JPH11107837A - 内燃機関の還元剤供給制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気系にリーンＮＯ_x 触媒を備えた希薄燃焼
可能な内燃機関において、触媒のそれぞれ上流側と下流
側とに温度センサを備え各温度センサの出力に基づき触
媒への還元剤の供給を制御する場合に、下流側温度セン
サに異常があっても触媒を過熱することなく触媒に還元
剤を供給することができるようにする。 【解決手段】 下流側温度センサに異常があることが検
出された場合（ＦＴＨＣＯ＝１）には、上流側温度セン
サによって検出される触媒流入排気ガス温度ＴＨＣＩを
なますことにより触媒流出排気ガス温度推定値ＴＨＣＥ
を求め、その推定値ＴＨＣＥに所定の余裕ΔＴを加えた
値を触媒流出排気ガス温度ＴＨＣＯとして代用する処理
が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気系にリーンＮ
Ｏ_x 触媒を備える内燃機関において、触媒のそれぞれ上
流側及び下流側に温度センサを備え、各温度センサの出
力に基づき触媒への還元剤の供給を制御する還元剤供給
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃料の経済性という観点から、ガ
ソリンエンジンにおいてリーンバーン（希薄燃焼）エン
ジンが開発されるとともに、ディーゼルエンジンの適用
範囲が拡大されつつある。ディーゼルエンジンやリーン
バーンエンジンでは、大きな空気過剰率の下で燃料が燃
焼せしめられるため、不完全燃焼成分であるＨＣ（炭化
水素）及びＣＯ（一酸化炭素）の排出量が少ない反面、
空気中の窒素と燃え残りの酸素とが反応して生成される
ＮＯ_x （窒素酸化物）の排出量が多くなるとともに、排
気ガスにおける未反応Ｏ₂ の量も多くなる。

【０００３】そこで、リーン状態すなわちＯ₂ が過剰に
存在する状態にある排気ガス中のＮＯ_x を還元・浄化す
ることが可能なリーンＮＯ_x 触媒が使用されている。リ
ーンＮＯ_x 触媒としては、遷移金属又は貴金属を担持せ
しめたゼオライト系の触媒が使われることが多い。リー
ンＮＯ_x 触媒によるＮＯ_x 浄化においてはＨＣ等の還元
剤の存在が必要であるが、排気ガス中に存在する還元剤
の量では不充分であるため、リーンＮＯ_x 触媒の上流側
に還元剤を添加する装置が設けられたり、燃焼すること
なく触媒に流出するような条件で還元剤としての燃料が
気筒内に噴射される副噴射が行われている。

【０００４】上述のリーンＮＯ_x 触媒がＮＯ_x を還元・
浄化することができる温度範囲すなわちリーンＮＯ_x 触
媒の温度ウィンドウは、非常に狭い範囲である。そのた
め、触媒の温度を検出し、触媒温度に応じて還元剤を供
給する必要がある。例えば、本願出願人による先の出願
である特願平8-204954号の願書に添付された明細書にお
いては、リーンＮＯ_x 触媒の温度を直接検出することが
困難なため、リーンＮＯ_x 触媒のそれぞれ上流側及び下
流側に温度センサを設け、それらの温度センサの出力に
応じてリーンＮＯ_x 触媒に供給する還元剤の量を制御す
る装置が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術に係る装置においては、下流側温度センサに異常があ
る場合に、還元剤の供給量を触媒温度に応じた適切な値
に維持することができなくなり、触媒での反応が過度に
促進され、その反応熱と排気ガス熱とにより触媒温度が
過度に上昇するおそれがある。そのようなときには、触
媒温度が上述の温度ウィンドウを逸脱し、排気浄化特性
は著しく悪化する。従って、下流側温度センサに異常が
あることを検出した場合には、フェイルセーフ（故障時
安全確保）の観点から還元剤の供給を停止せざるを得な
い。

