JP2002129996A

JP2002129996A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2002129996A
Application number: JP2000325624A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Shibata; 大介柴田; Soichi Matsushita; 宗一松下; Hisashi Oki; 久大木; Kotaro Hayashi; 孝太郎林; Shinobu Ishiyama; 忍石山; Hisafumi Magata; 尚史曲田; Masaaki Kobayashi; 正明小林; Tomihisa Oda; 富久小田; Yasuo Harada; 泰生原田; Akihiko Negami; 秋彦根上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2002-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関の排気エミッションの悪化防止に寄与
する。【解決手段】内燃機関１の運転状態を検出する運転状
態検出手段３６と、ＥＧＲガスの温度を計測するＥＧＲ
ガス温度計測手段３７と、運転状態及びＥＧＲガス温度
に基づいてＥＧＲクーラ２７の冷却効率を推定するＥＧ
Ｒクーラ冷却効率推定手段３５と、内燃機関１に吸入さ
れる空気の量及びＥＧＲガスの量をパラメータに含み内
燃機関１に供給する燃料の量を決定する燃料主噴射量決
定手段３５と、内燃機関１の吸入新気量をＥＧＲクーラ
冷却効率に基づいて補正する吸入新気量補正手段１４
と、内燃機関１のＥＧＲガス量をＥＧＲクーラ冷却効率
に基づいて補正するＥＧＲガス量補正手段２６と、を具
備した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気を
浄化する排気浄化装置、特に排気ガス再循環装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車等に搭載される内燃機関、
特に酸素過剰状態の混合気（所謂、リーン空燃比の混合
気）を燃焼可能とするディーゼル機関やリーンバーン・
ガソリン機関では、該内燃機関の排気中に含まれる窒素
酸化物（ＮＯx）を浄化する技術が望まれている。

【０００３】このような要求に対し、内燃機関の排気系
にリーンＮＯx触媒を配置する技術が提案されている。
リーンＮＯx触媒の一つとして、流入する排気の酸素濃
度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸収
し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在
するときは吸収していた窒素酸化物（ＮＯx）を放出し
つつ窒素（Ｎ₂）に還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒が知ら
れている。

【０００４】吸蔵還元型ＮＯx触媒が内燃機関の排気系
に配置されると、内燃機関が希薄燃焼運転されて排気の
空燃比が高くなるときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）
が吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収され、吸蔵還元型ＮＯx触
媒に流入する排気の空燃比が低くなったときは吸蔵還元
型ＮＯx触媒に吸収されていた窒素酸化物（ＮＯx）が放
出されつつ窒素（Ｎ₂）に還元される。

【０００５】ところで、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸
収能力には限りがあるため、内燃機関が長期にわたって
希薄燃焼運転されると、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸
収能力が飽和し、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵
還元型ＮＯx触媒によって除去されることなく大気中に
放出されることになる。

【０００６】従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒を希薄燃焼
式内燃機関に適用する場合は、吸蔵還元型ＮＯx触媒の
ＮＯx吸収能力が飽和する前に該吸蔵還元型ＮＯx触媒に
流入する排気の空燃比を低下させる、所謂リッチスパイ
ク制御を実行することにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒に
吸収されている窒素酸化物（ＮＯx）を放出及び還元さ
せる必要がある。

【０００７】リッチスパイク制御の具体的な方法として
は、吸蔵還元型ＮＯx触媒より上流を流れる排気中に還
元剤たる燃料を添加する方法を例示することができる。

【０００８】尚、吸蔵還元型ＮＯx触媒より上流の排気
中に還元剤を添加する場合は、吸蔵還元型ＮＯx触媒に
吸収されている窒素酸化物（ＮＯx）に応じて還元剤の
添加量を正確に制御することも重要である。

【０００９】これは、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収され
ている窒素酸化物（ＮＯx）に対して還元剤の添加量が
過剰に多くされると余剰の還元剤が大気中に放出される
ことになり、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収されている窒
素酸化物（ＮＯx）に対して還元剤の添加量が不足する
と吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力が飽和し、排気
中の窒素酸化物（ＮＯx）が浄化されずに大気中に放出
されることになるからである。

【００１０】このような問題に対し、従来では、特許第
２８４５０５６号公報に記載されたような内燃機関の排
気浄化装置が提案されている。この公報に記載された内
燃機関の排気浄化装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒におい
て排気中の酸素と反応して消費される還元剤の量と吸蔵
還元型ＮＯx触媒に吸収されている窒素酸化物（ＮＯx）
を還元するために必要となる還元剤の量とを考慮して、
還元剤の添加量を決定することにより、還元剤の過剰供
給や供給不足を防止、以て還元剤や窒素酸化物（ＮＯ
x）の大気中への放出による排気エミッションの悪化を
抑制しようとするものである。

【００１１】また、内燃機関から排出される窒素酸化物
（ＮＯx）の量を低減する方法としては、内燃機関の排
気通路を流れる排気の一部を該内燃機関の吸気通路へ再
循環させる排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recircul
ation）装置を利用する方法が提案されている。

【００１２】ＥＧＲ装置は、排気中に含まれる水蒸気
（Ｈ₂Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）
等の不活性ガス成分が持つ不燃性及び吸熱性を利用し
て、内燃機関の燃焼室における混合気の燃焼速度及び燃
焼温度を低下させ、以て燃焼時に発生する窒素酸化物
（ＮＯx）の量を低減させるものである。

【００１３】尚、上記したようなＥＧＲ装置としては、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路
と、ＥＧＲ通路内を流れる排気（ＥＧＲガス）の流量を
調整するＥＧＲ弁とから構成される装置や、ＥＧＲ通路
及びＥＧＲ弁に加えてＥＧＲガスを冷却するためのＥＧ
ＲクーラをＥＧＲ通路の途中に設けて構成される装置
等、種々の構成の装置が提案されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した公
報に記載されたようなリッチスパイク制御を行うディー
ゼルエンジンのＥＧＲ装置では、ＮＯx還元触媒が未活
性状態にある場合は、ＥＧＲガス中に含まれる煤や未燃
炭化水素（ＨＣ）などのＳＯＦ（Solible Organic Func
tion）成分がＮＯx還元触媒で消費されずにＥＧＲクー
ラへ流入することになる。このような事象が繰り返され
ると、ＥＧＲクーラにＳＯＦ成分が堆積してＥＧＲクー
ラの目詰まりが発生する虞がある。

