(57)【要約】  排気系のＮＳＲ触媒下流側からＥＧＲクーラを経て吸気系に低圧ＥＧＲガスを還流させるＬＰＬ−ＥＧＲ機構を備えたエンジンに対し、ＮＳＲ触媒に担持されている低温型ＮＯｘ吸蔵材料および高温型ＮＯｘ吸蔵材料それぞれのＮＯｘ吸蔵量を算出する（ステップＳＴ６）。ＮＳＲ触媒の温度が急上昇した場合に、低温型ＮＯｘ吸蔵材料から放出されるＮＯｘの大部分が高温型ＮＯｘ吸蔵材料で吸蔵されず、ＮＳＲ触媒から排出されてしまう状況を推定してＮＯｘ還元処理を実行する（ステップＳＴ９）。これにより、ＮＯｘがＬＰＬ−ＥＧＲ機構へ流れ込む量を削減でき、ＮＯｘに起因する酸性水溶液の発生を抑制してＥＧＲクーラの腐食を防止する。
2013136463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に応じたＮＯｘ吸蔵特性が互いに異なる複数のＮＯｘ吸蔵材料を有するＮＯｘ吸蔵還元型触媒が排気系に備えられ、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒が吸蔵したＮＯｘを還元するためのＮＯｘ還元処理が可能な内燃機関の制御装置において、
上記複数のＮＯｘ吸蔵材料として、ＮＯｘ吸蔵性能が最も高くなる触媒温度域が、他のＮＯｘ吸蔵材料よりも高温側である高温型ＮＯｘ吸蔵材料と、ＮＯｘ吸蔵性能が最も高くなる触媒温度域が、他のＮＯｘ吸蔵材料よりも低温側である低温型ＮＯｘ吸蔵材料とを少なくとも備えており、
上記低温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されている状態で上記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度が上昇する際、その触媒温度が所定温度を超え且つその温度上昇勾配が所定値を超える場合に、上記ＮＯｘ還元処理を実行する構成となっていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
温度に応じたＮＯｘ吸蔵特性が互いに異なる複数のＮＯｘ吸蔵材料を有するＮＯｘ吸蔵還元型触媒が排気系に備えられ、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒が吸蔵したＮＯｘを還元するためのＮＯｘ還元処理が可能な内燃機関の制御装置において、
上記複数のＮＯｘ吸蔵材料として、ＮＯｘ吸蔵性能が最も高くなる触媒温度域が、他のＮＯｘ吸蔵材料よりも高温側である高温型ＮＯｘ吸蔵材料と、ＮＯｘ吸蔵性能が最も高くなる触媒温度域が、他のＮＯｘ吸蔵材料よりも低温側である低温型ＮＯｘ吸蔵材料とを少なくとも備えており、
上記高温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されている状態で上記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度が下降する際、その触媒温度が所定温度を下回り且つその温度下降勾配が所定値を超える場合に、上記ＮＯｘ還元処理を実行する構成となっていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
上記内燃機関には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を通過した排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ機構が設けられており、
上記低温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されている状態で上記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度が上昇する際、その触媒温度が所定温度を超え且つその温度上昇勾配が所定値を超える場合において、上記ＮＯｘ還元処理が実行できない内燃機関運転状態である場合には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からのＮＯｘ排出量が所定量を超えていることを条件として上記ＥＧＲ機構による排気ガスの還流を非実施とする構成となっていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項２記載の内燃機関の制御装置において、
上記内燃機関には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を通過した排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ機構が設けられており、
上記高温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されている状態で上記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度が下降する際、その触媒温度が所定温度を下回り且つその温度下降勾配が所定値を超える場合において、上記ＮＯｘ還元処理が実行できない内燃機関運転状態である場合には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からのＮＯｘ排出量が所定量を超えていることを条件として上記ＥＧＲ機構による排気ガスの還流を非実施とする構成となっていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項３記載の内燃機関の制御装置において、
上記低温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されているＮＯｘの量が所定の閾値に達した際に上記ＮＯｘ還元処理を実行するようになっており、
上記ＥＧＲ機構による排気ガスの還流を非実施とした場合に排気系から排出されるＮＯｘの量が所定量以上であった場合には、上記閾値を小さい側に変更する構成となっていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項４記載の内燃機関の制御装置において、
上記高温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されているＮＯｘの量が所定の閾値に達した際に上記ＮＯｘ還元処理を実行するようになっており、
上記ＥＧＲ機構による排気ガスの還流を非実施とした場合に排気系から排出されるＮＯｘの量が所定量以上であった場合には、上記閾値を小さい側に変更する構成となっていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項５または６記載の内燃機関の制御装置において、
上記閾値を小さい側に変更したことに起因するＮＯｘ吸蔵還元型触媒からのＮＯｘ排出量の削減量が、上記ＥＧＲ機構による排気ガスの還流を非実施としたことに起因する排気系からのＮＯｘ排出量に略一致した時点で、上記閾値を元の値に復帰させる構成となっていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用エンジン等に代表される内燃機関の制御装置に係る。特に、本発明は、排気系にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を備えた内燃機関の制御の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ディーゼルエンジン等のように希薄燃焼を行うエンジンでは、窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）が比較的多く排出されることが懸念される。その対策として、排気ガスの一部を吸気通路に還流させる排気還流（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システムを備えさせることが知られている（例えば下記の特許文献１を参照）。【０００３】
また、ＥＧＲシステムとして、特許文献２に開示されているように、高圧ＥＧＲ機構（以下、「ＨＰＬ−ＥＧＲ機構」という）と低圧ＥＧＲ機構（以下、「ＬＰＬ−ＥＧＲ機構」という）とを備えた「ＭＰＬ（Ｍｉｄｄｌｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｌｏｏｐ）−ＥＧＲシステム」が知られている。【０００４】
上記ＨＰＬ（Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｌｏｏｐ）−ＥＧＲ機構は、ターボチャージャのタービンよりも上流側の排気通路（例えばエキゾーストマニホールド）から、ターボチャージャのコンプレッサよりも下流側の吸気通路へ排気ガスを還流するようになっている。また、ＬＰＬ（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｌｏｏｐ）−ＥＧＲ機構は、ターボチャージャのタービンよりも下流側の排気通路から、ターボチャージャのコンプレッサよりも上流側の吸気通路へ排気ガスを還流するようになっている。【０００５】
また、このＭＰＬ−ＥＧＲシステムの使用形態としては、エンジンの低負荷運転領域では、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構のみを使用する。これにより、比較的高温度の排気ガスを還流させて燃焼の安定化を図り、ＨＣやＣＯの排出を抑制する。また、エンジンの高負荷運転領域では、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構のみを使用する。これにより、比較的低温度の排気ガスを還流させ、吸気の高温化にともなって発生するスモークを抑制する。このため、比較的低温度の排気ガスを還流させることを目的としている上記ＬＰＬ−ＥＧＲ機構にはＥＧＲクーラが設けられている。【０００６】
一方、この種のエンジンの排気系には、排気中に含まれるＮＯｘを吸蔵（吸収）するＮＯｘ吸蔵還元型触媒が配設されており、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒によって排気を浄化するようにしている（例えば、下記の特許文献３を参照）。【０００７】
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒としては、例えばＮＳＲ（ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒や、ＤＰＮＲ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）触媒などが用いられている。【０００８】
このＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、排気空燃比（排気Ａ／Ｆ）がリーンである場合、つまり、排気系の雰囲気が高酸素濃度状態である場合には排気中のＮＯｘを吸蔵する。一方、排気空燃比がリッチになった場合、詳しくは、排気系の雰囲気が低酸素濃度状態となって、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）などが含まれる状態になった場合に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、吸蔵しているＮＯｘを還元および放出する（ＮＯｘ還元処理の実行）。このＮＯｘ還元処理として具体的には、特許文献３に開示されているように、排気系に燃料を供給すること（ポスト噴射や燃料添加による燃料供給）によって排気空燃比をリッチにして排気系の酸素濃度を低下させる。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯｘが、排気に含まれる未燃燃料成分との反応によって還元浄化される。その結果、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力が回復する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２０７９１６号公報
【特許文献２】特開２０１１−８９４７０号公報
【特許文献３】特開２００９−８５０１８号公報
【特許文献４】特開２００６−１５０２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、アルミナＡｌ2Ｏ3等の酸化物からなる基材表面に、触媒成分としての白金Ｐｔ等の貴金属と、ＮＯｘ吸蔵成分（以下、「ＮＯｘ吸蔵材料」という場合もある）とが担持されて構成されている。ＮＯｘ吸蔵材料は、例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ，リチウムＬｉのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹ、セリウムＣｅのような希土類から選ばれる。【００１１】
一般に、特許文献４にも開示されているように、上記ＮＯｘ吸蔵材料としては、触媒温度（触媒床温）が比較的低い状況でＮＯｘ吸蔵性能が高くなる（ＮＯｘ吸蔵可能量が多くなる）材料（以下、「低温型ＮＯｘ吸蔵材料」という）と、触媒温度が比較的高い状況でＮＯｘ吸蔵性能が高くなる材料（以下、「高温型ＮＯｘ吸蔵材料」という）とが組み合わされる。低温型ＮＯｘ吸蔵材料としては例えばセリウムＣｅが挙げられる。また、高温型ＮＯｘ吸蔵材料としては例えばバリウムＢａが挙げられる。【００１２】
つまり、エンジンの低負荷運転時等のように触媒温度が比較的低い状況にあっては、主に低温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵性能が発揮されてＮＯｘが吸蔵される一方、エンジンの高負荷運転時等のように触媒温度が比較的高い状況にあっては、主に高温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵性能が発揮されてＮＯｘが吸蔵されることになる。これにより、広い温度範囲で、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力が得られるようにしている。【００１３】
