JP2005002851A

JP2005002851A - エンジンの排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JP2005002851A
Application number: JP2003166043A
Authority: JP
Inventors: Toru Nishizawa; 透西澤; Yasuhisa Kitahara; 靖久北原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】推定したＮＯｘトラップ量に誤差が含まれることによりＮＯｘ再生時に供給される還元剤に過不足が生じることを防止する。
【解決手段】ＮＯｘ再生時以外の通常時にＮＯｘトラップ量の誤差ＥＲＲを推定し、ＮＯｘ再生時には、推定した誤差ＥＲＲに応じた分だけリッチスパイク時間ｔｓｐｉｋｅを延長する（Ｓ１０３：リッチスパイク時間補正値Δｔの設定による。）。誤差ＥＲＲの推定は、運転状態に応じたＮＯｘトラップ量の瞬時誤差Ｅｎｏｘを推定し、これを積算することにより行う。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気ガス浄化装置に関し、詳細には、トラップしているＮＯｘを放出させてＮＯｘトラップ触媒を再生させるＮＯｘ再生のための制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの排気ガス浄化装置として、ＮＯｘトラップ触媒を含んで構成されるものが知られている。ＮＯｘトラップ触媒は、排気ガスの空燃比がリーンであるときに排気ガス中の窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」という。）をトラップする一方、これがリッチに転じると、トラップしているＮＯｘを放出する。ＮＯｘトラップ触媒によれば、エンジンの目標空燃比がリーンに設定される通常時に排気ガスからＮＯｘを除去し、ＮＯｘトラップ触媒が規定量のＮＯｘをトラップしたときは、目標空燃比を一時的にリッチに変更することで、トラップしているＮＯｘを放出させ、その機能回復を図ることができる。なお、トラップしているＮＯｘを放出させてＮＯｘトラップ触媒の機能を回復させることをＮＯｘ再生という。従来、ＮＯｘトラップ量とエンジン回転数の積算値とが比例するものと近似し、この積算値と所定値との比較によりＮＯｘトラップ量が規定量に達したことを判定する簡易な方法が知られている（特許文献１）。また、ＮＯｘトラップ量をエンジンにかかる負荷に基づいて推定することも知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２６００４９２号公報（第１１欄第４０〜５０行、第１２欄第８〜２４行）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エンジン回転数の積算値やエンジンにかかる負荷による上記の方法には、次のような問題がある。すなわち、エンジンから単位時間当たりに排出されるＮＯｘの量は、エンジン回転数等に対して運転領域全体に渡り比例するわけではなく、高回転域や高負荷域で特に多い。また、このような運転領域では、ＮＯｘトラップ触媒のトラップ率が高く、ＮＯｘ排出量が一定であるときにＮＯｘトラップ触媒がトラップするＮＯｘの量が多い。従って、単にエンジン回転数を積算する方法では、運転領域全体に渡りＮＯｘトラップ量を正確に推定することができず、ＮＯｘ再生を行う時期に至ったものと判定した時点における実際のＮＯｘトラップ量にばらつきが生じる。判定時において、推定したＮＯｘトラップ量よりも多量のＮＯｘがトラップされているときは、ＮＯｘ再生を設定通りに行ったとしてもトラップされているＮＯｘを完全に処理することができず、他方推定したＮＯｘトラップ量よりも少量のＮＯｘしかトラップされていないときは、ＮＯｘトラップ触媒に供給される還元剤に余剰分が生じる。
【０００５】
