(57)【要約】【課題】  ＮＯｘ還元を適切に中断でき、それにより、排ガス特性を向上させることができる内燃機関の排ガス浄化装置を提供する。【解決手段】  この排ガス浄化装置１は、排ガス中のＮＯｘを捕捉するＮＯｘ捕捉材１７を有し、これに捕捉されたＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘが所定値Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦに達し且つ内燃機関３が所定の運転条件を満たしていると判定されたときに、内燃機関３への燃料供給量ＴＯＵＴを増加させるとともに吸入空気量を低減することによって、ＮＯｘ捕捉材に捕捉されたＮＯｘを還元し（ステップ４，６，９，２１，２４，２５，３１，３２）、このＮＯｘ還元中に内燃機関３が所定の運転条件を満たさなくなったと判定されたときに、上記の供給燃料量の増加を中断するとともに吸入空気量の低減を継続する（ステップ１２、４１，４３，１３，２１，２２，２３，３１，３３）。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排気系に排出された排ガスを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置であって、
前記排気系に設けられ、排ガス中のＮＯｘを捕捉するＮＯｘ捕捉材と、
当該ＮＯｘ捕捉材に捕捉されたＮＯｘ量を、ＮＯｘ捕捉量として算出するＮＯｘ捕捉量算出手段と、
前記内燃機関が所定の運転条件を満たしているか否かを判定する運転条件判定手段と、
前記算出されたＮＯｘ捕捉量が所定値に達し且つ前記内燃機関が前記所定の運転条件を満たしていると判定されたときに、前記内燃機関への燃料供給量を増加させるとともに吸入空気量を低減することによって、前記ＮＯｘ捕捉材に捕捉されたＮＯｘを還元するＮＯｘ還元手段と、
当該ＮＯｘ還元手段によるＮＯｘ還元の実行中に前記内燃機関が前記所定の運転条件を満たさなくなったと判定されたときに、前記ＮＯｘ還元手段による燃料供給量の増加を中断するとともに吸入空気量の低減を継続するＮＯｘ還元中断動作を実行するＮＯｘ還元中断手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項２】
内燃機関から排気系に排出された排ガスを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置であって、
前記排気系に設けられ、排ガス中のＮＯｘを捕捉するＮＯｘ捕捉材と、
当該ＮＯｘ捕捉材に捕捉されたＮＯｘ量を、ＮＯｘ捕捉量として算出するＮＯｘ捕捉量算出手段と、
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
前記算出されたＮＯｘ捕捉量が所定値に達し且つ前記検出されたアクセル開度が全閉状態にないときに、前記内燃機関への燃料供給量を増加させるとともに吸入空気量を低減することによって、前記ＮＯｘ捕捉材に捕捉されたＮＯｘを還元するＮＯｘ還元手段と、
前記アクセル開度の全閉状態が継続したか否かを判定する判定手段と、
前記ＮＯｘ還元手段によるＮＯｘ還元の実行中に前記判定手段により前記アクセル開度の全閉状態が継続したと判定されたときに、前記ＮＯｘ還元手段によるＮＯｘ還元を中断するＮＯｘ還元中断手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、
当該検出された内燃機関の負荷が所定の高負荷領域にあるか否かを判別する負荷判別手段と、をさらに備え、
前記ＮＯｘ還元中断手段は、前記ＮＯｘ還元の実行中に前記内燃機関の負荷が前記所定の高負荷領域にあると判別されたときには、前記ＮＯｘ還元中断動作として、前記ＮＯｘ還元手段による燃料供給量の増加および吸入空気量の低減を中断することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出された排ガス中のＮＯｘを一時的に捕捉するとともに還元することによって、排ガスを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の排ガス浄化装置は、内燃機関の排気系に設けられたＮＯｘ捕捉材を備えており、このＮＯｘ捕捉材に、排ガス中のＮＯｘが捕捉される。また、この捕捉されたＮＯｘは、燃料の増量などにより排ガスを還元状態に制御することによって還元され、以上のＮＯｘの捕捉および還元によって排ガスが浄化される。また、このＮＯｘの還元によって、ＮＯｘ捕捉材の捕捉能力が回復される。以上のようなＮＯｘの還元を行う従来の排ガス浄化装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。
【０００３】
この従来の排ガス浄化装置は、ガソリンエンジンに用いられたものであり、このエンジンは、通常時には、燃費の向上を図るため、混合気の空燃比をリーン側に制御するリーンバーン運転を行い、そのときに排出されるＮＯｘがＮＯｘ吸収剤により捕捉される。また、排ガス浄化装置では、所定の実行条件が成立したときに、燃料の増量により空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御し、排ガスを還元状態に制御することによって、捕捉されたＮＯｘが還元される。さらに、この空燃比のリッチ化制御中、スロットル弁を絞ることによって吸入空気量が低減される。また、上記の実行条件には、エンジンの回転数およびスロットル弁の開度がそれぞれの所定値以下であることが含まれるとともに、リーンバーン運転の実行時間を計時するタイマのタイマ値が所定値に達したときに、リッチ化制御が実行される。さらに、この実行条件が成立しなくなったときには、リッチ化制御を実行しないとともに、このタイマ値がリセットされる。
【０００４】
以上のように、上記従来の排ガス浄化装置では、その実行条件の成否によってリッチ化制御の実行の可否が決まるので、リッチ化制御中に、実行条件が成立しなくなったときには、その時点で、リッチ化制御が中止される。このため、リッチ化制御中、この実行条件のパラメータであるエンジンの回転数またはスロットル弁の開度が一時的にその所定値を超えただけでも、リッチ化制御が中止され、ＮＯｘの還元が中止されてしまう。また、このようにリッチ化制御が中止されると、上述したタイマ値がリセットされるので、その後すぐに、実行条件が成立しても、その状態でリーンバーン運転が前記所定値に相当する時間、継続しない限り、リッチ化制御が実行されない。このため、ＮＯｘ吸収剤の捕捉能力が限界に達しているにもかかわらず、リッチ化制御が実行されないことによって、ＮＯｘが捕捉されずに大気中に排出されることで、排ガス特性が悪化してしまう。