JP2016176404A - 排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘパージの効率化を図りつつ、燃費性能の悪化を効果的に防止する。
【解決手段】排気リーン状態で排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気リッチ状態で吸蔵されているＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２と、ポスト噴射及び排気管噴射の少なくとも一方により排気をリッチ状態にするＮＯｘパージを実施する第１ＮＯｘパージ制御部１３０，１４０と、エンジン停止要求が成立すると、ポスト噴射及び排気管噴射の少なくとも一方により排気をリッチ状態にするエンジン停止時ＮＯｘパージを実施する第２ＮＯｘパージ制御部１６０と、エンジン停止要求が成立した際に、当該成立よりも前に実施されたＮＯｘパージ制御終了からの経過時間が所定の閾値時間に達していない場合は、エンジン停止時ＮＯｘパージの実施を禁止する禁止部１６２とを備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、排気浄化システムに関する。

従来、内燃機関から排出される排気中の窒素化合物（ＮＯｘ）を還元浄化する触媒として、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が知られている。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、排気がリーン雰囲気のときに排気中に含まれるＮＯｘを吸蔵すると共に、排気がリッチ雰囲気のときに排気中に含まれる炭化水素で吸蔵していたＮＯｘを還元浄化により無害化して放出する。このため、触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量に達した場合は、ＮＯｘ吸蔵能力を回復させるべく、排気管噴射やポスト噴射によって排気をリッチ状態にする所謂ＮＯｘパージを定期的に行う必要がある（例えば、特許文献１，２参照）。

このようなＮＯｘパージの効率化を図る技術として、例えば、特許文献３には、エンジンの燃料噴射停止によって回転数が低下する機関停止処理中にリッチ噴射を行い、リッチ排気ガスを触媒内に効果的に滞留させる技術が開示されている。

特開２００８−２０２４２５号公報 特開２００７−１６７１３号公報 特開２０１０−１２７１４６号公報

ところで、上述の従来技術では、例えば、前回のＮＯｘパージ終了から時間が経過していない状態でエンジン停止処理がなされると、触媒のＮＯｘ吸蔵量が前回のＮＯｘパージによって減少しているにもかかわらず、リッチ噴射を行うことになり、燃費の悪化を招く課題がある。

また、触媒温度が活性温度よりも低い状態でエンジン停止処理によるリッチ噴射が実施されると、ＮＯｘ還元効率を十分に得ることができず、無駄な燃料消費による燃費の悪化を招く課題がある。

開示のシステムは、ＮＯｘパージの効率化を図りつつ、燃費性能の悪化を効果的に防止することを目的とする。

開示のシステムは、エンジンの排気通路に設けられて、排気リーン状態で排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気リッチ状態で吸蔵されているＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、ポスト噴射及び排気管噴射の少なくとも一方により排気をリッチ状態にして、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元浄化させるＮＯｘパージを実施する第１ＮＯｘパージ制御手段と、前記エンジンの停止要求が成立すると、ポスト噴射及び排気管噴射の少なくとも一方により排気をリッチ状態にするエンジン停止時ＮＯｘパージを実施する第２ＮＯｘパージ制御手段と、前記エンジンの停止要求が成立した際に、当該停止要求の成立よりも前に実施された前記第１ＮＯｘパージ制御手段によるＮＯｘパージ制御終了からの経過時間が所定の閾値時間に達していない場合は、前記エンジン停止時ＮＯｘパージの実施を禁止する禁止手段と、を備える。

開示のシステムによれば、ＮＯｘパージの効率化を図りつつ、燃費性能の悪化を効果的に防止することができる。

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。 本実施形態に係るＮＯｘパージ制御部を示す機能ブロック図である。 本実施形態に係るＮＯｘパージ制御を説明するタイミングチャート図である。 本実施形態に係るＮＯｘパージ制御の開始処理を示すブロック図である。 本実施形態に係るＮＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値の設定処理を示すブロック図である。 本実施形態に係るＮＯｘパージリッチ制御時の目標噴射量の設定処理を示すブロック図である。 本実施形態に係るエンジン停止時ＮＯｘパージの実行処理を説明するブロック図である。 本実施形態に係るエンジン停止時ＮＯｘパージを説明するタイミングチャート図である。 本実施形態に係るエンジン停止時ＮＯｘパージの実行処理及び、当該ＮＯｘパージの禁止処理を説明するフロー図である。 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。 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。 本実施形態に係るＭＡＦ補正係数の設定処理を示すブロック図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る排気浄化システムを説明する。

