(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素過剰状態の混合気を燃焼可能とする希薄燃焼式の内燃機関と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の有害成分を浄化する排気浄化触媒と、
前記車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記内燃機関へ機関出力のための燃料が主噴射された後の機関出力とはならない時期に再度燃料を噴射させる副噴射手段と、
前記運転状態検出手段により検出された車両の運転状態に基づいて前記副噴射手段の実行の可否を判定する燃料添加判定手段と、
前記内燃機関の吸気系に排気の一部を再循環させるＥＧＲ装置と、
前記内燃機関に吸入される新気の量を調整する吸気絞り弁と、
を具備し、
前記ＥＧＲ装置はＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを備え、前記排気浄化触媒が活性温度に達していなく、且つ、前記内燃機関が暖機されていないときには、副噴射を行うとともにＥＧＲガス割合を１０パーセント以下に制限し更に吸気絞り弁を閉弁側へ制御することにより、前記排気浄化触媒に到達する排気の温度の低下を抑制す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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等に搭載される内燃機関、特に酸素過剰状態の混合気（所謂、リーン空燃比の混合気）を燃焼可能とするディーゼル機関やリーンバーン・ガソリン機関では、該内燃機関の排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）を浄化する技術が望まれている。
【０００３】
このような要求に対し、内燃機関の排気系にリーンＮＯx触媒を配置する技術が提案されている。排気中の有害成分を浄化する排気浄化装置として、選択還元型ＮＯx触媒や吸蔵還元型ＮＯx触媒などのリーンＮＯx触媒が知られている。
【０００４】
選択還元型ＮＯx触媒は、酸素過剰の雰囲気で炭化水素（ＨＣ）の存在下でＮＯxを還元または分解する触媒であり、この選択還元型ＮＯx触媒でＮＯxを浄化するためには適量のＨＣ成分（還元剤）が必要とされる。この選択還元型ＮＯx触媒を前記内燃機関の排気浄化に用いる場合、該内燃機関の通常運転時の排気中のＨＣ成分の量は極めて少ないので、通常運転時にＮＯxを浄化するためには、選択還元型ＮＯx触媒にＨＣ成分を供給する必要がある。
【０００５】
一方、吸蔵還元型ＮＯx触媒は、流入排気の空燃比がリーン空燃比のときはＮＯxを吸収し、流入排気の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯxを放出し、Ｎ2に還元する触媒である。
【０００６】
この吸蔵還元型ＮＯx触媒が内燃機関の排気系に配置されると、内燃機関が希薄燃焼運転されて排気の空燃比が高くなるときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収され、吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比が低くなったときは吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収されていた窒素酸化物（ＮＯx）が放出されつつ窒素（Ｎ2）に還元される。
【０００７】
これらリーンＮＯx触媒を用いた排気浄化システムにおいては、リーンＮＯx触媒の触媒床温の管理が非常に重要である。
【０００８】
例えば、リーンＮＯx触媒には活性温度があり、触媒床温がこの活性温度範囲から外れると、浄化能力が極度に低下する。
【０００９】
このような問題に対し、特許第２８４５０５６号公報に記載されたような内燃機関の排気浄化装置が提案されている。この公報に記載された内燃機関の排気浄化装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒において排気中の酸素と反応して消費される還元剤の量と吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収されている窒素酸化物（ＮＯx）を還元するために必要となる還元剤の量とを考慮して、還元剤の添加量を決定することにより、還元剤の過剰供給や供給不足を防止、以てＮＯx吸蔵材の温度の低下の問題を解決しようとするものである。
【００１０】
また、内燃機関から排出される窒素酸化物（ＮＯx）の量を低減する方法としては、内燃機関の排気通路を流れる排気の一部を該内燃機関の吸気通路へ再循環させる排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置を利用する方法が提案されている。
【００１１】
ＥＧＲ装置は、排気中に含まれる水蒸気（Ｈ2Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ2）等の不活性ガス成分が持つ不燃性及び吸熱性を利用して、内燃機関の燃焼室における混合気の燃焼速度及び燃焼温度を低下させ、以て燃焼時に発生する窒素酸化物（ＮＯx）の量を低減させるものである。
【００１２】
尚、上記したようなＥＧＲ装置としては、内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路内を流れる排気（ＥＧＲガス）の流量を調整するＥＧＲ弁とから構成される装置や、ＥＧＲ通路及びＥＧＲ弁に加えてＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラをＥＧＲ通路の途中に設けて構成される装置等、種々の構成の装置が提案されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、内燃機関始動直後はリーンＮＯx触媒が活性温度に達していないため、触媒が機能せず、排気中のＮＯxは浄化されずにＮＯx触媒を通過し、大気中に放出されることになる。そこで、内燃機関の始動直後等にＮＯx触媒を早期に温度上昇させることが重要となる。
【００１４】
ＮＯx触媒の温度を早期に上昇させる手段として、内燃機関の気筒内へ機関出力のための燃料を噴射させる主噴射の後の機関出力とはならない時期（例えば膨張行程）に再度燃料を噴射させる副噴射（ポスト噴射ともいう）を例示できる。副噴射により噴射された燃料は内燃機関の気筒内で燃焼し排気の温度を上昇させる。この副噴射を用いるとＮＯx触媒の温度を早期に上昇させることができるが、この場合においてもＮＯx触媒が活性温度に達するまでにはある程度の時間が必要となる。
【００１５】
そこで、ＮＯx触媒が活性温度に達するまでの期間のＮＯxの排出を抑制することも重要となる。このようなときにＥＧＲを使用するとＮＯxの排出を低減することが可能となるが、排気のエネルギーの一部をＥＧＲガスとして取り出すため、例えばＥＧＲクーラ装着の場合などはＥＧＲクーラへ排気のエネルギーを与えることになり逆に、再循環した排気の温度は低下するので、ＮＯx触媒が活性温度に達するまでの時間が長くなる。また、ＥＧＲガス割合が多くなると失火の原因となりＨＣ排出量が増加する。しかし、反対にＥＧＲ量を減少させるとＮＯxの排出量が多くなるばかりでなく、吸気絞り弁を使用している場合には、内燃機関の吸気量が減少するため圧縮圧力が低下し、失火の原因となりＨＣ排出量が増加する。
【００１６】
そこで、ＮＯx排出量低減及びＮＯx触媒の早期温度上昇を実現するための最適なＥＧＲ量を求めることが重要となる。
