JP2005220833A

JP2005220833A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2005220833A
Application number: JP2004030469A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Shibata; 大介柴田; Yutaka Sawada; 裕澤田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2024-02-06
Also published as: JP4432515B2

Abstract

【課題】内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯx触媒への燃料供給時に該ＮＯx触媒を通過する排気の空燃比を目標空燃比に正確に合わせることができる技術を提供する。
【解決手段】ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を第１の所定空燃比としてＮＯxの還元を行う前に、第１の所定空燃比よりもリーンである第２の所定空燃比として、燃料添加量の補正を行う。このときに求められた補正値を、第１の所定空燃比とするときにも適用して燃料の添加を行う。空燃比センサがリーンずれしていない空燃比において燃料添加量の補正値を求めることができるので、精度の良い燃料添加量の補正が可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、ＮＯx触媒とする。）を内燃機関の排気通路に配置し、酸化雰囲気のときに排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を該ＮＯx触媒に吸蔵し、還元雰囲気となったときは該ＮＯx触媒に吸蔵されていたＮＯxを還元して排気中のＮＯxを浄化する技術
が知られている。

このＮＯx触媒は、熱劣化や経年変化による劣化とともにＮＯxの吸蔵能力が低下することが知られており、この劣化の検出を該ＮＯx触媒前後に取り付けた酸素センサの出力に
基づいて行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−９３７４２号公報特開平１０−２５２５４４号公報特開平７−６３０９２号公報特開２００２−１８８４３０号公報

ところで、ＮＯx触媒へ燃料を供給してＮＯxの還元を行うときには、排気中の空燃比を空燃比センサにより正確に検出することが求められる。しかし、排気中に含まれる燃料のクラッキングが十分でないと、一部の燃料が空燃比センサの拡散抵抗層を通過できなくなってしまう。そのため、燃料が実際よりも少なく測定され、空燃比センサにより検出される空燃比は、実際よりもリーン側へずれることになる。そのため、フィードバック制御による燃料添加量の補正が困難となる。

また、前記従来技術によりＮＯx触媒の劣化判定を行うときには、排気中の酸素濃度や
空燃比を酸素センサや空燃比センサにより正確に検出することが求められる。しかし、上記理由によりＮＯx触媒の劣化判定を正確に行うことが困難な場合がある。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯx触媒への燃料供給時に該ＮＯx触媒を通過する排気の空燃比を目標空燃比に正確に合わせることができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。すなわち、
内燃機関の排気通路に設けられたＮＯx触媒と、
前記ＮＯx触媒の排気に対する上流の排気通路を流通する排気の空燃比を検出する上流
側空燃比検出手段と、
前記上流側空燃比検出手段の上流側から該ＮＯx触媒へ燃料を添加する燃料添加手段と
、
前記ＮＯx触媒よりも上流の排気の空燃比を第１の所定空燃比とすることを目標に前記
燃料添加手段により燃料を添加して前記ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxを還元するＮＯx還
元手段と、
前記ＮＯx還元手段によりＮＯxの還元を行う前に、前記上流側空燃比検出手段により検出される空燃比を第１の所定空燃比よりもリーンである第２の所定空燃比とすることを目
標に前記燃料添加手段により燃料を添加する燃料供給量制御手段と、
前記燃料供給量制御手段により燃料が添加されているときの、前記上流側空燃比検出手段による検出値および第２の所定空燃比に基づいて、前記ＮＯx還元手段によるＮＯx還元時に供給する燃料量を補正する燃料添加量補正手段と、
を具備することを特徴とする。

本発明の最大の特徴は、第１の所定空燃比よりもリーンである第２の所定空燃比にてＮＯx触媒への燃料の添加量を補正するための値を得て、このときに得られた値に基づいて
第１の所定空燃比とするときの燃料添加量が補正されることにある。

ここで、燃料添加手段から燃料の添加を行うと、排気中の燃料濃度が高まるが、上流側空燃比検出手段により検出される空燃比は、実際よりもリーン側へずれた空燃比となることがある。このような空燃比のずれを以下、「リーンずれ」という。このリーンずれが起きた状態では、燃料添加量のフィードバック制御を精度良く行なうことが困難となる。