図１に示すように、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０の各気筒には、図示しないコモンレールに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、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を隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、ＰＭ堆積推定量が所定量に達すると、これを燃焼除去するいわゆるフィルタ強制再生が実行される。フィルタ強制再生は、排気管噴射又はポスト噴射によって上流側の酸化触媒３１に未燃燃料を供給し、フィルタ３３に流入する排気温度をＰＭ燃焼温度まで昇温することで行われる。

第１排気温度センサ４３は、酸化触媒３１よりも上流側に設けられており、酸化触媒３１に流入する排気温度を検出する。第２排気温度センサ４４は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２とフィルタ３３との間に設けられており、フィルタ３３に流入する排気温度を検出する。ＮＯｘ／ラムダセンサ４５は、フィルタ３３よりも下流側に設けられており、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２を通過した排気のＮＯｘ値及びラムダ値（以下、空気過剰率ともいう）を検出する。

ＥＣＵ５０は、エンジン１０等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。これら各種制御を行うため、ＥＣＵ５０にはセンサ類４０〜４６のセンサ値が入力される。また、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘパージ制御部１００と、ＭＡＦ追従制御部２００、噴射量学習補正部３００と、ＭＡＦ補正係数演算部４００とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるＥＣＵ５０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

［ＮＯｘパージ制御］
ＮＯｘパージ制御部１００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ＮＯｘパージ制御を実行する。

本実施形態において、ＮＯｘパージ制御部１００は、図２に示すように、ＮＯｘパージ開始処理部１１０と、ＮＯｘパージリーン制御部１３０と、ＮＯｘパージリッチ制御部１４０と、エンジン停止時ＮＯｘパージ制御部１６０とを一部の機能要素として備えている。本実施形態において、ＮＯｘパージリーン制御部１３０及び、ＮＯｘパージリッチ制御部１４０は本発明の第１ＮＯｘパージ制御手段を構成し、エンジン停止時ＮＯｘパージ制御部１６０は本発明の第２ＮＯｘパージ制御手段を構成する。以下、これら各機能要素の詳細について説明する。

［ＮＯｘパージ制御の開始処理］
図４は、ＮＯｘパージ開始処理部１１０による開始処理を示すブロック図である。ＮＯｘパージ開始判定部１１１は、（１）ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘが所定のＮＯｘ吸蔵量閾値ＳＴＲ_{＿ｔｈｒ＿ＮＯｘ}に達する第１開始条件及び、（２）ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ浄化率Ｐｕｒ_{＿ＮＯｘ％}が所定の浄化率閾値Ｐｕｒ_{＿ｔｈｒ＿ＮＯｘ％}まで低下する第２開始条件、（３）前回のＮＯｘパージ制御終了からＥＣＵ内蔵のタイマによって計時される経過時間Ｉｎｔ_{＿Ｔｉｍｅ}が所定のインターバル目標値Ｉｎｔ_＿ｔｇｒに達する第３開始条件の何れかが成立すると、ＮＯｘパージフラグＦ_ＮＰをオン（Ｆ_ＮＰ＝１）にしてＮＯｘパージ制御を開始させる（図３の時刻ｔ_１参照）。

第１開始条件の判定に用いるＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘは、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１３によって推定される。ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘ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マップやモデル式等に基づいて演算すればよい。ＮＯｘ吸蔵量閾値ＳＴＲ_{＿ｔｈｒ＿ＮＯｘ}は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の触媒推定温度Ｔｅｍｐ_＿ＬＮＴに基づいて参照される吸蔵量閾値マップ１１４で設定される。触媒推定温度Ｔｅｍｐ_＿ＬＮＴは、触媒温度推定部１１５によって推定される。触媒推定温度Ｔｅｍｐ_＿ＬＮＴ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発熱量等に基づいて推定すればよい。なお、吸蔵量閾値マップ１１４に基づいて設定されたＮＯｘ吸蔵量閾値ＳＴＲ_{＿ｔｈｒ＿ＮＯｘ}は、詳細を後述する吸蔵量閾値補正部１１６によって補正されるようになっている。

