JP2018059478A

JP2018059478A - 内燃機関の排気浄化システム

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Publication number: JP2018059478A
Application number: JP2016198935A
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Inventors: 隼人鈴木; Hayato Suzuki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2016-10-07
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Abstract

【課題】ＮＳＲ触媒の上流側の排気に燃料を供給することで、ＮＳＲ触媒のＮＯＸ還元処理を行う内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯＸの効果的な脱離及び還元を実現し、可及的に低い温度条件でのＮＯＸ還元処理を可能とする。【解決手段】ＮＳＲ触媒に流れ込む排気温度が、燃料のセタン価が低い場合は高い場合と比べて低くなるように該燃料のセタン価に基づいて決定される所定閾温度を超えたときに、燃料供給手段により排気に燃料を供給することで、ＮＳＲ触媒のＮＯＸ還元処理を実行する。そして、ＮＯＸ還元処理が実行されているときの、ＮＳＲ触媒における単位時間当たりの発熱量が所定値より小さい場合、該実行されているＮＯＸ還元処理が停止されるとともに、その後該ＮＳＲ触媒に流れ込む排気温度が所定閾温度より高い新たな閾温度を超えたときに該ＮＯＸ還元処理が実行される。【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関において排気中の粒子状物質（以下、「ＰＭ」と称する）が外部に放出されるのを抑制すべく、排気通路にフィルタが設けられる。このフィルタには、内燃機関の運転とともに排気中のＰＭが捕集され次第に堆積していくため、その目詰まりを防止するためにフィルタ再生処理が行われる。例えば、ディーゼルエンジンにおけるフィルタ再生処理では、一般には排気の空燃比が継続的に理論空燃比より高いリーン空燃比であることから、排気中に未燃燃料を供給し排気通路に設けられた酸化触媒等で排気温度を上昇させ、以て、捕集ＰＭの酸化除去が行われる。

ここで、フィルタ再生処理を行うためには、排気中に供給された燃料が酸化触媒にて酸化される必要があり、その酸化反応を円滑に実現するためには燃料が酸化触媒にて十分に揮発しているのが好ましい。しかし、市場に流通するディーゼルエンジンの燃料の性状、特に揮発性については必ずしも一定ではなく、ある程度のバラツキがある。そこで、例えば、非特許文献１に開示の技術では、燃料の揮発性とある程度相関を有する燃料のセタン価を推定し、その推定されたセタン価に基づいて、フィルタ再生処理のための燃料供給を開始する排気温度の閾値が調整される。

特開２００５−８３３５２号公報

発明推進協会公開技報公技番号２０１６−５００９９５号

内燃機関の排気浄化システムとして、排気の空燃比が理論空燃比より高いリーン空燃比であるときは排気中に含まれるＮＯ_Ｘを吸蔵し、排気の空燃比が理論空燃比より低いリッチ空燃比であるときは吸蔵していたＮＯ_Ｘを脱離させつつ、脱離したＮＯ_Ｘを排気中の未燃燃料により還元させる、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒（以下、「ＮＳＲ触媒」と称する）を含むものが知られている。ＮＳＲ触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵能は有限であることから、排気の空燃比がリーン空燃比となる運転が続くと、ＮＳＲ触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量が次第に増加していき、ＮＯ_Ｘ吸蔵能が飽和する可能性がある。そのため、ＮＳＲ触媒を有する内燃機関の排気浄化システムでは、ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯ_Ｘを脱離及び還元させるためのＮＯ_Ｘ還元処理が適宜に行われる。例えば、ディーゼルエンジンにおけるＮＯ_Ｘ還元処理では、排気の空燃比が継続的にリーン空燃比であることから、排気中に燃料を供給することで、ＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比をリッチ空燃比にすることにより、ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯ_Ｘの脱離及び還元が行われる。

ところで、ＮＯ_Ｘ還元処理のために排気中に燃料を供給する場合、燃料供給を開始する排気温度が低いとＮＳＲ触媒での燃料によるＮＯ_Ｘの還元反応が好適に行われず、ＮＳＲ触媒への燃料の付着等が問題となる。そこで、上記従来技術のように、燃料のセタン価を考慮した燃料供給を行うことで、ＮＳＲ触媒での燃料によるＮＯ_Ｘの還元反応を可能としながら、可及的に低い排気温度で燃料供給を可能とし、以てＮＯ_Ｘ還元処理の実行頻度を
向上させることが考えられる。

しかしながら、内燃機関の燃料のセタン価は、ある程度燃料の揮発性と相関を有する指標ではあるものの、本来的には燃料の自己着火性に関する指標である。そのため、セタン価に基づいてＮＯ_Ｘ還元処理のための燃料供給を行うと、燃料の性状によっては、ＮＳＲ触媒での燃料によるＮＯ_Ｘとの還元反応が十分に見込めない状況での燃料供給となってしまう場合があり得る。このような場合、ＮＳＲ触媒への燃料付着によりその活性低下等が問題となる。

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、ＮＳＲ触媒を有する内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＮＯ_Ｘ還元処理の際にＮＳＲ触媒での燃料によるＮＯ_Ｘの還元反応を好適に実現し、可及的に低い温度条件で燃料供給を可能とすることを目的とする。

本発明において、上記課題を解決するために、ＮＯ_Ｘ還元処理を行うための排気温度の閾値を内燃機関の燃料のセタン価に基づいて決定するとともに、ＮＯ_Ｘ還元処理におけるＮＳＲ触媒での発熱量が十分でない場合には、ＮＯ_Ｘ還元処理を行うための排気温度の閾値をより高い温度に調整することとした。このような構成により、燃料の揮発性を考慮しつつＮＳＲ触媒での燃料によるＮＯ_Ｘの還元反応を十分に担保することが可能となる。

具体的には、本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気の空燃比が理論空燃比より高いリーン空燃比のときは排気中のＮＯ_Ｘを吸蔵し、且つ排気の空燃比が理論空燃比より低いリッチ空燃比のときは吸蔵していたＮＯ_Ｘを脱離させつつ、脱離したＮＯ_Ｘを排気中の未燃燃料により還元させるＮＳＲ触媒と、前記ＮＳＲ触媒の上流側の排気に燃料を供給する燃料供給手段と、前記内燃機関の燃料タンクに対して燃料補給が行われると、補給後の該内燃機関の燃料についてそのセタン価を検出するセタン価検出手段と、前記ＮＳＲ触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量が所定ＮＯ_Ｘ吸蔵量以上である場合において、該ＮＳＲ触媒に流れ込む排気温度が、前記燃料のセタン価が低い場合は高い場合と比べて低くなるように該燃料のセタン価に基づいて決定される所定閾温度を超えているときに、前記燃料供給手段により排気に燃料を供給するＮＯ_Ｘ還元処理を実行する還元手段と、を備える、内燃機関の排気浄化システムである。そして、前記ＮＯ_Ｘ還元処理が実行されているときの、前記ＮＳＲ触媒における単位時間当たりの発熱量が所定値より小さい場合、前記還元手段は、該実行されているＮＯ_Ｘ還元処理を停止するとともに、その後該ＮＳＲ触媒に流れ込む排気温度が前記所定閾温度より高い新たな閾温度を超えたときに該ＮＯ_Ｘ還元処理を実行する。

