特許 6230010 エンジンの排気浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6230010

(24)【登録日】2017年10月27日

(45)【発行日】2017年11月15日

(54)【発明の名称】エンジンの排気浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20171106BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20171106BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20171106BHJP

   F02D 41/04 20060101ALI20171106BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20171106BHJP

   F02D 21/08 20060101ALI20171106BHJP

   F02M 26/50 20160101ALI20171106BHJP

   F02M 26/15 20160101ALI20171106BHJP

   F02M 26/25 20160101ALI20171106BHJP

   F02M 26/38 20160101ALI20171106BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/08 A

   F01N3/20 B

   F01N3/24 S

   F02D41/04 355

   F02D43/00 301E

   F02D43/00 301N

   F02D21/08 301C

   F02M26/50 301

   F02M26/15

   F02M26/25

   F02M26/38

【請求項の数】9

【全頁数】37

(21)【出願番号】特願2016-152483(P2016-152483)

(22)【出願日】2016年8月3日

【審査請求日】2017年3月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100059959

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 稔

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100162824

【弁理士】

【氏名又は名称】石崎 亮

(72)【発明者】

【氏名】山口 能将

(72)【発明者】

【氏名】鐵野 雅之

(72)【発明者】

【氏名】菅野 雅信

【審査官】 稲村 正義

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１４２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３６０５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３２９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０３０４３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／０７０６４７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００−３／３８

Ｆ０２Ｄ ２１／０８，４１／０４，４３／００

Ｆ０２Ｍ ２６／００−２６／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの排気通路上に設けられ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチな状態であるときに還元するＮＯｘ触媒を備えたエンジンの排気浄化装置であって、
上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるべく、排気ガスの空燃比を上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な目標空燃比に設定するように燃料噴射弁からポスト噴射させるＮＯｘ還元制御を実行するＮＯｘ還元制御手段と、
エンジンの排気通路と吸気通路とに接続されたＥＧＲ通路を介して、エンジンの運転状態に応じた流量の排気ガスを排気通路から吸気通路へと還流させるように、上記ＥＧＲ通路上に設けられたＥＧＲバルブを制御するＥＧＲ制御手段と、を有し、
上記ＮＯｘ還元制御手段は、
高エンジン負荷の運転状態において、排気ガス中に未燃燃料が比較的多く含まれる状態で第１ＮＯｘ還元制御を実行する第１ＮＯｘ還元制御手段と、
低エンジン負荷の運転状態において、上記第１ＮＯｘ還元制御手段により実行される第１ＮＯｘ還元制御よりも排気ガス中の未燃燃料が少ない状態で第２ＮＯｘ還元制御を実行する第２ＮＯｘ還元制御手段と、を備え、
上記ＥＧＲ制御手段は、上記第１ＮＯｘ還元制御手段による上記第１ＮＯｘ還元制御の実行時及び上記第２ＮＯｘ還元制御手段による上記第２ＮＯｘ還元制御の実行時においては、上記ＥＧＲバルブを閉状態として排気ガスの上記ＥＧＲ通路への導入を制限させ、
さらに、
上記ＥＧＲ制御手段は、上記第２ＮＯｘ還元制御手段による上記第２ＮＯｘ還元制御の実行終了後上記ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間が、上記第１ＮＯｘ還元制御手段による上記第１ＮＯｘ還元制御の実行終了後上記ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間よりも短くなるように制御する、ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。

【請求項2】

上記第２ＮＯｘ還元制御手段による上記第２ＮＯｘ還元制御は、ポスト噴射させた燃料をエンジンの筒内において燃焼させるように設定されたＮＯｘ還元制御である、請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。

【請求項3】

上記第１ＮＯｘ還元制御手段による上記第１ＮＯｘ還元制御は、ポスト噴射させた燃料の少なくとも一部を未燃燃料として排出させることにより空燃比をリッチ化させるように設定されたＮＯｘ還元制御である、請求項１又は２に記載のエンジンの排気浄化装置。

【請求項4】

上記ＥＧＲ通路は、通路上にＥＧＲクーラが設けられたクーラ側ＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス側ＥＧＲ通路とを備え、
上記ＥＧＲバルブは、 クーラ側ＥＧＲ通路を通過させる排気ガスの流量を調整する第１ＥＧＲバルブと、バイパス側ＥＧＲ通路を通過させる排気ガスの流量を調整する第２ＥＧＲバルブと、を備え、
上記ＥＧＲ制御手段は、上記第２ＮＯｘ還元制御手段による上記第２ＮＯｘ還元制御の実行時において、第２ＥＧＲバルブを開弁し且つ第１ＥＧＲバルブを閉弁するように制御する、請求項１乃至３の何れか１項に記載のエンジンの排気浄化装置。

【請求項5】

上記ＥＧＲ通路は、通路上にＥＧＲクーラが設けられたクーラ側ＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス側ＥＧＲ通路とを備え、
上記ＥＧＲバルブは、 上記クーラ側ＥＧＲ通路を通過させる排気ガスの流量を調整する第１ＥＧＲバルブと、バイパス側ＥＧＲ通路を通過させる排気ガスの流量を調整する第２ＥＧＲバルブと、を備え、
上記ＥＧＲ制御手段は、上記第１ＮＯｘ還元制御手段による上記第１ＮＯｘ還元制御の実行時において、第１ＥＧＲバルブを閉弁し且つ第２ＥＧＲバルブを閉弁するように制御する、請求項１乃至４の何れか１項に記載のエンジンの排気浄化装置。

【請求項6】

上記ＥＧＲ制御手段は、上記第２ＮＯｘ還元制御手段による上記第２ＮＯｘ還元制御の実行終了後上記第２ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間は、上記第１ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間よりも短くなるように制御する、請求項４に記載のエンジンの排気浄化装置。

【請求項7】

上記ＥＧＲ制御手段は、上記第１ＮＯｘ還元制御手段による上記第１ＮＯｘ還元制御の実行終了後上記第２ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間、及び上記第１ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間は、未燃燃料が上記ＥＧＲ通路に流入しにくいような比較的長い遅延時間となるように制御する、請求項５に記載のエンジンの排気浄化装置。

【請求項8】

上記ＥＧＲ制御手段は、上記第２ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間、及び/又は上記第１ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間を、上記エンジンから上記排気通路に排出される排気ガスの排出量が所定量に到達するまでの時間により設定する、請求項６又は７に記載のエンジンの排気浄化装置。

【請求項9】

上記ＥＧＲ制御手段は、上記ＮＯｘ還元制御手段による上記ＮＯｘ還元制御時に設定されるべき目標筒内酸素濃度に基づき、上記ＥＧＲバルブの開度を設定する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のエンジンの排気浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンの排気浄化装置に係り、特に、排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒を排気通路上に備えるエンジンの排気浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（λ＞１）において排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態（λ≒１）あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態（λ＜１）において還元する、ＮＯｘ吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が知られている。通常の運転領域では、燃費を向上させる観点から、空燃比をリーンな状態（λ＞１）に設定してエンジンを運転しているが、このリーンな運転状態が継続すると、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が限界に達して、ＮＯｘ触媒が排気ガス中のＮＯｘを吸蔵できなくなる（この場合ＮＯｘが放出されてしまう）。そのため、空燃比を理論空燃比あるいは理論空燃比よりもリッチな状態（λ≦１）に適宜設定して、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるようにしている。なお、「λ」は、理論空燃比を基準として表した空燃比を示す指標であり、いわゆる空気過剰率に相当する。

【0003】

例えば、特許文献１には、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量以上である場合に、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元すべく、排気ガスの空燃比をリッチ化するように燃料噴射制御を行う技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−３６０５９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

排気ガスの空燃比をＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な空燃比（以下では「目標空燃比」と呼ぶ。）に設定する制御方法の１つとして、所望のエンジントルクを出力させるために気筒内に燃料を噴射するメイン噴射の後に、エンジントルクの出力に寄与しないタイミング（典型的には膨張行程）において燃料を噴射するポスト噴射を行う方法が考えられる。基本的には、ＮＯｘ触媒の還元を行うためにポスト噴射された燃料を筒内で燃焼させることが望ましい。ポスト噴射された燃料を筒内で燃焼させないと、未燃燃料が排出されて、ＨＣ（炭化水素）などに関してエミッションが悪化する場合があるからである。

【0006】

ここで、上記した特許文献１には、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるときに、吸気系に還流させるＥＧＲガス量を多くする制御を行って、エンジンに導入される新気量を低下させることで、排気ガスの空燃比をリッチ化することが示唆されている。しかしながら、上述したようにＮＯｘ触媒の還元時にポスト噴射を行うと共にポスト噴射された燃料を筒内で燃焼させる構成に対して、この特許文献１に示唆されたＥＧＲガス量を多くする制御を適用すると、燃焼安定性の低下により、ポスト噴射された燃料が筒内で適切に燃焼しなくなる場合がある。この場合には、未燃燃料に相当するＨＣが発生してしまう。このようにして発生した未燃燃料がＥＧＲ装置に供給される場合ＥＧＲ装置内で閉塞を生じさせる恐れがあるという課題が生じる。

【0007】

また、ＮＯｘ還元制御において、スモーク（煤）の発生を抑制するため、エンジン筒内の酸素濃度を制御し、さらに燃費も向上させようとする場合には、未燃燃料が廃棄通路に排出されてしまう恐れがあるという課題が生じていた。
このように、ＮＯｘ還元制御において未燃燃料が排気通路に排出され、ＥＧＲ装置に供給される恐れがあるという課題が生じている。

【0008】

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、ＥＧＲの上流側の排気通路内に存在していた排気ガス中に未燃燃料が含まれていたとしても、未燃燃料のＨＣなどがＥＧＲ内の通路に流れることによるＥＧＲの内部部品の故障の発生を防止することができるエンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気通路上に設けられ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチな状態であるときに還元するＮＯｘ触媒を備えたエンジンの排気浄化装置であって、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるべく、排気ガスの空燃比をＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な目標空燃比に設定するように燃料噴射弁からポスト噴射させるＮＯｘ還元制御を実行するＮＯｘ還元制御手段と、エンジンの排気通路と吸気通路とに接続されたＥＧＲ通路を介して、エンジンの運転状態に応じた流量の排気ガスを排気通路から吸気通路へと還流させるように、ＥＧＲ通路上に設けられたＥＧＲバルブを制御するＥＧＲ制御手段と、を有し、ＮＯｘ還元制御手段は、高エンジン負荷の運転状態において、排気ガス中に未燃燃料が比較的多く含まれる状態で第１ＮＯｘ還元制御を実行する第１ＮＯｘ還元制御手段と、低エンジン負荷の運転状態において、第１ＮＯｘ還元制御手段により実行される第１ＮＯｘ還元制御よりも排気ガス中の未燃燃料が少ない状態で第２ＮＯｘ還元制御を実行する第２ＮＯｘ還元制御手段と、を備え、ＥＧＲ制御手段は、第１ＮＯｘ還元制御手段による第１ＮＯｘ還元制御の実行時及び第２ＮＯｘ還元制御手段による第２ＮＯｘ還元制御の実行時においては、ＥＧＲバルブを閉状態として排気ガスのＥＧＲ通路への導入を制限させ、さらに、ＥＧＲ制御手段は、第２ＮＯｘ還元制御手段による第２ＮＯｘ還元制御の実行終了後ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間が、第１ＮＯｘ還元制御手段による第１ＮＯｘ還元制御の実行終了後ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間よりも短くなるように制御することを特徴とする。

【0010】

このように構成された本発明では、ＥＧＲ制御手段は、第２ＮＯｘ還元制御手段による第２ＮＯｘ還元制御の実行終了後ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間が、第１ＮＯｘ還元制御手段による第１ＮＯｘ還元制御の実行終了後ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間よりも短くなるように制御するので、第１ＮＯｘ還元制御よりも排気ガス中の未燃燃料が少ない状態で実行される第２ＮＯｘ還元制御の実行終了後の遅延時間を、排気ガス中に未燃燃料が多く含まれる状態で実行される第１ＮＯｘ還元制御の実行終了後の遅延時間よりも短くすることができる。従って、未燃燃料が少ない状態で実行される第２ＮＯｘ還元制御の実行終了後は比較的短い遅延時間によりＥＧＲバルブの開動作を開始させ、ＥＧＲの通常制御に復帰させることができ且つＥＧＲの内部部品に未燃燃料が付着することによる故障の発生を抑制することができる。

【0011】

本発明において、好ましくは、第２ＮＯｘ還元制御手段による第２ＮＯｘ還元制御は、ポスト噴射させた燃料をエンジンの筒内において燃焼させるように設定されたＮＯｘ還元制御である。
このように構成された本発明によれば、第２ＮＯｘ還元制御手段による第２ＮＯｘ還元制御は、ポスト噴射させた燃料をエンジンの筒内において燃焼させるように設定されたＮＯｘ還元制御であるので、ポスト噴射された燃料がそのまま未燃燃料として排出されることを抑制することができ、第２ＮＯｘ還元制御の実行終了後において比較的短い遅延時間によりＥＧＲバルブの開動作を開始させ、ＥＧＲの通常制御に復帰させることができ且つＥＧＲの内部部品に未燃燃料が付着することによる故障の発生を抑制することができる。

