特許 7095317 エンジンの排気浄化制御装置

(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】2022-06-27

(45)【発行日】2022-07-05

(54)【発明の名称】エンジンの排気浄化制御装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/20 20060101AFI20220628BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20220628BHJP

   F01N 3/035 20060101ALI20220628BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20220628BHJP

   F02D 41/38 20060101ALI20220628BHJP

【ＦＩ】

F01N3/20 E

F01N3/24 C

F01N3/24 E

F01N3/24 G

F01N3/035 A

F01N3/08 H

F01N3/08 A

F02D41/38

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018041002

(22)【出願日】2018-03-07

(65)【公開番号】P2019157646

(43)【公開日】2019-09-19

【審査請求日】2021-02-23

(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】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坪井 吾朗

【審査官】菅野 京一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－０２８０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０２４９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２２８５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１６２４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１６１７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２４５１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０７３７４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／００－３／３８

Ｆ０２Ｄ ４１／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の気筒の各々に接続された排気通路と、前記排気通路に設けられたＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気通路に設けられた排気ガス処理装置と、を備えたエンジンの排気浄化制御装置であって、
前記複数の気筒の各々に設けられたインジェクタと、
前記複数のインジェクタの各々に接続されたコントローラと、を備え、
前記排気ガス処理装置は、排気ガス中の粒子状物質を捕集するように構成されたパーティクル・フィルタであって、
前記排気通路は、前記複数の気筒のうちの一部に接続された第１排気通路と、前記複数の気筒のうちの他部に接続された第２排気通路と、前記第１排気通路と前記第２排気通路とが各々の下流側で合流して成りかつ、前記排気ガス処理装置が設けられた第３排気通路と、を有し、
前記ＮＯｘ触媒は、前記第１排気通路に設けられた第１ＮＯｘ触媒と、前記第２排気通路に設けられた第２ＮＯｘ触媒と、を有し、
前記コントローラは、空燃比を理論空燃比近傍、又は、該理論空燃比よりもリッチにするリッチステップと、該リッチステップよりも空燃比をリーンにするリーンステップとを交互に実施するＮＯｘ触媒再生制御を行うよう、前記複数のインジェクタの各々へと制御信号を出力し、
前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御を行うときに、前記第１排気通路へ通じる気筒において前記リッチステップを実施する際には、前記第２排気通路へ通じる気筒において前記リーンステップを実施するよう、前記複数のインジェクタの各々へと制御信号を出力し、
前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御を複数サイクルにわたって実行することにより、前記第１及び第２ＮＯｘ触媒から硫黄成分を除去するように構成され、
前記コントローラはさらに、前記リーンステップを実施するときに、前記エンジンの運転状態に対応した燃料噴射の後に、前記気筒内で燃焼しないような噴射タイミングで燃料の追加噴射を実行するよう、前記インジェクタへと制御信号を出力する
ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載されたエンジンの排気浄化制御装置において、
前記コントローラは、前記複数の気筒に対する燃料の噴射量に基づいて、前記第１ＮＯｘ触媒における硫黄被毒量と、前記第２ＮＯｘ触媒における硫黄被毒量との大小関係を判断し、
前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御を行うとき、前記第１ＮＯｘ触媒における硫黄被毒量が前記第２ＮＯｘ触媒における硫黄被毒量よりも大きいときには、小さいときと比較して、前記第１排気通路へ通じる気筒において前記リッチステップを実施する時間を長くする
ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載されたエンジンの排気浄化制御装置において、
前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御を行うときに、前記第１排気通路へ通じる気筒において前記リーンステップを実施する際には、前記第２排気通路へ通じる気筒において前記リッチステップを実施するよう、前記複数のインジェクタの各々へと制御信号を出力する
ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載されたエンジンの排気浄化制御装置において、
前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御の開始前に所定条件が成立したときには、前記エンジンの運転状態に対応した燃料噴射の後に、前記気筒内で燃焼するような噴射タイミングで燃料の追加噴射を行うことによって、前記所定条件が成立する前よりも空燃比をリッチにするＮＯｘ触媒リッチパージ制御を行うよう、前記インジェクタへと制御信号を出力する
ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載されたエンジンの排気浄化制御装置において、
前記排気ガス処理装置は、酸化機能を有している
ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。

【請求項6】

複数の気筒の各々に接続された排気通路と、前記排気通路に設けられたＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気通路に設けられた排気ガス処理装置と、を備えたエンジンの排気浄化制御装置であって、
前記複数の気筒の各々に設けられたインジェクタと、
前記複数のインジェクタの各々に接続されたコントローラと、
前記排気ガス処理装置よりも下流側の前記第３排気通路に設けられたＳＣＲ触媒と、
前記ＳＣＲ触媒の上流側及び下流側に設けられたＮＯｘセンサと、を備え、
前記排気通路は、前記複数の気筒のうちの一部に接続された第１排気通路と、前記複数の気筒のうちの他部に接続された第２排気通路と、前記第１排気通路と前記第２排気通路とが各々の下流側で合流して成りかつ、前記排気ガス処理装置が設けられた第３排気通路と、を有し、
前記ＮＯｘ触媒は、前記第１排気通路に設けられた第１ＮＯｘ触媒と、前記第２排気通路に設けられた第２ＮＯｘ触媒と、を有し、
前記コントローラは、空燃比を理論空燃比近傍、又は、該理論空燃比よりもリッチにするリッチステップと、該リッチステップよりも空燃比をリーンにするリーンステップとを交互に実施するＮＯｘ触媒再生制御を行うよう、前記複数のインジェクタの各々へと制御信号を出力し、
前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御を行うときに、前記第１排気通路へ通じる気筒において前記リッチステップを実施する際には、前記第２排気通路へ通じる気筒において前記リーンステップを実施するよう、前記複数のインジェクタの各々へと制御信号を出力し、
前記コントローラは、前記リッチステップを実施するときに、前記エンジンの運転状態に対応した燃料噴射の後に、前記気筒内で燃焼するような噴射タイミングで燃料の追加噴射を実行するよう、前記インジェクタへと制御信号を出力し、
前記コントローラは、前記ＮＯｘセンサの検知信号に基づいて、前記ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの吸着量を推定するとともに、当該吸着量が大きいときには、小さいときよりも前記リッチステップにおいて追加噴射を実行するタイミングを遅角させる
ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。

【請求項7】

請求項６に記載されたエンジンの排気浄化制御装置において、
前記コントローラは、前記アンモニアの吸着量が大きいときには、小さいときよりも前記リッチステップにおいて追加噴射される燃料の量を低減する
ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに開示する技術は、エンジンの排気浄化制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＮＯ吸蔵触媒など、いわゆるＮＯｘ触媒を備えたエンジンにおいては、そのＮＯｘ触媒に吸着したＳＯｘを除去するべく、燃料噴射量を制御すること（いわゆるＤｅＳＯｘ制御）が知られている。

【0003】

例えば特許文献１には、ＤｅＳＯｘ制御の一例として、排気の空燃比をリッチにするリッチステップと、それよりもリーンにするリーンステップとを交互に繰り返すことが開示されている。

【0004】

前記特許文献１に開示されたリーンステップを実施すると、排気ガス中には、リッチステップを実施したときと比較して、より多くの酸素が含まれることになる。この場合、排気ガス中の酸素は、ＮＯｘ触媒よりも下流側へと流出することになる。

【0005】

一方、ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気通路には、ディーゼルエンジン用のＤＰＦなど、様々な排気ガス処理装置を設ける場合もある。そこで、前記特許文献１には、前述のリーンステップを実施することで、ＮＯｘ触媒の下流側へと酸素を供給し、そうして供給された酸素を利用して排気ガス処理装置（ＤＰＦ）を浄化することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第４２４１０３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、前記特許文献１に記載されているように、リッチステップとリーンステップとを交互に実施した場合、リーンステップにおいては多量の酸素が確保されるものの、リッチステップにおいては酸素が不足してしまう可能性があった。このことは、同文献に記載されているような方法で排気ガス処理装置を浄化するには不都合である。一方で、ＮＯｘ触媒を効率的に浄化するためには、リッチステップを確実に行うことが求められる。

【0008】

このように、ＮＯｘ触媒と排気ガス処理装置のいずれか一方ではなく双方を効率的に浄化する上で、改善の余地があった。

【0009】

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの排気浄化制御装置において、ＮＯｘ触媒と排気ガス処理装置を双方とも効率的に浄化することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本願発明者らは、全ての気筒について共通のＮＯｘ触媒を用いるのではなく、複数のＮＯｘ触媒を用いれば、リッチステップとリーンステップとを交互に実施しつつも、排気ガス処理装置へと供給するべき酸素を確保できることに着目し、ここに開示する技術を見出すに至った。

【0011】

具体的に、ここに開示する技術は、複数の気筒の各々に接続された排気通路と、前記排気通路に設けられたＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気通路に設けられた排気ガス処理装置と、を備えたエンジンの排気浄化制御装置に係る。この排気浄化制御装置は、前記複数の気筒の各々に設けられたインジェクタと、前記複数のインジェクタの各々に接続されたコントローラと、を備える。前記排気ガス処理装置は、排気ガス中の粒子状物質を捕集するように構成されたパーティクル・フィルタである。

【0012】

前記排気通路は、前記複数の気筒のうちの一部に接続された第１排気通路と、前記複数の気筒のうちの他部に接続された第２排気通路と、前記第１排気通路と前記第２排気通路とが各々の下流側で合流して成りかつ、前記排気ガス処理装置が設けられた第３排気通路と、を有し、前記ＮＯｘ触媒は、前記第１排気通路に設けられた第１ＮＯｘ触媒と、前記第２排気通路に設けられた第２ＮＯｘ触媒と、を有する。

【0013】

前記コントローラは、空燃比を理論空燃比近傍、又は、該理論空燃比よりもリッチにするリッチステップと、該リッチステップよりも空燃比をリーンにするリーンステップとを交互に実施するＮＯｘ触媒再生制御を行うよう、前記複数のインジェクタの各々へと制御信号を出力する。

【0014】

前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御を行うときに、前記第１排気通路へ通じる気筒において前記リッチステップを実施する際には、前記第２排気通路へ通じる気筒において前記リーンステップを実施するよう、前記複数のインジェクタの各々へと制御信号を出力し、前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御を複数サイクルにわたって実行することにより、前記第１及び第２ＮＯｘ触媒から硫黄成分を除去するように構成され、前記コントローラはさらに、前記リーンステップを実施するときに、前記エンジンの運転状態に対応した燃料噴射の後に、前記気筒内で燃焼しないような噴射タイミングで燃料の追加噴射を実行するよう、前記インジェクタへと制御信号を出力する。