本発明は、誤差を含んでＮＯｘトラップ量が推定されたときに、ＮＯｘ再生時にＮＯｘトラップ触媒に供給される還元剤に過不足が生じ、エミッションが悪化することを防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＮＯｘトラップ触媒を含んで構成されるエンジンの排気ガス浄化装置を提供する。本発明に係る装置は、ＮＯｘトラップ触媒がトラップしているＮＯｘの量であるＮＯｘトラップ量を推定し、これが規定量に達したときは、ＮＯｘ再生を行う時期に至ったものと判定し、ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするための制御を行う。ＮＯｘトラップ量は、エンジンから単位時間当たりに排出されるＮＯｘの量に相関するパラメータを積算して推定する。排気ガスの空燃比をリッチにするときは、推定されたＮＯｘトラップ量の実際のＮＯｘトラップ量に対する誤差を推定し、これに応じて排気ガスの空燃比又はこれがリッチとなる期間を変化させる。
【０００７】
本発明によれば、ＮＯｘ排出量に相関するパラメータを積算してＮＯｘトラップ量を簡易に推定する一方、推定されたＮＯｘトラップ量に含まれる誤差が大きいときは、その大きさに応じてＮＯｘ再生時における排気ガスの空燃比等を変化させ、ＮＯｘトラップ触媒に供給される還元剤に過不足が生じることを防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る自動車用ディーゼルエンジン（以下「エンジン」という。）１の構成を示している。
【０００９】
吸気通路１１の導入部には、図示しないエアクリーナが取り付けられており、エアクリーナにより吸入空気中の粉塵が除去される。吸気通路１１には、可変ノズルターボチャージャ１２のコンプレッサ１２ａが介装されており、コンプレッサ１２ａにより吸入空気が圧縮されて送り出される。コンプレッサ１２ａの下流には、インタークーラ１３が設置されており、インタークーラ１３により圧縮された吸入空気が冷却される。インタークーラ１３を通過した吸入空気は、サージタンク１４に流入し、マニホールド部で各気筒に分配される。サージタンク１４の上流には、吸気絞り弁１５が設置されている。吸気絞り弁１５は、後述する電子制御ユニット４１からの信号に応じて作動するアクチュエータ１５１と接続されており、アクチュエータ１５１により開度が制御される。
【００１０】
エンジン本体において、シリンダヘッドには、インジェクタ２１が気筒毎に設置されている。インジェクタ２１は、ＥＣＵ４１からの信号に応じて作動する。図示しない燃料ポンプにより送り出された燃料は、コモンレール２２を介してインジェクタ２１に供給され、インジェクタ２１により燃焼室内に噴射される。インジェクタ２１による噴射は、複数回に分けて行われる。インジェクタ２１による噴射には、動力を発生させるためのメイン噴射と、メイン噴射よりも遅角させて行われるポスト噴射とが含まれる。ポスト噴射の実施により排気ガス温度が上昇する。
【００１１】
排気通路３１には、マニホールド部の下流に可変ノズルターボチャージャ１２のタービン１２ｂが介装されている。排気ガスによりタービン１２ｂが駆動されると、コンプレッサ１２ａが回転する。タービン１２ｂの可動ベーン１２１は、アクチュエータ１２２と接続されており、アクチュエータ１２２により角度が制御される。タービン１２ｂの下流には、上流側から順に酸化触媒３２、ＮＯｘトラップ触媒３３及びディーゼルパティキュレートフィルタ３４が設置されている。酸化触媒３２は、排気ガス中の炭化水素（以下「ＨＣ」という。）及び一酸化炭素（以下「ＣＯ」という。）を浄化する。ＮＯｘトラップ触媒３３は、排気ガスの空燃比に応じて性質を異にし、排気ガスの空燃比がリーンであるときに排気ガス中のＮＯｘをトラップする一方、これがリッチであるときにトラップしているＮＯｘを放出する。ＮＯｘは、放出される際に排気ガスに含まれるＨＣ等の還元剤により浄化される。ＮＯｘトラップ触媒３３は、ＮＯｘ以外に排気ガスに含まれる硫黄分もトラップする。ディーゼルパティキュレートフィルタ３４は、セラミック等を素材とした多孔質のフィルタエレメントを含んで構成される。排気ガスがフィルタエレメントによりろ過され、排気ガス中のパティキュレートが除去される。