【0012】

本発明において、好ましくは、第１ＮＯｘ還元制御手段による第１ＮＯｘ還元制御は、ポスト噴射させた燃料の少なくとも一部を未燃燃料として排出させることにより空燃比をリッチ化させるように設定されたＮＯｘ還元制御である。
このように構成された本発明によれば、第１ＮＯｘ還元制御手段による上記第１ＮＯｘ還元制御は、ポスト噴射させた燃料の少なくとも一部を未燃燃料として排出させることにより空燃比をリッチ化させるように設定されたＮＯｘ還元制御であるので、ポスト噴射させた燃料の少なくとも一部を未燃燃料として排出させる第１ＮＯｘ還元制御の実行終了後ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間が第２ＮＯｘ還元制御の実行終了後の遅延時間よりも長くされ、第１ＮＯｘ還元制御の実行終了後においては、比較的長い遅延時間によりＥＧＲバルブの開動作を開始させ、ＥＧＲの通常制御に復帰させることができ且つＥＧＲの内部部品に未燃燃料が付着することによる故障の発生を抑制することができる。

【0013】

本発明において、好ましくは、上記ＥＧＲ通路は、通路上にＥＧＲクーラが設けられたクーラ側ＥＧＲ通路と、ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス側ＥＧＲ通路とを備え、ＥＧＲバルブは、 クーラ側ＥＧＲ通路を通過させる排気ガスの流量を調整する第１ＥＧＲバルブと、バイパス側ＥＧＲ通路を通過させる排気ガスの流量を調整する第２ＥＧＲバルブと、を備え、ＥＧＲ制御手段は、第２ＮＯｘ還元制御手段による第２ＮＯｘ還元制御の実行時において、第２ＥＧＲバルブを開弁し且つ第１ＥＧＲバルブを閉弁するように制御する。
このように構成された本発明によれば、ＥＧＲ制御手段は、第２ＮＯｘ還元制御手段による第２ＮＯｘ還元制御の実行時において、排気ガスをバイパス側ＥＧＲ通路に流し且つクーラ側ＥＧＲ通路側に流さないように制御するので、第２ＮＯｘ還元制御の実行時のポスト噴射により発生したＨＣなどがクーラ側ＥＧＲ通路に流れＥＧＲクーラで冷却されることで、ＥＧＲクーラを閉塞してしまう故障の発生を防止することができる。

【0014】

本発明において、好ましくは、ＥＧＲ通路は、通路上にＥＧＲクーラが設けられたクーラ側ＥＧＲ通路と、ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス側ＥＧＲ通路とを備え、ＥＧＲバルブは、 クーラ側ＥＧＲ通路を通過させる排気ガスの流量を調整する第１ＥＧＲバルブと、バイパス側ＥＧＲ通路を通過させる排気ガスの流量を調整する第２ＥＧＲバルブと、を備え、ＥＧＲ制御手段は、第１ＮＯｘ還元制御手段による第１ＮＯｘ還元制御の実行時において、第１ＥＧＲバルブを閉弁し且つ第２ＥＧＲバルブを閉弁するように制御する。
このように構成された本発明によれば、ＥＧＲ制御手段は、第１ＮＯｘ還元制御手段による上記第１ＮＯｘ還元制御の実行時において、第１ＥＧＲバルブを閉弁し且つ第２ＥＧＲバルブを閉弁するように制御するので、ポスト噴射させた燃料を未燃燃料として排出させる第１ＮＯｘ還元制御の実行時において、未燃燃料のＨＣなどがクーラ側ＥＧＲ通路に流れＥＧＲクーラで冷却されることで、ＥＧＲクーラを閉塞してしまう故障の発生を防止することができる。また、第１ＮＯｘ還元制御の実行時において、未燃燃料のＨＣなどがバイパス側ＥＧＲ通路に流れ、バイパス側ＥＧＲ通路を閉塞してしまう故障の発生を防止することができる。

【0015】

本発明において、好ましくは、ＥＧＲ制御手段は、第２ＮＯｘ還元制御手段による第２ＮＯｘ還元制御の実行終了後第２ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間は、第１ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間よりも短くなるように制御する。
このように構成された本発明によれば、ＥＧＲ制御手段は、第１ＮＯｘ還元制御手段による第１ＮＯｘ還元制御の実行終了後第１ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間は第２ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間よりも長くなるように制御するので、第２ＮＯｘ還元制御の実行時のポスト噴射により発生したＨＣなどが、より長い遅延時間経過後に開弁されるクーラ側ＥＧＲ通路に、より入りにくくなり、ＨＣ等が、クーラ側ＥＧＲ通路に流れＥＧＲクーラで冷却されることで、ＥＧＲクーラを閉塞してしまう故障の発生を防止することができる。

【0016】

本発明において、好ましくは、ＥＧＲ制御手段は、第１ＮＯｘ還元制御手段による第１ＮＯｘ還元制御の実行終了後第２ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間、及び第１ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間は、未燃燃料がＥＧＲ通路に流入しにくいような比較的長い遅延時間となるように制御する。
このように構成された本発明によれば、ＥＧＲ制御手段は、第１ＮＯｘ還元制御手段による第１ＮＯｘ還元制御の実行終了後上記第２ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間、及び第１ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間は、未燃燃料が上記ＥＧＲ通路に流入しにくいような比較的長い時間となるように制御するので、第１ＮＯｘ還元制御の実行時のポスト噴射により発生したＨＣなどがクーラ側ＥＧＲ通路に流れＥＧＲクーラで冷却されることで、ＥＧＲクーラを閉塞してしまう故障の発生を防止することができる。

【0017】

本発明において、好ましくは、ＥＧＲ制御手段は、第２ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間、及び/又は第１ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間を、エンジンから上記排気通路に排出される排気ガスの排出量が所定量に到達するまでの時間により設定する。
このように構成された本発明によれば、ＥＧＲ制御手段は、第２ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間、及び/又は第１ＥＧＲバルブを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間を、エンジンから排気通路に排出される排気ガスの排出量が所定量に到達するまでの時間により設定するので、エンジンから排気通路に排出される排気ガスが、遅延時間経過中に、既にＥＧＲの上流側の排気通路内に存在していた排気ガスを下流側に押し出すようにして入れ替わるため、既にＥＧＲの上流側の排気通路内に存在していた排気ガス中に未燃燃料が比較的多量に含まれていたとしても、この未燃燃料を含む排気ガスを下流側に押し流すことができる。従って、未燃燃料のＨＣなどがクーラ側ＥＧＲ通路に流れＥＧＲクーラで冷却されることで、ＥＧＲクーラを閉塞してしまう故障の発生を防止することができる。また、未燃燃料のＨＣなどがバイパス側ＥＧＲ通路に流れ、バイパス側ＥＧＲ通路を閉塞してしまう故障の発生を防止することもできる。

【0018】

本発明において、好ましくは、ＥＧＲ制御手段は、ＮＯｘ還元制御手段によるＮＯｘ還元制御時に設定されるべき目標筒内酸素濃度に基づき、ＥＧＲバルブの開度を設定する。
このように構成された本発明によれば、ＮＯｘ還元制御時に設定されるべき目標筒内酸素濃度に基づきＥＧＲバルブの開度を制御するので、所望の量の排気ガスをエンジンに導入して、エンジンの筒内を所望の酸素濃度に適切に設定することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明のエンジンの排気浄化装置によれば、ＥＧＲの上流側の排気通路内に存在していた排気ガス中に未燃燃料が含まれていたとしても、未燃燃料のＨＣなどがＥＧＲ内の通路に流れることによるＥＧＲの内部部品の故障の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。

【図2】本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態による燃料噴射制御を示すフローチャートである。

【図4】本発明の一実施形態によるＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出処理を示すフローチャートである。

【図5】本発明の一実施形態においてパッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御のそれぞれを実行するエンジンの運転領域についての説明図である。

【図6】本発明の一実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理を示すフローチャートである。

【図7】本発明の一実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理を示すフローチャートである。

【図8】本発明の一実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御を示すフローチャートである。

【図9】本発明の一実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御を示すフローチャートである。

【図10】本発明の一実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御のポスト噴射タイミングの設定方法についての説明図である。

【図11】本発明の一実施形態によるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。

【図12】本発明の一実施形態によるＥＧＲ復帰制御を示すフローチャートである。

【図13】本発明の一実施形態によるエンジンＥの排気浄化装置のＥＧＲ制御につき、エンジンＥの完全暖気状態において、エンジンＥの運転状態に応じてＥＧＲ制御領域をＥＧＲのバイパス側制御領域、クーラー側制御領域、バイパス側及びクーラー側併用制御領域、ＥＧＲカット制御領域のいずれに設定するＥＧＲ制御マップを示す図である。

【図14】本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置のＥＧＲ制御につき、エンジンＥの半暖気状態において、エンジンＥの運転状態に応じてＥＧＲ制御領域をＥＧＲのバイパス側制御領域、クーラー側制御領域、バイパス側及びクーラー側併用制御領域、ＥＧＲカット制御領域のいずれに設定するＥＧＲ制御マップを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置について説明する。

【0022】

＜システム構成＞
まず、図１を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンシステムについて説明する。図１は、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。

【0023】

図１に示すように、エンジンシステム２００は、主に、ディーゼルエンジンとしてのエンジンＥと、エンジンＥに吸気を供給する吸気系ＩＮと、エンジンＥに燃料を供給するための燃料供給系ＦＳと、エンジンＥの排気ガスを排出する排気系ＥＸと、エンジンシステム２００に関する各種の状態を検出するセンサ１００〜１１９と、エンジンシステム２００の制御を行うＰＣＭ（Power-train Control Module）６０と、ＳＣＲ触媒４７に関する制御を行うＤＣＵ（Dosing Control Unit）７０とを有する。

【0024】

まず、吸気系ＩＮは、吸気が通過する吸気通路１を有しており、この吸気通路１上には、上流側から順に、外部から導入された空気を浄化するエアクリーナ３と、通過する吸気を圧縮して吸気圧を上昇させる、ターボ過給機５のコンプレッサと、外気や冷却水により吸気を冷却するインタークーラ８と、通過する吸気流量を調整する吸気シャッター弁７（スロットルバルブに相当する）と、エンジンＥに供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク１２と、が設けられている。
また、吸気系ＩＮにおいて、エアクリーナ３の直下流側の吸気通路１上には吸入空気量を検出するエアフローセンサ１０１及び吸気温度を検出する温度センサ１０２が設けられ、ターボ過給機５には吸気の圧力を検出する圧力センサ１０３が設けられ、インタークーラ８の直下流側の吸気通路１上には吸気温度を検出する温度センサ１０６が設けられ、吸気シャッター弁７には当該吸気シャッター弁７の開度を検出するポジションセンサ１０５が設けられ、サージタンク１２には吸気マニホールドにおける吸気の圧力を検出する圧力センサ１０８が設けられている。これらの吸気系ＩＮに設けられた各種センサ１０１〜１０８は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号Ｓ１０１〜Ｓ１０８をＰＣＭ６０に出力する。

【0025】

次に、エンジンＥは、吸気通路１（詳しくは吸気マニホールド）から供給された吸気を燃焼室１７内に導入する吸気バルブ１５と、燃焼室１７に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２０と、通電により発熱する発熱部（以下では符号「２１ａ」を付す。）を燃焼室１７内に備えたグロープラグ２１と、燃焼室１７内での混合気の燃焼により往復運動するピストン２３と、ピストン２３の往復運動により回転されるクランクシャフト２５と、燃焼室１７内での混合気の燃焼により発生した排気ガスを排気通路４１へ排出する排気バルブ２７と、を有する。また、エンジンＥには、クランクシャフト２５における上死点などを基準とした回転角としてのクランク角を検出するクランク角センサ１００が設けられており、このクランク角センサ１００は、検出したクランク角に対応する検出信号Ｓ１００をＰＣＭ６０に出力し、ＰＣＭ６０は、この検出信号Ｓ１００に基づきエンジン回転数を取得する。

【0026】

燃料供給系ＦＳは、燃料を貯蔵する燃料タンク３０と、燃料タンク３０から燃料噴射弁２０に燃料を供給するための燃料供給通路３８とを有する。燃料供給通路３８には、上流側から順に、低圧燃料ポンプ３１と、高圧燃料ポンプ３３と、コモンレール３５とが設けられている。

【0027】

次に、排気系ＥＸは、排気ガスが通過する排気通路４１を有しており、この排気通路４１上には、通過する排気ガスによって回転され、この回転によって上記したようにコンプレッサを駆動するターボ過給機５のタービンが設けられている。更に、このタービンの下流側の排気通路４１上には、上流側から順に、排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒４５と、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel particulate filter）４６と、ＤＰＦ４６の下流側の排気通路４１中に尿素を噴射する尿素インジェクタ５１と、尿素インジェクタ５１から噴射された尿素を加水分解してアンモニアを生成し、このアンモニアを排気ガス中のＮＯｘと反応（還元）させてＮＯｘを浄化するＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒４７と、ＳＣＲ触媒４７から排出された未反応のアンモニアを酸化させて浄化するスリップ触媒４８と、が設けられている。なお、尿素インジェクタ５１は、ＤＣＵ７０から供給される制御信号Ｓ５１によって、排気通路４１中に尿素を噴射するための制御が行われる。

【0028】

ここで、ＮＯｘ触媒４５についてより具体的に説明する。ＮＯｘ触媒４５は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（λ＞１）において排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態（λ≒１）あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態（λ＜１）において還元する、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＣ：NOx Storage Catalyst）である。また、ＮＯｘ触媒４５は、このＮＳＣとしての機能だけでなく、排出ガス中の酸素を用いて炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）などを酸化して水と二酸化炭素に変化させるディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）としての機能も有するように構成されている。具体的には、ＮＯｘ触媒４５は、ＤＯＣの触媒材層の表面をＮＳＣの触媒材によりコーティングすることで作られている。

