(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体から排出された排ガスが流通する排気通路と、
上記排気通路に設けられて、ＮＯｘを吸蔵および還元可能なＮＯｘ吸蔵還元触媒を有する第１触媒装置と、
上記排気通路のうち上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側に設けられて、煤を含む排ガス中の微粒子を捕集可能なフィルタと、
上記排気通路のうち上記第１触媒装置と上記フィルタとの間の部分に空気を供給する二次空気供給装置と、
上記排気通路のうち上記フィルタの下流側に設けられて、三元触媒を有する第２触媒装置と、
上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復要求があると、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排ガスの空燃比をリッチにする空燃比リッチ化制御を実施するとともに、当該空燃比リッチ化制御の実施時に、上記二次空気供給装置によって上記排気通路に空気を供給させる制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記空燃比リッチ化制御の実施時に、上記フィルタに流入する排ガスの空燃比をリッチ側の所定値とリーン側の所定値との間で周期的に変動させるパータベーション制御を実施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】
請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置、
上記制御手段は、上記パータベーション制御時に、上記二次空気供給装置から上記排気通路に供給される空気の量を周期的に変動させることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジンの排気浄化装置であって、
上記排気通路のうち上記第２触媒装置の下流側に設けられて当該第２触媒装置から排出された排気の空燃比を検出可能な空燃比検出手段をさらに備え、
上記制御手段は、上記空燃比検出手段で検出された空燃比が予め設定された基準値となるように、上記フィルタに流入する排ガスの空燃比を調整することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの排気浄化装置であって、
上記制御手段は、ＳＯｘによる上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の被毒量が所定値以上になる条件が成立すると上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復要求があると判定して、上記空燃比リッチ化制御を実施することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの排気浄化装置であって、
上記制御手段は、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されているＮＯｘの量が所定値以上となる条件が成立すると上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復要求があると判定して、上記空燃比リッチ化制御を実施することを特徴とする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、エンジン本体から排出された排ガスが流通する排気通路を備えたエンジン排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排ガス中の煤を除去するために、煤等からなる微粒子を捕集可能なフィルタいわゆるＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）をエンジンの排気通路に設けることが行われている。また、ＤＰＦを用いる場合において、ＤＰＦで捕集された煤を適宜、酸化して除去してＤＰＦを再生することが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、排気通路にＤＰＦを設けるとともにＤＰＦの上流側に酸化触媒を設けたエンジンであって、ＤＰＦ内の煤量が所定量以上になると、噴射タイミングが大幅に遅角側に設定されたいわゆるポスト噴射をエンジン本体において実施して排気通路に未燃成分を供給し、この未燃成分を酸化触媒で酸化させるなどでＤＰＦに流入する排ガスを空燃比リーン状態で昇温して、これによりＤＰＦに捕集されている煤を酸化、除去するものが開示されている。
【０００４】
また、排ガス中のＮＯｘを除去するために、排気通路にＮＯｘを吸蔵および還元可能なＮＯｘ吸蔵還元触媒を設けることが行われている。そして、排気通路にこのＮＯｘ吸蔵還元触媒を設けた場合には、触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元、除去してＮＯｘ吸蔵能力を回復させるべく、所定のタイミングで空燃比がリッチ状態となるように当該触媒に未燃成分を供給することなどが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１３６９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、排ガス性能をより高めることを目的として、外部に排出される煤などの微粒子とＮＯｘとを同時に低減するべく、排気通路にＤＰＦとＮＯｘ吸蔵還元触媒との両方を設けることが求められている。しかしながら、排気通路にこれら両方を設けた場合には、それぞれの浄化性能（ＤＰＦの微粒子捕集性能およびＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力）を高く維持するために要求される排ガスの空燃比などの状態が異なることから、個別に排気通路へ未燃成分を供給する必要があり、エンジン出力に寄与しない燃料消費が多くなり燃費性能の悪化が著しくなる。
【０００７】
本発明は、上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ながら外部に排出される煤等の微粒子とＮＯｘとをより確実に低減す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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、エンジン本体から排出された排ガスが流通する排気通路と、上記排気通路に設けられて、ＮＯｘを吸蔵および還元可能なＮＯｘ吸蔵還元触媒を有する第１触媒装置と、上記排気通路のうち上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側に設けられて、煤を含む排ガス中の微粒子を捕集可能なフィルタと、上記排気通路のうち上記第１触媒装置と上記フィルタとの間の部分に空気を供給する二次空気供給装置と、上記排気通路のうち上記フィルタの下流側に設けられて、三元触媒を有する第２触媒装置と、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復要求があると、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排ガスの空燃比をリッチにする空燃比リッチ化制御を実施するとともに、当該空燃比リッチ化制御の実施時に、上記二次空気供給装置によって上記排気通路に空気を供給させる制御手段とを備え、上記制御手段は、上記空燃比リッチ化制御の実施時に、上記フィルタに流入する排ガスの空燃比をリッチ側の所定値とリーン側の所定値との間で周期的に変動させるパータベーション制御を実施することを特徴とするエンジンの排気浄化装置を提供する（請求項１）。