【００１２】
また、排気通路３１は、ＥＧＲ管３５により吸気通路１１と接続されており、ＥＧＲ管３５には、ＥＧＲ弁３６が介装されている。ＥＧＲ弁３６は、アクチュエータ３６１に接続されており、アクチュエータ３６１により開度が制御される。
【００１３】
排気通路３１において、ＮＯｘトラップ触媒３３とディーゼルパティキュレートフィルタ３４との間には、圧力センサ５１が設置されており、圧力センサ５１によりエンジン１の背圧が検出される。ディーゼルパティキュレートフィルタ３４の下流には、空燃比センサ５２及びＮＯｘセンサ５３が設置されており、空燃比センサ５２により排気ガスの空燃比が、ＮＯｘセンサ５３により排気ガスのＮＯｘ濃度が検出される。ＮＯｘトラップ触媒３３には、温度センサ５４が設置されており、温度センサ５４によりＮＯｘトラップ触媒３３のベッド温度（以下「触媒ベッド温度」という。）が検出される。ディーゼルパティキュレートフィルタ３４には、温度センサ５５が設置されており、温度センサ５５によりディーゼルパティキュレートフィルタ３４のベッド温度（以下「フィルタベッド温度」という。）が検出される。また、クランク角センサ５６及びアクセルセンサ５７が設置されている。各センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という。）４１に入力される。ＥＣＵ４１は、クランク角センサ５６の出力に基づいてエンジン回転数を演算し、アクセルセンサ５７の出力に基づいてアクセル開度を演算する。
【００１４】
以下に、ＥＣＵ４１の動作をフローチャートにより説明する。
図２は、モード選択ルーチンのフローチャートを示している。
Ｓ１では、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度ＡＰＯを読み込む。Ｓ２では、Ｎｅ及びメイン噴射の燃料噴射量Ｑｍにより図３に示すマップを検索し、ＮＯｘトラップ量の瞬時誤差Ｅｎｏｘを読み出す。瞬時誤差Ｅｎｏｘは、Ｓ５でエンジン回転数Ｎｅとして推定される単位時間当たりのＮＯｘトラップ量ｄＮＯＸの実際の量に対する誤差であり、Ｎｅが高く、かつＱｍが多いときほど大きな値として推定される。なお、メイン噴射量Ｑｍは、Ｎｅ及びＡＰＯに応じて割り付けたマップを検索して設定する。Ｓ３では、瞬時誤差Ｅｎｏｘを積算し、現時点におけるＮＯｘトラップ量の誤差（「トラップ量誤差」に相当する。）ＥＲＲを算出する（ＥＲＲ＝ＥＲＲ_ｎ−１＋Ｅｎｏｘ×Δｔ：演算周期をΔｔとし、符号ｎ−１は、このルーチンを前回に実行した際に算出した値であることを示す。）。
【００１５】
Ｓ４では、フラグＦｓｐ２が０であるか否かを判定する。Ｆｓｐ２は、通常は０に設定されており、ＮＯｘ再生を行う時期に至ったものと判定されたときに１に切り換えられる。Ｆｓｐ２が０であるときは、Ｓ５へ進み、０でないときは、図５に示すフローチャートのＳ１０１へ進む。
【００１６】
Ｓ５では、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸ、硫黄分トラップ量ＳＯＸ及びパティキュレート堆積量ＰＭを演算する。
ＮＯｘトラップ量ＮＯＸは、ＮＯｘトラップ触媒３３にトラップされているＮＯｘの量であり、エンジン回転数Ｎｅを積算して算出する（ＮＯＸ＝ＮＯＸ_ｎ−１＋Ｎｅ×Δｔ）。また、自動車がある一定の距離を走行するたびに所定量ずつ加算する方法で算出してもよい。
【００１７】
硫黄分トラップ量ＳＯＸは、ＮＯｘトラップ触媒３３にトラップされている硫黄分の量であり、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸと同様にエンジン回転数Ｎｅを積算して算出する（ＳＯＸ＝ＳＯＸ_ｎ−１＋Ｎｅ×Δｔ）。