【0029】

また、排気系ＥＸにおいては、ターボ過給機５のタービンの上流側の排気通路４１上には排気ガスの圧力を検出する圧力センサ１０９及び排気ガスの温度を検出する温度センサ１１０が設けられ、ターボ過給機５のタービンの直下流側の排気通路４１上には酸素濃度を検出するＯ₂センサ１１１が設けられている。更に、排気系ＥＸには、ＮＯｘ触媒４５の直上流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ１１２と、ＮＯｘ触媒４５とＤＰＦ４６との間の排気ガスの温度を検出する温度センサ１１３と、ＤＰＦ４６の直上流側と直下流側との排気ガスの圧力差を検出する差圧センサ１１４と、ＤＰＦ４６の直下流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ１１５と、ＤＰＦ４６の直下流側の排気ガス中のＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサ１１６と、ＳＣＲ触媒４７の直上流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ１１７と、ＳＣＲ触媒４７の直下流側の排気ガス中のＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサ１１８と、スリップ触媒４８の直上流側の排気ガス中のＰＭを検出するＰＭセンサ１１９と、が設けられている。これらの排気系ＥＸに設けられた各種センサセンサ１０９〜１１９は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号Ｓ１０９〜Ｓ１１９をＰＣＭ６０に出力する。

【0030】

更に、本実施形態では、ターボ過給機５は、排気エネルギーが低い低回転域から高回転域まで全域で効率よく高過給を得られる２段過給システムとして構成されている。即ち、ターボ過給機５は、高回転域において多量の空気を過給するための大型ターボチャージャー５ａと、低い排気エネルギーでも効率よく過給を行える小型ターボチャージャー５ｂと、小型ターボチャージャー５ｂのコンプレッサへの吸気の流れを制御するコンプレッサバイパスバルブ５ｃと、小型ターボチャージャー５ｂのタービンへの排気の流れを制御するレギュレートバルブ５ｄと、大型ターボチャージャー５ａのタービンへの排気の流れを制御するウェイストゲートバルブ５ｅとを備えており、エンジンＥの運転状態（エンジン回転数及び負荷）に応じて各バルブを駆動することにより、大型ターボチャージャー５ａと小型ターボチャージャー５ｂによる過給を切り替える。

【0031】

本実施形態によるエンジンシステム２００は、ＥＧＲ装置４３を更に有する。このＥＧＲ装置４３は、ターボ過給機５のタービンの上流側の排気通路４１とターボ過給機５のコンプレッサの下流側（詳しくはインタークーラ８の下流側）の吸気通路１とを接続するＥＧＲ通路４３ａと、ＥＧＲ通路４３ａを通過する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ４３ｂと、ＥＧＲ通路４３ａを通過させる排気ガスの流量を調整する第１ＥＧＲバルブ４３ｃと、ＥＧＲクーラ４３ｂをバイパスさせて排気ガスを流すためのＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄと、ＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄを通過させる排気ガスの流量を調整する第２ＥＧＲバルブ４３ｅと、を有する。

【0032】

次に、図２を参照して、本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成を示すブロック図である。

【0033】

本発明の実施形態によるＰＣＭ６０は、上述した各種センサ１００〜１１９の検出信号Ｓ１００〜Ｓ１１９に加えて、アクセルペダルの開度（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１５０、及び車速を検出する車速センサ１５１のそれぞれが出力した検出信号Ｓ１５０、Ｓ１５１に基づいて、主に、燃料噴射弁２０に対する制御を行うべく制御信号Ｓ２０を出力し、吸気シャッター弁７に対する制御を行うべく制御信号Ｓ７を出力し、グロープラグ２１に対する制御を行うべく制御信号Ｓ２１を出力し、第１及び第２ＥＧＲバルブ４３ｃ、４３ｅのそれぞれに対する制御を行うべく制御信号Ｓ４３１、Ｓ４３２を出力する。

【0034】

特に、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、排気ガスの空燃比を目標空燃比（具体的には理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりも小さい所定の空燃比）に設定するように燃料噴射弁２０からポスト噴射させて、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるための制御（ＮＯｘ還元制御）を行う。つまり、ＰＣＭ６０は、ドライバのアクセル操作に応じたエンジントルクを出力させるために気筒内に燃料を噴射するメイン噴射に加えて（基本的にはメイン噴射においては排気ガスの空燃比がリーンになるように燃料噴射量等が設定される）、このメイン噴射の後に、エンジントルクの出力に寄与しないタイミング（具体的には膨張行程）で燃料を噴射するポスト噴射を行って、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態（λ≒１）あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態（λ＜１）に設定されるようにして、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させる。以下では、このようなＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるための制御を「ＤｅＮＯｘ制御」と呼ぶ。なお、「ＤｅＮＯｘ」の文言中の「Ｄｅ」は分離や除去を意味する接頭語である。

【0035】

また、詳細は後述するが、ＰＣＭ６０は、「ＮＯｘ還元制御手段」及び「ＥＧＲ制御手段」等として機能する。

【0036】

なお、ＰＣＭ６０は、ＣＰＵ、当該ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。

【0037】

＜燃料噴射制御＞
次に、図３を参照して、本発明の実施形態による燃料噴射制御について説明する。図３は、本発明の実施形態による燃料噴射制御を示すフローチャート（燃料噴射制御フロー）である。この燃料噴射制御フローは、車両のイグニッションがオンにされてＰＣＭ６０に電源が投入された場合に開始され、所定の周期で繰り返し実行される。

【0038】

まず、ステップＳ１０１では、ＰＣＭ６０は、車両の運転状態を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、アクセル開度センサ１５０が検出したアクセル開度、車速センサ１５１が検出した車速、クランク角センサ１００が検出したクランク角、及び車両の変速機に現在設定されているギヤ段を取得する。

【0039】

次いで、ステップＳ１０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０１で取得されたアクセルペダルの操作等を含む車両の運転状態に基づき、目標加速度を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、種々の車速及び種々のギヤ段について規定された加速度特性マップ（予め作成されてメモリなどに記憶されている）の中から、現在の車速及びギヤ段に対応する加速度特性マップを選択し、選択した加速度特性マップを参照して現在のアクセル開度に対応する目標加速度を決定する。

【0040】

次いで、ステップＳ１０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０２で決定された目標加速度を実現するためのエンジンＥの目標トルクを決定する。この場合、ＰＣＭ６０は、現在の車速、ギヤ段、路面勾配、路面μなどに基づき、エンジンＥが出力可能なトルクの範囲内で、目標トルクを決定する。

【0041】

次いで、ステップＳ１０４では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０３で決定された目標トルクをエンジンＥから出力させるべく、当該目標トルク及びエンジン回転数に基づいて、燃料噴射弁２０から噴射させるべき燃料噴射量を算出する。この燃料噴射量は、メイン噴射において適用する燃料噴射量（メイン噴射量）である。

【0042】

他方で、上記したステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理と並行して、ステップＳ１０５において、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの運転状態に応じた燃料の噴射パターンを設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、上記したＤｅＮＯｘ制御を行う場合には、メイン噴射に加えてポスト噴射を少なくとも行う燃料噴射パターンを設定する。この場合、ＰＣＭ６０は、ポスト噴射において適用する燃料噴射量（ポスト噴射量）や、ポスト噴射を行うタイミング（ポスト噴射タイミングなど）も決定する。これらについては、詳細は後述する。

【0043】

ステップＳ１０４及びＳ１０５の後、ステップＳ１０６に進み、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０４で算出されたメイン噴射量及びステップＳ１０５で設定された燃料噴射パターンに基づき（ポスト噴射を行う場合にはポスト噴射量やポスト噴射タイミングも含む）、燃料噴射弁２０を制御する。つまり、ＰＣＭ６０は、所望の燃料噴射パターンにおいて所望の量の燃料が噴射されるように燃料噴射弁２０を制御する。

【0044】

次に、図４を参照して、本発明の実施形態においてＤｅＮＯｘ制御時に適用するポスト噴射量（以下では「ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量」と呼ぶ。）の算出方法について説明する。図４は、本発明の実施形態によるＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出処理を示すフローチャート（ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フロー）である。このＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローと並行して実行される。つまり、燃料噴射制御が行われている最中に、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が随時算出される。

【0045】

まず、ステップＳ２０１では、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの運転状態を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、エアフローセンサ１０１によって検出された吸入空気量（新気量）、Ｏ₂センサ１１１によって検出された排気ガスの酸素濃度、図３のステップＳ１０４で算出されたメイン噴射量を取得する。加えて、ＰＣＭ６０は、所定のモデルなどにより求められた、ＥＧＲ装置４３によって吸気系ＩＮに還流される排気ガス量（ＥＧＲガス量）も取得する。

【0046】

次いで、ステップＳ２０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０１で取得された新気量及びＥＧＲガス量に基づき、エンジンＥに導入される空気量（つまり充填量）を算出する。そして、ステップＳ２０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０２で算出された充填量から、エンジンＥに導入される空気の酸素濃度を算出する。

【0047】

次いで、ステップＳ２０４では、ＰＣＭ６０は、メイン噴射に加えてポスト噴射することで、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるために排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比以下の目標空燃比に設定するのに必要なポスト噴射量（ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量）を算出する。つまり、ＰＣＭ６０は、排気ガスの空燃比を目標空燃比にするためにメイン噴射量に加えてどれだけのポスト噴射量を適用すればよいかを決定する。この場合、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０１で取得された酸素濃度（Ｏ₂センサ１１１によって検出された酸素濃度）と、ステップＳ２０３で算出された酸素濃度との差を考慮して、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を算出する。具体的には、ＰＣＭ６０は、メイン噴射した燃料を燃焼させたときに発生する排気ガスの空燃比から、検出された酸素濃度と算出された酸素濃度との差に応じてフィードバック処理を適宜行って、排気ガスの空燃比を目標空燃比にするためのＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を算出する。このようにＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を算出することで、ＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射によって、排気ガスの空燃比を精度良く目標空燃比に設定して、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを確実に還元させるようにしている。

【0048】

＜ＤｅＮＯｘ制御＞
以下では、本発明の実施形態によるＤｅＮＯｘ制御について具体的に説明する。

【0049】

（基本概念）
最初に、本発明の実施形態によるＤｅＮＯｘ制御の基本概念について説明する。

【0050】

本実施形態では、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量が所定量以上である場合、典型的にはＮＯｘ吸蔵量が限界付近にある場合に、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘをほぼ０にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比以下の目標空燃比に継続的に設定するように燃料噴射弁２０からポスト噴射させるＤｅＮＯｘ制御（本発明における「第２ＮＯｘ還元制御」に相当し、以下では適宜「アクティブＤｅＮＯｘ制御」と呼ぶ。）を実行する。こうすることで、ＮＯｘ触媒４５に多量に吸蔵されたＮＯｘを強制的に還元して、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能を確実に確保するようにする。

【0051】

また、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量が所定量未満であっても、車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるべく、排気ガスの空燃比を目標空燃比に一時的に設定するように燃料噴射弁２０からポスト噴射させるＤｅＮＯｘ制御（本発明における「第１ＮＯｘ還元制御」に相当し、以下では適宜「パッシブＤｅＮＯｘ制御」と呼ぶ。）を実行する。このパッシブＤｅＮＯｘ制御は、加速時のようなメイン噴射量が増加して排気ガスの空燃比が低下するような状況に乗じて、空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比以下の目標空燃比に設定するようにポスト噴射を行うので、排気ガスの空燃比が低下しない状況（つまり非加速時）においてＤｅＮＯｘ制御を行う場合よりも、空燃比を目標空燃比に設定するためのポスト噴射量が少なくなる。また、パッシブＤｅＮＯｘ制御は、車両の加速に乗じて行われるので、比較的高頻度で行われることとなる。

【0052】

本実施形態では、このようなパッシブＤｅＮＯｘ制御を適用することで、ＤｅＮＯｘによる燃費悪化などを抑制しつつ、ＤｅＮＯｘを高頻度で行うようにする。パッシブＤｅＮＯｘ制御は比較的短い期間しか行われないが、高頻度で行われるので、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量を効率的に低下させることができる。その結果、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量が所定量以上になりにくくなるので、パッシブＤｅＮＯｘ制御よりも多量のポスト噴射量を要するアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度を低下させることができ、ＤｅＮＯｘによる燃費悪化を効果的に改善することが可能となる。

【0053】

更に、本実施形態では、上記のアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合、ポスト噴射させた燃料をエンジンＥの筒内において燃焼させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。この場合、ＰＣＭ６０は、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。具体的には、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの膨張行程前半における所定のタイミングを、アクティブＤｅＮＯｘ制御でのポスト噴射タイミングとして設定する。このようなポスト噴射タイミングをアクティブＤｅＮＯｘ制御において適用することで、ポスト噴射された燃料がそのまま未燃燃料（つまりＨＣ）として排出されることや、ポスト噴射された燃料によるオイル希釈を抑制するようにしている。

【0054】

他方で、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、上記のパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合には、ポスト噴射させた燃料をエンジンＥの筒内において燃焼させずに未燃燃料として排気通路４１に排出させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。この場合、ＰＣＭ６０は、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されずに少なくとも一部が未燃燃料として排気通路４１に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。具体的には、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの膨張行程後半における所定のタイミングを、パッシブＤｅＮＯｘ制御でのポスト噴射タイミングとして設定する。原則、このパッシブＤｅＮＯｘ制御でのポスト噴射タイミングは、上記したアクティブＤｅＮＯｘ制御でのポスト噴射タイミングよりも遅角側に設定される。このようなポスト噴射タイミングをパッシブＤｅＮＯｘ制御において適用することで、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼してスモーク（煤）が発生することを抑制するようにしている。

