(57)【要約】【課題】ＮＯｘ還元制御時にポスト噴射量を適切に変化させることで、排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリッチ側になることを抑制する。【解決手段】エンジンの排気浄化装置において、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量が所定の判定量以上である場合に、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させてＮＯｘ吸蔵量を所定量未満にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比をＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な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アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する。この場合、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御によって排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させ、このときのポスト噴射量の変化速度に対して制限を課す。【選択図】図１２
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【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、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触媒を備えたエンジンの排気浄化装置であって、
上記ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定の判定量以上である場合に、上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させて上記ＮＯｘ吸蔵量を所定量未満にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な目標空燃比に継続的に設定するように燃料噴射弁からポスト噴射させる第１ＮＯｘ還元制御を実行するＮＯｘ還元制御手段を有し、
上記ＮＯｘ還元制御手段は、上記第１ＮＯｘ還元制御によって排気ガスの空燃比を上記目標空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させ、このときのポスト噴射量の変化速度に対して制限を課す、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ＮＯｘ還元制御手段は、排気ガスの空燃比が上記目標空燃比よりもリッチ側にならないように上記ポスト噴射量の変化速度に対して制限を課す、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ＮＯｘ還元制御手段は、上記第１ＮＯｘ還元制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料がエンジンの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、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ＮＯｘ還元制御手段は、
上記ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が上記判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、上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるべく、排気ガスの空燃比を上記目標空燃比に一時的に設定するように燃料噴射弁からポスト噴射させる第２ＮＯｘ還元制御を更に実行し、
上記第２ＮＯｘ還元制御によって排気ガスの空燃比を上記目標空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときには、上記第１ＮＯｘ還元制御によって排気ガスの空燃比を上記目標空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときよりも、ポスト噴射量の変化速度を大きくする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
上記ＮＯｘ還元制御手段は、上記第２ＮＯｘ還元制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料がエンジンの筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う、請求項４に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
上記ＮＯｘ還元制御手段は、上記第２ＮＯｘ還元制御によって排気ガスの空燃比を上記目標空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときには、ポスト噴射量の変化速度に対して制限を課さないようにする、請求項４又は５に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項７】
上記ＮＯｘ還元制御手段は、上記第１及び第２ＮＯｘ還元制御を実行する場合、センサによって検出された排気ガスの空燃比と上記目標空燃比とに基づき、この目標空燃比が実現されるようにポスト噴射量をＦ／Ｂ制御し、上記第２ＮＯｘ還元制御を実行するときには、上記第１ＮＯｘ還元制御を実行するときよりも、上記Ｆ／Ｂ制御におけるゲインを大きくする、請求項４乃至６のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項８】
上記ＮＯｘ還元制御手段は、エンジン負荷が第１所定負荷以上で且つ当該第１所定負荷よりも大きい第２所定負荷未満である中負荷域にある場合にのみ、上記第１ＮＯｘ還元制御を実行する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項９】
エンジンの排気通路上に設けられ、アンモニアとの反応によって排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒を更に有する、請求項１乃至８のいずれか一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、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触媒が知られている。通常の運転領域では、燃費を向上させる観点から、空燃比をリーンな状態（λ＞１）に設定してエンジンを運転しているが、このリーンな運転状態が継続すると、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が限界に達して、ＮＯｘ触媒が排気ガス中のＮＯｘを吸蔵できなくなる（この場合ＮＯｘが放出されてしまう）。そのため、空燃比を理論空燃比あるいは理論空燃比よりもリッチな状態（λ≦１）に適宜設定して、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるようにしている。なお、「λ」は、理論空燃比を基準として表した空燃比を示す指標であり、いわゆる空気過剰率に相当する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量以上である場合に、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元すべく、排気ガスの空燃比をリッチ化するように燃料噴射制御を行う技術が開示されている。他方で、例えば特許文献２に開示された技術では、ＮＯｘ触媒の還元のための空燃比制御に起因する燃費の悪化を改善すべく、エンジンの加速運転時に、排気ガスの空燃比をλ≦１に設定する制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６０５９３号公報
【特許文献２】特開平１１−５０８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、排気ガスの空燃比をＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な空燃比（以下では「目標空燃比」と呼ぶ。）に設定する制御方法の１つとして、所望の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の後に、エンジントルクの出力に寄与しないタイミング（典型的には膨張行程）において燃料を噴射するポスト噴射を行う方法が考えられる。このようなポスト噴射を行う場合、排気ガスの空燃比を目標空燃比に到達させるに当たって、ポスト噴射量を増加させることとなるが、ポスト噴射量を急激に増加させると、排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリッチ側になる可能性がある。この場合には、スモーク（煤）やＨＣ（未燃燃料に対応する）などが発生してエミッションが悪化してしまうおそれがある。
【０００６】
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、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な目標空燃比に設定するようにポスト噴射するＮＯｘ還元制御を実行するエンジンの排気浄化装置において、ポスト噴射量を適切に変化させることで、排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリッチ側になることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記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、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触媒を備えたエンジンの排気浄化装置であって、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定の判定量以上である場合に、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させてＮＯｘ吸蔵量を所定量未満にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比をＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な目標空燃比に継続的に設定するように燃料噴射弁からポスト噴射させる第１ＮＯｘ還元制御を実行するＮＯｘ還元制御手段を有し、ＮＯｘ還元制御手段は、第１ＮＯｘ還元制御によって排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させ、このときのポスト噴射量の変化速度に対して制限を課す、ことを特徴とする。
このように構成された本発明によれば、第１ＮＯｘ還元制御時に、ポスト噴射量の変化速度に対して制限を課すので、つまりポスト噴射量の変化速度が所定値を超えないように制御するので、このポスト噴射量の制御によって排気ガスの空燃比を目標空燃比に精度良く設定することができる。この場合、ポスト噴射量の制御中に実空燃比が目標空燃比よりもリッチ側になること、つまり実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートすることを適切に抑制することができる。その結果、第１ＮＯｘ還元制御時に実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートしてスモークやＨＣが発生してしまうことを適切に抑制することができる。
【０００８】
