(57)【要約】【課題】本発明は、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物をより好適に還元することを目的とする。【解決手段】ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を還元するときに、内燃機関の燃焼モードを該内燃機関における混合気の空燃比が低い燃焼モードである低空燃比モードに切り換えると共に、該燃焼モードの切り換えによって排気の空燃比が低下した時点で排気への還元剤の供給を実行する。【選択図】図２
2008208724.tif 000002
【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吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
前記内燃機関の燃焼モードを、前記内燃機関における混合気の空燃比が低い低空燃比モードに切り換える燃焼モード切換手段と、
該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側の前記排気通路を流れる排気に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を還元させる還元制御を実行する還元実行手段と、を備え、
前記還元実行手段は、前記燃焼モード切換手段によって前記内燃機関の燃焼モードを低空燃比モードに切り換えると共に、該燃焼モードの切り換えによって排気の空燃比が低下した時点で前記還元剤供給手段による還元剤の供給を実行することで還元制御を実行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】
前記還元実行手段が、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるＮＯｘ還元制御を実行するものであって、
前記内燃機関からのＮＯｘ排出量の、前回のＮＯｘ還元制御が実行されたときからの積算量である積算ＮＯｘ排出量を算出する積算ＮＯｘ排出量算出手段と、
前記積算ＮＯｘ排出量とＮＯｘ還元制御の実行の閾値である所定ＮＯｘ排出量との差の減少速度に基づいて前記積算ＮＯｘ排出量が前記所定ＮＯｘ排出量に達する時期である第一所定時期を予測する第一予測手段と、をさらに備え、
前記還元実行手段は、前記第一予測手段によって予測された第一所定時期よりも前のタイミングであって該第一所定時期に排気の空燃比が低下するようなタイミングで前記燃焼モード切換手段によって前記内燃機関の燃焼モードを低空燃比モードに切り換え、且つ、第一所定時期に前記還元剤供給手段による還元剤の供給を実行することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記内燃機関の運転状態に応じて前記所定ＮＯｘ排出量を設定する所定ＮＯｘ排出量設定手段と、
前記積算ＮＯｘ排出量と前記所定ＮＯｘ排出量との差の減少速度が所定速度以上であるときは、前記還元実行手段による前記内燃機関の燃焼モードの低空燃比モードへの切り換えを禁止することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記還元実行手段が、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるＮＯｘ還元制御を実行するものであって、
前記内燃機関からのＮＯｘ排出量の、前回のＮＯｘ還元制御が実行されたときからの積算量である積算ＮＯｘ排出量を算出する積算ＮＯｘ排出量算出手段をさらに備え、
前記還元実行手段は、前記積算ＮＯｘ排出量がＮＯｘ還元制御の実行の閾値である所定ＮＯｘ排出量に達したときに前記燃焼モード切換手段によって前記内燃機関の燃焼モードを低空燃比モードに切り換え、その後、排気の空燃比が低下した時点で前記還元剤供給手段による還元剤の供給を実行することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記還元実行手段が、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを還元させるＳＯｘ還元制御を実行するものであって、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒において酸化された還元剤の量の、前回のＳＯｘ還元制御が実行されたときからの積算量である積算酸化還元剤量を算出する積算酸化還元剤量算出手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度を目標温度とするために前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒において酸化される必要がある還元剤の量の、前回のＳＯｘ還元制御が実行されたときから
の積算量である積算要求還元剤量を算出する積算要求還元剤量算出手段と、
前記積算酸化還元剤量と前記積算要求還元剤量との差の減少速度に基づいて、前記積算酸化還元剤量と前記積算要求還元剤量とが一致する時期である第二所定時期を予測する第二予測手段と、をさらに備え、
前記還元実行手段は、前記第二予測手段によって予測された第二所定時期よりも前のタイミングであって該第二所定時期に排気の空燃比が低下するようなタイミングで前記燃焼モード切換手段によって前記内燃機関の燃焼モードを低空燃比モードに切り換え、且つ、第二所定時期に前記還元剤供給手段による還元剤の供給を実行することを特徴とする請求項１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、内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単にＮＯｘ触媒と称する）を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいては、排気の空燃比が比較的高くＮＯｘ触媒の周囲雰囲気が酸化雰囲気である場合、排気中のＮＯｘが該ＮＯｘ触媒に吸蔵される。このとき、ＮＯｘのみならず排気中のＳＯｘも該ＮＯｘ触媒に吸蔵される。
【０００３】
そして、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物（ＮＯｘやＳＯｘ）を還元するときは、還元の対象となる酸化物が還元可能となる値までＮＯｘ触媒に流入する排気（以下、流入排気と称する）の空燃比を低下させる必要がある。
【０００４】
特許文献１には、ＮＯｘの還元時において、流入排気の空燃比を低下させるべく排気中に還元剤を添加する際に、吸気絞り弁および／またはＥＧＲ弁の開度を調整して吸入空気量を減少させる技術が開示されている。吸入空気量を減少させることで、内燃機関における混合気の空燃比を低下させることが出来、以って、排気の空燃比を低下させることが出来る。
【特許文献１】特開２００３−２６９１５５号公報
【特許文献２】特開２００４−１７６６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を還元するときに、内燃機関の燃焼モードを該内燃機関における混合気の空燃比が低い燃焼モード（以下、低空燃比モードと称する）に切り換えることで排気の空燃比を低下させた上で該排気に還元剤を供給し、それによって流入排気の空燃比をさらに低下させると、より効率よく酸化物を還元させることが出来る。
【０００６】
内燃機関の燃焼モードを低空燃比モードに切り換えることで排気の空燃比を低下させようとした場合、燃焼モードの切り換えが開始されてから排気の空燃比が実際に低下するまでにはある程度の応答遅れがある。そのため、空燃比が低下した排気に還元剤を供給するためには、排気への還元剤の供給を実行する前に内燃機関の燃焼モードの低空燃比モードへの切り換えを実行する必要がある。しかしながら、内燃機関の燃焼モードを低空燃比モードとしている期間が過剰に長くなると、燃費や排気エミッション、燃焼騒音の悪化を招く虞がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物をより好適に還元することが可能な技術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】