【0015】

ここで、「理論空燃比近傍」の語は、空燃比が１４～１６の範囲内に収まっているという意味で使用する。

【0016】

この構成によれば、前記コントローラは、ＮＯｘ触媒再生制御を行うときには、リッチステップとリーンステップとを交互に実施する。そうしたＮＯｘ触媒再生制御を実行すると、いわゆるＤｅＳＯｘ制御のように、ＮＯｘ触媒を浄化することができる。

【0017】

しかし、単にリッチステップとリーンステップとを交互に実施するだけでは、前述のように、リッチステップにおいて酸素が不足する可能性がある。

【0018】

一方、前記の構成によると、全ての気筒について共通のＮＯｘ触媒を用いるのではなく、第１排気通路に設けられる第１ＮＯｘ触媒と、第２排気通路に設けられる第２ＮＯｘ触媒とを用いるようになっている。

【0019】

そこで、前記コントローラは、第１ＮＯｘ触媒を流通する排気の空燃比がリッチとなるとき、つまり第１排気通路へ通じる気筒においてリッチステップを実施するときには、第２ＮＯｘ触媒を流通する排気の空燃がリーンとなるように、第２排気通路へ通じる気筒においてリーンステップを実施する。

【0020】

この構成によれば、第１ＮＯｘ触媒を通過する排気ガスについては酸素が不足する可能性があるものの、第２ＮＯｘ触媒を通過する排気ガスには多量の酸素が含まれるようになるため、それらの下流に設けられた第３排気通路には、全ての気筒においてリッチステップを実施した場合と比較して、より多くの酸素を含んだ排気ガスが流通するようになる。

【0021】

これにより、排気ガス処理装置へと酸素を安定して供給し、ひいては排気ガス処理装置を効率的に浄化することが可能となる。一方、気筒単位では、リッチステップとリーンステップとが交互に実施されていることに変わりないため、排気ガス処理装置ばかりでなく、ＮＯｘ触媒を効率的に浄化することもできる。

【0022】

このように、前記の構成によれば、排気ガス処理装置及びＮＯｘ触媒を双方とも効率的に浄化することができる。

【0023】

また、「硫黄成分」には、いわゆる硫黄酸化物（ＳＯｘ）が含まれる。

【0024】

また、排気ガス処理装置は、所謂ＧＰＦ又はＤＰＦとすることができる。

【0025】

さらに、前記の構成によれば、ＮＯｘ触媒から硫黄成分を除去するためのＤｅＳＯｘ制御と、粒子状物質を燃焼して除去するためのフィルタの再生制御とを同時に行って、ひいては、各制御を効率的に完了させることが可能となる。

【0026】

特に、前述のように、一部の気筒においてリッチステップが実施されているときであっても、それ以外の気筒においてはリーンステップが実施されるようになっているため、排気ガス処理装置へと酸素を十分に供給し、ひいては効率的な再生制御を実現することができる。

【0027】

加えて、コントローラは、リーンステップを実施するときには、いわゆるポスト噴射のような追加噴射を実行する。この追加噴射によって噴射される燃料は、気筒内では燃焼しないため、未燃の燃料（ＨＣ）として排気通路へ排出される。そうしたＨＣは、還元剤として利用することができる。

【0028】

そのため、仮に、排気ガス処理装置が酸化機能を有していた場合、多量の酸素が供給されることに伴って、この排気ガス処理装置において従来よりも頻繁に反応熱が生じることになる。排気ガス処理装置に捕集された粒子状物質（ＰＭ）を燃焼させるためには、比較的高温の排気ガスを排気ガス処理装置へと供給する必要があったところ、そうした反応熱の分だけ、排気ガスを従来よりも低温にすることができる。よって、前述の追加噴射など、燃料の噴射量を低減することが可能となると同時に、排気ガスを低温にした分だけ、ＮＯｘ触媒を従来よりも低温に保つことが可能となる。

【0029】

一般的には、ＮＯｘ触媒が過度に昇温してしまうと、ＮＯｘ触媒に吸着したＳＯｘが凝集してしまい、ＮＯｘ触媒から脱離させるのが困難になることが知られている。このことは、ＤｅＳＯｘ制御の効率低下を招くという点で好ましくない。

【0030】

対して、前記の構成は、ＮＯｘ触媒を従来よりも低温に保つことができるため、ＤｅＳＯｘ制御の効率低下を抑制するという観点からも有効である。

【0031】

また、前記コントローラは、前記複数の気筒に対する燃料の噴射量に基づいて、前記第１ＮＯｘ触媒における硫黄被毒量と、前記第２ＮＯｘ触媒における硫黄被毒量との大小関係を判断し、前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御を行うとき、前記第１ＮＯｘ触媒における硫黄被毒量が前記第２ＮＯｘ触媒における硫黄被毒量よりも大きいときには、小さいときと比較して、前記第１排気通路へ通じる気筒において前記リッチステップを実施する時間を長くする、としてもよい。

【0032】

例えば、前記エンジンを搭載した車両が加速や減速を繰り返していくうちに、燃料の噴射量に偏りが生じてしまい、それに起因して、硫黄被毒量に差が生じる可能性がある。

【0033】

また、リッチステップにおいては、排気が還元雰囲気となる。一方、ＮＯｘ触媒に吸着したＳＯｘは、そうした還元雰囲気下において放出されるようになっている。

【0034】

よって、第１ＮＯｘ触媒における硫黄被毒量が大きく、同触媒に多量のＳＯｘが吸着していると考えられる状況下では、リッチステップを実施する時間を長くすることで、より多量のＳＯｘを第１ＮＯｘ触媒から放出させることができる。

【0035】

また、前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御を行うときに、前記第１排気通路へ通じる気筒において前記リーンステップを実施する際には、前記第２排気通路へ通じる気筒において前記リッチステップを実施するよう、前記複数のインジェクタの各々へと制御信号を出力する、としてもよい。

【0036】

この構成によれば、第１ＮＯｘ触媒と第２ＮＯｘ触媒を浄化することができる。

【0037】

また、前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御の開始前に所定条件が成立したときには、前記エンジンの運転状態に対応した燃料噴射の後に、前記気筒内で燃焼するような噴射タイミングで燃料の追加噴射を行うことによって、前記燃料の追加噴射を行うことによって、前記所定条件が成立する前よりも空燃比をリッチにするＮＯｘ触媒リッチパージ制御を行うよう、前記インジェクタへと制御信号を出力する、としてもよい。

【0038】

排気ガス処理装置を浄化するためにＮＯｘ触媒再生制御を行うと、ＮＯｘ触媒が過度に昇温した結果、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘが脱離する可能性がある。

【0039】

対して、前記の構成によれば、コントローラは、所定条件が成立したときには、いわゆるポスト噴射のような追加噴射を行うことによって、ＮＯｘ触媒リッチパージ制御を実行する。これにより、ＮＯｘ触媒からＮＯｘを除去することができる。

【0040】

すなわち、ＮＯｘ触媒再生制御を開始する前に、ＮＯｘ触媒からＮＯｘを除去しておくことで、ＮＯｘ触媒再生制御に起因したＮＯｘの脱離を抑制することができる。

【0041】

また、前記排気ガス処理装置は、酸化機能を有している、としてもよい。

【0042】

前述の如く、排気ガス処理装置が酸化機能を有していた場合、ＮＯｘ触媒再生制御の最中であっても、ＨＣ等の未燃燃料を、この排気ガス処理装置において酸化させることができる。そのことで、エンジンのエミッション性能を向上させることができる。

【0043】

また、ここに開示する別の技術は、複数の気筒の各々に接続された排気通路と、前記排気通路に設けられたＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気通路に設けられた排気ガス処理装置と、を備えたエンジンの排気浄化制御装置に係る。この排気浄化制御装置は、前記複数の気筒の各々に設けられたインジェクタと、前記複数のインジェクタの各々に接続されたコントローラと、前記排気ガス処理装置よりも下流側の前記第３排気通路に設けられたＳＣＲ触媒と、前記ＳＣＲ触媒の上流側及び下流側に設けられたＮＯｘセンサと、を備える。

【0044】

前記排気通路は、前記複数の気筒のうちの一部に接続された第１排気通路と、前記複数の気筒のうちの他部に接続された第２排気通路と、前記第１排気通路と前記第２排気通路とが各々の下流側で合流して成りかつ、前記排気ガス処理装置が設けられた第３排気通路と、を有し、前記ＮＯｘ触媒は、前記第１排気通路に設けられた第１ＮＯｘ触媒と、前記第２排気通路に設けられた第２ＮＯｘ触媒と、を有する。

【0045】

前記コントローラは、空燃比を理論空燃比近傍、又は、該理論空燃比よりもリッチにするリッチステップと、該リッチステップよりも空燃比をリーンにするリーンステップとを交互に実施するＮＯｘ触媒再生制御を行うよう、前記複数のインジェクタの各々へと制御信号を出力し、前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御を行うときに、前記第１排気通路へ通じる気筒において前記リッチステップを実施する際には、前記第２排気通路へ通じる気筒において前記リーンステップを実施するよう、前記複数のインジェクタの各々へと制御信号を出力する。

【0046】

そして、前記コントローラは、前記リッチステップを実施するときに、前記エンジンの運転状態に対応した燃料噴射の後に、前記気筒内で燃焼するような噴射タイミングで燃料の追加噴射を実行するよう、前記インジェクタへと制御信号を出力し、前記コントローラは、前記ＮＯｘセンサの検知信号に基づいて、前記ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの吸着量を推定するとともに、当該吸着量が大きいときには、小さいときよりも前記リッチステップにおいて追加噴射を実行するタイミングを遅角させる。

【0047】

一般に、ＮＯｘや還元剤等の結合によって、アンモニアが発生する場合がある。アンモニアの発生は、匂い等を抑制するためには望ましく無い。

【0048】

一方、前記の構成のように、追加噴射を実行するタイミングを遅角させると、追加噴射によって噴射された燃料が、各気筒内で燃焼するときの燃焼温度が低減される。その結果、各気筒から排出される排気ガスの温度が低下することになる。アンモニアの生成には、所定の熱エネルギーが求められるから、前記の構成は、アンモニアの発生を抑制する上で有効である。

【0049】

また、前記コントローラは、前記アンモニアの吸着量が大きいときには、小さいときよりも前記リッチステップにおいて追加噴射される燃料の量を低減する、としてもよい。

【0050】

この構成のように、追加噴射される燃料の量を低減すると、当該燃料の燃焼によって生じる熱エネルギーを抑制することができる。そのことで、アンモニアの発生を抑制する上で有利になる。

【発明の効果】

【0051】

以上説明したように、ここに開示する技術は、ＮＯｘ触媒と排気ガス処理装置を、双方とも効率的に浄化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0052】