【００１８】
パティキュレート堆積量ＰＭは、ディーゼルパティキュレートフィルタ３４に堆積しているパティキュレートの量であり、圧力センサ５１により検出されたエンジン１の背圧Ｐｅｘｈで近似する。また、エンジン回転数Ｎｅや走行距離に基づいてエンジン１から単位時間当たりに排出されるパティキュレートの量を演算し、これを積算して算出してもよい。
【００１９】
Ｓ６では、フラグＦｒｅｇが０であるか否かを判定する。Ｆｒｅｇは、通常は０に設定されており、ディーゼルパティキュレートフィルタ３４を再生させるＰＭ再生を行う時期に至ったものと判定されたときに１に切り換えられる。ディーゼルパティキュレートフィルタ３４の再生は、排気ガス温度を上昇させ、堆積しているパティキュレートを燃焼させることによる。Ｆｒｅｇが０であるときは、Ｓ７へ進み、０でないときは、図７に示すフローチャートのＳ２０１へ進む。
【００２０】
Ｓ７では、フラグＦｄｅｓｕｌが０であるか否かを判定する。Ｆｄｅｓｕｌは、通常は０に設定されており、ＮＯｘトラップ触媒３３からトラップしている硫黄分を放出させる被毒解除を行う時期に至ったものと判定されたときに１に切り換えられる。Ｆｄｅｓｕｌが０であるときは、Ｓ８へ進み、０でないときは、図１１のＳ３０１へ進む。
【００２１】
Ｓ８では、フラグＦｓｐ１が０であるか否かを判定する。Ｆｓｐ１は、通常は０に設定されており、誤差ＥＲＲに関する補償が行われたときに１に切り換えられる。Ｆｓｐ１が０であるときは、Ｓ９へ進み、０でないときは、図１２に示すフローチャートのＳ４０１へ進む。
【００２２】
Ｓ９では、フラグＦｒｅｃが０であるか否かを判定する。Ｆｒｅｃは、通常は０に設定されており、ＰＭ再生又は被毒解除が終了したときに一時的に１に切り換えられる。Ｆｒｅｃが０であるときは、Ｓ１０へ進み、０でないときは、図１３のＳ５０１へ進む。
【００２３】
Ｓ１０では、パティキュレート堆積量ＰＭが規定量ＰＭ１に達したか否かを判定する。この判定は、規定量ＰＭ１のパティキュレートが堆積したときに運転状態に応じて得られるエンジン１の背圧Ｐｅｘｈ１と、圧力センサ５１により検出された背圧Ｐｅｘｈとの比較により行う。Ｐｅｘｈ１は、Ｎｅ及びＱｍにより図４に示すマップから読み出す。ＰｅｘｈがＰｅｘｈ１以上であり、ＰＭがＰＭ１に達したものと判定したときは、図１５に示すフローチャートのＳ６０１へ進み、達していないときは、Ｓ１１へ進む。ＰＭ再生が不要に繰り返されることを防止するため、前回に行われたＰＭ再生が終了してからの累積走行距離を演算し、これが所定距離に達していることを前提としてもよい。
【００２４】
Ｓ１１では、硫黄分トラップ量ＳＯＸが所定量ＳＯＸ１に達したか否かを判定する。ＳＯＸ１に達したときは、図１６に示すフローチャートのＳ７０１へ進み、達していないときは、Ｓ１２へ進む。
【００２５】
Ｓ１２では、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸが所定量ＮＯＸ１に達したか否かを判定する。ＮＯＸ１に達したときは、図１７に示すフローチャートのＳ８０１へ進み、達していないときは、このルーチンをリターンする。
【００２６】
図５は、トラップ量誤差補償ルーチンのフローチャートを示している。
Ｓ１０１では、モード選択ルーチンで演算した誤差ＥＲＲを読み込む。Ｓ１０２では、誤差ＥＲＲが所定値ＥＲＲ１以下であるか否かを判定する。ＥＲＲ１以下であるときは、Ｓ１０３へ進み、ＥＲＲ１よりも大きいときは、Ｓ１０６へ進む。ＥＲＲ１は、トラップされているＮＯｘを通常のＮＯｘ再生により処理するか、あるいは被毒解除と同様に排気ガス温度を上昇させて処理するかの判断の基準である。Ｓ１０３では、ＥＲＲにより図６に示すテーブルを検索し、リッチスパイク時間補正値Δｔを読み出す。リッチスパイク時間補正値Δｔは、ＥＲＲが大きいときほど大きな値として設定される。Ｓ１０４では、フラグＦｓｐ１を１に設定する。Ｓ１０５では、フラグＦｓｐ２を０に設定する。一方、Ｓ１０６では、フラグＦｄｅｓｕｌを１に設定する。Ｓ１０７では、フラグＦｓｐ２を０に設定する。
