(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯxおよびＨＣの浄化率をより向上させることができる技術を提供する。【解決手段】排気中へ燃料を添加する燃料添加手段と、吸蔵していたＮＯxが前記燃料添加手段により添加される燃料により還元される吸蔵還元型ＮＯx触媒と、を備え、内燃機関の吸入空気量、内燃機関への燃料供給量、ＮＯx還元時の目標空燃比、および目標空燃比が継続する時間であるリッチ継続時間に基づいて、該リッチ継続時間内に添加させる燃料添加量を算出し、この算出された燃料添加量をリッチ継続時間に亘って分散させつつ添加する。【選択図】図４
2007064167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気中へ燃料を添加する燃料添加手段と、
吸蔵していたＮＯxが前記燃料添加手段により添加される燃料により還元される吸蔵還
元型ＮＯx触媒と、
を備え、
内燃機関の吸入空気量、内燃機関への燃料供給量、ＮＯx還元時の目標空燃比、および
目標空燃比が継続する時間であるリッチ継続時間に基づいて、該リッチ継続時間内に添加させる燃料添加量を算出し、この算出された燃料添加量をリッチ継続時間に亘って分散させつつ添加することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記燃料添加手段は、算出された燃料添加量を複数回に分割して添加することにより前記燃料添加量をリッチ継続時間に亘って分散させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記燃料添加手段は燃料噴射率を変更可能な燃料添加弁からなり、該燃料噴射弁の燃料噴射率を調整することにより前記燃料添加量をリッチ継続時間に亘って分散させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記目標空燃比は、スライトリッチを基準に内燃機関の運転状態に応じて変更されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記目標空燃比は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が低いほど、よりリッチとされる
ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記目標空燃比は、排気の量が少ないほど、よりリッチとされることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記リッチ継続時間は、現時点での前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度および前記吸蔵還
元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量において、ＮＯx浄化率が最大となる値に決定さ
れることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
燃料添加量は、単位時間当たりの吸入空気量をＧａ、単位時間当たりの内燃機関への燃料供給量をＱｍ、目標空燃比をＡＦ、リッチ継続時間をＴ、およびリッチ継続時間中に添加される燃料の総量である燃料添加量をＱａｄとしたときに、
Ｑａｄ＝（（Ｇａ×Ｔ）／ＡＦ）−Ｑｍ×Ｔ
の式で表されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
吸蔵還元型ＮＯx触媒でのＮＯx浄化率およびＨＣ浄化率に基づいて該吸蔵還元型ＮＯx
触媒への燃料噴射回数または燃料噴射率を変更することを特徴とする内燃機関の排気浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置および排気浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxを還元するときには、該吸蔵還元型ＮＯx
触媒に流入する排気の空燃比を比較的に短い周期でスパイク的（短時間）にリッチとする、所謂リッチスパイク制御が実行される。このリッチスパイク制御時に排気中に添加される燃料量が多すぎると、吸蔵還元型ＮＯx触媒をすり抜けるＨＣが多くなる。また、排気
中に添加される燃料量が少なすぎると、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxの還元が十分に行われなくなる。さらに、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxの還元反応が完了するまでにはある程度の時間が必要となるため、リッチ状態を継続する時間（以下、リッチ継続時間という。）が短すぎると、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されている
