排气净化系统和催化剂再生方法与流程

本发明涉及排气净化系统和催化剂再生方法。

背景技术：

以往，作为对从内燃机排出的排气中的氮化物(以下，记为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是稀燃环境时对排气中含有的nox进行吸收，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了的nox无害化并排放。因此，在催化剂的nox吸收量达到了预定量的情况下，为了使nox吸收能力恢复，需要定期地进行通过远后喷射或排气管喷射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)。

此外，在nox吸收还原型催化剂中还吸收排气中含有的硫氧化物(以下，记为sox)。若sox吸收量增加，则存在使nox吸收还原型催化剂的nox净化能力降低的问题。因此，在sox吸收量达到预定量的情况下，为了使sox从nox吸收还原型催化剂脱离来而使其从s中毒恢复，需要定期地进行利用远后喷射、排气管喷射向上游侧的氧化催化剂供给未燃燃料以使排气温度上升到sox脱离温度的所谓sox净化(例如，参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2008-202425号公报

专利文献2:日本特开2009-047086号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

作为这种装置，已知在实施sox净化时并用使吸入空气量减少的空气系统控制、和使燃料喷射量增加的喷射系统控制的装置。作为空气系统控制的一个例子，根据基于引擎的运转状态等设定的第1目标空气过剩率(例如，约1.3)来求出目标吸入空气量，并且，基于该目标吸入空气量来反馈控制吸入空气量，从而实施。此外，作为喷射系统控制的一个例子，例如根据基于引擎的运转状态等设定的第2目标空气过剩率(例如，约0.9)、及上述的目标吸入空气量等来求出目标喷射增加量，并且，基于该目标喷射增加量来反馈控制排气管喷射量或远后喷射量，从而实施。

需要说明的是，在sox净化中，在引擎转速急上升等预定的禁止条件成立的情况下，优选禁止或者中断sox净化的实施。但是，存在如下问题：由于若完全使远后喷射或排气管喷射停止则催化剂温度会降低，所以在之后的sox净化重新开始时燃料消耗量变得过剩，导致催化剂过升温或燃料经济性的恶化。因此，优选在sox净化的禁止或者中断期间，实施如下保温模式：将空气系统控制切换成开环控制，并且使远后喷射或排气管喷射以预定的喷射量继续，从而使催化剂温度维持在比sox脱离温度低的期望的高温状态。

需要说明的是，在保温模式中sox净化的禁止条件变得不成立而重新开始sox净化的情况下，空气系统会从开环控制切换到反馈控制。因此，即使实施基于上述的目标吸入空气量的空气系统控制，也存在在从sox净化的重新开始起预定期间内，实际吸入空气量无法追随目标吸入空气量的问题。进一步，在这样的状态下，即使实施使用了根据目标吸入空气量设定的喷射增加量的喷射系统控制，也存在无法使排气空气过剩率有效地降低到sox净化所需的第2目标空气过剩率的问题。其结果，sox净化所需的时间变长，有可能引起燃料经济性的恶化或排气过升温所导致的催化剂热劣化等。

本公开的排气净化系统和催化剂再生方法的目的在于有效地抑制sox净化的所需时间变长的情况，防止燃料经济性恶化或排气过升温。

用于解决课题的手段

本公开的排气净化系统包括：nox吸收还原型催化剂，其被设置在内燃机的排气通道中并净化排气中的氮化物，吸入空气量检测部件，其检测上述内燃机的实际吸入空气量，催化剂再生控制部件，其并用空气系统控制和喷射系统控制来实施使上述nox吸收还原型催化剂从sox中毒恢复的sox净化控制，上述空气系统控制中，基于上述内燃机的运转状态来设定使排气降低到预定的第1目标空气过剩率所需的目标吸入空气量，并且，基于该目标吸入空气量来对上述内燃机的吸入空气量进行反馈控制，在上述喷射系统控制中，基于上述目标吸入空气量来设定使排气降低到预定的第2目标空气过剩率所需的目标喷射增加量，并且，基于该目标喷射增加量来对燃料喷射量进行反馈控制，禁止部件，其根据上述内燃机的运转状态来禁止上述sox净化控制的实施，以及催化剂保温控制部件，在通过上述禁止部件禁止上述sox净化控制的期间，实施催化剂保温控制，在上述催化剂保温控制中，对上述内燃机的空气系统进行开环控制，并且，控制燃料喷射量，使排气维持在预定温度；上述催化剂再生控制部件在从没有实施上述催化剂保温控制的状态起开始上述sox净化控制的情况下，将上述目标喷射增加量的设定所使用的上述目标吸入空气量切换成由上述吸入空气量检测部件检测的实际吸入空气量并实施上述喷射系统控制。

