(57)【要約】【課題】  排ガス還元制御によるＮＯｘの脱離浄化を促進するためのＮＯｘ触媒の昇温制御を、排ガス還元制御に関連づけて無駄なく効果的に行うことができ、燃費および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】  本発明による内燃機関の排ガス浄化装置は、ＮＯｘ触媒７に捕捉されたＮＯｘを脱離浄化するために、排ガスを還元雰囲気に制御する排ガス還元制御を実行する（図２）とともに、排ガス還元制御によるＮＯｘの脱離浄化を促進するために、ＮＯｘ触媒７を昇温する昇温制御を実行する（図５）。そして、ＮＯｘ触媒７に捕捉されたＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘを取得する（図２のステップ１、図３）とともに、取得されたＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘがしきい値ＱＨＥＡＴＳよりも小さいときに、昇温制御を禁止する（図５のステップ３５）。【選択図】  図５
2011001866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられ、排ガスが酸化雰囲気のときに、排ガスに含まれるＮＯｘを捕捉し、排ガスが還元雰囲気のときに、捕捉したＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘ触媒と、
当該ＮＯｘ触媒に捕捉されたＮＯｘを脱離浄化するために、排ガスを還元雰囲気に制御する排ガス還元制御を実行する排ガス還元制御手段と、
当該排ガス還元制御によるＮＯｘの脱離浄化を促進するために、前記ＮＯｘ触媒を昇温する昇温制御を実行する昇温制御手段と、
前記ＮＯｘ触媒に捕捉されたＮＯｘの量を、ＮＯｘ捕捉量として取得するＮＯｘ捕捉量取得手段と、
前記取得されたＮＯｘ捕捉量が第１の所定値よりも小さいときに、前記触媒昇温手段による昇温制御を禁止する昇温禁止手段と、
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】
前記排ガス還元制御手段は、前記ＮＯｘ捕捉量が前記第１の所定値よりも大きな第２の所定値よりも大きいときに、前記排ガス還元制御を実行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。
【請求項３】
前記昇温制御手段は、前記ＮＯｘ捕捉量が前記第１の所定値に達したときに、前記ＮＯｘ触媒の温度を、前記排ガス還元制御によってＮＯｘを脱離浄化するのに最適な所定温度に昇温することを特徴とする、請求項２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、排ガス中のＮＯｘを酸化雰囲気下で捕捉し、還元雰囲気下で脱離浄化するＮＯｘ触媒を有する内燃機関の排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の内燃機関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。この排ガス浄化装置では、通常のリーン運転中、内燃機関から排出された排ガス中のＮＯｘを、ＮＯｘ触媒で捕捉するとともに、還元剤としての燃料を供給し、排ガスの空燃比をリッチ化するリッチ運転を一時的に行うことにより、ＮＯｘ触媒に捕捉されたＮＯｘが還元状態で脱離浄化される。
【０００３】
また、この排ガス浄化装置では、リッチ運転によるＮＯｘの脱離浄化を最適な温度状態で行うために、ＮＯｘ触媒の昇温制御が行われる。具体的には、検出されたＮＯｘ触媒の温度が所定の最適温度よりも低く、かつ両者の偏差が所定値よりも大きいときに、燃料の噴射率を低下させる。これにより、燃料が燃焼する際の熱効率が低下することで、排気エネルギが増大し、排気温度が上昇することによって、ＮＯｘ触媒が昇温され、最適温度に制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３３９３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したＮＯｘ触媒のＮＯｘを脱離浄化するためのリッチ運転は、通常、還元剤としての燃料を効率良く使用するために、ＮＯｘ触媒に所定量以上のＮＯｘが捕捉された状態で実行される。これに対し、従来の排ガス浄化装置では、上述したように、最適温度に対するＮＯｘ触媒の温度条件が成立する限り、ＮＯｘ触媒でのＮＯｘの捕捉状態とは無関係に、昇温制御が実行されるため、昇温制御がリッチ運転に対して大きくずれたタイミングで実行されることがある。その結果、本来、リッチ運転によるＮＯｘの脱離浄化を促進するための昇温制御が、ＮＯｘの脱離浄化の促進に寄与しない状況で無駄に行われてしまい、燃費および排ガス特性が悪化する。