(57)【要約】【課題】フィルタを排気通路の上流側に、ＮＯｘトラップ触媒を排気通路の下流に備えさせるレイアウトにおいても、ＮＯｘトラップ触媒下流に排出されるＨＣを抑制し得る装置を提供する。【解決手段】フィルタ（１３）を排気通路の上流側に、ＮＯｘトラップ触媒（１５）を排気通路の下流側に備え、ＮＯｘトラップ触媒（１５）の再生時期になったとき、理論空燃比相当以下の空気過剰率を基本目標空気過剰率として、排気の空気過剰率をこの基本目標空気過剰率とするリッチスパイク処理を行わせるディーゼルエンジンの排気後処理装置において、ＳＯＦが相対的に多く発生する運転域ではリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率を増大側に補正する空気過剰率補正手段（５３）を備える。【選択図】図２
2013024210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する排気中に存在するドライスート及びＳＯＦからなるパティキュレートを捕集するフィルタを排気通路の上流側に、排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値より大きいときに流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値以上のときにトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒を排気通路の下流側に備え、
ＮＯｘトラップ触媒の再生時期になったとき、理論空燃比相当の値以下の空気過剰率を基本目標空気過剰率として、この基本目標空気過剰率が得られるようにリッチスパイク処理を行わせるディーゼルエンジンの排気後処理装置において、
前記ＳＯＦが相対的に多く発生する運転域では前記リッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率を増大側に補正する空気過剰率補正手段を備えることを特徴とするディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項２】
前記ＳＯＦが相対的に多く発生する運転域は、シリンダ内の燃焼温度が相対的に低い低温域またはエンジン負荷が相対的に小さな低負荷域であることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項３】
前記空気過剰率補正手段は、
前記リッチスパイク処理開始時におけるフィルタのＳＯＦ吸着量と、前記リッチスパイク処理開始時におけるフィルタの温度とに基づいて前記リッチスパイク処理時におけるフィルタのＨＣ脱離量を算出するＨＣ脱離量算出手段と、
この算出したリッチスパイク処理時におけるフィルタのＨＣ脱離量に応じて前記リッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率を増大側に補正するための空気過剰率補正量を算出する空気過剰率補正量算出手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項４】
前記空気過剰率補正量算出手段は、前記リッチスパイク処理時におけるフィルタのＨＣ脱離量が多いほど前記空気過剰率補正量を大きくすることを特徴とする請求項３に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項５】
前記空気過剰率補正量を、リッチスパイク処理開始時のエンジン運転点に応じても算出することを特徴とする請求項３に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項６】
前記リッチスパイク処理時におけるフィルタのＨＣ脱離量は、前記リッチスパイク処理開始時におけるフィルタのＳＯＦ吸着量が大きいほど大きくなる値であることを特徴とする請求項３または４に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項７】
前記フィルタのＳＯＦ吸着量を、前記リッチスパイク処理時でないときにフィルタに流入するＳＯＦ量を一定の周期で加算し、前記リッチスパイク処理時でないときにフィルタから脱離するＳＯＦ量を一定の周期で減算することにより算出することを特徴とする請求項３に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項８】
前記リッチスパイク処理時でないときにフィルタに流入するＳＯＦ量を一定の周期で加算した値が前記フィルタのＳＯＦ吸着容量を超えるときにはこのＳＯＦ吸着容量に制限することを特徴とする請求項７に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項９】
前記リッチスパイク処理時でないときにフィルタに流入するＳＯＦ量を、エンジンアウトＳＯＦ量に基づいて算出することを特徴とする請求項７または８に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項１０】
前記リッチスパイク処理時でないときにフィルタから脱離するＳＯＦ量を、実空気過剰率、前記フィルタの温度、排気の体積速度の少なくとも一つに基づいて算出することを特徴とする請求項７に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はディーゼルエンジンの排気後処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流入する排気中のパティキュレートを捕集するフィルタを排気通路の上流側に、ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸着触媒及びＮＯｘ吸蔵触媒）を排気通路の下流側に備えるものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９８０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値より大きいときに流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気の当量比空気過剰率が理論空燃比相当の値以上のときにトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒がある。このＮＯｘトラップ触媒の上流側にフィルタを備えないレイアウトの場合には、リッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率が得られるようにポスト噴射量を設定することで、ＮＯｘトラップ触媒に還元量を過不足なく供給できる。
【０００５】
一方、本発明者は、ＮＯｘトラップ触媒の上流側にフィルタを備えさせるレイアウトの排気後処理装置を検討している。このレイアウトの場合にも上記のリッチスパイク処理をそのまま適用してみたところ、ＮＯｘトラップ触媒１５の下流に排出されるＨＣ量が、ＮＯｘトラップ触媒の上流側にフィルタを備えないレイアウトの場合よりも大きくなってしまうことがわかった。
【０００６】
そこで本発明は、フィルタを排気通路の上流側に、ＮＯｘトラップ触媒を排気通路の下流に備えさせるレイアウトにおいても、ＮＯｘトラップ触媒の下流に排出されるＨＣを抑制し得る排気後処理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】