【００１５】更に、前記したディーゼルエンジンのＥＧ
Ｒ装置では、ＥＧＲクーラやＥＧＲ通路の目詰まりを検
出する手段を備えていないため、実際にＥＧＲクーラや
ＥＧＲ通路の目詰まりが発生した場合には所望量のＥＧ
Ｒガスを吸気通路へ再循環させることが困難となり、そ
の結果、内燃機関における窒素酸化物（ＮＯx）の発生
量を十分に低減することができなくなる場合がある。

【００１６】本発明は、上記したような種々の問題に鑑
みてなされたものであり、内燃機関の排気エミッション
の悪化防止に寄与することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
を解決するために以下のような手段を採用した。

【００１８】すなわち、本発明に係る内燃機関の排気浄
化装置は、内燃機関の吸気系に排気の一部を再循環させ
るＥＧＲ装置と、前記ＥＧＲ装置を再循環するＥＧＲガ
スを冷却させるＥＧＲクーラと、を具備する内燃機関の
排気浄化装置において、前記内燃機関の運転状態を検出
する運転状態検出手段と、前記ＥＧＲ装置を再循環する
ＥＧＲガスの温度を計測するＥＧＲガス温度計測手段
と、前記運転状態検出手段により検出された運転状態及
び前記ＥＧＲガス温度計測手段により計測されたＥＧＲ
ガスの温度に基づいて前記ＥＧＲクーラの冷却効率を推
定するＥＧＲクーラ冷却効率推定手段と、前記内燃機関
に吸入される空気の量及びＥＧＲガスの量をパラメータ
に含み内燃機関に供給する燃料の量を決定する燃料主噴
射量決定手段と、前記ＥＧＲクーラ冷却効率と共に変化
する内燃機関に吸入される新気の量を前記ＥＧＲクーラ
冷却効率推定手段により推定されたＥＧＲクーラ冷却効
率に基づいて補正する吸入新気量補正手段と、前記ＥＧ
Ｒクーラ冷却効率と共に変化する内燃機関に吸入される
ＥＧＲガスの量を前記ＥＧＲクーラ冷却効率推定手段に
より推定されたＥＧＲクーラ冷却効率に基づいて補正す
るＥＧＲガス量補正手段と、を具備した。

【００１９】前記ＥＧＲクーラ冷却効率推定手段は、予
め求められたＥＧＲクーラの冷却効率とＥＧＲクーラを
通過した後のＥＧＲガス温度との相関関係に基づいてＥ
ＧＲ冷却効率を算出することができる。

【００２０】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、内燃機関から排出された排気の一部を吸気系
に再循環し、再循環ガス（ＥＧＲガス）は新気と共に燃
焼室に吸入される。ＥＧＲガスは自ら燃焼することはな
く、燃焼温度を低下させる働きをし、以て窒素酸化物
（ＮＯx）の発生量が抑制される。

【００２１】ＥＧＲクーラは、ＥＧＲガスと冷媒との間
で熱交換を行いＥＧＲガスを冷却するものである。ＥＧ
Ｒガスが冷却されると、ＥＧＲガスの体積が縮小される
ため、ＥＧＲガスが燃焼室内に供給されたときに該燃焼
室内の雰囲気温度が不要に上昇することがなくなるとと
もに、燃焼室内に供給される新気の量が不要に減少され
ることがない。

【００２２】しかし、ＥＧＲクーラに詰まりが発生した
場合は、詰まりが発生していない場合に比してＥＧＲク
ーラにおける熱交換効率が低下する。

【００２３】一方、所定の運転状態における代表的な状
態（例えば新品状態）のＥＧＲクーラを通過した後のＥ
ＧＲガスの温度は、その運転状態に応じた一定の温度と
なる。

【００２４】そこで、ある運転条件下である代表的な状
態のＥＧＲクーラを通過した後のＥＧＲガスの温度とＥ
ＧＲクーラを通過する前のＥＧＲガスの温度とを予め実
験で求めておけば、ＥＧＲガス温度とＥＧＲクーラの効
率との関係を導くことができる。

【００２５】この関係を用いて、ＥＧＲクーラ冷却効率
推定手段はＥＧＲクーラ通過後の排気の温度をパラメー
タとしてＥＧＲクーラの効率を推定することができる。

【００２６】前記吸入新気量補正手段及び前記ＥＧＲガ
ス量補正手段は、吸気絞り弁及びＥＧＲ制御弁とその制
御装置とを例示することができ、ＥＧＲクーラの冷却効
率に基づいて開弁率を変更し、内燃機関の燃焼室に吸入
される新気量及びＥＧＲガス量を補正することができ
る。

【００２７】上記したＥＧＲクーラとしては、大気とＥ
ＧＲガスとの間で熱交換を行う空冷式のクーラや、所定
の冷却水とＥＧＲガスとの間で熱交換を行う水冷式のク
ーラを例示することができる。所定の冷却水は、内燃機
関用の冷却水でもよいし、ＥＧＲガスのみを冷却するた
めの専用の冷却水であってもよい。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて
説明する。ここでは、本発明に係る排気浄化装置を車両
駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説
明する。

【００２９】図１は、本発明に係る排気浄化装置を適用
する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図であ
る。

【００３０】図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を
有する水冷式の４ストローク・ディーゼル機関である。

【００３１】内燃機関１は、各気筒２の燃焼室に直接燃
料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁
３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレー
ル）４と接続されている。このコモンレール４には、該
コモンレール４内の燃料の圧力に対応した電気信号を出
力するコモンレール圧センサ４ａが取り付けられてい
る。

【００３２】前記コモンレール４は、燃料供給管５を介
して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６
は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転ト
ルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポン
プ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６が内燃機
関１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられたク
ランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されている。

【００３３】このように構成された燃料噴射系では、ク
ランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ
伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトから
該燃料ポンプ６の入力軸へ伝達された回転トルクに応じ
た圧力で燃料を吐出する。

【００３４】前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、
燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給され、コモ
ンレール４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴
射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流
が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃
料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。

