(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に排気中のパティキュレートを捕集するフィルタを備える内燃機関の排気浄化装置において、
前記フィルタに三元機能を有する触媒を担持させる一方、フィルタ再生時に、フィルタ出口の排気の空燃比をストイキに制御する出口側空燃比制御手段と、フィルタ再生時に、フィルタ入口の排気の酸素濃度を制御する入口側酸素濃度制御手段とを設けたたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記出口側空燃比制御手段は、ポスト噴射量、ポスト噴射時期、ＥＧＲ、吸気絞りのうち少なくとも１つを制御することで、フィルタ出口の排気の空燃比をストイキに制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記入口側酸素濃度制御手段は、フィルタに捕集されているパティキュレートの量に応じてフィルタ入口の排気の酸素濃度を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記入口側酸素濃度制御手段は、フィルタ温度検出手段を有し、再生中のフィルタ温度に応じて、フィルタ温度が低いときにフィルタ入口の排気の酸素濃度が大となるように当該酸素濃度を制御することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記入口側酸素濃度制御手段は、フィルタ温度検出手段を有し、再生中のフィルタ温度が所定値を超えた場合にフィルタ入口の排気の酸素濃度を低下させることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記入口側酸素濃度制御手段は、吸気絞り、メイン噴射量、メイン噴射時期、ポスト噴射量、ポスト噴射時期、ＥＧＲのうち少なくとも１つを制御することで、フィルタ入口の排気の酸素濃度を制御することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
排気通路に、流入する排気の空燃比がリーンのときにＮＯｘをトラップし、ストイキ又はリッチのときにトラップしているＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記フィルタ出口の排気の空燃比は、フィルタ内部の排気の空燃比と等価とみなすことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に排気中の微粒子であるパティキュレートを捕集するフィルタの再生処理技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の排気浄化装置として、排気通路に排気中のパティキュレートを捕集するフィルタを配置する場合、適宜、このフィルタの再生処理（これに捕集されたパティキュレートを燃焼除去する処理）を行う必要がある。
このため、例えば特許第２８５８１８４号公報に記載の技術では、フィルタの初期温度及びフィルタのパティキュレート捕集量に応じてパティキュレートを加熱する加熱手段と、加熱されたパティキュレートの燃焼を促進させる酸素を含む気体を供給する気体供給手段と、フィルタの側面温度を検出するフィルタ温度検出手段と、加熱手段による加熱実行中のフィルタ温度検出手段の信号に基づいて気体供給手段の動作開始時刻及び／又は気体供給量を制御する制御部とを備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報に記載の技術では、フィルタに捕集されたパティキュレートの燃焼が過大となって、フィルタが溶損しないように、フィルタに流入する気体（再生用空気）の量をコントロールしているものの、フィルタに常に排気の全量が流れるシステムにおいては、流入してくる酸素量だけに着目して再生を行うと、ＨＣ、ＣＯ等は再生条件が酸素雰囲気であるため浄化されるが、ＮＯｘは浄化されずに大気中に排出されてしまうという問題点があった。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、フィルタ再生時にＮＯｘをも効果的に浄化可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明では、排気通路に排気中のパティキュレートを捕集するフィルタを備える内燃機関の排気浄化装置において、前記フィルタに三元機能を有する触媒を担持させる一方、フィルタ再生時に、フィルタ出口の排気の空燃比をストイキ（理論空燃比）に制御する出口側空燃比制御手段と、フィルタ再生時に、フィルタ入口の排気の酸素濃度を制御する入口側酸素濃度制御手段とを設けたことを特徴とする。
