JP6547348B2 - 排気浄化システム - Google Patents

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Description

本発明は、排気浄化システムに関する。
従来、内燃機関から排出される排気中の窒素化合物（ＮＯｘ）を還元浄化する触媒として、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が知られている。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、排気がリーン雰囲気のときに排気中に含まれるＮＯｘを吸蔵すると共に、排気がリッチ雰囲気のときに排気中に含まれる炭化水素で吸蔵していたＮＯｘを還元浄化により無害化して放出する。このため、触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量に達したなどの所定条件が成立した場合には、ＮＯｘ吸蔵能力を回復させるべく、排気管噴射やポスト噴射によって排気をリッチ状態にする所謂ＮＯｘパージを定期的に行う必要がある（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２００８−２０２４２５号公報 特開２００７−１６７１３号公報
前述のＮＯｘパージはＮＯｘ吸蔵能力を回復させる目的で行われているため、ＮＯｘパージの開始条件には所定量以上のＮＯｘがＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されることが含まれている。ここで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吸蔵能力の回復力は、内燃機関の運転状態に応じて変化する。例えば、排気温度が高い状態と低い状態とでは、吸蔵されたＮＯｘの還元浄化効率が異なっている。
このため、例えＮＯｘ吸蔵還元型触媒がＮＯｘ吸蔵能力の回復に適した状態になっていても、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されたＮＯｘが所定量に達していない場合には、ＮＯｘパージは行われず、ＮＯｘ吸蔵能力を効率よく回復できる機会を逃しているという課題がある。
開示のシステムは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力を効率よく回復させることを目的とする。
開示のシステムは、内燃機関の排気通路に設けられて、排気リーン状態で排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気リッチ状態で吸蔵されているＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の触媒温度が第１触媒温度閾値以上であって前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吸蔵量が吸蔵量閾値以上である場合に、ポスト噴射及び排気管噴射の少なくとも一方の燃料噴射制御により排気をリッチ状態にして、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元浄化させるＮＯｘパージを実施する第１ＮＯｘパージ制御手段と、前記ＮＯｘ吸蔵量が前記吸蔵量閾値未満であっても、前記触媒温度が前記第１触媒温度閾値よりも高い第２触媒温度閾値以上である場合には、前記ＮＯｘパージを実施する第２ＮＯｘパージ制御手段と、を備える。
開示のシステムによれば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力を効率よく回復させることができる。
本実施形態に係る排気浄化システムを示す全体構成図である。 本実施形態に係るＮＯｘパージ制御部を示す機能ブロック図である。 本実施形態に係るＮＯｘパージ制御を説明するタイミングチャート図である。 本実施形態に係るＮＯｘパージ制御の開始処理を示すブロック図である。 本実施形態に係るＮＯｘパージ制御の禁止処理を示すブロック図である。 本実施形態に係るＮＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値の設定処理を示すブロック図である。 本実施形態に係るＮＯｘパージリッチ制御時の目標噴射量の設定処理を示すブロック図である。 ＮＯｘ吸蔵量増加時に実施されるＮＯｘパージリッチ制御を説明するタイミングチャート図である。 ＮＯｘの最適浄化条件で実施されるＮＯｘパージリッチ制御を説明するタイミングチャート図である。 ＮＯｘ浄化触媒の低活性温度で実施されるＮＯｘパージリッチ制御を説明するタイミングチャート図である。 本実施形態に係るインジェクタの噴射量学習補正の処理を示すブロック図である。 本実施形態に係る学習補正係数の演算処理を説明するフロー図である。 本実施形態に係るＭＡＦ補正係数の設定処理を示すブロック図である。
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る排気浄化システムを説明する。
図１に示すように、内燃機関の一例であるディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０の各気筒には、図示しないコモンレールに畜圧された高圧燃料を各気筒内に直接噴射するインジェクタ１１がそれぞれ設けられている。これら各インジェクタ１１の燃料噴射量や燃料噴射タイミングは、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）５０から入力される指示信号に応じてコントロールされる。
エンジン１０の吸気マニホールド１０Ａには新気を導入する吸気通路１２が接続され、排気マニホールド１０Ｂには排気を外部に導出する排気通路１３が接続されている。吸気通路１２には、吸気上流側から順にエアクリーナ１４、吸入空気量センサ（以下、ＭＡＦセンサという）４０、可変容量型過給機２０のコンプレッサ２０Ａ、インタークーラ１５、吸気スロットルバルブ１６等が設けられている。排気通路１３には、排気上流側から順に可変容量型過給機２０のタービン２０Ｂ、排気後処理装置３０等が設けられている。なお、図１中において、符号４１はエンジン回転数センサ、符号４２はアクセル開度センサ、符号４６はブースト圧センサをそれぞれ示している。
ＥＧＲ装置２１は、排気マニホールド１０Ｂと吸気マニホールド１０Ａとを接続するＥＧＲ通路２２と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２３と、ＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブ２４とを備えている。
排気後処理装置３０は、ケース３０Ａ内に排気上流側から順に酸化触媒３１、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２、パティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという）３３を配置して構成されている。また、酸化触媒３１よりも上流側の排気通路１３には、ＥＣＵ５０から入力される指示信号に応じて、排気通路１３内に未燃燃料（主にＨＣ）を噴射する排気管噴射装置３４が設けられている。
酸化触媒３１は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面に酸化触媒成分を担持して形成されている。酸化触媒３１は、排気管噴射装置３４又はインジェクタ１１のポスト噴射によって未燃燃料が供給されると、これを酸化して排気温度を上昇させる。