【００３５】次に、内燃機関１には、吸気枝管８が接続
されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室
と図示しない吸気ポートを介して連通している。

【００３６】前記吸気枝管８は、吸気管９に接続され、
この吸気管９は、エアクリーナボックス１０に接続され
ている。前記エアクリーナボックス１０より下流の吸気
管９には、該吸気管９内を流れる吸気の質量に対応した
電気信号を出力するエアフローメータ１１と、該吸気管
９内を流れる吸気の温度に対応した電気信号を出力する
吸気温度センサ１２とが取り付けられている。

【００３７】前記吸気管９における吸気枝管８の直上流
に位置する部位には、該吸気管９内を流れる吸気の流量
を調節する吸気絞り弁１３が設けられている。この吸気
絞り弁１３には、ステッパモータ等で構成されて該吸気
絞り弁１３を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１
４が取り付けられている。

【００３８】前記エアフローメータ１１と前記吸気絞り
弁１３との間に位置する吸気管９には、排気の熱エネル
ギを駆動源として作動する遠心過給機（ターボチャージ
ャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａが設けられ、
コンプレッサハウジング１５ａより下流の吸気管９に
は、前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて
高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６
が設けられている。

【００３９】このように構成された吸気系では、エアク
リーナボックス１０に流入した吸気は、該エアクリーナ
ボックス１０内の図示しないエアクリーナによって吸気
中の塵や埃等が除去された後、吸気管９を介してコンプ
レッサハウジング１５ａに流入する。

【００４０】コンプレッサハウジング１５ａに流入した
吸気は、該コンプレッサハウジング１５ａに内装された
コンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記
コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温とな
った吸気は、インタークーラ１６にて冷却された後、必
要に応じて吸気絞り弁１３によって流量を調節されて吸
気枝管８に流入する。吸気枝管８に流入した吸気は、各
枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２の
燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼さ
れる。

【００４１】一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接
続され、排気枝管１８の各枝管が図示しない排気ポート
を介して各気筒２の燃焼室と連通している。

【００４２】前記排気枝管１８は、前記遠心過給機１５
のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タ
ービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続され、こ
の排気管１９は、下流にて図示しないマフラーに接続さ
れている。

【００４３】前記排気管１９の途中には、排気中の有害
ガス成分を浄化するための排気浄化触媒２０が配置され
ている。排気浄化触媒２０より下流の排気管１９には、
該排気管１９内を流れる排気の空燃比に対応した電気信
号を出力する空燃比センサ２３と、該排気管１９内を流
れる排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度
センサ２４とが取り付けられている。

【００４４】前記した空燃比センサ２３及び排気温度セ
ンサ２４より下流の排気管１９には、該排気管１９内を
流れる排気の流量を調節する排気絞り弁２１が設けられ
ている。この排気絞り弁２１には、ステッパモータ等で
構成されて該排気絞り弁２１を開閉駆動する排気絞り用
アクチュエータ２２が取り付けられている。

【００４５】このように構成された排気系では、内燃機
関１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気
ポートを介して排気枝管１８へ排出され、次いで排気枝
管１８から遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂ
へ流入する。タービンハウジング１５ｂに流入した排気
は、該排気が持つ熱エネルギを利用してタービンハウジ
ング１５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイール
を回転させる。その際、タービンホイールの回転トルク
は、前述したコンプレッサハウジング１５ａのコンプレ
ッサホイールへ伝達される。

【００４６】前記タービンハウジング１５ｂから排出さ
れた排気は、排気管１９を介して排気浄化触媒２０へ流
入し、排気中の有害ガス成分が除去又は浄化される。排
気浄化触媒２０にて有害ガス成分を除去又は浄化された
排気は、必要に応じて排気絞り弁２１によって流量を調
節された後にマフラーを介して大気中に放出される。

【００４７】また、排気枝管１８と吸気枝管８とは、排
気枝管１８内を流れる排気の一部を吸気枝管８へ再循環
させる排気再循環通路（ＥＧＲ通路）２５を介して連通
されている。このＥＧＲ通路２５の途中には、電磁弁な
どで構成され、印加電力の大きさに応じて前記ＥＧＲ通
路２５内を流れる排気（以下、ＥＧＲガスと称する）の
流量を変更する流量調整弁（ＥＧＲ弁）２６が設けられ
ている。

【００４８】前記ＥＧＲ弁２６には、該ＥＧＲ弁２６の
開度に対応した電気信号を出力するＥＧＲ開度センサ３
８が取り付けられている。このＥＧＲ開度センサ３８と
しては、例えば、ＥＧＲ弁２６の開閉動作に連動して抵
抗体上を摺動する金属接点を備えたポテンショメータ
や、ＥＧＲ弁２６の開閉動作に連動して回転するスロッ
トディスクと、スロットディスクを介して対向するよう
配置されたＬＥＤ及びフォトトランジスタからなるフォ
トインタラプタとを備えたフォトインタラプタ方式のセ
ンサ等を例示することができる。

【００４９】前記ＥＧＲ通路２５においてＥＧＲ弁２６
より上流の部位には、該ＥＧＲ通路２５内を流れるＥＧ
Ｒガスを冷却するＥＧＲクーラ２７が設けられている。

【００５０】このように構成された排気再循環機構で
は、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、ＥＧＲ通路２５が導
通状態となり、排気枝管１８内を流れる排気の一部が前
記ＥＧＲ通路２５へ流入し、ＥＧＲクーラ２７を経て吸
気枝管８へ導かれる。

【００５１】その際、ＥＧＲクーラ２７では、ＥＧＲ通
路２５内を流れるＥＧＲガスと所定の冷媒との間で熱交
換が行われ、ＥＧＲガスが冷却されることになる。

【００５２】ＥＧＲ通路２５を介して排気枝管１８から
吸気枝管８へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管８の上
流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼
室へ導かれ、燃料噴射弁３から噴射される燃料を着火源
として燃焼される。

【００５３】ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ₂Ｏ）や
二酸化炭素（ＣＯ₂）などのように、自らが燃焼するこ
とがなく、且つ、吸熱性を有する不活性ガス成分が含ま
れているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、
混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物（ＮＯ
x）の発生量が抑制される。

