(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた酸化機能を有する酸化触媒と、
前記酸化触媒の下流に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の下流に設けられ、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の出口空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記酸化触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒内に吸蔵された排気成分を脱離処理するように、前記空燃比検出手段により検出した前記出口空燃比に基づき前記還元剤供給手段からの前記還元剤の供給量を制御して、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する空燃比をリーン空燃比或いはリッチ空燃比に変調し、該出口空燃比をリーン空燃比或いはリッチ空燃比に移行させる変調制御を行う変調制御手段と、を備え、
前記変調制御手段は、前記変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間において前記出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に振れない場合には、次サイクルでは前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比のリッチ空燃比度合いを現サイクルのリッチ空燃比度合いに対して大きくすることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記変調制御手段は、前記変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間で前記出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行し、且つ前記リッチ空燃比に移行後に前記リッチ空燃比が所定期間維持されない場合には、次サイクルでは前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比のリッチ空燃比期間を現サイクルのリッチ空燃比期間に対して長くすることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記変調制御手段は、前記変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間で前記出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行し、且つ前記リッチ空燃比に移行後に前記リッチ空燃比が前記所定期間を超えて維持された場合には、次サイクルでは前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比のリッチ空燃比度合いを現サイクルのリッチ空燃比度合いに対して小さくすることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記変調制御手段は、前記変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間に前記出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行し、且つ前記リッチ空燃比に移行後に前記リッチ空燃比が前記所定期間を超えて維持された場合には、次サイクルでは前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比のリッチ空燃比期間を現サイクルのリッチ空燃比期間に対して短くすることを特徴とする、請求項２或いは３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記還元剤供給手段は、前記内燃機関の膨張行程に前記内燃機関の筒内に燃料を噴射するポスト噴射手段であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記出口空燃比の目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段を備え、
前記変調制御手段は、前記変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間に前記出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行後に、前記出口空燃比が前記目標空燃比へ収束するように前記変調制御を行うことを特徴とする、請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記変調制御手段は、前記排気成分の前記脱離処理の継続に伴って、前記変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間に、前記出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行後のリッチ空燃比度合いを小さくすることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記変調制御手段は、前記排気成分の前記脱離処理の継続に伴って、前記変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間に、前記出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行後のリッチ空燃比を維持する前記所定期間を短くすることを特徴とする、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、特に、排気浄化性能を維持するための再生制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジン等では、排気通路に排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化を目的としたＮＯｘトラップ触媒が設けられる。
