車両用内燃機関の排気浄化装置
【課題】吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯxパージを行うにあたり、運転者の運転操作パターンに応じて最適な時期にリッチスパイクを実施可能な車両用内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】吸蔵型ＮＯx触媒(42)のＮＯxパージを行うにあたり、車両の運転者の運転操作パターン（変速操作間時間、変速段毎のエンジンの最高回転速度）を検出して学習し(10b)、当該運転者の運転操作パターンに基づいてリッチスパイクの時期を設定してリッチスパイクを実施する(10a)。
【解決手段】吸蔵型ＮＯx触媒(42)のＮＯxパージを行うにあたり、車両の運転者の運転操作パターン（変速操作間時間、変速段毎のエンジンの最高回転速度）を検出して学習し(10b)、当該運転者の運転操作パターンに基づいてリッチスパイクの時期を設定してリッチスパイクを実施する(10a)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用内燃機関の排気浄化装置に係り、特に、内燃機関の排気通路に設けた吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯxパージ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載された内燃機関（エンジン）の排気通路には一般に排気後処理装置として排気浄化触媒が介装されており、当該排気浄化触媒により排気中の有害物質（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯx等）が酸化或いは還元されて除去される。
特に、エンジンがディーゼルエンジンのようにＮＯxを排出し易いエンジンの場合には、排気浄化触媒として、酸化雰囲気（リーン空燃比下）においてＮＯxを吸蔵する一方、還元雰囲気（リッチ空燃比下）において当該吸蔵したＮＯxを放出し還元除去（ＮＯxパージ）してＮＯxを浄化可能な吸蔵型ＮＯx触媒が広く採用されている。
【０００３】
そして、このような吸蔵型ＮＯx触媒では、定期的にリッチ空燃比のガス（リッチガス、例えばＨＣガス）を吸蔵型ＮＯx触媒にスパイク的に供給するようにしており、これにより還元雰囲気を形成してＮＯxパージを行うようにしている（これをリッチスパイクという）。
ところで、リッチスパイクはエンジンの燃料を増量させて行うことが多いが、このような場合、エンジンの運転状態によってはリッチスパイクを行うことが不適切である場合がある。
【０００４】
例えば、エンジンが低速低負荷運転状態にあるときには、排気温度が低いために吸蔵型ＮＯx触媒も低温であり、リッチスパイクを行ってもリッチガスがスリップ（ＨＣスリップ）するおそれがあり、エンジンが高速高負荷運転状態にあるときには、リッチスパイクを行うと吸蔵型ＮＯx触媒が過昇温してしまうおそれがある。さらに、エンジンの運転状態によってはリッチスパイクを行うとトルク変動が発生してトルクショックを引き起こすおそれもある。
【０００５】
そこで、リッチスパイクを実施するにあたり、一般にはエンジンの運転状態に応じてリッチスパイクの実施条件の成立可否判断を行うようにしている。
また、リッチスパイクの実施中に変速機の変速が実施されると、リッチスパイクによるトルク変動と変速によるトルク変動とが重なってトルクショックが大きくなることから、例えば自動変速機の変速を予測し、変速時期と重ならないようにリッチスパイクを行うような技術が開発されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−１８４４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献では、車速やスロットル開度に応じて変速を予測するようにしており、運転者の運転操作パターン等を考慮して変速を予測してはおらず、例えば運転者の変速操作パターン（自動変速機では例えば加速操作パターン）如何によっては依然として変速とリッチスパイクとが重なりかねないという問題がある。
つまり、一回のリッチスパイクの実施には一定期間を必要とするが、例えば運転者の好みに基づく運転者の変速操作パターン如何によっては先の変速から次の変速までの変速操作間時間が通常の運転者の場合よりも短くなる場合があり、このような場合には、当該短い変速操作間時間にリッチスパイクを実施するとリッチスパイクが完了しないという問題がある。この場合、上記の如くトルクショックが大きくならないようにするには不完全な状態でリッチスパイクを中断せざるを得ず、再度リッチスパイクを実施する必要が生じ、燃費の悪化につながり好ましいことではない。
【０００７】
そして、このように不完全なリッチスパイクが断続的に繰り返し行われることになると、還元剤である軽油を断続的に供給することとなり、その結果、ＮＯxを還元することなく断続的に軽油を燃焼させることになり、多くの反応熱が発生し続けることになるため、吸蔵型ＮＯx触媒が過昇温するという問題がある。さらに、このように過昇温した状態では、吸蔵されたＮＯxが放出され易く、放出されたＮＯxは排ガスが酸化状態であるため還元することができず当該ＮＯxがそのまま排出されてしまったり、また過昇温した状態では触媒はＮＯxを吸蔵することが困難であるため排ガス中のＮＯxがそのまま排出されてしまうという問題もある。
【０００８】
また、吸蔵型ＮＯx触媒にはリッチスパイクを行うのに適切な排気流量、触媒温度等が存在しており、当該適切な排気流量、触媒温度等となる時期についても運転者の好みに基づく運転者の加速操作パターンに大きく左右されるという問題がある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯxパージを行うにあたり、運転者の運転操作パターンに応じて最適な時期にリッチスパイクを実施可能な車両用内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１の車両用内燃機関の排気浄化装置は、車両に搭載された内燃機関の排気通路に設けられ、酸化雰囲気にあるときＮＯxを吸蔵する一方、還元雰囲気にあるとき該吸蔵したＮＯxを放出し還元除去する吸蔵型ＮＯx触媒と、前記吸蔵型ＮＯx触媒を還元雰囲気にすべく該吸蔵型ＮＯx触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、車両の運転者の運転操作パターンを検出する運転操作パターン検出手段と、前記運転操作パターン検出手段により検出された運転者の運転操作パターンを学習する学習手段と、前記学習手段により学習された運転者の運転操作パターンに基づき前記還元剤供給手段による前記還元剤の供給時期を設定する還元剤供給時期設定手段と、該還元剤供給時期設定手段により設定された供給時期に前記還元剤を供給する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の車両用内燃機関の排気浄化装置では、請求項１において、車両には内燃機関に連結されて変速機が設けられるとともに、該変速機の変速操作を行う変速操作手段を備え、前記運転操作パターン検出手段は、該変速操作手段の変速操作パターンを検出し、前記学習手段は、該検出された変速操作パターンを学習することを特徴とする。
請求項３の車両用内燃機関の排気浄化装置では、請求項２において、前記変速操作パターンを規定するパラメータは先の変速段から次の変速段までの変速操作間時間であって、前記学習手段は該変速操作間時間を学習し、前記還元剤供給時期設定手段は、前記変速操作間時間に基づき前記還元剤の供給期間よりも前記次の変速段までの時間の方が大きいときに前記先の変速段で前記還元剤の供給時期を設定することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の車両用内燃機関の排気浄化装置では、請求項２または３において、内燃機関の加速を行う加速操作手段を備え、前記運転操作パターン検出手段は、さらに前記加速操作手段の加速操作パターンを検出し、前記学習手段は、さらに該検出された加速操作パターンを前記変速機の変速段毎に学習することを特徴とする。
請求項５の車両用内燃機関の排気浄化装置では、請求項２乃至４のいずれかにおいて、内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、前記加速操作パターンを規定するパラメータは変速段毎の内燃機関の最高回転速度であって、前記学習手段は該変速段毎の内燃機関の最高回転速度を学習することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の車両用内燃機関の排気浄化装置によれば、吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯxパージを行うにあたり、車両の運転者の運転操作パターンを検出して学習し、当該運転者の運転操作パターンに基づいてリッチスパイクを実施するようにしたので、リッチスパイクを運転者の好みの運転操作パターンを考慮して最適な時期に実施することができる。これにより、リッチスパイクの安定化を図り、ＮＯxパージの適正化を図ることができる。