第２開始条件の判定に用いるＮＯｘ浄化率ＮＯｘ_{＿ｐｕｒ％}は、浄化率演算部１１７によって演算される。ＮＯｘ浄化率ＮＯｘ_{＿ｐｕｒ％}は、例えば、ＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される触媒下流側のＮＯｘ量を、エンジン１０の運転状態等から推定される触媒上流側のＮＯｘ排出量で除算することで求めればよい。

第３開始条件の判定に用いるインターバル目標値Ｉｎｔ_＿ｔｇｒ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インターバル目標値マップ１１８で設定される。このインターバル目標値Ｉｎｔ_＿ｔｇｒは、詳細を後述するインターバル目標値補正部１１９によって補正されるようになっている。

［吸蔵量閾値補正］
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵能力は、経年劣化や熱劣化等の進行に伴い低下する。このため、ＮＯｘ吸蔵量閾値ＮＯｘ_{＿ｔｈｒ＿ｖａｌ}を固定値にすると、経年劣化や熱劣化等に応じたＮＯｘパージの実行頻度を確保できなくなり、排気エミッションの悪化を招く可能性がある。

吸蔵量閾値補正部１１６は、このような排気エミッションの悪化を防止すべく、吸蔵量閾値マップ１１４により設定されるＮＯｘ吸蔵量閾値ＮＯｘ_{＿ｔｈｒ＿ｖａｌ}をＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の劣化度合が大きくなるほど減少させる減少補正を実行する。より詳しくは、この減少補正は、ＮＯｘ吸蔵量閾値ＮＯｘ_{＿ｔｈｒ＿ｖａｌ}に、劣化度合推定部１２０によって求められる劣化補正係数（劣化度合）を乗算することで行われる。劣化補正係数は、例えば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２内部でのＨＣ・ＣＯ発熱量低下、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の熱履歴、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ浄化率低下、車両走行距離等に基づいて求めればよい。

［インターバル目標値補正］
インターバル目標値Ｉｎｔ_＿ｔｇｒを固定値にすると、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の経年劣化や熱劣化等が進んだ場合に、ＮＯｘパージの実行頻度を確保できなくなり、排気エミッションの悪化を招く可能性がある。

インターバル目標値補正部１１９は、このような排気エミッションの悪化を防止すべく、インターバル目標値マップ１１８により設定されるインターバル目標値Ｉｎｔ_＿ｔｇｒをＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の劣化度合が大きくなるほど短縮させる短縮補正を実行する。より詳しくは、この短縮補正は、ＮＯｘ吸蔵量閾値ＮＯｘ_{＿ｔｈｒ＿ｖａｌ}に、劣化度合推定部１２０によって求められる劣化補正係数（劣化度合）を乗算することで行われる。劣化補正係数は、例えば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２内部でのＨＣ・ＣＯ発熱量低下、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の熱履歴、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ浄化率低下、車両走行距離等に基づいて求めればよい。

［ＮＯｘパージリーン制御］
ＮＯｘパージリーン制御部１３０は、ＮＯｘパージフラグＦ_ＮＰがオンにされると、空気過剰率を定常運転時（例えば、約１．５）から理論空燃比相当値（約１．０）よりもリーン側の第１目標空気過剰率（例えば、約１．３）まで低下させるＮＯｘパージリーン制御を実行する。以下、ＮＯｘパージリーン制御の詳細について説明する。

図５は、ＮＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿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１３１は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｑとに対応したＮＯｘパージリーン制御時の空気過剰率目標値λ_{ＮＰＬ＿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１３１から、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号としてＮＯｘパージリーン制御時の空気過剰率目標値λ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}が読み取られて、ＭＡＦ目標値演算部１３２に入力される。さらに、ＭＡＦ目標値演算部１３２では、以下の数式（１）に基づいてＮＯｘパージリーン制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}が演算される。

ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}＝λ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}×Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}×Ｒｏ_Ｆｕｅｌ×ＡＦＲ_ｓｔｏ／Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}・・・（１）
数式（１）において、Ｑ_{ｆｎｌ＿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）、Ｒｏ_Ｆｕｅｌは燃料比重、ＡＦＲ_ｓｔｏ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１３２によって演算されたＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}は、ＮＯｘパージフラグＦ_ＮＰがオン（図３の時刻ｔ_１参照）になるとランプ処理部１３３に入力される。ランプ処理部１３３は、各ランプ係数マップ１３３Ａ，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ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ＿Ｒａｍｐ}をバルブ制御部１３４に入力する。

バルブ制御部１３４は、ＭＡＦセンサ４０から入力される実ＭＡＦ値ＭＡＦ_ＡｃｔがＭＡＦ目標ランプ値ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿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１３１から読み取られる空気過剰率目標値λ_{ＮＰＬ＿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ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}を設定し、このＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}に基づいて空気系動作をフィードバック制御するようになっている。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をＮＯｘパージリーン制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。

また、各インジェクタ１１の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}を用いることで、ＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}をフィードフォワード制御で設定することが可能となり、各インジェクタ１１の経年劣化や特性変化等の影響を効果的に排除することができる。

また、ＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}にエンジン１０の運転状態に応じて設定されるランプ係数を付加することで、吸入空気量の急激な変化によるエンジン１０の失火やトルク変動によるドライバビリティーの悪化等を効果的に防止することができる。

［ＮＯｘパージリッチ制御の燃料噴射量設定］
ＮＯｘパージリッチ制御部１４０は、ＮＯｘパージフラグＦ_ＮＰがオンにされると、空気過剰率を第１目標空気過剰率からリッチ側の第２目標空気過剰率（例えば、約０．９）まで低下させるＮＯｘパージリッチ制御を実行する。以下、ＮＯｘパージリッチ制御による詳細について説明する。

図６は、ＮＯｘパージリッチ制御における排気管噴射又はポスト噴射の目標噴射量Ｑ_{ＮＰＲ＿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１４５は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｑとに対応したＮＯｘパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λ_{ＮＰＲ＿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１４５から、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑを入力信号としてＮＯｘパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λ_{ＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ}が読み取られて噴射量目標値演算部１４６に入力される。さらに、噴射量目標値演算部１４６では、以下の数式（２）に基づいてＮＯｘパージリッチ制御時の目標噴射量Ｑ_{ＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ}が演算される。

Ｑ_{ＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ}＝ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}×Ｍａｆ_{＿ｃｏｒｒ}／（λ_{ＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ}×Ｒｏ_Ｆｕｅｌ×ＡＦＲ_ｓｔｏ）−Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}・・・（２）
数式（２）において、ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}はＮＯｘパージリーンＭＡＦ目標値であって、前述のＭＡＦ目標値演算部７２から入力される。また、Ｑ_{ｆｎｌ＿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）、Ｒｏ_Ｆｕｅｌは燃料比重、ＡＦＲ_ｓｔｏ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１４６によって演算される目標噴射量Ｑ_{ＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ}は、ＮＯｘパージフラグＦ_ＮＰがオンになると、排気管噴射装置３３又は各インジェクタ１１に噴射指示信号として送信される（図３の時刻ｔ_１）。この噴射指示信号の送信は、後述するＮＯｘパージ制御の終了判定によってＮＯｘパージフラグＦ_ＮＰがオフ（図３の時刻ｔ_２）にされるまで継続される。

このように、本実施形態では、第２目標空気過剰率設定マップ１４５から読み取られる空気過剰率目標値λ_{ＮＰＲ＿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Ｑ_{ＮＰＲ＿Ｔｒｇｔ}を設定するようになっている。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をＮＯｘパージリッチ制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。

また、各インジェクタ１１の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Ｑ_{ｆｎｌ＿ｃｏｒｒｄ}を用いることで、目標噴射量Ｑ_{ＮＰＲ＿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。