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面にアルカリ金属等を担持して形成されている。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２は、排気空燃比がリーン状態のときに排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気空燃比がリッチ状態のときに排気中に含まれる還元剤（ＨＣ等）で吸蔵したＮＯｘを還元浄化する。
フィルタ３３は、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気の流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。フィルタ３３は、排気中のＰＭを隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、ＰＭ堆積推定量が所定量に達すると、これを燃焼除去するいわゆるフィルタ強制再生が実行される。フィルタ強制再生は、排気管噴射又はポスト噴射によって上流側の酸化触媒３１に未燃燃料を供給し、フィルタ３３に流入する排気温度をＰＭ燃焼温度まで昇温することで行われる。
第１排気温度センサ４３は、酸化触媒３１よりも上流側に設けられており、酸化触媒３１に流入する排気温度（触媒入口温度）を検出する。第２排気温度センサ４４は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２とフィルタ３３との間に設けられており、フィルタ３３に流入する排気温度を検出する。ＮＯｘ／ラムダセンサ４５は、フィルタ３３よりも下流側に設けられており、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２を通過した排気のＮＯｘ値及びラムダ値（以下、空気過剰率ともいう）を検出する。
ＥＣＵ５０は、エンジン１０等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。これら各種制御を行うため、ＥＣＵ５０にはセンサ類４０〜４６のセンサ値が入力される。また、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘパージ制御部１００と、ＭＡＦ追従制御部２００、噴射量学習補正部３００と、ＭＡＦ補正係数演算部４００とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるＥＣＵ５０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
［ＮＯｘパージ制御］
ＮＯｘパージ制御部１００は、排気をリッチ雰囲気にしてＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に吸蔵されているＮＯｘを還元浄化により無害化して放出することで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるＮＯｘパージ制御を実行する。
本実施形態において、ＮＯｘパージ制御部１００は、図２に示すように、ＮＯｘパージ開始処理部１１０と、ＮＯｘパージ禁止処理部１２０と、ＮＯｘパージリーン制御部１３０と、ＮＯｘパージリッチ制御部１４０とを一部の機能要素として備えている。本実施形態において、ＮＯｘパージリッチ制御部１４０は本発明の第１ＮＯｘパージ制御手段を構成すると共に、本発明の第２ＮＯｘパージ制御手段を構成する。例えば、図８で説明する第２開始条件でのＮＯｘパージリッチ制御を実施期間中において、ＮＯｘパージリッチ制御部１４０は本発明の第１ＮＯｘパージ制御手段を構成する。また、図９で説明する第４開始条件でのＮＯｘパージリッチ制御を実施期間中において、ＮＯｘパージリッチ制御部１４０は本発明の第２ＮＯｘパージ制御手段を構成する。以下、これら各機能要素の詳細について説明する。
［ＮＯｘパージ制御の開始処理］
図４は、ＮＯｘパージ開始処理部１１０による開始処理を示すブロック図である。ＮＯｘパージ開始処理部１１０は、ＮＯｘパージ開始判定部１１１、タイマ１１２、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１３、吸蔵量閾値マップ１１４、触媒温度推定部１１５、吸蔵量閾値補正部１１６、浄化率演算部１１７、インターバル目標値マップ１１８、インターバル目標値補正部１１９、劣化度合推定部１２０を一部の機能要素として有する。
ＮＯｘパージ開始判定部１１１は、次の条件（１）〜（７）の何れかが成立した場合、前回のＮＯｘパージの制御終了からの経過時間がインターバル目標値補正部１１９から入力されたインターバル（閾値時間）を経過したことを条件に、ＮＯｘパージを開始すると判定し、ＮＯｘパージフラグＦＮＰをオン（ＦＮＰ＝１）に設定する。また、ＮＯｘパージ開始判定部１１１は、何れの開始条件に基づいて実施されるＮＯｘパージであるかを識別するための識別フラグ（ＦＴＹＰＥ）を設定する。
ＮＯｘパージ開始判定部１１１で判定される開始条件は、例えば、（１）強制リッチスイッチ（不図示）からの操作信号が入力された第１開始条件、（２）ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵量推定値が所定の吸蔵量閾値（第１吸蔵量閾値）以上に増加した第２開始条件、（３）ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２でのＮＯｘ浄化率が所定の浄化率閾値以下に低下した第３開始条件、（４）ＮＯｘ吸蔵量推定値が第２開始条件の吸蔵量閾値よりも小さい所定の吸蔵量閾値（第２吸蔵量閾値）以下であって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の温度がＮＯｘの還元浄化に特に適した温度域である第４開始条件、（５）アイドリングが所定期間に亘って行われている第５開始条件、（６）エンジン１０が所定の回転数閾値以上で回転し、エンジン１０に対する負荷が所定の負荷閾値以上である第６開始条件、（７）ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２が所定の触媒温度閾値未満である低温状態が所定時間に亘って継続している第７開始条件の７つであるが、これらに限定されるものではない。
これらの開始条件の何れかが成立すると、ＮＯｘパージ開始判定部１１１は、ＮＯｘパージフラグＦＮＰをオン（ＦＮＰ＝１）にしてＮＯｘパージ制御を開始させる（図３の時刻ｔ１参照）。また、ＮＯｘパージ開始判定部１１１は、成立した開始条件を示す識別フラグ（ＦＴＹＰＥ）を出力する。
第２開始条件の判定に用いるＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ＿ＮＯｘは、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１３によって推定される。ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ＿ＮＯｘは、例えば、エンジン１０の運転状態やＮＯｘ／ラムダセンサ４５のセンサ値等を入力信号として含むマップやモデル式等に基づいて演算すればよい。ＮＯｘ吸蔵量閾値ＳＴＲ＿ｔｈｒ＿ＮＯｘは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の触媒推定温度Ｔｅｍｐ＿ＬＮＴに基づいて参照される吸蔵量閾値マップ１１４で設定される。触媒推定温度Ｔｅｍｐ＿ＬＮＴは、触媒温度推定部１１５によって推定される。触媒推定温度Ｔｅｍｐ＿ＬＮＴは、例えば、第１排気温度センサ４３で検出される酸化触媒３１の入口温度、酸化触媒３１及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の内部でのＨＣ・ＣＯ発熱量等に基づいて推定すればよい。
