(57)【要約】      （修正有）【課題】ＤＰＦ内にＰＭの過度な堆積を招くことなく、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ再生制御やＳＯｘ再生制御を良好に行う。【解決手段】機関１の排気通路１０中に、流入する排気中のＰＭを捕集するＤＰＦ１４と、排気空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気空燃比がリッチのときにトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒１３と、を設ける。ＤＰＦ１４に堆積するＰＭ堆積量を検出し、ＮＯｘトラップ触媒１３のＮＯｘ再生制御やＳＯｘ再生制御では、ＰＭ堆積量に応じて目標空気過剰率を調整する。【選択図】図１
2010106736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の排気通路中に配設され、流入する排気中のＰＭを捕集するＤＰＦと、
上記ＤＰＦに堆積するＰＭ堆積量を検出するＰＭ堆積量検出手段と、
上記排気通路中に配設され、排気空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気空燃比がリッチのときにトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒と、
上記ＮＯｘトラップ触媒の再生制御を行うＮＯｘトラップ触媒再生手段と、を有し、
このＮＯｘトラップ触媒再生手段は、上記ＰＭ堆積量に応じて、上記ＮＯｘトラップ触媒の再生制御における目標空気過剰率を調整することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
上記ＮＯｘトラップ触媒に堆積するＮＯｘ堆積量を検出するＮＯｘ堆積量検出手段を有し、
上記ＮＯｘトラップ触媒再生手段が、上記ＮＯｘ堆積量に応じて、ＮＯｘトラップ触媒に堆積したＮＯｘを浄化するＮＯｘ再生手段を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
上記ＮＯｘ再生手段が、
空気過剰率を上記ＮＯｘトラップ触媒からＮＯｘが脱離する脱離範囲中の第１の目標空気過剰率まで下げてリッチ化する第１のリッチ化手段と、
この第１のリッチ化後に、上記第１のリッチ化手段によって脱離されたＮＯｘの還元を行うために、空気過剰率を上記第１の目標空気過剰率よりも低い第２の目標空気過剰率へリッチ化する第２のリッチ化手段と、を有し、
かつ、上記ＰＭ堆積量に応じて、上記第１の目標空気過剰率と第２の目標空気過剰率との偏差を変更することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記ＮＯｘ再生手段が、上記ＰＭ堆積量が多くなるほど、上記第１の目標空気過剰率を増加するとともに、第２のリッチ化の運転時間の延長又は第２の目標空気過剰率の減少の少なくとも一方を行うことを特徴する請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
上記第２のリッチ化手段が、膨張行程または排気行程において噴射され、トルク発生に寄与しない後噴射を行うものであり、
上記偏差が所定値よりも大きい場合、上記後噴射を緩やかに行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
上記第２のリッチ化手段が、膨張行程または排気行程において噴射され、トルク発生に寄与しない後噴射を行うものであり、
上記第２のリッチ化によるリッチ度合いが所定のオイル希釈限界を超える場合には、後噴射の噴射回数を増加することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
オイル希釈量に相当するパラメータを推定するオイル希釈推定手段を備え、
上記ＮＯｘトラップ触媒再生手段が、ＮＯｘトラップ触媒に堆積したＳＯｘを浄化するＳＯｘ再生手段を有し、
上記ＳＯｘ再生手段は、上記ＰＭ堆積量と、上記オイル希釈量に相当するパラメータと、に基づいて、ＳＯｘ再生制御における空燃比制御を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
上記ＳＯｘ再生手段が、膨張行程または排気行程において噴射され、トルク発生に寄与しない後噴射を行う手法を含んでおり、かつ、上記ＰＭ堆積量と、上記オイル希釈量に相当するパラメータと、に基づいて、上記後噴射を行うか否かを判断することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
