(57)【要約】    【課題】ＮＯｘトラップ触媒等の再生時において、スモークの発生を抑えた状態で排気温度を上昇させるとともに、排気空燃比を低下させる。    【解決手段】再生時において、エンジントルクを発生させるための主燃焼に先立ち、所定の熱発生を形成するための予備燃焼を行わせる。予備燃焼は、第１の燃料噴射により上死点近傍で行わせ、主燃焼は、第２の燃料噴射により通常時よりも遅く、かつ予備燃焼が終了した後に行わせる。このような燃焼形態のもと、排気温度とともに空気過剰率を変化させるときは、空気過剰率の変化に応じて第２の燃料噴射の時期ＩＴｍを変化させる。【選択図】  図１７
2005048751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通常時と、排気温度を通常時よりも高い温度に上昇させる排気昇温時とで燃焼形態を切り換え、
エンジンに対し、通常時は、第１の燃焼形態としての通常燃焼により、排気昇温時は、第２の燃焼形態としての分割リタード燃焼により運転を行わせ、
通常燃焼では、エンジントルクを発生させるための燃焼を比較的に上死点に近い時期に行わせ、
分割リタード燃焼では、エンジントルクを発生させるための燃焼としての主燃焼と、主燃焼前に所定の熱発生を形成するための予備燃焼とを行わせ、予備燃焼は、上死点又はその近傍で行わせる一方、主燃焼は、通常燃焼の対応する燃焼よりも遅く、かつ予備燃焼が終了した後に行わせ、
また、分割リタード燃焼による運転中に、排気温度を変化させ、かつこれに併せて空気過剰率を変化させるときは、空気過剰率の変化に応じて主燃焼を行わせる時期を変更するエンジンの制御装置。
【請求項２】
筒内に燃料を直接噴射するインジェクタと、
インジェクタの動作を制御するコントローラとを含んで構成され、
コントローラは、通常時と、排気温度を通常時よりも高い温度として設定された目標温度に上昇させる排気昇温時とでインジェクタの噴射形態を切り換え、インジェクタに対し、通常時は、エンジントルクを発生させる燃焼のための燃料噴射を比較的に早い時期に行わせる一方、排気昇温時は、エンジントルクを発生させる燃焼に先立って所定の熱発生を形成する予備燃焼のための第１の燃料噴射を行わせるとともに、エンジントルクを発生させる燃焼としての主燃焼のための第２の燃料噴射を、通常時の対応する燃料噴射よりも遅く、かつ主燃焼が予備燃焼の終了後に行われる時期に行わせ、
また、コントローラに対し、前記目標温度として第１の目標温度と、これとは異なる第２の目標温度とが設定され、コントローラは、排気昇温時において、所定の条件が成立したことにより排気温度を第１の目標温度から第２の目標温度に制御し、かつこれに併せて空気過剰率を変化させるときに、空気過剰率を変化させるための制御を行うとともに、実際の空気過剰率の変化に応じて第２の燃料噴射を行わせる時期を変更するエンジンの制御装置。
【請求項３】
第２の目標温度が第１の目標温度よりも低い温度として設定され、第１の目標温度から第２の目標温度への制御に併せ、空気過剰率を増大させる場合に、コントローラは、空気過剰率の増大に対し、第２の燃料噴射を行わせる時期を遅角させる請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
コントローラは、空気過剰率の増大とともに第２の燃料噴射を行わせる時期を徐々に遅角させる請求項３に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
排気通路に排気浄化装置を備えるエンジンに設けられ、
コントローラは、排気浄化装置の状態に応じて通常時と排気昇温時とを定める請求項２〜４のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
排気浄化装置としてパティキュレートフィルタ及びＮＯｘトラップ触媒の少なくとも一方を備えるエンジンに設けられる請求項５に記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】
コントローラは、パティキュレートフィルタのＰＭ再生及びＮＯｘトラップ触媒の脱硫再生の少なくとも一方を行う時期にあるときを排気昇温時とする請求項６に記載のエンジンの制御装置。
【請求項８】
エンジンがパティキュレートフィルタ及びＮＯｘトラップ触媒の双方を備える場合に、前記所定の条件は、パティキュレートフィルタのＰＭ再生に続いてＮＯｘトラップ触媒の脱硫再生を行うか、あるいはＮＯｘトラップ触媒の脱硫再生に続いてパティキュレートフィルタのＰＭ再生を行うときに成立する請求項７に記載の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、エンジンの制御装置に関し、詳細には、ＮＯｘトラップ触媒や、パティキュレートフィルタ等の排気浄化装置を備えるエンジンにおいて、排気浄化装置の状態に応じ、スモークの発生を抑えた状態で空気過剰率を低下させ、かつ排気温度を上昇させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気通路に触媒を備えるディーゼルエンジンにおいて、この触媒の活性促進のために排気温度を上昇させる技術として、次のものが知られている。すなわち、エンジンの運転状態に応じ、要求されるエンジントルクを発生させるための基本燃料噴射量を演算し、算出した基本燃料噴射量に対応する量の燃料を、上死点近傍で複数回に分けて噴射するものである（特許文献１）。
【０００３】
また、排気中の窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」という。）を処理する装置として、ＮＯｘトラップ触媒が知られている。ＮＯｘトラップ触媒は、酸化雰囲気のもとでＮＯｘをトラップし、還元雰囲気のもとでトラップしているＮＯｘを放出する性質を持つ。ＮＯｘトラップ触媒は、酸化雰囲気のもと、ＮＯｘ以外に排気に含まれる硫黄分もトラップする。トラップしているＮＯｘ又は硫黄分を放出させ、ＮＯｘトラップ触媒を再生させるため、空気過剰率を低下させて排気空燃比を低下させることが知られている。ＮＯｘトラップ触媒から硫黄分を放出させるときは、排気空燃比を低下させるだけでなく、硫黄分の分解を促進するため、排気温度を上昇させるのが一般的である。