【００２７】
図７は、ＰＭ再生ルーチンのフローチャートを示している。ＰＭ再生では、インジェクタ２１によりポスト噴射を行い、排気ガス温度を上昇させる。これによりディーゼルパティキュレートフィルタ３４の温度がパティキュレートを燃焼させることのできる温度に上昇する。
【００２８】
Ｓ２０１では、フィルタベッド温度Ｔｄｐｆを読み込む。Ｓ２０２では、排気ガスの空気過剰率λをディーゼルパティキュレートフィルタ３４に堆積しているパティキュレートの量に応じた値ｔλｒｅｇに制御する。空気過剰率λは、吸気絞り弁１５又はＥＧＲ弁３６を作動させて制御する。ＥＣＵ４１は、パティキュレート堆積量ＰＭにより図８に示すテーブルを検索し、ＰＭ再生時における目標空気過剰率ｔλｒｅｇを設定する。目標空気過剰率ｔλｒｅｇは、ＰＭが多いときほど小さな値に設定される。ＥＣＵ４１は、エンジン回転数Ｎｅ及びメイン噴射量Ｑｍにより図９に示すマップを検索し、ストイキに相当する空気過剰率を与える基準吸入空気量ｔＱａｃ０を読み出す。そして、ｔＱａｃ０と目標空気過剰率ｔλｒｅｇとを積算してＰＭ再生時における目標吸入空気量ｔＱａｃを設定し、吸気絞り弁１５をｔＱａｃに応じた所定開度に制御する。
【００２９】
Ｓ２０３では、フィルタベッド温度Ｔｄｐｆが目標範囲の下限Ｔｄｐｆ１以上であるか否かを判定する。Ｔｄｐｆ１以上であるときは、Ｓ２０４へ進み、Ｔｄｐｆ１よりも低いときは、Ｓ２１０へ進む。Ｓ２１０では、ポスト噴射量を増量し、排気ガス温度を上昇させる。ＥＣＵ４１は、エンジン回転数Ｎｅ及びメイン噴射量Ｑｍにより図１０に示すマップを検索してポスト噴射量補正値ΔＰＯＳＴを設定し、これをポスト噴射量に加算する。ポスト噴射量が変化すると、排気ガスの空気過剰率λが変化し、目標空気過剰率ｔλｒｅｇから乖離する。ＥＣＵ４１は、吸気絞り弁１５を作動させて空気過剰率λを調整し、フィルタベッド温度Ｔｄｐｆの変化を抑制する。
【００３０】
Ｓ２０４では、フィルタベッド温度Ｔｄｐｆが目標範囲の上限Ｔｄｐｆ２以下であるか否かを判定する。Ｔｄｐｆ２以下であるときは、Ｓ２０５へ進み、Ｔｄｐｆ２よりも高いときは、Ｓ２１１へ進む。Ｓ２１１では、前述同様にポスト噴射量補正値ΔＰＯＳＴを設定し、これをポスト噴射量から減算して排気ガス温度を低下させる。
【００３１】
Ｓ２０５では、Ｓ２１０又はＳ２１１により補正した噴射量によるポスト噴射を実施した後、所定時間ｔｒｅｇ１が経過したか否かを判定する。ｔｒｅｇ１が経過したときは、Ｓ２０６へ進み、ｔｒｅｇ１が経過していないときは、このルーチンをリターンする。ポスト噴射の実施から所定時間ｔｒｅｇ１が経過するまでの間にパティキュレートが焼却される。Ｓ２０６では、ＰＭ再生が終了したものと判断し、ポスト噴射を停止し、排気ガス温度を通常温度に復帰させる。Ｓ２０７では、フラグＦｒｅｇを０に設定する。Ｓ２０８では、パティキュレート堆積量ＰＭを０に設定する。Ｓ２０９では、フラグＦｒｅｃを１に設定し、ディーゼルパティキュレートフィルタ３４の故障を回避するのための制御を行う。パティキュレートに燃え残りが存在するときは、空気過剰率λを即時に通常値に復帰させたとすると、この燃え残りが急速に燃焼し、ディーゼルパティキュレートフィルタ３４に過大な熱負荷をかけ、故障を来すおそれがあるためである。
【００３２】
図１１は、被毒解除ルーチンのフローチャートを示している。
Ｓ３０１では、触媒ベッド温度Ｔｎｏｘを読み込む。Ｓ３０２では、排気ガスの空気過剰率λをストイキに制御する。空気過剰率λは、吸気絞り弁１５又はＥＧＲ弁３６を作動させて制御する。ＥＣＵ４１は、図９に示すマップを検索してストイキに相当する空気過剰率を与える目標吸入空気量ｔＱａｃ（＝ｔＱａｃ０）を設定し、これが達成されるように吸気絞り弁１５を制御する。
【００３３】