その点、燃料添加手段により燃料が添加されているときであって、リーンずれが起きていないか、起きていたとしても問題の無い範囲内の空燃比（本発明においては第２の所定空燃比）で一旦、燃料添加量のフィードバック制御を行うことにより、燃料添加時にどの程度燃料添加量の補正を行えば良いか把握することができる。つまり、第２の空燃比を目標にして燃料添加手段により燃料が添加されたときに得られる検出空燃比と目標空燃比（すなわち、第２の所定空燃比）とに基づいて、燃料添加量を補正するための値、例えば補正係数を得ることができる。そして、燃料添加量の誤差は、第２の所定空燃比以外であっても同様に生じるため、第２の所定空燃比とする際に得られた補正係数を第１の所定空燃比とする際にも適用することで、第１の所定空燃比とするときの燃料添加量を得ることができる。

すなわち、本発明では、内燃機関の気筒内での空燃比が目標空燃比となっていない場合、または燃料添加手段による実際の燃料添加量が目標添加量となっていない場合であっても、燃料添加量補正手段により燃料添加量を補正することができる。これにより、第１の所定空燃比を目標とする場合には、上流側空燃比検出手段によらなくとも第１の所定空燃比に合わせることが可能となる。従って、燃料添加手段からの燃料の添加により上流側空燃比検出手段がリーンずれを起こしても、ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を第１の所
定空燃比に精度良く合わせることができる。

本発明においては、前記ＮＯx触媒は酸化雰囲気でＮＯxを吸蔵し還元雰囲気でＮＯxを
還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒であり、前記第１の所定空燃比はストイキよりリッチ空燃
比であり、前記第２の所定空燃比はストイキよりリーン空燃比であり、前記ＮＯx触媒の
排気に対する下流の排気通路を流通する排気の空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、前記ＮＯx還元手段によりＮＯxを還元するときに前記下流側空燃比検出手段により検出される空燃比の変化から前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化を判定する触媒劣化判定手段と
、をさらに備えることができる。

ここで、下流側空燃比検出手段により検出される空燃比に基づいて、該吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量を間接的に求め、このＮＯx量に基づいて吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行うことができる。しかし、吸蔵還元型ＮＯx触媒にストイキよりリッ
チ空燃比の排気を通過させると、該吸蔵還元型ＮＯx触媒からＮＯxが放出される。したがって、第２の所定空燃比をストイキよりリッチ空燃比とすると、燃料の添加量の補正はできても、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定が困難となる。また、ストイキよりリッチ空燃
比となると、上流側空燃比検出手段がリーンずれを起こす虞がある。そのため、第２の所定空燃比はストイキよりリーン空燃比とすることが望ましい。

本発明においては、前記燃料添加手段による燃料の添加が行われていないときの前記上流側空燃比検出手段若しくは前記下流側空燃比検出手段の少なくとも一方の検出結果に基づいて前記内燃機関の気筒内に供給される燃料量を補正する気筒内供給燃料量補正手段をさらに備え、前記燃料添加量補正手段は、前記気筒内供給燃料量補正手段による補正が行われた後に燃料量を補正することができる。

気筒内に供給される燃料量の補正を行った後に燃料添加量の補正を行うことにより、燃料添加量の補正をより正確に行うことが可能となる。すなわち、気筒内供給量補正手段により気筒内に供給される燃料量が補正されれば、燃料添加が行われていない場合の気筒内の燃料噴射量を適正な量とすることができる。また、気筒内供給量補正手段により気筒内に供給される燃料量が補正されれば、燃料添加量補正手段は、気筒内での空燃比の誤差の影響が無い状態で燃料の添加量を補正することが可能となる。

本発明においては、前記第２の所定空燃比は空燃比１８から２０の間の値であっても良い。

このような空燃比の範囲内で燃料添加量の補正を行うことにより、上流側空燃比検出手段のリーンずれの影響が無い状態で前記補正値を算出することが可能となる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、第２の所定空燃比で燃料添加量の補正を行うことにより、ＮＯx触媒への燃料添加時に該ＮＯx触媒を通過する排気の空燃比を目標空燃比である第１の所定空燃比に正確に合わせることができる。