此外，本公开的排气净化系统包括：nox吸收还原型催化剂，其被配置在内燃机的排气通道中，对从上述内燃机排出的排气中含有的氮化物进行吸收、还原，控制单元，其控制从上述内燃机排出的排气的空燃比，以及流量传感器，其检测上述内燃机的实际吸入空气量；上述控制单元进行动作，以便执行以下的处理：催化剂再生处理，并用空气系统控制和喷射系统控制来实施使上述nox吸收还原型催化剂从sox中毒恢复的sox净化控制，在上述空气系统控制中，基于上述内燃机的运转状态来设定用于使排气降低到预定的第1目标空气过剩率的吸入空气量即目标吸入空气量，并且，基于上述目标吸入空气量来对上述内燃机的吸入空气量进行反馈控制，在上述喷射系统控制中，基于上述目标吸入空气量来设定到用于使排气降低到预定的第2目标空气过剩率的燃料喷射量为止的增加量即目标喷射增加量，并且，基于上述目标喷射增加量来对燃料喷射量进行反馈控制，禁止处理，根据上述内燃机的运转状态来禁止上述sox净化控制的实施，以及催化剂保温处理，在通过上述禁止处理禁止上述sox净化控制的期间，实施催化剂保温控制，在上述催化剂保温控制中，对上述内燃机的空气系统进行开环控制，并且，控制燃料喷射量，使排气维持在预定温度；上述控制单元在执行上述催化剂再生处理时，在从没有实施上述催化剂保温控制的状态起开始上述sox净化控制的情况下，将上述目标喷射增加量的设定所使用的上述目标吸入空气量切换成由上述流量传感器检测的实际吸入空气量并实施上述喷射系统控制。

本公开的催化剂再生方法是排气净化系统中的催化剂恢复方法，上述排气净化系统包括被配置在内燃机的排气通道中并对从上述内燃机排出的排气中含有的氮化物进行吸收、还原的nox吸收还原型催化剂，上述催化剂再生方法包含：催化剂再生处理，并用空气系统控制和喷射系统控制来实施使上述nox吸收还原型催化剂从sox中毒恢复的sox净化控制，在上述空气系统控制中，基于上述内燃机的运转状态来设定用于使排气降低到预定的第1目标空气过剩率的吸入空气量即目标吸入空气量，并且，基于上述目标吸入空气量来对上述内燃机的吸入空气量进行反馈控制，在上述喷射系统控制中，基于上述目标吸入空气量来设定到使排气降低到预定的第2目标空气过剩率的燃料喷射量为止的增加量即目标喷射增加量，并且，基于上述目标喷射增加量来对燃料喷射量进行反馈控制，禁止处理，根据上述内燃机的运转状态来禁止上述sox净化控制的实施，以及催化剂保温处理，在通过上述禁止处理禁止上述sox净化控制的期间，实施催化剂保温控制，在上述催化剂保温控制中，对上述内燃机的空气系统进行开环控制，并且，控制燃料喷射量，使排气维持在预定温度；在执行上述催化剂再生处理时，在从没有实施上述催化剂保温控制的状态起开始上述sox净化控制的情况下，将上述目标喷射增加量的设定所使用的上述目标吸入空气量切换为由上述流量传感器检测的实际吸入空气量来实施上述喷射系统控制。

