JP2011226312A - 排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化装置の制御方法 - Google Patents

排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】排気ガス浄化装置及びその制御方法に関し、簡素な構成で、Ｋｉ値を悪化させることなく、エンジン出口のＮＯｘ値を効果的に測定する。
【解決手段】内燃機関１０の排気通路１１に設けられた排気ガス処理装置３０と、排気ガス処理装置３０の上流側に設けられ、排気ガス処理装置３０に燃料を供給する排気管内燃料噴射手段２４と、排気ガス処理装置３０の下流側に設けられたＮＯｘ検出手段１３と、内燃機関１０の運転状態に基づいて内燃機関１０の燃焼を制御する制御部４０とを有する排気ガス浄化装置１において、制御部４０は、排気ガス処理装置３０に捕集されたＰＭを焼却除去すべく、排気管内燃料噴射手段２４から排気ガス処理装置３０に燃料を供給するとともに、ＮＯｘ検出手段１３の検出値を内燃機関１０出口のＮＯｘ値として記憶するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気ガス処理装置と、排気ガス処理装置の下流側に設けられたＮＯｘセンサとを有する排気ガス浄化装置及びその排気ガス浄化装置の制御方法に関する。
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中に含まれるＮＯｘ値（以下、エンジン出口ＮＯｘ値）を予測することは、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒やＳＣＲ選択還元型触媒等のＮＯｘ触媒を有する排気ガス処理装置の制御において重要な要素の一つである。エンジン出口ＮＯｘ値は、エンジンの運転状態や触媒劣化等の種々の要因で悪化し、各国の認証試験においても、これら要因を考慮して初期排気ガス値に劣化係数を掛けることで審査されている。このエンジン出口ＮＯｘ値を精度良く測定すべく、ＮＯｘセンサを排気ガス処理装置の上流側に設けて直接検出することも考えられるが、コストや耐久面、ＯＢＤ（故障診断）用途の必要性の観点・制限から、ＮＯｘセンサは排気ガス処理装置の下流側に設けることが好ましい。
このように、ＮＯｘセンサを排気ガス処理装置の下流側に設けて排気ガス中のＮＯｘ値を検出する場合は、排気ガス処理装置を通過した後の排気ガス中のＮＯｘ値（以下、触媒出口ＮＯｘ値）を検出して予測することになる。
例えば、特許文献１には、この種の排気ガス浄化システムとして、排気ガス処理装置の上流側と下流側とに設けたＮＯｘセンサの検出値に基づいて、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化度合いを診断する診断機能を備えた排気ガス浄化システムが開示されている。
特開２０００−１８０２３号公報
ところで、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒やＳＣＲ選択還元型触媒等を有する排気ガス処理装置において、これらＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化能力が機能している状態（ＬＮＴ吸蔵還元型触媒ではＮＯｘが吸蔵され、ＳＣＲ選択還元型触媒ではＮＯｘがＮＨ3で還元されている状態）では、エンジン出口ＮＯｘ値は触媒出口ＮＯｘ値よりも大きい値を示すことになる。したがって、ＮＯｘセンサを排気ガス処理装置の下流側に設ける場合は、この排気ガス処理装置に設けたＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化能力が機能していない状態で触媒出口ＮＯｘ値を検出して、エンジン出口ＮＯｘ値を予測する必要がある。
しかし、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化能力が機能していない状態は限られており、この状態を意図的に創出しようとすると、Ｋｉ値（ＰＭ再生等により排気ガスが悪化する割合を、触媒の劣化係数に反映する値）の悪化を招くため、条件の選定が困難となる。例えば、意図的にＮＯｘ触媒の浄化能力が機能しない状態を創出する場合としては、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒においてはリッチＮＯｘ還元を行わないことや、ＳＣＲ選択還元型触媒においては尿素水噴射をせずにＮＨ3選択ＮＯｘ還元を行わない手法が考えられるが、この様な状態を意図時に創出することは、Ｋｉ値を悪化させる要因になるため好ましくない。