【図1】図１は、エンジンの構成を例示する概略図である。

【図2】図２は、排気系のレイアウトを一部省略して例示する概略図である。

【図3】図３は、ＤＰＦの構成を例示する概略図である。

【図4】図４は、エンジンの排気浄化制御装置の構成を例示するブロック図である。

【図5】図５は、エンジンの運転領域について例示する図である。

【図6】図６の上図は、ポスト噴射時期を決定するためのマップを例示する図であり、図５の下図は、ポスト噴射量を決定するためのマップを例示する図である。

【図7】図７は、基本リーン時間と、基本リッチ時間との比率を決定するためのマップを例示する図である。

【図8】図８は、ＤｅＳＯｘ制御の具体的な内容を例示するフローチャートである。

【図9】図９は、ＤｅＳＯｘ制御の具体例を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0053】

以下、エンジンの排気浄化制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明は、エンジンの排気浄化制御装置の一例である。図１は、エンジン１の構成を例示する概略図であり、図２は、排気系のレイアウトを一部省略して例示する概略図である。また、図３は、ＤＰＦ４４の構成を例示する概略図であり、図４は、エンジン１の排気浄化制御装置の構成を例示するブロック図である。

【0054】

エンジン１は、軽油を主成分とした燃料が供給されるディーゼルエンジンであって、４つのシリンダ（気筒）を備えた４ストロークエンジンとして構成されているとともに、四輪の自動車（車両）に搭載されている。エンジン１の出力軸であるクランクシャフト７は、不図示の変速機を介して自動車の駆動輪に連結されており、エンジン１が運転することにより、その出力が駆動輪に伝達されて自動車が走行するようになっている。

【0055】

エンジン１は、２ステージ式のターボ過給機付エンジンである。すなわち、図１に示すように、エンジン１の燃焼室６へと通じる排気通路４０には、燃焼室６内へ導入されるガスを過給するように構成された第１ターボ過給機５１及び第２ターボ過給機５２が設けられている。この排気通路４０には、上流側から順に、後述のＮＯｘ触媒４１と、排気ガス処理装置としてのＤＰＦ４４が設けられている。

【0056】

以下、エンジン１の全体構成について詳細に説明する。

【0057】

（１）全体構成
エンジン１は、複数のシリンダ２（図１においては１つのみを図示）が設けられたシリンダブロック３と、このシリンダブロック３の上面に設けられたシリンダヘッド４と、各シリンダ２内に挿入されたピストン５と、を有している。このピストン５は、コンロッドを介してクランクシャフト７と連結されている。

【0058】

また、各ピストン５の頂面にはキャビティが形成されている。このキャビティと、シリンダ２の内壁面と、シリンダヘッド４とによって、シリンダ２毎に燃焼室６が区画されている。

【0059】

シリンダヘッド４には、シリンダ２毎に、燃焼室６へと吸気を導入するための吸気ポート１６と、燃焼室６から排気を導出するための排気ポート１７が形成されている。吸気ポート１６は燃焼室６に開口しており、その開口を開閉する吸気弁１２が配設されている。同様に、排気ポート１７もまた燃焼室６に開口しており、その開口を開閉する排気弁１３が配設されている。

【0060】

シリンダヘッド４にはまた、燃焼室６の内部へ燃料を噴射するインジェクタ１０と、各シリンダ２内のガスを昇温するためのグロープラグ１１とが、各シリンダ２につき１組ずつ設けられている。

【0061】

図１に示す例では、インジェクタ１０の先端は、燃焼室６の天井面（具体的には、シリンダヘッド４によって区画される面）から燃焼室６に臨むように配置されている。インジェクタ１０の先端には複数の噴射口が設けられており、各噴射口の開度を制御することができるように構成されている。

【0062】

後述のＥＣＵ１００は、インジェクタ１０を通じた燃料の噴射態様を制御するべく、インジェクタ１０へとパルス信号（制御信号）を入力する。このパルス信号のパルス幅、入力タイミング、入力回数等を通じて、燃料の噴射態様を制御することができる。

【0063】

具体的に、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メイン噴射と、その燃焼エネルギーがエンジントルクに殆ど寄与しないポスト噴射とを実施することができる。ここで、メイン噴射とは、噴射された燃料が圧縮上死点付近から燃焼し始めるように、圧縮上死点の手前ないし近傍で燃料を噴射することである。対して、ポスト噴射とは、メイン噴射よりも遅角側のタイミング（具体的には、膨張行程中のタイミング）で燃料を噴射することである。

【0064】

またグロープラグ１１は、通電されることで、その通電電圧に応じて発熱する発熱部を先端に有している。図示は省略するが、この発熱部は、燃焼室６の内部に臨んでいるとともに、インジェクタ１０の先端部分の近傍に位置するように配置されている。例えば、グロープラグ１１の発熱部は、インジェクタ１０の各噴射口から噴射される噴霧の間に位置しており、それらの噴霧とは、直接接触しないようになっている。

【0065】

エンジン１の一側面には吸気通路２０が接続されている一方、その他側面には排気通路４０が接続されている。ここで、吸気通路２０は、各シリンダ２の吸気ポート１６に連通しており、各燃焼室６へと新気を導入する。対して、排気通路４０は、各シリンダ２の排気ポート１７に連通しており、各燃焼室６から既燃ガス（排気ガス）を排出する。これら吸気通路２０と排気通路４０には、前述の第１ターボ過給機５１と第２ターボ過給機５２が配設されている。

【0066】

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、吸気シャッター弁２３及びサージタンク２４が設けられている。吸気シャッター弁２３は、基本的には全開状態であるが、例えばエンジン１の停止時には、ショックが生じないように全閉状態になる。

【0067】

吸気通路２０にはまた、第２コンプレッサ５２ａをバイパスする吸気バイパス通路２５と、これを開閉する吸気バイパス弁２６とが設けられている。吸気バイパス弁２６は、全閉状態と全開状態とに切り替えられる。

【0068】

図２に示すように、排気通路４０は、４つのシリンダ２のうちの一部（具体的には、気筒列方向の両端に位置する２つのシリンダ２）に接続された第１排気通路４０Ａと、４つのシリンダ２のうちの他部（具体的には、気筒列方向の中央に位置する２つのシリンダ２）に接続された第２排気通路４０Ｂと、第１排気通路４０Ａ及び第２排気通路４０Ｂとが各々の下流側で合流して成る第３排気通路４０Ｃと、を有している。

【0069】

この構成例では、第１及び第２排気通路４０Ａ、４０Ｂには、それぞれ、略同一の機能を発揮するよう構成された別体の触媒４３、４３が設けられている。２つの触媒４３は、それぞれ、前述のＮＯｘ触媒４１を含んで成る。

【0070】

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。ここで、酸化触媒４２は、ＮＯｘ触媒４１と一体に、又は、このＮＯｘ触媒４１よりも上流側の排気通路４０に設ければよい。この構成例では、第１触媒４３は、ＮＯｘ触媒４１を成す触媒材の表面に、酸化触媒４２を成す触媒材がコーティングされることで構成されている。

【0071】

ＮＯｘ触媒４１は、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（空気過剰率λがλ＞１の状態）において排気中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、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還元する、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＣ：NOx Storage Catalyst）である。

【0072】

なお、この構成例では、排気の空燃比と、燃焼室６内の混合気の空燃比とは対応している。つまり、一方がリッチのときには他方もリッチとなり、一方が理論空燃比近傍のときには他方も理論空燃比近傍となり、一方がリーンのときには他方もリーンとなる。ここで、「理論空燃比近傍」の語は、排気又は混合気の空燃比が、１４～１６の範囲内に収まっていることを意味する。

【0073】

具体的に、本構成例に係るＮＯｘ触媒４１には、酸化還元剤としてのプラチナと、吸蔵剤としてのバリウムとが担持されており、排気の空燃比がリーンな状態においては、排気中のＮＯｘがプラチナによって酸化されてバリウムに吸蔵される。一方、排気の空燃比がこれよりもリッチな状態においては、バリウムからＮＯｘが放出され、ＨＣ等を還元剤として還元されるようになっている。

【0074】

また、このＮＯｘ触媒４１においては、排気の空燃比がリーンな状態であるときに、排気中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）もプラチナによって酸化されてバリウムに吸蔵される。ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘは、ＮＯｘと同様に、排気の空燃比がリッチな状態において放出されて還元されるようになっている。ＳＯｘは、「硫黄成分」の例示である。

【0075】

また、ＮＯｘ触媒４１は、吸蔵していたＮＯｘを還元する際に、アンモニア（ＮＨ３）を発生して放出するようになっている。具体的に、ＮＯｘの還元時に、ＮＯｘ触媒４１が吸蔵していたＮＯｘ中の窒素と、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水素等が結合することで、ＮＨ３が生成される。

【0076】

酸化触媒４２は、炭化水素（ＨＣ）の吸着機能を有しており、当該機能によって吸着させたＨＣを浄化するように構成されている。具体的に、この酸化触媒４２は、排気中の酸素を用いて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。

【0077】

このように、酸化触媒４２は、冷間始動時など、酸化触媒４２が活性化しておらずＨＣを十分に浄化することができない時にＨＣを一時的に吸着し、酸化触媒４２が活性化した後に吸着されているＨＣを放出して浄化する機能を備えている。

【0078】

以下の記載では、第１排気通路４０Ａに設けられた触媒４３及びＮＯｘ触媒４１を、それぞれ、「第１触媒４３Ａ」及び「第１ＮＯｘ触媒４１Ａ」という。同様に、以下の記載では、第２排気通路４０Ｂに設けられた触媒４３及びＮＯｘ触媒４１を、それぞれ「第２触媒４３Ｂ」及び「第２ＮＯｘ触媒４１Ｂ」という。酸化触媒４２についても、同様の呼称を用いる場合がある。

【0079】

一方、第３排気通路４０Ｃには、上流側から順に、第２ターボ過給機５２のタービン５２ｂ（以下、適宜、第２タービン５２ｂという）と、第１ターボ過給機５１のタービン５１ｂ（以下、適宜、第１タービン５１ｂという）と、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）４４と、このＤＰＦ４４に対して下流側の排気通路４０に尿素を噴射する尿素インジェクタ４５と、この尿素インジェクタ４５から噴射された尿素を用いてＮＯｘを浄化するＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒４６と、ＳＣＲ触媒４６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４７とが設けられている。

【0080】

ここで、ＤＰＦ４４は、排気通路４０において２つの触媒４３の下流に位置しており排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するためのパーティクル・フィルタとして構成されている。

【0081】

具体的に、ＤＰＦ４４には、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いる。それら多数の通路には、図３に示すように、排気上流側が開口しかつ排気下流側が閉塞した通路４４ａと、排気上流側が閉塞しかつ排気下流側が開口した通路４４ｂとが含まれている。これら２種類の通路４４ａ、４４ｂは、交互に千鳥状に配設されている。通路４４ａに流入した排気ガスは、通路４４ａと通路４４ｂとを隔てる隔壁４４ｃを通過して通路４４ｂへと抜ける。この隔壁４４ｃは、通路４４ａから通路４４ｂへのＰＭの抜けを防止するフィルタとして機能する。すなわち、ＰＭは、この隔壁４４ｃによって捕集される。