Ｓ３０３では、触媒ベッド温度Ｔｎｏｘが所定温度Ｔｎｏｘ１以上であるか否かを判定する。ＮＯｘトラップ触媒３３からトラップしている硫黄分を放出させるには、排気ガス中の還元剤を増加させ、ストイキ又はリッチな雰囲気を形成するだけでなく、ＮＯｘトラップ触媒３３を加熱し、硫黄分の分解を促す必要がある。触媒成分として、たとえばＢａ系のものを用いたＮＯｘトラップ触媒３３では、６００℃以上の温度に加熱する。触媒ベッド温度ＴｎｏｘがＴｎｏｘ１以上であるときは、Ｓ３０４ヘ進み、Ｔｎｏｘ１よりも低いときは、Ｓ３０９ヘ進む。
【００３４】
Ｓ３０９では、インジェクタ２１によりポスト噴射を行い、排気ガス温度を上昇させる。ポスト噴射の実施により空気過剰率λが変化するが、ＥＣＵ４１は、吸気絞り弁１５を作動させ、吸入空気量を調節することによりこの変化を補償する。
【００３５】
Ｓ３０４では、ポスト噴射を実施した後、所定時間ｔｄｅｓｕｌ１が経過したか否かを判定する。ｔｄｅｓｕｌ１が経過したときは、Ｓ３０５へ進み、ｔｄｅｓｕｌ１が経過していないときは、このルーチンをリターンする。ポスト噴射の実施から所定時間ｔｄｅｓｕｌ１が経過するまでの間に硫黄分が分解され、放出される。硫黄分は、放出される際に排気ガス中の還元剤により浄化される。Ｓ３０５では、被毒解除が終了したものと判断し、空気過剰率λを通常値に復帰させる。Ｓ３０６では、フラグＦｄｅｓｕｌ及びＦｓｐ１を０に設定する。Ｓ３０７では、硫黄分トラップ量ＳＯＸ及びＮＯｘトラップ量ＮＯＸを０に設定する。被毒解除を行うことにより空気過剰率λがストイキに制御されると、硫黄分とともにＮＯｘも放出され、ＮＯｘ再生が同時に行われるためである。Ｓ３０８では、フラグＦｒｅｃを１に設定する。被毒解除が終了した時点の高温下で空気過剰率λを即時に通常値に復帰させたとすると、ディーゼルパティキュレートフィルタ３４に堆積しているパティキュレートが急速に燃焼し、ディーゼルパティキュレートフィルタ３４に過大な熱負荷をかけるおそれがあるためである。
【００３６】
図１２は、ＮＯｘ再生ルーチンのフローチャートを示している。
Ｓ４０１では、排気ガスの空気過剰率λをＮＯｘ再生のために設定された目標空気過剰率ｔλｓｐ（たとえば、リッチを示すｔλｓｐ＝０．９）に制御する。Ｓ４０２では、リッチスパイク時間基本値ｔｓｐｉｋｅ０にトラップ量誤差補償ルーチンで算出した補正値Δｔを加算し、リッチスパイク時間ｔｓｐｉｋｅ１（＝ｔｓｐｉｋｅ０＋Δｔ）を設定する。補正値Δｔが加算されることで、リッチスパイク時間ｔｓｐｉｋｅ１は、誤差ＥＲＲが大きいときほど延長される。Ｓ４０３では、ＮＯｘ再生を開始した後、リッチスパイク時間ｔｓｐｉｋｅ１が経過したか否かを判定する。ｔｓｐｉｋｅ１が経過したときは、Ｓ４０４へ進み、ｔｓｐｉｋｅ１が経過していないときは、このルーチンをリターンする。リッチスパイク期間ｔｓｐｉｋｅ１が経過するまでにトラップされているＮＯｘが分解され、ＮＯｘトラップ触媒３３から放出される。ＮＯｘは、放出される際に排気ガス中の還元剤により浄化される。Ｓ４０４では、ＮＯｘ再生が終了したものと判断し、フラグＦｓｐ１を０に設定し、空気過剰率λを通常値に復帰させる。Ｓ４０５では、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸを０に設定する。Ｓ４０６では、誤差ＥＲＲを０に設定する。Ｓ４０７では、リッチスパイク時間補正値Δｔを０に設定する。
【００３７】
図１３は、故障回避ルーチンのフローチャートを示している。
Ｓ５０１では、フィルタベッド温度Ｔｄｐｆを読み込む。Ｓ５０２では、ディーゼルパティキュレートフィルタ３４が高温であり、燃え残りのパティキュレートが急速に燃焼することを防止するため、排気ガスの空気過剰率λを故障回避時における目標空気過剰率ｔλｒｅｃに制御する。目標空気過剰率ｔλｒｅｃは、１．４以下のリーンを示す値に設定する。ＥＣＵ４１は、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｍにより図１４に示すマップを検索し、目標吸入空気量ｔＱａｃを設定する。空燃比センサ５２の出力をフィードバックさせ、目標空気過剰率ｔλｒｅｃを達成する。