【０００６】かかる実情に鑑み、本発明の目的は、排気
系にリーンＮＯ_x 触媒を備えた希薄燃焼可能な内燃機関
において、触媒のそれぞれ上流側と下流側とに温度セン
サを備え各温度センサの出力に基づき触媒への還元剤の
供給を制御する還元剤供給制御装置であって、下流側温
度センサの異常時にも触媒を過熱することなく触媒に還
元剤を供給することができるものを提供することにあ
る。ひいては、本発明は、ＮＯ_x 浄化率の向上を図り、
大気汚染防止に寄与することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、排気系に設けられたリーンＮＯ _x
触媒のそれぞれ上流側と下流側とに温度センサを備え、
該各温度センサの出力に基づき該触媒への還元剤の供給
を制御する、内燃機関の還元剤供給制御装置において、
下流側温度センサが異常か否かを判断する異常判断手段
と、少なくとも上流側温度センサの出力に基づいて触媒
下流側温度を推定する温度推定手段と、前記異常判断手
段によって下流側温度センサに異常ありと判断されると
きには、上流側温度センサの出力と前記温度推定手段に
よって推定される触媒下流側温度とに応じて還元剤の量
を制御する異常時制御手段と、を設けたことを特徴とす
る、内燃機関の還元剤供給制御装置が提供される。

【０００８】上述の如く構成された、本発明に係る、内
燃機関の還元剤供給制御装置においては、下流側温度セ
ンサに異常がある場合に、触媒下流側温度が推定され、
その推定された触媒下流側温度と上流側温度センサの出
力とに応じて還元剤の量が制御される。すなわち、触媒
過熱防止を図りつつ還元剤を供給することが可能とな
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。

【００１０】図１は、本発明の一実施形態に係る還元剤
供給制御装置を備えた４気筒ディーゼルエンジンの全体
構成図である。ディーゼルエンジンの如き筒内直接噴射
式のエンジンでは、高圧燃料の緻密な制御を達成する必
要があるため、近年においては、コモンレール式燃料噴
射システムが開発されている。このコモンレール式燃料
噴射システムは、高圧ポンプで生成した高圧状態の燃料
をコモンレールに蓄えておき、電磁弁の開閉によりコモ
ンレールからエンジンの各気筒に高圧燃料を噴射するも
のであり、コモンレール内の燃料の圧力は、圧力センサ
とポンプの吐出量制御機構とにより常に最適値に制御さ
れている。本実施形態に係るディーゼルエンジンも、こ
のコモンレール式燃料噴射システムを採用している。

【００１１】エンジン本体１における燃焼に必要な空気
は、吸気系２を介してエンジン本体１に供給される。そ
の際、空気は、吸気系２に設けられたエアクリーナ３に
よりろ過される。一方、燃料タンク１０に貯蔵された燃
料は、低圧ポンプ１１によってくみ上げられ、低圧導管
１２を介して高圧ポンプ１３に供給される。高圧ポンプ
１３は、高圧導管１４を介してコモンレール１５へと燃
料を圧送する。

【００１２】コモンレール１５に高圧状態で蓄えられた
燃料は、各枝管１６を介して三方電磁弁１７を有する各
燃料噴射弁１８に供給され、各燃料噴射弁１８によって
各気筒内に噴射される。また、燃料の一部は、燃料噴射
弁１８より噴射されることなく、三方電磁弁１７より返
戻管１９を介して燃料タンク１０に戻されることができ
るようになっている。そして、エンジン本体１において
発生した排気ガスは、排気系４から排出される。その
際、排気ガスは、排気系４に設けられたリーンＮＯ_x 触
媒コンバータ５により浄化される。

【００１３】電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０は、燃料
噴射制御を実行するマイクロコンピュータシステムであ
る。リードオンリメモリ（ＲＯＭ）３３に格納されたプ
ログラム及び各種のマップに従って、中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）３１は、各種センサからの信号を入力ポート３５
を介して入力し、その入力信号に基づいて演算処理を実
行し、その演算結果に基づき出力ポート３６を介して各
種アクチュエータ用制御信号を出力する。ランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）３４は、その演算・制御処理過程
における一時的なデータ記憶場所として使用される。ま
た、これらのＥＣＵ内各構成要素は、アドレスバス、デ
ータバス、及びコントロールバスからなるシステムバス
３２によって接続されている。

