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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-15
(45)【発行日】2022-02-24
(54)【発明の名称】エンジンの制御装置
(51)【国際特許分類】
   F01N 3/20 20060101AFI20220216BHJP
   B01D 53/94 20060101ALI20220216BHJP
   B01D 53/96 20060101ALI20220216BHJP
   B01J 23/58 20060101ALI20220216BHJP
   F01N 3/025 20060101ALI20220216BHJP
   F01N 3/035 20060101ALI20220216BHJP
   F01N 3/08 20060101ALI20220216BHJP
   F01N 3/24 20060101ALI20220216BHJP
   F02D 41/04 20060101ALI20220216BHJP
   F02D 41/38 20060101ALI20220216BHJP
   F02D 43/00 20060101ALI20220216BHJP
   F02M 26/08 20160101ALI20220216BHJP
   F02M 26/15 20160101ALI20220216BHJP
   F02M 26/52 20160101ALI20220216BHJP
【ＦＩ】
F01N3/20 E ZAB
B01D53/94 223
B01D53/94 280
B01D53/96 500
B01J23/58 A
F01N3/025 101
F01N3/035 E
F01N3/08 A
F01N3/08 G
F01N3/08 H
F01N3/24 E
F01N3/24 S
F02D41/04
F02D41/38
F02D43/00 301E
F02D43/00 301N
F02D43/00 301T
F02D43/00 301W
F02M26/08 301
F02M26/08 331
F02M26/15
F02M26/52
【請求項の数】 7
(21)【出願番号】P 2018019456
(22)【出願日】2018-02-06
(65)【公開番号】P2019138163
(43)【公開日】2019-08-22
【審査請求日】2021-01-19
(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】100101454
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 卓二
(74)【代理人】
【識別番号】100197561
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 三喜男
(72)【発明者】
【氏名】西村 博幸
(72)【発明者】
【氏名】林原 寛
(72)【発明者】
【氏名】坪井 吾朗
(72)【発明者】
【氏名】山田 啓司
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 義志
(72)【発明者】
【氏名】水田 佳男
【審査官】沼生 泰伸
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－１５５３７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１４５７０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１０／１１３２７８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－２５７１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－３４４６７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－３６０８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２３１３６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－３１７０４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０１Ｎ ３／００－ ３／３８
Ｆ０１Ｎ ９／００－１１／００
Ｆ０２Ｄ ４３／００－４５／００
Ｆ０２Ｄ ４１／００－４１／４０
Ｆ０２Ｂ ４７／０８－４７／１０
Ｆ０２Ｍ ２６／００－２６／７４
Ｂ０１Ｄ ５３／７３
Ｂ０１Ｄ ５３／８６－５３／９０
Ｂ０１Ｄ ５３／９４－５３／９６
Ｂ０１Ｊ ２１／００－３８／７４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
気筒が形成されたエンジン本体と、該エンジン本体から排出された排気が流通する排気通路と、前記エンジン本体に吸気を導入する吸気通路と、前記吸気通路と前記排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブと、前記排気通路に設けられ、排気中の未燃燃料を酸化可能な酸化触媒と、前記酸化触媒と一体若しくはこの下流側に設けられて排気の空燃比が理論空燃比よりリーンであるリーン状態で排気中のＮＯｘを吸蔵し且つ前記空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチであるリッチ状態になると吸蔵したＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒と、前記酸化触媒の下流側に設けられ排気中の微粒子状物質を捕集可能なＰＭフィルタとを備えたエンジンの制御装置であって、
前記ＮＯｘ触媒に導入される排気ガスの空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ空燃比であるリッチ状態に設定するリッチステップと、理論空燃比よりリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるリーン状態に設定するリーンステップとを含むリッチリーンサイクルを複数サイクル数繰り返すことにより、前記ＮＯｘ触媒に吸蔵された硫黄成分を除去するＮＯｘ触媒再生制御を実施するＮＯｘ触媒再生制御部と、
前記ＰＭフィルタに導入される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるようにして、捕集された前記微粒子状物質を前記ＰＭフィルタから除去するＰＭフィルタ再生制御を実施するＰＭフィルタ再生制御部と、
を備え、
前記ＮＯｘ触媒再生制御部は、前記複数サイクルのうち、実施時期が早いサイクルの方が、実施時期が遅いサイクルよりも、前記リッチステップにおける前記ＥＧＲバルブのバルブ開度が閉じ側になるよう前記ＥＧＲバルブのバルブ開度を制御する、エンジンの制御装置。
【請求項2】
前記ＮＯｘ触媒再生制御部は、前記複数サイクルのうち、実施時期が早いサイクルの方が、実施時期が遅いサイクルよりも、前記リッチステップにおける前記ＥＧＲバルブのバルブ開度が、段階的に閉じ側になるよう前記ＥＧＲバルブのバルブ開度を制御する、
請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項3】
前記ＮＯｘ触媒再生制御部は、前記リッチリーンサイクルを所定サイクル数繰り返した後、前記リッチステップにおける前記ＥＧＲバルブのバルブ開度が一定になるよう制御する、
請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項4】
前記エンジンは前記排気通路に、前記ＮＯｘ触媒の下流側に設けられたＳＣＲ触媒と、前記ＮＯｘ触媒と前記ＳＣＲ触媒との間に、ＮＨ３の原料あるいはＮＨ３からなるＳＣＲ用還元剤を供給するＳＣＲ用還元剤供給手段とを更に備え、
前記制御装置は、前記ＮＯｘ触媒再生制御において、前記リッチステップにおける前記ＥＧＲバルブのバルブ開度が閉じ側に設定されているほど、前記ＳＣＲ用還元剤供給手段を、前記ＳＣＲ用還元剤の供給量が少なくなるように制御する、
請求項１～３のいずれか１つに記載のエンジンの制御装置。
【請求項5】
前記エンジンは前記排気通路に、前記ＳＣＲ触媒の上流側及び下流側に設けられＮＯｘの濃度を計測する一対のＮＯｘセンサを、更に備え、
前記ＮＯｘ触媒再生制御部は、
前記一対のＮＯｘセンサにより検出された前記ＳＣＲ触媒の上流側及び下流側におけるＮＯｘの濃度差に基づいて、前記ＳＣＲ触媒におけるＮＨ３の消費量を算出し、
前記ＮＨ３の消費量と、前記ＳＣＲ用還元剤の供給量とに基づいて、前記ＳＣＲ触媒におけるＮＨ３の吸着量を算出し、
前記リッチステップにおける前記ＥＧＲバルブのバルブ開度を、前記ＳＣＲ触媒における前記ＮＨ３の前記吸着量が多いほど閉じ側に設定する度合いを抑制する、
請求項４に記載のエンジンの制御装置。
【請求項6】
前記空燃比を前記リッチ状態にすることにより、前記ＮＯｘ触媒から吸蔵されたＮＯｘを還元する、ＮＯｘ触媒リッチパージ制御を実施するＮＯｘ触媒リッチパージ制御部を更に備え、
前記ＰＭフィルタ再生制御部は、前記ＰＭフィルタ再生制御を、前記ＮＯｘ触媒リッチパージ制御の終了後に続いて開始する、
請求項１～５のいずれか１つに記載のエンジンの制御装置。
【請求項7】
気筒が形成されたエンジン本体と、該エンジン本体から排出された排気が流通する排気通路と、前記エンジン本体に吸気を導入する吸気通路と、前記吸気通路と前記排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブと、前記排気通路に設けられ、排気中の未燃燃料を酸化可能な酸化触媒と、前記酸化触媒と一体若しくはこの下流側に設けられて排気の空燃比が理論空燃比よりリーンであるリーン状態で排気中のＮＯｘを吸蔵し且つ前記空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチであるリッチ状態になると吸蔵したＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒と、前記酸化触媒の下流側に設けられ排気中の微粒子状物質を捕集可能なＰＭフィルタとを備えたエンジンの制御方法であって、
前記ＮＯｘ触媒に導入される排気ガスの空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ空燃比であるリッチ状態に設定するリッチステップと、理論空燃比よりリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるリーン状態に設定するリーンステップとを含むリッチリーンサイクルを複数サイクル繰り返すことにより、前記ＮＯｘ触媒に吸蔵された硫黄成分を放出させて還元するＮＯｘ触媒再生ステップと、
前記ＰＭフィルタに導入される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるようにして、捕集された前記微粒子状物質を前記ＰＭフィルタから除去するＰＭフィルタ再生制御を実施するＰＭフィルタ再生ステップと、
を有し、
前記ＮＯｘ触媒再生ステップにおいて、前記複数サイクルのうち、実施時期が早いサイクルの方が、実施時期が遅いサイクルよりも、前記リッチステップにおける前記ＥＧＲバルブのバルブ開度が段階的に閉じ側になるよう前記ＥＧＲバルブのバルブ開度が制御される、エンジンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、排気通路に、ＮＯｘを吸蔵して還元浄化するＮＯｘ触媒と、微粒子状物質を捕集するＰＭフィルタとを備えたエンジンが開示されている。
【0003】
ＮＯｘ触媒には、ＮＯｘに加えて排気中の硫黄成分も吸蔵されるため、硫黄成分を吸蔵した分ＮＯｘの吸蔵可能量が減少してしまう、いわゆるＳ被毒が生じる。ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの吸蔵及び還元機能を高く維持するためには、ＮＯｘ触媒から硫黄成分を脱離させてＳ被毒を解消する必要がある。ＮＯｘ触媒から硫黄成分を脱離するＮＯｘ触媒再生制御では、排気の空燃比を理論空燃比よりリッチに設定し、還元剤として供給された未燃燃料等によってＮＯｘ触媒から硫黄成分を放出させて還元させる。
【0004】
一方、ＰＭフィルタの性能を維持するには、微粒子状物質の過度な堆積を防止する必要がある。ＰＭフィルタから微粒子状物質を除去するＰＭフィルタ再生制御では、排気の空燃比を理論空燃比よりリーンとしてポスト噴射を実行することにより、ＰＭフィルタに酸素と未燃燃料を供給し、これにより、微粒子状物質が燃焼されてＰＭフィルタから除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許４２４１０３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１のエンジンでは、ＮＯｘ触媒再生制御の実施中に、ＰＭフィルタの微粒子状物質の堆積量が過大になると、ＰＭフィルタ再生制御に切り替えられ、ＰＭフィルタ再生制御は微粒子状物質の堆積量が所定量以下になるまで実施される。この場合、ＮＯｘ触媒は、ＰＭフィルタ再生制御が終了するまで高温である条件下に晒されることになる。
