特開 2023-161253 内燃機関の排気浄化システムおよび内燃機関の排気浄化方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023161253

(43)【公開日】2023-11-07

(54)【発明の名称】内燃機関の排気浄化システムおよび内燃機関の排気浄化方法

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/36 20060101AFI20231030BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20231030BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20231030BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20231030BHJP

【ＦＩ】

F01N3/36 R

F01N3/08 A

F02D45/00 368F

F02D43/00 301K

F02D43/00 301H

F02D43/00 301J

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022071511

(22)【出願日】2022-04-25

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】永森 敬士

【テーマコード（参考）】

3G091

3G384

【Ｆターム（参考）】

3G091AA02

3G091AA18

3G091AB06

3G091AB13

3G091BA01

3G091BA14

3G091CA17

3G091CA18

3G091EA01

3G091EA05

3G091EA07

3G091EA18

3G091EA39

3G091HA08

3G091HA15

3G091HA16

3G384AA03

3G384BA05

3G384BA09

3G384BA13

3G384BA18

3G384DA14

3G384EB05

3G384EB10

3G384EE31

3G384FA14Z

3G384FA30Z

3G384FA37Z

3G384FA44Z

3G384FA46Z

3G384FA56Z

(57)【要約】

【課題】ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出還元するためのリッチパージによって燃焼室から排出されるメタンを、適正な量に制御する。
【解決手段】メタン排出許容値ΣＡＭｅは、車両の走行距離の増加に伴い、増加する。ＮＳＲ触媒のＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがパージ要求閾値Ｄｃ以上になると、リッチパージを実行する（フラグＦｒ＝１）。リッチパージが開始されると、メタン排出量ΣＭｅを算出する。メタン排出量ΣＭｅがメタン排出許容値ΣＭｅを超えたとき、フラグＦｍが１に設定され、リッチパージが禁止される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気ガスの空燃比がリーンのときＮＯｘを吸蔵し、前記排気ガスの空燃比がリッチのとき吸蔵していたＮＯｘを放出し還元する、ＮＯｘ吸蔵還元触媒と、
内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、
制御装置と、を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
前記制御装置は、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘがパージ要求閾値以上になったとき、前記燃料噴射弁から前記燃焼室へ噴射される燃料によって前記排気ガスの空燃比をリッチとし、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵したＮＯｘを放出し還元するリッチパージを実行し、
前記リッチパージの実行時、前記燃焼室から排出されるメタンの量であるメタン排出量を算出し、前記メタン排出量がメタン排出許容値を超えたとき、前記リッチパージを禁止する、内燃機関の排気浄化システム。

【請求項2】

前記内燃機関は、車両に搭載されており、
前記制御装置は、
前記車両の走行距離に基づいて、前記メタン排出許容値を算出する、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。

【請求項3】

前記制御装置は、
前記メタン排出量が前記メタン排出許容値を超えたとき、前記メタン排出量および前記メタン排出許容値を初期値に設定する、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。

【請求項4】

前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流の排気通路に、選択還元型ＮＯｘ触媒が設けられており、
前記制御装置は、
前記リッチパージの実行時に、前記メタン排出量が前記メタン排出許容値を超えて前記リッチパージを禁止した場合、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度を上昇させて、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出する昇温パージを実行する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。

【請求項5】

前記制御装置は、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘがパージ終了閾値以下になったとき、前記リッチパージおよび前記昇温パージの実行を終了する、請求項４に記載の内燃機関の排気浄化システム。

【請求項6】

排気ガスの空燃比がリーンのときＮＯｘを吸蔵し、前記排気ガスの空燃比がリッチのとき、吸蔵していたＮＯｘを放出し還元する、ＮＯｘ吸蔵還元触媒と、
内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、を備えた内燃機関の排気浄化方法であって、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘがパージ要求閾値以上になったとき、前記燃料噴射弁から前記燃焼室へ噴射される燃料によって前記排気ガスの空燃比をリッチとし、ＮＯｘを放出し還元するリッチパージを実行するステップと、
前記リッチパージの実行時、前記燃焼室から排出されるメタンの量であるメタン排出量を算出するとともに、前記メタン排出量がメタン排出許容値を超えたとき、前記リッチパージを禁止するステップと、を含む、内燃機関の排気浄化方法。

【請求項7】

前記内燃機関は、車両に搭載されており、
前記排気浄化方法は、
前記車両の走行距離に基づいて前記メタン排出許容値を算出するステップを、さらに含む、請求項６に記載の内燃機関の排気浄化方法。

【請求項8】

前記内燃機関は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流の排気通路に選択還元型ＮＯｘ触媒をさらに備え、
前記排気浄化方法は、
前記リッチパージを禁止するステップで前記リッチパージを禁止したとき、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度を上昇させてＮＯｘを放出する昇温パージを実行するステップを、さらに含む、請求項６または請求項７に記載の内燃機関の排気浄化方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内燃機関の排気浄化システムおよび内燃機関の排気浄化方法に関し、特に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムおよび排気浄化方法に関する。

【背景技術】

【0002】

排気ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するために、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（NOx storage reduction catalyst）を備えた内燃機関が知られている。ＮＯｘ吸蔵還元触媒（以下、ＮＳＲ触媒とも称する）は、ＮＳＲ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときＮＯｘを吸蔵し、排気ガスの空燃比がリッチになると吸蔵していたＮＯｘを放出し還元する。

【0003】

ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元するため、排気ガスの空燃比をリッチにする際、内燃機関の膨張行程時にメイン噴射とは別に燃焼室内へ燃料を噴射する、所謂、ポスト噴射を行うことが知られている。たとえば、特開２００４－１３２２６２号公報（特許文献１）では、ポスト噴射を行うことにより、燃焼室内に噴射された燃料が改質され、排気ガス中のＣＯ濃度（一酸化炭素濃度）が高まり、ＮＳＲ触媒から放出されるＮＯｘを効率よく還元することができるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４－１３２２６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出還元するため、ポスト噴射を行い排気ガスの空燃比をリッチにすると、燃料の改質時にメタン（ＣＨ４）が生成され、燃焼室からメタンが排出される。メタンは、ＮＯｘの還元力が弱く、また、触媒によって浄化され難い。このため、ポスト噴射により排気ガスの空燃比をリッチにして、ＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出還元する際、メタンが大気に放出される。