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。

図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１とその吸排気系の概略構成を示す図である。

図１に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。

内燃機関１には、燃焼室へ通じる排気通路２が接続されている。この排気通路２は、下流にて大気へと通じている。

前記排気通路２の途中には、酸化触媒３、及び吸蔵還元型ＮＯx触媒４（以下、ＮＯx触媒４という。）が内燃機関１側から順に備えられている。

ＮＯx触媒４は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯxを吸蔵し、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蔵していたＮＯxを還元する機
能を有する。

また、酸化触媒３よりも下流で且つＮＯx触媒４よりも上流の排気通路２には、該排気
通路２を流通する排気の空燃比を検出する上流側空燃比センサ５が取り付けられている。一方、ＮＯx触媒４よりも下流の排気通路２には、該排気通路２を流通する排気の温度を
検出する排気温度センサ６、及び該排気通路２を流通する排気の空燃比を検出する下流側空燃比センサ７が取り付けられている。排気温度センサ６によりＮＯx触媒４の温度を得
ることができる。

ところで、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合は、ＮＯx触媒４のＮＯx吸蔵能力が飽和する前にＮＯx触媒４に吸蔵されたＮＯxを還元させる必要がある。

そこで、本実施例では、ＮＯx触媒４より上流の排気通路２を流通する排気中に還元剤
たる燃料（軽油）を添加する燃料添加弁８を備えている。ここで、燃料添加弁８は、後述するＥＣＵ９からの信号により開弁して燃料を噴射する。燃料添加弁８から排気通路２内へ噴射された燃料は、排気通路２の上流から流れてきた排気の空燃比をリッチにすると共に、ＮＯx触媒４に吸蔵されていたＮＯxを還元する。ＮＯx還元時には、ＮＯx触媒４に流入する排気の空燃比を比較的に短い周期でスパイク的（短時間）にリッチとする、所謂リッチスパイク制御を実行する。

一方、内燃機関１には、燃焼室へ通じる吸気通路１０が接続されている。この吸気通路１０の途中には、該吸気通路１０を通過する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１１が取り付けられている。このエアフローメータ１１の出力信号により内燃機関１の吸入空気量を得ることができる。

また、内燃機関１には、該内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁１２が取り付けられている。

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であるＥＣＵ９が併設されている。このＥＣＵ９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。

ＥＣＵ９には、各種センサ等が電気配線を介して接続され、該センサ等の出力信号が入力されるようになっている。

一方、ＥＣＵ９には、燃料添加弁８、燃料噴射弁１２が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ９により制御することが可能になっている。

ところで、ＮＯx触媒４は、経年変化や熱により劣化することがある。この劣化は、Ｎ
Ｏxの吸蔵能力に顕著に現れる。そして、ＮＯxの吸蔵能力が低下し、排気中のＮＯxの一
部が該ＮＯx触媒４の下流へ流出することがある。これに対し、ＮＯx触媒４のＮＯx吸蔵
能力の低下を、ＮＯx触媒４前後の空燃比センサ５、７を用いて検出することができる。
これにより、劣化の度合いに応じた燃料の添加を行うことが可能となる。また、運転者等にＮＯx触媒４の交換を促すことも可能となる。

ここで、ＮＯx触媒４にＮＯxが吸蔵されている場合に、該ＮＯx触媒４にリッチ空燃比
の排気を供給すると、該ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯx及び酸素が放出されるとともにＮＯxの還元が行われる。リッチスパイクによりリッチ空燃比の排気がＮＯx触媒４に流入すると、該ＮＯx触媒４の上流側の空燃比すなわち上流側空燃比センサ５により検出さ
れる空燃比はリッチとなるが、ＮＯx触媒４からＮＯx及び酸素が放出されている間は、ＮＯx触媒４の下流の空燃比すなわち下流側空燃比センサ７により検出される空燃比は上流
側空燃比センサ５により検出される空燃比よりもリーンな空燃比となり、ストイキ近傍になることが知られている。そして、ＮＯx及び酸素が放出された後、下流側空燃比センサ
７により検出される空燃比がリッチ空燃比に移行する。このように下流側空燃比センサ７によりストイキが検出され、リッチ空燃比に移行するまでの時間は、ＮＯx触媒４に吸蔵
されているＮＯx及び酸素の量が多いほど長くなる。