【0007】
ここで、本願の発明者は、ＮＯｘ触媒は、高温である条件下に晒されると、ＮＯｘ触媒に担持された吸蔵剤が凝集してしまい、硫黄成分が還元剤と反応し難くなってしまう場合があり、この場合、ＮＯｘ触媒再生制御によっても硫黄成分をＮＯｘ触媒から脱離させ難くなることを突き止めた。さらに、本願の発明者は、ＰＭフィルタ再生制御の時間が長くなるほど及び／又は温度が高くなるほど、ＮＯｘ触媒における吸蔵剤の凝集がさらに促進され、硫黄成分がより還元剤と反応し難くなってしまうことを確認した。
【0008】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、ＮＯｘ触媒のＳ被毒をより効率的に解消可能なエンジンの制御装置及び制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記課題を解決するため、本願発明は次のように構成したことを特徴とする。
【0010】
本願の請求項１に記載の、本発明の一態様は、
気筒が形成されたエンジン本体と、該エンジン本体から排出された排気が流通する排気通路と、前記エンジン本体に吸気を導入する吸気通路と、前記吸気通路と前記排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブと、前記排気通路に設けられ、排気中の未燃燃料を酸化可能な酸化触媒と、前記酸化触媒と一体若しくはこの下流側に設けられて排気の空燃比が理論空燃比よりリーンであるリーン状態で排気中のＮＯｘを吸蔵し且つ前記空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチであるリッチ状態になると吸蔵したＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒と、前記酸化触媒の下流側に設けられ排気中の微粒子状物質を捕集可能なＰＭフィルタとを備えたエンジンの制御装置であって、
前記ＮＯｘ触媒に導入される排気ガスの空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ空燃比であるリッチ状態に設定するリッチステップと、理論空燃比よりリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるリーン状態に設定するリーンステップとを含むリッチリーンサイクルを複数サイクル数繰り返すことにより、前記ＮＯｘ触媒に吸蔵された硫黄成分を除去するＮＯｘ触媒再生制御を実施するＮＯｘ触媒再生制御部と、
前記ＰＭフィルタに導入される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるようにして、捕集された前記微粒子状物質を前記ＰＭフィルタから除去するＰＭフィルタ再生制御を実施するＰＭフィルタ再生制御部と、
を備え、
前記ＮＯｘ触媒再生制御部は、前記複数サイクルのうち、実施時期が早いサイクルの方が、実施時期が遅いサイクルよりも、前記リッチステップにおける前記ＥＧＲバルブのバルブ開度が閉じ側になるよう前記ＥＧＲバルブのバルブ開度を制御する、ことを特徴としている。
【0011】
また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載のエンジンの制御装置であって、
前記ＮＯｘ触媒再生制御部は、前記複数サイクルのうち、実施時期が早いサイクルの方が、実施時期が遅いサイクルよりも、前記リッチステップにおける前記ＥＧＲバルブのバルブ開度が、段階的に閉じ側になるよう前記ＥＧＲバルブのバルブ開度を制御する、ことを特徴としている。
【0012】
また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置であって、
前記ＮＯｘ触媒再生制御部は、前記リッチリーンサイクルを所定サイクル数繰り返した後、前記リッチステップにおける前記ＥＧＲバルブのバルブ開度が一定になるよう制御する、ことを特徴としている。
【0013】
また、請求項４に記載の発明は、前記請求項１～３のいずれか１つに記載のエンジンの制御装置であって、
前記エンジンは前記排気通路に、前記ＮＯｘ触媒の下流側に設けられたＳＣＲ触媒と、前記ＮＯｘ触媒と前記ＳＣＲ触媒との間に、ＮＨ３の原料あるいはＮＨ３からなるＳＣＲ用還元剤を供給するＳＣＲ用還元剤供給手段とを更に備え、
前記制御装置は、前記ＮＯｘ触媒再生制御において、前記リッチステップにおける前記ＥＧＲバルブのバルブ開度が閉じ側に設定されているほど、前記ＳＣＲ用還元剤供給手段を、前記ＳＣＲ用還元剤の供給量が少なくなるように制御する、ことを特徴としている。
【0014】
また、請求項５に記載の発明は、前記請求項４に記載のエンジンの制御装置であって、
前記エンジンは前記排気通路に、前記ＳＣＲ触媒の上流側及び下流側に設けられＮＯｘの濃度を計測する一対のＮＯｘセンサを、更に備え、
前記ＮＯｘ触媒再生制御部は、
前記一対のＮＯｘセンサにより検出された前記ＳＣＲ触媒の上流側及び下流側におけるＮＯｘの濃度差に基づいて、前記ＳＣＲ触媒におけるＮＨ３の消費量を算出し、
前記ＮＨ３の消費量と、前記ＳＣＲ用還元剤の供給量とに基づいて、前記ＳＣＲ触媒におけるＮＨ３の吸着量を算出し、
前記リッチステップにおける前記ＥＧＲバルブのバルブ開度を、前記ＳＣＲ触媒における前記ＮＨ３の前記吸着量が多いほど閉じ側に設定する度合いを抑制する、ことを特徴としている。
【0015】
また、請求項６に記載の発明は、前記請求項１～５のいずれか１つに記載のエンジンの制御装置であって、
前記空燃比を前記リッチ状態にすることにより、前記ＮＯｘ触媒から吸蔵されたＮＯｘを還元する、ＮＯｘ触媒リッチパージ制御を実施するＮＯｘ触媒リッチパージ制御部を更に備え、
前記ＰＭフィルタ再生制御部は、前記ＰＭフィルタ再生制御を、前記ＮＯｘ触媒リッチパージ制御の終了後に続いて開始する、ことを特徴としている。
【0016】
また、請求項７に記載の、本発明の更なる他の態様は、
気筒が形成されたエンジン本体と、該エンジン本体から排出された排気が流通する排気通路と、前記エンジン本体に吸気を導入する吸気通路と、前記吸気通路と前記排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブと、前記排気通路に設けられ、排気中の未燃燃料を酸化可能な酸化触媒と、前記酸化触媒と一体若しくはこの下流側に設けられて排気の空燃比が理論空燃比よりリーンであるリーン状態で排気中のＮＯｘを吸蔵し且つ前記空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチであるリッチ状態になると吸蔵したＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒と、前記酸化触媒の下流側に設けられ排気中の微粒子状物質を捕集可能なＰＭフィルタとを備えたエンジンの制御方法であって、
前記ＮＯｘ触媒に導入される排気ガスの空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ空燃比であるリッチ状態に設定するリッチステップと、理論空燃比よりリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるリーン状態に設定するリーンステップとを含むリッチリーンサイクルを複数サイクル繰り返すことにより、前記ＮＯｘ触媒に吸蔵された硫黄成分を放出させて還元するＮＯｘ触媒再生ステップと、
前記ＰＭフィルタに導入される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるようにして、捕集された前記微粒子状物質を前記ＰＭフィルタから除去するＰＭフィルタ再生制御を実施するＰＭフィルタ再生ステップと、
を有し、
前記ＮＯｘ触媒再生ステップにおいて、前記複数サイクルのうち、実施時期が早いサイクルの方が、実施時期が遅いサイクルよりも、前記リッチステップにおける前記ＥＧＲバルブのバルブ開度が段階的に閉じ側になるよう前記ＥＧＲバルブのバルブ開度が制御される、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【0017】
前記の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。
【0018】
まず、請求項１に記載の発明によれば、ＮＯｘ触媒再生制御の複数サイクルのうち、実施時期が早いサイクルの方が、実施時期が遅いサイクルよりも、リッチステップにおけるＥＧＲバルブのバルブ開度が、閉じ側になるようＥＧＲバルブのバルブ開度が制御されている。ここで、ＮＯｘ触媒再生制御によるＮＯｘ触媒からの硫黄成分の脱離量は、ＮＯｘ触媒に吸着されている硫黄成分が多いほど多く望める。また、ＮＯｘ触媒再生制御において、ＥＧＲバルブのバルブ開度をより閉じ側に設定することで気筒内におけるポスト噴射の燃焼が促進され、この結果、排温が上昇する。また、ＮＯｘ触媒からの硫黄成分の脱離は温度が高い方が、効率がよく、ＥＧＲバルブ開度をより閉じ側に設定することにより、ＮＯｘ触媒からの硫黄成分の脱離量が多く望める。
【0019】
すなわち、ＮＯｘ触媒再生制御の複数サイクルのうち、ＮＯｘ触媒に吸蔵された硫黄成分が最も多く、このため硫黄成分の脱離量が多く望める実施時期が早いサイクルにおいて、リッチステップにおけるＥＧＲバルブのバルブ開度をより閉じ側に設定することによって硫黄成分のＮＯｘ触媒からの脱離量を効率的に増大させることができる。
【0020】
さらに、ＮＯｘ触媒再生制御におけるリーン状態で、ＰＭフィルタの再生を行えるため、ＰＭフィルタの再生とＮＯｘ触媒の再生とを同時に行える。これによって、燃費に対して有利になる。
【0021】
また、請求項２に記載の発明によれば、ＮＯｘ触媒再生制御のリッチステップにおけるＥＧＲバルブのバルブ開度が長期にわたってより閉じ側に設定されることがない。ここで、ＥＧＲバルブのバルブ開度を閉じ側に設定すると、気筒に環流するＥＧＲガスの量が減少する一方で、気筒に吸入される新気の量が増大し、この結果、気筒においてＮＯｘが発生しやすくなる。しかしながら、本構成によれば、ＮＯｘ触媒再生制御のリッチステップにおけるＥＧＲバルブのバルブ開度が長期にわたってより閉じ側に設定されることがないので、ＥＧＲバルブのバルブ開度を閉じ側に設定したことによるＮＯｘの発生が抑制される。
【0022】
また、請求項３に記載の発明によれば、ＮＯｘ触媒における硫黄成分の堆積量が相対的に大きい、ＮＯｘ触媒再生制御の初期段階において、リッチステップにおけるＥＧＲバルブのバルブ開度をより閉じ側に設定することにより、ＮＯｘ触媒からの硫黄成分の脱離が促進される。一方、ＮＯｘ触媒再生制御の初期段階以降は、硫黄成分の堆積量が相対的に減少するので、ＥＧＲバルブのバルブ開度を初期段階より開き側の一定値に設定することにより、ＮＯｘの増大が抑制される。すなわち、ＮＯｘ触媒から硫黄成分を効率的に脱離させつつ、ＮＯｘの増大が抑制される。
【0023】
また、請求項４に記載の発明によれば、ＮＯｘ触媒再生制御において、リッチステップにおけるＥＧＲバルブのバルブ角度が閉じ側に設定されているほどＳＣＲ用還元剤の供給量が少なくなるように制御されている。ここで、ＮＯｘ触媒再生制御のリッチステップでは、ＮＯｘ触媒から硫黄成分に加えて窒素成分の脱離も促進され、脱離した窒素成分からＮＨ３が生じ得る。このとき、リッチステップにおけるＥＧＲバルブのバルブ角度がより閉じ側に設定されていると、窒素成分の脱離量も増大し、ＮＨ３の発生量も増大する。
【0024】
この場合、ＳＣＲ用還元剤供給手段からＮＨ３を通常の供給量でＳＣＲ触媒に供給すると、ＮＯｘ触媒から生じたＮＨ３が追加的に供給されることになるので、ＳＣＲ触媒にＮＨ３が過剰に供給されることになる。しかしながら本構成によれば、ＮＯｘ触媒再生制御において、リッチステップにおけるＥＧＲバルブのバルブ角度が閉じ側に設定されているほど、すなわちＮＯｘ触媒からのＮＨ３の生成量が多いほど、ＳＣＲ用還元剤の供給量が少なくなるように制御されるので、ＳＣＲ触媒にＮＨ３が過剰に供給されることが抑制される。
【0025】
また、請求項５に記載の発明によれば、ＳＣＲ触媒におけるＮＨ３の吸着量が多いほど、ＮＯｘ触媒再生制御のリッチステップにおけるＥＧＲバルブのバルブ角度をより閉じ側に設定する度合いが抑制される。これにより、ＮＯｘ触媒から放出されるＮＨ３の量が少なくなるので、ＳＣＲ触媒にＮＨ３が過剰に供給されることが抑制される。
【0026】
また、請求項６に記載の発明によれば、ＮＯｘ触媒リッチパージ制御において、酸化触媒における未燃燃料の酸化により生じる熱により、この下流側に配設されたＰＭフィルタの温度が高温に維持される。このため、ＮＯｘ触媒リッチパージ制御の終了後に続いてＰＭフィルタ再生制御を実施すると、ＰＭフィルタを、微粒子状物質を除去可能な温度に早期に昇温させやすく、ＰＭフィルタを昇温させるのに要する未燃燃料の供給量を低減できる。
【0027】
また、請求項７に記載の発明によれば、請求項１に記載の効果が、エンジンの制御方法において実現される。
【0028】
