(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触媒の上流側に燃料を噴射する排気燃料噴射装置と、
前記触媒のＨＣ酸化能力を推定する酸化能力推定手段と、
排気中のＮＯｘが前記触媒で連続的に還元されるように、前記推定されたＨＣ酸化能力に基づいて前記排気燃料噴射装置からの排気燃料噴射量を制御する排気燃料噴射制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
前記触媒の温度を検出する触媒温度センサと、
前記触媒に流入する排気の温度に応じた排気熱相関項及び前記触媒への流入燃料量に応じた発熱項の少なくとも２項を有する触媒熱モデルを用いて前記触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、
前記触媒温度センサの検出値と前記触媒温度推定手段の推定値との差が小さくなるように、前記排気熱相関項に含まれる第１パラメータ及び前記発熱項に含まれる第２パラメータの値を逐次同定する同定手段と、を備え、
前記酸化能力推定手段は、前記第２パラメータを用いて前記触媒のＨＣ酸化能力を推定し、
前記同定手段は、前記流入燃料量が０であるときには前記第１パラメータの値を更新し、前記流入燃料量が０でないときには前記第１パラメータの値を固定しながら前記第２パラメータの値を更新することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記流入燃料量は、前記排気燃料噴射装置からの排気燃料噴射量とアフター噴射量とを合算して得られる燃料量に、アフター噴射量が多くなるほど小さくなる補正係数を乗ずることによって算出され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システム。
【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システムに関する。より詳しくは、排気管内に設けられた排気浄化触媒と、排気浄化触媒の上流側に燃料を噴射する排気燃料インジェクタとを備えた、所謂排気燃料噴射式の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図３０は、排気燃料噴射式の排気浄化システム１００の構成を示す図である。排気浄化システム１００は、排気管１０１内に燃料を噴射する排気燃料インジェクタ１０２と、リーン運転中に排気に含まれるＮＯｘを吸蔵し、インジェクタ１０２から燃料が噴射されると、これを還元剤としてＮＯｘを還元する排気浄化触媒（以下、ＬＮＴ（Lean  NOx  Trap）という）１０４と、を備える。
【０００３】
近年では、インジェクタ１０２から燃料を噴射し、ＬＮＴ１０４においてＮＯｘを還元する際、インジェクタ１０２からの排気燃料噴射量を５Ｈｚ以上の周期で所定の範囲内で増減すると、ＬＮＴ１０４では炭化水素由来の中間生成物が生成され、この中間生成物によって高い浄化率でＮＯｘを浄化できることが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
図３１は、排気燃料噴射量と、ＬＮＴ１０４によるＮＯｘ浄化率、ＬＮＴ１０４からのＨＣスリップ量、及びＬＮＴ１０４における中間生成物の生成量との関係を示す図である。図３１に示すように、排気燃料噴射量を増やすとＮＯｘ浄化率も上昇する。しかしながら、ＬＮＴ１０４における中間生成物の生成量には限りがあることから、排気燃料噴射量が、生成量の増加が鈍化し始める量を超えると、ＮＯｘの浄化に寄与する中間生成物になれなかった燃料がＨＣとしてＬＮＴ１０４の下流側へ排出される。このため、ＮＯｘ浄化率をできるだけ高くしながら、かつＨＣスリップ量をできるだけ抑制するためには、排気燃料噴射量は、ＨＣスリップが開始するＧ２で示す量か又はＧ２よりもやや多い量に制御することが好ましい。
【０００５】
図３１において、Ｇ２又はＧ２よりもやや大きな領域に排気燃料噴射量を制御するためには、誤って過大なＨＣスリップが発生するのを防止するため、ＨＣスリップを検出できるセンサが必要となるが、現存する車載センサには排気中のＨＣを検出できるものは存在しない。このため従来は、排気燃料噴射量をＧ２又はＧ２よりもやや大きな領域へ積極的に制御することはできず、過大なＨＣスリップの発生を確実に防止できるようにＧ２よりも少ないＧ１程度まで抑制せざるを得なかった。
【０００６】
図３２は、ＬＮＴの酸化能力と、ＮＯｘ浄化率及び中間生成物の生成量との関係を示す図である。なお図３２の例では、排気燃料噴射量を一定に保ちながらＬＮＴの酸化能力のみを変化させた場合を示す。図３２に示すように、中間生成物の生成量とＮＯｘ浄化率とはほぼ同じ変化を示す。すなわち、ＬＮＴにおけるＮＯｘ浄化率は、中間生成物の生成量が増加するほど高くなる。
【０００７】
ＬＮＴの酸化能力が図３２のハッチングで示す領域Ox_opより弱くなると、ＬＮＴにおける中間生成物の生成量は減少する。また、ＬＮＴの酸化能力が同じ領域Ox_opより強くなった場合も、ＬＮＴにおける中間生成物の生成量は減少する。これは、酸化能力が強くなると、供給された燃料がＬＮＴにおいてＣＯ２とＨ２Ｏに直接酸化されてしまうからである。このため、排気燃料噴射量を一定に保ちながら酸化能力のみを変化させると、中間生成物の生成量は図３２に示すように上に凸の特性を示す。
【０００８】
また、中間生成物の生成量が最大近傍となる領域Ox_opの位置は、排気燃料噴射量に応じて変化する。このため、ＮＯｘ浄化率が高い状態を維持するためには、ＬＮＴの酸化能力を、排気燃料噴射量に応じて定まる最適な領域Ox_op内に制御する必要があるが、ＬＮＴの酸化能力はその劣化度合いや担体温度等によって変化するため、困難である。
【０００９】
また、中間生成物の生成量が最大近傍となる領域Ox_opは、上述のようにＬＮＴの酸化性能と排気燃料噴射量との関係で定まることから、ＨＣスリップが開始する排気燃料噴射量Ｇ２（上述の図３１参照）は、ＬＮＴの酸化性能に応じて変化することを意味する。このため、排気燃料噴射量をＨＣスリップが開始するＧ２又はＧ２よりもやや多い量に制御するためには、ＬＮＴの酸化能力を考慮しなければならない。
【００１０】
特許文献３には、ＬＮＴの酸化能力を、その下流側に設けられたＰＭ捕集フィルタに生じる温度勾配から推定する技術が開示されている。ＬＮＴの酸化能力が低下すると、ＬＮＴで酸化される炭化水素量が減少し、フィルタに流入する炭化水素量が増加する。また、フィルタには、炭化水素を酸化する触媒が設けられているから、これに流入する炭化水素量が増加すると、この増加分だけフィルタで酸化される炭化水素量も増加し、フィルタの入口側と出口側の温度勾配が大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１３−１５１１７号公報
【特許文献２】特開２０１２−６２８６４号公報
【特許文献３】特許第４８９３８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように特許文献３の推定方法は、ＬＮＴの酸化性能を直接観測しているわけではないので、この点において以下のような課題がある。第１に、この推定方法は、フィルタにおける炭化水素の酸化反応を介して間接的にＬＮＴの酸化性能を推定することから、この推定結果がＬＮＴとは別の装置であるフィルタの酸化能力、個体ばらつき、経年変化、及びその時のＰＭ堆積量等の影響を受けることを免れない。第２に、何等かの理由によりＬＮＴへの燃料の噴射量が減少した場合には、その時のＬＮＴの酸化性能の高低によらずフィルタへ流入する炭化水素の量も減少するため、フィルタの温度勾配は小さくなる。すなわち、フィルタの温度勾配は、ＬＮＴの酸化性能だけでなくＬＮＴへの燃料の噴射量によっても変化することから、特許文献３の推定方法では精度良くＬＮＴの酸化性能を推定できるとはいえない。
【００１３】
本発明は、触媒の酸化性能に応じて定められた量の燃料を排気中に噴射する内燃機関の排気浄化システムにおいて、適切な量の燃料を噴射できるよう触媒の酸化性能を精度良く推定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）第１の発明の内燃機関（例えば、後述のエンジン１）の排気浄化システム（例えば、後述の排気浄化システム２）は、内燃機関の排気通路に設けられた触媒（例えば、後述のＬＮＴ４１）の上流側に燃料を噴射する排気燃料噴射装置（例えば、後述の排気燃料噴射装置４５）と、前記触媒のＨＣ酸化能力を推定する酸化能力推定手段（例えば、後述のＥＣＵ３）と、排気中のＮＯｘが前記触媒で連続的に還元されるように、前記推定されたＨＣ酸化能力に基づいて前記排気燃料噴射装置からの排気燃料噴射量を制御する排気燃料噴射制御手段（例えば、後述のＥＣＵ３）と、前記触媒の温度を検出する触媒温度センサ（例えば、後述の温度センサ５３，５４）と、前記触媒に流入する排気の温度に応じた排気熱相関項及び前記触媒への流入燃料量に応じた発熱項の少なくとも２項を有する触媒熱モデルを用いて前記触媒の温度を推定する触媒温度推定手段（例えば、後述のＥＣＵ３）と、前記触媒温度センサの検出値と前記触媒温度推定手段の推定値との差が小さくなるように、前記排気熱相関項に含まれる第１パラメータ（係数b）及び前記発熱項に含まれる第２パラメータ（係数c）の値を逐次同定する同定手段（例えば、後述のＥＣＵ３）と、を備え、前記酸化能力推定手段は、前記第２パラメータを用いて前記触媒のＨＣ酸化能力を推定し、前記同定手段は、前記流入燃料量が０であるときには前記第１パラメータの値を更新し、前記流入燃料量が０でないときには前記第１パラメータの値を固定しながら前記第２パラメータの値を更新する。
【００１５】
（２）この場合、前記流入燃料量は、前記排気燃料噴射装置からの排気燃料噴射量とアフター噴射量とを合算して得られる燃料量に、アフター噴射量が多くなるほど小さくなる補正係数を乗ずることによって算出されることが好ましい。
【００１６】
（３）第２の発明の内燃機関（例えば、後述のエンジン１）の排気浄化システム（例えば、後述の排気浄化システム２）は、内燃機関の排気通路に設けられた触媒（例えば、後述のＬＮＴ４１）の上流側に燃料を噴射する排気燃料噴射装置（例えば、後述の排気燃料噴射装置４５）と、前記触媒のＨＣ酸化能力を推定する酸化能力推定手段（例えば、後述のＥＣＵ３）と、排気中のＮＯｘが前記触媒で連続的に還元されるように、前記推定されたＨＣ酸化能力に基づいて前記排気燃料噴射装置からの排気燃料噴射量を制御する排気燃料噴射制御手段（例えば、後述のＥＣＵ３）と、前記触媒でＮＯｘを連続的に還元するために前記排気燃料噴射装置から燃料の噴射を開始する前に、前記触媒上の排気を還元雰囲気にすることで前記触媒に保持されていた酸素又はＮＯｘを還元させる還元処理を行う触媒還元手段（例えば、後述のＥＣＵ３）と、前記還元処理が完了したことを判定するとともに、当該還元処理を開始してから完了するまでの間に前記触媒に供給された還元剤量を算出する還元剤量算出手段（例えば、後述のＥＣＵ３）と、を備え、前記酸化能力推定手段は、前記還元処理が完了した後に前記還元剤量算出手段によって算出された還元剤量（Krd）を用いて前記触媒のＨＣ酸化能力を推定し、前記排気燃料噴射制御手段は、前記還元処理が完了した後に前記酸化能力推定手段によって推定されたＨＣ酸化能力を用いて排気燃料噴射量を制御する。
【００１７】
（４）第３の発明の内燃機関（例えば、後述のエンジン１）の排気浄化システム（例えば、後述の排気浄化システム２）は、内燃機関の排気通路に設けられた触媒（例えば、後述のＬＮＴ４１）の上流側に燃料を噴射する排気燃料噴射装置（例えば、後述の排気燃料噴射装置４５）と、前記触媒のＨＣ酸化能力を推定する酸化能力推定手段（例えば、後述のＥＣＵ３）と、排気中のＮＯｘが前記触媒で連続的に還元されるように、前記推定されたＨＣ酸化能力に基づいて前記排気燃料噴射装置からの排気燃料噴射量を制御する排気燃料噴射制御手段（例えば、後述のＥＣＵ３）と、前記触媒の下流側の排気の酸素濃度に応じた信号を発生する酸素濃度センサ（例えば、後述の触媒後Ｏ２センサ５２）と、前記酸素濃度センサの出力値と前記触媒における浄化性能が最適化されるように定められた目標値とが一致するように混合気の空燃比又は前記触媒上の排気の空燃比をフィードバック制御する空燃比制御手段（例えば、後述のＥＣＵ３）と、を備え、前記酸化能力推定手段は、前記目標値に応じた所定の基準空燃比からの前記フィードバック制御の実行中における混合気の空燃比又は前記触媒上の排気の空燃比のずれ（Dtw）を用いて前記触媒のＨＣ酸化能力を推定する。
【発明の効果】
【００１８】