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、排ガス還元制御によるＮＯｘの脱離浄化を促進するためのＮＯｘ触媒の昇温制御を、排ガス還元制御に関連づけて無駄なく効果的に行うことができ、それにより、燃費および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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明による内燃機関の排ガス浄化装置は、内燃機関３の排気系（実施形態における（以下、本項において同じ）排気管５）に設けられ、排ガスが酸化雰囲気のときに、排ガスに含まれるＮＯｘを捕捉し、排ガスが還元雰囲気のときに、捕捉したＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘ触媒７と、ＮＯｘ触媒７に捕捉されたＮＯｘを脱離浄化するために、排ガスを還元雰囲気に制御する排ガス還元制御を実行する排ガス還元制御手段（ＥＣＵ２、図２）と、排ガス還元制御によるＮＯｘの脱離浄化を促進するために、ＮＯｘ触媒７を昇温する昇温制御を実行する昇温制御手段（ＥＣＵ２、図５）と、ＮＯｘ触媒７に捕捉されたＮＯｘの量を、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘとして取得するＮＯｘ捕捉量取得手段（ＥＣＵ２、図２のステップ１、図３）と、取得されたＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘが第１の所定値（しきい値ＱＨＥＡＴＳ）よりも小さいときに、昇温制御手段による昇温制御を禁止する昇温禁止手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３５）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触媒に捕捉されたＮＯｘを脱離浄化するために、排ガス還元制御が実行されるとともに、排ガス還元制御によるＮＯｘの脱離浄化を促進するために、ＮＯｘ触媒を昇温する昇温制御が実行される。また、ＮＯｘ触媒に捕捉されたＮＯｘの量を、ＮＯｘ捕捉量として取得するとともに、取得されたＮＯｘ捕捉量が第１の所定値よりも小さいときに、ＮＯｘ触媒の昇温制御が禁止される。
【０００９】
前述したように、排ガス還元制御は、排ガスを還元雰囲気にするための還元剤を効率良く使用するために、ＮＯｘ触媒でのＮＯｘ捕捉量が少ないときには実行されない。このような観点から、本発明によれば、取得されたＮＯｘ捕捉量が第１の所定値よりも小さいときに、ＮＯｘ触媒の昇温制御を禁止する。したがって、排ガス還元制御によるＮＯｘの脱離浄化の促進に寄与しない無駄な昇温制御を排除でき、ＮＯｘ触媒の昇温制御を、排ガス還元制御に関連づけて効果的に行うことができる。その結果、昇温制御のためのエネルギが無駄に消費されることがなくなり、ＮＯｘ触媒の昇温を燃料の燃焼によって行う場合には、燃費および排ガス特性を向上させることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、排ガス還元制御手段は、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘが第１の所定値よりも大きな第２の所定値（しきい値ＱＲＩＣＨＳ）よりも大きいときに、排ガス還元制御を実行すること（図２のステップ３、４）を特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、ＮＯｘ捕捉量が第１の所定値よりも大きな第２の所定値よりも大きいときに、排ガス還元制御を実行される。すなわち、排ガス還元制御の実行条件のしきい値である第２の所定値が、昇温制御の実行条件のしきい値である第１の所定値よりも大きな値に設定されている。したがって、昇温制御に引き続き、その後にＮＯｘ捕捉量が所定量、増加した適切なタイミングで、排ガス還元制御を開始できる。このため、昇温制御によるＮＯｘ触媒の昇温効果が排ガス還元制御に確実につなげられることで、昇温制御による昇温が無駄にならないとともに、ＮＯｘ触媒が確実に昇温された状態で、排ガス還元制御によるＮＯｘの脱離浄化を良好に行うことができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、昇温制御手段は、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘが第１の所定値に達したときに、ＮＯｘ触媒７の温度（触媒温度ＴＣＡＴ）を、排ガス還元制御によってＮＯｘを脱離浄化するのに最適な所定温度（最適温度ＴＨＥＡＴ）に昇温すること（図５のステップ３４、３６、３７、３９）を特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、昇温制御により、ＮＯｘ触媒の温度をＮＯｘの脱離浄化に最適な所定温度に昇温するので、それに引き続いて実行される排ガス還元制御により、ＮＯｘの脱離浄化を高い浄化率で最適に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による排ガス浄化装置を、内燃機関とともに概略的に示す図である。
