(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する排気の空燃比がリーンのときには排気中のＮＯxを吸蔵し流入する排気の空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯxを還元するＮＯx吸蔵剤と、
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段が検出した運転状態基づいて前記ＮＯx吸蔵剤の昇温量を決定する目標昇温量決定手段と、
前記ＮＯx触媒よりも上流の排気管内に還元剤を噴射する還元剤噴射弁を備え、前記ＮＯx吸蔵剤に還元剤を供給して該ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＮＯxを還元させる還元剤供給手段と、
前記目標昇温量決定手段が決定した目標昇温量から単位吸入空気量あたりの必要燃料量を求め、更に、該単位吸入空気量あたりの必要燃料量に内燃機関に吸入される吸入空気量を乗じて算出された量の還元剤を前記ＮＯx吸蔵剤に供給して該ＮＯx吸蔵剤の温度を上昇させる昇温手段と、
前記ＮＯx吸蔵剤の実際の昇温量を推定する昇温量推定手段と、
前記目標昇温量決定手段が決定した昇温量と前記昇温量推定手段が推定した昇温量との割合を算出する補正係数算出手段と、
前記ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＮＯxを還元させるときに前記還元剤供給手段が供給する還元剤の量に前記補正係数算出手段が算出した割合を乗じて該還元剤の供給量を補正する還元剤供給量補正手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
流入する排気の空燃比がリーンのときには排気中のＮＯxを吸蔵し流入する排気の空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯxを還元するＮＯx吸蔵剤と、
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段が検出した運転状態基づいて前記ＮＯx吸蔵剤の目標昇温量を決定する目標昇温量決定手段と、
前記ＮＯx触媒よりも上流の排気管内に還元剤を噴射する還元剤噴射弁を備え、前記ＮＯx吸蔵剤に還元剤を供給して該ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＮＯxを還元させる還元剤供給手段と、
前記目標昇温量決定手段が決定した目標昇温量から単位吸入空気量あたりの必要燃料量を求め、更に、該単位吸入空気量あたりの必要燃料量に内燃機関に吸入される吸入空気量を乗じて算出された量の還元剤を前記ＮＯx吸蔵剤に供給して該ＮＯx吸蔵剤の温度を上昇させる昇温手段と、
所定期間における前記ＮＯx吸蔵剤の実際の昇温量を推定する所定期間内昇温量推定手段と、
前記所定期間における前記ＮＯx吸蔵剤の目標昇温量を求める所定期間内目標昇温量算出手段と、
前記所定期間における前記所定期間内目標昇温量算出手段が算出したＮＯx吸蔵剤の目標昇温量と実際の昇温量との割合を算出する補正係数算出手段と、
前記ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＮＯxを還元させるときに前記還元剤供給手段が供給する還元剤の量に前記補正係数算出手段が算出した割合を乗じて該還元剤の供給量を補正する還元剤供給量補正手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
流入する排気の空燃比がリーンのときには排気中のＮＯxを吸蔵し流入する排気の空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯxを還元するＮＯx吸蔵剤と、
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段が検出した運転状態基づいて前記ＮＯx吸蔵剤の昇温量を決定する目標昇温量決定手段と、
前記ＮＯx吸蔵剤に還元剤を供給して該ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＮＯxを還元させる還元剤供給手段と、
前記目標昇温量決定手段が決定した目標昇温量に応じた還元剤を前記ＮＯx吸蔵剤に供給して該ＮＯx吸蔵剤の温度を上昇させる昇温手段と、
前記ＮＯx吸蔵剤の実際の昇温量を推定する昇温量推定手段と、
前記目標昇温量決定手段が決定した昇温量と前記昇温量推定手段が推定した昇温量との割合を算出する補正係数算出手段と、
前記ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＮＯxを還元させるときに前記補正係数算出手段が算出した値に基づいて前記還元剤供給手段が供給する還元剤の量を補正する還元剤供給量補正手段と、
を備え、
前記還元剤供給手段は排気中へ還元剤を噴射する還元剤噴射弁を備え、運転状態に応じた量の還元剤を噴射するために必要となる開弁時間を算出し、前記還元剤供給量補正手段は、還元剤供給手段が算出した還元剤噴射弁の開弁時間に補正係数算出手段が算出した割合を乗じ、更に、補正係数算出手段が算出した割合が１以上である場合には、その割合に応じて大きくなる補正係数を乗じた量の還元剤を前記ＮＯx吸蔵剤へ供給することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
流入する排気の空燃比がリーンのときには排気中のＮＯxを吸蔵し流入する排気の空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯxを還元するＮＯx吸蔵剤と、
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段が検出した運転状態基づいて前記ＮＯx吸蔵剤の目標昇温量を決定する目標昇温量決定手段と、
前記ＮＯx吸蔵剤に還元剤を供給して該ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＮＯxを還元させる還元剤供給手段と、
前記目標昇温量決定手段が決定した目標昇温量に応じた還元剤を前記ＮＯx吸蔵剤に供給して該ＮＯx吸蔵剤の温度を上昇させる昇温手段と、
所定期間における前記ＮＯx吸蔵剤の実際の昇温量を推定する所定期間内昇温量推定手段と、
前記所定期間における前記ＮＯx吸蔵剤の目標昇温量を求める所定期間内目標昇温量算出手段と、
前記所定期間における前記所定期間内目標昇温量算出手段が算出したＮＯx吸蔵剤の目標昇温量と実際の昇温量との割合を算出する補正係数算出手段と、
前記ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＮＯxを還元させるときに前記補正係数算出手段が算出した値に基づいて前記還元剤供給手段が供給する還元剤の量を補正する還元剤供給量補正手段と、
を備え、