ＮＯxの還元が十分に行われない。一方、リッチ継続時間が長すぎると、過剰となったＨ
Ｃが吸蔵還元型ＮＯx触媒をすり抜けてしまう。
【０００３】
これに対し、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯｘ還元処理制御条件が成立すると空燃比のリ
ッチレベルを最大レベルまで増大した後、徐々に減少する制御を行い、このとき吸蔵還元型ＮＯx触媒下流の排気空燃比を検出して、初期にストイキ近傍に維持される時間Ｔ１を
計測し、該時間Ｔ１に基づいて前記最大のリッチレベルを学習補正すると共に、その後にリッチ状態に維持される時間Ｔ２を計測し、該時間Ｔ２に基づいて前記リッチレベルの減少速度を学習補正する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術によれば、ＮＯx排出量とＨＣ, ＣＯを共に基準以下に抑えることができる。
【特許文献１】特開平１１−６２６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＮＯxおよびＨＣの大気中への放出は、可及的に少なくすることが望ましいので、ＮＯxおよびＨＣの更なる浄化が望まれている。
【０００５】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、大気中へのＮＯxおよびＨＣの放出をより抑制することができる技術を提供
することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。
【０００７】
すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
排気中へ燃料を添加する燃料添加手段と、
吸蔵していたＮＯxが前記燃料添加手段により添加される燃料により還元される吸蔵還
元型ＮＯx触媒と、
を備え、
内燃機関の吸入空気量、内燃機関への燃料供給量、ＮＯx還元時の目標空燃比、および
目標空燃比が継続する時間であるリッチ継続時間に基づいて、該リッチ継続時間内に添加させる燃料添加量を算出し、この算出された燃料添加量をリッチ継続時間に亘って分散させつつ添加することを特徴とする。
【０００８】
ここで、排気中に含まれるＮＯxを吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵させ、その後燃料添加手段により排気中に燃料を添加することでＮＯxを還元することができる。そして、適正な
空燃比で適正な時間のリッチスパイク制御を行うことにより、ＮＯxおよびＨＣの大気中
への放出を抑制することが可能となる。
【０００９】
「内燃機関の吸入空気量」は、内燃機関に吸入される新気の量であり、内燃機関の排気の量としてもよい。「内燃機関への燃料供給量」は、内燃機関の気筒内に供給される燃料量であり、主に機関出力を発生させるために供給される燃料である。「目標空燃比」は、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxを還元する場合に燃料添加手段から燃料を添加するときの目標とされる排気の空燃比である。また、「リッチ継続時間」は、一回当たりのリッチスパイクにおいて排気の空燃比が目標空燃比とされるときに該目標空燃比が継続する時間である。
【００１０】
目標空燃比およびリッチ継続時間は、例えば吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度、排気の量、
および吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量に基づいて決定することができる。すなわち、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が変わると添加された燃料の霧化の度合いも変わ
り吸蔵還元型ＮＯx触媒を通過する排気の空燃比も変わる。また、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度により該触媒の活性度合いが変わる。これらによりＮＯxの還元効率が変わるので、
目標空燃比およびリッチ継続時間の適正値も変わり得る。したがって、吸蔵還元型ＮＯx
