WO2016190296A1 - 排気浄化装置 - Google Patents

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WO2016190296A1
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sox
amount
catalyst
exhaust
nox
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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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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust emission control device that performs catalyst regeneration processing for separating and removing stored SOx from a NOx catalyst.
  • a NOx occlusion reduction type 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. For this reason, when the NOx occlusion amount of the catalyst reaches a predetermined amount, so-called NOx purge that makes the exhaust gas rich must be periodically performed to recover the NOx occlusion capability (see, for example, Patent Document 1). .
  • 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. For this reason, when the SOx occlusion amount reaches a predetermined amount, so-called SOx that raises the exhaust gas temperature to the SOx desorption temperature in order to remove SOx from the NOx occlusion reduction type catalyst and recover from sulfur poisoning (S poisoning). Purge needs to be performed periodically (see, for example, Patent Document 2).
  • the SOx occlusion amount adsorbed by the NOx occlusion reduction type catalyst is integrated by adding the SOx amount derived from fuel and the SOx amount derived from oil and subtracting the SOx amount released to the outside. To be estimated.
  • the amount of SOx released to the outside may be a constant amount per unit time, for example, when performing SOx purge.
  • the SOx occlusion amount is used, for example, to determine the start or end of SOx purge (catalyst regeneration process). For this reason, if the SOx occlusion amount cannot be estimated with high accuracy, the SOx purge is carried out unnecessarily, which may lead to deterioration of fuel consumption. Therefore, it is required to estimate the SOx occlusion amount adsorbed on the NOx catalyst with high accuracy.
  • the exhaust purification device of the present disclosure aims to improve the accuracy of estimation of the SOx occlusion amount of the NOx catalyst and appropriately control the execution of the catalyst regeneration process.
  • the exhaust purification device of the present disclosure performs a catalyst regeneration process in which the exhaust temperature is raised to the sulfur desorption temperature with respect to the NOx catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, and the SOx occluded in the NOx catalyst is desorbed and removed.
  • the desulfurization amount calculation means for sequentially calculating the desulfurization amount in the NOx catalyst at the time of the regeneration processing, and the storage amount estimation for estimating the latest SOx storage amount of the NOx catalyst using the desulfurization amount sequentially calculated by the desulfurization amount calculation means And an execution control means for controlling the execution of the catalyst regeneration process based on the estimated SOx occlusion amount.
  • the exhaust purification device of the present disclosure it is possible to improve the accuracy of estimating the SOx occlusion amount of the NOx catalyst, and to appropriately perform the catalyst regeneration process.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust purification system according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a timing chart for explaining the SOx purge control according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the MAF target value setting process during SOx purge lean control according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a target injection amount setting process during SOx purge rich control according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a timing chart illustrating the catalyst temperature adjustment control of the SOx purge control according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the end processing of the SOx purge control according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a view for explaining the SOx occlusion amount in the SOx purge control according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust purification system according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a timing chart for explaining the SOx purge control according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the
  • FIG. 8 is a block diagram showing processing for correcting the injection amount of the in-cylinder injector according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining the calculation processing of the learning correction coefficient of the in-cylinder injector according to the present embodiment.
  • FIG. 10 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 (Mass Air Flow) sensor) 40, a compressor 20A of the variable displacement supercharger 20, an intercooler 15, an intake throttle valve are arranged in this order from the intake upstream side. 16 etc. are provided.
  • 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.
  • reference numeral 41 denotes an engine speed sensor
  • reference numeral 42 denotes an accelerator opening sensor
  • reference numeral 46 denotes a boost pressure sensor.
  • 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 (an example of a NOx 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. ing.
  • the exhaust passage 13 upstream of the oxidation catalyst 31 is provided with an exhaust injector 34 that injects unburned fuel (mainly HC) into the exhaust passage 13 in accordance with an instruction signal input from the ECU 50. Yes.
  • 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 an example of the exhaust gas measurement means of the present invention, and is provided on the downstream side of the filter 33, and the NOx value and lambda value (hereinafter, referred to as exhaust gas) of the exhaust gas that has passed through the NOx storage reduction catalyst 32. Detect excess air ratio).
  • the ECU 50 performs various controls of the engine 10 and the like, and includes a known CPU, ROM, RAM, input port, output port, and the like. In order to perform these various controls, the sensor values of the sensors 40 to 46 are input to the ECU 50.
  • the ECU 50 includes a filter regeneration control unit 51, a SOx purge control unit 60, a NOx purge control unit 70, a MAF follow-up control unit 80, an in-cylinder injector learning correction unit 90, and a MAF correction coefficient calculation unit 98.
  • a functional element As a functional element. Each of these functional elements will be described as being included in the ECU 50 which is an integral hardware, but any one of these may be provided in separate hardware.
  • the filter regeneration control unit 51 estimates the PM accumulation amount of the filter 33 from the travel distance of the vehicle or the differential pressure across the filter detected by a differential pressure sensor (not shown), and the estimated PM accumulation amount exceeds a predetermined upper limit threshold. And the forced regeneration flag F DPF is turned on (see time t 1 in FIG. 2). When the forced regeneration flag F DPF is turned on, an instruction signal for executing exhaust pipe injection is transmitted to the exhaust injector 34, or an instruction signal for executing post injection is transmitted to each in-cylinder injector 11, The exhaust temperature is raised to the PM combustion temperature (for example, about 550 ° C.).
  • the forced regeneration flag F DPF is, PM deposition estimation amount is turned off drops to a predetermined lower limit threshold indicating the burn off (determination threshold value) (see time t 2 in FIG. 2).
  • the SOx purge control unit 60 makes the exhaust rich and raises the exhaust temperature to a sulfur desorption temperature (for example, about 600 ° C.) to recover the NOx occlusion reduction type catalyst 32 from SOx poisoning (hereinafter, this control). (Referred to as SOx purge (catalyst regeneration process) control).
  • FIG. 2 shows a timing chart of the SOx purge control of this embodiment.
  • SOx purge flag F SP to start SOx purge control is turned off and on at the same time forced regeneration flag F DPF (see time t 2 in FIG. 2).
  • F DPF forced regeneration flag
  • the enrichment by the SOx purge control is performed by adjusting the excess air ratio to the lean side from the theoretical air-fuel ratio equivalent value (about 1.0) from the steady operation (for example, about 1.5) by the air system control.