【0082】

また、この構成例に係るＤＰＦ４４は、ＰＭの捕集機能に加えて、さらに酸化機能も備えている。具体的に、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。この酸化触媒層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って水と二酸化炭素に酸化されるようになっている。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。

【0083】

ＤＰＦ４４によって捕集されたＰＭは、高温に曝されて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が燃焼除去される温度は６５０℃程度であって比較的高温である。したがって、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。一般に、ＰＭをＤＰＦ４４から除去するのに必要な温度（約６５０℃）は、ＳＯｘをＮＯｘ触媒４１から除去するのに必要な温度（約６００℃）よりも高い。

【0084】

また、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から噴射された尿素は、ＳＣＲ触媒４６に導入される。

【0085】

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、このＮＨ３を排気中のＮＯｘと反応（還元）させて浄化する。このように、この構成例では、尿素インジェクタ４５から噴射される尿素が、ＳＣＲ触媒４６用の還元剤として機能する。

【0086】

詳しくは、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触媒から放出されたＮＨ３を排気ガス中のＮＯｘと還元させることによってもＮＯｘを浄化する。

【0087】

ＳＣＲ触媒４６及びＮＯｘ触媒４１は、双方ともＮＯｘを浄化することができるが、これらは、ＮＯｘ浄化率（ＮＯｘ吸蔵率）が高くなる温度が互いに異なっている。ＳＣＲ触媒４６のＮＯｘ浄化率（ＮＯｘ吸蔵率）は、排気ガス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（ＮＯｘ吸蔵率）は、排気ガスの温度が比較的低温のときに高くなる。

【0088】

この構成例では、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。

【0089】

排気通路４０（具体的には、第３排気通路４０Ｃ）にはまた、第２タービン５２ｂをバイパスする排気バイパス通路４８と、これを開閉する排気バイパス弁４９と、第１タービン５１ｂをバイパスするウェイストゲート通路５３と、これを開閉するウェイストゲート弁５４とが設けられている。これら排気バイパス弁４９とウェイストゲート弁５４とは、それぞれ全閉状態と全開状態とに切り替えられるとともに、それらの状態間の任意の開度に変更される。

【0090】

エンジン１はさらに、排気の一部を吸気に還流させるＥＧＲ装置５５を有する。このＥＧＲ装置５５は、排気通路４０（具体的には、第３排気通路４０Ｃ）のうち排気バイパス通路４８上流端よりも上流側の部分と、吸気通路２０のうち吸気シャッター弁２３及びサージタンク２４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弁５７と、ＥＧＲ通路５６を通過する排気を冷却するＥＧＲクーラ５８とを有する。また、ＥＧＲ装置５５は、ＥＧＲクーラ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弁６０とを有する。

【0091】

次に、エンジン１の制御系について詳細に説明する。

【0092】

（２）制御系
エンジンの排気浄化制御装置は、エンジン１を運転するためのＥＣＵ（Engine Control Unit）１００を備えている。ＥＣＵ１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラである。ＥＣＵ１００は、プログラムを実行する中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力バスと、を備えている。ＥＣＵ１００は、コントローラの一例である。

【0093】

ＥＣＵ１００には、図３に示すように、各種のセンサＳＷ１～ＳＷ１０が接続されている。センサＳＷ１～ＳＷ１０は、検知信号をＥＣＵ１００へと出力する。そうしたセンサには、以下のものが含まれる。

【0094】

すなわち、エンジン１に取り付けられかつ、その冷却水の温度を検知する水温センサＳＷ１、吸気通路２０におけるエアクリーナ２１の下流に配置された、吸気通路２０を流れる新気の流量を検知するエアフローセンサＳＷ２、及び、新気の温度を検知する吸気温センサＳＷ３、エンジン１に取り付けられかつ、クランクシャフト７の回転角を検知するクランク角センサＳＷ４、アクセルペダル機構（不図示）に取り付けられかつ、アクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を検知するアクセル開度センサＳＷ５、排気通路４０に設けられかつ、排気ガス中の酸素濃度を検知するＯ２センサＳＷ６、車両の速度（車速）を検知する車速センサＳＷ７、サージタンク２４に取り付けられかつ、燃焼室６へと導入される空気の圧力を検知する過給圧センサＳＷ８、並びに、排気通路４０におけるＤＰＦ４４とＳＣＲ触媒４６との間、及び、同通路におけるＳＣＲ触媒４６とスリップ触媒４７との間にそれぞれ設けられ、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘセンサＳＷ９である。また、排気通路４０には、同通路４０を流れる排気ガスの温度を検知する排気温センサＳＷ１０が取り付けられている。

【0095】

ＥＣＵ１００は、これらの検知信号に基づいてエンジン１や車両の運転状態を判断するとともに、各デバイスの制御量を計算する。ＥＣＵ１００は、計算をした制御量に係る制御信号を、インジェクタ１０、グロープラグ１１、吸気シャッター弁２３、吸気バイパス弁２６、排気バイパス弁４９、ウェイストゲート弁５４、第１ＥＧＲ弁５７、及び、第２ＥＧＲ弁６０へ出力する。

【0096】

例えばＥＣＵ１００は、過給圧センサＳＷ８による検知信号に基づいて、検知した時点での実際の過給圧（以下、「実過給圧」ともいう）を取得する。それと並行して、ＥＣＵ１００は、他のセンサからの検知信号に基づいて、過給圧の目標値（以下、「目標過給圧」ともいう）を算出する。そして、ＥＣＵ１００は、実過給圧が目標過給圧となるように、吸気バイパス弁２６、排気バイパス弁４９、ウェイストゲート弁５４等の開度を調整する。

【0097】

そうして、ＥＣＵ１００は、吸気バイパス弁２６、排気バイパス弁４９及びウェイストゲート弁５４等の開度調整を通じて、第１ターボ過給機５１と第２ターボ過給機５２の作動を制御する。

【0098】

一般的なエンジンでは、第１触媒４３やＤＰＦ４４など、排気通路４０に設けられた各種装置を浄化・再生するために、ＮＯｘ触媒４１からＮＯｘを除去するためのＤｅＮＯｘ制御と、ＮＯｘ触媒４１からＳＯｘを除去するためのＤｅＳＯｘ制御（ＮＯｘ触媒再生制御）と、ＤＰＦ４４からＰＭを除去するためのＤＰＦ再生制御とを、１つずつ順番に実行することが考えられる。

【0099】

対して、このエンジン１では、ＤｅＳＯｘ制御とＤＰＦ再生制御とを効率的に完了するべく、双方が同時に開始されるように構成されている。そこで、以下の記載では、ＤｅＳＯｘ制御とＤＰＦ再生制御とを「ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御」と総称する場合がある。

【0100】

以下、燃料噴射制御の基本的な内容について説明した後、ＤｅＮＯｘ制御、ＤｅＳＯｘ制御、ＤＰＦ再生制御等の詳細について順番に説明をする。

【0101】

－燃料噴射制御－
最初に、この構成例における燃料噴射制御について説明する。この燃料噴射制御は、車両のイグニッションがオンにされてＥＣＵ１００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。

【0102】

まず、ＥＣＵ１００は、車両の運転状態を判断する。具体的に、ＥＣＵ１００は、少なくとも、アクセル開度センサＳＷ５が検知したアクセル開度、車速センサＳＷ７が検知した車速、クランク角センサＳＷ４が検知したクランク角、及び、車両の変速機において現在設定されているギヤ段を取得する。

【0103】

次いで、ＥＣＵ１００は、判断された車両の運転状態に基づいて、車両の目標加速度を決定する。具体的に、ＥＣＵ１００のメモリなどには、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が予め記憶されている。ＥＣＵ１００は、そうした加速度特性マップの中から、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、選択されたマップを参照することにより、現在のアクセル開度に対応する目標加速度を決定する。

【0104】

次いで、ＥＣＵ１００は、決定された目標加速度を実現するための、エンジン１の目標トルクを決定する。この場合、ＥＣＵ１００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１が出力可能なトルクの範囲内で、目標トルクを決定する。

【0105】

次いで、ＥＣＵ１００は、決定された目標トルクをエンジン１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、インジェクタ１０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噴射させるべき燃料噴射量（メイン噴射量）である。

【0106】

他方で、前述した処理と並行して、ＥＣＵ１００は、エンジン１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、ＥＣＵ１００は、前述のＤｅＮＯｘ制御等を行う場合には、メイン噴射に加えて少なくともポスト噴射を行うような燃料の噴射パターンを設定する。この場合、ＥＣＵ１００は、ポスト噴射において噴射させるべき燃料噴射量（ポスト噴射量）や、その噴射タイミング（ポスト噴射タイミング）なども決定する。

【0107】

その後、ＥＣＵ１００は、算出されたメイン噴射量および設定された噴射パターンを実現するよう、インジェクタ１０へと制御信号を出力する。ここで、ポスト噴射を行う場合には、前述のポスト噴射量及びポスト噴射タイミングを実現するような制御信号が出力される。つまり、ＥＣＵ１００は、所望の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インジェクタ１０を制御する。

【0108】

（２－１）通常制御
まず、ＤｅＮＯｘ制御、ＤｅＳＯｘ制御、ＤＰＦ再生制御等を実施しない通常の定常運転時に実施される制御（通常制御）について説明する。

【0109】

この通施制御では、燃費性能を高めるべく、燃焼室６内の混合気の空燃比が、理論空燃比よりもリーンな状態（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、この通常制御では、ポスト噴射は制限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弁５７、第２ＥＧＲ弁６０、吸気バイパス弁２６、排気バイパス弁４９、ウェイストゲート弁５４は、それぞれ、エンジン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率が適切な値になるように制御される。前述の如く、過給圧についても、エンジン１の運転状態に応じた目標過給圧を実現するような制御が実行される。

【0110】

（２－２）ＤｅＮＯｘ制御
続いて、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘ（以下、「吸蔵ＮＯｘ」ともいう）を還元させてＮＯｘ触媒４１から放出（離脱）させるための制御であるＤｅＮＯｘ制御について説明する。

【0111】

前記のように、ＮＯｘ触媒４１では、混合気の空燃比が理論空燃比近傍の状態（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。したがって、吸蔵ＮＯｘを還元するためには、混合気の空燃比を通常運転時（後述の通常制御の実施時）よりも低減させる必要がある。

【0112】

そこで、ＥＣＵ１００は、所定条件が成立したとき（この構成例では、ＤＰＦ再生許可フラグが「１」に設定されたとき）には、エンジン１の運転状態に対応した燃料噴射（メイン噴射）の後に燃料の追加噴射を行うことによって、その所定条件が成立する前よりも空燃比をリッチにするＤｅＮＯｘ制御を実行するよう、インジェクタ１０へ制御信号を出力する。

