(57)【要約】【課題】  エンジンの運転状態が過渡状態となった場合であってもＮＯｘ生成量を正確に認識することが可能な内燃機関のＮＯｘ生成量推定装置及び内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】  エンジン１の標準運転状態での過給圧力、吸入空気量、ＮＯｘ生成量を認識しておく。吸気マニホールドの内部の実過給圧力及び実吸入空気量を検出し、上記標準過給圧力及び標準吸入空気量との偏差からＮＯｘ生成量補正係数を求め、上記標準ＮＯｘ生成量に対してＮＯｘ生成量補正係数により補正を行って実際のＮＯｘ生成量を推定する。【選択図】図５
2007040186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入空気を過給する過給機を備えた内燃機関の運転時におけるＮＯｘ生成量を推定するための装置であって、
上記内燃機関の標準運転状態におけるＮＯｘ生成量を認識する標準ＮＯｘ生成量認識手段と、
上記内燃機関の運転状態に応じて決定される過給機の標準過給圧力を認識する標準過給圧力認識手段と、
上記内燃機関の吸気系の実過給圧力を検出する実過給圧力検出手段と、
上記標準過給圧力認識手段及び実過給圧力検出手段の出力を受け、上記標準過給圧力と実過給圧力との差に応じてＮＯｘ生成量補正値を求める補正値算出手段と、
上記標準ＮＯｘ生成量認識手段によって認識されている内燃機関の標準運転状態におけるＮＯｘ生成量を、上記補正値算出手段によって算出されたＮＯｘ生成量補正値によって補正することにより実際のＮＯｘ生成量を推定するＮＯｘ生成量推定手段とを備えていることを特徴とする内燃機関のＮＯｘ生成量推定装置。
【請求項２】
内燃機関の運転時におけるＮＯｘ生成量を推定するための装置であって、
上記内燃機関の標準運転状態におけるＮＯｘ生成量を認識する標準ＮＯｘ生成量認識手段と、
上記内燃機関の運転状態に応じて決定される標準吸入空気量を認識する標準吸入空気量認識手段と、
上記内燃機関の吸気系の実吸入空気量を検出する実吸入空気量検出手段と、
上記標準吸入空気量認識手段及び実吸入空気量検出手段の出力を受け、上記標準吸入空気量と実吸入空気量との差に応じてＮＯｘ生成量補正値を求める補正値算出手段と、
上記標準ＮＯｘ生成量認識手段によって認識されている内燃機関の標準運転状態におけるＮＯｘ生成量を、上記補正値算出手段によって算出されたＮＯｘ生成量補正値によって補正することにより実際のＮＯｘ生成量を推定するＮＯｘ生成量推定手段とを備えていることを特徴とする内燃機関のＮＯｘ生成量推定装置。
【請求項３】
吸入空気を過給する過給機を備えた内燃機関の運転時におけるＮＯｘ生成量を推定するための装置であって、
上記内燃機関の標準運転状態におけるＮＯｘ生成量を認識する標準ＮＯｘ生成量認識手段と、
上記内燃機関の運転状態に応じて決定される過給機の標準過給圧力を認識する標準過給圧力認識手段と、
上記内燃機関の運転状態に応じて決定される標準吸入空気量を認識する標準吸入空気量認識手段と、
上記内燃機関の吸気系の実過給圧力を検出する実過給圧力検出手段と、
上記内燃機関の吸気系の実吸入空気量を検出する実吸入空気量検出手段と、
上記標準過給圧力認識手段、実過給圧力検出手段、標準吸入空気量認識手段及び実吸入空気量検出手段の各出力を受け、上記標準過給圧力と実過給圧力との差及び標準吸入空気量と実吸入空気量との差に応じてＮＯｘ生成量補正値を求める補正値算出手段と、
上記標準ＮＯｘ生成量認識手段によって認識されている内燃機関の標準運転状態におけるＮＯｘ生成量を、上記補正値算出手段によって算出されたＮＯｘ生成量補正値によって補正することにより実際のＮＯｘ生成量を推定するＮＯｘ生成量推定手段とを備えていることを特徴とする内燃機関のＮＯｘ生成量推定装置。
【請求項４】
上記請求項１、２または３記載の内燃機関のＮＯｘ生成量推定装置において、
内燃機関の吸気系の実吸入空気温度を検出する実吸入空気温度検出手段を備え、
補正値算出手段は、予め設定された内燃機関の標準運転状態における吸入空気温度と上記実吸入空気温度との差に応じてＮＯｘ生成量補正値を変更するよう構成されていることを特徴とする内燃機関のＮＯｘ生成量推定装置。
【請求項５】
上記請求項１〜４のうち何れか一つに記載の内燃機関のＮＯｘ生成量推定装置によって推定されたＮＯｘ生成量に応じてＮＯｘ還元動作を実行する内燃機関の制御装置において、
内燃機関の排気系には、排気中のＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒が備えられており、この内燃機関の排気系におけるＮＯｘ吸蔵触媒の上流側にはＮＯｘ還元用の添加剤を添加する添加手段が備えられており、ＮＯｘ生成量推定手段によって推定されたＮＯｘ生成量の積算量が所定量に達した際、上記添加手段から添加剤を添加するＮＯｘ還元動作を実行する構成とされていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に搭載される内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ場合もある）に適用されるＮＯｘ生成量推定装置及び内燃機関の制御装置に係る。特に、本発明は、ＮＯｘ生成量推定動作の信頼性を向上するための対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディーゼルエンジン等のように希薄燃焼を行う内燃機関では、高い空燃比（リーン雰囲気）の混合気を燃焼させる運転領域が全運転領域の大部分を占めている。このため、この種のエンジンの排気系には、排気ガス中に含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を吸蔵（吸収）するためのＮＯｘ吸蔵剤（ＮＯｘ吸蔵触媒）が備えられ、排気ガスを浄化するようにしている。
【０００３】
一方、上記ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵量が飽和状態に達した場合には、このＮＯｘを還元させてＮＯｘ吸蔵触媒を回復させる必要がある。例えば下記の特許文献１には、ＮＯｘを還元させる構成として、ＮＯｘ吸蔵触媒よりも上流にＮＯｘ還元剤（軽油等の燃料）を添加することにより、燃料を熱分解させることで炭化水素を発生させ、この炭化水素を還元剤としてＮＯｘの還元を促進させることが開示されている。
【０００４】
