JP2016098692A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リッチ燃焼を実行しなくても、テールパイプＮＯｘを増大させることなく、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘをパージできる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】エンジン２（内燃機関）の排気通路７には、上流側から、ＬＮＴ８（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）、尿素水を添加する添加弁９、ＳＣＲ触媒１０（ＮＯｘ選択還元触媒）が設けられる。ＥＣＵ１６は、ＬＮＴ８のＮＯｘパージの際に、ＬＮＴ８の入りガス温度が第１閾値未満のときには、リッチ燃焼を実行してＬＮＴ８に吸蔵されたＮＯｘを還元浄化させる。ＬＮＴ８の入りガス温度が第１閾値以上のときには、ＬＮＴ８の昇温させる昇温制御を実行する。昇温制御では、例えば、リッチ燃焼に比べて遅い時期にポスト噴射を行い、主に未燃燃料（ＨＣ）をＬＮＴ８に供給する。また、添加弁９による尿素添加を行うことで、ＬＮＴ８の昇温により脱離したＮＯｘをＳＣＲ触媒１０で還元浄化させる。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、内燃機関から排出されるＮＯｘを浄化する排気浄化装置に関する。

従来、内燃機関の排気通路に、上流側から、リーン雰囲気においてＮＯｘを吸蔵しリッチ雰囲気において吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒と、ＮＨ３を還元剤としてＮＯｘを選択的に還元するＮＯｘ選択還元触媒とを配置したシステムが知られている（例えば特許文献１参照）。また、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えたシステムにおいては、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵できるＮＯｘ量には限界があるので、定期的にリッチ燃焼（リッチスパイク）を実行して、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘをパージしている。このパージの際、ＮＯｘは無害な気体（Ｎ２）に還元浄化される。

特許第４９２４２１７号公報

しかしながら、上記リッチ燃焼では、排気をリッチ雰囲気にするのに燃料を多く消費するため、燃費が悪化するという問題がある。また、リッチ燃焼は内燃機関の運転に大きな変化をもたらすなどの理由で、リッチ燃焼を実行できない場面も存在する。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、リッチ燃焼を実行しなくても、テールパイプＮＯｘを増大させることなく、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘをパージできる内燃機関の排気浄化装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、リーン雰囲気においてＮＯｘを吸蔵しリッチ雰囲気において吸蔵されたＮＯｘを還元する第１触媒と、
前記排気通路の前記第１触媒より下流に設けられ、前記排気通路に還元剤を添加する添加弁と、
前記排気通路の前記添加弁より下流に設けられ、前記還元剤によりＮＯｘを選択的に還元する第２触媒と、
前記第１触媒に吸蔵されたＮＯｘのパージを要求するか否かを判定するパージ判定手段と、
前記パージ判定手段がパージを要求すると判定した場合に、前記第１触媒に吸蔵されたＮＯｘが還元されるようリッチ雰囲気にする前記内燃機関の燃焼制御であるリッチ燃焼制御とは異なる制御であって、前記第１触媒を昇温させることで、前記第１触媒に吸蔵されたＮＯｘを脱離させる昇温制御を実行する昇温実行手段と、
前記昇温制御の実行により前記第１触媒から脱離したＮＯｘを前記第２触媒で還元させるよう前記添加弁による還元剤添加を実行する添加制御手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、パージ要求が出された際に、リッチ燃焼の代わりに、ＮＯｘ吸蔵還元触媒としての第１触媒を昇温させる昇温制御を実行する。一般的に第１触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）のＮＯｘ吸蔵能力は高温になるほど低下していくので、昇温制御時には第１触媒からＮＯｘがＮＯｘのまま脱離する。このままではテールパイプＮＯｘが増大してしまうので、本発明では、添加弁による還元剤添加を実行することで、第１触媒から脱離したＮＯｘをＮＯｘ選択還元触媒としての第２触媒で還元浄化する。これによって、リッチ燃焼を実行しなくても、テールパイプＮＯｘを増大させることなく、第１触媒に吸蔵されたＮＯｘをパージできる。

エンジンシステムの構成図である。 ＬＮＴ温度に対するＮＯｘ吸蔵限界量の変化を例示した図である。 定期的にリッチパージを行うことを示したタイムチャートである。 ＬＮＴ入りガス温度に対する燃費悪化の変化を、ＬＮＴ昇温制御とリッチ燃焼とで比較した図である。 ＥＣＵが実行するＮＯｘパージ処理のフローチャートである。 ＮＯｘパージ処理に関連する各種パラメータのタイムチャートである。 図５のＳ６の詳細の処理を示したフローチャートである。 図７の処理に関連する各種パラメータのタイムチャートである。 ＳＣＲ温度とＳＣＲ浄化能力の関係を例示した図である。 ＳＶ比とＳＣＲ浄化能力の関係を例示した図である。 ＮＨ３吸着量とＳＣＲ浄化能力の関係を例示した図である。 ＳＣＲ劣化度とＳＣＲ浄化能力の関係を例示した図である。 排気流量が低い場合における未燃燃料供給量の算出例を示した図である。 排気流量が高い場合における未燃燃料供給量の算出例を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用された車両のエンジンシステムの構成図である。エンジンシステム１は、内燃機関としてのディーゼルエンジン２（以下、単にエンジンという）を備えている。そのエンジン２には、筒内に燃料（軽油）を噴射するインジェクタ３が設けられている。エンジン２は、そのインジェクタ３から噴射された燃料が筒内で自己着火することで、車両を駆動するための動力を生み出している。なお、エンジンシステム１が本発明の内燃機関の排気浄化装置に相当する。

エンジン２の吸気ポートには、筒内に吸入する空気が流れる吸気通路４が接続されている。その吸気通路４には、吸気流量（例えば単位時間当たりの空気の質量流量）を検出するエアフロメータ５や、吸気流量を調整する電子スロットル（スロットルバルブ）６などが設けられている。

また、エンジン２の排気ポートには、エンジン２から排出される排気ガスが流れる排気通路７が接続されている。その排気通路７には、上流側から、ＬＮＴ８、添加弁９及びＳＣＲ触媒１０が設けられている。ＬＮＴ８は、本発明の第１触媒に相当し、リーン雰囲気においてＮＯｘを吸蔵しリッチ雰囲気において吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＬＮＴ：Ｌｅａｎ ＮＯｘ Ｔｒａｐ）である。ＬＮＴ８は、例えばセラミック製の基材上に担体の層が形成されて、担体上に吸蔵剤と触媒とが担持された構造を有する。担体としては例えばガンマアルミナを用いれば表面の凹凸による大きな表面積によって多くの吸蔵剤、触媒が担持できて好適である。また吸蔵剤としては例えばバリウム、リチウム、カリウムなど、触媒としては例えば白金などが用いられる。

また、ＬＮＴ８に吸蔵可能なＮＯｘ量には限界があり、その限界のＮＯｘ量（ＮＯｘ吸蔵限界量）は、ＬＮＴ８の温度によって変化する。ここで、図２は、ＬＮＴ温度に対するＮＯｘ吸蔵限界量の変化を例示している。図２に示すように、ＬＮＴ温度が低温の範囲（図２の温度Ｔ１以下の範囲）では、ＬＮＴ温度が高くなるにしたがってＮＯｘ吸蔵限界量は次第に大きくなっていく。ＬＮＴ温度が高温の範囲（温度Ｔ１以上の範囲）では、ＬＮＴ温度が高くなるにしたがってＮＯｘ吸蔵限界量は次第に小さくなっていく。