【００１７】
本発明は、上記したような種々の問題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、吸気中のＥＧＲガス割合を調整することにより、触媒を早期に温度上昇させ、且つ、その期間のＮＯxの排出を低減する技術を提供し、以て、始動直後等における触媒冷間時等の排気エミッションの悪化を防止することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。即ち、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、
酸素過剰状態の混合気を燃焼可能とする希薄燃焼式の内燃機関と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の有害成分を浄化する排気浄化触媒と、
前記車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記内燃機関へ機関出力のための燃料が主噴射された後の機関出力とはならない時期に
再度燃料を噴射させる副噴射手段と、
前記運転状態検出手段により検出された車両の運転状態に基づいて前記副噴射手段の実行の可否を判定する燃料添加判定手段と、
前記内燃機関の吸気系に排気の一部を再循環させるＥＧＲ装置と、
前記内燃機関に吸入される新気の量を調整する吸気絞り弁と、
を具備し、
前記ＥＧＲ装置はＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを備え、前記排気浄化触媒が活性温度に達していなく、且つ、前記内燃機関が暖機されていないときには、副噴射を行うとともにＥＧＲガス割合を１０パーセント以下に制限し更に吸気絞り弁を閉弁側へ制御することにより、前記排気浄化触媒に到達する排気の温度の低下を抑制することを特徴とする。
【００２０】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、排気中の有害成分が排気浄化装置の触媒によって浄化される。また、内燃機関始動直後の排気浄化装置が活性温度に達していないときには、機関出力を発生させるための燃料が内燃機関の気筒内へ主噴射された後に、機関出力に影響しない例えば膨張行程に再度燃料を噴射させる副噴射が行われる。この副噴射により噴射された燃料は気筒内で燃焼し排気の温度が上昇する。このように通常よりも温度の高い排気が排気浄化触媒に到達すると排気浄化触媒の温度が早期に上昇する。
【００２１】
また、内燃機関から排出された排気の一部は吸気系に再循環され、再循環ガス（ＥＧＲガス）となって新気と共に燃焼室に吸入される。ＥＧＲガスは自ら燃焼することはなく、燃焼温度を低下させる働きをし、以て窒素酸化物（ＮＯx）の発生量が抑制される。
【００２２】
ここで、ＮＯxの発生を抑制するという点においては、吸気中のＥＧＲガス割合は大きいほど良いが、排気浄化触媒の早期温度上昇という点においては、ＥＧＲガス割合は小さいほど良い。
【００２３】
また、吸気絞り弁を使用すると、内燃機関に吸入される新気量を調整することができ、空燃比制御が容易に行える。しかし、吸気絞り弁によって内燃機関に吸入される新気の量が制限され気筒内の圧力が低くなるために、内燃機関の圧縮行程における圧縮圧力が上昇せず、失火する虞がある。このようなときには、ＥＧＲガスを吸入させることにより圧縮圧力を増加させ、失火を抑制することができる。
【００２４】
この場合、ＥＧＲガス割合が大きいほど圧縮圧力は大きくなるが、所定割合以上になると、新気量が減少することに起因した失火により排気中の未燃炭化水素量（以下、ＴＨＣ:Total Hydorocarbonsとする）が増加する。
【００２５】
また、ＥＧＲガスが所定割合よりも少なくなると圧縮圧力が上昇しないことに起因した失火によりＴＨＣが増加する。
【００２６】
このように、内燃機関に吸入される吸気中のＥＧＲガス割合は、排気中のガス成分及び排気浄化触媒の温度上昇に影響する。
【００２７】
そこで、本発明においては、実験結果に基づけば最適なＥＧＲガス割合は１０パーセント以下であり、内燃機関に吸入されるＥＧＲガス割合を調整することにより、有害成分の発生を抑制しつつ排気浄化触媒を早期に温度上昇させることによって、排気中の有害成分が大気中へ放出されることを抑制する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
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。ここでは、本発明に係る排気浄化装置を車両駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００２９】
図１は、本発明に係る排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【００３０】
図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼル機関である。
【００３１】
内燃機関１は、各気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）４と接続されている。このコモンレール４には、該コモンレール４内の燃料の圧力に対応した電気信号を出力するコモンレール圧センサ４ａが取り付けられている。
【００３２】
前記コモンレール４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転トルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポンプ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａが内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられたクランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されている。
【００３３】
このように構成された燃料噴射系では、クランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトから該燃料ポンプ６の入力軸へ伝達された回転トルクに応じた圧力で燃料を吐出する。
【００３４】
前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給され、コモンレール４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。
【００３５】
次に、内燃機関１には、吸気枝管８が接続されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室と図示しない吸気ポートを介して連通している。
【００３６】
前記吸気枝管８は、吸気管９に接続され、この吸気管９は、エアクリーナボックス１０に接続されている。前記エアクリーナボックス１０より下流の吸気管９には、該吸気管９内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ１１と、該吸気管９内を流通する吸気の温度に対応した電気信号を出力する吸気温度センサ１２とが取り付けられている。
【００３７】