【0006】

メタンは、有害性はないものの温室効果ガスであるため、その排出量を制御することが望ましい。

【0007】

本開示の目的は、ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出還元するため、燃料噴射により排気ガスの空燃比をリッチにする際に排出されるメタンを、適正な量に制御することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の内燃機関の排気浄化システムは、排気ガスの空燃比がリーンのときＮＯｘを吸蔵し、排気ガスの空燃比がリッチのとき吸蔵していたＮＯｘを放出し還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒と、内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、制御装置と、を備えた内燃機関の排気浄化システムである。制御装置は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘがパージ要求閾値以上になったとき、燃料噴射弁から燃焼室へ噴射される燃料によって排気ガスの空燃比をリッチとし、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵したＮＯｘを放出し還元するリッチパージを実行し、リッチパージの実行時、燃焼室から排出されるメタンの量であるメタン排出量を算出し、メタン排出量がメタン排出許容値を超えたとき、リッチパージを禁止するよう構成されている。

【0009】

この構成によれば、内燃機関の排気浄化システムの制御装置は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘがパージ要求閾値以上になったとき、燃料噴射弁から燃焼室へ噴射される燃料によって排気ガスの空燃比をリッチとしてリッチパージを実行し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵したＮＯｘを放出し還元する。制御装置は、リッチパージの実行時、燃焼室から排出されるメタンの量であるメタン排出量を算出し、メタン排出量がメタン排出許容値を超えたとき、リッチパージを禁止する。メタン排出量がメタン排出許容値を超えたとき、リッチパージが禁止されるので、リッチパージの実行時に大気に排出されるメタンを、適正な量に制御することができる。

【0010】

好ましくは、内燃機関は、車両に搭載されており、制御装置は、車両の走行距離に基づいてメタン排出許容値を算出するようにしてもよい。また、メタン排出量がメタン排出許容値を超えたとき、メタン排出量およびメタン排出許容値を初期値に設定するようにしてもよい。

【0011】

この構成によれば、車両の走行距離に基づいてメタン排出許容値を算出するので、大気へのメタン排出量を、排気ガス中の二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量規制と同様に適切に管理することが可能になる。また、メタン排出量がメタン排出許容値を超えたとき、メタン排出量およびメタン排出許容値を初期値（たとえば「０」であってよい）に設定するので、算出したメタン排出量およびメタン排出許容値を保持するレジスタのオーバフローを抑止できる。

【0012】

好ましくは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流の排気通路に、選択還元型ＮＯｘ触媒が設けられており、制御装置は、リッチパージの実行時に、メタン排出量がメタン排出許容値を超えてリッチパージを禁止した場合、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度を上昇させて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出する昇温パージを実行するようにしてもよい。

【0013】

この構成によれば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流の排気通路に、選択還元型ＮＯｘ触媒が設けられる。制御装置は、リッチパージを禁止した場合、昇温パージを実行し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度を上昇させてＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出する。昇温パージによってＮＯｘ吸蔵還元触媒から放出されたＮＯｘを、選択還元型ＮＯｘ触媒で還元することができ、ＮＯｘの大気への放出を抑制することができる。

【0014】

好ましくは、制御装置は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘがパージ終了閾値以下になったとき、リッチパージおよび昇温パージの実行を終了するようにしてもよい。

【0015】

この構成によれば、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘがパージ終了閾値以下になるまで、リッチパージあるいは昇温パージが実行されるので、ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを十分に放出でき、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復が良好に行われる。

【0016】

本開示の内燃機関の排気浄化方法は、排気ガスの空燃比がリーンのときＮＯｘを吸蔵し、排気ガスの空燃比がリッチのとき、吸蔵していたＮＯｘを放出し還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒と、内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、を備えた内燃機関の排気浄化方法である。内燃機関の排気浄化方法は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘがパージ要求閾値以上になったとき、燃料噴射弁から燃焼室へ噴射される燃料によって排気ガスの空燃比をリッチとし、ＮＯｘを放出し還元するリッチパージを実行するステップと、リッチパージの実行時、燃焼室から排出されるメタンの量であるメタン排出量を算出するとともに、メタン排出量がメタン排出許容値を超えたとき、リッチパージを禁止するステップと、を含む。

【0017】

この排気浄化方法によれば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘがパージ要求閾値以上になったとき、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵したＮＯｘを放出し還元するために、燃料噴射弁から燃焼室へ噴射される燃料によって排気ガスの空燃比をリッチとしてリッチパージを実行する。リッチパージの実行時、燃焼室から排出されるメタンの量であるメタン排出量を算出するとともに、メタン排出量がメタン排出許容値を超えたとき、リッチパージが禁止される。したがって、メタン排出量がメタン排出許容値を超えたとき、リッチパージが禁止されるので、大気に排出されるメタンを、適正な量に制御することができる。

【0018】

好ましくは、内燃機関は、車両に搭載されており、排気浄化方法は、車両の走行距離に基づいてメタン排出許容値を算出するステップを、さらに含んでもよい。

【0019】

この排気浄化方法によれば、車両の走行距離に基づいてメタン排出許容値を算出するので、大気へのメタン排出量を、メタン排気ガス中の二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量規制と同様に適切に管理することが可能になる。

【0020】

好ましくは、内燃機関は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流の排気通路に選択還元型ＮＯｘ触媒をさらに備え、排気浄化方法は、リッチパージを禁止するステップでリッチパージを禁止したとき、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度を上昇させてＮＯｘを放出する昇温パージを実行するステップを、さらに含んでもよい。

【0021】

この排気浄化方法によれば、リッチパージを禁止した場合に昇温パージを実行し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度を上昇させてＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出する。昇温パージによってＮＯｘ吸蔵還元触媒から放出されたＮＯｘを、選択還元型ＮＯｘ触媒で還元することができ、ＮＯｘの大気への放出を抑制することができる。

【発明の効果】

【0022】

本開示によれば、ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出還元するため、燃焼室内への燃料噴射により排気ガスの空燃比をリッチにする際に排出されるメタンを、適正な量に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本実施の形態に係る車両の全体構成を示す図である。

【図2】エンジン１の概略構成図である。

【図3】エンジンＥＣＵ１００で実行されるＮＯｘ放出制御の処理を示すフローチャートである。

【図4】エンジンＥＣＵ１００で実行されるＮＯｘ吸蔵量算出処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】エンジンＥＣＵ１００で実行されるメタン排出許容値算出処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】（Ａ）～（Ｇ）は、本実施の形態の作用を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態について説明する。以下の説明では、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない場合がある。