【００３８】
Ｓ５０３では、フィルタベッド温度Ｔｄｐｆが所定温度Ｔｄｐｆ３以下であるか否かを判定する。Ｔｄｐｆ３以下であるときは、Ｓ５０４へ進み、Ｔｄｐｆよりも高いときは、このルーチンをリターンする。Ｓ５０４では、燃え残りのパティキュレートが急速に燃焼するおそれが解除されたものと判断し、空気過剰率λを通常値に復帰させる。Ｓ５０５では、フラグＦｒｅｃを０に設定する。
【００３９】
図１５は、ＰＭ再生フラグ設定ルーチンのフローチャートを示している。Ｓ６０１では、ディーゼルパティキュレートフィルタ３４に堆積しているパティキュレートの量が規定量ＰＭ１に達したので、ＰＭ再生を行うため、フラグＦｒｅｇを１に設定する。
【００４０】
図１６は、被毒解除フラグ設定ルーチンのフローチャートを示している。Ｓ７０１では、ＮＯｘトラップ触媒３３にトラップされている硫黄分の量が規定量ＳＯＸ１に達したので、被毒解除を行うため、フラグＦｄｅｓｕｌを１に設定する。
【００４１】
図１７は、誤差補償フラグ設定ルーチンのフローチャートを示している。Ｓ８０１では、ＮＯｘトラップ触媒３３にトラップされているＮＯｘの量が規定量ＮＯＸ１に達したので、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸに含まれる誤差ＥＲＲを補償するため、フラグＦｓｐ２を１に設定する。
【００４２】
本実施形態に関して、図２に示すフローチャートのＳ５がＮＯｘトラップ量推定手段を、同フローチャートのＳ１２が再生時期判定手段を、同フローチャートのＳ２〜４、図５に示すフローチャートのＳ１０１，１０３〜１０５及び図１２に示すフローチャートの全体が再生制御手段を構成する。
【００４３】
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
すなわち、ＮＯｘトラップ触媒３３にトラップされているＮＯｘの量をエンジン回転数Ｎｅの積算値として簡易に推定する一方、高回転域や高負荷域でＮＯｘトラップ量の瞬時誤差Ｅｎｏｘが大きいときは、これを積算して誤差ＥＲＲを推定し、ＮＯｘ再生時において、推定した誤差ＥＲＲに応じてリッチスパイク時間ｔｓｐｉｋｅ１を延長することで、ＮＯｘトラップ触媒３３に供給される還元剤の量が不足すること防止し、トラップされているＮＯｘを完全に処理することができる。
【００４４】
なお、以上では、ＮＯｘトラップ量の誤差ＥＲＲを推定するため、瞬時誤差Ｅｎｏｘをエンジン１の運転中常に検出することとしたが、瞬時誤差Ｅｎｏｘが大きいと考えられる高回転域や高負荷域（図３の斜線部）でのみこれを検出し、演算上の負担を軽減することとしてもよい。
【００４５】
また、排気ガスの空燃比をリッチにするため、リッチスパイク時間ｔＳｐｉｋｅ１を延長することとしたが、ＮＯｘ再生時の目標空気過剰率ｔλｓｐを変更するととしてもよい。ｔλｓｐの変更による場合は、誤差ＥＲＲが大きいときほどｔλｓｐを小さな値に設定する。
【００４６】
また、本発明は、空燃比をリーンに制御して運転を行う直噴ガソリンエンジンに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジンの構成
【図２】モード選択ルーチンのフローチャート
【図３】瞬時誤差演算マップ
【図４】ＮＯｘ再生時期判定値演算マップ
【図５】トラップ量誤差補償ルーチンのフローチャート
【図６】リッチスパイク時間補正値演算テーブル
【図７】ＰＭ再生ルーチンのフローチャート
【図８】ＰＭ再生時目標空気過剰率演算テーブル
【図９】ストイキ運転時目標空気過剰率演算マップ
【図１０】ポスト噴射量補正値演算マップ
【図１１】被毒解除ルーチンのフローチャート
【図１２】ＮＯｘ再生ルーチンのフローチャート
【図１３】故障回避ルーチンのフローチャート
【図１４】故障回避時目標吸入空気量演算マップ
【図１５】ＰＭ再生フラグ設定ルーチンのフローチャート
