JP4630716B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、触媒装置の温度の推定値に基づいて排気の浄化を行う内燃機関の排気浄化装置に関する。

上記内燃機関の排気浄化装置として、排気中へ燃料を噴射する燃料添加弁と、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵する触媒が担持された触媒装置とを備えたものが知られている（特許文献１参照）。

こうした排気浄化装置では、触媒装置へＮＯｘとともに硫黄酸化物（ＳＯｘ）が吸蔵されることにより同装置のＮＯｘ吸蔵能力が低下するため、触媒装置に吸蔵されているＳＯｘの量が限界値を超えていると推定されるとき、ＳＯｘを還元させるための還元制御を行う。この還元制御では、排気中への燃料の供給を通じて触媒装置の温度（触媒床温）を目標温度まで上昇させた後、排気中への燃料の供給を通じて排気の空燃比をリッチにすることで、触媒装置のＳＯｘを還元してＮＯｘ吸蔵能力の回復を図るようにしている。

また、上記内燃機関の排気浄化装置として、排気中へ燃料を噴射する燃料添加弁と、排気中へ供給された燃料の酸化反応を促進させる第１触媒装置と、燃料の酸化反応を促進させる機能と排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕捉する機能とを有する第２触媒装置とを備えたものが知られている（特許文献２参照）。

こうした排気浄化装置では、第２触媒装置に捕捉されているＰＭの量が限界値を超えていると推定されるとき、ＰＭを浄化するための浄化制御を行う。この浄化制御では、排気中への燃料の供給を通じて触媒床温を目標温度まで上昇させることで、捕捉されているＰＭを燃焼させるようにしている。
特開２００２−１２２０１９号公報 特開２００４−１４３９８８号公報

ところで、上述のように、ＳＯｘの還元制御やＰＭの浄化制御では触媒床温に基づいて燃料の供給が行われるため、上記排気浄化装置においては触媒床温を精度良く推定することが要求される。

特許文献１の排気浄化装置では、触媒装置の下流に設けられた排気温度センサの計測値に基づいて触媒床温を推定するようにしているが、同排気温度センサの計測値は実際の触媒床温に対する応答遅れが大きいため、触媒床温の推定精度が十分に確保されないこともある。

特許文献２の排気浄化装置では、第１触媒装置の下流且つ第２触媒装置の上流の排気通路に排気温度センサを設けるとともに、このセンサの計測値を通じて第２触媒床温を把握することで触媒床温の推定精度の向上を図るようにしている。

上記排気浄化装置において、排気中へ供給された燃料の一部は第１触媒装置を通過して第２触媒装置にて燃焼されるが、同排気浄化装置ではこうした第２触媒装置での燃料の燃焼を加味した温度推定をすることができないため、触媒装置へ供給される燃料の量が多いときに触媒床温の推定精度が著しく悪化することも考えられる。

なお、上記特許文献１や特許文献２の排気浄化装置に限られず、触媒床温の推定値に基づいて排気の浄化を行うその他の排気浄化装置においても、触媒床温の推定に関して未だ改善の余地を残すものとなっている。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、触媒装置の温度の推定精度をより向上させることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化反応を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の上流に設けられて排気温度を計測する第１排気温度センサと、前記触媒装置の下流に設けられて排気温度を計測する第２排気温度センサと、前記触媒装置を通じて排気の浄化を行うための条件が成立しているとき、前記触媒装置の温度の推定値に基づいて前記添加剤供給手段による添加剤の供給態様を制御することで排気の浄化を行う制御手段と、前記第１排気温度センサの計測値と前記第２排気温度センサの計測値とを組み合わせて前記触媒装置の温度の推定値を算出する推定手段とを備え、前記触媒装置の温度の推定値に対して前記第１排気温度センサの計測値を反映させる度合いを第１計測値反映率とし、前記触媒装置の温度の推定値に対して前記第２排気温度センサの計測値を反映させる度合いを第２計測値反映率としたとき、前記推定手段は、排気の流量またはその相当値に基づいて前記第１計測値反映率及び前記第２計測値反映率を設定するものであることを要旨としている。なお、以降の説明にて用いる「触媒床温」は、触媒装置の温度を示す。

第１排気温度センサは、触媒装置へ流れ込む前の排気の温度を計測するため、基本的には実際の触媒床温に対する相関が高い計測値（実際の触媒床温との乖離が少ない計測値）を出力することができる。一方で、同計測値には、触媒装置での添加剤の酸化反応にともなう触媒床温の上昇が反映されない。

第２排気温度センサは、触媒装置から流れ出た後の排気の温度を計測するため、触媒装置での添加剤の酸化反応にともなう触媒床温の上昇が反映された計測値を出力することができる。一方で、同計測値は、基本的には実際の触媒床温に対する応答遅れが大きくなる。

上記発明では、こうした各排気温度センサの計測値の特性を考慮して、第１排気温度センサの計測値と第２排気温度センサの計測値とを組み合わせて触媒床温の推定値を算出するようにしている。これにより、触媒床温の推定値と実際の触媒床温との相関を適度に確保しつつ、同推定値に対して触媒装置での添加剤の酸化反応にともなう触媒床温の上昇を反映させることが可能となるため、触媒床温の推定精度をより向上させることができるようになる。
また、第１排気温度センサ及び第２排気温度センサはそれぞれ上述のような出力特性を有するため、実際の触媒床温に対する第２排気温度センサの計測値の応答遅れが小さいときには、第１排気温度センサの計測値よりも第２排気温度センサの計測値の方が実際の触媒床温をより適切に反映するようになる。従って、触媒床温の推定精度を向上させるためには、実際の触媒床温に対する第２排気温度センサの計測値の応答遅れを加味して、第１計測値反映率及び第２計測値反映率を設定することが望ましいといえる。一方で、第２排気温度センサの計測値の応答遅れは、排気の流量に応じて変化する傾向を示す。
上記発明では、こうしたことを考慮して、排気の流量またはその相当値に基づいて第１計測値反映率及び第２計測値反映率を設定するようにしているため、触媒床温の推定精度をより向上させることができるようになる。

（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記推定手段は、前記排気の流量またはその相当値が増量側へ変化するにつれて前記第１計測値反映率を小さくするとともに前記第２計測値反映率を大きくするものであることを要旨としている。

排気の流量が多くなるにつれて触媒装置へ与えられる熱エネルギが増大するため、触媒装置の温度に対する第２排気温度センサの計測値の応答遅れは、排気の流量が増量側へ変化するにつれて小さくなる傾向を示す。

上記発明では、こうしたことを考慮して、排気の流量またはその相当値が増量側へ変化するにつれて第１計測値反映率を小さくするとともに第２計測値反映率を大きくするようにしているため、触媒床温の推定精度をより向上させることができるようになる。

（３）請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒装置は、排気中の窒素酸化物を吸蔵する触媒が担持されたものであり、前記制御手段は、前記触媒装置に吸蔵されている硫黄酸化物を還元するための条件が成立しているとき、前記添加剤の供給を通じて排気の空燃比をリッチにすることで前記硫黄酸化物を還元させる硫黄還元処理を行うものであり、前記推定手段は、前記硫黄還元処理の実行中の前記第１計測値反映率及び前記第２計測値反映率と前記硫黄還元処理の停止中の前記第１計測値反映率及び前記第２計測値反映率とを異なる値に設定するものであることを要旨としている。

硫黄還元処理の実行中と硫黄還元処理の停止中とでは、触媒装置へ供給される添加剤の量が大きく異なることにより、実際の触媒床温と第１排気温度センサの計測値との乖離度合いにも大きな違いが現れる。ちなみに、第１排気温度センサの計測値には触媒装置での添加剤の酸化反応にともなう温度上昇が反映されないため、触媒装置へ供給される添加剤の量が多くなるほど実際の触媒床温と第１排気温度センサの計測値との乖離度合いは大きくなる傾向を示す。従って、触媒床温の推定精度を確保するためには、第１計測値反映率及び第２計測値反映率をそのときどきの処理に適合した値に設定する必要がある。

上記発明では、こうしたことを考慮して、硫黄還元処理の実行中の第１計測値反映率及び第２計測値反映率と硫黄還元処理の停止中の第１計測値反映率及び第２計測値反映率とを異なる値に設定するようにしているため、触媒床温の推定精度をより向上させることができるようになる。

（４）請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記推定手段は、前記硫黄還元処理の実行中の前記第２計測値反映率を前記硫黄還元処理の停止中の前記第２計測値反映率よりも大きく設定するとともに前記硫黄還元処理の実行中の前記第１計測値反映率を前記硫黄還元処理の停止中の前記第１計測値反映率よりも小さく設定するものであることを要旨としている。

