JP2017057842A - 触媒劣化度合推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘ吸蔵還元型触媒について、劣化補正係数による補正の精度を高める。【解決手段】ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２と、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２よりも排気系の下流側に設けられたＮＯｘセンサ４５とを備える排気浄化システムの触媒劣化度合推定装置であって、内燃機関１０の運転状態に基づいてＮＯｘ還元型触媒３２を通過した排気に含まれるＮＯｘ量を推定し、推定されるＮＯｘ量とＮＯｘセンサ４５で検出される実ＮＯｘ量との差に基づき、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の劣化度合を算出する劣化度合算出部１２０と、内燃機関１０の運転状態及び／又は内燃機関１０の排気系の状態に基づいて、劣化度合算出部１２０の劣化度合の算出を制御する劣化度合算出制御部１２１とを備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、触媒劣化度合推定装置に関する。

従来、内燃機関から排出される排気中の窒素化合物（ＮＯｘ）を還元浄化する触媒として、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が知られている。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、排気がリーン雰囲気のときに排気中に含まれるＮＯｘを吸蔵すると共に、排気がリッチ雰囲気のときに排気中に含まれる炭化水素で吸蔵していたＮＯｘを還元浄化により無害化して放出する。このため、触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量に達した場合などには、排気管噴射やポスト噴射によって排気をリッチ状態にし、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させる回復処理を定期的に実施する必要がある（例えば、特許文献１，２参照）。

ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、継続的な使用によってＮＯｘの吸蔵性能が劣化する傾向があるため、劣化を補正するための劣化補正係数が取得される。補正の精度を高めるため、特定の条件の下で劣化補正係数の取得を実施する技術が開示されている。例えば、特許文献３には、リーン運転中に補正パラメータの計算を実施し、リッチ運転中には補正パラメータの計算を実施しない方法が開示されている。特許文献４には、触媒温度が所定値よりも低い場合に補正係数を算出するシステムが開示されている。特許文献５には、エンジンが定常運転中でＮＯｘセンサ値が安定している場合に、ＮＯｘ補正係数を算出する制御装置が開示されている。

特開２００８−２０２４２５号公報 特開２００７−１６７１３号公報 特開２００４−２７０４６９号公報 特開２００７−１６２６０３号公報 国際公開第２０１４／０８３６２６号

劣化補正係数は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒よりも排気下流側におけるＮＯｘ量の推定値と検出値の差を積分することで算出できる。劣化補正係数による補正の精度を高めるためには、積分時間をできるだけ長くとることが望ましい。

開示の技術は、劣化補正係数による補正の精度を高めることを目的とする。

開示の技術は、内燃機関の排気系に設けられ、排気リーン状態で排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気リッチ状態で吸蔵されていたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒よりも前記排気系の下流側に設けられたＮＯｘセンサと、を備える排気浄化システムの触媒劣化度合推定装置であって、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記ＮＯｘ還元型触媒を通過した排気に含まれるＮＯｘ量を推定し、当該推定されるＮＯｘ量と前記ＮＯｘセンサで検出される実ＮＯｘ量との差に基づき、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の劣化度合を算出する劣化度合算出部と、前記内燃機関の運転状態及び／又は前記内燃機関の排気系の状態に基づいて、前記劣化度合算出部の前記劣化度合の算出を制御する劣化度合算出制御部と、を備える。

開示の技術によれば、劣化補正係数による補正の精度を高めることができる。

本実施形態に係る排気浄化システムを示す全体構成図である。 本実施形態に係るＳＯｘパージ制御を説明するタイミングチャート図である。 本実施形態に係るＳＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値の設定処理を示すブロック図である。 本実施形態に係るＳＯｘパージリッチ制御時の目標噴射量の設定処理を示すブロック図である。 本実施形態に係るＳＯｘパージ制御の触媒温度調整制御を説明するタイミングチャート図である。 本実施形態に係るＮＯｘパージ制御を説明するタイミングチャート図である。 本実施形態に係るＮＯｘパージ制御の開始処理を示すブロック図である。 本実施形態に係る劣化補正係数の算出処理を説明するブロック図である。 算出開始条件を模式的に説明する図である。 本実施形態に係るＮＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値の設定処理を示すブロック図である。 本実施形態に係るＮＯｘパージリッチ制御時の目標噴射量の設定処理を示すブロック図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る排気浄化システムを説明する。

図１に示すように、内燃機関の一例であるディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０の各気筒には、図示しないコモンレールに畜圧された高圧燃料を各気筒内に直接噴射する筒内インジェクタ１１がそれぞれ設けられている。これら筒内インジェクタ１１の燃料噴射量や燃料噴射タイミングは、電子制御ユニット（本発明に係る制御部の一例、以下ＥＣＵという）５０から入力される指示信号に応じてコントロールされる。

エンジン１０の吸気マニホールド１０Ａには新気を導入する吸気通路１２が接続され、排気マニホールド１０Ｂには排気を外部に導出する排気通路１３が接続されている。吸気通路１２には、吸気上流側から順にエアクリーナ１４、吸入空気量センサ（以下、ＭＡＦセンサという）４０、可変容量型過給機２０のコンプレッサ２０Ａ、インタークーラ１５、吸気スロットルバルブ１６等が設けられている。排気通路１３には、排気上流側から順に可変容量型過給機２０のタービン２０Ｂ、排気後処理装置３０等が設けられている。なお、図１中において、符号４１はエンジン回転数センサ、符号４２はアクセル開度センサ、符号４６はブースト圧センサをそれぞれ示している。そして、エンジン回転数センサ４１及びアクセル開度センサ４２は、エンジン１０の運転状態を把握するためのセンサとして用いられる。

