(57)【要約】【課題】併用制御手段が、第１ＮＨ3供給手段による尿素のＳＣＲ触媒への供給と、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給と、を併用させることができ、且つ互いに不足分を補うように制御させることができるので、第１ＮＨ3供給手段の尿素噴射量を低減させることができ、尿素の消費量を低減させ、尿素の補充の頻度を低減させることができるエンジンの排気浄化装置を提供する。【解決手段】エンジンの排気浄化装置が、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第１手段供給可能量が第１手段目標供給量に満たない場合には、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段目標供給量を増加させ、さらに、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段供給可能量が第２手段目標供給量に満たない場合には、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第１手段目標供給量を増加させる、併用制御手段を備えている。【選択図】図１３
2018021498.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且つ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチな状態であるときに還元するＮＯｘ触媒であって、ＨＣを酸化する酸化触媒としての機能も有するＮＯｘ触媒を備えているエンジンの排気浄化装置であって、
上記ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気通路上に設けられ、ＮＨ3との反応によって排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒と、
上記ＳＣＲ触媒に尿素を供給するように上記尿素を上記エンジンの排気通路に噴射する尿素噴射弁と、
排気ガスの空燃比をリッチ化させ、上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な目標空燃比に設定して、上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるＮＯｘ還元制御を実行するＮＯｘ還元制御手段と、
上記尿素噴射弁から尿素を噴射してＮＨ3を上記ＳＣＲ触媒に供給する第１ＮＨ3供給手段と、
上記ＮＯｘ還元制御によりＮＨ3を上記ＮＯｘ触媒から上記ＳＣＲ触媒に供給させる第２ＮＨ3供給手段と、
上記第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第１手段目標供給量と、上記第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段目標供給量と、を設定する目標値設定手段と、
上記第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第１手段供給可能量が第１手段目標供給量に満たない場合には、上記第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段目標供給量を増加させ、さらに、上記第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段供給可能量が第２手段目標供給量に満たない場合には、上記第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第１手段目標供給量を増加させる、併用制御手段と、を備えていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
上記併用制御手段は、上記ＳＣＲ触媒の温度が比較的低温域にあるときは、上記第２ＮＨ3供給手段のみを実行させ、且つ、上記ＳＣＲ触媒の温度が比較的高温域にあるときは、上記第１ＮＨ3供給手段及び上記第２ＮＨ3供給手段を実行させる、請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
上記第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の上記第１手段供給可能量は、上記尿素噴射弁に供給される尿素が凍結されているか否かによって変更される、請求項１又は２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
上記第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の上記第２手段供給可能量は、上記ＮＯｘ触媒の温度によって変更される、請求項１乃至３の何れか１項に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
上記第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の上記第２手段供給可能量は、上記ＮＯｘ還元制御の所定期間内の実行の頻度によって変更される、請求項１乃至３の何れか１項に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
上記第２ＮＨ3供給手段は、上記ＮＯｘ触媒からＮＨ3を上記ＳＣＲ触媒に供給させるＮＨ3供給ＮＯｘ還元制御手段である、請求項１乃至５の何れか１項に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項７】
上記第２ＮＨ3供給手段は、上記ＮＯｘ触媒からＮＨ3を上記ＳＣＲ触媒に供給させるＮＨ3供給ＮＯｘ還元制御手段であり、上記ＮＨ3供給ＮＯｘ還元制御手段におけるポスト噴射時期を、ポスト噴射させた燃料をエンジンの筒内において燃焼させるポスト噴射時期に設定する、請求項１乃至６の何れか１項に記載の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、エンジンの排気浄化装置に係り、特に、排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒を排気通路上に備えるエンジンの排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１に示すように、エンジンの排気通路上に設けられ、ＮＨ3との反応によって排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒と、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（λ＞１）において排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態（λ≒１）あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態（λ＜１）において還元する、ＮＯｘ吸蔵還元型のＮＯｘ触媒と、を備えたエンジンの排気浄化装置が知られている。このエンジンの排気浄化装置においては、エンジンが高回転数且つ高負荷域である場合、すなわちＳＣＲ触媒の温度が高くなるエンジンの運転領域である場合においては、ＳＣＲ触媒によるＮＯｘの浄化が行われ、それ以外の場合には、ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの浄化が行われている。
【０００３】
また、特許文献２に示すように、尿素をＳＣＲ触媒に噴射する尿素噴射弁を備える代わりに、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ還元制御において発生したＮＨ3をＳＣＲ触媒に吸着させることでＳＣＲ触媒によるＮＯｘの浄化を行うものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５１８３９８号
【特許文献２】特開２０１０−１１２３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１に記載された技術では、ＳＣＲ触媒によるＮＯｘの浄化領域、すなわちＮＯｘ触媒によるＮＯｘの浄化を行わない領域において、尿素噴射弁からの尿素噴射が正常に行えていない場合に、ＳＣＲ触媒によるＮＯｘの浄化が十分に行えなくなり、ＮＯｘが多く排出されてしまうという問題がある。
そこで、特許文献２に示すように、尿素噴射弁による尿素の噴射に代えて、ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ還元制御において発生したＮＨ3をＳＣＲ触媒に供給させることを検討した。
しかしながら、ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ還元制御において発生されるＮＨ3は比較的少なく、ＳＣＲ触媒によるＮＯｘの浄化が十分に行える程度にまで、ＮＨ3をＳＣＲ触媒に供給させることができず、ＳＣＲ触媒によるＮＯｘの浄化が十分に行えないという問題がある。
【０００６】
このため、 ＳＣＲ触媒によるＮＯｘの浄化領域においては、尿素噴射弁が設けられる場合には、尿素噴射弁による尿素の噴射によりＮＨ3をＳＣＲ触媒に吸着させることとしている。
しかしながら、尿素噴射弁による尿素の噴射のみによりＮＨ3をＳＣＲ触媒に供給させるため、尿素の消費量が比較的大きく、尿素の補充の頻度が高くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、併用制御手段が、第１ＮＨ3供給手段による尿素のＳＣＲ触媒への供給と、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給と、を併用させることができ、且つ互いに不足分を補うように制御させることができるので、第１ＮＨ3供給手段の尿素噴射量を低減させることができ、尿素の消費量を低減させ、尿素の補充の頻度を低減させることができる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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気通路上に設けられ且つ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチな状態であるときに還元するＮＯｘ触媒であって、ＨＣを酸化する酸化触媒としての機能も有するＮＯｘ触媒を備えているエンジンの排気浄化装置であって、ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気通路上に設けられ、ＮＨ3との反応によって排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒に尿素を供給するように尿素を上記エンジンの排気通路に噴射する尿素噴射弁と、排気ガスの空燃比をリッチ化させ、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な目標空燃比に設定して、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるＮＯｘ還元制御を実行するＮＯｘ還元制御手段と、尿素噴射弁から尿素を噴射してＮＨ3をＳＣＲ触媒に供給する第１ＮＨ3供給手段と、ＮＯｘ還元制御によりＮＨ3をＮＯｘ触媒から上記ＳＣＲ触媒に供給させる第２ＮＨ3供給手段と、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第１手段目標供給量と、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段目標供給量と、を設定する目標値設定手段と、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第１手段供給可能量が第１手段目標供給量に満たない場合には、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段目標供給量を増加させ、さらに、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段供給可能量が第２手段目標供給量に満たない場合には、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第１手段目標供給量を増加させる、併用制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
このように構成された本発明によれば、併用制御手段が、第１ＮＨ3供給手段による尿素のＳＣＲ触媒への供給と、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給と、を併用させることができ、且つ互いに不足分を補うように制御させることができるので、第１ＮＨ3供給手段のみが設けられている場合に比べて、第２ＮＨ3供給手段が設けられていることにより、第１ＮＨ3供給手段の尿素噴射量を低減させることができる。従って、尿素の消費量を低減させ、尿素の補充の頻度を低減させることができる。また、第１ＮＨ3供給手段による尿素のＳＣＲ触媒への供給と、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給と、を同時に行うことが難しくなるような状況においても、ＳＣＲ触媒に供給させるＮＨ3の第１手段目標供給量又は第２手段目標供給量を調整することにより、互いに不足分を補うように制御させることができるので、ＳＣＲ触媒へのＮＨ3の供給量を目標とする供給量まで制御性良く制御することができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、併用制御手段は、ＳＣＲ触媒の温度が比較的低温域にあるときは、第２ＮＨ3供給手段のみを実行させ、且つ、ＳＣＲ触媒の温度が比較的高温域にあるときは、第１ＮＨ3供給手段及び第２ＮＨ3供給手段を実行させる。
このように構成された本発明によれば、併用制御手段は、ＳＣＲ触媒の温度が比較的低温度域にあるときは、第２ＮＨ3供給手段のみを実行させ、且つ、ＳＣＲ触媒の温度が比較的高い温度範囲内にあるときは、第１ＮＨ3供給手段及び第２ＮＨ3供給手段を実行させるので、ＳＣＲ触媒４７が比較的低温域にありＮＯｘ浄化性能を発揮しにくい場合には、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給を省略し、第１ＮＨ3供給手段から噴射させる尿素を節約させることができる。また、このとき、 第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給を行って、ＮＨ3をＳＣＲ触媒へ供給しておくことができる。また、ＳＣＲ触媒４７が比較的高温域にありＮＯｘ浄化性能を発揮しやすい場合には、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給と、 第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給とを併用して、第１ＮＨ3供給手段から噴射させる尿素を低減させることができる。したがって、第１ＮＨ3供給手段のみが設けられている場合に比べて、第２ＮＨ3供給手段が設けらていることにより、第１ＮＨ3供給手段の尿素噴射量を低減させることができる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第１手段供給可能量は、尿素噴射弁に供給される尿素が凍結されているか否かによって変更される。
このように構成された本発明によれば、目標値設定手段は、第１手段目標供給量を、尿素噴射弁に供給される尿素が凍結されているか否かによって変更するので、例えば、尿素噴射弁に供給される尿素が凍結されているような状況においては、第１手段目標供給量をゼロとした上で、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段目標供給量を設定することができる。従って、尿素が凍結されている場合においても、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給を行って、ＮＨ3をＳＣＲ触媒へ供給することができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段供給可能量は、ＮＯｘ触媒の温度によって変更される。
このように構成された本発明によれば、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段供給可能量は、ＮＯｘ触媒の温度によって変更されるので、例えば、ＮＯｘ触媒の温度が所定の限度温度に到達する場合には、第２手段目標供給量をゼロとした上で、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第１手段目標供給量を設定することができる。従って、ＮＯｘ触媒の温度が所定の限度温度に到達する場合においても、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給を行って、ＮＨ3をＳＣＲ触媒へ供給することができる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段供給可能量は、ＮＯｘ還元制御の所定期間内の実行の頻度によって変更される。
このように構成された本発明によれば、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段供給可能量は、ＮＯｘ還元制御の所定期間内の実行の頻度によって変更されるので、例えば、ＮＯｘ還元制御の所定期間内の実行の頻度が比較的高くなっている場合には、エンジンオイルの希釈を防ぐため、第２手段目標供給量を低減させた上で、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第１手段目標供給量を増加させることができる。従って、ＮＯｘ還元制御の所定期間内の実行の頻度が比較的高くなっている場合においても、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給を行って、ＮＨ3をＳＣＲ触媒へ供給することができ、また、ＳＣＲ触媒に供給させるＮＨ3の第２手段目標供給量を低減させるとき、第１手段目標供給量を増加させ、互いに不足分を補うように制御させることができるので、ＳＣＲ触媒へのＮＨ3の供給量を目標とする供給量まで制御性良く制御することができる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、第２ＮＨ3供給手段は、ＮＯｘ触媒からＮＨ3をＳＣＲ触媒に供給させるＮＨ3供給ＮＯｘ還元制御手段である。
このように構成された本発明によれば、第２ＮＨ3供給手段は、ＮＯｘ触媒からＮＨ3をＳＣＲ触媒に供給させるＮＨ3供給ＮＯｘ還元制御手段であるので、併用制御手段が、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給と、ＮＨ3供給ＮＯｘ還元制御手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給と、を併用させることができ、且つ互いに不足分を補うように制御させることができるので、第１ＮＨ3供給手段のみが設けられている場合に比べて、ＮＨ3供給ＮＯｘ還元制御手段が設けらていることにより、第１ＮＨ3供給手段の尿素噴射量を低減させることができる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、第２ＮＨ3供給手段は、ＮＯｘ触媒からＮＨ3をＳＣＲ触媒に供給させるＮＨ3供給ＮＯｘ還元制御手段であり、ＮＨ3供給ＮＯｘ還元制御手段におけるポスト噴射時期を、ポスト噴射させた燃料をエンジンの筒内において燃焼させるポスト噴射時期に設定する。
このように構成された本発明によれば、第２ＮＨ3供給手段は、ＮＯｘ触媒からＮＨ3をＳＣＲ触媒に供給させるＮＨ3供給ＮＯｘ還元制御手段であり、ＮＨ3供給ＮＯｘ還元制御手段におけるポスト噴射時期を、ポスト噴射させた燃料をエンジンの筒内において燃焼させるポスト噴射時期に設定するので、ポスト噴射された燃料がそのまま未燃燃料として排出されることや、ポスト噴射された燃料によるオイル希釈を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のエンジンの排気浄化装置によれば、併用制御手段が、第１ＮＨ3供給手段による尿素のＳＣＲ触媒への供給と、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給と、を併用させることができ、且つ互いに不足分を補うように制御させることができるので、第１ＮＨ3供給手段の尿素噴射量を低減させることができ、尿素の消費量を低減させ、尿素の補充の頻度を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による燃料噴射制御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態においてパッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御のそれぞれを実行するエンジンの運転領域についての説明図である。
【図５】本発明の一実施形態によるＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による目標空燃比の設定方法についての説明図である。
【図７】本発明の一実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態によるＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施形態によるＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施形態による尿素インジェクタからの尿素の噴射によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給と、ＮＯｘ還元制御によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給との併用制御を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態においてＤｅＮＯｘ制御を行う温度範囲及び併用制御を行う温度範囲についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置について説明する。
