JP4075440B2 - 内燃機関のＮＯｘ浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化装置、特に、排気系に設けた還元触媒の上流側に排気ガス還元剤の噴霧装置を配した内燃機関のＮＯｘ浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関が排出する排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ浄化装置により浄化されている。例えば、ディーゼルエンジンで用いられるＮＯｘ浄化装置は排気系に選択還元するＳＣＲ触媒（ＮＯｘ触媒）を有した触媒コンバータと、その上流側の尿素水供給装置とを順次配備して形成される。
このＳＣＲ触媒（ＮＯｘ触媒）はその触媒担体に触媒金属、例えば酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）を担持させ、それに尿素水を還元剤として供給し、酸素過剰雰囲気下においてＮＯｘを浄化できるようにしている。
【０００３】
ここで、ユリア水は式（１）のように加水分解及び熱分解して、ＮＨ３を放出する。
（ＮＨ２）２ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ３＋ＣＯ２・・・・（１）
また、ＳＣＲ触媒上でのＮＨ３と窒素酸化物との間の脱硝反応は次の（２）、（３）式の反応がそれぞれ行われることが知られている。
４ＮＨ３＋４ＮＯ＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ・・・・（２）
２ＮＨ３＋ＮＯ＋ＮＯ２→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ・・・・・（３）
このようなアンモニア（又は尿素水）添加式のＮＯｘ浄化装置におけるＮＯｘ浄化率ηは、例えば、ＳＣＲ触媒の温度が約３５０℃を上回る領域で高効率でＮＯｘを還元処理して無害化できることが知られている。
更に、ＳＣＲ触媒に吸着できるアンモニア吸着量には限界（上限値）があり、例えば、図１２に示すように、限界値（実線ｎ）は触媒温度に依存する。ここで、ＮＯｘ還元剤であるアンモニアが過剰に投入（実線ｎの上側）されるとアンモニアスリップが生じ、環境を配慮する上で、アンモニア吸着量を限界内（実線ｎの下側近傍の破線との間の領域）に保持するように制御する必要があり、特に、触媒温度が急激に変化する運転域が多い車両用触媒においてはその必要性が高い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなＳＣＲ触媒は暖機運転により活性化された後、各運転域に応じて式（1）〜（3）の各反応を実行し排気ガス中のＮＯｘを浄化できる。ところが、アンモニア（又は尿素水）添加式のＮＯｘ浄化装置は、触媒温度によりＮＯｘ浄化率ηが大きく異なり、即ち、ＳＣＲ触媒の温度が約３５０℃を上回るとほぼ高効率を保持できるが、触媒温度が所定温度（例えば、３５０℃）以下では大きく低下する（後述する図３参照）。このため、例えば、排気温度が２００℃以下となるような低温運転域の比率が総走行距離当たりで多くなるような場合、車両のトータルのＮＯｘ排出量が大きくなることとなる。
【０００５】
現在のＮＯｘ浄化装置においては、触媒温度が所定温度（例えば、３５０℃）以下の触媒の浄化率が低くなる低温域においての制御では、ＮＯｘの還元に寄与するアンモニア（ＮＨ３）の消費量が少なくなることより、アンモニアを少なめに添加し、触媒浄化率が高くなる高温域では排出ＮＯｘ量に応じた量だけの添加を行うようにして、ＳＣＲ触媒からのアンモニア（ＮＨ３）スリップを抑えるようなアンモニアスリップ制御をするに留まっている。このため、ＮＯｘ浄化装置を備えた車両において、依然として、排気温度が２００℃以下となるような低温状態での運転域が多くなるような走行を継続した場合、車両の全走行距離当たりでのＮＯｘ排出量が大きくなり、これを防止することが望まれている。
本発明は、以上のような課題に基づき、車両の全走行距離当たりでのＮＯｘ排出量を低減することができる内燃機関のＮＯｘ浄化装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、内燃機関の排気系に設けられアンモニアを還元剤として排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒、前記ＮＯｘ触媒上流の前記排気系に還元剤を供給する還元剤供給手段、前記ＮＯｘ触媒の触媒温度又は触媒温度に相関するパラメータを検出又は推定する触媒温度検出手段、前記内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関から排出されるＮＯｘ排出量を検出又は推定するＮＯｘ排出量検出手段、前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて前記ＮＯｘ触媒の基準浄化率を設定する浄化率設定手段、前記ＮＯｘ排出量検出手段により検出又は推定されたＮＯｘ排出量及び前記浄化率設定手段により設定された基準浄化率に基づき前記ＮＯｘ触媒の下流における推定ＮＯｘ放出量を演算するＮＯｘ放出量推定手段、前記内燃機関の運転状態に応じて前記ＮＯｘ触媒の下流から大気に放出される目標ＮＯｘ放出量を設定するＮＯｘ放出量設定手段、前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて還元剤の添加量を設定する還元剤供給量設定手段、前記還元剤供給量設定手段により設定された添加量となるように前記還元剤供給手段を制御する制御手段、前記内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関に対する制御パラメータの基本制御値を設定するパラメータ設定手段、前記ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量及び前記ＮＯｘ放出量推定手段により演算された推定ＮＯｘ放出量との比較結果に応じて、前記パラメータ設定手段により設定された基本制御値、及び前記還元剤供給量設定手段により設定された還元剤の添加量を補正する補正手段、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このように、ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量（エンドガス）及びＮＯｘ放出量推定手段により演算された推定ＮＯｘ放出量（エンドガス）の比較結果に応じて、パラメータ設定手段により設定された基本制御値、及び還元剤供給量設定手段により設定された還元剤の添加量を補正することにより、エンジンの全運転域において目標ＮＯｘ放出量（大気へ放出されるエンドガス）となるようＮＯｘ放出量の低減が図れる。
例えば、ＮＯｘ放出量推定手段によりＮＯｘ排出量及び基準浄化率に応じて演算された推定ＮＯｘ放出量がエンジン運転状態に応じて設定された目標ＮＯｘ放出量よりも高いレベルにあるときには、エンジンからのＮＯｘ排出量（エンジンアウト）を低減するように基本制御値を補正すると共に補正に応じて還元剤添加量を補正する。一方、ＮＯｘ放出量推定手段によりＮＯｘ排出量及び基準浄化率に応じて演算された推定ＮＯｘ放出量がエンジン運転状態に応じて設定された目標ＮＯｘ放出量より低いレベルにあるときには、エンジンの燃費が向上するように基本制御値を補正すると共に補正（基本制御値の補正によってエンジンからのＮＯｘ排出量が増大）に応じて還元剤添加量を補正により増大したＮＯｘをＮＯｘ触媒で効果的に浄化してＮＯx触媒下流へのＮＯx放出量（エンドガス）を低減することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、内燃機関の排気系に設けられアンモニアを還元剤として排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒、前記ＮＯｘ触媒上流の前記排気系に還元剤を供給する還元剤供給手段、前記ＮＯｘ触媒の触媒温度又は触媒温度に相関するパラメータを検出又は推定する触媒温度検出手段、前記内燃機関から排出される排気ガス流量を検出又は推定する排気ガス流量検出手段、前記内燃機関から排出される前記ＮＯｘ触媒上流のＮＯｘ濃度を検出又は推定する上流ＮＯｘ濃度検出手段、前記排気ガス流量検出手段及び前記上流ＮＯｘ濃度検出手段により検出又は推定された各情報に基づき前記内燃機関から排出される実ＮＯｘ排出量を演算する実ＮＯｘ排出量演算手段、前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて前記ＮＯｘ触媒の基準浄化率を設定する浄化率設定手段、前記ＮＯｘ排出量演算手段により演算された実ＮＯｘ排出量及び前記浄化率設定手段により設定された基準浄化率に基づき前記ＮＯｘ触媒の下流における推定ＮＯｘ放出量を演算するＮＯｘ放出量推定手段、前記内燃機関の運転状態に応じて前記ＮＯｘ触媒の下流から大気に放出される目標ＮＯｘ放出量を設定するＮＯｘ放出量設定手段、前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて還元剤の添加量を設定する還元剤供給量設定手段、前記還元剤供給量設定手段により設定された添加量となるように前記還元剤供給手段を制御する制御手段、前記内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関に対する制御パラメータの基本制御値を設定するパラメータ設定手段、前記ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量及び前記ＮＯｘ放出量推定手段により演算された推定ＮＯｘ放出量との比較結果に応じて、前記パラメータ設定手段により設定された基本制御値、及び前記還元剤供給量設定手段により設定された還元剤の添加量を補正する第１補正手段、前記内燃機関から排出される前記ＮＯｘ触媒下流のＮＯｘ濃度を検出又は推定する下流ＮＯｘ濃度検出手段、前記排気ガス流量検出手段及び前記下流ＮＯｘ濃度検出手段により検出又は推定された各情報に基づき前記ＮＯｘ触媒の下流から大気に放出される実ＮＯｘ放出量を演算する実ＮＯｘ放出量演算手段、前記ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量及び前記実ＮＯｘ放出量演算手段により演算された実ＮＯｘ放出量との比較結果に基づき前記第１補正手段により補正された補正基本制御値及び補正添加量を補正する第２補正手段、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
このように、ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量及びＮＯｘ放出量推定手段により演算された推定ＮＯｘ放出量の比較結果に応じて、パラメータ設定手段により設定された基本制御値、及び還元剤供給量設定手段により設定された還元剤の添加量を補正すると共に、実ＮＯｘ放出量演算手段により演算された実ＮＯｘ放出量及びＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量の比較結果に応じて、補正基本制御値及び補正添加量を補正して、エンジンの全運転域においてＮＯｘ排出量（大気へ放出されるエンドガス）の低減と、燃費向上が図れる。
【００１４】
例えば、ＮＯｘ放出量推定手段によりＮＯｘ排出量及び基準浄化率に応じて演算された推定ＮＯｘ放出量がエンジン運転状態に応じて設定された目標ＮＯｘ放出量よりも高いレベルにあるときには、エンジンからのＮＯｘ排出量（エンジンアウト）を低減するように基本制御値を補正すると共に補正に応じて還元剤添加量を補正する。一方、ＮＯｘ放出量推定手段によりＮＯｘ排出量及び基準浄化率に応じて演算された推定ＮＯｘ放出量がエンジン運転状態に応じて設定された目標ＮＯｘ放出量より低いレベルにあるときには、エンジンの燃費が向上するように基本制御値を補正すると共に補正（基本制御値の補正によってエンジンからのＮＯｘ排出量が増大）に応じて還元剤添加量を補正により増大したＮＯｘをＮＯｘ触媒で効果的に浄化してＮＯx触媒下流へのＮＯx放出量（エンドガス）を低減することができる。
【００１５】
更に、ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量及び実ＮＯｘ放出量演算手段により演算された実ＮＯｘ放出量との比較結果に基づき、第１補正手段により補正された補正基本制御値及び補正添加量を補正することによって、エンジン制御精度及び制御応答性を向上して実ＮＯｘ放出量を目標ＮＯｘ放出量となるように制御してＮＯｘ放出量の低減が図れる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態としての内燃機関のＮＯｘ浄化装置（以後単にＮＯｘ浄化装置）を図１、図２を参照して説明する。ここでのＮＯｘ浄化装置Ｍ１は、図示しない車両に搭載された多気筒ディーゼルエンジン（以後単にエンジンと記す）１の排気系２に装着される。
