(57)【要約】【課題】燃料添加制御時に、触媒に対して適切な量の未燃燃料成分の添加を行うことができる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】電子制御装置は、排気温度の検出値から触媒床温を推定し（ステップＳ２１０）、添加量の補正の要否を判定するための切替空気量を算出する（ステップＳ２２０）。そして、検出された吸入空気の実空気量が、切替空気量よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２４０）。実空気量が切替空気量を超える場合は、内燃機関の運転状態が白煙の発生し易い状態にあると判断できるため、添加弁から添加される燃料の添加量を低減するような補正を行う（ステップＳ２６０）。【選択図】図４
2007321614.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た触媒に対して未燃燃料成分の添加を行う燃料添加制御を実施する内燃機関の排気浄化装置において、
内燃機関に吸入される空気量を検出する検出手段と、
前記触媒の触媒床温を推定する推定手段と、
前記推定される触媒床温と前記検出される空気量とに基づいて、前記燃料添加制御による未燃燃料成分の添加量を補正する補正手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記補正手段は、前記検出される空気量が、前記推定される触媒床温に応じて設定される所定空気量を超えるときに、前記燃料添加制御による未燃燃料成分の添加量を低減するように補正する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記所定空気量は、前記触媒床温が低くなるほど小さくなるように設定される
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記補正手段は、当該内燃機関の駆動に寄与する燃料噴射量と機関回転速度とに対応する未燃燃料成分の添加量をマップ化した添加量マップを補正することで、前記添加量の補正を行う
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記推定手段は、当該内燃機関の排気温度の検出結果に基づいて触媒床温を推定する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記排気温度は、前記触媒の排気下流側において検出される排気温度である
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系に設けられた触媒に対して未燃燃料成分の添加を行う燃料添加制御を実施する内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載用ディーゼル機関等の内燃機関に適用される排気浄化装置として、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の排気成分を浄化する触媒を備えたものが知られている。こうした排気浄化装置にあっては、ＮＯｘを吸蔵した触媒に対して還元剤としての未燃燃料成分の添加を行う燃料添加制御を実施し、未燃燃料成分の排気中や触媒上での酸化に伴う発熱により触媒床温を昇温させて活性化させるとともに、ＮＯｘをＮ２，ＣＯ２，ＮＯ２等に還元することで排気成分を浄化している。このような燃料添加制御は、排気系の触媒の上流側に設けられた添加弁から燃料を添加する手法や、内燃機関の駆動に寄与する燃料噴射弁からの燃料噴射の後、例えば排気行程中での燃料噴射であるポスト噴射等によって燃料を添加する手法により実施される。そして、触媒が還元雰囲気となるように未燃燃料成分の添加量が制御されている。
【０００３】