一方、排気ガス温度の低温時にも、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化能力は機能しないが、このような条件は、エンジン始動直後やアイドル運転中等の低負荷時に限られてしまう。このエンジン始動直後は、ＥＧＲや燃料噴射タイミングが通常運転時とは異なるため、この様な状態でエンジン出口ＮＯｘ値を予測しても実効的ではなく、また、アイドル運転時はエンジン出口ＮＯｘ値そのものが低いため、この様な状態でエンジン出口ＮＯｘ値を予測しても誤差要因が大きくなってしまうため好ましくない。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、簡素な構成で、排気ガス処理装置の下流側に設けられたＮＯｘセンサを用いながら、Ｋｉ値（ＰＭ再生等により排気ガスが悪化する割合を、触媒の劣化係数に反映する値）を悪化させることなく、エンジン出口ＮＯｘ値を効果的に測定することができる排気ガス浄化装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられた排気ガス処理装置と、前記排気ガス処理装置の上流側の排気通路内に設けられ、前記排気ガス処理装置に燃料を供給する排気管内燃料噴射手段と、前記排気ガス処理装置の下流側に設けられたＮＯｘ検出手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関の燃焼を制御する制御部とを有する排気ガス浄化装置において、前記制御部は、前記排気ガス処理装置に捕集されたＰＭを焼却除去すべく、前記排気管内燃料噴射手段から前記排気ガス処理装置に燃料を供給するとともに、前記ＮＯｘ検出手段の検出値を前記内燃機関出口のＮＯｘ値として記憶することを特徴とする。
また、前記排気ガス処理装置は、前記排気ガス処理装置内の温度を検出する温度検出手段を備え、前記制御部は、前記排気ガス処理装置に捕集されたＰＭを焼却除去すべく、前記排気管内燃料噴射手段から前記排気ガス処理装置に燃料を供給した後に、一定時間が経過し、かつ、前記温度検出手段による温度検出値の変化量が一定時間継続して所定値以下であり、かつ、前記ＮＯｘ検出手段による検出値の変化量が一定時間継続して所定値以下である場合に、前記ＮＯｘ検出手段の検出値を前記内燃機関出口のＮＯｘ値として記憶するようにしてもよい。
また、前記制御部は、前記内燃機関の運転状態に応じて生成されるＮＯｘ値に対して噴射する燃料噴射量を示すマップを有し、前記マップのＮＯｘ値と、前記内燃機関出口のＮＯｘ値として記憶されたＮＯｘ検出手段の検出値との差に基づいて、前記マップのＮＯｘ値を補正するようにしてもよい。
また、前記排気ガス処理装置は、酸化触媒とＬＮＴ吸蔵還元型触媒とＤＰＦとを有するようにしてもよい。
また、前記排気ガス処理装置は、酸化触媒とＳＣＲ選択還元型触媒とＤＰＦとを有するとともに、前記ＳＣＲ選択還元型触媒の上流側には、還元剤である尿素水を供給する還元剤噴射手段が設けられているようにしてもよい。
また、上記目的を達成するため、本発明の排気ガス浄化装置の制御方法は、内燃機関の排気通路に設けられた排気ガス処理装置と、前記排気ガス処理装置の上流側の排気通路内に設けられ、前記排気ガス処理装置に燃料を供給する排気管内燃料噴射手段と、前記排気ガス処理装置の下流側に設けられたＮＯｘ検出手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関の燃焼を制御する制御部とを有する排気ガス浄化装置の制御方法において、前記制御部は、前記排気ガス処理装置に捕集されたＰＭを焼却除去すべく、前記排気管内燃料噴射手段から前記排気ガス処理装置に燃料を供給するとともに、前記ＮＯｘ検出手段の検出値を前記内燃機関出口のＮＯｘ値として記憶することを特徴とする。
また、前記排気ガス処理装置は、前記排気ガス処理装置内の温度を検出する温度検出手段を備え、前記制御部は、前記排気ガス処理装置に捕集されたＰＭを焼却除去すべく、前記排気管内燃料噴射手段から前記排気ガス処理装置に燃料を供給した後に、一定時間が経過し、かつ、前記温度検出手段による温度検出値の変化量が一定時間継続して所定値以下であり、かつ、前記ＮＯｘ検出手段による検出値の変化量が一定時間継続して所定値以下である場合に、前記ＮＯｘ検出手段の検出値を前記内燃機関出口のＮＯｘ値として記憶するようにしてもよい。