前記還元剤供給手段は排気中へ還元剤を噴射する還元剤噴射弁を備え、運転状態に応じた量の還元剤を噴射するために必要となる開弁時間を算出し、前記還元剤供給量補正手段は、還元剤供給手段が算出した還元剤噴射弁の開弁時間に補正係数算出手段が算出した割合を乗じ、更に、補正係数算出手段が算出した割合が１以上である場合には、その割合に応じて大きくなる補正係数を乗じた量の還元剤を前記ＮＯx吸蔵剤へ供給することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記還元剤供給手段は、前記ＮＯx吸蔵剤に還元剤を供給して該ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＳＯxを放出させ、還元剤供給量補正手段は、前記ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＳＯxを放出させるときに前記還元剤供給手段が供給する還元剤の量に前記補正係数算出手段が算出した割合を乗じて該還元剤の供給量を補正することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の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、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）を浄化する技術として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。リーンＮＯx触媒の一つとして、例えば、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）を吸蔵（吸収、吸着）し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していた窒素酸化物（ＮＯx）を窒素（Ｎ2）に還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒が知られている。
【０００３】
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触媒に吸蔵され、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触媒に吸蔵されていた窒素酸化物（ＮＯx）が窒素（Ｎ2）に還元される。
【０００４】
ところで、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力には限りがあるため、内燃機関が長期にわたって希薄燃焼運転されると、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和し、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx触媒によって除去されることなく大気中に放出されることになる。
【０００５】
従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒を希薄燃焼式内燃機関に適用する場合は、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和する前に該吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を短期間低下させ、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されている窒素酸化物（ＮＯx）を還元させる必要がある。
【０００６】
このように排気の空燃比を低下させる方法としては、吸蔵還元型ＮＯx触媒より上流を流れる排気中に還元剤たる燃料を添加する方法を例示することができる。
【０００７】
また、このような還元剤の添加の際には、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されている窒素酸化物（ＮＯx）に応じて還元剤の添加量を正確に制御することも重要である。
【０００８】
これは、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されている窒素酸化物（ＮＯx）に対して還元剤の添加量が過剰に多いと、余剰の還元剤が大気中に放出されることになり、一方、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されている窒素酸化物（ＮＯx）に対して還元剤の添加量が不足すると、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和してしまい排気中の窒素酸化物（ＮＯx）が浄化されずに大気中に放出されることになるからである。
【０００９】
このような問題に対し、特許第２８４５０５６号公報に記載された内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関に吸入された空気量と空燃比センサで検出された酸素濃度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し、以て還元剤や窒素酸化物（ＮＯx）の大気中への放出による排気エミッションの悪化を抑制しようとするものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記公報記載の発明では、燃料を供給する燃料噴射弁、該燃料噴射弁に高圧の燃料を送るための燃料ポンプ、内燃機関に吸入された空気量を測定するエアフローメータ等の劣化や個体差による燃料噴射量のばらつきが考慮されていなかった。このような燃料噴射量のばらつきがあると必要となる還元剤の添加量を得られなくなり、従ってＮＯx還元等に必要とされる空燃比が得られなくなる虞がある。このような場合、燃料の過不足により空燃比の適正化が図れず排気エミッションが悪化する虞がある。
【００１１】
本発明は、上記したような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、ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＮＯxを還元するときに必要とされる還元剤の量と実際に供給される還元剤の量との差異を解消する技術を提供し、以てＮＯx還元時の空燃比を精度良く制御することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本発明の内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。即ち、第１の発明は、
流入する排気の空燃比がリーンのときには排気中のＮＯxを吸蔵し流入する排気の空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯxを還元するＮＯx吸蔵剤と、
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段が検出した運転状態基づいて前記ＮＯx吸蔵剤の昇温量を決定する目標昇温量決定手段と、
前記ＮＯx吸蔵剤に還元剤を供給して該ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＮＯxを還元させる還元剤供給手段と、
前記目標昇温量決定手段が決定した目標昇温量に応じた還元剤を前記ＮＯx吸蔵剤に供給して該ＮＯx吸蔵剤の温度を上昇させる昇温手段と、
前記ＮＯx吸蔵剤の実際の昇温量を推定する昇温量推定手段と、
前記目標昇温量決定手段が決定した昇温量と前記昇温量推定手段が推定した昇温量との割合を算出する補正係数算出手段と、
前記ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＮＯxを還元させるときに前記補正係数算出手段が算出した値に基づいて前記還元剤供給手段が供給する還元剤の量を補正する還元剤供給量補正手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の最大の特徴は、内燃機関の排気浄化装置において、目標昇温量と実際の昇温量との割合を補正係数として求め、該補正係数を乗じた還元剤の供給量を補正後の還元剤の供給量としてＮＯx吸蔵剤へ供給することにより還元剤の過不足を解消しＮＯx吸蔵剤からＮＯxを還元させることにある。