硫黄還元処理の実行中は、硫黄還元処理の停止中に比べて多量の添加剤が触媒装置へ供給されるため、実際の触媒床温と第１排気温度センサの計測値との乖離度合いが大きくなる。

上記発明では、こうしたことを考慮して、硫黄還元処理の実行中の第２計測値反映率を硫黄還元処理の停止中の第２計測値反映率よりも大きく設定するとともに、硫黄還元処理の実行中の第１計測値反映率を硫黄還元処理の停止中の第１計測値反映率よりも小さく設定するようにしているため、触媒装置の温度の推定精度をより向上させることができるようになる。

（５）請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、当該排気浄化装置は、前記触媒装置の上流に配置されて前記添加剤の酸化反応を促進させる機能を有する上流触媒装置を備えるものであり、前記第１排気温度センサは、前記上流触媒装置の下流且つ前記触媒装置の上流の排気通路に設けられるものであり、前記第２排気温度センサは、前記触媒装置の下流に設けられるものであることを要旨としている。

（６）請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記推定手段は、前記触媒装置の温度の推定値に対して前記第１排気温度センサの計測値を反映させる度合いを第１計測値反映率とするとともに前記触媒装置の温度の推定値に対して前記第２排気温度センサの計測値を反映させる度合いを第２計測値反映率として、前記上流触媒装置の触媒機能が劣化していることを示す条件が成立しているとき、前記第１計測値反映率を「０」に設定するものであることを要旨としている。

上流触媒装置の触媒機能が劣化しているとき、同触媒装置で酸化されることなく触媒装置へ流れ込む添加剤の量が過度に多くなるため、実際の触媒床温と第１排気温度センサの計測値との乖離度合いは著しく大きくなる傾向にある。

上記発明では、こうしたことを考慮して、上流触媒装置の触媒機能が劣化していることを示す条件が成立しているとき、第１計測値反映率を「０」に設定するようにしているため、触媒床温の推定精度の低下を抑制することができるようになる。

（７）請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記推定手段は、前記第１排気温度センサの計測値と前記第２排気温度センサの計測値との組み合わせを通じて、前記触媒装置の上流から下流へわたっての複数箇所における該触媒装置の温度の推定値を算出するものであることを要旨としている。

触媒装置内においては、上流から下流へかけて温度勾配が生じるようになる。
上記発明では、触媒装置の上流から下流へわたっての複数箇所における触媒床温の推定値を算出することで、添加剤の供給態様の制御に際して触媒装置の温度勾配を加味することができるようにしている。これにより、より緻密な添加剤の供給制御を実現することができるようになる。

（８）請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記推定手段は、前記複数箇所における前記触媒装置の温度の推定値に基づいて該複数の推定値の代表値を算出するものであり、前記制御手段は、該代表値に基づいて前記添加剤供給手段による添加剤の供給態様を制御するものであることを要旨としている。

上記発明では、触媒装置の温度勾配が加味されて触媒床温の推定値（代表値）が算出されるため、同温度の推定精度をより向上させることができるようになる。また、こうした推定値に基づいて添加剤の供給態様が制御されるため、排気の浄化がより適切に行われるようになる。

（９）請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記第１排気温度センサの計測値に基づいて算出される前記触媒装置の温度の推定値を第１推定値とし、前記第２排気温度センサの計測値に基づいて算出される前記触媒装置の推定値を第２推定値とし、前記制御手段による排気の浄化に際して用いられる前記触媒装置の温度の推定値を第３推定値として、前記推定手段は、前記第１排気温度センサの計測値を排気の流量またはその相当値に基づいて補正することで前記第１推定値を算出し、前記第１推定値と前記第２推定値とを組み合わせて前記第３推定値を算出するものであることを要旨としている。

排気の流量が多くなるにつれて触媒装置へ与えられる熱エネルギが増大するため、実際の触媒床温と第１排気温度センサの計測値との乖離度合いは、排気の流量が増量側へ変化するにつれて小さくなる傾向を示す。

上記発明では、こうしたことを考慮して、第１排気温度センサの計測値を排気の流量またはその相当値に基づいて補正することで第１推定値を算出するようにしているため、同温度の推定精度を向上させることができるようになる。

（１０）請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記第１排気温度センサの計測値に基づいて算出される前記触媒装置の温度の推定値を第１推定値とし、前記第２排気温度センサの計測値に基づいて算出される前記触媒装置の推定値を第２推定値とし、前記制御手段による排気の浄化に際して用いられる前記触媒装置の温度の推定値を第３推定値として、前記推定手段は、前記第２排気温度センサの計測値を排気の流量またはその相当値に基づいて補正することで前記第２推定値を算出し、前記第１推定値と前記第２推定値とを組み合わせて前記第３推定値を算出するものであることを要旨としている。

排気の流量が多くなるにつれて触媒装置へ与えられる熱エネルギが増大するため、実際の触媒床温と第２排気温度センサの計測値との乖離度合いは、排気の流量が増量側へ変化するにつれて小さくなる傾向を示す。

上記発明では、こうしたことを考慮して、第２排気温度センサの計測値を排気の流量またはその相当値に基づいて補正することで第２推定値を算出するようにしているため、同温度の推定精度を向上させることができるようになる。

本発明の実施形態について、図１〜図１２を参照して説明する。
本実施形態では、ディーゼルエンジンの制御装置として本発明を具体化した場合を想定している。

＜ディーゼルエンジンの構造＞
図１に、本発明が適用されたディーゼルエンジンの概略構造を示す。
ディーゼルエンジン１は、エンジン本体１１、ターボチャージャ４、コモンレール式燃料供給装置５、排気再循環装置６及び排気浄化装置７を備えて構成されている。また、電子制御装置９を通じて各種装置が制御される。

エンジン本体１１には、複数のシリンダ１２が備えられている。
シリンダ１２内には、空気と燃料との混合気を燃焼させるための燃焼室１３が形成されている。

ディーゼルエンジン１においては、エンジン本体１１のインテークポートとインテークマニホールド２１とインテークパイプ２２とにより、外部の空気を燃焼室１３内へ流通させる吸気通路２３が構成されている。

吸気通路２３には、空気の流れ方向の上流側から順に、エアクリーナ２４、ターボチャージャ４のコンプレッサーホイール４１、インタークーラ２５及びスロットルバルブ２６が配置されている。

ディーゼルエンジン１においては、エンジン本体１１のエキゾーストポートとエキゾーストマニホールド３１とエキゾーストパイプ３２とにより、燃焼室１３内のガスを外部へ流通させる排気通路３３が構成されている。

排気通路３３には、排気の流れ方向の上流側から順に、排気浄化装置７の燃料添加弁７１、ターボチャージャ４のタービンホイール４２並びに排気浄化装置７のＮＯｘ触媒コンバータ７２及び触媒担持型ＰＭフィルタ７３が配置されている。なお、本実施形態においては、燃料添加弁７１が添加剤供給手段に相当する。また、ＮＯｘ触媒コンバータ７２が触媒装置に相当する。また、触媒担持型ＰＭフィルタ７３が第２触媒装置に相当する。

〔１〕「ターボチャージャの構造」
ターボチャージャ４は、排気のエネルギーを利用してインテークパイプ２２内の空気を圧縮することで、燃焼室１３内へ供給される空気の量を増加させる。

ターボチャージャ４は、吸気通路２３に配置されたコンプレッサーホイール４１と排気通路３３に配置されたタービンホイール４２とこれら各ホイール４１，４２を接続するローターシャフト４３とを備えて構成されている。そして、排気のエネルギーを通じてタービンホイール４２とともにコンプレッサーホイール４１を回転させることで吸入空気の圧縮を行う。

〔２〕「コモンレール式燃料供給装置の構造」
コモンレール式燃料供給装置５は、高圧の燃料を燃焼室１３内へ噴射することにより、燃焼室１３にて燃料を燃焼させる。

コモンレール式燃料供給装置５は、燃料噴射弁５１、燃料タンク５２、燃料ポンプ５３及びコモンレール５４を備えて構成されている。
燃料噴射弁５１は、対応するシリンダ１２の燃焼室に燃料を噴射する。

燃料ポンプ５３は、燃料タンク５２内の燃料を吸引するとともに、吸引した燃料を所定の圧力まで加圧してコモンレール５４へ供給する。
コモンレール５４は、燃料ポンプ５３から供給された燃料を高圧の状態に維持する。コモンレール５４内の燃料は、各燃料噴射弁５１の開弁にともない燃料噴射弁５１からシリンダ１２の燃焼室へ噴射される。

〔３〕「排気再循環装置の構造」
排気再循環装置６は、インテークパイプ２２内に排気の一部を供給することで、混合気の燃焼温度を低下させて窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量を低減させる。