【0025】

図１は、本実施の形態に係る車両の全体構成を示す図である。車両Ｖは、エンジン１と、トルクコンバータ２と、自動変速機３とを備える。

【0026】

本実施の形態において、エンジン１は、排気浄化システムを備えた圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）であり、エンジン１の出力軸は、トルクコンバータ２の入力軸に接続される。トルクコンバータ２は、ロックアップクラッチ付トルクコンバータであり、図示しない、ポンプインペラ、タービンランナ、ステータ、およびロックアップクラッチを備える。トルクコンバータ２の出力軸は、自動変速機３の入力軸に接続される。自動変速機３は、遊星歯車式の多段自動変速機であり、複数の摩擦係合要素の係合および解放の組み合わせを制御することにより、各変速段を達成する。自動変速機３の出力軸は、プロペラシャフトを介してディファレンシャルギヤ４に接続されている。ディファレンシャルギヤ４は、ドライブシャフトを介して駆動輪である後輪５に接続されている。車両Ｖは後輪駆動車であるが、前輪駆動車であってよく、四輪駆動車であってもよい。

【0027】

図１において、符号１１１は、車速センサであり、車両Ｖの車速ＳＰＤを検出する。エンジン１は、エンジンＥＣＵ（（Electronic Control Unit）１００によって制御され、トルクコンバータ２および自動変速機３は、トランスミッションＥＣＵ２００によって制御される。

【0028】

図２は、エンジン１の概略構成図である。エンジン１は、排気浄化システムを備えた圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）であり、エンジン本体１０のシリンダ（気筒）１２に形成された燃焼室に、燃料噴射弁（インジェクター）１４から燃料を噴射し、圧縮自着火を行う内燃機関である。本実施の形態において、エンジン１は４気筒である。エンジン１の吸気通路２０には、エアクリーナ２２、インタークーラ２４、および絞り弁（ディーゼルスロットル弁）２６が設けられており、エアクリーナ２２で異物が除去された新気（空気）は、ターボ過給機３０のコンプレッサ３２で過給（圧縮）され、インタークーラ２４で冷却されて、吸気マニホールド２８に供給され、吸気ポートから各燃焼室に供給される。

【0029】

燃料タンク４０には、燃料が貯留されている。燃料タンク４０内の燃料は、フィードポンプ４１によって高圧燃料ポンプ４２へ供給され、高圧燃料ポンプ４２から吐出された高圧の燃料が燃料通路４３を介してコモンレール４４に圧送される。コモンレール４４に蓄えられた高圧の燃料が、インジェクター１４から燃焼室（筒内）に噴射される。

【0030】

燃焼室から排出される排気（排気ガス）は、排気マニホールド５０に集められ、排気通路５２を介して、外気に放出される。また、排気の一部は、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路６０を介して、吸気マニホールド２８に還流される。ＥＧＲ通路６０には、ＥＧＲクーラ６２とＥＧＲ弁６４が設けられる。

【0031】

排気通路５２には、上流側から、ターボ過給機３０のタービン３４、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ触媒）７０、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）一体型選択還元触媒（以下、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）ＤＰＦとも称する）７２、選択還元触媒（以下、ＳＣＲ触媒とも称する）７４が設けられている。

【0032】

ＮＳＲ触媒７０は、排気ガスの空燃比がリーン（酸素過剰）であるとき、ＮＯｘを吸蔵し、排気ガスの空燃比がリッチ（還元雰囲気）になると、吸蔵していたＮＯｘを放出し還元する触媒である。たとえば、コージェライトからなる担体に、ＮＯｘ吸蔵成分としてバリウム（Ｂａ）、触媒成分として白金族金属を担持したものであってよい。なお、ＮＳＲ触媒７０は、三元触媒にＮＯｘ吸蔵材としてアルカリ性の物質を加えた、ＮＯｘ吸蔵還元型三元触媒であってもよい。

【0033】

ＳＣＲＤＰＦ７２は、排気ガス中の微粒物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集し、捕集したＰＭを適宜燃焼除去することにより浄化するフィルタ機能と、排気ガス中のＮＯｘを還元浄化する機能を一体化した触媒である。たとえば、コージェライトあるいは炭化ケイ素からなハニカムフィルタに、銅（Ｃｕ）イオン交換ゼオライトを触媒として担持したものであってよい。ＳＣＲ触媒７４は、排気ガス中のＮＯｘを還元浄化する触媒であり、たとえば、コージェライトからなる担体に、銅（Ｃｕ）イオン交換ゼオライトを触媒として担持したものであってよい。

【0034】

ＳＣＲＤＰＦ７２およびＳＣＲ触媒７４は、アンモニア（ＮＨ３）を還元剤として用いることにより、高いＮＯｘ浄化率を示すものである。還元剤として利用するアンモニアは、ＳＣＲＤＰＦ７２の上流およびＳＣＲ触媒７４の上流の排気通路５２に供給した尿素水を加水分解することにより生成する。ＳＣＲＤＰＦ７２の上流の排気通路５２には、尿素添加弁（尿素水噴射インジェクター）８２が設けられ、ＳＣＲ触媒７４の上流の排気通路５２には、尿素添加弁８３が設けられている。ＳＣＲＤＰＦ７２およびＳＣＲ触媒７４に流入するＮＯｘを還元浄化するとき、尿素水タンク８０から図示しないポンプによって圧送される尿素水を、尿素添加弁８２および尿素添加弁８３から排気通路５２に噴射する。

【0035】

ＮＳＲ触媒７０の上流の排気通路５２（本実施の形態では、タービン３４の上流側の排気通路５２）には、燃料添加弁９０が設けられている。燃料添加弁９０には、燃料タンク４０内の燃料がフィードポンプ４１により燃料通路４５を介して供給されており、燃料添加弁９０が開弁すると、排気通路５２内へ燃料が添加（噴射）される。

【0036】

ＳＣＲＤＰＦ７２に堆積したＰＭ量が所定値以上になったとき、燃料添加弁９０から排気通路５２へ燃料を添加（噴射）し、ＳＣＲＤＰＦ７２を昇温して、堆積したＰＭを燃焼除去する。燃料添加弁９０から燃料が添加されると、ＮＳＲ触媒７０の触媒成分が酸化触媒として機能し、燃料が発熱（燃焼）して、ＳＣＲＤＰＦ７２に流入する排気ガスの温度が上昇して、ＳＣＲＤＰＦ７２が昇温する。