【００１９】
＜システム構成＞
最初に、図１を参照して、本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンシステムについて説明する。図１は、本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。
【００２０】
図１に示すように、エンジンシステム２００は、主に、ディーゼルエンジンとしてのエンジンＥと、エンジンＥに吸気を供給する吸気系ＩＮと、エンジンＥに燃料を供給するための燃料供給系ＦＳと、エンジンＥの排気ガスを排出する排気系ＥＸと、エンジンシステム２００に関する各種の状態を検出するセンサ１００〜１１９と、エンジンシステム２００の制御を行うＰＣＭ（Power-train Control Module）６０と、ＳＣＲ触媒４７に関する制御を行うＤＣＵ（Dosing Control Unit）７０とを有する。
【００２１】
まず、吸気系ＩＮは、吸気が通過する吸気通路１を有しており、この吸気通路１上には、上流側から順に、外部から導入された空気を浄化するエアクリーナ３と、通過する吸気を圧縮して吸気圧を上昇させる、ターボ過給機５のコンプレッサと、外気や冷却水により吸気を冷却するインタークーラ８と、通過する吸気流量を調整する吸気シャッター弁７（スロットルバルブに相当する）と、エンジンＥに供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク１２と、が設けられている。
また、吸気系ＩＮにおいて、エアクリーナ３の直下流側の吸気通路１上には吸入空気量を検出するエアフローセンサ１０１及び吸気温度を検出する温度センサ１０２が設けられ、ターボ過給機５には吸気の圧力を検出する圧力センサ１０３が設けられ、インタークーラ８の直下流側の吸気通路１上には吸気温度を検出する温度センサ１０６が設けられ、吸気シャッター弁７には当該吸気シャッター弁７の開度を検出するポジションセンサ１０５が設けられ、サージタンク１２には吸気マニホールドにおける吸気の圧力を検出する圧力センサ１０８が設けられている。これらの吸気系ＩＮに設けられた各種センサ１０１〜１０８は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号Ｓ１０１〜Ｓ１０８をＰＣＭ６０に出力する。
【００２２】
次に、エンジンＥは、吸気通路１（詳しくは吸気マニホールド）から供給された吸気を燃焼室１７内に導入する吸気バルブ１５と、燃焼室１７に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２０と、通電により発熱する発熱部を燃焼室１７内に備えたグロープラグ２１と、燃焼室１７内での混合気の燃焼により往復運動するピストン２３と、ピストン２３の往復運動により回転されるクランクシャフト２５と、燃焼室１７内での混合気の燃焼により発生した排気ガスを排気通路４１へ排出する排気バルブ２７と、を有する。また、エンジンＥには、クランクシャフト２５における上死点などを基準とした回転角としてのクランク角を検出するクランク角センサ１００が設けられており、このクランク角センサ１００は、検出したクランク角に対応する検出信号Ｓ１００をＰＣＭ６０に出力し、ＰＣＭ６０は、この検出信号Ｓ１００に基づきエンジン回転数を取得する。
【００２３】
燃料供給系ＦＳは、燃料を貯蔵する燃料タンク３０と、燃料タンク３０から燃料噴射弁２０に燃料を供給するための燃料供給通路３８とを有する。燃料供給通路３８には、上流側から順に、低圧燃料ポンプ３１と、高圧燃料ポンプ３３と、コモンレール３５とが設けられている。
【００２４】
次に、排気系ＥＸは、排気ガスが通過する排気通路４１を有しており、この排気通路４１上には、通過する排気ガスによって回転され、この回転によって上記したようにコンプレッサを駆動するターボ過給機５のタービンが設けられている。更に、このタービンの下流側の排気通路４１上には、上流側から順に、排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒４５と、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel particulate filter）４６と、ＤＰＦ４６の下流側の排気通路４１中に尿素（典型的には尿素水）を噴射する尿素インジェクタ５１と、尿素インジェクタ５１から噴射された尿素を加水分解してアンモニアを生成し（ＣＯ（ＮＨ2）2＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋２ＮＨ3）、このアンモニアを排気ガス中のＮＯｘと反応（還元）させてＮＯｘを浄化するＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒４７と、ＳＣＲ触媒４７から放出されたアンモニアを酸化させて浄化するスリップ触媒４８と、が設けられている。なお、尿素インジェクタ５１は、ＤＣＵ７０から供給される制御信号Ｓ５１によって、排気通路４１中に尿素を噴射するための制御が行われる。
【００２５】
ここで、ＮＯｘ触媒４５及びＳＣＲ触媒４７についてより具体的に説明する。ＮＯｘ触媒４５は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（λ＞１）において排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態（λ≒１）あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態（λ＜１）において還元する、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＣ：NOx Storage Catalyst）である。ＮＯｘ触媒４５は、このように吸蔵したＮＯｘを還元する際にアンモニアを発生し、発生したアンモニアを放出する。具体的には、ＮＯｘ還元制御時に、ＮＯｘ触媒４５が吸蔵しているＮＯｘ中の「Ｎ」と、ＮＯｘ触媒４５に還元剤として供給された未燃燃料などの「ＨＣ」中の「Ｈ」又は、筒内燃焼により生じる「Ｈ2Ｏ」中の「Ｈ」とが結合することで、アンモニア（ＮＨ3）が生成される。
【００２６】
また、ＮＯｘ触媒４５は、上記のＮＳＣとしての機能だけでなく、排出ガス中の酸素を用いて炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）などを酸化して水と二酸化炭素に変化させるディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）４５ａ（酸化触媒）としての機能も有するように構成されている。具体的には、ＮＯｘ触媒４５は、ディーゼル酸化触媒４５ａの触媒材層の表面をＮＳＣの触媒材によりコーティングすることで作られている。従って、ＮＯｘ触媒４５はディーゼル酸化触媒４５ａと複合された複合触媒を形成している。ＮＯｘ触媒４５はディーゼル酸化触媒４５ａと組合せて配置されているので、ディーゼル酸化触媒４５ａにおいて酸化反応により反応熱が生じ且つ温度上昇が生じる場合に、この反応熱がＮＯｘ触媒４５に伝達され、且つＮＯｘ触媒４５に温度上昇が生じるようになっている。
【００２７】
他方で、ＳＣＲ触媒４７は、尿素インジェクタ５１から噴射された尿素より生成されたアンモニア、及び、ＮＯｘ触媒４５におけるＮＯｘの還元により生成されたアンモニアを吸着し、こうして吸着したアンモニアを排気ガス中のＮＯｘと反応させてＮＯｘを還元浄化する。例えば、ＳＣＲ触媒４７は、アンモニアによってＮＯｘを還元する触媒金属を、アンモニアをトラップするゼオライトに担持させて触媒成分を形成し、この触媒成分をハニカム担体のセル壁に担持させることで作られている。ＮＯｘ還元用の触媒金属としては、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｗなどが用いられる。
なお、上記したＤＣＵ７０は、ＳＣＲ触媒４７によるＮＯｘ浄化性能の確保と、ＳＣＲ触媒４７からのアンモニアの放出（スリップ）の抑制とを両立する観点から、ＳＣＲ触媒４７に適量のアンモニアが吸着されるように、尿素インジェクタ５１から尿素を噴射させる制御を行う。この場合、ＳＣＲ触媒４７の温度に応じてアンモニア吸着能力が変化するので（具体的にはＳＣＲ触媒４７の温度が高くなるとＳＣＲ触媒４７からアンモニアが放出されやすくなる）、ＤＣＵ７０は、ＳＣＲ触媒４７の温度も考慮に入れて、尿素インジェクタ５１から尿素を噴射させる制御を行う。
【００２８】
尿素インジェクタ５１は、ＳＣＲ触媒４７の上流側且つＮＯｘ触媒４５の下流側の排気通路４１中に配置されている。尿素インジェクタ５１は、尿素供給経路５３に接続され、この尿素供給経路５３は尿素送出ポンプ５４を介して尿素タンク５５に接続されている。尿素供給経路５３は、尿素（尿素水）を送出できる配管により形成されている。尿素供給経路５３上には、尿素が通過した場合の圧力の変化を測定する尿素供給経路圧力センサ５６が配置されている。尿素供給経路５３上には、尿素が尿素供給経路５３上で凍結することを防止するための尿素経路ヒータ５７が配置されている。尿素送出ポンプ５４は、ＤＣＵ７０からの制御指令を受けて、尿素を尿素タンク５５から尿素インジェクタ５１に向けて送出する。
【００２９】
尿素タンク５５は、尿素を貯留しておくことができるタンクである。尿素タンク５５には、尿素レベルセンサ５８と、尿素温度センサ５９と、尿素タンクヒータ６１とが設けられている。尿素レベルセンサ５８は、尿素タンク５５中の尿素の水位レベルを検出する。尿素タンク５５内の尿素が無くなる又は残り少なくなることを尿素レベルセンサ５８が検知した場合には、尿素を尿素タンク５５に補充する作業が必要となる。尿素タンク５５中の尿素の消費量が多い場合には、尿素の補充の頻度が高くなり、車両の使用者又はディーラー等の作業者に尿素の頻繁な補充のための作業負担が生じる。尿素温度センサ５９は、尿素タンク５５中の尿素の温度を検出する。尿素タンクヒータ６１は、尿素タンク５５中の尿素を加熱するように構成されている。尿素タンクヒータ６１は、尿素タンク５５中の尿素の全部又は一部が凍結しているような場合に、尿素を加熱して、凍結状態を解消し液体の状態に戻すことができる。
【００３０】
ＤＣＵ７０は、尿素供給経路圧力センサ５６と、尿素レベルセンサ５８と、尿素温度センサ５９と電気的に接続されている。尿素供給経路圧力センサ５６と、尿素レベルセンサ５８と、尿素温度センサ５９とは、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号Ｓ５２〜Ｓ５４をＤＣＵ７０に出力する。また、ＤＣＵ７０は、尿素経路ヒータ５７と、尿素送出ポンプ５４と、尿素タンクヒータ６１と電気的に接続されている。尿素経路ヒータ５７、尿素送出ポンプ５４、尿素タンクヒータ６１は、それぞれ、ＤＣＵ７０から供給される制御信号Ｓ５５〜Ｓ５７によって、作動状態を制御することができる。
【００３１】
ＤＣＵ７０は、ＣＰＵ、当該ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。ＤＣＵ７０は、ＰＣＭ６０と双方向に通信可能に接続されており、ＰＣＭ６０の制御指令を受けて制御される。例えば、ＤＣＵ７０が取得している各種情報をＰＣＭ６０に供給する制御信号を、例えば制御信号Ｓ５８として示す。
【００３２】
また、図１に示すように、排気系ＥＸにおいては、ターボ過給機５のタービンの上流側の排気通路４１上には排気ガスの圧力を検出する圧力センサ１０９及び排気ガスの温度を検出する温度センサ１１０が設けられ、ターボ過給機５のタービンの直下流側の排気通路４１上には酸素濃度を検出するＯ2センサ１１１が設けられている。更に、排気系ＥＸには、ＮＯｘ触媒４５の直上流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ１１２と、ＮＯｘ触媒４５とＤＰＦ４６との間の排気ガスの温度を検出する温度センサ１１３と、ＤＰＦ４６の直上流側と直下流側との排気ガスの圧力差を検出する差圧センサ１１４と、ＤＰＦ４６の直下流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ１１５と、ＤＰＦ４６の直下流側の排気ガス中のＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサ１１６と、ＳＣＲ触媒４７の直上流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ１１７と、ＳＣＲ触媒４７の直下流側の排気ガス中のＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサ１１８と、スリップ触媒４８の直上流側の排気ガス中のＰＭを検出するＰＭセンサ１１９と、が設けられている。これらの排気系ＥＸに設けられた各種センサ１０９〜１１９は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号Ｓ１０９〜Ｓ１１９をＰＣＭ６０に出力する。
【００３３】
更に、本実施形態では、ターボ過給機５は、排気エネルギーが低い低回転域から高回転域まで全域で効率よく高過給を得られる２段過給システムとして構成されている。即ち、ターボ過給機５は、高回転域において多量の空気を過給するための大型ターボチャージャー５ａと、低い排気エネルギーでも効率よく過給を行える小型ターボチャージャー５ｂと、小型ターボチャージャー５ｂのコンプレッサへの吸気の流れを制御するコンプレッサバイパスバルブ５ｃと、小型ターボチャージャー５ｂのタービンへの排気の流れを制御するレギュレートバルブ５ｄと、大型ターボチャージャー５ａのタービンへの排気の流れを制御するウェイストゲートバルブ５ｅとを備えており、エンジンＥの運転状態（エンジン回転数及び負荷）に応じて各バルブを駆動することにより、大型ターボチャージャー５ａと小型ターボチャージャー５ｂによる過給を切り替える。
【００３４】
本実施形態によるエンジンシステム２００は、ＥＧＲ装置４３を更に有する。このＥＧＲ装置４３は、ターボ過給機５のタービンの上流側の排気通路４１とターボ過給機５のコンプレッサの下流側（詳しくはインタークーラ８の下流側）の吸気通路１とを接続するＥＧＲ通路４３ａと、ＥＧＲ通路４３ａを通過する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ４３ｂと、ＥＧＲ通路４３ａを通過させる排気ガスの流量を調整する第１ＥＧＲバルブ４３ｃと、ＥＧＲクーラ４３ｂをバイパスさせて排気ガスを流すためのＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄと、ＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄを通過させる排気ガスの流量を調整する第２ＥＧＲバルブ４３ｅと、を有する。
【００３５】
次に、図２を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成について説明する。図２は、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成を示すブロック図である。
【００３６】
本発明の実施形態によるＰＣＭ６０は、上述した各種センサ１００〜１１９の検出信号Ｓ１００〜Ｓ１１９に加えて、アクセルペダルの開度（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１５０、及び車速を検出する車速センサ１５１のそれぞれが出力した検出信号Ｓ１５０、Ｓ１５１に基づいて、主に、燃料噴射弁２０に対する制御を行うべく制御信号Ｓ２０を出力し、吸気シャッター弁７に対する制御を行うべく制御信号Ｓ７を出力する。また、ＰＣＭ６０は、ＤＣＵ７０と双方向に通信を行い、尿素を尿素インジェクタ５１から排気通路４１中に供給する又は尿素タンク５５中において凍結している尿素を尿素タンクヒータ６１によって溶かす等の制御を行わせるように、ＤＣＵ７０を制御する制御信号Ｓ８を出力する。
【００３７】
特に、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、排気ガスの空燃比を目標空燃比（具体的には理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりも小さい所定の空燃比）に設定するように燃料噴射弁２０からポスト噴射させて、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるための制御（ＮＯｘ還元制御）を行う。つまり、ＰＣＭ６０は、ドライバのアクセル操作に応じたエンジントルクを出力させるために気筒内に燃料を噴射するメイン噴射に加えて（基本的にはメイン噴射においては排気ガスの空燃比がリーンになるように燃料噴射量等が設定される）、このメイン噴射の後に、エンジントルクの出力に寄与しないタイミング（具体的には膨張行程）で燃料を噴射するポスト噴射を行って、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態（λ≒１）あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態（λ＜１）に設定されるようにして、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させる。以下では、このようなＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるための制御を「ＤｅＮＯｘ制御」と呼ぶ。なお、「ＤｅＮＯｘ」の文言中の「Ｄｅ」は分離や除去を意味する接頭語である。なお、後述するＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御についても、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるための制御行うため「ＤｅＮＯｘ制御」に含まれる。
【００３８】
また、ＰＣＭ６０は、「ＮＯｘ還元制御手段」、「第１ＮＨ3供給手段」、「第２ＮＨ3供給手段」、「目標値設定手段」及び「併用制御手段」として機能する。
すなわち、ＰＣＭ６０は、排気ガスの空燃比をリッチ化させ、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な目標空燃比に設定して、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるＮＯｘ還元制御を実行するＮＯｘ還元制御手段と、尿素インジェクタ５１から尿素を噴射してＮＨ3をＳＣＲ触媒４７に供給する第１ＮＨ3供給手段と、ＮＯｘ還元制御によりＮＨ3をＮＯｘ触媒４５からＳＣＲ触媒４７に供給させる第２ＮＨ3供給手段と、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第１手段目標供給量と、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段目標供給量と、を設定する目標値設定手段と、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の供給量が第１手段目標供給量に満たない場合には、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段目標供給量を増加させ、さらに、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の供給量が第２手段目標供給量に満たない場合には、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第１手段目標供給量を増加させる、併用制御手段と、を有している。
【００３９】
なお、ＰＣＭ６０は、ＣＰＵ、当該ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。
【００４０】
＜燃料噴射制御＞
次に、図３を参照して、本発明の実施形態による燃料噴射制御について説明する。図３は、本発明の実施形態による燃料噴射制御を示すフローチャート（燃料噴射制御フロー）である。この燃料噴射制御フローは、車両のイグニッションがオンにされてＰＣＭ６０に電源が投入された場合に開始され、所定の周期で繰り返し実行される。
【００４１】
まず、ステップＳ１０１では、ＰＣＭ６０は、車両の運転状態を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、アクセル開度センサ１５０が検出したアクセル開度、車速センサ１５１が検出した車速、クランク角センサ１００が検出したクランク角、及び車両の変速機に現在設定されているギヤ段を取得する。
【００４２】
次いで、ステップＳ１０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０１で取得されたアクセルペダルの操作等を含む車両の運転状態に基づき、目標加速度を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、種々の車速及び種々のギヤ段について規定された加速度特性マップ（予め作成されてメモリなどに記憶されている）の中から、現在の車速及びギヤ段に対応する加速度特性マップを選択し、選択した加速度特性マップを参照して現在のアクセル開度に対応する目標加速度を決定する。
【００４３】
次いで、ステップＳ１０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０２で決定された目標加速度を実現するためのエンジンＥの目標トルクを決定する。この場合、ＰＣＭ６０は、現在の車速、ギヤ段、路面勾配、路面μなどに基づき、エンジンＥが出力可能なトルクの範囲内で、目標トルクを決定する。
【００４４】
次いで、ステップＳ１０４では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０３で決定された目標トルクをエンジンＥから出力させるべく、当該目標トルク及びエンジン回転数に基づいて、燃料噴射弁２０から噴射させるべき燃料噴射量を算出する。この燃料噴射量は、メイン噴射において適用する燃料噴射量（メイン噴射量）である。
【００４５】