上記ＳＯｘ再生手段は、膨張行程または排気行程において噴射され、トルク発生に寄与しない後噴射を行う手法を含んでおり、
かつ、上記ＰＭ堆積量が多いときには、後噴射量の増量と後噴射間隔の拡大との少なくとも一方を行い、上記オイル希釈量に相当するパラメータが大きい場合には、後噴射量の減量と後噴射間隔の短縮の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項７又は８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化装置として、機関の排気通路中に、排気中のＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ；粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ；ディーゼルパティキュレートフィルタ）を備え、ＤＰＦに堆積したＰＭの浄化（ＤＰＦ再生）を所定の時期に行う技術が例えば特許文献１に記載されている。このようなＤＰＦにおいて、例えば低速走行時のようにＤＰＦ再生が不可能な走行条件が続き、ＰＭ堆積量が過大となった場合、その後ＤＰＦ再生が可能となったときに高温でＤＰＦ再生を開始すると、大量のＰＭが一時に燃焼してＤＰＦが過熱によって熱劣化する可能性がある。そこで、上記のＤＰＦの過熱を防止するために、ＤＰＦのＰＭ堆積量が多くなった場合には、ＰＭが緩やかに反応する温度にＤＰＦを加熱する運転条件に変更するようにして、ＤＰＦが過熱を起こさない温度で緩やかにＤＰＦの再生処理を行う技術が知られている。
【特許文献１】特開２００６−１８３５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ＤＰＦの他に、排気空燃比がリーンのとき流入する排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）をトラップし、排気空燃比がリッチのときトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒（ＮＯｘ吸収剤）を排気通路中に設け、ＮＯｘトラップ触媒に堆積したＮＯｘの浄化、すなわちＮＯｘ再生を所定の時期に行う技術も知られている。このＮＯｘトラップ触媒は、排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘを吸収する他に、排気中のＳＯｘ（硫黄硫化物）も吸収する。そして、ＳＯｘ堆積量が増加するとＮＯｘ吸収効率が低下するため、ＳＯｘ堆積量が所定量を超えるときには、堆積したＳＯｘの浄化（ＳＯｘ再生、Ｓ被毒解除とも呼ぶ）を行う必要がある。
【０００４】
一般に、上記のＮＯｘ再生およびＳＯｘ再生は、排気空燃比をリッチに制御することにより行われるので、再生中には機関からのＰＭ排出量が増加し、ＤＰＦへのＰＭ堆積量が通常運転状態よりも早く増加することになる。また、ＤＰＦ再生とＮＯｘ再生とＳＯｘ再生とは、それぞれ再生の開始、終了の条件が独立しているので、場合によってはこれらの再生時期が重なる場合もある。
【０００５】
したがって、例えば、ＤＰＦ再生を実行できず、またはＤＰＦ再生を開始したものの運転条件の変化等により十分に再生を行う前に再生を終了し、ＤＰＦ内に多量のＰＭが堆積している状態で、ＮＯｘ再生またはＳＯｘ再生のために排気空燃比を単にリッチ化すると、ＤＰＦ内のＰＭ堆積量がＤＰＦの捕集能力を超えてしまい、排気抵抗の悪化を招いたり、場合によって走行不能となる可能性がある。あるいは、ＰＭ堆積量の増加によりＰＭ捕集限界が早まり、ＤＰＦ再生頻度が増加して、燃費の悪化や、シリンダ壁面に付着した燃料がピストンの往復動作に伴って下方のオイルパン側へそぎ落とされてエンジンオイルに混入し、エンジンオイルを希釈させるオイル希釈量の増加を招く可能性がある。
【０００６】
上記の特許文献１では、ＰＭ堆積量が所定量以上でリッチ制御を禁止しているものの、単に禁止するだけでは、ＮＯｘ再生やＳＯｘ再生を良好に行うことができなくなるなど、性能の低下を避けられない。
【０００７】
そこで、本発明は、性能の低下を招くことなく、またＤＰＦ内にＰＭが多量に堆積することを抑制しつつ、ＮＯｘ再生やＳＯｘ再生などのＮＯｘトラップ触媒の再生制御を良好に行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