図１６は、触媒温度とＮＯｘ吸蔵可能量との関係を示している。図中の一点鎖線は低温型ＮＯｘ吸蔵材料における触媒温度とＮＯｘ吸蔵可能量との関係を示し、図中の二点鎖線は高温型ＮＯｘ吸蔵材料における触媒温度とＮＯｘ吸蔵可能量との関係を示している。そして、図中の実線は、各ＮＯｘ吸蔵材料の特性によって得られるＮＯｘ吸蔵還元型触媒全体としての触媒温度とＮＯｘ吸蔵可能量との関係を示している。このように、触媒温度が比較的低い温度域にあっては低温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵可能量が多くなっており、触媒温度が比較的高い温度域にあっては高温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵可能量が多くなっている。【００１４】
ところで、このように温度特性の異なる複数のＮＯｘ吸蔵材料を担持したＮＯｘ吸蔵還元型触媒にＮＯｘが吸蔵されている状態で、触媒温度が急速に変化する状況になると、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からＮＯｘが排出されてしまうことがある。【００１５】
具体的には、例えば触媒温度が比較的低い状況において低温型ＮＯｘ吸蔵材料に比較的多量のＮＯｘが吸蔵されている状態から、エンジン負荷が高くなるなどして触媒温度が急速に上昇した場合が挙げられる。この場合、触媒温度の急速な上昇にともなって、上記低温型ＮＯｘ吸蔵材料は、ＮＯｘ吸蔵可能量が少なくなることからＮＯｘ吸蔵状態が維持できなくなり、このＮＯｘを放出することになる。この際のＮＯｘ吸蔵還元型触媒からのＮＯｘ排出量は、触媒温度の単位時間当たりの上昇量（温度勾配）に応じて変動する。【００１６】
その理由は次のとおりである。触媒温度の単位時間当たりの上昇量が比較的小さい場合には、低温型ＮＯｘ吸蔵材料からの単位時間当たりのＮＯｘ放出量が比較的少ないため、この放出されたＮＯｘを、高温型ＮＯｘ吸蔵材料によって吸蔵することが可能である。ところが、触媒温度の単位時間当たりの上昇量が比較的大きい場合には、低温型ＮＯｘ吸蔵材料からの単位時間当たりのＮＯｘ放出量が大量になるため、この放出されたＮＯｘの大部分は、高温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されず（高温型ＮＯｘ吸蔵材料が単位時間当たりに吸蔵可能なＮＯｘ量には限界があるため）、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒から排出されることになってしまう。例えば、図１６において、触媒温度がＴａの状態でのＮＯｘ吸蔵量がＮａとなっている状態から、触媒温度がＴｂまで急速に上昇すると、この触媒温度ＴｂでのＮＯｘ吸蔵可能量Ｎｂと上記ＮＯｘ吸蔵量Ｎａとの差である図中のＮｃだけＮＯｘが低温型ＮＯｘ吸蔵材料から放出され、その大部分がＮＯｘ吸蔵還元型触媒から排出されることになる。【００１７】
このようにＮＯｘ吸蔵還元型触媒からＮＯｘが排出される現象は、上述した如く触媒温度が比較的低い状況において低温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されている状態から触媒温度が急速に上昇した場合に限らず、触媒温度が比較的高い状況において高温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されている状態から触媒温度が急速に下降した場合においても生じる可能性がある。【００１８】
このように、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からＮＯｘが排出される状況において、上記ＬＰＬ−ＥＧＲ機構によってＥＧＲガスの還流が行われていると、この排出されたＮＯｘが、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構に備えられた上記ＥＧＲクーラや吸気通路に備えられたインタクーラでの結露水（クーラで冷却されることに起因する結露水）に溶解されることにより、酸性液体が発生することがある。特に、ＮＯ2は高い可溶性を有しているため、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からＮＯ2が多量に排出される状況では高濃度の酸性液体が発生してしまうことになる。【００１９】
このようにして酸性液体が発生する状況では、ＥＧＲクーラやインタクーラへの悪影響が懸念されることになる。このため、これらＥＧＲクーラやインタクーラを耐食性の高い材料で構成しておかねばならなくなってしまう。【００２０】
本発明は、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、温度変化にともなうＮＯｘ吸蔵還元型触媒からのＮＯｘ排出量を削減することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
−発明の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を構成している複数のＮＯｘ吸蔵材料それぞれに対し、触媒温度の変化に応じてＮＯｘの放出の有無を推定し、この放出されるＮＯｘがＮＯｘ吸蔵還元型触媒から排出される場合には、ＮＯｘ還元処理を実行して、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からのＮＯｘ排出量を削減するようにしている。【００２２】
−解決手段−
具体的に、本発明は、温度に応じたＮＯｘ吸蔵特性が互いに異なる複数のＮＯｘ吸蔵材料を有するＮＯｘ吸蔵還元型触媒が排気系に備えられ、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒が吸蔵したＮＯｘを還元するためのＮＯｘ還元処理が可能な内燃機関の制御装置を前提とする。この内燃機関の制御装置に対し、上記複数のＮＯｘ吸蔵材料として、ＮＯｘ吸蔵性能が最も高くなる触媒温度域が、他のＮＯｘ吸蔵材料よりも高温側である高温型ＮＯｘ吸蔵材料と、ＮＯｘ吸蔵性能が最も高くなる触媒温度域が、他のＮＯｘ吸蔵材料よりも低温側である低温型ＮＯｘ吸蔵材料とを少なくとも備えさせる。そして、上記低温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されている状態で上記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度が上昇する際、その触媒温度が所定温度を超え且つその温度上昇勾配が所定値を超える場合に、上記ＮＯｘ還元処理を実行する構成としている。【００２３】
ここでいう、「触媒温度が所定温度を超え且つその温度上昇勾配が所定値を超える場合」の記載は、「触媒温度が所定温度を超えることが推定され且つその温度上昇勾配が所定値を超えることが推定された場合」を含む概念である。【００２４】
また、上記高温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されている状態で上記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度が下降する際、その触媒温度が所定温度を下回り且つその温度下降勾配が所定値を超える場合に、上記ＮＯｘ還元処理を実行する構成としている。【００２５】
ここでいう、「触媒温度が所定温度を下回り且つその温度下降勾配が所定値を超える場合」の記載は、上記と同様に、「触媒温度が所定温度を下回ることが推定され且つその温度下降勾配が所定値を超えることが推定された場合」を含む概念である。【００２６】
なお、上記ＮＯｘ還元処理が実行される「触媒温度の所定温度」および「温度上昇勾配の所定値」は、ＮＯｘ吸蔵材料の特性や、そのＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されているＮＯｘ量に応じて、実験やシミュレーションによって予め設定されている。【００２７】
これら特定事項により、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度変化にともなってＮＯｘ吸蔵材料からＮＯｘが放出される状況であって、且つ、この放出されるＮＯｘが他のＮＯｘ吸蔵材料で殆ど吸蔵できない状況である場合には、ＮＯｘ還元処理が実行されることになる。【００２８】
つまり、低温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されている状態で、上記触媒温度が所定温度を超えていない場合や、触媒温度の上昇勾配が所定値を超えていない場合には、この低温型ＮＯｘ吸蔵材料からはＮＯｘが放出されないか、または、ＮＯｘが放出されたとしても、その大部分は高温型ＮＯｘ吸蔵材料によって吸蔵可能であるとしてＮＯｘ還元処理を実行しない。これに対し、低温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されている状態で、上記触媒温度が所定温度を超え且つその温度上昇勾配が所定値を超える場合には、この低温型ＮＯｘ吸蔵材料からＮＯｘが放出され、その放出されるＮＯｘの大部分は高温型ＮＯｘ吸蔵材料によって吸蔵できずＮＯｘ吸蔵還元型触媒から排出されるとして、ＮＯｘ還元処理を実行する。【００２９】
同様に、高温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されている状態で、上記触媒温度が所定温度を下回っていない場合や、触媒温度の下降勾配が所定値を超えていない場合には、この高温型ＮＯｘ吸蔵材料からはＮＯｘが放出されないか、または、ＮＯｘが放出されたとしても、その大部分は低温型ＮＯｘ吸蔵材料によって吸蔵可能であるとしてＮＯｘ還元処理を実行しない。これに対し、高温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されている状態で、上記触媒温度が所定温度を下回り且つその温度下降勾配が所定値を超える場合には、この高温型ＮＯｘ吸蔵材料からＮＯｘが放出され、その放出されるＮＯｘの大部分は低温型ＮＯｘ吸蔵材料によって吸蔵できずＮＯｘ吸蔵還元型触媒から排出されるとして、ＮＯｘ還元処理を実行することになる。【００３０】
これにより、温度変化にともなうＮＯｘ吸蔵還元型触媒からのＮＯｘ排出量を削減することができる。また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からＮＯｘが排出されてしまう状況で、上記ＮＯｘ還元処理を実行するようにしているので、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からＮＯｘが排出されない状況であるにも拘わらずＮＯｘ還元処理が実行されてしまうといったことはなく、無駄なＮＯｘ還元処理を防止することができて燃料消費率の改善を図ることもできる。【００３１】
特に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を通過した排気ガスを吸気系に還流させるＥＧＲ機構を備えた内燃機関に適用した場合には、ＮＯｘ排出に起因する酸性液体の発生を防止することができ、ＥＧＲ機構や吸気系の構成部材（ＥＧＲクーラやインタクーラ）への悪影響が回避できる。【００３２】
より具体的には、上記内燃機関に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を通過した排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ機構が設けられたものに対し、上記低温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されている状態で上記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度が上昇する際、その触媒温度が所定温度を超え且つその温度上昇勾配が所定値を超える場合において、上記ＮＯｘ還元処理が実行できない内燃機関運転状態である場合には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からのＮＯｘ排出量が所定量を超えていることを条件として上記ＥＧＲ機構による排気ガスの還流を非実施とするようにしている。【００３３】
同様に、上記ＥＧＲ機構が設けられたものに対し、上記高温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されている状態で上記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度が下降する際、その触媒温度が所定温度を下回り且つその温度下降勾配が所定値を超える場合において、上記ＮＯｘ還元処理が実行できない内燃機関運転状態である場合には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からのＮＯｘ排出量が所定量を超えていることを条件として上記ＥＧＲ機構による排気ガスの還流を非実施とするようにしている。【００３４】
なお、排気ガスの還流を非実施とするＮＯｘ吸蔵還元型触媒からのＮＯｘ排出量（上記所定量）は適宜設定される。例えば、ＥＧＲ機構や吸気系の構成部材（ＥＧＲクーラやインタクーラ）への悪影響が回避できる値に設定される。【００３５】
このようにＥＧＲ機構に比較的多量のＮＯｘが流れ込む可能性がある状況では排気ガスの還流を非実施とすることで、ＥＧＲ機構や吸気系での酸性液体の発生を防止することができ、これらＥＧＲ機構や吸気系の構成部材への悪影響が確実に回避できる。【００３６】