本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリッチ側にならないようにポスト噴射量の変化速度に対して制限を課す。
このように構成された本発明によれば、第１ＮＯｘ還元制御時に実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートすることを確実に抑制して、スモークやＨＣが発生してしまうことを効果的に抑制することができる。
【０００９】
本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、第１ＮＯｘ還元制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料がエンジンの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。
このように構成された本発明によれば、第１ＮＯｘ還元制御を実行する場合、ＨＣ（未燃燃料）の排出などを抑制する観点から、ポスト噴射された燃料が筒内で燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行うようにする。実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートした状態において、このようにポスト噴射された燃料を燃焼させるとスモークが発生する傾向にあるが、本発明では、上記のようにポスト噴射量の変化速度に対して制限を課してアンダーシュートを抑制するので、そのようなスモークの発生を適切に抑制することができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が判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からポスト噴射させる第２ＮＯｘ還元制御を更に実行し、第２ＮＯｘ還元制御によって排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときには、第１ＮＯｘ還元制御によって排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときよりも、ポスト噴射量の変化速度を大きくする。
このように構成された本発明によれば、第２ＮＯｘ還元制御時には、第１ＮＯｘ還元制御時よりも、ポスト噴射量の変化速度を大きくするので、実空燃比を目標空燃比に速やかに一致させることができる。これにより、第２ＮＯｘ還元制御が行われる比較的短い期間（加速期間）において、実空燃比を即座に目標空燃比に設定して、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元を確実に実行させることができる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、第２ＮＯｘ還元制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料がエンジンの筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。
このように構成された本発明によれば、第２ＮＯｘ還元制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料の燃焼により発生し得るスモークを抑制する観点から、ポスト噴射された燃料が筒内で燃焼されずに未燃燃料として排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。そのため、上記のようにポスト噴射量の変化速度を大きくした結果、実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートしたとしても、スモークが発生することはない。
【００１２】
本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、第２ＮＯｘ還元制御によって排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときには、このポスト噴射量の変化速度に対して制限を課さないようにする。
このように構成された本発明によれば、第２ＮＯｘ還元制御時に、より速やかに実空燃比を目標空燃比に到達させることができる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、第１及び第２ＮＯｘ還元制御を実行する場合、センサによって検出された排気ガスの空燃比と目標空燃比とに基づき、この目標空燃比が実現されるようにポスト噴射量をＦ／Ｂ制御し、第２ＮＯｘ還元制御を実行するときには、第１ＮＯｘ還元制御を実行するときよりも、Ｆ／Ｂ制御におけるゲインを大きくする。
このように構成された本発明では、第１及び第２ＮＯｘ還元制御時に空燃比に基づきＦ／Ｂ制御によりポスト噴射量を変化させ、第１ＮＯｘ還元制御時に行うＦ／Ｂ制御のゲインを、第２ＮＯｘ還元制御時に行うＦ／Ｂ制御のゲインよりも小さくする。これにより、第１ＮＯｘ還元制御時には実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートすることを適切に抑制することができると共に、第２ＮＯｘ還元制御時には実空燃比を目標空燃比に速やかに到達させることができる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、エンジン負荷が第１所定負荷以上で且つ当該第１所定負荷よりも大きい第２所定負荷未満である中負荷域にある場合にのみ、第１ＮＯｘ還元制御を実行する。
このように構成された本発明によれば、第１ＮＯｘ還元制御を中負荷域でのみ実行するので、中負荷域以外で第１ＮＯｘ還元制御を実行して、このＮＯｘ還元制御によりポスト噴射された燃料を燃焼させようとすることで発生するスモークやＨＣの発生を適切に抑制することができる。一方で、本発明では、中負荷域では第１ＮＯｘ還元制御を実行することとし、中負荷域以外では第２ＮＯｘ還元制御を実行するので、ＮＯｘ還元制御による燃費の悪化を抑制しつつ、エンジンの運転領域全体でのエミッションを適切に改善することができる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、エンジンの排気通路上に設けられ、アンモニアとの反応によって排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒を更に有する。
このように構成された本発明によれば、第１及び第２ＮＯｘ還元制御を実行しない領域では、排気ガス中のＮＯｘをＳＣＲ触媒によって適切に浄化させることができる。よって、エミッションを改善することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な目標空燃比に設定するようにポスト噴射するＮＯｘ還元制御を実行するエンジンの排気浄化装置において、ポスト噴射量を適切に変化させることで、排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリッチ側になることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の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５】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の運転領域についての説明図である。
【図６】本発明の実施形態においてＤｅＮＯｘ制御を行う温度範囲についての説明図である。
【図７】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である。
【図８】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である。
【図９】本発明の実施形態による第１ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御の具体例を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の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１１】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である。
【図１２】本発明の実施形態による第２ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御の具体例を示すタイムチャートである。
【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＞
まず、図１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、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から排出された未反応の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。また、ＮＯｘ触媒４５は、この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）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、ＤＯＣ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。
【００２６】
また、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。なお、ＥＧＲ通路４３ａは「第１ＥＧＲ通路」に相当し、ＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄは「第２ＥＧＲ通路」に相当する。
【００２９】
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。
【００３０】
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を出力し、グロープラグ２１に対する制御を行うべく制御信号Ｓ２１を出力し、第１及び第２ＥＧＲバルブ４３ｃ、４３ｅのそれぞれに対する制御を行うべく制御信号Ｓ４３１、Ｓ４３２を出力する。
【００３１】
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。
【００３２】
また、詳細は後述するが、ＰＣＭ６０は、「ＮＯｘ還元制御手段」、「実行頻度算出手段」、「ＥＧＲ制御手段」及び「グロー制御手段」等として機能する。
【００３３】
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。
【００３４】
＜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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
次に、図４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４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。
【００４２】
まず、ステップＳ２０１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。加えて、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。
【００４３】
次いで、ステップＳ２０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０１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Ｓ２０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０２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。
