(57)【要約】【課題】排気浄化触媒の担持量を抑えても触媒暖機中に触媒を出る排気ガス中のＣＯやＨＣを確実に抑制し、排気浄化性能とコスト低減とを両立させ得る内燃機関の排気浄化制御装置を提供する。【解決手段】エンジンの排気の一部をＥＧＲ通路を通して吸気マニホルド側に再循環させるＥＧＲ手段と、排気通路に排気された排気成分を浄化する排気浄化触媒とを有する内燃機関の排気浄化制御装置において、排気浄化触媒の触媒床温度を検出する触媒床温センサを備えており、ＥＣＵ５０が、エンジンの運転状態に基づいて基本ＥＧＲ量を算出する基本ＥＧＲ量算出手段と、触媒床温センサの検出温度Ｔｃに基づき触媒の暖機昇温中の浄化性能の立上りに応じて、触媒が所定の排気浄化温度Ｔcaに達するまでの温度範囲内で基本ＥＧＲ量についての減量補正を実行する減量補正手段としての機能を備えている。【選択図】図３
2009002172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気の一部をＥＧＲ通路を通して吸気マニホルド側に再循環させるＥＧＲ手段と、前記内燃機関の排気通路に排気された排気成分を浄化する排気浄化触媒とを有する内燃機関の排気浄化制御装置において、
前記排気浄化触媒の触媒床温度を検出する触媒床温度検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記吸気マニホルド側に排気再循環させるための基本ＥＧＲ量を算出する基本ＥＧＲ量算出手段と、
前記触媒床温度検出手段の検出温度に基づき、前記排気浄化触媒の暖機昇温中の浄化性能の立上りに応じて、前記排気浄化触媒が所定の排気浄化温度に達するまでの温度範囲内で前記基本ＥＧＲ量についての減量補正を実行する減量補正手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化制御装置。
【請求項２】
前記減量補正手段が、前記排気浄化触媒が所定の排気浄化温度に達するまでの温度範囲内で、前記排気浄化触媒の温度上昇に応じてＥＧＲ量の減量補正量を減少させるように変化する減量補正係数を算出し、前記排気浄化触媒が所定の排気浄化温度に達するまでの温度範囲内で、前記触媒床温度検出手段の検出温度に対応する前記減量補正係数と前記基本ＥＧＲ量とに基づいて前記減量補正量を算出す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制御装置。
【請求項３】
前記減量補正手段が、前記触媒床温度検出手段の検出温度に対応する前記減量補正係数を前記基本ＥＧＲ量に乗じた減量補正量を算出し、該減量補正量分だけ前記基本ＥＧＲ量から減量補正する請求項２に記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
【請求項４】
前記減量補正係数が、前記排気浄化触媒の排気浄化率が最小となる触媒床温度域で最大になるとともに、前記排気浄化触媒が所定の排気浄化温度に達するまでの温度範囲内では、前記触媒床温度検出手段の暖機昇温に応じた前記排気浄化率の上昇率に反比例する減少率で減少することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化制御装置、特に排気浄化触媒の暖機昇温時にＥＧＲ量を制限するようにした内燃機関の排気浄化制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガス中の有害成分であるＮＯｘの低減にＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）すなわち排気再循環が有効であることが一般に知られており、冷間時にはＥＧＲによる失火が生じ易くなるためＥＧＲ量を低減させることが知られている。
【０００３】
例えば、ディーゼルエンジンにおいては、ガソリンエンジンに比べると、排気ガス中の煤（すす）やＳＯＦ（Soluble Organic Fraction）等の粒子状物質、すなわち、パティキュレートマター（以下、単にＰＭという）の含有量が多く、このＰＭを低減するようエンジンの燃焼を改善すると排気ガス中のＮＯｘ（酸化窒素）が増加してしまうため、そのＮＯｘ低減のためにＥＧＲが採用されることが多い。しかし、大量のＥＧＲを行うと燃焼室内で燃料の着火が遅れ、燃焼温度の低下や膨張行程後期の燃焼割合の増加によって酸素不足となり、ＰＭの他、一酸化炭素（ＣＯ）や未燃炭化水素系化合物（ＨＣ）等の有害排気成分が増加する可能性がある。
【０００４】
