(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスの一部を吸気系に環流するＥＧＲ調整手段を有するエンジンの制御装置であって、
排気通路に配置され、酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸収し、酸素濃度低下によりＮＯｘを放出すると共に、硫黄成分を吸収するＮＯｘ吸収材と、
ＮＯｘ吸収材が所定の硫黄吸収状態となったことを判断する判断手段と、
判断手段の判断結果に基づき、ＥＧＲ率の関連値を減少させてＮＯｘ吸収材の温度を昇温させ、ＮＯｘ吸収材中の硫黄を離脱させる硫黄離脱制御手段とを備え、
前記硫黄離脱制御手段は、排ガス中に含まれる還元剤の濃度を増量制御する還元剤濃度制御手段を備え、
前記還元剤濃度制御手段は、ＮＯｘ吸収材が所定の硫黄吸収状態となったことを判断手段が判断したときに還元剤濃度の増量制御を開始し、ＮＯｘ吸収材からの放出ＮＯｘ量がピークとなった後にＥＧＲ率の関連値を減少させることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの制御装置において、前記還元剤濃度制御手段は、吸入空気量に対する燃料噴射量の割合を増量して空燃比λをλ≦１にする空燃比制御、および点火リタード制御のうちの少なくとも一方を行うことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジンの制御装置において、燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタを備えると共に、前期空燃比制御を行うとき、還元剤濃度制御手段は吸気行程から圧縮行程までの間に少なくとも２回の分割噴射を行わせることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載のエンジンの制御装置において、点火リタード制御を行う場合、還元剤濃度制御手段はＮＯｘ吸収材からの放出ＮＯｘ量がピークとなる前に、点火リタード量を大きくすることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項２に記載のエンジンの制御装置において、空燃比制御を行う場合、還元剤濃度制御手段はその空燃比制御を行う前に、一部の気筒の空燃比をリーンにし、残りの気筒の空燃比を略λ≦１にすることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載のエンジンの制御装置において、還元剤濃度制御手段は空燃比を略λ≦１にする気筒に対して、吸気行程から圧縮行程までの間に少なくとも２回の分割噴射を行うことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項２に記載のエンジンの制御装置において、還元剤濃度制御手段が点火リタード制御を行う前に、吸気行程から圧縮行程までの間に少なくとも２回の分割噴射を実行することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項８】
請求項２に記載のエンジンの制御装置において、高負荷のときは点火リタード制御を主として行うことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項９】
請求項３に記載のエンジンの制御装置において、低負荷のときに分割噴射を主として実行することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項１０】
燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタを備えたエンジンの制御装置であって、
排気通路に配置され、酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸収し、酸素濃度低下によりＮＯｘを放出すると共に、硫黄成分を吸収するＮＯｘ吸収材と、
ＮＯｘ吸収材が吸収した硫黄吸収状態が所定値以下であることを判断する判断手段と、
判断手段の判断結果に基づき、点火リタード制御と、吸気行程から圧縮行程までの間に前記インジェクタが少なくとも２回に分割して燃料を噴射させる分割噴射制御との少なくとも一方を行う還元剤濃度制御手段とを備え、
還元剤濃度制御手段は高負荷では点火リタード制御を優先適用することを特徴とするエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンから排気された排気ガス中の硫黄成分を低減するエンジンの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する手段としては、例えば特開平６−２２９３２２号公報に示されるように、排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲを行うものが広く知られるに至っている。
【０００３】
