WO2016143902A1 - 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
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いすゞ自動車株式会社
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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.
  • NOx nitrogen compounds
  • 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.
  • 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. So as to raise the exhaust temperature to the SOx separation temperature, so-called SOx purge must be performed periodically (see, for example, Patent Document 1).
  • the SOx purge is executed in a state where the engine speed is very high or the fuel injection amount is very large, there is a possibility that the engine temperature will rise rapidly. In such a state, it is preferable to prohibit or interrupt the execution of the SOx purge.
  • the exhaust purification system and the exhaust purification system control method of the present disclosure are intended to effectively prevent catalyst overheating and fuel consumption deterioration when SOx purge is restarted.
  • the system according to the present disclosure includes a NOx reduction catalyst that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine for reducing and purifying NOx in exhaust gas, and at least a predetermined temperature at which the exhaust oxide is desorbed by an injection system control that increases a fuel injection amount.
  • the catalyst regeneration means for executing catalyst regeneration control for recovering the NOx reduction catalyst from sulfur poisoning by raising the temperature to the first target temperature, and executing the catalyst regeneration control according to the operating state of the internal combustion engine.
  • Prohibiting means for prohibiting and performing catalyst warming control for controlling the fuel injection amount and maintaining the exhaust gas temperature at a predetermined second target temperature lower than the first target temperature during the prohibition period of the catalyst regeneration control by the prohibiting means. Heat insulation control means.
  • control method of the exhaust purification system is a control method of an exhaust purification system including a NOx reduction catalyst that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and reduces and purifies NOx in exhaust flowing in the exhaust passage. And By controlling an injection system configured to inject fuel, at least a fuel injection amount of the fuel is increased so that an exhaust temperature of the exhaust gas is reduced to a predetermined level at which sulfur oxides contained in the exhaust gas are released.
  • a catalyst regeneration process for performing catalyst regeneration control for recovering the NOx reduction catalyst from sulfur poisoning by raising to a first target temperature;
  • a prohibition process for prohibiting the execution of the catalyst regeneration control in accordance with the operating state of the internal combustion engine;
  • Heat retention control processing for performing catalyst heat retention control for controlling the fuel injection amount to maintain the exhaust gas temperature at a predetermined second target temperature lower than the first target temperature during the prohibition period of the catalyst regeneration control by the prohibition processing; , including.
  • 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 functional block diagram showing the SOx purge control unit according to this embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing MAF target value setting processing during SOx purge lean control according to this embodiment.
  • 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 illustrating the catalyst temperature adjustment control of the SOx purge control according to this embodiment.
  • FIG. 7 is a view for explaining the SOx purge control prohibiting process 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 functional block diagram showing the SOx purge control unit according to this embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining end processing of the heat retention mode control and the SOx purge control according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining switching from the lean state to the rich state in the MAF tracking control according to the present embodiment.
  • FIG. 10 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. 11 is a block diagram showing the injection amount learning correction process of the injector according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining the learning correction coefficient calculation processing according to this embodiment.
  • FIG. 13 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 for directly injecting high pressure fuel stored 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.
  • 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. 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 forced regeneration is performed to remove it by combustion.
  • 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 the filter regeneration control unit 51, the SOx purge control unit 60, the MAF follow-up control unit 80, the injection amount learning correction unit 90, and the 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.
  • a predetermined PM combustion temperature for example, about 550 ° C.
  • the SOx purge control unit 60 is a catalyst regeneration unit of the present disclosure, which makes the exhaust gas rich and raises the exhaust gas temperature to the SOx removal temperature (for example, about 600 ° C.), so that the NOx occlusion reduction catalyst 32 is brought into the SOx cover. Control to recover from poison (hereinafter, this control is referred to as SOx purge control) is executed.
  • the SOx purge control is started when the filter regeneration flag F DPF is turned off upon completion of the filter regeneration control, and when the SOx purge flag F SP is turned on while a heat retention mode flag F SPK described later is turned off (FIG. 2). see time t 2).
  • the SOx purge control unit 60 as shown in FIG.
  • a purge / heat retention mode end processing unit 72 is provided as a part of functional elements. Details of each of these functional elements will be described below.
  • the SOx purge lean control unit 60A sets a first target air excess ratio (for example, a leaner side than a theoretical air-fuel ratio equivalent value (about 1.0) from the time of steady operation (for example, about 1.5) as the exhaust air excess ratio.
  • the SOx purge lean control is performed to reduce the pressure to about 1.3). Details of the SOx purge lean control will be described below.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a process for setting the MAF target value MAF SPL_Trgt during 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 input to the turned on lamp unit 63.
  • the ramp processing unit 63 reads the ramp coefficient from the + ramp coefficient map 63A and the -ramp coefficient map B using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and calculates the MAF target ramp value MAF SPL_Trgt_Ramp to which the ramp coefficient is added. Input to the valve 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 SPL_Trgt_Ramp. 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 SOx purge rich control unit 60B performs SOx purge rich control for further reducing the excess air ratio of the exhaust gas from the first target excess air ratio to the second target excess air ratio on the rich side (for example, about 0.9). Details of the SOx purge rich control will be described below.