すなわち、本発明に係るエンジンの制御装置及び制御方法によれば、ＮＯｘ触媒のＳ被毒をより効率的に解消できる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】本発明の実施形態に係るエンジンの制御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】ＤＰＦを概略的に示す図である。
【図3】ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ及びＳＯｘの吸着を概念的に示す図である。
【図4】エンジンシステムの制御系を示すブロック図である。
【図5】パッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御の制御マップを示した図である。
【図6】ＤｅＮＯｘ制御、ＤＰＦ制御、ＤｅＳＯｘ制御の流れを示したフローチャートである。
【図7】ＤｅＳＯｘ制御の流れを示したフローチャートである。
【図8】ＮＯｘ触媒における硫黄成分の凝集を模式的に示す説明図である。
【図9】ＤｅＳＯｘ制御等を実施したときの各パラメータの時間変化を模式的に示したタイムチャートである。
【図10】ＳＣＲ触媒におけるＮＨ３の吸着量とＤｅＳＯｘ制御のリッチステップにおける第２ＥＧＲバルブのバルブ開度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るエンジンの制御装置について説明する。
【0031】
（１）全体構成
図１は、本実施形態のエンジンの制御装置が適用されたエンジンシステム１００の概略構成図である。
【0032】
エンジンシステム１００は、４ストロークのエンジン本体１と、エンジン本体１に空気（吸気）を導入するための吸気通路２０と、エンジン本体１から外部に排気を排出するための排気通路４０と、第１ターボ過給機５１と、第２ターボ過給機５２とを備えている。このエンジンシステム１００は車両に設けられ、エンジン本体１は車両の駆動源として用いられる。エンジン本体１は、例えば、ディーゼルエンジンであり、図１の紙面に直交する方向に並ぶ４つの気筒２を有する。
【0033】
エンジン本体１は、気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上面に設けられたシリンダヘッド４と、気筒２に往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。ピストン５の上方には燃焼室６が形成されている。
【0034】
ピストン５はクランク軸７と連結されており、ピストン５の往復運動に応じてクランク軸７はその中心軸回りに回転する。
【0035】
シリンダヘッド４には、燃焼室６内（気筒２内）に燃料を噴射するインジェクタ１０と、燃焼室６内の燃料と空気の混合気を昇温するためのグロープラグ１１とが、各気筒２につきそれぞれ１組ずつ設けられている。
【0036】
図１に示した例では、インジェクタ１０は、燃焼室６の天井面の中央に、燃焼室６を上方から臨むように設けられている。また、グロープラグ１１は、通電されることで発熱する発熱部を先端に有しており、この発熱部が、インジェクタ１０の先端部分の近傍に位置するように燃焼室６の天井面に取り付けられている。例えば、インジェクタ１０は、その先端に複数の噴口を備え、グロープラグ１１は、その発熱部がインジェクタ１０の複数の噴口からの複数の噴霧の間に位置して燃料の噴霧と直接接触しないように、配置されている。
【0037】
インジェクタ１０は、主としてエンジントルクを得るために実施される噴射であって圧縮上死点付近で燃焼する燃料を燃焼室６内に噴射するメイン噴射と、メイン噴射よりも遅角側であって燃焼してもその燃焼エネルギーがエンジントルクにほとんど寄与しない時期に燃焼室６内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施できるようになっている。
【0038】
シリンダヘッド４には、吸気通路２０から供給される空気を各気筒２の燃焼室６に導入するための吸気ポートと、吸気ポートを開閉する吸気弁１２と、各気筒２の燃焼室６で生成された排気を排気通路４０に導出するための排気ポートと、排気ポートを開閉する排気弁１３とが設けられている。
【0039】
吸気通路２０には、上流側から順に、エアクリーナ２１、第１ターボ過給機５１のコンプレッサ５１ａ（以下、適宜、第１コンプレッサ５１ａという）、第２ターボ過給機５２のコンプレッサ５２ａ（以下、適宜、第２コンプレッサ５２ａという）、インタークーラ２２、スロットルバルブ２３、サージタンク２４が設けられている。また、吸気通路２０には、第２コンプレッサ５２ａをバイパスする吸気側バイパス通路２５と、これを開閉する吸気側バイパスバルブ２６とが設けられている。吸気側バイパスバルブ２６は、駆動装置（不図示）によって全閉の状態と全開の状態とに切り替えられる。
【0040】
排気通路４０には、上流側から順に、第２ターボ過給機５２のタービン５２ｂ、第１ターボ過給機５１のタービン５１ｂ、第１触媒４３、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）４４、尿素インジェクタ（ＳＣＲ用還元剤供給手段）４５、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒４６、スリップ触媒４７、が設けられている。
【0041】
ＳＣＲ触媒４６は、尿素インジェクタ４５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中のＮＯｘと反応（還元）させて浄化する。
【0042】
ＤＰＦ４４は、排気中の微粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集する。図２は、ＤＰＦ４４を概略的に示す排気流路に沿った断面図である。ＤＰＦ４４は、多孔質のセラミックス等で格子状に多数の通路が形成されており、複数の通路は、排気上流側が開口しており排気下流側が閉塞した通路４４ａと、排気上流側が閉塞しており排気下流側が開口した通路４４ｂとが交互に千鳥状に配設されている。通路４４ａに入った排気ガスは、通路同士を隔てる隔壁４４ｃを通過して通路４４ｂへ抜ける。このとき、隔壁４４ｃが、通路４４ｂへの微粒子状物質の抜けを防止するフィルタとして機能して、微粒子状物質が隔壁４４ｃに捕集される。
【0043】
また、ＤＰＦ４４の隔壁４４ｃには、酸化触媒層４４ｄがコーティングされている。酸化触媒層４４ｄには、炭化水素（ＨＣ）すなわち未燃燃料や一酸化炭素（ＣＯ）等が吸着されるようになっており、これらが排気中の酸素により水と二酸化炭素に酸化される。酸化触媒層４４ｄで生じるこの酸化反応は発熱反応であり、酸化触媒層４４ｄで酸化反応が生じると排気の温度は高められる。
【0044】
ＤＰＦ４４に捕集されたＰＭは、高温に晒され且つ酸素の供給を受けることで燃焼し、ＤＰＦ４４から除去される。ＰＭが効率的に燃焼してＤＰＦ４４から除去される温度は６００℃程度と比較的高温である。従って、ＰＭを燃焼させてＤＰＦ４４から除去するためには、ＤＰＦ４４の温度を比較的高温にする必要がある。
【0045】
第１触媒４３は、ＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒４１と、酸化触媒（ＤＯＣ： Diesel Oxidation Catalyst）４２とを含む。
【0046】
酸化触媒４２は、排気中の酸素を用いて炭化水素（ＨＣ）すなわち未燃燃料や一酸化炭素（ＣＯ）などを酸化して水と二酸化炭素に変化させる。ここで、酸化触媒４２で生じるこの酸化反応は発熱反応であり、酸化触媒４２で酸化反応が生じると排気の温度は高められる。
【0047】
図３（ａ）に概念的に示すように、ＮＯｘ触媒４１には、触媒金属４１ａが担持されており、触媒金属４１ａとしては、例えば、プラチナ（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属が採用される。また、ＮＯｘ触媒４１には、吸蔵剤４１ｂが担持されており、吸蔵剤４１ｂとしては、例えば、アルカリ土類金属あるいはアルカリ金属、希土類が採用される。より具体的には、吸蔵剤４１ｂとしては、例えば、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）等が採用され、排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるリーン状態（空気過剰率λ＞１）において排気中のＮＯｘが触媒金属４１ａにより酸化されて、吸蔵剤４１ｂに吸蔵される。また、図３（ｂ）に示すように、ＮＯｘ触媒４１においては、排気の空燃比がリーン状態であるときに、排気中のＳＯｘも触媒金属４１ａにより酸化されて吸蔵剤４１ｂに吸蔵される。
【0048】
ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘ及びＳＯｘは、排気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）、つまり、ＮＯｘ触媒４１を通過する排気が未燃のＨＣを多量に含む還元雰囲気下において放出されて還元される。したがって、ＮＯｘ触媒４１は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＣ：ＮＯｘ Storage Catalyst）である。
【0049】
詳細には、ＮＯｘ触媒４１は、排気ガスの空気過剰率λが１よりも大きいリーンな状態で、排気ガスに含まれる酸素を吸蔵できるように構成されている。例えば、ＮＯｘ触媒４１は、酸素吸蔵能を有するセリア等を含む。そして、ＮＯｘ触媒４１は、排気ガス中のＮＯを、排気ガスに含まれる酸素および吸蔵している酸素を用いて酸化し（ＮＯ２とし）、これを吸蔵する。
【0050】
また、ＮＯｘ触媒４１は、吸蔵していたＮＯｘを還元する際に、ＮＨ３（アンモニア）を発生して放出するようになっている。具体的には、ＮＯｘ還元時に、ＮＯｘ触媒４１が吸蔵していたＮＯｘ中の「Ｎ」およびＮＯｘ触媒４１を通過するＮＯｘと、ＮＯｘ触媒４１に導入された還元剤であるＨ等が結合することで、ＮＨ３が生成される。
【0051】
第１触媒４３は、例えば、ＤＯＣの触媒材層の表面に、ＮＳＣの触媒材がコーティングされることで形成されている。
【0052】
なお、本実施形態では、排気通路に別途空気や燃料を供給する装置が設けられておらず、排気の空燃比と燃焼室６内の混合気の空燃比とは対応する。つまり、燃焼室６内の混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンのときに排気の空燃比もリーンとなり、燃焼室６内の混合気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）のときに排気の空燃比も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）になる。
【0053】
図１に示すように、尿素インジェクタ４５は、ＤＰＦ４４の下流側の排気通路４０中に尿素を噴射する。尿素インジェクタ４５は、尿素供給経路４５ａおよび尿素送出ポンプ４５ｂを介して尿素タンク４５ｃに接続されており、尿素送出ポンプ４５ｂにより尿素タンク４５ｃから圧送された尿素を排気通路４０内に噴射する。本実施形態では、尿素の凍結を防止するためのヒーター４５ｄが設けられている。尿素インジェクタ４５から噴射された尿素はＳＣＲ触媒４６に導入される。
【0054】
ＳＣＲ触媒４６は、ＮＨ３（アンモニア）を排気ガス中のＮＯｘと反応（還元）させて浄化する。ＳＣＲ触媒４６は、尿素インジェクタ４５から噴射された尿素を加水分解してＮＨ３を生成し（ＣＯ（ＮＨ２）２＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋２ＮＨ３）、生成されたＮＨ３を排気ガス中のＮＯｘと反応（還元）させてＮＯｘを浄化する。
【0055】
このように、本実施形態では、尿素インジェクタ４５により排気通路４０に噴射（供給）される尿素が、請求項におけるＮＨ３原料およびＳＣＲ用還元剤として機能する。
【0056】
詳細には、ＳＣＲ触媒４６では、導入されたＮＨ３が吸着され、この吸着されたＮＨ３とＮＯｘとが反応することでＮＯｘが還元される。また、前記のように、ＮＯｘ触媒４１におけるＮＯｘの還元時には、このＮＯｘ触媒４１からもＮＨ３が放出されるようになっており、ＳＣＲ触媒４６は、ＮＯｘ触媒４１から放出されたＮＨ３を排気中のＮＯｘと反応（還元）させることによってもＮＯｘを浄化する。
【0057】
例えば、ＳＣＲ触媒４６は、ＮＨ３によってＮＯｘを還元する機能を有する触媒金属（Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｗ等）を、ＮＨ３をトラップする機能を有するゼオライトに担持させて触媒成分とし、この触媒成分をハニカム担体のセル壁に担持させることで作られる。
【0058】
ＳＣＲ触媒４６とＮＯｘ触媒４１とは、いずれもＮＯｘを浄化可能であるが、これらは浄化率（ＮＯｘ吸蔵率）が高くなる温度が互いに異なっており、ＳＣＲ触媒４６のＮＯｘ浄化率（ＮＯｘ吸蔵率）は排気の温度が比較的高温のときに高くなり、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ浄化率は排気の温度が比較的低温のときに高くなる。
【0059】