排気再循環装置６は、連通管６１、ＥＧＲクーラ６２及びＥＧＲバルブ６３を備えて構成されている。
連通管６１は、タービンホイール４２よりも上流の排気通路３３とスロットルバルブ２６よりも下流の吸気通路２３とを連通する。また、連通管６１には、排気の流れ方向の上流側から順に、ＥＧＲクーラ６２及びＥＧＲバルブ６３が配置されている。

ＥＧＲクーラ６２は、連通管６１を介してインテークパイプ２２へ供給される排気を冷却する。
ＥＧＲバルブ６３は、連通管６１を介してインテークパイプ２２へ供給される排気の流量を調整する。

〔４〕「排気浄化装置の構造」
排気浄化装置７は、排気中の粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の浄化を行う。

排気浄化装置７は、燃料添加弁７１、ＮＯｘ触媒コンバータ７２及び触媒担持型ＰＭフィルタ７３を備えて構成されている。なお、本実施形態においては、ＮＯｘ触媒コンバータ７２が上流触媒装置に相当する。

ＮＯｘ触媒コンバータ７２は、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持された触媒担体を備えて構成されている。
ＮＯｘ触媒コンバータ７２においては、次のようにＮＯｘの浄化が行われる。
（ａ）排気が酸化雰囲気（リーン）の状態にあるとき、排気中のＮＯｘがＮＯｘ触媒に吸蔵される。
（ｂ）排気が還元雰囲気（ストイキあるいはリッチ）の状態にあるとき、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘが一酸化窒素（ＮＯ）として離脱し、ＨＣやＣＯにより還元される。

なお、「ストイキ」は排気の空燃比が理論空燃比に相当する状態を、「リーン」は排気の空燃比が理論空燃比よりも大きい状態を、「リッチ」は排気の空燃比が理論空燃比よりも小さい状態をそれぞれ示す。

触媒担持型ＰＭフィルタ７３は、排気中のＰＭを捕捉することのできる多孔質セラミック構造体（ＰＭフィルタ）を備えて構成されている。また、ＰＭフィルタには、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されている。

触媒担持型ＰＭフィルタ７３においては、次のようにＰＭの捕捉及び浄化が行われる。
（ａ）排気が多孔質セラミック構造体の壁を通過する際、排気中のＰＭが同セラミック構造体の壁により捕捉される。
（ｂ）排気が高温のとき、捕捉されているＰＭが排気中の酸素により酸化される。
（ｃ）ＮＯｘの吸蔵時や放出時に生成される活性酸素により、捕捉されているＰＭが酸化される。

また、触媒担持型ＰＭフィルタ７３においては、ＮＯｘ触媒コンバータ７２と同様の態様をもってＮＯｘの浄化が行われる。
燃料添加弁７１は、燃料（添加剤）の噴射を通じて排気中へ燃料を添加する。燃料添加弁７１には、コモンレール５４へ供給される燃料よりも圧力の低い燃料が燃料ポンプ５３を通じて供給される。

燃料添加弁７１から噴射された燃料は、排気とともにＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ供給される。なお、ディーゼルエンジン１においては、ＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３に対して燃料を供給することを目的として、燃料添加弁７１による燃料の噴射（燃料添加）が行われる。こうした燃料添加弁７１による燃料添加態様の詳細については後述する。

〔５〕「制御系の構造」
電子制御装置９は、エンジン制御にかかる演算処理を実行する中央演算処理装置、エンジン制御に必要なプログラムやマップが予め記憶された読み出し専用メモリ、中央演算処理装置の計算結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ、外部の信号を入力するための入力ポート、及び外部へ信号を出力するための出力ポート等を備えて構成されている。

電子制御装置９の入力ポートには、エンジン運転状態を検出するための第１排気温度センサ９１、第２排気温度センサ９２、排気空燃比センサ９３、エアフローメータ９４及び回転速度センサ９５等が接続されている。

第１排気温度センサ９１は、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の下流且つ触媒担持型ＰＭフィルタ７３の上流の排気通路３３に設けられており、触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ流れ込む排気の温度（第１排気温度ＴＥ１）に応じた電気信号を出力する。第１排気温度センサ９１の出力信号は、電子制御装置９へ入力された後、第１排気温度計測値ＴＥ１Ｍとして各種制御に用いられる。

第２排気温度センサ９２は、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の下流の排気通路３３に設けられており、触媒担持型ＰＭフィルタ７３から流れ出た排気の温度（第２排気温度ＴＥ２）に応じた電気信号を出力する。第２排気温度センサ９２の出力信号は、電子制御装置９へ入力された後、第２排気温度計測値ＴＥ２Ｍとして各種制御に用いられる。

排気空燃比センサ９３はタービンホイール４２の下流且つＮＯｘ触媒コンバータ７２の上流の排気通路３３に設けられており、エキゾーストパイプ３２内を流れる排気の空燃比（排気空燃比ＥＦＡ）に応じた電気信号を出力する。排気空燃比センサ９３の出力信号は、電子制御装置９へ入力された後、排気空燃比計測値ＥＡＦＭとして各種制御に用いられる。

エアフローメータ９４は、エアクリーナ１６の下流且つコンプレッサーホイール４１の上流の吸気通路２３に設けられており、インテークパイプ２２内を流れる空気の流量（吸気流量ＧＡ）に応じた電気信号を出力する。エアフローメータ９４の出力信号は、電子制御装置９へ入力された後、吸気流量計測値ＧＡＭとして各種制御に用いられる。

回転速度センサ９５は、クランクシャフトの近傍に設けられており、クランクシャフトの回転速度（エンジン回転速度ＮＥ）に応じた電気信号を出力する。回転速度センサ９５の出力信号は、電子制御装置９へ入力された後、エンジン回転速度計測値ＮＥＭとして各種制御に用いられる。

電子制御装置９の出力ポートには、スロットルバルブ２６、ＥＧＲバルブ６３、燃料ポンプ５３、燃料噴射弁５１及び燃料添加弁７１等の駆動回路が接続されている。
電子制御装置９は、上記各センサの検出信号から把握されるエンジン運転状態に基づいて、各制御パラメータの要求値（例えば燃料噴射弁５１による燃料の噴射量（燃料噴射量ＦＩ）や燃料添加弁７１による燃料の添加量（燃料添加量ＦＡ））を設定する。そして、出力ポートに接続された各機器類の駆動回路に対して、上記要求値に対応した指令信号を出力する。

電子制御装置９は、こうした駆動回路の制御を通じて、スロットルバルブ２６の開度を調整するスロットル制御、ＥＧＲバルブ６３の開度を調整するＥＧＲ制御、燃料ポンプ５３の吐出圧力を調整する吐出圧力制御、燃料噴射弁５１から燃料を噴射させる燃料噴射制御、並びに燃料添加弁７１から燃料を噴射させる燃料添加制御等の各種制御を行う。なお、制御手段は、電子制御装置９を含めて構成されている。

＜排気浄化制御＞
本実施形態では、排気を浄化するための制御として、触媒担持型ＰＭフィルタ７３上のＰＭを燃焼させる「ＰＭ再生制御」、ＮＯｘ触媒に吸蔵されている硫黄酸化物（ＳＯｘ）を還元して放出させる「Ｓ被毒回復制御」、及びＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元して放出させる「ＮＯｘ還元制御」が行われる。

ＰＭを燃焼させるＰＭ再生やＳＯｘを還元・放出させるＳ被毒回復を行うには、ＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３の温度（触媒床温）を十分に高温化する必要がある。そこで、ＰＭ再生制御やＳ被毒回復制御においては、触媒床温をＰＭ再生やＳ被毒回復に必要な温度（例えば６００〜７００℃）まで上昇させる昇温制御が行われる。

昇温制御では、燃料添加弁７１による排気への燃料添加を比較的短い間隔で継続的に繰り返すことで、ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３）に対する燃料の供給量を増大させるようにしている。これにより、排気中や触媒上での燃料の酸化反応にともなう発熱により触媒床温の高温化が図られるようになる。

〔１〕「ＰＭ再生制御」
排気浄化装置７においては、触媒担持型ＰＭフィルタ７３に捕捉されているＰＭの量が多くなるにつれて、同ＰＭフィルタ７３での圧力損失が増大する。従って、エンジン運転状態の悪化をまねく程度まで圧力損失が増大する前に、フィルタ上に堆積しているＰＭを浄化する必要がある。

そこで、電子制御装置９は、触媒担持型ＰＭフィルタ７３に堆積しているＰＭの量が限界値に達したと推定されるとき、ＰＭ再生制御を通じて昇温制御を行う。
そして、ＮＯｘ触媒コンバータ７２での燃料の酸化反応により高温の排気が触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ供給されるため、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の高温化を通じてＰＭが燃焼される。また、ＮＯｘ触媒コンバータ７２を通過した燃料が触媒担持型ＰＭフィルタ７３で酸化されるため、酸化反応にともなう発熱を通じてＰＭが燃焼される。