なお、吸蔵量閾値マップ１１４に基づいて設定されたＮＯｘ吸蔵量閾値ＳＴＲ＿ｔｈｒ＿ＮＯｘは、吸蔵量閾値補正部１１６によって補正されるようになっている。吸蔵量閾値補正部１１６は、ＮＯｘ吸蔵量閾値ＳＴＲ＿ｔｈｒ＿ＮＯｘに、劣化度合推定部１２０によって求められる劣化補正係数（劣化度合）を乗算することで行われる。劣化補正係数は、例えば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２内部でのＨＣ・ＣＯ発熱量低下、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の熱履歴、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ浄化率低下、車両走行距離等に基づいて求められる。
第３開始条件の判定に用いるＮＯｘ浄化率ＮＯｘ＿ｐｕｒ％は、浄化率演算部１１７によって演算される。ＮＯｘ浄化率ＮＯｘ＿ｐｕｒ％は、例えば、ＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される触媒下流側のＮＯｘ量を、エンジン１０の運転状態等から推定される触媒上流側のＮＯｘ排出量で除算することで求められる。
第４開始条件や第７開始条件の判定に用いるＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ＿ＮＯｘはＮＯｘ吸蔵量推定部１１３によって推定され、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の触媒推定温度Ｔｅｍｐ＿ＬＮＴは触媒温度推定部１１５によって推定される。第５開始条件や第６開始条件の判定に用いるエンジン１０の回転数やエンジン１０の負荷は、エンジン回転数センサ４１やアクセル開度センサ４２から入力される検出信号に基づいて取得される。
各開始条件の判定に用いるインターバル目標値Ｉｎｔ＿ｔｇｒは、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて参照されるインターバル目標値マップ１１８で設定される。このインターバル目標値Ｉｎｔ＿ｔｇｒは、インターバル目標値補正部１１９によって補正される。インターバル目標値補正部１１９は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の劣化度合が大きくなるほど短縮させる短縮補正を実行する。この短縮補正は、ＮＯｘ吸蔵量閾値ＳＴＲ＿ｔｈｒ＿ＮＯｘに、劣化度合推定部１２０によって求められる劣化補正係数（劣化度合）を乗算することで行われる。また、各開始条件の判定に用いるインターバル（前回ＮＯｘパージ制御終了からの経過時間）は、タイマ１１２によって計時される。
[ＮＯｘパージ制御の禁止処理]
図５は、ＮＯｘパージ禁止処理部１２０による禁止処理を示すブロック図である。ＮＯｘパージ禁止処理部１２０は、以下の禁止条件（１）〜（８）の何れかが成立すると、ＮＯｘパージ禁止フラグＦＰｒｏ＿ＮＰをオン（ＦＰｒｏ＿ＮＰ＝１）にして、ＮＯｘパージ制御の実施を禁止する。
ＮＯｘパージ禁止処理部１２０によって判定される禁止条件は、例えば（１）エンジン回転数Ｎｅが所定の上限回転数閾値Ｎｅ＿ｍａｘよりも高い第１禁止条件、（２）エンジン回転数Ｎｅが所定の下限回転数閾値Ｎｅ＿ｍｉｎよりも低い第２禁止条件、（３）筒内インジェクタ１１の燃料噴射量Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ（ポスト噴射除く）が所定の上限噴射量閾値Ｑ＿ｍａｘよりも多い第３禁止条件、（４）筒内インジェクタ１１の燃料噴射量Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ（ポスト噴射除く）が所定の下限噴射量閾値Ｑ＿ｍｉｎよりも少ない第４禁止条件、（５）エンジン１０が所定の高負荷運転状態となり、ブースト圧フィードバック制御（空気系オープンループ制御）が実施される第５禁止条件、（６）ＮＯｘパージ制御の開始直後にエンジン１０が燃料噴射を停止させるモータリング状態になる可能性がある第６禁止条件、（７）排気インジェクタ３４の最大限界噴射量Ｑｅｘｈ＿ｍａｘから推定される到達可能な排気空気過剰率推定値λｅｓｔ＿ｍａｘが、ＮＯｘパージリッチ制御部１４０によって設定される空気過剰率目標値λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ（第２目標空気過剰率）よりも高くなる第７禁止条件、（８）ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の触媒温度が所定の触媒活性温度未満の第８禁止条件の８つである。
これらの禁止条件のうち、禁止条件（１）〜（５）については、禁止判定マップ１２０Ａに基づいて判定される。この禁止判定マップ１２０Ａは、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑ（アクセル開度）に基づいて参照される二次元マップであって、予め実験等により取得した上限回転数閾値ラインＮｅ＿ｍａｘ＿Ｌ、下限回転数閾値ラインＮｅ＿ｍｉｎ＿Ｌ、上限噴射量閾値ラインＱ＿ｍａｘ＿Ｌ及び、下限噴射量閾値ラインＱ＿ｍｉｎ＿Ｌが固定値（一定値）として設定されている。また、禁止判定マップ１２０Ａには、ブースト圧フィードバック制御ラインＦＢ＿ｍａｘ＿Ｌが設定されており、ブースト圧フィードバック制御ラインＦＢ＿ｍａｘ＿Ｌよりも燃料噴射量Ｑが多くなる領域では、ブースト圧センサ４６のセンサ値に基づいて可変容量型過給機２０の開度をフィードバック制御するブースト圧フィードバック制御が実施される。そこで、ＮＯｘパージ禁止処理部１２０は、このブースト圧フィードバック制御ラインＦＢ＿ｍａｘ＿Ｌに基づいてブースト圧フィードバック制御が実施されるか否かを判定する。
禁止条件（６）については、ＮＯｘパージの開始条件が成立した際の筒内インジェクタ１１の燃料噴射量変化に基づいて判定される。禁止条件（７）については、予めＥＣＵ５０のメモリに格納された排気インジェクタ３４の最大限界噴射量Ｑｅｘｈ＿ｍａｘに基づいて判定される。禁止条件（８）については、前述の触媒温度推定部１１５で推定された触媒温度Ｔｅｍｐ＿ＬＮＴに基づいて判定される。
なお、ＮＯｘパージ禁止処理部１２０は、ＮＯｘパージ開始処理部１１０から入力された識別フラグ（ＦＴＹＰＥ）に基づき、開始条件が成立したＮＯｘパージの種別を識別する。そして、識別したＮＯｘパージの種別に応じて適用する禁止条件を選択する。例えば、強制リッチスイッチからの操作信号に基づく第１開始条件では、第１〜第８禁止条件の全てを適用対象にする。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵量に基づく第２開始条件では、ＮＯｘパージ実施中に第４禁止条件を適用しない。同様に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２でのＮＯｘ浄化率が低下していることに基づく第３開始条件でも、ＮＯｘパージ実施中に第４禁止条件を適用しない。また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の低温状態が継続していることに基づく第７開始条件では第８禁止条件を適用しない。また、第７開始条件に基づくＮＯｘパージ実施中には第４禁止条件を適用しない。
