WO2016125742A1 - 排気浄化システム及びＮＯｘ浄化能力回復方法 - Google Patents

排気浄化システム及びＮＯｘ浄化能力回復方法 Download PDF

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WO2016125742A1
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maf
intake air
nox
air amount
control
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PCT/JP2016/052915
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輝男 中田
隆行 坂本
長岡　大治
裕之 遊座
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いすゞ自動車株式会社
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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
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    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust purification system and a NOx purification capacity recovery method.
  • a NOx occlusion reduction type catalyst is known as a catalyst for reducing and purifying nitrogen compounds (NOx) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine.
  • NOx nitrogen compounds
  • This NOx occlusion reduction type catalyst occludes NOx contained in the exhaust when the exhaust is in a lean atmosphere, and reduces and purifies NOx occluded by hydrocarbons contained in the exhaust when the exhaust is in a rich atmosphere. Detoxify and release. For this reason, when the NOx occlusion amount of the catalyst reaches a predetermined amount, so-called NOx purge that makes the exhaust rich by post injection or exhaust pipe injection needs to be performed periodically to restore the NOx occlusion capacity ( For example, see Patent Document 1).
  • Patent Document 2 A technology is known that performs control to reduce the target air amount in steps and increase the fuel injection amount when releasing NOx in a rich atmosphere (see, for example, Patent Document 2).
  • Patent Document 3 a technique for gradually enriching the air-fuel ratio when shifting to a rich atmosphere in order to promote warming of the catalyst is also known (see, for example, Patent Document 3).
  • Patent Document 4 a technique for correcting the change in air density in consideration of atmospheric pressure and intake air temperature when reducing the intake air amount is also known (see, for example, Patent Document 4).
  • the NOx occlusion reduction type catalyst also occludes sulfur oxide (hereinafter referred to as SOx) contained in the exhaust gas.
  • SOx sulfur oxide
  • the SOx occlusion amount increases, there is a problem that the NOx purification ability of the NOx occlusion reduction type catalyst is lowered. Therefore, when the SOx occlusion amount reaches a predetermined amount, unburned fuel is added to the upstream oxidation catalyst by post injection or exhaust pipe injection so that SOx is released from the NOx occlusion reduction type catalyst and recovered from S poisoning. Therefore, it is necessary to periodically perform a so-called SOx purge for raising the exhaust temperature to the SOx separation temperature (see, for example, Patent Document 5).
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-202425 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-088838 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-196474 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-249950 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-047086
  • a control amount is set to match the intake air amount detected by the sensor with the target air amount. If the detected intake air amount and the target air amount deviate, the control amount becomes excessively large and the air-fuel ratio changes abruptly. For example, drivability deteriorates due to engine misfire or torque fluctuation. There is a fear.
  • the exhaust purification system and the NOx purification capacity recovery method of the present disclosure are intended to effectively prevent deterioration of drivability due to engine misfire or torque fluctuation at the start or end of catalyst regeneration.
  • An exhaust purification system of the present disclosure includes a NOx reduction catalyst that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine to reduce and purify NOx in exhaust, an intake air amount sensor that detects an intake air amount of the internal combustion engine, and the intake air Regeneration processing for recovering the NOx purification ability of the NOx reduction catalyst by switching the exhaust air-fuel ratio from the lean state to the rich state by using both the air system control for reducing the amount and the injection system control for increasing the fuel injection amount
  • An exhaust purification system comprising: a control unit that executes the regeneration process when the regeneration unit switches from the lean state to the rich state and starts the regeneration process; The intake air amount is decreased toward the first target intake air amount over a first transition period determined according to the difference from the first target intake air amount in the rich state.
  • the exhaust purification system of the present disclosure is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, reduces and purifies NOx contained in exhaust discharged from the internal combustion engine, and an intake air amount of the internal combustion engine.
  • An exhaust purification system comprising: a flow rate sensor that detects and outputs a detection value; and a control unit that controls an air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine, The control unit operates to perform the following process: A regeneration process for restoring the NOx purification ability of the NOx reduction catalyst by controlling the air-fuel ratio and switching the exhaust gas from a lean state to a rich state; and an output from the flow sensor when starting the regeneration process; Reducing the intake air amount toward the first target intake air amount over a first transition period determined according to a difference between the detected value and the first target intake air amount in the rich state Migration process.
  • An NOx purification capacity recovery method includes an internal combustion engine and an NOx reduction type catalyst that is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and that reduces and purifies NOx contained in exhaust discharged from the internal combustion engine.
  • a NOx purification capacity recovery method in a system wherein the NOx purification capacity of the NOx reduction catalyst is controlled by controlling an air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and switching the exhaust gas from a lean state to a rich state.
  • the exhaust purification system and NOx purification capacity recovery method of the present disclosure can effectively prevent deterioration of drivability due to engine misfire or torque fluctuation at the start or end of catalyst regeneration.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust purification system according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a timing chart for explaining the SOx purge control according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the MAF target value setting process during SOx purge lean control according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the MAF correction target value set in the transition period of the SOx purge control.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a target injection amount setting process during SOx purge rich control according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a timing chart for explaining the catalyst temperature adjustment control of the SOx purge control according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a timing chart illustrating the NOx purge control according to this embodiment.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust purification system according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a timing chart for explaining the SOx purge control according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the MAF target value setting process
  • FIG. 8 is a block diagram showing a MAF target value setting process during NOx purge lean control according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the MAF correction target value set in the transition period of the NOx purge control.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a target injection amount setting process during NOx purge rich control according to the present embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining switching from the lean state to the rich state of the MAF tracking control according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining switching from the rich state to the lean state of the MAF tracking control according to the present embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the difference between the actual MAF value and the MAF target value when shifting from the lean state to the rich state or from the rich state to the lean state.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a difference between the actual MAF value and the MAF target value and a difference between the target injection amount and the fuel injection amount when the lean state is changed to the rich state or the rich state is changed to the lean state.
  • FIG. 15 is a block diagram showing the injection amount learning correction processing of the injector according to the present embodiment.
  • FIG. 16 is a flowchart for explaining the learning correction coefficient calculation processing according to the present embodiment.
  • FIG. 17 is a block diagram showing MAF correction coefficient setting processing according to this embodiment.
  • each cylinder of a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 10 is provided with an injector 11 that directly injects high-pressure fuel accumulated in a common rail (not shown) into each cylinder.
  • the fuel injection amount and fuel injection timing of each injector 11 are controlled in accordance with an instruction signal input from an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 50.
  • ECU electronice control unit
  • An intake passage 12 for introducing fresh air is connected to the intake manifold 10A of the engine 10, and an exhaust passage 13 for connecting exhaust to the outside is connected to the exhaust manifold 10B.
  • an air cleaner 14 an intake air amount sensor (hereinafter referred to as MAF sensor) 40, a compressor 20A of the variable displacement supercharger 20, an intercooler 15, an intake throttle valve 16 and the like are provided in order from the intake upstream side.
  • MAF sensor 40 intake air amount sensor
  • the exhaust passage 13 is provided with a turbine 20B of the variable displacement supercharger 20, an exhaust aftertreatment device 30 and the like in order from the exhaust upstream side.
  • An engine speed sensor 41, an accelerator opening sensor 42, and a boost pressure sensor 46 are attached to the engine 10.
  • the MAF sensor 40 that measures and detects the mass flow rate (Mass Air Flow) is used as an intake air amount sensor that measures and detects the intake air amount (intake flow rate (Suction Air Flow)) of the engine.
  • intake flow rate suction Air Flow
  • a different type of flow rate (Air Flow) sensor from the MAF sensor 40 or a means in place of the flow rate sensor may be used.
  • the EGR (Exhaust Gas Recirculation) device 21 includes an EGR passage 22 that connects the exhaust manifold 10B and the intake manifold 10A, an EGR cooler 23 that cools the EGR gas, and an EGR valve 24 that adjusts the EGR amount.
  • the exhaust aftertreatment device 30 is configured by arranging an oxidation catalyst 31, a NOx occlusion reduction type catalyst 32, and a particulate filter (hereinafter simply referred to as a filter) 33 in order from the exhaust upstream side in a case 30A. Further, exhaust pipe injection for injecting unburned fuel (mainly hydrocarbon (HC)) into the exhaust passage 13 in the exhaust passage 13 upstream of the oxidation catalyst 31 in response to an instruction signal input from the ECU 50. A device 34 is provided.
  • unburned fuel mainly hydrocarbon (HC)
  • the oxidation catalyst 31 is formed, for example, by carrying an oxidation catalyst component on the surface of a ceramic carrier such as a honeycomb structure.
  • a ceramic carrier such as a honeycomb structure.
  • the NOx occlusion reduction type catalyst 32 is formed, for example, by supporting an alkali metal or the like on the surface of a ceramic carrier such as a honeycomb structure.
  • the NOx occlusion reduction type catalyst 32 occludes NOx in the exhaust when the exhaust air-fuel ratio is in a lean state, and occludes with a reducing agent (HC or the like) contained in the exhaust when the exhaust air-fuel ratio is in a rich state. NOx is reduced and purified.
  • the filter 33 is formed, for example, by arranging a large number of cells partitioned by porous partition walls along the flow direction of the exhaust gas and alternately plugging the upstream side and the downstream side of these cells. .
  • the filter 33 collects PM (particulate matter) in the exhaust gas in the pores and surfaces of the partition walls, and when the estimated amount of PM deposition reaches a predetermined amount, so-called filter regeneration is performed to remove the combustion.
  • Filter regeneration is performed by supplying unburned fuel to the upstream oxidation catalyst 31 by exhaust pipe injection or post injection, and raising the exhaust temperature flowing into the filter 33 to the PM combustion temperature.
  • the first exhaust temperature sensor 43 is provided on the upstream side of the oxidation catalyst 31 and detects the exhaust temperature flowing into the oxidation catalyst 31.
  • the second exhaust temperature sensor 44 is provided between the NOx storage reduction catalyst 32 and the filter 33 and detects the exhaust temperature flowing into the filter 33.
  • the NOx / lambda sensor 45 is provided on the downstream side of the filter 33, and detects the NOx value and lambda value (hereinafter also referred to as excess air ratio) of the exhaust gas that has passed through the NOx storage reduction catalyst 32.
  • the ECU 50 performs various controls of the engine 10 and the like, and includes a known CPU, ROM, RAM, input port, output port, and the like. In order to perform these various controls, the sensor values of the sensors 40 to 46 are input to the ECU 50.
  • the ECU 50 includes a filter regeneration control unit 51, a SOx purge control unit 60, a NOx purge control unit 70, a MAF follow-up control unit 80, an injection amount learning correction unit 90, and a MAF correction coefficient calculation unit 95.
  • a functional element As a functional element.
  • Each of these functional elements will be described as being included in the ECU 50 which is an integral hardware, but any one of these may be provided in separate hardware.
  • the filter regeneration control unit 51 estimates the PM accumulation amount of the filter 33 from the travel distance of the vehicle or the differential pressure across the filter detected by a differential pressure sensor (not shown), and the estimated PM accumulation amount exceeds a predetermined upper limit threshold. And the regeneration flag F DPF is turned on (see time t 1 in FIG. 2). When the regeneration flag F DPF is turned on, an instruction signal for causing the exhaust pipe injection device 34 to execute exhaust pipe injection is transmitted, or an instruction signal for causing each injector 11 to execute post injection is transmitted. The temperature is raised to the PM combustion temperature (for example, about 550 ° C.).
  • the regeneration flag F DPF is, PM deposition estimation amount is turned off drops to a predetermined lower limit threshold indicating the burn off (determination threshold value) (see time t 2 in FIG. 2).
  • the SOx purge control unit 60 makes the exhaust rich and raises the exhaust temperature to a sulfur desorption temperature (for example, about 600 ° C.) to recover the NOx occlusion reduction type catalyst 32 from SOx poisoning (hereinafter, this control). (Referred to as SOx purge control).
  • FIG. 2 shows a timing chart of the SOx purge control of this embodiment.
  • SOx purge flag F SP to start SOx purge control is turned on at the same time off the regeneration flag F DPF (see time t 2 in FIG. 2).
  • F DPF regeneration flag
  • the enrichment by the SOx purge control is performed by adjusting the excess air ratio to the lean side from the theoretical air-fuel ratio equivalent value (about 1.0) from the steady operation (for example, about 1.5) by the air system control.
