(57)【要約】【課題】より簡単な構成で尿素水噴射弁の熱害を抑制する。【解決手段】当実施形態のエンジンの排気浄化装置は、尿素水噴射弁２５からの尿素水の噴射量を制御する噴射弁制御手段５１と、上記尿素水噴射弁２５に関連して検出された温度（Ｔｎ）に基づいて、熱害対策が必要な高温状態に上記尿素水噴射弁２５があるか否かを判定する温度判定手段５３と、上記尿素水噴射弁２５からの噴射量の目標値として、ＮＯｘ浄化触媒２３でＮＯｘを還元するために必要な第１目標噴射量Ｑ１を算出するとともに、上記尿素水噴射弁２５の熱害の抑制を目的とした第２目標噴射量Ｑ２を算出する目標噴射量算出手段５２とを備えている。上記噴射弁制御手段５１は、尿素水噴射弁２５が高温状態にあるときに、上記第１および第２の目標噴射量Ｑ１，Ｑ２のうち多い方の噴射量で上記尿素水噴射弁から尿素水を噴射させる（ＳＢ１０またはＳＢ１３）。【選択図】図５
2010223041.tif 000002
【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た選択還元型のＮＯｘ浄化触媒と、このＮＯｘ浄化触媒よりも上流側の排気通路内に尿素水を噴射する尿素水噴射弁と、この尿素水噴射弁からの尿素水の噴射量を制御する噴射弁制御手段とを備えたエンジンの排気浄化装置であって、
上記尿素水噴射弁に関連して検出された所定温度に基づいて、熱害対策が必要な高温状態に上記尿素水噴射弁があるか否かを判定する温度判定手段と、
上記尿素水噴射弁からの噴射量の目標値として、上記ＮＯｘ浄化触媒でＮＯｘを還元するために必要な第１目標噴射量を算出するとともに、上記尿素水噴射弁の熱害の抑制を目的とした第２目標噴射量を算出する目標噴射量算出手段とを備え、
上記温度判定手段により尿素水噴射弁が高温状態にあることが確認されると、上記噴射弁制御手段が、上記第１および第２の目標噴射量のうち多い方の噴射量で上記尿素水噴射弁から尿素水を噴射させることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの排気浄化装置において、
上記温度判定手段により尿素水噴射弁が高温状態にあることが確認された場合には、上記所定温度が高いほど、上記第２目標噴射量が大きい値として算出されることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のエンジンの排気浄化装置において、
エンジンの燃焼室から排出されるＮＯｘ濃度を調整するＮＯｘ濃度調整手段を備え、
上記温度判定手段により尿素水噴射弁が高温状態にあることが確認され、かつ、上記目標噴射量算出手段により算出された第２目標噴射量が第１目標噴射量よりも大きい場合には、上記ＮＯｘ濃度調整手段によりＮＯｘ濃度が高めに調整されることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
請求項３記載のエンジンの排気浄化装置において、
上記温度判定手段により尿素水噴射弁が高温状態にあることが確認され、かつ、上記目標噴射量算出手段により算出された第２目標噴射量が第１目標噴射量よりも大きい場合には、これら２つの目標噴射量の差が大きいほど、上記ＮＯｘ調整手段によるＮＯｘ濃度の増大幅が大きくされることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
請求項３または４記載のエンジンの排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ濃度調整手段として、エンジンの吸気系に還流される排気ガスの量を制御するＥＧＲ制御手段を備え、
上記ＮＯｘ濃度を高めに調整する際には、上記ＥＧＲ制御手段により上記排気ガスの還流量が低減されることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ濃度調整手段として、インジェクタからエンジンの燃焼室に噴射される燃料の噴射時期を制御するインジェクタ制御手段を備え、
上記ＮＯｘ濃度を高めに調整する際には、上記インジェクタ制御手段により上記燃料の噴射時期がＮＯｘの生成を促進する方向に変更されることを特徴とする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、エンジンの排気通路上に設けられた選択還元型のＮＯｘ浄化触媒と、このＮＯｘ浄化触媒よりも上流側の排気通路内に尿素水を噴射する尿素水噴射弁と、この尿素水噴射弁からの尿素水の噴射量を制御する噴射弁制御手段とを備えたエンジンの排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記特許文献１に示されるように、エンジンの排気通路上に設けられた選択還元型触媒と、この選択還元型触媒よりも上流側の排気通路内に還元剤としての尿素水を噴射する尿素水噴射弁とを備え、この尿素水噴射弁から排気通路内に噴射される尿素水の作用により、上記選択還元型触媒での窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元反応を促進させるようにした排気処理装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２１６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記尿素水噴射弁としては、上記特許文献１にも記載されている通り、電磁駆動式の弁（電磁弁）を使用するのが一般的である。しかしながら、このような電磁弁を尿素水噴射弁として用いた場合には、熱害の発生が懸念される。すなわち、高温の排気ガスが通る排気通路に設けられる上記尿素水噴射弁は、かなりの高温になることが想定されるが、上記尿素水噴射弁に備わるソレノイド（電磁コイルや磁気回路等からなる駆動機構）の耐熱温度が、最高で５００℃程度にもなる排気ガスの温度よりもかなり低いため、上記ソレノイドの温度の過上昇により尿素水噴射弁の作動性が悪化するおそれがある。
【０００５】
このような熱害の発生を防止するための対策として、上記特許文献１では、尿素水噴射弁を保持する噴射弁ホルダに、上記尿素水噴射弁の周囲を囲むような冷却室を形成し、この冷却室に冷却媒体を循環させることで、上記尿素水噴射弁の冷却を図るようにしている。しかしながら、このようにした場合には、噴射弁ホルダの構造が複雑化するとともに、その内部の冷却室に冷却媒体を循環させるためのシステムが新たに必要となり、部品点数の増大等が避けられないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、より簡単な構成で尿素水噴射弁の熱害を抑制することが可能な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】