【０００６】
尚、非再生時であれば、排気空燃比はフィルタ入口及び出口で等価であるが、再生時には、フィルタ内でのパティキュレートの燃焼により排気中の酸素が消費されるため、排気空燃比はフィルタ入口と出口で異なる。従って、再生時の排気空燃比をフィルタ入口と出口で区別し、出口側の排気空燃比をストイキに制御することで、当然に入口側空燃比はリーン（酸素濃度大）となる。
【０００７】
請求項２の発明では、前記出口側空燃比制御手段は、ポスト噴射量、ポスト噴射時期、ＥＧＲ、吸気絞りのうち少なくとも１つを制御することで、フィルタ出口の排気の空燃比をストイキに制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明では、前記入口側酸素濃度制御手段は、フィルタに捕集されているパティキュレートの量に応じてフィルタ入口の排気の酸素濃度を制御することを特徴とする。
請求項４の発明では、前記入口側酸素濃度制御手段は、フィルタ温度検出手段を有し、再生中のフィルタ温度に応じて、フィルタ温度が低いときにフィルタ入口の排気の酸素濃度が大となるように当該酸素濃度を制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明では、前記入口側酸素濃度制御手段は、フィルタ温度検出手段を有し、再生中のフィルタ温度が所定値を超えた場合にフィルタ入口の排気の酸素濃度を低下させることを特徴とする。
請求項６の発明では、前記入口側酸素濃度制御手段は、吸気絞り、メイン噴射量、メイン噴射時期、ポスト噴射量、ポスト噴射時期、ＥＧＲのうち少なくとも１つを制御することで、フィルタ入口の排気の酸素濃度を制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項７の発明では、排気通路に、流入する排気の空燃比がリーンのときにＮＯｘをトラップし、ストイキ又はリッチのときにトラップしているＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒を設けたことを特徴とする。
請求項８の発明では、前記フィルタ出口の排気の空燃比は、フィルタ内部の排気の空燃比と等価とみなすことを特徴とする。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、フィルタ再生時に、フィルタ出口の排気空燃比がストイキとなるように制御（具体的には請求項２の発明のように、ポスト噴射量、ポスト噴射時期、ＥＧＲ、吸気絞りのうち少なくとも１つの制御）を行うことで、三元機能を有する触媒を担持したフィルタを用いれば、三元効果が発現し（請求項８の発明のように、フィルタ出口の排気空燃比はフィルタ内部の排気空燃比と等価とみなすことができる）、フィルタ出口及び内部にてＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘが浄化される。
【００１２】
また、再生時には、フィルタ内でのパティキュレートの燃焼により排気中の酸素が消費されるため、排気空燃比はフィルタ入口と出口で異なり、出口側の排気空燃比をストイキに制御することで、当然に入口側空燃比はリーン（酸素濃度大）となるので、フィルタ入口にはパティキュレートを燃焼するのに十分な酸素を供給することができ、フィルタに捕集されたパティキュレートも確実に燃焼させることができる。
【００１３】
すなわち、三元機能を有する触媒を担持したフィルタでは、パティキュレートは触媒層の表面にトラップされているので、フィルタ再生時に排気がフィルタを通過する際、排気はパティキュレートにより酸素が消費された後に、触媒層に達することになるから、出口側空燃比をストイキに制御することで、パティキュレートを酸素により燃焼させ、その後ストイキ（三元雰囲気）でＮＯｘを浄化できるのである。
【００１４】