これにより、ＮＯｘパージの種別に応じた適切な処理を選択でき、特定種別のＮＯｘパージ制御においては、制御が途中で中止されることに起因する無駄な燃料消費を抑制することができる。
［ＮＯｘパージリーン制御］
ＮＯｘパージリーン制御部１３０は、ＮＯｘパージフラグＦＮＰがオンにされると、空気過剰率を定常運転時（例えば、約１．５）から理論空燃比相当値（約１．０）よりもリーン側の第１目標空気過剰率（例えば、約１．３）まで低下させるＮＯｘパージリーン制御を実行する。以下、ＮＯｘパージリーン制御の詳細について説明する。
図６は、ＮＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔの設定処理を示すブロック図である。第１目標空気過剰率設定マップ１３１は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｑとに対応したＮＯｘパージリーン制御時の空気過剰率目標値λＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ（第１目標空気過剰率）が予め実験等に基づいて設定されている。
まず、第１目標空気過剰率設定マップ１３１から、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号としてＮＯｘパージリーン制御時の空気過剰率目標値λＮＰＬ＿Ｔｒｇｔが読み取られて、ＭＡＦ目標値演算部１３２に入力される。さらに、ＭＡＦ目標値演算部１３２では、以下の数式（１）に基づいてＮＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔが演算される。
ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ＝λＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ×Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ×ＲｏＦｕｅｌ×ＡＦＲｓｔｏ／Ｍａｆ＿ｃｏｒｒ・・・（１）
数式（１）において、Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄは後述する学習補正された燃料噴射量（ポスト噴射を除く）、ＲｏＦｕｅｌは燃料比重、ＡＦＲｓｔｏは理論空燃比、Ｍａｆ＿ｃｏｒｒは後述するＭＡＦ補正係数をそれぞれ示している。
ＭＡＦ目標値演算部１３２によって演算されたＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔは、ＮＯｘパージフラグＦＮＰがオン（図３の時刻ｔ１参照）になるとランプ処理部１３３に入力される。ランプ処理部１３３は、各ランプ係数マップ１３３Ａ，Ｂからエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号としてランプ係数を読み取ると共に、このランプ係数を付加したＭＡＦ目標ランプ値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ＿Ｒａｍｐをバルブ制御部１３４に入力する。
バルブ制御部１３４は、ＭＡＦセンサ４０から入力される実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ目標ランプ値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ＿Ｒａｍｐとなるように、吸気スロットルバルブ１６を閉側に絞ると共に、ＥＧＲバルブ２４を開側に開くフィードバック制御を実行する。
このように、本実施形態では、第１目標空気過剰率設定マップ１３１から読み取られる空気過剰率目標値λＮＰＬ＿Ｔｒｇｔと、各インジェクタ１１の燃料噴射量とに基づいてＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔを設定し、このＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔに基づいて空気系動作をフィードバック制御するようになっている。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をＮＯｘパージリーン制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。
また、各インジェクタ１１の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄを用いることで、ＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔをフィードフォワード制御で設定することが可能となり、各インジェクタ１１の経年劣化や特性変化等の影響を効果的に排除することができる。
また、ＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔにエンジン１０の運転状態に応じて設定されるランプ係数を付加することで、吸入空気量の急激な変化によるエンジン１０の失火やトルク変動によるドライバビリティーの悪化等を効果的に防止することができる。
［ＮＯｘパージリッチ制御の燃料噴射量設定］
ＮＯｘパージリッチ制御部１４０は、ＮＯｘパージフラグＦＮＰがオンにされると、空気過剰率を第１目標空気過剰率からリッチ側の第２目標空気過剰率（例えば、約０．９）まで低下させるＮＯｘパージリッチ制御を実行する。以下、ＮＯｘパージリッチ制御による詳細について説明する。
図７は、ＮＯｘパージリッチ制御における排気管噴射又はポスト噴射の目標噴射量ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ（単位時間当たりの噴射量）の設定処理を示すブロック図である。第２目標空気過剰率設定マップ１４５は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｑとに対応したＮＯｘパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ（第２目標空気過剰率）が予め実験等に基づいて設定されている。
まず、第２目標空気過剰率設定マップ１４５から、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号としてＮＯｘパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔが読み取られて噴射量目標値演算部１４６に入力される。さらに、噴射量目標値演算部１４６では、以下の数式（２）に基づいてＮＯｘパージリッチ制御時の目標噴射量ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔが演算される。
ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ＝ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ×Ｍａｆ＿ｃｏｒｒ／（λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ×ＲｏＦｕｅｌ×ＡＦＲｓｔｏ）−Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ・・・（２）