  • 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 during the SOx purge rich control based on the following formula (2).
  • MAF SPL_Trgt MAF SPL_Trgt ⁇ Maf_corr / ( ⁇ SPR_Trgt ⁇ Ro Fuel ⁇ AFR sto ) ⁇ Q fnl_corrd (2)
  • MAF SPL_Trgt is the MAF target value at the SOx purge lean, and is input from the above-described MAF target value calculation unit 62.
  • 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, the oxidation catalyst 31 and What is necessary is just to estimate based on the HC / CO calorific value inside the NOx occlusion reduction type catalyst 32, the heat radiation amount 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.
  • the SOx purge prohibition processing unit 70 (1) When the engine speed Ne exceeds a predetermined rotation speed upper limit threshold value indicating, for example, a rotation abnormality, (2) The fuel injection amount of the injector 11 However, for example, when a predetermined injection amount upper limit threshold value indicating injection abnormality is exceeded, or (3) a predetermined threshold value where the catalyst temperature of the NOx storage reduction catalyst 32 is lower than the target temperature (PM combustion temperature) of the filter regeneration control If any of the prohibition conditions when the temperature drops to about 500 degrees (for example, about 500 degrees) is satisfied, it is determined that “out of the SOx purgeable region” and the execution of the SOx purge control is prohibited.
  • a predetermined rotation speed upper limit threshold value indicating, for example, a rotation abnormality
  • the prohibition conditions are not limited to these three conditions, and other prohibition conditions that are not suitable for execution of SOx purge, such as a system failure, can be added.
  • the heat retention mode control unit 71 is a heat retention control unit according to the present disclosure, and includes the above-described prohibition conditions (1) to (1) at the end of the filter regeneration control (at the start of the SOx purge control) or during the execution of the SOx purge control. If any one of (3) is established, the heat retention mode flag F SPK is turned on and the heat retention mode control is started.
  • the heat retention mode control is executed by feedback controlling the exhaust pipe injection amount and the post injection amount based on a predetermined heat retention target temperature (second target temperature) lower than the SOx separation temperature.
  • the heat retention target temperature is set to, for example, the target temperature (PM combustion temperature) for filter regeneration control.
  • the SOx purge control when it is determined that the SOx purge control is “out of the SOx purgeable region” at the start or during execution, the SOx purge control is prohibited and the heat retention mode control is executed. ing. As a result, the execution of useless SOx purge control is reliably suppressed, and it becomes possible to effectively prevent deterioration of fuel consumption, rapid increase in engine temperature, generation of white smoke, and the like. Further, during the prohibition (interruption) of the SOx purge control, the catalyst temperature is maintained at the PM combustion temperature by the heat retention mode control, so that it is possible to effectively reduce the fuel consumption when restarting the SOx purge control thereafter. .
  • the SOx purge / heat retention mode end processing unit 72 is end processing means of the present disclosure, and is based on the SOx storage amount of the NOx storage reduction catalyst 32, the heat retention mode control, the cumulative execution time of the SOx purge control, and the like. A termination process for terminating the control and the SOx purge control is executed. The details of each end processing pattern will be described below with reference to FIG. In the present disclosure, the end process for terminating the heat retention mode control and the SOx purge control is defined as a process for terminating the control such as the heat retention mode control and the SOx purge control and restarting the normal lean operation.
  • a pattern A shown in FIG. 8 is an example in which the SOx purge control is ended by SOx poisoning recovery of the NOx storage reduction catalyst 32.
  • the SOx occlusion amount SA of the NOx occlusion reduction type catalyst 32 may be estimated based on, for example, a model formula or a map including the operation state of the engine 10 and the sensor value of the NOx / lambda sensor 45 as an input signal.
  • First storage amount threshold SA 1 is stored in the memory of the ECU50 obtains in advance by experiments or the like.
  • Pattern B shown in FIG. 8 is an example in which the SOx purge control is terminated by time limitation regardless of SOx poisoning recovery.
  • the cumulative execution time T SPR_sum measured by the timer from the start of the SOx purge control reaches a predetermined first upper limit threshold time T SPR_Lim .
  • the SOx purge rich flag F SPR is turned off (F) without executing the heat retention mode control.
  • SP , F SPR 0) and SOx purge control is terminated.
  • the first upper limit threshold time T SPR_Lim1 is acquired in advance by experiments or the like and stored in the memory of the ECU 50.
  • End pattern C The pattern C shown in FIG. 8 is an example in which the heat retention mode control is ended in the upper limit time when the heat retention mode control is continued by the determination “out of SOx purgeable region”.
  • T SPK_sum measured by the timer from the start of the heat retention mode control
  • the second upper limit threshold time T SPK_Lim2 is shorter than the first upper limit threshold time T SPR_Lim1 , and is acquired in advance through experiments or the like and stored in the memory of the ECU 50 (T SPK_Lim2 ⁇ T SPR_Lim1 ).