ところで、こうした排気浄化装置を搭載した内燃機関において、内燃機関が加速状態にあるときには、燃焼に供される燃料が増量されて、その燃料と空気との混合気の空燃比が通常よりもリッチとなるため、その燃焼に応じて排出される炭化水素等の未燃燃料成分は通常よりも多くなる。このような加速時に未燃燃料成分の添加が行われると、排気中の未燃燃料成分が過多となるため、多量の未燃燃料成分が十分に酸化されぬまま排出されてしまうことになり、排気中に白煙が多量発生することがある。そこで、内燃機関の加速状態において、未燃燃料成分の添加量を低減、若しくは未燃燃料成分の添加を中止するような制御を行う排気浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように排気浄化装置を制御することによって、加速状態において余剰に未燃燃料成分が供給されることを抑え、白煙の発生を抑制するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−８３３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような排気浄化装置では、加速状態において未燃燃料成分の添加を中止等しているため、未燃燃料成分の供給に余裕がある場合もあり、触媒床温の昇温が遅れる等、未燃燃料成分の添加量が最適でない場合がある。また、触媒の触媒床温が低い状態にあると、触媒による排気浄化能力が低下するため、未燃燃料成分が十分に酸化されぬまま排出されることがあり、排気中に白煙が発生するおそれがある。さらに、こうした排気浄化能力が低下する状態で未燃燃料成分の添加が不必要に行われると、燃費が悪化してしまうという問題がある。
【０００５】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料添加制御時に、触媒に対して適切な量の未燃燃料成分の添加を行うことができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気系に設けられた触媒に対して未燃燃料成分の添加を行う燃料添加制御を実施する内燃機関の排気浄化装置において、内燃機関に吸入される空気量を検出する検出手段と、前記触媒の触媒床温を推定する推定手段と、前記推定される触媒床温と前記検出される空気量とに基づいて、前記燃料添加制御による未燃燃料成分の添加量を補正する補正手段とを備えることをその要旨としている。
【０００７】
同構成によれば、推定される触媒床温と検出される実空気量とに基づいて、燃料添加制御による未燃燃料成分の添加量を補正するため、触媒の排気浄化能力に応じて浄化を行うことができる排気の空気量と、実際に触媒を通過する排気の空気量との関係から、未燃燃料成分の添加量を補正することができる。このため、触媒の排気浄化能力を超える空気量が供給され、未燃燃料成分が過多となるような状況を回避することができる。すなわち、触媒床温が低く排気浄化能力が低下している状態で多量に未燃燃料成分が添加されたり、実空気量が増加する内燃機関の加速時等、空燃比が通常運転時よりもリッチとなる状態で未燃燃料成分が添加されたりすることを抑制することができる。これにより、多量の未燃燃料成分が十分に酸化されぬまま外部へ排出されてしまうことを抑えることができ、排気中の白煙の発生を抑制することができる。
【０００８】
また、上記補正により触媒の排気浄化能力に見合った未燃燃料成分の添加量を設定することができるため、添加量が過少となり触媒床温の昇温が遅れることや、添加量が過多となり不必要に燃料を消費してしまうことを抑えることができ、効率よく排気の浄化を行いつつ燃費の悪化を抑制することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記補正手段は、前記検出される空気量が、前記推定される触媒床温に応じて設定される所定空気量を超えるときに、前記燃料添加制御による未燃燃料成分の添加量を低減するように補正することをその要旨としている。
【００１０】
同構成によれば、検出される実空気量が、推定される触媒床温に応じて設定される所定空気量を超えるときに、燃料添加制御による未燃燃料成分の添加量を低減するように補正する。通常の燃料添加制御を行う場合、使用される触媒によってその排気浄化能力は異なってくるが、実空気量と触媒床温との関係において排気中の白煙の発生が顕著になる領域が存在し、その領域は、実空気量が増加する側でかつ触媒床温が低くなる側に位置する。このため、その領域の境界を、触媒床温に応じて設定される所定空気量として捉えると、実空気量が所定空気量を超えるときに、白煙の発生する可能性が高まると判断することができる。従って、実空気量が触媒床温に応じて設定される所定空気量を超えるときに、未燃燃料成分の添加量を低減する補正を行うと、白煙の発生を好適に抑制することができる。また、添加量の低減によって不必要に燃料を消費してしまうことを抑えることができ、燃費の悪化を抑制することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記所定空気量は、前記触媒床温が低くなるほど小さくなるように設定されることをその要旨としている。
