(57)【要約】【課題】排気浄化装置の再生時における燃費の悪化を抑制する。【解決手段】筒内圧検出手段と、排気浄化装置と、燃料噴射装置とを備えた内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置は、前記排気浄化装置の再生要求が生じた場合において、前記ポスト噴射がなされるように前記燃料噴射装置を制御する噴射制御手段と、前記内燃機関における不完全燃焼時の発熱量に基づいて、前記ポスト噴射の実行時における発熱量の目標値を設定する目標値設定手段と、前記検出された筒内圧と前記内燃機関のクランク角とに基づいて、前記ポスト噴射の実行時における発熱量を推定する推定手段と、前記推定された発熱量が前記設定された目標値に近付くように、少なくとも噴射時期を含む前記ポスト噴射の噴射特性を決定する決定手段とを具備し、前記噴射制御手段は、前記決定された噴射特性に従って前記燃料噴射装置を制御する。【選択図】図５
2013245646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
排気浄化装置と、
燃料を少なくともメイン噴射と該メイン噴射以降のポスト噴射とに分割して噴射可能な燃料噴射装置と
を備えた内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置であって、
前記排気浄化装置の再生要求が生じた場合において、前記ポスト噴射がなされるように前記燃料噴射装置を制御する噴射制御手段と、
前記内燃機関における不完全燃焼時の発熱量に基づいて、前記ポスト噴射の実行時における発熱量の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記検出された筒内圧と前記内燃機関のクランク角とに基づいて、前記ポスト噴射の実行時における発熱量を推定する推定手段と、
前記推定された発熱量が前記設定された目標値に近付くように、少なくとも噴射時期を含む前記ポスト噴射の噴射特性を決定する決定手段と
を具備し、
前記噴射制御手段は、前記決定された噴射特性に従って前記燃料噴射装置を制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ポスト噴射により供給される燃料が全てＣＯの生成反応に供された場合の発熱量を算出する算出手段を更に具備し、
前記目標値設定手段は、前記算出された発熱量に基づいて前記目標値を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記目標値設定手段は、前記算出された発熱量を前記目標値として設定する
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記排気浄化装置はＤＰＦと酸化触媒とを含み、
前記再生要求は、前記ＤＰＦに捕捉されたＰＭの強制再生要求であり、
前記噴射制御手段は、前記内燃機関の排気温が所定値未満である場合に、前記決定された噴射特性に従って前記燃料噴射装置を制御する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記排気浄化装置はＮＯｘ吸蔵還元触媒を含み、
前記再生要求は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元要求であり、
前記決定手段は、前記内燃機関の排気温が所定値未満である場合には、前記排気温が前記所定値以上である場合と較べて排気中のＣＯが多くなるように前記噴射特性を決定する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料の分割噴射が可能な内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気浄化装置として触媒を備える内燃機関において、排気中のＣＯ（一酸化炭素）を増加させる制御を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された筒内噴射エンジンの排気制御装置によれば、触媒においてＣＯがＨＣ（炭化水素）よりも低い温度から反応することと、ＣＯの触媒反応が発熱反応であることとを利用して、触媒温度が低い場合にＣＯを増量し、ＣＯの反応熱を利用して触媒を早期暖機することができるとされている。
【０００３】
尚、触媒温度が低い場合にＣＯを供給し触媒の昇温を促進する構成については、特許文献２及び３にも開示されている。
【０００４】
また、ＣＯの生成方法として、特許文献４にはプラズマ改質器でＣＯを生成する構成が、また特許文献５には、排気系の燃料添加弁とバーナとを用いてＣＯを生成する構成が夫々開示されている。更に、特許文献６には、予混合気として供給された還元剤が燃焼室内の酸素を有効に消費してＣＯを発生させるとの記載がある。
【０００５】
また、特許文献７には、触媒温度に基づいてＣＯの発生目標値を設定する技術思想が開示されている。
【０００６】
一方、特許文献８には、排気浄化装置としてＮＳＲ（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）を備える内燃機関に関し、当該ＮＳＲの温度に基づいてＣＯを排出させるかＨＣを排出させるかを切り替える構成が開示されている。また、ＮＳＲを浄化する場合に空燃比制御や燃料噴射時期の変更によりＣＯ発生量を制御する技術が特許文献９に開示されている。
【０００７】
更に、特許文献１０には、マルチ噴射可能なＣＰＳ（筒内圧センサ）付きディーゼル噴射機構において、発熱量が最適値となるように噴射量や噴射時期をＦ／Ｂ制御する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２８９０９３号公報
【特許文献２】特開２０１０−０１４０６４号公報
【特許文献３】特開２００４−３４６８７７号公報
【特許文献４】特開２００６−３２２３２９号公報
【特許文献５】特開２００４−０９２４９７号公報
【特許文献６】特開平０７−１１９４５２号公報
【特許文献７】特開２０１０−１１２２１６号公報
【特許文献８】特開２０１２−０５７５６７号公報
【特許文献９】特開平１１−２３６９５６号公報
【特許文献１０】特開２００４−１００５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
燃料の分割噴射が可能な、例えばディーゼルエンジン等の圧縮自着火式内燃機関においては、メイン噴射以降、例えば膨張行程から排気行程にかけて、ポスト噴射を行うことができる。ポスト噴射により供給された燃料は気筒内部（筒内）で十分な燃焼反応を生じ難いため、不完全燃焼成分としてのＣＯや未燃成分としてのＨＣを排気経路に供給することができる。
【００１０】
従って、ＤＰＦやＮＯｘ吸蔵還元触媒等、捕捉或いは吸蔵した物質の再生措置を適宜必要とする排気浄化装置の再生要求時において、排気経路におけるＨＣの後燃えや、例えばＤＰＦ前段（排気上流側）に設けられた酸化触媒（ＤＯＣ）における、発熱を伴う酸化反応を促進することができる。
【００１１】
即ち、ポスト噴射は、再生要求時におけるＤＰＦの昇温に効果的である。また、ポスト噴射は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒における、ＣＯやＨＣを還元剤としたＮＯｘの還元反応を促進することもでき、ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ浄化（即ち、一種の再生である）にも効果的である。