  • SOx purge lean control for reducing to 1 target excess air ratio (for example, about 1.3) and injection system control to reduce the excess air ratio from the first target excess air ratio to the second target excess air ratio on the rich side (for example, about 0) This is realized by using together with the SOx purge rich control that lowers to .9). Details of the SOx purge lean control and the SOx purge rich control will be described below.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a process for setting the MAF target value MAF SPL_Trgt during the SOx purge lean control.
  • the first target excess air ratio setting map 61 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q (the fuel injection amount of the engine 10), and the engine speed Ne, the accelerator opening Q,
  • the excess air ratio target value ⁇ SPL_Trgt (first target excess air ratio) at the time of SOx purge lean control corresponding to is preset based on experiments or the like.
  • the excess air ratio target value ⁇ SPL_Trgt at the time of SOx purge lean control is read from the first target excess air ratio setting map 61 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and is sent to the MAF target value calculation unit 62. Entered. Further, the MAF target value calculation unit 62 calculates the MAF target value MAF SPL_Trgt during the SOx purge lean control based on the following formula (1).
  • Equation (1) Q fnl_cord represents a learning-corrected fuel injection amount (excluding post-injection) described later, Ro Fuel represents fuel specific gravity, AFR sto represents a theoretical air-fuel ratio, and Maf_corr represents a MAF correction coefficient described later. Yes.
  • MAF target value MAF SPL_Trgt calculated by the MAF target value calculation unit 62, when the SOx purge flag F SP is turned on (see time t 2 in FIG. 2) is input to the lamp unit 63.
  • the ramp processing unit 63 reads the ramp coefficient from each of the ramp coefficient maps 63A and 63B using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and uses the MAF target ramp value MAF SPL_Trgt_Ramp to which the ramp coefficient is added as the valve control unit 64. To enter.
  • 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 in-cylinder 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. It is possible to effectively eliminate influences such as deterioration, characteristic changes, and individual differences.
  • FIG. 4 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 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, and
  • 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 injector 34 or each in-cylinder 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 in-cylinder injector 11. It is supposed to be.
  • 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. Effects such as deterioration and characteristic changes can be effectively eliminated.
  • the exhaust temperature (hereinafter also referred to as catalyst temperature) flowing into the NOx occlusion reduction type catalyst 32 during the SOx purge control is the SOx that performs exhaust pipe injection or post injection as shown at times t 2 to t 4 in FIG.
  • the purge rich flag F SPR is controlled by alternately switching on / off (rich / lean).
  • the SOx purge rich flag FSPR is turned off, the catalyst temperature is lowered by stopping the exhaust pipe injection or the post injection (hereinafter, this period is referred to as an interval TF_INT ).
  • the injection period TF_INJ is set by reading values corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q from an injection period setting map (not shown) created in advance by experiments or the like.
  • an injection period required to reliably reduce the excess air ratio of exhaust gas obtained in advance through experiments or the like to the second target excess air ratio is set according to the operating state of the engine 10. ing.
  • the interval T F_INT is set by feedback control when the SOx purge rich flag F SPR at which the catalyst temperature is highest is switched from on to off. Specifically, the proportional control for changing the input signal in proportion to the deviation ⁇ T between the target catalyst temperature and the estimated catalyst temperature when the SOx purge rich flag FSPR is turned off, and the time integral value of the deviation ⁇ T are proportional. This is processed by PID control constituted by integral control for changing the input signal and differential control for changing the input signal in proportion to the time differential value of the deviation ⁇ T.
  • the target catalyst temperature is set at a temperature at which SOx can be removed from the NOx storage reduction catalyst 32.
  • the estimated catalyst temperature is, for example, the inlet temperature of the oxidation catalyst 31 detected by the first exhaust temperature sensor 43, and the oxidation catalyst 31. It may be estimated based on the exothermic reaction in the NOx occlusion reduction type catalyst 32 or 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.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the end processing of the SOx purge control.
  • the SOx occlusion amount calculation unit 67 is based on the following formula (3), and the SOx occlusion amount SOx when it is assumed that the entire amount is generated in the exhaust and is occluded by the occlusion material of the NOx occlusion reduction type catalyst 32.
  • _STR (g) is calculated.
  • the SOx occlusion amount calculation unit 67 sequentially calculates the SOx occlusion amount SOx_STR (g) based on Expression (3) while the engine 10 is being started.
  • the SOx occlusion amount calculation unit 67 is an example of an occlusion amount estimation unit and an additional amount calculation unit.
  • SOx occlusion amount SOx_ STR the fuel from the SOx amount SOx _Fuel (g / s) and the engine oil from the SOx amount SOx _oil (g / s) and adding, SOx emissions This is an integration of the subtraction of SOx_out (g / s).
  • the amount of SOx SOx _Oil from SOx amount SOx _Fuel and engine oil derived fuels is calculated on the basis of the operating state of the internal combustion engine.
  • the SOx release amount SOx_out is a desulfurization amount per unit time.
  • the SOx release amount SOx_out is calculated by the SOx release amount calculation unit 69 using the following formula (4).
  • the SOx release amount SOx_out is calculated by the SOx release amount calculation unit 69 based on the catalyst temperature of the NOx storage reduction catalyst 32 and the like.
  • the SOx storage amount is obtained by subtracting the SOx release amount SOx_out (g / s) from the sum of the fuel-derived SOx amount SOx_Fuel and the engine oil-derived SOx amount SOx_oil . newly correspond to the additional storage amount to be occluded (g / s) to SOx_ STR.
  • SOx discharge amount SOx _out (desulfurization rate per amount of SOx occlusion SOx_ STR * unit time) * desulfurization rate correction factor (4)
  • SOx release amount SOx _out per unit time in the SOx purge will vary depending on the amount of SOx occlusion SOx_ STR, SOx more storage amount SOx_ STR is large, the finding that SOx discharge amount SOx _out increases, desulfurization rate, the percentage of the amount given time (unit time) desulphurization per (release) for the amount of SOx occlusion SOx_ STR is It based on the finding that it is equal regardless of the amount of SOx occlusion amount SOx_ STR.
  • the desulfurization rate per unit time varies depending on the time (elapsed time) from the start of the SOx purge.
  • the ECU 60 stores a desulfurization rate table 691 indicating the correspondence relationship between the elapsed time and the desulfurization rate
  • the SOx release amount calculation unit 69 receives the SOx purge execution control unit 68 from the start point of the SOx purge.
