(57)【要約】【課題】本発明は、ＮＯｘトラップ触媒の脱離処理を適切に行うことのできる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】Ｓパージ制御中で、且つＮＯｘトラップ触媒の温度がＳパージ可能下限温度以上であれば、推定酸素消費時間を算出する(S10-S14)。そして、推定酸素消費時間が所定時間より長ければ、性能試験時のＨＣ添加ポスト噴射の噴射量に対して、推定酸素消費時間と所定時間の差分が大きくなるにつれてＨＣ添加ポスト噴射の噴射量が多くなるようにＨＣ添加ポスト噴射の噴射量を増加させる（S16,S18）。一方、推定酸素消費時間が所定時間より短ければ、性能試験時のＨＣ添加ポスト噴射の噴射量に対して、推定酸素消費時間と所定時間の差分が小さくなるにつれてＨＣ添加ポスト噴射の噴射量が少なくなるようにＨＣ添加ポスト噴射の噴射量を減少させる(S16,S20,S22)。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化吸蔵能力を持つ触媒を有する内燃機関の排気浄化装置において、
前記酸化吸蔵能力を持つ触媒の温度を検出する温度検出手段と、
前記酸化吸蔵能力を持つ触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
所定条件の成立後に前記還元剤供給手段より供給される前記還元剤によって、前記酸化吸蔵能力を持つ触媒を所定温度領域までを昇温させる昇温処理を実行した後に、前記酸化吸蔵能力を持つ触媒に吸着した排ガス成分を脱離させる脱離処理を実行する脱離処理実行手段と、
前記脱離処理時に前記酸化吸蔵能力を持つ触媒の前記温度が前記脱離処理時の基準温度よりも高くなるにつれて、前記脱離処理時の基準供給量に対して前記還元剤の供給量が増加するように前記還元剤供給手段より供給する前記還元剤の供給量を算出する供給量算出手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、前記酸素吸蔵能力を持つ触媒を有する前記内燃機関の１サイクル中に、前記内燃機関の出力トルクに寄与し筒内で燃焼が完結する複数回の燃料噴射で構成される主噴射グループと、前記内燃機関の前記出力トルクには寄与せず筒内で燃焼が完結する燃焼ポスト噴射と、排気系に未燃燃料を供給するＨＣ添加ポスト噴射とを含む複数回の燃料噴射を順に実行する燃料噴射手段を有し、
一サイクル中の前記燃料噴射手段からの総噴射量における前記燃焼ポスト噴射の噴射割合を増減して、前記酸化吸蔵能力を持つ触媒の前記温度を前記脱離処理時の前記基準温度に制御する温度制御手段を更に備え、
前記供給量算出手段は、一サイクル中の前記燃料噴射手段からの総噴射量における前記燃焼ポスト噴射の噴射割合が増加すると前記ＨＣ添加ポスト噴射の噴射割合を減少させ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】
前記還元剤供給手段は、前記燃料噴射手段であり、
前記酸素吸蔵能力を持つ触媒は、ＮＯｘトラップ触媒であり、
前記還元剤は、前記燃料噴射手段より噴射される前記主噴射グループと前記燃焼ポスト噴射と前記ＨＣ添加ポスト噴射にて噴射される燃料であり、
前記内燃機関の出力トルクに寄与しない前記還元剤は、前記燃焼ポスト噴射と前記ＨＣ添加ポスト噴射による燃料であって、
前記供給量算出手段は、前記脱離処理時に前記ＮＯｘトラップ触媒の前記温度が高くなるにつれて、前記燃焼ポスト噴射或いは前記ＨＣ添加ポスト噴射の少なくともいずれか一方の噴射量を増加して前記還元剤の供給量を増加させ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】
前記還元剤供給手段は、前記燃料噴射手段であり、
前記還元剤は、前記燃料噴射手段より噴射される前記主噴射グループと前記燃焼ポスト噴射と前記ＨＣ添加ポスト噴射にて噴射される燃料であり、
前記内燃機関の出力トルクに寄与しない前記還元剤は、前記燃焼ポスト噴射と前記ＨＣ添加ポスト噴射による燃料であって、
前記供給量算出手段は、前記脱離処理時に前記ＮＯｘトラップ触媒の前記温度が高くなるにつれて、前記脱離処理時の前記主噴射グループに前記燃焼ポスト噴射或いは前記ＨＣ添加ポスト噴射の少なくともいずれか一方を追加する間隔を短くして、前記還元剤の供給量を増加させ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。
【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、触媒のパージ制御時の燃料噴射補正を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ディーゼルエンジンでは、エンジンの運転状態に応じて燃料噴射時期及び燃料噴射量を調整する燃料噴射制御が行われている。そして、ディーゼルエンジンの排気系には、エンジンからの排ガスに含まれる微粒子状物質（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタや、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を捕集或いは酸化還元する酸化触媒、ＮＯｘトラップ触媒等の排ガス浄化装置が備えられている。
【０００３】
このような排ガス浄化装置では、ＰＭの堆積や燃料等に含まれる硫黄分（Ｓ）の吸着等により排ガス浄化能力が低下することから、排ガス浄化能力を回復させるべく再生制御が実施されている。