  • SOx purge lean control for reducing to 1 target excess air ratio (for example, about 1.3) and injection system control to reduce the excess air ratio from the first target excess air ratio to the second target excess air ratio on the rich side (for example, about 0) This is realized by using together with the SOx purge rich control that lowers to .9). Details of the SOx purge lean control and the SOx purge rich control will be described below.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a setting process of the MAF target value MAF SPL_Trgt and the MAF correction target value MAF corr_Trgt during the SOx purge lean control.
  • the first target excess air ratio setting map 61 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q (the fuel injection amount of the engine 10), and the engine speed Ne, the accelerator opening Q,
  • the excess air ratio target value ⁇ SPL_Trgt (first target excess air ratio) at the time of SOx purge lean control corresponding to is preset based on experiments or the like.
  • the excess air ratio target value ⁇ SPL_Trgt at the time of SOx purge lean control is read from the first target excess air ratio setting map 61 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and is sent to the MAF target value calculation unit 62. Entered. Further, the MAF target value calculation unit 62 calculates the MAF target value MAF SPL_Trgt during the SOx purge lean control based on the following formula (1).
  • Equation (1) Q fnl_cord represents a learning-corrected fuel injection amount (excluding post-injection) described later, Ro Fuel represents fuel specific gravity, AFR sto represents a theoretical air-fuel ratio, and Maf_corr represents a MAF correction coefficient described later. Yes.
  • MAF target value MAF SPL_Trgt calculated by the MAF target value computing unit 62, SOx purge flag F SP is turned on (see time t 2 in FIG. 2), is input to the MAF corrected target value calculating unit 63.
  • the MAF correction target value calculation unit 63 corrects the MAF target value MAF SPL_Trgt in order to suppress a rapid change in the air-fuel ratio. Specifically, the MAF correction target value calculation unit 63 calculates the MAF correction target value MAF corr_Trgt based on the following formula (2).
  • MAF corr_Trgt MAF Act -[(MAF Act -MAF SPL_Trgt ) ⁇ ratio] (2)
  • MAF Act represents an actual MAF value input from the MAF sensor 40
  • the ratio represents a numerical value obtained by referring to the ratio setting map.
  • This ratio defines how much the difference ⁇ MAF between the actual MAF value MAF Act and the MAF target value MAF SPL_Trgt is reflected in the control amount.
  • the ratio (a value close to "0") shorter elapsed time smaller from on the SOx purge flag F SP is set, closer to the more elapsed time is longer "1".
  • the transition period T Max the period from when the ratio is changed to “0” to “1” (referred to as the transition period T Max for convenience) is set longer as the difference ⁇ MAF in the MAF value when the SOx purge flag F SP is turned on is larger. Accordingly, the relationship between the MAF value difference ⁇ MAF and the transition period T Max is stored in the ratio setting map.
  • MAF corrected target value MAF Corr_Trgt As indicated by a dotted line in FIG. 4, the sensor value at the turn-on time of the SOx purge flag F SP (time t 1), MAF target value MAF SPL_Trgt It is gradually reduced until.
  • the MAF correction target value MAF corr_Trgt calculated by the MAF correction target value calculation unit 63 is input to the valve control unit 64.
  • the valve control unit 64 throttles the intake throttle valve 16 to the close side and feeds back the EGR valve 24 to the open side so that the actual MAF value MAF Act input from the MAF sensor 40 becomes the MAF correction target value MAF corr_Trgt. Execute control.
  • the MAF target value MAF SPL_Trgt is set based on the excess air ratio target value ⁇ SPL_Trgt read from the first target excess air ratio setting map 61 and the fuel injection amount of each injector 11,
  • the air system operation is feedback-controlled based on the MAF target value MAF SPL_Trgt .
  • the MAF target value MAF SPL_Trgt can be set by feedforward control, and the aging deterioration and characteristic change of each injector 11 can be achieved. The influence of individual differences can be effectively eliminated.
  • the MAF correction target value calculation unit 63 sets the ratio according to the difference between the actual MAF value MAF Act and the MAF target value MAF SPL_Trgt and changes the target value gently at the time of transition from the end of the DPF regeneration to the SOx purge. I am letting. Thereby, it is possible to effectively prevent misfire of the engine 10 due to a rapid change in the intake air amount, deterioration of drivability due to torque fluctuation, and the like.
  • FIG. 5 is a block diagram showing processing for setting the target injection amount Q SPR_Trgt (injection amount per unit time) of exhaust pipe injection or post injection in SOx purge rich control.
  • the second target excess air ratio setting map 65 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, and at the time of SOx purge rich control corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q.
  • the excess air ratio target value ⁇ SPR_Trgt (second target excess air ratio) is set in advance based on experiments or the like.
  • the excess air ratio target value ⁇ SPR_Trgt at the time of SOx purge rich control is read from the second target excess air ratio setting map 65 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and an injection quantity target value calculation unit 66. Further, the injection amount target value calculation unit 66 calculates the target injection amount Q SPR_Trgt at the time of SOx purge rich control based on the following mathematical formula (3).
  • MAF SPL_Trgt MAF SPL_Trgt ⁇ Maf_corr / ( ⁇ SPR_Trgt ⁇ Ro Fuel ⁇ AFR sto ) ⁇ Q fnl_corrd (3)
  • MAF SPL_Trgt is the MAF target value at the time of SOx purge lean, and is input from the MAF target value calculation unit 62 described above.
  • Q fnl_cord is a fuel injection amount (excluding post-injection) before application of learning corrected MAF tracking control described later
  • Ro Fuel is fuel specific gravity
  • AFR sto is a theoretical air-fuel ratio
  • Maf_corr is a MAF correction coefficient described later. Show.
  • the target injection amount Q SPR_Trgt calculated by the injection amount target value calculation unit 66 is transmitted as an injection instruction signal to the exhaust pipe injector 34 or each injector 11 when a SOx purge rich flag F SPR described later is turned on.
  • the target injection amount Q SPR_Trgt is set based on the air excess rate target value ⁇ SPR_Trgt read from the second target air excess rate setting map 65 and the fuel injection amount of each injector 11. It has become.
  • the sensor value of the lambda sensor is not used.
  • the exhaust can be effectively reduced to a desired excess air ratio required for SOx purge rich control.
  • the target injection amount Q SPR_Trgt can be set by feedforward control, and the aging deterioration and characteristic change of each injector 11 can be achieved. Etc. can be effectively eliminated.
  • the exhaust temperature (hereinafter also referred to as catalyst temperature) flowing into the NOx occlusion reduction type catalyst 32 during the SOx purge control is the SOx that performs exhaust pipe injection or post injection as shown at times t 2 to t 4 in FIG.
  • the purge rich flag F SPR is controlled by alternately switching on / off (rich / lean).
  • the SOx purge rich flag FSPR is turned off, the catalyst temperature is lowered by stopping the exhaust pipe injection or the post injection (hereinafter, this period is referred to as an interval TF_INT ).
  • the injection period TF_INJ is set by reading values corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q from an injection period setting map (not shown) created in advance by experiments or the like.
  • an injection period required to reliably reduce the excess air ratio of exhaust gas obtained in advance through experiments or the like to the second target excess air ratio is set according to the operating state of the engine 10. ing.
  • the interval T F_INT is set by feedback control when the SOx purge rich flag F SPR at which the catalyst temperature is highest is switched from on to off. Specifically, the proportional control for changing the input signal in proportion to the deviation ⁇ T between the target catalyst temperature and the estimated catalyst temperature when the SOx purge rich flag FSPR is turned off, and the time integral value of the deviation ⁇ T are proportional. This is processed by PID control constituted by integral control for changing the input signal and differential control for changing the input signal in proportion to the time differential value of the deviation ⁇ T.
  • the target catalyst temperature is set at a temperature at which SOx can be removed from the NOx storage reduction catalyst 32.
  • the estimated catalyst temperature is, for example, the inlet temperature of the oxidation catalyst 31 detected by the first exhaust temperature sensor 43, and the oxidation catalyst 31. Further, it may be estimated based on the amount of HC / CO heat generated inside the NOx storage reduction catalyst 32, the amount of heat released to the outside air, and the like.
  • the injection period TF_INJ for raising the catalyst temperature and lowering the excess air ratio to the second target excess air ratio is set from the map referred to based on the operating state of the engine 10,
  • the interval TF_INT for lowering the catalyst temperature is processed by PID control. This makes it possible to reliably reduce the excess air ratio to the target excess ratio while effectively maintaining the catalyst temperature during the SOx purge control within a desired temperature range necessary for the purge.
  • SOx purge control (1) SOx purge flag F from on the SP injection quantity of the exhaust pipe injection or post injection accumulated, when the amount of the cumulative injected has reached the predetermined upper limit threshold amount, of (2) SOx purge control When the elapsed time counted from the start reaches a predetermined upper threshold time, (3) calculation is performed based on a predetermined model formula including the operating state of the engine 10 and the sensor value of the NOx / lambda sensor 45 as input signals.
  • SOx purge flag F SP is terminated by turning off the (time t 4 in FIG. 2 , reference time t n in FIG. 6).
  • the MAF correction target value calculation unit 63 calculates the MAF correction target value MAF corr_Trgt based on the following formula (4).
  • MAF corr_Trgt MAF Act + [(MAF L_Trgt ⁇ MAF Act ) ⁇ ratio] (4)
  • MAF L_Trgt indicates the lean MAF target value
  • the ratio indicates a numerical value acquired by referring to the ratio setting map.
  • This ratio defines how much the difference ⁇ MAF between the actual MAF value MAF Act and the MAF target value MAF L_Trgt is reflected in the control amount.
  • SOx purge flag F as SP time elapsed from off short small (a value close to "0") is set, closer to the more elapsed time is longer "1".
  • the period from when the ratio is changed to “0” to “1” (for convenience, the transition period T Max ) is set longer as the difference ⁇ MAF in the MAF value at the time when the SOx purge flag F SP is turned off is larger. Accordingly, the relationship between the MAF value difference ⁇ MAF and the transition period T Max is stored in the ratio setting map.
  • MAF corrected target value MAF Corr_Trgt As indicated by a dotted line in FIG. 4, the sensor value in the off time of the SOx purge flag F SP (time t 2), MAF target value MAF L_Trgt Will rise slowly.
  • the MAF correction target value MAF corr_Trgt calculated by the MAF correction target value calculation unit 63 is input to the valve control unit 64.
  • the valve control unit 64 opens the intake throttle valve 16 to the open side and feeds back the EGR valve 24 to the close side so that the actual MAF value MAF Act input from the MAF sensor 40 becomes the MAF correction target value MAF corr_Trgt. Execute control.
  • the SOx purge control end condition is provided with the upper limit of the cumulative injection amount and the elapsed time
  • the fuel consumption amount when the SOx purge does not progress due to a decrease in the exhaust temperature or the like. Can be effectively prevented from becoming excessive.
  • the MAF correction target value calculation unit 63 sets the ratio according to the difference between the actual MAF value MAF Act and the MAF target value MAF L_Trgt and changes the target value gently at the transition from the end of the SOx purge to the lean state. I am letting. Thereby, it is possible to effectively prevent misfire of the engine 10 due to a rapid change in the intake air amount, deterioration of drivability due to torque fluctuation, and the like.
  • NOx purge control restores the NOx storage capability of the NOx storage reduction catalyst 32 by making the exhaust atmosphere rich and detoxifying and releasing NOx stored in the NOx storage reduction catalyst 32 by reduction purification. Control (hereinafter, this control is referred to as NOx purge control) is executed.
  • the NOx purge flag F NP for starting the NOx purge control is turned on when the NOx emission amount per unit time is estimated from the operating state of the engine 10 and the estimated cumulative value ⁇ NOx obtained by accumulating this exceeds a predetermined threshold value ( reference time t 1 in FIG. 7).
  • the NOx purification rate by the NOx occlusion reduction type catalyst 32 is calculated from the NOx emission amount upstream of the catalyst estimated from the operating state of the engine 10 and the NOx amount downstream of the catalyst detected by the NOx / lambda sensor 45.
  • the NOx purge flag F NP is turned on.
  • the enrichment by the NOx purge control is performed on the lean side of the excess air ratio from the stoichiometric air-fuel ratio equivalent value (about 1.0) from the time of steady operation (for example, about 1.5) by the air system control.
  • NOx purge lean control for reducing to 3 target excess air ratio (for example, about 1.3) and injection system control to reduce the excess air ratio from the third target excess air ratio to the fourth target excess air ratio on the rich side (for example, about 0) .9) and NOx purge rich control for reducing the pressure to 9).
  • the details of the NOx purge lean control and the NOx purge rich control will be described below.
  • FIG. 8 is a block diagram showing processing for setting the MAF target value MAF NPL_Trgt and the MAF correction target value MAF corr_Trgt during NOx purge lean control.