前記吸気管９における吸気枝管８の直上流に位置する部位には、該吸気管９内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁１３が設けられている。この吸気絞り弁１３には、ステッパモータ等で構成されて該吸気絞り弁１３を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１４が取り付けられている。
【００３８】
前記エアフローメータ１１と前記吸気絞り弁１３との間に位置する吸気管９には、排気の熱エネルギを駆動源として作動する遠心過給機（ターボチャージャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａが設けられ、コンプレッサハウジング１５ａより下流の吸気管９には、前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６が設けられている。
【００３９】
このように構成された吸気系では、エアクリーナボックス１０に流入した吸気は、該エアクリーナボックス１０内の図示しないエアクリーナによって吸気中の塵や埃等が除去された後、吸気管９を介してコンプレッサハウジング１５ａに流入する。
【００４０】
コンプレッサハウジング１５ａに流入した吸気は、該コンプレッサハウジング１５ａに内装されたコンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温となった吸気は、インタークーラ１６にて冷却された後、必要に応じて吸気絞り弁１３によって流量を調節されて吸気枝管８に流入する。吸気枝管８に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２の燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼される。
【００４１】
一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接続され、排気枝管１８の各枝管が図示しない排気ポートを介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００４２】
前記排気枝管１８は、前記遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続され、この排気管１９は、下流にて図示しないマフラーに接続されている。
【００４３】
前記排気管１９の途中には、排気中の有害ガス成分を浄化するための排気浄化触媒２０が配置されている。排気浄化触媒２０より下流の排気管１９には、該排気管１９内を流通する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ２３と、該排気管１９内を流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ２４とが取り付けられている。
【００４４】
前記した空燃比センサ２３及び排気温度センサ２４より下流の排気管１９には、該排気管１９内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁２１が設けられている。この排気絞り弁２１には、ステッパモータ等で構成されて該排気絞り弁２１を開閉駆動する排気絞り用アクチュエータ２２が取り付けられている。
【００４５】
このように構成された排気系では、内燃機関１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気ポートを介して排気枝管１８へ排出され、次いで排気枝管１８から遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂへ流入する。タービンハウジング１５ｂに流入した排気は、該排気が持つ熱エネルギを利用してタービンハウジング１５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイールを回転させる。その際、タービンホイールの回転トルクは、前述したコンプレッサハウジング１５ａのコンプレッサホイールへ伝達される。
【００４６】
前記タービンハウジング１５ｂから排出された排気は、排気管１９を介して排気浄化触媒２０へ流入し、排気中の有害ガス成分が除去又は浄化される。排気浄化触媒２０にて有害ガス成分を除去又は浄化された排気は、必要に応じて排気絞り弁２１によって流量を調節された後にマフラーを介して大気中に放出される。
【００４７】
また、排気枝管１８と吸気枝管８とは、排気枝管１８内を流通する排気の一部を吸気枝管８へ再循環させる排気再循環通路（ＥＧＲ通路）２５を介して連通されている。このＥＧＲ通路２５の途中には、電磁弁などで構成され、印加電力の大きさに応じて前記ＥＧＲ通路２５内を流通する排気（以下、ＥＧＲガスと称する）の流量を変更する流量調整弁（ＥＧＲ弁）２６が設けられている。
【００４８】
前記ＥＧＲ通路２５においてＥＧＲ弁２６より上流の部位には、該ＥＧＲ通路２５内を流通するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２７が設けられている。
【００４９】
このように構成された排気再循環機構では、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、ＥＧＲ通路２５が導通状態となり、排気枝管１８内を流通する排気の一部が前記ＥＧＲ通路２５へ流入し、ＥＧＲクーラ２７を経て吸気枝管８へ導かれる。
【００５０】
その際、ＥＧＲクーラ２７では、ＥＧＲ通路２５内を流通するＥＧＲガスと所定の冷媒との間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却されることになる。
【００５１】
ＥＧＲ通路２５を介して排気枝管１８から吸気枝管８へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管８の上流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼室へ導かれ、燃料噴射弁３から噴射される燃料を着火源として燃焼される。
【００５２】
ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ2Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ2）などのように、自らが燃焼することがなく、且つ、吸熱性を有する不活性ガス成分が含まれているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物（ＮＯx）の発生量が抑制される。
【００５３】
更に、ＥＧＲクーラ２７においてＥＧＲガスが冷却されると、ＥＧＲガス自体の温度が低下するとともにＥＧＲガスの体積が縮小されるため、ＥＧＲガスが燃焼室内に供給されたときに該燃焼室内の雰囲気温度が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内に供給される新気の量（新気の体積）が不要に減少することもない。
【００５４】
次に、本実施の形態に係る排気浄化触媒２０について具体的に説明する。
【００５５】
排気浄化触媒２０は、還元剤の存在下で排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を浄化するＮＯx触媒である。このようなＮＯx触媒としては、選択還元型ＮＯx触媒や吸蔵還元型ＮＯx触媒等を例示することができるが、ここでは吸蔵還元型ＮＯx触媒を例に挙げて説明する。以下、排気浄化触媒２０を吸蔵還元型ＮＯx触媒２０と称するものとする。
【００５６】