また、前記制御部は、前記内燃機関の運転状態に応じて生成されるＮＯｘ値に対して噴射する燃料噴射量を示すマップを有し、前記マップのＮＯｘ値と、前記内燃機関出口のＮＯｘ値として記憶されたＮＯｘ検出手段の検出値との差に基づいて、前記マップのＮＯｘ値を補正するようにしてもよい。
また、前記排気ガス処理装置は、酸化触媒とＬＮＴ吸蔵還元型触媒とＤＰＦとを有するようにしてもよい。
また、前記排気ガス処理装置は、酸化触媒とＳＣＲ選択還元型触媒とＤＰＦとを有するとともに、前記ＳＣＲ選択還元型触媒の上流側には、還元剤である尿素水を供給する還元剤噴射手段が設けられているようにしてもよい。
本発明の排気ガス浄化装置及びその制御方法によれば、簡素な構成で、排気ガス処理装置の下流側に設けられたＮＯｘセンサを用いながら、Ｋｉ値（ＰＭ再生等により排気ガスが悪化する割合を、触媒の劣化係数に反映する値）を悪化させることなく、エンジン出口ＮＯｘ値を効果的に測定することができる。
本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の概略図である。 本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の制御ＥＣＵを示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るエンジンの運転状態（Ｎｅ，Ｑ）とＮＯｘ値とを示すマップである。 本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の制御を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置において、ＰＭ強制再生制御を実施した場合の触媒出口ＮＯｘ値の経時変化を示す図である。 本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置において、ＰＭ強制再生制御を実施しない場合の触媒出口ＮＯｘ値の経時変化を示す図である。 他の実施形態に係る排気ガス処理装置の構成を示すブロック図である。
以下、図面により、本発明に係る一実施形態について説明する。
図１〜６は、本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置１を説明するものである。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図１に示すように、ディーゼルエンジン（内燃機関）１０には、吸気マニホールド１０ｂと排気マニホールド１０ａとが設けられている。また、この吸気マニホールド１０ｂには、ディーゼルエンジン１０内の吸気弁（不図示）の開弁により新気（吸入空気）を導入する吸気通路１４が接続され、排気マニホールド１０ａには、排気弁（不図示）の開弁により排気ガスを導出する排気通路１１が接続されている。吸気通路１４の上流側には吸気スロットル１８と、インタクーラー１７と、過給器１２と、マスエアフローセンサ１６が介装され、さらに吸気通路１４の先端にはエアフィルタ１５が設けられている。また、吸気マニホールド１０ｂと排気マニホールド１０ａとは、ＥＧＲ通路１９によって連通され、このＥＧＲ通路１９には、ＥＧＲクーラー２０とＥＧＲ弁２１とが設けられている。
排気通路１１の下流側には、詳細を後述する排気ガス処理装置３０が設けられており、その上流側には、燃料（ＨＣ）の直接噴射を行うための排気管内燃料噴射装置（排気管内燃料噴射手段）２４が設けられている。すなわち、排気ガス処理装置３０を構成するＤＯＣ（酸化触媒）３１の温度上昇制御や、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵能力を回復させる強制再生制御や、ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレイト・フィルタ）３３に捕集された粒子状物質（以下、ＰＭ）を強制的に燃焼除去するＰＭ強制再生制御等を行う際には、この排気管内燃料噴射装置２４によって未燃焼の燃料（ＨＣ）を排気通路１１に直接噴射し、下流側の排気ガス処理装置３０に燃料を供給するように構成されている。