【００１４】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＮＯxを還元させる必要が生じたときに還元剤供給手段が該ＮＯx吸蔵剤へ還元剤を供給する。尚、該還元剤供給手段としては、還元剤噴射弁により排気中に燃料を噴射して燃料添加する方法があるが、他にも、エンジンの膨張行程や排気行程等に燃料噴射弁から燃料を噴射して燃料添加する方法等が例示できる。一方、ＮＯx吸蔵剤を昇温する必要が生じたときに、目標昇温量決定手段は目標昇温量を決定する。ここで、ＮＯx吸蔵剤の昇温量と単位吸入空気量あたりの必要燃料量とは相関関係がある。従って、目標昇温量から単位吸入空気量あたりの必要燃料量を求め、更に、該単位吸入空気量あたりの必要燃料量に、例えば、エアフローメータの出力信号である吸入空気量を乗じることにより、供給する還元剤量を算出することが可能である。この目標昇温量に基づいて昇温手段はＮＯx吸蔵剤へ還元剤を供給して該ＮＯx吸蔵剤の温度を上昇させる。しかしながら、還元剤の供給量は、還元剤供給手段の劣化、個体差等により変動することがある。このように還元剤の供給量が変動すると、還元剤供給手段が供給しようとした還元剤の量と実際に触媒へ供給された還元剤の量とに差異を生じ、ＮＯx還元時に必要とされる空燃比を得られなくなる虞が生じる。
【００１５】
そこで、補正係数算出手段は、触媒の目標温度と還元剤供給前の温度との偏差である目標昇温量及び触媒昇温前後の触媒温度の偏差である昇温量を求め、更に目標昇温量と実際の昇温量との割合を算出する。還元剤の供給量と触媒の昇温量とには相関関係があるため、目標昇温量と実際の昇温量との割合は、目標温度まで触媒を昇温させるために必要となる還元剤量と実際に供給された還元剤量との割合に等しくなる。また、この割合は、ＮＯx還元時に必要となる還元剤量と実際に供給された還元剤量との割合に等しくなる。
【００１６】
これにより、還元剤供給量補正手段は、ＮＯx吸蔵剤に還元剤を供給して該ＮＯx吸蔵剤からＮＯxを還元させるときに、補正係数算出手段が算出した割合に基づいて補正後の還元剤量を算出する。
【００１７】
このようにして還元剤供給手段が供給しようとした還元剤の量と実際に触媒へ供給する還元剤の量との差異を解消することが可能となる。
【００１８】
尚、本発明において、吸蔵とは、吸収及び吸着をも含むものである。
【００１９】
上記課題を達成するために本発明の内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。即ち、第２の発明は、
流入する排気の空燃比がリーンのときには排気中のＮＯxを吸蔵し流入する排気の空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯxを還元するＮＯx吸蔵剤と、
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段が検出した運転状態基づいて前記ＮＯx吸蔵剤の目標昇温量を決定する目標昇温量決定手段と、
前記ＮＯx吸蔵剤に還元剤を供給して該ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＮＯxを還元させる還元剤供給手段と、
前記目標昇温量決定手段が決定した目標昇温量に応じた還元剤を前記ＮＯx吸蔵剤に供給して該ＮＯx吸蔵剤の温度を上昇させる昇温手段と、
所定期間における前記ＮＯx吸蔵剤の実際の昇温量を推定する所定期間内昇温量推定手段と、
前記所定期間における前記ＮＯx吸蔵剤の目標昇温量を求める所定期間内目標昇温量算出手段と、
前記所定期間における前記所定期間内目標昇温量算出手段が算出したＮＯx吸蔵剤の目標昇温量と実際の昇温量との割合を算出する補正係数算出手段と、
前記ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＮＯxを還元させるときに前記補正係数算出手段が算出した値に基づいて前記還元剤供給手段が供給する還元剤の量を補正する還元剤供給量補正手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明の最大の特徴は、内燃機関の排気浄化装置において、所定期間内における目標昇温量と実際の昇温量との割合を補正係数として求め、該補正係数を乗じた還元剤の供給量を補正後の還元剤の供給量としてＮＯx吸蔵剤へ供給することにより還元剤の過不足を解消しＮＯx吸蔵剤からＮＯxを還元することにある。
【００２１】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＮＯxを還元させる必要が生じたときに還元剤供給手段が該ＮＯx吸蔵剤へ還元剤を供給する。尚、該還元剤供給手段としては、還元剤噴射弁により排気中に燃料を噴射して燃料添加する方法があるが、他にも、エンジンの膨張行程や排気行程等に燃料噴射弁から燃料を噴射して燃料添加する方法等が例示できる。一方、ＮＯx吸蔵剤を昇温する必要が生じたときに、目標昇温量決定手段は目標昇温量を決定する。ここで、ＮＯx吸蔵剤の昇温量と単位吸入空気量あたりの必要燃料量とは相関関係がある。従って、目標昇温量から単位吸入空気量あたりの必要燃料量を求め、更に、該単位吸入空気量あたりの必要燃料量に、例えば、エアフローメータの出力信号である吸入空気量を乗じることにより、供給する還元剤量を算出することが可能である。この目標昇温量に基づいて昇温手段はＮＯx吸蔵剤へ還元剤を供給して該ＮＯx吸蔵剤の温度を上昇させる。しかしながら、還元剤の供給量は、還元剤供給手段の劣化、個体差等により変動することがある。このように還元剤の供給量が変動すると、還元剤供給手段が供給しようとした還元剤の量と実際に触媒へ供給された還元剤の量とに差異を生じ、ＮＯx還元時に必要とされる空燃比を得られなくなる虞が生じる。このことは、触媒を昇温中の所定期間内においても該当する。
【００２２】
そこで、補正係数算出手段は、所定期間内の触媒の目標温度と還元剤供給前の温度との偏差である目標昇温量及び触媒昇温前後の触媒温度の偏差である昇温量を求め、更に所定期間内の目標昇温量と実際の昇温量との割合を算出する。還元剤の供給量と触媒の昇温量とには相関関係があるため、目標昇温量と実際の昇温量との割合は、目標温度まで触媒を昇温させるために必要となる還元剤量と実際に供給された還元剤量との割合に等しくなる。また、この割合は、ＮＯx還元時に必要となる還元剤量と実際に供給された還元剤量との割合にも等しくなる。
【００２３】
これにより、還元剤供給量補正手段は、ＮＯx吸蔵剤に還元剤を供給して該ＮＯx吸蔵剤からＮＯxを還元させるときに、補正係数算出手段が算出した割合に基づいて補正後の還元剤量を算出する。
【００２４】
このようにして還元剤供給手段が供給しようとした還元剤の量と実際に触媒へ供給する還元剤の量との差異を解消することが可能となる。
【００２５】
尚、本発明において、吸蔵とは、吸収及び吸着をも含むものである。
【００２６】
第１及び第２の発明においては、前記還元剤供給手段は、前記ＮＯx吸蔵剤に還元剤を供給して該ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＳＯxを放出させ、還元剤供給量補正手段は、前記ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＳＯxを放出させるときに、前記還元剤供給手段が供給する還元剤の量に、前記補正係数算出手段が算出した割合を乗じて該還元剤の供給量を補正することができる。