【０００９】
本発明によれば、排気通路に排ガス中の微粒状物質を捕集可能なフィルタとＮＯｘを吸蔵および還元可能なＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えた第１触媒装置との両方が設けられている。そのため、煤等の微粒子とＮＯｘの外部排出量を少なく抑えて排ガス性能を高めることができる。特に、空燃比リッチ化制御の実施によってＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘを脱離、還元することでＮＯｘを吸蔵できる空き容量を回復させ、ＮＯｘ吸蔵能力を高く維持することができるので、ＮＯｘの排出をより確実に抑制することができる。
【００１０】
しかも、この装置では、第１触媒装置の下流側にフィルタが設けられ、かつ、空燃比リッチ化制御の実施時に第１触媒装置とフィルタとの間に空気が供給されるように構成されている。そのため、空燃比リッチ化制御の実施時に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒から流下した未燃成分と空気とをフィルタ内で反応させてフィルタ内の温度を高めることができるとともにフィルタ内において流入した空気と煤等とを反応させて酸化、除去することができる。すなわち、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるための未燃成分を利用してフィルタの微粒子捕集能力を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ＮＯｘ吸蔵還元触媒とフィルタとの浄化性能を高めることができる。
【００１１】
また、本発明では、上記排気通路のうち上記フィルタの下流側に設けられて、三元触媒を有する第２触媒装置が設けられている。
【００１２】
そのため、空燃比リッチ化制御の実施時等にＮＯｘ吸蔵還元触媒で吸蔵されなかったＮＯｘ、および、フィルタで酸化されなかった未燃成分を三元触媒で浄化することができ、排ガス性能を高めることができる。
【００１３】
さらに、上記制御手段は、上記空燃比リッチ化制御の実施時に、上記フィルタに流入する排ガスの空燃比をリッチ側の所定値とリーン側の所定値との間で周期的に変動させるパータベーション制御を実施する。
【００１４】
そのため、フィルタに流入する酸素量を確保してフィルタ内でより確実に煤等の酸化、除去を行うことができるとともに、三元触媒におけるガスの空燃比を理論空燃比近傍として未燃成分およびＮＯｘをより適切に浄化することができる。
【００１５】
上記構成において、上記制御手段は、上記パータベーション制御時に、上記二次空気供給装置から上記排気通路に供給される空気の量を周期的に変動させるのが好ましい（請求項２）。
【００１６】
このようにすれば、二次空気供給装置よりも上流側に配置された第１触媒装置すなわちＮＯｘ吸蔵還元触媒における空燃比をより適切に維持しつつ、二次空気供給装置よりも下流側に配置されたフィルタにおける空燃比および第２触媒装置すなわち三元触媒における空燃比を適切な値にすることができる。
【００１７】
上記構成において、上記排気通路のうち上記三元触媒の下流側に設けられて当該三元触媒から排出された排気の空燃比を検出可能な空燃比検出手段をさらに備え、上記制御手段は、上記空燃比検出手段で検出された空燃比が予め設定された基準値となるように、上記フィルタに流入する排ガスの空燃比を調整するのが好ましい（請求項３）。
【００１８】
このようにすれば、三元触媒内の空燃比をより確実に適切な値にすることができる。
【００１９】
本発明において、上記制御手段は、ＳＯｘによる上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の被毒量が所定値以上になる条件が成立すると上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復要求があると判定して、上記空燃比リッチ化制御を実施するのが好ましい（請求項４）。
【００２０】
このようにすれば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒から適切にＳＯｘを除去して、当該触媒の浄化性能を高く維持することができる。
【００２１】
また、本発明において、上記制御手段は、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されているＮＯｘの量が所定値以上となる条件が成立すると上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復要求があると判定して、上記空燃比リッチ化制御を実施するのが好ましい（請求項５）。
【００２２】
このようにすれば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒から適切にＮＯｘを除去して、当該触媒の浄化性能を高く維持することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明のエンジンの制御装置によれば、燃費性能の悪化を抑えて、ＮＯｘおよび煤等の微粒子の外部への排出をより確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態にかかるエンジンシステムの構成を示した図である。
【図２】図１に示すエンジンシステムの制御系を示したブロック図である。
【図３】ＤＰＦの上流側と三元触媒の下流側の各空燃比の様子を示した図である。
【図４】ＤｅＳＯｘ制御およびＤＰＦ制御に係る制御手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明の一実施形態にかかるエンジンの排気浄化装置を備えたエンジンシステムの全体構成を示す図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルのディーゼルエンジンである。なお、エンジンの具体的種類はこれに限らない。例えば、ガソリンエンジンであってもよい。
【００２６】
エンジンシステムは、エンジン本体１と、エンジン本体１に燃焼用の空気を導入するための吸気通路３０と、エンジン本体１で生成された排ガスを車両外部に排出するための排気通路４０と、排気通路４０の途中部分に空気を供給するための二次エア供給装置９０と、排気通路４０を通過する排ガスの一部を吸気通路３０に還流するためのＥＧＲ装置５０と、排気通路４０を通過する排ガスにより駆動される第１ターボ過給機６０および第２ターボ過給機７０とを備えている。