  • the third target excess air ratio setting map 71 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, and during NOx purge lean control corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q.
  • the excess air ratio target value ⁇ NPL_Trgt (third excess air ratio) is set in advance based on experiments or the like.
  • the excess air ratio target value ⁇ NPL_Trgt at the time of NOx purge lean control is read from the third target excess air ratio setting map 71 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and is sent to the MAF target value calculation unit 72. Entered. Further, the MAF target value calculation unit 72 calculates the MAF target value MAF NPL_Trgt during NOx purge lean control based on the following formula (5).
  • MAF NPL_Trgt ⁇ NPL_Trgt ⁇ Q fnl_corrd ⁇ Ro Fuel ⁇ AFR sto / Maf_corr (5)
  • Q fnl_cord represents a learning-corrected fuel injection amount (excluding post-injection) described later
  • Ro Fuel represents fuel specific gravity
  • AFR sto represents a theoretical air-fuel ratio
  • Maf_corr represents a MAF correction coefficient described later. Yes.
  • the MAF target value MAF NPL_Trgt calculated by the MAF target value calculation unit 72 is input to the MAF correction target value calculation unit 73 when the NOx purge flag F NP is turned on (see time t 1 in FIG. 7).
  • the MAF correction target value calculation unit 73 corrects the MAF target value MAF NPL_Trgt in order to suppress a rapid change in the air-fuel ratio. Specifically, the MAF correction target value calculation unit 73 calculates the MAF correction target value MAF corr_Trgt based on the following formula (6).
  • MAF corr_Trgt MAF Act -[(MAF Act -MAF NPL_Trgt ) ⁇ ratio] (6)
  • MAF Act represents an actual MAF value input from the MAF sensor 40
  • the ratio represents a numerical value obtained by referring to the ratio setting map.
  • This ratio defines how much the difference ⁇ MAF between the actual MAF value MAF Act and the MAF target value MAF NPL_Trgt is reflected in the control amount.
  • the ratio is set to be smaller (a value closer to “0”) as the elapsed time from the ON of the NOx purge flag F NP is shorter, and closer to “1” as the elapsed time is longer.
  • the period from when the ratio is changed to “0” to “1” (referred to as the transition period T Max for convenience) is set to be longer as the MAF value difference ⁇ MAF at the ON point of the NOx purge flag F NP is larger. Accordingly, the relationship between the MAF value difference ⁇ MAF and the transition period T Max is stored in the ratio setting map.
  • MAF corrected target value MAF Corr_Trgt As shown by a dotted line in FIG. 9, the sensor values at the turn-on time of the NOx purge flag F NP (time t 1), MAF target value MAF NPL_Trgt It is gradually reduced until.
  • the MAF correction target value MAF corr_Trgt calculated by the MAF correction target value calculation unit 73 is input to the valve control unit 74.
  • the valve control unit 74 throttles the intake throttle valve 16 to the close side and opens the EGR valve 24 to the open side so that the actual MAF value MAF Act input from the MAF sensor 40 becomes the MAF correction target value MAF corr_Trgt. Execute control.
  • the MAF target value MAF NPL_Trgt is set based on the excess air ratio target value ⁇ NPL_Trgt read from the third target excess air ratio setting map 71 and the fuel injection amount of each injector 11,
  • the air system operation is feedback-controlled based on the MAF target value MAF NPL_Trgt .
  • the MAF target value MAF NPL_Trgt can be set by feedforward control, and the aging deterioration and characteristic change of each injector 11 can be achieved. Etc. can be effectively eliminated.
  • the MAF correction target value calculation unit 73 sets a ratio according to the difference between the actual MAF value MAF Act and the MAF target value MAF NPL_Trgt and changes the target value gently at the time of transition from DPF regeneration end to NOx purge. I am letting. Thereby, it is possible to effectively prevent misfire of the engine 10 due to a rapid change in the intake air amount, deterioration of drivability due to torque fluctuation, and the like.
  • FIG. 10 is a block diagram showing processing for setting the target injection amount Q NPR_Trgt (injection amount per unit time) of exhaust pipe injection or post injection in NOx purge rich control.
  • the fourth target excess air ratio setting map 75 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, and during NOx purge rich control corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q.
  • the air excess rate target value ⁇ NPR_Trgt (fourth target air excess rate) is set in advance based on experiments or the like.
  • the excess air ratio target value ⁇ NPR_Trgt at the time of NOx purge rich control is read from the fourth target excess air ratio setting map 75 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and the injection amount target value calculation section 76 is performed. Is input. Further, the injection amount target value calculation unit 76 calculates a target injection amount Q NPR_Trgt at the time of NOx purge rich control based on the following formula (7).
  • MAF NPL_Trgt MAF NPL_Trgt ⁇ Maf_corr / ( ⁇ NPR_Trgt ⁇ Ro Fuel ⁇ AFR sto ) ⁇ Q fnl_corrd (7)
  • MAF NPL_Trgt is a NOx purge lean MAF target value, and is input from the MAF target value calculation unit 72 described above.
  • Q fnl_cord is a fuel injection amount (excluding post-injection) before application of learning corrected MAF tracking control described later
  • Ro Fuel is fuel specific gravity
  • AFR sto is a theoretical air-fuel ratio
  • Maf_corr is a MAF correction coefficient described later. Show.
  • the target injection amount Q NPR_Trgt calculated by the injection amount target value calculation unit 76 is transmitted as an injection instruction signal to the exhaust pipe injector 34 or each injector 11 when the NOx purge flag F NP is turned on (time t in FIG. 7). 1 ). This transmission of the injection instruction signal is continued until the NOx purge flag F NP is turned off (time t 2 in FIG. 7) by the end determination of NOx purge control described later.
  • the target injection amount Q NPR_Trgt is set based on the air excess rate target value ⁇ NPR_Trgt read from the fourth target air excess rate setting map 75 and the fuel injection amount of each injector 11. It has become.
  • the sensor value of the lambda sensor is not used. It is possible to effectively reduce the exhaust gas to a desired excess air ratio required for NOx purge rich control.
  • the target injection amount Q NPR_Trgt can be set by feedforward control, and the aging deterioration and characteristic change of each injector 11 can be achieved. Etc. can be effectively eliminated.
  • the ECU 50 feedback-controls the opening degree of the intake throttle valve 16 and the EGR valve 24 based on the sensor value of the MAF sensor 40 in the region where the operating state of the engine 10 is on the low load side. On the other hand, in the region where the operating state of the engine 10 is on the high load side, the ECU 50 feedback-controls the supercharging pressure by the variable displacement supercharger 20 based on the sensor value of the boost pressure sensor 46 (hereinafter, this region is referred to as “high”). (Referred to as boost pressure FB control region).
  • the excess air ratio target value ⁇ NPR_Trgt the excess air ratio target value necessary for the NOx purge.
  • the NOx purge control unit 70 of the present embodiment prohibits NOx purge lean control for adjusting the opening of the intake throttle valve 16 and the EGR valve 24 in the boost pressure FB control region, and The excess air ratio is reduced to the fourth target excess air ratio (the excess air ratio target value ⁇ NPR_Trgt ) only by injection or post injection.
  • the MAF target value set based on the operating state of the engine 10 may be applied to the MAF target value MAF NPL_Trgt of the above-described equation (5).
  • NOx purge control (1) when the NOx purge flag F NP is turned on, the amount of exhaust pipe injection or post injection is accumulated, and when this cumulative injection amount reaches a predetermined upper limit threshold amount, (2) NOx purge control When the elapsed time counted from the start reaches a predetermined upper threshold time, (3) calculation is performed based on a predetermined model formula including the operating state of the engine 10 and the sensor value of the NOx / lambda sensor 45 as input signals.
  • the NOx purge flag F NP is turned off and the process is terminated (time t 2 in FIG. 7). reference).
  • NOx purge control is shifted to a lean state when finished (see time t 2 in FIG. 9).
  • the MAF correction target value calculation unit 73 calculates the MAF correction target value MAF corr_Trgt based on the following formula (8).
  • MAF corr_Trgt MAF Act + [(MAF L_Trgt ⁇ MAF Act ) ⁇ ratio] (8)
  • MAF L_Trgt indicates the lean MAF target value
  • the ratio indicates a numerical value acquired by referring to the ratio setting map.
  • This ratio defines how much the difference ⁇ MAF between the actual MAF value MAF Act and the MAF target value MAF L_Trgt is reflected in the control amount.
  • the ratio is set to be smaller (a value closer to “0”) as the elapsed time from the OFF of the NOx purge flag F NP is shorter, and closer to “1” as the elapsed time is longer.
  • the period from when the ratio is changed to “0” to “1” (referred to as the transition period T Max for convenience) is set to be longer as the MAF value difference ⁇ MAF at the OFF point of the NOx purge flag F NP is larger. Accordingly, the relationship between the MAF value difference ⁇ MAF and the transition period T Max is stored in the ratio setting map.
  • MAF corrected target value MAF Corr_Trgt As shown by a dotted line in FIG. 9, a sensor in an off time of NOx purge flag F NP (time t 2), MAF target value MAF L_Trgt Will rise slowly.
  • the MAF correction target value MAF corr_Trgt calculated by the MAF correction target value calculation unit 73 is input to the valve control unit 74.
  • the valve control unit 74 opens the intake throttle valve 16 to the open side and feeds back the EGR valve 24 to the close side so that the actual MAF value MAF Act input from the MAF sensor 40 becomes the MAF correction target value MAF corr_Trgt. Execute control.
  • the cumulative injection amount and the upper limit of the elapsed time are provided in the end condition of the NOx purge control, so that the fuel consumption amount is reduced when the NOx purge is not successful due to a decrease in the exhaust temperature or the like. It is possible to reliably prevent the excess.
  • the MAF correction target value calculation unit 73 sets a ratio according to the difference between the actual MAF value MAF Act and the MAF target value MAF L_Trgt and changes the target value gently at the transition from the end of the SOx purge to the lean state. I am letting. Thereby, it is possible to effectively prevent misfire of the engine 10 due to a rapid change in the intake air amount, deterioration of drivability due to torque fluctuation, and the like.
  • the MAF follow-up control unit 80 includes (1) a period for switching from a lean state in normal operation to a rich state by SOx purge control or NOx purge control, and (2) lean in normal operation from a rich state by SOx purge control or NOx purge control. During the period of switching to the state, control for correcting the fuel injection timing and the fuel injection amount of each injector 11 according to the MAF change is executed.
  • control during the switching period from the lean state to the rich state is referred to as first MAF tracking control
  • control during the switching period from the rich state to the lean state is referred to as second MAF tracking control.
  • the MAF follow-up control unit 80 performs MAF follow-up control for correcting the advance / retard of the injection timing and the injection amount in accordance with the change in MAF. Execute. Since both the SOx purge control and the NOx purge control are processed according to the same flow, only the SOx purge control will be described below, and the description of the NOx purge control will be omitted.
  • the first MAF tracking control in the switching period (first switching period) from the lean state to the rich state will be described based on FIG.
  • the fuel injection timing of the engine 10 internal combustion engine
  • the fuel injection amount is changed to the first target fuel injection amount in the rich state.
  • the first follow-up control to be increased is executed.
  • step S100 the SOx purge flag F SP is turned on, at step S110, time measurement by the timer in order to measure the elapsed time of MAF following control is started.
  • step S140 the current actual MAF value MAF Act and the MAF correction target value MAF corr_Trgt are compared, and if the actual MAF value MAF Act is greater or smaller than the MAF correction target value MAF corr_Trgt by a predetermined threshold, that is, separated by a predetermined threshold or more. If yes (Yes), the process of step S190 is performed. If not (No), the process of step S150 is performed. Details of the processing in step S140 will be described later.
  • step S150 in accordance with the current actual MAF change rate ⁇ MAF Ratio , a coefficient for advancing or retarding the injection timing of each injector 11 (hereinafter referred to as an injection timing tracking coefficient Comp 1 ), and the injection amount of each injector 11 Is set to increase or decrease (hereinafter referred to as injection amount tracking coefficient Comp 2 ).
  • an injection timing tracking coefficient setting map M1 that defines a relationship between an actual MAF change rate ⁇ MAF Ratio and an injection timing tracking coefficient Comp 1 created in advance by experiments or the like, and an actual MAF change
  • An injection amount follow-up coefficient setting map M2 that defines the relationship between the rate MAF Ratio and the injection amount follow-up coefficient Comp 2 is stored.
