(57)【要約】【課題】本発明は、排気通路に設けられたＮＯｘ触媒およびフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタ再生制御およびＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化を可及的に抑制することを課題とする。【解決手段】内燃機関の吸気系に導入されるＥＧＲガス量を減少させることによるフィルタ再生制御の実行に伴う燃料の悪化の抑制度合い及びＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いを算出する。そして、フィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化の抑制度合いがＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いよりも大きい場合にＥＧＲガス量の減量を実行する。【選択図】図４
2008088926.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、
前記内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒および前記パティキュレートフィルタ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、
該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低下させ、それによって前記吸蔵還元型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ＮＯｘ還元手段と、
該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パティキュレートフィルタの温度を上昇させ、それによって前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を酸化させ除去するフィルタ再生制御を実行するフィルタ再生手段と、
前記排気通路を流れる排気の少なくとも一部をＥＧＲガスとして前記内燃機関の吸気系に導入するＥＧＲ装置と、
前記フィルタ再生手段によってフィルタ再生制御が実行されていないときに、前記ＥＧＲ装置によって前記内燃機関の吸気系に導入されるＥＧＲガスの量を減少させることによって排気中のＮＯｘを増加させ、それによって前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質のＮＯ２による酸化を促進させるＥＧＲガス減量手段と、
該ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させることによるフィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化の抑制度合いを算出する抑制度合い算出手段と、
該ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させることによるＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いを算出する助長度合い算出手段と、を備え、
前記抑制度合い算出手段によって算出されるフィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化の抑制度合いが前記助長度合い算出手段によって算出されるＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いよりも大きい場合に、前記ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させ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】
前記フィルタ再生手段が、前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の捕集量が所定捕集量となったときにフィルタ再生制御を実行するものであって、
前記内燃機関から単位時間当たりに排出される粒子状物質の量であるＰＭ排出量を算出するＰＭ排出量算出手段と、
前記パティキュレートフィルタに単位時間当たりに流入するＮＯ２の量であるＮＯ２流入量を算出するＮＯ２流入量算出手段と、
フィルタ再生制御が実行されていない状態で前記パティキュレートフィルタにおいて単位時間当たりに酸化され除去される粒子状物質の量である連続ＰＭ酸化量をＮＯ２流入量に基づいて算出する連続ＰＭ酸化量算出手段と、
フィルタ再生制御の実行が停止されてから次回のフィルタ再生制御の実行が開始されるまでの期間である再生停止期間を前記所定捕集量およびＰＭ排出量、連続ＰＭ酸化量に基づいて算出する再生停止期間算出手段と、
前記フィルタ再生手段によってフィルタ再生制御を実行した場合の燃料消費量のフィルタ再生制御を実行しない場合の燃料消費量に対する比率である再生時増加率を、フィルタ再生制御の実行期間およびフィルタ再生制御の実行期間中における単位時間当たりの燃料消費量、再生停止期間、再生停止期間中における単位時間当たりの燃料消費量に基づいて算出する増加率算出手段と、を備え、
前記抑制度合い算出手段は、前記ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させることによるフィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化の抑制度合いを、前記ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合における再生時増加率のＥＧＲガスの量を減少させない場合における再生時増加率に対する減少率として算出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ＮＯｘ還元手段が、ＮＯｘ還元制御の実行期間を所定還元実行期間とし、且つ、前記ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させない場合においてはＮＯｘ還元制御の実行が停止されてから次回のＮＯｘ還元制御の実行が開始されるまでの期間である還元停止期間を基準還元停止期間とするものであって、
前記ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合において前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されずに流出するＮＯｘの量がＥＧＲガスの量を減少させない場合と同等となるような還元停止期間であるＮＯｘ増加時還元停止期間を算出するＮＯｘ増加時還元停止期間算出手段と、
前記ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合、還元停止期間を基準還元停止期間からＮＯｘ増加時還元停止期間に変更する還元停止期間変更手段と、
前記ＮＯｘ還元手段によってＮＯｘ還元制御を実行した場合の燃料消費量とＮＯｘ還元制御を実行しない場合の燃料消費量との差分のＮＯｘ還元制御を実行しない場合の燃料消費量に対する比率である還元時増加分比率を、前記所定還元実行期間中に前記燃料供給手段によって供給される燃料の総量および前記所定還元実行期間中における前記内燃機関での燃料消費量、還元停止期間中における前記内燃機関での燃料消費量に基づいて算出する増加分比率算出手段と、を備え、
前記助長度合い算出手段は、前記ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させることによるＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いを、前記ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合における還元時増加分比率とＥＧＲガスの量を減少させない場合における還元時増加分比率との差として算出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４】
前記ＮＯｘ還元手段が、ＮＯｘ還元制御の実行が停止されてから次回のＮＯｘ還元制御の実行が開始されるまでの期間である還元停止期間を所定還元停止期間とし、且つ、前記ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させない場合のＮＯｘ還元制御の実行期間を基準還元実行期間とするものであって、