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、ＮＯｘ還元を適切に中断でき、それにより、排ガス特性を向上させることができる内燃機関の排ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【特許文献１】特許第３２１１５２０号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、内燃機関３から排気系（実施形態における（以下、本項において同じ）排気管５）に排出された排ガスを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置１であって、排気系に設けられ、排ガス中のＮＯｘを捕捉するＮＯｘ捕捉材（ＮＯｘ触媒１７）と、ＮＯｘ捕捉材に捕捉されたＮＯｘ量を、ＮＯｘ捕捉量（ＮＯｘ排出量積算値Ｓ＿ＱＮＯｘ）として算出するＮＯｘ捕捉量算出手段（ＥＣＵ２、ステップ２，３）と、内燃機関３が所定の運転条件を満たしているか否かを判定する運転条件判定手段（アクセル開度センサ３５、ＥＣＵ２、ステップ４，１２、４１，４３）と、算出されたＮＯｘ捕捉量が所定値（判定値Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦ）に達し且つ内燃機関３が所定の運転条件を満たしていると判定されたときに、内燃機関３への燃料供給量（燃料噴射量ＴＯＵＴ）を増加させるとともに吸入空気量を低減することによって、ＮＯｘ捕捉材に捕捉されたＮＯｘを還元するＮＯｘ還元手段（インジェクタ６、スロットル弁１２、ＥＣＵ２、ステップ６，９，２１，２４，２５，３１，３２）と、ＮＯｘ還元手段によるＮＯｘ還元の実行中に内燃機関３が所定の運転条件を満たさなくなったと判定されたときに、ＮＯｘ還元手段による燃料供給量の増加を中断するとともに吸入空気量の低減を継続するＮＯｘ還元中断動作を実行するＮＯｘ還元中断手段（ＥＣＵ２、ステップ１３，２１，２２，２３，３１，３３）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関の排ガス浄化装置によれば、ＮＯｘ捕捉材によって排ガス中のＮＯｘが捕捉され、また、この捕捉されたＮＯｘ量が、ＮＯｘ捕捉量算出手段によってＮＯｘ捕捉量として算出される。さらに、算出されたＮＯｘ捕捉量が所定値に達し且つ内燃機関が所定の運転条件を満たしていると判定されたときに、ＮＯｘ還元手段によって、内燃機関への燃料供給量を増加するとともに吸入空気量を低減することにより、内燃機関で燃焼されるガスの空燃比をリッチ化することで、捕捉されたＮＯｘが還元され、浄化される。
【０００９】
このように、ＮＯｘ還元を、燃料供給量の増加に加えて、吸入空気量の低減によって行うことにより、ＮＯｘ還元開始時における内燃機関の出力トルクの急激な増加によるトルクショックが防止される。また、ＮＯｘ還元は、ＮＯｘ捕捉量が所定値に達することと、内燃機関が所定の運転条件を満たしていることを条件として実行される。ＮＯｘ還元を実行する場合、例えば内燃機関の減速中やアイドル中では、燃料供給量の増加などに対して内燃機関の出力などが変動しやすく、また、排ガス流量が少ないために、ＮＯｘの還元反応を効率良く行うことができないおそれがある。このため、例えば、上記の所定の運転条件から減速運転およびアイドル運転を除外することによって、減速中およびアイドル中でのＮＯｘ還元の実行による上記のような不具合を回避することができる。
【００１０】
また、このＮＯｘ還元の実行中に内燃機関が所定の運転条件を満たさなくなったときに、ＮＯｘ還元中断手段によってＮＯｘ還元が中断される。これにより、従来と異なり、ＮＯｘ還元の実行中に内燃機関が所定の運転条件を満たさなくなった後、再び満たすのと同時にＮＯｘ還元を再開でき、それにより、ＮＯｘを十分に還元でき、したがって、排ガス特性を向上させることができる。
【００１１】
さらに、上記の中断の際には、燃料供給量の増加を中断する一方で、吸入空気量の低減を継続する。例えば、ＮＯｘ還元の中断に伴って、吸入空気量の低減を中断し、吸入空気量をＮＯｘ還元の実行中よりも増加させた場合、この中断後の再開時に、吸入空気量を低減しても、吸入空気量は、その応答性が低いため、すぐには低減されない。このため、この再開時に、そのように吸入空気量が低減されないまま、燃料供給量が増加されることによって、内燃機関のトルクが急激に増加し、ドライバビリティーが悪化するおそれがある。また、このように吸入空気量がすぐには低減されないことによって、ＮＯｘ還元剤として用いられる燃料量が不足するので、ＮＯｘを十分に還元できないおそれがある。本発明によれば、上述したように、ＮＯｘ還元の中断中、吸入空気量の低減を継続することによって、吸入空気量を中断前の値に保持するので、この中断後の再開時に、内燃機関のトルクの急激な増化を防止でき、したがって、良好なドライバビリティーを確保することができる。また、同じ理由により、この再開時に、ＮＯｘ還元剤として用いられる燃料量を十分に確保できるので、ＮＯｘをさらに十分に還元でき、したがって、排ガス特性をさらに向上させることができる。
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項２に係る発明は、内燃機関３から排気系（実施形態における（以下、本項において同じ）排気管５）に排出された排ガスを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置１であって、排気系に設けられ、排ガス中のＮＯｘを捕捉するＮＯｘ捕捉材（ＮＯｘ触媒１７）と、ＮＯｘ捕捉材に捕捉されたＮＯｘ量を、ＮＯｘ捕捉量（ＮＯｘ排出量積算値Ｓ＿ＱＮＯｘ）として算出するＮＯｘ捕捉量算出手段（ＥＣＵ２、ステップ２，３）と、アクセル開度ＡＰを検出するアクセル開度検出手段（アクセル開度センサ３５）と、算出されたＮＯｘ捕捉量が所定値（判定値Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦ）に達し且つ検出されたアクセル開度ＡＰが全閉状態にないときに、内燃機関３への燃料供給量（燃料噴射量ＴＯＵＴ）を増加させるとともに吸入空気量を低減することによって、ＮＯｘ捕捉材に捕捉されたＮＯｘを還元するＮＯｘ還元手段（インジェクタ６、スロットル弁１２、ＥＣＵ２、ステップ４，６，９，２１，２４，２５，３１，３２）と、アクセル開度ＡＰの全閉状態が継続したか否かを判定する判定手段（ＥＣＵ２、ステップ１２、ステップ４１，４３）と、ＮＯｘ還元手段によるＮＯｘ還元の実行中に判定手段によりアクセル開度ＡＰの全閉状態が継続したと判定されたときに、ＮＯｘ還元手段によるＮＯｘ還元を中断するＮＯｘ還元中断手段（ＥＣＵ２、ステップ１３，２１，２２，２３，３１，３３）と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
この内燃機関の排ガス浄化装置によれば、ＮＯｘ捕捉材によって排ガス中のＮＯｘが捕捉され、また、この捕捉されたＮＯｘ量が、ＮＯｘ捕捉量算出手段によってＮＯｘ捕捉量として算出される。さらに、ＮＯｘ捕捉量が所定値に達し且つ検出されたアクセル開度、すなわちアクセルペダルの開度が全閉状態にないときに、ＮＯｘ還元手段によって、内燃機関への燃料供給量を増加するとともに吸入空気量を低減することにより、内燃機関で燃焼されるガスの空燃比をリッチ化することで、捕捉されたＮＯｘが還元され、浄化される。
【００１４】