［エンジン停止時ＮＯｘパージ制御］
図７は、エンジン停止時ＮＯｘパージ制御部１６０による排気リッチ噴射の実行処理を説明するブロック図である。

エンジン停止時ＮＯｘパージ制御部１６０は、運転者によってイグニッションスイッチ１６１がオフ操作されるエンジン停止要求が成立し、且つ、詳細を後述するリッチ噴射禁止条件（１）〜（３）の何れもが不成立の場合に、ポスト噴射又は排気管噴射によって排気をリッチ状態にするエンジン停止時ＮＯｘパージを実行する。

エンジン停止時ＮＯｘパージは、イグニッションスイッチ１６１がオンからオフに切り替わった際に、リッチ噴射禁止フラグＦ_{Ｐｒｏ＿ＮＰ}がオフであれば、インジェクタ１１又は排気管噴射装置３３に所定量の燃料噴射を実行させる指示信号を送信することで開始される（図８の時刻ｔ_１参照）。エンジン停止時ＮＯｘパージの噴射量や噴射期間は、例えば、イグニッションスイッチ１６１がオフされた際のＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘや触媒推定温度Ｔｅｍｐ_＿ＬＮＴ等に基づいて設定される。これらＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘ及び、触媒推定温度Ｔｅｍｐ_＿ＬＮＴは、前述のＮＯｘ吸蔵量推定部１１３、触媒温度推定部１１５からそれぞれ入力される。

エンジン停止時ＮＯｘパージ禁止部１６２は、本発明の禁止手段であって、イグニッションスイッチ１６１がオフされた際に、（１）前回のＮＯｘパージ制御終了からの経過時間が所定の下限インターバル値Ｉｎｔ_＿ｍｉｎに達していない第１禁止条件、（２）ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘが所定の上限閾値ＮＯｘ_{＿ｔｈｒ＿ｍａｘ}まで増加していない第２禁止条件、（３）触媒推定温度Ｔｅｍｐ_＿ＬＮＴが所定の触媒活性温度Ｔ_{＿ａｃｔｉｖ}よりも低い第３禁止条件の何れかが成立すると、リッチ噴射禁止フラグＦ_{Ｐｒｏ＿ＮＰ}をオンにして、エンジン停止時ＮＯｘパージの実施を禁止する。

第１禁止条件の判定に用いる下限インターバル値Ｉｎｔ_＿ｍｉｎは、例えば、前述のインターバル目標値マップ１１８（図４に示す）によって設定されるインターバル目標値Ｉｎｔ_＿ｔｇｒを用いてもよく、或は、当該インターバル目標値Ｉｎｔ_＿ｔｇｒよりも短い時間として設定してもよい。第２禁止条件の判定に用いる上限閾値ＮＯｘ_{＿ｔｈｒ＿ｍａｘ}は、例えば、エンジン再始動時のＮＯｘ吐出しを防止すべく、触媒温度低下時におけるＮＯｘ吸蔵還元型触媒３２のＮＯｘ吸蔵能力上限値を基準に設定すればよい。

以下、図９のフローに基づいて、エンジン停止時ＮＯｘパージの実行処理及び、当該ＮＯｘパージの禁止処理を説明する。

ステップＳ１００でエンジン１０のイグニッションスイッチ１６１がオフ操作されると、ステップＳ１１０では、前回のＮＯｘパージ制御終了からの経過時間が下限インターバル値Ｉｎｔ_＿ｍｉｎを超えているか否かが判定される。経過時間が下限インターバル値Ｉｎｔ_＿ｍｉｎを超えている場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１２０に進む。経過時間が下限インターバル値Ｉｎｔ_＿ｍｉｎよりも短い場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１７０に進んで、リッチ噴射禁止フラグＦ_{Ｐｒｏ＿ＮＰ}がオンにされる。 ステップＳ１２０では、ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘが上限閾値ＮＯｘ_{＿ｔｈｒ＿ｍａｘ}まで増加しているか否かが判定される。ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘが上限閾値ＮＯｘ_{＿ｔｈｒ＿ｍａｘ}を超えている場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１３０に進む。ＮＯｘ吸蔵量推定値ｍ_＿ＮＯｘが上限閾値ＮＯｘ_{＿ｔｈｒ＿ｍａｘ}よりも少ない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１７０に進んで、リッチ噴射禁止フラグＦ_{Ｐｒｏ＿ＮＰ}がオンにされる。