【００１２】
ここで、触媒における浄化効率（反応率）の面からＨＣとＣＯとを比較すると、ＣＯの方がより低温で反応することが知られている。従って、ＤＰＦの再生要求時にＤＰＦ床温及び排気温度が低い場合等においてポスト噴射により触媒の昇温を図る場合、ＣＯを選択的に発生させることが望まれる。
【００１３】
しかしながら、ＣＯは不完全燃焼物質であるから、従来、内燃機関の制御装置の技術分野において、その発生量を制御する技術思想は存在しない。従って、従来、ＣＯの供給が所望される状況において、必要にして十分のＣＯを供給することは極めて困難である。ポスト噴射は、熱効率の低下を伴う措置であるから、ＣＯの供給量を十分に制御できない場合、必然的に内燃機関の燃費が悪化する。或いは、このような触媒でのＣＯの反応を諦めて排気経路でのＨＣの後燃え等により排気温の上昇を促す場合も、内燃機関の燃費が悪化する点においては変わらない。
【００１４】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、排気浄化装置の再生時における燃費の悪化を抑制し得る内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、排気浄化装置と、燃料を少なくともメイン噴射と該メイン噴射以降のポスト噴射とに分割して噴射可能な燃料噴射装置とを備えた内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置であって、前記排気浄化装置の再生要求が生じた場合において、前記ポスト噴射がなされるように前記燃料噴射装置を制御する噴射制御手段と、前記内燃機関における不完全燃焼時の発熱量に基づいて、前記ポスト噴射の実行時における発熱量の目標値を設定する目標値設定手段と、前記検出された筒内圧と前記内燃機関のクランク角とに基づいて、前記ポスト噴射の実行時における発熱量を推定する推定手段と、前記推定された発熱量が前記設定された目標値に近付くように、少なくとも噴射時期を含む前記ポスト噴射の噴射特性を決定する決定手段とを具備し、前記噴射制御手段は、前記決定された噴射特性に従って前記燃料噴射装置を制御することを特徴とする（請求項１）。
【００１６】
本発明に係る内燃機関は、機関内部で燃料を燃焼させた際に生じる熱エネルギを運動エネルギに変換し動力として取り出すことが可能な機関を包括する概念であり、好適には、筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射装置を介した燃料の分割噴射が可能な、例えばディーゼルエンジン等の圧縮自着火式内燃機関を意味する。尚、この分割噴射は、概念上は少なくともメイン噴射と当該メイン噴射よりも遅角側でなされるポスト噴射とにより構築されるが、メイン噴射よりも進角側の噴射時期においてなされるパイロット噴射も要素として好適に含み得る。本発明に係る内燃機関には、筒内圧（気筒内部の圧力を意味する）を検出可能な、例えばＣＰＳ（Cylinder Pressure Sensor：筒内圧センサ）等の筒内圧検出手段が備わる。
【００１７】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、排気浄化装置の再生要求時にポスト噴射が行われ、ＣＯ或いはＨＣが排気浄化装置に供給される。尚、「再生要求」とは、排気浄化装置の少なくとも一部が、浄化対象物質を捕捉或いは吸蔵する機能を有することを意味する。再生要求とは、例えば、ＤＰＦにおけるＰＭの再生要求や、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ触媒）におけるＮＯｘの還元要求であってもよい。
【００１８】
尚、排気浄化装置の構成は、再生要求に対して燃料のポスト噴射が実践上有益なる作用効果を奏し得る限りにおいて一義に限定されない趣旨である。例えば、排気浄化装置は、ＤＰＦと酸化触媒（ＤＯＣ）とを含んで構成されてもよいし、ＤＰＦとＮＯｘ吸蔵還元触媒とを含んで構成されてもよいし、ＤＰＦと酸化触媒とＮＯｘ吸蔵還元触媒とを含んで構成されてもよい。
【００１９】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、推定手段により推定されたポスト噴射の実行時における発熱量（ポスト噴射の実行に起因して生じる発熱反応に係る発熱量）が、目標値設定手段により設定された発熱量の目標値に近付くように、ポスト噴射の実行態様を規定する各種制御量を包括する概念としての噴射特性が決定される。また、噴射制御手段がこの決定された噴射特性に従って燃料噴射装置を制御する。決定手段と噴射制御手段とによりなされるこの種の制御は、一種のＦ／Ｂ（フィードバック）制御である。
【００２０】
ここで、目標値設定手段により設定される発熱量の目標値とは、内燃機関において不完全燃焼反応が生じた場合の発熱量を基準とした発熱量であり、不完全燃焼物質であるＣＯの発生量に対応付けられた発熱量である。
【００２１】
従って、この設定された目標値に近付くようにポスト噴射の噴射特性を決定し、適宜ポスト噴射に反映させることにより、ポスト噴射におけるＣＯの発生量に一種の可制御性を付与することができる。
【００２２】
既に述べたように、ＣＯは、未燃成分たるＨＣと較べると排気浄化装置における反応がより低温側から発生する。このため、排気温が十分に高くない状況においても排気浄化装置において効果的に熱を発生させることができる。この発生した熱は、浄化対象物質の再生（例えば、ＰＭの燃焼やＮＯｘの還元等）を直接的又は間接的に促進し得る。
【００２３】
ここで特に、発熱量に何ら想到することなくなされる制御や、発熱量とＣＯ発生量或いはＣＯ発生率との関係性を考慮しない制御等、ＣＯを効率的に生成する術を有さぬ制御では、ポスト噴射の噴射時期及び噴射量は当然ながら最適化されない。
【００２４】
従って実践的には、排気温の昇温を促進すべくメイン噴射を遅角させたり、排気経路でのＨＣの後燃えに最適化したポスト噴射を行ったりする必要がある。これらの制御は、内燃機関の熱効率を低下させる措置である。即ち、これらの措置は結果的に内燃機関の燃費の悪化を招く要因となる。
【００２５】
これに対して本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、ＣＯの発生量に一種の可制御性を与え、ＣＯを効率的に発生させ得ることから、排気浄化装置の再生要求に応えるための排気温の無駄な上昇措置を必要としない。従って、排気浄化装置の再生時における燃費の悪化を抑制することができるのである。
【００２６】
尚、推定手段は、検出される筒内圧とクランク角とに基づいて発熱量を推定する。クランク角が定まれば気筒毎の行程容積が定まる。行程容積と筒内圧とが既知であれば、公知の各種方法に従って、単位時間当たりの発熱量（即ち、熱発生率）を求めることができ、その積算値或いは時間積分値は、ある定められた期間における発熱量と等価な意味を持つ。
【００２７】
尚、決定手段と噴射制御手段との協調により一種のＦ／Ｂ制御としてなされるポスト噴射において、推定される発熱量は必ずしも目標値と一致せずともよい。実践的には、推定される発熱量が最も目標値に近付く条件に噴射特性を維持したり、或いは、推定される発熱量と目標値との偏差が所定以内に収まる条件に噴射特性を維持したりされてもよい。
【００２８】