〔２〕「Ｓ被毒回復制御」
ＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３のＮＯｘ触媒は、燃料や潤滑油に由来する硫黄分から生成されるＳＯｘをＮＯｘとともに吸収する性質がある。一方で、ＮＯｘ触媒の吸蔵量には限界があるため、ＳＯｘ吸蔵量が過度に多くなった場合にはＮＯｘ吸蔵能力の低下（Ｓ被毒）をまねくようになる。従って、排気浄化装置７においては、ＳＯｘ吸蔵量の増加に起因してＮＯｘの吸蔵に支障をきたす前に、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘを還元する必要がある。

そこで、電子制御装置９は、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘの量が限界値に達したと推定されるとき、Ｓ被毒回復制御を通じて昇温制御とＳＯｘ還元制御とを行う。
これにより、昇温制御を通じてＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３が高温化された後、ＳＯｘ還元制御を通じて排気の空燃比がリッチとされるため、ＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３の周囲が高温の還元雰囲気に維持される。そして、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘが還元された後にＮＯｘ触媒から放出される。

〔３〕「ＮＯｘ還元制御」
排気浄化装置７においては、ＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３のＮＯｘ吸蔵量が限界に達する前に、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元して放出させる必要がある。

そこで、電子制御装置９は、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘの量が限界値に達したと推定されるとき、ＮＯｘ還元制御を通じて燃料添加弁７１による間欠的な燃料添加を行う。

これにより、ＮＯｘ触媒周囲の排気の空燃比が一時的にストイキまたはリッチの状態とされるため、ＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３のＮＯｘが還元される。なお、ＮＯｘ還元制御時、触媒床温は比較的低温（例えば２５０〜５００℃）に維持される。

上記ＰＭ再生制御やＳ被毒回復制御を通じての昇温制御の実行中、必要に応じて燃料噴射弁５１によるアフター噴射を行うこともできる。このアフター噴射は、パイロット噴射及びメイン噴射がなされた後の圧縮行程中や排気行程中に実行される燃料の噴射であり、パイロット噴射やメイン噴射のような燃焼室１３での燃焼に供される燃料の噴射とは別の燃料の噴射となっている。これにより、アフター噴射において噴射された燃料の多くは、燃焼室１３内で燃焼されることなく排気系に排出されるため、排気中の燃料が増量されて触媒床温の高温化が図られる。

＜Ｓ被毒回復制御処理＞
図２を参照して、「Ｓ被毒回復制御処理」について説明する。本処理は、電子制御装置９により一定の時間毎に繰り返し実行される。なお、以降の説明において、コンバータ触媒床温ＴＣはＮＯｘ触媒コンバータ７２の触媒床温を、フィルタ触媒床温ＴＦは触媒担持型ＰＭフィルタ７３の触媒床温を、目標触媒床温ＴＦＴは「昇温制御処理」におけるフィルタ触媒床温ＴＦの目標値をそれぞれ示す。

［ステップＳ１１０］触媒担持型ＰＭフィルタ７３に吸蔵されているＳＯｘを還元するための「ＳＯｘ還元制御処理」（図７）が実行されているか否かを判定する。
・「ＳＯｘ還元制御処理」が実行されていないとき、ステップＳ１２０の処理を行う。
・「ＳＯｘ還元制御処理」が実行されているとき、ステップＳ１５０の処理を行う。

［ステップＳ１２０］フィルタ触媒床温ＴＦを目標触媒床温ＴＦＴまで昇温させるための「昇温制御処理」（図５）が実行されているか否かを判定する。
・「昇温制御処理」が実行されていないとき、ステップＳ１３０の処理を行う。
・「昇温制御処理」が実行されているとき、ステップＳ１４０の処理を行う。

［ステップＳ１３０］Ｓ被毒回復制御の実行条件（ＳＯｘを還元するための条件）が成立しているか否かを判定する。
・実行条件が成立しているとき、ステップＳ１３２の処理を行う。
・実行条件が成立していないとき、「Ｓ被毒回復制御処理」を一旦終了する。

ステップＳ１３０の処理においては、次の［ａ］及び［ｂ］の条件が成立していることをもってＳ被毒回復制御の実行条件が成立していると判断する。
［ａ］触媒担持型ＰＭフィルタ７３に吸蔵されているＳＯｘの量（ＳＯｘ吸蔵量）が限界値に達している。なお、ＳＯｘ吸蔵量は、例えばディーゼルエンジン１の運転履歴（吸気流量ＧＡや燃料噴射量ＦＩ）に基づいて推定することができる。
［ｂ］コンバータ触媒床温ＴＣの推定値（推定コンバータ触媒床温ｅＴＣ）が、燃料の酸化反応を起こすために必要となる温度以上である。なお、推定コンバータ触媒床温ｅＴＣは、ディーゼルエンジン１の運転状態（吸気流量ＧＡや燃料噴射量ＦＩ）に基づいて推定することができる。

［ステップＳ１３２］「昇温制御処理」（図５）を開始する。これにより、「Ｓ被毒回復制御処理」の次回の制御周期においては、ステップＳ１２０の処理からステップＳ１４０の処理へ移行するようになる。

［ステップＳ１４０］推定フィルタ触媒床温ｅＴＦ（第３推定値）が目標触媒床温ＴＦＴ以上か否かを判定する。
・目標触媒床温ＴＦＴ以上のとき、ステップＳ１４２の処理を行う。
・目標触媒床温ＴＦＴ未満のとき、「Ｓ被毒回復制御処理」を一旦終了する。

なお、推定フィルタ触媒床温ｅＴＦは、「触媒床温推定処理」（図８）を通じて算出される。また、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の触媒床温を代表する値として算出される。
［ステップＳ１４２］「昇温制御処理」（図５）を終了するとともに「ＳＯｘ還元制御処理」（図７）を開始する。これにより、「Ｓ被毒回復制御処理」の次回の制御周期においては、ステップＳ１１０の処理からステップＳ１５０の処理へ移行するようになる。

［ステップＳ１５０］Ｓ被毒回復制御の終了条件（ＳＯｘの還元が完了したことを示す条件）が成立しているか否かを判定する。
・終了条件が成立しているとき、ステップＳ１５２の処理を行う。
・終了条件が成立していないとき、「Ｓ被毒回復制御処理」を一旦終了する。

ステップＳ１５０の処理においては、ＳＯｘ吸蔵量の推定値が判定値未満であることをもってＳ被毒回復制御の終了条件が成立していると判断する。なお、「ＳＯｘ還元制御処理」の実行中、例えば単位時間あたりのＳＯｘ還元量に基づいてＳＯｘ吸蔵量の推定値を更新することができる。

［ステップＳ１５２］「ＳＯｘ還元制御処理」（図７）を終了する。なお、Ｓ被毒回復制御の実行条件は、上記にて例示した条件に限られず適宜の条件を採用することができる。また、Ｓ被毒回復制御の終了条件についても同様に、上記にて例示した条件に限られず適宜の条件を採用することができる。

＜昇温制御処理＞
図５を参照して、「昇温制御処理」について説明する。本処理は、「Ｓ被毒回復制御処理」において開始されてから終了されるまで間、電子制御装置９により一定の時間毎に繰り返し実行される。

［ステップＳ２１０］「Ｓ被毒回復制御処理」を通じて「昇温制御処理」が開始された後にフィルタ触媒床温ＴＦの目標値（目標触媒床温ＴＦＴ）の設定が行われたか否かを判定する。
・目標触媒床温ＴＦＴの設定が行われていないとき、ステップＳ２１２の処理を行う。
・目標触媒床温ＴＦＴの設定が行われているとき、ステップＳ２１４の処理を行う。

［ステップＳ２１２］エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度ＮＥ及び燃料噴射量ＦＩ）に基づいて目標触媒床温ＴＦＴを設定する。ここでは、エンジン運転状態と目標触媒床温ＴＦＴとの関係が予め設定されたマップから目標触媒床温ＴＦＴを算出する。

目標触媒床温ＴＦＴは、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時に触媒担持型ＰＭフィルタ７３のＳＯｘを適切に還元させるために必要となる触媒床温として設定される。従って、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時、「昇温制御処理」を通じてフィルタ触媒床温ＴＦが目標触媒床温ＴＦＴよりも高い温度に維持されることにより、ＳＯｘの還元が適切に行われるようになる。

［ステップＳ２１４］目標触媒床温ＴＦＴに基づいて、燃料添加弁７１による排気への燃料の添加量（燃料添加量ＦＡ）を設定する。ここでは、目標触媒床温ＴＦＴとフィルタ触媒床温ＴＦの推定値（推定フィルタ触媒床温ｅＴＦ）との差に基づいて、フィルタ触媒床温ＴＦを目標触媒床温ＴＦＴよりも高い温度に維持するために必要となる燃料添加量ＦＡを算出する。なお、推定フィルタ触媒床温ｅＴＦは、「触媒床温推定処理」（図８）を通じて算出される。また、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の触媒床温を代表する値として算出される。