また、このＮＯｘ還元動作は適切なタイミングで実行することが望まれている。つまり、ＮＯｘ吸蔵量が未だ僅かであるにも拘わらずＮＯｘ還元動作を実行させたのでは、上記添加回数が必要以上に増加して燃料消費率の悪化を招いてしまう一方、ＮＯｘ吸蔵量が飽和状態に達しているにも拘わらずＮＯｘ還元動作が実行されない場合には、ＮＯｘ吸蔵作用が十分に行えずエミッションの悪化を招いてしまう可能性がある。このため、ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵量は正確に認識しておく必要がある。例えば下記の特許文献２には、エンジンの燃焼圧力と吸気酸素濃度とを検出し、これらを基にＮＯｘ生成量を算出することが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２７８３５６号公報
【特許文献２】特開２００２−３７１８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を正確に認識しておくためには、エンジンの運転状態を監視しておき、この運転状態、例えばエンジン回転数や各気筒内への燃料噴射量からＮＯｘ生成量マップ等を用いてＮＯｘ生成量を認識していく必要がある。
【０００６】
しかしながら、エンジンの運転状態が過渡状態である際には、ＮＯｘ生成量を正確に認識することが困難になる。
【０００７】
例えば、可変容量型ターボチャージャ（可変ノズル型ターボチャージャ等）を備えたエンジンにおいて、過給圧力が低い状況ではＮＯｘ生成量を正確に認識することが困難になる。その理由は以下のとおりである。この種のターボチャージャは、一般にエンジン回転数及び燃料噴射量、更には吸入空気温度等の環境補正分に基づいて過給圧力の目標値が設定され、この目標値と実際に検出された過給圧力との差を小さくするようにフィードバック制御がなされている。このため、上記ＮＯｘ生成量マップは、このフィードバック制御実行時のエンジンの運転状態に基づいてＮＯｘ生成量が求められるようになっている。ところが、ターボチャージャの過給圧力が低い状況では、このフィードバック制御が禁止され（所謂オープン制御に切り換わり）、例えばエンジン回転数及び燃料噴射量のみに基づいて過給圧力が制御されることになる。従って、このような運転状態にあっては、実過給圧力が目標過給圧力に近付くようにフィードバック制御が行われていることを前提として作成された上記ＮＯｘ生成量マップによって求められるＮＯｘ生成量（推定値）に対して、実際のＮＯｘ生成量が大きく異なってしまう可能性がある。
【０００８】
同様に、例えば、自動車の加速時などのように、エンジンの負荷が一時的に増大する状況では、吸入空気量の増大に伴ってＮＯｘ生成量が増大する傾向にあるが、上記ＮＯｘ生成量マップは、定常運転状態でのエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいてＮＯｘ生成量が求められるようになっているため、この過渡運転時における一時的なＮＯｘ生成量の増大を求めることは困難である。このため、この場合にもＮＯｘ生成量マップによって求められるＮＯｘ生成量（推定値）に対して、実際のＮＯｘ生成量が大きく異なってしまう可能性がある。
【０００９】
以上のように、これまでのＮＯｘ生成量推定動作では、エンジンの運転状態が過渡状態になった際のＮＯｘ生成量を正確に認識することが困難であったため、ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を正確に認識することが難しかった。その結果、ＮＯｘ吸蔵量が未だ僅かであるにも拘わらずＮＯｘ還元動作を実行させてしまって燃料消費率の悪化を招いたり、ＮＯｘ吸蔵量が飽和状態に達しているにも拘わらずＮＯｘ還元動作が実行できずエミッションの悪化を招いてしまう可能性があった。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの運転状態が過渡状態となった場合であってもＮＯｘ生成量を正確に認識することが可能な内燃機関のＮＯｘ生成量推定装置及び内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
−発明の概要−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、内燃機関の標準運転時（実験室等の標準環境下である標準状態（過渡運転をさせない状態）での運転時：ベンチテスト）における過給圧や吸入空気量と、実際の内燃機関の運転状態（過渡運転状態を含む）においてセンシングされた過給圧や吸入空気量との間でのＮＯｘ生成量の偏差（過給圧偏差や吸入空気量偏差に応じたＮＯｘ生成量の偏差）に相関のある補正値を求め、この補正値によって、上記標準運転時におけるＮＯｘ生成量を求めるためのマップ等により得られるＮＯｘ生成量を補正して正確なＮＯｘ生成量を推定するようにしている。
【００１２】
−解決手段−
具体的に、本発明は、吸入空気を過給する過給機を備えた内燃機関の運転時におけるＮＯｘ生成量を推定するための装置を前提とする。このＮＯｘ生成量推定装置に対し、標準ＮＯｘ生成量認識手段、標準過給圧力認識手段、実過給圧力検出手段、補正値算出手段、ＮＯｘ生成量推定手段を備えさせている。標準ＮＯｘ生成量認識手段は、上記内燃機関の標準運転状態におけるＮＯｘ生成量を認識している。ここでいう内燃機関の標準運転状態におけるＮＯｘ生成量とは、例えば実験室でのベンチテストにおいて一定環境下（例えば、１気圧、２５℃の環境）で且つ過渡な運転を実行させない状況でのエンジン回転数や燃料噴射量等に基づいて得られるＮＯｘ生成量である（以下の説明での「標準運転」においても同様）。標準過給圧力認識手段は、上記内燃機関の運転状態に応じて決定される過給機の標準過給圧力を認識している。ここでいう標準過給圧力とは、上記と同様に実験室でのベンチテストにおいて一定環境下で且つ過渡な運転を実行させない状況でのエンジン回転数や燃料噴射量等に基づいて制御される過給圧力である（以下の説明での「標準過給圧力」においても同様）。実過給圧力検出手段は、上記内燃機関の吸気系の実過給圧力を検出するものである。つまり、過給圧力のセンシング値である。補正値算出手段は、上記標準過給圧力認識手段及び実過給圧力検出手段の出力を受け、上記標準過給圧力と実過給圧力との差に応じてＮＯｘ生成量補正値を求めるものである。そして、ＮＯｘ生成量推定手段は、上記標準ＮＯｘ生成量認識手段によって認識されている内燃機関の標準運転状態におけるＮＯｘ生成量を、上記補正値算出手段によって算出されたＮＯｘ生成量補正値によって補正することにより実際のＮＯｘ生成量を推定するものである。
【００１３】