【００１２】
同構成によれば、実空気量と比較される所定空気量は、触媒床温が低くなるほど小さくなるように設定されるため、触媒の排気浄化能力に見合った態様で所定空気量を設定することができる。このため、触媒床温が低くなり排気浄化能力が低下するときには、未燃燃料成分の添加量を低減する補正が行われる際の閾値となる所定空気量を小さくすることによって、燃料の添加量が過多となる状態を抑制し、白煙の発生を好適に抑えるような燃料添加制御を実施することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記補正手段は、当該内燃機関の駆動に寄与する燃料噴射量と機関回転速度とに対応する未燃燃料成分の添加量をマップ化した添加量マップを補正することで、前記添加量の補正を行うことをその要旨としている。
【００１４】
同構成によれば、未燃燃料成分の添加量の補正は、内燃機関の駆動に寄与する燃料噴射量と機関回転速度とに対応する未燃燃料成分の添加量をマップ化した添加量マップを補正することで行われるため、このようなマップを用いることにより内燃機関の運転状態に見合った添加量の補正を容易に実施することができる。なお、こうしたマップを用いた補正としては、例えば、機関回転速度と燃料噴射量とに基づき添加量が設定される基本添加量マップと、この基本添加量マップよりも添加量が少なく設定される補正添加量マップとを用意しておき、実空気量が相対的に少ない場合には基本添加量マップを用い、実空気量が相対的に多い場合には補正添加量マップを用いて添加量を求めるといった手法を採用することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記推定手段は、当該内燃機関の排気温度の検出結果に基づいて触媒床温を推定することをその要旨としている。
【００１６】
同構成によれば、内燃機関の排気温度の検出結果に基づいて触媒床温を推定するため、触媒床温を精度よく推定することができる。なお、触媒床温の推定は、他のセンサによる検出値、又は機関回転速度や機関負荷（例えば燃料噴射量等）等の機関運転状態量から推定するようにしてもよい。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記排気温度は、前記触媒の排気下流側において検出される排気温度であることをその要旨としている。
【００１８】
同構成によれば、触媒の排気下流側において検出される排気温度によって触媒床温を推定するため、触媒を通過してきた排気の温度の検出によって、より精度よく触媒床温を推定することができる。例えば、触媒の排気上流側の排気温度を検出する場合には、触媒の下流側の温度が上昇していない等、精度よく触媒床温を推定できないことがあり、実空気量と触媒床温との関係に基づいた未燃燃料成分の添加量の補正を適切に行えないおそれがある。この点、触媒の排気下流側の排気温度から触媒床温を推定すると、実空気量との関係において白煙の発生が顕著になる状態を精度よく求めることができるため、未燃燃料成分の添加量の補正を好適に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図１〜５を参照して、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置を具体化した実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る排気浄化装置を搭載した車載内燃機関の構成図である。内燃機関１０は、各気筒１１に形成される燃焼室１２と、燃焼室１２に吸入空気を送り込む吸気通路１３と、燃焼室１２での燃焼により生じた排気が排出される排気通路１４とを備えている。