  • the elapsed time is acquired, the desulfurization rate corresponding to the elapsed time is acquired from the desulfurization rate table 691, and the SOx release amount SOx_out is calculated using the acquired desulfurization rate.
  • the desulfurization rate correction coefficient is a correction coefficient for correcting a change in the desulfurization rate due to the temperature (catalyst temperature) of the NOx storage reduction catalyst 32 and the lambda (excess air ratio) in the exhaust gas.
  • the desulfurization rate correction coefficient can be obtained by changing the catalyst temperature and lambda in advance and measuring the SOx release amount.
  • the SOx release amount calculation unit 69 specifies the corresponding desulfurization rate correction coefficient based on the catalyst temperature and lambda, and calculates the SOx release amount SOx_out using the specified desulfurization rate correction coefficient.
  • the catalyst temperature is based on the inlet temperature of the oxidation catalyst 31 detected by the first exhaust temperature sensor 43, the HC / CO heat generation amount inside the oxidation catalyst 31 and the NOx storage reduction catalyst 32, the heat release amount to the outside, and the like. Can be estimated.
  • SOx purge execution control unit 68 (1) if SOx purge flag F from on the SP injection quantity of the exhaust pipe injection or post injection accumulated amount the cumulative injection has reached a predetermined upper limit threshold amount, (2) SOx When the elapsed time measured from the start of the purge control reaches a predetermined upper limit threshold time, (3) the SOx occlusion amount SOx_STR of the NOx occlusion reduction type catalyst 32 calculated by the SOx occlusion amount calculation unit 67 indicates that the SOx removal has succeeded. If any of the conditions in the case of lowered to a predetermined threshold value indicating (end condition threshold) is satisfied, SOx purge flag F SP to clear the end the SOx purge (time t 4 in FIG. 2, the time t n see FIG. 5 ).
  • the mathematical formulas that match the knowledge newly obtained by the inventors are used, so the SOx release amount SOx_out per unit time in the SOx purge can be estimated with high accuracy. . Therefore, the SOx occlusion amount SOx_STR obtained using the SOx release amount SOx_out can be estimated with high accuracy. Therefore, by using the SOx occlusion amount SOx_STR , execution of SOx purge (end in this embodiment) can be appropriately controlled.
  • the cumulative injection amount and the upper limit of the elapsed time are set as the SOx purge control end condition, so that the fuel consumption is excessive when the SOx purge does not progress due to a decrease in the exhaust temperature or the like. Can be effectively prevented.
  • FIG. 7 is a view for explaining the SOx occlusion amount in the SOx purge control according to the present embodiment.
  • the SOx occlusion amount during execution of SOx purge is indicated by a broken line in FIG. Is estimated as follows.
  • the assumption that the SOx release amount is constant per unit time does not match the knowledge newly obtained by the inventors. For this reason, it can be said that the estimated SOx occlusion amount is significantly different from the actual state.
  • the SOx occlusion amount reaches the end condition threshold after the time T1. This indicates that the SOx purge is performed for a long time even though the actual SOx occlusion amount has reached the end condition threshold.
  • the solid line is shown in FIG.
  • the SOx occlusion amount SOx_out during execution of the SOx purge can be estimated.
  • the SOx release amount SOx_out that matches the knowledge newly obtained by the inventors is a value that matches the actual state as compared with the comparative example.
  • the estimated SOx occlusion amount SOx_STR can also be estimated with higher accuracy than the comparative example. Therefore, according to the present embodiment, the execution of the SOx purge can be appropriately controlled in accordance with the actual state of the NOx storage reduction catalyst 32.
  • the SOx occlusion amount SOx_STR has reached the end condition threshold at the time T1 earlier than the comparative example, and the SOx purge can be appropriately ended.
  • the SOx occlusion amount SOx_STR at the time of performing the SOx purge can be estimated with high accuracy, the SOx occlusion amount SOx_STR can also be estimated with high accuracy even after the SOx purge is completed.
  • NOx purge control restores the NOx storage capability of the NOx storage reduction catalyst 32 by making the exhaust atmosphere rich and detoxifying and releasing NOx stored in the NOx storage reduction catalyst 32 by reduction purification. Control (this control is called NOx purge control) is executed.
  • the MAF follow-up control unit 80 includes (1) a period for switching from a lean state in normal operation to a rich state by SOx purge control or NOx purge control, and (2) lean in normal operation from a rich state by SOx purge control or NOx purge control. During the switching period to the state, control (MAF follow-up control) for correcting the fuel injection timing and the fuel injection amount of each in-cylinder injector 11 according to the MAF change is executed.
  • the in-cylinder injector learning correction unit 90 includes a learning correction coefficient calculation unit 91, an injection amount correction unit 92, and a learning correction prohibition unit 93.
  • the learning correction coefficient calculation unit 91 performs injection of each in-cylinder injector 11 based on the error ⁇ between the actual lambda value ⁇ Act detected by the NOx / lambda sensor 45 and the estimated lambda value ⁇ Est during the lean operation of the engine 10.
  • An amount learning correction coefficient F Corr is calculated.
  • 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. Conceivable. That is, when an error ⁇ occurs between the actual lambda value ⁇ Act and the estimated lambda value ⁇ Est , it can be assumed that the difference is between the instructed injection amount for each in-cylinder injector 11 and the actual injection amount.
  • 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 as an input signal.
  • the estimated lambda value ⁇ Est may be estimated and calculated from the operating state of the engine 10 according to the engine speed Ne and the accelerator opening Q.
  • the learning value map 91B is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, and a plurality of learning areas partitioned according to the engine speed Ne and the accelerator opening Q on the map. Is set. These learning regions are set to have a narrower range as the region is used more frequently, and are set to a wider region as the region is used less frequently. As a result, learning accuracy is improved in areas where the usage frequency is high, and unlearning is effectively prevented in areas where the usage frequency is low.
  • the learning prohibition flag F Pro is either (1) the SOx purge flag F SP is on, (2) the NOx purge flag F NP is on, (3) the filter regeneration flag F DPF is on, or (4) the engine 10 It is turned on during a period in which any one of the operation states is transient operation. This is because when these conditions are satisfied, the error ⁇ increases due to the change in the actual lambda value ⁇ Act , and the update of the learning value map 91B based on the accurate learning value F CorrAdpt cannot be performed.
  • 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.
  • prohibits updating of the learning value map 91B during on the learning prohibition flag F Pro may be configured to prohibit the operation of the learning value F CorrAdpt.