【００５４】更に、ＥＧＲクーラ２７においてＥＧＲガ
スが冷却されると、ＥＧＲガス自体の温度が低下すると
ともにＥＧＲガスの体積が縮小されるため、ＥＧＲガス
が燃焼室内に供給されたときに該燃焼室内の雰囲気温度
が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内に
供給される新気の量（新気の体積）が不要に減少するこ
ともない。

【００５５】排気浄化触媒２０は、還元剤の存在下で排
気中の窒素酸化物（ＮＯx）を浄化するＮＯx触媒であ
る。このようなＮＯx触媒としては、選択還元型ＮＯx触
媒や吸蔵還元型ＮＯx触媒等を例示することができる
が、ここでは吸蔵還元型ＮＯx触媒を例に挙げて説明す
る。以下、排気浄化触媒２０を吸蔵還元型ＮＯx触媒２
０と称するものとする。

【００５６】吸蔵還元型ＮＯx触媒２０は、例えば、ア
ルミナを担体とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナ
トリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、もしくはセシウ
ム（Ｃｓ）等のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）もし
くはカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ランタン
（Ｌａ）もしくはイットリウム（Ｙ）等の希土類とから
選択された少なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属
とを担持して構成されている。尚、本実施の形態では、
アルミナからなる担体上にバリウム（Ｂａ）と白金（Ｐ
ｔ）とを担持して構成される吸蔵還元型ＮＯx触媒を例
に挙げて説明する。

【００５７】このように構成された吸蔵還元型ＮＯx触
媒２０は、該吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気
の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）
を吸収する。

【００５８】一方、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０は、該吸
蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の酸素濃度が低
下したときは吸収していた窒素酸化物（ＮＯx）を放出
する。その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素
（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒２０は、該吸蔵還元型ＮＯx触媒２０から放出さ
れた窒素酸化物（ＮＯx）を窒素（Ｎ₂）に還元せしめる
ことができる。

【００５９】尚、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸放
出作用については明らかにされていない部分もあるが、
おおよそ以下のようなメカニズムによって行われている
と考えられる。

【００６０】先ず、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０では、該
吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の空燃比がリ
ーン空燃比となって排気中の酸素濃度が高まると、図２
（Ａ）に示されるように、排気中の酸素（Ｏ₂）がＯ₂ ^-
またはＯ^2-の形で白金（Ｐｔ）の表面上に付着する。排
気中の一酸化窒素（ＮＯ）は、白金（Ｐｔ）の表面上で
Ｏ₂ ^-またはＯ^2-と反応して二酸化窒素（ＮＯ₂）を形成
する（２ＮＯ＋Ｏ₂→２ＮＯ₂）。二酸化窒素（ＮＯ₂）
は、白金（Ｐｔ）の表面上で更に酸化され、硝酸イオン
（ＮＯ_3-）の形で吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収され
る。尚、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収された硝酸イ
オン（ＮＯ_3-）は、酸化バリウム（ＢａＯ）と結合して
硝酸バリウム（Ｂａ（ＮＯ₃）₂）を形成する。

【００６１】このように吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流
入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは、排気
中の窒素酸化物（ＮＯx）が硝酸イオン（ＮＯ_3-）とし
て吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収される。

【００６２】上記したようなＮＯx吸収作用は、流入排
気の空燃比がリーン空燃比であり、且つ吸蔵還元型ＮＯ
x触媒２０のＮＯx吸収能力が飽和しない限り継続され
る。従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気
の空燃比がリーン空燃比であるときは、吸蔵還元型ＮＯ
x触媒２０のＮＯx吸収能力が飽和しない限り、排気中の
窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収
され、排気中から窒素酸化物（ＮＯx）が除去されるこ
とになる。

【００６３】これに対して、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０
では、該吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の酸
素濃度が低下すると、白金（Ｐｔ）の表面上において二
酸化窒素（ＮＯ₂）の生成量が減少するため、酸化バリ
ウム（ＢａＯ）と結合していた硝酸イオン（ＮＯ_3-）が
逆に二酸化窒素（ＮＯ₂）や一酸化窒素（ＮＯ）となっ
て吸蔵還元型ＮＯx触媒２０から離脱する。

【００６４】その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸
化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、それら
の還元成分が白金（Ｐｔ）上の酸素（Ｏ_2-またはＯ^2-）
と部分的に反応して活性種を形成する。この活性種は、
吸蔵還元型ＮＯx触媒２０から放出された二酸化窒素
（ＮＯ₂）や一酸化窒素（ＮＯ）を窒素（Ｎ₂）に還元せ
しめることになる。

【００６５】従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入
する排気の空燃比が理論空燃比又はリッチ空燃比となっ
て排気中の酸素濃度が低下するとともに還元剤の濃度が
高まると、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収されていた
窒素酸化物（ＮＯx）が放出及び還元され、以て吸蔵還
元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸収能力が再生されることに
なる。

【００６６】ところで、内燃機関１が希薄燃焼運転され
ている場合は、内燃機関１から排出される排気の空燃比
がリーン雰囲気となり排気の酸素濃度が高くなるため、
排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒２０に吸収されることになるが、内燃機関１の
希薄燃焼運転が長期間継続されると、吸蔵還元型ＮＯx
触媒２０のＮＯx吸収能力が飽和し、排気中の窒素酸化
物（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx触媒２０にて除去されず
に大気中へ放出されてしまう。

【００６７】特に、内燃機関１のようなディーゼル機関
では、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気
が燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排
気の空燃比がリーン空燃比となるため、吸蔵還元型ＮＯ
x触媒２０のＮＯx吸収能力が飽和し易い。

【００６８】従って、内燃機関１が希薄燃焼運転されて
いる場合は、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸収能力
が飽和する前に吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排
気中の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高
め、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収された窒素酸化物
（ＮＯx）を放出及び還元させる必要がある。

【００６９】これに対し、本実施の形態に係る内燃機関
の排気浄化装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０より上流
の排気通路を流れる排気中に還元剤たる燃料（軽油）を
添加する還元剤供給機構を備え、この還元剤供給機構か
ら排気中へ燃料を添加することにより、吸蔵還元型ＮＯ
x触媒２０に流入する排気の酸素濃度を低下させるとと
もに還元剤の濃度を高めるようにした。