【００２７】
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５と、気筒２に往復摺動可能に挿入されたピストン４とを有している。ピストン４の上方には燃焼室９が形成されている。
【００２８】
シリンダヘッド５には、インジェクタ２０が、各気筒２につきそれぞれ１組ずつ設けられている。インジェクタ２０は、そのピストン４側の先端部が燃焼室９の中心部を臨むような姿勢で取り付けられている。
【００２９】
インジェクタ２０は燃焼室９内に燃料を噴射する。噴射された燃料と空気との混合気は燃焼室９で燃焼し、ピストン４はその燃焼による膨張力で押し下げられて上下に往復運動する。
【００３０】
ピストン４はコネクティングロッドを介してクランク軸７と連結されており、ピストン４の往復運動に応じて、クランク軸７は中心軸回りに回転する。
【００３１】
シリンダブロック３には、クランク軸７の回転数をエンジンの回転数として検出するエンジン回転数センサＳＷ１が設けられている。
【００３２】
シリンダヘッド５には、吸気通路３０から供給される空気を各気筒２の燃焼室９に導入するための吸気ポート１６と、吸気ポート１６を開閉する吸気弁１８と、各気筒２の燃焼室９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１７と、排気ポート１７を開閉する排気弁１９とが設けられている。
【００３３】
吸気通路３０には、上流側から順に、エアクリーナ３１、第１ターボ過給機６０のコンプレッサ６１、第２ターボ過給機７０のコンプレッサ７１、スロットルバルブ３６、インタークーラ３５、サージタンク３７が設けられている。サージタンク３７よりも下流側には、各気筒２とそれぞれ個別に連通する独立通路が設けられており、各気筒２には、エアクリーナ３１でろ過されて各コンプレッサ６１，６２によって圧縮された後インタークーラ３５によって冷却された空気が、サージタンク３７およびこれら独立通路を介して分配される。吸気通路３０のうちエアクリーナ３１と第１コンプレッサ６１との間には、この部分を通過する空気であって気筒２に流入する充填量を検出するためのエアフローセンサＳＷ２が設けられている。
【００３４】
なお、吸気通路３０には、第２ターボ過給機７０のコンプレッサ７１をバイパスするコンプレッサバイパス通路３３と、この通路３３を開閉するバルブ３３ａが設けられており、この通路３３がバルブ３３ａにより開弁された場合には、空気は、第２ターボ過給機７０のコンプレッサ７１により圧縮されることなくインタークーラ３５に流入する。
【００３５】
スロットルバルブ３６は、吸気通路３０を開閉するものである。
【００３６】
排気通路４０には、上流側から順に、第１ターボ過給機６０のタービン６２と、第２ターボ過給機７０のタービン７２と、排ガス中の有害成分を浄化するための複数の浄化装置８１〜８３とが設けられている。
【００３７】
各ターボ過給機６０，７０は、タービン６２，７２が、排気通路４０を流れる排ガスのエネルギーを受けて回転し、これに連動して各タービン６２，７２に連結されているコンプレッサ６１，７１が回転することにより、吸気通路３０を流通する空気を圧縮（過給）する。
【００３８】
なお、排気通路４０には、第１ターボ過給機６０のタービン６２をバイパスする第１タービンバイパス通路４１と、この通路４１を開閉するバルブ４１ａと、第２ターボ過給機７０のタービン７２をバイパスする第２タービンバイパス通路４２と、この通路４２を開閉するバルブ４２ａとが設けられており、各バイパス通路４１，４２が各バルブ４１ａ，４２ａにより開閉されることで、排ガスが各タービン６２，７２を通過するか、各タービン６２，７２をバイパスするかが変更される。
【００３９】
本実施形態では、浄化装置として、上流側から順に、ＮＳＣ（ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）装置（第１触媒装置）８１、ＤＰＦ（Ｄｉｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ、フィルタ）８２、三元触媒装置（第２触媒装置）８３が設けられている。
【００４０】
ＮＳＣ装置８１は、ＮＯｘを吸蔵および還元可能なＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａが内蔵された触媒装置であり、排ガス中のＮＯｘを吸蔵してＮＯｘの外部への排出を抑制するとともに、還元剤すなわちＨＣ、ＣＯ、Ｈ２等が供給されることで吸蔵しているＮＯｘを還元して無害なＮ２に変化させる。具体的には、ＮＳＣ装置８１では、担体にＰｔ（白金）等と吸蔵材（Ｂａ（バリウム）やＫ（カリウム）等）が担持されており、吸蔵材にＮＯｘを硝酸塩の形で吸蔵し、これに還元剤が供給されることで吸蔵されているＮＯｘをＮ２に還元させつつ放出する。ここで、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａは、ＮＯｘに加えてＳＯｘを吸蔵可能であり、ＮＳＣ装置８１には排ガス中のＳＯｘも吸蔵される。また、高温および空燃比リッチ下で還元剤が供給された場合には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａから吸蔵されているＳＯｘが離脱する。
【００４１】
ＤＰＦ８２は、排ガス中の煤等の粒子状物質を捕集可能なフィルタであり、排ガス中の煤等を捕集して外部への排出を抑制するとともに、高温下で酸素が供給されることで捕集している煤等を酸化して除去する。具体的には、煤をＣＯ２にして排出する。
【００４２】
本実施形態では、ＤＰＦ８２内で未燃成分の酸化が促進されるように、ＤＰＦ８２にはＰｔ等の酸化触媒が担持されている。
【００４３】
三元触媒装置８３は、三元触媒８３ａが内蔵された触媒装置であり、三元触媒装置８３内の空燃比が理論空燃比近傍である場合に、ＨＣ、ＣＯを酸化させつつＮＯｘを還元して無害化させる。三元触媒８３ａは、例えば、担体にＲｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｐｔ（白金）および酸素吸蔵材などが担持されたものからなる。
【００４４】
排気通路４０のうちＮＳＣ装置８１と第１タービン６２との間の部分であってＮＳＣ装置８１のすぐ上流側の部分、および、ＮＳＣ装置８１とＤＰＦ８２との間の部分であってＮＳＣ装置８１のすぐ下流側の部分には、それぞれ、これら部分を通過するガスの温度すなわちＮＳＣ装置８１に流入する排ガスの温度およびＮＳＣ装置８１から流出した排ガスの温度をそれぞれ検出するためのＮＳＣ上流側温度センサＳＷ３、ＮＳＣ下流側温度センサＳＷ４が設けられている。
【００４５】
また、排気通路４０のうち後述する二次エア供給部９３とＤＰＦ８２との間の部分には、この部分を通過するガスの空燃比を検出するための第１λセンサＳＷ５が設けられている。さらに、排気通路４０の三元触媒装置８３よりも下流側の部分には、この部分を通過するガスすなわち三元触媒装置８３から流出したガスの空燃比を検出するための第２λセンサ（空燃比検出手段）ＳＷ６が設けられている。なお、詳細には、これらλセンサＳＷ５，ＳＷ６は、ガスの空気過剰率λを検出する。