【００４４】
次いで、ステップＳ２０４では、ＰＣＭ６０は、メイン噴射に加えてポスト噴射することで、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるために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設定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Ｓ２０１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Ｓ２０３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。具体的には、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。
【００４５】
＜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。
【００４６】
（基本概念）
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。
【００４７】
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（本発明における「第１ＮＯｘ還元制御」に相当し、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。
【００４８】
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（本発明における「第２ＮＯｘ還元制御」に相当し、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。
【００４９】
本実施形態では、このようなパッシブ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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。原則、このパッシブＤｅＮＯｘ制御でのポスト噴射タイミングは、上記したアクティブＤｅＮＯｘ制御でのポスト噴射タイミングよりも遅角側に設定される。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。
【００５２】
ここで、図５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５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５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。
【００５３】
図５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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
ここで、図５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。
【００６０】
次に、図６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制御を行う温度範囲について説明する。図６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。
【００６１】
具体的には、グラフＧ１１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Ｇ１２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Ｒ２１で示す範囲は、グラフＧ１１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Ｒ２２で示す範囲は、グラフＧ１２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Ｒ２２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Ｒ１２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。
【００６２】
図６に示すように、ＮＯｘ触媒４５は比較的低温域においてＮＯｘ浄化性能を発揮し、ＳＣＲ触媒４７は比較的高温域においてＮＯｘ浄化性能を発揮する。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のがよい。
【００６３】
本実施形態では、ＰＣＭ６０は、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度Ｔ１１未満である場合にのみ、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、パッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止する。こうするのは、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度Ｔ１１以上である場合には、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、ＮＯｘ触媒４５によるＮＯｘの浄化性能を確保すべくＤｅＮＯｘ制御を敢えて行う必要がないからである。そのため、本実施形態では、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度Ｔ１１以上である場合には、ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、ＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費悪化を抑制するようにしている。
【００６４】
以下では、上記した本発明の実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御について具体的に説明する。
【００６５】
（パッシブＤｅＮＯｘ制御）
最初に、本発明の実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御について具体的に説明する。
【００６６】
まず、図７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７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及び図４に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローと並行して実行される。
【００６７】
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４に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量と、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量と、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制御実行フラグの値と、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。また、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグは、後述するアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フロー（図１０参照）で設定される。
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。
【００６８】
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Ｔ１１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Ｔ１１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Ｔ１１以上である場合には（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０９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Ｓ３０９）。そして、処理は終了する。
なお、ステップＳ３０２において、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度Ｔ１１未満であるか否かを判定すると共に、排気ガス流量が所定量以上であるか否かを判定してもよい。この場合、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度Ｔ１１以上であっても、排気ガス流量が所定量以上であると判定された場合には、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定しないようにするのがよい。こうするのは、排気ガス量が多くなるとＳＣＲ触媒４７のＮＯｘ浄化率が低下することを考慮して、パッシブＤｅＮＯｘ制御を行ってＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能を確保するためである。
【００６９】
次いで、ステップＳ３０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３０１で取得された目標トルクが所定トルク以上であるか否かを判定する。この判定は、目標トルクに対応する燃料を噴射させたときの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か否かを判定していることに相当する。換言すると、燃費悪化などを抑制しつつパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行することができる運転状態（所定の加速状態）であるか否かを判定していることに相当する。ステップＳ３０３の判定の結果、目標トルクが所定トルク以上である場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０４に進む。これに対して、目標トルクが所定トルク未満である場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０９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などを抑制すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３０９）。そして、処理は終了する。
【００７０】
次いで、ステップＳ３０４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Ｓ３０４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Ｓ３０４：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０５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Ｓ３０４：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０９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Ｓ３０９）。
【００７１】
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Ｓ３０４：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Ｓ３０４：Ｙｅｓ）、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止しない。
【００７２】
