WO2016143822A1 - 排気浄化システム及び排気浄化システムの制御方法 - Google Patents

排気浄化システム及び排気浄化システムの制御方法 Download PDF

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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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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust purification system and an exhaust purification system control 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.
  • the NOx occlusion reduction catalyst occludes NOx contained in the exhaust when the exhaust is in a lean atmosphere, and harmless NOx occluded by hydrocarbons contained in the exhaust when the exhaust is in a rich atmosphere. And release. For this reason, when the NOx occlusion amount of the catalyst reaches a predetermined amount, so-called NOx purging that makes the exhaust gas rich by exhaust pipe injection or post injection needs to be performed periodically in order to recover the NOx occlusion capacity ( For example, see Patent Documents 1 and 2).
  • the exhaust lambda (excess air excess ratio) is maintained in a high state.
  • the exhaust lambda cannot be lowered to a desired lambda required for the NOx purge, and wasteful exhaust pipe injection or post injection is caused. There is a problem that causes deterioration in fuel consumption.
  • a prohibition condition is set to solve this problem, and if the prohibition condition is met, the execution of the NOx purge is prohibited even if a request for starting the catalyst regeneration process is made.
  • the prohibition condition is strictly applied, the NOx purge is interrupted even if the NOx purge is being executed due to the establishment of the prohibition condition, and the exhaust pipe injection and the post-injection up to that point are wasted, leading to a deterioration in fuel consumption. There are further challenges.
  • the exhaust purification system and the exhaust purification system control method of the present disclosure are intended to effectively prevent deterioration of fuel consumption by adjusting execution or prohibition of NOx purge.
  • a system is provided in an exhaust system of an internal combustion engine, and stores NOx in exhaust gas in an exhaust lean state and reduces and purifies NOx stored in an exhaust rich state, and an exhaust gas.
  • a catalyst regeneration means for performing a catalyst regeneration process for reducing and purifying NOx stored in the NOx occlusion reduction catalyst in a rich state; and at least one of a plurality of prohibition conditions is satisfied, the catalyst regeneration process
  • a prohibition unit that prohibits execution of the catalyst regeneration process by the catalyst regeneration unit even when a start request is made, and a specific prohibition condition that is part of the plurality of prohibition conditions is satisfied during the execution of the catalyst regeneration process Includes a continuation unit that invalidates the prohibition unit and continues the execution of the catalyst regeneration process by the catalyst regeneration unit.
  • control method of the exhaust purification system of the present disclosure is provided in the exhaust system of the internal combustion engine, and stores NOx in the exhaust flowing through the exhaust system in the exhaust lean state and stores NOx stored in the exhaust rich state.
  • a control method for an exhaust purification system comprising a NOx storage reduction catalyst for reduction purification, A catalyst regeneration process for performing a catalyst regeneration process for reducing and purifying NOx stored in the NOx occlusion reduction catalyst in a rich exhaust state; When at least one of a plurality of prohibition conditions is satisfied, a prohibition process for prohibiting execution of the catalyst regeneration process by the catalyst regeneration process even if a request for starting the catalyst regeneration process is made; When a specific prohibition condition that is a part of the plurality of prohibition conditions is satisfied during the execution of the catalyst regeneration process, the catalyst regeneration unit continues the execution of the catalyst regeneration process without executing the prohibition process. Processing, A method for controlling an exhaust purification system.
  • 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 NOx purge control according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a MAF target value setting process used for NOx purge lean control according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a target injection amount setting process used for NOx purge rich control according to this embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the NOx purge control prohibiting process according to this embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the prohibition determination map according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram showing processing for correcting the injection amount learning of the in-cylinder injector according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining learning correction coefficient calculation processing according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram showing MAF correction coefficient setting processing according to the present embodiment.
  • each cylinder of a diesel engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 10 is provided with an in-cylinder injector 11 that directly injects high-pressure fuel that is stored in a common rail (not shown) into each cylinder. Yes.
  • the fuel injection amount and fuel injection timing of each in-cylinder injector 11 are controlled according to 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.
  • the engine 10 is provided with an engine speed sensor 41, an accelerator opening sensor 42, and a boost pressure sensor 46.
  • 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.
  • An exhaust injector 34 that injects 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. 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 forced regeneration is performed in which the PM is burned and removed.
  • Filter forced regeneration is performed by supplying unburned fuel to the upstream side 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 NOx purge control unit 60, a NOx purge prohibition processing unit 70, a MAF follow-up control unit 80, an injection amount learning correction unit 90, and a MAF correction coefficient calculation unit 95 as some functional elements. .
  • 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 NOx purge control unit 60 is a catalyst regeneration unit according to the present disclosure, and makes NOx occluded and reduced by detoxifying and releasing NOx occluded in the NOx occlusion reduction type catalyst 32 in a rich state by reducing purification.
  • a catalyst regeneration process for recovering the NOx occlusion capacity of the type catalyst 32 (hereinafter, this control is referred to as NOx purge control) is executed.
  • the “start request” of the NOx purge control is, for example, a case where 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 is over a predetermined threshold, or the engine
  • the NOx purification rate by the NOx occlusion reduction type catalyst 32 is calculated from the NOx emission amount on the upstream side of the catalyst estimated from the ten operating states and the NOx amount on the downstream side of the catalyst detected by the NOx / lambda sensor 45, and this NOx. This is established when the purification rate is lower than a predetermined determination threshold.
  • the exhaust gas enrichment by the NOx purge control is performed on the lean side from the theoretical 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 to lower the first target excess air ratio (e.g., about 1.3) and the injection system control to reduce the excess air ratio from the first target excess air ratio to the rich second target excess air ratio (e.g., This is realized by using together with the NOx purge rich control for reducing to about 0.9).
  • the details of the NOx purge lean control and the NOx purge rich control will be described below.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a setting process of the MAF target value MAF NPL_Trgt by the NOx purge lean control unit 60A.
  • 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, and during NOx purge lean control corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q.
  • An excess air ratio target value ⁇ NPL_Trgt (first 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 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 NPL_Trgt at the time of NOx purge lean control based on the following formula (1).
  • Equation (1) Q fnl_cord is the fuel injection amount (excluding post-injection) of the in-cylinder injector 11 corrected later, Ro Fuel is the fuel specific gravity, AFR sto is the stoichiometric air-fuel ratio, and Maf_corr is the MAF correction described later. Each coefficient is shown.
  • the MAF target value MAF NPL_Trgt calculated by the MAF target value calculation unit 62 is input to the ramp processing unit 63 when the NOx purge flag F NP is turned on (see time t 1 in FIG. 2).
  • the ramp processing unit 63 reads the ramp coefficient from the + ramp coefficient map 63A and the -ramp coefficient B using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals and outputs the MAF target ramp value MAF NPL_Trgt_Ramp to which the ramp coefficient is added. Input to the control unit 64.
  • the valve control unit 64 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 target ramp value MAF NPL_Trgt_Ramp. Execute control.
