(57)【要約】【課題】本発明は、リッチスパイク制御における排気中への燃料の供給量を抑制することが出来ると共に、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を十分に還元することを課題とする。【解決手段】本発明は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を還元するときに、排気中に燃料を供給することで吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を目標リッチ空燃比まで低下させるリッチスパイク制御を実行するリッチスパイク実行手段を備えている。そして、内燃機関における燃料噴射量が所定燃料増加率以上の増加率で所定燃料増加量以上増加したときに（Ｓ１０２、Ｓ１０５）、リッチスパイク実行手段がリッチスパイク制御を実行する(Ｓ１０８)。【選択図】図３
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【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、
該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側において排気中に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を還元するときに、前記燃料供給手段によって排気中に燃料を供給することで前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を目標リッチ空燃比まで低下させるリッチスパイク制御を実行するリッチスパイク実行手段と、を備え、
前記リッチスパイク実行手段が、前記内燃機関における燃料噴射量が所定燃料増加率以上の増加率で所定燃料増加量以上増加したときにリッチスパイク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】
前記所定燃料増加量が、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど大きい値に設定され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】
前記リッチスパイク実行手段が、前記内燃機関の吸入空気量の増加率が所定空気増加率以下の状態のときに前記内燃機関における燃料噴射量の増加量の所定時間内での積算量が所定積算量以上となった場合に、リッチスパイク制御を実行することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記所定積算量が、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど大きい値に設定されることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記燃料噴射量は主燃料噴射による燃料噴射量であって、
前記リッチスパイク実行手段がリッチスパイク制御を実行するときに前記内燃機関の吸入空気量が所定空気量以上である場合、前記内燃機関において主燃料噴射よりも後の時期であって且つ噴射された燃料が燃焼に供される時期に副燃料噴射を実行することを特徴とする請求項１または２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、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】
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、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘやＳＯｘなどの酸化物を還元すべく所謂リッチスパイク制御を行う場合がある。リッチスパイク制御では、排気中に燃料を間欠的に供給することによってＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を比較的短い周期で目標リッチ空燃比まで繰り返し低下させる。
【０００３】
また、特許文献１には、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するためのリッチスパイク制御の実行タイミング及び該リッチスパイク制御においてＮＯｘ触媒に供給する燃料の量を、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘやＳＯｘの吸蔵量に基づいて決定する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１９５０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リッチスパイク制御においては、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を目標リッチ空燃比まで低下させる。そのため、リッチスパイク制御を実行する時点における排気の空燃比が高いほど、より多くの燃料を排気中に供給する必要がある。リッチスパイク制御において、排気中への燃料の供給量が不足した場合、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比が目標リッチ空燃比までは低下せず、その結果、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を十分に還元することが出来ない虞がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、リッチスパイク制御における排気中への燃料の供給量を抑制することが出来ると共に、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を十分に還元することが可能な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を還元するために行われるリッチスパイク制御を、内燃機関における燃料噴射量が所定増加率以上の増加率で所定燃料増加量以上増加したときに実行するものである。