上述した如くＥＧＲ機構による排気ガスの還流を非実施とした場合に、その後の制御動作として具体的には、上記低温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されているＮＯｘの量が所定の閾値に達した際に上記ＮＯｘ還元処理を実行するようにしたものに対し、上記ＥＧＲ機構による排気ガスの還流を非実施とした場合に排気系から排出されるＮＯｘの量が所定量以上であった場合に、上記閾値を小さい側に変更するようにする。【００３７】
これによれば、ＥＧＲ機構による排気ガスの還流を非実施としたことで排気系から排出されたＮＯｘの量と、上記閾値を小さい側に変更したことによるＮＯｘ排出量とを相殺することができ、環境への悪影響を抑制することができる。【００３８】
また、この場合、上記閾値を小さい側に変更したことに起因するＮＯｘ吸蔵還元型触媒からのＮＯｘ排出量の削減量が、上記ＥＧＲ機構による排気ガスの還流を非実施としたことに起因する排気系からのＮＯｘ排出量に略一致した時点で、上記閾値を元の値に復帰させる構成としている。【００３９】
これによれば、上記閾値を小さい側に変更したことに起因してＮＯｘ還元処理の実行頻度が高くなる期間を必要最小限に設定することができ、必要上にＮＯｘ還元処理が実施されることが回避できて、燃料消費率の改善を図ることができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度変化に起因してＮＯｘ排出量が増大してしまうといったことを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態に係るエンジンの概略構成を示す図である。
【図２】ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】エンジンの温間時においてＭＰＬ−ＥＧＲシステムのモードを設定するマップを示す図である。
【図４】エンジンの冷間時においてＭＰＬ−ＥＧＲシステムのモードを設定するマップを示す図である。
【図５】低温型ＮＯｘ吸蔵材料における触媒温度とＮＯｘ吸蔵可能量との関係を示す図である。
【図６】高温型ＮＯｘ吸蔵材料における触媒温度とＮＯｘ吸蔵可能量との関係を示す図である。
【図７】図７（ａ）は触媒低温度域での各ＮＯｘ吸蔵材料におけるＮＯｘ吸蔵率とＮＯｘ吸蔵速度との関係を、図７（ｂ）は触媒中温度域での各ＮＯｘ吸蔵材料におけるＮＯｘ吸蔵率とＮＯｘ吸蔵速度との関係を、図７（ｃ）は触媒高温度域での各ＮＯｘ吸蔵材料におけるＮＯｘ吸蔵率とＮＯｘ吸蔵速度との関係をそれぞれ示す図である。
【図８】ＮＯｘ放出量制御の手順の一部を示すフローチャート図である。
【図９】ＮＯｘ放出量制御の手順の他の一部を示すフローチャート図である。
【図１０】車両加速時におけるＮＳＲ触媒入り口ガス温度およびＮＳＲ触媒温度の変化の一例を示す図である。
【図１１】ＮＯｘ濃度と凝縮水のｐＨとの関係を示す図である。
【図１２】ＮＳＲ触媒の通過ガス量とＮＯｘ濃度との関係を示す図である。
【図１３】変形例において低温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ還元要求値の変更動作を説明するための図である。
【図１４】変形例において高温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ還元要求値の変更動作を説明するための図である。
【図１５】変形例において通常時およびＮＯｘ排出後それぞれにおけるＮＯｘ排出量の一例を示す図である。
【図１６】ＮＳＲ触媒の温度とＮＯｘ吸蔵可能量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒（例えば直列４気筒）ディーゼルエンジン（圧縮自着火式内燃機関）に本発明を適用した場合について説明する。また、ＥＧＲシステムとして、高圧ＥＧＲ機構および低圧ＥＧＲ機構を備えたＭＰＬ−ＥＧＲシステムを搭載したディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明する。
【００４３】
−エンジンの構成−
図１は、本実施形態に係るエンジン（内燃機関）１の概略構成を示す図である。この図１に示すエンジン１は、４つの気筒１１，１１，…を有するディーゼルエンジンであって、各気筒１１には、その気筒１１内へ燃料を直接噴射可能なインジェクタ（燃料噴射弁）２がそれぞれ設けられている。これらインジェクタ２は、例えば内部に圧電素子（ピエゾ素子）を備え、適宜開弁して気筒１１内に燃料を噴射供給するピエゾインジェクタにより構成されている。また、このインジェクタ２には、高圧燃料ポンプＰによって昇圧された燃料がコモンレール２１を介して供給されている。
【００４４】
各気筒１１には吸気系を構成する吸気通路３が接続されている。この吸気通路３の上流端にはエアクリーナ３１が設けられている。また、この吸気通路３の途中には、吸気の流れ方向に沿って、ターボチャージャ（遠心過給装置）４のコンプレッサ４１、インタクーラ３２および吸気絞り弁（ディーゼルスロットル）３３が順に設けられている。吸気通路３に導入された吸気は、エアクリーナ３１によって浄化された後、コンプレッサ４１によって過給され、インタクーラ３２によって冷却される。その後、吸気は、吸気絞り弁３３を通過して各気筒１１内へ導入される。各気筒１１内へ導かれた吸気は圧縮行程において圧縮され、この気筒１１内にインジェクタ２から燃料が噴射されることにより燃料の燃焼が行われる。この燃料の燃焼にともない各気筒１１において図示しないピストンがシリンダ内で往復運動し、コネクティングロッドを介してクランクシャフトを回転させることでエンジン出力が得られるようになっている。
【００４５】
なお、上記吸気絞り弁３３は、通常運転時には全開とされており、例えば車両の減速時等において必要に応じて（例えば、下記のＮＳＲ触媒５１の温度低下を防止する必要が生じた場合等において）所定開度まで閉鎖される。
【００４６】
各気筒１１には排気系を構成する排気通路５が接続されている。この排気通路５の途中には、ターボチャージャ４のタービン４２が設けられている。
【００４７】
なお、本実施形態におけるターボチャージャ４は、可変ノズル式ターボチャージャであって、タービン４２側に可変ノズルベーン機構４３が設けられており、この可変ノズルベーン機構４３に備えられたノズルベーン（図示省略）の開度を調整することにより、エンジン１の過給圧を調整することができるようになっている。具体的には、ノズルベーンの開度を小さくすることでコンプレッサ４１での過給圧が高くなり、逆に、ノズルベーンの開度を大きくすることでコンプレッサ４１での過給圧が低くなる。なお、この可変ノズルベーン機構４３の構成については周知であるため（例えば、特開２０１１−１２７５６１号公報や特開２０１２−７５４４号公報等を参照）、ここでの説明は省略する。
【００４８】
上記タービン４２より下流の排気通路５には、排気の流れ方向に沿って、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒としてのＮＳＲ触媒５１、パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ；排気浄化フィルタ）５２、排気絞り弁５３、マフラ５４が順に設けられている。
【００４９】
各気筒１１内での燃焼により発生した排気ガス（既燃ガス）は、排気通路５へ排出される。この排気通路５へ排出された排気ガスは、排気通路５の途中に設けられたタービン４２を経た後、ＮＳＲ触媒５１およびＤＰＦ５２によって浄化され、その後、排気絞り弁５３およびマフラ５４を経由して大気中へ放出される。
【００５０】
具体的な排気浄化のための手法として、上記ＮＳＲ触媒５１は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはＮＯｘを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元成分（例えば燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においてはＮＯｘをＮＯ2若しくはＮＯに還元して放出する。ＮＯ2やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気中のＨＣやＣＯと速やかに反応することによって更に還元されてＮ2となる。また、ＨＣやＣＯは、ＮＯ2やＮＯを還元することで、自身は酸化されてＨ2ＯやＣＯ2となる。即ち、ＮＳＲ触媒５１に導入される排気中の酸素濃度やＨＣ成分を適宜調整することにより、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化することができるようになっている。本実施形態のものでは、この排気中の酸素濃度やＨＣ成分の調整を上記インジェクタ２からの燃料噴射動作（ポスト噴射）や吸気絞り弁３３の開度制御によって行うようになっている。
【００５１】
ここで、上記ＮＳＲ触媒５１の構成について説明する。このＮＳＲ触媒５１は、アルミナＡｌ2Ｏ3等の酸化物からなる基材表面に、触媒成分としての白金Ｐｔ等の貴金属と、ＮＯｘ吸蔵材料とが担持されて構成されている。ＮＯｘ吸蔵材料は、例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ，リチウムＬｉのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹ、セリウムＣｅのような希土類から選ばれた複数から成る。また、上記担持されるＮＯｘ吸蔵材料としては、触媒温度（触媒床温）が比較的低い状況（例えば２００℃）でＮＯｘ吸蔵性能が最も高くなる（ＮＯｘ吸蔵可能量が多くなる；ＮＯｘ吸蔵性能が最も高くなる触媒温度域が、他のＮＯｘ吸蔵材料（後述する高温型ＮＯｘ吸蔵材料）よりも低温側である）低温型ＮＯｘ吸蔵材料と、触媒温度が比較的高い状況（例えば４００℃）でＮＯｘ吸蔵性能が最も高くなる（ＮＯｘ吸蔵性能が最も高くなる触媒温度域が、他のＮＯｘ吸蔵材料（上記低温型ＮＯｘ吸蔵材料）よりも高温側である）高温型ＮＯｘ吸蔵材料とが組み合わされている。本実施形態に係るＮＳＲ触媒５１では、低温型ＮＯｘ吸蔵材料として例えばセリウムＣｅが適用され、高温型ＮＯｘ吸蔵材料として例えばバリウムＢａが適用されている。なお、この低温型ＮＯｘ吸蔵材料と高温型ＮＯｘ吸蔵材料との組み合わせはこれに限定されるものではなく適宜選択される。
【００５２】
このように温度に応じたＮＯｘ吸蔵特性が互いに異なる複数のＮＯｘ吸蔵材料を備えていることにより、エンジン１の低負荷運転時等のように触媒温度が比較的低い状況にあっては、主に低温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵性能によってＮＯｘが吸蔵される一方、エンジン１の高負荷運転時等のように触媒温度が比較的高い状況にあっては、主に高温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵性能によってＮＯｘが吸蔵されることになる。これにより、広い温度範囲で、ＮＳＲ触媒５１のＮＯｘ吸蔵能力が得られるようになっている。
【００５３】
図５は、低温型ＮＯｘ吸蔵材料における触媒温度とＮＯｘ吸蔵可能量との関係を示している。図中の一点鎖線は低温型ＮＯｘ吸蔵材料における触媒温度とＮＯｘ吸蔵可能量との関係を示し、図中の実線は各ＮＯｘ吸蔵材料の特性によって得られるＮＳＲ触媒５１全体としての触媒温度とＮＯｘ吸蔵可能量との関係を示している。また、図中の破線は、この低温型ＮＯｘ吸蔵材料における還元制御要求値を示している。この還元制御要求値は、低温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されていく場合に、ＮＯｘ還元制御（以下、「ＮＯｘ還元処理」という場合もある）を開始する必要があると判断するＮＯｘ吸蔵量の閾値である。つまり、低温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されていき、そのＮＯｘ吸蔵量が、この還元制御要求値に達すると、ＮＯｘ還元制御を開始して低温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されているＮＯｘを還元して放出させる。また、本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵量が変化しない状況であっても、触媒温度の上昇にともなって、現在のＮＯｘ吸蔵量が、その変化後の触媒温度における還元制御要求値（低温型ＮＯｘ吸蔵材料の還元制御要求値）を超える場合には、低温型ＮＯｘ吸蔵材料から放出されるＮＯｘがＮＳＲ触媒５１から排出されてしまう状況であることを条件としてＮＯｘ還元制御を開始し、低温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されているＮＯｘを還元するようにしている。詳しくは後述する。
【００５４】
一方、図６は、高温型ＮＯｘ吸蔵材料における触媒温度とＮＯｘ吸蔵可能量との関係を示している。図中の二点鎖線は高温型ＮＯｘ吸蔵材料における触媒温度とＮＯｘ吸蔵可能量との関係を示し、図中の実線は各ＮＯｘ吸蔵材料の特性によって得られるＮＳＲ触媒５１全体としての触媒温度とＮＯｘ吸蔵可能量との関係を示している。また、図中の破線は、この高温型ＮＯｘ吸蔵材料における還元制御要求値を示している。この還元制御要求値は、上述のものと同様に、高温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されていく場合に、ＮＯｘ還元制御を開始する必要があると判断するＮＯｘ吸蔵量の閾値である。つまり、高温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されていき、そのＮＯｘ吸蔵量が、この還元制御要求値に達すると、ＮＯｘ還元制御を開始して高温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されているＮＯｘを還元して放出させる。また、本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵量が変化しない状況であっても、触媒温度の下降にともなって、現在のＮＯｘ吸蔵量が、その変化後の触媒温度における還元制御要求値（高温型ＮＯｘ吸蔵材料の還元制御要求値）を超える場合には、高温型ＮＯｘ吸蔵材料から放出されるＮＯｘがＮＳＲ触媒５１から排出されてしまう状況であることを条件としてＮＯｘ還元制御を開始し、高温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されているＮＯｘを還元するようにしている。これについても詳しくは後述する。