发明效果

根据本公开的排气净化系统和催化剂再生方法，能够有效地抑制sox净化的所需时间变长，能够防止燃料经济性恶化或排气过升温。

附图说明

图1是表示本实施方式的排气净化系统的整体构成图。

图2是说明本实施方式的sox净化控制的时序图。

图3是表示本实施方式的sox净化稀燃控制时的maf目标值的设定处理的框图。

图4是表示本实施方式的sox净化浓燃控制时的目标喷射量的设定处理的框图。

图5是说明本实施方式的sox净化控制的催化剂温度调整控制的时序图。

图6是说明本实施方式的sox净化控制的禁止处理的图。

图7是说明本实施方式的nox净化控制的时序图。

图8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。

图9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。

图10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。

图11是说明本实施方式的学习校正系数的运算处理的流程图。

图12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

以下，基于附图说明本公开的一实施方式的排气净化系统。

如图1所示，在柴油引擎(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(commonrail)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)50输入的指示信号而被控制。

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。在引擎10中，安装有引擎转速传感器41、油门开度传感器42、增压压力传感器46。

此外，在本实施方式的说明中，作为对引擎的吸入空气量(进气流量(suctionairflow))进行测定、检测的吸入空气量传感器，使用的是对质量流量(massairflow)进行测定、检测的maf传感器40，但是，如果能够测定、检测引擎的进气流量，则也可以使用与maf传感器40不同类型的流量(airflow)传感器、或者代替流量传感器的部件。

egr(exhaustgasrecirculation，排气再循环)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。

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中设置有排气管喷射装置34，该排气管喷射装置34根据从ecu50输入的指示信号向排气通道13内喷射未燃燃料(主要是烃(hc))。

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。

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。

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、表面捕集排气中的颗粒状物质(pm)，并且，若pm堆积推定量达到预定量，则被执行将该颗粒状物质燃烧除去的所谓过滤器强制再生。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。

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，对流入到氧化催化剂31中的排气温度进行检测。第2排气温度传感器44被设置在氧化催化剂31与nox吸收还原型催化剂32之间，对流入到nox吸收还原型催化剂32中的排气温度进行检测。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。

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。此外，ecu50中作为其一部分的功能要素，具有过滤器再生控制部51、sox净化控制部60、sox净化禁止处理部53、保温模式控制部55、nox净化控制部70、maf追随控制部80、喷射量学习校正部90、以及maf校正系数运算部95。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。

[过滤器强制再生控制]

过滤器再生控制部51根据车辆的行驶距离、或者由未图示的压力差传感器检测的过滤器前后压力差来推定过滤器33的pm堆积量，并且，若该pm堆积推定量超过预定的上限阈值，则激活强制再生标志fdpf(参照图2的时刻t1)。若强制再生标志fdpf被激活，则对排气管喷射装置34发送使其执行排气管喷射的指示信号、或者对各喷射器11发送使其执行远后喷射的指示信号，使排气温度升温到pm燃烧温度(例如，约550℃)。若pm堆积推定量降低到表示燃烧除去的预定的下限阈值(判定阈值)，则关闭该强制再生标志fdpf(参照图2的时刻t2)。另外，关闭强制再生标志fdpf的判定阈值例如也可以将过滤器强制再生开始(fdpf＝1)后的上限经过时间、上限累计喷射量作为基准。

[sox净化控制]

sox净化控制部60是本公开的催化剂再生控制部件的一个例子，执行如下控制：使排气成为浓燃状态并使排气温度上升到硫磺脱离温度(例如约

600℃)，使nox吸收还原型催化剂32从sox中毒恢复(以下，将该控制称为sox净化控制)。

图2表示本实施方式的sox净化控制的时序图。在过滤器再生标志fdpf因过滤器再生控制的结束而被关闭，并且后述的保温模式标志fspk关闭的状态下，若sox净化标志fsp变成激活，则开始sox净化控制(参照图2的时刻t2)。

在本实施方式中，sox净化控制下的浓燃化是通过并用sox净化稀燃控制和sox净化浓燃控制而实现的，其中，在该sox净化稀燃控制中，利用空气系统控制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)，在该sox净化浓燃控制中，利用喷射系统控制使空气过剩率从第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)。以下，说明sox净化稀燃控制、及sox净化浓燃控制的细节。

[sox净化稀燃控制的空气系统控制]