このようなＮＯｘトラップ触媒は、ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気がリーン空燃比であるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気がリッチ空燃比であるときに吸蔵したＮＯｘを還元し浄化している。
【０００３】
また、ディーゼルエンジンの燃料中には硫黄分が含まれており、ディーゼルエンジンではＮＯｘのみならず、ＳＯ２やＳＯ３等の硫黄酸化物（ＳＯｘ）も同時に生成される。
しかしながら、ＳＯｘは、ＮＯｘと同様にＮＯｘトラップ触媒に流入する排気がリーン空燃比である時にＮＯｘトラップ触媒に吸蔵される。このようなＳＯｘのＮＯｘトラップ触媒への吸蔵は、ＮＯｘトラップ触媒でのＮＯｘ浄化性能の低下に繋がる。
【０００４】
そこで、排気中に燃料等の還元剤を添加する装置を備え、ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気を高温でリッチ空燃比としてＮＯｘトラップ触媒に吸蔵されたＳＯｘ等の硫黄（Ｓ）成分を脱離するための硫黄被毒回復制御（以下、Ｓパージ制御）が行われている。このようなＳパージ制御では、ＮＯｘトラップ触媒の下流に設けられた空燃比センサで検出される空燃比に基づいて還元剤の添加量を制御するようにしている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３１６６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような上記特許文献１の技術を、触媒温度を制御するために排気をリッチ空燃比或いはリーン空燃比に変調させるディーゼルエンジンに適用すると、ＮＯｘトラップ触媒の酸素吸蔵能により、リーン空燃比期間中に酸素（Ｏ２）が吸蔵され、その後リッチ空燃比に変調されてＮＯｘトラップ触媒に流入する排気がリッチ空燃比となっても、ＮＯｘトラップ触媒に吸蔵されたＯ２の脱離が完了するまでは、ＮＯｘトラップ触媒内はリーン空燃比相当となる。
【０００７】
このようにＮＯｘトラップ触媒内がリーン空燃比であるとＮＯｘトラップ触媒内に吸蔵されたＳ成分の脱離は行われず、Ｓ成分の脱離が開始されるリッチ空燃比となるまでに時間を要することとなる。
しかしながら、リッチ空燃比化に時間を要すると燃料等の還元剤の供給量が増え、燃費の悪化に繋がり好ましいことではない。また、ＮＯｘトラップ触媒の下流に設けられた空燃比センサで検出される空燃比に基づいて還元剤の添加量を制御する場合、ＮＯｘトラップ触媒に吸蔵されたＯ２の脱離が完了するまでは、還元剤の供給量と空燃比が連動しないため、１サイクル内のリッチ空燃比期間においてリアルタイムに空燃比フィードバック制御を実施すると還元剤の供給量が過大となり易い。特に、還元剤の供給を膨張行程に噴射ノズルから筒内に向け燃料を噴射するポスト噴射で行う場合には、潤滑油を燃料で希釈するオイルダイリューションに繋がり好ましいことではない。
【０００８】
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、燃費の悪化を抑制しつつ、硫黄を脱離することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１の内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気通路に設けられた酸化機能を有する酸化触媒と、前記酸化触媒の下流に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の下流に設けられ、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の出口空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記酸化触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒内に吸蔵された排気成分を脱離処理するように、前記空燃比検出手段により検出した前記出口空燃比に基づき前記還元剤供給手段からの前記還元剤の供給量を制御して、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する空燃比をリーン空燃比或いはリッチ空燃比に変調し、該出口空燃比をリーン空燃比或いはリッチ空燃比に移行させる変調制御を行う変調制御手段と、を備え、前記変調制御手段は、前記変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間において前記出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に振れない場合には、次サイクルでは前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比のリッチ空燃比度合いを現サイクルのリッチ空燃比度合いに対して大きくすることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１において、前記変調制御手段は、前記変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間で前記出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行し、且つ前記リッチ空燃比に移行後に前記リッチ空燃比が所定期間維持されない場合には、次サイクルでは前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比のリッチ空燃比期間を現サイクルのリッチ空燃比期間に対