【００２７】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、ＮＯx吸蔵剤に吸蔵されたＳＯxを放出させる必要が生じたときに、ＮＯx吸蔵剤を昇温した後還元剤供給手段が還元剤を供給してＳＯxを放出させる。しかしながら、ＮＯx放出時と同様の理由から還元剤の供給量が変動し、還元剤供給手段が供給しようとした還元剤の量と実際に触媒へ供給された還元剤の量とに差異を生じ、ＳＯx放出時に必要とされる空燃比を得られなくなる虞が生じる。このようなＳＯx放出時の還元剤量の変動はＮＯx還元時の還元剤量の補正方法と同様に補正することが可能である。
【００２８】
第１及び第２の発明においては、前記還元剤供給手段は排気中へ還元剤を噴射する還元剤噴射弁を備え、運転状態に応じた量の還元剤を噴射するために必要となる開弁時間を算出し、前記還元剤供給量補正手段は、還元剤供給手段が算出した還元剤噴射弁の開弁時間に補正係数算出手段が算出した割合を乗じ、更に、補正係数算出手段が算出した割合が１以上である場合には、その割合に応じて大きくなる補正係数を乗じた量の還元剤を前記ＮＯx吸蔵剤へ供給することができる。
【００２９】
還元剤噴射弁の開弁時間に対して、噴射される還元剤の量が減少している場合には、開弁時間を延長したとしても延長した分の還元剤の量も減少するため、その減少分を見込んだ補正を行うと還元剤供給量の精度を更に向上させることができる。そこで、還元剤噴射弁の開弁時間を延長した場合には、その延長時間中であって還元剤噴射量の減少により不足する還元剤量に相当する開弁時間を更に付加する。このようにして、還元剤噴射弁の噴射量が減少している場合であってもＮＯx還元等に必要となる還元剤量を供給することが可能となる。
【００３０】
第１及び第２の発明においては、前記昇温手段は、内燃機関に吸入される吸気量及び目標昇温量に基づいて還元剤の供給を行うことができる。
【００３１】
【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、本発明に係る内燃機関の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。
＜第１の実施の形態＞
図１は、本実施の形態に係る排気浄化装置を適用するエンジン１とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【００３２】
図１に示すエンジン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。
【００３３】
エンジン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。
【００３４】
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、エンジン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がエンジン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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
次に、エンジン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の燃焼室と吸気ポート（図示省略）を介して連通している。
【００３８】
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が取り付けられている。
【００３９】
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、ステップ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。
【００４０】
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。
【００４１】
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内のエアクリーナ（図示省略）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。
【００４２】
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。
【００４３】
一方、エンジン１には、排気枝管１８が接続され、排気枝管１８の各枝管が排気ポート（図示省略）を介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００４４】
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、下流にてマフラー（図示省略）に接続されている。
【００４５】
前記排気管１９の途中には、吸蔵還元型ＮＯx触媒を担持したパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）２０が設けられている。フィルタ２０より上流の排気管１９には、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が取り付けられている。
【００４６】
前記したフィルタ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、ステップ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。
【００４７】
このように構成された排気系では、エンジン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。
【００４８】
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を介してフィルタ２０へ流入し、排気中のパティキュレートマター（以下、単にＰＭという。）が捕集され且つ有害ガス成分が除去又は浄化される。フィルタ２０にてＰＭを捕集され且つ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。
【００４９】
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（以下、ＥＧＲ通路とする。）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ガスとする。）の流量を変更する流量調整弁（以下、ＥＧＲ弁とする。）２６が設けられている。
【００５０】
前記ＥＧＲ通路２５の途中でＥＧＲ弁２６より上流には、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。前記ＥＧＲクーラ２７には、冷却水通路（図示省略）が設けられエンジン１を冷却するための冷却水の一部が循環する。
【００５１】
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。
【００５２】
その際、ＥＧＲクーラ２７では、ＥＧＲ通路２５内を流通するＥＧＲガスとエンジン１の冷却水との間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却される。
【００５３】
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の燃焼室へ導かれる。
【００５４】