従来のこの種の内燃機関の排気浄化装置種としては、例えばエンジン始動時に排気浄化装置で要求される排気昇温のために空気過剰率を下げる場合にＥＧＲ（排気再循環）率を好適に制御するべく、エンジン回転数と燃料噴射量に基づいて基本ＥＧＲ率（新気吸気量／吸気量（排気再循環量を含む））マップから基本ＥＧＲ率（マップ値）を求めるとともに、エンジン冷却水温に応じて予め設定された水温補正テーブルから水温補正係数を求め、その基本ＥＧＲ率に水温補正テーブルで得られた水温補正係数を乗じることで、目標ＥＧＲ率を算出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、燃料噴射を圧縮上死点前のパイロット噴射と圧縮上死点以後のメイン噴射とに分割し、パイロット噴射により燃焼室内の温度・圧力を上昇させるとともにメイン噴射時期を遅角させることで、排気エネルギを増加させ、排気浄化触媒の活性温度までの暖機を効果的に行うとともに排気ガス中のＨＣ濃度を抑えるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２、３参照）。
【特許文献１】特開２００３−４１９８３号公報（第００６２段落参照）
【特許文献２】特開２００４−２４５１３３号公報
【特許文献３】特開２００３−６５１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような従来の内燃機関の排気浄化制御装置にあっては、エンジン回転数と燃料噴射量に基づいてＥＧＲ量のベース値となる基本ＥＧＲ量を決定し、エンジン冷却水温や外気温に応じたＥＧＲ量に補正していたため、触媒床温が排気浄化可能な活性温度（以下、浄化温度ともいう）に達していなくとも、エンジン冷却水温が所定温度まで高くなれば、ＥＧＲ量が増量され、触媒昇温中にＥＧＲ量の減量（カットを含む）が実行されなくなっていた。そのため、排気浄化触媒の量（例えば触媒の貴金属担持量）を抑えると、排気浄化触媒を通った排気ガス中に有害成分であるＣＯやＨＣが含まれ易くなり、コスト高な排気浄化触媒の量を抑えることができなかった。すなわち、従来は、排気浄化装置の排気浄化性能とコスト低減とを両立させることができなかった。
【０００７】
特に、エンジンの冷却水温上昇とその始動時の触媒暖機による触媒床温上昇とのずれ方は、始動時の排気浄化触媒の温度によって大きく異なるため、エンジン冷却水温に基づくＥＧＲ量の補正では排気浄化触媒の排気浄化性能の立上り（活性化）の温度特性を十分に反映したＥＧＲ量の補正となり得なかった。そのため、そのずれの大きい運転域でＥＧＲ量の減量（カットを含む）が実行されなくなると、排気浄化触媒のＣＯ浄化率（ＨＣ浄化率）が低い段階でＥＧＲ率が増大することになり、十分な触媒担持量を確保しないとＣＯやＨＣの排出量が増加してしまうことになっていた。
【０００８】
そこで、本発明は、排気浄化触媒の昇温中の排気浄化性能の立上り特性に応じてＥＧＲ量の減量補正を的確に実行することにより、排気浄化触媒の担持量を抑えても触媒暖機中に触媒を出る排気ガス中のＣＯやＨＣを確実に抑制するようにして、排気浄化装置の排気浄化性能とコスト低減とを両立させ得る内燃機関の排気浄化制御装置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】
【０００９】
本発明の内燃機関の排気浄化制御装置は、上記目的達成のため、（１）内燃機関の排気の一部をＥＧＲ通路を通して吸気マニホルド側に再循環させるＥＧＲ手段と、前記内燃機関の排気通路に排気された排気成分を浄化する排気浄化触媒とを有する内燃機関の排気浄化制御装置において、前記排気浄化触媒の触媒床温度を検出する触媒床温度検出手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記吸気マニホルド側に排気再循環させるための基本ＥＧＲ量を算出する基本ＥＧＲ量算出手段と、前記触媒床温度検出手段の検出温度に基づき、前記排気浄化触媒の暖機昇温中の浄化性能の立上りに応じて、前記排気浄化触媒が所定の排気浄化温度に達するまでの温度範囲内で前記基本ＥＧＲ量についての減量補正を実行する減量補正手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この構成により、触媒床温度検出手段によって始動時における触媒床温度が検出され、排気浄化触媒が所定の排気浄化温度に達するまでの温度範囲内で、暖機昇温時の浄化性能の立上り特性に応じて基本ＥＧＲ量に対する減量補正が実行される。したがって、排気浄化触媒の担持量を抑えても触媒暖機中に触媒を出る排気ガス中のＣＯやＨＣが確実に抑制され、排気浄化装置の排気浄化性能とコスト低減とを両立させ得ることになる。なお、ここにいう触媒床温度の検出は、センサ等による直接的な検出のみならず、間接的な検出、例えば排気温度に基づいて触媒床温度を推定することによる検出を含む。