【０００８】
本発明は、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を還元するときに、内燃機関の燃焼モードを低空燃比モードに切り換えると共に、該燃焼モードの切り換えによって排気の空燃比が低下した時点で排気への還元剤の供給を実行するものである。
【０００９】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
前記内燃機関の燃焼モードを、前記内燃機関における混合気の空燃比が低い低空燃比モードに切り換える燃焼モード切換手段と、
該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側の前記排気通路を流れる排気に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を還元させる還元制御を実行する還元実行手段と、を備え、
前記還元実行手段は、前記燃焼モード切換手段によって前記内燃機関の燃焼モードを低空燃比モードに切り換えると共に、該燃焼モードの切り換えによって排気の空燃比が低下した時点で前記還元剤供給手段による還元剤の供給を実行することで還元制御を実行することを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、還元制御の実行時において、内燃機関の燃焼モードが低空燃比モードに切り換わることで排気の空燃比が低下したタイミングに合わせて、還元剤供給手段による排気への還元剤の供給が実行される。そのため、内燃機関の燃焼モードを低空燃比モードとしている期間を可及的に短くしつつ、流入排気の空燃比を充分に低下させることが出来る。
【００１１】
従って、本発明によれば、内燃機関の燃焼モードを低空燃比モードとしている期間が過剰に長くなることで燃費や排気エミッション、燃焼騒音の悪化が生じることを抑制しつつ、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を還元することが出来る。即ち、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物をより好適に還元することが出来る。
【００１２】
本発明において、還元実行手段が、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるＮＯｘ還元制御を実行するものである場合、内燃機関からのＮＯｘ排出量の、前回のＮＯｘ還元制御が実行されたときからの積算量である積算ＮＯｘ排出量を算出する積算ＮＯｘ排出量算出手段と、積算ＮＯｘ排出量とＮＯｘ還元制御の実行の閾値である所定ＮＯｘ排出量との差の減少速度に基づいて積算ＮＯｘ排出量が所定ＮＯｘ排出量に達する時期である第一所定時期を予測する第一予測手段と、をさらに備えてもよい。この場合、還元実行手段は、第一予測手段によって予測された第一所定時期よりも前のタイミングであって該第一所定時期に排気の空燃比が低下するようなタイミングで燃焼モード切換手段によって内燃機関の燃焼モードを低空燃比モードに切り換え、且つ、第一所定時期に還元剤供給手段による還元剤の供給を実行してもよい。
【００１３】
ＮＯｘ還元制御が実行されることでＮＯｘ触媒に吸蔵されていたＮＯｘが一旦還元された後、時間の経過と共に積算ＮＯｘ排出量が増加するに連れてＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ吸蔵量が再度増加する。ここで、所定ＮＯｘ排出量とは、積算ＮＯｘ排出量が該所定ＮＯｘ排出量に達すると、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ還元制御の実行の閾値に達したと判断出来る値である。
【００１４】
積算ＮＯｘ排出量が増加するに連れて、積算ＮＯｘ排出量と所定ＮＯｘ排出量との差は徐々に減少する。そのため、これらの差の減少速度に基づいて、積算ＮＯｘ排出量が所定ＮＯｘ排出量に達する時期である第一所定時期を予測することが出来る。
【００１５】
そして、上記においては、内燃機関の燃焼モードを低空燃比モードに切り換えてから排気の空燃比が実際に低下するまでの応答遅れ期間を考慮して、この燃焼モードの切り換えを、第一予測手段によって予測された第一所定時期よりも前のタイミングであって該第一所定時期に排気の空燃比が低下するようなタイミングで実行する。そして、第一所定時期に還元剤供給手段による還元剤の供給を実行する。尚、内燃機関の燃焼モードを低空燃比モードに切り換えてから排気の空燃比が実際に低下するまでの応答遅れ期間は実験等によって予め求めることが出来る。
【００１６】
これによれば、内燃機関の燃焼モードが低空燃比モードに切り換わることで排気の空燃比が低下したタイミングに合わせて、還元剤供給手段による排気への還元剤の供給を実行することが出来る。さらに、積算ＮＯｘ排出量が所定ＮＯｘ排出量に達したタイミングで、流入排気の空燃比を充分に低下させることが出来、以って、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元することが出来る。
【００１７】
本発明においては、内燃機関の運転状態に応じて所定ＮＯｘ排出量を設定する所定ＮＯｘ排出量設定手段をさらに備えていてもよい。この場合、内燃機関の運転状態が過渡運転状態となると、ＮＯｘ排出量と共に所定ＮＯｘ排出量も変化することになる。この場合、積算ＮＯｘ排出量と所定ＮＯｘ排出量との差の減少速度が急激に大きくなる虞がある。このように積算ＮＯｘ排出量と所定ＮＯｘ排出量との差の減少速度が急激に変化すると、該減少速度に基づいて第一所定時期を精度よく予測することが困難となる。
【００１８】
そこで、上記の場合、積算ＮＯｘ排出量と所定ＮＯｘ排出量との差の減少速度が所定速度以上であるときは、還元実行手段による内燃機関の燃焼モードの低空燃比モードへの切り換えを禁止する。ここで、所定速度とは、内燃機関の運転状態が過渡運転状態であり、積算ＮＯｘ排出量と所定ＮＯｘ排出量との差の減少速度が急激に大きくなったと判断出来る閾値である。
【００１９】
これによれば、内燃機関の燃焼モードを低空燃比モードへ切り換えたとしても、排気の空燃比が低下する時期が、積算ＮＯｘ排出量が実際に所定ＮＯｘ排出量に達したタイミングとはならない場合に、燃焼モードの切り換えが実行されることを抑制することが出来る。
【００２０】
本発明において、還元実行手段が、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるＮＯｘ還元制御を実行するものである場合であって、積算ＮＯｘ排出量を算出する積算ＮＯｘ排出量算出手段をさらに備えている場合、還元実行手段は、積算ＮＯｘ排出量が所定ＮＯｘ排出量に達したときに燃焼モード切換手段によって内燃機関の燃焼モードを低空燃比モードに切り換え、その後、排気の空燃比が低下した時点で還元剤供給手段による還元剤の供給を実行してもよい。
【００２１】
これによっても、内燃機関の燃焼モードが低空燃比モードに切り換わることで排気の空燃比が低下したタイミングに合わせて、還元剤供給手段による排気への還元剤の供給を実行することが出来る。
【００２２】