触媒の温度に基づいて目標空燃比およびリッチ継続時間を決定すれば、より適正な条件でＮＯxの還元を行うことができる。これにより、ＮＯx浄化率をより向上させ且つＨＣの放出を抑制することができる。一方、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量が変わると、このＮＯxを還元するために要する燃料の量も変わり得る。したがって、吸蔵還元
型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量に基づいて目標空燃比およびリッチ継続時間を決定することにより、ＮＯx浄化率をより向上させ且つＨＣの放出を抑制することができる。
【００１１】
そして、吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比は、内燃機関の吸入空気量と、
内燃機関への燃料供給量および排気中への燃料添加量の総量と、の比として表される。すなわち、排気中への燃料添加量を変更することにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する
排気の空燃比を調整することができる。これにより、排気の空燃比を目標空燃比とすることができる。また、排気中への燃料添加を行う時間を変更することにより、リッチ継続時間を調整することができる。
【００１２】
逆に、内燃機関の吸入空気量、内燃機関への燃料供給量、および目標空燃比が予め分かっていれば、リッチ継続時間中に亘る燃料添加量を算出することができる。
【００１３】
このようにして得られた燃料添加量をリッチ継続時間に亘って添加することにより、リッチ継続時間に亘って排気の空燃比を目標空燃比とすることができる。これにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度、排気の量、および吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx
量に応じた燃料添加が可能となる。したがって、ＮＯxの浄化率を向上させることができ
るため、大気中へのＮＯxの放出を抑制することができる。また、燃料の添加を適量とす
ることができるので、大気中へのＨＣの放出を抑制することができる。
【００１４】
本発明においては、前記燃料添加手段は、算出された燃料添加量を複数回に分割して添加することにより前記燃料添加量をリッチ継続時間に亘って分散させることができる。
【００１５】
すなわち、リッチ継続時間に亘って燃料の添加をし続けるのではなく、少なくとも一回、燃料添加を停止させる。このように燃料添加を停止させることにより、例えば燃料添加弁が用いられている場合には、該燃料添加弁の噴射圧を変更することなく排気の空燃比をリッチ継続時間に亘って目標空燃比とすることが可能となる。
【００１６】
本発明においては、前記燃料添加手段は燃料噴射率を変更可能な燃料添加弁からなり、該燃料噴射弁の燃料噴射率を調整することにより前記燃料添加量をリッチ継続時間に亘って分散させることができる。
【００１７】
すなわち、燃料噴射量を燃料噴射時間で除した値である燃料噴射率を変化させることにより、リッチ継続時間中に亘って添加される燃料量を調整することができる。これにより、リッチ継続時間に亘って排気の空燃比を目標空燃比とすることができる。
【００１８】
本発明においては、前記目標空燃比は、スライトリッチを基準に内燃機関の運転状態に応じて変更されることができる。
【００１９】
ここで、スライトリッチとは、ストイキよりもややリッチ側の空燃比を表しており、例えば１４．２からストイキの間の空燃比である。このスライトリッチは、所定の運転条件においてＮＯxの還元が最も効果的に行われる空燃比としてもよい。ところで、排気中へ
の燃料添加量が同じであっても、内燃機関の運転状態または吸蔵還元型ＮＯx触媒の状態
によっては、吸蔵還元型ＮＯx触媒を通過する排気の空燃比が変わる。これに対し、目標
空燃比を変更することにより吸蔵還元型ＮＯx触媒を通過する排気の空燃比を適正なもの
とすることができる。
【００２０】
本発明においては、前記目標空燃比は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が低いほど、
よりリッチとされることができる。
【００２１】
吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が低いときには、排気中に添加した燃料が吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸着したり、該吸蔵還元型ＮＯx触媒の壁面に付着したりすることがある。このよ