本発明に係る排気浄化システムは、ＮＳＲ触媒が排気通路に設けられる構成により、排気の空燃比がリーン空燃比であるときの排気に含まれるＮＯ_Ｘの吸蔵が行われ、外部へのＮＯ_Ｘの放出が抑制される。一方で、吸蔵されたＮＯ_Ｘが増加すると、ＮＳＲ触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵能が飽和する可能性がある。そのため、ＮＳＲ触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量が所定ＮＯ_Ｘ吸蔵量以上になると、ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯ_Ｘを脱離及び還元すべく、燃料供給手段が配置されている。この燃料供給手段により排気に燃料を供給することで、ＮＳＲ触媒へ流入する排気の空燃比がリッチ空燃比にされ、ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯ_Ｘの脱離及び還元が図られる。ここでいう所定ＮＯ_Ｘ吸蔵量は、ＮＳＲ触媒３のＮＯ_Ｘ吸蔵能が飽和するときのＮＯ_Ｘ吸蔵量である飽和吸蔵量より少ない量である。

ＮＳＲ触媒での燃料によるＮＯ_Ｘの還元反応については、燃料の揮発性が高いほどその還元反応が良好に行われ、その結果、比較的排気温度が低い状態でも排気中に燃料を供給でき、以てＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯ_Ｘの還元を図りやすくなる。そこで、上記排気浄化システムでは、還元手段によって、燃料のセタン価に基づいて、燃料供給手段から
の燃料供給タイミングが調整される。セタン価は燃料の揮発性に対してある程度の相関、すなわちセタン価が小さくなるほど揮発性が概ね高くなる傾向を有する。そのため、燃料のセタン価が低い場合には高い場合と比べて、排気中に燃料を供給する排気温度の閾値である所定閾温度が低くなるように決定され、上記還元手段は、燃料のセタン価に基づいて決定される当該所定閾温度に従って、ＮＯ_Ｘ還元処理のための排気中への燃料供給を行う。この結果、内燃機関で使用される燃料に適した排気温度、すなわち可及的に低い排気温度で排気中に燃料を供給でき、以て、ＮＯ_Ｘ還元処理が実行可能となる頻度を高めることができる。

ここで、燃料のセタン価は、セタン価検出手段によって検出されるが、燃料の揮発性に対してある程度の相関は有するものの、必ずしも一致するものではない。これは、セタン価は、燃料の自己着火性を示す指標であるためである。そのため、セタン価検出手段によって検出されたセタン価に基づいて上記所定閾温度が決定されるとしても、場合によっては燃料の揮発性と好適に適合されない場合が生じ得る。このような場合、ＮＯ_Ｘ還元処理のために所定閾温度に従って排気中に燃料が供給されても、ＮＳＲ触媒でのＮＯ_Ｘの脱離及び還元が好適に行われない場合があり得る。

そこで、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムでは、還元手段によってＮＯ_Ｘ還元処理が実行されているときの、ＮＳＲ触媒での燃料とＮＯ_Ｘとの反応による単位時間当たりの発熱量が所定値より小さい場合には、燃料供給手段から排気への燃料供給が停止されて、現時点で実行されているＮＯ_Ｘ還元処理が停止される。当該所定値は、燃料のセタン価が考慮されているＮＯ_Ｘ還元処理において、排気を介してＮＳＲ触媒に供給される燃料とＮＳＲ触媒に吸蔵されていたＮＯ_Ｘとの反応によって見込まれる、単位時間当たりの発熱量である。すなわち、当該所定値は、燃料供給手段から供給される燃料の揮発性が想定通りである場合において、ＮＯ_Ｘ還元処理中に燃料供給弁５から単位時間当たりに供給された量の燃料が、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されていたＮＯ_Ｘと反応する際に発生し得る反応熱量に相当する。したがって、ＮＯ_Ｘ還元処理中のＮＳＲ触媒における単位時間当たりの発熱量が当該所定値より低い場合には、実際の燃料の揮発性が、セタン価に基づいて想定されている燃料の揮発性より低い可能性がある。このような状態でＮＯ_Ｘ還元処理を継続すると、ＮＳＲ触媒に燃料が付着しその活性が低下する等、好ましくない状況に陥り得る。そのため、上記のように、ＮＳＲ触媒での単位時間当たりの発熱量が所定値より小さい場合には、実行中のＮＯ_Ｘ還元処理が停止される。更に、揮発性が想定より低い可能性があることを踏まえて、ＮＯ_Ｘ還元処理を実行するための排気温度の閾値が、セタン価検出手段によって検出されたセタン価に基づいて決定された所定閾温度より高い、新たな閾温度とされる。これにより、ＮＯ_Ｘ還元処理は、排気温度がより高くなった状態で実行されることになり、以て、実際の燃料の揮発性がセタン価に基づいて想定される揮発性より低い場合であっても、ＮＳＲ触媒での燃料によるＮＯ_Ｘの還元反応を好適に生じさせることが可能となる。

このように、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムによれば、燃料のセタン価に基づいて、ＮＯ_Ｘ還元処理のための排気中への燃料供給を開始する排気温度の閾値が決定されるとともに、その閾値に従って燃料供給が行われた結果、ＮＳＲ触媒で発生する反応熱による排気温度の昇温が十分でない場合には、燃料供給が停止されて、当該閾値がより高温側の値に改められる。この結果、燃料のセタン価に基づくことで可及的に低温側での燃料供給が可能としつつ、ＮＯ_Ｘ還元処理の際にＮＳＲ触媒による燃料とＮＯ_Ｘとの好適な反応が担保され、以てＮＯ_Ｘ還元処理の実行頻度を好適に高めることが可能となる。

ここで、上記内燃機関の排気浄化システムは、前記ＮＯ_Ｘ還元処理が実行されているときに、前記燃料供給手段から燃料供給された排気の空燃比が、該ＮＯ_Ｘ還元処理に対応する所定空燃比よりリーン側の空燃比である場合には、該ＮＯ_Ｘ還元処理において、該排気
空燃比が該所定空燃比となるように該燃料供給手段による燃料供給量を増量する増量処理を行う供給量制御手段を、更に備えてもよい。そして、前記ＮＯ_Ｘ還元処理の実行中において前記供給量制御手段により前記増量処理が行われているときに、前記酸化触媒における単位時間当たりの発熱量が前記所定値以上となった場合は、前記還元手段は、前記増量処理が行われた状態で該ＮＯ_Ｘ還元処理を継続してもよい。