  • Second storage amount threshold SA 2 is a more value than the first storage amount threshold SA 1, is stored in the memory of the ECU50 obtains in advance by experiments or the like (SA 2> SA 1).
  • the third upper limit threshold time T SPK_Lim3 is shorter than the second upper limit threshold time T SPK_Lim2 and is acquired in advance through experiments or the like and stored in advance in the memory of the ECU 50 (T SPK_Lim3 ⁇ T SPK_Lim2 ⁇ T SPR_Lim1 ).
  • the fourth upper limit threshold time T_Lim4 is acquired in advance through experiments or the like and stored in the memory of the ECU 50.
  • a pattern F shown in FIG. 8 is an example of termination when the execution time of the heat retention mode control reaches the upper limit time.
  • the cumulative execution time T SPK_sum of the heat retention mode control reaches the predetermined fifth upper limit threshold time T_Lim5 .
  • the fifth upper threshold time T_Lim5 is acquired in advance through experiments or the like and stored in the memory of the ECU 50.
  • the upper limit of the cumulative execution time is provided for the end conditions of the SOx purge control and the heat retention mode control, so that the fuel consumption increases and the exhaust excessive temperature rise due to continuous execution of these controls. PM abnormal combustion, catalyst thermal deterioration, and the like can be effectively prevented.
  • the MAF follow-up control unit 80 (1) switches each injector 11 during the switching period from the end of the filter regeneration control to the rich state by the start of the SOx purge control and (2) the switching period from the rich state to the lean state by the end of the SOx purge control.
  • the control for correcting the fuel injection timing and the fuel injection amount according to the MAF change (hereinafter, this control is referred to as MAF follow-up control) is executed.
  • MAF follow-up control is executed to correct the increase / decrease of the advance angle or retard angle of the injection timing and the injection amount in accordance with the MAF change.
  • 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 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 ).
  • the storage unit (not shown) of the ECU 50 stores an injection timing follow-up coefficient setting map M1 that defines the relationship between the actual MAF change rate MAF Ratio and the injection timing follow-up coefficient Comp 1 created in advance by experiments and the like, and the 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 S150 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 S160 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 S170. That is, by repeating the processing of steps S130 to S150 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 from moment to moment, and the injection The increase in quantity continues. Details of the processing in step S170 will be described later.
  • the actual MAF value MAF Ref reaches the MAF target value MAF SPL_Trgt in the determination in step S160 (Yes), this control is finished.
  • step S170 it is determined whether or not 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 Ref cannot catch up with the MAF target value MAF LR_Trgt during the transition period due to the influence of valve control delay or the like, and the actual MAF value MAF Ref becomes the MAF target value MAF L It may be kept lower than -R_Trgt (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 S170 when it is determined in step S170 that the accumulated time T Sum has exceeded the upper limit time T Max (Yes), that is, the actual MAF value MAF Ref continues for a predetermined time. If it has not changed more than the predetermined value, the process proceeds to step S180, 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.
  • 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 a value corresponding to the actual MAF change rate ⁇ MAF Ratio is read from the injection timing tracking coefficient setting map M1 as the injection timing tracking coefficient Comp 1 , and also corresponds to the actual MAF change rate ⁇ MAF Ratio from the injection amount tracking coefficient setting map M2. value is read as the injection quantity coefficient of following Comp 2.
  • step S250 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 S260 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).
  • the process returns to step S230 via step S270. That is, by repeating the processes of steps S230 to S250 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 from moment to moment, and the injection The amount continues to decrease. Details of the processing in step S270 will be described later.
  • the actual MAF value MAF Ref reaches the MAF target value MAF L_Trgt in the determination in step S260 (Yes), this control ends.
  • step S270 it is determined whether or not 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 Ref cannot catch up with the MAF target value MAF L-R_Trgt during the transition period due to the influence of valve control delay or the like, and the actual MAF value MAF Ref becomes the MAF target value MAF L There is a case where a state higher than ⁇ R_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 S270 when it is determined in step S270 that the accumulated time T Sum has exceeded the upper limit time T Max (Yes), that is, the actual MAF value MAF Ref 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 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. 11 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. 11) 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 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 SPL_Trgt and the target injection amount Q SPR_Trgt during SOx purge control.
  • 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. 13 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 is shown in FIG.
  • 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 SPL_Trgt and the target injection amount Q SPR_Trgt during the SOx purge control.
  • the exhaust purification system and the exhaust purification method of the present invention are useful in that it is possible to effectively prevent catalyst thermal deterioration and fuel consumption deterioration caused by continuous execution of the SOx purge or the heat retention mode.