また、燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタを備えて低負荷域で圧縮行程噴射により成層燃焼を行う直噴エンジンのように、特定運転領域で空燃比をリーンにするエンジンでは、空燃比がリーンのときの排気ガス中に存在するＮＯｘ（窒素酸化物）を吸収し、排気ガスの酸素濃度が低下したときにＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材を設け、この放出されるＮＯｘを還元浄化するようにしたものは一般に知られている。このようなＮＯｘ吸収材は、燃料やエンジンオイルに硫黄成分が含まれている特定地域のものを使用すると、排気中のＮＯｘを吸収するよりも排気中のＳＯｘ（硫黄酸化物）を吸収し易いという性質を有し、従って、ＳＯｘの吸収によって被毒されたＮＯｘ吸収材は事後のＮＯｘ吸収性が大きく低下する。
【０００４】
このＳＯｘ被毒の問題に関し、特開平６−０６６１２９号公報には、ＮＯｘ吸収触媒中の硫黄が大のとき、触媒温度を上昇させる技術が開示されている。この技術は、電気ヒータを用いて触媒温度を上昇させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−０６６１２９号の技術では、触媒温度を上昇させるべく電気ヒータを別途設ける必要があり、スペース的にもコスト的にも好ましくない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、省スペース化が図れ、かつコスト上昇を回避できるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、排ガスの一部を吸気系に環流するＥＧＲ調整手段を有するエンジンの制御装置であって、排気通路に配置され、酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸収し、酸素濃度低下によりＮＯｘを放出すると共に、硫黄成分を吸収するＮＯｘ吸収材と、ＮＯｘ吸収材が所定の硫黄吸収状態となったことを判断する判断手段と、判断手段の判断結果に基づき、ＥＧＲ率の関連値を減少させてＮＯｘ吸収材の温度を昇温させ、ＮＯｘ吸収材中の硫黄を離脱させる制御手段とを具備する構成である（請求項１）。
【０００８】
この構成による場合は、硫黄離脱制御手段がＥＧＲ率の関連値を減少させると、それに伴って排気ガスの温度が上昇してＮＯｘ吸収材の温度が昇温し、ＮＯｘ吸収材中の硫黄が離脱されて放出される。この場合、ＥＧＲ率関連値の減少は、ＥＧＲを行う場合には予め備わったＥＧＲ調整手段にて行われるため、スペースを占める硫黄離脱制御手段を別途必要としない。
【０００９】
なお、前記所定の硫黄吸収状態とは、硫黄の吸収によってＮＯｘ吸収性が所定値以下に低下する状態となったことを言う。
【００１０】
また、前記硫黄離脱制御手段は、排ガス中に含まれる還元剤の濃度を増量制御する還元剤濃度制御手段を備える構成とすることができる。
【００１１】
この構成にあっては、ＮＯｘ吸収材の昇温に加え、還元剤濃度制御手段は排ガス中に含まれる還元剤（例えばＣＯ）の濃度が増量するので、ＮＯｘ吸収材中の硫黄の離脱が促進される。
【００１２】
また、前記ＮＯｘ吸収材が所定の硫黄吸収状態となったことを判断手段が判断したとき、前記還元剤濃度制御手段は還元剤濃度の増量制御を開始し、ＮＯｘ吸収材からの放出ＮＯｘ量がピークとなった後にＥＧＲ率の関連値を減少させる構成とすることができる。
【００１３】
この構成とした場合には、放出ＮＯｘ量が多い間は、ＥＧＲにより生ＮＯｘ（浄化前の排気ガス中のＮＯｘ）が減少するため、還元剤のうちで生ＮＯｘの還元に費やされる量が減ることで放出ＮＯｘを還元する作用が高められるため、ＮＯｘピーク高さを抑制することができる（ＮＯｘが減ればＥＧＲカットにより昇温化が図れる）。
【００１４】
請求項１に記載のエンジンの制御装置において、前記還元剤濃度制御手段は、吸入空気量に対する燃料噴射量の割合を増量して空燃比λをλ≦１にする空燃比制御、および点火リタード制御のうちの少なくとも一方を行う構成とすることができる。
【００１５】
この構成にあっては、空燃比制御もしくは点火タイミング制御により簡単に還元成分濃度の増量ができる。
【００１６】
請求項２に記載のエンジンの制御装置において、燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタを備えると共に、前期空燃比制御を行うとき、還元剤濃度制御手段は吸気行程から圧縮行程までの間に少なくとも２回の分割噴射を行わせる構成とすることができる。なお、このとき、空燃比はλ≒１とするのが好ましい。
【００１７】
この構成にあっては、燃費を大きく悪化させることがない状態で、ＮＯｘ吸収材の温度上昇が図れる。
【００１８】
請求項２に記載のエンジンの制御装置において、点火リタード制御を行う場合、還元剤濃度制御手段はＮＯｘ吸収材からの放出ＮＯｘ量がピークとなる前に、点火リタード量を大きくする構成とすることができる。
【００１９】
この構成にあっては、放出ＮＯｘ量がピークとなる時に、特に還元成分であるＣＯ濃度の増量を大にでき、かつＮＯｘ吸収材の温度上昇も促進できる。
【００２０】
請求項２に記載のエンジンの制御装置において、空燃比制御を行う場合、還元剤濃度制御手段はその空燃比制御を行う前に、一部の気筒の空燃比をリーンにし、残りの気筒の空燃比を略λ≦１にする構成とすることができる。
【００２１】