ＥＧＲ装置２１は、排気マニホールド１０Ｂと吸気マニホールド１０Ａとを接続するＥＧＲ通路２２と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２３と、ＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブ２４とを備えている。

排気後処理装置３０は、ケース３０Ａ内に排気上流側から順に酸化触媒３１、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２、パティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという）３３を配置して構成されている。また、酸化触媒３１よりも上流側の排気通路１３には、ＥＣＵ５０から入力される指示信号に応じて、排気通路１３内に未燃燃料（主にＨＣ）を噴射する排気インジェクタ３４が設けられている。

酸化触媒３１は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面に酸化触媒成分を担持して形成されている。酸化触媒３１は、排気インジェクタ３４の排気管噴射又は筒内インジェクタ１１のポスト噴射によって未燃燃料が供給されると、これを酸化して排気温度を上昇させる。

ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面にアルカリ金属等を担持して形成されている。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２は、排気空燃比がリーン状態のときに排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気空燃比がリッチ状態のときに排気中に含まれる還元剤（ＨＣ等）で吸蔵したＮＯｘを還元浄化する。

フィルタ３３は、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気の流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。フィルタ３３は、排気中のＰＭを隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、ＰＭ堆積推定量が所定量に達すると、これを燃焼除去するいわゆるフィルタ強制再生が実行される。フィルタ強制再生は、排気管噴射又はポスト噴射によって上流側の酸化触媒３１に未燃燃料を供給し、フィルタ３３に流入する排気温度をＰＭ燃焼温度まで昇温することで行われる。

第１排気温度センサ４３は、酸化触媒３１よりも上流側に設けられており、酸化触媒３１に流入する排気温度（触媒入口温度）を検出する。第２排気温度センサ４４は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２とフィルタ３３との間に設けられており、フィルタ３３に流入する排気温度を検出する。ＮＯｘ／ラムダセンサ４５は、本発明に係るＮＯｘセンサの一例である。本実施形態において、ＮＯｘ／ラムダセンサ４５は、フィルタ３３よりも下流側に設けられており、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２を通過した排気のＮＯｘ値及びラムダ値（以下、空気過剰率ともいう）を検出する。

ＥＣＵ５０は、エンジン１０等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。これら各種制御を行うため、ＥＣＵ５０にはセンサ類４０〜４６のセンサ値が入力される。また、ＥＣＵ５０は、フィルタ再生制御部５１と、ＳＯｘパージ制御部６０と、ＮＯｘパージ制御部７０とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるＥＣＵ５０に含まれるものとして説明するが、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。

［フィルタ再生制御］
フィルタ再生制御部５１は、車両の走行距離、あるいは図示しない差圧センサで検出されるフィルタ前後差圧からフィルタ３３のＰＭ堆積量を推定すると共に、このＰＭ堆積推定量が所定の上限閾値を超えると再生フラグＦ_ＤＰＦをオンにする（図２の時刻ｔ_１参照）。再生フラグＦ_ＤＰＦがオンにされると、排気インジェクタ３４に排気管噴射を実行させる指示信号が送信されるか、あるいは、各筒内インジェクタ１１にポスト噴射を実行させる指示信号が送信されて、排気温度をＰＭ燃焼温度（例えば、約５５０℃）まで昇温させる。この再生フラグＦ_ＤＰＦは、ＰＭ堆積推定量が燃焼除去を示す所定の下限閾値（判定閾値）まで低下するとオフにされる（図２の時刻ｔ_２参照）。なお、再生フラグＦ_ＤＰＦをオフにする判定閾値は、例えば、フィルタ再生開始（Ｆ_ＤＰＦ＝１）からの上限経過時間や上限累積噴射量を基準にしてもよい。

［ＳＯｘパージ制御］
ＳＯｘパージ制御部６０は、排気をリッチ状態にして排気温度を硫黄離脱温度（例えば、約６００℃）まで上昇させて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２をＳＯｘ被毒から回復させる制御（以下、この制御をＳＯｘパージ制御という）を実行する。

図２は、本実施形態のＳＯｘパージ制御のタイミングチャートを示している。図２に示すように、ＳＯｘパージ制御を開始するＳＯｘパージフラグＦ_ＳＰは、再生フラグＦ_ＤＰＦのオフと同時にオンにされる（図２の時刻ｔ_２参照）。これにより、フィルタ３３の再生によって排気温度を上昇させた状態からＳＯｘパージ制御に効率よく移行することが可能となり、燃料消費量を効果的に低減することができる。

本実施形態において、ＳＯｘパージ制御によるリッチ化は、空気系制御によって空気過剰率を定常運転時（例えば、約１．５）から理論空燃比相当値（約１．０）よりもリーン側の第１目標空気過剰率（例えば、約１．３）まで低下させるＳＯｘパージリーン制御と、噴射系制御によって空気過剰率を第１目標空気過剰率からリッチ側の第２目標空気過剰率（例えば、約０．９）まで低下させるＳＯｘパージリッチ制御とを併用することで実現される。以下、ＳＯｘパージリーン制御及び、ＳＯｘパージリッチ制御の詳細について説明する。