  • the MAF target value MAF NPL_Trgt is set based on the excess air ratio target value ⁇ NPL_Trgt read from the first target excess air ratio setting map 61 and the fuel injection amount of each in-cylinder 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. Effects such as deterioration and characteristic changes can be effectively eliminated.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a setting process of the target injection amount Q NPR_Trgt (injection amount per unit time) of exhaust pipe injection or post injection by the NOx purge rich control unit 60B.
  • 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 during NOx purge rich control corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q.
  • the air excess rate target value ⁇ NPR_Trgt (second target air excess rate) is preset 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 second target excess air ratio setting map 65 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and the injection quantity target value calculation unit 66 is read. Is input. Further, the injection amount target value calculation unit 66 calculates the target injection amount Q NPR_Trgt at the time of NOx purge rich control based on the following formula (2).
  • MAF NPL_Trgt MAF NPL_Trgt ⁇ Maf_corr / ( ⁇ NPR_Trgt ⁇ Ro Fuel ⁇ AFR sto ) ⁇ Q fnl_corrd (2)
  • MAF NPL_Trgt is a NOx purge lean MAF target value, and is input from the MAF target value calculation unit 62 described above.
  • Q fnl_cord is the fuel injection amount (excluding post-injection) of the in-cylinder injector 11 before application of learning corrected MAF follow-up control, which will be described later
  • Ro Fuel is fuel specific gravity
  • AFR sto is the stoichiometric air-fuel ratio
  • Maf_corr is described later. MAF correction coefficients are shown respectively.
  • the target injection amount Q NPR_Trgt calculated by the injection amount target value calculation unit 66 is transmitted as an injection instruction signal to the exhaust injector 34 or each in-cylinder injector 11 when the NOx purge flag F NP is turned on (time t in FIG. 2). 1 ).
  • the transmission of the injection instruction signal is continued until the NOx purge flag F NP is turned off (time t 2 in FIG. 2 ) by the end determination of NOx purge control described later.
  • the target injection amount Q NPR_Trgt is set based on the excess air ratio target value ⁇ NPR_Trgt read from the second target excess air ratio setting map 65 and the fuel injection amount of each in-cylinder injector 11. It is supposed to be.
  • 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. Effects such as deterioration and characteristic changes can be effectively eliminated.
  • FIG. 5 is a block diagram showing prohibition processing by the NOx purge prohibition processing unit 70.
  • the NOx purge prohibition processing unit 70 is an example of a prohibition unit of the present disclosure.
  • the engine speed Ne is higher than a predetermined upper limit speed threshold value Ne_max .
  • A2 When the engine speed Ne is lower than a predetermined lower limit speed threshold Ne_min .
  • the reachable exhaust air excess rate estimated value ⁇ est_max estimated from the maximum limit injection amount Q exh_max of the exhaust injector 34 is the excess air rate target value ⁇ NPR_Trgt set by the NOx purge rich control unit 60B. When it becomes higher than the second target excess air ratio).
  • the catalyst temperature of the NOx occlusion reduction type catalyst 32 is lower than a predetermined catalyst activation temperature.
  • An abnormality occurs in a main sensor such as the NOx / lambda sensor 45.
  • A10 A system error has occurred.
  • the general prohibition conditions (A1) to (A4) are determined based on the prohibition determination map 70A.
  • the prohibition determination map 70A is a two-dimensional map that is referred to based on the engine speed Ne and the fuel injection amount Q (accelerator opening), and the upper limit speed obtained in advance through experiments or the like.
  • the threshold line Ne_max_L , the lower limit rotation speed threshold line Ne_min_L , the upper limit injection amount threshold line Q_max_L, and the lower limit injection amount threshold line Q_min_L are set as fixed values (constant values). That is, a substantially rectangular area surrounded by these four upper and lower limit lines is set as the NOx purge permission area ⁇ .
  • the NOx purge control is performed.
  • the NOx purge control is performed when the engine speed Ne is higher than the upper limit engine speed threshold value Ne_max , or when the fuel injection amount of the in-cylinder injector 11 is larger than the upper limit injection amount threshold value Q_max .
  • the general prohibition condition (A5) is also determined based on the prohibition determination map 70A as in the general prohibition conditions (A1) to (A4).
  • a boost pressure feedback control line FB_max_L is set in the prohibition determination map 70A.
  • boost pressure feedback control air system that feedback-controls the opening of the variable displacement supercharger 20 based on the sensor value of the boost pressure sensor 46. Open loop control).
  • the boost pressure feedback control line FB_max_L is set so as to gradually decrease the fuel injection amount Q as the engine speed Ne increases on the high engine speed side, and at least part of the boost pressure feedback control line FB_max_L is a high load within the NOx purge permission region ⁇ . It is included in the area. That is, a region ⁇ where the boost pressure feedback control is executed is set in the NOx purge permission region ⁇ where the fuel injection amount Q is equal to or less than the upper limit injection amount threshold value Q_max . When the NOx purge control is executed in this region ⁇ , the air system controls interfere with each other, the actual MAF cannot be matched with the target MAF value, and the exhaust rich injection amount may become inappropriate.
  • the general prohibition condition (A6) is determined based on the change in the fuel injection amount of the in-cylinder injector 11 when the above-described “start request” for NOx purge control is satisfied. More specifically, when the “start request” for NOx purge control is established, the sum of the fuel injection amount Q fnl_corrd of the in-cylinder injector 11 and the value obtained by multiplying the injection amount differential value ⁇ Q by a predetermined time constant K is zero. When the following conditional expression (3), which is less than (negative value), is satisfied, it is determined that the engine 10 will be in a motoring state within a short time, and the execution of the NOx purge control is prohibited.
  • the general prohibition condition (A7) is determined based on the maximum limit injection amount Q exh_max of the exhaust injector 34 previously stored in the memory of the ECU 50. More specifically, when the “start request” for NOx purge control is established, the exhaust air excess rate estimated value ⁇ that can be reached when NOx purge control is executed based on the maximum limit injection amount Q exh_max of the exhaust injector 34. est_max is calculated, and if this exhaust air excess rate estimated value ⁇ est_max is higher than the target value ⁇ NPR_Trgt (second target excess air rate) of NOx purge rich control ( ⁇ est_max > ⁇ NPR_Trgt ), NOx Execution of purge control is prohibited.
  • the general prohibition condition (A8) is determined based on the estimated catalyst temperature of the NOx storage reduction catalyst 32.
  • the estimated catalyst temperature is estimated based on, for example, the inlet temperature of the oxidation catalyst 31 detected by the first exhaust temperature sensor 43, the exothermic reaction in the oxidation catalyst 31 and the NOx storage reduction catalyst 32, and the like. Is less than a predetermined catalyst activation temperature, NOx purge control is prohibited.
  • the catalyst temperature of the NOx occlusion reduction type catalyst 32 is lower than the catalyst activation temperature, it is possible to effectively prevent the generation of white smoke and the like by prohibiting the NOx purge.
  • These specific prohibition conditions (B1) to (B5) are a part of the general prohibition conditions (A1) to (A10).
  • the specific prohibition conditions (B1) to (B4) correspond to the general prohibition conditions (A1) to (A4)
  • the specific prohibition condition (B5) corresponds to the general prohibition condition (A8).