電子制御装置９において別途実行されている燃料添加制御では、このステップＳ２１４を通じて燃料添加量ＦＡが設定される毎に同添加量ＦＡの燃料を燃料添加弁７１から噴射させるべく燃料添加弁７１を制御する。こうして、燃料添加弁７１による燃料添加が繰り返して実行されることにより、フィルタ触媒床温ＴＦが目標触媒床温ＴＦＴよりも高い温度に維持されるようになる。

＜ＳＯｘ還元制御処理＞
図６を参照して、「ＳＯｘ還元制御処理」の概要について説明する。
図６は、「ＳＯｘ還元制御処理」の実行中における燃料添加量ＦＡ及び排気空燃比ＥＡＦの変化態様の一例を示す。

「ＳＯｘ還元制御処理」では、燃料添加弁７１による間欠燃料添加（所定の期間において比較的短い周期で燃料添加の実行と燃料添加の停止とを繰り返す態様の燃料添加）を通じて、排気空燃比ＥＡＦをリッチにするようにしている。図６においては、期間ｔ６Ａが間欠燃料添加の実行期間に相当する。

一方で、上記間欠燃料添加が実行されることにより、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の触媒床温が大きく上昇する。そこで、「ＳＯｘ還元制御処理」では、間欠燃料添加の定期的な停止を通じて触媒床温の過度の上昇を抑制するようにしている。図６においては、期間ｔ６Ｂが間欠燃料添加の停止期間に相当する。

「ＳＯｘ還元制御処理」の実行中、このように間欠燃料添加の実行と間欠燃料添加の停止が繰り返されるため、排気空燃比ＥＡＦは燃料の添加態様に対応してリッチとリーンとの間を反転するようになる。そして、排気空燃比ＥＡＦがリッチとされることにより、触媒担持型ＰＭフィルタ７３のＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘが還元されて同触媒から放出されるようになる。

図７を参照して、「ＳＯｘ還元制御処理」の詳細な処理手順について説明する。本処理は、「Ｓ被毒回復制御処理」において開始されてから終了されるまで間、電子制御装置９により繰り返し実行される。即ち、ステップＳ３２０の終了とともに再度ステップＳ３０２の処理が開始される。

［ステップＳ３０２］排気空燃比計測値ＥＡＦＭに基づいて、燃料添加弁７１の燃料添加量ＦＡを設定する。即ち、間欠燃料添加を通じて排気空燃比ＥＡＦをリッチとするために必要となる１回の噴射あたりの燃料添加量ＦＡを設定する。また、推定フィルタ触媒床温ｅＴＦが過度に高いとき（例えば上限触媒床温ＴＦｌｍｔを超えているとき）は、推定フィルタ触媒床温ｅＴＦに基づいて燃料添加量ＦＡに制限を加える。なお、上限触媒床温ＴＦｌｍｔは、熱による触媒担持型ＰＭフィルタ７３の損傷をまねかないフィルタ触媒床温ＴＦのうちで最も高い温度に相当する。

［ステップＳ３０４］推定フィルタ触媒床温ｅＴＦに基づいて間欠燃料添加の停止期間（要求停止期間ｔｓｔ）を設定する。即ち、フィルタ触媒床温ＴＦが過度に高い温度（例えば上限触媒床温ＴＦｌｍｔ以上の温度）とならないようにするために必要となる間欠燃料添加の停止期間を設定する。

［ステップＳ３０６］燃料添加弁７１による間欠燃料添加を開始する。
［ステップＳ３１０］間欠燃料添加を開始してからの経過期間（添加実行期間ｔｉ）が要求実行期間ｔｉｔに達したか否かを判定する。
・要求実行期間ｔｉｔに達していないとき、再度ステップＳ３１０の処理を行う。
・要求実行期間ｔｉｔに達しているとき、ステップＳ３１２の処理を行う。

要求実行期間ｔｉｔは、排気空燃比ＥＡＦのリッチ化を通じてＳＯｘを適切に還元するために必要となる間欠燃料添加の実行期間に相当する。なお、本処理では、予め設定された要求実行期間ｔｉｔを採用しているが、触媒担持型ＰＭフィルタ７３に吸蔵されているＳＯｘ量の推定値等に基づいて要求実行期間ｔｉｔを設定することもできる。

［ステップＳ３１２］燃料添加弁７１による間欠燃料添加を停止する。
［ステップＳ３２０］間欠燃料添加を停止してからの経過期間（添加停止期間ｔｓ）が要求停止期間ｔｓｔに達したか否かを判定する。
・要求停止期間ｔｓｔに達していないとき、再度ステップＳ３２０の処理を行う。
・要求停止期間ｔｓｔに達しているとき、ステップＳ３０２の処理を行う。

なお、「ＳＯｘ還元制御処理」の実行中、吸気流量ＧＡを減少させることで排気空燃比ＥＡＦのリッチ化を図ることもできる。例えば、ＥＧＲ制御によるインテークパイプ２２内へ排気の供給を通じて吸気流量ＧＡを減少させることで、排気空燃比ＥＡＦをリッチ側へ変化させることもできる。

＜触媒床温の推定態様＞
本実施形態の「触媒床温推定処理」では、フィルタ触媒床温ＴＦをより高い精度をもって推定するために、以下の〔１〕「推定処理の構成１」及び〔２〕「推定処理の構成２」で説明する処理を含めてフィルタ触媒床温ＴＦの推定を行うようにしている。

〔１〕「推定処理の構成１」
第１排気温度センサ９１は、触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ流れ込む直前の排気の温度を計測するため、基本的には実際のフィルタ触媒床温ＴＦに対する相関が高い計測値（実際のフィルタ触媒床温ＴＦとの乖離が小さい計測値）を出力することができる。一方で、同計測値には、触媒担持型ＰＭフィルタ７３での燃料の酸化反応にともなうフィルタ触媒床温ＴＦの上昇が反映されない。

第２排気温度センサ９２は、触媒担持型ＰＭフィルタ７３から流れ出た直後の排気の温度を計測するため、触媒担持型ＰＭフィルタ７３での燃料の酸化反応にともなうフィルタ触媒床温ＴＦの上昇が反映された計測値を出力することができる。一方で、同計測値は、基本的には実際のフィルタ触媒床温ＴＦに対する応答遅れが大きくなる。

本実施形態の「触媒床温推定処理」では、こうした各排気温度センサ９１，９２の計測値の特性を考慮して、第１排気温度計測値ＴＥ１Ｍに基づいて推定されたフィルタ触媒床温ＴＦ（第１推定触媒床温ｅＴＦ１）と第２排気温度計測値ＴＥ２Ｍに基づいて推定されたフィルタ触媒床温ＴＦ（第２推定触媒床温ｅＴＦ２）とを組み合わせて、フィルタ触媒床温ＴＦの推定値（推定フィルタ触媒床温ｅＴＦ）を算出するようにしている。

〔２〕「推定処理の構成２」
第１排気温度センサ９１及び第２排気温度センサ９２はそれぞれ上述のような出力特性を有するため、実際のフィルタ触媒床温ＴＦに対する第２排気温度センサ９２の計測値の応答遅れが小さいときには、第１排気温度センサ９１の計測値よりも第２排気温度センサ９２の計測値の方が実際のフィルタ触媒床温ＴＦをより適切に反映するようになる。即ち、フィルタ触媒床温ＴＦの推定精度を向上させるためには、実際のフィルタ触媒床温ＴＦに対する第２排気温度センサ９２の計測値の応答遅れを加味して、推定フィルタ触媒床温ｅＴＦに対する各推定触媒床温ｅＴＦ１，ｅＴＦ２の反映度合いを設定するが望ましい。一方で、第２排気温度センサ９２の計測値の応答遅れは、排気浄化装置７の動作態様に応じて変化する傾向を示す。

本実施形態の「触媒床温推定処理」では、こうしたことを考慮して、推定フィルタ触媒床温ｅＴＦに対して第１推定触媒床温ｅＴＦ１を反映させる度合い（第１推定値反映率ＤＰ１）と、推定フィルタ触媒床温ｅＴＦに対して第２推定触媒床温ｅＴＦ２を反映させる度合い（第２推定値反映率ＤＰ２）とを排気浄化装置７の動作態様に応じて設定するようにしいている。

＜触媒床温推定処理＞
図８〜図１２を参照して、「触媒床温推定処理」の詳細な処理手順について説明する。本処理は、電子制御装置９により一定の時間毎に繰り返し実行される。