うな燃料は徐々に蒸発するが、排気と共に流れる燃料量が減少するため、排気の空燃比はリーン側にずれることになる。この場合、燃料の添加量を増加させることにより、排気の空燃比をスライトリッチとすることができる。すなわち、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が
低いほど目標空燃比をリッチとすることにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒を通過する排気の
空燃比を適正なものとすることができる。
【００２２】
本発明においては、前記目標空燃比は、排気の量が少ないほど、よりリッチとされることができる。
【００２３】
内燃機関の吸入空気量が少ないと排気の量も少なくなり、排気の流速が遅くなる。流速が遅い排気中に燃料を添加すると、該燃料が吸蔵還元型ＮＯx触媒に到達するまでに燃料
が排気中を拡散するので、排気の空燃比がリーン側にずれる。この場合も燃料の添加量を増加させることにより、排気の空燃比をスライトリッチとすることができる。すなわち、排気の量が少ないほど目標空燃比をよりリッチとすることにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒
を通過する排気の空燃比を適正なものとすることができる。
【００２４】
本発明においては、前記リッチ継続時間は、現時点での前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温
度および前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量において、ＮＯx浄化率が最
大となる値に決定されることができる。
【００２５】
ここで、一回のリッチスパイク当たりの燃料添加量が同じとした場合には、リッチ継続時間を短くするほど、すなわち燃料噴射率を高くするほど、目標空燃比が低くなり、単位時間当たりの燃料添加量が多なる。そのため、リッチ継続時間を短くしすぎると吸蔵還元型ＮＯx触媒で反応しないで該触媒をすり抜ける燃料が多くなるので、ＮＯxの浄化率が低下する。そして、ＨＣ浄化率の低下により吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流のＨＣ濃度が
高くなる。逆に、リッチ継続時間を長くするほど、すなわち燃料噴射率を低くするほど、目標空燃比が高くなり、単位時間当たりの燃料添加量が少なくなる。そのため、リッチ継続時間を長くしすぎるとリーン雰囲気となり、ＮＯxの還元が緩慢となるのでＮＯx浄化率が低下する。この場合、ＨＣ浄化率は高くなるので吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流のＨ
Ｃ濃度は低くなる。
なお、燃料噴射率を変えずにリッチ継続時間を長くした場合、すなわち一回のリッチスパイク当たりの燃料添加量を増量しつつリッチ継続時間を長くする場合には、リッチ継続時間を長くするほどＮＯx浄化率は高くなる。しかし、燃料が過剰に添加されることにな
るため、燃費が悪化する。
【００２６】
このように、一回のリッチスパイク当たりの燃料添加量が同じとした場合には、リッチ継続時間が短すぎても長すぎてもＮＯx浄化率は低下する。すなわち、リッチ継続時間と
ＮＯx浄化率とには相関があり、ＮＯx浄化率が最大となるリッチ継続時間が存在する。このＮＯx浄化率が最大となるリッチ継続時間は前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度および排気の量とも相関がある。そのため、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度および排気の量に基づいて
ＮＯx浄化率が最大となるリッチ継続時間を得ることができる。
【００２７】
本発明においては、燃料添加量は、単位時間当たりの吸入空気量をＧａ、単位時間当たりの内燃機関への燃料供給量をＱｍ、目標空燃比をＡＦ、リッチ継続時間をＴ、およびリッチ継続時間中に添加される燃料の総量である燃料添加量をＱａｄとしたときに、
Ｑａｄ＝（（Ｇａ×Ｔ）／ＡＦ）−Ｑｍ×Ｔ
の式で表されることができる。
【００２８】
この式は、リッチ継続時間中に吸蔵還元型ＮＯx触媒を通過する総空気量と総燃料量と
の比を目標空燃比ＡＦとしたときの各値の関係から得ることができる。  ここで、総空気量はＧａであり、総燃料量はＱｍ×Ｔ＋Ｑａｄである。
【００２９】
この式により算出される燃料添加量Ｑａｄをリッチ継続時間Ｔに亘って添加することにより吸蔵還元型ＮＯx触媒を通過する排気の空燃比を目標空燃比とすることができるので
、ＮＯxの浄化率を向上させることができる。また、余分な燃料の添加を抑制することが