他方で、上記したステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理と並行して、ステップＳ１０５において、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの運転状態に応じた燃料の噴射パターンを設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、上記したＤｅＮＯｘ制御を行う場合には、メイン噴射に加えてポスト噴射を少なくとも行う燃料噴射パターンを設定する。この場合、ＰＣＭ６０は、ポスト噴射において適用する燃料噴射量（ポスト噴射量）や、ポスト噴射を行うタイミング（ポスト噴射タイミングなど）も決定する。これらについては、詳細は後述する。
【００４６】
ステップＳ１０４及びＳ１０５の後、ステップＳ１０６に進み、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０４で算出されたメイン噴射量及びステップＳ１０５で設定された燃料噴射パターンに基づき（ポスト噴射を行う場合にはポスト噴射量やポスト噴射タイミングも含む）、燃料噴射弁２０を制御する。つまり、ＰＣＭ６０は、所望の燃料噴射パターンにおいて所望の量の燃料が噴射されるように燃料噴射弁２０を制御する。
【００４７】
＜ＤｅＮＯｘ制御＞
以下では、本発明の実施形態によるＤｅＮＯｘ制御について具体的に説明する。
【００４８】
最初に、本発明の実施形態によるＤｅＮＯｘ制御の基本概念について説明する。本実施形態では、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量が所定量以上である場合、典型的にはＮＯｘ吸蔵量が限界付近にある場合に、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘをほぼ０にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比以下の目標空燃比に継続的に設定するように燃料噴射弁２０からポスト噴射させるＤｅＮＯｘ制御（以下では適宜「アクティブＤｅＮＯｘ制御」と呼ぶ。）を実行する。こうすることで、ＮＯｘ触媒４５に多量に吸蔵されたＮＯｘを強制的に還元して、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能を確実に確保するようにする。
【００４９】
また、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量が所定量未満であっても、車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるべく、排気ガスの空燃比を目標空燃比に一時的に設定するように燃料噴射弁２０からポスト噴射させるＤｅＮＯｘ制御（以下では適宜「パッシブＤｅＮＯｘ制御」と呼ぶ。）を実行する。このパッシブＤｅＮＯｘ制御は、加速時のようなメイン噴射量が増加して排気ガスの空燃比が低下するような状況に乗じて、空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比以下の目標空燃比に設定するようにポスト噴射を行うので、排気ガスの空燃比が低下しない状況（つまり非加速時）においてＤｅＮＯｘ制御を行う場合よりも、空燃比を目標空燃比に設定するためのポスト噴射量が少なくなる。また、パッシブＤｅＮＯｘ制御は、車両の加速に乗じて行われるので、比較的高頻度で行われることとなる。
【００５０】
また、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘをＳＣＲ触媒４７で浄化すべき状況において、尿素インジェクタ５１からの尿素噴射が正常に行えていないと判断される場合に、ＮＯｘ触媒４５からＮＨ3をＳＣＲ触媒４７に供給させるために行うＤｅＮＯｘ制御（以下では適宜「ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御」と呼ぶ。）を実行する。このＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御は、ＮＯｘをＳＣＲ触媒４７で浄化すべき状況において、尿素インジェクタ５１からの尿素噴射が正常に行えていないと判断される場合に、ＳＣＲ触媒４７に吸着されたＮＨ3が不足することによりＳＣＲ触媒４７において排気ガス中のＮＯｘを浄化することができないこととなることを防ぐため、排気ガスの空燃比をリッチ化させたＮＯｘ還元制御を実行してＮＯｘ触媒４５からＮＨ3をＳＣＲ触媒４７に供給させ、ＳＣＲ触媒４７におけるＮＨ3の吸着量を増大させることによりＳＣＲ触媒４７における排気ガス中のＮＯｘの浄化率を上昇させることができるものである。ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御、パッシブＤｅＮＯｘ制御及びＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御のそれぞれを実行するＮＯｘ還元制御手段の機能を有している。
【００５１】
本実施形態では、上述のパッシブＤｅＮＯｘ制御を適用することで、ＤｅＮＯｘによる燃費悪化などを抑制しつつ、ＤｅＮＯｘを高頻度で行うようにする。パッシブＤｅＮＯｘ制御は比較的短い期間しか行われないが、高頻度で行われるので、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量を効率的に低下させることができる。その結果、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量が所定量以上になりにくくなるので、パッシブＤｅＮＯｘ制御よりも多量のポスト噴射量を要するアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度を低下させることができ、ＤｅＮＯｘによる燃費悪化を効果的に改善することが可能となる。
【００５２】
更に、本実施形態では、上記のアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合、ポスト噴射させた燃料をエンジンＥの筒内において燃焼させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。この場合、ＰＣＭ６０は、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。具体的には、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの膨張行程前半における所定のタイミングを、アクティブＤｅＮＯｘ制御でのポスト噴射タイミングとして設定する。このようなポスト噴射タイミングをアクティブＤｅＮＯｘ制御において適用することで、ポスト噴射された燃料がそのまま未燃燃料（つまりＨＣ）として排出されることや、ポスト噴射された燃料によるオイル希釈を抑制するようにしている。
【００５３】
他方で、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、上記のパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合には、ポスト噴射させた燃料をエンジンＥの筒内において燃焼させずに未燃燃料として排気通路４１に排出させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。この場合、ＰＣＭ６０は、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路４１に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。具体的には、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの膨張行程後半における所定のタイミングを、パッシブＤｅＮＯｘ制御でのポスト噴射タイミングとして設定する。このようなポスト噴射タイミングをパッシブＤｅＮＯｘ制御において適用することで、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼してスモーク（煤）が発生することを抑制するようにしている。
【００５４】
更に、本実施形態では、上記のＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御を実行する場合、ポスト噴射させた燃料をエンジンＥの筒内において燃焼させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。この場合、ＰＣＭ６０は、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。具体的には、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの膨張行程前半における所定のタイミングを、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御でのポスト噴射タイミングとして設定する。このようなポスト噴射タイミングをアクティブＤｅＮＯｘ制御において適用することで、ポスト噴射された燃料がそのまま未燃燃料（つまりＨＣ）として排出されることや、ポスト噴射された燃料によるオイル希釈を抑制するようにしている。
【００５５】
ここで、図４を参照して、本発明の実施形態においてパッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御のそれぞれを実行するエンジンＥの運転領域について説明する。図４は、横軸にエンジン回転数を示し、縦軸にエンジン負荷を示している。また、図４において、曲線Ｌ１は、エンジンＥの最大トルク線を示している。
【００５６】
図４に示すように、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、エンジン負荷が第１所定負荷Ｌｏ１以上で第２所定負荷Ｌｏ２（＞第１所定負荷Ｌｏ１）未満である中負荷域にあり、且つ、エンジン回転数が第１所定回転数Ｎ１以上で第２所定回転数Ｎ２（＞第１所定回転数Ｎ１）未満である中回転域にある場合に、つまりエンジン負荷及びエンジン回転数が符号Ｒ１２に示す運転領域（以下では「アクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２」と呼ぶ。）に含まれる場合に、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する。このようなアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２を採用する理由は以下の通りである。
【００５７】
上述したように、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料がそのまま排出されることによるＨＣの発生やポスト噴射された燃料によるオイル希釈などを抑制する観点から、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。この場合、本実施形態では、ポスト噴射された燃料を燃焼させたときに、スモークの発生を抑制すると共に、ＨＣの発生（つまり不完全燃焼による未燃燃料の排出）を抑制するようにする。具体的には、ポスト噴射された燃料が燃焼するまでの時間をできるだけかせぐようにし、つまり空気と燃料が適切に混合された状態で着火が生じるようにして、スモーク及びＨＣの発生を抑制している。このために、アクティブＤｅＮＯｘ制御時には適量のＥＧＲガスを導入することで、ポスト噴射された燃料の着火を効果的に遅延させるようにしている。
【００５８】
なお、アクティブＤｅＮＯｘ制御時にＨＣの発生を抑制する理由は、上記のようにＥＧＲガスを導入する場合に、ＨＣもＥＧＲガスとして吸気系ＩＮに還流されて、このＨＣがバインダとなって煤と結合してガスの通路が閉塞してしまうのを防止するためである。加えて、ＮＯｘ触媒４５の温度が低く、ＨＣの浄化性能（ＮＯｘ触媒４５中のＤＯＣによるＨＣの浄化性能）が確保されないような領域においてアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行したときに、ＨＣが浄化されずに排出されてしまうのを防止するためである。因みに、アクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２には、そのようなＨＣの浄化性能が確保されないようなＮＯｘ触媒４５の温度が比較的低い領域も含めている。
また、アクティブＤｅＮＯｘ制御時にスモークの発生を抑制する理由は、スモークに対応するＰＭはＤＰＦ４６に捕集されるが、このＤＰＦ４６に捕集されたＰＭを燃焼除去するためのＤＰＦ再生（ＤｅＮＯｘ制御と同様にポスト噴射させる制御）が高頻度で行われて、燃費などが悪化してしまうのを抑制するためである。
【００５９】
ところで、エンジン負荷が高くなると、目標空燃比を実現するためにエンジンＥに導入する空気を絞ることで、ポスト噴射された燃料を適切に燃焼させるのに必要な酸素が足りなくなってスモークやＨＣが発生する傾向にある。特に、エンジン負荷が高くなると、筒内温度が高くなり、ポスト噴射された燃料が着火するまでの時間を適切に確保することができずに途中で着火が生じ、つまり空気と燃料が適切に混合されていない状態で燃焼が生じ、スモークやＨＣが発生してしまう。他方で、エンジン負荷がかなり低い領域では、ＮＯｘ触媒４５の温度が低く、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ還元機能が十分に発揮されなくなる。加えて、この領域では、ポスト噴射された燃料が適切に燃焼しなくなる、つまり失火が発生してしまう。
なお、上記ではエンジン負荷に関する現象を述べたが、エンジン回転数についても同様の現象が生じる。
【００６０】
以上のことから、本実施形態では、中負荷域且つ中回転域に対応するエンジンＥの運転領域を、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行するアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２として採用している。換言すると、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２でのみ、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行することとし、アクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２以外の運転領域では、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止する。このようにアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止することとしたエンジンＥの運転領域では、特にアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２よりも高負荷側又は高回転側の領域では（符号Ｒ１３を付した領域）では、ＳＣＲ触媒４７のＮＯｘ浄化性能が十分に確保されているので、ＳＣＲ触媒４７がＮＯｘを浄化することとなり、ＤｅＮＯｘ制御を実行しなくても車両からのＮＯｘの排出を防止することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、ＳＣＲ触媒４７でＮＯｘを浄化させる領域Ｒ１３よりも更に高負荷側の領域（符号Ｒ１１を付した領域であり、以下では「パッシブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１１」と呼ぶ。）では、排気ガス量が大きくなり、ＳＣＲ触媒４７でＮＯｘを浄化しきれなくなるので、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する。このパッシブＤｅＮＯｘ制御では、上記したように、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路４１に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。パッシブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１１では、ＮＯｘ触媒４５の温度が十分に高く、ＨＣの浄化性能（ＮＯｘ触媒４５中のＤＯＣによるＨＣの浄化性能）が確保されているので、このように排出された未燃燃料をＮＯｘ触媒４５で適切に浄化することができる。
なお、パッシブＤｅＮＯｘ制御において、アクティブＤｅＮＯｘ制御のようにポスト噴射された燃料を筒内において燃焼させると、スモークが発生してしまう。その理由は、上述したように、エンジン負荷が高くなるとアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止することとした理由と同様である。そのため、パッシブＤｅＮＯｘ制御では、ポスト噴射された燃料を筒内において燃焼させずに未燃燃料として排気通路４１に排出している。
【００６２】
ここで、図４中の矢印Ａ１１に示すようにエンジンの運転状態が変化したときのアクティブＤｅＮＯｘ制御の具体例について説明する。まず、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に入ると（符号Ａ１２参照）、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する。そして、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２を外れると（符号Ａ１３参照）、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を一旦中止する。このときには、ＳＣＲ触媒４７がＮＯｘを浄化することとなる。そして、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に再度入ると（符号Ａ１４参照）、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を再開する。こうすることで、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘがほぼ０に低下するまで、アクティブＤｅＮＯｘ制御を終了させないようにする。
【００６３】
本発明の実施形態においてパッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御を行う温度範囲については、図１４において示し、詳細は後述する。基本的には、ＮＯｘ触媒４５は、比較的低温域（符号Ｒ２４により示す領域）においてＮＯｘ浄化性能を発揮し、ＳＣＲ触媒４７は、比較的高温域、具体的にはＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能が発揮される温度域よりも高い温度域（符号Ｒ２５により示す領域）においてＮＯｘ浄化性能を発揮する。本実施形態では、ＳＣＲ触媒４７により所定以上のＮＯｘ浄化率が得られる温度範囲の下側の境界値付近の温度を判定温度（以下では「ＳＣＲ判定温度」と呼ぶ。）として用い、ＰＣＭ６０は、ＳＣＲ触媒４７の温度（以下では「ＳＣＲ温度」と呼ぶ。）がＳＣＲ判定温度未満である場合にのみ、パッシブＤｅＮＯｘ制御又はアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行し、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上である場合には、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御を実行する。
【００６４】
次に、図５を参照して、本発明の実施形態においてＤｅＮＯｘ制御時に適用するポスト噴射量（以下では「ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量」と呼ぶ。）の算出方法について説明する。図５は、本発明の実施形態によるＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出処理を示すフローチャート（ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フロー）である。このＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローと並行して実行される。つまり、燃料噴射制御が行われている最中に、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が随時算出される。ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量には、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘのためのポスト噴射量が含まれる。
【００６５】
まず、ステップＳ１１１では、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの運転状態を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、エアフローセンサ１０１によって検出された吸入空気量（新気量）、Ｏ2センサ１１１によって検出された排気ガスの酸素濃度、図３のステップＳ１０４で算出されたメイン噴射量を取得する。また、ＰＣＭ６０は、所定のモデルなどにより求められた、ＥＧＲ装置４３によって吸気系ＩＮに還流される排気ガス量（ＥＧＲガス量）も取得する。加えて、ＳＣＲ触媒４７に吸着されたアンモニアの量であるアンモニア吸着量を取得する。この場合、ＰＣＭ６０は、推定したアンモニア吸着量を取得する。アンモニア吸着量の推定方法については、詳細は後述する。
【００６６】
次いで、ステップＳ１１２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１１１で取得したＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量に基づいて、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元するために適用する目標空燃比を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合に適用する目標空燃比と、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合に適用する目標空燃比と、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御を実行する場合に適用する目標空燃比のそれぞれを、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量に基づき設定する。この目標空燃比の設定方法について、図６を参照して具体的に説明する。
