排气净化系统

摘要

包括：NOx吸收还原型催化剂(32)，其在排气稀燃状态下吸收排气中的NOx，并且在排气浓燃状态下对已吸收的NOx进行还原净化；以及NOx净化浓燃控制部(140)，其通过以预定的间隔重复进行远后喷射及排气管喷射中至少一个的燃料喷射控制来使排气成为浓燃状态，从而使已被NOx吸收还原型催化剂(32)吸收的NOx还原净化。

权利要求

1.一种排气净化系统，包括：

NOx吸收还原型催化剂，其被设置于内燃机的排气通道中，在排气稀燃状态下吸收排气中的NOx，并且在排气浓燃状态下使已吸收的NOx还原净化，以及NOx净化控制部件，其通过以预定的间隔重复进行远后喷射及排气管喷射中至少一个的燃料喷射控制来使排气成为浓燃状态，从而使已被上述NOx吸收还原型催化剂吸收的NOx还原净化，上述排气净化系统的特征在于，

进一步包括禁止部件，其在基于油门操作的燃料喷射量为下限阈值以下的情况下，禁止执行NOx净化；

上述禁止部件在上述NOx净化的执行期间中不应用上述NOx净化的禁止执行；

上述NOx净化控制部件包括NOx净化开始处理部、和NOx净化禁止处理部；

上述NOx净化开始处理部被构成为判断多个开始条件，包括：第2开始条件，上述NOx吸收还原型催化剂的NOx吸收量推定值增加到预定的吸收量阈值以上，第3开始条件，在上述NOx吸收还原型催化剂中的NOx净化率降低到预定的净化率阈值以下，以及第7开始条件，上述NOx吸收还原型催化剂低于预定的催化剂温度阈值的低温状态在整个预定时间中持续；

上述NOx净化开始处理部被构成为设定用于识别是基于哪个开始条件执行的NOx净化的识别标志；

其中，上述NOx净化禁止处理部被构成为判断第4禁止条件，该第4禁止条件是缸内喷射器的除了远后喷射之外的燃料喷射量比预定的下限喷射量阈值少；

上述NOx净化禁止处理部进一步被构成为基于上述识别标志来识别NOx净化的种别，在上述第2开始条件、上述第3开始条件、以及上述第7开始条件下执行NOx净化中不应用上述第4禁止条件。

2.如权利要求1所述的排气净化系统，其中，

上述NOx净化控制部件设定上述燃料喷射控制的间隔，以便在由先进行的燃料喷射控制导致的上述NOx吸收还原型催化剂的升温中进行下次燃料喷射控制。

3.如权利要求1或2所述的排气净化系统，其中，

上述NOx净化控制部件将从第1次燃料喷射控制起到第2次燃料喷射控制为止的间隔，设定为比从第2次燃料喷射控制起到第3次燃料喷射控制为止的间隔长的期间。

4.如权利要求1或2所述的排气净化系统，其中，

进一步包括NOx吸收量推定部件，其推定上述NOx吸收还原型催化剂的NOx吸收量；

上述NOx净化控制部件将上述燃料喷射控制进行比将上述NOx吸收量推定部件所推定的上述NOx吸收量的NOx还原净化所需的次数更多的次数。

5.一种排气净化系统，包括：

NOx吸收还原型催化剂，其被设置于内燃机的排气通道中，在排气稀燃状态下吸收排气中的NOx，并且在排气浓燃状态下还原净化已吸收的NOx，以及控制单元；

上述控制单元进行动作，以便执行以下的处理：

NOx净化控制处理，通过以预定的间隔重复进行远后喷射及排气管喷射中至少一个的燃料喷射控制来使排气成为浓燃状态，从而使已被上述NOx吸收还原型催化剂吸收的NOx还原净化，上述排气净化系统的特征在于，

上述控制单元设定上述燃料喷射控制的间隔，以便在上述NOx净化控制处理中，在由先进行的燃料喷射控制导致的上述NOx吸收还原型催化剂的升温中进行下次燃料喷射控制，上述NOx净化控制处理包括NOx净化开始处理、和NOx净化禁止处理；

上述NOx净化开始处理判断多个开始条件，包括：

第2开始条件，上述NOx吸收还原型催化剂的NOx吸收量推定值增加到预定的吸收量阈值以上，第3开始条件，在上述NOx吸收还原型催化剂中的NOx净化率降低到预定的净化率阈值以下，以及第7开始条件，上述NOx吸收还原型催化剂低于预定的催化剂温度阈值的低温状态在整个预定时间中持续；

上述NOx净化开始处理设定用于识别是基于哪个开始条件执行的NOx净化的识别标志；

其中，上述NOx净化禁止处理判断第4禁止条件，该第4禁止条件是缸内喷射器的除了远后喷射之外的燃料喷射量比预定的下限喷射量阈值少；

上述NOx净化禁止处理基于上述识别标志来识别NOx净化的种别，在上述第2开始条件、上述第3开始条件、以及上述第7开始条件下执行NOx净化中不应用上述第4禁止条件。

6.如权利要求5所述的排气净化系统，其中，

上述控制单元在上述NOx净化控制处理中，将从第1次燃料喷射控制起到第2次燃料喷射控制为止的间隔设定为比从第2次燃料喷射控制起到第3次燃料喷射控制为止的间隔长的期间。

7.如权利要求5或6所述的排气净化系统，其中，

上述控制单元进一步执行推定上述NOx吸收还原型催化剂的NOx吸收量的NOx吸收量推定处理；

上述控制单元在上述NOx净化控制处理中，将上述燃料喷射控制进行比将上述NOx吸收量推定处理所推定的上述NOx吸收量的NOx还原净化所需的次数更多的次数。

8.如权利要求5或6所述的排气净化系统，其中，

上述控制单元在基于油门操作的燃料喷射量为下限阈值以下的情况下，进一步执行禁止执行NOx净化的禁止处理；

上述控制单元在上述NOx净化控制处理的执行期间中不执行上述禁止处理。

说明书

排气净化系统

技术领域

[0001] 本发明涉及排气净化系统。

背景技术

[0002] 以往，作为对从内燃机排出的排气中的氮化物(NOx)进行还原净化的催化剂，已知NOx吸收还原型催化剂。NOx吸收还原型催化剂在排气为稀燃环境时吸收排气中含有的NOx，并且，在排气是浓燃环境时用排气中含有的烃通过还原净化将已吸收的NOx无害化并排放出去。因此，在催化剂的NOx吸收量达到了预定量的情况下，为了恢复NOx吸收能力，需要定期进行通过排气管喷射或远后喷射的燃料喷射控制来使排气成为浓燃状态的所谓NOx净化(例如，参照专利文献1、2)。

