(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の排気通路に配置され、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のときトラップしたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘトラップ触媒と、
前記ＮＯｘトラップ触媒の下流側排気通路に配置され、流入する排気中のＰＭをトラップするＰＭトラップと、
前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比を制御可能な空燃比制御装置と、
前記ＰＭトラップの上流側排気通路に空気を供給可能な空気供給装置と、
前記ＮＯｘトラップ触媒の再生時期を判断する再生時期判断手段と、
前記ＮＯｘトラップ触媒の再生時期に、前記空燃比制御装置により、前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比をリッチにすると共に、前記空気供給装置により、前記ＰＭトラップの上流側排気通路に空気を供給して前記ＰＭトラップに流入する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ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比をリッチにする際、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ＮＯｘトラップ触媒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ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比をリッチにするため、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ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比をリッチにするため、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、ポスト噴射を行い、高負荷のとき、ポスト噴射のみ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、及び、前記空気供給の空気量のうち、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。
【請求項８】
前記空気供給装置は、前記ＰＭトラップの上流側排気通路に空気を供給するための空気導入通路が、吸気コンプレッサ下流側の吸気通路に連通する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（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、排気通路にＮＯｘトラップ触媒を配置し、その下流側にＰＭトラップを配置する。そして、前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比を制御可能な空燃比制御装置と、前記ＰＭトラップの上流側排気通路に空気を供給可能な空気供給装置とを用い、前記ＮＯｘトラップ触媒の再生時期に、前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比をリッチにすると共に、前記ＰＭトラップの上流側排気通路に空気を供給して前記ＰＭトラップに流入する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】
また、特許２７２７９０６号公報や特許２７２２９８７号公報では、還元剤供給装置から燃料を供給しているので、実用上は再生中のエンジン運転条件の変化によってＰＭトラップに流入する排気温度が低下すると（例えばアイドリングでは１００℃程度）、触媒反応が起こらず、供給燃料が未燃のまま排出される恐れがある。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
排気通路３には、過給機の排気タービン３ａの下流に、酸化触媒２０ａ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ＮＯｘトラップ触媒２０ｂとを内部に介装するケーシング２０が配置される。さらにその下流には、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 ）２１ａを内部に介装するケーシング２１が直列に配置される。ＤＰＦ２１ａ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。
【００２１】
酸化触媒２０ａ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、ＤＰＦ２１ａ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。
【００２２】
ＮＯｘトラップ触媒２０ｂの入口部（酸化触媒２０ａの出口部）には、排気温度Ｔ１を検出する排温センサ３６が設けられ、ＤＰＦ２１ａ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。
ＮＯｘトラップ触媒２０ｂの出口部には、下流側のＤＰＦ２１ａに空気を供給するため、空気供給源である吸気通路２における過給機の吸気コンプレッサ２ｂ下流の圧力チャンバー部に接続される空気導入通路８の開口部８ａが臨む。この空気導入通路８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開閉弁９が設けられ、この開閉弁９は空気導入通路８を開閉する他、流路面積を可変にして空気供給量を制御可能である。
【００２３】
排気通路３における過給機の排気タービン３ａ上流からは、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。
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によりアクチュエータ（例えばステッピングモータ）６を介して開閉駆動される吸気絞り弁７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。
【００２４】
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。
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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２０ｂの入口部（酸化触媒２０ａの出口部）の排気温度を検出する排温センサ３６の信号（Ｔ１）、ＤＰＦ２１ａ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。
【００２８】
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、ＮＯｘトラップ触媒２０ｂに流入する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、空気導入通路８及び開閉弁９が、ＤＰＦ２１ａの上流側排気通路に空気を供給可能な空気供給装置を構成する。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。
【００２９】
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。
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。
【００３０】
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２０ｂの入口部（酸化触媒２０ａの出口部）の排気温度Ｔ１、ＤＰＦ２１ａ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。
【００３１】
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２０ｂとＤＰＦ２１ａ）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。
【００３２】
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２０ｂ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２０ｂの再生の要否の判定を行い、リターンとなる。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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７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。
【００４４】