图3是表示sox净化稀燃控制时的maf目标值mafspl＿trgt的设定处理的框图。第1目标空气过剩率设定图表61是基于引擎转速ne及油门开度q(引擎10的燃料喷射量)被参照的图表(map)，预先基于实验等而设定有与这些引擎转速ne及油门开度q对应的sox净化稀燃控制时的空气过剩率目标值λspl＿trgt(第1目标空气过剩率)。

首先，将引擎转速ne及油门开度q作为输入信号，从第1目标空气过剩率设定图表61读取sox净化稀燃控制时的空气过剩率目标值λspl＿trgt，并输入到maf目标值运算部62。进一步，在maf目标值运算部62中，基于以下的数学公式(1)运算sox净化稀燃控制时的maf目标值mafspl＿trgt。

mafspl＿trgt＝λspl＿trgt×qfnl＿corrd×rofuel×afrsto/maf＿corr…(1)

在数学公式(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。

若sox净化标志fsp变成激活(参照图2的时刻t2)，则将由maf目标值运算部62运算的maf目标值mafspl＿trgt输入到斜度(ramp)处理部63。斜度处理部63将引擎转速ne及油门开度q作为输入信号，从+斜度系数图表63a及－斜度系数图表63b读取斜度系数，并且，将附加了该斜度系数的maf目标斜度值mafspl＿trgt＿ramp输入到阀控制部64。

阀控制部64执行如下反馈控制：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mafspl＿trgt＿ramp，将进气节气门16向闭侧节流，并且将egr阀24向开侧打开。

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61读取的空气过剩率目标值λspl＿trgt、和各喷射器11的燃料喷射量来设定maf目标值mafspl＿trgt，基于该maf目标值mafspl＿trgt对空气系统动作进行反馈控制。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sox净化稀燃控制所需的期望的空气过剩率。

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mafspl＿trgt，能够有效地排除各喷射器11的经年劣化或特性变化、个体差等的影响。

此外，通过对maf目标值mafspl＿trgt附加根据引擎10的运转状态设定的斜度系数，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、因力矩变动而导致的驾驶性的恶化等。

[sox净化浓燃控制的燃料喷射量设定]

图4是表示sox净化浓燃控制中的排气管喷射或远后喷射的目标喷射量qspr＿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65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sox净化浓燃控制时的空气过剩率目标值λspr＿trgt(第2目标空气过剩率)。

首先，将引擎转速ne及油门开度q作为输入信号，从第2目标空气过剩率设定图表65读取sox净化浓燃控制时的空气过剩率目标值λspr＿trgt，并输入到喷射量目标值运算部66。进一步，在喷射量目标值运算部66中，基于以下的数学公式(2)运算sox净化浓燃控制时的目标喷射量qspr＿trgt。

qspr＿trgt＝mafspl＿trgt×maf＿corr/(λspr＿trgt×rofuel×afrsto)－qfnl＿corrd…(2)

在数学公式(2)中，mafspl＿trgt是sox净化稀燃时的maf目标值，被从上述的maf目标值运算部62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。

若后述的sox净化浓燃标志fspr变成激活，则将由喷射量目标值运算部66运算出的目标喷射量qspr＿trgt作为喷射指示信号，发送到排气管喷射装置34、或各喷射器11。

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65读取的空气过剩率目标值λspr＿trgt、和各喷射器11的燃料喷射量来设定目标喷射量qspr＿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sox净化浓燃控制所需的期望的空气过剩率。

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qspr＿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。

需要说明的是，在sox净化控制的实施中，若后述的预定的禁止条件成立，则实施保温模式控制，在该保温模式控制中，使排气温度维持成比sox净化控制的目标温度低的过滤器再生控制时的温度。由于保温模式控制中空气系统被开环控制，所以若从保温模式控制恢复到sox净化控制，则空气系统从开环控制切换到反馈控制，在预定期间成为实际maf值无法追随maf目标值mafspl＿trgt的状态。其结果，即使实施基于使用maf目标值mafspl＿trgt的上述的数学公式(2)来设定目标喷射量qspr＿trgt的sox净化浓燃控制，也无法使排气有效地降低到作为目标的空气过剩率目标值λspr＿trgt，sox净化控制所需的时间有可能变长。