例えば、特許文献１では、排ガス浄化装置の再生制御における昇温制御時に排ガス浄化装置に流入する排ガスの温度に基づいて排ガス温度変化率を算出し、当該排ガス温度変化率に基づいて還元剤供給量を補正して、還元剤供給量の過剰による排気エミッションの悪化を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本願発明者の実験によると、図８のＮＯｘトラップ触媒温度と酸素吸蔵量及び酸素消費速度の関係を示す図のように、ＮＯｘトラップ触媒は、ＮＯｘトラップ触媒に吸着した硫黄分の脱離を行うＳパージ制御時にＮＯｘトラップ触媒温度が性能試験時のＮＯｘトラップ触媒温度、即ちＳパージ制御に最適なＮＯｘトラップ触媒温度に対して、ＮＯｘトラップ触媒温度が変化するとＮＯｘトラップ触媒内に吸蔵する酸素の量、所謂酸素吸蔵量が変化することと、ＮＯｘトラップ触媒温度が上昇するにつれ、ＮＯｘトラップ触媒での酸素消費速度が上昇することが確認された。
【０００６】
したがって、ＮＯｘトラップ触媒のＳパージ制御時に、特許文献１の技術を適用し、ＮＯｘトラップ触媒の昇温制御を実施しても、例えば昇温後のＮＯｘトラップ触媒温度が性能試験時のＮＯｘトラップ触媒温度、即ちＳパージ制御に最適なＮＯｘトラップ触媒温度から高温側にずれると、ＮＯｘトラップ触媒に吸蔵される酸素量が増加し、図９のＮＯｘトラップ触媒温度と酸素消費時間の関係を示す図のように吸蔵酸素の消費に時間を要する。よって、ＮＯｘトラップ触媒への還元剤の供給量が性能試験時と同一である場合には、ＮＯｘトラップ触媒に供給された還元剤の多くは吸蔵酸素の消費に用いられるのでＮＯｘトラップ触媒内をリッチ雰囲気とすることができず完全に硫黄分を脱離できない虞があり好ましいことではない。また、例えば昇温後のＮＯｘトラップ触媒温度が性能試験時のＮＯｘトラップ触媒温度、即ちＳパージ制御に最適なＮＯｘトラップ触媒温度から低温側にずれると、ＮＯｘトラップ触媒に吸蔵される酸素量が減少する。よって、ＮＯｘトラップ触媒への還元剤の供給量が性能試験時と同一である場合には、ＮＯｘトラップ触媒への還元剤の供給量が過剰となり臭気や白煙を排出する虞があり好ましいことではない。
【０００７】
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、ＮＯｘトラップ触媒の脱離処理を適切に行う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】
【０００８】
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、酸化吸蔵能力を持つ触媒を有する内燃機関の排気浄化装置において、前記酸化吸蔵能力を持つ触媒の温度を検出する温度検出手段と、前記酸化吸蔵能力を持つ触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、所定条件の成立後に前記還元剤供給手段より供給される前記還元剤によって、前記酸化吸蔵能力を持つ触媒を所定温度領域までを昇温させる昇温処理を実行した後に、前記酸化吸蔵能力を持つ触媒に吸着した排ガス成分を脱離させる脱離処理を実行する脱離処理実行手段と、前記脱離処理時に前記酸化吸蔵能力を持つ触媒の前記温度が前記脱離処理時の基準温度よりも高くなるにつれて、前記脱離処理時の基準供給量に対して前記還元剤の供給量が増加するように前記還元剤供給手段より供給する前記還元剤の供給量を算出する供給量算出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
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、前記内燃機関は、前記酸素吸蔵能力を持つ触媒を有する前記内燃機関の１サイクル中に、前記内燃機関の出力トルクに寄与し筒内で燃焼が完結する複数回の燃料噴射で構成される主噴射グループと、前記内燃機関の前記出力トルクには寄与せず筒内で燃焼が完結する燃焼ポスト噴射と、排気系に未燃燃料を供給するＨＣ添加ポスト噴射とを含む複数回の燃料噴射を順に実行する燃料噴射手段を有し、一サイクル中の前記燃料噴射手段からの総噴射量における前記燃焼ポスト噴射の噴射割合を増減して、前記酸化吸蔵能力を持つ触媒の前記温度を前記脱離処理時の前記基準温度に制御する温度制御手段を更に備え、前記供給量算出手段は、一サイクル中の前記燃料噴射手段からの総噴射量における前記燃焼ポスト噴射の噴射割合が増加すると前記ＨＣ添加ポスト噴射の噴射割合を減少させることを特徴とする。
【００１０】
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、前記還元剤供給手段は、前記燃料噴射手段であり、前記酸素吸蔵能力を持つ触媒は、ＮＯｘトラップ触媒であり、前記還元剤は、前記燃料噴射手段より噴射される前記主噴射グループと前記燃焼ポスト噴射と前記ＨＣ添加ポスト噴射にて噴射される燃料であり、前記内燃機関の出力トルクに寄与しない前記還元剤は、前記燃焼ポスト噴射と前記ＨＣ添加ポスト噴射による燃料であって、前記供給量算出手段は、前記脱離処理時に前記ＮＯｘトラップ触媒の前記温度が高くなるにつれて、前記燃焼ポスト噴射或いは前記ＨＣ添加ポスト噴射の少なくともいずれか一方の噴射量を増加して前記還元剤の供給量を増加させることを特徴とする。
【００１１】
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、前記還元剤供給手段は、前記燃料噴射手段であり、前記還元剤は、前記燃料噴射手段より噴射される前記主噴射グループと前記燃焼ポスト噴射と前記ＨＣ添加ポスト噴射にて噴射される燃料であり、前記内燃機関の出力トルクに寄与しない前記還元剤は、前記燃焼ポスト噴射と前記ＨＣ添加ポスト噴射による燃料であって、前記供給量算出手段は、前記脱離処理時に前記ＮＯｘトラップ触媒の前記温度が高くなるにつれて、前記脱離処理時の前記主噴射グループに前記燃焼ポスト噴射或いは前記ＨＣ添加ポスト噴射の少なくともいずれか一方を追加する間隔を短くして、前記還元剤の供給量を増加させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、酸素吸蔵能力を持つ触媒の温度が高くなるにつれて、還元剤の供給量を増加させることで、酸素吸蔵能力を持つ触媒内に吸蔵された酸素を適切に消費することができ、酸素吸蔵能力を持つ触媒内を所望の空燃比に近づけることができ、酸素吸蔵能力を持つ触媒内を早期にリッチ化することができるので、酸素吸蔵能力を持つ触媒の過リッチによる臭気や白煙の発生の抑制、或いは過リーンによる不完全な脱離処理等を防止し、酸素吸蔵能力を持つ触媒の脱離処理を適切に行うことができる。