エンジン１はエンジン制御装置（以後、単にエンジンＥＣＵと記す）３により制御され、ＮＯｘ浄化装置Ｍ１は排気ガス制御装置（以後単に排気系ＥＣＵと記す）４に制御され、エンジンＥＣＵ３と排気系ＥＣＵ４は制御系通信回線５によって相互通信可能に連結される。
【００１７】
図１において，エンジンＥＣＵ３はエンジン１のアクセルペダル踏込量θａを検出するアクセルペダル開度センサ６と、クランク角情報Δθを検出するクランク角センサ７が接続される。ここでクランク角情報ΔθはエンジンＥＣＵ３においてエンジン回転数Ｎｅの導出に用いられる。更に、エンジンＥＣＵ３は図示しない燃焼室に供給される吸入空気量Ｇａを吸気路Ｉのエアフローセンサ８で検出する。なお、エアフローセンサ８の吸入空気量検出に代えてエンジンＥＣＵ３が、エンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル開度θａに応じた吸気量Ｇａを導出しても良い。
【００１８】
吸気路Ｉにはターボチャージャー９のコンプレッサ９０１が介装され、その回転軸９０２は後述の排気路Ｅに介装されるターボチャージャー９のタービン９０３に連結され、これにより排気過給を可能としている。吸気路Ｉのターボチャージャー９の下流にはインタクーラ２０が設けられ、吸気冷却を行うことで、エンジンの吸気の体積効率を向上させ、出力アップを図っている。
吸気多岐管１０１と排気多岐管１０２との間にはＥＧＲ装置３１が配備される。ＥＧＲ装置３１はＥＧＲ弁３１１を備えたＥＧＲ通路３１２で吸気多岐管１０１と排気多岐管１０２を開閉可能に連結する。エンジンＥＣＵ３はＥＧＲ制御部ｎ３として機能し、ＥＧＲ信号Ｅｈｅで駆動するＥＧＲ弁３１１の弁開度ｈｅに応じた排気ガス還流量であるＥＧＲ量の排気を排気路Ｅより吸気路Ｉに還流して、燃焼室温度を抑え、ＮＯｘ排出量を低減させることができる。
【００１９】
エンジンＥＣＵ３はその入出力回路に多数のポートを有し、エアフローセンサ８、アクセルペダル開度センサ６、クランク角センサ７等よりの検出信号を取込み、燃料噴射系に制御信号を送出するよう機能する。
燃料噴射系は燃料圧力調整部１２と、図示しない燃焼室にインジェクタＶｐにより燃料噴射を行う燃料調整部１１とを備える。両部は燃料圧力制御部ｎ１及び燃料制御部ｎ２としてそれぞれ機能するエンジンＥＣＵ３により制御される。
【００２０】
燃料圧力調整部１２は燃料噴射量調整部１２１を備え、これはエンジン駆動の高圧燃料ポンプ１２３の高圧燃料を定圧化した上でコモンレール１２２に供給する。燃料噴射量調整部１２１はエンジンＥＣＵ３に接続され、その燃料圧力制御部ｎ１の出力Ｄｐに応じてコモンレール１２２内の圧力が所定圧力となるよう燃圧調整可能である。
【００２１】
燃料調整部１１はコモンレール１２２に電磁バルブＶｐを介して連結されたインジェクタ１０により高圧燃料噴射を行うコモンレール方式を採る。電磁バルブＶｐはエンジンＥＣＵ３に接続され、燃料制御部ｎ２の出力Ｄ（Ｇｆ）信号に応じた燃料噴射量Ｇｆ、噴射時期θｎを調整可能である。なお、電磁バルブＶｐとエンジンＥＣＵ３の接続回線は１つのみ図示した。
【００２２】
ここで燃料制御部ｎ２はエンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル開度θａに応じた基本燃料噴射量ＩＮＪｂを求め、これに水温ｄｔや大気圧ｄｐの各補正値を加えて燃料噴射量Ｇｆ（＝ＩＮＪｂ＋ｄｔ＋ｄｐ）を導出する。更に噴射時期θｎ（＝θｂ＋Δθ）は周知の基本噴射時期θｂに運転条件に応じた補正値Δθを加えて導出される。その上で、演算された噴射時期θｎ及び燃料噴射量Ｇｆ相当の出力Ｄ（Ｇｆ）信号を図示しない燃料噴射用ドライバにセットし、燃料調整部１１の電磁バルブＶｐに出力し、インジェクタ１０の燃料噴射を制御している。
【００２３】
上述のようにエンジンＥＣＵ３は燃料圧力制御部ｎ１、燃料制御部ｎ２、ＥＧＲ制御部ｎ３からなるエンジン制御手段Ｅ２としての機能に加え、後述のパラメータ設定手段Ｅ１としても機能する。ここで、パラメータ設定手段Ｅ１はエンジン１の運転状態、例えば、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｇａ、アクセルペダル開度θａに応じてエンジンに対する制御パラメータの基本制御値、例えば、基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、基本ＥＧＲ率ｈｅを設定する。
【００２４】
図１のＮＯｘ浄化装置Ｍ１は排気管２１の途中に装着されたＮＯｘ触媒であるＳＣＲ触媒１３とその上流の供給位置ｆより排気路Ｅにエアアシストで尿素水を供給ｆする還元剤供給手段である尿素水供給装置１４と、尿素水供給装置１４の上流側のＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆを出力する前ＮＯｘセンサ１５と、ＳＣＲ触媒１３の温度Ｔｅｘを出力する触媒温度検出手段としての温度センサ１６と、ＳＣＲ触媒１３の下流のＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｒを出力する後ＮＯｘセンサ２９と、制御部を成す排気系ＥＣＵ４とを備える。
【００２５】
ＳＣＲ触媒１３は排気路Ｅを成す排気管２１の途中のＮＯｘ触媒コンバータ１８に収容される。ＮＯｘ触媒コンバータ１８はケーシング１８１を備え、ケーシング１８１内にハニカム構造のセラミック製の触媒担体ＳＣＲ触媒１３のブロック表示と重なる）を備え、同触媒担体を金属網を束ねたシール材１８２を介してずれなく支持しており、同担体にＳＣＲ触媒１３として機能するための触媒金属（例えば酸化バナジウムＶ２Ｏ５等）が担持される。
ＳＣＲ触媒１３はアンモニア（ＮＨ３）を還元剤として排気ガス中のＮＯｘを選択還元可能である。即ち、上述の式（１）のように尿素水は加水分解してアンモニアを生成し、これがＳＣＲ触媒１３に供給される。ＳＣＲ触媒１３はアンモニアを還元剤として上述の（２）、（３）式の反応を主に行い、ＮＨ３と窒素酸化物との間の脱硝反応を促進することができる。
【００２６】
排気管２１の供給位置ｆの尿素水供給装置１４はＮＯｘ触媒コンバータ１８の上流開口側に向けて尿素水を噴霧する添加ノズル１９と、添加ノズル１９に接続された噴射管２６と、噴射管２６の上流端の高圧エアタンク２２と、同タンク近傍に設けた高圧エア制御バルブ２３と、高圧エア制御バルブ２３より下流位置で開口する尿素水パイプ２４と、尿素水パイプ２４に尿素水を供給する尿素水タンク２８と、尿素水パイプ２４に尿素水を供給する尿素水供給部２７と、これらの制御手段を成す排気系ＥＣＵ４とを備える。
高圧エアタンク２２は図示しないエア供給手段に接続され、これが適時に駆動することでタンク内を常時一定高圧エアに保持している。尿素水タンク２８は尿素を水に溶解した一定濃度の水溶液を貯蔵しており、適時に補給されるようになっている。
【００２７】
排気系ＥＣＵ４はその入出力回路に多数のポートを有し、前後ＮＯｘセンサ１５、２９と温度センサ１６等よりの検出信号を入力でき、高圧エア制御バルブ２３、尿素水供給部２７に制御信号を出力する。しかも、制御系通信回線５を介しエンジンＥＣＵ３とデータ（後述のＣＴｕ，ＣＴｄ等）の送受を可能としている。
排気系ＥＣＵ４は入出力インターフェース４０１、記憶部４０２、バッテリバックアップ用の不揮発性メモリ４０３および中央処理部４０４を備え、特に、還元剤供給量設定手段Ａ１、制御手段Ａ２、補正手段Ａ３として機能する。
【００２８】
排気系ＥＣＵ４の還元剤供給量設定手段Ａ１は触媒温度検出手段ｓ１１（温度センサ１６）により検出又は推定された情報に基づいて還元剤の添加量ＤＮＨ３を設定するもので、図２に示すような演算処理を行う。
まず、図４の目標吸着量−触媒温度マップｍ２を用い、触媒温度Ｔｅｘに応じてアンモニアスリップしない範囲（実線Ｌ１以下で例えば破線Ｌ２近傍の値）のアンモニアの目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ）を吸着量演算手段Ｂ１０で求める。次いで、触媒温度Ｔｅｘに応じた基本ＮＯｘ浄化率ηｂを図３の触媒温度−浄化率マップｍ１を用い、浄化率設定手段Ｂ１２で演算する。
【００２９】
更に、ＮＯｘ排出量検出手段Ｂ１１で、図５のＮＯｘ排出量マップｍ３を用いて、エンジンから排出されるＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘを演算する。ここでのエンジンＮＯｘ排出量マップｍ３は、等ＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘ線（右上側が排出量大、左下が小）が設定され、エンジン１の運転状態であるエンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル開度θａ（負荷）に応じたマップ値Ｕｎｏｘを導出する。
次いで、還元剤供給量設定手段Ｂ１５（図４の目標吸着量−触媒温度マップｍ２を参照）において、まず、エンジンＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘと基本ＮＯｘ浄化率ηｂから今回の消費量ｆ（ηｂ×Ｕｎｏｘ）を求める。
【００３０】
次いで、前回の目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ−１）から消費量ｆ（ηｂ×Ｕｎｏｘ）を減算した値β（＝ＳＮＨ３（ｎ−１）−ｆ（ηｂ×Ｕｎｏｘ））に今回の添加量ＤＮＨ３を加算した値が、今回の目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ）と一致するように、添加量ＤＮＨ３を求める（式（４）を参照）。
ＳNH3（ｎ）＝ＳNH3（ｎ−１）＋ＤNH3−ｆ（ηｂ×Ｕｎｏｘ）・・（４）
このように還元剤供給量設定手段Ａ１は今回のアンモニアの添加量ＤＮＨ３を導出する。
制御手段Ａ２は還元剤供給量設定手段Ａ１により設定された添加量ＤＮＨ３となるように還元剤供給手段である尿素水供給装置１４を制御する。
【００３１】
補正手段Ａ３は触媒温度検出手段（温度センサ１６）により検出又は推定された情報（推定及び目標ＮＯｘ放出量の比較による判定値であるＮＯｘ排出量増減指令信号ＣＴｕ，ＣＴｄ）に基づいて、パラメータ設定手段Ｅ１により設定された基本制御値（基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、基本ＥＧＲ率ｈｅ）、及び還元剤供給量設定手段Ａ１により設定された還元剤の添加量ＤＮＨ３をそれぞれ補正する。ここで補正手段Ａ３は、図２に示すような演算処理を行う。
まず、ＮＯｘ排出量検出手段Ｂ１１からのエンジンＮＯｘ排出量、浄化率設定手段Ｂ１２からの基本ＮＯｘ浄化率ηｂを演算部Ｂ１３（ＮＯｘ放出量推定手段）で取込む。その上で、両値に基づきＮＯｘ触媒の下流における推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘ（＝Ｕｎｏｘ×（１−ηｂ））を演算する。
【００３２】
更に、ＮＯｘ放出量設定手段Ｂ１４では、エンジン１の運転状態に応じてＮＯｘ触媒の下流から大気に放出される目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘを設定する。ここでは目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘはＮＯｘ放出量マップｍ４（図６参照）を予め作成し、使用することとなる。
次いで、比較判定手段Ｂ１７では、ＮＯｘ放出量設定手段Ｂ１４により設定された目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘ及び演算部Ｂ１３（ＮＯｘ放出量推定手段）により演算された推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘを比較する。
【００３３】
ここでは、目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘに対して、推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘが小さい場合、エンジンＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘの増加が可能であることより、ＮＯｘ増量指示信号ＣＴｕを出力し、推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘが大きい場合、エンジンＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘを低減する必要があることより、ＮＯｘ減量指示信号ＣＴｄを出力する。