【０００７】
上記課題を解決するためのものとして、本発明は、エンジンの排気通路上に設けられた選択還元型のＮＯｘ浄化触媒と、このＮＯｘ浄化触媒よりも上流側の排気通路内に尿素水を噴射する尿素水噴射弁と、この尿素水噴射弁からの尿素水の噴射量を制御する噴射弁制御手段とを備えたエンジンの排気浄化装置であって、上記尿素水噴射弁に関連して検出された所定温度に基づいて、熱害対策が必要な高温状態に上記尿素水噴射弁があるか否かを判定する温度判定手段と、上記尿素水噴射弁からの噴射量の目標値として、上記ＮＯｘ浄化触媒でＮＯｘを還元するために必要な第１目標噴射量を算出するとともに、上記尿素水噴射弁の熱害の抑制を目的とした第２目標噴射量を算出する目標噴射量算出手段とを備え、上記温度判定手段により尿素水噴射弁が高温状態にあることが確認されると、上記噴射弁制御手段が、上記第１および第２の目標噴射量のうち多い方の噴射量で上記尿素水噴射弁から尿素水を噴射させることを特徴とするものである（請求項１）。
【０００８】
本発明によれば、尿素水噴射弁が高温状態にあるときに、その熱害の抑制を目的とした第２目標噴射量で尿素水噴射弁から尿素水を噴射させることにより、比較的多量の尿素水を噴射させてその冷却作用により尿素水噴射弁を十分に冷却することができ、この尿素水噴射弁の作動性が熱害により悪化するのを効果的に防止することができる。また、エンジンの運転状態等によっては、熱害対策用の上記第２目標噴射量よりも、ＮＯｘを還元するために本来必要な第１目標噴射量の方が大きく算出されることも想定されるが、このような場合でも、上記構成によれば、第１および第２の目標噴射量のうち多い方の噴射量が採用されるようになっているため、エンジンの運転状態等にかかわらず常に尿素水噴射弁からの噴射量が多く確保され、その噴射によって尿素水噴射弁を十分に冷却することができる。しかも、尿素水噴射弁からの噴射量を制御することによりその冷却を図るようにした上記構成によれば、尿素水噴射弁を冷却するために専用の冷却システム等を設けることが不要となり、より簡単な構成で尿素水噴射弁の熱害を抑制できるという利点がある。
【０００９】
本発明おいて、上記温度判定手段により尿素水噴射弁が高温状態にあることが確認された場合には、上記所定温度が高いほど、上記第２目標噴射量が大きい値として算出されることが好ましい（請求項２）。
【００１０】
この構成によれば、尿素水噴射弁の温度が高く熱害対策の要求レベルが高いときほど多量の尿素水を噴射させることにより、要求レベルに応じた適正な冷却作用を発揮させて尿素水噴射弁の熱害を確実に抑制できるという利点がある。
【００１１】
本発明において、好ましくは、エンジンの燃焼室から排出されるＮＯｘ濃度を調整するＮＯｘ濃度調整手段を備え、上記温度判定手段により尿素水噴射弁が高温状態にあることが確認され、かつ、上記目標噴射量算出手段により算出された第２目標噴射量が第１目標噴射量よりも大きい場合には、上記ＮＯｘ濃度調整手段によりＮＯｘ濃度が高めに調整される（請求項３）。
【００１２】
この構成によれば、熱害対策用の上記第２目標噴射量に基づき比較的多量の尿素水が排気通路内に噴射された場合でも、これに合わせて排気ガス中のＮＯｘ濃度が高められることにより、還元反応に利用されないまま外部に排出されるアンモニアの量を効果的に抑制できるという利点がある。
【００１３】
この場合、より好ましくは、上記温度判定手段により尿素水噴射弁が高温状態にあることが確認され、かつ、上記目標噴射量算出手段により算出された第２目標噴射量が第１目標噴射量よりも大きい場合に、これら２つの目標噴射量の差が大きいほど、上記ＮＯｘ調整手段によるＮＯｘ濃度の増大幅が大きくされる（請求項４）。
【００１４】
この構成によれば、熱害対策のために余分に噴射される尿素水の量が多いほど上記ＮＯｘ濃度を高めることができ、尿素水の多量噴射によって尿素水噴射弁の十分な冷却を図りながら、外部に排出されるアンモニアの量を効果的に抑制できるという利点がある。
【００１５】
上記ＮＯｘ濃度調整手段として、エンジンの吸気系に還流される排気ガスの量を制御するＥＧＲ制御手段を備える場合、上記ＮＯｘ濃度を高めに調整する際に、上記ＥＧＲ制御手段により上記排気ガスの還流量が低減されることが好ましい（請求項５）。
【００１６】
この構成によれば、排気ガスの還流量の低減に応じて燃焼のピーク温度を高めることにより、必要時に適正にＮＯｘ濃度を高められるという利点がある。
【００１７】
上記ＮＯｘ濃度調整手段として、インジェクタからエンジンの燃焼室に噴射される燃料の噴射時期を制御するインジェクタ制御手段を備える場合、上記ＮＯｘ濃度を高めに調整する際に、上記インジェクタ制御手段により上記燃料の噴射時期がＮＯｘの生成を促進する方向に変更されることが好ましい（請求項６）。
【００１８】
この構成によれば、燃料噴射時期の変更に応じてＮＯｘの生成を促進することにより、必要時に適正にＮＯｘ濃度を高められるという利点がある。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明のエンジンの排気浄化装置によれば、より簡単な構成で尿素水噴射弁の熱害を抑制できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態にかかるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンの全体構成を示す図である。
【図２】上記エンジンの制御系を示すブロック図である。
【図３】エンジンの運転状態に応じたＥＧＲ率の設定例を示す図である。
【図４】フィルタ再生処理に関する制御の内容を示すフローチャートである。
【図５】尿素水の噴射に関する制御の内容を示すフローチャートである。
【図６】ＮＯｘ浄化触媒の温度と第２目標噴射量との関係を示すグラフである。
【図７】第１・第２目標噴射量の差とＮＯｘ濃度の増大幅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】
【００２１】
図１は本発明の一実施形態にかかるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンの全体構成を示す図である。本図に示されるエンジンは、ピストン２やシリンダー３等からなるエンジン本体１と、このエンジン本体１に燃焼用の空気（新気）を供給するための吸気通路１１と、上記エンジン本体１から排出された排気ガスの通路となる排気通路２０とを備えている。
【００２２】