  • step S300 it is determined whether the engine 10 is in a lean operation state based on the engine speed Ne, the accelerator opening Q, and the like. If it is in the lean operation state, the process proceeds to step S310 to start the calculation of the learning correction coefficient.
  • step S320 it is determined whether or not the absolute value
  • step S330 it is determined whether or not the learning prohibition flag FPro is turned off by the learning correction prohibition unit 93.
  • the learning prohibition flag F Pro is off (Yes)
  • the present control proceeds to step S340 to update the learning value map 91B.
  • the learning prohibition flag FPro is on (No)
  • this control is returned without updating the learning value map 91B.
  • step S340 the learning value map 91B (see FIG. 8) 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. In this way, by correcting the fuel injection amount to each in-cylinder injector 11 with the learning value corresponding to the error ⁇ between the estimated lambda value ⁇ Est and the actual lambda value ⁇ Act , It becomes possible to effectively eliminate variations such as individual differences.
  • the MAF correction coefficient calculation unit 98 sets the MAF target value MAF SPL_Trgt and the target injection amount Q SPR_Trgt during SOx purge control, and the MAF used for setting the MAF target value MAF NPL_Trgt and the target injection amount Q NPR_Trgt during NOx purge control.
  • a correction coefficient Maf_corr is calculated.
  • the fuel injection amount of each 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. 10 is a block diagram showing the setting process of the MAF correction coefficient Maf_corr by the MAF correction coefficient calculation unit 98.
  • the correction coefficient setting map 99 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 98 reads the MAF correction coefficient Maf_corr from the correction coefficient setting map 99 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and outputs the MAF correction coefficient Maf_corr to the MAF target value calculation unit 62, 72 and the injection amount target value calculation units 66 and 76.
  • SOx purge control when the MAF target value MAF SPL_Trgt and the target injection amount Q SPR_Trgt, the setting of the MAF target value MAF NPL_Trgt and the target injection amount Q NPR_Trgt during NOx purge control effectively the sensor characteristics of the MAF sensor 40 It becomes possible to reflect.
  • SOx purge execution control unit 68 determines whether the amount of SOx occlusion SOx _STR exceeds the running condition threshold (a value larger than the termination condition threshold), the amount of SOx occlusion SOx _STR exceeds the running condition threshold If controls so SOx purge is performed by turning on the SOx purge flag F SP, if not exceeded, indicates that the amount of SOx occlusion SOx _STR there is still room to run SOx purge since it is, not turn on the SOx purge flag F SP, may be controlled to SOx purging is not executed. As a result, it is possible to appropriately suppress the SOx purge from being executed when the SOx occlusion amount SOx_STR is not relatively large, to increase the SOx purge execution interval, and to improve fuel efficiency. Can
  • the SOx purge is performed immediately after the forced filter regeneration, and the SOx purge is performed subsequent to the forced filter regeneration.
  • the SOx purge execution control unit 68 exceeds the predetermined execution condition threshold when the SOx storage amount SOx_STR calculated by the SOx storage amount calculation unit 67 exceeds the SOx purge execution, the SOx purge is performed. May be started.
  • the NOx occlusion reduction type catalyst is exemplified as the NOx catalyst.
  • the present invention is not limited to this, and the NOx catalyst is exhausted using ammonia generated from urea water as a reducing agent. It may be a selective reduction catalyst (SCR catalyst) that reduces and purifies NOx contained therein.
  • SCR catalyst selective reduction catalyst