【0113】

具体的に、この構成例では、ＥＣＵ１００は、追加噴射としてのポスト噴射を実施して混合気の空燃比を低減させることにより、吸蔵ＮＯｘを還元させる。つまり、ＥＣＵ１００は、インジェクタ１０に対し、メイン噴射に加えてポスト噴射を実行させる。そうしたＤｅＮＯｘ制御においては、例えば、混合気の空気過剰率λをλ＝０．９４～１．０６程度にする。そうすることで、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘが還元されることになる。

【0114】

次に、この構成例におけるＤｅＮＯｘ制御について説明する。

【0115】

ＥＣＵ１００は、ＤｅＮＯｘ制御として、エンジン負荷が中負荷域（図５の第２領域Ｒ１２を参照）のときに実施されるアクティブＤｅＮＯｘ制御（ＮＯｘ触媒リッチパージ制御）と、エンジン負荷が上限付近のとき（図５の第１領域Ｒ１１を参照）に実施されるパッシブＤｅＮＯｘ制御とを使い分けることができる。

【0116】

例えば、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御として、ＮＯｘ触媒４１におけるＮＯｘの吸蔵量（以下、単に「ＮＯｘ吸蔵量」ともいう）が所定量以上の場合（典型的にはＮＯｘ吸蔵量が限界付近にある場合）に、ポスト噴射により噴射された燃料が燃焼室６内（シリンダ２内）で燃焼するような噴射タイミングで、インジェクタ１０からのポスト噴射を継続的に実行させる。こうすることで、多量の吸蔵ＮＯｘを強制的に還元し、ひいては、ＮＯｘ触媒４１におけるＮＯｘの浄化性能を確保することができる。

【0117】

アクティブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射の噴射タイミング（ポスト噴射タイミング）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。こうすることで、ポスト噴射により噴射された燃料が、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。

【0118】

さらに、この構成例においては、ポスト噴射により噴射された燃料の燃焼を促進するべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御の最中、グロープラグ１１を通電して混合気を加熱する。

【0119】

一方、ＥＣＵ１００は、パッシブＤｅＮＯｘ制御として、ＮＯｘ吸蔵量が所定量未満の場合であっても、車両の加速により空燃比がリッチ側に変化するときに、ポスト噴射により噴射された燃料が燃焼室６内（シリンダ２内）では燃焼しないような噴射タイミングで、インジェクタ１０からのポスト噴射を実行させる。パッシブＤｅＮＯｘ制御においては、車両の加速時のように、メイン噴射量が増加して混合気の空燃比が低下するような状況に乗じてポスト噴射が実行されるため、非加速時のような状況に乗じてポスト噴射が実行される場合と比較して、目標空燃比を実現するためのポスト噴射量が相対的に少なくなる。これにより、吸蔵ＮＯｘを強制的に還元しつつも、ポスト噴射による燃費悪化を抑制することが可能になる。

【0120】

パッシブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射の噴射タイミング（ポスト噴射タイミング）は、少なくともアクティブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射の噴射タイミングよりも遅角側に設定されている。例えば、パッシブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射の噴射タイミングは、膨張行程の後半であって圧縮上死点後１１０°ＣＡ付近の時期に設定可能である。こうすることで、ポスト噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した、スモーク（煤）の発生を抑制することができる。

【0121】

ここで、図５を参照して、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１の運転領域について説明する。図５の横軸はエンジン回転数を示しており、同図の縦軸は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１の最大トルク線を示している。

【0122】

この構成例では、ＥＣＵ１００は、エンジン負荷とエンジン回転数が図５に示す第２領域Ｒ１２に含まれるときに、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する。ここで、第２領域Ｒ１２は、エンジン負荷が第１基準負荷Ｌｏ１以上で第２基準負荷Ｌｏ２（＞第１基準負荷Ｌｏ１）未満であり、かつ、エンジン回転数が第１基準回転数Ｎ１以上で第２基準回転数（＞第１基準回転数Ｎ１）未満の運転領域である。

【0123】

一方、ＥＣＵ１００は、エンジン負荷とエンジン回転数が図５に示す第１領域Ｒ１１に含まれるときに、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する。ここで、第１領域Ｒ１１は、第２領域Ｒ１２よりもエンジン負荷が高い領域であって、エンジン負荷が所定の第３基準負荷（＞第２基準負荷Ｌｏ２）以上となる領域である。

【0124】

前記のように、第１領域Ｒ１１と第２領域Ｒ１２とでＤｅＮＯｘ制御の内容を使い分けているのは、次の理由による。

【0125】

エンジン負荷が低い、あるいは、エンジン負荷が比較的高いがエンジン回転数が低い運転領域では、排気の温度が低い。それに伴って、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易い。そこで、この構成例では、そうした運転領域ではＤｅＮＯｘ制御を制限する。

【0126】

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へ排出されると、この未燃燃料に起因するデポジットによってＥＧＲクーラ５８等が閉塞する虞がある。そのため、ポスト噴射により噴射された燃料は、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内のガスが排出されるまでの間に、ポスト噴射により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い場合がある。その場合、ポスト噴射により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虞がある。またさらに、燃料と空気との混合が不十分であることに起因して、煤が増大する虞がある。したがって、このような運転領域では、基本的にＤｅＮＯｘ制御を停止する。

【0127】

ただし、エンジン負荷が非常に高い第１領域Ｒ１１では、メイン噴射量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１領域Ｒ１１では、吸蔵ＮＯｘを還元するために必要なポスト噴射量を小さくして、未燃の燃料が排気通路４０へ排出されることに起因した影響を小さく抑えることができる。

【0128】

そこで、ＥＣＵ１００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、かつ、高すぎない第２領域Ｒ１２では、ポスト噴射された燃料を燃焼室６内で燃焼させるアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施する。一方、ＥＣＵ１００は、第１領域Ｒ１１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１領域Ｒ１１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。

【0129】

また、ＤｅＮＯｘ制御を停止することとした運転領域のうち、特に第２領域Ｒ１２よりも高負荷側、又は、高回転側の領域（第１領域Ｒ１１よりも低負荷側の領域Ｒ１３）では、ＳＣＲ触媒４６によるＮＯｘ浄化性能が十分に確保されているので、ＤｅＮＯｘ制御を実行せずとも、車両からのＮＯｘの排出を確実に防止することができる。

【0130】

ＳＣＲ触媒４６によってＮＯｘを浄化する領域Ｒ１３よりも更に高負荷側の第１領域Ｒ１１では、排気ガス量が大きくなり、ＳＣＲ触媒４６ではＮＯｘを浄化しきれなくなるものの、前述の如くパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行することで、ＮＯｘ触媒４１によってＮＯｘを浄化することができる。

【0131】

ここで、エンジン１の運転状態が、図５中の矢印に示すように変化したときの制御内容について具体的に説明する。まず、エンジン１の運転状態が第２領域Ｒ１２に入ると（符号Ａ１２を参照）、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する。そして、エンジン１の運転状態が第２領域Ｒ１２から外れると（符号Ａ１３を参照）、ＥＣＵ１００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４６がＮＯｘを浄化することになる。そして、エンジン１の運転状態が第２領域Ｒ１２に再度入ると（符号Ａ１４を参照）、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を再開する。こうすることで、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘが略ゼロに低下するまで、アクティブＤｅＮＯｘ制御を終了させないようにする。

【0132】

次に、この構成例においてパッシブＤｅＮＯｘ制御、又は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を行う温度範囲について説明する。前述のように、ＮＯｘ触媒４１は、比較的低温域においてＮＯｘの浄化性能を発揮する一方、ＳＣＲ触媒４６は、比較的高温域、具体的にはＮＯｘ触媒４１がＮＯｘの浄化性能を発揮する温度域よりも高い温度域において、ＮＯｘの浄化性能を発揮する。

【0133】

この構成例においては、エンジン１の運転状態が、仮に第１領域Ｒ１にあるときであっても、ＳＣＲ触媒４６の温度が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を浄化することができるため、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行しない。こうすることで、ＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費の悪化を抑制することができる。

【0134】

具体的に、ＥＣＵ１００は、ＳＣＲ触媒４６の温度（以下、「ＳＣＲ温度」と呼称する）が、所定のＳＣＲ判定温度未満である場合にのみ、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を許容し、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上である場合には、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止する。ここで、「ＳＣＲ判定温度」とは、ＮＯｘを浄化可能な温度範囲（ＳＣＲ触媒４６の温度範囲）の下限値付近に設定される判定値を指す。ＳＣＲ判定温度は、前述の第２温度に等しい。

【0135】

（２－３）ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御
ＤｅＳＯｘ制御とは、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘ（硫黄成分の例示であって、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。

【0136】

前記のように、吸蔵ＳＯｘは、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。

【0137】

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において未燃の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。

【0138】

そこで、この構成例では、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交互に実施するように、４つのインジェクタ１０各々のインジェクタ１０へと制御信号を出力する。

【0139】

ＥＣＵ１００は、こうしたＤｅＳＯｘ制御を複数サイクルにわたって実行することにより、ＮＯｘ触媒４１としての第１及び第２ＮＯｘ触媒４１Ａ、４１Ｂから硫黄成分を除去するように構成されている。

【0140】

一方、ＤＰＦ再生制御とは、ＤＰＦ４４に捕集されたＰＭを除去することで、ＤＰＦ４４の浄化能力を再生するための制御である。ＤＰＦ４４に捕集されているＰＭは、前記のように、高温下で燃焼除去することができる。ＰＭを燃焼させるためには、ＤＰＦ４４へと酸素を供給することが求められる。

【0141】

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。そうした酸化反応を促すためにも、ＤＰＦ４４へと酸素を供給することが求められる。

【0142】

ここで、前述のＤｅＳＯｘ制御を成すリーンステップに着目すると、このリーンステップにおいてはストイキよりも多量の空気が排気通路４０へと供給される。そうした空気は、ＮＯｘ触媒４１を通過してＤＰＦ４４へと至るため、このリーンステップを利用してＤＰＦ４４を再生することができるように思われる。

【0143】

しかし、ＤｅＳＯｘ制御においては、リッチステップとリーンステップとが交互に実施される。そのため、リーンステップにおいては多量の酸素が確保されるものの、リッチステップにおいては酸素が不足してしまう可能性がある。このことは、ＤＰＦ４４を浄化するには不都合である。そこで、リッチステップを実施する時間に対して、リーンステップを実施する時間を長くすることも考えられるが、ＮＯｘ触媒を効率的に浄化するためには、リーンステップばかりでなく、リッチステップを実施することも求められている。

【0144】

本願発明者らは、全てのシリンダ２について共通のＮＯｘ触媒を用いるのではなく、図２に示すように、第１ＮＯｘ触媒４１Ａと第２ＮＯｘ触媒４１Ｂを用いれば、リッチステップとリーンステップとを交互に実施しつつも、ＤＰＦ４４へと供給するべき酸素を確保できることを見出した。