上記エンジン本体１は、上記ピストン２やシリンダー３の他、ピストン２の往復運動に応じて軸回りに回転するクランク軸５と、ピストン２の上方に形成された燃焼室４に直接燃料を噴射するインジェクタ１０とを備えている。上記燃焼室４には吸気ポート６および排気ポート７が開口しており、これら各ポートを開閉するための吸気弁８および排気弁９が、上記エンジン本体１の上部に設けられている。
【００２３】
上記エンジン本体１の吸気ポート６および排気ポート７には、上記吸気通路１１および排気通路２０がそれぞれ接続されている。エンジン本体１が始動すると、上記吸気通路１１を通じて燃焼室４に空気が取り込まれ、この取り込まれた空気（吸入空気）が、上記インジェクタ１０から噴射された燃料と混合されて混合気が生成される。生成された混合気は燃焼室４内で燃焼し、その既燃ガス（排気ガス）が上記排気通路２０を通じて外部に排出される。
【００２４】
上記インジェクタ１０は、ニードル弁や、これを電磁的に開閉駆動するためのソレノイド等を内蔵している。そして、後述するＥＣＵ５０からのパルス信号が上記ソレノイドに入力されると、そのパルス幅に対応した時間だけ上記ニードル弁が開駆動され、開弁時間に応じた量の燃料が上記ニードル弁から噴射されるようになっている。なお、当実施形態のエンジンはディーゼルエンジンであるものとする。このため、上記インジェクタ１０からは燃料として軽油が噴射される。
【００２５】
また、上記エンジン本体１には、エンジンの冷却水の温度を検出する水温センサ３８と、クランク軸５の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ３９とが設けられている。
【００２６】
次に、上記吸気通路１１を含むエンジンの吸気系について説明する。上記吸気通路１１には、その上流側（エンジン本体１とは反対側）から順に、吸気中の異物や塵埃を除去するエアクリーナ１２と、後述する過給機１９により圧縮されて昇温した吸気を冷却するインタークーラ１３と、吸気流量を調節するスロットル弁１４と、整圧用のサージタンク１５とが設けられている。
【００２７】
上記エアクリーナ１２の下流側には、吸気流量を検出するエアフローセンサ３５が設けられている。また、上記サージタンク１５には、吸気温度を検出する吸気温センサ３６と、吸気圧力を検出する吸気圧センサ３７とが設けられている。
【００２８】
上記エアクリーナ１２とインタークーラ１３との間には、過給機１９の一構成部品としてのコンプレッサ１９ａが設けられている。なお、当実施形態の過給機１９は、排気ガスのエネルギーを利用して過給するいわゆるターボチャージャーである。すなわち、排気ガスのエネルギーによって回転駆動されるタービン１９ｂが排気通路２０に設けられ、このタービン１９ｂと上記コンプレッサ１９ａとが連結軸を介して互いに連結されることにより、上記過給機１９が構成されている。そして、エンジンの運転中に、コンプレッサ１９ａがタービン１９ｂと連動して高速回転することにより、吸気が圧縮されてより多量の空気がエンジン本体１へと送り込まれるようになっている。
【００２９】
上記スロットル弁１４は、運転者により踏み込み操作される図外のアクセルペダルと連動しており、このアクセルペダルの操作量（開度）に応じて上記スロットル弁１４が開閉駆動されるようになっている。なお、上記アクセルペダルには、その開度を検出するためのアクセル開度センサ４５（図２）が設けられている。
【００３０】
次に、上記排気通路２０を含むエンジンの排気系について説明する。上記排気通路２０には、その上流側（エンジン本体１側）から順に、酸化触媒２１、パティキュレートフィルタ２２（以下、ＤＰＦ２２と略称する）、およびＮＯｘ浄化触媒２３が設けられている。なお、これら触媒およびフィルタの各機能や構造については後で詳しく説明する。
【００３１】
上記酸化触媒２１の上流側には、酸化触媒２１に流入する排気ガスの温度を検出することにより、上記酸化触媒２１の温度を検出する第１温度センサ４０が設けられている。同様に、上記ＤＰＦ２２の上流側には、ＤＰＦ２２の温度を検出する第２温度センサ４１が設けられ、上記ＮＯｘ浄化触媒２３の上流側には、ＮＯｘ浄化触媒２３の温度を検出する第３温度センサ４２が設けられている。
【００３２】
また、上記排気通路２０には、ＤＰＦ２２の上流側と下流側を連通する細管４６が設けられ、この細管４６に、上記ＤＰＦ２２の前後の差圧を検出する差圧センサ４３が設けられている。
【００３３】
さらに、上記ＮＯｘ浄化触媒２３の下流側には、ＮＯｘ浄化触媒２３を通過した後の排気ガス中のＮＯｘ濃度、つまりＮＯｘ浄化触媒２３でＮＯｘが還元された後のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサ４４が設けられている。
【００３４】
ここで、当実施形態のエンジンには、排気再循環（Exhaust Gas Recirculation）のシステムが採用されている。このため、上記吸気通路１１および排気通路２０は、ＥＧＲ通路１６を介して互いに連通している。すなわち、上記排気通路２０におけるタービン１９ｂの上流側にＥＧＲ通路１６の一端部が接続されるとともに、上記吸気通路１１におけるサージタンク１５の設置部にＥＧＲ通路１６の他端部が接続されることにより、上記吸気通路１１および排気通路２０が互いに連通している。
【００３５】
上記ＥＧＲ通路１６にはＥＧＲ弁１７が設けられており、このＥＧＲ弁１７が開弁することにより、上記排気通路２０を通過する排気ガスの一部が吸気通路１１に還流されるようになっている。このようにして吸気通路１１に還流された排気ガス（これを特にＥＧＲガスという）は、上記スロットル弁１４を通過した吸入空気（新気）と合流して再び燃焼室４に導入される。上記ＥＧＲ弁１７は、後述するＥＣＵ５０からの操作信号に応じて開閉され、その開度に応じてＥＧＲガスの量（ＥＧＲ量）が調節されるようになっている。
【００３６】
また、上記ＥＧＲ通路１６にはＥＧＲクーラ１８が設けられている。このＥＧＲクーラ１８は、ＥＧＲ通路１６を通過するＥＧＲガスを冷却するための水冷式の冷却装置である。すなわち、高温のＥＧＲガスがそのまま新気と合流すると吸気温度が上昇して吸気密度が低下してしまうため、上記ＥＧＲクーラ１８によってＥＧＲガスを冷却することにより、吸気温度の上昇を抑制するようにしている。
【００３７】
このように、当実施形態のエンジンでは、ＥＧＲ通路１６を介して吸気通路１１と排気通路２０とを連通させることにより、上記排気通路２０を通過する排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路１１に還流するようにしている。これにより、燃焼室４での混合気の燃焼により生じるＮＯｘの量を低減する効果等が得られる。すなわち、燃焼後の排気ガス中にはわずかな酸素しか含まれていないため、この酸素希薄な排気ガスが吸気と混合されることで、吸気中の酸素濃度が低下する。すると、通常よりも酸素濃度が低い状態で燃焼が起きることにより、ピークの燃焼温度が低下し、これによってＮＯｘの発生が抑制されるようになっている。