  • the exhaust purification device of the present invention is useful in that it can improve the accuracy of estimating the SOx occlusion amount of the NOx catalyst and can appropriately perform the catalyst regeneration process.

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Abstract

ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＳＯｘ吸蔵量と、吸蔵されているＳＯｘが単位時間当たりに脱硫される割合を示す脱硫率とを乗算した値に基づいて、触媒再生処理の実行時のＮＯｘ吸蔵還元型触媒における単位時間当たりの脱硫量を逐次算出するＳＯｘ放出量算出部６９と、ＳＯｘ放出量算出部６９により逐次算出された脱硫量を用いて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の最新のＳＯｘ吸蔵量を推定するＳＯｘ吸蔵量演算部６７と、推定されたＳＯｘ吸蔵量に基づいて、触媒再生処理の実行を制御するＳＯｘパージ実行制御部６８と、を備えるようにする。

Description

排気浄化装置
　本発明は、ＮＯｘ触媒に対して、吸蔵されたＳＯｘを離脱除去させる触媒再生処理を実行する排気浄化装置に関する。
　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ＮＯｘ触媒として、例えば、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、排気をリッチ状態にする所謂ＮＯｘパージを定期的に行う必要がある（例えば、特許文献１参照）。
　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を離脱させて硫黄被毒（Ｓ被毒）から回復させるべく、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２参照）。
日本国特開２００８－２０２４２５号公報 日本国特開２００９－４７０８６号公報
　例えば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の吸蔵材に吸着されているＳＯｘ吸蔵量は、燃料由来のＳＯｘ量と、オイル由来のＳＯｘ量とを加算し、外部に放出されるＳＯｘ量を減算したものを積分することにより推定されている。
　外部に放出されるＳＯｘ量は、ＳＯｘパージの実行時においては、例えば、単位時間当たり一定量とすることが考えられる。
　ＳＯｘ吸蔵量は、例えば、ＳＯｘパージ（触媒再生処理）の開始や、終了を判断するために用いられる。このため、ＳＯｘ吸蔵量を高精度に推定できないと、無駄にＳＯｘパージを実行してしまい、燃費の悪化をもたらす虞がある。したがって、ＮＯｘ触媒に吸着されているＳＯｘ吸蔵量を高精度で推定することが要請される。
　本開示の排気浄化装置は、ＮＯｘ触媒のＳＯｘ吸蔵量の推定の精度を向上させ、触媒再生処理の実行を適切に制御することを目的とする。
　本開示の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられたＮＯｘ触媒に対して、排気温度を硫黄離脱温度まで上昇させて、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘを離脱除去させる触媒再生処理を実行する排気浄化装置であって、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘ吸蔵量と、吸蔵されているＳＯｘが所定の時間当たりに脱硫される割合を示す脱硫率とを乗算した値に基づいて、触媒再生処理の実行時のＮＯｘ触媒における脱硫量を逐次算出する脱硫量算出手段と、脱硫量算出手段により逐次算出された脱硫量を用いて、ＮＯｘ触媒の最新のＳＯｘ吸蔵量を推定する吸蔵量推定手段と、推定されたＳＯｘ吸蔵量に基づいて、触媒再生処理の実行を制御する実行制御手段と、を備える。
　本開示の排気浄化装置によれば、ＮＯｘ触媒のＳＯｘ吸蔵量の推定の精度を向上させることができ、触媒再生処理を適切に実行することができる。
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パージリーン制御時のＭＡＦ目標値の設定処理を示すブロック図である。 図４は、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５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６は、本実施形態に係るＳＯｘパージ制御の終了処理を示すブロック図である。 図７は、本実施形態に係るＳＯｘパージ制御におけるＳＯｘ吸蔵量を説明する図である。 図８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９は、本実施形態に係る筒内インジェクタの学習補正係数の演算処理を説明するフロー図である。 図１０は、本実施形態に係るＭＡＦ補正係数の設定処理を示すブロック図である。
　以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る吸蔵量推定装置及び、当該吸蔵量推定装置が適用された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（Mass Air Flow）センサという）４０、可変容量型過給機２０のコンプレッサ２０Ａ、インタークーラ１５、吸気スロットルバルブ１６等が設けられている。排気通路１３には、排気上流側から順に可変容量型過給機２０のタービン２０Ｂ、排気後処理装置３０等が設けられている。なお、図１中において、符号４１はエンジン回転数センサ、符号４２はアクセル開度センサ、符号４６はブースト圧センサをそれぞれ示している。
　ＥＧＲ（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（ＮＯｘ触媒の一例）３２、パティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという）３３を配置して構成されている。また、酸化触媒３１よりも上流側の排気通路１３には、ＥＣＵ５０から入力される指示信号に応じて、排気通路１３内に未燃燃料（主にＨＣ）を噴射する排気インジェクタ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、排気管噴射あるいは、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、本発明の排気実測手段の一例であって、フィルタ３３よりも下流側に設けられており、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２を通過した排気のＮＯｘ値及びラムダ値（以下、空気過剰率ともいう）を検出する。
　ＥＣＵ５０は、エンジン１０等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。これら各種制御を行うため、ＥＣＵ５０にはセンサ類４０～４６のセンサ値が入力される。また、ＥＣＵ５０は、フィルタ再生制御部５１と、ＳＯｘパージ制御部６０と、ＮＯｘパージ制御部７０と、ＭＡＦ追従制御部８０、筒内インジェクタ学習補正部９０と、ＭＡＦ補正係数演算部９８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。
　［フィルタ強制再生制御］
　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をオンにする（図２の時刻ｔ１参照）。強制再生フラグＦＤＰＦがオンにされると、排気インジェクタ３４に排気管噴射を実行させる指示信号が送信されるか、あるいは、各筒内インジェクタ１１にポスト噴射を実行させる指示信号が送信されて、排気温度をＰＭ燃焼温度（例えば、約５５０℃）まで昇温させる。この強制再生フラグＦＤＰＦは、ＰＭ堆積推定量が燃焼除去を示す所定の下限閾値（判定閾値）まで低下するとオフにされる（図２の時刻ｔ２参照）。なお、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、排気をリッチ状態にして排気温度を硫黄離脱温度（例えば、約６００℃）まで上昇させて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２をＳＯｘ被毒から回復させる制御（以下、この制御をＳＯｘパージ（触媒再生処理）制御という）を実行する。
　図２は、本実施形態のＳＯｘパージ制御のタイミングチャートを示している。図２に示すように、ＳＯｘパージ制御を開始するＳＯｘパージフラグＦＳＰは、強制再生フラグＦＤＰＦのオフと同時にオンにされる（図２の時刻ｔ２参照）。これにより、フィルタ３３の強制再生によって排気温度を上昇させた状態からＳＯｘパージ制御に効率よく移行することが可能となり、燃料消費量を効果的に低減することができる。