本発明において、還元実行手段が、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを還元させるＳＯｘ還元制御を実行するものである場合、ＮＯｘ触媒において酸化された還元剤の量の、前回のＳＯｘ還元制御が実行されたときからの積算量である積算酸化還元剤量を算出する積算酸化還元剤量算出手段と、ＮＯｘ触媒の温度を目標温度とするために前記ＮＯｘ触媒において酸化される必要がある還元剤の量の、前回のＳＯｘ還元制御が実行されたときからの積算量である積算要求還元剤量を算出する積算要求還元剤量算出手段と、積算酸化還元剤量と積算要求還元剤量との差の減少速度に基づいて、積算酸化還元剤量と積算要求還元剤量とが一致する時期である第二所定時期を予測する第二予測手段と、をさらに備えてもよい。この場合、還元実行手段は、第二予測手段によって予測された第二所定時期よりも前のタイミングであって該第二所定時期に排気の空燃比が低下するようなタイミングで燃焼モード切換手段によって内燃機関の燃焼モードを低空燃比モードに切り換え、且つ、第二所定時期に還元剤供給手段による還元剤の供給を実行してもよい。
【００２３】
ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを還元させる場合、流入排気の空燃比を低下させると共
にＮＯｘ触媒の温度を上昇させる必要がある。ＮＯｘ触媒の温度は該ＮＯｘ触媒において還元剤が酸化されることで生じる酸化熱によって上昇する。ここで、目標温度とは、ＳＯｘ還元制御の実行期間中とＳＯｘ還元制御の休止期間中とにおけるＮＯｘ触媒の平均温度が該目標温度であれば、ＳＯｘ還元制御が実行されて流入排気の空燃比が充分に低下することで、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘが還元されると判断出来る値である。
【００２４】
ＳＯｘ還元制御の実行期間中においては積算酸化還元剤量が急激に増加する。そして、その後のＳＯｘ還元制御の休止期間中においては、還元剤供給手段による排気への還元剤の供給は行われないがＳＯｘ還元制御の実行期間中にＮＯｘ触媒に付着した還元剤が酸化する。そのため、ＳＯｘ還元制御の休止期間中においてもＮＯｘ触媒に付着した還元剤が酸化している間は、積算酸化還元剤量は増加する。しかしながら、ＳＯｘ還元制御の休止期間中における積算酸化還元剤量の増加速度はＳＯｘ還元制御の実行期間中に比べて非常に小さい。
【００２５】
また、ＳＯｘ還元制御の実行期間中において、ＮＯｘ触媒の温度は目標温度よりも低い状態から急激に上昇して目標温度よりも高くなる。そして、その後のＳＯｘ還元制御の休止期間中において、ＮＯｘ触媒の温度は徐々に低下して目標温度よりも低くなる。そして、ＳＯｘ還元制御の実行が開始されてからＳＯｘ還元制御の実行期間中およびＳＯｘ還元制御の休止期間中、積算要求還元剤量は徐々に増加する。
【００２６】
上記のように積算酸化還元剤量および積算要求還元剤量が推移すると、ＳＯｘ還元制御の休止期間中は積算酸化還元剤量と積算要求還元剤量との差が徐々に減少する。そして、積算酸化還元剤量と積算要求還元剤量とが一致した時点で、排気の空燃比が低下し且つ還元剤供給手段から還元剤が供給されればＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘが還元される。
【００２７】
そこで、本発明では、積算酸化還元剤量と積算要求還元剤量との差の減少速度に基づいて、積算酸化還元剤量と積算要求還元剤量とが一致する時期である第二所定時期を予測する。そして、内燃機関の燃焼モードを低空燃比モードに切り換えてから排気の空燃比が実際に低下するまでの応答遅れを考慮して、この燃焼モードの切り換えを、第二予測手段によって予測された第二所定時期よりも前のタイミングであって該第二所定時期に排気の空燃比が低下するようなタイミングで実行する。さらに、第二所定時期に還元剤供給手段による還元剤の供給を実行する。
【００２８】
これによれば、上述したＮＯｘ還元制御の場合と同様、内燃機関の燃焼モードが低空燃比モードに切り換わることで排気の空燃比が低下したタイミングに合わせて、還元剤供給手段による排気への還元剤の供給を実行することが出来る。さらに、ＳＯｘ還元制御の実行期間中とＳＯｘ還元制御の休止期間中とにおけるＮＯｘ触媒の平均温度を目標温度とすることが出来ると共に、積算酸化還元剤量と積算要求還元剤量とが一致したタイミングで、流入排気の空燃比を充分に低下させることが出来、以って、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを還元することが出来る。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物をより好適に還元することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００３１】
＜実施例１＞
＜内燃機関およびその吸排気系の概略構成＞
図１は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する車両駆動用のディーゼルエンジンである。各気筒２には該気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁３がそれぞれ設けられている。
【００３２】
内燃機関１には、インテークマニホールド５およびエキゾーストマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド５には吸気通路４の一端が接続されている。エキゾーストマニホールド７には排気通路６の一端が接続されている。また、エキゾーストマニホールド７には排気中に燃料を添加する燃料添加弁１４が設けられている。尚、本実施例においては、燃料添加弁１４が本発明に係る還元剤供給手段に相当する。
【００３３】
吸気通路４にはターボチャージャ（過給機）８のコンプレッサ８ａが設置されている。排気通路６にはターボチャージャ８のタービン８ｂが設置されている。
【００３４】
吸気通路４におけるコンプレッサ８ａより上流側にはエアフローメータ１８およびスロットル弁１０が設けられている。排気通路６におけるタービン８ｂより下流側にはＮＯｘ触媒９が設けられている。また、排気通路６におけるタービン８ｂより下流側且つＮＯｘ触媒９より上流側には排気の空燃比を検出する空燃比センサ１５および排気の温度を検出する上流側温度センサ１６が設けられている。また、排気通路６におけるＮＯｘ触媒９より下流側には排気の温度を検出する下流側温度センサ１７が設けられている。
【００３５】
本実施例に係る内燃機関１には排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入するＥＧＲ装置１１が設けられている。該ＥＧＲ装置１１は、一端がエキゾーストマニホールド７に接続され他端がインテークマニホールド５に接続されたＥＧＲ通路１２を備えている。該ＥＧＲ通路１２を介してＥＧＲガスがエキゾーストマニホールド７からインテークマニホールド５に導入される。また、ＥＧＲ通路１２には、インテークマニホールド５に導入されるＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ弁１３が設けられている。
【００３６】
内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、エアフローメータ１８および空燃比センサ１５、上流側温度センサ１６、下流側温度センサ１７が電気的に接続されている。これらの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。ＥＣＵ２０は、温度センサ１６の検出値に基づいてＮＯｘ触媒９の温度を推定する。
【００３７】
また、ＥＣＵ２０には、スロットル弁１０および燃料噴射弁３、燃料添加弁１４、ＥＧＲ弁１３が電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ２０によってこれらが制御される。
【００３８】
＜ＮＯｘ還元制御＞