【００２０】
吸気通路１３には、その通路面積を可変とする吸気絞り弁１５が設けられ、その開度が制御されることにより燃焼室１２に吸入される空気量が調整される。吸気通路１３に吸入された空気は、燃焼室１２に設けられた燃料噴射弁１６より噴射された燃料と混合して混合気となり、燃焼室１２で燃焼する。また、吸気通路１３には、燃焼室１２に吸入される空気量を検出するためのエアフローメータ３１が設けられている。排気通路１４には、上流側から順に、ＮＯｘ触媒コンバータ１７、ＰＭフィルタ１８、酸化触媒コンバータ１９が設けられている。ＮＯｘ触媒コンバータ１７、ＰＭフィルタ１８、及び酸化触媒コンバータ１９には、燃焼室１２での燃焼により生じた排気が送り込まれる。
【００２１】
ＮＯｘ触媒コンバータ１７には、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されている。このＮＯｘ触媒は、排気の酸素濃度が高いときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気の酸素濃度が低いときにその吸蔵したＮＯｘを放出する。ＮＯｘ触媒は、上記ＮＯｘ放出時に、還元剤となる未燃燃料成分がその周囲に存在する還元雰囲気においてＮＯｘを還元して浄化する。
【００２２】
ＰＭフィルタ１８は、多孔質材料によって形成されており、これにより排気中のＰＭが捕集される。このＰＭフィルタ１８にも、ＮＯｘ触媒コンバータ１７と同様に、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されており、排気中のＮＯｘの浄化が行われる。また、このＮＯｘ触媒によって触発される反応により、上記捕集されたＰＭが燃焼（酸化）されて除去される。
【００２３】
酸化触媒コンバータ１９には、酸化触媒が担持されている。この酸化触媒は、排気中の炭化水素や一酸化炭素を酸化して浄化する。なお、排気通路１４のＰＭフィルタ１８の排気上流側及び排気下流側には、ＰＭフィルタ１８に流入する排気の温度である入ガス温度を検出する入ガス温度センサ３２、及びＰＭフィルタ１８通過後の排気の温度である出ガス温度を検出する出ガス温度センサ３３がそれぞれ設けられている。また、排気通路１４には、ＰＭフィルタ１８の排気上流側とその排気下流側との差圧を検出する差圧センサ３４が設けられている。また、ＰＭフィルタ１８と酸化触媒コンバータ１９との間には、排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ３５が設けられている。
【００２４】
さらに、内燃機関１０は、排気の一部を吸気通路１３内の空気に再循環させる排気再循環装置を備えている。排気再循環装置は、排気通路１４と吸気通路１３とを連通する排気再循環通路２０を備えて構成される。排気再循環通路２０には、通過する排気の流量を調整する調整弁２１が配設されている。
【００２５】
また、燃焼室１２に設けられた燃料噴射弁１６は、高圧燃料供給管２２を介してコモンレール２３に接続されている。コモンレール２３には、燃料ポンプ２４を通じて高圧燃料が供給される。コモンレール２３内の高圧燃料の圧力は、コモンレール２３に取り付けられたレール圧センサ２５によって検出される。さらに、燃料ポンプ２４からは、低圧燃料供給管２６を通じて、低圧燃料が添加弁２７に供給される。添加弁２７は、特定の気筒１１の排気ポートに配設されており、排気中に未燃燃料成分としての燃料を添加する。
【００２６】
こうした内燃機関１０の各種制御は、電子制御装置４０により実施されている。電子制御装置４０は、機関制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。
【００２７】
電子制御装置４０の入力ポートには、上述した各センサに加え、機関回転速度を検出するＮＥセンサ３６、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ３７、吸気絞り弁１５の開度を検出する吸気絞りセンサ３８等が接続されている。また電子制御装置４０の出力ポートには、吸気絞り弁１５、調整弁２１、燃料噴射弁１６、燃料ポンプ２４、添加弁２７等の駆動回路が接続されている。
【００２８】
