JP4344729B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、リーンＮＯ_Ｘ触媒を備えた内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、燃焼音の増大やＰＭの排出を抑制しつつ、迅速かつ円滑なサルファパージを行うための技術に関する。

ディーゼル機関を搭載した自動車の排気系には、排気ガス中の窒素酸化物（以下、ＮＯ_Ｘと記す）を還元浄化するＮＯ_Ｘ吸蔵還元型のリーンＮＯ_Ｘ触媒（lean NOx catalyst：以下、ＬＮＣと略称する）が設けられることがある。ＬＮＣは、バリウム等のＮＯ_Ｘ吸蔵材とパラジウム等の触媒物質とをアルミナ等の担体に担持させたもので、排気ガスの空燃比（以下、排気Ａ／Ｆと略称する）がリーンの時（すなわち、酸素濃度が高い時）に触媒物質によってＮＯ_Ｘを酸化して硝酸塩のかたちでＮＯ_Ｘ吸蔵材に吸蔵し、排気Ａ／Ｆがリッチの時（すなわち、酸素濃度が低い時）にＮＯ_Ｘ吸蔵材からＮＯ_２を放出すると同時にこれを触媒物質によって還元・無害化する機能を有する。

ディーゼル機関では大部分の運転領域において排気Ａ／Ｆがリーンとなるため、定速運転等を続けるとＮＯ_Ｘ吸蔵材に吸蔵されたＮＯ_Ｘの量が徐々に増大し、ＬＮＣのＮＯ_Ｘ吸蔵能力が低下してしまう。そのため、リッチ状態でごく短時間運転する再生運転（リッチスパイク運転）を行うことで排気ガス中の還元剤（ＣＯやＨＣ）の濃度を高め、ＮＯ_Ｘ吸蔵材からのＮＯ_Ｘの放出および還元を促進させてＬＮＣのＮＯ_Ｘ吸蔵能力を回復させるようにしている。

リッチスパイク運転は、コモンレール型ディーゼル機関の場合、燃料噴射タイミングやコモンレールの内圧、ＤＢＷ（Drive By Wire System）を用いての吸気絞り量、ＥＧＲ（Exhaust gas recirculation）弁の開度等、種々の運転パラメータを制御することによって行われる。一般に、リッチスパイク運転を行った場合、燃焼室内での燃焼状態が通常運転時から変化することで燃焼音が増大し、運転者が違和感を憶える等の問題が生じることがある。そこで、通常運転からリッチスパイク運転に移行する際の燃焼音の変化を抑制すべく、リッチスパイク運転時に、通常運転時と筒内圧の変化が近似するように運転パラメータを制御する技術が提案されている（特許文献１参照）。

一方、ディーゼル機関の燃料やエンジンオイルには硫黄分が含まれているため、排気ガス中には少量の硫黄酸化物（以下、ＳＯ_Ｘと記す）が存在し、ＮＯ_Ｘ吸蔵材にはＮＯ_Ｘと同様の機序でこのＳＯ_Ｘも吸収される。ＮＯ_Ｘ吸蔵材にＳＯ_Ｘが吸収された場合、ＮＯ_Ｘ浄化性能が当然に低下するため、適切な時期にＳＯ_Ｘ除去運転（以下、サルファパージ運転と記す）を行ってＬＮＣからＳＯ_Ｘを除去しなければならない。ＳＯ_ＸはリーンＮＯ_Ｘ触媒内で安定した硫酸塩を形成するため、ＮＯ_Ｘのように単に排気Ａ／ＦをリッチにしただけではＬＮＣから放出されず、ＬＮＣの温度を所定の温度まで高める（昇温させる）ことが必要となる（特許文献２参照）。
特開２００４−３４６８４４号公報 特開２００５−２３８２２号公報

サルファパージ運転を行うと、リッチスパイク運転時と同様に、燃焼室内での燃焼状態が通常運転時から変化して燃焼音が増大することが多い。この際、特許文献２の方法を採る、すなわち、通常運転時と筒内圧の変化が近似するような運転パラメータの制御（以下、燃焼音抑制制御と記す）を行うことで、通常運転からサルファパージ運転に移行する際の燃焼音の変化を抑制することが可能であるが、この場合には以下に述べる別種の問題が生じる。