【００１１】
上記（１）の内燃機関の排気浄化制御装置においては、（２）前記減量補正手段が、前記排気浄化触媒が所定の排気浄化温度に達するまでの温度範囲内で、前記排気浄化触媒の温度上昇に応じてＥＧＲ量の減量補正量を減少させるように変化する減量補正係数を算出し、前記排気浄化触媒が所定の排気浄化温度に達するまでの温度範囲内で、前記触媒床温度検出手段の検出温度に対応する前記減量補正係数と前記基本ＥＧＲ量とに基づいて前記減量補正量を算出するのが好ましい。
【００１２】
この構成により、内燃機関の特性に応じた既存の基本ＥＧＲ量算出用のマップ情報を活用しながら、触媒床温度検出手段によって始動時に検出される触媒床温度に対応する減量補正係数を更に用いて、排気浄化触媒が所定の排気浄化温度に達するまでの温度範囲内で、暖機昇温時の浄化性能の立上り特性に応じてきめ細かに基本ＥＧＲ量に対する減量補正が実行できることになり、排気浄化触媒の担持量を抑えても触媒暖機中に触媒を出る排気ガス中のＣＯやＨＣがより確実に抑制される。
【００１３】
上記（２）の内燃機関の排気浄化制御装置においては、（３）前記減量補正手段が、前記触媒床温度検出手段の検出温度に対応する前記減量補正係数を前記基本ＥＧＲ量に乗じた減量補正量を算出し、該減量補正量分だけ前記基本ＥＧＲ量から減量補正するのが好ましい。
【００１４】
この場合、排気浄化触媒の浄化性能の温度特性に基づいて減量補正係数を容易に設定することができる。
【００１５】
上記（２）または（３）の内燃機関の排気浄化制御装置は、望ましくは、（４）前記減量補正係数が、前記排気浄化触媒の排気浄化率が最小となる触媒床温度域で最大になるとともに、前記排気浄化触媒が所定の排気浄化温度に達するまでの温度範囲内では、前記触媒床温度検出手段の暖機昇温に応じた前記排気浄化率の上昇率に反比例する減少率で減少するものである。
【００１６】
この場合、排気浄化触媒の浄化性能の温度特性に基づいて減量補正係数を容易に設定することができるのみならず、触媒暖機中に触媒を出る排気ガス中のＣＯやＨＣがより確実に抑制される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、触媒床温度検出手段によって始動時における触媒床温度を検出し、排気浄化触媒が所定の排気浄化温度に達するまでの温度範囲内で、触媒暖機昇温時の浄化性能の立上り特性に応じて基本ＥＧＲ量に対する減量補正を実行するようにしているので、排気浄化触媒の担持量を抑えても触媒暖機中に触媒を出る排気ガス中のＣＯやＨＣを確実に抑制することができ、排気浄化装置の排気浄化性能とコスト低減とを両立させることのできる内燃機関の排気浄化制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化制御装置を示す図であり、本発明を多気筒ディーゼルエンジンに適用した例を示している。
まず、その構成について説明する。
【００２０】
図１に示すように、車両用内燃機関であるエンジン１０は複数の気筒１１を有しており、このエンジン１０には、各気筒１１内の燃焼室（詳細を図示していない）に燃料を噴射するコモンレール型の燃料噴射装置１２と、燃焼室に空気を吸入させる吸気装置１３と、燃焼室からの排気ガスを排気させる排気装置１４と、排気装置１４内の排気エネルギを利用して吸気装置１３内の空気を圧縮し燃焼室に空気を過給するターボ過給機１５と、排気の一部を吸気側に還流させ再循環させる排気再循環装置１６とが装備されている。
【００２１】
燃料噴射装置１２は、図外の燃料タンクから燃料を汲み上げて高圧の燃圧（燃料圧力）に加圧し吐出するサプライポンプ２１と、そのサプライポンプ２１からの燃料が導入されるコモンレール２２と、このコモンレール２２を通して供給される燃料を後述する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）５０からの噴射指令信号に対応するタイミング及び開度（デューティー比）で燃焼室内に噴射する燃料噴射弁２３とを含んで構成されている。
【００２２】
サプライポンプ２１は、例えばエンジン１０の回転動力を利用して駆動され、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均等に保ちながら複数の燃料噴射弁２３に分配・供給する。燃料噴射弁２３は、電磁駆動される公知のニードル弁で構成され、所定時間毎のパルス状の噴射指令信号に応じてその所定時間中の開弁時間の比率を制御されることにより、噴射指令信号に応じた燃料噴射量の燃料（例えば軽油）を燃焼室内に噴射・供給することができる。
【００２３】