　本実施形態において、ＳＯｘパージ制御によるリッチ化は、空気系制御によって空気過剰率を定常運転時（例えば、約１．５）から理論空燃比相当値（約１．０）よりもリーン側の第１目標空気過剰率（例えば、約１．３）まで低下させるＳＯｘパージリーン制御と、噴射系制御によって空気過剰率を第１目標空気過剰率からリッチ側の第２目標空気過剰率（例えば、約０．９）まで低下させるＳＯｘパージリッチ制御とを併用することで実現される。以下、ＳＯｘパージリーン制御及び、ＳＯｘパージリッチ制御の詳細について説明する。
　［ＳＯｘパージリーン制御の空気系制御］
　図３は、ＳＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔ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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　数式（１）において、Ｑｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄは後述する学習補正された燃料噴射量（ポスト噴射を除く）、ＲｏＦｕｅｌは燃料比重、ＡＦＲｓｔｏは理論空燃比、Ｍａｆ＿ｃｏｒｒは後述するＭＡＦ補正係数をそれぞれ示している。
　ＭＡＦ目標値演算部６２によって演算されたＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔは、ＳＯｘパージフラグＦＳＰがオン（図２の時刻ｔ２参照）になるとランプ処理部６３に入力される。ランプ処理部６３は、各ランプ係数マップ６３Ａ，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、各筒内インジェクタ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パージリッチ制御の燃料噴射量設定］
　図４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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　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。
　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。
　［ＳＯｘパージ制御の触媒温度調整制御］
　ＳＯｘパージ制御中にＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に流入する排気温度（以下、触媒温度ともいう）は、図２の時刻ｔ２～ｔ４に示すように、排気管噴射又はポスト噴射を実行するＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲのオン・オフ（リッチ・リーン）を交互に切り替えることで制御される。ＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲがオン（ＦＳＰＲ＝１）にされると、排気管噴射又はポスト噴射によって触媒温度は上昇する（以下、この期間を噴射期間ＴＦ＿ＩＮＪという）。一方、ＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲがオフにされると、排気管噴射又はポスト噴射の停止によって触媒温度は低下する（以下、この期間をインターバルＴＦ＿ＩＮＴという）。
　本実施形態において、噴射期間ＴＦ＿ＩＮＪは、予め実験等により作成した噴射期間設定マップ（不図示）からエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに対応する値を読み取ることで設定される。この噴射時間設定マップには、予め実験等によって求めた排気の空気過剰率を第２目標空気過剰率まで確実に低下させるのに必要となる噴射期間が、エンジン１０の運転状態に応じて設定されている。
　インターバルＴＦ＿ＩＮＴは、触媒温度が最も高くなるＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲがオンからオフに切り替えられた際に、フィードバック制御によって設定される。具体的には、ＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲがオフされた際の目標触媒温度と推定触媒温度との偏差ΔＴに比例して入力信号を変化させる比例制御と、偏差ΔＴの時間積分値に比例して入力信号を変化させる積分制御と、偏差ΔＴの時間微分値に比例して入力信号を変化させる微分制御とで構成されるＰＩＤ制御によって処理される。目標触媒温度は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２からＳＯｘを離脱可能な温度で設定され、推定触媒温度は、例えば、第１排気温度センサ４３で検出される酸化触媒３１の入口温度と、酸化触媒３１及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の内部での発熱反応等に基づいて推定すればよい。
　図５の時刻ｔ１に示すように、フィルタ強制再生の終了（ＦＤＰＦ＝０）によってＳＯｘパージフラグＦＳＰがオンされると、ＳＯｘパージリッチフラグＦＳＰＲもオンにされ、さらに前回のＳＯｘパージ制御時にフィードバック計算されたインターバルＴＦ＿ＩＮＴも一旦リセットされる。すなわち、フィルタ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５の時刻ｔ１～ｔ２参照）。このように、ＳＯｘパージリーン制御を行うことなくＳＯｘパージリッチ制御からＳＯｘパージ制御を開始するので、フィルタ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５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５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５の時刻ｔｎ参照）にされるまで繰り返し実行される。
　このように、本実施形態では、触媒温度を上昇させると共に空気過剰率を第２目標空気過剰率まで低下させる噴射期間ＴＦ＿ＩＮＪをエンジン１０の運転状態に基づいて参照されるマップから設定すると共に、触媒温度を降下させるインターバルＴＦ＿ＩＮＴをＰＩＤ制御によって処理するようになっている。これにより、ＳＯｘパージ制御中の触媒温度をパージに必要な所望の温度範囲に効果的に維持しつつ、空気過剰率を目標過剰率まで確実に低下させることが可能になる。
　［ＳＯｘパージ制御の終了判定］
　図６は、ＳＯｘパージ制御の終了処理を示すブロック図である。ＳＯｘ吸蔵量演算部６７は、以下の数式（３）に基づいて、排気中に発生してその全量がＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の吸蔵材に吸蔵されるものと仮定した場合のＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲ（ｇ）を演算する。本実施形態では、ＳＯｘ吸蔵量演算部６７は、エンジン１０の始動中に、数式（３）に基づいて、ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲ（ｇ）を逐次演算している。ＳＯｘ吸蔵量演算部６７は、吸蔵量推定手段及び追加量算出手段の一例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　数式（３）で示すように、ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲは、燃料由来のＳＯｘ量ＳＯｘ＿Ｆｕｅｌ（ｇ／ｓ）とエンジンオイル由来のＳＯｘ量ＳＯｘ＿ｏｉｌ（ｇ／ｓ）とを加算し、ＳＯｘ放出量ＳＯｘ＿ｏｕｔ（ｇ／ｓ）を減算したものを積分したものである。ここで、燃料由来のＳＯｘ量ＳＯｘ＿Ｆｕｅｌとエンジンオイル由来のＳＯｘ量ＳＯｘ＿ｏｉｌとは、内燃機関の運転状態に基づいて演算される。
　ＳＯｘ放出量ＳＯｘ＿ｏｕｔは、単位時間あたりの脱硫量である。ＳＯｘパージ中においては、ＳＯｘ放出量ＳＯｘ＿ｏｕｔは、ＳＯｘ放出量算出部６９が次の数式（４）を用いて演算することにより算出される。なお、ＳＯｘパージ中以外においては、ＳＯｘ放出量ＳＯｘ＿ｏｕｔは、ＳＯｘ放出量算出部６９により、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の触媒温度等に基づいて算出される。また、ＳＯｘパージ中以外においては、燃料由来のＳＯｘ量ＳＯｘ＿Ｆｕｅｌとエンジンオイル由来のＳＯｘ量ＳＯｘ＿ｏｉｌとを加算したものからＳＯｘ放出量ＳＯｘ＿ｏｕｔ（ｇ／ｓ）を減算したものが、ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲに新たに吸蔵される追加吸蔵量（ｇ／ｓ）に相当する。
　ＳＯｘ放出量ＳＯｘ＿ｏｕｔ＝（ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲ＊単位時間当たりの脱硫率）＊脱硫率補正係数・・・（４）