機関の排気通路中に配設され、流入する排気中のＰＭを捕集するＤＰＦと、上記ＤＰＦに堆積するＰＭ堆積量を検出するＰＭ堆積量検出手段と、上記排気通路中に配設され、排気空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気空燃比がリッチのときにトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒と、上記ＮＯｘトラップ触媒の再生制御を行うＮＯｘトラップ触媒再生手段と、を有する。そして、このＮＯｘトラップ触媒再生手段は、上記ＰＭ堆積量に応じて、上記ＮＯｘトラップ触媒の再生制御における目標空気過剰率を調整する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＰＭ堆積量に応じてＮＯｘトラップ触媒の再生制御における目標空気過剰率を調整することによって、ＰＭ堆積量の過度な堆積を招くことなく、ＮＯｘトラップ触媒の再生制御を良好に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る内燃機関（ここではディーゼルエンジン）の排気浄化装置の一例が適用されたシステム図である。ディーゼルエンジン１の吸気通路２には可変ノズル型のターボチャージャ３の吸気コンプレッサが備えられ、吸入空気は吸気コンプレッサによって過給され、インタークーラ４で冷却され、吸気絞り弁５を通過した後、コレクタ６を経て、各気筒の燃焼室内へ流入する。燃料は、コモンレール式燃料噴射装置により、すなわち、高圧燃料ポンプ７により高圧化されてコモンレール８に送られ、各気筒の燃料噴射弁９から燃焼室内へ直接噴射される。燃焼室内に流入した空気と噴射された燃料はここで圧縮着火により燃焼し、排気は排気通路１０へ流出する。
【００１１】
排気通路１０へ流出した排気の一部は、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ通路１１によりＥＧＲ弁１２を介して吸気側へ還流される。排気の残りは、可変ノズル型のターボチャージャ３の排気タービンを通り、これを駆動する。ここで、排気通路１０の排気タービン下流には、排気浄化のため、排気空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気空燃比がリッチのときトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒１３を配置してある。また、このＮＯｘトラップ触媒１３には、酸化触媒（貴金属）を担持させて、流入する排気成分（ＨＣ、ＣＯ）を酸化する機能を持たせてある。
【００１２】
更に、このＮＯｘトラップ触媒１３の下流には、排気中のＰＭを捕集するＤＰＦ１４を配置してある。また、このＤＰＦ１４にも、酸化触媒（貴金属）を担持させて、流入する排気成分（ＨＣ、ＣＯ）を酸化する機能を持たせてある。尚、ＮＯｘトラップ触媒１３とＤＰＦ１４とは、逆に配置してもよいし、ＤＰＦにＮＯｘトラップ触媒を担持させて一体に構成してもよい。
【００１３】
コントロールユニット２０には、エンジン１の制御のため、エンジン回転速度Ｎｅ検出用の回転速度センサ２１、アクセル開度ＡＰＯ検出用のアクセル開度センサ２２から、信号が入力されている。また、ＮＯｘトラップ触媒１３の温度（触媒温度）を検出する触媒温度センサ２３、排気通路１０のＤＰＦ１４入口側にて排気圧力を検出する排気圧力センサ２４、ＤＰＦ１４の温度（ＤＰＦ温度）を検出するＤＰＦ温度センサ２５、更に排気通路１０のＤＰＦ１４出口側にて排気空燃比（以下、排気λといい、数値としては空気過剰率で表す）を検出する空燃比センサ２６が設けられ、これらの信号もコントロールユニット２０に入力されている。但し、ＮＯｘトラップ触媒１３の温度やＤＰＦ１４の温度はこれらの下流側に排気温度センサを設けて、排気温度より間接的に検出するようにしてもよい。
【００１４】
コントロールユニット２０は、これらの入力信号に基づいて、燃料噴射弁９による主噴射及び所定の運転条件において主噴射後（膨張行程又は排気行程）に行う後噴射すなわちポスト噴射の燃料噴射量及び噴射時期制御のための燃料噴射弁９への燃料噴射指令信号、吸気絞り弁５への開度指令信号、ＥＧＲ弁１２への開度指令信号等を出力する。
【００１５】
ここにおいて、コントロールユニット２０では、ＤＰＦ１４に捕集されて堆積したＰＭの浄化（ＤＰＦ再生）、ＮＯｘトラップ触媒１３にトラップされて堆積したＮＯｘの浄化（ＮＯｘ再生）、ＮＯｘトラップ触媒１３のＳＯｘ被毒によりこれに堆積したＳＯｘの浄化（ＳＯｘ再生）のための排気浄化制御を、排気中の空気過剰率すなわち排気λの制御により行うようにしている。排気λとエンジン１からのＰＭ排出量（ｇ／ｈ）との関係は、排気λがリッチになるほど増加し、特にストイキ（排気λ＝１．０）よりもリッチ側の場合には、通常運転状態に比べて大幅に増加する。
【００１６】
次に、本発明の第１実施例に係るＮＯｘ再生制御について説明する。
【００１７】