  • the specific prohibition condition (B1) corresponds to, for example, a case where the operating state of the engine 10 has changed from the state indicated by the symbol P1s to the state indicated by the symbol P1e.
  • the operating state (fuel injection amount Q, engine speed Ne) of the engine 10 is at the position P1s of the NOx purge permission region ⁇ , so the NOx purge control is started. have been, during the execution of the NOx purge the engine rotational speed Ne has reached a raised position P1e exceeds the upper rotational speed threshold line Ne _Max_L.
  • the NOx purge prohibition processing unit 70 determines that the general prohibition condition (A1) is satisfied when the engine speed Ne exceeds the upper limit engine speed threshold line Ne_max_L , but the specific prohibition condition (B1) is also satisfied. Therefore, the general prohibition condition (A1) is invalidated and the NOx purge control is continued.
  • the reason for this is because the short time of the fuel injection in NOx purge control is performed, the difference is also the upper limit rotational speed threshold Ne _max engine speed Ne exceeds the upper limit rotational speed threshold line Ne _Max_L is slight, short This is because there is no problem if fuel injection is performed for a long time, and it is beneficial to reduce and purify NOx by continuing NOx purge control.
  • the specific prohibition condition (B2) corresponds to, for example, a case where the operating state of the engine 10 has changed from the state indicated by the symbol P2s to the state indicated by the symbol P2e.
  • the operating state (fuel injection amount Q, engine speed Ne) of the engine 10 is at the position P2s of the NOx purge permission region ⁇ , so the NOx purge control is started. has been the engine speed Ne during NOx purge has reached the lowered beyond the lower limit engine speed threshold line Ne _Min_L position P2e.
  • the NOx purge prohibition processing unit 70 determines that the general prohibition condition (A2) is satisfied when the engine speed Ne exceeds the lower limit speed threshold line Ne_min_L , but the specific prohibition condition (B2) is also satisfied. Therefore, the general prohibition condition (A2) is invalidated and the NOx purge control is continued.
  • the reason for this is because the short time of the fuel injection in NOx purge control is performed, the difference between the lower limit revolution speed threshold Ne _min also the engine speed Ne exceeds the lower limit engine speed threshold line Ne _Min_L is slight, short This is because there is no problem if the fuel is injected for a long time, and it is advantageous to continue the NOx purge control.
  • the specific prohibition condition (B3) corresponds to, for example, a case where the operating state of the engine 10 has changed from the state indicated by the symbol P3s to the state indicated by the symbol P3e.
  • the operating state (fuel injection amount Q, engine speed Ne) of the engine 10 is at the position P3s of the NOx purge permission region ⁇ , so the NOx purge control is started. It has been the fuel injection amount Q has reached a raised position P3e beyond the upper-limit injection amount threshold line Q _Max_L during NOx purge.
  • the NOx purge prohibition processing unit 70 determines that the general prohibition condition (A3) is satisfied when the fuel injection amount Q exceeds the upper limit injection amount threshold line Q_max_L , but the specific prohibition condition (B3) is also satisfied. Therefore, the general prohibition condition (A3) is invalidated and the NOx purge control is continued.
  • the reason for this is because the short time of the fuel injection in NOx purge control is performed, the difference between the even fuel injection amount Q exceeds the upper-limit injection amount threshold line Q _Max_L the upper-limit injection amount threshold Q _max is slight, short This is because there is no problem if the fuel is injected for a long time, and it is advantageous to continue the NOx purge control.
  • the specific prohibition condition (B4) corresponds to, for example, a case where the operating state of the engine 10 has changed from the state indicated by the symbol P4s to the state indicated by the symbol P4e.
  • the operating state of the engine 10 fuel injection amount Q, engine speed Ne
  • the NOx purge control is started. It has been the fuel injection amount Q has reached a raised position P4e than the lower injection amount threshold line Q _Min_L during NOx purge.
  • the NOx purge prohibition processing unit 70 determines that the general prohibition condition (A4) is satisfied when the fuel injection amount Q exceeds the upper limit injection amount threshold line Q_max_L , but the specific prohibition condition (B4) is also satisfied. Therefore, the general prohibition condition (A4) is invalidated and the NOx purge control is continued.
  • the reason for this is because the short time of the fuel injection in NOx purge control is performed, the difference is also the lower limit injection quantity threshold Q _min fuel injection amount Q is below the lower limit injection amount threshold line Q _Min_L is slight, short This is because there is no problem if the fuel is injected for a long time, and it is advantageous to continue the NOx purge control.
  • the specific prohibition condition (B5) is, for example, that the NOx purge control is started because the estimated catalyst temperature of the NOx storage reduction catalyst 32 is equal to or higher than the predetermined catalyst activation temperature when the NOx purge control start request is made. This is a condition when the temperature becomes lower than the catalyst activation temperature during execution of the NOx purge.
  • the NOx purge prohibition processing unit 70 determines that the general prohibition condition (A8) is satisfied because the estimated catalyst temperature of the NOx storage reduction catalyst 32 is lower than the catalyst activation temperature, but the specific prohibition condition (B5) is also satisfied. Therefore, the general prohibition condition (A8) is invalidated and the NOx purge control is continued. This is because NOx purge control performs fuel injection for a short time, so even if the estimated catalyst temperature falls below the catalyst activation temperature, the difference from the catalyst activation temperature is small. This is because there is no problem and it is advantageous to continue the NOx purge control.
  • a part of the general prohibition conditions (A1) to (A10) is set as the specific prohibition conditions (B1) to (B5), and the NOx purge prohibition processing unit 70 sets the specific prohibition conditions during the execution of the NOx purge control.
  • the general prohibition condition is invalidated and the execution of the NOx purge control is continued.
  • exhaust pipe injection and post injection up to that point are not wasted, and deterioration of fuel consumption can be effectively prevented.
  • 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. 2). reference).
  • 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 follow-up control unit 80 includes (1) a switching period from the lean state in the normal operation to the rich state by the NOx purge control, and (2) a switching period from the rich state to the lean state in the normal operation by the NOx purge control. MAF follow-up control for correcting the fuel injection timing and the fuel injection amount of the in-cylinder injector 11 according to the MAF change is executed.
  • 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 HC concentration in the exhaust is very low, so that the change in the exhaust lambda value due to the oxidation reaction of HC at the oxidation catalyst 31 is negligibly small. Therefore, 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 matches the estimated lambda value ⁇ Est in the exhaust gas discharged from the engine 10.
  • 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. 7 as the 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. 7) 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 calculates the MAF correction coefficient Maf _Corr used to set the MAF target value MAF NPL_Trgt and the target injection amount Q NPR_Trgt during NOx purge control.
  • the fuel injection amount of each in-cylinder injector 11 is corrected based on the error ⁇ between the actual lambda value ⁇ Act detected by the NOx / lambda sensor 45 and the estimated lambda value ⁇ Est .
  • the factor of error ⁇ is not necessarily the only effect of the difference between the commanded injection amount and the actual injection amount for each in-cylinder injector 11. That is, there is a possibility that the error of the MAF sensor 40 as well as the in-cylinder injectors 11 affects the lambda error ⁇ .