［ＳＯｘパージリーン制御の空気系制御］
図３は、ＳＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}の設定処理を示すブロック図である。第１目標空気過剰率設定マップ６１は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑ（エンジン１０の燃料噴射量）に基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｑとに対応したＳＯｘパージリーン制御時の空気過剰率目標値λ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}（第１目標空気過剰率）が予め実験等に基づいて設定されている。

まず、第１目標空気過剰率設定マップ６１から、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号としてＳＯｘパージリーン制御時の空気過剰率目標値λ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}が読み取られて、ＭＡＦ目標値演算部６２に入力される。さらに、ＭＡＦ目標値演算部６２では、以下の数式（１）に基づいてＳＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}が演算される。

ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}＝λ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}×Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}×Ｒｏ_Ｆｕｅｌ×ＡＦＲ_ｓｔｏ／Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}・・・（１）
数式（１）において、Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}は燃料噴射量（ポスト噴射を除く）、Ｒｏ_Ｆｕｅｌは燃料比重、ＡＦＲ_ｓｔｏは理論空燃比、Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}はＭＡＦ補正係数をそれぞれ示している。

ＭＡＦ補正係数Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号として補正係数設定マップ（不図示）から読み取られる。補正係数設定マップには、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｑとに対応したＭＡＦセンサ４０のセンサ特性を示すＭＡＦ補正係数Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}が予め実験等に基づいて設定されている。

ＭＡＦ目標値演算部６２によって演算されたＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}は、ＳＯｘパージフラグＦ_ＳＰがオン（図２の時刻ｔ_２参照）になるとランプ処理部６３に入力される。ランプ処理部６３は、各ランプ係数マップ６３Ａ，６３Ｂからエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号としてランプ係数を読み取ると共に、このランプ係数を付加したＭＡＦ目標ランプ値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ＿Ｒａｍｐ}をバルブ制御部６４に入力する。

バルブ制御部６４は、ＭＡＦセンサ４０から入力される実ＭＡＦ値ＭＡＦ_ＡｃｔがＭＡＦ目標ランプ値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ＿Ｒａｍｐ}となるように、吸気スロットルバルブ１６を閉側に絞ると共に、ＥＧＲバルブ２４を開側に開くフィードバック制御を実行する。

このように、本実施形態では、第１目標空気過剰率設定マップ６１から読み取られる空気過剰率目標値λ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}と、各インジェクタ１１の燃料噴射量とに基づいてＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}を設定し、このＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}に基づいて空気系動作をフィードバック制御するようになっている。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をＳＯｘパージリーン制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。

また、ＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}にエンジン１０の運転状態に応じて設定されるランプ係数を付加することで、吸入空気量の急激な変化によるエンジン１０の失火やトルク変動によるドライバビリティーの悪化等を効果的に防止することができる。

［ＳＯｘパージリッチ制御の燃料噴射量設定］
図４は、ＳＯｘパージリッチ制御における排気管噴射又はポスト噴射の目標噴射量Ｑ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}（単位時間当たりの噴射量）の設定処理を示すブロック図である。第２目標空気過剰率設定マップ６５は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｑとに対応したＳＯｘパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}（第２目標空気過剰率）が予め実験等に基づいて設定されている。

まず、第２目標空気過剰率設定マップ６５から、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号としてＳＯｘパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}が読み取られて、噴射量目標値演算部６６に入力される。さらに、噴射量目標値演算部６６では、以下の数式（２）に基づいてＳＯｘパージリッチ制御時の目標噴射量Ｑ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}が演算される。

Ｑ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}＝ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}×Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}／（λ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}×Ｒｏ_Ｆｕｅｌ×ＡＦＲ_ｓｔｏ）−Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}・・・（２）
数式（２）において、ＭＡＦ_{ＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ}はＳＯｘパージリーン時のＭＡＦ目標値であって、前述のＭＡＦ目標値演算部６２から入力される。また、Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}はＭＡＦ追従制御適用前の燃料噴射量（ポスト噴射を除く）、Ｒｏ_Ｆｕｅｌは燃料比重、ＡＦＲ_ｓｔｏは理論空燃比、Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}はＭＡＦ補正係数をそれぞれ示している。

噴射量目標値演算部６６によって演算された目標噴射量Ｑ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}は、後述するＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲがオンになると、排気インジェクタ３４又は、各筒内インジェクタ１１に噴射指示信号として送信される。

このように、本実施形態では、第２目標空気過剰率設定マップ６５から読み取られる空気過剰率目標値λ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}と、各インジェクタ１１の燃料噴射量とに基づいて目標噴射量Ｑ_{ＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ}を設定するようになっている。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をＳＯｘパージリッチ制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。

［ＳＯｘパージ制御の触媒温度調整制御］
ＳＯｘパージ制御中にＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に流入する排気温度（以下、触媒温度ともいう）は、図２の時刻ｔ_２〜ｔ_４に示すように、排気管噴射又はポスト噴射を実行するＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲのオン・オフ（リッチ・リーン）を交互に切り替えることで制御される。ＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲがオン（Ｆ_ＳＰＲ＝１）にされると、排気管噴射又はポスト噴射によって触媒温度は上昇する（以下、この期間を噴射期間Ｔ_{Ｆ＿ＩＮＪ}という）。一方、ＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲがオフにされると、排気管噴射又はポスト噴射の停止によって触媒温度は低下する（以下、この期間をインターバルＴ_{Ｆ＿ＩＮＴ}という）。