[0003] 现有技术文献

[0004] 专利文献

[0005] 专利文献1：日本特开2008-202425号公报

[0006] 专利文献2：日本特开2007-16713号公报

发明内容

[0007] 发明要解决的课题

[0008] 若通过燃料喷射控制使排气成为浓燃状态，则排气温度或NOx吸收还原型催化剂的温度上升，NOx的还原效率也会提高。在不能于1次燃料喷射控制中还原净化由NOx吸收还原型催化剂储存的全部NOx的情况下，就变为在下次以后的燃料喷射控制中还原净化剩余的NOx。此处，在先进行的燃料喷射控制与后进行的燃料喷射控制的间隔空开过大的情况下，存在排气或NOx吸收还原型催化剂的温度在后进行的燃料喷射控制开始时间点降低，NOx的还原效率受到损害这样的问题。

[0009] 本公开的排气净化系统的目的在于，高效地还原净化已由NOx吸收还原型催化剂吸收的NOx。

[0010] 用于解决课题的手段

[0011] 本公开的排气净化系统包括：包括：NOx吸收还原型催化剂，其被设置于内燃机的排气通道中，在排气稀燃状态下吸收排气中的NOx，并且在排气浓燃状态下使已吸收的NOx还原净化，以及NOx净化控制部件，其通过以预定的间隔重复进行远后喷射及排气管喷射中至少一个的燃料喷射控制来使排气成为浓燃状态，从而使已被上述NOx吸收还原型催化剂吸收的NOx还原净化。

[0012] 此外，本公开的排气净化系统包括：NOx吸收还原型催化剂，其被设置于内燃机的排气通道中，在排气稀燃状态下吸收排气中的NOx，并且在排气浓燃状态下还原净化已吸收的NOx，以及控制单元；

[0013] 上述控制单元进行动作，以便执行以下的处理：NOx净化控制处理，通过以预定的间隔重复进行远后喷射及排气管喷射中至少一个的燃料喷射控制来使排气成为浓燃状态，从而使已被上述NOx吸收还原型催化剂吸收的NOx还原净化。

[0014] 发明效果

[0015] 根据本公开的排气净化系统，能够高效地还原净化已被NOx吸收还原型催化剂吸收的NOx。

[0016] 附图的简要说明

[0017] 图1是表示本实施方式的排气净化系统的整体构成图。

[0018] 图2是表示本实施方式的NOx净化控制部的功能框图。

[0019] 图3是说明本实施方式的NOx净化控制的时序图。

[0020] 图4是表示本实施方式的NOx净化控制的开始处理的框图。

[0021] 图5是表示本实施方式的NOx净化控制的禁止处理的框图。

[0022] 图6是表示本实施方式的NOx净化稀燃控制时的MAF目标值的设定处理的框图。

[0023] 图7是表示本实施方式的NOx净化浓燃控制时的目标喷射量的设定处理的框图。

[0024] 图8是说明在NOx吸收量增加时执行的NOx净化浓燃控制的时序图。

[0025] 图9是说明在NOx的最佳净化条件下执行的NOx净化浓燃控制的时序图。

[0026] 图10是说明在NOx净化催化剂的低活性温度下执行的NOx净化浓燃控制的时序图。

[0027] 图11是表示本实施方式的喷射器的喷射量学习校正的处理的框图。

[0028] 图12是说明本实施方式的学习校正系数的运算处理的流程图。

[0029] 图13是表示本实施方式的MAF校正系数的设定处理的框图。

具体实施方式

[0030] 以下，基于附图说明本发明的一实施方式的排气净化系统。

[0031] 如图1所示，在作为内燃机的一个例子的柴油引擎(以下，简称为引擎)10的各气缸中，分别设置有将由未图示的共轨(Common Rail)蓄压的高压燃料向各气缸内直接喷射的喷射器11。这些各喷射器11的燃料喷射量或燃料喷射定时根据从电子控制单元(以下，称为ECU(Exhaust Gas Recirculation：排气再循环))50输入的指示信号而被控制。

[0032] 在引擎10的进气歧管10A上连接有导入新气的进气通道12，在排气歧管10B上连接有将排气向外部导出的排气通道13。在进气通道12中，从进气上游侧起依次设置有空气过滤器14、吸入空气量传感器(以下，称为MAF(Mass Air Flow：空气流量)传感器)40、可变容量型增压器20的压缩机20A、中冷器15、进气节气门16等。在排气通道13中，从排气上游侧起依次设置有可变容量型增压器20的涡轮20B、排气后处理装置30等。另外，在图1中，附图标记41表示引擎转速传感器，附图标记42表示油门开度传感器，附图标记46表示增压压力传感器。

[0033] EGR装置21包括：EGR通道22，其连接排气歧管10B和进气歧管10A；EGR冷却器23，其冷却EGR气体；以及EGR阀24，其调整EGR量。

[0034] 排气后处理装置30是通过在外壳30A内从排气上游侧起依次配置氧化催化剂31、NOx吸收还原型催化剂32、颗粒过滤器(以下，简称为过滤器)33而构成的。此外，在比氧化催化剂31靠上游侧的排气通道13中，设置有根据从ECU50输入的指示信号向排气通道13内喷射未燃燃料(主要是HC)的排气管喷射装置34。

[0035] 氧化催化剂31例如是通过在蜂窝结构体等陶瓷制承载体表面承载氧化催化剂成分而形成的。若通过排气管喷射装置34或喷射器11的远后喷射向氧化催化剂31供给未燃燃料，则氧化催化剂31将该未燃燃料氧化而使排气温度上升。

[0036] NOx吸收还原型催化剂32例如是通过在蜂窝结构体等陶瓷制承载体表面承载碱金属等而形成的。该NOx吸收还原型催化剂32在排气空燃比为稀燃状态时吸收排气中的NOx，并且，在排气空燃比为浓燃状态时用排气中含有的还原剂(HC等)来对已吸收的NOx进行还原净化。