また、請求項１の発明によれば、フィルタ再生時に、フィルタ入口の酸素濃度の制御（具体的には請求項６の発明のように、吸気絞り、メイン噴射量、メイン噴射時期、ポスト噴射量、ポスト噴射時期、ＥＧＲのうち少なくとも１つの制御）を行うことで、フィルタ出口の排気空燃比をストイキに制御し得る範囲で、フィルタ入口の酸素濃度を的確に制御して、フィルタの再生を効率良く行うことが可能となる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、フィルタ入口の酸素濃度はフィルタに捕集されているパティキュレートの量に応じて決定し、これによりパティキュレートの燃焼速度を制御してやることで、フィルタの過度の昇温を抑制して、フィルタの溶損、割れ等を起こさずに再生することができる。
請求項４の発明によれば、フィルタに捕集されているパティキュレートが燃焼を開始する温度に到達するまではフィルタの温度上昇は早ければ早い程良い訳であることから、フィルタ温度に応じてフィルタ入口の酸素濃度を制御することで、パティキュレートの燃焼開始温度に到達するまではフィルタの昇温が最大になるようにフィルタ入口の酸素濃度を制御することができ、これにより短時間でフィルタの再生を行うことができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、再生中のフィルタ温度が何らかの原因で所定値を超えてしまった場合に、フィルタ入口の酸素濃度を低下させることで、パティキュレート及びＨＣ、ＣＯの燃焼熱を抑制し、フィルタの溶損等を防止することができる。
請求項７の発明によれば、排気通路にＮＯｘトラップ触媒を設けることで、フィルタに担持させた触媒の三元効果によってフィルタ再生中のＮＯｘを浄化するのに加えて、フィルタ再生時以外のリーン雰囲気でのＮＯｘも浄化することが可能となる。また、フィルタ再生中はフィルタ出口の排気空燃比がストイキであることから、ＮＯｘトラップ触媒をフィルタ下流に配置するか、フィルタに担持させることで、リーン雰囲気でＮＯｘトラップ触媒が硫黄によって被毒した場合もフィルタ再生と同時に硫黄被毒を解除することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施形態を示す内燃機関（ここではディーゼルエンジン）のシステム図である。
ディーゼルエンジン１において、吸気管２より吸入された空気は、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によって過給され、インタークーラ４で冷却され、吸気絞り弁５を通過した後、コレクタ６を経て、各気筒の燃焼室内へ流入する。燃料は、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から燃焼室内へ直接噴射される。燃焼室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。
【００１８】
排気通路１０へ流出した排気の一部は、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ配管１１によりＥＧＲ制御弁１２を介して吸気側へ還流される。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、これを駆動する。
ここで、排気通路１０の排気タービン下流には、排気浄化のため、排気中のパティキュレート（以下ＰＭという）を捕集するフィルタ（以下ＤＰＦという）１３を配置してある。
【００１９】
また、このＤＰＦ１３には、貴金属触媒を担持させて、排気中のＨＣ、ＣＯを酸化すると同時に、ＮＯｘを還元する三元機能を持たせ、三元機能付きＤＰＦとしてある。
一方、ＤＰＦ１３に捕集された（堆積している）ＰＭの量、すなわち、ＰＭ堆積量の増加は、排気抵抗の増大となり燃費を悪化させるため、一定期間毎に堆積しているＰＭを燃焼除去してＤＰＦ１３を再生させる必要がある。
【００２０】
コントロールユニット２０には、エンジン１の制御のため、エンジン回転数Ｎｅ検出用の回転数センサ２１、アクセル開度ＡＰＯ検出用のアクセル開度センサ２２等から、信号が入力されている。
また、特に本実施形態では、排気通路１０のＤＰＦ１３の入口側に排気圧力センサ２３が設けられ、また、ＤＰＦ１３の出口側に酸素濃度センサ２４及び排気温度センサ２５が設けられており、これらの信号もコントロールユニット２０に入力されている。