前記ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合において前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されずに流出するＮＯｘの量がＥＧＲガスの量を減少させない場合と同等となるようなＮＯｘ還元制御の実行期間であるＮＯｘ増加時還元実行期間を算出するＮＯｘ増加時還元実行期間算出手段と、
前記ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合、ＮＯｘ還元制御の実行期間を基準還元実行期間からＮＯｘ増加時還元実行期間に変更する還元実行期間変更手段と、
前記ＮＯｘ還元手段によってＮＯｘ還元制御を実行した場合の燃料消費量とＮＯｘ還元制御を実行しない場合の燃料消費量との差分のＮＯｘ還元制御を実行しない場合の燃料消費量に対する比率である還元時増加分比率を、ＮＯｘ還元制御の実行期間中に前記燃料供給手段によって供給される燃料の総量およびＮＯｘ還元制御の実行期間中における前記内燃機関での燃料消費量、前記所定還元停止期間中における前記内燃機関での燃料消費量に基づいて算出する増加分比率算出手段と、を備え、
前記助長度合い算出手段は、前記ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させることによるＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いを、前記ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合における還元時増加分比率とＥＧＲガスの量を減少させない場合における還元時増加分比率との差として算出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、排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒およびパティキュレートフィルタ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】
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おいては、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるべくＮＯｘ還元制御が行われる。ＮＯｘ還元制御では、排気中に燃料を供給することでＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をＮＯｘの還元が可能となる空燃比まで低下させる。
【０００３】
また、排気中の粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：以下、ＰＭと称する）を捕集するために排気通路に設けられたパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称する）を備えた内燃機関の排気浄化システムおいては、フィルタに捕集されたＰＭを除去すべくフィルタ再生制御が行われる。フィルタ再生制御では、排気中に燃料を供給することで、フィルタより上流側に設けられているかもしくはフィルタに担持されている酸化機能を有する触媒に該燃料を供給し該燃料を酸化させる。そして、燃料が酸化されることで生じる酸化熱によってフィルタの温度をＰＭの酸化が可能となる温度まで上昇させる。
【０００４】
また、フィルタに捕集されたＰＭは、上記のようなフィルタ再生制御が実行されていない場合であっても排気中に含まれるＮＯ２によって酸化される場合がある。特許文献１には、排気浄化システムがＥＧＲ装置を備えている場合において、フィルタにおけるＰＭの捕集量が所定量以上となったときに、内燃機関の吸気系に導入するＥＧＲガスの量を減少させる技術が記載されている。ＥＧＲガスを減少させると排気中のＮＯｘが増加する。このＮＯｘにはＮＯ２が含まれており、該ＮＯ２が増加すると該ＮＯ２によるＰＭの酸化が促進される。
【特許文献１】特開２００２−７０５３５号公報
【特許文献２】特開２００３−１２０３９２号公報
【特許文献３】特開２００５−９０３１９号公報
【特許文献４】特開２００２−９７９３０号公報
【非特許文献１】発明協会公開技法公技番号２００２−２１９０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
排気通路に設けられたＮＯｘ触媒およびフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタ再生制御が実行されていないときにＥＧＲガス量を増加させることで内燃機関から排出されるＮＯｘの量を増加させ、それによってＮＯ２によるＰＭの酸化を促進させると、フィルタにおけるＰＭの捕集量が増加し難くなる。つまり、フィルタにおけるＰＭの捕集量がフィルタ再生制御の実行開始の閾値に達する期間が長くなる。これにより、フィルタ再生制御の実行が停止されてから次回のフィルタ再生制御の実行が開始されるまでの期間である再生停止期間を長くすることが出来る。そのため、フィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化を抑制することが出来る。
【０００６】
しかしながら、内燃機関から排出されるＮＯｘを増加するとＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの吸蔵量が増加し易くなる。この場合、ＮＯｘ触媒に吸蔵されずに流出するＮＯｘの量を抑制するために、ＮＯｘ還元制御の実行が停止されてから次回のＮＯｘ還元制御の実行が開始されるまでの期間である還元停止期間を短縮する、もしくは、ＮＯｘ還元制御の実行
期間を延長する必要がある。そのため、ＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化を助長する虞がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、排気通路に設けられたＮＯｘ触媒およびフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタ再生制御およびＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化を可及的に抑制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、内燃機関の吸気系に導入されるＥＧＲガス量を減少させることによるフィルタ再生制御の実行に伴う燃料の悪化の抑制度合い及びＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いを算出する。そして、フィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化の抑制度合いがＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いよりも大きい場合にＥＧＲガス量の減量を実行する。
【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、
前記内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒および前記パティキュレートフィルタ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、
該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低下させ、それによって前記吸蔵還元型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ＮＯｘ還元手段と、
該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パティキュレートフィルタの温度を上昇させ、それによって前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を酸化させ除去するフィルタ再生制御を実行するフィルタ再生手段と、
前記排気通路を流れる排気の少なくとも一部をＥＧＲガスとして前記内燃機関の吸気系に導入するＥＧＲ装置と、