【０００７】
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、
該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側において排気中に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を還元するときに、前記燃料供給手段によって排気中に燃料を供給することで前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を目標リッチ空燃比まで低下させるリッチスパイク制御を実行するリッチスパイク実行手段と、を備え、
前記リッチスパイク実行手段が、前記内燃機関における燃料噴射量が所定燃料増加率以上の増加率で所定燃料増加量以上増加したときにリッチスパイク制御を実行することを特徴とする。
【０００８】
ここで、目標リッチ空燃比とは、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を還元することが可能な空燃比であって、還元の対象となる酸化物に応じて予め定められている。
【０００９】
内燃機関の運転状態が加速運転状態となった場合、該内燃機関における燃料噴射量が増加する。内燃機関における燃料噴射量が急速に大きく増加すると、排気の空燃比が一時的に低下する。つまり、リッチスパイク制御を実行する前の排気の空燃比（以下、ベース空燃比と称する）が局所的に低下した状態となる。
【００１０】
ベース空燃比が低いほど、排気の空燃比をさらに低下させて目標リッチ空燃比とするために必要となる排気中への燃料の供給量が少なくなる。そこで、排気中におけるベース空燃比が低下している部分に燃料を供給するようにリッチスパイク制御を実行することで、リッチスパイク制御による排気中への燃料の供給量を少なくすることが出来る。
【００１１】
ここで、燃料噴射量の増加率とは、単位時間当たりの燃料噴射量の増加量のことである。また、所定燃料増加率および所定燃料増加量とは、排気のベース空燃比が一時的に十分低下する程、内燃機関における燃料噴射量が急増したと判断出来る閾値となる値である。つまり、内燃機関における燃料噴射量が該所定燃料増加率以上の増加率で該所定燃料増加量以上増加した場合、リッチスパイク制御における燃料供給手段からの燃料供給量を減少させてもＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比が目標リッチ空燃比まで低下するほどベース空燃比が低い部分が排気中に局所的に生じる。
【００１２】
リッチスパイク制御における排気中への燃料の供給量を減少させるために、空燃比センサによって直接排気の空燃比を検出し、この検出値が低下したときにリッチスパイク制御を実行する方法が考えられる。しかしながら、内燃機関における燃料噴射量が急増することによる排気のベース空燃比の低下は一時的であるため、空燃比センサによってベース空燃比の低下が検出されてからリッチスパイク制御を実行した場合、燃料供給手段による排気中への燃料の供給タイミングが遅れる虞がある。つまり、ベース空燃比が低下している排気中に燃料供給手段によって燃料を供給することが困難な場合がある。
【００１３】
本発明においては、内燃機関における燃料噴射量が所定燃料増加率以上の増加率で所定燃料増加量以上増加したときにリッチスパイク制御を実行する。つまり、内燃機関における燃料噴射量の変化に基づいてリッチスパイク制御を実行する。そのため、燃料供給手段による排気中への燃料の供給タイミングをより好適なタイミングとすることが出来る。即ち、ベース空燃比が低下している排気中により確実に燃料供給手段によって燃料を供給することが可能となる。そのため、ＮＯｘ触媒に流入する排気をより確実に目標リッチ空燃比まで低下させることが出来る。
【００１４】
従って、本発明によれば、リッチスパイク制御における排気中への燃料の供給量を抑制することが出来ると共に、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を十分に還元することが出来る。
【００１５】
内燃機関の吸入空気量が多いほど排気のベース空燃比は低下し難くなる。そこで、本発明においては、所定燃料増加量を、内燃機関の吸入空気量が多いほど大きい値に設定してもよい。
【００１６】
これにより、リッチスパイク制御における排気中への燃料の供給量をより確実に抑制することが出来る。また、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を目標リッチ空燃比までより確実に低下させることが出来る。
【００１７】
本発明においては、内燃機関の吸入空気量の増加率が所定空気増加率以下の状態のとき
に内燃機関における燃料噴射量の増加量の所定時間内での積算量が所定積算量以上となった場合に、リッチスパイク制御を実行してもよい。
【００１８】