[0037] 过滤器33例如是通过将由多孔质性的分隔壁划分的多个单元沿着排气的流动方向配置并将这些单元的上游侧和下游侧交替地孔封闭而形成的。过滤器33在分隔壁的细孔或表面捕集排气中的PM，并且，若PM堆积推定量达到预定量，则被执行将该PM燃烧除去的所谓的过滤器强制再生。通过利用排气管喷射或远后喷射向上游侧的氧化催化剂31供给未燃燃料，并将流入到过滤器33的排气温度升温到PM燃烧温度，从而进行过滤器强制再生。

[0038] 第1排气温度传感器43被设置在比氧化催化剂31靠上游侧的位置，检测向氧化催化剂31流入的排气温度(催化剂入口温度)。第2排气温度传感器44被配置在NOx吸收还原型催化剂32与过滤器33之间，检测向过滤器33流入的排气温度。NOx/λ传感器45被设置在比过滤器33靠下游侧的位置，对通过了NOx吸收还原型催化剂32的排气的NOx值及λ值(以下，也称为空气过剩率)进行检测。

[0039] ECU50进行引擎10等的各种控制，被构成为包括公知的CPU、ROM、RAM、输入接口、输出接口等。为了进行这些各种控制，传感器类40～46的传感器值被输入到ECU50中。此外，ECU50中作为其一部分功能要素而具有NOx净化控制部100、MAF追随控制部200、喷射量学习校正部300、以及MAF校正系数运算部400。这些各功能要素作为被包含在作为一体硬件的ECU50中的要素来说明，但是，还能够将这些之中的任何一部分设置为单独的硬件。

[0040] [NOx净化控制]

[0041] NOx净化控制部100执行NOx净化控制，在该NOx净化控制中，通过使排气成为浓燃环境以通过还原净化将已被NOx吸收还原型催化剂32吸收的NOx无害化并排放，从而使NOx吸收还原型催化剂32的NOx吸收能力恢复。

[0042] 在本实施方式中，如图2所示，NOx净化控制部100中作为其一部分的功能要素包括NOx净化开始处理部110、NOx净化禁止处理部120、NOx净化稀燃控制部130、以及NOx净化浓燃控制部140。在本实施方式中，NOx净化浓燃控制部140构成本发明的NOx净化控制部件。以下，说明这些各功能要素的细节。

[0043] [NOx净化控制的开始处理]

[0044] 图4是表示由NOx净化开始处理部110进行的开始处理的框图。NOx净化开始处理部110中作为其一部分的功能要素而具有NOx净化开始判定部111、计时器112、NOx吸收量推定部113、吸收量阈值图表114、催化剂温度推定部115、吸收量阈值校正部116、净化率运算部
117、间隔目标值图表118、间隔目标值校正部119、以及劣化程度推定部120。

[0045] NOx净化开始判定部111在下面的条件(1)～(7)的任何一个成立的情况下，以从前次的NOx净化的控制结束起的经过时间经过了从间隔目标值校正部119输入的间隔(阈值时间)的情况为条件，判定为开始NOx净化，并将NOx净化标志FNP设定为激活(FNP＝1)。此外，NOx净化开始判定部111设定用于识别是基于哪个开始条件执行的NOx净化的识别标志(FTYPE)。

[0046] 由NOx净化开始判定部111判定的开始条件例如是如下7个，但是，不限定于这些：(1)输入了来自强制浓燃开关(未图示)的操作信号的第1开始条件、(2)NOx吸收还原型催化剂32的NOx吸收量推定值增加到预定的吸收量阈值(第1吸收量阈值)以上的第2开始条件、(3)在NOx吸收还原型催化剂32中的NOx净化率降低到预定的净化率阈值以下的第3开始条件、(4)NOx吸收量推定值为比第2开始条件的吸收量阈值小的预定的吸收量阈值(第2吸收量阈值)以下，且NOx吸收还原型催化剂32的温度是特别适合于NOx的还原净化的温度区域的第4开始条件、(5)在整个预定期间内都在进行怠速的第5开始条件、(6)引擎10在预定的转速阈值以上旋转，且针对引擎10的负荷为预定的负荷阈值以上的第6开始条件、(7)NOx吸收还原型催化剂32低于预定的催化剂温度阈值的低温状态在整个预定时间中持续的第7开始条件。

[0047] 若这些开始条件的任何一个成立，则NOx净化开始判定部111激活NOx净化标志FNP(FNP＝1)而使NOx净化控制开始(参照图3的时刻t1)。此外，NOx净化开始判定部111输出表示已成立的开始条件的识别标志(FTYPE)。

[0048] 第2开始条件的判定所使用的NOx吸收量推定值m＿NOx由NOx吸收量推定部113推定。NOx吸收量推定值m＿NOx基于例如包含引擎10的运转状态或NOx/λ传感器45的传感器值等作为输入信号的图表或模型公式等来运算即可。NOx吸收量阈值STR＿thr＿NOx由基于NOx吸收还原型催化剂32的催化剂推定温度Temp＿LNT而被参照的吸收量阈值图表114设定。催化剂推定温度Temp＿LNT由催化剂温度推定部115来推定。催化剂推定温度Temp＿LNT基于例如由第1排气温度传感器43检测的氧化催化剂31的入口温度、在氧化催化剂31及NOx吸收还原型催化剂
32的内部的HC、CO发热量等来推定即可。

[0049] 另外，基于吸收量阈值图表114设定的NOx吸收量阈值STR＿thr＿NOx由吸收量阈值校正部116校正。吸收量阈值校正部116通过对NOx吸收量阈值STR＿thr＿NOx乘以由劣化程度推定部120求出的劣化校正系数(劣化程度)从而对其进行校正。劣化校正系数基于例如在NOx吸收还原型催化剂32内部的HC、CO发热量降低、NOx吸收还原型催化剂32的热经历、NOx吸收还原型催化剂32的NOx净化率降低、车辆行驶距离等来求出。

[0050] 第3开始条件的判定所使用的NOx净化率NOx＿pur％由净化率运算部117运算。NOx净化率NOx＿pur％例如通过对由NOx/λ传感器45检测的催化剂下游侧的NOx量除以根据引擎10的运转状态等推定的催化剂上游侧的NOx排出量从而求出。