【図２】排ガス還元制御処理のメインフローを示すフローチャートである。
【図３】ＮＯｘ触媒のＮＯｘ捕捉量の算出サブルーチンを示すフローチャートである。
【図４】ＮＯｘ触媒からのＮＯｘ脱離量の算出サブルーチンを示すフローチャートである。
【図５】ＮＯｘ触媒の昇温制御処理を示すフローチャートである。
【図６】排ガス浄化装置の動作例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本実施形態による排ガス浄化装置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、例えば車両（図示せず）に搭載された４気筒のディーゼルエンジンである。
【００１６】
エンジン３の各気筒３ａには、吸気管４および排気管５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が、燃焼室３ｂに臨むように取り付けられている。インジェクタ６は、燃焼室３ｂの天壁に配置されており、燃料タンク（図示せず）から供給された燃料を燃焼室３ｂに噴射する。インジェクタ６から噴射される燃料噴射量ＱＩＮＪは、後述するＥＣＵ２によって設定されるとともに、ＥＣＵ２からの制御信号によりインジェクタ６の開弁時間を変化させることによって、制御される。
【００１７】
エンジン３のクランクシャフト３ｃには、クランク角センサ１０が設けられている。クランク角センサ１０は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ｃ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。
【００１８】
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を算出する。また、ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒３ａにおいて、ピストン３ｄが吸気行程開始時のＴＤＣ位置よりも少し前側の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、本実施形態のようにエンジン３が４気筒の場合には、クランク角１８０゜ごとに出力される。
【００１９】
エンジン３の本体には、エンジン水温センサ１１が取り付けられている。エンジン水温センサ１１は、エンジン本体のウォータージャケット（図示せず）を流れる冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２０】
吸気管４には、エアフローセンサ１２が設けられている。エアフローセンサ１２は、吸気管４を介して気筒３ａに吸入される吸入空気量ＧＡＩＲを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２１】
排気管５には、ＮＯｘ触媒７が設けられている。このＮＯｘ触媒７は、酸化雰囲気の排ガスが流入したときに、排ガスに含まれるＮＯｘを捕捉するとともに、還元雰囲気の排ガスが流入したときに、捕捉したＮＯｘを還元状態で脱離することによって、ＮＯｘを脱離浄化する。
【００２２】
排気管５のＮＯｘ触媒７よりも上流側および下流側には、上流側排ガス温度センサ１３および下流側排ガス温度センサ１４がそれぞれ設けられている。上流側排ガス温度センサ１３は、ＮＯｘ触媒７に流入する排ガスの温度ＴＥＸ１を検出し、下流側排ガス温度センサ１４は、ＮＯｘ触媒７から流出する排ガスの温度ＴＥＸ２を検出する。ＥＣＵ２は、これらの排ガス温度ＴＥＸ１、ＴＥＸ２に基づき、ＮＯｘ触媒７の温度（以下「触媒温度」という）ＴＣＡＴを算出する。
【００２３】
また、排気管５のＮＯｘ触媒７よりも上流側には、空燃比センサ１５が設けられている。この空燃比センサ１５は、ジルコニアなどで構成されており、エンジン３に供給される混合気の空燃比がリッチ領域からリーン領域までの広範囲な領域において、排ガスの酸素濃度をリニアに検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この検出信号に基づき、ＮＯｘ触媒７に流入する排ガスの空燃比（以下「排ガス空燃比」という）ＡＦＥＸを算出する。ここで、「排ガスの空燃比」とは、排ガス中の空気と可燃性気体の重量比をいう。このため、排ガスの空燃比は、排ガスが酸化雰囲気のときに大きくなり、還元雰囲気のときに小さくなる。
【００２４】