【００３８】
次に、以上のような構成を有した当実施形態のエンジンに適用される排気浄化装置について説明する。当実施形態のエンジンの排気浄化装置は、排気通路２０上に設けられた上記酸化触媒２１、ＤＰＦ２２、およびＮＯｘ浄化触媒２３と、このうちのＮＯｘ浄化触媒２３の上流側（つまりＤＰＦ２２とＮＯｘ浄化触媒２３の間）から上記排気通路２０内に尿素水を噴射する尿素水噴射弁２５と、この尿素水噴射弁２５に尿素水を供給する尿素水供給装置２７とを有している。
【００３９】
上記酸化触媒２１は、例えばロジウム、酸化セリウム、白金、アルミナ等からなる触媒の層をハニカム構造体等の担体に担持させたものであり、排ガス中に含まれるＨＣ（炭化水素）やＣＯ（一酸化炭素）を酸化反応によって浄化する機能を有している。
【００４０】
上記ＤＰＦ２２は、例えば白金やアルミナ等からなる触媒の層をハニカム構造体等の担体に担持させたものであり、排気ガス中に含まれるパティキュレート（以下、ＰＭと略称する）を捕集する機能、および、この捕集されたＰＭを定期的に燃焼させて無害化する機能を有している。
【００４１】
上記ＮＯｘ浄化触媒２３は、例えばチタニアーバナジウム、ゼオライト、酸化クロム、酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化タングステン等からなる触媒の層をハニカム構造体等の担体に担持させたものであり、上記尿素水噴射弁２５から噴射される尿素水を利用して、排気ガス中に含まれるＮＯｘを選択的に還元し、窒素と水に分解する機能を有している。すなわち、上記ＮＯｘ浄化触媒２３は、尿素水の還元作用を利用してＮＯｘを高効率で浄化し得るようにした選択還元型のＮＯｘ触媒（尿素ＳＣＲ触媒）として構成されている。
【００４２】
この点についてより詳しく説明する。上記尿素水噴射弁２５から排気通路２０内に尿素水が噴射されると、排気ガスの熱によって加水分解が行われ、その結果生成されたアンモニアが下流側のＮＯｘ浄化触媒２３の内部（触媒層）に吸着する。そして、このＮＯｘ浄化触媒２３に吸着したアンモニアと、排気ガス中のＮＯｘとの間で脱硝反応が起きることにより、ＮＯｘが選択的に還元されて（つまり窒素と水に分解されて）無害化されるようになっている。
【００４３】
上記尿素水噴射弁２５は、上記エンジン本体１に設けられたインジェクタ１０とほぼ同様の構造を有している。すなわち、上記尿素水噴射弁２５は、ニードル弁やソレノイド等を内蔵しており、後述するＥＣＵ５０からのパルス信号に応じて上記ソレノイドがニードル弁を一時的に開駆動することにより、その開弁時間に応じた量の尿素水が上記ニードル弁から噴射されるようになっている。
【００４４】
上記尿素水供給装置２７は、尿素水を貯留する尿素水タンク２８と、この尿素水タンク２８から尿素水を汲み上げて圧送する電動ポンプ２９と、この電動ポンプ２９から圧送された尿素水を上記尿素水噴射弁２５に供給するための供給管３０とを有している。上記供給管３０には圧力調節弁３２が設けられており、上記供給管３０を通じて尿素水噴射弁２５に供給される尿素水の圧力が上記圧力調節弁３２により一定に維持されるようになっている。
【００４５】
図２は、当実施形態のエンジンの制御系を示すブロック図である。本図に示されるＥＣＵ５０は、エンジンの各部を統括的に制御するための制御装置であり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されている。
【００４６】
上記ＥＣＵ５０は、上記エアフローセンサ３５、吸気温センサ３６、吸気圧センサ３７、水温センサ３８、エンジン回転速度センサ３９、第１温度センサ４０、第２温度センサ４１、第３温度センサ４２、差圧センサ４３、ＮＯｘ濃度センサ４４、およびアクセル開度センサ４５と電気的に接続されており、これら各種センサ類からの検出信号が上記ＥＣＵ５０に逐次入力されるようになっている。なお、ここでは特に、エンジン回転速度センサ３９から入力されるエンジンの回転速度をＮｅ、第３温度センサ４２から入力されるＮＯｘ浄化触媒２３の温度をＴｎ、差圧センサ４３から入力されるＤＰＦ２２前後の差圧をΔＰ、ＮＯｘ濃度センサから入力されるＮＯｘ浄化触媒２３下流のＮＯｘ濃度をＤｎｒ、アクセル開度センサ４５から入力されるアクセルペダルの開度をθとして表わしている。
【００４７】
また、上記ＥＣＵ５０は、上記インジェクタ１０、ＥＧＲ弁１７、尿素水噴射弁２５、および電動ポンプ２９とも電気的に接続されており、これらの装置にそれぞれ駆動用の制御信号を出力するように構成されている。
【００４８】
次に、以上のように構成されたＥＣＵ５０の具体的な機能について説明する。なお、ここでは主に、ＥＣＵ５０が有する機能として、上記尿素水噴射弁２５の制御に関する機能と、上記ＤＰＦ２２に堆積したＰＭを燃焼させるフィルタ再生処理に関する機能とを中心に説明する。
【００４９】
上記のような各機能に関連して、上記ＥＣＵ５０は、噴射弁制御手段５１、目標噴射量算出手段５２、温度判定手段５３、ＥＧＲ制御手段５４、およびインジェクタ制御手段５５を機能的に含んでいる。
【００５０】
上記噴射弁制御手段５１は、上記尿素水噴射弁２５による尿素水の噴射動作を制御することにより、上記尿素水噴射弁２５から排気通路２０内に噴射される尿素水の噴射量や噴射時期を制御するものである。
【００５１】
上記目標噴射量算出手段５２は、エンジンの運転状態に関する各種パラメータ値に基づいて、上記尿素水噴射弁２５から噴射すべき尿素水噴射量の目標値を算出するものである。
【００５２】
上記温度判定手段５３は、上記尿素水噴射弁２５に関連して検出された温度に基づいて、尿素水噴射弁２５の熱害対策が必要か否かを判定するものである。すなわち、尿素水噴射弁２５は、最高で５００℃程度にもなる高温の排気ガスに曝されるため、内蔵しているソレノイドの温度が耐熱温度よりも高くなり、その作動性が悪化するおそれがある。そこで、このような尿素水噴射弁２５の熱害が生じる前に、尿素水噴射弁２５に関連する温度の大小に基づいて、尿素水噴射弁２５の熱害対策が必要か否かを判定する。
【００５３】
具体的に、当実施形態では、上記尿素水噴射弁２５に関連する温度として、その下流側に配置された第３温度センサ４２から入力されるＮＯｘ浄化触媒２３の温度Ｔｎの大小を判定し、その結果に基づいて、上記尿素水噴射弁２５の熱害対策が必要か否かを判定する。すなわち、当実施形態では、ＮＯｘ浄化触媒２３の温度Ｔｎが、本発明にかかる所定温度に相当する。
【００５４】