【００１３】
また、請求項２の発明によれば、例えば、酸素吸蔵能力を持つ触媒の温度が脱離処理時の基準温度より高いような場合には、脱離処理時の基準供給量に対して内燃機関の出力トルクに寄与しない燃焼ポスト噴射の噴射割合を増加させることで、酸素吸蔵能力を持つ触媒への酸素の供給量が減少させ、酸素吸蔵能力を持つ触媒内での酸化反応が減少するので、酸素吸蔵能力を持つ触媒の温度を低下させることができる。また、燃焼ポスト噴射の噴射割合を増加するとＨＣ添加ポスト噴射の噴射割合を減少させることで、一サイクル中での燃料噴射手段からの総噴射量、即ち酸素吸蔵能力を持つ触媒に供給する還元剤の総供給量の変化を抑制できる。
【００１４】
よって、酸素吸蔵能力を持つ触媒に供給する還元剤の総供給量の変化を抑制しつつ、酸素吸蔵能力を持つ触媒の温度を脱離処理時の基準温度とすることができるので、酸素吸蔵能力を持つ触媒の脱離処理を適切に行うことができる。
また、請求項３の発明によれば、脱離処理時にＮＯｘトラップ触媒の温度が高くなるにつれて、燃焼ポスト噴射或いはＨＣ添加ポスト噴射の少なくともいずれか一方の噴射量を増加して還元剤の供給量を増加させることで、ＮＯｘトラップ触媒内を所望の空燃比に近づけることができ、ＮＯｘトラップ触媒内を早期にリッチ化することができるので、ＮＯｘトラップ触媒の過リッチによる臭気や白煙の発生の抑制、或いは過リーンによる不完全な脱離処理等を防止し、ＮＯｘトラップ触媒の脱離処理を適切に行うことができる。
【００１５】
また、請求項４の発明によれば、脱離処理時にＮＯｘトラップ触媒の温度が高くなるにつれて、脱離処理時の主噴射グループに燃焼ポスト噴射或いはＨＣ添加ポスト噴射の少なくともいずれか一方を追加する間隔を短くして、還元剤の供給量を増加させることで、ＮＯｘトラップ触媒内を所望の空燃比に近づけることができ、ＮＯｘトラップ触媒内を早期にリッチ化することができるので、過リーンによる不完全な脱離処理等を防止し、ＮＯｘトラップ触媒の脱離処理を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】エンジンの通常運転時における燃料の噴射時期と筒内圧力の変化の一例を時系列で示す図である。
【図３】エンジンの性能試験時のＳパージ制御における燃料の噴射時期と筒内圧力の変化の一例を時系列で示す図である。
【図４】本発明の第１実施例に係る内燃機関の排気浄化装置のエンジンコントロールユニットが実行する燃料噴射制御のフローチャートである。
【図５】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パージ制御時の還元剤供給量の増量時における燃料の噴射時期と筒内圧力の変化の一例を時系列で示す図である。
【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パージ制御時の還元剤供給量の増量時における燃料の噴射時期と筒内圧力の変化の一例を時系列で示す図である。
【図７】本発明の第３実施例に係る内燃機関の排気浄化装置のＳパージ制御時における還元剤供給量補正の一例を時系列で示す図である。
【図８】ＮＯｘトラップ触媒温度と酸素吸蔵量或いは酸素消費速度の関係を示す図である。
【図９】ＮＯｘトラップ触媒温度と酸素消費時間の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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、内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジン１の概略構成図である。図２は、エンジン１の通常運転時における燃料の噴射時期と筒内圧力の変化の一例を時系列で示す図である。図３は、エンジン１の性能試験時のＳパージ制御における燃料の噴射時期と筒内圧力の変化の一例を時系列で示す図である。なお、図２及び３の上段は、筒内圧力、即ちエンジン１のシリンダ内の圧力の変化を、下段がエンジンコントロールユニット２０より出力される燃料噴射ノズル２の駆動信号の変化、即ち燃料の噴射時期を示している。なお、図２及び３に示すように、プレ噴射、メイン噴射及びアフタ噴射からなる主噴射グループは、噴射により筒内圧力が変化していることからエンジン１の出力トルクに寄与している。また、図３に示すように、燃焼ポスト噴射及びＨＣ添加ポスト噴射は、噴射を行っても筒内圧力が変化しないことから、エンジン１の出力トルクに寄与していない。
【００１８】
図１に示すように、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、動力源として図示しない車両に搭載されるエンジン（内燃機関）１に設けられる燃料噴射ノズル（燃料噴射手段、還元剤供給手段）２と、温度センサ（温度検出手段）１３と、エンジンコントロールユニット（脱離処理実行手段、供給量算出手段、温度制御手段）２０とから構成される。
エンジン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）である。詳しくは、コモンレールに蓄圧された高圧燃料（本発明の還元剤に相当）を各気筒の燃料噴射ノズル２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。また、エンジン１の各気筒の燃焼室３の下流には、燃焼室３内の排ガスを排出するエキゾーストポート４が燃焼室３と連通するように形成されている。
【００１９】
そして、エキゾーストポート４の下流には、各気筒から排出される排ガスをまとめるエキゾーストマニフォールド５と、ターボチャージャ６に排ガスを導入するタービンハウジング６ａと、排気管７とが連通するように設けられている。