して長くすることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３の内燃機関の排気浄化装置では、請求項２において、前記変調制御手段は、前記変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間で前記出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行し、且つ前記リッチ空燃比に移行後に前記リッチ空燃比が前記所定期間を超えて維持された場合には、次サイクルでは前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比のリッチ空燃比度合いを現サイクルのリッチ空燃比度合いに対して小さくすることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４の内燃機関の排気浄化装置では、請求項２或いは３において、前記変調制御手段は、前記変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間に前記出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行し、且つ前記リッチ空燃比に移行後に前記リッチ空燃比が前記所定期間を超えて維持された場合には、次サイクルでは前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比のリッチ空燃比期間を現サイクルのリッチ空燃比期間に対して短くすることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１乃至４のいずれか１項において、前記還元剤供給手段は、前記内燃機関の膨張行程に前記内燃機関の筒内に燃料を噴射するポスト噴射手段であることを特徴とする。
また、請求項６の内燃機関の排気浄化装置では、請求項５において、前記出口空燃比の目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段を備え、前記変調制御手段は、前記変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間に前記出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行後に、前記出口空燃比が前記目標空燃比へ収束するように前記変調制御を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１乃至６のいずれか１項において、前記変調制御手段は、前記排気成分の前記脱離処理の継続に伴って、前記変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間に、前記出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行後のリッチ空燃比度合いを小さくすることを特徴とする。
また、請求項８の内燃機関の排気浄化装置では、請求項２乃至４のいずれか１項において、前記変調制御手段は、前記排気成分の前記脱離処理の継続に伴って、前記変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間に、前記出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行後のリッチ空燃比を維持する前記所定期間を短くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間において出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に振れない場合には、次サイクルでは吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比のリッチ空燃比度合いを現サイクルのリッチ空燃比度合いに対して大きくなるように還元剤供給手段を制御している。
このように、出口空燃比がリッチ空燃比に振れない場合には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に酸素が吸蔵されているので、次サイクルで変調制御のリッチ空燃比のリッチ空燃比度合いを現サイクルのリッチ空燃比度合いに対して大きく設定して、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒内をリッチ雰囲気とし吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されている酸素の脱離を促進することができる。
【００１６】
従って、過剰に還元剤を供給することなく酸素の脱離を促進し、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒内をリッチ雰囲気として排気成分の脱離処理の開始を早めることが可能となる。これにより、脱離処理時間を低減させて、排気成分の脱離処理時における還元剤の消費を抑制することができる。そして、排気成分脱離処理遅延による還元剤の消費を抑制することができるので、排気成分の脱離処理全体での燃費を向上させることができる。
また、請求項２の発明によれば、変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間で出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行し且つリッチ空燃比に移行後にリッチ空燃比が所定期間維持されない場合には、次サイクルでは吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比のリッチ空燃比期間を現サイクルのリッチ空燃比期間に対して長くなるように還元剤供給手段を制御している。
【００１７】