上記ＥＧＲ制御手段５４は、上記ＥＧＲ通路１６内のＥＧＲ弁１７を開閉制御することにより、排気系から吸気系に還流される排気ガス（ＥＧＲガス）の量をエンジンの運転状態に応じて制御するものである。図３は、上記ＥＧＲ制御手段５４により設定されるＥＧＲ率（新気に対するＥＧＲガスの割合）の変化を示す図である。本図に示すように、ＥＧＲ率は、エンジンの回転速度Ｎｅまたは要求トルク（負荷）Ｔｅが小さいほど高い値に設定される一方、高回転または高負荷域ではゼロとされる（つまり排気還流が停止される）。すなわち、上記ＥＧＲ制御手段５４は、エンジンの回転速度Ｎｅまたは要求トルクＴｅが小さいほどＥＧＲ弁１７を大きく開いて多量の排気ガスを吸気系に還流させる一方、高回転または高負荷域ではＥＧＲ弁１７を全閉にして排気還流を停止し、これによってＥＧＲ率を図３のように設定する。
【００５５】
上記インジェクタ制御手段５５は、上記インジェクタ１０による燃料の噴射動作を制御することにより、上記インジェクタ１０から燃焼室４に噴射される燃料の噴射量や噴射時期を制御するものである。
【００５６】
次に、上記各手段５１〜５５を含んだＥＣＵ５０により実行される尿素水の噴射やＤＰＦ２２の再生に関する制御動作について、図４および図５のフローチャートに基づき説明する。
【００５７】
まず、図４に示されるＤＰＦ２２の再生に関する制御動作について説明する。本図に示されるフローチャートがスタートすると、まず、上記差圧センサ４３からＤＰＦ２２の前後差圧ΔＰを読み込む制御が実行される（ステップＳＡ１）。
【００５８】
次いで、上記ステップＳＡ１で読み込まれたＤＰＦ２２の前後差圧ΔＰに基づいて、ＤＰＦ２２に堆積しているＰＭの量（ＰＭ堆積量）Ｍを算出する制御が実行される（ステップＳＡ２）。すなわち、ＤＰＦ２２の前後差圧ΔＰが大きいほど、ＤＰＦ２２に多量のＰＭが堆積している（つまりＰＭ堆積量Ｍが多い）と判断できるため、このような前後差圧ΔＰとＰＭ堆積量Ｍとの関係を利用して、上記ＰＭ堆積量Ｍの値を算出する。
【００５９】
次いで、上記ステップＳＡ２で算出されたＰＭ堆積量Ｍの値が、予め定められた第１の閾値Ｍｅ以下であるか否かが判定される（ステップＳＡ３）。なお、ここでの閾値Ｍｅは、後述するステップＳＡ６のフィルタ再生処理（ＤＰＦ２２に堆積しているＰＭを燃焼させる処理）を終了するか否かを判定するための閾値である。
【００６０】
上記ステップＳＡ３でＹＥＳと判定されてＰＭ堆積量Ｍ≦Ｍｅであることが確認された場合には、フィルタ再生実行フラグＦに「０」が入力される（ステップＳＡ８）。なお、フィルタ再生実行フラグＦとは、後述するフィルタ再生処理（ＳＡ６）の実行の有無を表すものであり、Ｆ＝０がフィルタ再生処理の停止を、Ｆ＝１がフィルタ再生処理の実行をそれぞれ表している。したがって、上記ステップＳＡ８でフラグＦに「０」が入力された後は、フィルタ再生処理は実行されない（ステップＳＡ９）。
【００６１】
一方、上記ステップＳＡ４でＮＯと判定されてＰＭ堆積量Ｍ＞Ｍｅであることが確認された場合には、上記ステップＳＡ２で算出されたＰＭ堆積量Ｍの値が、予め定められた第２の閾値Ｍｓよりも大きいか否かが判定される（ステップＳＡ４）。具体的に、ここで用いられる第２の閾値Ｍｓは、後述するフィルタ再生処理（ＳＡ６）を開始するか否かを判定するためのものであり、上記ステップＳＡ３で用いられる第１の閾値Ｍｅよりも大きい値に設定される。
【００６２】
上記ステップＳＡ４でＹＥＳと判定されてＰＭ堆積量Ｍ＞Ｍｓであることが確認された場合、つまり、ＰＭ堆積量Ｍが第１の閾値Ｍｅを上回り、かつこれよりも大きい第２の閾値Ｍｓをも上回ることが確認された場合には、上記フィルタ再生実行フラグＦに「１」が入力され（ステップＳＡ５）、その後、ＤＰＦ２２に堆積していたＰＭを燃焼させるフィルタ再生処理が実行される（ステップＳＡ６）。
【００６３】
具体的に、上記ステップＳＡ６では、ＤＰＦ２２に堆積していたＰＭを燃焼させるために、エンジンの膨張行程でインジェクタ１０から燃料を噴射させる制御（いわゆるポスト噴射を行わせる制御）が上記インジェクタ制御手段５５により実行されるとともに、ＥＧＲ弁１７を閉じて排気ガスの還流を停止させる制御が上記ＥＧＲ制御手段５４により実行される。
【００６４】
すなわち、上記ステップＳＡ６では、エンジンの圧縮上死点付近でインジェクタ１０から燃料を噴射させる通常の燃料噴射に加えて、エンジンの膨張行程でインジェクタ１０から燃料を噴射させるポスト噴射が実行されることにより、ポスト噴射された燃料の多くが燃え残り、排気ガス中に燃料の未燃成分が多く含まれることになる。すると、この燃料の未燃成分が上記排気通路２０上の酸化触媒２１で酸化反応することにより、排気ガスの温度が上昇し、高温化した排気ガスが下流側のＤＰＦ２２に流入する。そして、このように高温化した排気ガスと上記ＤＰＦ２２中の触媒（ＰＭ酸化触媒層）との作用により、ＤＰＦ１３に堆積していたＰＭが酸化反応（燃焼）を起こして焼失する。
【００６５】
一方、上記のようなポスト噴射によりＰＭを燃焼させる制御に併せて、ＥＧＲ制御手段５４により排気ガスの還流が停止されるのは、エンジンの燃焼安定性の確保等を企図してのものである。すなわち、ポスト噴射の実行中であるにもかかわらず排気ガスの還流が継続して行われると、排気ガス中に含まれる燃料の未燃成分（主に未燃ＨＣ）が再び燃焼室４に流入してしまい、燃焼安定性が損なわれるとともに、燃料の未燃成分がＥＧＲクーラ１８に付着して目詰まりを起こす等のおそれがあるため、ポスト噴射の実行中はＥＧＲ弁１７を閉じて排気ガスの還流を停止させることにより、燃焼安定性の悪化やＥＧＲクーラ１８の目詰まり等を防止するようにしている。
【００６６】
上記のようにしてＤＰＦ２２の再生処理が開始されると、まもなくしてＰＭ堆積量Ｍが低下して上記第２の閾値Ｍｓ以下になるため、上記ステップＳＡ４での判定結果がＮＯとなる。すると、次のステップＳＡ７でフィルタ再生実行フラグＦ＝１であるか否かが判定され、ここでＹＥＳと判定されればフィルタ再生処理が継続される一方（ステップＳＡ６）、ＮＯと判定されてＦ＝０であることが確認された場合には、フィルタ再生処理が停止される（ステップＳＡ９）。
【００６７】
すなわち、上記ステップＳＡ７で判定されるフィルタ再生実行フラグＦは、上記ステップＳＡ３でＹＥＳと判定されてＳＡ８でＦ＝０とされるまで「１」のままなので、上記ステップＳＡ３での判定結果がＹＥＳとならない限り（つまりＰＭ堆積量Ｍ≦Ｍｅとならない限り）、上記ステップＳＡ７ではＹＥＳと判定され続け、その間はフィルタ再生処理（ＳＡ６）が継続的に実行されることになる。そして、フィルタ再生処理がある程度継続されることにより、ＰＭ堆積量Ｍが第１の閾値Ｍｅ以下まで低下した時点で、上記ステップＳＡ７での判定結果が初めてＮＯとなり、フィルタ再生処理が停止される（ＳＡ９）。
【００６８】