この構成にあっては、放出ＮＯｘ量を増大させるための還元成分を前もって供給可能となる。
【００２２】
請求項５に記載のエンジンの制御装置において、還元剤濃度制御手段は空燃比を略λ≦１にする気筒に対して、吸気行程から圧縮行程までの間に少なくとも２回の分割噴射を行う構成とすることができる。
【００２３】
この構成にあっては、分割噴射でかつ空燃比リッチにより還元成分（ＣＯ）の濃度がリッチとなり、このときリーンの気筒から排出されるＯ2と前記ＣＯとが反応して急激にＮＯｘ吸収材の温度上昇が図れ、硫黄の離脱性が向上される。
【００２４】
請求項２に記載のエンジンの制御装置において、還元剤濃度制御手段が点火リタード制御を行う前に、吸気行程から圧縮行程までの間に少なくとも２回の分割噴射を実行する構成とすることができる。
【００２５】
この構成にあっては、放出ＮＯｘ量がピークとなる時に、特に還元成分濃度の増量を大にでき、かつ温度上昇も高くできることに加えて、前もって温度上昇を行わせることが可能である。
【００２６】
請求項２に記載のエンジンの制御装置において、高負荷のときは点火リタード制御を主として行う構成とすることができる。
【００２７】
この構成にあっては、ノッキングが発生し易く、かつＥＧＲの導入や分割噴射による燃焼性の悪化を招き易い高負荷域では点火リタードによりノッキングの発生を防止しつつ、Ｓ離脱促進を図ることができる。
【００２８】
請求項３に記載のエンジンの制御装置において、低負荷のときに分割噴射を主として実行する構成とすることができる。
【００２９】
この構成にあっては、成層が生成し易い低負荷域で分割噴射を行うようにすることにより、ＣＯ増加が達成される。
【００３０】
本発明のエンジンの制御装置は、燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタを備えたエンジンの制御装置であって、排気通路に配置され、酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸収し、酸素濃度低下によりＮＯｘを放出すると共に、硫黄成分を吸収するＮＯｘ吸収材と、ＮＯｘ吸収材が吸収した硫黄吸収状態が所定値以下であることを判断する判断手段と、判断手段の判断結果に基づき、点火リタード制御と、吸気行程から圧縮行程までの間に前記インジェクタが少なくとも２回に分割して燃料を噴射させる分割噴射制御との少なくとも一方を行う還元剤濃度制御手段とを備え、還元剤濃度制御手段は高負荷では点火リタード制御を優先適用する構成である。
【００３１】
この構成とした場合には、点火リタードまたは分割噴射でＣＯ増量及び排気温上昇が起こり、Ｓ離脱を促進できる。特に、点火リタードまたは分割噴射を運転状態に応じて使い分け、高負荷域のノッキング防止等にも有効である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
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。
【００３３】
図１に示すエンジンの本体１０は、複数の気筒１２を有し、各気筒１２内にピストン１４が装填されており、各ピストン１４の上方に燃焼室１６が形成されている。この実施の形態では、前記燃焼室１６に対して２つの吸気ポートと排気ポートとが開口し、各吸気ポート及び排気ポートがそれぞれ吸気弁１７及び排気弁１８によって開閉されるようになっている。
【００３４】
各燃焼室１６の頂部には点火プラグ２０が配設され、そのプラグ先端が燃焼室１６内に臨んでいる。また、各燃焼室１６内には側方からインジェクタ２２の先端部（すなわち燃料噴射部）が臨み、このインジェクタ２２から燃焼室１６内に直接燃料が噴射されるように構成されている。すなわち、このエンジンは筒内噴射式エンジンとなっている。各インジェクタ２２は、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、このソレノイドに後述のパルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期に相当する時期にパルス幅に応じた量だけ燃料を噴射するように構成されている。
【００３５】
前記吸気ポートには吸気通路２４が接続されている。この吸気通路２４には、その上流側から順に、エアクリーナー２５、エアフローセンサ２６、スロットルセンサ及びスロットル弁をもつエレキスロットル２８、サージタンク３０が設けられている。このサージタンク３０の下流側通路は、各吸気ポートに対応して分岐する独立吸気通路となっている。
【００３６】
図例では、各独立吸気通路の下流側部分が２つの通路２４ａ，２４ｂに分岐し、各通路２４ａ，２４ｂが燃焼室１６内に接続されるとともに、通路２４ｂにのみスワール生成用の開閉弁３１が設けられている。この開閉弁３１は、図略のアクチュエータにより駆動されて開閉作動するもので、この開閉弁３１が第２の通路２４ｂを閉じるときには第１の通路２４ａのみを通る吸気によって燃焼室１６内にスワールが生成され、開閉弁３１が開かれるにつれてスワールが弱められるようになっている。
【００３７】