この特定事項により、内燃機関の運転時には、実過給圧力検出手段が吸気系の実過給圧力を検出している。そして、この検出された実過給圧力と、標準過給圧力認識手段が認識している標準過給圧力との差に応じて補正値算出手段がＮＯｘ生成量補正値を求める。このＮＯｘ生成量補正値は、実際の内燃機関の運転状態（標準過給圧力に対する実過給圧力の偏差）を反映した上記実過給圧力に相関のある補正値（内燃機関が標準運転状態にあるときのＮＯｘ生成量に対する補正係数）として得られるものである。従って、ＮＯｘ生成量推定手段が、上記標準ＮＯｘ生成量認識手段によって認識されているＮＯｘ生成量を、このＮＯｘ生成量補正値によって補正することにより実際のＮＯｘ生成量を推定することが可能になる。このように、標準過給圧力と実過給圧力の偏差に応じてＮＯｘ生成量を補正して実際のＮＯｘ生成量を求めるようにしているため、内燃機関の運転状態が過渡状態である際のＮＯｘ生成量を正確に認識することができ、例えばＮＯｘ還元動作を適切なタイミングで実行することが可能になる。特に、吸入空気温度等の環境補正分が導入されていない標準過給圧力に対してＮＯｘ生成量補正値による補正を行って実際のＮＯｘ生成量を求めるようにしているので、環境補正分に起因するバラツキの発生を抑制でき、よりいっそう高い精度でＮＯｘ生成量を推定することができる。
【００１４】
また、上記の目的を達成するための他の解決手段としては以下のものが挙げられる。内燃機関の運転時におけるＮＯｘ生成量を推定するための装置を前提とする。このＮＯｘ生成量推定装置に対し、標準ＮＯｘ生成量認識手段、標準吸入空気量認識手段、実吸入空気量検出手段、補正値算出手段、ＮＯｘ生成量推定手段を備えさせている。標準ＮＯｘ生成量認識手段は、上記内燃機関の標準運転状態におけるＮＯｘ生成量を認識している。標準吸入空気量認識手段は、上記内燃機関の運転状態に応じて決定される標準吸入空気量を認識している。実吸入空気量検出手段は、上記内燃機関の吸気系の実吸入空気量を検出するものである。補正値算出手段は、上記標準吸入空気量認識手段及び実吸入空気量検出手段の出力を受け、上記標準吸入空気量と実吸入空気量との差に応じてＮＯｘ生成量補正値を求めるものである。ＮＯｘ生成量推定手段は、上記標準ＮＯｘ生成量認識手段によって認識されている内燃機関の標準運転状態におけるＮＯｘ生成量を、上記補正値算出手段によって算出されたＮＯｘ生成量補正値によって補正することにより実際のＮＯｘ生成量を推定するものである。
【００１５】
この特定事項によっても上述した解決手段と同様の作用を得ることができる。つまり、内燃機関の運転時には、実吸入空気量検出手段が吸気系の実吸入空気量を検出している。そして、この検出された実吸入空気量と、標準吸入空気量認識手段が認識している標準吸入空気量との差に応じて補正値算出手段がＮＯｘ生成量補正値を求める。このＮＯｘ生成量補正値は、実際の内燃機関の運転状態（標準吸入空気量に対する実吸入空気量の偏差）を反映した上記実吸入空気量に相関のある補正値（内燃機関が標準運転状態にあるときのＮＯｘ生成量に対する補正係数）として得られるものである。従って、ＮＯｘ生成量推定手段が、上記標準ＮＯｘ生成量認識手段によって認識されているＮＯｘ生成量を、このＮＯｘ生成量補正値によって補正することにより実際のＮＯｘ生成量を推定することが可能になる。このように、標準吸入空気量と実吸入空気量の偏差に応じてＮＯｘ生成量を補正して実際のＮＯｘ生成量を求めるようにしているため、内燃機関の運転状態が過渡状態である際のＮＯｘ生成量を正確に認識することができ、例えばＮＯｘ還元動作を適切なタイミングで実行することが可能になる。また、環境補正分に起因するバラツキの発生を抑制できるため、高い精度でＮＯｘ生成量を推定することができる。
【００１６】
また、上述した各解決手段の構成を兼ね備えた構成、つまり、標準過給圧力に対する実過給圧力の偏差及び標準吸入空気量に対する実吸入空気量の偏差のそれぞれを反映した補正値によって実際のＮＯｘ生成量を求めるようにした構成としては以下のものが挙げられる。
【００１７】
吸入空気を過給する過給機を備えた内燃機関の運転時におけるＮＯｘ生成量を推定するための装置を前提とする。このＮＯｘ生成量推定装置に対し、標準ＮＯｘ生成量認識手段、標準過給圧力認識手段、標準吸入空気量認識手段、実過給圧力検出手段、実吸入空気量検出手段、補正値算出手段、ＮＯｘ生成量推定手段を備えさせている。標準ＮＯｘ生成量認識手段は、上記内燃機関の標準運転状態におけるＮＯｘ生成量を認識している。標準過給圧力認識手段は、上記内燃機関の運転状態に応じて決定される過給機の標準過給圧力を認識している。標準吸入空気量認識手段は、上記内燃機関の運転状態に応じて決定される標準吸入空気量を認識している。実過給圧力検出手段は、上記内燃機関の吸気系の実過給圧力を検出するものである。実吸入空気量検出手段は、上記内燃機関の吸気系の実吸入空気量を検出するものである。補正値算出手段は、上記標準過給圧力認識手段、実過給圧力検出手段、標準吸入空気量認識手段及び実吸入空気量検出手段の各出力を受け、上記標準過給圧力と実過給圧力との差及び標準吸入空気量と実吸入空気量との差に応じてＮＯｘ生成量補正値を求めるものである。そして、ＮＯｘ生成量推定手段は、上記標準ＮＯｘ生成量認識手段によって認識されている内燃機関の標準運転状態におけるＮＯｘ生成量を、上記補正値算出手段によって算出されたＮＯｘ生成量補正値によって補正することにより実際のＮＯｘ生成量を推定する。
【００１８】
上述した各解決手段において、更に吸入空気温度に応じて上記ＮＯｘ生成量補正値を変更する、つまり、標準過給圧力に対する実過給圧力の偏差に基づいて得られたＮＯｘ生成量補正値や及び標準吸入空気量に対する実吸入空気量の偏差に基づいて得られたＮＯｘ生成量補正値を更に補正するための構成としては以下のものが挙げられる。内燃機関の吸気系の実吸入空気温度を検出する実吸入空気温度検出手段を備えさせ、補正値算出手段が、予め設定された内燃機関の標準運転状態における吸入空気温度と上記実吸入空気温度との差に応じてＮＯｘ生成量補正値を変更する構成としたものである。
【００１９】
このように実過給圧力や実吸入空気量に応じて求めたＮＯｘ生成量補正値に対して更に実吸入空気温度による補正を加えることにより、そのＮＯｘ生成量補正値での補正によって得られる実際のＮＯｘ生成量の推定精度をいっそう高めることができる。特に、この解決手段は、例えばインタクーラを採用する内燃機関等のように、環境が吸気温度に与える影響が大きい仕様の内燃機関においては有効であり、ＮＯｘ生成量推定の精度を高めることができる。また、寒冷地（外気温度の低い状況）におけるＮＯｘ生成量推定の精度を高めることもできる。
【００２０】
また、上述した各解決手段に係るＮＯｘ生成量推定装置によって推定されたＮＯｘ生成量に応じてＮＯｘ還元動作を実行する内燃機関の制御装置の構成としては以下のものが挙げられる。つまり、内燃機関の排気系には、排気中のＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒が備えられており、この内燃機関の排気系におけるＮＯｘ吸蔵触媒の上流側にはＮＯｘ還元用の添加剤を添加する添加手段が備えられていて、上記ＮＯｘ生成量推定手段によって推定されたＮＯｘ生成量の積算量が所定量に達した際、上記添加手段から添加剤を添加するＮＯｘ還元動作を実行する構成とされた内燃機関の制御装置である。