【特許文献１】特開２０００−３２０３８６号公報（段落番号０１０６〜０１１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の分割噴射技術には、次のような問題がある。この技術は、分割して噴射された各燃料の燃焼が途切れることのないように、先に噴射された燃料の火炎中に後続の燃料を噴射していくものであるため、２回目以降に噴射された燃料の燃焼は、拡散燃焼が主体となる。このため、排気温度を上昇させることはできるものの、スモークの排出抑制の観点から空気過剰率を低下させることができず、排気空燃比の低下を要するＮＯｘトラップ触媒の再生に適用し得るものではない。
【０００５】
本発明は、スモークの発生を抑えた状態で排気温度を上昇させるとともに、排気空燃比を低下させ、ＮＯｘトラップ触媒等の排気浄化装置を再生させ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】
【０００６】
本発明は、エンジンの制御装置を提供する。本発明に係る装置は、通常時と、排気温度を通常時よりも高い温度に上昇させる排気昇温時とで燃焼形態を切り換え、エンジンに対し、通常時は、第１の燃焼形態としての通常燃焼により、排気昇温時は、第２の燃焼形態としての分割リタード燃焼により運転を行わせる。通常燃焼では、エンジントルクを発生させるための燃焼を比較的に上死点に近い時期に行わせ、分割リタード燃焼では、エンジントルクを発生させるための燃焼としての主燃焼と、主燃焼前に所定の熱発生を形成するための予備燃焼とを行わせ、予備燃焼は、上死点又はその近傍で行わせる一方、主燃焼は、通常燃焼の対応する燃焼よりも遅く、かつ予備燃焼が終了した後に行わせる。また、分割リタード燃焼による運転中に、排気温度を変化させ、かつこれに併せて空気過剰率を変化させるときは、空気過剰率の変化に応じて主燃焼を行わせる時期を変更する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、燃焼形態を分割リタード燃焼とし、主燃焼を通常時の対応する燃焼よりも遅い時期に行わせることで、排気温度を上昇させることができる。ここで、主燃焼は、時期を遅らせているが、予備燃焼が形成する熱発生により筒内温度が上昇するので、安定して行われる。主燃焼を予備燃焼が終了した後に行わせることで、各燃焼の間に時間を持たせ、主燃焼に寄与する燃料の予混合を促すことができるので、空気過剰率の低下に対し、スモークの発生を抑えることができる。また、分割リタード燃焼による運転中に、排気温度とともに空気過剰率を変化させるときは、空気過剰率の変化に応じて主燃焼を行わせる時期を変更することで、排気温度及び空気過剰率をそれぞれの目標値に向け、効率的に変化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る自動車用ディーゼルエンジン（以下「エンジン」という。）１の構成を示している。
吸気通路１１の導入部には、図示しないエアクリーナが取り付けられており、エアクリーナにより吸入空気中の粉塵が除去される。吸気通路１１には、可変ノズルターボチャージャ１２のコンプレッサ１２ａが介装されており、コンプレッサ１２ａにより吸入空気が圧縮されて送り出される。コンプレッサ１２ａの下流には、インタークーラ１３が設置されており、インタークーラ１３により圧縮された吸入空気が冷却される。吸入空気は、さらにサージタンク１４に流入し、マニホールド部で各気筒に分配される。サージタンク１４の上流には、吸気絞り弁１５が設置されている。吸気絞り弁１５は、アクチュエータ１５１と接続されており、アクチュエータ１５１により開度が制御される。
【０００９】
エンジン本体において、シリンダヘッドには、インジェクタ２１が気筒毎に設置されている。図示しない燃料ポンプにより送り出された燃料は、コモンレール２２を介してインジェクタ２１に供給され、インジェクタ２１により燃焼室内に直接噴射される。インジェクタ２１は、燃料を複数回に分けて噴射する。インジェクタ２１による通常の燃料噴射には、エンジントルクを発生させるためのメイン噴射と、メイン噴射よりも進角させて行われるパイロット噴射とが含まれる。
【００１０】
排気通路３１には、マニホールド部の下流にターボチャージャのタービン１２ｂが介装されている。排気によりタービン１２ｂが駆動されることで、コンプレッサ１２ａが回転する。タービンの可動ベーン１２１は、アクチュエータ１２２と接続されており、アクチュエータ１２２により角度が制御される。タービン１２ｂの下流には、ＮＯｘトラップ触媒３２が設置されており、さらにその下流には、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３が設置されている。ＮＯｘトラップ触媒３２は、排気空燃比に応じて異なる機能を奏し、排気がリーンであるときに排気中のＮＯｘをトラップする一方、これがリッチであるときにトラップしているＮＯｘを放出する。ＮＯｘは、放出される際に排気中の炭化水素（以下「ＨＣ」という。）等の還元剤により浄化される。ＮＯｘトラップ触媒３２は、ＮＯｘ以外に排気に含まれる硫黄分もトラップする。ＮＯｘトラップ触媒３２には、このようなＮＯｘ処理機能と併せ、排気中のＨＣ及び一酸化炭素（以下「ＣＯ」という。）を酸化させる機能を持たせている。ディーゼルパティキュレートフィルタ３３は、セラミック等を素材とした多孔質のフィルタエレメントを含んで構成される。排気がフィルタエレメントによりろ過され、排気からパティキュレートが除去される。
【００１１】
排気通路３１は、ＥＧＲ管３４により吸気通路１１と接続されており、ＥＧＲ管３４には、ＥＧＲ弁３５が介装されている。ＥＧＲ弁３５は、アクチュエータ３５１に接続されており、アクチュエータ３５１により開度が制御される。
排気通路３１において、ＮＯｘトラップ触媒３２と、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３との間には、圧力センサ５１が設置されており、圧力センサ５１により排気圧力Ｐｅｘｈが検出される。ディーゼルパティキュレートフィルタ３３の下流には、酸素センサ５２と、温度センサ５３とが設置されており、酸素センサ５２により空気過剰率λが、温度センサ５３により排気温度が検出される。温度センサ５３は、検出された排気温度からＮＯｘトラップ触媒３２の温度（以下「触媒温度」という。）Ｔｎｏｘ及びディーゼルパティキュレートフィルタ３３の温度（以下「フィルタ温度」という。）Ｔｄｐｆを推定するためのものである。ＮＯｘトラップ触媒３２及びディーゼルパティキュレートフィルタ３３のそれぞれに温度センサを設置し、それらの温度を直接検出することとしてもよい。また、エアフローメータ５４、クランク角センサ５５及びアクセルセンサ５６が設置されている。各センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という。）４１に入力される。ＥＣＵ４１は、エアフローメータ５４の出力に基づいて吸入空気量Ｑａｃを、クランク角センサ５５の出力に基づいてエンジン回転数Ｎｅを、アクセルセンサ５６の出力に基づいてアクセル開度ＡＰＯを演算する。ＥＣＵ４１は、演算結果をもとに、インジェクタ２１及び他のアクチュエータ１２２，１５１，３５１を制御する。
