(57)【要約】【課題】燃費性能の悪化を抑制しつつフィルタを適切に再生することのできるエンジンの排気浄化制御装置を提供する。【解決手段】排気通路４０に酸化触媒４２と微粒子を捕集可能なフィルタ４４とを備えたエンジンにおいて、メイン噴射が停止されたときにも、フィルタ４４を再生するための燃料を噴射する再生用噴射を実施する。メイン噴射が実施され且つフィルタの再生条件が成立している第１の運転条件では、メイン噴射の後に再生用噴射を実施し、メイン噴射が停止され且つフィルタの再生条件が成立している第２の運転条件では、再生用噴射として、圧縮行程中に実施される前段噴射Ｑ１と、膨張行程中に実施される後段噴射Ｑ２、Ｑ３とを燃料噴射装置１０に実施させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒および気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置を含むエンジン本体と、エンジン本体から排出された排気ガスが流通する排気通路とを備えたエンジンに適用される排気浄化制御装置であって、
前記燃料噴射装置を制御する制御手段と、
前記排気通路に設けられる酸化触媒と、
前記排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子を捕集可能なフィルタとを備え、
エンジントルクを発生可能なタイミングで気筒内に燃料を噴射するメイン噴射がなされ且つ前記フィルタの再生条件が成立している第１の運転条件において、前記制御手段は、前記フィルタを再生するための燃料を噴射する再生用噴射を、膨張行程中の前記メイン噴射よりも遅れたタイミングで前記燃料噴射装置に実施させ、
前記メイン噴射が停止され且つ前記フィルタの再生条件が成立している第２の運転条件において、前記制御手段は、前記フィルタを再生するための燃料を噴射する再生用噴射として、圧縮行程中に実施される前段噴射と膨張行程中に実施される後段噴射とを前記燃料噴射装置に実施させる、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
前記制御手段は、気筒内の圧力である筒内圧が高いときは低いときよりも前記前段噴射と前記後段噴射の間隔を大きくする、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
前記制御手段は、前記筒内圧が高いときは低いときよりも前記前段噴射の開始時期を進角させるとともに前記後段噴射の開始時期を遅角させる、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
前記制御手段は、気筒内の混合気の当量比が高いときは低いときよりも前記前段噴射と前記後段噴射との間隔を大きくする、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
前記制御手段は、気筒内の混合気の当量比が高いときは低いときよりも前記後段噴射の開始時期を遅角する、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
前記制御手段は、エンジン本体に供給されるエンジン冷却水の温度が高いときは低いときよりも前記前段噴射と前記後段噴射との間隔を大きくする、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
前記制御手段は、前記エンジン冷却水の温度が高いときは低いときよりも前記後段噴射の開始時期を遅角する、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
前記制御手段は、気筒に導入される吸気の温度が高いときは低いときよりも前記前段噴射と前記後段噴射との間隔を大きくする、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
前記制御手段は、気筒に導入される吸気の温度が高いときは低いときよりも前記後段噴射の開始時期を遅角する、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
前記制御手段は、前記前段噴射を圧縮行程の後半に実施し、前記後段噴射を膨張行程の前半に実施する、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
前記制御手段は、前記後段噴射を、第１後段噴射と第２後段噴射との２回に分けて実施する、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
前記制御手段は、前記第２の運転条件下で実施される前記再生用噴射の噴射量を、前記第１の運転条件下で実施される前記再生用噴射の噴射量よりも小さくする、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒および気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置を含むエンジン本体と、エンジン本体から排出された排気ガスが流通する排気通路とを備えたエンジンに適用される排気浄化制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンにおいて、微粒子を捕集可能なフィルタを排気通路に設けることが行われている。このエンジンでは、フィルタに捕集された微粒子を除去してフィルタを再生する再生制御が実施される。
【０００３】
例えば、特許文献１には、前記フィルタの上流側に酸化機能を有する酸化触媒が設けられたエンジンであって、エンジントルク発生のためのメイン噴射よりも遅い時期に燃料を噴射するポスト噴射を実施して、酸化触媒に未燃の燃料を流入させてこれを酸化触媒内で反応させ、この反応熱によってフィルタを通過する排気の温度を高めてフィルタに捕集された微粒子を燃焼除去するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１６４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、エンジンが搭載された車両の減速等に伴って前記メイン噴射が停止された場合は、エンジン本体から排出される排気の温度が著しく低下する。そのため、この場合には、ポスト噴射を行っても十分にフィルタを通過する排気の温度を高めることができず、フィルタの再生時間が長くなって燃費性能が悪化するという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、燃費性能の悪化を抑制しつつフィルタを適切に再生することのできるエンジンの排気浄化制御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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、気筒および気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置を含むエンジン本体と、エンジン本体から排出された排気ガスが流通する排気通路とを備えたエンジンに適用される排気浄化制御装置であって、前記燃料噴射装置を制御する制御手段と、前記排気通路に設けられる酸化触媒と、前記排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子を捕集可能なフィルタとを備え、エンジントルクを発生可能なタイミングで気筒内に燃料を噴射するメイン噴射がなされ且つ前記フィルタの再生条件が成立している第１の運転条件において、前記制御手段は、前記フィルタを再生するための燃料を噴射する再生用噴射を、膨張行程中の前記メイン噴射よりも遅れたタイミングで前記燃料噴射装置に実施させ、前記メイン噴射が停止され且つ前記フィルタの再生条件が成立している第２の運転条件において、前記制御手段は、前記フィルタを再生するための燃料を噴射する再生用噴射として、圧縮行程中に実施される前段噴射と膨張行程中に実施される後段噴射とを前記燃料噴射装置に実施させる、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置を提供する（請求項１）。
【０００８】
この装置によれば、メイン噴射の実施中と停止中のいずれにおいても再生用噴射が実施される。そのため、フィルタを短時間で再生することができる。
【０００９】
しかも、メイン噴射の停止中、燃料の一部が圧縮行程中に気筒に噴射される。そのため、酸化触媒での未燃燃料の反応を促進して、効果的にフィルタ内の温度を高めることができる。
【００１０】