［ステップＳ４０２］第１排気温度計測値ＴＥ１Ｍ及び排気流量ＧＥに基づいてフィルタ触媒床温ＴＦの推定値を算出する。「触媒床温推定処理」では、排気温度ＴＥの計測値として第１排気温度計測値ＴＥ１Ｍのみを用いて算出したフィルタ触媒床温ＴＦの推定値を第１推定触媒床温ｅＴＦ１として設定する。

ステップＳ４０２の処理では、具体的に次の（ａ）及び（ｂ）の処理を通じて第１推定触媒床温ｅＴＦ１を算出する。
（ａ）排気流量ＧＥと第１補正量ＴＥｇｅ１との関係が予め設定された第１補正量算出マップ（図９）から、今回制御周期の排気流量ＧＥに適合した第１補正量ＴＥｇｅ１を算出する。なお、本処理では、排気流量ＧＥの相当値として吸気流量ＧＡを用いるようにしている。即ち、第１補正量ＴＥｇｅ１の算出に際しては、今回制御周期の吸気流量計測値ＧＡＭが第１補正量算出マップに適用される。

（ｂ）第１排気温度計測値ＴＥ１Ｍを第１補正量ＴＥｇｅ１に基づいて補正して第１推定触媒床温ｅＴＦ１を算出する。即ち、第１排気温度計測値ＴＥ１Ｍと第１補正量ＴＥｇｅ１との加算を通じて得られた値を第１推定触媒床温ｅＴＦ１として設定する。

ここで、第１補正量算出マップの設定態様について説明する。
第１補正量ＴＥｇｅ１は、第１排気温度計測値ＴＥ１Ｍと実際のフィルタ触媒床温ＴＦとの乖離を補正するための値として算出される。従って、第１排気温度計測値ＴＥ１Ｍと実際のフィルタ触媒床温ＴＦとの乖離度合いに応じて第１補正量ＴＥｇｅ１を設定する必要がある。

一方で、排気流量ＧＥが多くなるにつれて触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ供給される熱エネルギの量が大きくなるため、第１排気温度計測値ＴＥ１Ｍと実際のフィルタ触媒床温ＴＦとの乖離度合いは、排気流量ＧＥが増量側へ変化するにつれて小さくなる傾向を示す。

第１補正量算出マップにおいては、こうした乖離度合いの変化傾向に即して排気流量ＧＥと第１補正量ＴＥｇｅ１との関係が設定されている。即ち、排気流量ＧＥが増量側へ変化するにつれて第１補正量ＴＥｇｅ１が小さくなるようにマップが構成されている。

［ステップＳ４０４］第２排気温度計測値ＴＥ２Ｍ及び排気流量ＧＥに基づいてフィルタ触媒床温ＴＦの推定値を算出する。「触媒床温推定処理」では、排気温度ＴＥの計測値として第２排気温度計測値ＴＥ２Ｍのみを用いて算出したフィルタ触媒床温ＴＦの推定値を第２推定触媒床温ｅＴＦ２として設定する。

ステップＳ４０４の処理では、具体的に次の（ａ）及び（ｂ）の処理を通じて第２推定触媒床温ｅＴＦ２を算出する。
（ａ）排気流量ＧＥと第２補正量ＴＥｇｅ２との関係が予め設定された第２補正量算出マップ（図１０）から、今回制御周期の排気流量ＧＥに適合した第２補正量ＴＥｇｅ２を算出する。なお、本処理では、排気流量ＧＥの相当値として吸気流量ＧＡを用いるようにしている。即ち、第２補正量ＴＥｇｅ２の算出に際しては、今回制御周期の吸気流量計測値ＧＡＭが第２補正量算出マップに適用される。

（ｂ）第２排気温度計測値ＴＥ２Ｍを第２補正量ＴＥｇｅ２に基づいて補正して第２推定触媒床温ｅＴＦ２を算出する。即ち、第２排気温度計測値ＴＥ２Ｍと第２補正量ＴＥｇｅ２との加算を通じて得られた値を第２推定触媒床温ｅＴＦ２として設定する。

ここで、第２補正量算出マップの設定態様について説明する。
第２補正量ＴＥｇｅ２は、第２排気温度計測値ＴＥ２Ｍと実際のフィルタ触媒床温ＴＦとの乖離を補正するための値として算出される。従って、第２排気温度計測値ＴＥ２Ｍと実際のフィルタ触媒床温ＴＦとの乖離度合いに応じて第２補正量ＴＥｇｅ２を設定する必要がある。

一方で、排気流量ＧＥが多くなるにつれて触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ供給される熱エネルギの量が大きくなるため、第２排気温度計測値ＴＥ２Ｍと実際のフィルタ触媒床温ＴＦとの乖離度合いは、排気流量ＧＥが増量側へ変化するにつれて小さくなる傾向を示す。

第２補正量算出マップにおいては、こうした乖離度合いの変化傾向に即して排気流量ＧＥと第２補正量ＴＥｇｅ２との関係が設定されている。即ち、排気流量ＧＥが増量側へ変化するにつれて第２補正量ＴＥｇｅ２が小さくなるようにマップが構成されている。

［ステップＳ４０６］排気浄化装置７の動作態様に基づいて第１推定値反映率ＤＰ１を設定する。具体的には、次のステップＳ４０６−１からステップＳ４０６−４までの処理を通じて第１推定値反映率ＤＰ１の設定を行う。

［ステップＳ４０６−１］排気浄化装置７の状態が次の「状態Ａ」〜「状態Ｃ」のいずれに属しているかを把握する。
「状態Ａ」：ＮＯｘ触媒コンバータ７２の触媒機能が劣化している。
「状態Ｂ」：上記「状態Ａ」以外且つＳＯｘ還元制御処理の実行中。
「状態Ｃ」：上記「状態Ｂ」以外。

なお、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の触媒機能が劣化しているか否かについては、電子制御装置９を通じて別途行われる劣化判定処理により判定される。同判定処理では、推定コンバータ触媒床温ｅＴＣと第１排気温度計測値ＴＥ１Ｍとの乖離度合いが基準の度合いよりも大きいとき、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の触媒機能が劣化していると判断する。

［ステップＳ４０６−２］排気浄化装置７が「状態Ａ」に属しているとき、第１推定値反映率ＤＰ１を「０」に設定する。なお、第１推定値反映率ＤＰ１を「０」近傍のいずれかの値に設定することもできる。

［ステップＳ４０６−３］排気浄化装置７が「状態Ｂ」に属しているとき、排気流量ＧＥに基づいて第１推定値反映率ＤＰ１を設定する。具体的には、次の処理を通じて第１推定値反映率ＤＰ１を設定する。

排気浄化装置７が「状態Ｂ」に属しているときにおける排気流量ＧＥと第１推定値反映率ＤＰ１との関係が予め設定された還元制御時反映率算出マップ（図１１）から、今回制御周期の排気流量ＧＥに適合した第１推定値反映率ＤＰ１を算出する。なお、本処理では、排気流量ＧＥの相当値として吸気流量ＧＡを用いるようにしている。即ち、第１推定値反映率ＤＰ１の算出に際しては、今回制御周期の吸気流量計測値ＧＡＭが還元制御時反映率算出マップに適用される。

［ステップＳ４０６−４］排気浄化装置７が「状態Ｃ」に属しているとき、排気流量ＧＥに基づいて第１推定値反映率ＤＰ１を設定する。具体的には、次の処理を通じて第１推定値反映率ＤＰ１を設定する。

排気浄化装置７が「状態Ｃ」に属しているときにおける排気流量ＧＥと第１推定値反映率ＤＰ１との関係が予め設定された通常制御時反映率算出マップ（図１２）から、今回制御周期の排気流量ＧＥに適合した第１推定値反映率ＤＰ１を算出する。なお、本処理では、排気流量ＧＥの相当値として吸気流量ＧＡを用いるようにしている。即ち、第１推定値反映率ＤＰ１の算出に際しては、今回制御周期の吸気流量計測値ＧＡＭが通常制御時反映率算出マップに適用される。

［ステップＳ４０８］第１推定値反映率ＤＰ１に基づいて第２推定値反映率ＤＰ２を設定する。即ち、下記［式１］を通じて第２推定値反映率ＤＰ２の算出を行う。

［式１］

ＤＰ２ ← １ − ＤＰ１

なお、還元制御時反映率算出マップ及び通常制御時反映率算出マップに排気流量ＧＥと第２推定値反映率ＤＰ２との関係を予め織り込ませておくとともに、上記ステップＳ４０６の処理において第１推定値反映率ＤＰ１及び第２推定値反映率ＤＰ２を算出することもできる。

ここで、還元制御時反映率算出マップ及び通常制御時反映率算出マップの設定態様について説明する。
まず、各算出マップにおける排気流量ＧＥと第１推定値反映率ＤＰ１との関係について説明する。