【００４６】
二次エア供給装置９０は、排気通路４０のうちＮＳＣ装置８１とＤＰＦ８２との間の部分に空気（以下、二次エア供給装置９０により排気通路４０に供給される空気を二次エアという場合がある）を供給するための装置である。本実施形態では、吸気通路３０内の吸気の一部である空気を排気通路４０に導入するよう構成されており、二次エア供給装置９０は、排気通路４０のうちＮＳＣ装置８１とＤＰＦ８２との間の部分に形成された二次エア供給部９３と吸気通路３０とを連通する二次エア供給通路９１と、この通路９１を開閉する二次エアバルブ９２とを有する。
【００４７】
二次エア供給通路９１は、吸気通路３０のうち第２コンプレッサ７１とスロットルバルブ３６との間の部分であって排気通路４０よりも圧力が高い部分に接続されており、二次エアバルブ９２が開弁すると、二次エア供給通路９１の上下流端の差圧によって二次エア供給通路９１を介して吸気通路３０から排気通路４０に空気が流入する。図１に示した例では、二次エア供給通路９１は、吸気通路３０のうちインタークーラ３５よりも下流側の部分に接続されている。
【００４８】
二次エア供給部９３は、上記のように、第１λセンサＳＷ５の設置位置よりも上流側に設けられており、第１λセンサＳＷ５は、二次エアバルブ９２が開弁して排気通路４０に二次エアが供給された場合には、二次エア供給部９０ａよりも上流側を流通する排ガスと二次エアとの混合ガスの空気過剰率を検出する。また、第２λセンサＳＷ６は、排気通路４０に二次エアが供給された場合には、三元触媒装置８３から流出した二次エアを含むガスの空気過剰率を検出する。
【００４９】
ＥＧＲ装置５０は、排ガスの一部を吸気側に還流するためのものである。ＥＧＲ装置５０は、排気通路４０における第２タービン６２よりも上流側の部分と、吸気通路３０のうちインタークーラ３５よりも下流側の部分とを接続するＥＧＲ通路５１を備えており、このＥＧＲ通路５１を介して一部の排ガス（以下、ＥＧＲガスという場合がある）を吸気側に還流させる。ＥＧＲ通路５１は、その途中で第１ＥＧＲ通路５１ａと第２ＥＧＲ通路５１ｂとに分岐している。第１ＥＧＲ通路５１ａには、ＥＧＲクーラ５５が設けられており、この第１ＥＧＲ通路５１ａを通過するガスはＥＧＲクーラ５５により冷却される。第１ＥＧＲ通路５１ａ、第２ＥＧＲ通路５１ｂにはそれぞれ各通路５１ａ，５１ｂを開閉する第１ＥＧＲバルブ５２ａ、第２ＥＧＲバルブ５２ｂが設けられており、これらＥＧＲバルブ５２ａ，５２ｂの開閉によって、ＥＧＲガスの還流量が変更されるとともに、ＥＧＲクーラ５５により冷却されたＥＧＲガスを還流させるか、あるいは、冷却されていない高温のＥＧＲガスを還流させるかが変更される。
【００５０】
（２）制御系
次に、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。当実施形態のエンジンシステムは、車両に備わるＥＣＵ（エンジン制御ユニット、制御手段）１００によって制御される。ＥＣＵ１００は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｆ等から構成されるマイクロプロセッサである。
【００５１】
ＥＣＵ１００には、各種センサからの情報が入力される。例えば、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数センサＳＷ１、エアフローセンサＳＷ２、ＮＳＣ上流側温度センサＳＷ３、ＮＳＣ下流側温度センサＳＷ４、第１λセンサＳＷ５、第２λセンサＳＷ６と電気的に接続されており、これらのセンサからの入力信号（エンジン回転数、充填量、ＮＳＣ装置８２に流入する排ガスの温度、ＮＳＣ装置８２から流出する排ガスの温度、ＤＰＦ８２に流入するガスの空気過剰率λ、三元触媒装置８３から流出するガスの空気過剰率λ）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）の開度を検出するアクセル開度センサＳＷ７が設けられており、このセンサＳＷ７で検出されたアクセル開度の信号もＥＣＵ１００に入力される。
【００５２】
ＥＣＵ１００は、ＳＷ１〜ＳＷ７等の各種センサからの入力信号に基づいて種々の演算等を実行しつつ、エンジンシステムの各部を制御する。すなわち、ＥＣＵ１００は、インジェクタ１１、スロットルバルブ３６、第１ＥＧＲバルブ５２ａ、第２ＥＧＲバルブ５２ｂ、二次エアバルブ９２等と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいて、これらの機器にそれぞれ駆動用の制御信号を出力する。
【００５３】
ＥＣＵ１００は、機能的に、推定部１１０と、メイン制御部１２０とを有する。
【００５４】
推定部１１０は、各種パラメータを推定する部分であり、機能的に、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１２、Ｓ被毒量推定部１１４、ＮＳＣ温度推定部１１６を有する。
【００５５】
推定部１１０は、各種パラメータを推定する部分であり、機能的に、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１２、Ｓ被毒量推定部１１４、ＮＳＣ温度推定部１１６を有する。
【００５６】
ＮＳＣ温度推定部１１６は、ＮＳＣ装置８１内の温度すなわちＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａの温度を推定する。本実施形態では、ＮＳＣ上流側温度センサＳＷ３の検出値と、ＮＳＣ下流側温度センサＳＷ４の検出値と、エンジン本体１の運転状態等に基づいて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａの温度を推定する。以下、この推定されたＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａの温度を、推定ＮＳＣ温度という場合がある。
【００５７】
ＮＯｘ吸蔵量推定部１１２は、ＮＳＣ装置８１すなわちＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａに吸蔵されているＮＯｘ量を推定する。
【００５８】
本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１２は、エンジン本体１から排出されたＮＯｘ量を推定して、これと、推定ＮＳＣ温度、排ガスの流量等からＮＳＣ装置８１に吸蔵されるＮＯｘ量を推定し、これを積算していく。また、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１２は、ＮＳＣ装置８１から除去されたＮＯｘ量を推定し、上記積算値から、この除去量を差し引いた値をＮＳＣ装置８１に吸蔵されているＮＯｘ量として推定する。すなわち、本実施形態では、後述するＤｅＮＯｘ制御（空燃比リッチ化制御）やＤｅＳＯｘ制御（空燃比リッチ化制御）の実施によってＮＳＣ装置８１からＮＯｘが除去されるようになっている。また、これら制御中以外でも未燃成分の流入によってＮＳＣ装置８１からＮＯｘが除去される場合がある。そこで、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１２は、ＤｅＮＯｘ制御およびＤｅＳＯｘ制御の実施中等において、ＮＳＣ装置８１に供給された未燃成分の量と推定ＮＳＣ温度等からＮＳＣ装置８１から除去されたＮＯｘの量を推定して、上記積算値からこの除去されたＮＯｘ量の推定値を差し引き、得られた値をＮＳＣ装置８１に吸蔵されているＮＯｘ量として推定する。