【００５５】
また、これら低温型ＮＯｘ吸蔵材料および高温型ＮＯｘ吸蔵材料は、それぞれのＮＯｘ吸蔵率に応じてＮＯｘ吸蔵速度が変化する。ＮＯｘ吸蔵率は、各ＮＯｘ吸蔵材料それぞれにおいてＮＯｘの最大吸蔵量に対する実際のＮＯｘ吸蔵量の比（実際のＮＯｘ吸蔵量／ＮＯｘ最大吸蔵量）である。ＮＯｘ吸蔵速度は、各ＮＯｘ吸蔵材料それぞれにおいて単位時間当たりに吸蔵可能なＮＯｘの量である。
【００５６】
図７（ａ）は触媒低温度域（例えば触媒床温が２００℃）での各ＮＯｘ吸蔵材料におけるＮＯｘ吸蔵率とＮＯｘ吸蔵速度との関係を示している。この図７（ａ）に示すように、触媒低温度域にあっては、高温型ＮＯｘ吸蔵材料（図中に二点鎖線で示す）に比べて低温型ＮＯｘ吸蔵材料（図中に一点鎖線で示す）の方がＮＯｘ吸蔵性能が高いため、同一ＮＯｘ吸蔵率であっても低温型ＮＯｘ吸蔵材料の方がＮＯｘ吸蔵速度は高くなっている。また、何れのＮＯｘ吸蔵材料においてもＮＯｘ吸蔵率が低いほどＮＯｘ吸蔵速度は高くなっている。
【００５７】
また、図７（ｂ）は触媒中温度域（例えば触媒床温が３００℃）での各ＮＯｘ吸蔵材料におけるＮＯｘ吸蔵率とＮＯｘ吸蔵速度との関係を示している。この図７（ｂ）に示すように、触媒中温度域にあっては、各ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵性能は略同一であるため、ＮＯｘ吸蔵速度も略同一となっている。また、何れのＮＯｘ吸蔵材料においてもＮＯｘ吸蔵率が低いほどＮＯｘ吸蔵速度は高くなっている。
【００５８】
さらに、図７（ｃ）は触媒高温度域（例えば触媒床温が４００℃）での各ＮＯｘ吸蔵材料におけるＮＯｘ吸蔵率とＮＯｘ吸蔵速度との関係を示している。この図７（ｃ）に示すように、触媒高温度域にあっては、低温型ＮＯｘ吸蔵材料に比べて高温型ＮＯｘ吸蔵材料の方がＮＯｘ吸蔵性能が高いため、同一ＮＯｘ吸蔵率であっても高温型ＮＯｘ吸蔵材料の方がＮＯｘ吸蔵速度は高くなっている。また、何れのＮＯｘ吸蔵材料においてもＮＯｘ吸蔵率が低いほどＮＯｘ吸蔵速度は高くなっている。
【００５９】
一方、上記ＮＳＲ触媒５１の下流側に配設されている上記ＤＰＦ５２は、例えば多孔質セラミック構造体で成り、排気ガスが多孔質の壁を通過する際に、この排気ガス中に含まれるＰＭ（Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）を捕集するようになっている。また、このＤＰＦ５２には、ＤＰＦ再生処理時に、上記捕集したＰＭを酸化・燃焼する触媒（例えば白金等の貴金属を主成分とする酸化触媒）が担持されている。
【００６０】
−ＥＧＲシステム−
本実施形態に係るエンジン１には、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構（高圧ＥＧＲ機構）６およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構（低圧ＥＧＲ機構）７を備えたＭＰＬ−ＥＧＲシステムが設けられている。
【００６１】
ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６は、上記ターボチャージャ４のタービン４２よりも上流の排気通路５（例えばエキゾーストマニホールド）から、コンプレッサ４１よりも下流（吸気絞り弁３３よりも下流）の吸気通路３へ排気ガスの一部（高圧ＥＧＲガス）を導く高圧ＥＧＲ通路６１と、この高圧ＥＧＲ通路６１の流路面積を変更可能とする高圧ＥＧＲバルブ６２とを備えている。
【００６２】
このＨＰＬ−ＥＧＲ機構６により還流（再循環）される高圧ＥＧＲガスの量は、上記高圧ＥＧＲバルブ６２の開度により調量される。また、必要に応じて吸気絞り弁３３の開度が小さくされ（閉度が大きくされ）、これによって高圧ＥＧＲガスの還流量が増量されることもある。
【００６３】
一方、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７は、上記ＤＰＦ５２よりも下流で且つ排気絞り弁５３よりも上流の排気通路５から、コンプレッサ４１よりも上流の吸気通路３へ排気ガスの一部（低圧ＥＧＲガス）を導く低圧ＥＧＲ通路７１と、この低圧ＥＧＲ通路７１の流路面積を変更可能とする低圧ＥＧＲバルブ７２と、低圧ＥＧＲ通路７１を流れる低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ７３とを備えている。
【００６４】
このＬＰＬ−ＥＧＲ機構７により還流（再循環）される低圧ＥＧＲガスの量は、上記低圧ＥＧＲバルブ７２の開度により調量される。また、必要に応じて排気絞り弁５３の開度が小さくされ、これによって低圧ＥＧＲガスの還流量が増量されることもある。
【００６５】
−制御系−
図２に示すように、上記インジェクタ２、吸気絞り弁３３、可変ノズルベーン機構４３、排気絞り弁５３、高圧ＥＧＲバルブ６２および低圧ＥＧＲバルブ７２は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１０と電気的に接続されている。
【００６６】
ＥＣＵ１０は、Ａ／Ｆセンサ８０、エアフローメータ８１、吸気温センサ８２、過給圧センサ８３、複数の排気温センサ８４ａ〜８４ｄ、水温センサ８５、クランクポジションセンサ８６、アクセル開度センサ８７、吸気絞り弁開度センサ８８、ＬＰＬ差圧センサ８９ａ、ＤＰＦ差圧センサ８９ｂ、コンプレッサ出口温度センサ８Ａ、高圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｈ、低圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｌ等の各種センサと電気的に接続されている。
【００６７】
上記Ａ／Ｆセンサ８０は、上記ＮＳＲ触媒５１の上流側で且つタービン４２の下流側において排気中の酸素濃度を検出するセンサであって、酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。エアフローメータ８１は、大気中から吸気通路３へ流入された空気量（新気量）を測定するセンサである。吸気温センサ８２は、吸気通路３を流れる空気の温度（具体的には上記インタクーラ３２の下流側で且つ吸気絞り弁３３の上流側の温度）を検出するセンサである。過給圧センサ８３は、吸気絞り弁３３の下流側の圧力（ターボチャージャ４によって過給された吸気の圧力）を検出するセンサである。排気温センサ８４ａ〜８４ｄは、上記ＮＳＲ触媒５１の上流側、ＮＳＲ触媒５１の下流側、上記ＤＰＦ５２の下流側、上記低圧ＥＧＲ通路７１における低圧ＥＧＲクーラ７３の下流側（低圧ＥＧＲバルブ７２の上流側）にそれぞれ配設され、各所における排気ガスの温度を検出する。水温センサ８５は、エンジン１の内部を循環する冷却水の温度を検出するセンサである。クランクポジションセンサ８６は、エンジン１のクランクシャフトの回転位置を検出するセンサである。アクセル開度センサ８７は、運転者によるアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するセンサである。吸気絞り弁開度センサ８８は、上記吸気絞り弁３３の開度を検出するセンサである。ＬＰＬ差圧センサ８９ａは、上記ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７における低圧ＥＧＲクーラ７３の上流側圧力と下流側圧力との差圧を測定するセンサである。ＤＰＦ差圧センサ８９ｂは、上記ＤＰＦ５２の上流側圧力と下流側圧力との差圧を測定するセンサであって、ＤＰＦ５２内部におけるＰＭの堆積量の推定に利用される。コンプレッサ出口温度センサ８Ａは、コンプレッサ４１から流出する吸気（過給された新気および低圧ＥＧＲガスの混合気）の温度を検出するセンサである。高圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｈは、高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を検出するセンサである。低圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｌは、低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を検出するセンサである。
【００６８】
ＥＣＵ１０は、上記した各種センサ８０〜８９ａ，８９ｂ，８Ａ，８Ｈ，８Ｌの検出値や測定値に基づいてインジェクタ２、吸気絞り弁３３、可変ノズルベーン機構４３，排気絞り弁５３、高圧ＥＧＲバルブ６２および低圧ＥＧＲバルブ７２を制御する。
【００６９】
例えば、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態（エンジン負荷など）に応じてＨＰＬ−ＥＧＲ機構６およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構７を制御する。
【００７０】
具体的には、エンジン１の温間時（例えば冷却水温度が８０℃以上の場合）には、図３のマップに従って、使用するＥＧＲ機構６，７が選択される。つまり、エンジン１が低負荷運転状態にある場合は、ＥＣＵ１０はＨＰＬ−ＥＧＲ機構６を利用して排気ガスの還流を行う（高圧ＥＧＲ領域での還流動作）。エンジン１が高負荷運転状態にある場合は、ＥＣＵ１０はＬＰＬ−ＥＧＲ機構７により排気ガスの還流を行う（低圧ＥＧＲ領域での還流動作）。エンジン１が中負荷運転状態にある場合は、ＥＣＵ１０はＨＰＬ−ＥＧＲ機構６とＬＰＬ−ＥＧＲ機構７とを併用して排気ガスの還流を行う（ＭＰＬ領域での還流動作）。これらの具体的な制御については後述する。なお、図３における領域Ｘは、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６の高圧ＥＧＲバルブ６２およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の低圧ＥＧＲバルブ７２が共に閉鎖される運転領域、つまり、ＥＧＲガスの還流が行われない運転領域である。これは、排気ガス中のスモーク量が多くなる場合や、ＥＧＲガス温度制約等のシステム信頼性が要求される場合の運転領域である。
【００７１】
このようにしてエンジン１の運転状態に応じて、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６とＬＰＬ−ＥＧＲ機構７との使用形態が切り換えられ、或いは、各ＥＧＲ機構６，７が併用されると、エンジン１の広範囲な運転領域において適量のＥＧＲガスを還流させることが可能となり、排気中のＮＯｘ濃度を好適に減少させることが可能となる。
【００７２】
一方、エンジン１の冷間時には、図４のマップに示すように、上記領域Ｘ以外の運転領域では、エンジン１の負荷に関わりなく、ＥＣＵ１０はＨＰＬ−ＥＧＲ機構６を利用して排気ガスの還流を行う。これは、ＥＧＲクーラを備えていないＨＰＬ−ＥＧＲ機構６を利用することで、比較的高温度の排気ガスを還流させることにより、エンジン１の早期暖機や、ＮＳＲ触媒５１の早期活性化を図るためである。
【００７３】
−ＭＰＬ−ＥＧＲシステムの基本制御−
次に、上記ＭＰＬ−ＥＧＲシステムの基本制御について説明する。
【００７４】
まず、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６におけるＥＧＲガス量の制御、および、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７におけるＥＧＲガス量の制御について説明する。これらＨＰＬ−ＥＧＲ機構６におけるＥＧＲガス量の制御と、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７におけるＥＧＲガス量の制御とは、それぞれ独立した制御となっている。
【００７５】
ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６を用いてＥＧＲガスを還流させている場合（ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７を併用している場合を含む）には、目標とするＥＧＲガス還流量（以下、「目標高圧ＥＧＲガス還流量」という）と、推定されたＥＧＲガス還流量（以下、「推定高圧ＥＧＲガス還流量」という）とを比較し、この推定高圧ＥＧＲガス還流量が目標高圧ＥＧＲガス還流量に近づくように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度や吸気絞り弁３３の開度がフィードバック制御（以下、「ＥＧＲフィードバック制御」という）される。この場合の目標高圧ＥＧＲガス還流量は、エンジン１の運転状態（特にエンジン負荷）に応じて設定される。また、推定高圧ＥＧＲガス還流量は、上記高圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｈによって検出された高圧ＥＧＲバルブ６２の開度、上記吸気温センサ８２によって検出された吸気の温度、過給圧センサ８３によって検出された吸気圧力とエキゾーストマニホールド内の圧力との差圧をパラメータとして、予めＥＣＵ１０のＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶された所定の演算式またはマップから求められる。なお、エキゾーストマニホールド内の圧力は、吸気圧力やエンジン１の運転状態量等をパラメータとして予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶された所定の演算式またはマップから求められる。