ここで、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが大きくなるほど、該ＮＯx触媒４が吸蔵できるＮＯx量が減少する。従って、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが大きくなるほど、リッチスパイク時に下流側空燃比センサ７によりストイキが検出された後リッチ空燃比に移行するまでの時間、すなわちストイキの継続時間が短くなる。以上より、ストイキの継続時間に基づいて、ＮＯx触媒４の劣化の度合いを判定することが可能となる。

ところで、ＮＯx触媒４の劣化の度合いを判定するには、ＮＯx触媒４に流入する排気の空燃比を精度良く目標のリッチ空燃比とする必要がある。しかし、リッチスパイク時には、排気中に添加された燃料のクラッキングが十分に行われず上流側空燃比センサ５はリーンずれを起こす場合がある。そのため、燃料の添加により排気の空燃比をリッチ空燃比としているときに燃料添加量のフィードバック制御を行うことは困難である。また、リッチスパイクを行っていないときに予め空燃比のフィードバック制御を行っても、そのフィードバック値には、燃料添加弁８の添加量の増減分は含まれていないため、燃料添加弁８の添加量に経年変化が発生している場合には、リッチスパイク時に燃料添加弁８の添加量の増減分だけ空燃比のずれが生じる。

その点、本実施例によれば、燃料添加弁８から燃料を添加している場合であって、リーン空燃比である第２の所定空燃比にて燃料添加量の補正係数を算出する。すなわち、燃料添加弁８から燃料を添加している場合であれば、燃料添加弁８からの燃料添加量誤差、燃料噴射弁１２からの燃料供給量誤差、エアフローメータ１１による吸入空気量の測定誤差の全てを含んで燃料添加量の補正係数を算出することが可能となる。

ここで、図２は、本実施例による燃料添加量補正制御を行ったときに上流側空燃比センサ５から得られる空燃比の時間推移を示したタイムチャート図である。実線は本実施例による燃料添加量の補正を行った場合を示し、破線は本実施例による燃料添加量の補正を行わない場合を示している。

次に、本実施例による燃料添加量補正制御について詳細に説明する。

図３は、本実施例による燃料添加量補正制御のフローを示したフローチャート図である。

本ルーチンは、所定の期間毎に実行される。

ステップＳ１０１では、ＥＣＵ９は、リッチスパイク制御が行われており、且つ燃料添加弁８から燃料が噴射されているか否か判定される。

ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１６へ進む。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ９は、Ｆ／Ｂ完了フラグがＯＮとなっているか否か判定する。このＦ／Ｂ完了フラグとは、燃料添加弁８からの燃料添加量のフィードバック補正係数の算出が完了したときにＯＮとされるフラグであり、初期値はＯＦＦとなっている。

ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ９は、上流側空燃比センサ５により得られる空燃比（以下、上流側空燃比という。）からフィードバック用空燃比（第２の所定空燃比）を減じた値であるＡ／Ｆ偏差を算出する。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ９は、Ａ／Ｆ偏差が所定値Ａよりも小さいか否か判定する。ここで、所定値Ａは、後述する所定値Ｂと比較して大きな値であり、Ａ／Ｆ偏差が所定値Ａ以上であれば上流側空燃比と第２の所定値とには大きな差が有り、フィードバック補正を行うことができないとされる値である。

ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１２へ進む。

ステップＳ１０５では、ＥＣＵ９は、Ａ／Ｆ偏差が所定値Ｂよりも小さいか否か判定する。ここで、所定値Ｂは、前記所定値Ａと比較して小さな値であり、燃料添加量の調整を行うための判定値である。Ａ／Ｆ偏差が所定値Ｂ以上であれば上流側空燃比のフィードバックにより燃料添加弁８からの燃料添加量の調整が行われる。この調整は、Ａ／Ｆ偏差が所定値Ｂよりも小さい値となるまで行われる。