尚、噴射特性とは、噴射時期と噴射量とのうち少なくとも一方を含むのが好適であり、より好適には少なくとも噴射時期を含む。ポスト噴射の噴射時期は、ＣＯの発生率と大きく関係しており、燃料消費を節減しつつＣＯを発生するためには、予め実験的に、経験的に又は理論的に、噴射時期とＣＯの発生率との関係性を定めておき、当該関係性に従って、所定以上の発生率が見込める噴射時期の範囲で噴射特性を定めてもよい。
【００２９】
本発明に係る内燃機関の制御装置の一の態様では、前記ポスト噴射により供給される燃料が全てＣＯの生成反応に供された場合の発熱量を算出する算出手段を更に具備し、前記目標値設定手段は、前記算出された発熱量に基づいて前記目標値を設定する（請求項２）。
【００３０】
この態様によれば、ポスト噴射により供給される燃料が全てＣＯの生成反応に供されたと仮定した場合の発熱量に基づいて発熱量の目標値が設定される。従って、ＣＯの発生量がより正確に制御され得る。また、この態様によれば、この算出された発熱量を例えば１００（％）として、ＣＯの発生量を多段階に制御することもでき好適である。
【００３１】
尚、この態様では、前記目標値設定手段は、前記算出された発熱量を前記目標値として設定してもよい（請求項３）。
【００３２】
算出された発熱量を目標値とすれば、推定された発熱量をこの目標値に近付けることによって、ＣＯの発生量を最大とすることができ、排気浄化装置の再生を効率的に行うことができる。
【００３３】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記排気浄化装置はＤＰＦと酸化触媒とを含み、前記再生要求は、前記ＤＰＦに捕捉されたＰＭの強制再生要求であり、前記噴射制御手段は、前記内燃機関の排気温が所定値未満である場合に、前記決定された噴射特性に従って前記燃料噴射装置を制御する（請求項４）。
【００３４】
排気浄化装置としてＤＰＦと酸化触媒とを備える構成においては、ＤＰＦに捕捉されたＰＭを燃焼させるＰＭ再生が適宜に要求される。
【００３５】
この態様によれば、ＰＭ再生要求時にＤＰＦ床温及び排気温が低い場合であっても、ＣＯを効率的に発生させることによって、排気温の過度な上昇を招くことなくＤＰＦ床温を上昇させることができる。従って、燃費の悪化を抑制しつつ排気浄化装置の再生要求に応えることができる。
【００３６】
尚、ＰＭ再生要求時にＤＰＦ床温が十分であれば、ＰＭは自然再生されるため格別の制御を要しない。また、ＤＰＦ床温が不十分であっても、排気温が酸化触媒においてＨＣの反応が十分に進行する程度に高ければ特別な噴射特性の最適化は必要とされない。
【００３７】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記排気浄化装置はＮＯｘ吸蔵還元触媒を含み、前記再生要求は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元要求であり、前記決定手段は、前記内燃機関の排気温が所定値未満である場合には、前記排気温が前記所定値以上である場合と較べて排気中のＣＯが多くなるように前記噴射特性を決定する（請求項５）。
【００３８】
排気浄化装置としてＮＯｘ吸蔵還元触媒を備える構成においては、吸蔵されたＮＯｘを還元させるＮＯｘ再生が適宜に要求される。
【００３９】
この態様によれば、ＮＯｘ再生要求時にポスト噴射によりＣＯ或いはＨＣの発生が促され、ＮＯｘの還元反応を生じさせることができる。
【００４０】
ここで、ＮＯｘ吸蔵還元触媒においてはＨＣよりもＣＯの方がより低温で反応を開始する。この態様によれば、排気温が所定値未満である場合に、排気温が所定値以上である場合と較べてＣＯの発生量を増やすことにより、燃費の悪化を抑制しつつ排気浄化装置の再生要求に応えることができる。
【００４１】
尚、ＮＯｘ吸蔵還元触媒においては、排気温が所定値以上である場合において、還元剤としてＨＣもＣＯも好適に使用可能であるが、ＨＣの発生率が最大となる噴射時期はＣＯのそれと較べて遅角側にある。燃料の噴射時期が過剰に遅角側に偏ると、燃料によるオイル希釈が生じる可能性がある。一方、排気温が十分に高い状況において反応率の高いＣＯを供給すると、排気温が過剰に上昇する可能性がある。
【００４２】
係る点に鑑みると、排気温が所定値以上である場合には、必要なＨＣが担保される範囲で噴射時期を可及的に進角側に設定するのが望ましい。そのような設定も、クランク角に対するＣＯの発生率とＨＣの発生率との関係を予め求めておけば、不完全燃焼時の（即ち、ＣＯ発生時の）発熱量に基づいた噴射特性の制御により容易に実現することができる。
【００４３】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１のエンジンシステムにおけるＤＰＦ再生制御のフローチャートである。
【図３】ポスト噴射時期とＣＯ発生率との関係を概念的に表す図である。
【図４】発熱量の時間推移を例示する図である。
【図５】図２のＤＰＦ再生制御において適宜実行されるＣＯ排出促進制御のフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係るインジェクタの噴射率補正の概念図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図８】図７のエンジンシステムにおけるＮＯｘ還元制御のフローチャートである。
【図９】図８の制御において適宜実行されるＨＣ排出促進制御のフローチャートである。
【図１０】ポスト噴射時期とＣＯ及びＨＣの発生率との関係を概念的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の各種実施形態について説明する。
【００４６】
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の第１実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００４７】
図１において、エンジンシステム１０は、図示せぬ車両に搭載され、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００及びエンジン２００を備える。
【００４８】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジン２００の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「内燃機関の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納される制御プログラムに従って、後述する各種制御を実行可能に構成されている。
【００４９】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「噴射制御手段」、「目標値設定手段」、「推定手段」、「決定手段」及び「算出手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行される構成となっている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００５０】
エンジン２００は、軽油を燃料とする、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ディーゼルエンジンである。エンジン２００の概略について説明すると、エンジン２００は、シリンダブロック２０１に４本の気筒２０２が並列配置された構成を有している。そして、各気筒内において燃料を含む混合気が圧縮自着火した際に生じる力が、不図示のピストンを紙面と垂直な方向に往復運動させ、更にコネクティングロッドを介してピストンに連結されるクランクシャフト（いずれも不図示）の回転運動に変換される構成となっている。