  • the injection timing follow-up coefficient Comp 1 and the injection amount follow-up coefficient Comp 2 are set by reading values corresponding to the actual MAF change rate ⁇ MAF Ratio calculated in step S130 from these maps M1 and M2.
  • step S160 the injection timing of each injector 11 is advanced by the amount obtained by multiplying the target advance amount by the injection timing follow-up coefficient Comp 1, and each time by the amount obtained by multiplying the target injection increase amount by the injection amount follow-up coefficient Comp 2.
  • the injector 11 also increases the fuel injection amount.
  • step S170 it is determined whether or not the current actual MAF value MAF Act detected by the MAF sensor 40 has reached the MAF target value MAF SPL_Trgt after switching (rich state).
  • the process returns to step S130 via step S180. That is, by repeating the processing of steps S130 to S160 until the actual MAF value MAF Act becomes the MAF target value MAF SPL_Trgt , the advance angle of the injection timing corresponding to the actual MAF change rate MAF Ratio that changes every moment, and the injection The increase in quantity continues. Details of the processing in step S180 will be described later.
  • the actual MAF value MAF Ref reaches the MAF target value MAF SPL_Trgt in the determination in step S170 (Yes), this control is finished.
  • step S140 the current actual MAF value MAF Act and the MAF correction target value MAF corr_Trgt are compared.
  • the actual MAF value MAF Act when switching from the lean state to the rich state, the actual MAF value MAF Act may be separated from the MAF correction target value MAF corr_Trgt by a predetermined threshold or more (symbol OV at times t 1 to t 2 ). reference).
  • the actual MAF value MAF Act is calculated from the MAF correction target value MAF corr_Trgt when the valve control is too effective, when a disturbance such as electric noise occurs, or when the engine 10 is in a motoring state where fuel injection is stopped. There may be a distance beyond a predetermined threshold.
  • the injection timing is shifted because the angle is excessively advanced. Further, the fuel injection amount is also greatly deviated. As a result, the combustion of the engine 10 becomes unstable, which may cause torque fluctuations, deterioration of drivability, and the like.
  • step S140 when the actual MAF value MAF Act is separated from the MAF correction target value MAF corr_Trgt by a predetermined threshold or more in step S140, the process proceeds to step S190, and the injection timing tracking coefficient Comp 1 and injection amount tracking coefficient Comp 2 are forcibly set to “1”. Thereby, MAF follow-up control is forcibly terminated (stopped), and torque fluctuations and drivability deterioration can be effectively prevented.
  • step S180 it is determined whether or not the cumulative time T Sum measured by the timer from the start of the MAF follow-up control has exceeded a predetermined upper limit time T Max .
  • the actual MAF value MAF Act cannot catch up with the MAF correction target value MAF corr_Trgt due to the influence of valve control delay or the like, and the actual MAF value MAF Act becomes
  • the MAF correction target value MAF corr_Trgt may be kept higher (see times t 1 to t 2 ). If the MAF follow-up control is continued in such a state, the actual fuel injection amount is not increased to the target injection amount, the combustion of the engine 10 becomes unstable, and there is a possibility that torque fluctuation or drivability deteriorates. is there.
  • step S180 when it is determined in step S180 that the accumulated time T Sum has exceeded the upper limit time T Max (Yes), that is, the actual MAF value MAF Act continues for a predetermined time. If it does not change more than the predetermined value, the process proceeds to step S190, and the injection timing follow-up coefficient Comp 1 and the injection amount follow-up coefficient Comp 2 are forcibly set to “1”. Thereby, MAF follow-up control is forcibly terminated, and torque fluctuation and drivability deterioration can be effectively prevented.
  • the second MAF follow-up control in the switching period from the rich state to the lean state (second switching period) will be described based on FIG.
  • the fuel injection timing of the engine 10 internal combustion engine
  • the fuel injection amount is changed to the second target fuel injection amount in the lean state.
  • the second follow-up control that decreases toward is executed.
  • step S200 SOx purge flag F SP is when turned off, at step S210, time measurement by the timer in order to measure the elapsed time of MAF following control is started.
  • step S240 the current actual MAF value MAF Act and the MAF correction target value MAF corr_Trgt are compared, and if the actual MAF value MAF Act is greater or smaller than the MAF correction target value MAF corr_Trgt by a predetermined threshold, that is, separated by a predetermined threshold or more. If yes (Yes), the process of step S290 is performed. If not (No), the process of step S250 is performed. Details of the process of step S240 will be described later.
  • step S250 a value corresponding to the actual MAF change rate ⁇ MAF Ratio is read from the injection timing follow-up coefficient setting map M1 as an injection timing follow-up coefficient Comp 1 , and from the injection amount follow-up coefficient setting map M2, it corresponds to the actual MAF change rate ⁇ MAF Ratio . value is read as the injection quantity coefficient of following Comp 2.
  • step S260 the injection timing of each injector 11 is retarded by the target delay amount multiplied by the injection timing follow-up coefficient Comp 1 , and the target injection decrease amount is multiplied by the injection amount follow-up coefficient Comp 2. The fuel injection amount of the injector 11 is also reduced.
  • step S270 it is determined whether or not the current actual MAF value MAF Act detected by the MAF sensor 40 has reached the MAF target value MAF L_Trgt after switching (lean state). If the actual MAF value MAF Act has not reached the MAF target value MAF L_Trgt (No), the process returns to step S230 via step S280. That is, by repeating the processing of steps S230 to S260 until the actual MAF value MAF Act becomes the MAF target value MAF L_Trgt , the delay of the injection timing corresponding to the actual MAF change rate MAF Ratio that changes every moment, and the injection The amount continues to decrease. Details of the processing in step S280 will be described later. On the other hand, when the actual MAF value MAF Act reaches the MAF target value MAF L_Trgt in the determination in step S270 (Yes), this control ends.
  • step S240 the current actual MAF value MAF Act is compared with the MAF correction target value MAF corr_Trgt during the transition period.
  • the actual MAF value MAF Act when switching from the rich state to the lean state, the actual MAF value MAF Act may be separated from the MAF correction target value MAF corr_Trgt by a predetermined threshold or more (signs of times t 1 to t 2 ). See OV).
  • the actual MAF value MAF Act is calculated from the MAF correction target value MAF corr_Trgt when the valve control is too effective, when a disturbance such as electric noise occurs, or when the engine 10 is in a motoring state where fuel injection is stopped. There may be a distance beyond a predetermined threshold.
  • the injection timing is shifted because the angle is excessively retarded. Further, the fuel injection amount is also greatly deviated. As a result, the combustion of the engine 10 becomes unstable, which may cause torque fluctuations, deterioration of drivability, and the like.
  • step S240 when the actual MAF value MAF Act is separated from the MAF correction target value MAF corr_Trgt by a predetermined threshold or more in step S240, the process proceeds to step S290, and the injection timing tracking coefficient Comp 1 and injection amount tracking coefficient Comp 2 are forcibly set to “1”. Thereby, MAF follow-up control is forcibly terminated (stopped), and torque fluctuations and drivability deterioration can be effectively prevented.
  • step S280 it is determined whether the accumulated time T Sum measured by the timer from the start of the MAF follow-up control has exceeded a predetermined upper limit time T Max .
  • the actual MAF value MAF Act cannot catch up with the MAF correction target value MAF corr_Trgt due to the influence of valve control delay or the like, and the actual MAF value MAF Act becomes There is a case where a state lower than the MAF correction target value MAF corr_Trgt is maintained (see times t 1 to t 2 ). If MAF follow-up control is continued in such a state, the actual fuel injection amount becomes larger than the target injection amount, which may cause torque fluctuation, drivability deterioration, and the like.
  • step S280 when it is determined in step S280 that the accumulated time T Sum has exceeded the upper limit time T Max (Yes), that is, the actual MAF value MAF Act continues for a predetermined time. If it has not changed more than the predetermined value, the process proceeds to step S280, and the injection timing follow-up coefficient Comp 1 and the injection amount follow-up coefficient Comp 2 are forcibly set to “1”. Thereby, MAF follow-up control is forcibly terminated, and torque fluctuation and drivability deterioration can be effectively prevented.
  • the MAF follow-up control is prohibited by setting the MAF follow-up coefficients Comp 1 and 2 to “1” in the boost pressure FB control region. Therefore, the torque fluctuation of the engine 10 and the deterioration of drivability caused by inaccurate MAF tracking control are effectively prevented.
  • the injection amount learning correction unit 90 includes a learning correction coefficient calculation unit 91 and an injection amount correction unit 92.
  • the learning correction coefficient calculation unit 91 is based on the error ⁇ between the actual lambda value ⁇ Act detected by the NOx / lambda sensor 45 during the lean operation of the engine 10 and the estimated lambda value ⁇ Est, and the learning correction coefficient F for the fuel injection amount. Calculate Corr .
  • the actual lambda value ⁇ Act in the exhaust gas that passes through the oxidation catalyst 31 and is detected by the downstream NOx / lambda sensor 45 It is considered that the estimated lambda value ⁇ Est in the exhaust discharged from the engine 10 coincides.
  • step S300 based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, it is determined whether or not the engine 10 is in a lean operation state. If it is in the lean operation state, the process proceeds to step S310 to start the calculation of the learning correction coefficient.
  • the estimated lambda value ⁇ Est is estimated and calculated from the operating state of the engine 10 according to the engine speed Ne and the accelerator opening Q. Further, the correction sensitivity coefficient K 2 is read the actual lambda value lambda Act detected by the NOx / lambda sensor 45 from the correction sensitivity coefficient map 91A shown in FIG. 15 as an input signal.
  • step S320 it is determined whether or not the absolute value
  • step S330 it is determined whether the learning prohibition flag FPro is off.
  • Whether or not the engine 10 is in a transient operation state is determined based on, for example, the time change amount of the actual lambda value ⁇ Act detected by the NOx / lambda sensor 45 when the time change amount is larger than a predetermined threshold value. What is necessary is just to determine with a transient operation state.
  • step S340 the learning value map 91B (see FIG. 15) referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q is updated to the learning value F CorrAdpt calculated in step S310. More specifically, on the learning value map 91B, a plurality of learning areas divided according to the engine speed Ne and the accelerator opening Q are set. These learning regions are preferably set to have a narrower range as the region is used more frequently and to be wider as a region is used less frequently. As a result, learning accuracy is improved in regions where the usage frequency is high, and unlearning can be effectively prevented in regions where the usage frequency is low.
  • the learning correction coefficient F Corr is input to the injection amount correction unit 92 shown in FIG.
  • the injection amount correction unit 92 multiplies each basic injection amount of pilot injection Q Pilot , pre-injection Q Pre , main injection Q Main , after-injection Q After , and post-injection Q Post by a learning correction coefficient F Corr. The injection amount is corrected.
  • MAF correction coefficient calculating unit 95 MAF is used to set the MAF target value MAF SPL_Trgt and the target injection amount Q SPR_Trgt during SOx purge control and the setting of the MAF target value MAF NPL_Trgt and the target injection amount Q NPR_Trgt during NOx purge control A correction coefficient Maf_corr is calculated.
  • the fuel injection amount of each injector 11 is corrected based on the error ⁇ between the actual lambda value ⁇ Act and the estimated lambda value ⁇ Est detected by the NOx / lambda sensor 45.
  • the factor of error ⁇ is not necessarily only the effect of the difference between the commanded injection amount and the actual injection amount for each injector 11. That is, there is a possibility that the error of not only each injector 11 but also the MAF sensor 40 affects the lambda error ⁇ .
  • FIG. 17 is a block diagram showing the setting process of the MAF correction coefficient Maf_corr by the MAF correction coefficient calculation unit 95.
  • the correction coefficient setting map 96 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q.
  • the MAF indicating the sensor characteristics of the MAF sensor 40 corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q.
  • the correction coefficient Maf_corr is set in advance based on experiments or the like.
  • the MAF correction coefficient calculation unit 95 reads the MAF correction coefficient Maf_corr from the correction coefficient setting map 96 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and outputs the MAF correction coefficient Maf_corr to the MAF target value calculation unit 62, 72 and the injection amount target value calculation units 66 and 76.
  • SOx purge control when the MAF target value MAF SPL_Trgt and the target injection amount Q SPR_Trgt, the setting of the MAF target value MAF NPL_Trgt and the target injection amount Q NPR_Trgt during NOx purge control effectively the sensor characteristics of the MAF sensor 40 It becomes possible to reflect.
  • the exhaust purification system and the NOx purification capacity recovery method of the present invention have the effect of effectively preventing deterioration of drivability due to engine misfire or torque fluctuation at the start or end of catalyst regeneration. This is useful in that it effectively purifies the exhaust that is discharged.