電子制御装置４０は、上記各センサから入力される検出信号より把握される機関運転状態に応じて、上記出力ポートに接続された各機器類の駆動回路に指令信号を出力する。このようにして、吸気絞り弁１５の開度制御、調整弁２１の開度制御に基づく排気再循環制御、燃料噴射弁１６からの燃料噴射量、燃料噴射時期、及び燃料噴射圧の制御等の各種制御が電子制御装置４０により実施されている。
【００２９】
また、電子制御装置４０は、このような制御の一環として、添加弁２７から排気に対して燃料の添加を行う燃料添加制御を実施する。この燃料添加制御は、下記の各制御、すなわちＮＯｘ還元制御、ＰＭ再生制御、及びＳ被毒回復制御に際して実施される。
【００３０】
ＮＯｘ還元制御は、ＮＯｘ触媒コンバータ１７及びＰＭフィルタ１８のＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを、Ｎ２、ＣＯ２、ＮＯ２等に還元して放出するために行われる。ＮＯｘ還元制御時には、添加弁２７から排気へと一定の時間をおいて間欠的に燃料添加をすることで、ＮＯｘ触媒周囲の排気を酸素濃度が低く未燃燃料成分が多い状態とする、いわゆるリッチスパイクを間欠的に行うようにしている。これにより、ＮＯｘ触媒からのＮＯｘの放出及びその還元を促進して、ＮＯｘの還元浄化を図っている。
【００３１】
ＰＭ再生制御は、ＰＭフィルタ１８に捕集されたＰＭを燃焼させて排出することで、ＰＭフィルタ１８の目詰まりを解消するために行われる。ＰＭ再生制御時には、添加弁２７から排気への燃料添加を継続的に繰り返すことで、排気中や触媒上で添加された燃料を酸化させ、その酸化反応に伴う発熱で触媒床温を高温化することにより、ＰＭの燃焼を図っている。
【００３２】
Ｓ被毒回復制御は、ＮＯｘ触媒にＮＯｘとともに吸蔵された硫黄酸化物（ＳＯｘ）によって低下したＮＯｘ吸蔵能力を回復するために行われる。Ｓ被毒回復制御が開始されると、まずＰＭ再生制御と同様に、添加弁２７から排気へと継続的に燃料を添加することで、触媒床温を高温化する制御が行われる。その後、ＮＯｘ還元制御時と同様に、添加弁２７からの間欠的な燃料添加を行い、間欠的にリッチスパイクを行うことで、ＮＯｘ触媒からのＳＯｘの放出及びその還元を促進して、ＮＯｘ吸蔵能力の回復を図っている。
【００３３】
以上のように、電子制御装置４０は、添加弁２７からの燃料添加制御により、ＮＯｘ触媒コンバータ１７等の触媒に対して燃料の添加を行い、内燃機関１０の排気浄化性能の維持を図るようにしている。
【００３４】
ところで、上記のような燃料添加制御を実施する場合において、添加された燃料が十分に酸化されぬまま触媒をすり抜けて排出され、排気中に白煙が発生することがある。図２に、燃料添加制御時に白煙が発生するメカニズムを示す。燃料添加制御時に内燃機関１０が加速状態になると、燃焼室１２への吸入空気量が増加するとともに燃料噴射弁１６から噴射される燃料が増量されて、混合気の空燃比が通常よりもリッチとなる（ステップＳ１１０）。また、冷間運転時等、ＮＯｘ触媒コンバータ１７等の触媒床温が低い状態にあると、触媒の排気浄化能力が低下する（ステップＳ１２０）。そして、このように吸入空気量が増加し且つ触媒床温が低くなるような内燃機関１０の運転時に、添加弁２７から燃料が添加される（ステップＳ１３０）。すると、排気浄化能力の低下により触媒で反応しきれない燃料が触媒をすり抜けてしまうこととなり（ステップＳ１４０）、これにより排気中に白煙が発生する（ステップＳ１５０）。
【００３５】
ここで、図３に、触媒床温と吸入空気量とに対する白煙の発生状態を表したマップの一例を示す。同図の縦軸はエアフローメータ３１から検出される吸入空気の実空気量を示しており、横軸は出ガス温度センサ３３から検出される排気温度を示している。この図３においては、出ガス温度センサ３３から検出されるＰＭフィルタ１８の排気下流側の排気温度から、触媒床温を推定するようにしている。内燃機関１０の任意の運転状態で燃料添加制御を実施した場合、図中の「×」で示す状態のときに白煙が発生し、「○」で示す状態のときに白煙が発生しないという結果が得られる。この結果から、図中の境界線Ｘを境界として、実空気量が大きくなる領域Ｙで白煙が発生し、他の領域Ｚで白煙の発生がなくなっていることがわかる。また、触媒床温の低下に伴って排気浄化能力が低下することから、境界線Ｘは、触媒床温が低くなるほど空気量の値が小さくなるような形態となっている。なお、図３に示されるようなマップは、触媒の特性により異なってくるが、境界線Ｘ、領域Ｙ、及び領域Ｚの形態は、概ね共通したものとなる。