サルファパージ運転は、比較的長時間かつ継続的にリッチ状態で行われるため、排気ガス中の粒子状物質（Particulate Matter：以下、ＰＭと記す）の発生量が増大する。ＰＭは、ＬＮＣの上流に設置されたＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）により捕捉され、排気温度の上昇時にＤＰＦ内で燃焼する。ところが、サルファパージ運転時に燃焼音抑制制御を行った場合、ＤＰＦ内でＰＭを燃焼させる温度に排気温度が到達せず、ＤＰＦの目詰まりによる背圧の上昇（出力の低下）やＤＰＦ再生運転インターバルの短縮等がもたらされる虞があった。

本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、燃焼音の増大やＰＭの排出を抑制しながら、迅速かつ円滑なサルファパージを実現した内燃機関の制御装置を提供することにある。

請求項１の発明に係る内燃機関の制御装置は、コモンレールと燃料噴射手段とを有するとともに排気通路にリーンＮＯ_Ｘ触媒が設置された内燃機関に設けられ、前記リーンＮＯ_Ｘ触媒に吸蔵された硫黄分を除去すべく、所定の条件下で前記内燃機関にサルファパージ運転を行わせる内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の燃焼音を検出する燃焼音検出手段を備え、前記サルファパージ運転時に、前記燃焼音検出手段が検出した燃焼音が第１燃焼音判定値を超えた場合、レール圧を低減させるとともに、パイロット噴射時期およびメイン噴射時期をリタードさせることで当該燃焼音を抑制する燃焼音抑制制御を実行することを特徴とする。

また、請求項２の発明に係る内燃機関の制御装置は、請求項１の発明に係る内燃機関の制御装置において、前記燃焼音抑制制御時に、前記燃焼音検出手段が検出した燃焼音が前記第１燃焼音判定値より小さい第２燃焼音判定値を下回った場合、前記レール圧を増大させることを特徴とする。

また、請求項３の発明に係る内燃機関の制御装置は、請求項１または請求項２の発明に係る内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の排気ガス温度または前記リーンＮＯ_Ｘ触媒の温度を検出する温度検出手段を更に備え、前記燃焼音抑制制御時に前記温度検出手段の検出温度が所定値以下となった場合、当該燃焼音抑制制御を中止することを特徴とする。
また、請求項４の発明に係る内燃機関の制御装置は、請求項１〜請求項３のいずれか一項の発明に係る内燃機関の制御装置において、前記レール圧の低減は、前記コモンレールに燃料を供給するサプライポンプによって行われることをことを特徴とする。

本発明によれば、燃焼音の増大やＰＭの排出を抑制しながら、迅速かつ円滑なサルファパージを行うことが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明が適用されたエンジンシステムの一実施形態を詳細に説明する。
図１は実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図であり、図２はエンジンシステムの構成要素とエンジンＥＣＵとの接続状態を示すブロック図である。

≪実施形態の構成≫
図１に示すように、エンジンシステム１は、ディーゼルエンジン（内燃機関）Ｅを中核に、エアクリーナ２や吸気管３、吸気マニホールド４等からなる吸気系と、排気マニホールド５や排気管６等からなる排気系と、コモンレール７や電子制御式の燃料噴射弁８等からなる燃料供給系とを備えている。本実施形態では、車室内にエンジンシステム１を統括制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit：以下、単にＥＣＵと記す）９が設置される一方、運転席には運転者によって操作されるアクセルペダル１０が設置されている。なお、エンジンＥには、そのクランク角度を検出するクランク角センサ１１と、気筒内の圧力を検出する筒内圧センサ１２とが設置されている。また、アクセルペダル１０には、その踏込量を検出するアクセルペダルセンサ１３が付設されている。