添加弁９は、排気通路７に尿素水（還元剤）の噴霧を添加（噴射）する装置である。その添加弁９は、インジェクタ３（燃料噴射弁）と同様の構造を有している。すなわち、添加弁９は、電磁ソレノイド等からなる駆動部と、尿素水を流通させる尿素水通路やノズルを開閉するためのニードルを有する弁本部とを備えた電磁式開閉弁として構成されている。そして、電磁ソレノイドが通電されると、その通電に伴いニードルが開弁方向に移動し、そのニードルの移動に伴いノズル先端に形成された噴孔から尿素水が噴射される。

ＳＣＲ触媒１０（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）は、排気ガス中のＮＯｘを選択的に還元浄化する触媒である。そのＳＣＲ触媒１０は、例えば、ウォールスルータイプのセラミック製ハニカムに触媒成分を担持した構造を有する。その触媒成分は、尿素水から生成されＳＣＲ触媒１０に貯蔵されたＮＨ３（アンモニア）とＮＯｘとの還元反応として例えば下記式１、式２、式３の還元反応を促進させるものであり、例えばバナジウム、モリブデン、タングステン等の卑金属酸化物である。このように、排気ガスがＳＣＲ触媒１０を通過する間に、ＮＯｘは例えば下記式１、式２、式３により水や窒素に分解（浄化）する。なお、ＳＣＲ触媒１０が本発明の第２触媒に相当する。
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ ・・・（式１）
６ＮＯ２＋８ＮＨ３→７Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ ・・・（式２）
ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ ・・・（式３）

なお、エンジンシステム１には、尿素ＳＣＲシステムを構成する要素として、添加弁９、ＳＣＲ触媒１０の他に、尿素水を貯蔵するタンク（図示外）、そのタンクと添加弁９の間を繋ぐ配管（図示外）、タンクから尿素水を汲み上げてその配管を通じて添加弁９側に吐出するポンプ（図示外）、配管内の尿素水の圧力を所定圧力となるように調整するレギュレータ（図示外）などが設けられている。

排気通路７には、上述のＬＮＴ８、添加弁９、ＳＣＲ触媒１０の他に、排気ガスの状態などを検出する各種センサが設けられている。詳しくは、ＬＮＴ８の上流には、ＬＮＴ８に流入する排気ガスの温度（入りガス温度）を検出する排気温センサ１１と、ＬＮＴ８に流入するＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサ１２とが設けられている。また、ＬＮＴ８とＳＣＲ触媒１０の間には、ＬＮＴ８から流出したＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサ１３と、ＬＮＴ８から流出した排気ガスの空燃比Ａ／Ｆを検出する空燃比センサ１４と、ＳＣＲ触媒１０に流入する排気ガスの温度を検出する排気温センサ１５とが設けられている。

また、エンジンシステム１には、上記各センサの他に、エンジン２の運転に必要な各種センサ（図示外）が設けられている。具体的には、例えばエンジン２の回転数を検出する回転数センサ、車両の運転者の要求トルクを車両側に知らせるためのアクセルペダルの操作量（踏み込み量）を検出するアクセルペダルセンサなどが設けられている。

エンジンシステム１は、エンジンシステム１の全体制御を司るＥＣＵ１６を備えている。そのＥＣＵ１６は、通常のコンピュータの構造を有するものとし、各種演算を行うＣＰＵ（図示外）や各種情報の記憶を行うメモリ１７を備えている。ＥＣＵ１６は、例えば上記各種センサからの検出信号に基づきエンジン２の運転状態を検出し、運転状態に応じた最適な燃料噴射量、噴射時期、噴射圧等を算出して、エンジン２への燃料噴射（インジェクタ３）を制御する。このとき、ＥＣＵ１６は、リーン雰囲気（理論空燃比より大きい空燃比となる雰囲気）を基本としてエンジン２への燃料噴射を制御する。

また、ＥＣＵ１６は、ＬＮＴ８及びＳＣＲ触媒１０を用いたＮＯｘ浄化処理を実行する。例えば、ＥＣＵ１６は、ＬＮＴ８を用いたＮＯｘ浄化処理として、エンジン２の基本燃焼であるリーン雰囲気の燃焼時にＬＮＴ８にＮＯｘを吸蔵させることでテールパイプＮＯｘを抑制する。図３に示すように、リーン雰囲気時（図３のリッチ燃焼実行フラグのＯＦＦ時）には、時間の経過とともにＮＯｘ吸蔵量が増えていく。一方、ＮＯｘ吸蔵量が多くなるとＬＮＴ８のＮＯｘ吸蔵能力が低下するとともに、ＮＯｘ吸蔵限界量を超えた分のＮＯｘはＬＮＴ８から流出する。

そこで、ＥＣＵ１６は、図３に示すように、定期的に、リッチ燃焼実行フラグをＯＮにして、排気通路７内の雰囲気をリッチ雰囲気（理論空燃比以下の空燃比となる雰囲気）にするリッチ燃焼（リッチパージ）を実行することで、ＬＮＴ８に吸蔵されたＮＯｘを無害な窒素に還元浄化させる。このリッチ燃焼は、例えば、エンジン２の動力を得るためのインジェクタ３の燃料噴射である主噴射の後にポスト噴射を行うエンジン２の燃焼制御である。より具体的には、リッチ燃焼は、エンジン２のピストンの上死点（ＴＤＣ）後のクランク角が例えば４０〜７０ＣＡの時期にポスト噴射を行い、そのポスト噴射で筒内に供給された燃料（炭化水素混合物）をある程度燃焼させることで、主にＣＯをエンジン２から排出させる燃焼制御である。

本実施形態では、リッチ燃焼におけるポスト噴射の時期は、例えば、後述する昇温制御におけるポスト噴射時期よりも早い時期とすることができる。また、本実施形態のリッチ燃焼では、エンジン２から未燃燃料（ＨＣ）を排出させるというよりも、主にＣＯを排出させることを狙った燃焼制御である。さらに、リッチ燃焼においては、筒内に吸入される吸気Ｏ２量に応じてポスト噴射の燃料噴射量が設定される。エンジン２では基本的には電子スロットル６を全開にして吸気Ｏ２量が過剰の状態にあり、この状態でリッチ燃焼を実行すると燃費が極めて悪化する。そこで、リッチ燃焼では、電子スロットル６を絞って（例えば、エアフロメータ５の検出値が所定値となる開度まで絞る）、通常のエンジン２の運転よりも吸気Ｏ２量を減らした状態でポスト噴射を行う。

ＥＣＵ１６は、ＳＣＲ触媒１０を用いたＮＯｘ浄化処理として、例えばＮＯｘセンサ１３等によりＬＮＴ８下流のＮＯｘ量、言い換えるとＳＣＲ触媒１０に流入するＮＯｘ量を推定し、そのＮＯｘ量に応じた量の尿素水を添加弁９に添加させる。その尿素水から生成されたＮＨ３がＳＣＲ触媒１０に供給され、ＳＣＲ触媒１０においてＮＨ３とＮＯｘとが反応することで、ＮＯｘが無害な窒素に還元浄化される。

さらに、ＥＣＵ１６は、リッチパージ（リッチ燃焼）の実行に伴う燃費悪化を抑制するために、所定条件成立時には、リッチ燃焼に代えて、ＬＮＴ８を昇温させる昇温制御を実行することで、ＬＮＴ８のＮＯｘパージを行う。図２に示すように、ＬＮＴ温度がある温度Ｔ１以上の高温範囲では、ＬＮＴ温度が高くなるほどＮＯｘ吸蔵限界量が小さくなる。つまり、ある温度Ｔ１以上までＬＮＴ８を昇温することで、ＮＯｘ吸蔵限界量を下げ、ＮＯｘ吸蔵限界量を超えた分のＮＯｘをＬＮＴ８から脱離させることができる。リッチ燃焼では、無害な窒素に還元された形でＮＯｘがＬＮＴ８からパージされるのに対し、昇温制御では、ＮＯｘの還元反応というよりはＬＮＴ８の昇温を目的としているので、ＬＮＴ８からＮＯｘがＮＯｘのまま脱離される。ＥＣＵ１６は、この脱離したＮＯｘを、ＳＣＲ触媒１０にて還元浄化するようにしている。