次いで、ステップＳ３０５では、ステップＳ３０１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吸蔵量の限界値のほぼ半分の値に設定される。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Ｓ３０５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０６に進む。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Ｓ３０５：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０９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Ｓ３０９）。そして、処理は終了する。
【００７３】
次いで、ステップＳ３０６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Ｓ３０６：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０７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Ｓ３０６：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０９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Ｓ３０９）。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。
【００７４】
次いで、ステップＳ３０７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Ｓ３０７：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０８に進む。ステップＳ３０７における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という条件は、基本的には、車両が加速しているときに成立することとなる（詳しくは車両が加速していることが当該条件の成立する前提となる）。この場合には、上記したステップＳ３０２〜Ｓ３０７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Ｓ３０８）。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Ｓ３０７：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０９に進む。この場合には、比較的多量の燃料をポスト噴射することとなり、オイル希釈が生じる可能性が高くなるので、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して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Ｓ３０９）。そして、処理は終了する。
【００７５】
なお、ステップＳ３０７の判定で用いる第１ポスト噴射量判定値は、１つの例では、オイル希釈が発生する可能性が高いポスト噴射量に基づき設定するのがよい。他の例では、オイル希釈抑制の観点に加えて、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費悪化などを抑制する観点から、第１ポスト噴射量判定値を設定してもよい。そうした場合、ステップＳ３０７において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とは、目標トルクに対応する燃料を噴射させたときの排気ガスの空燃比が所定値以下まで低下するか否かを判定することに相当する。換言すると、ステップＳ３０３での目標トルクが所定トルク以上であるか否かを判定することとほぼ同義である。そのため、ステップＳ３０３の判定とステップＳ３０７の判定とが重複するものとなるので、例えばステップＳ３０３の判定を行わずにステップＳ３０７の判定のみを行って、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを設定してもよい。
また、第１ポスト噴射量判定値を固定値とすることに限定はされず、筒内温度に応じて第１ポスト噴射量判定値を変更してもよい。具体的には、筒内温度が高くなるほど、第１ポスト噴射量判定値を大きな値に変更すればよい。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ので、パッシブＤｅＮＯｘ制御を行うに当たってのＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量についての制限を緩和すればよい、つまりＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量の上限を大きくすればよい。
【００７６】
次に、図８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８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、図４に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フロー及び図７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。
【００７７】
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、図４に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量と、図７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。
【００７８】
次いで、ステップＳ４０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ４０１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Ｓ４０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０３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Ｓ４０２：Ｎｏ）、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行せずに、処理は終了する。
【００７９】
次いで、ステップＳ４０３では、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御において適用するポスト噴射タイミングを設定する。このポスト噴射タイミングを設定方法について、具体的に説明する。
【００８０】
上述したように、本実施形態では、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の燃焼によるスモークを抑制する観点から、ポスト噴射させた燃料を筒内で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している。そのようにポスト噴射させた燃料を筒内で燃焼させずに未燃燃料として排出させるためには、膨張行程において比較的遅角させた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遅角させ過ぎると、ポスト噴射によるオイル希釈が発生してしまう。したがって、本実施形態では、基本的には、スモーク及びオイル希釈を抑制する観点から、膨張行程後半における適当なタイミングを、パッシブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射タイミングとして採用している。そして、本実施形態では、そのような少なくとも膨張行程後半にあるポスト噴射タイミングを、筒内温度が高くなるほど、より遅角側に設定する。こうしているのは、筒内温度が高くなると、ポスト噴射タイミングをより遅角させても、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。
【００８１】
なお、上述したように、筒内温度をセンサで検出したり、筒内温度を精度良く推定したりすることが困難であるので、ＰＣＭ６０は、筒内温度を反映する種々の指標を用いて、ポスト噴射タイミングを設定すればよい。例えば、ＰＣＭ６０は、エンジン水温及び／又は吸気温度に基づき、ポスト噴射タイミングを設定する。この例では、ＰＣＭ６０は、エンジン水温が高くなるほどポスト噴射タイミングを遅角させたり、吸気温度が高くなるほどポスト噴射タイミングを遅角させたりする。
【００８２】
また、上記では筒内温度に応じてポスト噴射タイミングを変化させていたが、他の例では、筒内温度等に応じてポスト噴射タイミングを変化させずに、ポスト噴射タイミングとして固定値（つまり膨張行程後半における固定のタイミング）を適用してもよい。
【００８３】
次いで、ステップＳ４０４では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ４０１で取得されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を、ステップＳ４０３で設定されたポスト噴射タイミングにおいて噴射するように燃料噴射弁２０を制御して、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定して、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるようにする。具体的には、ＰＣＭ６０は、種々のセンサの検出ばらつきや、燃料噴射弁２０の燃料噴射量のばらつきなどに対処すべく、排気通路４１上に設けられたＯ2センサ１１１の検出値に対応する空燃比（実空燃比）と目標空燃比とに基づき、実空燃比を目標空燃比に一致させるように、燃料噴射弁２０から噴射させるポスト噴射量をＦ／Ｂ制御する。以下では、このパッシブＤｅＮＯｘ制御時に行うポスト噴射量のＦ／Ｂ制御を適宜「第１ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御」と呼ぶ。なお、この第１ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御時にはＦ／Ｂ制御だけでなくＦ／Ｆ制御も行われるが、主としてＦ／Ｂ制御が行われるため、説明の便宜上、「Ｆ／Ｂ制御」の文言を用いている。
詳しくは、ＰＣＭ６０は、まず、比較的小さな空燃比（リッチ度合いが比較的大きい空燃比）を目標値に設定して、燃料噴射弁２０から噴射させるポスト噴射量をＦ／Ｆ制御し、この後、実空燃比と目標空燃比とに基づき、比較的大きなＦ／Ｂゲインを用いて、燃料噴射弁２０から噴射させるポスト噴射量をＦ／Ｂ制御する。こうすることで、比較的短い時間行われるパッシブＤｅＮＯｘ制御時に、実空燃比を目標空燃比に速やかに一致させるようにしている。
なお、実際には、ＰＣＭ６０は、上記のステップ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。
【００８４】
次いで、ステップＳ４０５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。つまり、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御を終了す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「０」になった場合（ステップＳ４０５：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Ｓ４０５：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Ｓ４０３に戻り、ステップＳ４０３以降の処理を再度行う。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。