　ここで、この数式（４）は、発明者らが新たに得た次の知見、すなわち、ＳＯｘパージにおける単位時間当たりのＳＯｘ放出量ＳＯｘ＿ｏｕｔは、ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲに応じて変化し、ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲが多いほど、ＳＯｘ放出量ＳＯｘ＿ｏｕｔが多くなるとの知見と、ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲに対する所定の時間（単位時間）当たりの脱硫（放出）される量の割合を示す脱硫率は、ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲの量によらずに同等であるとの知見に基づいている。
　この数式（４）における、単位時間当たりの脱硫率は、ＳＯｘパージの開始時点からの時間（経過時間）に応じて変化する。本実施形態では、経過時間と脱硫率との対応関係を示す脱硫率テーブル６９１をＥＣＵ６０に記憶しており、ＳＯｘ放出量算出部６９は、ＳＯｘパージ実行制御部６８からＳＯｘパージの開始時点からの経過時間を取得し、その経過時間に対応する脱硫率を脱硫率テーブル６９１から取得し、取得した脱硫率を用いてＳＯｘ放出量ＳＯｘ＿ｏｕｔを算出する。
　また、脱硫率補正係数は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の温度（触媒温度）と、排気中のラムダ（空気過剰率）とによる脱硫率の変化を補正するための補正係数である。脱硫率補正係数は、予め触媒温度とラムダとを変化させてＳＯｘ放出量を測定しておくことにより、得ることができる。ＳＯｘ放出量算出部６９は、触媒温度とラムダとに基づいて、対応する脱硫率補正係数を特定し、特定した脱硫率補正係数を用いてＳＯｘ放出量ＳＯｘ＿ｏｕｔを算出する。触媒温度は、第１排気温度センサ４３で検出される酸化触媒３１の入口温度と、酸化触媒３１及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の内部でのＨＣ・ＣＯ発熱量、外部への放熱量等に基づいて推定すればよい。
　ＳＯｘパージ実行制御部６８は、（１）ＳＯｘパージフラグＦＳＰのオンから排気管噴射又はポスト噴射の噴射量を累積し、この累積噴射量が所定の上限閾値量に達した場合、（２）ＳＯｘパージ制御の開始から計時した経過時間が所定の上限閾値時間に達した場合、（３）ＳＯｘ吸蔵量演算部６７により演算されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲがＳＯｘ除去成功を示す所定の閾値（終了条件閾値）まで低下した場合の何れかの条件が成立すると、ＳＯｘパージフラグＦＳＰをオフにしてＳＯｘパージを終了させる（図２の時刻ｔ４、図５の時刻ｔｎ参照）。
　本実施形態では、上述のように、発明者らが新たに得た知見に適合する数式を用いているので、ＳＯｘパージにおける単位時間当たりのＳＯｘ放出量ＳＯｘ＿ｏｕｔを高精度に推定することができる。このため、ＳＯｘ放出量ＳＯｘ＿ｏｕｔを用いて得られるＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲを高精度に推定することができる。したがって、ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲを使用することにより、ＳＯｘパージの実行（本実施形態では終了）を適切に制御することができる。
　また、本実施形態では、ＳＯｘパージ制御の終了条件に累積噴射量及び、経過時間の上限を設けたことで、ＳＯｘパージが排気温度の低下等によって進捗しなかった場合に、燃料消費量が過剰になることを効果的に防止することができる。
　次に、本実施形態により推定されたＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲについて説明する。
　図７は、本実施形態に係るＳＯｘパージ制御におけるＳＯｘ吸蔵量を説明する図である。
　例えば、ＳＯｘパージの実行時に放出されるＳＯｘ放出量が単位時間当たり一定量であると仮定した場合の例（比較例）においては、ＳＯｘパージ実行中におけるＳＯｘ吸蔵量は、図７の破線に示すように推定される。ここで、ＳＯｘ放出量が単位時間当たり一定量との仮定は、発明者らが新たに得た知見に合致するものではない。このため、推定されたＳＯｘ吸蔵量は、実際の状態と大きく異なっているといえる。この比較例においては、ＳＯｘ吸蔵量が終了条件閾値に到達するのは、時刻Ｔ１よりも後となっている。このことは、実際のＳＯｘ吸蔵量が終了条件閾値に到達しているにもかかわらず、長時間にわたってＳＯｘパージが実行されていることを示している。
　これに対して、発明者らが新たに得た知見に適合する本実施形態の数式（４）を用いてＳＯｘ放出量ＳＯｘ＿ｏｕｔを算出した例（実施例）においては、図７の実線に示すようにＳＯｘパージ実行中におけるＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ｏｕｔを推定することができる。発明者らが新たに得た知見に適合するＳＯｘ放出量ＳＯｘ＿ｏｕｔは、比較例に比して、実際の状態に即した値となっているといえる。このため、推定されるＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲも、比較例に比して高精度に推定できる。したがって、本実施例によると、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の実際の状態に即して、ＳＯｘパージの実行を適切に制御することができる。本実施例によると、ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲが終了条件閾値に到達したことを、比較例よりも早い時刻Ｔ１において適切に把握して、ＳＯｘパージを適切に終了することができる。また、ＳＯｘパージ実行時におけるＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲを高精度に推定することができるので、ＳＯｘパージが終了した後においても、ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲも高精度に推定することができる。
　［ＮＯｘパージ制御］
　ＮＯｘパージ制御部７０は、排気をリッチ雰囲気にしてＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２に吸蔵されているＮＯｘを還元浄化により無害化して放出することで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵能力を回復させる制御（この制御をＮＯｘパージ制御という）を実行する。
　［ＭＡＦ追従制御］
　ＭＡＦ追従制御部８０は、（１）通常運転のリーン状態からＳＯｘパージ制御又はＮＯｘパージ制御によるリッチ状態への切り替え期間及び、（２）ＳＯｘパージ制御又はＮＯｘパージ制御によるリッチ状態から通常運転のリーン状態への切り替え期間に、各筒内インジェクタ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制御（ＭＡＦ追従制御）を実行する。
　［筒内インジェクタの噴射量学習補正］
　図８に示すように、筒内インジェクタ学習補正部９０は、学習補正係数演算部９１と、噴射量補正部９２と、学習補正禁止部９３とを備えている。
　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、各筒内インジェクタ１１の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。
　学習補正係数演算部９１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を演算する（ＦＣｏｒｒＡｄｐｔ＝（λＥｓｔ－λＡｃｔ）×Ｋ１×Ｋ２）。本実施形態において、補正感度係数Ｋ２は、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。また、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の運転状態等から推定演算すればよい。
　学習補正係数演算部９１によって演算された学習値ＦＣｏｒｒＡｄｐｔは、学習値マップ９１Ｂに送信されて、後述する学習禁止フラグＦＰｒｏがオフ（ＦＰｒｏ＝０）の時に学習値マップ９１Ｂの更新が実行される。
　学習値マップ９１Ｂ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、そのマップ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、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ると共に、使用頻度が少ない領域では未学習が効果的に防止されるようになっている。
　学習補正禁止部９３は、排気のラムダ値が一定期間継続して所定範囲内に収まらないラムダ不安定状態になると、学習値マップ９１Ｂの更新を禁止する学習禁止フラグＦＰｒｏをオン（ＦＰｒｏ＝１）にする。