【0055】

ここで、図５を参照して、本発明の実施形態においてパッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御のそれぞれを実行するエンジンＥの運転領域について説明する。図５は、横軸にエンジン回転数を示し、縦軸にエンジン負荷を示している。また、図５において、曲線Ｌ１は、エンジンＥの最大トルク線を示している。

【0056】

図５に示すように、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、エンジン負荷が第１所定負荷Ｌｏ１以上で第２所定負荷Ｌｏ２（＞第１所定負荷Ｌｏ１）未満である中負荷域にあり、且つ、エンジン回転数が第１所定回転数Ｎ１以上で第２所定回転数Ｎ２（＞第１所定回転数Ｎ１）未満である中回転域にある場合に、つまりエンジン負荷及びエンジン回転数が符号Ｒ１２に示す運転領域（以下では「アクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２」と呼ぶ。）に含まれる場合に、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する。このようなアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２を採用する理由は以下の通りである。

【0057】

上述したように、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料がそのまま排出されることによるＨＣの発生やポスト噴射された燃料によるオイル希釈などを抑制する観点から、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。この場合、本実施形態では、ポスト噴射された燃料を燃焼させたときに、スモークの発生を抑制すると共に、ＨＣの発生（つまり不完全燃焼による未燃燃料の排出）を抑制するようにする。具体的には、ポスト噴射された燃料が燃焼するまでの時間をできるだけかせぐようにし、つまり空気と燃料が適切に混合された状態で着火が生じるようにして、スモーク及びＨＣの発生を抑制している。このために、アクティブＤｅＮＯｘ制御時には適量のＥＧＲガスを導入することで、ポスト噴射された燃料の着火を効果的に遅延させるようにしている。

【0058】

なお、アクティブＤｅＮＯｘ制御時にＨＣの発生を抑制する理由は、上記のようにＥＧＲガスを導入する場合に、ＨＣもＥＧＲガスとして吸気系ＩＮに還流されて、このＨＣがバインダとなって煤と結合してガスの通路が閉塞してしまうのを防止するためである。加えて、ＮＯｘ触媒４５の温度が低く、ＨＣの浄化性能（ＮＯｘ触媒４５中のＤＯＣによるＨＣの浄化性能）が確保されないような領域においてアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行したときに、ＨＣが浄化されずに排出されてしまうのを防止するためである。因みに、アクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２には、そのようなＨＣの浄化性能が確保されないようなＮＯｘ触媒４５の温度が比較的低い領域も含めている。
また、アクティブＤｅＮＯｘ制御時にスモークの発生を抑制する理由は、スモークに対応するＰＭはＤＰＦ４６に捕集されるが、このＤＰＦ４６に捕集されたＰＭを燃焼除去するためのＤＰＦ再生（ＤｅＮＯｘ制御と同様にポスト噴射させる制御）が高頻度で行われて、燃費などが悪化してしまうのを抑制するためである。

【0059】

ところで、エンジン負荷が高くなると、目標空燃比を実現するためにエンジンＥに導入する空気を絞ることで、ポスト噴射された燃料を適切に燃焼させるのに必要な酸素が足りなくなってスモークやＨＣが発生する傾向にある。特に、エンジン負荷が高くなると、筒内温度が高くなり、ポスト噴射された燃料が着火するまでの時間を適切に確保することができずに途中で着火が生じ、つまり空気と燃料が適切に混合されていない状態で燃焼が生じ、スモークやＨＣが発生してしまう。他方で、エンジン負荷がかなり低い領域では、ＮＯｘ触媒４５の温度が低く、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ還元機能が十分に発揮されなくなる。加えて、この領域では、ポスト噴射された燃料が適切に燃焼しなくなる、つまり失火が発生してしまう。
なお、上記ではエンジン負荷に関する現象を述べたが、エンジン回転数についても同様の現象が生じる。

【0060】

以上のことから、本実施形態では、中負荷域且つ中回転域に対応するエンジンＥの運転領域を、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行するアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２として採用している。換言すると、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２でのみ、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行することとし、アクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２以外の運転領域では、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止する。このようにアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止することとしたエンジンＥの運転領域では、特にアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２よりも高負荷側又は高回転側の領域では（符号Ｒ１３を付した領域）では、ＳＣＲ触媒４７のＮＯｘ浄化性能が十分に確保されているので、ＳＣＲ触媒４７がＮＯｘを浄化することとなり、ＤｅＮＯｘ制御を実行しなくても車両からのＮＯｘの排出を防止することができる。

【0061】

また、本実施形態では、ＳＣＲ触媒４７でＮＯｘを浄化させる領域Ｒ１３よりも更に高負荷側の領域（符号Ｒ１１を付した領域であり、以下では「パッシブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１１」と呼ぶ。）では、排気ガス量が大きくなり、ＳＣＲ触媒４７でＮＯｘを浄化しきれなくなるので、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する。このパッシブＤｅＮＯｘ制御では、上記したように、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路４１に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。パッシブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１１では、ＮＯｘ触媒４５の温度が十分に高く、ＨＣの浄化性能（ＮＯｘ触媒４５中のＤＯＣによるＨＣの浄化性能）が確保されているので、このように排出された未燃燃料をＮＯｘ触媒４５で適切に浄化することができる。
なお、パッシブＤｅＮＯｘ制御において、アクティブＤｅＮＯｘ制御のようにポスト噴射された燃料を筒内において燃焼させると、スモークが発生してしまう。その理由は、上述したように、エンジン負荷が高くなるとアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止することとした理由と同様である。そのため、パッシブＤｅＮＯｘ制御では、ポスト噴射された燃料を筒内において燃焼させずに未燃燃料として排気通路４１に排出している。

【0062】

ここで、図５中の矢印Ａ１１に示すようにエンジンＥの運転状態が変化したときのアクティブＤｅＮＯｘ制御の具体例について説明する。まず、エンジンＥの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に入ると（符号Ａ１２参照）、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する。そして、エンジンＥの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２を外れると（符号Ａ１３参照）、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を一旦中止する。このときには、ＳＣＲ触媒４７がＮＯｘを浄化することとなる。そして、エンジンＥの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に再度入ると（符号Ａ１４参照）、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を再開する。こうすることで、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘがほぼ０に低下するまで、アクティブＤｅＮＯｘ制御を終了させないようにする。

【0063】

以下では、上記した本発明の実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御及びパッシブＤｅＮＯｘ制御について具体的に説明する。
まず、図６を参照して、本発明の実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行要否を判定するために用いるアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理について説明する。図６は、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理を示すフローチャート（アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フロー）である。このアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローなどと並行して実行される。

【0064】

最初に、ステップＳ３０１では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、ＮＯｘ触媒温度と、ＳＣＲ温度と、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量と、を取得する。この場合、ＮＯｘ触媒温度は、例えば、ＮＯｘ触媒４５の直上流側に設けられた温度センサ１１２によって検出された温度に基づいて推定される（ＮＯｘ触媒４５とＤＰＦ４６との間に設けられた温度センサ１１３によって検出された温度も用いてもよい）。また、ＳＣＲ温度は、例えば、ＳＣＲ触媒４７の直上流側に設けられた温度センサ１１７によって検出された温度に基づいて推定される。また、ＮＯｘ吸蔵量は、例えば、エンジンＥの運転状態や排気ガスの流量や排気ガスの温度などに基づいて、排気ガス中のＮＯｘ量を推定し、このＮＯｘ量を積算していくことで求められる。

【0065】

次いで、ステップＳ３０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３０１で取得されたＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満であるか否かを判定する。この判定の結果、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満である場合（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０３に進む。これに対して、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上である場合（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０９に進む。この場合には、排気ガス中のＮＯｘをＳＣＲ触媒４７によって適切に浄化させることができるので、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３０９）。そして、処理は終了する。

【0066】

次いで、ステップＳ３０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３０１で取得されたＮＯｘ触媒温度が所定温度以上であるか否かを判定する。ＮＯｘ触媒温度が低い場合には、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定しても、ＮＯｘ触媒４５は吸蔵しているＮＯｘをほとんど還元しない。したがってステップＳ３０３では、ＮＯｘ触媒４５が吸蔵しているＮＯｘを還元可能な状態であるか否かを判定している。そのために、ステップＳ３０３の判定で用いる所定温度は、ＮＯｘ触媒４５が吸蔵しているＮＯｘを還元可能なＮＯｘ触媒温度に基づき設定される。ステップＳ３０３の判定の結果、ＮＯｘ触媒温度が所定温度以上である場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０４に進む。これに対して、ＮＯｘ触媒温度が所定温度未満である場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０９に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３０９）。

【0067】

次いで、ステップＳ３０４では、ＰＣＭ６０は、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を一度も実行していないか否かを判定する。このステップＳ３０４の判定は、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を一度も実行していない場合には、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行したことがある場合よりも、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行条件を緩和して、アクティブＤｅＮＯｘ制御を優先的に実行する目的から行っている。具体的には、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行したことがある場合には、比較的条件が厳しいステップＳ３０７の実行条件及びステップＳ３０８の実行条件を用いるのに対して、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を一度も実行していない場合には、比較的条件の緩いステップＳ３０５の実行条件のみを用いる（これらの詳細は後述する）。このようなステップＳ３０４の判定の結果、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行していない場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０５に進む。

【0068】

次いで、ステップＳ３０５では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３０１で取得されたＮＯｘ吸蔵量が第１吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。例えば、第１吸蔵量判定値は、ＮＯｘ吸蔵量の限界値よりもある程度低い値に設定される。この判定の結果、ＮＯｘ吸蔵量が第１吸蔵量判定値以上である場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０６に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を許可すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「１」に設定する（ステップＳ３０６）。こうすることで、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行してＮＯｘ触媒４５にある程度吸蔵されたＮＯｘを強制的に還元することで、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能を確実に確保するようにする。これに対して、ＮＯｘ吸蔵量が第１吸蔵量判定値未満である場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０９に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、無駄なアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３０９）。そして、処理は終了する。

【0069】

他方で、ステップＳ３０４の判定の結果、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行したことがある場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３０１で取得されたＮＯｘ吸蔵量が第２吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。第２吸蔵量判定値は、上記した第１吸蔵量判定値よりも少なくとも大きな値が適用され、例えば、ＮＯｘ吸蔵量の限界値付近の値（１つの例では限界値の２／３程度の値）に設定される。この判定の結果、ＮＯｘ吸蔵量が第２吸蔵量判定値以上である場合（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０８に進む。これに対して、ＮＯｘ吸蔵量が第２吸蔵量判定値未満である場合（ステップＳ３０７：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０９に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、無駄なアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３０９）。そして、処理は終了する。

【0070】

次いで、ステップＳ３０８では、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が所定の判定距離以上であるか否かを判定する。ステップＳ３０８の判定の結果、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離以上である場合（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０６に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を許可すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「１」に設定する（ステップＳ３０６）。こうすることで、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行してＮＯｘ触媒４５に多量に吸蔵されたＮＯｘを強制的に還元することで、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能を確実に確保するようにする。これに対して、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離未満である場合（ステップＳ３０８：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０９に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３０９）。そして、処理は終了する。

【0071】

アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が短い状況においてアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行すると（つまりアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行インターバルが短い場合）、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性が高くなる。そのため、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離未満である場合には（ステップＳ３０８：Ｎｏ）、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、アクティブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射に起因するオイル希釈を抑制するようにしている。他方で、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が長い場合（つまりアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行インターバルが長い場合）には、これからアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行しても、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性は低い。そのため、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離以上である場合には（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止しない。
また、本実施形態では、筒内温度が高くなると、ポスト噴射された燃料の気化が進んでオイル希釈が生じにくくなることを考慮して、筒内温度が高くなるほど、ステップＳ３０８で用いる判定距離を小さな値に設定して、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離に応じた当該制御の制限を緩和する。

【0072】

次に、図７を参照して、本発明の実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行要否を判定するために用いるパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理について説明する。図７は、本発明の実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理を示すフローチャート（パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フロー）である。このパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローや図６に示したアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローなどと並行して実行される。

【0073】

まず、ステップＳ４０１では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、ＮＯｘ触媒温度と、ＳＣＲ温度と、図３に示した燃料噴射制御フローで決定された目標トルクと、図４に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量（具体的にはパッシブＤｅＮＯｘ制御時に適用するものとして算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量）と、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量と、図６に示したアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローで設定されたアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの値と、を取得する。なお、ＮＯｘ触媒温度、ＳＣＲ温度及びＮＯｘ吸蔵量の求め方は、上述した通りである。
加えて、ステップＳ４０１では、ＰＣＭ６０は、所定期間内におけるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度も取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、所定期間（例えば数秒間又は数分間）の間にパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行した回数を、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度として取得する。

【0074】

次いで、ステップＳ４０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ４０１で取得されたＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満であるか否かを判定する。この判定の結果、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満である場合には（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０３に進む。これに対して、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上である場合には（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、処理はステップＳ４０８に進む。この場合には、排気ガス中のＮＯｘをＳＣＲ触媒４７によって適切に浄化させることができるので、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ４０８）。そして、処理は終了する。

【0075】

次いで、ステップＳ４０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ４０１で取得されたパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が所定の頻度判定値未満であるか否かを判定する。ステップＳ４０３の判定の結果、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が頻度判定値未満である場合（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０４に進む。これに対して、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が頻度判定値以上である場合（ステップＳ４０３：Ｎｏ）、処理はステップＳ４０８に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ４０８）。