数式（２）において、ＭＡＦＮＰＬ＿ＴｒｇｔはＮＯｘパージリーンＭＡＦ目標値であって、前述のＭＡＦ目標値演算部１３２から入力される。また、Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄは後述する学習補正されたＭＡＦ追従制御適用前の燃料噴射量（ポスト噴射を除く）、ＲｏＦｕｅｌは燃料比重、ＡＦＲｓｔｏは理論空燃比、Ｍａｆ＿ｃｏｒｒは後述するＭＡＦ補正係数をそれぞれ示している。
また、噴射量目標値演算部１４６は、ＮＯｘパージ開始処理部１１０から入力された識別フラグ（ＦＴＹＰＥ）が、燃料噴射を所定のインターバルで繰り返し行わせるＮＯｘパージリッチ制御を実施する開始条件（後述する）を示す場合には、単位噴射時間マップ１４７と連続噴射インターバルマップ１４８を参照し、単位噴射時間と単位噴射同士のインターバルを設定する。
噴射量目標値演算部１４６によって演算される目標噴射量ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔは、ＮＯｘパージフラグＦＮＰがオンになると、排気管噴射装置３３又は各インジェクタ１１に噴射指示信号として送信される（図３の時刻ｔ１）。前述の開始条件のうち、第１開始条件（強制リッチスイッチ）、第５開始条件（アイドリング）、第６開始条件（エンジン１０の高回転高負荷）では通常のＮＯｘパージリッチ制御が実施される。このため、噴射指示信号は、ＮＯｘパージリッチ制御の終了判定によってＮＯｘパージフラグＦＮＰがオフ（図３の時刻ｔ３）にされるまで継続される。
一方、第２開始条件（ＮＯｘ吸蔵量増加）、第３開始条件（ＮＯｘ浄化率低下）、第７開始条件（触媒低温時）では、単位噴射時間マップ１４７と連続噴射インターバルマップ１４８から取得した単位噴射時間とインターバルに基づくＮＯｘパージ連続リッチ制御が行われる。また、第４開始条件（最適浄化条件）のＮＯｘパージリッチ制御では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵量が他の開始条件よりも少ないことから、少量の燃料が短時間で噴射される。これらの開始条件に基づくＮＯｘパージリッチ制御については後で説明する。
このように、本実施形態では、第２目標空気過剰率設定マップ１４５から読み取られる空気過剰率目標値λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔと、各インジェクタ１１の燃料噴射量とに基づいて目標噴射量ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔを設定するようになっている。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をＮＯｘパージリッチ制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。
また、各インジェクタ１１の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄを用いることで、目標噴射量ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔをフィードフォワード制御で設定することが可能となり、各インジェクタ１１の経年劣化や特性変化等の影響を効果的に排除することができる。
［第２開始条件でのＮＯｘパージリッチ制御］
図８は、第２開始条件（ＮＯｘ吸蔵量増加）でのＮＯｘパージリッチ制御を説明する図である。図８の例では、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１３で推定されたＮＯｘ吸蔵量（ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ＿ＮＯｘ）が、ＮＯｘ吸蔵量閾値ＳＴＲ＿ｔｈｒ＿ＮＯｘ以上になっている。また、触媒温度推定部１１５で推定された触媒温度が、標準的な触媒活性温度に基づいて定められた触媒温度閾値Ｔｅｍｐ＿ｃａｔ＿ｓｔｄ以上になっている。さらに、アクセル操作に基づく燃料噴射量が噴射量閾値Ｑ＿ｔｈｒ＿ｓｔｄ以上になっており、且つ、その燃料噴射量が安定している（燃料噴射量の変動が所定の閾値範囲内に収まっている）。また、タイマ１１２によって計時されるインターバルは、インターバル目標値補正部１１９で補正されたインターバル目標値以上である。これらに基づいて、ＮＯｘパージ開始処理部１１０は、第２開始条件が成立したと判定し、ＮＯｘパージリッチ制御部１４０（第１ＮＯｘパージ制御手段）は、第２開始条件に対応するＮＯｘパージリッチ制御を実施する。
このＮＯｘパージリッチ制御において、ＮＯｘパージリッチ制御部１４０は、ポスト噴射及び排気管噴射の少なくとも一方の燃料噴射制御を所定のインターバルで繰り返し行わせることにより排気をリッチ状態にする連続リッチ噴射を実施する。前述したように、この連続リッチ噴射では、単位噴射時間マップ１４７から取得した単位噴射時間と連続噴射インターバルマップ１４８から取得したインターバルに基づいて燃料の噴射が制御される。
図８の例では、所定量の燃料の噴射（単位噴射）を４回繰り返して行っている。単位噴射の繰り返し回数は、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１３（ＮＯｘ吸蔵量推定手段）で推定されるＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ＿ＮＯｘと噴射量目標値演算部１４６によって演算される目標噴射量ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔに基づいて定められる。
本実施形態では、推定吸蔵量のＮＯｘを目標噴射量ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔの燃料で還元浄化する場合に必要とされる噴射回数に加え、１回の噴射を加えている。図８の例で説明すると、推定吸蔵量のＮＯｘを還元浄化するためには、目標噴射量ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔの燃料を３回繰り返し噴射すればよいところ、４回繰り返し噴射している。噴射回数を増やした理由は、ＮＯｘ吸蔵量が推定値であることから誤差を含む可能性があり、噴射回数を増やすことによって吸蔵されているＮＯｘを確実に還元浄化できるからである。その結果、ＮＯｘ吸蔵量を初期値（例えば０）にリセットでき、浄化以降の吸蔵量推定精度を高めることができる。なお、追加する噴射回数は１回に限られず、任意の回数に定めることができる。すなわち、燃料の単位噴射制御については、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１３で推定されたＮＯｘ吸蔵量のＮＯｘを還元浄化するために必要な回数よりも多い回数を行えばよい。
また、先の単位噴射制御の終了から後の単位噴射制御の開始までのインターバル△Ｉｎｔ＿１〜△Ｉｎｔ＿３に関しては、先に行った単位噴射制御によるＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の昇温中に次の単位噴射制御が行われるように設定されている。加えて、各インターバル△Ｉｎｔ＿１〜△Ｉｎｔ＿３に関しては、連続リッチ噴射の開始（時刻ｔ１）からの経過時間に応じて定められている。図８の例では、１回目と２回目の単位噴射制御の間のインターバル△Ｉｎｔ＿１を、２回目と３回目の単位噴射制御の間のインターバル△Ｉｎｔ＿２よりも長く設定している。また、３回目と４回目の単位噴射制御の間のインターバル△Ｉｎｔ＿３を、インターバル△Ｉｎｔ＿２よりも短く設定している。