【００１２】
以下に、ＥＣＵ４１の動作をフローチャートにより説明する。
図２は、運転モード選択ルーチンのフローチャートを示している。このルーチンにより設定された運転モードに応じて燃焼形態が切り換えられる。
Ｓ１では、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度ＡＰＯ、触媒温度Ｔｎｏｘ及び排気圧力Ｐｅｘｈを読み込む。
【００１３】
Ｓ２では、触媒温度Ｔｎｏｘが所定温度Ｔ１１以上であるか否かを判定する。Ｔ１１以上であるときは、Ｓ３へ進み、Ｔ１１よりも低いときは、図３２に示すルーチンへ進む。Ｔ１１は、ＮＯｘトラップ触媒３２の活性温度に相当する。
Ｓ３では、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸを検出する。ＮＯｘトラップ量ＮＯＸは、ＮＯｘトラップ触媒３２にトラップされているＮＯｘの量であり、エンジン回転数Ｎｅの積算値として下式（１）により算出する。符号ｎ−１は、このルーチンを前回に実行した際に算出した値であることを示し、Δｔは、このルーチンの実行周期を示す。ＮＯｘトラップ量ＮＯＸは、自動車がある一定の距離を走行するたびに所定量ずつ加算する方法で算出することもできる。
【００１４】
ＮＯＸ＝ＮＯＸn-1＋Ｎｅ×Δｔ  ・・・（１）
Ｓ４では、硫黄分トラップ量ＳＯＸを検出する。硫黄分トラップ量ＳＯＸは、ＮＯｘトラップ触媒３２にトラップされている硫黄分の量であり、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸと同様に、エンジン回転数Ｎｅの積算値として下式（２）により算出する。
ＳＯＸ＝ＳＯＸn-1＋Ｎｅ×Δｔ  ・・・（２）
Ｓ５では、パティキュレート堆積量ＰＭを検出する。パティキュレート堆積量ＰＭは、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３に堆積しているパティキュレートの量であり、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３の上流における排気圧力Ｐｅｘｈで近似する。パティキュレート堆積量ＰＭは、エンジン回転数Ｎｅや、走行距離に基づいてエンジン１から単位時間当たりに排出されるパティキュレートの量を演算し、これを積算して算出することもできる。
【００１５】
Ｓ６では、ＰＭ再生実行フラグＦｒｅｇが０であるか否かを判定する。Ｆｒｅｇは、通常は０に設定されている。Ｆｒｅｇが０であるときは、Ｓ７へ進み、０でないときは、図１１に示すルーチンへ進む。
Ｓ７では、脱硫再生実行フラグＦｄｅｓｕｌが０であるか否かを判定する。Ｆｄｅｓｕｌは、通常は０に設定されている。Ｆｄｅｓｕｌが０であるときは、Ｓ８へ進み、０でないときは、図２０に示すルーチンへ進む。
【００１６】
Ｓ８では、ＮＯｘ再生実行フラグＦｓｐが０であるか否かを判定する。Ｆｓｐは、通常は０に設定されている。Ｆｓｐが０であるときは、Ｓ９へ進み、０でないときは、図２２に示すルーチンへ進む。
Ｓ９では、故障回避実行フラグＦｒｅｃが０であるか否かを判定する。Ｆｒｅｃは、通常は０に設定されており、ＰＭ再生又は脱硫再生が終了したときに一時的に１に切り換えられる。Ｆｒｅｃが０であるときは、Ｓ１０へ進み、０でないときは、図２３に示すルーチンへ進む。
【００１７】
Ｓ１０では、ＰＭ再生要求フラグｒｑＲＥＧが０であるか否かを判定する。ｒｑＲＥＧは、通常は０に設定されており、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３に堆積しているパティキュレートを処理するＰＭ再生を行う時期に至ったものと判定されたときに１に切り換えられる。ｒｑＲＥＧが０であるときは、Ｓ１１へ進み、０でないときは、図２５に示すルーチンへ進む。
【００１８】
Ｓ１１では、脱硫再生要求フラグｒｑＤＥＳＵＬが０であるか否かを判定する。ｒｑＤＥＳＵＬは、通常は０に設定されており、ＮＯｘトラップ触媒３２からトラップしている硫黄分を放出させる脱硫再生を行う時期に至ったものと判定されたときに１に切り換えられる。ｒｑＤＥＳＵＬが０であるときは、Ｓ１２へ進み、０でないときは、図２７に示すルーチンへ進む。
【００１９】
Ｓ１２では、ＮＯｘ再生要求フラグｒｑＳＰが０であるか否かを判定する。ｒｑＳＰは、通常は０に設定されており、ＮＯｘトラップ触媒３２からトラップしているＮＯｘを放出させるＮＯｘ再生を行う時期に至ったものと判定されたときに１に切り換えられる。ｒｑＳＰが０であるときは、Ｓ１３へ進み、０でないときは、図２８に示すルーチンへ進み、このルーチンのＳ７０１において、ＮＯｘ再生実行フラグＦｓｐを１に設定する。
【００２０】
Ｓ１３では、パティキュレート堆積量ＰＭが規定量ＰＭ１に達したか否かを判定する。この判定は、規定量ＰＭ１のパティキュレートが堆積したときに運転状態に応じて得られるエンジン１の背圧Ｐ１と、圧力センサ５１により検出された排気圧力Ｐｅｘｈとを比較して行う。Ｐ１は、エンジン回転数Ｎｅ及び要求噴射量Ｑｆｄｒｖにより図３に示すマップを検索し、Ｎｅが高く、かつＱｆｄｒｖが多いときほど大きな値として算出される。要求噴射量Ｑｆｄｒｖは、通常時はメイン噴射による噴射量（以下「メイン噴射量」という。）Ｑｍａｉｎを、通常時以外のときは後述する第２の噴射量Ｑｍを指す。排気圧力ＰｅｘｈがＰ１以上であり、パティキュレート堆積量ＰＭがＰＭ１に達したものと判断されるときは、図２９に示すルーチンへ進み、このルーチンのＳ８０１において、ＰＭ再生要求フラグｒｑＲＥＧを１に設定する。Ｐ１よりも低いときは、Ｓ１４へ進む。ＰＭ再生が不要に繰り返されることを防止するため、ｒｑＲＥＧを１に切り換える前提として、前回に行われたＰＭ再生が終了してからの累積走行距離を演算し、これが所定距離に達していることを採用してもよい。
【００２１】