吸蔵還元型ＮＯx触媒２０は、例えば、アルミナを担体とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、もしくはセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）もしくはカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ランタン（Ｌａ）もしくはイットリウム（Ｙ）等の希土類とから選択された少なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属とを担持して構成されている。尚、本実施の形態では、アルミナからなる担体上にバリウム（Ｂａ）と白金（Ｐｔ）とを担持して構成される吸蔵還元型ＮＯx触媒を例に挙げて説明する。
【００５７】
このように構成された吸蔵還元型ＮＯx触媒２０は、該吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸収する。
【００５８】
一方、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０は、該吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸収していた窒素酸化物（ＮＯx）を放出する。その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０は、該吸蔵還元型ＮＯx触媒２０から放出された窒素酸化物（ＮＯx）を窒素（Ｎ2）に還元せしめることができる。
【００５９】
尚、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸放出作用については明らかにされていない部分もあるが、おおよそ以下のようなメカニズムによって行われていると考えられる。
【００６０】
先ず、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０では、該吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の空燃比がリーン空燃比となって排気中の酸素濃度が高まると、図２（Ａ）に示されるように、排気中の酸素（Ｏ2）がＯ2-またはＯ2-の形で白金（Ｐｔ）の表面上に付着する。排気中の一酸化窒素（ＮＯ）は、白金（Ｐｔ）の表面上でＯ2-またはＯ2-と反応して二酸化窒素（ＮＯ2）を形成する（２ＮＯ＋Ｏ2→２ＮＯ2）。二酸化窒素（ＮＯ2）は、白金（Ｐｔ）の表面上で更に酸化され、硝酸イオン（ＮＯ3-）の形で吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収される。尚、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収された硝酸イオン（ＮＯ3-）は、酸化バリウム（ＢａＯ）と結合して硝酸バリウム（Ｂａ（ＮＯ3）2）を形成する。
【００６１】
このように吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）が硝酸イオン（ＮＯ3-）として吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収される。
【００６２】
上記したようなＮＯx吸収作用は、流入排気の空燃比がリーン空燃比であり、且つ吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸収能力が飽和しない限り継続される。従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸収能力が飽和しない限り、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収され、排気中から窒素酸化物（ＮＯx）が除去されることになる。
【００６３】
これに対して、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０では、該吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の酸素濃度が低下すると、白金（Ｐｔ）の表面上において二酸化窒素（ＮＯ2）の生成量が減少するため、酸化バリウム（ＢａＯ）と結合していた硝酸イオン（ＮＯ3-）が逆に二酸化窒素（ＮＯ2）や一酸化窒素（ＮＯ）となって吸蔵還元型ＮＯx触媒２０から離脱する。
【００６４】
その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、それらの還元成分が白金（Ｐｔ）上の酸素（Ｏ2-またはＯ2-）と部分的に反応して活性種を形成する。この活性種は、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０から放出された二酸化窒素（ＮＯ2）や一酸化窒素（ＮＯ）を窒素（Ｎ2）に還元せしめることになる。
【００６５】
従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の空燃比が理論空燃比又はリッチ空燃比となって排気中の酸素濃度が低下するとともに還元剤の濃度が高まると、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収されていた窒素酸化物（ＮＯx）が放出及び還元され、以て吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸収能力が再生されることになる。
【００６６】
ところで、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合は、内燃機関１から排出される排気の空燃比がリーン雰囲気となり排気の酸素濃度が高くなるため、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収されることになるが、内燃機関１の希薄燃焼運転が長期間継続されると、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸収能力が飽和し、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx触媒２０にて除去されずに大気中へ放出されてしまう。
【００６７】
特に、内燃機関１のようなディーゼル機関では、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気が燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排気の空燃比がリーン空燃比となるため、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸収能力が飽和し易い。
【００６８】
従って、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合は、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸収能力が飽和する前に吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気中の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高め、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収された窒素酸化物（ＮＯx）を放出及び還元させる必要がある。
【００６９】