  • FIG. 9 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 uses the MAF correction coefficient Maf_corr as the MAF target value calculation unit 62 and It transmits to the injection quantity target value calculating part 66.
  • the sensor characteristics of the MAF sensor 40 can be effectively reflected in the settings of the MAF target value MAF NPL_Trgt and the target injection amount Q NPR_Trgt during the NOx purge control.
  • the exhaust purification system and the exhaust purification system control method of the present invention have the effect that the execution and prohibition of NOx purge are adjusted to effectively prevent deterioration of fuel consumption, and the execution and prohibition of NOx purge are effective. It is useful in that deterioration of fuel consumption can be effectively prevented by adjusting.

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Abstract

　内燃機関１０の排気通路１３に設けられ、排気リーン状態で排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気リッチ状態で吸蔵されていたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２と、排気をリッチ状態にしてＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に吸蔵されているＮＯｘを還元浄化するＮＯｘパージを実行するＮＯｘパージ制御部６０と、複数の禁止条件の少なくとも１つが成立している場合は、触媒再生処理の開始要求がなされてもＮＯｘパージ制御部６０による触媒再生処理の実行を禁止させ、触媒再生処理の実行中に複数の禁止条件の一部である特定禁止条件が成立した場合は、禁止条件を無効化してＮＯｘパージ制御部６０による触媒再生処理の実行を継続させるＮＯｘパージ禁止処理部７０を備える。

Description

排気浄化システム及び排気浄化システムの制御方法
　本発明は、排気浄化システム及び排気浄化システムの制御方法に関する。
　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。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、排気管噴射やポスト噴射によって排気をリッチ状態にする所謂ＮＯｘパージを定期的に行う必要がある（例えば、特許文献１，２参照）。
日本国特開２００８－２０２４２５号公報 日本国特開２００７－１６７１３号公報
　ところで、エンジンの燃料噴射量が少ない時は、排気ラムダ（排気の空気過剰率）は高い状態に維持される。しかしながら、排気ラムダが高い状態に維持されている状態でＮＯｘパージを実行しても、排気ラムダをＮＯｘパージに必要な所望のラムダまで低下させることができず、無駄な排気管噴射やポスト噴射による燃費の悪化を招く課題がある。
　この課題を解決すべく禁止条件を設定し、禁止条件に該当する場合には触媒再生処理の開始要求がなされてもＮＯｘパージの実行を禁止させることが考えられる。しかしながら禁止条件を厳格に適用すると、禁止条件の成立によってＮＯｘパージの実行中であってもＮＯｘパージが中断され、それまでの排気管噴射やポスト噴射が無駄になり、却って燃費の悪化を招くというさらなる課題がある。
　本開示の排気浄化システム及び排気浄化システムの制御方法は、ＮＯｘパージの実行や禁止を調整することで、燃費の悪化を効果的に防止することを目的とする。
　本開示のシステムは、内燃機関の排気系に設けられ、排気リーン状態で排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気リッチ状態で吸蔵されていたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、排気をリッチ状態にして前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元浄化する触媒再生処理を実行する触媒再生手段と、複数の禁止条件の少なくとも１つが成立している場合は、前記触媒再生処理の開始要求がなされても前記触媒再生手段による前記触媒再生処理の実行を禁止させる禁止手段と、前記触媒再生処理の実行中に前記複数の禁止条件の一部である特定禁止条件が成立した場合は、前記禁止手段を無効化して前記触媒再生手段による前記触媒再生処理の実行を継続させる継続手段と、を備える。
　また、本開示の排気浄化システムの制御方法は、内燃機関の排気系に設けられ、排気リーン状態で前記排気系を流れる排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気リッチ状態で吸蔵されていたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒を備える排気浄化システムの制御方法であって、
  前記排気を排気リッチ状態にして前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元浄化する触媒再生処理を実行する触媒再生処理と、
  複数の禁止条件の少なくとも１つが成立している場合は、前記触媒再生処理の開始要求がなされても前記触媒再生処理による前記触媒再生処理の実行を禁止させる禁止処理と、
  前記触媒再生処理の実行中に前記複数の禁止条件の一部である特定禁止条件が成立した場合は、前記禁止処理を実行せずに前記触媒再生手段による前記触媒再生処理の実行を継続させる継続処理と、
  を含む排気浄化システムの制御方法。
　本開示の排気浄化システム及び排気浄化システムの制御方法によれば、ＮＯｘパージの実行や禁止が調整されて、燃費の悪化を効果的に防止することができる。
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３は、本実施形態に係るＮＯｘパージリーン制御に用いるＭＡＦ目標値の設定処理を示すブロック図である。 図４は、本実施形態に係るＮＯｘパージリッチ制御に用いる目標噴射量の設定処理を示すブロック図である。 図５は、本実施形態に係るＮＯｘパージ制御の禁止処理を示すブロック図である。 図６は、本実施形態に係る禁止判定マップの一例を示す図である。 図７は、本実施形態に係る筒内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８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９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、本開示の一実施形態に係る排気浄化システム及び排気浄化システムの制御方法を説明する。
　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畜圧された高圧燃料を各気筒内に直接噴射する筒内インジェクタ１１がそれぞれ設けられている。これら各筒内インジェクタ１１の燃料噴射量や燃料噴射タイミングは、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）５０から入力される指示信号に応じてコントロールされる。