ＮＯ_Ｘ還元処理が実行されているときに、ＮＳＲ触媒における単位時間当たりの発熱量が所定値より低い場合には、上記の通り、実際の燃料の揮発性が、セタン価に基づいて想定されている燃料の揮発性より低い可能性があるが、燃料供給手段による排気への燃料供給量が十分ではないことに起因して、ＮＳＲ触媒における単位時間当たりの発熱量が所定値に至らない可能性も残されている。そこで、本発明に係わる内燃機関の排気浄化システムでは、ＮＯ_Ｘ還元処理のための燃料供給が行われた排気の空燃比が、ＮＯ_Ｘ還元処理に対応する所定空燃比、すなわち、ＮＯ_Ｘ還元処理に際して供給されるべき量の燃料が供給されていることを前提として形成される排気の空燃比よりもリーン側の空燃比である場合には、供給量制御手段による増量処理が行われる。このように増量処理が行われた結果、ＮＳＲ触媒における単位時間当たりの発熱量が所定値以上となった場合には、実際の燃料の揮発性が、セタン価に基づいて想定されている燃料の揮発性より低い可能性は低くいと合理的に言い得る。すなわち、燃料供給手段による排気への燃料供給が十分ではないことに起因して、ＮＳＲ触媒における単位時間当たりの発熱量が所定値に至らない可能性が高いと合理的に言い得る。そこで、上記増量処理が行われている状態で、ＮＳＲ触媒における単位時間当たりの発熱量が所定値以上となった場合には、増量処理を行った状態でＮＯ_Ｘ還元処理を継続することで、ＮＳＲ触媒における還元不足を好適に解消し得る。なお、この場合、燃料の供給を開始する排気の閾温度は変更されない。

また、上記の内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＮＯ_Ｘ還元処理の実行中において前記供給量制御手段により前記増量処理が行われているときに、前記ＮＳＲ触媒における単位時間当たりの発熱量が前記所定値より小さい場合は、前記還元手段は、実行されている該ＮＯ_Ｘ還元処理及び該増量処理を停止するとともに、その後該ＮＳＲ触媒に流れ込む排気温度が前記新たな閾温度を超えたときに該ＮＯ_Ｘ還元処理を実行してもよい。前記増量処理が行われた結果、ＮＳＲ触媒における単位時間当たりの発熱量が所定値より小さい場合には、燃料供給手段による排気への燃料供給が十分ではないことに起因して、ＮＳＲ触媒における単位時間当たりの発熱量が所定値に至らない可能性は低くいと合理的に言い得る。すなわち、実際の燃料の揮発性が、セタン価に基づいて想定されている燃料の揮発性より低い可能性が高いと合理的に判定し得る。そこで、上記増量処理が行われている状態で、ＮＳＲ触媒における単位時間当たりの発熱量が所定値より小さい場合には、実行中のＮＯ_Ｘ還元処理及び増量処理を停止するとともに、ＮＯ_Ｘ還元処理を実行すべき排気温度の閾値を、上記の新たな閾温度とすればよい。

なお、供給量制御手段による増量処理は、ＮＯ_Ｘ還元処理の開始後において、ＮＳＲ触媒における単位時間当たりの発熱量が所定値より小さいと判定された後に実行されてもよく、又は、ＮＯ_Ｘ還元処理の開始後において、ＮＳＲ触媒における単位時間当たりの発熱量が所定値より小さいか否かの判定を行う前に実行されてもよい。何れの場合であっても、増量処理を行うことで、ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯ_Ｘが効果的に脱離及び還元されないという問題（以下、「還元不足」と称する）に関し、燃料供給手段による排気への燃料供給量が十分ではないという要因を排除でき、燃料の揮発性を要因とする還元不足に的確に対応できることになる。

本発明によれば、ＮＳＲ触媒を有する内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＮＯ_Ｘ還元処理の際にＮＳＲ触媒での燃料によるＮＯ_Ｘの還元反応を好適に実現し、可及的に低い
温度条件で燃料供給を可能となる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す図である。内燃機関で使用される燃料のセタン価と、該セタン価に基づいて決定されている、ＮＯ_Ｘ還元処理のための排気温度に関する閾温度Ｔｆとの相関を示す図である。図１に示す内燃機関の排気浄化システムで実行されるセタン価設定処理のフローチャートである。本発明の第１の実施例に係る、図１に示す内燃機関の排気浄化システムで実行されるＮＯ_Ｘ還元制御のフローチャートである。ＮＯ_Ｘ還元処理を開始するための排気温度に関する閾温度を設定するための処理のフローチャートである。本発明の第２の実施例に係る、図１に示す内燃機関の排気浄化システムで実行されるＮＯ_Ｘ還元制御の第１のフローチャートである。本発明の第２の実施例に係る、図１に示す内燃機関の排気浄化システムで実行されるＮＯ_Ｘ還元制御の第２のフローチャートである。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す。図１に示す内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンであり、理論空燃比より高いリーン空燃比の混合気を燃焼させることにより運転される。内燃機関１には、排気通路２が接続されている。排気通路２には、排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中のＮＯ_Ｘを吸蔵し、且つ排気の空燃比がリッチ空燃比であるときは吸蔵していたＮＯ_Ｘを脱離させつつ、脱離したＮＯ_Ｘを排気中の未燃燃料により還元させるＮＳＲ触媒３が設けられている。また、排気通路２におけるＮＳＲ触媒３より下流側には、排気中のＰＭを捕集するパティキュレートフィルタ４（以下、単に「フィルタ」という。）が設けられている。

そして、ＮＳＲ触媒３の上流側の排気通路２には、該ＮＳＲ触媒３に流れ込む排気に燃料（未燃燃料）を供給する燃料供給弁５が設けられている。また、ＮＳＲ触媒３に流入する排気の温度を測定する第１温度センサ６と、当該ＮＳＲ触媒３から流れ出る排気の温度を測定する第２温度センサ７が、該ＮＳＲ触媒３の上流側および下流に設けられている。更に、ＮＳＲ触媒３の下流には、該ＮＳＲ触媒３から流れ出る排気の空燃比を検出する空燃比センサ８が設けられている。また、フィルタ４の周辺においては、フィルタ４を挟んだ上流側および下流側の排気通路における排気圧力の差を検出する差圧センサ１３も設けられている。

また、内燃機関１の吸気通路１５には、該吸気通路１５を流れる吸気流量を計測可能なエアフローメータ１０が配置されている。そして、内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されており、該ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。このＥＣＵ２０には、上述した燃料供給弁５、第１温度センサ６、第２温度センサ７、空燃比センサ８、差圧センサ１３、エアフローメータ１０、クランクポジションセンサ１１及びアクセル開度センサ１２等が電気的に接続され、燃料供給弁５は、ＥＣＵ２０からの指示に従い排気への燃料供給制御を行い、また、各センサによる検出値がＥＣＵ２０に渡されている。例えば、クランクポジションセンサ１１は内燃機関１のクランク角を検出し、アクセル開度センサ１２は内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出
し、ＥＣＵ２０へと送る。その結果、ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ１１の検出値に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出し、アクセル開度センサ１２の検出値に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。また、ＥＣＵ２０は、第１温度センサ６の検出値に基づいてＮＳＲ触媒３に流入する排気温度を検出し、第２温度センサ７の検出値に基づいてＮＳＲ触媒３の温度を推定し、差圧センサ１３の検出値に基づいてフィルタ４におけるＰＭの堆積状況を把握することが可能である。