【0037】

エンジンＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）からなるメモリ１０２、各種信号を入出力するための入出力ポート（図示せず）等を含み、メモリ１０２に記憶された情報、各種センサからの情報に基づいて所定の演算処理を実行し、インジェクター１４、絞り弁２６、高圧燃料ポンプ４２、尿素添加弁８２,８３、燃料添加弁９０等を制御する。エンジンＥＣＵ１００が、本開示の「制御装置」に相当する。

【0038】

エンジンＥＣＵ１００に入力される各種センサとしては、たとえば、車速センサ１１１、エンジン回転速度センサ１１２、アクセルペダルセンサ１１３、エアフローメータ１１４、ＮＳＲ触媒温度センサ１１５、ＳＣＲＤＰＦ温度センサ１１６、等である。エンジン回転速度センサ１１２は、エンジン１の回転速度ＮＥを検出する。アクセルペダルセンサ１１３は、ユーザによるアクセルペダル操作量（以下「アクセル開度」ともいう）ＡＰを検出する。エアフローメータ１１４は、エンジン１の吸気量（吸入空気量）Ｇａを検出する。ＮＳＲ触媒温度センサ１１５は、ＮＳＲ触媒７０の温度Ｔｃを検出する。ＳＣＲＤＰＦ温度センサ１１６は、ＳＣＲＤＰＦ７２の温度Ｔｆを検出する。

【0039】

エンジン１は、ディーゼルエンジンであり、全負荷時においても、空気過剰率は１．５～２で運転され、排気ガスの空燃比はリーンである。そこで、本実施の形態では、排気通路５２にＮＳＲ触媒７０を設け、排気ガスの空燃比がリーンであるとき、ＮＳＲ触媒７０でＮＯｘを吸蔵し、ＮＯｘが大気へ排出されることを抑制している。ＮＳＲ触媒７０のＮＯｘ吸蔵量には限りがあるので、ＮＳＲ触媒７０に吸蔵されたＮＯｘ量が、ＮＯｘ吸蔵量の許容値（吸蔵容量）を超えると、排気ガス中のＮＯｘは、ＮＳＲ触媒７０で吸蔵されることなく、ＮＳＲ触媒７０の下流に流出する。このため、吸蔵されたＮＯｘ量が許容値を超える前に、排気ガスの空燃比をリッチ（還元雰囲気）にして、ＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘを放出し還元して、ＮＳＲ触媒７０のＮＯｘ吸蔵能力を回復する。なお、排気ガスの空燃比をリッチにして、ＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘを放出し還元することを、リッチパージとも称する。

【0040】

また、ＮＳＲ触媒７０では、ＮＳＲ触媒７０の温度Ｔｃが高くなると、ＮＯｘの吸蔵能力が低下し、ＮＯｘ吸蔵量の許容値が低下する。このため、（排気ガスの空燃比をリッチにすることなく、）ＮＳＲ触媒７０の温度Ｔｃを昇温し、ＮＯｘ吸蔵量の許容値を低下させて、ＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘを放出することができる。以下、ＮＳＲ触媒７０の温度Ｔｃを昇温し、ＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘを放出すことを、昇温パージとも称する。

【0041】

ＳＣＲＤＰＦ７２は、昇温パージによってＮＳＲ触媒７０から放出されたＮＯｘを還元浄化する。ＳＣＲＤＰＦ７２の入口側（上流側）の排気通路５２には、ＮＯｘセンサ１１７が設けられている。ＮＯｘセンサ１１７は、ＳＣＲＤＰＦ７２に流入する排気ガスのＮＯｘ濃度を検出する。エンジンＥＣＵ１００は、ＳＣＲＤＰＦ７２に流入する排気ガスのＮＯｘ濃度と排気ガス量（吸入空気量Ｇａ）に基づいて、尿素添加弁８２から添加する尿素水の添加量を算出し、尿素添加弁８２から尿素を添加することにより、ＳＣＲＤＰＦ７２に流入したＮＯｘを還元浄化する。このように、（昇温パージによってＮＳＲ触媒７０から放出されたＮＯｘにかかわらず）ＮＳＲ触媒７０からＳＣＲＤＰＦ７２に流入するＮＯｘは、尿素添加弁８２から添加される尿素水を用いて、ＳＣＲＤＰＦ７２で還元浄化される。

【0042】

ＳＣＲ触媒７４の入口側（上流側）の排気通路５２には、ＮＯｘセンサ１１８が設けられており、ＳＣＲＤＰＦ７２からＳＣＲ触媒７４に流入するＮＯｘは、同様に、尿素添加弁８３から添加される尿素水を用いて、ＳＣＲ触媒７４で還元浄化される。

【0043】

ＮＳＲ触媒７０に吸蔵されたＮＯｘを放出還元するため、リッチパージを行う。リッチパージの実行時、排気ガスの空燃比をリッチ（還元雰囲気）にするため、本実施の形態では、絞り弁２６を制御して吸入空気量Ｇａを減少するとともに、インジェクター１４から噴射される燃料のメイン噴射の後にポスト噴射を行う。ポスト噴射を行うことにより、出力トルクの増大を招くことなく、排気ガスの空燃比をリッチにする。

【0044】

エンジンＥＣＵ１００は、アクセル開度ＡＰ、エンジン回転速度ＮＥに基づいて、燃料噴射量Ｑｆおよび燃料噴射時期を算出する。燃料噴射量Ｑｆは、アクセル開度ＡＰとエンジン回転速度ＮＥをパラメータとしたマップとして予め設定されている。本実施の形態では、「パイロット噴射」、「プレ噴射」および「メイン噴射」が行われ、各噴射の燃料噴射時期が、アクセル開度ＡＰとエンジン回転速度ＮＥをパラメータとしたマップとして予め設定されている。アクセル開度ＡＰとエンジン回転速度ＮＥに基づいて、各マップから、燃料噴射量Ｑｆと各燃料噴射時期を算出する。算出した燃料噴射量Ｑｆは、予め設定された比率に基づいて、「パイロット噴射」、「プレ噴射」および「メイン噴射」に分配され、インジェクター１４から燃焼室へ噴射される。

