(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ１つ又は複数の気筒からなる複数の気筒群と、
それぞれ前記複数の気筒群に対応して配置され、対応する気筒群が排出する排気を流入し、前記対応する気筒群の排気の空燃比がリーンのときＮＯｘをトラップし、前記対応する気筒群の排気の空燃比がリッチのときトラップしたＮＯｘを還元浄化する複数のＮＯｘトラップ触媒と、
前記複数のＮＯｘトラップ触媒が排出する全ての排気を流入し、流入する排気中のＰＭをトラップする単一のＰＭトラップと、
前記複数の気筒群毎に排気の空燃比を制御可能な空燃比制御装置と、
前記複数のＮＯｘトラップ触媒のうち少なくとも１つの再生時期を判断する再生時期判断手段と、
前記再生時期と判断されたときに、前記空燃比制御装置により、前記ＰＭトラップに流入する排気の空燃比がリーンになるよう、前記複数の気筒群のうちの１つだけ排気の空燃比をリッチにし、その他の排気の空燃比をリーンにする再生制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記再生制御手段は、前記複数の気筒群のうち１つだけ排気の空燃比をリッチにし、その他の排気の空燃比をリーンにする際、排気の空燃比をリッチにした気筒群の排気の温度を制御して、前記ＰＭトラップ入口の排気温度を前記ＰＭトラップの再生が可能な温度に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】
前記複数のＮＯｘトラップ触媒に対応し、その上流側排気通路に配置され、流入する排気成分を酸化する酸化触媒を備えることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記ＰＭトラップは、酸化機能を有することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記空燃比制御装置は、主噴射の後に少量の燃料を噴射するポスト噴射の可能な燃料噴射装置を備え、
前記再生制御手段は、前記複数の気筒群のうち１つだけ排気の空燃比をリッチにし、その他の排気の空燃比をリーンにするため、リッチにする気筒群でポスト噴射を行う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】
前記空燃比制御装置は、主噴射の後に少量の燃料を噴射するポスト噴射の可能な燃料噴射装置と、吸気量を制御可能な吸気絞り弁と、吸気通路への排気還流量を制御可能なＥＧＲ弁とを備え、
前記再生制御手段は、前記複数の気筒群のうち１つだけ排気の空燃比をリッチにし、その他の排気の空燃比をリーンにするため、運転状態に応じて、低負荷のとき、吸気絞り弁開度の減少、及び、ＥＧＲ弁開度の増大のうち、少なくとも一方を行うと共に、リッチにする気筒群でポスト噴射を行い、高負荷のとき、リッチにする気筒群でポスト噴射を行うのみとす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７】
前記再生制御手段は、前記ポスト噴射の噴射量、噴射期間、噴射開始時期のうち少なくとも１つを運転状態に応じて設定することを特徴とする請求項５又は請求項６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（排気浄化用の後処理システム）に関し、特にその再生技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の排気浄化装置として、特開平９−５３４４２号公報に記載の装置がある。
この装置では、ディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘ（窒素酸化物）と排気微粒子であるＰＭ（Particulate Matter）の浄化処理のため、排気通路に、ＰＭをトラップするＰＭトラップを配置し、更にその下流側に、流入する排気の空燃比がリーンのときＮＯｘをトラップし、流入する排気の空燃比がリッチになって排気中のＯ２（酸素）濃度が低下すると排気中の還元成分であるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）によりトラップしたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘトラップ触媒を配置している。
【０００３】
そして、定期的に、ＮＯｘトラップ触媒からトラップしたＮＯｘを放出させてＮＯｘトラップ能力を回復させる操作（ＮＯｘトラップ触媒の再生操作）と、ＰＭトラップにトラップされたＰＭを燃焼除去して圧損を低減させる操作（ＰＭトラップの再生操作）とを行うようにしている。
従来のＮＯｘトラップ触媒の再生操作は、数十秒から数分程度の間隔で、短時間、ディーゼルエンジンの通常の燃料噴射に加えて排気行程に燃料噴射を行い、排気空燃比を理論空燃比よりリッチ側（１３程度）にし、燃料の未燃成分を排気通路に排出することで実現している。つまり排気空燃比をリッチにして排気中のＯ２濃度を急激に低下させ、ＨＣ、ＣＯ成分を増加させてＮＯｘトラップ触媒を再生する。
【０００４】
ＰＭトラップの再生操作は、数十分から数時間の間隔で、数分程度、ＮＯｘトラップ触媒の再生と同様、通常の燃料噴射に加えて排気行程に燃料噴射を行うが、排気温度を上昇させてＰＭトラップの再生を促進するためであり、排気空燃比は２０程度のリーンに維持されている。
そして、ＰＭトラップの再生操作中にＮＯｘトラップ触媒の再生操作のタイミングになった場合には、ＰＭトラップの再生操作の間に、ＮＯｘトラップ触媒の再生のための排気空燃比のリッチ化が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の内燃機関の排気浄化装置にあっては、比較的短い時間間隔で短時間の排気空燃比のリッチ化が行われるＮＯｘトラップ触媒の再生操作と、ＮＯｘトラップ触媒の再生操作よりも長い時間間隔で長い時間リーン状態を維持して排気温度上昇が行われるＰＭトラップの再生操作という２種類の再生操作を実施する必要がある。
【０００６】
これらの再生操作は作用が各々独立しており、ＮＯｘトラップ触媒の再生に費やされるエネルギー（燃料消費）はＮＯｘトラップ触媒の再生中はＰＭトラップの再生には利用できず、またＰＭトラップの再生に費やされるエネルギー（燃料消費）はＰＭトラップの再生中はＮＯｘトラップ触媒の再生には利用できない。このためエネルギー効率が悪くて燃費悪化が大であるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、ＮＯｘトラップ触媒及びＰＭトラップを用いて、ＮＯｘ及びＰＭの大気への放出を防止すると共に、ＮＯｘトラップ触媒及びＰＭトラップの再生を、夫々独立することなく一度の操作で行えるようにして、トータルの再生時間を短縮し、かつ燃費の大きな犠牲を伴わない内燃機関の排気浄化装置を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、それぞれ１つ又は複数の気筒からなる複数の気筒群に分け、これらの気筒群毎に、ＮＯｘトラップ触媒を設け、これら複数のＮＯｘトラップ触媒の下流側に共通に、単一のＰＭトラップを設ける。そして、前記複数の気筒群毎に排気の空燃比を制御可能な空燃比制御装置を用い、前記複数のＮＯｘトラップ触媒のうち少なくとも１つの再生時期に、前記ＰＭトラップに流入する排気の空燃比がリーンになるよう、前記複数の気筒群のうちの１つだけ排気の空燃比をリッチにし、その他の排気の空燃比をリーンにする。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、ＮＯｘトラップ触媒の再生とＰＭトラップの再生という２種類の再生操作を夫々個別に行わずに同時に行える。このため、再生に費やされるエネルギーが大幅に低減するので、燃費悪化への影響を最小限にすることが可能となる。