Abstract

　内燃機関１０の排気通路１３に設けられたＮＯｘ還元型触媒３２と、燃料噴射量を増加させる噴射系制御によって排気温度をＳＯｘが離脱する第１目標温度まで上昇させることで、ＮＯｘ還元型触媒３２を硫黄被毒から回復させるＳＯｘパージ制御を実行するＳＯｘパージ制御６０と、内燃機関１０の運転状態に応じてＳＯｘパージ制御の実行を禁止する禁止処理部７０と、ＳＯｘパージ制御の禁止期間に燃料噴射量を制御して排気温度を第１目標温度よりも低い第２目標温度に維持させる保温モード制御を実行する保温モード制御部７１とを備える。

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。
　また、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。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１参照）。
日本国特開２００９－４７０８６号公報 日本国特開２００８－６４０６３号公報
　エンジン回転数が非常に高い状態や燃料噴射量が非常に多い状態でＳＯｘパージを実行すると、エンジン温度の急上昇等を招く可能性がある。このような状態においては、ＳＯｘパージの実行を禁止或は中断することが好ましい。
　しかしながら、ポスト噴射や排気管噴射を完全に停止させると触媒温度が低下するため、その後のＳＯｘパージ再開時に燃料消費量が過剰となり、触媒過昇温や燃費の悪化を招く課題がある。
　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、ＳＯｘパージの再開時における触媒過昇温や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、少なくとも燃料噴射量を増加させる噴射系制御によって排気温度を硫黄酸化物が離脱する所定の第１目標温度まで上昇させることで、前記ＮＯｘ還元型触媒を硫黄被毒から回復させる触媒再生制御を実行する触媒再生手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記触媒再生制御の実行を禁止する禁止手段と、前記禁止手段による前記触媒再生制御の禁止期間に燃料噴射量を制御して排気温度を前記第１目標温度よりも低い所定の第２目標温度に維持させる触媒保温制御を実行する保温制御手段と、を備える。
　また、本開示の排気浄化システムの制御方法は、内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路内を流れる排気中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ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、
　燃料を噴射するように構成された噴射系を制御することで少なくとも前記燃料の燃料噴射量を増加させる噴射系制御によって前記排気の排気温度を前記排気中に含まれる硫黄酸化物が離脱する所定の第１目標温度まで上昇させることで、前記ＮＯｘ還元型触媒を硫黄被毒から回復させる触媒再生制御を実行する触媒再生処理と、
　前記内燃機関の運転状態に応じて前記触媒再生制御の実行を禁止する禁止処理と、
　前記禁止処理による前記触媒再生制御の禁止期間に前記燃料噴射量を制御して排気温度を前記第１目標温度よりも低い所定の第２目標温度に維持させる触媒保温制御を実行する保温制御処理と、
を含む。
　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、ＳＯｘパージの再開時における触媒過昇温や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パージ制御部を示す機能ブロック図である。 図４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ＳＯｘパージ制御の禁止処理を説明する図である。 図８は本実施形態に係る保温モード制御及び、ＳＯｘパージ制御の終了処理を説明する図である。 図９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１０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１１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１２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１３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インジェクタ１１がそれぞれ設けられている。これら各インジェクタ１１の燃料噴射量や燃料噴射タイミングは、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）５０から入力される指示信号に応じてコントロールされる。
　エンジン１０の吸気マニホールド１０Ａには新気を導入する吸気通路１２が接続され、排気マニホールド１０Ｂには排気を外部に導出する排気通路１３が接続されている。吸気通路１２には、吸気上流側から順にエアクリーナ１４、吸入空気量センサ（以下、ＭＡＦセンサという）４０、可変容量型過給機２０のコンプレッサ２０Ａ、インタークーラ１５、吸気スロットルバルブ１６等が設けられている。排気通路１３には、排気上流側から順に可変容量型過給機２０のタービン２０Ｂ、排気後処理装置３０等が設けられている。なお、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、フィルタ再生制御部５１と、ＳＯｘパージ制御部６０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、強制再生フラグＦＤＰＦをオン（ＦＤＰＦ＝１）にしてフィルタ再生制御を開始する（図２の時刻ｔ１参照）。フィルタ再生制御は、排気管噴射量やポスト噴射量を所定のＰＭ燃焼温度（例えば、約５５０℃）に基づいてフィードバック制御することで実行される。フィルタ再生制御は、ＰＭ堆積量推定値がＰＭ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、強制再生フラグＦＤＰＦをオフにして終了される（図２の時刻ｔ２参照）。強制再生フラグＦＤＰＦをオフにする判定閾値は、例えば、フィルタ強制再生開始（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、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排気温度をＳＯｘ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。ＳＯｘパージ制御は、フィルタ再生制御の終了によってフィルタ再生フラグＦＤＰＦがオフにされ、さらに、後述する保温モードフラグＦＳＰＫがオフの状態で、ＳＯｘパージフラグＦＳＰがオンなると開始される（図２の時刻ｔ２参照）。