本実施形態においては、エンジン１０における１燃焼サイクル中の燃料噴射は、図示しないピストンが圧縮上死点に達する前に実行されるパイロット噴射と、そのピストンが圧縮上死点を通過する時点以後（圧縮上死点以後）に実行されるメイン噴射と、筒内燃焼でなく排出ガスと共に未燃炭化水素（ＨＣ）として排気後処理装置４４内に供給することを意図したポスト噴射とを含むように、複数回の噴射に分割されて実行されるようになっている。燃料噴射装置１２は、さらに、サプライポンプ２１で汲み上げた燃料の一部を排気装置１４内に噴射する燃料添加ノズル２４を有しており、燃料添加ノズル２４は所定圧以上の燃圧で燃料が付与されたときに開弁して、排気装置１４の排気マニホルド４１内に燃料を噴射できるようになっている。
【００２４】
吸気装置１３には、吸気マニホルド３１と、それより上流側の吸気管３２と、吸気管３２の上流側でフィルタにより吸入空気を清浄化するエアクリーナ３３と、ターボ過給機１５より下流側で過給により昇温した吸入空気を冷却するインタークーラ３４と、新気の吸入流量である吸入空気量を検出するエアフローメータ３５と、エンジン１０内への吸入空気量を調整するスロットルバルブ３６と、吸気マニホルド３１内の現在の吸気温度をＥＧＲバルブ６２（後述する）より気筒側で検出する吸気温度センサ３７とが、それぞれ装着されている。
【００２５】
排気装置１４は、排気マニホルド４１と、それより下流側の排気管４２と、ターボ過給機１５より下流側に位置する広域空燃比センサであるＡ／Ｆセンサ４３と、このＡ／Ｆセンサ４３より下流側の排気管４２に装着されてエンジン１０の排気通路に排気された排気成分を浄化する排気浄化触媒（詳細図示せず）を有する排気後処理装置４４と、排気後処理装置４４内の排気浄化触媒の触媒床温度を検出する触媒床温センサ４５（触媒床温度検出手段）とを含んで構成されている。
【００２６】
排気後処理装置４４は、詳細は図示しないが、エンジン１０の排気管４２内（排気通路）に排気された所定の排気成分を浄化する公知の排気浄化触媒を含んで構成されており、例えばハニカム構造のセラミックコアに白金（Ｐｔ）等の貴金属を担持させた酸化触媒を筒状のケース内に収納したものである。この排気後処理装置４４は、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）を酸化（ＨＣ＋Ｏ２）させて二酸化炭素（ＣＯ２）と水（Ｈ２Ｏ）に変化させるとともに、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）を酸化させて（ＣＯ＋Ｏ２）二酸化炭素（ＣＯ２）に変化させることができる。なお、排気後処理装置４４は、酸化触媒の後段に排気ガス中のすす（煤）の成分を除去する公知のＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）を併有したものであってもよい。
【００２７】
図２は、この排気後処理装置４４中の酸化触媒の排気浄化性能と触媒床温度との関係を示す排気浄化性能の温度特性図である。
【００２８】
同図に示すように、排気後処理装置４４は、その触媒床温度が所定の排気浄化温度Ｔｃａを超えて（あるいは、触媒床温度の変化に対応する所定時間毎の排気温度の平均値が所定の排気浄化温度を超えて）活性化されているときに、排気ガス中のほとんどの炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を二酸化炭素（ＣＯ２）と水（Ｈ２Ｏ）に変化させることができるようになっている。また、その排気浄化温度Ｔｃａに達するまでの昇温中、排気後処理装置４４の酸化触媒は排気浄化温度Ｔｃａ近傍に達するまでは活性化されず、排気浄化温度Ｔｃａ近傍においてＣＯ浄化率（あるいはＨＣ浄化率）が急上昇するという温度特性を有している。したがって、排気後処理装置４４は、この排気浄化温度Ｔｃａを多少超える温度まで暖機された後に、排気ガス中のほとんどの炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を二酸化炭素（ＣＯ２）と水（Ｈ２Ｏ）に変化させる。
【００２９】
燃料噴射装置１２でのポスト噴射や燃料添加ノズル２４からの添加燃料噴射は、このような排気後処理装置４４の特性に対して、排気温度を高めたりその酸化触媒（あるいは更にその後段のＤＰＦ）の作用を高めるために実行されるようになっている。
【００３０】
ターボ過給機１５は、図１に示すように、互いに回転方向一体に連結された吸入空気コンプレッサ１５ａおよび排気タービン１５ｂを有し、排気タービン１５ｂを排気エネルギにより回転させて吸入空気コンプレッサ１５ａを回転させるもので、エンジン１０内に正圧の空気を吸入させることができる。
【００３１】