【００１０】
【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。
先ず本発明の第１実施形態を説明するが、これに先立って、実施形態レベルで、背景技術について説明する。
従来の自動車用ガソリン機関のように酸化成分と還元成分とがほぼ等しく含まれている排気を浄化するためには、触媒として、三元触媒が広く用いられている。これは、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｒｈ（ロジウム）等の貴金属成分及びＣｅ（セリア）成分をはじめとする各種成分を担持した活性アルミナを主成分とする触媒であり、排気中の有害成分であるＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘを高い効率で浄化できる。
【００１１】
一方、近年、燃費の向上、ＣＯ２（二酸化炭素）の排出量の削減といった観点から、理論空燃比より高い空燃比でも運転するいわゆるリーンバーンエンジンが注目されている。この種のエンジンの希薄燃焼時の排気は、理論空燃比近傍で運転される従来のエンジンの排気に比較して、酸素含有率が高く、上記の三元触媒では、ＮＯｘの浄化が不十分となる。そこで、リーンバーンエンジンにおける希薄燃焼時の排気中のＮＯｘを高効率で除去できる新たな触媒が望まれていた。
【００１２】
その１つとして、流入する排気の空燃比がリーンであるときにＮＯｘをトラップし、流入する排気の空燃比がリッチになるとＮＯｘを還元浄化するＮＯｘトラップ触媒を用いることが提案されている。
一方、ＮＯｘトラップ触媒ではＮＯｘは除去できても、ＰＭは除去できないので、ＰＭを放出する内燃機関、例えばディーゼルエンジンにおいては、排気中のＰＭをトラップするＰＭトラップを設ける必要がある。
【００１３】
このような背景の下、特開平９−５３４４２号公報では、既に述べたように、排気通路にＰＭトラップ（ＤＰＦ；Diesel Particulate Filter ）を配置し、更にその下流側に、ＮＯｘトラップ触媒（ＮＯｘ吸収剤）を配置しており、定期的に、ＮＯｘトラップ触媒の再生操作と、ＰＭトラップの再生操作とを、別々に行うようにしている。
【００１４】
また、特許２７２７９０６号公報や特許２７２２９８７号公報では、ウォールフローハニカムタイプのＰＭトラップ（ＤＰＦ）の壁面にＮＯｘトラップ触媒（ＮＯｘ吸収剤）を担持させ、ＮＯｘトラップ触媒の再生開始条件であると判定されたときに、吸気絞り弁を閉じて還元剤供給装置から燃料をＰＭトラップ入口の排気中に供給し、供給された燃料がＮＯｘトラップ触媒の触媒作用によって燃焼して排気中の酸素が消費されることで、排気空燃比をリッチ化し、これによってＮＯｘトラップ触媒を再生する。
【００１５】
次いで、ＮＯｘトラップ触媒の再生が終了したと判定されると、還元剤供給装置からの燃料供給を継続し、吸気絞りを解除して多量の空気を供給することで、ＰＭトラップにトラップされているＰＭを着火燃焼させ、ＰＭトラップを再生する。
更に、特許２７２７９０６号公報では、ＰＭトラップの再生が終了したら、吸気絞り弁を再度閉じて還元剤供給装置から燃料を供給し、高温かつリッチな排気条件にして、ＮＯｘトラップ触媒からＳＯｘ（硫黄酸化物）を放出させ、ＳＯｘ被毒解消を行う。
【００１６】
したがって、特許２７２７９０６号公報や特許２７２２９８７号公報でも、各々の再生操作（ＮＯｘトラップ触媒の再生操作、ＰＭトラップの再生操作、ＳＯｘ被毒解消操作）は作用が独立しており、ＮＯｘトラップ触媒の再生中は排気がリッチであるためＰＭトラップは再生できず、ＰＭトラップの再生中は排気がリーンであるためＮＯｘトラップ触媒は再生できず、当然ＳＯｘ被毒解消操作中にもＰＭトラップは再生できない。これらは、単に各々の再生操作を順番に行うものである。
【００１７】
以上のように、従来の技術としては、ＮＯｘトラップ触媒の再生操作とＰＭトラップの再生操作とを別々に行うもの（特開平９−５３４４２号公報）と、順番に行うもの（特許２７２７９０６号公報や特許２７２２９８７号公報）とがあるが、別々又は順番に行われることにより（同時ではないので）、トータルの再生時間が長くなるばかりか、エネルギー効率が悪くて燃費悪化が大であるという欠点がある。
【００１８】
そこで、本実施形態では、ＮＯｘトラップ触媒及びＰＭトラップの再生を、夫々独立することなく一度の操作で行えるようにして、トータルの再生時間を短縮し、エネルギー効率の向上による燃費の向上を図り得るようにする。
図１は本発明の第１実施形態を示す内燃機関の排気浄化装置（排気浄化用の後処理システム）の構成図である。
【００１９】
図１において、１は内燃機関（ここではディーゼルエンジンとし、以下単にエンジンと称する）の本体、２は吸気通路、３は排気通路である。
本実施形態のエンジン１は、＃１〜＃４の４つの気筒を有し、着火順序が＃１−＃３−＃４−＃２の４気筒直列配置のエンジンとする。
また、本実施形態のエンジン１は、特にその排気系を、＃２と＃３気筒からなる気筒群Ａと、＃１と＃４気筒からなる気筒群Ｂとにグループ分けしている。
【００２０】
ここで、気筒群を、＃２と＃３気筒からなる気筒群Ａと、＃１と＃４気筒からなる気筒群Ｂとに分割した理由は、排気行程の干渉によって排気効率が低下し、結果として空気の充填率が低下するのを抑制するように配慮して、着火順序が連続しない気筒同士を組み合わせるようにしたためである。したがって、レイアウトを重視するならば、気筒群Ａを＃１、＃２に、気筒群Ｂを＃３、＃４に分割しても構わない。
【００２１】
この他、着火順序が＃１−＃５−＃３−＃６−＃２−＃４の６気筒直列のエンジンで排気干渉抑制を考慮する場合は、気筒群Ａを＃１、＃２、＃３に、気筒群Ｂを＃４、＃５、＃６に分割するのが望ましい。
図１において、エンジン１の排気ポート（図示せず）に接続される排気通路３の上流部分は、気筒群Ａの排気ポートに接続される排気管３ａと、気筒群Ｂの排気ポートに接続される排気管３ｂとにより構成される。
【００２２】
排気管３ａの下流には、第１の酸化触媒２１ａと、流入する排気の空燃比がリーンであるときにＮＯｘをトラップし、流入する排気の空燃比がリッチのときにトラップしたＮＯｘを還元浄化する第１のＮＯｘトラップ触媒２２ａとを内部に介装する第１のケーシング２０ａが、そして、排気管３ｂの下流には、第２の酸化触媒２１ｂと、第２のＮＯｘトラップ触媒２２ｂとを内部に介装する第２のケーシング２０ｂが、夫々接続される。
【００２３】
また、ケーシング２０ａとケーシング２０ｂの排気出口部は、夫々の気筒群の排気を１つに合流させる排気管３ｃに接続され、排気管３ｃの出口部は過給機の排気タービン３ｄの上流に接続される。そして、その下流に、排気中のＰＭ（Particulate Matter）をトラップするＰＭトラップとしてのＤＰＦ（Diesel Particulate Filter ）２３ａを内部に介装するケーシング２３が直列に配置される。ＤＰＦ２３ａにはその表面上に酸化触媒を担持させることで、酸化機能を持たせてある。
【００２４】
酸化触媒２１ａ、２１ｂとしては、例えば活性アルミナをベースにＰｄやＰｔ等の貴金属を担持したものや、貴金属（特にＰｔ）をイオン交換したゼオライト、又はこれら両材料を組み合せたものが利用できる。