これに対し、本実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０より上流の排気通路を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する還元剤供給機構を備え、この還元剤供給機構から排気中へ燃料を添加することにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高めるようにした。
【００７０】
還元剤供給機構は、図１に示されるように、その噴孔が排気枝管１８内に臨むよう内燃機関１のシリンダヘッドに取り付けられ、所定の開弁圧以上の燃料が印加されたときに開弁して燃料を噴射する還元剤噴射弁２８と、前述した燃料ポンプ６から吐出された燃料を前記還元剤噴射弁２８へ導く還元剤供給路２９と、この還元剤供給路２９の途中に設けられ該還元剤供給通路２９内を流通する燃料の流量を調整する流量調整弁３０と、この流量調整弁３０より上流の還元剤供給路２９に設けられて該還元剤供給路２９内の燃料の流通を遮断する遮断弁３１と、前記流量調整弁３０より上流の還元剤供給路２９に取り付けられ該還元剤供給路２９内の圧力に対応した電気信号を出力する還元剤圧力センサ３２と、を備えている。
【００７１】
尚、還元剤噴射弁２８は、該還元剤噴射弁２８の噴孔が排気枝管１８におけるＥＧＲ通路２５との接続部位より下流であって、排気枝管１８における４つの枝管の集合部に最も近い気筒２の排気ポートに突出するとともに、排気枝管１８の集合部へ向くようシリンダヘッドに取り付けられることが好ましい。
【００７２】
これは、還元剤噴射弁２８から噴射された還元剤（未燃の燃料成分）がＥＧＲ通路２５へ流入するのを防止するとともに、還元剤が排気枝管１８内に滞ることなく遠心過給機のタービンハウジング１５ｂへ到達するようにするためである。
【００７３】
尚、図１に示す例では、内燃機関１の４つの気筒２のうち１番（＃１）気筒２が排気枝管１８の集合部と最も近い位置にあるため、１番（＃１）気筒２の排気ポートに還元剤噴射弁２８が取り付けられているが、１番（＃１）気筒２以外の気筒２が排気枝管１８の集合部と最も近い位置にあるときは、その気筒２の排気ポートに還元剤噴射弁２８が取り付けられるようにする。
【００７４】
また、前記還元剤噴射弁２８は、シリンダヘッドに形成された図示しないウォータージャケットを貫通、あるいはウォータージャケットに近接して取り付けられるようにし、前記ウォータージャケットを流通する冷却水を利用して還元剤噴射弁２８が冷却されるようにしてもよい。
【００７５】
このような還元剤供給機構では、流量調整弁３０が開弁されると、燃料ポンプ６から吐出された高圧の燃料が還元剤供給路２９を介して還元剤噴射弁２８へ印加される。そして、還元剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が開弁圧以上に達すると、該還元剤噴射弁２８が開弁して排気枝管１８内へ還元剤としての燃料が噴射される。
【００７６】
還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた排気ととともにタービンハウジング１５ｂへ流入する。タービンハウジング１５ｂ内に流入した排気と還元剤とは、タービンホイールの回転によって撹拌されて均質に混合され、リッチ空燃比の排気を形成する。
【００７７】
このようにして形成されたリッチ空燃比の排気は、タービンハウジング１５ｂから排気管１９を介して吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入し、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収されていた窒素酸化物（ＮＯx）を放出させつつ窒素（Ｎ2）に還元することになる。
【００７８】
その後、流量調整弁３０が閉弁されて燃料ポンプ６から還元剤噴射弁２８への還元剤の供給が遮断されると、還元剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が前記開弁圧未満となり、その結果、還元剤噴射弁２８が閉弁し、排気枝管１８内への還元剤の添加が停止されることになる。
【００７９】
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（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設されている。このＥＣＵ３５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。
【００８０】
ＥＣＵ３５には、コモンレール圧センサ４ａ、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１２、吸気管圧力センサ１７、空燃比センサ２３、排気温度センサ２４、還元剤圧力センサ３２、クランクポジションセンサ３３、水温センサ３４、アクセル開度センサ３６等の各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。
【００８１】
一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、ＥＧＲ弁２６、流量調整弁３０、遮断弁３１等が電気配線を介して接続され、上記した各部をＥＣＵ３５が制御することが可能になっている。
【００８２】
ここで、ＥＣＵ３５は、図３に示すように、双方向性バス３５０によって相互に接続された、ＣＰＵ３５１と、ＲＯＭ３５２と、ＲＡＭ３５３と、バックアップＲＡＭ３５４と、入力ポート３５６と、出力ポート３５７とを備えるとともに、前記入力ポート３５６に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３５５を備えている。
【００８３】
前記入力ポート３５６は、クランクポジションセンサ３３のようにデジタル信号形式の信号を出力するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。
【００８４】
前記入力ポート３５６は、コモンレール圧センサ４ａ、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１２、吸気管圧力センサ１７、空燃比センサ２３、排気温度センサ２４、還元剤圧力センサ３２、水温センサ３４、アクセル開度センサ３６、等のように、アナログ信号形式の信号を出力するセンサのＡ／Ｄ３５５を介して入力し、それらの出力信号をＣＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。
【００８５】
前記出力ポート３５７は、燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、ＥＧＲ弁２６、流量調整弁３０、遮断弁３１等と電気配線を介して接続され、ＣＰＵ３５１から出力される制御信号を、前記した燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、ＥＧＲ弁２６、流量調整弁３０、あるいは遮断弁３１へ送信する。
【００８６】
前記ＲＯＭ３５２は、燃料噴射弁３を制御するための燃料噴射制御ルーチン、吸気絞り弁１３を制御するための吸気絞り制御ルーチン、排気絞り弁２１を制御するための排気絞り制御ルーチン、ＥＧＲ弁２６を制御するためのＥＧＲ制御ルーチン、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸収された窒素酸化物（ＮＯx）を浄化するためのＮＯx浄化制御ルーチン、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０の酸化物による被毒を解消するための被毒解消制御ルーチン等のアプリケーションプログラムを記憶している。