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。
【００４５】
ステップ５０４では、ＥＧＲ弁５及び吸気絞り弁７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７の作動を停止する。
【００４６】
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２０ｂ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２０ｂ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。
【００４７】
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。
【００４８】
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２０ｂ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２０ｂの再生（ＮＯｘの放出・還元）が必要か否かを判定する。
【００４９】
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２０ｂ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。
【００５０】
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。この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２０ｂの入口部（酸化触媒２０ａの出口部）の排気温度Ｔ１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。
【００５１】
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２０ｂとＤＰＦ２１ａ）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。
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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２０ａの酸化反応を促進させ、かつＮＯｘトラップ触媒２０ｂが再生（ＮＯｘを放出・還元）できるように、ＮＯｘトラップ触媒２０ｂ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ＤＰＦ２１ａを再生するための空気を供給しても、ＤＰＦ２１ａ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。
【００５４】
ステップ７０３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７０４に進み、ＮＯｘトラップ触媒２０ｂの入口部（酸化触媒２０ａの出口部）の排温センサ３６の信号（Ｔ１）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ＮＯｘトラップ触媒２０ｂ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。
【００５５】
ここで、ポスト噴射は、ＮＯｘトラップ触媒２０ｂの再生を行うため、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２０ａに流入する。ここでは、酸化触媒２０ａの酸化反応を促進させるために、酸化触媒２０ａに流入する排気の温度を、酸化触媒２０ａの活性温度である例えば２５０℃以上とする。
【００５６】
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２０ａ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２０ａ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ＤＰＦ２１ａを再生することも考慮して、ＮＯｘトラップ触媒２０ｂに流入する排気の温度を例えば５００℃以上とする。
【００５７】
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２０ｂに流入する結果、ＮＯｘトラップ触媒２０ｂが再生され、ＮＯｘトラップ触媒２０ｂにおける触媒反応によってさらに温度が上昇する。
【００５８】
ステップ７０４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７０５に進む。
ステップ７０５では、ＤＰＦ２１ａの再生（ＤＰＦ２１ａに流入する排気空燃比のリーン化）のための空気供給に関するデータ、すなわち、ＤＰＦ２１ａに供給する空気量Ｑair 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７０６に進む。
【００５９】
ステップ７０６では、空気量Ｑair が供給されるように、開閉弁９を開弁駆動する。
この結果、酸化触媒２０ａ及びＮＯｘトラップ触媒２０ｂによる触媒反応で高温化され、かつ空気供給によってＯ２を多く含む排気が、ＤＰＦ２１ａに流入するため、ＤＰＦ２１ａに捕集されて堆積しているＰＭが燃焼して、ＤＰＦ２１ａも再生される。
【００６０】
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、ＤＰＦ２１ａ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、ＤＰＦ２１ａ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ＤＰＦ２１ａに流入する排気の温度は約４５０℃以上になるようにする。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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７０６での空気供給の後は、ステップ７０７に進む。
ステップ７０７では、ＤＰＦ２１ａ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、空気供給（Ｑair ）のフィードバック制御、つまり上述の所定の空気供給を行ってＤＰＦ２１ａの再生を行うのに適した排気条件（温度とＯ２濃度）を維持するようにＱair の補正を行い、ＤＰＦ２３ａの再生を行うのに適した排気条件を維持し、リターンとなる。
【００６４】
ここで、ＤＰＦ２１ａ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ＤＰＦ２１ａ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。
この排気条件（特に温度）は、ステップ７０３、７０４のポスト噴射、酸化触媒２０ａ及びＮＯｘトラップ触媒２０ｂによる触媒反応、そしてステップ７０６のリーン化のための空気供給によって得られるように予め設定されている。
【００６５】
ステップ７０７で行う空気量Ｑair 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。
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た場合は、ステップ７０８に進む。ステップ７０８では、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、空気供給を停止し、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。
【００６６】
本実施形態によれば、排気通路３にＮＯｘトラップ触媒２０ｂを配置し、その下流側にＤＰＦ２１ａを配置した上で、再生時期に、ＮＯｘトラップ触媒２０ｂに流入する排気の空燃比をリッチにすると共に、ＤＰＦ２１ａの上流側排気通路に空気を供給してＤＰＦ２１ａに流入する排気の空燃比をリーンにすることで、ＮＯｘトラップ触媒２０ｂの再生とＤＰＦ２１ａ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。
【００６７】
また、本実施形態によれば、ＮＯｘトラップ触媒２０ｂに流入する排気の空燃比をリッチにする際、排気の温度を制御して、ＤＰＦ２１ａの入口の排気温度をＤＰＦ２１ａの再生が可能な温度（ＰＭの燃焼可能な温度）にすることで、ＤＰＦ２１ａの再生を確実なものとすることができる。
また、本実施形態によれば、ＮＯｘトラップ触媒２１ｂ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２０ａを備えることで、酸化触媒２０ａ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２０ｂに流入する結果、ＮＯｘトラップ触媒２０ｂの再生も促進される。
【００６８】
また、本実施形態によれば、ＤＰＦ２１ａに触媒を担持させて酸化機能を持たせることで、ＤＰＦ２１ａ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、ＤＰＦ２１ａの再生をより確実なものとすることができる。