[0051] 第4开始条件或第7开始条件的判定所使用的NOx吸收量推定值m＿NOx由NOx吸收量推定部113推定，NOx吸收还原型催化剂32的催化剂推定温度Temp＿LNT由催化剂温度推定部115推定。第5开始条件或第6开始条件的判定所使用的引擎10的转速或引擎10的负荷基于从引擎转速传感器41或油门开度传感器42输入的检测信号来取得。

[0052] 各开始条件的判定所使用的间隔目标值Int＿tgr由基于引擎转速Ne及油门开度Q而被参照的间隔目标值图表118设定。该间隔目标值Int＿tgr由间隔目标值校正部119校正。间隔目标值校正部119执行NOx吸收还原型催化剂32的劣化程度变得越大则使其越缩短的缩短校正。该缩短校正是通过对NOx吸收量阈值STR＿thr＿NOx乘以由劣化程度推定部120求出的劣化校正系数(劣化程度)从而进行的。此外，各开始条件的判定所使用的间隔(从前次NOx净化控制结束起的经过时间)由计时器112计时。

[0053] [NOx净化控制的禁止处理]

[0054] 图5是表示由NOx净化禁止处理部120进行的禁止处理的框图。若以下的禁止条件(1)～(8)的任何一个成立，则NOx净化禁止处理部120激活NOx净化禁止标志FPro＿NP(FPro＿NP＝1)，禁止执行NOx净化控制。

[0055] 由NOx净化禁止处理部120判定的禁止条件是例如以下8个：(1)引擎转速Ne比预定的上限转速阈值Ne＿max高的第1禁止条件、(2)引擎转速Ne比预定的下限转速阈值Ne＿min低的第2禁止条件、(3)缸内喷射器11的燃料喷射量Qfnl＿corrd(除了远后喷射之外)比预定的上限喷射量阈值Q＿max多的第3禁止条件、(4)缸内喷射器11的燃料喷射量Qfnl＿corrd(除了远后喷射之外)比预定的下限喷射量阈值Q＿min少的第4禁止条件、(5)引擎10为预定的高负荷运转状态，且执行增压压力反馈控制(空气系统开环控制)的第5禁止条件、(6)在刚开始NOx净化控制后引擎10有可能成为使燃料喷射停止的用电机带动状态的第6禁止条件、(7)根据排气喷射器34的最大极限喷射量Qexh＿max推定的能到达的排气空气过剩率推定值λest＿max变得比由NOx净化浓燃控制部140设定的空气过剩率目标值λNPR＿Trgt(第2目标空气过剩率)高的第7禁止条件、(8)NOx吸收还原型催化剂32的催化剂温度低于预定的催化剂活性温度的第8禁止条件。

[0056] 对于这些禁止条件中的禁止条件(1)～(5)，基于禁止判定图表120A来判定。该禁止判定图表120A是基于引擎转速Ne及燃料喷射量Q(油门开度)而被参照的二维图表，作为固定值(一定值)而设定有预先通过实验等取得的上限转速阈值线Ne＿max＿L、下限转速阈值线Ne＿min＿L、上限喷射量阈值线Q＿max＿L、及下限喷射量阈值线Q＿min＿L。此外，在禁止判定图表120A中，设定有增压压力反馈控制线FB＿max＿L，在燃料喷射量Q比增压压力反馈控制线FB＿max＿L变多的区域中，执行基于增压压力传感器46的传感器值来对可变容量型增压器20的开度进行反馈控制的增压压力反馈控制。因此，NOx净化禁止处理部120基于该增压压力反馈控制线FB＿max＿L来判定是否执行增压压力反馈控制。

[0057] 对于禁止条件(6)，基于NOx净化的开始条件成立时的缸内喷射器11的燃料喷射量变化来判定。对于禁止条件(7)，基于被预先存储在ECU50的存储器中的排气喷射器34的最大极限喷射量Qexh＿max来判定。对于禁止条件(8)，基于由上述的催化剂温度推定部115推定的催化剂温度Temp＿LNT来判定。

[0058] 另外，NOx净化禁止处理部120基于从NOx净化开始处理部110输入的识别标志(FTYPE)来识别开始条件成立的NOx净化的种别。然后，根据所识别出的NOx净化的种别来选择应用的禁止条件。例如，在基于来自强制浓燃开关的操作信号的第1开始条件下，将第1～第8禁止条件全部设为应用对象。在基于NOx吸收还原型催化剂32的NOx吸收量的第2开始条件下，在NOx净化执行中不应用第4禁止条件。同样，在基于在NOx吸收还原型催化剂32中的NOx净化率已降低的情况的第3开始条件下，也在NOx净化执行中不应用第4禁止条件。此外，在基于NOx吸收还原型催化剂32的低温状态持续的情况的第7开始条件下，不应用第8禁止条件。此外，在基于第7开始条件的NOx净化执行中不应用第4禁止条件。

[0059] 由此，能够选择与NOx净化的种别相应的适当的处理，在特定种类的NOx净化控制中，能够抑制因控制在途中被中止而引起的徒劳的燃料消耗。

[0060] [NOx净化稀燃控制]

[0061] 若NOx净化标志FNP被激活，则NOx净化稀燃控制部130执行使空气过剩率从正常运转时(例如，约1.5)降低到比理论空燃比相当值(约1.0)靠稀燃侧的第1目标空气过剩率(例如，约1.3)的NOx净化稀燃控制。以下，说明NOx净化稀燃控制的细节。

[0062] 图6是表示NOx净化稀燃控制时的MAF目标值MAFNPL＿Trgt的设定处理的框图。第1目标空气过剩率设定图表131是基于引擎转速Ne及油门开度Q而被参照的图表，预先基于实验等设定有与这些引擎转速Ne及油门开度Q对应的NOx净化稀燃控制时的空气过剩率目标值λNPL＿Trgt(第1目标空气过剩率)。

[0063] 首先，将引擎转速Ne及油门开度Q作为输入信号而从第1目标空气过剩率设定图表131读取NOx净化稀燃控制时的空气过剩率目标值λNPL＿Trgt，输入到MAF目标值运算部132。进一步，在MAF目标值运算部132中，基于以下的算式(1)来运算NOx净化稀燃控制时的MAF目标值MAFNPL＿Trgt。