【００１３】
請求項２の車両用内燃機関の排気浄化装置によれば、運転者による変速操作手段の変速操作パターンを検出して学習し、当該運転者の変速操作パターンに基づいてリッチスパイクを実施するようにしたので、リッチスパイクを運転者の好みの変速操作パターンを考慮して変速時期と重ならないような最適な時期に実施することができる。これにより、トルクショックが増長されないようにできることはもちろん、リッチスパイクが変速により不完全な状態で中断されないようにして燃費の悪化を防止できるとともに、不完全なリッチスパイクの連続による吸蔵型ＮＯx触媒の過昇温やこれに伴うＮＯxの放出を防止することができる。
【００１４】
請求項３の車両用内燃機関の排気浄化装置によれば、変速操作パターンを規定するパラメータは先の変速段から次の変速段までの変速操作間時間であり、当該変速操作間時間に基づき還元剤の供給期間よりも次の変速段までの時間の方が大きいときに先の変速段で還元剤の供給を行うようにしたので、リッチスパイクを運転者の好みの変速操作間時間を考慮して変速時期と重ならないような変速段で実施することができる。
【００１５】
請求項４の車両用内燃機関の排気浄化装置によれば、さらに加速操作手段の加速操作パターンを検出して変速機の変速段毎に学習し、当該加速操作パターンに基づいてリッチスパイクを実施するようにしたので、リッチスパイクを運転者の好みの加速操作パターンをも考慮して最適な時期に実施することができる。これにより、不完全なリッチスパイクの繰り返しを防止でき、無駄な還元剤の消費を抑えながらＮＯx浄化率の向上を図ることができる。
【００１６】
請求項５の車両用内燃機関の排気浄化装置によれば、加速操作パターンを規定するパラメータは変速段毎の内燃機関の最高回転速度であるので、リッチスパイクを運転者の好みの加速操作に基づく変速段毎の内燃機関の最高回転速度を考慮し、最適な回転速度ひいてはリッチスパイクに最適な排気流量、触媒温度等となる時期に実施することができる。これにより、排ガス温度が可能な限り触媒に適した状態でリッチスパイクを実施可能であるために還元剤が十分に反応することになり、ＨＣスリップを防止しながらＮＯx浄化率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置の一実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置のシステム構成図であり、図１において、符号１は、例えばコモンレール式ディーゼルエンジンを示し、符号１０は、エンジン制御装置の主要部をなす電子コントロールユニット（以下、ＥＣＵという）を示す。
【００１８】
詳細な図示を省略するが、コモンレール式ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１は、ニードル弁ならびにこのニードル弁の先端側および基端側に設けられた燃料室および制御室を有した燃料インジェクタを気筒毎に備え、燃料室および制御室は燃料通路を介して蓄圧室に接続され、制御室は燃料戻し通路を介して燃料タンクに接続されている。そして、ＥＣＵ１０の制御下で、燃料インジェクタに設けられた電磁弁が開くと、蓄圧室内から供給された高圧燃料が燃料インジェクタを通じてエンジン１の燃焼室に噴射され、電磁弁が閉じると燃料噴射が終了するものとなっており、このように電磁弁の開閉弁時期を制御することで燃料噴射開始・終了時期（燃料噴射量）が調節される。
【００１９】
エンジン１は、吸気マニホールド１１に接続された吸気管１２と、排気マニホールド１３に接続された排気管（排気通路）１４とを有している。吸気管１２の途中には、過給機２０のコンプレッサ２１とインタークーラ３１と吸気スロットル弁３２が配されている。一方、排気管１４の途中には、過給機２０のタービン２２、排気ブレーキ１５、軽油添加インジェクタ５０、後処理装置４０および図示しないマフラが設けられている。
【００２０】
図１中、符号３６は、排気マニホールド１３から吸気管１２に延びるＥＧＲ通路を示し、ＥＧＲ通路３６の途中には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３７とＥＧＲガスのエンジン１への供給および供給遮断のためのＥＧＲ弁３８とが設けられている。
エンジン１にはクラッチ（図示せず）を介して手動変速機１８が連結されており、当該手動変速機１８はシフトレバー（図示せず、変速操作手段）の変速操作に応じて変速段が選択されるように構成されている。ここでは、手動変速機１８は例えば前進４段（１st、２nd、３rd及び４th）、後進１段で構成されている。
【００２１】
後処理装置４０は、パティキュレートマター（ＰＭ）を捕集して燃焼除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）４１と、当該ＤＰＦ４１の前段に位置して酸化雰囲気（リーン空燃比）で排ガス中のＮＯxを吸蔵するとともに還元雰囲気（リッチ空燃比）で吸蔵させたＮＯxを放出し還元除去（ＮＯxパージ）するＮＯｘ吸蔵触媒（吸蔵型ＮＯx触媒）４２と、ＤＰＦ４１の後段に位置して余剰のＨＣ、ＣＯを酸化除去する後段触媒４３とを備えて構成されている。そして、後処理装置４０の前段には軽油添加インジェクタ５０が設けられている。
【００２２】
軽油添加インジェクタ５０は、主としてＤＰＦ４１に捕集されたＰＭを燃焼除去するＤＰＦ４１の強制再生時において前段のＮＯx吸蔵触媒４２を昇温させるとともにＤＰＦ４１を昇温させるべく排ガス中に軽油（燃料、ＨＣ）を噴射するものであり、ＥＣＵ１０により駆動制御される。
ＥＣＵ１０には、上記クラッチの断接状態を検出することでクラッチの操作有無を検出するクラッチセンサ６０、上記シフトレバーにおける変速段の選択位置（シフト位置）を検出するシフト位置センサ６１、アクセルペダル（図示せず）のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ６２、クランク角を検出するクランク角センサ６３等の各種センサ類が接続されている。なお、クランク角センサ６３は、クランク角に基づいてエンジン回転速度Ｎeを検出可能である（回転速度検出手段）。
【００２３】
これより、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ６２により検出されたアクセル開度とクランク角センサ６３により検出されたエンジン回転速度Ｎeとに基づいてエンジン１の運転領域を判別し、エンジン運転領域に応じてエンジン１の各燃料インジェクタの電磁弁をオンオフして燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量を制御可能である。
また、ＥＣＵ１０には、ＮＯｘ吸蔵触媒４２のＮＯxパージを行うためのＮＯxパージ制御部（還元剤供給時期設定手段、制御手段）１０ａが設けられている。ＮＯxパージ制御部１０ａは、上記に加え、ＮＯxパージを行うべく上記各燃料インジェクタの電磁弁を制御可能に構成されている。具体的には、ＮＯxパージ制御部１０ａでは、ＮＯxパージの実施要求に応じ、上記各燃料インジェクタから所定期間（還元剤の供給期間）に亘り所定量の軽油（燃料、還元剤、ＨＣ）を増量して噴射することよりリッチ空燃比のガス（リッチガス）を排気管１４に排出させてＮＯｘ吸蔵触媒４２に供給し、所謂リッチスパイクを実施する（還元剤供給手段）。これにより、ＮＯｘ吸蔵触媒４２を還元雰囲気にでき、ＮＯｘ吸蔵触媒４２に吸蔵されたＮＯxを放出し還元除去可能である。
【００２４】
また、上述したようにエンジン１の運転状態等によってはリッチスパイクを実施するとトルク変動が生じてトルクショックが引き起こされる等の不都合が発生することから、ＮＯxパージ制御部１０ａは、このような不都合を回避し、エンジン１の運転状態等に依らず適切な時期にＮＯxパージを実施可能に構成されている。
さらに、ＥＣＵ１０には、運転操作パターン学習部（運転操作パターン検出手段、学習手段）１０ｂが設けられている。当該運転操作パターン学習部１０ｂは、ドライバ毎に車両の運転操作の好みが異なり（きびきび運転、ゆったり運転等）、この影響がリッチスパイク時期にも出ることから、このような影響を排除して最適な時期にリッチスパイクを行えるよう、ドライバ毎の運転操作パターンを学習可能に構成されている。
【００２５】
以下、このように構成された本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置の作用及び効果について説明する。
先ず、運転操作パターン学習部１０ｂにおける学習内容について説明する。