Ｓ１４では、硫黄分トラップ量ＳＯＸが所定量ＳＯＸ１に達したか否かを判定する。ＳＯＸ１に達したときは、図３０に示すルーチンへ進み、このルーチンのＳ９０１において、脱硫再生要求フラグｒｑＤＥＳＵＬを１に設定する。ＳＯＸ１に達していないときは、Ｓ１５へ進む。
Ｓ１５では、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸが所定量ＮＯＸ１に達したか否かを判定する。ＮＯＸ１に達したときは、図３１に示すルーチンへ進み、このルーチンのＳ１００１において、ＮＯｘ再生要求フラグｒｑＳＰを１に設定する。ＮＯＸ１に達していないときは、Ｓ１６へ進む。
【００２２】
なお、各再生要求フラグｒｑＲＥＧ，ｒｑＤＥＳＵＬ及びｒｑＳＰは、エンジン１の始動に際して０に設定される。
Ｓ１６では、通常のリーン燃焼（以下「通常燃焼」という。）により運転を行わせる。
ここで、Ｓ２から図３２に示すルーチンへ進み、ＮＯｘトラップ触媒３２の活性を促進する場合、Ｓ６から図１１に示すルーチンへ進み、ＰＭ再生を実行する場合、Ｓ７から図２０に示すルーチンへ進み、脱硫再生を実行する場合、及びＳ８から図２２に示すルーチンへ進み、ＮＯｘ再生を実行する場合は、燃焼形態を切り換え、本発明に係る分割リタード燃焼により運転を行わせる。
【００２３】
ここで、各燃焼形態の概念について説明する。
図４及び５は、燃焼形態に応じた燃料噴射パターン及び熱発生率を示し、図４は、通常燃焼による場合のものを、図５は、分割リタード燃焼による場合のものを示している。
通常燃焼では、常用運転領域での運転に際し、パイロット噴射及びメイン噴射を行う。パイロット噴射は、メイン噴射よりも早い上死点前４０〜１０°ＣＡの時期に行わせ、１ストローク当たりの噴射量は、１〜３ｍｍ3の範囲に設定する。メイン噴射は、上死点前１０〜−５°ＣＡの時期に行わせ、パイロット噴射との間隔は、１０〜３０°ＣＡの範囲に設定する。
【００２４】
一方、分割リタード燃焼では、まず、圧縮行程で第１の燃料噴射を行わせ、その後の膨張行程で第２の燃料噴射を行わせる。第１の燃料噴射は、上死点位置での筒内温度（以下「圧縮端温度」という。）を上昇させるためのものであり、第１の燃料噴射により上死点又はその近傍で予備燃焼を生じさせ、熱発生Ｐを形成する。第１の燃料噴射の噴射量（以下「第１の噴射量」という。）Ｑｐは、運転状態に応じて異なるが、少なくとも予備燃焼による熱発生Ｐが確認されるだけの量に設定する。第２の燃料噴射は、エンジントルクを発生させるためのものであり、予備燃焼が終了した後に行わせる。第２の燃料噴射により予備燃焼が終了した後に主燃焼を生じさせ、熱発生Ｍを形成する。第１の燃料噴射の開始時期（以下「第１の噴射時期」という。）ＩＴｐと、第２の燃料噴射の開始時期（以下「第２の噴射時期」という。）ＩＴｍとの間隔Δｔｉｊは、エンジン回転数Ｎｅにもよるが、予備燃焼が開始してから主燃焼が開始するまでに少なくとも２０°ＣＡの時間が経過するように設定する。主燃焼は、膨張行程での燃焼となるために燃焼速度が遅く、その終了時期は、上死点後５０°ＣＡ以降となる。
【００２５】
図６は、分割リタード燃焼による効果を第２の噴射時期ＩＴｍとの関係で示している。なお、空気過剰率を一定としている。
分割リタード燃焼によれば、第２の噴射時期ＩＴｍを遅らせ、主燃焼を遅い時期に行わせることで、排気温度を上昇させることができる。また、第１及び第２の燃料噴射の間隔Δｔｉｊを設定し、予備燃焼が終了した後に主燃焼を行わせることで、第２の燃料噴射により噴射された燃料の着火遅れ期間Δｔｉｇｍを確保することができ、主燃焼に際して燃料の予混合割合を高くすることができる。このため、ＮＯｘトラップ触媒３２の脱硫再生等に際し、要求される高い排気温度を達成するとともに、空気過剰率の低下に対し、スモークの発生を抑えることが可能となる。ここで、第２の噴射時期ＩＴｍを遅らせるほど、排気温度を上昇させ、かつスモークを少なく抑えることができる。本実施形態では、排気空燃比を低下させる際に吸入空気量を減少させることとするが、予備燃焼により圧縮端温度が高められるので、主燃焼を安定して行わせることができる。なお、分割リタード燃焼によれば、第２の噴射時期ＩＴｍによらず、ＨＣの排出が低いレベルに抑えられる。
【００２６】
また、低負荷時は、本来の排気温度が低いため、脱硫再生時等の目標温度を達成するには、排気温度を大幅に上昇させる必要がある。このため、主燃焼の時期を大幅に遅らせることが必要となり、１回の予備燃焼だけでは主燃焼の時期まで筒内温度を高く維持することができない場合がある。そのような場合は、図７に示すように複数回の予備燃焼を行わせることとし、１回目の予備燃焼により上昇させた筒内温度を、２回目以降の予備燃焼により維持する。各予備燃焼の熱発生Ｐ１，Ｐ２が重ならないようにするとともに、すべての予備燃焼が終了した後に主燃焼を行わせることで、スモークの発生を抑えた状態で目標温度を達成することが可能となる。
【００２７】
図８は、燃料噴射量設定ルーチンのフローチャートを示している。このルーチンは、分割リタード燃焼を行わせる際に実行され、このルーチンにおいて、第１の噴射量Ｑｐ及び第２の燃料噴射の噴射量（以下「第２の噴射量」という。）Ｑｍが設定される。
Ｓ５１では、燃焼形態の切り換えが指示されたか否かを判定する。燃焼形態の切り換えは、ＮＯｘトラップ触媒３２の活性を促進する場合、ＰＭ再生を実行する場合、脱硫再生を実行する場合及びＮＯｘ再生を実行する場合に指示される。切り換えが指示されたときは、Ｓ５２へ進み、指示されていないときは、このルーチンをリターンする。
【００２８】
Ｓ５２では、運転状態としてエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度ＡＰＯを読み込む。
Ｓ５３では、第２の噴射量Ｑｍを演算する。第２の噴射量Ｑｍは、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度ＡＰＯにより図９に示すマップを検索し、Ｎｅを一定としたときに、ＡＰＯが大きいときほど大きな値として算出される。
Ｓ５４では、第１の噴射量Ｑｐを演算する。第１の噴射量Ｑｐは、エンジン回転数Ｎｅ及び第２の噴射量Ｑｍにより図１０に示すマップを検索し、Ｎｅが低く、かつＱｍが少ないときほど大きな値として算出される。
【００２９】