本発明のディーゼルエンジンの排気後処理装置では、流入する排気中に存在するドライスート及びＳＯＦからなるパティキュレートを捕集するフィルタを排気通路の上流側に、排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値より大きいときに流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値以上のときにトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒を排気通路の下流側に備え、ＮＯｘトラップ触媒の再生時期になったとき、理論空燃比相当の値以下の空気過剰率を基本目標空気過剰率として、この基本目標空気過剰率が得られるようにリッチスパイク処理を行わせる。そして、前記ＳＯＦが相対的に多く発生する運転域では前記リッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率を増大側に補正する空気過剰率補正手段を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＳＯＦが相対的に多く発生する運転域でリッチスパイク処理時にフィルタから脱離したＳＯＦがＨＣとしてＮＯｘトラップ触媒に流れてくることを見越して、リッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率を増大側に補正するので、フィルタを排気通路の上流側に、ＮＯｘトラップ触媒を排気通路の下流に備えさせるレイアウトの場合であっても、ＮＯｘトラップ触媒への還元剤量の供給過多を抑制してＮＯｘトラップ触媒の下流に排出されるＨＣを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態のディーゼルエンジンの排気後処理装置の概略構成図である。
【図２】ＳＯＦ吸着量算出部及びポスト噴射量算出部のブロック図である。
【図３】基本エンジンアウトＳＯＦ量の特性図である。
【図４】冷却水温に対する水温補正係数の特性図である。
【図５】酸化触媒温度に対する浄化補正係数の特性図である。
【図６】ドライスート量に対するＳＯＦ吸着容量の特性図である。
【図７】フィルタ温度に対するＳＯＦ吸着容量の特性図である。
【図８】実空気過剰率に対するＳＯＦ脱離量の特性図である。
【図９】フィルタ温度に対するＳＯＦ脱離量の特性図である。
【図１０】排気の体積速度に対するＳＯＦ脱離量の特性図である。
【図１１】ＳＯＦ吸着量に対するＨＣ脱離量の特性図である。
【図１２】フィルタ温度に対するＨＣ脱離量の特性図である。
【図１３】ＨＣ脱離量に対する空気過剰率補正量の特性図である。
【図１４】燃料噴射量に対する空気過剰率補正量の特性図である。
【図１５】シリンダ吸入空気量に対する空気過剰率補正量の特性図である。
【図１６】エンジン回転速度に対する空気過剰率補正量の特性図である。
【図１７】ポスト噴射量の特性図である。
【図１８】空気過剰率補正量算出部のブロック図である。
【図１９】第１実施形態のＨＣ濃度の変化を比較例との対比で示す示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本発明の第１実施形態のディーゼルエンジンの排気後処理装置を示す概略構成図である。図１において、ディーゼルエンジン１の吸気通路２には可変ノズル型のターボチャージャ３の吸気コンプレッサを備える。吸入空気は吸気コンプレッサによって過給され、インタークーラ４で冷却され、常開のスロットル弁５を通過した後、コレクタ６を経て、各気筒のシリンダ内へ流入する。燃料は、コモンレール式燃料噴射装置により、すなわち、高圧燃料ポンプ７により高圧化されてコモンレール８に送られ、各気筒の燃料噴射弁９からシリンダ内へ直接噴射される。シリンダ内に流入した空気と噴射された燃料はここで圧縮着火により燃焼し、排気は排気通路１０へ流出する。
【００１２】
排気通路１０に流出した排気の一部は、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ通路１１によりＥＧＲ弁１２を介して吸気側に還流される。排気の残りは、可変ノズル型のターボチャージャ３の排気タービンを通り、排気タービンを駆動する。
【００１３】
エンジンコントロールユニット２１には、アクセルセンサ２２からのアクセル開度（アクセルペダルの踏込量のこと）ＡＣＣ、クランク角センサ２３からのエンジン回転速度Ｎｅの各信号が入力されている。そしてコントロールユニット２１では、エンジン負荷（アクセル開度など）及びエンジン回転速度Ｎｅに基づいて、メイン噴射の燃料噴射時期及び燃料噴射量を算出し、これらに対応する開弁指令信号を燃料噴射弁９に出力する。また、エンジンコントロールユニット２１では、目標ＥＧＲ率と目標吸入空気量とが得られるようにＥＧＲ制御と過給圧制御を協調して行う。なお、エンジンコントロールユニット２１は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成されている。
【００１４】
排気通路１０の排気タービン下流には、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ（ＤＰＦ）１３を配置してある。フィルタ１３のパティキュレート堆積量が所定値（閾値）に達すると、エンジンコントロールユニット２１ではフィルタ１３を再生する。例えばメイン噴射直後の膨張行程あるいは排気行程でポスト噴射を行うことにより排気をパティキュレートの燃焼する温度にまで上昇させてフィルタ１３の再生処理を行い、フィルタ１３に堆積しているパティキュレートを燃焼除去し、フィルタ１３を再生する。目標となる再生温度が得られるようにエンジンの負荷と回転速度と（運転条件）に応じてポスト噴射量とポスト噴射時期とを予め定めておき、そのときのエンジンの負荷と回転速度とに応じたポスト噴射量とポスト噴射時期とが得られるようにポスト噴射を行う。
【００１５】
フィルタ１３に堆積しているパティキュレートの全てが燃焼除去される完全再生を行わせるには再生処理時にフィルタ１３の許容温度を超えない範囲で少しでもパティキュレートの燃焼温度を高めてやることが必要となる。このため本実施形態ではフィルタ１３の上流に酸化触媒（貴金属）１４を配置してある。この酸化触媒１４によりフィルタ１３の再生処理のためのポスト噴射によって流入する排気成分（ＨＣ、ＣＯ）を燃焼させて排気の温度を高めフィルタ１３内のパティキュレートの燃焼を促進させる。なお、フィルタ１３を構成する担体に酸化触媒をコーティングしてもよい。このときには、パティキュレートが燃焼する際の酸化反応を促進してその分フィルタ１３のベッド温度を実質的に上昇させ、フィルタ１３内のパティキュレートの燃焼を促進させることができる。
【００１６】
なお、触媒は酸化触媒１４に限られない。酸化機能を備える触媒であれば、酸化触媒に代えることができる。図１は酸化触媒１４として三元触媒（ＴＷＣ）を採用する場合である。
【００１７】
フィルタ１３の下流には、酸素雰囲気で排気中のＮＯｘをトラップ（例えば吸着）し、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排気中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘトラップ触媒（ＬＮＴ）１５を備える。酸素雰囲気は排気の空気過剰率が１．０（理論空燃比相当の値）より大きいときに得られる。一方、還元雰囲気は排気の空気過剰率が１．０以下のときに得られる。
【００１８】
このＮＯｘトラップ触媒１５のＮＯｘ堆積量が所定値（閾値）に達すると、エンジンコントロールユニット２１では、ＮＯｘトラップ触媒１５を流れる排気を酸素雰囲気から還元雰囲気へと切換えるためリッチスパイク処理を行う。ここでのリッチスパイク処理は、メイン噴射直後の膨張行程あるいは排気行程でポスト噴射を行って、排気通路１０に排出される未燃のＨＣ量を増やし、このＨＣを還元剤としてＮＯｘトラップ触媒１５に供給することである。
【００１９】