【００２１】
このように、上記各解決手段に係るＮＯｘ生成量推定装置によってＮＯｘ生成量を正確に推定し、この推定値に基づいてＮＯｘ還元動作を実行するようにしているため、ＮＯｘ吸蔵量が未だ僅かであるにも拘わらずＮＯｘ還元動作を実行させてしまうことによる燃料消費率の悪化や、ＮＯｘ吸蔵量が飽和状態に達しているにも拘わらずＮＯｘ還元動作が実行されないことによるエミッションの悪化といった不具合を解消することが可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、内燃機関の標準運転時における過給圧や吸入空気量と、実際の内燃機関の運転状態においてセンシングされた過給圧や吸入空気量との間でのＮＯｘ生成量の偏差を考慮した補正値を利用してＮＯｘ生成量を求めるようにしている。このため、エンジンの運転状態が過渡状態である際のＮＯｘ生成量を正確に認識することができ、ＮＯｘ生成量を高精度で求めることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒（例えば直列４気筒）ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明する。
【００２４】
−エンジンの構成説明−
先ず、本実施形態に係るディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の概略構成について説明する。図１は本実施形態に係るエンジン１及びその制御系統の概略構成図である。
【００２５】
この図１に示すように、本実施形態に係るエンジン１は、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系６、排気系７等を主要部として構成されるディーゼルエンジンシステムである。
【００２６】
燃料供給系２は、サプライポンプ２１、コモンレール２２、燃料噴射弁２３、遮断弁２４、燃料添加ノズル２６、機関燃料通路２７、添加燃料通路２８等を備えて構成されている。
【００２７】
上記サプライポンプ２１は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路２７を介してコモンレール２２に供給する。コモンレール２２は、サプライポンプ２１から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各燃料噴射弁２３に分配する。燃料噴射弁２３は、その内部に電磁ソレノイドを備え、適宜開弁して燃焼室３内に燃料を噴射供給する。
【００２８】
また、上記サプライポンプ２１は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を、添加燃料通路２８を介して燃料添加ノズル（還元剤噴射ノズル）２６に供給する。添加燃料通路２８には、緊急時において添加燃料通路２８を遮断して燃料添加を停止するための上記遮断弁２４が備えられている。
【００２９】
また、上記燃料添加ノズル２６は、後述するＥＣＵ４による添加制御動作によって排気系への燃料添加量が目標添加量となるように、また、燃料添加タイミングが所定タイミングとなるように開弁時期が制御される電子制御式の開閉弁により構成されている。つまり、この燃料添加ノズル２６から所望の燃料が適宜のタイミングで排気系７（排気ポート７１から排気マニホールド７２）に噴射供給される構成となっている。
【００３０】
吸気系６は、シリンダヘッドに形成された吸気ポートに接続される吸気マニホールド６３を備え、この吸気マニホールド６３に、吸気通路を構成する吸気管６４が接続されている。また、この吸気通路には、上流側から順にエアクリーナ６５、エアフローメータ４３、スロットル弁６２が配設されている。上記エアフローメータ４３は、エアクリーナ６５を介して吸気通路に流入される空気量に応じた電気信号を出力するようになっている。
【００３１】
排気系７は、シリンダヘッドに形成された排気ポート７１に接続される排気マニホールド７２を備え、この排気マニホールド７２、排気通路を構成する排気管７３，７４が接続されている。また、この排気通路には、後述するＮＯｘ吸蔵触媒（ＮＳＲ触媒）７５及びＤＰＮＲ触媒７６を備えたマニバータ７７が配設されている。
【００３２】
更に、このエンジン１には、過給機（ターボチャージャ）５が設けられている。このターボチャージャ５は、タービンシャフト５Ａを介して連結されたタービンホイール５Ｂ及びコンプレッサホイール５Ｃを備えている。コンプレッサホイール５Ｃは吸気管６４内部に臨んで配置され、タービンホイール５Ｂは排気管７３内部に臨んで配置されている。このためターボチャージャ５は、タービンホイール５Ｂが受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサホイール５Ｃを回転させ、吸気圧を高めるといったいわゆる過給を行なうようになっている。
【００３３】
吸気系６の吸気管６４には、ターボチャージャ５での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ６１が設けられている。このインタークーラ６１よりも更に下流側に設けられた上記スロットル弁６２は、その開度を無段階に調整することができる電子制御式の開閉弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、この吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有している。
【００３４】
また、エンジン１には、吸気系６と排気系７とを接続する排気還流通路（ＥＧＲ通路）８が設けられている。このＥＧＲ通路８は、排気の一部を適宜吸気系６に還流させて燃焼室３へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ発生量を低減させるものである。また、このＥＧＲ通路８には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に調整することができるＥＧＲ弁８１と、ＥＧＲ通路８を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ８２とが設けられている。
【００３５】
排気系７において、タービンホイール５Ｂの下流に備えられた上記ＮＳＲ（ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒７５及びＤＰＮＲ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒７６について以下に説明する。
【００３６】