また、ＤＰＦ２３ａは、従来より公知のウォールフローハニカムタイプのものや、筒の部分に多数の孔を設けた有底円筒状の芯部材にセラミックファイバーを幾層にも巻き回したものが利用できる。
【００２５】
ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの各入口部（酸化触媒２１ａ、２１ｂの各出口部）には、それぞれ排気温度Ｔ１ａ、Ｔ１ｂを検出する排温センサ３６ａ、３６ｂが設けられ、ＤＰＦ２３ａの入口部には、排気温度Ｔ２を検出する排温センサ３７と、酸素濃度Ｏ２を検出する酸素濃度センサ３８とが設けられる。
排気通路３、ここでは排気管３ｂから分岐して、吸気通路２の吸気管２ｃに、排気の一部を還流するため、ＥＧＲ通路４が設けられ、このＥＧＲ通路４には、エンジン用コントロールユニット３０により制御される例えばステッピングモータ駆動のＥＧＲ弁５が設けられている。
【００２６】
吸気通路２には上流から、エアクリーナ２ａ、過給機の吸気コンプレッサ２ｂ、エンジン用コントロールユニット３０により制御される例えばステッピングモータ駆動の吸気絞り弁６が設けられ、下流側の吸気管２ｃにより吸入空気をエンジン１の各気筒に分配している。
燃料供給系は、ディーゼル用燃料（軽油）タンク６０、ディーゼル用燃料をエンジン１の燃料噴射装置１０へ供給するための燃料供給通路１６、燃料噴射装置１０からのリターン燃料（スピル燃料）を燃料タンク６０に戻すための燃料戻り通路１９で構成される。
【００２７】
エンジン１の燃料噴射装置１０は公知のコモンレール式の燃料噴射装置であって、サプライポンプ１１、燃料供給通路１２、コモンレール（蓄圧室）１４、気筒毎に設けられる燃料噴射弁１５からなり、サプライポンプ１１により加圧された燃料は燃料供給通路１２を介してコモンレール１４に一旦蓄えられた後、コモンレール１４内の高圧燃料が気筒数分の燃料噴射弁１５に分配される。
【００２８】
また、コモンレール１４の圧力を制御するため、サプライポンプ１１からの吐出燃料の一部は途中に一方向弁１８が設けられたオーバーフロー通路１７を介して燃料供給通路１６に戻される。そして、オーバーフロー通路１７の流路面積を変えることのできる圧力制御弁１３が設けられ、この圧力制御弁１３は、エンジン用コントロールユニット３０からのデューティ信号に応じてオーバーフロー通路１７の流路面積を変えることでコモンレール１４への燃料吐出量を調整することによりコモンレール１４の圧力を制御する。
【００２９】
燃料噴射弁１５は、エンジン用コントロールユニット３０からのＯＮ−ＯＦＦ信号によってエンジン燃焼室への燃料供給通路を開閉する電磁駆動式の噴射弁であって、ＯＮ信号によって燃料を燃焼室に噴射し、ＯＦＦ信号によって噴射を停止する。ここで、燃料噴射弁１５へのＯＮ信号が長いほど燃料噴射量が多くなるが、後述するようにコモンレール１４の燃料圧力によっても燃料噴射量は変化する。
【００３０】
エンジン用コントロールユニット３０には、水温センサ３１の信号（Ｔｗ）、クランク角センサ３２の信号（これによりエンジン回転数Ｎｅを検出可能）、気筒判別センサ３３の信号（Ｃｙｌ）、コモンレール圧力を検出する圧力センサ３４の信号（ＰＣＲ）、アクセル開度センサ３５の信号（Ｌ）、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの各入口部（酸化触媒２１ａ、２１ｂの各出口部）の排気温度を検出する排温センサ３６ａ、３６ｂの信号（Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ）、ＤＰＦ２３ａの入口部の排気温度を検出する排温センサ３７の信号（Ｔ２）、酸素濃度センサ３８の信号（Ｏ２）が入力される。
【００３１】
尚、本実施形態では、主噴射の後に少量の燃料を噴射するポスト噴射の可能なコモンレール式の燃料噴射装置１０が、複数の気筒群Ａ、Ｂ毎に排気の空燃比を制御可能な空燃比制御装置を構成する。また、エンジン用コントロールユニット３０が、再生時期判断手段及び再生制御手段を構成する。
次に、第１実施形態での、コントロールユニット３０による排気浄化装置（排気浄化用の後処理システム）の制御について、図２〜図７のフローチャートにより説明する。
【００３２】
図２は、コントロールユニット３０によって行われるエンジン出力制御に関するメインルーチンである。
図２のエンジン出力制御ルーチンにおいて、ステップ１００（図にはＳ１００と記す。以下同様）では、エンジン冷却水温Ｔｗ、エンジン回転数Ｎｅ、気筒判別信号Ｃｙｌ、コモンレール圧力ＰＣＲ、アクセル開度Ｌ、ＮＯｘトラップ触媒２２ａの入口部（酸化触媒２１ａの出口部）の排気温度Ｔ１ａ、ＮＯｘトラップ触媒２２ｂの入口部（酸化触媒２１ｂの出口部）の排気温度Ｔ１ｂ、ＤＰＦ２３ａの入口部の排気温度Ｔ２と酸素濃度Ｏ２を読込み、ステップ２００に進む。
【００３３】
ステップ２００では、後述する図３のサブルーチンに従って、コモンレール圧力制御を行い、次のステップ３００では、後述する図４のサブルーチンに従って、エンジン出力制御のための主噴射制御を行い、ステップ４００に進む。
ステップ４００では、後処理システム（特にＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂとＤＰＦ２３ａ）の再生中を示すフラグが１であって、後処理システムの再生中であるか否かを判定する。
【００３４】
ステップ４００での判定でＮＯであって後処理システムの再生中でない場合は、ステップ５００に進み、後述する図５のサブルーチンに従ってエンジン燃焼制御を行い、次のステップ６００で、後述する図６のサブルーチンに従って、ＮＯｘトラップ触媒（２２ａと２２ｂ）のＮＯｘトラップ量を積算し、これに基づいてＮＯｘトラップ触媒（２２ａと２２ｂ）の再生の要否の判定を行い、リターンとなる。
【００３５】
ステップ４００での判定でＹＥＳであって後処理システムの再生中である場合は、ステップ７００に進み、後述する図７のサブルーチンに従って、後処理システムの再生制御を開始又は継続して、リターンとなる。
図３は、図２のメインルーチンのステップ２００で行われるコモンレール圧力制御に関するサブルーチンである。
【００３６】
図３のコモンレール圧力制御ルーチンにおいて、ステップ２０１、ステップ２０２では、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量（アクセル開度Ｌ等に対応して予め設定され、負荷を代表する）Ｑmainとをパラメータとして、コントロールユニット３０内のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して、コモンレール１４の目標基準圧力ＰＣＲ０と、この目標基準圧力ＰＣＲ０を得るための圧力制御弁１３の基準デューティ比（基準制御信号）Ｄｕｔｙ０とを求め、ステップ２０３に進む。
【００３７】
ステップ２０３では、目標基準圧力ＰＣＲ０と実際のコモンレール圧力ＰＣＲとの差の絶対値｜ＰＣＲ０−ＰＣＲ｜を求め、これを目標基準圧力ＰＣＲ０に対して予め設定された許容圧力差ΔＰＣＲ０と比較する。
｜ＰＣＲ０−ＰＣＲ｜が許容範囲内である場合は、ステップ２０４に進んで、基準デューティ比Ｄｕｔｙ０を開弁デューティ比（制御信号）Ｄｕｔｙとすることによって同じデューティ比を維持し、ステップ２０７において、この開弁デューティ比Ｄｕｔｙからデューティ信号を作って、圧力制御弁１３を駆動する。
【００３８】