　本実行形態において、ＳＯｘパージ制御部６０は、図３に示すように、ＳＯｘパージリーン制御部６０Ａと、ＳＯｘパージリッチ制御部６０Ｂと、ＳＯｘパージ禁止処理部７０と、保温モード制御部７１と、ＳＯｘパージ・保温モード終了処理部７２とを一部の機能要素として備えている。以下、これら各機能要素の詳細について説明する。
　［ＳＯｘパージリーン制御］
　ＳＯｘパージリーン制御部６０Ａは、排気の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パージリーン制御を実行する。以下、ＳＯｘパージリーン制御の詳細について説明する。
　図４は、ＳＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿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-ランプ係数マップ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ＭＡＦＳＰＬ＿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ＭＡＦＳＰＬ＿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目標値ＭＡＦＳＰＬ＿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。
　［ＳＯｘパージリッチ制御］
　ＳＯｘパージリッチ制御部６０Ｂは、排気の空気過剰率を第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）までさらに低下させるＳＯｘパージリッチ制御を実行する。以下、ＳＯｘパージリッチ制御の詳細について説明する。
　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（２）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・・・（２）
　数式（２）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、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、フィルタ再生フラグＦＤＰＦ及び、保温モードフラグＦＳＰＫのオフによって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、さらにフィードバック計算も一旦リセットされる。すなわち、フィルタ強制再生直後の初回は、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）。これにより、フィルタ強制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パージ制御の禁止判定]
　エンジン回転数Ｎｅが非常に高い状態やインジェクタ１１の燃料噴射量が非常に多い状態でＳＯｘパージ制御を実行すると、エンジン温度の急上昇を招く可能性がある。また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の温度が低下した状態で未燃燃料を供給すると、ＨＣスリップの増加によって白煙等の発生を招く課題もある。
　これらの現象を防止すべく、ＳＯｘパージ禁止処理部７０は、（１）エンジン回転数Ｎｅが、例えば回転異常を示す所定の回転数上限閾値を超えた場合、（２）インジェクタ１１の燃料噴射量が、例えば、噴射異常を示す所定の噴射量上限閾値を超えた場合又は、（３）ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の触媒温度がフィルタ再生制御の目標温度（ＰＭ燃焼温度）よりも低い所定の閾値温度（例えば、約５００度）まで低下した場合の何れかの禁止条件が成立すると、「ＳＯｘパージ可能領域外」と判定し、ＳＯｘパージ制御の実行を禁止するようになっている。より詳しくは、ＳＯｘパージ制御の開始時或は実行中に、これら禁止条件（１）～（３）の何れかが成立し、「ＳＯｘパージ可能領域外」と判定された場合は、後述する保温モード制御が実行される一方、これら禁止条件（１）～（３）の何れもが成立しない場合は、「ＳＯｘパージ可能領域内」と判定して、ＳＯｘパージ制御の実行を許可するようになっている。
　なお、禁止条件はこれら３条件に限定されず、システム故障等、ＳＯｘパージの実行に適さない他の禁止条件を追加することも可能である。
　［保温モード制御］
　保温モード制御部７１は、本開示の保温制御手段であって、フィルタ再生制御の終了時（ＳＯｘパージ制御の開始時）、或は、ＳＯｘパージ制御の実行中に上述の禁止条件（１）～（３）の何れかが成立すると、保温モードフラグＦＳＰＫをオンにして保温モード制御を開始する。保温モード制御は、ＳＯｘ離脱温度よりも低い所定の保温目標温度（第２目標温度）に基づいて排気管噴射量やポスト噴射量をフィードバック制御することで実行される。本実施形態において、保温目標温度は、例えば、フィルタ再生制御の目標温度（ＰＭ燃焼温度）に設定されている。
　以下、図７に基づいて、フィルタ再生制御、保温モード制御及び、ＳＯｘパージ制御の切り替え処理詳細について説明する。
　フィルタ再生制御の終了時（ＦＤＰＦ＝０）に禁止条件（１）～（３）の何れかが成立し、「ＳＯｘパージ可能領域外」と判定された場合は、図７のパターンＡに示すように、ＳＯｘパージ制御を開始することなく保温モード制御に移行される（ＦＳＰＫ＝１）。
　一方、フィルタ再生制御の終了時（ＦＤＰＦ＝０）に禁止条件（１）～（３）が成立せず、「ＳＯｘパージ可能領域内」と判定された場合は、図７のパターンＢに示すように、保温モード制御に移行することなくＳＯｘパージ制御が開始される（ＦＳＰ＝１）。
　ＳＯｘパージ制御の実行中（ＦＳＰ＝１）に禁止条件（１）～（３）が成立せず、「ＳＯｘパージ可能領域内」と判定されている間は、図７のパターンＣに示すように、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触媒温度調整制御（図６参照）が実行される。