できるので、吸蔵還元型ＮＯx触媒を燃料がすり抜けることによる大気中へのＨＣの放出
を抑制することができる。
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化方法は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化方法は、吸蔵還元型ＮＯx触媒でのＮ
Ｏx浄化率およびＨＣ浄化率に基づいて該吸蔵還元型ＮＯx触媒への燃料噴射回数または燃料噴射率を変更することを特徴とする。
前述のように、燃料噴射率を変えると吸蔵還元型ＮＯx触媒における空燃比および／ま
たはリッチ継続時間が変わる。そのため、吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯx浄化率およびＨＣ浄化率も変わる。そして、燃料噴射率を変えることにより、所望のＮＯx浄化率ま
たはＨＣ浄化率を得ることができる。燃料噴射回数を変えることによっても、吸蔵還元型ＮＯx触媒における空燃比および／またはリッチ継続時間を変えることができるので、所
望のＮＯx浄化率またはＨＣ浄化率を得ることができる。燃料噴射回数の変更は、例えば
添加期間または添加インターバルを変えることにより可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、大気中へのＮＯxおよびＨＣの放出をより
抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づい
て説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【００３３】
図１に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【００３４】
内燃機関１には、該内燃機関の気筒内に燃料を供給する燃料噴射弁１１が備えられている。
【００３５】
また、内燃機関１には、燃焼室へ通じる排気通路２が接続されている。この排気通路２は、下流にて大気へと通じている。
【００３６】
前記排気通路２の途中には、吸蔵還元型ＮＯx触媒３（以下、ＮＯx触媒３という。）が設けられている。ＮＯx触媒３は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低く且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯx
を還元する機能を有する。
【００３７】
また、ＮＯx触媒３よりも下流の排気通路２には、該排気通路２内を流れる排気の空燃
比に応じた信号を出力する空燃比センサ４、および該排気通路２内を流れる排気の温度に応じた信号を出力する排気温度センサ５が取り付けられている。この排気温度センサ５によりＮＯx触媒３の温度が検出される。
【００３８】
ＮＯx触媒３よりも上流の排気通路２には、該排気通路２を流通する排気中に還元剤た
る燃料（軽油）を添加する燃料添加弁６を備えている。燃料添加弁６は、後述するＥＣＵ７からの信号により開弁して排気中へ燃料を噴射する。燃料添加弁６から排気通路２内へ噴射された燃料は、排気通路２の上流から流れてきた排気の空燃比をリッチにする。そして、ＮＯx還元時には、ＮＯx触媒３に流入する排気の空燃比を比較的に短い周期でスパイク的（短時間）にリッチとする、所謂リッチスパイク制御を実行する。なお、本実施例においては、燃料添加弁６が、本発明における燃料添加手段に相当する。
【００３９】
さらに、内燃機関１には、燃焼室へ通じる吸気通路８が接続されている。この吸気通路８の途中には、該吸気通路８を流れる空気の量に応じた信号を出力するエアフローメータ９が設けられている。このエアフローメータ９により内燃機関１の吸入空気量が検出される。
【００４０】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ７が併設されている。このＥＣＵ７は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００４１】
ＥＣＵ９には、空燃比センサ４、排気温度センサ５、およびエアフローメータ９が電気配線を介して接続され、これらの出力信号がＥＣＵ９へ入力されるようになっている。
【００４２】
一方、ＥＣＵ９には、燃料噴射弁１１および燃料添加弁６が電気配線を介して接続され、該ＥＣＵ９により燃料噴射弁１１および燃料添加弁６が制御される。
【００４３】
そして、本実施例においては、ＮＯx触媒３に吸蔵されているＮＯxの還元を行うときに、所定空燃比が所定時間継続されるように燃料添加弁６からの燃料添加量を調整する。
【００４４】