つまり、本実施形態では、ＮＯｘ触媒４１とＳＣＲ触媒４６との両方を用いてＮＯｘの
浄化を行う。具体的には、ＳＣＲ触媒４６の温度が第１温度未満であり、ＳＣＲ触媒４６
によるＮＯｘ浄化率が低いときには、ＮＯｘ触媒４１のみによってＮＯｘ浄化が行われ、
ＳＣＲ触媒４６の温度が第２温度以上（第２温度は第１温度よりも高い）であってＳＣＲ
触媒４６によるＮＯｘ浄化率が高いときにはＳＣＲ触媒４６のみによってＮＯｘ浄化を行
う。そして、ＳＣＲ触媒４６の温度が第１温度と第２温度との間であるときには、ＮＯｘ
触媒４１とＳＣＲ触媒４６との両方によってＮＯｘ浄化を行う。また、排気ガス流量が大
きく、ＳＣＲ触媒４６によるＮＯｘ浄化率が低くなるときにも、ＮＯｘ触媒４１とＳＣＲ
触媒４６との両方によってＮＯｘ浄化を行う。
【0060】
スリップ触媒４７は、ＳＣＲ触媒４６から排出された未反応のＮＨ３を酸化させて浄化
する。
【0061】
排気通路４０には、第２タービン５２ｂをバイパスする排気側バイパス通路４８と、これを開閉する排気側バイパスバルブ４９と、第１タービン５１ｂをバイパスするウエストゲート通路５３と、これを開閉するウエストゲートバルブ５４とが設けられている。これら排気側バイパスバルブ４９とウエストゲートバルブ５４とは、それぞれ、駆動装置（不図示）によって全閉と全開の状態に切り替えられるとともに、これらの間の任意の開度に変更される。
【0062】
本実施形態によるエンジンシステム１００は、排気の一部を吸気に還流させるＥＧＲ装置５５を有する。ＥＧＲ装置５５は、排気通路４０のうち排気側バイパス通路４８の上流端よりも上流側の部分と、吸気通路２０のうちスロットルバルブ２３とサージタンク２４との間の部分とを接続するＥＧＲ通路５６と、これを開閉する第１ＥＧＲバルブ５７と、ＥＧＲ通路５６を通過する排気を冷却するＥＧＲクーラー５８とを有する。また、ＥＧＲ装置５５は、ＥＧＲクーラー５８をバイパスするＥＧＲクーラバイパス通路５９と、これを開閉する第２ＥＧＲバルブ６０とを有する。
【0063】
（２）制御系
図４を用いて、エンジンシステムの制御系について説明する。車両には、主として尿素インジェクタ４５を制御するためのＤＣＵ（Dosing Control Unit）３００と、その他の各部を制御するためのＰＣＭ（Power-train Control Module）２００と、が設けられている。ＰＣＭ２００およびＤＣＵ３００は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｆ等から構成されるマイクロプロセッサである。本実施形態では、これらＰＣＭ２００とＤＣＵ３００とが、請求項における制御装置を構成する。また、ＰＣＭ２００は、後述する、ＤｅＮＯｘ制御（ＮＯｘ触媒リッチパージ制御）、ＤｅＳＯｘ制御（ＮＯｘ触媒再生制御）、及びＤＰＦ再生制御（ＰＭフィルタ再生制御）をそれぞれ実施する、ＮＯｘ触媒リッチパージ制御部２０１と、ＮＯｘ触媒再生制御部２０２と、ＰＭフィルタ再生制御部２０３とを備えている。
【0064】
ＰＣＭ２００には、各種センサからの情報が入力される。例えば、ＰＣＭ２００は、クランク軸７の回転数つまりエンジン回転数を検出する回転数センサＳＮ１、エアクリーナ２１付近に設けられて吸気通路２０を流通する新気（空気）の量である吸入空気量を検出するエアフローセンサＳＮ２、サージタンク２４に設けられてターボ過給機５１、５２によって過給された後のサージタンク２４内の吸気の圧力つまり過給圧を検出する吸気圧センサＳＮ３、排気通路４０のうち第１ターボ過給機５１と第１触媒４３との間の部分の酸素濃度を検出する排気Ｏ２センサＳＮ４等と電気的に接続されており、これらのセンサＳＮ１～ＳＮ４からの入力信号を受け付ける。また、車両には、運転者により操作されるアクセルペダル（不図示）の開度であるアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＮ５や、車速を検出する車速センサＳＮ６等が設けられており、これらのセンサＳＮ５、ＳＮ６による検出信号もＰＣＭ２００に入力される。ＰＣＭ２００は、各センサ（ＳＮ１～ＳＮ６等）からの入力信号に基づいて種々の演算等を実行して、インジェクタ１０等を制御する。
【0065】
ＤＣＵ３００とＰＣＭ２００とは双方向に通信可能に接続されている。ＤＣＵ３００は、ＰＣＭ２００での演算結果等を用いて尿素インジェクタ４５によって排気通路４０に噴射させる尿素の量を算出し、尿素インジェクタ４５を制御する。また、ＤＣＵ３００は、尿素送出ポンプ４５ｂやヒーター４５ｄの制御も行う。
【0066】
（２－１）通常制御
ＤｅＮＯｘ制御、ＤｅＳＯｘ制御およびＤＰＦ再生制御を実施しない通常運転時に実施する通常制御では、燃費性能を高めるべく、燃焼室６内の混合気の空燃比（以下、単に、混合気の空燃比という場合がある）が理論空燃比よりもリーン（λ＞１）にされる。例えば、通常制御では、混合気の空気過剰率λはλ＝１．７程度とされる。また、通常制御では、ポスト噴射は停止されてメイン噴射のみが実施される。また、通常制御では、グロープラグ１１の作動は停止される。また、通常制御では、第１ＥＧＲバルブ５７、第２ＥＧＲバルブ６０、吸気側バイパスバルブ２６、排気側バイパスバルブ４９、ウエストゲートバルブ５４は、それぞれ、エンジン本体１の運転状態、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷等に応じて、ＥＧＲ率および過給圧がそれぞれ適切な値になるように制御される。
【0067】
（２－２）ＤｅＮＯｘ制御
ＮＯｘ触媒リッチパージ制御部２０１により実施される、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘ（以下、適宜、吸蔵ＮＯｘという）をＮＯｘ触媒４１から放出（脱離）させるための制御であるＤｅＮＯｘ制御（ＮＯｘ触媒リッチパージ制御）について説明する。
【0068】
前記のように、ＮＯｘ触媒４１では、排気の空燃比ひいては混合気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、吸蔵ＮＯｘが還元される。従って、吸蔵ＮＯｘを還元するためには、排気の空燃比および混合気の空燃比を通常運転時（通常制御の実施時）よりも低減させる必要がある。
【0069】
混合気の空気過剰率λ（排気ガスの空気過剰率λ）を低減する一つの方法として、燃焼室６に導入される新気（空気）の量を少なくすることが考えられる。しかし、新気の量を単純に少なくするとエンジントルクを適切に得ることができないおそれがある。特に、加速時に新気の量が低減されると加速性が悪化するおそれがある。また、新気の量を調整する場合では、混合気の空気過剰率λを精度よく制御することが比較的困難である。
【0070】
そこで、本実施形態では、新気の量を低減させることなく、あるいは、新気の量の低減量を少なく抑えつつ、混合気の空燃比を低減させるべく、ポスト噴射を実施する。つまり、ＰＣＭ２００（ＮＯｘ触媒リッチパージ制御部２０１）は、インジェクタ１０にメイン噴射に加えてポスト噴射を実施させることで排気の空燃比を低減する。例えば、ＤｅＮＯｘ制御では、混合気および排気の空気過剰率λをλ＝０．９４～１．０６程度にする。
【0071】
本実施形態では、このように吸蔵ＮＯｘを還元するためにポスト噴射を実施するＤｅＮＯｘ制御を、図５に示す第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とでのみ実施する。第１領域Ｒ１は、エンジン回転数が予め設定された第１基準回転数Ｎ１以上且つ予め設定された第２基準回転数Ｎ２以下で、エンジン負荷が予め設定された第１基準負荷Ｔｑ１以上且つ予め設定された第２基準負荷Ｔｑ２以下の領域である。第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１よりもエンジン負荷が高い領域であって、エンジン負荷が予め設定された第３基準負荷Ｔｑ３以上となる領域である。
【0072】
また、ＰＣＭ２００（ＮＯｘ触媒リッチパージ制御部２０１）は、第１領域Ｒ１では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するタイミングでポスト噴射を実施するアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施する。ポスト噴射の噴射タイミングは予め設定されており、例えば、膨張行程の前半であって、圧縮上死点後３０～７０°ＣＡの間の時期に設定されている。本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御では、ポスト噴射された燃料の燃焼を促進するためにグロープラグ１１を通電して混合気を加熱する。
【0073】
また、アクティブＤｅＮＯｘ制御では、ＥＧＲガスを燃焼室６に導入しつつ第１ＥＧＲバルブ５７および第２ＥＧＲバルブ６０の開度を通常運転時よりも小さく（閉じ側に）、つまり、仮にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施しなかったとしたときの開度よりも小さくする。本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御において、第１ＥＧＲバルブ５７は全閉とされ、第２ＥＧＲバルブ６０は開弁されるもののその開度が通常運転時よりも小さくされる。
【0074】
これは、ポスト噴射された燃料の燃焼を促進しつつこの燃焼によって生成される煤の量を少なく抑えるためである。具体的には、ポスト噴射された燃料の燃焼時、燃焼室６内にはＥＧＲガスに加えてメイン噴射によって生成された燃焼後のガスが存在することになる。そのため、多量のＥＧＲガスが導入されているとポスト噴射された燃料と空気との混合が不十分となり煤が多量に生成されるおそれがある。一方、ポスト噴射は燃焼室６内の温度圧力が比較的低いタイミングで実施されるため、燃焼安定性が悪化しやすい。そこで、前記のように、アクティブＤｅＮＯｘ制御において、第１ＥＧＲバルブ５７を閉弁してＥＧＲクーラー５８を通過した低温のＥＧＲガスの導入は停止し、第２ＥＧＲバルブ６０を開弁して高温のＥＧＲガスを導入して、ポスト噴射された燃料の燃焼を促進して燃焼安定性を高めつつ、この第２ＥＧＲバルブ６０の開度を通常運転時よりも小さい開度にして煤の生成量を少なく抑える。
【0075】
詳細には、ＰＣＭ２００には、アクティブＤｅＮＯｘ制御時の第１ＥＧＲバルブ５７の開度および第２ＥＧＲバルブ６０の開度と、通常運転時の第１ＥＧＲバルブ５７の開度および第２ＥＧＲバルブ６０の開度とが、エンジン回転数とエンジン負荷等とについてのマップで記憶されており、ＰＣＭ２００（ＮＯｘ触媒リッチパージ制御部２０１）は、実行している制御に対応するマップから値を抽出して第１ＥＧＲバルブ５７および第２ＥＧＲバルブ６０の開度を設定する。そして、同じエンジン回転数とエンジン負荷等において、アクティブＤｅＮＯｘ制御用のマップの値の方が通常制御用のマップの値よりも小さく設定されている。
【0076】
一方、ＰＣＭ２００（ＮＯｘ触媒リッチパージ制御部２０１）は、第２領域Ｒ２では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼しないタイミング（膨張行程の後半、例えば、圧縮上死点後１００°ＣＡ～１２０°ＣＡ）でポスト噴射を実施するパッシブＤｅＮＯｘ制御を実施する。また、パッシブＤｅＮＯｘ制御では、ポスト噴射された未燃燃料に起因するデポジットによってＥＧＲクーラー５８等が閉塞するのを回避するべく、第１ＥＧＲバルブ５７および第２ＥＧＲバルブ６０を全閉にする。
【0077】
前記のように、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とでＤｅＮＯｘ制御の制御内容を変更しているのは、次の理由による。
【0078】
エンジン負荷が低い、あるいは、エンジン負荷は比較的高いがエンジン回転数が低い領域では、排気の温度が低いことに伴ってＮＯｘ触媒４１の温度が吸蔵ＮＯｘを還元できる温度よりも低くなりやすい。そこで、本実施形態では、この領域ではＤｅＮＯｘ制御を停止する。
【0079】
また、前記のようにＤｅＮＯｘ制御ではポスト噴射を実施するが、ポスト噴射された燃料が燃焼せずにそのまま排気通路４０に排出されると、この未燃燃料に起因するデポジットによってＥＧＲクーラー５８等が閉塞するおそれがある。そのため、ポスト噴射された燃料は燃焼室６内で燃焼させるのが好ましい。しかしながら、エンジン負荷が高い、あるいは、エンジン負荷は比較的低いがエンジン回転数が高い領域では、燃焼室６内の温度が高いこと、あるいは、１クランク角度あたりの時間が短いことに伴って、燃焼室６内のガスが排気されるまでの間にポスト噴射された燃料と空気とを十分に混合させることが難しく、ポスト噴射された燃料を燃焼室６内で十分に燃焼させることができないおそれがある。また、前記混合が不十分でることによって煤が増大するおそれがある。従って、このような領域では基本的にＤｅＮＯｘ制御を停止する。
【0080】
ただし、エンジン負荷が非常に高い第２領域Ｒ２では、メイン噴射の噴射量（以下、適宜、メイン噴射量という）が多いことに伴って通常運転時であっても混合気の空燃比が小さく抑えられる。そのため、第２領域Ｒ２では、吸蔵ＮＯｘを還元するために必要なポスト噴射の噴射量（以下、適宜、ポスト噴射量という）を小さくして、未燃燃料が排気通路４０に排出されることによる前記影響を小さく抑えることができる。