内燃機関における燃料噴射量が大幅に急増しない場合であっても、排気の流量が急増することがなければ、内燃機関における燃料噴射量の少量の増加がある程度の時間内に繰り返されることにより、その燃料噴射量の増加量の積算量分、排気のベース空燃比が一時的に低下する場合がある。このような場合も、排気中においてベース空燃比が低下した部分が局所的に生じることになる。
【００１９】
ここで、吸入空気量の増加率とは、単位時間当たりの吸入空気量の増加量のことである。また、所定空気増加率とは、内燃機関の吸入空気量の増加率が該所定空気増加率以下であれば、内燃機関における燃料噴射量が急増しない場合であっても、上記のようにして排気中においてベース空燃比が低下した部分が局所的に生じると判断出来る閾値となる値である。
【００２０】
また、所定時間および所定積算量とは、内燃機関の吸入空気量の増加率が所定空気増加率以下の状態のときに内燃機関における燃料噴射量の増加量の該所定時間内での積算量が該所定積算量以上となった場合、前記のように内燃機関における燃料噴射量が急増した場合と同程度まで排気のベース空燃比が一時的に低下すると判断出来る閾値となる値である。
【００２１】
上記によれば、内燃機関において燃料噴射量が急増していない場合であっても、リッチスパイク制御を実行することが出来る。そして、このときのリッチスパイク制御における排気中への燃料の供給量を抑制することが出来ると共に、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を十分に還元することが出来る。
【００２２】
上述したように、内燃機関の吸入空気量が多いほどベース空燃比は低下し難くなる。そこで、上記の場合、所定積算量を内燃機関の吸入空気量が多いほど大きい値に設定してもよい。
【００２３】
これにより、リッチスパイク制御における排気中への燃料の供給量をより確実に抑制することが出来る。また、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を目標リッチ空燃比までより確実に低下させることが出来る。
【００２４】
本発明において、前記燃料噴射量を主燃料噴射量とし、内燃機関における主燃料噴射量が所定燃料増加率以上の増加率で所定燃料増加量以上増加したときにリッチスパイク制御を実行する場合であって、内燃機関の吸入空気量が所定空気量以上である場合、前記内燃機関において主燃料噴射よりも後の時期であって且つ噴射された燃料が燃焼に供される時期に副燃料噴射を実行してもよい。
【００２５】
内燃機関における主燃料噴射量が急増することによる排気のベース空燃比の低下は一時的である。このとき、内燃機関の吸入空気量が多いほど、即ち排気の流量が多いほど、ベース空燃比が低下している期間は短くなる。ベース空燃比が低下している期間が短くなると、リッチスパイク制御時に燃料供給手段よって供給される燃料をベース空燃比が低下している排気中に供給することが困難となる。
【００２６】
ここで、所定空気量とは、内燃機関の吸入空気量が該所定空気量以上である場合、リッチスパイク制御時に燃料供給手段によって供給される燃料をベース空燃比が低下している排気中に供給することが困難となるほどベース空燃比が低下している期間が短くなると判断出来る閾値となる値である。
【００２７】
そこで、内燃機関における燃料噴射量が所定燃料増加率以上の増加率で所定燃料増加量以上増加したときにリッチスパイク制御を実行する場合であって、内燃機関の吸入空気量が所定空気量以上である場合、上記のように、内燃機関において副燃料噴射を実行する。副燃料噴射を実行することにより、排気のベース空燃比が低下している期間をより長くすることが出来る。そのため、リッチスパイク制御によって供給される燃料が、ベース空燃比が低下している排気中に供給され易くなる。
【００２８】
従って、上記によれば、リッチスパイク制御を実行したときに、ＮＯｘ触媒に供給される排気の空燃比を目標リッチ空燃比までより確実に低下させることが出来る。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、リッチスパイク制御における排気中への燃料の供給量を抑制することが出来ると共に、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を十分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。
【実施例１】
【００３１】
＜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。本実施例において、排気通路６はエキゾーストマニホールド７の４番気筒近傍の位置に接続されている。
【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。吸気通路に４におけるコンプレッサ８ａよりも上流側にはエアフローメータ１２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１０が設けられている。
【００３４】
エキゾーストマニホールド７における排気通路６の接続部近傍には排気中に還元剤として燃料を添加する燃料添加弁１１が設置されている。本実施例においては、該燃料添加弁１１が本発明に係る燃料供給手段に相当する。
【００３５】
また、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。このＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ２０には、エアフローメータ１２、および、クランクポジションセンサ１６、アクセル開度センサ１７が電気的に接続されている。クランクポジションセンサ１６は内燃機関１のクランク角を検出する。アクセル開度センサ１７は内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出する。そして、上記各センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。