ディーゼルエンジン１では、通常運転時に１．０（理論空燃比相当の値）よりも大きな値の空気過剰率（理論空燃比よりもリーン側の空燃比）で運転するので、ポスト噴射の追加だけでは排気の空気過剰率を１．０へと切換えることができない。このため、通常運転時に全開位置にあるスロットル弁５をリッチスパイク処理時に閉じてやることでシリンダに流入する吸入空気量（この吸入空気量を以下「シリンダ吸入空気量」という。）Ｑａｃを減らし、これによって、排気の空気過剰率を１．０へと切換える。つまり、メイン噴射量とポスト噴射量の合計の燃料噴射量Ｑｆｕｅｌと、シリンダ吸入空気量Ｑａｃとで定まる空気過剰率が１．０となるように、ポスト噴射量とスロットル弁開度（吸入空気量）とを定めるのである。ここで、リッチスパイク処理時のスロットル弁開度を定めてやれば、ポスト噴射量が一義的に定まる。
【００２０】
また、所定の時間毎（一定の周期）にＮＯｘトラップ触媒１５にトラップされる所定時間当たりのＮＯｘ量を算出し、この所定時間当たりのＮＯｘ量を加算（積算）してＮＯｘトラップ触媒１５に堆積するＮＯｘ堆積量を算出する。このＮＯｘ堆積量と、予め定めてある閾値とを比較し、ＮＯｘ堆積量が閾値以上となったとき（ＮＯｘトラップ触媒１５の再生時期となったとき）、ポスト噴射（リッチスパイク処理）を実行する。還元浄化すべきＮＯｘ堆積量は基本的には閾値と同じである。従って、閾値に等しいＮＯｘ堆積量を、目標空気過剰率が１．０のもとで全て還元浄化するのに適したポスト噴射量も予め定まる。
【００２１】
このようにして、排気の空気過剰率を１．０を超える値としている通常運転時に、ＮＯｘ堆積量が閾値以上となったとき、スロットル弁開度を全開状態から所定のスロットル弁開度へと切換える（スロットル絞りを行う）と共に、ポスト噴射を開始し、ポスト噴射期間を経過したときポスト噴射を終了しスロットル弁５を全開位置へと戻す。
【００２２】
さて、ＮＯｘトラップ触媒１５の上流側にフィルタ１３を備えないレイアウトの場合には、リッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０（＝１．０）が得られるようにポスト噴射量を設定することで、ＮＯｘトラップ触媒１５への還元量が過不足なく供給されるようにしている。そこで、ＮＯｘトラップ触媒１５の上流側にフィルタ１３を備えるレイアウトの場合にもこのリッチスパイク処理をそのまま適用してみたところ、ＮＯｘトラップ触媒１５の下流に排出されるＨＣ量が大きくなってしまうことがわかった。
【００２３】
この原因を解析したところ、次のことが判明している。すなわち、フィルタ１３に堆積するパーティキュレートは、炭素粒子であるドライスートと、ミスト状のＨＣである有機溶剤可溶成分（以下、「ＳＯＦ」という。）とから構成されている。エンジン負荷が相対的に小さな低負荷域（あるいはシリンダ内の燃焼温度が相対的に低い低温域）での運転時には、シリンダ内の燃焼温度があまり上昇しないので、エンジン負荷が相対的に大きな高負荷域（あるいはシリンダ内の燃焼温度が相対的に高い高温域）での運転時よりもＳＯＦが多く発生する。このＳＯＦは上記のようにフィルタ１３に捕集される。そして、フィルタ２６にＳＯＦが相対的に多く吸着されている状態でＮＯｘトラップ触媒１５の再生時期となりポスト噴射を行ったとき、フィルタ１３からＳＯＦが脱離し、ＨＣとしてＮＯｘトラップ触媒１５に流入することが分かってきたのである。
【００２４】
リッチスパイク処理でＮＯｘトラップ触媒１５にどのくらいの還元剤の量（つまりポスト噴射量）を供給したらよいかはＮＯｘ堆積量により予め定まっている。しかしながら、リッチスパイク処理時にフィルタ１３から脱離してくるＨＣについては考えていなかった。このため、フィルタ１３からＮＯｘトラップ触媒１５に供給されるＨＣ（還元剤）の分だけ、ＮＯｘトラップ触媒１５への還元剤の供給量が過多となってしまう。この結果、ＮＯｘトラップ触媒１５でＮＯｘの還元に用いられずに余ったＨＣがＮＯｘトラップ触媒１５の下流にそのまま排出されるというわけである。
【００２５】
そこで第１実施形態では、ＳＯＦが相対的に多く発生する運転域でリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率を増大側に補正する空気過剰率補正手段を備えさせる。
【００２６】
本実施形態のリッチスパイク処理では、メイン噴射後にポスト噴射を行い、このポスト噴射によりＮＯｘトラップ触媒１５に還元剤としてのＨＣを供給することで、排気の空気過剰率を基本目標空気過剰率である１．０（理論空燃比相当の値）とするものを前提としている。このため、リッチスパイク処理時にフィルタ１３から脱離してくるＨＣ量に応じてポスト噴射量を減量側に補正することにより、リッチスパイク処理時の目標空気過剰率を１．０より大きくなる値へと補正する。
【００２７】
エンジンコントロールユニット２１で行われるこの制御を、図２のブロック図を参照して詳述する。
【００２８】
図２において、ポスト噴射量算出部５０のブロック図を図２上段に、ＳＯＦ吸着量算出部３０のブロック図を図２下段に示している。図２下段のブロック図から説明する。
【００２９】
さて、ここでは簡単のため、１．０より大きな値の目標空気過剰率で運転するモード（通常運転モード）と、リッチスパイク処理を行うモード（リッチスパイクモード）と、フィルタ１３を再生するモード（フィルタ再生モード）との３つのモードしかない場合で考える。また、リッチスパイクモードの直前にはフィルタ再生モードが実行されてないものとする。
【００３０】
ＳＯＦ吸着量算出部３０は、基本エンジンアウトＳＯＦ量算出部３１、水温補正係数算出部３２、乗算部３３、浄化補正係数算出部３４、乗算部３５、基本ＳＯＦ吸着量算出部３６、ＳＯＦ吸着容量算出部３８、ＳＯＦ脱離量算出部４０などからなっている。そして、ＳＯＦ吸着量算出部３０では、通常運転モードのとき一定の周期で（例えば１０ｍｓ毎に）フィルタ１３のＳＯＦ吸着量を算出する。
【００３１】
まず、基本エンジンアウトＳＯＦ量算出部３１では、エンジン回転速度Ｎｅ［ｒｐｍ］と目標エンジントルクＴｒｑ[Ｎｍ］とから図３を内容とするマップを参照することにより、エンジンアウト（排気通路１０入口）より出てくる所定時間当たり（１０ｍｓ当たり）ＳＯＦ量を基本エンジンアウトＳＯＦ量［ｍｇ／ｓ］として算出する。
【００３２】
図３に示したように基本エンジンアウトＳＯＦ量は、エンジン回転速度Ｎｅが一定のとき、目標エンジントルクＴｒｑが大きくなるほど小さくなる値である。これは、ＳＯＦはシリンダ内での燃焼温度が相対的に低い側で多く発生するところ、目標エンジントルクＴｒｑが大きくなると、それだけ多くの燃料が供給されてシリンダ内での燃焼温度が高温となり、ＳＯＦの発生する量が少なくなるためである。また、エンジン回転速度Ｎｅに対してはほとんど感度をもっていない。すなわち、目標エンジントルクＴｒｑが一定のとき、エンジン回転速度Ｎｅが大きくなると基本エンジンアウトＳＯＦ量は少し小さくなる値である。このように、エンジン負荷が相対的に小さな低負荷域でエンジン負荷が相対的に大きな高負荷側よりＳＯＦが相対的に多く発生する。
【００３３】
上記の目標エンジントルクＴｒｑは、基本的にはアクセルセンサ２２により検出されるアクセル開度ＡＣＣと、クランク角センサ２３により検出されるエンジン回転速度Ｎｅとから、例えば所定のマップを検索することにより算出させればよい。
【００３４】
水温補正係数算出部３２では、水温センサ２４により検出される冷却水温ＴＷ［℃］から図４を内容とするテーブルを検索することにより、水温補正係数Ｋｔｗ［無名数］を算出する。乗算部３３では、この水温補正係数Ｋｔｗを上記の基本エンジンアウトＳＯＦ量に乗算して、エンジンアウトＳＯＦ量［ｍｇ／ｓ］を算出する。つまり、
エンジンアウトＳＯＦ量＝基本エンジンアウトＳＯＦ量×Ｋｔｗ
…（１）
の式によりエンジンアウトＳＯＦ量を算出する。
【００３５】
（１）式のように水温補正係数Ｋｔｗを導入した趣旨は、冷却水温ＴＷが相対的に低くなるほどシリンダ内のＳＯＦの発生が多くなり、その多くなったＳＯＦの分だけ、フィルタ１３に堆積するＳＯＦ量が増大するためである。