図１１，１２は、ＰＭ再生ルーチンのフローチャートを示している。ＰＭ再生は、排気温度を上昇させ、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３に堆積しているパティキュレートを燃焼させることにより行い、ＰＭ再生時の運転は、分割リタード燃焼により行わせる。第２の噴射時期ＩＴｍを制御して排気温度を上昇させ、パティキュレートを燃焼させることのできる温度（ここでは、６００℃以上）にディーゼルパティキュレートフィルタ３４を加熱する。このルーチンにおいて、第１及び第２の噴射時期ＩＴｐ，ＩＴｍが設定される。
【００３０】
Ｓ７１では、空気過剰率をディーゼルパティキュレートフィルタ３４に堆積しているパティキュレートの量に応じた目標値ｔλｒｅｇに制御する。空気過剰率は、吸気絞り弁１５及びＥＧＲ弁３５を作動させて制御する。パティキュレート堆積量ＰＭにより図１３に示すテーブルを検索し、ＰＭ再生時における目標空気過剰率ｔλｒｅｇ（＝１〜１．４）を算出する。目標空気過剰率ｔλｒｅｇは、ＰＭが多いときほど小さな値として算出される。また、エンジン回転数Ｎｅ及び第２の噴射量Ｑｍにより図１４に示すマップを検索し、ストイキに相当する空気過剰率を与える基準吸入空気量ｔＱａｃ０を読み出す。読み出したｔＱａｃ０にｔλｒｅｇを乗算してＰＭ再生時における目標吸入空気量ｔＱａｃ（＝ｔＱａｃ０×ｔλｒｅｇ）を算出し、吸気絞り弁１５を算出したｔＱａｃに応じた開度に制御する。実際の空気過剰率の目標値ｔλｒｅｇに対する乖離は、酸素センサ５２の出力をフィードバックしてＥＧＲ弁３５の開度を制御することにより調整する。なお、パティキュレート堆積量ＰＭは、排気圧力Ｐｅｘｈから推定することができる。
【００３１】
分割リタード燃焼による運転に際し、第１の噴射時期ＩＴｐは、エンジン回転数Ｎｅ及び第２の噴射量Ｑｍにより図１５に示すマップを検索し、Ｎｅが高く、かつＱｍが多いときほど早い時期に設定される。また、第２の噴射時期ＩＴｍは、Ｎｅ，Ｑｍにより図１６に示すマップを検索し、Ｎｅが低く、かつＱｍが少ないときほど遅い時期に設定される。ここで、検索したＩＴｍに対し、排気温度及び空気過剰率に応じた補正を施す。排気の目標温度ｔＴｅｘｈ（＝ｔＴｅｘｈａ）及び目標空気過剰率ｔλ（＝ｔλｒｅｇ）により図１７に示すマップを検索し、第２の噴射時期の補正値ΔＩＴｍ（＝ΔＩＴｍ１）を算出する。算出したΔＩｔｍをＩＴｍに加算することで、排気温度を高く、かつ空気過剰率を高く制御するときほど第２の噴射時期ＩＴｍを遅らせる。
【００３２】
また、第２の噴射時期ＩＴｍは、通常燃焼による場合に同じ運転状態のもとで設定されるメイン噴射の開始時期よりも大幅に遅い時期となる。燃料噴射の遅角化に伴うエンジントルクの変動を抑制するため、第２の噴射量Ｑｍ及び目標吸入空気量ｔＱａｃに対し、第２の噴射時期ＩＴｍに応じた補正を施す。図１８に示すテーブルを検索して補正係数Kｔｒ１を演算し、算出したKｔｒ１を第２の噴射量Ｑｍに乗算することで、第２の噴射時期ＩＴｍが遅いときほどＱｍを増大させる。また、空気過剰率の低下に伴うポンピングロスの増大に対処するため、第２の噴射量Ｑｍ及び目標吸入空気量ｔＱａｃに対し、目標空気過剰率ｔλに応じた補正を施す。図１９に示すテーブルを検索して補正係数Kｔｒ２を演算し、算出したKｔｒ２を第２の噴射量Ｑｍに乗算することで、目標空気過剰率ｔλが低いときほどＱｍを増大させる。
【００３３】
Ｓ７２では、脱硫再生要求フラグｒｑＤＥＳＵＬが１であるか否かを判定する。１であるときは、Ｓ７３へ進み、１でないときは、図１２に示すフローチャートのＳ１０１へ進む。Ｓ７３〜７８の処理は、ＮＯｘトラップ触媒３２の脱硫再生から継続してＰＭ再生を行う場合に行われる。
Ｓ７３では、空気過剰率λを読み込む。
【００３４】
Ｓ７４では、図１６に示すマップを検索し、基準となる第２の噴射時期ＩＴｍを算出する。
Ｓ７５では、第２の噴射時期の補正値ΔＩＴｍを算出する。図１７に示すマップ上でＰＭ再生時及び脱硫再生時のそれぞれに対応する点Ａ，Ｂの座標Ａ（ｔＴｅｘｈａ，λａ；λａ＝ｔλｒｅｇ），Ｂ（ｔＴｅｘｈｂ，λｂ；λｂ＝ｔλｄｅｓｕｌ）を特定し、各点を通る直線Ｌを算出する。空気過剰率λをもとに現在の状態を示す直線Ｌ上の点Ｐの座標Ｐ（ｔＴｅｘｈｐ，λｐ）を算出するとともに、点Ｐに対応するΔＩＴｍを読み出し、これを補正値に設定する。なお、本実施形態に関し、ｔＴｅｘｈａは、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３を６００℃に加熱するのに要求される排気温度に、ｔＴｅｘｈｂは、ＮＯｘトラップ触媒３２を６５０℃に加熱するのに要求される排気温度に相当する。
【００３５】
Ｓ７６では、基準値ＩＴｍに補正値ΔＩＴｍを加算し、得た値を第２の噴射時期ＩＴｍ（＝ＩＴｍ＋ΔＩＴｍ）に設定する。この結果、脱硫再生からＰＭ再生への移行時において、第２の噴射時期ＩＴｍは、脱硫再生時の目標時期ＩＴｍ２（＝ＩＴｍ＋ΔＩＴｍ２）からＰＭ再生時の目標時期ＩＴｍ１（＝ＩＴｍ＋ΔＩＴｍ１）に向け、空気過剰率λとともに変化する。
【００３６】
Ｓ７７では、補正値ΔＩＴｍがＰＭ再生時の目標値ΔＩＴｍ１に達したか否かを判定する。達したときは、移行が完了したものとしてＳ７８へ進み、脱硫再生要求フラグｒｑＤＥＳＵＬを０に設定する。一方、達していないときは、このルーチンをリターンする。
なお、本実施形態では、目標空気過剰率ｔλをＰＭ再生への運転モードの切り換えとともに即時にｔλｒｅｇに切り換えるため、実際の空気過剰率λを検出することとした。目標空気過剰率ｔλの変化に作動ガス等の応答性に応じたなましをかけ、ｔλｒｅｇに向けて徐々に変化させるようにすることで、変化中のｔλを実際の空気過剰率とみなして採用することもできる。
【００３７】
図１２に示すフローチャートにおいて、Ｓ１０１では、フィルタ温度Ｔｄｐｆを読み込む。
Ｓ１０２では、フィルタ温度Ｔｄｐｆが所定温度Ｔ２１以上であるか否かを判定する。Ｔ２１は、パティキュレートの燃焼に必要な最低温度として、たとえば６００℃に設定する。Ｔ２１以上であるときは、Ｓ１０３へ進み、Ｔ２１よりも低いときは、Ｓ１０７へ進む。Ｓ１０７では、第２の噴射時期ＩＴｍを遅らせ、排気温度を上昇させる。Ｓ１０８では、このときの遅角分をも含めて補正係数Ｋｔｒ１を算出し、これを第２の噴射量Ｑｍに乗算する。
【００３８】
Ｓ１０３では、フィルタ温度Ｔｄｐｆが所定温度Ｔ２２以下であるか否かを判定する。Ｔ２２は、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３への熱負荷を許容範囲内に抑えるうえでの限界温度として、たとえば７００℃に設定する。Ｔ２２以下であるときは、Ｓ１０４へ進み、Ｔ２２よりも高いときは、Ｓ１０９へ進む。Ｓ１０９では、第２の噴射時期ＩＴｍを所定量だけ進め、Ｓ１１０では、このときの進角分をも含めて補正係数Ｋｔｒ１を算出し、これを第２の噴射量Ｑｍに乗算する。