【００３６】
ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ１６の検出値に基づいて内燃機関１の回転数を導出し、アクセル開度センサ１７の検出値に基づいて内燃機関１の負荷を導出する。
【００３７】
また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁３および燃料添加弁１１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制御＞
本発明では、ＮＯｘ触媒１０に吸蔵されたＮＯｘを還元させるＮＯｘ還元制御において、リッチスパイク制御を実行する。本実施例に係るリッチスパイク制御では、燃料添加弁１１から排気中に燃料を間欠的に添加することで、該ＮＯｘ触媒１０に流入する排気の空燃比を比較的短い周期で繰り返し目標リッチ空燃比まで低下させる。ここで、目標リッチ空燃比とは、ＮＯｘ触媒１０に吸蔵されたＮＯｘを還元することが可能な空燃比であって、実験等によって予め定められている。尚、本実施例では、ＮＯｘが本発明に係る酸化物に相当する。
【００３９】
リッチスパイク制御を実行することで排気の空燃比を目標リッチ空燃比まで低下させる場合、排気のベース空燃比が高いほど、燃料添加弁１１から添加する燃料添加量をより多くする必要がある。ここで、内燃機関１での主燃料噴射量の変化量と排気のベース空燃比との関係について図２に基づいて説明する。図２において、（１）は内燃機関１を搭載した車両の速度の推移を示している。また、（２）は排気のベース空燃比の推移を示している。（３）は内燃機関１での主燃料噴射量の変化量の推移を示している。
【００４０】
図２の（３）の（ａ）および（ｂ）、（ｃ）に示すように、内燃機関１での主燃料噴射量が急速に大きく増加した場合、図２の（２）に示すように、その直後に排気のベース空燃比が一時的に低下する。これにより排気中においてベース空燃比が低下した部分が局所的に生じることになる。また、図２の（３）の（ｄ）に示すように、内燃機関１での主燃料噴射量が急増しない場合であっても、内燃機関１の吸入空気量が急増していない状態、即ち、排気の流量が急増していない状態で、内燃機関１での主燃料噴射量の少量の増加が繰り返され、このときの主燃料噴射量の増加量の積算量がある程度の時間内にある程度の量まで達すれば、内燃機関１の主燃料噴射量が急増した場合と同程度までベース空燃比が一時的に低下する。
【００４１】
本実施例に係るＮＯｘ還元制御においては、図２の（３）における（ａ）および（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のように内燃機関１での主燃料噴射量が変化したとき、即ち、排気中においてベース空燃比が低下した部分が局所的に生じるときに、リッチスパイク制御を実行する。
【００４２】
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、所定の間隔で繰り返し実行されるものである。
【００４３】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、ＮＯｘ触媒１０におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎが所定吸蔵量Ｑｎ０以上となったか否かを判別する。ここで、所定吸蔵量Ｑｎ０は、ＮＯｘ還元制御の実行開始の閾値となる値であって、実験等によって予め定められている。Ｓ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００４４】
Ｓ１０２において、ＥＣＵ２０は、内燃機関１での主燃料噴射量の増加率Ｒｆｍが所定燃料増加率Ｒｆｍ０以上であるか否かを判別する。ここで、内燃機関１での主燃料噴射量の増加率Ｒｆｍとは、単位時間当たりの主燃料噴射量の増加量のことである。このＳ１０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０３に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１１１に進む。尚、所定燃料増加率Ｒｆｍ０については後述する。
【００４５】
Ｓ１０３において、ＥＣＵ２０は、エアフローメータ１２によって検出される吸入空気
量Ｇａを読み込む。
【００４６】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４に進み、吸入空気量Ｇａに基づいて所定燃料増加量Ｑｆｍ０を算出する。
【００４７】
ここで、所定燃料増加率Ｒｆｍ０および所定燃料増加量ΔＱｆｍ０とは、ベース空燃比が一時的に十分低下する程、主燃料噴射量が急増したと判断出来る閾値となる値である。つまり、主燃料噴射量が該所定燃料増加率Ｒｆｍ０以上の増加率で該所定燃料増加量ΔＱｆｍ０以上増加した場合、リッチスパイク制御における燃料添加弁１１からの燃料供給量を減少させてもＮＯｘ触媒１０に流入する排気の空燃比が目標リッチ空燃比まで低下するほどベース空燃比が低い部分が排気中に局所的に生じる。
【００４８】
尚、吸入空気量Ｇａと所定燃料増加量Ｑｆｍ０との関係はＥＣＵ２０にマップとして予め記憶されている。このマップにおいて、所定燃料増加量Ｑｆｍ０は、吸入空気量Ｇａが多いほど大きい値になっている。