【００７０】還元剤供給機構は、図１に示されるよう
に、その噴孔が排気枝管１８内に臨むよう内燃機関１の
シリンダヘッドに取り付けられ、所定の開弁圧以上の燃
料が印加されたときに開弁して燃料を噴射する還元剤噴
射弁２８と、前述した燃料ポンプ６から吐出された燃料
を前記還元剤噴射弁２８へ導く還元剤供給路２９と、こ
の還元剤供給路２９の途中に設けられ該還元剤供給通路
２９内を流れる燃料の流量を調整する流量調整弁３０
と、この流量調整弁３０より上流の還元剤供給路２９に
設けられて該還元剤供給路２９内の燃料の流れを遮断す
る遮断弁３１と、前記流量調整弁３０より上流の還元剤
供給路２９に取り付けられ該還元剤供給路２９内の圧力
に対応した電気信号を出力する還元剤圧力センサ３２
と、を備えている。

【００７１】尚、還元剤噴射弁２８は、該還元剤噴射弁
２８の噴孔が排気枝管１８におけるＥＧＲ通路２５との
接続部位より下流であって、排気枝管１８における４つ
の枝管の集合部に最も近い気筒２の排気ポートに突出す
るとともに、排気枝管１８の集合部へ向くようシリンダ
ヘッドに取り付けられることが好ましい。

【００７２】これは、還元剤噴射弁２８から噴射された
還元剤（未燃の燃料成分）がＥＧＲ通路２５へ流入しＥ
ＧＲクーラの目詰まりの原因になったり、吸気と混合し
空燃比が小さくなるのを防止するとともに、還元剤が排
気枝管１８内に滞ることなく遠心過給機のタービンハウ
ジング１５ｂへ到達するようにするためである。

【００７３】尚、図１に示す例では、内燃機関１の４つ
の気筒２のうち１番（＃１）気筒２が排気枝管１８の集
合部と最も近い位置にあるため、１番（＃１）気筒２の
排気ポートに還元剤噴射弁２８が取り付けられている
が、１番（＃１）気筒２以外の気筒２が排気枝管１８の
集合部と最も近い位置にあるときは、その気筒２の排気
ポートに還元剤噴射弁２８が取り付けられるようにす
る。

【００７４】また、前記還元剤噴射弁２８は、シリンダ
ヘッドに形成された図示しないウォータージャケットを
貫通、あるいはウォータージャケットに近接して取り付
けられるようにし、前記ウォータージャケットを流れる
冷却水を利用して還元剤噴射弁２８を冷却するようにし
てもよい。

【００７５】このような還元剤供給機構では、流量調整
弁３０が開弁されると、燃料ポンプ６から吐出された高
圧の燃料が還元剤供給路２９を介して還元剤噴射弁２８
へ印加される。そして、還元剤噴射弁２８に印加される
燃料の圧力が開弁圧以上に達すると、該還元剤噴射弁２
８が開弁して排気枝管１８内へ還元剤としての燃料が噴
射される。

【００７６】還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴
射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた
排気ととともにタービンハウジング１５ｂへ流入する。
タービンハウジング１５ｂ内に流入した排気と還元剤と
は、タービンホイールの回転によって撹拌されて均質に
混合され、リッチ空燃比の排気を形成する。

【００７７】このようにして形成されたリッチ空燃比の
排気は、タービンハウジング１５ｂから排気管１９を介
して吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入し、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒２０に吸収されていた窒素酸化物（ＮＯx）を放
出させつつ窒素（Ｎ₂）に還元することになる。

【００７８】その後、流量調整弁３０が閉弁されて燃料
ポンプ６から還元剤噴射弁２８への還元剤の供給が遮断
されると、還元剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が
前記開弁圧未満となり、その結果、還元剤噴射弁２８が
閉弁し、排気枝管１８内への還元剤の添加が停止される
ことになる。

【００７９】以上述べたように構成された内燃機関１に
は、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット
（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設され
ている。このＥＣＵ３５は、内燃機関１の運転条件や運
転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユ
ニットである。

【００８０】ＥＣＵ３５には、コモンレール圧センサ４
ａ、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１２、吸気
管圧力センサ１７、空燃比センサ２３、排気温度センサ
２４、還元剤圧力センサ３２、クランクポジションセン
サ３３、水温センサ３４、アクセル開度センサ３６、Ｅ
ＧＲ開度センサ３８、ＥＧＲガス温度センサ３７等の各
種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種セ
ンサの出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになって
いる。

【００８１】一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３、吸
気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエー
タ２２、ＥＧＲ弁２６、流量調整弁３０、遮断弁３１等
が電気配線を介して接続され、上記した各部をＥＣＵ３
５が制御することが可能になっている。

【００８２】ここで、ＥＣＵ３５は、図３に示すよう
に、双方向性バス３５０によって相互に接続された、Ｃ
ＰＵ３５１と、ＲＯＭ３５２と、ＲＡＭ３５３と、バッ
クアップＲＡＭ３５４と、入力ポート３５６と、出力ポ
ート３５７とを備えるとともに、前記入力ポート３５６
に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３５５を備え
ている。

【００８３】前記入力ポート３５６は、クランクポジシ
ョンセンサ３３のようにデジタル信号形式の信号を出力
するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣ
ＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。

【００８４】前記入力ポート３５６は、コモンレール圧
センサ４ａ、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１
２、吸気管圧力センサ１７、空燃比センサ２３、排気温
度センサ２４、還元剤圧力センサ３２、水温センサ３
４、アクセル開度センサ３６、ＥＧＲ開度センサ３８、
ＥＧＲガス温度センサ３７等のように、アナログ信号形
式の信号を出力するセンサのＡ／Ｄ３５５を介して入力
し、それらの出力信号をＣＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ
送信する。

【００８５】前記出力ポート３５７は、燃料噴射弁３、
吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエ
ータ２２、ＥＧＲ弁２６、流量調整弁３０、遮断弁３１
等と電気配線を介して接続され、ＣＰＵ３５１から出力
される制御信号を、前記した燃料噴射弁３、吸気絞り用
アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、
ＥＧＲ弁２６、流量調整弁３０、あるいは遮断弁３１へ
送信する。