また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ１６から、エンジン３を搭載した車両のアクセルペダル（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、大気圧センサ１７から、大気圧ＰＡを表す検出信号が、燃料量センサ１８から、燃料タンク内の燃料量ＬＶＬＦを表す検出信号が、ギヤ位置センサ１９から、エンジン３のクランクシャフト３ｃに連結された変速機（図示せず）のギヤ位置ＮＧＲを表す検出信号が、それぞれ出力される。
【００２５】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェースなどから成るマイクロコンピュータ（いずれも図示せず）で構成されている。前述した各種のセンサ１０〜１９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。ＥＣＵ２は、これらの検出信号に応じ、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、各種の制御を実行する。
【００２６】
これらの制御には、インジェクタ６の燃料噴射量ＱＩＮＪの制御を含むエンジン制御や、ＮＯｘ触媒７に捕捉されたＮＯｘを脱離浄化するために、排ガスの空燃比をリッチ化することで、排ガスを還元雰囲気に制御する排ガス還元制御、この排ガス還元制御によるＮＯｘの脱離浄化を促進するために、ＮＯｘ触媒７を昇温する昇温制御などが含まれる。
【００２７】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、排ガス還元制御手段、昇温制御手段、ＮＯｘ捕捉量取得手段、および昇温禁止手段に相当する。
【００２８】
図２は、上述した排ガス還元制御処理のメインフローを示す。本処理は、所定時間ごとに実行される。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、ＮＯｘ触媒７に捕捉されているＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘを算出する。その算出処理については後述する。
【００２９】
次に、還元制御フラグＦ＿ＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別する（ステップ２）。この答がＮＯで、排ガス還元制御の実行中でないときには、ステップ１で算出したＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘが、排ガス還元制御の開始判定用の所定のしきい値ＱＲＩＣＨＳよりも大きいか否かを判別する（ステップ３）。この答がＮＯで、ＱＮＯｘ≦ＱＲＩＣＨＳのときには、引き続き排ガス還元制御を実行しないものとし、そのまま本処理を終了する。
【００３０】
一方、ステップ３の答がＹＥＳで、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘがしきい値ＱＲＩＣＨＳを上回ったときには、還元制御フラグＦ＿ＲＩＣＨを「１」にセットし（ステップ４）、排ガス還元制御を開始する。この排ガス還元制御は、エンジン３の排気行程の初期にインジェクタ６から燃料を噴射するポスト噴射を行うことで、未燃燃料を還元剤として排気管５に排出させ、排ガスを還元雰囲気に制御することによって、行われる。このような排ガス還元制御により、ＮＯｘ触媒７に排ガス中の還元剤が供給されることによって、ＮＯｘ触媒７に捕捉されていたＮＯｘが、還元状態で脱離浄化される。
【００３１】
一方、前記ステップ２の答がＹＥＳで、排ガス還元制御の実行中のときには、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘが、排ガス還元制御の終了判定用の所定のしきい値ＱＲＩＣＨＥよりも小さいか否かを判別する（ステップ５）。このしきい値ＱＲＩＣＨＥは、非常に小さな値、例えば０に近い値に設定されている。この答がＮＯで、ＱＮＯｘ≧ＱＲＩＣＨＥのときには、そのまま本処理を終了し、排ガス還元制御を継続する。
【００３２】
一方、ステップ５の答がＹＥＳで、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘがしきい値ＱＲＩＣＨＥを下回ったときには、ＮＯｘ触媒７に捕捉されていたＮＯｘがほとんど脱離したとして、還元制御フラグＦ＿ＲＩＣＨを「０」にセットする（ステップ６）ことによって、排ガス還元制御を終了し、本処理を終了する。
【００３３】
図３は、図２のステップ１で実行されるＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘの算出サブルーチンを示す。本処理ではまず、ステップ１１において、今回の処理サイクル相当分のＮＯｘ触媒７へのＮＯｘ流入量ｄＱＮＯｘＩＮを算出する。このＮＯｘ流入量ｄＱＮＯｘＩＮの算出は、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、行われる。なお、要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。