排気流量ＧＥが多くなるにつれて触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ供給される熱エネルギの量が大きくなるため、第２排気温度計測値ＴＥ２Ｍと実際のフィルタ触媒床温ＴＦとの乖離度合いは、排気流量ＧＥが増量側へ変化するにつれて小さくなる傾向を示す。

従って、上記「推定処理の構成２」にて説明したように、排気流量ＧＥが増量側へ変化するにつれて第２推定値反映率ＤＰ２をより大きい値に設定する、即ち第１推定値反映率ＤＰ１をより小さい値に設定することで、フィルタ触媒床温ＴＦの推定精度の向上を図ることが可能となる。

還元制御時反映率算出マップ及び通常制御時反映率算出マップにおいては、こうしたことに基づいて、排気流量ＧＥが増量側へ変化するにつれて第１推定値反映率ＤＰ１が小さくなるように排気流量ＧＥと第１推定値反映率ＤＰ１との関係が設定されている。

次に、還元制御時反映率算出マップと通常制御時反映率算出マップとの関係について説明する。
ＳＯｘ還元制御処理の実行中と停止中とでは、触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ供給される燃料の量が大きく異なることにより、実際のフィルタ触媒床温ＴＦと第１排気温度センサ９１の計測値との乖離度合いにも大きな違いが現れる。ちなみに、第１排気温度センサ９１の計測値には触媒担持型ＰＭフィルタ７３での燃料の酸化反応にともなうフィルタ触媒床温ＴＦの上昇が反映されないため、触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ供給される燃料の量が多くなるほど実際のフィルタ触媒床温ＴＦと第１排気温度センサ９１の計測値との乖離度合いは大きくなる傾向を示す。

ＳＯｘ還元制御処理の実行中は、排気空燃比ＥＡＦをリッチにするための間欠燃料添加が行われることにより、ＳＯｘ還元制御処理の停止中に比べて多量の燃料が触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ供給されるため、実際のフィルタ触媒床温ＴＦと第１排気温度センサ９１の計測値との乖離度合いが大きくなる。

従って、還元制御時反映率算出マップにおいては、通常制御時反映率算出マップよりも第１推定値反映率ＤＰ１が小さい値に設定されている。即ち、同一の排気流量ＧＥでの第１推定値反映率ＤＰ１を比較したとき、還元制御時反映率算出マップの第１推定値反映率ＤＰ１は通常制御時反映率算出マップの第１推定値反映率ＤＰ１よりも小さい値となる。

［ステップＳ４１０］第１推定触媒床温ｅＴＦ１、第１推定値反映率ＤＰ１、第２推定触媒床温ｅＴＦ２及び第２推定値反映率ＤＰ２に基づいて推定フィルタ触媒床温ｅＴＦを算出する。即ち、下記［式２］を通じて推定フィルタ触媒床温ｅＴＦの算出を行う。

［式２］

ｅＴＦ ← ｅＴＦ１ × ＤＰ１ ＋ ｅＴＦ２ × ＤＰ２

なお、上記［式２］を通じて算出された推定フィルタ触媒床温ｅＴＦは、「Ｓ被毒回復制御処理」の「昇温制御処理」及び「ＳＯｘ還元制御処理」をはじめとして、推定フィルタ触媒床温ｅＴＦを用いる各制御処理において適宜参照される。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に示すような効果が得られるようになる。

（１）本実施形態の排気浄化装置では、第１推定触媒床温ｅＴＦ１と第２推定触媒床温ｅＴＦ２とを組み合わせて推定フィルタ触媒床温ｅＴＦを算出するようにしている。これにより、推定フィルタ触媒床温ｅＴＦと実際のフィルタ触媒床温ＴＦとの相関を適度に確保しつつ、同推定値ｅＴＦに対して触媒担持型ＰＭフィルタ７３での燃料の酸化反応にともなう触媒床温の上昇を反映させることが可能となるため、フィルタ触媒床温ＴＦの推定精度をより向上させることができるようになる。

（２）本実施形態の排気浄化装置では、排気流量ＧＥ（吸気流量ＧＡ）に基づいて第１推定値反映率ＤＰ１及び第２推定値反映率ＤＰ２を設定するようにしている。これにより、フィルタ触媒床温ｅＴＦの推定精度をより向上させることができるようになる。

（３）本実施形態の排気浄化装置では、排気流量ＧＥ（吸気流量ＧＡ）が増量側へ変化するにつれて第１推定値反映率ＤＰ１を小さくするとともに第２推定値反映率ＤＰ２を大きくするようにしている。これにより、フィルタ触媒床温ｅＴＦの推定精度をより向上させることができるようになる。

（４）本実施形態の排気浄化装置では、ＳＯｘ還元制御処理の実行中の第１推定値反映率ＤＰ１及び第２推定値反映率ＤＰ２とＳＯｘ還元制御処理の停止中の第１推定値反映率ＤＰ１及び第２推定値反映率ＤＰ２とを異なる値に設定するようにしている。これにより、フィルタ触媒床温ｅＴＦの推定精度をより向上させることができるようになる。

（５）本実施形態の排気浄化装置では、ＳＯｘ還元制御処理の実行中の第２推定値反映率ＤＰ２をＳＯｘ還元制御処理の停止中の第２推定値反映率ＤＰ２よりも大きく設定するとともに、ＳＯｘ還元制御処理の実行中の第１推定値反映率ＤＰ１をＳＯｘ還元制御処理の停止中の第１推定値反映率ＤＰ１よりも小さく設定するようにしている。これにより、フィルタ触媒床温ｅＴＦの推定精度をより向上させることができるようになる。

（６）ＮＯｘ触媒コンバータ７２の触媒機能が劣化しているとき、ＮＯｘ触媒コンバータ７２で酸化されることなく触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ流れ込む燃料の量が過度に多くなるため、実際のフィルタ触媒床温ＴＦと第１排気温度センサ９１の計測値との乖離度合いは著しく大きくなる。

本実施形態の排気浄化装置では、こうしたことを考慮して、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の触媒機能が劣化していることを示す条件が成立しているとき、第１推定値反映率ＤＰ１を「０」に設定するようにしている。これにより、フィルタ触媒床温ＴＦの推定精度の低下を抑制することができるようになる。

（７）本実施形態の排気浄化装置では、第１排気温度センサ９１の計測値を排気流量ＧＥに基づいて補正することで第１推定触媒床温ｅＴＦ１を算出するようにしている。また、第２排気温度センサ９２の計測値を排気流量ＧＥに基づいて補正することで第２推定触媒床温ｅＴＦ２を算出するようにしている。これにより、各推定触媒床温ひいてはフィルタ触媒床温ＴＦの推定精度を向上させることができるようになる。

＜変更例＞
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記実施形態では、「触媒床温推定処理」のステップＳ４０６において排気浄化装置７が属する状態を「状態Ａ」、「状態Ｂ」及び「状態Ｃ」に分類したが、この「状態Ｃ」をさらに次の「状態Ｄ」と「状態Ｅ」とに分けることもできる。
「状態Ｄ」：「状態Ｂ」以外且つ昇温制御処理の実行中。
「状態Ｅ」：「状態Ｄ」以外。

この場合、排気浄化装置７が「状態Ｄ」に属しているときにおける排気流量ＧＥと第１推定値反映率ＤＰ１との関係を予め設定した反映率算出マップと、排気浄化装置７が「状態Ｅ」に属しているときにおける排気流量ＧＥと第１推定値反映率ＤＰ１との関係を予め設定した反映率算出マップとを通じて、それぞれの状態での第１推定値反映率ＤＰ１を算出することができる。

・上記実施形態では、第１推定触媒床温ｅＴＦ１と第２推定触媒床温ｅＴＦ２とを組み合わせて推定フィルタ触媒床温ｅＴＦを算出するようにしたが、例えば次のように変更することもできる。即ち、第１排気温度計測値ＴＥ１Ｍと第２排気温度計測値ＴＥ２Ｍとを組み合わせて推定フィルタ触媒床温ｅＴＦを算出することもできる。

この場合、上記実施形態の「触媒床温推定処理」を次のように変更することで、上記推定フィルタ触媒床温ｅＴＦの算出態様を実現することができる。
（ａ）ステップＳ４０２及びＳ４０４の処理を省略する。
（ｂ）第１推定触媒床温ｅＴＦ１を第１排気温度計測値ＴＥ１Ｍに置き換える。
（ｃ）第２推定触媒床温ｅＴＦ２を第２排気温度計測値ＴＥ２Ｍに置き換える。
（ｄ）第１推定値反映率ＤＰ１を第１計測値反映率（推定フィルタ触媒床温ｅＴＦに対して第１排気温度計測値ＴＥ１Ｍを反映させる度合い）に置き換える。なお、第１計測値反映率は第１推定値反映率ＤＰ１に準じた態様をもって設定される。
（ｅ）第２推定値反映率ＤＰ２を第２計測値反映率（推定フィルタ触媒床温ｅＴＦに対して第２排気温度計測値ＴＥ２Ｍを反映させる度合い）に置き換える。なお、第２計測値反映率は第２推定値反映率ＤＰ２に準じた態様をもって設定される。