【００８６】前記ＲＯＭ３５２は、燃料噴射弁３を制御
するための燃料噴射制御ルーチン、吸気絞り弁１３を制
御するための吸気絞り制御ルーチン、排気絞り弁２１を
制御するための排気絞り制御ルーチン、ＥＧＲ弁２６を
制御するためのＥＧＲ制御ルーチン、吸蔵還元型ＮＯx
触媒２０に吸収された窒素酸化物（ＮＯx）を浄化する
ためのＮＯx浄化制御ルーチン、吸蔵還元型ＮＯx触媒２
０の酸化物による被毒を解消するための被毒解消制御ル
ーチン等のアプリケーションプログラムを記憶してい
る。

【００８７】前記ＲＯＭ３５２は、上記したアプリケー
ションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶して
いる。前記制御マップは、例えば、内燃機関１の運転状
態と基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）との関係を示
す燃料噴射量制御マップ、内燃機関１の運転状態と基本
燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、
内燃機関１の運転状態と吸気絞り弁１３の目標開度との
関係を示す吸気絞り弁開度制御マップ、ＥＧＲクーラ２
７の冷却効率と吸入新気量との関係を示す吸入新気量補
正マップ、内燃機関１の運転状態と排気絞り弁２１の目
標開度との関係を示す排気絞り弁開度制御マップ、内燃
機関１の運転状態とＥＧＲ弁２６の目標開度との関係を
示すＥＧＲ弁開度制御マップ、ＥＧＲクーラ２７の冷却
効率と必要ＥＧＲ量との関係を示すＥＧＲガス量補正マ
ップ、ＥＧＲガス温度とＥＧＲクーラ２７の冷却効率と
の関係を示すＥＧＲクーラ効率推定マップ、内燃機関１
の運転状態と還元剤の目標添加量（もしくは、排気の目
標空燃比）との関係を示す還元剤添加量制御マップ、還
元剤の目標添加量と流量調整弁３０の開弁時間との関係
を示す流量調整弁制御マップ等である。

【００８８】前記ＲＡＭ３５３は、各センサからの出力
信号やＣＰＵ３５１の演算結果等を格納する。前記演算
結果は、例えば、クランクポジションセンサ３３がパル
ス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機
関回転数である。これらのデータは、クランクポジショ
ンセンサ３３がパルス信号を出力する都度、最新のデー
タに書き換えられる。

【００８９】前記バックアップＲＡＭ３５４は、内燃機
関１の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモ
リである。

【００９０】前記ＣＰＵ３５１は、前記ＲＯＭ３５２に
記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し
て、燃料噴射弁制御、吸気絞り制御、排気絞り制御、Ｅ
ＧＲ制御、ＮＯx浄化制御、被毒解消制御、ＥＧＲクー
ラ冷却効率推定制御を実行する。

【００９１】例えば、燃料噴射弁制御では、ＣＰＵ３５
１は、先ず、燃料噴射弁３から噴射される燃料量を決定
し、次いで燃料噴射弁３から燃料を噴射する時期を決定
する。

【００９２】燃料噴射量を決定する場合は、ＣＰＵ３５
１は、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数とアク
セル開度センサ３６の出力信号（アクセル開度）とを読
み出す。ＣＰＵ３５１は、燃料噴射量制御マップへアク
セスし、前記機関回転数及び前記アクセル開度に対応し
た基本燃料燃料噴射量（基本燃料噴射時間）を算出す
る。ＣＰＵ３５１は、エアフローメータ１１、吸気温度
センサ１２、水温センサ３４等の出力信号値等に基づい
て前記基本燃料噴射時間を補正し、最終的な燃料噴射時
間を決定する。

【００９３】燃料噴射時期を決定する場合は、ＣＰＵ３
５１は、燃料噴射開始時期制御マップへアクセスし、前
記機関回転数及び前記アクセル開度に対応した基本燃料
噴射時期を算出する。ＣＰＵ３５１は、エアフローメー
タ１１、吸気温度センサ１２、水温センサ３４等の出力
信号値をパラメータとして前記基本燃料噴射時期を補正
し、最終的な燃料噴射時期を決定する。

【００９４】燃料噴射時間と燃料噴射時期とが決定され
ると、ＣＰＵ３５１は、前記燃料噴射時期とクランクポ
ジションセンサ３３の出力信号とを比較し、前記クラン
クポジションセンサ３３の出力信号が前記燃料噴射開始
時期と一致した時点で燃料噴射弁３に対する駆動電力の
印加を開始する。ＣＰＵ３５１は、燃料噴射弁３に対す
る駆動電力の印加を開始した時点からの経過時間が前記
燃料噴射時間に達した時点で燃料噴射弁３に対する駆動
電力の印加を停止する。

【００９５】尚、燃料噴射制御において内燃機関１の運
転状態がアイドル運転状態にある場合は、ＣＰＵ３５１
は、水温センサ３４の出力信号値や、車室内用空調装置
のコンプレッサのようにクランクシャフトの回転力を利
用して作動する補機類の作動状態等をパラメータとして
内燃機関１の目標アイドル回転数を算出する。そして、
ＣＰＵ３５１は、実際のアイドル回転数が目標アイドル
回転数と一致するよう燃料噴射量をフィードバック制御
する。

【００９６】また、吸気絞り制御では、ＣＰＵ３５１
は、例えば、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数
とアクセル開度とを読み出す。ＣＰＵ３５１は、吸気絞
り弁開度制御マップへアクセスし、機関回転数及びアク
セル開度に対応した目標吸気絞り弁開度を算出する。Ｃ
ＰＵ３５１は、前記目標吸気絞り弁開度に対応した駆動
電力を吸気絞り用アクチュエータ１４に印加する。その
際、ＣＰＵ３５１は、吸気絞り弁１３の実際の開度を検
出して、実際の吸気絞り弁１３の開度と目標吸気絞り弁
開度との差分に基づいて前記吸気絞り用アクチュエータ
１４をフィードバック制御するようにしてもよい。

【００９７】また、排気絞り制御では、ＣＰＵ３５１
は、例えば、内燃機関１が冷間始動後の暖機運転状態に
ある場合や、車室内用ヒータが作動状態にある場合など
に排気絞り弁２１を閉弁方向へ駆動すべく排気絞り用ア
クチュエータ２２を制御する。