図２は、本実施例に係るリッチスパイク制御の流れを示すフローチャートである。Ｓ１１では、ＮＯｘ堆積量に応じてＮＯｘ再生要求があるか否かを判定する。例えば、燃料噴射量および機関回転数から図示しない制御マップにより単位時間ＮＯｘ吸着量（ΔＳＮＯｘ）を演算し、この単位時間ＮＯｘ吸着量を積算することで現時点でのＮＯｘ堆積量（Ｓ＿ＮＯｘ（ｎ））を算出し、このＮＯｘの吸着・堆積量が所定量に達すると、吸着・堆積したＮＯｘを脱離・還元して再生する必要がある、つまりＮＯｘ再生要求が有ると判断される。
【００１８】
ＮＯｘトラップ触媒１３にＮＯｘ再生要求があると判断されると、Ｓ１２以降に進んでリッチスパイク制御を実行する。本実施例では、２つのリッチ化によって段階的にリッチスパイク制御を行う。先ずＳ１２では、後述する第１のリッチ化を行い、Ｓ１３では、この第１のリッチ化処理が終了したかを判定する。この第１のリッチ化処理の終了判定は、例えば排気空気過剰率を検出又は推定し、この排気空気過剰率が第１の目標空気過剰率λ１に達した時点で終了判定を行うようにしても良く、あるいは第１の目標空気過剰率λ１の値に基づいて終了時期つまり第１のリッチ化の運転時間を設定するものであっても良い。第１のリッチ化が終了したと判定されると、Ｓ１３からＳ１４へ進み、後述する第２のリッチ化を行う。そして、Ｓ１５において、ＮＯｘ再生処理が終了したと判定されると、本ルーチンを終了する。この終了判定は、例えば、上述したＮＯｘ脱離量（ΔＮＯｘ０）が所定値以下となった時点、すなわちＮＯｘ堆積量が十分に少なくなった時点で終了する。
【００１９】
図３を参照して、上記の第１のリッチ化及び第２のリッチ化について説明する。なお、Ｌａｍｄａは空気過剰率λ、ＱＡＣは吸入空気量、ＰｏｓｔＱはポスト噴射量である。この図３において、実線は吸気絞りとポスト噴射を併用してリッチ化を行う本実施例の特性を示しており、破線はポスト噴射を併用せずに吸気絞りのみによりリッチ化を行う比較例の特性を示している。図示していないが、比較例では本実施例よりも吸気絞りが大きなものとなっている。
【００２０】
上述した第１のリッチ化とは、ＮＯｘトラップ触媒１３内の空気過剰率をＮＯｘの脱離に適した空気過剰率まで下げるリッチ化であり、その際の空気過剰率を第１の目標空気過剰率λ１とする。上述の通り、ＮＯｘトラップ触媒はλが所定値前後になったときから、吸着・堆積しているＮＯｘの脱離を始める。そのため第１のリッチ化では、ＮＯｘトラップ触媒からＮＯｘを脱離させることを目的としたリッチ化を行う。本実施例では、第１のリッチ化手段を吸気絞り弁５または／およびＥＧＲ弁１０とし、これらを用いて第１のリッチ化を行う。これは吸気絞り弁５によって行ってもよいし、ＥＧＲ弁１０によって行ってもよい。吸気絞り弁５とＥＧＲ弁１０の双方を用いてもよい。特にこれら二つに限定されるものではなく、広く吸入酸素量を低減する酸素量低減手段であればよい。言い換えると、ポスト噴射を行うことなく吸入酸素量の低減のみにより第１のリッチ化を行っている。
【００２１】
つまり、上述の第１の目標空気過剰率λ１は、ＮＯｘトラップ触媒１３からＮＯｘが脱離する空気過剰率であり、ＮＯｘの還元を開始するのに適した空気過剰率ということができる。このλ１は一つの値に限定されるものではなく、ＮＯｘの脱離に適した範囲（脱離範囲）内であればよい。理論空燃比に対応する空気過剰率λ０以下となる空気過剰率の範囲で、ＮＯｘ脱離速度が比較的速い。また、ＮＯｘが十分に脱離する前にλをλ０よりも小さい値まで下げてリッチ化することは、排気性能の悪化を招くおそれがある。そのためλ１はλ０以下の空気過剰率であって、比較的λ０（＝１．０）に近い値であることが好ましい。
【００２２】
次に第２のリッチ化とは、ＮＯｘトラップ触媒１３に堆積していたＮＯｘを過不足なく還元するためのリッチ化である。その際の目標空気過剰率を第２の目標空気過剰率λ２とする。本実施例では、ＮＯｘトラップ触媒１３に堆積していたＮＯｘを、第１のリッチ化によって十分に脱離させ、第２のリッチ化によってそれらの脱離したＮＯｘを還元するリッチスパイク制御を行う。
【００２３】
ここでは、第２のリッチ化手段をコモンレール燃料噴射弁系とし、コモンレール燃料噴射系によるポスト（ＰＯＳＴ）噴射で第２のリッチ化を行っている。本実施例ではポスト噴射としたが、これに限定されるものではなく、膨張行程または／および排気行程において噴射され、トルク発生に寄与しない燃料噴射であればよい。つまり、第２の目標空気過剰率λ２は、ＮＯｘトラップ触媒１３から脱離したＮＯｘを還元するのに十分な空気過剰率であり、λ１よりも小さい空気過剰率である。λ２の値は例えば０．８程度の比較的小さい値であるが、もちろん０．８に限定されるものではなく、ＮＯｘの還元を良好に行うことができる空気過剰率であればよい。