【0076】

パッシブＤｅＮＯｘ制御がこれまでに比較的高頻度で行われた場合には、これからパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行すると、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性が高くなる。そのため、本実施形態では、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が頻度判定値以上である場合には（ステップＳ４０３：Ｎｏ）、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、パッシブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射に起因するオイル希釈を抑制するようにしている。他方で、パッシブＤｅＮＯｘ制御がこれまでにほとんど行われていない場合（つまりパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が比較的低い場合）には、これからパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行しても、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性は低い。そのため、本実施形態では、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が頻度判定値未満である場合には（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止しない。
本実施形態では、筒内温度が高くなるほど、ステップＳ４０３で用いる頻度判定値を大きな値に設定する。頻度判定値が大きな値である場合には、頻度判定値が小さな値である場合よりも、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が頻度判定値未満（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）になる可能性が高くなる。したがって、本実施形態では、筒内温度が高くなるほど、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度に応じた当該制御の制限を緩和するようにしている。これは、筒内温度が高くなると、ポスト噴射された燃料の気化が進んでオイル希釈が生じにくくなるからである。

【0077】

次いで、ステップＳ４０４では、ステップＳ４０１で取得されたＮＯｘ吸蔵量が第３吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。例えば、第３吸蔵量判定値は、ＮＯｘ吸蔵量の限界値の１／３程度の値に設定される。この判定の結果、ＮＯｘ吸蔵量が第３吸蔵量判定値以上である場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０５に進む。これに対して、ＮＯｘ吸蔵量が第３吸蔵量判定値未満である場合（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、処理はステップＳ４０８に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、無駄なパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費悪化を抑制すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ４０８）。そして、処理は終了する。

【0078】

次いで、ステップＳ４０５では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ４０１で取得されたアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」であるか否かを判定する。つまり、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行すべき状況でないか否かを判定する。この判定の結果、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」である場合（ステップＳ４０５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０６に進む。これに対して、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」でない場合、つまり「１」である場合（ステップＳ４０５：Ｎｏ）、処理はステップＳ４０８に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、アクティブＤｅＮＯｘ制御を優先的に実行すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ４０８）。つまり、たとえパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行条件が成立したとしても、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行条件が成立した場合には、アクティブＤｅＮＯｘ制御を優先的に実行するようにする。そして、処理は終了する。

【0079】

次いで、ステップＳ４０６では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ４０１で取得されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第１ポスト噴射量判定値未満であるか否かを判定する。このステップＳ４０６では、上記したようにポスト噴射によって目標空燃比を実現するのに必要な燃料量として算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量に基づいて、排気ガスの空燃比がリッチ側の所定値以下まで低下するような状況、つまり所定の加速状態であるか否かを判定している。こうすることで、燃費悪化をできるだけ抑えてＤｅＮＯｘ制御を実行することができる状況であるか否かを判定すると共に、ポスト噴射によってオイル希釈が生じる可能性がないか否かを判定している。このような観点に基づき、ステップＳ４０６の判定に適用される第１ポスト噴射量判定値が設定される。

【0080】

ステップＳ４０６の判定の結果、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第１ポスト噴射量判定値未満である場合（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０７に進む。この場合には、上記したステップＳ４０２〜Ｓ４０６の条件が全て成立するので、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を許可すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「１」に設定する（ステップＳ４０７）。そして、処理は終了する。これに対して、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第１ポスト噴射量判定値以上である場合（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、処理はステップＳ４０８に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費悪化やオイル希釈を抑制すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ４０８）。そして、処理は終了する。

【0081】

次に、図８を参照して、上記したように設定されたアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグに基づき実行される、本発明の実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御について説明する。図８は、本発明の実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御を示すフローチャート（アクティブＤｅＮＯｘ制御フロー）である。このアクティブＤｅＮＯｘ制御フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローや図６に示したアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローなどと並行して実行される。

【0082】

まず、ステップＳ５０１では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、エンジン負荷と、エンジン回転数と、ＮＯｘ触媒温度と、図４に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量（具体的にはアクティブＤｅＮＯｘ制御時に適用するものとして算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量）と、図６に示したアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローで設定されたアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの値と、を取得する。

【0083】

次いで、ステップＳ５０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ５０１で取得されたアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」であるか否かを判定する。つまり、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。この判定の結果、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」である場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０３に進む。これに対して、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」である場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ）、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行せずに、処理は終了する。

【0084】

次いで、ステップＳ５０３では、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの運転状態（エンジン負荷及びエンジン回転数）がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２（図５参照）に含まれているか否かを判定する。ステップＳ５０３の判定の結果、エンジンＥの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に含まれている場合（ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０５に進む。これに対して、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に含まれていない場合（ステップＳ５０３：Ｎｏ）、処理はステップＳ５０４に進む。

【0085】

次いで、ステップＳ５０５では、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御において適用するポスト噴射タイミング（ポスト噴射時期）を設定する。図１０は、本発明の実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御のポスト噴射タイミングの設定方法についての説明図である。図１０は、横軸にエンジン負荷を示し、縦軸にポスト噴射タイミングを示している。また、グラフＧ２１、Ｇ２２、Ｇ２３は、異なるエンジン回転数について、エンジン負荷に応じて設定すべきポスト噴射タイミングを示している。具体的には、グラフＧ２１、Ｇ２２、Ｇ２３の順にエンジン回転数が高くなるものとする。

【0086】

上述したように、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合、ポスト噴射させた燃料を筒内において燃焼させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。そのようにポスト噴射させた燃料を筒内で燃焼させるためには、膨張行程における比較的進角側のタイミングでポスト噴射を行えばよい。しかしながら、ポスト噴射タイミングを進角させ過ぎると、空気と燃料が適切に混合されていない状態で着火が生じて、スモークが発生してしまう。したがって、本実施形態では、ポスト噴射タイミングを適度に進角側に設定し、具体的には膨張行程前半における適当なタイミングをアクティブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射タイミングとして採用し、また、アクティブＤｅＮＯｘ制御時に適量のＥＧＲガスを導入することで、ポスト噴射された燃料の着火を遅延させてスモークなどの発生を抑制している。そして、本実施形態では、そのような少なくとも膨張行程前半にあるポスト噴射タイミングを、図１８に示すように、エンジン負荷が高くなるほど、より遅角側に設定する。これは、エンジン負荷が高くなると燃料噴射量が多くなり、スモークが発生しやすくなるため、ポスト噴射タイミングをできるだけ遅角させるようにしたものである。この場合、ポスト噴射タイミングを遅角させ過ぎると、ポスト噴射させた燃料が燃焼しなくなり（失火）、ＨＣが発生してしまうので、本実施形態では、ポスト噴射タイミングを適度に遅角させるようにしている。

【0087】

また、本実施形態では、図１０のグラフＧ２１、Ｇ２２、Ｇ２３に示すように、エンジン回転数が高くなるほど、ポスト噴射タイミングを進角側に設定する、つまりポスト噴射タイミングの遅角度合いを小さくする。エンジン回転数が高い場合にエンジン回転数が低い場合と同一のクランク角度で燃料を噴射すると、燃料が着火するまでの時間が短いために失火が発生してしまうことがあるので、本実施形態では、燃焼安定性を確保するために、エンジン回転数が高くなるほど、ポスト噴射タイミングを進角側に設定している。

【0088】

再び、図８に戻って説明する。ステップＳ５０４では、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行せずに、つまり排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するためのポスト噴射を含む燃料噴射制御を行わずに、当該ポスト噴射を含まない通常の燃料噴射制御を行う（ステップＳ５０４）。基本的には、ＰＣＭ６０は、目標トルクに応じた燃料噴射量をメイン噴射させる制御のみを行う。実際には、ＰＣＭ６０は、このステップＳ５０４の処理を、図３に示した燃料噴射制御フローのステップＳ１０６において実行する。そして、処理はステップＳ５０３に戻って、上記したステップＳ５０３の判定を再度行う。つまり、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」である場合には、エンジンＥの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に含まれていない間は、通常の燃料噴射制御を行うようにし、エンジンＥの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に含まれるようになると、通常の燃料噴射制御からアクティブＤｅＮＯｘ制御における燃料噴射制御に切り替えるようにする。例えば、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御における燃料噴射制御中にエンジンＥの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２から外れると、当該燃料噴射制御を中断して通常の燃料噴射制御を行い、この後に、エンジンＥの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に入ると、アクティブＤｅＮＯｘ制御における燃料噴射制御を再開する。

【0089】

次いで、ステップＳ５０６では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ５０１で取得されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第２ポスト噴射量判定値未満であるか否かを判定する。この第２ポスト噴射量判定値は、上記の第１ポスト噴射量判定値（図７のステップＳ４０６参照）よりも大きな値に設定される。こうすることで、アクティブＤｅＮＯｘ制御においてパッシブＤｅＮＯｘ制御よりも多量のポスト噴射量を噴射できるようにし、エンジンＥの運転状態によらずに（例えば加速時のような空燃比が低下するような状況でなくても）、排気ガスの空燃比を確実に目標空燃比に設定可能にする。

【0090】

ステップＳ５０６の判定の結果、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第２ポスト噴射量判定値未満である場合（ステップＳ５０６：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０７に進む。ステップＳ５０７では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ５０１で取得されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量をポスト噴射するように燃料噴射弁２０を制御する。実際には、ＰＣＭ６０は、このステップＳ５０７の処理を、図３に示した燃料噴射制御フローのステップＳ１０６において実行する。そして、処理はステップＳ５１０に進む。

【0091】

他方で、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第２ポスト噴射量判定値以上である場合（ステップＳ５０６：Ｎｏ）、処理はステップＳ５０８に進む。ステップＳ５０８では、ＰＣＭ６０は、第２ポスト噴射量判定値を超えないポスト噴射量（具体的には第２ポスト噴射量判定値そのものをＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量として適用する）によって排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定すべく、エンジンＥに導入される空気の酸素濃度を低下させる制御を行う。この場合、ＰＣＭ６０は、吸気シャッター弁７を閉弁方向に駆動する制御、ＥＧＲガス量を増加させる制御、及び、ターボ過給機５による過給圧を低下させる制御のうちの少なくともいずれかを実行して、エンジンＥに導入される空気の酸素濃度を低下させる、つまり充填量を低下させる。例えば、ＰＣＭ６０は、第２ポスト噴射量判定値を適用したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量によって排気ガスの空燃比を目標空燃比にするのに必要な過給圧を求め、この過給圧を実現するように、実際の過給圧（圧力センサ１０８によって検出された圧力）とＥＧＲガス量に基づき、吸気シャッター弁７を閉側の所望の開度に制御する。そして、処理はステップＳ５０９に進む。
なお、吸気シャッター弁７は、通常のエンジンＥの運転状態においては全開に設定される。他方で、ＤｅＮＯｘ時、ＤＰＦ再生時及びアイドル運転時などにおいては、基本的には、吸気シャッター弁７は予め定められたベース開度に設定される。また、ＥＧＲガスを導入しない運転状態においては、吸気シャッター弁７は過給圧に基づきフィードバック制御される。

【0092】

ステップＳ５０９では、ＰＣＭ６０は、第２ポスト噴射量判定値をＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量に適用して、つまりＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を第２ポスト噴射量判定値に設定して、このＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量をポスト噴射するように燃料噴射弁２０を制御する。実際には、ＰＣＭ６０は、このステップＳ５０９の処理を、図３に示した燃料噴射制御フローのステップＳ１０６において実行する。そして、処理はステップＳ５１０に進む。

【0093】

ステップＳ５１０では、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になったか否かを判定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの運転状態や排気ガスの流量や排気ガスの温度などに基づいて推定したＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になり、且つ、ＤＰＦ４６の直下流側に設けられたＮＯｘセンサ１１６の検出値が変化した場合に、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になったと判断する。ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になった場合（ステップＳ５１０：Ｙｅｓ）、処理は終了する。この場合、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を終了する。また、ＰＣＭ６０は、当該アクティブＤｅＮＯｘ制御フロー及び図６のアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローにおいて用いるＮＯｘ吸蔵量を０にリセットする。

【0094】

これに対して、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になっていない場合（ステップＳ５１０：Ｎｏ）、処理はステップＳ５０３に戻る。この場合には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を継続する。つまり、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になるまで、アクティブＤｅＮＯｘ制御を継続する。特に、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御中にアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行条件（具体的にはステップＳ５０３の条件）が成立しなくなり、アクティブＤｅＮＯｘ制御を中止したとしても、その後にアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行条件が成立したときにアクティブＤｅＮＯｘ制御を速やかに再開して、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になるようにする。

【0095】

ここで、ＮＯｘセンサ１１６の検出値に基づき、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になったことを判断できる理由は、以下の通りである。ＮＯｘセンサ１１６は、酸素濃度センサとしての機能も有することから、ＮＯｘセンサ１１６の検出値は、ＮＯｘセンサ１１６に供給される排気ガスの空燃比に対応するものとなる。ＮＯｘ触媒４５の還元が行われている間は、つまりＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になっていないときには、ＮＯｘが還元されることで生成された酸素がＮＯｘセンサ１１６に供給される。一方で、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になると、そのような還元によって生成された酸素がＮＯｘセンサ１１６に供給されなくなる。したがって、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になったタイミングにおいて、ＮＯｘセンサ１１６に供給される排気ガスの空燃比が低下することで、ＮＯｘセンサ１１６の検出値が変化するのである。