本実施例においては、ＮＯｘ触媒９に吸蔵されたＮＯｘを還元すべくＮＯｘ還元制御が実行される。本実施例に係るＮＯｘ還元制御では、インテークマニホールド５に導入されるＥＧＲガス量を増加させることで内燃機関１における混合気の空燃比を低下させ、それによって、該内燃機関１から排出される排気（以下、機関排気と称する）の空燃比を低下させる。さらに、燃料添加弁１４から還元剤となる燃料を添加することで、ＮＯｘ触媒９に流入する流入排気の空燃比を機関排気の空燃比よりもさらに低下させる。このように、機関排気の空燃比を低下させた上で該機関排気中に燃料を供給することで流入排気の空燃比をさらに低下させることにより、ＮＯｘ触媒９に吸蔵されたＮＯｘをより効率よく還元することが出来る。
【００３９】
ここで、本実施例に係るＮＯｘ還元制御のより具体的な方法について図２に示すタイムチャートに基づいて説明する。図２は、内燃機関１からのＮＯｘ排出量の積算値ｅｇｎｏｘｓｕｍおよび燃料添加弁１４による燃料添加の有無、ＥＧＲ弁１３の開度Ｖｅｇｒ、機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇ、流入排気の空燃比Ｒｇｓｃａの推移を示すタイムチャート
である。尚、図２は内燃機関１の運転状態が定常運転である場合を示している。
【００４０】
本実施例においては、ＮＯｘ還元制御を実行した時点、即ち、ＮＯｘ触媒９に吸蔵されていたＮＯｘが還元された時点（図２における（ａ））から、内燃機関１からのＮＯｘ排出量を積算する。内燃機関１からのＮＯｘ排出量は吸入空気量および燃料噴射量等に基づいて推定することが出来る。
【００４１】
ＮＯｘ排出量の積算値である積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍは（ａ）の時点から時間の経過と共に増加する。積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍが増加するに連れてＮＯｘ触媒９におけるＮＯｘ吸蔵量が増加する。積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍが所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑに達したときに、ＮＯｘ触媒９におけるＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ還元制御の実行の閾値に達したと判断される。
【００４２】
尚、本実施例においては、所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑは内燃機関１の運転状態に応じて定められている。内燃機関１の機関負荷が高いほど該内燃機関１から排出されるＮＯｘの量は多い。そのため、内燃機関１の機関負荷が高いほど所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑがより大きい値に設定される。所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑを大きくすることでＮＯｘ還元制御の実行休止期間が過剰に短くなることを抑制することが出来る。その結果、ＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化を抑制することが出来る。
【００４３】
ここで、積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍが所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑに達する時期（図２における（ｂ））を第一所定時期とする。この第一所定時期に流入排気の空燃比Ｒｇａｓｃａを低下させるべく、ＥＧＲ弁１３を開弁方向に制御してＥＧＲガス量の増加させることによって内燃機関１における混合気の空燃比を低下させると共に、燃料添加弁１４による排気への燃料添加を行う。
【００４４】
内燃機関１における混合気の空燃比が低下すると機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇが低下する。しかしながら、ＥＧＲ弁１３を開弁方向に制御してから機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇが低下するまでの間には応答遅れがある。そこで、本実施例においては、ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍが所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑに達する前に、ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍと所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑとの差Δｅｇｎｏｘの減少速度に基づいて第一所定時期を予測する。そして、予測された第一所定時期よりも、ＥＧＲ弁１３を開弁方向に制御してから機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇが低下するまでの応答遅れ期間Δｔｅ分早いタイミングでＥＧＲ弁１３を開弁方向に制御する。尚、応答遅れ期間Δｔｅは実験等によって予め求められている。
【００４５】
これにより、第一所定時期に機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇが低下した状態となる。そして、第一所定時期に燃料添加弁１４による排気への燃料添加を実行する。
【００４６】
この結果、ＥＧＲ弁１３を開弁方向に制御してＥＧＲガス量を増加させることで機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇが低下したタイミングに合わせて、燃料添加弁１４による排気への燃料添加を実行することが出来る。そして、積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍが所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑに達したタイミングで、流入排気の空燃比Ｒｇａｓｃａを充分に低下させることが出来、以って、ＮＯｘ触媒９に吸蔵されたＮＯｘを還元することが出来る。
【００４７】
従って、本実施例によれば、機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇを低下させるべく内燃機関１における混合気の空燃比を低下させる期間を可及的に短くしつつ、流入排気の空燃比Ｒｇａｓｃａを充分に低下させることが出来る。これにより、内燃機関１における混合気の空燃比を低下させる期間が過剰に長くなることで燃費や排気エミッション、燃焼騒音の悪
化が生じることを抑制しつつ、ＮＯｘ触媒９に吸蔵されたＮＯｘを還元することが出来る。
【００４８】
＜過渡運転時のＮＯｘ還元制御＞
上述したように、本実施例において、所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑは内燃機関１の運転状態に基づいて設定される。そのため、内燃機関１の運転状態が過渡運転状態となると、内燃機関１からのＮＯｘ排出量と共に所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑも変化する。この場合、積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍと所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑとの差の減少速度が急激に大きくなる虞がある。このように積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍと所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑとの差の減少速度が急激に変化すると、該減少速度に基づいて第一所定時期を精度よく予測することが困難となる。
【００４９】