排気再循環装置１６は、エンジン１０の排気の一部を吸気マニホルド３１側に再循環させるＥＧＲ手段である。この排気再循環装置１６は、エンジン１０内の燃焼室をバイパスして排気マニホルド４１内の排気通路と吸気マニホルド３１内の吸気通路とを連通させる排気再循環通路、すなわち、ＥＧＲ通路６１を有しており、このＥＧＲ通路６１には排気再循環量を調整するＥＧＲバルブ６２と、ＥＧＲ通路６１を通って還流する排気を冷却する排気冷却器、すなわちＥＧＲクーラ６３とが設けられている。ＥＧＲ通路６１は、エンジン１０の排気通路側から吸気通路側に排気の一部を還流させる通路であり、ＥＧＲクーラ６３はそのＥＧＲ通路６１の一部を冷却通路としており、入口６３ａおよび出口６３ｂを有している。また、ＥＧＲバルブ６２はＥＧＲ通路６１を吸気通路に接続させる開弁状態と、その接続を制限、例えば遮断する閉弁状態とに切り替え可能になっている。
【００３２】
排気再循環装置１６には、さらに、排気通路側から吸気通路側に還流する排気を、ＥＧＲクーラ６３をバイパスしてＥＧＲバルブ６２に供給することができるバイパス通路６４と、ＥＧＲクーラ６３の入口６３ａの近傍に位置するＥＧＲ通路６１からバイパス通路６４への分岐部分に配置されたＥＧＲクーラバイパスバルブ６５と、排気ガス中の未燃燃料分を酸化処理するＥＧＲ酸化触媒ユニット６６とが設けられている。ここで、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５は、バイパス通路６４を開放する開弁状態と、バイパス通路６４を閉止する閉弁状態とに切り替え可能なバイパス開閉バルブとなっている。
【００３３】
ＥＧＲバルブ６２は、例えばその弁体部６２ａ（図１参照）を駆動部６２ｂによって図１中の上下方向に進退動させて開閉するようになっている。また、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５は、その開弁によりバイパス通路６４を開放するとともにＥＧＲクーラ６３の入口側を閉止し、その閉弁によりバイパス通路６４を閉止するとともにＥＧＲクーラ６３の入口側を開放するようになっている。このＥＧＲクーラバイパスバルブ６５は、板状の弁体（符号なし）を回動させることで、図１中に点線で示す開弁位置とその位置からバイパス通路６４に向かって同図中時計方向に回転した閉弁位置とに切り替わるようになっている。
【００３４】
一方、サプライポンプ２１の通電制御や燃料噴射弁２３による燃料噴射量の制御、スロットルバルブ３６の開度制御、ＥＧＲバルブ６２やＥＧＲクーラバイパスバルブ６５の開度制御等は、ＥＣＵ５０によって電子制御されるようになっており、ＥＣＵ５０は所定時間毎に所定の制御プログラムを実行するように構成されている。
【００３５】
図１に示すように、ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５３、ＥＥＰＲＯＭ５４（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を含む入力インターフェース回路５６、および、駆動回路等を含む出力インターフェース回路５７を含んで構成されている。
【００３６】
ＥＣＵ５０の入力インターフェース回路５６には、エアフローメータ３５、吸気温度センサ３７、Ａ／Ｆセンサ４３、触媒床温センサ４５、図外のアクセルペダルの踏み込みを検出するアクセル開度センサ７１、スロットルバルブ３６の開度を検出するスロットル開度センサ７２、所定角度単位のクランク回転からエンジン回転数に対応する信号を出力するクランク角センサ７３（回転数センサ）、エンジン１０が搭載された車両の走行速度または車輪回転速度を検出する車速センサ７４、エンジン１０の吸気圧（過給圧）を検出する吸気管内圧力センサ７５等がそれぞれ接続されており、これらのセンサ群３５、３７、４３、４５および７１〜７５からの情報がＥＣＵ５０に取り込まれるようになっている。
【００３７】
ＥＣＵ５０の出力インターフェース回路５７には、図示しないそれぞれの駆動回路を介してサプライポンプ２１、複数の燃料噴射弁２３、燃料添加ノズル２４、ＥＧＲバルブ６２およびＥＧＲクーラバイパスバルブ６５が接続されている。
【００３８】
ＥＣＵ５０のＲＯＭ５２には、入力インターフェース回路５６に取り込まれるアクセル開度センサ７１からの加速要求をチェックするとともに、クランク角センサ７３からのエンジン回転数等を所定時間毎に取り込んでエンジン１０の燃焼室内への燃料噴射量や噴射時期、エンジン１０の各筒内に吸入されるべき目標空気量等を算出するための演算処理プログラムが格納されている。ここで目標噴射時期算出手段となる演算処理プログラムは、エンジン１０における１燃焼サイクル中の燃料噴射を、ピストンが圧縮上死点（ＴＤＣ）に達する前にメイン噴射量より少ない噴射量で実行されるパイロット噴射と、ピストンの圧縮上死点通過以後に実行されるメイン噴射とを含む複数回の噴射に分割するとともに、エンジン１０の運転状態に応じて、目標噴射時期マップから得られるその運転状態で最適なパイロット噴射の噴射時期およびメイン噴射の目標噴射時期を算出することができるようになっている。