このように、請求項１と同様、ＮＯｘ還元を、燃料供給量の増加に加えて、吸入空気量の低減によって行うことにより、ＮＯｘ還元開始時における内燃機関の出力トルクの急激な増加によるトルクショックが防止される。また、ＮＯｘ還元は、ＮＯｘ捕捉量が所定値に達するとともに、アクセル開度が全閉状態にないとき、すなわち、内燃機関の減速中およびアイドル中でないときに行われる。これにより、減速中およびアイドル中でのＮＯｘ還元の実行を回避でき、したがって、内燃機関の出力などの変動が発生しやすい状態およびＮＯｘの還元反応の効率が低い状態でのＮＯｘ還元の実行を回避することができる。
【００１５】
また、アクセル開度の全閉状態が継続したか否かが、判定手段によって判定されるとともに、上記ＮＯｘ還元の実行中にアクセル開度の全閉状態が継続したと判定されたときに、ＮＯｘ還元がＮＯｘ還元中断手段によって中断される。これにより、ＮＯｘ還元の実行中にアクセル開度が全閉状態になったときにＮＯｘ還元を中断し、その後、全閉状態でなくなるのと同時に、再開することができる。さらに、ＮＯｘ還元の中断を、アクセル開度の全閉状態が継続したことを条件として行うので、シフト操作に伴いアクセル開度が一時的に全閉状態になり、短時間で開→全閉→開に変化する場合でも、ＮＯｘ還元を中断せずに継続することができる。以上により、ＮＯｘを十分に還元でき、したがって、排ガス特性を向上させることができる。また、このようにアクセル開度が一時的に全閉状態になった場合でも、その間、ＮＯｘ還元が中断されず、燃料供給量および吸入空気量がＮＯｘ還元用に増減された状態に保持されるので、これらの短時間における増減に伴って内燃機関のトルクが変動したりＮＯｘを十分に還元できなくなったりするのを回避でき、したがって、良好なドライバビリティーの確保および排ガス特性のさらなる向上を達成することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の排ガス浄化装置１において、内燃機関３の負荷を検出する負荷検出手段（ＥＣＵ２、ステップ２３，２５）と、検出された内燃機関の負荷（燃料噴射量ＴＯＵＴ）が所定の高負荷領域にあるか否かを判別する負荷判別手段（ＥＣＵ２、ステップ５２、６１、図１０）と、をさらに備え、ＮＯｘ還元中断手段は、ＮＯｘ還元の実行中に内燃機関３の負荷が所定の高負荷領域にあると判別されたときには、ＮＯｘ還元中断動作として、ＮＯｘ還元手段による燃料供給量の増加および吸入空気量の低減を中断する（ステップ１３，２１，２２，２３，３１，３４）ことを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、ＮＯｘ還元の実行中に検出された内燃機関の負荷が所定の高負荷領域にあると判別されたときには、ＮＯｘ還元手段による燃料供給量の増加および吸入空気量の低減が中断される。内燃機関の負荷が高負荷領域に入ったときに、ＮＯｘ還元を継続すると、高負荷運転用にもともとより多量に設定される出力用の燃料供給量に、ＮＯｘ還元用の燃料量がさらに付加されることになるため、極めて多量の燃料が内燃機関に供給される。その結果、多量の燃料が一気に燃焼することによって、燃焼温度が非常に高くなるのに伴って内燃機関の温度が非常に高くなるとともに、燃焼圧力が非常に高くなることで、内燃機関の騒音および振動が増大するおそれがある。本発明によれば、上述したように、ＮＯｘ還元の実行中、内燃機関の付加が高負荷領域に入ったときに、ＮＯｘ還元を中断することによって、高負荷運転時にＮＯｘ還元を行うことによる上述したような不具合を回避することができる。
【００１８】
また、高負荷運転への移行に伴ってＮＯｘ還元を中断するときには、ＮＯｘ還元中断動作として、燃料噴射量の増加の中断に加え、吸入空気量の低減も中断される。例えば、高負荷運転への移行に伴うＮＯｘ還元の中断中、請求項１のように吸入空気量の低減を継続した場合には、高負荷運転用の多量の燃料供給量に対して吸入空気量が不足し、その結果、内燃機関のトルクが不足したり、燃焼に伴って生成されるパティキュレート（以下「ＰＭ」という）の量が増大したりするおそれがある。本発明によれば、上述したように、高負荷運転への移行に伴うＮＯｘ還元の中断中、吸入空気量の低減を中断するので、高負荷運転用の燃料供給量に見合った吸入空気量を確保できる。したがって、内燃機関の適正なトルクを確保できるとともに、ＰＭの量の増大が防止されることによって、良好な排ガス特性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態による内燃機関の排ガス浄化装置について説明する。図１は、本発明を適用した排ガス浄化装置１を内燃機関３とともに示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば４気筒（１つのみ図示）のディーゼルエンジンである。
【００２０】
エンジン３のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂの間には、燃焼室３ｃが形成されている。シリンダヘッド３ｂには、吸気管４および排気管５（排気系）が接続されるとともに、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）６（ＮＯｘ還元手段）が、燃焼室３ｃに臨むように取り付けられている。
【００２１】
インジェクタ６は、燃焼室３ｃの天壁中央部に配置されており、コモンレールを介して、高圧ポンプおよび燃料タンク（いずれも図示せず）に順に接続されている。インジェクタ６の開弁時間である燃料噴射量ＴＯＵＴ（燃料供給量）は、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御される（図２参照）。
【００２２】
また、エンジン３のクランクシャフト３ｄには、マグネットロータ３０ａが取り付けられており、このマグネットロータ３０ａとＭＲＥピックアップ３０ｂによって、クランク角センサ３０が構成されている。クランク角センサ３０は、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２３】
ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを求める。ＴＤＣ信号は、各気筒のピストン３ａが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０゜ごとに出力される。
【００２４】
吸気管４には、過給装置７が設けられており、過給装置７は、ターボチャージャで構成された過給機８と、これに連結されたアクチュエータ９と、ベーン開度制御弁１０を備えている。
【００２５】
過給機８は、吸気管４に設けられた回転自在のコンプレッサブレード８ａと、排気管５に設けられた回転自在のタービンブレード８ｂおよび複数の回動自在の可変ベーン８ｃ（２つのみ図示）と、これらのブレード８ａ，８ｂを一体に連結するシャフト８ｄとを有している。過給機８は、排気管５内の排ガスによりタービンブレード８ｂが回転駆動されるのに伴い、これと一体のコンプレッサブレード８ａが回転駆動されることによって、吸気管４内の吸入空気を加圧する過給動作を行う。