運転操作パターンとしては種々有るが、ここでは、特にリッチスパイク時期に与える影響の大きな上記シフトレバーを操作する場合の変速操作パターンとアクセルペダルを操作する場合の加速操作パターンの学習について説明する。
【００２６】
［変速操作パターンの学習］
図２、３には、シフトアップ時における先の変速段から次の変速段までの変速操作間時間、例えばクラッチセンサ６０からの情報に基づいてクラッチが一回作動してから次に作動するまでの時間の頻度分布が各変速段の切換操作毎に示されており、図２がゆったり運転を好むドライバＡの変速操作パターン、図３がきびきび運転を好むドライバＢの変速操作パターンを示している。
【００２７】
図２によれば、シフトアップ時、ゆったり運転を好むドライバＡの場合は、１stで中程度加速（一点鎖線）した後、２ndからすぐに３rdに変速（実線）し、３rdで大きく加速（破線）する傾向にあることがわかり、一方、図３によれば、きびきび運転を好むドライバＢの場合は、１stからすぐに２ndに変速（一点鎖線）した後、２ndで大きく加速（実線）し、３rdで中程度加速（破線）する傾向にあることがわかる。
【００２８】
これより、当該変速操作パターンの学習では、クラッチセンサ６０からの情報またはシフト位置センサ６１からの情報に基づき、ドライバ毎に、各変速段の切換操作毎の変速操作間時間を検出し（運転操作パターン検出手段）、これを学習し、学習値をＥＣＵ１０のメモリに記憶する。なお、この変速操作パターンの学習は常時更新される。
［加速操作パターンの学習］
例えば、きびきび運転を好むドライバＢの場合は、アクセルペダルの加速操作も比較的急峻であり、各変速段でのエンジン回転速度Ｎeも比較的大きく上昇することが考えられ、一方、ゆったり運転を好むドライバＡの場合は、アクセルペダルの加速操作も比較的緩慢であり、各変速段でのエンジン回転速度Ｎeも比較的緩やかに上昇することが考えられる。
【００２９】
これより、当該加速操作パターンの学習では、クランク角センサ６３からの情報に基づき、ドライバ毎に、各変速段において到達可能な最高エンジン回転速度Ｎemを検出し（運転操作パターン検出手段）、これを学習し、学習値をＥＣＵ１０のメモリに記憶する。なお、この加速操作パターンの学習についても常時更新される。
次に、ＮＯxパージ制御部１０ａにおけるＮＯxパージ制御内容について説明する。
【００３０】
図４には、本発明に係るＮＯxパージ制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同フローチャートに沿い説明する。
ステップＳ１０では、ＮＯxパージ要求があったか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合には当該ルーチンを抜ける一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）でＮＯxパージ要求があったと判定された場合には、ステップＳ１２に進む。
【００３１】
ステップＳ１２では、現在の変速段が１stであるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で現在の変速段が１stである場合には、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４では、上記学習した１stから２ndへの変速操作間時間に基づき、リッチスパイク完了までに２ndへの変速操作が無いかどうかを判別する。つまり、リッチスパイクには上記の如く所定期間が必要であるが、上記学習した１stから２ndへの変速操作間時間に基づき、このリッチスパイクのための所定期間が現時点から２ndへの変速操作が予測される時期までの時間内に納まるか否かを判別する。
【００３２】
ステップＳ１４の判別結果が真（Ｙｅｓ）でリッチスパイク完了までに２ndへの変速操作が無いと判定された場合には、ステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０では、上記学習から得られた最適なリッチスパイクポイントであるか否か、即ち上記加速操作パターンの学習に基づき、１stにおいて到達可能な最高エンジン回転速度Ｎemに対応した最適なリッチスパイクポイントであるか否かを判別する。具体的には、例えば最高エンジン回転速度Ｎemに近くなった時点で最適なリッチスパイクポイントと判定するようにする。
【００３３】
これより、一般にエンジン回転速度Ｎeが高いほど排気流量が多く、排気温度が高いためにリッチスパイクには適当であるが、例えば、きびきび運転を好むドライバＢの場合は、最高エンジン回転速度Ｎemが高く、できるだけ高いエンジン回転速度Ｎeでリッチスパイクを実施可能であり、一方、ゆったり運転を好むドライバＡの場合は、最高エンジン回転速度Ｎemは比較的低く、エンジン回転速度Ｎeが高くなるのを待つことなくリッチスパイクを実施可能である。
【００３４】
そして、ステップＳ３２では、１stにおいて且つ最適なリッチスパイクポイントにおいてリッチスパイクを実施する。
上記ステップＳ１４の判別結果が偽（Ｎｏ）でリッチスパイク完了までに２ndへの変速操作が有ると判定された場合には、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６では、上記学習した２ndから３rdへの変速操作間時間に基づき、２ndでリッチスパイクが可能か否かを判別する。つまり、リッチスパイクのための所定期間が上記学習した２ndから３rdへの変速操作間時間内に納まるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で２ndにてリッチスパイクが可能と判定された場合、或いは上記ステップＳ１２の判別結果が偽（Ｎｏ）の場合にはステップＳ１８に進む。
【００３５】
ステップＳ１８では、現在の変速段が２ndであるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で現在の変速段が２ndである場合には、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０では、上記学習した２ndから３rdへの変速操作間時間に基づき、上記ステップＳ１４の場合と同様に、リッチスパイク完了までに３rdへの変速操作が無いかどうかを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でリッチスパイク完了までに３rdへの変速操作が無いと判定された場合には、ステップＳ３０に進み、２ndにおいて到達可能な最高エンジン回転速度Ｎemに対応した最適なリッチスパイクポイントであるか否かを判別する。
【００３６】
ステップＳ３０の判別結果が真（Ｙｅｓ）で最適なリッチスパイクポイントであると判定された場合には、ステップＳ３２に進み、２ndにおいて且つ最適なリッチスパイクポイントにおいてリッチスパイクを実施する。
例えば、図２、３によれば、ゆったり運転を好むドライバＡの場合は、２ndから３rdへの変速操作間時間が短いために２ndではリッチスパイクを完了できない可能性が高いのであるが、きびきび運転を好むドライバＢの場合は、１stから２ndへの変速操作間時間は短い一方で２ndから３rdへの変速操作間時間が長いために２ndでリッチスパイクを完了可能である。
【００３７】
上記ステップＳ２０の判別結果が偽（Ｎｏ）でリッチスパイク完了までに３rdへの変速操作が有ると判定された場合には、ステップＳ２２に進む。
ステップＳ２２では、上記学習した３rdから４thへの変速操作間時間に基づき、３rdでリッチスパイクが可能か否かを判別する。つまり、リッチスパイクのための所定期間が上記学習した３rdから４thへの変速操作間時間内に納まるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で３rdにてリッチスパイクが可能と判定された場合、或いは上記ステップＳ１８の判別結果が偽（Ｎｏ）の場合にはステップＳ２４に進む。
【００３８】
ステップＳ２４では、現在の変速段が３rdであるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で現在の変速段が３rdである場合には、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６では、上記学習した３rdから４thへの変速操作間時間に基づき、上記ステップＳ１４、ステップＳ２０の場合と同様に、リッチスパイク完了までに４thへの変速操作が無いかどうかを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でリッチスパイク完了までに４thへの変速操作が無いと判定された場合には、ステップＳ３０に進み、３rdにおいて到達可能な最高エンジン回転速度Ｎemに対応した最適なリッチスパイクポイントであるか否かを判別する。
【００３９】