【００３４】
次に、今回の処理サイクル相当分のＮＯｘ触媒７からのＮＯｘ脱離量ｄＱＤｅＮＯｘを算出する（ステップ１２）。その算出処理については後述する。次に、算出したＮＯｘ流入量ｄＱＮＯｘＩＮとＮＯｘ脱離量ｄＱＤｅＮＯｘとの差を、今回の処理サイクル相当分のＮＯｘ捕捉量ｄＱＮＯｘとして算出する（ステップ１３）。そして、算出したＮＯｘ捕捉量ｄＱＮＯｘを前回までに算出されたＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘに加算することによって、今回のＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘを算出し（ステップ１４）、本処理を終了する。
【００３５】
図４は、図３のステップ１２で実行されるＮＯｘ脱離量ｄＱＤｅＮＯｘの算出サブルーチンを示す。本処理では、まずステップ２１において、還元制御フラグＦ＿ＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、排ガス還元制御の実行中でないときには、ＮＯｘ脱離量ｄＱＤｅＮＯｘを値０に設定し（ステップ２２）、本処理を終了する。
【００３６】
前記ステップ２１の答がＹＥＳで、排ガス還元制御の実行中のときには、排ガス流量ＱＥＸを算出する（ステップ２３）。この排ガス流量ＱＥＸの算出は、吸入空気量ＧＡＩＲおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、行われる。
【００３７】
次に、混合気の理論空燃比に相当する排ガス空燃比ＡＦＥＸＳと、空燃比センサ１５で検出された排ガス空燃比ＡＦＥＸとの差を、空燃比偏差ΔＡＦとして算出する（ステップ２４）。
【００３８】
次に、算出された排ガス流量ＱＥＸおよび空燃比偏差ΔＡＦに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、ＮＯｘ脱離量ｄＱＤｅＮＯｘを算出し（ステップ２５）、本処理を終了する。このマップでは、ＮＯｘ脱離量ｄＱＤｅＮＯｘは、排ガス流量ＱＥＸが大きいほど、また空燃比偏差ΔＡＦが大きく、すなわち排ガスの空燃比がリッチであるほど、より大きな値に設定されている。
【００３９】
図５は、ＮＯｘ触媒７の昇温制御処理を示す。本処理もまた、所定時間ごとに実行される。本処理では、まずステップ３１において、昇温制御フラグＦ＿ＨＥＡＴが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、昇温制御の実行中でないときには、昇温制御の前提条件フラグＦ＿ＣＯＮＤが「１」であるか否かを判別する（ステップ３２）。
【００４０】
この前提条件フラグＦ＿ＣＯＮＤは、本処理と並行して実行される条件判定処理により、昇温制御の実行の前提条件が成立しているときに、「１」にセットされるものであり、この前提条件は、例えば、前述したセンサ１１および１７〜１９からの検出信号などに基づき、以下の条件がすべて満たされているときに成立していると判定される。
Ａ．システムエラーが発生していない。
Ｂ．エンジン水温ＴＷが所定温度以上である。
Ｃ．大気圧ＰＡが所定圧以上である。
Ｄ．燃料タンク内の燃料量ＬＶＬＦが所定量以上である。
Ｅ．変速機のギヤ位置ＮＧＲが所定範囲にある。
このステップ３２の答がＮＯで、昇温制御の実行の前提条件が成立していないときには、昇温制御を実行しないものとし、そのまま本処理を終了する。
【００４１】
一方、ステップ３２の答がＹＥＳのときには、アップカウント式のディレイタイマ値ＴＤＬＹが所定時間ＴＲＥＦ以上であるか否かを判別する（ステップ３３）。後述するように、このディレイタイマ値ＴＤＬＹは、前回の昇温制御の実行時からの経過時間を表す。このステップ３３の答がＮＯで、前回の昇温制御を実行した後、所定時間ＴＲＥＦが経過していないときには、昇温制御を実行しないものとし、そのまま本処理を終了する。
【００４２】
前記ステップ３３の答がＹＥＳのときには、触媒温度ＴＣＡＴが所定の最適温度ＴＨＥＡＴよりも低いか否かを判別する（ステップ３４）。この最適温度ＴＨＥＡＴは、排ガス還元制御によってＮＯｘを脱離浄化するのに最適な温度に相当し、例えば２５０℃に設定されている。このステップ３４の答がＮＯで、触媒温度ＴＣＡＴが最適温度ＴＨＥＡＴ以上のときには、ＮＯｘ触媒７が高い温度状態にあるため、昇温制御を実行しないものとし、そのまま本処理を終了する。
【００４３】