【００２６】
アクチュエータ９は、負圧によって作動するダイアフラム式のものであり、各可変ベーン８ｃに機械的に連結されている。アクチュエータ９には、負圧ポンプから負圧供給通路（いずれも図示せず）を介して負圧が供給され、この負圧供給通路の途中にベーン開度制御弁１０が設けられている。ベーン開度制御弁１０は、電磁弁で構成されており、その開度がＥＣＵ２からの駆動信号で制御されることにより、アクチュエータ９への供給負圧が変化し、それに伴い、可変ベーン８ｃの開度が変化することにより、過給圧が制御される。
【００２７】
吸気管４の過給機８よりも下流側には、上流側から順に、水冷式のインタークーラ１１およびスロットル弁１２（ＮＯｘ還元手段）が設けられている。インタークーラ１１は、過給装置７の過給動作により吸入空気の温度が上昇したときなどに、吸入空気を冷却するものである。スロットル弁１２には、例えば直流モータで構成されたアクチュエータ１２ａが接続されている。スロットル弁１２の開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨは、アクチュエータ１２ａに供給される電流のデューティ比をＥＣＵ２で制御することによって、制御される。
【００２８】
また、吸気管４には、過給機８よりも上流側にエアフローセンサ３１が、インタークーラ１１とスロットル弁１２の間に過給圧センサ３２が、それぞれ設けられている。エアフローセンサ３１は吸入空気量ＱＡを検出し、過給圧センサ３２は吸気管４内の過給圧ＰＡＣＴを検出し、それらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。
【００２９】
さらに、吸気管４の吸気マニホールド４ａは、その集合部から分岐部にわたって、スワール通路４ｂとバイパス通路４ｃに仕切られており、これらの通路４ｂ，４ｃはそれぞれ、吸気ポートを介して各燃焼室３ｃに連通している。
【００３０】
バイパス通路４ｃには、燃焼室３ｃ内にスワールを発生させるためのスワール装置１３が設けられている。スワール装置１３は、スワール弁１３ａと、これを開閉するアクチュエータ１３ｂと、スワール制御弁１３ｃを備えている。アクチュエータ１３ｂおよびスワール制御弁１３ｃはそれぞれ、過給装置７のアクチュエータ９およびベーン開度制御弁１０と同様に構成されており、スワール制御弁１３ｃは、前記負圧ポンプに接続されている。以上の構成により、スワール制御弁１３ｃの開度がＥＣＵ２からの駆動信号で制御されることにより、アクチュエータ１３ｂに供給される負圧が変化し、スワール弁１３ａの開度が変化することによって、スワールの強さが制御される。
【００３１】
また、エンジン３には、ＥＧＲ管１４ａおよびＥＧＲ制御弁１４ｂを有するＥＧＲ装置１４が設けられている。ＥＧＲ管１４ａは、吸気管４と排気管５の間に、具体的には、吸気マニホールド４ａの集合部のスワール通路４ｂと排気管５の過給機８よりも上流側とをつなぐように接続されている。このＥＧＲ管１４ａを介して、エンジン３の排ガスの一部が吸気管４にＥＧＲガスとして還流し、それにより、燃焼室３ｃ内の燃焼温度が低下することによって、排ガス中のＮＯｘが低減される。
【００３２】
ＥＧＲ制御弁１４ｂは、ＥＧＲ管１４ａに取り付けられたリニア電磁弁で構成されており、そのバルブリフト量ＶＬＡＣＴが、ＥＣＵ２からのデューティ制御された駆動信号によってリニアに制御されることによって、ＥＧＲガス量が制御される。
【００３３】
また、ＥＧＲ装置１４にはＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲ冷却装置１５が設けられており、ＥＧＲ冷却装置１５は、バイパス通路１５ａ、ＥＧＲ通路切替弁１５ｂおよびＥＧＲクーラ１５ｃを有している。バイパス通路１５ａは、ＥＧＲ管１４ａのＥＧＲ制御弁１４ｂよりも下流側に、ＥＧＲ管１４ａをバイパスするように設けられており、ＥＧＲ通路切替弁１５ｂはバイパス通路１５ａの分岐部に取り付けられ、ＥＧＲクーラ１５ｃはバイパス通路１５ａの途中に設けられている。ＥＧＲ通路切替弁１５ｂは、ＥＣＵ２による制御によって、ＥＧＲ管１４ａのＥＧＲ通路切替弁１５ｂよりも下流側の部分を、ＥＧＲ管１４ａ側とバイパス通路１５ａ側に選択的に切り替える。
【００３４】
以上により、ＥＧＲ通路切替弁１５ｂがバイパス通路１５ａ側に切り替えられた場合には、ＥＧＲガスは、バイパス通路１５ａに通され、ＥＧＲクーラ１５ｃで冷却された後、吸気管４に還流する。一方、逆側に切り替えられた場合には、ＥＧＲガスは、ＥＧＲ管１４ａのみを介して吸気管４に還流する。
【００３５】
また、排気管５の過給機８よりも下流側には、上流側から順に、三元触媒１６およびＮＯｘ触媒１７（ＮＯｘ捕捉材）が設けられている。三元触媒１６は、ストイキ雰囲気下において、排ガス中のＨＣおよびＣＯを酸化するとともに、ＮＯｘを還元することによって、排ガスを浄化する。ＮＯｘ触媒１７は、排ガス中の酸素濃度が高い場合（酸化雰囲気）において、排ガス中のＮＯｘを捕捉（吸収）するとともに、排ガス中の還元剤により、捕捉したＮＯｘを還元することによって、排ガスを浄化する。ＮＯｘ触媒１７には、その温度（以下「ＮＯｘ触媒温度」という）ＴＬＮＣを検出するＮＯｘ触媒温度センサ３６が設けられており、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。
【００３６】
さらに、排気管５の三元触媒１６のすぐ上流側および下流側には、第１ＬＡＦセンサ３３および第２のＬＡＦセンサ３４がそれぞれ設けられている。第１および第２のＬＡＦセンサ３３，３４はそれぞれ、リッチ領域からリーン領域までの広範囲な空燃比の領域において排ガス中の酸素濃度ＶＬＡＦ１，ＶＬＡＦ２をリニアに検出する。ＥＣＵ２は、第１ＬＡＦセンサ３３で検出された酸素濃度ＶＬＡＦ１に基づいて、燃焼室３ｃで燃焼した実際のガスの空燃比を表す実空燃比Ａ／ＦＡＣＴを算出する。ＥＣＵ２にはさらに、アクセル開度センサ３５（運転条件判定手段、アクセル開度検出手段）から、アクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。
【００３７】
ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種センサ３０〜３６からの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。
【００３８】
ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、燃料噴射量ＴＯＵＴや吸入空気量ＱＡの制御を含むエンジン３の制御を実行する。また、ＮＯｘ触媒１７に捕捉されたＮＯｘの還元動作として、リッチスパイクの実行条件が成立しているか否かを判定し、その判定結果に応じてリッチスパイクを実行する。なお、リッチスパイクは、後述するように、燃料噴射量ＴＯＵＴを増大させるとともに、吸入空気量ＱＡを減少させることによって、実空燃比Ａ／ＦＡＣＴを理論空燃比よりもリッチ化することにより行われる。また、本実施形態では、ＥＣＵ２によって、ＮＯｘ捕捉量算出手段、運転条件判定手段、ＮＯｘ還元手段、ＮＯｘ還元中断手段、判定手段、負荷検出手段、および負荷判別手段が構成されている。