【００３９】
Ｓ１０４では、Ｓ１０７又はＳ１０９で補正した第２の噴射時期ＩＴｍによる燃料噴射を実施した後、所定時間ｔｒｅｇが経過したか否かを判定する。ｔｒｅｇが経過したときは、ＰＭ再生が終了したものと判断してＳ１０５へ進み、ｔｒｅｇが経過していないときは、このルーチンをリターンする。フィルタ温度Ｔｄｐｆが目標範囲内に保持される間に、堆積しているパティキュレートが焼却される。
【００４０】
Ｓ１０５では、ＰＭ再生実行フラグＦｒｅｇを０に設定して燃焼形態を通常燃焼に戻し、空気過剰率を通常値に、排気温度を通常温度に復帰させる。また、パティキュレート堆積量ＰＭを０に設定する。
Ｓ１０６では、故障回避実行フラグＦｒｅｃを１に設定し、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３の故障を回避するのための制御を行う。パティキュレートに燃え残りが存在するときは、空気過剰率を即時に通常値に復帰させたとすると、この燃え残りが急速に燃焼し、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３に過大な熱負荷をかけるおそれがあるためである。
【００４１】
図２０は、脱硫再生ルーチンのフローチャートを示している。脱硫再生は、排気を通常時よりもリッチ側に制御してＮＯｘトラップ触媒３２に還元剤を供給するとともに、排気温度を上昇させ、硫黄分の分解を促進することにより行う。脱硫再生時の運転は、分割リタード燃焼により行わせる。触媒成分にＢａ系のものを用いたＮＯｘトラップ触媒３２は、脱硫再生に際して６５０℃以上の温度に加熱する必要がある。このルーチンにおいて、第１及び第２の噴射時期ＩＴｐ，ＩＴｍが設定される。
【００４２】
Ｓ９１では、空気過剰率を目標値ｔλｄｅｓｕｌ（ここでは、１）に制御する。空気過剰率は、吸気絞り弁１５及びＥＧＲ弁３５を作動させて制御する。図１４に示すマップを検索してストイキに相当する空気過剰率を与える目標吸入空気量ｔＱａｃ（＝ｔＱａｃ０）を算出し、これが達成されるように吸気絞り弁１５の開度を制御する。また、図１５に示すマップを検索して第１の噴射時期ＩＴｐを算出するとともに、図１６，１７に示すマップを検索して第２の噴射時期ＩＴｍを算出する。トルク変動を抑制し、かつポンピングロスを低減するため、図２２，２３に示すテーブルを検索して補正係数Ｋｔｒ１，Ｋｔｒ２を算出し、算出したＫｔｒ１，Ｋｔｒ２を第２の噴射量Ｑｍに乗算する。
【００４３】
Ｓ９２では、ＰＭ再生要求フラグｒｑＲＥＧが１であるか否かを判定する。１であるときは、Ｓ９３へ進み、１でないときは、図２１に示すフローチャートのＳ２０１へ進む。Ｓ９３〜９８の処理は、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３のＰＭ再生から継続して脱硫再生を行う場合に行われる。すなわち、Ｓ９３では、空気過剰率λを読み込み、Ｓ９４では、基本となる第２の噴射時期ＩＴｍを算出する。Ｓ９５では、図１７に示すマップ上で点Ａ，Ｂを通る直線Ｌを特定し、読み込んだλをもとに現在の空気過剰率に対応する補正値ΔＩＴｍを算出する。Ｓ９６では、算出したΔＩＴｍを基本値ＩＴｍに加算し、得た値を第２の噴射時期ＩＴｍに設定する。Ｓ９７では、補正値ΔＩＴｍが脱硫再生時の目標値ΔＩＴｍ２に達したか否かを判定し、達したときは、Ｓ７８へ進み、脱硫再生要求フラグｒｑＤＥＳＵＬを０に設定する。一方、達していないときは、このルーチンをリターンする。
【００４４】
図２１に示すフローチャートにおいて、Ｓ２０１では、触媒温度Ｔｎｏｘを読み込む。
Ｓ２０２では、触媒温度Ｔｎｏｘが、所定温度Ｔ１３以上であるか否かを判定する。Ｔ１３は、硫黄分の分解に必要な最低温度として、たとえば６５０℃に設定する。Ｔ１３以上であるときは、Ｓ２０３ヘ進み、Ｔ１３よりも低いときは、Ｓ２０７ヘ進む。Ｓ２０７では、第２の噴射時期ＩＴｍを遅らせ、排気温度を上昇させる。Ｓ２０８では、このときの遅角分をも含めた補正係数Ｋｔｒ１を算出し、これを第２の噴射量Ｑｍに乗算する。
【００４５】
Ｓ２０３では、Ｓ２０７で補正した第２の噴射時期ＩＴｍによる燃料噴射を実施した後、所定時間ｔｄｅｓｕｌが経過したか否かを判定する。ｔｄｅｓｕｌが経過したときは、脱硫再生が終了したものと判断してＳ２０４へ進み、ｔｄｅｓｕｌが経過していないときは、このルーチンをリターンする。触媒温度Ｔｎｏｘが目標範囲内に保持される間に、トラップされている硫黄分が分解され、ＮＯｘトラップ触媒３２から放出される。硫黄分は、放出される際に排気中の還元剤により浄化される。
【００４６】
Ｓ２０４では、脱硫再生実行フラグＦｄｅｓｕｌを０に設定して燃焼形態を通常燃焼に戻し、空気過剰率を通常値に、排気温度を通常温度に復帰させる。また、硫黄分トラップ量ＳＯＸを０に設定する。
Ｓ２０５では、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸを０に設定し、ＮＯｘ再生要求フラグｒｑＳＰが１であるときは、これを０に設定する。脱硫再生を行うことによりＮＯｘトラップ触媒３２に還元剤が供給されると、硫黄分とともにＮＯｘも放出され、ＮＯｘ再生が同時に行われるためである。
【００４７】
Ｓ２０６では、故障回避実行フラグＦｒｅｃを１に設定する。脱硫再生が終了した時点の高温下で空気過剰率を即時に通常値に復帰させたとすると、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３に堆積しているパティキュレートが急速に燃焼し、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３に過大な熱負荷をかけるおそれがあるためである。
図２２は、ＮＯｘ再生ルーチンのフローチャートを示している。ＮＯｘ再生は、排気を一時的にストイキよりもリッチ側に制御することにより行い、ＮＯｘ再生時の運転は、分割リタード燃焼により行わせる。ＮＯｘ再生では、脱硫再生とは異なり、排気温度を上昇させる必要はないが、排気空燃比を低下させる際に吸入空気量を減少させることとしており、圧縮端温度の低下に対処する必要があるため、分割リタード燃焼による運転を採用する。このルーチンにおいて、第１及び第２の噴射時期ＩＴｐ，ＩＴｍが設定される。
【００４８】