【0145】

すなわち、この構成例においては、ＤｅＳＯｘ制御が、ＤＰＦ再生制御を兼ねている。その意味で、前述のように、以下に示す制御を「ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御」と呼称する場合がある。

【0146】

具体的に、ＥＣＵ１００は、ＤｅＳＯｘ制御を行うときに、第１排気通路４０Ａへ通じるシリンダ２（以下、第１気筒群２Ａともいう）においてリッチステップを実施する際には、第２排気通路４０Ｂへ通じるシリンダ２（以下、第２気筒群２Ｂともいう）においてリーンステップを実施するよう、各インジェクタ１０へと制御信号を出力する。

【0147】

その一方で、ＥＣＵ１００は、ＤｅＳＯｘ制御を行うときに、第１気筒群２Ａにおいてリーンステップを実施する際には、第２気筒群２Ｂにおいてリッチステップを実施するよう、各インジェクタ１０へと制御信号を出力する。

【0148】

このように、リーンステップとリッチステップとを互い違いに且つ同時に行うことで、第１ＮＯｘ触媒４１Ａ及び第２ＮＯｘ触媒４１ＢからＳＯｘを除去しつつ、その下流に配置されたＤＰＦ４４へと酸素を十分に供給し、その酸素を以てＤＰＦ４４を再生することができる。

【0149】

ここで、ＥＣＵ１００は、リッチステップを実施するときには、アクティブＤｅＮＯｘ制御と同様に、燃料の追加噴射（ポスト噴射）を実行する。具体的に、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態に対応した燃料噴射の後に、ポスト噴射された燃料がシリンダ２内で燃焼するような噴射タイミング（膨張行程の前半であって、例えば、圧縮上死点後３０～７０°ＣＡ）でポスト噴射を実行するよう、インジェクタ１０へと制御信号を出力する。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。これにより、ＣＯ等の還元剤をＮＯｘ触媒４１へと供給し、ＮＯｘ触媒４１に吸着されたＳＯｘを還元して除去することができる。

【0150】

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弁５７を全閉にする一方、第２ＥＧＲ弁６０を開弁させ且つ第２ＥＧＲ弁６０の開度を通常運転時よりも小さくする。また、ＥＣＵ１００は、混合気の空燃比が低くなるように、吸気シャッター弁２３、排気バイパス弁４９およびウェイストゲート弁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。

【0151】

一方、ＥＣＵ１００は、リーンステップを実施するときには、パッシブＤｅＮＯｘ制御と同様に、エンジン１の運転状態に対応した燃料噴射の後に、ポスト噴射された燃料がシリンダ２内で燃焼しないような噴射タイミング（膨張行程の後半であって、例えば、圧縮上死点後１１０°ＣＡ）でポスト噴射を実行するよう、インジェクタ１０へと制御信号を出力する。そして、リーンステップでは、混合気の空気過剰率λを１以上として混合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、混合気の空気過剰率λをλ＝１．２～１．４程度とする。

【0152】

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クーラ等が閉塞するのを防止するべく、第１ＥＧＲ弁５７および第２ＥＧＲ弁６０を全閉にする。

【0153】

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１領域Ｒ１１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２領域Ｒ１２で行われるのが好ましい。そこで、この構成例では、第２領域Ｒ１２でエンジン１が運転されているときにのみＤｅＳＯｘ制御を実施する。

【0154】

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。

【0155】

－リッチステップとリーンステップの詳細－
以下、リッチステップとリーンステップにおける制御量の決定方法について説明する。

【0156】

前記のように、ＥＣＵ１００は、エンジン１の要求トルクに基づいて、メイン噴射量を決定する。一方、リッチステップにおけるポスト噴射量は、ＳＣＲ触媒４６におけるＮＨ３の吸着量（以下、単にＮＨ３吸着量ともいう）に基づいて決定されるようになっている。詳細は省略するが、ＮＨ３吸着量は、ＮＯｘセンサＳＷ９の検知信号に基づいて、ＥＣＵ１００によって推定されるようになっている。

【0157】

具体的に、ＥＣＵ１００は、ＮＨ３吸着量が大きいときには、該ＮＨ３吸着量が小さいときよりもリッチステップにおけるポスト噴射量を低減するように、インジェクタ１０へと制御信号を出力する（図６の下図を参照）。

【0158】

さらに詳しくは、ＥＣＵ１００は、リッチステップを複数回にわたって繰り返すに従ってポスト噴射量を単調に減少させかつ、その繰り返し回数（ＤｅＳＯｘサイクル数）が所定回数を超えると、図６の破線に示すように、ポスト噴射量を一定にするようになっている。

【0159】

つまり、ＤｅＳＯｘ制御によってＮＯｘ触媒４１から脱離される硫黄成分の量は、ＮＯｘ触媒４１に吸着されている硫黄成分が多いほど多く望める。そのため、リッチステップを繰り返すにしたがって、ポスト噴射量を減少させたとしても、硫黄成分を十分に脱離させることができる。ポスト噴射量を減少させた分、燃費性能の向上を図ることができる。

【0160】

この構成例では、リッチステップにおけるポスト噴射タイミングもまた、ポスト噴射量と同様に、ＮＨ３吸着量に基づいて決定されるようになっている。

【0161】

具体的に、ＥＣＵ１００は、ＮＨ３吸着量が大きいときには、該ＮＨ３吸着量が小さいときよりもポスト噴射タイミングを遅角させるように、インジェクタ１０へと制御信号を出力する（図６の上図を参照）。

【0162】

さらに詳しくは、ＥＣＵ１００は、リッチステップを複数回にわたって繰り返すに従ってポスト噴射タイミングを徐々に遅角させかつ、その繰り返し回数（ＤｅＳＯｘサイクル数）が所定回数を超えると、図６の破線に示すように、ポスト噴射タイミングを一定にするようになっている。

【0163】

詳細は後述するが、このような構成を取ることで、ポスト噴射により噴射された燃料に起因した燃焼温度を低下させ、そのことで、ＮＯｘ触媒４１におけるＮＨ３の発生を抑制することができる。

【0164】

また、リッチステップとリーンステップは、各シリンダ２において燃焼行程を１回行う度に入れ替わるのではなく、それぞれ、所定時間にわたってリッチステップ又はリーンステップを行った後に入れ替わるようになっている。以下、リッチステップを継続して行うときの、１ステップあたりの実行時間をリッチ継続時間と呼称する。同様に、リーンステップを継続して行うときの、１ステップあたりの実行時間をリーン継続時間と呼称する。

【0165】

リッチ継続時間の目標値である基本リッチ時間と、リーン継続時間の目標値である基本リーン時間は、それぞれ、ＮＯｘ触媒４１における硫黄被毒量（以下、Ｓ被毒量ともいう）に基づいて決定されるようになっている。

【0166】

具体的に、ＥＣＵ１００は、第１及び第２ＮＯｘ触媒４１Ａ、４１Ｂの各々における燃料の噴射量（メイン噴射量とポスト噴射量を合算したトータルの噴射量）に基づいて、第１ＮＯｘ触媒４１ＡにおけるＳ被毒量（以下、第１被毒量ともいう）と、第２ＮＯｘ触媒４１ＢにおけるＳ被毒量（以下、第２被毒量ともいう）とを算出する。続いて、ＥＣＵ１００は、算出された第１被毒量及び第２被毒量の大小関係を判断する。

【0167】

そして、ＥＣＵ１００は、ＤｅＳＯｘ制御を行うときに、第１被毒量が、第２被毒量よりも大きいときには、小さいときと比較して、第１気筒群２Ａにおいてリッチステップを実施する時間を長くする（つまり、基本リッチ時間を長く設定する）。

【0168】

さらに詳しくは、ＥＣＵ１００は、第１被毒量から第２被毒量を減算して成る差分が大きくなるに従って、基本リーン時間を基本リッチ時間によって除算して成る比率（図７の縦軸に相当）を大きくする。そして、ＥＣＵ１００は、この差分が所定値以上になると、図７に示すように、この比率を所定値のまま、一定に保つ。この所定値は、全シリンダ２に係る空気過剰率が１．２～１．３になるように選ばれている。

【0169】

なお、第１被毒量から第２被毒量を減算して成る差分は、例えば、第１気筒群１１Ａにおける燃料の噴射量と、第２気筒群１１Ｂにおける燃料の噴射量との差分から算出することもできる。

【0170】

詳細は後述するが、このような構成を取ることで、ＤｅＳＯｘ制御の効率を高めつつ、ＤＰＦ４４の再生効率を確保することができる。

【0171】

（２－４）制御プロセスの具体的内容
次に、アクティブＤｅＮＯｘ制御、及び、ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御の具体的な内容について、図８のフローチャートを用いて説明する。図８に示すフローは、ＥＣＵ１００によって所定の周期で繰り返し実行されるとともに、前述の燃料噴射制御などと並行して実行される。

【0172】

ステップＳ１では、ＥＣＵ１００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、ＥＣＵ１００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。

【0173】

まずステップＳ１では、ＥＣＵ１００は、ＤＰＦ再生許可フラグの値が「１」であるか否かを判定する。同フラグの値が「０」であれば（ステップＳ１：ＮＯ）、制御プロセスはステップＳ２０に進む。この場合、ＥＣＵ１００は、前述の通常制御を実施した後、処理を終了する（ステップＳ１へ戻る）。対して、ＤＰＦ再生許可フラグの値が「１」であれば（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御プロセスはステップＳ２に進む。

【0174】

なお、ＤＰＦ再生許可フラグは、ＤＰＦ４４の再生が許可されると「１」となり、ＤＰＦ４４の再生を禁止するときに「０」となるフラグである。この構成例では、ＤＰＦ再生許可フラグは、ＤＰＦ４４のＰＭ堆積量が、所定の再生開始量以上になると「１」とされ、ＰＭ堆積量が、再生終了量以下になると「０」とされる。

【0175】

ここで、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、再生開始量は、ＤＰＦ４４が捕集可能なＰＭ堆積量よりも所定量小さい値に設定されている。一方、再生終了量は、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。

【0176】

続くステップＳ２において、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態が第２領域Ｒ１２にあるか否かを判定する。この判定がＮＯであれば、制御プロセスは、ＤＰＦ４４の再生を禁止するときと同様に、ステップＳ２０に進んで通常制御を実施した後、処理を終了する（ステップＳ１へ戻る）。一方、ステップＳ２の判定がＹＥＳであれば、ステップＳ３に進む。

【0177】

続くステップＳ３において、ＥＣＵ１００はアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施する。

【0178】

ステップＳ３から続くステップＳ４において、ＥＣＵ１００は、吸蔵ＮＯｘ量が予め設定されたＤｅＮＯｘ終了判定値以下であるか否か、つまり、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施に伴って吸蔵ＮＯｘ量がＤｅＮＯｘ終了判定値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、ＥＣＵ１００は、吸蔵ＮＯｘ量がＤｅＮＯｘ終了判定値以下となってステップＳ４の判定がＹＥＳとなるまで、アクティブＤｅＮＯｘ制御を継続する。