[0064] MAFNPL＿Trgt＝λNPL＿Trgt×Qfnl＿corrd×RoFuel×AFRsto/Maf＿corr…(1)[0065] 在算式(1)中，Qfnl＿corrd表示后述的被学习校正后的燃料喷射量(除了远后喷射之外)，RoFuel表示燃料比重，AFRsto表示理论空燃比，Maf＿corr表示后述的MAF校正系数。

[0066] 若NOx净化标志FNP变成激活(参照图3的时刻t1)，则将由MAF目标值运算部132运算出的MAF目标值MAFNPL＿Trgt输入到斜度处理部133。斜度处理部133将引擎转速Ne及油门开度Q作为输入信号而从各斜度系数图表133A、133B读取斜度系数，并且，将附加了该斜度系数的MAF目标斜度值MAFNPL＿Trgt＿Ramp输入到阀控制部134。

[0067] 阀控制部134为了使得从MAF传感器40输入的实际MAF值MAFAct达到MAF目标斜度值MAFNPL＿Trgt＿Ramp，而执行将进气节气门16向闭侧节流，并且，将EGR阀24向开侧打开的反馈控制。

[0068] 这样，在本实施方式中，基于从第1目标空气过剩率设定图表131读取的空气过剩率目标值λNPL＿Trgt、和各喷射器11的燃料喷射量来设定MAF目标值MAFNPL＿Trgt，并基于该MAF目标值MAFNPL＿Trgt来反馈控制空气系统动作。由此，不必在NOx吸收还原型催化剂32的上游侧设置λ传感器，或者，即使在NOx吸收还原型催化剂32的上游侧设置有λ传感器的情况下，也不必使用该λ传感器的传感器值，就能够有效地使排气降低到NOx净化稀燃控制所需的期望的空气过剩率。

[0069] 此外，通过将学习校正后的燃料喷射量Qfnl＿corrd用作各喷射器11的燃料喷射量，从而能够用前馈控制来设定MAF目标值MAFNPL＿Trgt，能够有效地排除各喷射器11的经年劣化或特性变化等的影响。

[0070] 此外，通过对MAF目标值MAFNPL＿Trgt附加根据引擎10的运转状态而设定的斜度系数，从而能够有效地防止因吸入空气量的急剧变化而导致的引擎10的缺火或因力矩变动而导致的驾驶性的恶化等。

[0071] [NOx净化浓燃控制的燃料喷射量设定]

[0072] 若NOx净化标志FNP被激活，则NOx净化浓燃控制部140执行使空气过剩率从第1目标空气过剩率降低到浓燃侧的第2目标空气过剩率(例如，约0.9)的NOx净化浓燃控制。以下，说明NOx净化浓燃控制的细节。

[0073] 图7是表示NOx净化浓燃控制中的排气管喷射或远后喷射的目标喷射量QNPR＿Trgt(每单位时间的喷射量)的设定处理的框图。第2目标空气过剩率设定图表145是基于引擎转速Ne及油门开度Q而被参照的图表，预先基于实验等设定有与这些引擎转速Ne及油门开度Q对应的NOx净化浓燃控制时的空气过剩率目标值λNPR＿Trgt(第2目标空气过剩率)。

[0074] 首先，将引擎转速Ne及油门开度Q作为输入信号而从第2目标空气过剩率设定图表145读取NOx净化浓燃控制时的空气过剩率目标值λNPR＿Trgt并输入到喷射量目标值运算部
146。进一步，在喷射量目标值运算部146中，基于以下的算式(2)来运算NOx净化浓燃控制时的目标喷射量QNPR＿Trgt。

[0075] QNPR＿Trgt＝MAFNPL＿Trgt×Maf＿corr/(λNPR＿Trgt×RoFuel×AFRsto)－Qfnl＿corrd…(2)[0076] 在算式(2)中，MAFNPL＿Trgt是NOx净化稀燃MAF目标值，被从上述的MAF目标值运算部132输入。此外，Qfnl＿corrd表示后述的被学习校正后的MAF追随控制应用前的燃料喷射量(除了远后喷射之外)，RoFuel表示燃料比重，AFRsto表示理论空燃比，Maf＿corr表示后述的MAF校正系数。

[0077] 此外，在从NOx净化开始处理部110输入的识别标志(FTYPE)表示执行使燃料喷射以预定的间隔重复进行的NOx净化浓燃控制的开始条件(后述)的情况下，喷射量目标值运算部146参照单位喷射时间图表147和连续喷射间隔图表148，设定单位喷射时间和单位喷射彼此的间隔。

[0078] 若NOx净化标志FNP变成激活，则将由喷射量目标值运算部146运算的目标喷射量QNPR＿Trgt作为喷射指示信号发送到排气管喷射装置33或各喷射器11(图3的时刻t1)。在上述的开始条件中的第1开始条件(强制浓燃开关)、第5开始条件(怠速)、第6开始条件(引擎10的高旋转高负荷)下，执行通常的NOx净化浓燃控制。因此，喷射指示信号被持续，直到NOx净化标志FNP由于NOx净化浓燃控制的结束判定而被关闭(图3的时刻t3)为止。

[0079] 另一方面，在第2开始条件(NOx吸收量增加)、第3开始条件(NOx净化率降低)、第7开始条件(催化剂低温时)下，进行基于从单位喷射时间图表147和连续喷射间隔图表148取得的单位喷射时间和间隔的NOx净化连续浓燃控制。此外，在第4开始条件(最佳净化条件)的NOx净化浓燃控制中，由于NOx吸收还原型催化剂32的NOx吸收量比其它开始条件少，所以在短时间内喷射少量的燃料。在后说明基于这些开始条件的NOx净化浓燃控制。

[0080] 这样，在本实施方式中，基于从第2目标空气过剩率设定图表145读取的空气过剩率目标值λNPR＿Trgt、和各喷射器11的燃料喷射量来设定目标喷射量QNPR＿Trgt。由此，不必在NOx吸收还原型催化剂32的上游侧设置λ传感器，或者，即使在NOx吸收还原型催化剂32的上游侧设置有λ传感器的情况下，也不必使用该λ传感器的传感器值，就能够有效地使排气降低到NOx净化浓燃控制所需的期望的空气过剩率。

[0081] 此外，通过将学习校正后的燃料喷射量Qfnl＿corrd用作各喷射器11的燃料喷射量，从而能够用前馈控制来设定目标喷射量QNPR＿Trgt，能够有效地排除各喷射器11的经年劣化或特性变化等的影响。