【００８５】
次に、図９を参照して、本発明の実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御時に行われる第１ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御の具体例について説明する。図９は、本発明の実施形態による第１ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御の具体例を示すタイムチャートである。図９は、上から順に、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ、ポスト噴射量、実空燃比（λ）を示している。
【００８６】
図９に示すように、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」から「１」に切り替わると、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるべく、実空燃比を目標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るパッシブＤｅＮＯｘ制御を開始する。具体的には、ＰＣＭ６０は、実空燃比と目標空燃比とに基づき、実空燃比を目標空燃比に速やかに一致させるように第１ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御を実行する。詳しくは、ＰＣＭ６０は、まず、比較的小さな空燃比（リッチ度合いが比較的大きい空燃比）を目標値に設定して、燃料噴射弁２０から噴射させるポスト噴射量をＦ／Ｆ制御する（矢印Ａ２１参照）。これにより、ポスト噴射量が大きく増加し、実空燃比がリッチ側に速やかに変化する。この後、ＰＣＭ６０は、実空燃比と目標空燃比とに基づき、比較的大きなＦ／Ｂゲインを用いて、燃料噴射弁２０から噴射させるポスト噴射量をＦ／Ｂ制御する（矢印Ａ２２参照）。これにより、ポスト噴射量が大きく変化することで、実空燃比が目標空燃比よりも一旦リッチ側になった後、つまり実空燃比が目標空燃比を一時的にアンダーシュートした後（矢印Ａ２３参照）、実空燃比が目標空燃比に一致するようになる。
【００８７】
このように、本実施形態では、パッシブＤｅＮＯｘ制御時に第１ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御を実行することで、ポスト噴射量を大きく変化させて、実空燃比を目標空燃比に速やかに一致させるようにしている。こうすることで、パッシブＤｅＮＯｘ制御が行われる短い期間において、実空燃比を即座に目標空燃比に設定して、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘの還元を確実に実行させるようにしている。
【００８８】
なお、上記のように実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートすると、エンジンＥから排気通路４１へと排出される未燃燃料量が多くなるが、パッシブＤｅＮＯｘ制御時にはＮＯｘ触媒４５のＨＣの浄化性能（ＮＯｘ触媒４５中のＤＯＣによるＨＣの浄化性能）が十分に確保されているので、また、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行期間が比較的短いので、このように排出された未燃燃料をＮＯｘ触媒４５で適切に浄化させることができ、特に問題とならない。
【００８９】
（アクティブＤｅＮＯｘ制御）
次に、本発明の実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御について具体的に説明する。
【００９０】
まず、図１０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１０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、図４に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フロー及び図７に示したパッシブ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。
【００９１】
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、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。なお、ＮＯｘ触媒温度、ＳＣＲ温度及びＮＯｘ吸蔵量の求め方は、上記の「パッシブＤｅＮＯｘ制御」のセクションにおいてステップＳ３０１の説明で述べた通りである。
【００９２】
次いで、ステップＳ５０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ５０１で取得されたＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度Ｔ１１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Ｔ１１未満である場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０３に進む。これに対して、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度Ｔ１１以上である場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ）、処理はステップＳ５０９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Ｓ５０９）。そして、処理は終了する。
【００９３】
次いで、ステップＳ５０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ５０１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Ｓ５０３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Ｓ５０３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Ｓ５０３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Ｓ５０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０４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Ｓ５０３：Ｎｏ）、処理はステップＳ５０９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Ｓ５０９）。
【００９４】
次いで、ステップＳ５０４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Ｓ５０４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Ｓ５０７の実行条件及びステップＳ５０８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Ｓ５０５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Ｓ５０４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Ｓ５０４：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０５に進む。
【００９５】
次いで、ステップＳ５０５では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ５０１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。例えば、第２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２吸蔵量判定値以上である場合（ステップＳ５０５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０６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Ｓ５０６）。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２吸蔵量判定値未満である場合（ステップＳ５０５：Ｎｏ）、処理はステップＳ５０９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Ｓ５０９）。そして、処理は終了する。
【００９６】
他方で、ステップＳ５０４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Ｓ５０４：Ｎｏ）、処理はステップＳ５０７に進む。ステップＳ５０７では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ５０１で取得されたＮＯｘ吸蔵量が第３吸蔵量判定値（第２吸蔵量判定値よりも大きな値）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吸蔵量の限界値付近の値に設定される。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Ｓ５０７：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０８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Ｓ５０７：Ｎｏ）、処理はステップＳ５０９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Ｓ５０９）。そして、処理は終了する。
【００９７】
次いで、ステップＳ５０８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Ｓ５０８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Ｓ５０８：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０６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Ｓ５０６）。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Ｓ５０８：Ｎｏ）、処理はステップＳ５０９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Ｓ５０９）。そして、処理は終了する。
【００９８】
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Ｓ５０８：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Ｓ５０８：Ｙｅｓ）、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止しない。
【００９９】
次に、図１１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１１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、図４に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フロー及び図１０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。
【０１００】