一方、前記ステップ３４の答がＹＥＳで、触媒温度ＴＣＡＴが最適温度ＴＨＥＡＴよりも低いときには、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘが、昇温制御の開始判定用の所定のしきい値ＱＨＥＡＴＳ以上であるか否かを判別する（ステップ３５）。図６に示すように、このしきい値ＱＨＥＡＴＳは、前述した排ガス還元制御の開始判定用のしきい値ＱＲＩＣＨＳよりも若干小さな値に設定されている。
【００４４】
このステップ３５の答がＮＯで、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘがしきい値ＱＲＨＥＡＴＳよりも小さいときには、昇温制御を実行しないものとし、そのまま本処理を終了する。
【００４５】
一方、ステップ３５の答がＹＥＳで、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘがしきい値ＱＲＨＥＡＴＳ以上のときには、昇温制御のすべての実行条件が成立しているとして、昇温制御フラグＦ＿ＨＥＡＴを「１」にセットする（ステップ３６）ことによって、昇温制御を開始し、本処理を終了する。この昇温制御は、例えば、排ガス還元制御の場合よりも少ない燃料量によるポスト噴射によって行われる。このような昇温制御により、排気管５に排出された未燃燃料がＮＯ触媒７の付近で燃焼することによって、ＮＯｘ触媒７が昇温される。
【００４６】
以上のように昇温制御が開始された後には、前記ステップ３１の答がＹＥＳになり、その場合には、ステップ３７に進み、触媒温度ＴＣＡＴが最適温度ＴＨＥＡＴ以上であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、ＮＯｘ触媒７の温度が最適温度ＴＨＥＡＴまで昇温されていないため、そのまま本処理を終了し、昇温制御を継続する。
【００４７】
一方、前記ステップ３７の答がＹＥＳで、触媒温度ＴＣＡＴが最適温度ＴＨＥＡＴに達したときには、昇温制御を終了するものとし、ディレイタイマ値ＴＤＬＹを０にリセットする（ステップ３８）とともに、昇温制御フラグＦ＿ＨＥＡＴを「０」にセットし（ステップ３９）、本処理を終了する。
【００４８】
図６は、これまでに説明した排ガス還元制御および昇温制御によって得られる動作例を示している。この例では、前述した昇温制御の実行の前提条件は成立しているものとする。同図に示すように、基本的に、触媒温度ＴＣＡＴは、エンジン３の運転状態に応じて上下し、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘは、エンジン３の運転が進行するにつれて徐々に増加する。
【００４９】
この例では、時点ｔ１において、触媒温度ＴＣＡＴが最適温度ＴＨＥＡＴよりも低い状態で（図５のステップ３４：ＹＥＳ）、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘがしきい値ＱＨＥＡＴＳに達しており（ステップ３５：ＹＥＳ）、それに応じて昇温制御フラグＦ＿ＨＥＡＴが「１」にセットされ、ＮＯｘ触媒７の昇温制御が開始される。
【００５０】
なお、ｔ１以前の区間Ｘ１およびＸ２では、触媒温度ＴＣＡＴが最適温度ＴＨＥＡＴよりも低いものの、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘがしきい値ＱＨＥＡＴＳよりも小さいため、ステップ３５の答がＮＯになることで、昇温制御が禁止される。このことは、ｔ１以後の区間Ｘ３およびＸ４においても同様である。
【００５１】
上記の昇温制御によってＮＯｘ触媒７が昇温され、触媒温度ＴＣＡＴが最適温度ＴＨＥＡＴに達すると（ｔ２）、ステップ３７の答がＹＥＳになることで、昇温制御フラグＦ＿ＨＥＡＴが「０」にセットされ、昇温制御が終了する。
【００５２】
また、昇温制御が終了した直後に、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘがしきい値ＱＲＩＣＨＳを上回るようになり（ｔ３）、図２のステップ３の答がＹＥＳになることで、排ガス還元制御フラグＦ＿ＲＩＣＨが「１」にセットされ、排ガス還元制御が開始される。この排ガス還元制御によりＮＯｘ触媒７に捕捉されたＮＯｘが脱離浄化されることで、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘが急激に減少する。
【００５３】
そして、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘがしきい値ＱＲＩＣＨＥを下回り、ほぼ０になると（ｔ４）、ステップ５の答がＹＥＳになることで、排ガス還元制御フラグＦ＿ＲＩＣＨが「０」にセットされ、排ガス還元制御が終了する。その後、触媒温度ＴＣＡＴおよびＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘの推移に応じて、昇温制御および排ガス還元制御が同様に行われる（ｔ５〜ｔ８）。
【００５４】