【図１６】被毒解除フラグ設定ルーチンのフローチャート
【図１７】誤差補償フラグ設定ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン、１１…吸気通路、１２…可変ノズルターボチャージャ、１３…インタークーラ、１４…サージタンク、１５…吸気絞り弁、２１…インジェクタ、２２…コモンレール、３１…排気通路、３２…酸化触媒、３３…ＮＯｘトラップ触媒、３４…ディーゼルパティキュレートフィルタ、３５…ＥＧＲ管、３６…ＥＧＲ弁、４１…電子制御ユニット、５１…排気ガス圧力センサ、５２…空燃比センサ、５３…ＮＯｘセンサ、５４…触媒ベッド温度センサ、５５…フィルタベッド温度センサ、５６…クランク角センサ、５７…アクセルセンサ。

Claims

流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときに排気ガス中のＮＯｘをトラップする一方、流入する排気ガスの空燃比がリッチであるときにトラップしているＮＯｘを放出するＮＯｘトラップ触媒と、
ＮＯｘトラップ触媒がトラップしているＮＯｘの量であるＮＯｘトラップ量を推定するＮＯｘトラップ量推定手段と、
推定されたＮＯｘトラップ量が規定量に達したときに、トラップしているＮＯｘを放出させてＮＯｘトラップ触媒を再生させるＮＯｘ再生を行う時期に至ったものと判定する再生時期判定手段と、
ＮＯｘ再生を行うときに、ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするための制御を行う再生制御手段と、を含んで構成され、
ＮＯｘトラップ量推定手段は、エンジンから単位時間当たりに排出されるＮＯｘの量に相関するパラメータを積算してＮＯｘトラップ量を推定し、
再生制御手段は、推定されたＮＯｘトラップ量の実際のＮＯｘトラップ量に対する誤差をトラップ量誤差として推定し、排気ガスの空燃比又はこれがリッチとなる期間を推定したトラップ量誤差に応じて変化させるエンジンの排気ガス浄化装置。
再生制御手段は、ＮＯｘ再生時以外の通常時におけるエンジンの運転状態に基づいてトラップ量誤差を演算する請求項１に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
再生制御手段は、推定されたトラップ量誤差が大きいときほど排気ガスの空燃比がリッチとなる期間を延長させる請求項１又は２に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
再生制御手段は、ＮＯｘ再生を行うときに、排気ガスの空燃比をリッチにするための制御としてエンジンの目標空燃比を所定期間に渡り通常時よりも小さな値に設定し、推定されたトラップ量誤差が大きいときほどこの所定期間を延長する請求項３に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
再生制御手段に対して、推定されたトラップ量誤差が所定値以上である過剰トラップ時に排気ガスの空燃比をリッチにするための制御を行うことを禁止する手段と、
過剰トラップ時において、ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気ガスの空燃比をストイキにするための制御を行う手段と、を更に含んで構成される請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
過剰トラップ時において、排気ガス温度を通常時よりも高い所定温度に上昇させる手段を更に含んで構成される請求項５に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
前記所定温度は、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされている硫黄分の脱離温度である請求項６に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。