【００８７】
前記ＲＯＭ３５２は、上記したアプリケーションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶している。前記制御マップは、例えば、内燃機関１の運転状態と基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）との関係を示す燃料噴射量制御マップ、内燃機関１の運転状態と基本燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関１の運転状態と吸気絞り弁１３の目標開度との関係を示す吸気絞り弁開度制御マップ、内燃機関１の運転状態と排気絞り弁２１の目標開度との関係を示す排気絞り弁開度制御マップ、内燃機関１の運転状態とＥＧＲ弁２６の目標開度との関係を示すＥＧＲ弁開度制御マップ、内燃機関１の運転状態と還元剤の目標添加量（もしくは、排気の目標空燃比）との関係を示す還元剤添加量制御マップ、還元剤の目標添加量と流量調整弁３０の開弁時間との関係を示す流量調整弁制御マップ等である。
【００８８】
前記ＲＡＭ３５３は、各センサからの出力信号やＣＰＵ３５１の演算結果等を記憶する。前記演算結果は、例えば、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機関回転数である。これらのデータは、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する都度、最新のデータに書き換えられる。
【００８９】
前記バックアップＲＡＭ３５４は、内燃機関１の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモリである。
【００９０】
前記ＣＰＵ３５１は、前記ＲＯＭ３５２に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作して、燃料噴射弁制御、吸気絞り制御、排気絞り制御、ＥＧＲ制御、ＮＯx浄化制御、被毒解消制御等を実行する。
【００９１】
例えば、燃料噴射弁制御では、ＣＰＵ３５１は、先ず、燃料噴射弁３から噴射される燃料量を決定し、次いで燃料噴射弁３から燃料を噴射する時期を決定する。
【００９２】
燃料噴射量を決定する場合は、ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数とアクセル開度センサ３６の出力信号（アクセル開度）とを読み出す。ＣＰＵ３５１は、燃料噴射量制御マップへアクセスし、前記機関回転数及び前記アクセル開度に対応した基本燃料燃料噴射量（基本燃料噴射時間）を算出する。ＣＰＵ３５１は、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１２、水温センサ３４等の出力信号値等に基づいて前記基本燃料噴射時間を補正し、最終的な燃料噴射時間を決定する。
【００９３】
燃料噴射時期を決定する場合は、ＣＰＵ３５１は、燃料噴射開始時期制御マップへアクセスし、前記機関回転数及び前記アクセル開度に対応した基本燃料噴射時期を算出する。ＣＰＵ３５１は、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１２、水温センサ３４等の出力信号値をパラメータとして前記基本燃料噴射時期を補正し、最終的な燃料噴射時期を決定する。
【００９４】
燃料噴射時間と燃料噴射時期とが決定されると、ＣＰＵ３５１は、前記燃料噴射時期とクランクポジションセンサ３３の出力信号とを比較し、前記クランクポジションセンサ３３の出力信号が前記燃料噴射開始時期と一致した時点で燃料噴射弁３に対する駆動電力の印加を開始する。ＣＰＵ３５１は、燃料噴射弁３に対する駆動電力の印加を開始した時点からの経過時間が前記燃料噴射時間に達した時点で燃料噴射弁３に対する駆動電力の印加を停止する。
【００９５】
尚、燃料噴射制御において内燃機関１の運転状態がアイドル運転状態にある場合は、ＣＰＵ３５１は、水温センサ３４の出力信号値や、車室内用空調装置のコンプレッサのようにクランクシャフトの回転力を利用して作動する補機類の作動状態等をパラメータとして内燃機関１の目標アイドル回転数を算出する。そして、ＣＰＵ３５１は、実際のアイドル回転数が目標アイドル回転数と一致するよう燃料噴射量をフィードバック制御する。
【００９６】
また、吸気絞り制御では、ＣＰＵ３５１は、例えば、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数とアクセル開度とを読み出す。ＣＰＵ３５１は、吸気絞り弁開度制御マップへアクセスし、機関回転数及びアクセル開度に対応した目標吸気絞り弁開度を算出する。ＣＰＵ３５１は、前記目標吸気絞り弁開度に対応した駆動電力を吸気絞り用アクチュエータ１４に印加する。その際、ＣＰＵ３５１は、吸気絞り弁１３の実際の開度を検出して、実際の吸気絞り弁１３の開度と目標吸気絞り弁開度との差分に基づいて前記吸気絞り用アクチュエータ１４をフィードバック制御するようにしてもよい。
【００９７】
また、排気絞り制御では、ＣＰＵ３５１は、例えば、内燃機関１が冷間始動後の暖機運転状態にある場合や、車室内用ヒータが作動状態にある場合などに排気絞り弁２１を閉弁方向へ駆動すべく排気絞り用アクチュエータ２２を制御する。
【００９８】
この場合、内燃機関１の負荷が増大し、それに対応して燃料噴射量が増量されることなる。その結果、内燃機関１の発熱量が増加し、内燃機関１の暖機が促進されるとともに、車室内用ヒータの熱源が確保される。
【００９９】
次に、ＮＯx浄化制御では、ＣＰＵ３５１は、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０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）にリッチ空燃比とする、リッチスパイク制御を実行する。
【０１００】
リッチスパイク制御では、ＣＰＵ３５１は、所定の周期毎にリッチスパイク制御実行条件が成立しているか否かを判別する。このリッチスパイク制御実行条件としては、例えば、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０が活性状態にあるか、排気温度センサ２４の出力信号値（排気温度）が所定の上限値以下であるか、被毒解消制御が実行されていないか、等の条件を例示することができる。
【０１０１】
上記したようなリッチスパイク制御実行条件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８からスパイク的に還元剤たる燃料を噴射させるべく流量調整弁３０を制御することにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の空燃比を一時的に所定の目標リッチ空燃比とする。
【０１０２】
具体的には、ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数、アクセル開度センサ３６の出力信号（アクセル開度）、エアフローメータ１１の出力信号値（吸入空気量）、燃料噴射量等を読み出す。更に、ＣＰＵ３５１は、前記した機関回転数とアクセル開度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータとしてＲＯＭ３５２の還元剤添加量制御マップへアクセスし、排気の空燃比を予め設定された目標リッチ空燃比とする上で必要となる還元剤の添加量（目標添加量）を算出する。