以上のように、本実施形態によれば、ＮＯｘ触媒７に捕捉されたＮＯｘを脱離浄化するために、排ガス還元制御を実行するとともに、この脱離浄化を促進するために、ＮＯｘ触媒７の昇温制御を実行する。また、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘがしきい値ＱＨＥＡＴＳよりも小さい場合には、昇温温度ＴＣＡＴが低いときでも、昇温制御を禁止する。したがって、排ガス還元制御によるＮＯｘの脱離浄化の促進に寄与しない無駄な昇温制御を排除でき、ＮＯｘ触媒７の昇温制御を、排ガス還元制御に関連づけて効果的に行うことができる。その結果、昇温制御のためのポスト噴射が無駄に実行されることがなくなることで、燃費および排ガス特性を向上させることができる。
【００５５】
また、排ガス還元制御の開始判定用のしきい値ＱＲＩＣＨＳが、昇温制御の開始判定用のしきい値ＱＨＥＡＴＳよりも若干大きな値に設定されていて、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘがしきい値ＱＲＩＣＨＳよりも大きくなったときに、排ガス還元制御を実行するので、昇温制御が終了した直後に排ガス還元制御を開始できる。このため、昇温制御によるＮＯｘ触媒７の昇温効果が排ガス還元制御に確実につなげられることで、昇温制御による昇温が無駄にならないとともに、ＮＯｘ触媒７が確実に昇温された状態で、排ガス還元制御によるＮＯｘの脱離浄化を良好に行うことができる。
【００５６】
さらに、昇温制御により、触媒温度ＴＣＡＴをＮＯｘの脱離浄化に最適な最適温度ＴＨＥＡＴに制御するので、その直後に実行される排ガス還元制御によって、ＮＯｘの脱離浄化を高い浄化率で最適に行うことができる。
【００５７】
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、ＮＯｘ触媒７の昇温制御を、ポスト噴射によって行っているが、これに限らず、メイン噴射をリタードすることによって行ってもよく、あるいは電気式のヒータを用いてもよい。ヒータを用いた場合でも、その電力をエンジン３の動力の回生によって確保するのが通常であるので、ひいては燃費および排ガス特性の向上を図ることができる。
【００５８】
また、実施形態では、排ガス還元制御を、インジェクタ６からの燃料のポスト噴射によって行っているが、これに限らず、メイン噴射のリタードによって行ってもよく、あるいは排気管５に燃料またはアンモニアを還元剤として直接、供給することによって行ってもよい。
【００５９】
さらに、実施形態では、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘがしきい値ＱＨＥＡＴＳに達したときに、昇温制御を実行し、その終了後、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘがより大きなしきい値ＱＲＩＣＨＳを超えたときに、排ガス還元制御を実行しているが、これに限らない。例えば、両しきい値ＱＨＥＡＴＳ、ＱＲＩＣＨＳを互いに同じ値に設定するとともに、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘがこの値に達したときに、まず昇温制御を実行し、その昇温制御中に得られた触媒温度ＴＣＡＴが最適温度ＴＨＥＡＴに達した時点で、排ガス還元制御に移行するようにしてもよい。
【００６０】
また、実施形態では、ＮＯｘ捕捉量ＱＮＯｘを、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤを用いて算出しているが、これらに代えてまたは加えて、他の適当なパラメータ、例えば吸入空気量ＧＡＩＲを用いてもよく、あるいはＮＯｘセンサを用いて直接、検出してもよい。
【００６１】
さらに、実施形態は、本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ガソリンエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。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。
【符号の説明】
【００６２】
１  排ガス浄化装置
２  ＥＣＵ（排ガス還元制御手段、昇温制御手段、ＮＯｘ捕捉量取得手段、昇温禁止手              段）
３  エンジン（内燃機関）
５  排気管（排気系）
７  ＮＯｘ触媒
ＱＮＯｘ  ＮＯｘ捕捉量
ＱＨＥＡＴＳ  昇温制御の開始判定用のしきい値（第１の所定値）
ＱＲＩＣＨＳ  排ガス還元制御の開始判定用のしきい値（第２の所定値）
ＴＣＡＴ  触媒温度（ＮＯｘ触媒の温度）
ＴＨＥＡＴ  最適温度（最適な所定温度）
【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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