ＮＳＲ触媒７５は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であって、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を担体とし、この担体上に例えばカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）のようなアルカリ土類、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）のような希土類と、白金（Ｐｔ）のような貴金属とが担持された構成となっている。
【００３７】
このＮＳＲ触媒７５は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはＮＯｘを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元成分（例えば燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においてはＮＯｘをＮＯ2若しくはＮＯに還元して放出する。ＮＯ2やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気中のＨＣやＣＯと速やかに反応することによってさらに還元されてＮ2となる。また、ＨＣやＣＯは、ＮＯ2やＮＯを還元することで、自身は酸化されてＨ2ＯやＣＯ2となる。すなわち、ＮＳＲ触媒７５に導入される排気中の酸素濃度やＨＣ成分を適宜調整することにより、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化することができるようになっている。
【００３８】
一方、ＤＰＮＲ触媒７６は、モノリス構造に形成された壁部を有するフィルタであって、この壁部の微小孔を排気ガスが通過するように構成されている。このＤＰＮＲ触媒の表面にはＮＯｘ吸蔵還元触媒がコーティングされているため、上記ＮＳＲ触媒と同様にしてＮＯｘの浄化が行われる。更に、ＤＰＮＲ触媒の表面には排気ガス中のＰＭ（Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：微粒子）が捕捉されるので、酸化雰囲気ではＮＯｘ吸蔵時に発生する活性酸素によりＰＭの酸化が開始され、更に周囲の過剰酸素によりＰＭ全体が酸化されるようになっている。還元雰囲気（リッチ）ではＮＯｘ吸蔵還元触媒から発生する大量の活性酸素によりＰＭの酸化が促進される。これよりＮＯｘの浄化とともに、ＰＭの浄化も実行されるようになっている。
【００３９】
エンジン１の各部位には、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件や、エンジン１の運転状態に関する信号を出力する。例えば、レール圧センサ４１は、コモンレール２２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。燃圧センサ４２は、添加燃料通路２８内を流通する燃料の圧力（燃圧）Ｐｇに応じた検出信号を出力する。上記エアフロメータ４３は、吸気系６内のスロットル弁６２上流において吸入空気の流量（吸気量）Ｇａに応じた検出信号を出力する。空燃比（Ａ／Ｆ）センサ４４は、排気系７の触媒ケーシングの下流において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。排気温センサ４５は、同じく排気系７の触媒ケーシング下流において排気の温度（排気温度）Ｔｅｘに応じた検出信号を出力する。また、アクセル開度センサ４６はアクセルペダルに取り付けられ、同ペダルへの踏み込み量Ａｃｃに応じた検出信号を出力する。クランク角センサ４７は、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力する。吸気圧センサ４８は、吸気マニホールド６３に備えられ、吸入空気圧力に応じた検出信号を出力する。吸気温センサ４９は、吸気マニホールド６３に備えられ、吸入空気温度に応じた検出信号を出力する。これら各センサ４１〜４９は、電子制御装置（ＥＣＵ）４と電気的に接続されている。
【００４０】
ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びバックアップＲＡＭ、タイマーやカウンタ等を備え、これらと、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器を含む外部入力回路及び外部出力回路とが双方向性バスにより接続されて構成される。
【００４１】
このように構成されたＥＣＵ４は、上記各種センサの検出信号を外部入力回路を介して入力し、これら信号に基づいてエンジン１の燃料噴射等についての基本制御を行う他、還元剤（還元剤として機能する燃料）添加にかかる添加タイミングや供給量の決定等に関する還元剤（燃料）添加制御等、エンジン１の運転状態に関する各種制御を実行する。
【００４２】
次に、ＥＣＵ４が実行する燃料添加の基本原理についてその概略を説明する。
【００４３】
一般に、ディーゼルエンジンでは、燃焼室３内で燃焼に供される燃料及び空気の混合気の酸素濃度が、ほとんどの運転領域で高濃度状態にある。燃焼に供される混合気の酸素濃度は、燃焼に供された酸素を差し引いてそのまま排気中の酸素濃度に反映されるのが通常であり、混合気中の酸素濃度（空燃比）が高ければ、排気中の酸素濃度（空燃比）も基本的には同様に高くなる。一方、上述したように、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は排気中の酸素濃度が高ければＮＯｘを吸蔵し、低ければＮＯｘをＮＯ2若しくはＮＯに還元して放出する特性を有するため、排気中の酸素が高濃度状態にある限りＮＯｘを吸蔵することとなる。ただし、触媒のＮＯｘ吸蔵量に限界量が存在し、この触媒が限界量のＮＯｘを吸蔵した状態では、排気中のＮＯｘが触媒に吸蔵されず触媒ケーシングを素通りすることとなる。
【００４４】
そこで、本実施形態に係るエンジン１のように燃料添加ノズル２６を備えたものでは、適宜の時期に燃料添加ノズル２６によって排気系７のマニバータ７７上流に燃料を添加（以下、排気添加という）することで、一時的に排気中の酸素濃度を低減し、かつ還元成分量（ＨＣ等）を増大させるようにしている。これによりマニバータ７７は、吸蔵していたＮＯｘをＮＯ2若しくはＮＯに還元して放出し、自身のＮＯｘ吸蔵能力を回復（再生）するようになる。放出されたＮＯ2やＮＯが、ＨＣやＣＯと反応して速やかにＮ2に還元されることは上述したとおりである。
【００４５】
このとき、自身の吸蔵したＮＯｘを上記態様で放出しつつ還元浄化するマニバータ７７にとって、触媒ケーシング内に流入する排気中の還元成分量（燃料の濃度）と、酸素濃度（空燃比）とにより還元浄化の効率が決定づけられることとなる。
【００４６】