【００７６】
一方、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７を用いてＥＧＲガスを還流させている場合（ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６を併用している場合を含む）には、目標とするＥＧＲガス還流量（以下、「目標低圧ＥＧＲガス還流量」という）と、推定されたＥＧＲガス還流量（以下、「推定低圧ＥＧＲガス還流量」という）とを比較し、この推定低圧ＥＧＲガス還流量が目標低圧ＥＧＲガス還流量に近づくように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度や排気絞り弁５３の開度がフィードバック制御（ＥＧＲフィードバック制御）される。この場合の目標低圧ＥＧＲガス還流量は、エンジン１の運転状態（特にエンジン負荷）に応じて設定される。また、推定低圧ＥＧＲガス還流量は、上記低圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｌによって検出された低圧ＥＧＲバルブ７２の開度、上記排気温センサ８４ａ〜８４ｄによって検出された排気の温度、上記ＬＰＬ差圧センサ８９ａによって検出された低圧ＥＧＲクーラ７３の上流側圧力と下流側圧力との差圧をパラメータとして、予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶された所定の演算式またはマップから求められる。
【００７７】
以下、エンジン１の負荷に応じたＭＰＬ−ＥＧＲシステムの基本動作（ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の基本動作）について説明する。
【００７８】
（低負荷運転時）
上述した如く、エンジン負荷が比較的低いとき（低負荷領域）には、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６のみを用いてＥＧＲガスが還流される。この運転領域をＨＰＬ領域という。なお、冷却水温度が低いときにもＨＰＬ−ＥＧＲ機構６のみを用いてＥＧＲガスが還流される。
【００７９】
このＨＰＬ領域でのＥＧＲフィードバック制御は、エアフローメータ８１によって検出される吸入空気量が、エンジン負荷やエンジン回転速度（エンジン回転数）等に応じて設定される目標吸入空気量に一致するように上記目標高圧ＥＧＲガス還流量が設定され、上述した如く、上記推定高圧ＥＧＲガス還流量が、この目標高圧ＥＧＲガス還流量に一致するように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度がフィードバック制御される。このとき、低圧ＥＧＲバルブ７２は全閉のまま維持される。
【００８０】
例えば、エアフローメータ８１により得られる吸入空気量が目標値よりも少なく、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率（エンジン１の運転状態等に応じて決定されるＥＧＲ率）よりも高い場合には、推定高圧ＥＧＲガス還流量が目標高圧ＥＧＲガス還流量よりも多くなっているので、ＥＧＲガス量を減少させるように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を小さくする。
【００８１】
また、エアフローメータ８１により得られる吸入空気量が目標値よりも多く、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低い場合には、推定高圧ＥＧＲガス還流量が目標高圧ＥＧＲガス還流量よりも少なくなっているので、ＥＧＲガス量を増加させるように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を大きくする。そして、このように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を大きくしても、推定高圧ＥＧＲガス還流量が目標高圧ＥＧＲガス還流量に達しない場合には、上記吸気絞り弁３３の開度を小さくし（閉度を大きくし）、この吸気絞り弁３３の下流側の圧力を低下させることによって、高圧ＥＧＲ通路６１を経て還流されるＥＧＲガスの量を増加させるようにする。これにより、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近付ける。
【００８２】
（高負荷運転時）
上述した如く、エンジン負荷が比較的高いとき（高負荷領域）には、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７のみを用いてＥＧＲガスが還流される。この運転領域をＬＰＬ領域という。
【００８３】
このＬＰＬ領域でのＥＧＲフィードバック制御は、エアフローメータ８１によって検出される吸入空気量が、エンジン負荷やエンジン回転速度等に応じて設定される目標吸入空気量に一致するように上記目標低圧ＥＧＲガス還流量が設定され、上述した如く、上記推定低圧ＥＧＲガス還流量が、この目標低圧ＥＧＲガス還流量に一致するように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度がフィードバック制御される。このときに、基本的には（ＥＧＲガス量が不足しない限りは）、高圧ＥＧＲバルブ６２は全閉のまま維持される。
【００８４】
例えば、エアフローメータ８１により得られる吸入空気量が目標値よりも少なく、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも高い場合には、推定低圧ＥＧＲガス還流量が目標低圧ＥＧＲガス還流量よりも多くなっているので、ＥＧＲガス量を減少させるように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を小さくする。
【００８５】
また、エアフローメータ８１により得られる吸入空気量が目標値よりも多く、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低い場合には、推定低圧ＥＧＲガス還流量が目標低圧ＥＧＲガス還流量よりも少なくなっているので、ＥＧＲガス量を増加させるように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を大きくする。そして、このように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を大きくしても、推定低圧ＥＧＲガス還流量が目標低圧ＥＧＲガス還流量に達しない場合には、高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を大きくしたり、または、上記排気絞り弁５３の開度を小さくして（閉度を大きくして）、低圧ＥＧＲ通路７１を経て還流されるＥＧＲガスの量を増加させるようにする。これにより、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近付ける。
【００８６】
（中負荷運転時）
上述した如く、エンジンが中負荷運転であるとき（中負荷領域）には、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６とＬＰＬ−ＥＧＲ機構７とを併用してＥＧＲガスが還流される。このＨＰＬ領域とＬＰＬ領域との間の領域をＭＰＬ領域という。
【００８７】
このＭＰＬ領域でのＥＧＲフィードバック制御は、エンジン負荷やエンジン回転速度等に応じて目標吸入空気量および目標ＥＧＲ率（＝高圧ＥＧＲガス還流量＋低圧ＥＧＲガス還流量／高圧ＥＧＲガス還流量＋低圧ＥＧＲガス還流量＋吸入空気量）が決定され、これら値からＥＧＲガス量の総量が設定される。また、エンジン負荷等に応じてＥＧＲ分配率（ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６により還流される高圧ＥＧＲガスの量とＬＰＬ−ＥＧＲ機構７により還流される低圧ＥＧＲガスの量との比率）が決定される。そして、高圧ＥＧＲガスの分配率（＝高圧ＥＧＲガス還流量／高圧ＥＧＲガス還流量＋低圧ＥＧＲガス還流量）および低圧ＥＧＲガスの分配率（＝低圧ＥＧＲガス還流量／高圧ＥＧＲガス還流量＋低圧ＥＧＲガス還流量）を上記ＥＧＲガス量の総量にそれぞれ乗算することで、目標とする高圧ＥＧＲガスの量（目標高圧ＥＧＲガス還流量）と目標とする低圧ＥＧＲガスの量（目標低圧ＥＧＲガス還流量）とを求める。
【００８８】
そして、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６の制御としては、推定高圧ＥＧＲガス還流量が上記目標高圧ＥＧＲガス還流量に達するように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を制御する。この高圧ＥＧＲバルブ６２に対する開度制御は上述した低負荷運転時の場合と同様である。
【００８９】
一方、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の制御としては、推定低圧ＥＧＲガス還流量が上記目標低圧ＥＧＲガス還流量に達するように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を制御する。この低圧ＥＧＲバルブ７２に対する開度制御は上述した高負荷運転時の場合と同様である。
【００９０】
−ＮＯｘ還元処理−
次に、上記ＮＯｘ還元処理について説明する。
【００９１】
一般に、ディーゼルエンジン１では、燃焼室内で燃焼に供される燃料と空気との混合気の酸素濃度が、殆どの運転領域で高濃度状態にある。燃焼に供される混合気の酸素濃度は、燃焼に供された酸素を差し引いてそのまま排気中の酸素濃度に反映されるのが通常であり、混合気中の酸素濃度（空燃比：燃焼Ａ／Ｆ）が高ければ、排気中の酸素濃度（空燃比：排気Ａ／Ｆ）も基本的には同様に高くなる。一方、上述したように、ＮＳＲ触媒５１は排気中の酸素濃度が高ければＮＯｘを吸蔵し、酸素濃度が低ければＮＯｘをＮＯ2若しくはＮＯに還元して放出する特性を有するため、排気中の酸素が高濃度状態にある限りＮＯｘを吸蔵することとなる。ただし、ＮＳＲ触媒５１のＮＯｘ吸蔵量には限界量が存在し、このＮＳＲ触媒５１が限界量のＮＯｘを吸蔵した状態では、排気中のＮＯｘがＮＳＲ触媒５１に吸蔵されず触媒ケーシングを素通りすることとなる。
【００９２】
そこで、上記ＥＣＵ１０は、ＮＳＲ触媒５１のＮＯｘ吸蔵量が所定値に達した場合には、インジェクタ２によるポスト噴射を実行し、これにより、一時的に排気中の酸素濃度を低減し、かつ還元成分（ＨＣ等）の量を増大させるようにしている。これによりＮＳＲ触媒５１は、吸蔵していたＮＯｘを還元して放出し、自身のＮＯｘ吸蔵能力を回復（再生）するようになる。なお、このＮＯｘ還元処理が実行される条件の詳細については後述する。
【００９３】
なお、ＮＳＲ触媒５１の内部に吸蔵されているＮＯｘ量の推定動作としては、エンジン回転速度や各気筒内への燃料噴射量の履歴情報に基づいて総ＮＯｘ生成量を認識することにより行われる。そして、その推定ＮＯｘ量が、予め設定しておいた所定値（ＮＳＲ触媒５１のＮＯｘ吸蔵能力が飽和する前の適宜値：上述した還元制御要求値）を越えたときに、上記ポスト噴射の実行によるＮＯｘ還元処理を行って上述した如くＮＳＲ触媒５１のＮＯｘ吸蔵能力を回復（再生）させる。
【００９４】
−ＮＯｘ放出量制御−
次に、本実施形態において特徴とする制御であるＮＯｘ放出量制御について説明する。
【００９５】
上述した如く温度特性の異なる複数のＮＯｘ吸蔵材料を担持したＮＳＲ触媒５１にＮＯｘが吸蔵されている状態で、触媒温度が急速に変化する状況になると、低温型ＮＯｘ吸蔵材料または高温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されていたＮＯｘが放出され、このＮＯｘがＮＳＲ触媒５１から排出されてしまうといった状況を招くことがある。
【００９６】
例えば触媒温度が比較的低い状況において低温型ＮＯｘ吸蔵材料に比較的多量のＮＯｘが吸蔵されている状態から、エンジン負荷が高くなるなどして触媒温度が急速に上昇する場合が挙げられる。この場合、触媒温度の急速な上昇にともなって、上記低温型ＮＯｘ吸蔵材料は、ＮＯｘ吸蔵可能量が少なくなることからＮＯｘ吸蔵状態が維持できなくなり、このＮＯｘを放出することになる。
【００９７】
図１０は、エンジンの運転状態が高負荷運転に移行する際における車速（一点鎖線）、ＮＳＲ触媒５１の入り口ガス温度（破線）、ＮＳＲ触媒５１の温度（実線）の変化を示している。この図１０に示すように、高負荷運転に移行すると、燃焼室内での発生熱量の増大にともなってＮＳＲ触媒５１の入り口ガス温度が上昇し、このＮＳＲ触媒５１の入り口ガス温度の上昇から僅かな時間遅れをもってＮＳＲ触媒５１の温度も上昇していくことになる。この時間遅れは、ＮＳＲ触媒５１の熱容量等に起因する。
【００９８】
そして、ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘの排出量は、触媒温度の単位時間当たりの上昇量（温度勾配）に応じて変動する。これは、触媒温度の単位時間当たりの上昇量が比較的小さい場合には、低温型ＮＯｘ吸蔵材料からの単位時間当たりのＮＯｘ放出量が比較的少ないため、この放出されたＮＯｘを、高温型ＮＯｘ吸蔵材料が吸蔵することになるからである。ところが、触媒温度の単位時間当たりの上昇量が比較的大きい場合には、低温型ＮＯｘ吸蔵材料からの単位時間当たりのＮＯｘ放出量が大量になるため、この放出されたＮＯｘの大部分は、高温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されず、ＮＳＲ触媒５１から排出されることになってしまう。