【００１４】そして、ＥＣＵ３０の入力ポート３５に
は、アクセルペダル（図示せず）の開度θＡに応じた出
力電圧を発生するアクセル開度センサ２１がＡ／Ｄコン
バータ３７を介して接続されている。また、入力ポート
３５には、エンジン回転数ＮＥに比例した数の出力パル
スを単位時間当たりに発生するクランク角センサ２２が
接続されている。また、入力ポート３５には、第１気筒
の圧縮上死点及び第４気筒の圧縮上死点において出力パ
ルスを発生する気筒判別センサ２３が接続されている。
また、入力ポート３５には、トランスミッション出力軸
の回転数すなわち車速ＳＰＤに比例した数の出力パルス
を単位時間当たりに発生する車速センサ２４が接続され
ている。

【００１５】また、入力ポート３５には、吸入空気質量
流量ＧＡに応じた出力電圧を発生するエアフローメータ
２５がＡ／Ｄコンバータ３７を介して接続されている。
また、入力ポート３５には、コモンレール１５内の圧力
ＰＣに応じた出力電圧を発生する圧力センサ２６がＡ／
Ｄコンバータ３７を介して接続されている。また、入力
ポート３５には、触媒コンバータ５に流入する排気ガス
温度ＴＨＣＩに応じた出力電圧を発生する触媒流入排気
温センサ（上流側温度センサ）２７及び触媒コンバータ
５から流出する排気ガス温度ＴＨＣＯに応じた出力電圧
を発生する触媒流出排気温センサ（下流側温度センサ）
２８がそれぞれＡ／Ｄコンバータ３７を介して接続され
ている。

【００１６】一方、ＥＣＵ３０の出力ポート３６には、
駆動回路３８を介して高圧ポンプ１３内の圧力制御電磁
弁が接続されている。そして、ＥＣＵ３０は、コモンレ
ール１５内の圧力が所望の値となるように、圧力センサ
２４の出力信号に基づき、高圧ポンプ１３からコモンレ
ール１５への燃料圧送量を決定し、高圧ポンプ１３内の
圧力制御電磁弁を制御する。なお、コモンレール１５内
の圧力は、燃料噴射弁１８から各気筒に噴射される燃料
の噴射率（単位クランク角又は単位時間当たりの燃料噴
射量）を決定するものである。また、出力ポート３６に
は、駆動回路３９及びカウンタ回路４０を介して燃料噴
射弁１８内の三方電磁弁１７が接続されている。そし
て、ＥＣＵ３０は、三方電磁弁１７の開閉を制御するこ
とにより、燃料噴射開始時期及び燃料噴射期間を制御す
る。なお、燃料噴射率と燃料噴射期間との積が燃料噴射
量となる。

【００１７】図２は、リーンＮＯ_x 触媒５によるＮＯ_x
浄化率の温度特性を示す図である。この図に示されるよ
うに、リーンＮＯ_x 触媒がＮＯ_x を還元・浄化すること
ができる温度範囲すなわちリーンＮＯ_x 触媒の温度ウィ
ンドウは、狭い範囲（ａ°Ｃからｂ°Ｃまで）である。
温度ウィンドウより低温側（ａ°Ｃ以下）では、触媒が
活性化しない。また、温度ウィンドウより高温側（ｂ°
Ｃ以上）では、ＨＣとＯ₂ との反応が促進されてＨＣと
ＮＯ_x との反応が抑制される。したがって、燃焼するこ
となく触媒に流出するような条件で還元剤としての燃料
を気筒内に噴射する副噴射を実行する際には、触媒温度
に応じて噴射量を適切に制御することにより、還元剤の
供給過多に伴う触媒過熱を防止することが重要になって
くる。なお、本実施形態においては、リーンＮＯ_x 触媒
の温度を直接検出することは困難であるため、前述のよ
うに、触媒に流入する排気ガスの温度及び触媒から流出
する排気ガスの温度に基づいて触媒の温度が間接的に検
出される。