【0096】

次に、図９を参照して、上記したように設定されたパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグに基づき実行される、本発明の実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御について説明する。図９は、本発明の実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御を示すフローチャート（パッシブＤｅＮＯｘ制御フロー）である。このパッシブＤｅＮＯｘ制御フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローや図７に示したパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローと並行して実行される。

【0097】

まず、ステップＳ６０１では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、図４に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量（具体的にはパッシブＤｅＮＯｘ制御時に適用するものとして算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量）と、図７に示したパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローで設定されたパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの値と、を取得する。

【0098】

次いで、ステップＳ６０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ６０１で取得されたパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」であるか否かを判定する。つまり、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。この判定の結果、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」である場合（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ６０３に進む。これに対して、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」である場合（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行せずに、処理は終了する。

【0099】

次いで、ステップＳ６０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ６０１で取得されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量をポスト噴射するように燃料噴射弁２０を制御する。つまり、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する。実際には、ＰＣＭ６０は、このステップＳ６０３の処理を、図３に示した燃料噴射制御フローのステップＳ１０６において実行する。そして、処理はステップＳ６０４に進む。

【0100】

ステップＳ６０４では、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」になったか否かを判定する。その結果、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」になった場合（ステップＳ６０４：Ｙｅｓ）、処理は終了する。この場合、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御を終了する。これに対して、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」になっていない場合（ステップＳ６０４：Ｎｏ）、即ちパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」に維持されている場合、処理はステップＳ６０３に戻る。この場合には、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御を継続する。つまり、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」から「０」に切り替わるまで、パッシブＤｅＮＯｘ制御を継続する。

【0101】

図８に戻って、ステップＳ５０４以降の処理について説明する。ステップＳ５０４では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ５０１で取得されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を、ステップＳ５０３で設定されたポスト噴射タイミングにおいて噴射するように燃料噴射弁２０を制御して、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定して、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるようにする。具体的には、ＰＣＭ６０は、種々のセンサの検出ばらつきや、燃料噴射弁２０の燃料噴射量のばらつきなどに対処すべく、排気通路４１上に設けられたＯ₂センサ１１１の検出値に対応する空燃比（実空燃比）と目標空燃比とに基づき、実空燃比を目標空燃比に一致させるように、燃料噴射弁２０から噴射させるポスト噴射量をＦ／Ｂ制御する。以下では、このパッシブＤｅＮＯｘ制御時に行うポスト噴射量のＦ／Ｂ制御を適宜「第１ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御」と呼ぶ。なお、この第１ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御時にはＦ／Ｂ制御だけでなくＦ／Ｆ制御も行われるが、主としてＦ／Ｂ制御が行われるため、説明の便宜上、「Ｆ／Ｂ制御」の文言を用いている。
詳しくは、ＰＣＭ６０は、まず、比較的小さな空燃比（リッチ度合いが比較的大きい空燃比）を目標値に設定して、燃料噴射弁２０から噴射させるポスト噴射量をＦ／Ｆ制御し、この後、実空燃比と目標空燃比とに基づき、比較的大きなＦ／Ｂゲインを用いて、燃料噴射弁２０から噴射させるポスト噴射量をＦ／Ｂ制御する。こうすることで、比較的短い時間行われるパッシブＤｅＮＯｘ制御時に、実空燃比を目標空燃比に速やかに一致させるようにしている。
なお、実際には、ＰＣＭ６０は、上記のステップＳ５０４の処理を、図３に示した燃料噴射制御フローのステップＳ１０６において実行する。

【0102】

次いで、ステップＳ５０５では、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」になったか否かを判定する。つまり、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御を終了するか否かを判定する。この判定の結果、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」になった場合（ステップＳ５０５：Ｙｅｓ）、処理は終了する。この場合、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御を終了する。これに対して、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」になっていない場合（ステップＳ５０５：Ｎｏ）、即ちパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」に維持されている場合、処理はステップＳ５０３に戻り、ステップＳ５０３以降の処理を再度行う。この場合には、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御を継続する。つまり、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」から「０」に切り替わるまで、パッシブＤｅＮＯｘ制御を継続する。

【0103】

＜ＥＧＲ制御＞
次に、図１１を参照して、本発明の実施形態によるＥＧＲ制御について説明する。図１１は、本発明の実施形態によるＥＧＲ制御を示すフローチャート（ＥＧＲ制御フロー）である。このＥＧＲ制御フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、上記した種々の制御フロー（特にアクティブＤｅＮＯｘ制御フローやグロー制御フローなど）と並行して実行される。

【0104】

まず、ステップＳ７０１では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、図３に示した燃料噴射制御フローで決定された目標トルクと、図７に示したパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローで設定されたパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの値と、図６に示したアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローで設定されたアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの値と、を取得する。また、ＰＣＭ６０は、推定により得られた筒内酸素濃度を取得する（筒内酸素濃度の推定方法の詳細は後述する）。

【0105】

次いで、ステップＳ７０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ７０１で取得されたパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」であるか否かを判定する。その結果、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」である場合（ステップＳ７０２：Ｙｅｓ）、つまりパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行すべき状況である場合、処理はステップＳ７０３に進む。この場合、ＰＣＭ６０は、ＥＧＲ通路４３ａ上に設けられた第１ＥＧＲバルブ４３ｃと、ＥＧＲクーラ４３ｂをバイパスさせるＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄ上に設けられた第２ＥＧＲバルブ４３ｅとの両方を全閉（閉弁状態）に制御する（ステップＳ７０３）。つまり、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行するときには、吸気系ＩＮへのＥＧＲガスの還流を禁止する。こうするのは、パッシブＤｅＮＯｘ制御ではポスト噴射させた燃料を燃焼させずに未燃燃料として排出するので、ＥＧＲガスを還流させると未燃燃料（ＨＣ）も還流されることで、このＨＣに起因するデポジットによりガスの通路（ＥＧＲ通路４３ａ、４４ｄや吸気通路１など）が閉塞してしまう故障の発生を防止することができるからである。

【0106】

他方で、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」である場合（ステップＳ７０２：Ｎｏ）、処理はステップＳ７０４に進む。ステップＳ７０４では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ７０１で取得されたアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」であるか否かを判定する。その結果、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」である場合（ステップＳ７０４：Ｙｅｓ）、つまりアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行すべき状況である場合、処理はステップＳ７０５に進む。この場合、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御時に適用すべき目標筒内酸素濃度を設定する（ステップＳ７０５）。具体的には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御においてＥＧＲガスを導入することによって、ポスト噴射した燃料の燃焼安定性を確保しつつ、ポスト噴射した燃料を燃焼させたときのスモークなどの発生を抑制するように、アクティブＤｅＮＯｘ制御時に適用すべき目標筒内酸素濃度を設定する。また、後述するように、アクティブＤｅＮＯｘ制御時にはＥＧＲクーラ４３ｂをバイパスさせてＥＧＲガスを流すため、ＥＧＲガスが比較的高温となり、ＥＧＲガスを取り込みにくくなるので、ＰＣＭ６０は、ＤｅＮＯｘ制御を行わない場合よりも目標筒内酸素濃度を大きい値に設定する。例えば、このような目標筒内酸素濃度は、エンジンＥの運転状態に応じて設定すべき値を事前に定めておくとよい。

【0107】

次いで、ステップＳ７０６では、ＰＣＭ６０は、ＥＧＲ通路４３ａ上に設けられた第１ＥＧＲバルブ４３ｃを全閉（閉弁状態）に制御し、ステップＳ７０５で設定された目標筒内酸素濃度が実現されるように、ＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄ上に設けられた第２ＥＧＲバルブ４３ｅの開度を制御する。具体的には、ＰＣＭ６０は、推定された筒内酸素濃度と目標筒内酸素濃度とに基づき、第２ＥＧＲバルブ４３ｅの開度を制御する。このように、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行するときには、ＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄを介してＥＧＲガスを吸気系ＩＮに還流させる。こうすることで、アクティブＤｅＮＯｘ制御中に適量のＥＧＲガスを還流させて、ポスト噴射した燃料の着火を遅延させることで、このポスト噴射した燃料の燃焼安定性を確保してスモークの発生を抑制するようにしている。また、ＥＧＲ通路４３ａではなくＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄを介してＥＧＲガスを還流させているのは、つまりＥＧＲクーラ４３ｂを経由させないでＥＧＲガスを還流させているのは、アクティブＤｅＮＯｘ制御時のポスト噴射により発生したＨＣなどがＥＧＲガスとして取り込まれてＥＧＲクーラ４３ｂで冷却されることで、ＥＧＲクーラ４３ｂがデポジットにより閉塞してしまう故障の発生を防止するためである。
基本的には、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの同じ運転状態にて比較したときに、アクティブＤｅＮＯｘ制御を行う場合には、ＤｅＮＯｘ制御を行わない場合（つまりエンジンＥの通常運転時）よりもＥＧＲガス量が小さくなるように、第２ＥＧＲバルブ４３ｅの開度を制御する。こうしているのは、ＤｅＮＯｘ制御時にはＮＯｘが発生しにくい燃焼となっているので、多量のＥＧＲガスを導入する必要がないからである。また、多量のＥＧＲガスを導入すると、アクティブＤｅＮＯｘ制御においてポスト噴射した燃料が適切に燃焼せずに（失火）、ＨＣが発生してしまうからである。

【0108】

他方で、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」である場合（ステップＳ７０４：Ｎｏ）、処理はステップＳ７０７に進む。この場合、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御のいずれも実行しないので、エンジンＥの通常運転時においてＥＧＲガスを導入する場合に適用する目標筒内酸素濃度を設定する（ステップＳ７０７）。具体的には、ＰＣＭ６０は、ＥＧＲガスの導入によって筒内酸素濃度を適度に低下させてスモークやＮＯｘの発生を抑制するように、また、ＥＧＲガスの導入によって筒内温度をコントロールして燃焼安定性を確保するように、目標トルクに応じて適用すべき目標筒内酸素濃度を設定する。例えば、このような目標筒内酸素濃度は、エンジンＥの運転状態に応じて設定すべき値を事前に定めておくとよい。

【0109】

次いで、ステップＳ７０８では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ７０７で設定された目標筒内酸素濃度が実現されるように、ＥＧＲ通路４３ａ上に設けられた第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及びＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄ上に設けられた第２ＥＧＲバルブ４３ｅの両方の開度を制御する。具体的には、ＰＣＭ６０は、推定された筒内酸素濃度と目標筒内酸素濃度とに基づき、第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び第２ＥＧＲバルブ４３ｅのそれぞれの開度を制御する。例えば、目標筒内酸素濃度に応じて設定すべき第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び第２ＥＧＲバルブ４３ｅのそれぞれの開度を定めたマップを事前に作成しておき、ＰＣＭ６０は、そのようなマップを参照して第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び第２ＥＧＲバルブ４３ｅのそれぞれの開度を設定する。

【0110】

＜筒内酸素濃度推定＞
次に、本発明の実施形態による筒内酸素濃度の推定方法について説明する。

【0111】

本実施形態では、ＰＣＭ６０は、吸排気系の輸送遅れを考慮して、以下のような手順で筒内酸素濃度を推定する。まず、ＰＣＭ６０は、前回推定された筒内酸素濃度と（基本的には筒内酸素濃度はＦ／Ｂ演算により求める）、ＥＧＲガスを導入していないときの統計モデルにより得られた筒内ガス量と、燃料噴射量と、筒内での酸素消費割合と、に基づき、排気ガス酸素濃度を求める。具体的には、ＰＣＭ６０は、「（筒内酸素濃度×筒内ガス量−酸素消費割合×燃料噴射量）／（筒内ガス量＋燃料噴射量）」の演算を行う。また、この場合、ＰＣＭ６０は、エンジンＥでの２ストローク程度の遅れ、及び、排気ガス酸素濃度の学習結果を考慮して、排気ガス酸素濃度を求める。

【0112】

次に、ＰＣＭ６０は、ＥＧＲ通路４３ａ（ＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄも含む）でのガスの輸送遅れを考慮して、上記のように求められた排気ガス酸素濃度からＥＧＲガス酸素濃度を求める。そして、ＰＣＭ６０は、このＥＧＲガス酸素濃度と、ＥＧＲガス量と、別のモデル（後述する）により求められた吸気シャッター弁通過ガス量と、吸気シャッター弁通過ガス酸素濃度と、に基づき、エンジンＥの吸気ポート通過ガス酸素濃度を求める。具体的には、ＰＣＭ６０は、「（ＥＧＲガス酸素濃度×ＥＧＲガス量−吸気シャッター弁通過ガス酸素濃度×吸気シャッター弁通過ガス量）／（ＥＧＲガス量＋吸気シャッター弁通過ガス量）」の演算を行う。また、この場合、ＰＣＭ６０は、エンジンＥのインテークマニホールドでのガスの輸送遅れを考慮して、吸気ポート通過ガス酸素濃度を求める。

【0113】

次に、ＰＣＭ６０は、上記のように求められた吸気ポート通過ガス酸素濃度と、吸気ポート通過ガス量と、内部ＥＧＲガス量と、上記のように求められた排気ガス酸素濃度に対応する内部ＥＧＲガス酸素濃度と、に基づき、筒内酸素濃度を推定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、「（吸気ポート通過ガス酸素濃度×吸気ポート通過ガス量−内部ＥＧＲガス酸素濃度×内部ＥＧＲガス量）／（吸気ポート通過ガス量＋内部ＥＧＲガス量）」の演算を行う。

