(57)【要約】【課題】ＮＯｘ触媒およびＰＭフィルタの浄化性能を高くしつつ燃費性能を高める。【解決手段】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リッチとなり且つポスト噴射により気筒２内に供給された燃料が気筒２内で燃焼するように燃料噴射装置１０にメイン噴射およびポスト噴射を行わせるＤｅＮＯｘ制御と、排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり且つポスト噴射により気筒２内に供給された燃料が気筒２内で燃焼しないように燃料噴射装置１０にメイン噴射およびポスト噴射を行わせるフィルタ再生制御とを実施するとともに、ＤｅＮＯｘ制御とフィルタ再生制御とを、この順で連続して実施する。【選択図】図５
2019027292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒が形成されたエンジン本体と、当該エンジン本体から排出された排気が流通する排気通路に設けられて、排気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中のＮＯｘを吸蔵し且つ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リッチなときに吸蔵したＮＯｘを還元して放出するＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒と一体に、もしくは、これよりも上流側の排気通路に設けられて排気中の未燃燃料を酸化可能な酸化触媒と、前記酸化触媒よりも下流側の排気通路に設けられて排気中の微粒子状物質を捕集可能なＰＭフィルタとを備えるエンジンの制御装置であって、
エンジントルクを得るための燃料を前記気筒内に噴射するメイン噴射と、当該メイン噴射よりも遅角側の時期に前記気筒内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施可能な燃料噴射装置と、
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リッチとなり且つ前記ポスト噴射により前記気筒内に供給された燃料が前記気筒内で燃焼するように前記燃料噴射装置に前記メイン噴射および前記ポスト噴射を行わせるＤｅＮＯｘ制御と、排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり且つ前記ポスト噴射により前記気筒内に供給された燃料が前記気筒内で燃焼しないように前記燃料噴射装置に前記メイン噴射および前記ポスト噴射を行わせるフィルタ再生制御とを実施する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ＤｅＮＯｘ制御と前記フィルタ再生制御とを、この順で連続して実施する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
前記制御手段は、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リッチとなり且つ前記ポスト噴射により前記気筒内に供給された燃料が前記気筒内で燃焼するように前記燃料噴射装置に前記メイン噴射と前記ポスト噴射とを実施させるリッチステップと、排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり且つ前記ポスト噴射により前記気筒内に供給された燃料が前記気筒内で燃焼しないように前記燃料噴射装置に前記メイン噴射と前記ポスト噴射とを実施させるリーンステップとを交互に実施するＤｅＳＯｘ制御を、前記フィルタ再生制御の開始後前記ＰＭフィルタに堆積している微粒子状物質の量が予め設定された基準量以下になった後に開始させる、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジンの制御装置において、
前記基準量は０より大きい値に設定されていることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のエンジンの制御装置において、
おいて、
前記エンジン本体に吸気を導入する吸気通路と前記排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、当該ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブとをさらに備え、
前記制御手段は、
前記ＤｅＳＯｘ制御のリッチステップの実施時において、前記ＥＧＲバルブの開度を仮に前記リッチステップを実施しないとしたときよりも閉じ側の開度に制御するとともに、前記フィルタ再生制御の実施時において、前記ＥＧＲバルブの開度を前記ＤｅＳＯｘ制御の実施時よりもさらに閉じ側の開度に制御することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの制御装置において、
前記エンジン本体に吸気を導入する吸気通路と前記排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、当該ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブとをさらに備え、
前記制御手段は、
前記ＤｅＮＯｘ制御の実施時において、前記ＥＧＲバルブの開度を仮に当該ＤｅＮＯｘ制御を実施しないとしたときよりも閉じ側の開度に制御するとともに、前記フィルタ再生制御の実施時において、前記ＥＧＲバルブの開度を前記ＤｅＮＯｘ制御の実施時よりもさらに閉じ側の開度に制御することを特徴とするエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気が流通する排気通路にＮＯｘ触媒、酸化触媒およびＰＭフィルタが設けられたエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの排気通路に、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（つまり、空気過剰率λがλ＞１の状態）において排気中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気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触媒や、微粒子状物質を捕集可能なＰＭフィルタを設けることが行われている。また、これらの装置の浄化性能を高く維持するための制御を実施することが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ＨＣやＣＯを酸化可能な酸化触媒と、ＮＯｘ吸蔵還元型のＮＯｘ触媒と、微粒子状物質を捕集可能なＰＭフィルタとを有するエンジンが開示されている。また、特許文献１には、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元するために、膨張行程後期から排気行程にかけて気筒内に燃料を噴射することで未燃の燃料を還元剤としてＮＯｘ触媒に供給する制御を実施するという構成、および、ＰＭフィルタの浄化性能を高く維持するために、膨張行程後期から排気行程にかけて気筒内に燃料を噴射し、酸化触媒で未燃燃料を酸化反応させて排気の温度を高め、これによりＰＭフィルタに捕集されている微粒子状物質の燃焼を促進するという構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１０９０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両等に設けられるエンジンでは、排気性能を高めるとともに燃費性能を高めることが望まれている。しかしながら、前記のように、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元するため、および、ＰＭフィルタに捕集されている微粒子状物質を燃焼して除去するためには、エンジントルクに寄与しない燃料を気筒内等に供給せねばならず、燃費性能を十分に高めるのが難しいという問題がある。