その上で補正演算手段Ｂ１８はパラメータ設定手段Ｅ１により設定された基本制御値、例えば、基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、基本ＥＧＲ率ｈｅ、及び、還元剤供給量設定手段Ａ１により設定された還元剤の添加量ＤＮＨ３を補正する。
【００３４】
ここでＮＯｘ排出量増指令信号ＣＴｕの入力時には、基本燃料噴射量Ｇｆを−Δｇｆで減量補正し、基本噴射開始時期θｎを−Δθで進角補正し、ＥＧＲ率ｈｅを−Δｈで閉弁側に補正する。これら各補正により、ＮＯｘ増を図る。同時に、添加量ＤＮＨ３を＋γで増量補正してＮＯｘ増加に対処することができる。
逆に、ＮＯｘ排出量減指令信号ＣＴｄの入力時には、基本燃料噴射量Ｇｆを＋Δｇｆで増量補正し、基本噴射開始時期θｎを＋Δθで遅角補正し、ＥＧＲ率ｈｅを＋Δｈで開弁側に補正する。これら各補正により、ＮＯｘ減少を図る。更に、添加量ＤＮＨ３を−γで減量補正し、尿素水の無駄な添加を防止する。
【００３５】
次に、図１のエンジンＥＣＵ３及び排気系ＥＣＵ４の各制御処理を、図７乃至図９の各制御ルーチンに沿って説明する。
エンジン１の駆動時において、排気系ＥＣＵ４は、エンジンキーのオンと同時に図７のメインルーチンを所定制御サイクル毎に繰り返す。ここではステップｓａでキーオンを確認し、ステップｓｂでは、排気ガス温度Ｔｅｘ、エンジンＥＣＵ３からの吸入空気量Ｇａ、燃料噴射量Ｇｆ，排気量Ｕｅｘ、前回吸着量ＳＮＨ３（ｎ−１）、その他のデータを取込み、これら各値が適正値か否かの判断をし、正常でないと図示しない故障表示灯を駆動する。
【００３６】
センサ等が正常でステップsｃに進むと、触媒温度Ｔｅｘが設定温度Ｔｈ（例えば１５０℃）以上か否か判断し、以上（Ｙｅｓ）ではステップｓｅに進み、設定温度Ｔｅｘが暖機温度Ｔｈ未満ではステップｓｄに進む。触媒温度Ｔｅｘが低くステップｓｄに達すると、ＮＯｘ処理能力が低いのでＮＯｘの排出量減少を図るべく、ＮＯｘ排出量減指令信号ＣＴｄをエンジンＥＣＵ３に出力する。
触媒温度Ｔｅｘが高く、ステップsｅに達すると、ここでは、ＮＯｘ浄化処理を行い、ステップｓｂにリターンする。
【００３７】
ＮＯｘ浄化処理では、図８のＮＯｘ浄化ルーチンを実行する。
ステップｓ１では排気ガス温度Ｔｅｘに応じた基本ＮＯｘ浄化率ηｂを図３のＮＯｘ浄化率演算マップｍ１に基づき導出し、ステップｓ３に達する。
ステップｓ２では、触媒温度Ｔｅｘ相当の今回の目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ）を図４の目標吸着量演算マップｍ２より導出し、ステップｓ３に達する。
ステップｓ３では、図５のエンジンＮＯｘ排出量マップｍ３を用いエンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル開度θａ（負荷）に応じたエンジン１から排出されるマップ値Ｕｎｏｘを導出する。
ステップｓ４では、推定されたエンジンＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘ及び基本ＮＯｘ浄化率ηｂに基づきアンモニアの消費量ｆ（ηｂ×Ｕｎｏｘ）を導出する。
【００３８】
ステップｓ５に達すると、前回の目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ−１）から消費量ｆ（ηｂ×Ｕｎｏｘ）を減算した値β（＝ＳＮＨ３（ｎ−１）−ｆ（ηｂ×Ｕｎｏｘ））に今回の添加量ＤＮＨ３を加算した値が、今回の目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ）と一致するように、添加量ＤＮＨ３を求める（式（４）を参照）。
ステップｓ６では、推定されたエンジンＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘ及び基本ＮＯｘ浄化率ηｂに基づきＮＯｘ触媒の下流における推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘ（＝Ｕｎｏｘ×（１−ηｂ））を演算する。更に、ステップｓ７では目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘを図６のＮＯｘ放出量マップｍ４より導出する。
【００３９】
次いでステップｓ８では導出された目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘと推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘとを比較し、目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘより推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘが小さい場合はステップｓ１０に、目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘより推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘが大きい場合はステップｓ９に進む。
ステップｓ１０ではＺＯｎｏｘ＞Ｚ１ｎｏｘであることより、ＮＯｘ排出量増指令信号ＣＴｕ及び添加量増量補正値＋γを設定し、ＮＯｘ放出量を増加修正する。ここで、γ＝ｆ（ηｂ×ＣＴｕ）である。
【００４０】
逆に、ステップｓ９ではＺＯｎｏｘ≦Ｚ１ｎｏｘであることより、ＮＯｘ放出量を減少修正する必要があり、ＮＯｘ排出量増指令信号ＣＴｕ及びＮＯｘ減量補正のため添加量減量補正値−γを設定する。ここで、γ＝ｆ（ηｂ×ＣＴｕ）である。
次いでステップｓ１１、ｓ１２に達すると、演算された今回のアンモニアの添加量ＤＮＨ３を得るに相当する尿素水の基本添加量ｆ（ＤＮＨ３）及びこれに最新の添加量増減量補正値±γを加減算し、尿素水の総添加量（ｆ（ＤＮＨ３）±γ）相当の出力ＤＵを導出し、同出力ＤＵで尿素水供給部２７を駆動し、メインルーチンに戻る。
【００４１】
一方、エンジンＥＣＵ３では、図９のエンジンＮＯｘ排出量補正ルーチンを実行する。そのステップｃ１に達すると、エンジン回転数Ｎｅ，アクセルペダル開度θａ，単位クランク角Δθ、等のエンジン運転情報を取込み、更に、排気系ＥＣＵ４より、ＮＯｘ排出量減指令信号ＣＴｄ、あるいはＮＯｘ排出量増指令信号ＣＴｕを取込み、ステップｃ２に進む。ステップｃ２では、ＮＯｘ排出量減指令信号ＣＴｄに応じて、基本燃料噴射量Ｇｆの増量補正値＋Δｇｆ、基本噴射開始時期θｎの遅角補正値＋Δθ、ＥＧＲ率ｈｅの開弁補正値＋Δｈを設定し、あるいはＮＯｘ排出量増指令信号ＣＴｕに応じて、基本燃料噴射量Ｇｆの減量補正値−Δｇｆ、基本噴射開始時期θｎの進角補正値−Δθ、ＥＧＲ率ｈｅの閉弁補正値−Δｈを設定する。
【００４２】
ステップｃ３では、基準噴射量ＩＮＪｂに水温や大気圧の各補正値ｄｔ，ｄｐを加えた値を今回の増減量補正値±Δｇｆで補正し、今回の噴射量Ｇｆを導出する。ステップｃ４では導出した噴射量Ｇｆ相当出力を燃料調整部１１の図示しない噴射量ドライバーにセットして適時に噴射作動させ、ステップｃ５に達する。ここで、燃料噴射量を増量処理することでＮＯｘ排出量の増量処理によるエンジン出力低下防止を図り、減量することでＮＯｘ排出量の減量処理によるエンジン出力増大防止を図ることができる。
【００４３】
ステップｃ５では基本噴射開始時期θｎの今回の進角あるいは遅角補正値±Δθを取込み、ステップｃ６では基準進角値θｂを補正値±Δθで補正し、今回の噴射時期θｎ（＝θｂ＋Δθ）を導出する。次いで、ステップｃ７では今回の噴射時期θｎを図示しない噴射時期ドライバーにセットし、これに応じて燃料調整部１１がインジェクタ１０を噴射時期θｎに駆動する。このように燃料噴射タイミングを進角処理することでＮＯｘ排出量の増量を図り、遅角することでＮＯｘ排出量の減量を図ることができる。
【００４４】
ステップｃ８ではＥＧＲ率ｈｅの開弁、あるいは閉弁補正値±Δｈを取込む。その上で、ＥＧＲ率ｈｅを今回の補正値±Δｈで修正し、同修正された今回のＥＧＲ率（ｈｅ±Δｈ）相当の出力でＥＧＲ弁３１１を駆動する。これにより、弁開度ｈｅ±Δｈに応じたＥＧＲ量の排気を還流して、ＮＯｘ排出量を増減させることができる。この後、ステップｃ９ではその他のエンジン制御処理を行い、ステップｃ１に戻る。
このように、排気系ＥＣＵ４は触媒温度Ｔｅｘを設定温度Ｔｈ（所定温度）と比較し、触媒温度Ｔｅｘが設定温度Ｔｈ未満のときに、エンジンアウトでのＮＯｘ排出量減指令信号ＣＴｄをエンジンＥＣＵ３に送信し、触媒温度Ｔｅｘが設定温度Ｔｈ（所定温度）以上のときに、尿素水添加量を目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘと推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘとの比較により増減修正する。
【００４５】
触媒温度Ｔｅｘが高温の場合、排出されるエンドガスのＮＯｘ浄化率が高いため、この運転域のエンジンＥＣＵ３はＮＯｘ排出量増指令信号ＣＴｕを入力され、基本燃料噴射量Ｇｆを−Δｇｆで減量補正し、基本噴射開始時期θｎを−Δθで進角補正し、ＥＧＲ率ｈｅを−Δｈで閉弁側に補正する。これら各補正により、燃費率が良くなるように、ＮＯｘ排出量増方向の補正、即ち、燃焼室の温度上昇を図ることとなり、燃焼効率を高めて燃費率を向上することができる。
【００４６】
逆に、触媒温度Ｔｅｘが低いときには排出されるＮＯｘの還元処理が進まないことより、エンジンＮＯｘ排出量自体を抑える。この運転域のエンジンＥＣＵ３は、ＮＯｘ排出量減指令信号ＣＴｄを入力され、基本燃料噴射量Ｇｆを＋Δｇｆで増量補正し、基本噴射開始時期θｎを＋Δθで遅角補正し、ＥＧＲ率ｈｅを＋Δｈで開弁側に補正する。これら各補正により、燃焼室の温度降下によるエンジンのＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘを抑え、低温運転域であっても目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘを維持することとなる。
【００４７】
このように、触媒温度に応じてエンジンＥＣＵ３のパラメータ設定手段Ｅ１により設定された内燃機関に対する基本制御値（基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、ＥＧＲ率ｈｅ）を補正（＋Δｇｆ、−Δθ、−Δｈ）し、還元剤供給量設定手段Ａ１により設定された還元剤の添加量ＤＮＨ３を補正（添加量増減量補正値±γ）することにより、全運転域でのエンジンの目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘ（大気へ放出されるエンドガス）の低減が図れる。
特に、ここでは基本ＥＧＲ率ｈｅ（又は基本ＥＧＲバルブ開度）を低減補正値−Δｈで補正することにより、燃焼速度及び燃焼温度を向上させて燃焼効率を高めて燃費率を向上することができる。なお、低減補正値−Δｈは排気ガス環流を停止する全閉用の値とし、制御応答性を向上させても良い。
【００４８】
図１のＮＯｘ浄化装置Ｍ１の補正演算手段Ｂ１８はパラメータ設定手段Ｅ０により設定された基本制御値、例えば、基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、基本ＥＧＲ率ｈｅ、及び、還元剤供給量設定手段Ａ１により設定された還元剤の添加量ＤＮＨ３をＮＯｘ排出量増減指令信号ＣＴｕ、ＣＴｄに応じてのみ、補正していたが、図１０に示すようなノクス浄化装置Ｍ２を採用しても良い。
ここで、図１０のＮＯｘ浄化装置Ｍ２は図１のＮＯｘ浄化装置Ｍ１と比較して、制御機能部の一部が相違する以外は同様の構成を多く含むことより、重複説明を簡略化あるいは略して説明する。
【００４９】
図１０のＮＯｘ浄化装置Ｍ２は図１のＮＯｘ浄化装置Ｍ１と同様に、エンジンＥＣＵ３ａと排気系ＥＣＵ４ａとを制御部として備え、両者は相互に信号授受を行える。
エンジンＥＣＵ３ａは図１の場合と同様に、燃料圧力制御部ｎ１、燃料制御部ｎ２、ＥＧＲ制御部ｎ３からなるエンジン制御手段Ｅａ２としての機能に加え、後述のパラメータ設定手段Ｅａ１として機能する。
排気系ＥＣＵ４ａは触媒温度検出手段ｓ２１（温度センサ１６）により検出又は推定された情報に基づいて還元剤の添加量ＤＮＨ３を設定する。
【００５０】
上流ＮＯｘ濃度検出手段ｓ２３で、上流ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆを、下流ＮＯｘ濃度検出手段ｓ２９で、下流ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｒをそれぞれ求める。
実ＮＯｘ排出量演算手段Ｂ２１は、上流ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆと、排ガス流量Ｕｅｘ相当の実ＮＯｘ排出量Ｚ１ｎｏｘ（＝Ｓｎｏｘｆ×Ｕｅｘ）を演算する。