また、内燃機関１が有する複数の気筒のそれぞれには燃料噴射弁１ａが設けられている。燃料噴射弁１ａはその内部に図示しない圧力センサを有し、該圧力センサによって検出された燃料の噴射圧力がＥＣＵ２０へと送られる。そして、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の機関負荷や機関回転速度、当該燃料の噴射圧力等に基づいて、噴射駆動ユニット（ＥＤＵ）２１に駆動指令を出しＥＤＵ２１からの駆動信号に従って燃料噴射弁１ａが制御されている。

なお、燃料噴射弁１ａ及び燃料供給弁５には、燃料タンク３０に貯留されている内燃機関１の燃料が燃料供給ラインを介してそれぞれ供給される。燃料タンク３０には、外部から燃料を補給するために開閉されるタンクキャップの開閉を検出する開閉センサ３１が設けられ、開閉センサ３１からタンクキャップの開閉状態がＥＣＵ２０へと伝えられる。

上記の通り構成される内燃機関１の排気浄化システムでは、概略的には、排気に含まれるＮＯ_ＸはＮＳＲ触媒３によって吸蔵され、外部への放出が抑制される。その他、図示されない排気浄化用の触媒が設けられてもよい。ここで、ＮＳＲ触媒３のＮＯ_Ｘ吸蔵量が、該ＮＳＲ触媒３の飽和吸蔵量（該ＮＳＲ触媒３のＮＯ_Ｘ吸蔵能が飽和するＮＯ_Ｘ吸蔵量）まで増加すると、該ＮＳＲ触媒３で吸蔵しきれないＮＯ_Ｘが外部へ放出される虞がある。そのため、ＮＳＲ触媒３のＮＯ_Ｘ吸蔵量が所定ＮＯ_Ｘ吸蔵量以上になると、該ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯ_Ｘを脱離及び還元させるべくＮＯ_Ｘ還元処理が行われる。具体的に、ＮＯ_Ｘ還元処理では、燃料供給弁５から所定量の燃料が排気中に供給されることで、ＮＳＲ触媒３に流れ込む排気の空燃比がリッチ空燃比にされ、それによりＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯ_Ｘの脱離及び還元が行われる。なお、上記所定ＮＯ_Ｘ吸蔵量は、飽和吸蔵量から所定のマージンを減算した量である。

ここで、ＮＯ_Ｘ還元処理のために燃料供給弁５から排気中へ燃料を供給する場合、供給燃料がＮＳＲ触媒３においてＮＯ_Ｘを良好に還元させる必要があるが、仮にその還元反応が良好に行われなければ、供給燃料がＮＳＲ触媒３に付着して、該ＮＳＲ触媒３の活性が低下する等の不具合が生じ得る。ＮＳＲ触媒３での燃料によるＮＯ_Ｘの還元反応が良好に行われるためには、燃料の揮発性が重要となる。すなわち、燃料の揮発性が高いほどＮＳＲ触媒３において良好な還元反応が生じやすくなる。その結果、ＮＳＲ触媒３の温度が比較的低温であっても、すなわちＮＳＲ触媒３に流れ込む排気温度が比較的低温であっても、上記不具合を生じさせることなく、排気中への燃料供給が可能となる。このことは、ＮＯ_Ｘ還元処理を実行し得る頻度を高めることに帰結する。

このような燃料の揮発性とＮＳＲ触媒３での還元反応との相関を踏まえ、本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムでは、燃料の揮発性にある程度の相関を有する指標である燃料のセタン価に従って、ＮＯ_Ｘ還元処理を実行する排気温度（ＮＳＲ触媒３に流れ込む排気温度）の閾値である閾温度Ｔｆが調整される。ここで、一般的には、燃料のセタン価が小さくなるほど燃料の揮発性は高くなる傾向がある。そこで、図２に示すように、本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムでは、燃料のセタン価が小さくなるほど閾温度Ｔｆの値が小さくなるように設定される。このようにＮＯ_Ｘ還元処理のための閾温度Ｔｆと燃料のセタン価とを関連付けることで、内燃機関１に揮発性の高い燃料（すなわちセタン価が小さい燃料）が補給されたときには、ＮＳＲ触媒３での燃料によるＮＯ_Ｘの還元反応
が良好に行われやすくなるため、閾温度Ｔｆの値が小さく設定される。これにより、ＮＯ_Ｘ還元処理が実行される頻度を高めることが可能となる。

次に、上記のような燃料のセタン価に応じたＮＯ_Ｘ還元処理を実現するために必要な、燃料のセタン価の設定について図３に基づいて説明する。図３は、内燃機関１で使用される燃料のセタン価を設定するための設定処理のフローチャートである。当該セタン価設定処理は、ＥＣＵ２０において所定の制御プログラムが実行されることで繰り返し実行される制御である。先ず、Ｓ１０１では、燃料が燃料タンク３０に補給されてから、後述のＳ１０６で行われるセタン価検出処理によるセタン価の検出が未だ完了していないか否かが判定される。燃料タンク３０への燃料補給については、開閉センサ３１によりタンクキャップが開けられたことが検出されると、燃料タンク３０に燃料の補給が行われたと判定されてもよい。別法としては、燃料タンク３０内に貯留されている燃料量のレベルを他のセンサによって検出することで、燃料補給の有無を判定することもできる。燃料タンク３０内に燃料が補給されたと判定されると、燃料タンク３０内の燃料については、そのセタン価がそれまで把握していた値と異なってしまう可能性、すなわち燃料のセタン価が不明となる可能性がある。そこで、燃料タンク３０へ燃料補給が行われ、それ以降にＳ１０６でのセタン価検出処理によるセタン価の検出が完了していない場合には、Ｓ１０１では肯定判定されＳ１０２へ進む。また、当該セタン価の検出が完了している場合には、Ｓ１０１では否定判定され、本セタン価設定処理は終了する。

次に、Ｓ１０２では、燃料補給後の燃料のセタン価が不明となっていることを踏まえて、暫定的な燃料のセタン価として基準セタン価が設定される。基準セタン価は、市場に流通している一般的な燃料が採り得るセタン価の範囲（例えば、４５〜６０）において、ＮＳＲ触媒３への燃料付着を回避するために閾温度Ｔｆが可及的に高くなる値、すなわち当該範囲のうち最も大きいセタン価を基準セタン価として採用することができる。また、別法として、今回の燃料補給が行われる前に使用されていたセタン価、すなわち以前の燃料補給後にセタン価検出処理により検出されたセタン価を、基準セタン価として採用してもよい。Ｓ１０２の処理が終了すると、Ｓ１０３へ進む。

Ｓ１０３では、燃料タンク３０に燃料が補給されてから、燃料タンク３０から燃料噴射弁１ａに繋がる燃料供給ライン（コモンレール等を含む）内の燃料が全て消費されたか否かが判定される。この燃料供給ラインには、燃料タンク３０に燃料補給される前の燃料が存在している可能性が高い。後述するように、Ｓ１０６のセタン価検出処理では、燃料噴射弁１ａから少量の燃料噴射を行ったときの回転変動に基づいて、新たな燃料のセタン価の検出が行われるため、セタン価検出処理の実行時に、燃料供給ライン内に以前の燃料が存在しているのは好ましくない。そこで、Ｓ１０３では、燃料タンク３０に燃料が補給されてから、内燃機関１の運転により消費された燃料の積算量が、燃料供給ラインの容積に応じた量を超えたときに、燃料供給ライン内の燃料の消費が完了したと判定することができる。Ｓ１０３で肯定判定されるとＳ１０４へ進み、否定判定されると本セタン価設定処理を終了する。