吸気管３と排気管６との間には可変容量型ターボチャージャ（Variable Geometry Turbocharger:以下、ＶＧターボと記す）２１が設置され、排気ガスのエネルギーによって加圧された空気がエンジンＥに常に供給される。また、吸気管３の管路には電子制御式のスロットル弁２２が設置され、所定の運転領域でエンジンＥの吸気量が絞られる。また、吸気管３と吸気マニホールド４との間には、低回転低負荷運転域等で流路断面積を絞って吸気流速が高めるべく、スワールコントロール弁２３が設けられている。なお、吸気管３にには、ＶＧターボ２１の上流側に吸気流量を検出する吸気流量センサ２４が設置され、ＶＧターボ２１の下流側に過給圧を検出する過給圧センサ２５が設置されている。また、スロットル弁２２には、その開度を検出するスロットル弁開度センサ２６が付設されている。

スワールコントロール弁２３と排気マニホールド５とは、高温の排気ガスを燃焼室に導くべく、排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと記す）通路３１を介して互いに連結されている。ＥＧＲ通路３１は、切換弁３２を介して分岐されたクーラー通路３１ａとバイパス通路３１ｂとからなっており、燃焼室に流入させる排気ガス（ＥＧＲガス）の量を調節するＥＧＲ弁３３がその合流部に設けられている。なお、ＥＧＲ弁３３には、その開度を検出するＥＧＲ弁開度センサ３４が付設されている。

排気管６の管路には、ディーゼル酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst：以下、ＤＯＣと記す）４１と、ＤＰＦ４２と、ＬＮＣ４３とを、排気の流れに沿ってこの順に連設してなる排気浄化装置４０が設置されている。なお、ＤＯＣ４１とＤＰＦ４２との間には排気温度を検出する排気温センサ４５が設置されている。また、ＬＮＣ４３には、その上流側にＬＮＣ温度センサ４６、上流側ＬＡＦ（Linear Air Fuel ratio）センサ４７Ｕ、上流側ＮＯｘセンサ４８Ｕが設置され、下流側に下流側ＬＡＦセンサ４７Ｌ、下流側ＮＯｘセンサ４８Ｌが設置されている。

コモンレール７には、エンジン駆動のサプライポンプ５１により、燃料タンク５２内の燃料が所定の圧力をもって圧送される。なお、コモンレール７には、その内圧（以下、レール圧と記す）を検出するレール圧センサ５３が付設されている。

ＥＣＵ９は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されている。図２に示すように、ＥＣＵ９には各センサ（クランク角センサ１１や筒内圧センサ１２等）からの検出信号が入力する一方、ＥＣＵ９からはエンジン制御機器（燃料噴射弁８やＶＧターボ２１等）への駆動信号が出力される。

≪実施形態の作用≫
エンジンシステム１が起動されると、ＥＣＵ９は、図３のフローチャートにその手順を示すサルファパージ制御が所定の処理インターバル（例えば、１０ｍｓ）で繰り返し実行される。

ＥＣＵ９は、サルファパージ制御を開始すると、先ず、図３のステップＳ１で初期値０のサルファパージ開始フラグＦｓｐが１であるか否かを判定する。サルファパージ制御の開始直後はこの判定が当然にＮｏとなるため、ＥＣＵ９は、ステップＳ２においてＬＮＣ４３のＳＯｘ被毒量の推定と、サルファパージに必要な還元剤量（必要還元剤量）の算出とを行う。

ＳＯ_Ｘ被毒量は、図４に示すようにＮＯ_Ｘ浄化率と逆比例の関係にあり、ＮＯ_Ｘ浄化率が高いとＳＯ_Ｘ被毒量は小さく、ＳＯ_Ｘ被毒が進行するとＮＯ_Ｘ浄化率は低下するため、ＮＯ_Ｘ浄化率の低下度合いからＳＯ_Ｘ被毒量を推定することができる。ここで、ＮＯ_Ｘ浄化率は、ＬＮＣ４３の上流側に設置された上流側ＮＯ_Ｘセンサ４８Ｕの出力と、下流側に設置された下流側ＮＯ_Ｘセンサ４８Ｌの出力との比率を求めることで算出できる。また、必要還元剤量は、図５に示すようにＳＯ_Ｘ被毒量と正比例の関係にあるため、ＳＯ_Ｘ被毒量から算出できる。なお、ＳＯ_Ｘ被毒量は、走行距離、運転時間、燃料消費量等からも推定することができる。