【００９９】
例えば、図５において、触媒温度がＴａの状態でのＮＯｘ吸蔵量がＮａとなっている状態から、触媒温度がＴｂまで上昇すると、この触媒温度ＴｂでのＮＯｘ吸蔵可能量Ｎｂと上記ＮＯｘ吸蔵量Ｎａとの差である図中のＮｃだけＮＯｘが低温型ＮＯｘ吸蔵材料から放出されることになるが、触媒温度の上昇速度（単位時間当たりの上昇量）が比較的低い場合には、その放出されたＮＯｘの大部分は高温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されることになる。これに対し、触媒温度の上昇速度が比較的高い場合には（本発明でいう「ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度が上昇する際、その触媒温度が所定温度を超え且つその温度上昇勾配が所定値を超える場合」に相当）、低温型ＮＯｘ吸蔵材料から放出されたＮＯｘ（図中のＮｃの量のＮＯｘ）の大部分は高温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されることなくＮＳＲ触媒５１から排出されることになる。
【０１００】
同様に、触媒温度が比較的高い状況において高温型ＮＯｘ吸蔵材料に比較的多量のＮＯｘが吸蔵されている状態から、エンジン負荷が低くなるなどして触媒温度が急速に下降すると、触媒温度の急速な下降にともなって、上記高温型ＮＯｘ吸蔵材料は、ＮＯｘ吸蔵可能量が少なくなることからＮＯｘ吸蔵状態が維持できなくなり、このＮＯｘを放出することになる。
【０１０１】
そして、ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘの排出量は、触媒温度の単位時間当たりの下降量（温度勾配）に応じて変動する。これは、触媒温度の単位時間当たりの下降量が比較的小さい場合には、高温型ＮＯｘ吸蔵材料からの単位時間当たりのＮＯｘ放出量が比較的少ないため、この放出されたＮＯｘを、低温型ＮＯｘ吸蔵材料が吸蔵することになるからである。ところが、触媒温度の単位時間当たりの下降量が比較的大きい場合には、高温型ＮＯｘ吸蔵材料からの単位時間当たりのＮＯｘ放出量が大量になるため、この放出されたＮＯｘの大部分は、低温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されず、ＮＳＲ触媒５１から排出されることになってしまう。
【０１０２】
例えば、図６において、触媒温度がＴｄの状態でのＮＯｘ吸蔵量がＮｄとなっている状態から、触媒温度がＴｅまで下降すると、この触媒温度ＴｅでのＮＯｘ吸蔵可能量Ｎｅと上記ＮＯｘ吸蔵量Ｎｄとの差である図中のＮｆだけＮＯｘが高温型ＮＯｘ吸蔵材料から放出されることになるが、触媒温度の下降速度（単位時間当たりの下降量）が比較的低い場合には、その放出されたＮＯｘの大部分は低温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されることになる。これに対し、触媒温度の下降速度が比較的高い場合には（本発明でいう「ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度が下降する際、その触媒温度が所定温度を下回り且つその温度下降勾配が所定値を超える場合」に相当）、高温型ＮＯｘ吸蔵材料から放出されたＮＯｘ（図中のＮｆの量のＮＯｘ）の大部分は低温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されることなくＮＳＲ触媒５１から排出されることになる。
【０１０３】
このようにＮＳＲ触媒５１からＮＯｘが排出された場合において、上記ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７によってＥＧＲガスの還流が行われていると、この排出されたＮＯｘがＬＰＬ−ＥＧＲ機構７に備えられた低圧ＥＧＲクーラ７３や吸気通路３に備えられたインタクーラ３２での結露水に溶解されることで、酸性液体が発生し、低圧ＥＧＲクーラ７３やインタクーラ３２への悪影響が懸念されることになる。
【０１０４】
本実施形態では、この点に鑑み、触媒温度が急速に変化することにともなって低温型ＮＯｘ吸蔵材料または高温型ＮＯｘ吸蔵材料からＮＯｘが放出され、そのＮＯｘがＮＳＲ触媒５１から排出されてしまう状況になった場合（ＮＯｘがＮＳＲ触媒５１から排出されてしまうことが予測される場合）には、上述したＮＯｘ還元処理を実行することで、ＮＳＲ触媒５１上でＮＯｘを還元し、これにより、ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘの放出量を削減するようにしている。
【０１０５】
より具体的には、触媒温度の単位時間当たりの変化量が比較的小さい場合には、仮に一方のＮＯｘ吸蔵材料（例えば低温型ＮＯｘ吸蔵材料）からＮＯｘが放出されたとしても、その単位時間当たりの放出量は少ないため、他方のＮＯｘ吸蔵材料（例えば高温型ＮＯｘ吸蔵材料）によって吸蔵され、ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘ排出量は僅かである。このため、ＮＯｘ還元処理を実行する必要はないと判断する。これに対し、触媒温度の単位時間当たりの変化量が比較的大きい場合には、仮に一方のＮＯｘ吸蔵材料（例えば低温型ＮＯｘ吸蔵材料）からＮＯｘが放出された場合、その単位時間当たりの放出量が多いため、他方のＮＯｘ吸蔵材料（例えば高温型ＮＯｘ吸蔵材料）で全てを吸蔵することはできず、ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘ排出量が多くなってしまう。このため、このような状況を招く場合には、ＮＯｘ還元処理を実行することにより、ＮＳＲ触媒５１上でＮＯｘを還元し、これにより、ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘの放出量を削減する。
【０１０６】
さらに、本実施形態では、エンジン１の運転状態によってはＮＯｘ還元処理を実行することができない状況があることを考慮し、上述の如くＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘ排出量が多くなってしまう場合に、ＮＯｘ還元処理を実行することができない状況である場合には、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７によるＥＧＲガスの還流を禁止し、低圧ＥＧＲ通路７１にＥＧＲガスが流れ込まないようにすることで、上記酸性液体の発生を抑制し、低圧ＥＧＲクーラ７３やインタクーラ３２に対する悪影響を回避するようにしている。
【０１０７】
以下、上記ＮＯｘ放出量制御の具体的な手順について図８および図９のフローチャートに沿って説明する。この図８および図９に示すフローチャートは、図示しないイグニッションスイッチ（スタートスイッチ）がＯＮされてエンジン１が始動した後、所定時間毎に実行される。
【０１０８】
まず、ステップＳＴ１において、今回のルーチンにおいてエンジン１から排出されたＮＯｘ量（エンジン排出ＮＯｘ量）を推定する。このエンジン排出ＮＯｘ量は、エンジン回転速度や各気筒１１，１１，…内への燃料噴射量等のエンジン運転状態量に基づいて推定される。また、筒内圧力変化の推定値または実測値（筒内圧センサを設けた場合のセンシング値）から各気筒１１，１１，…内の熱発生率を推定し、この熱発生率の変化や燃料噴射量等のエンジン運転状態量、または、熱発生率の最大値（ピーク値）や燃料噴射量等のエンジン運転状態量からエンジン排出ＮＯｘ量を推定するようにしてもよい。
【０１０９】
このエンジン排出ＮＯｘ量を推定した後、ステップＳＴ２に移り、前回ルーチンまでに積算された上記低温型ＮＯｘ吸蔵材料および高温型ＮＯｘ吸蔵材料それぞれのＮＯｘ吸蔵積算値をＥＣＵ１０のＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）から読み込む。このＮＯｘ吸蔵積算値は、上記ＮＯｘ還元処理が実行された場合（後述するステップＳＴ９でＮＯｘ還元処理が実行された場合）にリセットされる。このため、このステップＳＴ２で読み込まれるＮＯｘ吸蔵積算値は、前回のＮＯｘ還元処理が完了した後、前回ルーチンまでに積算された上記低温型ＮＯｘ吸蔵材料および高温型ＮＯｘ吸蔵材料それぞれのＮＯｘ吸蔵積算値である。
【０１１０】
上記ＮＯｘ吸蔵積算値が読み込まれた後、ステップＳＴ３に移り、ＮＳＲ触媒５１の温度を推定する。このＮＳＲ触媒５１の温度は、上記排気温センサ８４ａ，８４ｂによって検出された排気の温度に基づいて推定される。また、これら排気温センサ８４ａ，８４ｂによって検出された排気の温度、および、インジェクタ２からの燃料噴射量、燃料噴射タイミング等をパラメータとして、予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶された所定の演算式またはマップからＮＳＲ触媒５１の温度を推定するようにしてもよい。
【０１１１】
その後、ステップＳＴ４に移り、各ＮＯｘ吸蔵材料それぞれのＮＯｘ吸蔵速度を算出する。このＮＯｘ吸蔵速度は、図７に示したような、ＮＳＲ触媒５１の温度（ステップＳＴ３で推定されたＮＳＲ触媒温度；触媒床温）およびＮＯｘ吸蔵率に応じてＮＯｘ吸蔵速度を求めるマップを上記ＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶させておき、このマップにＮＳＲ触媒５１の温度およびＮＯｘ吸蔵率を当て嵌めることによって求められる。また、予め実験やシミュレーションによって求められたＮＯｘ吸蔵速度演算式を上記ＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶させておき、このＮＯｘ吸蔵速度演算式によって各ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵速度を算出するようにしてもよい。なお、上記ＮＯｘ吸蔵率は、上記ステップＳＴ２で読み込まれたＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵積算値をＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ最大吸蔵量で除算することにより各ＮＯｘ吸蔵材料それぞれについて求められる。
【０１１２】
その後、ステップＳＴ５に移り、今回のルーチンにおいて新たに各ＮＯｘ吸蔵材料が吸蔵したＮＯｘ吸蔵量（瞬時ＮＯｘ吸蔵量）の算出を行う。
【０１１３】
具体的には、上記ステップＳＴ１において推定されたエンジン排出ＮＯｘ量と、上記各ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵速度とを用い、以下の式（１），（２）によって各ＮＯｘ吸蔵材料それぞれのＮＯｘ吸蔵量（瞬時ＮＯｘ吸蔵量）が算出されることになる。
【０１１４】
低温型ＮＯｘ吸蔵材料の瞬時ＮＯｘ吸蔵量＝エンジン排出ＮＯｘ量×低温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵速度    …（１）
高温型ＮＯｘ吸蔵材料の瞬時ＮＯｘ吸蔵量＝エンジン排出ＮＯｘ量×高温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵速度    …（２）
次に、ステップＳＴ６に移り、上記ステップＳＴ２で読み込まれたＮＯｘ吸蔵積算値に、上記瞬時ＮＯｘ吸蔵量（上記ステップＳＴ５で算出されたＮＯｘ吸蔵量）を加算することによって、各ＮＯｘ吸蔵材料それぞれのＮＯｘ吸蔵積算値を算出する。これにより、低温型ＮＯｘ吸蔵材料および高温型ＮＯｘ吸蔵材料それぞれにおける最新のＮＯｘ吸蔵積算値が求められることになる。
【０１１５】
以上のようにして各ＮＯｘ吸蔵材料それぞれのＮＯｘ吸蔵積算値を算出した後、ステップＳＴ７に移り、ＮＯｘ還元条件が成立したか否かを判定する。
【０１１６】
このＮＯｘ還元条件としては、ＮＳＲ触媒５１の温度変化を伴うことなく、低温型ＮＯｘ吸蔵材料および高温型ＮＯｘ吸蔵材料のうちの少なくとも一方のＮＯｘ吸蔵積算値が上記還元制御要求値を超えた場合に成立するＮＯｘ還元条件（ＮＯｘ吸蔵量に起因するＮＯｘ還元実行条件）と、ＮＳＲ触媒５１の温度変化に起因して成立するＮＯｘ還元条件（触媒温度変化に起因するＮＯｘ還元実行条件）とがある。以下、それぞれについて説明する。
【０１１７】
上記ＮＯｘ吸蔵量に起因するＮＯｘ還元実行条件は、例えば触媒温度が比較的低い温度域である場合において、低温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵量が図５においてＴＡからＴＢまで増加し、ＮＯｘ吸蔵積算値が低温型ＮＯｘ吸蔵材料の還元制御要求値に達した場合に成立する。また、触媒温度が比較的高い温度域である場合において、高温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵量が図６においてＴＣからＴＤまで増加し、ＮＯｘ吸蔵積算値が高温型ＮＯｘ吸蔵材料の還元制御要求値に達した場合にも成立する。
【０１１８】