因此，在本实施方式中，被构成为，在从保温模式控制恢复到sox净化控制的情况下，基于将上述的数学公式(2)的maf目标值mafspl＿trgt切换成由maf传感器40检测的实际maf值maf＿act的以下的数学公式(3)，来设定目标喷射量qspr＿trgt。

qspr＿trgt＝maf＿act×maf＿corr/(λspr＿trgt×rofuel×afrsto)－qfnl＿corrd…(3)

另外，将maf目标值mafspl＿trgt切换成实际maf值maf＿act的该逻辑不限定于从保温模式控制恢复到sox净化控制的情况，也可以构成为，在从过滤器再生控制起开始sox净化控制的情况下，即，在从sox净化控制开始到结束的整个期间仅使用数学公式(3)来实施sox净化浓燃控制。此外，也可以构成为，限定于从sox净化控制的开始时或者重新开始时起到空气流量稳定为止的预定期间地应用该逻辑。

[sox净化控制的催化剂温度调整控制]

如图2的时刻t2～t4所示，通过交替地对执行排气管喷射或远后喷射的sox净化浓燃标志fspr的激活/关闭(浓燃/稀燃)进行切换，从而控制在sox净化控制中流入到nox吸收还原型催化剂32中的排气温度(以下，也称为催化剂温度)。若sox净化浓燃标志fspr被激活(fspr＝1)，则催化剂温度由于排气管喷射或远后喷射而上升(以下，将该期间称为喷射期间tf＿inj)。另一方面，若sox净化浓燃标志fspr被关闭，则催化剂温度由于排气管喷射或远后喷射的停止而降低(以下，将该期间称为间隔tf＿int)。

在本实施方式中，通过从预先通过实验等制作的喷射期间设定图表(未图示)读取与引擎转速ne及油门开度q对应的值，从而设定喷射期间tf＿inj。在该喷射时间设定图表中，与引擎10的运转状态相应地设定有预先通过实验等求出的为了使排气的空气过剩率可靠地降低到第2目标空气过剩率而需要的喷射期间。

在催化剂温度最高的sox净化浓燃标志fspr被从激活切换到关闭时，通过反馈控制设定间隔tf＿int。具体而言，通过pid控制来处理，该pid控制包括：与sox净化浓燃标志fspr被关闭的目标催化剂温度与推定催化剂温度的偏差δt成比例地使输入信号变化的比例控制；与偏差δt的时间积分值成比例地使输入信号变化的积分控制；以及与偏差δt的时间微分值成比例地使输入信号变化的微分控制。用能从nox吸收还原型催化剂32脱离sox的温度来设定目标催化剂温度，例如基于由第1排气温度传感器43检测的氧化催化剂31的入口温度、和在氧化催化剂31及nox吸收还原型催化剂32的内部的放热反应等来推定推定催化剂温度即可。

如图5的时刻t1所示，若sox净化标志fsp由于过滤器再生标志fdpf及保温模式标志fspk的关闭而被激活，则sox净化浓燃标志fspr也被激活，并且，在前次的sox净化控制时被反馈计算出的间隔tf＿int也被暂时重置。即，在过滤器强制再生之后的首次，根据用喷射期间设定图表设定的喷射期间tf＿inj＿1来执行排气管喷射或远后喷射(参照图5的时刻t1～t2)。这样，由于不进行sox净化稀燃控制而从sox净化浓燃控制开始sox净化控制，所以，不会使在过滤器强制再生中上升了的排气温度降低，能够迅速地转移到sox净化控制，能够减少燃料消耗量。

接下来，若sox净化浓燃标志fspr由于经过喷射期间tf＿inj＿1而变成关闭，则sox净化浓燃标志fspr被关闭，直到经过通过pid控制设定的间隔tf＿int＿1为止(参照图5的时刻t2～t3)。进一步，若sox净化浓燃标志fspr由于经过间隔tf＿int＿1而被激活，则再次执行与喷射期间tf＿inj＿2相应的排气管喷射或远后喷射(参照图5的时刻t3～t4)。然后，重复执行这些sox净化浓燃标志fspr的激活/关闭的切换，直到sox净化标志fsp由于后述的sox净化控制的结束判定而被关闭为止(参照图5的时刻tn)。