【0081】
そこで、本実施形態では、エンジン負荷およびエンジン回転数のいずれもが低すぎず且つ高すぎない第１領域Ｒ１では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施し、第２領域Ｒ２では、ポスト噴射された燃料を燃焼室６内で燃焼させないパッシブＤｅＮＯｘ制御を実施する。なお、第２領域Ｒ２は、排気の温度が十分に高く酸化触媒４２が十分に活性化する領域である。そのため、排気通路４０に排出された未燃燃料はこの酸化触媒４２によって浄化される。また、このように、中回転中負荷域でのみＤｅＮＯｘ制御を許可することで、ＤｅＮＯｘ制御実施時のポスト噴射の燃焼安定性を確保して排気性能の悪化を抑制することができる。
【0082】
アクティブＤｅＮＯｘ制御およびパッシブＤｅＮＯｘ制御は、それぞれ、ＳＣＲ触媒４６の温度が所定の温度未満、ＮＯｘ触媒４１の温度が所定の温度以上、かつ、ＮＯｘ触媒４１が吸蔵しているＮＯｘ量であるＮＯｘ吸蔵量が所定量以上であると、実施が許可される。ただし、前記のように、アクティブＤｅＮＯｘ制御は、エンジン本体１が第１領域Ｒ１で運転されているときにのみ実施され、パッシブＤｅＮＯｘ制御は、エンジン本体１が第２領域Ｒ２で運転されているときにのみ実施される。また、本実施形態では、実施が許可されるＮＯｘ吸蔵量の最小値は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の方がアクティブＤｅＮＯｘ制御よりも小さい値に設定されている。
【0083】
本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御は、後述するように、エンジン本体１が第１領域Ｒ１で運転されている状態でＤＰＦ再生制御が開始されるときにこのＤＰＦ再生制御の実施前に行われるが、これに代えて、ＤＰＦ再生制御の実施時であるかどうかによらず、ＮＯｘ吸蔵量が非常に高い場合にはアクティブＤｅＮＯｘ制御を行うようにしてもよい。ただし、この場合であっても、エンジン本体１が第１領域Ｒ１で運転されているときにアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施する。また、前記場合においても、ＳＣＲ触媒４６の温度がＳＣＲ触媒４６にてＮＯｘを浄化可能な温度にまで高められているときには、ＳＣＲ触媒４６によってＮＯｘを浄化できるためアクティブＤｅＮＯｘ制御は実施しない。また、前記場合においても、ＮＯｘ触媒４１の温度が吸蔵ＮＯｘを還元可能な温度まで高められていないときは、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実施しない。
【0084】
なお、ＮＯｘ触媒４１の温度は、例えば、ＮＯｘ触媒４１の直上流側に設けられた温度センサによって検出された温度に基づいて推定される。ＳＣＲ触媒４６の温度は、例えば、ＳＣＲ触媒４６の直上流側に設けられた温度センサによって検出された温度に基づいて推定される。ＮＯｘ吸蔵量は、例えば、エンジン本体１の運転状態や排気の流量および温度等に基づいて推定された排気中のＮＯｘ量を積算していくことで推定される。
【0085】
（２－３）ＤＰＦ再生制御
本実施形態では、ＰＭフィルタ再生制御部２０３は、ＤＰＦ４４に捕集されたＰＭを除去してＤＰＦ４４の浄化能力を再生するための制御であるＤＰＦ再生制御（ＰＭフィルタ再生制御）を実施する。
【0086】
ＤＰＦ再生制御は、酸化触媒４２が所定の温度となって酸化反応が可能となり、且つ、ＤＰＦ４４に捕集されているＰＭの量（以下、単に、ＰＭ堆積量という）が予め設定された再生開始堆積量以上になると開始される。ＰＭ堆積量は、例えば、ＤＰＦ４４の上流側および下流側に設けられた圧力センサから算出されるＤＰＦ４４の前後差圧（ＤＰＦ４４よりも上流側の圧力と下流側の圧力との差）等から算出される。また、再生開始堆積量は、ＤＰＦ４４が捕集可能なＰＭ堆積量の最大量よりも所定量小さい値に設定されている。
【0087】
前記のように、ＤＰＦ４４に捕集されているＰＭは、高温下で燃焼除去することができる。これに対して、ＤＰＦ４４の上流側に設けられた第１触媒４３に含まれる酸化触媒４２においてＨＣ等つまり未燃燃料を酸化反応させれば、ＤＰＦ４４に流入する排気の温度ひいてはＤＰＦ４４の温度を高めることができる。さらにまた、ＤＰＦ４４の酸化触媒層４４ｄにおいても未燃燃料を酸化反応させることにより、ＤＰＦ４４の温度を高めることができる。
【0088】
そこで、本実施形態では、ＤＰＦ再生制御として、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとしつつポスト噴射を行って、酸化触媒４２に空気と未燃燃料とを流入させてこれらを酸化触媒４２で酸化させる制御を実施する。具体的には、ＤＰＦ再生制御では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼しないタイミング（膨張行程の後半であって、例えば、圧縮上死点後１００°ＣＡ～１２０°ＣＡ）でポスト噴射を実施する。例えば、ＤＰＦ再生制御では、混合気および排気の空気過剰率λがλ＝１．２～１．４程度とされる。
【0089】
また、ＤＰＦ再生制御では、未燃燃料がＥＧＲ通路５６およびＥＧＲクーラー５８に流入してこれらが閉塞されるのを回避するべく第１ＥＧＲバルブ５７および第２ＥＧＲバルブ６０を全閉とする。また、ＤＰＦ再生制御では、ポスト噴射を燃焼させる必要がないためグロープラグ１１への通電は停止する。
【0090】
（２－４）ＤｅＳＯｘ制御
ＮＯｘ触媒再生制御部２０２により実施される、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘ（硫黄成分、以下、適宜、吸蔵ＳＯｘという）を還元して除去するための制御であるＤｅＳＯｘ制御（ＮＯｘ触媒再生制御）について次に説明する。
【0091】
前記のように、ＮＯｘ触媒４１では、排気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、吸蔵ＳＯｘが還元される。これに伴い、ＤｅＳＯｘ制御でも、混合気の空燃比を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）にするべく、メイン噴射に加えてポスト噴射を実施する。
【0092】
ただし、ＳＯｘはＮＯｘに比べて結合力が強いため、吸蔵ＳＯｘを還元するためには、ＤｅＮＯｘ制御時よりもＮＯｘ触媒４１の温度ひいてはこれを通過する排気の温度をより高温（６００℃程度）にする必要がある。これに対して、前記のように、酸化触媒４２において未燃燃料を酸化反応させれば第１触媒４３ひいてはＮＯｘ触媒４１を通過する排気の温度を高めることができる。
【0093】
そこで、本実施形態では、ＤｅＳＯｘ制御として、ＤｅＮＯｘ制御と同様にポスト噴射を行って排気の空燃比を通常運転時よりもリッチにして理論空燃比近傍あるいはこれよりも小さくする（以下、適宜、単にリッチにするという）リッチステップと、排気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとしつつ（以下、適宜、単にリーンにするという）ポスト噴射を行って酸化触媒４２に空気と未燃の燃料とを供給してこれらを酸化触媒４２で酸化させるリーンステップとを含むリッチリーンサイクルを複数回実施する。
【0094】
リッチステップでは、アクティブＤｅＮＯｘ制御と同様に、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するタイミング（膨張行程の前半であって、例えば、圧縮上死点後３０～７０°ＣＡ）でポスト噴射を実施する。そして、リッチステップでは、混合気および排気の空気過剰率λを１．０程度として混合気および排気の空燃比を理論空燃比近傍にする。例えば、リッチステップでは、混合気および排気の空気過剰率λをλ＝０．９４～１．０６程度とする。
【0095】
また、リッチステップでは、アクティブＤｅＮＯｘ制御と同様に、ポスト噴射された燃料の燃焼に伴う煤を抑制しつつこの燃焼の安定性を高めるべく、第１ＥＧＲバルブ５７を全閉にする一方、第２ＥＧＲバルブ６０を開弁させ且つ第２ＥＧＲバルブ６０の開度を通常運転時よりも小さくする。具体的には、リッチステップにおける第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度は、最初のリッチリーンサイクルにおいて最も閉じ側のバルブ開度である初期バルブ開度に設定されており、後続するリッチリーンサイクルにおいて段階的に閉じ側のバルブ開度に設定された後、最終的に最終バルブ開度に一定に維持される。
【0096】
また、ＰＣＭ２００（ＮＯｘ触媒再生制御部２０２）は、混合気の空燃比が低くなるように、スロットルバルブ２３、排気側バイパスバルブ４９およびウエストゲートバルブ５４を、それぞれ、吸入空気量が通常運転時よりも減少するように制御する。
【0097】
一方、リーンステップでは、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼しないタイミング（膨張行程の後半であって、例えば、圧縮上死点後後１００°ＣＡ～１２０°ＣＡ）でポスト噴射を実施する。そして、混合気および排気の空気過剰率λを１以上として混合気および排気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする。例えば、リーンステップでは、混合気および排気の空気過剰率λをλ＝１．２～１．４程度とする。また、リーンステップでは、未燃燃料に起因するデポジットによってＥＧＲクーラー等が閉塞するのを防止するべく、第１ＥＧＲバルブ５７および第２ＥＧＲバルブ６０を全閉にする。
【0098】
このようにＤｅＳＯｘ制御では燃焼室６内の混合気の空燃比をリーンにする必要がある。そのため、エンジン負荷が高く混合気の空燃比を十分にリーンにできない第２領域Ｒ２ではＤｅＳＯｘ制御を実施するのは難しい。一方、前記のように、ポスト噴射を燃焼させる制御は第１領域Ｒ１で行われるのが好ましい。そこで、本実施形態では、第１領域（特定運転領域）Ｒ１でエンジン本体１が運転されているときにのみＤｅＳＯｘ制御を実施する。
【0099】
なお、ＰＣＭ２００は、アクセル開度等から算出される要求トルクに対応する燃料噴射量をメイン噴射量として算出する。次に、ＰＣＭ２００は、第１触媒４３（ＮＯｘ触媒４１）の上流側に設けられた排気Ｏ２センサＳＮ４によって検出された排気の酸素濃度と、エアフローセンサＳＮ２によって検出された吸入空気量と、燃焼室６に導入されるＥＧＲガスの量とに基づいて燃焼室６内の酸素濃度（燃焼前の酸素濃度）を推定する。そして、推定した燃焼室６内の酸素濃度つまり吸気の酸素濃度に基づいてポスト噴射量の基本的な値を算出する。なお、ＥＧＲガスの量はエンジンの運転状態やＥＧＲバルブ５７、６０の前後差圧等から推定される。次に、ＰＣＭ２００は、この基本的なポスト噴射量を、排気Ｏ２センサＳＮ４によって検出された排気の酸素濃度とメイン噴射の量等に基づいてフィードバック補正する。つまり、ＰＣＭ２００は、検出された排気の酸素濃度に対応する排気の空燃比が目標の空燃比となるようにポスト噴射量をフィードバック制御し、これにより排気の空燃比を適切な値にする。このように、本実施形態では、ポスト噴射の噴射量を変更することで排気ガスの空気過剰率λを変更する。
【0100】
ここで、前記のように、燃焼室６内の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとし且つポスト噴射をその燃料を燃焼させることなく実施すれば、ＰＭを燃焼除去することができるため、リーンステップの実施時にＰＭの燃焼除去が可能となる。そして、本実施形態では、リーンステップの実施時にＰＭの燃焼除去が可能となるように、リーンステップにおける混合気の空燃比を、前記のように、ＤＰＦ再生制御時の空燃比と同じ値となるように（空気過剰率λがλ＝１．２～１．４となるように）している。
【0101】
（２－５）尿素水の噴射制御
次に、尿素インジェクタ４５の噴射制御について説明する。以下では、適宜、尿素インジェクタ４５から噴射される尿素の量を、尿素噴射量という。前記のように、尿素インジェクタ４５の噴射制御は、ＰＣＭ２００からの情報を得ながらＤＣＵ３００が実施する。
【0102】
ＮＯｘ還元持、すなわちＤｅＮＯｘ制御持若しくはＤｅＳＯｘ制御持には、ＮＯｘ触媒４１から、ＮＨ３が放出されてＳＣＲ触媒４６に導入される。そのため、ＤｅＮＯｘ制御若しくはＤｅＳＯｘ制御の実施時の尿素噴射量を、これらの制御を実施していないときの尿素噴射量と同じ量にすると、ＳＣＲ触媒４６に供給されるＮＨ３の量が過大となり、ＳＣＲ触媒４６よりも下流側にＮＨ３がすり抜けるおそれがある。そこで、ＤｅＮＯｘ制御時及びＤｅＳＯｘ制御持はこれらの制御を実施していない時よりも尿素噴射量を少なくする。
【0103】