（１）本発明は、触媒熱モデルの排気熱相関項及び発熱項含まれる第１パラメータ及び第２パラメータの値を、触媒温度センサの検出値を用いて逐次同定し、これら２つのパラメータのうち発熱項に含まれる第２モデルパラメータを用いて触媒のＨＣ酸化能力を推定し、推定したＨＣ酸化能力に基づいて排気燃料噴射量を制御する。本発明によれば、触媒のＨＣ酸化能力に直接相関のある第２パラメータを用いることにより、精度良くその時のＨＣ酸化能力を推定し、適切な量の燃料を噴射できる。特に本発明では、触媒熱モデルを少なくとも排気熱相関項と発熱項とを含むもので構成することにより、この触媒熱モデルによる温度の推定精度を高くできる。また一般的に用いられている同定アルゴリズムでは、独立する２つのモデルパラメータの値を同じタイミングで同定するのは困難であり、同定精度が低下するおそれがある。これに対し本発明では、触媒に流入する流入燃料量が０であるときには第１パラメータの値のみ更新し、流入燃料量が０でないときには第１パラメータの値を固定しながら第２パラメータの値のみ更新する。すなわち、２つのパラメータの値を異なるタイミングで更新することにより、上述のように同定精度が低下するおそれもない。したがって本発明によれば、このように精度良く同定された複数のモデルパラメータの１つである第２モデルパラメータを用いることにより、精度良くＨＣ酸化性能を推定できるので、結果として最適な量の燃料を噴射できる。
【００１９】
（２）排気燃料噴射装置を備えた本発明の排気浄化システムでは、触媒には、アフター噴射によって噴射された燃料及び排気燃料噴射装置によって噴射された燃料が供給される。ただしアフター噴射によって筒内に噴射された燃料の多くは気筒内で燃焼するので、触媒には排気熱として供給される。本発明ではこの点を考慮し、流入燃料量を、排気燃料噴射量とアフター噴射量とを合算して得られる燃料量に、アフター噴射量が多くなるほど小さくなる補正係数を乗算することによって算出する。流入燃料量をこのように定義することにより、触媒熱モデルに含まれる排気熱相関項と発熱項の寄与を適切に切り分けられるので、第２パラメータの同定精度を向上できる。またこれにより、ＨＣ酸化性能を精度良く推定できるので、触媒下流へのＨＣ排出量が最小限となりかつ触媒におけるＮＯｘ浄化率が最大となるような適切な量の燃料を噴射できる。
【００２０】
（３）本発明では、触媒で連続的にＮＯｘを還元するために排気燃料噴射装置から燃料を噴射する際、燃料の噴射を開始する前に触媒の還元処理を行い、当該還元処理に要した還元剤量を用いてＨＣ酸化能力を推定し、推定したＨＣ酸化能力に基づいて排気燃料噴射量を制御する。還元処理に必要な還元剤量は、そのＨＣ酸化能力の低下とともに少なくなる。本発明によれば、触媒のＨＣ酸化能力に直接相関のある還元剤量を用いることにより、精度良くその時のＨＣ酸化能力を推定し、十分なＮＯｘ浄化率でＮＯｘを還元できるような適切な量の燃料を噴射できる。排気燃料噴射装置によって噴射された燃料を利用して触媒上でＮＯｘを連続的に浄化する場合、触媒に酸素やＮＯｘが保持されたままであると、十分なＮＯｘ浄化率を達成できない。また本発明では、還元処理を行ってから排気燃料噴射量の制御を開始するとともに、排気燃料噴射量の制御の開始前に行う還元処理に要した還元剤量を用いて触媒のＨＣ酸化能力を推定することにより、その時の触媒に応じた適切な量の燃料を噴射できる。
【００２１】
（４）本発明は、触媒の下流側に設けられた酸素濃度センサの出力値と触媒における浄化性能が最適化されるように定められた目標値とが一致するように混合気の空燃比又は触媒上の排気の空燃比をフィードバック制御し、このフィードバック制御の実行中における混合気の空燃比又は触媒上の排気の空燃比の基準空燃比からのずれを用いてＨＣ酸化能力を推定し、推定したＨＣ酸化能力に基づいて排気燃料噴射量を制御する。触媒の下流の酸素濃度センサの出力値がその目標値に維持された状態とは、触媒の下流に僅かに還元剤がスリップした状態に相当する。このとき、触媒の酸化能力や還元能力が低下すると、このような還元剤のスリップした状態を維持するために触媒に供給する必要のある還元剤の量（すなわち、空燃比）も低下する。本発明によれば、このように触媒のＨＣ酸化能力に直接相関のある空燃比のずれを用いることにより、精度良くその時のＨＣ酸化能力を推定し、十分なＮＯｘ浄化率でＮＯｘを還元できるような適切な量の燃料を噴射できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジン及びその排気浄化システムの構成を示す図である。
【図２】各気筒の燃料噴射弁による燃料噴射態様を決定する筒内燃料噴射制御の具体的な手順を示すメインフローチャートである。
【図３】ストイキ運転条件判断処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図４】ストイキモードフラグを更新するためのマップ（三元浄化モード時用）の一例である。
【図５】ストイキモードフラグを更新するためのマップ（併用モード時用）の一例である。
【図６】付加噴射燃料量算出処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図７】付加噴射燃料量を決定するマップの一例である。
【図８】付加噴射比率を決定するマップの一例である。
【図９】目標触媒前空燃比算出処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図１０】排気燃料噴射浄化運転中における目標触媒前空燃比を決定するマップの一例である。
【図１１】空燃比補正係数を決定する触媒前空燃比フィードバック演算の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図１２】目標触媒後空燃比を決定する触媒後空燃比フィードバック演算の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図１３】弱リッチモードの下で目標触媒後空燃比を決定するマップの一例である。
【図１４】触媒後Ｏ２センサの目標値を決定するマップの一例である。
【図１５】触媒後空燃比フィードバック演算の実行時における触媒前ＬＡＦセンサ出力及び触媒後Ｏ２センサ出力の変化の具体例を示すタイムチャートである。
【図１６】還元特性判定処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図１７】還元特性判定処理の実行時における還元処理完了フラグ等の変化の具体例を示すタイムチャートである。
【図１８】触媒三元特性適応演算の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図１９】三元特性重み関数の形状の一例を示す図である。
【図２０】触媒還元特性適応演算の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図２１】基準還元剤供給量を決定するマップの一例である。
【図２２】還元剤供給量重み関数の形状の一例を示す図である。
【図２３】ＬＮＴの熱モデルの逐次同定演算の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図２４】触媒昇温寄与補正係数を決定するマップの一例である。
【図２５】触媒酸化特性適応演算の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図２６】酸化特性重み関数の形状の一例を示す図である。
【図２７】排気燃料インジェクタによる排気燃料の噴射態様を決定する排気燃料噴射制御の具体的な手順を示すメインフローチャートを示す図である。
【図２８】基準排気燃料噴射量を決定するマップの一例である。
【図２９】排気燃料噴射量補正係数を決定するマップの一例である。
【図３０】従来の排気燃料噴射式の排気浄化システムの構成を示す図である。
【図３１】排気燃料噴射量と、ＮＯｘ浄化率、ＨＣスリップ量、及び中間生成物の生成量との関係を示す図である。
【図３２】ＬＮＴの酸化能力と、ＮＯｘ浄化率及び中間生成物の生成量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る内燃機関（以下、「エンジン」という）１及びその排気浄化システム２の構成を示す図である。エンジン１は、燃焼空燃比をストイキよりもリーンとする所謂リーン燃焼を基本としたもの、より具体的にはディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジンなどである。
【００２４】
排気浄化システム２は、エンジン１の排気通路１１に設けられたリーンＮＯｘ触媒（以下、「ＬＮＴ」という）４１及び排気浄化フィルタ４３と、排気通路１１中に燃料を噴射する排気燃料噴射装置４５と、エンジン１及び排気燃料噴射装置４５を制御する電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）３と、を含んで構成される。
【００２５】
エンジン１には、各シリンダに燃料を噴射する燃料噴射弁１３が設けられている。これら燃料噴射弁１３は、図示しない駆動装置を介してＥＣＵ３に接続される。ＥＣＵ３は、後に図２〜２６を参照して説明する筒内燃料噴射制御によって燃料噴射弁１３からの燃料噴射量及び燃料噴射時期等を決定し、駆動装置は、決定された燃料噴射態様が実現されるように燃料噴射弁１３を駆動する。
【００２６】
ＬＮＴ４１は、酸化機能と、ＤｅＮＯｘ機能と、三元浄化機能との少なくとも３つの機能を備える。ここで酸化機能とは、燃焼空燃比をストイキよりリーンとするリーン運転中において、排気に含まれるＨＣ及びＣＯを酸化する機能をいう。ＤｅＮＯｘ機能とは、排気の空燃比がストイキよりリーンであるときに排気に含まれるＮＯｘを吸蔵し、排気燃料噴射装置４５からの排気燃料噴射や燃料噴射弁１３からのポスト噴射等によって排気中に燃料が供給されると、これを還元剤としてＮＯｘを還元する機能をいう。また三元浄化機能とは、燃焼空燃比をストイキにするストイキ運転中に、排気に含まれるＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘを合わせて浄化する機能をいう。
【００２７】
以上のように、排気中のＮＯｘは、リーン運転中はＬＮＴ４１のＤｅＮＯｘ機能を利用して浄化でき、ストイキ運転中はＬＮＴ４１の三元浄化機能を利用して浄化できる。ここで、ＤｅＮＯｘ機能を利用してＮＯｘを浄化した場合と、三元浄化機能を利用してＮＯｘを浄化した場合とを比較すると、三元浄化機能を利用した場合の方が効率的にＮＯｘを浄化できる。そこで、例えば高負荷運転時であってエンジン１から排出されるＮＯｘ量が多くなる場合や、ＬＮＴ４１が活性に達しておらず十分にＤｅＮＯｘ機能を発揮できない場合等には、三元浄化機能を利用して排気を浄化すべく、リーン運転からストイキ運転に切り替えられる（例えば、後述の図３等参照）。
【００２８】
排気浄化フィルタ４３は、排気がフィルタ壁の微細な孔を通過する際、排気中の炭素を主成分とするＰＭを、フィルタ壁の表面及びフィルタ壁中の孔に堆積させることによって捕集する。フィルタ壁の構成材料としては、例えば、チタン酸アルミニウムやコージェライトなどを材料とした多孔質体が使用される。また、ＬＮＴ４１からスリップしたＨＣが排気浄化システム２の外へ排出されるのを防止するため、排気浄化フィルタ４３のフィルタ壁には、排気中のＨＣを酸化するＨＣ酸化触媒を設けられる。以下では、このような触媒が担持された排気浄化フィルタ４３について、「ＣＳＦ」との略称を用いる。
【００２９】
ところで、排気通路１１は、図示しないエンジンルーム内に位置する区間（エンジン直下区間）と、図示しない車両の床下に位置する区間（床下区間）とに分けられる。直下区間は、床下区間よりもエンジン１に近い。したがって、直下区間は、床下区間よりも平均温度が高くまたエンジン１の始動後の温度上昇も速やかである。そこで、上記酸化機能、三元浄化機能、及びＤｅＮＯｘ機能をできるだけ有利に発揮させるため、ＬＮＴ４１は、排気通路１１のうち直下区間内に設けられる。
【００３０】
ＣＳＦ４３の捕集能力の限界までＰＭを捕集すると、圧損が大きくなる。このため、捕集したＰＭを燃焼除去し、ＣＳＦ４３のフィルタ機能を再生する強制再生処理が適宜実行される。この強制再生処理では、例えばポスト噴射や排気燃料噴射装置４５からの燃料噴射を実行し、ＣＳＦ４３に流入する排気を昇温することにより、堆積していたＰＭを短時間で燃焼除去する。
【００３１】
排気燃料噴射装置４５は、燃料が貯蔵される燃料タンク４５１と、排気通路１１のうちＬＮＴ１１の上流側に設けられた排気燃料インジェクタ４５２と、燃料タンク４５１内の燃料をインジェクタ４５２に圧送する加圧ポンプ４５３と、を備える。この排気燃料インジェクタ４５２は、図示しない駆動装置を介して、ＥＣＵ３に電磁的に接続されている。ＥＣＵ３は、ＬＮＴ４１のＤｅＮＯｘ機能を利用して排気を浄化する場合には、例えば後述の図２７に示す排気燃料噴射制御によって排気燃料インジェクタ４５２からの単位時間当りの排気燃料噴射量及び排気燃料噴射時期を決定し、駆動装置は、決定された排気燃料噴射態様が実現するように排気燃料インジェクタ４５２を駆動する。
【００３２】