ＥＣＵ９は、次に、ステップＳ３でＳＯ_Ｘ被毒量が予め設定した判定値を超えたか否かを判断し、この判定がＮｏであれば、スタートに戻ってステップＳ１〜Ｓ３の処理を繰り返す。

長期間の運転によりＬＮＣ４３のＳＯ_Ｘ被毒量が増大し、ステップＳ３の判定がＹｅｓになった場合、ＥＣＵ９は、ステップＳ４でサルファパージ開始フラグＦｓｐを１とした後、ステップＳ５でＬＮＣ温度センサ４６から入力したＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣが第１温度判定値Ｔ１（例えば、６００℃）を超えているか否かを判定する。第１温度判定値Ｔ１は排気ガス中のＰＭがＤＰＦ４２内で燃焼可能と推定できる温度であり、ＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣが第１温度判定値Ｔ１を超えていれば、排気Ａ／ＦをリッチにしてもＰＭによるＤＰＦ４２の目詰まり等が起こり難い。なお、ステップＳ５の判定は、排気温センサ４５から入力した排気温度Ｔｅｘに基づいて行ってもよい。

＜昇温制御＞
ＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣが第１温度判定値Ｔ１より低く、ステップＳ５の判定がＮｏとなった場合、ＥＣＵ９は、ステップＳ６に移行して、図６のフローチャートにその手順を示す昇温制御を実行する。

昇温制御を開始すると、ＥＣＵ９は、先ず、図６のステップＳ２１で初期値０のマップ選択フラグＦｍａｐが１であるか否かを判定する。昇温制御の開始直後はこの判定が当然にＮｏとなるため、ＥＣＵ９は、ステップＳ２２において昇温用マップの選択を行った後、ステップＳ２３でマップ選択フラグＦｍａｐを１とする。

昇温用マップは、燃料噴射弁８による燃料噴射量や燃料噴射時期の他、ＶＧターボ２１による過給圧、スワールコントロール弁２３による燃焼室内のスワール強度、サプライポンプ５１によるレール圧、スロットル弁２２による新規吸入空気量等を排気温度を上昇させるようにマッピングしたものである。昇温用マップが選択された場合、メイン噴射タイミングの遅角、ポスト噴射の増量、吸入空気量の減量等が行われ、排気Ａ／Ｆがリッチとなると同時に排気温度も上昇して低負荷運転領域等であってもサルファパージが可能となる。

ステップＳ２３でマップ選択フラグＦｍａｐを１とした後、ＥＣＵ９は、ステップＳ２４で、クランク角センサ１１から入力したクランク軸回転速度と、アクセルペダルセンサ１３から入力したアクセルペダル１０の操作量、すなわちエンジンＥの運転負荷に基づき、図示しない領域判別マップから現在の運転状態がポスト噴射領域にあるか否かを判定する。

エンジンＥが低回転・低負荷運転領域にあり、ステップＳ２４の判定がＹｅｓとなった場合、ＥＣＵ９は、ステップＳ２５で第１Ｌ／Ｒタイマ（例えばリーン５秒（Ｌ１）／リッチ３０秒（Ｒ１））を起動し、スロットル弁２２の開度等を制御して吸気流量を変化させることで、排気Ａ／Ｆが所定値よりも高い（吸気量が相対的に多い）リーン状態と、Ａ／Ｆが所定値よりも低い（吸気量が相対的に少ない）リッチ状態とを一定の周期で交互に反復させる。

次に、ＥＣＵ９は、ステップＳ２６でＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣが第１温度判定値Ｔ１を超えているか否かを判定する。昇温制御開始直後でこの判定がＮｏであった場合、ＥＣＵ９は、ステップＳ２７でポスト噴射量を増量し、未燃ＨＣ濃度を高めることでＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣを上昇させる。