ここで、図２は、排気の空燃比の推移を示したタイムチャートである。図２中Ａの記号で示したものは、単位時間当たりの燃料添加量が多く且つ添加時間が短い場合を示しており、排気の空燃比が一番低くなる状態である。そして、Ｂ，Ｃ，Ｄの順に単位時間当たりの燃料添加量が少なくなり且つ燃料添加時間が長くなる。また、図３は、燃料添加時間とＮＯx浄化率およびＨＣ濃度との関係を示した図である。図２および図３において同じ記
号（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で表されているものは、同じ条件で燃料添加されたものを示している。図３中、燃料添加時間は、一回のリッチスパイクで燃料添加弁６から燃料が添加される時間である。また、ＮＯx浄化率は、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxの中
で還元されたＮＯxの割合を示しており、吸蔵されているＮＯxが全て還元された場合にはＮＯx浄化率が１００パーセントとなる。さらに、ＨＣ濃度とは、ＮＯx触媒３から流出するＨＣの濃度の最大値を示している。
【００４５】
Ａで示される状態では、燃料添加時間が一番短く、しかも短時間に多量の燃料が添加されている。そのため、空燃比は一番低くなる。しかし、ＮＯx触媒３で反応しきれなかっ
たＨＣが該ＮＯx触媒３から流出するためＨＣ濃度は一番高い。また、ＮＯx触媒３からＨＣが流出しＮＯxを還元させるためのＨＣが少なくなるので、ＮＯx浄化率は低くなる。従来では、ＮＯx還元時の燃料添加により例えばＡで示される状態となっていた。
【００４６】
一方、Ｄで示される状態では、燃料添加時間が一番長い。そのため、空燃比は一番高くなる。この場合、ＮＯx触媒３で反応するＨＣの量が多くなるので、ＨＣ濃度は一番低く
なる。しかし、ＮＯx触媒３に流入する排気の空燃比がリーンとなるためＮＯx浄化率は低くなる。
【００４７】
そして、Ｃで示される状態において、ＮＯx浄化率が一番高くなる。このＣで示される
状態では、ＮＯx触媒３に流入する排気の空燃比がストイキよりもややリッチ側（スライ
トリッチ）となる。
【００４８】
このように、ＮＯx触媒３に流入する排気の空燃比、およびその排気の空燃比を継続さ
せる時間をＮＯx浄化率の一番高い状態とすることにより、ＮＯx浄化率を向上させることができる。また、ＮＯx触媒３をすり抜けるＨＣ量が減少するため、ＨＣの大気中への放
出を抑制することができる。そこで、本実施例では、ＮＯx還元時の燃料添加によりＣで
示される状態となるように、目標空燃比およびリッチ継続時間を設定している。
【００４９】
次に、本実施例に係る燃料添加量を算出するフローについて説明する。
【００５０】
図４は、本実施例に係る燃料添加量を算出するフローを示したフローチャートである。本フローは、所定の時間毎に繰り返し実行される。
【００５１】
ステップＳ１０１では、ＮＯx触媒３に吸蔵されているＮＯxの還元要求があるか否かを表すＮＯx還元要求フラグがＯＮとなっているか否か判定される。ＮＯx還元要求フラグは、ＮＯx触媒３に吸蔵されているＮＯxを還元する必要が生じたときにＯＮとされるフラグである。例えば、車両が所定の距離を走行した場合、または車両が所定の時間走行した場合等にＮＯx還元要求フラグがＯＮとされる。
【００５２】
ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
【００５３】
ステップＳ１０２では、吸入空気量Ｇａおよび燃料噴射弁１１からの燃料噴射量Ｑｍが読み込まれる。吸入空気量Ｇａはエアフローメータ９により得られ、燃料噴射量ＱｍはＥＣＵ７の指令値より得られる。どちらの値も単位時間当たりの値である。
【００５４】
ステップＳ１０３では、ＮＯx触媒３の温度および要求ＮＯx還元量に基づいて目標空燃比ＡＦおよびリッチ継続時間Ｔが算出される。目標空燃比ＡＦは、リッチスパイク制御時に燃料添加弁６から燃料を添加して空燃比を低下させるときの目標とされる空燃比である。また、リッチ継続時間Ｔは、一回のリッチスパイク当たりで排気の空燃比が目標空燃比ＡＦとなっている時間の目標値である。ＮＯx触媒３の温度は排気温度センサ５により得
ることができる。要求ＮＯx還元量は、リッチスパイク制御にて還元させるＮＯx量であり、ＮＯx触媒３に吸蔵されているＮＯx量としてもよい。この要求ＮＯx還元量は、車両の
走行距離若しくは走行時間に基づいて算出される。また、内燃機関１の運転状態から求まるＮＯxの吸蔵量を積算して、この値を要求ＮＯx還元量としてもよい。
【００５５】
目標空燃比ＡＦおよびリッチ継続時間Ｔは、ＮＯx触媒３の温度および要求ＮＯx還元量をパラメータとするマップにより算出される。例えば、ＮＯx触媒３の温度が低いほど、