ここで、本実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御フローにおいては、アクティブＤｅＮＯｘ制御における燃料噴射制御（排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するためにポスト噴射を行う燃料噴射制御）と並行して、グロープラグ２１に対する制御（グロー制御）と、ＥＧＲガスの制御（ＥＧＲ制御）とが行われる。グロー制御は、アクティブＤｅＮＯｘ制御中にグロープラグ２１に通電する制御を行って、このグロープラグ２１の熱により、アクティブＤｅＮＯｘ制御においてポスト噴射した燃料の着火性を向上させるために行っている。また、ＥＧＲ制御は、アクティブＤｅＮＯｘ制御中に適量のＥＧＲガスを還流させる制御を行って、ポスト噴射した燃料の着火を遅延させることで、このポスト噴射した燃料の燃焼安定性を確保してスモークの発生を抑制するために行っている。そして、本実施形態では、このようなグロー制御及びＥＧＲ制御によるグロープラグ２１の状態及びＥＧＲガスの状態のそれぞれが安定してから、アクティブＤｅＮＯｘ制御における燃料噴射制御を開始する。
【０１０１】
図１１のアクティブＤｅＮＯｘ制御フローについて具体的に説明すると、まず、ステップＳ６０１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４に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量と、図１０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。また、ＰＣＭ６０は、推定により得られた筒内酸素濃度を取得する。
【０１０２】
次いで、ステップＳ６０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ６０１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Ｓ６０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ６０３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Ｓ６０２：Ｎｏ）、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行せずに、処理は終了する。
【０１０３】
次いで、ステップＳ６０３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５参照）に含まれているか否かを判定する。この場合、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒温度が所定温度以上である場合、及び／又は、ＮＯｘ吸蔵量が所定量以上である場合には、アクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２を高負荷側及び高回転側に拡大するとよい。ステップＳ６０３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Ｓ６０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ６０５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Ｓ６０３：Ｎｏ）、処理はステップＳ６０４に進む。
【０１０４】
ステップＳ６０４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Ｓ６０４）。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Ｓ６０４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Ｓ６０３に戻って、上記したステップＳ６０３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。
【０１０５】
次いで、ステップＳ６０５では、ＰＣＭ６０は、上記したグロー制御によりグロープラグ２１に通電してから所定時間が経過したか否かを判定する、つまりグロープラグ２１の通電時間が所定時間に達したか否かを判定する。このステップＳ６０５では、通電されたグロープラグ２１が安定状態になったか否かを判定している。また、ステップＳ６０５で用いる所定時間は、例えば、グロープラグ２１が所望の温度に達するのに要する通電時間に基づき設定される。このようなステップＳ６０５の判定の結果、グロープラグ２１の通電時間が所定時間に達している場合（ステップＳ６０５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ６０６に進む。これに対して、グロープラグ２１の通電時間が所定時間に達していない場合（ステップＳ６０５：Ｎｏ）、処理はステップＳ６０３に戻る。この場合には、グロープラグ２１の通電時間が所定時間に達するまで待機する。
【０１０６】
次いで、ステップＳ６０６では、ＰＣＭ６０は、上記したＥＧＲ制御によって、推定により得られた筒内酸素濃度が、アクティブＤｅＮＯｘ制御における燃料噴射制御（ポスト噴射を含む）において設定されるべき目標筒内酸素濃度にほぼ到達したか否かを判定している。例えば、ＰＣＭ６０は、筒内酸素濃度と目標筒内酸素濃度との差（絶対値）が所定値以下になったか否かを判定する。このステップＳ６０６では、ＥＧＲ制御により導入されたＥＧＲガス量が安定状態になったか否か、換言すると所望の流量のＥＧＲガスが導入されたか否かを判定している。ステップＳ６０６の判定の結果、ＥＧＲ制御により筒内酸素濃度がほぼ目標筒内酸素濃度に到達している場合（ステップＳ６０６：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ６０７に進む。これに対して、筒内酸素濃度がほぼ目標筒内酸素濃度に到達していない場合（ステップＳ６０６：Ｎｏ）、処理はステップＳ６０３に戻る。この場合には、ＥＧＲ制御により筒内酸素濃度がほぼ目標筒内酸素濃度に到達するまで待機する。
【０１０７】
次いで、ステップＳ６０７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を設定する。このポスト噴射タイミングを設定方法について、具体的に説明する。
【０１０８】
上述したように、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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
次いで、ステップＳ６０８では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ６０１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、上記のパッシブＤｅＮＯｘ制御で用いた第１ポスト噴射量判定値（図７のステップＳ３０７参照）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Ｓ６０８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Ｓ６０８：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ６０９に進む。ステップＳ６０９では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ６０１で取得されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を、ステップＳ６０７で設定されたポスト噴射タイミングにおいて噴射するように燃料噴射弁２０を制御して、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定して、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるようにする。具体的には、ＰＣＭ６０は、種々のセンサの検出ばらつきや、燃料噴射弁２０の燃料噴射量のばらつきなどに対処すべく、排気通路４１上に設けられたＯ2センサ１１１の検出値に対応する空燃比（実空燃比）と目標空燃比とに基づき、実空燃比を目標空燃比に一致させるように、燃料噴射弁２０から噴射させるポスト噴射量をＦ／Ｂ制御する。以下では、このアクティブＤｅＮＯｘ制御時に行うポスト噴射量のＦ／Ｂ制御を適宜「第２ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御」と呼ぶ。なお、この第２ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御時にはＦ／Ｂ制御だけでなくＦ／Ｆ制御も行われるが、主としてＦ／Ｂ制御が行われるため、説明の便宜上、「Ｆ／Ｂ制御」の文言を用いている。
詳しくは、ＰＣＭ６０は、まず、比較的大きな空燃比（リッチ度合いが比較的小さい空燃比）を目標値に設定して、燃料噴射弁２０から噴射させるポスト噴射量をＦ／Ｆ制御し、この後、実空燃比と目標空燃比とに基づき、比較的小さなＦ／Ｂゲインを用いて、燃料噴射弁２０から噴射させるポスト噴射量をＦ／Ｂ制御する。こうすることで、アクティブＤｅＮＯｘ制御時に実空燃比を目標空燃比に向けて緩やかに変化させて、実空燃比が目標空燃比よりもリッチ側になることを抑制している、つまり実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートすることを抑制している。
なお、実際には、ＰＣＭ６０は、上記のステップＳ６０９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。
【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Ｓ６０８：Ｎｏ）、処理はステップＳ６１０に進む。ステップＳ６１０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Ｓ６１１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】
次いで、ステップＳ６１１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、ステップＳ６０７で設定されたポスト噴射タイミングにおいて噴射するように燃料噴射弁２０を制御して、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定して、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるようにする。具体的には、ＰＣＭ６０は、ステップＳ６０９と同様にして、第２ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御を行う。つまり、ＰＣＭ６０は、まず、比較的大きな空燃比（リッチ度合いが比較的小さい空燃比）を目標値に設定して、燃料噴射弁２０から噴射させるポスト噴射量をＦ／Ｆ制御し、この後、実空燃比と目標空燃比とに基づき、比較的小さなＦ／Ｂゲインを用いて、燃料噴射弁２０から噴射させるポスト噴射量をＦ／Ｂ制御する。なお、実際には、ＰＣＭ６０は、上記のステップＳ６１１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。
【０１１４】
上記のステップＳ６０９又はステップＳ６１１の後、処理はステップＳ６１２に進む。ステップＳ６１２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Ｓ６１２：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１０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。
【０１１５】
他方で、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Ｓ６１２：Ｎｏ）、処理はステップＳ６０３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（例えばステップＳ６０３の条件など）が成立しなくなり、アクティブＤｅＮＯｘ制御を中断したとしても、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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