具体的には、圧縮行程に気筒に噴射された燃料は、ピストンの圧縮作用によって昇温される。燃料は、高温になると軽質化（低分子量化）してその反応性が高められる。従って、この装置によれば、メイン噴射の停止中、前記のように圧縮行程に燃料が気筒内に噴射されることで、この燃料を軽質化した状態で酸化触媒に導入することができ、酸化触媒での燃料の反応を促進してより少ない燃料で排気の温度を効果的に高めることができる。従って、燃費性能の悪化を抑制しつつフィルタの温度を高めてフィルタを適切に再生することができる。
【００１１】
ただし、圧縮行程に多量の燃料を気筒に噴射すると、メイン噴射の停止中であるにも関わらず、この燃料が燃焼して予期せずエンジントルクが発生するおそれがある。これに対して、この装置では、メイン噴射の停止中、再生用噴射に係る燃料の一部が膨張行程に気筒に噴射される。そのため、酸化触媒に導入される未燃燃料の総量を多くして酸化触媒での反応熱を確保しながら、予期せぬエンジントルクの発生を防止しつつ効果的にフィルタを再生することができる。
【００１２】
前記構成において、前記制御手段は、気筒内の圧力である筒内圧が高いときは低いときよりも前記前段噴射と前記後段噴射の間隔を大きくするのが好ましい（請求項２）。
【００１３】
この構成によれば、気筒内の圧力が高く燃料が気筒内で燃焼しやすいときに、前段噴射と後段噴射との間隔が大きくされて、気筒内の燃料濃度が局所的にリッチ（高く）なるのが抑制される。そのため、メイン噴射の停止時において、気筒内で燃料が燃焼して予期せずエンジントルクが発生するのをより確実に防止できる。
【００１４】
前記構成において、前記制御手段は、前記筒内圧が高いときは低いときよりも前記前段噴射の開始時期を進角させるとともに前記後段噴射の開始時期を遅角させる、のが好ましい（請求項３）。
【００１５】
この構成によれば、気筒内の圧力すなわち筒内圧が高く燃料が気筒内で燃焼しやすいときに、後段噴射の開始時期がより遅角側にされることで、この後段噴射に係る燃料が気筒内で燃焼するのをより確実に防止できるとともに、前段噴射がより進角側で実施されることで、前段噴射に係る燃料を気筒内に拡散させて燃料濃度が局所的にリッチ（高く）になるのを抑制することができこの燃料が気筒内で燃焼するのをより確実に防止できる。
【００１６】
一方で、筒内圧が低いときには、後段噴射の開始時期がより圧縮上死点に近い時期とされることで、後段噴射に係る燃料をより高温および軽質化することができ、フィルタ内の温度をより高めることができる。
【００１７】
また、筒内圧が低いときは気筒内に噴射された燃料の飛散距離が長くなって気筒の壁面等に付着して気筒の外部に漏れやすくなる。これに対して、この構成では、筒内圧が低いときに、より遅角側であって筒内圧がより高いタイミングで前段噴射が実施される。そのため、前段噴射に係る燃料の気筒外部への漏えいを抑制することができる。
【００１８】
前記構成において、前記制御手段は、気筒内の混合気の当量比が高いときは低いときよりも前記前段噴射と前記後段噴射との間隔を大きくする、のが好ましい（請求項４）。
【００１９】
この構成によれば、気筒内の当量比が高く燃料が気筒内で燃焼しやすいときに、前段噴射と後段噴射との間隔が大きくされて、気筒内の燃料濃度が局所的に過剰にリッチ（高く）なるのが抑制される。そのため、メイン噴射の停止時において、気筒内で燃料が燃焼して予期せずエンジントルクが発生するのをより確実に防止できる。
【００２０】
前記構成において、前記制御手段は、気筒内の混合気の当量比が高いときは低いときよりも前記後段噴射の開始時期を遅角する、のが好ましい（請求項５）。
【００２１】
この構成によれば、気筒内の当量比が高く燃料が気筒内で燃焼しやすいときに、後段噴射の開始時期が遅角側にされることで、この後段噴射に係る燃料が気筒内で燃焼するのをより確実に防止できるとともに、気筒内の当量比が低いときに、後段噴射の開始時期がより圧縮上死点に近い時期とされることで、後段噴射に係る燃料をより高温および軽質化してフィルタ内の温度をより高めることができる。
【００２２】
前記構成において、前記制御手段は、エンジン本体に供給されるエンジン冷却水の温度が高いときは低いときよりも前記前段噴射と前記後段噴射との間隔を大きくする、のが好ましい（請求項６）。
【００２３】
この構成によれば、エンジンの冷却水の温度が高いすなわちエンジン本体の温度が高く燃料が気筒内で燃焼しやすいときに、前段噴射と後段噴射との間隔が大きくされて、気筒内の燃料濃度が局所的に過剰にリッチ（高く）なるのが抑制される。そのため、メイン噴射の停止時において、気筒内で燃料が燃焼して予期せずエンジントルクが発生するのをより確実に防止できる。
【００２４】
前記構成において、前記制御手段は、前記エンジン冷却水の温度が高いときは低いときよりも前記後段噴射の開始時期を遅角する、のが好ましい（請求項７）。
【００２５】
この構成によれば、エンジン冷却水の温度が高いすなわちエンジン本体の温度が高く燃料が気筒内で燃焼しやすいときに、後段噴射の開始時期が遅角側にされることで、この後段噴射に係る燃料が気筒内で燃焼するのをより確実に防止できるとともに、エンジン冷却水の温度が低いときに、後段噴射の開始時期がより圧縮上死点に近い時期とされることで、後段噴射に係る燃料をより高温および軽質化してフィルタ内の温度をより高めることができる。
【００２６】
前記構成において、前記制御手段は、気筒に導入される吸気の温度が高いときは低いときよりも前記前段噴射と前記後段噴射との間隔を大きくする、のが好ましい（請求項８）。
【００２７】
この構成によれば、エンジン本体に導入される吸気の温度および気筒内の温度が高く気筒内で燃料が燃焼しやすいときに、前段噴射と後段噴射との間隔が大きくされて、気筒内の燃料濃度が局所的に過剰にリッチ（高く）なるのが抑制される。そのため、メイン噴射の停止時において、気筒内で燃料が燃焼して予期せずエンジントルクが発生するのをより確実に防止できる。
【００２８】
前記構成において、前記制御手段は、気筒に導入される吸気の温度が高いときは低いときよりも前記後段噴射の開始時期を遅角する、のが好ましい（請求項９）。
【００２９】
この構成によれば、エンジン本体に導入される吸気の温度が高く燃料が気筒内で燃焼しやすいときに、後段噴射の開始時期が遅角側にされることで、この後段噴射に係る燃料が気筒内で燃焼するのをより確実に防止できるとともに、吸気の温度が低いときに、後段噴射の開始時期がより圧縮上死点に近い時期とされることで、後段噴射に係る燃料をより高温および軽質化してフィルタ内の温度をより高めることができる。
【００３０】
前記構成において、前段噴射の実施時期と後段噴射の実施時期としては、それぞれ圧縮行程の後半および膨張行程の前半が挙げられる（請求項１０）。
【００３１】
前記構成において、前記制御手段は、前記後段噴射を、第１後段噴射と第２後段噴射との２回に分けて実施する、のが好ましい（請求項１１）。
【００３２】
この構成によれば、メイン噴射停止中において、酸化触媒に導入する燃料の総量を多く維持しながら、一度に多量の燃料が気筒に噴射されること、および、これに伴って気筒内の燃料濃度が局所的にリッチになって予期せずエンジントルクが発生するのを防止できる。
【００３３】
前記構成において、前記制御手段は、前記第２の運転条件下で実施される前記再生用噴射の噴射量を、前記第１の運転条件下で実施される前記再生用噴射の噴射量よりも小さくする、のが好ましい（請求項１２）。
【００３４】
この構成によれば、メイン噴射の停止時において、再生用噴射の噴射量が少なくされることで、この再生用噴射に係る燃料量が気筒内で燃焼するのをより確実に抑制することができる。一方、メイン噴射が実施されているときは、再生用噴射に係る燃料の一部が燃焼してもこの燃料が燃焼しないときのエンジントルクに対するエンジントルクの変動割合は小さい。これに対して、この構成によれば、メイン噴射が実施されているときに再生用噴射の噴射量が多くされることで、フィルタの温度をより高くすることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、燃費性能の悪化を抑制しつつフィルタを適切に再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの排気浄化制御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】エンジンシステムの制御系を示すブロック図である。
【図３】ＤＰＦ再生制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】ＤＰＦ再生制御時の噴射パターンを示した図であり、（ａ）は通常再生制御時の噴射パターン、（ｂ）は燃料カット時再生制御の噴射パターンである。
【図５】前段噴射、第１後段噴射および第２後段噴射の各指令噴射量の設定手順を示すフローチャートである。
【図６】筒内圧と、前段噴射、第１後段噴射、第２後段噴射の各噴射量との関係を示したグラフである。