ＮＯx触媒３の壁面への燃料の付着量が多くなるため、目標空燃比ＡＦを低くして単位時
間当たりの燃料噴射量を増加させる。また、要求ＮＯx還元量が多いほどＮＯxの還元に長い時間が必要となるため、リッチ継続時間Ｔを長くする。前記マップは、ＮＯx浄化率が
一番高くなるように予め実験等により求めてＥＣＵ７に記憶させておく。このマップにＮＯx触媒３の温度および要求ＮＯx還元量を代入して目標空燃比ＡＦおよびリッチ継続時間Ｔを得ることができる。
【００５６】
なお、ＮＯx触媒３の温度および要求ＮＯx還元量以外の他の条件をも考慮して目標空燃比ＡＦおよびリッチ継続時間Ｔを算出するようにしてもよい。
【００５７】
ステップＳ１０４では、燃料添加量Ｑａｄが算出される。燃料添加量Ｑａｄは、リッチ継続時間Ｔ内で添加される燃料の総量である。燃料添加量Ｑａｄは以下の式により求める。
【００５８】
Ｑａｄ＝（（Ｇａ×Ｔ）／ＡＦ）−Ｑｍ×Ｔ
【００５９】
すなわち、リッチ継続時間Ｔ内の総吸入空気量は（Ｇａ×Ｔ）で表され、また総燃料量は（（Ｇａ×Ｔ）／ＡＦ）で表される。この総燃料量（（Ｇａ×Ｔ）／ＡＦ）から、リッチ継続時間Ｔ内に気筒内へ供給される燃料量（Ｑｍ×Ｔ）を除くことにより、リッチ継続時間Ｔ内に添加すべき燃料量を算出することができる。
【００６０】
ステップＳ１０５では、燃料添加量Ｑａｄをリッチ継続時間Ｔに亘って添加する。この添加を行うために本実施例では、燃料添加弁６からの単位時間当たりの燃料添加量を変更する。単位時間当たりの燃料添加量は以下のようにして変更することができる。
【００６１】
図５は、燃料噴射率を可変とする燃料添加弁の噴射口６１付近の概略構成図である。燃料添加弁６は、噴射口６１を複数備え、この噴射口６１の開口する数がニードル６２のリフト量に応じて変わる。
【００６２】
ここで、図６は、ニードル６２のリフト量と燃料噴射率との関係を示した図である。ニードルのリフト量が小さいときには開口する噴射口６１の数が少ないために燃料噴射率が低くなる。ニードル６２のリフト量が大きくなるほど開口する噴射口６１の数が多くなり燃料噴射率が大きくなる。そして、目標空燃比ＡＦが低いほどニードル６２のリフト量を大きくして燃料噴射率を大きくする。このようにして燃料噴射率を調整することにより、単位時間当たりの燃料添加量を変更することができる。
【００６３】
また、燃料添加圧を調整することによっても、単位時間当たりの燃料添加量を変更する
ことができる。なお、燃料添加弁６に燃料を供給するための通路の途中に燃圧を調整する装置を備え、この装置をＥＣＵ７が制御することにより燃料添加圧を可変とすることができる。
【００６４】
ここで、図７は、燃料添加圧と燃料噴射率との関係を示した図である。燃料添加圧を高めることによっても燃料噴射率が大きくなるので、単位時間当たりの燃料添加量を変更することができる。すなわち、目標空燃比ＡＦが低いほど燃料添加圧を高くする。
【００６５】
以上説明したように、本実施例によれば、目標空燃比およびリッチ継続時間をＮＯx浄
化率の一番高い値とすることができる。また、ＮＯx触媒３に流入する排気の空燃比を過
剰なリッチとしないため、ＨＣのすり抜けを抑制することができるので、大気中へのＨＣの放出を抑制することができる。さらに、効率良くＮＯxを還元することができるので、
燃費を向上させることができる。
【００６６】
なお、前記ステップＳ１０５では、燃料添加量Ｑａｄを複数回に分割して目標リッチ継続期間Ｔ内で噴射するようにしてもよい。
【００６７】
ここで、図８は、燃料添加弁６に送られるＥＣＵ７の指令信号の波形と、その波形に対応する空燃比の変化とを同一時間軸上に示すタイムチャートである。図８（Ａ）はＥＣＵ７の指令信号の推移を示したタイムチャートであり、図８（Ｂ）は空燃比の推移を示したタイムチャートである。
【００６８】
燃料添加弁６は、同図８（Ａ）に示す指令信号がオン（「ＯＮ」）の状態となっているときに開弁し、燃料を噴射する。燃料添加が行われることにより、ＮＯx触媒３に流入す
る排気の空燃比が低くなる（リッチスパイクが形成される）ようになる。ここで、添加期間（図８（Ａ）参照。）を長くするほど、また添加インターバル（図８（Ａ）参照。）を短くするほど、空燃比の変化量（図８（Ｂ）参照。）は大きくなる。また、総添加期間（図８（Ａ）参照。）を長くするほどリッチスパイクの形成期間（図８（Ｂ）参照。）も長くなる。一方、燃料添加の休止期間（図８（Ａ）参照。）の長さは、連続的に形成されるリッチスパイクの間においてリーン雰囲気が継続する期間（図８（Ｂ）参照。）の長さに対応する。
【００６９】