本実施形態において、噴射期間Ｔ_{Ｆ＿ＩＮＪ}は、予め実験等により作成した噴射期間設定マップ（不図示）からエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに対応する値を読み取ることで設定される。この噴射時間設定マップには、予め実験等によって求めた排気の空気過剰率を第２目標空気過剰率まで確実に低下させるのに必要となる噴射期間が、エンジン１０の運転状態に応じて設定されている。

インターバルＴ_{Ｆ＿ＩＮＴ}は、触媒温度が最も高くなるＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲがオンからオフに切り替えられた際に、フィードバック制御によって設定される。具体的には、ＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲがオフされた際の目標触媒温度と推定触媒温度との偏差ΔＴに比例して入力信号を変化させる比例制御と、偏差ΔＴの時間積分値に比例して入力信号を変化させる積分制御と、偏差ΔＴの時間微分値に比例して入力信号を変化させる微分制御とで構成されるＰＩＤ制御によって処理される。目標触媒温度は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２からＳＯｘを離脱可能な温度で設定され、推定触媒温度は、例えば、第１排気温度センサ４３で検出される酸化触媒３１の入口温度と、酸化触媒３１及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の内部でのＨＣ・ＣＯ発熱量、外気への放熱量等に基づいて推定すればよい。

図５の時刻ｔ_１に示すように、フィルタ再生の終了（Ｆ_ＤＰＦ＝０）によってＳＯｘパージフラグＦ_ＳＰがオンされると、ＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲもオンにされ、さらに前回のＳＯｘパージ制御時にフィードバック計算されたインターバルＴ_{Ｆ＿ＩＮＴ}も一旦リセットされる。すなわち、フィルタ再生直後の初回は、噴射期間設定マップで設定した噴射期間Ｔ_{Ｆ＿ＩＮＪ＿１}に応じて排気管噴射又はポスト噴射が実行される（図５の時刻ｔ_１〜ｔ_２参照）。このように、ＳＯｘパージリーン制御を行うことなくＳＯｘパージリッチ制御からＳＯｘパージ制御を開始するので、フィルタ再生で上昇した排気温度を低下させることなく、速やかにＳＯｘパージ制御に移行され、燃料消費量を低減することができる。

次いで、噴射期間Ｔ_{Ｆ＿ＩＮＪ＿１}の経過によってＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲがオフになると、ＰＩＤ制御によって設定されたインターバルＴ_{Ｆ＿ＩＮＴ＿１}が経過するまで、ＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲはオフとされる（図５の時刻ｔ_２〜ｔ_３参照）。さらに、インターバルＴ_{Ｆ＿ＩＮＴ＿１}の経過によってＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲがオンにされると、再び噴射期間Ｔ_{Ｆ＿ＩＮＪ＿２}に応じた排気管噴射又はポスト噴射が実行される（図５の時刻ｔ_３〜ｔ_４参照）。その後、これらＳＯｘパージリッチフラグＦ_ＳＰＲのオン・オフの切り替えは、後述するＳＯｘパージ制御の終了判定によってＳＯｘパージフラグＦ_ＳＰがオフ（図５の時刻ｔ_ｎ参照）にされるまで繰り返し実行される。

このように、本実施形態では、触媒温度を上昇させると共に空気過剰率を第２目標空気過剰率まで低下させる噴射期間Ｔ_{Ｆ＿ＩＮＪ}をエンジン１０の運転状態に基づいて参照されるマップから設定すると共に、触媒温度を降下させるインターバルＴ_{Ｆ＿ＩＮＴ}をＰＩＤ制御によって処理するようになっている。これにより、ＳＯｘパージ制御中の触媒温度をパージに必要な所望の温度範囲に効果的に維持しつつ、空気過剰率を目標過剰率まで確実に低下させることが可能になる。

［ＳＯｘパージ制御の終了判定］
ＳＯｘパージ制御は、（１）ＳＯｘパージフラグＦ_ＳＰのオンから排気管噴射又はポスト噴射の噴射量を累積し、この累積噴射量が所定の上限閾値量に達した場合、（２）ＳＯｘパージ制御の開始から計時した経過時間が所定の上限閾値時間に達した場合、（３）エンジン１０の運転状態やＮＯｘ／ラムダセンサ４５のセンサ値等を入力信号として含む所定のモデル式に基づいて演算されるＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＳＯｘ吸着量がＳＯｘ除去成功を示す所定の閾値まで低下した場合の何れかの条件が成立すると、ＳＯｘパージフラグＦ_ＳＰをオフにして終了される（図２の時刻ｔ_４、図５の時刻ｔ_ｎ参照）。

このように、本実施形態では、ＳＯｘパージ制御の終了条件に累積噴射量及び、経過時間の上限を設けたことで、ＳＯｘパージが排気温度の低下等によって進捗しなかった場合に、燃料消費量が過剰になることを効果的に防止することができる。

［ＮＯｘパージ制御］
図６は、本実施形態のＮＯｘパージ制御のタイミングチャートを示している。ＮＯｘパージ制御部７０は、排気をリッチ雰囲気にしてＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に吸蔵されているＮＯｘを還元浄化により無害化して放出することで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵能力を回復させる制御を実行する。

［ＮＯｘパージ制御の開始処理］
図７は、ＮＯｘパージ制御部７０によるＮＯｘパージ制御の開始処理を示すブロック図である。ＮＯｘパージ制御部７０は、ＮＯｘパージ開始判定部１１１、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１３、吸蔵量閾値マップ１１４、触媒温度推定部１１５、吸蔵量閾値補正部１１６、浄化率演算部１１７、インターバル目標値マップ１１８、インターバル目標値補正部１１９、劣化度合推定部１２０を一部の機能要素として有する。