排気ガス処理装置３０は、図１に示すように、上流側から順に、ＤＯＣ（酸化触媒）３１と、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２と、ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレイト・フィルタ）３３とを備え構成されている。また、この排気ガス処理装置３０には、排気ガス処理装置３０を構成する触媒・フィルタ３１,３２,３３の温度を測定するために、ＤＯＣ３１の上流側には第１温度センサ２１が、ＤＯＣ３１とＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２との間には第２温度センサ（温度検出手段）２２が、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２とＤＰＦ３３との間には第３温度センサ２３が夫々設けられている。また、ＤＰＦ３３下流部の排気通路１１には、排気ガス処理装置３０を通過した排気ガス中のＮＯｘ値（触媒出口ＮＯｘ値）を検出するためのＮＯｘセンサ（ＮＯｘ検出手段）１３が設けられている。なお、ここでＮＯｘ値とは、単位時間当たりの排気ガス流量にＮＯｘ濃度値を乗算した値のことをいう。
ＤＯＣ（酸化触媒）３１は公知の構造で、コーディエライトハニカム構造体等よりなるセラミック製担体の表面に酸化触媒を担持して構成されている。ＤＯＣ３１は、排気ガス中に未燃焼燃料であるＨＣ（炭化水素）やＣＯ（一酸化炭素）等があるとこれを酸化し、酸化により発生する熱で排気ガスを昇温して、下流側のＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２やＤＰＦ３３を昇温する。
ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２は公知の構造で、排気ガスの空燃比がリーン空燃比であるときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、排気ガスの空燃比がリッチ空燃比であるときにＮＯｘを放出し、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ、Ｈ2等でＮＯｘを還元する。また、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２は、後述する制御ＥＣＵ（制御部）４０によって、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵能力が飽和状態となった場合に強制再生されるように構成されている。より詳しくは、制御ＥＣＵ４０には、図３に示すような、回転数Ｎｅと燃料噴射量（又は負荷）Ｑをパラメータとしたディーゼルエンジン１０で生成されるＮＯｘ値（以下、マップＮＯｘ値）を示すマップが予め記憶されており、このマップに基づいてディーゼルエンジン１０の運転状態（Ｎｅ，Ｑ）に応じた現在までのＮＯｘ吸蔵量が積算される。制御ＥＣＵ４０は、このＮＯｘ吸蔵量の積算値が所定値以上となった場合に、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵能力が飽和状態にあると判定し、排気管内燃料噴射装置２４に適量の燃料（ＨＣ）を噴射させる制御信号を出力して、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２の強制再生制御を実行する。
ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレイト・フィルタ）３３は公知の構造で、フィルタに排気ガス中のＰＭを捕集するとともに、ＰＭ捕集量が所定値以上となると、フィルタに蓄積されたＰＭを焼却除去する。より具体的には、後述する制御ＥＣＵ（制御部）４０のＰＭ強制再生制御部４２によって、排気管内燃料噴射装置２４から未燃焼の燃料（ＨＣ）を排気通路１１に直接噴射させてＤＯＣ３１を昇温し、昇温された排気ガスで蓄積されたＰＭを燃焼させる。このＰＭ強制再生制御時における排気管内燃料噴射装置２４の噴射量は、制御ＥＣＵ４０によって、第３温度センサ２３の測定温度（ＤＰＦ３３の温度）がＰＭ強制燃焼温度（５５０℃〜６００℃）の範囲に収まるように制御される。
なお、ＤＰＦ３３の温度が５５０℃以上になると、上流側のＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２の温度も同様に５５０℃以上に昇温されるが、かかる５５０℃以上の温度領域では、このＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵能力は機能しない状態になる。すなわち、排気ガス処理装置３０の上流側のＮＯｘ値（エンジン出口ＮＯｘ値）と、排気ガス処理装置３０の下流側のＮＯｘ値（触媒出口ＮＯｘ値）とは略同等になる。