昇温制御は、具体的には例えば、リッチ燃焼と同様に、主噴射後にポスト噴射を行うエンジン２の燃焼制御とすることができるが、ポスト噴射の内容がリッチ燃焼とは異なっている。具体的には、昇温制御は、ＬＮＴ８において効率良く酸化発熱させることを狙っており、そのために、ＣＯに比べて効率良く酸化発熱させることができる、つまり酸化発熱量が高い未燃燃料（ＨＣ）を主にエンジン２から排出させる燃焼制御である。そのため、昇温制御におけるポスト噴射は、ポスト噴射の燃料を未燃のままエンジン２から排出させるために、リッチ燃焼におけるポスト噴射よりも遅い時期、例えば、上死点後のクランク角が１２０〜１８０ＣＡの時期に行われる。

また、昇温制御では、例えば電子スロットル６を全開で、吸気Ｏ２量が過剰の状態でポスト噴射を行うとともに、リーン雰囲気に維持する制御とすることができる。さらに、昇温制御では、ＬＮＴ８の昇温幅に応じてポスト噴射の噴射量が設定され、具体的には、その昇温幅が大きいほどポスト噴射量が多くなる。昇温制御は、ＬＮＴ温度が所定の終了温度（図２の第２閾値）以上になるまで継続されるが、昇温制御開始時のＬＮＴ温度がその終了温度から離れているほど、昇温幅が大きくなり、その結果、ポスト噴射量が多くなる。ＬＮＴ温度は、ＬＮＴ８に流入する排気ガスから熱をもらって上昇するので、その排気ガスの温度（入りガス温度）から遅れて上昇する。つまり、ＬＮＴ温度は、入りガス温度に相関し、昇温制御開始時の入りガス温度が低いほどＬＮＴ温度も低くなり、結果、ＬＮＴ温度を終了温度まで昇温させるまでのポスト噴射量が多くなる。

よって、図４に示すように、昇温制御においては、パージ要求時（昇温制御開始時）の入りガス温度が低いほど燃費が悪くなる。これに対して、上記リッチ燃焼のポスト噴射量は、吸気Ｏ２量に応じて決まり、入りガス温度には影響されない。つまり、リッチ燃焼では入りガス温度にかかわらずほぼ一定の燃費悪化を示す。このような特徴により、入りガス温度によってはリッチ燃焼よりも昇温制御のほうが燃費が良い場合もあり、反対に、昇温制御よりもリッチ燃焼のほうが燃費が良い場合もある。図４の例では、温度Ｔ２以下では、リッチ燃焼のほうが燃費が良くなり、温度Ｔ２以上では、昇温制御のほうが燃費が良くなる。

そこで、ＥＣＵ１６は、ＬＮＴ８のＮＯｘパージの要求が出された場合には、図４の特性を考慮して、リッチ燃焼と昇温制御のうち燃費が良い方を実行する。以下、図５、図６を参照して、ＥＣＵ１６によるＮＯｘパージ処理の詳細を説明する。図５は、ＥＣＵ１６が実行するＮＯｘパージ処理のフローチャートを示している。このフローチャートの処理は、例えばエンジン２の始動と同時に開始し、以降、所定周期で繰り返し実行される。また、図６は、ＮＯｘパージ処理に関連する各種パラメータのタイムチャート（時間変化）を示している。詳しくは、図６（ａ）はＬＮＴ８内のＮＯｘ量（ＮＯｘ吸蔵量）を、図６（ｂ）はＮＯｘパージ要求のＯＮ、ＯＦＦを、図６（ｃ）はＬＮＴ温度を、図６（ｄ）はＬＮＴ８への入りガス温度（ＬＮＴ入りガス温度）を、図６（ｅ）はＳＣＲ触媒１０への入りガス温度（ＳＣＲ入りガス温度）を示している。また、図６（ｆ）はリッチ燃焼実行フラグのＯＮ、ＯＦＦを、図６（ｇ）は昇温制御実行フラグのＯＮ、ＯＦＦを、図６（ｈ）はＬＮＴ８の下流（ＳＣＲ触媒１０の上流）のＮＯｘ量を、図６（ｉ）は添加弁９による尿素水の噴射量を、図６（ｊ）はテールパイプ（ＳＣＲ触媒１０の下流）ＮＯｘ量を示している。

エンジン２の始動後、エンジン２の暖気に伴いＬＮＴ温度、ＬＮＴ入りガス温度及びＳＣＲ入りガス温度が低温から徐々に上昇する。そして、ＬＮＴ温度がＮＯｘ吸蔵温度下限より高くなる時間ａからＬＮＴ８においてＮＯｘ吸蔵が開始される（図６（ａ）、（ｃ）参照）。なお、ＮＯｘ吸蔵温度下限は例えば１５０℃程度である。その後、ＳＣＲ入りガス温度が尿素添加温度下限より高くなる（時間ｂ）まで尿素添加できない（図６（ｅ）、（ｉ）参照）。これは、ＳＣＲ触媒１０でＮＯｘを還元浄化するためには、添加された尿素水を排気ガスの熱でＮＨ３に変換させる必要あり、ＳＣＲ入りガス温度が尿素添加温度下限より低いとその変換が効率良く起こらないためである。なお、尿素添加温度下限は、ＮＯｘ吸蔵温度下限よりも高く、例えば２００℃〜２１０℃程度である。

このように、ＳＣＲ入りガス温度が尿素添加温度下限より高くなるまではＳＣＲ触媒１０でＮＯｘを還元浄化できないので、その間は、ＬＮＴ８にＮＯｘを吸蔵することでテールパイプＮＯｘの悪化を防ぐ。

ＥＣＵ１６は、図５の処理を開始すると、先ず、ＬＮＴ８の現時点のＮＯｘ吸蔵量を算出する（Ｓ１）。このＮＯｘ吸蔵量は、例えば、各時点でのＬＮＴ８の上流のＮＯｘ量と、下流のＮＯｘ量とを求め、それらの差分をとることで、単位時間当たりのＮＯｘ吸蔵量を求める。そして、単位時間当たりのＮＯｘ吸蔵量を積算することで、現時点のＮＯｘ吸蔵量を求めることができる。ＬＮＴ８の上流のＮＯｘ量は、例えばＬＮＴ８の上流に設けられたＮＯｘセンサ１２から求めることができ、下流のＮＯｘ量は、例えばＬＮＴ８の下流に設けられたＮＯｘセンサ１３から求めることができる。

なお、エンジン２から排出されるＮＯｘ量は、エンジン２の運転状態（エンジン回転数、負荷）に応じて変化するので、その運転状態に基づいて、ＬＮＴ８の上流のＮＯｘ量やＮＯｘ吸蔵量を推定しても良い。また、ＬＮＴ８の物理モデルを用意し、その物理モデルに基づいて、ＬＮＴ８の上流のＮＯｘ量のうちのどの程度のＮＯｘ量が吸蔵されるかを推定することで、ＮＯｘ吸蔵量を推定しても良い。この場合には、下流のＮＯｘセンサ１３を省略することができる。

次に、Ｓ１で得られたＮＯｘ吸蔵量が所定量に達したか否かを判断する（Ｓ２）。未だ所定量に達しないときには（Ｓ２：Ｎｏ）、Ｓ１に戻って、ＮＯｘ吸蔵量の算出を継続する。ＮＯｘ吸蔵量が所定量に達したときには（Ｓ２：Ｙｅｓ）、ＮＯｘパージ要求フラグをＯＮにして、ＬＮＴ８に吸蔵されたＮＯｘのパージを要求する（Ｓ３）（図６（ｂ）参照）。なお、Ｓ１、Ｓ２の処理を実行するＥＣＵ１６が本発明のパージ判定手段に相当する。