排気管７には、上流から順番に排ガス中の炭化水素（ＴＨＣ）或いは一酸化炭素（ＣＯ）等の被酸化成分を酸化する酸化触媒８と、排ガス中の黒鉛を主成分とする微粒子状物資（ＰＭ）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９と、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵還元するＮＯｘトラップ触媒１０，１１とが連通するように設けられている。
【００２０】
ディーゼルパティキュレートフィルタ９は、ＨＣ添加された排ガスを酸化触媒８で酸化し高温の排ガスとして、ディーゼルパティキュレートフィルタ９に当該高温の排ガスを流入させることで堆積したＰＭを燃焼除去するＰＭ燃焼処理を行うことでＰＭによる詰まりが解消される。
ＮＯｘトラップ触媒１０，１１は、排ガス中のＮＯｘを一時的に吸蔵し、排ガスをリッチ空燃比とするＮＯｘパージ処理を行うことで吸蔵したＮＯｘを還元してＮＯｘを浄化する。さらに、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１は、排ガス中の硫黄分（Ｓ）を吸着し、ＮＯｘの浄化性能が悪化することから、燃料噴射ノズル２より還元剤としての燃料を噴射して、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１に流入する排ガスをリッチ空燃比として吸着した硫黄分を脱離するＳパージ制御（本発明の脱離処理の相当）を行う必要がある。
【００２１】
ＮＯｘトラップ触媒１０，１１を収納するケーシング１２には、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度を検出する温度センサ１３がケーシング１２内に突出するように設けられている。
また、ＮＯｘトラップ触媒１１の下流の排気管７には、ＮＯｘトラップ触媒１１から流出した排ガスの空燃比を検出する空燃比センサ１４が設けられている。
【００２２】
燃料噴射ノズル２、温度センサ１３、及び空燃比センサ１４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等を含んで構成されるエンジンコントロールユニット２０と電気的に接続されている。そして、エンジンコントロールユニット２０は、各種センサ類からの各情報に基づきエンジン１に備わる図示しない各種装置の作動を制御する。
【００２３】
エンジンコントロールユニット２０の入力側には、温度センサ１３、及び空燃比センサ１４等のセンサ類が電気的に接続されており、これら各種センサ類からの検出情報が入力される。
一方、エンジンコントロールユニット２０の出力側には、燃料噴射ノズル２が電気的に接続されている。
【００２４】
これより、エンジンコントロールユニット２０は、各センサの検出値に基づき、エンジン１の通常運転時に、図２に示すような、燃料噴射ノズル２に駆動信号を供給し、燃料噴射ノズル２からのプレ噴射とメイン噴射とアフタ噴射とで構成され、エンジン１の出力トルクに寄与する主噴射グループの燃料噴射量及び噴射時期を最適に制御する。また、エンジンコントロールユニット２０は、各センサの検出値に基づき、車両の運転状況を判別しディーゼルパティキュレートフィルタ９に堆積したＰＭの堆積量、或いは排ガス中の硫黄分或いはＮＯｘのＮＯｘトラップ触媒１０，１１への吸着量を判別して、ＰＭの燃焼処理、或いは硫黄或いはＮＯｘのパージ処理を行うべく排ガスをリッチ空燃比とするためのＨＣ添加を行うために、図３に示す燃焼ポスト噴射とＨＣ添加ポスト噴射を制御する。なお、燃焼ポスト噴射は、エンジン１の出力トルクに寄与せず、エンジン１の筒内（シリンダ内）で燃料の燃焼が完了するように膨張行程前期に燃料を燃焼室３に噴射するものである。また、ＨＣ添加ポスト噴射は、エンジン１の出力トルクに寄与せず、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１で燃料が燃焼するように膨張行程後期に燃料を燃焼室３に噴射するものである。そして、エンジンコントロールユニット２０では、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１に吸着した硫黄分の脱離を行うＳパージ制御（本発明の脱離処理）時に、温度センサ１３にて検出されるＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度に基づき、燃焼ポスト噴射とＨＣ添加ポスト噴射の制御を行って還元剤である燃料の供給量或いは供給間隔を可変させる燃料噴射制御を行う。
［第１実施例］
次に本発明の第１実施例に係る内燃機関の排気浄化装置のエンジンコントロールユニット２０にけるＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度に基づき、ＨＣ添加ポスト噴射の噴射量を補正して、還元剤の供給量を可変させる燃料噴射制について説明する。
【００２５】
図４は、本発明の第１実施例に係る内燃機関の排気浄化装置のエンジンコントロールユニット２０が実行する燃料噴射制御のフローチャートである。図５は、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パージ制御時の還元剤供給量の増量時における燃料の噴射時期と筒内圧力の変化の一例を時系列で示す図である。図５の上段は、筒内圧力、即ちエンジン１のシリンダ内の圧力の変化を、下段がエンジンコントロールユニット２０より出力される燃料噴射ノズル２の駆動信号の変化、即ち燃料の噴射時期を示している。なお、図５中のハッチング破線は、性能試験時の噴射時期を示す。
【００２６】
図４に示すように、ステップＳ１０では、Ｓパージ制御中か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でエンジン１の運転状態等が所定条件を満たしＳパージ制御が実施されていれば、ステップＳ１２に進む。判別結果が否（Ｎｏ）でＳパージ制御が実施されていなければ、本ルーチンをリターンする。