これらは、単位噴射制御によってＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２が昇温されるが、昇温速度は、連続リッチ噴射の開始からの経過時間が長くなるほど高くなるためである。この昇温速度に応じてインターバル△Ｉｎｔ＿１〜△Ｉｎｔ＿３を設定することにより、先の単位噴射制御で十分に温度が上昇したタイミングで次の単位噴射制御による温度上昇が開始されるので、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２を効率よく昇温させることかでき、ＮＯｘの還元効率を高めることができる。
なお、この連続リッチ噴射の実施期間においては、空気過剰率目標値λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ（第２目標空気過剰率）を時間と共に変更可能とすることが好ましい。すなわち、燃料の単位噴射の実施回数に応じて第１目標空気過剰率側から第２目標空気過剰率の最終目標値に近付けることが好ましい。
このように、本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵量が増加した状態の第２開始条件にて連続リッチ制御を実施しているので、ＮＯｘの還元効率を高めることができる。また、先に行った単位噴射制御によるＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の昇温中に次の単位噴射制御が行われるように、単位噴射制御のインターバル△Ｉｎｔ＿１〜△Ｉｎｔ＿３が設定されているので、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の温度を短時間で効率よく上昇させることができる。また、インターバル△Ｉｎｔ＿１をインターバル△Ｉｎｔ＿２よりも長く設定しているので、触媒温度の上昇にあわせて２回目以降の単位噴射制御を実施できる。
また、前回行われたＮＯｘパージリッチ制御の終了から、インターバル目標値補正部１１９で補正されたインターバル目標値以上の時間が経過したことを条件に、第２開始条件でのＮＯｘパージリッチ制御を行うので、このＮＯｘパージリッチ制御における必要な実行間隔を確保でき、無駄な燃料消費を抑制することができる。さらに、このＮＯｘパージリッチ制御は、アクセル操作に基づく燃料噴射量が安定している状態で行われているので、空気過剰率を目標値に向けて精度良く調整することができる。
以上は、第２開始条件に対応するＮＯｘパージリッチ制御について説明したが、第３開始条件に対応するＮＯｘパージリッチ制御も同様に実施される。このため、詳細な説明は省略する。
［第４開始条件でのＮＯｘパージリッチ制御］
図９は、第４開始条件（最適浄化条件）でのＮＯｘパージリッチ制御を説明する図である。図９の例では、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１３で推定されたＮＯｘ吸蔵量（ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ＿ＮＯｘ）が、ＮＯｘ吸蔵量閾値ＳＴＲ＿ｔｈｒ＿ＮＯｘ（本発明の吸蔵量閾値の一例）よりも低くなっている。また、触媒温度推定部１１５で推定された触媒温度が、良好な触媒活性温度に基づいて定められた触媒温度閾値Ｔｅｍｐ＿ｃａｔ＿Ｈｉ以上になっている。この触媒温度閾値Ｔｅｍｐ＿ｃａｔ＿Ｈｉは、本発明の第２触媒温度閾値の一例であり、標準的な触媒活性温度に基づいて定められた触媒温度閾値Ｔｅｍｐ＿ｃａｔ＿ｓｔｄ（本発明の第１触媒温度閾値の一例）よりも高い温度に設定され、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２によるＮＯｘの還元浄化効率が一層高い温度域に定められている。さらに、アクセル操作に基づく燃料噴射量が噴射量閾値Ｑ＿ｔｈｒ＿ｓｔｄ以上になっており、且つ、その燃料噴射量が安定している（燃料噴射量の変動が所定の閾値範囲内に収まっている）。また、タイマ１１２によって計時されるインターバルは、インターバル目標値補正部１１９で補正されたインターバル目標値以上である。これらに基づいて、ＮＯｘパージ開始処理部１１０は、第４開始条件が成立したと判定し、ＮＯｘパージリッチ制御部１４０（第２ＮＯｘパージ制御手段）は、第４開始条件に対応するＮＯｘパージリッチ制御を実施する（時刻ｔ１から時刻ｔ２）。
このＮＯｘパージリッチ制御において、ＮＯｘパージリッチ制御部１４０は、ポスト噴射及び排気管噴射の少なくとも一方の燃料噴射制御を、燃料噴射制御における最低噴射量、或いは、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１３で推定された吸蔵量のＮＯｘを還元浄化するために必要とされる最低量で実施する。ここで、第４開始条件でのＮＯｘパージリッチ制御では、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１３で推定されたＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵量閾値ＳＴＲ＿ｔｈｒ＿ＮＯｘよりも低くなっているので、他の開始条件に基づくＮＯｘパージリッチ制御で噴射される噴射量よりも少ない量の燃料が噴射される。しかしながら、触媒温度が触媒温度閾値Ｔｅｍｐ＿ｃａｔ＿Ｈｉ以上であることから、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の触媒活性は十分に高い。このため、少ない量の燃料であっても、吸蔵されたＮＯｘを効率よく還元浄化することができる。
このように、本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の活性が高い状態において、ＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵量閾値ＮＯｘ＿ｔｈｒ＿ｖａｌに達していなくてもＮＯｘパージリッチ制御を行っているので、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に吸蔵されたＮＯｘを少ない量の燃料で効率よく還元浄化することができる。また、ＮＯｘパージリッチ制御部１４０は、前回行われたＮＯｘパージリッチ制御の終了から、インターバル目標値補正部１１９で補正されたインターバル目標値以上の時間が経過したことを条件に、第４開始条件でのＮＯｘパージリッチ制御を行うので、このＮＯｘパージリッチ制御における必要な実行間隔を確保でき、無駄な燃料消費を抑制することができる。さらに、このＮＯｘパージリッチ制御は、アクセル操作に基づく燃料噴射量が安定している状態で行われているので、空気過剰率を目標値に向けて精度良く調整することができる。
［第７開始条件でのＮＯｘパージリッチ制御］
図１０は、第７開始条件（触媒低温時）でのＮＯｘパージリッチ制御を説明する図である。図１０の例では、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１３で推定されたＮＯｘ吸蔵量（ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ＿ＮＯｘ）が、ＮＯｘ吸蔵量閾値ＳＴＲ＿ｔｈｒ＿ＮＯｘ以上になっている。また、触媒温度推定部１１５で推定された触媒温度が、触媒温度閾値Ｔｅｍｐ＿ｃａｔ＿Ｌｏ未満ではあるが、触媒温度閾値Ｔｅｍｐ＿ｃａｔ＿Ｌｏから所定の閾値範囲△Ｔｅｍｐの範囲内に入っている。