ところで、近年では、排気燃料インジェクタ４５２から燃料を噴射し、ＬＮＴ４１のＤｅＮＯｘ機能を利用してＮＯｘを還元する際、排気燃料インジェクタ４５２からの排気燃料噴射量を５Ｈｚ以上の周期で所定の範囲内で増減し、ＬＮＴ４１に流入する排気の炭化水素濃度を振動させると、ＬＮＴ上では炭化水素由来の中間生成物が生成され、この中間生成物によって高い浄化率で排気中のＮＯｘを連続的に浄化できることが知られている。ただし、ＬＮＴ４１の担体温度が約３５０℃以下である状態で上述のような態様で燃料を噴射すると、ＮＯｘの浄化に寄与しない不必要な成分（例えば、Ｎ２Ｏ）が生成され、ＬＮＴ４１の下流側へ排出してしまう場合がある。そこで、排気燃料噴射制御では、ＬＮＴ４１の担体温度が約３５０℃以上であって、６３０〜７００℃程度の上限温度以下である場合にのみ、上述のように燃料を間欠噴射する。
【００３３】
なお以下では、排気燃料噴射装置４５とＬＮＴ４１とを合わせたものを総称して排気燃料噴射システムという。また、上述のように排気燃料インジェクタ４５２から燃料を間欠的に噴射することによって、ＬＮＴ４１において中間生成物を生成させながら、ＬＮＴ４１に流入する排気中のＮＯｘを連続的に浄化することを排気燃料噴射浄化運転という。
【００３４】
ＥＣＵ３には、排気通路１１内の状態やエンジン１の状態を検出するためのセンサとして、触媒前ＬＡＦセンサ５１、触媒後Ｏ２センサ５２、触媒前温度センサ５３、触媒後温度センサ５４、クランク角度位置センサ５５、アクセル開度センサ５６、エアフローセンサ５７、及び大気温度センサ５８等が接続されている。
【００３５】
触媒後Ｏ２センサ５２は、排気通路１１のうちＬＮＴ４１とＣＳＦ４３との間に設けられる。Ｏ２センサ５２は、ＬＮＴ４１の下流側の排気の酸素濃度（空燃比）を検出し、検出値に応じた信号をＥＣＵ３に送信する。Ｏ２センサ５２から出力される信号のレベルは、燃焼空燃比がストイキよりリッチである場合にはハイ（例えば、１）になり、ストイキよりリーンである場合にはロー（例えば、０）になるような略２値的な特性がある（例えば、後述の図１５参照）。以下では、Ｏ２センサ５２の出力がローからハイに切り替わることを、出力の反転、という。
【００３６】
触媒前ＬＡＦセンサ５１は、排気通路１１のうちＬＮＴ４１及び排気燃料インジェクタ４５２より上流側に設けられる。ＬＡＦセンサ５１は、ＬＮＴ４１の上流側であって、排気燃料インジェクタ４５２から燃料が噴射される前の排気の空燃比を検出し、検出値に略比例した信号をＥＣＵ３に送信する。なおこのＬＡＦセンサ５１から出力される信号は、上記Ｏ２センサ５２と異なり、リッチな領域からリーンな領域まで、より広範囲な空燃比の領域でリニアな特性を有する。
【００３７】
触媒前温度センサ５３は、排気通路１１のうちＬＮＴ４１より上流側に設けられ、触媒後温度センサ５４は、排気通路１１のうちＬＮＴ４１より下流側に設けられる。これら温度センサ５３，５４は、それぞれＬＮＴ４１に流入する排気及びＬＮＴ４１から流出する排気の温度を検出し、検出値に略比例した信号をＥＣＵ３に送信する。両センサ５４，５４の間に設けられるＬＮＴ４１の担体温度の推定値は、ＥＣＵ３によって、例えばこれら温度センサ５３，５４の出力の重み付き平均値として算出される。
【００３８】
クランク角度位置センサ５５は、エンジン１のクランク軸の回転角度を検出するとともに、所定のクランク角ごとにパルスを発生し、そのパルス信号をＥＣＵ３に送信する。エンジン１の回転数は、このパルス信号に基づいてＥＣＵ３により算出される。アクセル開度センサ５６は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下、「アクセル開度」という）を検出し、検出値に略比例した検出信号をＥＣＵ３に送信する。ＥＣＵ３は、これらアクセル開度及びエンジン回転数等に応じて、ドライバ要求トルクを算出する。エアフローメータ５７は、吸気通路１２に設けられる。エアフローメータ５７は、吸気通路１２を流通する吸入空気量を検出し、検出値に略比例した信号をＥＣＵ３に送信する。ＥＣＵ３は、この吸入空気量に応じて排気ボリュームを算出する。
【００３９】
図２は、各シリンダの燃料噴射弁による燃料噴射態様を決定する筒内燃料噴射制御の具体的な手順を示すメインフローチャートである。図２に示す処理は、ＥＣＵにおいて１燃焼サイクルごとに各気筒のＴＤＣタイミングと同期して実行される。なお以下では、ＥＣＵにおいてＴＤＣ同期で更新又はサンプリングされる値については、括弧書きで符号”k”を付す。
【００４０】
図２等を参照して具体的な手順を説明する前に、筒内燃料噴射制御及び排気燃料噴射制御において定義されている３種類の主な運転モードについて説明する。運転モードは、リーン運転モードと、ストイキ運転モードと、排気燃料噴射浄化運転モードとに分けられる。以下では、これら３つの運転モードのうち、どの運転モードが実行されているか又はどの運転モードの実行が要求された状態であるかを明示するため、排気燃料噴射浄化運転モードフラグF_ExINJ_modeと、ストイキモードフラグF_Stoic_modeとの２種類のフラグを定義する。なお、フラグF_ExINJ_modeは、後述の図２７に示す排気燃料噴射制御によって更新され、フラグF_Stoic_modeは、後述の図３に示す処理によって更新される。
【００４１】
リーン運転モードとは、混合気の空燃比をストイキよりリーンにする運転モードである。なお、リーン運転モードが要求されている場合又はリーン運転モードを実行している場合には、２つのフラグF_ExINJ_mode及びF_Stoic_modeは両方とも”0”に設定される。なおリーン運転モード中は、所定の周期で定期的にポスト噴射や排気燃料インジェクタからの燃料噴射を行い一時的にＬＮＴ上の排気を還元雰囲気にすることにより、ＬＮＴに吸着又は吸蔵された酸素やＮＯｘを還元する。
【００４２】
ストイキ運転モードとは、触媒前ＬＡＦセンサ及び触媒後Ｏ２センサの出力を利用したフィードバック制御を実行することによって、ＬＮＴの三元浄化機能を利用して排気を浄化する運転モードである。なお、ストイキ運転モードが実行されている場合又はストイキ運転モードの実行が要求されている場合には、フラグF_Stoic_modeは”1”に設定される。
【００４３】
排気燃料噴射浄化運転モードとは、ＬＮＴの酸化能力に応じて排気燃料噴射量を決定し（後述の図２７等参照）、当該決定された量の燃料を上述のように排気燃料インジェクタから間欠的に噴射することによって、ＬＮＴにおける中間生成物の生成量を最大化しながら、ＬＮＴに流入する排気中のＮＯｘを連続的に浄化する運転モードである。なお、排気燃料噴射浄化運転モードが要求されている場合又は排気燃料噴射浄化運転モードが実行されている場合には、フラグF_ExINJ_modeは”1”に設定される。
【００４４】
Ｓ１では、エンジンの運転状態に応じて予め定められたマップ（図示せず）を検索することによって、基本燃料噴射量Gfuel_bs(k)を決定し、Ｓ２に移る。この基本燃料噴射量とは、例えばリーン運転時における筒内燃料噴射量に相当する（後述のＳ１３参照）。後に詳述するようにストイキ運転時及び排気燃料噴射浄化運転時は、基本燃料噴射量には、触媒前ＬＡＦセンサ及び触媒後Ｏ２センサの出力に基づいて算出される空燃比補正係数KAF(k)が乗算される（後述のＳ１０参照）。また、エンジンの運転状態を示すものであって、基本燃料噴射量を決定するために用いられる入力パラメータとしては、例えば、ドライバ要求トルク及びエンジン回転数等が挙げられる。
【００４５】
Ｓ２では、筒内燃料噴射制御及び排気燃料噴射制御に関わる装置が正常であるか否かを判別する。Ｓ２における判別に係る装置とは、例えばインテークスロットル及びＥＧＲバルブや（図示せず）、ストイキ運転を行うために必要となる触媒前ＬＡＦセンサ、触媒後Ｏ２センサ、及び温度センサ等である。Ｓ２の判別がＹＥＳである場合（装置は正常である場合）にはＳ３に移り、ＮＯである場合（装置は正常でない場合）にはＳ１３に移り、２つのフラグの状態によらずリーン運転を実行する。
【００４６】
Ｓ３では、ＬＮＴは活性状態であるか否かを判別する。より具体的には、Ｓ３では、ＬＮＴの担体温度の推定値を算出し、当該推定値が所定の活性温度（例えば２００℃）以上である場合には活性状態であると判断し、それ以外の場合には、活性状態でないと判断する。Ｓ３の判別がＹＥＳである場合にはＳ５に移り、ＮＯである場合には、Ｓ１３に移り、リーン運転を実行する。
【００４７】
Ｓ５では、ストイキ運転の実行の可否を判断するストイキ運転条件判断処理を実行し、Ｓ６に移る。このストイキ運転条件判断処理では、エンジンの運転状態や排気通路内のＬＮＴの状態等に応じてストイキ運転を行うのに適した状態であるか否かが判断される（後述の図３参照）。この処理の結果、ストイキ運転を行うのに適した状態であると判断された場合には、ストイキモードフラグF_Stoic_mode(k)は”1”に設定され、それ以外の場合にはフラグF_Stoic_mode(k)は”0”に設定される。
【００４８】
Ｓ６では、２つのフラグF_Stoic_mode(k)及びF_ExINJ_mode(k)の何れかが”1”であるか否かを判別する。Ｓ６の判別がＹＥＳである場合には、Ｓ７に移り、ＮＯである場合には、Ｓ１３に移り、リーン運転を実行する。
【００４９】
Ｓ７では、後述の付加噴射燃料量算出処理を実行し、Ｓ８に移る。ここで、付加噴射とは、アフター噴射と排気燃料噴射との総称をいう。後に図６を参照して詳細に説明するように、この付加噴射燃料量算出処理では、ストイキ運転時又は排気燃料噴射浄化運転時におけるアフター噴射量Gfuel_aft(k)及び排気燃料噴射量Gfuel_ex_add(k)を決定する。
【００５０】
Ｓ８では、パイロット噴射によって供給する燃料量Gfuel_pi(k)（以下、「パイロット噴射量」という）を算出し、Ｓ９に移る。なおこのパイロット噴射量Gfuel_pi(k)は、エンジン回転数及び負荷パラメータ（例えば、ＢＭＥＰ。その他、要求トルク、燃料噴射量、エンジントルク推定値、及び排気ボリュームなどのエンジンの負荷に比例して大きくなるパラメータが用いられる）等を入力として、マップ検索等の既知の方法によって算出される。
【００５１】
Ｓ９では、後述の目標触媒前空燃比演算を実行し、Ｓ１０に移る。この目標触媒前空燃比演算では、触媒前ＬＡＦセンサの出力値AFact(k)に対する目標値AFcmd(k)及び筒内燃料噴射量の暫定値Gfuel_cyl(k)を決定する（後述の図９参照）。ここで「筒内燃料噴射量」とは、１燃焼サイクルの間に気筒内における燃焼に供される燃料の総量であり、パイロット噴射、メイン噴射、及びアフター噴射によって噴射される燃料を全て合わせたものに相当する。すなわち、この筒内燃料噴射量に、排気燃料インジェクタから噴射される燃料量は含まれていない。
【００５２】
Ｓ１０では、後述の触媒前空燃比フィードバック演算を実行し、Ｓ１１に移る。この触媒前空燃比フィードバック演算では、触媒前ＬＡＦセンサの出力値AFact(k)をＳ７で算出された目標値AFcmd(k)に制御するための空燃比補正係数KAF(k)を算出する。
【００５３】
Ｓ１１では、空燃比補正係数KAF(k)をＳ１０で算出された筒内燃料噴射量の暫定値Gfuel_cyl(k)に乗算することによって、最終的な筒内燃料噴射量Gfuel(k)を決定し（下記式（１）参照）、Ｓ１２に移る。
【数１】
0005955344.tif 000002
【００５４】
Ｓ１２では、筒内燃料噴射量Gfuel(k)から、上記Ｓ７で決定されたアフター噴射量Gfuel(k)及びＳ８で決定されたパイロット噴射量Gfuel_pi(k)を減算することによって、メイン噴射によって供給する燃料量Gfuel_main(k)（以下、「メイン噴射量」という）を算出し（下記式（２）参照）、この処理を終了する。
【数２】
0005955344.tif 000003
【００５５】
Ｓ１３では、Ｓ１で得られた基本燃料噴射量Gfuel_bs(k)をリーン運転時における最終的な筒内燃料噴射量Gfuel(k)として決定し、Ｓ１４に移る。Ｓ１４では、リーン運転モード時用に定められた所定のアルゴリズム（図示せず）に従って燃料噴射態様を決定し、この処理を終了する。
【００５６】
図３は、ストイキモードフラグF_Stoic_modeを更新するストイキ運転条件判断処理の具体的な手順を示すフローチャートである。換言すれば、図３は、ストイキ運転を行うかリーン運転を行うかを決定するフローチャートである。図３に示す処理は、図２に示すメイン処理のサブルーチンとして、同じ周期（ＴＤＣ同期）で実行される。
【００５７】
Ｓ２１では、ＬＮＴを熱から保護するために設定された所定のＬＮＴ保護条件を満たすか否かを判別する。ストイキ運転を実行すると、排気温度が上昇し、排気通路内の触媒の担体温度も上昇する。ＬＮＴはエンジンに近いため、ストイキ運転実行時の温度上昇も大きい。ＬＮＴ保護条件とは、温度上昇によってＬＮＴが劣化するのを防止するために設定される条件である。より具体的には、Ｓ２１では、ＬＮＴの担体温度の推定値を算出し、当該推定値が、例えば６３０〜７００℃程度に設定された所定のＬＮＴ保護温度未満である場合には保護条件を満たすと判断し、それ以外の場合には保護条件を満たさないと判断する。Ｓ２１の判別がＮＯである場合には、Ｓ２２に移り、ストイキ運転を禁止すべくフラグF_Stoic_modeを”0”にセットし、図２のＳ６に戻る。Ｓ２１の判別がＹＥＳである場合には、Ｓ２３に移る。