一方、｜ＰＣＲ０−ＰＣＲ｜が許容範囲内にない場合は、ステップ２０３よりステップ２０５に進んで、ＰＣＲ０−ＰＣＲ（＝ΔＰ）に対応して予め設定されているＲＯＭのテーブルを検索して、デューティ比補正係数ＫＤｕｔｙを求める。ここで、例えばΔＰがマイナス（ＰＣＲ０よりもＰＣＲが大きい）の場合は、ＫＤｕｔｙが１よりも小さい値に、この逆にΔＰがプラス（ＰＣＲ０よりもＰＣＲが小さい）の場合は、ＫＤｕｔｙが１よりも大きい値になる。具体的には圧力制御弁１３の特性に合わせてデューティ比補正係数ＫＤｕｔｙのテーブルデータを設定する。
【００３９】
そして、ステップ２０６では、は基準デューティ比Ｄｕｔｙ０をこの補正係数ＫＤｕｔｙにより補正した値（Ｄｕｔｙ０×ＫＤｕｔｙ）を開弁デューティ比（補正制御信号）Ｄｕｔｙとした後、ステップ２０７の操作を実行する。
図４は図２のメインルーチンのステップ３００で行われる主噴射制御に関するサブルーチンである。
【００４０】
図４の主噴射制御ルーチンにおいて、ステップ３０１では、主燃料噴射量Ｑmainとコモンレール圧力ＰＣＲとをパラメータとして、コントロールユニット３０内のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して、主噴射期間Ｍperiodを求め、ステップ３０２に進む。
ここで、主噴射期間Ｍperiodはｍｓｅｃ単位で設定され、図９に示すように主燃料噴射量Ｑmainが同じならばコモンレール圧力ＰＣＲが高いほど主噴射期間Ｍperiodが短くなり、コモンレール圧力ＰＣＲが同じならば主燃料噴射量Ｑmainが多いほど主噴射期間Ｍperiodが長くなる。
【００４１】
ステップ３０２では、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量Ｑmainとをパラメータとして、コントロールユニット３０内のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して、主噴射開始時期Ｍstart を求め、ステップ３０３に進む。
ステップ３０３では、エンジン冷却水温Ｔｗに基づいて主噴射開始時期Ｍstart を補正し、ステップ３０４に進む。
【００４２】
具体的には、水温Ｔｗが低いときに主噴射開始時期Ｍstart を進角させる。水温Ｔｗが低いほどエンジン燃焼室の温度も低くなるため着火開始時期が相対的に遅れることになるので、ＨＣ、ＣＯ、ＰＭ（特にＳＯＦ；Soluble Organic Fraction）の排出量を増加させないために、主噴射開始時期Ｍstart を進角補正して燃焼開始時期を一定に保つのが望ましいからである。
【００４３】
ステップ３０４では、主燃料噴射量Ｑmainが供給されるように、主噴射開始時期Ｍstart よりＭperiodの期間、主噴射すべき気筒の燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
図５は、図２のメインルーチンのステップ５００で行われるエンジン燃焼制御に関するサブルーチンであり、図１０に示す運転領域に対応して、ＥＧＲを行ったり、停止したりする制御を行う。
【００４４】
図５のエンジン燃焼制御ルーチンにおいて、ステップ５０１では、運転領域を判定する。すなわち、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量（負荷）Ｑmainとに基づいて、ＥＧＲ領域か否かを判定する。ここでいうＥＧＲ領域とは、図１０における領域Ａ１の常用運転領域であり、従ってここでは、図１０における領域Ａ１の常用運転領域であるか、それ以外の運転領域（領域Ａ２、Ａ３）であるかを判定する。
【００４５】
ステップ５０１の判定でのＥＧＲ領域であれば、ステップ５０２に進む。
ステップ５０２では、ＥＧＲを実行するための目標ＥＧＲのデータ（ＥＧＲ弁５と吸気絞り弁６の駆動信号）を、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量Ｑmainとをパラメータとして、コントロールユニット３０内のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して求め、ステップ５０３へ進む。
【００４６】
ステップ５０３では、エンジン冷却水温Ｔｗに基づいてＥＧＲを補正し、ステップ５０４に進む。
具体的には、例えば水温Ｔｗが低いときにＥＧＲを減量補正する。水温Ｔｗが低いほどエンジン燃焼室の温度も低くなるため着火開始時期が相対的に遅れることになるので、ＨＣ、ＣＯ、ＰＭ（特にＳＯＦ）の排出量を増加させないために、ＥＧＲを減量補正して燃焼開始時期を一定に保つのが望ましいからである。
【００４７】
ステップ５０４では、ＥＧＲ弁５及び吸気絞り弁６を夫々の補正された駆動信号に基づいて駆動制御してＥＧＲを行う。
その一方、ステップ５０１での判定でＥＧＲ領域でなければ、ステップ５０５に進む。
ステップ５０５では、ＥＧＲを停止又は停止保持すべく、ＥＧＲ弁５及び吸気絞り弁６の作動を停止する。
【００４８】
図６は、図２のメインルーチンのステップ６００で行われるＮＯｘトラップ触媒（２２ａと２２ｂ）のＮＯｘトラップ量積算と再生要否判定とに関するサブルーチンである。本ルーチンが再生時期判断手段に相当する。
図６のＮＯｘトラップ量積算・判定ルーチンにおいて、ステップ６０１では、ＮＯｘトラップ触媒（２２ａと２２ｂ）のＮＯｘトラップ量（単位時間当たりのＮＯｘトラップ量）を、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量（負荷）Ｑmainとをパラメータとして、コントロールユニット３０内のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して求め、ステップ６０２に進む。
【００４９】
ステップ６０２では、エンジン冷却水温Ｔｗに基づいてＮＯｘトラップ量を補正し、ステップ６０３に進む。
具体的には、例えば水温Ｔｗが低いときにＮＯｘトラップ量を減量補正する。水温Ｔｗが低いほどエンジン燃焼室の温度も低くなるため着火開始時期が相対的に遅れることになるので、前述したように図４のステップ３０３、及び図５のステップ５０３では、ＨＣ、ＣＯ、ＰＭ（特にＳＯＦ）の排出量を増加させないために、主噴射開始時期Ｍstart を進角補正し、ＥＧＲを減量補正して、燃焼開始時期を一定に保つようにしている。しかし、燃焼開始時期を一定に保つようにしてもエンジン燃焼室の温度が低いほど燃焼期間が長期化して燃焼温度も低温化する傾向にあり、ＮＯｘ排出量が減少する傾向にある。そして、ＮＯｘ排出量が減少するとＮＯｘトラップ量も減少する傾向にある。このため、水温Ｔｗをパラメータとして水温Ｔｗが低いほどＮＯｘトラップ量を減量補正する補正係数を設定し、ＮＯｘトラップ量を減量補正するのが望ましい。このＮＯｘトラップ量の補正係数は予め実験によって求める。
【００５０】
ステップ６０３では、単位時間当たりのＮＯｘトラップ量に同期した所定時間間隔でＮＯｘトラップ量を積算し、ステップ６０４に進む。
ステップ６０４では、積算したＮＯｘトラップ量がＮＯｘトラップ触媒（２２ａと２２ｂ）において設定した所定のトラップ限界量を超えており、ＮＯｘトラップ触媒（２２ａと２２ｂ）の再生（ＮＯｘの放出・還元）が必要か否かを判定する。
【００５１】
ステップ６０４での判定がＮＯであって、再生が必要でないときはリターンとなる。
ステップ６０４での判定がＹＥＳであって、ＮＯｘトラップ量がトラップ限界量を超えており、ＮＯｘトラップ触媒（２２ａと２２ｂ）の再生が必要であると判定された場合は、ステップ６０５に進む。