一方、上記触媒温度変化に起因するＮＯｘ還元実行条件は、例えば触媒温度が比較的低い温度域である場合において、低温型ＮＯｘ吸蔵材料に比較的多量のＮＯｘが吸蔵されている状態から、エンジン負荷が高くなるなどして触媒温度が急速に上昇することが推定された場合（上述した如く、図５において触媒温度がＴａからＴｂまで急速に上昇することが推定された場合）に成立する。つまり、この場合、低温型ＮＯｘ吸蔵材料は、ＮＯｘの吸蔵状態が維持できなくなり、このＮＯｘ（Ｎｃ（図５）の量）を放出することになる。また、触媒温度が急速に上昇したことで、低温型ＮＯｘ吸蔵材料から放出されたＮＯｘの大部分は高温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されず、ＮＳＲ触媒５１から排出されることになる。このような状況が推定された場合に、触媒温度変化に起因するＮＯｘ還元実行条件が成立する（ステップＳＴ７でＹＥＳ判定される）ことになる。上記触媒温度が急速に上昇するか否かの推定動作としては、上記アクセル開度センサ８７によって検出されるアクセル開度の変化量および上記クランクポジションセンサ８６からの出力信号に基づいて算出されるエンジン回転速度から算出されるエンジン負荷や、インジェクタ２からの燃料噴射量や、ＮＳＲ触媒５１の熱容量等に基づいて触媒温度の変化（触媒温度の上昇の時間遅れなどを考慮した変化）の推移を推定することにより行われる。
【０１１９】
一方、触媒温度が比較的低い温度域である場合において、低温型ＮＯｘ吸蔵材料に比較的多量のＮＯｘが吸蔵されている状態から、エンジン負荷が高くなるなどして触媒温度が上昇したとしても、その触媒温度の単位時間当たりの上昇量が比較的小さい場合には、低温型ＮＯｘ吸蔵材料から放出されたＮＯｘを高温型ＮＯｘ吸蔵材料によって吸蔵可能となり、ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘ排出量は僅かであるかまたは殆ど無い。このため、このような状況が推定された場合には、触媒温度変化に起因するＮＯｘ還元実行条件は成立しない（ステップＳＴ７でＮＯ判定される）ことになる。
【０１２０】
また、触媒温度の単位時間当たりの上昇量が同じであっても、ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘ排出量は、それまでの低温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されているＮＯｘの量や、上昇後の触媒温度に応じて変化する。つまり、低温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されているＮＯｘの量が多いほど、ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘ排出量は多くなる。また、上昇後の触媒温度が高いほど、ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘ排出量は多くなる。このため、上記ＮＯｘ還元条件としては、低温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されているＮＯｘの量、上昇後の触媒温度、および、触媒温度の単位時間当たりの上昇量に応じて成立することになる。つまり、上記触媒温度変化に起因するＮＯｘ還元実行条件は、低温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されている状態でＮＳＲ触媒５１の温度が上昇する際に、その触媒温度が所定温度を超え且つその温度上昇勾配が所定値を超える場合（超えることが推定される場合）に成立することになる。
【０１２１】
同様に、上記触媒温度変化に起因するＮＯｘ還元実行条件は、例えば触媒温度が比較的高い温度域である場合において、高温型ＮＯｘ吸蔵材料に比較的多量のＮＯｘが吸蔵されている状態から、エンジン負荷が低くなるなどして触媒温度が急速に下降することが推定された場合（上述した如く、図６において触媒温度がＴｄからＴｅまで急速に下降することが推定された場合）に成立する。つまり、この場合、高温型ＮＯｘ吸蔵材料は、ＮＯｘの吸蔵状態が維持できなくなり、このＮＯｘ（Ｎｆの量）を放出することになる。また、触媒温度が急速に下降したことで、高温型ＮＯｘ吸蔵材料から放出されたＮＯｘの大部分は低温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されず、ＮＳＲ触媒５１から排出されることになる。このような状況が推定された場合に、触媒温度変化に起因するＮＯｘ還元実行条件が成立する（ステップＳＴ７でＹＥＳ判定される）ことになる。この場合における上記触媒温度が急速に下降するか否かの推定動作としても、上記アクセル開度センサ８７によって検出されるアクセル開度の変化量および上記クランクポジションセンサ８６からの出力信号に基づいて算出されるエンジン回転速度から算出されるエンジン負荷や、インジェクタ２からの燃料噴射量や、ＮＳＲ触媒５１の熱容量等に基づいて触媒温度の変化（触媒温度の下降の時間遅れなどを考慮した変化）の推移を推定することにより行われる。
【０１２２】
一方、触媒温度が比較的高い温度域である場合において、高温型ＮＯｘ吸蔵材料に比較的多量のＮＯｘが吸蔵されている状態から、エンジン負荷が低くなるなどして触媒温度が下降したとしても、その触媒温度の単位時間当たりの下降量が比較的小さい場合には、高温型ＮＯｘ吸蔵材料から放出されたＮＯｘを低温型ＮＯｘ吸蔵材料によって吸蔵可能となり、ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘ排出量は僅かであるかまたは殆ど無い。このため、このような状況が推定された場合には、触媒温度変化に起因するＮＯｘ還元実行条件は成立しない（ステップＳＴ７でＮＯ判定される）ことになる。
【０１２３】
また、触媒温度の単位時間当たりの下降量が同じであっても、ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘ排出量は、それまでの高温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されているＮＯｘの量や、下降後の触媒温度に応じて変化する。つまり、高温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されているＮＯｘの量が多いほど、ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘ排出量は多くなる。また、下降後の触媒温度が低いほど、ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘ排出量は多くなる。このため、上記ＮＯｘ還元条件としては、高温型ＮＯｘ吸蔵材料に吸蔵されているＮＯｘの量、下降後の触媒温度、および、触媒温度の単位時間当たりの下降量に応じて成立することになる。つまり、上記触媒温度変化に起因するＮＯｘ還元実行条件は、高温型ＮＯｘ吸蔵材料にＮＯｘが吸蔵されている状態でＮＳＲ触媒５１の温度が下降する際に、その触媒温度が所定温度を下回り且つその温度下降勾配が所定値を超える場合に成立することになる。
【０１２４】
上記ＮＯｘ還元条件が成立しておらず、ステップＳＴ７でＮＯ判定された場合には、ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘ排出量は僅かであるかまたは殆ど無いとして、ＮＯｘ還元処理を実施することなくリターンされる。
【０１２５】
一方、ＮＯｘ還元条件が成立し、ステップＳＴ７でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ８に移って、現在のエンジン１の運転状態がＮＯｘ還元処理が可能な状態（ポスト噴射の実行による空燃比の更なるリッチを許可できる運転状態）であるか否かを判定する。例えば、アクセル開度やエンジン回転速度等に基づいて求められるエンジン負荷が所定負荷よりも小さい場合にはＮＯｘ還元処理が可能であると判定する。
【０１２６】
ＮＯｘ還元処理が可能であり、ステップＳＴ８でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ９に移り、上述したインジェクタ２からのポスト噴射の実行によるＮＯｘ還元処理を実行する。
【０１２７】
このようにしてＮＯｘ還元処理が実行されることにより、排気中の酸素濃度が低減し、かつ還元成分（ＨＣ等）の量が増大される。これによりＮＳＲ触媒５１は、吸蔵していたＮＯｘを触媒上において還元して放出し、自身のＮＯｘ吸蔵能力を回復（再生）することになる。つまり、上記温度変化にともなってＮＳＲ触媒５１からＮＯｘが排出されてしまうといった状況を回避できる。
【０１２８】
ステップＳＴ１０では、ＮＯｘ還元処理終了条件が成立したか否かを判定する。このＮＯｘ還元処理終了条件としては、上記ＮＯｘ吸蔵量に起因するＮＯｘ還元実行条件が成立したことに起因してＮＯｘ還元処理が実行された場合には、現在、ＮＳＲ触媒５１に吸蔵されているＮＯｘの全量、または、略全量が排出された場合に、ＮＯｘ還元処理終了条件が成立することになる。
【０１２９】
一方、上記触媒温度変化に起因するＮＯｘ還元実行条件が成立したことに起因してＮＯｘ還元処理が実行された場合には、この触媒温度が急速に変化したことに起因してＮＳＲ触媒５１から排出されるＮＯｘの量（上記量ＮｃやＮｆ）を推定し、その推定された量のＮＯｘの還元を可能とする燃料の供給（還元剤の供給）が行われた時点でＮＯｘ還元処理終了条件が成立することになる。このＮＯｘ還元処理終了条件が成立する燃料の供給量は、予め実験またはシミュレーションに基づいて設定されている。
【０１３０】
そして、ＮＯｘ還元処理終了条件が成立するまで（ステップＳＴ１０でＹＥＳ判定されるまで）、ＮＯｘ還元処理が継続され、ＮＯｘ還元処理終了条件が成立するとリターンされる。
【０１３１】
一方、ＮＯｘ還元条件が成立した（ステップＳＴ７でＹＥＳ判定された）ものの、現在のエンジン１の運転状態がＮＯｘ還元処理が可能な状態ではなく、ステップＳＴ８でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ１１（図９）に移る。
【０１３２】
このステップＳＴ１１では、ＮＳＲ触媒５１の到達温度（触媒温度の変化により現在のエンジン運転状態において最終的に到達する温度）を推定する。このＮＳＲ触媒５１の到達温度の推定は、排気温センサ８４ａ，８４ｂによって検出された排気の温度、および、インジェクタ２からの燃料噴射量、燃料噴射タイミング等をパラメータとして、予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶された所定の演算式またはマップから推定される。
【０１３３】
その後、ステップＳＴ１２に移り、上記推定されたＮＳＲ触媒５１の到達温度に基づきＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘ排出量を推定する。上述した如く、ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘ排出量は、ＮＯｘ吸蔵材料におけるＮＯｘ吸蔵量、変化後の触媒温度（ＮＳＲ触媒５１の到達温度）、および、触媒温度の単位時間当たりの変化量に応じて変化する。このため、これらパラメータにより、ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘ排出量を推定する。
【０１３４】
その後、ステップＳＴ１３に移り、この推定されたＮＯｘ排出量が所定量αを超えているか否かを判定する。この所定量αは、排出されたＮＯｘがＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の低圧ＥＧＲ通路７１や吸気通路３に流れ込んだ場合に発生する酸性液体の濃度が所定値を越えるか否かを判定する閾値であって、例えば７０ｍｇに設定される。この値はこれに限定されるものではない。つまり、ＮＯｘ排出量が所定量αを超えた場合には、酸性液体の濃度が所定値を越えてしまい、低圧ＥＧＲクーラ７３やインタクーラ３２に対して悪影響を与えてしまう可能性のあるものである。図１１は、ＮＯｘ濃度と凝縮水のｐＨとの関係を示す図である。この図１１からも解るように、ＮＯｘ濃度が高いほど凝縮水のｐＨは低下し、酸性液体の濃度が高くなっていく。この場合、ＮＯｘ濃度が図中のＤａを超えると、凝縮水のｐＨは、低圧ＥＧＲクーラ７３やインタクーラ３２に対して悪影響を与える値Ｘ以下となる。上記所定量αは、この凝縮水のｐＨが、この値Ｘに達する値として予め実験またはシミュレーションに基づいて設定されている。
【０１３５】
上記推定されたＮＯｘ排出量が所定量α以下である場合には、排出されるＮＯｘは比較的少なく、そのＮＯｘがＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の低圧ＥＧＲ通路７１や吸気通路３に流れ込んでも、低圧ＥＧＲクーラ７３やインタクーラ３２に対して悪影響は殆ど無いとして、低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を維持して（低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を制限することなく）ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７によるＥＧＲガスの還流を許可する。
【０１３６】
一方、上記推定されたＮＯｘ排出量が所定量αを超える場合には、ステップＳＴ１３でＹＥＳ判定され、低圧ＥＧＲクーラ７３やインタクーラ３２に対して悪影響を与えてしまう可能性があるとして、ステップＳＴ１４において、低圧ＥＧＲバルブ７２を全閉に設定し、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７によるＥＧＲガスの還流を禁止する。
【０１３７】
図１２は、ＮＳＲ触媒５１の通過ガス量とＮＯｘ濃度との関係を示す図である。排出されるＮＯｘ量が所定量であったとしても、ＮＳＲ触媒５１を通過するガス量が多い場合にはＮＯｘ濃度は低くなる。つまり、同一ＮＯｘ排出量であっても、ＮＳＲ触媒５１の通過ガス量がＧＡであった場合（ＮＯｘ濃度はＮＡ）には、通過ガス量がＧＢであった場合（ＮＯｘ濃度はＮＢ）よりもＮＯｘ濃度は低くなる。このため、ＮＯｘ排出量とＮＳＲ触媒５１の通過ガス量とに基づきＮＯｘ濃度が所定値以下である場合には低圧ＥＧＲバルブ７２の開度の制限を行わず、ＮＯｘ濃度が所定値を超える場合には低圧ＥＧＲバルブ７２を全閉に設定して、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７によるＥＧＲガスの還流を禁止するようにしている。なお、上記ＮＳＲ触媒５１を通過するガス量は、上記エアフローメータ８１によって検出される空気量、各ＥＧＲ機構６，７におけるＥＧＲガス還流量（上述した推定高圧ＥＧＲガス還流量および推定低圧ＥＧＲガス還流量）等をパラメータとして算出される。