ステップＳ１２では、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度がＳパージ可能下限温度以上か、否かを判別する。詳しくは、図３のように燃料ポスト噴射及びＨＣ添加ポスト噴射が追加して、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度が図９に示すＳパージを可能な下限温度であるＳパージ可能下限温度以上（本発明の所定温度領域に相当）となるように制御する昇温制御（本発明の昇温処理に相当）を行って、温度センサ１３にて検出されるＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度がＳパージ可能下限温度以上となったか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でＮＯｘトラップ触媒１０，１１がＳパージ可能下限温度以上に昇温していれば、ステップＳ１４に進む。判別結果が否（Ｎｏ）でＮＯｘトラップ触媒１０，１１がＳパージ可能下限温度以上に昇温していなければ、本ルーチンをリターンする。
【００２７】
ステップＳ１４では、推定酸素消費時間を算出する。詳しくは、予め実験や解析等により設定された図９に示すようなＮＯｘトラップ触媒温度と吸蔵酸素消費時間の関係と、温度センサ１３にて検出されるＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度より、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１内に吸蔵されている酸素の推定消費時間である推定酸素消費時間を算出する。そして、ステップＳ１６に進む。
【００２８】
ステップＳ１６では、推定酸素消費時間が所定時間より長いか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で推定酸素消費時間が所定時間より長ければ、ステップＳ１８に進む。判別結果が否（Ｎｏ）で推定酸素消費時間が所定時間より長くなければ、ステップＳ２０に進む。なお、所定時間は、図９に示す性能試験時の触媒温度（ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度）（本発明の脱離処理時の基準温度に相当）における酸素消費時間に設定される。
【００２９】
ステップＳ１８では、還元剤供給量を増加させる。詳しくは、推定酸素消費時間と所定時間の差分を算出する。そして、図５に示すように、図３の性能試験時のＨＣ添加ポスト噴射の噴射量（本発明の脱離処理時の基準供給量に相当）に対して、推定酸素消費時間と所定時間の差分が大きくなるにつれてＨＣ添加ポスト噴射の噴射量が多くなるようにＨＣ添加ポスト噴射の噴射量を増加させる。そして、本ルーチンをリターンする。
【００３０】
一方、ステップＳ２０では、推定酸素消費時間が所定時間より短いか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で推定酸素消費時間が所定時間より短ければ、ステップＳ２２に進む。判別結果が否（Ｎｏ）で推定酸素消費時間が所定時間より短くなければ、推定酸素消費時間が性能試験時のＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度における酸素消費時間と同一であり、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１内の空燃比を補正する必要がないとして、本ルーチンをリターンする。
【００３１】
ステップＳ２２では、還元剤供給量を減少させる。詳しくは、推定酸素消費時間と所定時間の差分を算出する。そして、図３の性能試験時のＨＣ添加ポスト噴射の噴射量（本発明の脱離処理時の基準供給量に相当）に対して、推定酸素消費時間と所定時間の差分が小さくなるにつれてＨＣ添加ポスト噴射の噴射量が少なくなるようにＨＣ添加ポスト噴射の噴射量を減少させる。そして、本ルーチンをリターンする。
【００３２】
このように本発明の第１実施例に係る内燃機関の排気浄化装置では、Ｓパージ制御中であって、昇温制御が行われＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度がＳパージ可能下限温度以上となると、図９に示すようなＮＯｘトラップ触媒温度と吸蔵酸素消費時間の関係とＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度より、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１内に吸蔵されている酸素の推定消費時間である推定酸素消費時間を算出する。そして、当該推定酸素消費時間が性能試験時の触媒温度（ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度）における酸素消費時間より長ければ、性能試験時のＨＣ添加ポスト噴射の噴射量に対して、推定酸素消費時間と所定時間の差分が大きくなるにつれてＨＣ添加ポスト噴射の噴射量が多くなるようにＨＣ添加ポスト噴射の噴射量を増加させて、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１への還元剤の供給量を増加させる。また、当該推定酸素消費時間が性能試験時の触媒温度（ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度）における酸素消費時間より短ければ、性能試験時のＨＣ添加ポスト噴射の噴射量に対して、推定酸素消費時間と所定時間の差分が小さくなるにつれてＨＣ添加ポスト噴射の噴射量が少なくなるようにＨＣ添加ポスト噴射の噴射量を減少させて、還元剤の供給量を減少させる。即ち、図９に示すように推定酸素消費時間は、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度の影響を受けていることから、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度が性能試験時の温度に対して高くなるにつれ、ＨＣ添加ポスト噴射の噴射量を増加させ、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度が性能試験時の温度に対して低くなるにつれ、ＨＣ添加ポスト噴射の噴射量を増加させているといえる。