ステップＳ２７の処理が繰り返されてＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣが第１温度判定値Ｔ１を超えた場合、ＥＣＵ９は、ステップＳ２８でＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣが第２温度判定値Ｔ２（例えば、６５０℃）を超えているか否かを判定し、この判定がＹｅｓであった場合にはステップＳ２９でポスト噴射量を減量し、未燃ＨＣ濃度を低めることでＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣを下降させる。第２温度判定値Ｔ２は、排気浄化装置４０（ＤＯＣ４１，ＤＰＦ４２と，ＬＮＣ４３）の耐久性等が損なわれない範囲の温度であり、サルファパージ制御中においてもＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣがこれを超えないことが望ましい。

これにより、ポスト噴射を行う低回転・低負荷運転領域においては、図７に示す作動イメージのように、ＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣをフィードバックしてポスト噴射量が増減されることになり、Ａ／Ｆのリーン状態（一点鎖線の上側）とリッチ状態（一点鎖線の下側）とが一定の周期（Ｌ_１：Ｒ_１）で交互に反復する。その結果、ＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣが第１温度判定値Ｔ１と第２温度判定値Ｔ２との間に維持されることになり、ＤＰＦ４２内でＰＭを燃焼させながら、ＬＮＣ４３のサルファパージを進行させることができる。なお、ポスト噴射領域における昇温制御時には、ポスト噴射がＥＧＲ通路３１に流れ込まないように、ＥＧＲ弁３３は閉じておく。

一方、高い排気温度が得られるためにポスト噴射を行わなわずにサルファパージ可能なＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣが維持できる高回転速度・高負荷領域では、ポスト噴射による未燃ＨＣでの反応熱に依存せず、以下に述べるように、ＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣに応じてリーン／リッチ周期を変更することでＬＮＣ温度を維持する。

ステップＳ２４の判定がＮｏとなった場合、ＥＣＵ９は、ステップＳ３０でＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣが第１温度判定値Ｔ１を超えているか否かを判定する。そして、ステップＳ３０の判定がＮｏであった場合、ＥＣＵ９は、ステップＳ３１で第２Ｌ／Ｒタイマ（リーン３秒（Ｌ_２）／リッチ３０秒（Ｒ_２））を起動し、主燃料噴射量に対する吸気流量を増量させてリッチ時間を相対的に長くし、ＨＣをＯ_２と反応させることで（反応式：ＨＣ＋Ｏ_２→Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２）ＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣを上昇させる。

また、ＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣが第１温度判定値Ｔ１を超え、ステップＳ３０の判定がＹｅｓとなった場合、ＥＣＵ９は、ステップＳ３２でＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣが第２温度判定値Ｔ２を超えたか否かを判定する。そして、この判定がＮｏであった場合、ＥＣＵ９は、ステップＳ３３で第３Ｌ／Ｒタイマ（リーン３秒（Ｌ_３）／リッチ５０秒（Ｒ_３））を起動し、主燃料噴射量に対する吸気流量を減量させてリッチ時間を相対的に短くしてＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣを下降させる。

これにより、高回転・高負荷運転領域においては、図８に示した作動イメージのように、リーン／リッチの反復周期がＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣの温度に応じて持ち替えられ、ＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣが第１温度判定値Ｔ１と第２温度判定値Ｔ２との間に維持されることになる。この理由は、リッチからリーンに切り替えると、リッチ時は供給されるＯ_２濃度が低いのでＨＣが反応しきれず、リーン時に供給される高濃度のＯ_２により酸化反応を行い、その反応熱によってＬＮＣ４３の温度が一時的に上昇するからである（図９参照）。つまり、リーンにする周期を変更することで酸化反応の頻度が変わり、温度の度合いが変化するのである。

また、図１０に示すように、リーン／リッチの反復周期を変えることにより、ＬＮＣ４３の安定する温度に違いが生ずる。すなわち、リーン／リッチ比率をＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣに応じて変更することにより、ＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣを所定値で安定させることができる。

なお、Ｈ_２Ｓの発生メカニズムは、排気中に含まれるＳＯ_４がＢａＳＯ_４などの硫化塩としてＬＮＣ４３に吸着され、この硫化塩がＬＮＣ４３がリッチ雰囲気のときにＳＯ_２となってＨ_２Ｓが生成されるのである。
反応式：
ＢａＳＯ_４＋ＣＯ→ＢａＣＯ_３＋ＳＯ_２
ＳＯ_２＋Ｈ_２→Ｈ２Ｓ＋Ｏ_２
この際、図１１に示すように、ＳＯ_Ｘ、ＳＯ_２の放出開始からＨ_２Ｓが発生するまでに所定のタイムラグがあるので、この時間内にリーンに戻すことでＨ_２Ｓの発生を抑制することができ、これにより臭気の緩和が可能となる。