【００４９】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０５に進み、内燃機関１での主燃料噴射量の増加量ΔＱｆｍが所定燃料増加量ΔＱｆｍ０以上であるか否かを判別する。このＳ１０５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。
【００５０】
Ｓ１０６に進んだＥＣＵ２０は、吸入空気量Ｇａが所定空気量Ｇａ０以上であるか否かを判別する。
【００５１】
内燃機関１での主燃料噴射量が所定燃料増加率Ｒｆｍ０以上の増加率で所定燃料増加量ΔＱｆｍ０以上増加した場合、ベース空燃比が一時的に十分低下すると判断出来る。しかしながら、このような主燃料噴射量の急増に起因するベース空燃比の低下は一時的なものである。また、これによってベース空燃比が低下している期間は、吸入空気量が多いほど、即ち、排気の流量が多いほど短くなる。ベース空燃比が低下している期間が短くなると、リッチスパイク制御時に燃料添加弁１１よって添加される燃料をベース空燃比が低下している排気中に添加することが困難となる。
【００５２】
ここで、所定空気量Ｇａ０とは、内燃機関１の吸入空気量が該所定空気量Ｇａ以上である場合、リッチスパイク制御時に燃料添加弁１１よって添加される燃料をベース空燃比が低下している排気中に添加することが困難となるほど、ベース空燃比が低下している期間が短くなると判断出来る閾値となる値である。
【００５３】
Ｓ１０６において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０７に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０８に進む。
【００５４】
Ｓ１０７において、ＥＣＵ２０は、主燃料噴射よりも後の時期であって且つ噴射された燃料が燃焼に供される時期に燃料噴射弁３によって副燃料噴射を実行する。次に、ＥＣＵ２０はＳ１０８に進む。
【００５５】
Ｓ１０８において、ＥＣＵ２０は、リッチスパイク制御を実行する。即ち、燃料添加弁１１による燃料添加を実行する。このとき、燃料添加弁１１から添加する燃料添加量を、排気の空燃比が目標リッチ空燃比となるように制御する。
【００５６】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０９に進み、リッチスパイク制御を開始した時点からの経過時間ｔ１が所定時間ｔ０以上となったか否かを判別する。ここで、所定時間ｔ０は、ＮＯ
ｘ触媒９に吸蔵されていたＮＯｘが十分に還元されたと判断出来る時間であって、実験等によって予め定められている。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。
【００５７】
Ｓ１１０において、ＥＣＵ２０は、リッチスパイク制御の実行を停止する。即ち、燃料添加弁１１による燃料添加を停止させる。尚、このとき、燃料噴射弁３による副燃料噴射が実行されている場合は、該副燃料噴射の実行も停止させる。その後、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００５８】
一方、Ｓ１１１に進んだＥＣＵ２０は、内燃機関１の吸入空気量の増加率ＲＧａが所定空気増加率ＲＧａ０以下であるか否かを判別する。
【００５９】
ここで、内燃機関１の吸入空気量の増加率ＲＧａとは、単位時間当たりの吸入空気量の増加量のことである。また、所定空気増加率ＲＧａ０とは、吸入空気量の増加率ＲＧａが該所定空気増加率ＲＧａ０以下であれば、主燃料噴射量が大幅に急増しない場合であっても、主燃料噴射量の増加がある程度の時間内に繰り返されることで、主燃料噴射量の増加量ΔＱｆｍの積算量ΔＱｆｍｓ分、ベース空燃比が一時的に低下する、即ち、排気中においてベース空燃比が低下した部分が局所的に生じると判断出来る閾値となる値である。
【００６０】
Ｓ１１１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１１２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。
【００６１】
Ｓ１１２において、ＥＣＵ２０は、吸入空気量Ｇａに基づいて所定積算量ΔＱｆｍｓ０を算出する。
【００６２】
ここで、所定積算量ΔＱｆｍｓ０とは、吸入空気量の増加率が所定空気増加率ＲＧａ０以下の状態のときに主燃料噴射量の増加量ΔＱｆｍの所定時間内での積算量が該所定積算量ΔＱｆｍｓ０以上となった場合、上述した主燃料噴射量が急増した場合と同程度までベース空燃比が一時的に低下すると判断出来る閾値となる値である。
【００６３】
尚、吸入空気量Ｇａと所定積算量ΔＱｆｍｓ０との関係はＥＣＵ２０にマップとして予め記憶されている。このマップにおいて、所定積算量ΔＱｆｍｓ０は、吸入空気量Ｇａが多いほど大きい値になっている。
【００６４】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１３に進み、内燃機関１での主燃料噴射量の増加量ΔＱｆｍの所定時間内での積算量ΔＱｆｍｓが所定積算量ΔＱｆｍｓ０以上であるか否かを判別する。このＳ１１３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は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００６５】