【００５９】
なお、ＮＯｘ吸蔵量の推定手順はこれに限らず、ＮＳＣ装置８１の下流側等にガス中のＮＯｘ量を検出可能なＮＯｘセンサを設け、このＮＯｘセンサの検出値に基づいてＮＳＣ装置８１に吸蔵されているＮＯｘ量を推定してもよい。
【００６０】
Ｓ被毒量推定部１１４は、ＮＳＣ装置８１すなわちＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａに吸蔵されているＳＯｘ量すなわちＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａのＳ被毒量を推定する。具体的には、Ｓ被毒量推定部１１４は、エンジン本体１から排出されてＮＳＣ装置８１に流入したＳＯｘ量を時々刻々推定してこの推定量を積算していく。また、本実施形態では、ＤｅＳＯｘ制御の実施によってＮＳＣ装置８１からＳＯｘが除去されるようになっており、Ｓ被毒量推定部１１４は、ＤｅＳＯｘ制御の実施に伴ってＮＳＣ装置８１から離脱したＳＯｘ量を推定する。そして、上記積算値からこの除去されたＳＯｘ量の推定値を差し引いた値をＮＳＣ装置８１に吸蔵されているＳＯｘ量として推定する。例えば、Ｓ被毒量推定部１１４は、燃料噴射量からＮＳＣ装置８１に流入する各時刻のＳＯｘ量を推定する。また、Ｓ被毒量推定部１１４は、ＤｅＳＯｘ制御実施時には、ＮＳＣ装置８１に供給された未燃成分の量と推定ＮＳＣ温度等からＮＳＣ装置８１から離脱したＳＯｘの量を推定する。
【００６１】
メイン制御部１２０は、インジェクタ２０、スロットルバルブ３６、第１ＥＧＲバルブ５２ａ、第２ＥＧＲバルブ５２ｂ、二次エアバルブ９２等の制御を実施する。
【００６２】
メイン制御部１２０は、機能的に、通常制御部１２１と、ＤｅＳＯｘ制御部１２２と、ＤｅＮＯｘ制御部１２３と、ＤＰＦ再生制御部１２４とを有する。
【００６３】
ＤｅＳＯｘ制御部１２２は、ＮＳＣ装置８１からＳＯｘを離脱させるためのＤｅＳＯｘ制御を実施する。上記のように、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａにはＮＯｘとともにＳＯｘが吸蔵しＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａはＳＯｘにより被毒する。すなわち、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａにＳＯｘが吸蔵すると、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａのＮＯｘ吸蔵能力は低減する。そこで、ＤｅＳＯｘ制御部１２２は、後述する所定の条件が成立すると、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａからＳＯｘを除去してＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａのＮＯｘ吸蔵能力を回復させるＤｅＳＯｘ制御を実施する。ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａに吸蔵しているＳＯｘは、高温下で、多量の還元剤が供給されて強い還元雰囲気に晒されると離脱する。そこで、ＤｅＳＯｘ制御部１２２は、ＤｅＳＯｘ制御として、ＮＳＣ装置８１に流入する排ガスの空燃比をリッチにしてＮＳＣ装置８１に多量の未燃成分を供給するというＤｅＳＯｘ制御を実施する。また、ＤｅＳＯｘ制御部１２２は、ＮＳＣ装置８１に流入する排ガスの温度が低い場合には、これを高めるための昇温制御を実施する。
【００６４】
本実施形態では、ＤｅＳＯｘ制御部１２２は、昇温制御として、燃料の噴射時期を遅角させる。この噴射時期の遅角により燃料はより遅角側で燃焼し、これに伴って排気通路４０に排出されてＮＳＣ装置８１に流入する排ガスの温度は上昇する。
【００６５】
また、ＤｅＳＯｘ制御部１２２は、ＤｅＳＯｘ制御としてポスト噴射を行わせ、これによりＮＳＣ装置８１に流入する排ガスを空燃比リッチにする。具体的には、ＤｅＳＯｘ制御部１２２は、エンジン回転数とアクセル開度等から決定される目標のエンジントルクを実現するために必要な燃料噴射に加えて、この噴射よりも大幅な遅角した時期であって燃料を気筒２内に噴射するポスト噴射をインジェクタ２０に実施させ、排ガスの空燃比をリッチにする。
【００６６】
ＤＰＦ再生制御部１２４は、ＤＰＦ８２から煤等を酸化除去するためのＤＰＦ再生制御を実施する。すなわち、ＤＰＦ８２にはエンジン本体１の運転に伴って煤等が貯留していく。そのため、適宜ＤＰＦ８２から煤等を除去する必要がある。ここで、煤等を酸化除去するためにはＤＰＦ８２内を、高温で、ある程度の酸素を有する状態にする必要があり、ＤＰＦ再生制御部１２４は、ＤＰＦ８２内にこの状態を作り出す。
【００６７】
上記のように、ＤｅＳＯｘ制御では、ＤＰＦ８２よりも上流のＮＳＣ装置８１には、空燃比リッチで多量の未燃成分を含む排ガスが供給されるが、この未燃成分の一部はＮＳＣ装置８１をすり抜けてＤＰＦ内に流入する。また、上記のように、ＤｅＳＯｘ制御の実施時の排ガスの温度は高く、その値はＤＰＦ８２を再生するために必要な温度であるＤＰＦ再生温度より高い。そのため、ＤｅＳＯｘ制御の実施時には、ＮＳＣ装置８１からＤＰＦ８２に、高温で未燃成分を含む排ガスを流入させることができ、この未燃成分をＤＰＦ８２内で酸化させることでさらにＤＰＦ８２内の温度を高めることができる。
【００６８】
ただし、この未燃成分を確実に酸化させるためには、十分な酸素すなわち空気が必要となり、ＤＰＦ８２内の空燃比をリーンにする必要がある。そのため、ＤＰＦ再生制御部１２４は、ＤｅＳＯｘ制御実施時であってＤＰＦ８２に高温で未燃成分を含む排ガスが流入するタイミングで排気通路４０に二次エアを供給する。すなわち、ＤＰＦ再生制御部１２４は、ＤＰＦ再生制御として、ＤｅＳＯｘ制御実施時に排気通路４０に二次エアを供給するという制御を実施する。
【００６９】
ここで、ＤｅＳＯｘ制御の実施中は、ＮＳＣ装置８１内が還元雰囲気となるためＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａでのＮＯｘの吸蔵は困難となりＮＯｘおよび、ＮＳＣ装置８１で還元されたＮＨ３が流下する。なお、ＤＰＦ８２に流入したＮＨ３は酸化雰囲気中で酸化され、再びＮＯｘに戻る。また、ポスト噴射により排気通路４０に供給された未燃成分のうちの一部はＤＰＦ８２で酸化せずに流下するおそれがある。これに対して、本実施形態では、ＤＰＦ８２の下流に三元触媒８３ａが設けられているため、この三元触媒８３ａにおいてＮＯｘおよび未燃成分を無害化することができる。