【００５２】
ステップ６０５では、再生制御を開始するため、再生中フラグを１にする（フラグを立てて再生開始信号とする）。
そしてステップ６０６に進み、再生終了の指標値、例えば時間のカウントを開始して、リターンとなる。詳しくは後述するが、本実施形態では、第１のＮＯｘトラップ触媒２２ａ、第２のＮＯｘトラップ触媒２２ｂの夫々について再生が終了すると、後処理システムの再生が終了する。
【００５３】
再生終了の指標値は、時間の例だけでなく、ＮＯｘトラップ触媒２２ａの入口部（酸化触媒２１ａの出口部）の排気温度Ｔ１ａ及びＮＯｘトラップ触媒２２ｂの入口部（酸化触媒２１ｂの出口部）の排気温度Ｔ１ｂと時間との乗数を積算してもよく、このようにすれば、再生時期算出の精度が向上する。
図７は、図２のメインルーチンのステップ７００で行われる後処理システム（ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂとＤＰＦ２３ａ）の再生制御に関するサブルーチンである。本ルーチンが再生制御手段に相当する。
【００５４】
図７の後処理システム再生制御ルーチンにおいて、ステップ７０１では、後処理システムの所定の再生操作が終了したか否かを、指標値である時間経過から判定する。
ステップ７０１での判定でＮＯであって再生が終了していない場合には、ステップ７０２に進み、排気空燃比リッチ化のためのポスト噴射のデータ、すなわちポスト噴射量Ｑpost、ポスト噴射期間Ｐperiod、ポスト噴射開始時期Ｐstart を、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量（負荷）Ｑmainとを運転状態のパラメータとして、コントロールユニット３０内のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求め、ステップ７０３に進む。
【００５５】
尚、このポスト噴射量Ｑpost、ポスト噴射期間Ｐperiod、ポスト噴射開始時期Ｐstart は、酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）の酸化反応を促進させ、かつＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）が再生（ＮＯｘを放出・還元）できるように、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）に流入する排気空燃比をリッチ化して、排気温度を上昇させ、かつ後述するようにＤＰＦ２３ａを再生するために必要な温度と排気組成とが得られるように、予め実験によって求めて設定されている。
【００５６】
ステップ７０３では、気筒群Ａの排気が流入する第１のＮＯｘトラップ触媒２２ａの再生が終了したかを指標値である時間経過から判定する。具体的には、２つのＮＯｘトラップ触媒２１ａ、２２ｂを連続的に再生するものとして設定される全再生時間の半分が経過したか否かを判定する。
ステップ７０３での判定で第１のＮＯｘトラップ触媒２２ａの再生が終了していない場合は、ステップ７０４に進む。
【００５７】
ステップ７０４では、ポスト噴射量Ｑpostが供給されるように、ポスト噴射開始時期Ｐstart よりＰperiodの期間、ポスト噴射すべき気筒群Ａ（＃２、＃３）の燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
そしてステップ７０５に進み、第１のＮＯｘトラップ触媒２２ａの入口部（酸化触媒２１ａの出口部）の排温センサ３６ａの信号（Ｔ１ａ）に基づいてポスト噴射（Ｑpost）のフィードバック制御、つまり上述の所定のポスト噴射を行っても第１のＮＯｘトラップ触媒２２ａの触媒反応が促進されない温度である場合にポスト噴射の増量補正を行い、後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保する。
【００５８】
ステップ７０３での判定で第１のＮＯｘトラップ触媒２２ａの再生が終了している場合は、ステップ７０６に進む。
ステップ７０６では、気筒群Ｂの排気が流入する第２のＮＯｘトラップ触媒２２ｂの再生が終了したかを指標値である時間経過から判定する。具体的には、２つのＮＯｘトラップ触媒２１ａ、２２ｂを連続的に再生するものとして設定される全再生時間が経過したか否かを判定する。
【００５９】
ステップ７０６での判定で第２のＮＯｘトラップ触媒２２ｂの再生が終了していない場合は、ステップ７０７に進む。
ステップ７０７では、ポスト噴射量Ｑpostが供給されるように、ポスト噴射開始時期Ｐstart よりＰperiodの期間、ポスト噴射すべき気筒群Ｂ（＃１、＃４）の燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
【００６０】
そしてステップ７０８に進み、第２のＮＯｘトラップ触媒２２ｂの入口部（酸化触媒２１ｂの出口部）の排温センサ３６ｂの信号（Ｔ１ｂ）に基づいてポスト噴射（Ｑpost）のフィードバック制御、つまり上述の所定のポスト噴射を行っても第２のＮＯｘトラップ触媒２２ｂの触媒反応が促進されない温度である場合にポスト噴射の増量補正を行い、後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保する。
【００６１】
ここで、ポスト噴射は、先ずＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）の再生を行うため、気筒群Ａ（又はＢ）の排気空燃比をリッチ化（例えば空燃比１３以下）できるだけの燃料量を、主噴射とは別に各気筒の膨張行程もしくは排気行程で噴射するものであり、出力を得るための燃料噴射ではない。
したがって、ポスト噴射された燃料の一部は気筒内で燃焼して排気温度を上昇させ、残りは未燃の状態（ＨＣ、ＣＯ）で酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）に流入する。ここでは、酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）の酸化反応を促進させるために、酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）に流入する排気の温度を、酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）の活性温度である例えば２５０℃以上とする。
【００６２】
つまり、ポスト噴射した燃料の全てが気筒内で燃焼しないので、酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）には気筒内で消費されなかった酸素（Ｏ２）と未燃燃料成分（ＨＣ、ＣＯ）とが、最低でも２５０℃の排気温度を保って流入することになる。
そして、流入した未燃燃料の一部とＯ２とが酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）で反応することによってＯ２が消費され、さらに温度が上昇する。ここでは、下流側のＤＰＦ２３ａを再生することも考慮して、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）に流入する排気の温度を例えば５００℃以上とする。
【００６３】