前記フィルタ再生手段によってフィルタ再生制御が実行されていないときに、前記ＥＧＲ装置によって前記内燃機関の吸気系に導入されるＥＧＲガスの量を減少させることによって排気中のＮＯｘを増加させ、それによって前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質のＮＯ２による酸化を促進させるＥＧＲガス減量手段と、
該ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させることによるフィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化の抑制度合いを算出する抑制度合い算出手段と、
該ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させることによるＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いを算出する助長度合い算出手段と、を備え、
前記抑制度合い算出手段によって算出されるフィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化の抑制度合いが前記助長度合い算出手段によって算出されるＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いよりも大きい場合に、前記ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させることを特徴とする。  
【００１０】
本発明によれば、フィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化の抑制度合いが還元燃費悪化の助長度合いよりも大きい場合、即ち、ＥＧＲガスの量を減少させた方がＥＧＲガスの量を減少させない場合に比べて総合的な燃費が向上する場合に、ＥＧＲガスの減量を実行する。これにより、フィルタ再生制御およびＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化を可及的に抑制することが出来る。
【００１１】
本発明においては、フィルタ再生手段が、フィルタにおけるＰＭの捕集量が所定捕集量となったときにフィルタ再生制御を実行するものであってもよい。この場合、内燃機関か
ら単位時間当たりに排出されるＰＭの量であるＰＭ排出量を算出するＰＭ排出量算出手段と、フィルタに単位時間当たりに流入するＮＯ２の量であるＮＯ２流入量を出するＮＯ２流入量算出手段と、フィルタ再生制御が実行されていない状態でフィルタにおいて単位時間当たりに酸化され除去されるＰＭの量である連続ＰＭ酸化量をＮＯ２流入量に基づいて算出する連続ＰＭ酸化量算出手段と、フィルタ再生制御の実行が停止されてから次回のフィルタ再生制御の実行が開始されるまでの期間である再生停止期間を前記所定捕集量およびＰＭ排出量、連続ＰＭ酸化量に基づいて算出する再生停止期間算出手段と、を備えてもよい。
【００１２】
ＥＧＲガスの量に基づいて内燃機関から単位時間当たりに排出されるＮＯｘの量を算出することが出来る。そして、この単位時間当たりに排出されるＮＯｘの量に基づいてＮＯ２流入量を算出することが出来る。また、ＮＯ２流入量が多いほどフィルタにおけるＮＯ２によるＰＭの酸化が促進される。そのため、ＮＯ２流入量に基づいて連続ＰＭ酸化量を算出することが出来る。
【００１３】
また、ＰＭ排出量および連続ＰＭ酸化量に基づいてフィルタにおけるＰＭ捕集量の単位時間あたりの増加量を算出することが出来る。そのため、所定捕集量およびＰＭ排出量、連続ＰＭ酸化量に基づいて、フィルタにおけるＰＭ捕集量が所定捕集量に達するまでの時間である再生停止期間を算出することが出来る。
【００１４】
また、フィルタ再生制御が実行された場合、フィルタ再生制御が実行されない場合に比べて燃料消費量が増加する。そこで、上記の場合、フィルタ再生手段によってフィルタ再生制御を実行した場合の燃料消費量のフィルタ再生制御を実行しない場合の燃料消費量に対する比率である再生時増加率を算出する増加率算出手段をさらに備えてもよい。この増加率算出手段は、フィルタ再生制御の実行期間（以下、再生実行期間と称する）および再生実行期間中における単位時間当たりの燃料消費量、再生停止期間算出手段によって算出された再生停止期間、再生停止期間中における単位時間当たりの燃料消費量に基づいて再生時増加率を算出することが出来る。
【００１５】
上述したように、ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させるとＮＯ２によるＰＭの酸化が促進されるため再生停止期間が長くなる。この場合、ＥＧＲガスの量を減少させない場合に比べて再生時増加率が減少することになる。そこで、抑制度合い算出手段は、ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させることによるフィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化の抑制度合いを、ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合における再生時増加率のＥＧＲガスの量を減少させない場合における再生時増加率に対する減少率として算出してもよい。
【００１６】
本発明においては、ＮＯｘ還元手段が、ＮＯｘ還元制御の実行期間（以下、還元実行期間と称する）を所定還元実行期間とし、且つ、ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させない場合においてはＮＯｘ還元制御の実行が停止されてから次回のＮＯｘ還元制御の実行が開始されるまでの期間である還元停止期間を基準還元停止期間とするものであってよい。
【００１７】
ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの吸蔵量が増加し易くなる。そのため、ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合においてＮＯｘ触媒に吸蔵されずに流出するＮＯｘ（即ち、還元されずに流出するＮＯｘ）の量（以下、ＮＯｘ流出量と称する）を、還元実行期間を所定還元実行期間としたまま、ＥＧＲガスの量を減少させない場合と同等とするためには、還元停止期間を短縮する必要がある。そこで、上記の場合、ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合においてＮＯｘ流出量がＥＧＲガスの量を減少させない場合と同
等となるような還元停止期間であるＮＯｘ増加時還元停止期間を算出するＮＯｘ増加時還元停止期間算出手段と、ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合に還元停止期間を基準還元停止期間からＮＯｘ増加時還元停止期間に変更する還元停止期間変更手段と、をさらに備えてもよい。
【００１８】
また、ＮＯｘ還元制御が実行された場合、ＮＯｘ還元制御が実行されない場合に比べて燃料消費量が増加する。そこで、上記の場合、ＮＯｘ還元手段によってＮＯｘ還元制御を実行した場合の燃料消費量とＮＯｘ還元制御を実行しない場合の燃料消費量との差分のＮＯｘ還元制御を実行しない場合の燃料消費量に対する比率である還元時増加分比率を算出する増加分比率算出手段をさらに備えてもよい。この増加分比率算出手段は、所定還元実行期間中に燃料供給手段によって供給される燃料の総量および所定還元実行期間中における内燃機関での燃料消費量、還元停止期間中における内燃機関での燃料消費量に基づいて還元時増加分比率を算出することが出来る。
【００１９】
上記においては、ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合、ＮＯｘ触媒に吸蔵されずに流出するＮＯｘの量をＥＧＲガスの量を減少させない場合と同等とすべく還元停止期間が短縮される。この場合、ＥＧＲガスの量を減少させない場合に比べて還元時増加分比率が増加することになる。そこで、助長度合い算出手段は、ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させることによるＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いを、ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合における還元時増加分比率とＥＧＲガスの量を減少させない場合における還元時増加分比率との差として算出してもよい。