このように、出口空燃比のリッチ空燃比である期間が所定期間維持されない場合には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に酸素が吸蔵されているので、次サイクルで変調制御のリッチ空燃比である期間を長く設定して、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒内をリッチ雰囲気である期間を長くし吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されている酸素の脱離を更に促進することができる。
従って、酸素の脱離を更に促進することができ、排気成分の脱離処理の開始を早めて、更に燃料の消費を抑制することができる。
【００１８】
また、請求項３の発明によれば、変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間に出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行し、且つリッチ空燃比に移行後にリッチ空燃比が所定期間を超えて維持された場合には、次サイクルでは吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比のリッチ空燃比度合いを現サイクルのリッチ空燃比度合いに対して小さくなるように還元剤供給手段を制御している。
【００１９】
このように、出口空燃比がリッチ空燃比に振れ、且つ出口空燃比のリッチ空燃比である期間が所定期間を超えて維持された場合には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒内の酸素の脱離が完了したとして、次サイクルで変調制御のリッチ空燃比のリッチ空燃比度合いを現サイクルのリッチ空燃比度合いに対して小さく設定して、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒内をリッチ雰囲気である度合いを吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されている排気成分の脱離処理に最適なリッチ空燃比度合いとすることができる。
【００２０】
従って、排気成分脱離処理を最適し、排気成分脱離処理における還元剤の噴射量を最適にでき、不要な還元剤の噴射を抑制することができるので、燃費を向上させることができる。
また、請求項４の発明によれば、変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間に出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行し、且つリッチ空燃比に移行後にリッチ空燃比が所定期間を超えて維持された場合には、次サイクルでは吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比のリッチ空燃比期間を現サイクルのリッチ空燃比期間に対して短くなるように還元剤供給手段を制御している。
【００２１】
このように、出口空燃比がリッチ空燃比に振れ、且つ出口空燃比のリッチ空燃比である期間が所定期間を超えて維持された場合には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒内の酸素の脱離が完了したとして、次サイクルでは吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比のリッチ空燃比期間を現サイクルのリッチ空燃比期間に対して短く設定し、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒内をリッチ雰囲気である期間を吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されている排気成分の脱離処理に最適なリッチ空燃比期間とすることができる。
【００２２】
従って、排気成分脱離処理を最適にして、排気成分脱離処理における還元剤の噴射量を最適にし、不要な還元剤の噴射を抑制することができるので、燃費を向上させることができる。
また、請求項５の発明によれば、還元剤供給手段を内燃機関の膨張行程に内燃機関の筒内に燃料を噴射するポスト噴射手段としているので、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されている排気成分の脱離処理を最適にすることで筒内に噴射される燃料量を低減することができ、燃料による潤滑油の希釈、所謂オイルダイリューションを低減することができる。
【００２３】
また、請求項６の発明によれば、出口空燃比の目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段を備え、変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間に出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行後に、出口空燃比が目標空燃比となるように変調制御を行っているので、出口空燃比と目標空燃比とに基づいて正確に内燃機関の出力トルク補正を行うことができる。
また、請求項７の発明によれば、排気成分脱離処理の継続に伴って、変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間に出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行後のリッチ空燃比度合いを小さくなるように制御しているので、排気成分脱離処理の進行度合いに応じて還元剤の量を少なくすることができるので、排気成分脱離処理による燃料の消費を抑制でき、更に燃費を向上させることができる。
【００２４】