次に、ＬＮＴ入りガス温度を取得して、そのＬＮＴ入りガス温度が所定の第１閾値以上か否かを判断する（Ｓ４）。ＬＮＴ入りガス温度は、ＬＮＴ８の上流に設けられた排気温センサ１１（図１参照）の検出値としても良いし、エンジン２の運転状態（エンジン回転数、負荷）から推定しても良い。また、第１閾値は例えば図４の温度Ｔ２（例えば３００℃〜４００℃程度）に設定される。なお、Ｓ４の処理を実行するＥＣＵ１６及び排気温センサ１１が本発明のガス温度取得手段に相当する。

ＬＮＴ入りガス温度が第１閾値未満のときには（Ｓ４：Ｎｏ）、昇温制御よりもリッチ燃焼のほうが燃費悪化を防ぐことができるとして（図４参照）、Ｓ１０以降の処理でリッチ燃焼を実行する。なお、図６では、時間ｃ１−ｃ２の期間でリッチ燃焼を実行している。すなわち、ＬＮＴ入りガス温度が第１閾値未満のときには、リッチ燃焼実行フラグをＯＮにして（Ｓ１０、図６（ｆ）参照）、上述のリッチ燃焼制御を実行する（Ｓ１１）。これによって、ＬＮＴ８に吸蔵されたＮＯｘを無害な窒素に還元浄化することができる。

なお、ＮＯｘ吸蔵量が増加してＮＯｘ吸蔵限界量に近づくと、ＬＮＴ８の吸蔵能力が低下するので、リッチ燃焼実行フラグをＯＮにする直前、ＯＮ後でも、ＬＮＴ８からはある程度の量のＮＯｘが流出する（図６（ｈ）の時間ｂ−ｃ２の部分参照）。そこで、ＥＣＵ１６は、リッチ燃焼の実行中であっても、添加弁９による尿素水の添加を実行して、ＬＮＴ８から流出したＮＯｘを、ＳＣＲ触媒１０で還元浄化させる（Ｓ１２、図６（ｉ）参照）。このとき、ＥＣＵ１６は、例えば、ＮＯｘセンサ１３（図１参照）を用いて、ＬＮＴ８から流出したＮＯｘ量を求め、そのＮＯｘ量に応じた量の尿素水を添加弁９に添加させる。これによって、テールパイプＮＯｘを抑制できる（図６（ｊ）の時間ｂ−ｃ２の部分参照）。

次に、ＬＮＴ８から流出する排気ガスの空燃比（ＬＮＴ出ガス空燃比）が所定値未満になったか否かを判断する（Ｓ１３）。ＬＮＴ出ガス空燃比は、空燃比センサ１４（図１参照）の検出値とすれば良い。ここで、ＬＮＴ８内にまだある程度の量のＮＯｘが残っている場合には、排気ガス中のＮＯｘ還元成分（ＣＯ、ＨＣ）は多く消費されることになるので、ＬＮＴ出ガス空燃比は大きい値となる。反対に、ＬＮＴ８内に残っているＮＯｘ量が少ない場合には、排気ガス中のＮＯｘ還元成分の消費量は少なくなるので、ＬＮＴ出ガス空燃比は小さい値となる。

そこで、ＥＣＵ１６は、ＬＮＴ出ガス空燃比が所定値以上の場合には（Ｓ１３：Ｎｏ）、ＬＮＴ８内にはまだある程度の量のＮＯｘが残っているとして、Ｓ１１に戻り、リッチ燃焼及び尿素添加を継続する（Ｓ１１、Ｓ１２）。一方、ＬＮＴ出ガス空燃比が所定値未満になった場合には（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、リッチ燃焼実行フラグをＯＦＦにして、リッチ燃焼制御を終了する（Ｓ１４）。その後、ＮＯｘパージ要求フラグをＯＦＦ（Ｓ１５）にした後、図５のフローチャートの処理を終了する。なお、Ｓ１０、Ｓ１１及びＳ１３の処理を実行するＥＣＵ１６が本発明のリッチ燃焼実行手段に相当する。

その後、ＬＮＴ８には再びＮＯｘが吸蔵されていき、ＮＯｘ吸蔵量が所定量に達し（Ｓ２：Ｙｅｓ）、かつ、ＬＮＴ入りガス温度が第１閾値以上のときには（Ｓ４：Ｙｅｓ）、リッチ燃焼よりも昇温制御のほうが燃費悪化を防ぐことができるとして、Ｓ５以降の処理で昇温制御を実行する。なお、図６では、時間ｄ１−ｄ２の期間で昇温制御を実行している。

すなわち、ＬＮＴ入りガス温度が第１閾値以上のときには、ＬＮＴ昇温制御実行フラグをＯＮにして（Ｓ５、図６（ｆ）参照）、昇温制御を実行する（Ｓ６）。この昇温制御は、上述したように、未燃燃料（ＨＣ）の供給によりＬＮＴ８を昇温させることで、ＬＮＴ８からＮＯｘを脱離させることを目的とした制御であるが、詳細は図７、図８を参照して後述する。

昇温制御を実行することで、ＬＮＴ８下流のＮＯｘ量は増加する（図６（ｈ）の時間ｄ１−ｄ２の部分参照）。そこで、ＥＣＵ１６は、このＬＮＴ下流ＮＯｘをＳＣＲ触媒１０で還元浄化させるために、添加弁９による尿素添加を実行する（Ｓ７、図６（ｉ）の時間ｄ１−ｄ２の部分参照）。このときの尿素添加量は、ＬＮＴ８下流のＮＯｘ量に応じて設定する。また、ＬＮＴ８下流のＮＯｘ量は、ＮＯｘセンサ１３から求めれば良い。

その後、ＬＮＴ温度が所定の第２閾値に達したか否かを判断する（Ｓ８）。この第２閾値は、ＬＮＴ８内のＮＯｘ吸蔵量が所定量以下となる温度であり、具体的には、図２に示すように、ＮＯｘ吸蔵限界量が所定量Ｙ１（ゼロに近い量）となる温度（例えば４００℃〜５００℃程度）に設定される。第２閾値は、ＮＯｘ吸蔵限界量が最大となるＬＮＴ温度Ｔ１よりも高温側に設定される。また、ＬＮＴ温度は、ＬＮＴ入りガス温度に相関するので、ＬＮＴ入りガス温度（例えば排気温センサ１１の検出値）に基づいて推定すれば良い。なお、Ｓ８の処理を実行するＥＣＵ１６及び排気温センサ１１が本発明の触媒温度取得手段に相当する。

ＬＮＴ温度がまだ第２閾値に達していないときには（Ｓ８：Ｎｏ）、Ｓ６に戻って、昇温制御及び尿素添加を継続する（Ｓ６、Ｓ７）。つまり、昇温制御及び尿素添加は、ＬＮＴ温度が第２閾値以上となるまで継続する。その後、ＬＮＴ温度が第２閾値に達したときには（Ｓ８：Ｙｅｓ）、ＬＮＴ昇温制御フラグをＯＦＦにして、昇温制御を終了する（Ｓ９、図６参照）。その後、ＮＯｘパージ要求フラグをＯＦＦ（Ｓ１５）にした後、図５のフローチャートの処理を終了する。

上記したように第２閾値はＮＯｘ吸蔵限界量が所定量Ｙ１となる温度であるので、ＬＮＴ温度が第２閾値以上となるまで昇温制御を実行することで、ＬＮＴ８内のＮＯｘ吸蔵量を所定量Ｙ１以下にすることができる。なお、ＬＮＴ温度が第２閾値以上となった以降も昇温制御をし続けると、昇温制御を停止した後もＬＮＴ温度が下がるのに時間がかかってしまい、その間、ＮＯｘ吸蔵限界量が小さくなってしまうし、昇温制御を長期間実行することで燃費も悪化してしまう不具合がある。ＬＮＴ温度が第２閾値以上となった以降は昇温制御を停止することで、このような不具合を回避できる。