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Abstract

　内燃機関１０の排気通路に設けられたＮＯｘ還元型触媒３２と、吸入空気量センサ４０と、吸入空気量を減少させる空気系制御と燃料噴射量を増加させる噴射系制御とを併用して排気をリーン状態からリッチ状態に切り替えることでＮＯｘ還元型触媒３２の再生処理を実行する制御部５０とを備え、制御部５０は、再生処理を開始するリーン状態からリッチ状態へ切り替える際に、吸入空気量センサ４０の検出値とリッチ状態における目標吸入空気量の差に応じて定められた移行期間に亘って、当該目標吸入空気量に向けて吸入空気量を減少させる。

Description

排気浄化システム及びＮＯｘ浄化能力回復方法
　本発明は、排気浄化システム及びＮＯｘ浄化能力回復方法に関する。
　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。この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場合は、ＮＯｘ吸蔵能力を回復させるべく、ポスト噴射や排気管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１参照）。
　リッチ雰囲気でのＮＯｘ放出に際し、目標空気量をステップ状に減らすと共に燃料噴射量を増やす制御を行う技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。また、触媒の暖気を促進すべく、リッチ雰囲気へ移行する際に空燃比を徐々にリッチ化させる技術も知られている（例えば、特許文献３参照）。加えて、吸入空気量を減らす際に、大気圧及び吸気温度を考慮して空気密度の変化を補正する技術も知られている（例えば、特許文献４参照）。
　一方、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒には、排気中に含まれる硫黄酸化物（以下、ＳＯｘという）も吸蔵される。このＳＯｘ吸蔵量が増加すると、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ浄化能力を低下させる課題がある。このため、ＳＯｘ吸蔵量が所定量に達した場合は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からＳＯｘを離脱させてＳ被毒から回復させるべく、ポスト噴射や排気管噴射によって上流側の酸化触媒に未燃燃料を供給して排気温度をＳＯｘ離脱温度まで上昇させる所謂ＳＯｘパージを定期的に行う必要がある（例えば、特許文献５参照）。
日本国特開２００８－２０２４２５号公報 日本国特開２００８－０８８８３８号公報 日本国特開２０１０－１９６４７４号公報 日本国特開２００６－２４９９５０号公報 日本国特開２００９－０４７０８６号公報
　上述のＮＯｘパージやＳＯｘパージを、ポスト噴射や排気管噴射による噴射系制御のみで行うと、燃料消費量が過多となり燃費性能を悪化させる。このため、噴射系制御と吸気スロットルバルブやＥＧＲバルブの開度調整により吸入空気量を減少させる空気系制御とを併用することが好ましい。空気系制御によって燃焼室内に大量のＥＧＲガスが導入されると、通常のリーン状態と同じ噴射タイミングでは着火遅れが生じる。このため、リーン状態からリッチ状態に切り替える際は噴射タイミングを進角させると共に、リッチ状態からリーン状態に切り替える際は、進角させていた噴射タイミングを遅角により元の噴射タイミングに戻す必要がある。これら噴射タイミングの進角や遅角を適切に行うには、瞬時に反応する噴射系を応答が遅れる空気系と同調させるべく、実際の吸入空気量の変化に応じた進角量や遅角量で制御することが好ましい。
　実際の吸入空気量を変化させる場合、センサで検出された吸入空気量を目標空気量に一致させるための制御量が設定される。検出された吸入空気量と目標空気量が乖離していた場合、制御量が過度に大きくなって空燃比が急激に変化するため、例えば、エンジンの失火やトルク変動によるドライバビリティーの悪化が生じる虞がある。
　本開示の排気浄化システム及びＮＯｘ浄化能力回復方法は、触媒再生の開始時や終了時にエンジンの失火やトルク変動によるドライバビリティーの悪化を効果的に防止することを目的とする。
　本開示の排気浄化システムは、内燃機関の排気通路に設けられて排気中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元型触媒と、前記内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量センサと、前記吸入空気量を減少させる空気系制御と燃料噴射量を増加させる噴射系制御とを併用して排気空燃比をリーン状態からリッチ状態に切り替えることで、前記ＮＯｘ還元型触媒のＮＯｘ浄化能力を回復させる再生処理を実行する制御部と、を備える排気浄化システムであって、前記制御部は、前記リーン状態から前記リッチ状態へ切り替えて前記再生処理を開始する際に、前記吸入空気量センサの検出値と前記リッチ状態における第１目標吸入空気量との差に応じて定められた第１移行期間に亘って、前記第１目標吸入空気量に向けて吸入空気量を減少させる。
　また、本開示の排気浄化システムは、内燃機関の排気通路に配設され、前記内燃機関から排出される排気に含まれるＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元型触媒と、前記内燃機関の吸入空気量を検出して検出値を出力する流量センサと、前記内燃機関から排出される前記排気の空燃比を制御する制御ユニットとを備える排気浄化システムであって、
　前記制御ユニットは、以下の処理を実行するように動作する：
  前記空燃比を制御して前記排気をリーン状態からリッチ状態に切り替えることで、前記ＮＯｘ還元型触媒のＮＯｘ浄化能力を回復させる再生処理；及び
  前記再生処理を開始する際に、前記流量センサから出力された前記検出値と前記リッチ状態における第１目標吸入空気量との差に応じて定められた第１移行期間に亘って、前記第１目標吸入空気量に向けて前記吸入空気量を減少させる移行処理。
　本開示のＮＯｘ浄化能力回復方法は、内燃機関と、前記内燃機関の排気通路に配設され、前記内燃機関から排出される排気に含まれるＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元型触媒とを備える排気浄化システムにおけるＮＯｘ浄化能力回復方法であって、前記内燃機関から排出される前記排気の空燃比を制御して前記排気をリーン状態からリッチ状態に切り替えることで、前記ＮＯｘ還元型触媒のＮＯｘ浄化能力を回復させる再生処理；前記内燃機関の吸入空気量を検出して検出値を取得する検出処理；及び前記再生処理を開始する際に、前記検出処理により取得された前記検出値と前記リッチ状態における第１目標吸入空気量との差に応じて定められた第１移行期間に亘って、前記第１目標吸入空気量に向けて前記吸入空気量を減少させる移行処理、を含むＮＯｘ浄化能力回復方法。
　本開示の排気浄化システム及びＮＯｘ浄化能力回復方法によれば、触媒再生の開始時や終了時にエンジンの失火やトルク変動によるドライバビリティーの悪化を効果的に防止できる。
図１は、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。 図２は、本実施形態に係るＳＯｘパージ制御を説明するタイミングチャート図である。 図３は、本実施形態に係るＳＯｘ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。 図４は、ＳＯｘパージ制御の移行期間に設定されるＭＡＦ修正目標値を説明する図である。 図５は、本実施形態に係るＳＯｘ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。 図６は、本実施形態に係るＳＯｘパージ制御の触媒温度調整制御を説明するタイミングチャート図である。 図７は、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。 図８は、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。 図９は、ＮＯｘパージ制御の移行期間に設定されるＭＡＦ修正目標値を説明する図である。 図１０は、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。 図１１は、本実施形態に係るＭＡＦ追従制御のリーン状態からリッチ状態への切り替えを説明するフロー図である。 図１２は、本実施形態に係るＭＡＦ追従制御のリッチ状態からリーン状態への切り替えを説明するフロー図である。 図１３は、リーン状態からリッチ状態又はリッチ状態からリーン状態に移行する際の実ＭＡＦ値とＭＡＦ目標値のずれを説明する図である。 図１４は、リーン状態からリッチ状態又はリッチ状態からリーン状態に移行する際の実ＭＡＦ値とＭＡＦ目標値とのずれ、及び目標噴射量と燃料噴射量のずれを説明する図である。 図１５は、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。 図１６は、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。 図１７は、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、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蓄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。エンジン１０には、エンジン回転数センサ４１、アクセル開度センサ４２、ブースト圧センサ４６が取り付けられている。
　なお、本実施形態の説明では、エンジンの吸入空気量（吸気流量(Suction Air Flow)）を測定・検出する吸入空気量センサとして、質量流量(Mass Air Flow)を測定・検出するＭＡＦセンサ４０を用いるものとするが、エンジンの吸気流量を測定・検出することができれば、ＭＡＦセンサ４０とは異なるタイプの流量（Air Flow）センサ、あるいは流量センサに代わる手段を用いてもよい。　
　ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）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（主に炭化水素（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（粒子状物質）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再生が実行される。フィルタ再生は、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、フィルタ再生制御部５１と、ＳＯｘパージ制御部６０と、ＮＯｘパージ制御部７０と、ＭＡＦ追従制御部８０と、噴射量学習補正部９０と、ＭＡＦ補正係数演算部９５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。
　［フィルタ再生制御］
　フィルタ再生制御部５１は、車両の走行距離、あるいは図示しない差圧センサで検出されるフィルタ前後差圧からフィルタ３３のＰＭ堆積量を推定すると共に、このＰＭ堆積推定量が所定の上限閾値を超えると再生フラグＦＤＰＦをオンにする（図２の時刻ｔ１参照）。再生フラグＦＤＰＦがオンにされると、排気管噴射装置３４に排気管噴射を実行させる指示信号が送信されるか、あるいは、各インジェクタ１１にポスト噴射を実行させる指示信号が送信されて、排気温度をＰＭ燃焼温度（例えば、約５５０℃）まで昇温させる。この再生フラグＦＤＰＦは、ＰＭ堆積推定量が燃焼除去を示す所定の下限閾値（判定閾値）まで低下するとオフにされる（図２の時刻ｔ２参照）。なお、再生フラグＦＤＰＦをオフにする判定閾値は、例えば、フィルタ再生開始（ＦＤＰＦ＝１）からの上限経過時間や上限累積噴射量を基準にしてもよい。
　［ＳＯｘパージ制御］
　ＳＯｘパージ制御部６０は、排気をリッチ状態にして排気温度を硫黄離脱温度（例えば、約６００℃）まで上昇させて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２をＳＯｘ被毒から回復させる制御（以下、この制御をＳＯｘパージ制御という）を実行する。
　図２は、本実施形態のＳＯｘパージ制御のタイミングチャートを示している。図２に示すように、ＳＯｘパージ制御を開始するＳＯｘパージフラグＦＳＰは、再生フラグＦＤＰＦのオフと同時にオンにされる（図２の時刻ｔ２参照）。これにより、フィルタ３３の再生によって排気温度を上昇させた状態からＳＯｘパージ制御に効率よく移行することが可能となり、燃料消費量を効果的に低減することができる。
　本実施形態において、ＳＯｘパージ制御によるリッチ化は、空気系制御によって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ＳＯｘパージリーン制御と、噴射系制御によって空気過剰率を第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ＳＯｘパージリッチ制御とを併用することで実現される。以下、ＳＯｘパージリーン制御及び、ＳＯｘパージリッチ制御の詳細について説明する。
　［ＳＯｘパージリーン制御の空気系制御］
　図３は、ＳＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ及びＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿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６１は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑ（エンジン１０の燃料噴射量）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ＳＯｘパージリーン制御時の空気過剰率目標値λＳＰＬ＿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６１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ＳＯｘパージリーン制御時の空気過剰率目標値λＳＰＬ＿Ｔｒｇｔが読み取られて、ＭＡＦ目標値演算部６２に入力される。さらに、ＭＡＦ目標値演算部６２では、以下の数式（１）に基づいてＳＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔが演算される。
　ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ＝λＳＰＬ＿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６２によって演算されたＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔは、ＳＯｘパージフラグＦＳＰがオン（図２の時刻ｔ２参照）になると、ＭＡＦ修正目標値演算部６３に入力される。ＭＡＦ修正目標値演算部６３は、空燃比の急激な変化を抑制するためＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔを修正する。具体的には、ＭＡＦ修正目標値演算部６３では、以下の数式（２）に基づいてＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔが演算される。
　ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔ＝ＭＡＦＡｃｔ－〔（ＭＡＦＡｃｔ－ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ）×比率〕・・・（２）
　数式（２）において、ＭＡＦＡｃｔはＭＡＦセンサ４０から入力される実ＭＡＦ値、比率は比率設定マップを参照することで取得される数値をそれぞれ示している。
　この比率は、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔとＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔの差△ＭＡＦを、どの程度制御量に反映させるかを規定する。そして、比率は、ＳＯｘパージフラグＦＳＰのオンからの経過時間が短いほど小さく（「０」に近い値が）設定され、経過時間が長くなるほど「１」に近づく。なお、比率を「０」から「１」にするまでの期間（便宜上、移行期間ＴＭａｘという）は、ＳＯｘパージフラグＦＳＰのオン時点におけるＭＡＦ値の差△ＭＡＦが大きいほど長く設定される。従って、比率設定マップには、ＭＡＦ値の差△ＭＡＦと移行期間ＴＭａｘの関係が記憶されている。数式（２）の演算を行うことで、ＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔは、図４に点線で示すように、ＳＯｘパージフラグＦＳＰのオン時点（時刻ｔ１）におけるセンサ値から、ＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔまで緩やかに低下される。
　ＭＡＦ修正目標値演算部６３で演算されたＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔは、バルブ制御部６４に入力される。バルブ制御部６４は、ＭＡＦセンサ４０から入力される実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔ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６１から読み取られる空気過剰率目標値λＳＰＬ＿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ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔを設定し、このＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿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ＳＯｘ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ＭＡＦＳＰＬ＿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、個体差等の影響を効果的に排除することができる。