しかしながら、ＤｅＮＯｘ制御時及びＤｅＳＯｘ制御持の尿素噴射量を、運転条件によらず単純にこれらの制御を実施していない時よりも少ない所定の量に制御しただけでは、ＳＣＲ触媒４６に供給されるＮＨ３の量が、過大になるあるいは不足して、ＳＣＲ触媒４６よりも下流側に多くのＮＨ３がすり抜け若しくはＳＣＲ触媒４６において適切にＮＯｘが浄化されないおそれがあることが分かった。したがって、本実施形態では、ＤＣＵ３００によって、ＤｅＮＯｘ制御持及びＤｅＳＯｘ制御持にＮＯｘ触媒４１から放出されるＮＨ３量が推定され、推定されたＮＨ３量が多いほど尿素噴射量が少なくなるように尿素インジェクタ４５が制御されている。
【0104】
以下に、ＮＯｘ触媒４１から放出されるＮＨ３量の推定手順について説明する。
【0105】
本実施形態では、ＤＣＵ３００に、機能的に、第１推定部３０１と、第２推定部３０２とが設けられている。
【0106】
第１推定部３０１は、ＤｅＮＯｘ制御時及びＤｅＳＯｘ制御持において、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されていたＮＯｘと、還元剤であるＨ等が結合することで生成されたＮＨ３（以下、適宜、第１ＮＨ３という）の量を推定する。
【0107】
第２推定部３０２は、ＤｅＮＯｘ制御時及びＤｅＳＯｘ制御時に、エンジン本体１で生成されてＮＯｘ触媒４１に流入したＮＯｘ（以下、適宜、ＲａｗＮＯｘ）と還元剤であるＨ等がＮＯｘ触媒４１にて結合することで生成されたＮＨ３（以下、適宜、第２ＮＨ３という）の量を推定する。
【0108】
第１推定部３０１は、まず、ＮＯｘ触媒４１の現在のＮＯｘ吸蔵量を推定する。次に、第１推定部３０１は、このＮＯｘ吸蔵量の推定値に、第１温度係数β１、第１流量係数β２、第１Ａ／Ｆ係数β３、および、第１熱劣化係数β４をそれぞれ掛けることで、第１ＮＨ３の量を算出する。
【0109】
第１温度係数β１は、ＮＯｘ触媒４１の温度に応じて設定される。具体的には、温度係数β１は、ＮＯｘ触媒４１の温度が高いほど小さい値とされる。つまり、ＮＯｘ触媒４１の温度が高い方がＮＯｘ触媒４１に吸蔵されているＮＯｘがＨＮ３に変換される反応が促進されることがわかっており、ＮＯｘ触媒４１の温度が高い方が第１ＮＨ３量が大きく算出されるように、第１温度係数β１が設定されている。
【0110】
第１流量係数β２は、排気流量に応じて設定される。具体的には、第１流量係数β２は、排気流量が多いほど大きい値とされる。つまり、排気流量が多いほどＮＯｘ触媒４１に流入する還元材の量が多くなりＮＯｘ触媒４１から放出されるＨＮ３量は増大するので、これに対応して、排気流量が多い方が第１ＮＨ３量が大きく算出されるように第１流量係数β２が設定されている。
【0111】
第１Ａ／Ｆ係数β３は、排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）に応じて設定される。具体的には、Ａ／Ｆ係数β３は、排気ガスの空燃比が小さい（リッチ）ほど大きい値とされる。つまり、排気ガスの空燃比がリッチであるほどＮＯｘ触媒４１に流入する還元材の量が多くなりＮＯｘ触媒４１から放出されるＮＨ３量は増大するので、これに対応して、排気流量が多い方が第１ＮＨ３量が大きく算出されるように第１Ａ／Ｆ係数β３が設定されている。
【0112】
第１熱劣化係数β４は、ＮＯｘ触媒４１の劣化度合いに応じて設定される係数である。ＰＣＭ２００は、車両の走行時間やＤｅＮＯｘ制御の実施回数等に基づいてＮＯｘ触媒４１の劣化度合いを推定しており、熱劣化係数β４は、この推定された劣化度合いが高いほど（劣化が進んでいるほど）、大きい値とされる。つまり、ＮＯｘ触媒４１の劣化度合いが高い方がＮＯｘ触媒４１に吸蔵されているＮＯｘがＮＨ３に変換される反応が促進されることがわかっており、これに対応して劣化度合いが高い方が第１ＮＨ３量が大きく算出されるように、熱劣化係数β４が設定されている。
【0113】
第２推定部３０２は、まず、エンジン本体１から排出されるＲａｗＮＯｘの量（流量）を推定する。本実施形態では、ＲａｗＮＯｘの流量は、排気流量と混合気の空気過剰率λ等から推定される。次に、第２推定部３０２は、この吸蔵ＮＯｘ量の推定値に、第２流量係数β２２および第２Ａ／Ｆ係数β２３をそれぞれ掛けることで、第２ＮＨ３の量を算出する。
【0114】
第２流量係数β２２は、排気流量に応じて設定される。具体的には、第２流量係数β２２は、第１流量係数β２と同様に、排気流量が多いほど大きい値とされる。ただし、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されていたＮＯｘと異なり、ＲａｗＮＯｘに対してＮＯｘ触媒４１の温度が与える影響はＮＯｘ触媒４１の温度が所定温度以上になると同等となり、第２流量係数β２２はＮＯｘ触媒４１の温度が所定温度以上では一定値とされる。
【0115】
第２Ａ／Ｆ係数β２３は、排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）に応じて設定される。具体的には、第２Ａ／Ｆ係数β２３は、第２Ａ／Ｆ係数β３と同様に、排気ガスの空燃比が小さい（リッチ）ほど大きい値とされる。ただし、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されていたＮＯｘと異なり、ＲａｗＮＯｘに対して排気ガスの空燃比が与える影響は排気の空燃比が所定値以下になると同等となり、第２Ａ／Ｆ係数β２３は排気ガスの空燃比が所定値以上では一定値とされる。
【0116】
このようにして、本実施形態では、第１ＮＨ３の量と第２ＮＨ３の量とが推定される。
そして、ＤＣＵ３００は、これら第１ＮＨ３の量と第２ＮＨ３の量とを合わせた量を、Ｄ
ｅＮＯｘ制御時及びＤｅＳＯｘ制御時に、ＮＯｘ触媒４１から放出されるＮＨ３として算出する。
【0117】
ＤＣＵ３００は、ＤｅＮＯｘ制御時およびＤｅＳＯｘ制御持においてＮＯｘ触媒４１から放出されるＮＨ３量を推定し、これを、これらの制御が実施されていないときの尿素噴射量から減算し、その値を最終的な尿素噴射量として尿素インジェクタ４５を制御する。
【0118】
（２－６）制御の流れ
次に、アクティブＤｅＮＯｘ制御、ＤＰＦ再生制御およびＤｅＳＯｘ制御の流れについて図６のフローチャートを用いて説明する。
【0119】
ステップＳ１では、ＰＣＭ２００は、ＤＰＦ再生許可フラグが１であるか否かを判定する。この判定がＮＯであれば、ステップＳ２０に進み、ＰＣＭ２００は通常制御を実施した後、処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。一方、ステップＳ１の判定がＹＥＳであれば、ステップＳ２に進む。ＤＰＦ再生許可フラグは、ＤＰＦ４４の再生が許可されると１となり、ＤＰＦの再生を禁止するときに０となるフラグである。本実施形態では、ＤＰＦ再生許可フラグは、ＤＰＦ４４のＰＭ堆積量が前記再生開始堆積量以上になると１とされ、ＰＭ堆積量が再生終了堆積量以下になると０とされる。再生終了堆積量は、もはやＤＰＦ４４からＰＭを除去することが必要ない程度にまで低下したＰＭ堆積量であり、例えば、０付近の値に設定されている。
【0120】
ステップＳ２にて、ＰＣＭ２００は、エンジン本体１が第１領域Ｒ１で運転されているか否かを判定する。この判定がＮＯであれば、ステップＳ２０に進み、ＰＣＭ２００は通常制御を実施した後、処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。一方、ステップＳ２の判定がＹＥＳであれば、ステップＳ３に進む。
【0121】
ステップＳ３では、ＰＣＭ２００（ＮＯｘ触媒リッチパージ制御部２０１）は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実施する。
【0122】
ステップＳ３の後はステップＳ４に進む。ステップＳ４では、ＰＣＭ２００（ＮＯｘ触媒リッチパージ制御部２０１）は、吸蔵ＮＯｘ量が予め設定されたＤｅＮＯｘ終了判定量以下であるか否か、つまり、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施に伴って吸蔵ＮＯｘ量がＤｅＮＯｘ終了判定量以下まで低下したか否かを判定する。この判定がＮＯであれば、ステップＳ２に戻る。一方、この判定がＹＥＳであれば、ステップＳ５に進む。つまり、ＰＣＭ２００（ＮＯｘ触媒リッチパージ制御部２０１）は、吸蔵ＮＯｘ量がＤｅＮＯｘ終了判定量以下となりステップＳ４の判定がＹＥＳとなるまで、アクティブＤｅＮＯｘ制御を継続する。ＤｅＮＯｘ終了判定量は、例えば、０付近の値に設定されている。
【0123】
なお、ＤｅＮＯｘ制御の実施中に、ＤＣＵ３００は、ＮＯｘ触媒４１から放出されるＮＨ３の量を推定し、該推定量が多いほど尿素噴射量が少なくなるように尿素インジェクタ４５を制御する。
【0124】
そして、ステップＳ４の判定がＹＥＳとなると、ＰＣＭ２００（ＮＯｘ触媒リッチパージ制御部２０１）は、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、ＰＣＭ２００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を停止してＤＰＦ再生制御を実施（開始）する。ステップＳ５の次は、ステップＳ６に進む。
【0125】
ステップＳ６では、ＰＣＭ２００（ＰＭフィルタ再生制御部２０３）は、ＰＭ堆積量が予め設定されたＤｅＳＯｘ開始堆積量（基準量）以下か否かを判定する。この判定がＮＯであれば、ＰＣＭ２００（ＰＭフィルタ再生制御部２０３）は、ステップＳ５に戻る。つまり、ＰＣＭ２００（ＰＭフィルタ再生制御部２０３）は、ＰＭ堆積量がＤｅＳＯｘ開始堆積量以下に低下するまでＤＰＦ再生制御を継続する。ＤｅＳＯｘ開始堆積量は、再生開始堆積量の１０%以上２０％以下の量に設定されており、本実施形態では再生開始堆積量の１０％に設定されている。
【0126】
そして、ＰＭ堆積量がＤｅＳＯｘ開始堆積量以下に低下してステップＳ６の判定がＹＥＳとなると、ＰＣＭ２００は、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、ＰＣＭ２００は、エンジン本体１が第１領域Ｒ１で運転されているか否かを判定する。この判定がＮＯであれば、ステップＳ２０に進み、ＰＣＭ２００は通常制御を実施した後、処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。
【0127】
一方、ステップＳ７の判定がＹＥＳであれば、ステップＳ１００に進み、ＰＣＭ２００（ＮＯｘ触媒再生制御部２０２）は、ＤｅＳＯｘ制御を開始する。すなわち、ＰＭ堆積量がＤｅＳＯｘ開始堆積量以下に低下するとＤｅＳＯｘ制御に切り替わるので、ＮＯｘ触媒４１が、ＤＰＦ４４を再生させるのに適したＤＰＦ再生条件、すなわち理論空燃比よりリーンとされ且つ高温の条件下に晒されることが抑制される。
【0128】
ここで、本願の発明者は、ＮＯｘ触媒４１が、ＤＰＦ再生条件下に長く晒されると、ＤｅＳＯｘ制御によっても吸蔵ＳＯｘを脱離させ難くなることを突き止めた。ＤｅＳＯｘ制御によっても吸蔵ＳＯｘを脱離させ難くなるのは次の理由によると考えられる。図７に模式的に示すように、吸蔵ＳＯｘは、ＮＯｘ触媒４１上で例えば吸蔵剤４１ｂに吸蔵されている。図７（ａ）に示すように、ＮＯｘ触媒４１がＤＰＦ再生条件下に晒されると、吸蔵剤４１ｂが凝集しやすくなる。
【0129】
さらにＮＯｘ触媒４１がＤＰＦ再生条件の下より高温若しくはより長時間晒されると、図７（ｂ）に示すように吸蔵剤４１ｂの凝集がさらに促進されて、吸蔵ＳＯｘが触媒金属４１ａと反応し難くなってしまう。なお、ＤＰＦ４４の再生には一般に長時間を要するため、ＮＯｘ触媒４１はＤＰＦ再生条件下に長時間晒されやすい。この結果、吸蔵ＳＯｘは、ＤｅＳＯｘ制御によっても、ＮＯｘ触媒４１から脱離させ難くなる。
【0130】
これに対して、本実施形態では、上述したように、ＰＭ堆積量がＤｅＳＯｘ開始堆積量以下に低下するとＤｅＳＯｘ制御が開始されるので、ＮＯｘ触媒４１がＤＰＦ再生条件下に長時間晒されることが抑制される。この結果、ＮＯｘ触媒４１における吸蔵剤４１ｂの凝集が抑制されるので、後続するＤｅＳＯｘ制御によって、ＳＯｘをＮＯｘ触媒４１から容易に脱離させやすい。
【0131】
図８を参照して、ステップＳ１００に係るＤｅＳＯｘ制御を説明する。ＰＣＭ２００（ＮＯｘ触媒再生制御部２０２）は、ステップＳ１０１において、ＤｅＳＯｘサイクル数ｎが１か否かを判定する。ここで、ＤｅＳＯｘサイクル数ｎとは、ＤｅＳＯｘ制御において、次に実施されるリッチリーンサイクルが何回目の実施回数であるかを示している。すなわち、ＤｅＳＯｘサイクル数ｎが１であれば、ＤＰＦ再生制御からＤｅＳＯｘ制御に切り替えられて、最初のリッチリーンサイクルであることを意味している。
【0132】
ステップＳ１０１の判定がＹＥＳ、すなわち最初のリッチリーンサイクルである場合、ＰＣＭ２００（ＮＯｘ触媒再生制御部２０２）は、ステップＳ１０３に進み、リッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度を初期バルブ開度に設定する。本実施形態では、初期バルブ開度は、全てのリッチリーンサイクルにおいて最も閉じ側に設定されている。
【0133】
ステップＳ１０１の判定がＮＯであれば、ＰＣＭ２００（ＮＯｘ触媒再生制御部２０２）は、ステップＳ１０２に進み、ＤｅＳＯｘサイクル数ｎが所定サイクル数ｎ０未満か否かを判定する。ここで所定サイクル数ｎ０とは、リッチステップにおける第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度が最終バルブ開度より閉じ側に設定されるサイクル数を意味している。