【００２０】
本発明においては、ＮＯｘ還元手段が、還元停止期間を所定還元停止期間とし、且つ、ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させない場合の還元実行期間を基準還元実行期間とするものであってもよい。
【００２１】
ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合においてＮＯｘ流出量を、還元停止期間を所定還元停止期間としたまま、ＥＧＲガスの量を減少させない場合と同等とするためには、還元実行期間を延長する必要がある。そこで、上記の場合、ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合においてＮＯｘ流出量がＥＧＲガスの量を減少させない場合と同等となるような還元実行期間であるＮＯｘ増加時還元実行期間を算出するＮＯｘ増加時還元実行期間算出手段と、ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合に還元実行期間を基準還元実行期間からＮＯｘ増加時還元実行期間に変更する還元実行期間変更手段と、をさらに備えてもよい。
【００２２】
また、上記の場合、還元実行期間中に燃料供給手段によって供給される燃料の総量および還元実行期間中における内燃機関での燃料消費量、所定還元停止期間中における内燃機関での燃料消費量に基づいて還元時増加分比率を算出する増加分比率算出手段をさらに備えてもよい。
【００２３】
上記においては、ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合、流出ＮＯｘ量をＥＧＲガスの量を減少させない場合と同等とすべく還元実行期間が延長される。この場合、上述した還元停止期間が短縮される場合と同様、ＥＧＲガスの量を減少させない場合に比べて還元時増加分比率が増加することになる。そこで、この場合においても、助長度合い算出手段は、ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させることによるＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いを、ＥＧＲガス減量手段によってＥＧＲガスの量を減少させた場合における還元時増加分比率とＥＧＲガスの量を減少させない場合における還元時増加分比率との差として算出してもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、フィルタ再生制御およびＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化を可及的に抑制することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
＜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。
【００２７】
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。本実施例においては、燃料添加弁１４が本発明に係る燃料添加手段に相当する。
【００２８】
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。
【００２９】
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ＮＯｘ触媒９より下流側には排気中のＰＭを捕集するフィルタ１０が設けられている。排気通路６における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より下流側且つフィルタ１０より上流側およびにフィルタ１０より下流側には排気の温度を検出する上流側温度センサ１６および下流側温度センサ１７がそれぞれ設けられている。
【００３０】
本実施例に係る内燃機関１は排気の少なくとも一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入するＥＧＲ装置１１を備えている。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。
【００３１】
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。そして、これらの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。ＥＣＵ２０は、上流側温度センサ１６の検出値に基づいてＮＯｘ触媒９の温度を推定し、下流側温度センサ１７の検出値に基づいてフィルタ１０の温度を推定する。
【００３２】
また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁３および燃料添加弁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。
【００３３】
＜ＮＯｘ還元制御およびフィルタ再生制御＞
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還元制御が行われる。ＮＯｘ還元制御では、燃料添加弁１４から排気中に燃料を添加することでＮＯ
ｘ触媒９に流入する排気の空燃比を低下させて目標空燃比に制御する。ここで、目標空燃比とは、ＮＯｘ触媒９に吸蔵されたＮＯｘを還元することが可能となる閾値以下の値である。該目標空燃比は実験等によって予め定められている。
【００３４】
本実施例では、ＮＯｘ還元制御が実行される場合、該ＮＯｘ還元制御の実行期間である還元実行期間を所定還元実行期間Δｔｃａとする。また、該所定還元実行期間Δｔｃａ中においては一回当たりの燃料添加量を単位添加量Ｑａｄｄｕとして燃料添加弁１４による燃料添加が複数回実行される。所定還元実行期間Δｔｃａ中における燃料の添加回数を所定添加回数ｎａとする。
【００３５】
さらに、本実施例においては、フィルタ１０に捕集されたＰＭを除去すべくフィルタ再生制御が行われる。フィルタ再生制御では、燃料添加弁１４から排気中に燃料を添加することで該燃料をＮＯｘ触媒９に供給し酸化させる。これにより、排気を昇温させることでフィルタ１０の温度を上昇させて目標温度に制御する。ここで、目標温度とは、フィルタ１０に捕集されたＰＭを酸化させ除去することが可能となる閾値以上の値である。該目標温度は実験等によって予め定められている。
【００３６】
フィルタ再生制御は、フィルタ１０におけるＰＭの捕集量が所定捕集量Ｆｐｍｘとなったときに実行される。
【００３７】
上記のように、ＮＯｘ還元制御およびフィルタ再生制御においては燃料添加弁１４による排気中への燃料添加が行われる。そのため、これらの制御を実行した場合、これらの制御を実行しない場合に比べて燃料消費量が増加する。つまり、これらの制御の実行には燃費の悪化が伴う虞がある。
【００３８】
＜ＥＧＲガス量制御＞
また、本実施例では、排気中のＮＯｘの低減を目的として、ＥＧＲ装置１１によってＥＧＲガスがインテークマニホールド５に導入される。インテークマニホールド５に導入されるＥＧＲガスの量は、通常、内燃機関１の運転状態に基づいて制御されている。この内燃機関１の運転状態に基づいて設定されるＥＧＲガスの量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅと称する。
【００３９】
ところが、排気中のＮＯｘにはＮＯ２が含まれており、フィルタ１０に流入する排気の温度が高いときにはフィルタ再生制御が実行されていない状態であっても該ＮＯ２によってＰＭが酸化されフィルタ１０から除去される。
【００４０】
そのため、フィルタ再生制御が実行されていないときにＥＧＲガスの量を減少させることで、内燃機関１から排出されるＮＯｘを増加させると、ＮＯ２によるＰＭの酸化が促進される場合がある。この場合、フィルタ１０におけるＰＭの捕集量が増加し難くなる。即ち、フィルタ１０におけるＰＭの捕集量が所定捕集量Ｆｐｍｘに達するまでの期間が長くなる。そのため、フィルタ再生制御の実行が停止されてから次回のフィルタ再生制御の実行が開始されるまでの期間である再生停止期間が長くなる。その結果、フィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化を抑制することが可能となる。