【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、ＮＯｘ触媒およびＰＭフィルタの浄化性能を高くしつつ燃費性能を高めることのできるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【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、気筒が形成されたエンジン本体と、当該エンジン本体から排出された排気が流通する排気通路に設けられて、排気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中のＮＯｘを吸蔵し且つ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リッチなときに吸蔵したＮＯｘを還元して放出するＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒と一体に、もしくは、これよりも上流側の排気通路に設けられて排気中の未燃燃料を酸化可能な酸化触媒と、前記酸化触媒よりも下流側の排気通路に設けられて排気中の微粒子状物質を捕集可能なＰＭフィルタとを備えるエンジンの制御装置であって、エンジントルクを得るための燃料を前記気筒内に噴射するメイン噴射と、当該メイン噴射よりも遅角側の時期に前記気筒内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施可能な燃料噴射装置と、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リッチとなり且つ前記ポスト噴射により前記気筒内に供給された燃料が前記気筒内で燃焼するように前記燃料噴射装置に前記メイン噴射および前記ポスト噴射を行わせるＤｅＮＯｘ制御と、排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり且つ前記ポスト噴射により前記気筒内に供給された燃料が前記気筒内で燃焼しないように前記燃料噴射装置に前記メイン噴射および前記ポスト噴射を行わせるフィルタ再生制御とを実施する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記ＤｅＮＯｘ制御と前記フィルタ再生制御とを、この順で連続して実施する、ことを特徴とするエンジンの制御装置を提供する（請求項１）。
【０００８】
この装置によれば、ＤｅＮＯｘ制御の実施によってＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを適切に還元させてＮＯｘ触媒の浄化性能を復活させることができる。しかも、ＤｅＮＯｘ制御ではポスト噴射された燃料が気筒内で燃焼するように構成されているため、ポスト噴射をその燃料が気筒内で燃焼しない遅角側のタイミングで実施する場合に比べて、ポスト噴射された燃料がエンジンオイルに混入する量を少なく抑えることができるともに、未燃燃料に起因するデポジットによって排気通路に設けられた各種装置が閉塞するのを抑制できる。
【０００９】
また、フィルタ再生制御の実施によって、酸化触媒で未燃燃料を酸化させて排気の温度ひいては酸化触媒よりも下流側に設けられたＰＭフィルタの温度を高めることができるとともに、ＰＭフィルタに酸素を導入することができ、ＰＭフィルタに捕集されている微粒子状物質を適切に燃焼除去してフィルタの浄化性能を復活させることができる。
【００１０】
しかも、この装置では、前記のようにＤｅＮＯｘ制御時においてポスト噴射された燃料を気筒内で燃焼させるとともに、このＤｅＮＯｘ制御の後にこれと連続してフィルタ再生制御を実施している。そのため、フィルタ再生制御の実施前に排気の温度を高めて酸化触媒を活性化させ且つＰＭフィルタの温度を高めることができ、フィルタ再生制御時においてＰＭフィルタでの微粒子状物質の燃焼をより一層促進できる。従って、フィルタ再生制御において、排気の温度を高めるために酸化触媒に供給せねばならない未燃の燃料量を少なく抑えることができ、燃費性能を高めることができる。また、ＰＭフィルタ再生制御の実施前にＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘが還元されているため、ＰＭフィルタ再生制御の実施によってＮＯｘ触媒の温度が上昇しても、これに伴ってＮＯｘ触媒から多量のＮＯｘが離脱して排気性能が悪化することを抑制できる。
【００１１】
前記構成において、前記制御手段は、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リッチとなり且つ前記ポスト噴射により前記気筒内に供給された燃料が前記気筒内で燃焼するように前記燃料噴射装置に前記メイン噴射と前記ポスト噴射とを実施させるリッチステップと、排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり且つ前記ポスト噴射により前記気筒内に供給された燃料が前記気筒内で燃焼しないように前記燃料噴射装置に前記メイン噴射と前記ポスト噴射とを実施させるリーンステップとを交互に実施するＤｅＳＯｘ制御を、前記フィルタ再生制御の開始後前記ＰＭフィルタに堆積している微粒子状物質の量が予め設定された基準量以下になった後に開始させるのが好ましい（請求項２）。
【００１２】
この構成によれば、ＤｅＳＯｘ制御の実施によってＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを還元することができＮＯｘ触媒の浄化性能をより確実に復活させることができる。
【００１３】
ここで、ＰＭフィルタ内に微粒子状物質が多量に存在している状態で排気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとリッチとに交互に変更する制御を実施すると、ＰＭフィルタ内に存在する多量の微粒子状物質の燃焼が急速に進み、ＰＭフィルタの温度が過度に高くなるおそれがあることが分かっている。
【００１４】
これに対して、この構成では、フィルタ再生制御の開始後ＰＭフィルタに堆積している微粒子状物質の量が基準量以下になった後に、排気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとリッチとに交互に変更するＤｅＳＯｘ制御を開始させている。そのため、ＰＭフィルタの温度が過剰に高くなるのを回避しながらＤｅＳＯｘ制御を実施することができる。
【００１５】
前記構成において前記基準量は０より大きい値に設定されているのが好ましい（請求項３）。
【００１６】
この構成によれば、ＤｅＳＯｘ制御のリーンステップを利用してＰＭフィルタに堆積している微粒子状物質を燃焼除去することができる。従って、ＤｅＳＯｘ制御と異なるタイミングでのフィルタ再生制御の実施時間を短くすることができる。
【００１７】