【0114】

ここで、ＰＣＭ６０は、上記した吸気シャッター弁通過ガス量を以下の手順で推定する。まず、ＰＣＭ６０は、ＥＧＲガスを導入していないときの統計モデルにより得られた筒内ガス量から内部ＥＧＲガス量を減算することで、吸気ポート通過ガス量を求める。この演算と並行して、ＰＣＭ６０は、エアフローセンサ１０１により検出された流量（エアフロー流量）から、過渡時を考慮したエアフロー流量の補正量を減算することで、補正後エアフロー流量を求める。

【0115】

次に、ＰＣＭ６０は、上記のように求められた吸気ポート通過ガス量から、この補正後エアフロー流量を減算することで、ＥＧＲガス量を求める。そして、ＰＣＭ６０は、上記のように求められた吸気ポート通過ガス量から、このＥＧＲガス量を減算することで、吸気シャッター弁通過ガス量を求める。なお、ＰＣＭ６０は、ＥＧＲガスを導入していない場合には（つまり第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び第２ＥＧＲバルブ４３ｅが全閉である場合）、吸気ポート通過ガス量をそのまま吸気シャッター弁通過ガス量として求める。

【0116】

＜ＥＧＲ復帰制御＞
次に、図１２を参照して、本発明の一実施形態によるＥＧＲ復帰制御について説明する。図１２は、本発明の一実施形態によるＥＧＲ復帰制御を示すフローチャート（ＥＧＲ復帰制御フロー）である。このＥＧＲ復帰制御フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、上記した種々の制御フロー（特にアクティブＤｅＮＯｘ制御フローやパッシブＤｅＮＯｘ制御フローなど）と並行して実行される。ＥＧＲ復帰制御とは、アクティブＤｅＮＯｘ制御又はパッシブＤｅＮＯｘ制御が行われている中でのEGRバルブの全部又は一部が閉止されているＥＧＲの制御状態から、これらのＤｅＮＯｘ制御の終了後に、通常の運転状態、すなわちアクティブＤｅＮＯｘ制御やパッシブＤｅＮＯｘ制御が行われていない運転状態におけるＥＧＲの通常制御に復帰する制御をいう。

【0117】

まず、ステップＳ８０１では、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御からの復帰であるか否かを判定する。その結果、アクティブＤｅＮＯｘ制御からの復帰である場合（ステップＳ８０１：Ｙｅｓ）、つまりアクティブＤｅＮＯｘ制御の終了後に、通常の運転状態におけるＥＧＲの通常制御に復帰しようとする状況である場合、処理はステップＳ８０３に進む。これに対して、アクティブＤｅＮＯｘ制御からの復帰でない場合（ステップＳ８０１：Ｎｏ）、処理はステップＳ８０２に進む。

【0118】

次に、ステップＳ８０３では、ＰＣＭ６０は、復帰時の運転状態が、ＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄ上に設けられた第２ＥＧＲバルブ４３ｅのみを開状態に制御するバイパス側制御領域にあるか否かを判定する。その結果、復帰時の運転状態が、ＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄ上に設けられた第２ＥＧＲバルブ４３ｅのみを開状態に制御するバイパス側制御領域にある場合（ステップＳ８０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ８０４に進む。これに対して、復帰時の運転状態が、ＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄ上に設けられた第２ＥＧＲバルブ４３ｅのみを開状態に制御するバイパス側制御領域にない場合（ステップＳ８０３：Ｎｏ）、処理はステップＳ８０５に進む。

【0119】

ここで、図１３及び図１４を参照して、上記したステップＳ８０３の判定で用いる、エンジンＥの運転状態に応じてＥＧＲ制御領域をＥＧＲのバイパス側制御領域、クーラー側制御領域、バイパス側及びクーラー側併用制御領域、ＥＧＲカット制御領域のいずれに設定する方法について説明する。
図１３は、本発明の一実施形態によるエンジンＥの排気浄化装置のＥＧＲ制御につき、エンジンＥの完全暖気状態において、エンジンＥの運転状態に応じてＥＧＲ制御領域をＥＧＲのバイパス側制御領域、クーラー側制御領域、バイパス側及びクーラー側併用制御領域、ＥＧＲカット制御領域のいずれに設定するＥＧＲ制御マップを示す図であり、図１４は、本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置のＥＧＲ制御につき、エンジンＥの半暖気状態において、エンジンＥの運転状態に応じてＥＧＲ制御領域をＥＧＲのバイパス側制御領域、クーラー側制御領域、バイパス側及びクーラー側併用制御領域、ＥＧＲカット制御領域のいずれに設定するＥＧＲ制御マップを示す図である。
図１３及び図１４は、横軸にエンジン回転数を示し、縦軸にエンジン負荷を示している。ここで、エンジンＥの完全暖気状態とは、エンジンオイルの温度や冷却水の温度、あるいはアイドリング時のエンジン回転数の変化等についてエンジン各部が適度な温度等に達していることをいう。エンジンの半暖気状態とは、エンジンの始動直後等において、完全暖気状態に到達していない状態をいう。

【0120】

図１３に示すように、エンジンＥの完全暖気状態においては、エンジン回転数が比較的低い回転数であり且つエンジン負荷も比較的低い負荷である場合に、ＥＧＲのバイパス側制御領域が設定されている。ＥＧＲのバイパス側制御領域においては、第２ＥＧＲバルブ４３ｅを開状態として排気ガスをＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄを通すように制御する。
また、エンジン回転数がバイパス側制御領域よりも高回転数であり（中回転数であり）且つエンジン負荷もバイパス側制御領域よりも高負荷である（中負荷である）場合に、ＥＧＲのバイパス側及びクーラー側併用制御領域が設定されている。ＥＧＲのバイパス側及びクーラー側併用制御領域においては、第２ＥＧＲバルブ４３ｅを開状態として排気ガスをＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄを通し、且つ、第１ＥＧＲバルブ４３ｃを開状態として排気ガスをＥＧＲクーラ４３ｂの設けられたＥＧＲ通路４３ａを通すように制御する。
エンジン回転数がバイパス側及びクーラー側併用制御領域よりも高回転数であり且つエンジン負荷もバイパス側及びクーラー側併用制御領域よりも高負荷である場合に、ＥＧＲのクーラー側制御領域が設定されている。ＥＧＲのクーラー側制御領域においては、第１ＥＧＲバルブ４３ｃを開状態として排気ガスをＥＧＲクーラ４３ｂの設けられたＥＧＲ通路４３ａを通すように制御する。
エンジン回転数がクーラー側制御領域よりも高回転数であり且つエンジン負荷もクーラー側制御領域よりも高負荷である場合に、ＥＧＲのＥＧＲカット制御領域が設定されている。ＥＧＲのＥＧＲカット制御領域においては、第１ＥＧＲバルブ４３ｃを閉状態とし且つ第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態として排気ガスをＥＧＲ通路４３ａ及びＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄのいずれにも流入させないように制御する。

【0121】

図１４に示すように、エンジンの半暖気状態においては、エンジン回転数が比較的低い回転数から中回転数であり且つエンジン負荷も比較的低い負荷から中負荷である場合に、ＥＧＲのバイパス側制御領域が設定されている。ＥＧＲのバイパス側制御領域においては、第２ＥＧＲバルブ４３ｅを開状態として排気ガスをＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄを通すように制御する。エンジン回転数がバイパス側制御領域よりも高回転数であり且つエンジン負荷もバイパス側制御領域よりも高負荷である場合には、ＥＧＲのＥＧＲカット制御領域が設定されている。ＥＧＲのＥＧＲカット制御領域においては、第１ＥＧＲバルブ４３ｃを閉状態とし且つ第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態として排気ガスをＥＧＲ通路４３ａ及びＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄのいずれにも流入させないように制御する。

【0122】

次に、ステップＳ８０４では、ＰＣＭ６０は、第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間を省略し（例えば、復帰までの遅延時間を設定せず）、即時に開動作を開始させ、通常の運転状態におけるＥＧＲの通常制御に復帰させ、処理はリターン処理に進む。別の言い方によれば、ＰＣＭ６０は、復帰までの遅延時間をゼロに設定しているとも言える。

【0123】

次に、ステップＳ８０５では、ＰＣＭ６０は、第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間を設定し、処理はステップＳ８０７に進む。ＰＣＭ６０は、第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間、及び/又は第１ＥＧＲバルブ４３ｃを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間を、エンジンＥから排気通路４１に排出される排気ガスの排出量が所定量に到達するまでの時間により設定する。エンジンＥから排気通路に排出される排気ガスの排出量が所定量に到達するまでの時間は、後述するエンジンＥの燃焼室１７から排気通路４１に排出される排気ガスの排出量の推定積算値が、排気通路４１の燃焼室出口１７ａからＥＧＲ通路入口４３ｆまでのＥＧＲ上流側排気通路４１ａの容積（所定量）に到達するまでの時間により算定される。ステップＳ８０５及びステップＳ８０７の処理は１つのステップとしてほぼ同時に行われていてもよい。

【0124】

また、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御手段によるアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間は、第１ＥＧＲバルブ４３ｃを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間よりも短くなるように設定する。よって、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行時のポスト噴射により発生したＨＣなどが、より長い遅延時間経過後に開弁されるクーラ側のＥＧＲ通路４３ａにより流入しにくくなり、ＨＣ等が、クーラ側のＥＧＲ通路４３ａに流れＥＧＲクーラで冷却されることで、ＥＧＲクーラを閉塞してしまう故障の発生を防止することができる。
なお、ＰＣＭ６０は、復帰時の運転状態が、第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態に制御するＥＧＲカット制御領域にある場合には、ステップＳ８０５及びステップＳ８０７の処理を省略して、処理はステップＳ８０９に進む。

【0125】

次に、ステップＳ８０７では、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの運転状態により求められるエンジンＥの燃焼室１７から排気通路４１に排出される排気ガスの排出量の推定積算値が、排気通路４１の燃焼室出口１７ａからＥＧＲ通路入口４３ｆまでのＥＧＲ上流側排気通路４１ａの容積（所定値）以上になったか否かを判定する。
エンジンＥの運転状態に応じた排気ガスの排出量の推定積算値は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の終了時から計算時点（例えば目的のＥＧＲバルブの開動作を開始させる時点）までの期間において、エンジンＥの運転状態に応じてエンジンＥの燃焼室１７から排気通路４１に排出される排気ガスの排出量を推定計算し且つ積算したものである。ＰＣＭ６０は、エンジンＥの燃焼室１７から排気通路４１に排出される排気ガスの排出量を、エアフロー流量、空気充填量、空気充填量に対応する燃料噴射量、エンジン回転数、エンジン負荷等に基づいて推定計算する。

【0126】

上述のように求められるエンジンＥの運転状態に応じた排気ガスの推定積算排出量が、ＥＧＲ上流側排気通路４１ａの容積値以上になることにより、燃焼室１７からＥＧＲ上流側排気通路４１ａに排出される排気ガスが、遅延時間経過中に、既にＥＧＲ上流側排気通路４１ａ内に存在していた排気ガスを下流側に押し出すようにして入れ替わるため、既にＥＧＲ上流側排気通路４１ａ内に存在していた排気ガス中に未燃燃料が比較的多量に含まれていたとしても、この未燃燃料を含む排気ガスを下流側に押し流すことができる。従って、アクティブＤｅＮＯｘ制御においてＥＧＲ上流側排気通路４１ａ上に残留未燃燃料が排出されてしまっている場合においても、アクティブＤｅＮＯｘ制御終了後、通常の運転状態（基本的に燃料噴射弁２０により噴射される燃料をエンジンＥの筒内において燃焼させる運転状態）において燃焼室１７からＥＧＲ上流側排気通路４１ａに排出される排気ガスが、既にＥＧＲ上流側排気通路４１ａ内に存在している残留未燃燃料を含む排気ガスを下流側に押し出すようにして入れ替わる。よって、第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させる前に、ＥＧＲ上流側排気通路４１ａ内に残留未燃燃料に起因するＨＣがほぼ存在していない又は低減されている状態となる。従って、未燃燃料のＨＣなどがクーラ側のＥＧＲ通路４３ａに流れＥＧＲクーラ４３ｂで冷却されることで、ＥＧＲクーラ４３ｂを閉塞してしまう故障の発生を防止することができる。また、未燃燃料のＨＣなどがＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄに流れ、ＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄを閉塞してしまう故障の発生を防止することもできる。

【0127】

その結果、エンジンＥの運転状態により求められるエンジンＥの燃焼室１７から排気通路４１に排出される排気ガスの排出量の推定積算値が、排気通路４１の燃焼室出口１７ａからＥＧＲ通路入口４３ｆまでのＥＧＲ上流側排気通路４１ａの容積（所定値）以上になった場合（ステップＳ８０７：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ８０９に進む。
これに対して、エンジンＥの運転状態により求められるエンジンＥの燃焼室１７から排気通路４１に排出される排気ガスの排出量の推定積算値が、排気通路４１の燃焼室出口１７ａからＥＧＲ通路入口４３ｆまでのＥＧＲ上流側排気通路４１ａの容積に満たない場合、この排気ガスの排出量の推定積算値が、ＥＧＲ上流側排気通路４１ａの容積以上となるまで、ステップ８０７において待機する。

【0128】

次に、ステップＳ８０９では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ８０５において設定された第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間を経過した後、第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させ、通常の運転状態におけるＥＧＲの通常制御に復帰させ、処理はリターン処理に進む。