【００９８】この場合、内燃機関１の負荷が増大し、そ
れに対応して燃料噴射量が増量されることなる。その結
果、内燃機関１の発熱量が増加し、内燃機関１の暖機が
促進されるとともに、車室内用ヒータの熱源が確保され
る。

【００９９】また、ＥＧＲ制御では、ＣＰＵ３５１は、
ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数、水温センサ
３４の出力信号（冷却水温度）、アクセル開度センサ３
６の出力信号（アクセル開度）等を読み出し、ＥＧＲ制
御の実行条件が成立しているか否かを判別する。

【０１００】上記したＥＧＲ制御実行条件としては、冷
却水温度が所定温度以上にある、内燃機関１が始動時か
ら所定時間以上連続して運転されている、アクセル開度
の変化量が正値である等の条件を例示することができ
る。

【０１０１】上記したようなＥＧＲ制御実行条件が成立
していると判定した場合は、ＣＰＵ３５１は、機関回転
数とアクセル開度とをパラメータとしてＥＧＲ弁開度制
御マップへアクセスし、前記機関回転数及び前記アクセ
ル開度に対応した目標ＥＧＲ弁開度を算出する。ＣＰＵ
３５１は、前記目標ＥＧＲ弁開度に対応した駆動電力を
ＥＧＲ弁２６に印加する。一方、上記したようなＥＧＲ
制御実行条件が成立していないと判定した場合は、ＣＰ
Ｕ３５１は、ＥＧＲ弁２６を全閉状態に保持すべく制御
する。

【０１０２】次に、本実施の形態に係るＥＧＲ制御につ
いて説明する。

【０１０３】本実施の形態に係るＥＧＲ制御では、ＣＰ
Ｕ３５１は、内燃機関１の吸入新気量をパラメータとし
てＥＧＲ弁２６の開度をフィードバック制御する、いわ
ゆるＥＧＲ弁フィードバック制御を行う。

【０１０４】ＥＧＲ弁フィードバック制御では、例え
ば、ＣＰＵ３５１は、アクセル開度や機関回転数等をパ
ラメータとして内燃機関１の目標吸入新気量を決定す
る。その際、アクセル開度と機関回転数と目標吸入新気
量との関係を予めマップ化しておき、そのマップとアク
セル開度と機関回転数とから目標吸入新気量が算出され
る。

【０１０５】ここで、ＥＧＲクーラに詰まりが発生した
場合は、詰まりが発生していない場合に比してＥＧＲク
ーラにおける熱交換効率が低下し、ＥＧＲガス温度が上
昇するため、エミッションの要求からＥＧＲクーラの冷
却効率に合わせてＥＧＲガス量及び吸入新気量を変化さ
せなくてはならない。

【０１０６】即ち、ＥＧＲクーラの冷却効率が低下して
いると、気筒２に吸入されるＥＧＲガスの冷却が不十分
になり、気筒２の雰囲気温度が高くなるのでＥＧＲガス
の密度は小さくなる。これにより、エミッションの要求
を満たすためには、より多くのＥＧＲガスを気筒２へ供
給しなくてはならなくなる。このような関係は図５に示
すように、機関負荷毎にＥＧＲクーラ効率と必要ＥＧＲ
ガス量との相関関係として示すことができる。

【０１０７】一方、ＥＧＲクーラの冷却効率が低いほど
気筒２に吸入される新気の温度が上昇し充填効率が低下
するので、気筒２へ吸入される新気の量を増加させる。
このような関係は、図６に示すように、機関負荷毎にＥ
ＧＲクーラ効率と吸入新気量との相関関係として示すこ
とができる。

【０１０８】エミッションの悪化を防止するためには、
ＥＧＲガス量及び吸入新気量を補正しその時の運転状態
に見合った適正なＥＧＲガス量と吸入新気量を気筒２に
吸入させる必要がある。この補正方法を以下に示す。

【０１０９】所定の運転状態においては、排気の温度と
新品状態のＥＧＲクーラ２７を通過した後のＥＧＲガス
の温度とは、その運転状態に応じた一定の温度となるた
め、新品状態のＥＧＲクーラ２７を通過した後のＥＧＲ
ガスの温度とＥＧＲクーラ２７を通過する前のＥＧＲガ
スの温度とを予め実験で求めておけば、図４に示すよう
なＥＧＲガス温度とＥＧＲクーラ２７の冷却効率との関
係を導くことができる。

【０１１０】この関係をＥＧＲクーラ効率推定マップと
してＲＯＭ３５２に予め記憶させておけば、ＥＧＲガス
温度センサ３７の出力信号から得られたＥＧＲクーラ２
７通過後のＥＧＲガスの温度をパラメータとしてＥＧＲ
クーラ２７の効率が推定される。

【０１１１】また、図５により、現時点でのＥＧＲクー
ラ冷却効率から必要なＥＧＲガス量を算出することがで
きる。この算出された必要なＥＧＲガス量は、ＲＡＭ３
５３に記憶される。この必要なＥＧＲガス量が得られる
ＥＧＲ弁２６及び吸気絞り弁１３の開弁変化量を予め実
験により求めてマップ化しＲＯＭ３５２に記憶させてお
けば、必要なＥＧＲガス量に基づいてＥＧＲ弁２６及び
吸気絞り弁１３の開弁補正量を算出することができる。

【０１１２】ＣＰＵ３５１は、前記算出された開弁補正
量に基づいてＥＧＲ弁２６及び吸気絞り弁１３の開弁量
を変更しＥＧＲガス量及び吸入新気量を補正することが
できる。

【０１１３】一方、図６により、現時点でのＥＧＲクー
ラ冷却効率から吸入新気量を算出することができる。こ
の算出された吸入新気量は、ＲＡＭ３５３に記憶され
る。同時に算出された吸入新気量は補正目標吸入新気量
としてＲＡＭ３５３に記憶される。

【０１１４】上記した手順により補正目標吸入新気量が
決定されると、ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５３に記憶さ
れたエアフローメータ１１の出力信号値（実際の吸入新
気量）を読み出し、実際の吸入新気量と補正目標吸入新
気量とを比較する。