　本実施形態において、学習禁止フラグＦＰｒｏは、（１）ＳＯｘパージフラグＦＳＰがオン、（２）ＮＯｘパージフラグＦＮＰがオン、（３）フィルタ再生フラグＦＤＰＦがオン又は、（４）エンジン１０の運転状態が過渡運転の何れかの条件が成立する期間はオンにされる。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、正確な学習値ＦＣｏｒｒＡｄｐｔに基づいた学習値マップ９１Ｂの更新の更新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。
　なお、本実施形態では、学習禁止フラグＦＰｒｏのオン時に学習値マップ９１Ｂの更新を禁止するものとして説明したが、学習値ＦＣｏｒｒＡｄｐｔの演算を禁止するように構成してもよい。
　次に、図９に基づいて、本実施形態に係る筒内インジェクタ１１の噴射量学習補正の制御フローを説明する。
　ステップＳ３００では、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑ等に基づいて、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）。
　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、学習補正禁止部９３による学習禁止フラグＦＰｒｏがオフにされているか否かが判定される。学習禁止フラグＦＰｒｏがオフの場合（Ｙｅｓ）、本制御は学習値マップ９１Ｂの更新を実行すべくステップＳ３４０に進む。一方、学習禁止フラグＦＰｒｏがオンの場合（Ｎｏ）、本制御は学習値マップ９１Ｂの更新を行うことなくリターンされる。
　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８参照）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８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９８は、ＳＯｘパージ制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔや目標噴射量ＱＳＰＲ＿Ｔｒｇｔの設定及び、ＮＯｘパージ制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔや目標噴射量ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔの設定に用いられるＭＡＦ補正係数Ｍａｆ＿ｃｏｒｒを演算する。
　本実施形態において、各筒内インジェクタ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１０は、ＭＡＦ補正係数演算部９８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９９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９８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９９からＭＡＦ補正係数Ｍａｆ＿ｃｏｒｒを読み取ると共に、このＭＡＦ補正係数Ｍａｆ＿ｃｏｒｒをＭＡＦ目標値演算部６２，７２及び噴射量目標値演算部６６，７６に送信する。これにより、ＳＯｘパージ制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＳＰＬ＿Ｔｒｇｔや目標噴射量ＱＳＰＲ＿Ｔｒｇｔ、ＮＯｘパージ制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦＮＰＬ＿Ｔｒｇｔや目標噴射量ＱＮＰＲ＿Ｔｒｇｔの設定に、ＭＡＦセンサ４０のセンサ特性を効果的に反映することが可能になる。
　［その他］
　なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
　例えば、上述の実施形態においては、ＳＯｘパージフラグＦＳＰを、強制再生フラグＦＤＰＦのオフと同時にオンするようにしていたが、強制再生フラグＦＤＰＦをオフにする時点又はそれよりも前の時点において、ＳＯｘパージ実行制御部６８が、ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲが実行条件閾値（終了条件閾値よりも大きい値）を超えているか否かを判定し、ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲが実行条件閾値を超えている場合には、ＳＯｘパージフラグＦＳＰをオンにしてＳＯｘパージが実行されるように制御し、超えていない場合には、ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲがＳＯｘパージを実行するにはまだ余裕があることを示しているので、ＳＯｘパージフラグＦＳＰをオンにしないで、ＳＯｘパージが実行されないように制御してもよい。これにより、ＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲが比較的多くない場合にＳＯｘパージが実行されてしまうことを適切に抑制することができ、ＳＯｘパージの実行のインターバルを長くすることができ、燃費を向上させることができる。
　また、上述の実施形態においては、例えば、フィルタ強制再生の直後にＳＯｘパージを実行するようにして、フィルタ強制再生の実行に引き続いてＳＯｘパージを実行するようにしていたが、本発明はこれに限られず、ＳＯｘパージ実行制御部６８が、ＳＯｘ吸蔵量演算部６７により算出されたＳＯｘ吸蔵量ＳＯｘ＿ＳＴＲが所定の実行条件閾値を超えている場合に、フィルタ強制再生の実行とは無関係にＳＯｘパージの実行を開始するようにしてもよい。
　また、上述の実施形態においては、ＮＯｘ触媒として、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を例に挙げていたが、本発明はこれに限られず、ＮＯｘ触媒は、尿素水から生成されるアンモニアを還元剤として排気中に含まれるＮＯｘを還元浄化する選択的還元触媒（ＳＣＲ触媒）であってもよい。
　本出願は、2015年05月27日付で出願された日本国特許出願（特願2015-107010）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。
　本発明の排気浄化装置は、ＮＯｘ触媒のＳＯｘ吸蔵量の推定の精度を向上させることができ、触媒再生処理を適切に実行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
　６７　ＳＯｘ吸蔵量演算部
　６８　ＳＯｘパージ実行制御部
　６９　ＳＯｘ放出量算出部

Claims (7)

  1. 　内燃機関の排気通路に設けられたＮＯｘ触媒に対して、排気温度を硫黄離脱温度まで上昇させて、前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘを離脱除去させる触媒再生処理を実行する排気浄化装置であって、
    　ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘ吸蔵量と、吸蔵されているＳＯｘが所定の時間当たりに脱硫される割合を示す脱硫率とを乗算した値に基づいて、前記触媒再生処理の実行時の前記ＮＯｘ触媒における脱硫量を逐次算出する脱硫量算出手段と、
    　前記脱硫量算出手段により逐次算出された脱硫量を用いて、前記ＮＯｘ触媒の最新のＳＯｘ吸蔵量を推定する吸蔵量推定手段と、
    　前記推定されたＳＯｘ吸蔵量に基づいて、前記触媒再生処理の実行を制御する実行制御手段と、を備える排気浄化装置。
  2. 　前記脱硫率は、前記触媒再生処理の実行開始からの経過時間に応じて変化する請求項１に記載の排気浄化装置。
  3. 　前記実行制御手段は、前記ＳＯｘ吸蔵量が終了条件閾値以下である場合に、前記触媒再生処理を終了させるように制御する請求項１又は請求項２に記載の排気浄化装置。
  4. 　排気により前記ＮＯｘ触媒に新たに吸蔵される追加ＳＯｘ吸蔵量を逐次算出する追加量算出手段をさらに備え、
    　前記吸蔵量推定手段は、前記追加量算出手段により算出された追加ＳＯｘ吸蔵量を用いて最新のＳＯｘ吸蔵量を推定する請求項１から３の何れか一項に記載の排気浄化装置。
  5. 　前記実行制御手段は、前記ＳＯｘ吸蔵量が所定の実行条件閾値を超えている場合に、前記触媒再生処理を実行させるように制御する請求項４に記載の排気浄化装置。
  6. 　前記実行制御手段は、前記ＳＯｘ吸蔵量が所定の実行条件閾値以下である場合に、前記触媒再生処理を制限するように制御する請求項４又は請求項５に記載の排気浄化装置。
  7. 　前記内燃機関の排気通路は、粒子状物質を捕集するフィルタをさらに有し、
    　前記実行制御手段は、前記ＳＯｘ吸蔵量が前記実行条件閾値を超えている場合には、前記フィルタの粒子状物質を燃焼除去するフィルタ再生処理に引き続いて前記触媒再生処理を実行し、前記ＳＯｘ吸蔵量が前記実行条件閾値以下である場合には、前記フィルタ再生処理に引き続いて前記触媒再生処理を実行しないように制御する請求項６に記載の排気浄化装置。
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