そこで、本実施例では、積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍと所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑとの差の減少速度が所定速度以上であるときは、内燃機関１における混合気の空燃比を低下させるためのＥＧＲ弁１３の開弁方向への制御を禁止する。即ち、ＥＧＲガス量を増加させて機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇを低下させることを禁止する。ここで、所定速度とは、内燃機関の運転状態が過渡運転状態であり、積算ＮＯｘ排出量と所定ＮＯｘ排出量との差の減少速度が急激に大きくなったと判断出来ると閾値である。
【００５０】
そして、積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍが所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑに達したときに、燃料添加弁１４による排気中への燃料添加のみを実行することで流入排気の空燃比Ｒｇａｓｃａを低下させる。これによっても、ＮＯｘ触媒９に吸蔵されたＮＯｘを還元することが出来る。しかしながら、機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇを低下させつつ燃料添加弁１４による燃料添加を実行する場合に比べてＮＯｘの還元の効率は低下する。
【００５１】
以上によれば、内燃機関１における混合気の空燃比を低下させるべくＥＧＲガス量を増加させたとしても、機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇが低下する時期が、積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍが所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑに達したタイミングとはならない場合に、ＥＧＲ弁１３の開弁方向への制御が実行されることを抑制することが出来る。
【００５２】
尚、本実施例においては、ＥＧＲ弁１３を開弁方向に制御することでＥＧＲガス量を増加させる燃焼モードが本発明に係る低空燃比モードに相当する。内燃機関１の燃焼モードが通常燃焼モードである場合（ＮＯｘ還元制御が行われていない場合）、ＥＧＲ弁の１３の開度は内燃機関１の運転状態に基づいて設定される。ＥＧＲ弁の１３の開度を、内燃機関１の燃焼モードが通常燃焼モードであるときに設定される開度よりも大きくすることで、内燃機関１の燃焼モードを低空燃比モードに切り換える。
【００５３】
＜ＮＯｘ還元制御のルーチン＞
ここで、本実施例に係るＮＯｘ還元制御のルーチンについて図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、所定の間隔で実行される。尚、本実施例においては、本ルーチンを実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る還元実行手段に相当する。
【００５４】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、内燃機関１の運転状態に基づいて所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑを設定する。本実施例においては、このＳ１０１を実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る所定ＮＯｘ排出量設定手段に相当する。
【００５５】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２に進み、積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍを算出する。本実施例においては、このＳ１０２を実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る積算ＮＯｘ排出量算出手段に相当する。
【００５６】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３に進み、所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑから積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍを減算することでこれらの値の差Δｅｇｎｏｘを算出する。
【００５７】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４に進み、所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑと積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍとの差Δｅｇｎｏｘの減少速度（以下、単に減少速度と称する）ｖｎｏｘを算出する。
【００５８】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０５に進み、減少速度ｖｎｏｘが所定速度ｖｎｏｘ０以上であるか否かを判別する。このＳ１０４において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０６に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１１１に進む。
【００５９】
Ｓ１０６に進んだＥＣＵ２０は、減少速度ｖｎｏｘに基づいて、積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍが所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑに達する時期である第一所定時期ｔ１を推定する。本実施例においては、このＳ１０６を実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る第一予測手段に相当する。
【００６０】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０７に進み、Ｓ１０６において推定された第一所定時期ｔ１よりも応答遅れ期間Δｔｅ分早い時期となったか否かを判別する。このＳ１０７において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０８に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０１に戻る。
【００６１】
Ｓ１０８において、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１３の開度Ｖｅｇｒを増加させる。即ち、ＥＧＲ弁１３を開弁方向に制御する。これにより、内燃機関１に導入されるＥＧＲガス量が増加し、内燃機関１における混合気の空燃比が低下する。本実施例においては、このＳ１０８を実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る燃焼モード切換手段に相当する。
【００６２】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０９に進み、積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍが所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑに達したか否かを判別する。即ち、第一所定時期ｔ１となったか否かを判別する。このＳ１０９において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１１０に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０９を繰り返す。