【0179】

ここで、吸蔵ＮＯｘ量は、エンジン１から排出されるＲａｗＮＯｘの量（流量）を示しており、排気流量と混合気の空気過剰率λ等から推定される。また、ＤｅＮＯｘ終了判定値は、例えば０付近の値に設定されている。

【0180】

なお、ＤｅＮＯｘ制御の実施中に、ＥＣＵ１００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。

【0181】

そして、ステップＳ４の判定がＹＥＳとなると、ＥＣＵ１００は、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を停止してＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御を開始する。具体的に、ＥＣＵ１００は、第１気筒群２Ａにおいてリッチステップを開始する一方、第２気筒群２Ｂにおいてリーンステップを開始する。なお、第１気筒群２Ａにおいてリーンステップを開始する一方、第２気筒群２Ｂにおいてリッチステップを開始してもよい。この場合、以下の記載は、適宜、第１気筒群２Ａと第２気筒群２Ｂとを互い違いに読み替えればよい。

【0182】

ステップＳ５から続くステップＳ６において、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態が第２領域Ｒ１２に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、ＥＣＵ１００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）。

【0183】

一方、ステップＳ６の判定がＹＥＳであれば、制御プロセスは、ステップＳ７に進む。つまり、エンジン１の運転状態が第２領域Ｒ１２から外れ次第、ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御を中止して通常制御に戻るようになっている。この場合、ステップＳ１等を順番に処理することで、エンジン１の運転状態が第２領域Ｒ１２に含まれ次第、ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御は再開されるようになっている。

【0184】

そして、ステップＳ７において、ＥＣＵ１００は、第１気筒群２Ａにおけるリッチ継続時間が、前述の基本リッチ時間以上になったか否かを判定する。この判定がＮＯであった場合には、ステップＳ８へ進んで現ステップを維持する一方、この判定がＹＥＳであった場合には、ステップＳ９へ進んでステップ切り替えを実行する。

【0185】

具体的に、ステップＳ８において、ＥＣＵ１００は、第１気筒群２Ａ及び第２気筒群２Ｂの一方では、リッチステップを継続して行うとともに、その他方では、リーンステップを継続して行う。例えば、仮に、第１気筒群２Ａにおいてリッチステップを開始する一方、第２気筒群２Ｂにおいてリーンステップを開始したときに、ステップＳ９に示す処理を一度も行うことなくステップＳ８に進んだ場合（つまり、繰り返し回数が「１」の場合）、第１気筒群２Ａではリッチステップを続ける一方、第２気筒群２Ｂではリーンステップを続けることになる。

【0186】

対して、ステップＳ９において、ＥＣＵ１００は、第１気筒群２Ａ及び第２気筒群２Ｂの一方では、リッチステップからリーンステップへと切り替えるとともに、その他方では、リーンステップからリッチステップへと切り替える。

【0187】

ステップＳ８又はステップＳ９から続くステップＳ１０において、ＥＣＵ１００は、第１ＮＯｘ触媒４１Ａに吸着した吸着ＳＯｘ量と、第２ＮＯｘ触媒４１Ｂに吸着した吸着ＳＯｘ量とが、双方とも、所定のＤｅＳＯｘ終了判定値以下になったか否かを判定する。この判定がＮＯであれば、ステップＳ６へと戻る。一方、この判定がＹＥＳであれば、ステップＳ１１に進んでＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御を終了する。つまり、ＥＣＵ１００は、吸着ＳＯｘ量がＤｅＳＯｘ終了判定値以下となってステップＳ１０の判定がＹＥＳとなるまで、ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御を継続する。

【0188】

ここで、吸着ＳＯｘ量は、前述の第１被毒量（第２被毒量）の累積値から、ＤｅＳＯｘ制御によって脱離したＳＯｘの量（ＳＯｘ脱離量）を減算することによって算出される。ＳＯｘ離脱量は、排気温センサＳＷ１０によって検知された排気ガス温度と、空燃比とに基づいて算出されるようになっている。なお、種々の状態量を用いてＮＯｘ触媒４１の温度を推定し、この推定値を排気ガス温度の代わりに用いることもできる。一方、ＤｅＳＯ終了値は、例えば０付近の値に設定されている。

【0189】

ステップＳ１１においてＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御を終了した後、制御プロセスはステップＳ１２へと進む。このステップＳ１２において、ＥＣＵ１００は、ＤＰＦ４４の再生に特化した制御（以下、単に「ＤＰＦ再生制御」ともいう）を開始する。

【0190】

この構成例では、ＥＣＵ１００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１１０°ＣＡ）でポスト噴射を実施する。ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御とは異なり、このＤＰＦ制御では、全てのシリンダ２においてリーンな混合気を燃焼させるようになっている。また、ＤＰＦ再生制御では、ポスト噴射を燃焼させる必要が無いため、グロープラグ１１への通電は停止する。

【0191】

ステップＳ１２から続くステップＳ１３において、ＥＣＵ１００は、ＤＰＦ４４のＰＭ堆積量が、前述の再生終了量以下になったか否かを判定する。この判定がＮＯであれば、ステップＳ１２へと戻る。一方、この判定がＹＥＳであれば、ステップＳ２０に進んで通常制御を実施してリターンする（ステップＳ１に戻る）。つまり、ＥＣＵ１００は、ＰＭ堆積量が再生終了量以下となってステップＳ１３の判定がＹＥＳとなるまで、ＤＰＦ再生制御を継続する。

【0192】

（２－５）制御例
次に、図９を参照して、ＥＣＵ１００による制御（特に、ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御）の具体例について説明をする。図９は、この構成例においてＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御を実行したときの、種々のパラメータの変化を例示する図である。

【0193】

なお、図９の各図において、実線は、本開示の構成例を示している一方、破線は比較例を示している。比較例においては、従来のＤｅＳＯｘ制御が実施されるようになっている。すなわち、比較例においては、本開示の構成例と同様に、リーンステップとリッチステップとを交互に実施するように構成されているものの、本開示の構成例とは異なり、第１気筒群２Ａにおいてリッチステップを実施するときには、第２気筒群２Ｂにおいてもリッチステップが実施されるようになっている。リーンステップについても同様である。

【0194】

また、比較例においては、そうした従来のＤｅＳＯｘ制御が完了すると、図８のステップＳ１２に示す処理と同様のＤＰＦ再生制御が開始されるようになっている。

【0195】

また、図８において、「ｄｅＳＯｘ＿Ｆｌａｇ」とは、それに対応する気筒群においてリッチステップを実施するか、或いは、リーンステップを実施するかを示している。具体的に、このフラグの値が「１」のときにはリッチステップが実施されるとともに、同フラグの値が「０」のときにはリーンステップが実施されるようになっている。

【0196】

図９において、時刻ｔ１に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、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各燃焼室６（シリンダ２）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弁５７が全閉とされるとともに、第２ＥＧＲ弁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。

【0197】

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（不図示）。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ガス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。具体的に、時刻ｔ１以後、ＤＰＦ４４前の温度と、ＤＰＦ４４内の温度とが双方とも増大する。なお、図９において、「ＤＰＦ前の温度」とは、ＤＰＦ４４の直上流側の第３排気通路４０Ｃにおける排気温度を示している。一方、「ＤＰＦ内の温度」とは、ＤＰＦ４４の内部の温度を示している。

【0198】

また、図示は省略するが、時刻ｔ１以後、酸化触媒４２の温度も徐々に増大する。

【0199】

時刻ｔ２にて、吸蔵ＮＯｘ量がＤｅＮＯｘ終了判定値以下になると、アクティブＤｅＮ
Ｏｘ制御は停止される。続いて、比較例の場合は、通常のＤｅＳＯｘ制御が実施される一方、本開示の構成例の場合は、前述のＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御が実施される。

【0200】

比較例の場合は、第１気筒群２Ａと第２気筒群２Ｂとでリーンステップとリッチステップとを互いに違いに行うのではなく、全てのシリンダ２においてリッチステップ及びリーンステップのいずれか一方を交互に繰り返して実行する。

【0201】

比較例を実施した場合、リーンステップにおいては、ＤＰＦ４４前（ＤＰＦ４４の直上流側の第３排気通路４０Ｃ）のＯ２濃度が確保されるため、酸化触媒層４４ｄにおける酸化反応によって排気ガスの温度が上昇し、ＤＰＦ４４前の温度と、ＤＰＦ４４内の温度とが双方とも上昇する。これにより、ＤＰＦ４４に捕集されたＰＭを燃焼させることが可能となる。

【0202】

一方、比較例のリッチステップにおいては、ＮＯｘ触媒に吸着したＳＯｘこそ脱離されるものの（不図示）、ＤＰＦ４４内のＯ２濃度が、リーンステップを実施したときと比較して不足してしまい（図例では、実質的に０になる）、酸化反応による発熱が不十分となる。そのため、ＤＰＦ４４前の温度は略一定に保たれるものの、ＤＰＦ４４内の温度が低下してしまい、ＰＭを燃焼させる上で不利になる。

【0203】

したがって、比較例を実施した場合、リーンステップにおいてはＰＭ（図例ではスス堆積量）が減少するものの、リッチステップにおいてはスス堆積量が増大してしまう。これにより、時刻ｔ２以後ｔ５未満の範囲内では、スス堆積量は実質的に減少せず、時刻ｔ５以後に通常のＤＰＦ再生制御を行うことで、時刻ｔ５から時刻ｔ８にかけて通常のＤＰＦ再生制御を実行することで、スス堆積量を減少させることが可能となる。そして、時刻ｔ８において、このＤＰＦ再生制御を完了することになる。

【0204】

また、比較例の構成では、リッチステップの最中、Ｏ２濃度の不足に伴って還元剤として機能するＣＯや全炭化水素（ＴＨＣ）が一時的に増大してしまう、という問題もある。図９の「ＤＰＦ前のＣＯ、ＴＨＣ量」と、「ＤＰＦ後のＣＯ、ＴＨＣ量」との比較から見て取れるように、比較例の構成を用いた場合、ＤＰＦ４４は、ＣＯやＴＨＣを実質的に除去しない。なお、「ＤＰＦ後のＣＯ、ＴＨＣ量」とは、ＤＰＦ４４の直下流側かつ、ＳＣＲ触媒４６の直上流側の第３排気通路４０ＣにおけるＣＯ、ＴＨＣ量を示している。

【0205】

対して、本開示の構成例を実施した場合、時刻ｔ２以後ｔ３未満の範囲内では、第１気筒群２Ａにおいてはリッチステップが実施される一方、第２気筒群２Ｂにおいてはリーンステップが実施される。