【図７】前段噴射、第１後段噴射、後段噴射の各指令噴射時期の設定手順を示すフローチャートである。
【図８】筒内圧と、前段噴射、第１後段噴射、第２後段噴射の各噴射時期との関係を示したグラフである。
【図９】当量比と、第１後段噴射、第２後段噴射の各噴射時期の補正量との関係を示したグラフである。
【図１０】エンジン水温および吸気温と、第１後段噴射、第２後段噴射の各噴射時期の補正量との関係を示したグラフである。
【図１１】ＤＰＦ再生制御を実施したときの各パラメータの時間変化を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るエンジンの排気浄化制御装置について説明する。
【００３８】
（１）全体構成
図１は、本実施形態のエンジンの排気浄化制御装置が適用されたエンジンシステム１００の概略構成図である。
【００３９】
エンジンシステム１００は、４ストロークのエンジン本体１と、エンジン本体１に空気（吸気）を導入するための吸気通路２０と、エンジン本体１から外部に排気を排出するための排気通路４０と、第１ターボ過給機５１と、第２ターボ過給機５２とを備えている。このエンジンシステム１００は車両に設けられ、エンジン本体１は車両の駆動源として用いられる。エンジン本体１は、例えば、ディーゼルエンジンであり、図１の紙面に直交する方向に並ぶ４つの気筒２を有する。
【００４０】
エンジン本体１は、気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上面に設けられたシリンダヘッド４と、気筒２に往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。ピストン５の上方には燃焼室６が区画されている。
【００４１】
エンジン本体１には、これを冷却するためのエンジン冷却水が供給されている。具体的には、シリンダブロック３とシリンダヘッド４とにはエンジン冷却水が流通するウォータージャケットが形成されており、このウォータージャケットにエンジン冷却水が供給される。
【００４２】
ピストン５はクランク軸７と連結されており、ピストン５の往復運動に応じてクランク軸７はその中心軸回りに回転する。
【００４３】
シリンダヘッド４には、燃焼室６内（気筒２内）に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）１０と、燃焼室６内の燃料と空気の混合気を昇温するためのグロープラグ１１とが、各気筒２につきそれぞれ１組ずつ設けられている。
【００４４】
図１に示した例では、インジェクタ１０は、燃焼室６の天井面の中央に、燃焼室６を上方から臨むように設けられている。また、グロープラグ１１は、通電されることで発熱する発熱部を先端に有しており、この発熱部が、インジェクタ１０の先端部分の近傍に位置するように燃焼室６の天井面に取り付けられている。例えば、インジェクタ１０は、その先端に複数の噴口を備え、グロープラグ１１は、その発熱部がインジェクタ１０の複数の噴口からの複数の噴霧の間に位置して燃料の噴霧と直接接触しないように、配置されている。
【００４５】
シリンダヘッド４には、吸気通路２０から供給される空気を各燃焼室６に導入するための吸気ポートと、吸気ポートを開閉する吸気弁１２と、各燃焼室６で生成された排気を排気通路４０に導出するための排気ポートと、排気ポートを開閉する排気弁１３とが設けられている。
【００４６】
吸気通路２０には、上流側から順に、エアクリーナ２１、第１ターボ過給機５１のコンプレッサ５１ａ（以下、適宜、第１コンプレッサ５１ａという）、第２ターボ過給機５２のコンプレッサ５２ａ（以下、適宜、第２コンプレッサ５２ａという）、インタークーラ２２、スロットルバルブ２３、サージタンク２４が設けられている。また、吸気通路２０には、第２コンプレッサ５２ａをバイパスする吸気側バイパス通路２５と、これを開閉する吸気側バイパスバルブ２６とが設けられている。吸気側バイパスバルブ２６は、駆動装置（不図示）によって全閉の状態と全開の状態とに切り替えられる。
【００４７】
排気通路４０には、上流側から順に、第２ターボ過給機５２のタービン５２ｂ（以下、適宜、第２タービン５２ｂという）、第１ターボ過給機５１のタービン５１ｂ（以下、適宜、第１タービン５１ｂという）、第１触媒４３、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ、フィルタ）４４、ＤＰＦ４４の下流側の排気通路４０中に尿素を噴射する尿素インジェクタ４５、尿素インジェクタ４５から噴射された尿素を用いてＮＯｘを浄化するＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒４６、ＳＣＲ触媒４６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４７、が設けられている。
【００４８】
ＤＰＦ４４は、排気中の粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）を捕集するためのフィルタである。例えば、ＤＰＦ４４は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）やコーディエライト等の耐熱性セラミック材によって形成されたウォールフロー型フィルタ、または耐熱性セラミックス繊維によって形成された三次元網目状フィルタからなる。より詳細には、ＤＰＦ４４には、多孔質のセラミックス等で格子状に多数の通路が形成されており、排気上流側が開口して排気下流側が閉塞した第１通路と、排気上流側が閉塞して排気下流側が開口した第２通路とが交互に千鳥状に配設されている。第１通路に入った排気は、通路同士を隔てる隔壁を通過して第２通路へ抜ける。このとき、隔壁が、第２通路への微粒子状物質の抜けを防止するフィルタとして機能して、微粒子状物質が隔壁に捕集される。
【００４９】
ＤＰＦ４４が捕集可能な微粒子状物質の量には限界がある。従って、適宜、ＤＰＦ４４から、捕集したＰＭを除去する必要がある。ＤＰＦ４４に捕集されたＰＭは、高温に晒され且つ酸素の供給を受けることで燃焼し、ＤＰＦ４４から除去される。ＰＭが燃焼除去される温度は６００℃程度と比較的高温である。従って、ＰＭを燃焼させてＤＰＦ４４から除去するためには、ＤＰＦ４４の温度を高温にする必要がある。
【００５０】
第１触媒４３は、ＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒４１と、酸化触媒（ＤＯＣ：  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）４２とを含む。
【００５１】
酸化触媒４２は、排気中の酸素を用いて炭化水素（ＨＣ）すなわち未燃燃料や一酸化炭素（ＣＯ）などを酸化して水と二酸化炭素に変化させる。酸化触媒４２は、例えば、担体に白金または白金にパラジウムを加えたもの等が担持されたものからなる。ここで、酸化触媒４２で生じる酸化反応は発熱反応であり、酸化触媒４２で酸化反応が生じると排気の温度は高められる。
【００５２】
ＮＯｘ触媒４１は、排気の空燃比（Ａ／Ｆ、Ｆ：排気ガスに含まれる燃料（Ｈ）に対するＡ：排気ガスに含まれる空気（酸素）の割合）が理論空燃比よりも大きいリーンな状態で、排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気の空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態で、吸蔵したＮＯｘを還元する、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＣ：ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）である。
【００５３】
第１触媒４３は、例えば、ＤＯＣの触媒材層の表面に、ＮＳＣの触媒材がコーティングされることで形成されている。
【００５４】
排気通路４０には、第２タービン５２ｂをバイパスする排気側バイパス通路４８と、これを開閉する排気側バイパスバルブ４９と、第１タービン５１ｂをバイパスするウエストゲート通路５３と、これを開閉するウエストゲートバルブ５４とが設けられている。
【００５５】
本実施形態によるエンジンシステム１００は、排気の一部（ＥＧＲガス）を吸気に還流させるＥＧＲを実行可能であり、これを実行させるためのＥＧＲ装置５５を有する。ＥＧＲ装置５５は、排気通路４０のうち排気側バイパス通路４８の上流端よりも上流側の部分と、吸気通路２０のうちスロットルバルブ２３とサージタンク２４との間の部分とを接続するＥＧＲ通路５６と、これを開閉する第１ＥＧＲバルブ５７と、ＥＧＲ通路５６を通過する排気を冷却するＥＧＲクーラー５８とを有する。また、ＥＧＲ装置５５は、ＥＧＲクーラー５８をバイパスするＥＧＲクーラバイパス通路５９と、これを開閉する第２ＥＧＲバルブ６０とを有する。