【００５８】
Ｓ２３では、ＬＮＴが活性状態に達したか否かを判別する。より具体的には、Ｓ２３では、ＬＮＴの担体温度の推定値が、例えば２００℃程度に設定された所定の活性温度以上であるか否かを判別する。Ｓ２３の判別がＮＯである場合には、Ｓ２２に移り、ストイキ運転を禁止すべくフラグF_Stoic_modeを”0”にセットし、図２のＳ６に戻る。Ｓ２３の判別がＹＥＳである場合には、Ｓ２４に移る。
【００５９】
Ｓ２４では、排気燃料噴射浄化運転モードフラグF_ExINJ_modeは”1”であるか否かを判別する。Ｓ２３の判別がＹＥＳである場合には、Ｓ２２に移り、ストイキ運転を禁止すべくフラグF_Stoic_modeを”0”にセットし、図２のＳ６に戻る。Ｓ２４の判別がＮＯである場合には、Ｓ２５に移る。
【００６０】
Ｓ２５では、排気燃料噴射システムによるＮＯｘ浄化可能条件を満たすか否かを判別する。このＮＯｘ浄化可能条件とは、排気燃料噴射システムによって、ＬＮＴから不必要な成分（例えば、Ｎ２Ｏ等）を排出することなく、かつ適切な浄化効率で排気中のＮＯｘを浄化できる状態であるか否かを判別するための条件である。より具体的には、Ｓ２５では、ＬＮＴの担体温度の推定値が、例えば３５０〜４００℃程度に設定された浄化可能温度以上である場合には、ＮＯｘ浄化可能条件を満たすと判断する。なお、Ｓ２５の判別がＮＯである場合とは、例えばエンジン始動開始直後の暖機過程中である場合や、市街地走行中であってＬＮＴが低温化した場合等が想定される。
【００６１】
Ｓ２５の判別がＮＯである場合には、Ｓ２６に移り、排気燃料噴射システムによるＮＯｘ浄化よりも、ＬＮＴの三元浄化機能を利用した排気浄化に重点を置いた三元浄化モード時用のマップを用いてストイキモードフラグF_Stoic_mode(k)を更新する。より具体的には、エンジン回転数及びエンジンの負荷パラメータ（例えば、ＢＭＥＰ等）を取得し、これらを入力パラメータとして図４に示すような三元浄化モード時用のマップを検索することによって、フラグF_Stoic_mode(k)の値を決定する。図４において破線で示すように、エンジンの運転状態を大まかに４つの領域に分けると、エンジンから排出され、ＬＮＴに流入するＮＯｘ量が多い低回転−高負荷領域、高回転−低負荷領域、及び高回転−高負荷領域の３つの領域ではストイキ運転が選択され(F_Stoic_mode←1)、ＬＮＴに流入するＮＯｘ量が少ない低回転−低負荷領域ではリーン運転が選択される(F_Stoic_mode←0)。
【００６２】
Ｓ２５の判別がＹＥＳである場合には、Ｓ２７に移り、排気燃料噴射システムによるＮＯｘ浄化とＬＮＴの三元浄化機能を利用した排気浄化との併用モード時用のマップを用いてストイキモードフラグF_Stoic_mode(k)を更新する。より具体的には、エンジン回転数及び負荷パラメータを取得し、これら入力パラメータとして図５に示すような併用モード時用のマップを検索することによって、フラグF_Stoic_mode(k)の値を決定する。なお図４の三元浄化モード時用のマップと図５の併用モード時用マップとを比較すると、ストイキ運転が選択される領域（F_Stoic_mode←1）は、図５の併用モード時用マップの方が狭い。これは、Ｓ２５の判別がＹＥＳである場合は、ＮＯである場合よりも排気燃料噴射システムによって浄化できるＮＯｘ量が多いからである。
【００６３】
図６は、付加噴射燃料量算出処理の具体的な手順を示すフローチャートである。図６に示す処理は、図２に示すメイン処理のサブルーチンとして、ストイキ運転又は排気燃料噴射浄化運転中に同じ周期（ＴＤＣ同期）で実行される。この付加噴射燃料量算出処理では、アフター噴射によって供給する燃料量であるアフター噴射量Gfuel_aft(k)と、アフター噴射の代替として排気燃料インジェクタから噴射する燃料量に相当する追加排気燃料噴射量Gfuel_ex_add(k)とを決定する。
【００６４】
Ｓ３１では、アフター噴射量と追加排気燃料噴射量とを合わせた量である付加噴射燃料量Gaddを算出し、Ｓ３２に移る。より具体的には、Ｓ３１では、エンジン回転数及び負荷パラメータ等を入力として、マップ検索等の既知の方法によって算出する。
【００６５】
図７は、付加噴射燃料量Gadd(k)を決定するマップの一例である。図７に示すように、付加噴射燃料量Gaddは、エンジン回転数が高くなるほど、又はエンジン負荷が大きくなるほど大きな値に設定される。
【００６６】
Ｓ３２では、排気燃料噴射システムが故障した状態であることを示す故障フラグF_ExINJ_NGが”0”であるか否かを判別する。この故障フラグF_ExINJ_NGは、排気燃料噴射システムが正常であるときには”0”となり、異常が生じた場合には”1”になるように図示しない処理によって逐次更新される。排気燃料噴射システムが正常である場合にはF_ExINJ_NG=0であり、故障した場合にはF_ExINJ_NG=1のである。Ｓ３２の判別がＮＯであり、排気燃料インジェクタから燃料を噴射できない状態である場合には、Ｓ３３に移る。Ｓ３３では、下記式（３−１）及び（３−２）に示すように、Ｓ３１で決定した付加噴射燃料量Gadd(k)の全てをアフター噴射に振り分ける。
【数３】
0005955344.tif 000004
【００６７】
Ｓ３２の判別がＹＥＳであり、排気燃料インジェクタから燃料を噴射できる状態である場合には、Ｓ３４に移る、Ｓ３４では、ＬＮＴの担体温度の推定値Tcc_hat(k)を算出し、この推定値Tcc_hat(k)に基づいてアフター噴射量と追加排気燃料噴射量との比である付加噴射比率Radd(k)を算出し、Ｓ３５に移る。
【００６８】
図８は、付加噴射比率Radd(k)を決定するマップの一例である。ＬＮＴの担体温度が低い状態で排気燃料インジェクタから燃料を噴射すると、ＬＮＴでは不必要な中間生成物であるＮ２Ｏが生成されやすい。このため、図８に示すように、ＬＮＴの担体温度の推定値が約４００℃より低い場合には、比率Radd(k)を０とし、排気燃料インジェクタからは必要以上に燃料を噴射しないようにする。また、ＬＮＴの担体温度の推定値が約４００℃以上である場合には、担体温度が高くなるほど比率Radd(k)を徐々に大きくする。
【００６９】
図６に戻って、Ｓ３５では、下記式（４−１）及び（４−２）に示すように、Ｓ３４で決定した比率Radd(k)に応じて付加噴射燃料量Gadd(k)をアフター噴射と排気燃料噴射とに振り分け、この処理を終了する。
【数４】
0005955344.tif 000005
【００７０】
図９は、目標触媒前空燃比演算の具体的な手順を示すフローチャートである。図９に示す処理は、図２に示すメイン処理のサブルーチンとして、ストイキ運転又は排気燃料噴射浄化運転中に同じ周期（ＴＤＣ同期）で実行される。この目標触媒前空燃比演算では、ストイキ運転中又は排気燃料噴射浄化運転中における触媒前ＬＡＦセンサの出力に対する目標値に相当する目標触媒前空燃比AFcmd(k)と、筒内燃料噴射量Gfuel_cyl(k)とを決定する。
【００７１】
Ｓ４１では、排気燃料噴射浄化運転モードフラグF_ExINJ_modeが”1”であるか否かを判別する。Ｓ４１の判別がＹＥＳである場合（排気燃料噴射浄化運転中である場合）には、Ｓ４２に移り、エンジン回転数及び負荷パラメータ等を入力として、マップ検索等の既知の方法によって目標触媒前空燃比AFcmd(k)を決定し、Ｓ４３に移る。
【００７２】
図１０は、排気燃料噴射浄化運転中における目標触媒前空燃比AFcmdを決定するマップの一例を示す図である。ＬＮＴに流入する排気の酸素濃度が低くなるほど、ＬＮＴではＨＣが直接酸化し水と二酸化炭素が生成される確率が低くなるので、ＮＯｘの浄化に寄与する中間生成物の生成効率は高くなる。よって、排気ボリュームやＬＮＴに流入する排気のＮＯｘ濃度が高くなり、ＬＮＴでは効率的なＮＯｘ浄化が要求されるような運転状態（高回転域又は高負荷域）では、ＬＮＴに流入する排気の酸素濃度を低くする方が好ましい。本発明ではこれを実現するため、図１０に示すように、目標触媒前空燃比AFcmdを高回転又は高負荷になるほどリッチになるように設定する。
【００７３】
図９に戻って、Ｓ４３では、下記式（５）に従い、図２のＳ１で決定した基本燃料噴射量Gfuel_bs(k)及び目標触媒前空燃比AFcmd(k)に基づいて筒内燃料噴射量の暫定値Gfuel_cyl(k)を算出し、図２のＳ１０に戻る。ここで、下記式（５）におけるαstは、理論空燃比であり使用する燃料に応じた値（例えば、１４．５）に設定される。
【数５】
0005955344.tif 000006
【００７４】
Ｓ４１の判別がＮＯである場合（ストイキ運転中である場合）には、Ｓ４５に移り、下記式（６）に従い、図２のＳ１で決定した基本燃料噴射量Gfuel_bs(k)と、後述の図１２の処理に従って１０〜５０ｍｓｅｃ周期で更新される目標触媒後空燃比AFcmd_dsをリサンプリングして得られる目標値AFcmd_ds_tdc(k)とに基づいて要求燃料量Gfuel_rq(k)を算出し、Ｓ４６に移る。この目標値AFcmd_ds_tdc(k)は、排気燃料インジェクタより下流側のＬＮＴにおける排気空燃比に対する目標に相当する。従って、下記式（６）で得られる要求燃料量Gfuel_rq(k)は、筒内に噴射する燃料と排気燃料インジェクタから噴射する燃料とを合わせた総燃料量に対する要求値に相当する。
【数６】
0005955344.tif 000007
【００７５】
Ｓ４６では、要求燃料量Gfuel_rq(k)から排気燃料噴射量Gfuel_ex(k)を減算することにより、筒内燃料噴射量の暫定値Gfuel_cyl(k)を算出し（下記式（７）参照）、Ｓ４７に移る。
【数７】
0005955344.tif 000008
【００７６】
Ｓ４７では、図示しない処理によって算出された気筒内の新気量の推定値Gair_cyl_hatを筒内燃料噴射量の暫定値Gfuel_cyl(k)で除算することにより、目標触媒前空燃比AFcmd(k)を算出し（下記式（８）参照）、図２のＳ１０に戻る。
【数８】
0005955344.tif 000009
【００７７】
図１１は、空燃比補正係数KAFを決定する触媒前空燃比フィードバック演算の具体的な手順を示すフローチャートである。図１１に示す処理は、図２に示すメイン処理のサブルーチンとして、ストイキ運転又は排気燃料噴射浄化運転中に同じ周期（ＴＤＣ同期）で実行される。
【００７８】
Ｓ５１では、触媒前ＬＡＦセンサが活性に達したか否かを判別する。Ｓ５１の判別がＮＯである場合には、以下のフィードバック演算を行うことなく補正係数KAF(k)=1とし（Ｓ５２）、図２のＳ１１に戻る。
【００７９】
Ｓ５１の判別がＹＥＳである場合には、触媒前ＬＡＦセンサの出力値AFact(k)と、図９の処理によって決定された目標値AFcmd(k)との偏差E_af(k)（下記式（９−１）参照）が０になるように既知のフィードバックアルゴリズムを利用して補正係数KAF(k)を決定し（Ｓ５３）、図２のＳ１１に戻る。Ｓ５３における演算の一例として、下記式（９−１）〜（９−３）には、スライディングモードアルゴリズムを利用して補正係数KAF(k)を決定する場合の演算式を示す。式（９−２）において、”Pole_af”は、切換関数設定パラメータであり、-1より大きく0より小さな値（例えば、-0.65）に設定される。また、式（９−３）において２つのフィードバックゲイン”Krch_af”及び”Kadp_af”は、負の値に設定される。なお、Ｓ５３における触媒前フィードバックの偏差の補償速度は、後述の図１２における触媒後フィードバックの速度よりも速く設定することが好ましい。
【数９】
0005955344.tif 000010
【００８０】
図１２は、目標触媒後空燃比AFcmd_dsを決定する触媒後空燃比フィードバック演算の具体的な手順を示すフローチャートである。図１２に示す処理は、ＥＣＵにおいて所定の制御周期tm(10〜50msec)で実行される。なお以下では、周期tmで更新又はサンプリングされる値については、括弧書きで符号”m”を付す。なお、図９の処理で説明したように、図１２の処理で算出される目標触媒後空燃比AFcmd_dsは、排気燃料インジェクタの下流側のＬＮＴにおける排気空燃比の目標値として用いられる。
【００８１】
Ｓ６１では、触媒後Ｏ２センサが活性に達したか否かを判別する。Ｓ６１の判別がＮＯである場合には、以下のフィードバック演算を行うことなく、目標値AFcmd_ds(m)を所定の基準値AFcmd_bs（固定値であり、例えば１４．５）とし(Ｓ６２)、この処理を終了する。Ｓ６１の判別がＹＥＳである場合には、Ｓ６３に移る。
【００８２】