　エンジン１０の吸気マニホールド１０Ａには新気を導入する吸気通路１２が接続され、排気マニホールド１０Ｂには排気を外部に導出する排気通路１３が接続されている。吸気通路１２には、吸気上流側から順にエアクリーナ１４、吸入空気量センサ（以下、ＭＡＦセンサという）４０、可変容量型過給機２０のコンプレッサ２０Ａ、インタークーラ１５、吸気スロットルバルブ１６等が設けられている。排気通路１３には、排気上流側から順に可変容量型過給機２０のタービン２０Ｂ、排気後処理装置３０等が設けられている。なお、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））を噴射する排気インジェクタ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、排気インジェクタ３４の排気管噴射又は筒内インジェクタ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強制再生が実行される。フィルタ強制再生は、排気管噴射又はポスト噴射によって上流側の酸化触媒３１に未燃燃料を供給し、フィルタ３３に流入する排気温度をＰＭ燃焼温度まで昇温することで行われる。
　第１排気温度センサ４３は、酸化触媒３１よりも上流側に設けられており、酸化触媒３１に流入する排気温度を検出する。第２排気温度センサ４４は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２とフィルタ３３との間に設けられており、フィルタ３３に流入する排気温度を検出する。ＮＯｘ／ラムダセンサ４５は、フィルタ３３よりも下流側に設けられており、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２を通過した排気のＮＯｘ値及びラムダ値（以下、空気過剰率ともいう）を検出する。
　ＥＣＵ５０は、エンジン１０等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。これら各種制御を行うため、ＥＣＵ５０にはセンサ類４０～４６のセンサ値が入力される。また、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘパージ制御部６０と、ＮＯｘパージ禁止処理部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。
　［ＮＯｘパージ制御］
　ＮＯｘパージ制御部６０は、本開示の触媒再生手段であって、排気をリッチ状態にして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触媒再生処理（以下、この制御をＮＯｘパージ制御という）を実行する。
　ＮＯｘパージ制御の「開始要求」は、例えば、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た場合、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成立する。詳細を後述する禁止フラグＦＰｒｏ＿ＮＰがオフ（ＦＮＰ＝０）の状態で「開始要求」が成立すると、ＮＯｘパージ制御を実行するＮＯｘパージフラグＦＮＰはオン（ＦＮＰ＝１）にされる（図２の時刻ｔ１参照）。
　本実施形態において、ＮＯｘパージ制御による排気のリッチ化は、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１目標空気過剰率からリッチ側の第２目標空気過剰率（例えば、約０．９）まで低下させるＮＯｘパージリッチ制御とを併用することで実現される。以下、これら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］
　図３は、ＮＯｘパージリーン制御部６０ＡによるＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔの設定処理を示すブロック図である。第１目標空気過剰率設定マップ６１は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｑとに対応したＮＯｘパージリーン制御時の空気過剰率目標値λＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ（第１目標空気過剰率）が予め実験等に基づいて設定されている。
　まず、第１目標空気過剰率設定マップ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ＮＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔが演算される。
　ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ＝λＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ×Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ×ＲｏＦｕｅｌ×ＡＦＲｓｔｏ／Ｍａｆ＿ｃｏｒｒ・・・（１）
　数式（１）において、Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄは後述する学習補正された筒内インジェクタ１１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。
　ＭＡＦ目標値演算部６２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２の時刻ｔ１参照）になるとランプ処理部６３に入力される。ランプ処理部６３は、+ランプ係数マップ６３Ａと-ランプ係数Ｂからエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号としてランプ係数を読み取ると共に、このランプ係数を付加したＭＡＦ目標ランプ値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ＿Ｒａｍｐをバルブ制御部６４に入力する。
　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目標ランプ値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ＿Ｒａｍｐとなるように、吸気スロットルバルブ１６を閉側に絞ると共に、ＥＧＲバルブ２４を開側に開くフィードバック制御を実行する。
　このように、本実施形態では、第１目標空気過剰率設定マップ６１から読み取られる空気過剰率目標値λＮＰＬ＿Ｔｒｇｔと、各筒内インジェクタ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、各筒内インジェクタ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、各筒内インジェクタ１１の経年劣化や特性変化等の影響を効果的に排除することができる。
　また、ＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔにエンジン１０の運転状態に応じて設定されるランプ係数を付加することで、吸入空気量の急激な変化によるエンジン１０の失火やトルク変動によるドライバビリティーの悪化等を効果的に防止することができる。
　［ＮＯｘパージリッチ制御の燃料噴射量設定］
　図４は、ＮＯｘパージリッチ制御部６０Ｂによる排気管噴射又はポスト噴射の目標噴射量ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ（単位時間当たりの噴射量）の設定処理を示すブロック図である。第２目標空気過剰率設定マップ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ＮＯｘパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ（第２目標空気過剰率）が予め実験等に基づいて設定されている。
　まず、第２目標空気過剰率設定マップ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（２）に基づいてＮＯｘパージリッチ制御時の目標噴射量ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔが演算される。
　ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ＝ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ×Ｍａｆ＿ｃｏｒｒ／（λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ×ＲｏＦｕｅｌ×ＡＦＲｓｔｏ）－Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ・・・（２）