【0045】

リッチパージの実行時には、絞り弁２６を制御して吸入空気量Ｇａを減少させ、吸入空気量Ｇａと燃料噴射量Ｑｆに基づいて、ポスト噴射量Ｑｐを算出する。ポスト噴射は、排気ガスの空燃比をリッチ（還元雰囲気）にするために、メイン噴射の後、エンジン１の膨張行程に行われる燃料噴射である。たとえば、燃料噴射量Ｑｆとポスト噴射量Ｑｐを合算した総燃料噴射量（Ｑｆ＋Ｑｐ）を燃焼するのに必要な最小吸入空気量をＧ０としたとき、λ＝Ｇａ／Ｇ０で表される空気過剰率λを１より小さい所定値にするために必要なポスト噴射量Ｑｐを算出する。燃料噴射量Ｑｆに加えてポスト噴射量Ｑｐをポスト噴射することにより、排気ガスの空燃比がリッチ（還元雰囲気）になり、ＮＳＲ触媒７０に吸蔵されたＮＯｘが放出し還元される。ＮＳＲ触媒７０の上流側（入口側）の排気通路５２には、排気ガスの空燃比を検出するＡ／Ｆセンサ１１９が設けられており、リッチパージの実行時、排気ガスの空燃比が目標空燃比になるよう、ポスト噴射量Ｑｐがフィードバック制御される。Ａ／Ｆセンサ１１９は、空燃比とＮＯｘ濃度を同時に検出可能なセンサであってもよい。

【0046】

燃料として軽油を用いているエンジン１では、通常運転時に燃焼室から排出されるメタンは、極めて少ないが、リッチパージの実行時、ポスト噴射を行い排気ガスの空燃比をリッチにすると、通常運転時に比較して多くのメタンが排出される。この理由は明らかでないが、ポスト噴射された燃料がリッチ雰囲気の燃焼室内で改質される際に、メタンが生成されていると推察される。メタンは、有害性はないものの温室効果ガスであるため、その排出量を制御することが望ましい。

【0047】

本実施の形態では、リッチパージの実行時、燃焼室から排出されるメタンの量が許容値を超えたとき、リッチパージを禁止（停止）することにより、リッチパージによって排出されるメタンを適正な量に制御する。

【0048】

図３は、エンジンＥＣＵ１００で実行されるＮＯｘ放出制御の処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、エンジン１の作動中（図示しない、イグニッションスイッチがＯＮされてからＯＦＦされるまでの間）に、所定期間毎に繰り返し処理される。ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０では、フラグＦｐが１であるか否かを判定する。フラグＦｐは、ＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘを放出しＮＳＲ触媒７０のＮＯｘ吸蔵能力を回復することが必要な場合に、１に設定されるフラグであり、図４に示す処置によって設定される。

【0049】

図４は、エンジンＥＣＵ１００で実行されるＮＯｘ吸蔵量算出処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、エンジン１の作動中に、所定期間毎に繰り返し処理される。Ｓ３０では、フラグＦｐが１であるか否かを判定する。ＮＳＲ触媒７０に吸蔵されたＮＯｘ量が、ＮＯｘ吸蔵量の許容値を超えていない場合、ＮＳＲ触媒７０からＮＯｘを放出する必要がないので、フラグＦｐが０に設定されており、Ｓ３０で否定判定されＳ３１へ進む。

【0050】

Ｓ３１では、アクセル開度ＡＰとエンジン回転速度ＮＥに基づいて、エンジン１のＮＯｘ排出量Ｎｇを算出する。たとえば、単位時間当たりにエンジン１から排出されるＮＯｘ量が、予め実験等により、アクセル開度ＡＰとエンジン回転速度ＮＥをパラメータとして求められており、マップ化され、メモリに格納されている。このマップから読み出した、単位時間当たりに排出されるＮＯｘ量に、前回の処理と今回の処理との時間間隔Δｔを乗算することにより、ＮＯｘ排出量Ｎｇを算出する。なお、ＮＯｘ排出量Ｎｇは、燃料噴射量Ｑｆとエンジン回転速度ＮＥをパラメータとして算出するようにしてもよい。

【0051】

続くＳ３２では、前回のＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘにＮＯｘ排出量Ｎｇを加算して、（今回の）ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘを算出し、Ｓ３３へ進む。

【0052】

Ｓ３３において、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがパージ要求閾値Ｄｃ以上か否かを判定する。パージ要求閾値Ｄｃは、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがこの値を超えると、ＮＳＲ触媒７０でＮＯｘが吸蔵されることなく、ＮＳＲ触媒７０の下流へ排出されるおそれのある値であり、実験等によって設定される。ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがパージ要求閾値Ｄｃ以上であると、肯定判定されＳ３４へ進み、フラグＦｐを１に設定し、今回のルーチンを終了する。ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがパージ要求閾値Ｄｃより小さい場合は、否定判定され、今回のルーチンを終了する。

【0053】

Ｓ３０において、フラグＦｐが１であり肯定判定されると、Ｓ３５へ進む。Ｓ３５では、フラグＦｒが１であるか否かを判定する。フラグＦｒは、リッチパージの実行時、１に設定されるフラグである。フラグＦｒが１であるときは、Ｓ３５で肯定判定されＳ３６へ進む。

【0054】

Ｓ３６では、ポスト噴射量Ｑｐとエンジン回転速度ＮＥに基づいて、ＮＯｘ放出量Ｎｒ１を算出する。ＮＯｘ放出量Ｎｒ１は、排気ガスの空燃比がリッチ（還元雰囲気）になり、ＮＳＲ触媒７０から放出され還元されたＮＯｘ量である。たとえば、単位時間当たりにＮＳＲ触媒７０から放出還元されるＮＯｘ量が、予め実験等により、ポスト噴射量Ｑｐとエンジン回転速度ＮＥをパラメータとして求められており、マップ化され、メモリに格納されている。このマップから読み出した、単位時間当たりに放出還元されるＮＯｘ量に、前回の処理と今回の処理との時間間隔Δｔを乗算することにより、ＮＯｘ放出量Ｎｒ１を算出する。なお、単位時間当たりにＮＳＲ触媒７０から放出還元されるＮＯｘ量は、エンジン回転速度ＮＥ等にかかわらず、一定値であってもよい。

【0055】

続くＳ３７では、前回のＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘからＮＯｘ放出量Ｎｒ１を減算して、（今回の）ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘを算出し、Ｓ４１へ進む。

【0056】

リッチパージが実行されておらず、フラグＦｒが０である場合には、Ｓ３５において、否定判定されＳ３８へ進む。Ｓ３８では、フラグＦｔが１であるか否かを判定する。フラグＦｔは、昇温パージの実行時、１に設定されるフラグである。フラグＦｔが１であるときは、Ｓ３８で肯定判定されＳ３９へ進む。フラグＦｔが０であるときは、Ｓ３８で否定判定され、今回のルーチンを終了する。