Ｓ６３では、ストイキモードフラグF_Stoic_mode(m)が１であるか否かを判別する。Ｓ６３の判別がＹＥＳである場合には、Ｓ６４に移り、ＮＯである場合には、Ｓ６２に移り、上述のようにAFcmd_ds(m)=AFcmd_bsとする。
【００８３】
Ｓ６４では、後述の還元処理完了フラグF_CRD_Done(m)が”1”であるか否かを判別する。上述のように、リーン運転中にストイキモードフラグF_Stoic_mode(m)が”0”から”1”となることに伴って、ストイキ運転が開始する。ただし、これまでリーン運転を行っていたことにより、ＬＮＴには酸素やＮＯｘが多く吸着又は吸蔵されており、ストイキ運転や排気燃料噴射浄化運転を開始しても直ちにＬＮＴの浄化機能を発揮できない。このため、フラグF_Stoic_mode(m)が”0”から”1”になった直後は、所定の期間にわたって空燃比をストイキよりもややリッチ側（所謂、弱リッチ）に偏らせることにより、ＬＮＴに吸着又は吸蔵されていた酸素やＮＯｘを短時間で還元させる還元処理を実行する。この還元処理完了フラグF_CRD_Done(m)は、ストイキ運転の開始直後の還元処理が終了したことを示すフラグであり、後述の図１６に示す還元特性判定処理によって更新される。以下では、ストイキ運転開始直後にＬＮＴの還元を促進する運転モードを「弱リッチモード」という。また、ストイキ運転中に、触媒後Ｏ２センサの出力に基づいて目標触媒後空燃比AFcmd_ds(m)を決定する運転モードを「触媒後空燃比フィードバックモード」という。
【００８４】
Ｓ６４の判別がＮＯの場合にはＳ６５に移り、弱リッチモードの下で目標触媒後空燃比AFcmd_ds(m)を決定する。より具体的には、Ｓ６５では、ＬＮＴの担体温度の推定値Tcc_hat(m)及び排気ボリュームの推定値Gex_hat(m)を取得し、これら２つの推定値Tcc_hat(m)及びGex_hat(m)に基づいて、予め定められたマップを検索することによって目標触媒後空燃比AFcmd_ds(m)を決定し、この処理を終了する。
【００８５】
図１３は、弱リッチモードの下で目標触媒後空燃比AFcmd_dsを決定するマップの一例である。図１３に示すように、弱リッチモードでは、目標触媒後空燃比AFcmd_dsは、弱リッチの領域(約14.5〜13.5程度)内で、担体温度の推定値Tcc_hat及び排気ボリュームの推定値Gex_hatに応じた値に設定される。より具体的には、目標触媒後空燃比AFcmd_dsは、ＬＮＴの担体温度が高くなるほど又は排気ボリュームが小さくなるほど、弱リッチの領域内でリッチ側に設定される。
【００８６】
図１３に戻ってＳ６４の判別がＹＥＳの場合には、Ｓ６６に移り、触媒後ストイキフィードバックモードの下で目標触媒後空燃比AF_cmd_ds(m)を決定する。Ｓ６６では、ＬＮＴの担体温度の推定値Tcc_hat(m)及び排気ボリュームの推定値Gex_hat(m)を取得し、これら２つの推定値Tcc_hat(m)及びGex_hat(m)に基づいて、予め定められたマップを検索することによって、触媒後Ｏ２センサの出力Vout(m)に対する目標値Vcmd(m)を決定し、Ｓ６７に移る。
【００８７】
図１４は、触媒後Ｏ２センサの出力の目標値Vcmd(m)を決定するマップの一例である。図１４に示すように、Ｏ２センサの目標値Vcmdは、Ｏ２センサの出力の反転を判別するために設定される反転判別閾値Vln（例えば、０．１）よりもリッチ側の領域内で、ＬＮＴの担体温度が高くなるほどリッチ側に補正される。また排気ボリュームが大きくなるほど（換言すれば、負荷が高くなるほど）、エンジンから排出されるＮＯｘ量が増加するとともに、ＬＮＴにおける排気通過速度が増加するため、結果としてＬＮＴにおけるＮＯｘ浄化率が低下する。このようなＮＯｘ浄化率の低下を補償すべく、Ｏ２センサの目標値Vcmd(m)は、図１４に示すように排気ボリュームが大きくなるほどリッチ側に補正し、ＬＮＴ上でのＣＯ、Ｈ２、ＮＨ３等の還元剤の生成量を増加させる。
【００８８】
図１２に戻ってＳ６７では、触媒後Ｏ２センサの出力値Vout(m)と、その目標値Vcmd(m)との偏差E_v(m)（下記式（１０−１）参照）が０になるように、既知のフィードバックアルゴリズムを利用して目標触媒後空燃比AFcmd_ds(m)を決定し、Ｓ６８に移る。Ｓ６７におけるフィードバック演算の一例として、下記式（１０−１）〜（１０−３）には、スライディングモードアルゴリズムを利用して目標空燃比AFcmd_ds(m)を決定する場合の演算式を示す。式（１０−２）において、”Pole_af”は、切換関数設定パラメータであり、-1より大きく0より小さな値（例えば、-0.85）に設定される。また、式（１０−３）において２つのフィードバックゲイン”Krch_v”及び”Kadp_v”は、負の値に設定される。
【数１０】
0005955344.tif 000011
【００８９】
Ｓ６８では、後に図１８を参照して説明する触媒三元特性適応演算を実行し、この処理を終了する。触媒後空燃比フィードバックモードでは、触媒後Ｏ２センサの出力に基づいて触媒前ＬＡＦセンサの出力に対する目標空燃比AFcmdを決定する（図９参照）。したがって、目標空燃比AFcmdにはＬＮＴの状態が反映される。触媒三元特性適応演算では、このような特性を利用して触媒後空燃比フィードバックモード中に定められた目標空燃比AFcmdに統計処理を施すことにより、ＬＮＴのＨＣ酸化性能を数値化した触媒三元特性適応補正値Dtwを算出する。なお、このＳ６８の触媒三元特性適応演算は、後述の図２７のＳ１８１において、酸化特性パラメータPoxをＴＹＰＥ３とは別の方法で決定する場合には省略できる。
【００９０】
図１５は、以上のような触媒後空燃比フィードバック演算によって目標触媒後空燃比AFcmd_dsを決定した場合における実際の触媒後空燃比（上段）及び触媒後Ｏ２センサの出力Vout（下段）の変化の具体例を示すタイムチャートである。図１５には、時刻ｔ１においてストイキモードフラグF_Stoic_modeが０から１になった場合を示す。
【００９１】
図１２を参照して説明したように、ストイキ運転開始直後（図１５中、時刻ｔ１）は、目標触媒後空燃比AFcmd_dsは弱リッチに設定され（図１２のＳ６５参照）、これによってＬＮＴに吸蔵されていた酸素が放出されるとともに、弱リッチ化により供給された還元剤の酸化に使用される。時刻ｔ２では、触媒後Ｏ２センサの出力値Voutが反転したと判別されたことに応じて、還元処理完了フラグF_CRD_Doneが０から１に切り替わり（後述の図１６参照）、弱リッチモード（リッチバイアス）が解除される。また、時刻ｔ２以降は、触媒後Ｏ２センサの出力Voutが運転状態に応じて定められた目標値Vcmdになるように目標触媒後空燃比AFcmd_dsが決定される。
【００９２】
図１６は、還元処理完了フラグF_CRD_Doneを更新する還元特性判定処理の具体的な手順を示すフローチャートである。図１６に示す処理は、ＥＣＵにおいて図１２の触媒後空燃比フィードバック演算と同じ制御周期tm(10〜50msec)で実行される。図１６の還元特性判定処理では、ＬＮＴに供給された還元剤の量を推定しながら、還元処理完了フラグF_CRD_Doneを更新する。以下、図１７のタイムチャートを参照しながら還元特性判定処理の具体的な手順について説明する。
【００９３】
Ｓ８１では、ストイキモードフラグF_Stoic_mode(m)が”0”でありかつ排気燃料噴射浄化運転モードフラグF_ExINJ_mode(m)が”0”であるか否かを判別する。Ｓ８１の判別がＹＥＳである場合、すなわちストイキ運転中でも排気燃料噴射浄化運転中でもない場合（つまり、リーン運転中である場合）には、Ｓ８２に移り、Ｓ８１の判別がＮＯである場合、すなわちストイキ運転中であるか又は排気燃料噴射浄化運転中である場合（つまり、リーン運転中でない場合）には、Ｓ８６に移る。
【００９４】
Ｓ８２では、制御周期tmの間にＬＮＴに供給された還元剤の量の推定値Rd_hat(m)（以下、「瞬時還元剤量推定値」という）と、瞬時還元剤量推定値の暫定値Rd_hat_tmp(m)と、瞬時還元剤量推定値の積算値Crd_hat(m)（以下、「還元剤供給量推定値」という）とを何れも０にリセットし、Ｓ８３に移る。リーン運転モード中は、ＬＮＴに還元剤はほとんど供給されない。Ｓ８３では、触媒還元特性更新完了フラグF_CrdAdp_done(m)を０にし、Ｓ８４に移る。このフラグF_crdAdp_done(m)は、後述のＳ９２の触媒還元特性適応演算を実行することにより、ＬＮＴの還元特性に関するパラメータの更新が完了したこと明示するために用いられる。Ｓ８４では、還元処理完了フラグF_CRD_Done(m)を０にリセットし、この処理を終了する。
【００９５】
Ｓ８６では、図１２の処理によって決定される目標触媒後空燃比AFcmd_ds(m)に基づいて瞬時還元剤量推定値Rd_hat(m)を算出し、Ｓ８７に移る。より具体的には、目標触媒後空燃比AFcmd_ds(m)が基準値AFcmd_bsを下回った場合には、この余剰分に排気ボリュームの推定値Gex_hat(m)を乗じた値を瞬時還元剤量推定値Rd_hat(m)とする。具体的には、暫定値Rd_hat_tmp(m)を導入して、下記式（１１−１）及び（１１−２）で表される。
【数１１】
0005955344.tif 000012
【００９６】
Ｓ８７では、触媒後Ｏ２センサの出力値Vout(m)が反転判定閾値Vlnより小さいか否かを判別する。図１２〜１５を参照して説明したように、ストイキ運転モードの開始直後（図１７中、時刻ｔ１）は、目標触媒後空燃比AFcmd_dsは弱リッチに設定され（図１２のＳ６５参照）、目標触媒前空燃比AFcmdはこれに応じた値に設定される（図９の処理参照）。従って時刻ｔ１以降、ＬＮＴには余分な燃料が還元剤として供給され、これによってＬＮＴに吸着又は吸蔵されていたＮＯｘ及び酸素が還元される。したがって、この還元処理が終了したか否かは、触媒後Ｏ２センサの出力値Vout(m)が反転判定閾値Vlnを超えたか否かによって判別できる。Ｓ８７の判別がＹＥＳである場合には、Ｓ８８に移り、上記瞬時還元剤量推定値Rd_hat(m)を積算することにより、還元剤供給量推定値Crd_hat(m)を算出し（下記式（１２）、及び図１７参照）、この処理を終了する。
【数１２】
0005955344.tif 000013
【００９７】
Ｓ８７の判別がＮＯである場合には、ストイキ運転開始直後の還元処理が完了したことを明示すべく還元処理完了フラグF_CRD_Done(m)を１にし（Ｓ９０）、Ｓ９１に移る。これにより、触媒後空燃比フィードバック演算では、弱リッチモードから触媒空燃比フィードバックモードに切り替わる（図１２のＳ６４参照）。
【００９８】
Ｓ９１では、触媒還元特性更新完了フラグF_CrdAdp_done(m)が１であるか否かを判別する。Ｓ９１の判別がＮＯである場合には、後に図２０を参照して説明する触媒還元特性適応演算を実行し（Ｓ９２）、この処理を終了する。Ｓ９１の判別がＹＥＳである場合、触媒還元特性適応演算が実行済みである場合には、この処理を直ちに終了する。上述のように、ストイキ運転の開始直後は、触媒後Ｏ２センサの出力が反転するまで空燃比は弱リッチに設定される。したがって、この間にＬＮＴに供給される還元剤の量の推定値Crd_hatには、その時のＬＮＴの状態が反映される。触媒還元特性適応演算では、このような特性を利用して弱リッチモード中に算出された還元剤供給量推定値Crd_hatに統計処理を施すことにより、ＬＮＴのＨＣ酸化性能を示す触媒還元特性適応係数Krdを算出する。なお、このＳ９２の触媒還元特性適応演算は、図２７のＳ１８１において、酸化特性パラメータPoxをＴＹＰＥ２とは別の方法で決定する場合には省略できる。
【００９９】
図１８は、触媒三元特性適応補正値Dtwを算出する触媒三元特性適応演算の具体的な手順を示すフローチャートである。図１８に示す処理は、図１２に示す触媒後フィードバック演算のサブルーチンとして、触媒後空燃比フィードバックモードの実行中に、ＥＣＵにおいて周期tmで実行される。
【０１００】
触媒三元特性適応演算では、ストイキフィードバックモード中に上記触媒後フィードバック演算（図１２参照）によって算出された目標触媒後空燃比AFcmd_dsに、以下で説明するような統計処理を施すことによって、ＬＮＴのＨＣ酸化性能を示す触媒三元特性適応補正値Dtwを算出する。この補正値Dtwは、ストイキフィードバックモード中に触媒後Ｏ２センサの出力値Voutを目標値Vcmdに維持するための目標触媒後空燃比AFcmd_dsの基準値AFcmd_bsからのずれに相当する。触媒後Ｏ２センサの出力値Voutが、反転判別閾値Vlnより大きな目標値Vcmdに維持された状態とは、ＬＮＴの下流に、目標値Vcmdに応じた僅かな量の還元剤がスリップしている状態に相当する。この時、ＬＮＴの酸化能力や還元能力が低下すると、出力Voutを目標値Vcmdに維持するためにＬＮＴに供給すべき還元剤の量は少なくなり、ひいては触媒後フィードバック演算によって算出される目標触媒後空燃比AFcmd_dsはリーン側へシフトする。
【０１０１】