一方、前記排気ポートには排気通路３４が接続されている。この排気通路３４の途中には、その上流側から順に、三元触媒３５と、リーンＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸収材）３６とが設けられている。これらの触媒は、軸方向に沿って相互平行に延びる多数の貫通孔をもつハニカム構造のコージェライト製担体の各貫通孔壁面に触媒層を形成したものである。
【００３８】
前記三元触媒３５は、排気ガスが理論空燃費近傍にある状態でＮＯｘ、ＣＯ、及びＨＣを浄化する。これに対してリーンＮＯｘ触媒３６は、排気ガスの空気過剰率が大きいリーン状態でＮＯｘを吸着し、この吸着したＮＯｘを排気ガスの空気過剰率が小さいリッチ状態で放出する。このリーンＮＯｘ触媒３６は、三元触媒３５に好適な排気温度よりも低い特定温度域に排気温度が存するときに有効な浄化性能を発揮するものであり、例えば特開平１０-１５１３５３号公報に示されるように、前記担体上に、Ｐｔなどの貴金属とバリウムなどのアルカリ土類金属担持のアルミナが担持された内側触媒層と、白金及びロジウム担持のゼオライトが担持された外側触媒層とをコーティングしたもの等が好適である。また、リーンＮＯｘ触媒３６は、セリア（ＣｅＯ2）を含んだものを使用するのが好ましい。含む場合には、リーンで吸着した酸素（Ｏ2）を、リッチ（λ≧１）にすることで徐々に放出させることが可能になり、リッチ時にセリアから放出される酸素（Ｏ2）と特にＣＯとを反応させることで、分割噴射等によりリーンＮＯｘ触媒３６が上昇した温度を保持させ得る。
【００３９】
前記吸気通路２４と排気通路３４との間には、排気ガスを吸気通路２４側に還流させるためのＥＧＲ通路３２が設けられている。このＥＧＲ通路３２の入口端は、排気通路３４における三元触媒３５のさらに上流側の部分に接続されている。出口端は、吸気通路２４におけるエレキスロットル２８の下流側の吸気集合部分（サージタンク３０よりも上流側の部分）に接続されている。この出口端にはＥＧＲ弁３３が設けられており、このＥＧＲ弁３３の駆動によってＥＧＲ流量の調節が可能となっている。
【００４０】
前記エンジンには、前記スロットルセンサ、エアフローセンサ２６の他、エンジン回転数センサ３７、アクセル開度センサ３８等の各種センサ類が装備され、これらセンサの出力信号（検出信号）がＥＣＵ（コントロールユニット）４０に入力されるようになっている。このＥＣＵ４０は、燃料制御及びＥＧＲ制御に関連する機能として、運転状態判定手段４２、スロットル制御手段４４、還元剤濃度制御手段４６、ＥＧＲ制御手段４８、分割噴射制御手段４９または点火リタード制御手段５０を備えている。
【００４１】
運転状態判定手段４２は、前記各センサの出力信号を取り込んで、現在のエンジンの運転状態が図２に示す運転領域のうちのいずれに属するのかを判定するものである。各運転領域はエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｃｅに基づいて区画されている。
【００４２】
図中、領域Ａは、燃料噴射量の少ない低中回転低負荷運転領域であって、成層燃焼運転、すなわち、圧縮行程後半でのみ燃料を一括噴射することにより、燃焼室１６内全体は燃料リーンの状態にしながら点火プラグ２０の近傍のみ他の領域と比較して相対的かつ局所的にリッチ状態にして点火する燃焼運転を行う領域である。
【００４３】
領域Ｂは、エンジン回転数が所定値未満の低回転領域であってかつ領域Ａよりも高負荷の領域であり、吸気行程で燃料を一括噴射することにより均一燃焼を行う領域である。
【００４４】
領域Ｃは、エンジン回転数が所定値以上の中高回転かつ高負荷の領域及び低負荷高回転領域であり、領域Ｂと同様に均一燃焼運転を行うが、一括噴射ではなく分割噴射（第１の分割噴射）による運転を行う領域である。すなわち、この領域Ｃでは、吸気行程の期間内で燃料噴射を分割して行うことにより、燃料の分散及びミキシングを促進しつつ均一燃焼運転を行う。
【００４５】
なお、図2の例では、高回転領域であっても、エンジン負荷の非常に高い領域は、燃料噴射量が多くて吸気行程内で燃料噴射を分割することが困難であるため、一括噴射運転領域Ｂが設定されている。
【００４６】
スロットル制御手段４４は、各運転領域において、その燃焼に適した吸入空気量を実現するためにエレキスロットル２８のスロットル開度をスロットルセンサの検出信号に基づいてフィードバック制御するものである。
【００４７】
還元剤濃度制御手段４６は、燃料噴射及び噴射時期の調整により還元剤の濃度を制御するもので、運転状態判定手段４２により判定された運転領域での燃焼に見合う通常の制御に加え、ＮＯｘやＳＯｘの離脱のための制御を行うときは還元剤としてのＣＯを増加させるべく燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定し、図略のインジェクタドライバに指令信号を出力して、前記燃料噴射時期に前記燃料噴射量に相当する幅のパルス信号をインジェクタ２２へ出力させるものである。この実施の形態では、後述する図４および図５に示すフローチャートに基づく制御を行うと共に、その制御に基づく指令内容を該当するＥＧＲ制御手段４８、分割噴射制御手段４９または点火リタード制御手段５０に出力する。
【００４８】