【００６７】
図６は、本発明の実施形態による目標空燃比の設定方法についての説明図である。図６は、横軸にＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量を示し、縦軸に目標空燃比を示している。
【００６８】
図６において、「λ１」は理論空燃比を示し、この理論空燃比λ１よりもリッチ側の空燃比の領域Ｒ２１は、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な空燃比の範囲を示し、理論空燃比λ１よりもリーン側の空燃比の領域Ｒ２２は、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元不可能な空燃比の範囲を示している。また、限度空燃比λ２よりもリッチ側の空燃比の領域Ｒ２３は、未燃燃料がＥＧＲ装置４３に供給されてしまうことによるＥＧＲ装置４３の信頼性の低下の問題が生じることを抑制するため、目標空燃比、例えばグラフＧ１３による第二目標空燃比が限度空燃比λ２を超えて領域Ｒ２３内に設定されないようになっている。また、グラフＧ１１は、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合にＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を示しており、グラフＧ１２は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合にＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比（第一目標空燃比）を示している。グラフＧ１３は、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御を実行する場合にＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比（第二目標空燃比）を示している。これらのグラフＧ１１、Ｇ１２、Ｇ１３は、アンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を規定したマップに相当する。
【００６９】
基本的には、目標空燃比を領域Ｒ２１内においてリッチ側に設定すると、ＮＯｘ触媒４５に供給されるＨＣ、Ｈ2Ｏの量、すなわち「Ｈ」成分の総量が増大され、ＮＯｘ触媒４５からのＮＨ3の発生量が増大する。別の言い方によれば、目標空燃比を領域Ｒ２１内においてリッチ側に設定するとき、ポスト噴射時期等の設定により未燃燃料を排気ガス中に排出する場合にはＨＣ及びＣＯ等が排気ガス中に増大することとなり、又はポスト噴射時期等の設定により筒内燃焼を実現する場合には、Ｈ2Ｏ及びＣＯ2等が排気ガス中に増大することとなって、排気ガス中の「Ｈ」成分の総量が増大され、ＮＯｘ触媒４５からのＮＨ3の発生量が増大する。
これを考慮して、本実施形態では、グラフＧ１３に示すように、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御を実行する場合における目標空燃比がアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合の目標空燃比よりもリッチ側に設定されている。ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御においては、ＮＯｘ触媒４５に供給される「Ｈ」成分の総量が増大され、ＮＯｘ触媒４５からＮＨ3が発生する量を増加させやすくなり、ＮＯｘ触媒４５から発生するＮＨ3の発生量が増大されることができる。
【００７０】
グラフＧ１３において、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量が比較的少ない場合には、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御の目標空燃比は、排気ガス中の「Ｈ」成分の総量が増大され且つＮＯｘ触媒４５からのＮＨ3発生量が増大するように、リッチ側においても限度空燃比λ２近傍の値に設定されている。これに対し、グラフＧ１３において、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量が比較的多い場合には、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御の目標空燃比は、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量の目標吸着量までの不足分に応じて、リッチ側の領域Ｒ２１のうち比較的理論空燃比に近い値に設定されている。このように、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御の目標空燃比は、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量が増大されるにつれて、理論空燃比に近づけられる（リッチ側の領域Ｒ２１内においてリーン側の最小値に近づく）ように設定されることにより、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量の目標吸着量までの不足分に対応したＮＨ3の発生量をＮＯｘ触媒４５からＮＨ3が発生させることができる。また、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御によりＮＯｘ触媒４５から発生されたＮＨ3がＳＣＲ触媒４７で吸着しきれずに放出されてしまうことも抑制することができる。
【００７１】
これに対して、グラフＧ１２に示すように、アクティブＤｅＮＯｘ制御は、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘをほぼ０にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比以下の目標空燃比に継続的に設定するように燃料噴射弁２０からポスト噴射させるために、アクティブＤｅＮＯｘ制御の目標空燃比を設定している。従って、アクティブＤｅＮＯｘ制御が実行される条件（ＮＯｘ触媒４５温度等の条件）下においては、ＮＯｘ触媒４５においてＮＯｘ浄化を行い、ＳＣＲ触媒４７においてＮＨ3を用いるＮＯｘ浄化を行わないことから、アクティブＤｅＮＯｘ制御においては、ＮＯｘ触媒４５からＮＨ3を意図的に発生させるという観点によらずに目標空燃比が設定されている。また、アクティブＤｅＮＯｘ制御においては、実行条件等からＮＯｘ触媒４５からＮＨ3が発生したとしても比較的少量であった。
【００７２】
また、グラフＧ１１に示すように、パッシブＤｅＮＯｘ制御は、車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるべく、排気ガスの空燃比を目標空燃比に一時的に設定するように燃料噴射弁２０からポスト噴射させるために、パッシブＤｅＮＯｘ制御の目標空燃比を設定している。従って、パッシブＤｅＮＯｘ制御が実行される条件（ＮＯｘ触媒温度等の条件）下においては、ＮＯｘ触媒４５においてＮＯｘ浄化を行い、ＳＣＲ触媒４７においてＮＨ3を用いるＮＯｘ浄化を行わないことから、パッシブＤｅＮＯｘ制御においては、ＮＯｘ触媒４５からＮＨ3を意図的に発生させるという観点によらずに目標空燃比が設定されている。また、パッシブＤｅＮＯｘ制御においては、実行条件等からＮＯｘ触媒４５からＮＨ3が発生したとしても比較的少量であった。
【００７３】
ここで、本実施形態によるＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量の推定方法について簡単に説明する。このアンモニア吸着量の推定方法は、ＰＣＭ６０によって実行される。
まず、ＰＣＭ６０は、排気ガス量や排気ガス温度などの排気ガス状態、及びＳＣＲ温度などのＳＣＲ触媒４７の状態に基づき、尿素インジェクタ５１からの尿素噴射によりＳＣＲ触媒４７に供給された単位時間当たりのアンモニア供給量を求める。また、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの運転状態、及びＮＯｘ触媒温度やＮＯｘ吸蔵量などのＮＯｘ触媒４５の状態に基づき、ＤｅＮＯｘ制御時にＮＯｘ触媒４５から発生した単位時間当たりのアンモニア発生量を求める。また、ＰＣＭ６０は、排気ガス量や排気ガス温度や排気ガス中のＮＯｘ濃度などの排気ガス状態、及びＳＣＲ温度などのＳＣＲ触媒４７の状態に基づき、ＳＣＲ触媒４７においてＮＯｘの還元浄化により消費された単位時間当たりのアンモニア消費量を求める。
【００７４】
この後、ＰＣＭ６０は、これらのアンモニア供給量、アンモニア発生量及びアンモニア消費量から、ＳＣＲ触媒４７における単位時間当たりの吸着アンモニア変化量（アンモニア吸着量の変化量）を求める。具体的には、ＰＣＭ６０は、「アンモニア供給量＋アンモニア発生量−アンモニア消費量」より、単位時間当たりの吸着アンモニア変化量を求める。そして、ＰＣＭ６０は、求められた吸着アンモニア変化量を、現在のアンモニア吸着量、つまり前回推定されたアンモニア吸着量に適用することで、今回のアンモニア吸着量を求める。具体的には、ＰＣＭ６０は、吸着アンモニア変化量が正値である場合には、当該吸着アンモニア変化量を前回推定されたアンモニア吸着量に加算して今回のアンモニア吸着量を求め（この場合アンモニア吸着量は増加する）、吸着アンモニア変化量が負値である場合には、当該吸着アンモニア変化量を前回推定されたアンモニア吸着量から減算して今回のアンモニア吸着量を求める（この場合アンモニア吸着量は減少する）。
なお、上記では、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量を推定する例を示したが、他の例では、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量を所定のセンサを用いて検出してもよい。
【００７５】
図５に戻って、ステップＳ１１３以降の処理について説明する。ステップＳ１１３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１１１で取得された新気量及びＥＧＲガス量に基づき、エンジンＥに導入される空気量（つまり充填量）を算出する。そして、ステップＳ１１４では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１１３で算出された充填量から、エンジンＥに導入される空気の酸素濃度を算出する。
【００７６】
次いで、ステップＳ１１５では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１１２で設定した目標空燃比を実現するのに必要なポスト噴射量（ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量）を算出する。つまり、ＰＣＭ６０は、排気ガスの空燃比を目標空燃比にするためにメイン噴射量に加えてどれだけのポスト噴射量を適用すればよいかを決定する。この場合、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１１２で設定したアクティブＤｅＮＯｘ制御を行う場合の目標空燃比を実現するためのポスト噴射量と、ステップＳ１１２で設定したパッシブＤｅＮＯｘ制御を行う場合の目標空燃比を実現するためのポスト噴射量と、ステップＳ１１２で設定したＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御を行う場合の目標空燃比を実現するためのポスト噴射量とをそれぞれ算出する。
【００７７】
具体的には、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１１１で取得された酸素濃度（Ｏ2センサ１１１によって検出された酸素濃度）と、ステップＳ１１４で算出された酸素濃度との差を考慮して、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を算出する。より詳しくは、ＰＣＭ６０は、メイン噴射した燃料を燃焼させたときに発生する排気ガスの空燃比から、検出された酸素濃度と算出された酸素濃度との差に応じてフィードバック処理を適宜行って、排気ガスの空燃比を目標空燃比にするためのＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を算出する。このようにＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を算出することで、ＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射によって、排気ガスの空燃比を精度良く目標空燃比に設定して、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを確実に還元させるようにしている。
【００７８】
以下では、上記した本発明の実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御、パッシブＤｅＮＯｘ制御及びＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御について具体的に説明する。
まず、図７を参照して、本発明の実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行要否を判定するために用いるアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理について説明する。図７は、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理を示すフローチャート（アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フロー）である。このアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローなどと並行して実行される。
【００７９】
最初に、ステップＳ２０１では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、ＮＯｘ触媒温度と、ＳＣＲ温度と、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量と、を取得する。この場合、ＮＯｘ触媒温度は、例えば、ＮＯｘ触媒４５の直上流側に設けられた温度センサ１１２によって検出された温度に基づいて推定される（ＮＯｘ触媒４５とＤＰＦ４６との間に設けられた温度センサ１１３によって検出された温度も用いてもよい）。また、ＳＣＲ温度は、例えば、ＳＣＲ触媒４７の直上流側に設けられた温度センサ１１７によって検出された温度に基づいて推定される。また、ＮＯｘ吸蔵量は、例えば、エンジンＥの運転状態や排気ガスの流量や排気ガスの温度などに基づいて、排気ガス中のＮＯｘ量を推定し、このＮＯｘ量を積算していくことで求められる。
【００８０】
次いで、ステップＳ２０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０１で取得されたＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満であるか否かを判定する。この判定の結果、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満である場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０３に進む。これに対して、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上である場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、処理はステップＳ２０９に進む。この場合には、排気ガス中のＮＯｘをＳＣＲ触媒４７によって適切に浄化させることができるので、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ２０９）。そして、処理は終了する。
【００８１】
次いで、ステップＳ２０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０１で取得されたＮＯｘ触媒温度が所定温度以上であるか否かを判定する。ＮＯｘ触媒温度が低い場合には、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定しても、ＮＯｘ触媒４５は吸蔵しているＮＯｘをほとんど還元しない。したがってステップＳ２０３では、ＮＯｘ触媒４５が吸蔵しているＮＯｘを還元可能な状態であるか否かを判定している。そのために、ステップＳ２０３の判定で用いる所定温度は、ＮＯｘ触媒４５が吸蔵しているＮＯｘを還元可能なＮＯｘ触媒温度に基づき設定される。ステップＳ２０３の判定の結果、ＮＯｘ触媒温度が所定温度以上である場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０４に進む。これに対して、ＮＯｘ触媒温度が所定温度未満である場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、処理はステップＳ２０９に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ２０９）。
【００８２】
次いで、ステップＳ２０４では、ＰＣＭ６０は、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を一度も実行していないか否かを判定する。このステップＳ２０４の判定は、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を一度も実行していない場合には、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行したことがある場合よりも、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行条件を緩和して、アクティブＤｅＮＯｘ制御を優先的に実行する目的から行っている。具体的には、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行したことがある場合には、比較的条件が厳しいステップＳ２０７の実行条件及びステップＳ２０８の実行条件を用いるのに対して、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を一度も実行していない場合には、比較的条件の緩いステップＳ２０５の実行条件のみを用いる（これらの詳細は後述する）。このようなステップＳ２０４の判定の結果、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行していない場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０５に進む。
【００８３】
次いで、ステップＳ２０５では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０１で取得されたＮＯｘ吸蔵量が第１吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。例えば、第１吸蔵量判定値は、ＮＯｘ吸蔵量の限界値よりもある程度低い値に設定される。この判定の結果、ＮＯｘ吸蔵量が第１吸蔵量判定値以上である場合（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０６に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を許可すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「１」に設定する（ステップＳ２０６）。こうすることで、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行してＮＯｘ触媒４５にある程度吸蔵されたＮＯｘを強制的に還元することで、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能を確実に確保するようにする。これに対して、ＮＯｘ吸蔵量が第１吸蔵量判定値未満である場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、処理はステップＳ２０９に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、無駄なアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ２０９）。そして、処理は終了する。
【００８４】
他方で、ステップＳ２０４の判定の結果、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行したことがある場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、処理はステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０１で取得されたＮＯｘ吸蔵量が第２吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。第２吸蔵量判定値は、上記した第１吸蔵量判定値よりも少なくとも大きな値が適用され、例えば、ＮＯｘ吸蔵量の限界値付近の値（１つの例では限界値の２／３程度の値）に設定される。この判定の結果、ＮＯｘ吸蔵量が第２吸蔵量判定値以上である場合（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０８に進む。これに対して、ＮＯｘ吸蔵量が第２吸蔵量判定値未満である場合（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、処理はステップＳ２０９に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、無駄なアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ２０９）。そして、処理は終了する。