ただしこの目標触媒後空燃比のシフト量（AFcmd_ds-AFcmd_bs）は、例えばＬＮＴの担体温度によって異なる場合がある。換言すると、上記シフト量は、ＬＮＴの劣化度合いが同じであっても、ＬＮＴの担体温度が高い場合には低い場合よりも大きくなったりする場合がある。また、このシフト量は、ＬＮＴの劣化度合いに応じて全ての温度領域で一律に低下するとは限らない。このため、このシフト量をそのままＨＣ酸化性能を示すパラメータとして採用するよりも、以下で示すような統計処理を施すことによって、温度依存性を除くことが好ましい。以下の演算では、上記シフト量から温度依存性を除くべく、担体温度を基底とした１次元直線上に定義された複数の重み関数Wtw_iと、各重み関数に付随する局所適応係数Dtw_iを導入し、これらを利用して重み付けした統計処理によって触媒三元特性適応補正値Dtwを算出する。
【０１０２】
Ｓ１５１では、ＬＮＴの担体温度の推定値Tcc_hat(m)を取得し、この推定値Tcc_hat(m)に基づいて、予め定められたマップを検索することによって、各三元特性重み関数値Wtw_i(m)（iは正の整数）を算出し、Ｓ１５２に移る。
【０１０３】
図１９は、三元特性重み関数値を算出するマップ、すなわち三元特性重み関数Wtw_iの形状の一例を示す図である。なお以下では、i=1,2,3の場合、すなわち重み関数の数は３
である場合について説明するが、本発明はこれに限らない。重み関数の数は４以上の場合にも容易に一般化できる。
【０１０４】
図１９に示すように、第１〜第３重み関数は、ＬＮＴの担体温度の推定値Tcc_hatに対して定義される。以下、各重み関数が定義された領域（すなわち、重み関数値が０でない領域）を、それぞれ第１〜第３領域と定義する。図１９に示す例では、第１領域は約３００℃以下であり、第２領域は約１５０〜４５０℃であり、第３領域は約３００℃以上である。また、各領域は、互いに重複するように設定される。図１９に示す例では、第１領域と第２領域は、約１５０〜３００℃で重複し、第２領域と第３領域は約３００〜４５０℃で重複する。
【０１０５】
また、各重み関数Wtw_iの高さは、全重み関数値の総和がどの温度においても１になるように正規化される。これは、他の領域と重複していない領域では１とし、他の領域と重複した領域では単調増加又は単調減少するような関数を設定することにより実現される。図１９に示す例では、第１重み関数Wtw_1は、約１５０℃以下では１であり、約１５０℃から約３００℃の間では１から０へ単調減少する関数として定義される。第２重み関数Wtw_2は、約１５０℃から約３００℃の間では０から１へ単調増加し、約３００℃から約４５０℃の間では１から０へ単調減少する関数として定義される。また、第３重み関数Wtw_3は、約３００℃から約４５０℃の間では０から１へ単調増加し、約３００℃以上では１である関数として定義される。
【０１０６】
図１８に戻って、Ｓ１５２では、下記式（１３）示すように、Ｓ１５１で算出した重み関数値Wtw_i(m)と、局所適応係数Dtw_i(m)との積の総和を算出し、これを触媒三元特性適応補正値Dtw(m)とする。これら局所適応係数Dtw_iは、初期値を０として、後述の適応誤差信号E_adp’(m)が０になるように、例えば積分演算によって算出される。
【数１３】
0005955344.tif 000014
【０１０７】
Ｓ１５３では、基準値AFcmd_bsと触媒三元特性適応補正値Dtw(m)とを合算することにより、適応目標空燃比AFcmd_adp(m)を算出する（下記式（１４）参照）。
【数１４】
0005955344.tif 000015
【０１０８】
Ｓ１５４では、目標触媒後空燃比AFcmd_ds(m)から上記適応目標空燃比AFcmd_adp(m)を減算することによって適応誤差信号Eadp’(m)を算出し（下記式（１５−１）参照）、さらにこの適応誤差信号Eadp’(m)を各領域に分配することによって、局所適応誤差信号E_adp’_i(m)を算出する。より具体的には、適応誤差信号Eadp’(m)に各重み関数値Wtw_i(m)を乗じたものを局所適応誤差信号E_adp’_i(m)とする（下記式（１５−２）参照）。
【数１５】
0005955344.tif 000016
【０１０９】
Ｓ１５５では、領域ごとに算出された局所適応誤差信号E_adp’_i(m)が０になるように、例えば下記式（１６）で示すように局所適応誤差信号E_adp’_i(m)に負の適応ゲインKadp_tを乗じたもので積分することによって、局所触媒三元特性適応補正値Dtw_i(m)を算出する。
【数１６】
0005955344.tif 000017
【０１１０】
なお、上記触媒三元特性適応演算では、ＬＮＴの担体温度を基底とした１次元直線上に互いに重複する第１〜第３領域を定義し、各領域に重み関数Wtw_iを定義したが、本発明はこれに限らない。例えば、ＬＮＴの担体温度と排気ボリュームとを基底とした２次元平面上に互いに重複する複数の領域を定義し、この２次元平面上の各領域に重み関数Wtw_ijを定義してもよい。
【０１１１】
図２０は、触媒還元特性適応係数Krdを算出する触媒還元特性適応演算の具体的な手順を示すフローチャートである。図２０に示す処理は、図１６に示す還元特性判定処理のサブルーチンとして、弱リッチモードから触媒後空燃比フィードバックモードに切り替わる度に、ＥＣＵにおいて制御周期tmで実行される。
【０１１２】
触媒還元特性適応係数演算では、ストイキ運転を開始してから、触媒後Ｏ２センサの出力が反転するまでにＬＮＴに供給された還元剤量の推定値Crd_hat(m)に基づいて、ＬＮＴのＨＣ酸化能力を示す触媒還元特性適応補正係数Krd(m)を算出する。例えばＬＮＴの酸化能力や還元能力が低下すると、同時にＬＮＴのストレージ機能も低下すると考えられる。したがって、触媒後Ｏ２センサの出力が反転するまでにＬＮＴに供給する必要のある還元剤の量は、酸化能力や還元能力の低下に伴って少なくなると考えられる。
【０１１３】
ただしこの還元剤供給量は、後に図２１を参照して説明するように、例えばＬＮＴの担体温度によって異なる。またこの還元剤供給量は、ＬＮＴの劣化度合いに応じて全ての温度領域で一律に低下するとは限らない。このため、上述の還元剤供給量推定値Crd_hatをそのままＨＣ酸化能力を示すパラメータとして採用するよりも、以下で説明するような統計処理を施すことによって、温度依存性を除くことが好ましい。そこで以下の演算では、図１８を参照して説明した触媒三元特性適応演算と同様に、上記推定値Crd_hatから温度依存性を除くべく、担体温度を基底とした１次元直線上に定義された複数の重み関数Wrd_iと、各重み関数に付随する局所適応係数Krd_iを導入し、これらを利用して重み付けした統計処理によって触媒還元特性適応補正値Krdを算出する。
【０１１４】
Ｓ１０１では、ＬＮＴの担体温度の推定値Tcc_hat(m)を算出し、この推定値Tcc_hat(m)に基づいて、予め定められたマップを検索することによって、還元剤供給量推定値Crd_hat(m)の比較対象となる基準還元剤供給量Crd_bs(m)を算出する。
【０１１５】
図２１は、基準還元剤供給量Crd_bs(m)を決定するマップの一例である。図２１に示すように、基準還元剤供給量Crd_bs(m)は、ＬＮＴの担体温度が高くなるほど大きくなるように設定される。これは、担体温度が高くなるほど、ＬＮＴの酸化能力が高くなることによって還元剤が直接酸化されＣＯ２等になる確率が高くなり、結果として触媒後Ｏ２センサの出力が反転するまでに必要な還元剤の量が増加するためである。
【０１１６】
図２０に戻って、Ｓ１０２では、ＬＮＴの担体温度の推定値Tcc_hat(m)に基づいて、予め定められたマップを検索することによって、各還元剤供給量重み関数値Wrd_i(m)を算出し、Ｓ１０３に移る。
【０１１７】
図２２は、還元剤供給量重み関数値を算出するマップ、すなわち還元剤供給量重み関数Wrd_iの形状の一例を示す図である。なお、これら還元剤供給量重み関数Wrd_iの形状は、図１９を参照して説明した重み関数Wtw_iと同じであるので、詳細な説明を省略する。
【０１１８】
図２０に戻って、Ｓ１０３では、下記式（１７）に示すように、Ｓ１０２で算出した重み関数値Wrd_i(m)と、局所適応係数Krd_i(m)との積の総和を算出し、これを触媒還元特性適応係数Krd(m)とする。なお、この局所適応係数Krd_iの初期値は１とする。
【数１７】
0005955344.tif 000018
【０１１９】
Ｓ１０４では、Ｓ１０１で算出した基準還元剤供給量Crd_bs(m)と触媒還元特性適応係数Krd(m)とを乗算することにより、還元剤供給量適応値Crd_adp(m)を算出する（下記式（１８）参照）。
【数１８】
0005955344.tif 000019
【０１２０】
Ｓ１０５では、図１６のＳ８８において算出された推定値Crd_hat(m)から上記適応値Crd_adp(m)を減算することによって適応誤差信号Eadp(m)を算出し（下記式（１９−１）参照）、さらにこの適応誤差信号Eadp(m)を各領域に分配することによって、局所適応誤差信号E_adp_i(m)を算出する（下記式（１９−２）参照）。
【数１９】
0005955344.tif 000020
【０１２１】
Ｓ１０６では、領域ごとに算出された局所適応誤差信号E_adp_i(m)が０になるように、例えば下記式（２０）で示すように局所適応誤差信号E_adp_i(m)に負の適応ゲインKadp_cを乗じた値を積分することによって、局所適応係数Krd_i(m)を算出する。
【数２０】
0005955344.tif 000021
【０１２２】
Ｓ１０７では、還元特性の更新が完了したか否かを判別する。より具体的には、局所適応誤差信号E_adp_iが所定の閾値より小さくなった場合、又は図２０の処理を開始してから所定時間以上経過した場合には、ＬＮＴの還元特性を示す局所適応係数Krd_iの更新処理が完了したと判別する。Ｓ１０７の判別がＹＥＳである場合には、フラグF_CrdAdp_done(m)を１にし（Ｓ１０８）、この処理を終了する。Ｓ１０７の判別がＮＯである場合には、引き続き図２０の処理を継続して実行すべくフラグF_CrdAdp_done(m)を０に維持したままこの処理を終了する。
【０１２３】
なお、上記触媒還元特性適応演算では、ＬＮＴの担体温度を基底とした１次元直線上で互いに重複する第１〜第３領域を定義し、各領域に重み関数Wrd_iを定義したが、本発明はこれに限らない。例えば、ＬＮＴの担体温度と排気ボリュームとを基底とした２次元平面上に互いに重複する複数の領域を定義し、この２次元平面上の各領域に重み関数Wrd_ijを定義してもよい。
【０１２４】
図２３は、ＬＮＴの熱モデルの逐次同定演算の具体的な手順を示すフローチャートである。この逐次同定演算では、ＬＮＴの熱モデル（後述の式（２１）参照）に含まれる複数のモデルパラメータを同定する。図２３に示す処理は、ＥＣＵにおいて所定の制御周期tn(200〜500msec)で実行される。なお以下では、周期tnで更新又はサンプリングされる値については、括弧書きで符号”n”を付す。なお、図２３に示す処理は、後述の図２７のＳ１８１において、酸化特性パラメータPoxをＴＹＰＥ１とは別の方法で決定する場合には省略できる。
【０１２５】
下記式（２１）は、ＬＮＴの熱モデル式である。換言すれば、下記式（２１）は、既知の値に基づいてＬＮＴの下流側の排気の温度の推定値Tds_hat(n)を算出する演算式である。排気管内に設けられたＬＮＴの担体温度（及びその下流側の排気の温度）は、排気管内を流れる排気との熱交換の他、及び排気管の外の外気との熱交換によっても変化する。また、ＬＮＴに流入する排気中にＨＣが含まれていると、ＬＮＴではＨＣが酸化することによって発熱する。
【数２１】
0005955344.tif 000022
【０１２６】
上記式（２１）において、右辺第１項は、制御周期tn前の温度推定値Tds_hat(n-1)であり、右辺第２〜４項は、制御周期tn前から現在までの間の温度の増加分に相当する。より具体的には、右辺第２項は放熱項、すなわちＬＮＴと外気との間の熱の移動による寄与を示す項であり、ＬＮＴの担体温度の推定値Tds_hat(n-1)と外気温度Ta(n)との差に比例する。なお、第２項の比例係数aは、予め行われたシステム同定によって定められた固定値でも、下流側温度センサの出力Tdsに応じてスケジュールして定められた値でもよい。
【０１２７】
右辺第３項は排気熱相関項、すなわちＬＮＴと排気との間の熱の移動による寄与を示す項であり、排気ボリュームの推定値Gex_hat(n)と上流側温度センサの出力Tup(n)の積に比例する。この排気熱相関項の比例係数b(n-1)は、図２３のＳ１２３における処理によって、周期tnごとにその値が更新される。
【０１２８】