ステップＳ１０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進む。

ステップＳ１０６では、ＥＣＵ９は、Ｆ／Ｂ完了カウンタをカウントアップする。このＦ／Ｂ完了カウンタは、燃料添加弁８からの燃料添加量をフィードバック補正するために必要となる時間をカウントするカウンタである。

ステップＳ１０７では、ＥＣＵ９は、Ｆ／Ｂ完了カウンタが所定値Ｃよりも大きいか否か判定する。この所定値Ｃは、燃料添加弁８からの燃料添加量をフィードバック補正するために必要となる時間であり例えば１秒である。

ステップＳ１０７で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。

ステップＳ１０８では、ＥＣＵ９は、Ｆ／Ｂ完了フラグをＯＮとする。また、ＥＣＵ９は、後述するＦ／Ｂ係数を記憶する。その後、ＥＣＵ９は、本ルーチンを終了させる。

ステップＳ１０９では、ＥＣＵ９は、燃料噴射弁１２から気筒内へ噴射される燃料噴射量である筒内噴射量を算出する。この筒内噴射量は、ＥＣＵ９が燃料噴射弁１２から噴射させようとする燃料量（以下、噴射指令値という。）であり、単位時間あたりに噴射される燃料の質量である。

ステップＳ１１０では、ＥＣＵ９は、燃料添加弁８から排気中へ実際に添加された燃料量である実排気添加量を算出する。実排気添加量は、単位時間あたりに燃料添加弁８から添加される燃料の質量であり、次式により算出する。
実排気添加量＝（触媒通過空気量／上流側空燃比）−筒内噴射量

ここで、触媒通過空気量とは、ＮＯx触媒４を通過する排気の量であるが、ここでは、
エアフローメータ１１から得られる吸入空気量とほとんど変わらないのでこの吸入空気量を用いる。また、筒内噴射量は、ステップＳ１０９で算出された筒内噴射量である。

ステップＳ１１１では、ＥＣＵ９は、Ｆ／Ｂ係数を次式により算出する。
Ｆ／Ｂ係数＝係数Ｄ×（実排気添加量−前回Ｆ／Ｂ係数×指令排気添加量）

ここで、係数Ｄは、実験的に求める値である。前回Ｆ／Ｂ係数とは、前回のステップＳ
１１１の処理がなされたときに算出されたＦ／Ｂ係数である。指令排気添加量は、ＥＣＵ９が燃料添加弁８を開弁させる信号から算出される。ここでいう指令排気添加量は、上流側空燃比を第２の所定空燃比とするための燃料添加量である。

ステップＳ１１２では、ＥＣＵ９は、Ｆ／Ｂ完了カウンタをクリアする。その後、ＥＣＵ９は、本ルーチンを終了させる。

ステップＳ１１３では、ＥＣＵ９は、筒内噴射量を算出する。ここでは、ステップＳ１０９と同様の処理がなされる。

ステップＳ１１４では、ＥＣＵ９は、燃料添加弁８から噴射させる燃料量である指令排気添加量を次式により算出する。
指令排気添加量＝（触媒通過空気量／第１の所定空燃比）−筒内噴射量

ここで、触媒通過空気量とは、ＮＯx触媒４を通過する排気の量であるが、ここでは、
エアフローメータ１１から得られる吸入空気量とほとんど変わらないのでこの吸入空気量を用いる。第１の所定空燃比は、ＮＯxの還元を行うときに併せて触媒劣化判定を行うた
めの目標となるリッチ空燃比である。筒内噴射量は、ステップＳ１１３で算出された筒内噴射量である。

ステップＳ１１５では、ＥＣＵ９は、指令排気添加量にステップＳ１１１で算出されたＦ／Ｂ係数を乗じて修正指令排気添加量を算出する。この修正指令排気添加量が実際に燃料添加弁８から添加される燃料量となる。その後、ＥＣＵ９は、本ルーチンを終了させる。