次に、図１，２を用いて、本発明の一実施形態に係る制御ＥＣＵ（制御部）４０について説明する。本実施形態に係る制御ＥＣＵ４０は、ディーゼルエンジン１０の噴射制御や燃料噴射時期制御などの基本制御を行うものであって、公知のＣＰＵやＲＯＭ等から構成されている。また、制御ＥＣＵ４０は、図２に示すように、ＰＭ捕集量判定部４１と、ＰＭ強制再生制御部４２と、安定状態判定部４３と、エンジンＮＯｘ値記憶部４４と、マップ補正部４５とを一部の機能要素として有する。なお、これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアである制御ＥＣＵ４０に含まれているが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
ＰＭ捕集量判定部４１は、ＤＰＦ３３に捕集されたＰＭ捕集量を推定し、この推定されたＰＭ捕集量が許容値を超えたか否かを判定する。より具体的には、ＤＰＦ３３の上流部と下流部とには、図示しない圧力センサが夫々設けられており、この２個の圧力センサの差圧に基づいて行われる。ＰＭ捕集量判定部４１は、この差圧が所定値以上になると、ＤＰＦ３３に捕集されたＰＭ捕集量が許容値を超えたと判定する。
ＰＭ強制再生制御部４２は、上述のＰＭ捕集量判定部４１によって、ＰＭ捕集量がＤＰＦ３３の許容値を超えたと判定された場合に、捕集されたＰＭを焼却除去すべく、排気管内燃料噴射装置２４から燃料を噴射してＰＭ強制再生制御を実行する。より詳しくは、ＰＭ強制再生制御部４２には、第３温度センサ２３の測定温度が出力されており、この測定温度（すなわち、ＤＰＦ３３の上流の排気ガス温度）が５５０℃〜６００℃の範囲となるように、公知のフィード・バック制御によって排気管内燃料噴射装置２４から適量の燃料を噴射して、ＤＯＣ３１を昇温させる。
安定状態判定部４３は、上述のＰＭ強制再生制御部４２によってＰＭ強制再生制御が開始されてから一定時間（例えば３分〜４分）経過した時に、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２が安定状態にあるか否かを判定する。より詳しくは、安定状態判定部４３には、第２温度センサ２２の測定温度が出力されており、この測定温度（すなわち、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２の入口部の温度）の変化量が一定時間継続して所定値以下であれば、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２の触媒温度が安定状態にあると判定する。また、安定状態判定部４３には、ＮＯｘセンサ１３の検出値が出力されており、この検出値の変化量が一定時間継続して所定値以下であれば、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵能力がほとんど機能しないＮＯｘ流出値安定状態と判定する。すなわち、安定状態判定部４３は、ＰＭ強制再生制御から一定時間が経過し、かつ、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２の触媒温度が安定し、かつ、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ流出値が安定した場合に、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２が安定状態にあると判定する。
エンジンＮＯｘ値記憶部４４は、ＰＭ強制再生制御が開始された後、安定状態判定部４３によってＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２が安定状態と判定された場合に、排気ガス処理装置３０の下流側に設けられたＮＯｘセンサ１３で検出された触媒出口ＮＯｘ値α1をディーゼルエンジン１０で生成されたエンジン出口ＮＯｘ値として記憶する。
マップ補正部４５は、触媒出口ＮＯｘ値α1が、エンジン出口ＮＯｘ値として記憶される際の、エンジン回転センサ２５からの出力値（回転数）Ｎｅとアクセル開度センサ（不図示）からの出力値（燃料噴射量）Ｑとに基づいて、このディーゼルエンジン１０の運転状態（出力値Ｎｅ，Ｑ）に対応するマップＮＯｘ値（初期値）α0をマップ（図３）から読み取る。そして、このマップＮＯｘ値（初期値）α0と触媒出口ＮＯｘ値α1との差（学習値）βを算出して、差（学習値）βに応じた補正量（ＦＦ値）に基づいてマップ（図３）を補正する。具体的には、マップＮＯｘ値（初期値）α0から触媒出口ＮＯｘ値α1を減算して得た差（学習値）βが負の値（マイナス）であれば、マップＮＯｘ値（初期値）α0から差β（学習値）を減算した値を補正量（ＦＦ値）とする。また、マップＮＯｘ値（初期値）α0から触媒出口ＮＯｘ値α1を減算して得た差（学習値）βが正の値（プラス）であれば、マップＮＯｘ値（初期値）α0に差（学習値）βを加算した値を補正量（ＦＦ値）とする。なお、マップ（図３）の補正は、差（学習値）βの絶対値が予め定めた閾値以上である場合のみ行うようにしてもよい。また、ＰＭ強制再生制御がなされる都度、マップ（図３）の一点のみを補正していくものであってもよく、補正された点を基にマップ（図３）の全体を書き換えるものであってもよい。