なお、Ｓ５、Ｓ６及びＳ８の処理を実行するＥＣＵ１６が本発明の昇温実行手段に相当する。また、Ｓ７の処理を実行するＥＣＵ１６が本発明の添加制御手段に相当する。

（ＬＮＴ昇温制御の詳細）
ここで、図２で説明したように、ＬＮＴ温度がある温度Ｔ１以上では高温になるほどＮＯｘ吸蔵限界量は低下する。ＮＯｘ吸蔵限界量が低下して、ＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵限界量を超過すると、この超過分は短い時間で一度に（瞬時に）放出されてしまう。その結果、ＳＣＲ触媒１０に一度に大量のＮＯｘが流入してしまい、ＳＣＲ触媒１０でＮＯｘを浄化しきれず、テールパイプＮＯｘが悪化してしまう（図６（ｊ）の時間ｄ１−ｄ２の点線部分）。Ｓ６の昇温制御では、このような事態を防ぐために、ＳＣＲ触媒１０のＮＯｘ浄化能力を考慮して、ＬＮＴ８の昇温速度を制御している。以下、Ｓ６の昇温制御の詳細を説明する。

図７は、Ｓ６の処理の詳細を示したフローチャートである。また、図８は、図７の処理に関連する各種パラメータのタイムチャートを示している。詳しくは、図８（ａ）はＬＮＴ昇温制御実行フラグのＯＮ、ＯＦＦを、図８（ｂ）はＮＯｘ吸蔵量を、図８（ｃ）はＳＣＲ触媒１０のＮＯｘ浄化能力を示している。また、図８（ｄ）はＬＮＴ８のＮＯｘ脱離速度（単位時間当たりに脱離するＮＯｘ量）を、図８（ｅ）はＬＮＴ温度を、図８（ｆ）はテールパイプＮＯｘ量を示している。なお、図８の時間ｄ１、ｄ２は、図６の時間ｄ１、ｄ２に対応している。また、図８（ｂ）では、図７に示す昇温速度制御を実行した場合におけるＮＯｘ吸蔵限界量の変化を太実線で示し、昇温速度制御を実行した場合における実際のＮＯｘ吸蔵量（実吸蔵量）を細実線で示し、昇温速度制御を実行しない場合におけるＮＯｘ吸蔵限界量を太点線で示し、昇温速度制御を実行しない場合における実吸蔵量を細点線で示している。

また、図８（ｄ）〜図８（ｆ）では、昇温速度制御を実行した場合を実線で示し、昇温速度制御を実行しない場合を点線で示している。さらに、図８（ｄ）では、昇温速度制御を実行した場合において、ＮＯｘ脱離速度の目標値を太実線で示し、実際の値（実値）を細点線で示している。

ＥＣＵ１６は、図７の処理に移行すると、先ず、現時点におけるＬＮＴ８のＮＯｘ吸蔵限界量（図８（ｂ）の太実線）を算出する（Ｓ２１）。具体的には、メモリ１７（図１参照）に、図２に示すようなＬＮＴ温度に対するＮＯｘ吸蔵限界量の変化を示したマップを記憶しておく。そして、例えば排気温センサ１１の検出値に基づきＬＮＴ温度を算出し、そのＬＮＴ温度に対応するＮＯｘ吸蔵限界量をメモリに記憶されたマップから読み出す。なお、Ｓ２１の処理を実行するＥＣＵ１６が本発明の限界量取得手段に相当する。

次に、現時点におけるＬＮＴ８に実際に吸蔵されたＮＯｘ量（ＮＯｘ吸蔵量、図８（ｂ）の細実線）を算出する（Ｓ２２）。これは、図５のＳ１と同様にして算出すれば良い。または、Ｓ１で得られたＮＯｘ吸蔵量をそのまま用いても良い。なお、Ｓ２２の処理を実行するＥＣＵ１６が本発明の吸蔵量取得手段に相当する。

次に、Ｓ２１で得られたＮＯｘ吸蔵限界量と、Ｓ２２で得られたＮＯｘ吸蔵量の差を求め、その差が所定量未満か否かを判断する（Ｓ２３）。この所定量は、ＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵限界量に近いとみなせる程度に、小さい値に設定される。なお、Ｓ２３の処理を実行するＥＣＵ１６が本発明の判定手段に相当する。

ＮＯｘ吸蔵限界量とＮＯｘ吸蔵量の差が所定量未満のときには（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、ＳＣＲ触媒１０の現時点におけるＮＯｘ浄化能力であるＳＣＲ浄化能力（図８（ｃ）の実線）を算出する（Ｓ２４）。なお、図８（ｂ）では、時間ｄ１〜時間ｅの期間は、ＮＯｘ吸蔵限界量とＮＯｘ吸蔵量の差が所定量以上となっており、時間ｅ以降の期間はその差が所定量未満になったことを示している。Ｓ２４では、具体的には、ＳＣＲ浄化能力に関連するＳＣＲ触媒１０の状態を取得し、その状態に基づいてＳＣＲ浄化能力を算出する。ＳＣＲ触媒１０の状態として、具体的には、ＳＣＲ触媒１０の温度（ＳＣＲ温度）、ＳＣＲ触媒１０における排気ガスの空間速度（ＳＶ比）、ＳＣＲ触媒１０に吸着されているＮＨ３の量（ＮＨ３吸着量）、ＳＣＲ触媒１０の劣化度（ＳＣＲ劣化度）の少なくとも１つを取得する。

ＳＣＲ温度は、ＳＣＲ触媒１０に流入する排気ガスの温度（ＳＣＲ入りガス温度）に応じて変化する。つまり、ＳＣＲ温度はＳＣＲ入りガス温度に相関するので、ＳＣＲ触媒１０の上流に設けられた排気温センサ１５（図１参照）の検出値に基づいて算出すれば良い。ここで、図９は、ＳＣＲ温度とＳＣＲ浄化能力の関係（マップ）を例示している。図９に示すように、ＳＣＲ浄化能力は、ＳＣＲ温度に応じて変化し、具体的には、ＳＣＲ温度がある温度範囲（Ｔ３〜Ｔ４の範囲）で高い値となり、その温度範囲から離れるにしたがってＳＣＲ浄化能力は低下していく。例えば、図９に示すようなマップをメモリ１７に記憶しておき、現時点のＳＣＲ温度に対応したＳＣＲ浄化能力をそのマップから取得する。

ＳＶ比の算出について説明すると、ＳＶ比（空間速度）は、排気ガスの体積流量（ｍ^３／ｓ）をＳＣＲ触媒１０の体積（ｍ^３）で除算した値となる。排気ガスの体積流量は、排気ガスの質量流量（ｋｇ／ｓ）を例えばエアフロメータ５の検出値やエンジン２の運転状態から算出し、その質量流量を排気ガスの密度（ｋｇ／ｍ^３）で除算することで、求めることができる。排気ガスの密度は、例えば排気ガスの温度や排気ガスの圧力を理想気体の状態方程式に代入して算出すれば良い。また、ＳＣＲ触媒１０の体積はメモリ１７に記憶しておけば良い。なお、ＳＶ比は吸気流量に相関するので、ＳＶ比を算出するための物理モデルを用意し、エアフロメータ５の検出値（吸気流量）とその物理モデルとに基づいてＳＶ比を算出しても良い。