【００８５】
次いで、ステップＳ２０８では、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が所定の判定距離以上であるか否かを判定する。ステップＳ２０８の判定の結果、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離以上である場合（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０６に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を許可すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「１」に設定する（ステップＳ２０６）。こうすることで、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行してＮＯｘ触媒４５に多量に吸蔵されたＮＯｘを強制的に還元することで、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能を確実に確保するようにする。これに対して、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離未満である場合（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、処理はステップＳ２０９に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ２０９）。そして、処理は終了する。
【００８６】
アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が短い状況においてアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行すると（つまりアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行インターバルが短い場合）、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性が高くなる。そのため、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離未満である場合には（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、アクティブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射に起因するオイル希釈を抑制するようにしている。他方で、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が長い場合（つまりアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行インターバルが長い場合）には、これからアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行しても、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性は低い。そのため、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離以上である場合には（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止しない。
また、本実施形態では、筒内温度が高くなると、ポスト噴射された燃料の気化が進んでオイル希釈が生じにくくなることを考慮して、筒内温度が高くなるほど、ステップＳ２０８で用いる判定距離を小さな値に設定して、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離に応じた当該制御の制限を緩和する。
【００８７】
次に、図８を参照して、本発明の実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行要否を判定するために用いるパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理について説明する。図８は、本発明の実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理を示すフローチャート（パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フロー）である。このパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローや図７に示したアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローなどと並行して実行される。
【００８８】
まず、ステップＳ３０１では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、ＮＯｘ触媒温度と、ＳＣＲ温度と、図３に示した燃料噴射制御フローで決定された目標トルクと、図５に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量（具体的にはパッシブＤｅＮＯｘ制御時に適用するものとして算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量）と、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量と、図７に示したアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローで設定されたアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの値と、を取得する。なお、ＮＯｘ触媒温度、ＳＣＲ温度及びＮＯｘ吸蔵量の求め方は、上述した通りである。
加えて、ステップＳ３０１では、ＰＣＭ６０は、所定期間内におけるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度も取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、所定期間（例えば数秒間又は数分間）の間にパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行した回数を、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度として取得する。
【００８９】
次いで、ステップＳ３０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３０１で取得されたＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満であるか否かを判定する。この判定の結果、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満である場合には（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０３に進む。これに対して、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上である場合には（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０８に進む。この場合には、排気ガス中のＮＯｘをＳＣＲ触媒４７によって適切に浄化させることができるので、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３０８）。そして、処理は終了する。
【００９０】
次いで、ステップＳ３０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３０１で取得されたパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が所定の頻度判定値未満であるか否かを判定する。ステップＳ３０３の判定の結果、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が頻度判定値未満である場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０４に進む。これに対して、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が頻度判定値以上である場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０８に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３０８）。
【００９１】
パッシブＤｅＮＯｘ制御がこれまでに比較的高頻度で行われた場合には、これからパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行すると、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性が高くなる。そのため、本実施形態では、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が頻度判定値以上である場合には（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、パッシブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射に起因するオイル希釈を抑制するようにしている。他方で、パッシブＤｅＮＯｘ制御がこれまでにほとんど行われていない場合（つまりパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が比較的低い場合）には、これからパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行しても、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性は低い。そのため、本実施形態では、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が頻度判定値未満である場合には（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止しない。
本実施形態では、筒内温度が高くなるほど、ステップＳ３０３で用いる頻度判定値を大きな値に設定する。頻度判定値が大きな値である場合には、頻度判定値が小さな値である場合よりも、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が頻度判定値未満（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）になる可能性が高くなる。したがって、本実施形態では、筒内温度が高くなるほど、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度に応じた当該制御の制限を緩和するようにしている。これは、筒内温度が高くなると、ポスト噴射された燃料の気化が進んでオイル希釈が生じにくくなるからである。
【００９２】
次いで、ステップＳ３０４では、ステップＳ３０１で取得されたＮＯｘ吸蔵量が第３吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。例えば、第３吸蔵量判定値は、ＮＯｘ吸蔵量の限界値の１／３程度の値に設定される。この判定の結果、ＮＯｘ吸蔵量が第３吸蔵量判定値以上である場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０５に進む。これに対して、ＮＯｘ吸蔵量が第３吸蔵量判定値未満である場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０８に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、無駄なパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費悪化を抑制すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３０８）。そして、処理は終了する。
【００９３】
次いで、ステップＳ３０５では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３０１で取得されたアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」であるか否かを判定する。つまり、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行すべき状況でないか否かを判定する。この判定の結果、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」である場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０６に進む。これに対して、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」でない場合、つまり「１」である場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０８に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、アクティブＤｅＮＯｘ制御を優先的に実行すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３０８）。つまり、たとえパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行条件が成立したとしても、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行条件が成立した場合には、アクティブＤｅＮＯｘ制御を優先的に実行するようにする。そして、処理は終了する。
【００９４】
次いで、ステップＳ３０６では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３０１で取得されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第１ポスト噴射量判定値未満であるか否かを判定する。このステップＳ３０６では、上記したようにポスト噴射によって目標空燃比を実現するのに必要な燃料量として算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量に基づいて、排気ガスの空燃比がリッチ側の所定値以下まで低下するような状況、つまり所定の加速状態であるか否かを判定している。こうすることで、燃費悪化をできるだけ抑えてＤｅＮＯｘ制御を実行することができる状況であるか否かを判定すると共に、ポスト噴射によってオイル希釈が生じる可能性がないか否かを判定している。このような観点に基づき、ステップＳ３０６の判定に適用される第１ポスト噴射量判定値が設定される。
【００９５】
ステップＳ３０６の判定の結果、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第１ポスト噴射量判定値未満である場合（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０７に進む。この場合には、上記したステップＳ３０２〜Ｓ３０６の条件が全て成立するので、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を許可すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「１」に設定する（ステップＳ３０７）。そして、処理は終了する。これに対して、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第１ポスト噴射量判定値以上である場合（ステップＳ３０６：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０８に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費悪化やオイル希釈を抑制すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３０８）。そして、処理は終了する。
【００９６】
図９を参照して、本発明の実施形態によるＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御の実行要否を判定するために用いるＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理について説明する。図９は、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理を示すフローチャート（ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フロー）である。このＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローなどと並行して実行される。
【００９７】
最初に、ステップＳ６０１では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報及び尿素を尿素インジェクタ５１からＳＣＲ触媒４７に噴射するシステムに関する各種情報をＤＣＵ７０から取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、車両の外気温温度、尿素タンク５５内の尿素の凍結に関連する情報を取得する。尿素タンク５５内の尿素の凍結に関連する情報は、例えば、尿素の温度であり、尿素の温度は、尿素タンク５５に設けられた尿素温度センサ５９によって検出された温度に基づいて測定又は推定される。
【００９８】
次いで、ステップＳ６０２では、ＰＣＭ６０は、尿素タンク５５内の尿素を尿素インジェクタ５１から正常に噴射が行えていないか否かを判定する。具体的には、尿素供給経路５３上に設けられた尿素供給経路圧力センサ５６が、尿素供給経路５３上を尿素が通過した場合の圧力変化を検知することにより尿素インジェクタ５１からの尿素の噴射を正常に行えていないか否かを判定する。この判定の結果、尿素を尿素インジェクタ５１から噴射できなかった場合（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、尿素インジェクタ５１からの尿素の噴射を正常に行えなかったとして、処理はステップＳ６０３に進む。ステップＳ６０２において、尿素インジェクタ５１からの尿素の噴射を正常に行えない場合には、例えば、尿素が尿素タンク５５内において全部又は一部が凍結され、尿素インジェクタ５１からの尿素の噴射を行えなくなっている場合、尿素タンク５５内の尿素が空になっている場合、尿素インジェクタ５１からの実際の尿素の噴射量がＰＣＭ６０により算定された尿素インジェクタ５１からの尿素の噴射量よりも少なくなっている場合、及び尿素を尿素タンク５５から尿素インジェクタ５１まで供給する尿素供給経路５３又は尿素送出ポンプ５４が故障して尿素が供給できなくなっている場合等が含まれる。
これに対して、尿素を尿素インジェクタ５１から噴射できた場合（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、処理はステップＳ６０６に進む。この場合には、排気ガス中のＮＯｘをＳＣＲ触媒４７によって適切に浄化させることができるので、ＰＣＭ６０は、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定し（ステップＳ６０６）、処理は終了する。
【００９９】
尿素を尿素インジェクタ５１から噴射できなかった場合においては、ＰＣＭ６０は、尿素タンクヒータ６１を作動させ、尿素タンク５５内で凍結した状態である尿素を加熱して溶かす制御を実行する。尿素を溶かすことにより、尿素を尿素インジェクタ５１から噴射できるようになった場合には、処理はステップＳ６０６に進むこととなる。
【０１００】
次いで、ステップＳ６０３では、ＰＣＭ６０は、ＳＣＲ触媒４７に吸着されているＮＨ3の吸着量の推定値を取得し、ステップＳ６０４に進む。
【０１０１】
次いで、ステップＳ６０４では、ＰＣＭ６０は、ＳＣＲ触媒４７に吸着されているＮＨ3の吸着量の推定値が所定閾値未満であるか否かを判定する。
この判定の結果、ＳＣＲ触媒４７に吸着されているＮＨ3の吸着量の推定値が所定閾値未満であった場合（ステップＳ６０４：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ６０５に進む。この場合には、上記したステップＳ６０２〜Ｓ６０４の条件が全て成立するので、ＰＣＭ６０は、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御の実行を許可すべく、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「１」に設定する（ステップＳ６０５）。そして、処理は終了する。
これに対して、ＳＣＲ触媒４７に吸着されているＮＨ3の吸着量の推定値が所定閾値未満でない場合（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、処理はステップＳ６０６に進む。ＳＣＲ触媒４７へのＮＨ3の吸着量の推定値が所定閾値に達している場合には、排気ガス中のＮＯｘをＳＣＲ触媒４７によって適切に浄化させることができるので、ＰＣＭ６０は、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定し（ステップＳ６０６）、処理は終了する。
【０１０２】