そして、理論混合比よりもリッチな状態（例えば空燃比１３以下）でエンジンを燃焼させたのと同じ、Ｏ２をほとんど含まず、還元剤としての未燃成分を多く含んだ状態で、高温の排気がＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）に流入する結果、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）が再生され、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）における触媒反応によってさらに温度が上昇する。
【００６４】
上述したようにＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）を再生する場合、気筒群Ａで排気空燃比のリッチ化制御が行われているときには、気筒群Ｂではリッチ化制御は行われない。この逆に気筒群Ｂで排気空燃比のリッチ化制御が行われているときには、気筒群Ａではリッチ化制御は行われない。
このため、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの直下流の排気管３ｃにおいては、リッチな排気と通常のリーンな排気とが合流するが、ディーゼルエンジンの排気は最低でもλ≒１．５程度であって空気過剰率が大きい。このため、片方の気筒群の排気空燃比を例えば１３（λ≒０．９）にリッチ化しても、合流後の平均排気空燃比は最低でも約１８（λ≒１．２）になるため、Ｏ２をかなりの濃度（４〜５％）で含んでいる。
【００６５】
この結果、酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）及びＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）による触媒反応で高温化され、かつＯ２を多く含む排気が、ＤＰＦ２３ａに流入するため、ＤＰＦ２３ａに捕集されて堆積しているＰＭが燃焼して、ＤＰＦ２３ａも再生される。
ここで、ＰＭ成分の中の炭化水素等のＳＯＦについては、比較的低温度で除去（約２００℃以上で酸化処理）することができるのに対し、ＰＭ成分の中のドライスートについてはカーボンが主成分であり、カーボンが安定した物質であるため、通常は約６００℃以上の比較的高温度でなければ焼却処理できないが、ＤＰＦ２３ａの表面に酸化触媒を担持させて、Ｏ２による酸化反応を促進させることで、ＤＰＦ２３ａに捕集されたＰＭ成分がほとんどカーボンであっても、約４５０℃以上で燃焼を開始させることができる。したがって、触媒担持のＤＰＦ２３ａに流入する排気の温度は約４５０℃以上になるようにする。
【００６６】
排気空燃比のリッチ化によってＮＯｘトラップ触媒を再生するのに要する時間は、触媒の容量や再生インターバル（ＮＯｘトラップ量）によっても異なるが、近年のエンジンでは、おおよそ時間比率で１〜２％程度は必要である。ＤＰＦを再生するのに要する時間も、ＤＰＦの容量や再生インターバル（ＰＭ堆積量）によって異なるが、近年のエンジンでは触媒担持のＤＰＦで、４５０℃以上の温度での運転頻度が２〜４％程度は必要である。
【００６７】
通常の運転（ＤＰＦの強制再生操作を行わない運転）では４５０℃以上の温度での運転頻度は１〜２％程度しかなく、最大で３％程度の頻度不足が生じる。このため、強制的な温度上昇操作（リーンな状態での再生操作）が必要となる。この点は、本出願人の研究においても確認している。
特開平９−５３４４２号公報のように、これらのリッチ化によるＮＯｘトラップ触媒の再生（還元反応）とリーンな状態でのＤＰＦの再生（酸化反応）とを夫々別々に実施すると、どうしても燃費悪化が大きくなる。
【００６８】
つまり、両方の再生操作を同時に行うことができれば、再生頻度を約半分にすることが可能となり、再生に使用するエネルギーの利用効率を高めることができるので、燃費悪化を最小限に止めることができる。
ステップ７０５又はステップ７０８で後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保した後は、ステップ７０９に進む。
【００６９】
ステップ７０９では、ＤＰＦ２３ａの入口部の排温センサ３７の信号（Ｔ２）と酸素濃度センサ３８の信号（Ｏ２）とに基づいて、ポスト噴射（Ｑpost）の再フィードバック制御を行うようにして、ＤＰＦ２３ａの再生を行うのに適した排気条件（温度とＯ２濃度）を維持し、リターンとなる。
ここで、ＤＰＦ２３ａに捕集されたＰＭがほとんどカーボンであるとして、Ｏ２による酸化反応でＤＰＦ２３ａを再生する場合に好適な排気条件とは、前述したように、温度としては約４５０℃以上が必要である。そしてＯ２濃度としては、最低でも４％程度は必要である。
【００７０】
この排気条件（特に温度）はステップ７０５（又はステップ７０８）までのポスト噴射と、酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）及びＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）による触媒反応によって得られるように予め設定されている。
ステップ７０９で行うポスト噴射量Ｑpostの補正制御は、前記温度条件（触媒担持のＤＰＦで約４５０℃以上）を維持して最低必要なＯ２濃度（例えば４％）を確保するフィードバック増減補正制御を行う。
【００７１】
ステップ７０６での判定で第２のＮＯｘトラップ触媒２２ｂの再生が終了している場合はリターンとなる。
これにより必然的にステップ７０１での判定でＹＥＳとなって、所定の再生操作が終了したと判定される。この場合には、ステップ７１０に進み、後処理システムの再生制御の初期化を行う。つまりポスト噴射を停止し、再生中フラグ、ＮＯｘトラップ量積算値、再生時間カウントを夫々０にリセットし、リターンとなる。
【００７２】
本実施形態によれば、複数の気筒群毎にＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂを設け、これらの下流側に共通に単一のＤＰＦ２３ａを設けた上で、再生時期に、ＤＰＦ２３ａに流入する排気の空燃比がリーンになるよう、複数の気筒群のうちの１つだけ排気の空燃比をリッチにし、その他の排気の空燃比をリーンにすることで、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの再生とＤＰＦ２３ａの再生という２種類の再生操作を夫々個別に行わずに同時に行えるので、再生に費やされるエネルギーが大幅に低減し、燃費悪化への影響を最小限にすることができる。
【００７３】
また、本実施形態によれば、複数の気筒群のうち１つだけ排気の空燃比をリッチにし、その他の排気の空燃比をリーンにする際、排気の空燃比をリッチにした気筒群の排気の温度を制御して、ＤＰＦ２３ａの入口の排気温度をＤＰＦ２３ａの再生が可能な温度（ＰＭの燃焼可能な温度）にすることで、ＤＰＦ２３ａの再生を確実なものとすることができる。
【００７４】
また、本実施形態によれば、複数のＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂに対応し、その上流側排気通路に配置され、流入する排気成分を酸化する酸化触媒２１ａ、２１ｂを備えることで、酸化触媒２１ａ、２１ｂの酸化熱を利用できるため、すなわち、排気空燃比のリッチ化のため、エンジンから未燃のまま排出されるＨＣ、ＣＯを増加させたときに、Ｏ２との触媒反応によって燃焼してさらに温度が上昇するため、排気の空燃比をリッチにした気筒群の排気の温度を制御する際に、この排気温度を低く抑えることができ、これにより再生に費やすエネルギー消費を低下させて、燃費悪化への影響を最小限にすることができる。そして理論混合比よりもリッチな状態でエンジンを燃焼させたのと同じ、Ｏ２をほとんど含まず、還元剤としての未燃成分を多く含んだ状態で、高温の排気がＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）に流入する結果、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）の再生も促進される。