Ｓ１０４では、内燃機関１において燃料カット処理が行われているか否かが判定される。燃料カット処理は、内燃機関１の減速時等に燃料噴射弁１ａからの燃料噴射を停止させる処理である。Ｓ１０４で肯定判定されるとＳ１０５へ進み、否定判定されると本セタン価設定処理を終了する。

Ｓ１０５では、燃料のセタン価を検出するための条件が成立しているか否かが判定される。具体的には、次の２つの条件がともに満たされたときにセタン価検出条件が成立していることになる。先ず、第１の条件は、実行中の燃料カット処理直前に、内燃機関１で高負荷運転又は低負荷運転が行われていないことである。燃料カット処理直前に高負荷運転
が行われていた場合、燃料カット中の内燃機関１の気筒内壁面温度が比較的高い状態となっている。その場合、燃料が外的要因により揮発しやすい環境が形成されていることになるため、燃料の揮発性に関連するセタン価を正確に検出する環境とは言い難い。また、燃料カット処理直前に低負荷運転が行われていた場合は、燃料カット中の内燃機関１の気筒内壁面温度が比較的低い状態となっている。その場合も燃料が外的要因により揮発しにくい環境が形成されていることになるため、燃料の揮発性に関連するセタン価を正確に検出する環境とは言い難い。そこで、これらの場合には、燃料の性状そのものに基づく揮発性を正確に検出することが困難となるとの理由により、セタン価検出条件が成立していないと判定する。

次に、第２の条件は、内燃機関１の機関回転速度が基準回転速度以下であることである。後述するように、Ｓ１０６のセタン価検出処理では、燃料噴射弁１ａから少量の燃料噴射を行ったときの回転変動に基づいてセタン価の算出を行うため、検出時の機関回転速度が大き過ぎると、回転変動を検出することが困難となり得る。そこで、機関回転速度に関する第２の条件が設定される。以上より、Ｓ１０５で、第１の条件及び第２の条件を含むセタン価検出条件が成立していると判定される場合には、Ｓ１０６へ進み、該セタン価検出条件が成立していないと判定される場合には、本セタン価設定処理を終了する。

Ｓ１０６では、セタン価検出処理が実行される。具体的には、燃料カット処理が行われている内燃機関１において、複数の気筒のうち、一部の気筒の燃料噴射弁１ａから極めて少量の燃料を噴射し、その燃焼で得られる機関回転速度の変動（回転変動）に基づいてセタン価が算出される。例えば、このセタン価検出のための燃料噴射は、その量が極めて少ないことから上述したように燃料噴射弁１ａに設けられた圧力センサによって測定される燃料圧力値に従って制御される。燃料の着火時期が特定の時期となるように燃料噴射時期を調整した上で得られた回転変動が大きい場合は、小さい場合と比べて算出されるセタン価が大きくなる。Ｓ１０６の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。

Ｓ１０７では、上記セタン価検出処理により、燃料のセタン価の検出が完了したか否かが判定される。Ｓ１０７で肯定判定されるとＳ１０８へ進み、否定判定されると本セタン価設定処理が終了される。そして、Ｓ１０８では、燃料補給後における内燃機関１の燃料のセタン価として、上記セタン価検出処理によって検出されたセタン価が設定され、本セタン価設定処理が終了される。

このように図３に示すセタン価設定処理によれば、内燃機関１において燃料タンク３０に燃料補給が行われると、セタン価検出処理が完了するまでは暫定的な燃料のセタン価として基準セタン価が設定され、セタン価検出処理が完了すると正式な燃料のセタン価として検出されたセタン価が設定されることになる。このように設定されたセタン価は、図２に示す相関に基づいた、ＮＯ_Ｘ還元処理のための閾温度Ｔｆの算出に利用されることになる。

ここで、上記の通り、一般的には内燃機関１の燃料の揮発性とセタン価とを関連付けることができるが、燃料の性状によっては、燃料の揮発性がセタン価と一致しない場合がある。これは、セタン価はあくまでも燃料の自己着火性に関する指標であるからである。したがって、図２に示す相関に基づいて閾温度Ｔｆを算出した場合であっても、その閾温度Ｔｆが、現在使用されている燃料の揮発性に合致した値とならない場合もあり得る。その場合、ＮＯ_Ｘ還元処理のために燃料供給弁５から供給された燃料がＮＳＲ触媒３におけるＮＯ_Ｘの還元に十分に供されず、ＮＳＲ触媒３に付着する可能性がある。燃料供給弁５からの供給燃料がＮＳＲ触媒３に付着すると、該ＮＳＲ触媒３の活性を低下させてしまう可能性がある。そこで、本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムでは、このように燃料の揮発性とセタン価との間にずれが生じた場合でも、ＮＳＲ触媒３への燃料付着を回避し
、燃料を好適にＮＳＲ触媒３におけるＮＯ_Ｘの還元に寄与させるために、図４に示すＮＯ_Ｘ還元制御が実行される。当該ＮＯ_Ｘ還元制御は、ＥＣＵ２０において所定の制御プログラムが実行されることで繰り返し実行される制御である。

先ず、Ｓ２０１では、ＮＳＲ触媒３のＮＯ_Ｘ吸蔵量が所定ＮＯ_Ｘ吸蔵量以上となることに起因して、ＮＯ_Ｘ還元処理を行う必要があるか否か、すなわちＮＯ_Ｘ還元要求があるか否かが判定される。ここで、ＮＳＲ触媒３のＮＯ_Ｘ吸蔵量は、前回のＮＯ_Ｘ還元処理が終了した時点から単位時間当たりにＮＳＲ触媒３に吸蔵されるＮＯ_Ｘ量を積算する方法によって別途に求められる。単位時間当たりにＮＳＲ触媒３に吸蔵されるＮＯ_Ｘ量は、内燃機関１の運転状態から演算される。別法としては、単位時間当たりにＮＳＲ触媒３へ流れ込むＮＯ_Ｘ量と、単位時間当たりにＮＳＲ触媒３から流れ出るＮＯ_Ｘ量との差分を積算することで、単位時間当たりにＮＳＲ触媒３に吸蔵されるＮＯ_Ｘ量を演算することもできる。その際、単位時間当たりにＮＳＲ触媒３へ流れ込むＮＯ_Ｘ量は、内燃機関１の運転状態から推定されてもよく、又はＮＳＲ触媒３より上流側にＮＯ_Ｘセンサを配置して、該ＮＯ_Ｘセンサの測定値と排気流量とを乗算することで求められてもよい。一方、単位時間当たりにＮＳＲ触媒３から流れ出るＮＯ_Ｘ量は、ＮＳＲ触媒３より下流側にＮＯ_Ｘセンサを配置して、該ＮＯ_Ｘセンサの測定値と排気流量とを乗算することで求めることができる。上記した方法により求められたＮＯ_Ｘ吸蔵量が所定ＮＯ_Ｘ吸蔵量以上である場合は、ＮＯ_Ｘ還元要求があるものと判定する。Ｓ２０１で肯定判定されるとＳ２０２へ進み、否定判定されると本ＮＯ_Ｘ還元制御は終了される。