ステップＳ１３０では、触媒推定温度Ｔｅｍｐ_＿ＬＮＴが触媒活性温度Ｔ_{＿ａｃｔｉｖ}にあるか否かが判定される。触媒推定温度Ｔｅｍｐ_＿ＬＮＴが触媒活性温度Ｔ_{＿ａｃｔｉｖ}にある場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１４０に進む。触媒推定温度Ｔｅｍｐ_＿ＬＮＴが触媒活性温度Ｔ_{＿ａｃｔｉｖ}にない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１７０に進んで、リッチ噴射禁止フラグＦ_{Ｐｒｏ＿ＮＰ}がオンにされる。

ステップＳ１４０では、ステップＳ１１０〜１３０の判定が全て肯定されたことを受けて、リッチ噴射禁止フラグＦ_{Ｐｒｏ＿ＮＰ}がオフにされる。さらに、ステップＳ１５０では、ポスト噴射又は排気管噴射によって所定量の燃料を噴射するエンジン停止時ＮＯｘパージが実行され、その後本制御は終了する。

以上詳述したように、本実施形態によれば、排気速度が遅くなるエンジン停止時に排気をリッチ状態にするエンジン停止時ＮＯｘパージを実行することで、燃料が排気通路１３内に効果的に留まり、ＮＯｘ還元効率の向上を図ることができる。また、エンジン停止時に、前回のＮＯｘパージ制御終了からの経過時間が短い場合、ＮＯｘ吸蔵量が少ない場合、或は、触媒温度が低い場合は、エンジン停止時ＮＯｘパージを禁止することで、無駄な燃料消費による燃費悪化を確実に防止すること可能になる。

なお、エンジン停止時ＮＯｘパージの実行は、イグニッションスイッチ１６１のオフ操作時に限定されるものではなく、例えば、車速がゼロ又は所定値以下でエンジン１０の燃料噴射を停止させるアイドリングストップ時等、排気流速が遅くなる状態であれば、他のエンジン停止要求成立時にも広く適用することが可能である。

［ＭＡＦ追従制御］
ＭＡＦ追従制御部８０は、（１）通常運転のリーン状態からＮＯｘパージ制御によるリッチ状態への切り替え期間及び、（２）ＮＯｘパージ制御によるリッチ状態から通常運転のリーン状態への切り替え期間に、各インジェクタ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。

［噴射量学習補正］
図１０に示すように、噴射量学習補正部３００は、学習補正係数演算部３１０と、噴射量補正部３２０とを有する。

学習補正係数演算部３１０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λ_Ａｃｔと、推定ラムダ値λ_Ｅｓｔとの誤差Δλに基づいて燃料噴射量の学習補正係数Ｆ_Ｃｏｒｒ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λ_Ａｃｔと、エンジン１０から排出された排気中の推定ラムダ値λ_Ｅｓｔとは一致すると考えられる。すなわち、これら実ラムダ値λ_Ａｃｔと推定ラムダ値λ_Ｅｓｔ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３１０による学習補正係数の演算処理を図１１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λ_ＥｓｔからＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される実ラムダ値λ_Ａｃｔを減算した誤差Δλに、学習値ゲインＫ_１及び補正感度係数Ｋ_２を乗じることで、学習値Ｆ_{ＣｏｒｒＡｄｐｔ}が演算される（Ｆ_{ＣｏｒｒＡｄｐｔ}＝（λ_Ｅｓｔ−λ_Ａｃｔ）×Ｋ_１×Ｋ_２）。推定ラムダ値λ_Ｅｓｔ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Ｋ_２は、図１０に示す補正感度係数マップ３１０ＡからＮＯｘ／ラムダセンサ４５で検出される実ラムダ値λ_Ａｃｔを入力信号として読み取られる。