　数式（２）において、ＭＡＦＮＰＬ＿ＴｒｇｔはＮＯｘパージリーンＭＡＦ目標値であって、前述のＭＡＦ目標値演算部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追従制御適用前の筒内インジェクタ１１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、排気インジェクタ３４又は各筒内インジェクタ１１に噴射指示信号として送信される（図２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２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λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔと、各筒内インジェクタ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、各筒内インジェクタ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、各筒内インジェクタ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パージ制御の禁止処理]
　図５は、ＮＯｘパージ禁止処理部７０による禁止処理を示すブロック図である。ＮＯｘパージ禁止処理部７０は、本開示の禁止手段の一例であって、以下の一般禁止条件（Ａ１）～（Ａ１０）の何れかが成立すると、ＮＯｘパージ禁止フラグＦＰｒｏ＿ＮＰをオン（ＦＰｒｏ＿ＮＰ＝１）にして、ＮＯｘパージ制御の実行を禁止する。（Ａ１）エンジン回転数Ｎｅが所定の上限回転数閾値Ｎｅ＿ｍａｘよりも高い場合。（Ａ２）エンジン回転数Ｎｅが所定の下限回転数閾値Ｎｅ＿ｍｉｎよりも低い場合。（Ａ３）筒内インジェクタ１１の燃料噴射量Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ（ポスト噴射除く）が所定の上限噴射量閾値Ｑ＿ｍａｘよりも多い場合。（Ａ４）筒内インジェクタ１１の燃料噴射量Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ（ポスト噴射除く）が所定の下限噴射量閾値Ｑ＿ｍｉｎよりも少ない場合。（Ａ５）エンジン１０が所定の高負荷運転状態となり、ブースト圧フィードバック制御（空気系オープンループ制御）が実行される場合。（Ａ６）ＮＯｘパージ制御の開始直後にエンジン１０が燃料噴射を停止させるモータリング状態（燃料噴射を停止した状態でエンジンが回転する状態）になる可能性がある場合。（Ａ７）排気インジェクタ３４の最大限界噴射量Ｑｅｘｈ＿ｍａｘから推定される到達可能な排気空気過剰率推定値λｅｓｔ＿ｍａｘが、上述のＮＯｘパージリッチ制御部６０Ｂによって設定される空気過剰率目標値λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ（第２目標空気過剰率）よりも高くなる場合。（Ａ８）ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の触媒温度が所定の触媒活性温度未満の場合。（Ａ９）ＮＯｘ／ラムダセンサ４５などの主要なセンサに異常が生じている場合。（Ａ１０）システムエラーが生じている場合。
　以下、これら一般禁止条件の詳細について説明する。ここでは、一般禁止条件（Ａ１）～（Ａ８）について説明し、一般禁止条件（Ａ９），（Ａ１０）については説明を省略する。
　一般禁止条件（Ａ１）～（Ａ４）については、禁止判定マップ７０Ａに基づいて判定される。図６に示すように、この禁止判定マップ７０Ａは、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑ（アクセル開度）に基づいて参照される二次元マップであって、予め実験等により取得した上限回転数閾値ラインＮｅ＿ｍａｘ＿Ｌ、下限回転数閾値ラインＮｅ＿ｍｉｎ＿Ｌ、上限噴射量閾値ラインＱ＿ｍａｘ＿Ｌ及び、下限噴射量閾値ラインＱ＿ｍｉｎ＿Ｌが固定値（一定値）として設定されている。すなわち、これら４本の上下限ラインによって囲まれる略矩形状の領域がＮＯｘパージ許可領域αに設定されている。エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量ＱがＮＯｘパージ可能領域αから外れた場合は、ＮＯｘパージ制御の実行が禁止されるようになっている。
　本実施形態では、このように、エンジン回転数Ｎｅが上限回転数閾値Ｎｅ＿ｍａｘよりも高い場合や、筒内インジェクタ１１の燃料噴射量が上限噴射量閾値Ｑ＿ｍａｘよりも多い場合にＮＯｘパージ制御の実行を禁止することで、エンジン温度の急上昇を効果的に防止することができる。また、エンジン回転数Ｎｅが下限回転数閾値Ｎｅ＿ｍｉｎよりも低い場合にＮＯｘパージ制御の実行を禁止することで、ＨＣスリップの増加を効果的に防止することができる。また、筒内インジェクタ１１の燃料噴射量が下限噴射量閾値Ｑ＿ｍｉｎよりも少ない場合にＮＯｘパージ制御を禁止することで、排気ラムダが下がりにくい状態で無駄なＮＯｘパージ制御の実行を確実に抑止することが可能となり、燃費の悪化を効果的に防止することができる。
　一般禁止条件（Ａ５）についても、一般禁止条件（Ａ１）～（Ａ４）と同様に、禁止判定マップ７０Ａに基づいて判定される。図６に示すように、禁止判定マップ７０Ａには、上述の４本の上下限ラインに加え、さらにブースト圧フィードバック制御ラインＦＢ＿ｍａｘ＿Ｌが設定されている。ブースト圧フィードバック制御ラインＦＢ＿ｍａｘ＿Ｌよりも燃料噴射量Ｑが多くなる領域では、ブースト圧センサ４６のセンサ値に基づいて可変容量型過給機２０の開度をフィードバック制御するブースト圧フィードバック制御（空気系はオープンループ制御）が実行されるようになっている。
　ブースト圧フィードバック制御ラインＦＢ＿ｍａｘ＿Ｌは、エンジン高回転側にてエンジン回転数Ｎｅの上昇に伴い燃料噴射量Ｑを次第に減少させるように設定され、少なくともその一部がＮＯｘパージ許可領域α内の高負荷領域に含まれるようになっている。すなわち、燃料噴射量Ｑが上限噴射量閾値Ｑ＿ｍａｘ以下となるＮＯｘパージ許可領域α内に、ブースト圧フィードバック制御が実行される領域βが設定されている。この領域βでＮＯｘパージ制御を実行すると、空気系制御が互いに干渉することになり、実ＭＡＦを目標ＭＡＦ値に一致させられず、排気リッチ噴射量が不適切になる可能性がある。
　本実施形態では、このような実ＭＡＦと目標ＭＡＦ値とが一致しない領域βをＮＯｘパージ制御の禁止領域に設定することで、排気リッチ噴射量が不適切になることで引き起こされる燃費の悪化や排気過昇温を確実に防止するようになっている。
　一般禁止条件（Ａ６）については、上述したＮＯｘパージ制御の「開始要求」が成立した際の筒内インジェクタ１１の燃料噴射量変化に基づいて判定される。より詳しくは、ＮＯｘパージ制御の「開始要求」が成立した際に、筒内インジェクタ１１の燃料噴射量Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄと、噴射量微分値ΔＱに所定の時間定数Ｋを乗じた値との総和がゼロ未満（負の値）となる以下の条件式（３）を満たす場合は、エンジン１０が短時間内にモータリング状態になると判定して、ＮＯｘパージ制御の実行を禁止するようになっている。
　Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ－ΔＱ×Ｋ＜０・・・（３）
　このように、ＮＯｘパージ制御の開始直後にエンジン１０がモータリング状態になる可能性がある場合は、ＮＯｘパージ制御の実行を禁止することにより、無駄な燃料消費を効果的に防止することができる。
　一般禁止条件（Ａ７）については、予めＥＣＵ５０のメモリに格納された排気インジェクタ３４の最大限界噴射量Ｑｅｘｈ＿ｍａｘに基づいて判定される。より詳しくは、ＮＯｘパージ制御の「開始要求」が成立した際に、排気インジェクタ３４の最大限界噴射量Ｑｅｘｈ＿ｍａｘに基づいて、ＮＯｘパージ制御を実行した場合の到達可能な排気空気過剰率推定値λｅｓｔ＿ｍａｘを演算すると共に、この排気空気過剰率推定値λｅｓｔ＿ｍａｘがＮＯｘパージリッチ制御の空気過剰率目標値λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ（第２目標空気過剰率）よりも高い場合（λｅｓｔ＿ｍａｘ＞λＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ）は、ＮＯｘパージ制御の実行を禁止するようになっている。
　このように、ＮＯｘパージ制御を実行しても、排気インジェクタ３４の最大限界噴射量Ｑｅｘｈ＿ｍａｘの制限によって排気を所望の空気過剰率まで低下させられない場合はＮＯｘパージ制御の実行を禁止することにより、無駄な燃料消費を効果的に防止することが可能になる。
　一般禁止条件（Ａ８）については、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の推定触媒温度に基づいて判定される。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、酸化触媒３１及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の内部での発熱反応等に基づいて推定され、推定触媒温度が所定の触媒活性温度未満の場合は、ＮＯｘパージ制御を禁止するようになっている。