また、請求項８の発明によれば、排気成分脱離処理の継続に伴って、変調制御の１サイクル内のリッチ空燃比期間に出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行後のリッチ空燃比を維持する所定期間を短くなるように制御しているので、排気成分脱離処理の進行度合いに応じて還元剤の噴射期間を少なくすることができるので、排気成分脱離処理による燃料の消費を抑制でき、更に燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジンの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施例に係るＥＣＵが実行するＳパージ制御のフローチャートである。
【図３】本発明の第１実施例に係る内燃機関の排気浄化装置のＳパージ制御での空燃比の変化を時系列で示す図である。
【図４】本発明の第２実施例に係るＥＣＵが実行するＳパージ制御のフローチャートの一部である。
【図５】本発明の第２実施例に係るＥＣＵが実行するＳパージ制御のフローチャートの残部である。
【図６】本発明の第２実施例に係る内燃機関の排気浄化装置のＳパージ制御での空燃比の変化を時系列で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、内燃機関の制御装置が適用されたエンジンの概略構成図である。
図１に示すように、エンジン（内燃機関）１は、多気筒の筒内直接噴射式内燃機関（例えばコモンレール式ディーゼルエンジン）であり、詳しくは、コモンレールに蓄圧された高圧燃料（還元剤）を各気筒の燃料噴射ノズル２（還元剤供給手段）に供給し、任意の噴射時期及び噴射量で当該燃料噴射ノズル２から各気筒の燃焼室３内に噴射可能な構成を成している。
【００２７】
エンジン１の各気筒には、上下摺動可能なピストン４が設けられている。そして、当該ピストン４は、コンロッド５を介してクランクシャフト６に連結されている。また、クランクシャフト６の一端部には図示しないフライホイールが設けられており、当該フライホイールにはクランクシャフト６の回転速度を検出するクランク角センサ７が設けられている。
【００２８】
燃焼室３には、インテークポート８とエキゾーストポート９とが連通されている。
インテークポート８には、燃焼室３と当該インテークポート８との連通と遮断を行うインテークバルブ１０が設けられている。また、エキゾーストポート９には、燃焼室３と当該エキゾーストポート９との連通と遮断とを行うエキゾーストバルブ１１が設けられている。
【００２９】
インテークポート８の上流には、吸入した新気中のゴミを取り除くエアークリーナ１２、排気のエネルギを利用し吸入された新気を圧縮するターボチャージャ１３の図示しないコンプレッサハウジングと、圧縮され高温となった新気を冷却するインタークーラ１４と、新気の流量を調整する電子制御スロットルバルブ１５と、吸入した空気を各気筒に分配するインテークマニフォールド１６とがそれぞれ連通するように設けられている。また、電子制御スロットルバルブ１５には、スロットルバルブの開き度合を検出するスロットルポジションセンサ１７が備えられている。
【００３０】
エアークリーナ１２の下流でありターボチャージャ１３のコンプレッサハウジングの上流には、燃焼室３に吸入される新気の量を検出するエアーフローセンサ１８が通路内に突出するように設けられている。また、燃焼室３に吸入される吸入空気の圧力を検出するブーストセンサ１９と、該吸入空気の温度を検出する吸気温度センサ２０とがインテークマニフォールド１６内に突出するように設けられている。
【００３１】
エキゾーストポート９の下流には、各気筒から排出される排気をまとめるエキゾーストマニフォールド２１と、ターボチャージャ１３に排気を導入する図示しないタービンハウジングと、排気管（排気通路）２２とが連通するように設けられている。
排気管２２には、上流から順番に排気中の被酸化成分を酸化する酸化触媒２３と、排気中の黒鉛を主成分とする微粒子状物資を捕集し燃焼させるディーゼルパティキュレートフィルタ２４と、排気中のＮＯｘを吸蔵還元するＮＯｘトラップ触媒（吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）２５とが設けられている。
【００３２】
排気管２２のターボチャージャ１３の下流であり酸化触媒２３の上流には、排気の温度を検出する排気温度センサ２６が排気管２２内に突出するように設けられている。
排気管２２のディーゼルパティキュレートフィルタ２４とＮＯｘトラップ触媒２５との間には、ＮＯｘトラップ触媒２５に流入する排気の酸素比率である酸素濃度を検出するＡ／Ｆセンサ２７が排気管２２内に突出するように設けられている。
【００３３】
また、排気管２２のＮＯｘトラップ触媒２５の下流には、ＮＯｘトラップ触媒２５から流出する排気の酸素比率である酸素濃度を検出するＡ／Ｆセンサ（空燃比検出手段）２８が排気管２２内に突出するように設けられている。
インテークマニフォールド１６とエキゾーストマニフォールド２１には、それぞれが連通するように排気の一部を吸気へ戻すＥＧＲ通路２９が設けられている。また、ＥＧＲ通路２９には、排気が吸気に戻る量、即ちＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブ３０と、吸気へ戻す排気を冷やすＥＧＲクーラ３１とが設けられている。
【００３４】
そして、燃料噴射ノズル２、クランク角センサ７、スロットルポジションセンサ１７、エアーフローセンサ１８、ブーストセンサ１９、吸気温度センサ２０、排気温度センサ２６、Ａ／Ｆセンサ２７，２８及びＥＧＲバルブ３０等の各種装置や各種センサ類は、エンジン１の総合的な制御を行うための制御装置であって入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、タイマ及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成される電子コントロールユニット（ＥＣＵ）（変調制御手段、目標空燃比設定手段）４０と電気的に接続されており、当該ＥＣＵ４０は各種センサ類からの各情報に基づき各種装置を作動制御する。
【００３５】