【００３９】
また、ＲＯＭ５２には、排気マニホルド４１側から吸気マニホルド３１側に排気再循環させるための基本ＥＧＲ量を算出する基本ＥＧＲ量算出プログラムと、触媒床温センサ４５の検出温度Ｔｃに基づき、排気後処理装置４４内の排気浄化触媒の暖機昇温中の浄化性能の立上り特性に応じて、その排気浄化触媒が所定の排気浄化温度Ｔｃａに達するまでの温度範囲内で基本ＥＧＲ量についての減量補正を実行する減量補正プログラムとが、それぞれ格納されている。そして、ＥＣＵ５０は、ＲＯＭ５２内のこれらのプログラムを、ＣＰＵ５１によりＲＡＭ５３との間でデータを授受したり入力インターフェース回路５６からの情報を取り込んだりしながら実行することで、基本ＥＧＲ量算出手段および減量補正手段として機能する。
【００４０】
ＥＣＵ５０は、基本ＥＧＲ量算出手段として、例えばエンジン回転数および燃料噴射量（負荷に対応する）で特定される全運転範囲について、失火や過早着火がなくかつ排気浄化性能上最適な、すなわち排気浄化率が最も高くなり排気エミッションが最も少なくなるＥＧＲ量として予めの運転試験により取得されたマップデータを、ＲＯＭ５２内に後述する基本ＥＧＲ量マップとして記憶格納しており、また、エンジン１０のエンジン回転数および燃料噴射量の検出値に基づいて最適なＥＧＲ量をこの基本ＥＧＲ量マップから算出するためのＲＯＭ５２内の基本ＥＧＲ量算出プログラムと、ＲＡＭ５３内の作業メモリとを含んでいる。
【００４１】
減量補正手段としてのＥＣＵ５０は、触媒床温センサ４５の検出温度Ｔｃに基づいて排気後処理装置４４内の排気浄化触媒が所定の排気浄化温度Ｔｃａに達したか否かを判定し、その排気浄化触媒が所定の排気浄化温度Ｔｃａに達するまでの温度範囲内では、基本ＥＧＲ量算出手段の機能により算出した基本ＥＧＲ量を減量補正するようになっている。
【００４２】
また、この減量補正手段は、排気浄化触媒の温度上昇に応じてＥＧＲ量の減量補正量を減少（縮小）させるように変化する減量補正係数ｈ（図３参照）を、ＲＯＭ５２に予め記憶させた減量補正係数マップあるいは減量補正係数算出式によって算出するようになっており、排気浄化触媒が所定の排気浄化温度Ｔｃａに達するまでの温度範囲内で、触媒床温センサ４５の検出温度Ｔｃに対応する減量補正係数と基本ＥＧＲ量とに基づいて減量補正量を算出するようになっている。
【００４３】
ここにいう減量補正係数ｈは、図３に示す減量補正係数マップのように、排気後処理装置４４内の排気浄化触媒の排気浄化率（図２に示すＣＯ浄化率又はＨＣ浄化率）が最小となる触媒床温度域で最大になるとともに、排気浄化触媒が所定の排気浄化温度Ｔｃａに達するまでの温度範囲内では、排気浄化触媒の暖機昇温に応じた排気浄化率の上昇率に反比例する減少率で減少するものである。
【００４４】
図３および図４は、このようなＥＣＵ５０の基本ＥＧＲ量算出手段および減量補正手段の機能を説明する図であり、図３はエンジン１０の運転状態と排気後処理装置４４の触媒床温度とに基づいてＥＧＲ補正量を算出する処理を説明するブロック図、図４はエンジン１０の運転状態と算出済みのＥＧＲ補正量とに基づいて最終ＥＧＲ量を算出する処理を説明するブロック図である。
【００４５】
両図に示すように、ＥＣＵ５０は、減量補正手段としての機能により、触媒床温センサ４５の検出温度Ｔｃに対応する減量補正係数ｈを基本ＥＧＲ補正量Ｅｂに乗じたＥＧＲ補正量を算出するとともに（図３参照）、そのＥＧＲ補正量分だけ基本ＥＧＲ量から減算、すなわち減量補正して最終ＥＧＲ量を算出するようになっている（図４参照）。
【００４６】
ここで、図４に示す基本ＥＧＲ量マップは、縦軸を燃料噴射量ｑ、横軸をクランク角センサ７３（回転数センサ）で得られるエンジン回転数Ｎｅとして、それらで特定される各運転状態について基本ＥＧＲ量を予めの運転試験により取得してマップデータを作成したものであり、燃料噴射量ｑはアクセル開度センサ７１で検出されるアクセル開度とエンジン回転数Ｎｅを基に予めの試験等により取得したマップデータから要求トルクを算出し、その要求トルクに応じた燃料噴射量として設定される。また、図３に示す基本ＥＧＲ補正量マップは、エンジン１０の運転状態としてエンジン回転数および燃料噴射量に基づいて得られる基本ＥＧＲ量を求める基本ＥＧＲ量マップとほぼ同一であってもよいし、基本ＥＧＲ量を予め他のパラメータ（例えば冷却水温）に基づいて補正した後のＥＧＲ量データを有するものであってもよい。さらに、基本ＥＧＲ補正量マップが基本ＥＧＲ量を１とする減量補正係数を求めるものであってもよいが、その場合、図４に示す減算の処理は、乗算（最終ＥＧＲ量＝基本ＥＧＲ量×減量補正係数）に置き換わる。