前記構成において、前記エンジン本体に吸気を導入する吸気通路と前記排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、当該ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブとをさらに備え、前記制御手段は、前記ＤｅＳＯｘ制御のリッチステップの実施時において、前記ＥＧＲバルブの開度を仮に前記リッチステップを実施しないとしたときよりも閉じ側の開度に制御するとともに、前記フィルタ再生制御の実施時において、前記ＥＧＲバルブの開度を前記ＤｅＳＯｘ制御の実施時よりもさらに閉じ側の開度に制御するのが好ましい（請求項４）。
【００１８】
この構成によれば、フィルタ再生制御の実施時において、排気通路に排出された未燃の燃料が過度にＥＧＲ通路に流入してこの未燃燃料に起因するデポジットによって排気通路に設けられた各種装置が閉塞するのを抑制できる。また、ＤｅＳＯｘ制御のリッチステップの実施時において、過度のＥＧＲガス（ＥＧＲ通路を流通する排気）が導入されることでポスト噴射された燃料の燃焼時に煤が多量に発生するのを防止しつつ、高温のＥＧＲガスを気筒に導入することで燃焼安定性を高めることができる。
【００１９】
前記構成において、前記エンジン本体に吸気を導入する吸気通路と前記排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、当該ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブとをさらに備え、前記制御手段は、前記ＤｅＮＯｘ制御の実施時において、前記ＥＧＲバルブの開度を仮に当該ＤｅＮＯｘ制御を実施しないとしたときよりも閉じ側の開度に制御するとともに、前記フィルタ再生制御の実施時において、前記ＥＧＲバルブの開度を前記ＤｅＮＯｘ制御の実施時よりもさらに閉じ側の開度に制御するのが好ましい（請求項５）。
【００２０】
この構成によれば、フィルタ再生制御の実施時において、排気通路に排出された未燃の燃料が過度にＥＧＲ通路に流入してこの未燃燃料に起因するデポジットによって排気通路に設けられた各種装置が閉塞するのを抑制できる。また、ＤｅＮＯｘ制御の実施時において、過度のＥＧＲガス（ＥＧＲ通路を流通する排気）が導入されることでポスト噴射された燃料の燃焼時に煤が多量に発生するのを防止しつつ、高温のＥＧＲガスを気筒に導入することで燃焼安定性を高めることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ＮＯｘ触媒およびフィルタの浄化性能を高くしつつ燃費性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの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】パッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御の制御マップを示した図である。
【図４】ＤｅＮＯｘ制御、ＤＰＦ再生制御、ＤｅＳＯｘ制御の流れを示したフローチャートである。
【図５】ＤｅＮＯｘ制御等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】
【００２３】
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制御装置について説明する。
【００２４】
（１）全体構成
図１は、本実施形態のエンジンの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。
【００２５】
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。
【００２６】
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が形成されている。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
インジェクタ１０は、主としてエンジントルクを得るために実施される噴射であって圧縮上死点付近で燃焼する燃料を燃焼室６内に噴射するメイン噴射と、メイン噴射よりも遅角側であって燃焼してもその燃焼エネルギーがエンジントルクにほとんど寄与しない時期に燃焼室６内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施できるようになっている。
【００３１】
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気筒２の燃焼室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、各気筒２の燃焼室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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、ＰＭ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  ｅｄｕｃｔｉｏｎ）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。
【００３４】
ＳＣＲ触媒４６は、尿素インジェクタ４５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中のＮＯｘと反応（還元）させて浄化する。
【００３５】
ＤＰＦ４４は、排気中の粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）を捕集する。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が燃焼除去する温度は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の温度を比較的高温にする必要がある。
【００３６】
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。
【００３７】
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。ここで、酸化触媒４２で生じるこの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。
【００３８】
ＮＯｘ触媒４１は、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（空気過剰率λがλ＞１の状態）において排気中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気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）、つまり、ＮＯｘ触媒４１を通過する排気が未燃のＨＣを多量に含む還元雰囲気下において還元する、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＣ：ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）である。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。
【００３９】
なお、本実施形態では、排気通路に別途空気や燃料を供給する装置が設けられておらず、排気の空燃比と燃焼室６内の混合気の空燃比とは対応する。つまり、燃焼室６内の混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンのときに排気の空燃比もリーンとなり、燃焼室６内の混合気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）のときに排気の空燃比も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）になる。