そこで、エンジン１では、排気中の適切な還元成分量及び空燃比を安定して得ることができるように、排気系７への燃料添加（燃料添加制御）を実施する。
【００４７】
また、ＥＣＵ４においては、ＰＭがＤＰＮＲ触媒７６に捕集されている状態をマニバータ７７の前後の差圧を検出することにより検知している。詳しくは、排出ガスのＰＭを取り除くための多孔質セラミック構造体から構成されるＤＰＮＲ触媒７６の上流側（エンジン１側）の空隙にＤＰＮＲ前圧力検知用配管７６ａを設け、ＤＰＮＲ触媒７６の下流側にＤＰＮＲ後圧力検知用配管７６ｂを設けて、それらのＤＰＮＲ前圧力検知用配管７６ａとＤＰＮＲ後圧力検知用配管７６ｂとを、それらの差圧を検知する差圧トランスデューサ７８に接続している。差圧トランスデューサ７８は、ＥＣＵ４へ、検知した差圧を電気信号に変換して送信する。
【００４８】
次に、添加剤の添加動作について説明する。ＥＣＵ４は、基本的には、エンジン回転数や各気筒内への燃料噴射量の履歴情報に基づいて総ＮＯｘ生成量を認識してマニバータ７７の内部に吸蔵されているＮＯｘ量を推定している。そして、その推定ＮＯｘ量が予め設定しておいた所定値（各触媒７５，７６のＮＯｘ吸蔵能力が飽和する前の適宜値）を越えたときに、排気ガス中に燃料添加ノズル２６から所定時間だけ所定量の添加剤を噴射させるようにする。
【００４９】
この燃料添加ノズル２６から噴射される添加剤としての燃料は、排気ポート７１から排出される排気ガスとともに排気マニホールド７２の集合部へ向かい、ターボチャージャ５のタービンホイール５Ｂによってさらに霧状とされる。
【００５０】
この霧状の燃料は、マニバータ７７の上流にて高温の排気ガス中で熱分解されて、多量の炭化水素を生成するとともに、排気ガス中の酸素濃度を低下させるので、各触媒７５，７６に吸蔵されていたＮＯｘを放出させ、Ｎ2に還元する。これにより、マニバータ７７の浄化能力が回復することになる。
【００５１】
なお、ＥＣＵ４は、アクセル開度センサ４６の出力信号に基づいてエンジン１の負荷を演算し、また、クランク角センサ４７からの出力パルスに基づいてエンジン１の回転数を演算し、これら負荷と回転数によってエンジン１の運転状態を判別するようにしている。
【００５２】
この他の方法について説明する。
【００５３】
排気系７に備えられた上記排気温センサ４５は、マニバータ７７に流入する排気ガスの温度に対応した電気信号をＥＣＵ４に出力する。この信号を受けたＥＣＵ４は、触媒７５，７６の触媒床温度を推定することにより、触媒７５，７６が所定の浄化能力を発揮するか否かを判断する。
【００５４】
一般的に、エンジン１の冷間運転、始動運転あるいは低速低負荷運転等のように、燃焼室３の温度及び排気温度が低くなる運転条件になると、触媒７５，７６の触媒床温度が低くなるので、触媒７５，７６の浄化能力が低下する傾向となる。
【００５５】
ここで、ＥＣＵ４は、排気温センサ４５の出力に基づき、触媒７５，７６の触媒床温度が所定の基準値よりも低いと判断すると、燃料添加ノズル２６を動作させることにより添加燃料を排気系７に噴射させる。これにより、添加燃料は、マニバータ７７の上流にて高温の排気ガス中で熱分解されて、多量の炭化水素を生成するので、この炭化水素がマニバータ７７内で反応され、その反応熱で触媒７５，７６が昇温されるようになる。これにより、触媒７５，７６の浄化能力が向上することになる。
【００５６】
本実施形態では、燃料添加ノズル２６からの添加剤をターボチャージャ５のタービンホイール５Ｂの上流に噴射させるようにしているため、この添加剤がタービンホイール５Ｂによる攪拌作用及び昇温作用によって霧状とされやすくなり、触媒７５，７６の浄化能力を回復させるための効力が大となる。
【００５７】
−可変ノズル型ターボチャージャの説明−
上述したターボチャージャ５は、可変容量型ターボチャージャの一種である可変ノズル型ターボチャージャ（以下、単にターボチャージャという）によって構成されている。以下、このターボチャージャ５について説明する。
【００５８】
このターボチャージャ５は、上述した如く、排気通路を流れる排気ガスによって回転するタービンホイール５Ｂと、吸気通路に配置され且つタービンシャフト５Ａを介してタービンホイール５Ｂに一体回転可能に連結されたコンプレッサホイール５Ｃとを備えている。このターボチャージャ５では、タービンホイール５Ｂに排気ガスが吹付けられてこのタービンホイール５Ｂが回転する。この回転力は、タービンシャフト５Ａを介してコンプレッサホイール５Ｃに伝達される。その結果、エンジン１では、ピストンの移動に伴って燃焼室３内に発生する負圧によって空気が燃焼室３に送り込まれるだけでなく、その空気がターボチャージャ５のコンプレッサホイール５Ｃの回転によって強制的に燃焼室３に送り込まれる（過給される）。このようにして、燃焼室３への空気の充填効率が高められるようになっている。
【００５９】
また、この種のターボチャージャ５では、タービンホイール５Ｂの外周を囲うように、タービンホイール５Ｂの回転方向に沿って排気ガス流路が形成されている。このため、排気ガスは排気ガス流路を通過し、タービンホイール５Ｂの軸線に向かって吹付けられる。そして、排気ガス流路には、弁機構からなる可変ノズル機構５１が設けられている（図２参照）。可変ノズル機構５１は後述するノズルベーン５４の開動角度を変化させることによって排気ガス流路の排気ガスの流路面積を変更し、タービンホイール５Ｂに吹付けられる排気ガスの流速を可変とする。このように排気ガスの流速を可変とすることで、タービンホイール５Ｂの回転速度が調整され、ひいては燃焼室３に強制的に送り込まれる空気の量が調整されることになる。
【００６０】
以下、可変ノズル機構５１の構造について図２を用いて説明する。図２（ａ）は可変ノズル機構５１の側断面構造を、図２（ｂ）は可変ノズル機構５１の正面構造をそれぞれ示している。図２（ａ）に示されるように、可変ノズル機構５１はリング形状をしたノズルバックプレート５２を備えている。このノズルバックプレート５２には、複数の軸５３がノズルバックプレート５２の円心を中心とした等角度ごとに設けられている。これらの軸５３は、ノズルバックプレート５２をその厚さ方向に貫通して回動可能に支持されている。また、これら軸５３の一端（図２（ａ）中の左側端）には、ノズルベーン５４が固定されている。また、軸５３の他端には、この軸５３と直交してノズルバックプレート５２外縁方向に延びる開閉レバー５５が設けられている。この開閉レバー５５の先端は、二股に分岐した一対の狭持部５５ａが形成されている。
【００６１】
そして、上記各開閉レバー５５とノズルバックプレート５２との間に狭持されるように、環状のリングプレート５６が設けられている。このリングプレート５６は、円心を中心として回転可能となっている。また、リングプレート５６にはその円心を中心として等角度ごとに複数のピン５７が設けられている。これらピン５７は、上記開閉レバー５５の狭持部５５ａの間に挟み込まれており、この開閉レバー５５を回動可能に支持している。