ステップＳ３０の判別結果が真（Ｙｅｓ）で最適なリッチスパイクポイントであると判定された場合には、ステップＳ３２に進み、３rdにおいて且つ最適なリッチスパイクポイントにおいてリッチスパイクを実施する。
例えば、図２、３によれば、きびきび運転を好むドライバＢの場合は、３rdから４thへの変速操作間時間が比較的短いために３rdではリッチスパイクを完了できない可能性が高いのであるが、ゆったり運転を好むドライバＡの場合は、１stから２nd及び２ndから３rdへの変速操作間時間は短い一方で３rdから４thへの変速操作間時間が長いために３rdでリッチスパイクを完了可能である。
【００４０】
上記ステップＳ２６の判別結果が偽（Ｎｏ）でリッチスパイク完了までに４thへの変速操作が有ると判定された場合、或いは上記ステップＳ２４の判別結果が偽（Ｎｏ）の場合にはステップＳ２８に進む。
ステップＳ２８では、現在の変速段が最高速変速段の４thであるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で現在の変速段が４thである場合には、ステップＳ３０に進み、４thにおいて到達可能な最高エンジン回転速度Ｎemに対応した最適なリッチスパイクポイントであるか否かを判別する。
【００４１】
ステップＳ３０の判別結果が真（Ｙｅｓ）で最適なリッチスパイクポイントであると判定された場合には、ステップＳ３２に進み、４thにおいて且つ最適なリッチスパイクポイントにおいてリッチスパイクを実施する。
つまり、１stでも２ndでも３rdでもリッチスパイクの実施条件が成立しないような場合には、変速操作パターンに拘わらず最終的に４thにおいてリッチスパイクを実施することとなる。
【００４２】
以上説明したように、本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置では、各変速段の切換操作毎の変速操作間時間をパラメータとして変速操作パターンをドライバ毎に学習し、さらに各変速段において到達可能な最高エンジン回転速度Ｎemをパラメータとして加速操作パターンをドライバ毎に学習し、これらの学習値に基づいてリッチスパイクを実施可能な変速段、及び、各変速段の最適なリッチスパイクポイントを設定するようにしている。
【００４３】
従って、リッチスパイクをドライバの好みの変速操作パターンを考慮して変速時期と重ならないような変速段で実施することができ、トルクショックが増長されないようにできることはもちろん、リッチスパイクが変速によって不完全な状態で中断されないようにして燃費の悪化を防止できるとともに、不完全なリッチスパイクの連続によるＮＯｘ吸蔵触媒４２の過昇温やこれに伴うＮＯxの放出を防止することができる。
【００４４】
さらに、リッチスパイクをドライバの好みの加速操作パターンをも考慮して最適な回転速度ひいてはリッチスパイクに最適な排気流量、触媒温度等となる時期に実施することができ、ＨＣスリップを防止しながらＮＯx浄化率の向上を図ることができる。
このように、本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置によれば、リッチスパイクの安定化を図り、ＮＯxパージの適正化を図ることができる。
【００４５】
以上で本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置の一実施形態の説明を終えるが、本発明の実施形態は上記に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、運転操作パターンを例えば変速操作パターン及び加速操作パターンとして説明したが、これに限られるものではなく、リッチスパイクに影響を与えるものであれば他の運転操作パターン情報をも取り込んで学習を行い、その学習結果をＮＯxパージ制御に反映するようにしてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、運転操作パターンを学習してリッチスパイクの最適な時期を設定するようにしているが、リッチスパイクに影響を与えるものであれば運転操作パターン以外の情報、例えば道路状況（平地路または坂路等）をも取り込んで学習を行い、その学習結果をＮＯxパージ制御に反映するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、変速機が手動変速機１８である場合を例に説明したが、変速機は自動変速機であってもよく、この場合には、変速操作パターンとして例えばアクセル開度センサ６２からの情報に基づくアクセルペダルの加速操作パターンを用いるようにすればよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、各燃料インジェクタから所定期間に亘り所定量の燃料を増量して噴射することによりリッチスパイクを行うようにしているが、その他の手法、例えば軽油添加インジェクタ５０から軽油（燃料、還元剤、ＨＣ）を添加してリッチスパイクを行う場合であっても本発明を良好に適用可能である。
また、上記実施形態では、後処理装置４０をＤＰＦ４１、ＮＯｘ吸蔵触媒４２及び後段触媒４３で構成した場合を例に説明したが、少なくともＮＯｘ吸蔵触媒４２を有していれば触媒等の組み合わせは如何なるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置のシステム構成図である。
【図２】シフトアップ時における先の変速段から次の変速段までの変速操作間時間の頻度分布を各変速段の切換操作毎に示す図であって、ゆったり運転を好むドライバＡの変速操作パターンを示す図である。
【図３】シフトアップ時における先の変速段から次の変速段までの変速操作間時間の頻度分布を各変速段の切換操作毎に示す図であって、きびきび運転を好むドライバＢの変速操作パターンを示す図である。
【図４】本発明に係るＮＯxパージ制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１ エンジン（ディーゼルエンジン）
１０ 電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
１０ａ ＮＯxパージ制御部（還元剤供給時期設定手段、制御手段）
１０ｂ 運転操作パターン学習部（運転操作パターン検出手段、学習手段）
１８ 手動変速機
４０ 後処理装置
４２ ＮＯｘ吸蔵触媒（吸蔵型ＮＯx触媒）
６０ クラッチセンサ
６１ シフト位置センサ
６２ アクセル開度センサ
６３ クランク角センサ（回転速度検出手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用内燃機関の排気浄化装置に係り、特に、内燃機関の排気通路に設けた吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯxパージ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載された内燃機関（エンジン）の排気通路には一般に排気後処理装置として排気浄化触媒が介装されており、当該排気浄化触媒により排気中の有害物質（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯx等）が酸化或いは還元されて除去される。
特に、エンジンがディーゼルエンジンのようにＮＯxを排出し易いエンジンの場合には、排気浄化触媒として、酸化雰囲気（リーン空燃比下）においてＮＯxを吸蔵する一方、還元雰囲気（リッチ空燃比下）において当該吸蔵したＮＯxを放出し還元除去（ＮＯxパージ）してＮＯxを浄化可能な吸蔵型ＮＯx触媒が広く採用されている。
【０００３】
そして、このような吸蔵型ＮＯx触媒では、定期的にリッチ空燃比のガス（リッチガス、例えばＨＣガス）を吸蔵型ＮＯx触媒にスパイク的に供給するようにしており、これにより還元雰囲気を形成してＮＯxパージを行うようにしている（これをリッチスパイクという）。
ところで、リッチスパイクはエンジンの燃料を増量させて行うことが多いが、このような場合、エンジンの運転状態によってはリッチスパイクを行うことが不適切である場合がある。
【０００４】
例えば、エンジンが低速低負荷運転状態にあるときには、排気温度が低いために吸蔵型ＮＯx触媒も低温であり、リッチスパイクを行ってもリッチガスがスリップ（ＨＣスリップ）するおそれがあり、エンジンが高速高負荷運転状態にあるときには、リッチスパイクを行うと吸蔵型ＮＯx触媒が過昇温してしまうおそれがある。さらに、エンジンの運転状態によってはリッチスパイクを行うとトルク変動が発生してトルクショックを引き起こすおそれもある。
【０００５】
そこで、リッチスパイクを実施するにあたり、一般にはエンジンの運転状態に応じてリッチスパイクの実施条件の成立可否判断を行うようにしている。