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、熱容量が高い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。
【００５５】
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。
【００５６】
次に、本実施の形態に係るフィルタ２０について説明する。
【００５７】
図２は、フィルタ２０の断面図である。図２（Ａ）は、フィルタ２０の横方向断面を示す図である。図２（Ｂ）は、フィルタ２０の縦方向断面を示す図である。
【００５８】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるようにフィルタ２０は、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路５０、５１を具備するいわゆるウォールフロー型である。これら排気流通路は下流端が栓５２により閉塞された排気流入通路５０と、上流端が栓５３により閉塞された排気流出通路５１とにより構成される。なお、図２（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓５３を示している。従って、排気流入通路５０および排気流出通路５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配置される。換言すると排気流入通路５０および排気流出通路５１は各排気流入通路５０が４つの排気流出通路５１によって包囲され、各排気流出通路５１が４つの排気流入通路５０によって包囲されるように配置される。
【００５９】
フィルタ２０は例えばコージェライトのような多孔質材料から形成されており、従って排気流入通路５０内に流入した排気は図２（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔壁５４内を通って隣接する排気流出通路５１内に流出する。
【００６０】
本発明による実施例では各排気流入通路５０および各排気流出通路５１の周壁面、即ち各隔壁５４の両側表面上および隔壁５４内の細孔内壁面上には例えばアルミナからなる担体の層が形成されており、この担体上にＮＯx吸蔵剤としての吸蔵還元型ＮＯx触媒が坦持されている。
【００６１】
次に、本実施の形態に係るフィルタ２０に担持された吸蔵還元型ＮＯx触媒の働きについて説明する。
【００６２】
フィルタ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、更にＯ2ストレージ能力のあるセリア（Ｃｅ2Ｏ3）を添加して構成される吸蔵還元型ＮＯx触媒を採用した。
【００６３】
このように構成されたＮＯx触媒は、該ＮＯx触媒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）を吸蔵（吸収、吸着）する。
【００６４】
一方、ＮＯx触媒は、該ＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸蔵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、ＮＯx触媒は、該ＮＯx触媒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。
【００６５】
ところで、エンジン１が希薄燃焼運転されている場合は、エンジン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ＮＯx触媒に吸蔵されることになるが、エンジン１の希薄燃焼運転が長期間継続されると、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和し、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒にて除去されずに大気中へ放出されてしまう。
【００６６】
特に、エンジン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、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和し易い。尚、ここでリーン空燃比とは、ディーゼル機関にあっては例えば２０乃至５０で、三元触媒ではＮＯxを浄化できない領域を意味する。
【００６７】
従って、エンジン１が希薄燃焼運転されている場合は、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和する前にＮＯx触媒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、ＮＯx触媒に吸蔵された窒素酸化物（ＮＯx）を還元させる必要がある。
【００６８】
このように酸素濃度を低下させる方法としては、排気中の燃料添加や、再循環するＥＧＲガス量を増大させて煤の発生量が増加して最大となった後に、更にＥＧＲガス量を増大させる低温燃焼（特許第３１１６８７６号）、気筒２内への膨張行程中の燃料噴射等の方法が考えられる。本実施の形態では、フィルタ２０より上流の排気管１９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、フィルタ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。
【００６９】
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内に臨むように取り付けられ、ＥＣＵ３５からの信号により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、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、を備えている。
【００７０】
このような還元剤供給機構では、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、ＥＣＵ３５からの信号により該還元剤噴射弁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。
【００７１】
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の酸素濃度を低下させる。
【００７２】
このようにして形成された酸素濃度の低い排気はフィルタ２０に流入し、フィルタ２０に吸蔵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。
【００７３】
その後、ＥＣＵ３５からの信号により還元剤噴射弁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。
【００７４】
尚、本実施の形態では、排気中に燃料を噴射して燃料添加を行っているが、これに代えて、低温燃焼を行っても良く、また、エンジン１の膨張行程や排気行程等に燃料噴射弁３から燃料を噴射させても良い。
【００７５】
以上述べたように構成されたエンジン１には、該エンジン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、エンジン１の運転条件や運転者の要求に応じてエンジン１の運転状態を制御するユニットである。
【００７６】
ＥＣＵ３５には、コモンレール圧センサ４ａ、エアフローメータ１１、排気温度センサ２４、クランクポジションセンサ３３、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。