【００７０】
ただし、上記のように、ＤｅＳＯｘ制御と同タイミングで実施されるＤＰＦ再生制御では、ＤＰＦ８２内の空燃比をリーンにする必要がある。一方、三元触媒８３ａにおいてＮＯｘおよび未燃成分を無害化するためには、三元触媒８３ａに流入するガスの空燃比を理論空燃比近傍にする必要がある。
【００７１】
そこで、ＤＰＦ再生制御部１２４は、ＤＰＦ再生制御として、三元触媒８３ａから排出されるガスの空燃比すなわち三元触媒８３ａ内のガスの空燃比が理論空燃比付近となるように、ＤＰＦ８２に流入するガスの空燃比を、図３の実線で示すように所定の基本空燃比を基準としてリーン側とリッチ側とに所定の振幅で周期的に変動させるパータベーション制御を実施する。本実施形態では、二次エアの供給量を周期的に変動させることでＤＰＦ８２に流入するガスの空燃比を周期的に変動させる。すなわち、三元触媒８３ａは酸素吸蔵材を担持し、酸素を保持する能力を有しているため、三元触媒装置８３に流入するガスの空燃比すなわち酸素量がある程度変動しても、図３の破線で示すように、三元触媒装置８３から排出されるガスの空燃比の変動量は小さく抑えられてこの空燃比はほぼ一定の空燃比となる。そこで、ＤＰＦ８２に流入するガスの空燃比を、所定時間、理論空燃比よりもリーンとしてＤＰＦ８２内で煤を酸化除去させ、その後この空燃比を理論空燃比よりもリッチにすることで、三元触媒装置８３内のガスの空燃比を理論空燃比近傍として三元触媒装置８３内でのＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの無害化を実現する。
【００７２】
ＤｅＮＯｘ制御部１２３は、ＮＳＣ装置８１からＮＯｘを離脱させるためのＤｅＮＯｘ制御を実施する。上記のように、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａにはＮＯｘがエンジン本体１の運転とともに吸蔵されていくため、所定のタイミングでこのＮＯｘを放出する必要がある。そこで、ＤｅＮＯｘ制御部１２３は、所定の条件が成立すると、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａからＮＯｘを除去してＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａのＮＯｘ吸蔵能力を回復させるＤｅＮＯｘ制御を実施する。上記のように、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａに吸蔵されているＮＯｘは、高温下で、還元剤が供給されて還元雰囲気に晒されることで、還元されつつ除去される。そこで、ＤｅＮＯｘ制御部１２３は、ＤｅＮＯｘ制御として、ＮＳＣ装置８１に流入する排ガスの空燃比をリッチにしてＮＳＣ装置８１に未燃成分を供給するという制御を実施する。また、ＤｅＮＯｘ制御部１２３は、ＮＳＣ装置８１に流入する排ガスの温度が低い場合には、これを高めるための昇温制御を実施する。
【００７３】
本実施形態では、ＤｅＮＯｘ制御部１２３は、ＤｅＳＯｘ制御部１２２と同様に、昇温制御として、燃料の噴射時期を遅角させる制御を実施する。また、ＤｅＮＯｘ制御部１２３は、ＤｅＳＯｘ制御部１２２と同様に、ポスト噴射を行うことでＮＳＣ装置８１に流入する排ガスの空燃比をリッチにする。ただし、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａからＮＯｘを除去するのに必要な還元力は、ＳＯｘを除去するのに必要な還元力よりも小さくてよい。そのため、本実施形態では、ＤｅＮＯｘ制御時の排ガスの温度はＤｅＳＯｘ制御時よりも低く抑えられるとともに、ＤｅＮＯｘ制御時のポスト噴射量はＤｅＳＯｘ制御時のポスト噴射量よりも小さく抑えられてＤｅＮＯｘ制御時の空燃比はＤｅＳＯｘ制御時の空燃比よりも若干大きくされる。
【００７４】
通常制御部１２１は、ＤｅＳＯＸ制御およびＤＰＦ再生制御すなわちパータベーション制御が実施されていない通常運転時の制御を実施する。メイン制御部１２０は、アクセル開度に基づいて目標のエンジントルクを決定し、このエンジントルクが実現される燃料噴射量、過給圧や吸気の酸素濃度等を決定する。そして、これらの値に基づいてインジェクタ２０に指令を出すとともに、スロットルバルブ３６の開度等を変更する。また、メイン制御部１２０は、吸気の酸素濃度の目標値に基づいて、第１ＥＧＲバルブ５２ａ、第２ＥＧＲバルブ５２ｂの開弁量を変更する。また、メイン制御部１２０は、通常運転時は、排気通路４０への二次エアの供給を停止するべく、二次エアバルブ９２を全閉とする。
【００７５】
メイン制御部１２０のＤｅＳＯｘ制御およびＤＰＦ再生制御に係る制御手順について、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００７６】
まず、ステップＳ１にて、Ｓ被毒量推定部１１４で推定されたＳ被毒量が予め設定されたＤｅＳＯｘ開始被毒量以上か否かを判定する。
【００７７】
ステップＳ１の判定がＮＯであってＳ被毒量がＤｅＳＯｘ開始被毒量未満の場合は、ステップＳ１２に進み、通常運転を実施する（通常運転を継続する）。
【００７８】
一方、ステップＳ１の判定がＹＥＳの場合、ステップＳ２に進む。
【００７９】
ステップＳ２では、推定ＮＳＣ温度が予め設定されたＤｅＳＯｘ可能温度以上か否かを判定する。この判定がＮＯの場合はステップＳ１５に進み、排ガス温度を上昇させる昇温制御を行う。上記のように、本実施形態では、燃料の噴射時期を遅角させて排ガスの温度を上昇させる。ステップＳ１５の後は、再び、ステップＳ２に戻る。すなわち、本実施形態では、ステップＳ１の判定がＹＥＳの場合は、推定ＮＳＣ温度がＤｅＳＯｘ可能温度以上になるまで排ガスの昇温制御を実施する。
【００８０】
上記ＤｅＳＯｘ可能温度は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａからＳＯｘを還元、離脱させることのできる触媒温度の最小値以上の値に設定されており、本実施形態では、ステップＳ２の判定がＹＥＳとなり触媒温度（推定ＮＳＣ温度）がこのＤｅＳＯｘ可能温度以上の場合にのみステップＳ４のＤｅＳＯｘ制御を実施する。
【００８１】
ステップＳ２の判定がＹＥＳであって推定ＮＳＣ温度がＤｅＳＯｘ可能温度以上の場合は、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、排ガスの昇温制御を停止する。なお、この昇温制御停止ステップは、排ガスの昇温制御が実施されている場合にのみ実施される。ステップＳ３の後は、ステップＳ４に進む。
【００８２】
ステップＳ４では、ＤｅＳＯｘ制御を実施する。具体的には、上記のように、ポスト噴射を実施して、ＮＳＣ装置８１に流入する排ガスの空燃比をリッチにする。ステップＳ４の後は、ステップＳ５に進む。
【００８３】
ステップＳ５では、ＤＰＦ８２に流入する未燃成分量を推定する。すなわち、ステップＳ５では、ＮＳＣ装置８１をすり抜けた未燃成分量を推定する。例えば、メイン制御部１２０は、エンジン回転数とエンジン負荷等から気筒２内で消費された燃料を推定するとともに、エンジン回転数とエンジン負荷と推定ＮＳＣ温度とからＮＳＣ装置８１で酸化された燃料を推定する。そして、気筒２内に噴射された燃料噴射量（ポスト噴射量を含む）の全量からこれら消費および酸化された燃料を差し引いた量を、ＤＰＦ８２に流入する未燃成分量として算出する。なお、未燃成分量の算出値はＳ被毒量推定部１１４に反映される。ステップＳ５の後は、ステップＳ６に進む。