【００２４】
なお、第１のリッチ化は吸気絞り弁５または／およびＥＧＲ弁１０によって行うが、図に示すように、これらによるリッチ化は不可避的に時間遅れを伴ってしまう。一方、第２のリッチ化はポスト噴射によって行っているため、図３にも示すように、第１のリッチ化と違って実質的に時間遅れを伴わない。
【００２５】
上述の第１のリッチ化つまり吸気絞りは第２のリッチ化の間も継続される。つまり、図３に示すように、例えば吸気絞り弁５によって第１のリッチ化を行った場合には、第２のリッチ化が終了するまで、その開度を維持するものとする。
【００２６】
ここで、本実施例においては、ＰＭ堆積量に応じて、第１のリッチ化及び第２のリッチ化の制御内容を変更している。この点について、図４〜図６を参照して説明する。
【００２７】
ＰＭ堆積量が多くなるほど、図４の矢印１で示すように、第１のリッチ化による第１の目標空気過剰率λ１をリーン化し、つまり矢印Ｙ３に示すように吸気絞り量を抑制する。これによってスモーク排出量を低減し、ＰＭ堆積量の増加を抑制する。そして、図５に示すようにリッチ運転時間が長くなるほどこれに比例してＮＯｘ浄化量が増加することから、上記λ１のリーン化によるＮＯｘの脱離・浄化量すなわちパージ量の低減分を補うように、図４の矢印Ｙ２及び図６に示すように、第２のリッチ化による運転時間を延長する。あるいは、図６に示すように、ＰＭ堆積量が多くなるほど、第２のリッチ化における第２の目標空気過剰率λ２をリッチ化していくようにしても良い。あるいは、これら第２のリッチ化による運転時間の延長と第２の目標空気過剰率λ２のリッチ化とを組み合わせて用いてもよい。
【００２８】
図７を参照して、第１の目標空気過剰率λ１と第２の目標空気過剰率λ２との偏差Δλ（λ１−λ２）が大きいときには、急激なＮＯｘ脱離を抑制するために、第２のリッチ化に伴うポスト噴射を緩慢に行う。すなわち、偏差Δλが大きくなるほど、ポスト噴射のランプ時間（ポスト噴射量を目標値まで増加させるまでの期間）ΔＴが長くなるように、一次遅れ処理等の適宜ななまし処理を行って、ポスト噴射の立ち上がり（傾き）を意図的に緩やかなものとする。
【００２９】
図８に示すように、第２の目標空気過剰率λ２へのリッチ化によってポスト噴射量が増えると、上述したオイル希釈量の過度な増加を招くおそれがある。そこで、好ましくは、ポスト噴射量が所定の希釈限界αを超える場合、オイル希釈量を抑制するために、ポスト噴射量の噴射回数（段数）を複数（この例では２回）に分割する。このようにポスト噴射を複数回に分割して行うことによって、個々のポスト噴射における燃圧すなわち噴霧のペネトレーション（貫徹力）が小さくなり、シリンダ壁面への燃料付着量が低減し、ひいてはオイル希釈量を低減することができる。
【００３０】
この第１実施例の作用効果について説明する。
【００３１】
吸気絞りのみでリッチスパイク制御を行った場合には、排気ＨＣの増加は抑えられるが、スモークが増加してしまう。ＥＧＲ制御のみでリッチスパイク制御を行った場合もほぼ同様である。つまり、排気λを小さくするほどスモークの排出量が増加する。一方、ポスト噴射のみでリッチスパイク制御を行った場合には、スモークの排出量は増加しないが、燃料噴射量が増えているために排気ＨＣやオイル希釈量の増加を招くおそれがある。すなわち、いずれの方法によってリッチスパイク制御を行ったとしても、空気過剰率を直ちに小さくしてリッチ化した場合には排気性能の悪化を招きかねない。
【００３２】
これに対して本実施例では、第１のリッチ化によってＮＯｘトラップ触媒１３からＮＯｘが脱離する状態までリッチ化した後、第２のリッチ化によって比較的高いリッチ度までリッチ化してＮＯｘを還元している。そのため、排気性能を悪化させることなくリッチスパイク制御を行うことができる。
【００３３】
特に、第１のリッチ化による第１の目標空気過剰率λ１を、ＮＯｘトラップ触媒１３からの脱離が促進される空気過剰率の範囲（脱離範囲）にすることで、確実にＮＯｘの脱離を行うことができる。
【００３４】
また、第１のリッチ化を吸気絞り等の酸素量低減により行うことで、燃料消費率の悪化を招くことなくＮＯｘトラップ触媒１３の脱離を行うことができる。そして脱離範囲に移行した後（ＮＯｘが脱離した後）に、還元のための燃料噴射を行うため、無駄なく還元を行うことができる。そのため排気ＨＣやオイル希釈量の増加を招くこともない。
【００３５】
特に、第１のリッチ化手段を吸気絞り弁５とし、吸気絞り弁５によって第１のリッチ化を行うことで、排気ＨＣの増加を抑えることができる。一方、第１のリッチ化をＥＧＲ弁１０により行うことで、燃料消費率の悪化を招くことなく、良好なリッチスパイク制御を行うことができる。更に、第２のリッチ化を燃料噴射によって行うため、時間遅れなく適切なタイミングでＮＯｘの還元を開始することができる。