また、リッチスパイクの実施中に変速機の変速が実施されると、リッチスパイクによるトルク変動と変速によるトルク変動とが重なってトルクショックが大きくなることから、例えば自動変速機の変速を予測し、変速時期と重ならないようにリッチスパイクを行うような技術が開発されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−１８４４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献では、車速やスロットル開度に応じて変速を予測するようにしており、運転者の運転操作パターン等を考慮して変速を予測してはおらず、例えば運転者の変速操作パターン（自動変速機では例えば加速操作パターン）如何によっては依然として変速とリッチスパイクとが重なりかねないという問題がある。
つまり、一回のリッチスパイクの実施には一定期間を必要とするが、例えば運転者の好みに基づく運転者の変速操作パターン如何によっては先の変速から次の変速までの変速操作間時間が通常の運転者の場合よりも短くなる場合があり、このような場合には、当該短い変速操作間時間にリッチスパイクを実施するとリッチスパイクが完了しないという問題がある。この場合、上記の如くトルクショックが大きくならないようにするには不完全な状態でリッチスパイクを中断せざるを得ず、再度リッチスパイクを実施する必要が生じ、燃費の悪化につながり好ましいことではない。
【０００７】
そして、このように不完全なリッチスパイクが断続的に繰り返し行われることになると、還元剤である軽油を断続的に供給することとなり、その結果、ＮＯxを還元することなく断続的に軽油を燃焼させることになり、多くの反応熱が発生し続けることになるため、吸蔵型ＮＯx触媒が過昇温するという問題がある。さらに、このように過昇温した状態では、吸蔵されたＮＯxが放出され易く、放出されたＮＯxは排ガスが酸化状態であるため還元することができず当該ＮＯxがそのまま排出されてしまったり、また過昇温した状態では触媒はＮＯxを吸蔵することが困難であるため排ガス中のＮＯxがそのまま排出されてしまうという問題もある。
【０００８】
また、吸蔵型ＮＯx触媒にはリッチスパイクを行うのに適切な排気流量、触媒温度等が存在しており、当該適切な排気流量、触媒温度等となる時期についても運転者の好みに基づく運転者の加速操作パターンに大きく左右されるという問題がある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯxパージを行うにあたり、運転者の運転操作パターンに応じて最適な時期にリッチスパイクを実施可能な車両用内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１の車両用内燃機関の排気浄化装置は、車両に搭載された内燃機関の排気通路に設けられ、酸化雰囲気にあるときＮＯxを吸蔵する一方、還元雰囲気にあるとき該吸蔵したＮＯxを放出し還元除去する吸蔵型ＮＯx触媒と、前記吸蔵型ＮＯx触媒を還元雰囲気にすべく該吸蔵型ＮＯx触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、車両の運転者の運転操作パターンを検出する運転操作パターン検出手段と、前記運転操作パターン検出手段により検出された運転者の運転操作パターンを学習する学習手段と、前記学習手段により学習された運転者の運転操作パターンに基づき前記還元剤供給手段による前記還元剤の供給時期を設定する還元剤供給時期設定手段と、該還元剤供給時期設定手段により設定された供給時期に前記還元剤を供給する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の車両用内燃機関の排気浄化装置では、請求項１において、車両には内燃機関に連結されて変速機が設けられるとともに、該変速機の変速操作を行う変速操作手段を備え、前記運転操作パターン検出手段は、該変速操作手段の変速操作パターンを検出し、前記学習手段は、該検出された変速操作パターンを学習することを特徴とする。
請求項３の車両用内燃機関の排気浄化装置では、請求項２において、前記変速操作パターンを規定するパラメータは先の変速段から次の変速段までの変速操作間時間であって、前記学習手段は該変速操作間時間を学習し、前記還元剤供給時期設定手段は、前記変速操作間時間に基づき前記還元剤の供給期間よりも前記次の変速段までの時間の方が大きいときに前記先の変速段で前記還元剤の供給時期を設定することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の車両用内燃機関の排気浄化装置では、請求項２または３において、内燃機関の加速を行う加速操作手段を備え、前記運転操作パターン検出手段は、さらに前記加速操作手段の加速操作パターンを検出し、前記学習手段は、さらに該検出された加速操作パターンを前記変速機の変速段毎に学習することを特徴とする。
請求項５の車両用内燃機関の排気浄化装置では、請求項２乃至４のいずれかにおいて、内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、前記加速操作パターンを規定するパラメータは変速段毎の内燃機関の最高回転速度であって、前記学習手段は該変速段毎の内燃機関の最高回転速度を学習することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の車両用内燃機関の排気浄化装置によれば、吸蔵型ＮＯx触媒のＮＯxパージを行うにあたり、車両の運転者の運転操作パターンを検出して学習し、当該運転者の運転操作パターンに基づいてリッチスパイクを実施するようにしたので、リッチスパイクを運転者の好みの運転操作パターンを考慮して最適な時期に実施することができる。これにより、リッチスパイクの安定化を図り、ＮＯxパージの適正化を図ることができる。
【００１３】
請求項２の車両用内燃機関の排気浄化装置によれば、運転者による変速操作手段の変速操作パターンを検出して学習し、当該運転者の変速操作パターンに基づいてリッチスパイクを実施するようにしたので、リッチスパイクを運転者の好みの変速操作パターンを考慮して変速時期と重ならないような最適な時期に実施することができる。これにより、トルクショックが増長されないようにできることはもちろん、リッチスパイクが変速により不完全な状態で中断されないようにして燃費の悪化を防止できるとともに、不完全なリッチスパイクの連続による吸蔵型ＮＯx触媒の過昇温やこれに伴うＮＯxの放出を防止することができる。
【００１４】
請求項３の車両用内燃機関の排気浄化装置によれば、変速操作パターンを規定するパラメータは先の変速段から次の変速段までの変速操作間時間であり、当該変速操作間時間に基づき還元剤の供給期間よりも次の変速段までの時間の方が大きいときに先の変速段で還元剤の供給を行うようにしたので、リッチスパイクを運転者の好みの変速操作間時間を考慮して変速時期と重ならないような変速段で実施することができる。
【００１５】
請求項４の車両用内燃機関の排気浄化装置によれば、さらに加速操作手段の加速操作パターンを検出して変速機の変速段毎に学習し、当該加速操作パターンに基づいてリッチスパイクを実施するようにしたので、リッチスパイクを運転者の好みの加速操作パターンをも考慮して最適な時期に実施することができる。これにより、不完全なリッチスパイクの繰り返しを防止でき、無駄な還元剤の消費を抑えながらＮＯx浄化率の向上を図ることができる。
【００１６】
請求項５の車両用内燃機関の排気浄化装置によれば、加速操作パターンを規定するパラメータは変速段毎の内燃機関の最高回転速度であるので、リッチスパイクを運転者の好みの加速操作に基づく変速段毎の内燃機関の最高回転速度を考慮し、最適な回転速度ひいてはリッチスパイクに最適な排気流量、触媒温度等となる時期に実施することができる。これにより、排ガス温度が可能な限り触媒に適した状態でリッチスパイクを実施可能であるために還元剤が十分に反応することになり、ＨＣスリップを防止しながらＮＯx浄化率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置の一実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置のシステム構成図であり、図１において、符号１は、例えばコモンレール式ディーゼルエンジンを示し、符号１０は、エンジン制御装置の主要部をなす電子コントロールユニット（以下、ＥＣＵという）を示す。
【００１８】
詳細な図示を省略するが、コモンレール式ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１は、ニードル弁ならびにこのニードル弁の先端側および基端側に設けられた燃料室および制御室を有した燃料インジェクタを気筒毎に備え、燃料室および制御室は燃料通路を介して蓄圧室に接続され、制御室は燃料戻し通路を介して燃料タンクに接続されている。そして、ＥＣＵ１０の制御下で、燃料インジェクタに設けられた電磁弁が開くと、蓄圧室内から供給された高圧燃料が燃料インジェクタを通じてエンジン１の燃焼室に噴射され、電磁弁が閉じると燃料噴射が終了するものとなっており、このように電磁弁の開閉弁時期を制御することで燃料噴射開始・終了時期（燃料噴射量）が調節される。