【００５６】
（２）制御系
図２を用いて、エンジンシステムの制御系について説明する。本実施形態のエンジンシステム１００は、主として、車両に搭載されたＰＣＭ（制御手段、パワートレイン制御モジュール）２００によって制御される。ＰＣＭ２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｆ等から構成されるマイクロプロセッサであり、本発明にかかる制御手段に相当する。
【００５７】
ＰＣＭ２００には、各種センサからの情報が入力される。
【００５８】
例えば、エンジンシステム１００には、クランク軸７の回転数つまりエンジン回転数を検出する回転数センサＳＮ１、エアクリーナ２１付近に設けられて吸気通路２０を流通する吸気（空気）の量を検出するエアフローセンサＳＮ２、燃焼室６（気筒２）に流入するガスすなわち吸気の圧力である吸気圧を検出する吸気圧センサＳＮ３、排気通路４０のうち第１タービン５１ｂと第１触媒４３との間の部分の酸素濃度を検出する排気Ｏ２センサＳＮ４、酸化触媒４２の温度を検出する酸化触媒温度センサＳＮ５、ＤＰＦ４４の前後差圧（排気通路４０のうちＤＰＦ４１ｂよりも上流部分の圧力と下流部分の圧力との差）を検出する差圧センサＳＮ６、ＤＰＦ４４の温度を検出するＤＰＦ温度センサＳＮ７等が設けられている。吸気圧センサＳＮ３は、サージタンク２４に取付けられており、サージタンク２４内の圧力つまりターボ過給機５１、５２によって過給された後の吸気の圧力を検出する。また、シリンダブロック３には、エンジン冷却水の温度であるエンジン水温を検出するためのエンジン水温センサ（不図示）が設けられている。吸気通路２０には、燃焼室６に導入される吸気の温度である吸気温を検出する吸気温センサ（不図示）が設けられている。吸気温センサは、例えば、エアクリーナ２１付近に設けられている。
【００５９】
また、車両には、運転者により操作されるアクセルペダル（不図示）の開度であるアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＮ８や、車速を検出する車速センサＳＮ９等が設けられている。
【００６０】
ＰＣＭ２００は、これらセンサＳＮ１〜ＳＮ９等からの入力信号を受け付け、これらの信号に基づいて種々の演算等を実行して、インジェクタ１０等を制御する。
【００６１】
（２−１）通常運転制御
ＰＣＭ２００は、後述するＤＰＦ再生制御（再生制御）を実施しない通常運転時は、主にエンジン回転数及びアクセル開度に基づいて要求トルク（要求されているエンジン負荷）を決定し、この要求トルクが実現されるようにメイン噴射をインジェクタ１０に実施させる。つまり、メイン噴射は、エンジントルクを生成するための燃料であって比較的多量の燃料を燃焼室６内に噴射するものである。メイン噴射は、例えば、圧縮上死点付近で実施される。
【００６２】
また、ＰＣＭ２００は、ＥＧＲ率（燃焼室６内の全ガス量に対するＥＧＲガス量の割合）や吸気圧がエンジン回転数や要求トルク等に応じた適切な値となるように、ＥＧＲバルブ５７、６０や排気側バイパスバルブ４９等の開度を変更する。そして、ＰＣＭ２００は、車両の減速等に伴って要求トルクが０になると、メイン噴射を停止させる、つまり、燃料カットを実施する。本実施形態では、燃費性能を高めるべく、通常運転時は、燃焼室６内の混合気の空気過剰率λが１よりも大きくなるように構成されており、通常運転時、スロットルバルブ２３は全開付近に維持される。例えば、通常運転時、燃焼室６内の混合気の空気過剰率λはλ＝１．７程度にされる。
【００６３】
（２−２）ＤＰＦ制御
ＤＰＦ４４に捕集されたＰＭを燃焼除去してＤＰＦ４４を再生するためのＤＰＦ再生制御について説明する。
【００６４】
本実施形態では、燃焼室６内の混合気の空燃比を理論空燃比よりも大きくして排気ガスの空燃比を理論空燃比よりも大きくしつつ酸化触媒４２に未燃の燃料を導入し、この燃料を酸化触媒４２で酸化反応させることで、ＤＰＦ４４に導入される排気の温度およびＤＰＦ４４の温度を高温としてＤＰＦ４４に捕集されたＰＭを燃焼除去する。具体的には、ＰＣＭ２００は、ＤＰＦ４４を再生するためのＤＰＦ再生制御として、混合気の空気過剰率λひいては排気ガスの空気過剰率λを１よりも大きくするとともに、酸化触媒４２に未燃の燃料を供給してＤＰＦ４４を再生するための燃料を燃焼室６内に噴射する再生用噴射を実施する。
【００６５】
図３は、ＤＰＦ再生制御の流れを示したフローチャートである。
【００６６】
ＰＣＭ２００は、まず、ステップＳ１０にて、吸気圧センサＳＮ３で検出された吸気圧、排気Ｏ２センサＳＮ４で検出された酸素濃度（以下、排気Ｏ２濃度という）、酸化触媒温度センサＳＮ５で検出された酸化触媒４２の温度、差圧センサＳＮ６で検出されたＤＰＦ４２の前後差圧、ＤＰＦ温度センサＳＮ７で検出されたＤＰＦ４４の温度等の各種情報を読み込む。
【００６７】
ＰＣＭ２００は、次に、ステップＳ１１にて、ＤＰＦ再生条件（フィルタの再生条件）が成立しているか否かを判定する。
【００６８】
ＤＰＦ再生条件は、ＤＰＦ４４の再生が必要と判定し得る条件である。ＰＣＭ２００は、ＤＰＦ４４に捕集されているＰＭの量をＤＰＦ４４の前後差圧等を用いて推定し、推定したＰＭの量が予め設定された第１ＤＰＦ再生判定量以上になると、ＤＰＦ４４を再生すべきであるとしてＤＰＦ再生条件が成立したと判定する。一方、ＰＣＭ２００は、推定したＰＭの量が予め設定された第１ＤＰＦ再生判定量未満の場合は、ＤＰＦ再生条件が非成立であると判定する。ただし、ＰＣＭ２００は、一旦ＤＰＦ再生条件が成立したと判定すると、推定したＰＭの量が予め設定された第２ＤＰＦ再生判定量（＜第１ＤＰＦ再生判定量）未満になるまで、ＤＰＦ再生条件が成立していると判定する。
【００６９】
ステップＳ１１の判定がＮＯであってＤＰＦ再生条件が非成立である場合は、ＤＰＦ再生制御を実施せず処理を終了する（通常運転時の制御を実施するとともにステップＳ１０に戻る）。
【００７０】
一方、ステップＳ１１の判定がＹＥＳであってＤＰＦ再生条件が成立しているときは、ＰＣＭ２００はステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、ＰＣＭ２００は、ＥＧＲを禁止する。つまり、ＰＣＭ２００は、ＥＧＲバルブ５７、６０を全閉にする。
【００７１】
ステップＳ１２の次は、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、ＰＣＭ２００は燃料カット時か否かを判定する。前記のように、車両の減速等に伴って要求トルクが０以下になると、メイン噴射が停止される燃料カットが実施される。ＰＣＭ２００は、別途、アクセル開度等を用いて燃料カットすべきか否かを判定しており、燃料カットすべきであると判定したときは、メイン噴射を停止するとともに、このステップＳ１３の判定をＹＥＳとする。
【００７２】
ステップＳ１３の判定がＮＯであって燃料カット時ではなくメイン噴射が実施される場合、つまり、メイン噴射がなされ且つＤＰＦ４４の再生条件が成立している第１の運転条件では、ＰＣＭ２００は、通常再生制御を実施する。
【００７３】
通常再生制御では、メイン噴射の後且つ膨張行程中に再生用噴射が実施される。つまり、ＰＣＭ２００は、メイン噴射の後且つ膨張行程中に、インジェクタ１０によって燃焼室６内に燃料を噴射させる。通常再生制御では、図４（ａ）に示すように、メイン噴射Ｑｍの後、再生用噴射Ｑｐｏｓｔが１回だけ実施される。以下では、適宜、この通常再生制御における再生用噴射を、通常再生用ポスト噴射という。
【００７４】
具体的には、ＰＣＭ２００は、ステップＳ１３の判定がＮＯのときは、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、ＰＣＭ２００は、通常再生用ポスト噴射の開始時期の指令値である指令噴射時期と、通常再生用ポスト噴射によって燃焼室６に噴射される燃料の量である指令噴射量を設定する。
【００７５】
以下では、適宜、〇〇噴射によって燃焼室６に噴射される燃料を、〇〇噴射に係る燃料といい、〇〇噴射によって燃焼室６に噴射される燃料の量を、〇〇噴射の噴射量という。また、〇〇噴射の開始時期を、単に、〇〇噴射の噴射時期という。
【００７６】
本実施形態では、通常再生用ポスト噴射の噴射時期の基本的な値である基本ポスト噴射時期および通常再生用ポスト噴射の噴射量の基本的な値である基本ポスト噴射量が、エンジン回転数と要求トルク等に応じて予め設定されてＰＣＭ２００にマップで記憶されており、ＰＣＭ２００は、現時点（ステップＳ１４実施時点）でのエンジン回転数と要求トルク等に対応する値をこのマップから抽出する。そして、ＰＣＭ２００は、これら基本ポスト噴射時期および基本ポスト噴射量を、排気Ｏ２濃度等によって補正することなく、それぞれ通常再生用ポスト噴射の指令噴射時期および指令噴射量として設定する。