　一方、ＳＯｘパージ制御の実行中に禁止条件（１）～（３）の何れかが成立し、「ＳＯｘパージ可能領域外」と判定された場合は、図７のパターンＤに示すように、ＳＯｘパージ制御を中断すべく保温モード制御に移行される（ＦＳＰＫ＝１）。
　このように、本実施形態では、ＳＯｘパージ制御の開始時、あるいは実行中に「ＳＯｘパージ可能領域外」と判定されると、ＳＯｘパージ制御を禁止して保温モード制御が実行されるようになっている。これにより、無駄なＳＯｘパージ制御の実行が確実に抑止され、燃費の悪化やエンジン温度の急上昇、白煙の発生等を効果的に防止することが可能になる。また、ＳＯｘパージ制御の禁止（中断）中は保温モード制御によって触媒温度がＰＭ燃焼温度に維持されるため、その後にＳＯｘパージ制御を再開する際の燃料消費量を効果的に低減することができる。
　［ＳＯｘパージ制御・保温モード制御の終了判定］
　ＳＯｘパージ・保温モード終了処理部７２は、本開示の終了処理手段であって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＳＯｘ吸蔵量、保温モード制御やＳＯｘパージ制御の累積実行時間等に基づいて、保温モード制御やＳＯｘパージ制御を終了させる終了処理を実行する。以下、図８に基づいて、各終了処理パターンの詳細を説明する。なお、本開示において、保温モード制御やＳＯｘパージ制御を終了させる終了処理とは、保温モード制御やＳＯｘパージ制御などの制御を終了させて、通常のリーン運転を再開する処理と定義される。
　［終了パターンＡ］
　図８に示すパターンＡは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＳＯｘ被毒回復によってＳＯｘパージ制御を終了させる一例である。ＳＯｘパージ制御の実行によってＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＳＯｘ吸蔵量ＳＡがＳＯｘ被毒回復を示す所定の第１吸蔵量閾値ＳＡ１まで低下した場合は、ＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲをオフ（ＦＳＰＲ＝０）にして、保温モード制御に移行することなくＳＯｘパージ制御を終了させて、リーン運転を再開する。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＳＯｘ吸蔵量ＳＡは、例えば、エンジン１０の運転状態やＮＯｘ／ラムダセンサ４５のセンサ値等を入力信号として含むモデル式やマップ等に基づいて推定すればよい。第１吸蔵量閾値ＳＡ１は、予め実験等により取得してＥＣＵ５０のメモリに格納されている。
　［終了パターンＢ］
　図８に示すパターンＢは、ＳＯｘパージ制御をＳＯｘ被毒回復に関係なく時間制限によって終了させる一例である。ＳＯｘパージ制御の開始からタイマによって計時した累積実行時間ＴＳＰＲ＿ｓｕｍが所定の第１上限閾値時間ＴＳＰＲ＿Ｌｉｍに達した場合は、保温モード制御を実行することなく、ＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲをオフ（ＦＳＰ，ＦＳＰＲ＝０）にしてＳＯｘパージ制御を終了させる。第１上限閾値時間ＴＳＰＲ＿Ｌｉｍ１は、予め実験等により取得してＥＣＵ５０のメモリに格納されている。
　［終了パターンＣ］
　図８に示すパターンＣは、「ＳＯｘパージ可能領域外」判定によって保温モード制御が継続された場合に、保温モード制御を上限時間で終了させる一例である。保温モード制御の開始からタイマによって計時した累積実行時間ＴＳＰＫ＿ｓｕｍが所定の第２上限閾値時間ＴＳＰＫ＿Ｌｉｍ２に達した場合は、ＳＯｘパージ制御に移行することなく、保温モードフラグＦＳＰＫをオフ（ＦＳＰＫ＝０）にして、保温モード制御を終了させる。第２上限閾値時間ＴＳＰＫ＿Ｌｉｍ２は、第１上限閾値時間ＴＳＰＲ＿Ｌｉｍ１よりも短い時間であって、予め実験等により取得してＥＣＵ５０のメモリに格納されている（ＴＳＰＫ＿Ｌｉｍ２＜ＴＳＰＲ＿Ｌｉｍ１）。
　[終了パターンＤ]
　図８に示すパターンＤは、「ＳＯｘパージ可能領域外」判定によって保温モード制御が継続された場合に、ＳＯｘ吸蔵量が所定量までしか減少していないが保温モード制御を上限時間で終了させる一例である。保温モード制御の実行中にＳＯｘ吸蔵量ＳＡが所定の第２吸蔵量閾値ＳＡ２よりも低下したが、保温モード制御の開始からタイマによって計時した累積実行時間ＴＳＰＫ＿ｓｕｍが所定の第３上限閾値時間ＴＳＰＫ＿Ｌｉｍ３に達した場合は、ＳＯｘパージ制御に移行することなく、保温モードフラグＦＳＰＫをオフ（ＦＳＰＫ＝０）にして終了させる。第２吸蔵量閾値ＳＡ２は、第１吸蔵量閾値ＳＡ１よりも多い値であって、予め実験等により取得してＥＣＵ５０のメモリに格納されている（ＳＡ２＞ＳＡ１）。第３上限閾値時間ＴＳＰＫ＿Ｌｉｍ３は、第２上限閾値時間ＴＳＰＫ＿Ｌｉｍ２よりも短い時間であって、予め実験等により取得して予めＥＣＵ５０のメモリに格納されている（ＴＳＰＫ＿Ｌｉｍ３＜ＴＳＰＫ＿Ｌｉｍ２＜ＴＳＰＲ＿Ｌｉｍ１）。
　[終了パターンＥ]
　図８に示すパターンＥは、ＳＯｘパージリーン制御及びＳＯｘパージリッチ制御の累積時間の総和（ＳＯｘパージ制御の累積時間）が上限時間に達したことで終了させる一例である。ＳＯｘパージ制御の累積実行時間ＴＳＰ＿ｓｕｍが所定の第４上限閾値時間Ｔ＿Ｌｉｍ４に達した場合は、ＳＯｘパージフラグＦＳＰをオフ（ＦＳＰ＝０）にして、ＳＯｘパージ制御を終了させる。第４上限閾値時間Ｔ＿Ｌｉｍ４は、予め実験等により取得してＥＣＵ５０のメモリに格納されている。
　[終了パターンＦ]
　図８に示すパターンＦは、保温モード制御の実行時間が上限時間に達したことで終了させる一例である。保温モード制御の累積実行時間ＴＳＰＫ＿ｓｕｍが所定の第５上限閾値時間Ｔ＿Ｌｉｍ５に達した場合は、保温モードフラグＦＳＰＫをオフ（ＦＳＰ＝０，ＦＳＰＫ＝０）にして、保温モード制御を終了させる。第５上限閾値時間Ｔ＿Ｌｉｍ５は、予め実験等により取得してＥＣＵ５０のメモリに格納されている。
　このように、本実施形態では、ＳＯｘパージ制御及び、保温モード制御の終了条件に累積実行時間の上限を設けたことで、これら制御の継続的な実行による燃料消費量の増加や排気過昇温、ＰＭ異常燃焼や触媒熱劣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）フィルタ再生制御終了からＳＯｘパージ制御開始によるリッチ状態への切り替え期間及び、（２）ＳＯｘパージ制御終了によるリッチ状態から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（以下、この制御をＭＡＦ追従制御という）を実行する。