＜燃焼音抑制制御＞
ＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣが第１温度判定値Ｔ１より高く、図３のステップＳ５の判定がＹｅｓとなった場合、ＥＣＵ９は、ステップＳ７でエンジンＥの燃焼音が第１燃焼音判定値ＮＬ１より大きいか否かを更に判定し、この判定がＹｅｓであれば、ステップＳ８で図１２のフローチャートにその手順を示す燃焼音抑制制御を実行する。なお、ＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣが第１温度判定値Ｔ１より高くても、焼音が第１燃焼音判定値ＮＬ１以下である場合には、ステップＳ７の判定がＮｏとなるため、ＥＣＵ９は、ステップＳ６に移行して昇温制御を行う。本実施形態の場合、燃焼音は、筒内圧センサ１２の検出結果とクランク角センサ１１の検出結果とから、筒内圧の変化量ｄｐ／ｄθを算出して求めるが、シリンダヘッドにノイズセンサを装着して直接的に求めるようにしてもよい。

燃焼音抑制制御を開始すると、ＥＣＵ９は、先ず、図１２のステップＳ４１で初期値０のマップ選択フラグＦｍａｐが１であるか否かを判定する。燃焼音抑制制御の開始直後はこの判定が当然にＮｏとなるため、ＥＣＵ９は、ステップＳ４２において燃焼音抑制用マップの選択を行った後、ステップＳ４３でマップ選択フラグＦｍａｐを１とする。

燃焼音抑制用マップは、燃料噴射弁８による燃料噴射量や燃料噴射時期の他、ＶＧターボ２１による過給圧、スワールコントロール弁２３による燃焼室内のスワール強度、サプライポンプ５１によるレール圧、スロットル弁２２による新規吸入空気量等を燃焼音を抑制するようにマッピングしたものである。燃焼音抑制用マップが選択された場合、昇温制御時に対してレール圧の低減やメインおよびパイロット噴射時期のリタード等が行われ、燃焼音の増大がもたらされない範囲でのサルファパージが可能となる。なお、通常運転時制御から昇温制御や燃焼音抑制に切り換わる場合を始め、昇温制御と燃焼音抑制との間で切り換わる場合等にも、運転パラメータの急激な変動に起因するドライバビリティの悪化を抑制すべくランプ制御がなされる。

ステップＳ４３でマップ選択フラグＦｍａｐを１とした後、ＥＣＵ９は、ステップＳ４４で、燃焼音が第１燃焼音判定値ＮＬ１より大きいか否かを判定し、この判定がＹｅｓであればステップＳ４５でレール圧を減少させる。これにより、燃料噴射弁８による燃料噴射量が減少し、筒内圧の減少によって燃焼音が低下する。

一方、ステップＳ４５の処理が繰り返されて燃焼音が低下し、ステップＳ４４の判定がＮｏになると、ＥＣＵ９は、ステップＳ４６で燃焼音が第２燃焼音判定値ＮＬ２より小さいか否かを判定し、この判定がＹｅｓであればステップＳ４７でレール圧を増加させる。なお、第２燃焼音判定値ＮＬ２は、制御ハンチングを防止すべく、第１燃焼音判定値ＮＬ１に対して有意に小さい値に設定されている。

燃焼音抑制制御では、燃焼音が大きくならない範囲で、Ａ／Ｆのリッチ状態とＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣとが維持され、昇温制御と同様にサルファパージが進行する。