【０１３８】
このようにしてＥＧＲガスの還流を禁止した状態でステップＳＴ１５に移り、上記ステップＳＴ６の場合と同様に、各ＮＯｘ吸蔵材料それぞれのＮＯｘ吸蔵積算値を算出し、ステップＳＴ１１に戻る。これにより、上記推定されるＮＯｘ放出量が所定量α以下になるまで、つまり、低圧ＥＧＲバルブ７２の開放が許可できる状態となるまで、ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１５の動作を繰り返す。そして、上記推定されるＮＯｘ排出量が所定量α以下になり、ステップＳＴ１３でＮＯ判定された場合には、低圧ＥＧＲバルブ７２の開放を許可してリターンされる。以上の動作が繰り返して実行される。
【０１３９】
以上の如く、本実施形態では、触媒温度が急速に変化することにともなって低温型ＮＯｘ吸蔵材料または高温型ＮＯｘ吸蔵材料からＮＯｘが放出され、そのＮＯｘがＮＳＲ触媒５１から排出されてしまう状況が推定される場合には、ＮＯｘ還元処理を実行することで、ＮＳＲ触媒５１上でＮＯｘを還元するようにしている。このため、温度変化にともなうＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘ排出量を削減することができ、上記酸性液体の発生を防止して、低圧ＥＧＲクーラ７３やインタクーラ３２への悪影響を回避することができる。
【０１４０】
また、ＮＳＲ触媒５１からＮＯｘが排出されてしまう状況においてのみ上記ＮＯｘ還元処理を実行するようにしているので、無駄なＮＯｘ還元処理を防止することができ、燃料消費率の改善が図れ、且つ燃料によるオイル希釈（噴射燃料が筒内壁面に付着することによるエンジンオイルの希釈）を抑制することができる。
【０１４１】
また、ＮＯｘ還元処理が実施できない状況では、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７による排気ガスの還流を非実施としている。これによっても、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７や吸気通路３での酸性液体の発生を防止することができ、低圧ＥＧＲクーラ７３やインタクーラ３２への悪影響を回避することができる。
【０１４２】
（変形例）
次に、変形例について説明する。この変形例は、上述した実施形態において、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７によるＥＧＲガスの還流を禁止（低圧ＥＧＲバルブ７２を全閉）したことで、大気中へＮＯｘが排出されてしまった場合の制御に関する。
【０１４３】
具体的に、大気中へＮＯｘが排出されてしまった場合には、上記還元制御要求値を低く設定することでＮＯｘ還元処理の頻度を高くし、還元制御要求値の変更前（還元制御要求値が高い場合）に比べて大気中へのＮＯｘ排出量を少なくするようにしている。
【０１４４】
上記ＮＳＲ触媒５１におけるＮＯｘ吸蔵量が上記還元制御要求値に達するまでの期間中において、全てのＮＯｘをＮＳＲ触媒５１で吸蔵することはできず、僅かなＮＯｘ量が大気中に排出されている。そして、この大気中へのＮＯｘ排出量は、ＮＯｘ還元処理の頻度が低いほど多くなる。つまり、ＮＯｘ還元処理の頻度が高いほど大気中へのＮＯｘ排出量は少なくなる。
【０１４５】
このため、本変形例では、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７によるＥＧＲガスの還流を禁止したことで、大気中へＮＯｘが排出されてしまった場合には、還元制御要求値を低く設定することでＮＯｘ還元処理の頻度を高くし、これによって大気中へのＮＯｘ排出量を削減する（還元制御要求値が高く設定されていた場合に対して削減する）ようにしている。以下、具体的に説明する。
【０１４６】
上述した実施形態の如くＬＰＬ−ＥＧＲ機構７によるＥＧＲガスの還流を禁止した場合における大気中へのＮＯｘ排出量を算出しておき、その量に相当するＮＯｘ量が削減できるまで、上記還元制御要求値を低く設定してＮＯｘ還元処理の頻度を高くする。
【０１４７】
図１３は、低温型ＮＯｘ吸蔵材料における還元制御要求値を変更する場合におけるＮＳＲ触媒の温度とＮＯｘ吸蔵量との関係を示している。ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘが大気中に排出されない状況（上記ＥＧＲガスの還流を禁止していない状況）にあっては、還元制御要求値は、図中の破線で示すように比較的高い値に設定される。これに対し、ＥＧＲガスの還流を禁止したことに伴ってＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘが大気中に排出された場合には、還元制御要求値は、図中の実線で示すように比較的低い値に変更され、これによってＮＯｘ還元処理の頻度を高くする。
【０１４８】
同様に、図１４は、高温型ＮＯｘ吸蔵材料における還元制御要求値を変更する場合におけるＮＳＲ触媒の温度とＮＯｘ吸蔵量との関係を示している。ＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘが大気中に排出されない状況にあっては、還元制御要求値は、図中の破線で示すように比較的高い値に設定される。これに対し、ＥＧＲガスの還流を禁止したことに伴ってＮＳＲ触媒５１からのＮＯｘが大気中に排出された場合には、還元制御要求値は、図中の実線で示すように比較的低い値に変更され、これによってＮＯｘ還元処理の頻度を高くする。
【０１４９】
このようにしてＮＯｘ還元処理の頻度を高くすることにより、ＮＯｘ還元処理の頻度が低い場合に比べて、ＮＳＲ触媒５１から大気中へのＮＯｘ排出量を削減し、その削減したＮＯｘ量の総量が、上記ＥＧＲガスの還流を禁止したことに伴って大気中に排出されたＮＯｘ量に相当する量に達すると、還元制御要求値を元の値（図１３および図１４において破線で示す値）に復帰させる。
【０１５０】
これにより、ＥＧＲガスの還流を禁止したことに伴う環境への悪影響は相殺されることになる。
【０１５１】
なお、本変形例にあっては、上記低温型ＮＯｘ吸蔵材料における還元制御要求値および上記高温型ＮＯｘ吸蔵材料における還元制御要求値をともに変更するようにしてもよいし、触媒温度に応じて一方の還元制御要求値のみを変更するようにしてもよい。つまり、触媒温度が比較的低く（例えば３００℃未満である場合）低温型ＮＯｘ吸蔵材料の性能が高い状況である場合には、この低温型ＮＯｘ吸蔵材料における還元制御要求値のみを変更する一方、触媒温度が比較的高く（例えば３００℃以上である場合）高温型ＮＯｘ吸蔵材料の性能が高い状況である場合には、この高温型ＮＯｘ吸蔵材料における還元制御要求値のみを変更するものである。
【０１５２】
図１５は、還元制御要求値を補正する前（図１３および図１４において破線で示す還元制御要求値とした場合）の単位走行距離当たりにおける大気中へのＮＯｘ排出量、および、還元制御要求値を補正した後（図１３および図１４において実線で示す還元制御要求値とした場合）の単位走行距離当たりにおける大気中へのＮＯｘ排出量である。このように、還元制御要求値を補正することにより大気中へのＮＯｘ排出量が削減されることになる（単位走行距離当たりの削減量を図中のＹで示す）。つまり、この単位走行距離当たりの削減量Ｙを積算していき、その削減総量が、上記ＥＧＲガスの還流を禁止したことに伴って大気中に排出されたＮＯｘ量に一致した時点で、還元制御要求値を元の値に復帰させるようにする。
【０１５３】
より具体的には、上記ＥＧＲガスの還流を禁止したことに伴って大気中に排出されたＮＯｘ量をＺ（ｇ）とし、還元制御要求値を補正したことによる単位走行距離当たりの削減量をＹ（ｇ／ｋｍ）とした場合、Ｚ／Ｙ（ｋｍ）を走行した時点で、還元制御要求値を元の値に復帰させるようにする。
【０１５４】
−他の実施形態−
以上説明した実施形態および変形例は、自動車に搭載される直列４気筒ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式（直列型エンジン、Ｖ型エンジン、水平対向型エンジン等の別）についても特に限定されるものではない。
【０１５５】
また、上記実施形態および変形例では、２つのＥＧＲ機構６，７を備えたエンジン１に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、１つのＥＧＲ機構（ＬＰＬ−ＥＧＲ機構のみ）を備えたエンジンや３つ以上のＥＧＲ機構を備えたエンジンに対しても適用が可能である。
【０１５６】
また、上記実施形態および変形例では、温度特性の異なる２種類のＮＯｘ吸蔵材料がＮＳＲ触媒５１に担持された場合について説明した。本発明は、温度特性の異なる３種類以上のＮＯｘ吸蔵材料がＮＳＲ触媒５１に担持された場合にも適用が可能である。この場合、それぞれのＮＯｘ吸蔵材料に対して、触媒温度の変化に応じたＮＯｘ放出量を算出することになる。
【０１５７】
また、上記実施形態および変形例では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒としてＮＳＲ触媒５１を適用したが、本発明はこれに限らず、ＤＰＮＲ触媒を適用してもよい。
【０１５８】
また、上記実施形態および変形例では、ＮＯｘ還元処理として、インジェクタ２からのポスト噴射を実行するようにしたが、排気系に燃料添加弁を備えさせ、この燃料添加弁からの燃料添加によってＮＯｘ還元処理を実行するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本発明は、ＮＳＲ触媒下流側から吸気系にＥＧＲガスを還流させるＬＰＬ−ＥＧＲ機構を備えたディーゼルエンジンの制御に適用可能である。
【符号の説明】
【０１６０】
１              エンジン（内燃機関）
２              インジェクタ
３              吸気通路（吸気系）
３２            インタクーラ
５              排気通路（排気系）
５１            ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒）
７              ＬＰＬ−ＥＧＲ機構
７１            低圧ＥＧＲ通路
７２            低圧ＥＧＲバルブ
７３            低圧ＥＧＲクーラ
１０            ＥＣＵ
８４ａ，８４ｂ  排気温センサ
【図１】
2013136463.tif 000003
【図２】
2013136463.tif 000004
【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】
2013136463.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2013136463.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2013136463.tif 000015
【図１４】
2013136463.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2013136463.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月29日(2014.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１４】
低温型ＮＯｘ吸蔵材料の瞬時ＮＯｘ吸蔵量
＝エンジン排出ＮＯｘ量×
（低温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵速度）／
（低温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵速度
＋高温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵速度）    …（１）
高温型ＮＯｘ吸蔵材料の瞬時ＮＯｘ吸蔵量
＝エンジン排出ＮＯｘ量×
（高温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵速度）／
（低温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵速度
＋高温型ＮＯｘ吸蔵材料のＮＯｘ吸蔵速度）    …（２）
尚、エンジン排出ＮＯｘ量に相当するＮＯｘの一部は、実際には低温型ＮＯｘ吸蔵材料および高温型ＮＯｘ吸蔵材料の何れにも吸蔵されずに放出される。このため、厳密には、（低温型ＮＯｘ吸蔵材料の瞬時ＮＯｘ吸蔵量）と（高温型ＮＯｘ吸蔵材料の瞬時ＮＯｘ吸蔵量）との和は、（エンジン排出ＮＯｘ量）よりも僅かに小さくなる。
次に、ステップＳＴ６に移り、上記ステップＳＴ２で読み込まれたＮＯｘ吸蔵積算値に、上記瞬時ＮＯｘ吸蔵量（上記ステップＳＴ５で算出されたＮＯｘ吸蔵量）を加算することによって、各ＮＯｘ吸蔵材料それぞれのＮＯｘ吸蔵積算値を算出する。これにより、低温型ＮＯｘ吸蔵材料および高温型ＮＯｘ吸蔵材料それぞれにおける最新のＮＯｘ吸蔵積算値が求められることになる。
【国際調査報告】
2013136463.tif 000019
2013136463.tif 000020
2013136463.tif 000021
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