【００１８】図３は、ＥＣＵ３０によって実行される燃
料噴射実行ルーチンの処理手順を示すフローチャートで
ある。このルーチンは、一定クランク角ごと、例えばク
ランク角３０度ごとの割り込み処理として実行される。
まず、ステップ１０２では、本ルーチンの前回の実行時
期から今回の実行時期までの経過時間に基づき最新のエ
ンジン回転数ＮＥ[rpm] が算出される。次いで、ステッ
プ１０４では、角度判別カウンタＣＮＥのカウントが実
行される。ＣＮＥは、０から５までクランク角３０度ご
とに１ずつ増加せしめられ、ＣＮＥが５になった後にＣ
ＮＥは０にされ、再びクランク角３０度ごとに１ずつ増
加せしめられる。

【００１９】次いで、ステップ１０６では、気筒判別カ
ウンタＣＣＹＬのカウントが実行される。ＣＣＹＬは、
０から３までクランク角１８０度ごとに１ずつ増加せし
められ、ＣＣＹＬが３になった後にＣＣＹＬは０にさ
れ、再びクランク角１８０度ごとに１ずつ増加せしめら
れる。ＣＣＹＬが変化する時点は各気筒の圧縮上死点を
示しており、例えばＣＣＹＬが３に増加せしめられる時
点は第４気筒の圧縮上死点を示しており、ＣＣＹＬが３
から０にクリアされる時点は第２気筒の圧縮上死点を示
しており、さらにＣＣＹＬが１に増加せしめられる時点
は第１気筒の圧縮上死点を示している。また、ＣＮＥが
５から０へとクリアされる時点は、ＣＣＹＬが変化する
時点と一致しており、各気筒の圧縮上死点を示してい
る。

【００２０】ステップ１０８では、ＣＮＥ及びＣＣＹＬ
に基づいて主噴射を実行すべき気筒ｎｍが計算される。
気筒ｎｍは吸気行程から圧縮行程にある気筒である。次
いで、ステップ１１０では、ＣＮＥが、後述する主噴射
開始待機時間ｔｍ及び主噴射時間τｍをカウンタ４０に
セットすべき値ＣＮＥｍになったか否かが判定される。
ＣＮＥ＝ＣＮＥｍであるとき、ステップ１１２に進み、
現時点から主噴射開始時期までの待機時間ｔｍ及び主噴
射時間τｍがカウンタ４０にセットされる。カウンタ４
０に主噴射開始待機時間ｔｍがセットされると、カウン
タ４０はカウントを開始し、待機時間ｔｍが経過すると
主噴射が実行される。このとき、主噴射時間τｍのカウ
ントが開始され、主噴射時間τｍが経過すると、主噴射
は停止される。ステップ１１０において否定判定された
場合には、ステップ１１２はスキップされ、主噴射は実
行されない。

【００２１】次いで、ステップ１１４では、ＣＮＥ及び
ＣＣＹＬに基づいて副噴射を実行すべき気筒ｎｓが計算
される。気筒ｎｓは膨張行程又は排気行程にある気筒で
ある。次いで、ステップ１１６では、ＣＮＥが、後述す
る副噴射開始待機時間ｔｓ及び副噴射時間τｓをカウン
タ４０にセットすべき値ＣＮＥｓになったか否かが判定
される。ＣＮＥ＝ＣＮＥｓであるとき、ステップ１１８
に進み、現時点から副噴射開始時期までの待機時間ｔｓ
及び副噴射時間τｓがカウンタ４０にセットされる。カ
ウンタ４０に副噴射開始待機時間ｔｓがセットされる
と、カウンタ４０はカウントを開始し、待機時間ｔｓが
経過すると副噴射が実行される。このとき、副噴射時間
τｓのカウントが開始され、副噴射時間τｓが経過する
と、副噴射は停止される。ステップ１１６において否定
判定された場合には、ステップ１１８はスキップされ、
副噴射は実行されない。