次いで、浄化率設定手段Ｂ２２は、上流ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆと下流ＮＯｘ濃度ＳｎｏｘｒとからＮＯｘ浄化率ηｂを求める。
【００５１】
ＮＯｘ浄化量演算手段Ｂ２３は、上流ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆと下流ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｒ及び排ガス流量ＵｅｘからＮＯｘ触媒前後のＮＯｘ変化量、即ち、実ＮＯｘ浄化量Ｕｃｎｏｘを演算する。
ＮＯｘ放出量設定手段Ｂ２４は，図１１の目標ＮＯｘ放出量マップｍ５を用い、エンジン１の運転状態である、エンジン回転数Ｎｅ、アクセルペダル開度θａ（負荷）に応じてＮＯｘ触媒の下流から大気に放出される目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘをマップ値として演算する。
目標ＮＯｘ排出量演算手段Ｂ２６は目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘ及びＮＯｘ浄化率ηｂから触媒入口、即ち、エンジンからの目標ＮＯｘ排出量Ｚ２ｎｏｘを演算する。
【００５２】
吸着量演算手段Ｂ２０は図２の吸着量演算手段Ｂ１０と同様に、図４の目標吸着量−触媒温度マップｍ２を用い、触媒温度Ｔｅｘに応じてアンモニアの目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ）を求める。
次いで、還元剤供給量設定手段Ｂ２５はＮＯｘ浄化量演算手段Ｂ２３から今回のアンモニア消費量ｆ（Ｕｃｎｏｘ）を求める。更に、前回の目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ−１）から消費量ｆ（Ｕｃｎｏｘ）を減算した値βに今回の添加量ＤＮＨ３を加算した値が、今回の目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ）と一致するように、添加量ＤＮＨ３を求める（式（４）を参照）。
【００５３】
次に、制御手段Ｂ３２は図１の制御手段Ａ２と同様に設定された添加量ＤＮＨ３となるように還元剤供給手段である尿素水供給装置１４を制御する。
パラメータ設定手段Ｅａ１はエンジン１の運転状態である、エンジン回転数Ｎｅ、アクセルペダル開度θａ（負荷）に応じて制御パラメータの基本制御値、例えば、基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、基本ＥＧＲ率ｈｅを設定する。
比較判定手段Ｂ２７は目標ＮＯｘ排出量設定手段Ｂ２６により設定された目標ＮＯｘ排出量Ｚ２ｎｏｘ及び実ＮＯｘ排出量推定手段Ｂ２１により演算された実ＮＯｘ排出量Ｚ１ｎｏｘとの比較結果を得る。
【００５４】
その上で第１補正手段Ｂ２８、Ｂ２８’はパラメータ設定手段Ｅａ１により設定された基本制御値、例えば、基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、基本ＥＧＲ率ｈｅを補正し、還元剤供給量設定手段Ｂ２５により設定された還元剤の添加量ＤＮＨ３を補正する。
ここで、ＮＯｘ排出量増指令信号ＣＴｕの入力時には、基本燃料噴射量Ｇｆを−Δｇｆで減量補正し、基本噴射開始時期θｎを−Δθで進角補正し、ＥＧＲ率ｈｅを−Δｈで閉弁側に補正する。これら各補正により、排気ガス温度上昇、ＮＯｘ増を図る。同時に、添加量ＤＮＨ３を＋γで増量補正してＮＯｘ増加に対処することができる。
【００５５】
逆に、ＮＯｘ排出量減指令信号ＣＴｄの入力時には、基本燃料噴射量Ｇｆを＋Δｇｆで増量補正し、基本噴射開始時期θｎを＋Δθで遅角補正し、ＥＧＲ率ｈｅを＋Δｈで開弁側に補正する。これら各補正により、燃焼室の温度降下、ＮＯｘ減少を図る。更に、添加量ＤＮＨ３を−γで減量補正し、尿素水の無駄な添加を防止する。
更に、実ＮＯｘ放出量演算手段Ｂ２９は排気ガス流量検出手段ｓ２２及び下流ＮＯｘ濃度検出手段ｓ２９により検出又は推定された下流ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｒと、排ガス流量Ｕｅｘを取込み、ＮＯｘ触媒の下流から大気に放出される実ＮＯｘ放出量Ｚ３ｎｏｘ（＝Ｓｎｏｘｒ×Ｕｅｘ）を演算する。
【００５６】
比較判定手段Ｂ３１は目標ＮＯｘ放出量演算手段Ｂ２４により設定された目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘ及び実ＮＯｘ放出量演算手段Ｂ２９により演算された実ＮＯｘ放出量Ｚ３ｎｏｘとの比較結果を得る。
その上で第２補正手段Ｂ３０、Ｂ３０’は第１補正手段Ｂ２８、Ｂ２８’により補正された補正基本制御値である基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、基本ＥＧＲ率ｈｅ及び還元剤の添加量ＤＮＨ３を補正する。
ここでも第１補正手段の時と同様に、ＮＯｘ排出量増指令信号ＣＴｕの入力時には、基本燃料噴射量Ｇｆを−Δｇｆ’で減量補正し、基本噴射開始時期θｎを−Δθ’で進角補正し、ＥＧＲ率ｈｅを−Δｈ’で閉弁側に補正する。これら各補正により、排気ガス温度上昇、ＮＯｘ増を図る。同時に、添加量ＤＮＨ３を＋γ’で増量補正してＮＯｘ増加により的確に対処することができる。
【００５７】
逆に、ＮＯｘ排出量減指令信号ＣＴｄの入力時には、基本燃料噴射量Ｇｆを−Δｇｆ’で増量補正し、基本噴射開始時期θｎを＋Δθ’で遅角補正し、ＥＧＲ率ｈｅを＋Δｈ’で開弁側に補正する。これら各補正により、燃焼室の温度降下、ＮＯｘ減少をより的確に図る。更に、添加量ＤＮＨ３を−γ’で減量補正し、尿素水の無駄な添加を防止することができる。
なお、±Δｇｆ’、±Δθ’、±Δｈ’、±γ’は第１補正手段で用いた±Δｇｆ、±Δθ、±Δｈ，±γと同一値でも、異なる値としても良い。
【００５８】
このように、目標ＮＯｘ排出量設定手段Ｂ２６により設定された目標ＮＯｘ排出量Ｚ２ｎｏｘ及び実ＮＯｘ排出量推定手段Ｂ２１により演算された実ＮＯｘ排出量Ｚ１ｎｏｘの比較結果に応じて、即ち、実ＮＯｘ排出量Ｚ１ｎｏｘがエンジン運転状態に応じて設定された目標ＮＯｘ排出量Ｚ２ｎｏｘよりも低いレベルにあるときには、パラメータ設定手段Ｅａ１により設定された基本制御値（基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、ＥＧＲ率ｈｅ）、及び還元剤供給量設定手段Ｂ１５により設定された還元剤の添加量ＤＮＨ３を補正（添加量増減量補正値±γ）して補正基本制御値及び補正添加量とすると共に、実ＮＯｘ放出量演算手段Ｂ２９により演算された実ＮＯｘ放出量Ｚ３ｎｏｘ及び目標ＮＯｘ放出量設定手段Ｂ２４により設定された目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘの比較結果に応じて、補正基本制御値及び補正添加量を更に補正して、エンジンの全運転域においてＮＯｘ排出量（大気へ放出されるエンドガス）の低減と、燃費向上を図ることができる。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１の発明は、ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量及びＮＯｘ放出量推定手段により演算された推定ＮＯｘ放出量の比較結果に応じて、パラメータ設定手段により設定された基本制御値、及び還元剤供給量設定手段により設定された還元剤の添加量を補正することにより、エンジンの全運転域において目標ＮＯｘ放出量となるようＮＯｘ放出量の低減が図れる。
【００６３】
請求項２の発明は、ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量及びＮＯｘ放出量推定手段により演算された推定ＮＯｘ放出量の比較結果に応じて、パラメータ設定手段により設定された基本制御値、及び還元剤供給量設定手段により設定された還元剤の添加量を補正すると共に、実ＮＯｘ放出量演算手段により演算された実ＮＯｘ放出量及びＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量の比較結果に応じて、補正基本制御値及び補正添加量を補正して、エンジンの全運転域においてＮＯｘ排出量の低減と、燃費向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのＮＯｘ浄化装置とこれを装着するエンジンの概略構成図である。
【図２】図１のＮＯｘ浄化装置の制御系の機能ブロック図である。
【図３】ＳＣＲ触媒における触媒温度−目標浄化率マップの特性線図である。
【図４】ＳＣＲ触媒における触媒温度−アンモニア吸着量マップの特性線図である。
【図５】エンジン回転数，アクセルペダル開度θａ相当のＮＯｘ排出量マップの特性線図である。
【図６】排気ガス流量−ＮＯｘ放出量マップの特性線図である。
【図７】図１の排気系ＥＣＵが用いるメインルーチンのフローチャートである。
【図８】図１の排気系ＥＣＵが用いるＮＯｘ浄化処理ルーチンのフローチャートである。
【図９】図１のエンジンＥＣＵが用いるエンジン制御ルーチンのフローチャートである。
【図１０】本発明の他の実施形態としてのＮＯｘ浄化装置の制御系の機能ブロック図である。
【図１１】図１０の排気系ＥＣＵが用いるエンジン回転数，アクセルペダル開度θａ相当のＮＯｘ放出量マップの特性線図である。
【図１２】ＳＣＲ触媒における触媒温度−アンモニア吸着量の特性線図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 排気系
４ 排気系ＥＣＵ
１３ ＳＣＲ触媒（ＮＯｘ触媒）
１４ 尿素水供給装置
１６ 温度センサ（触媒温度検出手段）
２７ 流量調整弁
Ｔｅｘ 触媒温度（排気ガス温度）
Ｔｈ 機温度（所定温度）
Ａ１ 尿素水供給量設定手段
Ａ２ 制御手段
Ａ３ 補正手段
Ｅ１，Ｅａ１ パラメータ設定手段
Ｅ２ エンジン制御手段
Ｇｆ 基本燃料噴射量
θｎ 基本噴射開始時期
ｈｅ 基本ＥＧＲ率
ＤＮＨ３ 添加量
Ｓ２２ 排気ガス流量検出手段
Ｓ２３ 上流ＮＯｘ濃度検出手段
Ｓ２４ 下流ＮＯｘ濃度検出手段
Ｂ１１ ＮＯｘ排出量検出手段
Ｂ１２ 浄化率設定手段
Ｂ１３ ＮＯｘ放出量推定手段
Ｂ１４ ＮＯｘ放出量設定手段
Ｂ１５ 還元剤供給量設定手段
Ｂ１７，Ｂ２７ 比較判定手段
Ｂ１８ 補正手段
Ｂ２１ 実ＮＯｘ排出量演算手段
Ｂ２２ 浄化率演算手段
Ｂ２３ ＮＯｘ浄化量演算手段
Ｂ２４ ＮＯｘ放出量設定手段
Ｂ２５ 還元剤供給量設定手段
Ｂ２８ 第１補正手段
Ｂ２９ 実ＮＯｘ放出量演算手段
Ｂ３０ 第２補正手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化装置、特に、排気系に設けた還元触媒の上流側に排気ガス還元剤の噴霧装置を配した内燃機関のＮＯｘ浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関が排出する排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ浄化装置により浄化されている。例えば、ディーゼルエンジンで用いられるＮＯｘ浄化装置は排気系に選択還元するＳＣＲ触媒（ＮＯｘ触媒）を有した触媒コンバータと、その上流側の尿素水供給装置とを順次配備して形成される。
このＳＣＲ触媒（ＮＯｘ触媒）はその触媒担体に触媒金属、例えば酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）を担持させ、それに尿素水を還元剤として供給し、酸素過剰雰囲気下においてＮＯｘを浄化できるようにしている。
【０００３】
ここで、ユリア水は式（１）のように加水分解及び熱分解して、ＮＨ３を放出する。
（ＮＨ２）２ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ３＋ＣＯ２・・・・（１）
また、ＳＣＲ触媒上でのＮＨ３と窒素酸化物との間の脱硝反応は次の（２）、（３）式の反応がそれぞれ行われることが知られている。
４ＮＨ３＋４ＮＯ＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ・・・・（２）
２ＮＨ３＋ＮＯ＋ＮＯ２→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ・・・・・（３）
このようなアンモニア（又は尿素水）添加式のＮＯｘ浄化装置におけるＮＯｘ浄化率ηは、例えば、ＳＣＲ触媒の温度が約３５０℃を上回る領域で高効率でＮＯｘを還元処理して無害化できることが知られている。