また右辺第４項は、発熱項、すなわちＬＮＴに流入する排気に含まれている未燃燃料がＬＮＴで燃焼することによる寄与を示す項である。排気燃料インジェクタから燃料を噴射したり、アフター噴射を実行したりすると、ＬＮＴには未燃燃料が流入する。したがってこの発熱項は、周期tnの間に排気燃料インジェクタによる燃料噴射及びアフター噴射によってＬＮＴに供給された燃料量（以下、「触媒昇温寄与燃料量」という）Gfuel_c(n)及び後述の触媒昇温寄与補正係数Kc_ht(n)に比例する。
【０１２９】
またこの発熱項の比例係数c(n-1)は、図２３のＳ１２４における処理によって、周期tnごとにその値が更新される。また、この発熱項は、排気燃料噴射量やアフター噴射量が増加するほど大きくなり、またＬＮＴにおけるＨＣ酸化性能が高くなるほど大きくなる。したがってこの係数cは、アフター噴射や排気燃料噴射によって供給された燃料がＬＮＴの昇温に寄与する度合いを示すパラメータであって、ＬＮＴのＨＣ酸化性能を示すパラメータとなる。以下では、この係数cを発熱係数という。以下、係数b及び発熱係数cの値を更新する具体的な手順を説明する。
【０１３０】
始めにＳ１２１では、係数b及びcを同定するために必要となる上流温度センサ及び下流温度センサが正常であるか否かを判別する。Ｓ１２１の判別がＹＥＳである場合にはＳ１２２に移り、ＮＯである場合には図２３の処理を直ちに終了する。
【０１３１】
Ｓ１２２では、周期tnの間にアフター噴射によって噴射された燃料量Gfuel_aft_tm(n)及び排気燃料インジェクタから噴射された燃料量Gfuel_ex_tm(n)を合算することにより、触媒昇温寄与燃料量Gfuel_c(n)を算出し、Ｓ１２３に移る。
【０１３２】
Ｓ１２３では、触媒昇温寄与燃料量Gfuel_c(n)が０であるか否か、すなわち周期tnの間にＬＮＴに未燃燃料が供給されたか否かを判別する。Ｓ１２３の判別がＹＥＳである場合には、Ｓ１２４に移り、下記式（２２）〜（２４）に従って係数b(n)の値を更新し、この処理を終了する。また、Ｓ１２３の判別がＮＯである場合には、下記式（２５）〜（２８）に従って発熱係数c(n)の値を更新し（Ｓ１２５〜Ｓ１２７参照）、触媒酸化特性適応補正値Kox(n)を算出する触媒酸化特性適応演算を実行し（Ｓ１２８、及び後述の図２５参照）、この処理を終了する。すなわち、周期tnの間にＬＮＴに未燃燃料が供給されていなかった場合には発熱係数c(n)を固定しながらもう一方の係数b(n)の値のみを更新し、周期tnの間にＬＮＴに未燃燃料が供給されていた場合には係数b(n)を固定しながら発熱係数c(n)の値のみを更新する。
【０１３３】
Ｓ１２４では、発熱係数c(n)の値を前回値に維持したまま、式（２４）で表現された触媒熱モデルに所定のパラメータ同定アルゴリズムを適用することによって係数b(n)の値を更新する。以下、その具体的な手順の一例について説明する。始めに、下流温度センサの出力Tds(n)、大気温度センサの出力Ta(n)、係数b(n-1)、排気ボリュームの推定値Gex_hat(n)、及び上流温度センサの出力Tup(n)に基づいて、下記式（２２−１）〜（２２−３）で定義される仮想出力W(n)とその推定値W_hat(n)とを算出する。
【数２２】
0005955344.tif 000023
【０１３４】
ここで、Ｓ１２３の判別がＹＥＳである場合、触媒昇温寄与燃料量Gfuel_c(n)=0であるから、Ｓ１２４の実行時において式（２１）の右辺第４項は０となる。従って、上記式（２２−２）で定義される推定値W_hat(n)は、下記式（２３）のように仮想出力W(n)の推定値に相当する。従って、式（２３−１）で定義される仮想出力W(n)と、式（２２−２）で定義される推定値W_hat(n)との差が最小になるように係数bの値を更新することは、下流温度センサの出力Tds(n)とその推定値Tds_hat(n)との差が最小になるように係数b(n)の値を更新することと等価である。
【数２３】
0005955344.tif 000024
【０１３５】
また、これを実現する係数b(n)は、例えば下記式（２４−１）に示すように、式（２４−２）によって逐次更新される可変ゲインKP1(n)にW(n)とW_hat(n-1)との差を乗じた値を積分することによって算出される。式（２４−２）において、係数P1は所定の同定ゲインである。なお、下記式（２４−１）及び（２４−２）は、所謂逐次最小２乗法アルゴリズムとして一般化されたパラメータ同定アルゴリズムのうちの固定ゲインアルゴリズムと呼称されるアルゴリズムである。
【数２４】
0005955344.tif 000025
【０１３６】
Ｓ１２５では、下記式（２５）によって、噴射比率Rfex(n)を算出し、Ｓ１２６に移る。Ｓ１２６では、噴射比率Rfex(n)及びＬＡＦセンサの出力値AFact(n)に基づいて、予め定められたマップを検索することによって、正の触媒昇温寄与補正係数Kc_ht(n)を算出し、Ｓ１２７に移る。
【数２５】
0005955344.tif 000026
【０１３７】
図２４は、補正係数Kc_ht(n)を決定するマップの一例を示す図である。ＬＮＴには、アフター噴射によって供給された燃料と排気燃料インジェクタから噴射された燃料が供給される。ただしアフター噴射によって筒内に噴射された燃料の多くは気筒内で燃焼するので、触媒には排気熱として供給される。すなわち、アフター噴射によって供給された燃料の多くは、式（２１）の触媒熱モデルでは、排気熱相関項を介して触媒温度の上昇に寄与する。図２４のマップでは、この点を考慮し、噴射比率Rfex(n)が小さくなるほど（すなわち、全噴射量Gfuel_c(n)に占めるアフター噴射量Gfuel_aft_tm(n)の割合が大きくなるほど）小さくなるように補正係数Kc_ht(n)の値を決定する。また、ＬＮＴに流入する排気の酸素濃度が高くなるほどＬＮＴに供給された燃料が触媒の昇温に寄与する割合は高くなる。図２４のマップでは、この点を考慮し、ＬＡＦセンサの出力値AFact(n)が大きくなるほど（すなわち、ＬＮＴに流入する排気の空燃比がリーンになるほど）大きくなるように補正係数Kc_ht(n)の値を決定する。
【０１３８】
ところで、アフター噴射を実行する時期を遅くするほど、アフター噴射によって筒内に噴射された燃料のうち気筒内で燃焼する燃料の量は少なくなる。すなわち、アフター噴射を実行する時期を遅くするほど、アフター噴射によって供給された燃料のうち、排気熱相関項を介して触媒温度の上昇に寄与する燃料の割合は少なくなり、発熱項を介して触媒温度の上昇に寄与する燃料の割合は多くなる。したがってこの点を考慮し、補正係数Kc_ht(n)は、噴射比率Rfex(n)と、ＬＡＦセンサの出力値AFact(n)と、アフター噴射時期との３つの入力に基づいて決定してもよい。この場合、アフター噴射時期が遅くなるほど小さくなるように補正係数Kc_ht(n)の値を決定する。
【０１３９】
Ｓ１２７では、係数bの値を前回値に維持したまま、式（２１）に所定のパラメータ同定アルゴリズムを適用することによって係数cの値を更新し、Ｓ１２８に移る。以下、その具体的な手順の一例について説明する。始めに、下流温度センサの出力Tds、大気温度センサの出力Ta、係数b,c、排気ボリュームの推定値Gex_hat、及び上流温度センサの出力Tupに基づいて、下記式（２６−１）〜（２６−２）で定義される仮想出力R(n)とその推定値R_hat(n)とを算出する。
【数２６】
0005955344.tif 000027
【０１４０】
ここで、式（２１）によって式（２６−２）を変形すると、下記式（２７）が導出されることから、式（２６−２）で定義される推定値R_hat(n)は、仮想出力R(n)の推定値に相当する。従って、式（２６−１）で定義される仮想出力R(n)と、式（２６−２）で定義される推定値R_hat(n)との差が最小になるように係数cの値を更新することは、下流温度センサの出力Tds(n)とその推定値Tds_hat(n)との差が最小になるように係数cの値を更新することと等価である。
【数２７】
0005955344.tif 000028
【０１４１】
また、これを実現する係数c(n)は、例えば下記式（２８−１）に示すように、式（２８−２）によって逐次更新される可変ゲインKP2(n)をR(n)とR_hat(n-1)との差に乗じた値を積分することによって算出される。式（２８−２）において、係数P2は所定の同定ゲインである。
【数２８】
0005955344.tif 000029
【０１４２】
Ｓ１２８では、図２５を参照して説明する触媒酸化特性適応演算を実行し、この処理を終了する。
【０１４３】
上述のように、排気燃料インジェクタから燃料を間欠的に噴射することによってＬＮＴにおいて連続的に高い効率でＮＯｘを浄化できる時期は、ＬＮＴの担体温度が約３５０℃以上であって、６３０〜７００℃程度の上限温度以下である時に限られる。換言すれば、排気燃料インジェクタからは常に燃料が噴射されていることはないので、実際には触媒昇温寄与燃料量Gfuel_c＝０となる期間とGfuel_c≠０となる期間とが交互に実現される。一般的な同定アルゴリズムでは、独立する２つのモデルパラメータb,cの値を同じタイミングで同定するのが困難であり、同定精度が低下するおそれがある。これに対し図２３の処理では、Gfuel_c＝０の時期とGfuel_c≠０の時期とが交互に生じることを利用して、式（２１）の触媒熱モデルに含まれる２つの独立したモデルパラメータb,cの値を交互に更新する。これにより、モデルパラメータb,cの値を両方とも精度良く同定できる。また、これら２つのモデルパラメータb,cのうち、発熱係数cを用いることにより、精度良くＬＮＴのＨＣ酸化性能を推定できるので、結果として最適な量の燃料を噴射できる。
【０１４４】
上記式（２１）において、右辺第１項は、制御周期tn前の温度推定値Tds_hat(n-1)であり、右辺第２〜４項は、制御周期tn前から現在までの間の温度の増加分に相当する。より具体的には、右辺第２項は放熱項、すなわちＬＮＴと外気との間の熱の移動による寄与を示す項であり、ＬＮＴの担体温度の推定値Tds_hat(n-1)と外気温度Ta(n)との差に比例する。なお、第２項の比例係数aは、予め行われたシステム同定によって定められた固定値でも、下流側温度センサの出力Tdsに応じてスケジュールして定められた値でもよい。
【０１４５】
右辺第３項は排気熱相関項、すなわちＬＮＴと排気との間の熱の移動による寄与を示す項であり、排気ボリュームの推定値Gex_hat(n)と上流側温度センサの出力Tup(n)の積に比例する。この排気熱相関項の比例係数b(n-1)は、図２３のＳ１２３における処理によって、周期tnごとにその値が更新される。
【０１４６】
また右辺第４項は、発熱項、すなわちＬＮＴに流入する排気に含まれている未燃燃料がＬＮＴで燃焼することによる寄与を示す項である。排気燃料インジェクタから燃料を噴射したり、アフター噴射を実行したりすると、ＬＮＴには未燃燃料が流入する。したがってこの発熱項は、周期tnの間に排気燃料インジェクタによる燃料噴射及びアフター噴射によってＬＮＴに供給された燃料量（以下、「触媒昇温寄与燃料量」という）Gfuel_c(n)及び後述の触媒昇温寄与補正係数Kc_ht(n)に比例する。
【０１４７】
図２５は、触媒酸化特性適応係数Koxを算出する触媒酸化特性適応演算の具体的な手順を示すフローチャートである。図２５に示す処理は、図２３の熱モデルの逐次同定演算のサブルーチンとして、排気燃料噴射又はアフター噴射が行われている時のみ、ＥＣＵにおいて制御周期tnで実行される。
【０１４８】
上述のように、式（２１）〜（２８）に従って更新される発熱係数c(n)は、ＬＮＴにおけるＨＣ酸化性能が高くなるほど大きくなる特性がある。したがって、発熱係数c(n)の所定の基準値C_bsからのずれは、ＬＮＴのＨＣ酸化能力を示すパラメータとして採用し得る。しかしこの発熱係数c(n)は、ＬＮＴの担体温度によって異なる。また、この発熱係数c(n)は、ＬＮＴの劣化度合いに応じて全ての温度領域で一律に低下するとは限らない。このため、この触媒酸化特性適応演算では、図１８を参照して説明した触媒三元特性適応演算と同様に、上記発熱係数cから温度依存性を除くべく、ＬＮＴの担体温度を基底とした１次元直線上に定義された複数の重み関数Wox_iと、各重み関数に付随する局所適応係数Kox_iを導入し、これらを利用して重み付けした統計処理を施すことによって、ＬＮＴの酸化能力を示す触媒酸化特性適応補正値Koxを算出する。
【０１４９】
Ｓ１４１では、ＬＮＴの担体温度の推定値Tcc_hat(m)を算出し、この推定値Tcc_hat(m)に基づいて、予め定められたマップを検索することによって、各酸化特性重み関数値Wox_i(n)（iは正の整数）を算出し、Ｓ１４２に移る。
【０１５０】
図２６は、酸化特性重み関数値を算出するマップ、すなわち酸化特性重み関数Wox_iの形状の一例を示す図である。なお、これら重み関数Wox_iの形状は、図１９を参照して説明した重み関数Wtw_iと同じであるので、詳細な説明を省略する。
【０１５１】
図２５に戻って、Ｓ１４２では、下記式（２９）に示すように、Ｓ１４１で算出した重み関数値Wox_i(n)と、局所適応係数Kox_iとの積の総和を算出し、これを触媒酸化特性適応補正値Kox(n)とする。なおこの局所適応係数Kox_iの初期値は１とする。