【０１１５】前記した実際の吸入新気量が補正目標吸入
新気量より少ない場合には、ＣＰＵ３５１は、ＥＧＲ弁
２６を所定量閉弁させ、吸気絞り弁１３を所定量開弁さ
せる。この場合、ＥＧＲ通路２５から吸気枝管８へ流入
するＥＧＲガス量が減少し、それに応じて内燃機関１の
気筒２内に吸入されるＥＧＲガス量が減少することにな
る。その結果、内燃機関１の気筒２内に吸入される新気
の量は、ＥＧＲガスが減少した分だけ増加する。

【０１１６】一方、実際の吸入新気量が補正目標吸入新
気量より多い場合には、ＣＰＵ３５１は、ＥＧＲ弁２６
を所定量開弁させ、吸気絞り弁１３を所定量閉弁させ
る。この場合、ＥＧＲ通路２５から吸気枝管８へ流入す
るＥＧＲガス量が増加し、それに応じて内燃機関１の気
筒２内に吸入されるＥＧＲガス量が増加する。この結
果、内燃機関１の気筒２内に吸入される新気の量は、Ｅ
ＧＲガスが増加した分だけ減少することになる。

【０１１７】以上のようにＥＧＲクーラ効率に基づいて
吸入新気量の補正とＥＧＲガス量の補正が可能となる。

【０１１８】このようにしてＥＧＲクーラの冷却効率変
化に対応した空燃比制御を行うことができ、排気エミッ
ションの悪化を防止することができる。

【０１１９】

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置
は、ＥＧＲガス温度からＥＧＲクーラ効率を推定するこ
とができ、この推定されたＥＧＲクーラ効率からＥＧＲ
ガス量、吸入新気量を補正することができる。

【０１２０】この結果、ＥＧＲガス量及び吸入新気量を
適正化することができ、排気エミッションの悪化を抑制
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置を適用
する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図

【図２】（Ａ）吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸収メカ
ニズムを説明する図（Ｂ）吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx放出メカニズムを説
明する図

【図３】ＥＣＵの内部構成を示すブロック図

【図４】ＥＧＲガス温度とＥＧＲクーラ効率との関係
を示す図

【図５】ＥＧＲクーラ効率と必要ＥＧＲガス量との関
係を示す図

【図６】ＥＧＲクーラ効率と吸入新気量との関係を示
す図

【符号の説明】

１・・・・内燃機関２・・・・気筒３・・・・燃料噴射弁４・・・・コモンレール５・・・・燃料供給管６・・・・燃料ポンプ１８・・・排気枝管１９・・・排気管２０・・・吸蔵還元型ＮＯx触媒２１・・・排気絞り弁２３・・・空燃比センサ２５・・・ＥＧＲ通路２６・・・ＥＧＲ弁２７・・・ＥＧＲクーラ２８・・・還元剤噴射弁２９・・・還元剤供給路３０・・・流量調整弁３１・・・遮断弁３２・・・還元剤圧力センサ３３・・・クランクポジションセンサ３４・・・水温センサ３５・・・ＥＣＵ３５１・・ＣＰＵ３５２・・ＲＯＭ３５３・・ＲＡＭ３５４・・バックアップＲＡＭ３７・・・ＥＧＲガス温度センサ３８・・・ＥＧＲ開度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 41/02 ３３０Ｆ０２Ｄ 41/02 ３３０Ｅ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｈ３０１Ｎ３０１ＫＦ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｊ５８０５８０Ｅ (72)発明者大木久愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者林孝太郎愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者石山忍愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者曲田尚史愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者小林正明愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者小田富久愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者原田泰生愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者根上秋彦愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者松岡広樹愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者大坪康彦愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者青山太郎愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者田原淳愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA05 BA04 BA06 DA01 EA10 ED08 FA00 FA02 FA13 GA01 GA04 GA06 GA08 GA10 3G084 AA01 AA03 BA04 BA05 BA13 BA19 BA20 BA24 CA02 CA05 DA10 EB11 FA02 FA07 FA10 FA11 FA20 FA27 FA29 FA37 FA38 3G092 AA02 AA17 AA18 BA01 BB01 BB06 DC03 DC09 DC12 DC15 DE02S DE03S DG07 EA01 EC01 FA17 FA36 HA01X HA01Z HA04Z HA05Z HA06X HA06Z HB01X HB03Z HD01Z HD05Z HD07X HD07Z HD09X HE01Z HE03Z HE08Z HF08Z 3G301 HA02 HA11 HA13 JA21 LA03 LB11 LC04 MA11 MA18 MA23 NC02 ND01 PA01Z PA07Z PA10Z PA11Z PB03A PB03Z PB05A PB05Z PB08Z PD04A PD04Z PD11Z PD15A PD15Z PE03Z PE08Z PF03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の吸気系に排気の一部を再循環
させるＥＧＲ装置と、前記ＥＧＲ装置を再循環するＥＧＲガスを冷却させるＥ
ＧＲクーラと、を具備する内燃機関の排気浄化装置において、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
と、前記ＥＧＲ装置を再循環するＥＧＲガスの温度を計測す
るＥＧＲガス温度計測手段と、前記運転状態検出手段により検出された運転状態及び前
記ＥＧＲガス温度計測手段により計測されたＥＧＲガス
の温度に基づいて前記ＥＧＲクーラの冷却効率を推定す
るＥＧＲクーラ冷却効率推定手段と、前記内燃機関に吸入される空気の量及びＥＧＲガスの量
をパラメータに含み内燃機関に供給する燃料の量を決定
する燃料主噴射量決定手段と、前記ＥＧＲクーラ冷却効率と共に変化する内燃機関に吸
入される新気の量を前記ＥＧＲクーラ冷却効率推定手段
により推定されたＥＧＲクーラ冷却効率に基づいて補正
する吸入新気量補正手段と、前記ＥＧＲクーラ冷却効率と共に変化する内燃機関に吸
入されるＥＧＲガスの量を前記ＥＧＲクーラ冷却効率推
定手段により推定されたＥＧＲクーラ冷却効率に基づい
て補正するＥＧＲガス量補正手段と、を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】前記ＥＧＲクーラ冷却効率推定手段は、
予め求められたＥＧＲクーラの冷却効率とＥＧＲクーラ
を通過した後のＥＧＲガス温度との相関関係に基づいて
ＥＧＲ冷却効率を算出することを特徴とする請求項１に
記載の内燃機関の排気浄化装置。