更に、ＳＣＲ触媒に吸着できるアンモニア吸着量には限界（上限値）があり、例えば、図１２に示すように、限界値（実線ｎ）は触媒温度に依存する。ここで、ＮＯｘ還元剤であるアンモニアが過剰に投入（実線ｎの上側）されるとアンモニアスリップが生じ、環境を配慮する上で、アンモニア吸着量を限界内（実線ｎの下側近傍の破線との間の領域）に保持するように制御する必要があり、特に、触媒温度が急激に変化する運転域が多い車両用触媒においてはその必要性が高い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなＳＣＲ触媒は暖機運転により活性化された後、各運転域に応じて式（1）〜（3）の各反応を実行し排気ガス中のＮＯｘを浄化できる。ところが、アンモニア（又は尿素水）添加式のＮＯｘ浄化装置は、触媒温度によりＮＯｘ浄化率ηが大きく異なり、即ち、ＳＣＲ触媒の温度が約３５０℃を上回るとほぼ高効率を保持できるが、触媒温度が所定温度（例えば、３５０℃）以下では大きく低下する（後述する図３参照）。このため、例えば、排気温度が２００℃以下となるような低温運転域の比率が総走行距離当たりで多くなるような場合、車両のトータルのＮＯｘ排出量が大きくなることとなる。
【０００５】
現在のＮＯｘ浄化装置においては、触媒温度が所定温度（例えば、３５０℃）以下の触媒の浄化率が低くなる低温域においての制御では、ＮＯｘの還元に寄与するアンモニア（ＮＨ３）の消費量が少なくなることより、アンモニアを少なめに添加し、触媒浄化率が高くなる高温域では排出ＮＯｘ量に応じた量だけの添加を行うようにして、ＳＣＲ触媒からのアンモニア（ＮＨ３）スリップを抑えるようなアンモニアスリップ制御をするに留まっている。このため、ＮＯｘ浄化装置を備えた車両において、依然として、排気温度が２００℃以下となるような低温状態での運転域が多くなるような走行を継続した場合、車両の全走行距離当たりでのＮＯｘ排出量が大きくなり、これを防止することが望まれている。
本発明は、以上のような課題に基づき、車両の全走行距離当たりでのＮＯｘ排出量を低減することができる内燃機関のＮＯｘ浄化装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、内燃機関の排気系に設けられアンモニアを還元剤として排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒、前記ＮＯｘ触媒上流の前記排気系に還元剤を供給する還元剤供給手段、前記ＮＯｘ触媒の触媒温度又は触媒温度に相関するパラメータを検出又は推定する触媒温度検出手段、前記内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関から排出されるＮＯｘ排出量を検出又は推定するＮＯｘ排出量検出手段、前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて前記ＮＯｘ触媒の基準浄化率を設定する浄化率設定手段、前記ＮＯｘ排出量検出手段により検出又は推定されたＮＯｘ排出量及び前記浄化率設定手段により設定された基準浄化率に基づき前記ＮＯｘ触媒の下流における推定ＮＯｘ放出量を演算するＮＯｘ放出量推定手段、前記内燃機関の運転状態に応じて前記ＮＯｘ触媒の下流から大気に放出される目標ＮＯｘ放出量を設定するＮＯｘ放出量設定手段、前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて還元剤の添加量を設定する還元剤供給量設定手段、前記還元剤供給量設定手段により設定された添加量となるように前記還元剤供給手段を制御する制御手段、前記内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関に対する制御パラメータの基本制御値を設定するパラメータ設定手段、前記ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量及び前記ＮＯｘ放出量推定手段により演算された推定ＮＯｘ放出量との比較結果に応じて、前記パラメータ設定手段により設定された基本制御値、及び前記還元剤供給量設定手段により設定された還元剤の添加量を補正する補正手段、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このように、ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量（エンドガス）及びＮＯｘ放出量推定手段により演算された推定ＮＯｘ放出量（エンドガス）の比較結果に応じて、パラメータ設定手段により設定された基本制御値、及び還元剤供給量設定手段により設定された還元剤の添加量を補正することにより、エンジンの全運転域において目標ＮＯｘ放出量（大気へ放出されるエンドガス）となるようＮＯｘ放出量の低減が図れる。
例えば、ＮＯｘ放出量推定手段によりＮＯｘ排出量及び基準浄化率に応じて演算された推定ＮＯｘ放出量がエンジン運転状態に応じて設定された目標ＮＯｘ放出量よりも高いレベルにあるときには、エンジンからのＮＯｘ排出量（エンジンアウト）を低減するように基本制御値を補正すると共に補正に応じて還元剤添加量を補正する。一方、ＮＯｘ放出量推定手段によりＮＯｘ排出量及び基準浄化率に応じて演算された推定ＮＯｘ放出量がエンジン運転状態に応じて設定された目標ＮＯｘ放出量より低いレベルにあるときには、エンジンの燃費が向上するように基本制御値を補正すると共に補正（基本制御値の補正によってエンジンからのＮＯｘ排出量が増大）に応じて還元剤添加量を補正により増大したＮＯｘをＮＯｘ触媒で効果的に浄化してＮＯx触媒下流へのＮＯx放出量（エンドガス）を低減することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、内燃機関の排気系に設けられアンモニアを還元剤として排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒、前記ＮＯｘ触媒上流の前記排気系に還元剤を供給する還元剤供給手段、前記ＮＯｘ触媒の触媒温度又は触媒温度に相関するパラメータを検出又は推定する触媒温度検出手段、前記内燃機関から排出される排気ガス流量を検出又は推定する排気ガス流量検出手段、前記内燃機関から排出される前記ＮＯｘ触媒上流のＮＯｘ濃度を検出又は推定する上流ＮＯｘ濃度検出手段、前記排気ガス流量検出手段及び前記上流ＮＯｘ濃度検出手段により検出又は推定された各情報に基づき前記内燃機関から排出される実ＮＯｘ排出量を演算する実ＮＯｘ排出量演算手段、前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて前記ＮＯｘ触媒の基準浄化率を設定する浄化率設定手段、前記ＮＯｘ排出量演算手段により演算された実ＮＯｘ排出量及び前記浄化率設定手段により設定された基準浄化率に基づき前記ＮＯｘ触媒の下流における推定ＮＯｘ放出量を演算するＮＯｘ放出量推定手段、前記内燃機関の運転状態に応じて前記ＮＯｘ触媒の下流から大気に放出される目標ＮＯｘ放出量を設定するＮＯｘ放出量設定手段、前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて還元剤の添加量を設定する還元剤供給量設定手段、前記還元剤供給量設定手段により設定された添加量となるように前記還元剤供給手段を制御する制御手段、前記内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関に対する制御パラメータの基本制御値を設定するパラメータ設定手段、前記ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量及び前記ＮＯｘ放出量推定手段により演算された推定ＮＯｘ放出量との比較結果に応じて、前記パラメータ設定手段により設定された基本制御値、及び前記還元剤供給量設定手段により設定された還元剤の添加量を補正する第１補正手段、前記内燃機関から排出される前記ＮＯｘ触媒下流のＮＯｘ濃度を検出又は推定する下流ＮＯｘ濃度検出手段、前記排気ガス流量検出手段及び前記下流ＮＯｘ濃度検出手段により検出又は推定された各情報に基づき前記ＮＯｘ触媒の下流から大気に放出される実ＮＯｘ放出量を演算する実ＮＯｘ放出量演算手段、前記ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量及び前記実ＮＯｘ放出量演算手段により演算された実ＮＯｘ放出量との比較結果に基づき前記第１補正手段により補正された補正基本制御値及び補正添加量を補正する第２補正手段、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
このように、ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量及びＮＯｘ放出量推定手段により演算された推定ＮＯｘ放出量の比較結果に応じて、パラメータ設定手段により設定された基本制御値、及び還元剤供給量設定手段により設定された還元剤の添加量を補正すると共に、実ＮＯｘ放出量演算手段により演算された実ＮＯｘ放出量及びＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量の比較結果に応じて、補正基本制御値及び補正添加量を補正して、エンジンの全運転域においてＮＯｘ排出量（大気へ放出されるエンドガス）の低減と、燃費向上が図れる。
【００１４】
例えば、ＮＯｘ放出量推定手段によりＮＯｘ排出量及び基準浄化率に応じて演算された推定ＮＯｘ放出量がエンジン運転状態に応じて設定された目標ＮＯｘ放出量よりも高いレベルにあるときには、エンジンからのＮＯｘ排出量（エンジンアウト）を低減するように基本制御値を補正すると共に補正に応じて還元剤添加量を補正する。一方、ＮＯｘ放出量推定手段によりＮＯｘ排出量及び基準浄化率に応じて演算された推定ＮＯｘ放出量がエンジン運転状態に応じて設定された目標ＮＯｘ放出量より低いレベルにあるときには、エンジンの燃費が向上するように基本制御値を補正すると共に補正（基本制御値の補正によってエンジンからのＮＯｘ排出量が増大）に応じて還元剤添加量を補正により増大したＮＯｘをＮＯｘ触媒で効果的に浄化してＮＯx触媒下流へのＮＯx放出量（エンドガス）を低減することができる。
【００１５】
更に、ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量及び実ＮＯｘ放出量演算手段により演算された実ＮＯｘ放出量との比較結果に基づき、第１補正手段により補正された補正基本制御値及び補正添加量を補正することによって、エンジン制御精度及び制御応答性を向上して実ＮＯｘ放出量を目標ＮＯｘ放出量となるように制御してＮＯｘ放出量の低減が図れる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態としての内燃機関のＮＯｘ浄化装置（以後単にＮＯｘ浄化装置）を図１、図２を参照して説明する。ここでのＮＯｘ浄化装置Ｍ１は、図示しない車両に搭載された多気筒ディーゼルエンジン（以後単にエンジンと記す）１の排気系２に装着される。
エンジン１はエンジン制御装置（以後、単にエンジンＥＣＵと記す）３により制御され、ＮＯｘ浄化装置Ｍ１は排気ガス制御装置（以後単に排気系ＥＣＵと記す）４に制御され、エンジンＥＣＵ３と排気系ＥＣＵ４は制御系通信回線５によって相互通信可能に連結される。
【００１７】
図１において，エンジンＥＣＵ３はエンジン１のアクセルペダル踏込量θａを検出するアクセルペダル開度センサ６と、クランク角情報Δθを検出するクランク角センサ７が接続される。ここでクランク角情報ΔθはエンジンＥＣＵ３においてエンジン回転数Ｎｅの導出に用いられる。更に、エンジンＥＣＵ３は図示しない燃焼室に供給される吸入空気量Ｇａを吸気路Ｉのエアフローセンサ８で検出する。なお、エアフローセンサ８の吸入空気量検出に代えてエンジンＥＣＵ３が、エンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル開度θａに応じた吸気量Ｇａを導出しても良い。
【００１８】
吸気路Ｉにはターボチャージャー９のコンプレッサ９０１が介装され、その回転軸９０２は後述の排気路Ｅに介装されるターボチャージャー９のタービン９０３に連結され、これにより排気過給を可能としている。吸気路Ｉのターボチャージャー９の下流にはインタクーラ２０が設けられ、吸気冷却を行うことで、エンジンの吸気の体積効率を向上させ、出力アップを図っている。
吸気多岐管１０１と排気多岐管１０２との間にはＥＧＲ装置３１が配備される。ＥＧＲ装置３１はＥＧＲ弁３１１を備えたＥＧＲ通路３１２で吸気多岐管１０１と排気多岐管１０２を開閉可能に連結する。エンジンＥＣＵ３はＥＧＲ制御部ｎ３として機能し、ＥＧＲ信号Ｅｈｅで駆動するＥＧＲ弁３１１の弁開度ｈｅに応じた排気ガス還流量であるＥＧＲ量の排気を排気路Ｅより吸気路Ｉに還流して、燃焼室温度を抑え、ＮＯｘ排出量を低減させることができる。
【００１９】
エンジンＥＣＵ３はその入出力回路に多数のポートを有し、エアフローセンサ８、アクセルペダル開度センサ６、クランク角センサ７等よりの検出信号を取込み、燃料噴射系に制御信号を送出するよう機能する。
燃料噴射系は燃料圧力調整部１２と、図示しない燃焼室にインジェクタＶｐにより燃料噴射を行う燃料調整部１１とを備える。両部は燃料圧力制御部ｎ１及び燃料制御部ｎ２としてそれぞれ機能するエンジンＥＣＵ３により制御される。