【0057】

Ｓ３９では、ＮＳＲ触媒７０の温度Ｔｃに基づいて、ＮＯｘ放出量Ｎｒ２を算出する。ＮＯｘ放出量Ｎｒ２は、ＮＳＲ触媒７２が昇温され、ＮＳＲ触媒７２から放出されたＮＯｘ量である。たとえば、温度Ｔｃをパラメータとして、単位時間当たりにＮＳＲ触媒７０から放出されるＮＯｘ量が、予め実験等により求められており、マップ化され、メモリに格納されている。このマップから読み出した、単位時間当たりに放出されるＮＯｘ量に、前回の処理と今回の処理との時間間隔Δｔを乗算することにより、ＮＯｘ放出量Ｎｒ２を算出する。

【0058】

続くＳ４０では、前回のＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘからＮＯｘ放出量Ｎｒ２を減算して、（今回の）ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘを算出し、Ｓ４１へ進む。

【0059】

Ｓ４１では、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがパージ終了閾値Ｄｆ以下であるか否かを判定する。パージ終了閾値Ｄｆは、ＮＳＲ触媒７０に吸蔵されていたＮＯｘが放出され、ＮＳＲ触媒７０のＮＯｘ吸蔵能力が十分に回復したときのＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘの値であり、たとえば、０であってよい。ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがパージ終了閾値Ｄｆ以下になると、肯定判定されＳ４２へ進み、フラグＦｐを０に設定し、今回のルーチンを終了する。ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがパージ終了閾値Ｄｆより大きい場合は、否定判定され、今回のルーチンを終了する。

【0060】

このように、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがパージ要求閾値Ｄｃ以上になると、フラグＦｐが１に設定される。また、リッチパージあるいは昇温パージによって、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがパージ終了閾値Ｄｆ以下になると、フラグＦｐが０に設定される。

【0061】

図３を参照して、フラグＦｐが１に設定されており、リッチパージあるいは昇温パージによって、ＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘを放出し、ＮＳＲ触媒７０のＮＯｘ吸蔵能力を回復することが必要な場合、Ｓ１０において肯定判定されＳ１１へ進む。フラグＦｐが０に設定されている場合は、否定判定されＳ２０へ進む。

【0062】

Ｓ１１では、リッチパージを行うことが可能か否かを判定する。たとえば、エンジン回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆに基づいて、エンジン１の運転領域が、絞り弁２６を制御して吸入空気量Ｇａを減少しポスト噴射を行うことにより、排気ガスの空燃比をリッチにできる運転領域か否かを判定する。そして、エンジン１の運転領域が、排気ガスの空燃比をリッチにできる運転領域であり、かつ、ＮＳＲ触媒７０の温度Ｔｃが活性化温度以上であるときに、リッチパージを行うことが可能であると判定する。Ｓ１１において、リッチパージを行うことが可能であると判定されると、Ｓ１１へ進む。リッチパージを行うことができない場合は、Ｓ１１で否定判定されＳ１７へ進む。

【0063】

Ｓ１２では、フラグＦｍが１であるか否かを判定する。フラグＦｍは、リッチパージを禁止するためのフラグであり、リッチパージの実行時に、燃焼室から排出されるメタンの量が許容値を超えたとき１に設定され、リッチパージが禁止される。なお、フラグＦｍの詳細については、後述する。フラグＦｍが０である場合、Ｓ１２で否定判定されＳ１３へ進む。

【0064】

Ｓ１３では、リッチパージを実行し、フラグＦｒを１に設定するとともにフラグＦｔを０に設定する。リッチパージは、前述の通り、絞り弁２６を制御して吸入空気量Ｇａを減少するとともにポスト噴射を実行して、排気ガスの空燃比をリッチにする。なお、前回の処理時に昇温パージが実行されている場合、昇温パージは終了される。

【0065】

続くＳ１４では、燃焼室から排出されるメタンの量であるメタン排出量ΣＭｅ［ｍｇ］を算出する。たとえば、エンジン１の各気筒における１サイクル当たりの吸入空気量Ｇｎ、燃焼室内温度（筒内温度）、ポスト噴射量Ｑｐ、等をパラメータとしたメタン生成モデルから、単位時間当たりに排出されるメタン量ｍ［ｍｇ／ｓ］を算出する。そして、単位時間当たりに排出されるメタン量ｍに、前回の処理と今回の処理との時間間隔Δｔ［ｓ］を乗算することにより、メタン量Ｍｅ［ｍｇ］を算出する（Ｍｅ＝ｍ×Δｔ）。そして、前回のメタン排出量ΣＭｅにメタン量Ｍｅを加算して、（今回の）メタン排出量ΣＭｅ［ｍｇ］を求める（ΣＭｅ＝ΣＭｅ（前回値）＋Ｍｅ）。なお、単位時間当たりに排出されるメタン量ｍを、吸入空気量Ｇａと総燃料噴射量（Ｑｆ＋Ｑｐ）とエンジン回転速度ＮＥとをパラメータとして、予め実験等により求めマップ化しておき、このマップを用いて、単位時間当たりに排出されるメタン量ｍを算出するようにしてもよい。

【0066】

Ｓ１５では、フラグＦｐが０であるか否かを判定する。ＮＳＲ触媒７０のＮＯｘ吸蔵能力が十分に回復していない場合は、フラグＦｐは１であり否定判定され、ＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘの放出を継続するためにＳ１１に戻る。

【0067】

図５は、エンジンＥＣＵ１００で実行されるメタン排出許容値算出処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、エンジン１の作動中（図示しない、イグニッションスイッチがＯＮされてからＯＦＦされるまでの間）に、所定期間毎に繰り返し処理される。まず、Ｓ５０において、今回許容値ＡＭｅを算出する。今回許容値ＡＭｅは、本ルーチンの前回の処理から今回の処理までの間に許容されるメタン排出量の許容値であり、車両Ｖの走行距離当たりのメタン排出目標値Ｔｍｅ［ｍｇ／ｋｍ］に、本ルーチンの前回の処理から今回の処理までの間の車両Ｖの走行距離［ｋｍ］を乗算したものである。本実施の形態では、メタン排出目標値Ｔｍｅ［ｍｇ／ｋｍ］に車速ＳＰＤ［ｋｍ／ｈ］と前回の処理と今回の処理との時間間隔Δｔ［ｈ］を乗算することにより、今回許容値ＡＭｅ［ｍｇ］を算出する（ＡＭｅ＝Ｔｍｅ×ＳＰＤ×Δｔ）。