【００３６】
そして本実施例では、ＰＭ堆積量に応じて第１のリッチ化と第２のリッチ化との制御態様を変更しており、つまり、第１の目標空気過剰率λ１と第２の目標空気過剰率λ２との偏差Δλを変更している。具体的には、ＰＭ堆積量が多くなるほど、第１の目標空気過剰率λ１をリーン化し、その分、第２のリッチ化による運転時間や第２の目標空気過剰率λ２をリッチ化している。これによって、所望のＮＯｘ浄化性能を確保しつつ、ＰＭ堆積量が過多な状況でのスモークを低減し、ＰＭ堆積量の更なる増加を抑制・防止することができる。また、ＰＭ堆積量が比較的少ない状況では、第２のリッチ化つまりポスト噴射の運転時間や第２の目標空気過剰率λ２を相対的にリーン化することで、排気ＨＣやオイル希釈量の増加を抑制することができる。つまり、ＰＭ堆積量の過度な増加を招くことなく、ＮＯｘ再生時におけるスモーク排出量の低減と排気ＨＣやオイル希釈量の低減とを良好に両立することができる。
【００３７】
また、第１の目標空気過剰率λ１と第２の目標空気過剰率λ２との偏差Δλ（λ１−λ２）が大きいときには、ポスト噴射のランプ時間を長くして、ポスト噴射を緩やかに行うことによって、急激なＮＯｘ脱離を抑制することができる。
【００３８】
更に、第２のリッチ化によるリッチ度合いを大きくすると、オイル希釈量の増加が問題となるが、リッチ度合いが所定のオイル希釈限界を超える場合には、ポスト噴射の噴射回数を増加することで、オイル希釈量の増加を効果的に抑制することができる。
【００３９】
次に、ＳＯｘ再生処理に本発明を適用した第２実施例について説明する。機関運転状態に基づいてＮＯｘトラップ触媒１３の硫黄被毒解除つまりＳＯｘ再生を行うべきＳＯｘ再生時期と判断された場合、排気空燃比をリッチにするＳＯｘ再生制御が行われる。そして本実施例では、ＤＰＦ１４のＰＭ堆積量と、機関のオイル希釈量に相当するパラメータであるオイル希釈率Ｏ／Ｄとに基づいて、ＳＯｘ再生つまり硫黄（Ｓ）被毒解除における適切な空燃比制御を行うものである。
【００４０】
図９（Ａ）は、Ｓ被毒解除の様々な手法の得失を示している。第１の手法Ｉでは、ポスト噴射を行うことなく、吸気絞り弁５やＥＧＲ弁１２による吸気量の調整、つまり上述した吸入酸素量を低減する酸素量低減手段のみによりＳ被毒解除を行う。この場合、スモーク排出量が増大し、スモーク性能が悪化するものの、オイル希釈量が十分に抑制され、オイル希釈性能は向上する。第２の手法ＩＩ及び第３の手法ＩＩＩでは、吸気量調整とポスト噴射とを併用しており、この場合、吸気量の調整のみによる第１の手段Ｉに比して、オイル希釈性能は低下するものの、スモーク性能は向上する。そして、第２の手法ＩＩでは、第３の手法ＩＩＩに比して、目標空気過剰率λａｉｒをリーン側とし、ポスト噴射量ｑＰｏｓｔを大きくして、スモーク低減を重視した設定とする。第３の手法ＩＩＩでは、第２の手法ＩＩに比して、目標空気過剰率λａｉｒをリッチ側とし、ポスト噴射量ｑＰｏｓｔを小さくして、オイル希釈特性を重視した設定とする。
【００４１】
そして本実施例では、これら３つの手法Ｉ〜ＩＩＩを運転条件に応じて切り換えている。つまり、図９（Ｂ）に示すように、オイル希釈量（率）とＰＭ堆積量とに基づいて、ポスト噴射のＯＮ／ＯＦＦ，ポスト噴射量ｑＰｏｓｔ，主噴射からポスト噴射までのインターバル（時期）ＩＴ＿Ｐｏｓｔ，ＥＧＲ量等を制御する。
【００４２】
図９（Ｃ）に示すように、オイル希釈限界値を超える運転条件では、第１の手法Ｉを用いる。オイル希釈限界を超えない領域では、上記第２の手法ＩＩと第３の手法ＩＩＩとを切り換える。図９（Ｄ）に示すように、ポスト噴射量ｑＰｏｓｔが多くなるほど、全体としての目標空気過剰率λａｉｒがリーン側に設定されてスモーク排出量が減少してスモーク低減効果は向上するものの、ポスト噴射量ｑＰｏｓｔの増加によりオイル希釈量が増加し、オイル希釈特性は低下する。また、後噴射の噴射時期つまり主噴射との間隔ＩＴ＿Ｐｏｓｔによってもスモークやオイル希釈が変化し、ＩＴ＿Ｐｏｓｔが大きくなるほど、スモーク排出量が減少する一方、オイル希釈量（率）が増加する。
【００４３】
従って、ＰＭ堆積量が大きい場合には、ポスト噴射量を増量したスモーク低減重視の第２の手法ＩＩを用い、オイル希釈率が大きい場合には、ポスト噴射量を減量したオイル希釈特性重視の第３の手法ＩＩＩを用いる。より好ましくは、ＰＭ堆積量が多くなるほど、後噴射量の増量，後噴射間隔の拡大の少なくとも一方を行い、オイル希釈量に相当するオイル希釈率が大きくなるほど、後噴射量の減量，後噴射間隔の短縮の少なくとも一方を行う。これによって、オイル希釈特性の向上とスモーク排出量の低減つまりＰＭ堆積量の抑制とを高いレベルで両立することができる。