次に、尿素水の噴射に関する制御動作を図５のフローチャートに基づき説明する。なお、この図５の制御フローは、図４に示した制御フローと並行して実行される。
【００６９】
図５のフローチャートがスタートすると、まず、エンジン回転速度センサ３９、アクセル開度センサ４５、第３温度センサ４２、およびＮＯｘ濃度センサ４４から、これら各センサの検出値として、エンジン回転速度Ｎｅ、アクセル開度θ、ＮＯｘ浄化触媒２３の温度Ｔｎ、およびＮＯｘ浄化触媒２３の下流側のＮＯｘ濃度Ｄｎｒをそれぞれ読み込む制御が実行される（ステップＳＢ１）。
【００７０】
次いで、上記ステップＳＢ１で取得されたエンジン回転速度Ｎｅおよびアクセル開度θに基づいて、エンジンの要求トルクＴｅを算出する制御が実行され（ステップＳＢ２）、ここで算出された要求トルクＴｅと、上記ステップＳＢ１で取得されたエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて、ＮＯｘ浄化触媒２３の上流側のＮＯｘ濃度（つまりエンジンの燃焼室４から排出された生のＮＯｘ濃度の値）Ｄｎｆを算出する制御が実行される（ステップＳＢ３）。
【００７１】
なお、上記ＮＯｘ浄化触媒２３の上流側のＮＯｘ濃度Ｄｎｆは、下流側のＮＯｘ濃度Ｄｎｒと同様、ＮＯｘ濃度センサを用いて検出することも当然に可能であるが、燃焼室４から排出された生のＮＯｘ濃度Ｄｎｆは、エンジンの運転状態に基づき比較的正確に推定することができるため、ここでは計算により上記ＮＯｘ濃度Ｄｎｆを求めるようにしている。
【００７２】
次いで、上記ステップＳＢ１で取得されたＮＯｘ浄化触媒２３の温度Ｔｎおよびその下流側のＮＯｘ濃度Ｄｎｒと、上記ステップＳＢ３で算出された上流側のＮＯｘ濃度Ｄｎｆとに基づいて、上記ＮＯｘ浄化触媒２３でのＮＯｘの還元のために上記尿素水噴射弁２５から噴射すべき尿素水の噴射量として、第１目標噴射量Ｑ１を算出する制御が、上記目標噴射量算出手段５２により実行される（ステップＳＢ４）。
【００７３】
すなわち、上記目標噴射量算出手段５２は、ＮＯｘ浄化触媒２３の上下流のＮＯｘ濃度Ｄｎｆ，Ｄｎｒに基づいて、上記ＮＯｘ浄化触媒２３におけるＮＯｘの浄化率を求め、この浄化率からＮＯｘの還元のために消費されたアンモニアの量（アンモニア消費量）を算出するとともに、上記ＮＯｘ浄化触媒２３の温度Ｔｎに基づいて、ＮＯｘ浄化触媒２３で吸着可能なアンモニアの量（アンモニア吸着量）を算出する。そして、これら算出されたアンモニア消費量およびアンモニア吸着量に基づいて、上記ＮＯｘ浄化触媒２３に供給（補給）すべき尿素水の量を推定し、その推定値を上記第１目標噴射量Ｑ１として算出する。
【００７４】
このようにして第１目標噴射量Ｑ１が算出されると、続いて、上記尿素水噴射弁２５が高温状態（熱害対策が必要な状態）にあるか否かを判定する制御が、上記温度判定手段５３により実行される（ステップＳＢ５）。具体的には、上記ステップＳＢ１で取得されたＮＯｘ浄化触媒２３の温度Ｔｎが所定の閾値Ｔｎ０以上である場合に、その上流側に配置された上記尿素水噴射弁２５が高温状態にあると判定される。
【００７５】
上記ステップＳＢ５でＹＥＳと判定されて尿素水噴射弁２５が高温状態にあることが確認された場合には、上記尿素水噴射弁２５からの噴射量の目標値として、上述した第１目標噴射量Ｑ１とは算出基準の異なる第２目標噴射量Ｑ２を算出する制御が、上記目標噴射量算出手段５２により実行される（ステップＳＢ６）。この第２目標噴射量Ｑ２は、尿素水噴射弁２５の熱害の抑制を目的としたものであり、上記ＮＯｘ浄化触媒２３の温度Ｔｎを基準として算出される。
【００７６】
具体的には、図６に示すように、上記ＮＯｘ浄化触媒２３の温度Ｔｎが閾値Ｔｎ０を大きく上回るほど、上記第２目標噴射量Ｑ２が大きい値として算出される。すなわち、上記ＮＯｘ浄化触媒２３の温度ＴｎがＴｎ０以上の高温に達し、その下流側に位置する尿素水噴射弁２５の熱害が懸念されるような状態で、その温度に比例した多量の尿素水を尿素水噴射弁２５から噴射させれば、尿素水の噴射自体による冷却作用で尿素水噴射弁２５の温度が低下し、それによって尿素水噴射弁２５の熱害が抑制されることが期待される。そこで、尿素水噴射弁２５の熱害の抑制を目的とした上記第２目標噴射量Ｑ２は、尿素水噴射弁２５に関連する上記温度Ｔｎが高いほど大きい値に設定される。
【００７７】
上記のようにして第２目標噴射量Ｑ２の算出が完了すると、続いて、この算出された第２目標噴射量Ｑ２が、上記ステップＳＢ４で算出された第１目標噴射量Ｑ１よりも大きいか否かが判定される（ステップＳＢ７）。なお、尿素水噴射弁２５が高温状態にあるときは、多くのケースで、熱害の抑制を目的とした上記第２目標噴射量Ｑ２の方が、上記ＮＯｘ浄化触媒２３でのアンモニア消費量等を基準とした上記第１目標噴射量Ｑ１（つまりＮＯｘを還元するために必要十分な尿素水の噴射量）よりも大きくなり、上記ステップＳＢ７ではＹＥＳと判定されると考えられる。ただし、エンジンの運転状態によっては、ＮＯｘ浄化触媒２３でのアンモニア消費量がかなり多くなるため、このような場合には、上記第２目標噴射量Ｑ２よりも第１目標噴射量Ｑ１の方が大きくなる可能性があり、このときの上記ステップＳＢ７での判定結果はＮＯとなる。
【００７８】
上記ステップＳＢ７でＹＥＳと判定されて第２目標噴射量Ｑ２＞第１目標噴射量Ｑ１であることが確認された場合には、図４のステップＳＡ６で述べたフィルタ再生処理（ＤＰＦ２２に堆積したＰＭを燃焼させる処理）が実行中であるか否かが判定される（ステップＳＢ８）。具体的には、図４に示したフィルタ再生実行フラグＦ＝１であるときに、フィルタ再生処理が実行中であると判定される。
【００７９】
上記ステップＳＢ８でＮＯと判定されてフィルタ再生処理が実行されていないことが確認された場合には、上記第２目標噴射量Ｑ２と第１目標噴射量Ｑ１との差（Ｑ２−Ｑ１）に基づいて、ＮＯｘ浄化触媒２３の上流側のＮＯｘ濃度Ｄｎｆを増大方向に調整する制御が実行される（ステップＳＢ９）。具体的に、このステップＳＢ９では、図７に示すように、上記第１および第２の目標噴射量の差（Ｑ２−Ｑ１）が大きいほど、上記ＮＯｘ濃度Ｄｎｆの増大幅が大きく設定されるようになっている。
【００８０】
上記ＮＯｘ濃度Ｄｎｆの増大制御は、ＥＧＲ制御手段５４およびインジェクタ制御手段５５の少なくとも一方により実行される。例えば、ＥＧＲ制御手段５４は、ＮＯｘ濃度Ｄｎｆを増大させる必要のない通常時よりもＥＧＲ弁１７の開度を低開度（全閉含む）に設定することにより、エンジンの吸気系に還流される排気ガスの量（ＥＧＲ量）を低減し、これによって上記ＮＯｘ濃度Ｄｎｆを増大させる。すなわち、ＥＧＲ制御手段５４によりＥＧＲ量が低減されると、吸気中の酸素濃度が高くなるため、燃焼のピーク温度が高まってより多くのＮＯｘが生成され、燃焼室４から排出される上記ＮＯｘ濃度Ｄｎｆが増大する。