【００４１】
しかしながら、ＥＧＲガスの量を減少させることで内燃機関１から排出されるＮＯｘを増加させるとＮＯｘ触媒９におけるＮＯｘの吸蔵量が増加し易くなる。この場合、ＮＯｘ触媒に吸蔵されずに流出するＮＯｘの量であるＮＯｘ流出量をＥＧＲガスの量を減少させない場合と同等とするためには、ＮＯｘ還元制御の実行が停止されてから次回のＮＯｘ還元制御の実行が開始されるまでの期間である還元停止期間を短くする必要がある。還元停止期間を短くするとＮＯｘ還元制御に伴う燃費の悪化を助長することになる。
【００４２】
そこで、本実施例では、ＥＧＲガスの量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅよりも減少させた場合における、フィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化の抑制度合いがＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いよりも大きい場合にのみ、ＥＧＲガスの減量を実行する。
【００４３】
以下、ＥＧＲガスの量を減少させた場合における、フィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化の抑制度合い及びＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いの算出方法について説明する。
【００４４】
先ず、フィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化の抑制度合いの算出方法について図２に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローはＥＣＵ２０に予め記憶されており、該ＥＣＵ２０によって実行される。
【００４５】
上述したように、フィルタ再生制御を実行した場合、フィルタ再生制御を実行しない場合に比べて燃料消費量が増加する。ここでは、フィルタ再生制御を実行した場合の燃料消費量のフィルタ再生制御を実行しない場合の燃料消費量に対する比率を再生時増加率とする。
【００４６】
ＥＧＲガスの量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅよりも減少させることによってフィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化が抑制される場合、この再生時増加率が減少する。そこで、本実施例では、フィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化の抑制度合いを、ＥＧＲガスの量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅよりも減少させた場合における再生時増加率のＥＧＲガスの量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅとした場合における再生時増加率に対する減少率（以下、再生時増加率減少率と称する）として算出する。
【００４７】
本フローでは、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０１において、内燃機関１の運転状態に基づいて該内燃機関１から単位時間当たりに排出されるＰＭの量であるＰＭ排出量Ｑｐｍｅを算出する。内燃機関１の運転状態とＰＭ排出量Ｑｐｍｅとの関係は実験等によって求められておりＥＣＵ２０に予め記憶されている。
【００４８】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２において、現時点、即ち、ＥＧＲガスの量が基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅであるときにおける、内燃機関１から単位時間当たりに排出されるＮＯｘの量（以下、単にＮＯｘ排出量と称する）である基準ＮＯｘ排出量Ｑｎｏｘｂａｓｅを算出する。ＥＧＲガスの量とＮＯｘ排出量との関係は実験等によって求められておりＥＣＵ２０に予め記憶されている。
【００４９】
本実施例においては、内燃機関１から排出されたＮＯｘに含まれるＮＯの一部がＮＯｘ触媒９においてＮＯ２に変換されることになる。そこで、Ｓ１０３において、ＥＣＵ１０は、ＮＯからＮＯ２への変換率ＲｃをＮＯｘ触媒９の温度に基づいて算出する。変換率ＲｃとＮＯｘ触媒９の温度との関係は実験等によって求められておりＥＣＵ２０に予め記憶されている。
【００５０】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４において、基準ＮＯｘ排出量Ｑｎｏｘｂａｓｅと、ＮＯｘにおけるＮＯおよびＮＯ２の割合と、変換率Ｒｃとに基づいて、現時点における、フィルタ１０に単位時間当たりに流入するＮＯ２の量（以下、単にＮＯ２流入量と称する）である基準ＮＯ２流入量Ｑｎｏ２ｂａｓｅを算出する。尚、ＮＯｘにおけるＮＯおよびＮＯ２の割合は実験等によって求められておりＥＣＵ２０に予め記憶されている。
【００５１】
ここで、フィルタ再生制御が実行されていない状態でＮＯ２によって単位時間当たりに
酸化され除去されるＰＭの量を連続ＰＭ酸化量とする。そして、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０５において、現時点における連続ＰＭ酸化量である基準連続ＰＭ酸化量Ｑｐｍｏｂａｓｅを基準ＮＯ２流入量Ｑｎｏ２ｂａｓｅ及びフィルタ１０の温度に基づいて算出する。連続ＰＭ酸化量と、ＮＯ２流入量及びフィルタ１０の温度との関係は実験等によって求められておりＥＣＵ２０に予め記憶されている。
【００５２】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０６において、ＥＧＲガスの量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅから所定減少量ΔＱｇａ分減少させた場合におけるＮＯｘ排出量の増加量（以下、単にＮＯｘ増加量と称する）ΔＱｎｏｘを算出する。
【００５３】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０７において、ＮＯｘ増加量ΔＱｎｏｘと、ＮＯｘにおけるＮＯおよびＮＯ２の割合と、変換率Ｒｃとに基づいて、ＮＯｘ排出量がＮＯｘ増加量ΔＱｎｏｘ分増加した場合におけるＮＯ２流入量の増加量（以下、単にＮＯ２増加量と称する）ΔＱｎｏ２を算出する。
【００５４】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０８において、ＮＯ２流入量がＮＯ２増加量ΔＱｎｏ２分増加した場合における連続ＰＭ酸化量の増加量である連続ＰＭ酸化増加量ΔＱｐｍｏをＮＯ２増加量ΔＱｎｏ２及びフィルタ１０の温度に基づいて算出する。
【００５５】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０９において、現時点における再生停止期間である基準再生停止期間Δｔｆ＿ｓ０を下記式（１）に基づいて算出する。
Δｔｆ＿ｓ０＝Ｆｐｍｘ／（Ｑｐｍｅ−Ｑｐｍｏｂａｓｅ）・・・（１）
（Ｆｐｍｘ：所定捕集量）
上記式（１）において、Ｑｐｍｅ−Ｑｐｍｏｂａｓｅは現時点でのフィルタ１０におけるＰＭ捕集量の単位時間当たりの増加量である。従って、上記式（１）によって基準再生停止期間Δｔｆ＿ｓ０を算出することが出来る。
【００５６】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１０において、ＥＧＲガス量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅから所定減少量ΔＱｇａ分減少させた場合における再生停止期間であるＮＯｘ増加時再生停止期間Δｔｆ＿ｓ１を下記式（２）に基づいて算出する。
Δｔｆ＿ｓ１＝Ｆｐｍｘ／（Ｑｐｍｅ−Ｑｐｍｏｂａｓｅ−ΔＱｐｍｏ）・・・（２）
上記式（２）において、Ｑｐｍｅ−Ｑｐｍｏｂａｓｅ−ΔＱｐｍｏはＥＧＲガス量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅから所定減少量ΔＱｇａ分減少させた場合のフィルタ１０におけるＰＭ捕集量の単位時間当たりの増加量である。従って、上記式（２）によってＮＯｘ増加時再生停止期間Δｔｆ＿ｓ１を算出することが出来る。このように算出されたＮＯｘ増加時再生停止期間Δｔｆ＿ｓ１は基準再生停止期間Δｔｆ＿ｓ０よりも長くなる。