【0134】
ステップＳ１０２の判定がＹＥＳであれば、リッチステップにおける第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度は１回前のリッチリーンサイクルのリッチステップにおけるバルブ開度より開き側に設定される。ステップＳ１０２の判定がＮＯであれば、リッチステップにおける第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度は、最終バルブ開度に設定される。
【0135】
本実施形態では、所定サイクル数ｎ０は３に設定されている。すなわち、ＤｅＳＯｘ制御において、３回目のリッチリーンサイクルまで、リッチステップにおける第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度は、初期バルブ開度から段階的に増大し、４回目以降は最終バルブ開度に一定に維持される。
【0136】
ステップＳ１０３～Ｓ１０５の後はいずれも、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６ではリッチステップが所定時間実施され、次にステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７ではリーンステップが所定時間実施され、次にステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、ＤｅＳＯｘサイクル数ｎがｎ＋１にカウントアップされ、すなわちＤｅＳＯｘサイクル数が１つ増大する。
【0137】
ステップＳ１０８の後はステップＳ８に進む。前記のように、ＤｅＳＯｘ制御では、リッチステップとリーンステップとを含むリッチリーンサイクルが複数サイクル数実施され、リッチステップでは吸蔵ＳＯｘが脱離され、リーンステップではＮＯｘ触媒の温度が高く維持されるともにＤＰＦ４４からＰＭが燃焼除去される。すなわち、リッチステップにおいて吸蔵ＳＯｘが減少し、リーンステップにおいてＰＭが減少する。
【0138】
また、ＤｅＳＯｘ制御の実施中に、ＤＣＵ３００は、ＮＯｘ触媒４１から放出されたＮＨ３の量を推定し、該推定量が多いほど尿素噴射量が少なくなるように尿素インジェクタ４５を制御する。
【0139】
ここで、本実施形態では、ＤｅＳＯｘ制御時に、最初のリッチリーンサイクルにおけるリッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度が最も閉じ側のバルブ開度である初期バルブ開度に設定されており、この結果、ポスト噴射による燃料を気筒内で燃焼させやすく排温が上昇するので、ＮＯｘ触媒４１から放出されるＮＨ３の量が増大しやすい。後続するリッチリーンサイクルにおいて、リッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度が段階的に増大するので、ＮＯｘ触媒４１から放出されるＮＨ３の量が段階的に減少する。したがって、ＤＣＵ３００は、リッチステップにおける第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度が閉じ側に設定されているほど、尿素噴射量が少なくなるように尿素インジェクタ４５を制御する。
【0140】
ステップＳ９では、ＰＭ堆積量が予め設定された再生終了堆積量以下か否かを判定する。この判定がＮＯであれば、ＰＣＭ２００（ＮＯｘ触媒再生制御部２０２）は、ステップＳ７に戻る。つまり、ＰＣＭ２００（ＮＯｘ触媒再生制御部２０２）は、ＰＭ堆積量が再生終了堆積量以下に低下するまでＤｅＳＯｘ制御を継続、すなわちリッチリーンサイクルを繰り返す。一方、この判定がＹＥＳであれば、ＰＣＭ２００（ＮＯｘ触媒再生制御部２０２）は、ステップＳ２０に進み、ＰＣＭ２００は通常制御を実施した後、処理を終了する。
【0141】
図９は、前記の制御を実施したときの各パラメータの時間変化を模式的に示した図である。
【0142】
時刻ｔ１にてＤＰＦ再生許可フラグが０から１に変化すると、アクティブＤｅＮＯｘ制御が実施される。具体的には、排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとされるとともにポスト噴射が実施される。このとき、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するように、ポスト噴射の噴射タイミングが比較的進角側（膨張行程前半）とされる。また、第１ＥＧＲバルブ５７が全閉とされるとともに、第２ＥＧＲバルブ６０の開度が通常運転時すなわち時刻ｔ１直前の開度よりも小さく（閉じ側に）、ただし、全閉よりも開き側にされる。
【0143】
アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施に伴い、時刻ｔ１以後、ＮＯｘ吸蔵量は徐々に低下していく。また、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼することで排気の温度が増大することに伴い、時刻ｔ１以後、ＤＰＦ４４の温度が徐々に増大する。また、図示していないが、酸化触媒４２の温度も徐々に増大する。
【0144】
さらに、図示は省略するが、ＤｅＮＯｘ制御の実施により、ＮＯｘ触媒４１からＮＨ３が放出され、尿素噴射量が、ＤｅＮＯｘ制御を実施していない場合に比して少なくなるように、尿素インジェクタ４５が制御される。
【0145】
時刻ｔ２にて、吸蔵ＮＯｘ量がＤｅＮＯｘ終了判定量以下になると、アクティブＤｅＮ
Ｏｘ制御は停止され、続いて、ＤＰＦ再生制御が開始される（ＰＭフィルタ再生ステップ）。
【0146】
具体的には、時刻ｔ２にて、排気の空燃比は理論空燃比よりもリーンに切り替えられる。また、時刻ｔ２以後もポスト噴射が実施されるが、このポスト噴射の噴射タイミングは遅角側のタイミング（膨張行程後半）とされ、ポスト噴射された燃料は燃焼室６内で燃焼せずに排気通路４０に排出される。また、第１ＥＧＲバルブ５７に加えて第２ＥＧＲバルブ６０が全閉とされる。
【0147】
この制御により、酸化触媒４２及び酸化触媒層４４ｄにおける酸化反応によって排気の温度が上昇し、これによりＤＰＦ４４の温度がさらに増大する。
【0148】
図例では、時刻ｔ２にてＤＰＦ４４の温度がまだＰＭを燃焼させることができる温度にまで到達しておらず、時刻ｔ３にてこの温度に到達することでＰＭ堆積量が低下し始める。また、図例では、ＤＰＦ４４の温度がＰＭを燃焼させることができる温度に到達すると、ポスト噴射量を低減する。
【0149】
時刻ｔ４にてＰＭ堆積量がＤｅＳＯｘ開始堆積量以下に低下、すなわち再生開始堆積量から１０％低下すると、ＤｅＳＯｘ制御が開始される（ＮＯｘ触媒再生ステップ）。具体的には、時刻ｔ４にてまずリッチステップが実施されて、噴射時期が比較的進角側であって噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するように設定されたポスト噴射が実施されるとともに、排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチにされる。また、第２ＥＧＲバルブ６０が開弁される。ただし、アクティブＤｅＮＯｘ制御と同様に、リッチステップにおいても第２ＥＧＲバルブ６０の開度は、通常運転時の開度つまり時刻ｔ１直前の開度よりも小さく（閉じ側に）される。本実施形態では、リッチステップ時とアクティブＤｅＮＯｘ制御時とで第２ＥＧＲバルブ６０の開度はほぼ同じとされる。なお、第１ＥＧＲバルブ５７は全閉に維持される。
【0150】
次に、時刻ｔ５にてリーンステップが実施されて、噴射時期が比較的遅角側であって噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼しないように設定されたポスト噴射が実施されるとともに、排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンにされる。また、第２ＥＧＲバルブ６０が再び全閉とされる。なお、このときも、第１ＥＧＲバルブ５７は全閉に維持される。
【0151】
そして、このリッチステップとリーンステップとが繰り返され、これにより時刻ｔ４以後、吸蔵ＳＯｘ量は低減していく。詳細には、リッチステップの実施に伴って吸蔵ＳＯｘ量は低減していく。また、リーンステップの実施によってＰＭ堆積量も低下していく。
【0152】
このとき、最初のリッチリーンサイクルにおいて、リッチステップにおける第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度が最も閉じ側である初期バルブ開度に設定されている。以降のリッチリーンサイクルにおいて、リッチステップにおける第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度は、段階的に増大され、所定サイクル数ｎ０である４回目以降のリッチリーンサイクルにおいて最終バルブ開度に一定に設定されている。
【0153】
また、図示は省略するが、ＤｅＳＯｘ制御の実施により、ＮＯｘ触媒４１からＮＨ３が放出され、尿素噴射量が、ＤｅＳＯｘ制御を実施していない場合に比して少なくなるように、尿素インジェクタ４５が制御される。
【0154】
ここで、本実施形態では、ＤｅＳＯｘ制御時に、最初のリッチリーンサイクルにおけるリッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度が最も閉じ側である初期バルブ開度に設定されており、この結果、ポスト噴射による燃料を気筒内で燃焼させやすく排温が上昇するので、ＮＯｘ触媒４１から放出されるＮＨ３の量が増大しやすい。後続するリッチリーンサイクルにおいて、リッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度が段階的に増大するので、ＮＯｘ触媒４１から放出されるＮＨ３の量が段階的に減少する。したがって、ＮＯｘ触媒４１から放出されるＮＨ３の量は、リッチリーンサイクル数が進むにつれて段階的に減少するので、尿素インジェクタ４５による尿素噴射量は段階的に増大する。
【0155】
そして、時刻ｔ６にてＳＯｘ吸蔵量がもはやＤｅＳＯｘ制御を必要としない量（例えばゼロ付近）まで低下するが、ＰＭ堆積量はまだ再生終了堆積量より多いのでＤｅＳＯｘ制御が継続される。
【0156】
その後、時刻ｔ７にてＰＭ堆積量が再生終了堆積量以下に低下することに伴い、ＤｅＳＯｘ制御が終了されて通常制御に切り替わる。具体的には、ポスト噴射量が０とされてポスト噴射が停止される。また、第１ＥＧＲバルブ５７が開弁されるとともに、第２ＥＧＲバルブ６０の開度がＤｅＮＯｘ制御時およびＤｅＳＯｘ制御のリッチステップ時よりも大きく（開側）にされる。また、ＤＰＦ再生フラグが０とされる。
【0157】
なお、本実施形態では、ＤｅＳＯｘ制御において、リッチステップでＮＯｘ触媒から吸蔵ＳＯｘが減少し、リーンステップでＤＰＦ４４からＰＭが燃焼除去されるが、この場合にＰＭ堆積量が再生終了堆積量まで低減する前にＳ被毒が解消するようにＮＯｘ触媒４１及びＤＰＦ４４の容量が適切に設定されている。また、ＮＯｘ触媒４１は、ＳＣＲ触媒４６の上流側に設けたＮＯｘセンサによりＮＯｘ触媒４１からのＮＯｘのすり抜け量を検出しており、ＮＯｘのすり抜け量に基づいて、ＮＯｘ触媒４１がＳ被毒によりＮＯｘ吸蔵量が問題となる状態まで低下していないか間接的に検出可能に構成されている。
【0158】
（３）作用等
以上のように、本実施形態では、最初のリッチリーンサイクルにおいて、リッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度が最も閉じ側の初期バルブ開度に設定されている。ここで、ＤｅＳＯｘ制御によるＮＯｘ触媒４１からのＳＯｘの脱離量は、ＮＯｘ触媒４１に吸着されているＳＯｘが多いほど多く望める。また、ＤｅＳＯｘ制御において、リッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度をより閉じ側に設定することによってポスト噴射による燃料を気筒内で燃焼させやすくこれにより排温が上昇するので、これによってもＮＯｘ触媒４１からのＳＯｘの脱離量が多く望める。
【0159】
すなわち、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘが最も多く、このためＳＯｘの脱離量が多く望めるＤｅＳＯｘ制御の開始時において、リッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度を最も閉じ側である初期バルブ開度に設定することによってＳＯｘのＮＯｘ触媒４１からの脱離量を効率的に増大させることができる。
【0160】