【００３３】
したがって、Ｓパージ制御時にＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度が性能試験時の温度に対して高くなるにつれ、ＨＣ添加ポスト噴射の噴射量を増加させ、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度が性能試験時の温度に対して低くなるにつれ、ＨＣ添加ポスト噴射の噴射量を増加させることで、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１内を所望の空燃比に近づけることができ、早期にリッチ化することができるので、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の過リッチによる臭気や白煙の発生の抑制、或いは過リーンによる不完全な脱離処理等を防止し、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の脱離処理を適切に行うことができる。
［第２実施例］
以下、本発明の第２実施例に係る内燃機関の排気浄化装置のエンジンコントロールユニット２０におけるＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度に基づき、燃焼ポスト噴射及びＨＣ添加ポスト噴射の噴射量を補正して、還元剤の供給量を可変させる燃料噴射制について説明する。
【００３４】
図６は、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パージ制御時の還元剤供給量の増量時における燃料の噴射時期と筒内圧力の変化の一例を時系列で示す図である。図６の上段は、筒内圧力、即ちエンジン１のシリンダ内の圧力の変化を、下段がエンジンコントロールユニット２０より出力される燃料噴射ノズル２の駆動信号の変化、即ち燃料の噴射時期を示している。なお、図６中のハッチング破線は、性能試験時の噴射時期を示す。
【００３５】
なお、第２実施例では、Ｓパージ制御中のＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度を性能試験時温度とするために、上記第１実施例のステップＳ１８及びステップＳ２２に対して、還元剤供給量の増加方法或いは減少方法が異なっており、以下に第２実施例のステップＳ１８及びステップＳ２２での還元剤供給量の増加方法或いは減少方法に付いて説明する。
【００３６】
ステップＳ１８では、還元剤供給量を増加させる。詳しくは、推定酸素消費時間と所定時間の差分を算出する。そして、図３の性能試験時のＨＣ添加ポスト噴射の噴射量（本発明の脱離処理時の基準供給量に相当）に対して、推定酸素消費時間と所定時間の差分が大きくなるにつれてＨＣ添加ポスト噴射の噴射量が多くなるようにＨＣ添加ポスト噴射の噴射量を増加させる。次にＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度と性能試験時のＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度の差分を算出する。そして、図６に示すように、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度と性能試験時のＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度の差分が大きくなるにつれて燃焼ポスト噴射の噴射量が多くなるように燃焼ポスト噴射の噴射量を増加させる。次に、図６に示すように、上記にて増量されたＨＣ添加ポスト噴射の噴射量より燃焼ポスト噴射にて増加した噴射量を減算してＨＣ添加ポスト噴射の噴射量とする。そして、本ルーチンをリターンする。
【００３７】
一方、ステップＳ２２では、還元剤供給量を減少させる。詳しくは、推定酸素消費時間と所定時間の差分を算出する。そして、図３の性能試験時のＨＣ添加ポスト噴射の噴射量（本発明の脱離処理時の基準供給量に相当）に対して、推定酸素消費時間と所定時間の差分が小さくなるにつれてＨＣ添加ポスト噴射の噴射量が少なくなるようにＨＣ添加ポスト噴射の噴射量を減少させる。次にＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度と性能試験時のＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度の差分を算出する。そして、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度と性能試験時のＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度の差分が小さくなるにつれて燃焼ポスト噴射の噴射量が少なくなるように燃焼ポスト噴射の噴射量を減少させる。次に、上記にて減量されたＨＣ添加ポスト噴射の噴射量より燃焼ポスト噴射にて減少した噴射量を加算してＨＣ添加ポスト噴射の噴射量とする。そして、本ルーチンをリターンする。
【００３８】