ステップＳ１１６では、ＥＣＵ９は、Ｆ／Ｂ完了フラグをＯＦＦとし、その後本ルーチンを終了させる。

このようにして、リーン空燃比である第２の所定空燃比において燃料添加弁８からの燃料噴射量のフィードバック補正を行い、Ｆ／Ｂ係数を算出することができる。そして、ＮＯx還元時にもこのＦ／Ｂ係数を用いて燃料添加弁８からの燃料添加量を補正することが
できる。これにより、ＮＯx触媒４のＮＯx還元時に上流側空燃比センサ５を用いなくともＮＯx触媒４に流入する排気の空燃比を第１の所定空燃比に精度良く合わせることができ
、触媒劣化判定を精度良く行うことができる。

なお、本実施例においては、触媒劣化判定時に燃料添加弁８からの燃料添加量の補正を行っているが、ＮＯx触媒４に吸蔵されたＮＯxを単に還元するときや、ＮＯx触媒４の硫
黄被毒を回復するときにも、一旦第２の所定空燃比として燃料添加量の補正を行うことができる。

また、本実施例においては、燃料添加弁８から燃料を添加することによりＮＯx触媒４
へ燃料を供給しているが、これに代えて、内燃機関１の膨張行程や排気行程において燃料噴射弁１２から燃料を噴射させてＮＯx触媒４へ燃料を供給するようにしても良い。

本実施例においては、燃料噴射弁１２からの燃料噴射量を補正した後に燃料添加弁８からの燃料添加量を補正する。

図４は、本実施例による燃料添加量補正制御のフローを示したフローチャート図である。

本ルーチンは、所定の期間毎に実行される。なお、図３に示すフローと同様の処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。

ステップＳ２０１では、ＥＣＵ９は、筒内噴射量補正フラグがＯＮとなっているか否か判定する。この筒内噴射量補正フラグがＯＮとなっているときには、燃料噴射弁１２からの燃料噴射量の補正が完了していることを示している。

ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０６へ進む。

ステップＳ２０２では、ＥＣＵ９は、排気添加量補正フラグがＯＮとなっているか否か判定する。この排気添加量補正フラグがＯＮとなっているときには、燃料添加弁８からの燃料添加量の補正を算出するためのＦ／Ｂ係数の算出が完了していることを示している。

ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進む。

ステップＳ２０３では、ＥＣＵ９は、燃料添加弁８から実際に排気中に噴射する燃料量である排気添加量を算出する。排気添加量は、後述する図７に示すフローにより求める。

ステップＳ２０４では、ＥＣＵ９は、排気添加量を補正するための係数である排気添加量補正係数を算出する。排気添加量補正係数は、後述する図６に示すフローにより求める。

ステップＳ２０５では、ＥＣＵ９は、排気添加量補正フラグをＯＮとする。

ステップＳ２０６では、ＥＣＵ９は、燃料噴射弁１２から噴射する燃料量を補正するための係数である筒内噴射量補正係数を算出する。筒内噴射量補正係数は、後述する図５に示すフローにより求める。

ステップＳ２０７では、ＥＣＵ９は、筒内噴射量補正フラグをＯＮとする。

ステップＳ２０８では、ＥＣＵ９は、筒内噴射量補正フラグをＯＦＦとする。

ステップＳ２０９では、ＥＣＵ９は、排気添加量補正フラグをＯＦＦとする。

次に、筒内噴射量補正係数を算出するフローについて説明する。

図５は、筒内噴射量補正係数を算出するフローを示したフローチャート図である。

ステップＳ３０１では、ＥＣＵ９は、筒内噴射量指令値を算出する。この筒内噴射量指令値は、ＥＣＵ９が燃料噴射弁１２から気筒内へ噴射させようとする燃料噴射量である。

ステップＳ３０２では、ＥＣＵ９は、筒内実噴射量を算出する。この筒内実噴射量は、燃料噴射弁１２から実際に噴射された燃料量であり、上流側空燃比およびエアフローメータ１１から得られる内燃機関１の吸入空気量から求める。