【0206】

さらに詳しくは、時刻ｔ２にて、第１気筒群２Ａでは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近傍、又は、これよりもリッチにされる。これと同時に、第２気筒群２Ｂでは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。

【0207】

さらに、時刻ｔ３以後ｔ４未満の範囲内では、第１気筒群２Ａにおいてリーンステップが実施される一方、第２気筒群２Ｂにおいてはリッチステップが実施される。

【0208】

こうして、第１気筒群２Ａと第２気筒群２Ｂとでリーンステップとリッチステップとが互いに違いにかつ、交互に繰り返し実行されることになる。

【0209】

本開示の構成例を実施した場合、一方の気筒群にてリッチステップを実施するときには、他方の気筒群にてリーンステップが実施される。よって、ＤＰＦ４４前のＯ２濃度が略一定に保たれるようになるから、酸化反応による発熱が十分に確保される。そのため、この構成例では、スス堆積量が単調に減少するようになる。それと同時に、一方の気筒群にてリッチステップを実施するときには、その気筒群に通じるＮＯｘ触媒４１においてＳＯｘを離脱させることができる。これにより、図９に示すように、スス堆積量を減少させると同時に、ＳＯｘ吸着量を減少させることが可能となる。

【0210】

また、本開示の構成例では、Ｏ２濃度が十分に確保されるため、酸化触媒層４４ｄにおける酸化反応がより頻繁に発生し、それに起因した発熱量が増大することになる。酸化反応に起因した発熱量が増大する分だけ、ＤＰＦ４４前の温度を従来よりも低くすることが可能になる（図９を参照）。

【0211】

さらに、図９の「ＤＰＦ前のＣＯ、ＴＨＣ量」と、「ＤＰＦ後のＣＯ、ＴＨＣ量」との比較から見て取れるように、ＤＰＦ４４は、ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御を通じて供給されたＯ２によって、ＣＯやＴＨＣを酸化して除去することができる。このように、ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御を行うことと、ＤＰＦ４４が酸化機能を有することが相俟って、本構成例に係るＤＰＦ４４は、スス等のＰＭばかりでなく、ＣＯやＴＨＣを除去することができる。このことは、エンジン１のエミッション性能を高める上で、取り分け有効である。

【0212】

本開示の構成例においては、時刻ｔ６以後、第１ＮＯｘ触媒４１Ａと、第２ＮＯｘ触媒４１Ｂの双方においてＳＯｘ吸着量が十分に減少したことを受けて、通常のＤＰＦ再生制御へと移行する。通常のＤＰＦ再生制御は、全てのシリンダ２において、リーンステップを継続的に行うことに等しい。これにより、スス堆積量がさらに減少することになる。

【0213】

本開示の構成例においては、ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御の最中、スス堆積量は、単調に減少する。よって、比較例よりも早いタイミングである時刻ｔ７において、ＤＰＦ再生制御を完了することができる。

【0214】

（３）まとめ
以上説明したように、ＥＣＵ１００は、ＤｅＳＯｘ制御を行うときには、図９のタイムチャートに示すように、リッチステップとリーンステップとを交互に実施する。これにより、ＮＯｘ触媒４１に吸着されたＳＯｘを離脱させることができる。

【0215】

しかし、単にリッチステップとリーンステップとを交互に実施するだけでは、図９に示す比較例のように、リッチステップにおいてＯ２濃度が不足する可能性がある。

【0216】

そこで、構成例として示したエンジン１は、全てのシリンダ２について共通のＮＯｘ触媒４１を用いるのではなく、図２に示すように、第１排気通路４０Ａに設けられる第１ＮＯｘ触媒４１Ａと、第２排気通路４０Ｂに設けられる第２ＮＯｘ触媒４１Ｂとの使い分けに着目した構成となっている。

【0217】

つまり、ＥＣＵ１００は、図８のステップＳ６～Ｓ１０に示すように、第１ＮＯｘ触媒４１Ａを流通する排気の空燃比がリッチとなるとき、つまり第１気筒群２Ａにおいてリッチステップを実施するときには、第２ＮＯｘ触媒４１Ｂを流通する排気の空燃がリーンとなるように、第２気筒群２Ｂにおいてリーンステップを実施する。

【0218】

これによれば、第１ＮＯｘ触媒４１Ａを通過する排気ガスについては酸素が不足する可能性があるものの、第２ＮＯｘ触媒４１Ｂを通過する排気ガスには多量の酸素が含まれるようになるため、それらの下流に設けられた第３排気通路４０Ｃには、全てのシリンダ２においてリッチステップを実施した場合と比較して、多量の酸素を含んだ排気ガスが流通するようになる。

【0219】

これにより、図９に示すように、ＤＰＦ４４へと酸素を安定して供給し、ひいては、そのＤＰＦ４４を効率的に浄化することが可能となる。一方、シリンダ２単位では、リッチステップとリーンステップとが交互に実施されていることに変わりないため、ＤＰＦ４４ばかりでなく、ＮＯｘ触媒４１を効率的に浄化することもできる。

【0220】

このように、ＤＰＦ４４とＮＯｘ触媒４１を双方とも効率的に浄化することができる。

【0221】

また、ＥＣＵ１００は、リーンステップを実施するときには、ポスト噴射を実行する。このポスト噴射によって噴射される燃料は、シリンダ２内では燃焼しないため、未燃の燃料（ＨＣ）として排気通路４０へ排出される。そうしたＨＣは、還元剤として利用することができる。

【0222】

そのため、図３に示すように、ＤＰＦ４４が酸化機能を有していた場合、多量の酸素が供給されることに伴って、このＤＰＦ４４にて、従来よりも頻繁に反応熱が生じることになる。ＤＰＦ４４に捕集されたＰＭを燃焼させるためには、比較的高温の排気ガスをＤＰＦ４４へと供給する必要があったところ、そうした反応熱の分だけ、排気ガスを従来よりも低温にすることができる。よって、前述の追加噴射など、燃料の噴射量を低減することが可能となると同時に、排気ガスを低温にした分だけ、ＮＯｘ触媒４１を従来よりも低温に保つことが可能となる。

【0223】

一般的には、ＮＯｘ触媒４１が過度に昇温してしまうと、それに吸着したＳＯｘが凝集してしまい、ＮＯｘ触媒４１から脱離させるのが困難になることが知られている。このことは、ＤｅＳＯｘ制御の効率低下を招くという点で好ましくない。

【0224】

対して、このエンジン１は、ＮＯｘ触媒４１を従来よりも低温に保つことができるため、ＤｅＳＯｘ制御の効率低下を抑制するという観点からも有効である。

【0225】

また、ＤＰＦ４４が酸化機能を有しているため、ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御の最中であっても、ＨＣ等の未燃燃料を、このＤＰＦ４４において酸化させることができる。そのことで、エンジン１のエミッション性能を向上させることができる。

【0226】

ところで、エンジン１を搭載した車両が加速や減速を繰り返していくうちに、燃料の噴射量に偏りが生じてしまい、それに起因して、第１気筒群１１Ａと第２気筒群１１ＢとでＳ被毒量に差が生じる可能性がある。

【0227】

また、リッチステップにおいては、排気が還元雰囲気となる。一方、ＮＯｘ触媒４１に吸着したＳＯｘは、そうした還元雰囲気下において放出されるようになっている。

【0228】

よって、第１ＮＯｘ触媒４１ＡにおけるＳ被毒量が大きく、同触媒４１Ａに多量のＳＯｘが吸着していると考えられる状況下では、図７に示すように基本リッチ時間を長くする。そのことで、より多量のＳＯｘを第１ＮＯｘ触媒４１Ａから放出させることができる。

【0229】

一方、基本リッチ時間を過度に長くすると、リーンステップにおいてＤＰＦ４４が十分に浄化されず、その再生効率が低下する可能性がある。

【0230】

そこで、第１ＮＯｘ触媒４１ＡにおけるＳ被毒量が十分に大きい場合には、基本リッチ時間を長くすることなく、図７に示すような一定の所定値にする。これにより、ＤＰＦ４４の再生効率を確保することができる。

【0231】

また、ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御を行うと、ＮＯｘ触媒４１が過度に昇温した結果、同触媒４１に吸蔵されたＮＯｘが脱離する可能性がある。

【0232】

対して、この構成例では、図８のステップＳ３～Ｓ５に示すように、ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御の開始前にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する。これによれば、ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御を開始するのに先立って、ＮＯｘ触媒４１からＮＯｘを除去しておくことができる。

【0233】

また一般に、ＮＯｘや還元剤等の結合によって、アンモニアが発生する場合がある。アンモニアの発生は、匂い等を抑制するためには望ましく無い。

【0234】

一方、図６の上図に示すように、ＮＨ３の吸着量が大きいときには、それが小さいときよりもポスト噴射タイミングを遅角させる。そうすると、ポスト噴射によって噴射された燃料が、各シリンダ２内で燃焼するときの燃焼温度が低減される。その結果、各シリンダ２から排出される排気ガスの温度は低下することになる。アンモニアの生成には、所定の熱エネルギーが求められるから、こうした構成は、アンモニアの発生を抑制する上で有効である。また、アンモニアの発生を抑制することで、スリップ触媒４７の負担を軽減することもできる。

【0235】

また、図６の下図に示すように、ＮＨ３の吸着量が大きいときには、それが小さいときよりもポスト噴射量を低減する、そうすると、ポスト噴射によって噴射された燃料の燃焼によって生じる熱エネルギーを抑制することができる。そのことで、アンモニアの発生を抑制する上で有利になる。また、アンモニアの発生を抑制することで、ＳＣＲ触媒４６の負担を軽減することもできる。また、アンモニアの発生を抑制することで、スリップ触媒４７の負担を軽減することもできる
《他の実施形態》
前記実施形態では、ＤＰＦ４４のＰＭ堆積量が再生開始堆積量以上になったときに、アクティブＤｅＮＯｘ制御と、ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御とを順番に行うように構成されていたが、この構成には限られない。例えば、ＮＯｘ吸蔵量が所定量以上になったことをトリガーとして、アクティブＤｅＮＯｘ制御と、ＤｅＳＯｘ＋ＤＰＦ再生制御とを順番に行うように構成してもよい。

【符号の説明】

【0236】

１ エンジン
２ シリンダ（気筒）
２Ａ 第１気筒群（第１排気通路へ通じる気筒）
２Ｂ 第２気筒群（第２排気通路へ通じる気筒）
１０ インジェクタ
４０ 排気通路
４０Ａ 第１排気通路
４０Ｂ 第２排気通路
４０Ｃ 第３排気通路
４１ ＮＯｘ触媒
４１Ａ 第１ＮＯｘ触媒
４１Ｂ 第２ＮＯｘ触媒
４４ ＤＰＦ（排気ガス処理装置、パーティクル・フィルタ）
４６ ＳＣＲ触媒
１００ ＥＣＵ（コントローラ）
ＳＷ９ ＮＯｘセンサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】