【0068】

続くＳ５１では、前回のメタン排出許容値ΣＡＭｅに今回許容値ＡＭｅを加算して（今回の）メタン排出許容値ΣＡＭｅ［ｍｇ］を算出し、Ｓ５２へ進む。

【0069】

Ｓ５２では、フラグＦｍが１であるか否かを判定する。フラグＦｍが１のとき、肯定判定され今回のルーチンを終了する。フラグＦｍが０のとき、否定判定されＳ５３へ進む。

【0070】

Ｓ５３では、メタン排出量ΣＭｅが、メタン排出許容値ΣＡＭｅ以下であるか否かを判定する。メタン排出量ΣＭｅがメタン排出許容値ΣＡＭｅ以下の場合（ΣＭｅ≦ΣＡＭｅ）、肯定判定され、今回のルーチンを終了する。メタン排出量ΣＭｅがメタン排出許容値ΣＡＭｅを超えている場合（ΣＭｅ＞ΣＡＭｅ）、否定判定されＳ５４へ進む。

【0071】

Ｓ５４では、フラグＦｍを１に設定したあと、Ｓ５５へ進んで、メタン排出許容値ΣＡＭｅを０［ｍｇ］にリセットし、今回のルーチンを終了する。このように、リッチパージの実行時にＳ１４（図３）で算出したメタン排出量ΣＭｅが、メタン排出許容値ΣＡＭｅを超えたとき、フラグＦｍが１に設定される。

【0072】

図３を参照して、フラグＦｍが１に設定されると、Ｓ１２で否定判定されて、リッチパージが禁止され、Ｓ１６へ進む。Ｓ１６では、メタン排出量ΣＭｅを０［ｍｇ］にリセットしたあと、Ｓ１７へ進む。

【0073】

Ｓ１７では、昇温パージを行うことが可能か否かを判定する。たとえば、ＳＣＲＤＰＦ７０の温度Ｔｆが触媒の活性化温度以上の場合、昇温パージを行うことが可能であると判定する。Ｓ１７において、昇温パージを行うことが可能であると判定されると、Ｓ１８へ進む。昇温パージを行うことが可能でない場合は、Ｓ１７で否定判定されＳ２０へ進む。

【0074】

Ｓ１８では、昇温パージを実行し、フラグＦｒを０に設定するとともにフラグＦｔを１に設定する。なお、前回の処理時にリッチパージが実行されている場合、リッチパージは終了される。昇温パージは、絞り弁２６を制御して吸入空気量Ｇａを減少するとともにメイン噴射時期を遅角して、排気ガスの温度を上昇させ、ＮＳＲ触媒７０を昇温するようにしてよい。また、吸入空気量Ｇａの減少およびメイン噴射時期の遅角に加えて、排気ガスの空燃比がリッチにならない程度のポスト噴射を、リッチパージの実行時よりも遅角した噴射時期に行ってもよい。また、これらに加えて、あるいは、代えて、燃料添加弁９０から燃料を添加することにより、排気ガスの温度を上昇させ、ＮＳＲ触媒７０を昇温するようにしてもよい。Ｓ１８の処理のあと、Ｓ１５へ進む。

【0075】

ＮＳＲ触媒７０のＮＯｘ吸蔵能力が十分に回復し、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがパージ終了閾値Ｄｆ以下になり、Ｓ４２（図４）において、フラグＦｐが０に設定されると、Ｓ１５で肯定判定されＳ１９へ進む。

【0076】

Ｓ１９では、フラグＦｍを０に設定したあと、Ｓ２０に進む。Ｓ２０では、リッチパージを実行している場合は、リッチパージを終了する。また、昇温パージを実行している場合は、昇温パージを終了する。さらに、フラグＦｒを０に設定するとともにフラグＦｔを０に設定したあと、今回のルーチンを終了する。

【0077】

図６は、本実施の形態の作用を説明する図である。図６において横軸は時間であり、（Ａ）は走行距離の推移、（Ｂ）はＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘの推移、（Ｃ）はフラグＦｐの推移、（Ｄ）はフラグＦｒの推移、（Ｅ）はフラグＦｔの推移、（Ｆ）はメタン排出許容値ΣＡＭｅおよびメタン排出量ΣＭｅの推移、（Ｇ）はフラグＦｍの推移を表している。

【0078】

図６を参照して、時刻ｔ０で車両Ｖのトリップが開始されると、図６（Ａ）に示すように、時間の経過とともに走行距離が増加する。走行距離の増加および時間の経過に伴い、図６（Ｂ）に示すよう、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘが増加する。また、走行距離の増加に伴い、図６（Ｆ）に示すよう、メタン排出許容値ΣＡＭｅが増加する。

【0079】

時刻ｔ１において、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがパージ要求閾値Ｄｃ以上になると（図４：Ｓ３３で肯定判定）、図６（Ｃ）に示すよう、フラグＦｐが１に設定される（図４：Ｓ３４）。時刻ｔ１で、フラグＦｐが１に設定されたとき、リッチパージが可能な運転状態であると（図３：Ｓ１１で肯定判定）、リッチパージが開始され、図６（Ｄ）に示すように、フラグＦｒが１に設定される（図３：Ｓ１３）。

【0080】

フラグＦｒが１に設定されると、ＮＯｘ放出量Ｎｒ１が算出され、図６（Ｂ）に示すよう、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘが減少する（図４：Ｓ３６、Ｓ３７）。また、時刻ｔ１でリッチパージが開始されると、メタン量Ｍｅが算出され、図６（Ｆ）に示すように、メタン排出量ΣＭｅが増加する（図３：Ｓ１４）。

【0081】

メタン排出量ΣＭｅが増加し、時刻ｔ２において、メタン排出量ΣＭｅがメタン排出許容値ΣＡＭｅを超えると（図５：Ｓ５３で否定判定）、図６（Ｇ）に示すように、フラグＦｍが１に設定される（図５：Ｓ５４）。

【0082】

時刻ｔ２で、メタン排出量ΣＭｅがメタン排出許容値ΣＡＭｅを超えると（図５：Ｓ５３で否定判定）、図６（Ｆ）に示すように、メタン排出許容値ΣＡＭｅが、一旦、０［ｍｇ］にリセットされ（図５：Ｓ５５）、その後、走行距離の増加に伴いメタン排出許容値ΣＡＭｅが増加する。