ＥＧＲ制御手段４８は、実際のＥＧＲ量が各運転領域に応じて設定された目標値に合致するようにＥＧＲ弁３３の開度を制御するものである。この実施の形態では、通常の運転状態に応じたＥＧＲ制御に加え、還元剤濃度制御手段４６による制御と関連して硫黄離脱制御を行うべきことを判定したとき、ＥＧＲ量を減少させる制御を、ＥＧＲ弁３３を介して行う。
【００４９】
分割噴射制御手段４９は、還元剤濃度制御手段４６が実行する制御の際に求めた前期燃料噴射量および前期燃料噴射時期と、後期燃料噴射量および後期燃料噴射時期とを入力すると、その内容に該当する時期に該当量の燃料をインジェクタ２２より分割噴射する。
【００５０】
点火リタード制御手段５０は、還元剤濃度制御手段４６が実行する制御の際に求めた、基本点火時期を補正してなる点火時期を入力すると、その内容に該当する点火時期に点火プラグ２０を点火させる。
【００５１】
上記還元剤濃度制御手段４６、ＥＧＲ制御手段４８、分割噴射制御手段４９および点火リタード制御手段５０により、ＮＯｘ吸収材３６が所定の硫黄吸収状態となったときにＮＯｘ吸収材３６の昇温及び還元剤の供給を行う硫黄離脱制御手段が構成されている。
【００５２】
次に、このＥＣＵ４０が行う具体的な還元剤濃度制御動作を、図３のタイムチャートと図４および図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００５３】
まず、還元剤濃度制御手段４６は、エンジンの各気筒毎に所定のタイミングでスタートし、運転状態判定手段４２からエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ａｃｃ、エアフローセンサ出力等を取り込み（図４のステップＳ１）、これらに基づき、基本燃料噴射量ＴBを設定する（ステップＳ２）。この基本燃料噴射量ＴBは、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃと図２に示す運転領域Ａ、Ｂ、Ｃとに基づいて空燃比を設定し、その空燃比と吸入空気量及び回転数Ｎｅ等に基づいて算出される。
【００５４】
次に、分割噴射を行っているか否か判断し（ステップＳ３）、分割噴射の場合には、前期燃料噴射量Ｔｌが前期燃料噴射量基本値Ｔｌ1に、前期燃料噴射時期Ｉｌが前期燃料噴射時期基本値Ｉｌ1に設定され（ステップＳ４）、続いて、後期燃料噴射量Ｔｔが後期燃料噴射量基本値Ｔｔ1に、後期燃料噴射時期Ｉｔが後期燃料噴射時期基本値Ｉｔ1に設定され（ステップＳ５）、ステップＳ１０に進む。この分割燃料噴射量Ｔｌ1およびＴｔ1は、基本燃料噴射量ＴBと分割割合に基づいて求められる。
【００５５】
一方、ステップＳ３において分割噴射でない場合は、後期のみの燃料噴射か否かを判断し（ステップＳ６）、後期のみの燃料噴射である場合には、後期燃料噴射量ＴｔがＴｔ2（前期燃料噴射量Ｔｌは０）に設定され、後期燃料噴射時期ＩｔがＩｔ2（前期燃料噴射時期Ｉｌが０）に設定され（ステップＳ７）、ステップＳ１０に進む。また、ステップＳ８において、燃料カットである場合には制御不要のため終了する。また、後期のみの燃料噴射でなく（ステップＳ６）、かつ、燃料カットでない（ステップＳ８）場合には、前期燃料噴射量ＴｌがＴｌ3（後期燃料噴射量Ｔｔは０）に設定され、前期燃料噴射時期ＩｌがＩｌ3（後期燃料噴射時期Ｉｔが０）に設定され（ステップＳ９）、ステップＳ１０に進む。以上により、初期設定がなされる。
【００５６】
次に、ステップＳ１０で、ＮＯｘ量の推定を行う。この推定は、前回のＮＯｘ放出制御した時点以降のリーン運転の走行距離および総燃料噴射量（Ｑａ量）等に基づいて行う。そして、推定ＮＯｘ量と比較値ＮＯとの比較を行い（ステップＳ１１）、ＮＯｘ量≧ＮＯである場合、ＮＯｘ放出制御実行フラグＦ1がセットされる（ステップＳ１２）。そして、タイマーＴ1がインクリメントされ（ステップＳ１４）、Ｔ1≧Ｔ10か否かを判断する（ステップＳ１５）。ここで、時間Ｔ10とは、図３に示すように、ＮＯｘ吸収材中のＮＯｘが急激に放出され始める直前までの時間である。Ｔ1≧Ｔ10である場合は、前期燃料噴射量ＴｌがＴｌ4に、後期燃料噴射量ＴｔがＴｔ4に設定され、前期燃料噴射時期ＩｌがＩｌ4に、後期燃料噴射時期ＩｔがＩｔ4に設定される（ステップＳ１７）。このとき、空燃比はほぼ理想空燃比（λ＝１）になるように設定される。そして、ステップＳ１８に進む。
【００５７】
一方、Ｔ1≧Ｔ10でない場合は、エンジンが４気筒の場合、今回噴射を行う気筒が１番気筒または４番気筒であるか否かを判断し、そうでない場合、つまり２番気筒または３番気筒である場合には、分割噴射を行うべくステップＳ１７に進んだ後にステップＳ１８に進む。１番気筒または４番気筒である場合には、ステップＳ１８に進む。つまり、Ｔ10の時間が経過するまでは、１番気筒または４番気筒はそれまで通り制御（例えばリーン）、２番気筒または３番気筒はλ≒１の分割噴射を行い、Ｔ10の経過からＴ12の経過までの間は、全気筒をλ≒１の分割噴射とする。分割噴射は、吸気行程か圧縮行程の期間内に行うこととし、例えば、前期側を吸気行程前半、後期側を圧縮行程後半とするように、Ｉｌ、Ｉｔを設定する。
【００５８】
ステップＳ１８では、Ｔ1≧Ｔ12であるか否かを判定する。ここで、時間Ｔ12は、図６に示すようなＴ１１より後の時間（空燃比のリーン開始時）である。そして、Ｔ1≧Ｔ12の場合は、ＮＯｘ放出制御実行フラグＦ1がリセットされ（ステップＳ１９）、ステップＳ２０に進む。Ｔ1≧Ｔ12でない場合は、後述のステップＳ２３に進む。