ここで、図１０は、ＳＶ比とＳＣＲ浄化能力の関係（マップ）を例示している。図１０に示すように、ＳＣＲ浄化能力はＳＶ比が高いほど低下する。これは、ＳＶ比が高いほど、排気ガスとＳＣＲ触媒１０の触媒成分との接触時間が短くなり、その接触時間だけＮＯｘの還元浄化が行われるためである。例えば、図１０に示すようなマップをメモリ１７に記憶しておき、現時点のＳＶ比に対応したＳＣＲ浄化能力をそのマップから取得する。

ＮＨ３吸着量の算出について説明すると、ＮＨ３吸着量は、例えばＳＣＲ触媒１０に供給されたＮＨ３量（ＮＨ３供給量）から求めることができる。このとき、ＳＣＲ温度や排気流速（ＳＶ比など）等に応じてＮＨ３供給量のうちＳＣＲ触媒１０に吸着されるＮＨ３量が変わってくる。また、ＳＣＲ触媒１０に流入するＮＯｘ量に応じてＳＣＲ触媒１０で消費されるＮＨ３量（ＮＨ３消費量）が変わってくる。したがって、ＮＨ３供給量、ＳＣＲ温度、排気流速、ＮＨ３消費量（流入するＮＯｘ量）等に基づいて、ＮＨ３吸着量を求めることができる。

ここで、図１１は、ＮＨ３吸着量とＳＣＲ浄化能力の関係（マップ）を例示している。図１１に示すように、ＳＣＲ浄化能力は、ＮＨ３吸着量が多くなるにつれて次第に高くなっていき、ＮＨ３吸着量がある程度多くなるとＳＣＲ浄化能力は高い値で飽和する。例えば、図１１に示すようなマップをメモリ１７に記憶しておき、現時点のＮＨ３吸着量に対応したＳＣＲ浄化能力をそのマップから取得する。

ＳＣＲ劣化度の算出について説明すると、ＳＣＲ触媒１０は、高温（例えば６００℃以上）にさらされると熱により劣化する。そこで、例えば、ＳＣＲ触媒１０の熱履歴（ＳＣＲ温度の履歴）をメモリ１７に蓄積していき、その熱履歴において高温にさらされた期間の長さや回数に基づいてＳＣＲ劣化度を算出する。この場合、高温にさらされた期間の長さや回数が大きいほど、ＳＣＲ劣化度は大きい値となる。

ここで、図１２は、ＳＣＲ劣化度とＳＣＲ浄化能力の関係（マップ）を例示している。図１２に示すように、ＳＣＲ浄化能力は、ＳＣＲ劣化度が大きくなるほど低下していく。例えば、図１２に示すようなマップをメモリ１７に記憶しておき、現時点のＳＣＲ劣化度に対応したＳＣＲ浄化能力をそのマップから取得する。

なお、ＳＣＲ温度、ＳＶ比、ＮＨ３吸着量、ＳＣＲ劣化度のうちの複数のパラメータを用いてＳＣＲ浄化能力を算出する場合は、例えば図９〜図１２を組み合わせたような、複数パラメータに対するＳＣＲ浄化能力のマップを用意し、そのマップに基づいてＳＣＲ浄化能力を算出すれば良い。または、各パラメータごとにＳＣＲ浄化能力を算出し、得られた各ＳＣＲ浄化能力を平均した値を、最終的なＳＣＲ浄化能力としても良い。なお、Ｓ２４の処理を実行するＥＣＵ１６が本発明の浄化能力算出手段に相当する。

次に、Ｓ２４で得られたＳＣＲ浄化能力に基づいて、ＬＮＴ８のＮＯｘ脱離速度（単位時間当たりにＬＮＴ８から脱離するＮＯｘ量）の目標値である目標ＮＯｘ脱離速度（図８（ｄ）の太実線）を算出する（Ｓ２５）。具体的には、ＳＣＲ浄化能力が高いほど目標ＮＯｘ脱離速度が高くなるマップをメモリ１７に記憶しておく。そして、現時点のＳＣＲ浄化能力に対応した目標ＮＯｘ脱離速度をそのマップから取得する。なお、Ｓ２５の処理を実行するＥＣＵ１６が本発明の脱離速度設定手段に相当し、目標ＮＯｘ脱離速度が本発明の目標脱離速度に相当する。

次に、以下の式４に基づいて、ＬＮＴ８のＮＯｘ吸蔵限界量の目標値である目標ＮＯｘ吸蔵限界量を算出する（Ｓ２６）。式４において、現時点のＮＯｘ吸蔵量はＳ２２で得られた値であり、目標ＮＯｘ脱離速度はＳ２５で得られた値であり、演算周期は図７の処理の演算周期（例えば１秒）である。演算周期を１秒とすると、目標ＮＯｘ吸蔵限界量は、１秒後におけるＮＯｘ吸蔵限界量（≒実吸蔵量）の目標値を意味する。
目標ＮＯｘ吸蔵限界量＝現時点のＮＯｘ吸蔵量−目標ＮＯｘ脱離速度×演算周期 ・・・（式４）

次に、Ｓ２６で得られた目標ＮＯｘ吸蔵限界量に基づいて、ＬＮＴ温度の目標値である目標ＬＮＴ温度を算出する（Ｓ２７）。具体的には、例えば図２に示すようなＬＮＴ温度とＮＯｘ吸蔵限界量のマップをメモリ１７に記憶しておく。そして、Ｓ２６で得られた目標ＮＯｘ吸蔵限界量に対応するＬＮＴ温度を目標ＬＮＴ温度としてそのマップから取得する。なお、演算周期を１秒とすると、目標ＬＮＴ温度は、１秒後におけるＬＮＴ温度の目標値を意味する。

次に、Ｓ２７で得られた目標ＬＮＴ温度に基づいて、ＬＮＴ８の昇温速度（単位時間当たりのＬＮＴ８の昇温幅）の目標値である目標ＬＮＴ昇温速度を算出する（Ｓ２８）。具体的には、以下の式５に基づいて、目標ＬＮＴ昇温速度を算出する。式５において、目標ＬＮＴ温度はＳ２７で得られた値であり、演算周期は図７の処理の演算周期（例えば１秒）である。また、現時点のＬＮＴ温度は、排気温センサ１１の検出値から求めれば良い。
目標ＬＮＴ昇温速度＝（目標ＬＮＴ温度−現時点のＬＮＴ温度）／演算周期 ・・・（式５）

次に、ＬＮＴ８の昇温速度がＳ２８で得られた目標ＬＮＴ昇温速度となるＬＮＴ８への未燃燃料供給量（ポスト噴射量）を算出する（Ｓ３０）。具体的には、例えば、目標ＬＮＴ昇温速度が高いほど未燃燃料供給量が多くなるマップ（目標ＬＮＴ昇温速度と未燃燃料供給量のマップ）をメモリ１７に記憶しておく。そして、今回の目標ＬＮＴ昇温速度に対応する未燃燃料供給量をそのマップから取得する。また、ＬＮＴ８の昇温速度は、排気流量によっても変化する。具体的には、排気流量が高いほどＬＮＴ通過ガス−ＬＮＴ基材間の熱伝達量が増えるので、昇温速度も高くなる。よって、目標ＬＮＴ昇温速度に加えて、排気流量も考慮して、未燃燃料供給量を算出しても良い。この場合、排気流量に応じた未燃燃料供給量の算出例を図１３、図１４に示す。図１３は、排気流量が低い場合におけるＬＮＴ温度の時間変化を上に、未燃燃料供給量の時間変化を下に示している。図１４は、排気流量が高い場合におけるＬＮＴ温度の時間変化を上に、未燃燃料供給量の時間変化を下に示している。また、図１３、図１４において、排気流量を考慮した昇温速度制御を実行した場合を実線で示し、排気流量を考慮した昇温速度制御を実行しない場合（目標ＬＮＴ昇温速度のみを考慮した昇温速度制御を実行した場合）を点線で示しており、実線、点線とで目標ＬＮＴ温度が同一であるとしている。