【００１９】
エンジン１は、吸気マニホールド１１に接続された吸気管１２と、排気マニホールド１３に接続された排気管（排気通路）１４とを有している。吸気管１２の途中には、過給機２０のコンプレッサ２１とインタークーラ３１と吸気スロットル弁３２が配されている。一方、排気管１４の途中には、過給機２０のタービン２２、排気ブレーキ１５、軽油添加インジェクタ５０、後処理装置４０および図示しないマフラが設けられている。
【００２０】
図１中、符号３６は、排気マニホールド１３から吸気管１２に延びるＥＧＲ通路を示し、ＥＧＲ通路３６の途中には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３７とＥＧＲガスのエンジン１への供給および供給遮断のためのＥＧＲ弁３８とが設けられている。
エンジン１にはクラッチ（図示せず）を介して手動変速機１８が連結されており、当該手動変速機１８はシフトレバー（図示せず、変速操作手段）の変速操作に応じて変速段が選択されるように構成されている。ここでは、手動変速機１８は例えば前進４段（１st、２nd、３rd及び４th）、後進１段で構成されている。
【００２１】
後処理装置４０は、パティキュレートマター（ＰＭ）を捕集して燃焼除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）４１と、当該ＤＰＦ４１の前段に位置して酸化雰囲気（リーン空燃比）で排ガス中のＮＯxを吸蔵するとともに還元雰囲気（リッチ空燃比）で吸蔵させたＮＯxを放出し還元除去（ＮＯxパージ）するＮＯｘ吸蔵触媒（吸蔵型ＮＯx触媒）４２と、ＤＰＦ４１の後段に位置して余剰のＨＣ、ＣＯを酸化除去する後段触媒４３とを備えて構成されている。そして、後処理装置４０の前段には軽油添加インジェクタ５０が設けられている。
【００２２】
軽油添加インジェクタ５０は、主としてＤＰＦ４１に捕集されたＰＭを燃焼除去するＤＰＦ４１の強制再生時において前段のＮＯx吸蔵触媒４２を昇温させるとともにＤＰＦ４１を昇温させるべく排ガス中に軽油（燃料、ＨＣ）を噴射するものであり、ＥＣＵ１０により駆動制御される。
ＥＣＵ１０には、上記クラッチの断接状態を検出することでクラッチの操作有無を検出するクラッチセンサ６０、上記シフトレバーにおける変速段の選択位置（シフト位置）を検出するシフト位置センサ６１、アクセルペダル（図示せず）のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ６２、クランク角を検出するクランク角センサ６３等の各種センサ類が接続されている。なお、クランク角センサ６３は、クランク角に基づいてエンジン回転速度Ｎeを検出可能である（回転速度検出手段）。
【００２３】
これより、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ６２により検出されたアクセル開度とクランク角センサ６３により検出されたエンジン回転速度Ｎeとに基づいてエンジン１の運転領域を判別し、エンジン運転領域に応じてエンジン１の各燃料インジェクタの電磁弁をオンオフして燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量を制御可能である。
また、ＥＣＵ１０には、ＮＯｘ吸蔵触媒４２のＮＯxパージを行うためのＮＯxパージ制御部（還元剤供給時期設定手段、制御手段）１０ａが設けられている。ＮＯxパージ制御部１０ａは、上記に加え、ＮＯxパージを行うべく上記各燃料インジェクタの電磁弁を制御可能に構成されている。具体的には、ＮＯxパージ制御部１０ａでは、ＮＯxパージの実施要求に応じ、上記各燃料インジェクタから所定期間（還元剤の供給期間）に亘り所定量の軽油（燃料、還元剤、ＨＣ）を増量して噴射することよりリッチ空燃比のガス（リッチガス）を排気管１４に排出させてＮＯｘ吸蔵触媒４２に供給し、所謂リッチスパイクを実施する（還元剤供給手段）。これにより、ＮＯｘ吸蔵触媒４２を還元雰囲気にでき、ＮＯｘ吸蔵触媒４２に吸蔵されたＮＯxを放出し還元除去可能である。
【００２４】
また、上述したようにエンジン１の運転状態等によってはリッチスパイクを実施するとトルク変動が生じてトルクショックが引き起こされる等の不都合が発生することから、ＮＯxパージ制御部１０ａは、このような不都合を回避し、エンジン１の運転状態等に依らず適切な時期にＮＯxパージを実施可能に構成されている。
さらに、ＥＣＵ１０には、運転操作パターン学習部（運転操作パターン検出手段、学習手段）１０ｂが設けられている。当該運転操作パターン学習部１０ｂは、ドライバ毎に車両の運転操作の好みが異なり（きびきび運転、ゆったり運転等）、この影響がリッチスパイク時期にも出ることから、このような影響を排除して最適な時期にリッチスパイクを行えるよう、ドライバ毎の運転操作パターンを学習可能に構成されている。
【００２５】
以下、このように構成された本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置の作用及び効果について説明する。
先ず、運転操作パターン学習部１０ｂにおける学習内容について説明する。
運転操作パターンとしては種々有るが、ここでは、特にリッチスパイク時期に与える影響の大きな上記シフトレバーを操作する場合の変速操作パターンとアクセルペダルを操作する場合の加速操作パターンの学習について説明する。
【００２６】
［変速操作パターンの学習］
図２、３には、シフトアップ時における先の変速段から次の変速段までの変速操作間時間、例えばクラッチセンサ６０からの情報に基づいてクラッチが一回作動してから次に作動するまでの時間の頻度分布が各変速段の切換操作毎に示されており、図２がゆったり運転を好むドライバＡの変速操作パターン、図３がきびきび運転を好むドライバＢの変速操作パターンを示している。
【００２７】
図２によれば、シフトアップ時、ゆったり運転を好むドライバＡの場合は、１stで中程度加速（一点鎖線）した後、２ndからすぐに３rdに変速（実線）し、３rdで大きく加速（破線）する傾向にあることがわかり、一方、図３によれば、きびきび運転を好むドライバＢの場合は、１stからすぐに２ndに変速（一点鎖線）した後、２ndで大きく加速（実線）し、３rdで中程度加速（破線）する傾向にあることがわかる。
【００２８】
これより、当該変速操作パターンの学習では、クラッチセンサ６０からの情報またはシフト位置センサ６１からの情報に基づき、ドライバ毎に、各変速段の切換操作毎の変速操作間時間を検出し（運転操作パターン検出手段）、これを学習し、学習値をＥＣＵ１０のメモリに記憶する。なお、この変速操作パターンの学習は常時更新される。
［加速操作パターンの学習］
例えば、きびきび運転を好むドライバＢの場合は、アクセルペダルの加速操作も比較的急峻であり、各変速段でのエンジン回転速度Ｎeも比較的大きく上昇することが考えられ、一方、ゆったり運転を好むドライバＡの場合は、アクセルペダルの加速操作も比較的緩慢であり、各変速段でのエンジン回転速度Ｎeも比較的緩やかに上昇することが考えられる。
【００２９】
これより、当該加速操作パターンの学習では、クランク角センサ６３からの情報に基づき、ドライバ毎に、各変速段において到達可能な最高エンジン回転速度Ｎemを検出し（運転操作パターン検出手段）、これを学習し、学習値をＥＣＵ１０のメモリに記憶する。なお、この加速操作パターンの学習についても常時更新される。
次に、ＮＯxパージ制御部１０ａにおけるＮＯxパージ制御内容について説明する。
【００３０】
図４には、本発明に係るＮＯxパージ制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同フローチャートに沿い説明する。
ステップＳ１０では、ＮＯxパージ要求があったか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合には当該ルーチンを抜ける一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）でＮＯxパージ要求があったと判定された場合には、ステップＳ１２に進む。
【００３１】
ステップＳ１２では、現在の変速段が１stであるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で現在の変速段が１stである場合には、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４では、上記学習した１stから２ndへの変速操作間時間に基づき、リッチスパイク完了までに２ndへの変速操作が無いかどうかを判別する。つまり、リッチスパイクには上記の如く所定期間が必要であるが、上記学習した１stから２ndへの変速操作間時間に基づき、このリッチスパイクのための所定期間が現時点から２ndへの変速操作が予測される時期までの時間内に納まるか否かを判別する。