【００２０】
燃料圧力調整部１２は燃料噴射量調整部１２１を備え、これはエンジン駆動の高圧燃料ポンプ１２３の高圧燃料を定圧化した上でコモンレール１２２に供給する。燃料噴射量調整部１２１はエンジンＥＣＵ３に接続され、その燃料圧力制御部ｎ１の出力Ｄｐに応じてコモンレール１２２内の圧力が所定圧力となるよう燃圧調整可能である。
【００２１】
燃料調整部１１はコモンレール１２２に電磁バルブＶｐを介して連結されたインジェクタ１０により高圧燃料噴射を行うコモンレール方式を採る。電磁バルブＶｐはエンジンＥＣＵ３に接続され、燃料制御部ｎ２の出力Ｄ（Ｇｆ）信号に応じた燃料噴射量Ｇｆ、噴射時期θｎを調整可能である。なお、電磁バルブＶｐとエンジンＥＣＵ３の接続回線は１つのみ図示した。
【００２２】
ここで燃料制御部ｎ２はエンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル開度θａに応じた基本燃料噴射量ＩＮＪｂを求め、これに水温ｄｔや大気圧ｄｐの各補正値を加えて燃料噴射量Ｇｆ（＝ＩＮＪｂ＋ｄｔ＋ｄｐ）を導出する。更に噴射時期θｎ（＝θｂ＋Δθ）は周知の基本噴射時期θｂに運転条件に応じた補正値Δθを加えて導出される。その上で、演算された噴射時期θｎ及び燃料噴射量Ｇｆ相当の出力Ｄ（Ｇｆ）信号を図示しない燃料噴射用ドライバにセットし、燃料調整部１１の電磁バルブＶｐに出力し、インジェクタ１０の燃料噴射を制御している。
【００２３】
上述のようにエンジンＥＣＵ３は燃料圧力制御部ｎ１、燃料制御部ｎ２、ＥＧＲ制御部ｎ３からなるエンジン制御手段Ｅ２としての機能に加え、後述のパラメータ設定手段Ｅ１としても機能する。ここで、パラメータ設定手段Ｅ１はエンジン１の運転状態、例えば、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｇａ、アクセルペダル開度θａに応じてエンジンに対する制御パラメータの基本制御値、例えば、基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、基本ＥＧＲ率ｈｅを設定する。
【００２４】
図１のＮＯｘ浄化装置Ｍ１は排気管２１の途中に装着されたＮＯｘ触媒であるＳＣＲ触媒１３とその上流の供給位置ｆより排気路Ｅにエアアシストで尿素水を供給ｆする還元剤供給手段である尿素水供給装置１４と、尿素水供給装置１４の上流側のＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆを出力する前ＮＯｘセンサ１５と、ＳＣＲ触媒１３の温度Ｔｅｘを出力する触媒温度検出手段としての温度センサ１６と、ＳＣＲ触媒１３の下流のＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｒを出力する後ＮＯｘセンサ２９と、制御部を成す排気系ＥＣＵ４とを備える。
【００２５】
ＳＣＲ触媒１３は排気路Ｅを成す排気管２１の途中のＮＯｘ触媒コンバータ１８に収容される。ＮＯｘ触媒コンバータ１８はケーシング１８１を備え、ケーシング１８１内にハニカム構造のセラミック製の触媒担体ＳＣＲ触媒１３のブロック表示と重なる）を備え、同触媒担体を金属網を束ねたシール材１８２を介してずれなく支持しており、同担体にＳＣＲ触媒１３として機能するための触媒金属（例えば酸化バナジウムＶ２Ｏ５等）が担持される。
ＳＣＲ触媒１３はアンモニア（ＮＨ３）を還元剤として排気ガス中のＮＯｘを選択還元可能である。即ち、上述の式（１）のように尿素水は加水分解してアンモニアを生成し、これがＳＣＲ触媒１３に供給される。ＳＣＲ触媒１３はアンモニアを還元剤として上述の（２）、（３）式の反応を主に行い、ＮＨ３と窒素酸化物との間の脱硝反応を促進することができる。
【００２６】
排気管２１の供給位置ｆの尿素水供給装置１４はＮＯｘ触媒コンバータ１８の上流開口側に向けて尿素水を噴霧する添加ノズル１９と、添加ノズル１９に接続された噴射管２６と、噴射管２６の上流端の高圧エアタンク２２と、同タンク近傍に設けた高圧エア制御バルブ２３と、高圧エア制御バルブ２３より下流位置で開口する尿素水パイプ２４と、尿素水パイプ２４に尿素水を供給する尿素水タンク２８と、尿素水パイプ２４に尿素水を供給する尿素水供給部２７と、これらの制御手段を成す排気系ＥＣＵ４とを備える。
高圧エアタンク２２は図示しないエア供給手段に接続され、これが適時に駆動することでタンク内を常時一定高圧エアに保持している。尿素水タンク２８は尿素を水に溶解した一定濃度の水溶液を貯蔵しており、適時に補給されるようになっている。
【００２７】
排気系ＥＣＵ４はその入出力回路に多数のポートを有し、前後ＮＯｘセンサ１５、２９と温度センサ１６等よりの検出信号を入力でき、高圧エア制御バルブ２３、尿素水供給部２７に制御信号を出力する。しかも、制御系通信回線５を介しエンジンＥＣＵ３とデータ（後述のＣＴｕ，ＣＴｄ等）の送受を可能としている。
排気系ＥＣＵ４は入出力インターフェース４０１、記憶部４０２、バッテリバックアップ用の不揮発性メモリ４０３および中央処理部４０４を備え、特に、還元剤供給量設定手段Ａ１、制御手段Ａ２、補正手段Ａ３として機能する。
【００２８】
排気系ＥＣＵ４の還元剤供給量設定手段Ａ１は触媒温度検出手段ｓ１１（温度センサ１６）により検出又は推定された情報に基づいて還元剤の添加量ＤＮＨ３を設定するもので、図２に示すような演算処理を行う。
まず、図４の目標吸着量−触媒温度マップｍ２を用い、触媒温度Ｔｅｘに応じてアンモニアスリップしない範囲（実線Ｌ１以下で例えば破線Ｌ２近傍の値）のアンモニアの目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ）を吸着量演算手段Ｂ１０で求める。次いで、触媒温度Ｔｅｘに応じた基本ＮＯｘ浄化率ηｂを図３の触媒温度−浄化率マップｍ１を用い、浄化率設定手段Ｂ１２で演算する。
【００２９】
更に、ＮＯｘ排出量検出手段Ｂ１１で、図５のＮＯｘ排出量マップｍ３を用いて、エンジンから排出されるＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘを演算する。ここでのエンジンＮＯｘ排出量マップｍ３は、等ＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘ線（右上側が排出量大、左下が小）が設定され、エンジン１の運転状態であるエンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル開度θａ（負荷）に応じたマップ値Ｕｎｏｘを導出する。
次いで、還元剤供給量設定手段Ｂ１５（図４の目標吸着量−触媒温度マップｍ２を参照）において、まず、エンジンＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘと基本ＮＯｘ浄化率ηｂから今回の消費量ｆ（ηｂ×Ｕｎｏｘ）を求める。
【００３０】
次いで、前回の目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ−１）から消費量ｆ（ηｂ×Ｕｎｏｘ）を減算した値β（＝ＳＮＨ３（ｎ−１）−ｆ（ηｂ×Ｕｎｏｘ））に今回の添加量ＤＮＨ３を加算した値が、今回の目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ）と一致するように、添加量ＤＮＨ３を求める（式（４）を参照）。
ＳNH3（ｎ）＝ＳNH3（ｎ−１）＋ＤNH3−ｆ（ηｂ×Ｕｎｏｘ）・・（４）
このように還元剤供給量設定手段Ａ１は今回のアンモニアの添加量ＤＮＨ３を導出する。
制御手段Ａ２は還元剤供給量設定手段Ａ１により設定された添加量ＤＮＨ３となるように還元剤供給手段である尿素水供給装置１４を制御する。
【００３１】
補正手段Ａ３は触媒温度検出手段（温度センサ１６）により検出又は推定された情報（推定及び目標ＮＯｘ放出量の比較による判定値であるＮＯｘ排出量増減指令信号ＣＴｕ，ＣＴｄ）に基づいて、パラメータ設定手段Ｅ１により設定された基本制御値（基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、基本ＥＧＲ率ｈｅ）、及び還元剤供給量設定手段Ａ１により設定された還元剤の添加量ＤＮＨ３をそれぞれ補正する。ここで補正手段Ａ３は、図２に示すような演算処理を行う。
まず、ＮＯｘ排出量検出手段Ｂ１１からのエンジンＮＯｘ排出量、浄化率設定手段Ｂ１２からの基本ＮＯｘ浄化率ηｂを演算部Ｂ１３（ＮＯｘ放出量推定手段）で取込む。その上で、両値に基づきＮＯｘ触媒の下流における推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘ（＝Ｕｎｏｘ×（１−ηｂ））を演算する。
【００３２】
更に、ＮＯｘ放出量設定手段Ｂ１４では、エンジン１の運転状態に応じてＮＯｘ触媒の下流から大気に放出される目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘを設定する。ここでは目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘはＮＯｘ放出量マップｍ４（図６参照）を予め作成し、使用することとなる。
次いで、比較判定手段Ｂ１７では、ＮＯｘ放出量設定手段Ｂ１４により設定された目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘ及び演算部Ｂ１３（ＮＯｘ放出量推定手段）により演算された推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘを比較する。
【００３３】
ここでは、目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘに対して、推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘが小さい場合、エンジンＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘの増加が可能であることより、ＮＯｘ増量指示信号ＣＴｕを出力し、推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘが大きい場合、エンジンＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘを低減する必要があることより、ＮＯｘ減量指示信号ＣＴｄを出力する。
その上で補正演算手段Ｂ１８はパラメータ設定手段Ｅ１により設定された基本制御値、例えば、基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、基本ＥＧＲ率ｈｅ、及び、還元剤供給量設定手段Ａ１により設定された還元剤の添加量ＤＮＨ３を補正する。
【００３４】
ここでＮＯｘ排出量増指令信号ＣＴｕの入力時には、基本燃料噴射量Ｇｆを−Δｇｆで減量補正し、基本噴射開始時期θｎを−Δθで進角補正し、ＥＧＲ率ｈｅを−Δｈで閉弁側に補正する。これら各補正により、ＮＯｘ増を図る。同時に、添加量ＤＮＨ３を＋γで増量補正してＮＯｘ増加に対処することができる。
逆に、ＮＯｘ排出量減指令信号ＣＴｄの入力時には、基本燃料噴射量Ｇｆを＋Δｇｆで増量補正し、基本噴射開始時期θｎを＋Δθで遅角補正し、ＥＧＲ率ｈｅを＋Δｈで開弁側に補正する。これら各補正により、ＮＯｘ減少を図る。更に、添加量ＤＮＨ３を−γで減量補正し、尿素水の無駄な添加を防止する。
【００３５】
次に、図１のエンジンＥＣＵ３及び排気系ＥＣＵ４の各制御処理を、図７乃至図９の各制御ルーチンに沿って説明する。
エンジン１の駆動時において、排気系ＥＣＵ４は、エンジンキーのオンと同時に図７のメインルーチンを所定制御サイクル毎に繰り返す。ここではステップｓａでキーオンを確認し、ステップｓｂでは、排気ガス温度Ｔｅｘ、エンジンＥＣＵ３からの吸入空気量Ｇａ、燃料噴射量Ｇｆ，排気量Ｕｅｘ、前回吸着量ＳＮＨ３（ｎ−１）、その他のデータを取込み、これら各値が適正値か否かの判断をし、正常でないと図示しない故障表示灯を駆動する。
【００３６】
センサ等が正常でステップsｃに進むと、触媒温度Ｔｅｘが設定温度Ｔｈ（例えば１５０℃）以上か否か判断し、以上（Ｙｅｓ）ではステップｓｅに進み、設定温度Ｔｅｘが暖機温度Ｔｈ未満ではステップｓｄに進む。触媒温度Ｔｅｘが低くステップｓｄに達すると、ＮＯｘ処理能力が低いのでＮＯｘの排出量減少を図るべく、ＮＯｘ排出量減指令信号ＣＴｄをエンジンＥＣＵ３に出力する。
触媒温度Ｔｅｘが高く、ステップsｅに達すると、ここでは、ＮＯｘ浄化処理を行い、ステップｓｂにリターンする。
【００３７】
ＮＯｘ浄化処理では、図８のＮＯｘ浄化ルーチンを実行する。
ステップｓ１では排気ガス温度Ｔｅｘに応じた基本ＮＯｘ浄化率ηｂを図３のＮＯｘ浄化率演算マップｍ１に基づき導出し、ステップｓ３に達する。
ステップｓ２では、触媒温度Ｔｅｘ相当の今回の目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ）を図４の目標吸着量演算マップｍ２より導出し、ステップｓ３に達する。