このように本発明の第２実施例に係る内燃機関の排気浄化装置では、Ｓパージ制御中であって、昇温制御が行われＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度がＳパージ可能下限温度以上となると、図９に示すようなＮＯｘトラップ触媒温度と吸蔵酸素消費時間の関係とＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度より、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１内に吸蔵されている酸素の推定消費時間である推定酸素消費時間を算出する。そして、当該推定酸素消費時間が性能試験時の触媒温度（ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度）における酸素消費時間より長ければ、性能試験時のＨＣ添加ポスト噴射の噴射量に対して、推定酸素消費時間と所定時間の差分が大きくなるにつれてＨＣ添加ポスト噴射の噴射量が多くなるようにＨＣ添加ポスト噴射の噴射量を増加させる。そして、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度と性能試験時のＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度の差分が大きくなるにつれて燃焼ポスト噴射の噴射量が多くなるように燃焼ポスト噴射の噴射量を増加させる。次に、増量されたＨＣ添加ポスト噴射の噴射量より燃焼ポスト噴射にて増加した噴射量を減算してＨＣ添加ポスト噴射の噴射量としている。一方、当該推定酸素消費時間が性能試験時の触媒温度における酸素消費時間より長ければ、性能試験時のＨＣ添加ポスト噴射の噴射量に対して、推定酸素消費時間と所定時間の差分が小さくなるにつれてＨＣ添加ポスト噴射の噴射量が少なくなるようにＨＣ添加ポスト噴射の噴射量を減少させる。そして、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度と性能試験時のＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度の差分が小さくなるにつれて燃焼ポスト噴射の噴射量が少なくなるように燃焼ポスト噴射の噴射量を減少させる。そして、次に、減量されたＨＣ添加ポスト噴射の噴射量より燃焼ポスト噴射にて減少した噴射量を加算してＨＣ添加ポスト噴射の噴射量としている。
【００３９】
燃焼ポスト噴射の噴射量を増加させると、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１への酸素の供給量が減少し、ＮＯｘトラップ触媒内での酸化反応が減少するので、ＮＯｘトラップ触媒の温度を低下させることができる。また、燃焼ポスト噴射の噴射量を減少させると、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１への酸素の供給量が増加し、ＮＯｘトラップ触媒内での酸化反応が増大するので、ＮＯｘトラップ触媒の温度を上昇させることができる。
【００４０】
したがって、一サイクル中のプレ噴射、メイン噴射及びアフタ噴射の主噴射グループと燃焼ポスト噴射とＨＣ添加ポスト噴射にて燃料噴射ノズル２より噴射される燃料の総噴射量における燃焼ポスト噴射の噴射割合を増減させることで、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度を性能試験時のＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度に制御することができる。また、燃焼ポスト噴射の噴射割合を増加するとＨＣ添加ポスト噴射の噴射割合を減少させることで、一サイクル中でのプレ噴射、メイン噴射及びアフタ噴射の主噴射グループと燃焼ポスト噴射とＨＣ添加ポスト噴射にて燃料噴射ノズル２より噴射される燃料の総噴射量、即ちＮＯｘトラップ触媒１０，１１に供給する還元剤の総供給量の変化を抑制できる。
【００４１】
よって、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１に供給する還元剤の総供給量の変化を抑制しつつ、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度を性能試験時のＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度とすることができるので、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１のＳ脱離処理を適切に行うことができる。
［第３実施例］
以下、本発明の第２実施例に係る内燃機関の排気浄化装置のエンジンコントロールユニット２０におけるＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度に基づき、燃焼ポスト噴射及びＨＣ添加ポスト噴射の噴射量を補正して、還元剤の供給量を可変させる燃料噴射制について説明する。
【００４２】
図７は、本発明の第３実施例に係る内燃機関の排気浄化装置のＳパージ制御時における還元剤供給量補正の一例を時系列で示す図である。図７は、上段より性能試験時、触媒温度低温時、触媒温度高温時の還元剤供給タイミングを示している。そして、図７中の黒塗り部は、還元剤供給サイクルが実施されていることを示し、その他の部位は、還元剤非供給サイクルであることを示している。還元剤供給サイクルは、図３に示すような、一サイクルでプレ噴射とメイン噴射とアフタ噴射と燃焼ポスト噴射とＨＣ添加ポスト噴射とを行う燃料噴射サイクルを一定のサイクル数だけ実施して還元剤を供給するサイクルである。また、還元剤非供給サイクルは、図２に示すような一サイクルでプレ噴射とメイン噴射とアフタ噴射とを行う燃料噴射サイクルを一定のサイクル数だけ実施して還元剤の供給を停止するサイクルである。そして、還元剤供給タイミングは、還元剤供給サイクルと還元剤非供給サイクルとを実施する間隔である。
【００４３】
なお、第３実施例では、上記第１実施例のステップＳ１８及びステップＳ２２に対して、還元剤供給量の増加方法或いは減少方法が異なっており、以下に第３実施例のステップＳ１８及びステップＳ２２での還元剤供給量の増加方法或いは減少方法に付いて説明する。