なお、上記したアクティブＤｅＮＯｘ制御フローで用いた第２ポスト噴射量判定値を固定値とすることに限定はされず、筒内温度に応じて第２ポスト噴射量判定値を変更してもよい。具体的には、上述した第１ポスト噴射量判定値と同様に、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、第２ポスト噴射量判定値を大きな値に変更すればよい。
【０１１８】
次に、図１２を参照して、本発明の実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御時に行われる第２ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御の具体例について説明する。図１２は、本発明の実施形態による第２ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御の具体例を示すタイムチャートである。図１２は、上から順に、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ、ポスト噴射量、実空燃比（λ）を示している。
【０１１９】
図１２に示すように、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」から「１」に切り替わると、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるべく、実空燃比を目標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るアクティブＤｅＮＯｘ制御を開始する。具体的には、ＰＣＭ６０は、実空燃比と目標空燃比とに基づき、実空燃比を緩やかに変化させて実空燃比を目標空燃比に一致させるように第２ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御を実行する。詳しくは、ＰＣＭ６０は、まず、上記した第１ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御（図９参照）よりも小さな空燃比（リッチ度合いが大きい空燃比）を目標値に設定して、燃料噴射弁２０から噴射させるポスト噴射量をＦ／Ｆ制御する（矢印Ａ３１参照）。これにより、ポスト噴射量が緩やかに増加し、実空燃比がリッチ側に緩やかに変化する（矢印Ａ３３参照）。この後、ＰＣＭ６０は、実空燃比と目標空燃比とに基づき、上記した第１ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御（図９参照）よりも小さなＦ／Ｂゲインを用いて、燃料噴射弁２０から噴射させるポスト噴射量をＦ／Ｂ制御する（矢印Ａ３２参照）。これにより、ポスト噴射量が更に緩やかに増加して、実空燃比が目標空燃比に向けて緩やかに変化することで、実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートすることなく（矢印Ａ３４参照）、実空燃比が目標空燃比に一致するようになる。
【０１２０】
このように、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御時に第２ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御を実行することで、ポスト噴射量の変化速度に対して制限を課す、つまりポスト噴射量の変化速度が所定速度以上にならないようにする。特に、この第２ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御では、実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートしないように、ポスト噴射量の変化速度に対して制限を課す。原則、アクティブＤｅＮＯｘ制御時に行う第２ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御では、上記したパッシブＤｅＮＯｘ制御時に行う第２ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御よりも、ポスト噴射量の変化速度が小さくなるようにする（換言すると、パッシブＤｅＮＯｘ制御時に行う第２ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御では、アクティブＤｅＮＯｘ制御時に行う第２ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御よりも、ポスト噴射量の変化速度が大きくなるようにする）。本実施形態では、このような第２ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御を実行することで、アクティブＤｅＮＯｘ制御時に実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートして多量のスモーク及びＨＣが発生してしまうことを確実に抑制するようにしている。
【０１２１】
＜作用効果＞
次に、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の作用効果について説明する。
【０１２２】
本実施形態によれば、アクティブＤｅＮＯｘ制御時に第２ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御を実行して、ポスト噴射量の変化速度に対して制限を課すので、ポスト噴射量の制御中に実空燃比が目標空燃比よりもリッチ側になること、つまり実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートすることを適切に抑制することができる。その結果、アクティブＤｅＮＯｘ制御時に実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートしてスモークやＨＣが発生してしまうことを適切に抑制することができる。
【０１２３】
また、本実施形態によれば、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筒内で燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートした状態で、ポスト噴射された燃料を燃焼させるとスモークが発生する傾向にあるが、本実施形態では、上記のようにポスト噴射量の変化速度に対して制限を課してアンダーシュートを抑制するので、そのようなスモークの発生を適切に抑制することができる。
【０１２４】
また、本実施形態によれば、パッシブＤｅＮＯｘ制御時には第１ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御を実行して、アクティブＤｅＮＯｘ制御時よりも、ポスト噴射量の変化速度を大きくするので、実空燃比を目標空燃比に速やかに一致させることができる。これにより、パッシブＤｅＮＯｘ制御が行われる比較的短い期間（加速機関）において、実空燃比を即座に目標空燃比に設定して、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘの還元を確実に実行させることができる。
【０１２５】
また、本実施形態によれば、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料が筒内で燃焼されずに未燃燃料として排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行うので、上記のようにポスト噴射量の変化速度を大きくした結果、実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートしても、スモークが発生することはない。また、実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートすると、排出される未燃燃料が多くなるが、パッシブＤｅＮＯｘ制御時にはＮＯｘ触媒４５の浄化性能が十分に確保されているので、また、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行期間が比較的短いので、このように排出された未燃燃料をＮＯｘ触媒４５で適切に浄化させることができ、特に問題とならない。
【０１２６】
また、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御時には空燃比に基づき第２ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御によりポスト噴射量を変化させ、パッシブＤｅＮＯｘ制御時には空燃比に基づき第１ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御によりポスト噴射量を変化させる。そして、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御時に行う第２ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御のＦ／Ｂゲインを、パッシブＤｅＮＯｘ制御時に行う第１ポスト噴射Ｆ／Ｂ制御のＦ／Ｂゲインよりも小さくする。これにより、アクティブＤｅＮＯｘ制御時には実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートすることを適切に抑制することができると共に、パッシブＤｅＮＯｘ制御時には実空燃比を目標空燃比に速やかに到達させることができる。
【０１２７】
また、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御を中負荷・中回転域としてのアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２でのみ実行するので、アクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２外でアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行して、このＤｅＮＯｘ制御によりポスト噴射された燃料を燃焼させようとすることで発生するスモークやＨＣの発生を適切に抑制することができる。一方で、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２ではアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行することとし、アクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２以外ではパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行するので、ＤｅＮＯｘ制御による燃費の悪化を抑制しつつ、エンジンＥの運転領域全体でのエミッションを適切に改善することができる。特に、本実施形態では、ＮＯｘ触媒４５に加えてＳＣＲ触媒４７を排気通路４１上に設けているので、パッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行しない領域において、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。
【０１２８】
＜変形例＞
上記した実施形態では、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パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を完全に禁止していたが、こうすることに限定はされない。要は、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、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と比べて、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を適宜制限すればよい。例えば、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、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よりも、ポスト噴射を行う回数を減らしてもよい。