本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置１０は、以上のように構成されているので、例えば図４に示すフローチャートに従って以下のような制御が行われる。
まず、ステップ（以下、ステップを単にＳと記載する）１００では、ＰＭ捕集量判定部４１が、圧力センサ（不図示）の差圧に基づいて、ＤＰＦ３３に捕集されたＰＭ捕集量を推定し、この推定されたＰＭ捕集量が許容値を超えたか否かを判定する。差圧が大きい場合、すなわちＰＭ捕集量が許容値を超えた場合は、Ｓ１１０へと進む。一方、差圧が小さい場合、すなわちＰＭ捕集量が許容値を超えていない場合は、本制御はリターンされる。
Ｓ１１０では、ＰＭ強制再生制御部４２が、ＤＰＦ３３に捕集されたＰＭを焼却除去すべく、排気管内燃料噴射装置２４から燃料を噴射してＰＭ強制再生制御を実行する。
Ｓ１２０では、安定状態判定部４３によって、上述のＳ１１０でＰＭ強制再生制御が開始されてから一定時間（例えば３分〜４分）経過したか否かが判定される。一定時間時が経過していれば、Ｓ１３０へと進む。
Ｓ１３０では、安定状態判定部４３によって、第２温度センサ２２の測定温度が読み込まれ、この測定温度（ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２の入口部温度）の変化量が一定時間継続して所定値以下である否かが判定される。測定温度の変化量が一定時間継続して所定値以下であれば、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２の触媒温度は安定状態にあると判定され、Ｓ１４０へと進む。
Ｓ１４０では、安定状態判定部４３によって、ＮＯｘセンサ１３の検出値が読み込まれ、この検出値の変化量が一定時間継続して所定値以下である否かが判定される。検出値の変化量が一定時間継続して所定値以下であれば、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵能力がほとんど機能しないＮＯｘ流出値安定状態と判定されＳ１５０へと進む。
Ｓ１５０では、エンジンＮＯｘ値記憶部４４が、ＮＯｘセンサ１３で検出された触媒出口ＮＯｘ値α1をエンジン出口ＮＯｘ値として記憶して、Ｓ１６０へと進む。
Ｓ１６０では、マップ補正部４５によって、Ｓ１５０でエンジンＮＯｘ値記憶部４４に記憶された触媒出口ＮＯｘ値α1と、この触媒出口ＮＯｘ値α1を記憶した際の運転状態（出力値Ｎｅ，Ｑ）に基づいてマップ（図３）から読み取ったマップＮＯｘ値（初期値）α0との差（学習値）βが算出されるとともに、この差βの絶対値が予め定めた閾値以上であるか否かが判定される。差（学習値）βの絶対値が閾値以上である場合は、マップ（図３）を補正すべくＳ１７０へと進む。一方、差βの絶対値が閾値より小さい場合は、マップ（図３）の補正は不要と判定されて、本制御はリターンされる。
Ｓ１７０では、マップ補正部４５によって、前述のＳ１６０で算出された差（学習値）βに応じてマップ（図３）の補正が実行される。差（学習値）βが負の値であれば、マップＮＯｘ値（初期値）α0から差（学習値）βを減算した補正量（ＦＦ値）に基づいてマップ（図３）が補正される。一方、差（学習値）βが正の値であれば、マップＮＯｘ値（初期値）α0に差（学習値）βを加算した補正量（ＦＦ値）に基づいてマップ（図３）が補正される。
その後、Ｓ１８０で、ＰＭ強制再生制御が終了したことを確認し、本制御はリターンされる。
上述のような構成及び制御により、本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置１及びその制御方法によれば以下のような作用・効果を奏する。
すなわち、排気ガス処理装置３０の下流側に設けたＮＯｘセンサ１３によって検出される触媒出口ＮＯｘ値α1は、制御ＥＣＵ４０のＰＭ強制再生制御部４２によってＰＭ強制再生制御が開始され、安定状態判定部４３によってＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２が安定状態と判定された場合に、ディーゼルエンジン１０で生成されたエンジン出口ＮＯｘ値として、エンジンＮＯｘ値記憶部４４に記憶される。