【００４０】
ここで、ＮＯｘ触媒４１には、ＮＯｘに加えてＳＯｘも吸蔵（吸着）される。具体的には、ＮＯｘ触媒４１には、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（λ＞１）において排気中のＳＯｘが吸蔵される。ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘは、排気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。
【００４１】
ＳＣＲ触媒４６とＮＯｘ触媒４１とは、いずれもＮＯｘを浄化可能であるが、これらは浄化率（ＮＯｘ吸蔵率）が高くなる温度が互いに異なっており、ＳＣＲ触媒４６のＮＯｘ浄化率（ＮＯｘ吸蔵率）は排気の温度が比較的高温のときに高くなり、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ浄化率は排気の温度が比較的低温のときに高くなる。
【００４２】
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。これら排気側バイパスバルブ４９とウエストゲートバルブ５４とは、それぞれ、駆動装置（不図示）によって全閉と全開の状態に切り替えられるとともに、これらの間の任意の開度に変更される。
【００４３】
本実施形態によるエンジンシステム１００は、排気の一部を吸気に還流させる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４９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。
【００４４】
（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。
【００４５】
ＰＣＭ２００には、各種センサからの情報が入力される。例えば、ＰＣＭ２００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を流通する新気（空気）の量である吸入空気量を検出するエアフローセンサＳＮ２、サージタンク２４に設けられてターボ過給機５１、５２によって過給された後のサージタンク２４内の吸気の圧力つまり過給圧を検出する吸気圧センサＳＮ３、排気通路４０のうち第１ターボ過給機５１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等と電気的に接続されており、これらのセンサＳＮ１〜ＳＮ４からの入力信号を受け付ける。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ＳＮ５や、車速を検出する車速センサＳＮ６等が設けられており、これらのセンサＳＮ５、ＳＮ６による検出信号もＰＣＭ２００に入力される。ＰＣＭ２００は、各センサ（ＳＮ１〜ＳＮ６等）からの入力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。
【００４６】
（２−１）通常制御
後述するＤｅＮＯｘ制御、ＤｅＳＯｘ制御およびＤＰＦ再生制御（フィルタ再生制御）を実施しない通常運転時に実施する通常制御では、燃費性能を高めるべく、燃焼室６内の混合気の空燃比（以下、単に、混合気の空燃比という場合がある）が理論空燃比よりもリーン（λ＞１、例えばλ＝１．７程度）にされる。例えば、通常制御では、混合気の空気過剰率λはλ＝１．７程度とされる。また、通常制御では、ポスト噴射は停止されてメイン噴射のみが実施される。また、通常制御では、グロープラグ１１の作動は停止される。また、通常制御では、第１ＥＧＲバルブ５７、第２ＥＧＲバルブ６０、吸気側バイパスバルブ２６、排気側バイパスバルブ４９、ウエストゲートバルブ５４は、それぞれ、エンジン本体１の運転状態、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷等に応じて、ＥＧＲ率および過給圧がそれぞれ適切な値になるように制御される。
【００４７】
（２−２）ＤｅＮＯｘ制御
ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘ（以下、適宜、吸蔵ＮＯｘという）を還元ＮＯｘ触媒４１から放出（離脱）させるための制御であるＤｅＮＯｘ制御について説明する。
【００４８】
前記のように、ＮＯｘ触媒４１では、排気の空燃比ひいては混合気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、吸蔵ＮＯｘが還元される。従って、吸蔵ＮＯｘを還元するためには、排気の空燃比および混合気の空燃比を通常運転時（通常制御の実施時）よりも低減させる必要がある。
【００４９】
そこで、本実施形態では、ポスト噴射を実施して混合気の空燃比を低減させて吸蔵ＮＯｘを還元させる。つまり、ＰＣＭ２００は、ＤｅＮＯｘ制御として、インジェクタ１０にメイン噴射に加えてポスト噴射を行わせる制御を実施する。例えば、ＤｅＮＯｘ制御では、混合気および排気の空気過剰率λをλ＝０．９４〜１．０６程度にする。
【００５０】
本実施形態では、このように吸蔵ＮＯｘを還元するためにポスト噴射を実施するＤｅＮＯｘ制御を、図４に示す第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とでのみ実施する。第１領域Ｒ１は、エンジン回転数が予め設定された第１基準回転数Ｎ１以上且つ予め設定された第２基準回転数Ｎ２以下で、エンジン負荷が予め設定された第１基準負荷Ｔｑ１以上且つ予め設定された第２基準負荷Ｔｑ２以下の領域である。第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１よりもエンジン負荷が高い領域であって、エンジン負荷が予め設定された第３基準負荷Ｔｑ３以上となる領域である。
【００５１】
また、ＰＣＭ２００は、第１領域Ｒ１では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するタイミングでポスト噴射を実施するアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施する。ポスト噴射の噴射タイミングは予め設定されており、例えば、膨張行程の前半であって、圧縮上死点後３０〜７０°ＣＡの間の時期に設定されている。本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御では、ポスト噴射された燃料の燃焼を促進するためにグロープラグ１１を通電して混合気を加熱する。
【００５２】
また、アクティブＤｅＮＯｘ制御では、ＥＧＲガスを燃焼室６に導入しつつ第１ＥＧＲバルブ５７および第２ＥＧＲバルブ６０の開度を通常運転時よりも小さく（閉じ側に）、つまり、仮にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施しなかったとしたときの開度よりも小さくする。本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御において、第１ＥＧＲバルブ６０は全閉とされ、第２ＥＧＲバルブ５７は開弁されるもののその開度が通常運転時よりも小さくされる。
【００５３】