【数２９】
0005955344.tif 000030
【０１５２】
Ｓ１４３では、所定の基準発熱係数C_bsに、触媒酸化特性適応補正値Kox(n)を乗算することにより、発熱係数適応値C_adp(n)を算出する（下記式（３０）参照）。なお、この基準発熱係数C_bsは、所定の劣化のない基準品のＬＮＴの発熱係数に相当し、予め行われたシステム同定によって定められる。なお以下では、基準発熱係数C_bsは、温度に依存しない固定値として説明するが、これに限らない。この基準発熱係数C_bsは、ＬＮＴの担体温度に基づいて、予め定められたマップを検索することによって決定してもよい。
【数３０】
0005955344.tif 000031
【０１５３】
Ｓ１４４では、発熱係数c(n)から上記適応値C_adp(n)を減算することによって、適応誤差信号E_adp’’(n)を算出し（下記式（３１−１）参照）、さらにこの適応誤差信号E_adp’(m)を各領域に分配することによって、局所適応誤差信号E_adp’’_i(n)を算出する（下記式（３１−２）参照）。また、Ｓ１４５では、領域ごとに算出された局所適応誤差信号E_adp’’_i(n)が０になるように、例えば下記式（３１−３）に示すように局所適応誤差信号E_adp’’_i(n)に負の適応ゲインKadp_oを乗じたものを積分することによって、局所適応補正値Kox_i(n)を算出する。
【数３１】
0005955344.tif 000032
【０１５４】
なお、上記触媒酸化特性適応演算では、ＬＮＴの担体温度を基底とした１次元直線上で互いに重複する第１〜第３領域を定義し、各領域に重み関数Wox_iを定義したが、本発明はこれに限らない。例えば、ＬＮＴの担体温度と排気ボリュームとを基底とした２次元平面上で互いに重複する複数の領域を定義し、この２次元平面上の各領域に重み関数Wox_ijを定義してもよい。
【０１５５】
図２７は、排気燃料インジェクタによる排気燃料の噴射態様を決定する排気燃料噴射制御の具体的な手順を示すフローチャートである。図２７に示す処理は、ＥＣＵにおいて図１２の触媒後空燃比フィードバック演算と同じ制御周期tm(10〜50msec)で実行される。
【０１５６】
Ｓ１７１では、排気燃料噴射システムの故障フラグF_ExINJ_NGが”0”であるか否かを判別する。Ｓ１７１の判別がＹＥＳである場合には、Ｓ１７５に移る。Ｓ１７１の判別がＮＯであり、排気燃料インジェクタから燃料を噴射できない状態である場合には、排気燃料噴射量Gfuel_ex(m)=0とし（Ｓ１７２）、排気燃料噴射浄化運転モードフラグF_ExINJ_mode(m)=0とし（Ｓ１７３）、この処理を終了する。
【０１５７】
Ｓ１７５では、ＬＮＴを熱から保護するために設定されたＬＮＴ保護条件を満たすか否かを判別する。なお、このＬＮＴ保護条件の具体的な内容及び具体的な判別方法は、図３のＳ２１と同じであるので、詳細な説明を省略する。Ｓ１７５の判別がＹＥＳであり、ＬＮＴ保護条件を満たす場合には、Ｓ１７６に移る。Ｓ１７６では、排気燃料噴射システムの所定のＮＯｘ浄化可能条件を満たすか否かを判別する。なお、このＮＯｘ浄化可能条件の具体的な内容及び具体的な判別方法は、図３のＳ２５と同じであるので、詳細な説明を省略する。Ｓ１７６の判別がＹＥＳであり、排気燃料噴射システムのＮＯｘ浄化可能条件を満たす場合には、Ｓ１７７に移る。
【０１５８】
Ｓ１７７では、還元処理完了フラグF_CRD_Doneが”1”であるか否かを判別する。還元処理完了フラグF_CRD_Doneが”1”でない状態とは、図１２を参照して説明したＬＮＴの還元処理が完了していない状態である。ＬＮＴの還元処理が完了しておらず、ＬＮＴに酸素やＮＯｘが吸着又は吸蔵された状態では、排気燃料インジェクタから燃料を間欠的に噴射しても、排気中のＮＯｘを十分な効率で連続的に還元することができない。したがって、Ｓ１７７の判別がＹＥＳである場合にのみＳ１８０に移り、排気燃料噴射浄化運転モードの下で排気燃料噴射量を決定する。
【０１５９】
Ｓ１７５〜Ｓ１７７の判別のうち何れかがＮＯである場合には、Ｓ１７８に移る。ここで、Ｓ１７５〜Ｓ１７７の判別のうち何れかがＮＯである場合とは、排気燃料インジェクタから燃料を噴射できる状態であるが、排気燃料噴射システムを利用して排気を浄化できない状態に相当する。この場合、図６を参照して説明したように、ストイキ運転中にアフターの代替として燃料噴射インジェクタからの燃料噴射が要求される場合がある。Ｓ１７８では、図６の処理によってＴＤＣ周期で算出される追加排気燃料噴射量をリサンプリングし（Gfuel_ex_add(k)→Gfuel_ex_add(m)）、リサンプリングによって得られた値を排気燃料噴射量とし（Gfuel_ex(m)＝Gfuel_ex_add(m)）、Ｓ１７３に移る。Ｓ１７３では、排気燃料噴射浄化運転モードフラグF_ExINJ_mode(m)=0とし、この処理を終了する。
【０１６０】
Ｓ１８０では、ＬＮＴの担体温度の推定値Tcc_hat(m)及び排気ボリュームの推定値Gex_hat(m)を取得し、これら２つの推定値Tcc_hat(m)及びGex_hat(m)に基づいて、予め定められたマップを検索することによって基準排気燃料噴射量Gfuel_ex_bs(m)を決定し、この処理を終了する。
【０１６１】
図２８は、基準噴射量Gfuel_ex_bsを決定するマップの一例である。図２８に示すように、基準噴射量Gfuel_ex_bsは、排気燃料インジェクタから間欠的に噴射された燃料の下でＬＮＴにおいて連続的にＮＯｘを浄化可能な温度範囲（例えば、３５０〜６００℃）内において、ＬＮＴ温度の推定値Tcc_hat及び排気ボリュームの推定値Gex_hatに応じた値に設定される。また、基準噴射量Gfuel_ex_bsは、混合気の空燃比をリーンとした排気中に排気燃料インジェクタから燃料を噴射したときに、ＬＮＴ上の排気の空燃比が理論空燃比近傍になるような大きさに調整される。
【０１６２】
また、図２８に示すように、基準噴射量Gfuel_ex_bsは、Ｎ２Ｏの生成のおそれがなく、ＮＯｘの還元に寄与する中間生成物が生成されやすい４００〜５００度を含む領域で最大化される。また基準噴射量Gfuel_ex_bsは、ＮＯｘの還元に寄与する中間生成物の生成効率が低下し、かつ噴射した燃料の一部がＬＮＴ上で直接酸化されてしまいＮＯｘの還元に寄与しなくなる５００度以上の高温域では、温度が高くなるほど小さくなるように設定される。
【０１６３】
図２７に戻って、Ｓ１８１では、酸化特性パラメータPox(m)を算出し、Ｓ１８２に移る。この酸化特性パラメータPox(m)は、ＬＮＴにおけるＨＣ酸化能力の強さを数値化したものであり、最小値が０となり、かつ劣化のない基準品が１となるように規格化される。Ｓ１８１に示すように、酸化特性パラメータPox(m)を算出する方法は、ＴＹＰＥ１〜３の３種類ある。
【０１６４】
ＴＹＰＥ１の方法では、上述の図２５に示す処理によって、周期tnで更新される触媒酸化特性適応係数Kox(n)を周期tmでリサンプリングし（Kox(n)→Kox(m)）リサンプリングによって得られた値を酸化特性パラメータとし（Pox(m)＝Kox(m)）、Ｓ１８２に移る。
ＴＹＰＥ２の方法では、上述の図２０に示す処理によって、周期tmで更新される触媒還元特性適応係数Krd(m)を酸化特性パラメータとし（Pox(m)＝Krd(m)）、Ｓ１８２に移る。
ＴＹＰＥ３の方法では、上述の図１８に示す処理によって、周期tmで更新される触媒三元特性適応補正値Dtw(m)に−１を乗じ、さらに１を加算したものを酸化特性パラメータとし（Pox(m)＝1-Dtw(m)）、Ｓ１８２に移る。
【０１６５】
Ｓ１８２では、酸化特性パラメータPox(m)を用いて正の排気燃料噴射量補正係数Kg_ex(m)を算出し、Ｓ１８３に移る。この補正係数Kg_ex(m)は、ＬＮＴのＨＣ酸化能力に応じて排気燃料噴射量Gfuel_ex(m)を補正する係数であり、後述の式（３２）に示すように、基準噴射量Gfuel_ex_bs(m)に乗算される。Ｓ１８２では、酸化特性パラメータPox(m)に基づいて、予め定められたマップを検索することによって、補正係数Kg_ex(m)を算出する。
【０１６６】
図２９は、補正係数Kg_ex(m)を決定するマップの一例を示す図である。図２９に示すように、補正係数Kg_ex(m)は、酸化特性パラメータPox(m)が大きくなるほど（すなわち、ＬＮＴのＨＣ酸化能力が高くなるほど）大きくなるように設定される。
【０１６７】
Ｓ１８３では、基準噴射量Gfuel_ex(m)に補正係数Kg_ex(m)を乗算することによって、排気燃料噴射量Gfuel_ex(m)を算出し（下記式（３２）参照）、Ｓ１８４に移る。Ｓ１８４では、排気燃料噴射浄化運転モードフラグF_ExINJ_mode(m)=1とし、この処理を終了する。
【数３２】
0005955344.tif 000033
【０１６８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば
なお上記実施形態では、ポスト噴射について考慮しなかったが、本発明はこれに限らない。ポスト噴射によって供給された燃料は、アフター噴射と異なり気筒内で燃焼することなくＬＮＴに供給される。したがって、周期tnの間のポスト噴射量をGfuel_post_tm(n)とすると、Ｓ１２２の触媒昇温寄与燃料量Gfuel_c(n)の演算式、及び式（２５）は、下記式（３３）で置き換えられる。
【数３３】
0005955344.tif 000034
【０１６９】
また上記実施形態では、酸化特性パラメータPoxをＴＹＰＥ１〜３の何れかの方法によって算出する場合について説明したが（図２７のＳ１８１参照）、本発明はこれに限らない。酸化特性パラメータPoxは、ＴＹＰＥ１〜３の方法で算出された値の平均値としてもよい。
【０１７０】
また上記実施形態では、触媒の下流側の排気の酸素濃度に応じた信号を発生する酸素濃度センサとして、酸素濃度に応じて略２値的な出力特性を有する所謂Ｏ２センサを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えばＬＡＦセンサは、Ｏ２センサと出力特性は異なるが、排気の酸素濃度に応じた信号を発生する機能を有する点では同じである。したがって、本発明は、酸素濃度センサとして、Ｏ２センサの替わりにＬＡＦセンサを用いても上記実施形態とほぼ同じ効果を奏する。
【符号の説明】
【０１７１】
１…エンジン（内燃機関）
２…排気浄化システム
４１…ＬＮＴ（触媒）
４５…排気燃料噴射装置
３…ＥＣＵ（酸化能力推定手段、排気燃料噴射制御手段、触媒温度推定手段、同定手段、触媒還元手段、還元剤量算出手段、空燃比制御手段）
５３，５４…温度センサ（触媒温度センサ）
５２…触媒後Ｏ２センサ（酸素濃度センサ）
【図１】
0005955344.tif 000035
【図２】
0005955344.tif 000036
【図３】
0005955344.tif 000037
【図４】
0005955344.tif 000038
【図５】
0005955344.tif 000039
【図６】
0005955344.tif 000040
【図７】
0005955344.tif 000041
【図８】
0005955344.tif 000042
【図９】
0005955344.tif 000043
【図１０】
0005955344.tif 000044
【図１１】
0005955344.tif 000045
【図１２】
0005955344.tif 000046
【図１３】
0005955344.tif 000047
【図１４】
0005955344.tif 000048
【図１５】
0005955344.tif 000049
【図１６】
0005955344.tif 000050
【図１７】
0005955344.tif 000051
【図１８】
0005955344.tif 000052
【図１９】
0005955344.tif 000053
【図２０】
0005955344.tif 000054
【図２１】
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【図２２】
0005955344.tif 000056
【図２３】
0005955344.tif 000057
【図２４】
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【図２５】
0005955344.tif 000059
【図２６】
0005955344.tif 000060
【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
0005955344.tif 000064
【図３１】
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【図３２】
0005955344.tif 000066