　また、ＭＡＦ修正目標値演算部６３は、ＤＰＦ再生終了からＳＯｘパージへの移行時において、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔとＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔの差に応じた比率を設定して目標値を緩やかに変化させている。これにより、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。
　［ＳＯｘパージリッチ制御の燃料噴射量設定］
　図５は、ＳＯｘ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ＱＳＰＲ＿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６５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ＳＯｘパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λＳＰＲ＿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６５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ＳＯｘパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λＳＰＲ＿Ｔｒｇｔが読み取られて、噴射量目標値演算部６６に入力される。さらに、噴射量目標値演算部６６では、以下の数式（３）に基づいてＳＯｘパージリッチ制御時の目標噴射量ＱＳＰＲ＿Ｔｒｇｔが演算される。
　ＱＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ＝ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ×Ｍａｆ＿ｃｏｒｒ／（λＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ×ＲｏＦｕｅｌ×ＡＦＲｓｔｏ）－Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ・・・（３）
　数式（３）において、ＭＡＦＳＰＬ＿ＴｒｇｔはＳＯｘパージリーン時のＭＡＦ目標値であって、前述のＭＡＦ目標値演算部６２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。
　噴射量目標値演算部６６によって演算された目標噴射量ＱＳＰＲ＿Ｔｒｇｔは、後述するＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲがオンになると、排気管噴射装置３４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。
　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６５から読み取られる空気過剰率目標値λＳＰＲ＿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ＱＳＰＲ＿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ＳＯｘ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ＱＳＰＲ＿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。
　［ＳＯｘパージ制御の触媒温度調整制御］
　ＳＯｘパージ制御中にＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に流入する排気温度（以下、触媒温度ともいう）は、図２の時刻ｔ２～ｔ４に示すように、排気管噴射又はポスト噴射を実行するＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲのオン・オフ（リッチ・リーン）を交互に切り替えることで制御される。ＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲがオン（ＦＳＰＲ＝１）にされると、排気管噴射又はポスト噴射によって触媒温度は上昇する（以下、この期間を噴射期間ＴＦ＿ＩＮＪという）。一方、ＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲがオフにされると、排気管噴射又はポスト噴射の停止によって触媒温度は低下する（以下、この期間をインターバルＴＦ＿ＩＮＴという）。
　本実施形態において、噴射期間ＴＦ＿ＩＮＪは、予め実験等により作成した噴射期間設定マップ（不図示）からエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに対応する値を読み取ることで設定される。この噴射時間設定マップには、予め実験等によって求めた排気の空気過剰率を第２目標空気過剰率まで確実に低下させるのに必要となる噴射期間が、エンジン１０の運転状態に応じて設定されている。
　インターバルＴＦ＿ＩＮＴは、触媒温度が最も高くなるＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲがオンからオフに切り替えられた際に、フィードバック制御によって設定される。具体的には、ＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲがオフされた際の目標触媒温度と推定触媒温度との偏差ΔＴに比例して入力信号を変化させる比例制御と、偏差ΔＴの時間積分値に比例して入力信号を変化させる積分制御と、偏差ΔＴの時間微分値に比例して入力信号を変化させる微分制御とで構成されるＰＩＤ制御によって処理される。目標触媒温度は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２からＳＯｘを離脱可能な温度で設定され、推定触媒温度は、例えば、第１排気温度センサ４３で検出される酸化触媒３１の入口温度と、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、外気への放熱量等に基づいて推定すればよい。
　図６の時刻ｔ１に示すように、フィルタ再生の終了（ＦＤＰＦ＝０）によってＳＯｘパージフラグＦＳＰがオンされると、ＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲもオンにされ、さらに前回のＳＯｘパージ制御時にフィードバック計算されたインターバルＴＦ＿ＩＮＴも一旦リセットされる。すなわち、フィルタ再生直後の初回は、噴射期間設定マップで設定した噴射期間ＴＦ＿ＩＮＪ＿１に応じて排気管噴射又はポスト噴射が実行される（図６の時刻ｔ１～ｔ２参照）。このように、ＳＯｘパージリーン制御を行うことなくＳＯｘパージリッチ制御からＳＯｘパージ制御を開始するので、フィルタ再生で上昇した排気温度を低下させることなく、速やかにＳＯｘパージ制御に移行され、燃料消費量を低減することができる。
　次いで、噴射期間ＴＦ＿ＩＮＪ＿１の経過によってＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲがオフになると、ＰＩＤ制御によって設定されたインターバルＴＦ＿ＩＮＴ＿１が経過するまで、ＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲはオフとされる（図６の時刻ｔ２～ｔ３参照）。さらに、インターバルＴＦ＿ＩＮＴ＿１の経過によってＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲがオンにされると、再び噴射期間ＴＦ＿ＩＮＪ＿２に応じた排気管噴射又はポスト噴射が実行される（図６の時刻ｔ３～ｔ４参照）。その後、これらＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲのオン・オフの切り替えは、後述するＳＯｘパージ制御の終了判定によってＳＯｘパージフラグＦＳＰがオフ（図６の時刻ｔｎ参照）にされるまで繰り返し実行される。
　このように、本実施形態では、触媒温度を上昇させると共に空気過剰率を第２目標空気過剰率まで低下させる噴射期間ＴＦ＿ＩＮＪをエンジン１０の運転状態に基づいて参照されるマップから設定すると共に、触媒温度を降下させるインターバルＴＦ＿ＩＮＴをＰＩＤ制御によって処理するようになっている。これにより、ＳＯｘパージ制御中の触媒温度をパージに必要な所望の温度範囲に効果的に維持しつつ、空気過剰率を目標過剰率まで確実に低下させることが可能になる。
　［ＳＯｘパージ制御の終了判定］
　ＳＯｘパージ制御は、（１）ＳＯｘパージフラグＦＳＰのオンから排気管噴射又はポスト噴射の噴射量を累積し、この累積噴射量が所定の上限閾値量に達した場合、（２）ＳＯｘパージ制御の開始から計時した経過時間が所定の上限閾値時間に達した場合、（３）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所定のモデル式に基づいて演算されるＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＳＯｘ吸着量がＳＯｘ除去成功を示す所定の閾値まで低下した場合の何れかの条件が成立すると、ＳＯｘパージフラグＦＳＰをオフにして終了される（図２の時刻ｔ４、図６の時刻ｔｎ参照）。
　ＳＯｘパージ制御が終了するとリーン状態に移行される（図４の時刻ｔ２参照）。その際、ＭＡＦ修正目標値演算部６３では、以下の数式（４）に基づいてＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔが演算される。
　ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔ＝ＭＡＦＡｃｔ＋〔（ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔ－ＭＡＦＡｃｔ）×比率〕・・・（４）
　数式（４）において、ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔはリーン状態のＭＡＦ目標値、比率は比率設定マップを参照することで取得される数値をそれぞれ示している。
　この比率は、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔとＭＡＦ目標値ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔの差△ＭＡＦを、どの程度制御量に反映させるかを規定する。そして、比率は、ＳＯｘパージフラグＦＳＰのオフからの経過時間が短いほど小さく（「０」に近い値を）設定され、経過時間が長くなるほど「１」に近づく。なお、比率を「０」から「１」にするまでの期間（便宜上、移行期間ＴＭａｘという）は、ＳＯｘパージフラグＦＳＰのオフ時点におけるＭＡＦ値の差△ＭＡＦが大きいほど長く設定される。従って、比率設定マップには、ＭＡＦ値の差△ＭＡＦと移行期間ＴＭａｘの関係が記憶されている。数式（４）の演算を行うことで、ＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔは、図４に点線で示すように、ＳＯｘパージフラグＦＳＰのオフ時点（時刻ｔ２）におけるセンサ値から、ＭＡＦ目標値ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔまで緩やかに上昇される。
　ＭＡＦ修正目標値演算部６３で演算されたＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔは、バルブ制御部６４に入力される。バルブ制御部６４は、ＭＡＦセンサ４０から入力される実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔとなるように、吸気スロットルバルブ１６を開側に開くと共に、ＥＧＲバルブ２４を閉側に絞る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、ＳＯｘパージ制御の終了条件に累積噴射量及び、経過時間の上限を設けたことで、ＳＯｘパージが排気温度の低下等によって進捗しなかった場合に、燃料消費量が過剰になることを効果的に防止することができる。
　また、ＭＡＦ修正目標値演算部６３は、ＳＯｘパージ終了からリーン状態への移行時において、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔとＭＡＦ目標値ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔの差に応じた比率を設定して目標値を緩やかに変化させている。これにより、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パージ制御］
　ＮＯｘパージ制御部７０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制御（以下、この制御をＮＯｘパージ制御という）を実行する。
　ＮＯｘパージ制御を開始するＮＯｘパージフラグＦＮＰは、エンジン１０の運転状態から単位時間当たりのＮＯｘ排出量を推定し、これを累積計算した推定累積値ΣＮＯｘが所定の閾値を超えるとオンにされる（図７の時刻ｔ１参照）。あるいは、エンジン１０の運転状態から推定される触媒上流側のＮＯｘ排出量と、ＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される触媒下流側のＮＯｘ量とからＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２によるＮＯｘ浄化率を演算し、このＮＯｘ浄化率が所定の判定閾値よりも低くなった場合に、ＮＯｘパージフラグＦＮＰはオンにされる。
　本実施形態において、ＮＯｘパージ制御によるリッチ化は、空気系制御によって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３目標空気過剰率（例えば、約１．３）まで低下させるＮＯｘパージリーン制御と、噴射系制御によって空気過剰率を第３目標空気過剰率からリッチ側の第４目標空気過剰率（例えば、約０．９）まで低下させるＮＯｘパージリッチ制御とを併用することで実現される。以下、ＮＯｘパージリーン制御及び、ＮＯｘパージリッチ制御の詳細について説明する。
　［ＮＯｘパージリーン制御のＭＡＦ目標値設定］
　図８は、ＮＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ及びＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔの設定処理を示すブロック図である。第３目標空気過剰率設定マップ７１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３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３目標空気過剰率設定マップ７１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７２に入力される。さらに、ＭＡＦ目標値演算部７２では、以下の数式（５）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・・・（５）
　数式（５）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７２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７の時刻ｔ１参照）になると、ＭＡＦ修正目標値演算部７３に入力される。ＭＡＦ修正目標値演算部７３は、空燃比の急激な変化を抑制するためＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔを修正する。具体的には、ＭＡＦ修正目標値演算部７３では、以下の数式（６）に基づいてＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔが演算される。
　ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔ＝ＭＡＦＡｃｔ－〔（ＭＡＦＡｃｔ－ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ）×比率〕・・・（６）
　数式（６）において、ＭＡＦＡｃｔはＭＡＦセンサ４０から入力される実ＭＡＦ値、比率は比率設定マップを参照することで取得される数値をそれぞれ示している。
　この比率は、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔとＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔの差△ＭＡＦを、どの程度制御量に反映させるかを規定する。そして、比率は、ＮＯｘパージフラグＦＮＰのオンからの経過時間が短いほど小さく（「０」に近い値が）設定され、経過時間が長くなるほど「１」に近づく。なお、比率を「０」から「１」にするまでの期間（便宜上、移行期間ＴＭａｘという）は、ＮＯｘパージフラグＦＮＰのオン時点におけるＭＡＦ値の差△ＭＡＦが大きいほど長く設定される。従って、比率設定マップには、ＭＡＦ値の差△ＭＡＦと移行期間ＴＭａｘの関係が記憶されている。数式（６）の演算を行うことで、ＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔは、図９に点線で示すように、ＮＯｘパージフラグＦＮＰのオン時点（時刻ｔ１）におけるセンサ値から、ＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔまで緩やかに低下される。