【００２２】図４は、ＥＣＵ３０によって実行される燃
料噴射制御メインルーチンの処理手順を示すフローチャ
ートである。このルーチンは、所定時間周期に発生する
割り込み処理として実行される。まず、ステップ２０２
では、アクセル開度センサ２１、車速センサ２４、エア
フローメータ２５、圧力センサ２６、触媒流入排気温セ
ンサ２７、及び触媒流出排気温センサ２８の各出力に基
づき、現在のアクセル開度θＡ、車速ＳＰＤ、吸入空気
質量流量ＧＡ、コモンレール圧力ＰＣ、触媒流入排気ガ
ス温度ＴＨＣＩ、及び触媒流出排気ガス温度ＴＨＣＯが
検出される。

【００２３】次いで、ステップ２０４では、吸入空気質
量流量ＧＡとエンジン回転数ＮＥとに基づき、 ＧＮ[g/rev] ←ＧＡ[g/s] ／（ＮＥ／６０）[rev/s] なる演算が実行されて、エンジン１回転当たりの吸入空
気質量ＧＮが算出される。次いで、ステップ２０６で
は、ＧＮのなまし演算が実行される。すなわち、前回ま
でに算出されてきたなまし値ＧＮＳＭ[g/rev] が、 ＧＮＳＭ←ＧＮＳＭ＋（ＧＮ−ＧＮＳＭ）／ｍ＝〔（ｍ
−１）ＧＮＳＭ＋ＧＮ〕／ｍ なる演算式により更新される。なまし演算は、前回まで
のなまし値に“ｍ−１”の重みを付け、今回の算出値に
１の重みを付けて加重平均をとり、これを新たななまし
値とするものである。次いで、ステップ２０８では、触
媒通過空気量ＧＡＣＡＴが、 ＧＡＣＡＴ[g/s] ←ＧＮＳＭ[g/rev] ×（ＮＥ／６０）
[rev/s] なる演算式により算出される。

【００２４】次いで、ステップ２１０では、検出された
アクセル開度θＡ及びエンジン回転数ＮＥに応じて目標
コモンレール圧力ＰＣｔが算出される。なお、この算出
のために、予め所定のマップがＲＯＭ３３に格納されて
おり、このマップに基づく補間計算が実行される。そし
て、ＥＣＵ３０は、圧力センサ２４によって検出される
コモンレール圧力ＰＣがこの目標コモンレール圧力ＰＣ
ｔとなるように、高圧ポンプ１３からコモンレール１５
への燃料圧送量を決定し、高圧ポンプ１３内の圧力制御
電磁弁に対する制御を実行する。すなわち、コモンレー
ル圧力ＰＣに関するフィードバック制御が別途実行され
ている。

【００２５】次いで、ステップ２１２では、アクセル開
度θＡ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、主噴射開始待
機時間ｔｍ、主噴射時間τｍ、並びにｔｍ及びτｍをカ
ウンタ４０にセットすべき角度判別カウンタのカウント
値ＣＮＥｍが算出される。なお、この算出のために、予
め所定のマップがＲＯＭ３３に格納されており、このマ
ップに基づく補間計算が実行される。最後に、ステップ
２１４では、副噴射開始待機時間ｔｓ、副噴射時間τ
ｓ、並びにｔｓ及びτｓをカウンタ４０にセットすべき
角度判別カウンタのカウント値ＣＮＥｓを算出する処理
（副噴射制御量算出ルーチン）が実行される。この処理
の詳細は後に説明する。

【００２６】図５は、ＥＣＵ３０によって実行される故
障診断ルーチンの処理手順の一部を示すフローチャート
である。このルーチンは、所定の時間周期で実行され
る。前述のように、本発明は、触媒下流側温度センサす
なわち触媒流出排気温センサ２８の異常時にも、触媒を
過熱することなく、副噴射により触媒に還元剤を供給す
ることできるようにしようというものであるが、下流側
温度センサの故障診断すなわち異常判断が同図の故障診
断ルーチン内で行われる。その故障診断では、下流側温
度センサの信号系に断線、ショート等の故障が発生し、
センサ出力がエンジン運転状態から考えてありえないよ
うな異常な値を示すとき、下流側温度センサに故障が発
生したと診断する。