【００８４】
ステップＳ６では、パータベーション制御の基準の空燃比となる基本空燃比の目標値である目標基本空燃比を設定する。最初にステップＳ６を実施する場合は、この目標基本空燃比の初期値を設定する。この初期値は、空気過剰率λ（以下、λとする）＝１とする値の空燃比（例えば１４．７）に所定量を加えた値とし、この所定量はＤＰＦ８２の入口温度（ＤＰＦ８２に流入する排ガスの温度）、排ガスの流量等から決定される。ステップＳ６の後は、ステップＳ７に進む。
【００８５】
ステップＳ７では、基本二次エアバルブ開度を設定する。この基本二次エアバルブ開度は、ステップＳ６で設定された目標基本空燃比に対応する二次エア量（基本二次エア量）を実現するための、二次エアバルブ９２の開度である。基本二次エアバルブ開度は、例えば、目標基本空燃比と、排ガス流量、過給圧等に基づいて決定される。ステップＳ７の後は、ステップＳ８に進む。
【００８６】
ステップＳ８では、排気通路４０に二次エアが供給される。具体的には、二次エアバルブ９２が開弁されて、排気通路４０のうちＮＳＣ装置８１とＤＰＦ８２との間の二次エア供給部９３に二次エアが供給される。このとき、ＤＰＦ８２に流入するガスの空燃比が周期的に変動するように、二次エアは、その排気通路４０内への導入量が基本二次エア量値に対して所定の振幅で変動するように供給される（パータベーション制御の実施）。具体的には、二次エアバルブ９２の開度が変動するように変更される。ここで、この二次エアバルブ９２の開度の振幅・周波数ひいては二次エア量の振幅・周波数およびＤＰＦ８２に流入するガスの空燃比の振幅・周波数は、煤の酸化速度などが適切な状態になるように設定される。
【００８７】
なお、ＤＰＦ８２に流入する排ガスの空燃比のリッチ度合が不足し、二次エアの変動だけでは目標とするリッチ側の空燃比が実現できない場合は、ＮＳＣ装置８１に流入する排ガスの空燃比を変化（例えば、よりリッチ側に変更する）させることで、リッチ側の空燃比を実現するようにしてもよい。
【００８８】
ステップＳ８の後は、ステップＳ９に進む。
【００８９】
ステップＳ９では、ＤＰＦ８２に流入するガス（ＤＰＦ流入ガス）の空燃比の実際の値と目標値との偏差を計算する。具体的には、第１λセンサＳＷ５で検出されたＤＰＦ８２に流入するガスの空燃比の所定時間の平均値と、上記目標基本空燃比との偏差を計算する。ステップＳ９の後は、ステップＳ１０に進む。
【００９０】
ステップＳ１０では、三元触媒装置８３から流下したガス（三元触媒流出ガス）の空燃比とこの空燃比の目標値との偏差を計算する。なお、この三元触媒装置８３から流下したガスの空燃比の目標値（基準値）は、三元触媒８３ａで適切にＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘが無害化される値であって理論空燃比近傍の値に設定されている。ステップＳ１０の後は、ステップＳ１１に進む。
【００９１】
ステップＳ１１では、Ｓ被毒量が予め設定されたＤｅＳＯｘ停止被毒量未満となったか否かを判定する。すなわち、Ｓ被毒量推定部１１４は、ＤｅＳＯｘ制御の実施中も時々刻々Ｓ被毒量を推定しており、メイン制御部１２０は、この推定されたＳ被毒量に基づいてこの判定を行う。
【００９２】
ステップＳ１１の判定がＹＥＳであってＳ被毒量がＤｅＳＯｘ停止被毒量未満の場合はステップＳ１２に進み、ＤｅＳＯｘ制御を停止して通常制御を実施する。
【００９３】
一方、ステップＳ１１の判定がＮＯであってＳ被毒量がＤｅＳＯｘ停止被毒量以上の場合はステップＳ４に戻る。すなわち、ステップＳ１２の判定がＹＥＳとなるまで、ステップＳ４〜Ｓ１０を繰り返す。
【００９４】
ただし、２回目以降のステップＳ６では、ステップＳ１１で算出された偏差（三元触媒装置８３から流下したガスの空燃比とこの空燃比の目標値との偏差）を加味して目標基本空燃比が再設定される。また、２回目以降のステップＳ７では、ステップＳ９で算出された偏差（ＤＰＦ８２に流入するガスの空燃比の実際の値と目標値との偏差）を加味して基本二次エアバルブ開度が再設定される。すなわち、本実施形態では、三元触媒装置８３から流下したガスの空燃比が目標値に適切に制御されるように、この空燃比と目標値との偏差に応じてＤＰＦ８２に流入するガスの空燃比の基準値である基本空燃比の目標値を時々刻々補正するとともに、このＤＰＦ８２に流入するガスの空燃比の基準値がこの目標値に適切に制御されるように、この空燃比と目標基本空燃比との偏差に応じて基本二次エアバルブの開度を補正する。
【００９５】
（３）作用
以上のように、本実施形態では、排気通路４０に排ガス中の微粒状物質を捕集可能なＤＰＦ８２とＮＯｘを吸蔵および還元可能なＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａを内蔵するＮＳＣ装置８１との両方が設けられている。そのため、煤等の微粒子とＮＯｘの外部排出量を少なく抑えて排ガス性能を高めることができる。特に、ＤｅＮＯｘ制御およびＤｅＳＯｘ制御の実施によってＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａから適宜ＮＯｘおよびＳＯｘが除去されるとともに、ＤＰＦ再生制御の実施によってＤＰＦ８２から適宜煤等が除去されるので、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａのＮＯｘ吸蔵能力およびＤＰＦ８２の微粒子捕集能力を高く維持することができ、排ガス性能をより確実に良好にすることができる。
【００９６】
しかも、この装置では、ＮＳＣ装置８１の下流側にＤＰＦ８２が設けられるとともに、ＤｅＳＯｘ制御の実施時にＮＳＣ装置８１とＤＰＦ８２との間に空気が供給されるように構成されている。そのため、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａとＤＰＦ８３との浄化能力を高くしつつ燃費性能の悪化を抑制することができる。すなわち、ＤｅＳＯｘ制御の実施時には、上記のように、排気通路４０のうちＮＳＣ装置８１の上流側の部分の空燃比をリッチにしてＮＳＣ装置８１内に未燃成分が供給されるように構成されるが、このとき、未燃成分の一部はＮＳＣ装置８１をすり抜けて流下する。そのため、このＤｅＳＯｘ制御の実施時に、ＮＳＣ装置８１とＤＰＦ８２との間に空気が供給されることで、ＤＰＦ８２内でＮＳＣ装置８１をすり抜けた未燃成分を空気で酸化させてＤＰＦ８２内のガスの温度を高めることができ、ＤＰＦ８２内で煤等を酸化、除去することができる。従って、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａとＤＰＦ８２の浄化性能を高めるために、個別のタイミングで排気通路４０に未燃成分を供給する場合に比べて、未燃成分の排気通路４０内への供給時間を短くすることができ燃費性能の悪化を抑制することができる。