【００３２】
ステップＳ１４の判別結果が真（Ｙｅｓ）でリッチスパイク完了までに２ndへの変速操作が無いと判定された場合には、ステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０では、上記学習から得られた最適なリッチスパイクポイントであるか否か、即ち上記加速操作パターンの学習に基づき、１stにおいて到達可能な最高エンジン回転速度Ｎemに対応した最適なリッチスパイクポイントであるか否かを判別する。具体的には、例えば最高エンジン回転速度Ｎemに近くなった時点で最適なリッチスパイクポイントと判定するようにする。
【００３３】
これより、一般にエンジン回転速度Ｎeが高いほど排気流量が多く、排気温度が高いためにリッチスパイクには適当であるが、例えば、きびきび運転を好むドライバＢの場合は、最高エンジン回転速度Ｎemが高く、できるだけ高いエンジン回転速度Ｎeでリッチスパイクを実施可能であり、一方、ゆったり運転を好むドライバＡの場合は、最高エンジン回転速度Ｎemは比較的低く、エンジン回転速度Ｎeが高くなるのを待つことなくリッチスパイクを実施可能である。
【００３４】
そして、ステップＳ３２では、１stにおいて且つ最適なリッチスパイクポイントにおいてリッチスパイクを実施する。
上記ステップＳ１４の判別結果が偽（Ｎｏ）でリッチスパイク完了までに２ndへの変速操作が有ると判定された場合には、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６では、上記学習した２ndから３rdへの変速操作間時間に基づき、２ndでリッチスパイクが可能か否かを判別する。つまり、リッチスパイクのための所定期間が上記学習した２ndから３rdへの変速操作間時間内に納まるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で２ndにてリッチスパイクが可能と判定された場合、或いは上記ステップＳ１２の判別結果が偽（Ｎｏ）の場合にはステップＳ１８に進む。
【００３５】
ステップＳ１８では、現在の変速段が２ndであるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で現在の変速段が２ndである場合には、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０では、上記学習した２ndから３rdへの変速操作間時間に基づき、上記ステップＳ１４の場合と同様に、リッチスパイク完了までに３rdへの変速操作が無いかどうかを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でリッチスパイク完了までに３rdへの変速操作が無いと判定された場合には、ステップＳ３０に進み、２ndにおいて到達可能な最高エンジン回転速度Ｎemに対応した最適なリッチスパイクポイントであるか否かを判別する。
【００３６】
ステップＳ３０の判別結果が真（Ｙｅｓ）で最適なリッチスパイクポイントであると判定された場合には、ステップＳ３２に進み、２ndにおいて且つ最適なリッチスパイクポイントにおいてリッチスパイクを実施する。
例えば、図２、３によれば、ゆったり運転を好むドライバＡの場合は、２ndから３rdへの変速操作間時間が短いために２ndではリッチスパイクを完了できない可能性が高いのであるが、きびきび運転を好むドライバＢの場合は、１stから２ndへの変速操作間時間は短い一方で２ndから３rdへの変速操作間時間が長いために２ndでリッチスパイクを完了可能である。
【００３７】
上記ステップＳ２０の判別結果が偽（Ｎｏ）でリッチスパイク完了までに３rdへの変速操作が有ると判定された場合には、ステップＳ２２に進む。
ステップＳ２２では、上記学習した３rdから４thへの変速操作間時間に基づき、３rdでリッチスパイクが可能か否かを判別する。つまり、リッチスパイクのための所定期間が上記学習した３rdから４thへの変速操作間時間内に納まるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で３rdにてリッチスパイクが可能と判定された場合、或いは上記ステップＳ１８の判別結果が偽（Ｎｏ）の場合にはステップＳ２４に進む。
【００３８】
ステップＳ２４では、現在の変速段が３rdであるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で現在の変速段が３rdである場合には、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６では、上記学習した３rdから４thへの変速操作間時間に基づき、上記ステップＳ１４、ステップＳ２０の場合と同様に、リッチスパイク完了までに４thへの変速操作が無いかどうかを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でリッチスパイク完了までに４thへの変速操作が無いと判定された場合には、ステップＳ３０に進み、３rdにおいて到達可能な最高エンジン回転速度Ｎemに対応した最適なリッチスパイクポイントであるか否かを判別する。
【００３９】
ステップＳ３０の判別結果が真（Ｙｅｓ）で最適なリッチスパイクポイントであると判定された場合には、ステップＳ３２に進み、３rdにおいて且つ最適なリッチスパイクポイントにおいてリッチスパイクを実施する。
例えば、図２、３によれば、きびきび運転を好むドライバＢの場合は、３rdから４thへの変速操作間時間が比較的短いために３rdではリッチスパイクを完了できない可能性が高いのであるが、ゆったり運転を好むドライバＡの場合は、１stから２nd及び２ndから３rdへの変速操作間時間は短い一方で３rdから４thへの変速操作間時間が長いために３rdでリッチスパイクを完了可能である。
【００４０】
上記ステップＳ２６の判別結果が偽（Ｎｏ）でリッチスパイク完了までに４thへの変速操作が有ると判定された場合、或いは上記ステップＳ２４の判別結果が偽（Ｎｏ）の場合にはステップＳ２８に進む。
ステップＳ２８では、現在の変速段が最高速変速段の４thであるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で現在の変速段が４thである場合には、ステップＳ３０に進み、４thにおいて到達可能な最高エンジン回転速度Ｎemに対応した最適なリッチスパイクポイントであるか否かを判別する。
【００４１】
ステップＳ３０の判別結果が真（Ｙｅｓ）で最適なリッチスパイクポイントであると判定された場合には、ステップＳ３２に進み、４thにおいて且つ最適なリッチスパイクポイントにおいてリッチスパイクを実施する。
つまり、１stでも２ndでも３rdでもリッチスパイクの実施条件が成立しないような場合には、変速操作パターンに拘わらず最終的に４thにおいてリッチスパイクを実施することとなる。
【００４２】
以上説明したように、本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置では、各変速段の切換操作毎の変速操作間時間をパラメータとして変速操作パターンをドライバ毎に学習し、さらに各変速段において到達可能な最高エンジン回転速度Ｎemをパラメータとして加速操作パターンをドライバ毎に学習し、これらの学習値に基づいてリッチスパイクを実施可能な変速段、及び、各変速段の最適なリッチスパイクポイントを設定するようにしている。
【００４３】
従って、リッチスパイクをドライバの好みの変速操作パターンを考慮して変速時期と重ならないような変速段で実施することができ、トルクショックが増長されないようにできることはもちろん、リッチスパイクが変速によって不完全な状態で中断されないようにして燃費の悪化を防止できるとともに、不完全なリッチスパイクの連続によるＮＯｘ吸蔵触媒４２の過昇温やこれに伴うＮＯxの放出を防止することができる。
【００４４】
さらに、リッチスパイクをドライバの好みの加速操作パターンをも考慮して最適な回転速度ひいてはリッチスパイクに最適な排気流量、触媒温度等となる時期に実施することができ、ＨＣスリップを防止しながらＮＯx浄化率の向上を図ることができる。
このように、本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置によれば、リッチスパイクの安定化を図り、ＮＯxパージの適正化を図ることができる。
【００４５】