【００７７】
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、還元剤噴射弁２８、ＥＧＲ弁２６、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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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、排気温度センサ２４、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。
【００８１】
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、還元剤噴射弁２８、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、還元剤噴射弁２８、あるいは遮断弁３１へ送信する。
【００８２】
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、フィルタ２０に還元剤を添加して吸蔵されたＮＯxを還元させるＮＯx浄化制御ルーチン、フィルタ２０のＳＯx被毒を回復する被毒回復制御ルーチン、フィルタ２０に捕集されたＰＭを燃焼除去するためのＰＭ燃焼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。
【００８３】
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、エンジン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、エンジン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、エンジン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、エンジン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、エンジン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、エンジン１の運転状態と還元剤の目標添加量（若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還元剤噴射弁２８の開弁時間との関係を示す還元剤噴射弁制御マップ等である。
【００８４】
前記ＲＡＭ３５３は、各センサからの出力信号やＣＰＵ３５１の演算結果等を格納する。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。
【００８５】
前記バックアップＲＡＭ３５４は、エンジン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。
【００８６】
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、被毒回復制御、ＰＭ燃焼制御等を実行する。
【００８７】
例えば、ＮＯx浄化制御では、ＣＰＵ３５１は、フィルタ２０に流入する排気中の酸素濃度を比較的に短い周期でスパイク的（短時間）に低くする、所謂リッチスパイク制御を実行する。
【００８８】
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、フィルタ２０が活性状態にある、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、被毒回復制御が実行されていない、等の条件を例示することができる。
【００８９】
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当該還元剤噴射弁２８を制御することにより、フィルタ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。
【００９０】
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）、空燃比センサの出力信号、燃料噴射量等を読み出す。
【００９１】
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。
【００９２】
続いて、ＣＰＵ３５１は、前記目標添加量をパラメータとしてＲＯＭ３５２の還元剤噴射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還元剤噴射弁２８の開弁時間（目標開弁時間）を算出する。
【００９３】
還元剤噴射弁２８の目標開弁時間が算出されると、ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８を開弁させる。
【００９４】
ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８を開弁させた時点から前記目標開弁時間が経過すると、還元剤噴射弁２８を閉弁させる。
【００９５】
このように還元剤噴射弁２８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空燃比の混合気を形成してフィルタ２０に流入する。
【００９６】
この結果、フィルタ２０に流入する排気の空燃比は、比較的に短い周期で酸素濃度が変化することになり、以て、フィルタ２０が窒素酸化物（ＮＯx）の吸蔵と還元とを交互に短周期的に繰り返すことになる。
【００９７】
次に、被毒回復制御では、ＣＰＵ３５１は、フィルタ２０の酸化物による被毒を回復すべく被毒回復処理を行うことになる。
【００９８】
ここで、エンジン１の燃料には硫黄（Ｓ）が含まれている場合があり、そのような燃料がエンジン１で燃焼されると、二酸化硫黄（ＳＯ2）や三酸化硫黄（ＳＯ3）などの硫黄酸化物（ＳＯx）が生成される。
【００９９】
硫黄酸化物（ＳＯx）は、排気とともにフィルタ２０に流入し、窒素酸化物（ＮＯx）と同様のメカニズムによってフィルタ２０に吸蔵される。
【０１００】
具体的には、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度が高いときには、流入排気ガス中の二酸化硫黄（ＳＯ2）や三酸化硫黄（ＳＯ3）等の硫黄酸化物（ＳＯx）が白金（Ｐｔ）の表面上で酸化され、硫酸イオン（ＳＯ42-）の形でフィルタ２０に吸蔵される。更に、フィルタ２０に吸蔵された硫酸イオン（ＳＯ42-）は、酸化バリウム（ＢａＯ）と結合して硫酸塩（ＢａＳＯ4）を形成する。
【０１０１】
ところで、硫酸塩（ＢａＳＯ4）は、硝酸バリウム（Ｂａ（ＮＯ3）2）に比して安定していて分解し難く、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度が低くなっても分解されずにフィルタ２０内に残留してしまう。
【０１０２】
フィルタ２０における硫酸塩（ＢａＳＯ4）の量が増加すると、それに応じて窒素酸化物（ＮＯx）の吸蔵に関与することができる酸化バリウム（ＢａＯ）の量が減少するため、フィルタ２０のＮＯx吸蔵能力が低下する、いわゆるＳＯx被毒が発生する。
【０１０３】