【００２１】
コントロールユニット２０は、これらの入力信号に基づいて、燃料噴射弁９によるメイン噴射及び所定の運転条件においてメイン噴射後に膨張行程（又は排気行程）にて追加的に行うポスト噴射の燃料噴射量及び噴射時期制御のための燃料噴射弁９への燃料噴射指令信号、吸気絞り弁５への開度指令信号、ＥＧＲ制御弁１２への開度指令信号等を出力する。
【００２２】
特に、本発明では、ＤＰＦ１３の再生の要否を判断して、再生時期の場合に所定の再生処理を行うようにしており、かかるＤＰＦ再生制御について、以下に詳細に説明する。
図２はコントロールユニット２０にて実行されるＤＰＦ再生制御のフローチャートである。
【００２３】
Ｓ１では、先ず回転数センサ２１とアクセル開度センサ２２とから、エンジンの運転状態（エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度ＡＰＯ）を読込む。
Ｓ２では、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯとをパラメータとするマップ（図示せず）から、メイン噴射用の燃料噴射量Ｑを演算する。
Ｓ３では、ＤＰＦ１３の再生時期の判断のため、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量を検出する。ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量を直接検出することは困難であるので、ここでは、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量が増えれば、当然ＤＰＦ１３の上流側排気圧力が上昇することから、排気圧力センサ２３により、ＤＰＦ１３の上流側排気圧力を検出する。
【００２４】
Ｓ４では、ＤＰＦ１３に対する再生要求フラグが既に立っている（＝１）か否かを判定する。再生要求フラグ＝０の場合は、Ｓ５へ進み、再生要求フラグ＝１の場合は、再生モードの続行のためＳ９へ進む。
Ｓ５では、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量が所定値を超えたか否かを判定する。ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量をＤＰＦ１３の上流側排気圧力により間接的に検出する場合は、ＤＰＦ１３の上流側排気圧力が所定の排圧閾値ＡＣＣ１を超えたか否かを判定する。ここで用いる排圧閾値ＡＣＣ１は、図３に示すマップ、すなわち、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑとをパラメータとするマップより設定する。
【００２５】
すなわち、現在の運転状態（Ｎｅ，Ｑ）での排気圧力が図３の対応する運転状態での排圧閾値ＡＣＣ１を超えていない場合は、未だ再生時期でないと判断して、リターンするが、現在の運転状態（Ｎｅ，Ｑ）での排気圧力が図３の対応する運転状態での排圧閾値ＡＣＣ１を超えている場合は、ＤＰＦ１３にＰＭが過度に堆積している、つまりＰＭ堆積量が所定値を超えて、再生時期に達していると判断して、Ｓ６以降の再生モードに入る。
【００２６】
Ｓ６では、ＤＰＦ１３の再生を開始するため、吸気絞り弁５の開度を制御して吸入空気量を調整する。具体的には、図４に示す目標吸入空気量マップから、現在の運転状態（エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑ）に対応する目標吸入空気量を求めて、その値となるように、吸気絞り弁５の開度を調整する。このときの目標吸入空気量は、ＤＰＦ１３入口の酸素濃度がＰＭの燃焼に十分な値となり、かつＰＭ堆積量相当のＰＭが燃焼してもＤＰＦ１３の温度が過度に上昇しない程度の燃焼速度となる量である。また、目標吸入空気量はＤＰＦ１３のＰＭ堆積量に応じて設定するが、本実施形態では、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量が所定値に達したときに再生時期と判断するので、再生時のＰＭ堆積量は常に同じ量とみなすことができるから、予めこれに応じて設定すれば十分である。この場合、ＤＰＦ１３入口に酸素濃度センサを設けて目標酸素濃度となるように吸気絞りを制御することも可能である。
【００２７】