【００８１】
また、インジェクタ制御手段５５は、インジェクタ１０から燃焼室４に噴射される燃料の噴射時期をＮＯｘの生成を促進する方向に変更することにより、燃焼室４から排出される上記ＮＯｘ濃度Ｄｎｆを増大させる。例えば、ディーゼルエンジンでは、一般に、インジェクタ１０から噴射される燃料の噴射時期を、最も燃焼が起き易い時期よりも遅角側にずらして燃焼を緩慢化することにより、燃焼のピーク温度を抑えてＮＯｘを低減するようにしている。そこで、このようにＮＯｘ低減のために遅角側に設定された燃料の噴射時期を進角側に戻すようにすれば、ＮＯｘの生成を促進して上記ＮＯｘ濃度Ｄｎｆを高めることができる。
【００８２】
上記ＥＧＲ制御手段５４によるＮＯｘ濃度Ｄｎｆの増大制御と、上記インジェクタ制御手段５５によるＮＯｘ濃度Ｄｎｆの増大制御とは、必要なＮＯｘ濃度Ｄｎｆの増大幅やエンジンの運転状態に応じて適宜使い分けられる。例えば、図３に示したように、エンジンの高回転または高負荷域では、そもそもＥＧＲ制御手段５４による排気ガスの還流が行われないため（ＥＧＲ率＝０）、上記ＥＧＲ制御手段５４によりＮＯｘ濃度Ｄｎｆを増大させることは不可能である。そこで、このような場合には、インジェクタ制御手段５５の制御に基づく燃料噴射時期の変更によって上記ＮＯｘ濃度Ｄｎｆを増大させればよい。一方、エンジンの高回転または高負荷域以外の運転領域では、ＥＧＲ制御手段５４の制御に基づくＥＧＲ量の低減により、上記ＮＯｘ濃度Ｄｎｆを増大させることが可能である。
【００８３】
また、上記第２目標噴射量Ｑ２と第１目標噴射量Ｑ１との差（Ｑ２−Ｑ１）が大きく、これに応じてＮＯｘ濃度Ｄｎｆを大幅に増大させる必要がある場合には、上記ＥＧＲ制御手段５４によるＥＧＲ量の低減と、上記インジェクタ制御手段５５による燃料噴射時期の変更とを同時に実行することも考えられる。
【００８４】
以上のことから、当実施形態では、エンジンの燃焼室４から排出されるＮＯｘ濃度Ｄｎｆを調整するＮＯｘ濃度制御手段が、エンジンの吸気系に還流される排気ガスの量を制御するＥＧＲ制御手段５４と、エンジンの燃焼室４への燃料の噴射時期を制御するインジェクタ制御手段５５とにより構成されている。
【００８５】
上記のようにしてＮＯｘ濃度Ｄｎｆを増大させる制御が終了すると、続いて、上記ステップＳＢ６で算出された第２目標噴射量Ｑ２に一致する量の尿素水を尿素水噴射弁２５から噴射させる制御が、上記噴射弁制御手段５１により実行される（ステップＳＢ１０）。すなわち、ここでは第２目標噴射量Ｑ２＞第１目標噴射量Ｑ１であるため、より値の大きい方の第２目標噴射量Ｑ２が、尿素水噴射弁２５からの尿素水の噴射量として採用される。
【００８６】
一方、上記ステップＳＢ８でＹＥＳと判定されてフィルタ再生処理中であることが確認された場合には、ＮＯｘ濃度Ｄｎｆを増大させる上記ステップＳＢ９の制御が省略されて直接ステップＳＢ１０に移行し、上記第２目標噴射量Ｑ２での尿素水の噴射が行われる。すなわち、図４のフローチャートで説明したように、フィルタ再生処理中は吸気系への排気ガスの還流が停止されることから、上記ステップＳＢ９のようなＮＯｘ濃度の増大制御を行わなくても、燃焼室４から排出されるＮＯｘ濃度Ｄｎｆの値は元々高い。そこで、フィルタの再生処理中は、ＮＯｘ濃度Ｄｎｆの増大制御（ステップＳＢ９）が省略され、直ちに尿素水の噴射（ステップＳＢ１０）が行われる。
【００８７】
次に、上記ステップＳＢ７でＮＯと判定された場合、つまり、第２目標噴射量Ｑ２が第１目標噴射量Ｑ１以下（Ｑ２≦Ｑ１）である場合に行われる制御動作について説明する。この場合は、まず、上記ステップＳＢ８と同様に、フィルタ再生処理が実行中であるか否かが判定される（ステップＳＢ１１）。
【００８８】
上記ステップＳＢ１１でＮＯと判定されてフィルタ再生処理が実行されていないことが確認された場合には、通常のＥＧＲ制御が実行される（ステップＳＢ１２）。すなわち、図３に示すようなＥＧＲ率の設定マップに基づき、ＥＧＲ弁１７の開度を調整して所望量の排気ガスを吸気系に還流させる制御が、上記ＥＧＲ制御手段５４により実行される。
【００８９】
次いで、上記ステップＳＢ４で算出された第１目標噴射量Ｑ１に一致する量の尿素水を尿素水噴射弁２５から噴射させる制御が、上記噴射弁制御手段５１により実行される（ステップＳＢ１３）。すなわち、ここでは第１目標噴射量Ｑ１≧第２目標噴射量Ｑ２であるため、より値の大きい方の第１目標噴射量Ｑ１が、尿素水噴射弁２５からの尿素水の噴射量として採用される。
【００９０】
一方、上記ステップＳＢ１１でＹＥＳと判定されてフィルタ再生処理中であることが確認された場合には、排気ガスの還流は行われないため、上記ステップＳＢ１２でのＥＧＲ制御が省略されて直接ステップＳＢ１３に移行し、上記第１目標噴射量Ｑ１での尿素水の噴射が行われる。
【００９１】
また、上記ステップＳＢ５でＮＯと判定された場合、つまり、ＮＯｘ浄化触媒２３の温度Ｔｎが閾値Ｔｎ０より小さく（Ｔｎ＜Ｔｎ０）、尿素水噴射弁２５が高温状態にないことが確認された場合にも、上記ステップＳＢ１１〜ＳＢ１３と同様の制御が実行される。すなわち、尿素水噴射弁２５が高温状態にない場合には、尿素水噴射弁２５の熱害を考慮する必要がないため、ＮＯｘの還元のために必要十分な尿素水を噴射すればよく、そのための噴射量として、第１目標噴射量Ｑ１分の尿素水が尿素水噴射弁２５から噴射される。
【００９２】
以上説明したように、当実施形態のエンジンの排気浄化装置は、エンジンの排気通路２０上に設けられた選択還元型のＮＯｘ浄化触媒２３と、このＮＯｘ浄化触媒２３よりも上流側の排気通路２０内に尿素水を噴射する尿素水噴射弁２５と、この尿素水噴射弁２５からの尿素水の噴射量を制御する噴射弁制御手段５１と、上記尿素水噴射弁２５に関連して検出された温度（ここではＮＯｘ浄化触媒２３の温度Ｔｎ）に基づいて、熱害対策が必要な高温状態に上記尿素水噴射弁２５があるか否かを判定する温度判定手段５３と、上記尿素水噴射弁２５からの噴射量の目標値として、上記ＮＯｘ浄化触媒２３でＮＯｘを還元するために必要な第１目標噴射量Ｑ１を算出するとともに、上記尿素水噴射弁２５の熱害の抑制を目的とした第２目標噴射量Ｑ２を算出する目標噴射量算出手段５２とを備えている。そして、当実施形態では、上記温度判定手段５３により尿素水噴射弁２５が高温状態にあることが確認されると（ステップＳＢ５でＹＥＳ）、上記噴射弁制御手段５１が、上記第１および第２の目標噴射量Ｑ１，Ｑ２のうち多い方の噴射量で上記尿素水噴射弁から尿素水を噴射させるように構成されている（ステップＳＢ１０またはＳＢ１３）。このような構成によれば、より簡単な構成で尿素水噴射弁２５の熱害を抑制できるという利点がある。