ＥＣＵ４０の入力側には、クランク角センサ７、スロットルポジションセンサ１７、エアーフローセンサ１８、ブーストセンサ１９、吸気温度センサ２０、排気温度センサ２６及び、Ａ／Ｆセンサ２７，２８等のセンサ類が電気的に接続されており、これら各種装置及び各種センサ類からの検出情報が入力される。
一方、ＥＣＵ４０の出力側には、燃料噴射ノズル２及びＥＧＲバルブ３０が電気的に接続されている。
【００３６】
これより、ＥＣＵ４０は、各センサの検出値に基づき、燃料噴射ノズル２からの燃料噴射量及び噴射時期とＥＧＲバルブ３０の開度を最適に制御する。
また、ＥＣＵ４０は、エンジン１を所定期間運転する毎に、ＮＯｘトラップ触媒２５に吸蔵された硫黄分の脱離処理、所謂Ｓパージ処理（硫黄脱離処理）を行う機能を有している。Ｓパージ処理は、エンジン１の膨張行程時に燃料噴射ノズル２より燃料を噴射する、所謂ポスト噴射を行い、排気をリッチ空燃比とし、当該リッチ空燃比の排気を酸化触媒２３或いはディーゼルパティキュレートフィルタ２４で燃焼させ、高温且つリッチ空燃比である排気をＮＯｘトラップ触媒２５に供給するＳパージ制御によって行われる。当該Ｓパージ制御では、酸化触媒２３、ディーゼルパティキュレートフィルタ２４及びＮＯｘトラップ触媒２５の過昇温を防止するためにリッチ空燃比とリーン空燃比とに排気の空燃比を変調させる空燃比変調制御を行う。
【００３７】
次にＥＣＵ４０でのＳパージ処理時のＳパージ制御について説明する。
［第１実施例］
図２は、本発明の第１実施例に係るＥＣＵ４０が実行するＳパージ制御のフローチャートである。図３は、第１実施例におけるＳパージ制御での空燃比の変化を時系列で示す図であり、図中上段がＮＯｘトラップ触媒２５に流入する排気の空燃比、所謂入口空燃比を、下段が流出する排気の空燃比、所謂出口空燃比を示している。また、図中一点鎖線は、理論空燃比、所謂ストイキを、破線はリッチ側の目標リッチ空燃比ＡＦrich及びリーン側の目標リーン空燃比ＡＦleanをそれぞれ示している。更に図中（Ａ）〜（Ｄ）は、空燃比変調制御の各サイクルをそれぞれ示している。
【００３８】
図２に示すように、ステップＳ１０では、ＮＯｘトラップ触媒２５の出口空燃比がストイキからリッチ側に振れたか、否かを判別する。詳しくは、エンジン１が所定期間運転されＳパージ制御が開始されると、始めにＮＯｘトラップ触媒２５の出口空燃比が目標リーン空燃比ＡＦleanと目標リッチ空燃比ＡＦrichとなるように、ポスト噴射を行いＮＯｘトラップ触媒２５の入口空燃比を変調させる。そして、入口空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比へ変調後に出口空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比となるか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で出口空燃比が図３（Ｂ）のようにリッチ側に振れれば、ステップＳ１４に進む。判別結果が否（Ｎｏ）で出口空燃比が図３（Ａ）のようにリッチ側に振れずストイキとなれば、ステップＳ１２に進み、次サイクルにてポスト噴射量を増加する。詳しくは、次サイクルにて入口空燃比のリッチ空燃比の度合いがリッチ側に大きくなるように図３（Ｂ）のような補正ａを行う。そして、再度ステップＳ１０の処理を行う。
【００３９】
ステップＳ１４では、出口空燃比のリッチ空燃比である期間が目標リッチ維持時間以上か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で図３（Ｃ）或いは（Ｄ）のように、出口空燃比のリッチ空燃比である期間が目標リッチ維持時間以上であれば、ステップＳ１６に進む。判別結果が否（Ｎｏ）で図３（Ｂ）のように出口空燃比のリッチ空燃比である期間が目標リッチ維持時間未満であれば、ステップＳ１８に進み、次サイクルにてポスト噴射量を増加する。詳しくは、次サイクルにて入口空燃比のリッチ空燃比の度合いがリッチ側に大きくなるように図３（Ｃ）のような補正ａに対して補正量の少ない補正ｂを行う。そして、再度ステップＳ１４の処理を行う。
【００４０】
ステップＳ１６では、トルク補正を実施する。詳しくは、図３（Ｃ）或いは（Ｄ）のＦ／Ｂ区間内、即ち出口空燃比がストイキから目標リッチ空燃比ＡＦrichに変移する期間内にＮＯｘトラップ触媒２５の出口空燃比がエンジン１の目標空燃比となるように燃料噴射ノズル２からの燃料噴射量を調整する。そして、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０では、出口空燃比のリッチ空燃比である期間が目標リッチ維持時間であるか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で出口空燃比のリッチ空燃比である期間が目標リッチ維持時間であれば、ステップＳ２４に進む。判別結果が否（Ｎｏ）で図３（Ｂ）のように出口空燃比のリッチ空燃比である期間が目標リッチ維持時間より長ければ、ステップＳ２２に進み、次サイクルにてポスト噴射量を減少する。詳しくは、次サイクルにて入口空燃比のリッチ空燃比の度合いがリーン側にシフトするように図３（Ｃ）のような補正ｂに対して補正量の少ない補正ｃを行う。そして、再度ステップＳ１４の処理を行う。
【００４１】
ステップＳ２４では、Ｓパージ処理が複数回継続されているか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でＳパージ処理が複数回継続されており、ＮＯｘトラップ触媒２５に吸蔵されている硫黄分が減少しているとして、ステップＳ２６に進み、目標リッチ空燃比ＡＦrichをリーン側にシフトする。そして、本ルーチンを抜ける。判別結果が否（Ｎｏ）でＳパージ処理が複数回継続されていなければ、ＮＯｘトラップ触媒２５に吸蔵されている硫黄分が減少していないとして、本ルーチンを抜ける。
【００４２】
このように、出口空燃比がリッチ空燃比に振れない場合には、ＮＯｘトラップ触媒２５に酸素が吸蔵されているので、次サイクルで変調制御のリッチ空燃比のリッチ空燃比度合いを現サイクルのリッチ空燃比度合いに対して大きく設定して、ＮＯｘトラップ触媒２５内をリッチ雰囲気としＮＯｘトラップ触媒２５に吸蔵されている酸素の脱離を促進することができる。