【００４７】
ＲＯＭ５２内には、算出された最終ＥＧＲ量に従ってＥＧＲバルブ６２の目標開度を決定し、ＥＧＲバルブ６２の開度を目標値に制御するＥＧＲバルブ開度制御プログラムも格納されている。
【００４８】
さらに、ＲＯＭ５２内には、触媒床温センサ４５の検出温度に応じて燃料噴射装置１２によるパイロット噴射量、パイロットインターバル（パイロット噴射完了時期からメイン噴射開始時期までの期間）、メイン噴射時期、噴射圧、ポスト噴射量、ポスト噴射時期のいずれかを、ＣＯおよびＨＣを減少させる方向に補助的に補正するための補正プログラム、マップおよび作業メモリが格納されており、ＥＣＵ５０は、上述したＥＧＲ量の補正と併せてその補助的な補正を予めの実験で得られたマップデータに基づいて実行するようになっている。なお、パイロット噴射量、パイロットインターバル、メイン噴射時期、噴射圧、ポスト噴射量、ポスト噴射時期のいずれかを補正する方向は、ＣＯおよびＨＣを減少させる補正方向であり、エンジン１０の各運転状態に応じてそのパラメータの増加又は減少方向のいずれかとなるように、その方向と補正量がマップデータとして予め準備され、ＲＯＭ５２内に格納されている。
【００４９】
次に、作用について説明する。
【００５０】
エンジン１０の運転時には、ＥＣＵ５０内でＲＯＭ５２内に格納された複数のプログラムがそれぞれに所定の周期又はタイミングで実行される。
【００５１】
図５は、エンジン１０の排気ガス中におけるＮＯｘ成分およびＣＯ（又はＨＣ）成分のＥＧＲ感度、すなわちその排気成分濃度がＥＧＲ量の変化に対してどのように変化するかを示すグラフである。
【００５２】
エンジン１０の運転時には、ＥＧＲ量（ＥＧＲ率に対応する）の変化に対し、図５に示すように、ＥＧＲ量の少ない運転状態では、排気ガス中のＮＯｘ成分の排出濃度が高くなる一方でＣＯやＨＣの排出濃度は低くなり、ＥＧＲ量の多い運転状態では、排気ガス中のＮＯｘ成分の排出濃度が低くなる一方でＣＯやＨＣの排出濃度は高くなる。
【００５３】
そこで、本実施形態では、まず、排気後処理装置４４内の排気浄化触媒の触媒床温度が所定の排気浄化温度Ｔｃａに達しないために活性状態になく排気浄化率が低い段階では、例えばパイロット噴射量、パイロットインターバル、メイン噴射時期、噴射圧、ポスト噴射量、ポスト噴射時期のいずれかを補正することによってＮＯｘを抑えながら、ＥＧＲ量の減量補正によってＥＧＲ量を減少させておく。
【００５４】
次いで、排気後処理装置４４内の排気浄化触媒の触媒床温度が所定の排気浄化温度Ｔｃａに近付いてきて排気浄化率が上昇しつつある段階になると、ＥＧＲ量を排気後処理装置４４内の排気浄化触媒の温度特性に基づき、触媒床温度に応じた減量補正量となるように、触媒床温センサ４５の検出温度に応じてＥＧＲ量の減量補正量を変化させる。
【００５５】
次いで、排気後処理装置４４内の排気浄化触媒の触媒床温度が所定の排気浄化温度Ｔｃａを超え排気浄化率が十分に高まった段階では、ＥＧＲ量の減量補正でなく、ＥＧＲ量を増加させてＮＯｘを低減させるようにする。
【００５６】
具体的には、エンジン１０のエンジン回転数および燃料噴射量に基づいて、排気再循環装置１６によるＥＧＲ量の算出ベース値である基本ＥＧＲ量が算出されるとともに、触媒床温センサ４５によって始動時における触媒床温度が検出され、排気後処理装置４４内の排気浄化触媒が所定の排気浄化温度Ｔｃａに達するまでの温度範囲内で、その排気浄化触媒の暖機昇温時の浄化性能の立上り特性（図２参照）に応じて、基本ＥＧＲ量に対する減量補正が実行される。
【００５７】
すなわち、図３に示すように、触媒床温センサ４５の検出温度Ｔｃに対応する減量補正係数ｈを基本ＥＧＲ補正量Ｅｂに乗じたＥＧＲ補正量が算出され、図４に示すように、その減量補正量分だけ基本ＥＧＲ量から差し引く減算処理が実行されることで、最終ＥＧＲ量が算出される。
【００５８】
したがって、排気後処理装置４４内の排気浄化触媒の担持量が活性後の必要量程度に抑えられていても、触媒暖機中に触媒を出る排気ガス中のＣＯやＨＣが確実に抑制され、排気後処理装置４４の排気浄化性能とコスト低減とを両立させ得ることになる。
【００５９】