【００９７】
特に、本実施形態では、ＤＰＦ８２の下流側に三元触媒８３ａが内蔵された三元触媒装置８３が設けられている。そのため、ＤｅＳＯｘ制御やＤｅＮＯｘ制御の実施時等においてＮＯｘ吸蔵還元触媒で吸蔵されなかったＮＯｘ、および、ＤＰＦ８２で酸化されなかった未燃成分を三元触媒８３ａで浄化することができ、排ガス性能を高めることができる。
【００９８】
また、ＮＳＣ装置８１のＮＯｘ吸蔵、還元性能などの機能が低下した場合であってＮＳＣ装置８１からのＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等の流下量が増加した場合であっても、三元触媒８３ａによりこれらを浄化することができ、排ガス性能を高く維持することができる。
【００９９】
また、本実施形態では、ＤｅＳＯｘ制御時に上記パータベーション制御を実施してＤＰＦ８２に流入するガスの空燃比をリッチ側とリーン側とで変動させている。そのため、ＤＰＦ８２内をリーンにしてＤＰＦ８２内での煤等の酸化除去を実現しつつ、三元触媒装置８３内の空燃比を理論空燃比近傍として三元触媒８３ａによる未燃成分およびＮＯｘの適切な浄化を実現することができる。
【０１００】
特に、第２λセンサＳＷ６で検出された三元触媒装置８３から排出されたガスの空燃比に基づいて、上記目標基本空燃比すなわちＤＰＦ８２に流入するガスの空燃比が調整されるため、ＤＰＦ８２および三元触媒装置８３内の空燃比をより確実に適切な値としてこれらにおいて排ガスを適切に浄化することができる。
【０１０１】
（４）変形例
上記実施形態では、ＤｅＳＯｘ制御時にＤＰＦ再生制御すなわち二次エアを排気通路４０に供給する場合について説明したが、ＤｅＮＯｘ制御時にもＤＰＦ再生制御を実施してもよい。また、ＤｅＮＯｘ制御の実施後にＤｅＳＯｘ制御を実施するようにし、このＤｅＮＯｘ制御時とＤｅＳＯｘ制御時との両方においてＤＰＦ再生制御を実施してもよい。
【０１０２】
また、ＤｅＮＯｘ制御の実施時にのみＤＰＦ再生制御を実施してもよい。
【０１０３】
ＤｅＮＯｘ制御時の実施時にＤＰＦ再生制御を実施する手順は、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１の判定を、ＮＯｘ吸蔵量推定部１１２で推定されたＮＯｘ吸蔵量が予め設定されたＤｅＮＯｘ開始吸蔵量以上か否かの判定に変更し、ステップＳ２の判定を、推定ＮＳＣ温度が予め設定されたＤｅＮＯｘ可能温度以上か否かの判定に変更し、ステップＳ４をＤｅＮＯｘ制御の実施に変更し、ステップＳ１１の判定をＤｅＮＯｘ制御の終了条件が成立したか否かの判定に変更すればよい。なお、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａからＮＯｘを除去するのに必要な温度は、ＳＯｘを除去するのに必要な温度よりも低くてよく、ＤｅＮＯｘ可能温度はＤｅＳＯｘ可能温度よりも低く設定される。また、ＤｅＮＯｘ制御の終了条件が成立したか否かの判定としては、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８１ａにおけるＮＯｘ吸蔵量の推定値等からＤｅＮＯｘ制御の実施期間を決定し、ＤｅＮＯｘ制御の開始後この実施期間が経過すると、ＤｅＮＯｘ制御の終了条件が成立したと判定すればよい。なお、この判定の具体的内容はこれに限らず、例えば、ＮＳＣ下流側温度センサＳＷ４の検出値の変化量や、ＮＳＣ上流側温度センサＳＷ３で検出されたＮＳＣ装置８１に流入するガスの空気過剰率とＮＳＣ下流側温度センサＳＷ４で検出されたＮＳＣ装置８１から排出されたガスの空気過剰率との差などに基づいて、ＤｅＮＯｘ制御の終了条件が成立したか否かを判定してもよい。
【０１０４】
ここで、ＤｅＮＯｘ制御の実施時は、上記のように、ＤｅＳＯｘ制御時よりも排ガスの温度は低く抑えられる。そのため、ＤｅＳＯｘ制御時よりもＤＰＦ８２の再生効果は比較的小さくなるが、三元触媒装置８３内でのＨＣ、ＣＯの無害化およびＮＳＣ装置８１からスリップしたＮＯｘの無害化を行うことで、排ガス性能を高めることができる。
【０１０５】
また、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ９、Ｓ１０の偏差の計算処理は省略可能である。ただし、ステップＳ９を実施して、ＤＰＦ８２に流入するガスの空燃比の実際の値と目標値との偏差に基づいて基本二次エアバルブ開度を調整すれば、ＤＰＦ８２に流入するガスの空燃比をより確実に適切な値にすることができる。また、ステップＳ１０を実施して、三元触媒装置８３から流下したガスの空燃比とこの空燃比の目標値との偏差に基づいて目標基本空燃比を調整すれば、三元触媒装置８３内の空燃比をより確実に適切な値にすることができる。
【０１０６】
また、上記実施形態では、ＤｅＮＯｘ制御およびＤｅＳＯｘ制御の実施時において、ポスト噴射を行うことでＮＳＣ装置８１に流入するガスの空燃比をリッチにさせる場合について説明したが、この空燃比をリッチにするための具体的手順はこれに限らない。例えば、気筒２に流入する新気量を通常制御時よりも減少させることで上記空燃比をリッチにしてもよい。そして、この場合には、スロットルバルブ３６の開弁量を通常制御時よりも小さくする（閉弁側）ことで気筒２に流入する新気量を減少させてもよいし、第１ＥＧＲバルブ５２ａと第２ＥＧＲバルブ５２ｂの少なくとも一方の開弁量を通常制御時よりも大きくする（開弁側）ことで気筒２に流入するＥＧＲガス量を増大させ、これにより気筒２に流入する新気量を減少させてもよい。
【０１０７】
また、二次エア供給通路９１の接続先は、吸気通路３０のうちのインタークーラ３５とスロットルバルブ３６との間の部分に限らず、吸気通路３０の他の部分であってもよい。また、二次エア供給通路９１を吸気通路３０に接続するのではなく、二次エア供給通路９１をエンジンシステム外部の空間に開放させて外部から排気通路４０に空気を導入するようにしてもよい。また、二次エア供給通路９１にポンプ等を設けて、排気通路４０側に強制的に空気を導入するよう構成してもよい。また、二次エア供給通路９１に、排気通路４０向きにのみガスが流通するように逆止弁を設け、排気通路４０の脈動を利用して二次エア供給通路９１から排気通路４０に空気が流入するよう構成してもよい。ただし、二次エア供給通路９１を吸気通路３０のうちコンプレッサよりも下流側の部分に接続すれば、この部分と排気通路４０との差圧を利用して、簡単な構成で排気通路４０に二次エアを供給することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１  エンジン本体
４０  排気通路
８１  ＮＳＣ装置（第１触媒装置）
８１ａ  ＮＯｘ吸蔵還元触媒
８２  ＤＰＦ（フィルタ）
８３  三元触媒装置（第２触媒装置）
９０  二次エア供給装置
１００  ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
0006265193.tif 000002
【図２】
0006265193.tif 000003
【図３】
0006265193.tif 000004
【図４】
0006265193.tif 000005