【００５７】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１１において、フィルタ再生制御の実行中における単位時間当たりの燃料消費量Ｑｆｆを算出する。この燃料消費量Ｑｆｆは、燃料噴射弁３からの燃料噴射量と燃料添加弁１４からの燃料添加量とを含むものである。尚、燃料添加弁１４からの燃料添加量は、現時点のフィルタ１０の温度と目標温度との差および内燃機関１の吸入空気量に基づいて設定される。
【００５８】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１２において、フィルタ再生制御制御の実行期間である再生実行期間Δｔｆを算出する。この再生実行期間Δｔｆは、フィルタ１０に捕集されたＰＭを十分に酸化除去することが可能と考えられる期間であって、内燃機関１の運転状態および吸入空気量に基づいて算出される。
【００５９】
上述したように、本実施例においては、フィルタ１０におけるＰＭの捕集量が所定捕集量Ｆｐｍｘに達したときにフィルタ再生制御が実行される。そのため、フィルタ再生制御
が実行されていないときのＥＧＲガスの量に関わらず、上記燃料消費量Ｑｆｆおよび再生実行期間Δｔｆは一定の値となる。
【００６０】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１３において、燃料添加弁１４による燃料添加が行われていないとき（即ち、フィルタ再生制御もＮＯｘ還元制御も実行されていないとき）における単位時間当たりの燃料消費量Ｑｆｂａｓｅを内燃機関１の運転状態に基づいて算出する。
【００６１】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１４において、現時点における再生時増加率Ｋｉ０を下記式（３）に基づいて算出する。
Ｋｉ０＝（Ｑｆｆ×Δｔｆ＋Ｑｆｂａｓｅ×Δｔｆ＿ｓ０）／（（Δｔｆ＋Δｔｆ＿ｓ０）×Ｑｆｂａｓｅ）・・・（３）
上記式（３）において、Ｑｆｆ×Δｔｆはフィルタ再生制御の実行期間中における総燃料消費量である。Ｑｆｂａｓｅ×Δｔｆ＿ｓ０は再生停止期間中における総燃料消費量である。そして、（Δｔｆ＋Δｔｆ＿ｓ０）×Ｑｆｂａｓｅは再生実行期間中においてもフィルタ再生制御を実行しない（即ち、燃料添加弁１４による燃料添加を実行しない）と仮定した場合の再生実行期間および再生停止期間中における総燃料消費量である。従って、上記式（３）によって再生時増加率Ｋｉ０を算出することが出来る。
【００６２】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１５において、ＥＧＲガスの量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅから所定減少量ΔＱｇａ分減少させた場合における再生時増加率Ｋｉ１を下記式（４）に基づいて算出する。
Ｋｉ１＝（Ｑｆｆ×Δｔｆ＋Ｑｆｂａｓｅ×Δｔｆ＿ｓ１）／（（Δｔｆ＋Δｔｆ＿ｓ１）×Ｑｆｂａｓｅ）・・・（４）
上記式（４）は上記式（３）におけるΔｔｆ＿ｓ０をΔｔｆ＿ｓ１に置き換えたものである。従って、上記式（４）によって再生時増加率Ｋｉ１を算出することが出来る。また、Ｋｉ１はＫｉ０に比べて小さい値となる。
【００６３】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１６において、再生時増加率減少率ＲＫｉ（単位：％）を下記式（５）に基づいて算出する。
ＲＫｉ＝１００×（Ｋｉ０／Ｋｉ１−１）・・・（５）
【００６４】
次に、ＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いの算出方法について図３に示すフローチャートに基づいて説明する。このフローはＥＣＵ２０に予め記憶されており、該ＥＣＵ２０によって実行される。
【００６５】
上述したように、ＮＯｘ還元制御を実行した場合、ＮＯｘ還元制御を実行しない場合に比べて燃料消費量が増加する。ここでは、ＮＯｘ還元制御を実行した場合の燃料消費量とＮＯｘ還元制御を実行しない場合の燃料消費量との差分を還元時増加量と称する。そして、還元時増加量のＮＯｘ還元制御を実行しない場合の燃料消費量に対する比率を還元時増加分比率とする。
【００６６】
ＥＧＲガスの量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅよりも減少させることによってＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化が助長される場合、この還元時増加分比率が増加する。そこで、本実施例では、ＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いを、ＥＧＲガスの量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅよりも減少させた場合における還元時増加分比率とＥＧＲガスの量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅとした場合における還元時増加分比率との差（以下、還元時増加分率増加量と称する）として算出する。
【００６７】
本フローでは、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０１において、現時点、即ち、ＥＧＲガスの量が基準ＥＧＲガス量ＱｇｂａｓｅであるときのＮＯｘ排出量である基準ＮＯｘ排出量Ｑｎｏｘ
ｂａｓｅを算出する。
【００６８】
ここで、ＮＯｘ還元制御の実行が停止されてから次回のＮＯｘ還元制御の実行が開始されるまでの期間を還元停止期間と称する。また、還元停止期間中においてＮＯｘ触媒９に吸蔵されるＮＯｘの量（即ち、ＮＯｘ還元制御の実行時に還元されるＮＯｘの量）のＮＯｘ排出量に対する割合をＮＯｘ吸蔵率（＝ＮＯｘ吸蔵量／ＮＯｘ排出量）と称する。
【００６９】
そして、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０２において、還元停止期間を基準還元停止期間Δｔｃ＿ｓ０とした場合のＮＯｘ吸蔵率である基準ＮＯｘ吸蔵率Ｒｃｅｂａｓｅを基準ＮＯｘ排出量Ｑｎｏｘｂａｓｅに基づいて算出する。ここで、基準還元停止期間Δｔｃ＿ｓ０は、ＥＧＲガス量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅに制御した場合において、ＮＯｘ流出量が許容範囲内となるように定められる還元停止期間である。この基準還元停止期間Δｔｃ＿ｓ０は、予め定められた一定値であってもよく、また、内燃機関１の運転状態に基づいて設定されてもよい。
【００７０】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０３において、ＥＧＲガス量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅから所定減少量ΔＱｇａ分減少させた場合にけるＮＯｘ増加量ΔＱｎｏｘを算出する。
【００７１】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０４において、ＥＧＲガス量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅから所定減少量ΔＱｇａ分減少させた場合においてもＮＯｘ流出量をＥＧＲガス量が基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅであるときと同量とするために要求されるＮＯｘ吸蔵率である要求ＮＯｘ吸蔵率Ｒｃｅｄｅｍを下記式（６）に基づいて算出する。
Ｒｃｅｄｅｍ＝１−（Ｑｎｏｘｂａｓｅ×（１−Ｒｃｅｂａｓｅ））／（Ｑｎｏｘｂａｓｅ＋ΔＱｎｏｘ）・・・（６）
上記式（６）において、Ｑｎｏｘｂａｓｅ×（１−Ｒｃｅｂａｓｅ）はＮＯｘ排出量が基準ＮＯｘ排出量Ｑｎｏｘｂａｓｅであるときにおける単位時間あたりのＮＯｘの吸蔵量であり、Ｑｎｏｘｂａｓｅ＋ΔＱｎｏｘはＥＧＲガス量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅから所定減少量ΔＱｇａ分減少させた場合におけるＮＯｘ排出量である。従って、上記式（６）によって要求ＮＯｘ吸蔵率Ｒｃｅｄｅｍを算出することが出来る。