ステップｓ３では、図５のエンジンＮＯｘ排出量マップｍ３を用いエンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル開度θａ（負荷）に応じたエンジン１から排出されるマップ値Ｕｎｏｘを導出する。
ステップｓ４では、推定されたエンジンＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘ及び基本ＮＯｘ浄化率ηｂに基づきアンモニアの消費量ｆ（ηｂ×Ｕｎｏｘ）を導出する。
【００３８】
ステップｓ５に達すると、前回の目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ−１）から消費量ｆ（ηｂ×Ｕｎｏｘ）を減算した値β（＝ＳＮＨ３（ｎ−１）−ｆ（ηｂ×Ｕｎｏｘ））に今回の添加量ＤＮＨ３を加算した値が、今回の目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ）と一致するように、添加量ＤＮＨ３を求める（式（４）を参照）。
ステップｓ６では、推定されたエンジンＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘ及び基本ＮＯｘ浄化率ηｂに基づきＮＯｘ触媒の下流における推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘ（＝Ｕｎｏｘ×（１−ηｂ））を演算する。更に、ステップｓ７では目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘを図６のＮＯｘ放出量マップｍ４より導出する。
【００３９】
次いでステップｓ８では導出された目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘと推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘとを比較し、目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘより推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘが小さい場合はステップｓ１０に、目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘより推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘが大きい場合はステップｓ９に進む。
ステップｓ１０ではＺＯｎｏｘ＞Ｚ１ｎｏｘであることより、ＮＯｘ排出量増指令信号ＣＴｕ及び添加量増量補正値＋γを設定し、ＮＯｘ放出量を増加修正する。ここで、γ＝ｆ（ηｂ×ＣＴｕ）である。
【００４０】
逆に、ステップｓ９ではＺＯｎｏｘ≦Ｚ１ｎｏｘであることより、ＮＯｘ放出量を減少修正する必要があり、ＮＯｘ排出量増指令信号ＣＴｕ及びＮＯｘ減量補正のため添加量減量補正値−γを設定する。ここで、γ＝ｆ（ηｂ×ＣＴｕ）である。
次いでステップｓ１１、ｓ１２に達すると、演算された今回のアンモニアの添加量ＤＮＨ３を得るに相当する尿素水の基本添加量ｆ（ＤＮＨ３）及びこれに最新の添加量増減量補正値±γを加減算し、尿素水の総添加量（ｆ（ＤＮＨ３）±γ）相当の出力ＤＵを導出し、同出力ＤＵで尿素水供給部２７を駆動し、メインルーチンに戻る。
【００４１】
一方、エンジンＥＣＵ３では、図９のエンジンＮＯｘ排出量補正ルーチンを実行する。そのステップｃ１に達すると、エンジン回転数Ｎｅ，アクセルペダル開度θａ，単位クランク角Δθ、等のエンジン運転情報を取込み、更に、排気系ＥＣＵ４より、ＮＯｘ排出量減指令信号ＣＴｄ、あるいはＮＯｘ排出量増指令信号ＣＴｕを取込み、ステップｃ２に進む。ステップｃ２では、ＮＯｘ排出量減指令信号ＣＴｄに応じて、基本燃料噴射量Ｇｆの増量補正値＋Δｇｆ、基本噴射開始時期θｎの遅角補正値＋Δθ、ＥＧＲ率ｈｅの開弁補正値＋Δｈを設定し、あるいはＮＯｘ排出量増指令信号ＣＴｕに応じて、基本燃料噴射量Ｇｆの減量補正値−Δｇｆ、基本噴射開始時期θｎの進角補正値−Δθ、ＥＧＲ率ｈｅの閉弁補正値−Δｈを設定する。
【００４２】
ステップｃ３では、基準噴射量ＩＮＪｂに水温や大気圧の各補正値ｄｔ，ｄｐを加えた値を今回の増減量補正値±Δｇｆで補正し、今回の噴射量Ｇｆを導出する。ステップｃ４では導出した噴射量Ｇｆ相当出力を燃料調整部１１の図示しない噴射量ドライバーにセットして適時に噴射作動させ、ステップｃ５に達する。ここで、燃料噴射量を増量処理することでＮＯｘ排出量の増量処理によるエンジン出力低下防止を図り、減量することでＮＯｘ排出量の減量処理によるエンジン出力増大防止を図ることができる。
【００４３】
ステップｃ５では基本噴射開始時期θｎの今回の進角あるいは遅角補正値±Δθを取込み、ステップｃ６では基準進角値θｂを補正値±Δθで補正し、今回の噴射時期θｎ（＝θｂ＋Δθ）を導出する。次いで、ステップｃ７では今回の噴射時期θｎを図示しない噴射時期ドライバーにセットし、これに応じて燃料調整部１１がインジェクタ１０を噴射時期θｎに駆動する。このように燃料噴射タイミングを進角処理することでＮＯｘ排出量の増量を図り、遅角することでＮＯｘ排出量の減量を図ることができる。
【００４４】
ステップｃ８ではＥＧＲ率ｈｅの開弁、あるいは閉弁補正値±Δｈを取込む。その上で、ＥＧＲ率ｈｅを今回の補正値±Δｈで修正し、同修正された今回のＥＧＲ率（ｈｅ±Δｈ）相当の出力でＥＧＲ弁３１１を駆動する。これにより、弁開度ｈｅ±Δｈに応じたＥＧＲ量の排気を還流して、ＮＯｘ排出量を増減させることができる。この後、ステップｃ９ではその他のエンジン制御処理を行い、ステップｃ１に戻る。
このように、排気系ＥＣＵ４は触媒温度Ｔｅｘを設定温度Ｔｈ（所定温度）と比較し、触媒温度Ｔｅｘが設定温度Ｔｈ未満のときに、エンジンアウトでのＮＯｘ排出量減指令信号ＣＴｄをエンジンＥＣＵ３に送信し、触媒温度Ｔｅｘが設定温度Ｔｈ（所定温度）以上のときに、尿素水添加量を目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘと推定ＮＯｘ放出量Ｚ１ｎｏｘとの比較により増減修正する。
【００４５】
触媒温度Ｔｅｘが高温の場合、排出されるエンドガスのＮＯｘ浄化率が高いため、この運転域のエンジンＥＣＵ３はＮＯｘ排出量増指令信号ＣＴｕを入力され、基本燃料噴射量Ｇｆを−Δｇｆで減量補正し、基本噴射開始時期θｎを−Δθで進角補正し、ＥＧＲ率ｈｅを−Δｈで閉弁側に補正する。これら各補正により、燃費率が良くなるように、ＮＯｘ排出量増方向の補正、即ち、燃焼室の温度上昇を図ることとなり、燃焼効率を高めて燃費率を向上することができる。
【００４６】
逆に、触媒温度Ｔｅｘが低いときには排出されるＮＯｘの還元処理が進まないことより、エンジンＮＯｘ排出量自体を抑える。この運転域のエンジンＥＣＵ３は、ＮＯｘ排出量減指令信号ＣＴｄを入力され、基本燃料噴射量Ｇｆを＋Δｇｆで増量補正し、基本噴射開始時期θｎを＋Δθで遅角補正し、ＥＧＲ率ｈｅを＋Δｈで開弁側に補正する。これら各補正により、燃焼室の温度降下によるエンジンのＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘを抑え、低温運転域であっても目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘを維持することとなる。
【００４７】
このように、触媒温度に応じてエンジンＥＣＵ３のパラメータ設定手段Ｅ１により設定された内燃機関に対する基本制御値（基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、ＥＧＲ率ｈｅ）を補正（＋Δｇｆ、−Δθ、−Δｈ）し、還元剤供給量設定手段Ａ１により設定された還元剤の添加量ＤＮＨ３を補正（添加量増減量補正値±γ）することにより、全運転域でのエンジンの目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘ（大気へ放出されるエンドガス）の低減が図れる。
特に、ここでは基本ＥＧＲ率ｈｅ（又は基本ＥＧＲバルブ開度）を低減補正値−Δｈで補正することにより、燃焼速度及び燃焼温度を向上させて燃焼効率を高めて燃費率を向上することができる。なお、低減補正値−Δｈは排気ガス環流を停止する全閉用の値とし、制御応答性を向上させても良い。
【００４８】
図１のＮＯｘ浄化装置Ｍ１の補正演算手段Ｂ１８はパラメータ設定手段Ｅ０により設定された基本制御値、例えば、基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、基本ＥＧＲ率ｈｅ、及び、還元剤供給量設定手段Ａ１により設定された還元剤の添加量ＤＮＨ３をＮＯｘ排出量増減指令信号ＣＴｕ、ＣＴｄに応じてのみ、補正していたが、図１０に示すようなノクス浄化装置Ｍ２を採用しても良い。
ここで、図１０のＮＯｘ浄化装置Ｍ２は図１のＮＯｘ浄化装置Ｍ１と比較して、制御機能部の一部が相違する以外は同様の構成を多く含むことより、重複説明を簡略化あるいは略して説明する。
【００４９】
図１０のＮＯｘ浄化装置Ｍ２は図１のＮＯｘ浄化装置Ｍ１と同様に、エンジンＥＣＵ３ａと排気系ＥＣＵ４ａとを制御部として備え、両者は相互に信号授受を行える。
エンジンＥＣＵ３ａは図１の場合と同様に、燃料圧力制御部ｎ１、燃料制御部ｎ２、ＥＧＲ制御部ｎ３からなるエンジン制御手段Ｅａ２としての機能に加え、後述のパラメータ設定手段Ｅａ１として機能する。
排気系ＥＣＵ４ａは触媒温度検出手段ｓ２１（温度センサ１６）により検出又は推定された情報に基づいて還元剤の添加量ＤＮＨ３を設定する。
【００５０】
上流ＮＯｘ濃度検出手段ｓ２３で、上流ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆを、下流ＮＯｘ濃度検出手段ｓ２９で、下流ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｒをそれぞれ求める。
実ＮＯｘ排出量演算手段Ｂ２１は、上流ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆと、排ガス流量Ｕｅｘ相当の実ＮＯｘ排出量Ｚ１ｎｏｘ（＝Ｓｎｏｘｆ×Ｕｅｘ）を演算する。
次いで、浄化率設定手段Ｂ２２は、上流ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆと下流ＮＯｘ濃度ＳｎｏｘｒとからＮＯｘ浄化率ηｂを求める。
【００５１】
ＮＯｘ浄化量演算手段Ｂ２３は、上流ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆと下流ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｒ及び排ガス流量ＵｅｘからＮＯｘ触媒前後のＮＯｘ変化量、即ち、実ＮＯｘ浄化量Ｕｃｎｏｘを演算する。
ＮＯｘ放出量設定手段Ｂ２４は，図１１の目標ＮＯｘ放出量マップｍ５を用い、エンジン１の運転状態である、エンジン回転数Ｎｅ、アクセルペダル開度θａ（負荷）に応じてＮＯｘ触媒の下流から大気に放出される目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘをマップ値として演算する。
目標ＮＯｘ排出量演算手段Ｂ２６は目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘ及びＮＯｘ浄化率ηｂから触媒入口、即ち、エンジンからの目標ＮＯｘ排出量Ｚ２ｎｏｘを演算する。
【００５２】
吸着量演算手段Ｂ２０は図２の吸着量演算手段Ｂ１０と同様に、図４の目標吸着量−触媒温度マップｍ２を用い、触媒温度Ｔｅｘに応じてアンモニアの目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ）を求める。
次いで、還元剤供給量設定手段Ｂ２５はＮＯｘ浄化量演算手段Ｂ２３から今回のアンモニア消費量ｆ（Ｕｃｎｏｘ）を求める。更に、前回の目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ−１）から消費量ｆ（Ｕｃｎｏｘ）を減算した値βに今回の添加量ＤＮＨ３を加算した値が、今回の目標吸着量ＳＮＨ３（ｎ）と一致するように、添加量ＤＮＨ３を求める（式（４）を参照）。
【００５３】
次に、制御手段Ｂ３２は図１の制御手段Ａ２と同様に設定された添加量ＤＮＨ３となるように還元剤供給手段である尿素水供給装置１４を制御する。
パラメータ設定手段Ｅａ１はエンジン１の運転状態である、エンジン回転数Ｎｅ、アクセルペダル開度θａ（負荷）に応じて制御パラメータの基本制御値、例えば、基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、基本ＥＧＲ率ｈｅを設定する。