ステップＳ３０３では、ＥＣＵ９は、燃料噴射弁１２からの燃料噴射量を補正するための係数である筒内噴射量補正係数を次式により算出する。
筒内噴射量補正係数＝係数Ｅ×（筒内実噴射量−筒内噴射量指令値）

ここで、係数Ｅは、実験的に求める値である。

以上により、燃料噴射弁１２からの燃料噴射量を補正するための係数である筒内噴射量補正係数を算出することができる。

次に、排気添加量補正係数を算出するフローについて説明する。

図６は、排気添加量補正係数を算出するフローを示したフローチャート図である。本ルーチンは、排気添加量補正フラグがＯＮとなるまで繰り返し実行される。

ステップＳ４０１では、ＥＣＵ９は、燃料噴射弁１２から実際に噴射されている燃料量である筒内噴射量を算出する。この筒内噴射量は、単位時間あたりに噴射される燃料の質量であり、筒内噴射量指令値に前記ステップＳ３０３で算出された筒内噴射量補正係数を乗じた計算値である。

ステップＳ４０２では、ＥＣＵ９は、燃料添加弁８から排気中へ実際に添加された燃料量である実排気添加量を算出する。実排気添加量は、単位時間あたりに添加される燃料の質量であり、次式により算出する。
実排気添加量＝（触媒通過空気量／上流側空燃比）−筒内噴射量

ここで、触媒通過空気量とは、ＮＯx触媒４を通過する排気の量であるが、ここでは、
エアフローメータ１１から得られる吸入空気量とほとんど変わらないのでこの吸入空気量を用いる。また、筒内噴射量は、ステップＳ４０１で算出された筒内噴射量である。

ステップＳ４０３では、ＥＣＵ９は、排気添加量補正係数であるＦ／Ｂ係数を次式により算出する。
Ｆ／Ｂ係数＝係数Ｆ×（実排気添加量−前回Ｆ／Ｂ係数×指令排気添加量）

ここで、係数Ｆは、実験的に求める値である。実排気添加量は、ステップＳ４０２で算出された値である。前回Ｆ／Ｂ係数とは、前回のステップＳ４０３の処理がなされたときに算出されたＦ／Ｂ係数である。指令排気添加量は、ＥＣＵ９が燃料添加弁８を開弁させる信号から算出される。ここでいう指令排気添加量は、上流側空燃比を第２の所定空燃比とするための燃料添加量である。

ステップＳ４０４では、ＥＣＵ９は、排気添加量補正フラグをＯＮとする。

以上により、燃料添加弁８からの燃料添加量を補正するための係数である排気添加量補正係数（Ｆ／Ｂ係数）を算出することができる。

次に、排気添加量を算出するフローについて説明する。

図７は、排気添加量を算出するフローを示したフローチャート図である。

ステップＳ５０１では、ＥＣＵ９は、筒内噴射量を算出する。この筒内噴射量は、単位時間あたりに噴射される燃料の質量であり、筒内噴射量指令値に筒内噴射量補正係数を乗じて得ることができる。

ステップＳ５０２では、ＥＣＵ９は、燃料添加弁８から噴射させる燃料量である指令排
気添加量を次式により算出する。
指令排気添加量＝（触媒通過空気量／第１の所定空燃比）−筒内噴射量

ここで、触媒通過空気量とは、ＮＯx触媒４を通過する排気の量であるが、ここでは、
エアフローメータ１１から得られる吸入空気量とほとんど変わらないのでこの吸入空気量を用いる。第１の所定空燃比は、ＮＯxの還元を行うときに併せて触媒劣化判定を行うた
めの目標となるリッチ空燃比である。筒内噴射量は、ステップＳ５０１で算出された筒内噴射量である。

ステップＳ５０３では、ＥＣＵ９は、修正指示排気添加量を算出する。ここでの修正指示排気添加量は、ステップＳ５０２で算出された指示排気添加量に図６に示す処理により得られた排気添加量補正係数（Ｆ／Ｂ係数）を乗じて得られる。