【００６２】
このリングプレート５６がターボ制御用アクチュエータによって円心を中心として回動されると、各ピン５７は狭持部５５ａをその回動方向へ押すことになる。その結果、開閉レバー５５は軸５３を回動させることになる。この軸５３の回動に伴い各ノズルベーン５４も軸５３の軸線を中心として回動する。この機構により、各ノズルベーン５４をそれぞれ同期した状態で回動させることができるようになっている。また、このノズルベーン５４の回動によって、隣り合うノズルベーン５４，５４間の隙間の大きさが調整される。
【００６３】
そして、ノズルベーン５４間の隙間が狭められるほど、上記排気ガスの流路面積が縮小され、タービンホイール５Ｂに吹き付けられる排気ガスの流速が大きくなる。逆に、ノズルベーン５４間の隙間が拡大されるほど、上記排気ガスの流路面積が拡大され、タービンホイール５Ｂに吹き付けられる排気ガスの流速が小さくなる。
【００６４】
次に、上記ターボチャージャ５の制御動作について説明する。先ず、上記クランク角センサ４７からの信号に基づいて検知されるエンジン回転数と、燃料噴射量（噴射指令値）とに基づいて標準過給圧（ｐｉｍｂｓｅ）が求められる。この処理は、例えばエンジン回転数及び燃料噴射量をマップ点とし標準過給圧（ｐｉｍｂｓｅ）をマップ値とする２次元マップを用いて算出する。このようにして得られた標準過給圧（ｐｉｍｂｓｅ）に対し、吸入空気温度等の環境補正分に基づいた補正演算を行うことで目標過給圧（ｐｉｍｔｒｇ）を算出する。
【００６５】
そして、吸気マニホールド６３に備えられた吸気圧センサ４８の検出値である実過給圧（ｐｉｍ）を上記算出した目標過給圧（ｐｉｍｔｒｇ）に近付けるように上記排気ガス流路の流路面積をフィードバック制御する。つまり、目標過給圧（ｐｉｍｔｒｇ）と実過給圧（ｐｉｍ）との乖離度に基づきノズルベーン５４の開度のフィードバック補正量を算出し、このようにして算出されたフィードバック補正量を現在のノズルベーン５４の開度制御量に加算することでノズルベーン５４のフィードバック開度が算出され、これに基づいてノズルベーン５４を開動させるためのアクチュエータが制御される。尚、ここでは、上記フィードバック制御としてＰＩＤ制御が行われる。
【００６６】
また、この種のターボチャージャ５の制御では、過給圧力（実過給圧）が所定圧力（例えば１５０ｋＰａ）よりも低い状況では、上記フィードバック制御が禁止され、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づいてノズルベーン５４の開度を決定するマップ制御（所謂オープン制御）に切り換わるようになっている。
【００６７】
−ＮＯｘ生成量推定動作−
次に、本実施形態の特徴とする動作であるエンジン１のＮＯｘ生成量推定動作について説明する。このＮＯｘ生成量推定動作は、上記ＮＯｘ吸蔵触媒（ＮＳＲ触媒７５及びＤＰＮＲ触媒７６）におけるＮＯｘ吸蔵量が飽和状態に達した場合に、このＮＯｘを還元させて触媒７５，７６を回復させる必要があるため、このＮＯｘ還元動作（上記燃料添加ノズル２６からの燃料添加動作）を適正なタイミングで実行するべく触媒７５，７６におけるＮＯｘの堆積量を正確に認識するための動作である。
【００６８】
このＮＯｘ生成量推定動作では、以下の動作が行われる。先ず、エンジン１の標準運転状態におけるＮＯｘ生成量が予め認識されている（標準ＮＯｘ生成量認識手段による認識動作）。ここでいうエンジン１の標準運転状態におけるＮＯｘ生成量とは、例えば実験室でのベンチテストにおいて一定環境下で且つ過渡な運転を実行させない状況でのエンジン回転数や燃料噴射量等に基づいて得られるＮＯｘ生成量であって、例えば図３に示す定常ＮＯｘ生成量マップから求められる。また、エンジン１の運転状態に応じて決定されるターボチャージャ５の標準過給圧力が予め認識されている（標準過給圧力認識手段による認識動作）。ここでいう標準過給圧力とは、上記と同様に実験室でのベンチテストにおいて一定環境下で且つ過渡な運転を実行させない状況でのエンジン回転数や燃料噴射量等に基づいて制御される過給圧力である。また、エンジン１の運転状態に応じて決定される標準吸入空気量が予め認識されている（標準吸入空気量認識手段による認識動作）。更に、吸気マニホールド６３の内部圧力（吸気系の実過給圧力）が吸気圧センサ４８によって検出される（実過給圧力検出手段による検出動作）と共に、吸気系における吸入空気量（吸気系の実吸入空気量）がエアフローメータ４３によって検出される（実吸入空気量検出手段による検出動作）。また、上記標準過給圧力と実過給圧力との差、上記標準吸入空気量と実吸入空気量との差に応じてＮＯｘ生成量補正値が求められる（補正値算出手段による動作）。具体的には、図４に示すＮＯｘ生成補正係数マップから求められる。更に、吸気マニホールド６３の内部温度（吸気系の吸気温度）が吸気温センサ４９によって検出されている（実吸入空気温度検出手段による検出動作）。そして、この上記エンジン１の標準運転状態におけるＮＯｘ生成量を、上記算出されたＮＯｘ生成量補正値及び吸気温度に基づいて補正することにより実際のＮＯｘ生成量を推定する動作（ＮＯｘ生成量推定手段による動作）が行われるようになっている。
【００６９】
以下、これら動作の一連の流れについて図５のフローチャートに沿って説明する。
【００７０】
先ず、ステップＳＴ１において実過給圧（ｐｉｍ）が吸気圧センサ４８によって検出され、ステップＳＴ２において実吸入空気量（ｇｎｓｍ）がエアフローメータ４３によって検出される。その後、上記ステップＳＴ１で検出された実過給圧（ｐｉｍ）を上記標準過給圧（ｐｉｍｂｓｅ）で除算し、標準過給圧（ｐｉｍｂｓｅ）に対する実過給圧（ｐｉｍ）の比率を求める（ステップＳＴ３）。また、上記ステップＳＴ２で検出された実吸入空気量（ｇｎｓｍ）を標準吸入空気量（ｇｎｂｓｅ）で除算し、標準吸入空気量（ｇｎｂｓｅ）に対する実吸入空気量（ｇｎｓｍ）の比率を求める（ステップＳＴ４）。
【００７１】
このようにしてステップＳＴ３及びＳＴ４で求められた各比率に基づいてＮＯｘ生成量補正係数（ＮＯｘ生成量補正値）が算出される（ステップＳＴ５）。このＮＯｘ生成量補正係数は、実際のＮＯｘ生成量が多い状況にあるほどその値が大きく得られる数値であって、ステップＳＴ３で得られた標準過給圧（ｐｉｍｂｓｅ）に対する実過給圧（ｐｉｍ）の比率が大きいほどＮＯｘ生成量補正係数も大きく得られ、同様に、ステップＳＴ４で得られた標準吸入空気量（ｇｎｂｓｅ）に対する実吸入空気量（ｇｎｓｍ）の比率が大きいほどＮＯｘ生成量補正係数も大きく得られるものである。
【００７２】
その後、ステップＳＴ６において、吸気マニホールド６３の内部の空気温度を吸気温センサ４９によって検出し、その吸入空気温度に応じた補正係数が算出される。
【００７３】