【００５１】
以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。尚、本実施形態に係るエンジン２００は、気筒２０２が紙面左右方向に４本並列配置されてなる直列４気筒ディーゼルエンジンであるが、個々の気筒２０２の構成は相互に等しいため、ここでは一の気筒２０２についてのみ説明することとする。
【００５２】
気筒２０２内における混合気の燃焼に際し、エアフィルタを介して外部から吸入された空気たる吸入空気は、吸気管２０３に導かれる。吸気管２０３には、吸入空気の量を調節可能なディーゼルスロットルバルブ２０４が配設されている。このディーゼルスロットルバルブ２０４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され且つＥＣＵ１００により制御されるスロットルバルブモータ（不図示）から供給される駆動力により回転可能に構成された回転弁であり、ディーゼルスロットルバルブ２０４を境にした吸気管２０３の上流部分と下流部分とをほぼ遮断する全閉位置から、ほぼ全面的に連通させる全開位置まで、その回転位置が連続的に制御される構成となっている。
【００５３】
尚、エンジン２００は、ディーゼルエンジンであり、その出力は、ガソリン等を燃料とするエンジンにおける空燃比制御（吸入空気量に応じた制御）と異なり、噴射量の増減制御を介してコントロールされる。従って、ディーゼルスロットルバルブ２０４は、エンジン２００の動作期間において、基本的には全開位置（図示するディーゼルスロットルバルブ２０４の位置が全開位置に相当する）に制御される。
【００５４】
吸気管２０３は、ディーゼルスロットルバルブ２０４の下流側において、吸気マニホールド２０５と接続され、その内部において連通している。吸気マニホールド２０５は更に、各気筒に設けられた吸気ポート２０６に連通している。
【００５５】
吸気管２０３に導かれる吸入空気は、吸気マニホールド２０５の入り口付近の合流位置において、後述するＥＧＲガスと混合され、吸気ポート２０６と気筒内部とを連通可能に構成された不図示の吸気バルブの開弁時に気筒２０２内に吸気ガスとして吸入される。気筒２０２内には、本発明に係る「燃料噴射装置」の一例たる筒内直噴型のユニットインジェクタ２０７から燃料たる軽油が噴射される構成となっており、噴射された燃料が各気筒内部で、当該吸気ガスと混合され、上述した混合気となる。
【００５６】
尚、詳細は省略するが、燃料は、不図示の燃料タンクに貯留されている。この燃料タンクに貯留される燃料は、不図示のフィードポンプの作用により燃料タンクから汲み出され、不図示の低圧配管を介して公知の各種態様を採り得高圧ポンプ（不図示）に圧送される構成となっている。この高圧ポンプは、コモンレール２０８に対し、燃料を供給可能に構成されている。
【００５７】
コモンレール２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、上流側（即ち、高圧ポンプ側）から供給される高圧燃料をＥＣＵ１００により設定される目標レール圧まで蓄積可能に構成された高圧貯留手段である。尚、コモンレール２０８には、レール圧を検出可能なレール圧センサ及びレール圧が上限値を超えないように蓄積される燃料量を制限するプレッシャリミッタ等が配設されるが、ここではその図示を省略することとする。前述したユニットインジェクタ２０７は、気筒２０２毎に搭載されており、夫々が高圧デリバリ２０９を介してコモンレール２０８に接続されている。
【００５８】
ここで、ユニットインジェクタ２０７の構成について補足すると、ユニットインジェクタ２０７は、ＥＣＵ１００から供給される指令に基づいて作動する電磁弁と、この電磁弁への通電時に燃料を噴射するノズル（いずれも不図示）とを備える。当該電磁弁は、コモンレール２０８の高圧燃料が印加される圧力室と、当該圧力室に接続された低圧側の低圧通路との間の連通状態を制御可能に構成されており、通電時に当該加圧室と低圧通路とを連通させると共に、通電停止時に当該加圧室と低圧通路とを相互に遮断する。
【００５９】
一方、ノズルは、噴孔を開閉するニードルを内蔵し、圧力室の燃料圧力がニードルを閉弁方向（噴孔を閉じる方向）に付勢している。従って、電磁弁への通電により加圧室と低圧通路とが連通し、圧力室の燃料圧力が低下すると、ニードルがノズル内を上昇して開弁する（噴孔を開く）ことにより、コモンレール２０８より供給された高圧燃料が噴孔より噴射される。また、電磁弁への通電停止により加圧室と低圧通路とが相互に遮断されて圧力室の燃料圧力が上昇すると、ニードルがノズル内を下降して閉弁することにより、噴射が終了する構成となっている。
【００６０】
尚、燃料は、個々の気筒２０２において、ユニットインジェクタ２０７を介し、目標噴射量に相当する燃料が、燃焼室内の急激な温度上昇を防止するための、或いは燃料と吸気ガスとを十分に予混合するためのパイロット噴射と、目標噴射量とパイロット噴射量との差分に相当するメイン噴射とに分割して噴射される構成となっている。また、後述するように、ユニットインジェクタ２０７では、このメイン噴射よりも遅角側のタイミングで、排気浄化装置の再生を行うためのポスト噴射も行われる。
【００６１】
エンジン２００において、気筒内壁と気筒内部に往復運動可能に収容されたピストンの上面とにより形成される燃焼室には、気筒２０１の筒内圧Ｐｃｙｌを検出可能な筒内圧センサ２１０のセンサ端子が露出している。筒内圧センサ２１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された筒内圧Ｐｃｙｌは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。尚、筒内圧Ｐｃｙｌは、ピストン２０２が往復運動する過程で変化するが、このピストン２０２の往復運動はクランク角θｃｒｋと連動する。ＥＣＵ１００は、クランク角θｃｒｋと筒内圧Ｐｃｙｌとを相互に対応付けてＲＡＭ等の記憶装置に一定量保持する構成となっている。尚、クランク角θｃｒｋは、不図示のクランク軸の近傍に設けられたクランク角センサにより一定周期で検出されており、クランク角センサと電気的に接続されたＥＣＵ１００により常時把握されている。
【００６２】
上述した混合気は、圧縮行程において自着火して燃焼し、燃焼済みガスとして、或いは一部未燃の混合気として、吸気バルブの開閉に連動して開閉する排気バルブ（不図示）の開弁時に排気ポート２１１を介して排気マニホールド２１２に導かれる構成となっている。この排気マニホールド２１２は、排気管２１３に連通しており、排気の大部分は、この排気管２１３に導かれる構成となっている。
【００６３】
排気管２１３には、タービンハウジング２１４に収容される形でタービン２１５が設置されている。タービン２１５は、排気管２１３に導かれた排気の圧力（即ち、排気圧）により所定の回転軸を中心として回転可能に構成されている。このタービン２１５の回転軸は、コンプレッサハウジング２１７に収容される形で吸気管２０３に設置されたコンプレッサ２１６と共有されており、タービン２１５が排気圧により回転すると、コンプレッサ２１６も当該回転軸を中心として回転する構成となっている。