【００３９】
次に、図３を参照しながら、上記リッチスパイクの実行条件の判定処理について説明する。本処理は所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとに実行される。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、リッチタイマのタイマ値ＴＭＲＩＣＨが０であるか否かを判別する。このリッチタイマは、リッチスパイクの実行時間を計時するものであり、このタイマ値ＴＭＲＩＣＨは、エンジン３の始動時に０にリセットされるものである。
【００４０】
上記ステップ１の答がＹＥＳで、ＴＭＲＩＣＨ＝０のときには、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、ＮＯｘ排出量ＱＮＯｘを算出する（ステップ２）。要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン３に要求されるトルクであり、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。また、ＮＯｘ排出量ＱＮＯｘは、そのときにおける排ガス中のＮＯｘ量を推定したものであり、このマップでは、エンジン回転数ＮＥが大きいほど、および要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、排ガスボリュームが大きいため、より大きな値に設定されている。
【００４１】
次いで、算出したＮＯｘ排出量ＱＮＯｘをそのときのＮＯｘ排出量積算値Ｓ＿ＱＮＯｘに加算した値を、今回のＮＯｘ排出量積算値Ｓ＿ＱＮＯｘ（ＮＯｘ捕捉量）として更新する（ステップ３）。このＮＯｘ排出量積算値Ｓ＿ＱＮＯｘは、ＮＯｘ触媒１７に捕捉されたＮＯｘの量（以下「ＮＯｘ捕捉量」という）に相当する。
【００４２】
次に、アクセル開度ＡＰがほぼ０、すなわちアクセルペダルが全閉状態にあるか否かを判別する（ステップ４）。この答がＹＥＳのとき、すなわち、減速中またはアイドル中のときには、リッチスパイクの実行条件が成立していないと判定し、そのことを表すために、リッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨを「０」にセットした（ステップ５）後、本処理を終了する。これに伴い、リッチスパイクは実行されずに、後述する通常用のエンジン制御が実行される。
【００４３】
一方、上記ステップ４の答がＮＯで、減速中およびアイドル中のいずれでもないときには、上記ステップ３で求めたＮＯｘ排出量積算値Ｓ＿ＱＮＯｘが、判定値Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦ（所定値）以上であるか否かを判別する（ステップ６）。
【００４４】
この判定値Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦは、ＮＯｘ触媒温度ＴＬＮＣに応じ、図４に示すテーブルを検索することによって算出される。同テーブルでは、判定値Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦは、ＴＬＮＣ≦第１所定値Ｔ１（例えば２００℃）では第１判定値ＳＱ１に設定され、Ｔ１＜ＴＬＮＣ＜第２所定値Ｔ２（例えば３００℃）では、ＮＯｘ触媒温度ＴＬＮＣが高いほど、より大きな値にリニアに設定され、ＴＬＮＣ≧Ｔ２では第１判定値ＳＱ１よりも大きな第２判定値ＳＱ２に設定されている。これは、ＮＯｘ触媒温度ＴＬＮＣが低いほど、また、ＮＯｘ捕捉量が多いほど、ＮＯｘの還元率が低下するので、これに対応させるためである。
【００４５】
上記ステップ６の答がＮＯで、Ｓ＿ＱＮＯｘ＜Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦのときには、ＮＯｘ捕捉量が比較的小さいため、リッチスパイクの実行条件が成立していないと判定し、前記ステップ５を実行する。
【００４６】
一方、前記ステップ６の答がＹＥＳで、Ｓ＿ＱＮＯｘ≧Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦのときには、リッチスパイクの実行条件が成立していると判定し、次のステップ７以降を実行する。
【００４７】
このステップ７では、ＮＯｘ排出量積算値Ｓ＿ＱＮＯｘを０にリセットする。次いで、リッチタイマのタイマ値ＴＭＲＩＣＨを所定の実行時間ＴＲＯ（例えば５ｓｅｃ）にセットし（ステップ８）、リッチスパイクの実行条件が成立していることを表すために、リッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨを「１」にセットする（ステップ９）。これに伴い、後述するリッチスパイク用のエンジン制御が行われ、それにより、リッチスパイクが実行される。なお、上記の実行時間ＴＲＯは、リッチスパイクによりＮＯｘを還元するのに十分な時間に設定されている。
【００４８】
次に、リッチタイマのタイマ値ＴＭＲＩＣＨをダウンカウントし（ステップ１０）、本処理を終了する。タイマ値ＴＭＲＩＣＨは、このステップ１０によってのみ、ダウンカウントされる。
【００４９】
上記ステップ８の実行により前記ステップ１の答がＮＯとなり、その場合には、アクセル開度のなまし値ＡＰＡＶＥを次式（１）によって算出する（ステップ１１）。
ＡＰＡＶＥ←α・ＡＰ＋（１−α）ＡＰＡＶＥ              ……（１）
ここで、αは１．０未満の所定のなまし係数である。この式（１）から明らかなように、アクセル開度ＡＰとそのときのなまし値ＡＰＡＶＥとの加重平均値を、今回のなまし値ＡＰＡＶＥとして算出する。
【００５０】
次いで、算出されたなまし値ＡＰＡＶＥがほぼ０であるか否かを判別する（ステップ１２）。この答がＮＯのときには、前記ステップ９以降を実行し、リッチスパイクを継続するとともに、タイマ値ＴＭＲＩＣＨをダウンカウントする。
【００５１】
一方、このステップ１２の答がＹＥＳで、上記のようにして算出されたなまし値ＡＰＡＶＥがほぼ０のとき、すなわちリッチスパイクの実行中、アクセル開度ＡＰが全閉状態になるとともに、その状態が継続しているときには、エンジン３の減速またはアイドル運転が行われたとして、リッチスパイクの実行条件が成立していないと判定する。そして、リッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨを「０」にセットした（ステップ１３）後、本処理を終了する。
【００５２】
以上のように、ＡＰ≠０（ステップ４：ＮＯ）で減速中およびアイドル中でなく、かつＳ＿ＱＮＯｘ≧Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦ（ステップ６：ＹＥＳ）のときに、リッチスパイクの実行条件が成立していると判定し、その実行が開始される（ステップ９）。また、このリッチスパイクの開始に伴って、リッチタイマのタイマ値ＴＭＲＩＣＨに実行時間ＴＲＯがセットされる（ステップ８）。そして、この開始後、リッチスパイクの実行ごとにタイマ値ＴＭＲＩＣＨがダウンカウントされ（ステップ１０）、これが０になったとき（ステップ１：ＹＥＳ）に、リッチスパイクが終了する（ステップ６：ＮＯ，ステップ５）。