図１３の下図の実線で示すように、排気流量が低い場合には、制御開始時は、昇温速度制御を実行しない場合の未燃燃料供給量（点線）に比べて多い量の未燃燃料供給量を算出し、その後、時間経過に伴い次第に未燃燃料供給量を減少させていく。図１３の例では、実線の未燃燃料供給量は、最終的に、昇温速度制御を実行しない場合の未燃燃料供給量（点線）まで減少している。これによって、図１３の上図に示すように、ＬＮＴ８の昇温速度（実線の傾き）を、昇温速度制御を実行しない場合の昇温速度（点線の傾き）に比べて高くでき、Ｓ２８で得られた目標ＬＮＴ昇温速度に略一致させることができる。

一方、排気流量が高い場合には、図１４の下図の実線で示すように、制御開始時は、昇温速度制御を実行しない場合（点線）に比べて少ない量の未燃燃料供給量を算出し、その後、時間経過に伴い次第に未燃燃料供給量を点線の量まで増加させていく。これによって、図１４の上図に示すように、ＬＮＴ８の昇温速度（実線の傾き）を、昇温速度制御を実行しない場合の昇温速度（点線の傾き）に比べて低くでき、Ｓ２８で得られた目標ＬＮＴ昇温速度に略一致させることができる。

これに対して、排気流量を考慮しない場合には、排気流量の違いによるＬＮＴ通過ガス−ＬＮＴ基材間の熱伝達量の違いより、実際のＬＮＴ昇温速度（図１３、図１４の上図の点線）は、目標ＬＮＴ昇温速度からずれてしまう可能性がある。具体的には、排気流量を考慮しないとすると、排気流量が低い場合には、実際のＬＮＴ昇温速度は、目標ＬＮＴ昇温速度よりも低くなってしまう可能性がある。反対に、排気流量が高い場合には、実際のＬＮＴ昇温速度は、目標ＬＮＴ昇温速度よりも高くなってしまう可能性がある。

排気流量も考慮して未燃燃料供給量を算出する場合には、Ｓ３０では、排気流量を求めて、その排気流量が所定の閾値より低いときには、図１３のように時間経過に伴い次第に減少する未燃燃料供給量を算出する。他方、排気流量が閾値より高いときには、図１４のように時間経過に伴い次第に増加する未燃燃料供給量を算出する。なお、排気流量は、吸気流量と略同じとなるので、エアフロメータ５の検出値から排気流量を求めれば良い。Ｓ３０で得られる未燃燃料供給量が本発明の基準量に相当する。

Ｓ３０では、未燃燃料供給量を算出した後、その未燃燃料供給量でポスト噴射を行う。これによって、目標ＬＮＴ昇温速度でＬＮＴ８を昇温させることができ、ひいては、目標ＮＯｘ脱離速度でＮＯｘをＬＮＴ８から脱離させることができる。この目標ＮＯｘ脱離速度はＳＣＲ浄化能力を考慮して設定されているので、脱離したＮＯｘをＳＣＲ触媒１０で確実に還元浄化させることができる。

ただし、実際は、ＬＮＴ８の昇温速度と目標ＮＯｘ脱離速度との相関にばらつきが生じる可能性がある。つまり、Ｓ３０で得た未燃燃料供給量をＬＮＴ８に供給したときの昇温速度から得られる実際のＮＯｘ脱離速度と、目標ＮＯｘ脱離速度との間でズレが生じる可能性がある。

そこで、ＬＮＴ８下流に設けられたＮＯｘセンサ１３（図１参照）の検出値に基づいて、実際のＮＯｘ脱離速度（実ＮＯｘ脱離速度）を算出する（Ｓ３１）。具体的には、ＮＯｘセンサ１３の検出値はＮＯｘ濃度であるので、そのＮＯｘ濃度に排気流量を乗算することで、ＮＯｘ濃度をＮＯｘ脱離速度に単位変換する。そして、得られた実ＮＯｘ脱離速度と目標ＮＯｘ脱離速度との差をゼロにする未燃燃料供給量の補正量を算出する（Ｓ３１）。この場合、実ＮＯｘ脱離速度と目標ＮＯｘ脱離速度との差が大きいほど、補正量が大きくなる。

そして、その補正量で未燃燃料供給量を補正し、補正後の未燃燃料供給量でポスト噴射を行う（Ｓ３１）。これによって、実ＮＯｘ脱離速度と目標ＮＯｘ脱離速度とのズレを小さくすることができ、結果、ＬＮＴ８から脱離したＮＯｘをＳＣＲ触媒１０で確実に還元浄化させることができる。図８（ｄ）では、実ＮＯｘ脱離速度（細実線）が目標ＮＯｘ脱離速度（太実線）と略一致していることを示している。

Ｓ３１の後、図７の処理を終了して、図５の処理に戻る。図７の処理は、ＬＮＴ温度が第２閾値に達するまで（図５のＳ８がＹｅｓとなるまで）、継続される。その結果、図８の時間ｅ以降の期間において、ＬＮＴ温度（図８（ｅ）の実線）は、ＳＣＲ浄化能力（図８（ｃ））に応じて時間経過に伴い緩やかに上昇していく。ＬＮＴ温度が緩やかに上昇することで、ＮＯｘ吸蔵限界量（図８（ｂ）の太実線）は時間経過に伴い緩やかに減少していく。ＮＯｘ吸蔵限界量の緩やかな減少により、実ＮＯｘ吸蔵量（＝ＮＯｘ吸蔵限界量）（図８（ｂ）の細実線）及び実ＮＯｘ脱離速度（図８（ｄ）の細実線）も時間経過に伴い緩やかに減少する。実ＮＯｘ脱離速度が緩やかに減少することで、ＳＣＲ触媒１０で確実に脱離したＮＯｘを還元浄化することができ、結果、図８（ｆ）の実線で示すようにテールパイプＮＯｘ量を低減できる。

これに対して、図７の処理による昇温速度制御を実行しないとすると、ＬＮＴ温度（図８（ｅ）の点線）は、ＳＣＲ浄化能力にかかわらず一定の昇温速度（図８（ｅ）の実線よりも急激な昇温速度）で上昇していく。その結果、ＮＯｘ吸蔵限界量（図８（ｂ）の太点線）及び実ＮＯｘ吸蔵量（図８（ｂ）の細点線）は、昇温速度制御を実行した場合に比べて急激に減少する。その結果、ＮＯｘ吸蔵限界量を超過した分のＮＯｘ量が瞬時に放出されてしまい（図８（ｄ）の点線参照）、その放出されたＮＯｘをＳＣＲ触媒１０で浄化しきれず、結果、テールパイプＮＯｘ量が増加してしまう（図８（ｆ）の点線参照）。

なお、Ｓ２６〜Ｓ３１の処理を実行するＥＣＵ１６が本発明の昇温速度制御手段に相当する。また、Ｓ２６〜Ｓ２８の処理を実行するＥＣＵ１６が本発明の昇温速度設定手段に相当する。Ｓ３０の処理を実行するＥＣＵ１６が本発明の基準量設定手段に相当する。Ｓ３１の処理を実行するＥＣＵ１６及びＮＯｘセンサ１３が本発明の脱離速度取得手段に相当し、Ｓ３１の処理を実行するＥＣＵ１６が本発明の補正手段に相当する。