这样，在本实施方式中，根据基于引擎10的运转状态而参照的图表来设定使催化剂温度上升并且使空气过剩率降低到第2目标空气过剩率的喷射期间tf＿inj，并且，利用pid控制来处理使催化剂温度下降的间隔tf＿int。由此，能够一边将sox净化控制中的催化剂温度有效地维持在净化所需的期望的温度范围，一边使空气过剩率可靠地降低到目标过剩率。

[sox净化控制的禁止判定]

若在引擎转速ne非常高的状态或喷射器11的燃料喷射量非常多的状态下实施sox净化控制，则有可能导致引擎温度的急上升。此外，若在nox吸收还原型催化剂32的温度降低了的状态下供给未燃燃料，则还存在由于烃(hc)直接通过催化剂并被排出的现象即所谓hc泄露(slip)的增加而导致产生白烟等的问题。

为了防止这些现象，若(1)引擎转速ne超过了例如表示旋转异常的预定的转速上限阈值的情况、(2)喷射器11的燃料喷射量超过了例如表示喷射异常的预定的喷射量上限阈值的情况、或(3)nox吸收还原型催化剂32的催化剂温度降低到比过滤器再生控制的目标温度(pm燃烧温度)低的预定的阈值温度(例如，约500度)的情况的任何一个禁止条件成立，则sox净化禁止处理部53(参照图1)判定为“能进行sox净化区域外”，并禁止sox净化控制的实施。更详细而言，在sox净化控制的开始时或者实施中，在这些禁止条件(1)～(3)的任何一个成立并被判定为“能进行sox净化区域外”的情况下，实施后述的保温模式控制，另一方面，在这些禁止条件(1)～(3)都不成立的情况下，判定为“能进行sox净化区域内”，许可sox净化控制的实施。

另外，禁止条件不限定于这3个条件，还能够追加系统故障等不适合于实施sox净化的其他禁止条件。

[保温模式控制]

保温模式控制部54(参照图1)是本公开的催化剂保温控制部件的例子，若在过滤器再生控制的结束时(sox净化控制的开始时)、或者sox净化控制的实施中上述的禁止条件(1)～(3)的任何一个成立，则使保温模式标志fspk成为激活并开始保温模式控制。通过基于比sox脱离温度低的预定的保温目标温度来对排气管喷射量或远后喷射量进行反馈控制，并且，对引擎10的空气流量进行开环控制，从而实施保温模式控制。在本实施方式中，保温目标温度例如被设定为过滤器再生控制的目标温度(pm燃烧温度)。

以下，基于图6，说明过滤器再生控制、保温模式控制、及sox净化控制的切换处理细节。

在过滤器再生控制的结束时(fdpf＝0)禁止条件(1)～(3)的任何一个成立并被判定为“能进行sox净化区域外”的情况下，如图6的模式a所示，不开始sox净化控制，而转移到保温模式控制(fspk＝1)。

另一方面，在过滤器再生控制的结束时(fdpf＝0)禁止条件(1)～(3)不成立并被判定为“能进行sox净化区域内”的情况下，如图6的模式b所示，不转移到保温模式控制，而开始sox净化控制(fsp＝1)。

在sox净化控制的实施中(fsp＝1)禁止条件(1)～(3)不成立并被判定为“能进行sox净化区域内”的期间，如图6的模式c所示，实施将sox净化浓燃标志fspr的激活/关闭(浓燃/稀燃)交替切换的催化剂温度调整控制(参照图5)。

另一方面，在sox净化控制的实施中禁止条件(1)～(3)的任何一个成立并被判定为“能进行sox净化区域外”的情况下，如图6的模式d所示，为了中断sox净化控制，而转移到保温模式控制(fspk＝1)。

这样，在本实施方式中，若在sox净化控制的开始时、或者实施中被判定为“能进行sox净化区域外”，则禁止sox净化控制而实施保温模式控制。由此，可靠地抑制不起作用的sox净化控制的实施，能够有效地防止燃料经济性的恶化或引擎温度的急上升、白烟的发生等。此外，在sox净化控制的禁止(中断)中通过保温模式控制将催化剂温度维持为pm燃烧温度，因此，能够有效地减少之后重新开始sox净化控制时的燃料消耗量。