[0082] [第2开始条件下的NOx净化浓燃控制]

[0083] 图8是说明第2开始条件(NOx吸收量增加)下的NOx净化浓燃控制的图。在图8的例子中，由NOx吸收量推定部113推定出的NOx吸收量(NOx吸收量推定值m＿NOx)为NOx吸收量阈值STR＿thr＿NOx以上。此外，由催化剂温度推定部115推定出的催化剂温度为基于标准的催化剂活性温度决定的催化剂温度阈值Temp＿cat＿std以上。并且，基于油门操作的燃料喷射量为喷射量阈值Q＿thr＿std以上，且该燃料喷射量稳定(燃料喷射量的变动收敛在预定的阈值范围内)。此外，由计时器112计时的间隔为由间隔目标值校正部119校正后的间隔目标值以上。基于这些，NOx净化开始处理部110判定为第2开始条件成立，NOx净化浓燃控制部140(NOx净化控制部件)执行与第2开始条件对应的NOx净化浓燃控制。

[0084] 在该NOx净化浓燃控制中，NOx净化浓燃控制部140通过以预定的间隔重复进行远后喷射及排气管喷射中至少一个的燃料喷射控制，从而执行使排气成为浓燃状态的连续浓燃喷射。如上所述，在该连续浓燃喷射中，基于从单位喷射时间图表147取得的单位喷射时间和从连续喷射间隔图表148取得的间隔来控制燃料的喷射。

[0085] 在图8的例子中，重复4次进行预定量的燃料的喷射(单位喷射)。单位喷射的重复次数是基于由NOx吸收量推定部113(NOx吸收量推定部件)推定的NOx吸收量推定值m＿NOx和由喷射量目标值运算部146运算的目标喷射量QNPR＿Trgt而决定的。

[0086] 在本实施方式中，除了在用目标喷射量QNPR＿Trgt的燃料将推定吸收量的NOx还原净化的情况下需要的喷射次数之外，还追加1次喷射。用图8的例子来说明，在为了将推定吸收量的NOx还原净化，在将目标喷射量QNPR＿Trgt的燃料重复3次喷射即可时，重复4次喷射。增加了喷射次数的理由在于，由于NOx吸收量是推定值，所以可能含有误差，通过增加喷射次数，能够可靠地将已被吸收的NOx还原净化。其结果，能够将NOx吸收量重置为初始值(例如0)，能够提高净化以后的吸收量推定精度。另外，追加的喷射次数不限于1次，能够决定为任意的次数。即，对于燃料的单位喷射控制，只要进行比为了将由NOx吸收量推定部113推定的NOx吸收量的NOx还原净化而需要的次数多的次数即可。

[0087] 此外，关于从在先的单位喷射控制的结束到后面的单位喷射控制的开始为止的间隔△Int＿1～△Int＿3，被设定为在由先进行的单位喷射控制导致的

[0088] NOx吸收还原型催化剂32的升温中进行下一单位喷射控制。除此之外，关于各间隔△Int＿1～△Int＿3，根据从连续浓燃喷射的开始(时刻t1)起的经过时间来决定。在图8的例子中，将第1次和第2次的单位喷射控制之间的间隔△Int＿1设定得比第2次和第3次的单位喷射控制之间的间隔△Int＿2长。此外，将第3次和第4次的单位喷射控制之间的间隔△Int＿3设定得比间隔△Int＿2短。

[0089] 这是因为，尽管通过单位喷射控制而NOx吸收还原型催化剂32被升温，但是，从连续浓燃喷射的开始起的经过时间越变长而升温速度越变高。通过根据该升温速度来设定间隔△Int＿1～△Int＿3，从而在温度因在先的单位喷射控制而充分上升了的定时开始由下一单位喷射控制导致的温度上升，因此，能够高效地使NOx吸收还原型催化剂32升温，能够提高NOx的还原效率。

[0090] 另外，优选的是，在该连续浓燃喷射的执行期间，设为能够随着时间而变更空气过剩率目标值λNPR＿Trgt(第2目标空气过剩率)。即，优选根据燃料的单位喷射的执行次数从第1目标空气过剩率侧接近第2目标空气过剩率的最终目标值。

[0091] 这样，在本实施方式中，由于在NOx吸收量增加了的状态的第2开始条件下执行连续浓燃控制，所以能够提高NOx的还原效率。此外，由于单位喷射控制的间隔△Int＿1～△Int＿3被设定为，在由在先进行的单位喷射控制导致的NOx吸收还原型催化剂32的升温中进行下一单位喷射控制，所以能够在短时间内高效地使NOx吸收还原型催化剂32的温度上升。此外，由于将间隔△Int＿1设定得比间隔△Int＿2长，所以能够结合催化剂温度的上升来执行第2次以后的单位喷射控制。

[0092] 此外，由于以从前次进行的NOx净化浓燃控制结束起经过了由间隔目标值校正部119校正后的间隔目标值以上的时间的情况为条件，进行第2开始条件下的NOx净化浓燃控制，所以能够确保该NOx净化浓燃控制所需要的执行间隔，能够抑制徒劳的燃料消耗。并且，由于该NOx净化浓燃控制在基于油门操作的燃料喷射量稳定的状态下进行，所以能够精度良好地将空气过剩率向目标值调整。

[0093] 以上，说明了与第2开始条件对应的NOx净化浓燃控制，但是，与第3开始条件对应的NOx净化浓燃控制也被同样执行。因此，省略详细的说明。

[0094] [第4开始条件下的NOx净化浓燃控制]

[0095] 图9是说明第4开始条件(最佳净化条件)下的NOx净化浓燃控制的图。在图9的例子中，由NOx吸收量推定部113推定的NOx吸收量(NOx吸收量推定值m＿NOx)比NOx吸收量阈值STR＿thr＿NOx低。此外，由催化剂温度推定部115推定的催化剂温度为基于良好的催化剂活性温度决定的催化剂温度阈值Temp＿cat＿Hi以上。该催化剂温度阈值Temp＿cat＿Hi是比基于标准的催化剂活性温度决定的催化剂温度阈值Temp＿cat＿std高的温度，被决定在NOx吸收还原型催化剂32的NOx的还原净化效率进一步高的温度区域。并且，基于油门操作的燃料喷射量为喷射量阈值Q＿thr＿std以上，且该燃料喷射量稳定(燃料喷射量的变动收敛在预定的阈值范围内)。此外，由计时器112计时的间隔为由间隔目标值校正部119校正后的间隔目标值以上。基于这些，NOx净化开始处理部110判定为第4开始条件成立，NOx净化浓燃控制部140执行与第4开始条件对应的NOx净化浓燃控制(时刻t1～时刻t2)。