【００５３】
一方、リッチスパイクの実行中に、アクセル開度ＡＰの全閉状態が継続し、エンジン３の減速またはアイドル運転が行われたと判定されたとき（ステップ１２：ＹＥＳ）には、リッチスパイクが中断される（ステップ１３）。そして、その後、アクセル開度ＡＰが増加し、減速中およびアイドル中でないと判定されると（ステップ１２：ＮＯ）、リッチスパイクが再開される（ステップ９）。また、リッチスパイクの中断中、ステップ１０は実行されないため、タイマ値ＴＭＲＩＣＨが中断開始時の値に保持される。これにより、リッチスパイクは、中断されても、その開始時からの実行時間のトータルが実行時間ＴＲＯに達するまで実行される。
【００５４】
さらに、リッチスパイクの実行中に、シフト操作に伴ってアクセル開度ＡＰが一時的に全閉状態になった場合には、前記ステップ１２の答がＮＯに維持されるので、リッチスパイクは中断されずに継続される。
【００５５】
次に、エンジン制御に含まれる燃料噴射量制御処理および吸入空気量制御処理についてそれぞれ説明する。これらの処理は、図３の処理で判定されたリッチスパイクの実行条件の成否に応じて行われる。
【００５６】
図５は、燃料噴射量制御処理を示しており、本処理はＴＤＣ信号の入力に同期して実行される。まず、ステップ２１では、リッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、リッチスパイクの実行条件が成立していないときには、通常用の燃料噴射量ＴＯＵＴＮを、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出する（ステップ２２）。このマップでは、燃料噴射量ＴＯＵＴＮは、エンジン回転数ＮＥが大きいほど、および要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、より大きな値に設定されている。次いで、算出した燃料噴射量ＴＯＵＴＮを燃料噴射量ＴＯＵＴとして設定し（ステップ２３）、本処理を終了する。
【００５７】
一方、上記ステップ２１の答がＹＥＳ（Ｆ＿ＲＩＣＨ＝１）で、リッチスパイクの実行条件が成立しているときには、リッチスパイク用の燃料噴射量ＴＯＵＴＲＩＣＨを、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出する（ステップ２４）。このマップでは、燃料噴射量ＴＯＵＴＲＩＣＨは、エンジン回転数ＮＥが大きいほど、および要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、より大きな値に設定されており、全体として、通常用の燃料噴射量ＴＯＵＴＮよりも大きな値に設定されている。
【００５８】
次いで、算出したリッチスパイク用の燃料噴射量ＴＯＵＴＲＩＣＨを燃料噴射量ＴＯＵＴとして設定し（ステップ２５）、本処理を終了する。これにより、燃料噴射量ＴＯＵＴが通常時よりも増加させられる。
【００５９】
次に、図６を参照しながら、吸入空気量制御処理について説明する。本処理は、リッチスパイクの実行条件の成否に応じ、スロットル開度ＴＨを制御することによって吸入空気量ＱＡを制御するものであり、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとに実行される。
【００６０】
まず、ステップ３１では、リッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、リッチスパイクの実行条件が成立しているときには、リッチスパイク用の目標開度ＴＨＣＭＤを、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出し（ステップ３２）、本処理を終了する。
【００６１】
このマップでは、目標開度ＴＨＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥが大きいほど、および要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、より大きな値に設定されるとともに、全開値ＴＨＷＯＴよりも小さな値に設定されている。また、この目標開度ＴＨＣＭＤの算出に伴い、スロットル弁開度ＴＨが、リッチスパイク用の目標開度ＴＨＣＭＤになるように制御され、それにより、全開よりも閉弁側に制御される。
【００６２】
一方、上記ステップ３１の答がＮＯ（Ｆ＿ＲＩＣＨ＝０）で、リッチスパイクの実行条件が成立していないときには、図３の処理で用いたリッチタイマのタイマ値ＴＭＲＩＣＨが０であるか否かを判別する（ステップ３３）。この答がＮＯで、リッチスパイクが終了していないときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ３３の答がＹＥＳ（ＴＭＲＩＣＨ＝０）で、リッチスパイクが終了しているときには、通常用の目標開度ＴＨＣＭＤを全開値ＴＨＷＯＴに設定し（ステップ３４）、本処理を終了する。これにより、スロットル弁開度ＴＨが全開状態に制御される。
【００６３】
以上のように、本処理によれば、通常時には、基本的に、スロットル弁開度ＴＨが全開値ＴＨＷＯＴに制御される（ステップ３４）。また、リッチスパイク時には、スロットル弁開度ＴＨが全開値ＴＨＷＯＴよりも小さなリッチスパイク用の値に制御され（ステップ３２）、それにより、吸入空気量ＱＡが通常時よりも低減される。さらに、リッチスパイクの中断中では、タイマ値ＴＭＲＩＣＨがタイムアップしていないため、ステップ３３の答がＮＯとなり、スロットル弁開度ＴＨが、全開値ＴＨＷＯＴに制御されず、それ以前のリッチスパイク用の値に保持される。
【００６４】
以上のような燃料噴射量制御および吸入空気量制御によって、通常時には、理論空燃比よりもリーンな空燃比で燃焼が行われる。一方、リッチスパイク時には、理論空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼が行われる。これにより、排ガスが還元状態に制御され、ＮＯｘ触媒１７に捕捉されたＮＯｘが還元される。なお、過給機８の過給圧、スワール装置１３のスワールの強さ、およびＥＧＲ装置１４のＥＧＲガス量の制御についてもそれぞれ、通常用とリッチスパイク用に分けて実行される。なお、その説明については省略する。
【００６５】
以上のように、本実施形態によれば、ＮＯｘをＮＯｘ触媒１７で捕捉するとともに、ＮＯｘ排出量積算値Ｓ＿ＱＮＯｘが判定値Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦ以上になり、かつアクセル開度ＡＰが全閉状態にないとき、すなわち、エンジン３の減速中およびアイドル中でないときに、燃料噴射量ＴＯＵＴの増加および吸入空気量ＱＡの低減によってリッチスパイクを実行し、それにより、捕捉されたＮＯｘが還元され、浄化される。また、これにより、減速中およびアイドル中でのリッチスパイクの実行を回避でき、したがって、エンジン３の出力などの変動が発生しやすい状態およびＮＯｘの還元反応の効率が低い状態でのリッチスパイクの実行を回避することができる。