【００６３】
Ｓ１１０において、ＥＣＵ２０は、燃料添加弁１４による排気中への燃料添加を実行する。その後、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００６４】
一方、Ｓ１１１に進んだＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１３の開度の増加を禁止する。即ち、ＥＧＲ弁１３の開弁方向への制御を禁止する。次に、ＥＣＵ２０はＳ１０９に進む。
【００６５】
以上説明したルーチンによれば、ＮＯｘ還元制御においてＥＧＲガス量を増加させることで内燃機関１における混合気の空燃比を低下させる場合は、第一所定時期ｔ１よりも前のタイミングであって該第一所定時期ｔ１に機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇが低下するようなタイミングでＥＧＲ弁１３が開弁方向に制御される。これにより、積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍが所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑに達するタイミングで機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇを低下させることが出来る。また、機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇが低下するタイミングに合わせて、燃料添加弁１４による燃料添加を実行することが出来る。
【００６６】
また、内燃機関１の運転状態が過渡運転となり、ＮＯｘ減少速度ｖｎｏｘが急激に変化したときは、ＥＧＲガス量の増加が禁止され、燃料添加弁１４による排気への燃料添加のみによってＮＯｘ還元制御が実行される。
【００６７】
尚、本実施例において、ＮＯｘ減少速度ｖｎｏｘが所定速度ｖｎｏｘ０以上である場合は、ＥＧＲ弁１３の開弁方向への制御と共に燃料添加弁１４による排気中への燃料添加をも禁止してもよい。即ち、ＮＯｘ還元制御の実行自体を禁止してもよい。この場合、内燃機関１の運転状態が過渡運転から定常運転に移行した後でＮＯｘ還元制御を実行する。
【００６８】
＜実施例２＞
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は実施例１と同様であるためその説明を省略する。また、本実施例に係るＮＯｘ還元制御においても、実施例１と同様、ＥＧＲガス量を増加させることで内燃機関１における混合気の空燃比を低下させ、それによって、該機関排気の空燃比を低下させる。そして、機関排気の空燃比を低下させた上で、燃料添加弁１４から燃料を添加することで、ＮＯｘ触媒９に流入する流入排気の空燃比を機関排気の空燃比よりもさらに低下させる。
【００６９】
＜ＮＯｘ還元制御ルーチン＞
ここで、本実施例に係るＮＯｘ還元制御のルーチンについて図４に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、所定の間隔で実行される。尚、本実施例においては、本ルーチンを実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る還元実行手段に相当する。
【００７０】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ２０１において、内燃機関１の運転状態に基づいて所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑを設定する。
【００７１】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０２に進み、積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍを算出する。
【００７２】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０３に進み、積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍが所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑに達したか否かを判別する。即ち、上述した第一所定時期ｔ１となったか否かを判別する。このＳ２０３において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０４に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０１に戻る。
【００７３】
Ｓ２０４に進んだＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１３の開度Ｖｅｇｒを増加させる。即ち、ＥＧＲ弁１３を開弁方向に制御する。これにより、内燃機関１に導入されるＥＧＲガス量が増加する。本実施例においては、このＳ２０４を実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る燃焼モード切換手段に相当する。
【００７４】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０５に進み、ＥＧＲ弁１３の開度Ｖｅｇｒを増加させた時点からの経過時間Δｔが、ＥＧＲ弁１３の開度Ｖｅｇｒを増加させてから機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇが低下するまでの応答遅れ期間Δｔｅに達したか否かを判別する。このＳ２０５において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０６に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０５を繰り返す。
【００７５】
Ｓ２０６において、ＥＣＵ２０は、燃料添加弁１４による排気中への燃料添加を実行する。その後、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００７６】
以上説明したルーチンによれば、積算ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｓｕｍが所定ＮＯｘ排出量ｅｇｎｏｘｒｑに達した時点でＥＧＲ弁１３が開弁方向に制御されてＥＧＲガス量が増加する。そして、ＥＧＲ弁１３が開弁方向に制御されてから応答遅れ期間Δｔｅが経過した時点で燃料添加弁１４による排気中への燃料添加が実行される。
【００７７】
これによっても、実施例１と同様、機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇが低下するタイミン
グに合わせて、燃料添加弁１４による燃料添加を実行することが出来る。
【００７８】
＜実施例３＞
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は実施例１と同様であるためその説明を省略する。
【００７９】
＜ＳＯｘ還元制御＞
本実施例においては、ＮＯｘ触媒９に吸蔵されたＳＯｘを還元すべくＳＯｘ還元制御が実行される。ＮＯｘ触媒９に吸蔵されたＳＯｘを還元させる場合、流入排気の空燃比を低下させると共にＮＯｘ触媒９の温度を上昇させる必要がある。ＮＯｘ触媒９の温度は該ＮＯｘ触媒９において排気中の燃料が酸化されることで生じる酸化熱によって上昇する。そこで、本実施例に係るＳＯｘ還元制御では、実施例１および２に係るＮＯｘ還元制御と同様、インテークマニホールド５に導入されるＥＧＲガス量を増加させることで内燃機関１における混合気の空燃比を低下させ、機関排気の空燃比を低下させる。さらに、燃料添加弁１４から燃料を添加することで、ＮＯｘ触媒９に流入する流入排気の空燃比を機関排気の空燃比よりもさらに低下させると共にＮＯｘ触媒９に燃料を供給する。これにより、ＮＯｘ触媒９に吸蔵されたＳＯｘをより効率よく還元することが出来る。