[0096] 在该NOx净化浓燃控制中，NOx净化浓燃控制部140以燃料喷射控制中的最低喷射量、或者为了将由NOx吸收量推定部113推定的吸收量的NOx还原净化而需要的最低量，来执行远后喷射及排气管喷射中至少一个的燃料喷射控制。此处，在第4开始条件下的NOx净化浓燃控制中，由于由NOx吸收量推定部113推定的NOx吸收量比NOx吸收量阈值STR＿thr＿NOx低，所以喷射比在基于其它开始条件的NOx净化浓燃控制下喷射的喷射量少的量的燃料。但是，由于催化剂温度为催化剂温度阈值Temp＿cat＿Hi以上，所以NOx吸收还原型催化剂32的催化剂活性充分高。因此，即使是较少量的燃料，也能够高效地将已被吸收的NOx还原净化。

[0097] 这样，在本实施方式中，由于在NOx吸收还原型催化剂32的活性较高的状态下，即使NOx吸收量没有达到NOx吸收量阈值NOx＿thr＿val也进行NOx净化浓燃控制，所以能够用较少量的燃料高效地将已被NOx吸收还原型催化剂32吸收的NOx还原净化。此外，由于NOx净化浓燃控制部140以从前次进行的NOx净化浓燃控制结束起经过了由间隔目标值校正部119校正后的间隔目标值以上的时间的情况为条件，进行第4开始条件下的NOx净化浓燃控制，所以能够确保该NOx净化浓燃控制所需要的执行间隔，能够抑制徒劳的燃料消耗。并且，由于该NOx净化浓燃控制在基于油门操作的燃料喷射量稳定的状态下进行，所以能够高精度地将空气过剩率向目标值调整。

[0098] [第7开始条件下的NOx净化浓燃控制]

[0099] 图10是说明第7开始条件(催化剂低温时)下的NOx净化浓燃控制的图。在图10的例子中，由NOx吸收量推定部113推定的NOx吸收量(NOx吸收量推定值m＿NOx)为NOx吸收量阈值STR＿thr＿NOx以上。此外，由催化剂温度推定部115推定的催化剂温度低于催化剂温度阈值Temp＿cat＿Lo，但是，落入距催化剂温度阈值Temp＿cat＿Lo预定的阈值范围△Temp的范围内。

[0100] 此处，催化剂温度阈值Temp＿cat＿Lo是比基于标准的催化剂活性温度决定的催化剂温度阈值Temp＿cat＿std低的温度，被设定在尽管NOx吸收还原型催化剂32的NOx的还原净化效率不高但是也能够使用的下限的温度区域。阈值范围△Temp被设定在NOx吸收还原型催化剂32的温度能够由于油门操作所引起的排气温度的上升而容易地超过催化剂温度阈值Temp＿cat＿Lo的温度区域。

[0101] 并且，在该例子中，由第1排气温度传感器43检测的催化剂入口温度(向NOx吸收还原型催化剂32流入的排气温度)在时刻t2达到了催化剂温度阈值Temp＿thr＿DOC。此外，在时刻t1～时刻t2，基于油门操作的燃料喷射量为喷射量阈值Q＿thr＿std以上，且该燃料喷射量稳定(燃料喷射量的变动收敛在预定的阈值范围内)。此外，由计时器112计时的间隔为由间隔目标值校正部119校正后的间隔目标值以上。基于这些，NOx净化开始处理部110判定为第7开始条件成立，NOx净化浓燃控制部140执行与第7开始条件对应的NOx净化浓燃控制(时刻t2～时刻t5)。

[0102] 在第7开始条件下的NOx净化浓燃控制中，NOx净化浓燃控制部140与第2开始条件下的NOx净化浓燃控制同样地执行连续浓燃喷射。该连续浓燃喷射也基于从单位喷射时间图表147取得的单位喷射时间和从连续喷射间隔图表148取得的单位喷射时间和间隔来控制燃料的喷射。

[0103] 在图10的例子中，重复2次进行预定量的燃料的喷射(单位喷射)。单位喷射的重复次数是根据催化剂入口温度的上升程度而决定的。例如，在由于基于油门操作的催化剂入口温度的上升而NOx吸收还原型催化剂32的温度大幅超过催化剂温度阈值Temp＿cat＿Lo的情况下，增加喷射次数，在略微超过催化剂温度阈值Temp＿cat＿Lo的程度的情况下，减少喷射次数。因而，单位喷射的次数最低为1次。

[0104] 通过进行这样的控制，在本实施方式中，即使NOx吸收还原型催化剂32的温度低于催化剂温度阈值Temp＿cat＿Lo，在由于基于油门操作的催化剂入口温度的上升而NOx吸收还原型催化剂32的温度超过催化剂温度阈值Temp＿cat＿Lo的情况下，也能够瞄准此瞬间进行NOx净化浓燃控制。由此，即使在NOx吸收还原型催化剂32的低温时，也能够可靠地将已被NOx吸收还原型催化剂32吸收的NOx还原净化。

[0105] 而且，在进行了连续浓燃喷射的情况下，能够结合NOx吸收还原型催化剂32的温度上升来设定在先的单位喷射和后面的单位喷射的间隔△Int，能够高效地使NOx吸收还原型催化剂32的温度上升，进而，能够提高NOx的还原净化率。并且，由于该NOx净化浓燃控制在基于油门操作的燃料喷射量稳定的状态下进行，所以能够高精度地将空气过剩率向目标值调整。

[0106] [MAF追随控制]

[0107] MAF追随控制部80在(1)从通常运转的稀燃状态向NOx净化控制下的浓燃状态的切换期间、及(2)从NOx净化控制下的浓燃状态向通常运转的稀燃状态的切换期间，执行根据MAF变化来对各喷射器11的燃料喷射定时及燃料喷射量进行校正的控制(MAF追随控制)。

[0108] [喷射量学习校正]