ＮＯｘパージ開始判定部１１１は、予め定められた開始条件の何れかが成立した場合、前回のＮＯｘパージの制御終了からの経過時間Ｉｎｔ_{＿Ｔｉｍｅ}がインターバル目標値補正部１１９から入力されたインターバル目標値Ｉｎｔ_＿ｔｇｒを経過したことを条件に、ＮＯｘパージを開始すると判定し、ＮＯｘパージフラグＦ_ＮＰをオン（Ｆ_ＮＰ＝１）に設定してＮＯｘパージ制御を開始させる（図６の時刻ｔ_１参照）。

ＮＯｘパージ開始判定部１１１で判定される開始条件としては、例えば、（１）強制リッチスイッチ（不図示）から操作信号が入力された場合、（２）ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘが所定の吸蔵量閾値ＳＴＲ_{＿ｔｈｒ＿ＮＯｘ}以上に増加した場合、（３）ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２でのＮＯｘ浄化率ＮＯｘ_{＿ｐｕｒ％}が所定の浄化率閾値以下に低下した場合、（４）アイドリングが所定期間に亘って行われている場合、（５）エンジン１０が所定の回転数閾値以上で回転し、エンジン１０に対する負荷が所定の負荷閾値以上の場合、（６）触媒推定温度Ｔｅｍｐ_＿ＬＮＴが所定の触媒温度閾値未満である低温状態が、所定時間に亘って継続している場合が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

開始条件の判定に用いられるＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘは、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１３によって推定される。ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘは、例えば以下の数式（３）に基づいて演算される。

ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘ＝エンジンアウトＮＯｘ量×触媒温度に基づく吸蔵効率×ＮＯｘ蓄積率に基づく吸蔵効率・・・（３）
なお、エンジンアウトＮＯｘ量は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号とするエンジンアウトＮＯｘマップから取得される。エンジンアウトＮＯｘマップは、実験等によって予め作製されている。また、エンジンアウトＮＯｘ量は、ＮＯｘセンサやモデル式など他の方法で取得することもできる。

触媒温度に基づく吸蔵効率（０＜Ｃ≦１）は、触媒温度推定部１１５で推定された触媒推定温度Ｔｅｍｐ_＿ＬＮＴを入力信号とするＴ_ＳＴＲマップから取得される。Ｔ_ＳＴＲマップは、実験等によって予め作製されている。

ＮＯｘ蓄積率に基づく吸蔵効率（０＜Ｃ≦１）は、ＮＯｘ蓄積率ＮＯｘ_＿ＬＥＶを入力信号とするＦｉｌｌ_ＳＴＲマップから取得される。Ｆｉｌｌ_ＳＴＲマップは、実験等によって予め作製されている。そして、ＮＯｘ蓄積率ＮＯｘ_＿ＬＥＶは、その時点でＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に蓄積されているＮＯｘ蓄積量ＮＯｘ_＿ＳＴＲの、最大ＮＯｘ吸蔵量に対する比率である。なお、ＮＯｘ蓄積量_＿ＳＴＲは、直前のＮＯｘ吸蔵量からＮＯｘ還元量を減算することで求められる。これらのマップでは、さらにＭＡＦやエンジンアウトＮＯｘなどによって適宜補正することもできる。

開始条件の判定に用いられるＮＯｘ吸蔵量閾値ＳＴＲ_{＿ｔｈｒ＿ＮＯｘ}は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の触媒推定温度Ｔｅｍｐ_＿ＬＮＴに基づいて参照される吸蔵量閾値マップ１１４で設定される。触媒推定温度Ｔｅｍｐ_＿ＬＮＴは、触媒温度推定部１１５によって推定される。触媒推定温度Ｔｅｍｐ_＿ＬＮＴは、例えば、第１排気温度センサ４３で検出される酸化触媒３１の入口温度、酸化触媒３１及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の内部でのＨＣ・ＣＯ発熱量等に基づいて推定される。

吸蔵量閾値マップ１１４に基づいて設定されたＮＯｘ吸蔵量閾値ＳＴＲ_{＿ｔｈｒ＿ＮＯｘ}は、吸蔵量閾値補正部１１６によって補正される。吸蔵量閾値補正部１１６は、ＮＯｘ吸蔵量閾値ＳＴＲ_{＿ｔｈｒ＿ＮＯｘ}に、劣化度合推定部１２０によって求められる劣化補正係数（劣化度合）を乗算することで行われる。なお、劣化補正係数の算出については、後で説明する。

開始条件の判定に用いられるＮＯｘ浄化率ＮＯｘ_{＿ｐｕｒ％}は、浄化率演算部１１７によって演算される。ＮＯｘ浄化率ＮＯｘ_{＿ｐｕｒ％}は、例えば、ＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される触媒下流側のＮＯｘ量を、エンジン１０の運転状態等から推定される触媒上流側のＮＯｘ排出量で除算することで求められる。

開始判定に用いられるインターバル目標値Ｉｎｔ_＿ｔｇｒは、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて参照されるインターバル目標値マップ１１８で設定される。このインターバル目標値Ｉｎｔ_＿ｔｇｒは、インターバル目標値補正部１１９によって補正される。インターバル目標値補正部１１９は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の劣化度合が大きくなるほど短縮させる短縮補正を実行する。この短縮補正は、ＮＯｘ吸蔵量閾値ＳＴＲ_{＿ｔｈｒ＿ＮＯｘ}に、劣化度合推定部１２０によって求められる劣化補正係数（劣化度合）を乗算することで行われる。