Ｓ２０２では、ＮＯ_Ｘ還元処理を開始するための排気温度の閾値である、上述の閾温度ＴｆをＥＣＵ２０のメモリ内から読み込む。なお、この閾温度Ｔｆは、図５に示す処理であって、本ＮＯ_Ｘ還元制御とは独立して実行されている閾温度設定処理によって設定され、ＥＣＵ２０のメモリに記録されている。上記の通り、閾温度Ｔｆは、燃料のＮＳＲ触媒３における燃料とＮＯ_Ｘとの反応を考慮して、可及的に低い排気温度で排気中に燃料供給できるようにするための排気温度の閾値である。なお、閾温度設定処理の詳細については後述する。Ｓ２０２の処理が終了すると、Ｓ２０３へ進む。

Ｓ２０３では、現在のＮＳＲ触媒３に流れ込む排気温度が、Ｓ２０２で読み込まれた閾温度Ｔｆより高いか否かが判定される。すなわち、Ｓ２０３では、ＮＯ_Ｘ還元処理を開始するために、第１温度センサ６によって測定される排気温度（ＮＳＲ触媒３に流れ込む排気の温度）が、ＮＳＲ触媒３での燃料によるＮＯ_Ｘの還元反応に適した温度となっているか否かが判定されることになる。Ｓ２０３で肯定判定されるとＳ２０４へ進み、否定判定されると本ＮＯ_Ｘ還元制御は終了される。

そして、Ｓ２０４では、排気中に燃料を供給して、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯ_Ｘの脱離及び還元を図る、ＮＯ_Ｘ還元処理が開始される。このＮＯ_Ｘ還元処理においては、ＮＳＲ触媒３へ流入する排気の空燃比が、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯ_Ｘの脱離と還元とをバランス良く行うことができる空燃比（以下、「還元用空燃比」と称する）になるように、燃料供給弁５からの燃料供給量が制御される。上記還元用空燃比は、実験やシミュレーションの結果等に基づいて予め求めておくものとする。そして、ＮＳＲ触媒３へ流れ込む排気の空燃比が上記還元用空燃比となるように、燃料供給量が制御される。例えば、内燃機関１の気筒内で燃焼される混合気の空燃比と還元用空燃比との差に基づいて、燃料供給量が制御される。また、当該燃料供給量は、Ｓ２０３で肯定判定されていることを踏まえ、供給燃料が好適な揮発性を発揮できる状態でＮＳＲ触媒３でのＮＯ_Ｘの還元に供されることを前提として決定される。燃料供給弁５から排気中に供給された燃料はＮＳＲ触媒３に流れ込み、そこで脱離するＮＯ_Ｘの還元に供されることになる。Ｓ２０４の処理が終了すると、Ｓ２０５へ進む。

Ｓ２０５では、Ｓ２０４で開始されたＮＯ_Ｘ還元処理によるＮＳＲ触媒３における単位時間当たりの発熱量ΔＴｃが検出される。この発熱量ΔＴｃは、ＮＳＲ触媒３での燃料によるＮＯ_Ｘの還元反応熱を反映する値である。具体的には、第２温度センサ７によって検出されるＮＳＲ触媒３から流れ出る排気温度の単位時間当たりの変化量に基づいて、ＮＳＲ触媒３における単位時間当たりの発熱量ΔＴｃが算出される。Ｓ２０５の処理が終了すると、Ｓ２０６へ進む。

Ｓ２０６では、Ｓ２０５で検出された発熱量ΔＴｃが所定値Ｔｃ０より小さいか否かが判定される。この所定値Ｔｃ０は、Ｓ２０４で開始されたＮＯ_Ｘ還元処理において燃料供給弁５から単位時間当たりに供給された燃料量にしたがって想定される、ＮＳＲ触媒３での燃料によるＮＯ_Ｘの還元反応を踏まえて見込まれる発熱量である。詳細には、所定値Ｔｃ０は、燃料供給弁５から供給される燃料の揮発性が想定通りである場合において、ＮＯ_Ｘ還元処理中に燃料供給弁５から単位時間当たりに供給された量の燃料が、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されていたＮＯ_Ｘと反応する際に発生し得る反応熱量に相当する。このような反応熱量は、燃料供給弁５から単位時間当たりに供給される燃料量や、ＮＳＲ触媒３の温度等に応じて変化することが見込まれるため、それらのパラメータに応じて適宜に変更されてもよい。そして、Ｓ２０６で肯定判定されると、上記想定と異なり燃料の揮発性が十分ではないために、ＮＳＲ触媒３でのＮＯ_Ｘの還元反応熱が好適に生じなかったことを意味する。そこで、その場合には、Ｓ２０７において、実行中のＮＯ_Ｘ還元処理、すなわち燃料供給弁５から排気中への燃料供給を停止する。更に、Ｓ２０８では、上記の通り、燃料の揮発性が十分でなくＮＳＲ触媒３でのＮＯ_Ｘの還元反応熱が好適に生じなかったことを考慮して、閾温度Ｔｆの高温側の値への調整要求が出される。すなわち、燃料の十分な揮発性を担保するためにＮＯ_Ｘ還元処理が開始されるための閾温度Ｔｆが高温側に変更されることが要求される。当該要求に対しては、後述する閾温度設定処理によって、新たな閾温度ＴｆがＥＣＵ２０のメモリ内に設定されることになる。なお、当該要求は、内燃機関１において次に燃料補給が行われるまで維持され、当該次の燃料補給によってリセット（要求が無い状態と）される。

また、Ｓ２０６で否定判定されると、上記想定通りに燃料の揮発性が十分に発揮されて、ＮＳＲ触媒３でのＮＯ_Ｘの還元反応熱が好適に生じたことを意味する。そこで、その場合には、Ｓ２０６からＳ２０９へ進む。なお、このときはＮＯ_Ｘ還元処理が継続されている。Ｓ２０９では、Ｓ２０４で開始されたＮＯ_Ｘ還元処理を終了すべきか否かが判定される。例えば、ＮＯ_Ｘ還元処理によりＮＳＲ触媒３へ燃料が供給され、そこに吸蔵されていたＮＯ_Ｘを脱離及び還元させるのに十分な時間が、ＮＯ_Ｘ還元処理の開始より経過したか否かが判定される。Ｓ２０９で肯定判定されるとＳ２１０へ進み、ＮＯ_Ｘ還元処理が停止される。またＳ２０９で否定判定されると再びＳ２０９の処理が行われる。