　ＭＡＦ修正目標値演算部７３で演算されたＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔは、バルブ制御部７４に入力される。バルブ制御部７４は、ＭＡＦセンサ４０から入力される実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔ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３目標空気過剰率設定マップ７１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修正目標値演算部７３は、ＤＰＦ再生終了からＮＯｘパージへの移行時において、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔとＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔの差に応じた比率を設定して目標値を緩やかに変化させている。これにより、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］
　図１０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４目標空気過剰率設定マップ７５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４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４目標空気過剰率設定マップ７５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７６に入力される。さらに、噴射量目標値演算部７６では、以下の数式（７）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・・・（７）
　数式（７）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７２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。
　噴射量目標値演算部７６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３４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７の時刻ｔ１）。この噴射指示信号の送信は、後述するＮＯｘパージ制御の終了判定によってＮＯｘパージフラグＦＮＰがオフ（図７の時刻ｔ２）にされるまで継続される。
　このように、本実施形態では、第４目標空気過剰率設定マップ７５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。
　［ＮＯｘパージ制御の空気系制御禁止］
　ＥＣＵ５０は、エンジン１０の運転状態が低負荷側の領域では、ＭＡＦセンサ４０のセンサ値に基づいて吸気スロットルバルブ１６やＥＧＲバルブ２４の開度をフィードバック制御している。一方、エンジン１０の運転状態が高負荷側の領域では、ＥＣＵ５０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による過給圧をフィードバック制御している（以下、この領域をブースト圧ＦＢ制御領域という）。
　このようなブースト圧ＦＢ制御領域では、吸気スロットルバルブ１６やＥＧＲバルブ２４の制御が可変容量型過給機２０の制御と干渉してしまう現象が生じる。このため、上述の数式（５）で設定されるＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔや数式（６）で設定されるＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔに基づいて空気系をフィードバック制御するＮＯｘパージリーン制御を実行しても、吸入空気量をＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔに維持できない課題がある。その結果、ポスト噴射や排気管噴射を実行するＮＯｘパージリッチ制御を開始しても、空気過剰率をＮＯｘパージに必要な第４目標空気過剰率（空気過剰率目標値λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ）まで低下させられない可能性がある。
　このような現象を回避すべく、本実施形態のＮＯｘパージ制御部７０は、ブースト圧ＦＢ制御領域では、吸気スロットルバルブ１６やＥＧＲバルブ２４の開度を調整するＮＯｘパージリーン制御を禁止し、排気管噴射又はポスト噴射のみで空気過剰率を第４目標空気過剰率（空気過剰率目標値λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ）まで低下させる。これにより、ブースト圧ＦＢ制御領域においても、ＮＯｘパージを確実に行うことが可能になる。なお、この場合、上述の数式（５）のＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔには、エンジン１０の運転状態に基づいて設定されるＭＡＦ目標値を適用すればよい。
　［ＮＯｘパージ制御の終了判定］
　ＮＯｘパージ制御は、（１）ＮＯｘパージフラグＦＮＰのオンから排気管噴射又はポスト噴射の噴射量を累積し、この累積噴射量が所定の上限閾値量に達した場合、（２）ＮＯｘパージ制御の開始から計時した経過時間が所定の上限閾値時間に達した場合、（３）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所定のモデル式に基づいて演算されるＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ除去成功を示す所定の閾値まで低下した場合の何れかの条件が成立すると、ＮＯｘパージフラグＦＮＰをオフにして終了される（図７の時刻ｔ２参照）。
　ＮＯｘパージ制御が終了するとリーン状態に移行される（図９の時刻ｔ２参照）。その際、ＭＡＦ修正目標値演算部７３では、以下の数式（８）に基づいてＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔが演算される。
　ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔ＝ＭＡＦＡｃｔ＋〔（ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔ－ＭＡＦＡｃｔ）×比率〕・・・（８）
　数式（８）において、ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔはリーン状態のＭＡＦ目標値、比率は比率設定マップを参照することで取得される数値をそれぞれ示している。
　この比率は、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔとＭＡＦ目標値ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔの差△ＭＡＦを、どの程度制御量に反映させるかを規定する。そして、比率は、ＮＯｘパージフラグＦＮＰのオフからの経過時間が短いほど小さく（「０」に近い値を）設定され、経過時間が長くなるほど「１」に近づく。なお、比率を「０」から「１」にするまでの期間（便宜上、移行期間ＴＭａｘという）は、ＮＯｘパージフラグＦＮＰのオフ時点におけるＭＡＦ値の差△ＭＡＦが大きいほど長く設定される。従って、比率設定マップには、ＭＡＦ値の差△ＭＡＦと移行期間ＴＭａｘの関係が記憶されている。数式（８）の演算を行うことで、ＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔは、図９に点線で示すように、ＮＯｘパージフラグＦＮＰのオフ時点（時刻ｔ２）におけるセンサ値から、ＭＡＦ目標値ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔまで緩やかに上昇される。
　ＭＡＦ修正目標値演算部７３で演算されたＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔは、バルブ制御部７４に入力される。バルブ制御部７４は、ＭＡＦセンサ４０から入力される実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔとなるように、吸気スロットルバルブ１６を開側に開くと共に、ＥＧＲバルブ２４を閉側に絞る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、ＮＯｘパージ制御の終了条件に累積噴射量及び、経過時間の上限を設けたことで、ＮＯｘパージが排気温度の低下等によって成功しなかった場合に燃料消費量が過剰になることを確実に防止することができる。
　また、ＭＡＦ修正目標値演算部７３は、ＳＯｘパージ終了からリーン状態への移行時において、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔとＭＡＦ目標値ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔの差に応じた比率を設定して目標値を緩やかに変化させている。これにより、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。
　［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ＳＯｘパージ制御又は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）ＳＯｘパージ制御又は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を実行する。以下、リーン状態からリッチ状態の切り替え期間の制御を第１ＭＡＦ追従制御と称し、リッチ状態からリーン状態の切り替え期間の制御を第２ＭＡＦ追従制御と称する。
　ＳＯｘパージリーン制御やＮＯｘパージリーン制御の空気系動作によってエンジン１０の燃焼室内に大量のＥＧＲガスが導入されると、通常運転のリーン状態と同じ燃料噴射タイミングでは着火遅れが生じる。そのため、リーン状態からリッチ状態に切り替える場合は、噴射タイミングを所定量ほど進角させる必要がある。また、リッチ状態から通常のリーン状態に切り替える際は、噴射タイミングを遅角により通常の噴射タイミングに戻す必要がある。しかしながら、噴射タイミングの進角や遅角は、空気系動作よりも迅速に行われる。このため、空気系動作によって空気過剰率が目標空気過剰率に達する前に噴射タイミングの進角や遅角が完了してしまい、ＮＯｘ発生量や燃焼騒音やトルク等の急増加によるドライバビリティーの悪化を招く課題がある。
　このような現象を回避すべく、ＭＡＦ追従制御部８０は、図１１，１２のフローチャートに示すように、ＭＡＦ変化に応じて噴射タイミングの進角や遅角、噴射量を増減補正するＭＡＦ追従制御を実行する。なお、ＳＯｘパージ制御及び、ＮＯｘパージ制御ともに、ＭＡＦ追従制御は同様のフローで処理されるため、以下、ＳＯｘパージ制御についてのみ説明し、ＮＯｘパージ制御については説明を省略する。
　まず、図１１に基づいて、リーン状態からリッチ状態への切り替え期間（第１切り替え期間）の第１ＭＡＦ追従制御を説明する。この第１ＭＡＦ追従制御では、エンジン１０（内燃機関）の燃料噴射時期を、リッチ状態における第１目標燃料噴射時期へ向けて進角させると共に、燃料噴射量をリッチ状態における第１目標燃料噴射量へ向けて増加させる第１追従制御を実行する。
　ステップＳ１００で、ＳＯｘパージフラグＦＳＰがオンにされると、ステップＳ１１０では、ＭＡＦ追従制御の経過時間を計測すべくタイマによる計時が開始される。
　ステップＳ１２０では、切り替え後（リッチ状態）のＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔから切り替え前（リーン状態）のＭＡＦ目標値ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔを減算することで、切り替え前後のＭＡＦ目標値変化量ΔＭＡＦＴｒｇｔ（＝ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ－ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔ）が演算される。
　ステップＳ１３０では、現在の実ＭＡＦ変化率ΔＭＡＦＲａｔｉｏが演算される。より詳しくは、ＭＡＦセンサ４０で検出される現在の実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔから切り替え前のＭＡＦ目標値ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔを減算することで、ＭＡＦ追従制御の開始から現在までの実ＭＡＦ変化量ΔＭＡＦＡｃｔ（＝ＭＡＦＡｃｔ－ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔ）が演算される。そして、この実ＭＡＦ変化量ΔＭＡＦＡｃｔを切り替え前後のＭＡＦ目標値変化量ΔＭＡＦＴｒｇｔで除算することで、実ＭＡＦ変化率ΔＭＡＦＲａｔｉｏ（＝ΔＭＡＦＡｃｔ／ΔＭＡＦＴｒｇｔ）が演算される。
　ステップＳ１４０では、現在の実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔとＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔが比較され、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔよりも所定閾値以上大きい又は小さい場合、すなわち所定閾値以上離れている場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１９０の処理を行い、そうでない場合（Ｎｏ）にはステップＳ１５０の処理を行う。ステップＳ１４０の処理についての詳細は後述する。
　ステップＳ１５０では、現在の実ＭＡＦ変化率ΔＭＡＦＲａｔｉｏに応じて、各インジェクタ１１の噴射タイミングを進角又は遅角させる係数（以下、噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ１と称する）及び、各インジェクタ１１の噴射量を増加又は減少させる係数（以下、噴射量追従係数Ｃｏｍｐ２と称する）が設定される。より詳しくは、ＥＣＵ５０の図示しない記憶部には、予め実験等により作成した実ＭＡＦ変化率ΔＭＡＦＲａｔｉｏと噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ１との関係を規定した噴射タイミング追従係数設定マップＭ１及び、実ＭＡＦ変化率ＭＡＦＲａｔｉｏと噴射量追従係数Ｃｏｍｐ２との関係を規定した噴射量追従係数設定マップＭ２が記憶されている。噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ１及び、噴射量追従係数Ｃｏｍｐ２は、これらのマップＭ１，Ｍ２から、ステップＳ１３０で演算した実ＭＡＦ変化率ΔＭＡＦＲａｔｉｏに対応する値をそれぞれ読み取ることで設定される。
　ステップＳ１６０では、目標進角量に噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ１を乗じた分だけ各インジェクタ１１の噴射タイミングが進角されると共に、目標噴射増加量に噴射量追従係数Ｃｏｍｐ２を乗じた分だけ各インジェクタ１１も燃料噴射量が増加される。
　その後、ステップＳ１７０では、ＭＡＦセンサ４０で検出される現在の実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔが切り替え後（リッチ状態）のＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔに達したか否かが判定される。実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔに達していない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１８０を経由してステップＳ１３０に戻される。すなわち、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔになるまで、ステップＳ１３０～Ｓ１６０の処理を繰り返すことで、時々刻々と変化する実ＭＡＦ変化率ＭＡＦＲａｔｉｏに応じた噴射タイミングの進角及び、噴射量の増加が継続される。ステップＳ１８０の処理についての詳細は後述する。一方、ステップＳ１７０の判定で、実ＭＡＦ値ＭＡＦＲｅｆがＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔに達すると（Ｙｅｓ）、本制御は終了する。
　ステップＳ１４０では、現在の実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔとＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔが比較される。
　図１３（Ａ）に示すように、リーン状態からリッチ状態へ切り替える際に、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔから所定閾値以上離れることがある（時刻ｔ１～ｔ２の符号ＯＶ参照）。例えば、バルブ制御が効き過ぎた場合、電気ノイズ等の外乱が生じた場合及び、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ある場合において、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔから所定閾値以上離れることがある。
　この場合、過度に進角されることから、噴射タイミングがずれてしまう。また、燃料噴射量も大きくずれてしまう。これにより、エンジン１０の燃焼が不安定になり、トルク変動やドライバビリティーの悪化等を招く可能性がある。