【００６６】
さらに、リッチスパイクの実行中にアクセル開度ＡＰの全閉状態が継続したとき、すなわち、エンジン３の減速またはアイドル運転が行われたときに、リッチスパイクが中断される。そして、アクセル開度ＡＰが全閉状態から増加し、減速およびアイドル以外のエンジン３の運転が行われるのと同時に、リッチスパイクが再開される。また、このリッチスパイクの中断を、アクセル開度ＡＰの全閉状態が継続したことを条件として行うので、アクセル開度ＡＰが一時的に全閉状態になり、短時間で開→全閉→開に変化する場合でも、リッチスパイクを中断せずに、タイマ値ＴＭＲＩＣＨにセットされた実行時間ＴＲＯ、継続することができる。以上により、ＮＯｘを十分に還元でき、したがって、排ガス特性を向上させることができる。さらに、このようにアクセル開度ＡＰが一時的に全閉状態になった場合でも、その間、燃料噴射量ＴＯＵＴおよび吸入空気量ＱＡがリッチスパイク用に増減された状態に保持されるので、これらの短時間における増減に伴ってエンジン３のトルクが変動したりＮＯｘを十分に還元できなくなったりするのを回避でき、したがって、良好なドライバビリティーの確保および排ガス特性のさらなる向上を達成することができる。
【００６７】
また、リッチスパイクの中断中、吸入空気量ＱＡを中断前の値に保持するので、この中断後の再開時に、エンジン３のトルクの急激な増化を防止でき、したがって、さらに良好なドライバビリティーを確保することができる。さらに、同じ理由により、この再開時に、ＮＯｘ還元剤として用いられる燃料量を十分に確保できるので、ＮＯｘをさらに十分に還元でき、したがって、排ガス特性をより一層向上させることができる。
【００６８】
次に、図７を参照しながら、本発明の第２実施形態によるリッチスパイクの実行条件の判定処理について説明する。同図において、第１実施形態による図３の処理と同じ実行内容の部分については、同じステップ番号を付している。また、同図から明らかように、前記ステップ１１および１２に代えて、ステップ４１〜４３の処理を行う点のみが異なっているので、以下、この点を中心として説明する。
【００６９】
このステップ４１では、前記ステップ１の答がＮＯでタイマ値ＴＭＲＩＣＨが０でないときに、アクセル開度ＡＰがほぼ０で、全閉状態であるか否かを判別する。この答がＮＯのとき、すなわち、減速中およびアイドル中でないときには、ダウンカウント式の全閉タイマのタイマ値ＴＭＤＬＹを所定時間ＴＤＯ（例えば０．５ｓｅｃ）にセットし（ステップ４２）、前記ステップ９以降を実行する。
【００７０】
一方、上記ステップ４１の答がＹＥＳで、アクセル開度ＡＰが全閉状態にあるときには、上記タイマ値ＴＭＤＬＹが０であるか否かを判別する（ステップ４３）。この答がＮＯのときには、前記ステップ９以降を実行する。一方、このステップ４３の答がＹＥＳのとき、すなわち、アクセル開度ＡＰの全閉状態が所定時間ＴＤＯ、継続したときには、エンジン３の減速またはアイドル運転が行われたと判定する。次いで、前記ステップ１３を実行する。
【００７１】
以上のように、本実施形態によれば、リッチスパイクの実行中にアクセル開度ＡＰの全閉状態が所定時間ＴＤＯ、継続したことを条件として、リッチスパイクを中断するので、アクセル開度ＡＰが一時的に全閉状態になっても、リッチスパイクを中断せずに継続することができる。したがって、第１実施形態の効果を同様に得ることができる。
【００７２】
次に、図８および図９を参照しながら、本発明の第３実施形態によるリッチスパイクの実行条件の判定処理および吸入空気量制御処理について、それぞれ説明する。図８および図９において、第１実施形態による図３および図６の処理とそれぞれ同じ実行内容の部分については、同じステップ番号を付している。以下、第１実施形態と異なる実行内容の部分を中心として説明する。
【００７３】
図８に示す実行条件の判定処理では、前記ステップ１〜３を実行した後、ステップ５１において、エンジン３の負荷が所定の高負荷領域にあるか否かを判別する。この判別は、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＯＵＴに応じ、図１０に示す負荷領域マップに基づいて行われる。この負荷領域マップでは、高負荷領域は、エンジン回転数ＮＥが低〜高で、かつ燃料噴射量ＴＯＵＴが高い領域に設定されている。
【００７４】
上記ステップ５１の答がＹＥＳで、エンジン３の負荷が高負荷領域にあるときには、リッチスパイクの実行条件が成立していないと判定し、前記ステップ５を実行する。一方、ステップ５１の答がＮＯで、エンジン３の負荷が高負荷領域にないときには、前記ステップ４以降を実行する。
【００７５】
また、前記ステップ１の答がＮＯで、リッチスパイクの開始時からの中断時間を除く実行時間のトータルが実行時間ＴＲＯに達していないときには、前記ステップ５１と同様、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＯＵＴに応じ、図１０に示す負荷領域マップに基づいて、エンジン３の負荷が所定の高負荷領域にあるか否かを判別する（ステップ５２）。この答がＮＯで、エンジン３の負荷が高負荷領域にないときには、前記ステップ１１以降を実行する一方、ＹＥＳで、高負荷領域にあるときには、リッチスパイクの実行条件が成立していないと判定し、前記ステップ１３を実行する。
【００７６】
以上のように、ＡＰ≠０（ステップ４：ＮＯ）、Ｓ＿ＱＮＯｘ≧Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦ（ステップ６：ＹＥＳ）、かつ、エンジン３の負荷が高負荷領域になく、高負荷運転が行われていないとき（ステップ５１：ＮＯ）には、リッチスパイクの実行条件が成立していると判定し、その実行が開始される（ステップ９）。このように、高負荷運転のときにリッチスパイクを禁止するので、高負荷運転中のリッチスパイクの実行によりエンジン３の温度が非常に高くなったり振動および騒音が増大したりするのを、回避することができる。
【００７７】
また、このリッチスパイクの実行中に、高負荷運転に移行したとき（ステップ５２：ＹＥＳ）には、リッチスパイクが中断される（ステップ１３）。そして、その後、高負荷運転が終了すると（ステップ５２：ＮＯ）、リッチスパイクが再開される（ステップ９）。また、この場合の中断中にも、タイマ値ＴＭＲＩＣＨが中断開始時の値に保持されるので、リッチスパイクは、その開始時からの実行時間のトータルが実行時間ＴＲＯに達するまで実行される。
【００７８】
図９に示す吸入空気量制御処理では、まず、前記ステップ３１〜３３を実行し、ステップ３３の答がＮＯで、リッチスパイクが終了していないときには、前記ステップ５１と同様にして、エンジン３の負荷が高負荷領域にあるか否かを判別する（ステップ６１）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する一方、ＹＥＳで、エンジン３の負荷が高負荷領域にあるときには、前記ステップ３４を実行し、スロットル弁開度ＴＨを全開値ＴＨＷＯＴに制御する。