以上説明したルーチンによれば、内燃機関１における主燃料噴射量が所定燃料増加率Ｒｆｍ０以上の増加率で所定燃料増加量ΔＱｆｍ０以上増加したときにリッチスパイク制御が実行される。これにより、排気のベース空燃比が低下したときに燃料添加弁１１からの燃料添加が実行されることになる。そのため、より少ない量の燃料添加量でＮＯｘ触媒１０に供給される排気の空燃比を目標リッチ空燃比まで低下させることが出来る。
【００６６】
また、本実施例では、空燃比センサによって直接排気の空燃比を検出するのではなく、主燃料噴射量が上記のように変化したときにリッチスパイク制御が実行される。これにより、燃料添加弁１１からの燃料添加の実行タイミングが遅れることを抑制することが出来る。つまり、ベース空燃比が低下している排気中により確実に燃料添加弁１１によって燃料を添加することが可能となる。そのため、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気の空燃比を目
標リッチ空燃比までより確実に低下させることが出来る。
【００６７】
従って、本実施例に係るＮＯｘ還元制御によれば、リッチスパイク制御における燃料添加弁１１からの燃料添加量を抑制することが出来ると共に、ＮＯｘ触媒１０に吸蔵されたＮＯｘを十分に還元することが出来る。
【００６８】
また、上記ルーチンによれば、内燃機関１における主燃料噴射量が所定燃料増加率Ｒｆｍ０以上の増加率で所定燃料増加量ΔＱｆｍ０以上増加したときに、内燃機関１の吸入空気量が所定空気量Ｇａ０以上の場合、リッチスパイク制御が実行されると共に内燃機関１において副燃料噴射が実行される。副燃料噴射が実行されると、排気のベース空燃比が低下している期間がより長くなる。そのため、リッチスパイク制御において、燃料添加弁１１よって、ベース空燃比が低下している排気中に燃料を添加し易くなる。
【００６９】
従って、リッチスパイク制御の実行時に内燃機関１の吸入空気量が多い場合であっても、ＮＯｘ触媒１０に供給される排気の空燃比を目標リッチ空燃比までより確実に低下させることが出来る。
【００７０】
また、上記ルーチンによれば、内燃機関１の吸入空気量の増加率が所定空気増加率ＲＧａ０以下の状態のときに内燃機関１における主燃料噴射量の増加量ΔＱｆｍの所定時間内での積算量ΔＱｆｍｓが所定積算量ΔＱｆｍｓ０以上となった場合においても、リッチスパイク制御が実行される。この場合も、内燃機関１での主燃料噴射量が急増した場合と同様、排気のベース空燃比が低下したときに燃料添加弁１１からの燃料添加が実行されることになる。そのため、より少ない燃料添加量でＮＯｘ触媒１０に供給される排気の空燃比を目標リッチ空燃比まで低下させることが出来る。
【００７１】
また、この場合も、空燃比センサによって直接排気の空燃比を検出するのではなく、主燃料噴射量の積算量に基づいてリッチスパイク制御が実行される。これにより、前記と同様、ベース空燃比が低下している排気中により確実に燃料添加弁１１によって燃料を添加することが出来、以って、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気の空燃比を目標リッチ空燃比までより確実に低下させることが出来る。
【００７２】
従って、内燃機関１における主燃料噴射量が急増していない場合であっても、リッチスパイク制御における燃料添加弁１１からの燃料添加量を抑制することが出来ると共に、ＮＯｘ触媒１０に吸蔵されたＮＯｘを十分に還元することが出来る。
【００７３】
また、上記ルーチンによれば、所定燃料増加量ΔＱｆｍ０および所定積算量ΔＱｆｍｓ０が、内燃機関の吸入空気量が多いほど大きい値に設定される。これにより、リッチスパイク制御における燃料添加弁１１からの燃料添加量をより確実に抑制することが出来る。また、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気の空燃比を目標リッチ空燃比までより確実に低下させることが出来る。
【００７４】
尚、本実施例に係るリッチスパイク制御の実行方法を、ＮＯｘ触媒１０に吸蔵されたＳＯｘを還元するために行われる所謂ＳＯｘ被毒回復制御に適用してもよい。
【００７５】
また、燃料添加弁１１による排気中への燃料添加に代えて、内燃機関１において主燃料噴射よりも後の時期であって且つ噴射された燃料が燃焼に供されずに気筒２から排出される時期に燃料噴射弁３によって副燃料噴射を実行することで、リッチスパイク制御を実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】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。
【図２】内燃機関での主燃料噴射量の変化量と排気のベース空燃比との関係を示す図。
【図３】実施例に係るＮＯｘ還元制御のルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７７】
１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・燃料噴射弁
４・・・吸気通路
５・・・インテークマニホールド
６・・・排気通路
７・・・エキゾーストマニホールド
８・・・ターボチャージャ
８ａ・・コンプレッサ
８ｂ・・タービン
１０・・吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
１１・・燃料添加弁
１２・・エアフローメータ
１６・・クランクポジションセンサ
１７・・アクセル開度センサ
２０・・ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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