【００７２】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０５において、要求ＮＯｘ吸蔵率Ｒｃｅｄｅｍの基準ＮＯｘ吸蔵率Ｒｃｅｂａｓｅに対する割合であるＮＯｘ吸蔵率上昇率Ｒｕｐを下記式（７）に基づいて算出する。
Ｒｕｐ＝Ｒｃｅｄｅｍ／Ｒｃｅｂａｓｅ・・・（７）
【００７３】
本実施例においては、還元停止期間を短縮することで、ＮＯｘ吸蔵率を上昇させることが出来る。そこで、本実施例では、ＥＧＲガスの量の減量が実行された場合、還元停止期間を基準還元停止期間Δｔｃ＿ｓ０よりも短縮することでＮＯｘ吸蔵率を要求ＮＯｘ吸蔵率Ｒｃｅｄｅｍに上昇させる。
【００７４】
そのため、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０６において、還元停止期間を補正するための補正係数αをＮＯｘ吸蔵率上昇率Ｒｕｐに基づいて算出する。この補正係数αは、基準還元停止期間Δｔｃ＿ｓ０をＮＯｘ増加時還元停止期間Δｔｃ＿ｓ１に短縮するための補正係数である。ここで、ＮＯｘ増加時還元停止期間Δｔｃ＿ｓ１は、ＥＧＲガス量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅから所定減少量ΔＱｇａ分減少させた場合におけるＮＯｘ吸蔵率を要求ＮＯｘ吸蔵率Ｒｃｅｄｅｍとすることが可能となる還元停止期間である。補正係数αとＮＯｘ吸蔵率上昇率Ｒｕｐとの関係は実験等によって求められておりＥＣＵ２０に予め記憶されている。
【００７５】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０７において、ＮＯｘ増加時還元停止期間Δｔｃ＿ｓ１を下
記式（８）に基づいて算出する。
Δｔｃ＿ｓ１＝Δｔｃ＿ｓ０×α・・・（８）
【００７６】
本実施例においては、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲガス量の減量が実行された場合、還元停止期間を基準還元停止期間Δｔｃ＿ｓ０から上記式（８）によって算出されたＮＯｘ増加時還元停止期間Δｔｃ＿ｓ１に変更する。
【００７７】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０８において、燃料添加弁１４による燃料添加が行われていないとき（即ち、フィルタ再生制御もＮＯｘ還元制御も実行されていないとき）における単位時間当たりの燃料消費量Ｑｆｂａｓｅを内燃機関１の運転状態に基づいて算出する。
【００７８】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０９において、現時点における還元時増加分比率Ｒｒｅｄ０（単位：％）を下記式（９）に基づいて算出する。
Ｒｒｅｄ０＝１００×（（Ｑａｄｄｕ×ｎａ＋Ｑｆｂａｓｅ×（Δｔｃａ＋Δｔｃ＿ｓ０））／Ｑｆｂａｓｅ×（Δｔｃａ＋Δｔｃ＿ｓ０））−１）・・・（９）
（Ｑａｄｄｕ：単位添加量、ｎａ：所定添加回数、Δｔｃａ：所定還元実行期間）
上記式（９）において、Ｑａｄｄｕ×ｎａは還元実行期間中における燃料添加弁１４からの燃料添加量の総量であり、Ｑｆｂａｓｅ×（Δｔｃａ＋Δｔｃ＿ｓ０）は還元実行期間および還元停止期間中における内燃機関１での総燃料消費量である。従って、上記式（９）によって還元時増加分比率Ｒｒｅｄ０を算出することが出来る。
【００７９】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２１０において、ＥＧＲガスの量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅから所定減少量ΔＱｇａ分減少させた場合における還元時増加分比率Ｒｒｅｄ１（単位：％）を下記式（１０）に基づいて算出する。
Ｒｒｅｄ１＝１００×（（Ｑａｄｄｕ×ｎａ＋Ｑｆｂａｓｅ×（Δｔｃａ＋Δｔｃ＿ｓ１））／（Ｑｆｂａｓｅ×（Δｔｃａ＋Δｔｃ＿ｓ１））−１）・・・（１０）
上記式（１０）は上記式（９）におけるΔｔｃ＿ｓ０をΔｔｃ＿ｓ１に置き換えたものである。従って、上記式（１０）によって還元時増加分比率Ｒｒｅｄ１を算出することが出来る。また、Ｒｒｅｄ１はＲｒｅｄ０に比べて大きい値となる。
【００８０】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２１１において、還元時増加分比率増加量ΔＲｒｅｄを下記式（１１）に基づいて算出する。
ΔＲｒｅｄ＝Ｒｒｅｄ１−Ｒｒｅｄ０・・・（１１）
【００８１】
次に、本実施例に係るＥＧＲガス量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、該ＥＣＵ２０によって実行される。本ルーチンは、内燃機関１の運転中、所定の間隔で繰り返し実行される。
【００８２】
本ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ３０１において、フィルタ１０に流入する排気の温度Ｔｇｉｎが所定排気温度Ｔａ以上であるか否かを判別する。ここで、所定排気温度Ｔａは、ＥＧＲガスの量を減少させることで内燃機関１から排出されるＮＯｘを増加させた場合、フィルタ１０におけるＮＯ２によるＰＭの酸化が促進されると判断出来る温度の閾値である。該所定排気温度Ｔａは実験等によって予め定められている。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。
【００８３】
Ｓ３０２において、ＥＣＵ２０は、上述した方法によって再生時増加率減少率ＲＫｉおよび還元時増加分比率増加量ΔＲｒｅｄを算出する。
【００８４】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ３０３に進み、再生時増加率減少率ＲＫｉが還元時増加分比率増加量ΔＲｒｅｄよりも大きいか否かを判別する。Ｓ３０３において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３０４に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３０６に進む。
【００８５】
Ｓ３０４に進んだＥＣＵ２０は、ＥＧＲガスの減量を実行する。即ち、ＥＧＲガスの量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅから所定減少量ΔＱｇａ分減少させる。これにより、内燃機関１から排出されるＮＯｘが増加し、フィルタ１０おけるＰＭの酸化が促進されるため、再生停止期間が基準再生停止期間Δｔｆ＿ｓ０よりも長くなりＮＯｘ増加時再生停止期間Δｔｆ＿ｓ１となる。
【００８６】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０５に進み、還元停止期間を基準還元停止期間Δｔｃ＿ｓ０からＮＯｘ増加時還元停止期間Δｔｃ＿ｓ１に短縮する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００８７】
一方、Ｓ３０６に進んだＥＣＵ２０は、ＥＧＲガスの量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅに制御する。
【００８８】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０７に進み、還元停止期間を基準還元停止期間Δｔｃ＿ｓ０に制御する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００８９】
以上説明したルーチンによれば、再生時増加率減少率ＲＫｉが還元時増加分比率増加量ΔＲｒｅｄよりも大きい場合にのみＥＧＲガスの量の減量が実行される。つまり、ＥＧＲガスの量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅよりも減少させた場合における、フィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化の抑制度合いがＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いよりも大きい場合にのみ、ＥＧＲガスの減量が実行される。
【００９０】
従って、本実施例によれば、フィルタ再生制御およびＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化を可及的に抑制することが出来る。