比較判定手段Ｂ２７は目標ＮＯｘ排出量設定手段Ｂ２６により設定された目標ＮＯｘ排出量Ｚ２ｎｏｘ及び実ＮＯｘ排出量推定手段Ｂ２１により演算された実ＮＯｘ排出量Ｚ１ｎｏｘとの比較結果を得る。
【００５４】
その上で第１補正手段Ｂ２８、Ｂ２８’はパラメータ設定手段Ｅａ１により設定された基本制御値、例えば、基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、基本ＥＧＲ率ｈｅを補正し、還元剤供給量設定手段Ｂ２５により設定された還元剤の添加量ＤＮＨ３を補正する。
ここで、ＮＯｘ排出量増指令信号ＣＴｕの入力時には、基本燃料噴射量Ｇｆを−Δｇｆで減量補正し、基本噴射開始時期θｎを−Δθで進角補正し、ＥＧＲ率ｈｅを−Δｈで閉弁側に補正する。これら各補正により、排気ガス温度上昇、ＮＯｘ増を図る。同時に、添加量ＤＮＨ３を＋γで増量補正してＮＯｘ増加に対処することができる。
【００５５】
逆に、ＮＯｘ排出量減指令信号ＣＴｄの入力時には、基本燃料噴射量Ｇｆを＋Δｇｆで増量補正し、基本噴射開始時期θｎを＋Δθで遅角補正し、ＥＧＲ率ｈｅを＋Δｈで開弁側に補正する。これら各補正により、燃焼室の温度降下、ＮＯｘ減少を図る。更に、添加量ＤＮＨ３を−γで減量補正し、尿素水の無駄な添加を防止する。
更に、実ＮＯｘ放出量演算手段Ｂ２９は排気ガス流量検出手段ｓ２２及び下流ＮＯｘ濃度検出手段ｓ２９により検出又は推定された下流ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｒと、排ガス流量Ｕｅｘを取込み、ＮＯｘ触媒の下流から大気に放出される実ＮＯｘ放出量Ｚ３ｎｏｘ（＝Ｓｎｏｘｒ×Ｕｅｘ）を演算する。
【００５６】
比較判定手段Ｂ３１は目標ＮＯｘ放出量演算手段Ｂ２４により設定された目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘ及び実ＮＯｘ放出量演算手段Ｂ２９により演算された実ＮＯｘ放出量Ｚ３ｎｏｘとの比較結果を得る。
その上で第２補正手段Ｂ３０、Ｂ３０’は第１補正手段Ｂ２８、Ｂ２８’により補正された補正基本制御値である基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、基本ＥＧＲ率ｈｅ及び還元剤の添加量ＤＮＨ３を補正する。
ここでも第１補正手段の時と同様に、ＮＯｘ排出量増指令信号ＣＴｕの入力時には、基本燃料噴射量Ｇｆを−Δｇｆ’で減量補正し、基本噴射開始時期θｎを−Δθ’で進角補正し、ＥＧＲ率ｈｅを−Δｈ’で閉弁側に補正する。これら各補正により、排気ガス温度上昇、ＮＯｘ増を図る。同時に、添加量ＤＮＨ３を＋γ’で増量補正してＮＯｘ増加により的確に対処することができる。
【００５７】
逆に、ＮＯｘ排出量減指令信号ＣＴｄの入力時には、基本燃料噴射量Ｇｆを−Δｇｆ’で増量補正し、基本噴射開始時期θｎを＋Δθ’で遅角補正し、ＥＧＲ率ｈｅを＋Δｈ’で開弁側に補正する。これら各補正により、燃焼室の温度降下、ＮＯｘ減少をより的確に図る。更に、添加量ＤＮＨ３を−γ’で減量補正し、尿素水の無駄な添加を防止することができる。
なお、±Δｇｆ’、±Δθ’、±Δｈ’、±γ’は第１補正手段で用いた±Δｇｆ、±Δθ、±Δｈ，±γと同一値でも、異なる値としても良い。
【００５８】
このように、目標ＮＯｘ排出量設定手段Ｂ２６により設定された目標ＮＯｘ排出量Ｚ２ｎｏｘ及び実ＮＯｘ排出量推定手段Ｂ２１により演算された実ＮＯｘ排出量Ｚ１ｎｏｘの比較結果に応じて、即ち、実ＮＯｘ排出量Ｚ１ｎｏｘがエンジン運転状態に応じて設定された目標ＮＯｘ排出量Ｚ２ｎｏｘよりも低いレベルにあるときには、パラメータ設定手段Ｅａ１により設定された基本制御値（基本燃料噴射量Ｇｆ、基本噴射開始時期θｎ、ＥＧＲ率ｈｅ）、及び還元剤供給量設定手段Ｂ１５により設定された還元剤の添加量ＤＮＨ３を補正（添加量増減量補正値±γ）して補正基本制御値及び補正添加量とすると共に、実ＮＯｘ放出量演算手段Ｂ２９により演算された実ＮＯｘ放出量Ｚ３ｎｏｘ及び目標ＮＯｘ放出量設定手段Ｂ２４により設定された目標ＮＯｘ放出量ＺＯｎｏｘの比較結果に応じて、補正基本制御値及び補正添加量を更に補正して、エンジンの全運転域においてＮＯｘ排出量（大気へ放出されるエンドガス）の低減と、燃費向上を図ることができる。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１の発明は、ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量及びＮＯｘ放出量推定手段により演算された推定ＮＯｘ放出量の比較結果に応じて、パラメータ設定手段により設定された基本制御値、及び還元剤供給量設定手段により設定された還元剤の添加量を補正することにより、エンジンの全運転域において目標ＮＯｘ放出量となるようＮＯｘ放出量の低減が図れる。
【００６３】
請求項２の発明は、ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量及びＮＯｘ放出量推定手段により演算された推定ＮＯｘ放出量の比較結果に応じて、パラメータ設定手段により設定された基本制御値、及び還元剤供給量設定手段により設定された還元剤の添加量を補正すると共に、実ＮＯｘ放出量演算手段により演算された実ＮＯｘ放出量及びＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量の比較結果に応じて、補正基本制御値及び補正添加量を補正して、エンジンの全運転域においてＮＯｘ排出量の低減と、燃費向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのＮＯｘ浄化装置とこれを装着するエンジンの概略構成図である。
【図２】図１のＮＯｘ浄化装置の制御系の機能ブロック図である。
【図３】ＳＣＲ触媒における触媒温度−目標浄化率マップの特性線図である。
【図４】ＳＣＲ触媒における触媒温度−アンモニア吸着量マップの特性線図である。
【図５】エンジン回転数，アクセルペダル開度θａ相当のＮＯｘ排出量マップの特性線図である。
【図６】排気ガス流量−ＮＯｘ放出量マップの特性線図である。
【図７】図１の排気系ＥＣＵが用いるメインルーチンのフローチャートである。
【図８】図１の排気系ＥＣＵが用いるＮＯｘ浄化処理ルーチンのフローチャートである。
【図９】図１のエンジンＥＣＵが用いるエンジン制御ルーチンのフローチャートである。
【図１０】本発明の他の実施形態としてのＮＯｘ浄化装置の制御系の機能ブロック図である。
【図１１】図１０の排気系ＥＣＵが用いるエンジン回転数，アクセルペダル開度θａ相当のＮＯｘ放出量マップの特性線図である。
【図１２】ＳＣＲ触媒における触媒温度−アンモニア吸着量の特性線図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 排気系
４ 排気系ＥＣＵ
１３ ＳＣＲ触媒（ＮＯｘ触媒）
１４ 尿素水供給装置
１６ 温度センサ（触媒温度検出手段）
２７ 流量調整弁
Ｔｅｘ 触媒温度（排気ガス温度）
Ｔｈ 機温度（所定温度）
Ａ１ 尿素水供給量設定手段
Ａ２ 制御手段
Ａ３ 補正手段
Ｅ１，Ｅａ１ パラメータ設定手段
Ｅ２ エンジン制御手段
Ｇｆ 基本燃料噴射量
θｎ 基本噴射開始時期
ｈｅ 基本ＥＧＲ率
ＤＮＨ３ 添加量
Ｓ２２ 排気ガス流量検出手段
Ｓ２３ 上流ＮＯｘ濃度検出手段
Ｓ２４ 下流ＮＯｘ濃度検出手段
Ｂ１１ ＮＯｘ排出量検出手段
Ｂ１２ 浄化率設定手段
Ｂ１３ ＮＯｘ放出量推定手段
Ｂ１４ ＮＯｘ放出量設定手段
Ｂ１５ 還元剤供給量設定手段
Ｂ１７，Ｂ２７ 比較判定手段
Ｂ１８ 補正手段
Ｂ２１ 実ＮＯｘ排出量演算手段
Ｂ２２ 浄化率演算手段
Ｂ２３ ＮＯｘ浄化量演算手段
Ｂ２４ ＮＯｘ放出量設定手段
Ｂ２５ 還元剤供給量設定手段
Ｂ２８ 第１補正手段
Ｂ２９ 実ＮＯｘ放出量演算手段
Ｂ３０ 第２補正手段
Claims (2)
- 内燃機関の排気系に設けられアンモニアを還元剤として排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒、
前記ＮＯｘ触媒上流の前記排気系に還元剤を供給する還元剤供給手段、
前記ＮＯｘ触媒の触媒温度又は触媒温度に相関するパラメータを検出又は推定する触媒温度検出手段、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関から排出されるＮＯｘ排出量を検出又は推定するＮＯｘ排出量検出手段、
前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて前記ＮＯｘ触媒の基準浄化率を設定する浄化率設定手段、
前記ＮＯｘ排出量検出手段により検出又は推定されたＮＯｘ排出量及び前記浄化率設定手段により設定された基準浄化率に基づき前記ＮＯｘ触媒の下流における推定ＮＯｘ放出量を演算するＮＯｘ放出量推定手段、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記ＮＯｘ触媒の下流から大気に放出される目標ＮＯｘ放出量を設定するＮＯｘ放出量設定手段、
前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて還元剤の添加量を設定する還元剤供給量設定手段、
前記還元剤供給量設定手段により設定された添加量となるように前記還元剤供給手段を制御する制御手段、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関に対する制御パラメータの基本制御値を設定するパラメータ設定手段、
前記ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量及び前記ＮＯｘ放出量推定手段により演算された推定ＮＯｘ放出量との比較結果に応じて、前記パラメータ設定手段により設定された基本制御値、及び前記還元剤供給量設定手段により設定された還元剤の添加量を補正する補正手段、
を備えたことを特徴とする内燃機関のＮＯｘ浄化装置。 - 内燃機関の排気系に設けられアンモニアを還元剤として排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒、
前記ＮＯｘ触媒上流の前記排気系に還元剤を供給する還元剤供給手段、
前記ＮＯｘ触媒の触媒温度又は触媒温度に相関するパラメータを検出又は推定する触媒温度検出手段、
前記内燃機関から排出される排気ガス流量を検出又は推定する排気ガス流量検出手段、
前記内燃機関から排出される前記ＮＯｘ触媒上流のＮＯｘ濃度を検出又は推定する上流ＮＯｘ濃度検出手段、
前記排気ガス流量検出手段及び前記上流ＮＯｘ濃度検出手段により検出又は推定された各情報に基づき前記内燃機関から排出される実ＮＯｘ排出量を演算する実ＮＯｘ排出量演算手段、
前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて前記ＮＯｘ触媒の基準浄化率を設定する浄化率設定手段、
前記ＮＯｘ排出量演算手段により演算された実ＮＯｘ排出量及び前記浄化率設定手段により設定された基準浄化率に基づき前記ＮＯｘ触媒の下流における推定ＮＯｘ放出量を演算するＮＯｘ放出量推定手段、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記ＮＯｘ触媒の下流から大気に放出される目標ＮＯｘ放出量を設定するＮＯｘ放出量設定手段、
前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて還元剤の添加量を設定する還元剤供給量設定手段、
前記還元剤供給量設定手段により設定された添加量となるように前記還元剤供給手段を制御する制御手段、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関に対する制御パラメータの基本制御値を設定するパラメータ設定手段、
前記ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量及び前記ＮＯｘ放出量推定手段により演算された推定ＮＯｘ放出量との比較結果に応じて、前記パラメータ設定手段により設定された基本制御値、及び前記還元剤供給量設定手段により設定された還元剤の添加量を補正する第１補正手段、
前記内燃機関から排出される前記ＮＯｘ触媒下流のＮＯｘ濃度を検出又は推定する下流ＮＯｘ濃度検出手段、
前記排気ガス流量検出手段及び前記下流ＮＯｘ濃度検出手段により検出又は推定された各情報に基づき前記ＮＯｘ触媒の下流から大気に放出される実ＮＯｘ放出量を演算する実ＮＯｘ放出量演算手段、
前記ＮＯｘ放出量設定手段により設定された目標ＮＯｘ放出量及び前記実ＮＯｘ放出量演算手段により演算された実ＮＯｘ放出量との比較結果に基づき前記第１補正手段により補正された補正基本制御値及び補正添加量を補正する第２補正手段、
を備えたことを特徴とする内燃機関のＮＯｘ浄化装置。
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