　ＳＯｘ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、図９，１０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。
　まず、図９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のＭＡＦ追従制御を説明する。
　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ＭＡＦＲａｔｉｏ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Ｓ１５０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Ｓ１６０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Ｓ１７０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～Ｓ１５０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Ｓ１７０の処理についての詳細は後述する。一方、ステップＳ１６０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Ｓ１７０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。
　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ＭＡＦＲｅｆが移行期間中のＭＡＦ目標値ＭＡＦＬ－Ｒ＿Ｔｒｇｔに追いつけず、実ＭＡＦ値ＭＡＦＲｅｆがＭＡＦ目標値ＭＡＦＬ－Ｒ＿Ｔｒｇｔよりも低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Ｓ１７０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ＭＡＦＲｅｆ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Ｓ１８０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１０に基づいて、リッチ状態からリーン状態への切り替え時のＭＡＦ追従制御を説明する。
　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追従制御も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、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Ｓ２５０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Ｓ２６０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Ｓ２７０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～Ｓ２５０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Ｓ２７０の処理についての詳細は後述する。一方、ステップＳ２６０の判定で、実ＭＡＦ値ＭＡＦＲｅｆ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Ｓ２７０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。
　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ＭＡＦＲｅｆが移行期間中のＭＡＦ目標値ＭＡＦＬ－Ｒ＿Ｔｒｇｔに追いつけず、実ＭＡＦ値ＭＡＦＲｅｆがＭＡＦ目標値ＭＡＦＬ－Ｒ＿Ｔｒｇｔよりも高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Ｓ２７０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ＭＡＦＲｅｆ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。
　［噴射量学習補正］
　図１１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１２のフローに基づいて説明する。
　ステップＳ３００では、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて、エンジン１０がリーン運転状態にあるか否かが判定される。リーン運転状態にあれば、学習補正係数の演算を開始すべく、ステップＳ３１０に進む。
　ステップＳ３１０では、推定ラムダ値λＥｓｔからＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される実ラムダ値λＡｃｔを減算した誤差Δλに、学習値ゲインＫ１及び補正感度係数Ｋ２を乗じることで、学習値ＦＣｏｒｒＡｄｐｔが演算される（ＦＣｏｒｒＡｄｐｔ＝（λＥｓｔ－λＡｃｔ）×Ｋ１×Ｋ２）。推定ラムダ値λＥｓｔは、エンジン回転数Ｎｅやアクセル開度Ｑに応じたエンジン１０の運転状態から推定演算される。また、補正感度係数Ｋ２は、図１１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）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１１参照）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１１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の設定に用いられるＭＡＦ補正係数Ｍａｆ＿ｃｏｒｒを演算する。
　本実施形態において、各インジェクタ１１の燃料噴射量は、ＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される実ラムダ値λＡｃｔと推定ラムダ値λＥｓｔとの誤差Δλに基づいて補正される。しかしながら、ラムダは空気と燃料の比であるため、誤差Δλの要因が必ずしも各インジェクタ１１に対する指示噴射量と実噴射量との差の影響のみとは限らない。すなわち、ラムダの誤差Δλには、各インジェクタ１１のみならずＭＡＦセンサ４０の誤差も影響している可能性がある。