【００９３】
すなわち、上記実施形態では、尿素水噴射弁２５が高温状態にあるときに、その熱害の抑制を目的とした第２目標噴射量Ｑ２で尿素水噴射弁２５から尿素水を噴射させることにより、比較的多量の尿素水を噴射させてその冷却作用により尿素水噴射弁２５を十分に冷却することができ、この尿素水噴射弁２５の作動性が熱害により悪化するのを効果的に防止することができる。また、エンジンの運転状態等によっては、熱害対策用の上記第２目標噴射量Ｑ２よりも、ＮＯｘを還元するために本来必要な第１目標噴射量Ｑ１の方が大きく算出されることも想定されるが、このような場合でも、上記構成によれば、第１および第２の目標噴射量Ｑ１，Ｑ２のうち多い方の噴射量が採用されるようになっているため、エンジンの運転状態等にかかわらず常に尿素水噴射弁２５からの噴射量が多く確保され、その噴射によって尿素水噴射弁２５を十分に冷却することができる。しかも、尿素水噴射弁２５からの噴射量を制御することによりその冷却を図るようにした上記構成によれば、尿素水噴射弁２５を冷却するために専用の冷却システム等を設けることが不要となり、より簡単な構成で尿素水噴射弁２５の熱害を抑制できるという利点がある。
【００９４】
特に、上記実施形態では、図６に示したように、上記尿素水噴射弁２５に関連して検出された上記ＮＯｘ浄化触媒２３の温度Ｔｎが高いほど、熱害対策用の上記第２目標噴射量Ｑ２が大きい値として算出されるようになっているため、尿素水噴射弁２５の温度が高く熱害対策の要求レベルが高いときほど多量の尿素水を噴射させることにより、要求レベルに応じた適正な冷却作用を発揮させて尿素水噴射弁２５の熱害を確実に抑制できるという利点がある。
【００９５】
また、上記実施形態では、温度判定手段５３により尿素水噴射弁２５が高温状態にあることが確認され、かつ、目標噴射量算出手段５２により算出された上記第２目標噴射量Ｑ２が第１目標噴射量Ｑ１よりも大きい場合（つまりステップＳＢ５，ＳＢ７でともにＹＥＳの場合）に、ＥＧＲ制御手段５４およびインジェクタ制御手段５５からなるＮＯｘ濃度調整手段により、エンジンの燃焼室４から排出されるＮＯｘ濃度Ｄｎｆが増大方向に調整されるようになっている（ステップＳＢ９）。このような構成によれば、熱害対策用の上記第２目標噴射量Ｑ２に基づき比較的多量の尿素水が排気通路２０内に噴射された場合でも、これに合わせて排気ガス中のＮＯｘ濃度Ｄｎｆが高められることにより、還元反応に利用されないまま外部に排出されるアンモニアの量を効果的に抑制できるという利点がある。
【００９６】
すなわち、熱害対策用の上記第２目標噴射量Ｑ２に基づいて、ＮＯｘの還元のために本来必要な量（第１目標噴射量Ｑ１）よりも多くの尿素水が尿素水噴射弁２５から噴射されると、還元反応に利用されなかった多くのアンモニアがそのまま外部に排出されてしまうおそれがあるが（アンモニアスリップ）、上記第２目標噴射量Ｑ２で尿素水を噴射する際にＮＯｘ濃度Ｄｎｆを高めに調整するようにした上記構成によれば、増大された尿素水の噴射量と上記ＮＯｘ濃度Ｄｎｆの値とを適正にバランスさせることにより、噴射された尿素水を利用してＮＯｘを十分に還元しつつ、上記のようなアンモニアの外部排出を効果的に抑制できるという利点がある。
【００９７】
特に、上記実施形態では、図７に示したように、上記第２目標噴射量Ｑ２と第１目標噴射量Ｑ１との差（Ｑ２−Ｑ１）が大きいほど、上記ＮＯｘ濃度Ｄｎｆの増大幅が大きくなるように構成されているため、熱害対策のために余分に噴射される尿素水の量が多いほど上記ＮＯｘ濃度Ｄｎｆを高めることができ、尿素水の多量噴射によって尿素水噴射弁２５の十分な冷却を図りながら、外部に排出されるアンモニアの量を効果的に抑制できるという利点がある。
【００９８】
また、上記実施形態に示したように、エンジンの吸気系に還流される排気ガスの量をＥＧＲ制御手段５４により低減し、これによって上記ＮＯｘ濃度Ｄｎｆを増大方向に調整するようにした場合には、排気ガスの還流量の低減に応じて燃焼のピーク温度を高めることにより、必要時に適正にＮＯｘ濃度Ｄｎｆを高められるという利点がある。
【００９９】
また、上記実施形態に示したように、インジェクタ１０からエンジンの燃焼室４に噴射される燃料の噴射時期を制御するインジェクタ制御手段５５により、上記燃料の噴射時期をＮＯｘの生成を促進する方向に変更し、これによって上記ＮＯｘ濃度Ｄｎｆを増大方向に調整するようにした場合には、燃料噴射時期の変更に応じてＮＯｘの生成を促進することにより、必要時に適正にＮＯｘ濃度Ｄｎｆを高められるという利点がある。
【０１００】
なお、上記実施形態では、エンジンの燃焼室４から排出されるＮＯｘ濃度Ｄｎｆを増大方向に調整するＮＯｘ濃度調整手段として、排気ガスの還流量を制御するＥＧＲ制御手段５４と、燃料の噴射時期を制御するインジェクタ制御手段５５とを、運転の運転状態等に応じて適宜使い分けるようにしたが、可能な場合には、上記両手段５４，５５のうちのいずれか一方のみを用いてＮＯｘ濃度Ｄｎｆを増大方向に調整するようにしてもよい。
【０１０１】
また、上記実施形態では、尿素水噴射弁２５に関連する温度として、その下流側に配置されたＮＯｘ浄化触媒２３の温度Ｔｎを第３温度センサ４２により検出し、この第３温度センサ４２の検出温度Ｔｎの大小に基づいて、上記尿素水噴射弁２５の熱害対策の要否を判定するようにしたが、上記尿素水噴射弁２５の温度を直接検出し、その温度を熱害対策の要否の判定基準として用いることも当然に可能である。しかしながら、このようにすると、尿素水噴射弁２５の温度を直接検出するために専用の温度センサが必要となり、部品コストが増大する等の問題が生じる。これに対し、上記実施形態のように、尿素水の噴射量等を決定するために元々検出が必要な上記ＮＯｘ浄化触媒２３の温度Ｔｎを判定基準として用いた場合には、温度センサを増設する必要がないため、より低コストな構成で上記尿素水噴射弁２５の温度状態を判定できるという利点がある。
【符号の説明】
【０１０２】
４  燃焼室
１０  インジェクタ
２０  排気通路
２３  ＮＯｘ浄化触媒
２５  尿素水噴射弁
５１  噴射弁制御手段
５２  目標噴射量算出手段
５３  温度判定手段
５４  ＥＧＲ制御手段
５５  インジェクタ制御手段
Ｔｎ  温度（所定温度）
Ｑ１  第１目標噴射量
Ｑ２  第２目標噴射量
Ｄｎｆ  ＮＯｘ濃度
【図１】
2010223041.tif 000003
【図２】
2010223041.tif 000004
【図３】
2010223041.tif 000005
【図４】
2010223041.tif 000006
【図５】
2010223041.tif 000007
【図６】
2010223041.tif 000008
【図７】
2010223041.tif 000009