【００９１】
＜変形例＞
次に、本実施例変形例について説明する。上記においては、ＥＧＲガスの量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅよりも減少させた場合、還元停止期間を短縮することでＮＯｘ吸蔵率を要求ＮＯｘ吸蔵率Ｒｃｅｄｅｍに上昇させた。しかしながら、還元停止期間を一定の期間としたまま還元実行期間を延長し、該還元実行期間中における燃料添加弁１４からの燃料の添加回数を増加させることによってもＮＯｘ吸蔵率を上昇させることが出来る。
【００９２】
そこで、本変形例では、還元停止期間を所定還元停止期間Δｔｃ＿ｓａとする。そして、ＥＧＲガスの量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅよりも減少させた場合、還元実行期間を延長することでＮＯｘ吸蔵率を要求ＮＯｘ吸蔵率Ｒｃｅｄｅｍに上昇させる。尚、本実施例においても、ＮＯｘ還元制御における燃料添加弁１４からの一回の燃料添加量は単位添加量Ｑａｄｄｕであって、還元実行期間に応じて添加回数が変更される。
【００９３】
以下、本変形例に係る、ＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合い算出方法について図５に示すフローチャートに基づいて説明する。本変形例においても、ＮＯｘ還元制御の実行に伴う燃費の悪化の助長度合いは還元時増加分率増加量として算出される。このフローはＥＣＵ２０に予め記憶されており、該ＥＣＵ２０によって実行される。尚、ここでは、図３に示すフローチャートと異なる部分についてのみ説明する。
【００９４】
本フローでは、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０２において、還元実行期間を基準還元実行期間Δｔｃ０とした場合のＮＯｘ吸蔵率である基準ＮＯｘ吸蔵率Ｒｃｅｂａｓｅを基準ＮＯｘ排
出量Ｑｎｏｘｂａｓｅに基づいて算出する。ここで、基準還元実行期間Δｔｃ０は、ＥＧＲガス量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅに制御した場合において、ＮＯｘ流出量が許容範囲内となるように定められる還元実行期間である。この基準還元実行期間Δｔｃ０は、予め定められた一定値であってもよく、また、内燃機関１の運転状態に基づいて設定されてもよい。尚、基準還元実行期間Δｔｃ０中における燃料添加弁１４からの添加回数を基準添加回数ｎ０とする。
【００９５】
また、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０６において、還元実行期間を補正するための補正係数βをＮＯｘ吸蔵率上昇率Ｒｕｐに基づいて算出する。この補正係数βは、基準還元実行期間Δｔｃ０をＮＯｘ増加時還元実行期間Δｔｃ１に延長するための補正係数である。ここで、ＮＯｘ増加時還元実行期間Δｔｃ１は、ＥＧＲガス量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅから所定減少量ΔＱｇａ分減少させた場合におけるＮＯｘ吸蔵率を要求ＮＯｘ吸蔵率Ｒｃｅｄｅｍとすることが可能となる還元実行期間である。補正係数βとＮＯｘ吸蔵率上昇率Ｒｕｐとの関係は実験等によって求められておりＥＣＵ２０に予め記憶されている。
【００９６】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０７において、ＮＯｘ増加時還元実行期間Δｔｃ１を下記式（１１）に基づいて算出する。
Δｔｃ１＝Δｔｃ０×β・・・（１１）
【００９７】
本変形例においては、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲガス量の減量が実行された場合、還元実行期間を基準還元実行期間Δｔｃ０から上記式（１１）によって算出されたＮＯｘ増加時還元実行期間Δｔｃ１に変更する。これに伴い、還元実行期間中における燃料添加弁１４からの燃料添加の回数も基準添加回数ｎ０からＮＯｘ増加時添加回数ｎ１に増加する。
【００９８】
また、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０９において、現時点における還元時増加分比率Ｒｒｅｄ０（単位：％）を下記式（１２）に基づいて算出する。
Ｒｒｅｄ０＝１００×（（Ｑａｄｄｕ×ｎ０＋Ｑｆｂａｓｅ×（Δｔｃ０＋Δｔｃ＿ｓａ））／Ｑｆｂａｓｅ×（Δｔｃ０＋Δｔｃ＿ｓａ））−１）・・・（１２）
（Ｑａｄｄｕ：単位添加量、ｎ０：基準添加回数、Δｔｃ＿ｓａ：所定還元停止期間）
上記式（１２）において、Ｑａｄｄｕ×ｎ０は還元実行期間中における燃料添加弁１４からの燃料添加量の総量であり、Ｑｆｂａｓｅ×（Δｔｃ０＋Δｔｃ＿ｓａ）は還元実行期間および還元停止期間中における内燃機関１での総燃料消費量である。従って、上記式（１２）によって還元時増加分比率Ｒｒｅｄ０を算出することが出来る。
【００９９】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ４１０において、ＥＧＲガスの量を基準ＥＧＲガス量Ｑｇｂａｓｅから所定減少量ΔＱｇａ分減少させた場合における還元時増加分比率Ｒｒｅｄ１（単位：％）を下記式（１３）に基づいて算出する。
Ｒｒｅｄ１＝１００×（（Ｑａｄｄｕ×ｎ１＋Ｑｆｂａｓｅ×（Δｔｃ１＋Δｔｃ＿ｓａ））／（Ｑｆｂａｓｅ×（Δｔｃ１＋Δｔｃ＿ｓａ））−１）・・・（１３）
上記式（１３）は上記式（１２）におけるｎ０をｎ１に置き換え、Δｔｃ０をΔｔｃ１に置き換えたものである。従って、上記式（１２）によって還元時増加分比率Ｒｒｅｄ１を算出することが出来る。この場合も、Ｒｒｅｄ１はＲｒｅｄに比べて大きい値となる。
【０１００】
そして、図３に示すフローチャートと同様にＳ２１１において還元時増加分率増加量ΔＲｒｅｄを算出する。また、本変形例においても、再生時増加率減少率ＲＫｉが還元時増加分比率増加量ΔＲｒｅｄよりも大きい場合にのみＥＧＲガスの量の減量を実行する。
【０１０１】
尚、本実施例においては、ＥＧＲガスの量を所定減少量ΔＱｇａ分減少させると再生時増加率減少率ＲＫｉが還元時増加分比率増加量ΔＲｒｅｄよりも大きくなる場合にＥＧＲガスの減量を実行した。しかしながら、再生時増加率減少率ＲＫｉが還元時増加分比率増
加量ΔＲｒｅｄよりも大きくなるようなＥＧＲガスの減少量を算出してＥＧＲガスの減量を実行してもよい。
【０１０２】
本実施例においては、燃料添加弁１４からの燃料添加に代えて、燃料噴射弁３によって主燃料噴射よりも後の時期に副燃料噴射を実行することで、排気中に燃料を供給してもよい。
【０１０３】
また、ＮＯｘ触媒９がフィルタ１０に担持された構成としてもよい。さらに、ＮＯｘ触媒９の他に、三元触媒や酸化触媒等の酸化機能を有する触媒を前段触媒としてフィルタ１０よりも上流側の排気通路６に設けてもよい。この場合、前段触媒においても排気中のＮＯｘに含まれるＮＯがＮＯ２に変換されることになる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【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】実施例に係る再生時増加率減少率を算出するためのフローを示すフローチャート。
【図３】実施例に係る還元時増加分率増加量を算出するためのフローを示すフローチャート。
【図４】実施例に係るＥＧＲガス量制御のルーチンを示すフローチャート。
【図５】実施例の変形例に係る還元時増加分率増加量を算出するためのフローを示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１０５】
１・・・内燃機関
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
９・・・パティキュレートフィルタ
１０・・吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
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
１８・・エアフローメータ
２０・・ＥＣＵ
【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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