次に、ＮＯ_Ｘ還元処理を開始するための排気温度の閾値である閾温度Ｔｆを設定するための閾温度設定処理について、図５に基づいて説明する。当該閾温度設定処理は、ＥＣＵ２０において所定の制御プログラムが実行されることで繰り返し実行される制御であり、上記ＮＯ_Ｘ還元制御とは独立して実行されている。先ず、Ｓ３０１では、ＥＣＵ２０のメモリ内に、燃料のセタン価として基準セタン価（セタン価設定処理におけるＳ１０２の処理を参照）が設定されているか否かが判定される。

Ｓ３０１で肯定判定されると、Ｓ３０２へ進む。Ｓ３０２では、図２に示す燃料のセタン価と閾温度Ｔｆとの相関を踏まえ、閾温度Ｔｆにこの基準セタン価に対応する閾温度の値が設定される。

また、Ｓ３０１で否定判定されると、Ｓ３０３へ進む。そして、Ｓ３０３では、ＮＯ_Ｘ還元制御におけるＳ２０８の処理による、閾温度Ｔｆの高温側への調整要求があるか否か
が判定される。Ｓ３０３で肯定判定されるとＳ３０４へ進み、当該要求に従って、閾温度Ｔｆに、高温側に調整された閾温度の値が設定される。閾温度の調整量は、例えば、予め決められた温度幅でよい。なお、上記閾温度Ｔｆの設定が行われると、当該高温側への調整要求は、リセット（要求が無い状態と）される。

また、Ｓ３０３で否定判定されるとＳ３０５へ進み、図２に示す燃料のセタン価と閾温度Ｔｆとの相関を踏まえ、閾温度ＴｆにＳ１０６でのセタン価検出処理によって検出されたセタン価に対応する閾温度の値が設定される。

このように、閾温度設定処理によって設定される閾温度Ｔｆを利用して、図４に示すＮＯ_Ｘ還元制御が実行されることで、ＮＯ_Ｘ還元処理のための燃料供給弁５からの排気中への燃料供給のタイミングが好適に調整される。すなわち、基本的には、燃料のセタン価に応じて想定される揮発性を考慮して、ＮＯ_Ｘ還元処理のための燃料供給を開始する排気温度の閾値が調整されるが、セタン価と揮発性との相関に燃料の揮発性が不十分と考えられるズレが生じている場合には、ＮＯ_Ｘ還元処理のための燃料供給が停止されて、当該燃料供給を開始する排気温度の閾値がより高温側の値に変更される。そして、ＮＳＲ触媒３に流れ込む排気温度が、より高温側に変更された閾値を超えると、ＮＯ_Ｘ還元処理のための燃料供給が実行される。この結果、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯ_Ｘの脱離及び還元を図るために排気中へ供給された燃料は、その揮発性が良好な環境で供給されることになるため、供給された燃料がＮＳＲ触媒３に付着しその活性を低下させることなく、可及的に低い温度条件で燃料供給が実行でき、以て、ＮＯ_Ｘ還元処理の実行頻度を高めることができる。また、内燃機関１の燃料タンク３０に燃料が補給される度に、燃料のセタン価検出が行われるとともに、排気温度の閾値が設定し直されることになる。そのため、燃料補給により内燃機関１の燃料の揮発性が変動したとしても、ＮＯ_Ｘ還元処理のための好適な排気中への燃料供給が実現され得る。

次に、本発明の第２の実施例に係るＮＯ_Ｘ還元制御について、図６Ａ及び図６Ｂに示すフローチャートに基づいて説明する。図６Ａ及び図６Ｂに示すＮＯ_Ｘ還元制御を構成する各処理のうち、図４に示すＮＯ_Ｘ還元制御に含まれる処理と同一の処理については、同一の参照番号を付すことでその詳細な説明を省略する。

図４に示すＮＯ_Ｘ還元制御では、図４に示すＮＯ_Ｘ還元制御に含まれるＳ２０７、Ｓ２０８に代えて、図６Ｂに示すＳ４０１〜Ｓ４０９の処理が行われる。具体的には、Ｓ２０６で肯定判定されると、Ｓ４０１へ進む。

ここで、Ｓ４０１では、空燃比センサ８で検出される、ＮＳＲ触媒３から流れ出る排気空燃比が所定空燃比Ａｆ０より高いか否か、すなわち、当該排気空燃比が所定空燃比よりリーン側の空燃比であるか否かが判定される。この所定空燃比は、Ｓ２０４で開始されているＮＯ_Ｘ還元処理により燃料供給弁５から排気中に燃料が供給されていることを踏まえ、その燃料供給で形成されることが想定される排気の空燃比であり、例えば、前述の還元用空燃比と同等の空燃比である。ＮＯ_Ｘ還元処理のために燃料供給弁５より燃料供給が行われる場合、その燃料により排気温度の上昇が生じるとともに、その供給燃料を含むことで排気空燃比が相応の空燃比、すなわち上記所定空燃比Ａｆ０となることが想定される。しかし、燃料供給弁５において何らかの不具合（ＥＣＵ２０からの供給指令に対して指令通りの量の燃料供給ができない状況）が生じている場合には、供給燃料が指令量よりも少なくなるため、ＮＳＲ触媒３での発熱量が低下するとともに排気空燃比も上記所定空燃比Ａｆ０よりリーン側の空燃比となり得る。そこで、Ｓ４０１の判定を行うことで、燃料供給弁５からの燃料供給自体に不具合が生じていないか判定することとする。Ｓ４０１で肯定判定されるとＳ４０２へ進み、否定判定されるとＳ４０７へ進む。なお、ＮＳＲ触媒３
へ流れ込む排気の空燃比を検出するための空燃比センサがＮＳＲ触媒３の上流に設けられる場合には、Ｓ４０１において、ＮＳＲ触媒３へ流れ込む排気の空燃比が所定空燃比Ａｆ０より高いか否かを判別してもよい。

Ｓ４０２では、ＮＳＲ触媒３から流れ出る排気空燃比が所定空燃比Ａｆ０よりリーン側の空燃比であったことを踏まえ、当該排気空燃比が所定空燃比Ａｆ０となるように、ＮＯ_Ｘ還元処理における燃料供給弁５からの燃料供給量を増量する処理（増量処理）が開始される。すなわち、この増量処理は、ＮＯ_Ｘ還元処理での燃料供給弁５からの燃料供給量を、増量処理を実施していない場合の燃料供給弁５からの燃料供給量より多くすることで、ＮＯ_Ｘ還元処理時に本来供給すべき量に対する不足分を補償する処理と言える。そして、Ｓ４０２の処理が終了するとＳ４０３へ進み、上記Ｓ２０５と同じようにＮＳＲ触媒３における発熱量ΔＴｃが検出される。そして、Ｓ４０４では、上記Ｓ２０６と同じように、発熱量ΔＴｃが所定値Ｔｃ０より小さいか否かが判定される。Ｓ４０４で肯定判定されるとＳ４０５へ進み、否定判定されるとＳ４０８へ進む。