【００２７】具体的には、まず、ステップ３０２におい
て、触媒流出排気温センサ２８の出力に基づき、現在の
触媒流出排気ガス温度ＴＨＣＯを検出する。次いで、ス
テップ３０４では、検出されたＴＨＣＯが正常な温度範
囲すなわちＴ₀ からＴ₁ までの範囲に入っているか否か
を判定する。もしもその判定結果がＮＯであれば、ステ
ップ３０６に進み、触媒流出排気温センサ２８に故障が
発生したことを示すフラグＦＴＨＣＯを１にセットす
る。なお、フラグＦＴＨＣＯは、初期状態において０に
リセットされており、修理点検時において収集されるこ
とができるようになっている。

【００２８】図６及び図７は、前述の燃料噴射制御メイ
ンルーチン（図４）のステップ２１４で起動される副噴
射制御量算出ルーチンの処理手順を示すフローチャート
である。また、図８、図９、及び図１０は、このルーチ
ンで使用されるマップを示す。詳細には、図８は、触媒
流入排気ガス温度に基づき触媒流出排気ガス温度推定値
ＴＨＣＥを算出する際のなまし率ｔＴＩＭＣを触媒通過
空気量ＧＡＣＡＴに応じて定めるマップを示し、図９
は、触媒流入排気ガス温度ＴＨＣＩ及び触媒流出排気ガ
ス温度ＴＨＣＯに応じて副噴射量ＱＦＩＮＡを補正する
ための補正係数ＫＣＡＴＭＰを定めるマップを示し、図
１０は、触媒通過空気量ＧＡＣＡＴに応じて副噴射量Ｑ
ＦＩＮＡを補正するための補正係数ｔＫＧＡを定めるマ
ップを示している。

【００２９】まず、ステップ４０２では、アクセル開度
θＡ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、副噴射開始待機
時間ｔｓと、そのｔｓ及び以下のステップで求められる
副噴射時間τｓをカウンタ４０にセットすべき角度判別
カウンタのカウント値ＣＮＥｓと、が算出される。な
お、この算出のために、予め所定のマップがＲＯＭ３３
に格納されており、このマップに基づく補間計算が実行
される。ステップ４０４以下では、副噴射時間τｓが算
出される。最初のステップ４０４では、副噴射を実行す
べき条件が成立するか否かが判定される。すなわち、エ
ンジン冷却水温が低く副噴射を実行しても燃料が壁面に
付着してしまうような場合、主噴射時間τｍ＝０で燃焼
が起こっていない場合、始動状態にある場合、コモンレ
ール圧力ＰＣが高くて微量の噴射が困難な場合等におい
ては、副噴射は実行されない。そして、副噴射実行条件
が不成立のときには、ステップ４２２において副噴射量
ＱＦＩＮＡが０に設定される。

【００３０】一方、副噴射実行条件が成立するときに
は、ステップ４０６に進み、フラグＦＴＨＣＯが１か否
か、すなわち触媒流出排気温センサ２８に故障が発生し
ているか否かを判定する。ＦＴＨＣＯ＝０のときすなわ
ち正常時には直接ステップ４１６に進み、ＦＴＨＣＯ＝
１のときすなわち触媒流出排気温センサ２８の異常時に
はステップ４０８、４１０、４１２及び４１４を実行し
てからステップ４１６に進む。