　このように、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の触媒温度が触媒活性温度未満のときはＮＯｘパージを禁止することにより、白煙の発生等を効果的に防止することが可能になる。
　[ＮＯｘパージ制御の継続処理]
　ＮＯｘパージ禁止処理部７０は、本開示の継続手段の一例であって、ＮＯｘパージ制御の実行中に以下の特定禁止条件（Ｂ１）～（Ｂ５）の何れかが成立した場合は、ＮＯｘパージ禁止フラグＦＰｒｏ＿ＮＰをオフ（ＦＰｒｏ＿ＮＰ＝０）のまま維持してＮＯｘパージ制御の実行を継続させる。言い換えれば、禁止手段を無効化してＮＯｘパージ制御の実行を継続させる。（Ｂ１）エンジン回転数Ｎｅが所定の上限回転数閾値Ｎｅ＿ｍａｘよりも高くなった場合。
（Ｂ２）エンジン回転数Ｎｅが所定の下限回転数閾値Ｎｅ＿ｍｉｎよりも低くなった場合。
（Ｂ３）筒内インジェクタ１１の燃料噴射量Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ（ポスト噴射除く）が所定の上限噴射量閾値Ｑ＿ｍａｘよりも多くなった場合。（Ｂ４）筒内インジェクタ１１の燃料噴射量Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ（ポスト噴射除く）が所定の下限噴射量閾値Ｑ＿ｍｉｎよりも少なくなった場合。（Ｂ５）ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の触媒温度が所定の触媒活性温度未満になった場合。
　これらの特定禁止条件（Ｂ１）～（Ｂ５）は、一般禁止条件（Ａ１）～（Ａ１０）の一部である。具体的には、特定禁止条件（Ｂ１）～（Ｂ４）は一般禁止条件（Ａ１）～（Ａ４）に相当し、特定禁止条件（Ｂ５）は一般禁止条件（Ａ８）に相当する。
　以下、これら特定禁止条件（Ｂ１）～（Ｂ５）の詳細について説明する。まず、特定禁止条件（Ｂ１）～（Ｂ４）について、図６に示す禁止判定マップ７０Ａを参照して説明する。
　特定禁止条件（Ｂ１）は、例えば、エンジン１０の運転状態が符号Ｐ１ｓで示す状態から符号Ｐ１ｅで示す状態に変化した場合が該当する。この例では、ＮＯｘパージ制御の開始要求がなされた時点で、エンジン１０の運転状態（燃料噴射量Ｑ，エンジン回転数Ｎｅ）は、ＮＯｘパージ許可領域αの位置Ｐ１ｓにあったためＮＯｘパージ制御が開始されたが、ＮＯｘパージの実行中にエンジン回転数Ｎｅが上限回転数閾値ラインＮｅ＿ｍａｘ＿Ｌを越えて上昇し位置Ｐ１ｅに到達している。
　ＮＯｘパージ禁止処理部７０は、エンジン回転数Ｎｅが上限回転数閾値ラインＮｅ＿ｍａｘ＿Ｌを越えたことで一般禁止条件（Ａ１）が成立したと判断するが、特定禁止条件（Ｂ１）も成立していることから、一般禁止条件（Ａ１）を無効にしてＮＯｘパージ制御を継続させている。この理由は、ＮＯｘパージ制御では短時間の燃料噴射が行われることから、エンジン回転数Ｎｅが上限回転数閾値ラインＮｅ＿ｍａｘ＿Ｌを越えても上限回転数閾値Ｎｅ＿ｍａｘとの差は僅かであり、短時間の燃料噴射であれば支障はなく、ＮＯｘパージ制御を継続させてＮＯｘを還元浄化することが有益だからである。
　特定禁止条件（Ｂ２）は、例えば、エンジン１０の運転状態が符号Ｐ２ｓで示す状態から符号Ｐ２ｅで示す状態に変化した場合が該当する。この例では、ＮＯｘパージ制御の開始要求がなされた時点で、エンジン１０の運転状態（燃料噴射量Ｑ，エンジン回転数Ｎｅ）は、ＮＯｘパージ許可領域αの位置Ｐ２ｓにあったためＮＯｘパージ制御が開始されたが、ＮＯｘパージの実行中にエンジン回転数Ｎｅが下限回転数閾値ラインＮｅ＿ｍｉｎ＿Ｌを越えて下降し位置Ｐ２ｅに到達している。
　ＮＯｘパージ禁止処理部７０は、エンジン回転数Ｎｅが下限回転数閾値ラインＮｅ＿ｍｉｎ＿Ｌを越えたことで一般禁止条件（Ａ２）が成立したと判断するが、特定禁止条件（Ｂ２）も成立していることから、一般禁止条件（Ａ２）を無効にしてＮＯｘパージ制御を継続させている。この理由は、ＮＯｘパージ制御では短時間の燃料噴射が行われることから、エンジン回転数Ｎｅが下限回転数閾値ラインＮｅ＿ｍｉｎ＿Ｌを越えても下限回転数閾値Ｎｅ＿ｍｉｎとの差は僅かであり、短時間の燃料噴射であれば支障はなく、ＮＯｘパージ制御を継続させることが有利だからである。
　特定禁止条件（Ｂ３）は、例えば、エンジン１０の運転状態が符号Ｐ３ｓで示す状態から符号Ｐ３ｅで示す状態に変化した場合が該当する。この例では、ＮＯｘパージ制御の開始要求がなされた時点で、エンジン１０の運転状態（燃料噴射量Ｑ，エンジン回転数Ｎｅ）は、ＮＯｘパージ許可領域αの位置Ｐ３ｓにあったためＮＯｘパージ制御が開始されたが、ＮＯｘパージの実行中に燃料噴射量Ｑが上限噴射量閾値ラインＱ＿ｍａｘ＿Ｌを越えて上昇し位置Ｐ３ｅに到達している。
　ＮＯｘパージ禁止処理部７０は、燃料噴射量Ｑが上限噴射量閾値ラインＱ＿ｍａｘ＿Ｌを越えたことで一般禁止条件（Ａ３）が成立したと判断するが、特定禁止条件（Ｂ３）も成立していることから、一般禁止条件（Ａ３）を無効にしてＮＯｘパージ制御を継続させている。この理由は、ＮＯｘパージ制御では短時間の燃料噴射が行われることから、燃料噴射量Ｑが上限噴射量閾値ラインＱ＿ｍａｘ＿Ｌを越えても上限噴射量閾値Ｑ＿ｍａｘとの差は僅かであり、短時間の燃料噴射であれば支障はなく、ＮＯｘパージ制御を継続させることが有利だからである。
　特定禁止条件（Ｂ４）は、例えば、エンジン１０の運転状態が符号Ｐ４ｓで示す状態から符号Ｐ４ｅで示す状態に変化した場合が該当する。この例では、ＮＯｘパージ制御の開始要求がなされた時点で、エンジン１０の運転状態（燃料噴射量Ｑ，エンジン回転数Ｎｅ）は、ＮＯｘパージ許可領域αの位置Ｐ４ｓにあったためＮＯｘパージ制御が開始されたが、ＮＯｘパージの実行中に燃料噴射量Ｑが下限噴射量閾値ラインＱ＿ｍｉｎ＿Ｌを越えて上昇し位置Ｐ４ｅに到達している。
　ＮＯｘパージ禁止処理部７０は、燃料噴射量Ｑが上限噴射量閾値ラインＱ＿ｍａｘ＿Ｌを越えたことで一般禁止条件（Ａ４）が成立したと判断するが、特定禁止条件（Ｂ４）も成立していることから、一般禁止条件（Ａ４）を無効にしてＮＯｘパージ制御を継続させている。この理由は、ＮＯｘパージ制御では短時間の燃料噴射が行われることから、燃料噴射量Ｑが下限噴射量閾値ラインＱ＿ｍｉｎ＿Ｌを越えても下限噴射量閾値Ｑ＿ｍｉｎとの差は僅かであり、短時間の燃料噴射であれば支障はなく、ＮＯｘパージ制御を継続させることが有利だからである。
　特定禁止条件（Ｂ５）は、例えば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の推定触媒温度に関し、ＮＯｘパージ制御の開始要求がなされた時点では所定の触媒活性温度以上であったためＮＯｘパージ制御が開始されたが、ＮＯｘパージの実行中に触媒活性温度未満になった場合の条件である。
　ＮＯｘパージ禁止処理部７０は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の推定触媒温度が触媒活性温度未満になったことで一般禁止条件（Ａ８）が成立したと判断するが、特定禁止条件（Ｂ５）も成立していることから、一般禁止条件（Ａ８）を無効にしてＮＯｘパージ制御を継続させている。この理由は、ＮＯｘパージ制御では短時間の燃料噴射が行われることから、推定触媒温度が触媒活性温度未満になったとしても触媒活性温度との差は僅かであり、短時間の燃料噴射であれば支障はなく、ＮＯｘパージ制御を継続させることが有利だからである。
　本実施形態では、一般禁止条件（Ａ１）～（Ａ１０）の一部を特定禁止条件（Ｂ１）～（Ｂ５）とし、ＮＯｘパージ禁止処理部７０は、ＮＯｘパージ制御の実行中に特定禁止条件が成立した場合に、一般禁止条件を無効にしてＮＯｘパージ制御の実行を継続させている。その結果、それまでの排気管噴射やポスト噴射が無駄にならず、燃費の悪化を効果的に防止できる。
　［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２の時刻ｔ２参照）。
　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。
　［ＭＡＦ追従制御］
　ＭＡＦ追従制御部８０は、（１）通常運転のリーン状態からＮＯｘパージ制御によるリッチ状態への切り替え期間及び、（２）ＮＯｘパージ制御によるリッチ状態から通常運転のリーン状態への切り替え期間に、各筒内インジェクタ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ＭＡＦ追従制御を実行する。
　［噴射量学習補正］