[sox净化控制的结束判定]

若(1)从sox净化标志fsp的激活起累计排气管喷射或远后喷射的喷射量，该累计喷射量达到了预定的上限阈值量的情况、(2)从sox净化控制的开始起计时的经过时间达到了预定的上限阈值时间的情况、(3)基于含有引擎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预定的模型公式运算的nox吸收还原型催化剂32的sox吸附量降低到了表示sox除去成功的预定的阈值的情况之中的任何一个条件成立，则关闭sox净化标志fsp而结束sox净化控制(参照图2的时刻t4、图5的时刻tn)。

这样，在本实施方式中，通过在sox净化控制的结束条件中设置累计喷射量及经过时间的上限，从而在sox净化由于排气温度的降低等而未进展的情况下，能够有效地防止燃料消耗量变得过剩。

[nox净化控制]

nox净化控制部70是本公开的催化剂再生控制部件的一个例子，执行如下控制：通过使排气成为浓燃环境通过还原净化将已由nox吸收还原型催化剂32吸收的nox无害化并放出，从而使nox吸收还原型催化剂32的nox吸收能力恢复(以下，将该控制称为nox净化控制)。

若从引擎10的运转状态推定每单位时间当的nox排出量，且将该每单位时间当的nox排出量累计计算后的推定累计值σnox超过预定的阈值，则开始nox净化控制的nox净化标志fnp被激活(参照图7的时刻t1)。或者，在根据从引擎10的运转状态推定的催化剂上游侧的nox排出量、和由nox/λ传感器45检测的催化剂下游侧的nox量来运算nox吸收还原型催化剂32的nox净化率，且该nox净化率变得比预定的判定阈值低的情况下，nox净化标志fnp被激活。

在本实施方式中，nox净化控制下的浓燃化是通过并用nox净化稀燃控制和nox净化浓燃控制从而实现的，在该nox净化稀燃控制中，通过空气系统控制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3目标空气过剩率(例如，约1.3)，在该nox净化浓燃控制中，通过喷射系统控制使空气过剩率从第3目标空气过剩率降低到浓燃侧的第4目标空气过剩率(例如，约0.9)。以下，说明nox净化稀燃控制及nox净化浓燃控制的细节。

[nox净化稀燃控制的maf目标值设定]

图8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3目标空气过剩率设定图表71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3目标空气过剩率)。

首先，将引擎转速ne及油门开度q作为输入信号，从第3目标空气过剩率设定图表71读取nox净化稀燃控制时的空气过剩率目标值λnpl＿trgt，并输入到maf目标值运算部72。进一步，在maf目标值运算部72中，基于以下的数学公式(4)运算nox净化稀燃控制时的maf目标值mafnpl＿trgt。

mafnpl＿trgt＝λnpl＿trgt×qfnl＿corrd×rofuel×afrsto/maf＿corr…(4)

在数学公式(4)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。

若nox净化标志fnp变成激活(参照图7的时刻t1)，则将由maf目标值运算部72运算的maf目标值mafnpl＿trgt输入到斜度处理部73。斜度处理部73将引擎转速ne及油门开度q作为输入信号，从+斜度系数图表73a及－斜度系数图表73b读取斜度系数，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74。

阀控制部74是本公开的空气系统控制部的一个例子，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。

这样，在本实施方式中，基于从第3目标空气过剩率设定图表71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来对空气系统动作进行反馈控制。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，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空气过剩率。

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。

此外，通过对maf目标值mafnpl＿trgt附加根据引擎10的运转状态设定的斜度系数，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。

[nox净化浓燃控制的燃料喷射量设定]

图9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4目标空气过剩率设定图表75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λnpl＿trgt(第4目标空气过剩率)。

首先，将引擎转速ne及油门开度q作为输入信号，从第4目标空气过剩率设定图表75读取nox净化浓燃控制时的空气过剩率目标值λnpl＿trgt，并输入到喷射量目标值运算部76。进一步，在喷射量目标值运算部76中，基于以下的数学公式(5)运算nox净化浓燃控制时的目标喷射量qnpr＿trgt。

qnpr＿trgt＝mafnpl＿trgt×maf＿corr/(λnpr＿target×rofuel×afrsto)－qfnl＿corrd…(5)