Ｓ３０１では、空気過剰率をＮＯｘ再生のために設定された目標空気過剰率ｔλｓｐに制御する。ＮＯｘ再生時における目標空気過剰率ｔλｓｐは、リッチを示す値として、たとえば０．９に設定する。ストイキに相当する空気過剰率を与える基準吸入空気量ｔＱａｃ０（図１４）にｔλｓｐを乗算し、目標吸入空気量ｔＱａｃを算出する。算出したｔＱａｃに応じた開度に吸気絞り弁１５を制御するとともに、目標空気過剰率ｔλｓｐに対する乖離は、ＥＧＲ弁３５を作動させて調整する。また、図１５〜１７に示すマップを検索して第１及び第２の噴射時期ＩＴｐ，ＩＴｍを設定するとともに、図１８，１９に示すテーブルを検索して補正係数Ｋｔｒ１，Ｋｔｒ２を算出し、これらを第２の噴射量Ｑｍに乗算する。
【００４９】
Ｓ３０２では、ＮＯｘ再生を開始した後、所定時間ｔｓｐｉｋｅが経過したか否かを判定する。ｔｓｐｉｋｅが経過したときは、ＮＯｘ再生が終了したものと判断してＳ３０３へ進み、ｔｓｐｉｋｅが経過していないときは、このルーチンをリターンする。所定時間ｔｓｐｉｋｅが経過するまでにトラップされているＮＯｘが分解され、ＮＯｘトラップ触媒３２から放出される。ＮＯｘは、放出される際に排気中の還元剤により浄化される。
【００５０】
Ｓ３０３では、ＮＯｘ再生実行フラグＦｓｐを０に設定して燃焼形態を通常燃焼に戻し、空気過剰率を通常値に復帰させる。また、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸを０に設定する。
図２３は、故障回避ルーチンのフローチャートを示している。故障回避は、空気過剰率をＰＭ再生時及び脱硫再生時よりもリーン側の１．４以下の値に制御することにより行い、故障回避時の運転は、排気温度を低下させる必要があることから、通常燃焼により行わせる。
【００５１】
Ｓ４０１では、フィルタ温度Ｔｄｐｆを読み込む。
Ｓ４０２では、エンジン回転数Ｎｅ及びメイン噴射量Ｑｍａｉｎにより図２４に示すマップを検索し、目標吸入空気量ｔＱａｃｒｅｃを算出する。算出したｔＱａｃｒｅｃに応じて吸気絞り弁１５及びＥＧＲ弁３５を作動させ、目標空気過剰率ｔλｒｅｃを達成する。
【００５２】
Ｓ４０３では、フィルタ温度Ｔｄｐｆが所定温度Ｔ２３以下であるか否かを判定する。Ｔ２３以下であるときは、燃え残りのパティキュレートが急速に燃焼するおそれが解除されたものと判断してＳ４０４へ進み、Ｔ２３よりも高いときは、このルーチンをリターンする。
Ｓ４０４では、故障回避実行フラグＦｒｅｃを０に設定し、空気過剰率を通常値に復帰させる。
【００５３】
図２５，２７及び２８は、再生実行フラグ設定ルーチンのフローチャートを示し、これらのルーチンは、ＰＭ再生要求フラグｒｑＲＥＧ、脱硫再生要求フラグｒｑＤＥＳＵＬ又はＮＯｘ再生要求フラグｒｑＳＰが１に切り換えられたときに実行される。これらのルーチンにおいて、異なる再生要求が同時に発生した場合の優先順位が決定され、各再生実行フラグＦｒｅｇ，Ｆｄｓｕｌ又はＦｓｐが設定される。
【００５４】
図２５に示すフローチャートにおいて、Ｓ５０１では、ＰＭ再生要求フラグｒｑＲＥＧが１に切り換えられてから現在までの間に硫黄分の堆積が進み、脱硫再生要求フラグｒｑＤＥＳＵＬが１に切り換えられたか否かを判定する。切り換えられたときは、Ｓ５０２へ進み、脱硫再生実行フラグＦｄｅｓｕｌを１に設定する。これにより脱硫再生がＰＭ再生に優先して行われる。一方、切り換えられていないときは、Ｓ５０３へ進む。
【００５５】
Ｓ５０３では、ＮＯｘ再生要求フラグｒｑＳＰが０であるか否かを判定する。０であるときは、Ｓ５０４へ進み、０でないときは、Ｓ５０６へ進む。
Ｓ５０４では、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度ＡＰＯにより図２６に示すマップを参照し、分割リタード燃焼が可能な領域に運転状態があるか否かを判定する。ハッチングを付した低回転、かつ低負荷の領域では、分割リタード燃焼への切り換えを禁止する。
【００５６】
Ｓ５０５では、ＰＭ再生実行フラグＦｒｅｇを１に設定する。
一方、Ｓ５０６では、ＮＯｘ排出量が少ない運転状態にエンジン１があるか否かを判定する。この判定は、たとえばエンジン１が定常運転状態にあるか否かを判定することにより行い、定常運転状態にあるときは、ＮＯｘ排出量が少ないものと判断し、Ｓ５０７へ進む。一方、定常運転状態にないときは、ＮＯｘ排出量が多いものと判断し、ＮＯｘ再生をＰＭ再生に優先して行わせるべく、Ｓ５０８へ進む。
【００５７】
Ｓ５０７では、フィルタ温度Ｔｄｐｆが所定温度Ｔ２４以上であるか否かを判定する。Ｔ２４は、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３に担持させた触媒の活性温度として、ＰＭ再生時の目標温度Ｔ２１よりも低い温度に設定する。Ｔ２４以上であるときは、Ｓ５０４へ進み、Ｔ２４よりも低いときは、目標温度Ｔ２１に到達するまでに相当の時間を要するものと判断し、ＮＯｘ再生を優先して行わせるべく、Ｓ５０８へ進む。
【００５８】
Ｓ５０８では、ＮＯｘ再生実行フラグＦｓｐを１に設定する。
図２７に示すフローチャートにおいて、Ｓ６０１では、触媒温度Ｔｎｏｘが所定温度Ｔ１３以上であるか否かを判定する。Ｔ１３は、脱硫再生の円滑な遂行に必要な温度として、脱硫再生時の目標温度Ｔ１２よりも低い温度に設定する。Ｔ１３以上であるときは、Ｓ６０２へ進み、Ｔ１３よりも低いときは、目標温度Ｔ１２に到達するまでに相当の時間を要するものと判断し、Ｓ６０４へ進む。
【００５９】
Ｓ６０２では、図２６に示すマップを参照し、分割リタード燃焼が可能な領域に運転状態があるか否かを判定する。そのような領域にあるときは、Ｓ６０３へ進み、脱硫再生実行フラグＦｄｅｓｕｌを１に設定する。一方、そのような領域にないときは、このルーチンをリターンする。
Ｓ６０４では、ＮＯｘ再生要求フラグｒｑＳＰが０であるか否かを判定する。０であるときは、Ｓ６０２へ進む。一方、０でないときは、Ｓ６０５ヘ進み、ＮＯｘ再生実行フラグＦｓｐを１に設定する。これにより、ＮＯｘ再生が脱硫再生に優先して行われる。
【００６０】
図２８に示すフローチャートにおいて、Ｓ７０１では、ＮＯｘ再生実行フラグＦｓｐを１に設定する。
図３２は、急速活性ルーチンのフローチャートを示している。
Ｓ１１０１では、触媒温度Ｔｎｏｘを読み込む。