これは、ポスト噴射された燃料の燃焼を促進しつつこの燃焼によって生成される煤の量を少なく抑えるためである。具体的には、ポスト噴射された燃料の燃焼時、燃焼室６内にはＥＧＲガスに加えてメイン噴射によって生成された燃焼後のガスが存在することになる。そのため、多量のＥＧＲガスが導入されているとポスト噴射された燃料と空気との混合が不十分となり煤が多量に生成されるおそれがある。一方、ポスト噴射は燃焼室６内の温度圧力が比較的低いタイミングで実施されるため、燃焼安定性が悪化しやすい。そこで、前記のように、アクティブＤｅＮＯｘ制御において、第１ＥＧＲバルブ５７を閉弁してＥＧＲクーラー５８を通過した低温のＥＧＲガスの導入は停止し、第２ＥＧＲバルブ６０を開弁して高温のＥＧＲガスを導入して、ポスト噴射された燃料の燃焼を促進して燃焼安定性を高めつつ、この第２ＥＧＲバルブ６０の開度を通常運転時よりも小さい開度にして煤の生成量を少なく抑える。
【００５４】
詳細には、ＰＣＭ２００には、アクティブＤｅＮＯｘ制御時の第１ＥＧＲバルブ５７の開度および第２ＥＧＲバルブ６０の開度と、通常運転時の第１ＥＧＲバルブ５７の開度および第２ＥＧＲバルブ６０の開度とが、エンジン回転数とエンジン負荷等とについてのマップで記憶されており、ＰＣＭ２００は、実行している制御に対応するマップから値を抽出して第１ＥＧＲバルブ５７および第２ＥＧＲバルブ６０の開度を設定する。そして、同じエンジン回転数とエンジン負荷等において、アクティブＤｅＮＯｘ制御用のマップの値の方が通常制御用のマップの値よりも小さく設定されている。
【００５５】
一方、ＰＣＭ２００は、第２領域Ｒ２では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼しないタイミング（膨張行程の後半、例えば、圧縮上死点後１１０°ＣＡ）でポスト噴射を実施するパッシブＤｅＮＯｘ制御を実施する。また、パッシブＤｅＮＯｘ制御では、ポスト噴射された未燃燃料に起因するデポジットによってＥＧＲクーラー５８等が閉塞するのを回避するべく、第１ＥＧＲバルブ５７および第２ＥＧＲバルブ６０を全閉にする。
【００５６】
前記のように、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とでＤｅＮＯｘ制御の制御内容を変更しているのは、次の理由による。
【００５７】
エンジン負荷が低い、あるいは、エンジン負荷は比較的高いがエンジン回転数が低い領域では、排気の温度が低いことに伴ってＮＯｘ触媒４１の温度が吸蔵ＮＯｘを還元できる温度よりも低くなりやすい。そこで、本実施形態では、この領域ではＤｅＮＯｘ制御を停止する。
【００５８】
また、前記のようにＤｅＮＯｘ制御ではポスト噴射を実施するが、ポスト噴射された燃料が燃焼せずにそのまま排気通路４０に排出されると、この未燃燃料に起因するデポジットによってＥＧＲクーラー５８等が閉塞するおそれがある。そのため、ポスト噴射された燃料は燃焼室６内で燃焼させるのが好ましい。しかしながら、エンジン負荷が高い、あるいは、エンジン負荷は比較的低いがエンジン回転数が高い領域では、燃焼室６内の温度が高いこと、あるいは、１クランク角度あたりの時間が短いことに伴って、燃焼室６内のガスが排気されるまでの間にポスト噴射された燃料と空気とを十分に混合させることが難しく、ポスト噴射された燃料を燃焼室６内で十分に燃焼させることができないおそれがある。また、前記混合が不十分でることによって煤が増大するおそれがある。従って、このような領域では基本的にＤｅＮＯｘ制御を停止する。
【００５９】
ただし、エンジン負荷が非常に高い第２領域Ｒ２では、メイン噴射の噴射量（以下、適宜、メイン噴射量という）が多いことに伴って通常運転時であっても混合気の空燃比が小さく抑えられる。そのため、第２領域Ｒ２では、吸蔵ＮＯｘを還元するために必要なポスト噴射の噴射量（以下、適宜、ポスト噴射量という）を小さくして、未燃燃料が排気通路４０に排出されることによる前記影響を小さく抑えることができる。
【００６０】
そこで、本実施形態では、エンジン負荷およびエンジン回転数のいずれもが低すぎず且つ高すぎない第１領域Ｒ１では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施し、第２領域Ｒ２では、ポスト噴射された燃料を燃焼室６内で燃焼させないパッシブＤｅＮＯｘ制御を実施する。なお、第２領域Ｒ２は、排気の温度が十分に高くＤＯＣ触媒４２が十分に活性化する領域である。そのため、排気通路４０に排出された未燃燃料はこのＤＯＣ触媒４２によって浄化される。また、このように、中回転中負荷域でのみＤｅＮＯｘ制御を許可することで、ＤｅＮＯｘ制御実施時のポスト噴射の燃焼安定性を確保して排気性能の悪化を抑制することができる。
【００６１】
本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御は、後述するように、エンジン本体１が第１領域Ｒ１で運転されている状態でＤＰＦ再生制御が開始されるときにこのＤＰＦ再生制御の実施前に行われるが、これに代えて、ＤＰＦ再生制御の実施時であるかどうかによらず、ＮＯｘ吸蔵量が非常に高い場合にはアクティブＤｅＮＯｘ制御を行うようにしてもよい。ただし、この場合であっても、エンジン本体１が第１領域Ｒ１で運転されているときにアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施する。また、前記場合においても、ＳＣＲ触媒４６の温度がＳＣＲ触媒４６にてＮＯｘを浄化可能な温度にまで高められているときには、ＳＣＲ触媒４６によってＮＯｘを浄化できるためアクティブＤｅＮＯｘ制御は実施しない。また、前記場合においても、ＮＯｘ触媒４１の温度が吸蔵ＮＯｘを還元可能な温度まで高められていないときはアクティブＤｅＮＯｘ制御は実施しない。
【００６２】
一方、パッシブＤｅＮＯｘ制御は、エンジン本体１が第２領域Ｒ２で運転されており、ＳＣＲ触媒４６の温度が所定の温度未満、ＮＯｘ触媒４１の温度が所定の温度以上、かつ、ＮＯｘ触媒４１が吸蔵しているＮＯｘ量であるＮＯｘ吸蔵量が所定量以上であるときに、その実施が許可される。
【００６３】
ここで、請求項におけるＤｅＮＯｘ制御は、アクティブＤｅＮＯｘ制御である。
【００６４】
（２−３）ＤＰＦ再生制御
ＤＰＦ４４に捕集されたＰＭを除去してＤＰＦ４４の浄化能力を再生するための制御であるＤＰＦ再生制御の概要を説明する。
【００６５】
ＤＰＦ再生制御は、酸化触媒４２が所定の温度となって酸化反応が可能となり、且つ、ＤＰＦ４４に捕集されているＰＭの量（以下、単に、ＰＭ堆積量という）が予め設定された再生開始堆積量以上になると開始されて、ＰＭ堆積量が再生開始堆積量よりも小さい値に設定された再生終了量以下になると終了される。ＰＭ堆積量は、例えば、ＤＰＦ４４の上流側および下流側に設けられた圧力センサから算出されるＤＰＦ４４の前後差圧（ＤＰＦ４４よりも上流側の圧力と下流側の圧力との差）等から算出される。また、再生開始堆積量は、ＤＰＦ４４が捕集可能なＰＭ堆積量の最大量よりも所定量小さい値に設定されている。
【００６６】
前記のように、ＤＰＦ４４に捕集されているＰＭは、高温下で燃焼除去することができる。これに対して、ＤＰＦ４４の上流側に設けられた酸化触媒４２に未燃燃料を供給させて酸化反応させれば、ＤＰＦ４４に流入する排気の温度ひいてはＤＰＦ４４の温度を高めることができる。
【００６７】
そこで、本実施形態では、ＤＰＦ再生制御として、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとしつつポスト噴射を行って、酸化触媒４２に空気と未燃燃料とを流入させてこれらを酸化触媒４２で酸化させる制御を実施する。具体的には、ＤＰＦ再生制御では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼しないタイミング（膨張行程の後半であって、例えば、圧縮上死点後１１０°ＣＡ）でポスト噴射を実施する。