ステップＳ３２０では、学習値Ｆ_{ＣｏｒｒＡｄｐｔ}の絶対値｜Ｆ_{ＣｏｒｒＡｄｐｔ}｜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｜Ｆ_{ＣｏｒｒＡｄｐｔ}｜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Ｆ_{Ｐｒｏ＿Ｃｏｒｒ}がオフか否かが判定される。学習禁止フラグＦ_{Ｐｒｏ＿Ｃｏｒｒ}としては、例えば、エンジン１０の過渡運転時やＮＯｘパージ制御時（Ｆ_ＮＰ＝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λ_Ａｃｔ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λ_Ａｃｔ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３１０Ｂ（図１０参照）が、ステップＳ３１０で演算された学習値Ｆ_{ＣｏｒｒＡｄｐｔ}に更新される。より詳しくは、この学習値マップ３１０Ｂ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３１０Ｂ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Ｆ_Ｃｏｒｒが演算される（Ｆ_Ｃｏｒｒ＝１＋Ｆ_{ＣｏｒｒＡｄｐｔ}）。この学習補正係数Ｆ_Ｃｏｒｒは、図１０に示す噴射量補正部３２０に入力される。

噴射量補正部３２０は、パイロット噴射Ｑ_{Ｐｉｌｏｔ}、プレ噴射Ｑ_Ｐｒｅ、メイン噴射Ｑ_Ｍａｉｎ、アフタ噴射Ｑ_{Ａｆｔｅｒ}、ポスト噴射Ｑ_Ｐｏｓｔの各基本噴射量に学習補正係数Ｆ_Ｃｏｒｒ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λ_Ｅｓｔと実ラムダ値λ_Ａｃｔ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４００は、ＮＯｘパージ制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}や目標噴射量Ｑ_{ＮＰＲ＿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λ_Ａｃｔと推定ラムダ値λ_Ｅｓｔ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１２は、ＭＡＦ補正係数演算部４００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４１０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４００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４１０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１３２及び噴射量目標値演算部１４６に送信する。これにより、ＮＯｘパージ制御時のＭＡＦ目標値ＭＡＦ_{ＮＰＬ＿Ｔｒｇｔ}や目標噴射量Ｑ_{ＮＰＲ＿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。

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 (4)

1. エンジンの排気通路に設けられて、排気リーン状態で排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、排気リッチ状態で吸蔵されているＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、
   ポスト噴射及び排気管噴射の少なくとも一方により排気をリッチ状態にして、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元浄化させるＮＯｘパージを実施する第１ＮＯｘパージ制御手段と、
   前記エンジンの停止要求が成立すると、ポスト噴射及び排気管噴射の少なくとも一方により排気をリッチ状態にするエンジン停止時ＮＯｘパージを実施する第２ＮＯｘパージ制御手段と、
   前記エンジンの停止要求が成立した際に、当該停止要求の成立よりも前に実施された前記第１ＮＯｘパージ制御手段によるＮＯｘパージ制御終了からの経過時間が所定の閾値時間に達していない場合は、前記エンジン停止時ＮＯｘパージの実施を禁止する禁止手段と、を備える
   排気浄化システム。
2. 前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵量を推定するＮＯｘ吸蔵量推定手段をさらに備え、
   前記禁止手段は、前記エンジンの停止要求が成立した際に、前記ＮＯｘ吸蔵量推定手段によって推定されるＮＯｘ吸蔵量が所定の閾値量よりも少ない場合も、前記エンジン停止時ＮＯｘパージの実施を禁止する
   請求項１に記載の排気浄化システム。
3. 前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の触媒温度を推定する触媒温度推定手段をさらに備え、
   前記禁止手段は、前記エンジンの停止要求が成立した際に、前記触媒温度推定手段によって推定される触媒温度が所定の触媒活性温度よりも低い場合も、前記エンジン停止時ＮＯｘパージの実施を禁止する
   請求項１又は２に記載の排気浄化システム。
4. 前記エンジンの停止要求がイグニッションスイッチのオフ操作によって成立する
   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。

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