【００３１】ステップ４０８〜４１４では、触媒流入排
気ガス温度ＴＨＣＩをなますことにより触媒流出排気ガ
ス温度推定値ＴＨＣＥを求め、その推定値ＴＨＣＥに所
定の余裕ΔＴを加えた値を触媒流出排気ガス温度ＴＨＣ
Ｏとして代用する処理が行われる。まず、ステップ４０
８では、触媒流入排気ガス温度ＴＨＣＩから車速風補正
後の流入排気ガス温度ｔＴＭＰＩが、 ｔＴＭＰＩ [°C]←ＴＨＣＩ [°C]−（ＳＰＤ＋Ｖ₀ ）
[km/h]×Ｋ₁ [°C h/km] なる演算により算出される。なお、Ｖ₀ 及びＫ₁ は、実
験により求められる定数であって、例えば、Ｖ₀ ＝ 20
[km/h]、Ｋ₁ ＝ 0.5 [°C h/km] である。なお、この演
算は、車速が大きいほど、風により冷却される度合いが
大きいことを考慮して、触媒流入排気ガス温度を低く補
正するものである。

【００３２】ステップ４１０では、車速風補正後流入排
気ガス温度ｔＴＭＰＩに基づき触媒流出排気ガス温度推
定値ＴＨＣＥをなまし演算にて算出する際のなまし率ｔ
ＴＩＭＣが、図８のマップに基づく補間計算により、触
媒通過空気量ＧＡＣＡＴに応じて求められる。触媒通過
空気量ＧＡＣＡＴが大きくなるほどなまし率ｔＴＩＭＣ
が大きくされるのは、ガスが多く流入するほど、流入排
気ガス温度の影響が迅速に現れるためである。

【００３３】次いで、ステップ４１２では、触媒流出排
気ガス温度推定値ＴＨＣＥが、 ＴＨＣＥ←ＴＨＣＥ＋（ｔＴＭＰＩ−ＴＨＣＥ）×ｔＴ
ＩＭＣ なるなまし演算により、新しく算出され、更新される。
そして、ステップ４１４では、 ＴＨＣＯ←ＴＨＣＥ＋ΔＴ なる演算、すなわち故障状態にある触媒流出排気温セン
サ２８の出力に代えて“ＴＨＣＥ＋ΔＴ”を触媒流出排
気ガス温度ＴＨＣＯとする演算が行われる。ΔＴは、触
媒反応熱の最大値を考慮して加えられる余裕（マージ
ン）であって、例えばΔＴ＝５０ [°C]である。

【００３４】ステップ４０６又は４１４の次に実行され
るステップ４１６では、触媒流入排気ガス温度ＴＨＣＩ
及び触媒流出排気ガス温度ＴＨＣＯに応じて副噴射量Ｑ
ＦＩＮＡを補正するための補正係数ＫＣＡＴＭＰが、図
９のマップに基づく補間計算により算出される。なお、
図９のマップにおいては、ＴＨＣＩ及びＴＨＣＯに基づ
き推定される触媒温度が温度ウィンドウの中心に近いほ
ど、補正係数ＫＣＡＴＭＰが大きくなる（1.0 に近づ
く）ように設定されている。

【００３５】次いで、ステップ４１８では、触媒通過空
気量ＧＡＣＡＴに応じて副噴射量ＱＦＩＮＡを補正する
ための補正係数ｔＫＧＡが、図１０のマップに基づく補
間計算により算出される。なお、図１０のマップにおい
て触媒通過空気量ＧＡＣＡＴが大きくなるにつれて補正
係数ｔＫＧＡが小さくされているのは、ガスの速度が大
きくなると触媒での反応が抑制されるためである。

【００３６】次いで、ステップ４２０では、副噴射量Ｑ
ＦＩＮＡが、 ＱＦＩＮＡ[mm³/st]←Ｋ₀[(mm³/st)/(g/rev)] ×ＧＮＳ
Ｍ[g/rev]×ＫＣＡＴＭＰ×ｔＫＧＡ なる演算により算出される。なお、Ｋ₀ は、実験により
求められる定数であって例えば 2.5[(mm³/st)/(g/rev)]
である。