［劣化補正係数の算出］
図８は、劣化補正係数の算出処理を説明するブロック図である。同図に示すように、劣化度合推定部１２０は、算出開始条件判定部１２１、エンジンアウトＮＯｘｓ取得部１２２、出口ＮＯｘ推定部１２３、補正係数算出部１２４を一部の機能要素として有する。

算出開始条件判定部１２１は、劣化補正係数の算出開始条件が成立したか否かを判定し、条件が成立した場合には、エンジンアウトＮＯｘ算出部１２２、出口ＮＯｘ推定部１２３、補正係数算出部１２４に対して算出処理の実行を許可する許可信号を出力する。例えば、許可信号の電圧をＨレベルに設定する。各部１２２、１２３、１２４は、許可信号の出力が開始されたことを条件に処理を開始し、許可信号の出力期間に亘って処理を実行する。また、各部１２２、１２３、１２４は、許可信号が出力されていない期間（例えば信号がＬレベルの期間）において処理を停止する。なお、算出開始条件判定部１２１による算出開始条件の判定については後で説明する。

エンジンアウトＮＯｘ取得部１２２は、エンジン１０の運転状態に基づいて、エンジン１０から排出される排気に含まれるＮＯｘ量（エンジンアウトＮＯｘ量）を取得する。本実施形態において、エンジンアウトＮＯｘ量は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号とするエンジンアウトＮＯｘ量マップから取得される。エンジンアウトＮＯｘ量マップは、実験等によって予め作製される。なお、エンジンアウトＮＯｘ量に関し、モデル式から求めてもよいし、他の手法によって求めてもよい。

出口ＮＯｘ推定部１２３は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２を通過した排気に含まれるＮＯｘ量（出口ＮＯｘ推定量）を推定する。本実施形態において、出口ＮＯｘ推定量は、エンジンアウトＮＯｘ取得部１２２で取得されたエンジンアウトＮＯｘ量からＮＯｘ吸蔵量推定部１１３で推定されたＮＯｘ吸蔵量を減算することで算出される。

補正係数算出部１２４は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２を通過した排気に含まれるＮＯｘ量に関し、推定値を検出値に補正するための劣化補正係数を算出する。本実施形態における劣化補正係数は、出口ＮＯｘ推定部１２３で推定された出口ＮＯｘ推定量から、ＮＯｘ／ラムダセンサ４５の検出値に基づく出口ＮＯｘ推定量を減算した差分を、時間積分することで算出される。前述したように、算出された劣化補正係数は、吸蔵量閾値補正部１１６での閾値補正に用いられたり、インターバル目標値補正部１１９での目標値補正に用いられる。

［算出開始条件の判定］
図９は、算出開始条件判定部（劣化度合算出制御部）１２１による算出開始条件を模式的に説明する図である。同図において、符号ｍ_＿ＮＯｘの実線はＮＯｘ吸蔵量推定値であり、符号ＮＯｘ_＿ａｃｔの点線はＮＯｘ／ラムダセンサ４５の検出値に基づく実ＮＯｘ量であり、符号ＮＯｘ_＿Ｅｓｔの一点鎖線は出口ＮＯｘ推定部１２３による推定ＮＯｘ量であり、符号ＮＯｘ_＿Ｅｒｒの二点鎖線は実ＮＯｘ量と推定ＮＯｘ量の誤差である。また、符号Ｔ_＿ＡＬの矢印は、劣化補正計算の許可期間である。

算出開始条件判定部１２１は、ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘが所定の閾値ＮＯｘ_＿ＴＨ１以下であることを条件に劣化補正係数の算出を開始する。本実施形態における閾値ＮＯｘ_＿ＴＨ１は、吸蔵量閾値ＳＴＲ_{＿ｔｈｒ＿ＮＯｘ}の２０％であるが、この値に限定されるものではない。同図の例では、ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘが所定の閾値ＮＯｘ_＿ＴＨ１に到達するのが時刻ｔ３である。このため、エンジン始動時の時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間に、劣化補正係数の算出処理が開始される。

このように、ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘが所定の閾値ＮＯｘ_＿ＴＨ１以下であることを条件に、劣化補正係数の算出処理を開始させる（ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘが所定の閾値ＮＯｘ_＿ＴＨ１を超えている場合は、ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘが所定の閾値ＮＯｘ_＿ＴＨ１以下になるまで算出処理を開始させない）ことで、算出された劣化補正係数について補正の精度を高めることができる。これは、劣化補正係数が、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２を通過した排気に含まれるＮＯｘ量の、推定値と検出値の差の積分で算出されるためである。この場合、算出開始時点のＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘが低いほど、ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘが吸蔵量閾値ＳＴＲ_{＿ｔｈｒ＿ＮＯｘ}に達するまでの期間を長くでき、推定値と検出値の差が明確になるからである。