【００４４】
図１０は、このようなＳ被毒解除時におけるポスト噴射量ｑＰｏｓｔ及びポスト噴射インターバル（時期）ＩＴ＿Ｐｏｓｔの設定処理を簡略的に示すブロック図である。Ｂ１１では、機関運転条件に基づいてオイル希釈率Ｏ／Ｄを推定する。例えば、エンジン回転数と燃料噴射量から求められるオイル希釈量の走行中の積算値に基づいて算出される。
【００４５】
Ｂ１２では、機関運転条件に応じてＰＭ堆積量ｍａｓｓＰＭを推定する。Ｂ１３では、前回ＤＰＦ再生時からの平均車速を求める。Ｂ１４では、この平均車速から目標ＤＰＦ再生インターバルを求める。Ｂ１５では、前回ＤＰＦ再生時からの走行距離を求める。Ｂ１４Ａでは、これら目標ＤＰＦ再生インターバルと前回ＤＰＦ再生時からの走行距離とに基づいて、次回ＤＰＦ再生までの目標走行距離を求める。Ｂ１６では、オイル希釈率Ｏ／ＤとＰＭ堆積量ｍａｓｓＰＭとに基づいて、ＰＯＳＴ噴射を行うか否かの禁止判定を行う。
【００４６】
Ｂ１８では、Ｂ１７のオイル希釈量制限値Ｏ／Ｄ＿ｍａｘと上記オイル希釈率Ｏ／Ｄと上記次回ＤＰＦ再生までの目標走行距離とに基づいて、Ｓ被毒解除（ＳＯｘ再生）時におけるオイル希釈増加率制限値Ｏ／Ｄ＿ｌｉｍｉｔを算出する。
【００４７】
Ｂ２０では、Ｂ１９のＤＰＦ１４のＰＭ堆積量制限値に相当するスモーク限界値（ｓｏｏｔ  ｍａｓｓ  ｌｉｍｉｔ）ＳＭＬと上記ＰＭ堆積量ｍａｓｓＰＭと上記次回ＤＰＦ再生までの目標走行距離とに基づいて、Ｓ被毒解除時におけるスモークの排出制限値ｓｍｏｋｅ＿ｌｉｍｉｔを算出する。
【００４８】
Ｂ２１では、上記オイル希釈増加率制限値Ｏ／Ｄ＿ｌｉｍｉｔと上記スモークの排出制限値ｓｍｏｋｅ＿ｌｉｍｉｔとに基づいて、ポスト噴射量ｑＰｏｓｔを算出する。
【００４９】
Ｂ２２では、上記オイル希釈増加率制限値Ｏ／Ｄ＿ｌｉｍｉｔと上記スモークの排出制限値ｓｍｏｋｅ＿ｌｉｍｉｔとに基づいて、ポスト噴射インターバル（時期）ＩＴ＿Ｐｏｓｔを算出する。
【００５０】
Ｂ２３では、上記Ｂ１６においてポスト噴射の禁止判定が出力される場合、ポスト噴射量ｑＰｏｓｔを０（ゼロ）として、ポスト噴射を禁止する。
このように本実施例では、ＰＭ堆積量ｍａｓｓＰＭとオイル希釈量に相当するパラメータであるオイル希釈率Ｏ／Ｄとに基づいて、ＳＯｘ再生における空燃比制御を行うことによって、ＰＭ堆積量ｍａｓｓＰＭの過度な増加を招くことなく、ＳＯｘ再生時におけるオイル希釈量の抑制とスモーク排出量の抑制とを良好に両立することができる。
【００５１】
次に、本実施例の特徴的な構成について以下に列記する。
【００５２】
［１］内燃機関の排気通路中にＮＯｘトラップ触媒１３とＤＰＦ１４とが設けられ、かつ、上記ＤＰＦ１４に堆積したＰＭ堆積量ｍａｓｓＰＭを検知するＰＭ堆積量検知手段（Ｂ１２）と、オイル希釈量に相当するパラメータＯ／Ｄを推定・算出するオイル希釈推定手段（Ｂ１１）と、ＮＯｘトラップ触媒１３に堆積したＳＯｘを浄化するＳＯｘ再生手段と、を有する。そして、ＳＯｘ再生手段は、上記ＰＭ堆積量と、上記オイル希釈量に相当するパラメータと、に基づいて、ＳＯｘ再生制御における空燃比制御を適切に行う。
【００５３】
［２］上記ＳＯｘ再生手段は、吸気絞り弁５やＥＧＲ弁１２等による吸気量すなわち吸入酸素量の調整と、膨張行程または排気行程において噴射され、トルク発生に寄与しない後噴射（ポスト噴射）と、の少なくとも一方を行うものである。
【００５４】
［３］上記ＳＯｘ再生手段は、そのときのＰＭ堆積量およびオイル希釈量に相当するパラメータに基づいて、後噴射を使用するか否かを判断する（Ｂ１６）。
【００５５】
［４］上記ＳＯｘ再生手段は、後噴射を行うと判断した場合に、後噴射量ｑＰｏｓｔと、後噴射の噴射時期、つまり主噴射とのインターバル（間隔）ＩＴ＿Ｐｏｓｔと、を算出する空燃比制御量算出手段を有する（Ｂ２１，Ｂ２２）。
【００５６】
［５］上記空燃比制御量算出手段は、そのときのＰＭ堆積量およびオイル希釈量に相当するパラメータに基づいて、後噴射量，後噴射時期を算出する。
【００５７】
［６］上記空燃比制御量算出手段は、ＰＭ堆積量が多いときには後噴射量の増量，後噴射間隔の拡大の少なくとも一方を行い、オイル希釈量に相当するパラメータが大きい場合には、後噴射量の減量，後噴射間隔の短縮の少なくとも一方を行う。
【００５８】
［７］上記ＳＯｘ再生手段は、ＳＯｘ再生制御における空燃比制御時の目標排気温度を設定し、この目標排気温度となるようにエンジン制御パラメータを設定する。
【００５９】
［８］排気温度の検出には、例えば上記ＮＯｘトラップ触媒１３の温度（触媒温度）を検出する触媒温度センサ２３やＤＰＦ１４の温度（ＤＰＦ温度）を検出するＤＰＦ温度センサ２５が用いられ、あるいはターボチャージャ（過給機）３の前あるいは後，触媒の前あるいは後ろに設けられる温度センサを用いても良い。