【００７９】
以上のように、高負荷運転への移行に伴って、リッチスパイクが中断されたとき（ステップ６１：ＹＥＳ）には、その中断中、スロットル弁開度ＴＨは、第１実施形態と異なり、それ以前のリッチスパイク用の値に保持されず、全開値ＴＨＷＯＴに制御される（ステップ３４）。
【００８０】
以上のように、本実施形態によれば、リッチスパイクの実行中にエンジン３の負荷が高負荷領域に入ったときに、リッチスパイクを中断するので、高負荷運転時にリッチスパイクを行うことによりエンジン３の温度が非常に高くなったり騒音および振動が増大したりするのを、回避することができる。また、そのような高負荷運転への移行に伴うリッチスパイクの中断中、吸入空気量ＱＡの低減を中断するので、高負荷運転用の燃料噴射量ＴＯＵＴに見合った吸入空気量ＱＡを確保できる。したがって、内燃機関の適正なトルクを確保できるとともに、ＰＭの量の増大が防止されることによって、良好な排ガス特性を確保することができる。
【００８１】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、前述した実行時間ＴＲＯを固定値に設定したが、これを可変にしてもよい。実施形態では、判定値Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦがＮＯｘ触媒温度ＴＬＮＣに応じて設定されるので、実行時間ＴＲＯを判定値Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦに応じて設定することによって、そのときのＮＯｘ捕捉量などに応じてリッチスパイクを過不足なく実行でき、したがって、捕捉されたＮＯｘをさらに十分に還元することができるとともに、より良好な燃費を得ることができる。
【００８２】
また、実施形態では、リッチスパイクの終了を、実行時間ＴＲＯによって規定したが、これに代えて、次のようにして規定してもよい。すなわち、リッチスパイク中にＮＯｘ触媒１７に還元剤として供給される未燃燃料の量（以下「還元剤供給量」という）ＲＥＤＱを、次式（２）によって算出する。
ＲＥＤＱ＝Σ｛（１４．７−Ａ／ＦＡＣＴ）・ＳＶ｝            ……（２）
ここで、ＳＶは排ガスボリュームである。この（１４．７−Ａ／ＦＡＣＴ）・ＳＶは、ＮＯｘ触媒１７に今回時に供給された還元剤の量に相当するので、これをリッチスパイクの開始時から積算することによって、今回時までにＮＯｘ触媒１７に供給された還元剤の量を算出することができる。
【００８３】
そして、算出した還元剤供給量ＲＥＤＱを判定値ＲＥＤＱＲＥＦと比較し、ＲＥＤＱ≧ＲＥＤＱＲＥＦが成立したときに、リッチスパイクを終了するようにしてもよい。これにより、還元剤がＮＯｘ触媒１７に過不足なく供給された時点でリッチスパイクを終了させることによって、捕捉されたＮＯｘをさらに十分に還元することができるとともに、より良好な燃費を得ることができる。
【００８４】
さらに、実施形態では、エンジン３が所定の運転条件、すなわち減速中およびアイドル中であるか否かを、アクセル開度ＡＰによって判定したが、この判定するためのパラメータとして、アクセル開度ＡＰに加えて、エンジン回転数ＮＥなどを用いてもよいことは勿論である。また、第３実施形態では、エンジン３の負荷を表すパラメータとして、燃料噴射量ＴＯＵＴを用いているが、これに代えて、またはこれとともに、アクセル開度ＡＰなどを用いてもよいことは勿論である。
【００８５】
さらに、第３実施形態では、エンジン３の負荷が高負荷領域にあるか否かを判別するためのマップとして、リッチスパイク中および通常運転中のいずれの場合にも、図１０の負荷領域マップを共通に用いているが、これを次のように別個に用意してもよい。すなわち、前述したように、リッチスパイク用の燃料噴射量ＴＯＵＴＲＩＣＨは、通常用の燃料噴射量ＴＯＵＴＮよりも大きな値に設定されているため、このような設定に合うように、負荷領域マップとして、リッチスパイク用のものと、通常用のものを別個に用意してもよい。この場合、リッチスパイクの実行禁止および中断を、通常用およびリッチスパイク用の燃料噴射量ＴＯＵＴＮ，ＴＯＵＴＲＩＣＨに応じて、きめ細かく適切に行うことができる。
【００８６】
また、本発明は、ディーゼルエンジンに限らず、リーンバーンエンジンなどのガソリンエンジンにも適用することができる。さらに、本発明は、クランク軸が鉛直方向に配置された船外機などのような船舶推進機用エンジンを含む、様々な産業用の内燃機関に適用できることはもちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明を適用した排ガス浄化装置を内燃機関とともに概略的に示す図である。
【図２】排ガス浄化装置の一部を示す図である。
【図３】リッチスパイクの実行条件の判定処理を示すフローチャートである。
【図４】図３の処理で用いられるＮＯｘ排出量積算値Ｓ＿ＱＮＯｘを算出するためのテーブルの一例を示す図である。
【図５】燃料噴射量制御処理を示すフローチャートである。
【図６】吸入空気量制御処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態によるリッチスパイクの実行条件の判定処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３実施形態によるリッチスパイクの実行条件の判定処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３実施形態による吸入空気量制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】図８の処理で用いられる負荷領域マップの一例である。
【符号の説明】
【００８８】
１  排ガス浄化装置
２  ＥＣＵ（ＮＯｘ捕捉量算出手段、運転条件判定手段、ＮＯｘ還元手段、ＮＯｘ還元
中断手段、判定手段、負荷検出手段、負荷判別手段）
３  エンジン
５  排気管（排気系）
６  インジェクタ（ＮＯｘ還元手段）
１２  スロットル弁（ＮＯｘ還元手段）
１７  ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ捕捉材）
３５  アクセル開度センサ（運転条件判定手段、アクセル開度検出手段）
Ｓ＿ＱＮＯｘ  ＮＯｘ排出量積算値（ＮＯｘ捕捉量）
Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦ  判定値（所定値）
ＴＯＵＴ  燃料噴射量（燃料供給量）
【図１】
2006242170.tif 000003
【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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【図１０】
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