【００３６】
図４に示したように、水温補正係数Ｋｔｗは冷却水温ＴＷが所定値ＴＷ０のとき１．０で、所定値ＴＷ０未満の温度域では冷却水温ＴＷが低くなるほど１．０より大きくなる値である。これは、所定値ＴＷ０未満の温度域において冷却水温ＴＷが相対的に低い場合の方が、冷却水温ＴＷが相対的に高い場合よりシリンダ内の燃焼温度が相対的に低くなり、その分ＳＯＦが多く発生するためである。
【００３７】
浄化補正係数算出部３４では、酸化触媒１４の温度ＴＷＣｔｅｍｐ［℃］から図５を内容とするテーブルを検索することにより、浄化補正係数Ｋｔｗｃ［無名数］を算出する。乗算部３５では、この浄化補正係数Ｋｔｗｃを上記のエンジンアウトＳＯＦ量に乗算して、フィルタ流入ＳＯＦ量［ｍｇ／ｓ］を算出する。つまり、
フィルタ流入ＳＯＦ量＝エンジンアウトＳＯＦ量×Ｋｔｗｃ  …（２）
の式によりフィルタ流入ＳＯＦ量を算出する。
【００３８】
（２）式のように浄化補正係数Ｋｔｗｃを導入した趣旨は次の通りである。すなわち、シリンダ内で発生し、排気通路１０に流入したＳＯＦの一部は酸化触媒１４により酸化されて消失する。この酸化触媒１４により酸化されて消失するＳＯＦの分だけ、フィルタ１３に堆積するＳＯＦの量が減少するので、これを考慮するためである。
【００３９】
図５に示したように、浄化補正係数Ｋｔｗｃは酸化触媒温度ＴＷＣｔｅｍｐが所定値ＴＷＣ０以下のとき１．０となる。これは、所定値ＴＷＣ０以下の温度域では酸化触媒１４が活性化しておらず、ＳＯＦが酸化触媒１４を通過しても酸化されることがないためである。
【００４０】
一方、所定値ＴＷＣ０を超える温度域で浄化補正係数Ｋｔｗｃは酸化触媒温度ＴＷＣｔｅｍｐが高くなるほど小さくなる値である。これは、酸化触媒１４が活性化する所定値ＴＷＣ０を超える温度域において、酸化触媒温度ＴＷＣｔｅｍｐが高いほど、流入するＳＯＦを多く浄化（酸化）するので、その分フィルタ１３に堆積するＳＯＦ量が小さくなるためである。酸化触媒温度ＴＷＣｔｅｍｐは酸化触媒１４に設けた温度センサ２５により検出する。
【００４１】
基本ＳＯＦ吸着量算出部３６では、このフィルタ流入ＳＯＦ量を前回までにフィルタ１３に堆積している基本ＳＯＦ吸着量［ｍｇ］に加算することにより、フィルタ１３の基本ＳＯＦ吸着量［ｍｇ］を算出する。つまり、
基本ＳＯＦ吸着量＝基本ＳＯＦ吸着量（前回）＋フィルタ流入ＳＯＦ量
…（３）
ただし、基本ＳＯＦ吸着量（前回）；前回までの基本ＳＯＦ吸着量、
の式によりフィルタ１３の基本ＳＯＦ吸着量を算出する。（３）式は、フィルタ１３に流入するＳＯＦ量を一定の周期で加算してフィルタ１３の基本ＳＯＦ吸着量を算出するものである。「基本」を冠しているのは、減算部４１を経たＳＯＦ吸着量と区別するためである。
【００４２】
フィルタ１３に堆積するＳＯＦはフィルタ１３の再生処理によって消失するので、（３）式右辺の基本ＳＯＦ吸着量（前回）はフィルタ再生モードの終了直後にゼロにリセットする。前回値保持部３７では、（３）式右辺の基本ＳＯＦ吸着量（前回）を保持している。
【００４３】
ＳＯＦ吸着容量算出部３８ではフィルタ１３に堆積するドライスート量ｍｓｏｏｔ[ｍｇ］と、温度センサ２６により検出されるフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐとから所定のマップを検索することによりフィルタ１３のＳＯＦ吸着容量［ｍｇ］を算出する。最小側選択部３９では、ＳＯＦ吸着容量算出部３８で算出したこのＳＯＦ吸着容量と、基本ＳＯＦ吸着量算出部３６で算出した基本ＳＯＦ吸着量とを比較し、小さい値の側を選択して出力する。つまり、基本ＳＯＦ吸着量がＳＯＦ吸着容量以下であれば基本ＳＯＦ吸着量を、基本ＳＯＦ吸着量がＳＯＦ吸着容量を超えていればＳＯＦ吸着容量を出力する。
【００４４】
このように、基本ＳＯＦ吸着量算出部３６で算出した値（演算値）を、ＳＯＦ吸着容量で制限するのは、演算値である基本ＳＯＦ吸着量がフィルタ１３に実際に堆積し得るＳＯＦ吸着量の最大値（つまりＳＯＦ吸着容量）を上回ってしまうことがあるためである。フィルタ１３に実際に堆積し得るＳＯＦ吸着量には限界があり、この限界値はフィルタ１３に堆積するドライスート量ｍｓｏｏｔ［ｍｇ］と、フィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐとに依存している。
【００４５】
フィルタ１３のＳＯＦ吸着容量の特性を図６、図７に具体的に示す。図６に示したようにフィルタ１３のＳＯＦ吸着容量は、フィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが一定の条件のとき、フィルタ１３に堆積するドライスート量ｍｓｏｏｔが大きくなるほど大きくなる値である。これは、排気中のＳＯＦは単独で排気通路１０内を漂うというよりもドライスートに付着して排気通路１０内を漂うことが多く、従ってフィルタ１３に堆積するドライスート量ｍｓｏｏｔが大きいほどフィルタ１３に吸着し得るＳＯＦ量が大きくなるためである。
【００４６】
また、図７に示したようにフィルタ１３のＳＯＦ吸着容量は、フィルタ１３に堆積するドライスート量ｍｓｏｏｔが一定の条件のとき、フィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが高くなるほど小さくなる値である。これは、フィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが高くなるほどフィルタ１３から脱離してゆくＳＯＦが多くなり、その分フィルタ１３に吸着し得るＳＯＦ量が減少するためである。
【００４７】
上記ドライスート量ｍｓｏｏｔの算出については公知の算出方法（特開平７−３４８５７号公報参照）を用いればよい。
【００４８】
ここまでは、通常運転モードのときにＳＯＦがフィルタ１３に堆積する側に着目して考えた。一方、ＳＯＦは、ドライスートと相違してフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが相対的に高くなってくるとフィルタ１３から容易に脱離する。通常運転モードのときにこの脱離するＳＯＦ量を算出するのが、ＳＯＦ脱離量算出部４０である。すなわち、ＳＯＦ脱離量算出部４０では、排気の実空気過剰率ｒλ［無名数］、フィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐ、フィルタ１３を流れる排気の体積速度ＳＶ［ｍ3／ｓ］に基づいて、通常運転モードにおけるフィルタ１３からのＳＯＦ脱離量［ｍｇ］を算出する。減算部４１では、最小側選択部３８からの出力［ｍｇ］より、このＳＯＦ脱離量を減算した値を、フィルタ１３のＳＯＦ吸着量［ｍｇ］として算出する。つまり
ＳＯＦ吸着量＝最小側選択部出力−ＳＯＦ脱離量            …（４）
の式によりフィルタ１３のＳＯＦ吸着量を算出する。
【００４９】
通常運転モードにおけるフィルタ１３からのＳＯＦ脱離量の特性を図８、図９、図１０に具体的に示す。図８に示したように通常運転モードにおけるフィルタ１３からのＳＯＦ脱離量は、フィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐ、排気の体積速度ＳＶが一定の条件のとき、排気の実空気過剰率ｒλが小さくなるほど大きくなる値である。これは、実空気過剰率ｒλが相対的に小さい場合に、シリンダ内の燃焼温度は実空気過剰率ｒλが相対的に大きい場合より高温となって排気温度が上昇し、その分フィルタ１３よりＳＯＦが脱離し易くなるためである。上記の実空気過剰率ｒλは、例えば酸化触媒１４の上流に設けた空燃比センサ２７により検出される実空燃比から求めればよい。実空燃比を理論空燃比で除した値が実空気過剰率ｒλである。
【００５０】