次に、図１０を参照して、上記したように設定されたアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグに基づき実行される、本発明の実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御について説明する。図１０は、本発明の実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御を示すフローチャート（アクティブＤｅＮＯｘ制御フロー）である。このアクティブＤｅＮＯｘ制御フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローや図７に示したアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローなどと並行して実行される。
【０１０３】
まず、ステップＳ４０１では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、エンジン負荷と、エンジン回転数と、ＮＯｘ触媒温度と、図５に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量（具体的にはアクティブＤｅＮＯｘ制御時に適用するものとして算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量）と、図７に示したアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローで設定されたアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの値と、を取得する。
【０１０４】
次いで、ステップＳ４０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ４０１で取得されたアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」であるか否かを判定する。つまり、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。この判定の結果、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」である場合（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０３に進む。これに対して、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」である場合（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行せずに、処理は終了する。
【０１０５】
次いで、ステップＳ４０３では、ＰＣＭ６０は、エンジンの運転状態（エンジン負荷及びエンジン回転数）がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２（図４参照）に含まれているか否かを判定する。ステップＳ４０３の判定の結果、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に含まれている場合（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０５に進む。これに対して、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に含まれていない場合（ステップＳ４０３：Ｎｏ）、処理はステップＳ４０４に進む。
【０１０６】
次いで、ステップＳ４０５では、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御において適用するポスト噴射タイミング（ポスト噴射時期）を設定する。
【０１０７】
本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合、ポスト噴射させた燃料を筒内において燃焼させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。そのようにポスト噴射させた燃料を筒内で燃焼させるためには、膨張行程における比較的進角側のタイミングでポスト噴射を行えばよい。しかしながら、ポスト噴射タイミングを進角させ過ぎると、空気と燃料が適切に混合されていない状態で着火が生じて、スモークが発生してしまう。したがって、本実施形態では、ポスト噴射タイミングを適度に進角側に設定し、具体的には膨張行程前半における適当なタイミングをアクティブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射タイミングとして採用し、また、アクティブＤｅＮＯｘ制御時に適量のＥＧＲガスを導入することで、ポスト噴射された燃料の着火を遅延させてスモークなどの発生を抑制している。そして、本実施形態では、そのような少なくとも膨張行程前半にあるポスト噴射タイミングを、エンジン負荷が高くなるほど、より遅角側に設定する。これは、エンジン負荷が高くなると燃料噴射量が多くなり、スモークが発生しやすくなるため、ポスト噴射タイミングをできるだけ遅角させるようにしたものである。この場合、ポスト噴射タイミングを遅角させ過ぎると、ポスト噴射させた燃料が燃焼しなくなり（失火）、ＨＣが発生してしまうので、本実施形態では、ポスト噴射タイミングを適度に遅角させるようにしている。
【０１０８】
また、本実施形態では、エンジン回転数が高くなるほど、ポスト噴射タイミングを進角側に設定する、つまりポスト噴射タイミングの遅角度合いを小さくする。エンジン回転数が高い場合にエンジン回転数が低い場合と同一のクランク角度で燃料を噴射すると、燃料が着火するまでの時間が短いために失火が発生してしまうことがあるので、本実施形態では、燃焼安定性を確保するために、エンジン回転数が高くなるほど、ポスト噴射タイミングを進角側に設定している。
【０１０９】
再び、図１０に戻って説明する。ステップＳ４０４では、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行せずに、つまり排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するためのポスト噴射を含む燃料噴射制御を行わずに、当該ポスト噴射を含まない通常の燃料噴射制御を行う（ステップＳ４０４）。基本的には、ＰＣＭ６０は、目標トルクに応じた燃料噴射量をメイン噴射させる制御のみを行う。実際には、ＰＣＭ６０は、このステップＳ４０４の処理を、図３に示した燃料噴射制御フローのステップＳ１０６において実行する。そして、処理はステップＳ４０３に戻って、上記したステップＳ４０３の判定を再度行う。つまり、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」である場合には、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に含まれていない間は、通常の燃料噴射制御を行うようにし、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に含まれるようになると、通常の燃料噴射制御からアクティブＤｅＮＯｘ制御における燃料噴射制御に切り替えるようにする。例えば、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御における燃料噴射制御中にエンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２から外れると、当該燃料噴射制御を中断して通常の燃料噴射制御を行い、この後に、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に入ると、アクティブＤｅＮＯｘ制御における燃料噴射制御を再開する。
【０１１０】
次いで、ステップＳ４０６では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ４０１で取得されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第２ポスト噴射量判定値未満であるか否かを判定する。この第２ポスト噴射量判定値は、上記の第１ポスト噴射量判定値（図８のステップＳ３０６参照）よりも大きな値に設定される。こうすることで、アクティブＤｅＮＯｘ制御においてパッシブＤｅＮＯｘ制御よりも多量のポスト噴射量を噴射できるようにし、エンジンＥの運転状態によらずに（例えば加速時のような空燃比が低下するような状況でなくても）、排気ガスの空燃比を確実に目標空燃比に設定可能にする。
【０１１１】
ステップＳ４０６の判定の結果、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第２ポスト噴射量判定値未満である場合（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０７に進む。ステップＳ４０７では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ４０１で取得されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量をポスト噴射するように燃料噴射弁２０を制御する。実際には、ＰＣＭ６０は、このステップＳ４０７の処理を、図３に示した燃料噴射制御フローのステップＳ１０６において実行する。そして、処理はステップＳ４１０に進む。
【０１１２】
他方で、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第２ポスト噴射量判定値以上である場合（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、処理はステップＳ４０８に進む。ステップＳ４０８では、ＰＣＭ６０は、第２ポスト噴射量判定値を超えないポスト噴射量（具体的には第２ポスト噴射量判定値そのものをＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量として適用する）によって排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定すべく、エンジンＥに導入される空気の酸素濃度を低下させる制御を行う。この場合、ＰＣＭ６０は、吸気シャッター弁７を閉弁方向に駆動する制御、ＥＧＲガス量を増加させる制御、及び、ターボ過給機５による過給圧を低下させる制御のうちの少なくともいずれかを実行して、エンジンＥに導入される空気の酸素濃度を低下させる、つまり充填量を低下させる。例えば、ＰＣＭ６０は、第２ポスト噴射量判定値を適用したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量によって排気ガスの空燃比を目標空燃比にするのに必要な過給圧を求め、この過給圧を実現するように、実際の過給圧（圧力センサ１０８によって検出された圧力）とＥＧＲガス量に基づき、吸気シャッター弁７を閉側の所望の開度に制御する。そして、処理はステップＳ４０９に進む。
なお、吸気シャッター弁７は、通常のエンジンＥの運転状態においては全開に設定される。他方で、ＤｅＮＯｘ時、ＤＰＦ再生時及びアイドル運転時などにおいては、基本的には、吸気シャッター弁７は予め定められたベース開度に設定される。また、ＥＧＲガスを導入しない運転状態においては、吸気シャッター弁７は過給圧に基づきフィードバック制御される。
【０１１３】
ステップＳ４０９では、ＰＣＭ６０は、第２ポスト噴射量判定値をＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量に適用して、つまりＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を第２ポスト噴射量判定値に設定して、このＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量をポスト噴射するように燃料噴射弁２０を制御する。実際には、ＰＣＭ６０は、このステップＳ４０９の処理を、図３に示した燃料噴射制御フローのステップＳ１０６において実行する。そして、処理はステップＳ４１０に進む。
【０１１４】
アクティブＤｅＮＯｘ制御を行う際にも、ＮＯｘ触媒４５は、上述したように、吸蔵したＮＯｘを還元する際にＮＨ3を発生し、発生したＮＨ3を放出する。アクティブＤｅＮＯｘ制御を行う際のＮＨ3の発生量は比較的少量に抑制されているが、アクティブＤｅＮＯｘ制御は、ＮＨ3をＮＯｘ触媒４５からＳＣＲ触媒４７に供給させる機能も奏している。
【０１１５】
ステップＳ４１０では、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になったか否かを判定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの運転状態や排気ガスの流量や排気ガスの温度などに基づいて推定したＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になり、且つ、ＤＰＦ４６の直下流側に設けられたＮＯｘセンサ１１６の検出値が変化した場合に、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になったと判断する。ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になった場合（ステップＳ４１０：Ｙｅｓ）、処理は終了する。この場合、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を終了する。また、ＰＣＭ６０は、当該アクティブＤｅＮＯｘ制御フロー及び図７のアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローにおいて用いるＮＯｘ吸蔵量を０にリセットする。
【０１１６】
これに対して、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になっていない場合（ステップＳ４１０：Ｎｏ）、処理はステップＳ４０３に戻る。この場合には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を継続する。つまり、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になるまで、アクティブＤｅＮＯｘ制御を継続する。特に、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御中にアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行条件（具体的にはステップＳ４０３の条件）が成立しなくなり、アクティブＤｅＮＯｘ制御を中止したとしても、その後にアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行条件が成立したときにアクティブＤｅＮＯｘ制御を速やかに再開して、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になるようにする。
【０１１７】
ここで、ＮＯｘセンサ１１６の検出値に基づき、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になったことを判断できる理由は、以下の通りである。ＮＯｘセンサ１１６は、酸素濃度センサとしての機能も有することから、ＮＯｘセンサ１１６の検出値は、ＮＯｘセンサ１１６に供給される排気ガスの空燃比に対応するものとなる。ＮＯｘ触媒４５の還元が行われている間は、つまりＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になっていないときには、ＮＯｘが還元されることで生成された酸素がＮＯｘセンサ１１６に供給される。一方で、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になると、そのような還元によって生成された酸素がＮＯｘセンサ１１６に供給されなくなる。したがって、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になったタイミングにおいて、ＮＯｘセンサ１１６に供給される排気ガスの空燃比が低下することで、ＮＯｘセンサ１１６の検出値が変化するのである。
【０１１８】
次に、図１１を参照して、上記したように設定されたパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグに基づき実行される、本発明の実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御について説明する。図１１は、本発明の実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御を示すフローチャート（パッシブＤｅＮＯｘ制御フロー）である。このパッシブＤｅＮＯｘ制御フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローや図８に示したパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローと並行して実行される。
【０１１９】
まず、ステップＳ５０１では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、図５に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量（具体的にはパッシブＤｅＮＯｘ制御時に適用するものとして算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量）と、図８に示したパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローで設定されたパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの値と、を取得する。
【０１２０】
次いで、ステップＳ５０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ５０１で取得されたパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」であるか否かを判定する。つまり、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。この判定の結果、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」である場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０３に進む。これに対して、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」である場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ）、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行せずに、処理は終了する。
【０１２１】
次いで、ステップＳ５０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ５０１で取得されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量をポスト噴射するように燃料噴射弁２０を制御する。つまり、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する。実際には、ＰＣＭ６０は、このステップＳ５０３の処理を、図３に示した燃料噴射制御フローのステップＳ１０６において実行する。そして、処理はステップＳ５０４に進む。
【０１２２】
パッシブＤｅＮＯｘ制御を行う際に、ＮＯｘ触媒４５は、上述したように、吸蔵したＮＯｘを還元する際にＮＨ3を発生し、発生したＮＨ3を放出する。パッシブＤｅＮＯｘ制御を行う際のＮＨ3の発生量は比較的少量に抑制されているが、パッシブＤｅＮＯｘ制御は、ＮＨ3をＮＯｘ触媒４５からＳＣＲ触媒４７に供給させる機能も奏している。
【０１２３】
ステップＳ５０４では、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」になったか否かを判定する。その結果、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」になった場合（ステップＳ５０４：Ｙｅｓ）、処理は終了する。この場合、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御を終了する。これに対して、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」になっていない場合（ステップＳ５０４：Ｎｏ）、即ちパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」に維持されている場合、処理はステップＳ５０３に戻る。この場合には、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御を継続する。つまり、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」から「０」に切り替わるまで、パッシブＤｅＮＯｘ制御を継続する。
【０１２４】
次に、図１２を参照して、上記したように設定されたＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御実行フラグに基づき実行される、本発明の実施形態によるＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御について説明する。図１２は、本発明の実施形態によるＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御を示すフローチャート（ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御フロー）である。このＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローや図９に示したＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローなどと並行して実行される。
【０１２５】
