则上述催化剂再生部件中止该催化剂再生处理。

3.一种排气净化系统，包括：

NOx还原型催化剂，其被配置在内燃机的排气通道中，对排气中的NOx进行还原净化；

排气温度传感器，其在上述排气通道中被设置在比上述NOx还原型催化剂靠下游侧的位置，检测上述排气的温度作为第1排气温度；以及

控制单元，其控制上述内燃机的进气流量和燃料喷射量中的至少一者，

其中，

上述控制单元进行动作，以便执行以下的处理：

再生处理，通过控制上述进气流量和上述燃料喷射量中的至少一者来使上述排气成为浓燃状态，从而使上述NOx还原型催化剂的NOx净化能力恢复；

排气温度推定处理，算出基于上述内燃机的运转状态推定上述排气的温度而得出的第2排气温度；

异常检测处理，在上述再生处理的执行中，基于由上述排气温度传感器检测出的第1排气温度、和通过上述排气温度推定处理算出的第2排气温度来检测上述再生处理的异常，在上述第1排气温度与上述第2排气温度的温度差比预定的上限阈值高的状态下持续了预定时间以上的情况下，判定为该催化剂再生处理异常；

劣化程度推定处理，在上述第1排气温度与上述第2排气温度的温度差大于零、且为上述上限阈值以下的情况下，基于该温度差来推定上述NOx还原型催化剂的劣化程度；

排出量推定处理，在上述催化剂再生处理的执行中，基于上述内燃机的运转状态来推定从上述内燃机排出的烃量及一氧化碳量；

发热量推定处理，基于上述劣化程度、和上述烃量及一氧化碳量，来推定在上述NOx还原型催化剂中的烃及一氧化碳的发热量；以及

催化剂温度推定处理，至少基于烃及一氧化碳的发热量，来推定上述NOx还原型催化剂的上述催化剂温度。

4.一种排气净化系统中的NOx净化能力恢复方法，上述排气净化系统包括内燃机、以及被配置在上述内燃机的排气通道中并对排气中的NOx进行还原净化的NOx还原型催化剂，其中，

NOx净化能力恢复方法包含：

再生处理，通过控制上述内燃机的进气流量和燃料喷射量中的至少一者来使上述排气成为浓燃状态，从而使上述NOx还原型催化剂的NOx净化能力恢复；

检测处理，检测上述排气的温度作为第1排气温度；

推定处理，算出基于上述内燃机的运转状态推定上述排气的温度而得到的第2排气温度；

异常检测处理，在上述再生处理的执行中，基于上述第1排气温度和上述第2排气温度来检测上述再生处理的异常，在上述催化剂再生处理的执行中，在上述第1排气温度与上述第2排气温度的温度差比预定的上限阈值高的状态下持续了预定时间以上的情况下，异常判定部件判定为该催化剂再生处理异常；

劣化程度推定处理，在上述第1排气温度与上述第2排气温度的温度差大于零、且为上述上限阈值以下的情况下，基于该温度差来推定上述NOx还原型催化剂的劣化程度；

排出量推定处理，在上述催化剂再生处理的执行中，基于上述内燃机的运转状态来推定从上述内燃机排出的烃量及一氧化碳量；

发热量推定处理，基于上述劣化程度、和上述烃量及一氧化碳量，来推定在上述NOx还原型催化剂中的烃及一氧化碳的发热量；以及

催化剂温度推定处理，至少基于烃及一氧化碳的发热量，来推定上述NOx还原型催化剂的上述催化剂温度。