図９に示したように通常運転モードにおけるフィルタ１３からのＳＯＦ脱離量は、実空気過剰率ｒλ、排気の体積速度ＳＶが一定の条件のとき、フィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが所定値１（例えば１００℃程度）から所定値２（例えば２５０℃程度）の範囲で大きくなる値である。これは、フィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが所定値１を超える当たりからフィルタ１３よりＳＯＦが活発に脱離するためである。また、フィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが所定値２を超えた領域でフィルタ１３からのＳＯＦ脱離量が小さくなるのは、フィルタ１３にＳＯＦが残っていないためである。
【００５１】
図１０に示したように通常運転モードにおけるフィルタ１３からのＳＯＦ脱離量は、実空気過剰率ｒλ、フィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが一定の条件のとき、排気の体積速度ＳＶが大きくなるほど大きくなる値である。これは、排気の体積速度ＳＶが相対的に大きい場合のほうが、排気の体積ＳＶが相対的に小さい場合より排気流れに吹き飛ばされてフィルタ１３より脱離するＳＯＦが相対的に多くなるためである。エンジン１が高負荷になるほど排気の体積速度ＳＶが大きくなるので、排気の体積流量ＳＶに代えてアクセル開度ＡＣＣ、燃料噴射量Ｑｆｕｅｌ、目標エンジントルクＴｒｑを用いることができる。
【００５２】
最大側選択部４２では、ゼロ［ｍｇ］と減算部４１からのＳＯＦ吸着量とを比較し大きい側を出力する。これは、ＳＯＦ吸着量が負の値で算出されることを防止するためである。
【００５３】
このようにして算出された通常運転モードにおけるフィルタ１３のＳＯＦ吸着量は、図２上段のポスト噴射量算出部５０に入力されている。
【００５４】
図２上段のブロック図に移ると、ポスト噴射量算出部５０は、ＨＣ脱離量算出部５１、空気過剰率補正量算出部５２、空気過剰率補正部５３、ポスト噴射量算出部５４からなる。通常運転モードからリッチスパイクモードへと切換わったタイミングでポスト噴射量算出部５０が働く。
【００５５】
ＨＣ脱離量算出部５１では、フィルタ１３のＳＯＦ吸着量と、フィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐとから所定のマップを検索することにより、リッチスパイク処理時におけるフィルタ１３からのＳＯＦ脱離量を、フィルタ１３のＨＣ脱離量［ｍｇ］として算出する。
【００５６】
ＨＣ脱離量算出部５１（ＨＣ脱離量算出手段）においてもフィルタ１３からのＳＯＦ脱離量を算出している点で、ＨＣ脱離量算出部４０と同様である。ただし、ＳＯＦ脱離量算出部４０では通常運転モードにおけるフィルタ１３からのＳＯＦ脱離量を算出するのに対し、ＨＣ脱離量算出部５１ではリッチスパイクモードへの切換時（リッチスパイク処理開始時）におけるフィルタ１３からのＳＯＦ脱離量を算出する点で相違する。ここでは、リッチスパイク処理時にフィルタからＮＯｘトラップ触媒に供給されるＨＣを問題とするため、通常運転モードのときに必要となるＳＯＦ脱離量算出部４０とは別に、リッチスパイク処理時に必要となるＨＣ脱離量算出部５１を設けたのである。
【００５７】
リッチスパイク処理時におけるフィルタ１３のＨＣ脱離量の特性を図１１、図１２に具体的に示す。図１１に示したようにフィルタ１３のＨＣ脱離量は、リッチスパイクモードへの切換時のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが一定の条件のとき、リッチスパイクモードへの切換時のフィルタ１３のＳＯＦ吸着量が大きいほど大きくなる値である。これは、リッチスパイクモードへの切換時のフィルタ１３のＳＯＦ吸着量が大きいほど、リッチスパイク処理時におけるフィルタ１３のＨＣ脱離量が大きくなるためである。
【００５８】
リッチスパイクモードへの切換時のフィルタ１３のＳＯＦ吸着量が大きいほどリッチスパイク処理時におけるフィルタ１３のＨＣ脱離量が大きくなる理由は、ＨＣのフィルタ１３への物理吸着によるものと考えられるが、実はよく分かっていない。しかしながら、実験結果によれば、リッチスパイクモードへの切換時のフィルタ１３のＳＯＦ吸着量が大きいほどリッチスパイク処理時におけるフィルタ１３のＨＣ脱離量が大きくなっている。図１１はこの実験結果を表したものである。
【００５９】
図１２に示したようにフィルタ１３のＨＣ脱離量は、リッチスパイクモードへの切換時のフィルタ１３のＳＯＦ吸着量が一定の条件のとき、リッチスパイクモードへの切換時のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが所定値１（例えば１００℃程度）から所定値２（例えば２５０℃程度）の範囲で大きくなる値である。これは、リッチスパイクモードへの切換時のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが所定値１を超える当たりからフィルタ１３よりＳＯＦが活発に脱離するためである。また、リッチスパイクモードへの切換時のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが所定値２を超えた領域でＳＯＦ脱離量が小さくなるのは、フィルタ１３にＳＯＦが残っていないためである。図１２の特性は図９の特性と同様である。
【００６０】
空気過剰率補正量算出部５２では、リッチスパイク処理時におけるフィルタ１３のＨＣ脱離量、リッチスパイクモードへの切換時（リッチスパイク処理開始時）における運転点に基づいて、空気過剰率補正量Δλ［無名数］を算出する。空気過剰率補正部５３（空気過剰率補正手段）では、リッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０［無名数］にこの空気過剰率補正量Δλを加算してリッチスパイク処理時の目標空気過剰率ｔλ［無名数］を算出する。つまり、
ｔλ＝ｔλ０＋Δλ                                      …（５）
の式によりリッチスパイク処理時の目標空気過剰率ｔλを算出する。（５）式右辺のリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｒλ０は１．０（理論空燃比相当の値）である。基本目標空気過剰率ｔλ０は、ＮＯｘトラップ触媒１５の上流側にフィルタ１３を備えていないレイアウトの場合のリッチスパイク処理時の目標空気過剰率である。
【００６１】
図１３に示したように空気過剰率補正量Δλは、適合点エンジン回転速度Ｎｅｍａｔ、適合点燃料噴射量Ｑｆｍａｔ、適合点シリンダ吸入空気量Ｑａｃｍａｔのとき、リッチスパイク処理時におけるフィルタ１３のＨＣ脱離量がゼロでゼロとなる。また、リッチスパイク処理時におけるフィルタ１３のＨＣ脱離量が正の値で大きくなるほど空気過剰率補正量Δλは大きくなる。
【００６２】
空気過剰率補正量Δλが正の値で算出されると、目標空気過剰率ｔλは１．０より大きくなる。つまり、リッチスパイク処理を行うためのポスト噴射量は、空気過剰率補正量Δλがゼロの場合より減少側に補正される。リッチスパイク処理時におけるフィルタ１３のＨＣ脱離量が正の値で大きくなるほど空気過剰率補正量Δλを正の値で大きくする理由は次の通りである。すなわち、リッチスパイク処理時にフィルタ１３のＨＣ脱離量が還元剤として余分にＮＯｘトラップ触媒１５に供給されてしまうので、この余分に供給される還元剤の分をポスト噴射による還元剤から差し引くためである。
【００６３】
このように、リッチスパイク処理時におけるフィルタ１３のＨＣ脱離量に関しては、空気過剰率補正量Δλは排気の空気過剰率を１．０より増大側に補正する値である。言い換えると、リッチスパイク処理時の目標空気過剰率ｔλを１．０より減少側に補正する値となることはない。