まず、ステップＳ７０１では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、エンジン負荷と、エンジン回転数と、ＮＯｘ触媒温度と、ＳＣＲ温度と、図５に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量（具体的にはＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御時に適用するものとして算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量）と、図９に示したＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローで設定されたＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御実行フラグの値と、を取得する。
【０１２６】
次いで、ステップＳ７０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ７０１で取得されたＮＯｘ触媒温度がＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化率の比較的高い領域と対応する温度範囲（ＮＯｘ触媒４５の触媒温度の比較的低い温度範囲）内にあるか否かを判定する。つまり、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘをＮＯｘ触媒４５で浄化すべき状況（ＮＯｘ触媒４５の触媒温度の比較的低い状況）であるか、又はＳＣＲ触媒４７で浄化すべき状況（ＳＣＲ触媒４７の触媒温度の比較的高い状況）であるか否かを判定する。なお、ステップＳ７０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ７０１で取得されたＳＣＲ温度がＳＣＲ触媒４７のＮＯｘ浄化率の比較的高い領域と対応する温度範囲（ＳＣＲ触媒４７の触媒温度の比較的高い温度範囲）内にあるか否かを判定してもよい。
この判定の結果、ＮＯｘ触媒温度がＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化率の比較的高い領域と対応する温度範囲内にない（及び/又はＳＣＲ温度がＳＣＲ触媒４７のＮＯｘ浄化率の比較的高い領域と対応する温度範囲内にある）場合（ステップＳ７０２：Ｎｏ）、処理はステップＳ７０３に進む。これに対して、ＮＯｘ触媒温度がＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化率の比較的高い領域と対応する温度範囲内にある（及び/又はＳＣＲ温度がＳＣＲ触媒４７のＮＯｘ浄化率の比較的高い領域と対応する温度範囲内にない）場合（ステップＳ７０２：Ｙｅｓ）、処理は、アクティブＤｅＮＯｘ制御又はパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行するか否かの判定に進む。
すなわち、ＳＣＲ温度がＳＣＲ触媒４７のＮＯｘ浄化率の比較的高い領域と対応する温度範囲（ＳＣＲ触媒４７の触媒温度の比較的高い温度範囲）内にあるときに、ＮＯｘ触媒４５におけるＮＯｘの浄化率が多少低下したとしてもＮＨ3を発生させるために有効な後述するＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御を実行する。なお、ＳＣＲ触媒４７のＮＯｘ浄化率の比較的高い領域においては、ＮＯｘ触媒４５におけるＮＯｘの浄化率が多少低下したとしても、より下流側のＳＣＲ触媒４７においてＮＯｘが有効に浄化されるため排気ガス中のＮＯｘの浄化性能は保たれる。
【０１２７】
次いで、ステップＳ７０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ７０１で取得されたＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」であるか否かを判定する。つまり、ＰＣＭ６０は、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。この判定の結果、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」である場合（ステップＳ７０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ７０３に進む。これに対して、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」である場合（ステップＳ７０３：Ｎｏ）、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御を実行せずに、処理はステップＳ７０１に戻る。
【０１２８】
次いで、ステップＳ７０４では、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５の温度が目標温度未満であるか否かを判定する。ＮＯｘ触媒４５の温度が目標温度に到達している場合には、ＮＯｘ触媒４５上において排気ガス中の「Ｎ」成分（窒素成分）と「Ｈ」成分（水素成分）とが結合してできるＮＨ3の発生反応を促進させることができ、ＮＯｘ触媒４５からＮＨ3を発生させやすくすることができる。従って、アクティブＤｅＮＯｘ制御とほぼ同様のポスト噴射タイミングによる空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御を行う場合においても、アクティブＤｅＮＯｘ制御とほぼ同様のポスト噴射タイミングによる空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御によりＮＯｘ触媒４５から発生されるＮＨ3の発生量よりも多くのＮＨ3を発生させることができ、ＮＯｘ触媒４５から比較的大量のＮＨ3をＳＣＲ触媒４７に供給させることができる。ステップＳ７０４の判定の結果、ＮＯｘ触媒４５の温度が目標温度未満である場合（ステップＳ７０４：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ７０５に進む。これに対して、ＮＯｘ触媒４５の温度が目標温度未満でない場合（ステップＳ７０４：Ｎｏ）、処理はステップＳ７０９に進む。
【０１２９】
ステップＳ７０５では、ＰＣＭ６０は、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御のポスト噴射タイミングを、通常のＮＯｘ還元制御、例えばアクティブＤｅＮＯｘ制御における第１ポスト噴射タイミングよりも遅角させた第２ポスト噴射タイミングに設定し、処理はステップＳ７０６に進む。アクティブＤｅＮＯｘ制御のポスト噴射タイミングよりも遅角させたポスト噴射タイミングによってＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御中の空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御を実行させる場合には、アクティブＤｅＮＯｘ制御における排気通路４１上の未燃燃料量よりも多い未燃燃料量を排気通路４１上に供給することができ、排気通路４１上の排気ガス中に含まれる未燃燃料及びこの未燃燃料に含まれるＨＣを増大させ、複合触媒の酸化触媒に吸着されるＨＣを増大させることができる。
【０１３０】
ステップＳ７０６では、ＰＣＭ６０は、排気ガスの空燃比が第一目標空燃比よりもリッチ化された第二目標空燃比となるまで排気ガスの空燃比をリッチ化させた空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御の実行を開始する。ここで、第一目標空燃比は、アクティブＤｅＮＯｘ制御において設定されているＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な目標空燃比である。第二目標空燃比は、図６において示されるように、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御を実行する場合にＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比である。第二目標空燃比は、図６において示されるように、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量に対し、第一目標空燃比よりもリッチ化された目標空燃比に設定されている。空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御は、排気ガスの空燃比を第二目標空燃比までリッチ化させることにより、エンジンの筒内燃焼を行わせる場合及び未燃燃料を排気通路に排出させる場合のいずれの場合においても、ＮＯｘ触媒４５に供給されるＨ成分が増大され、ＮＯｘ触媒４５からＮＨ3が発生する量を増加させやすくすることができる。
ステップＳ７０６では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ７０５において設定された第２ポスト噴射タイミングによるポスト噴射を実施させる。図５に示すように、このときのポスト噴射量はステップＳ１１５において決定されている。
よって、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御における排気通路上の未燃燃料量よりも多い未燃燃料量を排気通路上に供給させ、且つ空燃比を第二目標空燃比となるまでリッチ化させた排気ガスを排気通路４１上に供給させる空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御を実行し、処理はステップＳ７０７に進む。
【０１３１】
ステップＳ７０７では、ＰＣＭ６０は、排気通路上の排気ガス中に含まれる未燃燃料に含まれるＨＣがＮＯｘ触媒４５の温度を目標温度まで昇温させるために必要な分量まで酸化触媒４５ａに供給（又は吸着）されたか否かを判定する。ステップＳ７０７の判定の結果、ＨＣが昇温させるために必要な分量まで酸化触媒４５ａに供給（又は吸着）された場合（ステップＳ７０７：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ７０８に進む。これに対して、ＨＣが昇温させるために必要な分量まで酸化触媒４５ａに供給されていない場合（ステップＳ７０７：Ｎｏ）、処理はステップＳ７０６に戻る。
【０１３２】
ステップＳ７０８では、ＰＣＭ６０は、空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御を停止（中断）させることにより、排気ガスの空燃比が理論空燃比λ１よりもリーンな状態となる通常の運転状態（ＮＯｘ還元制御を実行していないエンジンの運転状態）に戻ることによって空燃比リーン運転制御を実行させる。空燃比リーン運転制御においては、排気ガス中に供給される酸素の量が多くなり、酸化触媒４５ａに吸着されたＨＣと酸素との酸化反応により反応熱が生じる。よって、酸化触媒４５ａが反応熱により昇温され、複合触媒中において酸化触媒４５ａと近接して配置されているＮＯｘ触媒４５についても、この反応熱により昇温される。
なお、ＰＣＭ６０は、空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御を停止させることにより、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態となる他の運転状態に変更させて空燃比リーン運転制御を実現してもよい。なお、ＰＣＭ６０は、排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリーン側の状態となる他の運転状態に変更させて空燃比リーン運転制御を実現してもよい。ＰＣＭ６０は、空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御を停止させるという非常に簡単な制御のみにより、排気ガスの空燃比をリッチ化させた空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御から目標空燃比よりもリーン側の状態となる空燃比リーン運転制御に切替えてを実行させることができ、酸化触媒４５ａに吸着されたＨＣと酸素との反応により、酸化触媒４５ａとＮＯｘ触媒４５の温度を比較的容易に上昇させることができる。
【０１３３】
ステップＳ７０８においては、空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御を停止させ且つ空燃比リーン運転制御を実行する状態を、予め定めた終了条件が成立するまで継続させる。予め定めた終了条件は、例えば、酸化触媒４５ａに供給されるHCの供給量の推定値に基づいて算出されるHCと酸素との反応が完了すると想定される反応時間が経過することとする。酸化触媒４５ａに供給されるHCの供給量の推定値に基づいて算出されるHCと酸素との反応が完了すると想定される反応時間が経過するまで、空燃比リーン運転制御を実行することにより、酸化触媒４５ａに吸着されたＨＣのほぼ全てを、酸素と反応させてＮＯｘ触媒４５を昇温させるために有効に消費することができ、また、酸化触媒４５ａにＨＣが吸着されている分だけ、空燃比リーン運転制御を実行し、ＮＯｘ触媒４５を効率的に昇温させることができる。このように、ステップＳ７０５及びＳ７０６及びＳ７０７の空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御を実行した後、及びステップＳ７０８の空燃比リーン運転制御を実行することにより上記ＮＯｘ触媒４５を昇温させる制御を昇温制御と称する。すなわち、昇温制御は、空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御と、空燃比リーン運転制御を備えている。ＰＣＭ６０は、所定の反応時間が経過した場合に、空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御を終了させるとともに空燃比リーン運転制御の実行を終了させ、処理はステップＳ７１１に進む。
【０１３４】
次いで、ステップＳ７１１では、ＰＣＭ６０は、ＳＣＲ触媒４７に吸着されるＮＨ3の吸着量の推定値が所定値に到達しているか否かを判定する。
ステップＳ７１１の判定の結果、ＳＣＲ触媒４７に吸着されるＮＨ3の吸着量の推定値が所定値に到達している場合（ステップＳ７１１：Ｙｅｓ）、ＮＯｘ触媒４５からＮＨ3をＳＣＲ触媒４７に供給させるＮＨ3供給ＮＯｘ還元制御は終了され、処理はステップＳ７０１に戻る。
これに対して、ＳＣＲ触媒４７に吸着されるＮＨ3の吸着量の推定値が所定値に到達していない場合（ステップＳ７１１：Ｎｏ）、処理はステップＳ７０３に戻る。
【０１３５】
その後、ステップＳ７０３からステップＳ７０４に進む。ステップＳ７０４において、ＮＯｘ触媒４５の温度が目標温度未満である場合（ステップＳ７０４：Ｙｅｓ）、処理は、再び、ステップＳ７０５に進む。このように、ＮＯｘ触媒４５の温度がＮＨ3を発生させやすくなるような目標温度に到達するまで、空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御と空燃比リーン運転制御とからなる昇温制御を繰り返すこととなる。
【０１３６】
その後、ステップＳ７０３からステップＳ７０４に進み、ステップＳ７０４において、ＰＣＭ６０が、ＮＯｘ触媒４５の温度が目標温度未満でないと判断する場合、すなわち、ＮＯｘ触媒４５の温度が目標温度以上であると判断する場合（ステップＳ７０４：Ｎｏ）、昇温制御を実行せずに、処理はステップＳ７０９に進む。
【０１３７】
次いで、ステップＳ７０９では、ＰＣＭ６０は、空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御において、通常のＮＯｘ還元制御、例えばアクティブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射タイミングと同じ（遅角されていない）ポスト噴射タイミングを設定し、処理はステップＳ７１０に進む。
【０１３８】
ステップＳ７１０では、ＰＣＭ６０は、排気ガスの空燃比が第一目標空燃比よりもリッチ化された第二目標空燃比となるまで排気ガスの空燃比をリッチ化させた空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御の実行を開始する。ここで、第一目標空燃比は、アクティブＤｅＮＯｘ制御において設定されているＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な空燃比である。第二目標空燃比は、図６において示されるように、ＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御を実行する場合にＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比である。第二目標空燃比は、図６において示されるように、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量に対し、第一目標空燃比よりもリッチ化された目標空燃比に設定されている。空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御は、排気ガスの空燃比を第二目標空燃比までリッチ化させることにより、エンジンの筒内燃焼を行わせる場合及び未燃燃料を排気通路に排出させる場合のいずれの場合においても、ＮＯｘ触媒４５に供給されるＨ成分が増大され、ＮＯｘ触媒４５からＮＨ3が発生する量を増加させやすくすることができる。
ステップＳ７１０では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ７０９において設定された第１ポスト噴射タイミングによるポスト噴射を実施させる。図５に示すように、このときのポスト噴射量はステップＳ１１５において決定されている。
よって、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御と同じ第１ポスト噴射タイミングにおいて基本的には筒内燃焼を行うため未燃燃料の排気通路への供給を抑制しており、且つ空燃比を第二目標空燃比となるまでリッチ化させた排気ガスを排気通路上に供給させる空燃比リッチ化ＮＯｘ還元制御を実行し、処理はステップＳ７１１に進む。
【０１３９】
次に、図１３を参照して、本発明の実施形態による併用制御について説明する。図１３は本発明の一実施形態による尿素インジェクタからの尿素の噴射によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給と、ＮＯｘ還元制御によるＮＨ3のＳＣＲ触媒への供給との併用制御を示すフローチャートである。この併用制御フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローなどと並行して実行される。
【０１４０】
まず、ステップＳ８０１では、ＰＣＭ６０は、図１４に示すように、ＳＣＲ温度がＳＣＲ触媒４７のＮＯｘ浄化率の比較的高い領域と対応する温度範囲のＳＣＲ触媒浄化領域Ｒ２５（ＳＣＲ触媒４７の触媒温度の比較的高温域）内にあるか否かを判定する。この判定の結果、ＳＣＲ温度がＳＣＲ触媒浄化領域Ｒ２５内にない（ＳＣＲ触媒４７の温度が比較的低温域にある）場合（ステップＳ８０１：Ｎｏ）、処理は、アクティブＤｅＮＯｘ制御（ステップＳ２０２）又はパッシブＤｅＮＯｘ制御（ステップＳ３０２）を実行し、ＮＯｘ還元制御によりＮＨ3をＮＯｘ触媒４５からＳＣＲ触媒４７に供給させることとなる。これに対して、ＳＣＲ温度がＳＣＲ触媒浄化領域Ｒ２５内にある場合（ステップＳ８０１：Ｙｅｓ）、併用制御を実行するため、処理は、ステップＳ８０２に進む。
【０１４１】
次に、ステップＳ８０２では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、ＮＨ3の供給の要求の有無の情報と、第１ＮＨ3供給手段を実行することによるその実行時点におけるＮＨ3のＳＣＲ触媒４７への供給可能量を示す第１手段供給可能量と、第１ＮＨ3供給手段を実行することによりＮＨ3をＳＣＲ触媒４７に供給したい目標としての目標供給量を示す第１手段目標供給量と、第２ＮＨ3供給手段を実行することによるその実行時点におけるＮＨ3のＳＣＲ触媒４７への供給可能量を示す第２手段供給可能量と、第２ＮＨ3供給手段を実行することによりＮＨ3をＳＣＲ触媒４７に供給したい目標としての目標供給量を示す第２手段目標供給量と、所定期間内におけるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度の情報と、を取得し、処理は、ステップＳ８０３に進む。
ここで、ＰＣＭ６０の第１ＮＨ3供給手段は、尿素インジェクタ５１から尿素を噴射してＮＨ3をＳＣＲ触媒４７に供給する。これに対し、ＰＣＭ６０の第２ＮＨ3供給手段は、ＮＯｘ還元制御（アクティブＤｅＮＯｘ制御、パッシブＤｅＮＯｘ制御又はＮＨ3供給ＤｅＮＯｘ制御）によりＮＨ3をＮＯｘ触媒４５からＳＣＲ触媒４７に供給させる。
【０１４２】
第１手段供給可能量は、第１ＮＨ3供給手段を実行する時点における尿素インジェクタ５１に供給される尿素が尿素タンク５５内において凍結されているか否かによって変更される。具体的には、尿素が尿素タンク５５内において凍結されている場合には、ＮＨ3をＳＣＲ触媒４７に噴射できない状態であると判断されるので、第１手段供給可能量は、ゼロと設定される。一方、尿素が尿素タンク５５内において凍結されていない場合には、ＮＨ3をＳＣＲ触媒４７に噴射することに支障がない状態であり、ＮＨ3をＳＣＲ触媒４７に目標の供給量まで噴射することができると判断されるので、第１手段供給可能量は、第１手段目標供給量と同じ値に設定される。ＰＣＭ６０は、第１手段供給可能量を、尿素インジェクタ５１から噴射される尿素量によって設定することができる供給可能量設定手段をも備えている。
【０１４３】
第２手段供給可能量は、第２ＮＨ3供給手段を実行しようとする時点におけるＮＯｘ触媒４５の温度によって変更される。具体的には、ＮＯｘ触媒４５の温度が所定の限度温度に到達した場合には、ＮＯｘ触媒４５においてＮＯｘ還元制御を実行させるとＮＯｘ触媒４５を損傷させるおそれがあり、第２ＮＨ3供給手段を実行すべきでないと判断されるので、第２手段供給可能量は、ゼロと設定される。一方、ＮＯｘ触媒４５の温度が所定の限度温度に到達していない場合には、第２ＮＨ3供給手段を実行することに支障がない状態と判断されるので、第２手段供給可能量は、第２手段目標供給量と同じ値に設定される。第２手段供給可能量は、第２手段目標供給量を十分に供給可能であるという意味で、第２手段目標供給量よりも大きい値となってもよい。なお、ＮＯｘ触媒４５の温度が所定の限度温度に到達していない場合において、ＮＯｘ触媒４５の所定の限度温度までの余裕に対応するように、ＮＯｘ触媒４５の温度が所定の限度温度に近づくにつれて、第２手段供給可能量をゼロに近づくように漸減させるようにしてもよい。