＜燃焼音抑制制御の中断＞
燃焼音抑制制御の実行中には、走行状態の変化等によって、ＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣが第１温度判定値Ｔ１以下となることがある。この場合、燃焼音が第１燃焼音判定値ＮＬ１を超えていても、図３のステップＳ５の判定がＮｏとなるため、ＥＣＵ９は、ステップＳ６に移行して昇温制御を行う。これにより、排気温度が低い状態（すなわち、ＤＰＦ４２でＰＭが燃焼されない状態）での排気ガス中のＰＭの増大が抑制され、ＤＰＦ４２の目詰まり等が起こり難くなる。なお、燃焼音抑制制御を中断した後にも、ＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣが第１温度判定値Ｔ１を超えると、図３のステップＳ５の判定がＹｅｓとなるため、燃焼音の増大時に燃焼音抑制制御が再び実行されるようになる。

＜サルファパージ完了判定＞
ＥＣＵ９は、図３のステップＳ６の昇温制御やステップＳ８の燃焼音抑制制御と並行して、ステップＳ９において、図１３あるいは図１４のフローチャートにその手順を示すサルファパージ完了判定を実行する。

サルファパージ完了判定にあたり、ＥＣＵ９は、上流側ＬＡＦセンサ４７Ｕの検出結果と、下流側ＬＡＦセンサ４７Ｌの検出結果との差を積算して還元剤消費量を推定し、その推定値が図３のステップＳ２で算出した必要還元剤量を超えた時点でサルファパージが完了したと判定する。あるいは、所定の基準値（例えば、理論空燃比：１４．７）と上流側ＬＡＦセンサ４７Ｕの検出結果との差を積算して還元剤供給量を推定し、その推定値が図３のステップＳ２で算出した必要還元剤量を超えた時点でサルファパージが完了したと判定する。

（還元剤消費量による完了判定）
還元剤消費量によってサルファパージの完了判定を行う場合、ＥＣＵ９は、先ず図１３のステップＳ５１で、上流側ＬＡＦセンサ４７Ｕの検出結果ＬＡＦ１と下流側ＬＡＦセンサ４７Ｌの検出結果ＬＡＦ２との差を下式により積算する。ここで、下式中の符号ｋは温度補正係数である。なお、ＬＡＦ１とＬＡＦ２との差に排気ガス流量ＳＶを掛けたものを積算してもよく、この場合には還元剤消費量の算出精度を更に向上させることができる。
消費量＝Σ（ＬＡＦ１−ＬＡＦ２）・ｋ
次に、ＥＣＵ９は、ステップＳ５２で還元剤消費量が必要還元剤量を超えたか否かを判定し、この判定がＹｅｓになった時点で初期値０のサルファパージ完了フラグＦｆｉｎを１とする。

図１５は、サルファパージ実行時における上流側ＬＡＦセンサ４７Ｕと下流側ＬＡＦセンサ４７Ｌとの出力差と、ＳＯ_Ｘ濃度との推移を示したものである。同図から判るように、サルファパージ開始初期には両ＬＡＦセンサ４７Ｕ，４７Ｌ間の出力差が大きく、サルファパージが進行してＳＯ_Ｘ濃度が低下するに連れて出力差が減少してゆく。このことから、両ＬＡＦセンサ４７Ｕ，４７Ｌの出力差に基づき、ＳＯ_Ｘの放出量を推定することが可能なことが分かる。

図１６に示すように、サルファパージは、ＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣが高い方が早く完了する傾向にある。しかしＬＡＦセンサの感度には温度との相関があるので、還元剤消費量の積算値にＬＮＣ温度Ｔ_ＬＮＣに応じた温度補正係数ｋを乗ずることにより、サルファパージ中の環境温度が変化した場合にも正確に還元剤消費量を把握することができ、サルファパージ完了判定の精度を向上させることができる。

（還元剤供給量による完了判定）
還元剤供給量によってサルファパージの完了判定を行う場合、ＥＣＵ９は、先ず図１４のステップＳ６１で、理論空燃比（１４．７）と上流側ＬＡＦセンサ４７Ｕの検出結果ＬＡＦ１との差を積算する。
消費量＝Σ（ＬＡＦ１−ＬＡＦ２）・ｋ
次に、ＥＣＵ９は、ステップＳ６２で還元剤供給量が必要還元剤量を超えたか否かを判定し、この判定がＹｅｓになった時点でサルファパージ完了フラグＦｆｉｎを１とする。