【００６４】
上記の「適合点燃料噴射量Ｑｆｍａｔ」は適合点での燃料噴射量Ｑｆｕｅｌ、「適合点シリンダ吸入空気量Ｑａｃｍａｔ」は適合点でのシリンダ吸入空気量Ｑａｃｍａｔ、「適合点エンジン回転速度Ｎｅｍａｔ」は適合点でのエンジン回転速度のことである。適合点でリッチスパイク処理を行えば、リッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０の混合気が得られる。つまり「適合点」とは、ＮＯｘトラップ触媒１５の上流側にフィルタ１３を備えないレイアウトの場合に、リッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０が得られるエンジン運転点のことである。
【００６５】
ここで、通常運転モードでＮＯｘトラップ触媒１５の再生時期になったとき、燃料噴射量Ｑｆｕｅｌ、シリンダ吸入空気量Ｑａｃ、エンジン回転速度Ｎｅから定まるエンジン運転点が適合点にあるとは限らない。つまり、ＮＯｘトラップ触媒１５の上流側にフィルタ１３を備えないレイアウトの場合に、通常運転モードにおいて適合点を外れたエンジン運転点でリッチスパイク処理を行ったときにはリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｒλ０が得られないことがある。
【００６６】
そこで本実施形態では、リッチスパイクモードへの切換時（リッチスパイク処理開始時）のエンジン運転点に応じても、空気過剰率補正量Δλを算出する。これは、ＮＯｘトラップ触媒１５の上流側にフィルタ１３を備えないレイアウトの場合に、適合点より外れたエンジン運転点でリッチスパイク処理を行ったときでも、リッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０の混合気が得られるようにするためである。ここで、リッチスパイクモードへの切換時のエンジン運転点はリッチスパイクモードへの切換時のエンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｆｕｅｌ、シリンダ吸入空気量Ｑａｃから定まる。従って、リッチスパイクモードへの切換時の燃料噴射量Ｑｆｕｅｌ、シリンダ吸入空気量Ｑａｃ、エンジン回転速度Ｎｅに応じても空気過剰率補正量Δλを算出する。
【００６７】
リッチスパイクモードへの切換時の運転点（Ｎｅ、Ｑｆｕｅｌ、Ｑａｃ）に基づく空気過剰率補正量Δλの特性を図１４、図１５、図１６に具体的に示す。
【００６８】
図１４に示したように空気過剰率補正量Δλは、エンジン回転速度Ｎｅが適合点エンジン回転速度Ｎｅｍａｔ、シリンダ吸入空気量Ｑａｃが適合点シリンダ吸入空気量Ｑａｃｍａｔのとき、実際の燃料噴射量Ｑｆｕｅｌが適合点燃料噴射量Ｑｆｍａｔを外れて大きくなるほど正で大きくなる値である。これは、リッチスパイクモードへの切換時の実際の燃料噴射量Ｑｆｕｅｌが適合点燃料噴射量Ｑｆｍａｔを外れて大きくなっていると、その大きくなっている燃料噴射量の分だけリッチスパイク処理時の実空気過剰率がリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０より小さくなるので、この小さくなったリッチスパイク処理時の実空気過剰率をリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｒλ０へと戻すためである。
【００６９】
また、図１４に示したように空気過剰率補正量Δλは、実際の燃料噴射量Ｑｆｕｅｌが適合点燃料噴射量Ｑｆｍａｔを外れて小さくなるほど負で大きくなる値である。これは、リッチスパイクモードへの切換時の実際の燃料噴射量Ｑｆｕｅｌが適合点燃料噴射量Ｑｆｍａｔを外れて小さくなっていると、その小さくなっている燃料噴射量の分だけリッチスパイク処理時の実空気過剰率がリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０より大きくなるので、この大きくなったリッチスパイク処理時の実空気過剰率をリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０へと戻すためである。
【００７０】
図１５に示したように空気過剰率補正量Δλは、エンジン回転速度Ｎｅが適合点エンジン回転速度Ｎｅｍａｔ、燃料噴射量Ｑｆｕｅｌが適合点燃料噴射量Ｑｆｍａｔのとき、実際のシリンダ吸入空気量Ｑａｃが適合点シリンダ吸入空気量Ｑａｃｍａｔを外れて大きくなるほど負で大きくなる値である。これは、リッチスパイクモードへの切換時の実際のシリンダ吸入空気量Ｑａｃが適合点シリンダ吸入空気量Ｑａｃｍａｔを外れて大きくなっていると、その大きくなっているシリンダ空気量の分だけリッチスパイク処理時の実空気過剰率がリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０より大きくなるので、この大きくなったリッチスパイク処理時の実空気過剰率をリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０へと戻すためである。
【００７１】
また、図１５に示したように空気過剰率補正量Δλは、実際のシリンダ吸入空気量Ｑａｃが適合点シリンダ吸入空気量Ｑａｃｍａｔを外れて小さくなるほど正で大きくなる値である。これは、リッチスパイクモードへの切換時の実際のシリンダ吸入空気量Ｑａｃが適合点シリンダ吸入空気量Ｑａｃｍａｔを外れて小さくなっていると、その小さくなっているシリンダ空気量の分だけリッチスパイク処理時の実空気過剰率がリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０より小さくなるので、この小さくなったリッチスパイク処理時の実空気過剰率をリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０へと戻すためである。
【００７２】
図１６に示したように空気過剰率補正量Δλは、燃料噴射量Ｑｆｕｅｌが適合点燃料噴射量Ｑｆｍａｔ、シリンダ吸入空気量Ｑａｃが適合点シリンダ吸入空気量Ｑａｃｍａｔのとき、実際のエンジン回転速度Ｎｅが適合点エンジン回転速度Ｎｅｍａｔを外れて大きくなるほど正で大きくなる値である。これは、リッチスパイクモードへの切換時の実際のエンジン回転速度Ｎｅが適合点エンジン回転速度Ｎｅｍａｔを外れて大きくなっていると、その大きくなっっているエンジン回転速度の分だけシリンダ吸入空気量が減ってリッチスパイク処理時の実空気過剰率がリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０より小さくなるので、この小さくなったリッチスパイク処理時の実空気過剰率をリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０へと戻すためである。
【００７３】
また、図１６に示したように空気過剰率補正量Δλは、実際のエンジン回転速度Ｎｅが適合点エンジン回転速度Ｎｅｍａｔを外れて小さくなるほど負で大きくなる値である。これは、リッチスパイクモードへの切換時の実際のエンジン回転速度Ｎｅが適合点エンジン回転速度Ｎｅｍａｔを外れて小さくなっていると、その小さくなっているエンジン回転速度の分だけシリンダ吸入空気量が増えてリッチスパイク処理時の実空気過剰率がリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０より大きくなるので、この大きくなったリッチスパイク処理時の実空気過剰率をリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０へと戻すためである。
【００７４】