【００６９】
また、本実施形態によれば、ＮＯｘトラップ触媒２０ｂに流入する排気の空燃比をリッチにするため、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、及び、空気供給の空気量のうち少なくとも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、リーン化が可能となる。
【００７０】
また、本実施形態によれば、ＤＰＦ２１ａの上流側排気通路に空気を供給するための空気導入通路８が、過給機の吸気コンプレッサ２ｂ下流側の吸気通路２に連通するため、吸気コンプレッサ２ｂの過給圧を利用して、排気通路へ空気を確実に供給することが可能となり、空気供給用に電動式エアポンプ等を設けることなく実施可能となる。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
〔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。
【００７４】
〔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。
【００７５】
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、後処理システムの再生のための排気空燃比のリッチ化は運転領域によらずポスト噴射で行うようにした。
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。但し、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７及びＥＧＲ弁５が、ＮＯｘトラップ触媒２０ｂに流入する排気の空燃比を制御可能な空燃比制御装置を構成する。
【００８１】
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。
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。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。
【００８２】
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。
【００８３】
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７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７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。
【００８４】
ステップ７１５では、領域Ａ１においてＮＯｘトラップ触媒２０ｂを再生（排気空燃比をリッチ化）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、所定のマップから検索して求める。そして、ステップ７１６に進み、ポスト噴射量Ｑpost1 が供給されるように、ポスト噴射開始時期Ｐstart1よりＰperiod1 の期間、ポスト噴射すべき気筒の燃料噴射弁１５を開弁駆動する。
【００８５】
そしてステップ７１７に進み、ＮＯｘトラップ触媒２０ｂの入口部（酸化触媒２０ａの出口部）の排温センサ３６の信号（Ｔ１）に基づいてポスト噴射（Ｑpost1 ）のフィードバック制御を行う。
ステップ７１７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７１８に進む。
【００８６】
ステップ７１８では、領域Ａ１においてＤＰＦ２１ａを再生（ＤＰＦ２１ａに流入する排気空燃比をリーン化）するための空気供給に関するデータ、すなわち、ＤＰＦ２１ａに供給する空気量Ｑair1を、所定のマップから検索して求める。そして、ステップ７１９に進み、空気量Ｑair1が供給されるように、開閉弁９を開弁駆動する。
【００８７】
そしてステップ７２０に進み、ＤＰＦ２１ａ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、空気供給（Ｑair1）のフィードバック制御を行い、領域Ａ１においてＤＰＦ２１ａの再生を行うのに適した排気条件を確保し、リターンとなる。
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、ＥＧＲ強化は行わず、ステップ７２１に進む。
【００８８】
ステップ７２１では、領域Ａ２、Ａ３においてＮＯｘトラップ触媒２０ｂを再生（排気空燃比をリッチ化）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、所定のマップから検索して求める。そして、ステップ７２２に進み、ポスト噴射量Ｑpost2 が供給されるように、ポスト噴射開始時期Ｐstart2よりＰperiod2 の期間、ポスト噴射すべき気筒の燃料噴射弁１５を開弁駆動する。
【００８９】
そしてステップ７２３に進み、ＮＯｘトラップ触媒２０ｂの入口部（酸化触媒２０ａの出口部）の排温センサ３６の信号（Ｔ１）に基づいてポスト噴射（Ｑpost2 ）のフィードバック制御を行う。
ステップ７２３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７２４に進む。
【００９０】
ステップ７２４では、領域Ａ１、Ａ２においてＤＰＦ２１ａを再生（ＤＰＦ２１ａに流入する排気空燃比をリーン化）するための空気供給に関するデータ、すなわち、ＤＰＦ２１ａに供給する空気量Ｑair2を、所定のマップから検索して求める。そして、ステップ７２５に進み、空気量Ｑair2が供給されるように、開閉弁９を開弁駆動する。
【００９１】
そしてステップ７２６に進み、ＤＰＦ２１ａ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、空気供給（Ｑair2）のフィードバック制御を行い、領域Ａ２、Ａ３においてＤＰＦ２１ａの再生を行うのに適した排気条件を確保し、リターンとなる。
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た場合は、ステップ７２７に進む。ステップ７２７では、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、空気供給を停止し、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。
【００９２】
特に本実施形態によれば、ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比をリッチにするため、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、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、ポスト噴射のみを行うので、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。
【００９３】
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、及び、空気供給の空気量のうち少なくとも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、空気供給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。
【００９４】
尚、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。
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。但し、自然吸気のエンジンの場合は、排気系への空気供給を行う場合に、吸気コンプレッサの過給圧を利用できないので、空気供給用に電動式エアポンプ等を備えるのが望ましい。
【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
７  吸気絞り弁
８  空気導入通路
９  開閉弁
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
２０ａ  酸化触媒
２０ｂ  ＮＯｘトラップ触媒
２１ａ  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】
0003767483.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003767483.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003767483.tif 000008
【図８】
0003767483.tif 000009
【図９】
0003767483.tif 000010
【図１０】
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