ここで、触媒温度閾値Ｔｅｍｐ＿ｃａｔ＿Ｌｏは、標準的な触媒活性温度に基づいて定められた触媒温度閾値Ｔｅｍｐ＿ｃａｔ＿ｓｔｄよりも低い温度であり、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２によるＮＯｘの還元浄化効率は高くないが使用可能な下限の温度域に設定されている。閾値範囲△Ｔｅｍｐは、アクセル操作に起因する排気温度の上昇により、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の温度が触媒温度閾値Ｔｅｍｐ＿ｃａｔ＿Ｌｏを容易に越え得る温度域に設定されている。
さらに、この例では、第１排気温度センサ４３で検出される触媒入口温度（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に流入する排気温度）が、時刻ｔ２で触媒温度閾値Ｔｅｍｐ＿ｔｈｒ＿ＤＯＣに到達している。また、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、アクセル操作に基づく燃料噴射量が噴射量閾値Ｑ＿ｔｈｒ＿ｓｔｄ以上になっており、且つ、その燃料噴射量が安定している（燃料噴射量の変動が所定の閾値範囲内に収まっている）。また、タイマ１１２によって計時されるインターバルは、インターバル目標値補正部１１９で補正されたインターバル目標値以上である。これらに基づいて、ＮＯｘパージ開始処理部１１０は、第７開始条件が成立したと判定し、ＮＯｘパージリッチ制御部１４０は、第７開始条件に対応するＮＯｘパージリッチ制御を実施する（時刻ｔ２から時刻ｔ５）。
第７開始条件でのＮＯｘパージリッチ制御において、ＮＯｘパージリッチ制御部１４０は、第２開始条件でのＮＯｘパージリッチ制御と同様に連続リッチ噴射を実施する。この連続リッチ噴射でも、単位噴射時間マップ１４７から取得した単位噴射時間と連続噴射インターバルマップ１４８から取得した単位噴射時間とインターバルに基づいて燃料の噴射が制御される。
図１０の例では、所定量の燃料の噴射（単位噴射）を２回繰り返して行っている。単位噴射の繰り返し回数は、触媒入口温度の上昇度合いに応じて定められる。例えば、アクセル操作に基づく触媒入口温度の上昇で、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の温度が触媒温度閾値Ｔｅｍｐ＿ｃａｔ＿Ｌｏを大きく越える場合には噴射回数を増やし、触媒温度閾値Ｔｅｍｐ＿ｃａｔ＿Ｌｏを僅かに越える程度の場合には噴射回数を減らす。従って、単位噴射の回数は最低１回になる。
このような制御を行うことで、本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の温度が触媒温度閾値Ｔｅｍｐ＿ｃａｔ＿Ｌｏ未満であっても、アクセル操作に基づく触媒入口温度の上昇で、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の温度が触媒温度閾値Ｔｅｍｐ＿ｃａｔ＿Ｌｏ越える場合には、その瞬間を狙ってＮＯｘパージリッチ制御を行うことができる。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の低温時であっても、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に吸蔵されたＮＯｘを確実に還元浄化できる。
そして、連続リッチ噴射を行った場合には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の温度上昇にあわせて先の単位噴射と後の単位噴射のインターバル△Ｉｎｔを設定でき、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の温度を効率よく上昇させることができ、ひいてはＮＯｘの還元浄化率を高めることができる。さらに、このＮＯｘパージリッチ制御は、アクセル操作に基づく燃料噴射量が安定している状態で行われているので、空気過剰率を目標値に向けて精度良く調整することができる。
［ＭＡＦ追従制御］
ＭＡＦ追従制御部８０は、（１）通常運転のリーン状態からＮＯｘパージ制御によるリッチ状態への切り替え期間及び、（２）ＮＯｘパージ制御によるリッチ状態から通常運転のリーン状態への切り替え期間に、各インジェクタ１１の燃料噴射タイミング及び燃料噴射量をＭＡＦ変化に応じて補正する制御（ＭＡＦ追従制御）を実行する。
［噴射量学習補正］
図１１に示すように、噴射量学習補正部３００は、学習補正係数演算部３１０と、噴射量補正部３２０とを有する。
学習補正係数演算部３１０は、エンジン１０のリーン運転時にＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される実ラムダ値λＡｃｔと、推定ラムダ値λＥｓｔとの誤差Δλに基づいて燃料噴射量の学習補正係数ＦＣｏｒｒを演算する。排気がリーン状態のときは、排気中のＨＣ濃度が非常に低いので、酸化触媒３１でＨＣの酸化反応による排気ラムダ値の変化は無視できるほど小さい。このため、酸化触媒３１を通過して下流側のＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される排気中の実ラムダ値λＡｃｔと、エンジン１０から排出された排気中の推定ラムダ値λＥｓｔとは一致すると考えられる。すなわち、これら実ラムダ値λＡｃｔと推定ラムダ値λＥｓｔとに誤差Δλが生じた場合は、各インジェクタ１１に対する指示噴射量と実噴射量との差によるものと仮定することができる。以下、この誤差Δλを用いた学習補正係数演算部３１０による学習補正係数の演算処理を図１２のフローに基づいて説明する。
ステップＳ３００では、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて、エンジン１０がリーン運転状態にあるか否かが判定される。リーン運転状態にあれば、学習補正係数の演算を開始すべく、ステップＳ３１０に進む。
ステップＳ３１０では、推定ラムダ値λＥｓｔからＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される実ラムダ値λＡｃｔを減算した誤差Δλに、学習値ゲインＫ１及び補正感度係数Ｋ２を乗じることで、学習値ＦＣｏｒｒＡｄｐｔが演算される（ＦＣｏｒｒＡｄｐｔ＝（λＥｓｔ−λＡｃｔ）×Ｋ１×Ｋ２）。推定ラムダ値λＥｓｔは、エンジン回転数Ｎｅやアクセル開度Ｑに応じたエンジン１０の運転状態から推定演算される。また、補正感度係数Ｋ２は、図１０に示す補正感度係数マップ３１０ＡからＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される実ラムダ値λＡｃｔを入力信号として読み取られる。
ステップＳ３２０では、学習値ＦＣｏｒｒＡｄｐｔの絶対値｜ＦＣｏｒｒＡｄｐｔ｜が所定の補正限界値Ａの範囲内にあるか否かが判定される。絶対値｜ＦＣｏｒｒＡｄｐｔ｜が補正限界値Ａを超えている場合、本制御はリターンされて今回の学習を中止する。
ステップＳ３３０では、学習禁止フラグＦＰｒｏ＿Ｃｏｒｒがオフか否かが判定される。学習禁止フラグＦＰｒｏ＿Ｃｏｒｒとしては、例えば、エンジン１０の過渡運転時やＮＯｘパージ制御時（ＦＮＰ＝１）等が該当する。これらの条件が成立する状態では、実ラムダ値λＡｃｔの変化によって誤差Δλが大きくなり、正確な学習を行えないためである。エンジン１０が過渡運転状態にあるか否かは、例えば、ＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される実ラムダ値λＡｃｔの時間変化量に基づいて、当該時間変化量が所定の閾値よりも大きい場合に過渡運転状態と判定すればよい。