そして、本実施例では、燃料添加量Ｑａｄの分割数を可及的に多くして排気の空燃比を均一に近づける。そのため、図８（Ａ）における添加期間を燃料添加弁６で設定可能な最小の噴射期間（最小噴射期間ＴＱｍｉｎ）とする。この最小噴射期間ＴＱｍｉｎは、燃料添加弁６の性能により定まる。
【００７０】
図９は、本実施例に係る燃料添加を分割して行う場合のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、前記ステップＳ１０５に変わる処理である。
【００７１】
ステップＳ２０１では、燃料添加量Ｑａｄおよび燃料添加弁の最小添加量Ｑｍｉｎに基づいて燃料添加の分割回数Ｎを算出する。分割回数Ｎは次式により求められる。
【００７２】
Ｎ＝Ｑａｄ／Ｑｍｉｎ
【００７３】
ただし、最小添加量Ｑｍｉｎは最小噴射期間ＴＱｍｉｎで添加される燃料量である。
【００７４】
ステップＳ２０２では、最小添加期間ＴＱｍｉｎ、添加期間Ｔ、および分割回数Ｎに基づいて添加インターバルＴｎを算出する。添加インターバルＴｎは次式により求められる。
【００７５】
Ｔｎ＝（Ｔ−ＴＱｍｉｎ×Ｎ）／（Ｎ−１）
【００７６】
ステップＳ２０３では、上記ステップで得られた添加インターバルＴｎおよび分割回数Ｎに基づいて分割添加が行われる。
【００７７】
このように燃料添加を分割して行うことによっても、リッチ継続時間に亘り目標空燃比を維持することができる。
【実施例２】
【００７８】
本実施例では、実施例１に加えて、ＮＯx触媒３の状態若しくは内燃機関１の運転状態
に応じて燃料添加量を変更する。その他の構成については実施例１と同じである。
【００７９】
ここで、ＮＯx触媒３の温度若しくは排気温度が高いと燃料添加弁６から添加された燃
料の霧化が促進されるため、排気通路２の壁面等に付着する燃料が減少する。そのため、ＮＯx触媒３に流入する排気の空燃比を目標空燃比とするために要する燃料はより少なく
てよい。また、吸入空気量が多いと排気の量が多くなるため、燃料添加弁６から添加された燃料がＮＯx触媒３に到達するまでの時間が短くなり、燃料の拡散が抑制される。これ
により、空燃比が高くなることが抑制されるため、ＮＯx触媒３に流入する排気の空燃比
を目標空燃比とするために要する燃料はより少なくてよい。
【００８０】
そして、図１０は、排気温度若しくはＮＯx触媒３の温度と燃料添加の補正量との関係
を示した図である。排気温度若しくはＮＯx触媒３の温度は、排気温度センサ５により得
ることができる。また、図１１は、吸入空気量と燃料添加の補正量との関係を示した図である。吸入空気量はエアフローメータ９により得ることができる。
【００８１】
この図に基づいて得られる補正量が大きいほど、燃料添加量が大きくなるように補正される。これにより、ＮＯx触媒３の温度、排気温度、吸入空気量、または排気の量に応じ
て燃料添加量を変更することができるので、ＮＯx触媒３を通過する排気の空燃比を目標
空燃比により近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【図２】排気の空燃比の推移を示したタイムチャートである。
【図３】燃料添加時間とＮＯx浄化率およびＨＣ濃度との関係を示した図である。
【図４】実施例１に係る燃料添加量を算出するフローを示したフローチャートである。
【図５】燃料噴射率を可変とする燃料添加弁の噴射口付近の概略構成図である。
【図６】ニードルのリフト量と燃料噴射率との関係を示した図である。
【図７】燃料添加圧と燃料噴射率との関係を示した図である。
【図８】燃料添加弁に送られるＥＣＵの指令信号の波形と、その波形に対応する空燃比の変化とを同一時間軸上に示すタイムチャートである。図８（Ａ）はＥＣＵの指令信号の推移を示したタイムチャートであり、図８（Ｂ）は空燃比の推移を示したタイムチャートである。
【図９】実施例１に係る燃料添加を分割して行う場合のフローを示したフローチャートである。
【図１０】排気温度若しくはＮＯx触媒の温度と燃料添加の補正量との関係を示した図である。
【図１１】吸入空気量と燃料添加の補正量との関係を示した図である。
【符号の説明】
【００８３】
１     内燃機関
２     排気通路
３     吸蔵還元型ＮＯx触媒
４     空燃比センサ
５     排気温度センサ
６     燃料添加弁
７     ＥＣＵ
８     吸気通路
９     エアフローメータ
１１   燃料噴射弁
６１   噴射口
６２   ニードル
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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