【００３６】
そこで、本実施形態の排気浄化装置は、図３に示すような触媒床温と吸入空気量との関係に基づいて、白煙の発生を防止するための制御を行う。具体的には、燃料添加制御時に吸入空気量と触媒床温とを監視し、図３の領域Ｙに示すような白煙の発生する可能性が高い運転状態を確認したときに、添加弁２７からの燃料の添加量を低減するような補正を行う。
【００３７】
図４は、このような添加量の補正を実行して、最終的な添加量を決定する添加量補正ルーチンを示している。この添加量補正ルーチンは、燃料添加制御の実施中に、所定時間毎の定時割込み処理として、電子制御装置４０によって周期的に実行される。
【００３８】
添加量補正ルーチンが開始されると、推定手段としての電子制御装置４０は、出ガス温度センサ３３から検出されるＰＭフィルタ１８の排気下流側の排気温度を取得し、この排気温度からＮＯｘ触媒コンバータ１７等の触媒床温を推定する（ステップＳ２１０）。そして、推定された触媒床温から、添加量の補正の要否を判定するための切替空気量（所定空気量）を算出する（ステップＳ２２０）。この切替空気量は、通常の燃料添加制御を行った場合に、内燃機関１０の運転状態が白煙の発生し易い状態にあるか、白煙の発生し難い状態にあるかを判断するための閾値となるものである。触媒が図３に示す特性を有するときには、白煙の発生する領域Ｙと白煙の発生しない領域Ｚとの境界線Ｘから切替空気量を求める。例えば、排気温度が２００℃であるときには、境界線Ｘとの交点から切替空気量がＡｇ／ｓであると算出することができる。
【００３９】
次いで、電子制御装置４０は、検出手段としてのエアフローメータ３１から検出される吸入空気の実空気量を取得する（ステップＳ２３０）。そして、取得された実空気量が、上記のように設定される切替空気量よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２４０）。実空気量が切替空気量以下である場合（Ｓ２４０でＮＯ）は、内燃機関１０の運転状態が白煙の発生し難い状態にある、例えば図３の領域Ｚにあると判断できるため、燃料の添加量の補正を行わなくても白煙の発生を抑えることができる。このため、電子制御装置４０は、添加量の補正を行うことなく、通常時に用いられる基本添加量マップに基づいて燃料の添加量を求める（ステップＳ２５０）。
【００４０】
一方、実空気量が切替空気量を超える場合（Ｓ２４０でＹＥＳ）は、内燃機関１０の運転状態が白煙の発生し易い状態にある、例えば図３の領域Ｙにあると判断できる。このため、補正手段としての電子制御装置４０は、添加弁２７から添加される燃料の添加量を低減するような補正を行う。具体的には、基本添加量マップよりも添加量が少なく設定された補正添加量マップに基づいて燃料の添加量を求める（ステップＳ２６０）。
ここで、図５を参照して、基本添加量マップ及び補正添加量マップについて説明する。図５（ａ）は基本添加量マップを示したものであり、図５（ｂ）は補正添加量マップを示したものである。同図に示すように、各マップは、電子制御装置４０により制御される燃料噴射弁１６からの燃料噴射量と、ＮＥセンサ３６から検出される機関回転速度とに対応する添加量をマップ化したものである。すなわち、各マップは、燃料噴射量と機関回転速度とによって、所定間隔で添加弁２７から添加される１回あたりの燃料の添加量が求められるように構成されている。例えば、図５（ａ）に示す基本添加量マップにおいて、機関回転速度が２０００ｒｐｍで燃料噴射量が４０ｍｍ３／ｓｔ（ストローク）の場合は、１回あたりの燃料の添加量がＥｉｊ（ｍｍ３）になる。
【００４１】
このように求められる添加量は、基本添加量マップを使用した場合と補正添加量マップを使用した場合とで異なるものとなり、同一の機関回転速度及び燃料噴射量から求められる各添加量は、補正添加量マップを使用したときの方が、その値が小さくなるように設定されている。すなわち、基本添加量マップにおける任意の添加量Ｅｘｙ（ｍｍ３）と、補正添加量マップを用いて同一の機関回転速度及び燃料噴射量から求められる添加量Ｅ’ｘｙ（ｍｍ３）とを比較すると、添加量Ｅ’ｘｙが添加量Ｅｘｙ以下となるように設定される。