在数学公式(5)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72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。

若nox净化标志fnp变成激活，则将由喷射量目标值运算部76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34或各喷射器11(图7的时刻t1)。持续该喷射指示信号的发送，直到通过后述的nox净化控制的结束判定而关闭nox净化标志fnp(图7的时刻t2)为止。

这样，在本实施方式中，基于从第4目标空气过剩率设定图表75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，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。

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。

[nox净化控制的结束判定]

若(1)从nox净化标志fnp的激活起累计排气管喷射或远后喷射的喷射量，且该累计喷射量达到了预定的上限阈值量的情况、(2)从nox净化控制的开始起计时的经过时间达到了预定的上限阈值时间的情况、(3)基于含有引擎10的运转状态、nox/λ传感器45的传感器值等作为输入信号的预定的模型公式运算的nox吸收还原型催化剂32的nox吸收量降低到表示nox除去成功的预定的阈值的情况中任何一个条件成立，则nox净化控制关闭nox净化标志fnp而被结束(参照图7的时刻t2)。

这样，在本实施方式中，通过在nox净化控制的结束条件中设置了累计喷射量、及经过时间的上限，从而在因排气温度的降低等而nox净化未成功的情况下，能够可靠地防止燃料消耗量变得过剩。

[maf追随控制]

在(1)从通常运转的稀燃状态向sox净化控制或nox净化控制下的浓燃状态的切换期间、及(2)从sox净化控制或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，maf追随控制部80执行根据maf变化来校正各缸内喷射器11的燃料喷射定时及燃料喷射量的控制(maf追随控制)。

[喷射量学习校正]

如图10所示，喷射量学习校正部90具有学习校正系数运算部91、以及喷射量校正部92。

学习校正系数运算部91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。因此，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11的流程来说明由学习校正系数运算部91进行的使用了该误差δλ的学习校正系数的运算处理。

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。

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最为输入信号而从图10所示的校正灵敏度系数图表91a读取的。

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。

在步骤s330中，判定学习禁止标志fpro是否关闭。作为学习禁止标志fpro，例如有引擎10的过渡运转时、sox净化控制时(fsp＝1)、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，不能进行精确的学习。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。

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91b(参照图10)更新为在步骤s310中运算的学习值fcorradpt。更详细而言，在该学习值图表91b上设定有根据引擎转速ne及油门开度q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。

在步骤s350中，通过在将引擎转速ne及油门开度q作为输入信号而从学习值图表91b读取的学习值上加上“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10所示的喷射量校正部92。

喷射量校正部92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。

这样，通过用与推定λ值λest与实际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、个体差等偏差。

[maf校正系数]

maf校正系数运算部95运算在sox净化控制时的maf目标值mafspl＿trgt或目标喷射量qspr＿trgt的设定、及nox净化控制时的maf目标值mafnpl＿trgt或目标喷射量qnpr＿trgt的设定中使用的maf校正系数maf＿corr。

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的主要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。

图12是表示由maf校正系数运算部95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96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。

maf校正系数运算部95将引擎转速ne及油门开度q作为输入信号从校正系数设定图表96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62、72及喷射量目标值运算部66、76。由此，能够在sox净化控制时的maf目标值mafspl＿trgt或目标喷射量qspr＿trgt、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。

[其他]

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

本申请基于2015年03月03日申请的日本专利申请(特愿2015-041798)，将其内容作为参照援引于此。

工业实用性

本发明的排气净化系统和催化剂再生方法具有能够有效地抑制sox净化的所需时间变长的情况，能够防止燃料经济性恶化或排气过升温这种效果，在有效地净化从内燃机排出的排气这一点是有用的。

附图标记说明

10引擎

11喷射器

12进气通道

13排气通道

16进气节气门

24egr阀

31氧化催化剂

32nox吸收还原型催化剂

33过滤器

34排气管喷射装置

40maf传感器

45nox/λ传感器

50ecu