なお、算出開始条件判定部１２１は、エンジン１０の始動時から、ＮＯｘ／ラムダセンサ４５によるＮＯｘ量の有効な検出が行えるまでの所定期間に亘って、劣化補正係数の算出を禁止する。本実施形態のＮＯｘ／ラムダセンサ４５はヒータ（不図示）を備えているが、センサに付着した水分が除去された状態でヒータへの通電が実施される。このため、エンジン１０の始動後、排気温度が所定の乾燥温度（例えば１００℃）に達したことを条件にヒータへの通電が開始される。あわせて、ＮＯｘ／ラムダセンサ４５によるＮＯｘ量の検出が開始される。図９の例では、時刻ｔ１にてヒータへの通電とＮＯｘ量の検出が開始されている。ここで、符号ＮＯｘ_＿ａｃｔの点線で示すように、検出の開始直後はＮＯｘ量の検出値が安定しないため、劣化補正係数の算出に用いると誤差が大きくなってしまう。そこで、本実施形態では、検出値の安定に必要な時間が経過したことを条件に、劣化補正係数の算出処理を開始させている。同図の例では、時刻ｔ２から劣化補正係数の算出処理を開始させている。その結果、劣化補正係数の算出精度を高めることができる。

また、ヒータへの通電開始（ＮＯｘ／ラムダセンサ４５による検出開始）から劣化補正係数の算出処理を開始するまでの待機期間に関し、上記のように予め定めた所定期間としてもよいし、ＮＯｘ／ラムダセンサ４５の単位時間あたりの変化量が検出の安定状態を示す判断閾値以下になったことを条件としてもよい。

また、算出開始条件判定部１２１は、前述したＳＯｘパージリッチ制御の終了から所定期間が経過するまで、或いは、後述するＮＯｘパージリッチ制御の終了から所定期間が経過するまでは、劣化補正係数の算出を禁止する。これは、各リッチ制御の終了直後は、ＮＯｘ吐き出し量の推定値に大きな誤差が生じるためである。そこで、本実施形態では、検出値の安定に必要な時間が経過したことを条件に、劣化補正係数の算出処理を開始させている。図９の例では、ＮＯｘパージリッチ制御の終了時刻ｔ４から時刻ｔ５までを待機期間として、劣化補正係数の算出を禁止させている。これにより、劣化補正係数の算出精度を高めることができる。なお、この待機期間に関し、ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘにおける単位時間あたりの変化量が、安定状態を示す判断閾値以下になるまでの期間としてもよい。

このように本実施形態では、劣化補正係数の算出精度を高めることができるので、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２について、劣化補正係数による補正の精度を高めることができる。

［ＮＯｘパージ制御によるリッチ化］
本実施形態において、ＮＯｘパージ制御によるリッチ化は、空気系制御によって空気過剰率を定常運転時（例えば、約１．５）から理論空燃比相当値（約１．０）よりもリーン側の第３目標空気過剰率（例えば、約１．３）まで低下させるＮＯｘパージリーン制御と、噴射系制御によって空気過剰率を第３目標空気過剰率からリッチ側の第４目標空気過剰率（例えば、約０．９）まで低下させるＮＯｘパージリッチ制御とを併用することで実現される。以下、ＮＯｘパージリーン制御及び、ＮＯｘパージリッチ制御の詳細について説明する。

［ＮＯｘパージリーン制御のＭＡＦ目標値設定］
図１０は、ＮＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}の設定処理を示すブロック図である。第３目標空気過剰率設定マップ７１は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｑとに対応したＮＯｘパージリーン制御時の空気過剰率目標値λ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}（第３目標空気過剰率）が予め実験等に基づいて設定されている。

まず、第３目標空気過剰率設定マップ７１から、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号としてＮＯｘパージリーン制御時の空気過剰率目標値λ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}が読み取られて、ＭＡＦ目標値演算部７２に入力される。さらに、ＭＡＦ目標値演算部７２では、以下の数式（４）に基づいてＮＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}が演算される。

ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}＝λ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}×Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}×Ｒｏ_Ｆｕｅｌ×ＡＦＲ_ｓｔｏ／Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}・・・（４）
数式（４）において、Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}は燃料噴射量（ポスト噴射を除く）、Ｒｏ_Ｆｕｅｌは燃料比重、ＡＦＲ_ｓｔｏは理論空燃比、Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}はＭＡＦ補正係数をそれぞれ示している。

ＭＡＦ目標値演算部７２によって演算されたＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}は、ＮＯｘパージフラグＦ_ＮＰがオン（図６の時刻ｔ_１参照）になるとランプ処理部７３に入力される。ランプ処理部７３は、各ランプ係数マップ７３Ａ，Ｂからエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号としてランプ係数を読み取ると共に、このランプ係数を付加したＭＡＦ目標ランプ値ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ＿Ｒａｍｐ}をバルブ制御部７４に入力する。

バルブ制御部７４は、ＭＡＦセンサ４０から入力される実ＭＡＦ値ＭＡＦ_ＡｃｔがＭＡＦ目標ランプ値ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ＿Ｒａｍｐ}となるように、吸気スロットルバルブ１６を閉側に絞ると共に、ＥＧＲバルブ２４を開側に開くフィードバック制御を実行する。

このように、本実施形態では、第３目標空気過剰率設定マップ７１から読み取られる空気過剰率目標値λ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}と、各インジェクタ１１の燃料噴射量とに基づいてＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}を設定し、このＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}に基づいて空気系動作をフィードバック制御するようになっている。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をＮＯｘパージリーン制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。

また、ＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}にエンジン１０の運転状態に応じて設定されるランプ係数を付加することで、吸入空気量の急激な変化によるエンジン１０の失火やトルク変動によるドライバビリティーの悪化等を効果的に防止することができる。