同様に、アクティブＤｅＮＯｘ制御を前回実行してからの走行距離が判定距離未満である場合、又はアクティブＤｅＮＯｘ制御を前回実行してからの経過時間が判定時間未満である場合に、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を完全に禁止することに限定はされず、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を適宜制限してもよい。
【０１２９】
また、上記した実施形態では、パッシブＤｅＮＯｘ制御時に吸気系ＩＮへのＥＧＲガスの還流を完全に禁止していたが、ＥＧＲガスの還流に起因するデポジットによる通路などの閉塞が生じない範囲内において、パッシブＤｅＮＯｘ制御時に少量のＥＧＲガスを還流させてもよい。この場合、少なくとも、パッシブＤｅＮＯｘ制御時にはアクティブＤｅＮＯｘ制御時よりもＥＧＲガス量を小さくするのがよい。
【符号の説明】
【０１３０】
１  吸気通路
５  ターボ過給機
７  吸気シャッター弁
１７  燃焼室
２０  燃料噴射弁
４１  排気通路
４３  ＥＧＲ装置
４３ａ  ＥＧＲ通路
４３ｂ  ＥＧＲクーラ
４３ｃ  第１ＥＧＲバルブ
４３ｄ  ＥＧＲクーラバイパス通路
４３ｅ  第２ＥＧＲバルブ
４５  ＮＯｘ触媒
４６  ＤＰＦ
４７  ＳＣＲ触媒
６０  ＰＣＭ
１１１  Ｏ2センサ
１１６  ＮＯｘセンサ
２００  エンジンシステム
Ｅ  エンジン
ＥＸ  排気系
ＩＮ  吸気系
【図１】
2018009483.tif 000003
【図２】
2018009483.tif 000004
【図３】
2018009483.tif 000005
【図４】
2018009483.tif 000006
【図５】
2018009483.tif 000007
【図６】
2018009483.tif 000008
【図７】
2018009483.tif 000009
【図８】
2018009483.tif 000010
【図９】
2018009483.tif 000011
【図１０】
2018009483.tif 000012
【図１１】
2018009483.tif 000013
【図１２】
2018009483.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月22日(2017.11.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、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触媒を備えたエンジンの排気浄化装置であって、
上記ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量以上である場合に、排気ガスの空燃比が上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な所定空燃比になるように燃料噴射弁からポスト噴射させる第１ＮＯｘ還元制御を実行するＮＯｘ還元制御手段を有し、
上記ＮＯｘ還元制御手段は、上記ＮＯｘ還元制御によって排気ガスの空燃比を上記所定空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させ、このときのポスト噴射量の変化速度が所定変化速度未満になるよう制限を課し、
また、上記ＮＯｘ還元制御手段は、
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、上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるべく、排気ガスの空燃比を上記所定空燃比に一時的に設定するように燃料噴射弁からポスト噴射させる第２ＮＯｘ還元制御を更に実行し、
上記第２ＮＯｘ還元制御によって排気ガスの空燃比を上記所定空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときには、上記第１ＮＯｘ還元制御によって排気ガスの空燃比を上記所定空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときよりも、ポスト噴射量の変化速度を大きくし、
上記第２ＮＯｘ還元制御を上記第１ＮＯｘ還元制御よりも長い時間実行する、
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ＮＯｘ還元制御手段は、排気ガスの空燃比が上記所定空燃比よりもリッチ側にならないように上記ポスト噴射量の変化速度に対して制限を課す、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ＮＯｘ還元制御手段は、上記第１ＮＯｘ還元制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料がエンジンの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、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ＮＯｘ還元制御手段は、上記第２ＮＯｘ還元制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料がエンジンの筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
上記ＮＯｘ還元制御手段は、上記第２ＮＯｘ還元制御によって排気ガスの空燃比を上記所定空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときには、ポスト噴射量の変化速度に対して制限を課さないようにする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
上記ＮＯｘ還元制御手段は、上記第１及び第２ＮＯｘ還元制御を実行する場合、センサによって検出された排気ガスの空燃比と上記所定空燃比とに基づき、この所定空燃比が実現されるようにポスト噴射量をＦ／Ｂ制御し、上記第２ＮＯｘ還元制御を実行するときには、上記第１ＮＯｘ還元制御を実行するときよりも、上記Ｆ／Ｂ制御におけるゲインを大きくする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項７】
上記ＮＯｘ還元制御手段は、エンジン負荷が第１所定負荷以上で且つ当該第１所定負荷よりも大きい第２所定負荷未満である中負荷域にある場合にのみ、上記第１ＮＯｘ還元制御を実行する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項８】
エンジンの排気通路上に設けられ、アンモニアとの反応によって排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒を更に有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
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、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触媒を備えたエンジンの排気浄化装置であって、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量以上である場合に、排気ガスの空燃比がＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な所定空燃比になるように燃料噴射弁からポスト噴射させる第１ＮＯｘ還元制御を実行するＮＯｘ還元制御手段を有し、ＮＯｘ還元制御手段は、ＮＯｘ還元制御によって排気ガスの空燃比を所定空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させ、このときのポスト噴射量の変化速度が所定変化速度未満になるよう制限を課し、また、ＮＯｘ還元制御手段は、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触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるべく、排気ガスの空燃比を所定空燃比に一時的に設定するように燃料噴射弁からポスト噴射させる第２ＮＯｘ還元制御を更に実行し、第２ＮＯｘ還元制御によって排気ガスの空燃比を所定空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときには、第１ＮＯｘ還元制御によって排気ガスの空燃比を所定空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときよりも、ポスト噴射量の変化速度を大きくし、第２ＮＯｘ還元制御を第１ＮＯｘ還元制御よりも長い時間実行する、ことを特徴とする。
このように構成された本発明によれば、第１ＮＯｘ還元制御時に、ポスト噴射量の変化速度に対して制限を課すので、つまりポスト噴射量の変化速度が所定値を超えないように制御するので、このポスト噴射量の制御によって排気ガスの空燃比を所定空燃比に精度良く設定することができる。この場合、ポスト噴射量の制御中に実空燃比が所定空燃比よりもリッチ側になること、つまり実空燃比が所定空燃比をアンダーシュートすることを適切に抑制することができる。その結果、第１ＮＯｘ還元制御時に実空燃比が所定空燃比をアンダーシュートしてスモークやＨＣが発生してしまうことを適切に抑制することができる。
また、本発明によれば、第２ＮＯｘ還元制御時には、第１ＮＯｘ還元制御時よりも、ポスト噴射量の変化速度を大きくするので、実空燃比を目標空燃比に速やかに一致させることができる。これにより、第２ＮＯｘ還元制御が行われる比較的短い期間（加速期間）において、実空燃比を即座に目標空燃比に設定して、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元を確実に実行させることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、排気ガスの空燃比が所定空燃比よりもリッチ側にならないようにポスト噴射量の変化速度に対して制限を課す。
このように構成された本発明によれば、第１ＮＯｘ還元制御時に実空燃比が所定空燃比をアンダーシュートすることを確実に抑制して、スモークやＨＣが発生してしまうことを効果的に抑制することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、第２ＮＯｘ還元制御によって排気ガスの空燃比を所定空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときには、このポスト噴射量の変化速度に対して制限を課さないようにする。
このように構成された本発明によれば、第２ＮＯｘ還元制御時に、より速やかに実空燃比を所定空燃比に到達させることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、第１及び第２ＮＯｘ還元制御を実行する場合、センサによって検出された排気ガスの空燃比と所定空燃比とに基づき、この所定空燃比が実現されるようにポスト噴射量をＦ／Ｂ制御し、第２ＮＯｘ還元制御を実行するときには、第１ＮＯｘ還元制御を実行するときよりも、Ｆ／Ｂ制御におけるゲインを大きくする。
このように構成された本発明では、第１及び第２ＮＯｘ還元制御時に空燃比に基づきＦ／Ｂ制御によりポスト噴射量を変化させ、第１ＮＯｘ還元制御時に行うＦ／Ｂ制御のゲインを、第２ＮＯｘ還元制御時に行うＦ／Ｂ制御のゲインよりも小さくする。これにより、第１ＮＯｘ還元制御時には実空燃比が所定空燃比をアンダーシュートすることを適切に抑制することができると共に、第２ＮＯｘ還元制御時には実空燃比を所定空燃比に速やかに到達させることができる。