【０１４４】
第２手段供給可能量は、また、パッシブＤｅＮＯｘ制御の所定期間内の実行の頻度によって変更される。ステップＳ８０２において、ＰＣＭ６０は、所定期間内におけるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度の情報も取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、所定期間（例えば数秒間又は数分間）の間にパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行した回数を、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度との情報として取得する。具体的には、所定期間内におけるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が比較的高くなっている場合又は頻度判定値以上となっている場合には、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度の増加によるエンジンオイルの希釈を防ぐため、パッシブＤｅＮＯｘ制御による第２ＮＨ3供給手段を制限すべき又は実行すべきでないと判断されるので、第２手段供給可能量を、比較的低い値に設定する又はゼロと設定する。
所定期間内におけるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が比較的低い場合には、ポスト噴射に起因するオイル希釈の発生の問題は生じにくいと判断されるため、パッシブＤｅＮＯｘ制御は制限されず、第２手段供給可能量を、第２手段目標供給量と同じ値に設定することができる。
【０１４５】
ＰＣＭ６０の目標値設定手段は、第１ＮＨ3供給手段により供給したいＮＨ3の第１手段目標供給量と、第２ＮＨ3供給手段により供給したいＮＨ3の第２手段目標供給量と、を設定することができる。上述のように、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の供給と、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の供給と、を併用する場合において、ＰＣＭ６０は、第１手段目標供給量と、第２手段目標供給量との割合を任意に設定することができる。例えば、ＳＣＲ触媒４７に供給させようとするＮＨ3の目標総供給量が１００である場合に、第１手段目標供給量を５０、第２手段目標供給量を５０とするように割合を任意に設定することができる。また、ＳＣＲ触媒４７に供給させようとするＮＨ3の目標総供給量が１００である場合に、燃費を向上させるように第１手段目標供給量を１００、第２手段目標供給量を０とするように割合を任意に設定してもよく、また、燃費を向上させるように第１手段目標供給量を７０、第２手段目標供給量を３０とするように割合を任意に設定してもよく、また、尿素消費量を低減させるように第１手段目標供給量を３０、第２手段目標供給量を７０とするように割合を任意に設定してもよい。ＳＣＲ触媒４７に必要とされるＮＨ3の供給量を、目標総供給量とすると、目標総供給量を、第１手段目標供給量と、第２手段目標供給量とで分配し、第１手段目標供給量を低減させて、尿素インジェクタ５１から噴射される尿素量、すなわち尿素の消費量を低減することができる。尿素の消費量を低減することにより、尿素を尿素タンク５５に補充する管理コスト、及び補充する尿素を購入するコストを低減することができる。このようにして実行される併用制御は、第１ＮＨ3供給手段と第２ＮＨ3供給手段との割合を調整しながら協調して実行される協調制御でもある。
なお、第１手段目標供給量及び第２手段目標供給量は、当初設定された値に対し、それぞれ、以下に示すように、所定の条件により、個別に目標値を調整及び変更することができる。
【０１４６】
次に、ステップＳ８０３では、ＰＣＭ６０は、ＮＨ3の供給の要求があるか否かを判定する。この判定の結果、ＮＨ3の供給の要求がある場合（ステップＳ８０３：Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ８０４に進む。ＮＨ3の供給の要求がない場合（ステップＳ８０３：Ｎｏ）、処理はスタートに戻る。ＮＨ3の供給の要求は、ＳＣＲ触媒４７に吸着されるＮＨ3の吸着量の推定値が所定値以下となっている場合に、ＰＣＭ６０がＮＨ3の供給の要求を行う。この場合の所定値は、ＳＣＲ触媒４７に吸着されるＮＨ3の吸着量が将来不足すると想定されるレベルにまで低減している値として設定されたものである。この所定値は、ＳＣＲ触媒４７に吸着しておきたいＮＨ3の最低確保量とすることができる。
【０１４７】
次に、ステップＳ８０４では、ＰＣＭ６０は、第１ＮＨ3供給手段の第１手段目標供給量と、第１ＮＨ3供給手段の第１手段供給可能量と、の差の第１手段供給不足量を算出し、処理は、ステップＳ８０５に進む。具体的には、第１ＮＨ3供給手段の第１手段目標供給量から第１手段供給可能量を控除した残額である第１手段供給不足量を算出している。
【０１４８】
次に、ステップＳ８０５では、ＰＣＭ６０は、第１ＮＨ3供給手段の第１手段目標供給量が第１ＮＨ3供給手段の第１手段供給可能量よりも大きいか否かを判定する。この判定の結果、第１ＮＨ3供給手段の第１手段目標供給量が第１手段供給可能量よりも大きい場合（ステップＳ８０５：Ｙｅｓ）、第１手段供給可能量が第１手段目標供給量よりも少なくＮＨ3の供給が不足する状態となっていると判断できるので、処理は、ステップＳ８０７に進む。これに対し、第１ＮＨ3供給手段の第１手段目標供給量が第１手段供給可能量以下である場合（ステップＳ８０５：Ｎｏ）、第１ＮＨ3供給手段により第１手段目標供給量以上のＮＨ3の供給が可能な状態となっていると判断できるので、処理は、ステップＳ８０６に進む。
【０１４９】
次に、ステップＳ８０７では、ＰＣＭ６０は、第１手段供給不足量を、第２ＮＨ3供給手段の第２手段目標供給量に加算し、加算後の値を第２ＮＨ3供給手段の第２手段目標供給量とし、処理は、ステップＳ８１２に進む。第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の供給不足量を示す第１手段供給不足量を、第２手段目標供給量に加算し、第２ＮＨ3供給手段によって、この供給不足分を補うようにＮＨ3を供給させることが可能となる。
【０１５０】
次に、ステップＳ８０６では、ＰＣＭ６０は、第２ＮＨ3供給手段の第２手段目標供給量と、第２ＮＨ3供給手段の第２手段供給可能量と、の差の第２手段供給不足量を算出し、処理は、ステップＳ８０８に進む。具体的には、第２ＮＨ3供給手段の第２手段目標供給量から第２手段供給可能量を控除した残額である第２手段供給不足量を算出している。
【０１５１】
次に、ステップＳ８０８では、ＰＣＭ６０は、第２ＮＨ3供給手段の第２手段目標供給量が第２ＮＨ3供給手段の第２手段供給可能量よりも大きいか否かを判定する。この判定の結果、第２ＮＨ3供給手段の第２手段目標供給量が第２手段供給可能量よりも大きい場合（ステップＳ８０８：Ｙｅｓ）、第２手段供給可能量が第２手段目標供給量よりも少なくＮＨ3の供給が不足する状態となっていると判断できるので、処理は、ステップＳ８０９に進む。
これに対し、第２ＮＨ3供給手段の第２手段目標供給量が第２手段供給可能量以下である場合（ステップＳ８０８：Ｎｏ）、第２ＮＨ3供給手段により第２手段目標供給量以上のＮＨ3の供給が可能な状態となっていると判断できるので、処理は、ステップＳ８１２に進む。このとき、第１ＮＨ3供給手段により第１手段目標供給量以上のＮＨ3の供給が可能な状態且つ第２ＮＨ3供給手段により第２手段目標供給量以上のＮＨ3の供給が可能な状態と判断されるので、第１手段目標供給量及び第２手段目標供給量のそれぞれを満たすように第１ＮＨ3供給手段及び第２ＮＨ3供給手段を実行する。
【０１５２】
次に、ステップＳ８０９では、ＰＣＭ６０は、第２手段供給不足量を、第１ＮＨ3供給手段の第１手段目標供給量に加算し、加算後の値を第１ＮＨ3供給手段の第１手段目標供給量とし、処理は、ステップＳ８１０に進む。第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の供給不足量を示す第２手段供給不足量を、第１手段目標供給量に加算し、第１ＮＨ3供給手段によって、この供給不足分を補うようにＮＨ3を供給させることが可能となる。
【０１５３】
次に、ステップＳ８１０では、ＰＣＭ６０は、加算後の第１手段目標供給量が第１ＮＨ3供給手段の第１手段供給可能量よりも小さいか否かを判定する。この判定の結果、加算後の第１手段目標供給量が第１ＮＨ3供給手段の第１手段供給可能量よりも小さい場合（ステップＳ８１０：Ｙｅｓ）、第１ＮＨ3供給手段により加算後の第１手段目標供給量以上のＮＨ3の供給が可能な状態となっていると判断できるので、処理は、ステップＳ８１２に進む。
これに対し、加算後の第１手段目標供給量が第１ＮＨ3供給手段の第１手段供給可能量以上である場合（ステップＳ８１０：Ｎｏ）、第１手段供給可能量が加算後の第１手段目標供給量よりも少なくＮＨ3の供給が不足する状態となっていると判断できるので、処理は、ステップＳ８１１に進む。
【０１５４】
次に、ステップＳ８１１では、ＰＣＭ６０は、第１ＮＨ3供給手段の第１手段供給可能量を、第１ＮＨ3供給手段の第１手段目標供給量に設定し、処理は、ステップＳ８１２に進む。従って、第１ＮＨ3供給手段によって供給可能な第１手段供給可能量までＮＨ3を供給することとする。次に続く、ステップＳ８１２において、第２ＮＨ3供給手段による第２手段供給可能量までＮＨ3を供給し、且つ第１ＮＨ3供給手段によって供給可能な第１手段供給可能量までＮＨ3を供給することにより、その時の状況において供給可能な量までなるべく多くのＮＨ3をＳＣＲ触媒４７へ供給することができる。
【０１５５】
次に、ステップＳ８１２では、ＰＣＭ６０は、尿素インジェクタ５１からＳＣＲ触媒４７へのＮＨ3の供給量が第１手段目標供給量となるように、且つＮＯｘ還元制御によりＮＨ3をＮＯｘ触媒４５からＳＣＲ触媒４７に供給させる供給量が第２手段目標供給量となるようにそれぞれほぼ同時に併用制御を実行する、処理は、リターンに進む。なお、第１ＮＨ3供給手段及び第２ＮＨ3供給手段の実行は完全に同時でなくてもよく、ＳＣＲ触媒４７に吸着されたＮＨ3の増減を考慮できる所定期間内に第１ＮＨ3供給手段及び第２ＮＨ3供給手段がそれぞれ実行されていてもよい。
従って、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第１手段供給可能量が第１手段目標供給量に満たない場合には、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段目標供給量を増加させ、さらに、上記第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段供給可能量が第２手段目標供給量に満たない場合には、上記第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第１手段目標供給量を増加させる、併用制御を行うことができる。
【０１５６】
次に、図１４を参照して、本発明の実施形態においてＤｅＮＯｘ制御を行う温度範囲及び併用制御を行う温度範囲について説明する。図１４は、触媒温度（横軸）と排気浄化率（縦軸）との関係を示している。
【０１５７】
具体的には、グラフＧ１４は、ＮＯｘ触媒４５の温度（以下では「ＮＯｘ触媒温度」と呼ぶ。）と、ＮＯｘ触媒４５によるＮＯｘ浄化率との関係を示し、グラフＧ１５は、ＳＣＲ触媒４７の温度（以下では「ＳＣＲ温度」と呼ぶ。）と、ＳＣＲ触媒４７によるＮＯｘ浄化率との関係を示している。また、符号Ｒ２４で示す範囲は、グラフＧ１４に示すようなＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化特性に応じた、ＮＯｘ触媒４５により所定以上のＮＯｘ浄化率が得られる温度範囲を示し、符号Ｒ２５で示す範囲は、グラフＧ１５に示すようなＳＣＲ触媒４７のＮＯｘ浄化特性に応じた、ＳＣＲ触媒４７により所定以上のＮＯｘ浄化率が得られる温度範囲を示している。後者の温度範囲Ｒ２５は、ＳＣＲ触媒４７の温度Ｔ１１によって規定される。この温度Ｔ１１は、ＳＣＲ触媒４７の活性温度域に少なくとも含まれる温度であり、例えばＳＣＲ触媒４７により所定以上のＮＯｘ浄化率が得られる温度範囲Ｒ２５の下側の境界値に相当する。以下では、温度Ｔ１１を適宜「ＳＣＲ判定温度」と呼ぶ。
【０１５８】
図１４において、ＮＯｘ触媒４５が比較的低温域においてＮＯｘ浄化性能を発揮する領域が符号Ｒ２４により示され、ＮＯｘ触媒浄化領域とされる。また、図１４において、ＳＣＲ触媒４７は比較的高温域においてＮＯｘ浄化性能を発揮する領域が符号Ｒ２５により示され、ＳＣＲ触媒４７浄化領域とされる。したがって、排気ガスが比較的低温域にある場合にはＮＯｘ触媒４５によって排気ガス中のＮＯｘを浄化させるようにし、排気ガスが比較的高温域にある場合にはＳＣＲ触媒４７によって排気ガス中のＮＯｘを浄化させるようにする（ステップＳ７０１、Ｓ８０１等）。
【０１５９】
本実施形態では、ＰＣＭ６０は、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度Ｔ１１未満である場合には、パッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行し、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度Ｔ１１以上である場合には、併用制御を実行させる。併用制御により、尿素インジェクタ５１からの尿素の噴射によるＮＨ3のＳＣＲ触媒４７への供給と、ＮＯｘ還元制御によるＮＨ3のＳＣＲ触媒４７への供給と、を併用させることができ、且つ互いに不足分を補うように制御させることができるので、尿素インジェクタ５１からの尿素の噴射によるＮＨ3のＳＣＲ触媒４７への供給手段のみが設けられている場合に比べて、第ＮＯｘ還元制御によるＮＨ3のＳＣＲ触媒４７への供給手段が設けられていることにより、尿素インジェクタ５１からの尿素噴射量を低減させることができ、尿素の消費量を低減させることができる。
【０１６０】
上述した本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、併用制御手段が、第１ＮＨ3供給手段による尿素のＳＣＲ触媒４７への供給と、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒４７への供給と、を併用させることができ、且つ互いに不足分を補うように制御させることができるので、第１ＮＨ3供給手段のみが設けられている場合に比べて、第２ＮＨ3供給手段が設けられていることにより、第１ＮＨ3供給手段の尿素噴射量を低減させることができる。従って、尿素の消費量を低減させ、尿素の補充の頻度を低減させることができる。また、第１ＮＨ3供給手段による尿素のＳＣＲ触媒４７への供給と、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒４７への供給と、を同時に行うことが難しくなるような状況においても、ＳＣＲ触媒４７に供給させるＮＨ3の第１手段目標供給量又は第２手段目標供給量を調整することにより、互いに不足分を補うように制御させることができるので、ＳＣＲ触媒４７へのＮＨ3の供給量を目標とする供給量まで制御性良く制御することができる。
【０１６１】
また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、併用制御手段は、ＳＣＲ触媒４７の温度が比較的低温度域にあるときは、第２ＮＨ3供給手段のみを実行させ、且つ、ＳＣＲ触媒４７の温度が比較的高い温度範囲内にあるときは、第１ＮＨ3供給手段及び第２ＮＨ3供給手段を実行させるので、ＳＣＲ触媒４７が比較的低温域にありＮＯｘ浄化性能を発揮しにくい場合には、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒４７への供給を省略し、第１ＮＨ3供給手段から噴射させる尿素を節約させることができる。また、このとき、 第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒４７への供給を行って、ＮＨ3をＳＣＲ触媒４７へ供給しておくことができる。また、ＳＣＲ触媒４７が比較的高温域にありＮＯｘ浄化性能を発揮しやすい場合には、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒４７への供給と、 第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒４７への供給とを併用して、第１ＮＨ3供給手段から噴射させる尿素を低減させることができる。したがって、第１ＮＨ3供給手段のみが設けられている場合に比べて、第２ＮＨ3供給手段が設けらていることにより、第１ＮＨ3供給手段の尿素噴射量を低減させることができる。
【０１６２】
また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、目標値設定手段は、第１手段目標供給量を、尿素インジェクタ５１に供給される尿素が凍結されているか否かによって変更するので、例えば、尿素インジェクタ５１に供給される尿素が凍結されているような状況においては、第１手段目標供給量をゼロとした上で、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段目標供給量を設定することができる。従って、尿素が凍結されている場合においても、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒４７への供給を行って、ＮＨ3をＳＣＲ触媒４７へ供給することができる。
【０１６３】
また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段供給可能量は、ＮＯｘ触媒４５の温度によって変更されるので、例えば、ＮＯｘ触媒４５の温度が所定の限度温度に到達する場合には、第２手段目標供給量をゼロとした上で、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第１手段目標供給量を設定することができる。従って、ＮＯｘ触媒４５の温度が所定の限度温度に到達する場合においても、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒４７への供給を行って、ＮＨ3をＳＣＲ触媒４７へ供給することができる。
【０１６４】
また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、第２ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第２手段供給可能量は、ＮＯｘ還元制御の所定期間内の実行の頻度によって変更されるので、例えば、ＮＯｘ還元制御の所定期間内の実行の頻度が比較的高くなっている場合には、エンジンオイルの希釈を防ぐため、第２手段目標供給量を低減させた上で、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3の第１手段目標供給量を増加させることができる。従って、ＮＯｘ還元制御の所定期間内の実行の頻度が比較的高くなっている場合においても、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒４７への供給を行って、ＮＨ3をＳＣＲ触媒４７へ供給することができ、また、ＳＣＲ触媒４７に供給させるＮＨ3の第２手段目標供給量を低減させるとき、第１手段目標供給量を増加させ、互いに不足分を補うように制御させることができるので、ＳＣＲ触媒４７へのＮＨ3の供給量を目標とする供給量まで制御性良く制御することができる。
【０１６５】
また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、第２ＮＨ3供給手段は、上記ＮＯｘ触媒４５からＮＨ3を上記ＳＣＲ触媒４７に供給させるＮＨ3供給ＮＯｘ還元制御手段であるので、併用制御手段が、第１ＮＨ3供給手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒４７への供給と、ＮＨ3供給ＮＯｘ還元制御手段によるＮＨ3のＳＣＲ触媒４７への供給と、を併用させることができ、且つ互いに不足分を補うように制御させることができるので、第１ＮＨ3供給手段のみが設けられている場合に比べて、ＮＨ3供給ＮＯｘ還元制御手段が設けらていることにより、第１ＮＨ3供給手段の尿素噴射量を低減させることができる。
【０１６６】
また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、第２ＮＨ3供給手段は、ＮＯｘ触媒４５からＮＨ3をＳＣＲ触媒４７に供給させるＮＨ3供給ＮＯｘ還元制御手段であり、ＮＨ3供給ＮＯｘ還元制御手段におけるポスト噴射時期を、ポスト噴射させた燃料をエンジンの筒内において燃焼させるポスト噴射時期に設定するので、ポスト噴射された燃料がそのまま未燃燃料として排出されることや、ポスト噴射された燃料によるオイル希釈を抑制することができる。
【符号の説明】
【０１６７】
２０          燃料噴射弁
４１          排気通路
４５          ＮＯｘ触媒
４５ａ        酸化触媒
４７          ＳＣＲ触媒
５１          尿素インジェクタ
５３          尿素供給経路
５４          尿素送出ポンプ
５５          尿素タンク
５６          尿素供給経路圧力センサ
５７          尿素経路ヒータ
５８          尿素レベルセンサ
５９          尿素温度センサ
６１          尿素タンクヒータ
２００        エンジンシステム
Ｅ            エンジン
ＥＸ          排気系
ＦＳ          燃料供給系
ＩＮ          吸気系
λ１          理論空燃比
λ２          限度空燃比
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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