以上で本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置の一実施形態の説明を終えるが、本発明の実施形態は上記に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、運転操作パターンを例えば変速操作パターン及び加速操作パターンとして説明したが、これに限られるものではなく、リッチスパイクに影響を与えるものであれば他の運転操作パターン情報をも取り込んで学習を行い、その学習結果をＮＯxパージ制御に反映するようにしてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、運転操作パターンを学習してリッチスパイクの最適な時期を設定するようにしているが、リッチスパイクに影響を与えるものであれば運転操作パターン以外の情報、例えば道路状況（平地路または坂路等）をも取り込んで学習を行い、その学習結果をＮＯxパージ制御に反映するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、変速機が手動変速機１８である場合を例に説明したが、変速機は自動変速機であってもよく、この場合には、変速操作パターンとして例えばアクセル開度センサ６２からの情報に基づくアクセルペダルの加速操作パターンを用いるようにすればよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、各燃料インジェクタから所定期間に亘り所定量の燃料を増量して噴射することによりリッチスパイクを行うようにしているが、その他の手法、例えば軽油添加インジェクタ５０から軽油（燃料、還元剤、ＨＣ）を添加してリッチスパイクを行う場合であっても本発明を良好に適用可能である。
また、上記実施形態では、後処理装置４０をＤＰＦ４１、ＮＯｘ吸蔵触媒４２及び後段触媒４３で構成した場合を例に説明したが、少なくともＮＯｘ吸蔵触媒４２を有していれば触媒等の組み合わせは如何なるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置のシステム構成図である。
【図２】シフトアップ時における先の変速段から次の変速段までの変速操作間時間の頻度分布を各変速段の切換操作毎に示す図であって、ゆったり運転を好むドライバＡの変速操作パターンを示す図である。
【図３】シフトアップ時における先の変速段から次の変速段までの変速操作間時間の頻度分布を各変速段の切換操作毎に示す図であって、きびきび運転を好むドライバＢの変速操作パターンを示す図である。
【図４】本発明に係るＮＯxパージ制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１ エンジン（ディーゼルエンジン）
１０ 電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
１０ａ ＮＯxパージ制御部（還元剤供給時期設定手段、制御手段）
１０ｂ 運転操作パターン学習部（運転操作パターン検出手段、学習手段）
１８ 手動変速機
４０ 後処理装置
４２ ＮＯｘ吸蔵触媒（吸蔵型ＮＯx触媒）
６０ クラッチセンサ
６１ シフト位置センサ
６２ アクセル開度センサ
６３ クランク角センサ（回転速度検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された内燃機関の排気通路に設けられ、酸化雰囲気にあるときＮＯxを吸蔵する一方、還元雰囲気にあるとき該吸蔵したＮＯxを放出し還元除去する吸蔵型ＮＯx触媒と、
前記吸蔵型ＮＯx触媒を還元雰囲気にすべく該吸蔵型ＮＯx触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
車両の運転者の運転操作パターンを検出する運転操作パターン検出手段と、
前記運転操作パターン検出手段により検出された運転者の運転操作パターンを学習する学習手段と、
前記学習手段により学習された運転者の運転操作パターンに基づき前記還元剤供給手段による前記還元剤の供給時期を設定する還元剤供給時期設定手段と、
該還元剤供給時期設定手段により設定された供給時期に前記還元剤を供給する制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
車両には内燃機関に連結されて変速機が設けられるとともに、該変速機の変速操作を行う変速操作手段を備え、
前記運転操作パターン検出手段は、該変速操作手段の変速操作パターンを検出し、
前記学習手段は、該検出された変速操作パターンを学習することを特徴とする、請求項１記載の車両用内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記変速操作パターンを規定するパラメータは先の変速段から次の変速段までの変速操作間時間であって、前記学習手段は該変速操作間時間を学習し、
前記還元剤供給時期設定手段は、前記変速操作間時間に基づき前記還元剤の供給期間よりも前記次の変速段までの時間の方が大きいときに前記先の変速段で前記還元剤の供給時期を設定することを特徴とする、請求項２記載の車両用内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
内燃機関の加速を行う加速操作手段を備え、
前記運転操作パターン検出手段は、さらに前記加速操作手段の加速操作パターンを検出し、
前記学習手段は、さらに該検出された加速操作パターンを前記変速機の変速段毎に学習することを特徴とする、請求項２または３記載の車両用内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
前記加速操作パターンを規定するパラメータは変速段毎の内燃機関の最高回転速度であって、前記学習手段は該変速段毎の内燃機関の最高回転速度を学習することを特徴とする、請求項２乃至４のいずれか記載の車両用内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
車両に搭載された内燃機関の排気通路に設けられ、酸化雰囲気にあるときＮＯxを吸蔵する一方、還元雰囲気にあるとき該吸蔵したＮＯxを放出し還元除去する吸蔵型ＮＯx触媒と、
前記吸蔵型ＮＯx触媒を還元雰囲気にすべく該吸蔵型ＮＯx触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
車両の運転者の運転操作パターンを検出する運転操作パターン検出手段と、
前記運転操作パターン検出手段により検出された運転者の運転操作パターンを学習する学習手段と、
前記学習手段により学習された運転者の運転操作パターンに基づき前記還元剤供給手段による前記還元剤の供給時期を設定する還元剤供給時期設定手段と、
該還元剤供給時期設定手段により設定された供給時期に前記還元剤を供給する制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
車両には内燃機関に連結されて変速機が設けられるとともに、該変速機の変速操作を行う変速操作手段を備え、
前記運転操作パターン検出手段は、該変速操作手段の変速操作パターンを検出し、
前記学習手段は、該検出された変速操作パターンを学習することを特徴とする、請求項１記載の車両用内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記変速操作パターンを規定するパラメータは先の変速段から次の変速段までの変速操作間時間であって、前記学習手段は該変速操作間時間を学習し、
前記還元剤供給時期設定手段は、前記変速操作間時間に基づき前記還元剤の供給期間よりも前記次の変速段までの時間の方が大きいときに前記先の変速段で前記還元剤の供給時期を設定することを特徴とする、請求項２記載の車両用内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
内燃機関の加速を行う加速操作手段を備え、
前記運転操作パターン検出手段は、さらに前記加速操作手段の加速操作パターンを検出し、
前記学習手段は、さらに該検出された加速操作パターンを前記変速機の変速段毎に学習することを特徴とする、請求項２または３記載の車両用内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
前記加速操作パターンを規定するパラメータは変速段毎の内燃機関の最高回転速度であって、前記学習手段は該変速段毎の内燃機関の最高回転速度を学習することを特徴とする、請求項２乃至４のいずれか記載の車両用内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２７０６４６（Ｐ２００７−２７０６４６Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９４２１７（Ｐ２００６−９４２１７）
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（３０３００２１５８）三菱ふそうトラック・バス株式会社 (1,037)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（３０３００２１５８）三菱ふそうトラック・バス株式会社 (1,037)
【Ｆターム（参考）】
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