[0109] 如图11所示，喷射量学习校正部300具有学习校正系数运算部310、和喷射量校正部320。

[0110] 学习校正系数运算部310在引擎10的稀燃运转时基于由NOx/λ传感器45检测的实际λ值λAct、与推定λ值λEst的误差Δλ来运算燃料喷射量的学习校正系数FCorr。在排气为稀燃状态时，由于排气中的HC浓度非常低，所以，在氧化催化剂31中因HC的氧化反应而导致的排气λ值的变化小到能够忽视的程度。因此，认为通过了氧化催化剂31并由下游侧的NOx/λ传感器45检测的排气中的实际λ值λAct、与从引擎10排出的排气中的推定λ值λEst一致。即，在这些实际λ值λAct与推定λ值λEst产生了误差Δλ的情况下，能够假定为是因对各喷射器11的指示喷射量与实际喷射量之差而导致的误差。以下，基于图12的流程来说明由学习校正系数运算部310进行的使用了该误差Δλ的学习校正系数的运算处理。

[0111] 在在步骤S300中，基于引擎转速Ne及油门开度Q，判定引擎10是否处于稀燃运转状态。如果处于稀燃运转状态，则为了开始学习校正系数的运算，进入步骤S310。

[0112] 在步骤S310中，通过对从推定λ值λEst减去由NOx/λ传感器45检测的实际λ值λAct后的误差Δλ，乘以学习值增益K1及校正灵敏度系数K2，从而运算学习值FCorrAdpt(FCorrAdpt＝(λEst－λAct)×K1×K2)。推定λ值λEst是根据与引擎转速Ne、油门开度Q相应的引擎10的运转状态而推定运算的。此外，校正灵敏度系数K2是将由NOx/λ传感器45检测的实际λ值λAct作为输入信号而从图10所示的校正灵敏度系数图表310A读取的。

[0113] 在步骤S320中，判定学习值FCorrAdpt的绝对值|FCorrAdpt|是否处于预定的校正极限值A的范围内。在绝对值|FCorrAdpt|超过校正极限值A的情况下，本控制被返回而中止本次的学习。

[0114] 在步骤S330中，判定学习禁止标志FPro＿corr是否关闭。作为学习禁止标志FPro＿corr，例如有引擎10的过渡运转时或NOx净化控制时(FNP＝1)等。原因在于，在这些条件成立的状态下，误差Δλ由于实际λ值λAct的变化而变大，不能进行准确的学习。关于引擎10是否处于过渡运转状态，例如基于由NOx/λ传感器45检测的实际λ值λAct的时间变化量，在该时间变化量大于预定的阈值的情况下判定为过渡运转状态即可。

[0115] 在步骤S340中，将基于引擎转速Ne及油门开度Q而被参照的学习值图表310B(参照图10)更新为在步骤S310中运算出的学习值FCorrAdpt。更详细而言，在该学习值图表310B上，设定有根据引擎转速Ne及油门开度Q而划分的多个学习区域。这些学习区域优选越是使用频度多的区域则其范围被设定得越窄，越是使用频度少的区域则其范围被设定得越宽。由此，能够在使用频度较多的区域中提高学习精度，能够在使用频度较少的区域中有效地防止未学习。

[0116] 在步骤S350中，通过对将引擎转速Ne及油门开度Q作为输入信号而从学习值图表310B读取的学习值加上“1”，从而运算学习校正系数FCorr(FCorr＝1+FCorrAdpt)。将该学习校正系数FCorr输入到图11所示的喷射量校正部320。

[0117] 喷射量校正部320通过对引燃喷射QPilot、预喷射QPre、主喷射QMain、后喷射QAfter、远后喷射QPost的各基本喷射量乘以学习校正系数FCorr，从而执行这些燃料喷射量的校正。

[0118] 这样，通过用与推定λ值λEst同实际λ值λAct的误差Δλ相应的学习值来对各喷射器11校正燃料喷射量，从而能够有效地排除各喷射器11的经年劣化或特性变化、个体差等的偏差。

[0119] [MAF校正系数]

[0120] MAF校正系数运算部400运算在NOx净化控制时的MAF目标值MAFNPL＿Trgt或目标喷射量QNPR＿Trgt的设定中所使用的MAF校正系数Maf＿corr。

[0121] 在本实施方式中，各喷射器11的燃料喷射量被基于由NOx/λ传感器45检测的实际λ值λAct与推定λ值λEst的误差Δλ而校正。但是，由于λ是空气与燃料之比，所以，误差Δλ的原因不一定仅限于对各喷射器11的指示喷射量与实际喷射量之差的影响。即，对于λ的误差Δλ，不仅各喷射器11而且MAF传感器40的误差也可能有影响。

[0122] 图13是表示由MAF校正系数运算部400进行的MAF校正系数Maf＿corr的设定处理的框图。校正系数设定图表410是基于引擎转速Ne及油门开度Q而被参照的图表，预先基于实验等设定有表示与这些引擎转速Ne及油门开度Q对应的MAF传感器40的传感器特性的MAF校正系数Maf＿corr。

[0123] MAF校正系数运算部400将引擎转速Ne及油门开度Q作为输入信号而从校正系数设定图表410读取MAF校正系数Maf＿corr，并且，将该MAF校正系数Maf＿corr发送到MAF目标值运算部132及喷射量目标值运算部146。由此，能够在NOx净化控制时的MAF目标值MAFNPL＿Trgt或目标喷射量QNPR＿Trgt的设定中有效地反映MAF传感器40的传感器特性。

[0124] [其它]

[0125] 另外，本发明不限定于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内适当变形而实施。

[0126] 本申请基于2015年03月18日申请的日本专利申请(特愿2015-054514)，并将其内容作为参照援引于此。

[0127] 工业实用性

[0128] 本发明的排气净化系统在能够高效地还原净化已被NOx吸收还原型催化剂吸收的NOx这一点上有用。

[0129] 附图标记说明

[0130] 10 引擎

[0131] 11 喷射器

[0132] 12 进气通道

[0133] 13 排气通道

[0134] 16 进气节气门

[0135] 24 EGR阀

[0136] 31 氧化催化剂

[0137] 32 NOx吸收还原型催化剂

[0138] 33 过滤器

[0139] 34 排气管喷射装置

[0140] 40 MAF传感器

[0141] 45 NOx/λ传感器

[0142] 50 ECU