Ｓ７では、メイン噴射後の膨張行程における追加噴射であるポスト噴射を開始する。このときは、図５に示すポスト噴射量マップから、現在の運転状態（エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑ）に対応する目標ポスト噴射量を求めて、その目標ポスト噴射量を、所定のポスト噴射時期に噴射する。このときの目標ポスト噴射量は、ＤＰＦ１３出口の排気空燃比をストイキ（ＤＰＦ出口λ＝１）とし、かつＤＰＦ１３の再生可能な排気温度を実現する量に設定される。ポスト噴射自体については特開平９−５３４４２号公報（第４頁）などに記載されている。
【００２８】
Ｓ８では、再生要求フラグを１にセットして、リターンする。
再生要求フラグ＝１になると、次回以降のルーチンにおいて、Ｓ４での判定でＳ９以降へ進む。
Ｓ９では、ＤＰＦ１３の出口側に設けた酸素濃度センサ２４からの信号に基づいて、ＤＰＦ１３出口の排気空燃比（ＤＰＦ出口λ）を検出する。
【００２９】
Ｓ１０では、検出されたＤＰＦ１３出口の排気空燃比（ＤＰＦ出口λ）に基づき、これがストイキ（ＤＰＦ出口λ＝１）となるように、ポスト噴射量をフィードバック制御により増減する。
Ｓ１１では、ＤＰＦ１３の温度を直接又は間接的に検出し、ＰＭの燃焼が期待できる温度Ｔ２（概ね６５０℃程度）に達したかを判定する。尚、ここではＤＰＦ１３の出口側に設けた排気温度センサ２５からの信号に基づいてＤＰＦ１３の温度を間接的に検出している。そして、ＤＰＦ１３の温度がＴ２に達していないと判定された場合はリターンするが、Ｔ２に達したと判定された場合はＳ１２へ進む。
【００３０】
Ｓ１２では、ＤＰＦ１３の温度が所定の上限温度Ｔ４（当然にＴ４＞Ｔ２）を超えていないかを判定する。Ｔ４を超えた場合は、ＤＰＦ１３の溶損の恐れがあるため、Ｓ１３へ進み、吸気絞り弁５の開度を絞ってＤＰＦ１３入口の酸素濃度を低下させることで、ＤＰＦ１３内のＰＭの燃焼を抑制して、ＤＰＦ１３の温度をＴ４以下まで低下させるようにする。Ｔ４以下の場合は、Ｓ１４へ進む。
【００３１】
Ｓ１４では、ＤＰＦ１３の温度がＴ２以上、Ｔ４以下のＰＭの燃焼に適した状態であるので、この状態での経過時間を判定して、所定時間ｔ１以下の場合はリターンする。これにより、所定時間ｔ１（数十秒〜数分）、ＰＭの燃焼条件を維持して、ＤＰＦ１３の再生を行わせた後、Ｓ１５へ進む。尚、ここでの所定時間ｔ１は、ＤＰＦ１３に堆積しているＰＭが燃焼するのに要する時間であり、本実施形態では、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量が所定値に達したときに再生時期と判断するので、再生時に燃焼させるＰＭ量は常に同じ量とみなすことができるから、ｔ１は運転状態に影響を受けない一定値として設定すれば十分である。
【００３２】
Ｓ１５では、ポスト噴射を終了して、ＤＰＦ１３の昇温を終了させる。但し、吸気絞り弁５については、図６に示すＤＰＦ溶損保護のための目標吸入空気量マップから、現在の運転状態（エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑ）に対応する目標吸入空気量を求めて、その値となるように、吸気絞り弁５の開度を調整することで、吸気を絞り、これによるＤＰＦ１３入口の酸素濃度（ＤＰＦ入口λ）の調整により、ＤＰＦ１３の溶損を防止する。この場合、ＤＰＦ１３入口に酸素濃度センサを設けて目標酸素濃度となるように吸気絞りを制御してもよい。
【００３３】
Ｓ１６では、ＤＰＦ１３の温度を検出し、ＰＭの燃焼しない温度Ｔ１まで低下したかを判定し、Ｔ１まで低下していない場合はリターンする。ＤＰＦに燃え残ったＰＭが急に燃焼するのを抑制すべく、燃焼しない温度Ｔ１になるまで吸気絞りを続行するためである。Ｔ１まで低下した場合は、Ｓ１７へ進む。
Ｓ１７では、吸気絞り弁５による吸気絞りを解除する。
【００３４】
Ｓ１８では、再生動作が全て終了したので、再生要求フラグを０にリセットして、本ルーチンを終了する。
尚、図２のフローにおいて、Ｓ７、Ｓ１０の部分が出口側空燃比制御手段に相当し、Ｓ６、Ｓ１３、Ｓ１５の部分が入口側酸素濃度制御手段に相当する。
本実施形態での以上の制御による基本的な動作を図７に示している。
【００３５】
ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量が所定値を超えて再生時期となった場合に、ポスト噴射によりＤＰＦ１３の温度を上昇させるが、このときＤＰＦ出口λ＝１となるようにポスト噴射量を調整して行い、ＤＰＦ１３の温度をＰＭの燃焼可能な温度Ｔ２まで上昇させれば、ＤＰＦ入口の酸素濃度が十分である限り、図中の太線で示すように、ＰＭの燃焼が開始する。しかも、ＤＰＦ入口の酸素濃度は吸気絞りによって抑制されていることから、必要以上にＤＰＦ温度が上昇することはない。尚、ＤＰＦ入口の酸素濃度が低い状態で昇温した場合は、図中の細線で示すように、Ｔ２に達してもＰＭの燃焼は行われない。
【００３６】
また、ＤＰＦ１３の出口側に酸素濃度センサ２４を配置して、ＤＰＦ出口λをフィードバックしながらポスト噴射を行うことで、再生中のＮＯｘは貴金属触媒によって三元処理され、エミッションが改善される。
すなわち、三元機能を有する触媒を担持したＤＰＦ１３では、ＰＭは触媒層の表面にトラップされているので、排気がＤＰＦ１３を通過する際、排気はＰＭにより酸素が消費された後に、触媒層に達することになるから、入口側λをリーンにし、出口側λをストイキに制御することで、ＰＭを酸素により燃焼させ、その後ストイキ（三元雰囲気）でＮＯｘを浄化できるのである。
【００３７】
また、図７に示されるように、ＤＰＦ１３中のＰＭが再生されることによって消費する酸素量に応じてポスト噴射量を減量すれば、ポスト噴射量を抑制可能であり、燃費悪化を抑制可能であると共に、三元性能を十二分に発揮させてＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣを浄化することが可能となる。
次に本発明の第２実施形態について説明する。
【００３８】
第１実施形態では、ポスト噴射及びそのポスト噴射量の制御により、ＤＰＦ１３出口の排気空燃比をストイキに制御したが、第２実施形態では、ＥＧＲ制御弁５の開度制御によりＥＧＲ率を制御して、ＤＰＦ１３出口の排気空燃比をストイキに制御する。
図８は第２実施形態でのＤＰＦ再生制御のフローチャートであり、第１実施形態（図２）に対し、Ｓ７、Ｓ１０の部分のみが異なるので、これらについてのみ説明する。
【００３９】
Ｓ７では、図９に示す目標ＥＧＲ率マップから、現在の運転状態（エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑ）に対応する目標ＥＧＲ率を求めて、そのＥＧＲ率となるように、ＥＧＲ制御弁１２の開度を制御する。このときの目標ＥＧＲ率も、ＤＰＦ１３出口の排気空燃比をストイキ（ＤＰＦ出口λ＝１）とし、かつＤＰＦ１３の再生可能な排気温度を実現する値に設定される。
【００４０】
Ｓ１０では、酸素濃度センサ２４により検出されたＤＰＦ１３出口の排気空燃比（ＤＰＦ出口λ）に基づき、これがストイキ（ＤＰＦ出口λ＝１）となるように、ＥＧＲ率をフィードバック制御により増減する。
尚、ＤＰＦ１３出口の排気空燃比の制御は、第１実施形態でのポスト噴射量、第２実施形態でのＥＧＲの他、ポスト噴射時期、吸気絞りによって行うことも可能である。同様に、ＤＰＦ１３入口の酸素濃度の制御は、第１及び第２実施形態での吸気絞りの他、メイン噴射量、メイン噴射時期、ポスト噴射量、ポスト噴射時期、ＥＧＲによって行うことも可能である。
【００４１】
次に本発明の第３実施形態について説明する。
図１０は本発明の第３実施形態を示すディーゼルエンジンのシステム図であり、第１実施形態（図１）と異なる点は、排気通路１０の三元機能付きＤＰＦ１３の下流側に、流入する排気の空燃比がリーンのときにＮＯｘをトラップし、ストイキ又はリッチのときにＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒１４を配置してある。
【００４２】
このようにＮＯｘトラップ触媒１４を設けることで、ＤＰＦ１３に担持させた触媒の三元効果によってＤＰＦ再生中のＮＯｘを浄化するのに加えて、ＤＰＦ再生時以外のリーン雰囲気でのＮＯｘも浄化することが可能となる。
図１１は第３実施形態でのＤＰＦ再生制御のフローチャートであり、第１実施形態（図２）に対し、Ｓ６、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１４の部分のみが異なるので、これらについてのみ説明する。
【００４３】