以上のように基本添加量マップ及び補正添加量マップが構成されるため、補正添加量マップから求められる添加量は、基本添加量マップから求められる添加量よりも必ず低減されることになる。電子制御装置４０は、ステップＳ２６０において、こうした補正添加量マップを用いることにより、燃料の添加量を低減するような補正を行っている。
【００４２】
電子制御装置４０は、このようにしてステップＳ２５０又はステップＳ２６０で求められた添加量を補正後添加量として決定し（ステップＳ２７０）、この補正後添加量に対して添加学習値に基づいた修正を行う（ステップＳ２８０）。添加学習値としては、例えば添加弁２７に付着したデポジットの堆積量等が挙げられ、このような添加弁２７の作動状態等によって、補正後添加量が修正される。そして、電子制御装置４０は、修正された補正後添加量から、燃料添加制御時に添加される燃料の添加量を最終的に決定し（ステップＳ２９０）、このルーチンを終了する。
【００４３】
このようにして、電子制御装置４０は、内燃機関１０の運転状態が白煙の発生する可能性が高い状態にあるときには、添加弁２７からの燃料の添加量を低減する補正を行う。そして、補正により求められた添加量に基づいて燃料添加制御を行うことで、燃料が触媒をすり抜けて排出されることを抑え、白煙の発生を抑制している。
【００４４】
上記実施形態の内燃機関の排気浄化装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、図３に示されるようなマップにより、触媒床温と実空気量とに基づいて、燃料添加制御による添加弁２７からの燃料の添加量を補正するため、ＮＯｘ触媒コンバータ１７等の触媒の排気浄化能力に応じて浄化を行うことができる排気の空気量と、触媒を通過する実空気量との関係から、燃料の添加量を補正することができる。このため、ＮＯｘ触媒コンバータ１７等の触媒の排気浄化能力を超える量の排気が送り込まれて、添加弁２７からの燃料の添加量が過多となることを抑えることができる。従って、触媒床温が低く排気浄化能力が低下している状態で添加弁２７から多量に燃料が添加されることや、内燃機関１０の加速時等、空燃比が通常運転時よりもリッチとなる状態で添加弁２７から燃料が添加されることを抑制することができる。これにより、添加された燃料が十分に酸化されぬまま排気通路１４から外部へ排出されてしまうことを抑えることができ、排気中の白煙の発生を抑制することができる。
【００４５】
（２）上記実施形態では、燃料の添加量の補正により、ＮＯｘ触媒コンバータ１７等の触媒の排気浄化能力に見合った添加量を設定することができる。このため、添加量が過少となり触媒床温の昇温が遅れることや、添加量が過多となり不必要に燃料を消費してしまうことを抑えることができ、効率よく排気の浄化を行いつつ燃費の悪化を抑制することができる。
【００４６】
（３）上記実施形態では、実空気量が切替空気量を超える場合は、添加弁２７から添加される燃料の添加量を低減するような補正を行うため、白煙の発生する可能性が高まる状態において添加量を低減することで、白煙の発生を抑えつつ燃費の悪化を抑制することができる。また、触媒床温及び図３に示されるようなマップに基づいて切替空気量を算出するため、内燃機関１０の運転状態が白煙の発生し易い状態にあるか、白煙の発生し難い状態にあるかを的確に判断することができる。
【００４７】
（４）上記実施形態では、切替空気量は、図３に示すように触媒床温が低くなるほど小さくなるように設定されるため、触媒の排気浄化能力に見合った態様で切替空気量を設定することができる。このため、触媒床温が低くなり排気浄化能力が低下するときには、切替空気量を小さくすることで、燃料の添加量が過多となる状態を抑制し、白煙の発生を好適に抑えるような燃料添加制御を実施することができる。
【００４８】
（５）上記実施形態では、燃料の添加量の補正は、燃料噴射量と機関回転速度とに対応する添加量をマップ化した各添加量マップを用いることで行われるため、こうしたマップを用いることにより内燃機関の運転状態に見合った添加量の補正を実施することができる。