【００７７】
基本ポスト噴射時期および基本ポスト噴射量は、通常再生用ポスト噴射に係る燃料が燃焼室６内で燃焼しないような時期および量に設定されている。例えば、基本ポスト噴射時期は、圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）８０°ＣＡ〜圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）１２０°ＣＡ程度に設定されている。また、基本ポスト噴射量は、排気の空気過剰率λが１．２〜１．４になる量に設定され、例えば、１０ｍｍ３／ｓｔ程度とされる。
【００７８】
ステップＳ１４の次は、ＰＣＭ２００は、ステップＳ１５に進み通常再生用ポスト噴射を実施する。このとき、ＰＣＭ２００は、ステップＳ１５で設定した指令噴射時期に、ステップＳ１５で設定した指令噴射量の燃料を、インジェクタ１０に噴射させる。なお、前記のように、ステップＳ１５ではメイン噴射が実施されてり、このメイン噴射の後に通常再生用ポスト噴射が実施される。
【００７９】
このようにして、燃料カット時ではなくメイン噴射が実施される状態でＤＰＦ再生制御を実施する場合は、メイン噴射の後且つ膨張行程中に、通常再生用ポスト噴射が１回実施される。これにより、通常再生用ポスト噴射によって燃焼室６に導入された燃料が未燃のままで排気通路４０に排出され、酸化触媒４２にてこの未燃の燃料が酸化反応する。
【００８０】
なお、前記のように、通常再生用ポスト噴射の実施時（通常再生制御の実施時）、燃焼室６内の混合気の空気過剰率λおよび排気通路４０内の空気過剰率は１よりも大きくされ、前記のように排気の空気過剰率λが１．２〜１．４程度となるように、スロットルバルブ２３や排気側バイパスバルブ４９等の開度が調整される。
【００８１】
一方、ステップＳ１３の判定がＹＥＳであって燃料カットが実施される時、すなわち、ＤＰＦ再生条件が成立している状態で燃料カットが実施される第２の運転条件では、ＰＣＮ２００は、ステップＳ１６に進む。
【００８２】
ステップＳ１６では、ＰＣＭ２００は、酸化触媒４２の温度が、活性温度以上であるか否かを判定する。活性温度は、酸化触媒４２で燃料が酸化反応を起こすことが可能な温度の最低値であり、予め設定されてＰＣＭ２００に記憶されている。
【００８３】
ステップＳ１６の判定がＮＯの場合は、酸化触媒４２での酸化反応が期待できないため、ＤＰＦ再生制御を実施せずに処理を終了する（ステップＳ１０に戻る）。なお、通常再生制御の実施時はメイン噴射が実施されていることから酸化触媒４２は高い温度に維持されると考えらえる。そのため、メイン噴射が実施されている状態でＤＰＦ再生条件が成立したときは、ステップＳ１６の判定は行わない。
【００８４】
一方、ステップＳ１６の判定がＹＥＳであって酸化触媒４２の温度が活性温度以上の場合は、燃料カット時再生制御を実施する。
【００８５】
ステップＳ１６の判定がＹＥＳのときは、ＰＣＭ２００は、まず、ステップＳ１７に進み、スロットルバルブ２３の開度を、通常再生制御の実施時よりも閉じ側にする。具体的には、通常再生制御の実施時やＤＰＦ再生制御を実施しないときは、スロットルバルブ２３はほぼ全開とされる。これに対して、ステップＳ１７では、スロットルバルブ２３の開度は、全閉に近い開度とされる。ただし、スロットルバルブ２３の開度は、排気通路４０内の空気過剰率λひいては燃焼室６内の混合気の空気過剰率λが１よりも大きくなる開度とされる。
【００８６】
ステップＳ１７の次は、ＰＣＭ２００は、ステップＳ１８に進む。ここで、燃料カット時再生制御では、図４（ｂ）に示すように、再生用噴射が、前段噴射Ｑ１と後段噴射とに分けて実施される。さらに、後段噴射が、第１後段噴射Ｑ２と第２後段噴射Ｑ３との２回に分けて実施される。ステップＳ１８では、ＰＣＭ２００は、これら前段噴射Ｑ１、第１後段噴射Ｑ２および第２後段噴射Ｑ３の各噴射時期の指令値である指令噴射時期を設定するとともに、これら前段噴射Ｑ１、第１後段噴射Ｑ２および第２後段噴射Ｑ３の各噴射量の指令値である指令噴射量を設定する。この設定手順の詳細は後述する。
【００８７】
ステップＳ１８の次は、ＰＣＭ２００は、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９では、ＰＣＭ２００は、ステップＳ１８で設定した各指令噴射時期および各指令噴射量で、各噴射Ｑ１、Ｑ２，Ｑ３を実施する。ステップＳ１９の次は処理を終了する（ステップＳ１０に戻る）。
【００８８】
（指令噴射量）
前記ステップＳ１８で実施する前段噴射Ｑ１、第１後段噴射Ｑ２および第２後段噴射Ｑ３の各指令噴射量の設定手順について、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００８９】
まず、ステップＳ２０にて、ＰＣＭ２００は、燃焼室６内の圧力である筒内圧を推定する。本実施形態では、吸気圧センサＳＮ３で検出された吸気圧を用いて、圧縮上死点での筒内圧を推定する。具体的には、吸気圧とエンジン本体１の幾何学的圧縮比との積算値を圧縮上死点での筒内圧として算出する。
【００９０】
ステップＳ２０の次は、ＰＣＭ２００は、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、ＰＣＭ２００は、前段噴射Ｑ１、第１後段噴射Ｑ２および第２後段噴射Ｑ３の各噴射量の合計量、つまり、燃料カット時再生制御における再生用噴射の噴射量の総量（以下、燃料カット時トータル噴射量という）の基本値である燃料カット時トータル基本噴射量Ｍｑ０＿ｔｏｔａｌを設定する。
【００９１】
ステップＳ２１の次は、ＰＣＭ２００は、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、ＰＣＭ２００は、前段噴射Ｑ１の噴射量の基本値である基本前段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ１、第１後段噴射Ｑ２の噴射量の基本値である基本第１後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ２、および第２後段噴射Ｑ３の噴射量の基本値である基本第２後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ３を設定する。
【００９２】
これら基本前段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ１、基本第１後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ２、基本第２後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ３は、その合計がステップＳ２１で算出された燃料カット時トータル基本噴射量Ｍｑ０＿ｔｏｔａｌとなるように設定される。
【００９３】
基本前段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ１、基本第１後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ２、基本第２後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ３は、ステップＳ２０で推定された筒内圧に応じて設定される。
【００９４】
具体的には、図６に示すように、基本前段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ１と基本第１後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ２とは、筒内圧が高いときの方が低いときよりも小さい値とされる。一方、基本第２後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ３は、筒内圧が高いときの方が低いときよりも大きい値とされる。そして、基本前段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ１と基本第１後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ２と基本第２後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ３との合計量つまり燃料カット時トータル基本噴射量Ｍｑ０＿ｔｏｔａｌは、筒内圧によらず一定の量とされる。
【００９５】