ステップＳ１８では、還元剤供給量を増加させる。詳しくは、推定酸素消費時間と所定時間の差分を算出する。そして、推定酸素消費時間と所定時間の差分が大きくなるにつれて、図７の性能試験時の還元剤供給タイミングに対して、図７のＮＯｘトラップ触媒温度高温時のように還元剤供給タイミングが短くなるように還元剤供給タイミングを短縮させる。そして、本ルーチンをリターンする。
【００４４】
一方、ステップＳ２２では、還元剤供給量を減少させる。詳しくは、推定酸素消費時間と所定時間の差分を算出する。そして、推定酸素消費時間と所定時間の差分が小さくなるにつれて、図７の性能試験時の還元剤供給タイミングに対して、図７のＮＯｘトラップ触媒温度低温時のように還元剤供給タイミングが長くなるように還元剤供給タイミングを延長させる。そして、本ルーチンをリターンする。
【００４５】
このように本発明の第３実施例に係る内燃機関の排気浄化装置では、Ｓパージ制御中であって、昇温制御が行われＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度がＳパージ可能下限温度以上となると、図９に示すようなＮＯｘトラップ触媒温度と吸蔵酸素消費時間の関係とＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度より、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１内に吸蔵されている酸素の推定消費時間である推定酸素消費時間を算出する。そして、当該推定酸素消費時間が性能試験時の触媒温度（ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度）における酸素消費時間より長ければ、性能試験時の還元剤供給タイミングに対して、推定酸素消費時間と所定時間の差分が大きくなるにつれて還元剤供給タイミングが短くなるように還元剤供給タイミングを短縮させる。また、当該推定酸素消費時間が性能試験時の触媒温度における酸素消費時間より長ければ、性能試験時のＨＣ添加ポスト噴射の噴射量に対して、推定酸素消費時間と所定時間の差分が小さくなるにつれて還元剤供給タイミングが長くなるように還元剤供給タイミングを延長させている。
【００４６】
したがって、Ｓパージ制御時にＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度が高くなるにつれて、Ｓパージ制御時のプレ噴射とメイン噴射とアフタ噴射とを実施する還元剤非供給サイクルとプレ噴射とメイン噴射とアフタ噴射と燃焼ポスト噴射とＨＣ添加ポスト噴射とを実施する還元剤供給サイクルとの間隔を短くして、還元剤の供給量を増加させることで、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１内を所望の空燃比に近づけることができるので、早期にリッチ化することができるので、過リーンによる不完全な脱離処理等を防止し、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の脱離処理を適切に行うことができる。
【００４７】
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施例では、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度を温度センサ１３にて検出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ＮＯｘトラップ触媒１０，１１の上流或いは下流のいずれかに排ガス温度を検出する排ガス温度センサを配設し、排ガス温度よりＮＯｘトラップ触媒１０，１１の温度を推定するようにしてもよい。
【００４８】
また、本実施例では、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１への還元剤の供給を燃焼ポスト噴射とＨＣ添加ポスト噴射の追加で行っているが、これに限定されるものではなく、例えば酸化触媒８の上流の排気管７に還元剤供給装置を配設し、当該還元剤供給装置より還元剤を供給してもよい。
また、本実施例では、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１に吸着した硫黄部を脱離するＳパージ制御において本燃料噴射制御を適用しているが、これに限定されるものではなく、例えば、ＮＯｘトラップ触媒１０，１１に吸着したＮＯｘを脱離させるＮＯｘパージ制御に本燃料噴射制御を適用しても同様の効果を得ることが可能である。
【００４９】
また、例えば、第１実施例及び第２実施例では、ＨＣポスト噴射の噴射量を可変させて、還元剤の供給量を可変させているが、これに限定されるものではなく、燃焼ポスト噴射の噴射量のみを可変させて、還元剤の供給量を可変させるようにしてもよい。
また、例えば、第３実施例では、還元剤非供給サイクルと還元剤供給サイクルの間隔を可変させて、還元剤の供給量を調整しているが、これに限定されるものではなく、例えば還元剤非供給サイクルと還元剤供給サイクルの間隔を一定として、還元剤供給サイクルでの還元剤の供給量を可変させて、還元剤の供給量を調整してもよい。
【００５０】
さらには、本実施例ではディーゼルエンジンとＮＯｘトラップ触媒との組み合わせにおけるＳパージ制御の例を示したが、例えばガソリンエンジンと酸素吸蔵能力をもつ三元触媒との組み合わせにおけるＨＣとＮＯｘの脱離処理制御に用いてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  エンジン（内燃機関）
２  燃料噴射ノズル（燃料噴射手段、還元剤供給手段）
８  酸化触媒
９  ディーゼルパティキュレートフィルタ
１０  ＮＯｘトラップ触媒
１１  ＮＯｘトラップ触媒
１３  温度センサ（温度検出手段）
２０  エンジンコントロールユニット（脱離処理実行手段、供給量算出手段、温度制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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