【００４３】
従って、酸素の脱離を促進し、ＮＯｘトラップ触媒２５内をリッチ雰囲気として硫黄の脱離処理の開始を早めることが可能となる。これにより、硫黄脱離処理時間を短縮し、特に硫黄脱離処理初期での無駄な燃料消費を抑えることが可能となるので、硫黄脱離処理時全体での燃費を向上させることができる。また燃料噴射量を抑制しているのでポスト噴射の燃料による潤滑油の希釈、所謂オイルダイリューションを低減することができる。
【００４４】
また、変調制御の１サイクル内に出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行し、且つリッチ空燃比に移行後にリッチ空燃比が目標リッチ維持時間以上維持された場合には、次サイクルではＮＯｘトラップ触媒２５の入口空燃比のリッチ空燃比度合いを現サイクルのリッチ空燃比度合いに対して小さく設定し、ＮＯｘトラップ触媒２５内の酸素の脱離が完了したとして、ＮＯｘトラップ触媒２５内をリッチ雰囲気である度合いをＮＯｘトラップ触媒２５に吸蔵されている硫黄のＳパージ処理に最適なリッチ空燃比度合いとすることができる。
【００４５】
従って、Ｓパージ処理を最適にして、Ｓパージ処理における燃料の噴射量を最適にし、不要な燃料の噴射を抑制することができるので、燃費を向上させることができる。
また、変調制御の１サイクル内に出口空燃比がストイキから目標リッチ空燃比ＡＦrichに変移する期間内にＮＯｘトラップ触媒２５の出口空燃比がエンジン１の目標空燃比となるように燃料噴射ノズル２からの燃料噴射量を調整することができるので、正確にエンジン１の出力トルク補正を行うことができる。
【００４６】
また、Ｓパージ処理が複数回継続されていると判別されると、ＮＯｘトラップ触媒２５に吸蔵されている硫黄分が減少しているとして、目標リッチ空燃比ＡＦrichをリーン側にシフトするようにしているので、Ｓパージ処理の進行度合いに応じて燃料噴射量を連続的或いは段階的に少なくしているので、Ｓパージ処理による燃料の消費を抑制でき、更に燃費を向上させることができる。
［第２実施例］
次に、第２実施例について説明する。
【００４７】
図４は、本発明の第２実施例に係るＥＣＵ４０が実行するＳパージ制御のフローチャートの一部であり、図５は、本発明の第２実施例に係るＥＣＵ４０が実行するＳパージ制御のフローチャートの残部である。また、図６は、第２実施例におけるＳパージ制御での空燃比の変化を時系列で示す図であり、図中上段がＮＯｘトラップ触媒２５に流入する排気の空燃比、所謂入口空燃比を、下段が流出する排気の空燃比、所謂出口空燃比を示している。また、図中一点鎖線は、理論空燃比、所謂ストイキを、破線はリッチ側の目標リッチ空燃比ＡＦrich及びリーン側の目標リーン空燃比ＡＦleanをそれぞれ示している。更に図中（Ａ’）〜（Ｅ’）は、空燃比変調制御の各サイクルをそれぞれ示している。
【００４８】
図４及び５に示すように第２実施例では、上記第１実施例に対して、Ｓパージ制御の内容を変更しており、以下に上記第１実施例と異なる点に付いて説明する。
図４に示すように、ステップＳ１０’では、ＮＯｘトラップ触媒２５の出口空燃比がストイキからリッチ側に振れたか、否かを判別する。詳しくは、エンジン１が所定期間運転されＳパージ制御が開始されると、始めにＮＯｘトラップ触媒２５の出口空燃比が目標リーン空燃比ＡＦleanと目標リッチ空燃比ＡＦrichとなるように、ポスト噴射を行いＮＯｘトラップ触媒２５の入口空燃比を変調させる。そして、入口空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比へ変調後に出口空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比となるか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で出口空燃比が図６（Ｂ’）のようにリッチ側に振れれば、ステップＳ１４’に進む。判別結果が否（Ｎｏ）で出口空燃比が図６（Ａ’）のようにリッチ側に振れずストイキとなれば、ステップＳ１２’に進み、次サイクルにてポスト噴射量を増加する。詳しくは、次サイクルにて入口空燃比のリッチ空燃比の度合いがリッチ側に大きくなるように図６（Ｂ’）のような補正ａ’を行う。そして、再度ステップＳ１０’の処理を行う。
【００４９】
ステップＳ１４’では、出口空燃比のリッチ空燃比である期間が目標リッチ維持時間以上か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で図６（Ｃ’）、（Ｄ’）或いは（Ｅ’）のように、出口空燃比のリッチ空燃比である期間が目標リッチ維持時間以上であれば、ステップＳ１６’に進む。判別結果が否（Ｎｏ）で図６（Ｂ’）のように出口空燃比のリッチ空燃比である期間が目標リッチ維持時間未満であれば、ステップＳ１７’に進み、次サイクルにてポスト噴射期間を増大する。詳しくは、次サイクルにて入口空燃比のリッチ空燃比の度合いがリッチ側に大きくなるように図６（Ｃ’）のような噴射期間ａに対して噴射期間の長い噴射期間ｂとする。そして、再度ステップＳ１４’の処理を行う。
【００５０】
ステップＳ１６’では、トルク補正を実施する。詳しくは、図６（Ｃ’）、（Ｄ’）或いは（Ｅ’）のＦ／Ｂ区間内、即ち出口空燃比がストイキから目標リッチ空燃比ＡＦrichに変移する期間内にＮＯｘトラップ触媒２５の出口空燃比がエンジン１の目標空燃比となるように燃料噴射ノズル２からの燃料噴射量を調整する。そして、ステップＳ１８’に進む。
【００５１】