以上のようにして求められた「ＮＯｘ生成量補正係数」及び「吸入空気温度に応じた補正係数」を利用してステップＳＴ７において実際のＮＯｘ生成量（修正ＮＯｘ生成量）が算出される。つまり、上述した如く予めエンジン１の標準運転状態において認識されていたＮＯｘ生成量（定常ＮＯｘ生成量マップから求まる定常ＮＯｘ生成量）に対して、上記「ＮＯｘ生成量補正係数」及び「吸入空気温度に応じた補正係数（温度補正係数）」を乗算して修正ＮＯｘ生成量を算出する。
【００７４】
以上の動作により実際のＮＯｘ生成量を求めるようにしているため、ターボチャージャ５の過給圧力が低い状況等のようにフィードバック制御が禁止される状況（所謂オープン制御時）や、自動車の加速時などのようにエンジン１の負荷が一時的に増大する状況などといった過渡時におけるＮＯｘ生成量を正確に認識することができ、例えばＮＯｘ還元動作を適切なタイミングで実行することが可能になる。つまり、エンジン回転数や各気筒内への燃料噴射量からＮＯｘ生成量マップを用いてＮＯｘ生成量を認識していた従来の技術にあっては、オープン制御時や自動車の加速時などの過渡時におけるＮＯｘ生成量が上記ＮＯｘ生成量マップによって求められるＮＯｘ生成量（推定値）と大きく異なってしまう可能性があった。本実施形態のＮＯｘ生成量推定動作によれば、エンジン１の標準運転時における過給圧や吸入空気量と、実際のエンジン１の運転状態においてセンシングされた過給圧や吸入空気量との間でのＮＯｘ生成量の偏差に相関のある補正値を求め、この補正値によって、上記標準運転時におけるＮＯｘ生成量を求めるためのマップ等により得られるＮＯｘ生成量を補正して正確なＮＯｘ生成量を推定するようにしている。このため、上記過渡運転時であってもＮＯｘ生成量を正確に認識することが可能になる。また、吸入空気温度等の環境補正分が導入されていない標準過給圧力（ｐｉｍｂｓｅ）や標準吸入空気量（ｇｎｂｓｅ）に対してＮＯｘ生成量補正係数による補正を行って実際のＮＯｘ生成量を求めるようにしているので、環境補正分に起因するバラツキの発生を抑制でき、よりいっそう高い精度でＮＯｘ生成量を推定することができる。
【００７５】
図６及び図７は、自動車の加速時におけるアクセル開度とＮＯｘ生成量との関係を示す図であって、図６は従来のＮＯｘ生成量推定動作によるもの、図７は本発明に係るＮＯｘ生成量推定動作によるものをそれぞれ示す図である。各図のＮＯｘ生成量のグラフにおける実線は実際のＮＯｘ生成量を示し、破線はＮＯｘ生成量の推定値を示している。これら図から明らかなように、本発明に係るＮＯｘ生成量推定動作によれば、従来のものに比べて、ＮＯｘ生成量の推定値を実際のＮＯｘ生成量に極めて近付けることができている。
【００７６】
また、上述したようにＮＯｘ生成量を正確に認識することができるため、この認識されたＮＯｘ生成量が過度（ＮＯｘ生成量過剰状態）である場合には、その生成量を抑制するような動作を実行するといった制御動作に利用することもできる。例えば、単位時間あたりのＮＯｘ生成量が所定量を超える状況になった場合にはＥＧＲクーラ８２の冷却能力を低下させ、吸気系６から筒内へ流入する酸素の濃度を低下させるようにしたり、ＥＧＲ弁８１の開度を大きくしてＥＧＲガスの還流量を増量させて筒内へ流入酸素量を低下させるといったことが可能である。
【００７７】
−その他の実施形態−
以上説明した実施形態では、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒ディーゼルエンジン１に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、その他の形式のディーゼルエンジンやガソリンエンジンにも適用可能である。また、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式（直列型、Ｖ型エンジン等の別）についても特に限定されるものではない。
【００７８】
また、上記実施形態では、標準過給圧力に対する実過給圧力の偏差及び標準吸入空気量に対する実吸入空気量の偏差のそれぞれを反映した補正値によって実際のＮＯｘ生成量を求めるようにした場合について説明した。本発明はこれに限らず、標準過給圧力に対する実過給圧力の偏差のみを反映した補正値によって実際のＮＯｘ生成量を求めるようにしてもよいし、標準吸入空気量に対する実吸入空気量の偏差のみを反映した補正値によって実際のＮＯｘ生成量を求めるようにしてもよい。また、これらの場合においても、求めたＮＯｘ生成量補正値に対して更に実吸入空気温度による補正を加えることが好ましい。
【００７９】
また、上記実施形態では、マニバータ７７として、ＮＳＲ触媒７５及びＤＰＮＲ触媒７６を備えたものとしたが、ＮＳＲ触媒７５及びＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）を備えたものとしてもよい。
【００８０】
また、上記実施形態では、ＮＯｘ還元制御として、燃料添加ノズル２６からの燃料添加を実行するようにしたが、筒内へのポスト噴射によってＮＯｘ還元を行わせるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】実施形態に係るエンジン及びその制御系統の概略構成を示す図である。
【図２】可変ノズル型ターボチャージャの可変ノズル機構を示す図であって、図２（ａ）は断面図であり、図２（ｂ）は正面図である。
【図３】定常ＮＯｘ生成量マップを示す図である。
【図４】ＮＯｘ生成補正係数マップを示す図である。
【図５】ＮＯｘ生成量推定動作を説明するためのフローチャート図である。
【図６】従来のＮＯｘ生成量推定動作において、加速時におけるアクセル開度とＮＯｘ生成量との関係を示す図である。
【図７】本発明に係るＮＯｘ生成量推定動作において、加速時におけるアクセル開度とＮＯｘ生成量との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１          エンジン（内燃機関）
２６        燃料添加ノズル（添加手段）
４３        エアフローメータ（実吸入空気量検出手段）
４８        吸気圧センサ（実過給圧力検出手段）
４９        吸気温センサ（実吸入空気温度検出手段）
５          可変ノズル型ターボチャージャ（過給機）
６          吸気系
７          排気系
７５        ＮＳＲ触媒
７６        ＤＰＮＲ触媒
【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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【図７】
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