Ｓ１１０２では、図２６に示すマップを参照し、分割リタード燃焼が可能な領域に運転状態があるか否かを判定する。そのような領域にあるときは、Ｓ１１０３へ進み、燃焼形態を分割リタード燃焼に切り換える。一方、そのような領域にないときは、このルーチンをリターンする。分割リタード燃焼による運転に際し、図１５〜１７に示すマップを検索し、第１及び第２の噴射時期ＩＴｐ，ＩＴｍを算出する。第２の噴射時期ＩＴｍが遅い時期に設定されることで、排気温度が上昇し、ＮＯｘトラップ触媒３２の活性が促進される。また、図１８に示すマップを検索して補正係数Ｋｔｒ１を算出し、これを第２の噴射量Ｑｍに乗算する。なお、急速活性時において、目標空気過剰率ｔλは、通常値に設定される。
【００６１】
Ｓ１１０４では、触媒温度Ｔｎｏｘが所定温度Ｔ１１に達したか否かを判定する。達したときは、このルーチンをリターンし、達していないときは、分割リタード燃焼による運転を継続させる。このルーチンがリターンされることで、燃焼形態が通常燃焼に切り換えられる（Ｓ１６）。
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
【００６２】
第１に、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３のＰＭ再生、ＮＯｘトラップ触媒３２の脱硫再生及びこの触媒３２の急速活性に際し、燃焼形態を分割リタード燃焼に切り換え、第２の燃料噴射を通常時のメイン噴射よりもクランク角に関して遅い時期に行わせることとした。このため、排気温度を上昇させ、ディーゼルパティキュレートフィルタ３２等を目標温度に加熱することができる。ここで、ＰＭ再生及び脱硫再生では、排気空燃比を低下させる際に吸入空気量を減少させることとするが、第１の燃料噴射により予備燃焼を行わせ、これにより形成される熱発生により筒内温度が上昇するので、主燃焼を安定して行わせることができる。
【００６３】
第２に、第１及び第２の燃料噴射の間隔Δｔｉｊを調節し、主燃焼を予備燃焼が終了した後に行わせることとした。このため、予備燃焼と主燃焼との間に時間を持たせ、主燃焼に寄与する燃料の予混合を促すことができ、ＰＭ再生時、ＮＯｘ再生時及び脱硫再生時における空気過剰率の低下に対し、予混合燃焼が主体の燃焼形態として、スモークの発生を抑えることが可能である。
【００６４】
第３に、ＮＯｘトラップ触媒３２の脱硫再生からディーゼルパティキュレートフィルタ３３のＰＭ再生への移行時及びこの逆のＰＭ再生から脱硫再生への移行時において、まず目標空気過剰率ｔλを切り換えることとし（Ｓ７１，９１）、第２の噴射時期ＩＴｍは、実際の空気過剰率の変化に応じて変更することとした（Ｓ７５，９５）。このため、排気温度を良好な範囲に保ちつつ空気過剰率を変化させることができ、運転モードの移行を効率的に達成することができる。なお、本実施形態では、たとえばＰＭ再生への移行時において、空気過剰率の上昇、すなわち、作動ガス量の増大に伴う筒内温度の上昇とともに第２の噴射時期ＩＴｍを遅角させることになる。
【００６５】
また、本実施形態に関し、脱硫再生からＰＭ再生への移行は、パティキュレート堆積量ＰＭが規定量に達したにも拘わらず分割リタード燃焼が可能な状態になく、分割リタード燃焼が可能な領域に移行するまでに硫黄分の堆積が進み、脱硫再生を優先させて行わせる場合（Ｓ５０４，５０１）、ＰＭ再生に優先させてＮＯｘ再生を行わせている間に硫黄分の堆積が進んだ場合（Ｓ５０３，５０１）、及びＰＭ再生中に硫黄分トラップ量ＳＯＸが規定量に達した場合等に行われる。他方、ＰＭ再生から脱硫再生への移行は、脱硫再生中にパティキュレート堆積量ＰＭが規定量に達した場合等に行われる。
【００６６】
以上では、ＮＯｘトラップ触媒３２とディーゼルパティキュレートフィルタ３３とを個別の装置として構成する場合を例に説明したが、本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３のフィルタエレメントにＮＯｘトラップ触媒の触媒成分を担持させたものに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジンの構成
【図２】運転モード選択ルーチンのフローチャート
【図３】ＰＭ再生時期判定閾値Ｐ１のマップ
【図４】通常燃焼の概念
【図５】分割リタード燃焼の概念
【図６】分割リタード燃焼による効果
【図７】低負荷時における分割リタード燃焼の概念
【図８】燃料噴射量演算ルーチンのフローチャート
【図９】第２の噴射量Ｑｍのマップ
【図１０】第１の噴射量Ｑｐのマップ
【図１１】ＰＭ再生ルーチンのフローチャート
【図１２】同上ルーチンにおける排気温度調整処理のフローチャート
【図１３】ＰＭ再生時目標空気過剰率ｔλｒｅｇのテーブル
【図１４】ストイキ相当目標吸入空気量ｔＱａｃ０のマップ
【図１５】第１の噴射時期ＩＴｐのマップ
【図１６】第２の噴射時期ＩＴｍのマップ
【図１７】補正値ΔＩＴｍのマップ
【図１８】補正係数Ｋｔｒ１のテーブル
【図１９】補正係数Ｋｔｒ２のテーブル
【図２０】脱硫再生ルーチンのフローチャート
【図２１】同上ルーチンにおける排気温度調整処理のフローチャート
【図２２】ＮＯｘ再生ルーチンのフローチャート
【図２３】故障回避ルーチンのフローチャート
【図２４】故障回避時目標吸入空気量ｔＱａｃｒｅｃのマップ
【図２５】第１の再生実行フラグ設定ルーチンのフローチャート
【図２６】分割リタード燃焼可能領域のマップ
【図２７】第２の再生実行フラグ設定ルーチンのフローチャート
【図２８】第３の再生実行フラグ設定ルーチンのフローチャート
【図２９】ＰＭ再生要求フラグ設定ルーチンのフローチャート
【図３０】脱硫再生要求フラグ設定ルーチンのフローチャート
【図３１】ＮＯｘ再生要求フラグ設定ルーチンのフローチャート
【図３２】急速活性ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
【００６８】
１…ディーゼルエンジン、１１…吸気通路、１２…可変ノズルターボチャージャ、１５…吸気絞り弁、２１…インジェクタ、２２…コモンレール、３１…排気通路、３２…ＮＯｘトラップ触媒、３３…ディーゼルパティキュレートフィルタ、３４…ＥＧＲ管、３５…ＥＧＲ弁、４１…コントローラとしての電子制御ユニット、５１…排気圧力センサ、５２…排気空燃比センサ、５３…排気温度センサ、５４…エアフローメータ、５５…クランク角センサ、５６…アクセルセンサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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