このようにして、気筒内への燃料噴射量を補正した後に排気系への燃料添加量を補正することができる。

以上説明したように、本実施例によれば、燃料添加弁８からの燃料添加量を補正する前に、まず燃料噴射弁１２からの燃料噴射量を補正することができる。これにより、まずエアフローメータ１１の測定誤差および燃料噴射弁１２の噴射量の誤差を補正することができる。そのため、燃料添加弁８からの燃料噴射量を補正するときには、燃料添加弁８の燃料噴射量のみの影響による排気の空燃比のずれを補正することができる。また、リーン空燃比である第２の所定空燃比において排気添加量補正係数（Ｆ／Ｂ係数）の算出を行うことにより、ＮＯx還元時にもこの補正係数を用いて燃料添加量を補正することが可能とな
る。これにより、ＮＯx触媒４のＮＯx還元時に、上流側空燃比センサ５を用いなくともＮＯx触媒４に流入する排気の空燃比を第１の所定空燃比とすることができ、触媒劣化判定
を精度良く行うことができる。

実施例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である。リッチスパイクにより排気の空燃比が低められているときの上流側空燃比センサにより検出される空燃比の時間推移を示したタイムチャート図である。実施例１による燃料添加量補正制御のフローを示したフローチャート図である。実施例２による燃料添加量補正制御のフローを示したフローチャート図である。筒内噴射量補正係数を算出するフローを示したフローチャート図である。排気添加量補正係数を算出するフローを示したフローチャート図である。排気添加量を算出するフローを示したフローチャート図である。

符号の説明

１内燃機関
２排気通路
３酸化触媒
４ＮＯx触媒
５上流側空燃比センサ
６排気温度センサ
７下流側空燃比センサ
８燃料添加弁
９ＥＣＵ
１０吸気通路
１１エアフローメータ
１２燃料噴射弁

Claims

内燃機関の排気通路に設けられたＮＯx触媒と、
前記ＮＯx触媒の排気に対する上流の排気通路を流通する排気の空燃比を検出する上流
側空燃比検出手段と、
前記上流側空燃比検出手段の上流側から該ＮＯx触媒へ燃料を添加する燃料添加手段と
、
前記ＮＯx触媒よりも上流の排気の空燃比を第１の所定空燃比とすることを目標に前記
燃料添加手段により燃料を添加して前記ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxを還元するＮＯx還
元手段と、
前記ＮＯx還元手段によりＮＯxの還元を行う前に、前記上流側空燃比検出手段により検出される空燃比を第１の所定空燃比よりもリーンである第２の所定空燃比とすることを目標に前記燃料添加手段により燃料を添加する燃料供給量制御手段と、
前記燃料供給量制御手段により燃料が添加されているときの、前記上流側空燃比検出手段による検出値および第２の所定空燃比に基づいて、前記ＮＯx還元手段によるＮＯx還元時に供給する燃料量を補正する燃料添加量補正手段と、
を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
前記ＮＯx触媒は酸化雰囲気でＮＯxを吸蔵し還元雰囲気でＮＯxを還元する吸蔵還元型
ＮＯx触媒であり、前記第１の所定空燃比はストイキよりリッチ空燃比であり、前記第２
の所定空燃比はストイキよりリーン空燃比であり、前記ＮＯx触媒の排気に対する下流の
排気通路を流通する排気の空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、前記ＮＯx還元手
段によりＮＯxを還元するときに前記下流側空燃比検出手段により検出される空燃比の変
化から前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化を判定する触媒劣化判定手段と、をさらに備える
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。
前記燃料添加手段による燃料の添加が行われていないときの前記上流側空燃比検出手段若しくは前記下流側空燃比検出手段の少なくとも一方の検出結果に基づいて前記内燃機関の気筒内に供給される燃料量を補正する気筒内供給燃料量補正手段をさらに備え、前記燃料添加量補正手段は、前記気筒内供給燃料量補正手段による補正が行われた後に燃料量を補正することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記第２の所定空燃比は空燃比１８から２０の間の値であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。