【００８０】
ここで、本実施例に係るＳＯｘ還元制御のより具体的な方法について図５に示すタイムチャートに基づいて説明する。図５は、燃料添加弁１４による燃料添加の有無およびＮＯｘ触媒９の温度、ＥＧＲ弁１３の開度Ｖｅｇｒ、積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍ、積算要求燃料量Ｑｏｆｒｑｓｕｍ、ＥＧＲ弁１３の開度Ｖｅｇｒ、機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇ、流入排気の空燃比Ｒｇｓｃａの推移を示すタイムチャートである。
【００８１】
ここで、積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍは、ＮＯｘ触媒９において酸化された燃料の量のＳＯｘ還元制御が実行された時点（図５における（ｃ））からの積算量である。また、積算要求燃料量Ｑｏｆｒｑｓｕｍは、ＮＯｘ触媒９の温度Ｔｃを目標温度ＴｃｔｔとするためにＮＯｘ触媒９において酸化される必要がある燃料の量のＳＯｘ還元制御が実行された時点（図５における（ｃ））からの積算量である。目標温度Ｔｃｔとは、ＳＯｘ還元制御の実行期間中とＳＯｘ還元制御の休止期間中とにおけるＮＯｘ触媒９の平均温度が該目標温度Ｔｃｔｔであれば、ＳＯｘ還元制御が実行されて流入排気の空燃比Ｒｇａｓｃａが充分に低下することで、ＮＯｘ触媒９に吸蔵されたＳＯｘが還元されると判断出来る値である。この目標温度Ｔｃｔは実験等に基づいて予め定められている。
【００８２】
図５に示すように、ＳＯｘ還元制御においては、燃料添加弁１４による排気への燃料添加は複数回に分けて間欠的に実行される。この燃料添加弁１４による間欠的な燃料添加を実行する期間は予め定められている。ＳＯｘ還元制御の実行期間中においては、ＮＯｘ触媒９に燃料が供給されるため積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍが急激に増加する。そして、その後のＳＯｘ還元制御の休止期間中においては、燃料添加弁１４による排気への燃料添加は行われないがＳＯｘ還元制御の実行期間中にＮＯｘ触媒９に付着した燃料が酸化する。そのため、ＳＯｘ還元制御の休止期間中においてもＮＯｘ触媒９に付着した燃料が酸化している間は、積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍは増加する。しかしながら、ＳＯｘ還元制御の休止期間中における積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍの増加速度はＳＯｘ還元制御の実行期間中に比べて非常に小さい。
【００８３】
また、ＳＯｘ還元制御の実行期間中においては、ＮＯｘ触媒９における燃料の酸化が促進されることから、ＮＯｘ触媒９の温度Ｔｃは目標温度Ｔｃｔｔよりも低い状態から急激に上昇して目標温度Ｔｃｔｔよりも高くなる。そして、その後のＳＯｘ還元制御の休止期間中において、ＮＯｘ触媒９の温度Ｔｃは徐々に低下して目標温度Ｔｃｔｔよりも低くなる。そして、ＳＯｘ還元制御の実行が開始されてからＳＯｘ還元制御の実行期間中および
ＳＯｘ還元制御の休止期間中、積算要求燃料量Ｑｏｆｒｑｓｕｍは徐々に増加する。
【００８４】
本実施例においては、上記のように積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍおよび積算要求燃料量Ｑｏｆｒｑｓｕｍが推移するため、ＳＯｘ還元制御の休止期間中は積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍと積算要求燃料量Ｑｏｆｒｑｓｕｍとの差が徐々に減少する。そして、積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍと積算要求燃料量Ｑｏｆｒｑｓｕｍとが一致した時点（図５における（ｄ））で、機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇを低下させると共に燃料添加弁１４による間欠的な燃料の添加を実行することでＳＯｘ還元制御を実行する。ここで、積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍと積算要求燃料量Ｑｏｆｒｑｓｕｍとが一致する時期を第二所定時期とする。
【００８５】
上述したように、ＥＧＲ弁１３を開弁方向に制御してから機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇが低下するまでの間には応答遅れがある。そこで、本実施例においては、積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍと積算要求燃料量Ｑｏｆｒｑｓｕｍとが一致する前に、積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍと積算要求燃料量Ｑｏｆｒｑｓｕｍとの差ΔＱｏｆの減少速度に基づいて第二所定時期を予測する。そして、予測された第二所定時期よりも、ＥＧＲ弁１３を開弁方向に制御してから機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇが低下するまでの応答遅れ期間Δｔｅ分早いタイミングでＥＧＲ弁１３を開弁方向に制御する。尚、応答遅れ期間Δｔｅは実験等によって予め求められている。
【００８６】
これにより、第二所定時期に機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇが低下した状態となる。そして、第二所定時期に燃料添加弁１４による排気への間欠的な燃料添加を実行する。
【００８７】
この結果、実施例１に係るＮＯｘ還元制御の場合と同様、ＥＧＲ弁１３を開弁方向に制御してＥＧＲガス量を増加させることで機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇが低下したタイミングに合わせて、燃料添加弁１４による排気への燃料添加を実行することが出来る。そして、ＳＯｘ還元制御の実行期間中とＳＯｘ還元制御の休止期間中とにおけるＮＯｘ触媒９の平均温度を目標温度Ｔｃｔｔとすることが出来ると共に、積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍと積算要求燃料量Ｑｏｆｒｑｓｕｍとが一致したタイミングで流入排気の空燃比Ｒｇａｓｃａを充分に低下させることが出来、以って、ＮＯｘ触媒９に吸蔵されたＳＯｘを還元することが出来る。
【００８８】
従って、本実施例によれば、機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇを低下させるべく内燃機関１における混合気の空燃比を低下させる期間を可及的に短くしつつ、流入排気の空燃比Ｒｇａｓｃａを充分に低下させることが出来る。これにより、内燃機関１における混合気の空燃比を低下させる期間が過剰に長くなることで燃費や排気エミッション、燃焼騒音の悪化が生じることを抑制しつつ、ＮＯｘ触媒９に吸蔵されたＳＯｘを還元することが出来る。
【００８９】
＜ＳＯｘ還元制御のルーチン＞
ここで、本実施例に係るＳＯｘ還元制御のルーチンについて図６に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、所定の間隔で実行される。尚、本実施例においては、本ルーチンを実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る還元実行手段に相当する。