図６は、燃料カット時トータル基本噴射量Ｍｑ０＿ｔｏｔａｌが３ｍｍ３／ｓｔ（１燃焼サイクルに１つの燃焼室６に噴射される燃料の量）とされたときの、基本前段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ１、基本第１後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ２および基本第２後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ３と筒内圧との関係を示した図である。この図６の例では、基本前段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ１と基本第１後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ２とは、各筒内圧において互いに同じ値とされる。また、この例では、筒内圧が所定値未満のときは、３つの噴射量Ｍｑ０＿Ｑ１、Ｍｑ０＿Ｑ２、Ｍｑ０＿Ｑ３がすべて同じ１ｍｍ３／ｓｔにされるとともに、筒内圧によらず一定値に維持される。一方、筒内圧が所定値以上のときは、基本前段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ１と基本第１後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ２は筒内圧に比例して小さくされ、基本第２後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ３は筒内圧に比例して大きくされる。
【００９６】
ＰＣＭ２００には、複数の燃料カット時トータル基本噴射量Ｍｑ０＿ｔｏｔａｌに対して、図６に示すような筒内圧と各噴射量Ｍｑ０＿Ｑ１、Ｍｑ０＿Ｑ２、Ｍｑ０＿Ｑ３との関係がマップで記憶されている。ＰＣＭ２００は、ステップＳ２１で燃料カット時トータル基本噴射量Ｍｑ０＿ｔｏｔａｌが設定されると、これに対応するマップを抽出し、さらに、このマップから筒内圧に対応する各噴射量Ｍｑ０＿Ｑ１、Ｍｑ０＿Ｑ２、Ｍｑ０＿Ｑ３を抽出する。
【００９７】
図５に戻り、ステップＳ２２の次は、ＰＣＭ２００は、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、ＰＣＭ２００は、既に実施された前段噴射Ｑ１、第１後段噴射Ｑ２および第２後段噴射Ｑ３の各噴射量の総量、つまり、燃料カット時トータル噴射量の実際の値と、この噴射が実施されたときの燃料カット時トータル噴射量の指令値とのずれ量を算出する。
【００９８】
具体的には、ＰＣＭ２００は、排気Ｏ２濃度と排気の流量とに基づいて、燃料カット時トータル噴射量の実際の値を推定する。そして、ＰＣＭ２００は、燃料カット時トータル噴射量の指令値から、推定した燃料カット時トータル噴射量の実際の値を差し引いた値を、ずれ量として算出する。ここで、推定される燃料カット時トータル噴射量の実際の値は、推定に用いた排気Ｏ２濃度が排気Ｏ２センサで検出されるタイミングよりも所定時間（燃焼室６に噴射された燃料が排気Ｏ２センサに到達するまでの時間）前に、燃焼室６に噴射された燃料量であり、これと比較される指令値は、所定時間前に設定された燃料カット時トータル噴射量の指令値であって所定時間前に実施された後述するステップＳ２６で算出された値である。
【００９９】
ステップＳ２３の次は、ＰＣＭ２００は、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、ＰＣＭ２００は、ステップＳ２２で設定した基本前段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ１を、前段噴射Ｑ１の指令噴射量に設定する。
【０１００】
ステップＳ２４の次は、ＰＣＭ２００は、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、ＰＣＭ２００は、ステップＳ２３で算出したずれ量を用いて、ステップＳ２２で設定した基本第１後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ２および基本第２後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ３を補正して、これら第１後段噴射Ｑ２および第２後段噴射Ｑ３の指令噴射量を算出する。
【０１０１】
このように、本実施形態では、前段噴射Ｑ１の噴射量に対しては排気Ｏ２濃度に基づく補正を行わず、第１後段噴射Ｑ２と第２後段噴射Ｑ３の噴射量に対してのみ排気Ｏ２濃度に基づく補正を行う。
【０１０２】
本実施形態では、前記ずれ量の１／２の値を基本第１後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ２に加算し、得られた値を第１後段噴射Ｑ２の指令噴射量とする。また、同様に、前記ずれ量の１／２の値を基本第２後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ３に加算し、得られた値を第２後段噴射Ｑ３の指令噴射量とする。
【０１０３】
例えば、前記ずれ量が２ｍｍ３／ｓｔであって実際の燃料カット時トータル噴射量が指令値に対して２ｍｍ３／ｓｔ不足していたと算出されたときは、第１後段噴射Ｑ２の指令噴射量はその基本値（基本第１後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ２）に１ｍｍ３／ｓｔが加算された値とされ、第２後段噴射Ｑ３の指令噴射量はその基本値（基本後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ３）に１ｍｍ３／ｓｔが加算された値とされる。
【０１０４】
なお、これに代えて、前記ずれ量を、基本第１後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ２と基本第２後段噴射量Ｍｑ０＿Ｑ３とに、これら基本量の割合に応じて分配するようにしてもよい。
【０１０５】
また、第２後段噴射Ｑ３の噴射量については、ステップＳ２５の後、さらに、ＤＰＦ４４の温度に応じて補正してもよい。例えば、第２後段噴射Ｑ３の指令噴射量が、ＤＰＦ４４の温度が高いときの方が低いときよりも大きくなるように補正してもよい。
【０１０６】
ステップＳ２５の次は、ＰＣＭ２００は、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、ＰＣＭ２００は、ステップＳ２４で設定された前段噴射Ｑ１の指令噴射量と、ステップＳ２５で設定された第１後段噴射Ｑ２の指令噴射量と、ステップＳ２５で設定された第２後段噴射Ｑ３の指令噴射量との合計値を、燃料カット時トータル噴射量の指令値として算出する。
【０１０７】
なお、燃料カット時トータル噴射量は、通常再生制御時のポスト噴射量よりも少なくなるように設定されており、例えば、５ｍｍ３／ｓｔ程度以下とされる。
【０１０８】
（噴射時期）
前記ステップＳ１８で実施する前段噴射Ｑ１、第１後段噴射Ｑ２および第２後段噴射Ｑ３の各指令噴射時期の設定手順について、図７のフローチャートを用いて説明する。
【０１０９】
まず、ステップＳ３１にて、ＰＣＭ２００は、前段噴射Ｑ１の噴射時期の基本値である基本前段噴射時期Ｔｉ０＿Ｑ１、第１後段噴射Ｑ２の噴射時期の基本値である基本第１後段噴射時期Ｔｉ０＿Ｑ２および第２後段噴射Ｑ３の噴射時期の基本値である基本第２後段噴射時期Ｔｉ０＿Ｑ３を、ステップＳ２０で推定した筒内圧に応じて設定する。
【０１１０】
図８は、これら噴射時期の基本値Ｔｉ０＿Ｑ１、Ｔｉ０＿Ｑ２、Ｔｉ０＿Ｑ３と筒内圧との関係を示したグラフである。図８は、横軸を筒内圧、縦軸を噴射時期とした図である。また、図８の縦軸は、圧縮上死点前のクランク角度の値を示しており、０は圧縮上死点を、プラス側の値は圧縮上死点前の角度を、マイナス側の値は圧縮上死点後の角度を表している。
【０１１１】
図８に示すように、本実施形態では、基本第１後段噴射時期Ｔｉ０＿Ｑ２と基本第２後段噴射時期Ｔｉ０＿Ｑ３との差△Ｔ２は、筒内圧によらず一定に維持される。一方、基本前段噴射時期Ｔｉ０＿Ｑ１と基本第１後段噴射時期Ｔｉ０＿Ｑ２との差△Ｔ１および基本前段噴射時期Ｔｉ０＿Ｑ１と基本第２後段噴射時期Ｔｉ０＿Ｑ３との差△Ｔ３は、筒内圧が高い方が長くされる。なお、本実施形態では、前段噴射Ｑ１、第１後段噴射Ｑ２、第２後段噴射Ｑ３の噴射期間は同程度であり、各噴射時期の差は各噴射のインターバル（先の噴射が終了してから次の噴射が開始するまでの期間）と一致する。
【０１１２】
また、本実施形態では、基本前段噴射時期Ｔｉ０＿Ｑ１は、筒内圧が高いときの方が低いときよりも進角される。一方、基本第１後段噴射時期Ｔｉ０＿Ｑ２および基本第２後段噴射時期Ｔｉ０＿Ｑ３は、筒内圧が高いときの方が低いときよりも遅角される。
【０１１３】