・上記実施形態では、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の触媒床温を代表する値として推定フィルタ触媒床温ｅＴＦを算出するようにしたが、例えば次のように変更することもできる。即ち、第１推定触媒床温ｅＴＦ１と第２推定触媒床温ｅＴＦ２との組み合わせを通じて、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の上流から下流へわたっての複数箇所について個々の位置での推定フィルタ触媒床温ｅＴＦを算出することもできる。

この場合、第１推定触媒床温ｅＴＦ１と第２推定触媒床温ｅＴＦ２との組み合わせに際して、触媒担持型ＰＭフィルタ７３内での温度勾配を加味することで上記個々の位置での推定フィルタ触媒床温ｅＴＦを算出することができる。そして、「Ｓ被毒回復制御処理」をはじめとした排気浄化のための各制御において、上記複数の推定フィルタ触媒床温ｅＴＦからそれぞれ制御に適した推定値を選択することで、より緻密な燃料添加を実現することができるようになる。

・また、上記複数の推定フィルタ触媒床温ｅＴＦに基づいてこれら触媒床温ｅＴＦの代表値（例えば複数の推定フィルタ触媒床温ｅＴＦの平均値）を算出するとともに、この値に基づいて燃料添加態様を制御することもできる。なお、こうした複数箇所での推定フィルタ触媒床温ｅＴＦを算出する構成は、上記第１排気温度計測値ＴＥ１Ｍと第２排気温度計測値ＴＥ２Ｍとを組み合わせて推定フィルタ触媒床温ｅＴＦの算出を行う構成に対しても適用することができる。

本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した実施形態について、同排気浄化装置を備えたディーゼルエンジンの全体構成を示す概略図。 同実施形態において電子制御装置を通じて実行される「Ｓ被毒回復制御処理」の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態において電子制御装置を通じて実行される「Ｓ被毒回復制御処理」の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態において電子制御装置を通じて実行される「Ｓ被毒回復制御処理」の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態において電子制御装置を通じて実行される「昇温制御処理」の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の「ＳＯｘ還元制御処理」の実行中における燃料添加態様及び排気空燃比の変化態様の一例を示すタイムチャート。 同実施形態において電子制御装置を通じて実行される「ＳＯｘ還元制御処理」の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態において電子制御装置を通じて実行される「触媒床温推定処理」の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の「触媒床温推定処理」にて用いられる第１補正量算出マップを示す図。 同実施形態の「触媒床温推定処理」にて用いられる第２補正量算出マップを示す図。 同実施形態の「触媒床温推定処理」にて用いられる還元制御時反映率算出マップを示す図。 同実施形態の「触媒床温推定処理」にて用いられる通常制御時反映率算出マップを示す図。

符号の説明

１…ディーゼルエンジン、１１…エンジン本体、１２…シリンダ、１３…燃焼室。
２１…インテークマニホールド、２２…インテークパイプ、２３…吸気通路、２４…エアクリーナ、２５…インタークーラ、２６…スロットルバルブ。

３１…エキゾーストマニホールド、３２…エキゾーストパイプ、３３…排気通路。
４…ターボチャージャ、４１…コンプレッサーホイール、４２…タービンホイール、４３…ローターシャフト。

５…コモンレール式燃料供給装置、５１…燃料噴射弁、５２…燃料タンク、５３…燃料ポンプ、５４…コモンレール。
６…排気再循環装置、６１…連通管、６２…ＥＧＲクーラ、６３…ＥＧＲバルブ。

７…排気浄化装置、７１…燃料添加弁、７２…ＮＯｘ触媒コンバータ、７３…触媒担持型ＰＭフィルタ。
９…電子制御装置、９１…第１排気温度センサ、９２…第２排気温度センサ、９３…排気空燃比センサ、９４…エアフローメータ、９５…回転速度センサ。

Claims (10)

1. 排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、
   前記添加剤の酸化反応を促進させる機能を有する触媒装置と、
   該触媒装置の上流に設けられて排気温度を計測する第１排気温度センサと、
   前記触媒装置の下流に設けられて排気温度を計測する第２排気温度センサと、
   前記触媒装置を通じて排気の浄化を行うための条件が成立しているとき、前記触媒装置の温度の推定値に基づいて前記添加剤供給手段による添加剤の供給態様を制御することで排気の浄化を行う制御手段と、
   前記第１排気温度センサの計測値と前記第２排気温度センサの計測値とを組み合わせて前記触媒装置の温度の推定値を算出する推定手段とを備え、
   前記触媒装置の温度の推定値に対して前記第１排気温度センサの計測値を反映させる度合いを第１計測値反映率とし、前記触媒装置の温度の推定値に対して前記第２排気温度センサの計測値を反映させる度合いを第２計測値反映率としたとき、
   前記推定手段は、排気の流量またはその相当値に基づいて前記第１計測値反映率及び前記第２計測値反映率を設定するものである
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記推定手段は、前記排気の流量またはその相当値が増量側へ変化するにつれて前記第１計測値反映率を小さくするとともに前記第２計測値反映率を大きくするものである
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記触媒装置は、排気中の窒素酸化物を吸蔵する触媒が担持されたものであり、
   前記制御手段は、前記触媒装置に吸蔵されている硫黄酸化物を還元するための条件が成立しているとき、前記添加剤の供給を通じて排気の空燃比をリッチにすることで前記硫黄酸化物を還元させる硫黄還元処理を行うものであり、
   前記推定手段は、前記硫黄還元処理の実行中の前記第１計測値反映率及び前記第２計測値反映率と前記硫黄還元処理の停止中の前記第１計測値反映率及び前記第２計測値反映率とを異なる値に設定するものである
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記推定手段は、前記硫黄還元処理の実行中の前記第２計測値反映率を前記硫黄還元処理の停止中の前記第２計測値反映率よりも大きく設定するとともに前記硫黄還元処理の実行中の前記第１計測値反映率を前記硫黄還元処理の停止中の前記第１計測値反映率よりも小さく設定するものである
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   当該排気浄化装置は、前記触媒装置の上流に配置されて前記添加剤の酸化反応を促進させる機能を有する上流触媒装置を備えるものであり、
   前記第１排気温度センサは、前記上流触媒装置の下流且つ前記触媒装置の上流の排気通路に設けられるものであり、
   前記第２排気温度センサは、前記触媒装置の下流に設けられるものである
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
6. 請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記推定手段は、前記触媒装置の温度の推定値に対して前記第１排気温度センサの計測値を反映させる度合いを第１計測値反映率とするとともに前記触媒装置の温度の推定値に対して前記第２排気温度センサの計測値を反映させる度合いを第２計測値反映率として、前記上流触媒装置の触媒機能が劣化していることを示す条件が成立しているとき、前記第１計測値反映率を「０」に設定するものである
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記推定手段は、前記第１排気温度センサの計測値と前記第２排気温度センサの計測値との組み合わせを通じて、前記触媒装置の上流から下流へわたっての複数箇所における該触媒装置の温度の推定値を算出するものである
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
8. 請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記推定手段は、前記複数箇所における前記触媒装置の温度の推定値に基づいて該複数の推定値の代表値を算出するものであり、
   前記制御手段は、該代表値に基づいて前記添加剤供給手段による添加剤の供給態様を制御するものである
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記第１排気温度センサの計測値に基づいて算出される前記触媒装置の温度の推定値を第１推定値とし、前記第２排気温度センサの計測値に基づいて算出される前記触媒装置の推定値を第２推定値とし、前記制御手段による排気の浄化に際して用いられる前記触媒装置の温度の推定値を第３推定値として、
   前記推定手段は、前記第１排気温度センサの計測値を排気の流量またはその相当値に基づいて補正することで前記第１推定値を算出し、前記第１推定値と前記第２推定値とを組み合わせて前記第３推定値を算出するものである
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
    前記第１排気温度センサの計測値に基づいて算出される前記触媒装置の温度の推定値を第１推定値とし、前記第２排気温度センサの計測値に基づいて算出される前記触媒装置の推定値を第２推定値とし、前記制御手段による排気の浄化に際して用いられる前記触媒装置の温度の推定値を第３推定値として、
    前記推定手段は、前記第２排気温度センサの計測値を排気の流量またはその相当値に基づいて補正することで前記第２推定値を算出し、前記第１推定値と前記第２推定値とを組み合わせて前記第３推定値を算出するものである
    ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

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