　本実施形態では、このような現象を回避すべく、ステップＳ１４０にて、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔよりも所定閾値以上離れている場合、ステップＳ１９０に進み、噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ１及び、噴射量追従係数Ｃｏｍｐ２を強制的に「１」に設定する。これにより、ＭＡＦ追従制御が強制的に終了（中止）されて、トルク変動やドライバビリティーの悪化を効果的に防止することができる。
　ステップＳ１８０では、ＭＡＦ追従制御の開始からタイマによって計時された累積時間ＴＳｕｍが、所定の上限時間ＴＭａｘを超えたか否かが判定される。
　図１４（Ａ）に示すように、リーン状態からリッチ状態に移行する際に、バルブ制御遅れ等の影響で実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔに追いつけず、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔよりも高い状態に維持される場合がある（時刻ｔ１～ｔ２参照）。このような状態でＭＡＦ追従制御を継続すると、実際の燃料噴射量が目標噴射量まで増加されず、エンジン１０の燃焼が不安定になり、トルク変動やドライバビリティーの悪化等を招く可能性がある。
　本実施形態では、このような現象を回避すべく、ステップＳ１８０にて、累積時間ＴＳｕｍが上限時間ＴＭａｘを超えたと判定された場合（Ｙｅｓ）、すなわち、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔが所定時間継続して所定値以上変化しなかった場合は、ステップＳ１９０に進み、噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ１及び、噴射量追従係数Ｃｏｍｐ２を強制的に「１」に設定する。これにより、ＭＡＦ追従制御が強制的に終了されて、トルク変動やドライバビリティーの悪化を効果的に防止することができる。
　次に、図１２に基づいて、リッチ状態からリーン状態への切り替え期間（第２切り替え期間）の第２ＭＡＦ追従制御を説明する。この第２ＭＡＦ追従制御では、エンジン１０（内燃機関）の燃料噴射時期を、リーン状態における第２目標燃料噴射時期へ向けて遅角させると共に、燃料噴射量をリーン状態における第２目標燃料噴射量へ向けて減少させる第２追従制御を実行する。
　ステップＳ２００で、ＳＯｘパージフラグＦＳＰがオフにされると、ステップＳ２１０では、ＭＡＦ追従制御の経過時間を計測すべくタイマによる計時が開始される。
　ステップＳ２２０では、切り替え後（リーン状態）のＭＡＦ目標値ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔから切り替え前（リッチ状態）のＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔを減算することで、切り替え前後のＭＡＦ目標値変化量ΔＭＡＦＴｒｇｔ（＝ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔ－ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ）が算出される。
　ステップＳ２３０では、現在の実ＭＡＦ変化率ΔＭＡＦＲａｔｉｏが演算される。より詳しくは、ＭＡＦセンサ４０で検出される現在の実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔから切り替え前のＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔを減算することで、ＭＡＦ追従制御の開始から現在までの実ＭＡＦ変化量ΔＭＡＦＡｃｔ（＝ＭＡＦＡｃｔ－ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ）が演算される。そして、この実ＭＡＦ変化量ΔＭＡＦＡｃｔを切り替え前後のＭＡＦ目標値変化量ΔＭＡＦＴｒｇｔで除算することで、実ＭＡＦ変化率ΔＭＡＦＲａｔｉｏ（＝ΔＭＡＦＡｃｔ／ΔＭＡＦＴｒｇｔ）が演算される。
　ステップＳ２４０では、現在の実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔとＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔが比較され、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔよりも所定閾値以上大きい又は小さい場合、すなわち所定閾値以上離れている場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ２９０の処理を行い、そうでない場合（Ｎｏ）にはステップＳ２５０の処理を行う。ステップＳ２４０の処理についての詳細は後述する。
　ステップＳ２５０では、噴射タイミング追従係数設定マップＭ１から実ＭＡＦ変化率ΔＭＡＦＲａｔｉｏに対応する値が噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ１として読み取られると共に、噴射量追従係数設定マップＭ２から実ＭＡＦ変化率ΔＭＡＦＲａｔｉｏに対応する値が噴射量追従係数Ｃｏｍｐ２として読み取られる。
　ステップＳ２６０では、目標遅角量に噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ１を乗じた分だけ各インジェクタ１１の噴射タイミングが遅角されると共に、目標噴射減少量に噴射量追従係数Ｃｏｍｐ２を乗じた分だけ各インジェクタ１１も燃料噴射量が減少される。
　その後、ステップＳ２７０では、ＭＡＦセンサ４０で検出される現在の実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔが切り替え後（リーン状態）のＭＡＦ目標値ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔに達したか否かが判定される。実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ目標値ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔに達していない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２８０を経由してステップＳ２３０に戻される。すなわち、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ目標値ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔになるまで、ステップＳ２３０～Ｓ２６０の処理を繰り返すことで、時々刻々と変化する実ＭＡＦ変化率ＭＡＦＲａｔｉｏに応じた噴射タイミングの遅角及び、噴射量の減少が継続される。ステップＳ２８０の処理についての詳細は後述する。一方、ステップＳ２７０の判定で、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ目標値ＭＡＦＬ＿Ｔｒｇｔに達すると（Ｙｅｓ）、本制御は終了する。
　ステップＳ２４０では、現在の実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔと移行期間中のＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔが比較される。
　図１３（Ｂ）に示すように、リッチ状態からリーン状態へ切り替える際に、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔよりも所定閾値以上離れる場合がある（時刻ｔ１～ｔ２の符号ＯＶ参照）。例えば、バルブ制御が効き過ぎた場合、電気ノイズ等の外乱が生じた場合及び、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ある場合において、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔから所定の閾値以上離れることがある。
　この場合、過度に遅角されることから噴射タイミングがずれてしまう。また、燃料噴射量も大きくずれてしまう。これにより、エンジン１０の燃焼が不安定になり、トルク変動やドライバビリティーの悪化等を招く可能性がある。
　本実施形態では、このような現象を回避すべく、ステップＳ２４０にて、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔよりも所定閾値以上離れている場合、ステップＳ２９０に進み、噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ１及び、噴射量追従係数Ｃｏｍｐ２を強制的に「１」に設定する。これにより、ＭＡＦ追従制御が強制的に終了（中止）されて、トルク変動やドライバビリティーの悪化を効果的に防止することができる。
　ステップＳ２８０では、ＭＡＦ追従制御の開始からタイマによって計時された累積時間ＴＳｕｍが、所定の上限時間ＴＭａｘを超えたか否かが判定される。
　図１４（Ｂ）に示すように、リッチ状態からリーン状態に移行する際に、バルブ制御遅れ等の影響で実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔに追いつけず、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔがＭＡＦ修正目標値ＭＡＦｃｏｒｒ＿Ｔｒｇｔよりも低い状態を維持する場合がある（時刻ｔ１～ｔ２参照）。このような状態でＭＡＦ追従制御を継続すると、実際の燃料噴射量が目標噴射量よりも多くなり、トルク変動やドライバビリティーの悪化等を招く可能性がある。
　本実施形態では、このような現象を回避すべく、ステップＳ２８０にて、累積時間ＴＳｕｍが上限時間ＴＭａｘを超えたと判定された場合（Ｙｅｓ）、すなわち、実ＭＡＦ値ＭＡＦＡｃｔが所定時間継続して所定値以上変化しなかった場合は、ステップＳ２８０に進み、噴射タイミング追従係数Ｃｏｍｐ１及び、噴射量追従係数Ｃｏｍｐ２を強制的に「１」に設定する。これにより、ＭＡＦ追従制御が強制的に終了されて、トルク変動やドライバビリティーの悪化を効果的に防止することができる。
　［ＭＡＦ追従制御の禁止］
　上述したように、ブースト圧ＦＢ制御領域では、ＭＡＦセンサ４０のセンサ値に基づいて空気系をフィードバック制御するＮＯｘパージリーン制御を禁止している。ＭＡＦ追従制御も吸入空気量の変化率に応じて噴射タイミングの進角や噴射量の増加を制御しているため、ブースト圧ＦＢ制御領域では正確な制御を行えない可能性がある。
　そこで、本実施形態は、ブースト圧ＦＢ制御領域ではＭＡＦ追従係数Ｃｏｍｐ１，２を「１」に設定することで、ＭＡＦ追従制御の実行を禁止するようになっている。これにより、ＭＡＦ追従制御が不正確になることで引き起こされるエンジン１０のトルク変動やドライバビリティーの悪化が効果的に防止される。
　［噴射量学習補正］
　図１５に示すように、噴射量学習補正部９０は、学習補正係数演算部９１と、噴射量補正部９２とを有する。
　学習補正係数演算部９１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、酸化触媒３１でＨＣの酸化反応が生じないため、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。このため、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９１による学習補正係数の演算処理を図１６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１５に示す補正感度係数マップ９１Ａ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がオフか否かが判定される。学習禁止フラグＦＰｒｏとしては、例えば、エンジン１０の過渡運転時、ＳＯｘパージ制御時（ＦＳＰ＝１）、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９１Ｂ（図１５参照）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９１Ｂ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９１Ｂ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１５に示す噴射量補正部９２に入力される。
　噴射量補正部９２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９５は、ＳＯｘパージ制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔや目標噴射量ＱＳＰＲ＿Ｔｒｇｔの設定及び、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１７は、ＭＡＦ補正係数演算部９５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９６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９５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９６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６２，７２及び噴射量目標値演算部６６，７６に送信する。これにより、ＳＯｘパージ制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔや目標噴射量ＱＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ、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。
　本出願は、2015年02月02日付で出願された日本国特許出願（特願2015-018245）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明の排気浄化システム及びＮＯｘ浄化能力回復方法は、触媒再生の開始時や終了時にエンジンの失火やトルク変動によるドライバビリティーの悪化を効果的に防止できるという効果を有し、内燃機関から出力される排気を効果的に浄化するという点において有用である。
　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 (6)

  1. 　内燃機関の排気通路に設けられて排気中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元型触媒と、
    　前記内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量センサと、
    　前記吸入空気量を減少させる空気系制御と燃料噴射量を増加させる噴射系制御とを併用して排気空燃比をリーン状態からリッチ状態に切り替えることで、前記ＮＯｘ還元型触媒のＮＯｘ浄化能力を回復させる再生処理を実行する制御部と、
    　を備える排気浄化システムであって、
    　前記制御部は、前記リーン状態から前記リッチ状態へ切り替えて前記再生処理を開始する際に、前記吸入空気量センサの検出値と前記リッチ状態における第１目標吸入空気量との差に応じて定められた第１移行期間に亘って、前記第１目標吸入空気量に向けて前記吸入空気量を減少させる
    　排気浄化システム。
  2. 　前記制御部は、前記第１移行期間が進むほどに、前記吸入空気量センサの検出値と前記第１目標吸入空気量との差を前記吸入空気量の制御量に反映させる
    　請求項１に記載の排気浄化システム。
  3. 　前記制御部は、リッチ状態からリーン状態へ切り替えて前記再生処理を終了する際に、前記吸入空気量センサの検出値と前記リッチ状態における第２目標吸入空気量との差に応じて定められた第２移行期間に亘って、前記第２目標空気量に向けて吸入空気量を増加させる
    　請求項１又は２に記載の排気浄化システム。
  4. 　前記制御部は、前記第２移行期間が進むほどに、前記吸入空気量センサの検出値と前記第２目標吸入空気量との差を前記吸入空気量の制御量に反映させる
    　請求項３に記載の排気浄化システム。
  5. 　内燃機関の排気通路に配設され、前記内燃機関から排出される排気に含まれるＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元型触媒と、
    　前記内燃機関の吸入空気量を検出して検出値を出力する流量センサと、
    　前記内燃機関から排出される前記排気の空燃比を制御する制御ユニットとを備える排気浄化システムであって、
    　前記制御ユニットは、以下の処理を実行するように動作する：
    　前記空燃比を制御して前記排気をリーン状態からリッチ状態に切り替えることで、前記ＮＯｘ還元型触媒のＮＯｘ浄化能力を回復させる再生処理；及び
    　前記再生処理を開始する際に、前記流量センサから出力された前記検出値と前記リッチ状態における第１目標吸入空気量との差に応じて定められた第１移行期間に亘って、前記第１目標吸入空気量に向けて前記吸入空気量を減少させる移行処理。
  6. 　内燃機関と、前記内燃機関の排気通路に配設され、前記内燃機関から排出される排気に含まれるＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元型触媒とを備える排気浄化システムにおけるＮＯｘ浄化能力回復方法であって、
    　前記内燃機関から排出される前記排気の空燃比を制御して前記排気をリーン状態からリッチ状態に切り替えることで、前記ＮＯｘ還元型触媒のＮＯｘ浄化能力を回復させる再生処理；
    　前記内燃機関の吸入空気量を検出して検出値を取得する検出処理；及び
    　前記再生処理を開始する際に、前記検出処理により取得された前記検出値と前記リッチ状態における第１目標吸入空気量との差に応じて定められた第１移行期間に亘って、前記第１目標吸入空気量に向けて前記吸入空気量を減少させる移行処理、
    　を含むＮＯｘ浄化能力回復方法。
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