ＰＣＭ２００には、図８に示すような筒内圧と各噴射時期の基本値Ｔｉ０＿Ｑ１、Ｔｉ０＿Ｑ２、Ｔｉ０＿Ｑ３との関係がマップで記憶されており、ＰＣＭ２００は、このマップからステップＳ２０で推定した筒内圧に対応する値を抽出する。
【０１１４】
ステップＳ３１の次は、ＰＣＭ２００は、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、ＰＣＭ２００は、前段噴射Ｑ１の指令噴射時期を、ステップＳ３１で設定した基本前段噴射時期Ｔｉ０＿Ｑ１に設定する。
【０１１５】
ステップＳ３２の次は、ＰＣＭ２００は、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３３では、ＰＣＭ２００は、基本第１後段噴射時期Ｔｉ０＿Ｑ２および基本第２後段噴射時期Ｔｉ０＿Ｑ３を、燃焼室６内の混合気の当量比と、エンジン水温と、吸気温とに基づいて補正して、第１後段噴射Ｑ２および第２後段噴射Ｑ３の指令噴射時期を算出する。
【０１１６】
具体的には、第１後段噴射Ｑ２および第２後段噴射Ｑ３の指令噴射時期が、燃焼室６内の混合気の当量比が高いときの方が低いときよりも遅角側の時期となるように、エンジン水温が高いときの方が低いときよりも遅角側の時期となるように、また、吸気温が高いときの方が低いときよりも遅角側の時期となるように、基本第１後段噴射時期Ｔｉ０＿Ｑ２および基本第２後段噴射時期Ｔｉ０＿Ｑ３が補正される。
【０１１７】
なお、燃焼室６内の混合気の当量比は、理論空燃比に対する混合気の空燃比の割合であり、空気過剰率λの逆数である。燃焼室６内の混合気の当量比は、エアフローセンサＳＮ２の検出値あるいはこの検出値に基づいて推定された燃焼室６内の空気量と、ステップＳ２６で算出された燃料カット時トータル噴射量の指令値すなわち燃焼室６に噴射される燃料の総量とに基づいて算出される。また、エンジン水温は、エンジン水温センサの検出値が用いられる。吸気温は、吸気温センサの検出値が用いられる。
【０１１８】
本実施形態では、燃焼室６内の混合気の当量比と、エンジン水温と、吸気温とにそれぞれ基づいて設定された補正量が、第１後段噴射Ｑ２および第２後段噴射Ｑ３の各噴射時期の基本値に加算されることで、これら噴射Ｑ２、Ｑ３の指令噴射時期が決定される。このとき、第１後段噴射Ｑ２の噴射時期の補正量と第２後段噴射Ｑ３の噴射時期の補正量とは同じ量とされる。つまり、第１後段噴射Ｑ２の噴射時期と第２後段噴射Ｑ３の噴射時期との差△Ｔ２は、当量比、エンジン水温および吸気温によらず一定に維持される。
【０１１９】
図９は、燃焼室６内の当量比と第１後段噴射Ｑ２および第２後段噴射Ｑ３の噴射時期の補正量との関係を示した図である。図１０は、エンジン水温および吸気温と、噴射時期の補正量との関係を示した図である。図１０において、各ラインＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４は、それぞれエンジン水温が４０、６０、８０、１００℃での補正量である。これら図９、図１０の縦軸はクランク角である。また、この縦軸において、０よりもプラス側の値は進角側の補正量、０よりもマイナス側は遅角側の補正量である。つまり、０よりもプラス側の値が補正量として抽出されたときは、抽出された値分を、噴射時期の基本値に対して進角させた値が指令噴射時期とされる。一方、０よりもマイナス側の値が選択されたときは、抽出された値の絶対値分を噴射時期の基本値に対して遅角させた値が指令噴射時期とされる。
【０１２０】
ＰＣＭ２００には、図９、図１０に示したように、当量比と噴射時期の補正量のマップ、エンジン水温および吸気温と噴射時期の補正量のマップが記憶されている。ＰＣＭ２００は、これらマップから、現時点での（ステップＳ３３の実施時の）燃焼室６内の混合気の当量比に対応する補正量を抽出し、且つ、現時点での（ステップＳ３３の実施時の）エンジン水温および吸気温に対応する補正量を抽出する。そして、ＰＣＭ２００は、これら補正量の合計値と、ステップＳ３１で設定した噴射時期の基本値とを加算した値（補正量の合計値がプラスのときは、噴射時期の基本値からこの補正量分を進角させた値、補正量の合計値がマイナスのときは、噴射時期の基本値からこの補正量分を遅角させた値）を、指令噴射時期とする。
【０１２１】
このように各噴射の指令噴射時期つまり噴射時期は、筒内圧等を用いて設定される。ただし、前段噴射Ｑ１の噴射時期は、圧縮行程の後半（圧縮上死点前９０°ＣＡから圧縮上死点までの間）に含まれるように設定され、第１後段噴射Ｑ２および第２後段噴射Ｑ３の噴射時期は、膨張行程の前半（圧縮上死点から圧縮上死点後９０°ＣＡ）に含まれるように設定される。
【０１２２】
（３）作用等
図１１は、前記のＤＰＦ再生制御を実施したときの各パラメータの時間変化を模式的に示した図である。具体的には、図１１には、上から順に、車速、エンジン回転数、メイン噴射の噴射量であるメイン噴射量、ＤＰＦ再生フラグ、通常再生用ポスト噴射の噴射量である通常再生用ポスト噴射量、前段噴射Ｑ１の噴射量、第１後段噴射Ｑ２の噴射量、第２後段噴射Ｑ３の噴射量、燃焼室６に噴射される燃料の総量からメイン噴射の噴射量を引いた量であるトータルポスト噴射量つまり通常再生用ポスト噴射の噴射量あるいは燃料カット時トータル噴射量の時間変化が示されている。ＤＰＦ再生フラグは、ＤＰＦ再生制御の要求が出されているときに１となり、その他のときに０となるフラグである。
【０１２３】
この図１１に示されるように、本実施形態では、時刻ｔ１までの期間であって、ＤＰＦ再生フラグが１であってメイン噴射の噴射量が０より大きくメイン噴射が実施されているときは、通常再生用ポスト噴射量が０より大きい値とされて通常再生用ポスト噴射が実施される。一方、このときは、前段噴射Ｑ１、第１後段噴射Ｑ２、第２後段噴射Ｑ３は停止される。そして、時刻ｔ１にて車両の減速に伴い燃料カットが実施されてメイン噴射の噴射量が０となっても、ＤＰＦ再生フラグが１に維持されていれば、通常再生用ポスト噴射量は０とされるが、前段噴射Ｑ１、第１後段噴射Ｑ２、第２後段噴射Ｑ３の各噴射量が０より大きい値とされてこれらの各噴射Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３が実施される。そして、燃焼室６内に燃料が供給され続ける。ただし、このとき、前段噴射Ｑ１、第１後段噴射Ｑ２、第２後段噴射Ｑ３の各噴射量の総量は、メイン噴射の実施時のポスト噴射の噴射量よりも少なくされる。また、時刻ｔ２にて車両の加速等に伴いメイン噴射が再開されると、ＤＰＦ再生フラグが１であることに伴い、再び、通常再生用ポスト噴射が実施されて、前段噴射Ｑ１、第１後段噴射Ｑ２、第２後段噴射Ｑ３は停止される。
【０１２４】
このように、本実施形態では、ＤＰＦ再生制御の要求が出されたときは、メイン噴射が停止されても燃焼室６に燃料が供給される。そのため、ＤＰＦ４４をより短時間で昇温させて再生することができる。
【０１２５】
また、本実施形態では、ＤＰＦ再生制御の要求が出されている状態で燃料カットが実施されてメイン噴射が停止されたときには、圧縮行程中に、再生用噴射の一部が実施されて燃料が燃焼室６内に噴射される。そのため、燃料を軽質化して酸化触媒４２にて効率よく燃料を酸化反応させることができ、メイン噴射が停止されて排気の温度が低くなりやすいときであっても、燃費性能の悪化を抑制しながら排気の温度を高く維持してＤＰＦ４４を適切に再生することができる。
【０１２６】
具体的には、メイン噴射の停止時にも、通常再生制御時と同様に、膨張行程に１回だけポスト噴射を行ってＤＰＦ４４の再生を試みることも考えられる。しかしながら、メイン噴射が停止されていることで排気の温度は低くなりやすいため、この時は、メイン噴射の実施時よりも、ポスト噴射の噴射量をより多くして排気をより昇温する必要がある。しかし、膨張行程中に多量の燃料を噴射しても、燃料は、温度が低く重質化している状態で排気通路に導出される。すなわち、燃料を構成する炭化水素の多くが、結合されている炭素数が多く分子量が高い炭化水素の状態で排気通路に導出される。そのため、酸化触媒４２での燃料の反応性が悪く燃費性能が著しく悪化したり、ＤＰＦ４４の温度を十分に高められないおそれがある。
【０１２７】
これに対して、本実施形態では、前記のように燃料カット時に実施されるＤＰＦ再生制御では圧縮行程中に燃料が燃焼室６に噴射される。ここで、圧縮行程中に噴射された燃料は、ピストン５による圧縮作用によって昇温される。昇温されると、燃料は軽質化する。つまり、燃料を構成する炭化水素の炭素結合が切り離されて、燃料に含まれる低分子量の成分の割合が多くなる。例えば、圧縮行程中に噴射されることで、燃料に含まれる炭化水素の多くが、炭素数が１６以上の高分子量の炭化水素から、炭素数が１６未満の低分子量の炭化水素に変わる。そして、軽質化すると、燃料の反応性は高まる。従って、前記のように、圧縮行程中に燃焼室６に燃料が噴射されることで、燃料の反応性を高めることができ、より多くの燃料を酸化触媒４２にて適切に酸化反応させることができる。