本実施形態では、さらに、エンジン１０の特性に応じた既存の基本ＥＧＲ量算出用のマップ情報を活用しながら、触媒床温センサ４５によって始動時に検出される触媒床温度に対応する減量補正係数ｈを更に用いて、排気後処理装置４４内の排気浄化触媒が所定の排気浄化温度Ｔｃａに達するまでの温度範囲内で、暖機昇温時の排気浄化性能の立上り特性に応じた減量補正を実行することができることになり、排気後処理装置４４内の排気浄化触媒の担持量を抑えつつ、触媒暖機中に触媒を出る排気ガス中のＣＯやＨＣを確実に抑制することができる。
【００６０】
しかも、この減量補正のための減量補正係数ｈは、排気後処理装置４４内の排気浄化触媒の浄化性能の温度特性に基づいて容易にかつ最適な減量補正係数に設定することができるから、触媒暖機中に触媒を出る排気ガス中のＣＯやＨＣがより確実に抑制されることになる。
【００６１】
このように、本実施形態の排気浄化制御装置によれば、触媒床温センサ４５によって始動時における触媒床温度を検出し、排気後処理装置４４内の排気浄化触媒が所定の排気浄化温度Ｔｃａに達するまでの温度範囲内で、触媒暖機昇温時の浄化性能の立上り特性に応じて基本ＥＧＲ量に対する減量補正を実行するようにしているので、排気後処理装置４４内の排気浄化触媒の担持量を抑えても触媒暖機中に触媒を出る排気ガス中のＣＯやＨＣを確実に抑制することができ、排気浄化装置の排気浄化性能とコスト低減とを両立させることができる。
【００６２】
なお、上述の実施形態においては、触媒床温度を触媒床温センサ４５で直接に検出するものとしたが、排気温度の積算値や平均値を基に触媒床温度を推定し間接的に検出することもできる。また、本実施形態では、内燃機関をディーゼルエンジンとしたが、他の内燃機関であってもよいことはいうまでもない。
【００６３】
以上説明したように、本発明は、触媒床温度検出手段によって始動時における触媒床温度を検出し、排気浄化触媒が所定の排気浄化温度に達するまでの温度範囲内で、触媒暖機昇温時の浄化性能の立上り特性に応じて基本ＥＧＲ量に対する減量補正を実行するようにしているので、排気浄化触媒の担持量を抑えても触媒暖機中に触媒を出る排気ガス中のＣＯやＨＣを確実に抑制することができ、排気浄化性能とコスト低減とを両立させることのできる内燃機関の排気浄化制御装置を提供することができるという効果を奏するものであり、内燃機関の排気浄化制御装置、特に排気浄化触媒の暖機昇温時にＥＧＲ量を制限するようにした内燃機関の排気浄化制御装置全般に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化制御装置を示す図であり、本発明を多気筒ディーゼルエンジンに適用した例を示している。
【図２】一実施形態における排気浄化触媒の排気浄化性能と触媒床温度との関係を示す排気浄化性能の温度特性図である。
【図３】一実施形態におけるエンジンの運転状態と排気浄化触媒の触媒床温度とに基づいてＥＧＲ補正量を算出する処理を説明するブロック図である。
【図４】一実施形態におけるエンジンの運転状態と算出済みのＥＧＲ補正量とに基づいて最終ＥＧＲ量を算出する処理を説明するブロック図である。
【図５】一実施形態のエンジンの排気ガス中におけるＮＯｘ成分およびＣＯ成分のＥＧＲ感度、すなわちその排気成分濃度がＥＧＲ量の変化に対してどのように変化するかを示すグラフである。
【符号の説明】
【００６５】
１０  エンジン
１１  気筒
１２  燃料噴射装置
１３  吸気装置
１４  排気装置
１５  ターボ過給機
１５ａ  吸入空気コンプレッサ
１５ｂ  排気タービン
１６  排気再循環装置（ＥＧＲ手段）
２１  サプライポンプ
２２  コモンレール
２３  燃料噴射弁
２４  燃料添加ノズル
３１  吸気マニホルド
３２  吸気管
３３  エアクリーナ
３４  インタークーラ
３５  エアフローメータ
３６  スロットルバルブ
３７  吸気温度センサ
４１  排気マニホルド
４２  排気管
４３  Ａ／Ｆセンサ（広域空燃比センサ）
４４  排気後処理装置
４５  触媒床温センサ（触媒床温度検出手段）
５０  ＥＣＵ（電子制御ユニット、基本ＥＧＲ量算出手段、減量補正手段）
５１  ＣＰＵ
５２  ＲＯＭ
５３  ＲＡＭ
５４  ＥＥＰＲＯＭ
５６  入力インターフェース回路
５７  出力インターフェース回路
６１  ＥＧＲ通路
６２  ＥＧＲバルブ
６３  ＥＧＲクーラ
６４  バイパス通路
６５  ＥＧＲクーラバイパスバルブ
６６  ＥＧＲ酸化触媒ユニット
７１  アクセル開度センサ
７２  スロットル開度センサ
７３  クランク角センサ
７４  車速センサ
７５  吸気管内圧力センサ 
【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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