【００５９】
ステップＳ１１で、ＮＯｘ量≧ＮＯでない場合には、ステップＳ１３に進んで、ＮＯｘ放出制御実行フラグＦ１がセットされているか否かを判定し、そうであるときはステップＳ１４に進む。また、ステップＳ１３において、ＮＯｘ放出制御実行フラグＦ1がセットされていない場合は、ＮＯｘ放出制御実行フラグＦ1がリセットされ（ステップＳ２１）、Ｔ1が０に設定され（ステップＳ２２）、ステップＳ２０に進む。
【００６０】
ステップＳ２０では、ＳＯｘ吸収量を推定する。この推定は、前回のＳ放出制御を実行した時点以降の走行距離、総燃料噴射量、ＮＯｘ吸収材の温度が低温となっている時間に基づいて行う。そして、推定したＳＯｘ吸収量と基準ＳＯとを比較する（図５のステップＳ２３）。推定したＳＯｘ吸収量が、ＳＯｘ吸収量≧基準ＳＯである場合には、Ｓ放出制御実行フラグＦ2がセットされ（ステップＳ２４）、排ガス温度Ｔｃの推定を行う（ステップＳ２５）。この排ガス温度Ｔｃの推定は、空燃比がリーンの時間、分割噴射の時間等により行われる。ステップＳ２４において、Ｓ放出制御実行フラグＦ2がセットされると、その後所定のタイミングで後述の点火リタード制御およびＥＧＲ制御が実行される。
【００６１】
そして、推定排ガス温度Ｔｃと基準排ガス温度Ｔｃ0とを比較し（ステップＳ２６）、Ｔｃ≧Ｔｃ0である場合には、タイマーＴ2がインクリメントされ（ステップＳ２７）、Ｔ2≧Ｔ10を判定する（ステップＳ２８）。Ｔ2≧Ｔ10である場合（Ｔ２の時間の経過後）には、噴射量ＴｌがＴｌ4＋Ｔｃｌ（燃料追加補正量）に、噴射量ＴｔがＴｔ4＋Ｔｃｔ（燃料追加補正量）に設定され、時期基本値ＩｌがＩｌ4に、時期基本値ＩｔがＩｔ4に設定される（ステップＳ２９）。この設定は、分割噴射でかつ空燃比をλ≦１（燃料リッチ）にし、ＣＯ量を多くするためである。これにより、ＮＯｘ吸収材から放出されるＮＯｘ放出量を還元するためのＣＯを前もって供給できる。
【００６２】
その後、時間Ｔ20を設定する（ステップＳ３０）。そして、Ｔ2≧Ｔ20であるかを判定し（ステップＳ３１）、そうである場合は、Ｓ放出制御実行フラグＦ2が０に設定され（ステップＳ３２）、ステップＳ３３に進む。
【００６３】
一方、ステップＳ２８において、Ｔ2≧Ｔ10でない場合（Ｔ2の時間の経過前）には、燃料補正量Ｔｃｅが０に、燃料補正量Ｔｃｔが０に設定され（ステップＳ３４）、今回噴射を行う気筒が１番気筒または４番気筒であるか否かを判断し（ステップＳ３５）、そうでない場合には上述のように分割噴射でかつ空燃比λをλ≦１にしてＣＯ量を多くするためのステップＳ２９に進む。一方、気筒が１番気筒または４番気筒である場合には、ステップＳ３０に進む。これにより、２番、３番気筒では分割噴射でかつ空燃比リッチによりＣＯ濃度がリッチとなり、そのＣＯとリーンの気筒（１番、４番気筒）から排出される酸素とが反応して反応熱が生じることにより温度上昇が促進される。
【００６４】
また、ステップＳ２３において、ＳＯｘ吸収量≧基準ＳＯでない場合には、Ｓ放出制御実行フラグＦ2が１にセットされているか否かを判断し（ステップＳ３６）、そうである場合はステップＳ２５に進む。そうでない場合には、Ｔ2が０に設定され（ステップＳ３７）、Ｓ放出制御実行フラグＦ2がリセットされ（ステップＳ３８）、ステップＳ３３に進む。
【００６５】
ステップＳ３３では、Ｔｌ（前期燃料噴射量）＝０か否かを判断し、そうでない場合には、Ｉｌ（前期燃料噴射時期）タイミングか否かを判断し（ステップＳ３９）、Ｉｌタイミングとなるまで待機する。Ｉｌタイミングになると、前期燃料（Ｔｌ）の噴射を行い（ステップＳ４０）、ステップＳ４１に進む。一方、ステップＳ３３において、Ｔｌ＝０である場合にはステップＳ４１に進む。
【００６６】
ステップＳ４１では、Ｔｔ（後期燃料噴射量）＝０であるか否かを判断し、そうでない場合にはＩｔ（後期燃料噴射時期）タイミングか否かを判断し（ステップＳ４２）、Ｉｔタイミングとなるまで待機する。Ｉｔタイミングになると、後期燃料（Ｔｔ）の噴射を行う制御指令を発する（ステップＳ４３）。これにより、Ｔｌ、Ｔｔが共に０でなければ分割噴射が行われることになり、還元剤の還元成分（ＣＯ）が増量されて、ＮＯｘ還元剤中のＮＯｘの還元が行われる。
【００６７】
なお、上記分割噴射の制御は、図７に示すように負荷Ｃｅが低い領域Ｄを想定したものであり、高負荷の領域Ｅを想定した場合には点火リタード制御を主体として行うようにするのが好ましい。高負荷のとき点火リタード制御を主として行う場合は、ＥＧＲの導入悪化域においてノッキングの発生を防止できる。また、低負荷のとき分割噴射を行う場合は、成層が生成し易い分割噴射を行うようにできる。
【００６８】
また、低負荷低中回転のときに点火リタード制御を優先的に実行すると回転変動が大きくなるため、このときは点火リタード制御より分割噴射やＥＧＲ制御を優先することが好ましい。
【００６９】
（点火リタード制御）