【０１０３】
続いて、ＣＰＵ３５１は、前記目標添加量をパラメータとしてＲＯＭ３５２の流量調整弁制御マップへアクセスし、還元剤噴射弁２８から目標添加量の還元剤を噴射させる上で必要となる流量調整弁３０の開弁時間（目標開弁時間）を算出する。
【０１０４】
流量調整弁３０の目標開弁時間が算出されると、ＣＰＵ３５１は、流量調整弁３０を開弁させる。この場合、燃料ポンプ６から吐出された高圧の燃料が還元剤供給路２９を介して還元剤噴射弁２８へ供給されるため、還元剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が開弁圧以上に達し、還元剤噴射弁２８が開弁する。
【０１０５】
ＣＰＵ３５１は、流量調整弁３０を開弁させた時点から前記目標開弁時間が経過すると、流量調整弁３０を閉弁させる。この場合、燃料ポンプ６から還元剤噴射弁２８への還元剤の供給が遮断されるため、還元剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が開弁圧未満となり、還元剤噴射弁２８が閉弁する。
【０１０６】
このように流量調整弁３０が目標開弁時間だけ開弁されると、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴射されることになる。そして、還元剤噴射弁２８から噴射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた排気と混ざり合って目標リッチ空燃比の混合気を形成して吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する。
【０１０７】
この結果、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の空燃比は、比較的に短い周期で「リーン」と「スパイク的な目標リッチ空燃比」とを交互に繰り返すことになり、以て、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０が窒素酸化物（ＮＯx）の吸収と放出・
還元とを交互に短周期的に繰り返すことになる。
【０１０８】
また、ＥＧＲ制御では、ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数、水温センサ３４の出力信号（冷却水温度）、アクセル開度センサ３６の出力信号（アクセル開度）等を読み出し、ＥＧＲ制御の実行条件が成立しているか否かを判別する。
【０１０９】
上記したＥＧＲ制御実行条件としては、冷却水温度が所定温度以上にある、内燃機関１が始動時から所定時間以上連続して運転されている、アクセル開度の変化量が正値である等の条件を例示することができる。
【０１１０】
上記したようなＥＧＲ制御実行条件が成立していると判定した場合は、ＣＰＵ３５１は、機関回転数とアクセル開度とをパラメータとしてＥＧＲ弁開度制御マップへアクセスし、前記機関回転数及び前記アクセル開度に対応した目標ＥＧＲ弁開度を算出する。ＣＰＵ３５１は、前記目標ＥＧＲ弁開度に対応した駆動電力をＥＧＲ弁２６に印加する。一方、上記したようなＥＧＲ制御実行条件が成立していないと判定した場合は、ＣＰＵ３５１は、ＥＧＲ弁２６を全閉状態に保持すべく制御する。
【０１１１】
ここで、本発明においては、内燃機関１の始動直後等でＮＯx触媒２０が活性温度に達していないときに、吸気中のＥＧＲガス割合を調整して排気中の有害物質を低減し、更に、ＮＯx触媒２０を早期に温度上昇させることとした。
【０１１２】
以下、本発明に係るＥＧＲ制御について述べる。
【０１１３】
内燃機関１の始動直後はＮＯx触媒２０が活性温度に達していないため、ＮＯx触媒２０が機能していない。
【０１１４】
このような状態においては、排気中のＮＯxは浄化されずにＮＯx触媒２０を通過し、大気中に放出されることになる。
【０１１５】
ここで、ＮＯx触媒２０の温度を早期に上昇させる手段として、内燃機関１の膨張行程中に燃料を副次的に噴射させる副噴射（ポスト噴射）を行うことが有効である。このように膨張行程で燃料を噴射させるのは、圧縮行程中に行う燃料噴射は機関出力を上昇させ運転状態が悪化する虞があるためである。副噴射により噴射された燃料は気筒２内で燃焼し気筒２内のガス温度を上昇させる。温度が上昇したガスは排気となって排気管１９を通りＮＯx触媒２０に到達し、ＮＯx触媒２０の温度を上昇させる。このように副噴射を用いるとＮＯx触媒の温度を早期に上昇させることができる。
【０１１６】
副噴射の量及び噴射時期は、アクセル開度と機関回転数と副噴射量又は副噴射時期との関係を予めマップ化しておきＲＯＭ３５２に記憶させておけば、そのマップとアクセル開度と機関回転数とから算出することができる。更に、パラメータとして内燃機関１の冷却水温度を加えてもよい。
【０１１７】
しかし、ＮＯx触媒２０の温度が上昇し、触媒の活性温度に達するまでにはある程度の時間が必要となる。この間に排出されるＮＯxは浄化されずにＮＯx触媒２０を通過し、大気中へと放出される。そこで、この間のＮＯx排出量自体を低減する必要が生じる。
【０１１８】
ＮＯx排出量を低減する手段としてＥＧＲの使用が挙げられる。図４は、吸気中のＥＧＲガス割合とＮＯx排出量との関係を求めた図である。この図から、ＥＧＲガス割合が大きいほどＮＯx排出量が減少することが判る。しかし、ＥＧＲガスとなって再循環する排気ガスは、ＮＯx触媒２０を加熱することなく気筒２内へ吸入される。この間にＥＧＲガスの温度は低下するので、ＥＧＲガス割合が大きいほどＮＯx触媒２０に到達する排気の温度は低くなり、ＮＯx触媒２０を早期に温度上昇させるという当初の目的に反することとなる。
【０１１９】
このように、ＮＯxの排出量を低減するという点においては、吸気中のＥＧＲガス割合は大きいほど良いが、ＮＯx触媒２０の早期温度上昇という点においては、ＥＧＲガス割合は小さいほど良い。
【０１２０】
また、吸気絞り弁１３を使用すると、内燃機関１に吸入される新気量を調整することができ、空燃比制御が容易に行えるため排気浄化に有効である。しかし、吸気絞り弁１３によって内燃機関１に吸入される新気の量が制限され気筒２内の圧力が低くなるために、内燃機関の圧縮行程における圧縮圧力が上昇せず、失火する虞がある。図５は、吸気中のＥＧＲガス割合と気筒２内の圧縮圧力との関係を求めた図である。この図から、ＥＧＲガス割合が大きいほど圧縮圧力が高くなることが判る。即ち、ＥＧＲガスを吸入させると気筒２内の圧力低下を抑制し、圧縮圧力を増加させ、失火を抑制することができる。
【０１２１】
一方、図６は吸気中のＥＧＲガス割合と未燃炭化水素量（ＴＨＣ:Total Hydorocarbons）との関係を求めた図である。吸気中のＥＧＲガス割合が大きくなると吸気中の新気の割合が小さくなるために失火の原因となりＴＨＣ排出量が増加する。反対に排気中のＥＧＲガス割合を小さくすると、吸気絞り弁１３を使用している場合には、圧縮圧力が低下するために失火の原因となりＴＨＣ排出量が増加する。
【０１２２】
このように、内燃機関１に吸入された吸気中のＥＧＲガス割合は、排気中のガス成分及びＮＯx触媒２０の温度上昇に影響する。
【０１２３】
そこで、排気中の有害成分の低減及びＮＯx触媒２０の早期温度上昇を実現するための最適なＥＧＲガス割合を求めることが重要となる。
【０１２４】
本発明においては、最適なＥＧＲガス割合を定め、その割合となるようにＥＧＲ制御を行い上記問題を解決した。
【０１２５】