【0129】

また、ステップＳ８０２では、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御からの復帰であるか否かを判定する。その結果、パッシブＤｅＮＯｘ制御からの復帰である場合（ステップＳ８０２：Ｙｅｓ）、つまりパッシブＤｅＮＯｘ制御の終了後に、通常の運転状態におけるＥＧＲの通常制御に復帰しようとする状況である場合、処理はステップＳ８０６に進む。これに対して、パッシブＤｅＮＯｘ制御からの復帰でない場合（ステップＳ８０２：Ｎｏ）、処理はリターン処理に進む。

【0130】

次に、ステップＳ８０６では、ＰＣＭ６０は、第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間を設定し、処理はステップＳ８０８に進む。ＰＣＭ６０は、第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間、及び/又は第１ＥＧＲバルブ４３ｃを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間を、エンジンＥから排気通路４１に排出される排気ガスの排出量が所定量に到達するまでの時間により設定する。エンジンＥから排気通路に排出される排気ガスの排出量が所定量に到達するまでの時間は、後述するエンジンＥの燃焼室１７から排気通路４１に排出される排気ガスの排出量の推定積算値が、排気通路４１の燃焼室出口１７ａからＥＧＲ通路入口４３ｆまでのＥＧＲ上流側排気通路４１ａの容積（所定量）に到達するまでの時間により算定される。ステップＳ８０６及びステップＳ８０８の処理は１つのステップとしてほぼ同時に行われていてもよい。
ここで、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間、及び第１ＥＧＲバルブ４３ｃを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間は、パッシブＤｅＮＯｘ制御においてポスト噴射させた燃料を未燃燃料として排気通路４１に積極的に排出させているため、未燃燃料を含む排気ガスがＥＧＲ通路４３ａ及びＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄに流入しにくいような比較的長い遅延時間となるように制御する。
なお、ＰＣＭ６０は、復帰時の運転状態が、第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態に制御するＥＧＲカット制御領域にある場合には、ステップＳ８０６及びステップＳ８０８の処理を省略して、処理はステップＳ８１０に進む。

【0131】

なお、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御手段によるアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間が、パッシブＤｅＮＯｘ制御手段によるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間よりも短くなるように設定及び制御している。よって、パッシブＤｅＮＯｘ制御よりも排気ガス中の未燃燃料が少ない状態で実行されるアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後の遅延時間を、排気ガス中に未燃燃料が多く含まれる状態で実行されるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後の遅延時間よりも短くすることができる。従って、未燃燃料が少ない状態で実行されるアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後は比較的短い遅延時間により第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３ｅの開動作を開始させ、ＥＧＲ装置４３の通常制御に復帰させることができ且つＥＧＲ装置４３の内部部品に未燃燃料が付着することによる故障の発生を抑制することができる。

【0132】

次に、ステップＳ８０８では、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの運転状態により求められるエンジンＥの燃焼室１７から排気通路４１に排出される排気ガスの排出量の推定積算値が、排気通路４１の燃焼室出口１７ａからＥＧＲ通路入口４３ｆまでのＥＧＲ上流側排気通路４１ａの容積（所定値）以上になったか否かを判定する。エンジンＥの運転状態に応じた排気ガスの排出量の推定積算値は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の終了時から計算時点（例えば目的のＥＧＲバルブの開動作を開始させる時点）までの期間において、エンジンＥの運転状態に応じてエンジンＥの燃焼室１７から排気通路４１に排出される排気ガスの排出量を推定計算し且つ積算したものである。ＰＣＭ６０は、エンジンＥの燃焼室１７から排気通路４１に排出される排気ガスの排出量を、エアフロー流量、空気充填量、空気充填量に対応する燃料噴射量、エンジン回転数、エンジン負荷等に基づいて推定計算する。

【0133】

上述のように求められるエンジンの運転状態に応じた排気ガスの推定積算排出量が、ＥＧＲ上流側排気通路４１ａの容積値以上になることにより、燃焼室１７からＥＧＲ上流側排気通路４１ａに排出される排気ガスが、既にＥＧＲ上流側排気通路４１ａ内に存在していた排気ガスを下流側に押し出すようにして入れ替わるため、既にＥＧＲ上流側排気通路４１ａ内に存在していた排気ガス中に未燃燃料が比較的多量に含まれていたとしても、この未燃燃料を含む排気ガスを下流側に押し流すことができる。従って、パッシブＤｅＮＯｘ制御においてＥＧＲ上流側排気通路４１ａ上にポスト噴射された燃料がそのまま未燃燃料として排出されてしまっている場合においても、パッシブＤｅＮＯｘ制御終了後、通常の運転状態（基本的に燃料噴射弁２０により噴射される燃料をエンジンＥの筒内において燃焼させる運転状態）において燃焼室１７からＥＧＲ上流側排気通路４１ａに排出される排気ガスが、既にＥＧＲ上流側排気通路４１ａ内に存在している未燃燃料を比較的多く含む排気ガスを下流側に押し出すようにして入れ替わる。よって、第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させる前に、ＥＧＲ上流側排気通路４１ａ内に未燃燃料に起因するＨＣがほぼ存在していない又は低減されている状態となる。特に、第２ＥＧＲバルブ４３ｅを開状態とすることで、未燃燃料に起因するＨＣを含む排気ガスがＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄを通過し、ＥＧＲクーラ４３ｂを閉塞させる故障を抑制することができる。

【0134】

その結果、エンジンＥの運転状態により求められるエンジンＥの燃焼室１７から排気通路４１に排出される排気ガスの排出量の推定積算値が、排気通路４１の燃焼室出口１７ａからＥＧＲ通路入口４３ｆまでのＥＧＲ上流側排気通路４１ａの容積（所定値）以上になった場合（ステップＳ８０８：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ８１０に進む。
これに対して、エンジンＥの運転状態により求められるエンジンＥの燃焼室１７から排気通路４１に排出される排気ガスの排出量の推定積算値が、排気通路４１の燃焼室出口１７ａからＥＧＲ通路入口４３ｆまでのＥＧＲ上流側排気通路４１ａの容積に満たない場合、この排気ガスの排出量の推定積算値が、ＥＧＲ上流側排気通路４１ａの容積以上となるまで、ステップ８０８において待機する。

【0135】

次に、ステップＳ８１０では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ８０６において設定された第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間を経過した後、第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させ、通常の運転状態におけるＥＧＲの通常制御に復帰させ、処理はリターン処理に進む。

【0136】

上述した本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、ＥＧＲ制御手段は、アクティブＤｅＮＯｘ制御手段によるアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間が、パッシブＤｅＮＯｘ制御手段によるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間よりも短くなるように制御するので、パッシブＤｅＮＯｘ制御よりも排気ガス中の未燃燃料が少ない状態で実行されるアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後の遅延時間を、排気ガス中に未燃燃料が多く含まれる状態で実行されるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後の遅延時間よりも短くすることができる。従って、未燃燃料が少ない状態で実行されるアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後は比較的短い遅延時間により第１ＥＧＲバルブ４３Ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３Ｅの開動作を開始させ、ＥＧＲ装置４３の通常制御に復帰させることができ且つＥＧＲ装置４３の内部部品に未燃燃料が付着することによる故障の発生を抑制することができる。

【0137】

また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、アクティブＤｅＮＯｘ制御手段によるアクティブＤｅＮＯｘ制御は、ポスト噴射させた燃料をエンジンＥの筒内において燃焼させるように設定されたＮＯｘ還元制御であるので、ポスト噴射された燃料がそのまま未燃燃料として排出されることを抑制することができ、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後において比較的短い遅延時間により第１ＥＧＲバルブ４３Ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３Ｅの開動作を開始させ、ＥＧＲ装置４３の通常制御に復帰させることができ且つＥＧＲ装置４３の内部部品に未燃燃料が付着することによる故障の発生を抑制することができる。

【0138】

また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、パッシブＤｅＮＯｘ制御手段によるパッシブＤｅＮＯｘ制御は、ポスト噴射させた燃料の少なくとも一部を未燃燃料として排出させることにより空燃比をリッチ化させるように設定されたＮＯｘ還元制御であるので、ポスト噴射させた燃料の少なくとも一部を未燃燃料として排出させるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後第１ＥＧＲバルブ４３Ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３Ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間がアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後の遅延時間よりも長くされ、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後においては、比較的長い遅延時間により第１ＥＧＲバルブ４３Ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３Ｅの開動作を開始させ、ＥＧＲ装置４３の通常制御に復帰させることができ且つＥＧＲ装置４３の内部部品に未燃燃料が付着することによる故障の発生を抑制することができる。

【0139】

また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、ＥＧＲ制御手段は、アクティブＤｅＮＯｘ制御手段によるアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行時において、排気ガスをＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄに流し且つクーラ側ＥＧＲ通路４３ａ側に流さないように制御するので、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行時のポスト噴射により発生したＨＣなどがクーラ側ＥＧＲ通路４３ａに流れＥＧＲクーラ４３Ｂで冷却されることで、ＥＧＲクーラ４３Ｂを閉塞してしまう故障の発生を防止することができる。

【0140】

また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、ＥＧＲ制御手段は、パッシブＤｅＮＯｘ制御手段によるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行時において、第１ＥＧＲバルブ４３ｃを閉弁し且つ第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉弁するように制御するので、ポスト噴射させた燃料を未燃燃料として排出させるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行時において、未燃燃料のＨＣなどがクーラ側ＥＧＲ通路４３ａに流れＥＧＲクーラ４３Ｂで冷却されることで、ＥＧＲクーラ４３Ｂを閉塞してしまう故障の発生を防止することができる。また、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行時において、未燃燃料のＨＣなどがＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄに流れ、ＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄを閉塞してしまう故障の発生を防止することができる。

【0141】

また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、ＥＧＲ制御手段は、パッシブＤｅＮＯｘ制御手段によるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後第１ＥＧＲバルブ４３ｃを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間は第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間よりも長くなるように制御するので、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行時のポスト噴射により発生したＨＣなどが、より長い遅延時間経過後に開弁されるクーラ側ＥＧＲ通路４３ａに、より入りにくくなり、ＨＣ等が、クーラ側ＥＧＲ通路４３ａに流れＥＧＲクーラ４３Ｂで冷却されることで、ＥＧＲクーラ４３Ｂを閉塞してしまう故障の発生を防止することができる。

【0142】

また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、ＥＧＲ制御手段は、パッシブＤｅＮＯｘ制御手段によるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行終了後第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間、及び第１ＥＧＲバルブ４３ｃを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間は、未燃燃料がＥＧＲ通路に流入しにくいような比較的長い時間となるように制御するので、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行時のポスト噴射により発生したＨＣなどがクーラ側ＥＧＲ通路４３ａに流れＥＧＲクーラ４３Ｂで冷却されることで、ＥＧＲクーラ４３Ｂを閉塞してしまう故障の発生を防止することができる。

【0143】

また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、ＥＧＲ制御手段は、第２ＥＧＲバルブ４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間、及び/又は第１ＥＧＲバルブ４３ｃを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間を、エンジンから排気通路４１に排出される排気ガスの排出量が所定量に到達するまでの時間により設定するので、４１エンジンから排気通路４１に排出される排気ガスが、遅延時間経過中に、既にＥＧＲの上流側の排気通路４１内に存在していた排気ガスを下流側に押し出すようにして入れ替わるため、既にＥＧＲ装置４３の上流側の排気通路４１内に存在していた排気ガス中に未燃燃料が比較的多量に含まれていたとしても、この未燃燃料を含む排気ガスを下流側に押し流すことができる。従って、未燃燃料のＨＣなどがクーラ側ＥＧＲ通路４３ａに流れＥＧＲクーラ４３Ｂで冷却されることで、ＥＧＲクーラ４３Ｂを閉塞してしまう故障の発生を防止することができる。また、未燃燃料のＨＣなどがＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄに流れ、ＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄを閉塞してしまう故障の発生を防止することもできる。

【0144】

また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、ＮＯｘ還元制御時に設定されるべき目標筒内酸素濃度に基づき第１ＥＧＲバルブ４３Ｃ及び/又は第２ＥＧＲバルブ４３Ｅの開度を制御するので、所望の量の排気ガスをエンジンに導入して、エンジンの筒内を所望の酸素濃度に適切に設定することができる。

【符号の説明】

【0145】

４１ 排気通路
４１ａ 上流側排気通路
４３ ＥＧＲ装置
４３ａ ＥＧＲ通路
４３ｂ ＥＧＲクーラ
４３ｃ 第１ＥＧＲバルブ
４３ｄ クーラバイパス通路
４３ｅ 第２ＥＧＲバルブ
４３ｆ ＥＧＲ通路入口
ＥＸ 排気系
ＦＳ 燃料供給系
ＩＮ 吸気系

【要約】

【課題】ＥＧＲの上流側の排気通路内に存在していた排気ガス中に未燃燃料が含まれていたとしても、未燃燃料のＨＣがＥＧＲ内の通路に流れることによるＥＧＲの内部部品の故障の発生を防止する。
【解決手段】エンジンの排気浄化装置において、ＥＧＲ制御手段は、第１ＮＯｘ還元制御手段による第１ＮＯｘ還元制御の実行時及び第２ＮＯｘ還元制御手段による第２ＮＯｘ還元制御の実行時に、ＥＧＲバルブ４３ｃを閉状態として排気ガスのＥＧＲ通路への導入を制限させ、ＥＧＲ制御手段は、第２ＮＯｘ還元制御手段による第２ＮＯｘ還元制御の実行終了後ＥＧＲバルブ４３ｃ、４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間が、第１ＮＯｘ還元制御手段による第１ＮＯｘ還元制御の実行終了後ＥＧＲバルブ４３ｃ、４３ｅを閉状態から開動作を開始させるまでの遅延時間よりも短くなるように制御する。
【選択図】図１２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】