【００４９】
（６）上記実施形態では、電子制御装置４０は、出ガス温度センサ３３により検出されるＮＯｘ触媒コンバータ１７及びＰＭフィルタ１８の排気下流側の排気温度を取得し、この排気温度からＮＯｘ触媒コンバータ１７等の触媒床温を推定するため、触媒を通過してきた排気の温度の検出によって、精度よく触媒床温を推定することができる。このため、実空気量との関係において白煙の発生し易い状態を精度よく求めることができ、燃料の添加量の補正を好適に実施することができる。
【００５０】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、実空気量が切替空気量を超える場合に、添加弁２７から添加される燃料の添加量を低減するような補正を行っているが、触媒の特性に基づいて実空気量の変化に応じて添加量の補正量を変化させるような補正を行うようにしてもよい。例えば、実空気量の変化に応じて基本添加量マップの添加量を可変設定する等の手法により、添加量の補正量を変化させることができる。
【００５１】
・上記実施形態では、基本添加量マップ及び補正添加量マップを用いることで燃料の添加量の補正を行っているが、こうしたマップを用いずに添加量の補正を行うようにしてもよい。また、このようなマップに対して他の機関運転状態量を加味して添加量の補正を行うようにしてもよい。
【００５２】
・上記実施形態では、出ガス温度センサ３３により検出されるＮＯｘ触媒コンバータ１７及びＰＭフィルタ１８の排気下流側の排気温度から触媒床温を推定するようにしているが、排気上流側に設けられた入ガス温度センサ３２により検出される排気温度から触媒床温を推定するようにしてもよい。図６は、図３に示すマップの横軸を、入ガス温度センサ３２により検出される排気温度にしたものである。同図に示すように、入ガス温度センサ３２による検出値を使用した場合、白煙が発生する領域Ｙ’と白煙が発生しない領域Ｚ’とは、図３とほぼ同様の傾向をもって表されるが、領域Ｙ’と領域Ｚ’との境界線Ｘ’は不明確となる。このように、触媒の排気上流側の排気温度から触媒床温を推定しても、ある程度の精度をもって白煙の発生する領域を導くことができるが、図３に示すように触媒の排気下流側の排気温度から触媒床温を推定することが好ましい。
【００５３】
・上記実施形態では、排気温度の検出により触媒床温を推定するようにしているが、他のセンサによる検出値、又は機関回転速度や機関負荷等の機関運転状態量から触媒床温を推定するようにしてもよい。
【００５４】
・上記実施形態では、添加弁２７から燃料を添加することにより燃料添加制御を実施するようにしているが、燃料噴射弁１６からの燃料噴射の後、例えば排気行程中での燃料噴射であるポスト噴射等により燃料添加制御を実施するようにしてもよい。ポスト噴射等により燃料添加制御が実施される場合においても、同様の原理を用いて本発明を適用することができる。また、添加弁２７からの燃料の添加と、燃料噴射弁１６からのポスト噴射等との両者により燃料添加制御を実施するようにしてもよい。この場合は、これらの少なくとも一方の燃料の添加に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る排気浄化装置を搭載した車載内燃機関の構成図。
【図２】燃料添加制御時に白煙が発生するメカニズムを示すチャート。
【図３】触媒床温と吸入空気量とに対する白煙の発生状態を表すマップ。
【図４】添加量補正ルーチンのフローチャート。
【図５】（ａ）は基本添加量マップ、（ｂ）は補正添加量マップ。
【図６】触媒床温と吸入空気量とに対する白煙の発生状態を表すマップ。
【符号の説明】
【００５６】
１０…内燃機関、１２…燃焼室、１３…吸気通路、１４…排気通路、１５…吸気絞り弁、１６…燃料噴射弁、１７…ＮＯｘ触媒コンバータ、１８…ＰＭフィルタ、１９…酸化触媒コンバータ、２７…添加弁、３１…エアフローメータ、３２…入ガス温度センサ、３３…出ガス温度センサ、４０…電子制御装置。
【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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