【００６４】
コンプレッサ２１６は、吸気管２０３に導かれる吸入空気を、その回転に伴う圧力により上述した吸気マニホールド２０６へ圧送供給可能に構成されており、このコンプレッサ２１６による吸入空気の圧送効果により、所謂過給が実現される構成となっている。即ち、タービン２１５とコンプレッサ２１６とにより、一種のターボチャージャが構成されている。また、コンプレッサ２１６と吸気マニホールド２０５との間には、インタークーラ２１８が設置され、過給された吸入空気を冷却することによって過給効率の向上が図られる構成となっている。
【００６５】
排気マニホールド２１２には、ＥＧＲ管２１９の一端部が連結されている。ＥＧＲ管２１９は、排気マニホールド２１２と吸気管２０３とを連通させる金属製且つ中空の管状部材であり、他端部が、上述した吸気マニホールド２０５上流の合流位置において吸気管２０３と連通する構成となっている。ＥＧＲ通路２１９に導かれた排気は、ＥＧＲガスとして、係る合流位置に還流される。
【００６６】
ＥＧＲクーラ２２０は、ＥＧＲ管２１９に設けられた冷却装置である。ＥＧＲクーラ２２０は、外周部にエンジン２００の冷却水配管が張り巡らされた金属製且つ中空の管状部材であり、ＥＧＲ管２１９に導かれるＥＧＲガスは、この冷却水との熱交換により冷却され、下流側（即ち、吸気管２０３側）へ導かれる構成となっている。ＥＧＲクーラ２２０には、夫々が上述したウォータジャケットに連通するインレットパイプ及びアウトレットパイプ接続されている。この際、冷却水は、インレットパイプから当該冷却水配管に流入し、アウトレットパイプを介して当該冷却水配管の外に排出される。排出された冷却水は、エンジン２００の冷却水循環系に還流され、所定の経路を経て再びインレットパイプから供給される。
【００６７】
ＥＧＲバルブ２２１は、ＥＧＲクーラ２２０の下流側においてＥＧＲ管２１９に設置された開閉可能な弁と、当該弁を駆動する駆動装置を含むバルブ機構である。ＥＧＲバルブ２２１の弁は、当該駆動装置により開閉状態が連続的に変化するように構成されており、当該開閉状態に応じて、ＥＧＲ管２１９を流れるＥＧＲガスの流量、即ち、ＥＧＲ量を制御可能に構成されている。ＥＧＲバルブ２２１の駆動装置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＧＲバルブ２２１の弁の開閉状態は、ＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。
【００６８】
排気管２１３には、酸化触媒（ＤＯＣ）２２２及びＤＰＦ２２３が配設されている。酸化触媒２２２及びＤＰＦ２２３により、本発明に係る「排気浄化装置」の一例が構成される。
【００６９】
酸化触媒２２２は、アルミナ等の多孔質塩基性担体に白金等の貴金属を担持してなり、排気中のＣＯ及びＨＣ（主としてＳＯＦ）を酸化可能に構成された触媒である。
【００７０】
ＤＰＦ２２３は、排気中のＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）を捕捉可能に構成されたフィルタである。ＤＰＦ２２３は、金属製の筐体にコージェライトやＳｉＣ等のセラミック担体によって構成されたフィルタが収容された構造を有する。このフィルタは、排気の流れる方向に伸長し且つ排気の流れる方向と垂直な断面がハニカム状をなす複数の排気通路を形成している。この排気通路は、排気の入口側と出口側とのうち一方が、相互に隣接しないように互い違いに目封じされており、ＤＰＦ２２３は、所謂セラミックウォールフロー型のフィルタ構造を有している。
【００７１】
排気管２１３には、ＤＰＦ２２３を挟むように圧力センサ２２４及び２２５が設置されている。圧力センサ２２４は、ＤＰＦ２２３の上流側の排気圧である上流側排気圧Ｐｅｘ１を検出可能なセンサであり、圧力センサ２２５は、ＤＰＦ２２３の下流側の排気圧である下流側排気圧Ｐｅｘ２を検出可能なセンサである。各センサはＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された上流側排気圧Ｐｅｘ１及び下流側排気圧Ｐｅｘ２は、夫々ＥＣＵ１００により適宜参照される構成となっている。
【００７２】
尚、ＥＣＵ１００は、上流側排気圧Ｐｅｘ１と下流側排気圧Ｐｅｘ２との差分を演算し、ＤＰＦ差圧ΔＰｄｐｆを取得することができる。取得されたＤＰＦ差圧ΔＰｄｐｆは、ＲＡＭ等の記憶装置に格納される。本実施形態では、このように二つの圧力センサの出力値の差分からＤＰＦ差圧を求める構成としたが、このような構成に替えて、ＤＰＦ２２３の上下流の圧力差を直接検出可能な差圧センサが備えられていてもよい。
【００７３】
排気管２１３におけるＤＰＦ２２３の下流側には、排気温Ｔｅｘを検出可能な排気温センサ２２６が設置されている。排気温センサ２２６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された排気温Ｔｅｘは適宜ＥＣＵ１００に参照される構成となっている。
【００７４】
＜実施形態の動作＞
次に、本実施形態の動作として、ＥＣＵ１００により実行されるＤＰＦ再生制御について説明する。始めに、図２を参照し、ＤＰＦ再生制御の流れについて説明する。ここに、図２は、ＤＰＦ再生制御のフローチャートである。
【００７５】
図２において、ＥＣＵ１００は、ＤＰＦ差圧ΔＰｄｐｆが基準値Ｐ１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ＤＰＦ２２３はエンジン２００の運転過程において、排気中のＰＭを捕捉するが、ＰＭの捕捉量が増えると、徐々にフィルタ部の目詰まりが生じ、上流側排気圧Ｐｅｘ１と下流側排気圧Ｐｅｘ２との差が大きくなる。従って、ＤＰＦ差圧ΔＰｄｐｆに基づいてＤＰＦ２２３におけるＰＭ再生要求の有無を判定することができる。
【００７６】
ＤＰＦ差圧ΔＰｄｐｆが基準値Ｐ１以下である場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、即ち、ＰＭ再生要求（即ち、本発明に係る「排気浄化装置の再生要求」の一例）がない場合、ＤＰＦ再生制御は終了する。尚、ＤＰＦ再生制御は、所定周期で繰り返し実行される制御である。
【００７７】
ＤＰＦ差圧ΔＰｄｐｆが基準値Ｐ１よりも大きい場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＤＰＦ２２３においてＰＭ再生要求が生じたものと判定し、処理をステップＳ１２０に移行する。
【００７８】
ステップＳ１２０では、排気温Ｔｅｘが５００℃未満であるか否かが判定される。排気温Ｔｅｘが５００℃以上である場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ＤＰＦ２２４においてＰＭが自然に再生されるものと判断し（ステップＳ１３０）、ＤＰＦ再生制御を終了する。
【００７９】
一方、排気温Ｔｅｘが５００℃未満である場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＤＰＦ２２３で自然にＰＭが再生される状況にないと判断し、ＤＰＦ強制再生モードを開始する（ステップＳ１４０）。ＤＰＦ強制再生モードとは、燃料のポスト噴射によりＤＰＦ２２３の温度たるＤＰＦ床温を上昇させ、強制的にＰＭを再生する制御モードである。
【００８０】