Ｓ４０４で肯定判定された場合は、燃料供給弁５からの燃料供給量は適正量に補償された状態で、ＮＳＲ触媒３による燃料の酸化反応が好適に生じていないことになるため、燃料供給時点において、燃料の揮発性が十分な状態となっていなかったことが、より確実に判明したことになる。そこで、Ｓ４０４で肯定判定されることでＳ４０５へ進んだ場合には、実行していたＮＯ_Ｘ還元処理及び増量処理が停止される。その後、Ｓ４０６では、Ｓ２０８と同じように、燃料の十分な揮発性を担保するために閾温度Ｔｆの高温側の値への調整要求が出される。

また、上記Ｓ４０１で否定判定された場合はＳ４０７の処理が実行されるが、Ｓ４０７では、Ｓ２０７と同じように、実行していたＮＯ_Ｘ還元処理が停止される。Ｓ４０１で否定判定された場合は、ＮＳＲ触媒３におけるＮＯ_Ｘの還元反応が十分に実現されていない状態でありながら、燃料供給弁５からの燃料供給量はその還元反応にとって適正量であることを意味する。この場合、Ｓ４０２の増量処理を行う必要はなく、燃料の揮発性が不十分な状態で燃料供給が行われていたと理解できる。そこで、Ｓ４０１で否定判定された場合には、増量処理が行われることなく、Ｓ４０７においてＮＯ_Ｘ還元処理が直ちに停止されて、その後にＳ４０６の処理が実行されることになる。

また、Ｓ４０４で否定判定されると、増量処理により適正量の燃料供給が担保され、且つ、燃料の揮発性が十分に発揮されることで、ＮＳＲ触媒３でのＮＯ_Ｘの還元反応熱が好適に生じたことを意味する。そこで、その場合には、Ｓ４０４からＳ４０８へ進む。このとき、増量処理は継続されながらＮＯ_Ｘ還元処理が実施されていることになる。そして、Ｓ４０８では、Ｓ２０９と同じように、Ｓ２０４で開始されているＮＯ_Ｘ還元処理を終了すべきか否かが判定される。Ｓ４０８で肯定判定されるとＳ４０９へ進み、ＮＯ_Ｘ還元処理及び増量処理が停止される。またＳ４０８で否定判定されると再びＳ４０８の処理が行われる。

このように本実施例に係るＮＯ_Ｘ還元制御によれば、ＮＯ_Ｘ還元処理を開始する排気温度の閾値の高温側への調整は、燃料供給された排気の空燃比の確認処理や増量処理を経てから行われることになる。すなわち、燃料供給弁５の不具合に起因するＮＳＲ触媒３でのＮＯ_Ｘの還元不足の可能性を排除した上で、ＮＯ_Ｘ還元処理を開始する排気温度の閾値の高温側への調整が行われることになる。そして、ＮＳＲ触媒３に流れ込む排気温度が調整後の閾値を超えると、ＮＯ_Ｘ還元処理が実行される。その結果、燃料供給弁５の不具合が発生している場合においても、ＮＯ_Ｘ還元処理のための燃料供給を可及的に低い温度条件で実行でき、以て、ＮＯ_Ｘ還元処理の実行頻度をより高めることができる。

＜変形例＞
図６Ａ及び図６ＢのＮＯ_Ｘ還元制御においては、燃料供給弁５からの燃料供給量の補償に関するＳ４０１及びＳ４０２の処理を、ＮＯ_Ｘ還元処理の開始後であって、ＮＳＲ触媒３でのＮＯ_Ｘ還元の適否に関する判定処理（Ｓ２０６の処理）の後に行っている。この態様に代えて、ＮＯ_Ｘ還元処理の開始後であって、ＮＳＲ触媒３でのＮＯ_Ｘ還元の適否に関する判定処理の前に、燃料供給弁５からの燃料供給量の補償に関するＳ４０１及びＳ４０２の処理を行ってもよい。この場合、燃料供給弁５の不具合が存在しないことの確認や燃料供給弁５からの燃料供給量の補償を行った後に、ＮＳＲ触媒３でのＮＯ_Ｘ還元の適否に関する判定処理（Ｓ２０６やＳ４０４の処理）を行うことになる。

また、図１に示す内燃機関１の排気浄化システムでは、ＮＳＲ触媒３とフィルタ４が個別に設けられているが、その態様に代えて、ＮＳＲ触媒３とフィルタ４とを一体として、すなわち、フィルタ４にＮＳＲ触媒３が担持されてもよい。

１内燃機関
１ａ燃料噴射弁
２排気通路
３ＮＳＲ触媒
４フィルタ
５燃料供給弁
６第１温度センサ
７第２温度センサ
８空燃比センサ
１１クランクポジションセンサ
１２アクセル開度センサ
１５吸気通路
２０ＥＣＵ
３０燃料タンク

Claims

内燃機関の排気通路に設けられ、排気の空燃比が理論空燃比より高いリーン空燃比であるときは排気中のＮＯ_Ｘを吸蔵し、且つ排気の空燃比が理論空燃比より低いリッチ空燃比であるときは吸蔵していたＮＯ_Ｘを脱離させつつ、脱離したＮＯ_Ｘを排気中の未燃燃料により還元させるＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒と、
前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒の上流側の排気に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関の燃料タンクに対して燃料補給が行われると、補給後の該内燃機関の燃料についてそのセタン価を検出するセタン価検出手段と、
前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量が所定ＮＯ_Ｘ吸蔵量以上である場合において、該ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒に流れ込む排気温度が、前記燃料のセタン価が低い場合は高い場合と比べて低くなるように該燃料のセタン価に基づいて決定される所定閾温度を超えているときに、前記燃料供給手段により排気に燃料を供給するＮＯ_Ｘ還元処理を実行する還元手段と、
を備える、内燃機関の排気浄化システムであって、
前記ＮＯ_Ｘ還元処理が実行されているときの、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒における単位時間当たりの発熱量が所定値より小さい場合、前記還元手段は、該実行されているＮＯ_Ｘ還元処理を停止するとともに、その後該ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒に流れ込む排気温度が前記所定閾温度より高い新たな閾温度を超えたときに該ＮＯ_Ｘ還元処理を実行する、
内燃機関の排気浄化システム。
前記ＮＯ_Ｘ還元処理が実行されているときに、前記燃料供給手段から燃料供給された排気の空燃比が、該ＮＯ_Ｘ還元処理に対応する所定空燃比よりリーン側の空燃比である場合には、該ＮＯ_Ｘ還元処理において、該排気空燃比が該所定空燃比となるように該燃料供給手段による燃料供給量を増量する増量処理を行う供給量制御手段を、更に備え、
前記ＮＯ_Ｘ還元処理の実行中において前記供給量制御手段により前記増量処理が行われているときに、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒における単位時間当たりの発熱量が前記所定値以上となった場合は、前記還元手段は、前記増量処理が行われた状態で該ＮＯ_Ｘ還元処理を継続する、
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
前記ＮＯ_Ｘ還元処理の実行中において前記供給量制御手段により前記増量処理が行われているときに、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒における単位時間当たりの発熱量が前記所定値より小さい場合は、前記還元手段は、実行されている該ＮＯ_Ｘ還元処理及び該増量処理を停止するとともに、その後該ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒に流れ込む排気温度が前記新たな閾温度を超えたときに該ＮＯ_Ｘ還元処理を実行する、
請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。