【0083】

フラグＦｍが１に設定されているとき、メタン排出量ΣＭｅは０［ｍｇ］にリセットされる（図３：Ｓ１６）ので、図６（Ｆ）に示すよう、時刻ｔ２において、メタン排出量ΣＭｅが０［ｍｇ］になり、その後、リッチパージが開始されるまで（フラグＦｒが１に設定されるまで）、メタン排出量ΣＭｅは０［ｍｇ］に維持される。

【0084】

フラグＦｍが１に設定されると、リッチパージが禁止され（図３：Ｓ１２で肯定判定）、昇温パージが可能な運転状態であると（図３：Ｓ１７で肯定判定）、昇温パージが開始され、図６（Ｅ）に示すよう、フラグＦｔが１に設定される（図３：Ｓ１８）。また、図６（Ｄ）に示すように、フラグＦｒが０に設定される（図３：Ｓ１８）。

【0085】

フラグＦｒが０に設定され、フラグＦｔが１に設定されると、ＮＯｘ放出量Ｎｒ２が算出され、図６（Ｂ）に示すよう、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘが減少する（図４：Ｓ３９、Ｓ４０）。ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘが減少し、時刻ｔ３において、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがパージ終了閾値Ｄｆ以下になると（図４：Ｓ４１で肯定判定）、図６（Ｃ）に示すよう、フラグＦｐが０に設定される（図３：Ｓ４２）。

【0086】

フラグＦｐが０に設定されると、Ｓ１５（図３）で肯定判定されるので、フラグＦｍが０に設定され（図３：Ｓ１９）、リッチパージおよび昇温パージを終了するとともに、フラグＦｒ、フラグＦｔが０に設定される（図３：Ｓ２０）。

【0087】

時刻ｔ３で、フラグＦｐが０に設定されると、Ｓ３０（図４）で否定判定されるので、ＮＯｘ排出量Ｎｇが算出され、図６（Ｂ）に示すように、走行距離の増加とともにＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘが増加する。ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘが増加し、時刻ｔ４において、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがパージ要求閾値Ｄｃ以上になると、フラグＦｐが１に設定される。時刻ｔ４～時刻ｔ６は、時刻ｔ１～時刻ｔ３の処理と同様の処理が行われる。

【0088】

本実施の形態によれば、ＮＳＲ触媒７０のＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがパージ要求閾値Ｄｃ以上になったとき、インジェクター１４から燃焼室へ噴射される燃料によって排気ガスの空燃比をリッチとしてリッチパージを実行し、ＮＳＲ触媒７０に吸蔵したＮＯｘを放出し還元する。エンジンＥＣＵ１００は、は、リッチパージの実行時、燃焼室から排出されるメタンの量であるメタン排出量ΣＭｅを算出し、メタン排出量ΣＭｅがメタン排出許容値ΣＡＭｅを超えたとき、フラグＦｍを１に設定し、リッチパージを禁止する。メタン排出量ΣＭｅがメタン排出許容値ΣＡＭｅを超えたとき、リッチパージを禁止するので、リッチパージの実行時に大気に排出されるメタンを、適正な量に制御することができる。

【0089】

本実施の形態では、車両Ｖの走行距離に基づいてメタン排出許容値ΣＡＭｅを算出しているので、大気へのメタン排出量を、排気ガス中の二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量規制と同様に適切に管理することが可能になる。また、メタン排出量ΣＭｅがメタン排出許容値ΣＡＭｅを超えたとき、メタン排出量ΣＭｅとメタン排出許容値ΣＡＭｅを、０にリセットしているので、算出したメタン排出量ΣＭｅおよびメタン排出許容値ΣＡＭｅの値を保持するレジスタのオーバフローを抑止することができる。

【0090】

本実施の形態では、フラグＦｍが１に設定され、リッチパージが禁止されたとき、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがパージ終了閾値Ｄｆ以下になるまで昇温パージを実行し、ＮＳＲ触媒７０の温度を上昇させて、ＮＳＲ触媒７０からＮＯｘを放出して、ＮＳＲ触媒７０のＮＯｘ吸蔵能力を回復させる。昇温パージによって放出されたＮＯｘは、ＮＳＲ触媒７０の下流に設けたＳＣＲＤＰＦ７２によって還元浄化されるので、ＮＳＲ触媒７０から放出されたＮＯｘが大気に放出されることを抑制できる。

【0091】

上記実施の形態では、ＮＳＲ触媒７０の下流の排気通路５２に、ＳＣＲＤＰＦ７２およびＳＣＲ触媒７４を設けている。しかし、ＮＳＲ触媒７０の下流にＳＣＲ触媒７４のみを設けてもよい。また、ＮＳＲ触媒７０の下流にＤＰＦを設け、ＤＰＦの流にＳＣＲ触媒を設けた構成であってもよい。

【0092】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0093】

１ エンジン、２ トルクコンバータ、３ 自動変速機、４ ディファレンシャルギヤ、 ５ 後輪、１０ エンジン本体、１２ シリンダ、１４ インジェクター、２０ 吸気通路、２２ エアクリーナ、２４ インタークーラ、２６ 絞り弁、２８ 吸気マニホールド、３０ ターボ過給器、３２ コンプレッサ、３４ タービン、４０ 燃料タンク、４１ フィードポンプ、 ４２ 高圧燃料ポンプ、４３ 燃料通路、４４ コモンレール、４５ 燃料通路、５０ 排気マニホールド、５２ 排気通路、６０ ＥＧＲ通路、６２ ＥＧＲクーラ、６４ ＥＧＲ弁、７０ ＳＣＲ触媒、７２ ＳＣＲＤＰＦ、７４ ＳＣＲ触媒、８０ 尿素水タンク、８２，８３ 尿素添加弁、９０ 燃料添加弁、１００ エンジンＥＣＵ、１０１ ＣＰＵ、１０２ メモリ、１１１ 車速センサ、１１２ エンジン回転速度センサ、１１３ アクセルペダルセンサ、１１４ エアフローメータ、１１５ ＮＳＲ触媒温度センサ、１１６ ＳＣＲＤＰＦ温度センサ、１１７，１１８ ＮＯｘセンサ、１１９ Ａ／Ｆセンサ、２００ トランスミッションＥＣＵ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】