ＤＰＦ強制再生モードを開始すると、ＥＣＵ１００は、先ず排気温Ｔｅｘが２４０℃（本発明に係る「所定値」の一例）未満であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。排気温Ｔｅｘが２４０℃以上ある場合（ステップＳ１５０：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、酸化触媒２２２においてＨＣの燃焼反応が問題なく生じ得るものと判断し、通常の強制再生を実行する（ステップＳ１６０）。尚、通常の強制再生とは、公知の強制再生措置に準じるポスト噴射制御を意味し、排気管２１３にＨＣが供給されるようにメイン噴射以降に燃料を噴射する制御を意味する。このような通常の強制再生措置に関しては公知の各種態様が適用可能である。通常の強制再生措置が実行されると、ＤＰＦ再生制御は終了する。
【００８１】
一方、排気温Ｔｅｘが２４０℃未満である場合（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、酸化触媒２２２においてＨＣが十分に燃焼反応を示さないものと判断し、サブルーチンとしてのＣＯ排出促進制御を実行する（ステップＳ２００）。ＣＯ排出促進制御が実行されると、ＤＰＦ再生制御は終了する。
【００８２】
ここで、ＣＯ排出促進制御の詳細について説明する前に、ＣＯ排出促進制御の概念について説明する。
【００８３】
始めに、図３を参照し、ポスト噴射時期Ｔｐｓｔと気筒内部のＣＯ発生率との関係について説明する。ここに、図３は、ポスト噴射時期とＣＯ発生率との関係を概念的に表す図である。
【００８４】
図３において、縦軸にＣＯ発生率（％）が、横軸にポスト噴射時期Ｔｐｓｔ（°ＣＡ）が表される。
【００８５】
図３から明らかなように、ポスト噴射時期Ｔｐｓｔを変化させると、気筒内部のＣＯ発生率も変化する。このＣＯ発生率は、ＣＯ最大発生時期Ｔｐｓｔｃｏにおいて最大となる。従って、ポスト噴射時期Ｔｐｓｔを最適化すれば、効率良くＣＯを発生させることができる。
【００８６】
一方、酸化触媒２２２においては、ＨＣよりもＣＯの方が反応し易い。即ち、酸化触媒２２２においては、ＣＯの方がより低温側から反応を開始する。従って、ＨＣの燃焼反応が好適に進行しない低温度領域においても、ＣＯを選択的に供給することができれば、酸化触媒２２２におけるＣＯの燃焼により、ＤＰＦ２２３をより早期に昇温することができる。その結果、ＤＰＦ２２３におけるＰＭ再生における燃料消費を抑制し、燃費を向上させることができる。ＣＯ排出促進制御とはこのような見地に立った制御である。
【００８７】
ところで、図３に例示する特性はあくまで概念的なものであり、実際のＣＯ発生率は、エンジン２００の運転条件に応じて必ずしも一義的でなく、多くの場合安定的でもない。例えば、ＣＯ最大発生時期Ｔｐｓｔｃｏは、より狭小はクランク角範囲の場合もあれば、より広範なクランク角範囲の場合もある。従って、ポスト噴射の実行時において、ＣＯ最大発生時期Ｔｐｓｔを明確に特定することは難しい。
【００８８】
そこで、本実施形態では、ＣＯの発生量を気筒内部の発熱量により制御する構成となっている。ここで、図４を参照し、ポスト噴射の発熱量について説明する。ここに、図４は、発熱量の時間推移を例示する図である。
【００８９】
図４において、横軸はクランク角θｃｒｋを表しており、縦軸は、上段が発熱量（Ｊ）を、下段が噴射パルスを表している。尚、噴射パルスは、ユニットインジェクタ２０７の駆動パルスであり、凸部において燃料が噴射されることを意味する。
【００９０】
図４において、クランク角θｃｒｋがＣ１、Ｃ２，Ｃ３及びＣ４の時点で夫々噴射パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４が発生したとする。噴射パルスＰ１及びＰ２はパイロット噴射に相当し、噴射パルスＰ３はメイン噴射に、噴射パルスＰ４がポスト噴射に相当する。
【００９１】
ここで、ポスト噴射に相当する噴射パルスＰ４が発生し、それに従ってユニットインジェクタ２０７から燃料がポスト噴射されると、クランク角Ｃ４よりも遅角側のある時間領域において気筒内部に熱が発生する。
【００９２】
この熱は、メイン噴射によるエンジン動力に相当する熱とは異なり、発熱反応たるＣＯの生成反応による熱である。即ち、図示ハッチング表示部分が、ポスト噴射による発熱量であるポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔに相当する。
【００９３】
このポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔは、筒内圧センサ２１０により検出される筒内圧Ｐｃｙｌと、クランク角θｃｒｋに対応付けられた行程容積Ｖｃｙｌとに基づいて、公知の方法で推定することができる。ＣＯ排出促進制御では、この推定されたポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔが利用される。
【００９４】
ここで、図５を参照し、ＣＯ排出促進制御の詳細について説明する。ここに、図５は、ＣＯ排出促進制御のフローチャートである。
【００９５】
図５において、ＥＣＵ１００は、ポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔを算出する（ステップＳ２１０）。ここで算出されるポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔは、ある一ポスト噴射行程における発熱量であり、上述したように筒内圧Ｐｃｙｌ及び行程容積Ｖｃｙｌに基づいて公知の方法で算出される。尚、ポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔは、本発明に係る「ポスト噴射の実行時における発熱量」の一例である。
【００９６】
次に、ＥＣＵ１００は、目標ポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔｔｇを算出する（ステップＳ２２０）。目標ポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔｔｇは、ポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔの目標値であり、ここでは、ポスト噴射に供された燃料の全てがＣＯの生成反応に供されたと仮定した場合の発熱量である。目標ポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔｔｇは、下記（１）式及び（２）式に従って算出される。
【００９７】
ＣＨｎ＋（１／２＋ｎ／４）Ｏ２→ＣＯ＋ｎ／２＊Ｈ２Ｏ＋３１５ｋＪ／ｍｏｌ−Ｃ・・・（１）
Ｑｐｓｔｔｇ＝３１５＊（ｑｐｓｔ＊ＤＦ）／（１２＋１＊ｎ）・・・（２）
尚、上記（１）式中の「ｎ」は、燃料のＨ／Ｃモル比率である。上記（１）式は、ＣＯの生成反応、即ち、不完全燃焼反応の基本式である。また、上記（２）式における「ＤＦ」は、燃料密度（ｇ／ｃｍ３）であり、「ｑｐｓｔ」は、ポスト噴射の燃料噴射量（ｍｍ３／ｓｔ）である。
【００９８】