［ＮＯｘパージリッチ制御の燃料噴射量設定］
図１１は、ＮＯｘパージリッチ制御における排気管噴射又はポスト噴射の目標噴射量Ｑ_{ＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ}（単位時間当たりの噴射量）の設定処理を示すブロック図である。第４目標空気過剰率設定マップ７５は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｑとに対応したＮＯｘパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λ_{ＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ}（第４目標空気過剰率）が予め実験等に基づいて設定されている。

まず、第４目標空気過剰率設定マップ７５から、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号としてＮＯｘパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λ_{ＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ}が読み取られて噴射量目標値演算部７６に入力される。さらに、噴射量目標値演算部７６では、以下の数式（５）に基づいてＮＯｘパージリッチ制御時の目標噴射量Ｑ_{ＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ}が演算される。

Ｑ_{ＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ}＝ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}×Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}／（λ_{ＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ}×Ｒｏ_Ｆｕｅｌ×ＡＦＲ_ｓｔｏ）−Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}・・・（５）
数式（５）において、ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}はＮＯｘパージリーンＭＡＦ目標値であって、前述のＭＡＦ目標値演算部７２から入力される。また、Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}は燃料噴射量（ポスト噴射を除く）、Ｒｏ_Ｆｕｅｌは燃料比重、ＡＦＲ_ｓｔｏは理論空燃比、Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}はＭＡＦ補正係数をそれぞれ示している。

噴射量目標値演算部７６によって演算される目標噴射量Ｑ_{ＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ}は、ＮＯｘパージフラグＦ_ＳＰがオンになると、排気管噴射装置３４又は各インジェクタ１１に噴射指示信号として送信される（図６の時刻ｔ_１）。この噴射指示信号の送信は、後述するＮＯｘパージ制御の終了判定によってＮＯｘパージフラグＦ_ＮＰがオフ（図６の時刻ｔ_２）にされるまで継続される。

このように、本実施形態では、第４目標空気過剰率設定マップ７５から読み取られる空気過剰率目標値λ_{ＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ}と、各インジェクタ１１の燃料噴射量とに基づいて目標噴射量Ｑ_{ＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ}を設定するようになっている。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をＮＯｘパージリッチ制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。

［ＮＯｘパージ制御の終了判定］
ＮＯｘパージ制御は、（１）ＮＯｘパージフラグＦ_ＮＰのオンから排気管噴射又はポスト噴射の噴射量を累積し、この累積噴射量が所定の上限閾値量に達した場合、（２）ＮＯｘパージ制御の開始から計時した経過時間が所定の上限閾値時間に達した場合、（３）エンジン１０の運転状態やＮＯｘ／ラムダセンサ４５のセンサ値等を入力信号として含む所定のモデル式に基づいて演算されるＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ除去成功を示す所定の閾値まで低下した場合の何れかの条件が成立すると、ＮＯｘパージフラグＦ_ＮＰをオフにして終了される（図６の時刻ｔ_２参照）。

このように、本実施形態では、ＮＯｘパージ制御の終了条件に累積噴射量及び、経過時間の上限を設けたことで、ＮＯｘパージが排気温度の低下等によって成功しなかった場合に燃料消費量が過剰になることを確実に防止することができる。

［その他］
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。

１０ エンジン
１１ 筒内インジェクタ
１２ 吸気通路
１３ 排気通路
１６ 吸気スロットルバルブ
２４ ＥＧＲバルブ
３１ 酸化触媒
３２ ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
３３ フィルタ
３４ 排気インジェクタ
４０ ＭＡＦセンサ
４５ ＮＯｘ／ラムダセンサ
５０ ＥＣＵ

Claims (4)

1. 内燃機関の排気系に設けられ、排気リーン状態で排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気リッチ状態で吸蔵されていたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒よりも前記排気系の下流側に設けられたＮＯｘセンサと、を備える排気浄化システムの触媒劣化度合推定装置であって、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて前記ＮＯｘ還元型触媒を通過した排気に含まれるＮＯｘ量を推定し、当該推定されるＮＯｘ量と前記ＮＯｘセンサで検出される実ＮＯｘ量との差に基づき、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の劣化度合を算出する劣化度合算出部と、
   前記内燃機関の運転状態及び／又は前記内燃機関の排気系の状態に基づいて、前記劣化度合算出部の前記劣化度合の算出を制御する劣化度合算出制御部と、を備える
   触媒劣化度合推定装置。
2. 前記劣化度合算出制御部は、前記内燃機関の始動時から、前記ＮＯｘセンサによるＮＯｘ量の有効な検出が行えるまでの所定期間に亘って、前記劣化度合の算出を禁止する
   請求項１に記載の触媒劣化度合推定装置。
3. 前記劣化度合算出制御部は、排気をリッチ状態にして前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ浄化能力を回復させる触媒再生処理が実行された際に、当該触媒再生処理の実行時から所定期間に亘って、前記劣化度合の算出を禁止する
   請求項１又は２に記載の触媒劣化度合推定装置。
4. 前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵された吸蔵ＮＯｘ量を推定する吸蔵ＮＯｘ量推定部をさらに備え、
   前記劣化度合算出制御部は、前記所定期間の経過により前記劣化度合算出部が前記劣化度合の算出を開始する際に、前記吸蔵ＮＯｘ量推定部によって推定される前記吸蔵ＮＯｘ量が所定の閾値を超えている場合は、前記劣化度合の算出開始を禁止する
   請求項１から３の何れ一項に記載の触媒劣化度合推定装置。

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