【００３７】最後のステップ４２４では、ステップ４２
０又は４２２にて算出された副噴射量ＱＦＩＮＡが、コ
モンレール圧力ＰＣを考慮して燃料噴射弁による副噴射
時間τｓに換算される。こうして、求められた副噴射時
間τｓは、副噴射開始待機時間ｔｓ並びにｔｓ及びτｓ
をカウンタ４０にセットすべき角度判別カウンタのカウ
ント値ＣＮＥｓとともに、前述した燃料噴射実行ルーチ
ンにおいて使用される。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
排気系にリーンＮＯ_x 触媒を備えた希薄燃焼可能な内燃
機関において、触媒のそれぞれ上流側と下流側とに温度
センサを備え各温度センサの出力に基づき触媒への還元
剤の供給を制御する還元剤供給制御装置であって、下流
側温度センサの異常時にも触媒を過熱することなく触媒
に還元剤を供給することできるものが提供される。従っ
て、本発明は、ＮＯ_x 浄化率の向上を図り、大気汚染防
止に寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る還元剤供給制御装置
を備えた４気筒ディーゼルエンジンの全体構成図であ
る。

【図２】リーンＮＯ_x 触媒によるＮＯ_x 浄化率の温度特
性を示す図である。

【図３】ＥＣＵによって実行される燃料噴射実行ルーチ
ンの処理手順を示すフローチャートである。

【図４】ＥＣＵによって実行される燃料噴射制御メイン
ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。

【図５】ＥＣＵによって実行される故障診断ルーチンの
処理手順の一部を示すフローチャートである。

【図６】ＥＣＵによって実行される副噴射制御量算出ル
ーチンの処理手順を示すフローチャート（１／２）であ
る。

【図７】ＥＣＵによって実行される副噴射制御量算出ル
ーチンの処理手順を示すフローチャート（２／２）であ
る。

【図８】触媒流入排気ガス温度に基づき触媒流出排気ガ
ス温度推定値ＴＨＣＥを算出する際のなまし率ｔＴＩＭ
Ｃを触媒通過空気量ＧＡＣＡＴに応じて定めるマップを
示す図である。

【図９】触媒流入排気ガス温度ＴＨＣＩ及び触媒流出排
気ガス温度ＴＨＣＯに応じて副噴射量ＱＦＩＮＡを補正
するための補正係数ＫＣＡＴＭＰを定めるマップを示す
図である。

【図１０】触媒通過空気量ＧＡＣＡＴに応じて副噴射量
ＱＦＩＮＡを補正するための補正係数ｔＫＧＡを定める
マップを示す図である。

【符号の説明】

１…ディーゼルエンジン本体 ２…吸気系 ３…エアクリーナ ４…排気系 ５…リーンＮＯ_x 触媒コンバータ １０…燃料タンク １１…低圧ポンプ １２…低圧導管 １３…高圧ポンプ １４…高圧導管 １５…コモンレール １６…枝管 １７…三方電磁弁 １８…燃料噴射弁 １９…返戻管 ２１…アクセル開度センサ ２２…クランク角センサ ２３…気筒判別センサ ２４…車速センサ ２５…エアフローメータ ２６…圧力センサ ２７…触媒流入排気温センサ ２８…触媒流出排気温センサ ３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ） ３１…中央処理装置（ＣＰＵ） ３２…システムバス ３３…リードオンリメモリ（ＲＯＭ） ３４…ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ） ３５…入力ポート ３６…出力ポート ３７…Ａ／Ｄコンバータ ３８…駆動回路 ３９…駆動回路 ４０…カウンタ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気系に設けられたリーンＮＯ_x 触媒の
   それぞれ上流側と下流側とに温度センサを備え、該各温
   度センサの出力に基づき該触媒への還元剤の供給を制御
   する、内燃機関の還元剤供給制御装置において、 下流側温度センサが異常か否かを判断する異常判断手段
   と、 少なくとも上流側温度センサの出力に基づいて触媒下流
   側温度を推定する温度推定手段と、 前記異常判断手段によって下流側温度センサに異常あり
   と判断されるときには、上流側温度センサの出力と前記
   温度推定手段によって推定される触媒下流側温度とに応
   じて還元剤の量を制御する異常時制御手段と、 を設けたことを特徴とする、内燃機関の還元剤供給制御
   装置。