また、リッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度を段階的に増大させることにより、ＤｅＳＯｘ制御におけるリッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度が長期にわたってより閉じ側に設定されることがない。ここで、第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度を閉じ側に設定すると、気筒２に環流するＥＧＲガスの量が減少する一方で、気筒２に吸入される新気の量が増大し、この結果、気筒２においてＮＯｘが発生しやすくなる。しかしながら、ＤｅＳＯｘ制御における第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度が長期にわたって閉じ側に設定されることがないので、第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度を閉じ側に設定したことによるＮＯｘの発生が抑制される。
【0161】
また、リッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度は、所定サイクル数ｎ０以降は、最終バルブ開度に一定に維持されるので、ＮＯｘ触媒４１におけるＳＯｘの堆積量が相対的に大きい、ＤｅＳＯｘ制御の初期段階において、リッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度をより閉じ側に設定することにより、ＮＯｘ触媒４１からのＳＯｘの脱離が促進される。一方、ＤｅＳＯｘ制御の初期段階以降は、ＳＯｘの堆積量が相対的に減少するので、リッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度を初期段階より増大した最終バルブ開度に一定に維持することにより、ＮＯｘの増大が抑制される。すなわち、ＮＯｘ触媒４１からＳＯｘを効率的に脱離させつつ、ＮＯｘの増大が抑制される。
【0162】
また、ＤｅＳＯｘ制御において、リッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度が閉じ側に設定されているほど、すなわちＮＯｘ触媒４１からのＮＨ３の放出量が多いほど、尿素噴射量が少なくなるように尿素インジェクタ４５は制御されるので、ＳＣＲ触媒４６にＮＨ３が過剰に供給されて、スリップ触媒４７にすり抜けることが抑制される。
【0163】
ＰＭ堆積量がＤｅＳＯｘ開始堆積量以下に低下したとき、すなわちＤＰＦ再生制御の開始後の比較的早いタイミングで、ＤｅＳＯｘ制御が開始されるので、ＮＯｘ触媒４１がＤＰＦ再生条件に晒される時間が制限される。この結果、ＮＯｘ触媒４１における吸蔵剤４１ｂの凝集が抑制されるので、ＳＯｘが触媒金属４１ａと反応し難くなることが抑制される。よって、ＮＯｘ触媒再生制御において、ＮＯｘ触媒４１から吸蔵ＳＯｘを脱離させやすく、ＮＯｘ触媒４１をＳ被毒から効率的に回復させることができる。
【0164】
さらに、ＤｅＳＯｘ制御は、ＤＰＦ４４に堆積しているＰＭがある程度除去された後に実施されるので、ＤｅＳＯｘ制御におけるＤＰＦ４４の温度が過度に昇温することが抑制される。
【0165】
なぜなら、ＮＯｘ触媒再生制御におけるリッチ状態では未燃燃料がＤＰＦ４４に付着しやすく、該未燃燃料がリーン状態において供給される酸素と反応してＤＰＦ４４の温度が上昇しやすい。このとき、ＤＰＦ４４に多量のＰＭが堆積していると、ＤＰＦ４４の温度上昇に伴って、ＰＭの燃焼が連鎖的に促進され、これによりＤＰＦ４４の温度が過度に上昇してしまうおそれがある。しかしながら、本発明によれば、ＤＰＦ４４におけるＰＭ堆積量をある程度減らした後に、ＤｅＳＯｘ制御が実施されるので、ＤｅＳＯｘ制御によりＤＰＰＦ４４の温度が過度に上昇することが抑制される。
【0166】
また、アクティブＤｅＮＯｘ制御時において、ポスト噴射された燃料を燃焼室６内で燃焼させるとともに、アクティブＤｅＮＯｘ制御の後にこれと連続してＤＰＦ再生制御を実施している。
【0167】
そのため、アクティブＤｅＮＯｘ制御時に排気の温度を高めて、これにより酸化触媒４２を活性化させることおよびＤＰＦ４４の温度を高めることができ、その後のＤＰＦ再生制御時においてＤＰＦ４４に捕集されているＰＭをより早いタイミングから燃焼させることができる。従って、アクティブＤｅＮＯｘ制御とＤＰＦ再生制御とをそれぞれ異なるタイミングで実施する場合に比べて、ＤＰＦ再生制御を開始してからＤＰＦ４４の温度がＰＭが燃焼する温度に到達するまでの時間を短くすることができ、この温度上昇のために酸化触媒４２に供給せねばならない未燃の燃料量を少なく抑えて燃費性能を高めることができる。
【0168】
さらに、ＤＰＦ再生制御の実施前にＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘが還元されていることで、ＤＰＦ再生制御の実施によってＮＯｘ触媒４１の温度が上昇しても、この温度上昇に伴ってＮＯｘ触媒４１から多量のＮＯｘが離脱するのを防止できるため、排気性能を良好にすることができる。
【0169】
また、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御時においてポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するように構成されていることで、ポスト噴射をその燃料が燃焼室６内で燃焼しない遅角側のタイミングで実施する場合に比べて、ポスト噴射された燃料が燃焼室６からクランクケース側に漏えいしてエンジンオイルに混入する量を少なく抑えることができるともに、未燃燃料に起因するデポジットによって排気通路に設けられた各種装置が閉塞するのを抑制できる。
【0170】
また、本実施形態では、ＤＰＦ再生制御を開始した後、ＤＰＦ４４の温度がＤｅＳＯｘ開始温度以上になると、リーンステップを含むＤｅＳＯｘ制御が開始されるようになっている。そのため、ＤｅＳＯｘ制御の実施によって、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘを還元および除去しつつＤＰＦ４４のＰＭをも燃焼および除去することができ、効率よくＮＯｘ触媒４１とＤＰＦ４４の浄化性能を高い状態に戻すことができる。つまり、ＤＰＦ再生制御とＤｅＳＯｘ制御とを個別に実施する場合に比べて、ＤＰＦ４４の再生制御に係る時間を短くすることができ、ＤＰＦ４４のＰＭの燃焼に必要な燃料の量を少なく抑えて燃費性能をより一層高めることができる。
【0171】
また、本実施形態では、ＤｅＳＯｘ制御のリッチステップの実施時において、ＥＧＲバルブ５７、６０の開度を通常運転時（つまり、仮にＤｅＳＯｘ制御を実施しないとしたとき）よりも閉じ側の開度に制御するとともに、ＤＰＦ再生制御において、ＥＧＲバルブ６０を全閉（つまり、ＤｅＳＯｘ制御の実施時よりもさらに閉じ側の開度）に制御している。
【0172】
そのため、ＤＰＦ再生制御の実施時において、排気通路４０に排出された未燃燃料に起因するデポジットによってＥＧＲクーラー５８等の排気通路４０に設けられた各種装置が閉塞するのを抑制できるとともに、ＤｅＳＯｘ制御のリッチステップの実施時において、ポスト噴射された燃料の燃焼安定性を高めつつポスト噴射された燃料の燃焼によって生成される煤の量を少なく抑えることができる。
【0173】
同様に、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施時において、ＥＧＲバルブ５７、６０の開度を通常運転時（つまり、仮にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施しないとしたとき）よりも閉じ側の開度に制御している。そのため、ＤｅＮＯｘ制御の実施時において、ポスト噴射された燃料の燃焼安定性を高めつつポスト噴射された燃料の燃焼によって生成される煤の量を少なく抑えることができる。
【0174】
また、本実施形態では、ＤＰＦ再生制御の度にＤｅＳＯｘ制御を実施するようにしたため、ＳＯｘ堆積量を少ない状態に維持しやすく、凝集によりＳＯｘが取り込まれることが抑制されて、高いＮＯｘ浄化効率を確保できる。
【0175】
（４）変形例
前記実施形態に加えて、ＳＣＲ触媒４６におけるＮＨ３の吸着量に基づいて、ＤｅＳＯｘ制御におけるリッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度を調整してもよい。具体的には、ＳＣＲ触媒４６におけるＮＨ３の吸着量が多い場合には、ＮＯｘ触媒４１から放出されるＮＨ３の量を抑制するように、ＤｅＳＯｘ制御時のリッチステップにおける第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度を閉じ側に設定する度合いを抑制してもよい。
【0176】
すなわち、図１０に示すように、ＳＣＲ触媒４６におけるＮＨ３の吸着量が多いほど、ＤｅＳＯｘ制御時のリッチステップにおける第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度を閉じ側に設定する度合いを抑制すればよく、所定サイクル数ｎ０以降は、最終バルブ開度に一定に維持すればよい。これによって、リッチステップにおいてＮＯｘ触媒４１から放出されるＮＨ３の量を抑制しながらＳＯｘを脱離させ、リーンステップにおいてＰＭを燃焼させてＤＰＦの再生４４から除去できる。
【0177】
ここで、ＳＣＲ触媒４６におけるＮＨ３の吸着量は、インジェクタ４５によりＳＣＲ触媒４６に供給される尿素噴射量に、上述した推定により算出されたＮＯｘ触媒４１から放出されるＮＯｘの放出量を加算し、これからＳＣＲ触媒４６におけるＮＨ３の消費量を減じればよい。ＳＣＲ触媒４６におけるＮＨ３の消費量は、ＳＣＲ触媒４６の直上流側及び直下流側に一対に設けたＮＯｘセンサに基づいて、ＳＣＲ触媒４６におけるＮＯｘの浄化量を算出し、該量のＮＯｘを浄化するのに要するＮＨ３の量として算出される。
【0178】
前記実施形態では、最初のリッチリーンサイクルにおいて、リッチステップにおける第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度が最も閉じ側の初期バルブ開度に設定されており、後続するサイクルにおいて段階的に開き側に設定され、所定サイクル数ｎ０以降のサイクルでは最終バルブ開度に一定に設定されている。しかしながら、実施時期が早いサイクルにおけるリッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度が、実施時期が遅いサイクルにおけるリッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度よりも閉じ側に設定されていればよく、例えば、所定サイクル数ｎ０までのサイクルにおけるリッチステップにおける第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度が、所定サイクル数ｎ０以降のサイクルにおけるリッチステップにおける第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度に比して閉じ側に設定されていればよく、必ずしも最初のリッチリーンサイクルにおけるリッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度を最も閉じ側に設定しなくてもよい。例えば、所定サイクル数ｎ０までのサイクルにおいて、最初のリッチリーンサイクルにおけるリッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度よりも、２回目のリッチリーンサイクルにおけるリッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度をより閉じ側に設定してもよい。また、所定のサイクル数ｎ０は複数でなくてもよく、１であってもよい。この場合、最初のリッチリーンサイクルのみ、リッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度が、これ以降のリッチリーンサイクルにおけるリッチステップの第２ＥＧＲバルブ６０のバルブ開度よりも進角側に設定される。
【0179】
また、前記実施形態では、第１領域Ｒ１でエンジン本体１が運転されているときに、アクティブＤｅＮＯｘ制御およびこれに続くＤＰＦ再生制御およびＤｅＳＯｘ制御が実施される場合について説明したが、これらの制御は、第１領域Ｒ１以外で実施されてもよい。
【0180】
また、前記実施形態では、ＤＰＦ再生制御時に第２ＥＧＲバルブ６０が全閉にされる場合について説明したが、ＤＰＦ再生制御時に第２ＥＧＲバルブ６０を開弁させてもよい。ただし、この場合であっても、ＤＰＦ再生制御ではポスト噴射された燃料が燃焼しないため、ＥＧＲクーラー等の閉塞を防止するために、ＤＰＦ再生制御時の第２ＥＧＲバルブ６０の開度は、通常運転時、アクティブＤｅＳＯｘ制御時およびＤｅＮＯｘ制御のリッチステップ時のいずれよりも小さくするのが好ましい。また、ＤｅＮＯｘ制御時とＤｅＳＯｘ制御時とにおいて、第２ＥＧＲバルブ６０の開度を異なる開度としてもよい。
【符号の説明】
【0181】
１ エンジン本体（エンジン）
２ 気筒
６ 燃焼室
１０ インジェクタ（燃料噴射装置）
４０ 排気通路
４１ ＮＯｘ触媒
４２ 酸化触媒
４４ ＤＰＦ（ＰＭフィルタ）
２００ ＰＣＭ（制御手段）
２０１ ＮＯｘ触媒リッチパージ制御部
２０２ ＮＯｘ触媒再生制御部
２０３ ＰＭフィルタ再生制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
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