【００６８】
また、ＤＰＦ再生制御では、未燃燃料がＥＧＲ通路５６およびＥＧＲクーラー５８に流入してこれらが閉塞されるのを回避するべく第１ＥＧＲバルブ５７および第２ＥＧＲバルブ６０を全閉とする。また、ＤＰＦ再生制御では、ポスト噴射を燃焼させる必要がないためグロープラグ１１への通電は停止する。
【００６９】
（２−４）ＤｅＳＯｘ制御
ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘ（以下、適宜、吸蔵ＳＯｘという）を還元して除去するための制御であるＤｅＳＯｘ制御について次に説明する。
【００７０】
吸蔵ＳＯｘは、前記のように、排気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）において還元される。これに伴い、ＤｅＳＯｘ制御でも、混合気の空燃比を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）にするべく、メイン噴射に加えてポスト噴射を実施する。
【００７１】
ただし、ＳＯｘはＮＯｘに比べて結合力が強いため、吸蔵ＳＯｘを還元するためには、ＤｅＮＯｘ制御時よりもＮＯｘ触媒４１の温度ひいてはこれを通過する排気の温度をより高温（６００℃程度）にする必要がある。これに対して、前記のように、酸化触媒４２において未燃の燃料を酸化反応させれば第１触媒４３ひいてはＮＯｘ触媒４１を通過する排気の温度を高めることができる。
【００７２】
そこで、本実施形態では、ＤｅＳＯｘ制御として、ＤｅＮＯｘ制御と同様にポスト噴射を行って排気の空燃比を通常運転時よりもリッチにして理論空燃比近傍あるいはこれよりも小さくする（以下、適宜、単にリッチにするという）リッチステップと、排気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとしつつ（以下、適宜、単にリーンにするという）ポスト噴射を行って酸化触媒４２に空気と未燃の燃料とを供給してこれらを酸化触媒４２で酸化させるリーンステップとを、交互に実施する。
【００７３】
リッチステップでは、アクティブＤｅＮＯｘ制御と同様に、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するタイミング（膨張行程の前半であって、例えば、圧縮上死点後３０〜７０°ＣＡ）でポスト噴射を実施する。そして、リッチステップでは、混合気および排気の空気過剰率λを１．０程度として混合気および排気の空燃比を理論空燃比近傍にする。例えば、リッチステップでは、混合気および排気の空気過剰率λをλ＝０．９４〜１．０６程度とする。
【００７４】
また、リッチステップでは、アクティブＤｅＮＯｘ制御と同様に、ポスト噴射された燃料の燃焼に伴う煤を抑制しつつこの燃焼の安定性を高めるべく、第１ＥＧＲバルブ５７を全閉にする一方、第２ＥＧＲバルブ６０を開弁させ且つ第２ＥＧＲバルブ６０の開度を通常運転時よりも小さくする。また、ＰＣＭ２００は、混合気の空燃比が低くなるように、スロットルバルブ２３、排気側バイパスバルブ４９およびウエストゲートバルブ５４を、それぞれ、吸入空気量が通常運転時よりも減少するように制御する。
【００７５】
一方、リーンステップでは、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼しないタイミング（膨張行程の後半であって、例えば、圧縮上死点後１１０°ＣＡ）でポスト噴射を実施する。そして、混合気および排気の空気過剰率λを１以上として混合気および排気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする。例えば、リーンステップでは、混合気および排気の空気過剰率λをλ＝１．２〜１．４程度とする。
【００７６】
また、リーンステップでは、未燃燃料に起因するデポジットによってＥＧＲクーラー等が閉塞するのを防止するべく、第１ＥＧＲバルブ５７および第２ＥＧＲバルブ６０を全閉にする。
【００７７】
ここで、前記のように、燃焼室６内の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとし且つポスト噴射をその燃料を燃焼させることなく実施すれば、ＰＭを燃焼除去することができるため、リーンステップの実施時にＰＭの燃焼除去が可能となる。
【００７８】
（２−５）制御の流れ
次に、アクティブＤｅＮＯｘ制御、ＤＰＦ再生制御およびＤｅＳＯｘ制御の流れについて図４のフローチャートを用いて説明する。
【００７９】
ステップＳ１では、ＰＣＭ２００は、ＤＰＦ再生許可フラグが１であるか否かを判定する。ＤＰＦ再生許可フラグは、ＤＰＦ４４の再生が許可されると１となり、ＤＰＦの再生を禁止するときに０となるフラグである。本実施形態では、ＤＰＦ再生許可フラグは、ＤＰＦ４４のＰＭ堆積量が前記再生開始堆積量以上になると１とされ、ＰＭ堆積量が再生終了量以下になると０とされる。この判定がＮＯであれば、ステップＳ２０に進み、ＰＣＭ２００は通常制御を実施した後、処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。一方、ステップＳ１の判定がＹＥＳであれば、ステップＳ２に進む。
【００８０】
ステップＳ２にて、ＰＣＭ２００は、エンジン本体１が第１領域Ｒ１で運転されているか否かを判定する。この判定がＮＯであれば、ステップＳ２０に進み、ＰＣＭ２００は通常制御を実施した後、処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。一方、ステップＳ２の判定がＹＥＳであれば、ステップＳ３に進む。
【００８１】
ステップＳ３では、ＰＣＭ２００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実施する。
【００８２】
ステップＳ３の後はステップＳ４に進む。ステップＳ４では、ＰＣＭ２００は、吸蔵ＮＯｘ量が予め設定されたＤｅＮＯｘ終了判定量以下であるか否か、つまり、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施に伴って吸蔵ＮＯｘ量がＤｅＮＯｘ終了判定量以下まで低下したか否かを判定する。この判定がＮＯであれば、ステップＳ３に戻る。一方、この判定がＹＥＳであれば、ステップＳ５に進む。つまり、ＰＣＭ２００は、吸蔵ＮＯｘ量がＤｅＮＯｘ終了判定量以下となりステップＳ４の判定がＹＥＳとなるまで、アクティブＤｅＮＯｘ制御を継続する。ＤｅＮＯｘ終了判定量は、例えば、０付近の値に設定されている。
【００８３】
そして、ステップＳ４の判定がＹＥＳとなると、ＰＣＭ２００は、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、ＰＣＭ２００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を停止してＤＰＦ再生制御を実施（開始）する。ステップＳ５の次は、ステップＳ６に進む。
【００８４】
ステップＳ６では、ＰＣＭ２００は、ＰＭ堆積量が予め設定されたＤｅＳＯｘ開始堆積量（基準量）以下か否かを判定する。この判定がＮＯであれば、ＰＣＭ２００は、ステップＳ５に戻る。つまり、ＰＣＭ２００は、ＰＭ堆積量がＤｅＳＯｘ開始堆積量以下に低下するまでＤＰＦ再生制御を継続する。ＤｅＳＯｘ開始堆積量は、０よりも大きく再生開始堆積量よりも小さい量、例えば、再生開始堆積量の５０％程度の量に設定されている。
【００８５】