このように、フィルタ１３のＨＣ脱離量以外のパラメータ（Ｎｅ、Ｑｆｕｅｌ、Ｑａｃ）に関しては空気過剰率補正量Δλは空気過剰率を１．０より増大する側の値、空気過剰率を１．０より減少させる側の値のいずれにもなり得る。
【００７５】
上記のように、リッチスパイク処理時におけるフィルタ１３のＨＣ脱離量に基づいて空気過剰率補正量を算出する趣旨と、リッチスパイクモードへの切換時のエンジン運転点に基づいて空気過剰率補正量を算出する趣旨とは異なっている。つまり、空気過剰率補正量Δλには２つの異なる趣旨が含まれているので、趣旨毎に分離した空気過剰率として構成することもできる。例えば、空気過剰率補正量算出部５２を、図１８に示したように、第１空気過剰率補正量算出部５２ａ、第２空気過剰率補正量算出部５２ｂ、第３空気過剰率補正量算出部５２ｃ、第４空気過剰率補正量算出部５２ｄ、加算部５２ｅから構成する。
【００７６】
第１空気過剰率補正量算出部５２ａでは、リッチスパイク処理時におけるフィルタ１３のＨＣ脱離量に基づいて、リッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率を増大側に補正する値である空気過剰率補正量（第１空気過剰率補正量）Δλ１［無名数］を算出する。
【００７７】
第２空気過剰率補正量算出部５２ｂでは、リッチスパイクモードへの切換時の燃料噴射量Ｑｆｕｅｌに基づいて、ＮＯｘトラップ触媒１５の上流側にフィルタ１３を備えないレイアウトの場合にリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率を得るための空気過剰率補正量（第２空気過剰率補正量）Δλ２［無名数］を算出する。
【００７８】
第３空気過剰率補正量算出部５２ｃでは、リッチスパイクモードへの切換時のシリンダ吸入空気量Ｑａｃに基づいて、ＮＯｘトラップ触媒１５の上流側にフィルタ１３を備えないレイアウトの場合にリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率を得るための空気過剰率補正量（第３空気過剰率補正量）Δλ３［無名数］を算出する。
【００７９】
第４空気過剰率補正量算出部５２ｄでは、リッチスパイクモードへの切換時のエンジン回転速度Ｎｅに基づいて、ＮＯｘトラップ触媒１５の上流側にフィルタ１３を備えないレイアウトの場合にリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率を得るための空気過剰率補正量（第４空気過剰率補正量）Δλ４［無名数］を算出する。
【００８０】
加算部５２ｅでは、これら４つの空気過剰率補正量Δλ１〜Δλ４を加算した値を空気過剰率補正量Δλ（＝Δλ１＋Δλ２＋Δλ３＋Δλ４）として算出する。
【００８１】
上記のリッチスパイクモードへの切換時の燃料噴射量Ｑｆｕｅｌはリッチスパイクモードへの切換時のエンジン目標トルクＴｒｑに比例する値である。従って、リッチスパイクモードへの切換時のエンジン目標トルクＴｒｑに比例させてリッチスパイクモードへの切換時の燃料噴射量Ｑｆｕｅｌを算出すればよい。
【００８２】
シリンダ吸入空気量は、スロットル弁５上流の吸気通路に設けたエアフローメータ２８により検出される吸入空気量Ｑａに対し、例えば一次遅れ処理を行うことによって求めている（公知）。従って、リッチスパイクモードへの切換時のこの一次遅れ処理値をリッチスパイクモードへの切換時のシリンダ吸入空気量Ｑａｃとすればい。
【００８３】
図２に戻りポスト噴射量算出部５４では、このようにして算出されたリッチスパイク処理時の目標空気過剰率ｔλ（＝ｔλ０＋Δλ）から図１７を内容とするテーブルを検索することにより、ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔを算出する。
【００８４】
図１７において、リッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０のときのポスト噴射量を「基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ０」とする。ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔは、リッチスパイク処理時の目標空気過剰率ｔλがリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０より大きくなるほど基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ０より小さくなる値である。これは、ｔλがｔλ０より大きくなるときにはポスト噴射量Ｑｐｏｓｔを基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ０より小さくして排気の空気過剰率を大きくなる側に向かわせ、ｔλが得られるようにするためである。
【００８５】
また、図１７に示したようにポスト噴射量Ｑｐｏｓｔは、リッチスパイク処理時の目標空気過剰率ｔλがリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０より小さくなるほど基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ０より大きくなる値である。これは、ｔλがｔλ０より小さくなるときにはポスト噴射量Ｑｐｏｓｔを基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ０より大きくして排気の空気過剰率を小さくなる側に向かわせ、ｔλが得られるようにするためである。
【００８６】
なお、ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔは、コモンレール８の燃料圧力とポスト噴射期間とで定まるので、コモンレール８の燃料圧力が定まれば、ポスト噴射期間が一義的に定まる。このため、ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔと、そのときのコモンレール燃料圧力からポスト噴射期間を定めるようにしてもかまわない。
【００８７】
リッチスパイク処理部５５では、リッチスパイクモードへの切換時にスロットル弁５を所定の開度まで閉じると共に、このようにして算出されるポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ（あるいはポスト噴射期間）を用いてポスト噴射を行う。
【００８８】
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。
【００８９】
図１９には、ＮＯｘトラップ触媒１５の上流側にフィルタ１３を備えるレイアウトに対して、ＳＯＦが相対的に多く発生する運転域でのリッチスパイク処理時にＨＣ濃度がどのように変化するのかを示している。このうち、本発明のリッチスパイク処理時の空気過剰率補正を行わない場合を図１９上段に比較例として、本実施形態のリッチスパイク処理時の空気過剰率補正を行った場合を図１９下段にそれぞれ示している。
【００９０】
図１９において、破線で示した「要求値」はＮＯｘトラップ触媒１５を再生するために必要となるＨＣ濃度の要求値である。本実施形態によれば、リッチスパイク処理時にフィルタ１３から脱離してくるＨＣ量の分だけ空気過剰率を増大側に補正してリッチスパイク処理時の基本空気過剰率ｔλ０が得られるようにしている。このため、図１９下段に実線で示したようにフィルタ出口（ＮＯｘトラップ触媒入口）でのＨＣ濃度がこの要求値以下に収まっている。この結果、図１９下段に二点鎖線で示したようにテールパイプ出口でのＨＣ濃度を抑制できている。
【００９１】