一方、図７のＳ２３において、ＮＯｘ吸蔵限界量とＮＯｘ吸蔵量の差が所定量以上のときには（Ｓ２３：Ｎｏ）、目標ＬＮＴ昇温速度を、ＳＣＲ浄化能力にかかわらず一定値に設定する（Ｓ２９）。Ｓ２９で設定する目標ＬＮＴ昇温速度は、例えばＳ２８で設定する目標ＬＮＴ昇温速度よりも大きい値にする。これによって、迅速に、ＬＮＴ８を昇温させることができる。その後、Ｓ２９で設定した目標ＬＮＴ昇温速度に基づいて未燃燃料供給量を算出し、その未燃燃料供給量でポスト噴射を行う（Ｓ３０）。さらに、ＮＯｘセンサ１３の検出値に基づいて実ＮＯｘ脱離速度を算出し、その実ＮＯｘ脱離速度と目標脱離速度の差に基づいて未燃燃料供給量を補正する（Ｓ３１）。その後、図７の処理を終了して、図５の処理に戻る。

図８では、時間ｄ１〜時間ｅまでの期間が、Ｓ２３：Ｎｏ→Ｓ２９の処理を実行する場合を示している。この場合、ＮＯｘ吸蔵限界量とＮＯｘ吸蔵量の差が所定量以上となっているので、ＬＮＴ８から瞬時に大量のＮＯｘ量が放出されることは想定しにくい。よって、目標ＬＮＴ昇温速度を一定値としてもテールパイプＮＯｘの悪化を防ぐことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ＬＮＴ入りガス温度に応じて、リッチ燃焼と昇温制御の燃費が良い方を選択しているので、テールパイプＮＯｘを増大させることなく、ＬＮＴのＮＯｘパージをする際の燃費を向上できる。また、昇温制御を実行する場合において、ＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵限界量に近いときには、ＳＣＲ浄化能力に応じてＮＯｘ脱離速度の目標値を設定し、ＮＯｘ脱離速度がその目標値となるようにＬＮＴの昇温速度を制御しているので、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘ量をコンロトールでき、脱離したＮＯｘをＳＣＲ触媒で確実に還元浄化させることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された趣旨を逸脱しない限度で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態ではディーゼルエンジンのシステムに本発明を適用した例を説明したが、リーンバーンガソリンエンジンのシステムに本発明を適用しても良い。また、上記実施形態では、図５のＳ４における第１閾値を、リッチ燃焼を実行した場合の燃費と昇温制御を実行した場合の燃費の大小関係が逆転する境界温度（図４の温度Ｔ２）として説明したが、その境界温度より低い温度を第１閾値に設定しても良い。リッチ燃焼はエンジンが定常状態のときしか実行できないなど、リッチ燃焼の実行には制約が伴う。境界温度より低い温度に第１閾値を設定することで、リッチ燃焼を実行するのに適当でない場面には、リッチ燃焼の代わりに昇温制御を実行でき、ＮＯｘパージを行うことができる。

また、上記実施形態では、ポスト噴射により、ＬＮＴの昇温制御を実行していたが、排気通路に直接未燃燃料を供給することで、昇温制御を実行しても良い。この場合、排気通路のＬＮＴの上流に、燃料を噴射する噴射弁を設ければ良い。また、ＬＮＴにヒータを設けて、そのヒータによりＬＮＴを昇温させても良い。また、上記実施形態では、添加弁から尿素水を添加していたが、添加弁からＮＨ３を添加しても良い。

１ エンジンシステム（内燃機関の排気浄化装置）
２ ディーゼルエンジン（内燃機関）
７ 排気通路
８ ＬＮＴ（ＮＯｘ吸蔵還元触媒、第１触媒）
９ 添加弁
１０ ＳＣＲ触媒（ＮＯｘ選択還元触媒、第２触媒）
１６ ＥＣＵ

Claims (7)

1. 内燃機関（２）の排気通路（７）に設けられ、リーン雰囲気においてＮＯｘを吸蔵しリッチ雰囲気において吸蔵されたＮＯｘを還元する第１触媒（８）と、
   前記排気通路の前記第１触媒より下流に設けられ、前記排気通路に還元剤を添加する添加弁（９）と、
   前記排気通路の前記添加弁より下流に設けられ、前記還元剤によりＮＯｘを選択的に還元する第２触媒（１０）と、
   前記第１触媒に吸蔵されたＮＯｘのパージを要求するか否かを判定するパージ判定手段（Ｓ１、Ｓ２）と、
   前記パージ判定手段がパージを要求すると判定した場合に、前記第１触媒に吸蔵されたＮＯｘが還元されるようリッチ雰囲気にする前記内燃機関の燃焼制御であるリッチ燃焼制御とは異なる制御であって、前記第１触媒を昇温させることで、前記第１触媒に吸蔵されたＮＯｘを脱離させる昇温制御を実行する昇温実行手段（Ｓ５、Ｓ６、Ｓ８）と、
   前記昇温制御の実行により前記第１触媒から脱離したＮＯｘを前記第２触媒で還元させるよう前記添加弁による還元剤添加を実行する添加制御手段（Ｓ７）と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置（１）。
2. 前記第１触媒に流入する排気ガスの温度である入りガス温度を取得するガス温度取得手段（１１、Ｓ４）と、
   前記パージ判定手段がパージを要求すると判定した場合に、前記入りガス温度が第１閾値未満のときには、前記リッチ燃焼制御を実行するリッチ燃焼実行手段（Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１３）とを備え、
   前記昇温実行手段は、前記入りガス温度が前記第１閾値以上のときに前記昇温制御を実行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。
3. 前記第１触媒の温度を取得する触媒温度取得手段（Ｓ８、１１）を備え、
   前記昇温実行手段は、前記第１触媒の温度が第２閾値以上となるまで前記昇温制御を実行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。
4. 前記昇温実行手段は、
   前記第２触媒の状態を取得して、その状態に基づいて前記第２触媒のＮＯｘ浄化能力を算出する浄化能力算出手段（Ｓ２４）と、
   前記第１触媒のＮＯｘ脱離速度の目標値である目標脱離速度を前記ＮＯｘ浄化能力に応じて設定する脱離速度設定手段（Ｓ２５）と、
   前記第１触媒のＮＯｘ脱離速度が前記目標脱離速度となるように前記第１触媒の昇温速度を制御する昇温速度制御手段（Ｓ２６〜Ｓ３１）とを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記昇温実行手段は、
   前記第１触媒のＮＯｘ吸蔵限界量を取得する限界量取得手段（Ｓ２１）と、
   前記第１触媒の現時点のＮＯｘ吸蔵量を取得する吸蔵量取得手段（Ｓ２２）と、
   前記ＮＯｘ吸蔵限界量と前記ＮＯｘ吸蔵量の差が所定量未満か否かを判定する判定手段（Ｓ２３）とを備え、
   前記昇温速度制御手段は、前記差が前記所定量未満であると前記判定手段が判定したときに、前記第１触媒のＮＯｘ脱離速度が前記目標脱離速度となるように前記第１触媒の昇温速度を制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記昇温実行手段（Ｓ２９、Ｓ３０、Ｓ３１）は、前記差が前記所定量以上のときには、前記第２触媒のＮＯｘ浄化能力にかかわらず前記第１触媒の昇温速度が一定値となるように前記昇温制御を実行することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記昇温制御は、前記第１触媒に未燃燃料を供給することで前記第１触媒を昇温させる制御であり、
   前記昇温速度制御手段は、
   前記第１触媒のＮＯｘ脱離速度が前記目標脱離速度となるように前記第１触媒の昇温速度の目標値である目標昇温速度を設定する昇温速度設定手段（Ｓ２６〜Ｓ２８）と、
   前記目標昇温速度に基づいて前記第１触媒への未燃燃料供給量の基準量を設定する基準量設定手段（Ｓ３０）と、
   前記基準量の未燃燃料を供給したときにおける前記第１触媒の実際のＮＯｘ脱離速度である実脱離速度を取得する脱離速度取得手段（Ｓ３１、１３）と、
   前記目標脱離速度と前記実脱離速度との差を小さくする方向に前記基準量を補正する補正手段（Ｓ３１）とを備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

Images