【００９０】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ３０１において、ＳＯｘ還元制御の休止期間中であるか否かを判別する。このＳ３０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００９１】
Ｓ３０２において、ＥＣＵ２０は、前回のＳＯｘ還元制御が実行された時点からの積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍを算出する。本実施例においては、このＳ３０２を実行するＥＣ
Ｕ２０が、本発明に係る積算酸化還元剤量算出手段に相当する。
【００９２】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０３に進む、前回のＳＯｘ還元制御が実行された時点からの積算要求燃料量Ｑｏｆｒｑｓｕｍを算出する。本実施例においては、このＳ３０３を実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る積算要求還元剤量算出手段に相当する。
【００９３】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０４に進み、積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍから積算要求燃料量Ｑｏｆｒｑｓｕｍを減算することでこれらの値の差ΔＱｏｆを算出する。
【００９４】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０５に進み、積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍと積算要求燃料量Ｑｏｆｒｑｓｕｍとの差ΔＱｏｆの減少速度（以下、単に減少速度と称する）ｖｏｆを算出する。
【００９５】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０６に進み、減少速度ｖｏｆに基づいて、積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍと積算要求燃料量Ｑｏｆｒｑｓｕｍとが一致する時期である第二所定時期ｔ２を推定する。本実施例においては、このＳ３０６を実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る第二予測手段に相当する。
【００９６】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０７に進み、Ｓ３０６において推定された第二所定時期ｔ２よりも応答遅れ期間Δｔｅ分早い時期となったか否かを判別する。このＳ３０７において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３０８に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３０２に戻る。
【００９７】
Ｓ３０８において、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１３の開度Ｖｅｇｒを増加させる。即ち、ＥＧＲ弁１３を開弁方向に制御する。これにより、内燃機関１に導入されるＥＧＲガス量が増加し、内燃機関１における混合気の空燃比が低下する。本実施例においては、このＳ３０８を実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る燃焼モード切換手段に相当する。
【００９８】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０９に進み、積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍと積算要求燃料量Ｑｏｆｒｑｓｕｍとが一致したか否かを判別する。即ち、第二所定時期ｔ２となったか否かを判別する。このＳ３０９において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３１０に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３０９を繰り返す。
【００９９】
Ｓ３１０において、ＥＣＵ２０は、燃料添加弁１４による排気中への間欠的な燃料添加を実行する。その後、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１００】
以上説明したルーチンによれば、ＳＯｘ還元制御においてＥＧＲガス量を増加させることで内燃機関１における混合気の空燃比を低下させる場合は、第二所定時期ｔ２よりも前のタイミングであって該第二所定時期ｔ２に機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇが低下するようなタイミングでＥＧＲ弁１３が開弁方向に制御される。これにより、積算酸化燃料量Ｑｏｆｓｕｍと積算要求燃料量Ｑｏｆｒｑｓｕｍとが一致するタイミングで機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇを低下させることが出来る。また、機関排気の空燃比Ｒｇａｓｅｇが低下するタイミングに合わせて、燃料添加弁１４による燃料添加を実行することが出来る。
【０１０１】
尚、上記実施例１から３においては、ＥＧＲ弁１３を開弁方向に制御してＥＧＲガス量を増加させることで本発明に係る低空燃比モードを実現したが、低空燃比モードを実現するその他の方法としては、スロットル弁１０を閉弁方向に制御することで吸入空気量を減少させる方法や、内燃機関１における排気弁の閉弁タイミングを進角することで気筒内に残留する既燃ガス（所謂、内部ＥＧＲガス）を増加させる方法等を例示することが出来る。また、これらの方法を組み合わせて行うことで低空燃比モードを実現してもよい。
【０１０２】
また、上記実施例１から３においては、燃料添加弁１４が本発明にかかる燃料供給手段に相当する。この燃料添加弁１４による燃料添加に代えて、内燃機関１において主燃料噴射よりも後の時期に副燃料噴射を実行し、副燃料噴射によって噴射された燃料を排気中に供給してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】実施例１に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図。
【図２】実施例１に係る、内燃機関からのＮＯｘ排出量の積算値および燃料添加弁による燃料添加の有無、ＥＧＲ弁の開度、機関排気の空燃比、流入排気の空燃比の推移を示すタイムチャート。
【図３】実施例１に係るＮＯｘ還元制御のルーチンを示すフローチャート。
【図４】実施例２に係るＮＯｘ還元制御のルーチンを示すフローチャート。
【図５】実施例３に係る、燃料添加弁による燃料添加の有無およびＮＯｘ触媒の温度、ＥＧＲ弁の開度、積算酸化燃料量、積算要求燃料量、ＥＧＲ弁の開度、機関排気の空燃比、流入排気の空燃比の推移を示すタイムチャート。
【図６】実施例３に係るＳＯｘ還元制御のルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１０４】
１・・・内燃機関
４・・・吸気通路
６・・・排気通路
９・・吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
１０・・スロットル弁
１１・・ＥＧＲ装置
１２・・ＥＧＲ通路
１３・・ＥＧＲ弁
１４・・燃料添加弁
１５・・空燃比センサ
１６・・上流側温度センサ
１７・・下流側温度センサ
２０・・ＥＣＵ
【図１】
2008208724.tif 000003
【図２】
2008208724.tif 000004
【図３】
2008208724.tif 000005
【図４】
2008208724.tif 000006
【図５】
2008208724.tif 000007
【図６】
2008208724.tif 000008