そして、ＰＭ堆積量がＤｅＳＯｘ開始堆積量以下に低下してステップＳ６の判定がＹＥＳとなると、ＰＣＭ２００は、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、ＰＣＭ２００は、さらに、ＰＭ堆積量が再生終了堆積量より大きいか否かを判定する。この判定がＮＯであってＰＭ堆積量が再生終了堆積量以下に低下していれば、ステップＳ２０に進む。
【００８６】
一方、ステップＳ７の判定がＹＥＳであれば、ＰＣＭ２００は、ステップＳ８に進み、ＤｅＳＯｘ制御を実施（開始）する。ステップＳ８の後はステップＳ９に進む。
【００８７】
ステップＳ９では、ＰＣＭ２００は、ＳＯｘ吸蔵量がＤｅＳＯｘ終了判定量以下であるか否かを判定する。この判定がＮＯであれば、ＰＣＭ２００は、ステップＳ７に戻る。つまり、本実施形態では、ステップＳ９の判定がＮＯであってＳＯｘ吸蔵量がＤｅＳＯｘ終了判定量以下に低下していない場合であっても、ステップＳ７の判定がＮＯとなってＰＭ堆積量が再生終了堆積量以下になると、ステップＳ２０に進み、ＤｅＳＯｘ制御を停止して通常制御に切り替える。なお、この例に代えて、ステップＳ７の判定を省略して、ＰＭ堆積量が再生終了堆積量以下になったか否かによらずＳＯｘ吸蔵量がＤｅＳＯｘ終了判定量以下に低下するまでＤｅＳＯｘ制御を続けるようにし、ＳＯｘ吸蔵量がＤｅＳＯｘ終了判定量以下に低下してはじめて通常制御に切り替えるようにしてもよい。
【００８８】
一方、ステップＳ９の判定がＹＥＳであれば、ＰＣＭ２００は、ステップＳ１０に進む。
【００８９】
ステップＳ１０では、ＰＣＭ２００はＤＰＦ再生制御を実施する。つまり、ＳＯｘ吸蔵量がＤｅＳＯｘ終了判定量以下になるとＤｅＳＯｘを停止して、ＤＰＦ再生制御を再開させる。ステップＳ１０の後は、ステップＳ１１に進む。
【００９０】
ステップＳ１１では、ＰＣＭ２００は、ＤＰＦ堆積量が前記再生終了堆積量以下であるか否かを判定する。この判定がＮＯであれば、ＰＣＭ２００はステップＳ１０に戻る。一方、この判定がＹＥＳであれば、ＰＣＭ２００は、ステップＳ２０に進む。つまり、ＤＰＦ堆積量が再生終了堆積量以下になると、ＰＣＭ２００は、ＤＰＦ再生制御を終了させる。
【００９１】
図５は、前記の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。
【００９２】
時刻ｔ１にてＤＰＦ再生許可フラグが０から１に変化すると、アクティブＤｅＮＯｘ制御が実施される。具体的には、排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとされるとともにポスト噴射が実施される。このとき、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するように、ポスト噴射の噴射タイミングが比較的進角側（膨張行程前半）とされる。また、第１ＥＧＲバルブ５７が全閉とされるとともに、第２ＥＧＲバルブ６０の開度が通常運転時すなわち時刻ｔ１直前の開度よりも小さく（閉じ側に）、ただし、全閉よりも開き側にされる。
【００９３】
アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施に伴い、時刻ｔ１以後、ＮＯｘ吸蔵量は徐々に低下していく。また、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼することで排気の温度が増大することに伴い、時刻ｔ１以後、ＤＰＦ４４の温度が徐々に増大する。また、図示していないが、酸化触媒４２の温度も徐々に増大する。
【００９４】
時刻ｔ２にて、吸蔵ＮＯｘ量がＤｅＮＯｘ終了判定量以下になると、アクティブＤｅＮＯｘ制御は停止され、続いて、ＤＰＦ再生制御が実施される。
【００９５】
具体的には、時刻ｔ２にて、排気の空燃比は理論空燃比よりもリーンに切り替えられる。また、時刻ｔ２以後もポスト噴射が実施されるが、このポスト噴射の噴射タイミングは遅角側のタイミング（膨張行程後半）とされ、ポスト噴射された燃料は燃焼室６内で燃焼せずに排気通路４０に排出される。また、第１ＥＧＲバルブ５７に加えて第２ＥＧＲバルブ６０が全閉とされる。
【００９６】
この制御により、酸化触媒４２における酸化反応によって排気の温度が上昇し、これによりＤＰＦ４４の温度がさらに増大する。
【００９７】
図例では、時刻ｔ２にてＤＰＦ４４の温度がまだＰＭを燃焼させることができる温度にまで到達しておらず、時刻ｔ３にてこの温度に到達することでＰＭ堆積量が低下し始める。また、図例では、ＤＰＦ４４の温度がＰＭを燃焼させることができる温度に到達すると、ポスト噴射量を低減する。
【００９８】
時刻ｔ４にてＰＭ堆積量がＤｅＳＯｘ開始堆積量以下になると、ＤｅＳＯｘ制御が開始される。具体的には、時刻ｔ４にてまずリッチステップが実施されて、噴射時期が比較的進角側であって噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するように設定されたポスト噴射が実施されるとともに、排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチにされる。また、第２ＥＧＲバルブ６０が開弁される。ただし、アクティブＤｅＮＯｘ制御と同様に、リッチステップにおいても第２ＥＧＲバルブ６０の開度は、通常運転時の開度つまり時刻ｔ１直前の開度よりも小さく（閉じ側に）される。本実施形態では、リッチステップ時とアクティブＤｅＮＯｘ制御時とで第２ＥＧＲバルブ６０の開度はほぼ同じとされる。なお、第１ＥＧＲバルブ５７は全閉に維持される。
【００９９】
次に、時刻ｔ５にてリーンステップが実施されて、噴射時期が比較的遅角側であって噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼しないように設定されたポスト噴射が実施されるとともに、排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンにされる。また、第２ＥＧＲバルブ６０が再び全閉とされる。なお、このときも、第１ＥＧＲバルブ５７は全閉に維持される。
【０１００】
そして、このリッチステップとリーンステップとが繰り返され、これにより時刻ｔ４以後、吸蔵ＳＯｘ量は低減していく。詳細には、リッチステップの実施に伴って吸蔵ＳＯｘ量は低減していく。また、リーンステップの実施によってＰＭ堆積量も低下していく。
【０１０１】
そして、時刻ｔ６にてＳＯｘ吸蔵量がＤｅＳＯｘ終了判定量以下に低下するのに伴い、ＤｅＳＯｘ制御が停止されてＤＰＦ再生制御が再開される。
【０１０２】
その後、時刻ｔ７にてＰＭ堆積量が再生終了堆積量以下に低下することに伴い、ＤＰＦ再生制御が終了されて通常制御に切り替わる。具体的には、ポスト噴射量が０とされてポスト噴射が停止される。また、第１ＥＧＲバルブ５７が開弁されるとともに、第２ＥＧＲバルブ６０の開度がＤｅＮＯｘ制御時およびＤｅＳＯｘ制御のリッチステップ時よりも大きく（開側）にされる。また、ＤＰＦ再生フラグが０とされる。
【０１０３】
（３）作用等
以上のように、本実施形態では、ＤｅＮＯｘ制御およびＤｅＳＯｘ制御の実施によってＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘおよびＳＯｘを適切に還元させて除去することができる。また、ＤＰＦ再生制御の実施によってＤＰＦ４４に捕集されているＰＭを適切に燃焼して除去することができる。従って、ＮＯｘ触媒４１およびＤＰＦ４４の浄化性能を高くすることができる。
【０１０４】
しかも、アクティブＤｅＮＯｘ制御時において、ポスト噴射された燃料を燃焼室６内で燃焼させるとともに、アクティブＤｅＮＯｘ制御の後にこれと連続してＤＰＦ再生制御を実施している。
【０１０５】