ステップＳ３４０では、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて参照される学習値マップ３１０Ｂ（図１０参照）が、ステップＳ３１０で演算された学習値ＦＣｏｒｒＡｄｐｔに更新される。より詳しくは、この学習値マップ３１０Ｂ上には、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに応じて区画された複数の学習領域が設定されている。これら学習領域は、好ましくは、使用頻度が多い領域ほどその範囲が狭く設定され、使用頻度が少ない領域ほどその範囲が広く設定されている。これにより、使用頻度が多い領域では学習精度が向上され、使用頻度が少ない領域では未学習を効果的に防止することが可能になる。
ステップＳ３５０では、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号として学習値マップ３１０Ｂから読み取った学習値に「１」を加算することで、学習補正係数ＦＣｏｒｒが演算される（ＦＣｏｒｒ＝１＋ＦＣｏｒｒＡｄｐｔ）。この学習補正係数ＦＣｏｒｒは、図１１に示す噴射量補正部３２０に入力される。
噴射量補正部３２０は、パイロット噴射ＱＰｉｌｏｔ、プレ噴射ＱＰｒｅ、メイン噴射ＱＭａｉｎ、アフタ噴射ＱＡｆｔｅｒ、ポスト噴射ＱＰｏｓｔの各基本噴射量に学習補正係数ＦＣｏｒｒを乗算することで、これら燃料噴射量の補正を実行する。
このように、推定ラムダ値λＥｓｔと実ラムダ値λＡｃｔとの誤差Δλに応じた学習値で各インジェクタ１１に燃料噴射量を補正することで、各インジェクタ１１の経年劣化や特性変化、個体差等のバラツキを効果的に排除することが可能になる。
［ＭＡＦ補正係数］
ＭＡＦ補正係数演算部４００は、ＮＯｘパージ制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔや目標噴射量ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔの設定に用いられるＭＡＦ補正係数Ｍａｆ＿ｃｏｒｒを演算する。
本実施形態において、各インジェクタ１１の燃料噴射量は、ＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される実ラムダ値λＡｃｔと推定ラムダ値λＥｓｔとの誤差Δλに基づいて補正される。しかしながら、ラムダは空気と燃料の比であるため、誤差Δλの要因が必ずしも各インジェクタ１１に対する指示噴射量と実噴射量との差の影響のみとは限らない。すなわち、ラムダの誤差Δλには、各インジェクタ１１のみならずＭＡＦセンサ４０の誤差も影響している可能性がある。
図１３は、ＭＡＦ補正係数演算部４００によるＭＡＦ補正係数Ｍａｆ＿ｃｏｒｒの設定処理を示すブロック図である。補正係数設定マップ４１０は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｑとに対応したＭＡＦセンサ４０のセンサ特性を示すＭＡＦ補正係数Ｍａｆ＿ｃｏｒｒが予め実験等に基づいて設定されている。
ＭＡＦ補正係数演算部４００は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号として補正係数設定マップ４１０からＭＡＦ補正係数Ｍａｆ＿ｃｏｒｒを読み取ると共に、このＭＡＦ補正係数Ｍａｆ＿ｃｏｒｒをＭＡＦ目標値演算部１３２及び噴射量目標値演算部１４６に送信する。これにより、ＮＯｘパージ制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔや目標噴射量ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔの設定にＭＡＦセンサ４０のセンサ特性を効果的に反映することが可能になる。
［その他］
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
１０ エンジン
１１ インジェクタ
１２ 吸気通路
１３ 排気通路
１６ 吸気スロットルバルブ
２４ ＥＧＲバルブ
３１ 酸化触媒
３２ ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
３３ フィルタ
３４ 排気管噴射装置
４０ ＭＡＦセンサ
４５ ＮＯｘ／ラムダセンサ
５０ ＥＣＵ

Claims (3)

  1. 内燃機関の排気通路に設けられて、排気リーン状態で排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気リッチ状態で吸蔵されているＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、
    ポスト噴射及び排気管噴射の少なくとも一方の燃料噴射制御により排気をリッチ状態にして、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元浄化させるＮＯｘパージを実施するＮＯｘパージ制御部と、を備え、
    前記ＮＯｘパージ制御部は、
    前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されたＮＯｘの吸蔵量を推定するＮＯｘ吸蔵量推定手段と、
    前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の触媒温度が第１触媒温度閾値以上であって前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吸蔵量が吸蔵量閾値以上である場合には、所定のインターバルで繰り返し燃料を噴射する連続リッチ噴射において、燃料噴射間のインターバルを徐々に短くしながら燃料を噴射する第１ＮＯｘパージ制御手段と、
    前記ＮＯｘ吸蔵量が前記吸蔵量閾値未満であっても、前記触媒温度が前記第１触媒温度閾値よりも高い第２触媒温度閾値以上である場合には、前記第１ＮＯｘパージ制御手段で噴射される燃料噴射量よりも少ない量の燃料を噴射する第２ＮＯｘパージ制御手段と、を備え、
    前記第１ＮＯｘパージ制御手段は、前記連続リッチ噴射において、前記ＮＯｘ吸蔵量推定手段が求めた推定吸蔵量のＮＯｘを還元浄化するのに必要な燃料噴射回数よりも１回多く燃料を噴射し、
    前記第２ＮＯｘパージ制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵量推定手段が求めた推定吸蔵量のＮＯｘを還元浄化するのに必要とされる最低量の燃料を噴射する
    排気浄化システム。
  2. 前記第２触媒温度閾値は、前記第１触媒温度閾値における前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒よりもＮＯｘの還元浄化効率が一層高い温度となる温度域に基づいて定められる
    請求項１に記載の排気浄化システム。
  3. 前記第１ＮＯｘパージ制御手段は、前回実施されたＮＯｘパージの制御終了からの経過時間が所定の閾値時間以上である場合に、連続リッチ噴射を開始し、
    前記第２ＮＯｘパージ制御手段は、前回実施されたＮＯｘパージの制御終了からの経過時間が前記所定の閾値時間以上である場合に、燃料噴射を開始し、
    前記ＮＯｘパージ制御部は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の劣化度合が大きくなるほど前記所定の閾値時間を短くする
    請求項１又は２に記載の排気浄化システム。
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