ステップＳ１８’では、出口空燃比のリッチ空燃比である期間が目標リッチ維持時間であるか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で図６（Ｅ’）のように出口空燃比のリッチ空燃比である期間が目標リッチ維持時間であれば、ステップＳ２４に進む。判別結果が否（Ｎｏ）で図６（Ｃ’）或いは（Ｄ’）のように出口空燃比のリッチ空燃比である期間が目標リッチ維持時間より長ければ、ステップＳ１９’に進み、次サイクルにてポスト噴射の噴射期間を減少する。詳しくは、次サイクルにて入口空燃比のリッチ空燃比の度合いがリーン側にシフトするように図６（Ｄ’）のような噴射期間ｂに対して噴射期間の短い噴射期間ｃとする。そして、ステップＳ２０’の処理を行う。
【００５２】
ステップＳ２０’では、出口空燃比のリッチ空燃比である期間が目標リッチ維持時間であるか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でステップＳ１８’及びステップＳ１９’の処理で出口空燃比のリッチ空燃比である期間が目標リッチ維持時間となっていれば、ステップＳ２４に進む。判別結果が否（Ｎｏ）でステップＳ１８’及びステップＳ１９’の処理で図６（Ｄ’）のように出口空燃比のリッチ空燃比である期間が目標リッチ維持時間より長ければ、ステップＳ２２’に進み、次サイクルにてポスト噴射量を減少する。詳しくは、次サイクルにて入口空燃比のリッチ空燃比の度合いがリーン側にシフトするように図６（Ｅ’）のような補正ａ’に対して補正量の少ない補正ｂ’を行う。そして、再度ステップＳ２０’の処理を行う。
【００５３】
ステップＳ２４では、Ｓパージ処理が複数回継続されているか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でＳパージ処理が複数回継続されており、ＮＯｘトラップ触媒２５に吸蔵されている硫黄分が減少しているとして、ステップＳ２６に進み、目標リッチ空燃比ＡＦrichをリーン側にシフトする。そして、本ルーチンを抜ける。判別結果が否（Ｎｏ）でＳパージ処理が複数回継続されていなければ、ＮＯｘトラップ触媒２５に吸蔵されている硫黄分が減少していないとして、本ルーチンを抜ける。
【００５４】
このように、出口空燃比がリッチ空燃比に振れない場合には、ＮＯｘトラップ触媒２５に酸素が吸蔵されているので、次サイクルで変調制御のリッチ空燃比のリッチ空燃比度合いを現サイクルのリッチ空燃比度合いに対して大きくし、更にポスト噴射の期間を延長し、ＮＯｘトラップ触媒２５の入口空燃比のリッチ空燃比である期間を増大して、ＮＯｘトラップ触媒２５内をリッチ雰囲気としＮＯｘトラップ触媒２５に吸蔵されている酸素の脱離を促進することができる。
【００５５】
従って、酸素の脱離を促進し、ＮＯｘトラップ触媒２５内をリッチ雰囲気として硫黄の脱離処理の開始を早めることが可能となる。これにより、硫黄脱離処理時間を短縮し、特に硫黄脱離処理初期での無駄な燃料消費を抑えることが可能となるので、硫黄脱離処理時全体での燃費を向上させることができる。また燃料噴射量を抑制しているのでポスト噴射の燃料による潤滑油の希釈、所謂オイルダイリューションを低減することができる。
【００５６】
また、変調制御の１サイクル内に出口空燃比が理論空燃比からリッチ空燃比に移行し、且つリッチ空燃比に移行後にリッチ空燃比が目標リッチ維持時間以上維持された場合には、ＮＯｘトラップ触媒２５内の酸素の脱離が完了したとして、次サイクルではポスト噴射の期間を短縮し、ＮＯｘトラップ触媒２５の入口空燃比のリッチ空燃比である期間を減少して、ＮＯｘトラップ触媒２５内をリッチ雰囲気である度合いをＮＯｘトラップ触媒２５に吸蔵されている硫黄のＳパージ処理に最適なリッチ空燃比度合いとすることができる。
【００５７】
従って、Ｓパージ処理処理を最適にして、Ｓパージ処理における燃料の噴射量を最適にし、不要な燃料の噴射を抑制することができるので、燃費を向上させることができる。
以上で本発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の実施形態は上記実施形態に限定されるものではない。
上記実施形態では、入口空燃比を燃料噴射ノズル２からのポスト噴射により制御するようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、酸化触媒２３の上流の排気管２２に当該排気管２２内に直接燃料等の還元剤を噴射する還元剤噴射装置を備え、当該還元剤噴射装置からの還元剤の噴射量により入口空燃比を制御するようにしてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、Ｓパージ処理が複数回継続されＮＯｘトラップ触媒２５に吸蔵されている硫黄分が減少していると判別されると、目標リッチ空燃比ＡＦrichをリーン側にシフトするようにしているが、これに限定されるものではなく、目標リッチ空燃比ＡＦrichである期間を短くしてもよく、即ち、ＮＯｘトラップ触媒２５から硫黄の脱離が進むにつれ、Ｓパージ処理に用いる燃料量を少なくすればよい。このことにより、Ｓパージ処理に用いる燃料量が減少するので燃費を向上させることができる。
【００５９】
また、上記実施形態では、ＮＯｘトラップ触媒２５の再生制御として硫黄成分のＳパージ処理を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ＮＯｘの還元浄化制御に本発明を適用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
1  エンジン（内燃機関）
２  燃料噴射ノズル（還元剤供給手段）
２３  酸化触媒
２４  ＤＰＦ
２５  ＮＯｘトラップ触媒（吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）
２８  Ａ／Ｆセンサ（空燃比検出手段）
４０  ＥＣＵ（変調制御手段、目標空燃比設定手段）
【図１】
0005626532.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005626532.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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