一方、比較例では、リッチスパイク処理時にフィルタ１３から脱離して供給されるＨＣ量を考えていない。このため、フィルタ１３から脱離するＨＣの分が供給過多となり、図１９上段に実線で示したようにフィルタ出口（ＮＯｘトラップ触媒入口）でのＨＣ濃度の要求値を超えてしまっている。このため、図１９上段にハッチングで示した面積分のＨＣが供給過多となり、ＮＯｘトラップ触媒１５で還元剤として用いられることなくＮＯｘ触媒１５下流に流れる。この結果、図１９上段に二点鎖線で示したようにテールパイプ出口でのＨＣ濃度が本実施形態の場合より大きくなっている。
【００９２】
このように、本実施形態によれば、流入する排気中に存在するドライスート及びＳＯＦからなるパティキュレートを捕集するフィルタ１３を排気通路１０の上流側に、排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値より大きいときに流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値以上のときにトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒１５を排気通路１０の下流側に備え、ＮＯｘトラップ触媒１５の再生時期になったとき、理論空燃比相当の値以下の空気過剰率を基本目標空気過剰率ｔλ０として、この基本目標空気過剰率ｔλ０が得られるようにリッチスパイク処理を行わせるディーゼルエンジンの排気後処理装置において、ＳＯＦが相対的に多く発生する運転域ではリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０を増大側に補正する空気過剰率補正手段（図２の５３）を備えるので、フィルタ１３を排気通路１０の上流側に、ＮＯｘトラップ触媒１５を排気通路１０の下流に備えさせるレイアウトの場合であっても、ＮＯｘトラップ触媒１５への還元剤量の供給過多を抑制してＮＯｘトラップ触媒１５の下流に排出されるＨＣを減らすことができる。
【００９３】
本実施形態によれば、ＳＯＦが相対的に多く発生する運転域は、シリンダ内の燃焼温度が相対的に低い低温域またはエンジン負荷が相対的に小さな低負荷域であるので、シリンダ内の燃焼温度が相対的に低い低温域またはエンジン負荷が相対的に小さな低負荷域でリッチスパイク処理を行っても、ＮＯｘトラップ触媒１５への還元剤量の供給過多を抑制することができる。
【００９４】
本実施形態によれば、前記空気過剰率補正手段は、リッチスパイクモードへの切換時（リッチスパイク処理開始時）におけるフィルタ１３のＳＯＦ吸着量と、リッチスパイクモードへの切換時（リッチスパイク処理開始時）におけるフィルタの温度ＤＰＦｔｅｍｐとに基づいてリッチスパイクモード（リッチスパイク処理時）におけるフィルタ１３のＨＣ脱離量を算出するＨＣ脱離量算出部５１（ＨＣ脱離量算出手段）と、この算出したリッチスパイクモードにおけるフィルタのＨＣ脱離量に応じてリッチスパイク処理時の基本目標空気過剰率ｔλ０を増大側に補正するための空気過剰率補正量Δλを算出する空気過剰率補正量算出部５２（空気過剰率補正量算出手段）とを備えるので、リッチスパイクモードにおけるフィルタ１３のＳＯＦ吸着量やリッチスパイクモードにおけるフィルタ１３の温度ＤＰＦｔｅｍｐによらず、リッチスパイクモードにおけるフィルタ１３のＨＣ脱離量を過不足なく与えることができる。
【００９５】
本実施形態によれば、空気過剰率補正量算出部５２（空気過剰率補正量算出手段）は、リッチスパイクモード（リッチスパイク処理時）におけるフィルタ１３のＨＣ脱離量が多いほど空気過剰率補正量を大きくするので（図１３参照）、リッチスパイクモードにおけるフィルタ１３のＨＣ脱離量によらず、ＮＯｘトラップ触媒１５に過不足のない還元剤量を供給できる。
【００９６】
本実施形態によれば、空気過剰率補正量Δλを、リッチスパイクモードへの切換時（リッチスパイク処理開始時）のエンジン運転点に応じても空気過剰率補正量算出部５２が算出するので、異なるエンジン運転点でリッチスパイク処理を行っても、ＮＯｘトラップ触媒１５への還元剤量を過不足なく与えることができる。
【００９７】
本実施形態によれば、リッチスパイク処理時におけるフィルタ１３のＨＣ脱離量は、リッチスパイクモードへの切換時（リッチスパイク処理開始時）におけるフィルタ１３のＳＯＦ吸着量が大きいほど大きくなる値であるので（図１１参照）、リッチスパイクモードへの切換時におけるフィルタ１３のＳＯＦ吸着量が相違しても、リッチスパイク処理時におけるフィルタ１３からのＨＣ脱離量を過不足なく与えることができる。
【００９８】
本実施形態によれば、フィルタ１３のＳＯＦ吸着量を、通常運転モードのとき（リッチスパイク処理時でないとき）にフィルタ１３に流入するＳＯＦ量をＳＯＦ吸着量算出部３６が一定の周期で加算し、通常運転モードのとき（リッチスパイク処理時でないとき）にフィルタ１３から脱離するＳＯＦ量を減算部４１が一定の周期で減算することにより算出するので、通常運転モードでの時々刻々のＳＯＦ吸着量を精度よく把握することができる。このため、通常運転モードのどのタイミングでリッチスパイク処理を開始しても、空気過剰率補正を適切に行うことができる。
【００９９】
本実施形態によれば、通常運転モードのとき（リッチスパイク処理時でないとき）にフィルタ１３に流入するＳＯＦ量を一定の周期で加算した値がフィルタ１３のＳＯＦ吸着容量を超えるときにはこのＳＯＦ吸着容量に最小側選択部３９が制限するので、フィルタ１３に実際には吸着されていないＳＯＦ吸着量が算出されることを防止できる。
【０１００】
本実施形態によれば、通常運転モードのとき（リッチスパイク処理時でないとき）にフィルタ１３に流入するＳＯＦ量を、エンジンアウトＳＯＦ量に基づいて乗算部３５が算出するので、エンジンアウトＳＯＦ量が相違してもフィルタ１３に流入するＳＯＦ量を過不足なく与えることができる。
【０１０１】
本実施形態によれば、通常運転モードのとき（リッチスパイク処理時でないとき）にフィルタ１３から脱離するＳＯＦ量を、実空気過剰率ｒλ、フィルタ１３の温度ＤＰＦｔｅｍｐ、排気の体積速度ＳＶの少なくとも一つに基づいてＳＯＦ脱離量算出部４０が算出するので、実空気過剰率ｒλ、フィルタ１３の温度ＤＰＦｔｅｍｐ、排気の体積速度ＳＶが相違しても、通常運転モードのときにフィルタ１３から脱離するＳＯＦ量を過不足なく与えることができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１  エンジン
５  スロットル弁
９  燃料噴射弁
１３  フィルタ
１５  ＮＯｘトラップ触媒
２１  エンジンコントロールユニット
３０  ＳＯＦ吸着量算出部
５０  ポスト噴射量算出部
５１  ＨＣ脱離量算出部（ＨＣ脱離量算出手段）
５２  空気過剰率補正量算出部（空気過剰率補正量算出手段）
５３  空気過剰率補正部（空気過剰率補正手段）
５４  ポスト噴射量算出部
【図１】
2013024210.tif 000003
【図２】
2013024210.tif 000004
【図３】
2013024210.tif 000005
【図４】
2013024210.tif 000006
【図５】
2013024210.tif 000007
【図６】
2013024210.tif 000008
【図７】
2013024210.tif 000009
【図８】
2013024210.tif 000010
【図９】
2013024210.tif 000011
【図１０】
2013024210.tif 000012
【図１１】
2013024210.tif 000013
【図１２】
2013024210.tif 000014
【図１３】
2013024210.tif 000015
【図１４】
2013024210.tif 000016
【図１５】
2013024210.tif 000017
【図１６】
2013024210.tif 000018
【図１７】
2013024210.tif 000019
【図１８】
2013024210.tif 000020
【図１９】
2013024210.tif 000021