【００６０】
［９］上記エンジン制御パラメータとは、ＥＧＲ弁１２の開度，可変ノズル型のターボチャージャ３のベーン開度，予備噴射や主噴射の噴射時期，吸気絞り弁５の開度の少なくとも一つである。
【００６１】
［１０］上記ＳＯｘ再生手段は、内燃機関より排出されるスモークの排出制限値ｓｍｏｋｅ＿ｌｉｍｉｔを算出するスモーク排出制限値算出手段（Ｂ２０）と、オイル希釈増加率制限値Ｏ／Ｄ＿ｌｉｍｉｔを算出するオイル希釈増加率制限値算出手段（Ｂ１８）と、を有し、上記スモークの排出制限値ｓｍｏｋｅ＿ｌｉｍｉｔとオイル希釈増加率制限値Ｏ／Ｄ＿ｌｉｍｉｔのいずれか一方あるいは両方に基づいて、後噴射量ｑＰｏｓｔ，後噴射時期ＩＴ＿Ｐｏｓｔを算出する。
【００６２】
［１１］上記スモーク排出制限値算出手段（Ｂ２０）は、次回ＤＰＦ再生までの目標走行距離とＤＰＦのＰＭ堆積量制限値ＳＭＬ（Ｂ１９）と現在のＰＭ堆積量ｍａｓｓＰＭ（Ｂ１２）とに基づいて、スモークの排出制限値ｓｍｏｋｅ＿ｌｉｍｉｔを算出する。
【００６３】
［１２］上記オイル希釈増加率制限値算出手段（Ｂ１８）は、次回ＤＰＦ再生までの目標走行距離と内燃機関のオイル希釈量制限値Ｏ／Ｄ＿ｌｉｍｉｔ（Ｂ１７）と現在のオイル希釈量に相当するパラメータＯ／Ｄ（Ｂ１１）とに基づいて、オイル希釈増加率制限値Ｏ／Ｄ＿ｌｉｍｉｔを算出する。
【００６４】
［１３］前回ＤＰＦ再生時からの走行距離を算出する走行距離算出手段（Ｂ１５）と、目標とするＤＰＦ再生までのインターバル（距離）を算出する目標ＤＰＦ再生インターバル算出手段（Ｂ１４）と、を備え、上記次回ＤＰＦ再生までの目標走行距離は、上記目標ＤＰＦ再生インターバルと前回ＤＰＦ再生時からの走行距離とに基づいて算出される（Ｂ１４Ａ）。
【００６５】
［１４］上記目標ＤＰＦ再生インターバルは、前回ＤＰＦ再生時からの平均車速（Ｂ１３）を用いて算出される（Ｂ１４）。
【００６６】
［１５］上記ＰＭ堆積量ｍａｓｓＰＭは、例えば排気圧力センサ２４等のＤＰＦ差圧検知手段により検知されるＤＰＦ前後の差圧に基づいて算出される（Ｂ１２）。
【００６７】
［１６］あるいは、ＰＭ堆積量ｍａｓｓＰＭは、エンジン回転数と燃料噴射量から求められる煤（ｓｏｏｔ）排出量の走行中の積算値に基づいて算出される（Ｂ１２）。
【００６８】
［１７］上記オイル希釈量に相当するパラメータＯ／Ｄは、例えばエンジン回転数と燃料噴射量から求められるオイル希釈量の走行中の積算値に基づいて算出される（Ｂ１１）。
【００６９】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えばディーゼル式内燃機関に限定されるものではなく、リーン燃焼を行うガソリン式内燃機関つまり火花点火式内燃機関に対しても適用することができる。なお、ガソリン式内燃機関の場合、排気通路１０に上記のＮＯｘトラップ触媒１３及びＤＰＦ１４に加えて、周知の三元触媒が配設される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の一例が適用されたシステム図。
【図２】本発明の第１実施例に係るＮＯｘ再生におけるリッチスパイク制御の流れを示すフローチャート。
【図３】第１実施例に係るＮＯｘ再生時におけるタイミングチャート。
【図４】第１実施例に係るＰＭ堆積量過多のときの制御内容の一例を示すタイミングチャート。
【図５】第１実施例に係るＮＯｘ浄化量と第２のリッチ化運転時間との関係を示す特性図。
【図６】第１実施例に係るＰＭ堆積量に応じた制御内容の一例を示す説明図。
【図７】第１実施例に係る目標空気過剰率の偏差とポスト噴射ランプ時間との関係を示す特性図。
【図８】第１実施例に係るポスト噴射量とポスト噴射段数（回数）との関係を示す特性図。
【図９】第２実施例に係る硫黄被毒解除の手法による得失を示す説明図。
【図１０】第２実施例に係る硫黄被毒解除時におけるポスト噴射量及びポスト噴射のインターバルの設定処理を簡略的に示すブロック図。
【符号の説明】
【００７１】
１…エンジン（内燃機関）
５…吸気絞り弁
９…燃料噴射弁
１０…排気通路
１２…ＥＧＲ弁
１３…ＮＯｘトラップ触媒
１４…ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
２０…コントロールユニット
２３…触媒温度センサ
２５…ＤＰＦ温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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