そのため、アクティブＤｅＮＯｘ制御時に排気の温度を高めて、これにより酸化触媒４２を活性化させることおよびＤＰＦ４４の温度を高めることができ、その後のＤＰＦ再生制御時においてＤＰＦ４４に捕集されているＰＭをより早いタイミングから燃焼させることができる。従って、アクティブＤｅＮＯｘ制御とＤＰＦ再生制御とをそれぞれ異なるタイミングで実施する場合に比べて、ＤＰＦ再生制御を開始してからＤＰＦ４４の温度がＰＭが燃焼する温度に到達するまでの時間を短くすることができ、この温度上昇のために酸化触媒４２に供給せねばならない未燃の燃料量を少なく抑えて燃費性能を高めることができる。
【０１０６】
さらに、ＤＰＦ再生制御の実施前にＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘが還元されていることで、ＤＰＦ再生制御の実施によってＮＯｘ触媒４１の温度が上昇しても、この温度上昇に伴ってＮＯｘ触媒４１から多量のＮＯｘが離脱するのを防止できるため、排気性能を良好にすることができる。
【０１０７】
また、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御時においてポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するように構成されていることで、ポスト噴射をその燃料が燃焼室６内で燃焼しない遅角側のタイミングで実施する場合に比べて、ポスト噴射された燃料が燃焼室６からクランクケース側に漏えいしてエンジンオイルに混入する量を少なく抑えることができるともに、未燃燃料に起因するデポジットによって排気通路に設けられた各種装置が閉塞するのを抑制できる。
【０１０８】
また、本実施形態では、ＤＰＦ再生制御を開始した後、ＤＰＦ４４のＰＭ堆積量が０よりも大きい値に設定されたＤｅＳＯｘ開始堆積量以下になると、リーンステップを含むＤｅＳＯｘ制御が開始されるようになっている。そのため、ＤｅＳＯｘ制御の実施によって、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘを還元および除去しつつＤＰＦ４４のＰＭをも燃焼および除去することができ、効率よくＮＯｘ触媒４１とＤＰＦ４４の浄化性能を高い状態に戻すことができる。つまり、ＤＰＦ再生制御とＤｅＳＯｘ制御とを個別に実施する場合に比べて、ＤＰＦ４４の再生制御に係る時間を短くすることができ、ＤＰＦ４４のＰＭの燃焼に必要な燃料の量を少なく抑えて燃費性能をより一層高めることができる。
【０１０９】
また、ＰＭ堆積量が多い状態でＤｅＳＯｘ制御を実施することでＰＭが過剰に反応してＤＰＦ４４の温度が過度に高くなること、ひいては、ＤＰＦ４４が熱害を受けるのを回避することができる。
【０１１０】
具体的には、ＤＰＦ４４内にＰＭが多量に存在している状態で排気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとリッチとに交互に変更すると、ＤＰＦ４４内のＰＭの燃焼が進みやすい。そのため、排気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとリッチとに交互に変更するＤｅＳＯｘ制御の実施時にＤＰＦ４４内に多量のＰＭが存在すると、この多量のＰＭの燃焼が急速に進むことでＤＰＦ４４の温度が過度に高くなるおそれがある。これに対して、本実施形態では、ＰＭ堆積量がＤｅＳＯｘ開始堆積量以下と少なくなった後に、ＤｅＳＯｘ制御が開始されるため、ＤＰＦ４４の温度が過剰に高くなるのを抑制できる。
【０１１１】
特に、本実施形態では、ＤｅＳＯｘ開始堆積量が再生開始堆積量よりも小さい量に設定されているため、より確実に、ＰＭ堆積量が多い状態でＤｅＳＯｘ制御が開始されるのを回避してＤＰＦ４４の熱害を防止できる。
【０１１２】
また、本実施形態では、ＤｅＳＯｘ制御のリッチステップの実施時において、ＥＧＲバルブ５７、６０の開度を通常運転時（つまり、仮にＤｅＳＯｘ制御を実施しないとしたとき）よりも閉じ側の開度に制御するとともに、ＤＰＦ再生制御において、ＥＧＲバルブ６０を全閉（つまり、ＤｅＳＯｘ制御の実施時よりもさらに閉じ側の開度）に制御している。
【０１１３】
そのため、ＤＰＦ再生制御の実施時において、排気通路４０に排出された未燃燃料に起因するデポジットによってＥＧＲクーラー５８等の排気通路４０に設けられた各種装置が閉塞するのを抑制できるとともに、ＤｅＳＯｘ制御のリッチステップの実施時において、ポスト噴射された燃料の燃焼安定性を高めつつポスト噴射された燃料の燃焼によって生成される煤の量を少なく抑えることができる。
【０１１４】
同様に、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施時において、ＥＧＲバルブ５７、６０の開度を通常運転時（つまり、仮にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施しないとしたとき）よりも閉じ側の開度に制御するとともに、ＤＰＦ再生制御において、ＥＧＲバルブ６０を全閉（つまり、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施時よりもさらに閉じ側の開度）に制御している。そのため、ＤＰＦ再生制御の実施時におけるＥＧＲクーラー５８等の排気通路４０に設けられた各種装置が閉塞するのを抑制し、且つ、ＤｅＮＯｘ制御の実施時において、ポスト噴射された燃料の燃焼安定性を高めつつポスト噴射された燃料の燃焼によって生成される煤の量を少なく抑えることができる。
【０１１５】
（４）変形例
前記実施形態では、第１領域Ｒ１でエンジン本体１が運転されているときに、アクティブＤｅＮＯｘ制御およびこれに続くＤＰＦ再生制御およびＤｅＳＯｘ制御が実施される場合について説明したが、これらの制御は、第１領域Ｒ１以外で実施されてもよい。
【０１１６】
また、前記実施形態では、ＤｅＳＯｘ制御の開始判定に用いるＤｅＳＯｘ開始堆積量を０より大きい値とした場合について説明したが、ＤｅＳＯｘ開始堆積量は０であってもよい。つまり、ＤＰＦ４４のＰＭ堆積量が０になった後にＤｅＳＯｘ制御を開始してもよい。ただし、前記のように、ＤｅＳＯｘ開始堆積量を０より大きい値とすれば、ＤｅＳＯｘ制御のリーンステップ時にＤＰＦ４４の再生も行うことができ、ＤＰＦ４４の再生制御に係る時間を短くすることができ、ＤＰＦ４４のＰＭの燃焼に必要な燃料の量を少なく抑えて燃費性能をより一層高めることができる。
【０１１７】
また、前記実施形態では、ＤＰＦ再生制御時に第２ＥＧＲバルブ６０が全閉にされる場合について説明したが、ＤＰＦ再生制御時に第２ＥＧＲバルブ６０を開弁させてもよい。ただし、この場合であっても、ＤＰＦ再生制御ではポスト噴射された燃料が燃焼しないため、ＥＧＲクーラー等の閉塞を防止するために、ＤＰＦ再生制御時の第２ＥＧＲバルブ６０の開度は、通常運転時、アクティブＤｅＳＯｘ制御時およびＤｅＮＯｘ制御のリッチステップ時のいずれよりも小さくするのが好ましい。また、ＤｅＮＯｘ制御時とＤｅＳＯｘ制御時とにおいて、第２ＥＧＲバルブ６０の開度を異なる開度としてもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１  エンジン本体（エンジン）
２  気筒
６  燃焼室
１０  インジェクタ（燃料噴射装置）
４０  排気通路
４１  ＮＯｘ触媒
４２  酸化触媒
４４  ＤＰＦ（ＰＭ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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