なお、還元剤消費量による完了判定と還元剤供給量による完了判定とは、どちらか一方のみ行ってもよいが、平行して実行した後に両完了判定を比較することで判定精度を更に向上させることができる。

＜サルファパージ終了処理＞
ＥＣＵ９は、図３のステップＳ９でのサルファパージ完了判定の後、ステップＳ１０でサルファパージ完了フラグＦｆｉｎが１であるか否かを判定する。サルファパージ制御中においてはこの判定がＮｏとなるため、スタートに戻ってステップＳ１〜ステップＳ１０までの処理を処理を繰り返すが、サルファパージが完了すると（サルファパージ完了判定においてサルファパージ完了フラグＦｆｉｎが１となると）、ステップＳ１１でサルファパージ終了処理を実行する。すなわち、昇温制御や燃焼音抑制制御を中止するとともに、サルファパージ開始フラグＦｓｐやサルファパージ完了フラグＦｆｉｎを０にリセットしてサルファパージ制御を終了する。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態はディーゼル機関におけるサルファパージに本発明を適用したものであるが、リーンＮＯ_Ｘ触媒を備えた他種の内燃機関に本発明を適用してもよい。また、内燃機関の具体的構成や制御の具体的手順等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。

実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図である。 エンジンシステムの構成要素とエンジンＥＣＵとの接続状態を示すブロック図である。 サルファパージ制御の手順を示すフローチャートである。 ＳＯ_Ｘ被毒量とＮＯ_Ｘ浄化率との関係を示すグラフである。 ＳＯ_Ｘ被毒量と還元剤必要量との関係を示すグラフである。 昇温制御の手順を示すフローチャートである。 昇温制御における各パラメータの変化を示す作動イメージである。 昇温制御における各パラメータの変化を示す作動イメージである。 酸素濃度とＬＮＣ温度との関係を示すグラフである。 リーン／リッチの反復周期とＬＮＣ温度との関係を示すグラフである。 ＳＯ_Ｘ、ＳＯ_２、Ｈ_２Ｓの濃度変化を示すグラフである。 燃焼音抑制制御の手順を示すフローチャートである。 サルファパージ完了判定の手順を示すフローチャートである。 サルファパージ完了判定の手順を示すフローチャートである。 ＬＡＦセンサの出力差とＳＯ_Ｘ濃度との推移を示すグラフである。 サルファパージ速度とＬＮＣ温度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ エンジンシステム
６ 排気管（排気通路）
８ 燃料噴射弁
９ エンジンＥＣＵ
１１ クランク角センサ（燃焼音検出手段）
１２ 筒内圧センサ（燃焼音検出手段）
４２ ＤＰＦ
４３ ＬＮＣ（リーンＮＯ_Ｘ触媒）
４５ 排気温センサ（温度検出手段）
４６ ＬＮＣ温度センサ（温度検出手段）
Ｅ エンジン（内燃機関）

Claims (4)

1. コモンレールと燃料噴射手段とを有するとともに排気通路にリーンＮＯ_Ｘ触媒が設置された内燃機関に設けられ、前記リーンＮＯ_Ｘ触媒に吸蔵された硫黄分を除去すべく、所定の条件下で前記内燃機関にサルファパージ運転を行わせる内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の燃焼音を検出する燃焼音検出手段を備え、
   前記サルファパージ運転時に、前記燃焼音検出手段が検出した燃焼音が第１燃焼音判定値を超えた場合、レール圧を低減させるとともに、パイロット噴射時期およびメイン噴射時期をリタードさせることで当該燃焼音を抑制する燃焼音抑制制御を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記燃焼音抑制制御時に、前記燃焼音検出手段が検出した燃焼音が前記第１燃焼音判定値より小さい第２燃焼音判定値を下回った場合、前記レール圧を増大させることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記内燃機関の排気ガス温度または前記リーンＮＯ_Ｘ触媒の温度を検出する温度検出手段を更に備え、
   前記燃焼音抑制制御時に前記温度検出手段の検出温度が所定値以下となった場合、当該燃焼音抑制制御を中止することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記レール圧の低減は、前記コモンレールに燃料を供給するサプライポンプによって行われることをことを特徴とする、請求項１〜請求項３にいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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