したがって、エンジン出口ＮＯｘ値を測定するためだけに、意図的にＮＯｘ浄化能力が機能しない状態（ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２のリッチＮＯｘ還元を行わない等）を創出する必要がなく、ＤＰＦ３３のＰＭ強制再生時を効果的に利用しながら、排気ガス処理装置３０の下流側に設けたＮＯｘセンサ１３で、エンジン出口ＮＯｘ値を測定することができるので、Ｋｉ値の悪化を招くことなく、エンジン出口ＮＯｘ値を精度良く測定することができる。
ここで、本実施形態に係る排気ガス浄化装置１において、ＰＭ強制再生制御を実施した場合と実施しない場合との比較例として、触媒出口ＮＯｘ値がエンジン出口ＮＯｘ値と略等しくなるまでの経時変化を、図５と図６とに示す。図５はＰＭ強制再生制御を実施した場合を示し、図６はＰＭ強制再生制御を実施しなかった場合を示している。図６に示すように、ＰＭ強制再生制御を実施しなかった場合は、触媒出口ＮＯｘ値α1がサチュレートするまでに約１０分掛かり、さらに、このサチュレートした状態であっても、エンジン出口ＮＯｘ値と触媒出口ＮＯｘ値α1とに差が生じる。一方、ＰＭ強制再生制御を実施した場合は、図５に示すように、触媒出口ＮＯｘ値α1は約３分でサチュレートし、さらに、このサチュレートした状態で、エンジン出口ＮＯｘ値と触媒出口ＮＯｘ値α1とは略等しい値を示していることからも、本発明の効果が分かる。
また、制御ＥＣＵ４０に記憶されているマップ（図３）は、エンジンＮＯｘ値記憶部４４にエンジン出口ＮＯｘ値として記憶された触媒出口ＮＯｘ値α1と、この触媒出口ＮＯｘ値α1を記憶した際のディーゼルエンジン１０の運転状態に基づいてマップ（図３）から読み取ったマップＮＯｘ値（初期値）α0との差（学習値）βに応じて適宜補正される。その後、この補正後のマップに基づいて、制御ＥＣＵ４０による、ディーゼルエンジン１０の噴射制御や燃料噴射時期制御等の基本制御及び、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２の強制再生制御等が行われる。
したがって、ディーゼルエンジン１０で生成され、排気ガス処理装置３０から流出する排気ガス中のＮＯｘ値が、触媒劣化等の影響により悪化することを効果的に抑制することができる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
例えば、上述の実施形態において、排気ガス処理装置３０には、ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２が含まれるものとして説明したが、図７に示すように、このＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２に替えて、ディーゼルエンジン用のＳＣＲ選択還元型触媒３４を配置することもできる。この場合は、排気ガス処理装置３０よりも上流側にアンモニア系溶液噴射装置（不図示）を設け、尿素水等のアンモニアを発生するアンモニア系溶液を供給して、排気ガス中のＮＯｘとアンモニアを選択的に反応させてＮＯｘを浄化する。
また、本実施形態において、ＤＰＦ３３には酸化触媒が担持されていないものとして説明したが、このＤＰＦ３３に酸化触媒が担持されているものを適用することもできる。
また、本実施形態において、排気ガス処理装置３０を構成する触媒やフィルタ３１,３２,３３は、上流側から、ＤＯＣ３１，ＬＮＴ吸蔵還元型触媒３２，ＤＰＦ３３の順に設けられるものとして説明したが、必ずしもこの順序で配置する必要はなく、適宜この順序を入れ替えて配置することもできる。
１ 排気ガス浄化装置
１０ ディーゼルエンジン（内燃機関）
１１ 排気通路
１３ ＮＯｘセンサ（ＮＯｘ検出手段）
２２ 第２温度センサ（温度検出手段）
２４ 排気管内燃料噴射装置（排気管内燃料噴射手段）
３０ 排気ガス処理装置
３１ ＤＯＣ（酸化触媒）
３２ ＬＮＴ吸蔵還元型触媒
３３ ＤＰＦ
３４ ＳＣＲ選択還元型触媒
４０ 制御ＥＣＵ（制御部）

Claims (10)

  1. 内燃機関の排気通路に設けられた排気ガス処理装置と、前記排気ガス処理装置の上流側の排気通路内に設けられ、前記排気ガス処理装置に燃料を供給する排気管内燃料噴射手段と、前記排気ガス処理装置の下流側に設けられたＮＯｘ検出手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関の燃焼を制御する制御部とを有する排気ガス浄化装置において、