フィルタ２０のＳＯx被毒を回復する方法としては、フィルタ２０の雰囲気温度をおよそ６００乃至６５０℃の高温域まで昇温させるとともに、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度を低くすることにより、フィルタ２０に吸蔵されている硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）をＳＯ3-やＳＯ4-に熱分解し、次いでＳＯ3-やＳＯ4-を排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と反応させて気体状のＳＯ2-に還元する方法を例示することができる。
【０１０４】
そこで、本実施の形態に係る被毒回復処理では、ＣＰＵ３５１は、先ずフィルタ２０の床温を高める触媒昇温制御を実行した上で、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度を低くするようにした。
【０１０５】
触媒昇温制御では、ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８から燃料を噴射させることにより、フィルタ２０においてその燃料を酸化させ、その際に発生する熱によってフィルタ２０の昇温を高める。このときに還元剤噴射弁２８から噴射される燃料は、ＮＯxの還元時に行われる燃料噴射よりも噴射間隔が短く、且つそのときの空燃比は高くなるように噴射量が設定される。
【０１０６】
但し、フィルタ２０が過剰に昇温すると、フィルタ２０の熱劣化が誘発される虞があるため、排気温度センサ２４の出力信号値に基づいて添加燃料量がフィードバック制御されるようにすることが好ましい。
【０１０７】
上記したような触媒昇温処理によりフィルタ２０の床温が例えば６３０℃の高温域まで上昇すると、ＣＰＵ３５１は、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度を低下させるべく還元剤噴射弁２８から燃料を噴射させる。
【０１０８】
尚、還元剤噴射弁２８から過剰な燃料が噴射されると、それらの燃料がフィルタ２０で急激に燃焼してフィルタ２０が過熱し、或いは還元剤噴射弁２８から噴射された過剰な燃料によってフィルタ２０が不要に冷却される虞があるため、ＣＰＵ３５１は、空燃比センサ（図示省略）の出力信号に基づいて還元剤噴射弁２８からの燃料噴射量をフィードバック制御するようにすることが好ましい。
【０１０９】
このように被毒回復処理が実行されると、フィルタ２０の床温が高い状況下で、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度が低くなるため、フィルタ２０に吸蔵されている硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）がＳＯ3-やＳＯ4-に熱分解され、それらＳＯ3-やＳＯ4-が排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と反応して還元され、以てフィルタ２０のＳＯx被毒が回復されることになる。
【０１１０】
ところで、フィルタ２０に捕集されたＰＭは、エンジン１が高回転高負荷の領域で運転されたときに排出される高温の排気により燃焼され除去されるが、ＰＭの燃焼にはある程度の時間を要するためＰＭが完全に燃焼して除去される前にエンジンの運転領域が高回転高負荷領域から外れてしまうとＰＭが燃え残ってしまう場合がある。このようなＰＭの燃焼に適したエンジンの運転状態を長期間維持することができない場合もあり、燃え残ったＰＭが次第にフィルタに堆積し、フィルタの目詰まりを発生させる虞がある。
【０１１１】
このように燃え残ったＰＭを効果的に除去する方法の一つとしても前記排気中への燃料添加が有効である。
【０１１２】
排気中へ燃料添加を行うと、フィルタ２０に流入した燃料により活性酸素が放出されることによってＰＭが酸化されやすいものに変質し、単位時間あたりの酸化除去可能量が向上する。また、燃料添加により、触媒の酸素被毒が除去され、触媒の活性が上がるため活性酸素を放出し易くなる。そして、活性酸素によりＰＭは酸化燃焼され除去される。
【０１１３】
ところで、ＮＯx還元時及びＳＯx被毒回復時であって還元剤噴射弁から噴射される燃料量は、還元剤噴射弁の劣化、個体差等が要因となって変動することがあり、このような場合にはＮＯx還元時及びＳＯx被毒回復時に必要とされる空燃比が得られなく虞がある。また、エアフローメータ１１及び燃料ポンプ６に劣化、個体差等があっても同様に目標となる空燃比が得られなくなる虞がある。すると、ＮＯx還元、ＳＯx被毒回復及びＰＭ再生等を行ったとしても十分な効果が得られなくなり、排気エミッションが悪化する虞がある。
【０１１４】
そこで、本実施の形態では、燃料添加時のフィルタ２０の温度上昇量に注目し、目標となるフィルタ２０の昇温量と実際のフィルタ２０の昇温量との割合に基づいて燃料添加量を補正し上記問題を解決する。
【０１１５】
次に、本実施の形態による還元剤添加量の補正方法について説明する。
【０１１６】
ここで、図４は、フィルタ２０に必要とされる昇温量と単位吸入空気量あたりの必要燃料量との関係を示した図である。このマップは、予めＲＯＭ３５２に記憶されている。ここで、フィルタ２０に必要とされる昇温量（以下、目標昇温量とする）とは、ＳＯx被毒に必要となる温度（例えば６００乃至６５０℃）やＰＭ再生に必要となる温度（例えば６００乃至６５０℃）と昇温前のフィルタ２０の温度との偏差である。ここで、昇温前のフィルタ２０の温度とは、燃料添加を行っていないときの回転数と負荷とフィルタ２０の温度と関係を予め求めてマップ化したものに現在の回転数（クランクポジションセンサ３３の出力信号）と負荷（アクセル開度センサ３６の出力信号又は燃料噴射量）とを代入して求められたフィルタ２０の温度（以下、ベース温度とする）である。
【０１１７】
先ず、ＣＰＵ３５１は、目標昇温量を図４に代入して単位吸入空気量あたりの必要燃料量を求める。次に、ＣＰＵ３５１は、エアフローメータ１１の出力信号と単位吸入空気量あたりの必要燃料量とから、目標昇温量を得ることができる燃料添加量を算出する。このように算出された燃料添加量に基づいてＣＰＵ３５１は還元剤噴射弁２８より燃料を添加させる。このときに、還元剤噴射弁２８、燃料ポンプ６、エアフローメータ１１等の劣化及び個体差等により、実際にはフィルタ２０が必要とする燃料を添加されてないことがある。このような添加燃料の過不足は、フィルタ２０の温度上昇に影響を及ぼす。
【０１１８】
ここで、図５は、フィルタ２０の目標温度、実際の温度、ベース温度の関係の時間推移を示したタイムチャート図である。この図より、フィルタ２０の目標温度、実際の温度、ベース温度の関係は一定の割合で推移することが分かる。また、燃料添加量とフィルタ２０の昇温量とは図４に示されるように相関関係がある。従って、フィルタ２０の目標温度と実際の温度とベース温度との関係を求めることにより、フィルタ２０を目標温度まで昇温するために必要となる燃料添加量を現在の燃料添加量から算出することが可能となる。
【０１１９】
以上により、燃料添加量を補正するための、補正係数は次式により求めることができる。
【０１２０】
0003788315.tif 000002
ところで、還元剤噴射弁２８は、フィルタ２０の昇温時だけではなく、フィルタ２０に担持された吸蔵還元型ＮＯx触媒からＮＯxを還元させるときにも燃料の噴射を行う。このときの燃料添加量も、フィルタ２０の昇温時と同様の理由により、目標添加量と実際の添加量との間に差異を生じる。フィルタ２０の昇温時とＮＯx還元時とでは、燃料添加量は異なるが還元剤噴射弁２８の開弁時間に比例した量の燃料が噴射される点では同一である。従って、フィルタ２０昇温時に算出された補正係数により、還元剤噴射弁２８から噴射される還元剤の量を補正することが可能となり、ＮＯx還元等に必要となる還元剤の量を算出することが可能となる。以上より、この補正係数を用いてＮＯx還元用の燃料添加量を補正した値は、次式により求めることができる。