　図７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、排気中のＨＣ濃度が非常に低いので、酸化触媒３１でＨＣの酸化反応による排気ラムダ値の変化は無視できるほど小さい。このため、酸化触媒３１を通過して下流側のＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される排気中の実ラムダ値λＡｃｔと、エンジン１０から排出された排気中の推定ラムダ値λＥｓｔとは一致すると考えられる。すなわち、これら実ラムダ値λＡｃｔと推定ラムダ値λＥｓｔとに誤差Δλが生じた場合は、各筒内インジェクタ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８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７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、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７参照）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７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筒内インジェクタ１１に燃料噴射量を補正することで、各筒内インジェクタ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、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、各筒内インジェクタ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筒内インジェクタ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、各筒内インジェクタ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９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及び噴射量目標値演算部６６に送信する。これにより、ＮＯｘパージ制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔや目標噴射量ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔの設定に、ＭＡＦセンサ４０のセンサ特性を効果的に反映することが可能になる。
　［その他］
　なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
　本出願は、2015年3月11日付で出願された日本国特許出願（2015-048307）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排気浄化システムの制御方法は、ＮＯｘパージの実行や禁止が調整されて、燃費の悪化を効果的に防止することができるという効果を有し、ＮＯｘパージの実行や禁止を調整することで、燃費の悪化を効果的に防止することができるという点において有用である。
  １０　エンジン
  １１　筒内インジェクタ
  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　排気インジェクタ
  ４０　ＭＡＦセンサ
  ４５　ＮＯｘ／ラムダセンサ
  ５０　ＥＣＵ

Claims (7)

  1. 　内燃機関の排気系に設けられ、排気リーン状態で前記排気系を流れる排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気リッチ状態で吸蔵されていたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、
    　前記排気を排気リッチ状態にして前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元浄化する触媒再生処理を実行する触媒再生手段と、
    　複数の禁止条件の少なくとも１つが成立している場合は、前記触媒再生処理の開始要求がなされても前記触媒再生手段による前記触媒再生処理の実行を禁止させる禁止手段と、
    　前記触媒再生処理の実行中に前記複数の禁止条件の一部である特定禁止条件が成立した場合は、前記禁止手段を無効化して前記触媒再生手段による前記触媒再生処理の実行を継続させる継続手段と、を備える
    　排気浄化システム。
  2. 　前記禁止手段は、前記内燃機関の燃料噴射量が所定の下限噴射量閾値よりも少ない場合、前記触媒再生処理の開始要求がなされても前記触媒再生手段による前記触媒再生処理の実行を禁止し、
    　前記継続手段は、前記触媒再生処理の実行中に前記内燃機関の前記燃料噴射量が前記下限噴射量閾値よりも少なくなった場合に、前記禁止手段を無効化して前記触媒再生手段による前記触媒再生処理の実行を継続させる
    　請求項１に記載の排気浄化システム。
  3. 　前記禁止手段は、前記内燃機関の燃料噴射量が所定の上限噴射量閾値よりも多い場合、前記触媒再生処理の開始要求がなされても前記触媒再生手段による触媒再生処理の実行を禁止し、
    　前記継続手段は、前記触媒再生処理の実行中に前記内燃機関の燃料噴射量が前記上限噴射量閾値よりも多くなった場合に、前記禁止手段を無効化して前記触媒再生手段による前記触媒再生処理の実行を継続させる
    　請求項１又は２に記載の排気浄化システム。
  4. 　前記禁止手段は、前記内燃機関の回転数が所定の下限回転数閾値よりも低い場合、前記触媒再生処理の開始要求がなされても前記触媒再生手段による触媒再生処理の実行を禁止し、
    　前記継続手段は、前記触媒再生処理の実行中に前記内燃機関の回転数が前記下限回転数閾値よりも低くなった場合に、前記禁止手段を無効化して前記触媒再生手段による前記触媒再生処理の実行を継続させる
    　請求項１から３の何れか１項に記載の排気浄化システム。
  5. 　前記禁止手段は、前記内燃機関の回転数が所定の上限回転数閾値よりも高い場合、前記触媒再生処理の開始要求がなされても前記触媒再生手段による触媒再生処理の実行を禁止し、
    　前記継続手段は、前記触媒再生処理の実行中に前記内燃機関の回転数が前記上限回転数閾値よりも高くなった場合に、前記禁止手段を無効化して前記触媒再生手段による前記触媒再生処理の実行を継続させる
    　請求項１から４の何れか１項に記載の排気浄化システム。
  6. 　前記禁止条件は、
    前記内燃機関の回転数が所定の上限回転数閾値よりも高い場合、
    前記内燃機関の回転数が所定の下限回転数閾値よりも低い場合、
    前記内燃機関の燃料噴射量が所定の上限噴射量閾値よりも多い場合、
    前記内燃機関の燃料噴射量が所定の下限噴射量閾値よりも少ない場合、
    前記内燃機関が所定の高負荷運転状態となり、ブースト圧フィードバック制御が実行される場合、
    前記触媒再生制御の開始直後に前記内燃機関が燃料噴射を停止させるモータリング状態になる可能性がある場合、
    前記排気系に設けられた、燃料を噴射するように構成された排気インジェクタの最大限界噴射量から推定される到達可能な排気空気過剰率推定値が、所定の目標値よりも高くなる場合、
    前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の触媒温度が所定の触媒活性温度未満の場合、
    前記排気浄化システムに設けられたセンサに異常が生じている場合、及び
    前記排気浄化システムにシステムエラーが生じている場合
    　のうち、少なくとも一つを含む
    　請求項１に記載の排気浄化システム。
  7. 　内燃機関の排気系に設けられ、排気リーン状態で前記排気系を流れる排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気リッチ状態で吸蔵されていたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒を備える排気浄化システムの制御方法であって、
    　前記排気を排気リッチ状態にして前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元浄化する触媒再生処理を実行する触媒再生処理と、
    　複数の禁止条件の少なくとも１つが成立している場合は、前記触媒再生処理の開始要求がなされても前記触媒再生処理による前記触媒再生処理の実行を禁止させる禁止処理と、
    　前記触媒再生処理の実行中に前記複数の禁止条件の一部である特定禁止条件が成立した場合は、前記禁止処理を実行せずに前記触媒再生手段による前記触媒再生処理の実行を継続させる継続処理と、
    　を含む排気浄化システムの制御方法。
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