点火リタード制御手段５０は、図８に示すように、所定クランク角度毎にスタートし、負荷（Ｃｅ）、エンジン回転数（Ｎｅ）等のデータ入力し（ステップＳ１００）、これらに基づいて基本点火時期（θB）を設定する（ステップＳ１０１）。そして、前述した分割噴射のときのＳ放出制御実行フラグＦ2がセットされているか否かを判断し（ステップＳ１０２）、そうである場合には第１点火時期補正量θｃ1を設定する（ステップＳ１０３）。このとき、第１点火時期補正量（リタード量）θｃ1は、図７における領域Ｄでは小さく、領域Ｅでは大きく設定する。そして、Ｔ2≧Ｔ10であるか否かを判定し（ステップＳ１０４）、そうでない場合は第２点火時期補正量（リタード量）θｃ2が０に設定される（ステップＳ１０５）。つまりＳ放出作用が低い初期段階では燃費を重視するためである。そして、点火時期θT＝θB＋θｃ1＋θｃ2を求める（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０２において、Ｓ放出制御実行フラグＦ2がセットされていないと判断した場合は、ステップＳ１０６に進む。また、ステップＳ１０４において、Ｔ2≧Ｔ10である場合はＴ2<Ｔ11であるか判断し（ステップＳ１０７）、そうでない場合には、ステップＳ１０５に進む。Ｔ2<Ｔ11である場合、つまりＴ11>Ｔ2≧Ｔ10である場合には、第２点火時期補正量θｃ2がｍ（>０）に設定される（ステップＳ１０８）。これは燃費を無視してＮＯｘ吸収材温度を上昇させ、かつＣＯ量を増大させるためである。そして、ステップＳ１０６に進む。ここで求めた点火時期θTに基づき、点火時期か否かを判定し（ステップＳ１０９）、点火時期になるまで繰り返す。点火時期になると、点火を行う（ステップＳ１１０）。よって、放出ＮＯｘ量がピークになる時に、特に還元成分（ＣＯ）の濃度増量を大にでき、かつＮＯｘ吸収材の温度上昇も高くできる。
【００７０】
（ＥＧＲ制御）
ＥＧＲ制御手段４８は、図９に示すように、所定クランク角度毎にスタートし、負荷（Ｃｅ）、エンジン回転数（Ｎｅ）等のデータ入力し（ステップＳ１２０）、基本ＥＧＲ量（ＥＧＲB）、例えばＥＧＲ率に基づいた弁開度を設定する（ステップＳ１２１）。そして、還元剤濃度制御手段４６が前述のように行う制御に際してのＳ放出制御実行フラグＦ2がセットされているか否かを判断し（ステップＳ１２２）、そうである場合には、Ｔ2≧Ｔ11であるか否かを判定し（ステップＳ１２３）、そうである場合には減量のための補正量ＥＧＲCを設定する（ステップＳ１２４）。そして、ＥＧＲT＝ＥＧＲB−ＥＧＲC（実行量）を求める（ステップＳ１２６）。
【００７１】
ステップＳ１２２において、Ｆ2＝１でないと判断した場合、およびステップＳ１２３においてＴ2≧Ｔ11でない場合は、補正量ＥＧＲC＝０とし（ステップＳ１２５）、ステップＳ１２６に進む。求めた実行ＥＧＲTでＥＧＲ弁３３を駆動させる。この装置によれば、硫黄離脱制御手段としての還元剤濃度制御手段４６がＥＧＲ率の関連値を減少させると、それに伴って排気ガスの温度が上昇してＮＯｘ吸収材３６の温度が昇温し、ＮＯｘ吸収材３６中の硫黄が離脱されて放出される。この場合、ＥＧＲ率関連値の減少は、ＥＧＲを行う場合には予め備わったＥＧＲ弁３３にて行われるため、スペースを占める硫黄離脱制御手段を別途必要とせず、省スペース化が図れ、かつコスト上昇を回避できる。
【００７２】
また、この装置のようにＥＧＲ率関連値の減少を行う前に、点火リタード制御と分割噴射とを行う場合には、還元成分（ＣＯ）の増大化が図れ、ＥＧＲ制御のみによる場合よりもＮＯｘ吸収材３６中の硫黄の離脱を向上できる。そして、点火リタード制御または分割噴射を実施してＮＯｘ吸収材からの放出ＮＯｘ量がピークとなった後にＥＧＲ量を減少させる制御を行うようにすると、放出ＮＯｘ量がピークを過ぎるまではＥＧＲにより生ＮＯｘ（浄化前の排気ガス中のＮＯｘ）が減少するため、還元剤のうちで生ＮＯｘの還元に費やされる量が減ることで放出ＮＯｘを還元する作用が高められるため、ＮＯｘピーク高さを抑制することができる、よって、ＮＯｘが減ればＥＧＲ量減少（カットする場合を含む）により昇温化が図れる。なお、点火リタード制御と分割噴射とは、どちらか一方を行うようにしてもよい。
【００７３】
図１０は、リーンＮＯｘ触媒３６中にセリア（ＣｅＯ2）を含んだものを使用した場合の温度上昇保持効果の説明図である。横軸は経過時間、縦軸は触媒出口温度である。
【００７４】
破線の領域で、リッチかつ酸素量が少なくなると、ＨＣ、ＣＯが反応できなくなるためすぐに温度が低下するが、セリアがあるとセリアにより暫く酸素を供給でき、ＨＣ、ＣＯの酸化反応が持続する。このため温度の向上が図れる。
【００７５】
図１１は、上述した実施形態において、空燃比を略λ≒１として分割噴射するときの効果の説明図である。即ち、前期側噴射を一定タイミング（例えば圧縮トップから−３００゜ＣＡ）として後期噴射側タイミングを種々変えつつ、ＣＯ濃度と排気温度とを調べたデータが、（ａ）（ｂ）である。これらのグラフにおいて、横軸は圧縮トップを基準としたクランク角（ＡＴＤＣで表す）である。なお、一括と記入している箇所のデータは非分割噴射の場合の結果であり、他のデータが分割噴射の場合の結果である。なお、このときの分割噴射量比は、１：１である。
【００７６】
この図１１から理解されるように、λ≦１で分割噴射を行うとＣＯリッチとなると共に排気温度が上昇し、特に圧縮トップ前の９０゜〜５０゜の範囲でＣＯの増加及び排気温度上昇が顕著になり、硫黄のＮＯｘ吸収材からの脱離性を向上できる。
【００７７】