    前記制御部は、前記排気ガス処理装置に捕集されたＰＭを焼却除去すべく、前記排気管内燃料噴射手段から前記排気ガス処理装置に燃料を供給するとともに、前記ＮＯｘ検出手段の検出値を前記内燃機関出口のＮＯｘ値として記憶する
    ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
  2. 前記排気ガス処理装置は、前記排気ガス処理装置内の温度を検出する温度検出手段を備え、
    前記制御部は、前記排気ガス処理装置に捕集されたＰＭを焼却除去すべく、前記排気管内燃料噴射手段から前記排気ガス処理装置に燃料を供給した後に、一定時間が経過し、かつ、前記温度検出手段による温度検出値の変化量が一定時間継続して所定値以下であり、かつ、前記ＮＯｘ検出手段による検出値の変化量が一定時間継続して所定値以下である場合に、前記ＮＯｘ検出手段の検出値を前記内燃機関出口のＮＯｘ値として記憶する
    ことを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化装置。
  3. 前記制御部は、前記内燃機関の運転状態に応じて生成されるＮＯｘ値に対して噴射する燃料噴射量を示すマップを有し、
    前記マップのＮＯｘ値と、前記内燃機関出口のＮＯｘ値として記憶されたＮＯｘ検出手段の検出値との差に基づいて、前記マップのＮＯｘ値を補正する
    ことを特徴とする請求項１又は２記載の排気ガス浄化装置。
  4. 前記排気ガス処理装置は、酸化触媒とＬＮＴ吸蔵還元型触媒とＤＰＦとを有する
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置。
  5. 前記排気ガス処理装置は、酸化触媒とＳＣＲ選択還元型触媒とＤＰＦとを有するとともに、前記ＳＣＲ選択還元型触媒の上流側には、還元剤である尿素水を供給する還元剤噴射手段が設けられている
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置。
  6. 内燃機関の排気通路に設けられた排気ガス処理装置と、前記排気ガス処理装置の上流側の排気通路内に設けられ、前記排気ガス処理装置に燃料を供給する排気管内燃料噴射手段と、前記排気ガス処理装置の下流側に設けられたＮＯｘ検出手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関の燃焼を制御する制御部とを有する排気ガス浄化装置の制御方法において、
    前記制御部は、前記排気ガス処理装置に捕集されたＰＭを焼却除去すべく、前記排気管内燃料噴射手段から前記排気ガス処理装置に燃料を供給するとともに、前記ＮＯｘ検出手段の検出値を前記内燃機関出口のＮＯｘ値として記憶する
    ことを特徴とする排気ガス浄化装置の制御方法。
  7. 前記排気ガス処理装置は、前記排気ガス処理装置内の温度を検出する温度検出手段を備え、
    前記制御部は、前記排気ガス処理装置に捕集されたＰＭを焼却除去すべく、前記排気管内燃料噴射手段から前記排気ガス処理装置に燃料を供給した後に、一定時間が経過し、かつ、前記温度検出手段による温度検出値の変化量が一定時間継続して所定値以下であり、かつ、前記ＮＯｘ検出手段による検出値の変化量が一定時間継続して所定値以下である場合に、前記ＮＯｘ検出手段の検出値を前記内燃機関出口のＮＯｘ値として記憶する
    ことを特徴とする請求項６記載の排気ガス浄化装置の制御方法。
  8. 前記制御部は、前記内燃機関の運転状態に応じて生成されるＮＯｘ値に対して噴射する燃料噴射量を示すマップを有し、
    前記マップのＮＯｘ値と、前記内燃機関出口のＮＯｘ値として記憶されたＮＯｘ検出手段の検出値との差に基づいて、前記マップのＮＯｘ値を補正する
    ことを特徴とする請求項６又は７記載の排気ガス浄化装置の制御方法。
  9. 前記排気ガス処理装置は、酸化触媒とＬＮＴ吸蔵還元型触媒とＤＰＦとを有する
    ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置の制御方法。
  10. 前記排気ガス処理装置は、酸化触媒とＳＣＲ選択還元型触媒とＤＰＦとを有するとともに、前記ＳＣＲ選択還元型触媒の上流側には、還元剤である尿素水を供給する還元剤噴射手段が設けられている
    ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置の制御方法。
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