【０１２８】
しかも、本実施形態では、前段噴射Ｑ１に加えて第１後段噴射Ｑ２および第２後段噴射Ｑ３が実施されて膨張行程にも燃料が燃焼室６内に噴射される。そのため、前段噴射Ｑ１の噴射量を少なく抑えてメイン噴射の停止中に予期せぬエンジントルクが生じるのを防止しつつ、燃焼室６内に噴射する燃料の総量を多くすることができ、排気ガスおよびＤＰＦ４４の温度を効果的に高くできる。つまり、排気ガスおよびＤＰＦ４４の温度を高めるには、燃焼室６内に噴射する燃料の総量を多くするのが好ましい。しかし、圧縮行程中に実施される前段噴射Ｑ１の噴射量を多くすると、圧縮上死点近傍における混合気の空燃比が高くなって噴射された燃料が燃焼し、予期せぬエンジントルクが生じるおそれがある。これに対して、前記のように構成することで、燃焼室６に噴射される燃料の総量を多くしつつ、前段噴射Ｑ１の噴射量を少なくして予期せぬエンジントルクの発生を防止できる。ここで、前記のように、前段噴射Ｑ１に係る燃料は効率よく酸化反応されるため、前段噴射Ｑ１の噴射量が少なくとも効果的に排気ガスおよびＤＰＦ４４は昇温される。
【０１２９】
特に、本実施形態では、膨張行程中に実施する後段噴射を、第１後段噴射Ｑ２と第２後段噴射Ｑ３とに分けて実施している。そのため、メイン噴射の停止時において、酸化触媒４２に導入する燃料の総量を多く維持しながら、一度に多量の燃料が燃焼室６内に噴射されて燃焼室６内の燃料濃度が局所的にリッチになって予期せずエンジントルクが発生するのを防止することができる。また、一度に多量の燃料が燃焼室６内に噴射されるときよりも、燃料を拡散させて軽質化することができる。
【０１３０】
また、本実施形態では、前記のように、メイン噴射の停止時に燃焼室６に供給される燃料の総量である燃料カット時トータル噴射量が、通常再生制御時のポスト噴射量よりも少なくなるように設定されている。そのため、メイン噴射の停止時に予期せずエンジントルクが発生するのをより確実に防止することができる。
【０１３１】
また、本実施形態では、図８を用いて説明したように、前段噴射Ｑ１の噴射時期と第１後段噴射Ｑ２の噴射時期との差△Ｔ１、つまり、前段噴射Ｑ１と後段噴射との間隔が、筒内圧が高いときの方が低いときよりも大きくされる。そのため、筒内圧が高く燃料が燃焼室６内で燃焼しやすいときに、燃焼室６内の燃料濃度が局所的にリッチ（高く）なるのを抑制することができる。そのため、燃焼室６内で燃料が燃焼して予期せずエンジントルクが発生するのをより確実に防止できる。
【０１３２】
特に、本実施形態では、筒内圧が高いときは低いときよりも後段噴射Ｑ２、Ｑ３の開始時期が遅角されて、筒内圧が高いときの方が低いときよりも圧縮上死点からより遅角側の時期に後段噴射Ｑ２、Ｑ３が実施される。そのため、後段噴射Ｑ２、Ｑ３に係る燃料、特に、第１後段噴射Ｑ２に係る燃料が燃焼室６内で燃焼するのをより確実に防止できる。また、筒内圧が高いときは低いときよりも前段噴射Ｑ１がより進角側で実施される。そのため、圧縮上死点までに、前段噴射Ｑ１に係る燃料を燃焼室６内に拡散させることができ、圧縮上死点付近で燃焼室６内に燃料濃度が局所的にリッチ（高く）な混合気が形成されるのを回避して、前段噴射Ｑ１に係る燃料が燃焼室６内で燃焼するのをより確実に防止できる。
【０１３３】
また、本実施形態では、図９を用いて説明したように、燃焼室６内の混合気の当量比が高いときの方が低いときよりも後段噴射Ｑ２、Ｑ３の噴射時期が遅角されて、混合気の当量比が高いときの方が低いときよりも圧縮上死点からより遅角側の時期に後段噴射Ｑ２、Ｑ３が実施される。そのため、燃焼室６内の混合気の当量比が高く燃料が燃焼室６内で燃焼しやすいときに、後段噴射Ｑ２、Ｑ３に係る燃料（特に第１後段噴射Ｑ１に係る燃料）が燃焼室６内で燃焼するのをより確実に防止できる。一方で、混合気の当量比が低いときには、後段噴射（特に第１後段噴射Ｑ１）をより圧縮上死点に近い時期に実施することで、後段噴射に係る燃料をより高温にして軽質化することができる。
【０１３４】
また、これに伴って、前段噴射Ｑ１の噴射時期と第１後段噴射Ｑ２の噴射時期との差△Ｔ１、つまり、前段噴射Ｑ１と後段噴射との間隔が、混合気の当量比が高いときの方が低いときよりも大きくされる。そのため、混合気の当量比が高いときに燃焼室６内の燃料濃度が局所的にリッチなるのをより確実に抑制することができ、メイン噴射の停止時に燃焼室６内で燃料が燃焼して予期せずエンジントルクが発生するのをより確実に防止できる。
【０１３５】
また、本実施形態では、図１０を用いて説明したように、エンジン水温が高いときの方が低いときよりも後段噴射Ｑ２、Ｑ３の噴射時期が遅角されて、エンジン水温が高いときの方が低いときよりも圧縮上死点からより遅角側の時期に後段噴射Ｑ２、Ｑ３が実施される。また、吸気温が高いときの方が低いときよりも後段噴射Ｑ２、Ｑ３の噴射時期が遅角されて、吸気温が高いときの方が低いときよりも圧縮上死点からより遅角側の時期に後段噴射Ｑ２、Ｑ３が実施される。そのため、エンジン水温が高くエンジン本体１の暖機が進んでいることで、また、吸気温が高く燃焼室６内の温度が高いことで、燃料が燃焼室６内で燃焼しやすいときに、後段噴射Ｑ２、Ｑ３に係る燃料（特に第１後段噴射Ｑ１に係る燃料）が燃焼室６内で燃焼するのをより確実に防止できる。一方で、エンジン水温または吸気温が低く燃料が燃焼室６内で燃焼しにくいときには、後段噴射（特に第１後段噴射Ｑ１）をより圧縮上死点に近い時期に実施することで、後段噴射に係る燃料をより高温にして軽質化することができる。
【０１３６】
また、これに伴って、前段噴射Ｑ１の噴射時期と第１後段噴射Ｑ２の噴射時期との差△Ｔ１、つまり、前段噴射Ｑ１と後段噴射との間隔が、エンジン水温が高いときの方が低いときよりも大きくされる。また、前段噴射Ｑ１の噴射時期と第１後段噴射Ｑ２の噴射時期との差△Ｔ１、つまり、前段噴射Ｑ１と後段噴射との間隔が、吸気温が高いときの方が低いときよりも大きくされる。そのため、エンジン水温または吸気温が高いときに燃焼室６内の燃料濃度が局所的にリッチなるのをより確実に抑制することができ、メイン噴射の停止時に燃焼室６内で燃料が燃焼して予期せずエンジントルクが発生するのをより確実に防止できる。
【０１３７】
（４）変形例
前記実施形態では、後段噴射を第１後段噴射Ｑ２と第２後段噴射Ｑ３とに分けて実施した場合について説明したが、後段噴射として１回の噴射のみを行ってもよい。ただし、このように２回に分ければ、前記のように予期せずエンジントルクが発生するのをより確実に防止することができる。
【０１３８】
また、前記実施形態では、第１後段噴射Ｑ２、第２後段噴射Ｑ３の噴射時期を、燃焼室６内の混合気の当量比、エンジン水温、吸気温のそれぞれで補正した場合について説明したが、いずれか１つ、あるいは、２つのパラメータで補正を行ってもよい。また、これらによる噴射時期の補正自体を省略してもよい。
【０１３９】
また、第２後段噴射Ｑ３の噴射時期を、ＤＰＦ４４の温度（例えば、ＤＰＦ４４の上流側に設けられた温度センサにより検出された排気の温度）が高い方が、遅角側の時期となるように補正してもよい。具体的には、予め設定されたＤＰＦ４４の温度と燃料の軽質化率（燃料が軽質化しやすいほど高い値となるパラメータ）との関係を示すマップであって、ＤＰＦ４４の温度が高いほど軽質化率が高くなるように設定されたマップをＰＣＭ２００に記憶させておき、このマップから現在のＤＰＦ４４の温度に対応する軽質化率を抽出して、この軽質化率が高いほど第２後段噴射Ｑ３の噴射時期が遅角側の時期になるようにこれを補正してもよい。また、第２後段噴射Ｑ３の噴射量を、この軽質化率が高いほどが小さくなるように補正してもよい。このように第２後段噴射Ｑ３の噴射時期を、軽質化率が高いほど（燃料が軽質化しやすいほど）遅角させれば、ＤＰＦ４４の温度を高温としつつ燃焼室６内で燃料が燃焼するのをより確実に防止できる。また、前記のように、第２後段噴射Ｑ３の噴射量を、軽質化率が高いほど小さくすれば、燃費性能の悪化を抑制できる。
【０１４０】
また、前記実施形態では、通常再生制御時において、メイン噴射の後に１回だけポスト噴射を実施する場合について説明したが、通常再生制御時において、このポスト噴射を複数回に分けて実施してもよい。
【符号の説明】
【０１４１】
１  エンジン本体
１０  インジェクタ（燃料噴射装置）
４１  ＮＯｘ触媒
４２  酸化触媒
４４  ＤＰＦ（フィルタ）
２００  ＰＣＭ（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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