【００７５】
また、本実施形態によれば、ＤＰＦ２３ａに触媒を担持させて酸化機能を持たせることで、ＤＰＦ２３ａの再生が可能な温度（ＰＭの燃焼可能な温度）を４５０℃程度に低下させることができるため、排気の空燃比をリッチにした気筒群の排気の温度を制御する際に、この排気温度を低く抑えることができ（特にＮＯｘトラップ触媒の上流側に酸化触媒を備えるものとの組み合わせでは、２５０℃程度に低下させることができ）、これにより再生に費やすエネルギー消費を低下させて、燃費悪化への影響を最小限にすることができると共に、ＤＰＦ２３ａの再生をより確実なものとすることができる。
【００７６】
また、本実施形態によれば、複数の気筒群のうち１つだけ排気の空燃比をリッチにし、その他の排気の空燃比をリーンにするため、リッチにする気筒群でポスト噴射を行うようにしたので、ポスト噴射の可能な燃料噴射装置（コモンレール式の燃料噴射装置）を備えていれば実施でき、特別な装置を設ける必要がない。
また、本実施形態によれば、ポスト噴射の噴射量、噴射期間、噴射開始時期のうち少なくとも１つを運転状態（エンジン負荷、エンジン回転数）に応じて設定するので、運転状態に適した排気空燃比のリッチ化が可能となる。
【００７７】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
近年のディーゼルエンジンは、電子制御によるＥＧＲや燃料噴射の制御技術、過給機の装着、あるいはコモンレール式燃料噴射装置等の技術が採用されており、排気の清浄化や燃費の向上が格段に進んでいるため燃焼効率の向上に伴ってその排気温度特性は低下傾向である。
【００７８】
このため近年のディーゼルエンジンでは、エンジンの運転領域が図１０に示すようなＡ１からＡ３の領域に区分されることになる。
〔領域Ａ１〕
運転頻度の高い常用運転領域であってほとんどの領域は２５０℃以下の低排温で運転される。また、近年のディーゼルエンジンでは、この領域ではＥＧＲによってＮＯｘが低減されている。
【００７９】
〔領域Ａ２〕
スモークを排出させずに出力特性を向上させることに重点が置かれている領域であって、近年のディーゼルエンジンでは過給機が装着されたり、４弁化技術等の採用によって空気充填率が高められている。また、ＥＧＲは少なく、かつ高負荷では停止される。そして当然ながら領域Ａ１に比べて排気温度も高い。
【００８０】
〔領域Ａ３〕
発進加速性能を向上するためにトルクを高めることに重点が置かれている領域であって、スモークが目視できないレベル以下の範囲で許容される最大の燃料をエンジンに供給している。一般的に低回転では空気充填効率が比較的低く、過給機の効率も比較的低い。領域Ａ２と同様に高負荷ではＥＧＲが停止され、排気温度は比較的高めである。
【００８１】
さて、第１実施形態（図７の後処理システム再生制御ルーチン）では、運転領域によらずポスト噴射で後処理システムの再生を行うようにした。
但し、前述したように、領域Ａ１は負荷の低い常用運転領域であって、ＥＧＲが行われていても空気過剰率は比較的大きい（λ＝３〜５程度）。このような負荷の低い運転領域でポスト噴射を行って排気空燃比をリッチ化するためには、主噴射燃料の２倍から４倍の量の燃料をポスト噴射する必要があり、短時間（時間比率で１〜２％程度）であっても燃費悪化率は大きくなる。
【００８２】
このため、この領域Ａ１では排気空燃比のリッチ化を補助するためにＥＧＲの強化（吸気絞り弁開度の減少、ＥＧＲ弁開度の増大）を併用してポスト噴射を行うのが望ましく、吸気絞りによる吸気量の減少による排気温度上昇や触媒を通過するガス量の低下（ＳＶ比の低下）によって、ＮＯｘの放出・還元反応が向上する。
【００８３】
尚、ＥＧＲを強化する際には、当然ながら圧縮着火が成立する範囲（失火を招かない程度のＥＧＲ強化）で実施するのが望ましく、この程度のＥＧＲ強化なら領域Ａ１は空気過剰率が大きいので、カーボンを主成分とするドライスートは増加せず、ＨＣやＣＯ等の触媒で処理できるガス成分が増加するため、後処理を行う上で好都合である。
【００８４】
また、領域Ａ２、Ａ３は比較的負荷の高い領域であって空気過剰率も比較的小さい（λ＝１．５〜３程度）。したがってポスト噴射を行って排気空燃比をリッチ化するのに必要なポスト噴射量は、主噴射燃料の０．５倍から多くても２倍の程度の量の燃料を噴射することで対応できるため、燃費悪化率は比較的小さくて済む。
【００８５】
さらに、空気過剰率が比較的小さいので、ＥＧＲを行うとカーボンを主成分とするドライスート（スモーク）が激増し、後処理システムを再生したいのに逆に再生中にＤＰＦの目詰まりを引き起こすことになる。したがって、領域Ａ２やＡ３ではポスト噴射によって排気空燃比をリッチ化することが好適である。
そこで、本発明の第２実施形態では、運転状態（領域Ａ１と、領域Ａ２、Ａ３）に応じて、再生制御（空燃比リッチ化）の方法を変更する。
【００８６】
第２実施形態のシステム構成は、第１実施形態（図１）と同じであるが、第２実施形態では、主噴射の後に少量の燃料を噴射するポスト噴射の可能なコモンレール式の燃料噴射装置１０に加え、吸気絞り弁６及びＥＧＲ弁５が、複数の気筒群Ａ、Ｂ毎に排気の空燃比を制御可能な空燃比制御装置を構成する。
第２実施形態の制御フローは、図２〜図６のフロー（第１実施形態と共通）と、図７のフローに代えて実行される図８のフローとからなる。
【００８７】
図８は第２実施形態での後処理システムの再生制御に関するサブルーチンであり、図２のメインルーチンのステップ７００にて、図７のサブルーチンに代えて、実行される。したがって、本ルーチンが第２実施形態での再生制御手段に相当する。尚、図８において、図７と同様の機能部分については、その説明を簡略に行う。
【００８８】
図８の後処理システム再生制御ルーチンにおいて、ステップ７１１では、後処理システムの所定の再生操作が終了したか否かを、指標値である時間経過から判定する。
ステップ７１１での判定でＮＯであって再生が終了していない場合には、ステップ７１２に進む。
【００８９】
ステップ７１２では、運転領域を判定する。すなわち、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量（負荷）Ｑmainとに基づいて、図１０に示すような領域Ａ１の常用運転領域であるか、それ以外の運転領域（領域Ａ２、Ａ３）であるかを判定する。そして、領域Ａ１の常用運転領域であればステップ７１３に進む。
ステップ７１３では、排気空燃比のリッチ化を補助するためのＥＧＲ強化のデータ（吸気絞り弁６とＥＧＲ弁５の駆動信号）を、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量（負荷）Ｑmainとを運転状態のパラメータとして、コントロールユニット３０内のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ７１４に進み、吸気絞り弁６及びＥＧＲ弁５を夫々の駆動信号に基づいて駆動制御して、排気空燃比のリッチ化を補助するためのＥＧＲの強化を行い、ステップ７１５に進む。
【００９０】