目標ポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔｔｇが算出されると、ＥＣＵ１００は、発熱量Ｆ／Ｂ制御を実行する（ステップＳ２３０）。発熱量Ｆ／Ｂ制御とは、ステップＳ２１０で算出されたポスト噴射発熱量ＱｐｓｔがステップＳ２２０で算出された目標ポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔｔｇに近付くように、ポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔと目標ポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔｔｇとの偏差に基づいてなされるポスト噴射の噴射特性の制御である。
【００９９】
ここで、本実施形態では、噴射特性として噴射時期Ｔｐｓｔと噴射量ｑｐｓｔとの双方が予め設定されたＦ／Ｂアルゴリズムに従って算出されるＦ／Ｂ制御量に基づいて補正され、次回の気筒（次気筒或いはそれ以降の所定気筒）の噴射特性として設定される。尚、Ｆ／Ｂアルゴリズムの詳細（Ｆ／Ｂ制御量の算出方法）については、公知の各種態様を採ることができ、また本発明の要旨から外れるため、ここでは説明しない。発熱量Ｆ／Ｂ制御が終了すると、ＣＯ排出促進制御は終了する。
【０１００】
このように、本発明に係るＤＰＦ再生制御によれば、ポスト噴射におけるＣＯの生成反応が発熱反応であることを利用し、ポスト噴射発熱量ＱｐｓｔをＣＯ発生量の代替的指標として利用することにより、ポスト噴射により効率的にＣＯを発生させることが可能となっている。またポスト噴射により所望量のＣＯを発生させることが可能となっている。
【０１０１】
このため、確実にＤＰＦ２２３が昇温するように過剰なポスト噴射を行う必要はなく、酸化触媒２２２において効率的にＣＯを反応させて、過剰な排気温度の上昇を招くことなくＤＰＦ２２３を確実に昇温することが可能となっている。即ち、ポスト噴射における燃料消費を可及的に節減し、効率的且つ効果的にＤＰＦ２２３におけるＰＭ再生を行うことが可能となっているのである。
【０１０２】
＜第２実施形態＞
次に、より正確にＤＰＦ再生制御を実現し得る本発明の第２実施形態について説明する。
【０１０３】
第２実施形態に係るエンジンシステムは、図１に例示したものとユニットインジェクタ２０７の構成が異なっている。より具体的には、第２実施形態に係るユニットインジェクタは、燃料圧力を検出する燃圧センサを内蔵している。尚、燃圧センサを内蔵したユニットインジェクタの構成については、公知のものを適用可能であるため、ここでは触れないこととする。
【０１０４】
ここで、図６を参照し、このような燃圧センサを内蔵するユニットインジェクタを使用する利得について説明する。ここに、図６は、ユニットインジェクタの噴射率補正の概念図である。
【０１０５】
図６において、上段はユニットインジェクタの噴射率（時間当たりの噴射量）の時間推移を例示しており、下段は燃圧センサにより検出されるインジェクタ内圧Ｐｉｎｊの時間推移を例示している。
【０１０６】
図６において、ユニットインジェクタの噴射率が、図示白丸ｍ１→ｍ２→ｍ３→ｍ４と変化したとする。この場合、インジェクタ内圧Ｐｉｎｊは、白丸ｍ１に相当する時刻ｔ１から白丸ｍ２に相当する時刻ｔ２にかけ、差圧ΔＰｉｎｊで急激に減少する。一方、白丸ｍ３に相当する時刻ｔ３から白丸ｍ４に相当する時刻ｔ４にかけ、差圧ΔＰｉｎｊで急激に増加する。即ち、大略的な傾向として、インジェクタ内圧Ｐｉｎｊが高い状態と燃料が噴射されない状態とが対応しており、インジェクタ内圧Ｐｉｎｊが低い状態と燃料が噴射された状態とが対応する。従って、インジェクタ内圧Ｐｉｎｊは、ユニットインジェクタの実際の噴射率を推定するための有効な指標となる。
【０１０７】
ここで、ユニットインジェクタの実際の噴射率は、一時的な異常や経時的な変化等により、必ずしも事前に策定された駆動条件と噴射率との関係と整合しない。即ち、実践的には、ユニットインジェクタの立ち上がり（例えば、図示ｍ１からｍ２にかけての傾き）や、噴射パルスに対する応答速度（例えば、図示ｍ１の時間軸上の位置）は必ずしも安定しない。
【０１０８】
このようなユニットインジェクタ毎の個体差や経時変化を考慮しないまま第１実施形態のようなＣＯ排出促進制御を実行してしまうと、Ｆ／Ｂ制御の収束精度が低下して、効率的なＣＯ供給が難しくなる。
【０１０９】
そこで、第２実施形態では、インジェクタ内圧Ｐｉｎｊにより、その時点のユニットインジェクタの実際の噴射率が把握され、駆動条件と噴射率との関係がＦ／Ｂ的に補正される。尚、このような噴射率の補正態様は、公知の各種態様が適用可能であるため、ここでは割愛する。
【０１１０】
このように噴射率を適宜補正し得る構成とすれば、ＣＯ排出促進制御をより高精度に運用することができ、より好適な燃費悪化抑制効果を得ることができる。
【０１１１】
＜第３実施形態＞
次に、第１実施形態とは異なるエンジン構成に本発明の概念を適用した第３実施形態について説明する。
【０１１２】
始めに、図７を参照し、第３実施形態に係るエンジンシステム１１の構成について説明する。ここに、図７は、エンジンシステム１１の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には、同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１１３】
図７において、エンジンシステム１１は、酸化触媒２２２に替えてＮＳＲ触媒２２７を備える点においてエンジンシステム１０と相違している。
【０１１４】
ＮＳＲ触媒２２７は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属等のＮＯｘ吸蔵材と貴金属をアルミナ等の多孔質担体に担持してなるＮＯｘ吸蔵還元触媒である。ＮＳＲ触媒２２７は、リーン雰囲気において排気中のＮＯを貴金属上でＮＯｘに酸化し、塩基性物質であるＮＯｘ吸蔵材がＮＯｘと中和反応して硝酸塩や亜硝酸塩を形成することによりＮＯｘを吸蔵可能に構成される。またリッチ雰囲気中で、吸蔵されていた硝酸塩や亜硝酸塩がＮＯｘに分解されて放出されると共に、貴金属の触媒作用によりＨＣやＣＯ等の還元剤と反応してＮ２に浄化される構成となっている。
【０１１５】
エンジン２００はディーゼルエンジンであり、混合気は基本的に空気過剰のリーン雰囲気である。一方、燃料のポスト噴射は局所的にリッチ雰囲気（ＣＯ及びＨＣが潤沢である雰囲気）を作り出す制御となる。ＮＳＲ触媒２２７におけるＮＯｘ還元要求は、一種の再生要求であり、第１実施形態におけるＤＰＦ再生制御と同様にＣＯの選択的生成作用を効果的に利用することができる。
【０１１６】
ここで、図８を参照し、第３実施形態に係るＮＯｘ還元制御の詳細について説明する。ここに、図８は、ＮＯｘ還元制御のフローチャートである。尚、同図において、図２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１１７】
図８において、ＥＣＵ１００は、ＮＳＲ触媒２２７におけるＮＯｘ吸蔵量ＳＡｎｏｘが基準値Ｂよりも多く、且つ、ＮＳＲ触媒２２７の触媒床温Ｔｎｓｒが２５０℃よりも高いか否かを判定する（ステップＳ３１０）。
【０１１８】
ここで、ＮＯｘ吸蔵量ＳＡｎｏｘは、エンジン２００の運転条件（燃料噴射量、機関回転数及び吸入空気量等）から公知の各種手法により推定される単位時間当たりのＮＯｘ吸蔵量の積算値である。また、基準値Ｂは、予め実験的に設定された閾値である。
【０１１９】
尚、ステップＳ３１０においては、ＮＯｘ吸蔵量ＳＡｎｏｘと基準値Ｂとを比較する代わりに、前回ＮＳＲ触媒２２７におけるＮＯｘの還元（ＮＳＲ触媒の再生）がなされてから所定以上の時間が経過したか否かが判定されてもよい。
【０１２０】