　図１３は、ＭＡＦ補正係数演算部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、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、適宜変形して実行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（2015-048308）及び2015年03月11日付で出願された日本国特許出願（特願2015-048309）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方法は、ＳＯｘパージ又は保温モードの継続的な実行により引き起こされる触媒熱劣化や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　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 (12)

  1. 　内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路内を流れる排気中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元型触媒と、
    　燃料を噴射するように構成された噴射系を制御することで少なくとも前記燃料の燃料噴射量を増加させる噴射系制御によって前記排気の排気温度を前記排気中に含まれる硫黄酸化物が離脱する所定の第１目標温度まで上昇させることで、前記ＮＯｘ還元型触媒を硫黄被毒から回復させる触媒再生制御を実行する触媒再生手段と、
    　前記内燃機関の運転状態に応じて前記触媒再生制御の実行を禁止する禁止手段と、
    　前記禁止手段による前記触媒再生制御の禁止期間に前記燃料噴射量を制御して排気温度を前記第１目標温度よりも低い所定の第２目標温度に維持させる触媒保温制御を実行する保温制御手段と、を備える
    　排気浄化システム。
  2. 　前記禁止手段は、前記内燃機関の回転数が所定の回転数上限閾値よりも上昇すると、前記触媒再生制御の実行を禁止する
    　請求項１に記載の排気浄化システム。
  3. 　前記禁止手段は、前記内燃機関のインジェクタの燃料噴射量が所定の噴射量上限閾値よりも増加すると、前記触媒再生制御の実行を禁止する
    　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ＮＯｘ還元型触媒の触媒温度が前記第２目標温度よりも低下すると、前記触媒再生制御の実行を禁止する
    　請求項１から３の何れか一項に記載の排気浄化システム。
  5. 　前記排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
    　燃料噴射量を増加させて排気温度を前記フィルタに堆積した粒子状物質の燃焼温度まで上昇させるフィルタ再生制御を実行するフィルタ再生手段と、をさらに備え、
    　前記触媒再生手段は、前記フィルタ再生手段によるフィルタ再生制御が終了すると前記触媒再生制御を開始し、前記触媒保温制御に用いられる前記第２目標温度が、粒子状物質の燃焼温度に設定される
    　請求項１から４の何れか一項に記載の排気浄化システム。
  6. 　前記触媒再生制御の実行によって前記ＮＯｘ還元型触媒の硫黄吸蔵量が所定の第１吸蔵量閾値まで低下した場合、当該触媒再生制御を前記触媒保温制御に移行することなく終了させる終了処理手段を備える　請求項１に記載の排気浄化システム。
  7. 　前記終了処理手段は、前記触媒再生制御の実行中に前記噴射系制御の累積実行時間が所定の第１上限閾値時間に達した場合、当該触媒再生制御を前記触媒保温制御に移行することなく終了させる
    　請求項１に記載の排気浄化システム。
  8. 　前記終了処理手段は、前記触媒保温制御の累積実行時間が前記第１上限閾値時間よりも短い所定の第２上限閾値時間に達した場合、当該触媒保温制御を終了させる
    　請求項７に記載の排気浄化システム。
  9. 　前記終了処理手段は、前記ＮＯｘ還元型触媒の硫黄吸蔵量が前記第１吸蔵量閾値よりも少ない所定の第２吸蔵量閾値まで低下し、且つ、前記触媒保温制御の累積実行時間が前記第２上限閾値時間よりも短い所定の第３上限閾値時間に達した場合、当該触媒保温制御を終了させる
    　請求項８に記載の排気浄化システム。
  10. 　前記触媒再生手段は、前記内燃機関の空気流量を減少させる空気系制御と、前記噴射系制御とを併用して前記触媒再生制御を実行し、
    　前記終了処理手段は、前記空気系制御及び前記噴射系制御の累積実行時間が所定の第４上限閾値時間に達した場合、当該触媒再生制御を前記触媒保温制御に移行することなく終了させる
    　請求項６から９の何れか一項に記載の排気浄化システム。
  11. 　前記終了処理手段は、前記触媒保温制御の累積実行時間が所定の第５上限閾値時間に達すると、当該触媒保温制御を終了させる
    　請求項６から１０の何れか一項に記載の排気浄化システム。
  12. 　内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路内を流れる排気中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ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、
    　燃料を噴射するように構成された噴射系を制御することで少なくとも前記燃料の燃料噴射量を増加させる噴射系制御によって前記排気の排気温度を前記排気中に含まれる硫黄酸化物が離脱する所定の第１目標温度まで上昇させることで、前記ＮＯｘ還元型触媒を硫黄被毒から回復させる触媒再生制御を実行する触媒再生処理と、
    　前記内燃機関の運転状態に応じて前記触媒再生制御の実行を禁止する禁止処理と、
    　前記禁止処理による前記触媒再生制御の禁止期間に前記燃料噴射量を制御して排気温度を前記第１目標温度よりも低い所定の第２目標温度に維持させる触媒保温制御を実行する保温制御処理と、
    　を含む排気浄化システムの制御方法。
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