Ｓ６では、ＤＰＦ１３の再生を開始するため、吸気絞り弁５の開度を制御して吸入空気量を調整するが、ＤＰＦ１３の昇温を早めるために、ＤＰＦ出口λ＝１を達成可能な範囲で、ＤＰＦ１３入口の酸素濃度が大となるように、吸入空気量を多めにする。このため、図１２に示すＤＰＦ急速昇温のための目標吸入空気量のマップから、現在の運転状態（エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑ）に対応する目標吸入空気量（第１の目標値）を求めて、その値となるように、吸気絞り弁５の開度を調整する。この場合、ＤＰＦ１３入口に酸素濃度センサを設けて目標酸素濃度となるように吸気絞りを制御することも可能である。
【００４４】
この操作を行うことで、ＰＭの燃焼が始まらないまでの温度までは、ＤＰＦ１３に多くの酸素とポスト噴射による燃料を供給することで、ＤＰＦ１３上でポスト噴射された燃料が一気に酸化されてＤＰＦ１３の昇温速度を高めることが可能となる。
Ｓ１１では、ＤＰＦ１３の温度（ここではＤＰＦ出口側の排気温度）を検出し、ＰＭの燃焼が可能で、かつＮＯｘトラップ触媒１４に堆積した硫黄分を除去可能な温度Ｔ３（＝Ｔ２）に達したか判定する。通常硫黄分を除去可能な温度はＰＭの燃焼可能な温度より低いので、ここではＴ３＝Ｔ２となる。
【００４５】
Ｓ１２では、ＤＰＦ１３の温度がＴ３以上のＰＭの燃焼に適した状態に達したので、急速昇温を終了し、ＤＰＦ１３入口の酸素濃度が比較的小となるように、吸入空気量を少なめにする。このため、図４に示す目標吸入空気量マップを用いて、目標吸入空気量（第２の目標値）を求め、その値となるように、吸気絞り弁５の開度を制御する。
【００４６】
Ｓ１４では、この状態での経過時間を判定して、所定時間ｔ２以下の場合はリターンする。これにより、所定時間ｔ２、ＰＭの燃焼条件及び硫黄分の除去条件を維持して、ＤＰＦ１３の再生とＮＯｘトラップ触媒１４の硫黄被毒解除とを行わせる。ここでの所定時間ｔ２は、ＤＰＦ１３に堆積したＰＭが燃焼し、かつＮＯｘトラップ触媒１４に堆積した硫黄分が除去されるのに要する時間であり、第１実施形態でのｔ１に対し、図１３に示されるように設定される。
【００４７】
本実施形態では、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量が所定値に達したときに再生時期と判断するので、再生時に燃焼させるＰＭ量は常に同じ量とみなすことができるから、ＰＭが燃焼するのに要する時間は、一定値として設定できるが、硫黄被毒の程度は、燃料中の硫黄濃度に依存しており、硫黄濃度が大きくなるほど硫黄被毒しやすくなるため、硫黄濃度が大きくなるほどｔ２を増加させる必要がある。従って、ｔ２を燃料中の硫黄濃度に応じて設定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態のエンジンのシステム図
【図２】  第１実施形態のＤＰＦ再生制御のフローチャート
【図３】  再生時期判定用の排圧閾値のマップ
【図４】  再生制御用の目標吸入空気量のマップ
【図５】  再生制御用の目標ポスト噴射量のマップ
【図６】  ＤＰＦ溶損保護のための目標吸入空気量のマップ
【図７】  第１実施形態の動作を示すタイムチャート
【図８】  第２実施形態のＤＰＦ再生制御のフローチャート
【図９】  再生制御用の目標ＥＧＲ率のマップ
【図１０】  第３実施形態のエンジンのシステム図
【図１１】  第３実施形態のＤＰＦ再生制御のフローチャート
【図１２】  ＤＰＦ急速昇温のための目標吸入空気量のマップ
【図１３】  第３実施形態の動作を示すタイムチャート
【符号の説明】
１  ディーゼルエンジン
２  吸気管
５  吸気絞り弁
７  高圧燃料ポンプ
８  コモンレール
９  燃料噴射弁
１０  排気通路
１１  ＥＧＲ配管
１２  ＥＧＲ制御弁
１３  三元機能付きＤＰＦ
１４  ＮＯｘトラップ触媒
２０  コントロールユニット
２１  回転数センサ
２２  アクセル開度センサ
２３  排気圧力センサ
２４  酸素濃度センサ
２５  排気温度センサ
【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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