ステップ７１５では、領域Ａ１においてＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）を再生するためのポスト噴射のデータ（ポスト噴射量Ｑpost1 、ポスト噴射期間Ｐperiod1 、ポスト噴射開始時期Ｐstart1）を求める。
ステップ７１２での判定で常用運転領域でない場合（領域Ａ２、Ａ３の場合）は、ステップ７１６に進み、領域Ａ２、Ａ３においてＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）を再生するためのポスト噴射のデータ（ポスト噴射量Ｑpost2 、ポスト噴射期間Ｐperiod2 、ポスト噴射開始時期Ｐstart2）を求める。
【００９１】
ステップ７１５又はステップ７１６で、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）の再生のためのポスト噴射のデータを検索した後は、ステップ７１７に進み、気筒群Ａの排気が流入する第１のＮＯｘトラップ触媒２２ａの再生が終了したかを指標値である時間経過から判定する。
ステップ７１７での判定で第１のＮＯｘトラップ触媒２２ａの再生が終了していない場合は、ステップ７１８に進み、ポスト噴射量Ｑpost1 （又はＱpost2 ）が供給されるように、ポスト噴射開始時期Ｐstart1（又はＰstart2）よりＰperiod1 （又はＰperiod2 ）の期間、ポスト噴射すべき気筒群Ａ（＃２、＃３）の燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
【００９２】
そしてステップ７１９に進み、第１のＮＯｘトラップ触媒２２ａの入口部（酸化触媒２１ａの出口部）の排温センサ３６ａの信号（Ｔ１ａ）に基づいてポスト噴射（Ｑpost1 又はＱpost2 ）のフィードバック制御、つまり上述の所定のポスト噴射を行っても第１のＮＯｘトラップ触媒２２ａの触媒反応が促進されない温度である場合にポスト噴射の増量補正を行い、後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保する。
【００９３】
ステップ７１７での判定で第１のＮＯｘトラップ触媒２２ａの再生が終了している場合は、ステップ７２０に進み、気筒群Ｂの排気が流入する第２のＮＯｘトラップ触媒２２ｂの再生が終了したかを指標値である時間経過から判定する。
ステップ７２０での判定で第２のＮＯｘトラップ触媒２２ｂの再生が終了していない場合は、ステップ７２１に進み、ポスト噴射量Ｑpost1 （又はＱpost2 ）が供給されるように、ポスト噴射開始時期Ｐstart1（又はＰstart2）よりＰperiod1 （又はＰperiod2 ）の期間、ポスト噴射すべき気筒群Ｂ（＃１、＃４）の燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
【００９４】
そしてステップ７２２に進み、第２のＮＯｘトラップ触媒２２ｂの入口部（酸化触媒２１ｂの出口部）の排温センサ３６ｂの信号（Ｔ１ｂ）に基づいてポスト噴射（Ｑpost1 又はＱpost2 ）のフィードバック制御、つまり上述の所定のポスト噴射を行っても第２のＮＯｘトラップ触媒２２ｂの触媒反応が促進されない温度である場合にポスト噴射の増量補正を行い、後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保する。
【００９５】
ステップ７１９又はステップ７２２で後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保した後は、ステップ７２３に進み、ＤＰＦ２３ａの入口部の排温センサ３７の信号（Ｔ２）と酸素濃度センサ３８の信号（Ｏ２）とに基づいてポスト噴射（Ｑpost1 又はＱpost2 ）の再フィードバック制御を行うようにして、ＤＰＦ２３ａの再生を行うのに適した排気条件（温度とＯ２濃度）を維持し、リターンとなる。
【００９６】
ステップ７２０での判定で第２のＮＯｘトラップ触媒２２ｂの再生が終了している場合はリターンとなる。
これにより必然的にステップ７１１での判定でＹＥＳとなって、所定の再生操作が終了したと判定される。この場合には、ステップ７２４に進み、後処理システムの再生制御の初期化を行う。つまりポスト噴射を停止し、ＥＧＲ強化を停止し、再生中フラグ、ＮＯｘトラップ量積算値、再生時間カウントを夫々０にリセットし、リターンとなる。
【００９７】
特に本実施形態によれば、複数の気筒群のうち１つだけ排気の空燃比をリッチにし、その他の排気の空燃比をリーンにするため、運転状態に応じて、低負荷（低負荷低回転）のとき、吸気絞り弁開度の減少、及び、ＥＧＲ弁開度の増大のうち、少なくとも一方（ＥＧＲ強化）を行うと共に、リッチにする気筒群でポスト噴射を行い、高負荷（高負荷高回転、あるいは中負荷中回転以上）のとき、リッチにする気筒群でポスト噴射を行うのみとするので、ポスト噴射可能な燃料噴射装置（コモンレール式の燃料噴射装置）、吸気絞り弁、ＥＧＲ弁を備えていれば実施でき、特別な装置を設ける必要はないばかりか、エンジンの運転状態に適した方法で、排気空燃比をリッチ化でき、再生に費やすエネルギー消費をさらに節約することができるので、燃費悪化への影響をさらに少なくすることができる。
【００９８】
また、本実施形態によれば、ポスト噴射の噴射量、噴射期間、噴射開始時期のうち少なくとも１つを運転状態（エンジン負荷、エンジン回転数）に応じて設定し、特にＥＧＲ強化領域とそれ以外の領域とで別々に設定するので、運転状態に適したポスト噴射の設定が可能となり、無駄がなく、高い効率で後処理システムの再生が行える。
【００９９】
以上では、本発明を直列配置のエンジンに適用した場合について説明してきたが、本発明の排気浄化装置は直列配置のエンジンだけでなく、Ｖ型配置の６気筒や８気筒エンジンにも適用できる。Ｖ型の場合、例えば６気筒では、３気筒ずつに２つの気筒群に分けられ、それぞれ排気通路が接続されているため、グループ分けするために排気通路を分ける必要のある直列配置の場合に比べ、本発明を適用しやすい。
【０１００】
また、実施形態は過給機付きエンジンの例で示しているが、自然吸気のエンジンであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態での排気浄化用の後処理システムの構成図
【図２】  エンジン出力制御ルーチンのフローチャート
【図３】  コモンレール圧力制御ルーチンのフローチャート
【図４】  主噴射制御ルーチンのフローチャート
【図５】  エンジン燃焼制御ルーチンのフローチャート
【図６】  ＮＯｘトラップ量積算・判定ルーチンのフローチャート
【図７】  第１実施形態での後処理システム再生制御ルーチンのフローチャート
【図８】  第２実施形態での後処理システム再生制御ルーチンのフローチャート
【図９】  コモンレール圧力と燃料噴射期間による燃料噴射量の特性図
【図１０】  運転領域の特性図
【符号の説明】
１  エンジン
２  吸気通路
３  排気通路
４  ＥＧＲ通路
５  ＥＧＲ弁
６  吸気絞り弁
１０  燃料噴射装置
１１  サプライポンプ
１４  コモンレール
１５  燃料噴射弁
２１ａ、２１ｂ  酸化触媒
２２ａ、２２ｂ  ＮＯｘトラップ触媒
２３ａ  酸化機能付きＤＰＦ
３０  コントロールユニット
【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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