一方、触媒床温Ｔｎｓｒとの比較に供される「２５０℃」とは、ＮＳＲ触媒２２７におけるＣＯを還元剤としたＮＯｘ還元率が概ね９０％以上となる温度値であり、予め実験的に適合された値である。従って、この値は、諸事情により他の値と容易に置換され得る。尚、図７には、触媒床温Ｔｎｓｒを検出するセンサ等は例示されないが、エンジンシステム１１は、ＮＳＲ触媒２２７にこの種の温度センサを有するものとする。但し、触媒床温Ｔｎｓｒは、エンジン２００の運転条件に基づいて公知の手法により推定されてもよいし、より簡素には、排気温Ｔｅｘにより代替されてもよい。
【０１２１】
ＮＯｘ吸蔵量ＳＡｎｏｘが基準値Ｂ以下、又は触媒床温Ｔｎｓｒが２５０℃以下である場合（ステップＳ３１０：ＮＯ）、ＮＯｘ還元制御は終了する。
【０１２２】
ＮＯｘ吸蔵量ＳＡｎｏｘが基準値Ｂより大きく、且つ触媒床温Ｔｎｓｒが２５０℃よりも高温である場合（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＮＯｘ還元処理を開始する（ステップＳ３２０）。
【０１２３】
ＮＯｘ還元処理において、ＥＣＵ１００は、ディーゼルスロットルバルブ２０４の開度を絞り、吸入空気量を調整する（ステップＳ３３０）。これは、ＮＳＲ触媒２２７におけるＮＯｘの還元反応を好適に進捗せしめるために排気をリッチ雰囲気にするために行われる。但し、ステップＳ３３０に係る吸気絞り措置がなくとも本実施形態に係る効果は担保される。
【０１２４】
ＥＣＵ１００は次に、触媒床温Ｔｎｓｒが４００℃よりも高温であるか否かを判定する（ステップＳ３４０）。ここで「４００℃」とは、上述した「２５０℃」と対応する値である。具体的には、ＮＳＲ触媒２２７が２５０℃において、還元剤としてＣＯを使用して実現し得るＮＯｘ浄化効率（例えば９０％）と同等のＮＯｘ浄化効率を還元剤をＨＣとして実現するための温度である。即ち、ＮＳＲ触媒２２７では、ＣＯを還元剤とする方が、より低温側からＮＯｘの浄化反応を生じさせることができる。
【０１２５】
触媒床温Ｔｎｓｒが４００℃以下である場合（ステップＳ３４０：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、第１実施形態と同様のＣＯ排出促進制御を実行する（ステップＳ２００）。ＣＯ排出促進制御により、好適にＣＯが排出され、ＮＳＲ触媒２２７におけるＮＯｘ浄化反応は好適に進行する。
【０１２６】
一方、触媒床温Ｔｎｓｒが４００℃よりも高温側にある場合（ステップＳ３４０：ＹＥＳ）、還元剤としてＨＣを用いてもＮＳＲ触媒２２７で十分なＮＯｘ浄化効率を期待することができる。そのため、ＥＣＵ１００は、サブルーチンとしてＨＣ排出促進制御を実行する（ステップＳ４００）。ＨＣ排出促進制御は、ＣＯ排出促進制御におけるＣＯをＨＣに置き換えた制御である。
【０１２７】
ここで、図９を参照し、ＨＣ排出促進制御の詳細について説明する。ここに、図９は、ＨＣ排出促進制御のフローチャートである。尚、同図において、図５と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１２８】
図９において、ポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔを算出する（ステップＳ２１０）と、ＥＣＵ１００は、目標ポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔｔｇを算出する（ステップＳ４２０）。ステップＳ４２０が第１実施形態に係るステップＳ２２０と異なる点は、ステップＳ４２０で算出される目標ポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔｔｇが、第１実施形態の目標ポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔｔｇの１０％程度の値に設定される点である。
【０１２９】
ここで、図１０を参照して、このような目標ポスト噴射発熱量Ｑｐｓｔｔｇの設定の理由について説明する。ここに、図１０は、ポスト噴射時期とＣＯ及びＨＣの発生率との関係を概念的に表す図である。尚、同図において、図３と重複する箇所には、同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１３０】
図１０において、図３に例示した、ポスト噴射時期Ｔｐｓｔに対するＣＯ発生率の特性が、図示特性Ｌ＿ＣＯ（実線）として表される。これに対し、ポスト噴射時期Ｔｐｓｔに対するＨＣ発生率の特性が、図示特性Ｌ＿ＨＣ（破線）として表される。
【０１３１】
このように、ポスト噴射時期Ｔｐｓｔに対してＨＣ発生率が最大となる時期は、ＣＯ最大発生時期Ｔｐｓｔｃｏよりも遅角側にある。尚、ＨＣは未燃成分であるから、不完全燃焼時の生成物であるＣＯと異なり、あるポスト噴射時期Ｔｐｓｔ（例えば、排気行程）以降は殆ど１００％となる。
【０１３２】
ところで、ＮＳＲ床温Ｔｎｓｒが十分に高い（ここでは、４００℃よりも高温）である場合に発熱反応であるＣＯの生成反応を積極的に生じさせると、排気温度の過剰な昇温を招く可能性がある。この点からすれば、ＨＣを還元剤として使用し得る状況においては、ＨＣによるＮＯｘ浄化を行った方がよい。
【０１３３】
然るに、ＮＳＲ触媒２２７におけるＮＯｘ浄化作用はさておき、ポスト噴射時期Ｔｐｓｔを過度に遅角側で設定すると、エンジンオイルが燃料と混合する所謂オイル希釈が生じる可能性が高くなる。従って、係る観点からは、十分なＨＣの発生量が担保される範囲で、ポスト噴射時期Ｔｐｓｔはなるべく進角側で設定されるのが望ましい。
【０１３４】
これらの相互に相反する要請から、ＨＣ排出促進制御におけるポスト噴射時期Ｔｐｓｔは、若干（ここでは最大量の１０％）のＣＯ発生を伴う図示ポスト噴射時期Ｔｐｓｔｈｃに設定されるのである。
【０１３５】
また、このように、ＣＯが発生する領域であれば、ＣＯの生成反応による発熱量に基づいてＣＯ発生量を所望の値に制御できるため、制御精度が確保される。即ち、第１実施形態と同様にポスト噴射時期Ｔｐｓｔ及びポスト噴射量ｑｐｓｔをＦ／Ｂ制御により高精度に制御することができる（即ち、図９のステップＳ２３０）。
【０１３６】
以上説明したように、第３実施形態によれば、排気浄化装置としてＮＳＲ触媒を備える構成において、ＮＳＲ触媒におけるＮＯｘ還元にもＣＯ生成熱に基づいたポスト噴射特性の制御を利用することができる。
【０１３７】
尚、第３実施形態では、第１実施形態に係る酸化触媒２２２に替えてＮＳＲ触媒２２７を備える構成としたが、酸化触媒２２２とＮＳＲ触媒２２７とでＤＰＦ２２３を挟む構成としてもよい。即ち、第１実施形態に係るＤＰＦ再生制御と、第３実施形態に係るＮＯｘ還元制御とを適宜選択的に実行する構成とすることも可能である。
【０１３８】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本発明は、内燃機関における排気浄化装置の各種再生制御に適用可能である。
【符号の説明】
【０１４０】
１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０１…気筒、２０７…ユニットインジェクタ、２１０…筒内圧センサ、２２２…酸化触媒、２２３…ＤＰＦ。
【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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