ここで、実験により求められた図４乃至図６に基づいて、最適なＥＧＲガス割合は、吸気中の１０パーセント以下とするのが好ましい。このような割合にすることにより、ＮＯxの排出を抑制することができ、必要とされる圧縮圧力を確保することができ、ＴＨＣの排出を抑制することができる。
【０１２６】
本実施の形態に係るＥＧＲ制御では、ＣＰＵ３５１は、内燃機関１の吸入新気量をパラメータとしてＥＧＲ弁２６の開度をフィードバック制御し、吸入新気量及びＥＧＲガス量を調整する。
【０１２７】
ＥＧＲ弁フィードバック制御では、例えば、ＣＰＵ３５１は、アクセル開度や機関回転数等をパラメータとして内燃機関１の目標吸入新気量を決定する。その際、アクセル開度と機関回転数と目標吸入新気量との関係を予めマップ化しておき、そのマップとアクセル開度と機関回転数とから目標吸入新気量が算出される。
【０１２８】
また、上記したようにエミッションの要求から吸気中のＥＧＲガス割合が、１０パーセント以下となるようにＥＧＲガス量及び吸入新気量を調整することが好ましい。そこで、ＣＰＵ３５１は、算出された目標吸入新気量に基づいて吸気中のＥＧＲガス割合が１０パーセント以下となるような目標ＥＧＲガス量を算出する。
【０１２９】
ここで、ＥＧＲ弁２６及び吸気絞り弁１３の開弁変化量と内燃機関１に吸入されるＥＧＲガス量との関係を予め実験により求めてマップ化しＲＯＭ３５２に記憶させておけば、目標ＥＧＲガス量に基づいてＥＧＲ弁２６及び吸気絞り弁１３の開弁量を補正するための開弁補正量を算出することができる。更に、パラメータとして内燃機関１の冷却水温度を加えてもよい。
【０１３０】
ＣＰＵ３５１は、前記算出された開弁補正量に基づいてＥＧＲ弁２６及び吸気絞り弁１３の開弁量を変更しＥＧＲガス量及び吸入新気量を調整する。
【０１３１】
上記した手順により目標吸入新気量及び目標ＥＧＲガス量が決定されると、ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５３に記憶されたエアフローメータ１１の出力信号値（実際の吸入新気量）を読み出し、実際の吸入新気量と目標吸入新気量とを比較する。
【０１３２】
前記した実際の吸入新気量が目標吸入新気量より少ない場合には、ＣＰＵ３５１は、ＥＧＲ弁２６を所定量閉弁させ、吸気絞り弁１３を所定量開弁させる。この場合、ＥＧＲ通路２５から吸気枝管８へ流入するＥＧＲガス量が減少し、それに応じて内燃機関１の気筒２内に吸入されるＥＧＲガス量が減少することになる。その結果、内燃機関１の気筒２内に吸入される新気の量は、ＥＧＲガスが減少した分だけ増加する。
【０１３３】
一方、実際の吸入新気量が目標吸入新気量より多い場合には、ＣＰＵ３５１は、ＥＧＲ弁２６を所定量開弁させ、吸気絞り弁１３を所定量閉弁させる。この場合、ＥＧＲ通路２５から吸気枝管８へ流入するＥＧＲガス量が増加し、それに応じて内燃機関１の気筒２内に吸入されるＥＧＲガス量が増加する。この結果、内燃機関１の気筒２内に吸入される新気の量は、ＥＧＲガスが増加した分だけ減少する。
【０１３４】
以上のようにＥＧＲガス量と吸入新気量を調整することにより吸気中のＥＧＲガス割合を１０パーセント以下に調整することができる。
【０１３５】
次に、本実施の形態の制御フローについて説明する。
【０１３６】
図７は、本実施の形態に係るＮＯx触媒昇温及びＥＧＲ制御のフローチャート図である。
【０１３７】
ステップ１０１では、ＲＡＭ３５３に記憶されているアクセル開度や機関回転数のデータの読み込みが行われる。
【０１３８】
ステップ１０２では、ＲＡＭ３５３に記憶されている冷却水温度、排気温度等のデータの読み込みが行われる。
【０１３９】
ステップ１０３では、ＮＯx触媒２０の床温が所定温度（例えば３００℃）以下であり、且つ、内燃機関１の冷却水温度が所定温度（例えば６０℃）以下であるか否かの判定を行う。ここでは、副噴射によるＮＯx触媒２０の昇温及びＥＧＲガス割合を所定割合以下にする必要があるか否かの判定が行われる。
【０１４０】
ここで、ＮＯx触媒２０の床温は排気温度センサ２４の出力値を代用する。
【０１４１】
この条件を満たしている場合はステップ１０５へ進み、満たしていない場合は、ステップ１０４へ進む。
【０１４２】
ステップ１０４では、ＮＯx触媒２０が活性温度に達しているか又は内燃機関１が暖機された状態なので、通常どおりの燃料噴射制御及びＥＧＲ制御が行われる。即ち、ＮＯx触媒２０を早期昇温するための制御は行われない。
【０１４３】
ステップ１０５では、ＮＯx触媒２０が活性温度に達していないで且つ内燃機関１が暖機されていない状態なので、ＮＯx触媒２０を早期に活性温度まで昇温させるための制御が開始される。
【０１４４】
ステップ１０６では、副噴射及びＥＧＲガス割合を所定割合以下にするＥＧＲ制御が行われる。ＮＯx触媒２０の早期昇温が図られ、また、ＮＯx、ＴＨＣ等の有害ガス成分の発生が抑制される。
【０１４５】
このようにして、ＮＯx触媒２０及び内燃機関１の状態に基づいて、ＥＧＲガス割合を変更することができる。
【０１４６】
また、ＮＯx触媒２０が活性温度に達していないときには、ＥＧＲガス割合を所定値以下に調整することにより、ＮＯx、ＴＨＣ等の有害ガス成分の発生を抑制することができる。
【０１４７】
さらに、ＥＧＲクーラ等を通過するＥＧＲガス量を減少させるので、ＥＧＲガスが不要に冷却されることなくＮＯx触媒２０の早期暖機が可能となるので、内燃機関１の始動直後においてもＮＯxを早期に浄化することができる。
【０１４８】
このようにしてＥＧＲガス割合に対応した空燃比制御を行うことができ、排気エミッションの悪化を防止することができる
【０１４９】
【発明の効果】
本発明によれば、吸気中のＥＧＲガス割合を１０パーセント以下に調整し、排気の温度を上昇させて排気浄化装置を早期に温度上昇させつつ排気中の有害成分を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】（Ａ）は、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸収メカニズムを説明する図である。（Ｂ）は、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx放出メカニズムを説明する図である。
【図３】  ＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図４】  排気中のＥＧＲガス割合とＮＯx排出量との関係を示す図である。
【図５】  排気中のＥＧＲガス割合と気筒内の圧縮圧力との関係を示す図である。
【図６】  排気中のＥＧＲガス割合と未燃炭化水素量との関係を示す図である。
【図７】  本発明に係るＮＯx触媒昇温制御及びＥＧＲ制御のフローチャート図である。
１・・・・内燃機関
２・・・・気筒
３・・・・燃料噴射弁
４・・・・コモンレール
５・・・・燃料供給管
６・・・・燃料ポンプ
１８・・・排気枝管
１９・・・排気管
２０・・・吸蔵還元型ＮＯx触媒
２１・・・排気絞り弁
２３・・・空燃比センサ
２５・・・ＥＧＲ通路
２６・・・ＥＧＲ弁
２７・・・ＥＧＲクーラ
２８・・・還元剤噴射弁
２９・・・還元剤供給路
３０・・・流量調整弁
３１・・・遮断弁
３２・・・還元剤圧力センサ
３３・・・クランクポジションセンサ
３４・・・水温センサ
３５・・・ＥＣＵ
３５１・・ＣＰＵ
３５２・・ＲＯＭ
３５３・・ＲＡＭ
３５４・・バックアップＲＡＭ
【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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