なお、本発明は、かかる実施形態に限られるものではなく、次のような実施形態をとることも可能である。
【００７８】
前記実施形態ではＥＧＲ制御を行う場合について説明しているが、本発明はこれに限らず、ＥＧＲ制御を行わない場合にも適用できる。例えば、請求項１３のように、排気通路に配置され、酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸収し、酸素濃度低下によりＮＯｘを放出すると共に、硫黄成分を吸収するＮＯｘ吸収材と、ＮＯｘ吸収材が吸収した硫黄吸収状態が所定値以下であることを判断する判断手段と、判断手段の判断結果に基づき、点火リタード制御、及び吸気行程から圧縮行程までの間に少なくとも２回の分割噴射との少なくとも一方を行う還元剤濃度制御手段とを備え、還元剤濃度制御手段は高負荷では点火リタード制御を優先適用する構成も適用できる。この場合には、ＥＧＲ制御を行わなくてもＮＯｘ吸収材の温度を昇温化でき、また、ノッキングの発生を抑制できる。
【００７９】
前記実施形態では、分割噴射として吸気行程と圧縮行程とに分けて燃料を噴射するものを示したが、３回以上に分けて噴射してもよいし、吸気行程に２回燃料噴射を行うようにしてもよい。
【００８０】
前記実施形態では、筒内噴射式エンジンに適用したものを示したが、本発明はこれに限らず、互いにＥＧＲ量目標値の異なる運転領域が隣接して設定されたエンジンに広く適用が可能なものである。例えば、吸気弁手前の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射式エンジンであっても、高いＥＧＲ量目標値が設定されるような運転領域（例えば吸気行程後期噴射とスワールで成層燃焼を行う領域）で、Ｓ吸蔵量が増大する状態となったとき、ＥＧＲ量の減量や点火時期のリタード等を行うようにすればよい。
【００８１】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、硫黄離脱制御手段がＥＧＲ率の関連値を減少させると、それに伴って排気ガスの温度が上昇してＮＯｘ吸収材の温度が昇温し、ＮＯｘ吸収材中の硫黄を離脱して放出させることが可能になり、このとき、ＥＧＲ率関連値の減少が、ＥＧＲを行う場合に予め備わったＥＧＲ調整手段にて行われるため、スペースを占める硫黄離脱制御手段を別途必要とせず、省スペース化が図れ、かつコスト上昇を回避できる。
【００８２】
また、本発明は、判断手段の判断結果に基づき、点火リタード制御、及び吸気行程から圧縮行程までの間に少なくとも２回の分割噴射との少なくとも一方を行う還元剤濃度制御手段とを備え、還元剤濃度制御手段は高負荷では点火リタード制御を優先適用する構成とした場合には、ＥＧＲ制御を行わなくてもＮＯｘ吸収材の温度を昇温化できるので、スペースを占める硫黄離脱制御手段を別途必要とせず、省スペース化が図れ、かつコスト上昇を回避でき、また、ノッキングが発生し難くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるエンジンの全体構成図である。
【図２】前記エンジンにおいて設定された各運転領域を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態にかかるエンジンの制御内容を示すタイムチャートである。
【図４】前記エンジンにおいて実行される還元剤濃度制御の内容を示すフローチャートである。
【図５】前記エンジンにおいて実行される還元剤濃度制御の内容を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態にかかるエンジンの制御を行う時の時間を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかるエンジンの制御の一部を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態にかかるエンジンの制御の一部である点火リタード制御を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態にかかるエンジンの制御の一部であるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。
【図１０】リーンＮＯｘ触媒中にセリア（ＣｅＯ2）を含んだものを使用した場合の温度上昇保持効果の説明図である。
【図１１】本発明の実施形態において空燃比を略λ≦１として分割噴射するときの効果の説明図である。
【符号の説明】
１０  エンジン本体
１６  燃焼室
２２  インジェクタ
２４  吸気通路
３２  ＥＧＲ通路
３３  ＥＧＲ弁
３４  排気通路
３５  三元触媒
３６  リーンＮＯｘ触媒
４０  ＥＣＵ
４２  運転状態判定手段
４６  還元剤濃度制御手段
４８  ＥＧＲ制御手段
４９  分割噴射制御手段
５０  点火リタード制御手段
【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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【図１１】
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