【０１２１】
ＮＯx還元用添加量＝基本噴射量指令値×補正係数×反映係数ａ
ここで、基本噴射量指令値は、前記したリッチスパイク制御で算出される燃料添加量である。また、反映係数ａは運転状態等からマップにより算出される値である。
【０１２２】
ここで、図６は、補正係数と反映係数との関係を示した図である。補正係数が１よりも大きいとき、即ち、目標温度よりも実際の温度が低い場合は、実際に添加される燃料量が目標添加量に達していない場合である。このような場合には、単位時間あたりの燃料添加量が減少しているので、還元剤噴射弁２８の開弁時間を延長することにより燃料添加量を増加することができる。しかし、基本噴射量指令値に単に補正係数を乗じた値では、新たに追加される還元剤の量は還元剤噴射弁２８の噴射量が減少している分だけ不足してしまう。この不足分を補うために反映係数ａが用いられる。ここで、図６に示されるマップを予めＲＯＭ３５２に記憶させておき、該マップへ補正係数を代入することにより反映係数ａが算出される。また、補正係数及び反映係数ａは、バックアップＲＡＭ３５４に記憶され、次回からの燃料添加の際にＣＰＵ３５１がこの値を用いて燃料添加を行う。
【０１２３】
このようにして求められたＮＯx還元用添加量に基づいて、還元剤噴射弁２８から燃料が噴射されるが、実際に還元剤噴射弁２８から噴射される燃料量は基本噴射量と略等しい量となる。このようにしてＮＯx還元等に必要となる空燃比を得ることができる。
【０１２４】
尚、このような燃料添加量の補正は、燃料添加後例えば１分３０秒乃至２分程度の期間が経過した後に行うと、フィルタ２０の温度が安定した状態で補正係数を算出することができ、ＮＯx還元時の燃料添加量の精度を向上させることができる。
【０１２５】
以上述べたように、本実施の形態による内燃機関の排気浄化装置によれば、目標昇温量と実際の昇温量とに基づいてフィルタ２０からＮＯxを還元させるため等の燃料添加量を補正することができ、フィルタ２０に目標空燃比の排気を供給することが可能となる。
【０１２６】
尚、本実施の形態では、吸蔵還元型ＮＯx触媒からのＮＯx還元時の燃料添加量の補正方法について述べたが、吸蔵還元型ＮＯx触媒昇温後のＳＯx被毒回復制御における燃料添加量についても同様に補正することが可能である。
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して以下の点で相違する。
【０１２７】
即ち、第１の実施の形態では、燃料添加後フィルタ２０の温度の上昇が完了した後に燃料添加量の補正係数を算出するが、本実施の形態では、昇温途中の任意の期間中にフィルタ２０が温度上昇したときの昇温量に着目し、燃料添加量の補正係数を算出する。即ち、第１の実施の形態の図５の状態に到達する前のフィルタ２０の温度に基づいて燃料添加量を補正する。
【０１２８】
尚、本実施の形態においては、第１の実施の形態と比較して、燃料添加量の補正時期がフィルタ２０の昇温途中であるという点で異なるものの、対用対象となるエンジン１やその他ハードウェアの基本構成については、第１の実施の形態と共通なので説明を割愛する。
【０１２９】
ここで、図７は、燃料添加開始からのフィルタ２０の温度推移を示したタイムチャート図である。
【０１３０】
本実施の形態では、燃料添加開始からフィルタ２０の温度が目標温度に到達するまでの期間（以下、目標期間とする）であって、例えば燃料添加開始からの所定の期間（以下、対象期間とする）のフィルタ２０の昇温量に着目する。
【０１３１】
先ず、ＣＰＵ３５１は、対象期間中の目標昇温量を算出する。対象期間中の目標昇温量は、目標期間に対する対象期間の割合を最終的な目標となるフィルタ２０の昇温量に乗じて求められる。
【０１３２】
次に、対象期間中にフィルタ２０が実際に温度上昇した昇温量を求める。ここで、ＣＰＵ３５１は、排気温度センサ２４の出力信号を読み込み、フィルタ２０の温度を推定する。また、フィルタ２０の温度は、吸入空気量（エアフローメータ１１の出力信号）、回転数、負荷、燃料噴射量等から推定することもできる。更に、予め実験により求めた値をマップ化してフィルタ２０の温度を求めても良く、フィルタ２０に温度センサを設けて直接該フィルタ２０の温度を測定するようにしても良い。
【０１３３】
このようにして求めた対象期間中の目標昇温量を実際の昇温量で除することにより求められる値は、第１の実施の形態において算出される燃料添加量の補正係数と略同一となる。従って、第１の実施の形態と同様にして以後の燃料添加量を補正することが可能である。
【０１３４】
このように、本実施の形態では、フィルタ２０の昇温途中であっても燃料添加量の補正係数を算出することが可能となる。
【０１３５】
尚、図８は、対象期間をフィルタ２０の昇温途中であって図７とは異なる期間に対象期間を設定した図である。図８に示すように燃料添加量の補正係数を算出するための対象期間は、目標期間内であれば、任意の期間を設定することができ、対象期間の長さも任意に設定可能である。
【０１３６】
また、本実施の形態では、吸蔵還元型ＮＯx触媒からのＮＯx還元時の燃料添加量の補正方法について述べたが、吸蔵還元型ＮＯx触媒昇温後のＳＯx被毒回復制御における燃料添加量についても同様に補正することが可能である。
【０１３７】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、触媒の実際の温度と目標温度とに基づいて触媒昇温時の還元剤添加量を補正することができる。従って、ＮＯx還元、ＳＯx被毒回復等を行うときに目標となる還元剤の量と実際に供給される還元剤の量との差異を小さくすることが可能となり、空燃比を精度良く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置を適用するエンジンとその吸排気系とを併せ示す概略構成図である。
【図２】  （Ａ）は、パティキュレートフィルタの横方向断面を示す図である。（Ｂ）は、パティキュレートフィルタの縦方向断面を示す図である。
【図３】  ＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図４】  フィルタの昇温量と単位吸入空気量あたりの燃料添加量との関係を示す図である。
【図５】  フィルタの目標温度、実際の温度、及びベース温度の時間推移を示すタイムチャート図である。
【図６】  補正係数と反映係数との関係を示した図である。
【図７】  第２の実施の形態による目標昇温量と実際の昇温量との関係を示した図である。
【図８】  第２の実施の形態による目標昇温量と実際の昇温量との関係を示した図である。
【符号の説明】
１・・・・エンジン
１ａ・・・クランクプーリ
２・・・・気筒
３・・・・燃料噴射弁
４・・・・コモンレール
４ａ・・・コモンレール圧センサ
５・・・・燃料供給管
６・・・・燃料ポンプ
６ａ・・・ポンププーリ
８・・・・吸気枝管
９・・・・吸気管
１８・・・排気枝管
１９・・・排気管
２０・・・パティキュレートフィルタ
２１・・・排気絞り弁
２４・・・排気温度センサ
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
３１・・・遮断弁
３３・・・クランクポジションセンサ
３５・・・ＥＣＵ
３６・・・アクセル開度センサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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